(57)【要約】【課題】レーザ発振装置を適切に診断し、各構成部品の最適なメンテナンス時期を判断することができるレーザ発振装置の異常診断装置及びレーザ加工機を提供する。【解決手段】レーザ加工機１の電力増幅器２と鋼板１０の加工点との間にパワーセンサ２１〜２３を配置し、電力増幅器２からレーザ発振器３ａへ供給する電力Ｐ１、レーザ発振器３ａでの光励起後の出力Ｐ２、光路を伝播した後の加工点での出力Ｐ３を検出する。そして、電力増幅器２へ供給される出力設定値Ｐｓｅｔと、パワーセンサ２１〜２３で検出した出力Ｐ１〜Ｐ３とをもとに、各構成部位の出力効率を演算する。当該出力効率に基づいて、各構成部位の異常判定及びメンテナンス時期の予測を行い、これを報知する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振するレーザ発振器と、当該レーザ発振器からのレーザ光を伝送して出射点から出射する伝送光学系とを備えるレーザ発振装置の異常診断を行うレーザ発振装置の異常診断装置であって、
レーザ発振装置を構成する任意の構成部位の前後を検出位置として、各検出位置のパワーを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した２つの検出信号を比較して前記構成部位の出力効率を演算する出力効率演算手段と、
前記出力効率演算手段で演算した出力効率が予め設定した異常判定閾値よりも小さいとき、前記構成部位に異常が発生していると判断し、これを報知する異常報知手段と、
前記異常検出手段で前記異常が非検出であるとき、前記出力効率演算手段で演算した出力効率の経時変化速度を演算する経時変化速度演算手段と、
前記経時変化速度演算手段で演算した経時変化速度に基づいて、前記構成部位のメンテナンスが必要となる時期を予測する予測手段と、
前記予測手段で予測したメンテナンス時期を報知する事前報知手段と、を備えることを特徴とするレーザ発振装置の異常診断装置。
【請求項２】
前記予測手段は、前記出力効率演算手段で演算した出力効率と、前記メンテナンスが必要となる出力効率である劣化判定閾値との偏差を演算し、当該偏差を前記経時変化速度演算手段で演算した経時変化速度で除算することで、前記出力効率演算手段で演算した出力効率が前記劣化判定閾値に到達するまでの期間を予測することを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振装置の異常診断装置。
【請求項３】
前記レーザ発振装置は、前記電源からの電力を増幅し前記レーザ発振器に供給する電力増幅器を備え、
前記検出手段は、前記電力増幅器の前後を検出位置として、前記電源からの電力と、前記電力増幅器で増幅した後の電力とを検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ発振装置の異常診断装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記レーザ発振器の前後を検出位置として、前記レーザ発振器に供給される電力と、前記レーザ発振器から発振されるレーザ光の強度に対応した熱量とを検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ発振装置の異常診断装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記伝送光学系の前後を検出位置として、前記レーザ発振器から発振されるレーザ光の強度に対応した熱量と、前記出射点でのレーザ光の強度に対応した熱量とを検出することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のレーザ発振装置の異常診断装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記電源からの電力と、前記出射点でのレーザ光の強度に対応した熱量とを検出することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のレーザ発振装置の異常診断装置。
【請求項７】
前記請求項１〜６の何れか１項に記載の異常診断装置を備えたレーザ発振装置と、
前記レーザ発振装置から出射されるレーザ光を集光し、被加工物に照射する加工ヘッドと、を備えることを特徴とするレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を出射するレーザ発振装置の異常診断装置及びそれを備えるレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、気中伝播型のレーザ加工機では、レーザ発振器から出力されたレーザ光が、反射ミラーを有する伝送光学系によって伝送され、集光光学系で集光されて被加工物の加工点に導かれる。
レーザ発振器の診断装置としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、レーザ発振器から出射されるレーザ光のエネルギーの大きさ（光強度）に応じた信号を検出し、予め登録された基準値に対する上記検出信号の低下率を演算するものである。ここでは、演算した光強度の低下率を、レーザ光の劣化率を示すパラメータとして表示器に表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、伝送光学系を構成するミラーや集光光学系を構成するレンズも、レーザ加工機の使用に伴って劣化するが、これらのメンテナンス周期はレーザ発振器のメンテナンス周期とは異なる。
ところが、上記特許文献１に記載の技術にあっては、レーザ発振器出力のみの管理しか行っていないため、伝送光学系等、他の構成部品のメンテナンスは、レーザ発振器のメンテナンス時期に合わせて行うことになる。
【０００５】
しかしながら、レーザ発振器のメンテナンス時期に合わせて他の構成部品のメンテナンスを行う場合、上述したメンテナンス周期の違いから、設備破損に至らせてしまったり、逆に早すぎるメンテナンスによりメンテナンスコストを上げてしまったりする問題がある。また、異常個所を特定してメンテナンスを行うことができないため、メンテナンス時間が長期化してしまう。
そこで、本発明は、レーザ発振装置を適切に診断し、各構成部品の最適なメンテナンス時期を判断することができるレーザ発振装置の異常診断装置及びレーザ加工機を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ発振装置の異常診断装置は、レーザ光を発振するレーザ発振器と、当該レーザ発振器からのレーザ光を伝送して出射点から出射する伝送光学系とを備えるレーザ発振装置の異常診断を行うレーザ発振装置の異常診断装置であって、レーザ発振装置を構成する任意の構成部位の前後を検出位置として、各検出位置のパワーを検出する検出手段と、前記検出手段で検出した２つの検出信号を比較して前記構成部位の出力効率を演算する出力効率演算手段と、前記出力効率演算手段で演算した出力効率が予め設定した異常判定閾値よりも小さいとき、前記構成部位に異常が発生していると判断し、これを報知する異常報知手段と、前記異常検出手段で前記異常が非検出であるとき、前記出力効率演算手段で演算した出力効率の経時変化速度を演算する経時変化速度演算手段と、前記経時変化速度演算手段で演算した経時変化速度に基づいて、前記構成部位のメンテナンスが必要となる時期を予測する予測手段と、前記予測手段で予測したメンテナンス時期を報知する事前報知手段と、を備えることを特徴としている。
これにより、レーザ発振器や伝送光学系など、任意の部位の状態診断を自動的に行うことができる。また、使用時間の経過に伴う汚れ等により徐々に低下する出力効率の低下傾向を監視するので、最適なメンテナンス時期を判断し、事前にオペレータに報知することができる。
【０００７】
また、上記において、前記予測手段は、前記出力効率演算手段で演算した出力効率と、前記メンテナンスが必要となる出力効率である劣化判定閾値との偏差を演算し、当該偏差を前記経時変化速度演算手段で演算した経時変化速度で除算することで、前記出力効率演算手段で演算した出力効率が前記劣化判定閾値に到達するまでの期間を予測することを特徴としている。
これにより、出力効率が劣化判定閾値に到達するまでの残存期間を適切に予測することができる。また、劣化判定閾値をタイトに設定すれば、早い段階でメンテナンス作業を行うように促すことができる。したがって、メンテナンス時期の予測誤差に起因して設備破損に至らせてしまうといった事態を防止することができる。
【０００８】
さらに、上記において、前記レーザ発振装置は、前記電源からの電力を増幅し前記レーザ発振器に供給する電力増幅器を備え、前記検出手段は、前記電力増幅器の前後を検出位置として、前記電源からの電力と、前記電力増幅器で増幅した後の電力とを検出することを特徴としている。
これにより、電源からの電力が電力増幅器により電源の設定電圧に対してどれだけ増幅しているかを示す電力増幅効率を演算することができる。したがって、電力増幅器のメンテナンス時期を個別に予測し報知することができると共に、電力増幅器に異常が発生した場合には、電力増幅効率に基づいて異常個所が電力増幅器であると特定することができる。
【０００９】
また、上記において、前記検出手段は、前記レーザ発振器の前後を検出位置として、前記レーザ発振器に供給される電力と、前記レーザ発振器から発振されるレーザ光の強度に対応した熱量とを検出することを特徴としている。
これにより、供給電力からどれだけのレーザ光を発振しているかを示す発振効率を演算することができる。したがって、レーザ発振器のメンテナンス時期を個別に予測し報知することができると共に、レーザ発振器に異常が発生した場合には、発振効率に基づいて異常個所がレーザ発振器であると特定することができる。
【００１０】
さらにまた、上記において、前記検出手段は、前記伝送光学系の前後を検出位置として、前記レーザ発振器から発振されるレーザ光の強度に対応した熱量と、前記出射点でのレーザ光の強度に対応した熱量とを検出することを特徴としている。
これにより、レーザ発振器からのレーザ光を出射点まで伝送する間にどれだけ損失しているかを示す伝送効率を演算することができる。したがって、伝送光学系のメンテナンス時期を個別に予測し報知することができると共に、ミラーの汚損等、伝送光学系に異常が発生した場合には、伝送効率に基づいて異常個所が伝送光学系であると特定することができる。
【００１１】
また、上記において、前記検出手段は、前記電源からの電力と、前記出射点でのレーザ光の強度に対応した熱量とを検出することを特徴としている。
これにより、レーザ発振装置全体の出力効率を演算することができる。したがって、レーザ発振装置のメンテナンス時期を予測し報知することができると共に、レーザ発振装置で異常が発生した場合には、この出力効率に基づいて当該異常を検出することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係るレーザ加工機は、上記の何れかの異常診断装置を備えたレーザ発振装置と、前記レーザ発振装置から出射されるレーザ光を集光し、被加工物に照射する加工ヘッドと、を備えることを特徴としている。
このように、状態診断を最適に行い、適切にメンテナンスを行うことができるレーザ発振装置を備えるレーザ加工機とするので、被加工物の加工品質を維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ発振装置を構成する任意の構成部位の最適なメンテナンス時期を判断し、オペレータに報知することができるので、メンテナンス時間及びコストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用するレーザ加工機の概略構成を示す図である。
【図２】異常診断部の構成を示すブロック図である。
【図３】寿命診断部の処理を示すブロック図である。
【図４】事前ガイダンス機能について説明する図である。
【図５】異常通知機能について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用するレーザ加工機の概略構成を示す図である。
図中、符号１はレーザ加工機である。このレーザ加工機１は、ガスレーザ光（例えばＣＯ2レーザ光）を用いて被加工物である鋼板１０の溶接や切断、表面処理等の加工を行うものである。
レーザ加工機１は、電力増幅器２を備える。電力増幅器２は、電源（不図示）からの電力（設定値Ｐｓｅｔ）を増幅し、発振器本体３を構成するレーザ発振器３ａに供給する。レーザ発振器３ａは、電力増幅器２から供給された電力をもとにレーザ光Ｌを生成し、出力する。
【００１６】
レーザ発振器３ａには光ガイド管４の一端が接続されている。レーザ発振器３ａから出力されたレーザ光Ｌは、光ガイド管４の内部を伝播し、当該光ガイド管４の他端で集光されて加工ヘッド６から出射して鋼板１０の加工点に照射されるようになっている。また、光ガイド管４の内部には、レーザ光Ｌの光軸に対して４５度傾けて全反射ミラー５ａ〜５ｅが配置されている。
ここで、光ガイド管４及び全反射ミラー５ａ〜５ｅで、レーザ光Ｌを出射点まで伝播するための伝送光学系を構成しており、電力増幅器２、発振器本体３及び上記伝送光学系でレーザ発振装置を構成している。このように、レーザ加工機１は、レーザ発振装置から出射されるレーザ光Ｌを集光し、加工ヘッド６から鋼板１０に照射するようになっている。
【００１７】
また、このレーザ加工機１には、当該レーザ加工機１の異常診断を行うための異常診断装置２０が設けられている。
異常診断装置２０は、レーザ加工機１における電力増幅器２と鋼板１０の加工点との間に、電力値又はレーザ出力値を測定するパワーセンサ２１〜２３を備える。
パワーセンサ２１は、電力増幅器２とレーザ発振器３ａとの間の電力供給経路上に設けられ、電力増幅器２が出力する電力（測定点２１ａでの電力）を検出して検出値Ｐ１［Ｗ］を得る電力計である。
【００１８】
また、パワーセンサ２２はカロリーメータであり、レーザ発振器３ａから出力されるレーザ光Ｌのうち、部分反射ミラー２２ａで反射された光の強度に対応する熱量を検出し、検出値Ｐ２［Ｗ］を得る。部分反射ミラー２２ａは、レーザ発振器３ａから出力されるレーザ光Ｌの一部（３％程度）の光を反射し、残りの光を光ガイド管４内に透過させるものである。
【００１９】
パワーセンサ２３はカロリーメータであり、鋼板１０の加工点に照射されるレーザ光Ｌのうち、部分反射ミラー２３ａで反射された光の強度に対応する熱量を検出し、検出値Ｐ３［Ｗ］を得る。部分反射ミラー２３ａは、加工点に照射されるレーザ光Ｌの一部（３％程度）の光を反射し、残りの光を透過させるものである。この部分反射ミラー２３ａを透過した光は、加工光として鋼板１０に照射される。
【００２０】
各パワーセンサ２１〜２３は、所定サンプリング周期（例えば１回／１日）で取得した検出値Ｐ１〜Ｐ３を異常診断部２４に出力する。異常診断部２４では、これらの検出値を比較することでレーザ加工機１の各構成部位の出力効率を演算し、その演算結果をもとに異常診断を行う。
本実施形態では、異常診断部２４は、レーザ加工機１の構成要素のうち、電力増幅系、レーザ発振系、伝送光学系と、レーザ加工機１の設備全体とをそれぞれ異常診断対象とする構成部位とし、これら異常診断対象の前後でパワーセンサによってパワー（電力又はレーザ出力）を測定する。そして、異常診断対象の前後のパワーを比較し、当該異常診断対象である構成部位の出力効率を演算する。
【００２１】
また、演算した出力効率とそれぞれの異常判定閾値とを比較することで異常診断対象の異常診断を行い、異常が発生していると判断した場合には、ガイダンス部２５に対して異常が発生していることを示す後述する異常信号を出力する。ガイダンス部２５は、入力された異常信号に応じてどの部位で異常が発生しているかを示す情報をモニタ（不図示）等に表示する。
【００２２】
さらに、異常診断部２４は、電力増幅系、レーザ発振系、伝送光学系の各構成部位の出力効率とそれぞれの劣化判定閾値とに基づいて、各構成部位が異常となる（メンテナンスが必要となる）までの残存期間を演算し、これをガイダンス部２５に出力する。このとき、ガイダンス部２５は、入力された残存期間をモニタ（不図示）等に表示する。
このように、異常診断装置２０は、レーザ加工機１に異常が発生するまでの残存期間を報知する事前ガイダンス機能と、レーザ加工機１に実際に異常が発生した際にこれを報知する異常通知機能とを有する。
【００２３】
図２は、異常診断部２４の構成を示すブロック図である。
増幅効率演算部３１は、設定値Ｐｓｅｔとパワーセンサ２１の検出値Ｐ１とを入力し、電力増幅器２へ供給される電力に対する電力増幅器２から出力される電力である電力増幅効率ρ１（＝Ｐ１／Ｐｓｅｔ）を演算する。増幅効率演算部３１は、演算した電力増幅効率ρ１を異常判定部３２及び寿命診断部３３に入力する。
【００２４】
異常判定部３２は、電力増幅効率ρ１を予め設定した異常判定閾値である固定値α１と比較し、電力増幅効率ρ１が固定値α１よりも小さい場合に電力増幅器２に異常が発生していると判断し、電力増幅異常信号Ｅｒｒ１＝１をガイダンス部２５に出力する。一方、電力増幅効率ρ１が固定値α１以上であり、電力増幅器２が正常であると判断した場合には、電力増幅異常信号Ｅｒｒ１＝０をガイダンス部２５に出力する。
【００２５】
また、寿命診断部３３は、電力増幅異常信号Ｅｒｒ１＝０であるときに寿命診断処理を行う。寿命診断処理では、電力増幅効率ρ１の経時変化率を演算すると共に、演算した経時変化率に基づいて電力増幅器２のメンテナンスが必要となるまでの残存期間Ｔ１を演算し、ガイダンス部２５に出力する。この寿命診断処理については後で詳述する。
発振効率演算部３４は、パワーセンサ２１の検出値Ｐ１とパワーセンサ２２の検出値Ｐ２とを入力し、レーザ発振器３ａに供給される電力に対するレーザ発振器３ａの光励起後の出力である発振効率ρ２（＝Ｐ２／Ｐ１）を演算する。発振効率演算部３４は、演算した発振効率ρ２を異常判定部３５及び寿命診断部３６に入力する。
【００２６】
異常判定部３５は、発振効率ρ２を予め設定した異常判定閾値である固定値α２と比較し、発振効率ρ２が固定値α２よりも小さい場合にレーザ発振器３ａに異常が発生していると判断し、レーザ発振異常信号Ｅｒｒ２＝１をガイダンス部２５に出力する。一方、発振効率ρ２が固定値α２以上であり、レーザ発振器３ａが正常であると判断した場合には、発振異常信号Ｅｒｒ２＝０をガイダンス部２５に出力する。
【００２７】
また、寿命診断部３６は、発振異常信号Ｅｒｒ２＝０であるときに寿命診断処理を行う。寿命診断処理では、発振効率ρ２の経時変化率を演算すると共に、演算した経時変化率に基づいてレーザ発振器３ａのメンテナンスが必要となるまでの残存期間Ｔ２を演算し、ガイダンス部２５に出力する。この寿命診断処理については後で詳述する。
さらに、伝送効率演算部３７は、パワーセンサ２２の検出値Ｐ２とパワーセンサ２３の検出値Ｐ３とを入力し、レーザ発振器３ａの出力に対する伝送光学系を伝播した後の加工点での出力である伝送効率ρ３（＝Ｐ３／Ｐ２）を演算する。伝送効率演算部３７は、演算した伝送効率ρ３を異常判定部３８及び寿命診断部３９に入力する。
【００２８】
異常判定部３８は、伝送効率ρ３を予め設定した異常判定閾値である固定値α３と比較し、伝送効率ρ３が固定値α３よりも小さい場合に伝送光学系に異常が発生していると判断し、光学系異常信号Ｅｒｒ３＝１をガイダンス部２５に出力する。一方、伝送効率ρ３が固定値α３以上であり、伝送光学系が正常であると判断した場合には、光学系異常信号Ｅｒｒ３＝０をガイダンス部２５に出力する。
【００２９】
また、寿命診断部３９は、光学系異常信号Ｅｒｒ３＝０であるときに寿命診断処理を行う。寿命診断処理では、伝送効率ρ３の経時変化率を演算すると共に、演算した経時変化率に基づいて伝送光学系のメンテナンスが必要となるまでの残存期間Ｔ３を演算し、ガイダンス部２５に出力する。この寿命診断処理については後で詳述する。
また、出力効率演算部４０は、設定値Ｐｓｅｔとパワーセンサ２３の検出値Ｐ３とを入力し、レーザ加工機１に供給される電力に対する最終的な加工点での出力である出力効率ρ´（＝Ｐ３／Ｐｓｅｔ）を演算する。出力効率演算部４０は、演算した出力効率ρ４を異常判定部４１及び寿命診断部４２に入力する。
【００３０】
異常判定部４１は、出力効率ρ´を予め設定した異常判定閾値である固定値α４と比較し、出力効率ρ´が固定値α４よりも小さい場合にレーザ加工機１に異常が発生していると判断し、設備異常信号Ｅｒｒ４＝１をガイダンス部２５に出力する。一方、出力効率ρ´が固定値α４以上であり、レーザ加工機１が正常であると判断した場合には、設備異常信号Ｅｒｒ４＝０をガイダンス部２５に出力する。
また、寿命診断部４２は、設備異常信号Ｅｒｒ４＝０であるときに寿命診断処理を行う。寿命診断処理では、出力効率ρ´の経時変化率を演算すると共に、演算した経時変化率に基づいてレーザ加工機１のメンテナンスが必要となるまでの残存期間Ｔ４を演算し、ガイダンス部２５に出力する。
【００３１】
以下、各寿命診断部で実行する寿命診断処理について説明する。各寿命診断部は同様の寿命診断処理を行うため、ここでは寿命診断部３９で実行する寿命診断処理を例に挙げて説明する。
図３は、寿命診断部３９の構成を示すブロック図である。
減算器３９ａは、伝送効率演算部３７で演算した１回目のサンプリングの伝送効率（伝送効率初期値）ρ３＿０から、今回のサンプリングの伝送効率（現在の伝送効率）ρ３を減算し、伝送効率差分Δρ３（＝ρ３＿０−ρ３）を演算する。
減算器３９ｂは、現在の伝送効率ρ３から予め設定した劣化判定閾値である伝送効率異常閾値ρ３´を減算する。ここで、伝送効率異常閾値ρ３´は、伝送光学系のメンテナンスが必要な伝送効率とし、例えば異常判定部３８で伝送光学系の異常判定に用いる固定値α３と同等又は固定値α３よりも若干大きい値に設定する。
【００３２】
加算器３９ｃは、上記伝送効率差分Δρ３をサンプリング毎に累積し、伝送効率差分累積値ΣΔρ３を演算する。
除算器３９ｄは、伝送効率差分累積値ΣΔρ３を伝送効率測定サンプル数の累積値ΣＮで除算する。これにより、除算器３９ｄからは、伝送効率ρ３の経時変化速度（＝ΣΔρ３／ΣＮ）が導出される。
最後に、除算器３９ｅは、減算器３９ｂで演算した現在の伝送効率ρ３と伝送効率異常閾値ρ３´との偏差を、除算器３９ｄで演算した伝送効率ρ３の経時変化速度で除算する。これにより、現在の伝送効率ρ３が伝送効率異常閾値ρ３´に到達するまでのサンプル数が求められる。このサンプル数に対応する時間（日数）が、伝送光学系のメンテナンスが必要となるまでの残存期間Ｔ３となる。
【００３３】
寿命診断部３９は、上記のようにして演算された残存期間Ｔ３をガイダンス部２５に出力する。このとき、ガイダンス部２５は、入力された残存期間Ｔ３をモニタ等に表示し、オペレータに伝送光学系が異常となるまでの期間を報知する。
なお、上記において、パワーセンサ２１〜２３が検出手段に対応し、増幅効率演算部３１、発振効率演算部３４、伝送効率演算部３７及び出力効率演算部４０が出力効率演算手段に対応している。また、異常判定部３２，３５，３８，４１及びガイダンス部２５が異常報知手段に対応している。
さらに、図３の減算器３９ａ、加算器３９ｃ及び除算器３９ｄが経時変化速度演算手段に対応し、減算器３９ｂ及び除算器３９ｅが予測手段に対応している。また、寿命診断部３３，３６，３９，４２及びガイダンス部２５が事前報知手段に対応している。
【００３４】
以下、本実施形態の動作及び効果について説明する。
先ず、レーザ加工機１による鋼板１０の加工作業開始時に、異常診断装置２０はレーザ加工機１の各構成部位の出力効率を演算し、それをそれぞれの初期値として設定する。すなわち、加工作業開始時に検出した各パワーセンサ２１〜２３の検出値Ｐ１〜Ｐ３と、予め設定された設定値Ｐｓｅｔとに基づいて、電力増幅系の出力効率である電力増幅効率ρ１の初期値ρ１＿０＝Ｐ１／Ｐｓｅｔ、レーザ発振系の出力効率である発振効率ρ２の初期値ρ２＿０＝Ｐ２／Ｐ１、伝送光学系の出力効率である伝送効率ρ３の初期値ρ３＿０＝Ｐ３／Ｐ２、レーザ加工機１の出力効率ρ´の初期値ρ´＿０＝Ｐ３／Ｐｓｅｔを演算しておく。
【００３５】
そして、レーザ加工機１による鋼板１０の加工作業を開始し、異常診断装置２０は、各出力効率ρ１〜ρ３及びρ´を１回／１日の周期で演算する。例えば、伝送光学系について着目すると、異常診断装置２０は、このとき演算した伝送効率ρ３を、予め設定した固定値α３と比較することで、伝送光学系に異常が発生しているか否かを判定する。伝送効率ρ３が固定値α３よりも大きく、伝送光学系が正常であると判断した場合には、光学系異常信号Ｅｒｒ３を“０”に設定する。
したがって、異常診断装置２０は、ガイダンス部２５による異常発生通知は行わず、伝送光学系に異常が発生するまでの残存期間Ｔ３を報知する事前ガイダンスを行う。
【００３６】
レーザ加工機１による鋼板１０の加工作業を繰り返していると、光学系を構成している伝送ミラー（全反射ミラー５ａ〜５ｅ）の汚損等により、加工点におけるレーザ光Ｌの出力が徐々に低下するため、パワーセンサ２３の検出値Ｐ３が低下する。
実際にレーザ加工機１で加工作業を行った場合のパワーセンサ２２，２３の検出値Ｐ２，Ｐ３及び伝送効率ρ３の変化を図４（ａ）に示す。この図４（ａ）に示すように、レーザ発振器３ａの出力（検出値Ｐ２）が略一定であっても、上記要因により検出値Ｐ３が低下すると、それに伴って伝送効率ρ３（＝Ｐ２／Ｐ３）が初期値ρ３＿０に対して徐々に低下する。
【００３７】
そこで、異常診断装置２０は、この伝送効率ρ３の低下傾向を監視することで、伝送効率ρ３が伝送光学系のメンテナンスが必要となる伝送効率である伝送効率異常閾値ρ３´に到達するまでの残存期間Ｔ３を予測する。
具体的には、今回のサンプリングで演算した現在の伝送効率ρ３を、加工作業開始時に演算した伝送効率の初期値ρ３＿０と比較し、当該初期値との差分Δρ３を演算する（図３の減算器３９ａ）。また、当該差分Δρ３に基づいて、伝送効率ρ３の経時変化速度を演算する（加算器３９ｃ及び除算器３９ｄ）。
【００３８】
次に、異常診断装置２０は、現在の伝送効率ρ３を、予め設定した伝送効率異常閾値ρ３´と比較し、当該伝送効率異常閾値ρ３´との差分を演算する（減算器３９ｂ）。そして、現在の伝送効率ρ３と伝送効率異常閾値ρ３´との差分を、伝送効率ρ３の経時変化速度で除算し、現在の伝送効率ρ３が伝送効率異常閾値ρ３´に到達するまでの残存期間Ｔ３を演算する（除算器３９ｅ）。
異常診断装置２０は、演算した残存期間Ｔ３をモニタ等に表示することで、オペレータに光学系のメンテナンス時期を報知する。
【００３９】
図４（ｂ）は、残存期間Ｔ３の予測結果を示す図である。なお、ここでは、劣化判定閾値である伝送効率異常閾値ρ３´を、異常判定閾値である固定値α３と同等の値に設定している。
この図４（ｂ）に示すように、加工作業開始から１０日程度は、残存期間Ｔ３の予測結果に変動が見られるが、その後はほぼ安定して残存期間Ｔ３を予測できていることがわかる。また、この例では、加工作業開始日から１４０日程度が経過した時刻ｔ１で、出力効率ρ３が異常閾値ρ３´を下回ると予測している。これは、実際に出力効率ρ３が固定値α３（ここでは７５％）を下回って異常検出となる時刻ｔ２に近い値であり、メンテナンス時期を正しくガイダンスできている結果が得られた。
このように、伝送効率ρ３ほぼ一定の速度で徐々に低下する傾向があることを利用し、伝送効率ρ３の経時変化速度から残存期間Ｔ３を予測するので、伝送光学系のメンテナンス時期を適切に予測することができる。
【００４０】
また、残存期間Ｔ３の演算に用いる経時変化速度として、単純に現在の伝送効率ρ３と初期値路ρ３＿０との偏差Δρ３をサンプリング数Ｎで除算した値を用いるのではなく 、過去の各サンプリングで演算した偏差Δρ３の累積値ΣΔρ３を、サンプリング数Ｎの累積値ΣＮで除算した値を用いる。そのため、一時的な伝送効率ρ３の変動に影響されずに安定して経時変化速度を予測することができる。経時変化速度の予測精度は、サンプリングの回数が増えるほど高くなり、その結果、残存期間Ｔ３の予測精度も向上する。
このメンテナンス時期の事前ガイダンスは、上述した伝送光学系以外の構成部位（電力増幅系、レーザ発振系、レーザ加工機１の設備全体についてもそれぞれ実施する。したがって、オペレータは各構成部位のメンテナンス時期を個別に認識することができる。
【００４１】
そして、その後もレーザ加工機１の加工作業を継続し、各構成部位の出力効率ρ１〜ρ３及びρ´が異常判定閾値（固定値α１〜α４）を下回ると、異常診断装置２０は、そのタイミングで異常が発生していることをオペレータに報知する。
図５は、ある期間の各構成部位の出力効率の変化を示す図である。
この図５（ａ）に示すように、時刻ｔ１１で伝送効率ρ３が固定値α３（ここでは７５％）よりも小さくなると、異常診断装置２０は、伝送光学系に異常が発生していると判断し、図５（ｂ）に示すように光学系異常信号Ｅｒｒ３を“１”に設定する。すると、異常診断装置２０は、ガイダンス部２５による異常発生通知を行い、伝送光学系に異常が発生していることをオペレータに報知する。
【００４２】
その後、図５（ａ）に示すように、時刻ｔ１２で出力効率ρ´が固定値α４（ここでは７５％）よりも小さくなると、異常診断装置２０は、図５（ｂ）に示すように、そのタイミングで設備異常信号Ｅｒｒ４を“１”に設定する。すなわち、異常診断装置２０は、このタイミングでガイダンス部２５による異常発生通知を行い、レーザ加工機１の設備異常が発生していることをオペレータに報知する。
このように、レーザ加工機１を構成する各構成部位の出力効率をそれぞれ異常判定閾値と比較して異常判定を行い、異常を検出した場合には個別に報知するので、オペレータは異常が発生している箇所を容易に特定することができる。
なお、ここではα３＝α４に設定しているが、異常判定閾値である固定値α１〜α４は任意の値に設定可能である。
【００４３】
以上のように、本実施形態では、レーザ加工機１を構成する各構成部位の前後のパワーをパワーセンサで検出し、そのパワーセンサの出力を比較することで、レーザ光の加工点出力値の変動要因となる部位の特定を行うことができる。
このとき、異常診断対象とする構成部位を、電力増幅系、レーザ発振系、伝送光学系とし、出力設定値（Ｐｓｅｔ）、電力増幅器の出力（Ｐ１）、レーザ発振器の出力（Ｐ２）及び加工点出力（Ｐ３）を用いて設備状態の診断を行うので、状態診断を細分して行うことが可能である。したがって、出力設定値（Ｐｓｅｔ）と加工点出力（Ｐ３）のみで設備診断を行う場合とは異なり、例えば伝送光学系のみの効率を監視することが可能となる。そのため、各構成部位の正確なメンテナンス周期を個別にガイダンスすることができる。
このように、最適なメンテナンス時期を判断しオペレータに報知することができるので、メンテナンス時間及びコストの削減を図ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…レーザ加工機、２…電力増幅器、３…発振器本体、３ａ…レーザ発振器、４…光ガイド管、５ａ〜５ｅ…全反射ミラー、６…加工ヘッド、１０…鋼板、２０…異常診断装置、２１，２２，２３…パワーセンサ、２１ａ，２２ａ，２３ａ…フィルタ、２４…異常診断部、３１…増幅効率演算部、３２…異常判定部、３３…寿命診断部、３４…発振効率演算部、３５…異常判定部、３６…寿命診断部、３７…伝送効率演算部、３８…異常判定部、３９…寿命診断部
【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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