(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマアークを発生するプラズマトーチ（４２）とレーザビームを発生するレーザヘッド（４０）とを備えた複合熱切断装置（１０）において、
板材（４４、４６、５０）を保持するためのテーブル（１２）と、
前記テーブル上の作業空間（３２）内で、前記プラズマトーチ及び前記レーザヘッドを移動させる移動機構（１６、１８）と、
前記テーブル上の前記板材が所定の切断ラインに沿って切断されるように前記プラズマトーチ、前記レーザヘッド及び前記移動機構を制御する制御手段（６０、６２、６４）とを備え、
前記制御手段は、
前記切断ラインを定義し、且つ前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工条件に応じて、前記切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプとに分類した加工指示情報（７０、７２）を有する上位制御装置と、
前記加工指示情報（７０、７２）に基づいて前記プラズマトーチ（４２）を制御して前記プラズマ切断タイプの切断ライン（９４、９８）に沿った切断を行なわせるプラズマ制御装置（６２）と、
前記加工指示情報（７０、７２）に基づいて前記レーザヘッド（４０）を制御して、前記レーザ切断タイプの切断ライン（９２、１００）に沿った切断を行なわせるレーザ制御装置（６０）と
を有することを特徴とする複合熱切断装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記加工指示情報（７０、７２）では、前記切断ラインの連続長さに応じて、前記切断ラインが前記プラズマ切断タイプと前記レーザ切断タイプとに分類されていることを特徴とする複合熱切断装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記加工指示情報（７０、７２）では、前記切断ラインが製品の外周と穴のいずれに該当するかに応じて、前記切断ラインが前記プラズマ切断タイプと前記レーザ切断タイプとに分類されていることを特徴とする複合熱切断装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記加工指示情報（７０、７２）では、前記板材の厚さに応じて、前記切断ラインが前記プラズマ切断タイプと前記レーザ切断タイプとに分類されていることを特徴とする複合熱切断装置。
【請求項５】
プラズマ加工及びレーザ加工の両方を実行可能な複合熱切断装置（１０Ａ）において、
板材（２１０）を保持するためのテーブル（２００）と、
前記テーブルの一側の近傍に設けられ、前記テーブルに沿って移動可能な支持部（３１０）と、
基端側（Ｐ１）が前記支持部に支持され、先端側（Ｐ２）が前記テーブルを跨ぐようにして、前記テーブルの上方に形成された作業空間（Ａ１）を一側から他側へ延びて形成されたアーム部（３２０）と、
前記アーム部の基端側（Ｐ１）寄りに位置して、前記アーム部を移動可能に設けられたレーザヘッド（５００）と、
前記アーム部の先端側（Ｐ２）寄りに位置して、前記アーム部を移動可能に設けられたプラズマトーチ（６００）と、
前記アーム部の基端側（Ｐ１）に設けられ、前記アーム部に沿って延びる光路部（４３０）を介して、前記レーザヘッドにレーザ光線を供給するレーザ光線供給部（４１０，４２０）と、
前記プラズマトーチと前記レーザヘッド及び前記レーザ光線供給部の動作をそれぞれ制御する制御手段（７００，８１０，８２０）とを備え、
前記プラズマヘッド（６００）は前記アーム部（３２０）の先端側（Ｐ２）寄りに、前記レーザヘッド（５００）は前記アーム部（３２０）の基端側（Ｐ１）寄りに、それぞれ位置して、前記アーム部を移動可能に設けられており、
前記アーム部の先端側（Ｐ２）には前記プラズマヘッドを退避させるためのプラズマヘッド退避領域（Ａ２）が設けられており、
前記アーム部の基端側（Ｐ１）には前記レーザヘッドを退避させるためのレーザヘッド退避領域（Ａ３）が設けられており、
前記制御手段（７００，８１０，８２０）は、前記プラズマトーチによって前記板材を加工する場合は、前記レーザヘッドを前記レーザヘッド退避領域に退避させ、前記レーザヘッドによって前記板材を加工する場合は、前記プラズマトーチを前記プラズマトーチ退避領域に退避させるように、制御するものであり、さらに、
前記制御手段は、
前記板材を切断するための切断ラインを定義し、且つ前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工条件に応じて、前記切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプとに分類した加工指示情報（７２１，７２２）を有する上位制御装置（７００）と、
前記加工指示情報（７２１，７２２）に基づいて前記レーザヘッド（５００）を制御して前記レーザ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行わせるレーザ制御装置（８１０）と、
前記加工指示情報（７２１，７２２）に基づいて前記プラズマトーチ（６００）を制御して前記プラズマ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行なわせるプラズマ制御装置（８２０）とを備えて構成されており、
前記レーザ制御装置は、前記レーザ加工が行われる場合に、前記レーザ光線供給部（４１０，４２０）をウェイクアップ状態に移行させ、前記プラズマ加工が行われる場合に、前記レーザ光線供給部をスリープ状態に移行させる複合熱切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザとプラズマの２種類の熱切断ヘッドを有する複合熱切断装置及び複合切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、タレットパンチプレスにプラズマとレーザの２つの熱切断ヘッドを並べて取り付けた装置が開示されている。プラズマ切断ヘッドかレーザ切断ヘッドのいずれか一方の切断ヘッドが選ばれて切断位置に持って来られるようになっている。【０００３】
特許文献２には、テーブルを横切って縦方向に移動可能な１基のガントリーに、横方向に移動可能な１又は２つのキャリッジが搭載され、各キャリッジに、プラズマとレーザの２つの熱切断ヘッドが並べて取り付けられた装置が開示されている。１つのキャリッジでは、プラズマ切断ヘッドかレーザ切断ヘッドのいずれか一方の切断ヘッドが選択されて使われる。１基のガントリーに搭載された２つのキャリッジを用いる場合には、２つの同一パターン又は鏡像関係にあるパターンを同時に切断することができる。【０００４】
特許文献３には、テーブル上を横切って縦方向に移動可能な１基のX軸移動体（ガントリー）に、横方向に移動可能な１つの加工ヘッド（キャリッジ）が搭載され、その加工ヘッドにプラズマトーチとレーザヘッドを並べて取り付けられた装置が開示されている。ピアス加工か切断加工かにより、レーザヘッドとプラズマトーチが使い分られる。例えばピアス加工はレーザヘッドで行われ、切断加工はプラズマトーチで行われる。【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３５０８９７号公報
【特許文献２】特開平９−１０８８７５号公報
【特許文献２】特開２００１−２５８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、熱切断装置において、ランニングコスト（例えば、レーザビーム生成のための電力消費やプラズマトーチの電極の消耗などによるコスト）の低減は、非常に重要な課題である。しかし、上述した特許文献には、ランニングコストを低減するための格別の技術は開示されていない。
また、レーザ及びプラズマの２種類の熱切断ヘッドを搭載する場合、各ヘッドが互いに影響を及ぼすことが考えられるが、前記文献では、２種類の異なる熱切断ヘッドが互いに与える影響について十分考慮されていない。例えば、一方の熱切断ヘッドによる加工が、他方の熱切断ヘッドによる加工に精度や耐久性等の点で影響を及ぼすことも考えられるが、従来技術では、相互の関係について十分な対策が施されていない。【０００７】
従って、本発明の目的は、レーザとプラズマの熱切断ヘッドをもつ複合熱切断装置においてランニングコストを低減することにある。本発明の他の目的は、レーザとプラズマの異なる熱切断ヘッドを備えた複合熱切断装置において、一方の熱切断ヘッドが他方の熱切断ヘッドに及ぼす影響を低減することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従う、プラズマアークを発生するプラズマトーチとレーザビームを発生するレーザヘッドとを備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、前記テーブル上の作業空間内で、前記プラズマトーチ及び前記レーザヘッドを移動させる移動機構と、前記テーブル上の前記板材が所定の切断ラインに沿って切断されるように前記プラズマトーチ、前記レーザヘッド及び前記移動機構を制御する制御手段とを備える。そして、前記制御手段が、前記切断ラインを定義し、且つ前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工条件に応じて、前記切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類した加工指示情報を有する上位制御装置と、前記加工指示情報に基づいて前記プラズマトーチを制御して、前記プラズマ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行わせるプラズマ制御装置と、前記加工指示情報に基づいて前記レーザヘッドを制御して、前記レーザ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行わせるレーザ制御装置とを有する。【０００９】
この複合切断装置によれば、１以上の切断ラインに沿って板材を切断する場合に、切断ラインの幾何学的特性、加工精度、又は板材の特性などの切断条件に応じて、プラズマトーチとレーザヘッドの使い分けがなされる。それにより、コスト的にプラズマトーチで切断した方が有利な条件をもつ切断ラインはプラズマトーチにより切断し、また、レーザヘッドで切断した方が有利な条件をもつ切断ラインはレーザヘッドで切断することが可能になり、よって、切断のランニングコストを低減することができる。【００１０】
前記切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類するための方法としては、
(1)  切断ラインの連続長さに応じて、例えば所定基準より長ければプラズマ切断タイプ、短ければレーザ切断タイプというように分類する方法、
(2)  切断ラインが製品の外周と穴のいずれに該当するかに応じて、例えば外周ならばプラズマ切断タイプ、穴ならばレーザ切断タイプというように分類する方法、
(3)  板材の厚さに応じて、例えば所定基準より厚ければプラズマ切断タイプ、薄ければレーザ切断タイプというように分類する方法、
(4)  加工精度に応じて、例えば所定基準より精度が低ければプラズマ切断タイプ、高ければレーザ切断タイプというように分類する方法、
(5)  製品の穴の数に応じて、例えば所定基準より穴数が少ない製品の切断ラインはプラズマ切断タイプ、所定基準より穴数が多い製品の切断ラインはレーザ切断タイプというように分類する方法、または
(6)  製品又は穴のサイズ（径）に応じて、例えば所定基準より大きいサイズの製品または穴の切断ラインはプラズマ切断タイプ、所定基準より小さいサイズの製品または穴の切断ラインはレーザ切断タイプというように分類する方法、
などを、単独で又は組み合わせて用いることができる。【００１１】
本発明の別の側面に従う、プラズマアークを発生するプラズマトーチとレーザビームを発生するレーザヘッドとを備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、前記テーブル上の作業空間内で、前記プラズマトーチ及び前記レーザヘッドを移動させる移動機構と、前記テーブル上の前記板材を切断ラインに沿って切断するように前記プラズマトーチ、前記レーザヘッド及び前記移動機構の制御を行う制御装置とを備える。そして、前記移動機構が、前記プラズマトーチを移動させるプラズマトーチ移動機構と、前記レーザヘッドを移動させるレーザヘッド移動機構とを有し、前記制御手段が、前記プラズマトーチ移動機構を独立制御するプラズマ制御装置と、前記レーザヘッド移動機構を独立制御するレーザ制御装置とを有する。【００１２】
この複合熱切断装置によれば、プラズマトーチとレーザヘッドを、互いに異なる場所で互いに独立した方向へ互いに独立した変位量だけ移動させながら、同時並行的にプラズマ切断とレーザ切断を行うことができる。それにより、コスト的にプラズマトーチで切断した方が有利な条件をもつ切断ラインはプラズマトーチにより切断し、また、レーザヘッドで切断した方が有利な条件をもつ切断ラインはレーザヘッドでプラズマトーチにより切断することが可能になり、よって、切断のランニングコストを低減することができる。【００１３】
好適な実施形態では、前記プラズマトーチ移動機構と前記レーザヘッド移動機構の各々が前記作業空間から外れた場所に退避場所を備えている。この構成によれば、レーザヘッド移動機構又はプラズマトーチ移動機構の一方を退避場所に退避させておき、他方を自由に移動させて、前記作業空間の全域でプラズマ切断だけ又はレーザ切断だけを行なうことも可能である。【００１４】
本発明のまた別の側面に従う、板材を切断ラインに沿ってプラズマアークとレーザビームを用いて切断する複合熱切断方法は、前記切断ラインを定義するステップと、前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工条件に応じて、プラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに前記切断ラインを分類するステップと、前記プラズマ切断タイプの切断ラインを前記プラズマトーチを用いて切断し、前記レーザ切断タイプの切断ラインを前記レーザビームを用いて切断するステップとを備える。【００１５】
本発明のさらにまた別の側面に従う、板材を切断ラインに沿ってプラズマトーチとレーザヘッドを用いて切断する複合熱切断装置を制御するための加工プログラムを、コンピュータに作成させるコンピュータプログラムは、前記切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は前記板材の特性を含む加工条件に応じて、前記切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類するステップと、前記プラズマ切断タイプの切断ラインを前記プラズマトーチにより切断する手順を前記複合熱切断装置に指示するプラズマ加工プログラムを作成するステップと、前記レーザ切断タイプの切断ラインを前記レーザヘッドにより切断する手順を前記複合熱切断装置に指示するレーザ加工プログラムを作成するステップとをコンピュータに実行させる。【００１６】
本発明のさらにまた別の側面に従う、プラズマアークを発生するプラズマトーチとレーザビームを発生するレーザヘッドとを備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、前記テーブル上で前記プラズマトーチを移動させるプラズマトーチ移動機構と、前記テーブル上で前記レーザヘッドを移動させるレーザヘッド移動機構と、前記テーブル上の前記板材が所定の切断ラインに沿って切断されるように前記プラズマトーチ、前記レーザヘッド、前記プラズマトーチ移動機構及び前記レーザヘッド移動機構を制御する制御手段とを備える。【００１７】
好適な実施形態では、前記制御手段は、前記プラズマトーチ移動機構と前記レーザヘッド移動機構を制御して前記プラズマトーチと前記レーザヘッドを独立して移動させ、前記プラズマトーチを制御して前記板材の或る切断ラインの切断を行わせ、且つ前記レーザヘッドを制御して前記板材の別の切断ラインの切断を行わせる。【００１８】
本発明の他の側面に従う、プラズマ加工及びレーザ加工の両方を実行可能な複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの一側の近傍に設けられ、テーブルに沿って移動可能な支持部と、基端側が支持部に支持され、先端側がテーブルを跨ぐようにして、テーブルの上方に形成された作業空間を一側から他側へ延びて形成されたアーム部と、アーム部の基端側寄りに位置して、アーム部を移動可能に設けられたレーザヘッドと、アーム部の先端側寄りに位置して、アーム部を移動可能に設けられたプラズマトーチと、アーム部の基端側に設けられ、アーム部に沿って延びる光路部を介して、レーザヘッドにレーザ光線を供給するレーザ光線供給部と、プラズマトーチとレーザヘッド及びレーザ光線供給部の動作をそれぞれ制御する制御手段とを備える。そして、プラズマヘッドはアーム部の先端側寄りに、レーザヘッドはアーム部の基端側寄りに、それぞれ位置して、アーム部を移動可能に設けられており、アーム部の先端側にはプラズマヘッドを退避させるためのプラズマヘッド退避領域が設けられており、アーム部の基端側にはレーザヘッドを退避させるためのレーザヘッド退避領域が設けられている。制御手段は、プラズマトーチによって板材を加工する場合は、レーザヘッドをレーザヘッド退避領域に退避させ、レーザヘッドによって板材を加工する場合は、プラズマトーチをプラズマトーチ退避領域に退避させるように、制御する。【００１９】
このように構成される複合熱切断装置では、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方をそれぞれ独立して動作させることができ、一方のヘッドが作動中に他方のヘッドを退避させることができる。これにより、レーザヘッド及びプラズマトーチがそれぞれ相手方のヘッドに与えうる影響を低減することができ、信頼性を高めることができる。【００２０】
他の好適な実施形態では、作業空間とレーザヘッド退避領域との間を少なくとも部分的に遮蔽するための遮蔽部を備える。これにより、プラズマ切断によるスパッターがレーザヘッドに影響を及ぼすのを低減させることができる。【００２１】
他の好適な実施形態では、レーザヘッドの位置に応じて、レーザ光線供給部からレーザヘッドに供給されるレーザ光線の光軸を調整する調整手段をさらに備える。これにより、例えば、レーザヘッドの自重によってレーザヘッドの位置にずれが生じた場合でも、この位置ずれによる影響を打ち消すように、光軸を調整することができる。【００２２】
他の好適な実施形態では、制御手段は、板材を切断するための切断ラインを定義し、且つ切断ラインの幾何学的特性若しくは加工精度又は板材の特性を含む加工条件に応じて、切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプとに分類した加工指示情報を有する上位制御装置と、加工指示情報に基づいてレーザヘッドを制御してレーザ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行わせるレーザ制御装置と、加工指示情報に基づいてプラズマトーチを制御してプラズマ切断タイプの切断ラインに沿った切断を行なわせるプラズマ制御装置とを備えて構成されている。そして、レーザ制御装置は、レーザ加工が行われる場合に、レーザ光線供給部をウェイクアップ状態に移行させ、プラズマ加工が行われる場合に、レーザ光線供給部をスリープ状態に移行させる。これにより、レーザ加工が行われる場合にのみ、レーザ光線供給部を即時使用可能な状態（ウェイクアップ状態）にさせることができ、電力消費量を低減することができる。【００２３】
他の好適な実施形態では、制御手段は、プラズマ加工またはレーザ加工のいずれか一方の加工に際して計測された所定の測定データを、他方の加工にも利用する。これにより、例えば、両方の加工で同様の測定がそれぞれ行われるのを防止して、プラズマ加工とレーザ加工との切替時間を短縮することができ、複合熱切断装置の加工性能を向上させることができる。【００２４】
本発明の別の観点に従う、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの上方で、レーザヘッド及びプラズマトーチをそれぞれ移動させるための移動手段と、プラズマトーチ及びレーザヘッドの動作をそれぞれ制御する制御手段とを備える。そして、レーザ加工またはプラズマ加工を行うための作業空間の外側には、プラズマヘッドを退避させるためのプラズマヘッド退避領域及びレーザヘッドを退避させるためのレーザヘッド退避領域がそれぞれ設けられており、制御手段は、プラズマトーチによって板材を加工する場合は、レーザヘッドをレーザヘッド退避領域に退避させ、レーザヘッドによって板材を加工する場合は、プラズマトーチをプラズマトーチ退避領域に退避させるように、制御する。【００２５】
本発明のさらに別の観点に従う、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの上方で、レーザヘッド及びプラズマトーチをそれぞれ移動させるための移動手段と、レーザヘッドにレーザ光線を供給するレーザ光線供給部と、プラズマトーチとレーザヘッド及びレーザ光線供給部の動作をそれぞれ制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、レーザ加工が行われる場合に、レーザ光線供給部に立上げ指令を与え、プラズマ加工が行われる場合に、レーザ光線供給部に立下げ指令を与える。【００２６】
本発明の他の観点に従う、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの上方で、レーザヘッド及びプラズマトーチをそれぞれ移動させるための移動手段と、レーザヘッドと板材との間の距離を検出する距離検出手段と、プラズマトーチ及びレーザヘッドの動作をそれぞれ制御する制御手段とを備える。そして、制御手段は、レーザ加工に際して距離検出手段により測定された距離データに基づいて、当該板材とプラズマトーチとの間の距離データを算出し、この算出された距離データに基づいて当該板材に対するプラズマ加工を行わせる。これにより、レーザ加工に際して測定された距離データを補正することで、プラズマ加工にも利用することができ、プラズマ加工を行う際の距離測定を省略することができる。【００２７】
本発明のさらに他の観点に従う、レーザヘッド及びプラズマトーチの両方を備えた複合熱切断装置は、板材を保持するためのテーブルと、テーブルの上方で、レーザヘッド及びプラズマトーチをそれぞれ移動させるための移動手段と、レーザヘッドにレーザ光線を供給するレーザ光線供給部と、レーザ光線供給部からレーザヘッドに供給される光線の光軸を調整する調整手段とを備える。そして、調整手段は、レーザ光線を反射させるためのミラー部と、ミラー部の姿勢を所定方向に変化させるための姿勢変化部と、姿勢変化部に制御信号を入力して動作させるための姿勢制御部とを備えている。姿勢制御部は、レーザヘッドの位置を検出する位置検出部と、レーザヘッドの位置変化に応じてミラー部に生じる位置ずれを打ち消すための補正量を記憶する補正量記憶部と、位置検出部からの検出信号に基づいて補正量記憶部を参照することにより、姿勢変化部を動作させるための制御信号を生成して出力する信号生成部とを備える。これにより、レーザヘッドの位置ずれによる加工精度の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、複合熱切断装置においてランニングコストを低減することができる。  また、本発明によれば、一方の熱切断ヘッドが他方の熱切断ヘッドに与える影響を低減することができ、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる複合熱切断装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】同複合熱切断装置において板材の厚さに応じてレーザヘッドとプラズマトーチを使い分ける様子を示す斜視図である。
【図３】同複合熱切断装置において切断ラインの幾何学的特性又は加工精度にレーザヘッドとプラズマトーチを使い分ける様子を示す斜視図である。
【図４】同複合熱切断装置において切断ラインの幾何学的特性又は加工精度に応じてレーザヘッドとプラズマトーチを使い分ける様子を示す斜視図である。
【図５】同複合熱切断装置において厚い板材をプラズマトーチのみを使って切断する様子を示す斜視図である。
【図６】レーザ制御装置６０、プラズマ制御装置６２及び上位制御装置６４の構成を示すブロック図である。
【図７】加工プログラム作成装置がレーザ加工プログラム７０及びプラズマ加工プログラム７２を作成する手順を示すフローチャートである。
【図８】１枚の板材５０をレーザ切断とプラズマ切断を組み合わせて切断する例を示す平面図である。
【図９】切断条件の違いによるレーザ切断とプラズマ切断のランニングコストの概略変化を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態にかかる複合熱切断装置の全体構成を示す説明図である。
【図１１】複合熱切断装置の斜視図である。
【図１２】プラズマトーチを退避させた状態で、レーザ加工を行う様子を示す正面図である。
【図１３】レーザヘッドを退避させた状態で、プラズマ加工を行う様子を示す正面図である。
【図１４】加工の種類に応じてプラズマトーチとレーザヘッドを退避させるための処理概要を示すフローチャートである。
【図１５】レーザ加工とプラズマ加工とにおけるレーザヘッド及びプラズマトーチの位置を模式的に示す説明図であって、（Ａ）はレーザ加工中の状態を、（Ｂ）はプラズマ加工中の状態を、それぞれ示す。
【図１６】レーザ加工に使用する電力を低減できるようにしたレーザ加工プログラムを作成する処理の概要を示すフローチャートである。
【図１７】レーザ加工プログラムに基づいてレーザ加工を行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図１８】レーザヘッドに関して測定された距離データを利用して、プラズマ加工を行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図１９】プラズマトーチに関して測定された距離データを利用して、レーザ加工を行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図２０】レーザヘッドの位置に応じて、レーザヘッドに供給するレーザ光線の光軸を調整する構成の概要を示す説明図である。
【図２１】光軸を調整するための処理概要を示すフローチャートである。
【図２２】光軸を調整する様子を示す模式図であって、（Ａ）はレーザヘッドに位置ずれが発生しないと仮定した場合の出射光線を、（Ｂ）はレーザヘッドに位置ずれが発生した場合の出射光線を、（Ｃ）はレーザヘッドの位置ずれを解消させるように入射光線の光軸を調整した場合を、それぞれ示す。
【図２３】レーザヘッドにレーザ光線を入力するための光学系を模式的に示す説明図である。
【図２４】レーザ光線の光軸を調整するための機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…複合熱切断装置、１２…テーブル、１４…X軸軌道、１６…レーザシャトル、１８…プラズマシャトル、２０、２６…移動台車、２２、２８…Y軸軌道、２４、３０…キャリッジ、３２…作業空間、３４、３６…退避場所、４０…レーザヘッド、４２…プラズマトーチ、４４…薄板材、４６…厚板材、４７…レーザ加工領域、４８…プラズマ加工領域、４９…組合せ加工領域、５０…板材、５２、５４…製品、５６…厚板材、６０…レーザ制御装置、６２…プラズマ制御装置、６４…上位制御装置、７０…レーザ加工プログラム、７２…プラズマ加工プログラム、８０…プログラム作成装置、９４、１００、１０２…製品の外周、９２…穴、２００…テーブル、２１０…板材、３００…台座部、３０１…Ｘ軸軌道、３１０…移動支持部、３２０…アーム部、３３０…Ｙ軸軌道、３４０…遮蔽部、４１０…レーザ発振装置、４１１…レーザ光源、４２０…光学系ボックス、４２１…出射ミラー、４２１Ａ…ミラー支持部、４２１Ｂ…ミラー、４２１Ｃ…支点、４２１Ｄ…ピエゾ素子、４２２，４２３，４２４…ミラー、４３０…ガイド筒、５００…レーザヘッド、５１０…接続部、５１１…折り返しミラー、５２０…レーザヘッドキャリッジ、６００…プラズマトーチ、６１０…プラズマトーチキャリッジ、７００…上位制御装置、７０１，７０２…信号伝送路、７１０…演算処理装置、７２０…記憶部、７２１…レーザ加工プログラム、７２２…プラズマ加工プログラム、７２３…退避制御プログラム、７２４…省電力プログラム、７２５…ヘッド高さ調節プログラム、７２６…光軸調節プログラム、７３０…入力装置、８１０…レーザ制御装置、８１１…ハイトセンサ、８２０…プラズマ制御装置、８２１…ハイトセンサ、８３０…ミラー角度調節装置、８３１…ピエゾ素子ドライバ回路、８３２…ピエゾ素子駆動電圧演算部、８３３…レーザヘッドＹ軸位置検出部、８３４…補正データマップ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の複合熱切断装置は、後述のように、複数種類の熱切断ヘッドを同時にまたは切り替えて、使用できるようになっている。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態にかかる複合熱切断装置の全体構成を示す平面図である。図２から図５は、さまざまな作業状態にあるときのこの複合熱切断装置を示す斜視図である。【００３３】
図１から図５に示すように、複合切断装置１０は、床に設置された箱状のテーブル１２を有する。このテーブル１２の長方形の上面はすのこ状又は格子状になっており、その上に被切断材である板材４４、４６、５０又は５６が載置される。テーブル１２上の板材の切断位置を制御するための数値演算処理上、X-Y-Z
直交座標系が定義される。このX-Y-Z直交座標系のX軸はテーブルの上面の長辺に平行であり（図１中の横方向）、Y軸はテーブル１２の上面の短辺に平行であり（図１中の縦方向）、Z軸はテーブル１２の上面に垂直である（図１中の紙面を貫く方向）。【００３４】
テーブル１２の長辺側の隣の床上に、テーブル１２の長辺（X軸）と平行にX軸軌道１４が設置される。X軸軌道１４上に、２基の切断シャトル、すなわち、レーザビームを用いたレーザ切断を行うためのレーザシャトル１６とプラズマアークを用いたプラズマ切断を行うためのプラズマシャトル１８が搭載される。レーザシャトル１６とプラズマシャトル１８は、いずれも、X軸軌道１４に沿ってX軸方向に移動可能である。【００３５】
レーザシャトル１６は、X軸軌道１４上をX軸方向に走行可能な移動台車２０を有する。この移動台車２０に、テーブル１２の上方をY軸方向に横切るアーム状のY軸軌道２２が固定される。このY軸軌道２２にキャリッジ２４が搭載され、このキャリッジ２４は、Y軸軌道２２に沿ってY軸方向へ移動可能である。このキャリッジ２２に、レーザビームを発生するレーザヘッド４０が、テーブル１２の方を向いて（下方を向いて）取り付けられている。キャリッジ２２は、レーザヘッド４０をZ軸方向に移動させることが可能である。【００３６】
また、プラズマシャトル１８は、X軸軌道１４上をX軸方向に走行可能な移動台車２６を有する。この移動台車２６に、テーブル１２の上方をY軸方向に横切るアーム状のY軸軌道２８が固定される。このY軸軌道２８にキャリッジ３０が搭載され、このキャリッジ３０は、Y軸軌道２８に沿ってY軸方向へ移動可能である。このキャリッジ３０に、プラズマアークを発生するプラズマトーチ４２が、テーブル１２の方を向いて（下方を向いて）取り付けられている。キャリッジ３０は、プラズマトーチ４２をZ軸方向に移動させることが可能である。【００３７】
上述したレーザシャトル１６とプラズマシャトル１８は、レーザヘッド４０とプラズマトーチ４２を移動させるための移動装置として機能する。レーザシャトル１６とプラズマシャトル１８は、それぞれ、レーザヘッド４０とプラズマトーチ４２を、テーブル１２上に載置される板材の表面に臨む作業空間３２内でX、Y、Z方向に移動させることが可能である。図から明らかなように、レーザシャトル１６とプラズマシャトル１８がX軸軌道１４上で衝突しない限りにおいて、レーザヘッド４０とプラズマトーチ４２は、作業空間３２内の異なる場所で同時に、互いに独立した方向へ独立した変位量だけ自由に移動可能である。このことは、レーザ切断とプラズマ切断とが互いに独立して同時並行的に行えることを意味する。【００３８】
X軸軌道１４の両端部には、レーザシャトル退避場所３４とプラズマシャトル退避場所３６が設けられる。レーザシャトル１６がレーザシャトル退避場所３４に位置すると、レーザシャトル１６はテーブル１２から外れた位置に位置することとなる。それにより、プラズマシャトル１８がテーブル１２の長辺範囲の全域にわたって移動可能となり、プラズマトーチ４２はテーブル１２上の作業空間３２の全域に自由に移動できる。他方、プラズマシャトル１８がプラズマ退避場所３６に位置すると、プラズマシャトル１８はテーブル１２から外れた位置に位置することとなる。それにより、レーザシャトル１６がテーブル１２の長辺範囲の全域にわたって移動可能となり、レーザヘッド４０はテーブル１２上の作業空間３２の全域に自由に移動できる。【００３９】
レーザシャトル１６には、レーザ制御装置６０が搭載されており、また、プラズマシャトル１８には、プラズマ制御装置６２が搭載されている。レーザ制御装置６０及びプラズマ制御装置６２には、上位制御装置６４が接続されている。【００４０】
図６は、レーザ制御装置６０、プラズマ制御装置６２及び上位制御装置６４の構成を示すブロック図である。【００４１】
レーザ制御装置６０は、レーザシャトル１６におけるレーザヘッド４０をX、Y、Z軸方向に移動させる動作と、レーザヘッド４０からレーザビームを発生させる動作とを制御する。また、プラズマシャトル１８には、プラズマ制御装置６２が搭載されており、このプラズマ制御装置６２は、プラズマシャトル１８におけるプラズマトーチ４２をX、Y、Z軸方向に移動させる動作と、プラズマトーチ４２からプラズマアークを発生する動作とを制御する。上位制御装置６４は、レーザ切断の作業手順を指示したレーザ加工プログラム７０及びプラズマ切断の作業手順を指示したプラズマ加工プログラム７２を入力装置６９により入力して記憶装置６８に記憶し、そして、レーザ加工プログラムに従ってレーザシャトル１６によりテーブル１２上の板材に対してレーザ切断が実行されるようレーザ制御装置６０を制御し、また、プラズマ加工プログラムに従ってプラズマシャトル１８によりテーブル１２上の板材に対してプラズマ切断が実行されるようプラズマ制御装置６２を制御する。【００４２】
また、レーザ加工プログラム７０及びプラズマ加工プログラム７２を作成するために、加工プログラム作成装置８０が設けられる。加工プログラム作成装置８０は、例えばパーソナルコンピュータであり、そこには、レーザ加工プログラム７０及びプラズマ加工プログラム７２を作成するためのアプリケーションプログラムがインストールされており、そのアプリケーションプログラムを実行する。【００４３】
図７は、加工プログラム作成装置がレーザ加工プログラム７０及びプラズマ加工プログラム７２を作成する手順を示したフローチャートである。【００４４】
図７のステップS1で、加工プログラム作成装置８０は、板材から切り出されるべき１または複数の製品の形状（外周の形状や穴の形状）を定義した製品形状データ８２、板材の厚さや材質を指定した板材データ８４、及び製品の加工精度（寸法精度）を指定した加工精度データ８６を入力する。そして、加工プログラム作成装置８０は、これらの入力データ８２、８４、８６に基づいて、ステップS2からS5の処理を行って、製品形状データ８２により定義された形状の製品を、板材データ８４により指定された厚さと材質の板材から切り出すためのレーザ加工プログラム７０及びプラズマ加工プログラム７２を作成する。レーザ加工プログラム７０及びプラズマ加工プログラム７２は、加工プログラム作成装置８０からオンラインで又はオフラインで、上位制御装置６４に入力される。【００４５】
ところで、板材から或る製品を切り出すためには、当然、その製品の形状に応じた切断ラインに沿って板材が切断される。一つの製品を切り出すための切断ラインとして、少なくとも、その製品の外周（輪郭）に該当する切断ラインがあり、さらに、その製品が内側に穴をもつ場合には、その穴の内周に該当する切断ラインもある。穴が複数あれば、それぞれの穴に該当する複数の切断ラインがある。このように、各製品は、その形状に応じた１以上の切断ラインをもつ。通常、１枚の板材から複数の製品が切り出されることになるので、１枚の板材に対して多数の切断ラインが設定される。【００４６】
さて、上述した加工プログラム作成装置８０は、図７のステップS2で、製品形状データ８２により定義された１又は複数の製品の形状に基づいて、その１又は複数の製品のネスティング（すなわち、それらの製品を板材のどの場所から切り出すかという製品の板材上での配置の設計）を行い、そして、ネスティングの結果に基づいて、それら製品の切断ラインを板材上の座標値を用いて決定する。その後、加工プログラム作成装置８０は、ステップS3で、それらの切断ラインを、レーザヘッド４０により切断されるべきレーザ切断タイプと、プラズマトーチ４２により切断されるべきプラズマ切断タイプとに分類する。この切断ラインの分類は、それぞれの切断ラインの幾何学的特性（例えば、切断ラインの長さ、切断ラインが製品の外周に該当するか穴に該当するかの種別、切断ラインが該当する製品又は穴のサイズ又は径長など）、加工精度、又は板材の厚さなどに基づいて行われる。例えば、次の分類方法(1)から(6)の内のいずれか１に基づいて又は２以上の分類方法の組み合わせに基づいて、この分類が行われる。【００４７】
(1)  板材の厚さに応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。例えば、レーザ切断に適した又はプラズマ切断に不向きな所定の閾値（例えば、６ｍｍ）より薄い板材の場合、その板材の切断ラインは全てレーザ切断タイプに分類する。また、プラズマ切断に適した又はレーザ切断に不向きな所定の閾値（例えば、２０ｍｍ）より厚い場合、その板材の切断ラインは全てプラズマ切断タイプに分類する。【００４８】
(2)  要求される加工精度に応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。例えば、レーザ切断に適した又はプラズマ切断に不向きな、寸法誤差が所定の閾値（例えば、プラスマイナス０．３ｍｍ、又はプラスマイナス０．１ｍｍ）未満という高い加工精度を要求された切断ラインは、レーザ切断タイプに分類する。また、プラズマ切断に適した又はレーザ切断に不向きな、寸法誤差が所定の閾値（例えば、プラスマイナス０．３ｍｍ）以上という高くない加工精度が要求された切断ラインは、プラズマ切断タイプに分類する。【００４９】
(3)  切断ラインの長さに応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。例えば、切断開始位置から切断終了位置までの連続切断長が所定の閾値未満である短い切断ラインは、レーザ切断タイプに分類する。また、連続切断長が所定の閾値以上である長い切断ラインは、プラズマ切断タイプに分類する。【００５０】
(4)  切断ラインが製品の外周に該当するか穴に該当するかにより、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。例えば、製品の外周に該当する切断ラインはプラズマ切断タイプに分類し、穴に該当する切断ラインは、レーザ切断タイプに分類する。【００５１】
(5)  切断ラインが囲む領域の直径もしくは面積、又は切断ラインの曲率に応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。すなわち、製品の外周又は穴に該当する切断ラインの場合、その製品又は穴の直径（円形でない場合は、最長径、最短径又は平均径など）、もしくは、その製品又は穴の面積が、所定の閾値未満である場合（要するに、製品又は穴のサイズが所定氏閾値より小さい場合）、その切断ラインはレーザ切断タイプに分類し、所定閾値以上である場合（要するに、製品又は穴のサイズが所定閾値以上である場合）には、その切断ラインはプラズマ切断タイプに分類する。或いは、切断ラインの最大、最少又は平均の曲率半径が所定閾値未満である場合、その切断ラインはレーザ切断タイプに分類し、所定閾値以上である場合、その切断ラインはプラズマ切断タイプに分類する。【００５２】
(6)  製品の穴の数に応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプの分類を行う。すなわち、穴の数が所定閾値以上である穴の多い製品の外周及び穴に該当する切断ラインはレーザ切断タイプに分類し、穴の数が所定閾値未満である穴の少ない製品の外周及び穴に該当する切断ラインはプラズマ切断タイプに分類する。【００５３】
このようにして、加工プログラム作成装置８０は、図７のステップS3で、板材上にネスティングされた製品の切断ラインを、その板材の厚さ、加工精度又はそれぞれの切断ラインの幾何学的な特性に応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプに分類する。その後、加工プログラム作成装置８０は、図７のステップS4で、レーザ切断タイプに分類された切断ラインと板材データ８４と加工精度データ８６に基づいてレーザ加工プログラム７０を作成し、また、ステップS5で、プラズマ切断タイプに分類された切断ラインと板材データ８４と加工精度データ８６に基づいてプラズマ加工プログラム７２を作成する。レーザ加工プログラム７０は、レーザ切断タイプの切断ラインのみに沿ってレーザヘッド４０により板材を切断するための手順の指示を記述したものであり、他方、プラズマ加工プログラム７２は、プラズマ切断タイプの切断ラインのみに沿ってプラズマトーチ４２により板材を切断するための手順の指示を記述したものである。従って、この複合切断装置１０では、１枚の板材から１又は複数の製品を切断する場合、その板材の厚さ、加工精度、又はそれぞれの切断ラインの幾何学的な特性に応じて、レーザヘッド４０とプラズマトーチ４２が使い分けられることになる。【００５４】
図２から図５は、レーザヘッド４０とプラズマトーチ４２の使い分けの幾つかの例を示している。【００５５】
図２には、板材の厚さに応じてレーザヘッド４０とプラズマトーチ４２が使い分けられる例が示されている。【００５６】
図２に示すように、テーブル１２の上面の図中左側の領域４７に、上述した分類方法によりレーザ切断を適用すべきと判断された所定閾値厚より薄い板材４４，４４、４４が置かれている。そして、レーザシャトル１６が、レーザ加工プログラム７０（図６）に従い、作業空間３２（図１）中の上記領域４７に対応する空間内を移動しながら、薄板材４４，４４、４４の切断を行う。また、テーブル１２の上面の図中右側の領域４８に、上述した分類方法によりプラズマ切断を適用すべきと判断された所定閾値厚より厚い板材４６が置かれている。そして、プラズマシャトル１８が、プラズマ加工プログラム７２（図６）に従い、作業空間３２（図１）中の上記領域４８に対応する空間内を移動しながら、厚い板材４６の切断を行う。【００５７】
板材４４，４４、４４、４６のためのレーザ加工プログラム７０及びプラズマ加工プログラム７２の作成工程では、既に説明したように、プログラム作成装置８０が、薄板材４４，４４、４４の厚さから、薄板材４４，４４、４４の切断ラインを全てレーザ切断タイプに分類してレーザ加工プログラム７０を作成し、他方、厚板材４６の厚さから、厚板材４６の切断ラインを全てプラズマ切断タイプに分類してプラズマ加工プログラム７２を作成する。作業員が、薄板材４４，４４、４４をテーブル１２の上面の左側領域４７に配置し、厚板材４６を右側領域４８に配置し、そして、レーザ加工プログラム７０及びプラズマ加工プログラム７２を上位制御装置６４（図６）に入力して加工を指示すると、レーザ加工プログラム７０によりレーザシャトル１６が制御され、プラズマ加工プログラム７２によりプラズマシャトル１８が制御され、それにより、レーザシャトル１６による薄板材４４，４４、４４の切断と、プラズマシャトル１８による厚板材４６の切断とが、互いに独立して同時並行的に行われる。【００５８】
上記の例のように、テーブル１２上の左側領域４７をレーザ切断用の加工領域として、また、右側領域４８をプラズマ切断用の加工領域として、使い分けることが可能である。また、例えば中央の領域４９を、レーザ切断とプラズマ切断とを組み合わせて同じ板材を切断するための組合せ加工領域として使うこともできる。このような領域の使い分けは、作業者にとり便利であることが多い。【００５９】
図３と図４には、レーザ切断とプラズマ切断とを組み合わせて同じ板材を切断する例が示されている。【００６０】
図３に示すように、テーブル１２上にレーザ切断とプラズマ切断の双方が適用可能な厚さをもった複数枚の板材５０、５０、…が載置されている。これらの板材５０，５０、…の各々からは、例えば図８Aに示すように、穴９２をもった製品９０、９０、…や、サイズや形状の異なる製品９０、９０、…、９６、９６、９６、…、９８など、複数の製品９０、９０、…、９６、９６、９６、…、９８が切り出される予定になっている。これらの製品９０、９０、…、９６、９６、９６、…、９８の切断ラインは、既に説明したように、上述した分類方法により、その幾何学特性や加工精度などに応じて、レーザ切断タイプとプラズマ切断タイプに分類され、そして、レーザ切断タイプの切断ラインに基づいてレーザ化加工プログラム７０が、また、プラズマ切断タイプの切断ラインに基づいてプラズマ加工プログラム７７が作られ、上位制御装置６４に入力される。【００６１】
図３に示すように、レーザシャトル１６が、レーザ化加工プログラム７０に基づいて、テーブル１２上の作業領域３２（図１）を図中右から左へ移動しながら、板材５０，５０、…のレーザ切断タイプの切断ラインだけを切断していく。例えば、図８Bに示すように、製品９０、９０、…の小さい穴の内周９２、９２、…や、小さい製品９６、９６、…の外周１００、１００、…などに該当する切断ラインが、レーザ切断により切断される。【００６２】
続いて、図４に示すように、プラズマシャトル１８が、レーザシャトル１６の後から、作業領域３２（図１）を図中右から左へ移動しながら、板材５０、５０、…のプラズマ切断タイプの切断ラインだけを切断していく。例えば、図８Cに示すように、大きい製品９０、９０、…、９８の外周９４、９４、…、１０２に該当する切断ラインが、プラズマ切断により切断される。【００６３】
レーザシャトル１６とプラズマシャトル１８は、両者が衝突しない限りにおいて、互いに独立してX、Y及びZ軸方向の移動を行いつつレーザ切断とプラズマ切断を同時並行的に進めていく。各製品に対するレーザ切断とプラズマ切断の実行順序は、上記のようにレーザ切断が先でプラズマ切断が後という順序に限らず、その逆でもよいし、交互の複数回の繰り返しでもよいが、上記の分類方法に基づけば、穴や小さい製品を切断するレーザ切断を先行させ、外周や大きい製品を切断するプラズマ切断を後から行う順序が、切り出された製品のテーブル上での位置ずれなどを防止する上で都合が良い場合が多い。【００６４】
図５は、レーザ切断では難しい厚い板材をプラズマ切断のみで切断する例を示す。【００６５】
図５に示すように、レーザシャトル３４は退避場所３４に入っており、プラズマシャトル１８が作業領域３２（図１）の全域を自由に移動しながら、テーブル１２上の厚板材５６を切断する。また、この例とは逆に、レーザ切断のみで切断すべき板材のみがテーブル１２上にある場合には、プラズマシャトル１８を退避場所３６に入れておき、レーザシャトル３４を作業領域３２（図１）の全域に自由に移動させて切断を行わせることもできる。【００６６】
以上説明した複合切断装置１０によると、以下に説明するように、切断のランニングコストを効果的に低減することができる。【００６７】
図９は、切断条件の違いによるレーザ切断とプラズマ切断のランニングコストの概略変化を示す。【００６８】
図９において、グラフ１１０は、プラズマ切断の１製品当たりのランニングコストの変化を示し、グラフ１１２は、レーザ切断の１製品当たりのランニングコストの変化を示す。図示のように、１つの製品に含まれる穴の数について検討すると、穴の数がある程度より少ない場合、その製品を切断するためのランニングコストはプラズマ切断の方がレーザ切断より安い。逆に、穴の数がある程度より多いと、その製品の切断ランニングコストはレーザ切断の方がプラズマ切断より安い。また、１つの製品に含まれる１以上の切断ライン（外周や穴の内周など）の連続する長さの平均値について検討すると、その連続切断長の平均値がある程度より長い場合、その製品の切断ランニングコストはプラズマ切断の方がレーザ切断より安く、逆に、その連続切断長の平均値がある程度より短いと、その製品の切断ランニングコストはレーザ切断の方がプラズマ切断より安い。【００６９】
このようにレーザ切断とプラズマ切断のランニングコストの大小関係が切断条件によって変わる理由は、レーザ切断とプラズマ切断ではランニングコストの原因が異なることによる。レーザ切断のランニングコストの大部分は電気とガスのコストである。レーザ切断の電気とガスのコストは、プラズマ切断のそれよりも大きい。一方、プラズマ切断のランニングコストでは、電気とガスのコストに加えて電極などの消耗品のコストがあり、この消耗品のコストは全コストの三分の二程度を占める。電極などの消耗品の消耗は、プラズマアークの点火時に最も大きいので、プラズマ切断のコストは点火回数に最も大きく影響される。その結果、連続して長い距離を切断する場合には、プラズマ切断の方がレーザ切断よりコスト安であるが、短い距離を多数回切断する場合（点火回数が多い）には、レーザ切断の方がプラズマ切断よりコストが安い。【００７０】
さらに、レーザ切断はプラズマ切断より高い加工精度に対応できるという利点があり、他方、プラズマ切断はレーザ切断より厚い板材が切断できるという利点がある。一般に、高い加工精度が要求されるものには、小さな製品や薄い板材から切り出す製品が多いという傾向がある。【００７１】
このような事情から、レーザ切断の方がプラズマ切断よりコスト的に有利である場合として、穴が多い製品の穴、連続する切断長が短い切断ライン、小さな（高精度の）製品、薄板（高精度）の製品、ピアッシングだけの加工などが挙げられる。逆に、プラズマ切断の方がレーザ切断よりコスト的に有利である場合として、大きな製品の外周、連続する切断長が長い切断ライン、厚板の製品などが挙げられる。【００７２】
上述した複合切断装置１０では、既に説明したような分類方法で切断ラインを分類しており、その分類方法によれば、上記から判るように、レーザ切断とプラズマ切断のうち、できるだけランニングコストの安い方の切断方法が各切断ラインに適用されることになる。分類方法を適切に設定することで、図９のグラフ１１０と１１２が交差した点、つまり、切断のランニングコストが最少になる点で切断加工を行うよう、レーザ切断とプラズマ切断を使い分けることが可能である。【００７３】
また、上述した複合切断装置１０では、レーザシャトル１６とプラズマシャトル１８がそれぞれ独立して移動しながら同時並行的に切断加工を行うことができるので、切断加工の効率を向上させることも容易である。
【実施例２】
【００７４】
次に、図１０〜図２４に基づいて、本発明の第２実施例を説明する。本実施例では、後述のように、略Ｃ字状のフレームの同一面側にレーザヘッド及びプラズマトーチをそれぞれ移動可能に取り付けてあり、いわゆる片持ち方式で各熱切断ヘッドを支持している。本実施例では、前記第１実施例の説明を適宜援用することができるため、以下の説明では、主として相違点を中心に述べる。【００７５】
図１０は、本実施例による複合熱切断装置１０Ａの構成概要を示す説明図である。図１１は、複合熱切断装置１０Ａの斜視図である。本実施例の複合熱切断装置１０Ａは、例えば、それぞれ後述するように、加工装置本体（２００，３００，５００，６００等）と、加工装置本体を制御するための制御装置（７００，８１０，８２０）とを備えて構成することができる。【００７６】
先に加工装置本体の構成を簡単に説明する。加工装置本体のより詳細な構成は、他の図面を参照しながら後述する。テーブル２００は、第１実施例で述べたテーブル１２と同様に、床上に設置されており、箱形状に形成されている。テーブル２００の上面は、簀の子状または格子状に形成されており、板材２１０が載置される。【００７７】
テーブル２００に置かれた板材２１０を切断するために、本実施例においても、X-Y-Z 直交座標系が定義される。図１１にも示すように、Ｘ軸は、テーブル２００の長辺に平行であり（図１０中の紙面を貫く方向）、Ｙ軸はテーブル２００の短辺に平行であり（図１０中の横方向）、Ｚ軸はテーブル２００に垂直である。【００７８】
テーブル２００の一方の長辺に沿うようにして（即ち、Ｘ軸方向と平行に）、テーブル２００の近傍に台座部３００が設置される。この台座３００には、Ｘ軸軌道３０１，３０１が設けられている。台座３００の上には、移動支持部３１０がＸ軸方向に移動可能に取り付けられてる。【００７９】
移動支持部３１０は、台座３００から上方に突出するようにして設けられている。図１１にも示すように、移動支持部３１０には、テーブル２００の上方をＹ軸方向に跨ぐようにして、アーム部３２０が一体的に設けられている。アーム部３２０の基端側P1は、移動支持部３１０に固定されており、アーム部３２０の先端側P2は、テーブル２００の上方を横切るようにして形成されている。アーム部３２０の有するＸ軸方向の両面のうち一方の面には、Ｙ軸軌道３３０，３３０が設けられている。このＹ軸軌道３３０，３３０には、レーザヘッド５００及びプラズマトーチ６００がそれぞれＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。レーザヘッド５００及びプラズマトーチ６００は、テーブル２００の方を向くようにしてアーム部３２０に取り付けられている。【００８０】
レーザヘッド５００は、レーザ発振装置４１０から光学系ボックス４２０及びガイド筒４３０を介して入射されたレーザ光線を、板材２１０に向けて出射等することにより、板材２１０を切断する。レーザヘッド５００は、キャリッジ５２０（図１２参照）に搭載されており、キャリッジ５２０は、Ｙ軸軌道３３０，３３０に沿ってＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。キャリッジ５２０は、レーザヘッド５００をＺ軸方向に移動させることができるようになっている。従って、レーザヘッド５００は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ移動可能である。【００８１】
レーザヘッド５００は、プラズマ加工が行われている場合に、アーム部３２０の根元近傍に設けられた退避領域A3に退避する（図１３参照）。退避領域A3には遮蔽部３４０が設けられている。遮蔽部３４０は、作業空間A1と退避領域A3との間を少なくとも部分的に遮蔽することにより、プラズマ加工時の熱等がレーザヘッド５００に影響するのを抑制する。【００８２】
プラズマトーチ６００は、プラズマアークを発生させることによって板材２１０を切断するものである。プラズマトーチ６００は、キャリッジ６１０（図１２参照）に搭載されている。このキャリッジ６１０は、Ｙ軸軌道３３０，３３０に沿ってＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。キャリッジ６１０は、プラズマトーチ６００をＺ軸方向に移動させることができる。従って、プラズマトーチ６００は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ移動可能である。プラズマトーチ６００は、レーザ加工が行われている場合に、アーム部３２０の先端近傍に設けられた退避領域A2に退避する（図１２参照）。【００８３】
詳細はさらに後述するが、本実施例の複合熱切断装置１０Ａは、レーザヘッド５００またはプラズマトーチ６００のいずれか一方を、作業空間A1に配置させることにより、レーザ加工またはプラズマ加工のいずれかを実行する。レーザ加工が行われている間、プラズマトーチ６００は、プラズマトーチ退避領域A2に退避される。これにより、レーザヘッド５００は、プラズマトーチ６００に邪魔されることなく、全作業空間A1を自在に移動して、板材２１０を加工することができる。これとは逆に、プラズマ加工が行われている間、レーザヘッド５００はレーザヘッド退避領域A3に退避されるため、プラズマトーチ６００は、レーザヘッド５００に邪魔されることなく、作業空間A1全体を自在に移動可能である。【００８４】
移動支持部３１０には、レーザ発振装置４１０及び光学系ボックス４２０がそれぞれ設けられている。レーザ発振装置４１０は、レーザ光源４１１から所定出力のレーザ光線を出力させるものである。光学系ボックス４２０は、レーザ発振装置４１０から出力されたレーザ光線の光路を折り曲げて、レーザヘッド５００に向けて供給するものである。【００８５】
レーザヘッド５００の上部には、接続部５１０が設けられており、この接続部５１０にはガイド筒４３０が接続されている。このガイド筒４３０は、例えば、蛇腹構造のように、伸縮自在に構成されている。ガイド筒４３０は、その一端側が光学系ボックス４２０の出射部に接続されており、その他端側がレーザヘッド５００の接続部５１０に接続されている。接続部５１０には、ガイド筒４３０から矢示R2方向に入射したレーザ光線を矢示R3方向に反射させるための折り返しミラー５１１が設けられている。【００８６】
次に、制御装置の構成を説明する。本実施例の制御装置は、前記実施例と同様に、例えば、上位制御装置７００と、レーザ制御装置８１０と、プラズマ制御装置８２０と、を備えることができる。
上位制御装置７００は、前記実施例と同様に、例えば、演算処理装置７１０と、記憶装置７２０と、入力装置７３０とを備えて構成することができる。これら各装置７１０，７２０，７３０は、通信経路７０１を介して相互に接続されている。また、演算処理装置７１０とレーザ制御装置８１０及びプラズマ制御装置８２０とは、別の通信経路７０２を介して接続されている。【００８７】
記憶装置７２０には、レーザ加工プログラム７２１と、プラズマ加工プログラム７２２と、退避制御プログラム７２３と、省電力プログラム７２４と、ヘッド高さ調節プログラム７２５と、光軸調整プログラム７２６とがそれぞれ記憶されている。レーザ加工プログラム７２１，プラズマ加工プログラム７２２は、加工プログラム作成装置８０によって作成されるもので、入力装置７３０を介して記憶装置７２０に記憶される。【００８８】
退避制御プログラム７２３は、加工の種類に応じて、レーザヘッド５００及びプラズマトーチ６００を所定の場所A2，A3にそれぞれ退避させるプログラムである。省電力プログラム７２４は、レーザ加工に関する電力を低減させるプログラムである。ヘッド高さ調節プログラム７２５は、レーザヘッド５００または／及びプラズマトーチ６００と板材２１０との間の高さを調節するためのプログラムである。光軸調節プログラム７２６は、レーザヘッド５００のＹ軸方向位置に応じて、レーザヘッド５００に入射させるレーザ光線の光軸を微調整させるためのプログラムである。これら各プログラム７２３〜７２６の詳細は、それぞれ後述する。【００８９】
レーザ制御装置８１０は、レーザヘッド５００のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれにおける位置制御と、レーザビームの作動とをそれぞれ制御する。レーザ制御装置８１０は、ハイトセンサ８１１を備えることができる。このハイトセンサ８１１は、例えば、レーザ光線等を用いた非接触式センサとして構成することができる。レーザ制御装置８１０は、ヘッド高さ調節プログラム７２５に従って、レーザ加工を行う前にレーザヘッド５００と板材２１０との高さを計測して調整する。その後、レーザ制御装置８１０は、レーザ加工プログラム７２１に従ってレーザヘッド５００を制御する。また、レーザ制御装置８１０は、省電力プログラム７２４に従って、レーザ発振装置４１０の作動を制御する。さらに、レーザ制御装置８１０は、光軸調節プログラム７２６に従って、レーザヘッド５００に供給するレーザ光線の光軸を微調整する。これらの各制御は、上位制御装置７００からの指示によってそれぞれ実行される。【００９０】
プラズマ制御装置８２０は、プラズマトーチ６００のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれにおける位置制御と、プラズマアークの作動とをそれぞれ制御する。プラズマ制御装置８２０は、ハイトセンサ８２１を備えることができる。このハイトセンサ８２１は、例えば、機械式リミットスイッチ等を用いた接触式センサとして構成可能である。プラズマ制御装置８２０は、ヘッド高さ調整プログラム７２５に従って、プラズマ加工を行う前に、プラズマトーチ６００と板材２１０との間の距離を調整する。後述のように、レーザ加工の際に計測されたデータをプラズマ加工に利用することができる。プラズマ制御装置８２０も、上位制御装置７００からの指示に基づいて、プラズマ加工に関する制御を行うようになっている。【００９１】
図１２は、複合熱切断装置１０ＡをＸ軸方向の正面から見た図である。なお、図１１，図１２及び図１３は、説明の便宜上、複合熱切断装置１０Ａの概略をそれぞれ示しているため、各図の細部は一致しない。図１２は、レーザ加工を行う場合を示す。レーザ加工を行う場合、レーザヘッド５００はテーブル２００上の作業空間A1に位置し、プラズマトーチ６００は図中の左側に設けられた退避領域A2に退避する。レーザヘッド５００は、作業空間A1を自在に移動することができる。【００９２】
図１３は、プラズマ加工を行う場合を示す正面図である。プラズマ加工を行う場合、プラズマトーチ６００は作業空間A1に位置し、レーザヘッド５００は図中の右側に設けられた退避領域A3に退避する。プラズマトーチ６００は、作業空間A1を自在に移動することができる。【００９３】
図１４は、退避制御処理を示すフローチャートである。この退避制御処理は、例えば、演算処理装置７１０が記憶装置７２０に記憶されている退避制御プログラム７２３を読み込んで実行し、所定の指示をレーザ制御装置８１０，プラズマ制御装置８２０にそれぞれ与えることにより、実現される。【００９４】
上位制御装置７００は、記憶装置７２０に記憶された加工プログラム７２１，７２２を解析し（Ｓ１１）、これから行おうとする加工の種別がレーザ加工であるかプラズマ加工であるかを判定する（Ｓ１２）。レーザ加工であると判定した場合、上位制御装置７００は、プラズマ制御装置８２０に退避指令を与える。これにより、図１５（Ａ）に示すように、プラズマトーチ６００はプラズマトーチ退避領域A2に退避する（Ｓ１３）。【００９５】
プラズマトーチ６００を退避領域A2に退避させた後、上位制御装置７００が、レーザ加工プログラム７２１に基づいた指令をレーザ制御装置８１０に与えると、レーザ加工が開始される（Ｓ１４）。レーザ加工が終了すると（Ｓ１５）、上位制御装置７００は、板材２１０に関する全ての加工が終了したか否かを判定する（Ｓ１６）。別の加工プログラムが存在する場合（S16：YES）、再びＳ１１に戻って加工種別が判定される。【００９６】
一方、プラズマ加工であると判定された場合、上位制御装置７００は、レーザ制御装置８１０に退避指令を与える。これにより、図１５（Ｂ）に示すように、レーザヘッド５００はレーザヘッド退避領域A3に退避する（Ｓ１７）。レーザヘッド５００を退避させた後、上位制御装置７００は、プラズマ加工プログラム７２２に基づいた指令をプラズマ制御装置８２０に与え、プラズマ加工を行わせる（Ｓ１８）。プラズマ加工が終了すると（Ｓ１９）、板材２１０に関する全ての加工が終了したか否かを判定する（Ｓ１６）。【００９７】
ここで、レーザヘッド退避領域A3と作業空間A1との間の境界には、遮蔽部３４０が設けられている。遮蔽部３４０は、プラズマ加工時に生じる高温やガス等から、レーザヘッド５００を保護するものである。【００９８】
本実施例は上述のように構成されるので、以下の効果を奏する。本実施例では、いわゆる片持ち支持方式を採用し、テーブル２００を跨ぐアーム部３２０にレーザヘッド５００及びプラズマトーチ６００をそれぞれ取り付ける構成とした。従って、テーブル２００の両側から可動アームを支持するという、いわゆる両持ち支持方式に比べて、構造を簡素化することができ、製造コストを低減できる。【００９９】
本実施例では、レーザ加工中はプラズマトーチ６００を作業空間A1の外部に退避させ、また、プラズマ加工中はレーザヘッド５００を作業空間A1の外部に退避させる構成とした。従って、レーザヘッド５００は、プラズマトーチ６００の制約を受けることなく、作業空間A1内を自在に移動してレーザ加工を行うことができ、一方、プラズマトーチ６００は、レーザヘッド５００の制約を受けることなく、作業空間A1内を自在に移動してプラズマ加工を行うことができる。【０１００】
本実施例では、アーム部３２０の根元側にレーザヘッド退避領域A3を、アーム部３２０の先端側にプラズマトーチ退避領域A2をそれぞれ設け、レーザヘッド５００はアーム部３２０の根元側寄りに、プラズマトーチ６００はアーム部３２０の先端側寄りにそれぞれ設ける構成とした。この結果、レーザヘッド５００がレーザヘッド退避領域A3に退避している場合、伸縮自在のガイド筒４３０の長さを最短にすることができ、レーザヘッド５００及びガイド筒４３０の両方を、例えば、プラズマ加工時の熱やガス等から保護することができる。なお、これとは逆に、レーザヘッド退避領域をアーム部３２０の先端側寄りに設けることも考えられる。しかし、この場合は、レーザヘッド５００が退避すると、ガイド筒４３０の長さは最大となり、最大長で作業空間A1上に露出する。従って、ガイド筒４３０が外部の影響を受ける可能性が高くなる。【０１０１】
本実施例では、レーザヘッド退避領域A3と作業空間A1との間に遮蔽部３２０を設ける構成とした。従って、レーザヘッド５００を作業空間A1で行われているプラズマ加工から保護することができ、信頼性が向上する。
【実施例３】
【０１０２】
次に、図１６，図１７に基づいて、本発明の第３実施例を説明する。本実施例では、レーザ加工時の電力消費量を低減させる。図１６は、レーザ加工プログラムを生成する処理の概要を示すフローチャートである。加工プログラム作成装置８０は、製品形状データ８２と（Ｓ２１）、板材データ８４と（Ｓ２２）、加工精度データ８６（Ｓ２３）とがそれぞれ与えられると、製品の配置（ネスティング）を行い（Ｓ２４）、切断ラインデータを生成する（Ｓ２５）。【０１０３】
加工プログラム作成装置８０は、前記第１実施例で述べたと同様に、切断ラインデータを、レーザ加工またはプラズマ加工のいずれかに分類する（Ｓ２６）。レーザ加工に適した切断ラインデータである場合、加工プログラム作成装置８０は、レーザ加工プログラムを生成する（Ｓ２８）。プラズマ加工に適した切断ラインデータの場合、加工プログラム作成装置８０は、プラズマ加工プログラムを作成する（Ｓ２９）。【０１０４】
そして、加工プログラム作成装置８０は、作成された加工プログラムを解析して、例えば、レーザ発振装置４１０を制御するためのコマンドを挿入する（Ｓ２９）。この追加されるコマンドとしては、例えば、レーザ発振装置４１０の立上げ指令及び立下げ指令を挙げることができる。立上げ指令とは、レーザ光線を供給できるようにウォームアップさせる命令である。レーザ加工が開始されるタイミングに間に合うように、立下げ指令が追加される。立下げ指令とは、レーザ発振装置４１０を休止させる命令である。休止状態に置かれると、レーザ発振装置４１０の消費電力は低下する。【０１０５】
切断ラインデータの処理にかかる時間は、例えば、切断ラインの長さや板材２１０の厚さ等に基づいて求めることができる。従って、レーザ加工が開始されるまでの待ち時間も推定することができる。この待ち時間が所定時間以上である場合、立下げ指令を加工プログラムに追加することにより、レーザ発振装置４１０の待機電力を低減できる。ここで、所定時間とは、レーザ発振装置４１０の立上げ時間に略等しい。待ち時間の方が、安定したレーザ発振を行うために必要な時間よりも長い場合に、レーザ発振装置４１０を休止させる。このように、加工プログラムを作成する段階で、レーザ発振装置４１０を作動させるか休止させるかを明示することができる。【０１０６】
図１７に基づき、レーザ加工時の省電力運転を実現する別の例を説明する。図１７は、レーザ加工時の電力を節約する省電力加工処理の概要を示すフローチャートである。【０１０７】
上位制御装置７００は、記憶装置７２０に記憶された加工プログラムを読込み（Ｓ４１）、加工プログラム中にレーザ加工が含まれているか否かを判定する（Ｓ４２）。レーザ加工が含まれている場合（S42：YES）、上位制御装置７００は、レーザ発振装置４１０の立上げを指令する（Ｓ４３）。レーザ発振装置４１０が立ち上がって、レーザ光線を安定して出力できるようになると、レーザ加工が開始される（Ｓ４４）。レーザ加工が終了すると（Ｓ４５）、上位制御装置７００は、板材２１０に関する全加工が終了したか否かを判定する（Ｓ４６）。未処理の加工プログラムが存在する場合、Ｓ４１に戻る。【０１０８】
一方、次に実行すべき加工プログラムにレーザ加工が含まれていない場合（S42：NO）、上位制御装置７００は、レーザ発振装置４１０の立下げを指令する（Ｓ４７）。これにより、レーザ発振装置４１０は、必要最低限の電力消費で待機する。そして、プラズマ加工が行われ（Ｓ４４）、やがてプラズマ加工が終了する（Ｓ４６）。【０１０９】
このように構成される本実施例では、前記第２実施例で述べた作用効果に加えて、レーザ加工時の電力消費量を低減することができる。従って、複合熱切断装置１０Ａの運転コストを低減することができる。
【実施例４】
【０１１０】
次に、図１８，図１９に基づいて、本発明の第４実施例を説明する。本実施例では、レーザヘッド５００とプラズマトーチ６００との間で、ヘッド高さの測定に関してデータを共用する。【０１１１】
図１８は、レーザ加工に際して測定されたデータをプラズマ加工にも利用する様子を示す加工処理のフローチャートである。レーザ加工を行うに際して、上位制御装置７００は、レーザヘッド５００から板材２１０までの距離H1を測定させる（Ｓ５１）。この距離測定は、非接触式のハイトセンサ８１１により行うことができる。【０１１２】
レーザ制御装置８１０は、測定された距離H1に基づいて、レーザヘッド５００の高さを微調整し（Ｓ５２）、レーザ加工を開始する（Ｓ５３）。レーザ加工が終了すると（Ｓ５４）、次にプラズマ加工が行われる。【０１１３】
プラズマ制御装置８２０がハイトセンサ８２１を備えている場合、このプラズマ用のハイトセンサ８２２を用いて、プラズマトーチ６００と板材２１０との間の距離H2を改めて計測することもできる。しかし、この場合、距離H2を改めて計測する時間を必要とし、レーザ加工からプラズマ加工への切替時間がかかる。特に、プラズマ用のハイトセンサ８２１が接触式センサの場合は、測定時間が長くなるため、切替時間も増加する。【０１１４】
そこで、本実施例では、同一の加工対象である板材２１０について、レーザ加工が先に行われている場合、そのレーザ加工時に計測された距離H1を利用する。即ち、上位制御装置７００は、レーザヘッド５００と板材２１０との間の距離H1に基づいて、この板材２１０とプラズマトーチ６００との間の距離H2を算出する（Ｓ５５）。X-Y-Z座標系におけるプラズマトーチ６００及びレーザヘッド５００のそれぞれの取付位置は既知であるから、両者の高さ位置の差分ΔHと距離H1とに基づいて、プラズマトーチ６００と板材２１０との間の距離H2を算出することができる（H2＝H1＋ΔH）。【０１１５】
上位制御装置７００は、算出された距離H2に基づいて、プラズマトーチ６００の高さを微調整させた後、プラズマ加工を開始させる（Ｓ５６）。プラズマ加工が終了すると（Ｓ５７）、別の板材について次の加工を行うか否かを判定し（Ｓ５８）、別の板材について加工を行う場合（S58：YES）、Ｓ５１に戻る。【０１１６】
図１９は、図１８の例とは逆に、プラズマ加工に際して計測されたデータをレーザ加工にも利用する場合を示すフローチャートである。上位制御装置７００は、プラズマトーチ６００と板材２１０との間の距離H2を測定させて（Ｓ６１）、プラズマ加工を実行させる（Ｓ６２，Ｓ６３，Ｓ６４）。【０１１７】
プラズマ加工からレーザ加工に切り替える場合、既に計測済の距離H2に基づいて、レーザヘッド５００と板材との間の距離H1を算出し（Ｓ６５）、レーザ加工を実行させる（Ｓ６６，Ｓ６７）。例えば、板材が変更されて別の加工を行う場合（S68：NO）、Ｓ６１に戻る。【０１１８】
このように構成される本実施例も、第２実施例と同様の作用効果を発揮する。これに加えて、本実施例では、先行して行われた加工において計測された距離データを、後続する別の種類の加工において利用する構成とした。従って、同一の板材に対するレーザ加工とプラズマ加工との切替時間を短縮することができ、効率を高めることができる。【０１１９】
特に、非接触による高精度な距離測定を行うレーザ加工が先行する場合、この高精度かつ短時間の距離データに基づいて、プラズマ加工時の距離H2を高精度かつ短時間で算出可能である。これに対し、もしもプラズマ加工がレーザ加工に先行する場合、接触式のハイトセンサ８２１による距離H2の測定が最初に行われる。しかし、接触式ハイトセンサ８２１は、非接触式のハイトセンサ８１１に比べて一般的に精度が劣り、測定時間も長くなる。本実施例では、プラズマ加工に際して測定された距離H2に基づいて、レーザヘッド５００と板材との距離H1を算出する場合も示したが（図１９）、図１８と共に述べたように、レーザ加工に際して測定された距離H1に基づいて、プラズマトーチ６００と板材との距離H2を算出する方が有利である。
【実施例５】
【０１２０】
図２０〜図２４に基づいて、本発明の第５実施例を説明する。本実施例では、レーザヘッド５００のＹ軸方向の位置に応じて、光学系ボックス４２０から出射させるレーザ光線の光軸を微調整させる。レーザヘッド５００のＹ軸位置に応じて光軸調節が必要な理由は、図２２と共に後述することとし、先に構成を説明する。【０１２１】
図２０は、ミラー角度を調節するための機構を模式的に示す説明図である。ミラー角度を調節する機構は、例えば、ミラー角度調節装置８３０と、光学系ボックス４２０の出射ミラー４２１とを含んで構成することができる。【０１２２】
先に、ミラー４２１の構成を説明する。ミラー４２１は、光学系ボックス４２０のレーザ光線出射部に設けられるもので、例えば、ミラー支持部４２１Ａと、ミラー４２１Ｂと、支点４２１Ｃと、ピエゾ素子４２１Ｄとを備えて構成することができる。ミラー支持部４２１Ａは、支点４２１Ｃを回動中心として、矢示F1，F2のいずれかに微小角度だけ回動可能となっている。【０１２３】
ミラー支持部４２１Ａの一方の面にはミラー４２１Ｂが設けられており、ミラー支持部４２１Ａの他方の面にはピエゾ素子４２１Ｄが設けられている。ピエゾ素子４２１Ｄは、ピエゾ素子ドライバ回路８３１から入力された信号に応じて伸縮することにより、ミラー支持部４２１Ａの姿勢を変化させる。ピエゾ素子４２１Ｄが伸長すると、ミラー支持部４２１Ａは支点４２１Ｃを中心として矢示F1方向に微小角度回動する。これにより、光学系ボックス４２０から出射されるレーザ光線R2の角度は、図中下向きに変化する。これに対し、ピエゾ素子４２１Ｄが縮小すると、ミラー支持部４２１Ａは支点４２１Ｃを中心として矢示F2方向に微小角度だけ回動する。これにより、レーザ光線R2の出射角度は、図中上向きに変化する。なお、ピエゾ素子４２１Ｄは、一つの例示であり、本発明はこれに限定されない。外部からの制御信号に応じて微小変位可能な素子であれば、使用することができる。【０１２４】
ミラー角度調節装置８３０の構成を説明する。ミラー角度調節装置８３０は、ピエゾ素子ドライバ回路８３１と、ピエゾ素子駆動電圧演算部８３２と、レーザヘッドＹ軸位置検出部８３３と、補正データマップ８３４とを備えて構成することができる。レーザヘッドＹ軸位置検出部８３３は、レーザヘッド５００のＹ軸位置を検出して出力する。補正データマップ８３４には、レーザヘッド５００のＹ軸位置に応じて生じるたわみ量を補正するためのピエゾ素子駆動電圧が記憶されている。【０１２５】
ピエゾ素子駆動電圧演算部８３２は、レーザヘッドＹ軸位置検出部８３３からの検出信号に基づいて補正データマップ８３４を参照することにより、レーザヘッド５００の現在のＹ軸位置に適切なピエゾ素子駆動電圧の値を読み出す。演算部８３２は、この読出した電圧の値をピエゾ素子ドライバ回路８３１に入力する。ピエゾ素子ドライバ回路８３１は、入力された電圧値をピエゾ素子４２１Ｄに入力する。これにより、ピエゾ素子４２１Ｄは、図中左右方向に伸長または縮小し、ミラー４２１Ｂの角度が微調整されて、レーザ光線R2の出射角度が変化する。【０１２６】
図２１は、光軸を調整するための処理の概要を示すフローチャートである。この処理は、上位制御装置７００またはレーザ制御装置８１０のいずれかまたは両方で行うことができる。ここでは、上位制御装置７００がレーザ制御装置８１０を介して実行させる場合を例に挙げる。レーザ加工が開始されると（S71：YES）、レーザヘッド５００のＹ軸位置が変化したか否かを監視する（Ｓ７２）。【０１２７】
レーザヘッド５００は、レーザ加工開始前に、退避領域A3に退避している。レーザ加工を行う場合、レーザヘッド５００は退避領域A3から作業空間A1に移動する。この移動が検出されると（S72：YES）、上位制御装置７００は、レーザヘッド５００の位置を検出し（Ｓ７３）、検出された値で補正データマップ８３４を参照する（Ｓ７４）。【０１２８】
上位制御装置７００は、レーザヘッド５００の現在のＹ軸位置に応じた駆動電圧の値を決定し（Ｓ７５）、この電圧をピエゾ素子４２１Ｄに印加させる（Ｓ７６）。レーザ加工が終了するまで（Ｓ７７）、Ｓ７２〜Ｓ７６のステップが繰り返される。【０１２９】
図２２は、光軸調整の様子を模式的に示す説明図である。図２２（Ａ）は、レーザヘッド５００のＹ軸位置が変化した場合でも、レーザヘッド５００に位置ずれが生じない場合を示す。レーザヘッドの初期位置をL1、中間位置をL2、最大位置をL3とする。レーザヘッド５００は、L1からL3までの範囲内で自由にＹ軸方向に移動可能である。レーザヘッド５００がL1からL2へ、L2からL3へとＹ軸位置を変化させても、レーザヘッド５００の位置（折返しミラー５１１の位置）に変化が無い場合、光軸調整を行う必要はない。ミラー５１１でＺ軸方向に反射されたレーザ光線R3は、正確に目標点に照射される。【０１３０】
図２２（Ｂ）は、レーザヘッド５００に位置ずれが生じた場合を示す。上述のように、本実施形態では、一側から他側に向けてテーブル２００の上方を横切るアーム部３２０により、レーザヘッド５００及びプラズマトーチ６００をそれぞれ支持する。さらに、プラズマトーチ６００の退避領域A2をアーム部３２０の先端P2側に設ける。従って、レーザヘッド５００が、アーム部３２０の根元から離れるようにＹ軸方向に移動すると、レーザヘッド５００の重さによって、アーム部３２０が僅かにたわむ。このたわみにより、折返しミラー５１１の位置が微小変化する。折返しミラー５１１の位置がずれると、図２２（Ｂ）に示すように、板材２１０に向けて出射されるレーザ光線R3eの照射点がΔＹ変化することになる。ここで、図中のΔＸは、たわみによるミラー位置の変化量を、R3eは変化した光軸位置を、R3は本来の光軸位置をそれぞれ示す。【０１３１】
そこで、本実施例では、図２２（Ｃ）に示すように、アーム部３２０のたわみを考慮して、光学系ボックス４２０から出射されるレーザ光線R2rの光軸を、基準角度（水平）から角度θだけ微調整させる。R2rは、補正された光軸を示す。即ち、折返しミラー５１１が位置ずれした場合でも、板材への照射点が変化しないように、光軸を微調整して、折返しミラーにレーザ光線R2rを入射させるようになっている。例えば、支点４２１Ｃを中心としてミラー４２１Ｂを僅かに回動させることにより、レーザ光線の光軸をR2からR2rに修正することができる。
このため、図２０に示す補正データマップ８３４には、レーザヘッド５００のＹ軸位置L1〜L3における折返しミラー５１１の位置ずれを打ち消すための、ピエゾ素子駆動電圧値が予め記憶されている。具体的には、例えば、レーザヘッド５００がアーム部３２０の根元側（P1）に位置する場合を基準位置として光軸を合わせ、レーザヘッド５００のＹ軸位置によって生じる位置ずれを所定間隔毎にそれぞれ実測し、補正データマップを作成する。なお、実測点と実測点との間に位置する場合は、近傍の値から補間演算することにより、必要な駆動電圧値を算出することができる。【０１３２】
図２３，図２４に基づいて、光学系ボックス４２０の一例を説明する。図２３は、光学系ボックス４２０の内部を模式的に示す説明図である。レーザ発振装置４１０からのレーザ光線R1は、入射ミラー４２２に入射されて反射される。反射されたレーザ光線R11は、次のミラー４２３で再び反射されてR12となり、さらに別のミラー４２４に入射する。ミラー４２４で反射されたレーザ光線R13は、出射ミラー４２１に入射してＹ軸方向に折り返される。折り返されたレーザ光線R2は、ガイド筒４３０を介して、レーザヘッド５００の折返しミラー５１１に入射する。【０１３３】
図２４は、出射ミラー４２１の一例を示す斜視図である。このように、レーザ光線R13は、ミラー４２１でＹ軸方向に折り返されてレーザ光線R2となり、レーザヘッド５００に向けて出射される。ピエゾ素子４２１Ｄは、ミラー４２１の姿勢を変化させることにより、レーザ光線R2の光軸を微調整させる。【０１３４】
このように構成される本実施例も前記第２実施例と同様の作用効果を発揮する。これに加えて、本実施例では、レーザヘッド５００のＹ軸位置に応じて、レーザヘッド５００に供給するレーザ光線R2の光軸を微調整する構成としたため、レーザ加工の位置がずれるのを抑制して加工精度を維持することができる。特に、本実施例では、いわゆる片持ち支持方式を採用しており、かつ、プラズマトーチ６００はレーザ加工中にアーム部３２０の先端側に退避している。従って、レーザヘッド５００がアーム部３２０の先端付近に移動すると、レーザヘッド５００及びプラズマトーチ６００の重さによって、アーム部３２０が僅かにたわむ可能性がある。しかし、本実施例では、このたわみを考慮してレーザ光線の光軸を調節することができるため、加工精度の低下を防止することができる。なお、光軸調整は、出射ミラー４２１に限らず、例えば、入射ミラー４２２等の他の箇所で行うようにしてもよい。【０１３５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。例えば、本発明の原理に従ってプラズマ切断タイプに分類された切断ラインを切断する場合に、切断開始位置でのピアッシングは、レーザビームを使って行うようにしてもよい。また、上述した実施形態では、加工プログラム作成装置が、切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類して、プラズマ加工プログラムとレーザ加工プログラムを生成した。しかし、変形例として、加工プログラム作成装置では、製品をネスティングして切断ラインを定義したがまだ上記分類は行っていない段階の加工プログラムを作成し、そして、複合熱切断装置の側で、その加工プログラムを受け、そこに定義された切断ラインをプラズマ切断タイプとレーザ切断タイプに分類して、プラズマ加工プログラムとレーザ加工プログラムを生成するようになっていてもよい。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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