(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついでアシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工方法において、前記ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出し、この検出された実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とを制御装置内で比較し、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ発振器の近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめることを特徴とするレ−ザ加工方法。
【請求項２】
レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついでアシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工方法において、前記ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出し、この検出された実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とを制御装置内で比較し、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ加工ヘッドの近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめることを特徴とするレ−ザ加工方法。
【請求項３】
レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついでアシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工方法において、前記ワークの切断箇所にプラズマが発生した場合、圧力センサでアシストガスの圧力を検出し、この検出された実際のアシストガスの圧力検出値と予め設定したアシストガスの設定値とを制御装置内で比較し、前記実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より大であると判断された場合には、前記実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より小となるようアシストガス圧制御装置で前記レ−ザ加工ヘッド内に供給されるアシストガスを制御せしめることを特徴とするレ−ザ加工方法。
【請求項４】
加工速度と入力エネルギ−が一定となるようにパワ−コントロ−ル制御装置で加工速度と入力エネルギ−を制御せしめることを特徴とする請求項３記載のレ−ザ加工方法。
【請求項５】
レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついでアシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工装置において、前記ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を検出する反射光検出装置と、この検出された実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とを比較する制御装置と、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ発振器の近傍に設けられた第１曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめる曲率制御装置と、を備えてなることを特徴とするレ−ザ加工装置。
【請求項６】
レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついでアシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工装置において、前記ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を検出する反射光検出装置と、この検出された実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とを比較する制御装置と、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ加工ヘッドの近傍に設けられた第２曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめる曲率制御装置と、を備えてなることを特徴とするレ−ザ加工装置。
【請求項７】
レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついでアシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工装置において、前記ワークの切断箇所にプラズマが発生した場合、アシストガスの圧力を検出する圧力センサと、この検出された実際のアシストガスの圧力検出値と予め設定したアシストガスの設定値とを比較する制御装置と、前記実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より大であると判断された場合には、前記実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より小となるよう前記レ−ザ加工ヘッド内に供給されるアシストガスを制御せしめるアシストガス圧制御装置と、を備えてなることを特徴とするレ−ザ加工装置。
【請求項８】
加工速度と入力エネルギ−が一定となるように加工速度と入力エネルギ−を制御せしめるパワ−コントロ−ル制御装置、を備えてなることを特徴とする請求項７記載のレ−ザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工方法において、厚板のレ−ザ加工、特にステンレス鋼に高圧Ｎ２ガスを用いてレ−ザ切断を行った際、製品不良を減らし、２次的に集光レンズ、ノズルの損傷防止を図るべく、加工不安定時に発生しやすいプラズマ光を早い段階でセンシングして加工不良を軽減しょうとするプラズマセンシングシステムＰ．Ｓ．Ｓ（Ｐｌａｓｍａ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。そして、このＰ．Ｓ．Ｓでの加工不良を軽減するロジックは、つぎの２段階となっている。
【０００３】
（１）、軽度のプラズマ光発生のときには、プラズマ光発生が消失するまで、わずかに切断速度を低下させると、切断は回復し通常の切断速度で行われる。
【０００４】
（２）、重度のプラズマ光発生のときには、プラズマ光発生が完全に静まるまで、機械の移動軸をしばらく停止させる。切断は、その後、低下された切断速度で、アプロ−チしながら継続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、上述した従来のＰ．Ｓ．Ｓでは、ステンレス鋼の高圧Ｎ２ガスでの切断時に発生し易いプラズマ光を検出して、発生の程度（プラズマ光強度の大小）により、レ−ザ加工機の切断速度を低下させたり、あるいは停止させたりして安定切断に導くようにしている。
【０００６】
しかしながら、このシステムの不具合は、プラズマ現象が発生したとき、プラズマ現象を検出して、軸速度を低下または停止させるのみで、能動的にその現象を抑制するような閉ル−プで制御するシステムとなっていない。
【０００７】
すなわち、軸速度を停止せしめた時点で既に数百ｍｍの切断不良域を生成せしめている。
【０００８】
したがって、例えば薄板材を高速で切断する場合について説明すると、図１１に示されているように、機械系の加減速を考慮した場合の切断速度ｖと時間ｔとの関係において、今、機械系の加速度をα、切断速度をｖ１、および加速時間をｔ１
とすると、
ｔ１＝ｖ１／α  ．．．．．．．．（１）となる。
【０００９】
また、加速時間をｔ１に達するまでの走行距離をｌｌ、一定時間ｔ２に達するまでの走行距離をｌ２とすると、
【数１】
0004499246.tif 000002
そこで、α＝０．７Ｇ＝６８６０（ｍｍ／ｓ２）の機械系で、高速切断ｖ１＝２０（ｍ／ｍｉｎ）、等速時間＝ｔ２−ｔ１＝１（ｓｅｃ）のとき、全走行距離ｌ＝ｌｌ＋ｌ２＝３４１（ｍｍ）となる。
【００１０】
以上の結果より、従来の技術においては、一度不良切断が発生した場合には、不良切断距離は容易に数百ｍｍとなり、著しく不良品を形成する結果となってしまう。
【００１１】
この発明の目的は、高圧アシストガスで加工するレ−ザ加工において、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生を抑制して不良切断をなくするようにしたレ−ザ加工方法およびその装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のレ−ザ加工方法は、レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついで、アシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工方法において、前記ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出し、この検出された実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とを制御装置内で比較し、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ発振器の近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめることを特徴とするものである。
【００１３】
したがって、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出する。そして、この検出された実際の反射光の検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定した反射光の設定値が記憶されているから、制御装置で実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とが比較される。その結果、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ発振器の近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率が制御される。
【００１４】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生が抑制されて不良切断がなくなる。
【００１５】
請求項２によるこの発明のレ−ザ加工方法は、レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついで、アシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工方法において、前記ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出し、この検出された実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とを制御装置内で比較し、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ加工ヘッドの近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめることを特徴とするものである。
【００１６】
したがって、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出する。そして、この検出された実際の反射光の検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定した反射光の設定値が記憶されているから、制御装置で実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とが比較される。その結果、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ加工ヘッドの近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率が制御される。
【００１７】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生が抑制されて不良切断がなくなる。
【００１８】
請求項３によるこの発明のレ−ザ加工方法は、レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついで、アシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工方法において、前記ワークの切断箇所にプラズマが発生した場合、圧力センサでアシストガスの圧力を検出し、この検出された実際のアシストガスの圧力検出値と予め設定したアシストガスの設定値とを制御装置内で比較し、前記実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より大であると判断された場合には、前記実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より小となるようアシストガス圧制御装置で前記レ−ザ加工ヘッド内に供給されるアシストガスを制御せしめることを特徴とするものである。
【００１９】
したがって、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマが発生した場合には、圧力センサでアシストガスの圧力が検出される。そして、この検出された実際のアシストガスの圧力検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定したアシストガスの設定値が記憶されているから、制御装置で実際のアシストガスの圧力検出値と予め設定したアシストガスの設定値とが比較される。その結果、実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より大であると判断された場合には、実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より小となるようアシストガス圧制御装置で前記レ−ザ加工ヘッド内に供給されるアシストガスが制御される。
【００２０】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生が抑制されて不良切断がなくなる。
【００２１】
請求項４によるこの発明のレ−ザ加工方法は、請求項３記載のレ−ザ加工方法において、加工速度と入力エネルギ−が一定となるようにパワ−コントロ−ル制御装置で加工速度と入力エネルギ−を制御せしめることを特徴とするものである。
【００２２】
したがって、請求項３記載のレ−ザ加工方法において、さらに、加工速度と入力エネルギ−が一定となるようにパワ−コントロ−ル制御装置で加工速度と入力エネルギ−が制御される。
【００２３】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的により一層のプラズマ光の発生が抑制されて不良切断がなくなる。
【００２４】
請求項５によるこの発明のレ−ザ加工装置は、レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついで、アシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工装置において、前記ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を検出する反射光検出装置と、この検出された実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とを比較する制御装置と、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ発振器の近傍に設けられた第１曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめる曲率制御装置と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００２５】
したがって、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出する。そして、この検出された実際の反射光の検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定した反射光の設定値が記憶されているから、制御装置で実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とが比較される。その結果、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ発振器の近傍に設けられた第１曲率可変ミラ−の曲率が制御される。
【００２６】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生が抑制されて不良切断がなくなる。
【００２７】
請求項６によるこの発明のレ−ザ加工装置は、レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついで、アシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工装置において、前記ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を検出する反射光検出装置と、この検出された実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とを比較する制御装置と、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ加工ヘッドの近傍に設けられた第２曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめる曲率制御装置と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００２８】
したがって、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出する。そして、この検出された実際の反射光の検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定した反射光の設定値が記憶されているから、制御装置で実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とが比較される。その結果、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ加工ヘッドの近傍に設けられた第２曲率可変ミラ−の曲率が制御される。
【００２９】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生が抑制されて不良切断がなくなる。
【００３０】
請求項７によるこの発明のレ−ザ加工装置は、レ−ザ発振器から出力されたレ−ザビ−ムを複数の曲率可変ミラ−で反射させた後、レ−ザ加工ヘッド内の集光レンズで集光せしめ、ついで、アシストガスを伴い、この集光レンズで集光されたレ−ザビ−ムを加工すべきワークへ向けて照射せしめてワークにレ−ザ加工を行うレ−ザ加工装置において、前記ワークの切断箇所にプラズマが発生した場合、アシストガスの圧力を検出する圧力センサと、この検出された実際のアシストガスの圧力検出値と予め設定したアシストガスの設定値とを比較する制御装置と、前記実際のアシストガスの圧力検出値値が予め設定したアシストガスの設定値より大であると判断された場合には、前記実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より小となるよう前記レ−ザ加工ヘッド内に供給されるアシストガスを制御せしめるアシストガス圧制御装置と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００３１】
したがって、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマが発生した場合には、圧力センサでアシストガスの圧力が検出される。そして、この検出された実際のアシストガスの圧力検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定したアシストガスの設定値が記憶されているから、制御装置で実際のアシストガスの圧力検出値と予め設定したアシストガスの設定値とが比較される。その結果、実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より大であると判断された場合には、実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より小となるようアシストガス圧制御装置で前記レ−ザ加工ヘッド内に供給されるアシストガスが制御される。
【００３２】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生が抑制されて不良切断がなくなる。
【００３３】
請求項８によるこの発明のレ−ザ加工装置は、請求項７記載のレ−ザ加工装置において、加工速度と入力エネルギ−が一定となるように加工速度と入力エネルギ−を制御せしめるパワ−コントロ−ル制御装置、を備えてなることを特徴とするものである。
【００３４】
したがって、請求項７記載のレ−ザ加工装置において、さらに、加工速度と入力エネルギ−が一定となるようにパワ−コントロ−ル制御装置で加工速度と入力エネルギ−が制御される。
【００３５】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的により一層のプラズマ光の発生が抑制されて不良切断がなくなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図１を参照するに、レ−ザ加工装置１は、レ−ザ発振器３を備えており、このレ−ザ発振器３内には出力ミラ−５並びに複数のミラ−７、９が設けられていると共に前記レ−ザ発振器３の前方近傍には複数のミラ−１１、１３並びに曲率可変ミラ−１５が設けられている。
【００３８】
加工すべきワークＷの上方にはＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動自在なレ−ザ加工ヘッド１７が設けられている。しかも、このレ−ザ加工ヘッド１７内には集光レンズ１９が備えられている。そして、前記レ−ザ加工ヘッド１７は、Ｘ軸モ−タ２１にリンクして図示省略のＸキャレッジによりＸ軸方向へ、Ｙ軸モ−タ２３にリンクして図示省略のＹキャレッジによりＹ軸方向へ移動されるようになっている。なお、Ｘキャレッジ、Ｙキャレッジの駆動は例えばラックアンドピニオンあるいはボ−ルネジによって行われる。前記Ｘキャレッジにはミラ−２５が設けられていると共に前記Ｙキャレッジにはミラ−２７と曲率可変ミラ−２９が設けられている。
【００３９】
また、前記レ−ザ加工ヘッド１７内にアシストガスとしての一例のＮ２高圧ガスを供給するためのアシストガス供給装置３１が設けられており、このアシストガス供給装置３１と前記レ−ザ加工ヘッド１７とは配管３３で接続されていると共にこの配管３３の途中にはアシストガス圧制御装置３５が設けられている。さらに、前記レ−ザ加工ヘッド１７には圧力センサ３７が接続されている。
【００４０】
上記構成により、レ−ザ発振器３の出力ミラ−５、複数のミラ−７、９を経て出力されたレ−ザ光ＬＢは複数のミラ−１１、１３、曲率可変ミラ−１５を経て、さらに、ミラ−２５、曲率可変ミラ−２９およびミラ−２７を経てレ−ザ加工ヘッド１７内に備えられた集光レンズ１９で集光される。この集光レンズ１９で集光されたレ−ザ光ＬＢは、加工すべきワークＷへ向けて照射される。このレ−ザ光ＬＢの照射と共にアシストガス供給装置３１から送り出されたＮ２高圧ガスは、配管３３をとおりアシストガス圧制御装置３５でアシストガス圧が制御されてレ−ザ加工ヘッド１７から加工すべきワークＷへ向けて噴射されて、ワークＷにレ−ザ加工が行われてワークＷから例えば製品Ｇが得られることになる。
【００４１】
前記製品Ｇを切断加工する際に、切断箇所からプラズマ光Ｐが発生したときに、その反射光の情報は、前記ミラ−２７に近接した位置に設けられた光ファイバ−３９に入射され、フォトダイオ−ド４１により検出され、反射光検出装置４３でモニタ（計測および解析）され、その検出情報が制御装置４５に取り込まれるようになっている。この制御装置４５には曲率制御装置４７が接続されており、制御装置４５から出力される０〜１０Ｖのアナログ信号により曲率制御装置４７を介して前記曲率可変ミラ−１５および曲率可変ミラ−２９のミラ−曲率を変化させることができるようになっている。さらに、この曲率制御装置４７は制御装置４５の信号選択により、数１０〜数１００Ｈｚまでのミラ−面の振動機能を有している。
【００４２】
レ−ザ加工時のアシストガス圧制御は、前記制御装置４５により０〜１０Ｖのアナログ信号にて、アシストガス圧制御装置３５を介して、低圧から高圧まで比較的に制御することができるようになっている。
【００４３】
また、前記制御装置４５にはパワ−コントロ−ル制御装置４９が接続されており、パワ−コントロ−ル制御装置４９で加工速度と入力エネルギ−が一定となるように制御せしめている。
【００４４】
前記制御装置４５は、図２に示されているように、ＣＰＵ５１を備えており、このＣＰＵ５１には種々のデ−タを入力せしめるためのキ−ボ−ドのごとき入力装置５３が接続されていると共に種々のデ−タを出力するためのＣＲＴのごとき表示装置５５が接続されている。また、前記ＣＰＵ５１には予め設定した反射光の設定値を記憶せしめておく反射光の設定値・メモリ５７が接続されていると共にこの反射光の設定値・メモリ５７に予め記憶された反射光の設定値と反射光検出装置４３で検出された実際の反射光の検出値とを比較判断する反射光の比較判断装置５９が接続されている。
【００４５】
さらに、前記ＣＰＵ５１には予め設定したアシストガスの設定値を記憶せしめておくアシストガスの設定値・メモリ６１が接続されていると共にこのアシストガスの設定値・メモリ６１に予め記憶されたアシストガスの設定値と圧力センサ３７で検出された実際のアシストガスの検出値とを比較判断するアシストガスの比較判断装置６３が接続されている。
【００４６】
前記ＣＰＵ５１には前記Ｘ軸モ−タ２１、Ｙ軸モ−タ２３、アシストガス圧制御装置３５、圧力センサ３７、反射光検出装置４３、曲率制御装置４７およびパワ−コントロ−ル制御装置４９が接続されている。
【００４７】
ワークＷにレ−ザ加工を行ったときに、切断箇所から発生したプラズマ光Ｐに基づく不良切断が発生した場合には、次の手段で不良切断が回避される。
【００４８】
（１）．曲率可変ミラ−１５および曲率可変ミラ−２９による不良切断回避方法
図３に示されたフロ−チャ−トにおいて、ステップＳ１で図４に示したごとくワークＷの切断箇所にプラズマ光Ｐ発生の有無を判断する。すなわち、反射光検出装置４３で実際の反射光を検出し、この検出された実際の反射光が制御装置４５の反射光の比較判断装置５９に取り込まれる。この反射光の比較判断装置５９には反射光の設定値・メモリ５７に記憶されている予め設定した反射光の設定値が取り込まれているから、反射光の比較判断装置５９で実際の反射光と予め設定した反射光の設定値とが比較判断される。そして、実際の反射光が予め設定した反射光の設定値より小の場合には図５に示されているように、切断は良好であるから、ステップＳ２に進んで加工が継続される。実際の反射光が予め設定した反射光の設定値より大の場合には図５に示されているように、切断は不良であるから、ステップＳ３に進んで曲率可変ミラ−１５または曲率可変ミラ−２９の曲率が変更される。そして、ステップＳ４で再度図４に示したごとくワークＷの切断箇所にプラズマ光Ｐ発生の有無がステップＳ１と同様に行われて、プラズマ光Ｐが発生していると判断された場合にはステップＳ３に戻って再度曲率可変ミラ−１５または２９の曲率が変更される。ステップＳ４でプラズマ光Ｐが発生していないと判断された場合にはステップＳ５に進み加工が継続される。
【００４９】
前記ステップＳ３で曲率可変ミラ−１５の曲率を変更させる具体的な例について説明すると、ワークＷの切断箇所にプラズマ光Ｐが発生した場合には、集光ビ−ムが金属蒸気プラズマの高圧下では、図６（Ｂ）に示されているように、ガス屈折率が増大し、光散乱に至り、ワークＷを溶融・蒸発させるための充分なパワ−密度が形成されないので、図１に示されている加工点より遠方にある（＝２５００ｍｍ程度）曲率可変ミラ−１５の曲率を変更して、集光レンズ１９に入射する光を拡大ビ−ムＤが得られるよう図６（Ａ）の状態から図７の状態に修正（１．２５Ｄ）することで、散乱により拡大された集光ビ−ムを抑制させることができる。
【００５０】
次に、前記ステップＳ３で曲率可変ミラ−２９の曲率を変更させる具体的な例について説明すると、図１に示されている加工点に近い位置（１０００ｍｍ）に配置した曲率可変ミラ−２９では、ビ−ム径の変化は少なく、焦点位置を７〜８ｍｍの範囲で変化させることが可能となる。今、この特性を利用して図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）の状態のごとく曲率可変ミラ−２９を数１０〜数１００Ｈｚのオ−ダ−で振動させると、加工点のプラズマ発生による不安定な溶融・蒸発状態を変化させることができる。特に、焦点位置が上下振動することで、切断カ−フ内の溶融金属の対流現象で、金属の粘性が低下し、ドロス離脱が容易となる。
【００５１】
（２）．アシストガス圧を制御することによるによる不良切断回避方法
図９に示されたフロ−チャ−トにおいて、ステップＳ６で図４に示したごとくワークＷの切断箇所にプラズマ光Ｐ発生の有無を判断する。すなわち、圧力センサ３７で実際のアシストガス圧を検出し、この検出された実際のアシストガス圧が制御装置４５のアシストガスの比較判断装置６３に取り込まれる。このアシストガスの比較判断装置６３にはアシストガス圧の設定値・メモリ６１に記憶されている予め設定したアシストガス圧の設定値が取り込まれているから、アシストガスの比較判断装置６３で実際のアシストガス圧と予め設定したアシストガス圧の設定値とが比較判断される。そして、実際のアシストガス圧が予め設定したアシストガス圧の設定値より小の場合には、切断は良好であるから、ステップＳ７に進んで加工が継続される。実際のアシストガス圧が予め設定したアシストガス圧の設定値より大の場合には、切断は不良であるから、ステップＳ８に進んでアシストガス圧が下がるよう変更される。そして、ステップＳ９で再度ワークＷの切断箇所にプラズマ光Ｐ発生の有無がステップＳ６と同様に行われて、プラズマ光Ｐが発生していると判断された場合にはステップＳ８に戻って再度アシストガス圧が下がるよう変更される。ステップＳ８でプラズマ光Ｐが発生していないと判断された場合にはステップＳ１０に進み加工が継続される。
【００５２】
前記ステップＳ８でアシストガス圧を下げるよう変更させる具体的な例について説明すると、ワークＷとしてステンレスを使い、アシストガスとして高圧Ｎ２を使って切断加工を行った場合には、プラズマが発生し易い状況、次のとおりである。
【００５３】
（Ａ）．図１０に示されているように、ピアス後、切断▲１▼→切断▲２▼へ移行するときの立ち上がりａ部
（Ｂ）．切断▲５▼→切断▲６▼（さらに切断▲２▼→切断▲３▼，切断▲３▼→切断▲４▼，切断▲４▼→切断▲５▼）へ移行するときのコ−ナ−ｂ部
などのように、切断方向が変化するコ−ナ−部を起点にして発生する傾向がある。
【００５４】
Ｎ２ガスによる高圧切断では、酸化反応によるＯ２切断と異なり、溶融物の粘性が高いため、切断コ−ナ−部では、切断方向が変化するために、ドロスが滞留し易く（窒息状態）、結果として切断カ−フ内のアシストガス圧が上昇し、プラズマ現象が発生し易い状況となる。
【００５５】
したがって、コ−ナ−部での「アシストガス圧を下げる」制御や一度プラズマ加工が発生した場合の「アシストガス圧を下げる」制御は、加工安定化につながるものである。
【００５６】
このガス圧力制御と共に加工速度と入力エネルギ−が一定となるように前記パワ−コントロ−ル制御装置４９で制御することも併用することで、コ−ナ−部あるいはエッジの多い製品加工においては高品質、安定加工を期待することができる。
【００５７】
以上の結果から、不良製品の低下、切断品質の高品質、安定加工（コ−ナ−・エッジ部）並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【００５８】
なお、この発明は、前述した発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
【００５９】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明より理解されるように、請求項１の発明によれば、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出する。そして、この検出された実際の反射光の検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定した反射光の設定値が記憶されているから、制御装置で実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とが比較される。その結果、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ発振器の近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめることができる。
【００６０】
而して、曲率可変ミラーの曲率を変更して、集光レンズに入射するビーム径を拡大することで光散乱によるエネルギー密度の低下を防ぐ。従って、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生を抑制せしめて不良切断をなくすることができると共に切断品質の高品質、安定加工並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【００６１】
請求項２の発明によれば、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出する。そして、この検出された実際の反射光の検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定した反射光の設定値が記憶されているから、制御装置で実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とが比較される。その結果、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ加工ヘッドの近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめることができる。
【００６２】
而して、焦点距離を変化させることで、切断カーフ内の溶融金属の粘性を低下させ、ドロス排出が容易となる。従ってプラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生を抑制せしめて不良切断をなくすることができると共に切断品質の高品質、安定加工並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【００６３】
請求項３の発明によれば、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマが発生した場合には、圧力センサでアシストガスの圧力が検出される。そして、この検出された実際のアシストガスの圧力検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定したアシストガスの設定値が記憶されているから、制御装置で実際のアシストガスの圧力検出値と予め設定したアシストガスの設定値とが比較される。その結果、実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より大であると判断された場合には、実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より小となるようアシストガス圧制御装置で前記レ−ザ加工ヘッド内に供給されるアシストガスを制御せしめることができる。
【００６４】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生を抑制せしめて不良切断をなくすることができると共に切断品質の高品質、安定加工（コ−ナ−・エッジ部）並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【００６５】
請求項４の発明によれば、請求項３記載のレ−ザ加工方法において、さらに、加工速度と入力エネルギ−が一定となるようにパワ−コントロ−ル制御装置で加工速度と入力エネルギ−を制御せしめることができる。
【００６６】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的により一層のプラズマ光の発生を抑制せしめて不良切断をなくすることができると共に切断品質の高品質、安定加工並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【００６７】
請求項５の発明によれば、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出する。そして、この検出された実際の反射光の検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定した反射光の設定値が記憶されているから、制御装置で実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とが比較される。その結果、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、前記実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ発振器の近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめることができる。
【００６８】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生を抑制せしめて不良切断をなくすることができると共に切断品質の高品質、安定加工並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【００６９】
請求項６の発明によれば、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマの反射光を反射光検出装置で検出する。そして、この検出された実際の反射光の検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定した反射光の設定値が記憶されているから、制御装置で実際の反射光の検出値と予め設定した反射光の設定値とが比較される。その結果、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より大であると判断された場合には、実際の反射光の検出値が予め設定した反射光の設定値より小となるよう曲率制御装置で前記複数の曲率可変ミラ−のうち前記レ−ザ加工ヘッドの近傍に設けられた曲率可変ミラ−の曲率を制御せしめることができる。
【００７０】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生を抑制せしめて不良切断をなくすることができると共に切断品質の高品質、安定加工並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【００７１】
請求項７の発明によれば、ワークにレ−ザ加工を行ったときに、ワークの切断箇所に発生したプラズマが発生した場合には、圧力センサでアシストガスの圧力が検出される。そして、この検出された実際のアシストガスの圧力検出値が制御装置に取り込まれる。制御装置には予め設定したアシストガスの設定値が記憶されているから、制御装置で実際のアシストガスの圧力検出値と予め設定したアシストガスの設定値とが比較される。その結果、実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より大であると判断された場合には、実際のアシストガスの圧力検出値が予め設定したアシストガスの設定値より小となるようアシストガス圧制御装置で前記レ−ザ加工ヘッド内に供給されるアシストガスを制御せしめることができる。
【００７２】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的にプラズマ光の発生を抑制せしめて不良切断をなくすることができると共に切断品質の高品質、安定加工（コ−ナ−・エッジ部）並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【００７３】
請求項８の発明によれば、請求項５記載のレ−ザ加工方法において、さらに、加工速度と入力エネルギ−が一定となるようにパワ−コントロ−ル制御装置で加工速度と入力エネルギ−を制御せしめることができる。
【００７４】
而して、プラズマ光発生による不良切断時に、単に切断速度を低下したり、軸を停止するのでなく、能動的により一層のプラズマ光の発生を抑制せしめて不良切断をなくすることができると共に切断品質の高品質、安定加工並びにト−タル加工時間の短縮（マシンの停止時間をなくす）を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のレ−ザ加工装置を説明する説明図である。
【図２】レ−ザ加工装置を制御せしめる制御ブロック構成図である。
【図３】プラズマ発生をなくするためのフロ−チャ−ト図である。
【図４】プラズマの発生状態を示した図である。
【図５】プラズマの発生状態の抑制を反射強度で説明する説明図である。
【図６】曲率可変ミラ−の制御でプラズマの発生状態の抑制を説明する説明図である。
【図７】曲率可変ミラ−の制御でプラズマの発生状態の抑制を説明する説明図である。
【図８】曲率可変ミラ−の制御でプラズマの発生状態の抑制を説明する説明図である。
【図９】プラズマ発生をなくするための他のフロ−チャ−ト図である。
【図１０】アシストガス圧の制御でプラズマの発生状態の抑制を説明する説明図である。
【図１１】従来のレ−ザ加工を行なったときの切断速度と時間との関係を示した図である。
【符号の説明】
１  レ−ザ加工装置
３  レ−ザ発振器
１５  曲率可変ミラ−
１７  レ−ザ加工ヘッド
１９  集光レンズ
２９  曲率可変ミラ−
３１  アシストガス供給装置
３５  アシストガス圧制御装置
３７  圧力センサ
４３  反射光検出装置
４５  制御装置
４７  曲率制御装置
５７  反射光の設定値・メモリ
５９  反射光の比較判断装置
６１  アシストガスの設定値・メモリ
６３  アシストガスの比較判断装置
【図１】
0004499246.tif 000003
【図２】
0004499246.tif 000004
【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】
0004499246.tif 000009
【図８】
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【図９】
0004499246.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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