特開 2024-162472 処理装置、レーザ加工機及び処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024162472

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】処理装置、レーザ加工機及び処理方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20241114BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 Q

B23K26/38 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078006

(22)【出願日】2023-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(72)【発明者】

【氏名】加藤 泰啓

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD07

4E168AD13

4E168CB03

4E168EA17

4E168FB01

4E168FC00

4E168GA02

4E168HA05

4E168KA15

(57)【要約】

【課題】穴あけ加工時に発生するスパッタの影響によってノズルが使用不可となった場合に当該使用不可を検知することができる処理装置、レーザ加工機及び処理方法を提供する。
【解決手段】ノズル１００の先端面１１０に形成された出射孔１２０から出射するレーザ光によりワークＷを加工するレーザ加工機２に用いられる処理装置１１であって、先端面１１０を撮影する撮影部２０と、レーザ加工機２による穴あけ加工の回数が規定回数に達した場合には、撮影部２０が撮影した先端面１１０の画像に基づいて、ノズル１００の使用可否を判定する処理部２２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルの先端面に形成された出射孔から出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機に用いられる処理装置であって、
前記先端面を撮影する撮影部と、
前記レーザ加工機による穴あけ加工の回数が規定回数に達した場合には、前記撮影部が撮影した前記先端面の画像に基づいて、前記ノズルの使用可否を判定する処理部と、
を備える処理装置。

【請求項2】

前記処理部は、前記穴あけ加工の回数が前記規定回数に達しない場合において、前記ワークの加工に要した累計時間が規定時間に達した場合には、前記ノズルの使用可否を判定する、請求項１に記載の処理装置。

【請求項3】

前記処理部は、前記穴あけ加工の回数が前記規定回数に達した場合には、前記撮影部による前記先端面の撮影を実行させ、前記撮影により得られた前記先端面の画像に基づいて前記使用可否を判定する、
請求項１に記載の処理装置。

【請求項4】

前記レーザ加工機に備える清掃部により前記ノズルの清掃を実行させる制御部を備え、
前記制御部は、前記穴あけ加工の回数が前記規定回数に達した際には、前記清掃を実行させ、
前記処理部は、前記清掃が終了した後に、前記撮影部による前記先端面の撮影を実行させる、
請求項３に記載の処理装置。

【請求項5】

前記処理部は、前記レーザ加工機による穴あけ加工の回数が規定回数に達してから前記ノズルの状態の判定を開始するまでの間と、前記ノズルの状態の判定を行った直後と、のいずれかにおいて、前記穴あけ加工の回数のカウント値を初期値に設定する、
請求項１に記載の処理装置。

【請求項6】

前記処理部は、前記先端面の画像から算出される前記出射孔の形状と、予め取得している前記出射孔の基準形状とを比較して、前記出射孔の形状と前記基準形状とのズレが所定の閾値を超える場合には、前記ノズルについて使用不可と判定する、
請求項１に記載の処理装置。

【請求項7】

前記処理部は、前記ノズルについて使用不可と判定した場合に、前記ノズルが使用不可であることを外部装置に出力する、
請求項６に記載の処理装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記ノズルについて使用不可と判定された場合に、前記レーザ加工機に備えるノズル交換部を用いて前記ノズルの交換を実行する、
請求項７に記載の処理装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の処理装置を備えるレーザ加工機。

【請求項10】

ノズルの先端面に形成された出射孔からレーザを出射するレーザ加工機によって実行される穴あけ加工の回数が規定回数に達したかを判定することと、
前記回数が前記規定回数に達した場合に前記先端面の撮影を行うことと、
前記撮影によって得られた前記先端面の画像に基づいて前記ノズルの状態を判定することと、
を含む、処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、処理装置、レーザ加工機及び処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ノズルの出射孔から出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、レーザ加工機は、ワークに対して切断加工を行う場合には、始めに切断加工を行う始点に対して穴あけ加工を行い、穴あけ加工によって形成された穴から切断加工を開始する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１５５４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

穴あけ加工では、レーザ光の照射によって溶融した溶融金属がスパッタ（spatter）として周囲上方に飛散する場合がある。穴あけ加工の回数が多い場合には、この飛散されたスパッタがノズルの先端面に付着してノズルが損傷し、ノズルが使用不可となる場合がある。そのため、ノズルの使用可否を判定することは重要であるが、穴あけ加工については何ら考慮されていないのが現状である。従って、穴あけ加工によってノズルが使用不可になったとしても、当該ノズルの使用不可を検出することができない場合がある。

【0005】

本発明の目的は、穴あけ加工時に発生するスパッタの影響によってノズルが使用不可となった場合に当該使用不可を検知することができる処理装置、レーザ加工機及び処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に係る処理装置又はレーザ加工機は、ノズルの先端面に形成された出射孔から出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機に用いられる処理装置であって、先端面を撮影する撮影部と、レーザ加工機による穴あけ加工の回数が規定回数に達した場合には、撮影部が撮影した先端面の画像に基づいて、ノズルの使用可否を判定する処理部と、を備える。

【0007】

本発明の態様に係る処理方法は、ノズルの先端面に形成された出射孔からレーザを出射するレーザ加工機によって実行される穴あけ加工の回数が規定回数に達したかを判定することと、回数が規定回数に達した場合に先端面の撮影を行うことと、撮影によって得られた先端面の画像に基づいてノズルの状態を判定することと、を含む。

【発明の効果】

【0008】

上記態様に係る処理装置、レーザ加工機又は処理方法によれば、穴あけ加工の回数が規定回数（１以上）に到達した場合に、ノズルの使用可否を判定するため、穴あけ加工時に発生するスパッタの影響によってノズルが使用不可となった場合に当該使用不可を検知することができる。

【0009】

また、上記態様に係る処理装置において、処理部は、穴あけ加工の回数が規定回数に達しない場合において、ワークの加工に要した累計時間が規定時間に達した場合には、ノズルの使用可否を判定してもよい。このような構成により、ノズルを長時間において使用したことによるノズル損傷によってノズルが使用不可になった場合であっても、当該使用不可を検出することができる。

【0010】

また、上記態様に係る処理装置において、処理部は、穴あけ加工の回数が規定回数に達した場合には、撮影部による先端面の撮影を実行させ、撮影により得られた先端面の画像に基づいてノズルの使用可否を判定してもよい。また、上記態様に係る処理装置は、レーザ加工機に備える清掃部によりノズルの清掃を実行させる制御部を備え、制御部は、穴あけ加工の回数が規定回数に達した際には、清掃を実行させ、処理部は、清掃が終了した後に、撮影部による先端面の撮影を実行させてもよい。このような構成により、先端面の付着物を取り除いた状態で先端面の撮像を実行することができ、ノズルの使用可否の判定精度を向上させることができる。

【0011】

また、上記態様に係る処理装置において、処理部は、レーザ加工機による穴あけ加工の回数が規定回数に達してからノズルの状態の判定を開始するまでの間と、ノズルの状態の判定を行った直後と、のいずれかにおいて、穴あけ加工の回数のカウント値を初期値に設定してもよい。このような構成により、ノズル状態判定が行われた直後にピアス指令の入力によって再度ノズル判定が開始されてしまうことを抑制することができる。

【0012】

また、上記態様に係る処理装置において、処理部は、先端面の画像から算出される出射孔の形状と、予め取得している出射孔の基準形状とを比較して、出射孔の形状と基準形状とのズレが所定の閾値を超える場合には、ノズルについて使用不可と判定してもよい。このような構成により、ノズルの使用不可を容易に検知することができる。

【0013】

また、上記態様に係る処理装置において、処理部は、ノズルについて使用不可と判定した場合に、ノズルが使用不可であることを外部装置に出力してもよい。このような構成により、ユーザにノズルが使用不可である旨を知らせることが可能となる。

【0014】

また、上記態様に係る処理装置において、制御部は、ノズルについて使用不可と判定された場合に、レーザ加工機に備えるノズル交換部を用いてノズルの交換を実行してもよい。このような構成により、使用不可のノズルから自動で新しいノズルに交換することが可能となり、ユーザの手間を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係るレーザ加工システムを示す斜視図である。

【図2】本実施形態に係るレーザ加工機の概略ブロック図である。

【図3】本実施形態に係る処理部のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図4】本実施形態に係るプロセッサの機能ブロック図である。

【図5】本実施形態に係る規定時間及び規定回数の設定画面の一例を示す図である。

【図6】本実施形態に係る処理方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている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。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

【0017】

以下に、本実施形態に係るレーザ加工システムＲＳの構成について説明する。図１は、本実施形態に係るレーザ加工機を有するレーザ加工システムを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るレーザ加工機の概略ブロック図である。レーザ加工システムＲＳは、搬送装置１と、レーザ加工機２とを備える。

【0018】

搬送装置１は、パレット３と、パレット搬送装置４と、製品搬送装置５とを備える。

【0019】

パレット３は、板状のワークＷを載置する。パレット３は、Ｘ方向に並んで複数設けられる支持プレートを有し、その各支持プレートの上端部が例えば鋸歯状に形成されている。この複数の支持プレートの上には、ワークＷがほぼ水平に載置される。

【0020】

パレット搬送装置４は、パレット３の加工領域Ｒ１への搬入および搬出に用いられる。加工領域Ｒ１は、レーザ加工機２によりワークＷの加工が行われる領域である。パレット搬送装置４は、レール４ａを備える。パレット３は、ワークＷを保持してレール４ａに沿って移動可能である。パレット３は、レール４ａ上を走行可能な車輪を備える。レール４ａは、加工領域Ｒ１からアンロード位置ＵＰまでＸ方向に直線的に延びている。アンロード位置ＵＰは、レーザ加工によって製品Ｗａが形成されたワークＷから製品Ｗａを取り出す際に、ワークＷが配置される位置である。パレット搬送装置４は、パレット３を牽引することによって、レール４ａに沿ってパレット３を搬送する。例えば、パレット３には、ワイヤと接続されたフックが掛けられ、このワイヤが駆動部に巻き取られることでパレット３が牽引される。なお、パレット３を移動させる機構は適宜変更可能であり、例えば、パレット３が自走式でもよい。

【0021】

製品搬送装置５は、ワークＷ（製品Ｗａ）の表面を吸着することにより、パレット３に対してワークＷ（製品Ｗａ）を搬出する。製品搬送装置５は、レーザ加工後にアンロード位置ＵＰに配置されるパレット３の製品Ｗａを、製品搬出エリアＰＡに搬出する。製品搬送装置５は、Ｘ方向に延びるＸガイドＧｘに取り付けられている。ＸガイドＧｘは、アンロード位置ＵＰから製品搬出エリアＰＡまで延びている。ＸガイドＧｘは、不図示の走行台車に支持される。ＸガイドＧｘは、この走行台車のＹ方向の移動により、Ｙ方向に移動する。製品搬送装置５は、例えば、ＸガイドＧｘに沿って移動可能なＸ移動体５ａと、Ｘ移動体５ａに設けられたＺ移動体５ｂと、Ｚ移動体５ｂの下端に設けられる吸着部５ｃとを備える。Ｘ移動体５ａは、アンロード位置ＵＰに配置されたパレット３の上方と製品搬出エリアＰＡとの間を移動可能である。Ｚ移動体５ｂは、吸着部５ｃを保持しながら、Ｘ移動体５ａに対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。吸着部５ｃは、上記の走行台車によりＹ方向に移動し、Ｘ移動体５ａによりＸ方向に移動し、Ｚ移動体５ｂによりＺ方向に移動する。

【0022】

レーザ加工機２は、加工領域Ｒ１内におけるパレット３上のワークＷに対してレーザ光を出射することで、切断などのレーザ加工を行う。レーザ加工機２は、ワークＷに対して切断加工を行う場合には、始めに切断加工を行う始点に対して穴あけ加工（例えば、ピアッシング）を行い、穴あけ加工によって形成された穴から切断加工を開始する。例えば、レーザ加工機２は、穴あけ加工によって形成された穴からから、一筆書きの要領でワークＷを切断して、ワークＷの一部を所望の形状の製品Ｗａに切断する。なお、穴あけ加工は、穴をあける加工であればよく、ピアッシングには限定されない。

【0023】

以下に、本実施形態に係るレーザ加工機２の構成について説明する。レーザ加工機２は、レーザヘッド６と、ヘッド駆動部７と、清掃部８と、ノズル交換部（ノズルチェンジャ）９と、表示装置１０と、処理装置１１とを備える。

【0024】

レーザヘッド６は、ヘッド駆動部７に接続され、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に相対的に移動可能に設けられる。レーザヘッド６は、ワークＷに対して相対的に移動しながら、ワークＷに対してレーザ光を照射する。具体的には、レーザヘッド６の下方には、ノズル１００が取り付けられている。ノズル１００の先端面１１０には、レーザ光を出射するための出射孔１２０が形成されている。レーザヘッド６は、光ファイバなどの光伝送体（不図示）を介してレーザ光源（不図示）に接続され、そのレーザ光源からのレーザ光をノズル１００の出射孔１２０から出射することでレーザ加工を行う。また、レーザヘッド６には、アシストガスが供給され、レーザヘッド６は、アシストガスをノズル１００から噴射しながらレーザ光を照射する。

【0025】

ヘッド駆動部７は、処理装置１１に制御され、レーザヘッド６をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向に移動させる。ヘッド駆動部７は、例えば、Ｘ方向に移動可能なガントリ７ａと、ガントリ７ａに対してＹ方向に移動可能なスライダ７ｂと、スライダ７ｂに対してＺ方向に移動可能な昇降部７ｃとを有する。なお、ヘッド駆動部７は、上記の構成に限定されず、ロボットアーム等の他の構成により実現されてもよい。

【0026】

清掃部８は、ノズル１００の先端面１１０を清掃する。例えば、清掃部８は、例えば、加工領域Ｒ１外であって、清掃部８のＸ方向及びＹ方向の位置が、レーザヘッド６の移動範囲内になるように設置されている。清掃部８は、例えば、上方向に突出したブラシを有する。この場合には、ノズル１００の清掃は、ノズル１００の出射孔１２０を含む先端面１１０がブラシに接触することで行われる。なお、先端面１１０の清掃は、ブラシにノズル１００が接触した状態でブラシが回転することで行われてもよいし、ブラシにノズル１００が接触した状態でレーザヘッド６がＸＹ方向に移動することで行われてもよい。

【0027】

ノズル交換部９は、処理装置１１からの制御に基づいて、ノズル１００の交換を行う。ノズル交換部９は、ノズル収容部（図示せず）に複数のノズル１００を配置し、複数のノズル１００のうち、いずれかのノズル１００をレーザヘッド６の先端に装着する。処理装置１１は、ノズル交換部９によるノズル１００の交換を制御する。

【0028】

表示装置１０は、処理部２２に接続されている。表示装置１０は、様々な情報を表示する。例えば、表示装置１０は、パーソナルコンピュータ用のモニタである。ただし、これに限定されず、表示装置１０は、携帯電話、スマートフォン、タブレット型端末などの携帯機器の表示デバイス（ディスプレイ）であってもよい。

【0029】

処理装置１１は、撮影部２０と、制御部２１と、処理部２２とを備える。

【0030】

撮影部２０は、例えば、ノズル１００よりも下方に位置しており、カメラのレンズが上向きの状態で設置される。撮影部２０は、例えば、加工領域Ｒ１外であって、撮影部２０のＸ方向及びＹ方向の位置が、レーザヘッド６の移動範囲内になるように設置されている。

【0031】

撮影部２０は、ノズル１００の先端面１１０を撮影する。撮影部２０は、例えばカメラである。撮影部２０は、ノズル１００の下方から先端面１１０を撮影する。撮影部２０は、例えば、ノズル１００よりも下方に位置しており、カメラのレンズが上向きの状態で設置される。撮影部２０は、例えば、加工領域Ｒ１外であって、撮影部２０のＸ方向及びＹ方向の位置が、レーザヘッド６の移動範囲内になるように設置されている。撮影部２０による先端面１１０の撮影が行われる場合には、レーザヘッド６は、ヘッド駆動部７によって、ノズル１００が撮影部２０の直上に位置するように移動する。そして、ノズル１００が撮影部２０の直上に移動した際に、撮影部２０による先端面１１０の撮影が行われる。撮影部２０は、処理部２２に有線又は無線で接続されている。処理部２２は、撮影した先端面１１０の画像を処理装置１１に送信する。なお、当該画像は、静止画像であってもよいし、動画像であってもよい。

【0032】

制御部２１は、ヘッド駆動部７を制御することで、レーザヘッド６の移動を制御する。例えば、制御部２１は、レーザヘッド６の位置情報を所定の周期で取得し、その取得した位置情報に基づいてヘッド駆動部７を制御することでレーザヘッド６の移動を制御する。制御部２１は、アシストガスの噴射やレーザ光の照射を制御する。すなわち、制御部２１は、レーザ加工機２による穴あけ加工及び切断加工などのレーザ加工を制御する。制御部２１は、レーザヘッド６の移動を制御する。例えば、制御部２１は、レーザ加工が停止されている状態において、レーザヘッド６を移動させることで清掃部８によるノズル１００の清掃を実行する。また、制御部２１は、撮影部２０による先端面１１０の撮影のために、レーザ加工が停止されている状態において撮影部２０の直上にレーザヘッド６を移動させる。制御部２１は、ノズル交換部９によるノズル１００の交換を制御する。

【0033】

処理部２２は、撮影部２０と通信し、撮影部２０に対して撮影を指示したり、撮影部２０から先端面１１０の画像を受信したりする。また、処理部２２は、制御部２１と通信して情報を送受する。また、処理部２２は、表示装置１０と接続され、表示装置１０に対して各種情報を表示させる。

【0034】

処理部２２は、撮影部２０が撮影した先端面１１０の画像に基づいてノズル１００の状態の判定（以下、「ノズル状態判定」という。）を行う。ノズル１００の状態とは、例えば、ノズル１００が使用不可か否かである。ノズル１００が使用不可である場合とは、ノズル１００の損傷レベルが所定レベル以上である場合であってもよいし、何らかの判断基準によってノズル１００が異常であると判定された場合であってもよい。

【0035】

図３は、本実施形態に係る処理部２２のハードウェア構成の一例を示す図である。図３に示すように、処理部２２は、記憶装置３０と、通信装置３１と、入力装置３２と、プロセッサ３４とを備える。なお、記憶装置３０は、処理部２２の構成ではなく外部の記憶装置であってもよい。記憶装置３０が外部の記憶装置である場合には、処理部２２は、記憶装置３０に有線又は無線で接続され、記憶装置３０と情報を送受する。

【0036】

記憶装置３０には、例えば、ノズル状態判定を実行するためのプログラム（ソフトウェア）、及びこのプログラムで処理されるデータ等が格納される。また、記憶装置３０には、ノズル状態判定に必要な情報が格納される。記憶装置３０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）及びＳＳＤ（Solid State Drive）を含む。上記したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体によって提供されてもよいし、有線又は無線の通信ネットワークにより外部装置から提供されてもよい。提供されたプログラムは、記憶装置３０に格納され、プロセッサ３４によって実行される。

【0037】

通信装置３１は、外部の装置と通信するための通信インタフェースである。通信装置３１は、通信ネットワーク介して撮影部２０及び制御部２１のそれぞれと通信する。

【0038】

入力装置３２は、ユーザからの入力操作を受け付ける。例えば、入力装置３２は、ユーザからの入力操作を受け付けると、その受け付けた入力操作に応じた情報をプロセッサ３４又は記憶装置３０に送信する。例えば、入力装置３２は、タッチパネル、タッチパッド、マウス等のポインティングデバイス、ボタン、スイッチ、モーションセンシティブコントローラ、キーボード、マウス、ジェスチャー入力デバイス、又は音声入力デバイス（例えば、マイクロフォン）である。

【0039】

プロセッサ３４は、ノズル状態判定に関する処理を実行する。プロセッサ３４は、記憶装置３０内に格納されたプログラムを実行し、プログラムによって記述された動作、すなわちノズル状態判定に関する処理を実行するように動作可能である。一例として、プロセッサ３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）及びＧＰＵ(Graphics Processing Unit)の少なくとも１つ以上を含む。

【0040】

上記プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体によって提供されてもよい。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、記憶装置３０にインストールされ、プロセッサ３４によって実行される。上記プログラムは、通信ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。

【0041】

コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

【0042】

本実施形態のプロセッサ３４の機能部について、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係るプロセッサ３４の機能ブロック図である。プロセッサ３４は、計時部４０と、カウント部４１と、条件判定部４２と、ノズル状態判定部４３と、出力部４４とを備える。計時部４０と、カウント部４１と、条件判定部４２と、ノズル状態判定部４３と、出力部４４とは、プロセッサ３４が記憶装置３０内に格納された上記プログラムを実行することにより実現される。

【0043】

計時部４０は、レーザ加工機２によってワークＷがレーザ加工されている時間を計測する。計時部４０によって計測される時間を「加工時間」と称する場合がある。この加工時間は、レーザ加工されている時間の累計値である。すなわち、レーザ加工が行われている間では経過時間が加工時間に積算される。この加工時間は、ノズル１００の使用時間に相当する。なお、加工時間は、１つの製品Ｗａを加工するのに要した時間ではなく、製品Ｗａが個数にかかわらずレーザ加工が行われている間において計時された時間である。

【0044】

カウント部４１は、レーザ加工機２による穴あけ加工の回数をカウントする。カウント部４１によってカウントされた穴あけ加工の回数を「カウント値」と称する場合がある。例えば、１つの製品Ｗａをレーザ加工によって切り出す場合には、１回の穴あけ加工を行い、その穴あけ加工によって形成された穴から一筆書きの要領でレーザ加工することで１つの製品Ｗａを切り出す。そのため、１つのワークＷからＮ個の製品Ｗａを切り出す場合には、Ｎ回の穴あけ加工が行われる。そのため、カウント値がリセットされなければ、Ｎ個の製品Ｗａが切り出されると、カウント値＝「Ｎ」となる。

【0045】

条件判定部４２は、以下の第１条件及び第２条件のそれぞれを判定する。
・（第１条件）…加工時間が規定時間に達したか。
・（第２条件）…カウント値が規定回数に達したか。

【0046】

例えば、条件判定部４２は、第１条件の判定と第２条件の判定とを同時に実行してもよい。また、条件判定部４２は、第１条件を先に判定し、第１条件が成立しなかった場合に第２条件の判定を行ってもよい。ただし、これに限定されず、条件判定部４２は、第２条件を先に判定し、第２条件が成立しなかった場合には第１条件の判定を行ってもよい。条件判定部４２は、第１条件又は第２条件が成立した場合、すなわち、加工時間が規定時間に達した場合と、カウント値が規定回数に達した場合とのいずれかの場合には、トリガー信号を制御部２１に送信する。制御部２１は、トリガー信号を受信した場合には、清掃部８によるノズル１００の清掃を実行する。なお、カウント値、加工時間、規定時間及び規定回数は、記憶装置３０に記憶される。なお、規定回数は、「１」以上である。

【0047】

ここで、規定時間及び規定回数は、ユーザによって変更可能である。図５は、本実施形態に係る規定時間及び規定回数の設定画面２００の一例を示す図である。設定画面２００は、表示装置１０に表示される。設定画面２００は、第１表示領域２１０と、第２表示領域２２０とを有する。第１表示領域２１０は、第１表示欄２１１と、第２表示欄２１２とを有する。第１表示欄２１１には、穴あけ加工の現在のカウント値が表示される。第２表示欄２１２には、カウント値の閾値である上記規定回数が表示される。第２表示領域２２０は、第３表示欄２２１と、第４表示欄２２２とを有する。第３表示欄２２１には、現在の加工時間が表示される。第４表示欄２２２には、加工時間の閾値である上記規定時間が表示される。

【0048】

第２表示欄２１２に表示されている規定回数と、第４表示欄２２２に表示されている規定時間とは、変更可能である。例えば、ユーザは、入力装置３２を操作して、第２表示欄２１２に表示されている規定回数を任意の値に変更可能である。第２表示欄２１２に表示されている規定回数が変更されると、その変更後の規定回数の情報が記憶装置３０において格納される。すなわち、記憶装置３０に格納されていた規定回数の情報が新たに設定された規定回数に更新される。同様に、例えば、ユーザは、入力装置３２を操作して、第４表示欄２２２に表示されている規定時間を任意の値に変更可能である。第４表示欄２２２に表示されている規定時間が変更されると、その変更後の規定時間の情報が記憶装置３０において格納される。すなわち、記憶装置３０に格納されていた規定時間の情報が新たに設定された規定時間に更新される。

【0049】

ノズル状態判定部４３は、第１条件が成立した場合と、第２条件が成立した場合との少なくともいずれかの場合に、ノズル状態判定を行う。すなわち、ノズル状態判定部４３は、カウント値が規定回数に達した場合にノズル状態判定を行う。また、ノズル状態判定部４３は、加工時間が規定時間に達した場合にはノズル状態判定を行う。一例として、ノズル状態判定部４３は、第２条件が成立していない場合、すなわちカウント値が規定回数に達していない場合であっても、加工時間が規定時間に達していれば（第１条件が成立していれば）、ノズル状態判定を行う。

【0050】

ここで、加工時間が規定時間に達した場合にノズル状態判定を行うとは、加工時間が規定時間に達したタイミングでノズル状態判定が開始してもよいし、加工時間が規定時間に達した後の何らかのタイミングでノズル状態判定が実行されてもよい。例えば、加工時間が規定時間に達した場合にノズル状態判定を行うとは、加工時間が規定時間に達したことをトリガーとしてノズル状態判定を含む一連の動作が開始されることも含む。すなわち、加工時間が規定時間に達した場合にノズル状態判定を行うとは、加工時間が規定時間に達したタイミングでノズル状態判定を実行しなくてもよく、加工時間が規定時間に達したことをトリガーとして一連の動作が開始され、その一連の動作の中でノズル状態判定が実行されてもよい。例えば、一連の動作とは、清掃部８による先端面１１０の清掃と、当該清掃後における先端面１１０の撮影と、撮影された先端面１１０の画像を用いたノズル状態判定とを含む。

【0051】

同様に、カウント値が規定回数に達した場合にノズル状態判定を行うとは、カウント値が規定回数に達したタイミングでノズル状態判定が開始してもよいし、カウント値が規定回数に達した後の何らかのタイミングでノズル状態判定が実行されてもよい。例えば、カウント値が規定回数に達した場合にノズル状態判定を行うとは、カウント値が規定回数に達したことをトリガーとしてノズル状態判定を含む一連の動作が開始されることも含む。すなわち、カウント値が規定回数に達した場合にノズル状態判定を行うとは、カウント値が規定回数に達したタイミングでノズル状態判定を実行しなくてもよく、カウント値が規定回数に達したことをトリガーとして上記一連の動作が開始され、その一連の動作の中でノズル状態判定が実行されてもよい。

【0052】

ノズル状態判定部４３は、ノズル状態判定を行うにあたって、撮影部２０から先端面１１０の画像を取得する。そして、ノズル状態判定部４３は、先端面１１０の画像に基づいてノズル１００の状態を判定する。ここで、先端面１１０の画像に基づいてノズル１００の状態を判定するとは、先端面１１０の画像を用いていればよく、先端面１１０の画像だけを用いてノズル１００の状態を判定することに限定されない。

【0053】

例えば、ノズル状態判定部４３は、ノズル状態判定の一例として、先端面１１０の画像から得られた出射孔１２０の形状と、予め取得している出射孔１２０の基準形状とを比較し、出射孔１２０の形状と基準形状とのズレ（以下、「形状ズレ」という。）が所定の閾値を超える場合には、ノズル１００について使用不可と判定する。ここで、基準形状とは、正常であると定義された出射孔１２０の形状である。一例として、ノズル状態判定部４３は、撮影部２０から取得した画像と、予め取得した基準形状の基準画像とを比較して形状ズレを求め、その形状ズレが所定の閾値以上である場合には、使用不可と判定する。

【0054】

ノズル状態判定部４３は、ノズル状態判定の一例として、先端面１１０の画像を含む情報に基づいてノズル１００の損傷レベルを判定してもよい。例えば、損傷レベルは、レベル１、レベル２、レベル３、レベル４の順に高くなると仮定する。ノズル状態判定部４３は、先端面１１０の画像に対して公知の画像処理を適用し、現在のノズル１００の損傷レベルがレベル１～レベル４のどのレベルかを判定する。そして、ノズル状態判定部４３は、判定した損傷レベルが所定のレベル、例えばレベル３以上の場合には、現在のノズル１００が使用不可であると判定してもよい。

【0055】

出力部４４は、ノズル状態判定部４３の判定結果を制御部２１にする。例えば、出力部４４は、ノズル状態判定部４３によってノズル１００が使用不可であると判定された場合には、その旨を、通信装置３１を介して制御部２１に出力する。制御部２１は、ノズル１００について使用不可と判定された場合には、ノズル交換部９を制御してノズル１００の交換を実行する。

【0056】

出力部４４は、ノズル状態判定部４３によってノズル１００が使用不可であると判定された場合には、その旨を表示装置１０その他の外部装置に出力してもよい。出力部４４は、表示装置以外の外部装置として、ノズル１００が使用不可であるとする通知を、ユーザが利用する情報端末に通知してもよい。情報端末に通知する方法は、特に限定されないが、例えば、メールでの通知、ポップアップ通知、又はＳＮＳを利用した通知であってもよい。情報端末とは、例えば、コンピュータ、携帯端末又はウェアラブル端末である。

【0057】

以下に、本実施形態に係る処理装置１１に実行する処理方法の流れについて説明する。図６は、本実施形態に係る処理方法のフロー図である。切断加工のための穴あけ加工を指示するピアス指令が制御部２１に入力すると、制御部２１は、ピアス指令が入力された旨を処理部２２に送信する。このピアス指令は、１つの製品ＷａをワークＷから切り出す際に、上位装置から制御部２１に出力される。すなわち、一筆書きの要領でワークＷを切断加工して１つの製品Ｗａを切り出す場合にあたって、当該切断加工のための穴を穴あけ加工で形成する必要がある。そのため、ピアス指令は、この穴あけ加工を１回だけ実行するための指令信号として上位装置から制御部２１に出力される。

【0058】

処理部２２は、ピアス指令が制御部２１に入力されると（ステップＳ１０１）、現在の加工時間が規定時間に達しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。処理部２２は、加工時間が規定時間に達していると判定した場合には、ノズル１００の清掃を実行させる上記トリガー信号を制御部２１に送信する。処理部２２は、加工時間が規定時間に達していない場合には、穴あけ加工の回数のカウント値が規定回数に達しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。処理部２２は、穴あけ加工の回数のカウント値が規定回数に達している場合には、トリガー信号を制御部２１に送信する。一方、処理部２２は、ステップＳ１０３において、穴あけ加工の回数のカウント値が規定回数に達していない場合には、穴あけ加工を実行可能であると判定して、その旨を示す許可信号を制御部２１に送信する。

【0059】

制御部２１は、処理部２２からの許可信号を受信するとレーザ加工機２による穴あけ加工を実行させる（ステップＳ１０４）。処理部２２は、制御部２１と通信し、穴あけ加工が実行されたことを検出すると、カウント値のカウントアップを行う（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０４又はステップＳ１０５が行われると、製品Ｗａを切り出すためのワークＷの切断加工が開始される。

【0060】

制御部２１は、処理部２２からトリガー信号を受信するとノズル１００の清掃を実行させる（ステップＳ１０６）。例えば、制御部２１は、レーザヘッド６の動作を制御して、ノズル１００の出射孔１２０を含む先端面１１０を清掃部８のブラシに接触させて擦らせることでノズル１００の清掃を実行させる。制御部２１は、ノズル１００の清掃が完了すると、レーザヘッド６を撮影部２０の直上に移動させる。なお、ノズル１００の清掃の完了とは、その清掃の経過時間が所定の時間に達した場合であってもよいし、ブラシに接触させて擦った回数が所定の回数に達した場合であってもよいし、その他何らかの条件が成立した場合であってもよい。

【0061】

制御部２１は、レーザヘッド６を撮影部２０の直上に移動させると、ノズル撮影の準備が完了した旨を処理部２２に通知する。処理部２２は、ノズル撮影の準備の完了を示す通知を受信すると、撮影部２０に対して撮影指令を出力して撮影部２０による先端面１１０の撮影を実行させる（ステップＳ１０７）。撮影部２０は、撮影した先端面１１０の画像を処理部２２に送信する。

【0062】

処理部２２は、撮影部２０に対して撮影指令を送信した後に、現在の加工時間とカウント値とをそれぞれ初期値（例えば、０（ゼロ））に設定する（ステップＳ１０８）。処理部２２は、撮影部２０から先端面１１０の画像を受信すると、その先端面１１０の画像を用いてノズル状態判定を行う（ステップＳ１０９）。例えば、処理部２２は、ノズル状態判定の一例として、先端面１１０の画像を含む情報に基づいて、レーザヘッド６に取り付けられているノズル１００が使用不可か否かを判定する。処理部２２は、撮影部２０から得られた先端面１１０の画像に基づいて出射孔１２０の真円度や傷度合いを計算し、その計算値が所定値を超えている場合にはノズル１００が使用不可であると判定する。一方、処理部２２は、上記計算値が所定値以下の場合にはノズル１００が使用不可ではないと判定する。

【0063】

処理部２２は、ノズル１００が使用不可であると判定した場合には、制御部２１に対してその旨を通知する。制御部２１は、ノズル１００が使用不可である通知を受け取ると、ノズル交換部９を制御してノズル１００の交換を実行する（ステップＳ１１０）。一方、処理部２２によってノズル１００が使用不可ではないと判定された場合には、ステップＳ１０４に移行して、穴あけ加工が実行される。

【0064】

このように、本実施形態では、穴あけ加工の回数が規定回数（１以上）に到達した場合に、ノズル１００の使用可否を判定するため、穴あけ加工時に発生するスパッタの影響によってノズル１００が使用不可となった場合である場合に当該使用不可を検知することができる。また、穴あけ加工の回数が多くなると、スパッタによるノズル損傷の蓋然性が高くなる。そのため、規定回数を適切な値に設定することで、加工効率の低下を抑止しつつノズル１００の使用不可を検出することができる。

【0065】

図６では、ステップＳ１０７の直後に、ステップＳ１０８を実行したが、これに限定されない。例えば、ステップＳ１０６とステップＳ１０７の間において、ステップＳ１０８を実行してもよいし、ステップＳ１０６の直前にステップＳ１０８を実行してもよい。また、ステップＳ１０９の処理が実行された後に、ステップＳ１０８が実行されてもよい。このように、処理部２２は、レーザ加工機２による穴あけ加工の回数が規定回数に達してからノズル１００の状態の判定を開始するまでの間と、ノズル１００の状態の判定を行った直後と、のいずれかにおいて、穴あけ加工の回数のカウント値を初期値に設定してもよい。

【0066】

なお、上記実施形態は、以下の構成を開示する。
（構成１）
ノズル１００の先端面１１０に形成された出射孔１２０から出射するレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機２に用いられる処理装置１１であって、
先端面１１０を撮影する撮影部２０と、
レーザ加工機２による穴あけ加工の回数が規定回数に達した場合には、撮影部２０が撮影した先端面１１０の画像に基づいて、ノズル１００の使用可否を判定する処理部２２と、
を備える処理装置。
（構成２）
処理部２２は、穴あけ加工の回数が規定回数に達しない場合において、ワークＷの加工に要した累計時間が規定時間に達した場合には、ノズル１００の使用可否を判定する、構成１に記載の処理装置。
（構成３）
処理部２２は、穴あけ加工の回数が規定回数に達した場合には、撮影部２０による先端面１１０の撮影を実行させ、当該撮影により得られた先端面１１０の画像に基づいてノズル１００の状態を判定する、
構成１又は構成２に記載の処理装置。
（構成４）
レーザ加工機２に備える清掃部８によりノズル１００の清掃を実行させる制御部２１を備え、
制御部２１は、穴あけ加工の回数が規定回数に達した際には、ノズル１００の清掃を実行させ、
処理部２２は、ノズル１００の清掃が終了した後に、撮影部２０による先端面１１０の撮影を実行させる、
構成１から構成３のいずれかに記載の処理装置。
（構成５）
処理部２２は、レーザ加工機２による穴あけ加工の回数が規定回数に達してからノズル１００の状態の判定を開始するまでの間と、ノズル１００の状態の判定を行った直後と、のいずれかにおいて、穴あけ加工の回数のカウント値を初期値に設定する、
構成１から構成４のいずれかに記載の処理装置。
（構成６）
処理部２２は、先端面１１０の画像から算出される出射孔１２０の形状と、予め取得している出射孔１２０の基準形状とを比較して、出射孔１２０の形状と基準形状とのズレが所定の閾値を超える場合には、ノズル１００について使用不可と判定する、
構成１から構成５のいずれかに記載の処理装置。
（構成７）
処理部２２は、ノズル１００について使用不可と判定した場合に、ノズル１００が使用不可であることを外部装置（例えば、表示装置１０）に出力する、
構成１から構成６のいずれかに記載の処理装置。
（構成８）
制御部２１は、ノズル１００について使用不可と判定された場合に、レーザ加工機２に備えるノズル交換部を用いてノズル１００の交換を実行する、
構成１から構成７のいずれかに記載の処理装置。
（構成９）
構成１から構成８のいずれか一項に記載の処理装置を備えるレーザ加工機。

【0067】

以上、実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に限定されない。また、上記した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、上記した実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、実施形態において示した各手順の実行順序は、前の手順の結果を後の手順で用いない限り、任意の順序で実現可能である。また、上記した実施形態における動作に関して、便宜上「まず」、「次に」、「続いて」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須ではない。

【符号の説明】

【0068】

ＲＳ・・・レーザ加工システム
１・・・搬送装置
２・・・レーザ加工機
６・・・レーザヘッド
７・・・ヘッド駆動部
８・・・清掃部
９・・・ノズル交換部
１０・・・表示装置
１１・・・処理装置
２０・・・撮影部
２１・・・制御部
２２・・・処理部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】