特許 6227586 複数の運転モードで動作するレーザ加工システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6227586

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】複数の運転モードで動作するレーザ加工システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20171030BHJP

   B23K 26/382 20140101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/00 N

   B23K26/382

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-73532(P2015-73532)

(22)【出願日】2015年3月31日

(65)【公開番号】特開2016-193441(P2016-193441A)

(43)【公開日】2016年11月17日

【審査請求日】2016年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 一弘

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２７１７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０５１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１０４７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６４６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７１０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０３８２４１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／３８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を生成するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器によって生成されたレーザ光をワークに対して照射し、該ワークをレーザ加工するレーザ加工機であって、前記ワークに対するレーザ光の照射位置を移動させる移動機構を有する、レーザ加工機と、
前記レーザ発振器に供給される電力を決定する運転モードを、レーザ加工を行う前に主放電よりも小さいレーザパワーのレーザ光を生成するベース放電を前記レーザ発振器に実行させる標準待機モードと、前記主放電および前記ベース放電を停止する、該標準待機モードよりも消費電力が小さい省エネモードとの間で切り替えるモード切替部と、
前記ワークのうち、製品として用いられる領域以外の非製品領域に配置された加工開始点に前記照射位置を配置させるように、前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記照射位置を前記加工開始点に配置させたときに、前記モード切替部を制御して、前記運転モードを、前記省エネモードから前記標準待機モードへ切り替える切替制御部と、を備える、レーザ加工システム。

【請求項2】

前記レーザ加工機は、
前記ワークが載置されるテーブルと、
前記レーザ発振器によって生成されたレーザ光を前記テーブルへ向かって出射するノズルと、を有し、
前記移動機構は、前記ノズルおよび前記テーブルを相対的に移動させる、請求項１に記載のレーザ加工システム。

【請求項3】

レーザ光を生成するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器によって生成されたレーザ光をワークに対して照射し、該ワークをレーザ加工するレーザ加工機であって、前記ワークに対するレーザ光の照射位置を移動させる移動機構を有する、レーザ加工機と、
前記レーザ発振器に供給される電力を決定する運転モードを、レーザ加工を行う前のベース放電を前記レーザ発振器に実行させる標準待機モードと、該標準待機モードよりも消費電力が小さい省エネモードとの間で切り替えるモード切替部と、
前記ワークのうち、製品として用いられる領域以外の非製品領域に配置された加工開始点に前記照射位置を配置させるように、前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記照射位置を前記加工開始点に配置させたときに、前記モード切替部を制御して、前記運転モードを、前記省エネモードから前記標準待機モードへ切り替える切替制御部と、を備え、
前記レーザ加工機は、
前記ワークが載置されるテーブルと、
前記レーザ発振器によって生成されたレーザ光を前記テーブルへ向かって出射するノズルと、を有し、
前記移動機構は、前記ノズルおよび前記テーブルを相対的に移動させ、
前記切替制御部は、前記ノズルと前記テーブルとの間のギャップ寸法の制御を開始するギャップ制御開始指令を受け付けたときに、前記運転モードを、前記省エネモードから前記標準待機モードに切り替える、レーザ加工システム。

【請求項4】

レーザ光を生成するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器によって生成されたレーザ光をワークに対して照射し、該ワークをレーザ加工するレーザ加工機であって、前記ワークに対するレーザ光の照射位置を移動させる移動機構を有する、レーザ加工機と、
前記レーザ発振器に供給される電力を決定する運転モードを、レーザ加工を行う前のベース放電を前記レーザ発振器に実行させる標準待機モードと、該標準待機モードよりも消費電力が小さい省エネモードとの間で切り替えるモード切替部と、
前記ワークのうち、製品として用いられる領域以外の非製品領域に配置された加工開始点に前記照射位置を配置させるように、前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記照射位置を前記加工開始点に配置させたときに、前記モード切替部を制御して、前記運転モードを、前記省エネモードから前記標準待機モードへ切り替える切替制御部と、を備え、
前記切替制御部は、レーザ光によって前記加工開始点に孔を形成するピアシング指令を受け付けたときに、前記運転モードを、前記省エネモードから前記標準待機モードに切り替える、レーザ加工システム。

【請求項5】

レーザ光を生成するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器によって生成されたレーザ光をワークに対して照射し、該ワークをレーザ加工するレーザ加工機であって、前記ワークに対するレーザ光の照射位置を移動させる移動機構、および、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光の光路を開閉するシャッタを有する、レーザ加工機と、
前記レーザ発振器に供給される電力を決定する運転モードを、レーザ加工を行う前のベース放電を前記レーザ発振器に実行させる標準待機モードと、該標準待機モードよりも消費電力が小さい省エネモードとの間で切り替えるモード切替部と、
前記ワークのうち、製品として用いられる領域以外の非製品領域に配置された加工開始点に前記照射位置を配置させるように、前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記照射位置を前記加工開始点に配置させたときに、前記モード切替部を制御して、前記運転モードを、前記省エネモードから前記標準待機モードへ切り替える切替制御部と、
前記シャッタの動作を制御するシャッタ制御部であって、前記省エネモードから前記標準待機モードに切り替えるときに、前記シャッタを閉鎖しない、シャッタ制御部と、を備える、レーザ加工システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の運転モードで動作するレーザ加工システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、消費電力の節約の観点から、レーザ加工工程の進行状況に応じて、ベース放電を実行する標準待機モードと、標準待機モードによりも消費電力の小さな省エネモードとの間で運転モードを切り替えるレーザ加工システムが知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−２０５１７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このようなレーザ加工システムにおいて、消費電力の節約とサイクルタイムの短縮とを両立させることが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様において、レーザ加工システムは、レーザ光を生成するレーザ発振器と、レーザ発振器によって生成されたレーザ光をワークに対して照射し、該ワークをレーザ加工するレーザ加工機を備える。レーザ加工機は、ワークに対するレーザ光の照射位置を移動させる移動機構を有する。

【0006】

レーザ加工システムは、レーザ発振器に供給される電力を決定する運転モードを、レーザ加工を行う前のベース放電をレーザ発振器に実行させる標準待機モードと、該標準待機モードよりも消費電力が小さい省エネモードとの間で切り替えるモード切替部を備える。

【0007】

レーザ加工システムは、ワークのうち、製品として用いられる領域以外の非製品領域に配置された加工開始点に照射位置を配置させるように、移動機構を制御する移動制御部と、照射位置を加工開始点に配置させたときに、モード切替部を制御して、運転モードを、省エネモードから標準待機モードへ切り替える切替制御部とを備える。

【0008】

レーザ加工機は、ワークが載置されるテーブルと、レーザ発振器によって生成されたレーザ光をテーブルへ向かって出射するノズルとを有してもよい。移動機構は、ノズルおよびテーブルを相対的に移動させてもよい。

【0009】

切替制御部は、ノズルとテーブルとの間のギャップ寸法の制御を開始するギャップ制御開始指令を受け付けたときに、運転モードを、省エネモードから標準待機モードに切り替えてもよい。

【0010】

切替制御部は、レーザ光によって加工開始点に孔を形成するピアシング指令を受け付けたときに、運転モードを、省エネモードから標準待機モードに切り替えてもよい。

【0011】

レーザ加工機は、レーザ発振器から出射されたレーザ光の光路を開閉するシャッタをさらに有してもよい。レーザ加工システムは、該シャッタの動作を制御するシャッタ制御部をさらに備えてもよい。シャッタ制御部は、省エネモードから標準待機モードに切り替えるときに、シャッタを閉鎖しなくてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ加工システムのブロック図である。

【図2】図１に示すレーザ加工システムの構成図である。

【図3】図１に示すレーザ加工システムの動作フローの一例を示すフローチャートである。

【図4】図３に示すステップＳ４の動作フローを示すフローチャートである。

【図5】図３に示すステップＳ７の動作フローを示すフローチャートである。

【図6】図１に示すレーザ加工システムの動作を時系列で示したタイミングチャートを示す

【図7】図１に示すレーザ加工システムの動作フローの他の例を示すフローチャートである。

【図8】図７に示すステップＳ４’の動作フローを示すフローチャートである。

【図9】図１に示すレーザ加工システムの動作フローのさらに他の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】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係るレーザ加工システム１０について説明する。レーザ加工システム１０は、レーザ発振器１２、レーザ加工機１４、および制御部１６を備える。

【0014】

図２に示すように、レーザ発振器１２は、出力鏡１８、リア鏡２０、レーザ媒質流路２２、第１の放電管２４、第２の放電管２６、放電電源２８、およびシャッタ３０を有する。出力鏡１８およびリア鏡２０は、互いに対向して配置されている。出力鏡１８は、９９％以上の反射率を有する部分反射鏡（いわゆるハーフミラー）から構成される一方、リア鏡２０は、全反射鏡から構成される。

【0015】

第１の放電管２４および第２の放電管２６は、出力鏡１８とリア鏡２０との間に配置される。第１の放電管２４および第２の放電管２６の各々には、主電極と補助電極（ともに図示せず）とが設けられている。

【0016】

レーザ媒質流路２２は、第１の放電管２４および第２の放電管２６の内部と連通している。レーザ媒質流路２２は、例えば炭酸ガスのようなレーザ媒質を内部で循環させる。レーザ媒質流路２２には、送風機３２および熱交換器３４が設けられている。

【0017】

送風機３２は、例えば電動ファンから構成され、レーザ媒質流路２２内でレーザ媒質を流動させる。熱交換器３４は、送風機３２の上流側および下流側に配置され、通過するレーザ媒質を冷却する。

【0018】

放電電源２８は、第１の放電管２４および第２の放電管２６に電力を供給する。具体的には、放電電源２８は、第１の放電管２４および第２の放電管２６の各々に設けられた主電極と補助電極とに、電圧を印加する。

【0019】

放電電源２８から、第１の放電管２４および第２の放電管２６の主電極に電圧が印加されると、第１の放電管２４および第２の放電管２６内のレーザ媒質が励起されて主放電が発生し、レーザ光が生成される。生成されたレーザ光は、出力鏡１８とリア鏡２０との間で光共振することによって増幅され、その一部がレーザ光３６として出力鏡１８から出射される。

【0020】

一方、放電電源２８から、第１の放電管２４および第２の放電管２６の補助電極に電圧が印加されると、ベース放電が発生する。このベース放電を発生させているとき、第１の放電管２４および第２の放電管２６は、上述の主放電よりもレーザパワーが小さいレーザ光を生成する。

【0021】

シャッタ３０は、制御部１６からの指令に応じて、出力鏡１８から出射されたレーザ光３６の光路を開閉する。シャッタ３０によってレーザ光３６の光路が閉鎖されているとき、レーザ光３６は、ビームアブソーバ３８に導かれて、該ビームアブソーバ３８で吸収される。

【0022】

レーザ加工機１４は、レーザ発振器１２によって生成されたレーザ光３６をワークＷに対して照射し、該ワークＷをレーザ加工する。具体的には、レーザ加工機１４は、ベース４０、コラム４２、テーブル４４、ノズル４６、移動機構４８、およびギャップセンサ７２を有する。

【0023】

ベース４０は、作業セルの床の上に固定されている。コラム４２は、ベース４０から図２中のｚ軸プラス方向へ向かって延びている。テーブル４４は、図２中のｘ軸およびｙ軸の方向へ移動可能となるように、ベース４０の上に配置されている。

【0024】

ノズル４６は、ノズル保持部６２を介して、コラム４２にｚ軸方向に移動可能に取り付けられている。ノズル４６は、出力鏡１８から出射されたレーザ光３６を受光し、受光したレーザ光３６を集光して、テーブル４４の方向へ出射する。

【0025】

ノズル４６から出射されたレーザ光３６によって、テーブル４４の上に載置されたワークＷをレーザ加工（レーザ穿孔、またはレーザ切断等）する。ノズル４６には、アシストガス供給部６８が連結されている。レーザ加工を行うとき、アシストガス供給部６８からノズル４６へアシストガスが供給される。

【0026】

移動機構４８は、ノズル４６およびテーブル４４を相対的に移動させ、これにより、ワークＷに対するレーザ光３６の照射位置を相対的に移動させる。具体的には、移動機構４８は、第１のモータ５０、第１のボール螺子機構５２、第２のモータ５４、第２のボール螺子機構５６、第３のモータ５８、および第３のボール螺子機構６０を有する。

【0027】

第１のモータ５０は、ベース４０の上に固定されており、制御部１６からの指令に応じて、出力シャフトを回転駆動する。第１のボール螺子機構５２は、テーブル４４と、第１のモータ５０の出力シャフトとに機械的に連結されている。

【0028】

第１のボール螺子機構５２は、第１のモータ５０の出力シャフトの回転運動をｘ軸方向への運動へ変換し、第１のモータ５０の出力シャフトの回転に伴って、テーブル４４をｘ軸方向へ移動させる。

【0029】

同様に、第２のモータ５４は、ベース４０の上に固定され、制御部１６からの指令に応じて、出力シャフトを回転駆動する。第２のボール螺子機構５６は、テーブル４４と、第２のモータ５４の出力シャフトとに機械的に連結されている。

【0030】

第２のボール螺子機構５６は、第２のモータ５４の出力シャフトの回転運動をｙ軸方向への運動へ変換し、第２のモータ５４の出力シャフトの回転に伴って、テーブル４４をｙ軸方向へ移動させる。

【0031】

一方、第３のモータ５８は、コラム４２の上に固定され、制御部１６からの指令に応じて、出力シャフトを回転駆動する。第３のボール螺子機構６０は、ノズル４６を保持するノズル保持部６２と、第３のモータ５８の出力シャフトとに機械的に連結されている。

【0032】

第３のボール螺子機構６０は、第３のモータ５８の出力シャフトの回転運動をｚ軸方向への運動へ変換し、第３のモータ５８の出力シャフトの回転に伴って、ノズル保持部６２（すなわち、ノズル４６）を、ｚ軸方向へ移動させる。第１のモータ５０、第２のモータ５４、および、第３のモータ５８は、例えば、サーボモータから構成される。

【0033】

ギャップセンサ７２は、制御部１６からの指令に応じて、ノズル４６の先端のレーザ出射口４６ａと、ワークＷとの間のギャップ寸法を非接触で検出する。ギャップセンサ７２は、例えば、変位センサ、または、ＣＣＤもしくはＣＭＯＳセンサ等の撮像センサといった、非接触センサから構成されている。ギャップセンサ７２は、レーザ出射口４６ａとワークＷとの間のギャップ寸法を検出し、制御部１６へ送信する。

【0034】

制御部１６は、プログラム解析部６４（図１）の機能を有する。制御部１６は、プログラム解析部６４として機能して、加工プログラムを読み込み、加工プログラムに含まれる種々の指令の解析を行う。

【0035】

そして、制御部１６は、解析結果に応じて、レーザ発振器１２およびレーザ加工機１４を構成する各要素に指令を送信する。なお、加工プログラムは、例えば、制御部１６に内蔵された記憶部（図示せず）に予め格納される。

【0036】

制御部１６は、モード切替部６６の機能を有する。制御部１６は、モード切替部６６として機能して、レーザ発振器１２の運転モードを、標準待機モードと省エネモードとの間で切り替える。これらの運転モードは、レーザ発振器１２に供給される電力を決定する。

【0037】

具体的には、標準待機モードは、レーザ発振器１２にベース放電を実行させる運転モードである。この標準待機モードにおいては、制御部１６は、放電電源２８に指令を送り、第１の放電管２４および第２の放電管２６の主電極への電圧印加を停止する一方、第１の放電管２４および第２の放電管２６の補助電極に電圧を印加する。

【0038】

これにより、第１の放電管２４および第２の放電管２６にてベース放電が行われる。この標準待機モードにおけるレーザ発振器１２での消費電力は、第１の放電管２４および第２の放電管２６で主放電を行う運転モードの消費電力よりも小さい。

【0039】

省エネモードにおいては、制御部１６は、第１の放電管２４および第２の放電管２６の主電極および補助電極への電圧印加を停止し、これにより、第１の放電管２４および第２の放電管２６における主放電とベース放電の双方を停止させる。

【0040】

この省エネモードは、レーザ発振器１２での消費電力を最小限まで低減させるための運転モードである。この省エネモードにおけるレーザ発振器１２での消費電力は、標準待機モードにおけるレーザ発振器１２での消費電力よりも小さい。

【0041】

制御部１６は、シャッタ制御部７０（図１）としての機能を有する。制御部１６は、シャッタ制御部７０として機能して、シャッタ３０に指令を送り、出力鏡１８から出射されたレーザ光３６の光路を開閉するようにシャッタ３０を動作させる。

【0042】

次に、図１〜図５を参照して、レーザ加工システム１０の動作の一例について説明する。レーザ加工システム１０は、加工プログラムに従って、複数のレーザ加工作業（例えば、ワークＷをレーザ切断する作業）を連続して実行する。

【0043】

図３に示すフローは、レーザ加工システム１０が１つのレーザ加工作業を実行しているときに開始する。ステップＳ１において、制御部１６は、レーザ加工作業が終了したか否かを判断する。

【0044】

具体的には、制御部１６は、プログラム解析部６４として機能して加工プログラムを解析し、現在実行しているレーザ加工作業が終了したか否かを判断する。制御部１６は、レーザ加工作業が終了した（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ２へ進む。

【0045】

一方、制御部１６は、レーザ加工作業が終了していない（すなわちＮＯ）と判断した場合、該レーザ加工作業が終了するまで、加工プログラムに従って該レーザ加工作業の動作を実行する。

【0046】

ステップＳ２において、制御部１６は、モード切替部６６として機能して、レーザ発振器１２の運転モードを、標準待機モードから省エネモードへ切り替える。具体的には、制御部１６は、放電電源２８に指令を送り、第１の放電管２４および第２の放電管２６の主電極および補助電極への電圧印加を停止し、主放電およびベース放電を消灯する。

【0047】

ステップＳ３において、制御部１６は、次のレーザ加工指令を受け付けたか否かを判断する。具体的には、制御部１６は、プログラム解析部６４として機能して加工プログラムを解析し、加工プログラムから次のレーザ加工指令を受け付けたか否かを判断する。

【0048】

制御部１６は、次のレーザ加工指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ３へ進む。一方、制御部１６は、次のレーザ加工指令を受け付けていない（すなわちＮＯ）と判断した場合、図３に示すフローを終了する。

【0049】

ステップＳ４において、制御部１６は、レーザ加工機１４からワークＷへ照射されるレーザ光３６の照射位置を加工開始点に配置させる。ここで、この加工開始点は、ワークＷのうち、製品として用いられる領域以外の非製品領域に配置される。ステップＳ４について、図４を参照して説明する。

【0050】

ステップＳ４が開始された後、ステップＳ１１において、制御部１６は、ノズル４６を、テーブル４０から離れる方向（すなわち、図２中のｚ軸プラス方向）へ退避させる。具体的には、制御部１６は、第３のモータ５８へ指令を送り、第３のモータ５８を回転駆動する。第３のモータ５８は、第３のボール螺子機構６０を介して、ノズル４６をｚ軸プラス方向へ移動させる。

【0051】

ステップＳ１２において、制御部１６は、ノズル４６の退避が完了したか否かを判断する。例えば、制御部１６は、第３のモータ５８に内蔵されたエンコーダ（図示せず）から、第３のモータ５８の回転数を取得し、第３のモータ５８が予め定められた回転数だけ回転したときに、ノズル４６の退避が完了したと判断し、第３のモータ５８の回転を停止する。この予め定められた回転数は、加工プログラムに含まれてもよい。

【0052】

制御部１６は、ノズル４６の退避が完了した（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ１３およびＳ１５へ進む。一方、制御部１６は、ノズル４６の退避が完了していない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ１２をループする。

【0053】

ステップＳ１３において、制御部１６は、ワークＷに対するレーザ光３６の照射位置を、ｘ軸方向へ相対的に移動させる。一例として、制御部１６は、加工プログラムから、ステップＳ１３の開始時点における加工開始点のｘ軸方向の座標ｘ_１と、ノズル４６から出射されるレーザ光３６（またはレーザ出射口４６ａ）のｘ軸方向の座標ｘ_２を取得し、それらの間の差δ_ｘ＝ｘ_１−ｘ_２を算出する。

【0054】

そして、制御部１６は、差δ_ｘがゼロとなるようにテーブル４４をｘ軸方向へ移動させるべく、第１のモータ５０を回転駆動する。第１のモータ５０は、制御部１６からの指令に応じて、第１のボール螺子機構５２を介して、テーブル４４をｘ軸方向へ移動させる。

【0055】

ステップＳ１４において、制御部１６は、レーザ光３６の照射位置のｘ軸方向への移動が完了したか否かを判断する。具体的には、制御部１６は、ノズル４６から出射されるレーザ光３６（またはレーザ出射口４６ａ）のｘ軸方向の位置と、ワークＷの加工開始点のｘ軸方向の位置とが一致したと判断したときに、レーザ光３６の照射位置のｘ軸方向への移動が完了したものと判断する。

【0056】

一例として、制御部１６は、上記の差δ_ｘがゼロ（または、予め定められた閾値の範囲内：−０．０１≦δ_ｘ≦０．０１）となったときに、ノズル４６から出射されるレーザ光３６（またはレーザ出射口４６ａ）のｘ軸方向の位置と、ワークＷの加工開始点のｘ軸方向の位置とが一致したものと判断する。

【0057】

制御部１６は、照射位置のｘ軸方向への移動が完了した（すなわちＹＥＳ）と判断し、且つ、後述のステップＳ１６でＹＥＳと判断されていた場合、図４に示すフローを終了する。一方、制御部１６は、照射位置のｘ軸方向への移動が完了していない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ１４をループする。

【0058】

一方、制御部１６は、ステップＳ１３およびＳ１４と並行して、ステップＳ１５およびＳ１６を実行する。ステップＳ１５において、制御部１６は、ワークＷに対するレーザ光３６の照射位置を、ｙ軸方向へ相対的に移動させる。

【0059】

一例として、制御部１６は、加工プログラムから、ステップＳ１５の開始時点における加工開始点のｙ軸方向の座標ｙ_１と、ノズル４６から出射されるレーザ光３６（またはレーザ出射口４６ａ）のｙ軸方向の座標ｙ_２を取得し、それらの間の差δ_ｙ＝ｙ_１−ｙ_２を算出する。

【0060】

そして、制御部１６は、差δ_ｙがゼロとなるようにテーブル４４をｙ軸方向へ移動させるべく、第２のモータ５４を回転駆動する。第２のモータ５４は、制御部１６からの指令に応じて、第２のボール螺子機構５６を介してテーブル４４をｙ軸方向へ移動させる。

【0061】

ステップＳ１６において、制御部１６は、レーザ光３６の照射位置のｙ軸方向への移動が完了したか否かを判断する。具体的には、制御部１６は、ノズル４６から出射されるレーザ光３６（またはレーザ出射口４６ａ）のｙ軸方向の位置と、ワークＷの加工開始点のｙ軸方向の位置とが一致したと判断したときに、照射位置のｙ軸方向への移動が完了したものと判断する。

【0062】

一例として、制御部１６は、上記の差δ_ｙがゼロとなったときに、ノズル４６から出射されるレーザ光３６（またはレーザ出射口４６ａ）のｙ軸方向の位置と、ワークＷの加工開始点のｙ軸方向の位置とが一致したと判断する。

【0063】

制御部１６は、照射位置のｙ軸方向への移動が完了した（すなわちＹＥＳ）と判断し、且つ、上述のステップＳ１４でＹＥＳと判断されていた場合、図４に示すフローを終了する。一方、制御部１６は、照射位置のｙ軸方向への移動が完了していない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ１６をループする。

【0064】

このステップＳ４によって、制御部１６は、移動機構４８を制御して、ワークＷへ照射されるレーザ光３６の照射位置を、ワークＷ上の加工開始点に配置させている。したがって、制御部１６は、レーザ光３６の照射位置を加工開始点に配置させるように移動機構４８を制御する移動制御部７６（図１）として機能する。

【0065】

再度、図３を参照して、ステップＳ５において、制御部１６は、ギャップ制御開始指令を受け付けたか否かを判断する。ここで、レーザ加工システム１０においては、ワークＷにピアッシングおよびレーザ切断等のレーザ加工を行うとき、ノズル４６とワークＷとの間のギャップの寸法を適正に制御する必要がある。

【0066】

ギャップ制御開始指令は、ノズル４６とワークＷとの間のギャップ寸法を制御する動作（いわゆる、ギャップ制御）を開始させるための指令であって、加工プログラムに含まれる指令の１つである。

【0067】

制御部１６は、ギャップ制御開始指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ６へ進む。一方、制御部１６は、ギャップ制御開始指令を受け付けていないと判断した場合、ステップＳ５をループする。

【0068】

ステップＳ６において、制御部１６は、モード切替部６６として機能して、レーザ発振器１２の運転モードを、省エネモードから標準待機モードへ切り替える。具体的には、制御部１６は、放電電源２８に指令を送り、第１の放電管２４および第２の放電管２６の補助電極へ電圧を印加し、ベース放電を点灯する。

【0069】

このとき、上記のステップＳ４により、レーザ加工機１４から出射されたレーザ光３６は、ワークＷ上の加工開始点に照射されることになる。このように、本実施形態においては、制御部１６は、レーザ加工機１４から出射されたレーザ光３６がワークＷの加工開始点に照射されるようになっているときに運転モードを省エネモードから標準待機モードへ切り替える切替制御部７４（図１）としての機能を担う。

【0070】

ステップＳ７において、制御部１６は、ギャップ制御を実行する。このステップＳ７について、図５を参照して説明する。図５のフローが開始した後、ステップＳ２１において、制御部１６は、ギャップセンサ７２から、レーザ出射口４６ａとワークＷとの間のギャップ寸法を取得する。

【0071】

ステップＳ２２において、制御部１６は、ギャップ寸法が予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。例えば、予め定められた閾値は、制御部１６に内蔵された記憶部に予め格納される。制御部１６は、記憶部から予め定められた閾値を読み出して、ステップＳ２１にて取得したギャップ寸法と照らし合わせる。

【0072】

制御部１６は、ギャップ寸法が予め定められた閾値の範囲内である（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ２４へ進む。一方、制御部１６は、ギャップ寸法が予め定められた閾値の範囲外である（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ２３へ進む。

【0073】

ステップＳ２３において、制御部１６は、ノズル４６をｚ軸方向へ移動させる。具体的には、制御部１６は、ギャップ寸法を予め定められた閾値の範囲内へ収めるように、ノズル４６を、テーブル４０から離れる方向（すなわち、図２中のｚ軸プラス方向）、またはテーブル４０へ近づく方向（すなわち、図２中のｚ軸マイナス方向）へ移動させる。ステップＳ２３の後、制御部１６は、ステップＳ２１へ戻る。

【0074】

ステップＳ２４において、制御部１６は、ギャップ制御終了指令を受け付けたか否かを判断する。このギャップ制御終了指令は、加工プログラムに含まれる指令の１つであって、ギャップ寸法を制御する動作を終了させるための指令である。

【0075】

制御部１６は、ギャップ制御終了指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、図５に示すフローを終了する。一方、制御部１６は、ギャップ制御開始指令を受け付けていないと判断した場合、ステップＳ２１へ戻る。

【0076】

図５に示すギャップ制御の動作フローは、後述するステップＳ９のピアシング動作、およびステップＳ１０のレーザ加工動作を実行している間に、並列して実行される。これにより、ピアシング動作およびレーザ加工動作中において、ノズル４６とワークＷとの間のギャップの寸法が適正となるように制御される。

【0077】

再度、図３を参照して、ステップＳ８において、制御部１６は、ピアシング指令を受け付けたか否かを判断する。ここで、ピアシング指令とは、加工プログラムに含まれる指令の１つであって、ワークＷ上の加工開始点に孔を形成するピアシング加工を実行するための指令である。

【0078】

このピアシング加工は、例えばワークＷをレーザ切断する作業を行うための準備動作として実行される。ピアシング加工で形成される孔は、ワークＷをレーザ切断するときの始点となる。

【0079】

制御部１６は、このステップＳ８において、プログラム解析部６４として機能して加工プログラムを解析し、加工プログラムからピアシング指令を受け付けたか否かを判断する。

【0080】

制御部１６は、ピアシング指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ９へ進む。一方、制御部１６は、ピアシング指令を受け付けていない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ８をループする。

【0081】

ステップＳ９において、制御部１６は、ピアシング加工を実行する。具体的には、制御部１６は、レーザ発振器１２を制御して、レーザ発振器１２からピアシング加工用のレーザ光３６を出射させる。レーザ発振器１２から出射されたレーザ光３６は、ノズル４６を経てワークＷの加工開始点に照射される。これにより、ワークＷの加工開始点に孔が形成される。

【0082】

ステップＳ１０において、制御部１６は、ワークＷに対して、レーザ切断等のレーザ加工を実行する。そして、このステップＳ１０の後、制御部１６は、ステップＳ１へ戻る。

【0083】

図６に、上述したレーザ加工システム１０の動作を時系列で示したタイミングチャートを示す。時点τ_１において、制御部１６は、レーザ発振器１２の運転モードを、標準待機モードＭ_１から省エネモードＭ_２へ切り替える（ステップＳ２）。これとともに、制御部１６は、ギャップ制御をＯＮからＯＦＦへ切り替えて、ギャップ制御を停止する。

【0084】

次いで、時点τ_２において、制御部１６は、ギャップ制御開始指令を受け付けて（ステップＳ５でＹＥＳと判断）、レーザ発振器１２の運転モードを、省エネモードＭ_２から標準待機モードＭ_１へ切り替える（ステップＳ６）。これとともに、制御部１６は、ギャップ制御をＯＦＦからＯＮへ切り替えて、図５に示すフローを開始する。

【0085】

本実施形態においては、制御部１６は、時点τ_１および時点τ_２を含むレーザ加工システム１０の動作期間（すなわち、図３のステップＳ１〜Ｓ１０を実行する期間）に亘って、シャッタ３０を開放（すなわち、シャッタ開放ＯＮ）させたままにすることができる。

【0086】

この動作について、以下に説明する。本実施形態においては、上述したように、ステップＳ４によって、ワークＷへ照射されるレーザ光３６の照射位置を加工開始点に配置させた上で、ステップＳ６にて運転モードを省エネモードＭ_２から標準待機モードＭ_１へ切り替えている。

【0087】

この場合、標準待機モードに相当するレーザパワーのレーザ光３６が加工開始点へ照射され、該加工開始点が穿孔されることになる。しかしながら、この加工開始点は、製品とはならない非製品領域に配置されているので、このときにある程度穿孔されたとしても、完成製品の品質に影響を与えることがない。

【0088】

このように、本実施形態によれば、図６に示すように、ステップＳ２およびＳ６の実行時（時点τ_１およびτ_２）において、シャッタ３０を開閉する動作を省略することができる。これにより、シャッタ３０の開閉に掛かる時間を短縮できるので、レーザ加工システム１０の動作フローのサイクルタイムを短縮することができる。

【0089】

また、本実施形態によれば、図３に示すフローを実行している期間、シャッタ３０を開放したままの状態とすることができるので、加工プログラムに含まれるレーザ加工指令によっては、シャッタ３０を省略することも可能となる。この場合、レーザ加工システム１０の製造コストを削減できる。

【0090】

また、本実施形態においては、制御部１６は、ギャップ制御開始指令を受け付けたときに、レーザ発振器１２の運転モードを省エネモードから標準待機モードへ切り替えて、ベース放電の点灯を開始している。

【0091】

この構成によれば、標準待機モードへの切り替え（すなわち、ベース放電の点灯）を実行するのと並列して、ステップＳ７のギャップ制御、およびステップＳ８およびＳ９のピアシング加工の準備動作を実行することができる。これにより、レーザ加工システム１０の動作のサイクルタイムを効果的に短縮することができる。

【0092】

なお、上述の実施形態においては、ステップＳ１１において、一旦、ノズル４６をテーブル４０から離れる方向へ移動させた後に、ステップＳ７において、ギャップ寸法調整のためにノズル４６の位置を調整する場合について述べた。

【0093】

しかしながら、ステップＳ１１およびステップＳ７を省略してもよい。以下、このような動作フローについて、図７および図８を参照して説明する。なお、図７および図８に示すフローにおいて、上述の実施形態と同様のプロセスには同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

【0094】

ステップＳ４’において、制御部１６は、レーザ加工機１４からワークＷへ照射されるレーザ光３６の照射位置を加工開始点に配置させる。図８を参照して、制御部１６は、ステップＳ４’が開始された後、上述のステップＳ１１およびＳ１２を実行することなく、ステップＳ１３およびＳ１４と、ステップＳ１５およびＳ１６とを、並列して実行する。

【0095】

再度、図７を参照して、ステップＳ４’の後、ステップＳ８にてピアシング指令を受け付けた（すなわちＹＥＳ）と判断したときに、制御部１６は、ステップＳ６において、レーザ発振器１２の運転モードを、省エネモードから標準待機モードへ切り替える。次いで、ステップＳ９において、制御部１６は、ピアシング加工を実行する。

【0096】

このように、本実施形態においては、制御部１６は、ピアシング指令の受け付けをトリガとして、レーザ発振器１２の運転モードを省エネモードから標準待機モードへ切り替えている。

【0097】

本実施形態においても、運転モードを省エネモードから標準待機モードへ切り替えるときには、レーザ光３６が加工開始点へ照射されるので、ステップＳ２およびＳ６の実行時において、シャッタ３０を開閉する動作を省略することができる。これにより、レーザ加工システム１０の動作フローのサイクルタイムを短縮することができる。

【0098】

また、本実施形態によれば、図７に示すフローを実行している期間、シャッタ３０を開放したままの状態とすることができるので、シャッタ３０を省略することも可能となる。この場合、レーザ加工システム１０の製造コストを削減できる。

【0099】

また、本実施形態によれば、標準待機モードへの切り替え（すなわち、ベース放電の点灯）を実行するのと並列して、ステップＳ９のピアシング加工の準備動作を実行することができる。これにより、レーザ加工システム１０の動作のサイクルタイムを短縮することができる。

【0100】

なお、図３に示す動作フローと、図７に示す動作フローとを互いに組み合わせて、図３中のステップＳ６〜Ｓ８と、図７中のステップＳ８およびＳ６とを、並列して実行してもよい。以下、このような動作フローについて、図９を参照して説明する。なお、上述の実施形態と同様のプロセスには同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

【0101】

本実施形態に係る動作フローにおいては、ステップＳ５にてＮＯと判断した場合、制御部１６は、ステップＳ８’において、ピアシング指令を受け付けたか否かを判断する。ステップＳ８’にてＹＥＳと判断した場合、制御部１６は、ステップＳ６’へ進む一方、ステップＳ８’にてＮＯと判断した場合、ステップＳ５へ戻る。

【0102】

ステップＳ６’において、制御部１６は、レーザ発振器１２の運転モードを、省エネモードから標準待機モードへ切り替える。そして、制御部１６は、ステップＳ９へ進む。こうように、本実施形態に係る動作フローにおいては、制御部１６は、ステップＳ５での判断に応じて、図３中のステップＳ６〜Ｓ８、または、図７中のステップＳ８およびＳ６を実行する。

【0103】

なお、上述の実施形態においては、制御部１６は、レーザ発振器１２の運転モードを、省エネモードと標準待機モードとの間で切り替える場合について述べた。しかしながら、これに限らず、制御部１６は、運転モードを、省エネモードと高出力モードとの間、または、標準待機モードと高出力モードとの間で切り替えてもよい。

【0104】

この高出力モードは、レーザ発振器１２に主放電を実行させる運転モードである。この高出力モードにおいては、制御部１６は、放電電源２８に指令を送り、第１の放電管２４および第２の放電管２６の主電極への電圧印加を印加する。

【0105】

これにより、第１の放電管２４および第２の放電管２６にて主放電が行われる。この高出力モードにおけるレーザ発振器１２での消費電力は、標準待機モードの消費電力よりも大きい。

【0106】

また、上述の実施形態においては、移動機構４８は、テーブル４４をｘ軸方向およびｙ軸方向へ移動させることによって、ワークＷに対するレーザ光の照射位置をｘ軸方向およびｙ軸方向へ相対的に移動させる場合について述べた。

【0107】

しかしながら、これに限らず、移動機構は、テーブル４４をｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれか一方にのみ移動させるものであってもよいし、または、テーブル４４を固定させて、ノズル４６をｘ軸方向およびｙ軸方向の少なくとも一方に移動させるように構成されてもよい。

【0108】

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

【0109】

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」、「次いで」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0110】

１０ レーザ加工システム
１２ レーザ発振器
１４ レーザ加工機
１６ 制御部
３０ シャッタ
４４ テーブル
４６ ノズル
４８ 移動機構
６６ モード切替部
７０ シャッタ制御部
７４ 切替制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】