(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器において、該レーザ発振器からの出力先をハンデイトーチ側か自動加工機用トーチ側かのいずれかに選択して、選択された前記いずれかのトーチからワークにレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、ハンデイトーチが選択された場合、オペレータがハンデイトーチにおける加工条件を制御装置に入力し、この入力された加工条件による光出力が前記ハンデイトーチで使用し得る制限内であるかどうかを前記制御装置により判断し、前記制限内の光出力である場合には、前記加工条件をメモリに記憶すると共に前記レーザ発振器への光出力の指令を行い、前記制限を越えているときはこれをオペレータに通知し、この通知によりオペレータが前記制限内の光出力になるようにレーザのパルス周波数を低下させる加工条件を再入力し、もしくは前記加工条件を自動的に前記制限内に修正することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
パルスレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器において、該レーザ発振器からの出力先をハンデイトーチ側か自動加工機用トーチ側かのいずれかに選択して、選択された前記いずれかのトーチからワークにレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、前記レーザ発振器からの出力先がハンデイトーチ側か自動加工機側かのどちらが選択されているかを制御装置により判断し、前記ハンデイトーチが選択されている場合には、前記レーザ発振器に指令を与えるための加工条件に基づいて計算した光出力がハンデイトーチで使用し得る制限を越えるとき、前記制限内の光出力になるようにレーザのパルス周波数を自動的に低下させた加工条件を前記レーザ発振器に指令することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項３】
パルスレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器において、該レーザ発振器からの出力先をハンデイトーチ側か自動加工機用トーチ側かのいずれかに選択して、選択された前記いずれかのトーチからワークにレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、ハンデイトーチが選択された場合、このハンデイトーチで使用する加工条件をオペレータが制御装置に入力するための入力装置と、この入力された加工条件による光出力が前記ハンデイトーチで使用し得る制限内であるか否かを判断する比較判断装置と、前記入力された加工条件による光出力が前記制限内である場合には該加工条件を記憶するメモリと、前記入力された加工条件による光出力が前記制限を越えているときは、前記制限内の光出力になるようにレーザのパルス周波数を低下させる加工条件の再入力により光出力を修正する制御装置とを設けてなることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
パルスレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器において、該レーザ発振器からの出力先をハンデイトーチ側か自動加工機用トーチ側かのいずれかに選択して、選択された前記いずれかのトーチからワークにレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記レーザ発振器からの出力先がハンデイトーチ側か自動加工機側かのどちらが選択されているかを制御装置により判断し、前記ハンデイトーチが選択されている場合には、前記レーザ発振器に指令を与えるための加工条件に基づいて計算した光出力がハンデイトーチで使用し得る制限内であることを判断する比較判断装置と、前記計算した光出力が制限を越えるとき、前記光出力を前記制限内に収めるべく前記制限内の光出力になるようにレーザのパルス周波数を自動的に低下させ加工条件を前記レーザ発振器に指令する制御装置とを設けてなることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＹＡＧレーザビームは光ファイバで加工点まで導くことができ、レーザ発振器と加工点との位置関係は基本的に自由である。この特徴を活かして１つのレーザ発振器でレーザビームを時分割で２点以上の加工点に導くことが行われている。
【０００３】
上記のＹＡＧレーザビームを２点の加工点に分岐した場合、１点は光ファイバを経てロボットなどのレーザ自動加工機に導かれてワークの切断や溶接加工などのレーザ加工が行なわれる。もう１点は光ファイバを経てハンディトーチに導かれ、このハンディトーチによりワークを上記のレーザ自動加工機にかける前に人間が行う仮止め溶接等の作業に使われる。
【０００４】
ハンディトーチは人の手に持てなくてはならないために、光ファイバの出口から加工点までの光学系、冷却系およびガス系の容量を小さく、また重量を軽く制限される必要があるので、必然的にレーザビームの出力（本明細書では、以下、「光出力」という）が制限される。一方、レーザ自動加工機では光出力にハンディトーチのような制限を持たない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したハンディトーチは人の手に持てるように小さく軽くする必要性のために冷却系の能力が制限されるので、ハンディトーチに過大な光出力が与えられると発熱し、オペレータがやけどをしたり、ハンディトーチが破損する可能性がある。
【０００６】
また、大きな光出力は、その出力に応じて人に対するレーザ光の危険性が増大するものである。
【０００７】
以上のように、レーザ発振器からのレーザビームが複数の加工点に分岐される場合には、上述したように光出力に制限のあるハンディトーチ側と、光出力に制限を持たないロボットなどのレーザ自動加工機側とに出力されることになる。
【０００８】
ところが、レーザ発振器は１つであるので必然的にレーザ発振器に指令する方法は１つであるために、オペレータはレーザ発振器の光出力を指令する際にハンディトーチ側に出力する場合は光出力を小さくして設定する必要がある。従来のＹＡＧレーザにおいては、光出力の設定はオペレータに任されているのが現状であるので、もしオペレータが間違えて設定してしまった場合は上述したようにオペレータのやけどやハンディトーチの破損等の大変危険な状態が発生してしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は叙上の課題を解決するためになされたもので、その目的は、光出力に制限のある側と制限のない側にレーザビームを出力するＹＡＧレーザにおいて、光出力に制限のあるハンディトーチ側に分岐が選択されている場合には、光出力を制限する機能を備えることによりオペレータの安全を図り得るレーザ加工方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
【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ーザ加工方法は、パルスレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器において、該レーザ発振器からの出力先をハンデイトーチ側か自動加工機用トーチ側かのいずれかに選択して、選択された前記いずれかのトーチからワークにレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、ハンデイトーチが選択された場合、オペレータがハンデイトーチにおける加工条件を制御装置に入力し、この入力された加工条件による光出力が前記ハンデイトーチで使用し得る制限内であるかどうかを前記制御装置により判断し、前記制限内の光出力である場合には、前記加工条件をメモリに記憶すると共に前記レーザ発振器への光出力の指令を行い、前記制限を越えているときはこれをオペレータに通知し、この通知によりオペレータが前記制限内の光出力になるようにレーザのパルス周波数を低下させる加工条件を再入力し、もしくは前記加工条件を自動的に前記制限内に修正することを特徴とするものである。
【００１１】
したがって、ハンディトーチ側で使用する加工条件を入力するときにはハンディトーチで使用し得る制限を越えるような光出力の加工条件が記憶されないように入力チェックがかかり、その旨をオペレータに通知、もしくは前記加工条件が自動的に前記制限内に修正される。オペレータがハンディトーチを使用するときは常にハンディトーチの制限内の光出力がレーザ発振器から出力されるため、ハンディトーチの破損防止やオペレータの安全が図られる。
【００１２】
請求項２によるこの発明のレーザ加工方法は、パルスレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器において、該レーザ発振器からの出力先をハンデイトーチ側か自動加工機用トーチ側かのいずれかに選択して、選択された前記いずれかのトーチからワークにレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、前記レーザ発振器からの出力先がハンデイトーチ側か自動加工機側かのどちらが選択されているかを制御装置により判断し、前記ハンデイトーチが選択されている場合には、前記レーザ発振器に指令を与えるための加工条件に基づいて計算した光出力がハンデイトーチで使用し得る制限を越えるとき、前記制限内の光出力になるようにレーザのパルス周波数を自動的に低下させた加工条件を前記レーザ発振器に指令することを特徴とするものである。
【００１３】
したがって、ＹＡＧレーザがハンディトーチ側に選択されている場合で、出力しようとしている加工条件がハンディトーチで使用し得る制限を越えている場合には自動的に光出力が前記制限内に収まるように加工条件が修正変更されレーザ発振器に指令されるので、オペレータがハンディトーチを使用するときは常にハンディトーチの制限内の光出力がレーザ発振器から出力されるため、ハンディトーチの破損防止やオペレータの安全が図られる。
【００１６】
請求項３によるこの発明のレーザ加工装置は、パルスレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器において、該レーザ発振器からの出力先をハンデイトーチ側か自動加工機用トーチ側かのいずれかに選択して、選択された前記いずれかのトーチからワークにレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、ハンデイトーチが選択された場合、このハンデイトーチで使用する加工条件をオペレータが制御装置に入力するための入力装置と、この入力された加工条件による光出力が前記ハンデイトーチで使用し得る制限内であるか否かを判断する比較判断装置と、前記入力された加工条件による光出力が前記制限内である場合には該加工条件を記憶するメモリと、前記入力された加工条件による光出力が前記制限を越えているときは、前記制限内の光出力になるようにレーザのパルス周波数を低下させる加工条件の再入力により光出力を修正する制御装置とを設けてなることを特徴とするものである。
【００１７】
したがって、請求項１記載の作用と同様であり、ハンディトーチ側で使用する加工条件を入力するときにはハンディトーチで使用し得る制限を越えるような光出力の加工条件が記憶されないように入力チェックがかかり、加工条件が自動的に前記制限内に修正される。オペレータがハンディトーチを使用するときは常にハンディトーチの制限内の光出力がレーザ発振器から出力されるので、ハンディトーチの破損防止やオペレータの安全が図られる。
【００１８】
請求項４によるこの発明のレーザ加工装置は、パルスレーザを発振するＹＡＧレーザ発振器において、該レーザ発振器からの出力先をハンデイトーチ側か自動加工機用トーチ側かのいずれかに選択して、選択された前記いずれかのトーチからワークにレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、前記レーザ発振器からの出力先がハンデイトーチ側か自動加工機側かのどちらが選択されているかを制御装置により判断し、前記ハンデイトーチが選択されている場合には、前記レーザ発振器に指令を与えるための加工条件に基づいて計算した光出力がハンデイトーチで使用し得る制限内であることを判断する比較判断装置と、前記計算した光出力が制限を越えるとき、前記光出力を前記制限内に収めるべく前記制限内の光出力になるようにレーザのパルス周波数を自動的に低下させ加工条件を前記レーザ発振器に指令する制御装置とを設けてなることを特徴とするものである。
【００１９】
したがって、請求項２記載の作用と同様であり、ＹＡＧレーザがハンディトーチ側に選択されている場合で、出力しようとしている加工条件がハンディトーチで使用し得る制限を越えている場合には自動的に光出力が前記制限内に収まるように加工条件が修正変更されレーザ発振器に指令されるので、オペレータがハンディトーチを使用するときは常にハンディトーチの制限内の光出力がレーザ発振器から出力されるため、ハンディトーチの破損防止やオペレータの安全が図られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ加工方法およびその装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図３を参照するに、本実施の形態に係わるＹＡＧレーザ装置１は、レーザ発振器５で発振されたレーザビームを光ファイバ３で加工点まで導くことができ、レーザ発振器５と加工点との位置関係は基本的に自由である。この特徴を活かして１つのレーザ発振器５でレーザビームを時分割で２点以上の加工点に導くことが行われる。
【００２２】
一例として図３を参照するに、上記のＹＡＧレーザ装置１のレーザビームを２点の加工点に分岐した場合、１点は光ファイバ３Ａを経てレーザ自動加工機７としての例えばＸ，Ｙ，Ｚ方向の三次元方向に移動可能なロボットのアーム９の先端に設けられたレーザ加工ヘッド１１へ送られる。このレーザビームはレーザ加工ヘッド１１の内部に設けられた焦光レンズで集光される。前記レーザ加工ヘッド１１の先端部には、集光されたレーザビームをワークＷに向けて出射するためのノズルを備えた自動加工機用トーチ１３が設けられており、所望の形状に切断や溶接加工などのレーザ加工が行なわれる。
【００２３】
また、もう１点は光ファイバ３Ｂを経てハンディトーチ１５に導かれ、このハンディトーチ１５によりワークＷを上記のレーザ自動加工機７にかける前に人間が行う仮止め溶接等の作業に使われる。
【００２４】
ハンディトーチ１５は人の手に持てなくてはならないために、光ファイバ３Ｂの出口から加工点までの光学系、冷却系およびガス系の容量を小さく、また重量を軽く制限される必要がある。一方、ロボットなどのレーザ自動加工機７はレーザビームの出力（光出力）がハンディトーチ１５のような制限を持たない。
【００２５】
たとえ複数の加工点に分岐するとしても、レーザ発振器５は１つであるのでレーザ発振器５に指令する方法は１つである。したがって、レーザ発振器５に光出力を指令するとき、ハンディトーチ１５の側に出力する場合は光出力を小さくして設定する必要がある。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態の主要部を構成する光出力の設定方法について詳しく説明する。
【００２７】
レーザ加工の加工条件は、光の高さ、パルスの幅、周波数で規定され、光出力は前記各データに基づく演算結果により大まかに算出される。例えば、光の高さ（強さ）は一般にＹＡＧレーザ１のランプに印可する電圧（Ｖp）×電流（Ｉp）に変換効率（ｅ）をかけたもので決まり、ＹＡＧレーザ装置１のランプに印可する電圧、電流の幅（Ｌ）、周波数（ｆ）がそのまま光のパルス幅、周波数となって出力される。したがって、光出力の演算式は以下の通りとなる。
【００２８】
【数１】
光出力＝ｅ・Ｖp・Ｉp・Ｌ・ｆ
（但し、ＶpとＩpは一般的に以下のような関係にある。
Ｖp＝Ｋ0・Ｉp1/2
ＫO：ランプ固有の常数）
ＹＡＧレーザ装置１には上記の光出力を設定するための制御装置１７が設けられている。制御装置１７としては、図３に示されているように上記の加工条件を入力する入力装置１９と表示装置２１と、入力されたデータに基づいて光出力を計算する演算装置２３と、この演算された光出力の計算値や各データ等の加工条件や、ハンディトーチ１５の側へ出力される光出力の制限値を予め記憶するメモリ２５と、入力された加工条件に基づいて計算された光出力の計算値が予め記憶された制限値内にあるか、あるいは制限値を越えているかを比較判断する比較判断装置２７と、から構成されている。
【００２９】
制御装置１７についてより詳しくは、以下の２通りの条件の場合を例にとって制御装置１７の機能と作用について説明する。
【００３０】
１つ目の例は、入力した加工条件がハンディトーチ１５の側で使用されることが予め分かっている場合である。
【００３１】
オペレータにより加工条件が入力された場合、上述した演算式により光出力を計算で求めることができるので、そのレーザ加工がハンディトーチ１５によって行われる場合であって、しかも光出力の計算値がハンディトーチ１５で使用し得る制限値を越えるときはレーザ発振器５から光出力が出力されず、入力した加工条件の数値を訂正するようオペレータに通知されるものである。
【００３２】
ワークＷの材質、板厚、切断や溶接等の加工方法などの加工条件を幾つか記憶し、それぞれに番号を割り当てる。このとき、自動加工機用トーチ１３の側の加工条件とハンディトーチ１５の側の加工条件があるので、予めハンディトーチ１５の側の専用の加工条件番号が決められてメモリ２５に記憶される。そして、ハンディトーチ１５の側でレーザビームを出力する場合には、前記ハンディトーチ１５の側の加工条件番号を選択しなければならないシステムである。
【００３３】
より詳しくは、図１を参照するに、オペレータがハンディトーチ１５の側の加工条件番号を選択しデータを入力する（ステップＳ１）。制御装置１７では入力したデータに基づいて上述した演算式により光出力が計算で求められる（ステップＳ２）。この光出力の計算値が比較判断装置２７によりハンディトーチ１５で使用し得る制限値を越えるかどうかを比較判断される（ステップＳ３）。制限値を越えるときは、その旨が表示装置２１に画面表示あるいは音声によりオペレータに通知される。
【００３４】
この通知を受けて、オペレータは前の加工条件を訂正し再び入力する（ステップＳ３からＳ１へ戻る）。この訂正されたデータに基づいて再び上述した演算式により光出力が計算され、この光出力の計算値が制限値を越えない場合は加工条件番号が付されてメモリ２５に記憶されると共に制御装置１７からレーザ発振器５に光出力の指令が発生される（ステップＳ４〜Ｓ６）。
【００３５】
なお、上記の光出力の計算値が制限値を越えるときは、上述した例のようにオペレータに通知せずに自動的に制限値内に収まるように修正され、この修正された加工条件に番号が付されてメモリ２５に記憶することもできる。例えば、制御装置１７に予め加工条件の修正用演算式をプログラミングしておき、このプログラムに基づいて自動的に修正されるようにできる。
【００３６】
以上のように、ハンディトーチ１５の側専用の加工条件番号にはハンディトーチ１５で使用し得る制限を越えるような光出力の加工条件が記憶されないように入力チェックがかかるので、オペレータがハンディトーチ１５を使用するときは常にハンディトーチ１５の制限内の光出力がレーザ発振器５から出力されるため、ハンディトーチ１５の破損防止やオペレータの安全を図ることができる。
【００３７】
２つ目の例は、上記の１つ目の例で述べたような入力チェックがかかっていない加工条件でハンディトーチ１５を使用する場合である。
【００３８】
図２を参照するに、レーザ加工指令が与えられたとき（ステップＳ１１）、レーザ発振器５の分岐がハンディトーチ１５の側とレーザ自動加工機７の側とのどちらを選択しているかを制御装置１７により判断する（ステップＳ１２）。レーザ自動加工機７の側を選択されている場合は自動的にレーザ発振器５に光出力の指令が与えられる（ステップＳ１２からステップＳ１５へ）。
【００３９】
ハンディトーチ１５の側に選択されている場合は、出力しようとしている加工条件に基づいて演算装置２３にて前述した光出力の演算式により予想される光出力が計算される。この光出力の計算値がハンディトーチ１５で使用し得る制限を越えているかどうかを比較判断装置２７により判断される（ステップＳ１３）。
【００４０】
制限を越えないことが予想される場合には自動的にレーザ発振器５に光出力の指令が与えられる（ステップＳ１３からステップＳ１５へ）。制限を越えることが予想される場合は自動的に光出力が前記制限内に収まるように加工条件が修正変更され、その後自動的にレーザ発振器５に光出力の指令が与えられる（ステップＳ１４及びＳ１５）。
【００４１】
ちなみに、ＹＡＧレーザ装置１による溶接加工では周波数を低下させても加工できる速度が変化するだけであるので、例えばハンディトーチ１５の側で仮止め溶接が行われる場合、上記のように光出力がハンディトーチ１５で使用し得る制限内に収まるように自動的に加工条件を修正変更するには、周波数を下げることにより光出力を低下させる方法が簡単である。
【００４２】
以上のように、ＹＡＧレーザ装置１の分岐がハンディトーチ１５の側に選択されている場合で、出力しようとしている加工条件がハンディトーチ１５で使用し得る制限を越えている場合には自動的に光出力が前記制限内に収まるように加工条件が修正変更されレーザ発振器５に指令されるので、オペレータがハンディトーチ１５を使用するときは常にハンディトーチ１５の制限内の光出力がレーザ発振器５から出力されるため、ハンディトーチ１５の破損防止やオペレータの安全を図ることができる。
【００４３】
なお、この発明は前述した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。
【００４４】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態から理解されるように、請求項１の発明によれば、ハンディトーチ側で使用する加工条件を入力するときにはハンディトーチで使用し得る制限を越えるような光出力の加工条件を記憶しないように入力チェックをかけ、その旨をオペレータに通知するのでオペレータが加工条件を修正して再入力できる。もしくは前記加工条件を自動的に前記制限内に修正するので、オペレータがハンディトーチを使用するときは常にハンディトーチの制限内の光出力をレーザ発振器から出力できる。したがって、ハンディトーチの破損防止やオペレータの安全を図ることができる。
【００４５】
請求項２の発明によれば、ＹＡＧレーザビームがハンディトーチ側に選択されている場合で、出力しようとしている加工条件がハンディトーチで使用し得る制限を越えている場合には自動的に光出力が前記制限内に収まるように加工条件を修正変更してレーザ発振器に指令するので、オペレータがハンディトーチを使用するときは常にハンディトーチの制限内の光出力をレーザ発振器から出力できる。したがって、ハンディトーチの破損防止やオペレータの安全を図ることができる。
【００４７】
請求項３の発明によれば、請求項１記載の効果と同様であり、ハンデイトーチ側で使用する加工条件を入力するときにはハンデイトーチで使用し得る制限を越えるような光出力の加工条件を記憶しないように入力チェックをかけ、加工条件を自動的に前記制限内に修正するので、オペレータがハンデイトーチを使用するときは常にハンデイトーチの制限内の光出力をレーザ発振器から出力できる。したがって、ハンデイトーチの破損防止やオペレータの安全を図ることができる。
【００４８】
請求項４の発明によれば、請求項２記載の効果と同様であり、レーザビームがハンデイトーチ側に選択されている場合で、出力しようとしている加工条件がハンデイトーチで使用し得る制限を越えている場合には自動的に光出力が前記制限内に収まるように加工条件を修正変更してレーザ発振器に指令するので、オペレータがハンデイトーチを使用するときは常にハンデイトーチの制限内の光出力をレーザ発振器から出力できる。したがって、ハンデイトーチの破損防止やオペレータの安全を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のフローチャート図である。
【図２】本発明の他の実施の形態のフローチャート図である。
【図３】本発明の実施の形態のＹＡＧレーザの概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ＹＡＧレーザ
３，３Ａ，３Ｂ  光ファイバ
５  レーザ発振器
７  レーザ自動加工機
１３  自動加工機用トーチ
１５  ハンディトーチ
１７  制御装置
１９  入力装置
２１  表示装置
２３  演算装置
２５  メモリ
２７  比較判断装置
【図１】
0004241962.tif 000002
【図２】
0004241962.tif 000003
【図３】
0004241962.tif 000004