(57)【要約】【課題】加工開始後に生じる焦点位置の変動を補正する。【解決手段】レーザ光ＬＢを照射することにより被加工材を加工するファイバーレーザ加工装置であって、レーザ光ＬＢを伝送するファイバー１２から射出されたレーザ光ＬＢを平行光束に変換するコリメータレンズ２８と、コリメータレンズ２８により平行光束に変換されたレーザ光ＬＢを集光して被加工材に照射する集光レンズ２７と、コリメータレンズ２８を光軸に平行な方向に駆動するレンズ駆動部３１と、レンズ駆動部３１を制御する制御部１７とを備える。制御部１７は、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて、コリメータレンズ２８を光軸に平行な方向に移動させる。【選択図】図２
2012024781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射することにより被加工材を加工するファイバーレーザ加工装置であって、
レーザ光を伝送するファイバーから射出されたレーザ光を平行光束に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズにより平行光束に変換されたレーザ光を集光して被加工材に照射する集光レンズと、
前記コリメータレンズを光軸に平行な方向に駆動するレンズ駆動部と、
前記レンズ駆動部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて、前記コリメータレンズを光軸に平行な方向に移動させる
ことを特徴とするファイバーレーザ加工装置。
【請求項２】
前記制御部は、
レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータと、前記コリメータレンズの位置とレーザ光の焦点位置との関係を示すデータとを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたデータに基づいて、前記コリメータレンズの位置を制御するレンズ制御部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のファイバーレーザ加工装置。
【請求項３】
前記制御部は、レーザ光を照射し終えてからの時間に応じて、前記コリメータレンズを光軸に平行な方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のファイバーレーザ加工装置。
【請求項４】
前記記憶部は、レーザ光を照射し終えてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータを更に記憶し、
前記レンズ制御部は、前記記憶部に記憶されたデータに基づいて、前記コリメータレンズの位置を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載のファイバーレーザ加工装置。
【請求項５】
レーザ光を伝送するファイバーから射出されたレーザ光をコリメータレンズを用いて平行光束に変換し、平行光束に変換されたレーザ光を集光して被加工材に照射することにより被加工材を加工するファイバーレーザ加工装置の制御方法であって、
レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて、前記コリメータレンズを光軸に平行な方向に移動させることを特徴とするファイバーレーザ加工装置の制御方法。
【請求項６】
レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータと、前記コリメータレンズの位置とレーザ光の焦点位置との関係を示すデータとに基づいて、前記コリメータレンズを移動させる第1の段階と、
加工後の被加工材に加工不良が発生したか否かを判断する第２の段階と、
加工後の被加工材に加工不良が発生した場合に、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータ、及び前記コリメータレンズの位置とレーザ光の焦点位置との関係を示すデータの少なくともいずれか一方を更正する第３の段階と
を有することを特徴とする請求項５に記載のファイバーレーザ加工装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工開始後に生じる焦点位置の変動を補正するファイバーレーザ加工装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、板金加工用のレーザ加工機として、炭酸ガスレーザ発振器やＹＡＧレーザ発振器に代わり、ファイバーレーザ発振器（発振波長１μｍ帯）をレーザ光源として用いるファイバーレーザ加工装置が知られている（特許文献１参照）。このファイバーレーザ発振器は、ＹＡＧレーザ発振器よりも光品質に優れることや、発振効率が極めて高いことなどの利点を有し、産業用、特に板金加工用（切断または溶接等）に利用されている。
【０００３】
ファイバーレーザ加工装置は、ファイバーレーザ発振器で生成されたレーザ光を、伝送用光ファイバを用いて加工ヘッドまで伝送する。そして、伝送用光ファイバの端面から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ及び集光レンズ等により被加工材上に集光されて照射される。
【０００４】
しかし、伝送用光ファイバの伝送歪みによって、レーザ光のビーム品質に変化が生じる場合がある。そこで、特許文献１では、実際に加工を行う際に、予め、集光されたレーザ光の集光直径が最も小さくなる焦点位置が被加工材にくるように、光学系を調整している。光学系の調整は、コリメータレンズ及び集光レンズを移動させることによって行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２６４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、実際に加工を開始してから、すなわち、レーザ光を被加工材に照射し始めてから、焦点位置が変動してしまう場合がある。この焦点位置の変動の原因は、主にレンズの熱歪みによるものである。特許文献１では、加工開始後の焦点位置の変動を補正することは出来ない。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、加工開始後に生じる焦点位置の変動を補正するファイバーレーザ加工装置及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、レーザ光を照射することにより被加工材を加工するファイバーレーザ加工装置に関する。ファイバーレーザ加工装置は、レーザ光を伝送するファイバーから射出されたレーザ光を平行光束に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズにより平行光束に変換されたレーザ光を集光して被加工材に照射する集光レンズと、コリメータレンズを光軸に平行な方向に駆動するレンズ駆動部と、レンズ駆動部を制御する制御部とを備える。制御部は、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて、コリメータレンズを光軸に平行な方向に移動させる。
【０００９】
本発明の第１の特徴によれば、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置に応じて、コリメータレンズを移動させることができる。よって、加工開始後に発生するレンズの熱ひずみによる焦点位置の変動を補正することができる。したがって、加工開始直後から安定した加工を実施することができる。
【００１０】
本発明の第１の特徴において、制御部は、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータと、コリメータレンズの位置とレーザ光の焦点位置との関係を示すデータとを記憶する記憶部と、記憶部に記憶されたデータに基づいて、コリメータレンズの位置を制御するレンズ制御部とを備えていてもよい。これにより、レーザ光の照射を開始した後の焦点位置の変動を補正して焦点位置を一定に保つように、コリメータレンズを移動させることができる。
【００１１】
本発明の第１の特徴において、制御部は、レーザ光を照射し終えてからの時間に応じて、コリメータレンズを光軸に平行な方向に移動させてもよい。これにより、レーザ光を照射し終えてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置に応じて、コリメータレンズを移動させることができる。よって、加工終了直後から緩和される集光レンズの熱ひずみによる焦点位置の変動を補正して、その後、加工が再開される場合に、その直後から安定した加工を実施することができる。
【００１２】
本発明の第１の特徴において、記憶部は、レーザ光を照射し終えてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータを更に記憶し、レンズ制御部は、記憶部に記憶されたデータに基づいて、コリメータレンズの位置を制御してもよい。これにより、レーザ光の照射を終了した後の焦点位置の変動を補正して焦点位置を一定に保つように、コリメータレンズを移動させることができる。
【００１３】
本発明の第２の特徴は、レーザ光を伝送するファイバーから射出されたレーザ光をコリメータレンズを用いて平行光束に変換し、平行光束に変換されたレーザ光を集光して被加工材に照射することにより被加工材を加工するファイバーレーザ加工装置の制御方法であって、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて、コリメータレンズを光軸に平行な方向に移動させることである。
【００１４】
本発明の第２の特徴において、制御方法は、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータと、コリメータレンズの位置とレーザ光の焦点位置との関係を示すデータとに基づいて、コリメータレンズを移動させる第1の段階と、加工後の被加工材に加工不良が発生したか否かを判断する第２の段階と、加工後の被加工材に加工不良が発生した場合に、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータ、及びコリメータレンズの位置とレーザ光の焦点位置との関係を示すデータの少なくともいずれか一方を更正する第３の段階とを有していてもよい。これにより、コリメータレンズの移動に関するデータをフィイードバック制御することができるので、焦点距離の補正精度が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のファイバーレーザ加工装置及びその制御方法によれば、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置に応じて、コリメータレンズを移動させることにより、加工開始後に生じる焦点位置の変動を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に関わるファイバーレーザ加工装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１のコリメータユニット２９内の構成及びレーザ光ＬＢの光路を示す模式図である。
【図３】レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点距離ＢＦＬの一例を示すデータ、及びこの焦点距離ＢＦＬの変動を補正するためのコリメータレンズ２８の位置制御例を示すグラフである。
【図４】コリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰとの関係を示すデータの一例を示すグラフである。
【図５】コリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの最小集光直径ｄ１との関係を示すデータの一例を示すグラフである。
【図６】図１及び図２に示したファイバーレーザ加工装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】レーザ光を照射し始めてからの集光レンズ２７外周部の温度を測定した結果を示すグラフである。
【図８】第２の実施の形態に関わるコリメータユニット２９の構成及びレーザ光ＬＢの光路を示す模式図である。
【図９】レーザ光ＬＢを照射し始めてからの焦点位置ＦＰの変化の一例を示すグラフである。
【図１０】レーザ光ＬＢを照射し終えてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点距離ＢＦＬの一例を示すデータ、及びこの焦点距離ＢＦＬの変動を補正するためのコリメータレンズ２８の位置制御例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。
【００１８】
（第１の実施の形態）
先ず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に関わるファイバーレーザ加工装置の全体構成を説明する。本発明の第１の実施の形態に関わるファイバーレーザ加工装置は、レーザ光ＬＢを生成するファイバーレーザ発振器１１と、ファイバーレーザ発振器１１により生成されたレーザ光ＬＢを伝送するプロセスファイバー１２と、プロセスファイバー１２により伝送されたレーザ光ＬＢを高エネルギー密度に集光させて被加工材（ワーク）Ｗに照射するレーザ加工ユニット１５とを備える。
【００１９】
ファイバーレーザ発振器１１で発生したレーザ光は、プロセスファイバー１２により、レーザ加工ユニット１５まで伝送される。プロセスファイバー１２は、レーザ加工ユニット１５に配置されたＸ軸及びＹ軸のケーブルダクト（図示省略）に沿って装着されている。レーザ加工ユニット１５は、被加工材Ｗが載せられる加工テーブル２１と、加工テーブル２１上においてＸ軸方向に移動する門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｘ軸キャリッジ２２の上においてＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動するＹ軸キャリッジ２３とを備える。
【００２０】
Ｙ軸キャリッジ２３には、コリメータユニット２９が固定され、コリメータユニット２９は、Ｙ軸キャリッジ２３と共にＹ軸方向に移動する。コリメータユニット２９には、プロセスファイバー１２から射出されたレーザ光ＬＢを略平行光束に変換するコリメータレンズ２８、略平行光束に変換されたレーザ光ＬＢをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射するベンドミラー２５、ベンドミラー２５により反射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ２７、及び加工ベッド２６が含まれる。コリメータレンズ２８、ベンドミラー２５、集光レンズ２７及び加工ベッド２６は、予め光軸の調整が成された状態でコリメータユニット２９内に固定され、Ｙ軸キャリッジ２３と共にＹ軸方向に移動する。図１には図示しないが、コリメータユニット２９内には、コリメータレンズ２８を光軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に駆動するレンズ駆動部が設置され、ファイバーレーザ加工装置は、レンズ駆動部を制御する制御部を備える。レンズ駆動部及び制御部について図２を参照して後述する。
【００２１】
ファイバーレーザ加工装置は、集光レンズ２７により集光されて最も小さい集光直径（最小集光直径）のレーザ光ＬＢを被加工材Ｗに照射し、また同軸にアシストガスを噴射して溶融物を除去しながら、Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３を移動させる。これにより、ファイバーレーザ加工装置は被加工材Ｗを切断加工することができる。
【００２２】
図２に示すように、コリメータユニット２９には、プロセスファイバー１２の射出端面ＴＦから所定の広がり角度をもって射出されたレーザ光ＬＢを平行光束に変換するコリメータレンズ２８と、コリメータレンズ２８により平行光束に変換されたレーザ光ＬＢを略垂直に反射するベンドミラー２５と、ベンドミラー２５により反射されたレーザ光ＬＢを集光して被加工材Ｗに照射する集光レンズ２７と、コリメータレンズ２８を光軸に平行な方向に駆動するレンズ駆動部の一例としてのコリメータ駆動用モータ３１及びステージ３２と、集光レンズ２７を駆動する集光レンズ駆動用モータ３５とが搭載されている。そして、コリメータ駆動用モータ３１及び集光レンズ駆動用モータ３５は、制御部１７に接続されている。制御部１７は、コリメータ駆動用モータ３１を制御して、コリメータレンズ２８を光軸に平行な方向に移動させ、集光レンズ駆動用モータ３５を制御して集光レンズ２７を光軸に平行な方向に移動させる。
【００２３】
集光レンズ駆動用モータ３５は、ＮＣサーボモータからなり、ウォームギア（図示省略）を介して集光レンズ２７に結合され、光軸方向に２０ｍｍ程度のストロークで集光レンズ２７を移動させることができる。コリメータ駆動用モータ３１は、ＮＣサーボモータからなり、ウォームギア（図示省略）を介してコリメータレンズ２８に結合され、ステージ３２上において光軸方向にコリメータレンズ２８を移動させることができる。
【００２４】
制御部１７は、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点位置を示すデータと、コリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの焦点位置との関係を示すデータとを記憶する記憶部１８と、記憶部１８に記憶されたデータに基づいて、コリメータレンズ２８の位置を制御するレンズ制御部１９とを備える。
【００２５】
先ず、コリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの焦点位置との関係を示すデータについて説明する。通常、レンズの基本的な性質に従えば、コリメータレンズ２８をプロセスファイバー１２の射出端面ＴＦに対してレンズ有効焦点長さ(ＥＦＬ：Effective Focal Length)に等しく配置（図２中のＺ＝０）すれば、コリメータレンズ２８によりレーザ光ＬＢはほぼ平行光に変換される（ビーム直径Ｄ１＝Ｄ２）。これに対して、コリメータレンズ２８をプロセスファイバー１２の射出端面ＴＦに対して遠ざけた場合（Ｚ＋側へ移動）、コリメータレンズ２８によりレーザ光ＬＢは収束傾向ビーム（ビーム直径Ｄ１＞Ｄ２）に変換される。この結果、光パラメータとして、ビーム直径Ｄ２は収縮し、焦点距離(ＢＦＬ：Back Focal Length)は短くなり、最小集光直径ｄ１は大きくなる。一方、コリメータレンズ２８をプロセスファイバー１２の射出端面ＴＦに対して近づけた場合（Ｚ−側へ移動）、レーザ光ＬＢは拡大傾向ビーム（ビーム直径Ｄ１＜Ｄ２）に変換される。この結果、光パラメータとして、ビーム直径Ｄ２は拡大し、焦点距離ＢＦＬは長くなり、最小集光直径ｄ１は小さく変化する。なお、焦点距離ＢＦＬは、集光レンズ２７の端面から、レーザ光ＬＢの集光直径が最も小さくなる、つまり最小集光直径となる焦点位置ＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３までの距離を示す。
【００２６】
このように、レーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３は、コリメータレンズ２８の位置に応じて変化する。記憶部１８は、例えば、図４に示すような、コリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの焦点位置との関係を示すデータを格納する。図４の横軸は、コリメータレンズ２８の位置（相対値）を示し、縦軸は焦点距離ＢＦＬを示す。コリメータレンズ２８の位置が＋方向に移動するほど、焦点距離ＢＦＬは短くなり、レーザ光ＬＢの焦点距離ＢＦＬは、コリメータレンズ２８の位置の一次関数で近似することができる。なお、図４のＢＰＰ値３、ＢＰＰ値４は、最小集光半径ｗ０（ｍｍ）に焦点位置ＦＰ以後のレーザ光ＬＢの広がり各α（ｍｒａｄ）を乗じて得られるビーム品質定数ＢＰＰを示す。
【００２７】
更に、記憶部１８は、例えば、図５に示すような、コリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの最小集光直径ｄ１との関係を示すデータを格納してもよい。図５の横軸は、コリメータレンズ２８の位置（相対値）を示し、縦軸は最小集光直径ｄ１を示す。コリメータレンズ２８の位置が＋方向に移動するほど、最小集光直径ｄ１は大きくなり、最小集光直径ｄ１は、コリメータレンズ２８の位置を変数とする二次関数で近似することができる。
【００２８】
次に、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点位置を示すデータについて説明する。前述したように、図２に示す光学系を介してレーザ光を被加工材Ｗに照射し始めてから、主にレンズの熱歪みによって焦点位置ＦＰが変動してしまう場合がある。レンズの熱歪みは、レーザ光ＬＢを照射し始めてから数十秒から数分で収束する。
【００２９】
例えば、図１及び図２に示したファイバーレーザ加工装置において、レーザ出力１ｋＷ及び２ｋＷのレーザ光ＬＢを、１０秒、３０秒及び６０秒それぞれ照射した時の焦点位置ＦＰの変化を図９に示す。例えば、レーザ出力２ｋＷの場合には焦点位置は、レーザ光照射開始時６．５ｍｍであったが、レーザ光照射開始から１０秒後には５．５ｍｍ、３０秒後及び６０秒後には５．０ｍｍまで変化する。焦点位置のシフト量は１．５ｍｍであり、焦点位置ＦＰが安定するまでには６０秒を要する。一方、レーザ出力１ｋＷの場合は、焦点位置ＦＰは、レーザ光照射開始時７．０ｍｍからレーザ光照射開始から６０秒後には６．５ｍｍまで変化する。焦点位置のシフト量は０．５ｍｍであり、焦点位置ＦＰが安定するまでには３０秒を要する。なお、レーザ光照射開始後の焦点位置ＦＰの変動については、レーザ出力の他にもビーム品質定数ＢＰＰやシステムの光学系構成などに依存する。このような焦点ドリフトの時間変化は、実加工上で加工不良に繋がる為できるだけ焦点位置ＦＰは一定の加工が望まれる。
【００３０】
そこで、制御部１７は、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて、コリメータレンズ２８を光軸に平行な方向に移動させることにより、加工開始後に発生するレンズの熱ひずみによる焦点位置ＦＰの変動を補正して、焦点位置ＦＰを一定に保つ。具体的には、記憶部１８に記憶された、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータ（図９）と、コリメータレンズ２８の位置とレーザ光の焦点位置との関係を示すデータ（図４）に基づいて、レンズ制御部１９は、コリメータレンズ２８の位置を制御する。
【００３１】
例えば、コリメータレンズ２８の位置とレーザ光の焦点位置との関係を示すデータ（図４）から、ＢＰＰ値＝３の場合、一次関数の傾きは約−１．６４となる。これから、図３に示すように、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて短くなるレーザ光ＬＢの焦点距離ＢＦＬに対して、焦点距離ＢＦＬが一定になるように、コリメータレンズ２８を図３に示すように＋方向に移動させる。
【００３２】
次に、図６を参照して、図１及び図２に示したファイバーレーザ加工装置における焦点位置の補正方法について説明する。ここでは制御部１７の動作として説明する。
【００３３】
（イ）先ずＳ０１段階において加工ワーク（被加工材Ｗ）を決定する。これにより、被加工材Ｗの材質、厚さなどの属性が特定される。Ｓ０３段階に進み、レンズの材質、レーザ出力、加工光学系、ビーム品質定数ＢＰＰなどの光学パラメータが入力される。
【００３４】
（ロ）Ｓ０５段階に進み、これらの決定され或いは入力された情報、及び図４及び図９に示したデータに従って、コリメータレンズ２８の移動に関するパラメータを演算する。具体的には、図３に示したようなコリメータレンズ２８の位置変化を実現するための、コリメータレンズ２８の初期位置、移動量、移動速度が入力される。
【００３５】
（ハ）Ｓ０７段階に進み、実際にレーザ光ＬＢが図２に示した光学系を介して被加工材Ｗに照射されて加工が開始されると、これと同時に、コリメータレンズ２８の移動に関するパラメータに基づいて、コリメータレンズ２８を移動させる（第1の段階）。
【００３６】
（ニ）Ｓ０９段階に進み、加工後の被加工材Ｗに加工不良が発生したか否かを判断する（第２の段階）。例えば、加工断面を測定用レーザで走査して、または、ＣＣＤカメラで撮像して断面粗さを測定し、所定基準値以上の粗さである場合には、加工不良が発生したと判断すればよい。或いは、切断加工の場合、加工後に被加工材Ｗが切断されていない場合に加工不良が発生したと判断してもよい。
【００３７】
（ホ）加工不良が発生した場合（Ｓ０９段階でＹＥＳ）、Ｓ１１段階に進み、Ｓ０５段階で演算したコリメータレンズ２８の移動に関するパラメータを変更する。具体的には、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータ（図９）、及びコリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの焦点位置との関係を示すデータ（図４）の少なくともいずれか一方を更正する（第３の段階）。これにより、Ｓ０５段階で演算されるコリメータレンズ２８の移動に関するパラメータを変更することができる。一方、加工不良が発生していない場合（Ｓ０９段階でＮＯ）、図６のフローチャートは終了する。
【００３８】
図７は、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの集光レンズ２７外周部の温度を測定した結果を示す。レーザ光ＬＢの照射開始直後には、集光レンズ２７外周部の温度上昇に比例して、レンズの熱ひずみにより焦点距離ＢＦＬが変化する。レーザ光ＬＢの照射終了後には集光レンズ２７外周部の温度下降に比例して、レンズの熱ひずみの影響も無くなり、焦点距離ＢＦＬは通常の位置に戻る。この結果から焦点距離ＢＦＬと集光レンズ２７の温度に相関性が見られ、レンズの熱ひずみによる焦点距離ＢＦＬの変化の現象を確認することができる。
【００３９】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
【００４０】
制御部１７は、図３に示したように、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて、コリメータレンズ２８を光軸に平行な方向に移動させる。これにより、レーザ光を照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰに応じて、コリメータレンズ２８を移動させることができる。よって、加工開始後に発生するレンズの熱ひずみによる焦点位置ＦＰの変動を補正することができる。したがって、加工開始直後から安定した加工を実施することができる。
【００４１】
具体的に、制御部１７は、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰを示すデータ（図９、図３）と、コリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰとの関係を示すデータ（図４）とを記憶する記憶部１８と、記憶部１８に記憶されたデータに基づいて、コリメータレンズ２８の位置を制御するレンズ制御部１９とを備える。これにより、レーザ光ＬＢの照射を開始した後の焦点位置ＦＰの変動を補正して焦点位置ＦＰを一定に保つように、コリメータレンズ２８を移動させることができる。
【００４２】
図６に示したように、加工後の被加工材Ｗに加工不良が発生した場合（Ｓ０９でＹＥＳ）、レーザ光ＬＢを照射し始めてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰを示すデータ、及びコリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰとの関係を示すデータの少なくともいずれか一方を更正する（Ｓ１１）。これにより、Ｓ０５段階において演算されるコリメータレンズ２８の移動に関するパラメータを変更することができる。よって、コリメータレンズ２８の移動に関するパラメータをフィイードバック制御することができるので、焦点距離ＢＦＬの補正精度が向上する。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に関わるコリメータユニットの構成を示す。第２の実施の形態では、図２のベンドミラー２５の代わりに入射角４５度で動作する曲率可変ミラー３６を配置している点が異なる。その他のコリメータユニットの構成及びレーザ光ＬＢの光路は、図２と同じであり、説明を省略する。曲率可変ミラー３６は、空圧やピエゾ素子等のアクチュエータによって駆動される、既に市販されているものを使用することができる。
【００４４】
（第３の実施の形態）
図７に示したレンズ温度の測定結果でも示したように、レーザ光ＬＢの照射終了後、集光レンズ２７外周部の温度は下降し、これに比例してレンズの熱ひずみの影響も無くなり、焦点距離ＢＦＬは通常の位置に戻る。すなわち、レンズの熱ひずみによる焦点距離ＢＦＬの変動は、レーザ光ＬＢの照射開始後のみならず、レーザ光ＬＢの照射終了後にも発生している。
【００４５】
そこで、本発明の第３の実施の形態では、制御部１７が、更に、レーザ光ＬＢを照射し終えてからの時間に応じて、コリメータレンズ２８を光軸に平行な方向に移動させる場合について説明する。
【００４６】
具体的に、記憶部１８は、レーザ光ＬＢを照射し終えてからの時間に応じて変化するレーザ光の焦点位置を示すデータを更に記憶し、レンズ制御部１９は、記憶部１８に記憶されたデータに基づいて、レーザ光ＬＢの照射が終了した後に、コリメータレンズ２８の位置を制御する。
【００４７】
例えば、記憶部１８は、レーザ光ＬＢを照射し終えてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰを示すデータとして、図１０の「ＢＦＬ」に示す曲線データを記憶する。レンズ制御部１９は、記憶部１８に記憶された図１０の「ＢＦＬ」に示す曲線データ、及び図４に示したコリメータレンズ２８の位置とレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰとの関係を示すデータを用いて、コリメータレンズ２８の位置を制御する。これにより、レーザ光ＬＢを照射し終えてからの時間に応じて変化するレーザ光ＬＢの焦点位置ＦＰに応じて、コリメータレンズ２８を移動させることができる。よって、加工終了直後から緩和される集光レンズ２７の熱ひずみによる焦点位置ＦＰの変動を補正して、その後、加工が再開される場合に、その直後から焦点位置を一定に保つことができる。
【００４８】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は、３つの実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４９】
図４には、ビーム品質定数ＢＰＰ毎のデータを示したが、ビーム品質定数ＢＰＰの他に、例えばレーザ出力毎やプロセスファイバー１２のコア径毎のデータを作成してもよい。また、図９には、レーザ出力毎のデータを示したが、レーザ出力の他に、例えばビーム品質定数ＢＰＰ毎やプロセスファイバー１２のコア径毎のデータを作成してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１２    プロセスファイバー（ファイバー）
１７    制御部
１８    記憶部
１９    レンズ制御部
２７    集光レンズ
２８    コリメータレンズ
３１    モータ（レンズ駆動部）
３２    ステージ（レンズ駆動部）
ＦＰ    焦点位置
ＬＢ    レーザ光
Ｗ    被加工材
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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