(57)【要約】【課題】効率良く迅速に被加工物をレーザ加工するレーザ加工方法およびレーザ加工装置を得ること。【解決手段】被加工物に加工ガスを出力しながらレーザビームを照射して被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、予め設定しておいた加工条件の設定ガス圧力に到達するタイミングよりも前のタイミングでレーザビームをオンし、かつ設定ガス圧力に到達するタイミングよりも後のタイミングで被加工物へレーザ照射が行なわれるよう、レーザビームをオンするビームオンタイミングを決定する。【選択図】        図３
2008068305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に加工ガスを出力しながらレーザビームを照射して前記被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
予め設定しておいた加工条件の設定ガス圧力に到達するタイミングよりも前のタイミングで前記レーザビームをオンし、かつ前記設定ガス圧力に到達するタイミングよりも後のタイミングで前記被加工物へレーザ照射が行なわれるよう、前記レーザビームをオンするビームオンタイミングを決定することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】
前記被加工物へレーザビームを照射する前に前記被加工物へ出力する加工ガスの圧力を加工ガス圧力値として測定するガス圧力測定ステップと、
前記被加工物へ加工ガスの出力を開始してから前記設定ガス圧力に達するまでの間の予め設定しておいた所定のタイミングで測定した前記加工ガス圧力値を用いて、前記被加工物へ加工ガスの出力を開始してからの予め設定しておいた所定時間の経過後に前記被加工物へ出力される加工ガスの圧力が前記設定ガス圧力に到達するか否かを判断するガス圧力判断ステップと、
前記所定時間の経過後に前記加工ガスの圧力が前記設定ガス圧力に到達すると判断した場合に、レーザビームをオンしてから前記被加工物にレーザ照射されるまでに要する時間を用いて前記ビームオンタイミングを決定するビームオンタイミング決定ステップと、
決定したビームオンタイミングでレーザビームをオンして前記被加工物へのレーザ照射を行うレーザ加工ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記ガス圧力判断ステップは、前記所定のタイミングで測定した加工ガス圧力値を用いて前記加工ガス圧力値の上昇率を算出し、算出した加工ガス圧力値の上昇率に基づいて、所定時間の経過後に前記加工ガスの圧力が設定ガス圧力に到達するか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記ガス圧力判断ステップは、前記加工ガスの圧力が予め設定しておいた加工条件のガス圧力に到達するタイミングを圧力到達タイミングとして予測し、
前記ビームオンタイミング決定ステップは、予測した圧力到達タイミングを用いて、前記ビームオンタイミングを決定することを特徴とする請求項２または３に記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
被加工物に加工ガスを出力しながらレーザビームを照射して前記被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記被加工物へレーザビームを照射する前に前記被加工物へ出力する加工ガスの圧力を加工ガス圧力値として測定するガス圧力測定部と、
前記被加工物へ加工ガスの出力を開始してから加工ガスの圧力が予め設定しておいた加工条件の設定ガス圧力に達するまでの間の予め設定しておいた所定のタイミングで測定した前記加工ガス圧力値を用いて、前記被加工物へ加工ガスの出力を開始してからの予め設定しておいた所定時間の経過後に前記被加工物へ出力される加工ガスの圧力が前記設定ガス圧力に到達するか否かを判断するガス圧力判断部と、
前記ガス圧力判断部が前記所定時間の経過後に前記加工ガスの圧力が前記設定ガス圧力に到達すると判断した場合に、レーザビームをオンしてから前記被加工物にレーザ照射されるまでに要する時間を用いて前記レーザビームをオンするビームオンタイミングを決定するビームオンタイミング決定部と、
ビームオンタイミング決定部が決定したビームオンタイミングでレーザビームをオンして前記被加工物へのレーザ照射を行うレーザ照射部と、
を備え、
前記ビームオンタイミング決定部は、前記設定ガス圧力に到達するタイミングよりも前のタイミングで前記レーザビームをオンし、かつ前記設定ガス圧力に到達するタイミングよりも後のタイミングで前記被加工物へレーザ照射が行なわれるよう、前記ビームオンタイミングを決定することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
前記ガス圧力測定部は、前記加工ガスの供給元から出力される前記加工ガスの圧力を制御する制御バルブと、前記加工ヘッドとの間で前記加工ガス圧力値を測定することを特徴とする請求項５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、被加工物に加工ガスおよびレーザビームを照射しながら被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工方法およびレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄、アルミ、樹脂などの種々の被加工物（ワーク）を加工する装置として、ワークへレーザ光の照射を行なって加工を行うレーザ加工装置などがある。このようなレーザ加工装置では、レーザ照射によって融点に達したワークに対して溶融を促進したり高い圧力によって材料を吹き飛ばしたりするための加工ガス（アシストガス）が使用されている。
【０００３】
ワークをレーザ加工する際の加工条件（レーザ光の出力や周波数、レーザ光の焦点位置、加工ガス圧力、ガスの種類、加工速度）は、ワーク（加工材料や板厚）などによって決定するため、予め設定しておいた加工条件（設定値）と異なる加工条件でレーザ加工を行うと加工不良となってしまう。
【０００４】
例えば、レーザ加工する際のガス圧力（加工ガス圧）は、加工ガスの配管中に配設された圧力センサを用いて測定している。そして、所定の指令圧力に対する実圧力（測定したガス圧）をフィードバックして加工ガス圧が所定のガス圧となるよう制御している。レーザ加工を行う際に加工ガスが所定の圧力に到達しない状態でレーザ光を照射すると、溶融したワークが加工レンズ（レーザ光を集光するレンズ）に付着し、加工不良の原因となる。これにより、高価な加工レンズが破損し、復旧作業に多くの時間を費やすこととなる。このため、加工ガス圧の制御とレーザ光の照射タイミングの制御は、ワークのレーザ加工において重要視されている。
【０００５】
また、レーザ加工装置では、効率良く迅速にワークを加工することが望まれている。このため、レーザ加工装置によってレーザ加工を行う際には、迅速に所定の加工ガス圧に到達させてレーザ光を照射し、レーザ加工を開始させる必要がある。従来のレーザ加工装置では、レーザ光の照射タイミングを所定の固定時間（固定のタイミング）に設定している。例えば、加工ガス圧が所定のガス圧に到達した後にレーザ照射が行なわれるよう、レーザ光の照射タイミング（立ち上げのタイミング）を全ての加工条件で同じタイミングに設定している。このため、加工条件によっては、加工ガス圧が所定のガス圧に到達してからレーザ照射が行なわれるまでの時間が長時間となる場合があり、レーザ加工に要する時間が長くなるとともに余計な加工ガスを消費していた。
【０００６】
また、特許文献１に記載のレーザ加工装置では、加工ヘッド内のアシストガス圧力を検出する圧力センサを加工ヘッドに設け、圧力センサの検出値に基づいてアシストガス圧力を制御している。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１８５２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術では、ワークへのレーザ加工を開始する際、加工ガス圧が所定の圧力に到達した後にレーザ光をビームＯＮさせるため、加工条件として設定された加工ガス圧に到達した後、レーザ光が照射されるまでの時間（ビームＯＮからレーザ照射までの時間）が無駄となる。このため、効率良く迅速にワークをレーザ加工することができないといった問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効率良く迅速に被加工物をレーザ加工するレーザ加工方法および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、本発明は、被加工物に加工ガスを出力しながらレーザビームを照射して前記被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、予め設定しておいた加工条件の設定ガス圧力に到達するタイミングよりも前のタイミングで前記レーザビームをオンし、かつ前記設定ガス圧力に到達するタイミングよりも後のタイミングで前記被加工物へレーザ照射が行なわれるよう、前記レーザビームをオンするビームオンタイミングを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、設定ガス圧力に到達するタイミングよりも前のタイミングでレーザビームをオンし、かつ設定ガス圧力に到達するタイミングよりも後のタイミングで被加工物へレーザ照射が行なわれるよう、ビームオンタイミングを決定するので、効率良く迅速に被加工物をレーザ加工することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係るレーザ加工方法および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、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。
【００１３】
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態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１は、加工ガス（アシストガス）を用いてワーク（被加工物）をレーザ加工する装置であり、制御部１０、ガス出力部２０、レーザ発振器３０、加工ヘッド（レーザ照射部）４０を備えている。
【００１４】
制御部１０は、ワークをレーザ加工する際のＮＣ制御などを行なう。制御部１０は、データテーブル記憶部１１、ビームＯＮタイミング決定部１２などを備えており、ガス出力部２０、レーザ発振器３０、加工ヘッド４０を制御する。
【００１５】
データテーブル記憶部１１は、レーザ光（レーザビーム）をＯＮさせるタイミング（ビームＯＮタイミング）を決定する際に用いるデータテーブル（後述のデータテーブル１００）を記憶する。
【００１６】
ビームＯＮタイミング決定部１２は、データテーブル記憶部１１が記憶するデータテーブル１００などに基づいて、レーザ加工を開始する際のビームＯＮタイミングを決定する。制御部１０は、ビームＯＮタイミング決定部１２が決定したビームＯＮタイミングに基づいて、所定のタイミングでレーザ発振器３０にレーザ光を発振させる。
【００１７】
ガス出力部２０は、制御部１０からの指示に基づいて、加工ヘッド４０に加工ガスを出力（供給）する。ガス出力部２０は、加工ガスの供給源であるガスボンベ２１、ガス圧測定部（ガス圧力測定部）２２を備えている。ガス圧測定部２２は、例えば圧力センサなどを備えており、ガスボンベ２１から加工ヘッド４０に出力する加工ガスのガス圧力（ガス圧力値）を測定する。ガス圧測定部２２は、測定した加工ガス圧力（測定値）を制御部１０に入力する。
【００１８】
レーザ発振器３０は、制御部１０からの指示に基づいて、加工ヘッド４０にレーザ光を発振（供給）する。加工ヘッド４０は、ガス出力部２０から供給される加工ガスと、レーザ発振器３０から供給されるレーザ光をワークに照射してワークのレーザ加工を行なう。加工ヘッド４０は、制御部１０からの指示に基づいて、ワークに対する位置を移動する。
【００１９】
ここで本発明の主たる特徴である制御部１０の詳細な構成について説明する。図２は、制御部の詳細な構成を示すブロック図である。制御部１０は、データテーブル記憶部１１、ビームＯＮタイミング決定部（ガス圧力判断部、ビームオンタイミング決定部）１２、加工条件記憶部１４、圧力差算出部１３、圧力指令部１５、ビームＯＮ指令部１６を備えている。加工条件記憶部１４は、ワークを加工する際の加工条件（例えば、レーザ加工を開始する際に必要な加工ガス圧力など）を記憶する。
【００２０】
圧力差算出部１３は、ガス出力部２０のガス圧測定部２２、加工条件記憶部１４、圧力指令部１５、ビームＯＮタイミング決定部１２と接続している。圧力差算出部１３は、加工条件記憶部１４が記憶する加工条件内の加工ガス圧力（予め設定されている加工ガス圧力）と、ガス圧測定部２２が測定した加工ガス圧力（実際に出力されている加工ガス圧力）を比較し、これらの間のガス圧力の差を算出する。圧力差算出部１３は、算出したガス圧力の差（圧力差）を圧力指令部１５に送信する。
【００２１】
圧力指令部１５は、圧力差算出部１３から送られる圧力差を用いて、ガス出力部２０が加工ヘッド４０へ出力するガスの圧力をガス出力部２０に調整させる。圧力指令部１５は、ガス出力部２０が出力するガスの圧力をガス出力部２０に調整させる際、ガス出力部２０に対してガス圧力を指定する指示情報（指令）を送信する。
【００２２】
ビームＯＮタイミング決定部１２は、圧力差算出部１３、加工条件記憶部１４、ビームＯＮ指令部１６、データテーブル記憶部１１と接続している。ビームＯＮタイミング決定部１２は、加工条件記憶部１４が記憶する加工条件、データテーブル記憶部１１が記憶するデータテーブル１００、圧力差算出部１３が算出した圧力差に基づいて、レーザ光のビームＯＮタイミング（ワークへレーザ光を照射するタイミング）を決定する。ビームＯＮタイミング決定部１２は、決定したビームＯＮタイミングをビームＯＮ指令部１６に送信する。
【００２３】
ビームＯＮ指令部１６は、ビームＯＮタイミング決定部１２から受けたビームＯＮタイミングに基づいて、レーザ発振器３０に所定のタイミングでレーザ光を発振（ビームＯＮ）させる。
【００２４】
つぎに、レーザ加工装置１の動作手順を説明する。図３は、本発明の実施の形態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。レーザ加工装置１の制御部１０では、圧力差算出部１３とビームＯＮタイミング決定部１２が加工条件記憶部１４からワークの加工条件を読み込む（ステップＳ１０）。
【００２５】
圧力差算出部１３は、加工条件記憶部１４が記憶する加工条件内からワークを加工する際の加工ガス圧力（設定値）を抽出して、圧力指令部１５に送信する。圧力指令部１５は、圧力差算出部１３から送られる加工ガス圧力に基づいて、ガス出力部２０が出力するガスの圧力をガス出力部２０に指示する（ガス圧指令の送信）（ステップＳ２０）。
【００２６】
ガス出力部２０は、圧力指令部１５からのガス圧指令に基づいて、所定の圧力で加工ガスを加工ヘッド４０に出力する。ガス出力部２０から加工ヘッド４０への加工ガスはワークに吹き付けられる。このとき、ガス圧測定部２２は、ガス出力部２０が加工ヘッド４０に出力する加工ガスの圧力を測定し、加工ガス圧力の測定値を圧力差算出部１３に送信する。ガス圧測定部２２は、ガス出力部２０が加工ヘッド４０に加工ガスを出力している間、出力中の加工ガス圧力を測定し、測定した加工ガス圧力（測定値）を圧力差算出部１３に送信し続ける。
【００２７】
圧力差算出部１３は、加工条件記憶部１４が記憶する加工条件内の加工ガス圧力と、ガス圧測定部２２が測定した加工ガス圧力を比較し、これらの間のガス圧力の差を算出する（ステップＳ３０）。圧力差算出部１３は、算出した圧力差を圧力指令部１５とビームＯＮタイミング決定部１２に送信する。
【００２８】
圧力差算出部１３は、ガス圧測定部２２から加工ガス圧力の測定値を受けている間、圧力差の算出を継続する。圧力差算出部１３は、ビームＯＮタイミング決定部１２がビームＯＮタイミングを決定するまで、圧力差の算出結果をビームＯＮタイミング決定部１２に送信し続ける。また、圧力差算出部１３は、ガス圧測定部２２から加工ガス圧力の測定値を受けている間、圧力差の算出結果を圧力指令部１５に送信し続ける。
【００２９】
圧力指令部１５は、圧力差算出部１３から送られる圧力差を用いて、ガス出力部２０が出力するガスの圧力をガス出力部２０に調整させる。圧力指令部１５は、加工条件内で設定されている加工ガス圧力に近付くよう、ガス出力部２０が出力するガスの圧力を調整させる。
【００３０】
ビームＯＮタイミング決定部１２は、加工ガスの出力を開始して所定時間（例えば２ｍｓｅｃ）が経過した後に、圧力差算出部１３から送られる圧力差を用いて、ガス出力部２０から出力されているガス圧力の上昇率（ガス圧上昇率）を算出する（ステップＳ４０）。ビームＯＮタイミング決定部１２がガス圧上昇率を算出するタイミングは、予め固定的に設定しておいてもよいし、データテーブル１００内で加工条件毎に設定しておいてもよい。つぎに、ビームＯＮタイミング決定部１２は、ガス圧上昇率（加工ガス圧力値の上昇率）が加工条件に応じた所定範囲内の傾きであるか否かを判断する（ステップＳ５０）。
【００３１】
ここでのビームＯＮタイミング決定部１２は、加工条件記憶部１４が記憶する加工条件、データテーブル記憶部１１が記憶するデータテーブル１００、圧力差算出部１３が算出した圧力差に基づいて、ガス圧上昇率が所定範囲内の傾きであるか否かを判断する。具体的には、データテーブル１００内から加工条件に応じたガス圧上昇率の傾きの許容範囲を抽出し、抽出したガス圧上昇率の傾きの許容範囲内に、算出したガス圧上昇率が入っているか否かを判断する（ステップＳ５０）。
【００３２】
ここで、データテーブル記憶部１１が記憶するデータテーブル１００の構成について説明する。図４は、データテーブルの構成の一例を示す図である。データテーブル１００は、ワークの「加工条件」、加工ガス圧力の「測定タイミング」、ガス圧上昇率の「傾き」の許容範囲、「ビームＯＮタイミング」がそれぞれ対応付けされたデータテーブルである。
【００３３】
ワークの「加工条件」は、加工条件記憶部１４が記憶する加工条件に対応している。加工ガス圧力の「測定タイミング」は、ガス出力部２０が加工ガスの出力を開始してから、ビームＯＮタイミング決定部１２がビームＯＮタイミングの判断を開始するまでの時間を示している。例えば、「測定タイミング」が１ｍｓ後の場合、ガス出力部２０が加工ガスの出力を開始してから１ｍ秒後にガス圧測定部２２が測定した加工ガス圧力に基づいて、ビームＯＮタイミング決定部１２がビームＯＮタイミングを決定（判断）する。
【００３４】
ガス圧上昇率の「傾き」の許容範囲は、ビームＯＮタイミング決定部１２が算出したガス圧上昇率の傾きに対して、予め設定しておいた所定時間の経過後にビームＯＮさせることを許容する範囲である。すなわち、ここでの「傾き」は、所定時間の経過後に加工条件で設定されている加工ガス圧力に到達することを保証するガス圧上昇率である。ビームＯＮタイミング決定部１２が算出したガス圧上昇率の傾きが、データテーブル１００で設定されている「傾き」の範囲内である場合に、この「傾き」に応じた所定時間の経過後にビームＯＮさせると判断する。
【００３５】
「ビームＯＮタイミング」は、ビームＯＮタイミング決定部１２が所定時間の経過後にビームＯＮさせると判断した後、レーザ発振器３０にレーザ光をビームＯＮさせるまでの時間である。
【００３６】
なお、ビームＯＮタイミング決定部１２は、ガス圧上昇率の傾きを算出する際、原点と原点以外の他の１点（所定の時刻におけるガス圧力）を用いてガス圧上昇率の傾きを算出してもよいし、原点以外の２点を用いてガス圧上昇率の傾きを算出してもよい。
【００３７】
ビームＯＮタイミング決定部１２が、データテーブル１００から抽出したガス圧上昇率の傾きの許容範囲内に、算出したガス圧上昇率が入っていると判断すると（ステップＳ５０、Ｙｅｓ）、データテーブル１００を用いて、レーザ光のビームＯＮタイミングを決定する。
【００３８】
例えば、加工条件Ａの場合、ガス出力部２０が加工ガスの出力を開始してから１ｍ秒後にガス圧測定部２２が測定した加工ガス圧力に基づいて、ビームＯＮタイミング決定部１２がビームＯＮタイミングを決定する。このとき、ビームＯＮタイミング決定部１２は、算出したガス圧上昇率の「傾き」が１０〜１２（圧力／時間）内であれば２９ｍ秒後にレーザ光をビームＯＮさせると判断し、算出したガス圧上昇率の「傾き」が１２〜１５（圧力／時間）内であれば２８ｍ秒後にレーザ光をビームＯＮさせると判断する。ビームＯＮタイミング決定部１２は、決定したビームＯＮタイミングをビームＯＮ指令部１６に送信する。
【００３９】
なお、ここではガス圧上昇率の「傾き」に応じてビームＯＮタイミング（２８ｍ秒後または２９ｍ秒後）を決定する場合について説明したが、加工条件Ｂのようにガス圧上昇率の「傾き」の許容範囲を１つの領域（１０〜１３（圧力／時間））に設定し、この範囲以外の場合には異常状態（ガス出力の異常）であると判断してもよい。
【００４０】
本実施の形態では、加工ガス圧力が所定の設定値に到達して安定した後、すぐにワークへのレーザ光の照射を行なえるよう、加工ガス圧力が安定する前にレーザ光のビームＯＮを開始しておく。図５は、レーザ照射のタイミングを説明するための図である。
【００４１】
同図に示すように、算出したガス圧上昇率の傾きがデータテーブル１００から抽出したガス圧上昇率の傾きの許容範囲内に入っている場合、加工ガス圧力が安定した後、すぐにワークへのレーザ光の照射を行なえるよう、加工ガス圧力が安定する前にレーザ光のビームＯＮを開始する。このため、実施の形態では、レーザ光のビームＯＮを開始してレーザ光の安定に要する時間が経過した時に、加工ガス圧力が安定した状態でレーザ照射が行なわれるよう、予め加工条件毎にレーザ光のビームＯＮを開始するタイミングを設定しておく。
【００４２】
ビームＯＮ指令部１６は、ビームＯＮタイミング決定部１２から受けたビームＯＮタイミングに基づいて、レーザ発振器３０にビームＯＮ指令を送信し（ステップＳ６０）、レーザ発振器３０にレーザ光を発振（ビームＯＮ）させる。
【００４３】
レーザ発振器３０ではビームＯＮ指令を受けた後、加工ヘッド４０へのレーザ発振を開始する。この後、所定時間（例えば２０ｍｓｅｃ）の経過後にレーザ発振器３０が立ち上がり、レーザ発振器３０から加工ヘッド４０にレーザ光が出力される。これにより、加工ヘッド４０から出力される加工ガスおよびレーザ光によって、ワークのレーザ加工が行われる（ステップＳ７０）。
【００４４】
この後、圧力差算出部１３は、加工条件記憶部１４が記憶する加工条件内のガス圧力と、ガス圧測定部２２が測定したガス圧力を比較し、これらの間のガス圧力の差を算出し圧力差を監視する（ステップＳ８０）。圧力差算出部１３は、算出した圧力差を圧力指令部１５に送信し、圧力指令部１５は、必要に応じてガス出力部２０にガス圧力を調整させる。
【００４５】
一方、ビームＯＮタイミング決定部１２が、データテーブル１００から抽出したガス圧上昇率の傾きの許容範囲内に算出したガス圧上昇率が入っていないと判断すると（ステップＳ５０、Ｎｏ）、ビームＯＮタイミング決定部１２は圧力差算出部１３が算出した圧力差が所定の範囲内となったか否か（ガス出力部２０から出力される加工ガス圧力が加工条件で指定された圧力に到達したか否か）をチェックする（ステップＳ９０）。
【００４６】
ガス出力部２０から出力される加工ガス圧力が加工条件で指定された圧力に到達すると（ステップＳ１００、Ｙｅｓ）、ビームＯＮタイミング決定部１２はビームＯＮ指令部１６にビームＯＮさせる指示を送信する。
【００４７】
ビームＯＮ指令部１６は、ビームＯＮタイミング決定部１２からビームＯＮの指示を受けると、レーザ発振器３０にビームＯＮ指令を送信し（ステップＳ６０）、レーザ発振器３０にレーザ光を発振（ビームＯＮ）させる。
【００４８】
この後、レーザ発振器３０は、加工ヘッド４０へのレーザ発振を開始し、加工ヘッド４０から出力される加工ガスおよびレーザ光によって、ワークのレーザ加工が行われる（ステップＳ７０）。そして、圧力差算出部１３は、加工条件記憶部１４が記憶する加工条件内のガス圧力と、ガス圧測定部２２が測定したガス圧力を比較し、これらの間のガス圧力の差を算出し圧力差を監視する（ステップＳ８０）。圧力差算出部１３は、算出した圧力差を圧力指令部１５に送信し、圧力指令部１５は、必要に応じてガス出力部２０にガス圧力を調整させる。
【００４９】
一方、所定の時間内にガス出力部２０から出力される加工ガス圧力が加工条件で指定された圧力に到達しない場合（ステップＳ１００、Ｎｏ）、加工ガス圧力の異常を通知するためのアラームを出力し、レーザ加工装置１を停止させる（ステップＳ１１０）。
【００５０】
このように本実施の形態では、ガス圧上昇率の傾きに基づいて所定時間の経過後にビームＯＮを開始してよいか否かを判断している。そして、所定時間の経過後にビームＯＮを開始してよいと判断した場合には、加工ガス圧力が安定する前にレーザ光のビームＯＮを開始しているので、加工ガス圧力が所定の設定値に到達して安定した後、すぐにワークへのレーザ光の照射を行なうことができる。
【００５１】
ここで、従来から用いられていたレーザ加工方法（ビームＯＮタイミングの制御方法）と、実施の形態に係るレーザ加工方法の相違点について説明する。図６は、従来のレーザ加工方法と、実施の形態に係るレーザ加工方法の相違点を説明するための図である。
【００５２】
図６では、図内の上側に従来のレーザ加工方法におけるビームＯＮタイミングを示し、図内の下側に実施の形態に係るレーザ加工方法におけるビームＯＮタイミングを示している。
【００５３】
従来のレーザ加工方法では、加工条件で設定される所定の加工ガス圧力に到達して、この加工ガス圧力が安定した後に、レーザ光のビームＯＮ指令が行われる。そして、レーザ光の安定に要する時間が経過した後に、ワークへのレーザ照射が行なわれる。このため、ビームＯＮ指令が行われてからレーザ照射が行なわれるまでの時間がレーザ加工において無駄な時間となり、レーザ加工に長時間を要することとなる。
【００５４】
一方、実施の形態に係るレーザ加工方法では、加工条件で設定される所定の加工ガス圧力に到達して加工ガス圧力が安定する前にレーザ光のビームＯＮを開始しているので、加工ガス圧力が所定の設定値に到達して安定した後、すぐにワークへのレーザ光の照射を行なうことができる。このため、ビームＯＮ指令が行われてからレーザ照射が行なわれるまでの無駄な時間を費やすことなく短時間でレーザ加工処理を行なえる。
【００５５】
また、本実施の形態では、ガス圧測定部２２がガスボンベ２１から加工ヘッド４０に出力する加工ガスのガス圧力を測定しているので、正確な加工ガス圧力を測定できる。図７は、レーザ加工装置に配設されるガス圧測定部の位置を説明するための図である。
【００５６】
レーザ加工装置１は、ガス出力部２０内にガスボンベ２１、制御バルブ５４、開閉バルブ５５、ガス圧測定部２２を備えている。ガスボンベ２１からの加工ガスは開閉バルブ５５、制御バルブ５４を介して加工ヘッド４０に送られる。ガス圧測定部２２は、制御バルブ５４を介して加工ヘッド４０に送られる加工ガスの圧力を測定できるよう、制御バルブ５４と加工ヘッド４０の間に配設されている。
【００５７】
例えば、ガス圧測定部２２（圧力センサ）を加工ヘッド４０の内部に配設した場合、レーザ加工によってワークへピアス穴を貫通させる際に、コーナＲなどで急激な圧力変動を受けやすくなり、安定した加工を行うことが困難となる。また、スパッタやレーザ光の反射光によって圧力センサが破損しやすくなってしまう。また、加工点近傍の周囲環境などによって圧力センサへ影響をおよぼす可能性が大きくなる。さらに、圧力センサを加工ヘッド４０の内部（チャンバ内）に取り付けるため、チャンバの内壁部分に圧力センサの凹凸ができてしまい、加工ガスの流れを乱す原因となる。
【００５８】
一方、本実施の形態では、制御バルブ５４と加工ヘッド４０の間に圧力センサを配設しているので、急激な圧力変動の影響を受けにくくなる。また、スパッタやレーザ光の反射光による圧力センサの破損を防止することができる。また、加工中の加工ガス圧力の管理は、加工ヘッド４０でのガス圧力を用いて行なう必要はなく、制御バルブ５４と加工ヘッド４０の間の圧力で管理してもよい。さらに、圧力センサが加工ヘッド４０の内部に取り付けられていないため、チャンバの内壁部分が均一な面となり、加工ガスの整流化ができる。これにより、実施の形態では従来のガス圧力の測定と比べて正確にガス圧力を測定できる。したがって、適切なビームＯＮタイミングを正確に判断できることとなる。
【００５９】
なお、実施の形態では、データテーブル１００を用いてビームＯＮタイミングを決定することとしたが、加工条件、圧力差などに基づいて、ワークの加工毎にレーザ光のビームＯＮタイミングを算出してもよい。この場合において、ビームＯＮタイミング（所定時間の経過後にビームＯＮさせると判断した後、レーザ光をビームＯＮさせるまでの時間）がマイナスの値の時間となった場合は、レーザ発振器３０に直ちにビームＯＮさせる。
【００６０】
また、実施の形態では、ビームＯＮタイミング決定部１２が算出したガス圧上昇率の傾きと、データテーブル１００で設定されているガス圧上昇率の「傾き」に基づいて所定時間の経過後にビームＯＮさせるか否かを判断したが、ガス圧上昇率の傾き以外によって所定時間の経過後にビームＯＮさせるか否かを判断してもよい。ガス圧上昇率の傾き以外によって所定時間の経過後にビームＯＮさせるか否かを判断する場合、例えば加工ガスの出力を開始してからの経過時間と加工ガス圧力の関係に基づいて、加工ガス圧力が所定の設定値に到達して安定するまでの時間（圧力到達タイミング）を予測する。そして、予測した時間に基づいてビームＯＮさせるタイミングを決定する。
【００６１】
このように、実施の形態によれば、加工ガス圧力が安定する前にワークへのレーザ照射が開始されないよう、レーザ光のビームＯＮタイミングを決定しているので、ワークの加工不良を低減できるとともに、加工レンズへのスパッタ付着を防止することが可能となる。また、所定時間の経過後にビームＯＮを開始してよいと判断した場合には、加工ガス圧力が所定の設定値に到達して安定した際に直ちにワークへのレーザ光の照射を開始できるよう、加工ガス圧力が安定する前にレーザ光のビームＯＮを開始しているので、加工ガスの出力からレーザ加工までの処理を短時間で行なうことが可能となる。また、加工ガスの出力からレーザ加工を開始するまでの時間が短くなるので、少ないガスの消費量でレーザ加工を行うことが可能となる。したがって、効率良く迅速にワークをレーザ加工することが可能となる。
【００６２】
また、ガス圧上昇率の「傾き」に応じてビームＯＮタイミングを決定するので、ガス圧上昇率の「傾き」に応じた適切なタイミングでレーザ光をビームＯＮすることが可能となる。
【００６３】
また、測定した加工ガス圧力のガス圧上昇率の傾きに基づいて、所定時間の経過後に加工ガスの圧力が所定の設定値に到達して安定するか否かを判定しているので、所定時間の経過後に加工ガスの圧力が所定の設定値に到達して安定するか否かを正確に判定することが可能となる。これによりレーザ光をビームＯＮする適切なタイミングを正確に決定することが可能となる。
【００６４】
また、例えば加工ガスの出力を開始してからの経過時間と加工ガス圧力の関係に基づいて、加工ガス圧力が所定の設定値に到達して安定するまでの時間を予測し、予測した時間に基づいて、所定時間の経過後に加工ガスの圧力が所定の設定値に到達して安定するか否かを判定している。したがって、所定時間の経過後に加工ガスの圧力が所定の設定値に到達して安定するか否かを正確に判定することが可能となる。これによりレーザ光をビームＯＮする適切なタイミングを正確に決定することが可能となる。
【００６５】
また、制御バルブ５４と加工ヘッド４０の間にガス圧測定部２２（圧力センサ）を配設しているので、レーザ加工中の加工ガス圧力を適切に管理することが可能となり、加工ガスの出力からレーザ加工を開始するまでの時間が短時間となるよう、正確なビームＯＮタイミングを決定することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明に係るレーザ加工方法およびレーザ加工装置は、レーザ加工を行う際のレーザビームのビームオンタイミングの設定に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施の形態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】制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態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４】データテーブルの構成の一例を示す図である。
【図５】レーザ照射のタイミングを説明するための図である。
【図６】従来のレーザ加工方法と実施の形態に係るレーザ加工方法の相違点を説明するための図である。
【図７】レーザ加工装置に配設されるガス圧測定部の位置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  レーザ加工装置
１０  制御部
１１  データテーブル記憶部
１２  ビームＯＮタイミング決定部
１３  圧力差算出部
１４  加工条件記憶部
１５  圧力指令部
１６  ビームＯＮ指令部
２０  ガス出力部
２１  ガスボンベ
２２  ガス圧測定部
３０  レーザ発振器
４０  加工ヘッド
５４  制御バルブ
５５  開閉バルブ
１００  データテーブル
【図１】
2008068305.tif 000003
【図２】
2008068305.tif 000004
【図３】
2008068305.tif 000005
【図４】
2008068305.tif 000006
【図５】
2008068305.tif 000007
【図６】
2008068305.tif 000008
【図７】
2008068305.tif 000009