(57)【要約】【課題】往復運動するピンホールを用いることなく、加工用レーザビームの集光位置のずれを修正することが可能なレーザ加工装置を提供する。【解決手段】レーザ発振器から射出された加工用レーザビームが、集光光学系によって加工対象物の表面に集光される。測定用光源が、加工対象物の表面において加工用レーザビームのビームスポットの外側に、集光光学系を通して測定用光ビームを入射させる。撮像装置が、加工対象物の表面における測定用光ビームのビームスポットを撮像する。調整機構が、集光光学系及び加工対象物の一方を他方に対して、集光光学系の光軸方向に移動させる。【選択図】図１
2019150841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用レーザビームを射出するレーザ発振器と、
前記加工用レーザビームを加工対象物の表面に集光させる集光光学系と、
前記加工対象物の表面において前記加工用レーザビームのビームスポットの外側に、前記集光光学系を通して測定用光ビームを入射させる測定用光源と、
前記加工対象物の表面における前記測定用光ビームのビームスポットを撮像する撮像装置と、
前記集光光学系及び前記加工対象物の一方を他方に対して、前記集光光学系の光軸方向に移動させる調整機構と
を有するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記加工対象物の表面における前記測定用光ビームのビームスポットの中心位置が、前記加工用レーザビームのビームスポットの中心位置と異なる請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記加工対象物の表面における前記測定用光ビームのビームスポットの外周線の内側に、前記加工用レーザビームのビームスポットが位置する請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
さらに、前記撮像装置による撮像結果に基づいて前記調整機構を制御することにより、前記集光光学系の光軸方向に関して前記加工用レーザビームの加工範囲内に前記加工対象物の表面を配置する制御装置を有する請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記加工用レーザビームによる加工を行いながら、前記調整機構を制御する請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
加工対象物の表面において、集光光学系を経由した加工用レーザビームのビームスポットの外側に、前記集光光学系を通して測定用光ビームを入射させる工程と、
前記測定用光ビームの集光状態に基づいて、前記集光光学系の光軸方向に関して前記加工用レーザビームの加工範囲内に前記加工対象物の表面を配置する工程と
を有するレーザ加工方法。
【請求項７】
前記加工用レーザビームで前記加工対象物の加工を行いながら、前記測定用光ビームの入射させる工程、及び前記加工用レーザビームの加工範囲内に前記加工対象物の表面を配置する工程を実行する請求項６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
集光光学系を通して加工用レーザビームを加工対象物の表面に入射させて加工を行うレーザ加工装置の前記集光光学系を通して、前記加工対象物の表面において前記加工用レーザビームのビームスポットの外側に測定用光ビームを入射させる測定用光源と、
前記加工対象物の表面における前記測定用光ビームのビームスポットを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置による撮像結果に基づいて、前記集光光学系及び前記加工対象物の一方を他方に対して、前記集光光学系の光軸方向に移動させる制御を行う制御装置と
を有する調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置、レーザ加工方法及び調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザを用いた溶接、切断、穴明け等の加工を行うレーザ加工技術が知られている。レーザ加工装置は、レーザ発振器から加工対象物までのレーザビームの経路に配置されたコリメーションレンズ、フォーカスレンズ等の光学素子を含む。これらの光学素子がレーザビームによる熱影響を受けると、レーザビームの集光位置が光学素子の光軸方向にずれてしまう場合がある。集光位置がずれると、加工部におけるレーザビームのパワー密度が変化してしまい、所望の加工を行うことができなくなる。
【０００３】
下記の特許文献１に、集光用レンズの熱変形量を検知し、熱変形量に基づいて加工用レーザビームの焦点位置が被加工材上にくるように自動的に補正を行うレーザ加工装置が開示されている。特許文献１に開示されたレーザ加工装置においては、集光用レンズに対して斜め方向から測定用レーザビームを入射させ、加工用レーザビームの経路脇に配置されたピンホールを通して測定用レーザビームを検出する。ピンホールを測定用レーザビームの光軸方向に往復運動させて、ピンホールを通過する測定用レーザビームの光強度を検出することにより、測定用レーザビームの焦点位置を求める。測定用レーザビームの焦点位置の変化量に基づいて加工用レーザビームの焦点位置を移動させることにより、焦点位置を被加工材上に位置させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１３７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された従来のレーザ加工装置では、加工中の焦点位置ずれを検出するために、ピンホールを往復運動させる機構が必要になる。この往復運動によって発生する振動が鏡筒に伝わると、加工用レーザビームの焦点位置がずれてしまうことが懸念される。また、集光用レンズに組み合わせレンズを用いる場合には、集光用レンズに斜め方向から入射した測定用レーザビームを斜め方向から検出することが困難である。
【０００６】
本発明の目的は、往復運動するピンホールを用いることなく、加工用レーザビームの集光位置のずれを修正することが可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
加工用レーザビームを射出するレーザ発振器と、
前記加工用レーザビームを加工対象物の表面に集光させる集光光学系と、
前記加工対象物の表面において前記加工用レーザビームのビームスポットの外側に、前記集光光学系を通して測定用光ビームを入射させる測定用光源と、
前記加工対象物の表面における前記測定用光ビームのビームスポットを撮像する撮像装置と、
前記集光光学系及び前記加工対象物の一方を他方に対して、前記集光光学系の光軸方向に移動させる調整機構と
を有するレーザ加工装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の観点によると、
加工対象物の表面において、集光光学系を経由した加工用レーザビームのビームスポットの外側に、前記集光光学系を通して測定用光ビームを入射させる工程と、
前記測定用光ビームの集光状態に基づいて、前記集光光学系の光軸方向に関して前記加工用レーザビームの加工範囲内に前記加工対象物の表面を配置する工程と
を有するレーザ加工方法が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の観点によると、
集光光学系を通して加工用レーザビームを加工対象物の表面に入射させて加工を行うレーザ加工装置の前記集光光学系を通して、前記加工対象物の表面において前記加工用レーザビームのビームスポットの外側に測定用光ビームを入射させる測定用光源と、
前記加工対象物の表面における前記測定用光ビームのビームスポットを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置による撮像結果に基づいて、前記集光光学系及び前記加工対象物の一方を他方に対して、前記集光光学系の光軸方向に移動させる制御を行う制御装置と
を有する調整装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
往復運動するピンホールを用いることなく、加工用レーザビームの集光位置のずれを修正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例によるレーザ加工装置の概略図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、加工ヘッドから射出された加工用レーザビームの収束発散の様子を示す図である。
【図３】図３Ａは、加工用レーザビームのフォーカス位置が加工対象物の表面上に位置するときの加工用レーザビームのビームスポット及び測定用光ビームのビームスポットの位置関係の一例を示す図であり、図３Ｂは、集光光学系が熱影響を受けてフォーカス位置がｚ軸方向に変位したときの加工用レーザビームのビームスポット及び測定用光ビームのビームスポットの位置関係の一例を示す図である。
【図４】図４は、測定用光ビームのビームスポットの基準位置からの変位量と、加工用レーザビームのフォーカス位置の変位量との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本実施例によるレーザ加工方法のフローチャートである。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ他の実施例及び変形例によるレーザ加工装置に支持された加工対象物の表面に形成される加工用レーザビームのビームスポット、及び測定用光ビームのビームスポットの位置関係を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図５を参照して、実施例によるレーザ加工装置及びレーザ加工方法について説明する。
【００１３】
図１は、実施例によるレーザ加工装置の概略図である。鏡筒１０内に、ダイクロイックミラー１１及び集光光学系１２が収容されている。集光光学系１２は、例えば複数の単レンズを含む組み合わせレンズで構成される。鏡筒１０、ダイクロイックミラー１１、及び集光光学系１２を加工ヘッド１５ということとする。集光光学系１２の光軸方向をｚ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。
【００１４】
レーザ発振器２０が加工用レーザビーム１７を射出する。レーザ発振器２０から射出された加工用レーザビーム１７が、光ファイバ２１を経由して鏡筒１０の側面から鏡筒１０内に導入される。レーザ発振器２０として、例えば、波長約１０７０ｎｍの赤外域で発振するファイバレーザを用いることができる。なお、レーザ発振器２０として、その他にレーザダイオード、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、炭酸ガスレーザ等のガスレーザを用いてもよい。
【００１５】
鏡筒１０内に導入された加工用レーザビーム１７は、ダイクロイックミラー１１によって反射され、集光光学系１２を経由して鏡筒１０から外部に射出される。鏡筒１０から射出された加工用レーザビーム１７は、支持部３０に支持された加工対象物５０に入射する。支持部３０は、ｘｙ面に平行な二方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）に加工対象物５０を移動させることができる。
【００１６】
調整機構１６が、加工ヘッド１５を支持部３０に対してｚ軸方向に昇降可能に支持する。調整機構１６は、例えば、ねじ軸１６Ａとナット１６Ｂとからなる送りねじ、及びねじ軸１６Ａを回転させるモータ１６Ｃとを含む。加工ヘッド１５はナット１６Ｂに固定されており、モータ１６Ｃがねじ軸１６Ａを回転させると、加工ヘッド１５がｚ軸方向に移動する。
【００１７】
なお、調整機構１６は、加工ヘッド１５及び加工対象物５０の一方を他方に対して光軸方向に移動させる構成としてもよい。例えば、支持部３０が加工ヘッド１５に対して加工対象物５０を昇降させる構成としてもよい。レーザ加工中は、加工用レーザビーム１７のビームウエストが加工対象物５０の表面に位置するように、加工ヘッド１５の高さが調整される。これにより、加工対象物５０の表面に、加工用レーザビーム１７のビームスポット５１が形成される。
【００１８】
なお、集光光学系１２が光ファイバ２１の端面を加工対象物５０の表面に結像させるようにしてもよい。以下、加工用レーザビーム１７のビームウエストまたは結像位置をフォーカス位置ということとする。
【００１９】
測定用光源４０が測定用光ビーム４５を出力する。測定用光ビーム４５として、加工対象物５０に対して損傷を与えない程度のパワーのレーザビームを用いることが好ましい。例えば、レーザダイオード、ＨｅＮｅレーザ等を用いることができる。測定用光源４０から出力された測定用光ビーム４５の一部がミラー４１で反射され、鏡筒１０の上部から鏡筒１０内に導入される。鏡筒１０内に導入された測定用光ビーム４５は、ダイクロイックミラー１１を透過し、集光光学系１２を経由して加工対象物５０に入射する。
【００２０】
加工対象物５０の表面に、測定用光ビーム４５のビームスポット５２が形成される。測定用光ビーム４５のビームスポット５２が加工用レーザビーム１７のビームスポット５１とは異なる位置に形成されるように、測定用光ビーム４５の射出位置（測定用光源４０の位置）が調整されている。
【００２１】
測定用光ビーム４５のビームスポット５２が、加工用レーザビーム１７の経路の側方に配置された撮像装置４２で撮像される。撮像装置４２として、二次元の撮像面を持つＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等を用いることができる。撮像装置４２で取得された画像データが制御装置３１に入力される。制御装置３１は、画像データを解析することにより、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の位置を求める。
【００２２】
次に、図２Ａ〜図４を参照して、加工用レーザビーム１７のｚ軸方向に関するフォーカス位置と、測定用光ビーム４５のビームスポット５２のｘｙ面内の位置との関係について説明する。
【００２３】
図２Ａは、加工ヘッド１５から射出された加工用レーザビーム１７の収束発散の様子を示す図である。加工ヘッド１５から射出された加工用レーザビーム１７は収束ビームであり、フォーカス位置１８においてビーム径が最小になる。その後、加工用レーザビーム１７は発散ビームとなる。ｚ軸方向（集光光学系１２（図１）の光軸方向）に関して、フォーカス位置１８を含む加工範囲１９内に加工対象物５０（図１）の表面を配置してレーザ加工を行う。加工範囲１９内において、目標とする品質の加工を行うことができるビームスポットの大きさ及びパワー密度が得られる。
【００２４】
集光光学系１２（図１）が加工用レーザビーム１７から熱影響を受けると、フォーカス位置１８がｚ軸方向に移動する。例えば、集光光学系１２の焦点距離が短くなると、図２Ｂに示すように、フォーカス位置１８が加工ヘッド１５に近づく方向に移動する。これに伴い、加工範囲１９も加工ヘッド１５に近づく方向に移動する。
【００２５】
図３Ａは、加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８が加工対象物５０の表面上に位置するときの加工用レーザビーム１７のビームスポット５１及び測定用光ビーム４５のビームスポット５２の位置関係の一例を示す図である。例えば、加工用レーザビーム１７のビームスポット５１に対してｘ軸の正の方向にずれた位置に、測定用光ビーム４５のビームスポット５２が形成されている。このときのビームスポット５２の位置を基準位置５２Ａということとする。
【００２６】
図３Ｂは、集光光学系１２が熱影響を受けてフォーカス位置１８（図２Ｂ）がｚ軸方向に変位したときの加工用レーザビーム１７のビームスポット５１及び測定用光ビーム４５のビームスポット５２の位置関係の一例を示す図である。例えば、測定用光ビーム４５のビームスポット５２が、基準位置５２Ａからｘ軸の正の方向に変位している。このように、フォーカス位置１８の光軸方向（ｚ軸方向）の変位が、ビームスポット５２のｘｙ面内方向の変位として検出される。
【００２７】
図４は、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の基準位置５２Ａからの変位量と、加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８の変位量との関係を示すグラフである。横軸は、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の基準位置５２Ａからのｘｙ面内方向の変位量を表し、縦軸は、加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８のｚ軸方向の変位量を表す。ビームスポット５２が基準位置５２Ａに位置するとき、変位量が０である。このとき、加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８は、加工対象物５０の表面に位置する。一例として、ビームスポット５２が加工用レーザビーム１７のビームスポット５１から遠ざかる方向への変位量を正と定義し、ビームスポット５１に近づく方向への変位量を負と定義する。図４に示した関係は、予め評価実験を行うことにより決定することができる。
【００２８】
なお、加工対象物５０から加工ヘッド１５までの高さによって、図４に示す対応関係が異なる場合には、加工ヘッド１５の高さごとに図４に示した対応関係を決定しておくことが好ましい。また、加工ヘッド１５の高さが変化すると、ビームスポット５２の基準位置５２Ａ自体が変位する場合もあり得る。
【００２９】
図５は、本実施例によるレーザ加工方法のフローチャートである。まず、加工対象物５０（図１）を支持部３０（図１）に支持させる（ステップＳ０）。加工対象物５０には、加工開始点、加工終了点、及び加工開始点から加工終了点まで至る被加工線が画定されている。例えば、本実施例によるレーザ加工方法では、この被加工線に沿って切断または溶接を行う。
【００３０】
制御装置３１は、調整機構１６を制御して、加工ヘッド１５の高さを初期位置に設定する。さらに、支持部３０を制御して、加工対象物５０の加工開始点に加工用レーザビーム１７が入射するように加工対象物５０のｘｙ面内方向の位置を調整する。
【００３１】
その後、制御装置３１がレーザ発振器２０及び測定用光源４０を制御して、加工用レーザビーム１７及び測定用光ビーム４５の射出を開始させる（ステップＳ１）。これにより、加工用レーザビーム１７が加工対象物５０の加工開始点に入射し、レーザ加工が行われる。さらに、制御装置３１は、支持部３０を制御して加工対象物５０をｘｙ面内方向に移動させることにより、加工用レーザビーム１７のビームスポット５１を加工開始点から被加工線に沿って移動させる。
【００３２】
被加工線に沿う加工中に、制御装置３１は、撮像装置４２の撮像結果に基づいて調整機構１６を制御することにより、加工用レーザビーム１７の加工範囲１９（図３Ａ、図３Ｂ）内に加工対象物５０の表面を配置させる。
【００３３】
例えば、制御装置３１は撮像装置４２（図１）から画像データを取得して画像解析を行うことにより、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の基準位置５２Ａ（図３Ｂ）からの変位量を算出する（ステップＳ２）。さらに、制御装置３１は、算出された変位量と、図４に示した対応関係とに基づいて、加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８（図２Ｂ）のｚ軸方向への変位量を求める（ステップＳ３）。フォーカス位置１８の変位量が求まると、制御装置３１は、調整機構１６を制御して加工ヘッド１５をｚ軸方向に移動させることにより、加工対象物５０の表面を加工用レーザビーム１７の加工範囲１９（図２Ｂ）内に位置させる（ステップＳ４）。
【００３４】
制御装置３１は、加工用レーザビーム１７のビームスポット５１が加工終了点に到達するまで、ステップＳ２からステップＳ４までを一定の周期で繰り返す（ステップＳ５）。被加工線に沿う加工が終了すると、制御装置３１は、レーザ発振器２０及び測定用光源４０を制御して、加工用レーザビーム１７及び測定用光ビーム４５の射出を停止させ、支持部３０を制御して加工対象物５０の移動を終了させる（ステップＳ６）。
【００３５】
次に、本実施例によるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を適用することにより得られる優れた効果について説明する。
【００３６】
本実施例では、測定用光ビーム４５のビームスポット５２（図３Ａ、図３Ｂ）の変位量から、加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８（図２Ａ、図２Ｂ）の変位量を求めることができる。加工中に、フォーカス位置１８の変位量に応じた加工ヘッド１５（図１）の高さ調整（図５のステップＳ４）を実行することにより、加工用レーザビーム１７の加工範囲１９（図２Ａ、図２Ｂ）内で加工を行うことができる。その結果、安定した品質でレーザ加工を行うことが可能になる。
【００３７】
測定用光ビーム４５のビームウエストの光軸方向の変位量を検出する方法では、例えば光軸方向に往復運動するピンホール等を配置する必要がある。これに対し、本実施例では、測定用光ビーム４５のビームスポット５２のｘｙ面内方向の変位量を光学的に検出すればよいため、機械的な往復運動を行う機構を設ける必要がない。その結果、機械的な振動等の発生を抑制することができる。
【００３８】
次に、測定用光ビーム４５の好ましい波長について説明する。加工用レーザビーム１７による加工中には、加工用レーザビーム１７のビームスポット５１（図３Ａ、図３Ｂ）の近傍にプラズマが発生する。プラズマからの光が撮像装置４２（図１）に入射すると、測定用光ビーム４５のビームスポット５２（図３Ａ、図３Ｂ）の検出が困難になる。ビームスポット５２の検出を容易にするために、プラズマで発生する波長域の光を透過させず、測定用光ビーム４５の波長の光を透過させる光学フィルタを、加工対象物５０から撮像装置４２までの光路に配置することが好ましい。
【００３９】
このような光学フィルタを実現するために、測定用光ビーム４５の波長を、プラズマで発生する光の主な波長域とは異なる波長にすることが好ましい。例えば、加工対象物５０を一般的な鉄鋼とした場合、加工対象物５０に含まれる合金元素として鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）が挙げられる。Ｆｅの代表的な発光波長は２５９．９４０ｎｍ、Ｎｉの代表的な発光波長は２２１．６４７ｎｍ、Ｃｒの代表的な発光波長は２０５．５５２ｎｍである。もちろん、これらの代表的な発光波長以外の発光波長も存在する。測定用光ビーム４５の波長を、これらの発光波長を避けて選択することが好ましい。
【００４０】
次に、図６Ａを参照して、他の実施例によるレーザ加工装置について説明する。以下、図１〜図５に示した実施例によるレーザ加工装置と共通の構成については説明を省略する。
【００４１】
図６Ａは、本実施例によるレーザ加工装置に支持された加工対象物５０の表面に形成される加工用レーザビーム１７のビームスポット５１、及び測定用光ビーム４５のビームスポット５２の位置関係を示す平面図である。本実施例では、測定用光ビーム４５のビームスポット５２が円環状（リング状）の形状を有する。加工用レーザビーム１７のビームスポット５１は、測定用光ビーム４５のリング状のビームスポット５２の外周線の内側に位置する。
【００４２】
本実施例においても、図１〜図５に示した実施例と同様に、測定用光ビーム４５が加工用レーザビーム１７のビームスポット５１の外側に入射する。本実施例においては、集光光学系１２（図１）が熱影響を受けると、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の大きさ（外径及び内径）が変化する。このとき、リング状のビームスポット５２の中心位置は不変である。本実施例では、ビームスポット５２の大きさの変化量と、加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８の光軸方向への変位量とを、予め対応付けておけばよい。
【００４３】
制御装置３１（図１）は、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の画像解析を行い、ビームスポット５２の大きさを算出する。ビームスポット５２の大きさの変化量に基づいて、加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８の変位量を求め、加工ヘッド１５の高さを調整する。
【００４４】
図６Ｂは、図６Ａに示した実施例の変形例によるレーザ加工装置に支持された加工対象物５０の表面に形成される加工用レーザビーム１７のビームスポット５１、及び測定用光ビーム４５のビームスポット５２の位置関係を示す平面図である。本変形例では、測定用光ビーム４５のビームスポット５２がリング状ではなく、円形である。測定用光ビーム４５のビームスポット５２は、加工用レーザビーム１７のビームスポット５１より大きく、ビームスポット５１を内包している。
【００４５】
本変形例においても、図６Ａに示した実施例と同様に、測定用光ビーム４５が加工用レーザビーム１７のビームスポット５１の外側に入射する。集光光学系１２（図１）が熱影響を受けると、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の大きさ（直径）が変化する。本変形例のように、測定用光ビーム４５のビームスポット５２を、加工用レーザビーム１７のビームスポット５１を内包する円形にしてもよい。
【００４６】
図６Ａに示した実施例、及び図６Ｂに示した変形例においても、図１〜図５に示した実施例と同様の効果が得られる。図１〜図５に示した実施例では、基準位置５２Ａ（図３Ｂ）に対するビームスポット５２の相対位置を算出するために、基準位置５２Ａを記憶しておかなければならなかった。図６Ａに示した実施例、及び図６Ｂに示した変形例では、ビームスポット５２の大きさを求めればよいため、基準位置５２Ａを記憶しておく必要はない。
【００４７】
次に、その他の変形例について説明する。図６Ａに示したリング状のビームスポット５２に代えて、円周上に位置する複数の点でビームスポット５２を構成してもよい。例えば、ビームスポット５２を２つの点で構成し、２つの点を結ぶ線分の中点が加工用レーザビーム１７のビームスポット５１に一致するようにしてもよい。
【００４８】
図１〜図５に示した実施例では、集光光学系１２（図１）が熱影響を受けることにより、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の位置が変位する構成を採用した。図６Ａ及び図６Ｂに示した実施例及び変形例では、集光光学系１２が熱影響を受けることにより、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の大きさが変化する構成を採用した。その他、より一般的に、集光光学系１２が熱影響を受けることによって変化する測定用光ビーム４５の種々の集光状態を検出するようにしてもよい。例えば、集光光学系１２が熱影響を受けることによってビームスポット５２の形状が変する光学系を採用し、形状の変化に基づいて加工ヘッド１５の高さを調整してもよい。
【００４９】
図１〜図６Ｂに示した実施例及び変形例では、測定用光ビーム４５のビームスポット５２（図３Ａ、図３Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ）の撮像結果に基づいて、制御装置３１（図１）が加工ヘッド１５の高さを自動調整した。自動調整する代わりに、人手を介して加工ヘッド１５の高さを調整するようにしてもよい。
【００５０】
例えば、撮像装置４２で撮像された画像を、制御装置３１が表示画面に表示し、オペレータが表示画面を見ながら加工ヘッド１５の高さを調整する構成を採用してもよい。この場合、制御装置３１は、表示画面に測定用光ビーム４５のビームスポット５２の基準位置５２Ａ（図３Ｂ）を表示するとよい。オペレータは、表示画面に表示された基準位置５２Ａからビームスポット５２までのずれ量を容易に把握することができる。オペレータは、表示画面を見ながら、ビームスポット５２が基準位置５２Ａに一致するように加工ヘッド１５の高さを調整すればよい。この場合、調整機構１６は、オペレータによって操作されるハンドル、レバー等の操作器を有する。オペレータが操作器を操作することにより、加工ヘッド１５の高さを調整することができる。
【００５１】
図６Ａ及び図６Ｂの実施例及び変形例のよるに、測定用光ビーム４５のビームスポット５２の大きさに基づいて加工ヘッド１５の高さを調整する場合には、制御装置３１は、表示画面に基準となる大きさの図形を表示するとよい。
【００５２】
１本の被加工線に沿う加工中に、集光光学系１２（図１）が熱影響を受けることによる加工用レーザビーム１７のフォーカス位置１８（図２Ａ）のずれが、加工品質に影響を与えない程度の微小なものである場合には、加工前に加工ヘッド１５の高さを調整しておいてもよい。加工ヘッド１５の高さを調整した後、加工中には、加工ヘッド１５の高さを一定に維持すればよい。
【００５３】
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００５４】
１０  鏡筒
１１  ダイクロイックミラー
１２  集光光学系
１５  加工ヘッド
１６  調整機構
１６Ａ  ねじ軸
１６Ｂ  ナット
１６Ｃ  モータ
１７  加工用レーザビーム
１８  ビームウエスト
１９  加工範囲
２０  レーザ発振器
２１  光ファイバ
３０  支持部
３１  制御装置
４０  測定用光源
４１  ミラー
４２  撮像装置
４５  測定用光ビーム
５０  加工対象物
５１  加工用レーザビームのビームスポット
５２  測定用光ビームのビームスポット
５２Ａ  測定用光ビームのビームスポットの基準位置
【図１】
2019150841.tif 000003
【図２】
2019150841.tif 000004
【図３】
2019150841.tif 000005
【図４】
2019150841.tif 000006
【図５】
2019150841.tif 000007
【図６】
2019150841.tif 000008