(57)【要約】  レーザ加工機は、板金の面上のビームスポットを振動させるビーム振動機構を備える。制御装置は、板金にレーザビームを照射することによって板金より製品を切断する際、製品を搬出する搬送装置の保持部が保持しない非保持領域で、ビームスポットを板金の切断進行方向と直交する方向の振動成分を含む振動パターンで振動させるよう、ビーム振動機構を制御する。非保持領域は、製品が有する突出部の周囲の少なくとも一部、または、製品が有する凹部が形成される凹部形成領域の周囲の少なくとも一部である。
2021516619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを開口より射出するノズルが先端に取り付けられた加工ヘッドと、
前記加工ヘッド内に設けられ、前記レーザビームを集束させて板金に照射して前記板金の面にビームスポットを形成する集束レンズと、
前記板金の面に対する前記加工ヘッドの相対的な位置を移動させる移動機構と、
前記開口より射出される前記レーザビームを前記開口内で振動させて、前記板金の面上の前記ビームスポットを振動させるビーム振動機構と、
前記移動機構によって前記加工ヘッドの相対的な位置を移動させて、前記板金に前記レーザビームを照射することによって前記板金より製品を切断する際、前記製品を搬出する搬送装置の保持部が保持しない非保持領域であり、前記製品が有する突出部の周囲の少なくとも一部、または、前記製品が有する凹部が形成される凹部形成領域の周囲の少なくとも一部で、前記ビームスポットを前記板金の切断進行方向と直交する方向の振動成分を含む振動パターンで振動させるよう、前記ビーム振動機構を制御する制御装置と、
を備えるレーザ加工機。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ビームスポットを前記切断進行方向と平行方向の振動成分を含まず、前記切断進行方向と直交する方向の振動成分のみを含む振動パターンで振動させるよう、前記ビーム振動機構を制御する
請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記ビームスポットを前記板金の切断進行方向と直交する方向の振動成分を含む振動パターンで振動させる位置が前記板金より前記製品を切断するための加工プログラムによって指定されており、
前記制御装置は、前記加工プログラムによって指定された位置で前記ビームスポットを振動させるよう前記ビーム振動機構を制御する
請求項１または２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
集束したレーザビームをノズルの開口より板金の面に照射し、
前記板金より製品を切断するために、前記板金の面に形成されるビームスポットを前記製品の端部に沿って移動させ、
前記製品を搬出する搬送装置の保持部が保持しない部分である非保持領域であり、前記製品が有する突出部の周囲を切断するとき、または、前記製品が有する凹部が形成される凹部形成領域の周囲を切断するときに、前記突出部または前記凹部形成領域の周囲の少なくとも一部で、前記ビームスポットを前記板金の切断進行方向と直交する方向の振動成分を含む振動パターンで振動させて、前記板金に形成されるカーフ幅を広げる
ことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項５】
前記ビームスポットを前記切断進行方向と平行方向の振動成分を含まず、前記切断進行方向と直交する方向の振動成分のみを含む振動パターンで振動させる
請求項４に記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記ビームスポットを前記板金の切断進行方向と直交する方向の振動成分を含む振動パターンで振動させる位置を前記板金より前記製品を切断するための加工プログラムによって指定し、
前記加工プログラムによって指定された位置で前記ビームスポットを振動させる
請求項４または５に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザビームによって板金を加工するレーザ加工機及びレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器より射出されたレーザビームによって板金を切断して、所定の形状を有する製品を製作するレーザ加工機が普及している。レーザ加工機によって切断された製品は、搬送装置によって搬送されることがある。搬送装置は、吸着パッドによって製品を吸着して搬送する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３６３５６号公報
【発明の概要】
【０００４】
近年、レーザ加工機で使用するレーザビームを射出するレーザ発振器としては、大型及び高コストのＣＯ２レーザ発振器と比較して、小型で低コストであるファイバレーザ発振器またはダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）が広く用いられている。
【０００５】
ＣＯ２レーザ発振器が射出するレーザビームの波長は１０μｍ程度であるのに対し、ファイバレーザ発振器またはＤＤＬ発振器が射出するレーザビームの波長は１μｍ程度である。よって、ファイバレーザ発振器またはＤＤＬ発振器が射出するレーザビームはビームウエストが小さく、レーザビームの照射によって製品の周囲に形成される溝のカーフ幅は非常に狭い。よって、レーザ加工機によって切断された製品を搬送装置によって搬送しようとするときに、製品が母材に引っかかって、製品の搬送に失敗することがある。
【０００６】
１またはそれ以上の実施形態は、板金より切断した製品の搬送装置による搬送の失敗を低減することができるレーザ加工機及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
１またはそれ以上の実施形態の第１の態様によれば、レーザビームを開口より射出するノズルが先端に取り付けられた加工ヘッドと、前記加工ヘッド内に設けられ、前記レーザビームを集束させて板金に照射して前記板金の面にビームスポットを形成する集束レンズと、前記板金の面に対する前記加工ヘッドの相対的な位置を移動させる移動機構と、前記開口より射出される前記レーザビームを前記開口内で振動させて、前記板金の面上の前記ビームスポットを振動させるビーム振動機構と、前記移動機構によって前記加工ヘッドの相対的な位置を移動させて、前記板金に前記レーザビームを照射することによって前記板金より製品を切断する際、前記製品を搬出する搬送装置の保持部が保持しない非保持領域であり、前記製品が有する突出部の周囲の少なくとも一部、または、前記製品が有する凹部が形成される凹部形成領域の周囲の少なくとも一部で、前記ビームスポットを前記板金の切断進行方向と直交する方向の振動成分を含む振動パターンで振動させるよう、前記ビーム振動機構を制御する制御装置とを備えることを特徴とするレーザ加工機が提供される。
【０００８】
１またはそれ以上の実施形態の第２の態様によれば、集束したレーザビームをノズルの開口より板金の面に照射し、前記板金より製品を切断するために、前記板金の面に形成されるビームスポットを前記製品の端部に沿って移動させ、前記製品を搬出する搬送装置の保持部が保持しない部分である非保持領域であり、前記製品が有する突出部の周囲を切断するとき、または、前記製品が有する凹部が形成される凹部形成領域の周囲を切断するときに、前記突出部または前記凹部形成領域の周囲の少なくとも一部で、前記ビームスポットを前記切断進行方向と直交する方向の振動成分を含む振動パターンで振動させて、前記板金に形成されるカーフ幅を広げることを特徴とするレーザ加工方法が提供される。
【０００９】
１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法によれば、板金より切断した製品の搬送装置による搬送の失敗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機の全体的な構成例を示す図である。
【図２】図２は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機におけるコリメータユニット及び加工ヘッドの詳細な構成例を示す斜視図である。
【図３】図３は、ビーム振動機構によるレーザビームの板金への照射位置の変位を説明するための図である。
【図４】図４は、板金より切断された製品を搬出する搬出装置の概略的な構成例を示す図である。
【図５】図５は、搬出装置によって搬出しようとしている製品が母材に引っかかって搬送に失敗している状態を示す図である。
【図６】図６は、母材に引っかかって搬送に失敗しやすい製品の形状の第１の例を示す図である。
【図７】図７は、母材に引っかかって搬送に失敗しやすい製品の形状の第２の例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、レーザビームの平行振動パターンを示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、レーザビームの直交振動パターンを示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、レーザビームの円振動パターンを示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、レーザビームの８の字状振動パターンを示す図である。
【図８Ｅ】図８Ｅは、レーザビームのＣ字状振動パターンを示す図である。
【図８Ｆ】図８Ｆは、レーザビームの逆Ｃ字状振動パターンを示す図である。
【図９】図９は、図８Ｂに示す直交振動パターンを用いたときの実際の振動パターンを示す図である。
【図１０】図１０は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法による板金からの製品の切断の仕方を示す全体図である。
【図１１】図１１は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法による板金からの製品の切断の仕方を詳細に示す部分拡大図である。
【図１２】図１２は、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法による板金からの製品の切断処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法について、添付図面を参照して説明する。図１において、レーザ加工機１００は、レーザビームを生成して射出するレーザ発振器１０と、レーザ加工ユニット２０と、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームをレーザ加工ユニット２０へと伝送するプロセスファイバ１２とを備える。また、レーザ加工機１００は、操作部１と、ＣＡＭとして機能するコンピュータ機器２と、操作部４０と、ＮＣ装置５０と、加工プログラムデータベース６０と、加工条件データベース７０と、アシストガス供給装置８０とを備える。
【００１２】
ＮＣ装置５０は、レーザ加工機１００の各部を制御する制御装置の一例である。操作部１及びコンピュータ機器２は、レーザ加工機１００に対する上位装置として、レーザ加工機１００の外部に設けられていてもよい。
【００１３】
レーザ発振器１０としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、またはレーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。
【００１４】
レーザ発振器１０は、波長９００ｎｍ〜１１００ｎｍの１μｍ帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びＤＤＬ発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍのレーザビームを射出し、ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ〜９５０ｎｍのレーザビームを射出する。
【００１５】
レーザ加工ユニット２０は、加工対象の板金Ｗを載せる加工テーブル２１と、門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｙ軸キャリッジ２３と、Ｙ軸キャリッジ２３に固定されたコリメータユニット３０と、加工ヘッド３５とを有する。Ｘ軸キャリッジ２２は、加工テーブル２１上でＸ軸方向に移動自在に構成されている。Ｙ軸キャリッジ２３は、Ｘ軸キャリッジ２２上でＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動自在に構成されている。Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３は、加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。板金Ｗは、例えばステンレス鋼である。
【００１６】
加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って移動させる代わりに、加工ヘッド３５は位置が固定されていて、板金Ｗが移動するように構成されていてもよい。レーザ加工機１００は、板金Ｗの面に対する加工ヘッド３５の相対的な位置を移動させる移動機構を備えていればよい。
【００１７】
加工ヘッド３５には、先端部に円形の開口３６ａを有し、開口３６ａよりレーザビームを射出するノズル３６が取り付けられている。ノズル３６の開口３６ａより射出されたレーザビームは板金Ｗに照射される。アシストガス供給装置８０は、アシストガスとして例えば窒素を加工ヘッド３５に供給する。板金Ｗの加工時に、アシストガスは開口３６ａより板金Ｗへと吹き付けられる。アシストガスは、板金Ｗが溶融したカーフ幅内の溶融金属を排出する。
【００１８】
図２に示すように、コリメータユニット３０は、プロセスファイバ１２より射出された発散光のレーザビームを平行光（コリメート光）に変換するコリメーションレンズ３１を備える。また、コリメータユニット３０は、ガルバノスキャナユニット３２と、ガルバノスキャナユニット３２より射出されたレーザビームをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射させるベンドミラー３３を備える。加工ヘッド３５は、ベンドミラー３３で反射したレーザビームを集束して、板金Ｗに照射する集束レンズ３４を備える。
【００１９】
レーザ加工機１００は、ノズル３６の開口３６ａより射出されるレーザビームが開口３６ａの中心に位置するように芯出しされている。基準の状態では、レーザビームは、開口３６ａの中心より射出する。ガルバノスキャナユニット３２は、加工ヘッド３５内を進行して開口３６ａより射出されるレーザビームを、開口３６ａ内で振動させるビーム振動機構として機能する。ガルバノスキャナユニット３２がレーザビームをどのように振動させるかについては後述する。
【００２０】
ガルバノスキャナユニット３２は、コリメーションレンズ３１より射出されたレーザビームを反射するスキャンミラー３２１と、スキャンミラー３２１を所定の角度となるように回転させる駆動部３２２とを有する。また、ガルバノスキャナユニット３２は、スキャンミラー３２１より射出されたレーザビームを反射するスキャンミラー３２３と、スキャンミラー３２３を所定の角度となるように回転させる駆動部３２４とを有する。
【００２１】
駆動部３２２及び３２４は、ＮＣ装置５０による制御に基づき、それぞれ、スキャンミラー３２１及び３２３を所定の角度範囲で往復振動させることができる。スキャンミラー３２１とスキャンミラー３２３とのいずれか一方または双方を往復振動させることによって、ガルバノスキャナユニット３２は、板金Ｗに照射されるレーザビームを振動させる。
【００２２】
ガルバノスキャナユニット３２はビーム振動機構の一例であり、ビーム振動機構は一対のスキャンミラーを有するガルバノスキャナユニット３２に限定されない。
【００２３】
図３は、スキャンミラー３２１とスキャンミラー３２３とのいずれか一方または双方が傾けられて、板金Ｗに照射されるレーザビームの位置が変位した状態を示している。図３において、ベンドミラー３３で折り曲げられて集束レンズ３４を通過する細実線は、レーザ加工機１００が基準の状態であるときのレーザビームの光軸を示している。
【００２４】
なお、詳細には、ベンドミラー３３の手前に位置しているガルバノスキャナユニット３２の作動により、ベンドミラー３３に入射するレーザビームの光軸の角度が変化し、光軸がベンドミラー３３の中心から外れる。図３では、簡略化のため、ガルバノスキャナユニット３２の作動前後でベンドミラー３３へのレーザビームの入射位置を同じ位置としている。
【００２５】
ガルバノスキャナユニット３２による作用によって、レーザビームの光軸が細実線で示す位置から太実線で示す位置へと変位したとする。ベンドミラー３３で反射するレーザビームが角度θで傾斜したとすると、板金Ｗへのレーザビームの照射位置は距離Δｓだけ変位する。集束レンズ３４の焦点距離をＥＦＬ（Effective Focal Length）とすると、距離Δｓは、ＥＦＬ×ｓｉｎθで計算される。
【００２６】
ガルバノスキャナユニット３２がレーザビームを図３に示す方向とは逆方向に角度θだけ傾ければ、板金Ｗへのレーザビームの照射位置を図３に示す方向とは逆方向に距離Δｓだけ変位させることができる。距離Δｓは開口３６ａの半径未満の距離であり、好ましくは、開口３６ａの半径から所定の余裕量だけ引いた距離を最大距離とした最大距離以下の距離である。
【００２７】
ＮＣ装置５０は、ガルバノスキャナユニット３２の駆動部３２２及び３２４を制御することによって、レーザビームを板金Ｗの面内の所定の方向に振動させることができる。レーザビームを振動させることによって、板金Ｗの面上に形成されるビームスポットを振動させることができる。
【００２８】
以上のように構成されるレーザ加工機１００は、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームによって板金Ｗを切断して所定の形状を有する製品を製作する。
【００２９】
図４に示すように、レーザ加工機１００が板金Ｗより製品ＷＰを切断すると、搬送装置３００は製品ＷＰを搬送する。製品ＷＰは、形状を特定しない任意の形状を有する製品である。搬送装置３００は複数の吸着パッド３０１を備え、吸着パッド３０１で製品ＷＰを吸着して製品ＷＰを搬送する。吸着パッド３０１は、製品ＷＰを保持する保持部の一例である。製品ＷＰが、吸着パッド以外の例えば製品ＷＰを把持する保持部を備える搬送装置によって搬送されてもよい。
【００３０】
前述のように、製品ＷＰの周囲に形成される溝のカーフ幅は非常に狭いため、図５に示すように、搬送装置３００によって製品ＷＰを搬送しようとするときに、製品ＷＰが母材に引っかかって、製品ＷＰの搬送に失敗することがある。
【００３１】
図６は、母材に引っかかって搬送に失敗しやすい形状を有する製品ＷＰの第１の例である製品２００を示している。図６に示す製品２００は、製品２００のうちの大部分の面積を占める主部２００Ａと、製品２００のうちのわずかな面積を占め、主部２００Ａから突出する一対の突出部２００Ｂとを含む。この場合、搬送装置３００は、複数の吸着パッド３０１を主部２００Ａに吸着させて、切断された製品２００を搬出する。突出部２００Ｂは、搬送装置３００が吸着パッド３０１によって吸着しない非吸着領域（非保持領域）である。
【００３２】
搬送装置３００が製品２００を搬出しようとするとき、吸着パッド３０１で吸着されている主部２００Ａが先に持ち上げられるため製品２００が傾く。微細な形状であって、周囲のカーフ幅が狭い突出部２００Ｂが傾くと、図５と同様に、突出部２００Ｂが母材に引っかかることがある。すると、搬送装置３００は、製品２００の搬送に失敗することがある。
【００３３】
図７は、母材に引っかかって搬送に失敗しやすい形状を有する製品ＷＰの第２の例である製品２１０を示している。製品２１０は、凹部２１０ｒが形成される凹部形成領域２１０Ｂを有する。凹部形成領域２１０Ｂとは、凹部２１０ｒに隣接する製品２１０の端部の領域である。この場合も、搬送装置３００が製品２１０を搬出しようとするときに、凹部形成領域２１０Ｂが母材に引っかかって、搬送装置３００が製品２１０の搬送に失敗することがある。凹部形成領域２１０Ｂは、搬送装置３００が吸着パッド３０１によって吸着しない非吸着領域（非保持領域）である。
【００３４】
製品２１０が、図７に示す凹部２１０ｒの代わりに製品２１０の外周より突出する突出部を有する場合も、母材に引っかかって搬送に失敗しやすい形状の例である。
【００３５】
次に、板金Ｗより製品２００を切断する場合を例として、製品２００の搬送の失敗を低減させるための具体的な方法を説明する。図８Ａ〜図８Ｆは、ＮＣ装置５０がガルバノスキャナユニット３２によってレーザビームを振動させる振動パターンの例を示している。図８Ａ〜図８Ｆにおいて、板金Ｗの切断進行方向をｘ方向、板金Ｗの面内でｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。ＮＣ装置５０は、操作部４０によるオペレータの指示に従って、いずれかの振動パターンを選択することができる
【００３６】
図８Ａ〜図８Ｆは、振動パターンを理解しやすいよう、加工ヘッド３５をｘ方向に移動させない状態での振動パターンを示している。図８Ａは、ビームスポットＢｓをビームスポットＢｓの進行によって形成された溝２０３内でｘ方向に振動させる振動パターンである。図８Ａに示す振動パターンを平行振動パターンと称することとする。ビームスポットＢｓを切断進行方向と平行方向に振動させる周波数をＦｘ、切断進行方向と直交する方向に振動させる周波数をＦｙとすれば、平行振動パターンはＦｘ：Ｆｙが１：０の振動パターンである。
【００３７】
図８Ｂは、ビームスポットＢｓをｙ方向に振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓをｙ方向に振動させることによって、溝２０３はカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ２となる。図８Ｂに示す振動パターンを直交振動パターンと称することとする。直交振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが０：１の振動パターンである。
【００３８】
図８Ｃは、ビームスポットＢｓが円を描くようにビームスポットＢｓを振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓを円形に振動させることによって、溝２０３はカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ３となる。図８Ｃに示す振動パターンを円振動パターンと称することとする。円振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが１：１の振動パターンである。
【００３９】
図８Ｄは、ビームスポットＢｓが数字の８を描くようにビームスポットＢｓを振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓを８の字状に振動させることによって、溝２０３はカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ４となる。図８Ｄに示す振動パターンを８の字状振動パターンと称することとする。８の字状振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが２：１の振動パターンである。
【００４０】
図８Ｅは、ビームスポットＢｓがアルファベットのＣを描くようにビームスポットＢｓを振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓをＣ字状に振動させることによって、溝２０３はカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ５となる。図８Ｅに示す振動パターンをＣ字状振動パターンと称することとする。Ｃ字状振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが２：１の振動パターンである。
【００４１】
図８Ｆは、ビームスポットＢｓがアルファベットのＣを左右反転させた逆Ｃを描くようにビームスポットＢｓを振動させる振動パターンである。ビームスポットＢｓを逆Ｃ字状に振動させることによって、溝２０３はカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ６となる。図８Ｆに示す振動パターンを逆Ｃ字状振動パターンと称することとする。逆Ｃ字状振動パターンは、Ｆｘ：Ｆｙが２：１の振動パターンである。
【００４２】
実際には、加工ヘッド３５が切断進行方向に移動しながらレーザビームが振動するので、振動パターンは、図８Ａ〜図８Ｆに示す振動パターンに切断進行方向（ｘ方向）の変位を加えた振動パターンとなる。図８Ｂに示す直交振動パターンを例にすると、ビームスポットＢｓはｘ方向に移動しながらｙ方向に振動するので、実際の直交振動パターンは図９に示すような振動パターンとなる。
【００４３】
コンピュータ機器２は、板金Ｗより図６に示す製品２００を切断するための加工プログラムを作成する。具体的には、コンピュータ機器２は、図１０に示すように、製品２００の外側の所定の位置にピアス２０１を開け、ピアス２０１を開けたらアプローチ２０２を切断し、アプローチ２０２の製品２００側の端部から製品２００の外周に沿って板金Ｗを切断する加工プログラムを作成する。
【００４４】
コンピュータ機器２は、搬送装置３００が有する複数の吸着パッド３０１のうちのどの吸着パッド３０１を有効として、製品２００のどの位置に吸着させるかを示す情報を含む加工プログラムを作成する。コンピュータ機器２が、製品２００の形状に基づいて、どの吸着パッド３０１を有効として製品２００のどの位置に吸着させるかを自動的に決定してもよいし、オペレータが操作部１を操作して決定してもよい。コンピュータ機器２が吸着パッド３０１に関する設定を自動的に決定して、オペレータが操作部１を操作して決定内容を修正してもよい。
【００４５】
搬送装置３００を制御する図示していないＮＣ装置は、加工プログラムに基づいて、製品２００を吸着パッド３０１によって吸着して搬送するように制御する。レーザ加工機１００を制御するＮＣ装置５０と、搬送装置３００を制御するＮＣ装置とは互いに連携してレーザ加工機１００及び搬送装置３００をそれぞれ制御する。ＮＣ装置５０がレーザ加工機１００及び搬送装置３００を制御する構成であってもよい。
【００４６】
コンピュータ機器２は、製品２００の周囲のうち、図８Ｂ〜図８Ｆに示すようなｙ方向の振動成分を含むいずれかの振動パターンを用いて板金Ｗを切断する位置を指定する加工プログラムを作成する。オペレータが操作部１を操作して、ｙ方向の振動成分を含む振動パターンを用いて板金Ｗを切断する位置を指定してもよい。コンピュータ機器２が、製品２００の形状に基づいて、ｙ方向の振動成分を含む振動パターンを用いて板金Ｗを切断する位置を自動的に決定してもよい。
【００４７】
コンピュータ機器２が上記の位置を自動的に決定する場合には、搬送装置３００が吸着パッド３０１によって製品２００を吸着しない非吸着領域をｙ方向の振動成分を含む振動パターンを用いて板金Ｗを切断する位置とすればよい。具体的には、図６に示す製品２００の場合には、突出部２００Ｂの周囲の少なくとも一部（好ましくは全て）をその位置とすればよい。
【００４８】
図７に示す製品２１０の場合には、凹部形成領域２１０Ｂの周囲の少なくとも一部をその位置とすればよい。即ち、図７における凹部２１０ｒの左右側面部及び底部の一部（好ましくは全て）においてｙ方向の振動成分を含む振動パターンを用いて板金Ｗを切断すればよい。これに加えて、図７における凹部２１０ｒの左右側面部の上端より製品２１０の上端部に沿って所定の距離だけ、ｙ方向の振動成分を含む振動パターンを用いて板金Ｗを切断してもよい。
【００４９】
ｙ方向の振動成分を含む振動パターンを用いて板金Ｗを切断する位置は、製品ＷＰが有する幅が所定の距離以下である幅狭の突出部の周囲の少なくとも一部、または、製品ＷＰが有する幅が所定の距離以下である幅狭の凹部が形成される凹部形成領域の少なくとも一部ということもできる。
【００５０】
コンピュータ機器２が以上のように作成した加工プログラムは、加工プログラムデータベース６０に記憶されている。ＮＣ装置５０は、加工プログラムデータベース６０より加工プログラムを読み出し、加工条件データベース７０に記憶されている複数の加工条件のいずれかを選択する。ＮＣ装置５０は、読み出した加工プログラム及び選択した加工条件に基づいて板金Ｗを加工するよう、レーザ加工機１００を制御する。
【００５１】
ＮＣ装置５０は、レーザ加工ユニット２０が製品２００を切断する際、加工プログラムによって指定された位置で、図８Ｂ〜図８Ｆに示すようなｙ方向の振動成分を含むいずれかの振動パターンを用いて板金Ｗを切断するよう、ガルバノスキャナユニット３２を制御する。オペレータは、操作部４０を操作して、振動パターンを予め選択することができる。
【００５２】
加工プログラムによって突出部２００Ｂの周囲がｙ方向の振動成分を含む振動パターンを用いて板金Ｗを切断する位置に指定されていれば、レーザ加工ユニット２０は、レーザビームを選択された振動パターンで振動させながら突出部２００Ｂの周囲を切断する。よって、図１０に示すように、突出部２００Ｂの周囲のカーフ幅を広げることができ、製品２００の搬送の失敗を低減させることができる。
【００５３】
図１１を用いて、突出部２００Ｂの周囲を具体的にどのように切断するかについて説明する。図８Ｂ（図９）に示す直交振動パターンが選択されているとする。カーフ幅を広げることのみを目的とするのであれば、直交振動パターンで十分である。直交振動パターンは切断進行方向と平行方向の振動成分を含まないため、ＮＣ装置５０によるガルバノスキャナユニット３２の制御が他の振動パターンと比較すれば簡単である。
【００５４】
図１１において、レーザ加工機１００は、板金Ｗに照射するビームスポットＢｓを製品２００のうちの主部２００Ａの端部２００ｅに沿って矢印で示す切断進行方向に移動させる。主部２００Ａの周囲には、ほぼビームスポットＢｓの径のカーフ幅Ｋ１を有する溝２０３が形成される。レーザ加工機１００は、主部２００Ａの周囲を切断するとき、図８Ａに示す平行振動パターンでビームスポットＢｓを振動させてもよい。
【００５５】
加工プログラムには、主部２００Ａと突出部２００Ｂとの境界である位置Ｂ１から、位置Ｂ１とほぼ対向する位置Ｂ２までがレーザビームを振動させる範囲に設定されているとする。ＮＣ装置５０は、ビームスポットＢｓが位置Ｂ１に到達したら、ガルバノスキャナユニット３２によって直交振動パターンでレーザビームの振動を開始させる。ＮＣ装置５０は、突出部２００Ｂの周囲を直交振動パターンでレーザビームを振動させながら切断し、ビームスポットＢｓが位置Ｂ２に到達したら、レーザビームの振動を停止させる。
【００５６】
レーザビームを直交振動パターンで振動させることによって、溝２０３はカーフ幅Ｋ１よりも広いカーフ幅Ｋ２となる。ビームスポットＢｓが位置Ｂ２に到達した以降、レーザ加工機１００は引き続き主部２００Ａの外周を切断する。ビームスポットＢｓが位置Ｂ２に到達した以降、溝２０３はカーフ幅Ｋ１に戻る。
【００５７】
溝２０３のカーフ幅Ｋ１の部分は、ビームスポットＢｓの径が工具幅である。カーフ幅Ｋ２の部分は、ビームスポットＢｓを直交振動パターンで振動させたときの幅が工具幅である。ＮＣ装置５０は、カーフ幅Ｋ１の溝２０３を形成するとき、ノズル３６の開口３６ａの中心が製品２００の外周よりビームスポットＢｓの半径に相当する距離だけ離れた破線で示す線上に位置するように加工ヘッド３５を移動させる。
【００５８】
ＮＣ装置５０は、カーフ幅Ｋ２の溝２０３を形成するとき、カーフ幅Ｋ１の溝２０３を形成するときと同様に、開口３６ａの中心が製品２００の外周よりビームスポットＢｓの半径に相当する距離だけ離れた破線で示す線上に位置するように加工ヘッド３５を移動させる。そして、ＮＣ装置５０は、カーフ幅Ｋ２の溝２０３を形成するために、ガルバノスキャナユニット３２によってビームスポットＢｓを直交振動パターンで振動させる。
【００５９】
このように、加工ヘッド３５の製品２００の外周切断ラインからの距離を一定に保ちながら、レーザビームによる工具幅を変化させることによって、カーフ幅を変化させることが好ましい。ＮＣ装置５０がこのように加工ヘッド３５及びガルバノスキャナユニット３２を制御すれば、ガルバノスキャナユニット３２によるレーザビームの振動のみによってカーフ幅を変化させることができる。従って、加工ヘッド３５の変位を発生させず、過度の慣性振動を抑制して安定した制御系を実現することができる。
【００６０】
レーザ加工機１００は、ビームスポットＢｓが位置Ｂ１に到達したら、スキャンミラー３２１及び（または）３２３を即座に最大振幅で振動させてもよいし、振幅を徐々に増大させて所定の時間後に最大振幅となるように振動させてもよい。ＮＣ装置５０は、ビームスポットＢｓが位置Ｂ２に到達したら、スキャンミラー３２１及び（または）３２３を即座に基準の角度に戻して振動を停止させてもよいし、振幅を徐々に減少させて所定の時間後に基準の角度に戻して振動を停止させてもよい。
【００６１】
ＮＣ装置５０は、図１１では図示していないもう一方の突出部２００Ｂにおいても同様に、ガルバノスキャナユニット３２を動作させて、溝２０３をカーフ幅Ｋ２に広げて突出部２００Ｂの外周を切断する。
【００６２】
図１２に示すフローチャートを用いて、１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機１００及びレーザ加工方法による製品製作のための板金Ｗの切断処理を説明する。図１２では、ピアシング及びアプローチの加工の処理を省略している。
【００６３】
図１２において、レーザ加工機１００は、板金Ｗの切断処理を開始すると、ステップＳ１にて、ＮＣ装置５０による制御に基づき、製品外周の切断を開始する。ＮＣ装置５０は、ステップＳ２にて、切断位置が加工プログラムで指定された振動開始位置に到達したか否かを判定する。切断位置が振動開始位置に到達していなければ（NO）、ＮＣ装置５０は処理をステップＳ２に戻す。
【００６４】
切断位置が振動開始位置に到達していれば（YES）、ＮＣ装置５０は、ステップＳ３にて、ガルバノスキャナユニット３２を動作させて、レーザビームのｙ方向への振動を開始させる。ステップＳ３での振動パターンは、図８Ｂ〜図８Ｆに示す振動パターンのうちのいずれかの振動パターンでよい。
【００６５】
ＮＣ装置５０は、ステップＳ４にて、切断位置が振動終了位置に到達したか否かを判定する。振動終了位置に到達していなければ（NO）、ＮＣ装置５０は処理をステップＳ３に戻す。振動終了位置に到達していれば（YES）、ＮＣ装置５０は、ステップＳ５にて、ガルバノスキャナユニット３２の動作を停止させて、レーザビームのｙ方向への振動を終了させる。
【００６６】
ＮＣ装置５０は、ステップＳ６にて、製品外周の切断が完了したか否かを判定する。製品外周の切断が完了していなければ（NO）、ＮＣ装置５０は処理をステップＳ２に戻す。製品外周の切断が完了していれば（YES）、ＮＣ装置５０は、製品の切断処理を終了させる。
【００６７】
以上説明した１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機１００及びレーザ加工方法によれば、板金Ｗより切断した製品ＷＰの搬送装置３００による搬送の失敗を低減することができる。なお、製品ＷＰの全周囲でレーザビームをｙ方向に振動させて、全周囲でカーフ幅を広げることも考えられる。しかしながら、全周囲でカーフ幅を広げると板金Ｗより製品ＷＰを切断するのに要する加工時間が長くなってしまう。１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機１００及びレーザ加工方法においては、特定の箇所のみカーフ幅を広げるので、加工時間はわずかに長くなるのみである。
【００６８】
本発明は以上説明した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。
【００６９】
本願は、２０１８年３月１４日に出願されたドイツ特許出願第１０ ２０１８ ２０３ ８９９．６号に基づく優先権を主張するものであり、その全ての開示内容は引用によりここに援用される。
【符号の説明】
【００７０】
１，４０  操作部
２  コンピュータ機器（ＣＡＭ）
１０  レーザ発振器
１２  プロセスファイバ
２０  レーザ加工ユニット
３０  コリメータユニット
３１  コリメーションレンズ
３２  ガルバノスキャナユニット
３３  ベンドミラー
３４  集束レンズ
３５  加工ヘッド
３６  ノズル
３６ａ  開口
５０  ＮＣ装置（制御装置）
６０  加工プログラムデータベース
７０  加工条件データベース
８０  アシストガス供給装置
１００  レーザ加工機
２００，２１０，ＷＰ  製品
３００  搬送装置
３０１  吸着パッド（保持部）
３２１，３２３  スキャンミラー
３２２，３２４  駆動部
Ｗ  板金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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