特許 6557629 レーザ制御装置及びレーザ切断装置

(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】6557629

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】レーザ制御装置及びレーザ切断装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20190729BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20190729BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/00 N

   B23K26/38 Z

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-75598(P2016-75598)

(22)【出願日】2016年4月5日

(65)【公開番号】特開2017-185518(P2017-185518A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2018年6月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】509052300

【氏名又は名称】株式会社タマリ工業

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100174757

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 伸一郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 盛一郎

(72)【発明者】

【氏名】近藤 豊将

(72)【発明者】

【氏名】下玉利 淳也

(72)【発明者】

【氏名】山内 淳司

(72)【発明者】

【氏名】福島 敏博

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−０２４８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１０６５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０４６３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５４６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１９２８６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０４−３０５３８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パルス発振にて切断対象物に照射されるレーザ光を制御するレーザ制御装置であって、
前記切断対象物に照射されるレーザ光の固定された条件として、前記レーザ光のスポット径、オーバーラップ率及びピーク出力を設定する固定条件設定手段と、
前記切断対象物に照射されるレーザ光に対する外部からの入力に基づく条件として、前記レーザ光の１パルス当たりのエネルギと、前記切断対象物の前記レーザ光による切断速度とを設定する入力条件設定手段と、
前記固定条件設定手段により設定された前記スポット径、前記オーバーラップ率及び前記ピーク出力と、前記入力条件設定手段により設定された前記１パルス当たりのエネルギ及び前記切断速度とに基づいて、前記レーザ光の周波数及びデューティを演算する演算手段と、
その演算手段により演算された前記レーザ光の周波数及びデューティに基づく信号をレーザ発振器へ出力する出力手段と、を備えることを特徴とするレーザ制御装置。

【請求項2】

前記切断対象物に対して照射される前記レーザ光の照射位置の実際の移動速度を受け付ける実速度受付手段を備え、
前記入力条件設定手段は、前記実速度受付手段により受け付けられた前記移動速度を前記切断速度として設定することを特徴とする請求項１記載のレーザ制御装置。

【請求項3】

少なくとも前記切断対象物の材料の種類と、前記切断対象物の厚さとの入力を受け付ける入力受付手段と、
前記材料の種類別に、対応する材料における前記厚さと、その厚さに対して設定すべき前記１パルス当たりのエネルギとの関係を規定した情報を記憶する記憶手段と、を備え、
前記入力条件設定手段は、前記入力受付手段により受け付けられた前記材料の種類と前記切断対象物の厚さとから、前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて、前記１パルス当たりのエネルギを設定することを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ制御装置。

【請求項4】

前記記憶手段に記憶される前記情報は、前記材料の種類別に、対応する材料に応じて定めた、前記厚さと前記１パルス当たりのエネルギとの比例関係を規定したものであることを特徴とする請求項３記載のレーザ制御装置。

【請求項5】

前記入力条件設定手段により設定された前記切断速度が所定速度より小さい場合に、前記切断対象物に照射するレーザ光をパルス発振によるレーザ光とし、前記切断速度が前記所定速度より大きい場合に、前記切断対象物に照射するレーザ光を連続発振によるレーザ光とするレーザ光切替手段を備え、
前記出力手段は、前記レーザ光切替手段により、前記切断対象物に照射するレーザ光が前記パルス発振によるレーザ光とされた場合に、前記演算手段により演算された前記レーザ光の周波数及びデューティに基づく信号をレーザ発振器へ出力することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ制御装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれかに記載のレーザ制御装置と、
前記レーザ制御装置の出力手段より出力される信号に基づいて、レーザ光を発振するレーザ発振器と、
そのレーザ発振器により発振されたレーザ光を集光して前記切断対象物へ向けて照射する加工ヘッドと、
その加工ヘッド及び前記切断対象物の一方又は両方を移動させることにより、前記切断対象物に対して前記レーザ光の照射位置を移動させる移動手段と、を備えることを特徴とするレーザ切断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切断対象物に照射されるレーザ光を制御するレーザ制御装置、及び、そのレーザ制御装置により制御されるレーザ光を切断対象物へ照射して、その切断対象物を切断するレーザ切断装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

レーザ発振器にて発振されたレーザ光を集光し、そのレーザ光を、加工ヘッド先端から、金属、プラスチック、セラミック等の切断対象物に向けて照射して、切断対象物を切断するレーザ切断装置がある（例えば、特許文献１）。

【0003】

従来のレーザ切断装置では、レーザ光を連続発振（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ：ＣＷ）させて切断対象物に照射する方法と、レーザ光をパルス発振させて切断対象物へ照射する方法がある。連続発振は、一定の出力を連続して発振するものであり、パルス発振は、パルス状の出力を一定の周波数で発振するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２０３３４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、図６を参照して、連続発振させたレーザ光により切断対象物を切断した場合の問題点を説明する。図６は、レーザ発振器にて連続発振されたレーザ光により切断対象物を切断した場合のドロス高さと切断速度との関係を示した図である。この図６では、レーザ発振器から加工ヘッド先端までレーザ光を伝送する光ファイバのコア径を０．２ｍｍ、レーザ光と同軸に切断対象物に向けて噴射するガスの圧力を１ＭＰａ、レーザ光の出力を２０００Ｗとし、切断対象物の板厚を２ｍｍとした。ここで、ドロスとは、レーザ光による切断によって溶けた物質が、レーザ光を照射した側とは反対側に残留物として切断対象物に付着したものであり、ドロス高さは、そのドロスの高さを示したものである。

【0006】

図６に示す通り、切断速度が高速であれば、ドロスの付着はほとんどない。しかしながら、この条件の場合、切断速度が約３ｍ／分以下の低速となると、ドロス高さが高くなる傾向がある。加工ヘッドを多関節ロボットにより移動させて切断対象物を切断する場合、多関節ロボットの場合には、加工ヘッドの移動速度は、立ち上がりから設定速度に至るまでに時間を要するため、立ち上がりからしばらくの間は、切断速度が低速となり、ドロスの付着が問題となる。また、その加減の場合も、急激には設定速度まで低下せず、徐々に低下するように速度が一定でない状況が発生する。更に、多関節ロボットで小円を描く場合には、高速では精度良く小円を描くことができず、円の直径に依存するが、低速の条件下でないと精度の良い円は描けないことになる。したがって、多関節ロボットで小円を切断する場合の設定速度は、低速条件でプログラムを組むことが必要となる。

【0007】

そこで、少なくとも切断速度が低速となる範囲において、パルス発振させたレーザ光により切断対象物を切断する方法を採用することも考えられる。しかしながら、パルス発振させたレーザ光により切断対象物を切断する場合、従来のレーザ切断装置では、これまでの経験や実績、試験等によって得られた知見を基に、ドロスのない（ドロスフリーの）良好な切断結果が得られる切断条件、即ち、レーザ光の出力、周波数、デューティ及び切断速度等を規定した数多くの切断条件シート（例えば、特許文献１の加工条件テーブルが該当）を作成し、その切断条件シートの中から、適切な切断条件を選択する必要があった。しかも、この切断条件シートを作成するには、切断対象物の材料や板厚毎に、膨大な試験を行って、良好な切断試験が得られる切断条件を選定する必要がある。更に、先述の多関節ロボットにより加工ヘッドを移動させるものの場合、切断速度が時間をかけて変化するものであるため、各々の切断速度に対して、良好な切断結果が得られる切断条件を規定した切断条件シートが必要となる。

【0008】

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、パルス発振されたレーザ光により切断対象物の切断を行う場合に、良好な切断結果が得られる切断条件を容易に設定できるレーザ制御装置及びレーザ切断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】

【0009】

この目的を達成するために請求項１記載のレーザ制御装置は、パルス発振にて切断対象物に照射されるレーザ光を制御するものであって、前記切断対象物に照射されるレーザ光の固定された条件として、前記レーザ光のスポット径、オーバーラップ率及びピーク出力を設定する固定条件設定手段と、前記切断対象物に照射されるレーザ光に対する外部からの入力に基づく条件として、前記レーザ光の１パルス当たりのエネルギと、前記切断対象物の前記レーザ光による切断速度とを設定する入力条件設定手段と、前記固定条件設定手段により設定された前記スポット径、前記オーバーラップ率及び前記ピーク出力と、前記入力条件設定手段により設定された前記１パルス当たりのエネルギ及び前記切断速度とに基づいて、前記レーザ光の周波数及びデューティを演算する演算手段と、その演算手段により演算された前記レーザ光の周波数及びデューティに基づく信号をレーザ発振器へ出力する出力手段と、を備える。

【0010】

請求項２記載のレーザ制御装置は、請求項１記載のレーザ制御装置において、前記切断対象物に対して照射される前記レーザ光の照射位置の実際の移動速度を受け付ける実速度受付手段を備え、前記入力条件設定手段は、前記実速度受付手段により受け付けられた前記移動速度を前記切断速度として設定する。ここで、実速度受付手段により受け付けられるレーザ光の照射位置の実際の移動速度は、演算装置により算出されたものを含み、実際の移動速度から所定の誤差を含むものであってもよい。

【0011】

請求項３記載のレーザ制御装置は、請求項１又は２記載のレーザ制御装置において、少なくとも前記切断対象物の材料の種類と、前記切断対象物の厚さとの入力を受け付ける入力受付手段と、前記材料の種類別に、対応する材料における前記厚さと、その厚さに対して設定すべき前記１パルス当たりのエネルギとの関係を規定した情報を記憶する記憶手段と、を備え、前記入力条件設定手段は、前記入力受付手段により受け付けられた前記材料の種類と前記切断対象物の厚さとから、前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて、前記１パルス当たりのエネルギを設定する。

【0012】

請求項４記載のレーザ制御装置は、請求項３記載のレーザ制御装置において、前記記憶手段に記憶される前記情報は、前記材料の種類別に、対応する材料に応じて定めた、前記厚さと前記１パルス当たりのエネルギとの比例関係を規定したものである。

【0013】

請求項５記載のレーザ制御装置は、請求項１から４のいずれかに記載のレーザ制御装置において、前記入力条件設定手段により設定された前記切断速度が所定速度より小さい場合に、前記切断対象物に照射するレーザ光をパルス発振によるレーザ光とし、前記切断速度が前記所定速度より大きい場合に、前記切断対象物に照射するレーザ光を連続発振によるレーザ光とするレーザ光切替手段を備え、前記出力手段は、前記レーザ光切替手段により、前記切断対象物に照射するレーザ光が前記パルス発振によるレーザ光とされた場合に、前記演算手段により演算された前記レーザ光の周波数及びデューティに基づく信号をレーザ発振器へ出力する。

【0014】

請求項６記載のレーザ切断装置は、請求項１から５のいずれかに記載のレーザ制御装置と、前記レーザ制御装置の出力手段より出力される信号に基づいて、レーザ光を発振するレーザ発振器と、そのレーザ発振器により発振されたレーザ光を集光して前記切断対象物へ向けて照射する加工ヘッドと、その加工ヘッド及び前記切断対象物の一方又は両方を移動させることにより、前記切断対象物に対して前記レーザ光の照射位置を移動させる移動手段と、を備える。

【発明の効果】

【0015】

請求項１記載のレーザ制御装置によれば、パルス発振にて切断対象物に照射されるレーザ光を制御する場合に、固定条件設定手手段により、レーザ光のスポット径、オーバーラップ率及びピーク出力が、切断対象物に照射されるレーザ光の固定された条件として設定される。一方、入力条件設定手段により、レーザ光の１パルス当たりのエネルギと、切断対象物のレーザ光による切断速度とが、切断対象物にパルス発振されるレーザ光に対する外部からの入力に基づく条件として設定される。そして、固定された条件として設定された、スポット径、オーバーラップ率及びピーク出力と、外部からの入力に基づく条件として設定された１パルス当たりのエネルギ及び切断速度とに基づいて、レーザ光の周波数及びデューティが、演算手段により演算される。その演算されたレーザ光の周波数及びデューティに基づく信号が、出力手段によりレーザ発振器へ出力される。このように、レーザ光のスポット径、オーバーラップ率及びピーク出力の各条件が固定されているので、切断対象物の材料と厚さに適切な１パルス当たりのエネルギと、所望の又は実際の切断速度とを入力により設定するだけで、良好な切断結果が得られるレーザ光の周波数及びデューティを容易に求めることができる。また、固定された条件として、レーザ光のピーク出力が設定され、入力により設定された１パルス当たりのエネルギとなるようにデューティが調整される。これにより、周波数が高くなったとしても、デューティが調整されることで、レーザ光のピーク出力が高くなりすぎることを抑制できる。よって、パルス発振されたレーザ光による切断対象物の切断を行う場合に、良好な切断結果が得られる切断条件を容易に設定できるという効果がある。

【0016】

請求項２記載のレーザ制御装置によれば、請求項１記載のレーザ制御装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、切断対象物に対して照射されるレーザ光の照射位置の実際の移動速度が、実速度受付手段により受け付けられる。実速度受付手段により受け付けられた移動速度が、切断対象物にパルス発振されるレーザ光に対する外部からの入力に基づく条件である切断速度として、入力条件設定手段により設定される。これにより、レーザ光の照射位置の実際の移動速度に対して、良好な切断結果が得られるレーザ光の周波数及びデューティを容易に求めることができるという効果がある。

【0017】

請求項３記載のレーザ制御装置によれば、請求項１又は２記載のレーザ制御装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、切断対象物の材料の種類別に、対応する材料における切断対象物の厚さと、その厚さに対して設定すべき１パルス当たりのエネルギとの関係を規定した情報が、記憶手段に記憶される。そして、少なくとも切断対象物の材料の種類と、切断対象物の厚さとの入力が、入力受付手段によって受け付けられると、その受け付けられた材料の種類と切断対象物の厚さとから、記憶手段に記憶された情報に基づいて、１パルス当たりのエネルギが入力条件設定手段により設定される。これにより、切断対象物の材料とその厚さを入力するだけで、１パルス当たりのエネルギが設定され、その１パルス当たりのエネルギから、良好な切断結果が得られるレーザ光の周波数及びデューティを容易に求めることができるという効果がある。

【0018】

請求項４記載のレーザ制御装置によれば、請求項３記載のレーザ制御装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、記憶手段に記憶される情報には、切断対象物の材料の種類別に、対応する材料に応じて定めた、切断対象物の厚さと設定すべき１パルス当たりのエネルギとの比例関係が規定される。本発明の発明者は、切断対象物の材料毎に、切断対象物の厚さと、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギとの間に、比例関係があることを見出した。よって、記憶手段にこの比例関係を規定するだけで、容易に、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギを、切断対象物に照射されるレーザ光に対する外部からの入力に基づく条件の１つとして設定することができるという効果がある。

【0019】

請求項５記載のレーザ制御装置によれば、請求項１から４に記載のレーザ制御装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、入力条件設定手段により設定された切断速度が所定速度より小さい場合に、切断対象物に照射するレーザ光が、レーザ光切替手段によってパルス発振によるレーザ光とされ、入力条件設定手段により設定された切断速度が所定速度より大きい場合に、切断対象物に照射するレーザ光が、レーザ光切替手段によって連続発振によるレーザ光とされる。そして、レーザ光切替手段により、切断対象物に照射するレーザ光がパルス発振によるレーザ光とされた場合に、演算手段により演算されたレーザ光の周波数及びデューティに基づく信号が、出力手段によりレーザ発振器へ出力される。これにより、切断速度が大きい場合には、連続発振されたレーザ光により良好な切断結果が得られるよう制御しつつ、切断速度が小さい場合には、良好な切断結果が得られる切断条件を容易に設定しながら、パルス発振されたレーザ光により切断が行われるよう制御できるという効果がある。

【0020】

請求項６記載のレーザ切断装置によれば、請求項１から５のいずれかに記載のレーザ制御装置によって、良好な切断結果が得られる切断条件が容易に設定され、その設定された切断条件に基づいて、レーザ発振器によりレーザ光が発振される。そして、その発振されたレーザ光が集光されて、加工ヘッドにより切断対象物へ向けて照射されつつ、移動手段により、加工ヘッド及び切断対象物の一方又は両方を移動させることにより、切断対象物に対して照射されるレーザ光の照射位置が移動され、切断が行われる。これにより、対応するレーザ制御装置により奏する効果を享受しながら、良好な切断結果を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態であるレーザ制御装置を有するレーザ切断装置の構成を概略的に示す概略図である。

【図2】（ａ）は、パルス発振されたレーザ光におけるスポット径と、そのスポット径のオーバーラップ率について、その定義を説明する説明図であり、（ｂ）は、パルス発振されたレーザ光における周波数、デューティ、ピーク出力及び１パルス当たりのエネルギについて、その定義を説明する説明図である。

【図3】レーザ制御装置の電気的構成を示したブロック図である。

【図4】１パルスエネルギマップを模式的に示した模式図である。

【図5】レーザ制御装置及びレーザ切断装置の機能及び作用を説明するための機能ブロック図である。

【図6】連続発振させたレーザ光により切断対象物を切断した場合のドロス高さと切断速度との関係を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態であるレーザ制御装置３０を有するレーザ切断装置Ｓの概略について説明する。図１は、そのレーザ切断装置Ｓの構成を概略的に示す概略図である。

【0023】

レーザ切断装置Ｓは、レーザ光により切断対象物（以下、単に「ワーク」と称す）Ａを切断するものである。レーザ光は、加工ヘッド１２の加工ヘッドノズル１３よりワークＡに向けて照射される。加工ヘッド１２には、ガスボンベ５０より所定のガスが供給されており、加工ヘッドノズル１３は、ワークＡに向けて所定の圧力でガスを噴射しながらレーザ光を照射する。噴射されたガスにより、レーザ光によって溶融されたワークＡの材料を吹き飛ばすことができ、ワークＡへのドロスの付着を抑制できる。所定のガスとしては、酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、エアーガス等が用いられる。

【0024】

レーザ光は、レーザ発振器４０により生成され、光ファイバ４５によって加工ヘッド１２まで伝送される。レーザ発振器４０には、レーザ制御装置３０が接続されており、レーザ制御装置３０からの信号に基づいて、レーザ光を発振する。

【0025】

レーザ制御装置３０は、レーザ光の発振方式を指定する情報（パルス発振とするか、連続発振（ＣＷ）とするかを指示する情報）を含む信号をレーザ発振器４０へ送信する。また、レーザ制御装置３０は、レーザ光をパルス発振とする場合に、そのパルスのピーク出力、周波数及びデューティを指定する情報を含めて、信号をレーザ発振器４０へ送信する。一方、レーザ制御装置３０は、レーザ光を連続発振とする場合に、レーザ出力を指定する情報含めて、信号をレーザ発振器４０へ送信する。

【0026】

ここで、図２を参照して、パルス発振されるレーザ光で重要となる各種パラメータの定義を説明する。まず、図２（ａ）は、パルス発振されたレーザ光におけるスポット径ｄと、そのスポット径ｄのオーバーラップ率ｏについて、その定義を説明する説明図である。

【0027】

スポット径ｄは、ワークＡに対し、１回のパルスで照射されるレーザ光のスポット２０１の直径である。パルス発振されたレーザ光によるワークＡの切断を行う場合、隣り合うパルス同士でレーザ光のスポット２０１が重なり合う（オーバーラップする）ように、ワークＡに対するレーザ光の照射位置を移動させる。このオーバーラップ部２０２の長さをｌとした場合に、オーバーラップ率ｏは、ｌ／ｄで定義される。

【0028】

次いで、図２（ｂ）は、パルス発振されたレーザ光における周波数ｆ、デューティＤ、ピーク出力Ｗ及び１パルス当たりのエネルギＪについて、その定義を説明する説明図である。図２（ｂ）には、パルス発振されたレーザ光のエネルギを、矩形パルスにて示している。

【0029】

周波数Ｆは、１秒間に含まれる矩形パルスの個数である。換言すれば、オン／オフが繰り返されるレーザ光において、１秒間にオンされた回数が周波数Ｆである。この周波数Ｆに対し、１周期Ｔのパルス波形に対してレーザ光がオンされる時間Ｔｏｎの比率Ｔｏｎ／Ｔが、デューティＤである。また、矩形パルスにおいて、レーザ光の最大出力（つまり、矩形パルスの高さ）が、ピーク出力Ｗであり、そのピーク出力Ｗに、レーザ光がオンされる時間Ｔｏｎを乗じたもの（Ｗ×Ｔｏｎ）が、１パルス当たりのエネルギＪである。

【0030】

レーザ制御装置３０は、レーザ光をパルス発振させる場合に、レーザ光のスポット径ｄ、オーバーラップ率ｏ及びピーク出力Ｗを固定条件として設定する一方、ワークＡに照射すべきレーザ光の１パルス当たりのエネルギＪと、ワークＡの切断速度Ｖとを、後述のロボットコントローラ２０から入力条件（可変条件）として受け付けて、パルス発振させるレーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤを算出する。そして、算出した周波数Ｆ及びデューティＤと、固定条件としたピーク出力Ｗとを、レーザ光の出力条件としてレーザ発振器４０に指定する。レーザ制御装置３０の詳細については、図３〜図５を参照して後述する。

【0031】

図１に戻り、説明を続ける。加工ヘッド１２は、多関節ロボット１１に接続される。多関節ロボット１１及び加工ヘッド１２は、ロボットコントローラ２０により制御される。

【0032】

ロボットコントローラ２０は、加工ヘッド１２の加工ヘッドノズル１３からのレーザ光の照射の開始及び停止、並びに、同ノズル１３からのガスの噴射の開始及び停止を制御する。また、ロボットコントローラ２０は、多関節ロボット１１を駆動することにより、加工ヘッド１２を移動させる。加工ヘッド１２が移動することにより、ワークＡに照射されるレーザ光の位置が移動する。本実施形態においては、ワークＡは切断中固定され、移動しない。よって、加工ヘッド１２の移動速度が、ワークＡの切断速度Ｖとなる。

【0033】

ロボットコントローラ２０は、多関節ロボット１１及び加工ヘッド１２を制御するためのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）（図示せず）を有するほか、多関節ロボット１１の駆動により移動する加工ヘッド１２の実際の移動速度（実速度）を検出する実速度検出ＣＰＵ２１が設けられている。

【0034】

実速度検出ＣＰＵ２１は、多関節ロボット１１の実際の移動量から、加工ヘッド１２の実速度を演算して検出する。レーザ切断装置Ｓに、加工ヘッド１２の移動量を検出すセンサを設けて、そのセンサの出力から、実速度検出ＣＰＵ２１が、加工ヘッド１２の実速度を演算して検出してもよい。実速度検出ＣＰＵ２１により検出した加工ヘッド１２の実速度は、Ｄ／Ａコンバータ２２によってアナログ信号に変換され、レーザ制御装置３０に入力される。

【0035】

なお、実速度検出ＣＰＵ２１により検出される加工ヘッド１２の実速度は、実際の加工ヘッド１２の移動速度から所定の誤差を含むものであってもよい。また、本実施形態のロボットコントローラ２０は、多関節ロボット１１及び加工ヘッド１２を制御するためのＣＰＵとは別に、実速度検出ＣＰＵ２１を設ける場合について説明するが、多関節ロボット１１及び加工ヘッド１２を制御するためのＣＰＵにより、加工ヘッド１２の実速度を演算して検出してもよい。また、ワークＡを移動させながら切断を行う場合は、実速度検出ＣＰＵ２１は、加工ヘッド１２の実速度と合わせてワークＡの実施の移動速度を検出し、ワークＡに対する加工ヘッド１２の相対的な速度を算出して、その相対的な速度を、Ｄ／Ａコンバータ２２によってアナログ信号に変換して、レーザ制御装置３０へ入力してもよい。この場合、ワークＡに対する加工ヘッド１２の相対的な速度が、ワークＡの切断速度Ｖとなる。

【0036】

ロボットコントローラ２０には、ロボットペンダント２３が接続される。ロボットペンダント２３は、ロボットコントローラ２０に対して、多関節ロボット１１の動作に関する設定や切断軌跡の教示等をするための入力手段としての役割を担うと共に、多関節ロボット１１の運転状態を表示する表示手段としての役割を担うものである。ロボットコントローラ２０は、ロボットペンダント２３により教示された切断軌跡に従って、多関節ロボット１１を駆動し、加工ヘッド１２を移動させる。これにより、その切断軌跡に沿って、ワークＡが切断される。

【0037】

また、ロボットペンダント２３は、ワークＡを切断するレーザ光の条件として、１パルス当たりのエネルギが使用者によって選択できるように構成されている。また、ロボットペンダント２３は、１パルス当たりのエネルギに代えて、ワークＡの材料及び板厚（厚さ）が使用者によって選択できるように構成されている。更に、一部のワークＡの材料については、レーザ光の照射と合わせて噴射するガスの種類も選択できるようになっている。ロボットペンダント２３により、１パルス当たりのエネルギ、又は、ワークＡの材料（とガス）及び板厚が選択されると、その選択された情報が、ロボットコントローラ２０を介して、レーザ制御装置３０へ入力される。

【0038】

次いで、図３を参照して、レーザ制御装置３０の詳細について説明する。図３は、レーザ制御装置３０の電気的構成を示したブロック図である。レーザ制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３、フラッシュメモリ３４を有しており、それらはバスライン３８を介して接続されている。また、バスライン３８には、レーザ制御装置３０に取り付けられた表示装置（ディスプレイ）３６と、表示装置３６を覆う形で設けられたタッチパネル３７と、ロボットコントローラ２０と、レーザ発振器４０とが接続されている。

【0039】

ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに従って、レーザ発振器４０によるレーザ発振を制御する演算装置である。ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１によって実行されるプログラムを記憶するほか、固定値データ等を記憶するための書き換え不能な不揮発性のメモリである。なお、ＲＯＭ３２に記憶される各種データを、フラッシュメモリ３４に記憶させておくことで、ＲＯＭ３２を省いてもよい。

【0040】

ＲＯＭ３２は、固定値データとして、例えば、１パルスエネルギマップ３２ａを記憶する。ここで、図４を参照して、１パルスエネルギマップ３２ａについて説明する。図４は、１パルスエネルギマップ３２ａを模式的に示した模式図である。

【0041】

１パルスエネルギマップ３２ａは、切断対象となるワークＡとして使用され得る材料別に、そのワークＡの板厚に対して、良好な切断結果を得るために必要となる１パルス当たりのエネルギＪを規定したものである。

【0042】

図４に示す１パルスエネルギマップ３２ａの例では、ワークＡとして使用され得る材料として、軟鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン（Ｔｉ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）及びプラスチックの別に、板厚に対して必要な１パルス当たりのエネルギＪが規定される。また、軟鋼については、切断時にレーザ光の照射と合わせて噴射されるガスの種類に応じて（エアーガス、窒素（Ｎ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガスと、酸素ガスとに応じて）、異なるマップが規定される。

【0043】

ロボットペンダント２３に対して、ワークＡの材料と、材料が軟鋼の場合はレーザ光の照射と合わせて噴射されるガスの種類と、ワークＡの板厚とが入力されると、その情報がロボットコントローラ２０を介して、レーザ制御装置３０に入力される。ＣＰＵ３１は、これら入力されたワークＡの材料と、材料が軟鋼の場合はレーザ光の照射と合わせて噴射されるガスの種類と、ワークＡの板厚との情報を受け付けると、これらの情報に基づいて、１パルスエネルギマップ３２ａから、良好な切断結果を得るために必要となる１パルス当たりのエネルギＪを選定し、これをレーザ光の入力条件として設定する。

【0044】

ここで、本発明の発明者は、ワークＡの材料（及び噴射されるガスの種類）毎に、ワークＡの板厚と、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギＪとの間に、比例関係があることを見出した。よって、１パルスエネルギマップ３２ａには、材料（及びガスの種類）毎に、ワークＡの板厚と、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギＪとの間の比例関係を規定するだけでよく、１パルスエネルギマップ３２ａに必要な記憶容量の増大を抑制できる。

【0045】

なお、ワークＡの板厚と、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギＪとの間に、比例関係があることを利用して、１パルスエネルギマップ３２ａに代えて、ワークＡの材料（及びガスの種類）毎に、板厚に対して必要な１パルス当たりのエネルギＪを算出するための比例係数をＲＯＭ３２に記憶させてもよい。ＣＰＵ３１は、ロボットコントローラ２０を介してロボットペンダント２３より入力されたワークＡの材料と、材料が軟鋼の場合はレーザ光の照射と合わせて噴射されるガスの種類と、ワークＡの板厚との情報を受け付けると、そのワークＡの材料及びガスの種類に対応する比例係数をＲＯＭ２３から読み出し、その比例係数にワークＡの板厚を乗ずることで、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギＪを算出して、レーザ光の入力条件として設定する。これにより、容易に１パルス当たりのエネルギＪをレーザ光の入力条件として設定できる。

【0046】

図３に戻り、説明を続ける。フラッシュメモリ３４は、書き換え不能な不揮発性のメモリである。フラッシュメモリ３４は、例えば、レーザ制御装置３０を動作させるための各種設定値や、レーザ光をパルス発振させる場合の該レーザ光の固定条件として設定すべき各データを記憶する。フラッシュメモリ３４には、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａ、ピーク出力データ３４ｂ、オーバーラップ率データ３４ｃ、スポット径データ３４ｄが少なくとも格納される。

【0047】

ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａは、ワークＡの切断速度Ｖに対して、レーザ光を連続発振（ＣＷ）とするか、パルス発振とするかを切り替える速度の閾値を設定するデータである。ＣＰＵ３１は、ワークＡの切断速度Ｖが、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａにより示される速度よりも切断速度Ｖが早いか遅いかで、ワークＡに照射するレーザ光を連続発振とするか、パルス発振とするかを決定する。即ち、切断速度Ｖが、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａにより示される速度よりも早い場合、レーザ光として連続発振が設定される。また、切断速度Ｖが、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａにより示される速度よりも遅い場合、レーザ光としてパルス発振が設定される。切断速度Ｖが遅い場合は、パルス発振されたレーザ光がワークＡに照射されるので、ドロスの付着を抑制しながら、ワークＡの切断を行うことができる。

【0048】

ピーク出力データ３４ｂは、パルス発振されたレーザ光をワークＡへ照射する場合の、そのレーザ光のピーク出力Ｗ（図２（ｂ）参照）を示すデータである。オーバーラップ率データ３４ｃは、パルス発振されたレーザ光をワークＡへ照射する場合の、オーバーラップ率ｏ（図２（ａ）参照）を示すデータである。スポット径データ３４ｄは、パルス発振されたレーザ光をワークＡへ照射する場合の、スポット径ｄ（図２（ａ）参照）を示すデータである。ピーク出力データ３４ｂ、オーバーラップ率データ３４ｃ及びスポット径データ３４ｄにより示されるピーク出力Ｗ、オーバーラップ率ｏ及びスポット径ｄは、それぞれ、ワークＡへ照射するレーザ光をパルス発振とする場合に、そのレーザ光の固定条件として設定される。

【0049】

ＲＡＭ３３は、書き換え可能な揮発性のメモリであり、ＣＰＵ５１によるプログラムの実行時に各種のデータを一時的に記憶する。ＲＡＭ３３は、切断速度データ３３ａ、材料データ３３ｂ、板厚データ３３ｃ、ガスデータ３３ｄ、１パルスエネルギデータ３３ｅ、周波数データ３３ｆ、デューティデータ３３ｇを少なくとも記憶する。

【0050】

切断速度データ３３ａは、ワークＡの切断速度Ｖを示すデータである。ワークＡの切断速度Ｖは、多関節ロボット１１により移動される加工ヘッド１２の実際の移動速度（実速度）となる。この実速度は、上述した通り、ロボットコントローラ２０の実速度検出ＣＰＵ２１により検出され、レーザ制御装置３０に入力される。ＣＰＵ３１は、ロボットコントローラ２０から入力された加工ヘッド１２の実速度を、切断速度Ｖとして切断速度データ３３ａに記憶する。この切断速度データ３３ａに記憶された切断速度Ｖは、ワークＡへ照射するレーザ光の発振方式の連続発振とパルス発振との切替の判断に使用される。また、ワークＡへ照射するレーザ光がパルス発振とされた場合に、切断速度データ３３ａに記憶された切断速度Ｖが、レーザ光の入力条件として設定される。

【0051】

材料データ３３ｂは、ロボットコントローラ２０を介してロボットペンダント２３より入力されたワークＡの材料を示すデータである。板厚データ３３ｃは、同ロボットペンダント２３より入力されたワークＡの板厚を示すデータである。ガスデータ３３ｃは、同ロボットペンダント２３より入力された、ワークＡへのレーザ光の照射と合わせて噴射されるガスの種類を示すデータである。

【0052】

ＣＰＵ３１は、ロボットペンダント２３より、ワークＡの材料、板厚、噴射されるガスの種類が入力されると、各々、その情報を材料データ３３ｂ、板厚データ３３ｃ、及びガスデータ３３ｄとして記憶する。ここに記憶された材料データ３３ｂ、板厚データ３３ｃ、及びガスデータ３３ｄは、ワークＡへ照射するレーザ光がパルス発振とされた場合に、そのパルス発振において、良好な切断結果を得るために必要な１パルス当たりのエネルギＪを選定するために使用される。

【0053】

１パルスエネルギデータ３３ｅは、ワークＡへ照射するパルス発振されたレーザ光の１パルス当たりのエネルギＪ（図２（ｂ）参照）を示すデータである。ＣＰＵ３１により、材料データ３３ｂ、板厚データ３３ｃ、及びガスデータ３３ｄに基づいて、ワークＡへ照射するレーザ光がパルス発振とされた場合に良好な切断結果を得るために必要な１パルス当たりのエネルギＪが選定されると、その選定された１パルス当たりのエネルギＪを示す情報が、１パルスエネルギデータ３３ｅとして記憶される。また、ロボットペンダント２３に対し使用者によって直接選択された１パルス当たりのエネルギＪを示す情報が、そのロボットペンダント２３からレーザ制御装置３０へ入力された場合は、その入力された１パルス当たりのエネルギＪを示す情報が、１パルスエネルギデータ３３ｅとして記憶される。ワークＡへ照射するレーザ光がパルス発振とされた場合に、１パルスエネルギデータ３３ｅに記憶された１パルス当たりのエネルギＪが、レーザ光の入力条件として設定される。

【0054】

周波数データ３３ｆは、ワークＡへ照射するレーザ光がパルス発振とされた場合の、そのレーザ光の周波数Ｆ（図２（ｂ）参照）を示すデータである。デューティデータ３３ｇは、ワークＡへ照射するレーザ光がパルス発振とされた場合の、そのレーザ光のデューティＤ（図２（ｂ）参照）を示すデータである。

【0055】

ワークＡへ照射するレーザ光がパルス発振とされた場合、ＣＰＵ３１は、ピーク出力データ３４ｂにより示されるピーク出力Ｗ、オーバーラップ率データ３４ｃにより示されるオーバーラップ率ｏ、スポット径データ３４ｄにより示されるスポット径ｄを固定条件とし、切断速度データ３３ａにより示される切断速度Ｖ、１パルスエネルギデータ３３ｅにより示される１パルス当たりのエネルギＪを入力条件（可変条件）として、これらのデータから、レーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤを算出し、各々、周波数データ３３ｆ及びデューティデータ３３ｇとして記憶する。そして、この算出した周波数Ｆ及びデューティＤと、固定条件であるピーク出力Ｗとが、レーザ光の出力条件として、レーザ発振器４０へ送信される。

【0056】

表示装置３６は、レーザ制御装置３０の各種状態を表示するディスプレイである。表示装置３６の表示面には、その表示面を覆うようにタッチパネル３７が設けられており、表示装置３６に表示されたボタンと連動して、レーザ制御装置３０に対し、使用者が種々の設定を行えるようにしている。例えば、フラッシュメモリ３４に記憶される、ＣＷ／パルス切替速度データ３４ａ、ピーク出力データ３４ｂ、オーバーラップ率データ３４ｃ及びスポット径データ３４ｄは、それぞれ、使用者がタッチパネル３７を操作することにより、変更できるように構成されている。なお、タッチパネル３７に代えて、又は、タッチパネル３７に加えて、キーボート等の入力手段をバスライン３８に接続し、レーザ制御装置３０に対して、各種情報を入力できるようにしてもよい。

【0057】

次いで、図５を参照して、レーザ制御装置３０及びレーザ切断装置Ｓの機能及び作用について説明する。図５は、レーザ制御装置３０及びレーザ切断装置Ｓの機能及び作用を説明するための機能ブロック図である。

【0058】

多関節ロボット１１及びロボットコントローラ２０により構成される駆動手段１０１によって、多関節ロボット１１に接続された加工ヘッド１２を移動させると、ワークＡに照射されるレーザ光の照射位置が移動する。この加工ヘッド１２の実際の移動速度（実速度）が、駆動手段１０１を構成する多関節ロボット１１の移動量に基づいて、実速度検出ＣＰＵ２１により構成される実速度演算手段１０２により演算されて検出される。実速度演算手段１０２は、レーザ制御装置３０の実速度受付手段１０３により受け付けられる。上述した通り、加工ヘッド１２の実速度は、ワークＡの切断速度Ｖとなる。実速度受付手段１０３は、実速度演算手段１０２により検出された加工ヘッド１２の実速度を、ワークＡの切断速度Ｖとして、切断速度データ３３ａに記憶する。切断速度データ３３ａは、レーザ制御装置３０の入力条件設定手段１０５に入力される。

【0059】

一方、使用者によりロボットペンダント２３が操作されて、ワークＡの材料、ワークＡの板厚及びレーザ光の照射と合わせて噴射されるガスの種類が選択されると、選択されたワークＡの材料、ワークＡの板厚及びガスの種類を示す情報が、ロボットコントローラ２０を介してレーザ制御装置３０へ入力され、入力受付手段１０４により受け付けられる。入力受付手段により受け付けられたワークＡの材料、ワークＡの板厚及びガスの種類を示す情報は、それぞれ、材料データ３３ｂ、板厚データ３３ｃ及びガスデータ３３ｄとしてＲＡＭ３３に記憶される。ＲＡＭ３３に記憶された材料データ３３ｂ、板厚データ３３ｃ及びガスデータ３３ｄは、入力条件設定手段１０５に入力される。

【0060】

また、使用者によりロボットペンダント２３が操作されて、ワークＡを切断するレーザ光の条件として１パルス当たりのエネルギＪが選択されると、選択された１パルス当たりのエネルギＪを示す情報が、ロボットコントローラ２０を介してレーザ制御装置３０へ入力され、入力受付手段１０４により受け付けられる。入力受付手段により受け付けられた１パルス当たりのエネルギＪは、１パルスエネルギデータ３３ｅとしてＲＡＭ３３に記憶される。ＲＡＭ３３に記憶された１パルスエネルギデータ３３ｅは、入力条件設定手段１０５に入力される。

【0061】

入力受付手段１０４により、ワークＡの材料、ワークＡの板厚及びガスの種類を示す情報が受け付けられた場合は、ＲＡＭ３３に記憶された材料データ３３ｂ、板厚データ３３ｃ及びガスデータ３３ｄにより示されるワークＡの材料、ワークＡの板厚及びガスの種類と、１パルスエネルギマップ３２ａとから、入力条件設定手段１０５によって、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギＪが選定される。そして、選定された１パルス当たりのエネルギＪが、パルス発振する場合のレーザ光の入力条件（可変条件）の１つとして１パルスエネルギデータ３３ｅに設定される。

【0062】

また、入力受付手段１０４により１パルス当たりのエネルギＪを示す情報が受け付けられると、ＲＡＭ３３に記憶された１パルスエネルギデータ３３ｅによって示される１パルス当たりのエネルギＪが、そのままレーザ光の入力条件の１つとして設定される。

【0063】

また、入力条件設定手段１０５は、ＲＡＭ３３に記憶された切断速度データ３３ａによって示される切断速度Ｖが、レーザ光の入力条件のもう１つとして設定される。

【0064】

一方、レーザ制御装置３０の固定条件設定手段１０６により、ピーク出力データ３４ｂに記憶されたピーク出力Ｗと、オーバーラップ率データ３４ｃに記憶されたオーバーラップ率ｏと、スポット径データ３４ｄに記憶されたスポット径ｄが、パルス発振する場合のレーザ光の固定条件として設定される。

【0065】

レーザ制御装置３０には、レーザ光切替手段１０７が設けられており、切替設定速度判定が、レーザ光切替手段１０７により行われる。切替設定速度判定では、入力条件設定手段１０５により設定された切断速度Ｖが、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａにて示される速度よりも速いか遅いかが判定される。

【0066】

レーザ光切替手段１０７により、切断速度Ｖが、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａにて示される速度よりも遅いと判定される場合は、ワークＡへ照射するレーザ光として「パルス発振」が設定される。その場合、レーザ制御装置３０の演算手段１０８により、入力条件設定手段１０５にてパルス発振のレーザ光の入力条件として設定された１パルス当たりのエネルギＪ及び切断速度Ｖと、固定条件設定手段１０６にてパルス発振のレーザ光の固定条件として設定されたピーク出力Ｗ、オーバーラップ率ｏ及びスポット径ｄとに基づいて、パルス発振されるレーザ光の周波数ＦとデューティＤとが、次の式（１）及び（２）により算出される。

【0067】

Ｆ＝Ｖ／（ｄ×（１−ｏ）） ・・・（１）
Ｄ＝Ｊ×Ｆ／Ｗ ・・・（２）
一方、レーザ光切替手段１０７により、切断速度Ｖが、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａにて示される速度よりも遅いと判定される場合は、ワークＡへ照射するレーザ光として「連続発振」が設定される。その場合、連続発振条件設定手段１０９により、連続発振させるレーザ光の出力条件が設定される。

【0068】

そして、レーザ光切替手段１０７によりレーザ光として「パルス発振」が設定された場合は、レーザ制御装置３０の出力手段１１０により、レーザ光が「パルス発振」であることを示す信号と共に、レーザ光の出力条件として、演算手段１０８により演算された周波数Ｆ及びデューティＤと、固定条件設定手段により固定条件として設定されたピーク出力Ｗとを示す信号が、レーザ発振器４０へ出力される。

【0069】

一方、レーザ光切替手段１０７によりレーザ光として「連続発振」が設定された場合は、レーザ制御装置３０の出力手段１１０により、レーザ光が「連続発振」であることを示す信号と共に、連続発振条件選定手段１０９にて設定されたレーザ光の出力条件を示す信号が、レーザ発振器４０へ出力される。

【0070】

レーザ発振器４０は、出力手段１１０より出力された信号により示される出力条件に従ってレーザ光を発振させる。レーザ発振器４０により発振されたレーザ光は、光ファイバ４５（図１参照）により加工ノズル１２へ伝搬され、加工ノズルヘッド１３から、ワークＡに向けて、伝搬されたレーザ光が照射される。

【0071】

なお、レーザ制御装置３０に設けられた実速度受付手段１０３、入力受付手段１０４、入力条件設定手段１０５、固定条件設定手段１０６、レーザ光切替手段１０７、演算手段１０８、連続発振条件選定手段１０９及び出力手段１１０は、ＣＰＵ３１がＲＯＭ３２に格納されたプログラムを実行することによって構成される。

【0072】

以上説明した通り、本実施形態におけるレーザ制御装置３０及びレーザ切断装置Ｓによれば、ワークＡの切断に際してパルス発振したレーザ光を照射する場合に、固定条件設定手手段１０６により、レーザ光のピーク出力Ｗ、オーバーラップ率ｏ及びスポット径ｄが、レーザ光の固定条件として設定される。一方、入力条件設定手段１０５により、レーザ光の１パルス当たりのエネルギＪと、ワークＡのレーザ光による切断速度Ｖとが、外部からの入力に基づく入力条件（可変条件）として設定される。

【0073】

そして、固定条件として設定されたピーク出力Ｗ、オーバーラップ率ｄ及びスポット径ｄと、入力条件として設定された１パルス当たりのエネルギＪ及び切断速度Ｖとに基づいて、パルス発振されるレーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤが、演算手段１０８により演算される。その演算されたレーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤを含む信号が、出力手段１１０によりレーザ発振器４０へ出力される。

【0074】

このように、レーザ光のピーク出力Ｗ、オーバーラップ率ｏ及びスポット径ｄの各条件が固定されているので、ワークＡの材料と板厚に適切な１パルス当たりのエネルギＪと、所望の又は実際の切断速度Ｖとを入力により設定するだけで、良好な切断結果が得られるレーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤを容易に求めることができる。また、固定された条件として、レーザ光のピーク出力Ｗが設定され、入力により設定された１パルス当たりのエネルギＪとなるようにデューティＤが調整される。これにより、周波数Ｆが高くなったとしても、デューティＤが調整されることで、レーザ光のピーク出力Ｗが高くなりすぎることを抑制できる。よって、パルス発振されたレーザ光によるワークＡの切断を行う場合に、良好な切断結果が得られる切断条件を容易に設定できる。

【0075】

また、多関節ロボット１１が加工ヘッド１２を移動させることにより移動する、ワークＡにおけるレーザ光の照射位置の実際の移動速度が実速度演算手段１０２により算出され、実速度受付手段１０３により受け付けられる。実速度受付手段１０３により受け付けられた移動速度が、パルス発振されるレーザ光の入力条件の１つである切断速度Ｖとして、入力条件設定手段１０５により設定される。これにより、レーザ光の照射位置の実際の移動速度に対して、良好な切断結果が得られるパルス発振のレーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤを容易に求めることができる。

【0076】

特に、多関節ロボット１１のように、加工ヘッド１２の移動速度が設定した速度に達するまでに時間を要するようなもので、加工ヘッド１２を移動させる場合には、切断開始直後、ワークＡの切断速度Ｖが低速の範囲で徐々に変化していくことになる。また、その加減の場合も、急激には設定速度まで低下せず、徐々に低下するように速度が一定でない状況が発生する。更に、多関節ロボットで小円を描く場合には、低速の条件下でないと精度の良い円は描けない場合がある。したがって、多関節ロボットで小円を切断する場合の設定速度は、低速条件でプログラムを組むことが必要となることがある。このような場合であっても、レーザ光の照射位置の実際の移動速度に合わせて、良好な切断結果が得られるパルス発振のレーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤを容易に求めることができる。

【0077】

また、ワークＡの材料の種類別、及び、少なくとも一部の材料についてはレーザ光の照射と合わせて噴射するガスの種類別に、対応する材料（及びガス）におけるワークＡの板厚と、その板厚に対して良好な切断結果を得るために設定すべき１パルス当たりのエネルギＪとの関係を規定した１パルスエネルギマップ３２ａが、ＲＯＭ３２に記憶される。そして、ワークＡの材料の種類と、ワークＡの板厚と、ワークＡの材料の種類によっては、噴射するガスの種類との入力が、入力受付手段１０４によって受け付けられると、その受け付けられた材料の種類と切断対象物の厚さと、噴射するガスの種類とから、１パルスエネルギマップ３２ａに基づいて、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギＪが、入力条件設定手段１０５により設定される。これにより、ワークＡの材料とその厚さ（及びガスの種類）を入力するだけで、１パルス当たりのエネルギＪが設定され、その１パルス当たりのエネルギＪから、良好な切断結果が得られるレーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤを容易に求めることができる。

【0078】

また、本発明の発明者は、ワークＡの材料（及びガスの種類）毎に、ワークＡの板厚と、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギＪとの間に、比例関係があることを見出した。よって、１パルスエネルギマップ３２ａには、ワークＡの材料の種類（及びガスの種類）別に、対応する材料（及びガス）に応じて定めた、ワークＡの厚さと設定すべき１パルス当たりのエネルギＪとの比例関係を規定するだけでよい。また、１パルスエネルギマップ３２ａに代えて、ワークＡの材料（及びガスの種類）毎に、板厚に対して必要な１パルス当たりのエネルギＪを算出するための比例係数をＲＯＭ３２に記憶させてもよい。このように、ＲＯＭ３２にこの比例関係を規定するだけで、容易に、良好な切断結果が得られる１パルス当たりのエネルギＪを、ワークＡに照射されるパルス発振のレーザ光に対する入力条件の１つとして設定することができる。

【0079】

また、入力条件設定手段１０５により設定された切断速度Ｖが、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａにより示される速度より小さい場合に、ワークＡに照射するレーザ光が、レーザ光切替手段１０７によってパルス発振によるレーザ光とされ、入力条件設定手段１０５により設定された切断速度Ｖが、ＣＷ／パルス切替設定速度データ３４ａにより示される速度より大きい場合に、ワークＡに照射するレーザ光が、レーザ光切替手段１０７によって連続発振によるレーザ光とされる。そして、レーザ光切替手段１０７により、ワークＡに照射するレーザ光がパルス発振によるレーザ光とされた場合に、演算手段１０８により演算されたレーザ光の周波数Ｆ及びデューティＤに基づく信号が、出力手段１１０によりレーザ発振器４０へ出力される。これにより、切断速度Ｖが大きい場合には、連続発振されたレーザ光により良好な切断結果が得られるよう制御しつつ、切断速度Ｖが小さい場合には、良好な切断結果が得られる切断条件を容易に設定しながら、パルス発振されたレーザ光により切断が行われるよう制御できる。

【0080】

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、図３に、本発明の一実施形態であるレーザ制御装置３０及びレーザ光切断装置Ｓの電気的構成を示したが、図５に示した機能を実現できるものであれば、その電気的構成は図３に示したものに何ら限定されるものではない。

【0081】

上記実施形態では、ワークＡに照射されるレーザ光の照射位置の移動速度を検出して、レーザ制御装置３０に入力し、その移動速度が入力条件の１つである切断速度Ｖとして入力条件設定手段１０５により設定される場合について説明した。これに対し、使用者がタッチパネル３７又はロボットペンダント２３等の入力装置を操作して、予めワークＡの切断速度Ｖを入力できるように構成しておき、その入力された切断速度Ｖが、パルス発振されるレーザ光の入力条件として、入力条件設定手段１０５により設定されるようにしてもよい。

【0082】

また、上記実施形態では、本発明のレーザ制御装置を、多関節ロボットにて構成されるレーザ切断装置に搭載した場合について説明したが、多関節ロボット以外のロボットによるロボット加工機、Ｘ−Ｙ−Ｚ３軸制御加工機、又は、５軸制御加工機などのあらゆるレーザ切断装置に対して、本発明のレーザ制御装置を搭載可能である。

【符号の説明】

【0083】

１１ 多関節ロボット（移動手段）
１２ 加工ヘッド
３０ レーザ制御装置
３２ ＲＯＭ（記憶手段）
４０ レーザ発振器
１０３ 実速度受付手段
１０４ 入力受付手段
１０５ 入力条件設定手段
１０６ 固定条件設定手段
１０７ レーザ光切替手段
１０８ 演算手段
１１０ 出力手段
Ａ 切断対象物（ワーク）
Ｄ デューティ
Ｆ 周波数
Ｊ １パルス当たりのエネルギ
Ｓ レーザ切断装置
Ｖ 切断速度
Ｗ ピーク出力
ｄ スポット径
ｏ オーバーラップ率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】