(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザを出力するレーザ発振装置と、
前記レーザ発振装置から出力される前記パルスレーザをワークのレーザ光照射面まで伝送する伝送光学系と、
前記パルスレーザのレーザパワーを測定するパワー測定装置と、
前記レーザ発振装置の発振能力範囲内かつ前記パワー測定装置のパワー測定能力範囲内で前記パワー測定装置および前記ワークに前記パルスレーザが照射されるよう、前記パワー測定装置および前記ワークへのそれぞれのパルス照射パターンを、前記ワークのレーザ加工条件に基づいてそれぞれ算出する演算部と、
前記パルス照射パターンに従って前記レーザ発振装置を制御するとともに、前記パワー測定装置が測定したレーザパワーを用いて算出された１ショット当りの前記パルスレーザのパルスエネルギーが予め設定した所定範囲内である場合に前記ワークのレーザ加工を行う制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
前記ワークへの所定数の穴あけ加工時間であるビームオン時間と、前記所定数の穴あけ加工後に所定時間レーザ発振を休止する時間である休止時間と、を合わせた時間での単位時間当たりのパルス照射数である平均周波数の最大値として、
前記レーザ発振装置が発振可能な第１の最大平均周波数と、
前記レーザ発振装置によるパルス照射において前記休止時間をゼロと仮定した場合の第２の最大平均周波数と、
前記パワー測定装置に設定してあるパワーレンジで許容できる第３の最大平均周波数と、
をそれぞれ算出し、前記第１〜第３の最大平均周波数の中から最小の最大平均周波数を用いて前記パルス照射パターンを算出することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記パワー測定装置は、前記ワークにレーザ加工を行う際の位置で前記パルスレーザのレーザパワーを測定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記伝送光学系は、前記パルスレーザの空間分布形状を整形するマスクを有し、
前記パルスレーザは、前記マスクで空間分布形状が整形された後、前記パワー測定装置および前記ワークに照射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記パワー測定装置は、測定パワーレンジが複数段階に切替え可能なように構成され、予想されるレーザパワーの大きさに基づいて、前記測定パワーレンジを切替えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記パワー測定装置が測定したレーザパワーを単位時間当たりのパルス照射数で除算することによって前記１ショット当りのパルスエネルギーを算出し、
前記制御装置は、前記演算部が算出したパルスエネルギーが予め設定した所定範囲内である場合に前記ワークのレーザ加工を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザを用いてワークをレーザ加工するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスレーザを用いてワークをレーザ加工するレーザ加工装置は、パルスエネルギーや１穴当たりのバーストショット（パルスショット）数などの種々の加工条件に従ってワークを加工する。このようなレーザ加工装置は、安定したレーザ加工を行うために、適切な周波数のパルスレーザを用いる必要がある。このため、レーザ加工装置がレーザ加工を行う際には、パルスエネルギーを正確に測定し、正確に測定したパルスエネルギーに基づいて、レーザ発振装置の出力調整を行っておく必要がある。【０００３】
例えば、特許文献１に記載のエネルギー測定方法では、パルスレーザを数ショット発振しては休止することにより、パルスレーザを間欠的に発振している。そして、レーザ発振器の出力パルスのエネルギーを測定する際に、１ショット当りのパルスエネルギーＥを、発振器の出力パワーＰ、発振周波数ｆ、発振時間Ｔ１、休止時間Ｔ２を用いて、Ｅ＝（Ｐ／ｆ）×｛Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）｝により算出している。【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９０７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、レーザ発振装置の能力範囲内で動作条件（発振デューティ比）を設定しており、エネルギー測定装置側の能力を考慮していない。このため、エネルギー測定装置の測定能力以上のビーム照射によってエネルギー測定装置が破損する場合があるという問題があった。【０００６】
また、エネルギー測定装置側の能力を考慮せずレーザ発振装置の動作条件を決定すると、分解能が小さなところでのエネルギー測定によって測定精度不良が発生する場合がある。また、レーザ発振装置が出力するパルスレーザの周波数特性には、時間応答が異なる種々の現象があるにも関わらず、上記従来の技術では１つの現象しか加味できないのでエネルギーの測定精度が悪かった。このように、パルスエネルギーの測定精度が悪い場合には、レーザ発振装置の出力調整を正確に行うことができず、この結果レーザ加工される穴の品質に差が生じるという問題があった。【０００７】
また、１台のレーザ加工装置でワークの幅広い加工を行う場合には、ワーク上に種々の出力パワーでパルスレーザが照射される。このため、ワークを幅広く加工するためには、エネルギー測定装置として、ワーク照射面上で測定できる出力パワーレンジ幅が広いものを用いる必要があるが、このようなエネルギー測定装置は高価であるという問題があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パワーメータの破損を防止しつつ加工品質の安定したレーザ加工を安価に行うことができるレーザ加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、パルスレーザを出力するレーザ発振装置と、前記レーザ発振装置から出力される前記パルスレーザをワークのレーザ光照射面まで伝送する伝送光学系と、前記パルスレーザのレーザパワーを測定するパワー測定装置と、前記レーザ発振装置の発振能力範囲内かつ前記パワー測定装置のパワー測定能力範囲内で前記パワー測定装置および前記ワークに前記パルスレーザが照射されるよう、前記パワー測定装置および前記ワークへのそれぞれのパルス照射パターンを、前記ワークのレーザ加工条件に基づいてそれぞれ算出する演算部と、前記パルス照射パターンに従って前記レーザ発振装置を制御するとともに、前記パワー測定装置が測定したレーザパワーを用いて算出された１ショット当りの前記パルスレーザのパルスエネルギーが予め設定した所定範囲内である場合に前記ワークのレーザ加工を行う制御装置と、を備え、前記演算部は、前記ワークへの所定数の穴あけ加工時間であるビームオン時間と、前記所定数の穴あけ加工後に所定時間レーザ発振を休止する時間である休止時間と、を合わせた時間での単位時間当たりのパルス照射数である平均周波数の最大値として、前記レーザ発振装置が発振可能な第１の最大平均周波数と、前記レーザ発振装置によるパルス照射において前記休止時間をゼロと仮定した場合の第２の最大平均周波数と、前記パワー測定装置に設定してあるパワーレンジで許容できる第３の最大平均周波数と、をそれぞれ算出し、前記第１〜第３の最大平均周波数の中から最小の最大平均周波数を用いて前記パルス照射パターンを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レーザ発振装置の発振能力範囲内かつパワー測定装置のパワー測定能力範囲内でパルスレーザが照射されるようパルス照射パターンを算出するので、パワーメータの破損を防止しつつ加工品質の安定したレーザ加工を安価に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、周波数によってパルスエネルギーが変化する現象を説明するための図である。
【図３】図３は、周波数によってパルスエネルギーが変化する現象を説明するための図である。
【図４】図４は、周波数によってパルスエネルギーが変化する現象を説明するための図である。
【図５】図５は、周波数によってパルスエネルギーが変化する現象を説明するための図である。
【図６】図６は、周波数特性の時間応答の違いを説明するための図である。
【図７】図７は、レーザ加工装置がワークに照射するパルスレーザのパルス照射パターンの一例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１２】
１  レーザ発振装置
２  伝送光学系
３  マスク
４  ワーク
５  パワーメータ
６  制御装置
７  演算部
８  Ｉ／Ｆ部
９  ワークテーブル
１０  レーザ加工装置
Ｆｇ  平均周波数
Ｆｍ＿ａｖｅ  平均位置決め周波数
Ｆｐ  バースト周波数
Ｎｇ  パルス群数
Ｎｐ  バーストショット数
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。レーザ加工装置１０は、レーザ発振装置１、伝送光学系２、ワークテーブル９、パワーメータ（パワー測定装置）５、制御装置６、演算部７、Ｉ／Ｆ（インターフェース）部８を備えて構成されている。【００１５】
レーザ発振装置１は、レーザ光をパルス発振してパルスレーザを伝送光学系２へ送る。伝送光学系２内には、パルスレーザの空間分布形状を整形するためのマスク３が配置されている。伝送光学系２は、レーザ発振装置１から出力されるパルスレーザを、マスク３やＡＱなどのスイッチング素子を用いてレーザ加工に適したビーム条件（空間分布形状や出力時間波形）に整形するとともに、整形したパルスレーザをワークテーブル９側へ伝送する。【００１６】
ワークテーブル９は、レーザ加工の対象となるワーク４を載置し、パワーメータ５は、ワークテーブル９上のワーク照射面位置（ワーク４がレーザ照射される位置）でのレーザ出力（パルスレーザの平均出力パワーＰ）を測定する。これにより、本実施の形態のレーザ加工装置１０は、マスク３を通過した後の実際にワーク４上に照射されるパルスレーザの平均出力パワーＰを測定する構成となっている。ここでのパルスレーザの平均出力パワーＰは、ワーク照射面位置に照射される複数のパルスのパワーの平均である。
【００１７】
演算部７は、Ｉ／Ｆ部８に入力された加工条件に基づいて、パワーメータ５の測定能力などを考慮して、後述のパルス照射パターン（ビームオン時間Ｔｏｎやビームの休止時間Ｔｏｆｆなど）を演算する。また、演算部７は、パワーメータ５の測定能力などを考慮して、単位時間当たりのパルス照射数（後述のパルス平均周波数＜ｆ＞）を決定する。また、演算部７は、パワーメータ５に接続されており、パワーメータ５が測定した平均出力パワーＰとパルス平均周波数＜ｆ＞を用いて、１ショット当りの平均パルスエネルギーＥを算出する。具体的には、Ｅ＝Ｐ／＜ｆ＞によって１ショット当りの平均パルスエネルギーＥが算出される。演算部７は、演算したパルス照射パターンを制御装置６に送る。【００１８】
Ｉ／Ｆ部８は、レーザ加工装置１０と作業者との間のインターフェース（情報の入出力部）であり、マウス、キーボードなどを備えて構成されている。Ｉ／Ｆ部８へは、加工条件などが入力され、Ｉ／Ｆ部８は、入力された加工条件を制御装置６や演算部７に送る。【００１９】
制御装置６は、Ｉ／Ｆ部８から送られてきた加工条件や演算部７が演算したパルス照射パターンに基づいて、レーザ発振装置１、伝送光学系２、ワークテーブル９、パワーメータ５、演算部７、Ｉ／Ｆ部８を制御する。【００２０】
レーザ加工装置１０は、上述した構成により、パワーメータ５の測定能力に応じたパルスレーザをパワーメータ５に照射できるよう、レーザ発振装置１のレーザ発振や伝送光学系２を制御する。【００２１】
レーザ加工装置１０は、ワーク照射面上でのパルスエネルギーを、レーザ加工を行なう際の加工条件として用いる。例えば、ワーク４への穴あけ加工を行う場合、レーザ加工装置１０は、ワークテーブル９の移動や、伝送光学系２に配置された高速移動できる偏向装置（図示しないガルバノミラーなど）の動作によって、任意のパターン位置を穴加工する。このときのパルス照射パターン（照射スケジュール）は、穴加工位置の間隔や偏向装置の位置移動速度などによって不特定の時間間隔を有している。したがって、レーザ加工装置１０は、穴あけ加工に用いる装置（レーザ発振装置１や伝送光学系２など）、パルスレーザによる穴あけ位置、パワーメータ５の測定能力などの種々の情報に基づいて、レーザ加工時の適切なパルス照射パターンを決定する。【００２２】
ところで、ワーク照射面上でのパルスエネルギーは安定していることが望ましいが、実際には周波数によって僅かに変化する場合がある。特に、伝送光学系２がマスク３などの空間分布形状を整形する光学系を有している場合、ワーク照射面上でのパルスエネルギーは、周波数による出力変化を多く受けやすい。このように、パルスレーザによってワーク４を加工する場合、周波数特性の時間応答が種々変化する場合がある。このため、周波数特性の時間応答の違いが原因でパルスエネルギーが変化する場合がある。【００２３】
ここで、周波数の違いによってパルスエネルギーが変化する現象（時間応答の違いに起因するパルスエネルギー出力の変化）について説明する。図２〜図５は、周波数によってパルスエネルギーが変化する現象を説明するための図である。【００２４】
図２に示すように、レーザ発振装置１から出力されるレーザ光のビームポインティング（指向方向）が変化する場合がある。この場合に、周波数が低周波数であればマスク３の略中心をパルスレーザが通過するのに対し、周波数が高周波数であればマスク３の中心からずれた位置をパルスレーザが通過する。パルスレーザがマスク３の中心からずれた位置を通過する場合、マスク３の略中心をパルスレーザが通過する場合よりも、マスク３を通過するパルスレーザの光量が少なくなる。このため、マスク３を用いた場合に、高周波数のパルスレーザが照射されると、低周波数の場合よりもワーク照射面上でのパルスエネルギーが低くなる（ワーク照射面への照射エネルギーが出力低下する）。
【００２５】
また、図３に示すように、レーザ発振装置１から出力するビームモード形状（モード次数）が変化する場合がある。この場合、高周波数の時は低周波数の時よりもワーク照射面上でのパルスエネルギーが低くなる。【００２６】
また、図４に示すように、レーザ発振装置１から出力されるパルスレーザのビーム径が変化する場合や、伝送光学系２の中でパルスレーザのビーム径が変化する場合がある。この図４の場合、高周波数の時は低周波数の時よりもワーク照射面上でのパルスエネルギーが高くなる（出力上昇する）。【００２７】
また、図５に示すように、伝送光学系２の中でビームモード形状が変化する場合がある。例えば、トップハット型に整形されたビームが用いられる場合に、パルスレーザが高周波数になることによってビームのプロファイル形状がトップハット型から崩れる場合がある。この場合、高周波数の時は低周波数の時よりもワーク照射面上でのパルスエネルギーが低くなる。【００２８】
図６は、周波数特性の時間応答の違いを説明するための図である。図６の特性Ｘ１は、周波数特性がない理想的な装置での特性であり、ワーク照射面上でのパルスエネルギー（出力）が時間的に変化しない場合を示している。【００２９】
また、特性Ｘ２は、高周波数でパルスレーザ加工する場合の特性であり、ワーク照射面上でのパルスエネルギーの時間変化が極端に早く、そのまま安定する場合を示している。特性Ｘ２は、例えば、レーザ発振装置１が３軸直交型ＣＯ２レーザ発振器であり、前パルス放電の影響などを受けた場合などの特性である。【００３０】
また、特性Ｘ３は、高周波数でパルスレーザ加工する場合の特性であり、ワーク照射面上でのパルスエネルギーの時間変化が比較的早く、所定時間の経過後に安定する場合を示している。特性Ｘ３は、例えば、光共振器の熱歪などによって軸移動などが起こった場合の特性である。【００３１】
また、特性Ｘ４は、高周波数でパルスレーザ加工する場合の特性であり、ワーク照射面上でのパルスエネルギーの時間変化が比較的緩やかで、所定時間の経過後に安定する場合を示している。特性Ｘ４は、例えば、光学部品の熱レンズの影響などを受けた場合の特性である。【００３２】
このように、周波数による出力変化の原因は、レーザ発振装置１および伝送光学系２に存在するので、本実施の形態のレーザ加工装置１０は、平均出力パワーＰの測定をワーク照射面上（伝送光学系２よりも後段）で行う。【００３３】
図６で説明したように、パルスレーザによってワーク４を加工する場合、周波数特性の時間応答が種々変化する場合がある。例えば、レーザ加工をバーストショットによって行う場合、１発目のパルスレーザは、周波数の影響を受けていないパルスエネルギー出力で照射される。ところが、２発目以降のパルスレーザは、パルスレーザの周波数の影響を受けたパルスエネルギー出力で照射される。
【００３４】
図７は、レーザ加工装置が照射するパルスレーザのパルス照射パターンの一例を示す図である。図７では、実加工でのパルス照射パターンではなく、実加工を模擬した平均的なパルス照射パターンを示している。バースト周波数は、加工条件によって決定されるが、ガルバノ周波数は実際の穴位置によって様々であり、本実施の形態では使用される平均周波数をエネルギー照射時のパルス照射パターンとして用いる。なお、図７に示したパルス照射パターンによって実加工を行うわけではない。レーザ加工装置１０は、バースト加工によってワーク４に複数の穴あけ加工を行う。バースト加工は、１つの加工穴に複数ショットのパルスレーザを照射し、その後、次の加工穴に移動して複数ショットのパルスレーザを照射するという処理を繰り返す加工方法である。図７では、バースト加工時のパルス照射パターンを示しており、バースト加工時の１穴へのショット数（以下、バーストショット数Ｎｐという）が３ショットである場合を示している。【００３５】
ワーク４へ所定数の穴あけ加工を行う間にワーク４の１穴に照射されるパルス群（３ショット）の組数がパルス群数Ｎｇ（穴数）である。休止時間Ｔｏｆｆまでの間にワーク４へ照射される総ショット数は、パルス群数Ｎｇにバーストショット数Ｎｐを乗じた値となる。【００３６】
レーザ加工装置１０がバースト加工時に照射するパルスレーザの１ショット分の照射時間における周波数がバースト周波数Ｆｐである。また、１つの加工穴に対してレーザ加工装置１０が照射するパルスレーザの平均値が１穴毎の平均周波数（ガルバノ周波数）Ｆｇである。１穴毎の平均周波数Ｆｇは、１つの加工穴にパルスレーザを照射する時間と次の加工穴への移動時間（ガルバノスキャナ、ガルバノミラーを動作させる時間）とを合わせた時間（１穴当たりの加工時間）でのパルスレーザの周波数である。
【００３７】
平均位置決め周波数Ｆｍ＿ａｖｅは、加工穴への照射位置を位置決めする際の周波数であり、ガルバノスキャナやガルバノミラーによる単位時間当たりの位置決め可能回数の平均値である。平均位置決め周波数Ｆｍ＿ａｖｅは、実加工における平均周波数であってもよいし、他の方法によって算出した周波数であってもよい。本実施の形態では、平均位置決め周波数Ｆｍ＿ａｖｅを、後述の最大位置決め周波数Ｆｍ＿ｍａｘの半分とする。最大位置決め周波数Ｆｍ＿ｍａｘは、加工穴への照射位置を位置決めする際の周波数であり、ガルバノスキャナやガルバノミラーによる単位時間当たりの位置決め可能回数の最大値である。【００３８】
レーザ加工装置１０は、パワーメータ５が平均出力パワーＰを安定して測定できるよう、必要に応じてレーザ発振装置１を所定のタイミングで所定時間（休止時間Ｔｏｆｆ）だけ休止させている。レーザ発振装置１を休止させる必要がある場合、レーザ発振装置１は、ワーク４へ所定数の穴あけ加工を行った後、休止時間Ｔｏｆｆだけパルスレーザの発振を停止する。【００３９】
ワーク４への所定数の穴あけ加工時間（ビームオン時間Ｔｏｎ）と休止時間Ｔｏｆｆとを合わせた時間での周波数がパルス平均周波数＜ｆ＞である。換言すると、パルス照射パターン（パルス平均周波数＜ｆ＞）は、バースト加工時の１穴分の照射時間における周波数（バースト周波数Ｆｐ）と、照射の位置移動に伴う速度を想定した１穴毎の平均周波数Ｆｇと、パワーメータ５を保護するための休止時間Ｔｏｆｆと、によって決まるパルス周波数の平均値である。本実施の形態では、このパルス照射パターンを１つのパターンとしてパワーメータ５に繰返し照射することで、平均出力パワーＰを測定する。
【００４０】
演算部７は、パルス照射の平均周波数(単位時間当たりのパルス照射数)をパルス平均周波数＜ｆ＞とした場合の、１ショット当りの平均パルスエネルギーＥを式（１）によって算出する。式（１）でのＰは、パワーメータ５によって測定される平均出力パワーＰである。
Ｅ＝Ｐ／＜ｆ＞・・・（１）【００４１】
これにより、パルス照射パターンでの平均パルスエネルギーＥを容易に測定することができる。レーザ加工装置１０は、パルス平均周波数＜ｆ＞でのレーザ加工を繰り返すことによってワーク４のレーザ加工を行う。本実施の形態では、レーザ加工装置１０の演算部７が、ワーク４の加工条件に基づいて、エネルギー測定に最適なパルス平均周波数＜ｆ＞を算出する。【００４２】
つぎに、実施の形態１に係るレーザ加工装置の動作手順について説明する。図８および図９は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。図８および図９は、レーザ加工装置１０に入力される加工条件に基づいたパルス平均周波数＜ｆ＞の算出処理手順および平均パルスエネルギーＥの測定処理手順を示している。【００４３】
パルス平均周波数＜ｆ＞を算出する際には、Ｉ／Ｆ部８を介して制御装置６に加工条件が入力される（ステップＳ１０）。この加工条件は、作業者が入力してもよいし、他の装置から受信してもよい。加工条件は、例えば投入電力などに依存するレーザ発振条件（パルス幅Ｗｄや電流値Ｉｐなど）、加工基準エネルギー（１ショット当たりの基準となるパルスエネルギー）Ｅｓｔ、バースト加工時の１穴へのバーストショット数Ｎｐ、バースト加工時のバースト周波数Ｆｐなどである。本実施の形態では、加工条件の一例が、パルス幅Ｗｄ＝１０μｓ、加工基準エネルギーＥｓｔ＝１０ｍＪ、バーストショット数Ｎｐ＝３ショット、バースト周波数Ｆｐ＝１００００Ｈｚである場合について説明する。【００４４】
制御装置６へ加工条件が入力された後、演算部７は、加工条件などを用いてレーザ発振装置１の最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１を算出する（ステップＳ２０）。レーザ発振装置１の最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１は、レーザ発振装置１が発振可能な最大の平均周波数であり、例えば最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１＝３０００Ｈｚである。最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１は、レーザ発振装置１の最大投入電力、１ショットに投入する電力（パルス幅Ｗｄや電流値Ｉｐなど）、光学部品への負荷などから求められる。レーザ発振装置１が発振可能な周波数は加工毎に異なるものであるので、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１は、レーザ発振装置１が加工毎に発振可能な周波数を平均したもののうちの最大値である。
【００４５】
この後、演算部７は、最初の加工条件判定として、レーザ発振装置１の能力（レーザ発振装置１の最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１）やレーザ加工装置１０の能力などに基づいて、入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作可能か否か（加工条件が適切か否か）を判定する（ステップＳ３０）。【００４６】
入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作できない場合（ステップＳ３０、ＮＧ）、演算部７は、入力された加工条件を拒否する（ステップＳ４０）。具体的には、レーザ加工装置１０の性能以上の加工条件や、レーザ発振装置１の性能以上の加工条件が入力された場合には、演算部７が入力された加工条件を拒否する。これにより、制御装置６は、入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作できないことをＩ／Ｆ部８から作業者に通知する。この後、制御装置６に加工条件が再入力される（ステップＳ１０）。入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作可能と演算部７が判断するまで、レーザ加工装置１０はステップＳ１０〜Ｓ３０の処理を繰り返す。【００４７】
入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作できる場合（ステップＳ３０、ＯＫ）、演算部７は、平均位置決め周波数Ｆｍ＿ａｖｅ、バースト周波数Ｆｐ、パルス幅Ｗｄ、バーストショット数Ｎｐを用いて１穴毎の平均周波数Ｆｇを算出する（ステップＳ５０）。前述したように、平均位置決め周波数Ｆｍ＿ａｖｅを、例えば最大位置決め周波数Ｆｍ＿ｍａｘの半分とする。【００４８】
最大位置決め周波数Ｆｍ＿ｍａｘがＦｍ＿ｍａｘ＝２０００Ｈｚである場合、Ｆｍ＿ａｖｅ＝２０００Ｈｚ／２＝１０００Ｈｚとなる。演算部７は、式（２）を用いて１穴毎の平均周波数Ｆｇを算出する。
Ｆｇ＝１／｛（Ｎｐ−１）／Ｆｐ＋Ｗｄ＋（１／Ｆｍ＿ａｖｅ）｝・・・（２）
この式（２）を用いると、１穴毎の平均周波数Ｆｇは、Ｆｇ＝１／{（３−１）／１００００＋０．００００１＋（１／１０００）}＝８２６Ｈｚとなる。【００４９】
つぎに、演算部７は、レーザ発振装置１がパルス群の発振を繰り返した場合の最大平均周波数Ｆｍａｘ＿２を算出する（ステップＳ６０）。具体的には、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿２は、Ｆｍａｘ＿２＝Ｆｇ×Ｎｐ＝２４７８Ｈｚである。【００５０】
また、演算部７は、レーザ加工装置１０に設定してあるパワーレンジで許容できる最大平均周波数Ｆｍａｘ＿３を算出する（ステップＳ７０）。この最大平均周波数Ｆｍａｘ＿３は、パワーレンジの上限出力ＰＷＲ＿ｍａｘと加工基準エネルギーＥｓｔとを用いて算出される。パワーレンジの上限出力ＰＷＲ＿ｍａｘ（最大出力）が３Ｗの場合、Ｆｍａｘ＿３＝ＰＷＲ＿ｍａｘ／Ｅｓｔ＝３／０．０１＝３００Ｈｚとなる。なお、ステップＳ６０の処理とステップＳ７０の処理はどちらが先でもよい。【００５１】
この後、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎを算出する（ステップＳ８０）。このステップＳ８０でのパルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎの算出処理が、パルス平均周波数の第１の算出処理ｃ１である。パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎは、レーザ加工装置１０に許容されるパルスレーザの平均周波数である。演算部７は、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１，Ｆｍａｘ＿２，Ｆｍａｘ＿３を比較して最小のものをパルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎとする。これは、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１，Ｆｍａｘ＿２，Ｆｍａｘ＿３は、それぞれ能力限界の周波数であるので、能力限界以下で使用するには、全ての最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１，Ｆｍａｘ＿２，Ｆｍａｘ＿３以下の周波数である必要があるからである。本実施の形態の例では、Ｆｍａｘ＿ｍｉｎ＝Ｆｍａｘ＿３＝３００Ｈｚとなる。【００５２】
つぎに、演算部７は、パルス群数Ｎｇを算出する（ステップＳ９０）。本実施の形態の例では、パルス群数Ｎｇは、Ｎｇ＝Ｆｍａｘ＿ｍｉｎ／Ｎｐ＝３００／３＝１００群である。【００５３】
パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎがバーストショット数Ｎｐで割り切れなかった場合、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎの微修正を行うことによって、微修正後のパルス平均周波数Ｆｘを算出する（ステップＳ１００）。このステップＳ１００でのパルス平均周波数Ｆｘの算出処理が、パルス平均周波数の第２の算出処理ｃ２である。具体的には、演算部７は、算出したパルス群数Ｎｇの小数点以下の値を切り捨てて、パルス群数Ｎｇを自然数にする。そして、自然数にしたパルス群数Ｎｇとバーストショット数Ｎｐを乗算した値を微修正後のパルス平均周波数Ｆｘとする。本実施の形態の例では、Ｆｘ＝Ｎｇ×Ｎｐ＝１００×３＝３００Ｈｚであり、微修正前のパルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎと同じであるので、このステップＳ１００の処理は省略してもよい。【００５４】
以下の処理では、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎがＦｍａｘ＿１，Ｆｍａｘ＿２，Ｆｍａｘ＿３の何れであるかによって異なる処理を行う。このため、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎにＦｍａｘ＿１，Ｆｍａｘ＿２，Ｆｍａｘ＿３の何れを選択しているかを確認する（ステップＳ１１０）。【００５５】
パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎとしてＦｍａｘ＿１またはＦｍａｘ＿３を選択している場合（ステップＳ１１０、Ｆｍａｘ＿１ｏｒＦｍａｘ＿３）、演算部７は、レーザ発振装置１が発振するパルスレーザの平均周波数をパワーメータ５の測定能力範囲に入れるため、休止時間Ｔｏｆｆを設定する（ステップＳ１２０）。本実施の形態の例では、Ｆｍａｘ＿ｍｉｎ＝Ｆｍａｘ＿３であるので、演算部７は休止時間Ｔｏｆｆを設定する。休止時間Ｔｏｆｆは、長すぎるとパワーメータ５の測定精度が悪くなることが分かっている。また、種々の観点から休止時間Ｔｏｆｆの最適化を図ることは可能であるが、本実施の形態では休止時間Ｔｏｆｆが、Ｔｏｆｆ＝０．１５ｓの固定値である場合について説明する。【００５６】
演算部７は、ビームオン時間Ｔｏｎを算出する（ステップＳ１３０）。本実施の形態の例では、Ｔｏｎ＝Ｎｇ／Ｆｇ＝１００／８２６＝０．１２１ｓである。この後、演算部７は、ビームオン時間Ｔｏｎの判定を行う（ステップＳ１４０）。具体的には、演算部７は、ビームオン時間Ｔｏｎが最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘよりも短いか否かを判定する。最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘは、許容されるビームオン時間であり、レーザ加工装置１０は、この最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘよりも短い時間の間だけパルスレーザの照射が許される。【００５７】
ビームオン時間Ｔｏｎが最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘ以上である場合（ステップＳ１４０、ＮＧ）、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｘを再算出する（ステップＳ１５０）。このステップＳ１５０でのパルス平均周波数Ｆｘの算出処理が、パルス平均周波数の第３の算出処理ｃ３である。ビームオン時間Ｔｏｎが最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘ以上である場合、演算部７は、ビームオン時間ＴｏｎをＴｏｎ＿ｍａｘで固定し、パルス平均周波数＜ｆ＞を算出する（ステップＳ１６０）。このように、休止時間Ｔｏｆｆが設定される場合、ビームオン時間Ｔｏｎと休止時間Ｔｏｆｆにより決定されるパルス平均周波数＜ｆ＞はパワーメータ５の能力に基づいて規定される場合がある。【００５８】
ビームオン時間Ｔｏｎが最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘよりも短い場合（ステップＳ１４０、ＯＫ）、演算部７は、パルス平均周波数＜ｆ＞を、＜ｆ＞＝Ｆｘに決定する（ステップＳ１６０）。例えば、最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘをＴｏｎ＿ｍａｘ＝０．１５ｓとする。この場合、ビームオン時間Ｔｏｎは、最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘよりも小さいので、パルス平均周波数＜ｆ＞は、＜ｆ＞＝Ｆｘ＝３００Ｈｚとなる。換言すると、本実施の形態の例では、ビームオン時間Ｔｏｎが最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘの範囲内であるので、パルス平均周波数を＜ｆ＞＝Ｆｘ＝３００Ｈｚに決定する。【００５９】
また、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎとしてＦｍａｘ＿２を選択している場合（ステップＳ１１０、Ｆｍａｘ＿２）、理想的なパルス群の照射パターンで照射されることとなる。したがって、演算部７は、休止時間Ｔｏｆｆの設定は不要であると判断し、休止時間Ｔｏｆｆを設定することなくパルス平均周波数＜ｆ＞を、＜ｆ＞＝Ｆｘに決定する（ステップＳ１６０）。【００６０】
照射パターンの条件（パルス平均周波数＜ｆ＞）が決定した後、パワーメータ５は、平均出力パワー（実パワー）Ｐの測定を開始する。まず、パワーメータ５を、ワークテーブル９上に移動させ、パルスレーザの照射位置に固定する。そして、レーザ発振装置１からパルスレーザを発振させ、伝送光学系２を介してパワーメータ５に照射する。これにより、パワーメータ５は、パルスレーザの平均出力パワーＰを測定する（ステップＳ１７０）。パワーメータ５が測定した平均出力パワーＰは演算部７に送られる。【００６１】
演算部７は、平均出力パワーＰのパワーレンジ（実パワーレンジ）が所定範囲内であるかを判定する（ステップＳ１８０）。具体的には、平均出力パワーＰがパワーレンジの下限出力ＰＷＲ＿ｍｉｎからパワーレンジの上限出力ＰＷＲ＿ｍａｘまでの範囲内であるか否かが判定される。換言すると、演算部７は、レーザ発振装置１が発振しているパルスレーザが、パワーメータ５の測定能力以上のパルスレーザであるか否かを判定している。【００６２】
平均出力パワーＰ（測定値）がパワーレンジ範囲外であれば（ステップＳ１８０、ＮＧ）、演算部７は、判定結果を制御装置６に送る。これにより、制御装置６は、レーザ発振装置１にビーム出力を停止させ（ステップＳ１９０）、Ｉ／Ｆ部８などからアラーム表示（ａ１）を行う（ステップＳ２００）。アラーム表示（ａ１）は、平均出力パワーＰがパワーレンジ範囲外であることを示すメッセージなどである。【００６３】
平均出力パワーＰがパワーレンジ範囲内であれば（ステップＳ１８０、ＯＫ）、演算部７は、パルス平均エネルギーＥを、Ｅ＝Ｐ／＜ｆ＞によって算出する（ステップＳ２１０）。そして、演算部７は、エネルギー判定として、パルス平均エネルギーＥが規定範囲内であるかを判定する（ステップＳ２２０）。【００６４】
演算部７は、例えばパルス平均エネルギーＥが、予め規定しておいたパルス平均エネルギーの要求精度範囲内（加工基準エネルギーＥｓｔ±ｘ％以内）でなければ（ステップＳ２２０、ＮＧ）、パルス平均エネルギーＥが規定範囲外であると判断し、この判断結果を制御装置６に通知する。【００６５】
パルス平均エネルギーＥが規定範囲外である場合、演算部７は、制御装置６が調整したパルスレーザ出力の調整回数をカウントし（ステップＳ２３０）、カウントした調整回数が予め設定してある最大調整回数の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２４０）。【００６６】
カウントした調整回数が予め設定してある最大調整回数の範囲内（調整回数の許容範囲内）であれば（ステップＳ２４０、ＯＫ）、パルス平均エネルギーＥが規定範囲外であることを制御装置６に通知する。これにより、制御装置６は、レーザ発振装置１、伝送光学系２を制御してパルスレーザの出力を調整する（ステップＳ２５０）。この後、レーザ加工装置１０は、ステップＳ１７０の処理に戻り、ステップＳ１７０以降の処理を行う。【００６７】
カウントした調整回数が予め設定してある最大調整回数を超えていれば（ステップＳ２４０、ＮＧ）、カウントした調整回数が最大調整回数を超えていることを制御装置６に送る。これにより、制御装置６は、レーザ発振装置１にビーム出力を停止させ（ステップＳ２６０）、Ｉ／Ｆ部８などからアラーム表示（ａ２）を行う（ステップＳ２７０）。アラーム表示（ａ２）は、パルス平均エネルギーＥが規定範囲外であること、パルスレーザ出力の調整回数が最大調整回数を超えていることを示すメッセージなどである。【００６８】
エネルギー判定の際に（ステップＳ２２０）、演算部７は、例えばパルス平均エネルギーＥが、予め規定しておいた加工基準エネルギーＥｓｔ±ｘ％以内であれば（ステップＳ２２０、ＯＫ）、パルス平均エネルギーＥが規定範囲内であると判断し、この判断結果を制御装置６に通知する。これにより、制御装置６は、パルス平均エネルギーＥの測定を完了する（ステップＳ２８０）。この後、制御装置６は、上述した本実施の形態のパルスエネルギー測定方法を用いて得られたパルス照射パターン（パルス平均照射数＜ｆ＞）に基づいて、レーザ発振装置１や伝送光学系２を制御する。【００６９】
このように、Ｉ／Ｆ部８から加工条件が入力されると、レーザ発振装置１の能力、パワーメータ５の能力を考慮した適切なパルス照射パターン（パルス平均周波数＜ｆ＞）が自動設定される。そして、任意のパルス照射パターンがある中で、適切なパルス照射パターンを設定しているので、適切な平均出力パワーＰを測定することができる。さらに、Ｅ＝Ｐ／＜ｆ＞によって正確なパルス平均エネルギーＥを算出しているので、適切なパルス平均エネルギーＥに基づいたレーザ加工を行うことが可能となる。これにより、ワーク４全体の加工品質向上を図ることが可能となる。【００７０】
また、周波数特性に機差があった場合であっても、算出した適切なパルス平均エネルギーＥに基づいてレーザ加工するので、ワーク４全体の加工品質差を小さくすることが可能となる。また、パワーメータ５の測定能力以上で平均出力パワーＰを測定することがないので、パワーメータ５のレーザ受光部（パワー測定受光部）の破損を防止することが可能となる。【００７１】
また、ワーク照射面上で実加工を模擬した平均周波数の平均出力パワーＰを測定しているので、レーザ発振装置１で発生するパルス出力の周波数特性とともに、伝送光学系２中で受ける熱影響を加味した正確な平均出力パワーＰを測定することが可能となる。また、伝送光学系２中にビームモード形状を整形するためのマスク３を有している場合、ワーク照射面上でのパルスエネルギーは、レーザ発振装置１で発生するビームポインティングの変化にも影響を受ける。この場合も、ワーク照射面上で平均出力パワーＰを測定することによって、正確な平均出力パワーＰを測定することが可能となる。【００７２】
このように、実施の形態１によれば、パルスレーザの平均出力パワーＰの測定を、加工時の平均照射パターンに近いパターンで実施するので、ワーク全体の加工品質を向上させることが可能となる。また、パワーメータ５の測定能力以上でパルスレーザの平均出力パワーＰを測定することがないので、パワーメータ５の破損を防止することが可能となる。また、パワーメータ５の測定能力に基づいてパルス平均エネルギーＥを算出しているので、正確なパルス平均エネルギーＥを算出することが可能となり、このパルス平均エネルギーＥに基づいたパルスレーザの出力調整を適切に行うことが可能となる。したがって、パワーメータ５の破損を防止しつつ加工品質の安定したレーザ加工を安価に行うことが可能となる。【００７３】
実施の形態２．
つぎに、図１０、図１１を参照して実施の形態２に係るレーザ加工装置について説明する。実施の形態２では、パワーメータ５のパワーレンジを複数段階に切替え可能なように構成しておく。例えば、低い平均出力パワーＰを測定する際には、低いパワーレンジで測定し、高い平均出力パワーＰを測定する際には高いパワーレンジで測定する。また、Ｉ／Ｆ部８から入力する加工条件に基づいてパワーレンジを自動設定してもよい。なお、実施の形態２に係るレーザ加工装置１０は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１０と同様の構成を有しているので、その説明は省略する。【００７４】
以下、実施の形態２に係るレーザ加工装置１０の動作手順について説明する。図１０および図１１は、実施の形態２に係るレーザ加工装置の動作手順を示すフローチャートである。図１０および図１１は、レーザ加工装置１０に入力される加工条件に基づいたパルス平均周波数＜ｆ＞の算出処理手順および平均パルスエネルギーＥの測定処理手順を示している。なお、実施の形態１のレーザ加工装置１０と同様の処理を行う手順については、その説明を省略する場合がある。【００７５】
レーザ加工装置１０は、実施の形態１のステップＳ１０〜Ｓ６０と同様の処理としてステップＳ３１０〜Ｓ３６０の処理を行う。すなわち、パルス平均周波数＜ｆ＞を算出する際には、Ｉ／Ｆ部８を介して制御装置６に加工条件が入力される（ステップＳ３１０）。本実施の形態では、加工条件の一例が、パルス幅Ｗｄ＝１０μｓ、加工基準エネルギーＥｓｔ＝１０ｍＪ、バーストショット数Ｎｐ＝３ショット、バースト周波数Ｆｐ＝１００００Ｈｚである場合について説明する。【００７６】
制御装置６へ加工条件が入力された後、演算部７は、加工条件などを用いてレーザ発振装置１の最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１を算出する（ステップＳ３２０）。例えば、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１＝３０００Ｈｚである。【００７７】
この後、演算部７は、最初の加工条件判定として、レーザ発振装置１の能力や光学伝送系２の能力などに基づいて、入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作可能か否かを判定する（ステップＳ３３０）。【００７８】
入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作できない場合（ステップＳ３３０、ＮＧ）、演算部７は、入力された加工条件を拒否する（ステップＳ３４０）。これにより、制御装置６は、入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作できないことをＩ／Ｆ部８から作業者に通知する。この後、制御装置６に加工条件が再入力される（ステップＳ３１０）。入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作可能と演算部７が判断するまで、レーザ加工装置１０はステップＳ３１０〜Ｓ３３０の処理を繰り返す。【００７９】
入力された加工条件でレーザ加工装置１０が動作できる場合（ステップＳ３３０、ＯＫ）、演算部７は、平均位置決め周波数Ｆｍ＿ａｖｅ、バースト周波数Ｆｐ、パルス幅Ｗｄ、バーストショット数Ｎｐを用いて１穴毎の平均周波数Ｆｇを算出する（ステップＳ３５０）。前述したように平均位置決め周波数Ｆｍ＿ａｖｅを、例えば最大位置決め周波数Ｆｍ＿ｍａｘの半分とする。【００８０】
最大位置決め周波数Ｆｍ＿ｍａｘがＦｍ＿ｍａｘ＝２０００Ｈｚである場合、Ｆｍ＿ａｖｅ＝２０００Ｈｚ／２＝１０００Ｈｚとなる。演算部７は、実施の形態１で説明した式（２）を用いて１穴毎の平均周波数Ｆｇを算出する。式（２）を用いると、実施の形態１の場合と同様に、Ｆｇ＝８２６Ｈｚとなる。【００８１】
つぎに、演算部７は、レーザ発振装置１がパルス群の発振を繰り返した場合の最大平均周波数Ｆｍａｘ＿２を算出する（ステップＳ３６０）。具体的には、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿２は、Ｆｍａｘ＿２＝Ｆｇ×Ｎｐ＝２４７８Ｈｚである。【００８２】
演算部７は、ワーク照射面に照射されるパルスレーザの平均パワー出力を算出することによって、予想平均出力パワーＰＷ＿２を予測する（ステップＳ３７０）。本実施の形態の例では、予想平均出力パワーＰＷ＿２をＰＷ＿２＝Ｅｓｔ×Ｆｍａｘ＿２＝０．０１×２４７８＝２４．８Ｗとなる。【００８３】
本実施の形態では、パワーメータ５に、以下に示す４種類のパワーレンジを設定しておく。パワーメータ５に設定するパワーレンジは、（１）パワーレンジＲ１：０〜１Ｗ、（２）パワーレンジＲ２：１〜３Ｗ、（３）パワーレンジＲ３：３〜５Ｗ、（４）パワーレンジＲ４：５〜１０Ｗである。【００８４】
演算部７は、パワーメータ５に設定されるパワーレンジの中で、予想平均出力パワーＰＷ＿２が入るパワーレンジ、或いは予想平均出力パワーＰＷ＿２に近いパワーレンジを、パワーレンジＰＷ＿ｍａｘ（１）として仮設定する（ステップＳ３８０）。本実施の形態の例では、（４）パワーレンジＲ４：５〜１０Ｗのパワーレンジよりも大きなパワーレンジが必要となるが、パワーレンジＲ４よりも大きなパワーレンジがパワーメータ５に設定されていないので、パワーメータ５にパワーレンジＲ４を適用し、（４）ＰＷ＿ｍａｘ＝１０Ｗを設定する。【００８５】
演算部７は、レーザ加工装置１０に設定してあるパワーレンジで許容できる最大平均周波数Ｆｍａｘ＿３（ｎ）（ｎはＲ１〜Ｒ４の何れか）を算出する（ステップＳ３９０）。
この最大平均周波数Ｆｍａｘ＿３（ｎ）は、パワーレンジＲ４の上限出力ＰＷＲ＿ｍａｘ（１０Ｗ）と加工基準エネルギーＥｓｔとを用いて算出される。パワーレンジの最大出力が１０Ｗであるから、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿３（Ｒ４）は、Ｆｍａｘ＿３（Ｒ４）＝ＰＷＲ＿ｍａｘ／Ｅｓｔ＝１０／０．０１＝１０００Ｈｚとなる。【００８６】
この後、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎを算出する（ステップＳ４００）。このステップＳ４００でのパルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎの算出処理が、パルス平均周波数の第１の算出処理ｃ１１である。演算部７は、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１，Ｆｍａｘ＿２，Ｆｍａｘ＿３（ｎ）を比較して最小のものをパルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎとする。本実施の形態の例では、Ｆｍａｘ＿ｍｉｎ＝Ｆｍａｘ＿３（４Ｒ）＝１０００Ｈｚとなる。【００８７】
つぎに、演算部７は、パルス群数Ｎｇを算出する（ステップＳ４１０）。本実施の形態の例では、パルス群数Ｎｇは、Ｎｇ＝Ｆｍａｘ＿ｍｉｎ／Ｎｐ＝１０００／３＝３３３．３群である。【００８８】
パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎがバーストショット数Ｎｐで割り切れなかった場合、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎの微修正を行うことによって、微修正後のパルス平均周波数Ｆｘ（ｎ）を算出する（ステップＳ４２０）。このステップＳ４２０でのパルス平均周波数Ｆｘの算出処理が、パルス平均周波数の第２の算出処理ｃ１２である。具体的には、演算部７は、算出したパルス群数Ｎｇの小数点以下の値を切り捨てて、パルス群数Ｎｇを自然数にする。本実施の形態の例では、パルス群数Ｎｇ＝３３３となる。そして、自然数にしたパルス群数Ｎｇとバーストショット数Ｎｐを乗算した値を微修正後のパルス平均周波数Ｆｘとする。本実施の形態の例では、Ｆｘ＝Ｎｇ×Ｎｐ＝３３３×３＝９９９Ｈｚとなる。なお、微修正前のパルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎと微修正後のパルス平均周波数Ｆｘが同じとなる場合（パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎがバーストショット数Ｎｐで割り切れる場合）、このステップＳ４２０の処理は省略してもよい。【００８９】
以下の処理では、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎがＦｍａｘ＿１，Ｆｍａｘ＿２，Ｆｍａｘ＿３の何れであるかによって異なる処理を行う。その理由は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎが何れであるかによって休止時間Ｔｏｆｆを設定する必要があるか否か、パワーレンジの切替えが必要であるか否かが異なるからである。【００９０】
例えば、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿１が選択されていれば、パルスレーザの周波数がレーザ発振装置１から出ている値なのでパワーレンジを切替える可能性があり、かつ最大平均周波数Ｆｍａｘ＿２のパワーレンジよりも低い周波数であるので、休止時間Ｔｏｆｆを入れる必要があると判断できる。【００９１】
また、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿２が選択されていれば、パルスレーザの周波数が理想的なパルス群の照射パターンから出ている値であるのでパワーレンジの問題はなく、休止時間Ｔｏｆｆも設定する必要がないと判断できる。【００９２】
また、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿３（ｎ）が選択されていれば、パワーレンジの問題はないと考えてよいが、最大平均周波数Ｆｍａｘ＿２のパワーレンジよりも低い周波数であるので、休止時間Ｔｏｆｆを入れる必要があると判断できる。【００９３】
したがって、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎにＦｍａｘ＿１，Ｆｍａｘ＿２，Ｆｍａｘ＿３の何れを選択しているかを確認する（ステップＳ４３０）。パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎとしてＦｍａｘ＿１を選択している場合（ステップＳ４３０、Ｆｍａｘ＿１）、演算部７は、予想平均出力パワーＰＷ＿ｎを算出する（ステップＳ４４０）。そして、演算部７は、予想平均出力パワーＰＷ＿ｎと現在設定しているパワーレンジとを比較することによって、改めてパワーレンジを判定する（ステップＳ４５０）。演算部７は、平均出力パワーＰがパワーレンジの下限出力ＰＷＲ＿ｍｉｎからパワーレンジの上限出力ＰＷＲ＿ｍａｘまでの範囲内であるか否かを判定する。例えば、予想平均出力パワーＰＷ＿ｎと現在設定しているパワーレンジとの差や比が所定値以上ある場合、演算部７は、現在設定しているパワーレンジは不適切であると判断してもよい。【００９４】
現在設定しているパワーレンジが不適切な場合（ステップＳ４５０、ＮＧ）、演算部７は、現在設定しているパワーレンジから新たなパワーレンジに切替え可能か否かを判定する（ステップＳ４６０）。換言すると、演算部７は、現在設定しているパワーレンジよりも他のパワーレンジの方が適切か否かを判定する。演算部７は、現在設定しているパワーレンジから新たなパワーレンジに切替え可能な場合（ステップＳ４６０、ＯＫ）、パワーレンジを適切なパワーレンジに変更する（ステップＳ４７０）。この後、レーザ加工装置１０は、ステップＳ３９０の処理に戻り、ステップＳ３９０以降の処理を行う。【００９５】
一方、現在設定しているパワーレンジが適切な場合（ステップＳ４５０、ＯＫ）または現在設定しているパワーレンジから新たなパワーレンジに切替え不可能な場合（ステップＳ４６０、ＮＧ）、レーザ加工装置１０は、パワーメータ５のパワーレンジを変更することなく、休止時間Ｔｏｆｆを設定する（ステップＳ４８０）。【００９６】
また、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎとしてＦｍａｘ＿３（ｎ）を選択している場合（ステップＳ４３０、Ｆｍａｘ＿３（ｎ））、演算部７は、レーザ発振装置１が発振するパルスレーザの平均周波数をパワーメータ５の測定能力範囲に入れるため、休止時間Ｔｏｆｆを設定する（ステップＳ４８０）。本実施の形態の例では、Ｆｍａｘ＿ｍｉｎ＝Ｆｍａｘ＿３（Ｒ４）であるので、演算部７は休止時間Ｔｏｆｆを設定する。休止時間Ｔｏｆｆは、長すぎるとパワーメータ５の測定精度が悪くなることが分かっている。また、種々の観点から休止時間Ｔｏｆｆの最適化を図ることは可能であるが、本実施の形態では休止時間Ｔｏｆｆが、Ｔｏｆｆ＝０．１５ｓの固定値である場合について説明する。【００９７】
演算部７は、ビームオン時間Ｔｏｎを算出する（ステップＳ４９０）。本実施の形態の例では、Ｔｏｎ＝Ｎｇ／Ｆｇ＝３３３／８２６＝０．４０３ｓである。この後、演算部７は、ビームオン時間Ｔｏｎの判定を行う（ステップＳ５００）。具体的には、演算部７は、ビームオン時間Ｔｏｎが最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘよりも短いか否かを判定する。【００９８】
ビームオン時間Ｔｏｎが最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘ以上である場合（ステップＳ５００、ＮＧ）、演算部７は、パルス平均周波数Ｆｘ（ｎ）を再算出する（ステップＳ５１０）。このステップＳ５１０でのパルス平均周波数Ｆｘ（ｎ）の算出処理が、パルス平均周波数の第３の算出処理ｃ１３である。例えば、最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘをＴｏｎ＿ｍａｘ＝０．１５ｓとする。この場合、本実施の形態の例では、ビームオン時間Ｔｏｎが、最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘ以上となるので、ビームオン時間ＴｏｎをＴｏｎ＿ｍａｘで固定し、パルス平均周波数＜ｆ＞を算出する。ビームオン時間Ｔｏｎ内に含まれるパルス群数Ｎｇ２は、Ｎｇ２＝Ｔｏｎ＿ｍａｘ／（１／Ｆｇ）＝０．１５／（１／８２６）＝１２３．９となる。したがって、パルス群数Ｎｇ２の小数点以下を切り捨てるとパルス群数Ｎｇ２＝１２３群となる。これにより、微修正後のパルス平均周波数Ｆｘ（Ｒ４）＝Ｎｇ２×Ｎｐ＝１２３×３＝３６９Ｈｚとなる。【００９９】
この後、演算部７は、予想平均出力パワーＰＷ＿ｎを算出する（ステップＳ５２０）。本実施の形態の例での予想平均出力パワーＰＷ＿ｎは、ＰＷ＿（Ｒ４）＝Ｅｓｔ×Ｆｘ（Ｒ４）＝０．０１×３６９＝３．６９Ｗとなる。そして、演算部７は、予想平均出力パワーＰＷ＿ｎと現在設定しているパワーレンジとを比較することによって、改めてパワーレンジを判定する（ステップＳ５３０）。演算部７は、平均出力パワーＰがパワーレンジの下限出力ＰＷＲ＿ｍｉｎからパワーレンジの上限出力ＰＷＲ＿ｍａｘまでの範囲内であるか否かを判定する。【０１００】
現在設定しているパワーレンジが不適切な場合（ステップＳ５３０、ＮＧ）、演算部７は、現在設定しているパワーレンジから新たなパワーレンジに切替え可能か否かを判定する（ステップＳ５４０）。換言すると、演算部７は、現在設定しているパワーレンジよりも他のパワーレンジの方が適切か否かを判定する。演算部７は、現在設定しているパワーレンジから新たなパワーレンジに切替え可能な場合（ステップＳ５４０、ＯＫ）、パワーレンジを適切なパワーレンジに変更する。本実施の形態の例では、予想平均出力パワーＰＷ＿ｎが３．６９Ｗなので、パワーレンジＲ２（３〜５Ｗ）の方がパワーレンジＲ４よりも好ましい。したがって、レーザ加工装置１０は、パワーメータ５のパワーレンジを１０Ｗから５Ｗに変更し（ステップＳ５５０）、パルス平均周波数＜ｆ＞を決定する（ステップＳ５６０）。【０１０１】
一方、現在設定しているパワーレンジが適切な場合（ステップＳ５３０、ＯＫ）または現在設定しているパワーレンジから新たなパワーレンジに切替え不可能な場合（ステップＳ５４０、ＮＧ）、レーザ加工装置１０は、パワーメータ５のパワーレンジを変更することなくパルス平均周波数＜ｆ＞を決定する（ステップＳ５６０）。【０１０２】
また、ビームオン時間Ｔｏｎが最大ビームオン時間Ｔｏｎ＿ｍａｘよりも短い場合（ステップＳ５００、ＯＫ）、演算部７は、パワーレンジを変更することなくパルス平均周波数＜ｆ＞を決定する（ステップＳ５６０）。【０１０３】
また、パルス平均周波数Ｆｍａｘ＿ｍｉｎとしてＦｍａｘ＿２を選択している場合（ステップＳ４３０、Ｆｍａｘ＿２）、理想的なパルス群の照射パターンで照射されることとなる。したがって、演算部７は、パワーレンジの変更や休止時間Ｔｏｆｆの設定は不要であると判断する。このため、演算部７は、パワーレンジの変更や休止時間の設定を行うことなくパルス平均周波数＜ｆ＞を決定する（ステップＳ５６０）。【０１０４】
本実施の形態の例では、Ｆｍａｘ＿ｍｉｎ＝Ｆｍａｘ＿３（Ｒ４）であるので、パルス平均周波数＜ｆ＞は、＜ｆ＞＝Ｆｘ（Ｒ４）＝３６９Ｈｚに決定される。パルス平均周波数＜ｆ＞が決定した後、パワーメータ５は、平均出力パワーＰの測定を開始する。この後、レーザ加工装置１０は、実施の形態１のレーザ加工装置１０と同様の処理によってパルス平均エネルギーＥの測定を行うので、その説明は省略する。なお、図１１に示したステップＳ５７０〜Ｓ６８０の処理が、図９に示したステップＳ１７０〜Ｓ２８０の処理に対応している。この後、制御装置６は、上述した本実施の形態のパルスエネルギー測定方法を用いて得られたパルス平均エネルギーＥに基づいて、レーザ発振装置１や伝送光学系２を制御する。【０１０５】
このように、実施の形態２によれば、パワーレンジを適切なパワーレンジに切替えながら正確なパルス平均エネルギーＥを算出することが可能となり、このパルス平均エネルギーＥに基づいたパルスレーザの出力調整を適切に行うことが可能となる。したがって、加工品質の安定したレーザ加工を安価に行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上のように、本発明にかかるレーザ加工装置は、パルスレーザを用いたワークのレーザ加工に適している。
【図１】
0005414782.tif 000002
【図２】
0005414782.tif 000003
【図３】
0005414782.tif 000004
【図４】
0005414782.tif 000005
【図５】
0005414782.tif 000006
【図６】
0005414782.tif 000007
【図７】
0005414782.tif 000008
【図８】
0005414782.tif 000009
【図９】
0005414782.tif 000010
【図１０】
0005414782.tif 000011
【図１１】
0005414782.tif 000012