(57)【要約】【課題】  冷却水温度が上昇し続けることによるレーザ発振器の出力低下アラームによるレーザ発振停止や、負荷過大に伴う冷却装置異常停止等が回避され、加工を継続することが可能となるレーザ加工機システムを得る。【解決手段】  レーザ加工機システムの有する冷却能力が、レーザ発振器を含むレーザ加工機を構成する機器を冷却するために必要な熱量と同程度あるいは少ない場合において、冷却能力を超える負荷により冷却水温度が上昇する時には、加工条件設定を高い負荷のかかる高出力加工条件から低出力加工条件へ変更する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力されたレーザ光にて被加工物を加工するレーザ加工機と、
前記レーザ発振器を冷却するための冷却水を供給する冷却装置と、
前記冷却装置から供給される冷却水の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段により測定された冷却水温度が基準値を超えた場合、前記レーザ発振器のレーザ光出力値を低下するよう前記レーザ発振器を制御する制御装置と、
を備えたレーザ加工機システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記レーザ発振器が出力するレーザ光出力値を含む複数の加工条件と、
前記レーザ発振器が安定発振可能な前記冷却水温度上限値である第１の温度基準値と、前記レーザ発振器が損傷に至らない前記冷却水温度上限値である第３の温度基準値との間に設定した第２の温度基準値を記憶し、
前記温度測定手段による前記冷却水温度がこの第２の温度基準値を超えた場合、前記複数の加工条件の中からレーザ光出力値が現在よりも低い加工条件に切り替えるよう、前記レーザ発振器および前記レーザ加工機を制御するものである
請求項１に記載のレーザ加工機システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第３の温度基準値を記憶し、
前記温度測定手段による前記冷却水温度が前記第３の温度基準値を超えた場合、加工を中断するよう前記レーザ発振器および前記レーザ加工機を制御するものである
請求項２に記載のレーザ加工機システム。
【請求項４】
前記冷却装置は、
前記温度測定手段による前記冷却水温度が前記第３の温度基準値を超え加工を中断する際に動作を継続するものであり、
前記制御装置は、
前記温度測定手段による前記冷却水温度が前記第３の温度基準値以下となった場合には、再度加工を開始するように前記レーザ発振器および前記レーザ加工機を制御するものである
請求項３に記載のレーザ加工機システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記第２の温度基準値と前記第１の温度基準値の間に複数の第２の温度基準値を記憶し、前記冷却水の温度が前記複数の第２の温度基準値の各値に達するごとに、前記複数の加工条件の中からレーザ光出力値が現在よりも低い加工条件に切り替えるよう、前記レーザ発振器および前記レーザ加工機を制御するものである
請求項１乃至４いずれかに記載のレーザ加工機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ加工機システムにおいてレーザ発振器の冷却に用いられる冷却装置の負荷状況に応じてレーザ加工条件を変更、もしくは一時停止する制御方法を有するレーザ加工機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工機システムにおける冷却装置は、レーザ発振器の最大負荷での連続運転可能で、かつ周囲温度変化や経年変化に対して裕度を確保した冷却能力を有するものを設定する。このため、発振器の高出力化は、加工速度、最大切断厚向上等の加工能力の向上が見込まれるものの、発振器出力増加に伴いレーザ発振器の発熱量が増大し、その熱を冷却するための冷却装置は大型化が避けられない。よって冷却装置の据付時の占有面積増による管理コスト、消費電力の運転コストが増大する。運転コストを低減するための方法としては、冷却装置の圧縮機をインバータ制御により、負荷に応じて圧縮機の運転頻度を制御する方法がある。この場合、大きな負荷が掛かる際には、運転能力を最大にし、負荷が掛からないときには圧縮機の運転を制限することで消費電力の低減がなされている。
【０００３】
この他、レーザ加工機システムで発生する熱負荷に応じて冷却装置の能力を可変制御する方法がある（特許文献１参照）。この方法では、レーザ加工システムの定温化の効果があり、低消費電力化、ランニングコストの低減を実現できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−９４８８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの方法は冷却装置の有する冷却能力の範囲内で熱負荷に応じて制御する方法であり、レーザ発振器の最大負荷時における必要冷却能力は、最大負荷時を基準に設定する必要がある。このため、冷却装置としての最大能力は依然として十分な冷却能力が必要となり、より効果的な消費電力の削減と小型化を実現することは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るレーザ加工機システムにおいては、レーザ加工機システムを冷却する冷却水温度を測定し、この温度に基づいてレーザ発振器の出力等の加工条件を変更するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、レーザ加工機システムの有する冷却能力が、レーザ発振器を含むレーザ加工機システムを構成する機器を冷却するために必要な熱量と同程度あるいは少ない場合において、冷却能力を超える負荷により冷却水温度が上昇する時には、加工条件設定を高い負荷のかかる高出力加工条件から低出力加工条件へ変更するレーザ加工機システムである。
この結果、冷却水温度が上昇し続けることによるレーザ発振器の出力低下アラームによるレーザ発振停止や、負荷過大に伴う冷却装置異常停止等が回避され、加工を継続することが可能となる。また、冷却能力負荷が最大となる場合でも、冷却水温度が規定の温度以内であれば、冷却能力以上の負荷となる高出力加工を実現することも可能となる。また、必要以上の冷却能力をあらかじめ設定することが無いため、小さな冷却装置を用いることが可能となり、設置面積の低減や消費電力の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１もしくは２を示すレーザ加工機システムの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１であるレーザ加工機システムの、レーザ発振器の熱量とレーザ発振器入力電力、及び従来の冷却装置の必要冷却能力の関係について示した図である
【図３】この発明の実施の形態１であるレーザ加工機システムの、冷却水温度に基づいて加工条件を変更する制御方法について説明するフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１であるレーザ加工機システムの、加工条件を変更する冷却水温度を設定する方法を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１であるレーザ加工機システムの、レーザ発振器の入力電力と発熱量および冷却水温度の変化を示した図である。
【図６】この発明の実施の形態１もしくは２を示す他のレーザ加工機システムの構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２であるレーザ加工機システムの、冷却水温度に基づいて加工条件を変更する制御方法について説明するフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２であるレーザ加工機システムの、レーザ発振器の平均出力と冷却水温度の変化を、実施の形態１であるレーザ加工機システムのものと比較して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を実施するための実施の形態１におけるレーザ加工機システムの構成を示す図である。図１において、レーザ加工機システム１は、レーザ加工に用いる光源であるレーザ発振器４、レーザ発振器４からのレーザ光を用いて被加工物を加工するレーザ加工機５、レーザ発振器４とレーザ加工機５で発生した熱を冷却水で冷却するための冷却装置２、およびこれらのレーザ加工機５等を制御する制御装置６などから構成される。また、冷却装置２からレーザ発振器４およびレーザ加工機５に冷却水を送る送水管１００、およびレーザ発振器４およびレーザ加工機５を冷却した後の冷却水を、冷却装置２に戻す配水管１０１が設けられている。この他、レーザ加工機５には、加工に用いるガス供給装置や、加工後のガスの回収や加工時に発生する粉塵を回収する集塵機、被加工物の出し入れを行うパレットチェンジャーなどが備えられているがここでは省略する。
【００１０】
以下、レーザ発振器４は一例としてＣＯ２レーザ発振器の場合を示す。ＣＯ２レーザ発振器は、高周波電圧を印加する電極と、電極へ電力を供給する電源、放電励起したレーザ媒質からの光を増幅するための出力鏡とリア鏡から構成される共振器、電極間へレーザガスを高速で流すためのブロア、放電励起後のレーザガスを冷やすための熱交換器、レーザガスを封じ込める筐体内を真空に引きレーザガスを交換するための真空ポンプなどから構成される。レーザ発振器４は、放電励起用電源から入力される放電閾値以上の電流の印加により、電極間に発生させた放電によってレーザガスを励起し、共振器内にレーザ光を発生させる。レーザガスは放電による励起により高温となり、ブロアに吸引される。レーザガスはブロアで送り出された後、熱交換器によって冷却されて、再び電極間へと送り込まれる。共振器内で放電により発生したレーザ光は、出力鏡から出力され、レーザ加工機５へ光路を通じて送られる。
【００１１】
制御装置６としては数値制御装置（ＣＮＣ）を例示している。その機能としては、レーザ加工機システム１を構成する機器へ命令を行う機能と、各機器からの応答を受ける機能を有している。各機器への命令としては、レーザ加工機５への加工条件指令７、レーザ発振器４への出力指令９、冷却装置２への運転指令１１などがある。また各機器からの応答としては、レーザ加工機５からは加工位置応答８、レーザ発振器４からは出力値応答１０、冷却装置２からは冷却水温度測定値１２などがある。数値制御装置６には、被加工物を加工する過程に応じた加工条件が登録されている。
【００１２】
加工条件は、加工時のレーザ出力に応じて良好な加工となるように、レーザ出力毎に設定され、一つの条件につき各設定値が登録されている。一つの加工条件で呼び出される設定値としては、（ａ）レーザ発振器の平均出力、（ｂ）レーザ発振器のパルス発振時の周波数、（ｃ）レーザ発振器のパルス発振時のデューティ（％）（パルス発振時のレーザＯＮ，ＯＦＦ１サイクルのオン時間比率）、（ｄ）加工速度、（ｅ）加工時に用いる加工ガス種、（ｆ）加工ガス圧、（ｇ）加工レンズ焦点位置、（ｈ）加工ヘッドのレーザ光が射出されるノズル先端から被加工物までの距離などがある。これらの登録された条件は、制御装置６上で動作する加工プログラムに従って呼び出され、同時に、制御装置６からレーザ発振器４には、加工条件に従って出力指令が出され作動する。また、制御装置６は、レーザ発振器４の出力が適切であるかを、レーザ発振器４にて出力測定した数値を受け取り確認する。
【００１３】
制御装置６は、冷却装置２に運転指令１１を送り、レーザ発振器４の立ち上げと同時に起動信号を送り作動させる。本発明でのレーザ加工機システム１は、この冷却装置２の負荷状況を判断するために、冷却水の出口に温度測定手段（温度センサ３）が配備される。冷却装置２からの冷却水として、レーザ発振器４の内部ミラーや電源盤、レーザ加工機５の外部光路ミラーを冷却するための水温（例として３０℃±３℃）と、ＣＯ２レーザの発振器内部のブロア、放電電極、レーザガス等を冷却する水温（例として１０℃±３℃）の二種類もしくはそれ以上の温度の異なる冷却水を取り扱う場合は、そのいずれの温度も温度測定手段によって計測する。
【００１４】
レーザ加工機システム１における発熱は、レーザ発振器４からの発熱や、レーザ加工機5が備える軸移動用モータや電源、レーザ光伝送に用いる折り返しミラーや加工レンズの発熱がある。これらの発熱のうち、その多くがレーザ発振器４からの発熱であり、その発熱量はレーザ発振器４のレーザ光出力に応じて増加する。
【００１５】
図２は、レーザ発振器４のレーザ光出力に対する入力電力および発熱量を示したものである。図２においては例として、アイドル運転時、定格出力の１／４の出力での運転時、同じく１／２出力時、同じく３／４出力時、定格出力時、および、最大出力時の入力電力と発振器の発熱量の関係を示した。ＣＯ２レーザ発振器の場合、レーザ光出力の増加に伴い、放電電極へ印可する入力電力も増加する。レーザ発振器４における発熱量は、レーザ発振していないアイドル運転時において最も小さいが、発熱量としては発振器内部のブロアなどにより３〜５ｋＷ程度の発熱がある。レーザ光出力の増加に伴い発振器発熱量は、図２に示したように略比例的に増加するが、レーザガスの劣化や発振器内部ミラーの汚れなどにより、同じレーザ光出力でも入力電力が増加し、発熱量が増加する場合もある。
【００１６】
通常、冷却装置２の能力としては、レーザ発振器４の最大出力時において必要となる能力から、経年変化等による冷却能力の低下分を考慮に入れ、必要十分な冷却能力を有する冷却装置を設定している。その他、凝縮機で熱交換する媒質として空気を用いた空冷式冷却装置の場合は、周囲の外気温度が上昇することによる冷却能力低下分や、水冷式冷却装置の場合は、凝縮機で熱交換する媒質として使用する冷却水の汚れや凝縮器内の汚れ付着による冷却能力低下分を考慮に入れる必要がある。上述のように、冷却装置２の冷却能力は使用環境条件によって変化することから、図２に示すように冷却能力範囲として設定する。
【００１７】
図３は、制御装置６において、冷却装置２からの冷却水温度測定結果から加工条件を変更し、加工を継続するフローチャートを示したものである。以下に説明する諸シーケンスを実行するための各機器の制御は、数値制御装置６のＣＰＵによって行い、そのための加工プログラムやパラメータは、数値制御装置６のメモリー機能を有する記録媒体に設定されているものとする。以下各ステップについて説明する。
【００１８】
ステップＳ１：制御装置６の記録媒体に次の加工条件がレーザ発振器４の平均出力毎に登録されているものとする。（ａ）レーザ発振器４の平均出力、（ｂ）レーザ発振器４のパルス発振時の周波数、（ｃ）レーザ発振器４のパルス発振時のデューティ（％）（パルス発振時のレーザＯＮ，ＯＦＦ１サイクルのオン時間比率）、（ｄ）加工速度、（ｅ）加工時に用いる加工ガス種、（ｆ）加工ガス圧、（ｇ）加工レンズ焦点位置、（ｈ）加工ヘッドのレーザ光が射出されるノズル先端から被加工物までの距離。
【００１９】
ここでは、（ａ）から（ｈ）までの設定値が登録された条件をそれぞれ加工条件Ａｎとし、各加工条件で最もレーザ発振器４の平均出力が高い条件をＡ１とし、Ａ１の次に平均出力が高い条件をＡ２として、順に平均出力が高いものから低いものへと条件を設定するものとする。各条件における平均出力以外の設定値は、それぞれ平均出力に応じて最適化されているものとする。
なお、各条件は同じ（ａ）平均出力の場合であっても、加工材料や、加工形状、加工面品質の向上のため、（ｂ）から（ｈ）の設定値が異なる場合があるがここでは省略する。
【００２０】
加工条件とは別に、次の設定値についても登録する。冷却装置２の冷却水温度調節範囲の上限値をＴｃ１（第１の温度基準値）とする。ＣＯ２レーザの場合、冷却水温度調節範囲は、レーザ発振器４が安定に発振するために定める範囲で、この温度調節範囲から冷却水温度が外れることで、ただちにレーザ発振できなくなることは無い。しかし、温度調節範囲から外れることで、入力電力に対するレーザ出力値が低下するなどの影響がある。これは、冷却水の温度によって、レーザガス温度や放電電極を一定に保っていることから、冷却水温度が温度調節範囲外となるとレーザガス温度が影響を受けて変化する為である。このため、入力電力に対するレーザ出力の関係が変化し、安定したレーザ発振を保つには、より電力を投入しなければ規定の出力を維持出来なくなる影響などが生じる。よって、冷却水温度は一定の範囲内となるように温調されている。一般的に、レーザ発振器においては、冷却装置が供給する冷却水温度の許容変動範囲が設定されており、この変動範囲の上限値がＴｃ１に対応する。
【００２１】
一方、冷却装置２の能力がレーザ発振器４の発熱量よりも小さい場合には、冷却水温度を一定に保つことが困難となり、その結果、冷却水温度が上昇する。レーザ発振器４においては、このように冷却装置２の能力を超えて冷却水温度が上昇した場合を想定して、電極や電源等が損傷しないように電極や電源保護のための、冷却水温度上限値を設定している。この温度をＴｃ３（第３の温度基準値）とする。一般的には、このＴｃ３を超える時にはアラームを発生し、レーザ発振器４が停止する仕組みとなっているのが通常である。本発明では、このＴｃ１とＴｃ３との間の温度としてＴｃ２（第２の温度基準値）を設定する。Ｔｃ２はＴｃ１とＴｃ３の中間の値として設定する。
【００２２】
Ｔｃ２は、例えば以下の方法で決めればよい。
冷却装置の能力が周囲環境等によって、もっとも低下した状態で、且つ発振器が最大出力で運転した場合において、冷却水温度が上昇することでＴｃ２を超えてＴｃ３に達するまでの時間の間に、Ｔｃ２を超えた時に平均出力の低い条件Ａ２に切り替わることで冷却水温度が上昇から下降に変化し始める温度Ｔａが、Ｔｃ３を超えないようにＴｃ２を設定することが望ましい。図４に、時間に対する冷却水温度変化の例を示す。Ｔｃ２を超える時間をＳ２、Ｔｃ３に達する時間をＳ３とすると、△Ｓ（△Ｓ＝Ｓ３−Ｓ２）の間に加工条件が平均出力の低い条件Ａ２に変更されることで冷却水温度が低下した際、その時の最大冷却水温度上昇分△Ｔ０（△Ｔ０＝Ｔａ−Ｔｃ２）とすると、Ｔｃ２＜Ｔｃ３−△Ｔ０となるようにＴｃ２を設定する。
【００２３】
ステップＳ２：所望の加工条件で加工を開始する。具体的には、制御装置６よりレーザ発振器４に出力指令９が送られると共に、レーザ加工機５に加工条件指令７が送られる。また、冷却装置２も動作させる。ここでは、最大平均出力の加工条件Ａ１の各指令が送られ加工を開始することとする。
【００２４】
ステップＳ３：冷却装置２での温度測定手段３によって、冷却水出口温度を測定した温度Ｔ０を制御装置６に送る。制御装置６は、送られた温度Ｔ０の値により、各種制御を行う。測定した温度Ｔ０がＴｃ１以下の場合、ステップＳ４に進む。温度Ｔ０がＴｃ１を超えＴｃ２以下の場合、ステップＳ５に進む。温度Ｔ０がＴｃ２を超えＴｃ３以下の場合、ステップＳ６に進む。温度Ｔ０がＴｃ３を超えた場合、ステップＳ７に進む。
【００２５】
ステップＳ４：冷却水温度はレーザ発振器４が安定に発振できる範囲であるので、制御装置６は、加工条件をＡ１で維持のまま加工を継続し、ステップＳ８に進む。
【００２６】
ステップＳ５：Ｔ０がＴｃ１を超えていることから、発振器４の発熱量が冷却装置２の能力を超えており、制御装置６はＣＮＣ上に冷却水温度が上昇している状態であることを警告表示し、オペレータに知らせる。ただし、加工条件はＡ１を維持し、加工も継続し、ステップＳ８に進む。
【００２７】
ステップＳ６：Ｔ０がＴｃ２を超えていることから、このままでは冷却水温度がＴｃ３に達する恐れがあるので、制御装置６は加工条件を強制的にＡ１よりも出力の低い加工条件Ａ２に変更し、レーザ発振器４やレーザ加工機５に指令を送る。条件変更時にはＣＮＣ上に加工条件を変更したことを示してもよい。条件変更後、加工条件Ａ２で加工を継続し、ステップＳ８に進む。
【００２８】
ステップＳ７：Ｔ０がＴｃ３を超えている場合、レーザ発振器４にダメージが発生する恐れがあるので、制御装置６は強制的に加工を停止するよう、レーザ発振器４やレーザ加工機５に指令を送る。但し、冷却装置２の運転は継続して動作させておく。そして、ステップＳ８に進む。
【００２９】
ステップＳ８：加工実施中、あるいは温度測定手段により測定した温度Ｔ０がＴｃ３を超えていることにより一時停止している時に、制御装置６に外部機器やオペレータからの停止信号があった場合、制御装置６はステップＳ９に進み加工を終了する。一方、停止信号が無かった場合、加工実施中でかつＣＮＣにてプログラムされた加工が完了していない場合は、制御装置６は加工をそのまま継続し、ステップＳ３へ戻る。一時停止している時に停止信号がない場合には、制御装置６は一時停止のままステップＳ３に戻り、Ｔ０の判断を引き続き行う。そして、Ｔ０がＴｃ３以下となった場合、ステップＳ６にて加工条件Ａ２にて加工を再開するよう制御装置６はレーザ発振器４等を制御する。以上のシーケンスは加工プログラムが終了、あるいは外部機器もしくはオペレータからの停止指令があるまで繰返し実施される。
【００３０】
ステップＳ９：外部機器やオペレータからの停止信号があった場合、制御装置６は加工を終了し本実施の形態のシーケンスを終了する。
【００３１】
以上のシーケンスを実施する場合は、レーザ発振器４の定格出力に対する加工切断能力として、通常切断することが難しい厚い鋼材を切断する場合や高速で切断したい場合において、一時的に定格出力を超えるレーザ出力を発振させたい場合や、冷却能力が周囲環境の変化や経時的な劣化などによって低下した場合を想定したものである。加工が可能となる時間は、冷却能力によって影響を受けるが、加工が長時間に及ばない場合などは、シーケンスによってレーザ出力が制限を受けるまでの時間に加工が完了すれば、小さな冷却能力の冷却装置２を使用した場合でも、高出力でのレーザ加工が可能となる。一方で、加工時間が長時間となり、シーケンスによってレーザ出力が制限を受ける場合においても、レーザ加工の途中で低出力条件に自動的に変化するため、レーザ加工の途中に、アラームで停止することがなくなる。ただし、レーザ加工の途中で加工条件が変化した場合においても、加工品質に影響が出ないように、条件（ａ）〜（ｈ）の数値を最適化した条件を設定する。
【００３２】
これにより、最大出力での加工時にレーザ加工機システム１で発生する熱量が、冷却装置２の冷却能力を上回っている場合でも、このシーケンスによって最大出力での加工時間が１０〜２０分程度確保することができれば、数個の部品の加工であれば最大出力で加工を実施することが可能となり、特に小ロット加工や試作加工を実施する上では有効な手段となる。
【００３３】
図５は、図１のレーザ加工機システム１にて図３のシーケンスを実施する場合において、レーザ発振器４の平均出力に応じて変化する冷却水温度の変化の概念図を示したものであり、図５（ａ）には冷却水温度の変化を示し、図５（ｂ）には発振器の発熱量および入力電力を示した。冷却装置２の冷却水温度調節の方法としては、図５（ａ）に示したように、冷却水温度が温度制御範囲の上限値ＴＨ以上となった場合に冷却機構が働き、冷却水温度が温度制御範囲の下限値ＴＬ以下となった場合に冷却機構が停止する、ＯＮ／ＯＦＦ制御の場合とする。この場合、冷却水温度は、冷却装置２の冷却能力を超えない範囲のレーザ発振器４の熱量であれば、図５（ａ）に示したような、設定した上限値ＴＨと下限値ＴＬの間で経時的に変化するノコギリ波形となる。常に冷却機構が働きその割合を必要冷却能力に応じて変化させるインバータ制御の場合は、このようなノコギリ波状の制御ではなく、略一定温度となるような制御となる。
【００３４】
図５（ａ）、（ｂ）に示したように、冷却装置２の冷却能力を超える負荷がレーザ発振器４の出力増加（最大出力時）に伴い生じた場合、冷却水温度は冷却装置２の冷却能力を超える時には温調している設定温度を超えて温度が上昇する。上昇した温度がＴｃ２を超える時、制御装置６からレーザ発振器４の平均出力が少ない加工条件（定格出力時）に変更する指令信号がレーザ加工機５およびレーザ発振器４に送られる。この時、レーザ出力の低出力化に伴いレーザ発振器４の発熱量が低減し、冷却装置２への負荷が低減する。これに伴い冷却装置２にて冷却水温度の制御が可能となり、冷却水温度が設定温度内での運転が継続することが可能となる。
【００３５】
図６には、温度測定手段をレーザ発振器４の冷却水入口に設置した場合のレーザ加工機システム１を示した。この場合も図１と同様に適時温度測定した結果をもとに図３のフローチャートに従って制御される。その他、冷却装置の出口温度を測定するのであれば、特にこの限りではなく、例えば冷却装置２内部やレーザ発振器４の内部に設けても良いし、送水管１００の途中に設けても良い。
また、
【００３６】
この発明は、前述した実施の形態の例に限定されることなく、変更を行うことでその他の形態で実施することが出来るものである。本実施例ではＣＯ２レーザ発振器を備えたレーザ加工機システムを例に挙げて説明しているが、ＬＤレーザ、ＹＡＧに代表される固体レーザ、エキシマレーザ等を光源とするレーザ加工機システムであっても適用可能である。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態１においては、加工条件を変化させる冷却水温度Ｔｃ２を、Ｔｃ３とＴｃ１の中間に１点設定した。本実施の形態は、このＴｃ２を複数設定したレーザ加工機システムである。本実施の形態におけるレーザ加工機システムの構成は、実施の形態１の図１または図６と同様であり、制御装置６の制御フローが相違するので、その点について詳細に説明する。
【００３８】
複数のＴｃ２を設定する方法としては、例えば以下の通りとする。
実施の形態１と同様にして設定したＴｃ２（Ｔｃ２＝Ｔｃ３−△Ｔ０）に対し、Ｔｃ２からＴｃ１までの間をｎ等分分割するとして、Ｔｃ１に近いものから、Ｔｃ２−１、Ｔｃ２−２、Ｔｃ２−３、・・・、Ｔｃ２−ｎ（＝Ｔｃ２）とｎ個Ｔｃ２を設定する。また、Ｔｃ２を複数設定するに伴って、平均出力値も新たに設定する。加工条件Ａ１の平均出力をＰ１とし、加工条件Ａ２の平均出力をＰ２とした場合、Ｐ１からＰ２までの間をｎ等分分割して、Ｐ１に近いものから、Ｐ２−１、Ｐ２−２、Ｐ２−３、・・・、Ｐ２−ｎ（＝Ｐ２）とｎ個Ｐ２を設定する。そして、Ｐ２−１からＰ２−ｎまでに対応する加工条件Ａ２−１からＡ２−ｎ（＝Ａ２）を新たに設定する。
【００３９】
次に、Ｔｃ２をｎ個設定した場合の本実施の形態におけるレーザ加工機システムの制御フローを、図７のフローチャートに基づき説明する。
【００４０】
ステップＳ１００：実施の形態同様にＡ１からＡｎおよびＴｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３を設定すると共に、新たに上述した方法により、Ａ１とＡ２の間およびＴｃ１とＴｃ２の間をｎ分割し、Ａ２−ｎおよびＴｃ２−ｎを設定する。設定は、オペレータが実施しても良いし、制御装置６が自動的に設定しても良い。
【００４１】
ステップＳ１０１：設定したＡ１からＡｎ、Ａ２−ｎ、Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３およびＴｃ２−ｎを、制御装置６に登録する。
【００４２】
ステップＳ２：実施の形態１と同様に、最大平均出力の加工条件Ａ１にて加工を開始する。
【００４３】
ステップＳ１０３：冷却装置２での温度測定手段３によって、冷却水出口温度を測定した温度Ｔ０を制御装置６に送る。制御装置６は、送られた温度Ｔ０の値により、各種制御を行う。測定した温度Ｔ０がＴｃ１以下の場合、ステップＳ４に進む。温度Ｔ０がＴｃ１を超えＴｃ２−１以下の場合、ステップＳ５に進む。温度Ｔ０がＴｃ２−１を超えＴｃ２−２以下の場合、ステップＳ１０６−１に進む。温度Ｔ０がＴｃ２−２を超えＴｃ２−３以下の場合、ステップＳ１０６−２に進む。このようなＴ０の判断をＴｃ２−ｎまで続ける。そして、温度Ｔ０がＴｃ２−ｎを超えＴｃ３以下の場合、ステップＳ１０６−ｎに進み、温度Ｔ０がＴｃ３を超える場合、ステップＳ７に進む。
【００４４】
以下、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９は実施の形態１と同様の処理を行う。
【００４５】
ステップＳ１０６−１：Ｔ０がＴｃ２−１を超えていることから、制御装置６は加工条件を強制的にＡ１よりも出力の低い加工条件Ａ２−１に変更し、レーザ発振器４やレーザ加工機５に指令を送る。条件変更時にはＣＮＣ上に加工条件を変更したことを示してもよい。加工条件Ａ２−１で加工を継続し、ステップＳ８に進む。
【００４６】
ステップＳ１０６−２：Ｔ０がＴｃ２−２を超えていることから、制御装置６は加工条件を強制的にＡ２−１よりも出力の低い加工条件Ａ２−２に変更し、レーザ発振器４やレーザ加工機５に指令を送る。条件変更時にはＣＮＣ上に加工条件を変更したことを示してもよい。加工条件Ａ２−２で加工を継続し、ステップＳ８に進む。
【００４７】
ステップＳ１０６−３からＳ１０６−（ｎ−１）まで同様な処理を行う。
ステップＳ１０６−ｎ：Ｔ０がＴｃ２−ｎを超えていることから、制御装置６は加工条件を強制的にＡ２−（ｎ−１）よりも出力の低い加工条件Ａ２−ｎ（＝Ａ２）に変更し、レーザ発振器４やレーザ加工機５に指令を送る。条件変更時にはＣＮＣ上に加工条件を変更したことを示してもよい。加工条件Ａ２−ｎ（＝Ａ２）で加工を継続し、ステップＳ８に進む。
以上が本実施の形態におけるレーザ加工機システムの制御フローとなる。
【００４８】
次に、図７に示したフローにより、どのように冷却水温度が変化するか、図８に基づいて説明する。
ここでは例として、Ｔｃ２を３個設定した場合と、実施の形態１と同様に１個設定した場合を図８に示した。図８（ａ）は、Ｔｃ２を１個設定した場合の、時間に対する平均出力の変化を示したものであり、図８（ｂ）は、Ｔｃ２を３個設定した場合の、時間に対する平均出力の変化を示したものであり、図８（ｃ）は、Ｔｃ２を１個設定した場合と３個設定した場合のそれぞれの時間に対する冷却水温度変化を示したものである。
【００４９】
実施の形態１と同様に、Ｔｃ２を１個設定した場合には、図８（ａ）および（ｃ）に示したように、冷却水温度がＴｃ２になった時（時間：Ｓ２）に、加工条件がＡ１からＡ２に変更され、平均出力がＰ１からＰ２に変更される。一方、Ｔｃ２が３個設定された場合には、図８（ｂ）および（ｃ）に示したように、冷却水温度がＴｃ２−１になった時（時間：Ｓ２−１）に、加工条件をＡ１からＡ２−１に変更し、平均出力がＰ１からＰ２−１に変更される。更に、冷却水温度がＴｃ２−２になった時（時間：Ｓ２−２）に、加工条件をＡ２−１からＡ２−２に変更し、平均出力がＰ２−１からＰ２−２に変更される。最後に、冷却水温度がＴｃ２−３（＝Ｔｃ２）になった時（時間：Ｓ２−３）に、加工条件をＡ２−２からＡ２−３（＝Ａ２）に変更し、平均出力がＰ２−２からＰ２−３（＝Ｐ２）に変更され、Ｔｃ２が１個設定された場合と同じ加工条件となる。
【００５０】
ここで、Ｔｃ２を１個設定した場合とＴｃ２を３個設定した場合を、図８に基づき比較すると、最大平均出力で加工できる時間は、Ｔｃ２を１個設定した場合の方が３個設定した場合と比較して長いが、Ｔｃ２に達した時には平均出力を急激に低下させることとなり、条件切り替わり時の変化に伴う影響が考えられる。一方３個設定した場合は、最大平均出力Ｐ１で加工できる時間は短くなるが、平均出力を段階的に下げていくため、条件切り替わり時の加工品質等への影響が抑制される効果が得られる。また、最大平均出力Ｐ１よりは低いが、Ｐ２よりは高い平均出力Ｐ２−ｎでの加工時間が長めに設定されるため、従来のレーザ加工に比較し、実施の形態１と同様に高い平均出力での加工のメリットが得られる。
すなわち、Ｔｃ２を複数設定することで、実施の形態１に比較しより加工品質の向上が見込め、また従来の加工に比べ効率的な加工が可能となる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、Ｔｃ２とＴｃ１の間をｎ等分してＴｃ２−ｎを決定し、Ｐ１とＰ２の間をｎ等分してＰ２−ｎを決定したが、必ずしも等分する必要はなく、適宜分割する間隔を決定すればよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  レーザ加工機システム
２  冷却装置
３  温度センサ
４  レーザ発振器
５  レーザ加工機
６  制御装置
７  加工条件指令
８  加工位置応答
９  出力指令
１０  出力値応答
１１  運転指令
１２  冷却水温度測定値
１００  送水管
１０１  送水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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