(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿ってワークを加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御装置において、
互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析する解析部と、
前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出する算出部と、
前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および前記算出部により算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定する判定部と、
前記判定部により前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更する変更部と、を具備し、
前記変更部により変更されたレーザ加工条件における前記加工ノズルの速度および前記レーザ発振器の出力のうちの少なくとも一方は、前記主加工経路のレーザ加工条件における前記加工ノズルの速度および前記レーザ発振器の出力よりも小さいようにした、制御装置。
【請求項２】
加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿ってワークを加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御装置において、
互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析する解析部と、
前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出する算出部と、
前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および前記算出部により算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定する判定部と、
前記判定部により前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更する変更部と、を具備し、
さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または直線加工経路の始点および終点の少なくとも一方、または前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分において、前記加工ノズルの動作を一旦停止させるようにレーザ加工条件を変更する、制御装置。
【請求項３】
加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿ってワークを加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御装置において、
互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析する解析部と、
前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出する算出部と、
前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および前記算出部により算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定する判定部と、
前記判定部により前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更する変更部と、を具備し、
さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または直線加工経路の始点および終点の少なくとも一方、または前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分において、前記レーザ発振器の出力を一旦停止させるようにレーザ加工条件を変更する、制御装置。
【請求項４】
さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分におけるレーザ加工条件を、前記円弧加工経路または直線加工経路における変更されたレーザ加工条件に設定するようにした、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または前記直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ伸びる前記主加工経路の一部分におけるレーザ加工条件を、前記円弧加工経路または前記直線加工経路におけるレーザ加工条件および前記主加工経路におけるレーザ加工条件とは異なって設定するようにした請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
さらに、前記変更部は、前記加工ノズルの動作を一旦停止させた後で、ピアシング動作を行うようにレーザ加工条件を変更する、請求項２に記載の制御装置。
【請求項７】
加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿って加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御方法において、
互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析し、
前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出し、
前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定し、
前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更し、
前記変更されたレーザ加工条件における前記加工ノズルの速度および前記レーザ発振器の出力のうちの少なくとも一方は、前記主加工経路のレーザ加工条件における前記加工ノズルの速度および前記レーザ発振器の出力よりも小さいようにした、制御方法。
【請求項８】
加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿って加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御方法において、
互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析し、
前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出し、
前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定し、
前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更し、
さらに、前記円弧加工経路または直線加工経路の始点および終点の少なくとも一方、または前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分において、前記加工ノズルの動作を一旦停止させるようにレーザ加工条件を変更する、制御方法。
【請求項９】
加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿って加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御方法において、
互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析し、
前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出し、
前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定し、
前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更し、
さらに、前記円弧加工経路または直線加工経路の始点および終点の少なくとも一方、または前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分において、前記レーザ発振器の出力を一旦停止させるようにレーザ加工条件を変更する、制御方法。
【請求項１０】
さらに、前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分におけるレーザ加工条件を、前記円弧加工経路または直線加工経路における変更されたレーザ加工条件に設定するようにした、請求項７に記載の制御方法。
【請求項１１】
さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または前記直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ伸びる前記主加工経路の一部分におけるレーザ加工条件を、前記円弧加工経路または前記直線加工経路におけるレーザ加工条件および前記主加工経路におけるレーザ加工条件とは異なって設定するようにした請求項７に記載の制御方法。
【請求項１２】
さらに、前記加工ノズルの動作を一旦停止させた後で、ピアシング動作を行うようにレーザ加工条件を変更する、請求項８に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工経路におけるコーナ部を加工する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ切断加工において切断方向を転換してコーナ部（エッジ部分）を生成することが一般に行われている。コーナ部の角度が鋭角になるほどレーザから入力される熱が過剰になり、溶融物（ドロス）やセルフバーニングの発生による加工不良が生じたり、切断不可能な状態が発生する場合がある。
【０００３】
コーナ部（エッジ部分）にて入力される熱を抑えるために、レーザ出力をコーナ部にて一旦停止させて冷却時間を設けたり、冷却時間後の切断再開時にレーザをパルス出力したりする（エッジ加工）ことがある。あるいは、コーナ部の頂点から一定距離だけ切断した後でレーザ出力を一時停止して切断部位の冷却時間を設け、冷却後にコーナ部頂点まで切断済みの加工経路を逆行し、再び加工経路に沿って切断を開始する動作（スイッチバック動作）を行うこともある。このような加工を行うか否かの判断は、コーナ部で生成される角度に応じて定まる。通常は、レーザ切断加工で使用される制御装置が加工経路を解析して判断している。
【０００４】
特許文献１には、二つの切断経路が生成するコーナ部の角度によってエッジ加工を行う加工方法が提案されている。また、特許文献２においては、鋭角なコーナ部の外側を切断加工する場合に、実際の加工経路ではなく、加工プログラムで指令された経路によるコーナ部の角度を解析してエッジ加工を行う加工方法及び制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２１１９０２号
【特許文献２】特許第３８２５１２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２は従来技術において二つの直線主加工経路から構成されるコーナ部を示す図である。図１２に示されるように、二つの直線主加工経路ａｂ、ｂｃとの間に角度θ１が生成される。このように比較的鋭角なコーナ部を生成する切断加工の場合には、二つの加工経路ａｂ、ｂｃを解析すれば、角度θ１を求めることができる。
【０００７】
図１３は従来技術において二つの直線主加工経路と円弧経路とから構成されるコーナ部を示す図である。図１３においては、二つの直線経路ｄｅ、ｆｇの間に、微小な円弧経路ｅｆが挿入されている。この円弧経路ｅｆのために、コーナ部には滑らかなつまり角丸部分が形成されるようになる。
【０００８】
しかしながら、図１３に示される場合には、制御装置は角丸部分よりも前方の切断経路ｄｅと円弧経路ｅｆ上の点ｅにおける接線ｅｈとの間に生成される角度θ２を判定する。図１３から分かるように、この角度θ２は鈍角である。つまり、制御装置は、切断されるべき形状が比較的鋭角になる部位においても鈍角部位であると判定する。そして、このような場合には、エッジ加工を適切に行うことができない。
【０００９】
さらに、特許文献１および特許文献２の場合には、切断されるべきコーナ部が二つの直線主加工経路から形成される鋭角である場合に限られている。このため、特許文献１および特許文献２に開示される技術は、二つの直線主加工経路の間に微小な円弧経路または微小な直線経路が挿入されたコーナ部には適用できない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、二つの主加工経路の間に微小な円弧経路または微小な直線経路が挿入された場合であっても、コーナ部を適切に加工することのできる制御装置を提供することを目的とする。
【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１番目の発明によれば、加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿ってワークを加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御装置において、互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析する解析部と、前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出する算出部と、前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および前記算出部により算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定する判定部と、前記判定部により前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更する変更部と、を具備し、前記変更部により変更されたレーザ加工条件における前記加工ノズルの速度および前記レーザ発振器の出力のうちの少なくとも一方は、前記主加工経路のレーザ加工条件における前記加工ノズルの速度および前記レーザ発振器の出力よりも小さいようにした制御装置が提供される。
２番目の発明によれば、加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿ってワークを加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御装置において、互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析する解析部と、前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出する算出部と、前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および前記算出部により算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定する判定部と、前記判定部により前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更する変更部と、を具備し、さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または直線加工経路の始点および終点の少なくとも一方、または前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分において、前記加工ノズルの動作を一旦停止させるようにレーザ加工条件を変更する制御装置が提供される。
３番目の発明によれば、加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿ってワークを加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御装置において、互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析する解析部と、前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出する算出部と、前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および前記算出部により算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定する判定部と、前記判定部により前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更する変更部と、を具備し、さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または直線加工経路の始点および終点の少なくとも一方、または前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分において、前記レーザ発振器の出力を一旦停止させるようにレーザ加工条件を変更する制御装置が提供される。
４番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分におけるレーザ加工条件を、前記円弧加工経路または直線加工経路における変更されたレーザ加工条件に設定するようにした。
５番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または前記直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ伸びる前記主加工経路の一部分におけるレーザ加工条件を、前記円弧加工経路または前記直線加工経路におけるレーザ加工条件および前記主加工経路におけるレーザ加工条件とは異なって設定するようにした。
６番目の発明によれば、２番目の発明において、さらに、前記変更部は、前記加工ノズルの動作を一旦停止させた後で、ピアシング動作を行うようにレーザ加工条件を変更する。
【００１２】
７番目の発明によれば、加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿って加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御方法において、互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析し、前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出し、前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定し、前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更し、前記変更されたレーザ加工条件における前記加工ノズルの速度および前記レーザ発振器の出力のうちの少なくとも一方は、前記主加工経路のレーザ加工条件における前記加工ノズルの速度および前記レーザ発振器の出力よりも小さいようにした制御方法が提供される。
８番目の発明によれば、加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿って加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御方法において、互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析し、前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出し、前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定し、前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更し、さらに、前記円弧加工経路または直線加工経路の始点および終点の少なくとも一方、または前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分において、前記加工ノズルの動作を一旦停止させるようにレーザ加工条件を変更する制御方法が提供される。
９番目の発明によれば、加工プログラムに応じて定まる加工経路に沿って加工すべく、加工ノズルとレーザ発振器とを制御する制御方法において、互いに隣接する二つの主加工経路と、これら主加工経路の両方に連続する一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路とを前記加工プログラムから解析し、前記二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出し、前記円弧加工経路または直線加工経路に対応する前記二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および算出された前記角度が第二所定値以下であるかを判定し、前記直線距離あるいは前記円弧加工経路または前記直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であると共に、前記角度が第二所定値以下であると判定された場合には、前記円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を前記主加工経路のレーザ加工条件から変更し、さらに、前記円弧加工経路または直線加工経路の始点および終点の少なくとも一方、または前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記主加工経路の一部分において、前記レーザ発振器の出力を一旦停止させるようにレーザ加工条件を変更する制御方法が提供される。
１０番目の発明によれば、７番目の発明において、さらに、前記円弧加工経路または直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ延びる前記直線主加工経路の一部分におけるレーザ加工条件を、前記円弧加工経路または直線加工経路における変更されたレーザ加工条件に設定するようにした。
１１番目の発明によれば、７番目の発明において、さらに、前記変更部は、前記円弧加工経路または前記直線加工経路から前記主加工経路に沿って所定距離だけ伸びる前記主加工経路の一部分におけるレーザ加工条件を、前記円弧加工経路または前記直線加工経路におけるレーザ加工条件および前記主加工経路におけるレーザ加工条件とは異なって設定するようにした。
１２番目の発明によれば、８番目の発明において、さらに、前記加工ノズルの動作を一旦停止させた後で、ピアシング動作を行うようにレーザ加工条件を変更する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であり、且つ仮想の角度が第二所定値以下である場合には、二つの主加工経路の間の角度はかなり小さいと判断できる。そのような場合に、一つまたは複数の円弧加工経路または直線加工経路に応じたレーザ加工条件に変更するので、二つの主加工経路の間に微小な円弧経路または微小な直線経路が挿入された場合に、コーナ部を適切に加工することができる。
さらに、円弧加工経路または直線加工経路に隣接する主加工経路の一部分においても適切な加工を行うことができる。
さらに、加工ノズルの速度および／またはレーザ発振器の出力を小さくしているので、加工部位における熱が過剰になって溶融物（ドロス）やセルフバーニングの発生による加工不良が生じるのを避けられる。
さらに、加工ノズルの動作を一旦停止させているので、レーザからの熱がワークの他の部位に広がるのを防ぐことができる。
さらに、レーザ発振器の出力を一旦停止させているので、レーザからの熱がワークに集中するのを防ぐことができる。
さらに、レーザ発振器を完全に停止させると、パワー不足になり、その後の出力が不安定になりうるので、加工ノズルを停止させた状態でレーザを低出力で照射するピアシング期間を設けるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に基づく制御装置を含むレーザシステムの略図である。
【図２】本発明に基づく制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）本発明において二つの直線主加工経路と円弧経路とから構成されるコーナ部を示す図である。（ｂ）本発明において二つの直線主加工経路と直線経路とから構成されるコーナ部を示す図である。
【図４】（ａ）或る実施例における時間と加工ノズル送り速度およびレーザ出力との関係を示す図である。（ｂ）他の実施例における時間と加工ノズル送り速度およびレーザ出力との関係を示す図である。
【図５】（ａ）コーナ部の第一の例を示す図である。（ｂ）コーナ部の第二の例を示す図である。
【図６】（ａ）コーナ部の第三の例を示す図である。（ｂ）コーナ部の第四の例を示す図である。
【図７】（ａ）コーナ部の第五の例を示す図である。（ｂ）コーナ部の第六の例を示す図である。
【図８】（ａ）コーナ部の第七の例を示す図である。（ｂ）コーナ部の第八の例を示す図である。
【図９】コーナ部の第九の例を示す図である。
【図１０】（ａ）コーナ部の第十の例を示す図である。（ｂ）コーナ部の第十一の例を示す図である。
【図１１】追加の実施例における時間と加工ノズル送り速度およびレーザ出力との関係を示す図４（ａ）と同様な図である。
【図１２】従来技術において二つの直線主加工経路から構成されるコーナ部を示す図である。
【図１３】従来技術において二つの直線主加工経路と円弧経路とから構成されるコーナ部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づく制御装置を含むレーザシステムの略図である。図１に示されるように、制御装置１０は、固定されたワークＷの表面に沿って加工ノズル２０を移動させるサーボモータ２１と、加工ノズル２０から出力されるレーザを発振するレーザ発振器２２とに接続されている。レーザ発振器２２は放電励起型である比較的高出力のレーザ発振器、例えば出力１ｋＷ以上の炭酸ガスレーザである。なお、加工ノズル２０が固定されていて、サーボモータ２１がワークＷを移動させる構成であってもよい。
【００１６】
制御装置１０はデジタルコンピュータであり、ワークＷを加工するための加工プログラム１１と、加工プログラム１１からワークＷ上の加工経路を解析する解析部１２と、解析部１２により解析された互いに隣接する二つの主加工経路がなす仮想のコーナ部の角度を算出する算出部１３としての役目を果たす。
【００１７】
さらに、制御装置１０は、二つの主加工経路の間の直線距離あるいは前記円弧加工経路または直線加工経路に沿った距離が第一所定値以下であるか、および算出部１３により算出された角度が第二所定値以下であるかを判定する判定部１４と、直線距離が第一所定値以下であると共に、角度が第二所定値以下であると判定された場合には、二つの主加工経路に連続する円弧加工経路または直線加工経路におけるレーザ加工条件を変更する変更部１５としての役目を果たす。
【００１８】
図２は本発明に基づく制御装置の動作を示すフローチャートである。この動作のプログラムは制御装置１０の図示しない記憶部に記憶されているものとする。また、前述した所定値などのデータも記憶部に記憶されている。さらに、図３（ａ）は、二つの直線主加工経路と円弧経路とから構成されるコーナ部を示す図である。以下、図２および図３（ａ）を参照しつつ、本発明に基づく制御装置の動作を説明する。
【００１９】
はじめに、図２のステップＳ１０１において、解析部１２が加工プログラム１１を解析して、加工経路を抽出する。抽出された加工経路は複数の直線加工経路および／または複数の曲線経路を含みうる。次いで、ステップＳ１０２においては、解析部１２が二つの主加工経路に挟まれた一つまたは複数の円弧経路または直線経路が加工経路に存在するか否かを解析する。主加工経路は直線または曲線であってもよい。
【００２０】
図３（ａ）には、例として、二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄと円弧経路ｂｃとから構成されるコーナ部が示されている。円弧経路ｂｃはその端部ｂ、ｃにおいて二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄの端部にそれぞれ接続している。その結果、二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄと円弧経路ｂｃとは、連続する加工経路ａｂｃｄを形成している。
【００２１】
また、図３（ｂ）は、例として、二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄと直線経路ｂｃとから構成されるコーナ部を示している。図３（ｂ）においては、円弧経路ｂｃの代わりに、直線経路ｂｃが示されている。図示されるように、直線経路ｂｃは端部ｂから始まり、端部ｃで終端する。
【００２２】
このように、円弧経路ｂｃ（または直線経路ｂｃ）が二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄの間に存在している場合には、ステップＳ１０３に進み、円弧経路ｂｃ等が存在していない場合には、ステップＳ１０６に進む。なお、以下においては、円弧経路ｂｃを含む図３（ａ）の場合について主に説明するが、直線経路ｂｃを含む図３（ｂ）の場合においても概ね同様である。
【００２３】
ステップＳ１０３においては、解析部１２が円弧経路ｂｃの最短の長さＤ（または直線経路ｂｃの長さＤ）を解析する。長さＤは、既に求めた二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄ、円弧経路ｂｃおよび加工プログラム１１から公知の手法で求められる。そして、ステップＳ１０４において、判定部１４が長さＤが第一所定値よりも小さいか否かを判定する。第一所定値および後述する第二所定値は実験等により予め求められていて、制御装置１０の記憶部（図示しない）に記憶されているものとする。
【００２４】
長さＤが第一所定値よりも小さいと判定された場合にはステップＳ１０５に進み、長さＤが第一所定値よりも小さくないと判定された場合にはステップＳ１０６に進む。
【００２５】
ステップＳ１０５においては、加工経路のコーナ部が比較的小さいと判断できる。そして、算出部１３が二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄを仮想的に延長させて、それらの交点部分が形成する仮想のコーナ部の角度θを算出する。この角度θも、既に求めた二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄ、円弧経路ｂｃおよび加工プログラム１１から公知の手法で求められる。
【００２６】
また、ステップＳ１０６においては、加工経路のエッジ部分が比較的大きいと判断できる。図面には示さないものの、この場合には、二つの直線主加工経路がなす角度を同様な手法で算出する。
【００２７】
そして、ステップＳ１０７においては、判定部１４はこの角度θが第二所定値よりも小さいか否かを判定する。そして、角度θが第二所定値よりも小さい場合には、ステップＳ１０８でエッジ加工動作を指令する。これに対し、角度θが第二所定値よりも小さくない場合には、ステップＳ１０９で通常切断加工を指令する。
【００２８】
ここで、通常切断加工指令は直線主加工経路ａｂ、ｂｃや緩やかな曲線経路（図示しない）などに沿ってワークＷを切断するときに出力される指令であり、加工ノズル２０の移動速度およびレーザ発振器２２の出力は比較的大きい。
【００２９】
これに対し、エッジ加工動作指令は、円弧経路ｂｃ（および直線経路）などの比較的細かい経路に沿ってワークＷを切断するときに出力される。エッジ加工動作指令においては、加工ノズル２０の移動速度およびレーザ発振器２２からの出力は通常切断加工指令の場合よりも小さい。言い換えれば、角度θが第二所定値よりも小さい場合には、変更部１５が通常の切断加工指令からエッジ加工動作指令へと変更している。
【００３０】
エッジ加工動作指令における加工ノズル２０の移動速度およびレーザ発振器２２からの出力はそれぞれ一定ではなく、時間に応じて適宜変更される。図４（ａ）は或る実施例における時間と加工ノズル送り速度およびレーザ出力との関係を示す図である。
【００３１】
図４（ａ）における横軸は時間を表し、この横軸には図３に示される箇所ｂ、ｃ、ｅに相当する時間が表されている。さらに図４（ａ）における縦軸は加工ノズル２０の送り速度およびレーザ発振器２２の出力を表している。また、図４（ａ）において実線Ｘ１は加工ノズル２０の送り速度を表し、破線Ｘ２はレーザ出力を示している。以下、図３（ａ）および図４（ａ）を参照して、或る実施例における通常切断加工指令とエッジ加工動作指令とについて説明する。
【００３２】
はじめに、区間ＺＡにおいて一方の直線主加工経路ａｂ上を端部ｂに向かって或る速度で加工ノズル２０を移動させつつ、或る出力でレーザ発振器２２を駆動する。これにより、ワークＷは一方の直線主加工経路ａｂに沿って切断される。そして、端部ｂに近づくにつれて、加工ノズル２０の速度を徐々に低下させる。区間ＺＢにおいて端部ｂに到達すると、加工ノズルが完全に停止して、レーザ出力をゼロにする。
【００３３】
加工ノズル２０の速度およびレーザ出力がゼロになった区間ＺＤは冷却期間である。このような冷却期間を設けることによって、レーザから入力される熱が過剰になることはなく、溶融物（ドロス）やセルフバーニングが発生するのを避けられる。冷却期間ＺＤにて加工ノズル２０を停止させているので、レーザからの熱がワークＷの他の部位に広がるのを防ぐことができる。また、冷却期間ＺＤにてレーザ出力を停止しているので、レーザからの熱がワークＷに集中するのを防ぐこともできる。その結果、後述する円弧経路ｂｃ（または直線経路ｂｃ）を良好に切断することが可能である。
【００３４】
あるいは、図４（ａ）と同様な図である図４（ｂ）に示されるように、区間ＺＢ内の区間ＺＤにおいて加工ノズル２０のみを停止させ、レーザの出力を区間ＺＡのレーザ出力および円弧経路ｂｃ（または直線経路ｂｃ）切断時のレーザ出力よりも小さい値に維持するピアシング期間を設けても良い。一般にレーザ発振器２２を完全に停止させると、パワー不足になり、その後の出力が不安定になる場合がある。このため、加工ノズル２０を停止させた状態でレーザを低出力で照射するピアシング期間を設けるのが好ましい。
【００３５】
そして、区間ＺＤが終了すると、加工ノズル２０の速度およびレーザ出力を、区間ＺＡでの値よりも小さい値まで上昇させる。これにより、円弧経路ｂｃ（または直線経路ｂｃ）に沿ってワークＷが良好に切断される。
【００３６】
次いで、端部ｃに到達すると、区間ＺＣに進入し、区間ＺＣでは他方の直線主加工経路ｃｄに沿ってワークＷが切断されるようになる。このとき、図４（ａ）から分かるように、端部ｃから直線主加工経路ｃｄに沿って延びる一部分ｃｅにおいても、加工ノズル２０の速度およびレーザ出力を区間ＺＡの場合よりも低下させるのが好ましい。
【００３７】
その理由は、端部ｃにおいて加工ノズル２０の移動方向が変化するので、移動方向の変化直後において加工ノズル２０の速度およびレーザ出力を小さくすることにより、ワークＷの切断を良好に行えるためである。この一部分ｃｅは円弧経路の直径Ｄ（または直線経路ｂｃの長さＤ）以下であるのが好ましい。
【００３８】
なお、図面には示さないものの、一方の直線主加工経路ａｂにおいて端部ｂに到達する直前の所定の区間においても、同様な理由により、加工ノズル２０の速度およびレーザ出力を区間ＺＡの場合よりも低下させるのが好ましい。
【００３９】
そして、区間ＺＣにおいて他方の直線主加工経路ｃｄの一部分ｃｅを通過すると、加工ノズル２０の移動速度およびレーザの出力を区間ＺＡと同じ値にまで戻す。そして、他方の直線主加工経路ｃｄの残りの部分を切断する。
【００４０】
このように、本発明の主な実施形態においては、制御装置１０の解析部１２が加工プログラム１１に基づいて二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄとそれらに連続する一つ（または複数）の円弧経路ｂｃ（または直線経路ｂｃ）とを解析し、その長さＤを把握する。そして、長さＤおよび仮想角度がそれぞれの所定値よりも小さい場合には、変更部１５が通常切断加工指令をエッジ加工動作指令に変更するようにしている。
【００４１】
長さＤおよび仮想角度がそれぞれの所定値よりも小さい場合には、二つの主加工経路の間の角度はかなり小さいと判断できる。本発明においては、そのような場合に、円弧加工経路または直線加工経路に応じたレーザ加工条件に変更している。このため、本発明においては、二つの主加工経路の間に微小な円弧経路または微小な直線経路が挿入された場合であっても、レーザから入力される熱が過剰となることなしに、コーナ部を適切に加工することが可能となっている。従って、溶融物（ドロス）やセルフバーニングの発生による加工不良が生じるのを避けることもできる。
【００４２】
また、本発明においては、制御装置１０に入力される加工プログラム１１を作成する時点で、加工経路の解析を行う必要がないので、加工プログラム１１の作成を迅速に行うことも可能である。
【００４３】
以下、図５（ａ）から図１１を参照して、本発明の制御装置が適用されるコーナ部を例示する。図５（ａ）および図５（ｂ）はコーナ部の第一および第二の例を示す図である。図５（ａ）は図３（ａ）と概ね同様であり、直線主加工経路ａｂ、ｃｄの間に円弧経路ｂｃが挿入されている。そして、円弧経路ｂｃは二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄのそれぞれに滑らかに接続されている。
【００４４】
ここで、図５（ａ）に示される仮想のコーナ部の角度θは比較的大きく、従って、エッジ加工動作が指令されることはない。しかしながら、図５（ｂ）においては挿入された円弧経路ｂｃの半径が小さく、従って、仮想のコーナ部の角度θも小さくなる。従って、図５（ｂ）に示される加工経路の場合には、エッジ加工動作が必要であると判断される。
【００４５】
図６（ａ）および図６（ｂ）はそれぞれコーナ部の第四および第五の例を示す図である。これら図面においても、二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄの間に円弧経路ｂｃが挿入されている。図６（ａ）においては、二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄは互いに垂直である。図６（ｂ）においては二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄのなす角度は鈍角である。
【００４６】
このような場合には円弧経路ｂｃの半径が小さい場合であっても、仮想のコーナ部の角度θは大きい。このため、円弧経路ｂｃにおいては熱影響が生じず、エッジ加工動作は必要とされない。つまり、図６（ａ）および図６（ｂ）に示される場合には、円弧経路ｂｃの長さＤが小さい場合であっても、長さＤおよび角度θの両方に基づいて判定することにより、エッジ加工動作が必要であることが判断される。
【００４７】
図７（ａ）および図７（ｂ）はそれぞれコーナ部の第五および第六の例を示す図である。これら図面においては曲線主加工経路ａｂと直線主加工経路ｃｄとの間に円弧経路ｂｃが挿入されている。図示されるように、円弧経路ｂｃは曲線主加工経路ａｂに滑らかに接続されている。そして、曲線主加工経路ａｂの延長線と直線主加工経路ｃｄの延長線との交点ｐから曲線主加工経路ａｂに接触する直線ｐｑを延ばす。そして、直線ｐｑと直線主加工経路ｃｄの延長線とのなす角を仮想のコーナ部の角度θとする。
【００４８】
図７（ａ）においては角度θが比較的小さいので、前述したようにエッジ加工動作が要求される。これに対し、図７（ｂ）においては角度θが比較的大きいため、エッジ加工動作は必要でないと判断される。
【００４９】
図８（ａ）はコーナ部の第七の例を示す図である。図８（ａ）においては二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄの間に円弧経路ｂｃが挿入されている。しかしながら、図８（ａ）に示される円弧経路ｂｃは二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄのそれぞれに対して滑らかに接続されていない。そして、図８（ａ）において箇所ｂから延びる円弧経路ｂｃの延長線の接線と直線主加工経路ａｂとの間のなす角度を角度θ１とし、箇所ｃから延びる円弧経路ｂｃの延長線の接線と直線主加工経路ｃｄとの間のなす角度を角度θ２とする。
【００５０】
図８（ａ）においては、直線主加工経路ａｂ、ｃｄと円弧経路ｂｃとが滑らかに接続されていない。このため、角度θ１、θ２は、直線主加工経路ａｂ、ｃｄと円弧経路ｂｃとが滑らかに接続されている場合よりも小さくなる。従って、図８（ａ）に示される場合には、角度θ１、θ２が比較的小さく、その結果、エッジ加工動作が必要であると判断される。
【００５１】
図８（ｂ）はコーナ部の第八の例を示す図である。図８（ｂ）においては二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄの間に直線経路ｂｃが挿入されている。図示されるように、直線主加工経路ａｂと直線経路ｂｃとの間のなす角度は角度θ１であり、直線経路ｂｃと直線主加工経路ｃｄとの間のなす角度は角度θ２である。
【００５２】
しかしながら、図８（ｂ）に示される場合には、二つの直線主加工経路ａｂのそれぞれを延長し、仮想のコーナ部の角度θを設定するのが好ましい。これにより、前述したのと同様な手法により、エッジ加工動作の必要性を判断することができる。
【００５３】
図９はコーナ部の第九の例を示す図である。図９においては二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄの間に円弧経路ｂｃが挿入されている。図９から分かるように、円弧経路ｂｃは二つの直線主加工経路ａｂ、ｂｃに滑らかに接続していない。そして、円弧経路ｂｃの半径は、円弧経路ｂｃが直線主加工経路ａｂ、ｂｃに滑らかに接続されている場合と比較してかなり大きい。それゆえ、この場合には、円弧経路ｂｃの半径または長さＤによってエッジ加工動作の必要性を判定することができない。
【００５４】
従って、図示されるように二つの直線主加工経路ａｂ、ｂｃのそれぞれを延長し、前述したように仮想のコーナ部の角度θを設定する。そして、角度θに基づいてエッジ加工動作の必要性を判断するのが好ましい。
【００５５】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）はそれぞれコーナ部の第十および第十一の例を示す図である。図１０（ａ）においては、二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄの間に円弧経路ｂｃが挿入されている。図１０（ｂ）においては、二つの直線主加工経路ａｂ、ｃｄの間に直線経路ｂｃが挿入されている。
【００５６】
しかしながら、図１０（ａ）における円弧経路ｂｃは二つの円弧経路ｂｂ’、ｂ’ｃから構成されている。同様に、図１０（ｂ）における直線経路ｂｃも二つの直線経路ｂｂ’、ｂ’ｃから構成されている。
【００５７】
このような場合には、経路ｂｂ’、ｂ’ｃを個別に認識するのではなく、連続した複数の経路ｂｂ’、ｂ’ｃを単一の経路ｂｃとして認識するのが好ましい。そして、図示されるように二つの直線主加工経路ａｂ、ｂｃのそれぞれを延長し、前述したように仮想のコーナ部の角度θを設定し、角度θに基づいてエッジ加工動作の必要性を判断する。
【００５８】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）においては一方の直線主加工経路ａｂに隣接する経路ｂｂ’の長さを所定値と比較する。そして、経路ｂｂ’が所定値よりも小さい場合には、次の経路ｂ’ｃを含んだ経路ｂｃと所定値とを比較し、経路ｂｃが所定値以上であれば、図２に示される処理を実施するのが好ましい。言い換えれば、前述した長さＤは或る範囲内に入っているのが好ましい。また、経路ｂｃが三つ以上の円弧経路または直線経路の組合せから構成される場合にも同様な処理を行えるのが分かるであろう。
【００５９】
図１１は追加の実施例における時間と加工ノズル送り速度およびレーザ出力との関係を示す図４（ａ）と同様な図である。図１１においては実線は加工ノズルの送り速度、破線はレーザ出力を示している。図１１に示される文字は以下の通りである。
Ｆａは、区間ＺＡの送り速度、
Ｓａは、区間ＺＡのレーザ出力ピーク値、
Ｐａは、区間ＺＡのレーザパルス周波数、
Ｑａは、区間ＺＡのレーザパルスデューティ、
Ｆｂは、区間ＺＢの送り速度、
Ｓｂは、区間ＺＢのレーザ出力ピーク値、
Ｐｂは、区間ＺＢのレーザパルス周波数、
Ｑｂは、区間ＺＢのレーザパルスデューティ、
Ｌｒは、条件復帰距離（区間ＺＤ）、
Ｆｒは、条件復帰速度、
Ｐｒは、条件復帰レーザパルス周波数、
Ｑｒは、条件復帰レーザパルスデューティ、
Ｆｃは、区間ＺＣの送り速度、
Ｓｃは、区間ＺＣのレーザ出力ピーク値、
Ｐｃは、区間ＺＣのレーザパルス周波数、および
Ｑｃは、区間ＺＣのレーザパルスデューティ、を示している。
【００６０】
また、各項目の単位などについては表１を参照されたい。
【表１】
0005255137.tif 000002
図１１の詳細については図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明したのと概ね同様であるので、詳細な説明を省略する。図１１においては、冷却期間またはピアシング期間ＺＤは設けられていない。図１１に示されるように、条件復帰距離Ｌｒにおいては、区間ＺＢにおけるレーザ加工条件ならびに区間ＺＡ、区間ＺＢおよび区間ＺＣの終盤におけるレーザ加工条件とは異なったレーザ条件が設定されている。また、図１１においては条件復帰距離Ｌｒが区間ＺＣにおいてのみ設けられている。このことは、区間ＺＢと区間ＺＣに跨って条件復帰距離が設けられた図４（ａ）および図４（ｂ）とは異なるのがわかるであろう。このように図１１に示される条件であっても、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１０    制御装置
１１    加工プログラム
１２    解析部
１３    算出部
１４    判定部
１５    変更部
２０    加工ノズル
２１    サーボモータ
２２    レーザ発振器
【図１】
0005255137.tif 000003
【図２】
0005255137.tif 000004
【図３】
0005255137.tif 000005
【図４】
0005255137.tif 000006
【図５】
0005255137.tif 000007
【図６】
0005255137.tif 000008
【図７】
0005255137.tif 000009
【図８】
0005255137.tif 000010
【図９】
0005255137.tif 000011
【図１０】
0005255137.tif 000012
【図１１】
0005255137.tif 000013
【図１２】
0005255137.tif 000014
【図１３】
0005255137.tif 000015