(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を生成するレーザ発振器と、
前記レーザ光の出力を制御する出力制御部と、
前記レーザ光を加工対象物に出射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドと前記加工対象物との間の距離を検出するギャップセンサと、
前記加工ヘッドを稼働させる軸機構と、
前記軸機構に動作を指令する軸制御部と、
前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出する検出部と、
前記出力制御部からの前記レーザ光の出力値、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶する記憶部と、
前記レーザ発振器で生成されるレーザ光の出力を変化させて出力しながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように前記軸機構を動作させるための指令を前記出力制御部及び前記軸制御部に出力し、該指令に基づいて得られた、前記レーザ光の出力値、前記反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記レーザ光の出力値と前記反射光強度との相関、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記ギャップセンサの検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する相関テーブル生成部と、を備えたレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ光を生成するレーザ発振器と、
前記レーザ光の出力を制御する出力制御部と、
前記レーザ光を加工対象物に出射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドと前記加工対象物との間の距離を検出するギャップセンサと、
前記加工ヘッドを稼働させる軸機構と、
前記軸機構に動作を指令する軸制御部と、
前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出する検出部と、
前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶する記憶部と、
前記レーザ発振器からレーザ光出力を一定にしてレーザ光を出力させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように前記軸機構を連続的に動作させるための指令を前記出力制御部及び前記軸制御部に出力し、該指令に基づいて得られた、前記反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記ギャップセンサの検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する相関テーブル生成部と、を備えたレーザ加工装置。
【請求項３】
前記相関テーブル生成部は、前記出力制御部を制御して前記レーザ発振器からレーザ光を出力させながら、前記軸制御部を制御して前記加工ヘッドを動かす際、前記軸機構を加工対象物に対して垂直方向及び水平方向に同期させて動作させる請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記相関テーブル生成部は、前記出力制御部を制御して前記レーザ発振器からレーザ光を出力させながら、前記軸制御部を制御して前記加工ヘッドを動かす際、前記軸機構をステップ的に動作させ、ステップ毎にレーザ出力を変化させる請求項１又は３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
指令によって、レーザ発振器で生成されるレーザ光の出力を変化させて出力して前記レーザ光を加工ヘッドから加工対象物に出射させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように軸機構を動作させて前記加工ヘッドを稼働させる間に、ギャップセンサによって前記加工ヘッドと前記加工対象物との距離を検出するとともに、検出部によって前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出し、
前記指令に基づいて得られた、前記レーザ光の出力値、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶部に記憶し、
前記レーザ光の出力値、前記反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記レーザ光の出力値と前記反射光強度との相関、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記ギャップセンサの検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する、レーザ加工装置の相関テーブル生成方法。
【請求項６】
指令によって、レーザ発振器から一定出力のレーザ光を出力させて前記レーザ光を加工ヘッドから加工対象物に出射させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように軸機構を動作させて前記加工ヘッドを稼働させる間に、ギャップセンサによって前記加工ヘッドと前記加工対象物との距離を検出するとともに、検出部によって前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出し、
前記指令に基づいて得られた、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶部に記憶し、
前記反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記ギャップセンサの検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する、レーザ加工装置の相関テーブル生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法に関わり、特にギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行うレーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ加工装置では、加工中において、加工ヘッドと加工対象物との距離をギャップセンサなどで測定し、一定のギャップを保ちながら加工が行われている。このギャップセンサは加工対象物とのギャップ（距離）に対応した電圧（又は電流）を出力するが、ギャップと電圧の関係が比例関係にない場合があり、実際の加工対象物に対して加工ヘッドを垂直方向に動かしながらセンサの特性を調べる動作が求められる。このセンサの補正動作は加工対象物を交換する度に必要となる。
【０００３】
また、加工対象物（主に金属）にレーザ加工を行う場合、加工対象物により反射されたレーザ光がレーザ発振器に入射し、レーザ発振器がダメージを受ける場合がある。このダメージを防ぐために、レーザ発振器の中に反射光をモニタするセンサを備え、反射光が一定値よりも大きくなればアラームとしてレーザ発振を停止する手法が採られている。しかしながら、この手法のみではレーザ加工装置が頻繁にアラームで停止することが想定されるので、反射光強度が低く抑えられるような加工方法と組み合わせて使用される。また、反射光強度は加工対象物によって決まるので、予め加工前に実際の加工対象物からの反射光強度を測定しておけば、反射光強度が低い条件で加工を行うことが可能であるが、この測定も加工対象物を交換する度に必要となる。
【０００４】
レーザ加工装置に関する技術文献としては、例えば特許文献１及び２がある。特許文献１のレーザ加工装置では、トーチの位置の制御性能を向上させるために、先ず、トーチ先端を加工対象面に対して複数の既知の所定距離に位置決めする。このとき、ギャップセンサのそれぞれの出力値を読み取り、所定距離とそれに対応するセンサ出力値とを記憶する。次いで、それらの所定距離とセンサ出力値との関係を近似する関数を２次以上の多項式関数又は指数関数で求める。そして、加工物体の加工に際し、求められた関数に従ってセンサ出力値からトーチ先端と加工面との距離を求め、その距離に応じてトーチの位置を制御する。
【０００５】
また特許文献２には、ＩＣにダメージを与えない最小厚さまでモールドをレーザ加工できるレーザ加工装置を提供するために、レーザ光の反射率の異なる複数の材料からなる複合材料を加工対象物としてレーザ加工する装置が記載されている。このレーザ加工装置では、加工対象物の加工を行うための加工用レーザ光と、加工対象物へ照射されるとともに加工用レーザ光よりも出力の小さな計測用レーザ光を出射する。そして、加工対象物で反射された計測用レーザ光の反射光量を測定し、その反射光量に基づいて加工対象物の加工状態を検知したり、加工が必要とされる位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５２０６３１号公報
【特許文献２】特許第５１４２２５２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、上述したセンサの特性を調べる動作やセンサの補正動作、反射強度を測定する動作に掛かる時間は、レーザ加工装置の稼働率を低下させるという課題を発生させる。レーザ加工装置は短時間に多くの加工を行うことが重要であり、如何に高い稼働率を実現するかが競争力となる。
【０００８】
本発明は、ギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行うことができるレーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）  本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を生成するレーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器２０）と、前記レーザ光の出力を制御する出力制御部（例えば、後述の出力制御部１０３）と、前記レーザ光を加工対象物（例えば、後述の加工対象物６０）に出射する加工ヘッド（例えば、後述の加工ヘッド４０）と、前記加工ヘッドと前記加工対象物との間の距離を検出するギャップセンサ（例えば、後述のギャップセンサ５０）と、前記加工ヘッドを稼働させる軸機構（例えば、後述の軸機構３０）と、前記軸機構に動作を指令する軸制御部（例えば、後述の軸制御部１０２）と、前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出する検出部（例えば、後述の検出部２０１）と、前記出力制御部からの前記レーザ光の出力値、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶する記憶部（例えば、後述の記憶部１０４）と、前記レーザ発振器で生成されるレーザ光の出力を変化させて出力しながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように前記軸機構を動作させるための指令を前記出力制御部及び前記軸制御部に出力し、該指令に基づいて得られた、前記レーザ光の出力値、前記反射光強度、前記検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記レーザ光の出力値と前記反射光強度との相関、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する相関テーブル生成部（例えば、後述の相関テーブル生成部１０１）と、を備えたレーザ加工装置である。
【００１０】
（２）  本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を生成するレーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器２０）と、前記レーザ光の出力を制御する出力制御部（例えば、後述の出力制御部１０３）と、前記レーザ光を加工対象物（例えば、後述の加工対象物６０）に出射する加工ヘッド（例えば、後述の加工ヘッド４０）と、前記加工ヘッドと前記加工対象物との間の距離を検出するギャップセンサ（例えば、後述のギャップセンサ５０）と、前記加工ヘッドを稼働させる軸機構（例えば、後述の軸機構３０）と、前記軸機構に動作を指令する軸制御部（例えば、後述の軸制御部１０２）と、前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出する検出部（例えば、後述の検出部２０１）と、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶する記憶部と、前記レーザ発振器からレーザ光出力を一定にしてレーザ光を出力させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように前記軸機構を連続的に動作させるための指令を前記出力制御部及び前記軸制御部に出力し、該指令に基づいて得られた、前記反射光強度、前記検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する相関テーブル生成部と、を備えたレーザ加工装置である。
【００１１】
（３）  （１）又は（２）の発明において、前記相関テーブル生成部は、前記出力制御部を制御して前記レーザ発振器からレーザ光を出力させながら、前記軸制御部を制御して前記加工ヘッドを動かす際、前記軸機構を加工対象物に対して垂直方向及び水平方向に同期させて動作させてもよい。
【００１２】
（４）  （１）又は（３）の発明において、前記相関テーブル生成部は、前記出力制御部を制御して前記レーザ発振器からレーザ光を出力させながら、前記軸制御部を制御して前記加工ヘッドを動かす際、前記軸機構をステップ的に動作させ、ステップ毎にレーザ出力を変化させてもよい。
【００１３】
（５）  本発明に係るレーザ加工装置の相関テーブル生成方法は、指令によって、レーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器２０）で生成されるレーザ光の出力を変化させて出力して前記レーザ光を加工ヘッド（例えば、後述の加工ヘッド４０）から加工対象物（例えば、後述の加工対象物６０）に出射させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように軸機構（例えば、後述の軸機構３０）を動作させて前記加工ヘッドを稼働させる間に、ギャップセンサ（例えば、後述のギャップセンサ５０）によって前記加工ヘッドと前記加工対象物との距離を検出するとともに、検出部（例えば、後述の検出部２０１）によって前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出し、前記指令に基づいて得られた、前記レーザ光の出力値、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶部（例えば、後述の記憶部１０４）に記憶し、前記レーザ光の出力値、前記反射光強度、前記検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記レーザ光の出力値と前記反射光強度との相関、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する、レーザ加工装置（例えば、後述のレーザ加工装置１）の相関テーブル生成方法である。
【００１４】
（６）  本発明に係るレーザ加工装置の相関テーブル生成方法は、指令によって、レーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器２０）から一定出力のレーザ光を出力させて前記レーザ光を加工ヘッド（例えば、後述の加工ヘッド４０）から加工対象物（例えば、後述の加工対象物６０）に出射させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように軸機構（例えば、後述の軸機構３０）を動作させて前記加工ヘッドを稼働させる間に、ギャップセンサ（例えば、後述のギャップセンサ５０）によって前記加工ヘッドと前記加工対象物との距離を検出するとともに、検出部（例えば、後述の検出部２０１）によって前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出し、前記指令に基づいて得られた、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶部に記憶し、前記反射光強度、前記検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する、レーザ加工装置の相関テーブル生成方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行い、レーザ加工装置の稼働率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態のレーザ加工装置の概略的な構成図である。
【図２】第１の実施形態におけるレーザ加工装置の動作を示すフローチャートである。
【図３Ａ】加工ヘッドをステップ的に上昇させ、ワーク表面からの距離ｚ1の位置と距離ｚ2の位置で停止させた状態を示す図である。
【図３Ｂ】距離ｚ1の位置で加工ヘッドを停止させ、レーザ発振器のレーザ光の出力を変化させて、検出部で反射光強度の測定を行った場合のビーム出力強度（Ｗ）と反射光強度（Ｗ）との相関を示す特性図である。
【図３Ｃ】距離ｚ2の位置で加工ヘッドを停止させ、レーザ発振器のレーザ光の出力を変化させて、検出部で反射光強度の測定を行った場合のビーム出力強度（Ｗ）と反射光強度（Ｗ）との相関を示す特性図である。
【図３Ｄ】表１の相関テーブルから求めた、あるレーザ光の出力値でのワーク表面からの距離と反射光強度との相関を示す特性図である。
【図３Ｅ】表１の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離とギャップセンサの検出値との相関を示す特性図である。
【図４】第２の実施形態におけるレーザ加工装置の動作を示すフローチャートである。
【図５Ａ】加工ヘッドをワーク表面から連続的に上昇させ、レーザ発振器から連続的に一定のレーザ光を出力させた状態を示す図である。
【図５Ｂ】表２の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離と反射光強度との相関を示す特性図である。
【図５Ｃ】表２の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離とギャップセンサの検出値との相関を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一実施形態のレーザ加工装置の概略的な構成図である。図１に示すように、レーザ加工装置は、コントローラ１０、レーザ発振器２０、軸機構３０、加工ヘッド４０、及びギャップセンサ５０を備えている。
レーザ発振器２０はレーザ光を生成し、光路を介して加工ヘッド４０にレーザ光を供給する。加工ヘッド４０から出射されたビーム状のレーザ光により加工対象物６０が加工される。軸機構３０は加工ヘッド４０を水平方向（Ｘ軸及びＹ軸方向）及び垂直方向（Ｚ軸方向）に稼働させる。ギャップセンサ５０は加工ヘッド４０の先端部に取り付けられ、加工ヘッド４０とともに移動し、加工ヘッド４０の先端部と加工対象物６０の表面との間の距離を検出する。
【００１８】
コントローラ１０は、相関テーブル生成部１０１、軸機構３０に動作を指令する軸制御部１０２、レーザ発振器２０にレーザ光の出力を制御する指令を出力する出力制御部１０３、及び記憶部１０４を備えている。レーザ発振器２０は加工対象物６０からレーザ発振器２０に反射されて戻ったレーザ光の強度（反射光強度）を検出する検出部２０１を備えている。レーザ発振器２０に戻る反射光によりレーザ発振器２０がダメージを受けるため、許容できる反射光強度を求めるために、検出部２０１で反射光強度の測定を行う。
【００１９】
検出部２０１により反射光測定をする際、出力制御部１０３からのレーザの出力指令は、連続（ＣＷ）の場合とパルス（ＰＷ）の場合とがある。出力制御部１０３からのレーザの出力指令をパルス状にすることで、反射光によるレーザ発振器２０への累積ダメージを軽減する効果がある。
【００２０】
相関テーブル生成部１０１は、レーザ発振器２０からレーザ光を出力させながら、軸機構３０を動作させるために、単一のトリガに応じて、軸制御部１０２と出力制御部１０３とにそれぞれ指令を出力する。ここで、単一のトリガは、図示しないトリガ生成部により、加工前の準備段階の所定のタイミングで生成される。
【００２１】
記憶部１０４には、出力制御部１０３から出力されるレーザ光の出力値（ビーム出力強度）、検出部２０１で検出された反射光強度、ギャップセンサ５０の検出値、及び軸機構３０の位置情報が記憶される。相関テーブル生成部１０１は、記憶部１０４に記憶された、レーザ光の出力値、反射光強度、検出値、及び位置情報を読み出して、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する。
【００２２】
表１に相関テーブル生成部１０１が生成する相関テーブルの一例を示す。表１において、ワーク表面からの距離ｚ1〜ｚｍは軸機構の位置情報で、距離ｚ１は加工ヘッド４０が１ステップ上昇したときの、ワーク表面からの距離を示し、距離ｚｍは加工ヘッド４０の上昇動作が終了したときの、ワーク表面からの距離を示す。
【００２３】
【表１】
0006392804.tif 000002
【００２４】
相関テーブル生成部１０１は、レーザ発振器２０からレーザ光を出力させながら、軸機構３０を動作させるための指令により、レーザ光の出力値、検出部２０１より検出される反射光強度、ギャップセンサ５０の検出値、及び軸機構３０の位置情報を得ることができるので、加工前の準備動作であるギャップセンサ補正と加工中に発生する反射光を予測するためのプロファイル測定とを同時に行うことができる。そのため、レーザ加工装置の稼働率を向上させることができる。
【００２５】
相関テーブルを生成するには、レーザ発振器２０のレーザ光の出力を変化させながら、軸機構３０を動作させることが求められるが、その制御方法と相関テーブル生成部１０１から得られる相関関係を、図２のフローチャートと図３Ａ〜図３Ｅを用いて説明する。
【００２６】
先ず、相関テーブル生成部１０１が、軸制御部１０２と出力制御部１０３とに、レーザ発振器２０からレーザ光を出力させながら、軸機構３０を動作させるための指令を出力する（ステップＳ３０１）。
軸制御部１０２は、軸機構３０によって加工対象物６０のワーク表面上で、ギャップセンサ５０が取付られた加工ヘッド４０を１ステップ分上昇させ（例えば、ワーク表面からの距離ｚ1（距離ｚ1は軸機構の位置情報）まで上昇させる）、加工ヘッドが停止したときに、出力制御部１０３がレーザ発振器２０のレーザ光の出力を変化させながら、加工対象物６０にレーザ光を出射させる（ステップＳ３０２）。
【００２７】
次いで、検出部２０１が、加工対象物６０からレーザ発振器２０に反射されて戻ったレーザ光の強度（反射光強度）を検出し、ギャップセンサ５０が加工ヘッド４０の先端部と加工対象物６０の表面との間の距離を検出する（ステップＳ３０３）。
そして、出力制御部１０３から出力されるレーザ光の出力値、検出部２０１で検出された反射光強度、ギャップセンサ５０の検出値、及び軸機構３０の位置情報が記憶部１０４に記憶される（ステップＳ３０４）。
【００２８】
次いで、軸機構３０による加工ヘッドの上昇動作が終了したかどうかを判断し（ステップＳ３０５）、終了していない場合には（ステップＳ３０５のＮＯ）、ステップＳ３０２に戻り、ステップＳ３０２からＳ３０４までの動作を行う。そして、軸機構３０の上昇動作が終了するまで、ステップＳ３０２からステップＳ３０５までの動作が繰り返し行われる。上昇動作が終了した場合には（ステップＳ３０５のＹＥＳ）、相関テーブル生成部１０１は、記憶部１０４からレーザ光の出力値（ビーム出力強度）、反射光強度、ギャップセンサの検出値、軸機構の位置情報を読み出して相関テーブルを生成し、本処理を終了する。
【００２９】
このように本実施形態では、ステップ毎に加工ヘッド４０を停止させ、レーザ光の出力を変化させることで、ワーク表面からステップ毎に、レーザ光の出力値（ビーム出力強度）、反射光強度、ギャップセンサの検出値、軸機構の位置情報を得ることができる。そのため、相関テーブルを生成し、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と位置情報との相関を求めることができる。
【００３０】
なお、ギャップセンサの検出値と軸機構の位置情報とはレーザ光の出力とは関係なく得ることができるので、ステップごとでなく、連続的に検出することも可能である。図２に示したフローチャートでは、加工ヘッド４０が１ステップ上昇して停止してから、レーザ光の出力を変化させて、レーザ光の出力値（ビーム出力強度）、反射光強度、ギャップセンサの検出値、軸機構の位置情報を得ているが、加工ヘッド４０が１ステップ上昇する前の待機状態の位置で、レーザ光の出力を変化させて、レーザ光の出力値（ビーム出力強度）、反射光強度、ギャップセンサの検出値、軸機構の位置情報を得てもよい。
【００３１】
図３Ａは、加工ヘッド４０をステップ的に上昇させ、ワーク表面からの距離ｚ1の位置と距離ｚ2の位置で停止させた状態を示している。ワーク表面からの距離ｚ1、ｚ2は軸機構の位置情報である。図３Ｂ〜図３Ｅは、表１の相関テーブルから求めた、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と位置情報との相関を示す特性図である。
【００３２】
図３Ｂ及び図３Ｃは、それぞれ距離ｚ1、距離ｚ2の位置で加工ヘッド４０を停止させ、レーザ発振器２０のレーザ光の出力を変化させて、検出部２０１で反射光強度の測定を行った場合の、ビーム出力強度（Ｗ）と反射光強度（Ｗ）との相関を示す特性図である。加工ヘッド４０を上昇させるステップの幅（距離ｚ2−距離ｚ1に対応する）は任意に設定することができ、より精度の高い検出を行いたい場合には、ステップの幅を小さく設定すればよい。
【００３３】
図３Ｄは、加工ヘッド４０をステップ的に上昇させた場合の、あるレーザ光の出力値でのワーク表面からの距離と反射光強度との相関を示す特性図である。なお、レーザ光の出力を変化させるので、図３Ｄのような特性図はレーザ光の出力値毎に得られる。図３Ｅは、加工ヘッド４０をステップ的に上昇させた場合の、ワーク表面からの距離とギャップセンサの検出値との相関を示す特性図である。
【００３４】
このように、加工対象物６０のワーク表面上で、ギャップセンサ５０が取付られた加工ヘッド４０をステップ的に上昇させ、ステップ毎にレーザ光の出力を変化させることで、表１の相関テーブルを用いて、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と前記位置情報との相関の３つの相関を求めることができる。
【００３５】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と位置情報との相関の３つの相関を求めている。これに対して本実施形態では、レーザ出力を一定にして、ギャップセンサ５０が取付られた加工ヘッド４０を連続的に上昇させて、軸機構の位置情報と反射光強度との相関、及びギャップセンサの検出値と軸機構の位置情報との相関を求める。
【００３６】
本実施形態で用いられるレーザ加工装置の構成は、図１に示したレーザ加工装置の構成と同じである。本実施形態の動作が第１の実施形態と異なるのは、相関テーブル生成部１０１が、レーザ出力が一定となるように出力制御部１０３を制御するとともに、加工ヘッド４０が連続的に移動するように軸制御部１０２を制御することである。本実施形態ではレーザ出力は低めに設定され、加工ヘッド４０を連続的に移動しても、反射光強度のピークが一定値を超えないようにされる。
【００３７】
図４に示す本実施形態におけるレーザ加工装置の動作を示すフローチャートは、図３に示したフローチャートと比べて、ステップＳ３０２がステップＳ４０２に置き換えられている点と、ステップＳ３０４がステップＳ４０４に置き換えられている点が相違している。
具体的には、ステップＳ４０２では、軸制御部１０２が軸機構３０によって加工ヘッド４０を連続的に上昇させ、出力制御部１０３がレーザ発振器２０に連続的に一定のビーム出力を出射させる点において、図３のステップＳ３０２と相違する。また、ステップＳ４０４では、記憶部１０４にレーザ光出力値が記憶されることがない点において、図３のステップＳ３０４と相違する。
【００３８】
表２に相関テーブル生成部１０１が生成する相関テーブルの一例を示す。表２において、ワーク表面からの距離ｚ１は、加工ヘッド４０の上昇動作が開始したときのワーク表面からの距離を示し、ワーク表面からの距離ｚｍは、加工ヘッド４０の上昇動作が終了したときのワーク表面からの距離を示す。
【００３９】
【表２】
0006392804.tif 000003
【００４０】
図５Ａは、加工ヘッド４０をワーク表面からの距離ｚ１の位置から連続的に上昇させ、レーザ発振器２０から連続的に一定のレーザ光を出力させた状態を示す図である。図５Ｂは、表２の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離と反射光強度との相関を示す特性図である。図５Ｃは、表２の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離とギャップセンサの検出値との相関を示す特性図である。ワーク表面からの距離は軸機構の位置情報である。
【００４１】
本実施形態では、レーザ光の出力値と反射光強度との相関を検出しないために、相関の検出に要する時間を短縮することができる。なお本実施形態において、レーザ光の出力を変動させて、レーザ光の出力値と反射光強度との相関を検出したい場合には、レーザ光の出力を変更し、その変更に対応させて図４のステップＳ３０１、Ｓ４０２、Ｓ３０３、Ｓ４０４を繰り返し行えばよい。
【００４２】
以上説明した第１及び第２の実施形態において、相関テーブル生成部１０１は、レーザ光を出力させながら加工ヘッドを動かす際、加工ヘッド４０が加工対象物６０に対して垂直方向及び水平方向に同期して動作する（斜めに加工ヘッドを動かす）ように軸制御部１０２を制御することができる。このように、加工ヘッド４０を動作させることで、加工対象物６０の表面がレーザ光を受けて変質した場合に、検出情報にその影響が出ないように水平方向に場所を変えることができる。
【００４３】
また、第１及び第２の実施形態において、相関テーブル生成部１０１は、レーザ光を出力させながら加工ヘッド４０を動かす際、加工ヘッド４０が加工対象物６０に対して垂直方向のみ動作するように軸制御部１０２を制御することができる。レーザの出力指令が小さい場合には、加工対象物表面の変質が無視でき、水平方向の移動が必要ない場合があるからである。加工ヘッド４０を加工対象物６０に対して垂直方向のみ動作することで、レーザビームの試し撃ちの範囲を狭くでき、材料の無駄が少なくなる。
【００４４】
以上説明した実施形態のレーザ加工装置のコントローラ１０は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。ハードウェアで構成する場合、図１に示すコントローラ１０の一部又は全部を、例えば、ＬＳＩ(Large  Scale  Integrated  circuit)、ＡＳＩＣ(Application  Specific  Integrated  Circuit)、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ(Field  Programmable  Gate  Array)などの集積回路（ＩＣ）で構成することができる。
【００４５】
コントローラ１０の全部又は一部をソフトウェアで構成する場合、図２のフローチャートに示すステップＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０５及びＳ３０６の動作、又は図４のフローチャートに示すステップＳ３０１、Ｓ４０２、Ｓ４０４及びＳ３０６の動作の全部又は一部を記述したプログラムを記憶した、ハードディスク、ＲＯＭなどの記憶部、演算に必要なデータを記憶するＤＲＡＭ、ＣＰＵ、及び各部を接続するバスで構成されたコンピュータにおいて、演算に必要な情報をＤＲＡＭに記憶し、ＣＰＵで当該プログラムを動作させることでコントローラ１０の全部又は一部の機能を実現することができる。
【００４６】
プログラムは、様々なタイプのコンピュータ可読媒体（computer  readable  medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。コンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible  storage  medium）を含む。コンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable  ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable  PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random  access  memory））を含む。
【符号の説明】
【００４７】
１０  コントローラ
２０  レーザ発振器
３０  軸機構
４０  加工ヘッド
５０  ギャップセンサ
６０  加工対象物
１０１  相関テーブル生成部
１０２  軸制御部
１０３  出力制御部
１０４  記憶部
２０１  検出部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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