特許7108239レーザ加工機の制御装置、レーザ加工機、加工プログラム生成装置、加工プログラム生成方法、及びワーク加工方法
(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】
(24)【登録日】2022-07-20
(45)【発行日】2022-07-28
(54)【発明の名称】レーザ加工機の制御装置、レーザ加工機、加工プログラム生成装置、加工プログラム生成方法、及びワーク加工方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/38 20140101AFI20220721BHJP
【ＦＩ】
B23K26/38 A
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2018203184
(22)【出願日】2018-10-29
(65)【公開番号】P2020069482
(43)【公開日】2020-05-07
【審査請求日】2021-08-25
(73)【特許権者】
【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】100118784
【弁理士】
【氏名又は名称】桂川 直己
(72)【発明者】
【氏名】堀田 佳男
【審査官】黒石 孝志
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１０７３３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－６８１４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－７４００７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２０９７２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０
Ｂ２３Ｋ ７／００ － ７／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて前記レーザヘッドから出射するレーザ光により前記ワークを切断して製品を形成するレーザ加工機の制御装置において、前記製品の切断に伴い、前記ワークのうち前記製品同士の間又は前記製品と前記ワークの外周との間に形成される残部に、第１切込み部と、第２切込み部と、を形成し、
前記第１切込み部は、
前記残部の幅方向の一側の端部に接続する第１接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と反対側に最も近づく第１中間位置に至る第１交差部分と、
前記第１中間位置から、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と同じ側に近づくように延びる第１延長部分と、
を含み、
前記第２切込み部は、
前記残部の幅方向において前記第１交差部分が接続する側と反対側の端部に接続する第２接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と反対側に最も近づく第２中間位置に至る第２交差部分と、
前記第２中間位置から、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と同じ側に近づくように延びる第２延長部分と、
を含み、
前記第１切込み部と前記第２切込み部は、前記残部の幅方向一部においてオーバーラップするように配置されることを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載のレーザ加工機の制御装置であって、前記第１交差部分は、前記残部の幅方向中心線に対して交差しており、
前記第２交差部分は、前記残部の幅方向中心線に対して交差していることを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載のレーザ加工機の制御装置であって、前記第１延長部分は、前記残部の長手方向において前記第２交差部分と前記第２延長部分との間に位置する部分を含み、
前記第２延長部分は、前記残部の長手方向において前記第１交差部分と前記第１延長部分との間に位置する部分を含むことを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項4】
請求項３に記載のレーザ加工機の制御装置であって、前記第１切込み部は、前記第１延長部分に接続する第１付加部分を含み、
前記第２切込み部は、前記第２延長部分に接続する第２付加部分を含み、
前記第１付加部分は、前記残部の長手方向において前記第２延長部分と前記第２付加部分との間に位置する部分を含み、
前記第２付加部分は、前記残部の長手方向において前記第１延長部分と前記第１付加部分との間に位置する部分を含むことを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項5】
請求項１から３までの何れか一項に記載のレーザ加工機の制御装置であって、前記第１切込み部及び前記第２切込み部は、それぞれ、渦巻き形状を有することを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項6】
請求項１から４までの何れか一項に記載のレーザ加工機の制御装置であって、前記第１交差部分及び前記第１延長部分のうち少なくとも何れかは、滑らかな湾曲状部分を含み、
前記第２交差部分及び前記第２延長部分のうち少なくとも何れかは、滑らかな湾曲状部分を含むことを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項7】
請求項１から６までの何れか一項に記載のレーザ加工機の制御装置であって、前記第１切込み部の形状と前記第２切込み部の形状とは、前記ワークの厚み方向で見たときに点対称の関係にあることを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項8】
請求項１から７までの何れか一項に記載のレーザ加工機の制御装置であって、前記ワークの材質、前記ワークの厚さ、前記残部の長さ、及び前記残部の幅のうち少なくとも１つに基づいて、前記第１切込み部及び前記第２切込み部を形成するか否かを判定する判定部を備えることを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項9】
請求項８に記載のレーザ加工機の制御装置であって、前記判定部によって前記第１切込み部及び前記第２切込み部を形成すると判定した場合、先に取得した加工プログラムに対して前記第１切込み部及び前記第２切込み部を追加する、又は加工プログラムの修正を行うことを特徴とするレーザ加工機の制御装置。
【請求項10】
ワークに対して相対的に移動しかつレーザ光を出射して前記ワークの切断を行うレーザヘッドと、請求項１から９までの何れか一項に記載のレーザ加工機の制御装置と、
を備えることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項11】
ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて前記レーザヘッドから出射するレーザ光により前記ワークの一部を切断して製品を形成するレーザ加工機に対して、加工処理を実行させる加工プログラムを生成する装置において、前記製品の切断に伴い、前記ワークのうち前記製品同士の間又は前記製品と前記ワークの外周との間に形成される残部に、第１切込み部と、第２切込み部と、を形成し、
前記第１切込み部は、
前記残部の幅方向の一側の端部に接続する第１接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と反対側に最も近づく第１中間位置に至る第１交差部分と、
前記第１中間位置から、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と同じ側に近づくように延びる第１延長部分と、
を含み、
前記第２切込み部は、
前記残部の幅方向において前記第１交差部分が接続する側と反対側の端部に接続する第２接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と反対側に最も近づく第２中間位置に至る第２交差部分と、
前記第２中間位置から、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と同じ側に近づくように延びる第２延長部分と、
を含み、
前記第１切込み部と前記第２切込み部は、前記残部の幅方向一部においてオーバーラップするように配置される加工プログラムを生成することを特徴とする加工プログラム生成装置。
【請求項12】
ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて前記レーザヘッドから出射するレーザ光により前記ワークの一部を切断して製品を形成するレーザ加工機に対して、加工処理を実行させる加工プログラムを生成する方法において、前記製品の切断に伴い、前記ワークのうち前記製品同士の間又は前記製品と前記ワークの外周との間に形成される残部に、第１切込み部と、第２切込み部と、を形成し、
前記第１切込み部は、
前記残部の幅方向の一側の端部に接続する第１接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と反対側に最も近づく第１中間位置に至る第１交差部分と、
前記第１中間位置から、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と同じ側に近づくように延びる第１延長部分と、
を含み、
前記第２切込み部は、
前記残部の幅方向において前記第１交差部分が接続する側と反対側の端部に接続する第２接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と反対側に最も近づく第２中間位置に至る第２交差部分と、
前記第２中間位置から、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と同じ側に近づくように延びる第２延長部分と、
を含み、
前記第１切込み部と前記第２切込み部は、前記残部の幅方向一部においてオーバーラップするように配置される加工プログラムを生成することを特徴とする加工プログラム生成方法。
【請求項13】
ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて前記レーザヘッドから出射するレーザ光により前記ワークの一部を切断して製品を形成するワーク加工方法であって、前記製品の切断に伴い、前記ワークのうち前記製品同士の間又は前記製品と前記ワークの外周との間に形成される残部に、第１切込み部と、第２切込み部と、を形成し、
前記第１切込み部は、
前記残部の幅方向の一側の端部に接続する第１接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と反対側に最も近づく第１中間位置に至る第１交差部分と、
前記第１中間位置から、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と同じ側に近づくように延びる第１延長部分と、
を含み、
前記第２切込み部は、
前記残部の幅方向において前記第１交差部分が接続する側と反対側の端部に接続する第２接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と反対側に最も近づく第２中間位置に至る第２交差部分と、
前記第２中間位置から、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と同じ側に近づくように延びる第２延長部分と、
を含み、
前記第１切込み部と前記第２切込み部は、前記残部の幅方向一部においてオーバーラップするように配置されることを特徴とするワーク加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザ加工機の制御装置、レーザ加工機、加工プログラム生成装置、加工プログラム生成方法、及びワーク加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、レーザ光によりワークを切断して製品を形成するレーザ加工機が知られている。この種のレーザ加工機においては、加工対象である板状のワークに対して、レーザ光が、例えば１ｍｍ以下の大きさのスポットを形成するように収束されて照射され、ワークが切断される。
【0003】
製品の輪郭を描くようにワークにレーザ光を照射して切断すると、ワークは、製品と、残材と、に分かれる。切断直後の状態では、製品とワークとの間に、レーザ光のスポット径とほぼ同等の狭い隙間が生じる。
【0004】
ワークの切断部分の周囲は、切断時にレーザ光によって熱を受けているので、冷めると収縮する。ワークから複数の製品を切り出す場合、製品の形状及び配置によっては、残材において製品と製品の間に位置する部分（以下、残部という。）が細長くなることがある。残部が細長く形成された場合、当該残部は、その長手方向で特に大きく収縮する。
【0005】
残部が収縮することにより、製品の周りの狭い隙間が消失して、製品が、その周囲に配置される残材によって強く把持されることがある。従って、製品をその周囲に残る残材から離そうとするとき、切断済みのワークにおいて製品が残材に引っ掛かることがあり、製品を残材から分離しにくくなっていた。
【0006】
この点に関し、特許文献１は、残材による製品の把持を効率よく解消又は軽減させて製品を残材から容易に分離することを目的としたレーザ加工機を提案する。このレーザ加工機に関する構成は、切断済みのワークにおいて、製品を残材から容易に切り離すことができるように、２つの製品から延長部分が平行して切り込み、かつ、複数の交差部分が延長部分に沿って交互に位置するように切り込むことにより、バネ状の部分として機能する切り込み部を形成するものとなっている。これにより、残部の収縮発生時にバネ状の部分を伸ばす（バネ状の部分にバネの機能を発揮させる）ことにより残部の収縮を緩和し、残材が製品を把持することを防止できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１６－１０７３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記特許文献１では、バネ状の部分の伸縮ストロークを確保するためには、切り込み部を、ワークに対してレーザ光による切断の一時停止を繰り返しながら１つの延長部分に複数の交差部分をそれぞれ当該延長部分の途中部から切断することにより形成する必要がある。従って、バネ状の部分を形成するための加工に時間と手間が掛かっていた。更に、切り込み部が複数形成されることにより、切り込み部の端部付近に応力集中が発生し易くなり、残部が切れて残材の取扱いに支障が生じる場合もあった。
【0009】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ワークの切断後に残材に対する製品の分離を容易にするとともに、切断の手間を軽減させることができるレーザ加工機の制御装置、レーザ加工機、加工プログラム生成装置、加工プログラム生成方法、及びワーク加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【0010】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【0011】
本発明の第１の観点によれば、以下の構成のレーザ加工機の制御装置が提供される。即ち、このレーザ加工機は、ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて前記レーザヘッドから出射するレーザ光により前記ワークを切断して製品を形成する。前記レーザ加工機の制御装置は、前記製品の切断に伴い、前記ワークのうち前記製品同士の間又は前記製品と前記ワークの外周との間に形成される残部に、第１切込み部と、第２切込み部と、を形成する。前記第１切込み部は、第１交差部分と、第１延長部分と、を含む。前記第１交差部分は、前記残部の幅方向の一側の端部に接続する第１接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と反対側に最も近づく第１中間位置に至る。前記第１延長部分は、前記第１中間位置から、前記残部の幅方向において前記第１接続位置と同じ側に近づくように延びる。前記第２切込み部は、第２交差部分と、第２延長部分と、を含む。前記第２交差部分は、前記残部の幅方向において前記第１交差部分が接続する側と反対側の端部に接続する第２接続位置から、前記残部の長手方向と交差する方向に延びて、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と反対側に最も近づく第２中間位置に至る。前記第２延長部分は、前記第２中間位置から、前記残部の幅方向において前記第２接続位置と同じ側に近づくように延びる。前記第１切込み部と前記第２切込み部は、前記残部の幅方向一部においてオーバーラップするように配置される。
【0012】
これにより、レーザ加工機の制御装置は、第１切込み部及び第２切込み部によってバネ状の部分を残部に形成することが可能となる。そして、レーザ光によって熱を受けた残部が冷めて収縮する場合に、ワークの残材において第１切込み部及び第２切込み部によるバネの機能が効果的に発揮されるように（残部がその長手方向に大きく伸ばされるように）、バネ状の部分のストロークを十分に確保することができる。そのため、残部の収縮量を緩和して、残材による製品の把持を良好に解消又は軽減することができる。従って、残材に対する製品の分離を容易にすることができる。また、第１切込み部における第１交差部分及び第１延長部分と、第２切込み部における第２交差部分及び第２延長部分の形成を、それぞれ、レーザ光によりワークを一筆書きの要領で切断することで実現できる。そのため、第１切込み部及び第２切込み部の各々の形成に必要な時間を短縮することができる。従って、第１切込み部及び第２切込み部についての切断の手間を軽減させることができる。更に、比較的大きな伸縮ストロークを実現するバネ状の部分を２つの切込み部で形成することができるので、切込み部を少なくできる。従って、応力が集中する箇所（特に、切込み部の端部）を減らすことができるので、応力集中部によるバネ部の破断を防止することができる。この結果、例えば、残材を製品の周囲から取り除く際に、当該残材を円滑に取り扱うことができる。
【0013】
前記のレーザ加工機の制御装置においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記第１交差部分は、前記残部の幅方向中心線に対して交差している。前記第２交差部分は、前記残部の幅方向中心線に対して交差している。
【0014】
これにより、第１切込み部及び第２切込み部により、柔らかいバネを実現することができるので、残部の収縮量を十分に緩和することができる。従って、残材に対する製品の分離が更に容易になる。
【0015】
前記のレーザ加工機の制御装置においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記第１延長部分は、前記残部の長手方向において前記第２交差部分と前記第２延長部分との間に位置する部分を含む。前記第２延長部分は、前記残部の長手方向において前記第１交差部分と前記第１延長部分との間に位置する部分を含む。
【0016】
これにより、第１切込み部と第２切込み部とが互いに近接する部分が増えるので、より柔らかいバネ部を残部に形成することができる。
【0017】
前記のレーザ加工機の制御装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第１切込み部は、前記第１延長部分に接続する第１付加部分を含む。前記第２切込み部は、前記第２延長部分に接続する第２付加部分を含む。前記第１付加部分は、前記残部の長手方向において前記第２延長部分と前記第２付加部分との間に位置する部分を含む。前記第２付加部分は、前記残部の長手方向において前記第１延長部分と前記第１付加部分との間に位置する部分を含む。
【0018】
これにより、第１切込み部と第２切込み部とが互いに近接する部分が増えるので、より柔らかいバネ部を残部に形成することができる。
【0019】
前記のレーザ加工機の制御装置においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記第１切込み部及び前記第２切込み部は、それぞれ、渦巻き形状を有する。
【0020】
これにより、コンパクトな形状で、伸縮ストロークを大きくし易い柔らかいバネ部を残部に形成することができる。
【0021】
前記のレーザ加工機の制御装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第１交差部分及び前記第１延長部分のうち少なくとも何れかは、滑らかな湾曲状部分を含む。前記第２交差部分及び前記第２延長部分のうち少なくとも何れかは、滑らかな湾曲状部分を含む。
【0022】
これにより、応力集中が発生しにくくなるので、残部の破損を防止することができる。
【0023】
前記のレーザ加工機の制御装置においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記第１切込み部の形状と前記第２切込み部の形状とは、前記ワークの厚み方向で見たときに点対称の関係にある。
【0024】
これにより、バネ部の弾性変形時に力が均等に掛かり易くなるので、バネ部の破損を防止できる。
【0025】
前記のレーザ加工機の制御装置においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、このレーザ加工機の制御装置は、判定部を備える。この判定部は、前記ワークの材質、前記ワークの厚さ、前記残部の長さ、及び前記残部の幅のうち少なくとも１つに基づいて、前記第１切込み部及び前記第２切込み部を形成するか否かを判定する。
【0026】
これにより、第１切込み部及び第２切込み部を必要に応じて効率よく形成することができる。
【0027】
前記のレーザ加工機の制御装置においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、このレーザ加工機の制御装置は、前記判定部によって前記第１切込み部及び前記第２切込み部を形成すると判定した場合、先に取得した加工プログラムに対して前記第１切込み部及び前記第２切込み部を追加する、又は加工プログラムの修正を行う。
【0028】
これにより、レーザ加工機において加工プログラムを変更することが可能となる。従って、別の装置等で加工プログラムを変更する必要がなく、オペレータの手間を省くことができる。
【0029】
本発明の第２の観点によれば、以下のようなレーザ加工機が提供される。即ち、このレーザ加工機は、レーザヘッドと、前述のような制御装置と、を備える。このレーザヘッドは、ワークに対して相対的に移動しかつレーザ光を出射して前記ワークの切断を行う。
【0030】
これにより、残材に対する製品の分離が容易なレーザ加工機を提供することができる。
【0031】
本発明の第３の観点によれば、以下のような加工プログラム生成装置が提供される。即ち、この加工プログラム生成装置は、ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて前記レーザヘッドから出射するレーザ光により前記ワークの一部を切断して製品を形成するレーザ加工機に対して、加工処理を実行させる加工プログラムを生成するものである。この加工プログラム生成装置は、前記製品の切断に伴い、前記ワークのうち前記製品同士の間又は前記製品と前記ワークの外周との間に形成される残部に、前述の第１切込み部と、前述の第２切込み部と、を形成する加工プログラムを生成する。
【0032】
これにより、残材に対する製品の切離し易さを向上させることができる加工プログラムを生成することができる。
【0033】
本発明の第４の観点によれば、以下のような加工プログラム生成方法が提供される。即ち、この加工プログラム生成方法は、ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて前記レーザヘッドから出射するレーザ光により前記ワークの一部を切断して製品を形成するレーザ加工機に対して、加工処理を実行させる加工プログラムを生成する方法である。この方法では、前記製品の切断に伴い、前記ワークのうち前記製品同士の間又は前記製品と前記ワークの外周との間に形成される残部に、前述の第１切込み部と、前述の第２切込み部と、を形成する加工プログラムを生成する。
【0034】
これにより、残材に対する製品の切離し易さを向上させることができる加工プログラムを生成することができる。
【0035】
本発明の第５の観点によれば、以下のようなワーク加工方法が提供される。即ち、このワーク加工方法は、ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて前記レーザヘッドから出射するレーザ光により前記ワークの一部を切断して製品を形成する。前記ワーク加工方法では、前記製品の切断に伴い、前記ワークのうち前記製品同士の間又は前記製品と前記ワークの外周との間に形成される残部に、前述の第１切込み部と、前述の第２切込み部と、を形成する。
【0036】
これにより、残材に対する製品の分離し易さを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ加工機及びレーザ加工機の制御装置を示す図。
【図2】ワークの残部における第１切込み部及び第２切込み部の形状を詳細に示す図。
【図3】制御装置の動作を示すフローチャート。
【図4】ワーク加工方法を示すフローチャート。
【図5】ワーク加工方法を示す図。
【図8】残部の収縮をキャンセルするように、第１切込み部及び第２切込み部の部分が変形する様子を示す図。
【図9】渦巻状の第１切込み部及び第２切込み部に関する他の例を示す図。
【図10】第１切込み部及び第２切込み部をＪ字状に形成する例を示す図。
【図11】第１切込み部及び第２切込み部をＶ字状に形成する例を示す図。
【図12】本発明の一実施形態に係る加工プログラム生成装置を示す機能ブロック図。
【図13】本発明の一実施形態に係る加工プログラム生成方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0038】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに、本発明の一実施形態に係るレーザ加工機１の構成について説明する。
【0039】
図１は、本実施形態に係るレーザ加工機１及びレーザ加工機１の制御装置５を示す図である。レーザ加工機１には、加工対象である矩形板状のワーク３０をセットすることができる。レーザ加工機１は、レーザヘッド２からレーザ光８を出射して、セットされたワーク３０を切断する。
【0040】
図１に示すように、レーザ加工機１は、レーザヘッド２と、レーザ光源３と、ヘッド移動装置４と、制御装置５と、を備える。
【0041】
レーザヘッド２は、光ファイバ等の光伝送体７を介してレーザ光源３に接続されている。レーザヘッド２は、レーザ光源３から導かれたレーザ光８をノズル２ａから下方へ出射する。
【0042】
レーザヘッド２の内部には、図略の光学系が構成されている。この光学系により、レーザヘッド２から照射されたレーザ光８はワーク３０上で収束して、適宜の大きさのスポット８Ｓを形成する。レーザ光８のスポット８Ｓの径は、ワーク３０の切断等に関する加工条件に応じて設定される。スポット８Ｓの径は、例えば直径０．２ｍｍとすることが考えられる。ワーク３０の切断時に、ノズル２ａの先端からアシストガスを噴射しても良い。
【0043】
ヘッド移動装置４は、レーザヘッド２を、レーザ加工機１にセットされた矩形板状のワーク３０の厚みに垂直な平面に沿って移動させることができる。また、ヘッド移動装置４は、レーザヘッド２を、ワーク３０の厚み方向に移動させることもできる。ヘッド移動装置４は、ガントリと、スライダと、昇降部と、を備える公知の構成とすることができる。ただし、ヘッド移動装置４の構成は、これに限定されず、例えばロボットアーム等によりレーザヘッド２を移動させる構成としても良い。
【0044】
制御装置５は、レーザ光源３及びヘッド移動装置４の動作を制御する。制御装置５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算処理装置と、図略の主記憶装置や補助記憶装置等の記憶装置と、を備える。
【0045】
この記憶装置には、例えば、加工プログラムなどの各種プログラム、及び、ワーク３０の加工条件などの各種情報が格納されている。そして、制御装置５は、記憶装置等から加工プログラムを読み込み、この加工プログラムに従ってレーザヘッド２及びヘッド移動装置４を動作させることにより、レーザ光８によってワーク３０を切断する。これにより、製品３１，３２が形成される。
【0046】
加工プログラムは、製品３１，３２の形状に沿うようにレーザヘッド２を移動させる移動経路及び移動速度を含む。更に、加工プログラムは、例えば、ワーク３０の材質や厚さなどに関する加工条件に応じたレーザ光の出力の設定等、様々な情報を含む。また、加工プログラムは、後述する第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成するためのレーザヘッド２の移動経路を含む。移動経路及び移動速度は、例えば、図１に示すようにワーク３０の厚み方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義し、この座標系によって表現することができる。
【0047】
本実施形態においては、説明を容易にするため、ワーク３０に複数の矩形状の製品３１，３２を形成する場合を例として説明する。製品３１，３２の形状は互いに同一である。しかし、この例に限定されず、ワーク３０に単一の製品が形成されても良いし、矩形とは異なる形状の製品が形成されても良い。また、互いに異なる形状の複数の製品がワーク３０に形成されても良い。
【0048】
レーザ加工機１は、図示しないが、移動可能なパレットを備える。ワーク３０は、レーザ加工機１で切断作業を行う加工領域の外側でパレットに置かれ、加工領域へ搬入されて切断作業が行われる。その後、ワーク３０は、パレットに置かれたまま加工領域の外部へ搬出される。このパレットとしては、例えば、鋸歯状、波形状、又は剣山状の載置部を有し、この載置部にワーク３０を載置した状態で搬送可能なものが用いられる。パレットの動作は、制御装置５によって制御されても良いし、他の装置によって制御されても良い。
【0049】
図１に示すように、ワーク３０の切断を行って矩形状の製品３１，３２を形成することにより、ワーク３０において残材３５が生じる。残材３５には、製品３１と製品３２との間の部分である残部３５ａが含まれる。この例では、残部３５ａは、前述の直交座標系においてＸ方向に直線状に細長くなるように形成されている。残部３５ａの形状は、製品の形状、ワークから製品を切り出す位置等に応じて定まる。従って、残部３５ａが細長く形成される場合、その長手方向の向きは様々に考えられる。
【0050】
切断後の製品３１，３２は、スポット８Ｓに対応する幅（例えば約０．２ｍｍ程度）の隙間Ｃによって囲まれた状態となる。隙間Ｃは、製品３１，３２の外周に沿って細長く形成される。
【0051】
制御装置５は、レーザヘッド２を制御することにより、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂをワーク３０の残部３５ａに形成することができる。第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂは、近接して配置されるものの、互いに接続されない。第１切込み部１０Ａと第２切込み部１０Ｂとは、互いに対をなすように１組形成される。ただし、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂは、２組以上形成されても良い。
【0052】
【0053】
第１切込み部１０Ａは、第１交差部分１１Ａと、第１延長部分１２Ａと、第１付加部分１３Ａと、を含む。
【0054】
第１交差部分１１Ａは、残部３５ａの幅方向一側の端部に位置する隙間Ｃに接続している。第１交差部分１１Ａは、この接続位置である第１接続位置２１ａから、残部３５ａの幅方向で反対側の端部に位置する隙間Ｃに近づくように延び、やがて、第１中間位置２２ａに至る。第１交差部分１１Ａが延びる方向は、残部３５ａの長手方向（図１の例では、Ｘ方向）に交差する方向である。第１交差部分１１Ａは、直線状部分と、湾曲状部分と、を有している。直線状部分は、第１接続位置２１ａにおいて残部３５ａの幅方向一側の端部に接続し、短く形成されている。直線状部分は、残部３５ａの幅方向（Ｙ方向）に平行に向けられている。湾曲状部分は、直線状部分と第１中間位置２２ａとを接続しており、概ね半円弧状に形成されている。第１中間位置２２ａは、残部３５ａの幅方向において第１接続位置２１ａと反対側に最も近づいた位置にある。
【0055】
第１延長部分１２Ａは、第１中間位置２２ａにおいて、第１交差部分１１Ａに接続している。第１延長部分１２Ａは、第１中間位置２２ａから、残部３５ａの幅方向において第１接続位置２１ａと同じ側に近づくように延び、第１経由位置２３ａに至る。第１延長部分１２Ａは、湾曲状、具体的には円弧状に形成されている。第１延長部分１２Ａは、第１交差部分１１Ａと、残部３５ａの長手方向（Ｘ方向）で向かい合っている。
【0056】
第１付加部分１３Ａは、第１経由位置２３ａにおいて、第１延長部分１２Ａに接続している。第１延長部分１２Ａは、第１経由位置２３ａから、残部３５ａの幅方向において第１接続位置２１ａとは反対側に近づくように延びた後、延びる向きを変えて第１終端位置２４ａに至る。
【0057】
第１中間位置２２ａは、第１切込み部１０Ａの実質的な変曲点である。第１中間位置２２ａを境として、第１交差部分１１Ａと第１延長部分１２Ａとが、残部３５ａの幅方向（Ｙ方向）で切込方向を変える。従って、第１切込み部１０Ａは、第１中間位置２２ａで折り返した形状となる。同様に、第１切込み部１０Ａは、第１経由位置２３ａでも折り返した形状となる。
【0058】
第２切込み部１０Ｂは、第２交差部分１１Ｂと、第２延長部分１２Ｂと、第２付加部分１３Ｂと、を有している。
【0059】
第２交差部分１１Ｂは、残部３５ａの幅方向において、第１接続位置２１ａと反対側の端部に位置する隙間Ｃに接続している。第２交差部分１１Ｂは、この接続位置である第２接続位置２１ｂから、残部３５ａの幅方向で反対側の端部に位置する隙間Ｃに近づくように延び、やがて、第２中間位置２２ｂに至る。第２交差部分１１Ｂが延びる方向は、残部３５ａの長手方向（Ｘ方向）に交差する方向である。第２交差部分１１Ｂは、直線状部分と、湾曲状部分と、を有している。直線状部分は、第２接続位置２１ｂにおいて残部３５ａの幅方向一側の端部に接続し、短く形成されている。直線状部分は、残部３５ａの幅方向（Ｙ方向）に平行に向けられている。湾曲状部分は、直線状部分と第２中間位置２２ｂとを接続しており、概ね半円弧状に形成されている。第２中間位置２２ｂは、残部３５ａの幅方向において第２接続位置２１ｂと反対側に最も近づいた位置にある。
【0060】
第２延長部分１２Ｂは、第２中間位置２２ｂにおいて、第２交差部分１１Ｂに接続している。第２延長部分１２Ｂは、第２中間位置２２ｂから、残部３５ａの幅方向において第２接続位置２１ｂと同じ側に近づくように延び、第２経由位置２３ｂに至る。第２延長部分１２Ｂは、湾曲状、具体的には概ね半円弧状に形成されている。第２延長部分１２Ｂは、第２交差部分１１Ｂと、残部３５ａの長手方向（Ｘ方向）で向かい合っている。
【0061】
第２付加部分１３Ｂは、第２経由位置２３ｂにおいて、第２延長部分１２Ｂに接続している。第２延長部分１２Ｂは、第２経由位置２３ｂから、残部３５ａの幅方向において第１中間位置２２ａとは反対側に近づくように延びた後、延びる向きを変えて第２終端位置２４ｂに至る。
【0062】
第２中間位置２２ｂは、第２切込み部１０Ｂの実質的な変曲点である。第２中間位置２２ｂを境として、第２交差部分１１Ｂと第２延長部分１２Ｂとが、残部３５ａの幅方向（Ｙ方向）で切込方向を変える。従って、第２切込み部１０Ｂは、第２中間位置２２ｂで折り返した形状となる。同様に、第２切込み部１０Ｂは、第２経由位置２３ｂでも折り返した形状となる。
【0063】
第１切込み部１０Ａは、残部３５ａの幅方向一部にだけ形成されている。第２切込み部１０Ｂも同様に、残部３５ａの幅方向一部にだけ形成されている。従って、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂの何れによっても、残部３５ａが長手方向で完全に分断されることはない。
【0064】
第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂは、残部３５ａの幅方向一部において互いにオーバーラップするように位置している。このオーバーラップ部分においては、第１切込み部１０Ａの切込み線と第２切込み部１０Ｂの切込み線とが残部３５ａの長手方向（Ｘ方向）で近接している。この部分において、残部３５ａに、当該長手方向で伸縮するバネ機能を実質的に発揮させることができる。
【0065】
図２に示すように残部３５ａを幅方向で２等分する中心線２５を考えたときに、第１交差部分１１Ａは、第１接続位置２１ａからみて、中心線２５よりも遠い側まで形成されている。従って、第１交差部分１１Ａは、中心線２５と交差している。第１中間位置２２ａは、第１接続位置２１ａと、中心線２５を挟んで反対側に位置している。
【0066】
同様に、第２交差部分１１Ｂは、第２接続位置２１ｂからみて、中心線２５よりも遠い側まで形成されている。従って、第２交差部分１１Ｂは、中心線２５と交差している。第２中間位置２２ｂは、第２接続位置２１ｂと、中心線２５を挟んで反対側に位置している。
【0067】
これにより、中心線２５の近傍で、第１切込み部１０Ａと第２切込み部１０Ｂとが、残部３５ａの長手方向（Ｘ方向）で近接しながら幅方向（Ｙ方向）でオーバーラップする部分を実現している。ただし、残部３５ａの幅方向での第１交差部分１１Ａ及び第２交差部分１１Ｂの各々の長さは、任意に設定することができる。両者がオーバーラップするように、略同じにしても良いし、一方を短くし、かつ、他方を長くしても良い。
【0068】
第１延長部分１２Ａは、残部３５ａの長手方向（Ｘ方向）において第２交差部分１１Ｂと第２延長部分１２Ｂとの間に位置する。第１延長部分１２Ａは、第２交差部分１１Ｂ、第２延長部分１２Ｂ、及び第２付加部分１３Ｂの何れにも接続しないように適宜離れて位置する。第２延長部分１２Ｂは、残部３５ａの長手方向（Ｘ方向）において第１交差部分１１Ａと第１延長部分１２Ａとの間に位置する。第２延長部分１２Ｂは、第１交差部分１１Ａ、第１延長部分１２Ａ、及び第１付加部分１３Ａの何れにも接続しないように適宜離れて位置する。
【0069】
本実施形態において、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂは、それぞれ、渦巻形状を有する。第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂは、ワーク３０の厚み方向（Ｚ方向）で見たときに、一方の渦巻が他方の渦巻を巻き込むように、渦巻部分の中心同士を互いに近接させて配置される。また、第１切込み部１０Ａの形状と第２切込み部１０Ｂの形状とは、ワーク３０の厚み方向（Ｚ方向）で見たときに、渦巻部分の中心付近の点に関して点対称の関係にある。ただし、第１切込み部１０Ａの形状と第２切込み部１０Ｂの形状は、これに限定されず、このような点対称の関係を有するものでなくても良い。
【0070】
図１に示すように、制御装置５は、判定部６を有している。判定部６は、ワーク３０に第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成するか否かを判定する。判定部６による判定は、例えばワーク３０の材質、ワーク３０の厚さ、残部３５ａの長さ、及び残部３５ａの幅のうち少なくとも１つに基づいて行われる。また、制御装置５は、判定部６が第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成すると判定する場合、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂの形状や寸法について適宜決定する。
【0071】
図３は、制御装置５の動作を示すフローチャートである。図３に示すように、制御装置５は、ワーク３０に関する加工プログラムを読み込む（ステップＳ１０１）。この加工プログラムは、記憶装置に予め記憶されるものでも良いし、図１２に示す後述の上位コントローラから無線又は有線によって送信されるものでも良い。また、加工プログラムは、ＵＳＢメモリ等の外部記憶媒体に格納されたものを読み出したものでも良い。次に、制御装置５の判定部６が、読み出された加工プログラムに基づいて、ワーク３０の材質、ワーク３０の厚さ、残部３５ａの長さ（長手方向の寸法）、及び残部３５ａの幅（短手方向の寸法）の少なくとも１つに基づいて、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成するか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【0072】
例えば、厚さ３ｍｍの鉄からなるワーク３０において、残部３５ａの幅が１０ｍｍ程度であり、かつ、残部３５ａの長手方向の長さが２００ｍｍより大きいときは、上記のバネ機能が仮にないとすると、残部３５ａの収縮によって残材３５の外枠部分が内側へ大きく引っ張られ、残材３５による製品３１又は製品３２の把持が生じる可能性が高い。なお、残部３５ａの収縮の詳細は後述する。従って、この場合は、判定部６は、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂが必要であると判定する。なお、判定部６によるこの判定の手法は一例であり、他の手法としても良い。また、判定部６により判定を行うか否かは任意であり、制御装置５は、残部３５ａの形状等について判断することなく、加工プログラムに対して一律に第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを加えるように動作しても良い。
【0073】
制御装置５は、判定部６によって第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂが必要であると判定した場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、加工プログラムに、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成する工程を追加する（ステップＳ１０３）。制御装置５は、例えばワーク３０の材質や厚さ、残部３５ａの幅や長さに基づいて、どのような形状の第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成するかを決定する。制御装置５は、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂの形状として、複数種類のテンプレート形状を記憶装置に予め記憶させておき、これら複数種類の形状の中から選択するようにしても良い。また、制御装置５は、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂの寸法や形状を演算により求めても良い。また、ステップＳ１０３は、加工プログラムに第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを追加するものに限定されない。例えば、製品３１等とともに第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成させるべくレーザヘッド２を動作させるように加工プログラムを修正しても良い。
【0074】
制御装置５は、判定部６によって第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂが不要であると判定した場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、加工プログラムへの第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂの追加、又は加工プログラムの修正は行わない。
【0075】
制御装置５は、設定された加工プログラムを実行し、レーザヘッド２を動作させてワーク３０の切断を開始させる（ステップＳ１０４）。なお、制御装置５は、レーザ加工機１を統括制御しても良い。この場合、制御装置５は、レーザ加工機１の加工部分に対するワーク３０の搬入又は搬出などの動作も併せて制御する。
【0076】
続いて、制御装置５が第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成する必要があると判定し、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを加工プログラムに追加した場合、又は加工プログラムを修正した場合を例として、ワーク３０の加工方法について説明する。図４は、ワーク３０の加工方法を示すフローチャートである。図５から図７までは、レーザ加工機１によるワーク３０の加工過程を示す図である。なお、図４から図７まではワーク３０の加工方法の一例を示しており、製品３１等の形状や、ワーク３０を切断する順序を限定するものではない。
【0077】
先ず、図４のステップＳ２０１に示すように、ワーク３０のうち製品３１の周囲が切断される。ステップＳ２０１においては、レーザ加工機１においてレーザ光８がレーザヘッド２から出射し、ワーク３０にスポット８Ｓが形成される。そして、レーザヘッド２の移動によってスポット８Ｓがワーク３０に対して移動させられ、スポット８Ｓによってワーク３０が切断される。
【0078】
具体的には、図５（ａ）に示すワーク３０においてスポット８Ｓが所定の始点Ｐ１に配置され、ピアッシング加工を行うようにレーザ光８の照射が開始される。この始点Ｐ１は、製品３１の外形である矩形の１辺の中央部から、製品３１の外側に斜めに少し離れて位置する。この始点Ｐ１は、後に残材３５となる部分に配置される。また、始点Ｐ１は、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成する予定の位置の近傍に配置される。
【0079】
その後、スポット８Ｓが始点Ｐ１から、製品３１の矩形の１辺の中央まで短く斜めに移動した後、矩形を描くように移動する。図５（ａ）には、スポット８Ｓが矩形状の経路を移動する途中の状態が示されている。スポット８Ｓが１周することにより、ワーク３０が切断されて製品３１が形成される。スポット８Ｓがループ状の経路を１周して元の位置に到達すると、レーザ光８の照射はいったん停止される。この時点で、製品３１の周囲には、４つの直線状の隙間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が形成される。隙間Ｃ１は、後に形成される残部３５ａの幅方向一側の端部を形成する。
【0080】
次に、図４のステップＳ２０２に示すように、第１交差部分１１Ａの切り込みが行われる。ステップＳ２０２においては、制御装置５は、所定の位置にスポット８Ｓを形成して、ピアッシング加工を行うようにレーザ光８の照射を開始させる。ピアッシング加工が行われる位置は、ステップＳ２０１におけるスポット８Ｓの移動経路の終点の近傍で、かつ、製品３１から僅かに外側に離れた位置となっている。このピアッシング加工により、隙間Ｃ１と第１交差部分１１Ａの接続箇所（第１接続位置２１ａ）が形成される。制御装置５は、レーザの照射を継続しながら、スポット８Ｓを隙間Ｃ１から離れる向きに、直線と半円弧とを組み合わせた経路に沿って移動させる。スポット８Ｓが第１中間位置２２ａに到達すると、第１交差部分１１Ａの切込みが完了する。図５（ｂ）には、第１交差部分１１Ａの切込みが完了した状態が示されている。
【0081】
次に、図４のステップＳ２０３に示すように、第１延長部分１２Ａの切り込みが行われる。ステップＳ２０３においては、制御装置５は、レーザ光８の照射を継続しながら、スポット８Ｓを第１中間位置２２ａから、隙間Ｃ１に近づく向きに、半円弧状の経路に沿って移動させる。スポット８Ｓが第１経由位置２３ａに到達すると、第１延長部分１２Ａの切込みが完了する。
【0082】
次に、図４のステップＳ２０４に示すように、第１付加部分１３Ａの切り込みが行われる。ステップＳ２０４においては、制御装置５は、レーザ光８の照射を継続しながら、スポット８Ｓを第１経由位置２３ａから、円弧状の経路に沿って移動させる。スポット８Ｓが第１終端位置２４ａに到達すると、第１付加部分１３Ａの切込みが完了し、レーザ光８の照射はいったん停止される。図６（ｃ）には、第１延長部分１２Ａ及び第１付加部分１３Ａの切込みが完了した状態が示されている。
【0083】
第１交差部分１１Ａ、第１延長部分１２Ａ及び第１付加部分１３Ａは、レーザ光８を用いて切込みを行う連続加工によって形成される。この連続加工に関しては、スポット８Ｓを一筆書きの要領で移動させることができるようになっている。図４のステップＳ２０２からＳ２０４までは、レーザの照射が途切れることなく、かつ、ヘッド移動装置４の動作に切れ目を生じさせることなく、一連の処理として行われる。これにより、第１切込み部１０Ａを短時間で形成することができる。
【0084】
次に、図４のステップＳ２０５に示すように、第２付加部分１３Ｂの切り込みが行われる。ステップＳ２０５においては、制御装置５は、第１切込み部１０Ａの第１終端位置２４ａの近傍にスポット８Ｓを形成して、ピアッシング加工を行うようにレーザ光８の照射を開始させる。これにより、第２終端位置２４ｂが形成される。その後、スポット８Ｓを、第２終端位置２４ｂから、円弧状の経路に沿って移動させる。スポット８Ｓが第２経由位置２３ｂに到達すると、第２付加部分１３Ｂの切込みが完了する。
【0085】
次に、図４のステップＳ２０６に示すように、第２延長部分１２Ｂの切り込みが行われる。ステップＳ２０６においては、制御装置５は、レーザ光８の照射を継続しながら、スポット８Ｓを第２経由位置２３ｂから、後述の隙間Ｃ５が将来形成される予定の位置から離れる向きに、半円弧状の経路に沿って移動させる。スポット８Ｓが第２中間位置２２ｂに到達すると、第２延長部分１２Ｂの切込みが完了する。図６（ｄ）には、第２付加部分１３Ｂ及び第２延長部分１２Ｂの切込みが完了した状態が示されている。
【0086】
次に、図４のステップＳ２０７に示すように、第２交差部分１１Ｂの切り込みが行われる。ステップＳ２０７においては、制御装置５は、レーザの照射を継続しながら、スポット８Ｓを第２中間位置２２ｂから、隙間Ｃ５が形成される予定の位置に近づく向きに、半円弧と直線とを組み合わせた経路に沿って移動させる。製品３２の外形である矩形の１辺の中央部（隙間Ｃ５が形成される予定の位置）にスポット８Ｓが到達すると、第２交差部分１１Ｂの切り込みが完了する。図７（ｅ）には、第２交差部分１１Ｂの切込みが完了した状態が示されている。
【0087】
第２交差部分１１Ｂ、第２延長部分１２Ｂ及び第２付加部分１３Ｂは、レーザ光８を用いて切込みを行う連続加工によって形成される。この連続加工に関しては、スポット８Ｓを一筆書きの要領で移動させることができるようになっている。図４のステップＳ２０５からＳ２０７までは、レーザの照射が途切れることなく、かつ、ヘッド移動装置４の動作に切れ目を生じさせることなく、一連の処理として行われる。これにより、第２切込み部１０Ｂを短時間で形成することができる。
【0088】
次に、図４のステップＳ２０８に示すように、製品３２の周囲が切断される。スポット８Ｓは、製品３２の外形である矩形の１辺の中央部から、矩形を描くように移動する。スポット８Ｓが１周することにより、ワーク３０が切断されて製品３２が形成される。更に、ワーク３０には、製品３１，３２が切断された残りの部分である残材３５が形成される。スポット８Ｓがループ状の経路を１周して元の位置に到達すると、レーザの照射は停止される。この時点で、製品３２の周囲には、４つの直線状の隙間Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８が形成される。隙間Ｃ５は、残材３５が有する残部３５ａの幅方向で、前述の隙間Ｃ１と反対側の端部を形成する。また、隙間Ｃ５と第２交差部分１１Ｂの接続箇所（第２接続位置２１ｂ）が形成される。
【0089】
残材３５は、矩形の枠状に形成される。この枠のうち、対面する２つの辺の中間部同士が残部３５ａによって互いに接続される。残部３５ａは、２つの製品３１，３２の間に配置され、細長く形成されている。製品３１，３２は残材３５に対して完全に分断されている。従って、切断後のワーク３０をパレットとともにレーザ加工機１の加工領域の外側に搬送し、この状態で枠状の残材３５の外周部を掴んで持ち上げることで、原則的には、パレットに製品３１，３２だけを残した状態で残材３５を取り去ることができる。
【0090】
ワーク３０における製品３１，３２の外周付近は、レーザ光８による切断時には加熱された状態となっており、切断後は自然冷却される。残部３５ａは細長く形成されているので、幅方向端部での加熱の影響を受け易い。従って、残部３５ａが、冷めるのに応じて長手方向に大きく収縮し、残材３５の外枠同士を図７（ｆ）で示す太線矢印方向に引っ張ることがある。この結果、残材３５の外枠が内側に変形して、製品３１，３２の周囲に強く押し付けられ、製品３１，３２の残材３５に対する分離が難しくなるおそれがある。
【0091】
この点、本実施形態では、残部３５ａに第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂが形成されており、当該部分にバネの機能を持たせることができる。この結果、残部３５ａの収縮をキャンセルするようにバネ部が残部３５ａの長手方向に沿って図８のように伸びるので、残部３５ａが外枠を引っ張る力が小さくなる。従って、製品３１，３２は、残材によって強く把持された状態とはならない。
【0092】
しかも、本実施形態では、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂのそれぞれの切込み線が、一方が他方を巻き込むようなほぼ同心の渦巻状に形成されている。従って、切込み形成箇所における残部３５ａの剛性を２つの切込み線だけで適度に低下させて、十分に柔らかいバネ性を発揮させることができる。切込み線を形成するにはピアッシング加工等が必要になるが、本実施形態では少ない数の切込み線でバネを形成しているので、加工時間が長くなるピアッシング加工を減らすことができる。従って、短い加工時間で、製品３１，３２の残材３５に対する分離性を向上できる。また、滑らかな曲線状の切込み線によって丸い渦巻を形成することでバネを実現しているので、局所的な応力集中が発生しにくい。従って、切込み形成箇所において残部３５ａが千切れることを防止できるので、残材３５の搬送に支障が生じにくくなる。
【0093】
以上に説明したように、本実施形態のレーザ加工機１の制御装置５は、ワーク３０とレーザヘッド２とを相対的に移動させてレーザヘッド２から出射するレーザ光８によりワーク３０の一部を切断して製品３１，３２を形成するレーザ加工機に適用される。制御装置５は、製品３１，３２の切断に伴い、ワーク３０のうち製品３１，３２同士の間に形成される残部３５ａに、第１切込み部１０Ａと、第２切込み部１０Ｂと、を形成する。第１切込み部１０Ａは、第１交差部分１１Ａと、第１延長部分１２Ａと、を含む。第１交差部分１１Ａは、残部３５ａの幅方向の一側の端部に接続する第１接続位置２１ａから、残部３５ａの長手方向と交差する方向に延びて、残部３５ａの幅方向において第１接続位置２１ａと反対側に最も近づく第１中間位置２２ａに至る。第１延長部分１２Ａは、第１中間位置２２ａから、残部３５ａの幅方向において第１接続位置２１ａと同じ側に近づくように延びる。第２切込み部１０Ｂは、第２交差部分１１Ｂと、第２延長部分１２Ｂと、を含む。第２交差部分１１Ｂは、残部３５ａの幅方向において第１交差部分１１Ａが接続する側と反対側の端部に接続する第２接続位置２１ｂから、残部３５ａの長手方向と交差する方向に延びて、残部３５ａの幅方向において第２接続位置２１ｂと反対側に最も近づく第２中間位置２２ｂに至る。第２延長部分１２Ｂは、第２中間位置２２ｂから、残部３５ａの幅方向において第２接続位置２１ｂと同じ側に近づくように延びる。第１切込み部１０Ａと第２切込み部１０Ｂは、残部３５ａの幅方向一部においてオーバーラップするように配置される。
【0094】
これにより、レーザ加工機１の制御装置５は、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂによってバネ状の部分を残部３５ａに形成することが可能となる。そして、レーザ光８によって熱を受けた残部３５ａが冷めて収縮する場合、ワーク３０の残材３５において第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂによるバネの機能が効果的に発揮されるように（残部３５ａがその長手方向に大きく伸ばされるように）、バネ状の部分のストロークを十分に確保することができる。そのため、残部３５ａの収縮量を緩和して、残材３５による製品３１，３２の把持を良好に解消又は軽減することができる。従って、残材３５に対する製品３１，３２の分離を容易にすることができる。また、第１切込み部１０Ａにおける第１交差部分１１Ａ及び第１延長部分１２Ａと、第２切込み部１０Ｂにおける第２交差部分１１Ｂ及び第２延長部分１２Ｂとの形成を、それぞれ、レーザ光８によりワーク３０を一筆書きの要領で切断することで実現できる。そのため、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂの各々の形成に必要な時間を短縮することができる。従って、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂについての切断の手間を軽減することができる。更に、比較的大きな伸縮ストロークを実現するバネ状の部分を２つの切込み部で形成することができるので、切込み部を少なくできる。従って、応力が集中する箇所（特に、切込み部の端部）を減らすことができるので、応力集中によるバネ部の破断を防止することができる。この結果、例えば、残材３５を製品３１，３２の周囲から取り除く際に、当該残材３５を円滑に取り扱うことができる。
【0095】
また、本実施形態においては、図２に示すように、第１交差部分１１Ａは、残部３５ａの幅方向中心線に対して交差している。第２交差部分１１Ｂは、残部３５ａの幅方向中心線に対して交差している。
【0096】
これにより、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂにより、柔らかいバネを実現することができるので、残部３５ａの収縮量を十分に緩和することができる。従って、残材３５に対する製品３１，３２の分離が更に容易になる。
【0097】
また、本実施形態においては、第１延長部分１２Ａは、残部３５ａの長手方向において第２交差部分１１Ｂと第２延長部分１２Ｂとの間に位置する部分を有する。第２延長部分１２Ｂは、残部３５ａの長手方向において第１交差部分１１Ａと第１延長部分１２Ａとの間に位置する部分を有する。
【0098】
これにより、第１切込み部１０Ａと第２切込み部１０Ｂとが互いに近接する部分が増えるので、より柔らかいバネ部を残部３５ａに形成することができる。
【0099】
また、本実施形態において、第１切込み部１０Ａは、第１延長部分１２Ａに接続する第１付加部分１３Ａを含む。第２切込み部１０Ｂは、第２延長部分１２Ｂに接続する第２付加部分１３Ｂを含む。第１付加部分１３Ａは、残部３５ａの長手方向において第２延長部分１２Ｂと第２付加部分１３Ｂとの間に位置する部分を含む。第２付加部分１３Ｂは、残部３５ａの長手方向において第１延長部分１２Ａと第１付加部分１３Ａとの間に位置する部分を含む。
【0100】
これにより、第１切込み部１０Ａと第２切込み部１０Ｂとが互いに近接する部分が増えるので、より柔らかいバネ部を残部３５ａに形成することができる。
【0101】
また、本実施形態においては、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂは、それぞれ、渦巻き形状を有する。
【0102】
これにより、コンパクトな形状で、伸縮ストロークを大きくし易い柔らかいバネ部を残部３５ａに形成することができる。
【0103】
また、本実施形態においては、第１交差部分１１Ａ及び第１延長部分１２Ａの何れも、滑らかな湾曲状部分を含む。第２交差部分１１Ｂ及び第２延長部分１２Ｂの何れも、滑らかな湾曲状部分を含む。
【0104】
これにより、応力集中が発生しにくくなるので、残部の破損を防止することができる。
【0105】
また、本実施形態においては、第１切込み部１０Ａの形状と第２切込み部１０Ｂの形状とは、ワーク３０の厚み方向で見たときに点対称の関係にある。
【0106】
これにより、バネ部の弾性変形時に力が均等に掛かり易くなるので、バネ部の破損を防止できる。
【0107】
また、本実施形態のレーザ加工機１の制御装置５は、判定部６を備える。この判定部６は、ワーク３０の材質、ワーク３０の厚さ、残部３５ａの長さ、及び残部３５ａの幅のうち少なくとも１つに基づいて、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成するか否かを判定する。
【0108】
これにより、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを必要に応じて効率よく形成することができる。
【0109】
また、本実施形態のレーザ加工機１の制御装置５は、判定部６により第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成すると判定した場合、先に取得した加工プログラムに対して第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを追加する、又は加工プログラムの修正を行う。
【0110】
これにより、レーザ加工機１において加工プログラムを変更することが可能となる。従って、レーザ加工機１とは別の装置等で加工プログラムを変更する必要がなく、オペレータの手間を省くことができる。
【0111】
また、本実施形態のレーザ加工機１は、レーザヘッド２と、前述の制御装置５と、を備える。レーザヘッド２は、ワーク３０に対して相対的に移動しかつレーザ光８を出射してワーク３０の切断を行う。
【0112】
これにより、残材３５に対する製品３１，３２の分離が容易なレーザ加工機１を提供することができる。
【0113】
また、本実施形態のワーク加工方法は、ワーク３０とレーザヘッド２とを相対的に移動させてレーザヘッド２から出射するレーザ光８によりワーク３０の一部を切断して製品３１，３２を形成する。このワーク加工方法は、製品３１，３２の切断に伴い、ワーク３０のうち製品３１，３２同士の間に形成される残部に、第１切込み部１０Ａと、第２切込み部１０Ｂと、を形成する。
【0114】
これにより、残材３５に対する製品３１，３２の分離し易さを向上させることができる。
【0115】
次に、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂの形状に関する種々の変形例を説明する。なお、以降の変形例の説明において、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【0116】
図９（ａ）の変形例に示すように、第１交差部分１１Ａ及び第２交差部分１１Ｂにおいて、直線部が省略されても良い。
【0117】
図９（ｂ）の変形例に示すように、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂが、ワーク３０を厚み方向で見たときに略四角形の渦巻形状となっている部分を含んでも良い。図９（ｂ）の渦巻形状を４５°回転させて、菱形の渦巻形状としても良い。渦巻形状を、四角形以外の多角形（例えば、三角形、六角形等）としても良い。
【0118】
図１０（ａ）の変形例では、第１交差部分１１Ａの大部分が直線状に形成され、第１延長部分１２Ａの大部分が直線状に形成される。第１交差部分１１Ａと第１延長部分１２Ａとが平行に配置されている。第１中間位置２２ａの近傍において、第１交差部分１１Ａと第１延長部分１２Ａとが、小さな円弧状の部分によって互いに接続される。これにより、第１中間位置２２ａで１回折り返すだけの略Ｊ字状の第１切込み部１０Ａが形成される。
【0119】
同様に、第２交差部分１１Ｂの大部分が直線状に形成され、第２延長部分１２Ｂの大部分が直線状に形成される。第２交差部分１１Ｂと第２延長部分１２Ｂとが平行に配置されている。第２中間位置２２ｂの近傍において、第２交差部分１１Ｂと第２延長部分１２Ｂとが、小さな円弧状の部分によって互いに接続される。これにより、第２中間位置２２ｂで１回折り返すだけの略Ｊ字状の第２切込み部１０Ｂが形成される。
【0120】
図１０（ｂ）の変形例では、図１０（ａ）の構成に対して、第１延長部分１２Ａが、第２交差部分１１Ｂと第２延長部分１２Ｂとの間に位置するように変更している。また、第２延長部分１２Ｂが、第１交差部分１１Ａと第１延長部分１２Ａとの間に位置するように変更している。
【0121】
【0122】
次に、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成する位置に関する変形例を説明する。
【0123】
第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを、図７（ｆ）において鎖線で囲った場所、即ち、残材３５の外枠部分に形成することもできる。この場合、製品３１又は製品３２と、ワーク３０の外周と、の間の部分を残部と考えることができる。
【0124】
残材３５において、２つの製品３１，３２の間の部分だけでなく、外枠部分も、切断後の冷却によって収縮し得る。しかしながら、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを鎖線の部分に形成すれば、製品３１，３２が残材３５に強く把持された状態とはならない。従って、残材３５に対する製品３１，３２の分離を更に容易にすることができる。
【0125】
第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂによるバネ部を残材３５の外枠部分に配置する構成は、ワーク３０に製品を１つしか形成せず、残材３５が外枠部分だけになる場合にも適用することができる。
【0126】
【0127】
加工プログラム生成装置１００は、レーザ加工機１で用いられる加工プログラムを生成することができる。加工プログラムは、少なくとも１つの製品をワーク３０に形成するためにレーザヘッド２などを動作させるプログラムである。加工プログラム生成装置１００は、制御部１０１と、記憶部１０２と、入力部１０３と、表示部１０４と、を有している。加工プログラム生成装置１００は、例えば、デスクトップ型又はノート型のパーソナルコンピュータや、タブレット型携帯端末などにより実現される。
【0128】
制御部１０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算処理装置や、電子情報を送受信するための通信インタフェースを有している。この通信インタフェースは、有線方式及び無線方式のいずれであっても良い。制御部１０１は、判定部１０５を有している。判定部１０５は、例えば上記の判定部６と同様に、レーザ加工機１において加工が施されるワーク３０に第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成するか否かを判定する。記憶部１０２には、例えば制御部１０１で生成された加工プログラム等の各種プログラムや、加工プログラムを生成する際に必要な生成プログラムなど各種情報が記憶される。また、記憶部１０２には、例えば、レーザヘッド２の移動に関する情報や、ワーク３０の材質や厚さに関する情報等が記憶されても良い。
【0129】
入力部１０３は、例えば、レーザ加工機１においてワーク３０を加工する際に必要な情報を入力することができる。このような情報としては、例えば製品の形状に関する情報等が挙げられる。入力部１０３としては、例えば、キーボード又はマウス等が用いられる。なお、入力部１０３として、例えば表示部１０４と一体的に形成されたタッチパネルが用いられても良い。表示部１０４は、制御部１０１における算出結果や、記憶部１０２に格納されている情報、入力部１０３によって入力される情報、制御部１０１が通信インタフェースを介して取得した情報などを表示する。表示部１０４としては、例えば、液晶ディスプレイ等が用いられる。
【0130】
図１２に示すように、加工プログラム生成装置１００は、通信回線を介してバス１０６に接続されている。加工プログラム生成装置１００は、同じくバス１０６に接続されたレーザ加工機１及び上位コントローラ２００との間で通信することができる。これにより、生成した加工プログラムをレーザ加工機１や上位コントローラ２００に容易に送信することができ、例えばレーザ加工機１から離れた場所で加工プログラムを生成した場合でも迅速にデータを送ることができる。
【0131】
加工プログラム生成装置１００は、スタンドアローンの構成であっても良い。この場合、生成した加工プログラムは、持ち運び可能なＵＳＢメモリ等の記憶媒体に格納され、レーザ加工機１や上位コントローラ２００に記憶媒体を介して送られる構成とすることができる。
【0132】
次に、上記のように構成された加工プログラム生成装置１００を用いて加工プログラムを生成する動作を説明する。図１３は、加工プログラム生成装置１００における処理の流れを示すフローチャートである。
【0133】
図１３に示すように、先ず、レーザ加工機１で形成される製品の形状に関する情報が制御部１０１に入力される（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の製品形状の入力は、入力部１０３によってオペレータにより入力されるほかに、記憶部１０２によって記憶されている製品の設計情報を選択して用いても良い。また、製品の設計情報を上位コントローラ２００や他の制御装置の記憶部から無線又は有線によりダウンロードして入手しても良い。また、ステップＳ３０１において、例えばワーク３０の材質や厚さが入力されても良い。
【0134】
次に、制御部１０１は、入力された製品形状に関する情報に基づいて加工プログラムを生成する（ステップＳ３０２）。生成された加工プログラムは、例えば記憶部１０２に記憶される。
【0135】
次に、判定部１０５は、記憶部１０２に記憶された加工プログラムを読み込み、例えばワーク３０の材質、ワーク３０の厚さ、残部３５ａの長さ（長手方向の寸法）、残部３５ａの幅（短手方向の寸法）のうち少なくとも１つに基づいて、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成するか否かを判定する（ステップＳ３０３）。この判定は、図３のステップＳ１０２で説明した場合と同様に行えば良い。
【0136】
判定部１０５によって第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂが必要であると判定された場合、制御部１０１は、加工プログラムに第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成する工程を追加する（ステップＳ３０４）。この処理は、図３のステップＳ１０３と同様に行うことができる。第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを形成する工程が追加された加工プログラムは、例えば記憶部１０２に記憶される。判定部１０５によって第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂが不要であると判定された場合、ステップＳ３０４の処理は行われない。
【0137】
こうして、加工プログラムの生成を終了する。生成した加工プログラムは、レーザ加工機１にワーク３０の切断を実行させることができるものである。完成した加工プログラムは、オペレータの操作によって、バス１０６を介してレーザ加工機１又は上位コントローラ２００に送られても良いし、持運び可能な記憶媒体に格納されても良い。
【0138】
上記の加工プログラム生成装置１００においては、判定部１０５を省略して、例えば、入力された製品形状に対して一律に第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂを加えるようにして加工プログラムを生成しても良い。
【0139】
以上に説明したように、本実施形態の加工プログラム生成装置１００は、ワーク３０とレーザヘッド２とを相対的に移動させてレーザヘッド２から出射するレーザ光８によりワーク３０の一部を切断して製品を形成するレーザ加工機１に対して、加工処理を実行させる加工プログラムを生成するものである。加工プログラム生成装置１００は、ワーク３０の残部３５ａに、上述の第１切込み部１０Ａと、第２切込み部１０Ｂと、を形成させる加工プログラムを生成する。
【0140】
これにより、残材に対する製品の分離し易さを向上させることができる加工プログラムを生成することができる。
【0141】
また、本実施形態では、ワーク３０とレーザヘッド２とを相対的に移動させてレーザヘッド２から出射するレーザ光８によりワーク３０の一部を切断して製品を形成するレーザ加工機１に対して、加工処理を実行させる加工プログラムを、以下のようにして生成する。この加工プログラム生成方法では、ワーク３０の残部３５ａに、上述の第１切込み部１０Ａと、第２切込み部１０Ｂと、を形成させる加工プログラムを生成する。
【0142】
これにより、残材に対する製品の分離し易さを向上させることができる加工プログラムを生成する方法を得ることができる。
【0143】
なお、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【0144】
例えば、第１切込み部１０Ａ及び第２切込み部１０Ｂの形状については、上記した実施形態及び変形例に記載の形状に限定されず、直線状部分、湾曲状部分又はこれらを組み合わせたものからなる他の形状であっても良い。また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせて、それらを残部３５ａに形成させてもよい。
【符号の説明】
【0145】
１ レーザ加工機
２ レーザヘッド
３ レーザ光源
４ ヘッド移動装置
５ 制御装置
６ 判定部
８ レーザ光
８Ｓ スポット
１０Ａ 第１切込み部
１０Ｂ 第２切込み部
１１Ａ 第１交差部分
１１Ｂ 第２交差部分
１２Ａ 第１延長部分
１２Ｂ 第２延長部分
１３Ａ 第１付加部分
１３Ｂ 第２付加部分
３０ ワーク
３１，３２ 製品
３５ａ 残部
１００ 加工プログラム生成装置
１０１ 制御部
１０２ 記憶部
１０３ 入力部
１０４ 表示部
１０５ 判定部
１０６ バス
２００ 上位コントローラ
２ レーザヘッド
３ レーザ光源
４ ヘッド移動装置
５ 制御装置
６ 判定部
８ レーザ光
８Ｓ スポット
１０Ａ 第１切込み部
１０Ｂ 第２切込み部
１１Ａ 第１交差部分
１１Ｂ 第２交差部分
１２Ａ 第１延長部分
１２Ｂ 第２延長部分
１３Ａ 第１付加部分
１３Ｂ 第２付加部分
３０ ワーク
３１，３２ 製品
３５ａ 残部
１００ 加工プログラム生成装置
１０１ 制御部
１０２ 記憶部
１０３ 入力部
１０４ 表示部
１０５ 判定部
１０６ バス
２００ 上位コントローラ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】