(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チラーにより少なくともレーザ発振器で発生する熱を冷却するレーザ装置であって、
少なくとも１つのレーザ発振器と、
前記レーザ発振器にレーザ発振のための電力を供給する電源部と、
前記レーザ発振器からのレーザ光出力を検出する出力光検出部と、
レーザ光を前記レーザ装置から出力するためのレーザ光学系と、
少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度を検出する少なくとも１つ以上の温度検出部と、
入力部と、
表示部と、
前記レーザ発振器の光出力特性を含む前記レーザ装置の特性と前記チラーの特性を記録する記録部と、
前記レーザ装置の状態を計算する計算部と、
前記レーザ装置の各部を制御する制御部と、を備え、
前記計算部は、前記制御部からの指令によって、前記入力部を通じて入力あるいは設定された前記レーザ発振器への光出力指令データおよび前記電源部への前記レーザ発振器への電力出力指令データの内の少なくとも一方の出力指令データを含むレーザ加工条件に対して、前記記録部に記録されている、前記チラーの冷却能力と前記チラーの水槽容量、少なくとも前記レーザ発振器による発熱量と前記冷却液で実効的に冷却される前記レーザ装置の被冷却部の熱容量に基づいて前記レーザ装置の状態を計算し、
前記制御部は、前記計算部により計算された前記レーザ装置の状態の計算結果を参照して、前記入力あるいは設定された前記レーザ加工条件で、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、レーザ加工を開始する前に、過昇温の警告を前記表示部に表示する機能および過昇温の警告を前記記録部に記録する機能の内の少なくとも一方の機能を有する
レーザ装置。
【請求項２】
前記制御部は、さらに、
前記入力部を通じて入力あるいは設定された前記レーザ加工条件で、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が前記所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度が前記所定の各許容温度を越えない代替レーザ加工条件を前記表示部に表示する機能、前記代替レーザ加工条件を前記記録部に記録する機能および前記レーザ加工条件を前記代替レーザ加工条件に自動的に置換えてレーザ加工を実行する機能の内の少なくとも１つの機能を有する請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記制御部は、さらに、
設定された所定のスケジュールに沿って、前記電源部に少なくとも１つ以上の所定の値の電流あるいは電圧を前記レーザ発振器に供給するように指令を出すと共に、
前記電源部から前記レーザ発振器に供給された電力データと、前記出力光検出部からの光出力データを受取り、
前記記録部に記録されている、前記電源部から供給される電流あるいは電圧に対するレーザ光出力の特性を表す前記レーザ装置の光出力特性および前記電源部から供給される電流あるいは電圧に対する前記レーザ発振器における発熱量を表す前記レーザ発振器の発熱特性の内の少なくとも一方の特性を更新する請求項１または請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記温度検出部の内の少なくとも１つの温度検出部は前記レーザ装置および前記チラーの内の少なくとも一方の装置が設置された環境の温度を検出する温度検出部であり、
前記記録部に、前記チラーの冷却能力の環境温度依存性データおよび前記レーザ装置の前記被冷却部に外部から浸入する熱量の環境温度依存性データの内の少なくとも一方のデータが記録されており、
前記計算部は、さらに、
前記温度検出部で検出された環境温度における前記チラーの冷却能力のデータおよび前記被冷却部に外部から浸入する熱量のデータの内の少なくとも一方のデータを使用して、前記レーザ装置の状態を計算し、
前記制御部は、さらに、
前記計算部により計算された前記レーザ装置の状態の計算結果を参照して、前記入力あるいは設定された前記レーザ加工条件で、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを判断する請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記制御部は、さらに、
少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が前記所定の各許容温度を越えた場合に、レーザ発振を停止するあるいはレーザ光出力を低減する機能を有する請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記制御部は、さらに、
前記入力部から入力あるいは設定された前記レーザ加工条件に対して、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、
前記入力部から入力された要請あるいは設定により、前記計算部により計算された前記レーザ装置の状態の計算結果を参照して、前記レーザ加工条件を変更しないで加工するために必要なチラーの仕様を前記表示部に表示する機能および前記記録部に記録する機能の内の少なくとも一方の機能を有する請求項１から請求項５のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記計算部が、前記制御部からの指令により、前記チラーの冷却能力と前記チラーの水槽容量、少なくとも前記レーザ発振器による発熱量と前記冷却液で実効的に冷却される前記レーザ装置の被冷却部の熱容量から、設定されたレーザ加工条件で、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを計算するために、
前記記録部に、少なくとも前記チラーの冷却能力と前記チラーの水槽容量と、前記冷却液で実効的に冷却される前記レーザ装置の被冷却部の熱容量を予め記録していることに加えて、少なくとも、前記レーザ加工条件から少なくとも前記レーザ発振器による発熱量を計算するための計算式と、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇を計算する計算式を予め記録している請求項１から請求項６のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記温度検出部が前記レーザ発振器の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度を検出する位置に少なくとも１台設置されており、また、前記記録部には前記レーザ発振器の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部によって検出された温度と前記レーザ装置の前記光出力特性との関係を示すデータが記録されており、
前記制御部は、さらに、
前記記録部に記録されている前記レーザ発振器の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度と前記レーザ装置の前記光出力特性との関係を示すデータを参照して、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度の変化に応じて、レーザ出力が安定するように、光出力指令を調整する機能を有する請求項１から請求項７のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記制御部は数値制御装置である請求項１から請求８のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記制御部を複数の前記レーザ装置で共有する請求項１から請求項９のいずれかに記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工対象物に対して、切断や溶接等の加工を行うためのレーザ装置において、定格最大光出力で長時間連続してレーザ光を出力するような条件では使用しない場合に、レーザ発振器等の発熱部を冷却するための冷却水等の冷却液を供給する循環式冷却液供給装置（チラー）として、レーザ光出力条件に見合った仕様の小型のチラーを使用可能とするレーザ装置に関する。
【０００２】
レーザ装置のレーザ発振器等の発熱部を冷却するチラーには、通常、レーザ装置が定格最大光出力で長時間レーザ光を出力する時の発熱量を上回る冷却能力を有するチラーが選択される。しかし、そのような冷却能力の大きいチラーは、一般に大型で大きな設置面積を要し、価格的にも高価である。一方、レーザ装置の使用者によっては、通常実施するレーザ加工においては、定格最大光出力より小さい光出力で使用したり、レーザ発振のデューティサイクル（使用率）が低かったり、連続的に加工する時間は短かったりするため、レーザ装置の使用条件に見合った冷却能力の小さい小型のチラーを使用したいという要望がある。
【０００３】
しかし、冷却能力の小さい小型のチラーを使用した場合、当初予定していたよりも、長時間連続でレーザ加工を行ったり、あるいは高デューティサイクルでレーザ発振を行ったりすると、レーザ発振器等の発熱部の温度が許容温度以上に上昇して、レーザ発振器等が損傷を受ける危険性がある。このためレーザ発振器等の発熱部や冷却液の温度を検出して過度な温度上昇を検出するとレーザ発振を停止してレーザ加工を中断するようにすれば、レーザ発振器等が損傷を受けることは防止できるが、加工中のワークが不良品になって使用できなくなる場合があるという問題があった。
【０００４】
本発明は、通常のレーザ装置の使用条件に見合った冷却能力の小さい小型チラーが、レーザ加工中にレーザ発振が停止する等のトラブル無しで使用可能なように、レーザ加工条件を設定（入力）した時点で、レーザ加工中にレーザ発振器等の発熱部が過度に昇温する可能性がある場合に、過昇温発生の可能性があることを知らせる警告を表示すると共に、加工時間を短く設定するとか、冷却液の温度が下がってから加工を開始する等の代替レーザ加工条件を助言する機能あるいは設定されたレーザ加工条件を代替レーザ加工条件に自動的に置換えてレーザ加工を実行する機能を有するレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００５】
通常のレーザ加工条件では、冷却能力が小さく、冷却液の水槽容量が小さい小型チラーが問題なく使用できていても、レーザ加工条件によっては、レーザ発振器や冷却液等の温度が過度に上昇してくる。従来技術では、レーザ発振器や冷却液等の温度が過度に上昇してくると、レーザ加工中であっても、レーザ発振を停止したり、レーザ出力を低減させたりしていた。
【０００６】
例えば、特許文献１では、レーザ装置用とは限定していないが、「熱的負荷を冷却するための循環流路に冷却液を循環させる送液手段と、前記循環流路を経て戻って来た冷却液を少なくとも冷却することにより温調する温調手段と、を具備する冷却液循環装置において、a)前記温調手段により温調されて前記循環流路に送り出される冷却液の温度を検知する温度検知手段と、b)運転開始から所定時間が経過した時点以降に、前記温度検知手段による検知温度が所定の異常温度以上であるときに異常状態であると判断する異常検知手段とを備え、異常検知時に運転を停止する運転制御手段を備える冷却液循環装置」を開示している。レーザ装置に使用した場合は、冷却液循環装置の運転を停止する前に、レーザ装置のレーザ発振を停止しなくてはならないので、レーザ加工中のワークが不良品になる場合がある。
【０００７】
また、特許文献２では、「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」を開示している。冷却水温度が基準値を超えた場合にレーザ発振器のレーザ光出力値を低下させているので、やはり、加工中のワークが不良品になる場合がある。
【０００８】
また、特許文献３では、「レーザ光を発振するレーザ発振部内に設けられた発振部冷却流路と、前記発振部冷却流路に冷却水を導く冷却水供給流路と、前記発振部冷却流路から導かれた前記冷却水が流通する冷却水排出流路と、を有する冷却機構が設けられたレーザ装置であって、前記レーザ発振部を駆動制御するレーザ発振制御部と、前記冷却水供給流路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁を開閉制御する開閉弁制御部と、前記冷却機構の異常を検知する異常検知手段と、を備え、前記異常検知手段によって前記冷却機構の異常が検知された場合に、前記レーザ発振制御部は、前記レーザ光の発振を停止し、且つ、前記開閉弁制御部は、前記開閉弁を閉じるレーザ装置」を開示している。冷却機構の異常を検知する異常検知手段には、冷却水の温度を検出する温度検出部の場合も含まれているが、冷却機構の異常が検知された場合にレーザ光の発振を停止するので、加工中のワークが不良品になる場合があることに変わりはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２１８４５７号公報
【特許文献２】特開２０１１−４９３７６号公報
【特許文献３】特開２０１２−５９９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、従来は、レーザ加工中に冷却液等の温度が基準値を超えると、レーザ発振を停止したり、レーザ光出力を低減したりしているので、レーザ加工中のワークが不良品になる場合があり、レーザ装置に、小型のチラーを不良品発生等のトラブル無しに安心して使用できる技術は開示されておらず、加工中のワークが不良品になる場合を許容するか、通常の加工条件では冷却能力が過剰な大型チラーを使用するしかなく、いずれも場合においても無駄なコストが発生していた。
本発明の目的は、以上のような状況を鑑み、通常のレーザ加工条件では問題なく使用できる冷却能力の小さい小型チラーを、レーザ加工中にレーザ発振が停止する等のトラブル無しで使用可能なレーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した目的を達成するために、第１の発明では、循環式冷却液供給装置（チラー）（例えば、後述のチラー２）により少なくともレーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器３）で発生する熱を冷却するレーザ装置（例えば、後述のレーザ装置１）であって、少なくとも１つのレーザ発振器と、前記レーザ発振器にレーザ発振のための電力を供給する電源部（例えば、後述の電源部４）と、前記レーザ発振器からのレーザ光出力を検出する出力光検出部（例えば、後述の出力光検出部５）と、レーザ光を前記レーザ装置から出力するためのレーザ光学系（例えば、後述のレーザ光学系１２）と、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度を検出する少なくとも１つ以上の温度検出部（例えば、後述の温度検出部６）と、入力部（例えば、後述の入力部８）と、表示部（例えば、後述の表示部７）と、前記レーザ発振器の光出力特性を含む前記レーザ装置の特性と前記チラーの特性を記録する記録部（例えば、後述の記録部１０）と、前記レーザ装置の状態を計算する計算部（例えば、後述の計算部９）と、前記レーザ装置の各部を制御する制御部（例えば、後述の制御部１１）と、を備え、前記計算部は、前記制御部からの指令によって、前記入力部を通じて入力あるいは設定された前記レーザ発振器への光出力指令データおよび前記電源部への前記レーザ発振器への電力出力指令データの内の少なくとも一方の出力指令データを含むレーザ加工条件に対して、前記記録部に記録されている、前記チラーの冷却能力とチラーの水槽容量（例えば、後述の水槽１５の容量）、少なくとも前記レーザ発振器による発熱量と前記冷却液で実効的に冷却される前記レーザ装置の被冷却部の熱容量に基づいて前記レーザ装置の状態を計算し、前記制御部は、前記計算部により計算された前記レーザ装置の状態の計算結果を参照して、前記入力あるいは設定された前記レーザ加工条件で、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、レーザ加工を開始する前に、過昇温の警告を前記表示部に表示する機能および過昇温の警告を前記記録部に記録する機能の内の少なくとも一方の機能を有するレーザ装置が提供される。
【００１２】
第１の発明によれば、レーザ加工を開始する前に、過昇温の警告を前記表示部に表示する、および過昇温の警告を前記記録部に記録するため、レーザ加工中にレーザ発振器等の発熱部や冷却液が過剰に昇温する可能性があることを気付かずにレーザ加工を開始して、レーザ加工中にレーザ発振器等の発熱部や冷却液が過剰に昇温したことを検出して、レーザ発振を停止あるいはレーザ光出力を低減したために、加工中のワークが不良になるという問題が解消できる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、さらに、前記入力部を通じて入力あるいは設定された前記レーザ加工条件で、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が前記所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度が前記所定の各許容温度を越えない代替レーザ加工条件を前記表示部に表示する機能および前記代替レーザ加工条件を前記記録部に記録する機能および前記レーザ加工条件を前記代替レーザ加工条件に自動的に置換えてレーザ加工を実行する機能の内の少なくとも１つの機能を有する。
【００１４】
第２の発明によれば、冷却能力の小さい小型チラーを使用しても、前記レーザ発振器等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性がある場合にも、代替レーザ加工条件が表示されるので、表示されたレーザ加工条件に設定し直すことによって、目的とする加工ができないという問題点が回避できる。自動的に代替レーザ加工条件に置換える機能を有することで、人間が介在しなくても、レーザ加工を停止させないで完遂させることができる。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、前記制御部は、さらに、設定された所定のスケジュールに沿って、前記電源部に少なくとも１つ以上の所定の値の電流あるいは電圧を前記レーザ発振器に供給するように指令を出すと共に、前記電源部から前記レーザ発振器に供給された電力データと、前記出力光検出部からの光出力データを受取り、前記記録部に記録されている、前記電源部から供給される電流あるいは電圧に対するレーザ光出力の特性を表す前記レーザ装置の光出力特性と、前記電源部から供給される電流あるいは電圧に対する前記レーザ発振器における発熱量を表す前記レーザ発振器の発熱特性の内の少なくとも一方の特性を更新する。
【００１６】
第３の発明によれば、レーザ発振器の特性が変化した場合に、レーザ装置の光出力特性を更新することによって、指令通りの光出力を出力でき、レーザ発振器の発熱特性を更新することによって、レーザ発振器等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを正確に判断できる。
【００１７】
第４の発明は、第１の発明〜第３の発明のいずれかの発明において、前記温度検出部の内の少なくとも１つの温度検出部は前記レーザ装置および前記チラーの内の少なくとも一方の装置が設置された環境の温度を検出する温度検出部であり、前記記録部に、前記チラーの冷却能力の環境温度依存性データおよび前記レーザ装置の前記被冷却部に外部から浸入する熱量の環境温度依存性データの内の少なくとも一方のデータが記録されており、前記計算部は、さらに、前記温度検出部で検出された環境温度における前記チラーの冷却能力のデータおよび前記被冷却部に外部から浸入する熱量のデータの内の少なくとも一方のデータを使用して、前記レーザ装置の状態を計算し、前記制御部は、さらに、前記計算部により計算された前記レーザ装置の状態の計算結果を参照して、前記入力あるいは設定された前記レーザ加工条件で、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを判断する。
【００１８】
第４の発明によれば、環境温度が変化したことによるチラーの冷却能力の変化や、レーザ装置の被冷却部に外部から浸入する熱量の変化を考慮して、レーザ発振器等の部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを判断することで、環境温度が高い場合にも正確な判断ができる。
【００１９】
第５の発明は、第１の発明〜第４の発明のいずれかの発明において、前記制御部は、さらに、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が前記所定の各許容温度を越えた場合に、レーザ発振を停止するあるいはレーザ光出力を低減する機能を有する。
【００２０】
第５の発明によれば、チラーの故障等により、予測に反して、レーザ発振器等の温度が上昇する部品や冷却液の温度が過度に上昇して、所定の各許容温度を越えた場合にも、レーザ発振器の損傷等を回避することができる。
【００２１】
第６の発明は、第１の発明〜第５の発明のいずれかの発明において、前記制御部は、さらに、前記入力部から入力あるいは設定された前記レーザ加工条件に対して、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、前記入力部から入力された要請あるいは設定により、前記計算部により計算された前記レーザ装置の状態の計算結果を参照して、前記レーザ加工条件を変更しないで加工するために必要なチラーの仕様を前記表示部に表示する機能および前記記録部に記録する機能の内の少なくとも一方の機能を有する。
【００２２】
第６の発明によれば、チラーの交換を検討する必要が生じた場合に、どのような冷却能力や水槽容量を備えたチラーに置換えれば良いかが直ぐに知ることができる。
【００２３】
第７の発明は、第１の発明〜第６の発明のいずれかの発明において、前記計算部が、前記制御部からの指令により、前記チラーの冷却能力と前記チラーの水槽容量、少なくとも前記レーザ発振器による発熱量と前記冷却液で実効的に冷却される前記レーザ装置の被冷却部の熱容量から、設定されたレーザ加工条件で、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを計算するために、前記記録部に、少なくとも前記チラーの冷却能力と前記チラーの水槽容量と、前記冷却液で実効的に冷却される前記レーザ装置の被冷却部の熱容量を予め記録していることに加えて、少なくとも、前記レーザ加工条件から少なくとも前記レーザ発振器による発熱量を計算するための計算式と、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇を計算する計算式を予め記録している。
【００２４】
第７の発明によれば、記録部に、計算に必要な数値情報に加えて、計算式を記録しておくことによって、部品や冷却液の温度上昇を容易に計算できる。
【００２５】
第８の発明は、第１の発明〜第７の発明のいずれかの発明において、前記温度検出部が前記レーザ発振器の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度を検出する位置に少なくとも１台設置されており、また、前記記録部には前記レーザ発振器の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部によって検出された温度と前記レーザ装置の前記光出力特性との関係を示すデータが記録されており、前記制御部は、さらに、前記記録部に記録されている前記レーザ発振器の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度と前記レーザ装置の前記光出力特性との関係を示すデータを参照して、少なくとも前記レーザ発振器による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度の変化に応じて、レーザ出力が安定するように、光出力指令を調整する機能を有する。
【００２６】
第８の発明によれば、チラーの冷却能力が小さいために、発振器や冷却液の温度が変化するが、温度が変化しても、レーザ出力を安定させることができる。
【００２７】
第９の発明は、第１の発明〜第８の発明のいずれかの発明において、前記制御部は数値制御装置である。
【００２８】
第９の発明によれば、数値制御装置であれば、前記計算部や前記記録部の機能も併せ持つことが可能であり、レーザ装置を制御するための数値制御装置に、新たな部品等の追加無しに、上記のような機能を有することが可能になる。
【００２９】
第１０の発明は、第１の発明〜第９の発明のいずれかの発明において、前記制御部を複数の前記レーザ装置で共有する。
【００３０】
第１０の発明によれば、複数のレーザ装置で、１台の制御部あるいは数値制御装置を共有することにより、コスト低減が図れる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係るレーザ装置によれば、低価格で占有面積の小さい小型チラーを選択しても、レーザ発振器や冷却液の温度が所定の各許容温度を越える可能性がある場合は、レーザ加工を開始する前の、レーザ加工条件を設定段階で警告を発する、あるいは、設定されたレーザ加工条件を代替レーザ加工条件に自動的に置換えてレーザ加工を実行する機能を有するので、レーザ発振器や冷却液の過剰な温度上昇を検出して、レーザ加工中にレーザ発振が停止あるいはレーザ光出力を低減した結果、レーザ加工中のワークが不良になるという問題が発生しないので、無駄なコストを掛けることなくレーザ加工を行うことが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係るレーザ装置の概念的な構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るレーザ装置の計算部と制御部の機能ブロック図である。
【図３】第１実施形態に係るレーザ装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係るレーザ装置の連続的なレーザ光出力に伴う発熱によるレーザ装置の各部の温度変化の例を示すグラフである。
【図５】第１実施形態に係るレーザ装置の断続的なレーザ光出力に伴う発熱によるレーザ装置の各部の温度変化の例を示すグラフである。
【図６】第１実施形態に係るレーザ装置の変形例１の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第１実施形態の変形例１以後の説明において、第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ装置の概念的な構成を示すブロック図である。第１実施形態のレーザ装置１は、循環式冷却液供給装置（チラー）２によりレーザ発振器３等で発生する熱を冷却するレーザ装置１であって、少なくとも１つのレーザ発振器３と、レーザ発振器３にレーザ発振のための電力を供給する電源部４と、レーザ発振器３からのレーザ光出力を検出する出力光検出部５と、レーザ光をレーザ装置１から出力するためのレーザ光学系１２と、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度を検出する少なくとも１つ以上の温度検出部６と、入力部８と、表示部７と、レーザ発振器３の光出力特性を含むレーザ装置１の特性とチラー２の特性を記録する記録部１０と、レーザ装置の状態を計算する計算部９と、レーザ装置の各部を制御する制御部１１と、を備える。
【００３４】
レーザ装置１は、制御部１１からの指令によって、計算部９が、入力部８を通じて入力あるいは設定されたレーザ発振器３への光出力指令データおよび電源部４への電力出力指令データの内の少なくとも一方の出力指令データを含むレーザ加工条件に対して、記録部１０に記録されている、チラー２の冷却能力とチラー２の水槽容量、レーザ発振器３等による発熱量と冷却液で実効的に冷却されるレーザ装置１１の被冷却部の熱容量等に基づいて計算した結果を参照して、制御部１１が、入力あるいは設定されたレーザ加工条件で、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、レーザ加工を開始する前に、表示部７に、入力あるいは設定したレーザ発振器３への光出力指令データおよび電源部４への電力出力指令データの内の少なくとも一方の出力指令データを含むレーザ加工条件で加工を行うと、レーザ発振器３等が許容温度を越えて過剰に昇温する可能性ある旨等の過昇温の警告を表示する。後述のように、自動的に代替レーザ加工条件に置換えてレーザ加工を実行する場合は、表示部７への警告の表示は必要ではなく、記録部１０に警告を記録するだけでも良い。
【００３５】
レーザ加工を開始する前に、レーザ加工中にレーザ発振器３等の発熱部や冷却液が所定の各許容温度を越える可能性がある場合は、警告を発するので、低価格で占有面積の小さい小型チラーを選択しても、レーザ加工中にレーザ発振器３等の発熱部や冷却液が過剰に昇温する可能性があることを気付かずにレーザ加工を開始して、レーザ加工中にレーザ発振器３等の発熱部や冷却液が過剰に昇温したことを検出して、レーザ発振を停止あるいはレーザ光出力を低減したために、加工中のワークが不良になるという問題が解消できる。計算部９において行う計算の具体例は後述する。
【００３６】
図１において、レーザ発振器３を１つだけ記載しているが、レーザ発振器３は複数設けられていても良い。また、レーザ発振器３は、炭酸ガスレーザのようなガスレーザ発振器でも、半導体レーザを励起光源とするファイバレーザを含む固体レーザ発振器でも、半導体レーザをレーザ光源そのものとするダイレクトレーザ発振器であって良く、レーザ発振器の種類は限定されない。複数のレーザ発振器を備えている場合、それぞれのレーザ発振器が独立に制御されてレーザ発振を行うことができる構造にして、それぞれのレーザ発振器に１つ以上の出力光検出部５を設けて、それぞれのレーザ発振器からの光出力や光出力特性を同時に検出あるいは測定できるようにしても良い。また、複数のレーザ発振器を備える場合は、レーザ光学系１２は、光結合器等を備えることによって、レーザ光学系で複数のレーザ光線を合波することができる。
【００３７】
また、図１において、白抜きの矢印はレーザ光の光線を模擬的に表しているが、空間を伝搬する光線に限定されず、例えば、光ファイバ内を伝搬する光線等も含めて模擬的に示している。レーザ装置１から出力されるレーザ光についても同様であり、レーザ光が光ファイバ内を伝搬して光ファイバの終端にレーザ光が加工対象物の略表面に焦点を結ぶように構成された加工ヘッドを備えた構造も含めた意味で模擬的に示している。
【００３８】
また、図１では、レーザ光は、出力光検出部５を貫通しているように模式的に記載しているが、出力光検出部５にレーザ光を入射させる方法としては、光が空間を伝搬している場合は、例えばハーブミラーで分岐させて光の一部を検出したり、光が光ファイバ内を伝搬している場合は、例えば光分岐器を使用して分岐した光ファイバの終端からの光を検出したり、光ファイバのクラッドからの漏れ光を検出したりすることができ、出力光検出部への光の入射構造は図１に示した構造に限定されない。
【００３９】
温度検出部６については、レーザ発振器３の温度を検出する温度検出部６、冷却液の温度を検出する温度検出部６、レーザ装置の外側の環境温度を検出する温度検出部６が例示されているが、温度検出部６を設置する位置は、これらの例に限定されず、例えばやはり温度が上昇する電源部４等、他の位置にも設けても良い。レーザ発振器３の温度を検出する温度検出部６については、図１では、模擬的にレーザ発振器３の外側に設置したように記載しているが、レーザダイオードをレーザ光源あるいは励起光源とするレーザ発振器３では、レーザダイオードや、複数のレーザダイオードを備えたレーザダイオードモジュールのパッケージや、レーザダイオードモジュールをマウントした冷却板に設置しても良く、レーザ発振器３のどの位置に設置するかは限定されない。
【００４０】
また、図１では、計算部９が制御部１１に内包され、さらに記録部１０が計算部９に内包された構造を模式的に記載しているが、もちろん、それぞれが分離した構造であっても良い。記録部１０および計算部９、制御部１１は、機能的なブロックであり、例えば制御部１１の１つのブロックにより複数の機能あるいは３つ全ての機能を達成するものとして捉えることもできる。
計算部９と制御部１１は、コンピュータの記憶部に格納された所定のソフトウェアが、ＣＰＵにより実行されることにより実現される。記録部１０は、コンピュータの記憶部により実現しても良い。
また、入力部８と表示部７は一体化していても良く、表示部７のソフトキーで入力部８の機能の一部を代行するようにしても良い。
【００４１】
また、図１では、冷却液配管１３は矢印付き太線で模擬的に示している。チラー２からレーザ装置１の冷却液の流入状態と遮断状態を切り替えるための流入配管と流出配管の電磁バルブ、遮断時にチラー２に冷却液を還流するための電磁バルブ付きバイパス配管は省略している。図１では、レーザ発振器３だけ冷却液で冷却するように記載しているが、電源部４等他の発熱部や熱を受ける部品も冷却液で冷却しても良い。
また、図１のチラー２の内部構造は例示であって、チラー２の内部構造は限定されない。水槽１５や吐出ポンプ１８は、チラー２の外部に備えても良い。
【００４２】
また、レーザ装置１は、制御部１１が、入力部８を通じて入力あるいは設定したレーザ加工条件で、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、計算部９での計算を利用して求めた、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度が所定の各許容温度を越えない代替レーザ加工条件を表示部７に表示する機能および代替レーザ加工条件を記録部１０に記録する機能およびレーザ加工条件を代替レーザ加工条件に自動的に置換えてレーザ加工を実施する機能の内の少なくとも１つの機能を有することが望ましい。
【００４３】
入力あるいは設定したレーザ発振器３への光出力指令データおよび電源部４への電力出力指令データの内の少なくとも一方の出力指令データを含むレーザ加工条件で加工を行うと、レーザ発振器３等が許容温度を越えて過剰に昇温する可能性ある旨の警告を表示するだけでは、レーザ加工中にレーザ発振器３等の温度が許容温度を越えて、あるいは越えそうになって、レーザ光出力が停止したり、低減したりして、ワークが不良になる問題の発生は防げるが、どのようにレーザ加工条件を変えれば良いかが分からないと作業がストップしてしまうという問題が発生する。
【００４４】
レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性がある場合にも、連続加工と連続加工の間の休止時間を長くするとか、冷却液の温度が上昇しているので、何分か待機後に加工を開始するようにするというような代替レーザ加工条件が表示されると、表示されたレーザ加工条件に設定し直すことによって、目的とする加工ができないという問題点が回避できる。複数の代替レーザ加工条件を表示して、ソフトキーで選択できるようにしても良い。さらには、自動的に代替レーザ加工条件に置換える機能を有すると、人間が介在しないでも、レーザ加工が停止しないで完遂させることができる。自動的に代替レーザ加工条件に置換える場合は、代替レーザ加工条件を表示部７に表示する必要はなく、記録部１０に記録しておくだけにしても良い。
【００４５】
また、レーザ装置１は、制御部１１が、設定された所定のスケジュールに沿って、電源部４に少なくとも１つ以上の所定の値の電流あるいは電圧を前記レーザ発振器３に供給するように指令を出すと共に、電源部４からレーザ発振器３に供給された電力データと、出力光検出部５からの光出力データを受取り、記録部１０に記録されている、電源部４から供給される電流あるいは電圧に対するレーザ光出力の特性を表すレーザ装置１１の光出力特性や電源部４から供給される電流あるいは電圧に対するレーザ発振器３における発熱量を表すレーザ発振器３の発熱特性を更新することが望ましい。
【００４６】
レーザ発振器３の特性が変化したり、レーザ発振器３が劣化してきたりした場合にも、レーザ装置１の光出力特性を更新することによって、レーザ装置１に対するレーザ光出力指令に対して、電源部４に対して適正な電力供給指令を出力でき、指令通りの光出力を出力できるようになる。同様に、レーザ発振器３の特性が変化した場合等にも、レーザ発振器３の発熱特性を更新することによって、レーザ装置１に対するレーザ光出力指令に対して、レーザ発振器３における正確な発熱量が計算でき、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを正確に判断できるようになる。前述のように、レーザ発振器３を複数備える場合は、各レーザ発振器３に少なくとも１つ以上の光検出部５を備えることによって、同時に各レーザ発振器３の光出力特性や発熱特性が測定できる。
【００４７】
また、レーザ装置１は、温度検出部６の内、少なくとも１つの温度検出部６はレーザ装置１およびチラー２の内の少なくとも一方の装置が設置された環境の温度を検出する温度検出部６であり、記録部１０に、チラー２の冷却能力の環境温度依存性データおよびレーザ装置１の被冷却部に外部から浸入する熱量の環境温度依存性データの内の少なくとも一方のデータが記録されており、温度検出部６で検出された環境温度におけるチラー２の冷却能力のデータおよび被冷却部に外部から浸入する熱量のデータの内の少なくとも一方のデータを使用して計算部９が計算した結果を参照して、制御部１１が、入力あるいは設定されたレーザ加工条件で、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを判断しても良い。
【００４８】
環境温度が変化したことによる、チラー２の冷却能力の変化や、レーザ装置１の被冷却部に外部から浸入する熱量の変化を考慮して、レーザ発振器３等の部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを判断することで、環境温度が高いために予測に反してレーザ発振器３等の部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越えることが防げる。また、環境温度が高いために予測に反してレーザ発振器３等の部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える事態の発生を恐れて、チラー２の冷却能力に過度のマージンを確保して、チラー２が余り小型化できないといったことも防ぐことができる。なお、計算部９において行う計算の具体例は後述する。
【００４９】
また、レーザ装置１は、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越えた場合に、制御部１１からの指令により、レーザ発振を停止するあるいはレーザ光出力を低減する機能を有することが望ましい。
【００５０】
チラー２が故障した場合や、加工中に環境温度が急激に上昇して、レーザ加工開始前にレーザ加工条件を入力あるいは設定した時点で予測した以上に、レーザ発振器３等の温度が上昇する部品や冷却液の温度が上昇して、所定の各許容温度を越えた場合はレーザ発振を停止するあるいはレーザ光出力を低減する機能を残すことで、レーザ発振器３の損傷等を回避することができる。
【００５１】
また、レーザ装置１１は、入力部８から入力あるいは設定したレーザ加工条件に対して、制御部１１が、計算部９の計算結果を参照して、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、入力部８からの入力した要請あるいは設定により、制御部１１が、計算部９に指令した計算の結果を参照して、レーザ加工条件を変更しないで加工するために必要なチラー２の仕様を表示部７に表示する機能や記録部１０に記録する機能を有することが望ましい。
【００５２】
レーザ加工条件をそのまま変更しないで加工するために必要なチラー２の仕様を表示あるいは記録する機能を有することによって、何らかの事情により、通常適用する加工条件が変わり、チラー２の交換や拡張を検討する必要が生じた場合に、どのような冷却能力や水槽容量を備えたチラー２にすれば良いかを直ぐに把握することができる。前述のように、自動的に代替レーザ加工条件に置換えてレーザ加工を実行する場合は、必要なチラー２の仕様を表示部７に表示する必要はなく、記録部１０に記録しておいて必要な時に読み出せば良い。
【００５３】
記録部１０は、少なくとも、次の（１）〜（１１）のデータを記録する領域を用意している。
（１）チラー２の冷却能力（後述のＰ）
（２）チラー２の水槽容量
（３）レーザ発振器３等による発熱量（後述のＱ１）
（４）冷却液で実効的に冷却されるレーザ装置１の被冷却部の熱容量（後述のＨｏ）
（５）電源部４から供給される電流あるいは電圧に対するレーザ光出力の特性を表すレーザ装置１の光出力特性  
（６）電源部４から供給される電流あるいは電圧に対するレーザ発振器３における発熱量を表すレーザ発振器３の発熱特性
（７）チラー２の冷却能力（Ｐ）の環境温度依存性データ
（８）レーザ装置１の被冷却部に外部から浸入する熱量（後述のＱ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ））の環境温度依存性データ
（９）レーザ加工条件からレーザ発振器３等による発熱量（Ｑ１）を計算するための計算式
（１０）レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇を計算する計算式（後述の式（３）、式（４）、式（８））
（１１）レーザ発振器３の被冷却部分の温度とレーザ装置１の光出力特性との関係を示すデータ、および／または冷却液の温度とレーザ装置１の光出力特性との関係を示すデータ
この項番（９）と（１０）の計算式を記録部１０に記録していることが、第７の発明に相当する。
【００５４】
図２は、計算部９と制御部１１の機能ブロック図である。
計算部９は、温度上昇計算部９１を備えている。
この温度上昇計算部９１は、記録部１０に記録されている計算式（１０）を使って、次の（１）〜（７）から、（８）または（９）を計算する。
（１）チラー２の冷却能力（Ｐ）
（２）チラー２の水槽容量  
（３）レーザ発振器３等による発熱量（Ｑ１）
（４）冷却液で実効的に冷却されるレーザ装置１の被冷却部の熱容量（Ｈｏ）
（５）各部の温度（後述のＴｓ）
（６）レーザ発振器３への光出力指令データおよび電源部４への電力出力指令データの内の少なくとも一方の出力指令データを含むレーザ加工条件
（７）外部から侵入する熱量（Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ））
（８）連続加工可能時間（後述のｔｍａｘ）
（９）部品や冷却液の到達最大温度
ただし、項番（７）の外部から侵入する熱量（Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ））については、これが項番（３）のレーザ発振器３等による発熱量（Ｑ１）に比して小さくて無視できる場合には、無視して計算することも可能である。
【００５５】
制御部１１は、発熱量取得部１１０１、代替レーザ加工条件作成部１１０２、必要チラー仕様作成部１１０３、代替レーザ加工条件処理部１１０４、レーザ装置特性更新部１１０５、レーザ発振低減停止部１１０６、および光出力指定調整部１１０７を備えている。以下、これら各部の機能について説明する。
【００５６】
発熱量取得部１１０１は、記録部１０に記録されているレーザ発振器３の発熱特性を参照して、電源部４から供給される電流あるいは電圧から、レーザ発振器３における発熱量を取得する。
【００５７】
代替レーザ加工条件作成部１１０２は、連続してレーザ光を出力する時間を短くしたり、レーザ光の出力を停止する時間を長くしたりして、レーザ加工条件を変更することにより、部品や冷却液の到達最大温度が、所定の許容最大温度を超えないようなレーザ加工条件を作成する。この作成したレーザ加工条件を、「代替レーザ加工条件」という。代替レーザ加工条件で加工すれば、部品や冷却液の到達最大温度が所定の許容最大温度を超えないことは、温度上昇計算部９１を使って確認する。
【００５８】
必要チラー仕様作成部１１０３は、チラー２の冷却能力を高くする、またはチラー２の水槽容量を大きくする等により、レーザ加工条件を変更することなく、部品や冷却液の到達最大温度が所定の許容最大温度を超えないようなチラーの仕様を作成する。この作成したチラーの仕様を「必要チラー仕様」という。必要チラー仕様を満たすチラーを使用すれば、レーザ加工条件を変更しなくても、部品や冷却液の到達最大温度が所定の許容最大温度を超えないことは、温度上昇計算部９１を使って確認する。
【００５９】
代替レーザ加工条件処理部１１０４は、入力部８を通じて入力あるいは設定したレーザ加工条件で加工した場合に、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、代替レーザ加工条件作成部１１０２で作成した代替レーザ加工条件を表示部７に表示する、および／または、代替レーザ加工条件を記録部１０に記録する、および／または、入力あるいは設定したレーザ加工条件を代替レーザ加工条件に自動的に置き換える。
【００６０】
レーザ装置特性更新部１１０５は、電源部４からレーザ発振器３に供給された電力データと、出力光検出部５からの光出力データを受取り、レーザ装置１の光出力特性やレーザ発振器３の発熱特性を測定して、記録部１０に記録されている、電源部４から供給される電流あるいは電圧に対するレーザ光出力の特性を表すレーザ装置１の光出力特性および電源部４から供給される電流あるいは電圧に対するレーザ発振器３における発熱量を表すレーザ発振器３の発熱特性の内の少なくとも一方の特性を更新する。
【００６１】
レーザ発振低減停止部１１０６は、温度検出部６で検出された部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越えた場合に、レーザ発振を停止させる、あるいはレーザ光出力を低減させる。
【００６２】
光出力指定調整部１１０７は、記録部１０に記録されているレーザ発振器３の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度とレーザ装置１の光出力特性との関係を示すデータを参照して、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度の変化に応じて、レーザ出力が安定するように、光出力指令を調整する。
【００６３】
ここで、レーザ装置１の一連の動作の一例を説明する。図３は、図１に示すレーザ装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において、レーザ装置１を起動し、ワークをセットしてレーザ加工工程を開始する。
ステップＳ１０２において、入力部８からレーザ発振器３への光出力指令データおよび電源部４への電力出力指令データの内の少なくとも一方の出力指令データを含むレーザ加工条件を入力してレーザ加工条件を設定する。
【００６４】
ステップＳ１０３において、制御部１１の指令により、レーザ発振器３や冷却液等の各部に設置されている温度検出部６は、各部の温度データを取得する。
ステップＳ１０４において、温度上昇計算部９１は、各部の温度（Ｔｓ）と、レーザ加工条件と、記録部１０に記録されている前記チラーの冷却能力（Ｐ）とチラーの水槽容量、前記レーザ発振器等による発熱量（Ｑ１）と前記冷却液で実効的に冷却される前記レーザ装置の被冷却部の熱容量（Ｈｏ）等に基づいて計算式から連続加工可能時間（ｔｍａｘ）や各部の到達最大温度を計算する。
ステップＳ１０５において、各部の到達最大温度が各部の許容最大温度より低いか否かを判断する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１０６へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１１６へ移る。
【００６５】
ステップＳ１０６において、制御部１１は、レーザ光出力指令を発令する。
ステップＳ１０７において、レーザ装置１は、レーザ光を出射して、レーザ加工を行う。
ステップＳ１０８において、温度検出部６は、レーザ加工中も絶えず、各部の温度を検出する。
【００６６】
ステップＳ１０９において、検出された各部の温度（Ｔｓ）が、所定の各許容最大温度を越えていないか判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１１０へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１２１へ移る。
ステップＳ１１０において、レーザ光出力指令の実行が完了したか判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１１１へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１０７へ移る。
【００６７】
ステップＳ１１１において、新規のレーザ加工条件の入力があるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１０３へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１１２へ移る。
ステップＳ１１１において、新規のレーザ加工条件の入力がある場合は、ステップＳ１０３に戻って、改めて、新規レーザ加工条件によって、各部の温度が所定の各許容最大温度より高温にならないかの判定で進むサイクルを繰り返す。
【００６８】
ステップＳ１１２において、所定のスケジュールに沿ったレーザ発振器３の光出力特性や発熱特性の更新時期か否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１１３へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１１５へ移る。
【００６９】
ステップＳ１１３およびＳ１１４で行われる処理は、第３の発明に相当する。
ステップＳ１１３において、レーザ装置特性更新部１１０５は、レーザ装置１の光出力特性やレーザ発振器３の発熱特性を測定する。
ステップＳ１１４において、レーザ装置特性更新部１１０５は、前記記録部１０に記録されているレーザ装置１の光出力特性やレーザ発振器３の発熱特性を更新する。
ステップＳ１１５において、レーザ加工工程を終了して、ワークの取出しやレーザ装置の停止作業を行う。
【００７０】
ステップＳ１１６で行われる処理の内、警告を表示する処理は、第１の発明に相当し、代替レーザ加工条件を表示する処理は、第２の発明の代替レーザ加工条件を表示部に表示する場合に相当する。
ステップＳ１１６において、代替レーザ加工条件作成部１１０２は、代替レーザ加工条件を作成し、代替レーザ加工条件処理部１１０４は、「設定されたレーザ加工条件では、レーザ発振器の温度が許容最大温度を越える可能性があります。」等の警告を表示し、「連続加工時間を５分間以下に設定するか、冷却液の温度が下がる３分後に加工を開始して下さい。」等の代替レーザ加工条件を前記表示部７に表示する。
【００７１】
ステップＳ１１７において、設定したレーザ加工条件を変更せずに加工するにはどのような仕様のチラーが必要かを表示するコマンドが、前記表示部に表示されたソフトキー等によって入力されたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１１８へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１２０へ移る。
【００７２】
ステップＳ１１８およびＳ１１９で行われる処理は、第６の発明に相当する。
ステップＳ１１８において、必要チラー仕様作成部１１０３は、先に設定したレーザ加工条件を変更せずに、そのまま実行して各部の温度が所定の各許容最大温度を越えない必要チラー仕様を計算する。
ステップＳ１１９において、表示部７に、先に設定したレーザ加工条件でレーザ加工を行う条件に適合するチラーの仕様が表示される。
【００７３】
ステップＳ１２０において、代替レーザ加工条件が入力あるいは選択されたかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１０３へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１１１へ移る。
代替レーザ加工条件が入力あるいは選択された場合は、ステップＳ１０３に戻って、改めて、新規レーザ加工条件によって、各部の温度が所定の各許容最大温度より高温にならないかの判定で進むサイクルを繰り返す。
【００７４】
ステップＳ１２１で行われる処理は、第５の発明に相当する。
ステップＳ１２１において、レーザ発振低減停止部１１０６は、レーザ発振器等の損傷を回避するために、レーザ発振器を停止するか光出力を低下させる緊急処置を実施する。
ステップＳ１２２において、「レーザ発振器の温度が許容最大温度を越えたのでレーザ発振器を停止しました」等の停止理由を表示部に表示する。
ステップＳ１２３において、チラーの故障等の原因が考えられるので原因を調査し、原因を除去する。その後に、ステップＳ１０２に戻って、レーザ加工をやり直す。
【００７５】
以上のステップＳ１０１〜Ｓ１２３の動作によって、低価格で占有面積の小さい小型チラーを選択しても、チラー２の故障等の不測の事態が発生しない限り、温度上昇計算部９１の計算結果により、レーザ発振器３や冷却液の温度が所定の各許容温度を越える可能性がある場合は、レーザ加工を開始する前に、レーザ加工条件を設定段階で警告を発するので、レーザ加工中にレーザ発振器３等の発熱部や冷却液が過剰に昇温したことを検出して、レーザ発振を停止あるいはレーザ光出力を低減したために、加工中のワークが不良になるという問題が解消できる。
【００７６】
また、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性がある場合にも、代替レーザ加工条件作成部１１０２が作成した代替レーザ加工条件が表示されるので、表示された代替レーザ加工条件に設定し直すことによって、目的とする加工ができないという問題点が回避できる。さらに、必要チラー仕様作成部１１０３が必要チラー仕様を作成するので、レーザ加工の対象となるワークの種類等が大きく変わり、チラー２の交換を検討する必要が生じた場合に、どのような冷却能力や水槽容量を備えたチラーに置換えれば良いかが直ぐに知ることができる。
【００７７】
また、万一、チラー２の故障等により、予測に反して、レーザ発振器３等の温度が上昇する部品や冷却液の温度が上昇して、所定の各許容温度を越えた場合にも、レーザ発振低減停止部１１０６により、レーザ発振を停止またはレーザ出力を低減させることにより、レーザ発振器の損傷等を回避することができる。
【００７８】
さらには、レーザ装置特性更新部１１０５により、レーザ発振器３の特性が変化した場合に、レーザ装置１の光出力特性を更新することによって、指令通りの光出力を出力でき、レーザ発振器３の発熱特性を更新することによって、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを正確に判断できる。
【００７９】
また、レーザ装置１は、制御部１１の指令により、温度上昇計算部９１が、チラー２の冷却能力（Ｐ）とチラー２の水槽容量、レーザ発振器３等による発熱量（Ｑ１）と冷却液で実効的に冷却されるレーザ装置１の被冷却部の熱容量（Ｈｏ）等から、設定したレーザ加工条件で、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを計算するために、記録部１０に、少なくともチラーの冷却能力（Ｐ）とチラーの水槽容量と、冷却液で実効的に冷却されるレーザ装置の被冷却部の熱容量（Ｈｏ）を記録していることに加えて、少なくとも、レーザ加工条件からレーザ発振器３等による発熱量を計算するための計算式と、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇を計算する計算式（後述の式（３）、式（４）、式（８））を記録していることができる。
記録部１０に、計算に必要な数値情報に加えて、計算式を記録しておくことによって、部品や冷却液の温度上昇を容易に計算できる。
【００８０】
ここで、具体的な計算式について述べる。レーザ発振器３の種類を限定するものではないが、ここではレーザ光源とあるいは励起光源としてレーザダイオード（ＬＤ）を使用した場合について記述する。
図４は、あるレーザ加工条件でレーザ光の出力を開始した時の、ＬＤの最大温度と、ＬＤの冷却する冷却板の（最大）温度、冷却板に流入する冷却液の温度の時間変化の例を示している。最初の立ち上りの期間を除くと、上記の３つの温度の時間に対する勾配は一致する。そして、この勾配、すなわち、温度の上昇速度（ｖｕｐ）は、下記の式（１）で表せる。
【００８１】
【数１】
0006328683.tif 000002
ここで、
Ｑ１＝設定したレーザ光出力条件下の平均発熱量（Ｗ）、
Ｐ＝チラーの冷却能力（Ｗ）、
Ｈｔ＝総熱容量（Ｊ／Ｋ）＝冷却液の熱容量（Ｈｗ）＋被冷却部の熱容量（Ｈｏ）、
である。
【００８２】
平均発熱量というのは、レーザ発振がパルス発振の場合には時間的に平均した発熱量で与えることを意味しており、レーザ発振器３における平均発熱量は、通常、ピーク光出力時の発熱量にパルスのデューティを乗じた値で与えられる。なお、電源部４等、レーザ発振器３以外も冷却液で冷却している場合は、その被冷却部の発熱量も加える必要がある。
【００８３】
冷却液の熱容量（Ｈｗ）は、チラーの水槽１５と冷却液配管１３に収納されている冷却液の体積と密度と比熱を乗算することによって得られ、被冷却部の熱容量（Ｈｏ）は、同じ構造のレーザ発振器３では一定であり、熱流体解析や測定によって求めることができる。
式（１）は、熱容量Ｈｔに対して熱量（Ｑ１−Ｐ）を与えると、熱量／熱容量の速さで温度が上昇するという現象を表している。
【００８４】
また、最初の立ち上りの期間を除くと、ＬＤ最大温度と冷却板への流入冷却液の温度との差（ΔＴ（Ｑ１））は一定であり、発熱源がＬＤだけの場合は、下記の式（２）で表せる。発熱源がＬＤ以外にもある場合は、ΔＴ（Ｑ１）の算出に用いるＱ１とＱ０には、ＬＤ以外の発熱源の発熱量を差し引いたＬＤの発熱量を使用する必要がある。
【００８５】
【数２】
0006328683.tif 000003
ここで、
ΔＴ（Ｑ０）＝最大定格光出力時のＬＤ最大温度と流入冷却液との温度差、
Ｑ０＝最大定格出力時の発熱量（Ｗ）、
である。
式（２）は、ＬＤから冷却液までの熱抵抗が決まっていると、両者の温度差ΔＴ（Ｑ１）は、ＬＤから冷却液に流れる熱量Ｑ１に比例するという現象を表している。
なお、式（２）から式（８）における「デルタ」は「Δ」と同じ意味である。
【００８６】
上記の式（１）と式（２）から下記の式（３）が導出できる。
【００８７】
【数３】
0006328683.tif 000004
式（３）
ここで、
ｔｍａｘ＝連続加工可能時間（ｓ）、
Ｔｍａｘ＝ＬＤの許容最大温度（度）
Ｔｓ＝加工開始時の冷却液の温度（度）
である。  
【００８８】
ΔＴ（Ｑ０）は、同じ構造のレーザ発振器３では一定であり、熱流体解析や測定によって求めることができるので、レーザ加工条件に含まれるレーザ光出力条件における発熱量（Ｑ１）が分かっていれば、式（３）から、設定したレーザ加工条件でＬＤの温度が何度まで上昇するかが計算できる。
例えば、図４の例では、Ｔｍａｘ＝摂氏６５．４度、Ｔｓ＝摂氏２５度であり、ΔＴ（Ｑ０）＝摂氏３６．３度、Ｑ０＝２，５１８Ｗ、Ｑ１＝２，０１４Ｗ、Ｐ＝６０４Ｗ，Ｈｗ＝８４，５００Ｊ／Ｋで、Ｈｏ＝１４，７００Ｊ／Ｋであり、式（３）で算出される連続加工可能時間は、ｔｍａｘ＝８００ｓになる。逆に、ｔｍａｘに任意の時間を代入して、Ｔｍａｘを算出すると、その任意の時間でＬＤの温度が何度まで上昇するかが計算できる。
【００８９】
ところで、上記の算出値ｔｍａｘ＝８００ｓは、図４に示されているｔｍａｘ＝８２５ｓよりやや短めである。これは、最初の立ち上り期間では冷却液温度の上昇が遅いためである。物理的な意味では、ＬＤから冷却液までの熱経路の温度が低く、熱経路の熱抵抗と通過する熱量から決まる温度勾配が形成されておらず、熱量がその熱経路の温度を上昇されるために使用されるので、冷却液温度の上昇が遅いと考えが考えられる。従って、この程度の差はマージンと考えて式（３）を使用しても良いが、ＬＤから冷却液までの熱経路の温度を熱抵抗と通過熱量から決まる温度勾配を持つまでの時間を加えた式（４）を式（３）の代わりに使用しても良い。
【００９０】
【数４】
0006328683.tif 000005
式（４）
ここで、ｋは、係数であり、冷却液による被冷却部の一部の昇温なので、ｋ＜１である。図１のレーザ装置１の場合では、ｋ＝０．０８にすると上記の差は殆どなくなった。
【００９１】
以上のように、冷却液温度を始めとする各部の温度を観察し、記録部１０に記録しているチラーの冷却能力（Ｐ）、冷却液の熱容量（Ｈｗ）、被冷却部の熱容量（Ｈｏ）、最大定格光出力時のＬＤ最大温度と流入冷却液との温度差ΔＴ（Ｑ０）、最大定格出力時の発熱量（Ｑ０）、ＬＤの許容最大温度（Ｔｍａｘ）、設定したレーザ加工条件に対応した光出力指令実行時の発熱量（Ｑ１）、式（３）および式（４）の内の少なくとも一方の計算式に基づいて、温度上昇計算部９１が、入力あるいは設定されたレーザ加工条件を実行した場合のＬＤ温度を算出して、ＬＤ温度が所定の許容最大温度Ｔｍａｘを越えると予測される場合は、警告を表示することができる。また、代替レーザ加工条件作成部１１０２および代替レーザ加工条件処理部１１０４により、ＬＤ温度が所定の許容最大温度Ｔｍａｘを越えない代替レーザ加工条件を表示することができる。さらに、必要チラー仕様作成部１１０３により、入力あるいは設定した通りのレーザ加工条件を、ＬＤ温度が所定の許容最大温度Ｔｍａｘを越えないで実行するには、どのような仕様のチラーに改造、あるいは交換すれば良いかを表示することができる。
【００９２】
次に、レーザ加工を繰り返し行う場合の制限について述べる。
図４に示したように、冷却液の温度が上昇してしまうと、レーザ光出力はできなくなり、冷却液の温度が低下するのを待つ必要がある。
図５は、図４のデータを取得したレーザ装置１と同じレーザ装置１で発熱量（Ｑ１）も同じとしており、約８２５秒間連続でレーザ光を出力し、ＬＤの温度が許容最大温度Ｔｍａｘ＝摂氏６５．４度になった時点からレーザ光出力を停止して、冷却液の温度が低下していく様子を示している。冷却液温度の加工速度（ｖｄｏｗｎ）は、下記の式（５）で表せる。
【００９３】
【数５】
0006328683.tif 000006
【００９４】
したがって、式（６）が成り立ち、式（６）から式（７）が導出できる。
【００９５】
【数６】
0006328683.tif 000007
【００９６】
【数７】
0006328683.tif 000008
【００９７】
ここで、ｔｓｔは、図５に示したように、レーザ光出力を停止してから、冷却液の温度がレーザ光出力を開始する前の元の温度まで下がるのに要する時間である。図５から分かるように、冷却液温度が元の温度に戻ると、その時点から再度前回と同じようにレーザ光出力を開始した場合、ＬＤや冷却液の温度は前回と同じように変化する。このように、昇温時と降温時の両方について計算によって、ＬＤや冷却液の温度の変化が予測できる。
式（７）は、図５から分かるように、レーザ光出力を行える時間の比率（長周期デューティ）を表している。式（７）から分かるように、チラーの冷却能力とレーザ光出力時の発熱量によって、長周期デューティの上限が決まり、この上限を上回る長周期デューティのレーザ加工条件を設定するといずれＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越えることになる。
【００９８】
このように、いずれＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越える一連のレーザ光出力を含むレーザ加工条件が設定された場合に、設定された時点で過昇温の警告を表示しても良いし、一連のレーザ光出力の内のＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越えないレーザ光出力は行い、次のレーザ光出力を実施するとＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越えると予測されるレーザ光出力の直前に過昇温の警告を表示する設定にしても良い。レーザ光出力を実施するとＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越えると予測されるレーザ光出力の直前に過昇温の警告を表示する設定にした場合は、図３のレーザ装置の動作の一例を示すフローチャートにおいて、ステップＳ１１０で、レーザ光出力指令の実行が完了していないと判定された場合に、ステップＳ１０７に戻るのではなく、ステップＳ１０３に戻るようにしても良い。
【００９９】
レーザ光出力を実施するとＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越えると予測された場合に、代替レーザ加工条件処理部１１０４が自動的にレーザ加工条件を代替レーザ加工条件に置換えてレーザ加工を実施するように設定した場合には、一連のレーザ光出力の内のレーザ光出力を実施するとＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越えると予測されたレーザ光出力の前にあるレーザ光出力の休止期間を自動的に延長する等の代替レーザ加工条件に置換えることができる。このような代替レーザ加工条件への置換えにより、レーザ加工のためにレーザ光を出力している最中にＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越えてレーザ光出力が予定していない時に急遽停止してワークが不良品になるというような問題を発生させることなく、人間が介在しないでも、レーザ加工を完遂させることができる。
【０１００】
第１実施形態によれば、以下の効果が奏される。
（１）レーザ加工を開始する前に、過昇温の警告を表示部７に表示する、および過昇温の警告を記録部１０に記録するので、レーザ加工中にレーザ発振器３等の発熱部や冷却液が過剰に昇温する可能性があることに気付かずにレーザ加工を開始して、レーザ加工中にレーザ発振器３等の発熱部や冷却液が過剰に昇温したことを検出して、レーザ発振を停止あるいはレーザ光出力を低減したために、加工中のワークが不良になるという問題が解消できる。
【０１０１】
（２）レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性がある場合に、代替レーザ加工条件が表示されるので、表示されたレーザ加工条件に設定し直すことにより、目的とする加工ができないという問題点を回避できる。
【０１０２】
（３）レーザ発振器３の特性が変化した場合に、レーザ装置１の光出力特性を更新するので、指令通りの光出力を出力でき、またレーザ発振器３の発熱特性を更新するので、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを正確に判断することができる。
【０１０３】
（４）レーザ発振器３による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越えた場合に、レーザ発振を停止するあるいはレーザ光出力を低減するので、チラー２の故障等により、予測に反して、レーザ発振器３等の温度が上昇する部品や冷却液の温度が過度に上昇して、所定の各許容温度を越える場合にも、レーザ発振器３の損傷等を回避することができる。
【０１０４】
（５）部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があると判断した場合に、レーザ加工条件を変更しないで加工するために必要なチラーの仕様を表示部７に表示するので、チラー２の交換を検討する必要が生じた場合に、どのような冷却能力や水槽容量を備えたチラーに置換えれば良いかが直ぐに知ることができる。
【０１０５】
（６）記録部１０に計算に必要な数値情報に加えて、計算式を記録しておくので、部品や冷却液の温度上昇を容易に計算できる。
【０１０６】
［第１実施形態の変形例１］
第１実施形態の変形例１は、第２の発明において、レーザ加工条件を代替レーザ加工条件に自動的に置き換える場合に相当する。第１実施形態の変形例１の装置構成は、第１実施形態と同じである。第１実施形態の変形例１は、第１実施形態のフローチャートのステップＳ１０５において、各部の到達最大温度が各部の許容最大温度を越える場合の処理が、第１実施形態と異なっている。図６は、第１実施形態に係るレーザ装置の変形例１の動作を示すフローチャートであり、レーザ加工を実施するとＬＤ温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越えると予測された場合に、自動的にレーザ加工条件を代替レーザ加工条件に置換えてレーザ加工を実施するように設定した場合のフローチャートである。
ステップＳ２０１において、図１に示すレーザ装置を起動し、ワークをセットしてレーザ加工工程を開始する。
ステップＳ２０２において、入力部８からレーザ発振器３への光出力指令データおよび電源部４への電力出力指令データの内の少なくとも一方の出力指令データを含むレーザ加工条件を入力してレーザ加工条件を設定する。
【０１０７】
ステップＳ２０３において、レーザ発振器３や冷却液等の各部に設置されている温度検出部６は、制御部１１の指令により各部の温度データを取得する。
ステップＳ２０４において、温度上昇計算部９１は、各部の温度（Ｔｓ）と、レーザ加工条件と、記録部１０に記録されているチラー２の冷却能力（Ｐ）とチラー２の水槽容量、レーザ発振器３等による発熱量（Ｑ１）と冷却液で実効的に冷却されるレーザ装置１の被冷却部の熱容量（Ｈｏ）等に基づいて前述の計算式から各部の到達最大温度等を計算する。
ステップＳ２０５において、算出された各部の到達最大温度が各部の許容最大温度Ｔｍａｘより低いか否かを判断する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ２０６へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ２１６へ移る。
【０１０８】
ステップＳ２０６において、制御部１１は、レーザ光出力指令を発令する。
ステップＳ２０７において、レーザ装置１はレーザ光を出射して、レーザ加工を行う。
ステップＳ２０８において、温度検出部６は、レーザ加工中も絶えず、各部の温度を検出する。
ステップＳ２０９において、検出された各部の温度が、所定の各許容最大温度Ｔｍａｘを越えていないかを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ２１０へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ２２１へ移る。
【０１０９】
ステップＳ２１０では、レーザ光出力指令の実行が完了したか判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ２１１へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ２０７へ移る。所定の各許容最大温度Ｔｍａｘを越えていない間は、レーザ光出力指令の実行が完了したと判定されるまで、ステップＳ２０７に戻って、レーザ加工が継続される。
ステップＳ２１１において、新規のレーザ加工条件の入力があるか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ２０３へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ２１２へ移る。
新規のレーザ加工条件の入力がある場合は、ステップＳ２０３に戻って、改めて、新規レーザ加工条件によって、各部の温度が所定の各許容最大温度Ｔｍａｘより高温にならないかの判定で進むサイクルを繰り返す。
【０１１０】
ステップＳ２１２において、所定のスケジュールに沿ったレーザ発振器３の光出力特性や発熱特性）の更新時期か否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ２１３へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ２１５へ移る。
ステップＳ２１３において、レーザ装置特性更新部１１０５は、レーザ装置１の光出力特性やレーザ発振器３の発熱特性を測定する。
ステップＳ２１４において、レーザ装置特性更新部１１０５は、記録部１０に記録されているレーザ装置１の光出力特性やレーザ発振器３の発熱特性を更新する。
ステップＳ２１５において、レーザ加工工程を終了して、ワークの取出しやレーザ装置の停止作業行う。
【０１１１】
ステップＳ２１６において、設定されたレーザ加工条件ではレーザ発振器３の温度が許容最大温度Ｔｍａｘを越える可能性がある等の警告を記録部１０に記録する。
ステップＳ２１７において、代替レーザ加工条件作成部１１０２は、各部の温度（Ｔｓ）、記録部１０に記録されているチラー２の冷却能力（Ｐ）とチラー２の水槽容量、レーザ発振器３等による発熱量（Ｑ１）と冷却液で実効的に冷却されるレーザ装置１の被冷却部の熱容量（Ｈｏ）等に基づいて、前述の計算式を利用して代替レーザ加工条件を算出する。
ステップＳ２１８において、代替レーザ加工条件処理部１１０４は、設定されたレーザ加工条件を算出された代替レーザ加工条件に置換える。
【０１１２】
ステップＳ２１９において、設定されたレーザ加工条件から変更しないでレーザ加工を行えるレーザ加工条件に適合するチラー仕様の算出が必要な設定になっているか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ２２０へ移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ２０６へ移る。チラー仕様算出が不要の設定になっている場合は、ステップＳ２０６に進んでレーザ加工を実行する。
ステップＳ２２０において、必要チラー仕様作成部１１０３は、レーザ加工条件に適合するチラー仕様を算出して、記録部１０に記録する。その後に、ステップＳ２０６に進んでレーザ加工を実行する。
【０１１３】
ステップＳ２２１において、レーザ発振低減停止部１１０６は、レーザ発振器３等の損傷を回避するために、レーザ発振器３を停止するか光出力を低下させる緊急処置を実施する。
ステップＳ２２２において、「レーザ発振器の温度が許容最大温度を越えたのでレーザ発振器を停止しました」等の停止理由を表示部７に表示する。
ステップＳ２２３において、チラー２の故障等の原因が考えられるので原因を調査し、原因を除去する。その後に、ステップＳ２０２に戻って、レーザ加工をやり直す。
【０１１４】
なお、一連のレーザ光出力を含んだレーザ加工の完遂に長時間を要する場合は、予測誤差や環境温度の変化等のために、予測した温度と実際の温度との間のずれが拡大していく可能性があるため、タイマーで時間をカウントして、レーザ加工を開始した時点から所定の時間が経過する毎に、ステップＳ２１０で、レーザ光出力指令の実行が完了していないと判定された場合に、ステップＳ２０７に戻る代わりに、ステップＳ２０３に戻って、再度、各部の温度データを取得して、到達最大温度等を算出し直すようにしても良い。
【０１１５】
第１実施形態の変形例１によれば、以下の効果が奏される。  
低価格で占有面積の小さい小型チラーを選択しても、レーザ発振器３や冷却液の温度が所定の各許容温度を越える可能性がある場合は、代替レーザ加工条件処理部１１０４が自動的に代替レーザ加工条件に置換えてレーザ加工を実行するので、チラー２の故障等の不測の事態が発生しない限り、レーザ加工中にレーザ発振器３等の発熱部や冷却液が過剰に昇温したことを検出して、レーザ発振を停止あるいはレーザ光出力を低減したために、加工中のワークが不良になるという問題が解消できる。また、人間が介在しないでも、加工が停止してしまうことなしに、レーザ加工を完遂することができる。
【０１１６】
［第１実施形態の変形例２］
第１実施形態の変形例２は、第４の発明に相当する。第１実施形態の変形例２の装置構成およびフローチャートは、第１実施形態または第１実施形態の変形例１と同様である。第１実施形態の変形例２は、各部の到達最大温度を求める計算式が、第１実施形態の計算式を修正したものとなっている。第４の発明において、温度検出部６の内、少なくとも１つの温度検出部６はレーザ装置１およびチラー２の内の少なくとも一方の装置が設置された環境の温度を検出する温度検出部６である。第４の発明では、記録部１０に記録されているチラー２の冷却能力の環境温度依存性データおよびレーザ装置１の被冷却部に外部から浸入する熱量の環境温度依存性データの内の少なくとも一方のデータを使用して、温度上昇計算部９１が、部品や冷却液の到達最大温度を計算し、設定されたレーザ加工条件で、レーザ発振器３等が所定許容最大温度Ｔｍａｘを越えないか等を判断するとしている。具体的にどのようにして計算するのかを簡単に述べる。
【０１１７】
まず、チラー２の冷却能力の環境温度依存性の考慮については、前述の計算式において、チラー２の冷却能力（Ｐ）として、検出された環境温度における冷却能力を用いて計算すれば良いだけである。一般に、チラー２の冷却能力の環境温度依存性はかなり大きい場合が多いので、チラー２の冷却能力の環境温度依存性は考慮することが望ましい。
一方、レーザ装置１の被冷却部に外部から浸入する熱量（Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ））はレーザ発振器３等における発熱量に比べて小さいことが多く、被冷却部に外部から浸入する熱量（Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ））の考慮は必ずしも必要ではないが、考慮する場合は以下のような方法がある。
【０１１８】
まず、式（３）に代わる式として、式（８）を使用する。
【０１１９】
【数８】
0006328683.tif 000009
式（８）
ここで、Ｔ（ｔｉ＋１），Ｔ（ｔｉ）はＬＤ温度であり、Ｔ（ｔｉ＋１）−Ｔ（ｔｉ）＝ΔＴ＝一定の微小温度差、ｔｉ＋１−ｔｉはΔＴだけ昇温するのに要する時間、Ｑ１ＨはＬＤの発熱量であり、Ｑ１には、外部から被冷却部への浸入熱量を考慮した式（９）を使用する。
【０１２０】
【数９】
0006328683.tif 000010
【０１２１】
ここで、Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ）は外部から被冷却部への浸入熱量であり、被冷却部の温度（Ｔ’ｉ）と環境温度（Ｔｃ）の関数であり、ほぼＴｃとＴ’ｉの温度差の関数である。従って、記録部１０にはＴｃとＴ’ｉの温度差の関数として、外部から被冷却部への浸入熱量Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ）を記録しておけば良い。また、ＬＤ温度Ｔｉと被冷却部温度Ｔ’ｉとの温度差は、ＬＤ温度と冷却液との温度差ΔＴ（Ｑ１）と同様に、Ｑ１Ｈ／Ｑ０に比例するので、Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ）は、Ｑ１ｃ（Ｔｉ，Ｔｃ）とすることもできる。
【０１２２】
式（８）と式（９）から、ＬＤ温度がある温度ＴｉからΔＴだけ昇温するまでの時間を、環境温度を考慮して計算できるので、ΣΔｔｉを計算していくことで、環境温度を考慮したＬＤ温度の時間変化が計算できる。式（４）についても、式（３）と同様の手順で、環境温度を考慮したＬＤ温度の時間変化が計算できる式に置換えることができる。  
【０１２３】
第１実施形態の変形例２によれば、以下の効果が奏される。
環境温度が変化したことによるチラー２の冷却能力の変化や、レーザ装置１の被冷却部に外部から浸入する熱量の変化を考慮して、レーザ発振器３等の部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度を越える可能性があるか否かを判断するので、環境温度が高い場合にも正確な判断ができる。
【０１２４】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は、第８の発明に相当する。第２実施形態の装置構成およびフローチャートは、第１実施形態または第１実施形態の変形例１と同様である。レーザ装置１は、温度検出部６がレーザ発振器３の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度を検出する位置に少なくとも１台設置されており、また、記録部１０にはレーザ発振器３の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度を検出する温度検出部６によって検出された温度とレーザ装置１の光出力特性との関係を示すデータが記録されている。前記光出力指定調整部１１０７は、記録部１０に記録されているレーザ発振器３の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度とレーザ装置の光出力特性との関係を示すデータを参照して、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度の変化に応じて、レーザ出力が安定するように、光出力指令を調整することができる。
チラー２の冷却能力が小さいために、レーザ発振器３や冷却液の温度が変化するが、温度が変化しても、レーザ出力を安定させることができる。
【０１２５】
なお、レーザ出力を安定させるために、ＬＤ温度に応じて、ＬＤの駆動電流を変えることになるので、ＬＤの発熱量も変化する。従って、記録部１０にＬＤ温度とレーザ光出力特性および発熱特性との関係を示すテーブルデータ等を記録しておき、外部から被冷却部に浸入する熱量（Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ））を考慮した式（８）と式（９）において、Ｑ１ＨをＬＤ温度の関数として、同様に、ΣΔｔｉを計算していくことで、ＬＤの発熱量が変化した場合についても。ＬＤ温度の時間変化が計算できる。ＬＤの発熱量の変化だけ考慮して、外部から被冷却部に浸入する熱量（Ｑ１ｃ（Ｔ’ｉ，Ｔｃ））は考慮する必要がない場合は、式（９）のＱ１ｃ（Ｔｉ，Ｔｃ）をゼロとすれば良い。
【０１２６】
第２実施形態によれば、以下の効果が奏される。
記録部１０に記録されているレーザ発振器３の被冷却部分の温度および冷却液の温度の内の少なくとも一方の温度とレーザ装置の光出力特性との関係を示すデータを参照して、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度の変化に応じて、レーザ出力が安定するように、光出力指令を調整するので、チラー２の冷却能力が小さいために、レーザ発振器３や冷却液の温度が変化しても、レーザ出力を安定させることができる。
【０１２７】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、第９の発明に相当する。第３実施形態の装置構成およびフローチャートは、第１実施形態または第１実施形態の変形例１と同様である。レーザ装置１は、制御部１１を数値制御装置とすることができる。数値制御装置であれば、計算部９や記録部１０の機能を併せ持つことが可能であり、レーザ装置１を制御するための数値制御装置に、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度Ｔｍａｘを越える可能性があるか否かを計算させて判断させることによって、新たな部品等の追加が不要である。数値制御装置への負荷も少なく、レーザ加工前に行う計算なので、他の制御に影響を与えない。
【０１２８】
第３実施形態によれば、以下の効果が奏される。
数値制御装置であれば、計算部９や記録部１０の機能も併せ持つことが可能であり、レーザ装置１を制御するための数値制御装置に、新たな部品等の追加無しに、上記のような制御部１１の機能を有することが可能になる。
【０１２９】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態は、第１０の発明に相当する。図１では、１台のレーザ装置１に１つの制御部１１が設けられているように記載しているが、レーザ装置１は、制御部１１を複数の前記レーザ装置１で共有することもできる。これ以外の装置構成およびフローチャートについては、第１実施形態または第１実施形態の変形例１と同様である。複数のレーザ装置１に対して、 １台の制御部１１あるいは、数値制御装置で、レーザ発振器３等による発熱で温度が上昇する部品や冷却液の温度上昇が所定の各許容温度Ｔｍａｘを越える可能性があるか否かを計算して判断させることによって、コスト低減が図れる。
【０１３０】
第４実施形態によれば、以下の効果が奏される。
複数のレーザ装置１で、１台の制御部１１あるいは数値制御装置を共有することにより、コスト低減が図れる。
【０１３１】
以上、本発明の第１実施形態〜第４実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、第１実施形態〜第４実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、第１実施形態〜第４実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【０１３２】
制御部１１による制御方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ（制御部１１）にインストールされる。また、これらのプログラムは、リムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。さらに、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したＷｅｂサービスとしてユーザのコンピュータ（制御部１１）に提供されてもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１        レーザ装置
２        循環式冷却液供給装置（チラー）
３        レーザ発振器
４        電源部
５        出力光検出部
６        温度検出部
７        表示部
８        入力部
９        計算部
１０      記録部
１１      制御部
１２      レーザ光学系
１３      冷却液配管
１４      レーザ光
１５      水槽
１６      冷却機
１７      熱交換器
１８      吐出ポンプ
９１      温度上昇計算部
１１０１  発熱量取得部
１１０２  代替レーザ加工条件作成部
１１０３  必要チラー仕様作成部
１１０４  代替レーザ加工条件処理部
１１０５  レーザ装置特性更新部
１１０６  レーザ発振低減停止部
１１０７  光出力指定調整部
【図１】
0006328683.tif 000011
【図２】
0006328683.tif 000012
【図３】
0006328683.tif 000013
【図４】
0006328683.tif 000014
【図５】
0006328683.tif 000015
【図６】
0006328683.tif 000016