(57)【要約】【課題】ユーザに負担をかけることなく、機器の状態を自動で診断可能なレーザ加工機を得ること。【解決手段】レーザビームを出力するレーザ発振器と、前記レーザビームを集光して被加工材に照射する加工レンズと、前記被加工材を載置加工する加工領域外であって、前記被加工材を加工する際の焦点位置よりも下方に設けたレーザビーム照射面と、前記レーザビーム照射面でのレーザビームの出力状態を診断する診断部と、を備えることにより、ユーザに負担をかけることなく、機器の状態を自動で診断可能なレーザ加工機を実現する。【選択図】        図１−１
2008114228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記レーザビームを集光して被加工材に照射する加工レンズと、
前記被加工材を載置加工する加工領域外であって、前記被加工材を加工する際の焦点位置よりも下方に設けたレーザビーム照射面と、
前記レーザビーム照射面でのレーザビームの出力状態を診断する診断部と、
を備えることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記診断部として、デフォーカスした状態で前記レーザビーム照射面に照射されたレーザビームの径を測定し、この測定結果に基づいて前記レーザ発振器が有する反射鏡の異常の有無を検出する手段を備えること、
を特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記診断部として、デフォーカスした状態で前記レーザビーム照射面にレーザビームを照射した際の前記レーザ発振器におけるフィードバック出力を測定し、この測定結果に基づいて前記レーザ発振器が有する反射鏡の異常の有無を検出する手段を備えること、
を特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記診断部として、デフォーカスした状態で前記レーザビーム照射面に照射されたレーザビームの出力を測定し、この測定結果に基づいて前記レーザ発振器から出力された前記レーザビームを前記加工レンズに誘導する反射鏡の異常の有無を検出する手段を備えること、
を特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項５】
デフォーカスした状態で前記レーザビーム照射面にレーザビームを照射する際の前記加工レンズの温度を測定し、この測定結果に基づいて前記加工レンズの異常の有無を検出する手段をさらに備えること、
を特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項６】
レーザビームを照射する際に供給する加工ガスの圧力を測定し、この測定結果に基づいて前記加工レンズの異常の有無を検出する手段をさらに備えること、
を特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項７】
前記診断部における診断の結果に基づいて異常の検出情報およびメンテナンス指示情報を表示する表示部を備えること、
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機に関し、特に、状態診断を自動で実施可能なレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工機の異常状態の検出方法として、レーザビームのビーム径や出力などを測定して異常状態の有無を診断する方法が用いられている。ここで、レーザビームのビーム径や出力などを測定するためには、測定器を準備し、加工ヘッドに装着してある加工用の治具、すなわち加工ヘッドの部品、レンズ、またはノズルを取り替えるまたは取り外して該加工ヘッドに測定専用の治具類をセットし、その後にアクリル板にレーザビームを照射してレーザ加工機の状態の診断を行っていた。しかしながら、このような方法の場合、診断時の準備はユーザ自身が行わなければならず、ユーザの手を煩わすとともに、これらの診断には非常に時間を要していた。
【０００３】
そこで、このような機器の診断方法を改善する技術として、加工エリアとは別に診断部を設けて、該診断部において機器の診断を行う技術が提案されている。たとえば、ワーク外部にレーザ伝送系の診断装置を設け、溶接動作スタート時に溶接トーチを加工エリア外の診断装置部へ異動させて診断を行い、診断結果が良好であれば溶接トーチを初期位置に駆動して溶接を開始する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６３８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、診断部の高さ位置が通常加工時と変わらず、加工装置によっては、すなわちレーザビームの出力やビーム径によっては診断装置部をレーザビームにより焼損してしまうなどの不具合が発生する虞がある。したがって、このような場合には、加工エリア外の診断装置部において診断を行う場合においても、加工ヘッドの部品、レンズ、またはノズルを取り替えるまたは取り外すなどの必要が生じ、ユーザの負担は解消されない、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザに負担をかけることなく、機器の状態を自動で診断可能なレーザ加工機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーザ加工機は、レーザビームを出力するレーザ発振器と、レーザビームを集光して被加工材に照射する加工レンズと、被加工材を載置加工する加工領域外であって、被加工材を加工する際の焦点位置よりも下方に設けたレーザビーム照射面と、レーザビーム照射面でのレーザビームの出力状態を診断する診断部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、レーザビーム照射面を、被加工材を加工する際の焦点位置よりも下方に設けたことにより、通常加工時と同じ状態で、レーザビームをデフォーカスしてレーザ加工機の診断を行うことが可能である。すなわち、レンズまたはノズル等の部品を取り替えるまたは取り外すなどの必要がなく、レーザビームをデフォーカスしてレーザ加工機の診断を行うことが可能である。これにより、ユーザに負担をかけることなく自動で機器の状態を診断することができる、という効果を奏する。また、デフォーカスしたレーザビームを照射面に照射するため、レーザ加工機の部材をレーザビームにより焼損するなどの不具合が発生することを防止できる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかるレーザ加工機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１０】
実施の形態
図１−１〜図１−３は、本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の概略構成を示す図であり、図１−１は本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機１の概略構成を示す上面図、図１−２は本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機１の概略構成を示す側面図であり、図１−１における矢視Ａの方向から見た側面図である。また、図１−３は本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機１の概略構成を示す断面図であり、図１−１の線分Ｂ−Ｂにおける断面図である。なお、レーザ加工機１の構成部材としては集塵部など種々の部材を有するが、本発明と直接関係しない部材においては記載を省略する。
【００１１】
図１−１〜図１−３に示すように、本実施の形態にかかるレーザ加工機１は、支持フレーム１０の略中央部に加工エリア２０が設けられている。この加工エリア２０には、ワーク支持テーブル２１が配置されており、ワークはこのワーク支持テーブル２１上に載置される。なお、このワーク支持テーブル２１は、たとえば金属板などが網目状に組み合わされて構成される。
【００１２】
また、加工エリア２０の外部領域である支持フレーム１０の一短辺部には、レーザ加工機１の異常状態の有無の診断を行うための診断エリア３０が設けられている。このレーザ加工機１においては、この診断エリア３０の上面が診断を行う場合にレーザビームを照射する照射面とされており、該照射面にレーザビームを照射してレーザ加工機１の異常状態の有無の診断を実施する。
【００１３】
ここで、このレーザ加工機１においては、照射面である診断エリア３０の上面３０ａの位置が、加工エリアの上面２０ａよりも下方に設定されている。すなわち、診断エリアの上面３０ａの高さは、加工エリア２０のワーク支持テーブル２１の上面（ワーク支持面）の高さよりも低く設定されている。これにより、通常加工時と同じ状態で、レーザビームをデフォーカスしてレーザ加工機１の診断を行うことが可能である。すなわち、レーザ加工機１の診断を行う際に、加工ヘッド４０の部品、レンズ、またはノズルを取り替えるまたは取り外すなどの必要がなく、レーザビームをデフォーカスしてレーザ加工機１の診断を自動運転で行うことが可能である。また、デフォーカスしたレーザビームを照射面に照射するため、レーザビームによりレーザ加工機１が焼損することを効果的に防止することができる。
【００１４】
図１−４は、診断エリア３０を拡大して示す平面図である。図１−４に示すように、診断エリア３０には、レーザ光の出力を測定するレーザパワーメータ３０１と、レーザビームのプロファイルを測定するビームプロファイラ３０２と、加工促進のための加工ガスをノズルからの供給する際の圧力を測定する加工ガス圧力センサ部３０３と、を有する。ここで、加工ガス圧力センサ部３０３は、加工ノズルの交換機能または加工ノズルの先端を塞ぐ機能を備えており、加工ガスを噴出させて該加工ガスの圧力を測定可能とされている。
【００１５】
図２−１は、本実施の形態にかかるレーザ加工機１の機能構成を示すブロック図である。図２−１に示すように、本実施の形態にかかるレーザ加工機１は、制御部１００と、レーザ発振器１５０と、パワーセンサ１６０と、外部ミラー１６１と、加工レンズ１６２と、入力部１７０と、表示部１７１と、を備える。
【００１６】
制御部１００は、レーザ加工機１における各種制御を行う。レーザ発振器１５０は、加工用のレーザビームを出力する。パワーセンサ１６０は、レーザ発振器１５０からレーザビームを出力している際の出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値を測定する。外部ミラー１６１は、レーザ発振器１５０から出力されたレーザビームを反射して加工レンズ１６２に誘導する。加工レンズ１６２は、レーザビームを集光してワークに照射する。入力部１７０は、レーザ加工機１に各種情報を入力する手段である。表示部１７１は、レーザ加工機１における各種情報を表示する手段である。
【００１７】
また、図２−２は制御部１００の主要構成を示すブロック図である。図２−２に示すように、レーザ加工機１の異常状態の有無の診断を行うための診断部１３０と、レンズモニタ出力判断部１０６と、加工ガス圧力判断部１０７と、加工ヘッド制御部１２１と、レーザビーム出力制御部１２２と、ビームプロファイラ制御部１２３と、パワーメータ制御部１２４と、レンズモニタ制御部１２５と、加工ガス制御部１２６と、統括制御部１４０と、を備える。また、診断部１３０は、ビーム出力時間判断部１０１と、パワーセンサ出力判断部１０２と、出力積算判断部１０３と、ビーム径判断部１０４と、パワーメータ出力判断部１０５と、を備える。
【００１８】
ビーム出力時間判断部１０１は、ビーム出力時間データを基に部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件に合致するか否かを判断する。パワーセンサ出力判断部１０２は、出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）データを基に部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件に合致するか否かを判断する。出力積算判断部１０３は、ビーム出力時間データと出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）データとから出力積算データを算出し、また、出力積算データを基に部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件に合致するか否かを判断する。
【００１９】
ビーム径判断部１０４は、レーザビームのビーム径の測定値が正常範囲内に入っているかを判断する。パワーメータ出力判断部１０５は、出力パワーデータより、レーザビームの出力パワーが下限しきい値未満であるか否かを判断する。レンズモニタ出力判断部１０６は、レンズモニタ出力データより、レンズモニタ出力が正常上限値以下であるか否かを判断する。加工ガス圧力判断部１０７は、加工ガス圧力センサデータより、測定値（加工ガス圧力）が正常範囲内に入っているか否かを判断する。
【００２０】
加工ヘッド制御部１２１は、加工ヘッド４０の移動を制御する。レーザビーム出力制御部１２２は、レーザ発振器１５０からレーザビームの出力を制御する。ビームプロファイラ制御部１２３は、ビームプロファイラの制御を行う。パワーメータ制御部１２４は、パワーメータの制御を行う。レンズモニタ制御部１２５は、レンズモニタの制御を行う。加工ガス制御部１２６は、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８および電磁弁２０４、２０５、２０６、２０７を制御して加工ヘッド４０への加工ガスの供給を制御する。統括制御部１４０は、上記角手段を含めた装置全体の制御を行う。
【００２１】
つぎに、本実施の形態にかかるレーザ加工機１の異常状態の有無の診断方法について説明する。
【００２２】
＜ビーム出力・ビーム径診断＞
ビーム出力診断では、加工ヘッド４０から出力されるレーザビームの出力およびレーザビームの径を測定し、出力異常の検出を行う。そして、この出力異常の検出を行うことにより、レーザ発振器１５０における部分反射鏡（ＰＲ）１５１または全反射鏡（ＴＲ）１５２の汚染等の不具合の発生を検出し、反射鏡の交換やメンテナンスを促すことができる。
【００２３】
このビーム出力診断は、ビーム出力時間、出力積算量および出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値に基づいて行う。ここで、ビーム出力時間とは、レーザ発振器１５０からレーザビームを出力している時間の積算時間である。出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値は、レーザ発振器１５０からレーザビームを出力している際の、レーザ発振器１５０に接続されたパワーセンサ１６０の出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値である。出力積算量とは、ビーム出力時間とビーム出力との積算量である。たとえば図３−１においては、出力積算量は領域Ｘの面積に該当する。
【００２４】
出力積算判断部１０３は、レーザ発振器１５０がレーザビームを出力している際には、この出力積算データを算出して、ビーム出力時間とともに記憶する。そして、以下の部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件に合致する場合には、ビーム出力時間判断部１０１、出力積算判断部１０３およびパワー出力判断部は、部分反射鏡（ＰＲ）１５１または全反射鏡（ＴＲ）１５２に異常が発生していると判断する。
【００２５】
（１）ビーム出力時間が所定の時間を超えた場合
たとえば図３−２に示すように、ビーム出力時間と出力積算との関係を示す特性図において、出力積算特性ラインＬ１がビーム出力時間において所定のしきい値Ｔ１を超えた場合である。
（２）出力積算量が所定のしきい値を超えた場合
たとえば図３−２に示すように、ビーム出力時間と出力積算との関係を示す特性図において、出力積算特性ラインＬ１が出力積算量において所定のしきい値α１を超えた場合である。
（３）出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値が所定の正常範囲を超えた場合
たとえば図３−３に示すように、レーザ発振器１５０に対する出力の指示値である出力指令値とレーザ発振器１５０からの実際の出力値である出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値との関係を示す特性図において、出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）特性ラインＬ２が正常範囲を超えている場合である。ここで、出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値の正常範囲は、たとえば図３−３に示すように、正常範囲の上限を定める正常上限ラインＬ３と正常範囲の下限を定める正常下限ラインＬ４とにより定められ、正常上限ラインＬ３と正常下限ラインＬ４との間の領域が正常範囲とされる。したがって、図３−３において、出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）ラインが正常上限ラインＬ３よりも上の領域にある場合、または出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）ラインが正常下限ラインＬ４よりも下の領域にある場合には、出力積算判断部１０３は出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）特性ラインＬ２が正常範囲を超えていると判断する。
【００２６】
以上の部分反射鏡（ＰＲ）１５１または全反射鏡（ＴＲ）１５２の不具合検出処理を、図３−４を用いて説明する。図３−４は、部分反射鏡（ＰＲ）１５１または全反射鏡（ＴＲ）１５２の不具合検出処理の手順を説明するためのフローチャートである。まず、レーザビーム出力制御部１２２の制御により、レーザ発振器１５０から所定の出力のレーザビームを出力する（ステップＳ１１０）。レーザ発振器１５０からレーザビームが出力されると、パワーセンサ１６０がビーム出力時間、出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値を測定する。
【００２７】
そして、制御部１００では、パワーセンサ１６０からこれらの測定値であるビーム出力時間データ、出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）データを取得し（ステップＳ１２０）、ビーム出力時間判断部１０１がビーム出力時間データを記憶する。また、パワーセンサ出力判断部１０２が、出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）データを記憶する。また、出力積算判断部１０３が、ビーム出力時間データと出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）データとから出力積算データを算出して記憶する。
【００２８】
つぎに、ビーム出力時間判断部１０１がビーム出力時間データを基に、上述した部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件（１）に合致するか否かを判断する。また、出力積算判断部１０３が、出力積算データを基に上述した部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件（２）に合致するか否かを判断する。また、パワーセンサ出力判断部１０２が、出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）データを基に、上述した部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件（３）に合致するか否かを判断する（ステップＳ１３０）。
【００２９】
ここで、部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件（１）〜（３）に合致しない場合は（ステップＳ１３０否定）、上述した各判断部では、部分反射鏡（ＰＲ）１５１に異常が発生していないと判断し、ステップＳ１２０に戻って部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件（１）〜（３）に合致するか否かの判断を繰り返す。
【００３０】
一方、部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換条件（１）〜（３）に合致する場合は（ステップＳ１３０肯定）、上述した各判断部では、部分反射鏡（ＰＲ）１５１に異常が発生していると判断し、加工ヘッド制御部１２１に加工ヘッド移動指示情報を送信する。加工ヘッド制御部１２１は、加工ヘッド移動指示情報を受信すると、アクリル板を敷いた診断エリア３０に加工ヘッド４０を移動させる（ステップＳ１４０）。
【００３１】
そして、加工ヘッド制御部１２１は、レーザビーム出力制御部１２２に対してレーザビーム出力指示を送信する。レーザビーム出力制御部１２２は、レーザビーム出力指示を受信すると、レーザ発振器１５０から所定の出力のレーザビームを出力させてアクリル板にレーザビームを照射し（ステップＳ１５０）、該アクリル板に照射パターンを付けた後、レーザビームの照射を停止する（ステップＳ１６０）。
【００３２】
その後、アクリル板に付けられた照射パターンからレーザビームのビーム径をユーザがゲージにより測定して、測定値を入力部１７０から入力する。ビーム径の測定値が入力されると、ビーム径判断部１０４は、この測定値が正常範囲内に入っているかを判断する（ステップＳ１７０）。ここで、測定値が正常範囲内に入っている場合には（ステップＳ１７０肯定）、ビーム径判断部１０４は現状の異常状態が部分反射鏡（ＰＲ）１５１以外の原因によるものと判断して、表示部１７１に対して「全反射鏡（ＴＲ）１５２・高速パワーセンサ異常」情報を送信する。表示部１７１は、この「全反射鏡（ＴＲ）１５２・高速パワーセンサ異常」情報を受信して、このメッセージを表示し（ステップＳ１８０）、一連の処理が終了する。
【００３３】
一方、ステップＳ１７０の判断において、測定値が正常範囲内に入っていない場合には（ステップＳ１７０否定）、ビーム径判断部１０４は現状の異常状態が部分反射鏡（ＰＲ）１５１によるものと判断して、表示部１７１に対して部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換指示情報を送信する。表示部１７１は、この部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換指示情報を受信して、部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換指示メッセージを表示し（ステップＳ１８０）、一連の処理が終了する。
【００３４】
また、ビーム径の測定にビームプロファイラ３０２を使用する場合には、図３−５に示すように、上述したフローにおいてステップＳ１４０で診断エリア３０に加工ヘッド４０を移動させた後、ビームプロファイラ制御部１２３がビームプロファイラ３０２を起動させる（ステップＳ２１０）。ここで、ビームプロファイラ３０２としては、たとえばワイヤカット式ビームプロファイラを用いることができる。そして、レーザ発振器１５０から所定の出力のレーザビームを出力してビームプロファイラ３０２にレーザビームを照射する（ステップＳ２２０）。ビームプロファイラ３０２は、ビームプロファイラ制御部１２３により、照射されたレーザビームのビーム径を測定し、ビーム径測定データを生成する（ステップＳ２３０）。
【００３５】
ビーム径判断部１０４は、ビームプロファイラ３０２からこのビーム径測定データを取得し、正常範囲内に入っているかを判断する（ステップＳ２４０）。ここで、測定値が正常範囲内に入っている場合には（ステップＳ２４０肯定）、ビーム径判断部１０４は現状の異常状態が部分反射鏡（ＰＲ）１５１以外の原因によるものと判断して、表示部１７１に対して「全反射鏡（ＴＲ）１５２・高速パワーセンサ異常」情報を送信する。表示部１７１は、この「全反射鏡（ＴＲ）１５２・高速パワーセンサ異常」情報を受信して、このメッセージを表示し（ステップＳ２５０）、一連の処理が終了する。
【００３６】
一方、ステップＳ２４０の判断において、測定値が正常範囲内に入っていない場合には（ステップＳ２４０否定）、ビーム径判断部１０４は現状の異常状態が部分反射鏡（ＰＲ）１５１によるものと判断して、表示部１７１に対して部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換指示情報を送信する。表示部１７１は、この部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換指示情報を受信して、部分反射鏡（ＰＲ）１５１の交換指示メッセージを表示し（ステップＳ２６０）、一連の処理が終了する。
【００３７】
本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、以上のような診断処理を、レーザ加工機１の起動時に、または所定の周期で、自動で行うことができる。
【００３８】
上述したように、本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、加工ヘッド４０から出力されるレーザビームのビーム出力時間、出力積算量および出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値を取得してビーム出力診断を行い、また、加工ヘッド４０から出力されるレーザビームの径を測定してビーム径診断を行う。これにより、レーザ発振器１５０における部分反射鏡（ＰＲ）１５１または全反射鏡（ＴＲ）１５２の汚染等の不具合の発生を検出し、反射鏡の交換やメンテナンスを促すことができる。
【００３９】
また、本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、診断エリア３０の上面３０ａの位置が、加工エリア２０の上面２０ａよりも下方に設定されている。すなわち、診断エリア３０の上面３０ａの高さは、加工エリア２０のワーク支持テーブル２１の上面（ワーク支持面）の高さよりも低く設定されている。これにより、上述したレーザビームの径を測定を行う際に、通常加工時と同じ状態で、レーザビームをデフォーカスしてレーザビームの径を測定し、診断を行うことが可能である。すなわち、レーザ加工機１の診断を行う際に、加工ヘッド４０の部品、レンズ、またはノズルを取り替えるまたは取り外すなどの必要がなく、レーザビームをデフォーカスしてレーザ加工機１のレーザビームの径を測定し、診断を行うことが可能である。
【００４０】
＜光路診断＞
光路診断では、レーザビームの出力パワーや加工レンズ１６２の温度を測定し、その測定値に基づいてレーザビームが出力された後の光路上に配置された光学部品の異常の検出を行う。そして、この光学部品の異常の検出を行うことにより、外部ミラー１６１や加工レンズ１６２の汚染等の不具合の発生を検出し、外部ミラー１６１や加工レンズ１６２の交換やメンテナンスを促すことができる。
【００４１】
レーザ発振器１５０から加工レンズ１６２までの外部光路に配置された外部ミラー１６１が汚れると、レーザ発振器１５０から出力されたレーザビームの出力は加工レンズ１６２に届くまでに減衰する。たとえば図４−１に示すように、レーザビームの出力パワーと時間との関係を示す特性図において、レーザビームの出力パワーラインＬ５が、出力パワーの正常範囲の下限を定める正常下限しきい値α２を下回った場合には、外部ミラー１６１が汚れているため交換やメンテナンスが必要であると判断することができる。
【００４２】
また、加工レンズ１６２が汚れると、レーザビームが加工レンズ１６２を透過する際の温度上昇が大きくなる。たとえば図４−２に示すように、レンズモニタ出力と時間との関係を示す特性図において、レンズモニタ出力が該レンズモニタ出力の正常範囲の上限を定める正常上限値α３を上回った場合には、加工レンズ１６２が汚れているためメンテナンスが必要であると判断することができる。たとえば、レーザビームを３０秒間照射時のレンズモニタ出力が正常上限値α３を上回った場合には、加工レンズ１６２が汚れているためメンテナンスが必要であると判断することができる。ここで、レンズモニタ出力としては、加工レンズ１６２の温度を検出する。
【００４３】
以上の光路診断処理を、図４−３を用いて説明する。図４−３は、光路診断の手順を説明するためのフローチャートである。まず、加工ヘッド制御部１２１が、診断エリア３０に加工ヘッド４０を移動させる（ステップＳ３１０）。そして、加工ヘッド制御部１２１は、レーザビーム出力制御部１２２に対してレーザビーム出力指示を送信する。レーザビーム出力制御部１２２は、レーザビーム出力指示を受信すると、レーザ発振器１５０から所定の出力のレーザビームを出力させてパワーメータにレーザビームを照射する（ステップＳ３２０）。そして、パワーメータ制御部１２４の制御により、パワーメータがレーザビームの出力を測定して出力パワーデータを生成する。そして、パワーメータ出力判断部１０５が、出力パワーデータを取得する（ステップＳ３３０）。
【００４４】
つぎに、出力パワーデータの測定が終了すると、パワーメータ制御部１２４は測定終了情報をレンズモニタ制御部１２５に送信する。レンズモニタ制御部１２５は、測定終了情報を受信すると、加工レンズ１６２に接続した温度センサを起動させ、レンズモニタはレンズモニタ制御部１２５の制御によりレーザビーム出力中の加工レンズ１６２の温度を測定し、レンズモニタ出力データを生成する。そして、レンズモニタ出力判断部１０６が、レンズモニタ出力データを取得する（ステップＳ３４０）。
【００４５】
そして、パワーメータ出力判断部１０５が、取得した出力パワーデータより、レーザビームの出力パワーが下限しきい値未満であるか否かを判断する（ステップＳ３５０）。
【００４６】
ここで、レーザビームの出力パワーが下限しきい値未満である場合には（ステップＳ３５０肯定）、パワーメータ出力判断部１０５は現状の外部ミラー１６１は汚れているためメンテナンス（清掃）が必要であると判断して、表示部１７１に対して「外部ミラーのメンテナンス指示情報」を送信する。表示部１７１は、この「外部ミラーのメンテナンス指示情報」を受信して、外部ミラー１６１メンテナンスメッセージを表示する（ステップＳ３６０）。
【００４７】
一方、ステップＳ３４０においてレーザビームの出力パワーが下限しきい値未満でない場合、すなわち下限しきい値異常である場合には（ステップＳ３５０否定）、レーザビーム出力制御部１２２はレーザビームの出力パワーが出力指令値になるように調整する（ステップＳ３７０）。
【００４８】
つぎに、レンズモニタ出力判断部１０６が、取得したレンズモニタ出力データより、レンズモニタ出力が正常上限値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３８０）。
【００４９】
ここで、レンズモニタ出力が正常上限値以下でない場合には（ステップＳ３８０否定）、レンズモニタ出力判断部１０６は現状の加工レンズ１６２は汚れているためメンテナンス（清掃）が必要であると判断して、表示部１７１に対して「加工レンズのメンテナンス指示情報」を送信する。表示部１７１は、この「加工レンズのメンテナンス指示情報」を受信して、加工レンズメンテナンスメッセージを表示し（ステップＳ３９０）、一連の処理が終了する。
【００５０】
また、ステップＳ３８０においてレンズモニタ出力が正常上限値以下である場合には（ステップＳ３８０肯定）、レンズモニタ出力判断部１０６は現状の加工レンズ１６２は汚れていないと判断し、一連の処理が終了する。
【００５１】
本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、以上のような診断処理を、レーザ加工機１の起動時に、または所定の周期で、自動で行うことができる。
【００５２】
なお、上記においては、レーザビームの出力パワーの測定・診断の後にレンズモニタ出力の測定・診断を行う場合について説明したが、本発明においてはこれらの順番に限定されることなく、上記と逆の順番で行っても構わない。また、レーザビームの出力パワーの測定・診断と、レンズモニタ出力の測定・診断とを同時に実施しても構わない。
【００５３】
また、上記においては、レーザビームの出力パワーの測定・診断と、レンズモニタ出力の測定・診断とを組み合わせて、外部ミラー１６１と加工レンズ１６２の診断を一緒に行う場合について説明したが、本発明においてはこれに限定されず、レーザビームの出力パワーの測定・診断またはレンズモニタ出力の測定・診断の何れか一方のみを実施しても良い。
【００５４】
上述したように、本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、加工ヘッド４０から出力されるレーザビームの出力パワーを取得して光路診断を行い、また、加工ヘッド４０からレーザビームが出力される際のレンズモニタ出力を測定して加工レンズ１６２診断を行う。これにより、レーザビームが出力された後の光路上に配置された光学部品である外部ミラー１６１や加工レンズ１６２の汚染等の不具合の発生を検出し、外部ミラー１６１や加工レンズ１６２の交換やメンテナンスを促すことができる。
【００５５】
また、本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、診断エリア３０の上面３０ａの位置が、加工エリア２０の上面２０ａよりも下方に設定されている。すなわち、診断エリア３０の上面３０ａの高さは、加工エリア２０のワーク支持テーブル２１の上面（ワーク支持面）の高さよりも低く設定されている。これにより、上述したレーザビームの出力パワーやレンズモニタ出力の測定を行う際に、通常加工時と同じ状態で、レーザビームをデフォーカスしてレーザビームの径を測定し、診断を行うことが可能である。すなわち、レーザ加工機１の診断を行う際に、加工ヘッド４０の部品、レンズ、またはノズルを取り替えるまたは取り外すなどの必要がなく、レーザビームをデフォーカスしてレーザ加工機１のレーザビームの出力パワーやレンズモニタ出力を測定し、診断を行うことが可能である。
【００５６】
＜電気式空圧指令弁・電磁弁の診断＞
電気式空圧指令弁・電磁弁の診断では、加工ノズルから噴出される加工ガスの圧力を測定し、電気式空圧指令弁２０８の校正ずれや、電磁弁２０４〜２０７の動作不良の検出を行う。そして、これらの検出を行うことにより、電気式空圧指令弁２０８や電磁弁２０４〜２０７のメンテナンスを促すことができる。
【００５７】
本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、加工ガスとしてたとえば図５−１に示すように、空気（ＡＩＲ）、窒素（Ｎ2）、酸素（Ｏ2）から３種類の気体を供給可能である。空気（ＡＩＲ）は、供給源である空気（ＡＩＲ）ボンベ２０１から電磁弁２０４、２０６および電気空圧指令弁（電空弁）２０８を介して加工ヘッド４０へ供給される。また、窒素（Ｎ2）は、供給源である窒素（Ｎ2）ボンベ２０２から電磁弁２０５、２０６および電気空圧指令弁（電空弁）２０８を介して加工ヘッド４０へ供給される。また、酸素（Ｏ2）は、供給源である酸素（Ｏ2）ボンベ２０３から電磁弁２０７および電気空圧指令弁（電空弁）２０８を介して加工ヘッド４０へ供給される。図５−１は、加工ガスの供給機構を説明する図である。
【００５８】
しかしながら、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８の校正ずれや、電磁弁２０４〜２０７の動作不良が生じている場合には、所定の圧力の気体が加工ヘッド４０に供給されず、所望の性能での加工ができなくなる。そこで、本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８への指令値と加工ガス圧力センサ部３０３における測定値、および電磁弁動作と加工ガス圧力センサ部３０３における測定値により、電気式空圧指令弁２０８や電磁弁２０４〜２０７の異常を検出する。
【００５９】
たとえば図５−２に示すように、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８に対する制御指示値である電空弁指令値と加工ガス圧力センサ部３０３における測定値である加工ガス圧力センサ出力との関係を示す特性図において、加工ガス圧力センサ出力特性ラインＬ７が正常範囲を超えている場合に、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８に異常が発生していると判断する。
【００６０】
ここで、加工ガス圧力センサ出力の正常範囲は、たとえば図５−２に示すように、正常範囲の上限を定める正常上限ラインＬ８と正常範囲の下限を定める正常下限ラインＬ９とにより定められ、正常上限ラインＬ８と正常下限ラインＬ９との間の領域が正常範囲とされる。したがって、図５−２において、加工ガス圧力センサ出力特性ラインＬ７が正常上限ラインＬ８よりも上の領域にある場合、または加工ガス圧力センサ出力特性ラインＬ７が正常下限ラインＬ９よりも下の領域にある場合には、加工ガス圧力判断部１０７は加工ガス圧力センサ出力が正常範囲を超えており、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８に異常が発生していると判断する。
【００６１】
また、たとえば図５−３に示すように、電空弁を所定の時間α４に動作させたときの加工ガス圧力センサ出力と時間との関係を示す特性図において、加工ガス圧力センサ出力特性ラインＬ１０が正常範囲を超えている場合に、電磁弁２０４〜２０７に異常が発生していると判断する。
【００６２】
ここで、加工ガス圧力センサ出力の正常範囲は、たとえば図５−３に示すように、正常範囲の下限を定める正常下限ラインＬ１１により定められ、正常下限ラインＬ９よりも上の領域が正常範囲とされる。したがって、図５−３において、加工ガス圧力センサ出力特性ラインＬ１０が正常下限ラインＬ１１よりも下の領域にある場合には、加工ガス圧力判断部１０７は加工ガス圧力センサ出力が正常範囲を超えており、電磁弁２０４〜２０７に異常が発生していると判断する。
【００６３】
以上の電気式空圧指令弁・電磁弁の診断処理を、図５−４を用いて説明する。図５−４は、電気式空圧指令弁・電磁弁の診断の手順を説明するためのフローチャートである。まず、加工ヘッド制御部１２１が、診断エリア３０に加工ヘッド４０を移動させる（ステップＳ５１０）。そして、加工ガス制御部１２６は、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８および電磁弁２０４〜２０７を制御して加工ヘッド４０に加工ガスを供給する（ステップＳ５２０）。このとき、加工ガス圧力センサ部３０３は加工ヘッド４０に供給される直前の加工ガスの圧力を測定し、加工ガス圧力センサデータを生成する。そして、加工ガス圧力判断部１０７が、この加工ガス圧力センサデータを取得する（ステップＳ５３０）。
【００６４】
そして、加工ガス圧力判断部１０７は、取得した加工ガス圧力センサデータより、測定値（加工ガス圧力）が正常範囲内に入っているか否かを判断する（ステップＳ５４０）。ここで、測定値が正常範囲内に入っている場合には（ステップＳ５４０肯定）、次のステップＳ５６０に進む。また、測定値が正常範囲内に入っていない場合には（ステップＳ５４０否定）、加工ガス圧力判断部１０７は、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８に異常が発生していると判断して、表示部１７１に対して「電気式空圧指令弁（電空弁）２０８のメンテナンス指示情報」を送信する。表示部１７１は、この「電気式空圧指令弁（電空弁）２０８のメンテナンス指示情報」を受信して、電気式空圧指令弁（電空弁）メンテナンスメッセージを表示し（ステップＳ５５０）、次のステップＳ５６０に進む。
【００６５】
つぎに、ステップＳ５５０またはステップＳ５６０の後、加工ガス制御部１２６は、一定指令値下で電気式空圧指令弁（電空弁）２０８および電磁弁２０４〜２０７を制御して加工ヘッド４０に加工ガスを供給する（ステップＳ５６０）。このとき、加工ガス圧力センサ部３０３は加工ヘッド４０に供給される直前の加工ガスの圧力を測定し、加工ガス圧力センサデータを生成する。そして、加工ガス圧力判断部１０７が、この加工ガス圧力センサデータを取得する（ステップＳ５７０）。
【００６６】
そして、加工ガス圧力判断部１０７は、取得した加工ガス圧力センサデータより、測定値（加工ガス圧力）は正常下限値以上であるか否かを判断する（ステップＳ５８０）。ここで、測定値が正常下限値以上である場合には（ステップＳ５８０肯定）、加工ガス圧力判断部１０７は、電磁弁２０４〜２０７に異常がないと判断し、一連の処理を終了する。また、測定値が正常下限値未満である場合には（ステップＳ５８０否定）、加工ガス圧力判断部１０７は、電磁弁２０４〜２０７に異常が発生していると判断して、表示部１７１に対して「電磁弁のメンテナンス指示情報」を送信する。表示部１７１は、この「電磁弁のメンテナンス指示情報」を受信して、電磁弁メンテナンスメッセージを表示し（ステップＳ５９０）、一連の処理を終了する。
【００６７】
本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、以上のような診断処理を、レーザ加工機１の起動時に、または所定の周期で、自動で行うことができる。
【００６８】
なお、上記においては、電気式空圧指令弁（電空弁）２０８診断の後に電磁弁２０４〜２０７の診断を行う場合について説明したが、本発明においてはこれらの順番に限定されることなく、上記と逆の順番で行っても構わない。
【００６９】
また、上記においては、電気式空圧指令弁（電空弁）診断と、電磁弁の診断とを組み合わせて一緒に行う場合について説明したが、本発明においてはこれに限定されず、電気式空圧指令弁（電空弁）診断と、または電磁弁診断の何れか一方のみを実施しても良い。
【００７０】
上述したように、本実施の形態にかかるレーザ加工機１においては、加工ヘッド４０に供給される加工ガス圧力を取得して電気式空圧指令弁２０８や電磁弁２０４〜２０７の診断を行う。これにより、電気式空圧指令弁や電磁弁の不具合の発生を検出し、電気式空圧指令弁２０８や電磁弁２０４〜２０７のメンテナンスを促すことができる。
【００７１】
また、加工ガス圧力センサ部３０３は、加工ノズルの交換機能または加工ノズルの先端を塞ぐ機能を備えており、加工ガスを噴出させて該加工ガスの圧力を測定可能とされている。そして、加工エリア２０外にこのような加工ガス圧力センサ部３０３を備えることにより、加工エリア２０にセットされているワークの種類や加工ヘッド４０に取り付けているノズルの種類に因らず、自動運転の中で電気式空圧指令弁２０８や電磁弁２０４〜２０７の診断を行うことが可能である。
【００７２】
なお、上記においては、診断エリア３０を加工エリア２０の外部領域に設けた場合について説明したが、本発明においては診断エリア３０の配置場所はこれに限定されるものではない。本発明においては、診断エリア３０をたとえば加工エリア２０内の縁部領域に設ける構成とすることができる。ただし、診断エリア３０を加工エリア２０内に配置した場合には、加工エリア２０にワークが載置されていない時にでないとレーザ加工機１の診断を行うことができないという制約が生じるため、診断エリア３０は加工エリア２０の外部領域に設ける方が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明にかかるレーザ加工機は、ユーザに負担をかけることなく機器の状態を自動で診断する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１−１】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の概略構成を示す上面図である。
【図１−２】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の概略構成を示す側面図であり、図１−１における矢視Ａの方向から見た側面図である。
【図１−３】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の概略構成を示す断面図であり、図１−１の線分Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【図１−４】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の診断エリアを拡大して示す平面図である。
【図２−１】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の機能構成を示すブロック図である。
【図２−２】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の制御部の主要構成を示すブロック図である。
【図３−１】ビーム出力時間とビーム出力との関係を示す特性図を用いて積算量を説明する図である。
【図３−２】ビーム出力時間と出力積算との関係を示す特性図である。
【図３−３】レーザ発振器に対する出力の指示値である出力指令値とレーザ発振器からの実際の出力値である出力フィードバック（Ｆ．Ｂ．）値との関係を示す特性図である。
【図３−４】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の部分反射鏡（ＰＲ）または全反射鏡（ＴＲ）の不具合検出処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図３−５】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の部分反射鏡（ＰＲ）または全反射鏡（ＴＲ）の不具合検出処理の手順を説明するためのフローチャートである。
【図４−１】レーザビームの出力パワーと時間との関係を示す特性図である。
【図４−２】レンズモニタ出力と時間との関係を示す特性図である。
【図４−３】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の光路診断の手順を説明するためのフローチャートである。
【図５−１】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の加工ガスの供給機構を説明する図である。
【図５−２】電気式空圧指令弁（電空弁）に対する制御指示値である電空弁指令値と加工ガス圧力センサにおける測定値である加工ガス圧力センサ出力との関係を示す特性図である。
【図５−３】電空弁を所定の時間に動作させたときの加工ガス圧力センサ出力と時間との関係を示す特性図である。
【図５−４】本発明の実施の形態にかかるレーザ加工機の電気式空圧指令弁・電磁弁の診断の手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１  レーザ加工機
１０  支持フレーム
２０  加工エリア
２０ａ  加工エリアの上面
２１  ワーク支持テーブル
３０ａ  診断エリアの上面
３０  診断エリア
４０  加工ヘッド
１００  制御部
１０１  ビーム出力時間判断部
１０２  パワーセンサ出力判断部
１０３  出力積算判断部
１０４  ビーム径判断部
１０５  パワーメータ出力判断部
１０６  レンズモニタ出力判断部
１０７  加工ガス圧力判断部
１２１  加工ヘッド制御部
１２２  レーザビーム出力制御部
１２３  ビームプロファイラ制御部
１２４  パワーメータ制御部
１２５  レンズモニタ制御部
１２６  加工ガス制御部
１３０  診断部
１４０  統括制御部
１５０  レーザ発振器
１６０  パワーセンサ
１６１  外部ミラー
１６２  加工レンズ
１７０  入力部
１７１  表示部
２０１  空気（ＡＩＲ）ボンベ
２０２  窒素（Ｎ2）ボンベ
２０３  酸素（Ｏ2）ボンベ
２０４  電磁弁
２０５  電磁弁
２０７  電磁弁
２０８  電気空圧指令弁（電空弁）
３０１  レーザパワーメータ
３０２  ビームプロファイラ３０２
３０３  加工ガス圧力センサ部
Ｌ１  出力積算特性ライン
Ｌ２  特性ライン
Ｌ３  正常上限ライン
Ｌ４  正常下限ライン
Ｌ５  出力パワーライン
Ｌ７  加工ガス圧力センサ出力特性ライン
Ｌ８  正常上限ライン
Ｌ９  正常下限ライン
Ｌ１０  加工ガス圧力センサ出力特性ライン
Ｌ１１  正常下限ライン
【図１−１】
2008114228.tif 000003
【図１−２】
2008114228.tif 000004
【図１−３】
2008114228.tif 000005
【図１−４】
2008114228.tif 000006
【図２−１】
2008114228.tif 000007
【図２−２】
2008114228.tif 000008
【図３−１】
2008114228.tif 000009
【図３−２】
2008114228.tif 000010
【図３−３】
2008114228.tif 000011
【図３−４】
2008114228.tif 000012
【図３−５】
2008114228.tif 000013
【図４−１】
2008114228.tif 000014
【図４−２】
2008114228.tif 000015
【図４−３】
2008114228.tif 000016
【図５−１】
2008114228.tif 000017
【図５−２】
2008114228.tif 000018
【図５−３】
2008114228.tif 000019
【図５−４】
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