(57)【要約】【課題】高速かつ安定したピアス加工が可能なレーザ加工装置を得ること。【解決手段】保持テーブル上に保持された加工対象物に照射するパルス状のレーザビームを出力するレーザ発振器１と、前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させて前記レーザビームを前記加工対象物に照射させるレーザビーム移動部８と、を備え、前記レーザビーム移動部８は、既定の移動パターンおよび既定の周期パターンで前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させ、前記レーザ発振器１は、前記レーザビームの周波数が前記周期パターンの周波数の定数倍になる条件で前記レーザビームを出力する。【選択図】図３
2015071175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持テーブル上に保持された加工対象物に照射するパルス状のレーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させて前記レーザビームを前記加工対象物に照射させるレーザビーム移動部と、
を備え、
前記レーザビーム移動部は、特定の移動パターンおよび特定の周期パターンで前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させ、
前記レーザ発振器は、前記レーザビームの周波数が前記周期パターンの周波数の定数倍になる条件で前記レーザビームを出力すること、
を特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記定数は、２以上の整数であること、
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】
前記レーザ発振器に対して前記レーザビームの出力を指示する第１レーザビーム出力指令と、前記レーザビーム移動部に対して前記レーザビームの移動を指示するレーザビーム移動指令とを生成する第１指令生成部を備え、
前記第１指令生成部は、前記移動パターンおよび前記周期パターンで前記レーザビーム移動部が前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させ且つ前記レーザビームの周波数が前記周期パターンの周波数の定数倍になる条件で前記レーザ発振器が前記レーザビームを出力するように前記第１レーザビーム出力指令と前記レーザビーム移動指令とを生成すること、
を特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザ発振器に対して前記レーザビームの出力を指示する第２レーザビーム出力指令を生成する第２指令生成部を備え、
前記第２指令生成部は、前記レーザビーム移動部の制御により前記移動パターンで移動した前記レーザビームの実測の位置情報に基づいて前記周期パターンの周波数を取得し、前記レーザビームの周波数が前記取得した周期パターンの周波数の定数倍になる条件で前記レーザ発振器が前記レーザビームを出力するように前記第２レーザビーム出力指令を生成すること、
を特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記レーザビームは、加工ヘッドを介して前記加工対象物に照射され、
前記加工ヘッドは、該加工ヘッド内に設けられて該加工ヘッドに入射された前記レーザビームの光路を調整する加工ヘッド内光路調整部を備え、
前記レーザビーム移動部は、
前記加工ヘッドを前記保持テーブルの面方向に駆動する第１移動機構と、
前記加工ヘッド内光路調整部の一部を前記第１移動機構よりも狭い駆動範囲かつ高速で前記保持テーブルの面方向に駆動可能な第２移動機構と、
を備え、
前記レーザビーム移動部は、前記第２移動機構を用いて前記加工ヘッド内光路調整部の一部を駆動することにより、前記移動パターンおよび前記周期パターンで前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記レーザビームは、加工ヘッドを介して前記加工対象物に照射され、
前記加工ヘッドは、該加工ヘッド内に設けられて前記加工ヘッドに入射された前記レーザビームを集光して、集光した前記レーザビームを前記加工ヘッドにおける前記加工対象物側に設けられたレーザビームノズルを通して出力する加工レンズを備え、
前記レーザビーム移動部は、
前記加工ヘッドを前記保持テーブルの面方向に駆動する第３移動機構と、
前記加工レンズを前記保持テーブルの面方向に駆動することにより、前記加工ヘッドから出力される前記レーザビームの中心軸を前記レーザビームノズルの中心軸に対して偏心させる第４移動機構と、
を備え、
前記レーザビーム移動部は、前記第４移動機構を用いて前記加工レンズを駆動することにより、前記移動パターンおよび前記周期パターンで前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させること、
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ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、レーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザによるピアス（穴あけ）加工は、レーザ照射によって材料表面で溶融蒸発が起こることによってなされる。たとえば金属材料からなる加工対象物にピアス（穴あけ）加工を実施する場合には、加工対象物に対するレーザ照射によって該金属材料が溶融状態になった部位にアシストガス（加工ガス）を噴流し、溶融金属を飛散・除去する。そして、加工対象物の厚みが厚いほど溶融金属の除去が難しくなり、アシストガス（加工ガス）のガス圧を高める必要がある。
【０００３】
しかし、アシストガスのガス圧が高いほどレーザのエネルギーを吸収してしまうプラズマの発生量が多くなり、レーザの出力（パワー）を上げてもピアス加工時間が短縮されないことが知られている。また、プラズマの状態が大きく変動すると、ピアス（穴あけ）加工の加工異常が生じやすいことが知られている。
【０００４】
一方、ピアス加工の加工時間の短縮のため、レーザビームを回転させながら加工する方法が提案されている。たとえば特許文献１に記載されるレーザ加工機によるピアス加工方法では、レーザビームを所定の回転半径で回転させながらピアス加工を行っている。特許文献１に記載されたピアス加工方法では、レーザビームを２００ｒｐｍ以上の回転数で回転させ、レーザビームの回転半径に対応したステップ数で、段階的に周波数およびデューティを増加させている。
【０００５】
また、たとえば特許文献２に記載されるレーザ加工方法及びレーザ加工装置では、加工対象物のレーザビームの軌道上始点にビーム走査器の目標入射位置を移動させる工程と、前記始点を出発し、前記軌道上に沿って移動するようにビーム走査器を制御しながらパルスレーザビームを加工対象物に入射させる工程と、を始点を異ならせて２回以上繰り返している。これらのような従来の技術によれば、レーザビームを周期的に移動させることにより、レーザビーム照射での入熱過多による異常加工を避けることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７６６６５号公報
【特許文献２】特許第４６１４８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術によれば、レーザビームの周波数とレーザビームの周期的移動の周波数とが適切に制御されていないと、レーザビームの周期的な移動経路においてレーザビーム照射位置がランダムとなるため、レーザビームのエネルギーが効率良く金属の溶け込みに使われにくい、という問題があった。このため、高速での安定したピアス加工は難しく、生産性の高い加工ができなかった。
【０００８】
また、加工中にレーザビームの周波数を変化させると、レーザビーム照射位置がよりランダムとなる。このため、特に軟鋼を炭酸ガスレーザ（ＣＯ２レーザ）により加工する場合などにおいては、プラズマの状態が大きく変動し、異常加工が生じやすくなる問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高速かつ安定したピアス加工が可能な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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーザ加工装置は、保持テーブル上に保持された加工対象物に照射するパルス状のレーザビームを出力するレーザ発振器と、前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させて前記レーザビームを前記加工対象物に照射させるレーザビーム移動部と、を備え、前記レーザビーム移動部は、既定の移動パターンおよび既定の周期パターンで前記レーザビームを前記加工対象物上において移動させ、前記レーザ発振器は、前記レーザビームの周波数が前記周期パターンの周波数の定数倍になる条件で前記レーザビームを出力すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高速かつ安定したピアス加工が可能なレーザ加工装置が得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかるレーザビーム移動部の一例を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置の制御部の構成およびピアス加工時の処理を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置におけるピアス加工でのレーザビームの周期的移動パターン、ビーム照射領域、レーザビーム出力の例を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかるレーザ加工装置におけるピアス加工でのレーザビームの周期的移動パターン、ビーム照射領域の例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２にかかるレーザ加工装置の制御部の構成およびピアス加工時の処理を説明する図である。
【図７】図７は、連続的に変化するレーザビーム条件の一例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態１および実施の形態２にかかる制御部としての機能を実現するコンピュータ装置の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図９】図９は、レーザビーム移動指令（同期）におけるレーザビームの周期的移動パターンとレーザビーム照射領域との他の例を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態４にかかるレーザビーム移動部を説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態５にかかるレーザビーム移動部を説明する図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態５にかかるレーザ加工装置を用いてピアス加工を行ったピアス加工試験における加工時間を示す特性図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態５にかかるレーザ加工装置を用いてピアス加工を行ったピアス加工試験における加工時間の分散を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかるレーザ加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述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適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１００の構成を示す図である。レーザ加工装置１００は、加工対象物１１にレーザビーム２を照射して、保持テーブル１２に保持された加工対象物１１へのレーザ加工を行う装置である。レーザ加工装置１００は、レーザ発振器１と、反射ミラー３と、加工ヘッド４と、アシストガス（加工ガス）供給源５と、ガス路６と、制御部７Ａと、レーザビーム移動部８とを備えている。
【００１５】
レーザ発振器１は、パルス状のレーザビーム（パルスレーザビーム、以下レーザビームと呼ぶ場合がある）を発振してパルスレーザビーム２（以下、レーザビーム２と呼ぶ場合がある）として出力する。
【００１６】
反射ミラー３は、レーザ発振器１から出力されたレーザビーム２を加工ヘッド４側へ反射して偏向させる。すなわち、レーザ発振器１から出力されたレーザビーム２は、反射ミラー３を用いて加工ヘッド４に導かれる。なお、図１においては、反射ミラー３を１つのみ示しているが、実際には複数の反射ミラー３が用いられる。
【００１７】
加工ヘッド４は、内部に加工レンズ９を備え、またレーザビーム２の出射側にレーザビームノズル１０を備えている。加工ヘッド４に導かれたレーザビーム２は、加工レンズ９で集光（収束）されてレーザビームノズル１０から出射され、加工対象物１１に照射される。
【００１８】
アシストガス（加工ガス）供給源５は、加工ヘッド４に送るアシストガス（加工ガス）を格納しており、アシストガス（加工ガス）をガス路６に送出する。ガス路６は、アシストガス供給源５から送られてくるアシストガスを、加工ヘッド４に導入する。これにより、加工ヘッド４にアシストガスが供給され、加工ヘッド４のレーザビームノズル１０からアシストガスが送出される。加工ヘッド４から送出されたアシストガスは、加工対象物１１上のレーザビーム２の照射位置に吹き付けられる。
【００１９】
レーザビーム移動部８は、加工ヘッド４および反射ミラー３を保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において同期して移動させて、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を走査する。なお、加工対象物１１の加工面の面方向は、保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）と平行な方向とされる。図２は、レーザビーム移動部８の一例を示す模式図である。レーザビーム移動部８は、たとえば加工ヘッド４および反射ミラー３に固定され、該加工ヘッド４および反射ミラー３を保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において同期して移動させるＸＹ移動機構８Ａによって構成される。なお、図２においては、反射ミラー３の記載を省略している。
【００２０】
ＸＹ移動機構８Ａは、加工対象物１１上においてピアスを形成する所望のピアス加工位置（ピアス中心位置）まで加工ヘッド４および反射ミラー３を同期して移動させる。また、ＸＹ移動機構８Ａは、ピアス中心位置まで移動させた加工ヘッド４および反射ミラー３を、保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において、ピアス加工領域（ピアス中心位置の周辺領域）において周期的に移動（駆動）させてピアス加工を行う。
【００２１】
制御部７Ａは、数値制御装置などであり、ピアス加工プログラムに基づいて、ピアス加工時におけるレーザ発振器１およびレーザビーム移動部８の動作を制御する。
【００２２】
図３は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１００の制御部７Ａの構成およびピアス加工時の処理を説明する図である。制御部７Ａは、たとえば汎用のコンピュータなどであり、レーザ発振器１およびレーザビーム移動部８に所定の制御情報を送信することにより、該レーザ発振器１およびレーザビーム移動部８の動作を制御する。制御部７Ａは、ピアス加工プログラム格納部２１と、レーザビーム出力指令生成部２２と、周期移動指令生成部２３と、ピアス中心位置指令生成部２４と、同期指令生成部２５とを備えている。なお、制御部７Ａは、汎用のコンピュータ以外にも、専用の装置により構成することも可能である。
【００２３】
ピアス加工プログラム格納部２１は、ピアス加工に関する各種情報および手順が記述されたピアス加工プログラムを記憶する。各種情報には、加工対象物１１の加工条件や加工位置などの情報が含まれ、レーザビーム条件、周期移動条件、ピアス中心座標情報が含まれている。
【００２４】
レーザビーム条件は、ピアス加工においてレーザ発振器１が発振して出力するレーザビーム２の発振周波数（レーザ周波数）、出力波形のデューティ比（レーザデューティ比）、レーザビームのレーザ出力（パワー）、ビーム径などの条件が含まれる。なお、ここでのレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）は、後述する周波数の同期が行われていない非同期の状態である。
【００２５】
周期移動条件は、ピアス加工におけるレーザビームの周期的移動パターン、すなわち加工ヘッド４を所定のパターンで周期的に移動させるパターン、およびレーザビームの周期的移動の周波数が含まれる。
【００２６】
ピアス中心座標情報は、加工対象物１１上においてピアスを形成する所望のピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）を示す情報であり、ＸＹ方向におけるピアス中心座標である。
【００２７】
そして、ピアス加工プログラム格納部２１は、レーザビーム条件をレーザビーム出力指令生成部２２へ、周期移動条件を周期移動指令生成部２３へ、ピアス中心座標情報をピアス中心位置指令生成部２４へ出力する。
【００２８】
レーザビーム出力指令生成部２２は、レーザビーム条件に基づいてレーザビーム出力指令（非同期）を生成して同期指令生成部２５へ出力する。レーザビーム出力指令（非同期）は、レーザ発振器１に対してレーザビームの出力を指示する指令情報である。レーザビーム出力指令（非同期）は、レーザ発振器１が出力するレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）、出力波形のデューティ比（レーザデューティ比）、レーザビームのレーザ出力（パワー）、ビーム径などの、ピアス加工プログラムに設定されたレーザビーム条件を含む。レーザビーム出力指令（非同期）は、レーザビームの周波数とレーザビームの周期的移動の周波数とが所定の倍率で同期されていない状態のレーザビーム出力指令である。
【００２９】
周期移動指令生成部２３は、周期移動条件に基づいて周期移動指令を生成し、同期指令生成部２５へ出力する。周期移動指令は、レーザビーム移動部８に対して加工ヘッド４の周期的な移動パターン（レーザビームの周期的移動パターン）を指示する指令情報である。加工ヘッド４を周期的に移動させることにより、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を周期的に移動（走査）することができる。すなわち、周期移動指令は、ピアス加工を行う際のレーザビームの周期的移動パターンを制御するための指令情報である。
【００３０】
ピアス中心位置指令生成部２４は、ピアス中心座標情報に基づいてピアス中心位置指令を生成し、同期指令生成部２５に出力する。ピアス中心位置指令は、レーザビーム移動部８に対して、加工対象物１１上において加工ヘッド４を移動させてピアス加工を行うピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）を指示する指令情報である。
【００３１】
同期指令生成部２５は、レーザビーム出力指令（非同期）、周期移動指令、ピアス中心位置指令に基づいて、レーザビーム出力指令（同期）とレーザビーム移動指令（同期）とを生成する。また、同期指令生成部２５は、レーザビーム出力指令（同期）をレーザ発振器１へ、レーザビーム移動指令（同期）をレーザビーム移動部８へ出力する。
【００３２】
レーザビーム出力指令（同期）は、レーザビーム出力指令（非同期）および周期移動指令に基づいて生成される。レーザビーム出力指令（同期）は、上述したレーザビーム出力指令（非同期）と同様に、レーザ発振器１に対してレーザビームの出力を指示して制御する指令情報である。レーザビーム出力指令（同期）は、上述したレーザビーム出力指令（非同期）と同様に、レーザ発振器１が出力するレーザビームの出力波形のデューティ比（レーザデューティ比）、レーザビームのレーザ出力（パワー）、ビーム径などの、ピアス加工プログラムに設定されたレーザビーム条件を含む。
【００３３】
一方で、レーザビーム出力指令（同期）は、レーザビームの発振周波数（レーザ周波数）については、レーザビームの周波数とレーザビームの周期的移動とを所定の倍率で同期させた条件の発振周波数（レーザ周波数）条件を含む。具体的には、レーザビーム出力指令（同期）に含まれるレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）は、レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数の整数倍とされる。レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数は、ピアス加工プログラムに設定された周波数である。
【００３４】
すなわち、レーザビーム出力指令（同期）とレーザビーム移動指令（同期）とは、レーザビーム出力指令（同期）におけるレーザ発振器１から出力されるパルスレーザビーム発振周波数（レーザ周波数）が、レーザビーム移動指令（同期）におけるレーザビームの周期的移動の周波数の整数倍となる条件で生成される。また、ここでは、レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数は、ピアス加工プログラムに設定された周波数であるが、レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数を調整した上で、レーザビームの発振周波数（レーザ周波数）をレーザビームの周期的移動の周波数の整数倍としてもかまわない。
【００３５】
レーザビーム移動指令（同期）は、周期移動指令およびピアス中心位置指令に基づいて生成される。レーザビーム移動指令（同期）は、レーザビーム移動部８に対して、加工対象物１１上における加工ヘッド４のピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）への移動、および加工ヘッド４を周期的に移動させることによる加工対象物１１に照射するレーザビーム２の周期的な移動（走査）を制御する指令情報である。レーザビーム移動指令（同期）は、周期移動指令およびピアス中心位置指令の内容を含み、ピアス加工を行うピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）の情報およびレーザビームの周期的移動パターン、すなわち加工ヘッド４の周期的な移動パターンの情報を含む。
【００３６】
レーザビーム移動部８は、レーザビーム移動指令（同期）に基づいて加工ヘッド４を移動させてレーザビーム２を周期的に走査する。レーザ発振器１は、レーザビーム出力指令（同期）に基づいて、レーザビーム移動部８によるレーザビームの走査に同期させてレーザビーム２を出力する。
【００３７】
つぎに、レーザ加工装置１００によるピアス加工処理手順について説明する。レーザ加工装置１００が加工対象物１１の加工を開始すると、制御部７Ａにおいて、ピアス加工プログラム格納部２１が、レーザビーム条件をレーザビーム出力指令生成部２２へ、周期移動条件を周期移動指令生成部２３へ、ピアス中心座標情報をピアス中心位置指令生成部２４へ出力する。
【００３８】
レーザビーム出力指令生成部２２は、ピアス加工プログラム格納部２１からレーザビーム条件が入力されると、該レーザビーム条件に基づいてレーザビーム出力指令（非同期）を生成して同期指令生成部２５へ出力する。レーザビーム出力指令（非同期）は、レーザ発振器１が発振して出力するレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）、出力波形のデューティ比（レーザデューティ比）、レーザビームのレーザ出力（パワー）、レーザビーム径などの、ピアス加工プログラムに設定されたレーザビーム条件を含む。
【００３９】
周期移動指令生成部２３は、ピアス加工プログラム格納部２１から周期移動条件が入力されると、該周期移動条件に基づいて周期移動指令を生成し、同期指令生成部２５へ出力する。周期移動指令には、レーザビームの周期的移動パターン、すなわち加工ヘッド４の周期的移動パターンが含まれる。
【００４０】
ピアス中心位置指令生成部２４は、ピアス加工プログラム格納部２１からピアス中心座標情報が入力されると、該ピアス中心座標情報に基づいてピアス中心位置指令を生成し、同期指令生成部２５に出力する。
【００４１】
つぎに、同期指令生成部２５は、レーザビーム出力指令（非同期）、周期移動指令、ピアス中心位置指令が入力されると、これらの指令に基づいてレーザビーム出力指令（同期）とレーザビーム移動指令（同期）とを生成する。
【００４２】
同期指令生成部２５は、レーザビーム出力指令（非同期）および周期移動指令に基づいて、レーザ発振器１に対してレーザビームの出力を制御する指令情報であるレーザビーム出力指令（同期）を生成する。同期指令生成部２５は、レーザ発振器１が出力するレーザビームの出力波形のデューティ比（レーザデューティ比）、レーザビームのレーザ出力（パワー）などの、ピアス加工プログラムに設定されたレーザビーム条件をレーザビーム出力指令（同期）に含める。
【００４３】
一方で、同期指令生成部２５は、レーザビームの発振周波数（レーザ周波数）については、レーザビームの周波数とレーザビームの周期的移動の周波数を所定の倍率で同期させた条件の発振周波数（レーザ周波数）条件をレーザビーム出力指令（同期）に含める。すなわち、同期指令生成部２５は、レーザ発振器１が出力するレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）を、レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数の整数倍となる条件の周波数に変更・設定してレーザビーム出力指令（同期）に含める。レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数は、ピアス加工プログラムによって設定された周波数である。また、上記の整数は、２以上の整数であればよい。
【００４４】
なお、上記においては、レーザビーム条件およびレーザビーム出力指令（非同期）において、レーザ発振器１が出力するレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）としてピアス加工プログラムによって設定された周波数を含めているが、レーザビーム条件およびレーザビーム出力指令（非同期）にピアス加工プログラムによって設定された周波数を含めない構成としてもよい。この場合は、同期指令生成部２５は、レーザビーム条件およびレーザビーム出力指令（非同期）にピアス加工プログラムによって設定された周波数を変更してレーザビーム出力指令（同期）に含めるのではなく、上述した条件のレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）を同期指令生成部２５で新規に生成すればよい。
【００４５】
また、同期指令生成部２５は、周期移動指令およびピアス中心位置指令に基づいてレーザビーム移動指令（同期）を生成する。すなわち、同期指令生成部２５は、周期移動指令およびピアス中心位置指令の内容を含むレーザビーム移動指令（同期）を生成する。
【００４６】
そして、同期指令生成部２５は、レーザビーム出力指令（同期）をレーザ発振器１へ、レーザビーム移動指令（同期）をレーザビーム移動部８へ出力する。
【００４７】
レーザビーム移動部８は、同期指令生成部２５からレーザビーム移動指令（同期）が入力されると、該レーザビーム移動指令（同期）に基づいて加工ヘッド４を加工対象物１１上におけるピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）へ移動させる。そして、レーザビーム移動部８は、レーザビーム移動指令（同期）に基づいて加工ヘッド４を所定の周期的移動パターンで周期的に移動させることにより、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を所定の周期的移動パターンで周期的に移動（走査）させる。
【００４８】
そして、レーザ発振器１は、同期指令生成部２５からレーザビーム出力指令（同期）が入力されると、該レーザビーム出力指令（同期）に基づいてレーザビームをレーザビーム移動部８によるレーザビーム２の走査に同期させて出力する。レーザ発振器１から出力されたレーザビーム２は、反射ミラー３などを用いて加工ヘッド４に導かれる。加工ヘッド４に導かれたレーザビーム２は、加工レンズ９で集光され、レーザビームノズル１０を通って加工対象物１１に照射される。また、レーザビーム２の照射に合わせて、加工ヘッド４のレーザビームノズル１０からアシストガスが加工対象物１１上のレーザビーム２の照射位置に吹き付けられる。
【００４９】
レーザ発振器１が出力するレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）を、レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数の整数倍に同期して、レーザビーム２を所定の周期的移動パターンで周期的に移動（走査）させることにより、レーザビームの周期的移動経路においてレーザビーム２の照射領域が確実に分散して固定され、照射されるレーザビーム２を有効利用して効率良くピアス加工を行うことができる。
【００５０】
図４は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１００におけるピアス加工でのレーザビームの周期的移動パターン、ビーム照射領域、レーザビーム出力の例を説明する図である。図５は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１００におけるピアス加工でのレーザビームの周期的移動パターン、ビーム照射領域の例を説明する図である。
【００５１】
図４および図５に示す例では、レーザ発振器１がレーザビーム出力指令（同期）に基づいて出力するレーザビーム２のデューティ比を２０％としている。また、ピアス中心３１からのビーム中心軌跡３２の半径を、パルスレーザビーム２のビーム径より大きな円としている。また、レーザビームの周期的移動の周波数をレーザビームの周波数（レーザ周波数）の１／３とした場合について示している。なお、ピアス中心３１は、加工されるピアスの中心である。ビーム中心軌跡３２は、デューティ比を１００％と仮定した場合にレーザビーム２の中心がたどる軌跡であり、レーザビームの周期的移動パターンに対応する。
【００５２】
図４では、ピアス加工の流れと、ビーム中心軌跡３２におけるピアス中心３１を中心としたビーム中心３３のピアス中心周りの角度（以下、ピアス中心周りの角度と呼ぶ場合がある）に対するレーザビーム出力を示している。また、図５では、ピアス加工におけるレーザビーム２の周期的移動での１周期におけるビーム中心のビーム照射領域３４とビーム径のビーム照射領域３５を示している。図４および図５においては、ビーム中心３３を黒丸印で、ビーム中心のビーム照射領域３４を細長い黒塗り印で示している。ビーム中心のビーム照射領域３４は、レーザビーム２のビーム強度がガウス分布している場合に一番密度が高い領域を示している。ビーム径のビーム照射領域３５は、実際にレーザビーム２が加工対象物１１に照射される範囲である。
【００５３】
レーザビーム移動指令（同期）に基づいて加工ヘッド４が周期的に移動することにより、レーザビーム２が周期的に移動する。そして、ビーム中心３３は、レーザビーム移動指令（同期）に基づき、ビーム中心軌跡３２上を所定の方向に回転する。すなわち、ビーム中心３３はレーザビームの移動方向３６の方向に沿って左回り方向に回転する。
【００５４】
ここで、図４（ａ）をピアス加工開始時におけるピアス加工開始位置とする（ピアス中心周りの角度：０［ｄｅｇ］）。レーザビーム２の出力は、図４（ｇ）に示すように０［ｄｅｇ］〜２４［ｄｅｇ］の間にＯＮとなり、レーザビーム２が照射される。したがって、ピアス中心周りの角度が２４［ｄｅｇ］の時は、ビーム中心のビーム照射領域３４とビーム中心３３とは、図４（ｂ）に示される位置となる。
【００５５】
つぎに、ピアス中心周りの角度が２４［ｄｅｇ］を超えて１２０［ｄｅｇ］までの間は、図４（ｇ）に示すようにレーザビーム２の出力がＯＦＦとなるため、レーザビーム２は照射されない。
【００５６】
つぎに、図４（ｇ）に示すようにピアス中心周りの角度が１２０［ｄｅｇ］の時にレーザビーム２の出力がＯＮとなり、図４（ｃ）に示すようにレーザビーム２が照射される。そして、レーザビーム２の出力は、図４（ｇ）に示すように１２０［ｄｅｇ］を超えて１４４［ｄｅｇ］までの間にＯＮとなり、レーザビーム２が照射される。したがって、ピアス中心周りの角度が１４４［ｄｅｇ］の時は、ビーム中心のビーム照射領域３４とビーム中心３３とは、図４（ｄ）に示される位置となる。
【００５７】
つぎに、ピアス中心周りの角度が１４４［ｄｅｇ］を超えて２４０［ｄｅｇ］までの間は、図４（ｇ）に示すようにレーザビーム２の出力がＯＦＦとなるため、レーザビーム２は照射されない。
【００５８】
つぎに、図４（ｇ）に示すようにピアス中心周りの角度が２４０［ｄｅｇ］の時にレーザビーム２の出力がＯＮとなり、図４（ｅ）に示すようにレーザビーム２が照射される。そして、レーザビーム２の出力は、図４（ｇ）に示すように２４０［ｄｅｇ］を超えて２６４［ｄｅｇ］までの間にＯＮとされ、レーザビーム２が照射される。したがって、ピアス中心周りの角度が２６４［ｄｅｇ］の時は、ビーム中心のビーム照射領域３４とビーム中心３３とは、図４（ｆ）に示される位置となる。
【００５９】
つぎに、ピアス中心周りの角度が２６４［ｄｅｇ］を超えて３６０［ｄｅｇ］（０［ｄｅｇ］）までの間は、図４（ｇ）に示すようにレーザビーム２の出力がＯＦＦとなるため、レーザビーム２は照射されない。
【００６０】
以上の工程をレーザビームの周期的な移動（走査）の１周期として、上記の工程が複数周期繰り返される。これにより、ビーム中心軌跡３２上においてレーザビーム２の照射領域が分散して固定される。そして、レーザビームの周期的移動の各周期において特定領域にのみレーザビーム２が照射されるため、照射されるレーザビーム２を有効利用して効率良くピアス加工を行うことができる。すなわち、ピアス加工において、レーザビーム２の照射領域を確実に分散・固定することにより、より大きなレーザビーム出力を投入しても、ピアス加工が不安定になることがない。
【００６１】
そして、レーザビームの周期的な移動（走査）の初期段階の周期では、加工対象物１１の表面において、ビーム中心軌跡３２上におけるビーム径のビーム照射領域３５に３つの小さいピアス穴が分散して形成される。その後の周期では該小さいピアス穴内にレーザビーム２が照射され、該レーザビーム２が小さいピアス穴内で乱反射することにより小さいピアス穴の周囲の材料が溶融していく。このため、照射されるレーザビーム２を有効利用して効率良くピアス加工を行うことができ、ピアス加工時間を短縮することができる。そして、最終的には、３つの小さいピアス穴が溶融して広がり、連結して１つの大きなピアス穴が形成される。
【００６２】
なお、上記においては、レーザ発振器１が出力するレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）を、レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数の３倍（整数倍）とした。たとえばレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）を、レーザビームの周期的移動の周波数の３．０１倍とした場合においてもレーザビーム２の照射領域がピアス中心３１を中心としてビーム中心軌跡３２上を移動することになり、レーザビーム２の照射点の分散箇所をほぼ固定することができる。このため、上記と同程度のピアス加工時間で安定してピアス穴が形成できるという効果が得られる。
【００６３】
換言すると、上記においては、レーザビーム移動指令（同期）に含まれるレーザビームの周期的移動の周波数を、レーザ発振器１が出力するレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）の１／３倍（整数分の１倍）とした。たとえばレーザビームの周期的移動の周波数をレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）の１／３．０１倍とした場合においてもレーザビーム２の照射領域がピアス中心３１を中心としてビーム中心軌跡３２上を移動することになり、レーザビーム２の照射点の分散箇所をほぼ固定することができる。このため、上記と同程度のピアス加工時間で安定してピアス穴が形成できるという効果が得られる。
【００６４】
また、上記においては、レーザ発振器１が出力するレーザビーム２のデューティ比を２０％とした場合について示したが、デューティ比はこれに限定されず、加工対象物１１の材料、加工深さ等の諸条件により適宜選択されればよい。ただし、デューティ比が５０％を超える場合にはレーザビーム２による入熱過多による異常加工が発生するおそれがある。このため、デューティ比は５０％以下とすることが好ましい。
【００６５】
また、加工対象物１１の材料としては、レーザ加工によりピアス加工が可能な材料であれば特に限定されない。すなわち、加工対象物１１の材料としては、たとえば鉄や銅やステンレスなどの金属であってもよく、ガラスやセラミックなどの絶縁体であってもよく、アクリルやエポキシなどの樹脂であってもよく、ＳｉやＧａＡｓなどの半導体であってもよく、さらにガラスエポキシ基板などの複合材であってもよい。
【００６６】
上述したように、実施の形態１においては、レーザ発振器１が出力するパルスレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）を、レーザビームの周期的移動の周波数の整数倍に同期させる。これにより、レーザビームの周期的移動経路においてレーザビーム２の照射領域が確実に分散して固定され、照射されるレーザビーム２を有効利用して効率良くピアス加工を行うことができる。このため、レーザビーム２の照射領域を分散させない場合に異常加工が生じる高いレーザ出力（パワー）のレーザビーム２の照射においても、加工対象物１１における入熱過多による異常加工を避けることができる。すなわち、実施の形態１においては、レーザビーム２の照射領域をレーザビームの周期的移動経路において任意に分散して固定することができ、ピアス加工時間を短縮するとともに安定してピアス加工を行うことができる。
【００６７】
したがって、実施の形態１によれば、高速かつ安定したピアス加工が可能となる。
【００６８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、同期指令生成部２５への入力をレーザビーム出力指令（非同期）、周期移動指令、ピアス中心位置指令の３つの情報とした。実施の形態２では、同期指令生成部２５への入力をレーザビーム出力指令（非同期）、レーザビーム位置情報の２つの情報とする形態について説明する。図６は、実施の形態２にかかるレーザ加工装置の制御部７Ｂの構成およびピアス加工時の処理を説明する図である。なお、実施の形態２にかかるレーザ加工装置は、基本的に実施の形態１にかかるレーザ加工装置と同じ構成を有し、同じ動作を実施可能である。
【００６９】
実施の形態２では、レーザ加工装置が加工対象物１１の加工を開始すると、制御部７Ｂにおいて、実施の形態１の場合と同様にしてレーザビーム出力指令（非同期）、周期移動指令、ピアス中心位置指令が生成される。そして、レーザビーム出力指令（非同期）は、同期指令生成部２５に入力される。一方、図６に示すようにピアス中心位置指令に周期移動指令が加算されたレーザビーム移動指令（非同期）が、直接レーザビーム移動部８に入力される。
【００７０】
加工ヘッド４の近傍には位置センサ（図示せず）が設けられており、加工ヘッド４の現在位置（実際の位置）をフィードバック情報としてレーザビーム移動部８が取得する。そして、レーザビーム移動部８は、加工ヘッド４の現在位置（実際の位置）から、レーザビーム２の現在位置（実際の位置）をレーザビーム位置情報として取得する。レーザビーム移動部８は、取得したレーザビーム位置情報を同期指令生成部２５に出力する。
【００７１】
同期指令生成部２５は、レーザビーム移動部８からレーザビーム位置情報が入力されると、レーザビーム出力指令（非同期）とレーザビーム位置情報とに基づいてレーザビーム出力指令（同期）を生成し、レーザ発振器１に出力する。
【００７２】
同期指令生成部２５は、レーザ発振器１が出力するレーザビームの出力波形のデューティ比（レーザデューティ比）、レーザビームのレーザ出力（パワー）などの、ピアス加工プログラムに設定されたレーザビーム条件をレーザビーム出力指令（同期）に含める。
【００７３】
一方で、同期指令生成部２５は、レーザビームの発振周波数（レーザ周波数）については、レーザビームの周波数とレーザビームの周期的移動の周波数を所定の倍率で同期させた条件の発振周波数（レーザ周波数）条件をレーザビーム出力指令（同期）に含める。すなわち、同期指令生成部２５は、レーザ発振器１が出力するレーザビームの発振周波数（レーザ周波数）を、レーザビーム位置情報から得られるレーザビームの周期的移動の周波数の整数倍となる条件の周波数に変更・設定してレーザビーム出力指令（同期）に含める。
【００７４】
同期指令生成部２５は、レーザビーム位置情報を演算することによりレーザビームの周期的移動の周波数を取得する。すなわち、同期指令生成部２５は、レーザビーム位置情報を時系列に沿って分析することにより、レーザビームの周期的移動パターン、レーザビームの周期的移動の周波数を得られる。
【００７５】
レーザ発振器１は、同期指令生成部２５からレーザビーム出力指令（同期）が入力されると、該レーザビーム出力指令（同期）に基づいてレーザビームをレーザビーム移動部８によるレーザビーム２の走査に同期させて出力し、レーザビームの出力をオンオフさせる。
【００７６】
また、同期指令生成部２５は、レーザビーム位置情報に基づいて、レーザ発振器１内でレーザビーム２の出射をオン／オフするタイミングを判断し、レーザビーム２の出射をオン／オフするタイミング情報をレーザビーム出力指令（同期）に含めてレーザ発振器１に出力してもよい。レーザビーム２の出射をオン／オフするタイミングは、複数回繰り返される周期において、レーザビームの周期的な移動経路でのレーザビーム２の照射領域が各周期で同じ位置になるタイミングである。
【００７７】
レーザビーム２の照射領域は、レーザビームの周期的移動の周波数とレーザビームの周波数とレーザビームの周期的移動パターンとにより、レーザビームの周期的移動経路において分散して固定されるが、レーザビーム２の出射をオン／オフするタイミングをレーザビーム位置情報に基づいて調整することにより、より精密なレーザビーム２の照射領域の位置制御が可能である。
【００７８】
以降は実施の形態１の場合と同様であり、レーザ発振器１から出力されたレーザビーム２は、反射ミラー３などを用いて加工ヘッド４に導かれる。加工ヘッド４に導かれたレーザビーム２は、加工レンズ９で集光され、レーザビームノズル１０を通って加工対象物１１に照射される。また、レーザビーム２の照射に合わせて、加工ヘッド４のレーザビームノズル１０からアシストガスが加工対象物１１上のレーザビーム２の照射位置に吹き付けられる。
【００７９】
このような処理を行うことにより、実際のレーザビーム位置を用いてレーザビーム出力指令（同期）を生成できるため、レーザビーム２の周波数やデューティ比を連続的に変化させた場合でもレーザビーム照射領域の位置制御精度を向上できる。
【００８０】
また、同期指令生成部２５の処理をレーザ加工機搭載の数値演算装置で行うことも可能であるが、別途高速な処理を行える装置基板を用いて演算処理周期をより短くしてもよい。また、レーザビーム移動部８の目標追従応答を考慮してレーザビーム出力指令（同期）をレーザ発振器１に与えることにより、たとえば図７に示すようにレーザビームの周波数やデューティ比、ピーク出力（パワー）を連続的に変化させる場合においても、レーザビーム照射領域の位置制御精度を向上できる。図７は、連続的に変化するレーザビーム条件の一例を示す図である。図７（ａ）は、連続的に変化させたレーザビームの周波数条件の一例を示す図である。図７（ｂ）は、連続的に変化させたレーザビームのデューティ比の一例を示す図である。図７（ｃ）は、連続的に変化させたレーザビームのピーク出力（パワー）の一例を示す図である。
【００８１】
なお、同期指令生成部２５はレーザ発振器１に設けられてもよい。同期指令生成部２５がレーザ発振器１に設けられることにより、レーザビーム出力指令（同期）が生成されてからレーザ発振器１が該レーザビーム出力指令（同期）に従ってレーザビーム２を出力するまでのタイムラグを低減することができる。
【００８２】
図８は、実施の形態１および実施の形態２にかかる制御部としての機能を実現するコンピュータ装置２００の構成の一例を模式的に示すブロック図である。図８に示されるように、コンピュータ装置２００は、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）などの表示装置２０１、キーボードなどの入力装置２０２、演算を行うＣＰＵ２０３、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの不揮発性メモリ２０４、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などの揮発性メモリ２０５、表示装置２０１に表示する表示画面を記憶する表示用メモリ２０６、フラッシュメモリなどの着脱可能な外部メモリとのインタフェースである外部メモリインタフェース２０７、外部機器との間で通信を行う通信インタフェース２０８などがバス２０９を介して接続された構成を有する。なお、表示装置２０１および表示用メモリ２０６が含まれない構成などとしてもよい。
【００８３】
そして、不揮発性メモリ２０４に格納されて上記制御部としての機能の処理手順が記述されたプログラムが揮発性メモリ２０５にロードされ、ＣＰＵ２０３によって実行される。このプログラムは、ハードディスク、ＣＤ（Compact  Disk）−ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＭＯ（Magneto-Optical  disk）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  DiskまたはDigital  Video  Disk）などのコンピュータ装置で読取可能な記録媒体に記録され、または、このプログラムは、インターネットなどのネットワーク（通信回線）を介して配布することもできる。この場合には、通信インタフェース２０８を介して接続された情報処理端末からプログラムが不揮発性メモリ２０４上に格納される。
【００８４】
上述したように、実施の形態２によれば、高速かつ安定したピアス加工が可能となり、特に、レーザビームの周波数やデューティ比、ピーク出力（パワー）を連続的に変化させる場合においても、レーザビームの照射範囲を任意に分散させることができ、高速かつ安定したピアス加工が可能となる。
【００８５】
実施の形態３．
図９は、レーザビーム移動指令（同期）におけるレーザビームの周期的移動パターンとレーザビーム照射領域との他の例を説明する図である。上述した実施の形態１では、レーザビーム２の照射点（照射領域）を３箇所、周期移動指令を図４および図５に示したビーム中心軌跡３２のような円状とした。
【００８６】
ここで、レーザビーム２の照射点（照射領域）を３箇所にする場合には、レーザビーム移動指令（同期）におけるレーザビームの周期的移動パターンを、たとえば図９（ａ）に示すようにビーム中心軌跡３２が三角形を描くようなパターンにしてもよい。
【００８７】
また、レーザビーム２の照射点（照射領域）は３箇所に限定されない。すなわち、上述した実施の形態１および実施の形態２で示した方法でピアス加工が実施できれば、レーザビーム２の照射点（照射領域）は、２箇所以上であれば特に限定されない。
【００８８】
たとえばレーザビーム２の照射点（照射領域）を５箇所とする場合には、レーザビーム移動指令（同期）におけるレーザビームの周期的移動パターンを、図９（ｂ）に示すようにビーム中心軌跡３２が円を描くようなパターンにしてもよく、また図９（ｃ）に示すようにビーム中心軌跡３２が５つの頂点を有する星形状の頂点同士をつなぐようなパターンにしてもよい。
【００８９】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４にかかるレーザビーム移動部８を説明する図である。上述した実施の形態１では、レーザビーム移動部８を構成するＸＹ移動機構８Ａにより加工ヘッド４および反射ミラー３を保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において移動させて、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を走査する場合について示した。実施の形態４では、図１０に示すようにＸＹ移動機構８Ａに対して駆動範囲は狭いが高速で加工ヘッド４および反射ミラー３を保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において駆動可能な微動ＸＹ移動機構８Ｂを用いてレーザビーム２を移動（走査）させる場合について説明する。なお、実施の形態４にかかるレーザ加工装置は、微動ＸＹ移動機構８Ｂをさらに備えること以外は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置と同様の構成を備える。
【００９０】
加工ヘッド４の内部には、加工レンズ９の他に、加工レンズ９で集光されたレーザビーム２の中心軸がレーザビームノズル１０の中心に位置するように、加工ヘッド４に入射されて加工レンズ９に入射するレーザビーム２の光路を調整するミラー等の加工ヘッド内光路調整光学部材（図示せず）が設けられている。図１０においては、図示の関係上、加工ヘッド内光路調整光学部材と加工レンズ９とをまとめて加工ヘッド内光学部材４１として示している。
【００９１】
微動ＸＹ移動機構８Ｂは、加工ヘッド内光路調整光学部材と加工レンズ９と反射ミラー３とレーザビームノズル１０とに固定され、これらの部材を保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において同期させて移動させる。なお、図１０においては、反射ミラー３の記載を省略している。そして、微動ＸＹ移動機構８Ｂは、加工ヘッド４が加工対象物１１上におけるピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）へ移動した後に、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を周期的に移動（走査）させる役割を担う。
【００９２】
すなわち、レーザビーム移動部８は、同期指令生成部２５からレーザビーム移動指令（同期）が入力されると、該レーザビーム移動指令（同期）に基づいてＸＹ移動機構８Ａにより加工ヘッド４を加工対象物１１上におけるピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）へ移動させる。
【００９３】
つぎに、レーザビーム移動部８は、レーザビーム移動指令（同期）に基づいて微動ＸＹ移動機構８Ｂにより加工ヘッド内光路調整光学部材と加工レンズ９と反射ミラー３とレーザビームノズル１０とを同期させてＸＹ方向において所定の周期的移動パターンで周期的に移動させることにより、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を周期的に移動（走査）させる。
【００９４】
このような処理を行うことにより、レーザ発振器１から出力されるレーザビーム２の発振周波数（レーザ周波数）が２００Ｈｚ以上の高周波数の場合でも、実施の形態１の場合と同様にレーザビーム２の照射範囲を任意に分散・固定させることができ、高速かつ安定したピアス加工が可能となる。
【００９５】
また、加工ヘッド４全体ではなく、微動ＸＹ移動機構８Ｂにより加工ヘッド４内の一部を周期的に移動させるため、ＸＹ移動機構８Ａにより加工ヘッド４全体を移動させることによりレーザビーム２を周期的に移動（走査）させる場合に比べて消費電力を削減できる。
【００９６】
したがって、実施の形態４によれば、レーザ発振器１から出力されるレーザビーム２の発振周波数（レーザ周波数）が高周波数の場合でも実施の形態１と同様に高速かつ安定したピアス加工が可能となる。また、消費電力を削減して、安価なピアス加工が可能となる。
【００９７】
実施の形態５．
図１１は、実施の形態５にかかるレーザビーム移動部８を説明する図である。上述した実施の形態１では、レーザビーム移動部８を構成するＸＹ移動機構８Ａにより加工ヘッド４および反射ミラー３を保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において移動させて、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を周期的に走査する場合について示した。実施の形態５では、図１１に示すように電磁アクチュエータであるレンズ駆動アクチュエータ５１を加工ヘッド４内に設けた場合について説明する。なお、実施の形態５にかかるレーザ加工装置は、レーザビーム移動部８としてレンズ駆動アクチュエータ５１をさらに備えること以外は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置と同様の構成を備える。
【００９８】
レンズ駆動アクチュエータ５１は、加工レンズ９のみを駆動することによりレーザビーム２を保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において移動させて、レーザビームノズル１０の中心であるレーザビームノズル中心５２に対してレーザビーム中心５３をＸＹ方向において偏心させることが可能である。これにより、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を所定の周期的移動パターンで周期的に移動（走査）させることができる。すなわち、レンズ駆動アクチュエータ５１は、加工ヘッド４が加工対象物１１上におけるピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）へ移動した後に、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を周期的に移動（走査）させる役割を担う。
【００９９】
レーザビーム移動部８は、同期指令生成部２５からレーザビーム移動指令（同期）が入力されると、該レーザビーム移動指令（同期）に基づいてＸＹ移動機構８Ａにより加工ヘッド４を加工対象物１１上におけるピアス加工点の中心位置（ピアス中心位置）へ移動させる。
【０１００】
つぎに、レーザビーム移動部８は、レーザビーム移動指令（同期）に基づいてレンズ駆動アクチュエータ５１により加工レンズ９を保持テーブル１２の面方向（ＸＹ方向）において所定の周期的移動パターンで周期的に移動させることにより、加工対象物１１に照射するレーザビーム２を周期的に移動（走査）させる。この場合は、反射ミラー３を加工レンズ９と同期させてＸＹ方向において移動させる必要はなく、加工レンズ９のみを駆動すればよい。また、レーザビーム２の照射に合わせて、加工ヘッド４のレーザビームノズル１０からアシストガス（加工ガス）５４が加工対象物１１上のレーザビーム２の照射位置に吹き付けられる。このような処理を行うことにより、実施の形態１の場合と同様にレーザビーム２の照射範囲を任意に分散・固定させることができ、高速かつ安定したピアス加工が可能となる。
【０１０１】
また、レンズ駆動アクチュエータ５１により加工レンズ９をＸＹ方向において駆動することによりレーザビーム中心５３がレーザビームノズル中心５２からレーザビームの移動方向５５にずれるため、アシストガス５４はレーザビームノズル中心５２からも加工対象物１１に向けて吹き付けられる。レーザビーム２の照射によって生じた加工対象物１１の溶融物は、溶融直後にアシストガス５４により吹き飛ばされ、レーザビーム２の移動方向と逆方向に飛散する。このため、レーザビーム２の移動方向に位置する照射予定領域への溶融物の飛散を避けることが可能となり、加工が安定しやすくなる。
【０１０２】
つぎに、実施の形態５にかかるレーザ加工装置を用いてピアス加工を行ったピアス加工試験結果について説明する。ピアス加工試験の加工対象物としては、厚さ１２ｍｍの軟鋼材を用いた。まず、標準サンプルについてピアス加工試験を行った。標準サンプルについては、ピアス穴の径程度のビーム径のレーザビームを１箇所のレーザビーム照射領域に照射してピアス加工を行った。
【０１０３】
つぎに、実施の形態５にかかるサンプルとして、上述した実施の形態５にかかるレーザ加工装置を用いてレーザビーム照射領域を３箇所〜８箇所に分散・固定し、レーザビーム出力（パワー）を標準サンプルの場合の１．５倍としてピアス加工を行った。そして、実施の形態５にかかるサンプルでは、これ以外の条件は標準サンプルと同じにしてピアス加工を行った。
【０１０４】
図１２は、実施の形態５にかかるレーザ加工装置を用いてピアス加工を行ったピアス加工試験における加工時間を示す特性図である。図１３は、実施の形態５にかかるレーザ加工装置を用いてピアス加工を行ったピアス加工試験における加工時間の分散を示す特性図である。
【０１０５】
図１２および図１３における横軸は、レーザビームの周波数とレーザビームの周期的移動の周波数（駆動周波数）とにより決まる照射領域数である。また、横軸における５（星）は、図９（ｃ）に示すレーザビームの周期的移動パターンである。また、他の実施の形態５にかかるサンプルでは、レーザビームの周期的移動パターンを、図９（ｂ）に示すようにビーム中心軌跡３２が円を描くようなパターンにした。図１２における縦軸は、所定の大きさおよび深さのピアスが形成されるまでの各試験サンプルの加工時間である。図１２の縦軸では、標準サンプルである照射領域を１箇所とした場合の加工時間を基準（１００％）としている。図１３における縦軸は、ピアス加工の安定性を評価するピアス加工時間の分散であり、この値が小さいほど毎回同じ時間でピアス加工がなされ、加工が安定していることになる。図１３の縦軸では、標準サンプルである照射領域を１箇所とした場合の加工時間の分散を基準（１００％）としている。
【０１０６】
図１２から分かるように、実施の形態５にかかるサンプルでは、レーザビームの照射領域を複数箇所にして固定することにより、１２％〜１８％の加工時間短縮効果が得られた。また、図１３から分かるように、実施の形態５にかかるサンプルでは、レーザビームの照射領域を複数箇所にして固定することにより、１５％〜８１％分散が小さく、加工がより安定するという結果が得られた。
【０１０７】
したがって、これらの試験結果より、実施の形態５にかかるレーザ加工装置を用いてピアス加工を行うことにより、高速かつ安定したピアス加工が実現可能であるといえる。
【０１０８】
なお、上述した実施の形態にかかる技術は、任意に組み合わせて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
以上のように、本発明にかかるレーザ加工装置は、高速かつ安定したピアス加工の実現に有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１  レーザ発振器、２  パルスレーザビーム（レーザビーム）、３  反射ミラー、４  加工ヘッド、５  アシストガス（加工ガス）供給源、６  ガス路、７Ａ，７Ｂ  制御部、８  レーザビーム移動部、８Ａ  ＸＹ移動機構、８Ｂ  微動ＸＹ移動機構、９  加工レンズ、１０  レーザビームノズル、１１  加工対象物、１２  保持テーブル、２１  ピアス加工プログラム格納部、２２  レーザビーム出力指令生成部、２３  周期移動指令生成部、２４  ピアス中心位置指令生成部、２５  同期指令生成部、３１  ピアス中心、３２  ビーム中心軌跡、３３  ビーム中心、３４  ビーム照射領域、３５  ビーム照射領域、３６  レーザビームの移動方向、４１  加工ヘッド内光学部材、５１  レンズ駆動アクチュエータ、５２  レーザビームノズル中心、５３  レーザビーム中心、５４  アシストガス、５５  レーザビームの移動方向、１００  レーザ加工装置、２００  コンピュータ装置、２０１  表示装置、２０２  入力装置、２０３  ＣＰＵ、２０４  不揮発性メモリ、２０５  揮発性メモリ、２０６  表示用メモリ、２０７  外部メモリインタフェース、２０８  通信インタフェース、２０９  バス。
【図１】
2015071175.tif 000003
【図２】
2015071175.tif 000004
【図３】
2015071175.tif 000005
【図４】
2015071175.tif 000006
【図５】
2015071175.tif 000007
【図６】
2015071175.tif 000008
【図７】
2015071175.tif 000009
【図８】
2015071175.tif 000010
【図９】
2015071175.tif 000011
【図１０】
2015071175.tif 000012
【図１１】
2015071175.tif 000013
【図１２】
2015071175.tif 000014
【図１３】
2015071175.tif 000015