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(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】2024-09-04
(45)【発行日】2024-09-12
(54)【発明の名称】レーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及びレーザ加工機
(51)【国際特許分類】
B23K 26/38 20140101AFI20240905BHJP
【ＦＩ】
B23K26/38 A
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021015655
(22)【出願日】2021-02-03
(65)【公開番号】P2022118872
(43)【公開日】2022-08-16
【審査請求日】2023-11-17
(73)【特許権者】
【識別番号】390014672
【氏名又は名称】株式会社アマダ
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】小林 遼
(72)【発明者】
【氏名】成田 真庸
【審査官】岩見 勤
(56)【参考文献】
【文献】特開平０８－１３７５３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－２５５２８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３１３９０７４（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１５－１５７３０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
板金にネスティングされている複数のパーツのうちの１またはそれ以上のパーツを第１の加工単位としてレーザビームの照射により切断し、前記第１の加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツと、前記板金にネスティングされている複数のパーツのうちの未加工のパーツとの間の桟を、前記板金の端部から所定の距離だけ前記板金を切断しない状態でレーザビームの照射により切断して、前記桟にスリットを形成し、
前記未加工のパーツのうちの１またはそれ以上のパーツを第２の加工単位としてレーザビームの照射により切断し、
前記第１及び第２の加工単位の各加工単位に含まれるパーツの個数を、前記各加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツの累積加工時間が予め設定された累積加工時間以内となるように設定する
レーザ加工方法。
【請求項2】
前記板金の板厚と、前記板金にレーザビームを照射して前記板金を切断するときの加工速度と、レーザ発振器が射出するレーザビームのレーザ出力とに応じた、前記板金に反りが発生するまでの時間が予め求められており、前記予め設定された累積加工時間を前記板金に反りが発生するまでの時間以内に設定する
請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項3】
ｎを２以上の自然数とし、板金にネスティングされている複数のパーツを、前記複数のパーツの加工順に、１またはそれ以上のパーツを含むｎ個の加工単位に分割し、前記ｎ個の加工単位の隣接する加工単位の間に、前記板金の端部から所定の距離だけ前記板金を切断せず、他のスリット加工経路と連結していないスリット加工経路であって、前記ｎ個の加工単位のうちの最後に加工される加工単位を除く（ｎ－１）個の加工単位における各加工単位に対応付けられる（ｎ－１）個のスリット加工経路を設定し、
前記（ｎ－１）個の加工単位における各加工単位の加工に続けて、前記各加工単位に対応付けられるスリット加工経路を加工するよう、前記複数のパーツと前記（ｎ－１）個のスリット加工経路との加工順を設定し、
設定された加工順で前記板金を切断する加工プログラムを作成し、
前記板金の板厚と、前記板金にレーザビームを照射して前記板金を切断するときの加工速度と、レーザ発振器が射出するレーザビームのレーザ出力とに応じた、前記板金に反りが発生するまでの時間が予め求められており、
前記加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツの個数を、前記板金に反りが発生するまでの時間以内に加工が完了する個数に設定する
加工プログラム作成方法。
【請求項4】
前記複数のパーツの各パーツは、アプローチと、ジョイントを形成するための前記アプローチとは離隔した終点または逃げとを有する非閉形状の線分で表されており、前記各パーツにおける前記ジョイントを連結し、かつ前記アプローチと前記終点または前記逃げを削除して、前記各パーツの外形線に相当する閉形状の線分を作成し、
前記各パーツの閉形状の線分の内側に穴を示す閉形状の線分が存在するときには前記穴を示す閉形状の線分を破棄し、他のパーツの閉形状の線分の内側にパーツの閉形状の線分が存在するときには内側に存在するパーツの閉形状の線分を破棄し、
残ったパーツの閉形状の線分を設定された幅だけ拡大し、
拡大されたパーツの閉形状の線分間の桟を通る前記（ｎ－１）個のスリット加工経路を設定する
請求項３に記載の加工プログラム作成方法。
【請求項5】
板金を切断する加工機本体と、加工プログラムに基づいて前記加工機本体を制御するＮＣ装置と、
を備え、
前記ＮＣ装置は、
前記板金より複数のパーツを作製するために予め作成された加工プログラムに基づいて、ｎを２以上の自然数とし、前記複数のパーツを、前記複数のパーツの加工順に、予め設定された累積加工時間に基づいて１またはそれ以上のパーツを含むｎ個の加工単位に分割し、
前記ｎ個の加工単位の隣接する加工単位の間に、前記板金の端部から所定の距離だけ前記板金を切断せず、他のスリット加工経路と連結していないスリット加工経路であって、前記ｎ個の加工単位のうちの最後に加工される加工単位を除く（ｎ－１）個の加工単位における各加工単位に対応付けられる（ｎ－１）個のスリット加工経路を設定し、
前記（ｎ－１）個の加工単位における各加工単位の加工に続けて、前記各加工単位に対応付けられるスリット加工経路を加工するよう、前記複数のパーツと前記（ｎ－１）個のスリット加工経路との加工順を設定し、
前記予め作成された加工プログラムを、設定された前記複数のパーツと前記（ｎ－１）個のスリット加工経路との加工順で前記板金を切断するよう再構成して、再構成された新たな加工プログラムを作成し、
前記新たな加工プログラムに基づいて前記板金を切断するよう前記加工機本体を制御する
レーザ加工機。
【請求項6】
前記板金の板厚と、前記板金にレーザビームを照射して前記板金を切断するときの加工速度と、レーザ発振器が射出するレーザビームのレーザ出力とに応じた、前記板金に反りが発生するまでの時間が予め求められており、前記ＮＣ装置は、前記累積加工時間を前記板金に反りが発生するまでの時間以内に設定する
請求項５に記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及びレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【0002】
レーザ加工機は、レーザ発振器より射出されたレーザビームを板金に照射して板金を切断し、所定の形状を有する複数のパーツを作製することがある。近年、レーザ発振器として、高出力のファイバレーザ発振器が広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平８－１３７５３３号公報
【文献】国際公開第２０２０／２１８４７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ファイバレーザ発振器より射出されたレーザビームのように高出力のレーザビームを板金に照射して切断すると、低出力のレーザビームを板金に照射して切断する場合と比較して、板金への入熱量は各段に多くなる。従って、レーザ発振器としてファイバレーザ発振器を備えるレーザ加工機は、板金を切断する切断速度が速く、短時間でパーツを作製することが可能である。
【0005】
ところが、レーザ加工機が、１枚の板金から小さいパーツまたは穴が多いパーツを多数作製するよう板金を加工すると、板金が大きく反ることがある。典型的には、板金は、板金の面内の中央付近を頂点として、周辺に向かうほど下方に反る。板金が大きく反ると、パーツの寸法精度が低下したり、加工ヘッドまたはノズルチェンジャ等の構成部品が沿った板金に衝突したりする不具合が発生することがある。そこで、ファイバレーザ発振器等の高出力のレーザビームを射出するレーザ発振器を用いて板金を加工しても、板金の反り量を低減させることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
１またはそれ以上の実施形態の第１の態様によれば、板金にネスティングされている複数のパーツのうちの１またはそれ以上のパーツを第１の加工単位としてレーザビームの照射により切断し、前記第１の加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツと、前記板金にネスティングされている複数のパーツのうちの未加工のパーツとの間の桟を、前記板金の端部から所定の距離だけ前記板金を切断しない状態でレーザビームの照射により切断して、前記桟にスリットを形成し、前記未加工のパーツのうちの１またはそれ以上のパーツを第２の加工単位としてレーザビームの照射により切断し、前記第１及び第２の加工単位の各加工単位に含まれるパーツの個数を、前記各加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツの累積加工時間が予め設定された累積加工時間以内となるように設定するレーザ加工方法が提供される。
【0007】
１またはそれ以上の実施形態の第１の態様は、第１の加工単位の加工に続けて、第１の加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツと、板金にネスティングされている複数のパーツのうちの未加工のパーツとの間の桟にスリットを形成するので、板金の反り量を低減させることができる。板金の反り量が低減するので、板金を切断して作製するパーツの寸法精度の低下、及び構成部品が板金に衝突する不具合を低減させることができる。
【0008】
１またはそれ以上の実施形態の第２の態様によれば、ｎを２以上の自然数とし、板金にネスティングされている複数のパーツを、前記複数のパーツの加工順に、１またはそれ以上のパーツを含むｎ個の加工単位に分割し、前記ｎ個の加工単位の隣接する加工単位の間に、前記板金の端部から所定の距離だけ前記板金を切断せず、他のスリット加工経路と連結していないスリット加工経路であって、前記ｎ個の加工単位のうちの最後に加工される加工単位を除く（ｎ－１）個の加工単位における各加工単位に対応付けられる（ｎ－１）個のスリット加工経路を設定し、前記（ｎ－１）個の加工単位における各加工単位の加工に続けて、前記各加工単位に対応付けられるスリット加工経路を加工するよう、前記複数のパーツと前記（ｎ－１）個のスリット加工経路との加工順を設定し、設定された加工順で前記板金を切断する加工プログラムを作成し、前記板金の板厚と、前記板金にレーザビームを照射して前記板金を切断するときの加工速度と、レーザ発振器が射出するレーザビームのレーザ出力とに応じた、前記板金に反りが発生するまでの時間が予め求められており、前記加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツの個数を、前記板金に反りが発生するまでの時間以内に加工が完了する個数に設定する加工プログラム作成方法が提供される。
【0009】
１またはそれ以上の実施形態の第２の態様は、各加工単位の加工に続けて各加工単位に対応付けられるスリット加工経路を切断する加工プログラムを作成するので、レーザ加工機が板金の加工するときの板金の反り量を低減させることができる。板金の反り量が低減するので、板金を切断して作製するパーツの寸法精度の低下、及び構成部品が板金に衝突する不具合を低減させることができる。
【0010】
１またはそれ以上の実施形態の第３の態様によれば、板金を切断する加工機本体と、加工プログラムに基づいて前記加工機本体を制御するＮＣ装置とを備え、前記ＮＣ装置は、前記板金より複数のパーツを作製するために予め作成された加工プログラムに基づいて、ｎを２以上の自然数とし、前記複数のパーツを、前記複数のパーツの加工順に、予め設定された累積加工時間に基づいて１またはそれ以上のパーツを含むｎ個の加工単位に分割し、前記ｎ個の加工単位の隣接する加工単位の間に、前記板金の端部から所定の距離だけ前記板金を切断せず、他のスリット加工経路と連結していないスリット加工経路であって、前記ｎ個の加工単位のうちの最後に加工される加工単位を除く（ｎ－１）個の加工単位における各加工単位に対応付けられる（ｎ－１）個のスリット加工経路を設定し、前記（ｎ－１）個の加工単位における各加工単位の加工に続けて、前記各加工単位に対応付けられるスリット加工経路を加工するよう、前記複数のパーツと前記（ｎ－１）個のスリット加工経路との加工順を設定し、前記予め作成された加工プログラムを、設定された前記複数のパーツと前記（ｎ－１）個のスリット加工経路との加工順で前記板金を切断するよう再構成して、再構成された新たな加工プログラムを作成し、前記新たな加工プログラムに基づいて前記板金を切断するよう前記加工機本体を制御するレーザ加工機が提供される。
【0011】
１またはそれ以上の実施形態の第３の態様は、ＮＣ装置が新たな加工プログラム基づいて加工機本体を制御するので、加工機本体が板金の加工するときの板金の反り量を低減させることができる。板金の反り量が低減するので、板金を切断して作製するパーツの寸法精度の低下、及び構成部品が板金に衝突する不具合を低減させることができる。
【発明の効果】
【0012】
１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及びレーザ加工機によれば、板金の反り量を低減させることができ、板金を切断して作製するパーツの寸法精度の低下、及び構成部品が板金に衝突する不具合を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】図１は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工方法を実行するレーザ加工機、１またはそれ以上の実施形態の加工プログラム作成方法を実行するレーザ加工システム、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機を示すブロック図である。
【図7】図７は、板金Ｗの板厚と、板金Ｗにレーザビームを照射して板金Ｗを切断するときの加工速度と、レーザ発振器が射出するレーザビームのレーザ出力とに応じた、板金Ｗに反りが発生するまでの時間を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及びレーザ加工機について、添付図面を参照して説明する。
【0015】
図１は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工方法を実行するレーザ加工機、１またはそれ以上の実施形態の加工プログラム作成方法を実行するレーザ加工システム、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機を示すブロック図である。まず、図１を用いて、レーザ加工システムの全体的な構成例を説明する。
【0016】
図１において、ＣＡＤ（Computer Aided Design）機器１０は１または複数のパーツの図形データを作成する。ＣＡＤ機器１０は、板金に１または複数のパーツをネスティングした画像データを作成して、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）機器２０に供給する。ＣＡＤ機器１０は、ＣＡＤプログラムを実行するコンピュータ機器で構成される。ＣＡＭ機器２０は、入力された画像データに基づいて、板金より１または複数のパーツを切断するための加工プログラムを作成する。ＣＡＭ機器２０は、ＣＡＭプログラムを実行するコンピュータ機器で構成される。ＣＡＭ機器２０には、表示部２１及び操作部２２が接続されている。操作部２２は、表示部２１と一体化されたタッチパネルであってもよい。ＣＡＤ機器１０とＣＡＭ機器２０とが１つのコンピュータ機器で構成され、コンピュータ機器がＣＡＤ／ＣＡＭ機器として機能してもよい。
【0017】
レーザ加工機３０は、板金にレーザビームを照射して板金を切断する加工機本体３２と、加工機本体３２を制御するＮＣ（Numerical Control）装置３１と、ＮＣ装置３１に接続された表示部３３及び操作部３４を有する。加工機本体３２はファイバレーザ発振器を含む。操作部３４は、表示部３３と一体化されたタッチパネルであってもよい。ＮＣ装置３１は、ＣＡＭ機器２０によって作成された加工プログラムに基づいて加工機本体３２を制御する。後述するように、ＮＣ装置３１は、ＣＡＭ機器２０によって予め作成された加工プログラムを再構成して、再構成された新たな加工プログラムに基づいて加工機本体３２を制御することがある。
【0018】
ＣＡＭ機器２０によって作成された加工プログラムが図示していないデータベースに記憶され、ＮＣ装置３１がデータベースより加工プログラムを読み出してもよい。
【0019】
図２は、図１におけるＣＡＭ機器２０が作成する加工プログラムの一例を部分的に示す図である。加工プログラムはＧコード等の機械制御コードによって構成されている。図２に示すように、加工プログラムは、パーツＰ０１を加工するためのコード群と、パーツＰ０２を加工するためのコード群とを含む。加工プログラムは、パーツごとにコメントで区切られている。加工プログラムには、各パーツがサブプログラムで表現されていてもよい。
【0020】
以下、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及びレーザ加工機を具体的に説明する。ＮＣ装置３１は１またはそれ以上の実施形態の加工プログラム作成方法を実行する。ＮＣ装置３１は、ＣＡＭ機器２０によって作成された加工プログラムを再構成して、再構成された新たな加工プログラムを作成する。ＮＣ装置３１は、板金の反り量を低減させることができる加工プログラムを作成する加工プログラム作成装置である。１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機は、ＮＣ装置３１が新たな加工プログラムに基づいて板金を加工するよう加工機本体３２を制御するレーザ加工機３０である。１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工方法は、レーザ加工機３０で実行される。
【0021】
ＣＡＭ機器２０が１またはそれ以上の実施形態の加工プログラム作成方法を実行してもよい。ＣＡＭ機器２０は、板金の反り量を低減させることができる加工プログラムを作成する加工プログラム作成装置であってもよい。１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機は、ＮＣ装置３１が、ＣＡＭ機器２０が板金の反り量を低減させるように作成した加工プログラムに基づいて板金を加工するよう加工機本体３２を制御するレーザ加工機３０であってもよい。
【0022】
図３Ａは、１またはそれ以上の実施形態の加工プログラム作成方法で実行される処理を示す部分的なフローチャートである。図３Ｂは、図３Ａに続く部分的なフローチャートである。図４～図２４を参照しながら、１またはそれ以上の実施形態の加工プログラム作成方法が実行する処理を説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、ＮＣ装置３１がコンピュータプログラムを実行することによってなされる処理である。
【0023】
図３Ａにおいて、ＮＣ装置３１は、ステップＳ１にて、加工プログラムに基づいてネスティング画像を作成して、ネスティング画像を表示部３３に表示する。図４は、図１におけるＮＣ装置３１が表示部３３に表示するネスティング画像の一例を示す図である。ネスティング画像は、板金Ｗ（図５及び図６に図示）に複数のパーツがネスティングされた状態を示す描画線分である。図４に示すネスティング画像１０１は、板金Ｗの外形線を示す板金画像Ｗｉに切断すべきパーツを配置した画像である。
【0024】
図４は、板金Ｗより円形のパーツＰ０を１４個作製するネスティング画像を示す図である。各パーツＰ０には後述するジョイントが存在することから、非閉形状の線分で表されている。図４以降の図面において、＃１、＃２…は加工順を示す。図４に示す＃１～＃１４で示す加工順は一例である。板金Ｗより作製するパーツは全て同じ形状、または同じ大きさでなくてもよい。作製するパーツの形状と大きさは任意であり、形状または大きさが異なる複数のパーツの各パーツの個数も任意である。
【0025】
図５は、加工機本体３２が備える加工ヘッド３２１を概念的に示す部分側面図である。加工ヘッド３２１の下端部にはノズル３２２が装着されている。加工ヘッド３２１は、一点鎖線で示すレーザビームをノズル３２２の先端に形成された開口より射出して、板金Ｗを切断する。
【0026】
レーザ加工機３０は、加工ヘッド３２１よりレーザビームを板金Ｗに照射して各パーツＰ０のアプローチＡｐを切断する。続けて、レーザ加工機３０は、各パーツＰ０の外形線に沿って終点Ｅｐまで板金Ｗを切断することによって各パーツＰ０を作製する。アプローチＡｐのパーツＰ０側の端部と、アプローチＡｐと離隔している終点Ｅｐとの間がジョイントとなる。
【0027】
図６は、レーザ加工機３０が１４個のパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断し、各パーツＰ０のジョイントを切断して各パーツＰ０を取り外した状態を示す平面図である。板金Ｗには、１４個のパーツＰ０に対応する１４個の開口ＨＰ０が形成される。このように、板金Ｗから複数のパーツが取り外された後の板金Ｗの端材はスケルトンと称される。
【0028】
図３Ａに戻り、ＮＣ装置３１は、ステップＳ２にて、板金Ｗより複数のパーツを作製するときの加工順と累積加工時間とに基づいて、複数のパーツを複数の加工単位に分割する。
【0029】
Ｅｌｐをレーザビームによる入熱エネルギ、Ｅｃｒを酸化反応によるエネルギとすると、金属加工に必要なエネルギＥｍは式（１）で表すことができる。
Ｅｍ＝Ｅｌｐ＋Ｅｃｒ …（１）
レーザビームによる入熱エネルギＥｌｐは、金属材料へのレーザビームの吸収率Ａと、そのときのレーザビームの加工（切断）への寄与度η、レーザ出力Ｐ（Ｗ（Ｊ／ｓ））の積である式（２）で表すことができる。
Ｅｌｐ＝Ａ×η×Ｐ …（２）
Ｅｍ＝Ｅｌｐ＋Ｅｃｒ …（１）
レーザビームによる入熱エネルギＥｌｐは、金属材料へのレーザビームの吸収率Ａと、そのときのレーザビームの加工（切断）への寄与度η、レーザ出力Ｐ（Ｗ（Ｊ／ｓ））の積である式（２）で表すことができる。
Ｅｌｐ＝Ａ×η×Ｐ …（２）
【0030】
板金Ｗとして鉄系の金属材料を加工するときには、アシストガスとして酸素が用いられるのが一般的である。アシストガスとして酸素が用いられると、板金Ｗの加工時に酸化による反応エネルギが付加される。そのときの単位時間当たりの発熱量Ｑ（Ｊ／ｓ）は式（３）で表すことができる。式（３）において、Ｖはカッティングフロントにおける金属材料の除去体積（ｍｍ３）、ρは材料密度（ｇ／ｍｍ３）、Ｍは原子量（ｇ／ｍｏｌ）、ΔＥは酸化による反応熱（Ｊ／ｓ）、ｔは時間（ｓ）である。
Ｑ＝｛（Ｖ×ρ）／Ｍ｝×（ΔＥ／ｔ） …（３）
Ｑ＝｛（Ｖ×ρ）／Ｍ｝×（ΔＥ／ｔ） …（３）
【0031】
加工中に発生する酸化鉄の大半がＦｅＯである。反応熱ΔＥは酸化鉄ＦｅＯが生成されるときのエネルギ量と等しいとすると、２５７ｋＪ／ｍｏｌとなる。
【0032】
これらを踏まえ、酸化反応によるエネルギＥｃｒは、加工中の溶融金属の割合Ｃ、そのときのレーザビームの加工（切断）への寄与度ε、単位時間当たりの発熱量Ｑの積である式（４）で表すことができる。
Ｅｃｒ＝Ｃ×ε×Ｑ …（４）
Ｅｃｒ＝Ｃ×ε×Ｑ …（４）
【0033】
板金Ｗの反りが大きく発生する板金Ｗに加わるエネルギを１０００ｋＪと想定し、以上の式に基づき、板金Ｗに加わるエネルギが１０００ｋＪに達する時間Ｔ（分）（即ち、板金Ｗに反りが発生するまでの時間）は、式（５）で表すことができる。
Ｔ＝（１００００００／Ｅｍ）／６０ …（５）
Ｔ＝（１００００００／Ｅｍ）／６０ …（５）
【0034】
式（５）に基づき、板厚６．０ｍｍ～２５．０ｍｍの板金Ｗにおける反りが発生するまでの時間は、図７に示すとおりとなる。図７は、板金Ｗの板厚と、板金Ｗにレーザビームを照射して板金Ｗを切断するときの加工速度と、レーザ発振器が射出するレーザビームのレーザ出力とに応じた、板金Ｗに反りが発生するまでの時間を示す表である。図７に示す反りが発生するまでの時間は、理論的な計算値であり、各種の条件で変動する。各種の条件とは、例えば、板金Ｗの材質、または板金Ｗを冷却水で冷却しながら加工するか否か等である。
【0035】
しかしながら、本発明者による検証によって、理論的な計算値と、板金Ｗを図６に示すように加工したときの実際に反りが発生するまでの時間とは大きくは乖離していないことが確認されている。
【0036】
ＮＣ装置３１は、式（５）に基づく計算によって、板金Ｗと板金Ｗを切断するときの条件とに応じて、反りが発生するまでのおおよその時間を求めることができる。ＮＣ装置３１は、板金Ｗと板金Ｗを切断するときの条件とに応じた反りが発生するまでの時間を保持する。
【0037】
ＮＣ装置３１は、１４個のパーツＰ０を、複数のパーツＰ０の累積加工時間が板金Ｗに反りが発生するまでの時間以内となる１群のパーツＰ０を１つの加工単位として、１４個のパーツＰ０を、複数の加工単位に分割する。図８は、１４個のパーツＰ０を４つの加工単位に分割した例を示す図である。図８に示すように、ＮＣ装置３１は、１４個のパーツＰ０を加工単位Ｕ１～Ｕ４の４つの加工単位に分割したとする。加工単位Ｕ１は、加工順＃１～＃３の３つのパーツＰ０よりなる。加工単位Ｕ２は、加工順＃４～＃７の４つのパーツＰ０よりなる。加工単位Ｕ３は、加工順＃８～＃１０の３つのパーツＰ０よりなる。加工単位Ｕ４は、加工順＃１１～＃１４の４つのパーツＰ０よりなる。
【0038】
累積加工時間に基づいて複数のパーツＰ０を複数の加工単位に分割する代わりに、反りが発生する時間から計算した切断経路の長さに基づいて複数のパーツＰ０を複数の加工単位に分割してもよい。オペレータが操作部３４を操作して、累積加工時間に基づいて複数の加工単位に分割したパーツＰ０を変更するとも可能である。同じ板金Ｗを複数枚加工する場合、オペレータが１枚目の板金Ｗの切断加工の反りの状態を確認し、より反りが少なくなるように、２枚目以降の板金Ｗの切断加工の際に加工単位を変更してもよい。
【0039】
オペレータが、表示部３３に表示されているネスティング画像を見ながら操作部３４を操作することによって加工単位を設定してもよいし、複数の加工単位の選択肢の中からいずれかの加工単位を選択してもよい。各加工単位は、加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツＰ０の個数が、板金Ｗに反りが発生するまでの時間以内に加工が完了する個数に設定するのがよい。
【0040】
このように、ＮＣ装置３１が複数のパーツＰ０を複数の加工単位に分割するときに１つの加工単位を決めるための参照値は累積加工時間または経路長さであってもよいし、オペレータが手動で設定した設定値であってもよい。設定値はパーツＰ０の個数であってもよい。パーツＰ０の個数は一定値であってもよいし、切断加工の進行の程度に応じた変動値であってもよい。
【0041】
図３Ａに戻り、ＮＣ装置３１は、ステップＳ３にて、加工プログラムを解析してジョイントの位置を特定する。上記のように、アプローチＡｐと終点Ｅｐの間をジョイントの位置と特定することができる。ジョイントの位置のさらに具体的な特定方法は特許文献２に記載されているので、特定方法の説明を省略する。図９は、図４に示すネスティング画像１０１にＮＣ装置３１が特定したジョイントの位置をマークＪｔで示した状態を示す図である。図９～図１８は、ＮＣ装置３１が表示部３３に表示する画像ではなく、ＮＣ装置３１が実行する内部処理を示す概念図である。
【0042】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ４にて、ジョイントを連結し、ステップＳ５にて、アプローチＡｐと終点Ｅｐを削除する。図１０は、ネスティング画像１０１におけるジョイントを連結した状態のネスティング画像１０２を示す図である。図１１は、ネスティング画像１０２におけるアプローチＡｐと終点Ｅｐを削除した状態のネスティング画像１０３を示す図である。図１１に示すように、各ジョイントを連結し、アプローチＡｐと終点Ｅｐを削除すると、パーツＰ０は円形の外形線で囲まれた閉形状の線分で表される。
【0043】
ところで、図４において、終点Ｅｐから円形のパーツＰ０の法線方向に向かう、アプローチＡｐと平行の所定の長さの逃げが設定されることがある（特許文献２の図７Ｂ参照）。パーツＰ０に逃げが設定されている場合には、ＮＣ装置３１はステップＳ４にてアプローチＡｐと逃げを削除する。
【0044】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ６にて、いずれかの閉形状の線分を選択する。なお、ＮＣ装置３１は、ステップＳ６の処理を２回目以降繰り返すときには、選択済みの閉形状の線分を除く未選択の閉形状の線分の中からいずれかの閉形状の線分を選択する。ＮＣ装置３１は、ステップＳ７にて、選択した閉形状が未判定の閉形状であるか否かを判定する。
【0045】
ステップＳ７にて閉形状の線分が未判定であれば（YES）、ＮＣ装置３１は、ステップＳ８にて、選択した閉形状の線分が他の閉形状の線分の内側に存在するか否かを判定する。選択した閉形状の線分が他の閉形状の線分の内側に存在すれば（YES）、ＮＣ装置３１は、ステップＳ９にて、選択した閉形状の線分を破棄して、処理をステップＳ６に戻す。選択した閉形状の線分が他の閉形状の線分の内側に存在しなければ（NO）、ＮＣ装置３１は、ステップＳ１０にて、選択した閉形状の線分を残して、処理をステップＳ６に戻す。
【0046】
ステップＳ８～Ｓ１０の処理によって、各パーツの閉形状の線分の内側に穴を示す閉形状の線分が存在するときには、穴を示す閉形状の線分が破棄される。また、他のパーツの閉形状の線分の内側にパーツの閉形状の線分が存在するときには、内側に存在するパーツの閉形状の線分が破棄される。
【0047】
パーツＰ０は、内側に穴を示す閉形状の線分もパーツの閉形状の線分も存在しないので、ステップＳ８～Ｓ１０の処理を繰り返しても、図１１に示すネスティング画像１０３のままである。ステップＳ８～Ｓ１０の処理の後、ＮＣ装置３１は、ネスティング画像１０３に基づいて、パーツＰ０の部分を開口にした、図６に示すスケルトンと同様のスケルトン画像を生成してもよい。
【0048】
全ての閉形状の線分の選択が完了すると、ステップＳ７にて選択した閉形状が未判定の閉形状ではない（NO）と判定され、ＮＣ装置３１は、処理を図３ＢのステップＳ１１に移行させる。ネスティング画像１０３は、板金画像Ｗｉ内にパーツＰ０の各外形線で囲まれた閉形状の線分を含む。
【0049】
図３Ｂにおいて、ＮＣ装置３１は、ステップＳ１１にて、閉形状の線分（またはスケルトン画像の開口）を、設定された幅だけ拡大する。図１２は、図１１に示すネスティング画像１０３に一点鎖線で示す拡大された閉形状の線分を付加した状態を示す図である。図１２において、ネスティング画像１０３には拡大された円形の線分ＥＬ０が付加されている。ＮＣ装置３１は、ステップＳ１２にて、拡大された線分に基づいて新たに閉形状の線分を作成する。
【0050】
図１３は、拡大された閉形状の線分に基づいて作成された閉形状の線分（またはスケルトン画像の開口）を含むネスティング画像１０４を示す図である。図１３において、拡大された閉形状の線分ＥＬＰ０が形成されている。閉形状の線分ＥＬＰ０はパーツＰ０の外形線を広げた形状の線分に相当する。拡大されたパーツの閉形状の線分は、隣接する拡大されたパーツの閉形状の線分とは接触しないとする。
【0051】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ１３にて、最終的に残った全ての桟を通るスリット加工経路を作成する。図１４は、図１３に示すネスティング画像１０４に桟を通るスリット加工経路Ｐｓを付加した状態のネスティング画像１０５を示す図である。スリット加工経路Ｐｓは、桟の幅方向の中央、即ち、隣接する２つの線分ＥＬＰ０から等距離となる位置に配置されている。
【0052】
ＮＣ装置３１がパーツＰ０の閉形状の線分を線分ＥＬ０に拡大した上でスリット加工経路Ｐｓを設定するのは次の理由による。パーツＰ０の外形線とスリット加工経路Ｐｓとが近接していると、板金Ｗをスリット加工経路Ｐｓで切断することができないことがある。拡大された閉形状の線分ＥＬＰ０間の桟にスリット加工経路Ｐｓを設定すれば、レーザ加工機３０は板金Ｗをスリット加工経路Ｐｓでほぼ確実に切断することができる。
【0053】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ１４にて、図１４に示すスリット加工経路Ｐｓのうち、１つの加工単位内に存在するスリット加工経路Ｐｓを削除し、異なる加工単位の境界を通るスリット加工経路Ｐｓのみを残す。図１５は、図１４に示すスリット加工経路Ｐｓのうち、異なる加工単位の境界を通るスリット加工経路Ｐｓ０のみとしたネスティング画像１０６を示す図である。
【0054】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ１５にて、各加工単位に隣接するスリット加工経路Ｐｓ０を各加工単位と対応付ける。図１６は、各加工単位に隣接するスリット加工経路Ｐｓ０を各加工単位と対応付けた状態を示すネスティング画像１０７を示す図である。
【0055】
図１６に示すように、ＮＣ装置３１は、加工順＃１～＃３のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）よりなる加工単位Ｕ１に、実線で示すようにスリット加工経路Ｐｓ１を対応付ける。ＮＣ装置３１は、加工順＃４～＃７のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）よりなる加工単位Ｕ２に、一点鎖線で示すようにスリット加工経路Ｐｓ２を対応付ける。ＮＣ装置３１は、加工順＃８～＃１０のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）よりなる加工単位Ｕ３に、破線で示すようにスリット加工経路Ｐｓ３を対応付ける。図１６においては、スリット加工経路Ｐｓ１～Ｐｓ３の区別を容易にするため、互いの線種を分けて表示している。
【0056】
なお、図１５において、ＮＣ装置３１は、２つの加工単位の間に存在するスリット加工経路Ｐｓ０は、加工順の早い方の加工単位に対応付ける。よって、加工単位Ｕ１～Ｕ３にそれぞれスリット加工経路Ｐｓ１～Ｐｓ３が対応付けられる。
【0057】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ１６にて、各スリット加工経路Ｐｓ１～Ｐｓ３の始端側と終端側の端部を所定の距離だけ削除する。所定の距離は一例として１０ｍｍである。図１７は、各スリット加工経路Ｐｓ１～Ｐｓ３の始端側と終端側の端部を所定の距離だけ削除した状態を示すネスティング画像１０８を示す図である。図１７に示すように、スリット加工経路Ｐｓ１～Ｐｓ３は、始端側と終端側の端部が所定の距離だけ削除されてスリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ３’とされる。
【0058】
ｎを２以上の自然数とし、複数のパーツが加工順にｎ個の加工単位に分割されているとする。各加工単位は１またはそれ以上のパーツを含む。このとき、ｎ個の加工単位のうちの最後に加工される加工単位を除く（ｎ－１）個の加工単位にスリット加工経路が対応付けられることになる。即ち、スリット加工経路は（ｎ－１）個となる。ネスティング画像１０８における最終的な（ｎ－１）個のスリット加工経路は、板金Ｗの端部から所定の距離だけ板金Ｗを切断せず、他のスリット加工経路と連結していないスリット加工経路である。
【0059】
レーザ加工機３０には、板金Ｗを支持する支持テーブルに支持テーブルと板金Ｗとを一体的に固定する複数のクランプが設けられていることがある。板金Ｗの端部から所定の距離だけ板金Ｗを切断しないスリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ３’とするのは、クランプによって板金Ｗを把持して板金Ｗのずれが抑え、板金Ｗがずれることによる寸法精度の悪化を防ぐためである。例えば、スリット加工によって分離される加工単位の部分がクランプによって把持されている場合は、板金Ｗの端部の非切断の部分を残さず、端部まで板金Ｗを切断することも可能である。
【0060】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ１７にて、１４個のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）とスリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ３’の加工順を設定する。ＮＣ装置３１は、各加工単位Ｕ１～Ｕ３の直後に各スリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ３’の加工が実行されるように加工順を設定する。図１８は、ＮＣ装置３１が設定した、１４個のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）とスリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ３’に加工順を設定したネスティング画像１０９を示す図である。ＮＣ装置３１は、加工順＃１～＃３のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）の次にスリット加工経路Ｐｓ１’を加工順＃４に設定する。その結果、ＮＣ装置３１は、当初加工順＃４～＃７であったパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）を加工順＃５～＃８に繰り下げ、次にスリット加工経路Ｐｓ２’を加工順＃９に設定する。
【0061】
また、ＮＣ装置３１は、当初加工順＃８～＃１０であったパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）を加工順＃１０～＃１２に繰り下げ、次にスリット加工経路Ｐｓ３’を加工順＃１３に設定する。最後に、ＮＣ装置３１は、当初加工順＃１１～＃１４であったパーツＰ０を加工順＃１４～＃１７に繰り下げる。
【0062】
ＮＣ装置３１がステップＳ１７にて１４個のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）とスリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ３’の加工順を設定した後に、オペレータが操作部３４を操作して、スリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ３’のうちの少なくとも１つのスリット加工経路の位置を変更してもよい。オペレータがスリット加工経路の位置を変更すると、少なくとも２つの加工単位が変更される。スリット加工経路の位置の変更による加工単位の変更（変更）も、オペレータが加工単位を手動で設定した設定値に相当する。なお、スリット加工経路の位置を変更すると、加工順を設定し直す必要がある。
【0063】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ１８にて、加工プログラムを再構成して、再構成された新たな加工プログラムを作成して処理を終了させる。図１９は、ＮＣ装置３１が図１８に示す加工順に基づいて再構成した新たな加工プログラムによるネスティング画像１１０を示す図である。
【0064】
ＮＣ装置３１が新たに作成した加工プログラムに基づいて板金Ｗを加工するようレーザ加工機３０（加工機本体３２）を制御すると、レーザ加工機３０は次のように板金Ｗを加工する。レーザ加工機３０は、板金Ｗにネスティングされている複数のパーツのうちの１またはそれ以上のパーツを第１の加工単位としてレーザビームの照射により切断する。レーザ加工機３０は、第１の加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツと、板金Ｗにネスティングされている複数のパーツのうちの未加工のパーツとの間の桟を、板金Ｗの端部から所定の距離だけ板金Ｗを切断しない状態でレーザビームの照射により切断して、その桟にスリットを形成する。レーザ加工機３０は、未加工のパーツのうちの１またはそれ以上のパーツを第２の加工単位としてレーザビームの照射により切断する。
【0065】
このとき、第１及び第２の加工単位の各加工単位に含まれるパーツの個数を、各加工単位に含まれる１またはそれ以上のパーツの累積加工時間が予め設定された累積加工時間以内となるように設定するのがよい。予め設定された累積加工時間は、板金Ｗに反りが発生するまでの時間以内に設定するのがよい。
【0066】
より具体的に説明すると、まず、レーザ加工機３０は、加工順＃１～＃３の３つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断する。すると、板金Ｗに反りが発生するまでの時間に近い累積加工時間が経過している。レーザ加工機３０は、加工順＃４のスリット加工経路Ｐｓ１’を切断して、板金Ｗにスリットを形成する。これにより、板金Ｗの反りが軽減または防止される。板金Ｗの端部を切り残して加工順＃１～＃３の３つのパーツＰ０の領域を完全に切断しないようにすることによって、板金Ｗの位置ずれ等の不具合が防止される。
【0067】
次に、レーザ加工機３０は、加工順＃５～＃８の４つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断する。すると、板金Ｗに反りが発生するまでの時間に近い累積加工時間が経過している。レーザ加工機３０は、加工順＃９のスリット加工経路Ｐｓ２’を切断して、板金Ｗにスリットを形成する。これにより、板金Ｗの反りが軽減または防止され、板金Ｗの位置ずれ等の不具合が防止される。
【0068】
続けて、レーザ加工機３０は、加工順＃１０～＃１２の３つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断する。すると、板金Ｗに反りが発生するまでの時間に近い累積加工時間が経過している。レーザ加工機３０は、加工順＃１３のスリット加工経路Ｐｓ３’を切断して、板金Ｗにスリットを形成する。これにより、板金Ｗの反りが軽減または防止され、板金Ｗの位置ずれ等の不具合が防止される。最後に、レーザ加工機３０は、加工順＃１４～＃１７の４つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断する。
【0069】
以上のようにして、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及びレーザ加工機によれば、板金Ｗの反り量を低減させることができる。板金Ｗの反り量が低減するので、板金Ｗを切断して作製するパーツの寸法精度の低下、及び構成部品が板金に衝突する不具合を低減させることができる。
【0070】
図２０は、１４個のパーツＰ０を５つの加工単位に分割した例を示す図である。図２０において、加工単位Ｕ１は、加工順＃１～＃３の３つのパーツＰ０よりなる。加工単位Ｕ２は、加工順＃４～＃６の３つのパーツＰ０よりなる。加工単位Ｕ３は、加工順＃７及び＃８の２つのパーツＰ０よりなる。加工単位Ｕ４は、加工順＃９及び＃１０の２つのパーツＰ０よりなる。加工単位Ｕ５は、加工順＃１１～＃１４の４つのパーツＰ０よりなる。
【0071】
ＮＣ装置３１は、ステップＳ１５にて、各加工単位に隣接するスリット加工経路Ｐｓ０を各加工単位と対応付ける。図２１は、図２０に示すように１４個のパーツＰ０が５つの加工単位に分割された場合における、各加工単位に隣接するスリット加工経路Ｐｓ０を各加工単位と対応付けた状態を示すネスティング画像１０７を示す図である。
【0072】
図２１に示すように、ＮＣ装置３１は、加工順＃１～＃３のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）よりなる加工単位Ｕ１に、実線で示すようにスリット加工経路Ｐｓ１を対応付ける。ＮＣ装置３１は、加工順＃４～＃６のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）よりなる加工単位Ｕ２に、一点鎖線で示すようにスリット加工経路Ｐｓ２を対応付ける。ＮＣ装置３１は、加工順＃７及び＃８のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）よりなる加工単位Ｕ３に、点線で示すようにスリット加工経路Ｐｓ３を対応付ける。ＮＣ装置３１は、加工順＃９及び＃１０のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）よりなる加工単位Ｕ４に、破線で示すようにスリット加工経路Ｐｓ４を対応付ける。
【0073】
図２１に示す例では、スリット加工経路Ｐｓ１～Ｐｓ４によって、加工順＃７及び＃８のパーツＰ０を囲む閉経路が形成されている。
【0074】
図２２は、各スリット加工経路Ｐｓ１～Ｐｓ４の始端側と終端側の端部を所定の距離だけ削除した状態を示すネスティング画像１０８を示す図である。図２２に示すように、スリット加工経路Ｐｓ１～Ｐｓ４は、始端側と終端側の端部が所定の距離だけ削除されてスリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ４’とされる。スリット加工経路Ｐｓ３は両端部が所定の距離だけ削除されて、スリット加工経路Ｐｓ１’及びＰｓ２’から離れたスリット加工経路Ｐｓ３’とされている。
【0075】
図２３は、ＮＣ装置３１が設定した、１４個のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）とスリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ４’に加工順を設定したネスティング画像１０９を示す図である。１４個のパーツＰ０（線分ＥＬＰ０）とスリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ４’に加工順は、図２３に示すとおりとなる。図２４は、ＮＣ装置３１が図２３に示す加工順に基づいて再構成した新たな加工プログラムによるネスティング画像１１０を示す図である。
【0076】
レーザ加工機３０は、加工順＃１～＃３の３つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断した後、加工順＃４のスリット加工経路Ｐｓ１’を切断して、板金Ｗにスリットを形成する。レーザ加工機３０は、加工順＃５～＃７の３つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断した後、加工順＃８のスリット加工経路Ｐｓ２’を切断して、板金Ｗにスリットを形成する。
【0077】
続けて、レーザ加工機３０は、加工順＃９及び＃１０の２つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断した後、加工順＃１１のスリット加工経路Ｐｓ３’を切断して、板金Ｗにスリットを形成する。レーザ加工機３０は、加工順＃１２及び＃１３の２つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断した後、加工順＃１４のスリット加工経路Ｐｓ４’を切断して、板金Ｗにスリットを形成する。最後に、レーザ加工機３０は、加工順＃１５～＃１８の４つのパーツＰ０を作製するよう板金Ｗを切断する。
【0078】
以上の１またはそれ以上の実施形態においては、ＮＣ装置３１が、ＣＡＭ機器２０によって作成された加工プログラムを再構成して、再構成された新たな加工プログラムを作成している。ＮＣ装置３１は、新たな加工プログラムに基づいて板金Ｗを加工するよう加工機本体３２を制御する。
【0079】
ＣＡＭ機器２０が、スリット加工経路Ｐｓ１’～Ｐｓ３’またはＰｓ１’～Ｐｓ４’を予め設定した加工プログラムを作成してもよい。この場合、ＮＣ装置３１は、ＣＡＭ機器２０が作成した加工プログラムに基づいて板金Ｗを加工するよう加工機本体３２を制御する。具体的には、ＣＡＭ機器２０はネスティング画像を作成すると共に複数のパーツの加工順を設定する。複数のパーツの加工順を設定したら、ＣＡＭ機器２０は、複数のパーツＰ０の累積加工時間等の条件に基づき板金Ｗに反りが発生するまでの時間以内となる１群のパーツＰ０を１つの加工単位として、複数のパーツを複数の加工単位に分割する。以降の処理は、図３Ａ及び図３Ｂと同様であり、ステップＳ１８では、新規に加工プログラムが作成される。
【0080】
本発明は以上説明した１またはそれ以上の実施形態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変更可能である。
【符号の説明】
【0081】
１０ ＣＡＤ機器
２０ ＣＡＭ機器
２１，３３ 表示部
２２，３４ 操作部
３０ レーザ加工機
３１ ＮＣ装置
３２ 加工機本体
３２１ 加工ヘッド
３２２ ノズル
Ｗ 板金
２０ ＣＡＭ機器
２１，３３ 表示部
２２，３４ 操作部
３０ レーザ加工機
３１ ＮＣ装置
３２ 加工機本体
３２１ 加工ヘッド
３２２ ノズル
Ｗ 板金
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】