(57)【要約】【課題】  レーザ光を原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光照射における原点位置と回転中心とを一致させる。【解決手段】  レーザ光の照射位置を、レーザ光の照射の原点位置から設定された距離Ｘ１だけ移動させ、前記移動後にテーブル１１にセットされた加工対象物ＯＢを回転させ、加工ヘッド２０から加工対象物ＯＢにレーザ光を照射して、加工対象物ＯＢに円形の加工跡を形成する。次に、加工対象物ＯＢの回転を停止し、半径方向に移動させ、加工ヘッド２０から加工対象物ＯＢにレーザ光を照射して、加工対象物ＯＢに直線状の加工跡を形成する。加工対象物ＯＢの表面をカメラ４０で撮影して、円形の加工跡の半径Ｒおよび円形の加工跡の中心と直線状の加工跡との距離Ｄｅをそれぞれ測定し、測定された半径Ｒと距離Ｄｅとを用いて、回転中心に対する原点位置のずれ量を計算する。【選択図】  図１
2013166171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物をセットするテーブルと、
前記テーブルを回転させる回転手段と、
前記テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドによって照射されたレーザ光の照射位置を、前記回転手段によるテーブルの回転中心の近傍位置であってレーザ光照射における原点位置を含むライン上を移動させるレーザ光移動手段と、
前記レーザ光移動手段によるレーザ光の移動方向に対する直角方向におけるレーザ光の照射位置を調整するレーザ光照射位置調整手段と、
前記原点位置から前記レーザ光移動手段によって移動される前記ライン上のレーザ光の照射位置までの距離を検出する距離検出手段とを備えたレーザ加工装置において、
前記距離検出手段により検出された距離を用いて前記レーザ光移動手段を制御して、レーザ光の照射位置を前記原点位置から予め設定された距離を有する位置まで移動させ、レーザ光の照射位置を移動させた状態で前記回転手段を制御して前記テーブルにセットされた加工対象物を回転させ、前記加工ヘッドから前記加工対象物にレーザ光を照射して、前記加工対象物に円形の加工跡を形成する円形加工跡形成手段と、
前記レーザ光移動手段によりレーザ光の照射位置を移動させながら、前記加工ヘッドから前記テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射して、前記加工対象物に直線状の加工跡を形成する直線加工跡形成手段と、
前記テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、前記円形の加工跡の半径を測定する加工径測定手段と、
前記テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、前記円形の加工跡の中心と前記直線状の加工跡との距離を測定する中心−直線間距離測定手段と、
前記測定された円形の加工跡の半径と、前記測定された円形の加工跡の中心と前記直線状の加工跡との距離と、前記円形の加工跡を形成する際におけるレーザ光の照射位置の前記原点位置からの距離である予め設定された距離とを用いて、前記回転手段による実際の回転中心に対する前記原点位置のずれ量を計算するずれ量計算手段とを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載したレーザ加工装置において、
前記円形加工跡形成手段は、レーザ光の照射位置を前記原点位置から予め設定された第１の距離と第２の距離である２つの異なる位置にそれぞれ移動させ、２つの異なる位置でそれぞれ前記加工対象物に第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡を形成し、
前記加工径測定手段は、前記第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡における半径を測定し、
前記ずれ量計算手段は、前記測定された第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡における半径と、前記測定された円形の加工跡の中心と前記直線状の加工跡との距離と、前記第１と第２の円形の加工跡を形成する際におけるレーザ光の照射位置の前記原点位置からの距離である第１の距離と第２の距離とを用いて、前記回転手段による実際の回転中心に対する前記原点位置のずれ量を計算することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載したレーザ加工装置において、
前記テーブルにセットされた加工対象物を拡大撮影するカメラと、
前記カメラを前記レーザ光照射位置調整手段によるレーザ光移動方向と同じ方向に移動させるカメラ移動手段と、
前記回転手段の回転開始と停止を制御することで前記テーブルの回転位置を制御する回転位置制御手段と、
を備え、
前記レーザ光移動手段は、前記加工ヘッドを固定して前記テーブル及び前記回転手段を移動させるものであり、
前記加工径測定手段は、前記カメラ移動手段と前記レーザ光移動手段により前記カメラの撮影箇所を移動させて、前記カメラにより撮影した画像から前記レーザ光移動手段による移動方向において前記円形の加工跡の加工跡間距離が最大距離となる撮影箇所を検出し、前記撮影箇所における前記円形の加工跡の加工跡間距離から円形の加工跡の半径を計算し、
前記中心−直線間距離測定手段は、前記カメラ移動手段によりカメラを移動させた際、前記カメラにより撮影した直線状の加工跡からカメラの移動方向と直線状の加工跡の直線方向とが一致するように前記回転位置制御手段によりテーブルの回転位置を制御した状態で、前記カメラ移動手段と前記レーザ光移動手段により前記カメラの撮影箇所を移動させて、前記カメラにより撮影した画像から前記レーザ光移動手段による移動方向において直線状の加工跡と円形の加工跡との距離が最大距離となる撮影箇所を検出し、前記撮影箇所における直線状の加工跡と円形の加工跡との距離および前記加工径測定手段により計算された円形の加工跡の半径から、円形の加工跡の中心と直線状の加工跡との距離を計算することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載したレーザ加工装置において、
前記テーブルにセットされた加工対象物を拡大撮影するカメラと、
前記カメラを前記レーザ光照射位置調整手段によるレーザ光移動方向と同じ方向に移動させるカメラ移動手段と、
前記カメラ移動手段によるカメラの移動位置を検出するカメラ移動位置検出手段と、
を備え、
前記レーザ光移動手段は、前記加工ヘッドを固定して前記テーブル及び前記回転手段を移動させるものであり、
前記加工径測定手段は、前記カメラ移動手段と前記レーザ光移動手段により前記カメラの撮影箇所を移動させて、前記カメラにより撮影した画像の予め定められた位置に円形の加工跡の少なくとも異なる３つの箇所がそれぞれ撮影されるときにおける、前記カメラ移動位置検出手段が検出するカメラの移動位置と距離検出手段が検出する距離とを用いて座標値をそれぞれ計算し、前記計算した少なくとも３つの座標値から円形の加工跡の半径を計算し、
前記中心−直線間距離測定手段は、前記カメラ移動手段と前記レーザ光移動手段により前記カメラの撮影箇所を移動させて、前記カメラにより撮影した画像の予め定められた位置に直線状の加工跡の少なくとも異なる２つの箇所がそれぞれ撮影されるときにおける、前記カメラ移動位置検出手段が検出するカメラの移動位置と距離検出手段が検出する距離とを用いて座標値をそれぞれ計算し、前記計算した少なくとも２つの座標値から直線状の加工跡の直線の式を計算し、前記加工径測定手段により計算された３つ以上の座標値から円形の加工跡の中心座標を計算し、前記計算された直線の式と前記計算された円形の加工跡の中心座標とから円形の加工跡の中心と直線状の加工跡との距離を計算することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
加工対象物をセットするテーブルと、
前記テーブルを回転させる回転手段と、
前記テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドによって照射されたレーザ光の照射位置を、前記回転手段によるテーブルの回転中心の近傍位置であってレーザ光照射における原点位置を含むライン上を移動させるレーザ光移動手段と、
前記レーザ光移動手段によるレーザ光の移動方向に対する直角方向におけるレーザ光の照射位置を調整するレーザ光照射位置調整手段と、
前記原点位置から前記レーザ光移動手段によって移動される前記ライン上のレーザ光の照射位置までの距離を検出する距離検出手段とを備えたレーザ加工装置に適用され、レーザ光照射における原点位置を補正するレーザ加工装置の原点補正方法において、
前記距離検出手段により検出された距離を用いて前記レーザ光移動手段を制御して、レーザ光の照射位置を前記原点位置から予め設定された距離を有する位置まで移動させ、レーザ光の照射位置を移動させた状態で前記回転手段を制御して前記テーブルにセットされた加工対象物を回転させ、前記加工ヘッドから前記加工対象物にレーザ光を照射して、前記加工対象物に円形の加工跡を形成する円形加工跡形成工程と、
前記レーザ光移動手段によりレーザ光の照射位置を移動させながら、前記加工ヘッドから前記テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射して、前記加工対象物に直線状の加工跡を形成する直線加工跡形成工程と、
前記テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、前記円形の加工跡の半径を測定する加工径測定工程と、
前記テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、前記円形の加工跡の中心と前記直線状の加工跡との距離を測定する中心−直線間距離測定工程と、
前記測定された円形の加工跡の半径と、前記測定された円形の加工跡の中心と前記直線状の加工跡との距離と、前記円形の加工跡を形成する際におけるレーザ光の照射位置の前記原点位置からの距離である予め設定された距離とを用いて、前記回転手段による実際の回転中心に対する前記原点位置のずれ量を計算するずれ量計算工程と、
前記計算したずれ量だけレーザ光の照射における原点位置を変更する原点位置変更工程とを含むレーザ加工装置の原点補正方法。
【請求項６】
請求項５に記載したレーザ加工装置の原点補正方法において、
前記円形加工跡形成工程は、レーザ光の照射位置を前記原点位置から予め設定された第１の距離と第２の距離である２つの異なる位置に移動させ、２つの異なる位置でそれぞれ前記加工対象物に第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡を形成し、
前記加工径測定工程は、前記第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡における半径を測定し、
前記ずれ量計算工程は、前記測定された第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡における半径と、前記測定された円形の加工跡の中心と前記直線状の加工跡との距離と、前記第１と第２の円形の加工跡を形成する際におけるレーザ光の照射位置の前記原点位置からの距離である第１の距離と第２の距離とを用いて、前記回転手段による実際の回転中心に対する前記原点位置のずれ量を計算することを特徴とするレーザ加工装置の原点補正方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載したレーザ加工装置の原点補正方法において、
前記原点変更工程は、前記計算されたずれ量に基づいて、前記レーザ光照射位置調整手段を用いてレーザ光の照射位置を調整するとともに、前記ライン上の原点位置を修正することを特徴とするレーザ加工装置の原点補正方法。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７に記載したレーザ加工装置の原点補正方法において、
前記加工径測定工程は、観察点を移動させながら前記加工対象物を拡大観察するとともに観察点の位置を測定して、測定した観察点の位置から前記円形の加工跡の半径を計算し、
前記中心−直線間距離測定工程は、観察点を移動させながら前記加工対象物を拡大観察するとともに観察点の位置を測定して、測定した観察点の位置から前記円形の加工跡の中心と前記直線状の加工跡との距離を測定することを特徴とするレーザ加工装置の原点補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物を回転させるとともにレーザ光を照射し、加工対象物と相対的にレーザ光の照射位置を移動させることにより加工対象物の表面にピット、溝又は反応跡（以下、総称して加工跡）を形成するレーザ加工装置に関する。また、レーザ加工装置におけるレーザ光照射における原点位置と回転中心を一致させるレーザ加工装置の原点補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、テーブルにセットした加工対象物を回転させるとともにレーザ光を照射し、加工対象物に対して相対的にレーザ光の照射位置を一方向に移動させることにより加工対象物の表面に加工跡を形成するレーザ加工装置は知られている。例えば、下記特許文献１には、フォトレジスト層が形成されたガラス基板をテーブルにセットし、テーブルを回転させながら集光したレーザ光を半径方向に移動させて、フォトレジスト層に潜像を形成するレーザ加工装置が示されている。フォトレジスト層に潜像が形成されたガラス基板を現像液により現像することで、凹凸パターンが形成された光ディスク原盤を作成することができる。このようなレーザ加工装置において、設定したレーザ光の照射位置と実際のレーザ光の照射位置とを一致させて加工精度を向上させるためには、移動するレーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させる必要がある。
【０００３】
レーザ加工装置において、移動するレーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させる方法としては、例えば下記特許文献２に示されている方法がある。この方法では、まず、レーザ光を原点位置に照射して原点位置をカメラ撮影により取得する。次に、テーブルを回転させ、レーザ光照射の軌跡をカメラ撮影により取得し、この軌跡から回転中心を検出する。カメラ座標系における原点位置から回転中心へ向かうベクトルをレーザ光の移動位置検出用の座標系におけるベクトルに変換して、この変換したベクトル分、レーザ光の原点位置を移動する。なお、この場合の座標系の変換に関する変換係数は、レーザ光の２つの照射位置に対して、カメラ座標系の位置と、レーザ光の移動位置検出用の座標系の位置とを取得すれば算出することができる。この方法によれば、レーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させ、加工精度を向上させることができる。
【０００４】
一方、例えば、下記特許文献３に示されているように、テーブルに周方向に沿って複数の加工対象物をセットして、レーザ光の照射位置を半径方向において所定幅だけ移動させてレーザ加工を行う装置も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２０３７３５号公報
【特許文献２】特開２００６−２７２３５５号公報
【特許文献３】特開２００８−９３７７２３号公報
【発明の概要】
【０００６】
前記特許文献３に示された装置の場合、レーザ光の照射位置を原点位置（回転中心の極近傍位置）まで移動させることができない構造になっていることが多く、このような場合には、前記特許文献２に示された装置及び方法では、レーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させることができない。また、レーザ加工装置が１枚の加工対象物をセットして加工する装置の場合でも、前記特許文献１に記載された光ディスク原盤作成用の装置の場合には、レーザ光の照射位置を原点位置（回転中心の極近傍位置）まで移動させることができない構造となっていることがあり、この場合も、前記特許文献２に示された装置及び方法では、レーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させることができない。
【０００７】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、レーザ光を原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させることができるレーザ加工装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、加工対象物をセットするテーブル（１１）と、テーブルを回転させる回転手段（１２）と、テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射する加工ヘッド（２０）と、加工ヘッドによって照射されたレーザ光の照射位置を、回転手段によるテーブルの回転中心の近傍位置であってレーザ光照射における原点位置を含むライン上を移動させるレーザ光移動手段（１３〜１５）と、レーザ光移動手段によるレーザ光の移動方向に対する直角方向におけるレーザ光の照射位置を調整するレーザ光照射位置調整手段（３４）と、原点位置からレーザ光移動手段によって移動されるライン上のレーザ光の照射位置までの距離を検出する距離検出手段（６３）とを備えたレーザ加工装置において、距離検出手段により検出された距離を用いてレーザ光移動手段を制御して、レーザ光の照射位置を原点位置から予め設定された距離を有する位置まで移動させ、レーザ光の照射位置を移動させた状態で回転手段を制御してテーブルにセットされた加工対象物を回転させ、加工ヘッドから加工対象物にレーザ光を照射して、加工対象物に円形の加工跡を形成する円形加工跡形成手段（Ｓ１０２〜Ｓ１２０）と、レーザ光移動手段によりレーザ光の照射位置を移動させながら、加工ヘッドからテーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射して、加工対象物に直線状の加工跡を形成する直線加工跡形成手段（Ｓ１２２〜Ｓ１３６）と、テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、円形の加工跡の半径を測定する加工径測定手段（４０，４１，Ｓ１３８〜Ｓ１６２，Ｓ２１４〜Ｓ２７２，Ｓ３３８〜Ｓ４１２）と、テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、円形の加工跡の中心と直線状の加工跡との距離を測定する中心−直線間距離測定手段（４０，４１，Ｓ１３８〜Ｓ２７４，Ｓ３３８〜Ｓ４１６）と、測定された円形の加工跡の半径と、測定された円形の加工跡の中心と直線状の加工跡との距離と、円形の加工跡を形成する際におけるレーザ光の照射位置の原点位置からの距離である予め設定された距離とを用いて、回転手段による実際の回転中心に対する原点位置のずれ量を計算するずれ量計算手段（Ｓ２７６，Ｓ４１８）とを設けたことにある。
【０００９】
これによれば、レーザ光を原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を求めることができ、この関係に基づいてレーザ光照射における原点位置を移動させれば、レーザ光照射における原点位置と回転中心とを一致させることができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、上記本発明において、円形加工跡形成手段は、レーザ光の照射位置を原点位置から予め設定された第１の距離と第２の距離である２つの異なる位置にそれぞれ移動させ、２つの異なる位置でそれぞれ加工対象物に第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡を形成し、加工径測定手段は、第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡における半径を測定し、ずれ量計算手段は、測定された第１の円形の加工跡と第２の円形の加工跡における半径と、測定された円形の加工跡の中心と直線状の加工跡との距離と、第１と第２の円形の加工跡を形成する際におけるレーザ光の照射位置の原点位置からの距離である第１の距離と第２の距離とを用いて、回転手段による実際の回転中心に対する前記原点位置のずれ量を計算することにある。
【００１１】
これによれば、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を複数計算することができ、それらの値の平均値またはメジアン値を計算すれば、より精度よくレーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を求めることができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、テーブルにセットされた加工対象物を拡大撮影するカメラ（４０）と、カメラを前記レーザ光照射位置調整手段によるレーザ光移動方向と同じ方向に移動させるカメラ移動手段（４１）と、回転手段の回転開始と停止を制御することでテーブルの回転位置を制御する回転位置制御手段（５０，６１）と、を備え、レーザ光移動手段（１３〜１５）は、加工ヘッドを固定してテーブル及び回転手段を移動させるものであり、加工径測定手段（４０，４１，Ｓ１３８〜Ｓ１６２，Ｓ２１４〜Ｓ２７２）は、カメラ移動手段とレーザ光移動手段によりカメラの撮影箇所を移動させて、カメラにより撮影した画像からレーザ光移動手段による移動方向において円形の加工跡の加工跡間距離が最大距離となる撮影箇所を検出し、撮影箇所における円形の加工跡の加工跡間距離から円形の加工跡の半径を計算し、中心−直線間距離測定手段（４０，４１，Ｓ１３８〜Ｓ２７４）は、カメラ移動手段によりカメラを移動させた際、カメラにより撮影した直線状の加工跡からカメラの移動方向と直線状の加工跡の直線方向とが一致するように回転位置制御手段によりテーブルの回転位置を制御した状態で、カメラ移動手段とレーザ光移動手段によりカメラの撮影箇所を移動させて、カメラにより撮影した画像からレーザ光移動手段による移動方向において直線状の加工跡と円形の加工跡との距離が最大距離となる撮影箇所を検出し、撮影箇所における直線状の加工跡と円形の加工跡との距離および加工径測定手段により計算された円形の加工跡の半径から、円形の加工跡の中心と直線状の加工跡との距離を計算することにある。
【００１３】
これによれば、レーザ加工装置にカメラとカメラ移動手段と回転位置制御手段とを備えるのみで、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を算出することができので、装置のコストアップを抑制できる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、上記構成に替えて、テーブルにセットされた加工対象物を拡大撮影するカメラ（４０）と、カメラを前記レーザ光照射位置調整手段によるレーザ光移動方向と同じ方向に移動させるカメラ移動手段（４１）と、カメラ移動手段によるカメラの移動位置を検出するカメラ移動位置検出手段（７１，５０）と、を備え、レーザ光移動手段（１３〜１５）は、加工ヘッドを固定してテーブル及び回転手段を移動させるものであり、加工径測定手段（４０，４１，Ｓ３３８〜Ｓ４１２）は、カメラ移動手段とレーザ光移動手段によりカメラの撮影箇所を移動させて、カメラにより撮影した画像の予め定められた位置に円形の加工跡の少なくとも異なる３つの箇所がそれぞれ撮影されるときにおける、カメラ移動位置検出手段が検出するカメラの移動位置と距離検出手段（６３）が検出する距離とを用いて座標値をそれぞれ計算し、計算した少なくとも３つの座標値から円形の加工跡の半径を計算し、中心−直線間距離測定手段（４０，４１，Ｓ３３８〜Ｓ４１６）は、カメラ移動手段とレーザ光移動手段によりカメラの撮影箇所を移動させて、カメラにより撮影した画像の予め定められた位置に直線状の加工跡の少なくとも異なる２つの箇所がそれぞれ撮影されるときにおける、カメラ移動位置検出手段が検出するカメラの移動位置と距離検出手段が検出する距離とを用いて座標値をそれぞれ計算し、計算した少なくとも２つの座標値から直線状の加工跡の直線の式を計算し、加工径測定手段により計算された３つ以上の座標値から円形の加工跡の中心座標を計算し、計算された直線の式と計算された円形の加工跡の中心座標とから円形の加工跡の中心と直線状の加工跡との距離を計算することにある。
【００１５】
これによっても、レーザ加工装置にカメラとカメラ移動手段とカメラ移動位置検出手段とを備えるのみで、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を算出することができので、装置のコストアップを抑制できる。
【００１６】
さらに、本発明の実施にあたっては、本発明は、レーザ加工装置の発明に限定されることなく、レーザ加工装置に適用されてレーザ光照射における原点位置を補正するレーザ加工装置の原点補正方法としても実施し得るものである。この場合、前記計算した回転手段による実際の回転中心に対する原点位置のずれ量に基づいて、レーザ光照射位置調整手段を用いてレーザ光の照射位置を調整するとともに、前記ライン上の原点位置を修正するようにするとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のレーザ加工装置の全体構成図である。
【図２】図１の加工ヘッドを拡大して示す拡大図である。
【図３Ａ】第１実施形態における、図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの先頭部分を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】第１実施形態における、図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第２部分を示すフローチャートである。
【図３Ｃ】第１実施形態における、図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第３部分を示すフローチャートである。
【図３Ｄ】第１実施形態における、図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第４（終了）部分を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態における、カメラの画面に対する加工対象物の移動方向を説明するための説明図である。
【図５】第１実施形態におけるレーザ光照射における原点位置とテーブルの回転中心（円形のレーザ加工跡の中心）との関係を説明するための説明図である。
【図６】(ａ)〜(ｇ)は第１実施形態におけるカメラによる加工跡の撮影を説明するための説明図である。
【図７】第１実施形態における加工対象物に形成される円形状の加工跡と直線状の加工跡の測定ポイントを示す図である。
【図８Ａ】第２実施形態における、図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの先頭部分を示すフローチャートである。
【図８Ｂ】第２実施形態における、図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第２部分を示すフローチャートである。
【図８Ｃ】第２実施形態における、図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第３部分を示すフローチャートである。
【図８Ｄ】第２実施形態における、図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第４（終了）部分を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態における加工対象物に形成される円形状の加工跡と直線状の加工跡の測定ポイントを示す図である。
【図１０】変形例におけるレーザ光照射における原点位置とテーブルの回転中心（円形のレーザ加工跡の中心）との関係を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明に係るレーザ加工装置の全体構成図である。図１は第１実施形態のみならず後述する第２実施形態においても適用できるものである。このレーザ加工装置は、加工対象物ＯＢをセットして固定支持する支持部材としてのテーブル１１と、加工対象物ＯＢに向けてレーザ光を照射して加工対象物ＯＢをレーザ加工する加工ヘッド２０と、加工対象物ＯＢの表面を撮影するカメラ４０とを備えている。
【００１９】
テーブル１１は円盤状に形成されていて、テーブル１１の上面には加工対象物ＯＢがセットされるようになっている。加工対象物ＯＢは、本実施形態では、円形の加工跡を形成してレーザ光照射の原点位置を調整するために使用されるため1枚の円盤状のものである。しかし、レーザ光照射位置の原点位置の調整が終了すれば、加工対象物ＯＢはレーザ光によって加工されるものであれば如何なるものも適用することができる。例えば、テーブル１１の上面に種々の加工対象物ＯＢを固定可能な固定治具を設置すれば、複数の加工対象物ＯＢをテーブル１１上に設置することもできる。テーブル１１は、スピンドルモータ１２によって回転駆動される。
【００２０】
スピンドルモータ１２は、その回転により、回転軸１２ｂを介してテーブル１１を回転駆動する。スピンドルモータ１２内には、同モータ１２すなわちテーブル１１の回転を検出して、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ１２ａが組み込まれている。この回転信号は、テーブル１１の回転位置が一つの基準回転位置に来るごとに発生されるインデックス信号Indexと、テーブル１１が所定の微少角度だけ回転するたびにハイレベルとローレベルとを交互に切り替えるパルス列信号ΦＡ，ΦＢとからなる。インデックス信号Indexは、テーブル１１の基準回転位置の検出に使用される。パルス列信号ΦＡ，ΦＢは、テーブル１１の回転速度を制御するために使用され、回転方向を識別するために互いにπ／２だけ位相のずれた信号である。
【００２１】
インデックス信号Indexはコントローラ５０と回転角度検出回路７３に供給され、パルス列信号ΦＡ，ΦＢはスピンドルモータ制御回路６１と回転角度検出回路７３に供給される。スピンドルモータ制御回路６１は、コントローラ５０からの回転開始指示により回転制御を開始し、エンコーダ１２ａから出力されるパルス列信号ΦＡ，ΦＢの単位時間あたりのパルス数によりスピンドルモータ１２の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ５０によって指示された回転速度に等しくなるようにスピンドルモータ１２の回転を制御する。また、スピンドルモータ制御回路６１は、コントローラ５０から回転角度が入力すると、後述する回転角度検出回路７３から入力する回転角度がコントローラ５０から入力した回転角度に等しくなるまで、スピンドルモータ１２を低速で回転させる。この低速回転は、スピンドルモータ１２への駆動信号が停止するのと同時にスピンドルモータ１２の回転が停止する回転速度である。
【００２２】
回転角度検出回路７３は、エンコーダ１２ａから出力されるパルス列信号ΦＡ，ΦＢのパルス数をカウントし、カウント数をスピンドルモータ１２の１回転におけるカウント数で除算した値から回転角度を計算し、計算した回転角度をデジタルデータにして設定された周期でコントローラ５０とスピンドルモータ制御回路６１に出力する。また、回転角度検出回路７３は、エンコーダ１２ａからインデックス信号Indexが入力すると、カウント数をリセットして０にし、０からパルス数のカウントを行う。すなわち、インデックス信号Indexが入力するタイミングが基準回転位置（回転角度０の位置）である。
【００２３】
テーブル１１は、スピンドルモータ１２と共に、フィードモータ１３によって図示左右方向に直線駆動される。スピンドルモータ１２にはナット１４が固定されており、ナット１４にはフィードモータ１３により一端にて軸線周りに回転駆動されるスクリューロッド１５が螺合している。スクリューロッド１５の他端は支持台１６に回転可能に支持され、支持台１６はフィードモータ１３を固定支持している。この場合、スピンドルモータ１２及びナット１４は、図示しないガイド部材によりスクリューロッド１５の軸線方向にのみ移動可能にガイドされており、ナット１４及びスクリューロッド１５によってねじ送り機構が構成されている。
【００２４】
したがって、フィードモータ１３によるスクリューロッド１５の軸線周りの回転により、テーブル１１及びスピンドルモータ１２は図示左右方向に移動する。なお、このテーブル１１の移動に関しては、テーブル１１上に加工対象物ＯＢをセットし易くするために、テーブル１１の図示左端がカメラ４０よりも右まで右方向に移動可能である。また、テーブル１１の図示左方向への移動に関しては、加工ヘッド２０による加工対象物ＯＢへのレーザ光の照射位置がテーブル１１の中心から所定距離だけ左位置となるまでである。言い換えれば、レーザ光の照射位置はテーブル１１の中心（回転中心）から所定距離にある位置からテーブル１１の外周端まで移動可能であり、カメラ４０の撮影位置はテーブル１１の外周端から反対側の外周端まで移動可能である。なお、この加工対象物ＯＢへのレーザ光の照射位置がテーブル１１の中心から所定距離だけ左位置にある状態が後述するテーブル１１の初期位置であり、前記所定距離が半径の初期値である。そして、前記テーブル１１の中心がレーザ光照射における原点であり、この原点は本来的にはテーブル１１の回転中心であるべきであるが、設計誤差などによりテーブル１１の実際の回転中心から若干ずれることがよくある。
【００２５】
フィードモータ１３内にも、フィードモータ１３の回転を検出して、前記エンコーダ１２ａと同様なパルス列信号ΦＡ，ΦＢを出力するエンコーダ１３ａが組み込まれている。エンコーダ１３ａから出力されるパルス列信号ΦＡ，ΦＢは、フィードモータ制御回路６２と半径値検出回路６３とに出力される。半径値検出回路６３は、エンコーダ１３ａからのパルス列信号ΦＡ，ΦＢのパルス数をフィードモータ１３の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からレーザ光が照射されるテーブル１１の半径方向への送り位置（すなわち半径位置）を表わす半径値ｒを検出し、半径値ｒを表す信号をコントローラ５０に出力する。なお、半径値検出回路６３におけるカウント値の初期設定は、電源投入時にコントローラ５０の指示によって行われる。
【００２６】
すなわち、コントローラ５０は、電源投入時に、フィードモータ制御回路６２にナット１４（すなわちテーブル１１及びスピンドルモータ１２）の初期位置への移動及び半径値検出回路６３に初期設定を指示する。この指示により、フィードモータ制御回路６２は、フィードモータ１３を回転させて、テーブル１１（スピンドルモータ１２及びナット１４）を左側に移動させて初期位置に移動させる。この初期位置は、フィードモータ１３によって駆動されるテーブル１１の駆動限界位置であり、この位置は前述した加工対象物ＯＢへのレーザ光の照射位置がテーブル１１の中心から所定距離だけ左位置にある状態に対応する。半径値検出回路６３は、前記テーブル１１の左方向への移動中、エンコーダ１３ａからのパルス列信号ΦＡ，ΦＢを入力し続けている。そして、テーブル１１が駆動限界位置（すなわち初期位置）まで達してフィードモータ１３の回転が停止すると、半径値検出回路６３はエンコーダ１３ａからのパルス列信号ΦＡ，ΦＢの入力停止を検出して、カウント値を初期値（すなわちテーブル１１の中心からの前記所定距離に相当するカウント値）にセットする。このとき、半径値検出回路６３は、フィードモータ制御回路６２に出力停止のための信号を出力し、これにより、フィードモータ制御回路６２はフィードモータ１３への駆動信号の出力を停止する。その後に、フィードモータ１３が駆動された際には、半径値検出回路６３は、パルス列信号ΦＡ，ΦＢのパルス数をフィードモータ１３の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値に基づいてテーブル１１の半径方向への送り位置（すなわち加工対象物ＯＢへのレーザ光の照射位置）を表す半径値ｒを算出し、半径値ｒを表す信号をフィードモータ制御回路６２及びコントローラ５０に出力し続ける。なお、半径値検出回路６３は、テーブル１１が右方向に移動するときカウント値をカウントアップさせ、テーブル１１が左方向に移動するときカウント値をカウントダウンさせる。
【００２７】
フィードモータ制御回路６２は、コントローラ５０の指示により、フィードモータ１３を駆動制御して、レーザ光の照射位置をテーブル１１の指定半径位置へ移動させたり、テーブル１１を半径方向に指定速度で移動させたりする。具体的には、フィードモータ制御回路６２は、コントローラ５０によって指定される半径位置へのレーザ光の照射位置の移動が指示されたときには、半径値検出回路６３によって検出される半径値ｒを用いてフィードモータ１３の回転を制御し、検出される半径値ｒがコントローラ５０から指定された半径位置に対応した値に等しくなるまでフィードモータ１３を回転させる。
【００２８】
また、フィードモータ制御回路６２は、コントローラ５０によって指定される移動速度でレーザ光の照射位置をテーブル１１の半径方向に移動させることが指示されたときには、エンコーダ１３ａの出力するパルス列信号ΦＡ，ΦＢからテーブル１１の半径方向の移動速度を計算して、計算された移動速度がコントローラ５０によって指定された移動速度と等しくなるようにフィードモータ１３の回転を制御する。
【００２９】
次に、加工ヘッド２０について説明する。加工ヘッド２０は、支持台１６から上方に延設されたヘッド支持部１６ａに、テーブル１１（加工対象物ＯＢ）に対向するように固定されている。加工ヘッド２０は、図２に拡大して示すように、レーザ光源２１を備え、レーザ光源２１から出射されたレーザ光を加工対象物ＯＢに向けて照射するとともに、その反射光を受光する構成となっている。レーザ光源２１から出射したレーザ光は、コリメートレンズ２２を介してミラー２３に入射し、ミラー２３で反射されて偏光ビームスプリッタ２４、１／４波長板２５及び対物レンズ２６を介して加工対象物ＯＢの表面で集光する。また、加工対象物ＯＢの表面に集光したレーザ光は、加工対象物ＯＢの表面で反射する。加工対象物ＯＢの表面で反射した反射光は、対物レンズ２６及び１／４波長板２５を介して偏光ビームスプリッタ２４に入射し、偏光ビームスプリッタ２４によって反射されて集光レンズ２７及びシリンドリカルレンズ２８を介して４分割フォトディテクタ２９に集光する。
【００３０】
また、加工ヘッド２０は、偏光ビームスプリッタ２４によるレーザ光源２１からのレーザ光の一部反射光を集光レンズ３１を介して受光するフォトディテクタ３２を備えている。集光レンズ３１は、前記一部反射光をフォトディテクタ３２上に集光する。フォトディテクタ３２は、前記一部反射光の受光量を検出して、受光量を表す電気信号を出力する。このフォトディテクタ３２による検出受光量は、レーザ光源２１から出射されるレーザ光の強度に対応している。さらに、加工ヘッド２０は、さらに、対物レンズ２６を光軸方向に駆動するフォーカスアクチュエータ３３も備えている。
【００３１】
これらの加工ヘッド２０の各部品２１〜２９，３１〜３３はハウジング２０ａに収容されており、ハウジング２０ａは手動のマイクロメータ３４により紙面垂直方向に微量だけ移動されるようになっている。なお、図１では、ハウジング２０ａは左右に移動されるように図示されているが、実際には紙面の法線方向に移動させる構造となっている。すなわち、ハウジング２０ａにおけるマイクロメータ３４の反対側面は、微量だけ変形可能な部材３５を介して、ヘッド支持部１６ａの一部を構成する垂直板に組み付けられており、マイクロメータ３４を手動で回転させることにより、加工ヘッド２０は図示左右方向（実際には紙面垂直方向）に微量だけ変位する。なお、このマイクロメータ３４によるハウジング２０ａの紙面垂直方向の移動により、前記レーザ光照射における原点位置（すなわちレーザ光の照射位置）は、紙面垂直方向、すなわちフィードモータ１３、ナット１４及びスクリューロッド１５によるテーブル１１（レーザ光の照射位置）の移動方向に対する直角方向に変更される。また、加工ヘッド２０の位置を微量に変化させることができれば、マイクロメータ３４に代えてどのような機構を用いてもよく、厚さが既知であるスペーサを挟む構造や、回転による移動量が分かっているねじを締めこむ構造でもよい。
【００３２】
レーザ光源２１は、レーザ駆動回路６４によって駆動される。レーザ駆動回路６４は、コントローラ５０により作動制御され、発光信号供給回路６５からの発光信号に対応したレーザ駆動信号をレーザ光源２１に出力してレーザ光源２１を駆動制御する。また、レーザ駆動回路６４には、フォトディテクタ３２からのレーザ光の受光量すなわちレーザ光源２１から出射されるレーザ光の強度を表す電気信号が入力されている。レーザ駆動回路６４は、このレーザ光の強度を表す電気信号を用いて、レーザ光源２１から出射されるレーザ光の強度をフィードバック制御する。発光信号供給回路６５も、コントローラ５０によって作動制御されて、レーザ駆動回路６４にレーザ光源２１を発光させるための発光信号を出力する。
【００３３】
次に、レーザ光のフォーカスサーボ制御について説明する。レーザ光の加工対象物ＯＢの表面からの反射光は、４分割フォトディテクタ２９で受光される。４分割フォトディテクタ２９は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成され、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として出力する。４分割フォトディテクタ２９は、４つの受光素子が配置された中央に反射光が集光するように固定されている。
【００３４】
４分割フォトディテクタ２９から出力される受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）は、ＨＦ信号増幅回路６６に入力される。ＨＦ信号増幅回路６６は、受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ増幅してフォーカスエラー信号生成回路６７に出力する。フォーカスエラー信号生成回路６７は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を使って演算によりフォーカスエラー信号を生成する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いているため、（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路６８に出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）は、レーザ光の焦点位置の加工対象物ＯＢの表面からのずれ量を表している。
【００３５】
フォーカスサーボ回路６８は、コントローラ５０により作動制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路６９に出力する。ドライブ回路６９は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ３３を駆動制御して、対物レンズ２６をレーザ光の光軸方向に変位させる。この場合、フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の値が常に一定値（例えば、ゼロ）となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、加工対象物ＯＢの表面にレーザ光を集光させ続けることができる。
【００３６】
カメラ４０は、テーブル１１にセットされた加工対象物ＯＢの表面を拡大して撮影するデジタルカメラであり、カメラ４０の画像データはコントローラ５０に送信される。コントローラ５０は入力装置５１からの指示により又は後述するプログラムの実行により、表示装置５２に撮影画像を表示する。このカメラ４０は、支持台１６から上方に延設されたカメラ支持部１６ｂに固定されたモータ４１により、紙面垂直方向に移動されるようになっている。すなわち、カメラ４０は、モータ４１の回転軸にねじ送り機構を介して組み付けられて、モータ４１の回転により紙面垂直方向（すなわちマイクロメータ３４によるレーザ光の照射位置の移動方向と同一方向）に移動されるようになっている。カメラ４０の移動可能範囲は、カメラ４０の紙面垂直方向における撮影位置が、加工ヘッド２０から照射されるレーザ光のフィードモータ１３、ナット１４及びスクリューロッド１５によるテーブル１１上における移動ラインの延長線から、紙面垂直方向下側に微量、紙面垂直方向上側にテーブル１１の半径の１／４程度、移動可能な範囲である。
【００３７】
なお、カメラ４０の向きは、フィードモータ１３、ナット１４及びスクリューロッド１５によってテーブル１１が左右方向に移動される際、画像データにより表示装置５２に表示される画像の１点が画面の横軸に対して平行に移動するように調整されている。後述する実際の作業の前に、カメラ４０の向きが前記のように設定されていない場合には、次のような作業を行う。まず、作業者は図４に示すように加工ヘッド２０からのレーザ光照射により加工対象物ＯＢに直線状の溝又は反応跡Ａ（以下、直線状の加工跡Ａという）を形成する。そして、加工跡Ａをカメラ４０で撮影しながら、フィードモータ１３、ナット１４及びスクリューロッド１５によってテーブル１１を移動させたとき、表示装置５２に表示される直線状の加工跡Ａが縦方向に移動しないように、すなわち図４に示すように加工跡Ａが画面の横軸に対して平行に移動するように、カメラ４０の向きを調整する。また、カメラ４０の向きはそのままで、コントローラ５０内にある、カメラ４０が撮像した画像データから表示装置５２に表示する画面データを形成するプログラムを変更して、加工跡Ａが画面の横軸に対して平行に移動するように画面の向きを変更するようにしてもよい。
【００３８】
モータ４１内にも、モータ４１の回転を検出して、前記エンコーダ１２ａ，１３ａと同様なパルス列信号ΦＡ，ΦＢを出力するエンコーダ４１ａが組み込まれている。エンコーダ４１ａから出力されるパルス列信号ΦＡ，ΦＢは、移動位置検出回路７１に入力されるようになっている。モータ駆動回路７２は、コントローラ５０からカメラ４０の移動位置が指示されると、後述する移動位置検出回路７１によって検出される移動位置ｔを用いてモータ４１の回転を制御し、検出される移動位置ｔがコントローラ５０から指示された移動位置に等しくなるまでモータ４１を回転させる。
【００３９】
移動位置検出回路７１は、エンコーダ４１ａから出力されるパルス列信号ΦＡ，ΦＢのパルス数をモータ４１の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からカメラ４０の紙面垂直方向の撮影位置を表す移動位置ｔを検出し、移動位置ｔを表す信号を設定された周期でコントローラ５０とモータ駆動回路７２に出力する。なお、移動位置検出回路７１におけるカウント値の初期設定は、電源投入時にコントローラ５０の指示によって行われる。
【００４０】
すなわち、コントローラ５０は、電源投入時に、モータ駆動回路７２にカメラ４０の初期位置への移動及び移動位置検出回路７１に初期設定を指示する。この指示により、モータ駆動回路７２は、モータ４１を回転させて、カメラ４０を紙面垂直方向に移動させて初期位置に移動させる。この初期位置は、モータ４１によって駆動されるカメラ４０の駆動限界位置である。移動位置検出回路７１は、カメラ４０の紙面垂直方向への移動中、エンコーダ４１ａからのパルス列信号ΦＡ，ΦＢを入力し続けている。そして、カメラ４０が駆動限界位置（すなわち初期位置）まで達してモータ４１の回転が停止すると、移動位置検出回路７１はエンコーダ４１ａからのパルス列信号ΦＡ，ΦＢの入力停止を検出して、カウント値を初期値である０にセットする。このとき、移動位置検出回路７１は、モータ駆動回路７２に出力停止のための信号を出力し、これにより、モータ駆動回路７２はモータ４１への駆動信号の出力を停止する。その後に、モータ４１が駆動された際には、移動位置検出回路７１は、パルス列信号ΦＡ，ΦＢのパルス数をモータ４１の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値に基づいてカメラ４０の紙面垂直方向の撮影位置を表す移動位置ｔを算出し、移動位置ｔを表す信号をモータ駆動回路７２及びコントローラ５０に設定された周期で出力し続ける。なお、移動位置検出回路７１は、カメラ４０が紙面垂直方向下側に移動するときカウント値をカウントアップさせ、カメラ４０が紙面垂直方向上側に移動するときカウント値をカウントダウンさせる。
【００４１】
コントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータと、ハードディスクや不揮発性メモリなどの記憶装置と、入出力インタフェース等から構成される電子制御装置である。記憶装置には、図３Ａ〜３Ｄに示すずれ測定プログラムを含む各種プログラムが記憶されている。コントローラ５０には、作業者が各種パラメータや処理等を指示するための入力装置５１と、作業者に対して検査結果や作動状況等を視覚的に知らせるための表示装置５２とが接続されている。
【００４２】
上記のように構成したレーザ加工装置において、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とを一致させる実際の動作について説明する前に、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とを一致させるための原理について説明しておく。図５に示すように、レーザ光照射における原点位置（フィードモータ１３によりレーザ光照射位置を移動させたとき半径値検出回路６３によって検出される半径値が「０」であるときのレーザ光照射位置のライン上の点）を「Ｏ１」とするとともに、スピンドルモータ１２によるテーブル１１（加工対象物ＯＢ）の実際の回転中心を「Ｏ２」とする。そして、フィードモータ１３を回転させて加工ヘッド２０のレーザ光の照射位置を原点位置Ｏ１に対して半径位置Ｘ１に移動し、スピンドルモータ１２を回転させて加工対象物ＯＢに円形の溝又は反応跡（以下、円形の加工跡という）を形成する。この加工対象物ＯＢとしては、レーザ加工装置によってレーザ加工される対象物と同じものでもよいし、円形の加工跡を形成できれば他の物でもよい。この場合、レーザ光の照射位置は実際には回転中心Ｏ２を中心に加工対象物ＯＢに対して相対的に回転するため、回転中心Ｏ２を中心に破線で示すような円形の加工跡が加工対象物ＯＢ上に形成される。次に、スピンドルモータ１２を回転させず、フィードモータ１３を回転させて加工ヘッド２０のレーザ光の照射位置を移動させながら加工対象物ＯＢに直線状の溝又は反応跡（以下、直線状の加工跡という）を形成する。この場合、レーザ光の照射位置は原点位置Ｏ１を通るライン上を移動するため、破線で示すような直線状の加工跡が加工対象物ＯＢ上に形成される。そして、形成した円形の加工跡の半径値Ｒと直線状の加工跡から円形の加工跡の中心までの距離Ｄｅを測定する。この半径値Ｒと距離Ｄｅの測定については詳しく後述する。
【００４３】
いま、原点Ｏ１の座標値を(０，０)とし、レーザ光照射位置（加工ヘッド２０、テーブル１１）のフィードモータ１３による移動方向をＸ方向とし、テーブル１１に平行なＸ方向の垂直方向（加工ヘッド２０のマイクロメータ３４による移動方向、カメラ４０のモータ４１による移動方向）をＹ方向とし、回転中心Ｏ２の座標値を(ｘ，ｙ)とすると、下記数１及び数２が成立する。
【数１】
2013166171.tif 000003
【数２】
2013166171.tif 000004
そして、前記数１及び数２に基づいて、回転中心Ｏ２の座標値ｘを計算すると、座標値ｘは下記数３で表される。
【数３】
2013166171.tif 000005
なお、本実施形態においては、半径値検出回路６３は、図１において、レーザ光の照射位置がテーブル１１に対して左方向に移動する場合を正（すなわちテーブル１１が右方向に移動する方向を正）として半径値ｒを検出しているので、その方向を合わせるために、図５の座標においてはＸ軸の左方向を正として扱っている。
【００４４】
そして、前記計算した座標値ｘ、ｙを用いて、レーザ光照射における原点位置Ｏ１を実際のレーザ光の回転中心Ｏ２に移動させることにより、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とを一致させることができる。この一致においては、半径値検出回路６３で検出される半径値ｒの初期値を補正するとともに、マイクロメータ３４の調整により加工ヘッド２０を移動させればよい。
【００４５】
次に、上記のように構成したレーザ加工装置において、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とを一致させる実際の動作について説明する。作業者は、図示しない電源を投入して、入力装置５１を操作して、図１においてテーブル１１の左端がカメラ４０よりも右側になる右側の駆動限界位置までテーブル１１を移動させる。なお、前記電源の投入時には、テーブル１１は図１の左方向に駆動限界位置まで移動されて、半径値検出回路６３は、上述のように、フィードモータ制御回路６２との協働により半径値ｒを初期値に設定する。前記テーブル１１の右側の駆動限界位置への移動後、作業者は加工対象物ＯＢをテーブル１１上にセットし、入力装置５１を操作してレーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とのずれを求めるずれ測定プログラムをコントローラ５０に実行させる。
【００４６】
このずれ測定プログラムの実行は、図３ＡのステップＳ１００にて開始される。ステップＳ１０２からステップＳ１３６までの処理は、加工対象物ＯＢに円形の加工跡と直線状の加工跡を形成する処理である。まずコントローラ５０は、ステップＳ１０２にて、スピンドルモータ制御回路６１に対してテーブル１１を回転開始させることを指示する。この指示に応答してスピンドルモータ制御回路６１は、スピンドルモータ１２を所定の回転速度で回転させ始めて、テーブル１１を所定の回転速度で回転させ始める。次に、ステップＳ１０４にて、フィードモータ制御回路６２に対して加工ヘッド２０によるレーザ光の照射位置が予め設定された半径位置Ｘ１に移動するように指示する（図５参照）。フィードモータ制御回路６２は、半径値検出回路６３から半径値ｒを入力しながら、入力した半径値ｒが半径位置Ｘ１を表す値に等しくなるまでフィードモータ１３を回転させ、レーザ光が照射された場合の照射位置が半径位置Ｘ１になるようにする。
【００４７】
コントローラ５０は、ステップＳ１０６にて半径値検出回路６３から入力する半径値ｒが半径位置Ｘ１を表す値に等しくなるまで「Ｎｏ」と判定し続けることで、レーザ光が照射された場合の照射位置が半径位置Ｘ１になるまで待つ。そして半径値検出回路６３から入力した半径値ｒが半径位置Ｘ１になると、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１０８にて発光信号供給回路６５に非加工強度の連続した発光信号の発生を指示するとともに、レーザ駆動回路６４を作動させる。この指示に応答して発光信号供給回路６５は、非加工強度の連続した発光信号をレーザ駆動回路６４に供給し、レーザ駆動回路６４はフォトディテクタ３２からのレーザ光の受光強度に相当する強度の信号をフィードバックして、レーザ光源２１に非加工強度のレーザ光を出射させる。この非加工強度のレーザ光が対物レンズ２６により集光され、焦点位置が半径位置Ｘ１であるレーザ光がテーブル１１上の加工対象物ＯＢに照射される。なお、非加工強度のレーザ光では加工対象物ＯＢは加工されないが、非加工強度のレーザ光も、加工強度のレーザ光と同様にフォーカスサーボ制御には充分な強度を有する。
【００４８】
前記ステップＳ１０８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１１０にて、フォーカスサーボ回路６８に対してフォーカスサーボ制御の開始を指示する。フォーカスサーボ回路６８は、このコントローラ５０による指示により、フォーカスエラー信号生成回路６７から供給されるフォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路６９を介してフォーカスアクチュエータ３３を駆動制御する。これにより、フォーカスサーボ制御が開始され始める。次に、ステップＳ１１２にて、スピンドルモータ１２のエンコーダ１２ａからインデックス信号Indexが入力するまで「Ｎｏ」と判定し続けることでテーブル１１が基準回転位置に達するのを待ち、インデックス信号Indexが入力されると「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１４に進む。
【００４９】
ステップＳ１１４においては、コントローラ５０は、発光信号供給回路６５にレーザ光の強度を加工強度に変更するように指示する。この指示により、発光信号供給回路６５は、加工強度の連続した発光信号をレーザ駆動回路６４に供給し始め、レーザ駆動回路６４はフォトディテクタ３２からのレーザ光の受光強度に相当する強度の信号をフィードバックして、レーザ光源２１に加工強度のレーザ光を発光させる。これにより、加工対象物ＯＢに集光して照射されているレーザ光は加工強度になり、対象物ＯＢ上には円形の加工跡が形成され始める。そして、ステップＳ１１６にて、スピンドルモータ１２のエンコーダ１２ａからインデックス信号Indexが入力するまで「Ｎｏ」と判定し続けることでテーブル１１が基準回転位置に達するのを待ち、インデックス信号Indexが入力されると「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１８にて発光信号供給回路６５に、レーザ光の発光強度を非加工強度に戻すように指示する。発光信号供給回路６５はこの指示に応答して、非加工強度の連続した発光信号をレーザ駆動回路６４に供給し、加工対象物ＯＢに集光して照射されているレーザ光は非加工強度に戻る。ここまでの処理により、加工対象物ＯＢには半径位置Ｘ１に円形の加工跡が形成されている。
【００５０】
前記ステップＳ１１８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１２０にて、スピンドルモータ制御回路６１に回転停止を指示する。この指示に応答してスピンドルモータ制御回路６１はスピンドルモータ１２への駆動信号の供給を停止する。コントローラ５０は、回転角度検出回路７３から入力する回転角度が変化しなくなるまで待って、Ｓ１２２にてレーザ光の照射位置が最小半径位置（駆動限界位置での半径位置）になるよう、フィードモータ制御回路６２に駆動限界位置まで移動するよう指示する。この指示に応答してフィードモータ制御回路６２は半径値検出回路６３から半径値ｒを入力しながら、入力した半径値ｒが最小半径値（駆動限界位置での半径値）に等しくなるまでフィードモータ１３を回転させ、レーザ光の照射位置が最小半径位置になるようにする。コントローラ５０は、ステップＳ１２４にて半径値検出回路６３から入力する半径値ｒが最小半径値になるまで「Ｎｏ」と判定し続けることで、レーザ光の照射位置が最小半径位置になるのを待ち、最小半径値が入力すると「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１２６に進む。コントローラ５０は、ステップＳ１２６にて、フィードモータ制御回路６２に半径値が大きくなる方向に予め設定されている高速度で移動するよう指示し、ステップＳ１２８にて、発光信号供給回路６５にレーザ光の発光強度を加工強度にするよう指示する。この指示に応答してフィードモータ制御回路６２は、フィードモータ１３内にあるエンコーダ１３ａから単位時間あたりに入力するパルス信号のパルス数から計算される移動速度が、コントローラ５０から指示された速度になるようフィードモータ１３を駆動する。そして、発光信号供給回路６５は加工強度の連続した発光信号をレーザ駆動回路６４に供給する。これにより、テーブル１１および加工対象物ＯＢは半径方向に移動するとともに、加工対象物ＯＢに加工強度のレーザ光が照射される。
【００５１】
前記ステップＳ１２８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１３０にて、半径値検出回路６３から入力する半径値ｒが半径値Ｘ１に等しくなるまで「Ｎｏ」と判定し続け、入力する半径値ｒが半径値Ｘ１に等しくなると「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１３２に進む。そして、コントローラ５０は、ステップＳ１３２にてフォーカスサーボ回路６８にフォーカスサーボの停止を指示し、ステップＳ１３４にてレーザ駆動回路６４と発光信号供給回路６５にレーザ光照射の停止を指示し、ステップＳ１３６にてフィードモータ制御回路６２に移動停止を指示する。この指示に応答して、フォーカスサーボ回路６８は、フォーカスサーボ信号の供給を停止してフォーカスサーボは停止し、レーザ駆動回路６４と発光信号供給回路６５は信号の出力を停止して、レーザ光の照射は停止し、フィードモータ制御回路６２はフィードモータ１３への駆動信号の供給を停止して、テーブル１１の移動は停止する。ここまでの処理により、加工対象物ＯＢには円形の加工跡に加え、最小半径位置（駆動限界位置での半径位置）から半径位置Ｘ１まで直線状の加工跡が形成されている。
【００５２】
ステップＳ１３８からステップＳ２６８までの処理は、直線状の加工跡の直線方向をＹ方向にした状態で、テーブル１１の移動（Ｘ方向移動）とカメラ４０の移動（Ｙ方向移動）を行いながら、移動位置データおよび加工対象物ＯＢに形成された円形の加工跡と直線状の加工跡のカメラ４０による画像データを取込むことで、円形の加工跡の半径Rと、円形の加工跡の中心Ｏ２から直線状の加工跡までの距離Ｄｅとを計算するためのデータを取得する処理である。具体的には、円形の加工跡においては、図７のＰ点とＴ２点におけるＸ方向位置（テーブル１１の移動方向における位置）のデータを取得し、直線状の加工跡においては、図７のＴ１点におけるＸ方向位置のデータを取得する。Ｐ点とＴ２点は円形の加工跡の中心を通り直線状の加工跡に垂直なラインが、円形の加工跡と非加工跡との境界線をクロスする点であり、Ｔ１点は直線状の加工跡と非加工跡との境界線にある点である。加工跡には幅があるため加工跡と非加工跡との境界線は図７のように右側と左側の２つがあり、どちらの境界線を用いても必要なデータを取得することができるが、本実施形態においては右側の境界線を用いる。そして、これらデータが得られれば、円形の加工跡の半径Ｒは、Ｐ点とＴ２点におけるＸ方向位置の差を１／２にした値であり、円形の加工跡の中心Ｏ２から直線状の加工跡までの距離Ｄｅは、円形の加工跡の半径ＲからＰ点とＴ１点におけるＸ方向位置の差を減算した値として計算することができる。なお、ステップＳ１３８からステップＳ２６８までの処理の中の、ステップＳ１３８からステップＳ２１２までの処理は、直線状の加工跡をＹ方向（カメラ４０の移動方向）と平行にして図７のＴ１点のＸ方向位置のデータを取得する処理であり、ステップＳ２１４からステップＳ２６８までの処理は、図７のＰ点とＴ２点のＸ方向位置のデータを取得する処理である
【００５３】
前記ステップＳ１３６の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１３８にて回転角度検出回路７３から入力する回転角度データΘを取込み、ステップＳ１４０にて取込んだ回転角度に９０°を加算した回転角度データを、スピンドルモータ制御回路６１に出力する。この回転角度データの入力に応答してスピンドルモータ制御回路６１は、回転角度検出回路７３から入力する回転角度データΘが、コントローラ５０入力した回転角度に等しくなるまでスピンドルモータ１２を低速で回転させる。これにより、直線状の加工跡はＹ方向（カメラ４０の移動方向）とほとんど平行になる。なお、本実施形態においては、スピンドルモータ１２（テーブル１１）は左周りに回転（レーザ光照射位置は右回りに回転）するものとして、取込んだ回転角度に９０°を加算したが、もし反対方向に回転する場合は取込んだ回転角度に９０°を減算した回転角度データを出力する。
【００５４】
前記ステップＳ１４０の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１４２にて、カメラ４０をレーザ光照射位置のテーブル１１の移動によるテーブル１１上の移動ラインの位置である中心線位置まで移動するようモータ駆動回路７２に指示する。この指示に応答してモータ駆動回路７２は、移動位置検出回路７１から入力する移動位置データｔが、中心線位置に相当する移動位置になるまでモータ４１を回転させる。そして、ステップＳ１４４にてカメラ４０に撮影開始を指示する。この指示に応答してカメラ４０は画像データを設定された周期でコントローラ５０に出力し、コントローラ５０は入力した画像データを基に表示装置５２に撮影画像を表示する。
【００５５】
前記ステップＳ１４４の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１４６にてフィードモータ制御回路６２に半径値が大きくなる方向への移動と高速度での移動を指示する。この指示に応答してフィードモータ制御回路６２は、フィードモータ１３内のエンコーダ１３ａが出力するパルス信号の単位時間あたりのパルス数から計算される移動速度が、コントローラ５０から指示された移動速度になるようフィードモータ１３を回転させる。これにより、テーブル１１は図１の右方向に移動する。なお、前記ステップＳ１４４からカメラ４０による撮影画像が表示装置５２に表示されているので、これ以降、カメラ４０の撮影画像の状態を示す図６（ａ）〜（ｇ）を用いて、それぞれのステップにおける処理を撮影画像の状態とともに説明する。
【００５６】
前記ステップＳ１４６の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１４８〜Ｓ１５２にてカメラ４０の画像データ（画素の明度データ）を取込み、全画像データの中で明度が予め設定された明度以下のデータの数（画素数）Mを検出し、このデータ数が予め設定された数以上であるかを判定する処理を繰り返す。これは、テーブル１１の移動により図６（ａ）に示すように、カメラ４０による撮影画像中に円形の加工跡が現れるタイミングを検出する処理である。すなわち、加工跡は溝状になっているため、その箇所の明度はそれ以外の箇所よりも小さく、撮影画像中に円形の加工跡が現れるタイミングにおいては、明度が予め設定された明度以下のデータの数Mが大きくなるため、ステップＳ１５２において、それまで「Ｎｏ」と判定し続けていたものが「Ｙｅｓ」と判定することで、円形の加工跡が現れるタイミングを検出することができる。そして、ステップＳ１５２において、「Ｙｅｓ」と判定するとステップ１５４に進み、フィードモータ制御回路６２に低速度での移動を指示する。この指示に応答してフィードモータ制御回路６２は、フィードモータ１３の回転を遅くする。これにより、表示装置５２に図６（ａ）に示すような撮影画像が現れた後は、円形の加工跡はゆっくりと撮影画像の中心に向かって進むようになる。続いてステップＳ１５６、Ｓ１５８にてカメラ４０の画像データを取込み、撮影画像の中心位置（縦方向中心線と横方向中心線の交点位置）の画素の明度データが、予め設定された明度以下になったかを判定する処理を繰り返す。これは、図６（ｂ）に示すように、撮影画像の中心位置に円形の加工跡がかかるタイミングを検出する処理である。すなわち、撮影画像の中心線位置に円形の加工跡がかかると、中心位置の画素の明度データは予め設定された明度以下になるため、ステップＳ１５８においてそれまで「Ｎｏ」と判定し続けていたものが「Ｙｅｓ」と判定することで、撮影画像の中心位置に円形の加工跡がかかるタイミングを検出することができる。そして、ステップＳ１５８において、「Ｙｅｓ」と判定するとステップ１６０に進み、フィードモータ制御回路６２に移動停止を指示する。この指示に応答してフィードモータ制御回路６２はフィードモータ１３の回転を停止し、カメラ４０による撮影画像は図６（ｂ）の状態で停止する。
【００５７】
前記ステップＳ１６０の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１６２にて半径値検出回路から半径値ｒ１を取込み、ステップＳ１６４にてフィードモータ制御回路６２に半径値（ｒ１＋Ｘ１−α）の位置へ移動するよう指示する。この指示に応答してフィードモータ制御回路６２は、半径値検出回路６３から半径値ｒを入力しながら、入力した半径値ｒが半径値（ｒ１＋Ｘ１−α）に等しくなるまでフィードモータ１３を回転させる。なお、αは微小値であり、考えられるＹ方向におけるレーザ光照射位置の原点と回転中心とのずれの最大値より大きい値で設定されている。そして、Ｘ１は前述のように円形の加工跡を形成したときの半径値である。すなわち半径値（ｒ１＋Ｘ１−α）は、カメラ４０による撮影画像の横方向中心線より左側に直線状の加工跡が観察される半径値である。そして、コントローラ５０は、ステップＳ１６６にて、モータ駆動回路７２にカメラ４０を初期位置（移動位置０の位置であり駆動限界位置）へ移動するよう指示する。この指示に応答してモータ駆動回路７２は移動位置検出回路７１から移動位置ｔを入力しながら、入力した移動位置ｔが０に等しくなるまでモータ４１を回転させる。続いてコントローラ５０は、ステップＳ１６８にて、半径値検出回路６３から入力する半径値ｒが半径値（ｒ１＋Ｘ１−α）になるまで「Ｎｏ」と判定し続けることで、半径位置が指示した半径位置になるのを待ち、ステップＳ１７０にて、移動位置検出回路７１から入力する移動位置ｔが０になるまで「Ｎｏ」と判定し続けることで、カメラ４０が初期位置になるのを待つ。そして、半径値ｒが半径値（ｒ１＋Ｘ１−α）になり、移動位置ｔが０になると、ステップＳ１６８、Ｓ１７０とも「Ｙｅｓ」と判定して図３ＢのステップＳ１７２に進む。
【００５８】
図３ＢのステップＳ１７２〜Ｓ１７６は、図３ＡのステップＳ１４８〜Ｓ１５２と同じ処理であり、カメラ４０の画像データを取込み、全画像データの中で明度が予め設定された明度以下のデータの数（画素数）Mを検出し、このデータ数が予め設定された数以上であるかを判定する処理である。ステップＳ１６４において、撮影画像の横方向中心線より左側に直線状の加工跡が観察される半径値へ移動することを行っているので、通常ステップＳ１７６では、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１８０に進む。ただし、Ｙ方向におけるレーザ光照射位置の原点と回転中心とのずれが大きいと、撮影画像の横方向中心線より直線状の加工跡が左側にありすぎて撮影画像中に現れないケースがあり得るので、ステップＳ１７６で「Ｎｏ」と判定された場合は、ステップＳ１７６でステップＳ１４６と同様に半径値が大きくなる方向へ移動させ、ステップＳ１７６で「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１８０に進むようにしてある。
【００５９】
ステップＳ１８０〜Ｓ１８６は、ステップＳ１５４〜Ｓ１６０と同じ処理であり、直線状の加工跡を撮影画像の中心位置に向けて低速度で移動させ、撮影画像の中心位置に直線状の加工跡がかかるタイミングで移動を停止する処理である。すなわち、テーブル１１の移動を低速度にした後、撮影画像の中心位置の画素の明度データが、予め設定された明度以下になったかを判定する処理を繰り返し、中心位置に直線状の加工跡がかかるとステップＳ１８４で「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１８６にてフィードモータ制御回路６２に移動停止を指示してテーブル１１の移動を停止する。この処理により、カメラ４０による撮影画像は図６（ｃ）の状態になる。
【００６０】
ステップＳ１８８〜Ｓ２０８の処理は、直線状の加工跡のＸ方向位置（レーザ光照射位置の半径値）を、複数のＹ方向位置（カメラ４０の移動位置）で検出し、直線状の加工跡の方向をＹ方向と許容値内で平行にする処理である。まずコントローラ５０は、ステップＳ１８８にて変数ｎと変数ｍを「１」に設定する。次にステップＳ１９０にてカメラ４０の画像データを取込み、ステップＳ１９２にて、撮影画像の縦方向（Ｙ方向）中心線にある画素の明度データの中で明度が設定値以下であり、最も移動方向側（半径値が大きくなる方向側）にある画素のＸ方向位置Ｔを検出する。そして、ステップＳ１９４にて、Ｘ方向位置Ｔから撮影画像の中心位置までの距離を検出してＬ（ｍ）として記憶する。この場合、ｍ＝１であるのでＬ（１）である。なお、ステップＳ１８４、Ｓ１８６で、中心位置に直線状の加工跡がかかったタイミングでテーブル１１の移動を停止しているのでＬ（１）はほぼ０であるが、移動停止指令がフィードモータ制御回路６２に入力して、フィードモータ１３の回転が停止するまでの微量時間を考慮して、距離Ｌ（１）の検出を行う。次にステップＳ１９６にてｍ＝５であるか判定する。ｍはまだ１であるためステップＳ１９６で「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１９８に進む。コントローラ５０はステップＳ１９８にて、モータ駆動回路７２にカメラ４０を移動位置ｍ・βに移動するよう指示する。この指示に応答して、モータ駆動回路７２は移動位置検出回路７１から移動位置ｔを入力しながら、入力した移動位置ｔが指示された移動位置になるまでモータ４０を回転させる。この場合、ｍ＝１であるのでカメラ４０の移動位置はβである。βは、カメラ４０の中心線位置（レーザ光照射位置のテーブル１１の移動によるテーブル１１上の移動ラインの位置）における移動位置から、レーザ光照射位置の最小半径値を減算した移動位置（すなわちカメラ４０が直線状の加工跡の端を撮影するときの移動位置）を、後述する最終的に得られるＬ（ｍ）の数（本実施形態では５）で除算した値である。そしてステップＳ１９９にて、ｍをインクリメントし、再びステップＳ１９０〜Ｓ１９６の処理を行う。この繰り返し処理によりｍの値は１づつ増加するとともに、移動位置がβづつ変化して、それぞれの移動位置におけるＸ方向位置Ｔから撮影画像の中心位置までの距離Ｌ（ｍ）が取得される。
【００６１】
そして、ｍの値が５になるとステップＳ１９６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２００へ進む。ここまでの処理により、カメラ４０の移動位置０、β、２β、３β、４βに対するＸ方向位置Ｔから撮影画像の中心位置までの距離Ｌａ（１），Ｌａ（２），Ｌａ（３），Ｌａ（４），Ｌａ（５）が取得されている。直線状の加工跡がＹ方向と完全に平行であれば、Ｌａ（１）〜Ｌａ（５）はすべて同じ値であるが、ステップＳ１４０にてテーブル１１を回転角度Θ＋９０°で停止するときの精度により直線状の加工跡の方向がＹ方向（カメラ４０の移動方向）からややずれている可能性がある。この場合、Ｌａ（１）〜Ｌａ（５）はｍの値が増えるとともに増加または減少する値となる。コントローラ５０はステップＳ２００にて，直線状の加工跡の方向とＹ方向とが成す角度を計算する。具体的には、カメラ４０のそれぞれの移動位置におけるＸ方向位置Ｔの座標を（Ｌａ（１），０），（Ｌａ（２），β），（Ｌａ（３），２β），（Ｌａ（４），３β），（Ｌａ（５），４β）として最小二乗法で回帰式を計算し、この回帰式が表す直線とＸ＝Ｌａ（１）の直線との成す角度Θ１を計算する。この角度Θ１は、回帰式が表す直線から左周り（テーブル１１の回転方向）を正方向にした符号で計算する。すなわち、回帰式が表す直線を、角度Θ１だけ左周りに回転させるとＹ方向と平行になるような符号で計算する。次にコントローラ５０は、ステップＳ２０２にて計算した角度Θ１の絶対値が許容値内であるか否か判定する。ステップＳ１４０にて、テーブル１１が回転角度Θ＋９０°で精度よく停止されていれば、角度Θ１の絶対値は許容値内で「Ｙｅｓ」と判定されてステップＳ２１０へ進むが、許容値内でないときは「Ｎｏ」と判定されてステップＳ２０２へ進む。ステップＳ２０２へ進むと、ステップＳ２０２にて回転角度検出回路７３から入力する回転角度データΘを取込み、ステップＳ２０４にて取込んだ回転角度ΘにステップＳ２００にて計算した角度Θ１を加算した角度をスピンドルモータ制御回路６１に出力する。この指示に応答してスピンドルモータ制御回路６１はスピンドルモータ１２を低速で回転させ、テーブル１１の回転位置を回転角度Θ１分だけ回転させた位置にする。これで理論上は直線状の加工跡の方向はＹ方向と平行になったはずであるので、ステップＳ２０８、Ｓ２０９によりカメラ４０を初期位置に戻し、再度ステップＳ１８８〜Ｓ２０２の処理を行う。この処理を繰り返すことで、ステップＳ２０２で角度Θ１の絶対値が許容値内となって、「Ｙｅｓ」と判定されてステップＳ２１０へ進む。
【００６２】
コントローラ５０は、ステップＳ２１０にて、ステップＳ１９０〜Ｓ１９９の繰り返し処理により取得された、Ｘ方向位置Ｔから撮影画像の中心位置までの距離Ｌａ（１），Ｌａ（２），Ｌａ（３），Ｌａ（４），Ｌａ（５）を平均して距離Ｌ（ｎ）として記憶する。この場合ｎ＝１であるのでＬ（１）である。そして、ステップＳ２１２にて、半径値検出回路６３から入力している半径値ｒを取込み、半径データＤ（ｎ）として記憶する。この場合ｎ＝１であるのでＤ（１）である。ここまでの処理により、図７のＴ１点のＸ方向位置を計算するためのデータが得られる。
【００６３】
前記ステップＳ２１２の処理後、コントローラ５０は図３ＣのステップＳ２１４にてモータ駆動回路７２にカメラ４０を中心線位置（レーザ光照射位置のテーブル１１の移動によるテーブル１１上の移動ラインの位置）まで移動するよう指示し、ステップＳ２１６にてステップＳ１６２にて記憶した半径値ｒ１の位置まで移動するようフィードモータ制御回路６２に指示する。この指示に応答して、モータ駆動回路７２は移動位置検出回路７１から入力する移動位置ｔが、指示された移動位置になるまでモータ４０を回転させ、フィードモータ制御回路６２は、半径値検出回路６３から入力する半径値ｒが指示された半径値になるまでモータ１３を回転させる。そして、コントローラ５０は、ステップＳ２１８、Ｓ２２０にて、移動位置検出回路７１および半径値検出回路６３から入力する値が指示した値になって、「Ｙｅｓ」と判定されるまで繰り返しステップＳ２１８、Ｓ２２０の処理を行うことで、この移動が完了するまで待つ。この移動が完了した状態はステップＳ１６０の状態と等しく、カメラ４０の撮影画像は図６の（ｂ）のようになっている。
【００６４】
ステップＳ２１８、Ｓ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定されると、コントローラ５０は、ステップＳ２２２に進み、変数ｎをインクリメントしてｎ＝２とする。そしてステップＳ２２４〜Ｓ２３８の処理により、テーブル１１と相対的にカメラ４０がＸ方向に移動したときに、撮影画像中心（図６の画面の中心位置）が加工対象物ＯＢに形成するラインを想定すると、このラインに円形の加工跡の中心が含まれるようにする。言い換えると、テーブル１１と相対的にカメラ４０をＸ方向に移動したときに、撮影画像中心が円形の加工跡の中心を通るようにする。詳細に説明すると、コントローラ５０は、ステップＳ２２４にてカメラ４０による撮影画像データを取込み、ステップＳ２２６にて、明度が設定値以下の画素中の最も移動方向側（半径値が大きくなる方向側であり、図６の右側）の画素位置Ｐを検出する。次にステップＳ２２８にて、検出した画素位置Ｐが図６の画面の上端近傍位置にあるか否か（すなわち画素位置Ｐは画面の上端から所定の小さな距離γだけ下までの間にあるか否か）を判定し、ステップＳ２３２にて、検出した画素位置Ｐが図６の画面の下端近傍位置にあるか否か（すなわち画素位置Ｐは画面の下端から所定の小さな距離γだけ上までの間にあるか否か）を判定する。
【００６５】
そして、画素位置Ｐが画面の上端近傍位置にあれば、ステップＳ２２８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３０にて、カメラ４０を画面のＹ方向の半分の距離だけ正方向（画面の上方向であり、図１の紙面の裏面方向）に移動させる。また、画素位置Ｐが画面の下端近傍位置にあれば、ステップＳ２３２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２３４にて、カメラ４０を画面のＹ方向の半分の距離だけ負方向（画面の下方向であり、図１の紙面の表面方向）に移動させる。このカメラ４０の移動は、コントローラ５０が、移動位置検出回路７１から移動位置データｔを取込み、画面のＹ方向の半分の距離を加算または減算した移動位置をモータ駆動回路７２に出力することで行われる。この処理を行う目的は、前記検出した画素位置Ｐが画面の上端近傍又は下端近傍である場合は、カメラ４０の撮影画像中心のＸ方向の移動ラインに対して回転中心がＹ方向に画面の半分以上ずれている可能性があるからである。具体的には、図６（ｂ）は画素位置Ｐが画面の下端近傍にある例を示しており、この場合にはカメラ４０は画面半分だけ負方向に移動し、前記画素位置Ｐが下端近傍にないようにする。
【００６６】
コントローラ５０は、カメラ４０を移動させると再度、ステップＳ２２４、Ｓ２２６によりカメラ４０による撮影画像データを取込み、明度が設定値以下の画素中の最も移動方向側の画素位置Ｐを検出して、ステップＳ２２８およびステップＳ２３２の判定を行う。ステップＳ２２４〜Ｓ２３４の処理はステップＳ２２８およびステップＳ２３２にて共に「Ｎｏ」と判定されるまで実行され、これにより、回転中心のＹ方向位置がカメラ４０の撮影画像の範囲（画面）内に入るようになる。ステップＳ２２８およびステップＳ２３２にて共に「Ｎｏ」と判定されると、ステップＳ２３６に進み、ステップＳ２３６にて画素位置ＰのＹ方向の中央位置からのずれ量を検出し、ステップＳ２３８にて移動位置検出回路７１から移動位置ｔを入力し、モータ駆動回路７２に移動位置ｔに前記ずれ量分だけ減算した移動位置を出力して、画素位置Ｐが図６(ｄ)に示すように、画面Ｙ方向の中央位置に来るようにカメラ４０を移動する。これにより、撮影画像中心のＸ方向の移動ラインが円形の加工跡の中心を通るようになる。
【００６７】
前記ステップＳ２３８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ２４０にて、画面横方向における画素位置Ｐから中央位置までの距離を検出して距離Ｌ(ｎ)として記憶する。すなわち、ステップＳ２４０の処理は、図６（ｅ）に一点鎖線で囲んだ部分を拡大図にした図６（ｆ）に示されている距離Ｌ(ｎ)を検出するものである。これは、前述の説明からも理解できるとおり、円形の加工跡が最も移動方向側にある位置を示す画素位置Ｐは、画面の中心位置からわずかではあるが移動方向（画面右方向）側にずれているからである。そして、ステップＳ２４２にて、半径値検出回路６３から半径値ｒを入力して、入力した半径値ｒを半径データＤ（ｎ）として記憶する。この場合ｎ＝２であるのでＬ（２）であり、Ｄ（２）である。ここまでの処理により、図７のＰ点のＸ方向位置を計算するためのデータが得られる。
【００６８】
前記ステップＳ２４２の処理後、コントローラ５０は、図３ＤのステップＳ２４４にて、変数ｎをインクリメントしてｎ＝３にし、ステップＳ２４６〜Ｓ２６０の処理を実行する。この処理は、前述したステップＳ１４６〜Ｓ１６０の処理と同じであり、テーブル１１を半径値ｒが大きくなる側に高速で移動して、カメラ４０の撮影画像内（画面内）に加工跡が入ると、テーブル１１の移動速度を低速にして、加工跡がカメラ４０の撮影画像の中心位置に来た時点で、テーブル１１の移動を停止する処理である。なお、この場合は、ステップＳ２４６にて高速移動が開始される時点ではカメラ４０の撮影画像内に加工跡が入っているので、コントローラ５０はステップＳ２４６の処理を行った後、カメラ４０の撮影画像内から加工跡がなくなる微少時間が経過した後に、ステップＳ２４８に進む。図７に示すようにカメラ４０の撮影位置がＰ点からＸ方向に移動すると、次にカメラ４０の撮影画像内に加工跡が入るのはＴ２点であるので、Ｓ２６０の処理が終了した段階では、カメラ４０の撮影画像は図６の（ｇ）のようになっている。
【００６９】
前記ステップＳ２６０の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ２６２でカメラ４０から入力する画像データを取込み、ステップＳ２６４でカメラ４０による撮影画像（画面）の縦方向の中心線にある画素の明度データが設定値以下のものの中で、最も移動方向側（半径値ｒが大きくなる側）の画素位置Ｔを検出する。この処理においては、前述したステップＳ２２６〜Ｓ２３８のように、画素位置Ｐを画面のＹ方向（縦方向）の中央位置に移動させる処理を行っていないが、これは、前述したステップＳ２２６〜Ｓ２３８の処理により、カメラ４０をＸ方向に移動したときに撮影中心が形成するラインが、円形の加工跡の中心（回転中心）を通るようにされているためである。なお、この場合は画素位置Ｐに代えて画素位置Ｔを用いているが、これらの画素位置Ｔ，Ｐは実質的に同じである。そして、コントローラ５０は、前述したステップＳ２４０、２４２と同様なステップＳ２６６、Ｓ２６８の処理により、検出画素位置Ｔと画面中央位置との差を距離Ｌ(ｎ)として記憶するとともに、半径値ｒを半径データＤ(ｎ)として記憶する。この場合ｎ＝３であるのでＬ(３)、Ｄ(３)である。なお、この場合、加工跡がカメラ４０の撮影画像の中心位置に来た時点で、テーブル１１の移動を停止しているので、撮影画像の中心位置から画素位置Ｔまでの距離であるＬ(３)は０に近い値であるが、テーブル１１を低速移動させても、画像データを処理してから停止指令が出力されるまで僅かであるが時間がかかるため、測定精度を高めるためＰ点でのデータ取得と同様、Ｌ(ｎ)のデータの取得を行っている。
【００７０】
前記ステップＳ２６８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ２７０にて、カメラ４０に撮影停止を指示する。次に、コントローラ５０は、ステップＳ２７２にて半径データＤ(２)、Ｄ(３)及び距離データＬ(２)、Ｌ(３)を用いて、下記数４に従って円形の加工跡の半径Ｒを計算する。そして、ステップＳ２７４にて、半径データＤ(１)、Ｄ(２)、距離データＬ(１)、Ｌ(２)及びステップＳ２７２にて計算した円形の加工跡の半径Ｒを用いて、下記数５に従って円形の加工跡の中心Ｏ２から直線状の加工跡までの距離Ｄｅを計算する。
【数４】
2013166171.tif 000006
【数５】
2013166171.tif 000007
【００７１】
これらの数４及び数５について若干の説明を加えておく。半径データＤ(１)〜Ｄ(３)は図７の点Ｔ１，Ｐ，Ｔ２において、カメラ４０の撮影画面の中心付近に加工跡があるときの、半径値検出回路６３が検出した半径値データであるが、カメラ４０の撮影画面の中心と点Ｔ１，Ｐ，Ｔ２は一致しておらず、そのずれは、距離データＬ(１)〜Ｌ(３)により表されている。そして、点Ｔ１，Ｐ，Ｔ２は、カメラ４０の撮影画面の中心から移動方向側（半径値ｒが大きくなる側であり、撮影画面の右側）にあるので、点Ｔ１，Ｐ，Ｔ２をカメラ４０の撮影画面の中心に合致させるには、距離Ｌ(１)〜Ｌ(３)で表されるずれ分だけ、移動方向の反対側にテーブル１１を移動させる必要がある。すなわち、点Ｔ１，Ｐ，Ｔ２がカメラ４０の撮影画面の中心と合致したときのＸ方向位置は、半径データＤ(１)〜Ｄ(３)から距離データＬ(１)〜Ｌ(３)を減算させた値となる。そして、図７の右側が移動方向側であり、図７の左側にある点ほどＸ方向位置の値は大きくなるので、図７に矢印で示した距離は、Ｔ２点のＸ方向位置からＰ点のＸ方向位置を減算し、Ｔ１点のＸ方向位置からＰ点のＸ方向位置を減算することで求めることができる。そして、図７に矢印で示した距離にあるＲとＤｅが左辺にある式にすれば、数４及び数５の式が得られる。
【００７２】
前記ステップＳ２７４の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ２７６にて、前記半径位置Ｘ１及び前記計算した半径Ｒおよび距離Ｄｅを用いて、原点位置Ｏ１の座標値を(０，０)としたときの回転中心Ｏ２の座標値(ｘ，ｙ)を、上述した数１及び数３に従って計算する。次に、コントローラ５０は、ステップＳ２７８にて、回転中心Ｏ２の座標値(ｘ，ｙ)を表示装置５２に表示して、ステップＳ２８０にてプログラムの実行を終了する。
【００７３】
このプログラムの実行終了後、作業者はマイクロメータ３４を手動で操作して、加工ヘッド２０を回転中心のｙ座標分だけ紙面垂直方向に移動させる。また、図示しないプログラムの実行又は作業者による操作により、半径値検出回路６３に設定されている初期値を、回転中心のｘ座標分だけ半径値が小さくなるように修正する。また、前記プログラムの実行終了後に、他のプログラムの自動的な実行により、加工ヘッド２０を回転中心のｙ座標分だけ紙面垂直方向に自動的に移動させるとともに、半径値検出回路６３に設定されている初期値を、回転中心のｘ座標分だけ半径値が小さくなるように修正してもよい。この場合、マイクロメータ３４に代えて、加工ヘッド２０を自動的に移動させることが可能なアクチュエータを必要とする。これにより、レーザ光照射における原点位置を、実際の回転中心に一致させることができる。
【００７４】
上記のように動作する実施形態によれば、レーザ光をレーザ光照射における原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光照射における原点位置と回転中心とのずれ量を測定できる。そして、このずれ量を用いて、レーザ光照射における原点位置を移動させることができるので、レーザ光照射における原点位置と回転中心とを一致させることができる。また、レーザ加工装置にカメラ４０とカメラ移動手段（モータ４１）を備えるのみで、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を算出することができので、レーザ加工装置のコストアップを抑制できる。
【００７５】
ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態においては、直線状の加工跡の方向をＹ方向（カメラ４０の移動方向）と精度よく一致させたうえで、直線状の加工跡と円形の加工跡における点Ｔ１，Ｐ，Ｔ２のＸ方向位置を検出し、円形の加工跡の半径Ｒと、円形の加工跡の中心Ｏ２から直線状の加工跡までの距離Ｄｅを求めたが、半径Ｒと距離Ｄｅを求めることができれば、どのような方法を用いてもよい。第２実施形態は、円形の加工跡の異なる３つの点の座標値と、直線状の加工跡の異なる２つの点の座標値を検出することで、半径Ｒと距離Ｄｅを求めるようにしたものである。第２実施形態におけるレーザ加工装置の全体構成図は第１実施形態と同じであり、第１実施形態と異なっているのは、コントローラ５０が実行する、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とのずれを求めるずれ測定プログラムのみである。よって、作業者がコントローラ５０にずれ測定プログラムを実行させる前に行う、加工対象物ＯＢのセット等の作業、およびずれ測定プログラムを実行させた後に行う、レーザ光照射における原点位置を実際の回転中心に一致させる調整作業は、上記第１実施形態と同じである。
【００７６】
以下、第２実施形態において、コントローラ５０が実行するずれ測定プログラムに沿って説明する。このずれ測定プログラムの実行は、図８ＡのステップＳ３００にて開始される。ステップＳ３０２からステップＳ３４４までの処理は、第１実施形態におけるステップＳ１０２からステップＳ１４４と同じ処理であり、加工対象物ＯＢに円形の加工跡と直線状の加工跡を形成し、直線状の加工跡をＹ方向と略平行にしてカメラ撮影を開始する処理である。なおステップＳ３４２において、中心線位置にＣ１の符号を付してあるのは、後述する計算処理で中心線位置Ｃ１の値を使用するためである。
【００７７】
ステップＳ３４６からステップＳ４０８までの処理は、円形の加工跡の異なる３つの点の座標値と、直線状の加工跡の異なる２つの点の座標値を検出する処理である。座標値は、カメラ４０の撮影画像に加工跡が表示されたときにＸ方向位置とＹ方向位置を取得することで求める。Ｘ方向位置は、第１実施形態と同様、半径値検出回路６３から取込んだ半径データと、カメラ４０の撮影画像の画素位置から計算される距離データの２つから計算される。また、Ｙ方向位置は、移動位置検出回路７１から取込んだ移動位置データと、カメラ４０の撮影画像の画素位置から計算される距離データの２つから計算される。円形の加工跡の異なる３つの点、および直線状の加工跡の異なる２つの点は任意でよいが、テーブル１１の移動およびカメラ４０の移動を少なくするため、本実施形態では図９に示すＰ１〜Ｐ５の５点における座標値を検出する。
【００７８】
前記ステップＳ３４４でカメラ４０の撮影を開始した後、コントローラ５０は、図８ＢのステップＳ３４６にて、変数ｎを１にする。変数ｎはその数字により加工跡のＰ１〜Ｐ５の５点を示している。次にステップＳ３４８〜Ｓ３６２の処理によりテーブル１１を半径値ｒが大きくなる側に移動させ、カメラ撮影画像の中央付近に円形の加工跡が表示されるようにする。この処理は第１実施形態のステップＳ１４６〜Ｓ１６０の処理と同じであり、テーブル１１を半径値ｒが大きくなる側に高速で移動させて、カメラ４０の撮影画像内（画面内）に加工跡が入ると、テーブル１１の移動速度を低速にして、加工跡がカメラ４０の撮影画像の中心位置に来た時点で、テーブル１１の移動を停止する処理である。これにより図９のＰ１点における加工跡が撮影画像の中央付近に表示される。なお、後述するn＝２以降の場合で高速移動が開始される時点では、カメラ４０の撮影画像内に加工跡が入っている場合があるので、ステップＳ３４８の処理を行った後、カメラ４０の撮影画像内から加工跡がなくなる微少時間が経過した後に、ステップＳ３５０に進むようになっている。
【００７９】
前記ステップＳ３６２で加工跡を撮影画像の中央付近に表示させた後、コントローラ５０は、ステップＳ３６４にて、ステップＳ３５８で取込んだ画像データから撮影画像（画面）のＹ方向（縦方向）中心線にある画素の明度データを抽出し、明度が設定値以下で画素位置が最も移動方向側（半径値ｒが大きくなる側であり、画面の右側）にある画素の位置と、画素位置が最も移動方向の反対側（半径値ｒが小さくなる側であり、画面の左側）にある画素の位置を検出し、撮影画像の中心からこの２つの画素位置の中間位置（図９の点Ｐ１の撮影画像上の位置）までの距離Ｌｘ（ｎ）を検出して記憶する。なお、本実施形態では、距離Ｌｘ（ｎ）は画面の左方向を正、右方向を負として表すが、この場合は加工跡の右端がカメラ４０の撮影画像の中心近傍にあるので、正の値になる。次にステップＳ３６６にて第１実施形態のステップＳ２１２、Ｓ２４２、Ｓ２６８と同様の処理で半径値データＤ（ｎ）を記憶する。ここまでの処理により、図９の点Ｐ１における座標値を計算するデータが得られる。なおｎ＝１であるので得られたデータはＬｘ（１），Ｄ（１）である。
【００８０】
前記ステップＳ３６４の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ３６８にて、モータ駆動回路７２にカメラ４０が（中心線位置−レーザ光照射の最小半径位置−α）の移動位置Ｃ２へ移動するよう指示し、ステップＳ３７０にて、移動位置検出回路７１から移動位置データｔを入力して移動が完了して、「Ｙｅｓ」と判定されるまで待つ。なお、αは微小値であり、考えられるＸ方向におけるレーザ光照射位置の原点と回転中心とのずれの最大値より大きい値で設定されている。そして、（中心線位置−レーザ光照射の最小半径位置）は、カメラ４０のＸ方向位置を直線状の加工跡の位置にしたとき、カメラ４０の撮影画像の中心付近に、直線状の加工跡の端付近が来る位置である。すなわち、（中心位置−レーザ光照射の最小半径位置−α）の位置は、カメラ４０のＸ方向位置を直線状の加工跡の位置にしたとき、カメラ４０の撮影画像の中心付近に、直線状の加工跡の端近傍で直線状の加工跡が間違いなく表示される位置である。
【００８１】
前記ステップＳ３７０にて「Ｙｅｓ」と判定された後、コントローラ５０は、ステップＳ３７２にて、変数ｎが３であるか判定する。この場合、変数ｎは１であるので「Ｎｏ」と判定してステップＳ３７４へ進み、ステップＳ３７４にて変数ｎをインクリメントしてｎ＝２にし、再びステップＳ３４８〜Ｓ３７２の処理を行う。この場合、カメラ４０の撮影画像の中心付近に表示されるのは、直線状の加工跡の図９の点Ｐ２であり、コントローラ５０は、ステップＳ３６４、Ｓ３６６にて、点Ｐ２における座標値を計算するためのデータとしてＬｘ（２），Ｄ（２）を記憶する。この場合も、加工跡の右端がカメラ４０の撮影画像の中心近傍にあるので、Ｌｘ（２）は正の値である。そしてＳ３６８にて、カメラ４０を（中心線位置−レーザ光照射の最小半径位置−α）の移動位置へ移動するよう指示するが、既にその位置になっているので、直ぐにステップＳ３７０で「Ｙｅｓ」と判定されてステップＳ３７２へ進む。
【００８２】
再びステップＳ３７２に来ると、コントローラ５０は、変数ｎが３であるか判定する。この場合、変数ｎは２であるので再び「Ｎｏ」と判定してステップＳ３７４へ進み、ステップＳ３７４にて変数ｎをインクリメントしてｎ＝３にし、再度ステップＳ３４８〜Ｓ３７２の処理を行う。この場合、カメラ４０の撮影画像の中心付近に表示されるのは、円形の加工跡の図９の点Ｐ３であり、コントローラ５０は、ステップＳ３６４、Ｓ３６６にて、点Ｐ３における座標値を計算するためのデータとしてＬｘ（３），Ｄ（３）を記憶する。この場合も、加工跡の右端がカメラ４０の撮影画像の中心近傍にあるので、Ｌｘ（３）は正の値である。そしてＳ３６８にて、カメラ４０を（中心線位置−レーザ光照射の最小半径位置−α）の移動位置へ移動するよう指示するが、既にその位置になっているので、直ぐにステップＳ３７０で「Ｙｅｓ」と判定されてステップＳ３７２へ進む。
【００８３】
再びステップＳ３７２に来ると、コントローラ５０は、変数ｎが３であるか判定する。この場合、変数ｎは３であるので「Ｙｅｓ」と判定されて図８CのステップＳ３７６へ進み、変数ｎをインクリメントしてｎ＝４にし、ステップＳ３７８にてモータ駆動回路７２にカメラ４０を初期位置（移動位置０であり、駆動限界位置）に移動するよう指示する。そして、ステップＳ３８０にて、フィードモータ制御回路６２に、テーブル１１をｎ＝２のときにステップＳ３６６で記憶した半径値D（２）で表される位置まで移動するよう指示する。そして、ステップＳ３８２、Ｓ３８４にて移動位置検出回路７１から入力する移動位置データｔと、半径値検出回路６３から入力する半径値データｒが指定した値になって「Ｙｅｓ」と判定されることで、移動が完了するのを待つ。
【００８４】
ステップＳ３８４で「Ｙｅｓ」と判定された状態では、カメラ４０の撮影画像の中心付近に表示されるのは、直線状の加工跡の図９の点Ｐ４である。コントローラ５０は、続くステップＳ３８６にてステップＳ３６４の処理と同じ処理を行い、撮影画像の中心から図９の点Ｐ４の撮影画像上の位置までの距離Ｌｘ（４）を検出して記憶する。なお、上述のように距離Ｌｘ（ｎ）は画面の左方向を正、右方向を負として表しているため、点Ｐ４は撮影画像上で中心から左側にあればプラス、右側にあればマイナスの符号が付く。ステップＳ３４０におけるテーブル１１の９０度の回転が精度よく行われていれば、カメラ４０の撮影画像は図９の点Ｐ２の場合と同じであるため、プラスの符号になるが、そうでない場合はマイナスの符号がつく場合もある。なお、ステップＳ３８０にて半径値D（２）で表される位置まで移動されているので、Ｄ（４）はＤ（２）と等しく、点Ｐ４における座標値を計算するためのデータは、Ｌｘ（４）を取得するのみでよい。
【００８５】
前記ステップＳ３８６の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ３８８にて、変数ｎをインクリメントしてｎ＝５にし、ステップＳ３９０〜Ｓ４０４の処理を行う。この処理は、ステップＳ３４８〜Ｓ３６２の処理とは移動方向を逆にした処理であり、テーブル１１を半径値ｒが小さくなる側に高速で移動させて、カメラ４０の撮影画像内（画面内）に加工跡が入ると、テーブル１１の移動速度を低速にして、加工跡がカメラ４０の撮影画像の中心位置に来た時点で、テーブル１１の移動を停止する処理である。ステップＳ４０４の処理が終了した時点で、カメラ４０の撮影画像の中心付近に表示されるのは、円形の加工跡の図９の点Ｐ５である。この場合、円形の加工跡は撮影画像の右側から中心に向かって移動してきて、撮影画像の中心に加工跡と非加工跡の境界がかかったタイミングで停止するので、図９の点Ｐ５は撮影画像の中心から下側にある。点Ｐ５の場合のみＹ方向（画面縦方向）で定めるのは、加工跡の幅が小さい方で点Ｐ５を定めて距離Ｌｘ（ｎ）の検出精度をよくするためであるが、他の点Ｐ１〜Ｐ４と同様にＸ方向（画面横方向）で定めてもよい。
【００８６】
前記ステップＳ４０４の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ４０６にて、ステップＳ４００で取込んだ画像データから撮影画像のＸ方向（横方向）中心線にある画素の明度データを抽出し、明度が設定値以下で画素位置が最も画面の上側（移動位置ｔが大きくなる側）にある画素の位置と、画素位置が最も画面の下側（移動位置ｔが小さくなる側）にある画素の位置を検出し、撮影画像の中心からこの２つの画素位置の中間位置（図９の点Ｐ５の撮影画像上の位置）までの距離Ｌｙを検出して記憶する。図９の点Ｐ５の撮影画像上の位置は撮影画像の中心から下側にあることが決まっているので、符号はつけなくてよい。続いてステップＳ４０８にて、ステップＳ３６６と同様の処理で半径値データＤ（ｎ）を記憶する。これにより、点Ｐ５における座標値を計算するためのデータとしてＬｙとＤ（５）が得られる。
【００８７】
前記ステップＳ４０８の処理後、コントローラ５０は、図８ＤのステップＳ４１０にて、カメラ４０に撮影停止を指示し、ステップＳ４１２にて、点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５の座標値を用いて円形の加工跡の中心座標（ｘ０，ｙ０）と、円形の加工跡の半径Ｒを計算する。点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５の座標値は、以下の値であり、これまでの処理で取得されたデータおよび、設定されている移動位置を用いて計算することができる。
点Ｐ１  ：  ［｛Ｄ(１)＋Ｌｘ(１)｝，Ｃ１］
点Ｐ３  ：  ［｛Ｄ(３)＋Ｌｘ(３)｝，Ｃ２］
点Ｐ５  ：  ［Ｄ(５)，０−Ｌｙ］
この計算は、円の式に座標値を代入してできる連立方程式を解いて求めてもよいし、２つの点の垂直２等分線の交点の座標を円の中心座標として求め、求めた中心座標から各点までの距離を半径値として求めてもよい。
【００８８】
前記ステップＳ４１２の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ４１４にて、点Ｐ２，Ｐ４の座標値を用いて直線状の加工跡の中心線である、点Ｐ２，Ｐ４を通る直線Ａの式を計算し、ステップＳ４０８にて計算された円形の加工跡の中心座標（ｘ０，ｙ０）を通り、直線Ａに垂直な直線Ｂの式を計算し、直線Ａと直線Ｂの交点座標（ｘｓ，ｙｓ）を計算する。点Ｐ２，Ｐ４の座標値は、以下の値であり、これまでの処理で取得されたデータおよび、設定されている移動位置を用いて計算することができる。
点Ｐ２  ：  ［｛Ｄ(２)＋Ｌｘ(２)｝，Ｃ２］
点Ｐ４  ：  ［｛Ｄ(４)＋Ｌｘ(４)｝，０］
【００８９】
前記ステップＳ４１４の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ４１６にて、円形の加工跡の中心座標（ｘ０，ｙ０）と直線Ａと直線Ｂの交点座標（ｘｓ，ｙｓ）との間の距離を計算し、ｘ０＞ｘｓであればプラスの符号をつけ、ｘ０＜ｘｓであればマイナスの符号をつけて、円形の加工跡の中心Ｏ２から直線状の加工跡までの距離Ｄｅとする。続いて、ステップＳ４１８にて第１実施形態におけるステップＳ２７６と同様の処理により、半径Ｒと距離Ｄｅを用いて、原点位置Ｏ１の座標値を(０，０)としたときの回転中心Ｏ２の座標値(ｘ，ｙ)を計算する。そして、ステップＳ４２０にて、回転中心Ｏ２の座標値(ｘ，ｙ)を表示装置５２に表示して、ステップＳ４２２にてプログラムの実行を終了する。
【００９０】
このプログラムの実行終了後、作業者は第１実施形態と同様の操作を行えば、レーザ光照射における原点位置を、実際の回転中心に一致させることができる。上記のように動作する第２実施形態によっても、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。すなわち、レーザ光をレーザ光照射における原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光照射における原点位置と回転中心とのずれ量を測定できる。そして、このずれ量を用いて、レーザ光照射における原点位置を移動させることができるので、レーザ光照射における原点位置と回転中心とを一致させることができる。また、レーザ加工装置にカメラ４０とカメラ移動手段（モータ４１）を備えるのみで、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を算出することができので、レーザ加工装置のコストアップを抑制できる。
【００９１】
以上、本発明の第１実施形態および第２実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。
【００９２】
上記第１実施形態および第２実施形態では、円形の加工跡は１つだけ作成したが、円形の加工跡を半径値を変えて２つ以上作成し、それぞれの円形の加工跡において半径Ｒと中心から直線状の加工跡までの距離Ｄｅを計算し、原点位置の座標値を(０，０)としたときの回転中心の座標値(ｘ，ｙ)を複数計算して、それらの平均値またはメジアン値を求めるようにしてもよい。また、２つの異なる半径の円形の加工跡における半径Ｒを用いて、原点位置の座標値を(０，０)としたときの回転中心の座標値(ｘ，ｙ)を計算することもできるので、その値を加えて平均値またはメジアン値を求めるようにしてもよい。この計算方法について以下に説明する。図１０に示すように、レーザ光照射の原点位置を「Ｏ１」、その座標値を(０，０)とし、テーブル１１の回転中心を「Ｏ２」、その座標値を(ｘ，ｙ)とする。そして、レーザ光照射により２つの円形の加工跡を形成するときの半径位置をそれぞれＸ１、Ｘ２とし、形成された２つの円形の加工跡の半径をＲ１，Ｒ２とする。このとき、
下記数６及び数７が成立する。
【数６】
2013166171.tif 000008
【数７】
2013166171.tif 000009
そして、前記数６及び数７に基づいて、回転中心Ｏ２の座標値ｘ，ｙを計算すると、座標値ｘ，ｙは下記数８及び数９で表される。
【数８】
2013166171.tif 000010
【数９】
2013166171.tif 000011
よって、２つの円形の加工跡を形成するときの半径位置を記憶しておき、形成された２つの円形の加工跡の半径を測定すれば、数８および数９から原点位置の座標値を(０，０)としたときの回転中心の座標値(ｘ，ｙ)を計算することができる。なお、数９により計算されたｙは、本実施形態の数１で計算されたｙより精度が落ちるので、平均値またはメジアン値の計算の際に除外してもよい。
【００９３】
また、上記第１実施形態では、直線状の加工跡がＹ方向となす角度が許容値以上の場合は微調整を行うようにしたが、テーブル１１を精度よく９０度回転できれば、また、高い精度を必要としなければ、このような微調整は行わなくてもよい。すなわち、直線状の加工跡を作成した後、テーブル１１を９０度回転させ、直線状の加工跡の任意の１点におけるＸ方向位置を検出するようにすればよい。これによれば、より短時間で原点位置の座標値を(０，０)としたときの回転中心の座標値(ｘ，ｙ)を求めることができる。
【００９４】
また、上記第１実施形態では、直線状の加工跡をＹ方向と平行にしてテーブル１１を移動させて加工跡の各点のＸ方向位置を検出したが、これに代えてカメラ４０の移動可能範囲を少なくとも円形の加工跡の端から反対側の端までにし、直線状の加工跡を加工跡を作成したままの状態、すなわちＸ方向と平行にして、カメラ４０を移動させて加工跡の各点のＹ方向位置を検出するようにしてもよい。これによっても上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
また、上記第２実施形態では、カメラ４０の位置（Ｙ方向位置）をＣ１，Ｃ２，０（原点位置）の３通りにしてテーブル１１を移動させて加工跡の各点の座標値を検出したが、円形の加工跡は３点以上、直線状の加工跡は２点以上の座標値を求めることができれば、カメラ４０とテーブル１１をどのように移動させてもよい。例えば、直線状の加工跡を作成した後、カメラ４０の位置を中心線位置から少しずらした位置にしてテーブル１１を半径値が大きくなる方向に移動させることで円形の加工跡の２点の座標値を検出する。次に、テーブル１１のＸ方向位置を２つの位置にそれぞれ固定して、カメラ４０を初期位置から中心線位置を越えた位置まで移動させて、円形の加工跡の１点と直線状の加工跡の２点の座標値を検出するようにしてもよい。
【００９６】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、コントローラ５０がプログラムを実行することにより、半径値Ｒと距離Ｄｅを取得したが、コントローラ５０がプログラムを実行するのは円形の加工跡と直線状の加工跡を作成するまでとし、後は作業者が表示装置５２に表示されるカメラ４０の撮影画面を見ながら入力装置５１から入力してテーブル１１とカメラ４０を移動させ、図３Ａ〜図３Ｄまたは図８Ａ〜図８Ｄのプログラムを実行した場合と同様なやり方で、半径値Ｒと距離Ｄｅを得るようにしてもよい。これによっても同様な効果を得ることができる。
【００９７】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、レーザ加工装置に加工跡を観察する手段としてカメラ４０を備えたが、カメラ４０及びカメラ４０の移動機構（モータ４１）や移動するための回路を備えず、加工対象物ＯＢに円形の加工跡と直線状の加工跡を形成した後は、加工対象物ＯＢをテーブル１１から取り除き、加工対象物ＯＢに形成した円形の加工跡を拡大観察するとともに、観察点の移動位置を検出しながら移動させることが可能な装置（例えば、高精度の顕微鏡）にセットして、プログラムを実行した場合と同様なやり方で、加工跡の各点のＸ方向位置または座標値を得て、半径値Ｒと距離Ｄｅを得るようにしてもよい。これによっても同様な効果を得ることができる。
【００９８】
また、上記第１実施形態および第２実施形態では、円形の加工跡および直線状の加工跡を形成するためのレーザ加工を、コントローラ５０がプログラムを実行することにより行っているが、作業者が入力装置５１から入力してテーブル１１の移動、回転及びレーザ加工を行うようにしてもよい。これによっても、同様な効果を得ることできる。
【００９９】
また、上記第１実施形態では、円形の加工跡の半径、および直線状の加工跡から円形の加工跡までの距離を取得するのに、加工跡の幅における移動方向側の境界点の位置を検出することで行ったが、加工跡の幅における中心の位置を検出してもよいし、移動方向とは反対側の境界点の位置を検出してもよい。
【０１００】
さらに、上記第１実施形態および第２実施形態では、加工跡の各点のＸ方向位置または座標値を得るのに、半径値検出回路が出力する値と、カメラの撮影画像データを処理することで得た画素間距離を用いた。しかし、これに代えて、カメラの撮影画像の中心位置に的確に加工跡の各点が来るようにテーブル１１の移動を制御するようにして、半径値検出回路が出力する値のみを用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１１…テーブル、１２…スピンドルモータ、１３…フィードモータ、１５…スクリューロッド、１６…支持台、２０…加工ヘッド、３４…マイクロメータ、４０…カメラ、４１…モータ、５０…コントローラ、５１…入力装置、５２…表示装置、６３…半径値検出回路、６５…発光信号供給回路
【図１】
2013166171.tif 000012
【図２】
2013166171.tif 000013
【図３Ａ】
2013166171.tif 000014
【図３Ｂ】
2013166171.tif 000015
【図３Ｃ】
2013166171.tif 000016
【図３Ｄ】
2013166171.tif 000017
【図４】
2013166171.tif 000018
【図５】
2013166171.tif 000019
【図６】
2013166171.tif 000020
【図７】
2013166171.tif 000021
【図８Ａ】
2013166171.tif 000022
【図８Ｂ】
2013166171.tif 000023
【図８Ｃ】
2013166171.tif 000024
【図８Ｄ】
2013166171.tif 000025
【図９】
2013166171.tif 000026
【図１０】
2013166171.tif 000027