(57)【要約】【課題】加工時間の短縮化を図りつつ、加工精度の低下を抑制する。【解決手段】測長用レーザＬ２を加工面６０ａに照射して反射する反射光に基づいて、加工面６０ａとの間の距離を測定するレーザ測長ユニット３０を備え、レーザ測長ユニット３０にて加工面６０ａのうちの加工用レーザＬ１が照射される部分の周囲の部分と当該レーザ測長ユニット３０との間の距離を測定させる。そして、加工用レーザＬ１を加工面６０ａに照射してレーザ加工する際、レーザ測長ユニット３０で測定されたレーザ測長ユニット３０と加工面６０ａとの間の距離から加工面６０ａのうちの加工予定領域となる部分とレーザ測長ユニット３０との間の距離を抽出し、加工予定領域Ｋのうちの測長用レーザＬ２が照射された部分を加工する際、抽出した距離に基づいて、加工用レーザＬ１の焦点と加工面との間の距離が所定の距離となるように焦点補正を行う制御手段５０を備える。【選択図】図１
2016000421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用レーザ（Ｌ１）を出力するレーザ発振器（１０）と、
前記加工用レーザを集光する集光レンズ（４５）と、
前記加工用レーザを変位させる制御手段（５０）と、を備え、
前記集光レンズで集光された前記加工用レーザを被加工物（６０）の加工面（６０ａ）に照射してレーザ加工を行うレーザ加工用システムにおいて、
測長用レーザ（Ｌ２）を前記加工面に照射して反射する反射光に基づいて、前記加工面との間の距離を測定するレーザ測長ユニット（３０）を有し、
前記レーザ測長ユニットは、前記加工用レーザを前記加工面に照射してレーザ加工する際、前記測長用レーザを前記加工面のうちの前記加工用レーザが照射される部分の周囲に照射して当該測長用レーザが照射された部分と前記レーザ測長ユニットとの間の距離を測定し、
前記制御手段（５０）は、前記加工用レーザを前記加工面に照射してレーザ加工すると同時に、前記レーザ測長ユニットで測定された前記レーザ測長ユニットと前記加工面との間の距離から前記加工面のうちの加工予定領域（Ｋ）となる部分と前記レーザ測長ユニットとの間の距離を抽出し、前記加工予定領域のうちの前記測長用レーザが照射された部分に前記加工用レーザを照射する際、抽出した前記距離に基づいて、前記加工用レーザの焦点と前記加工面との間の距離が所定の距離となるように焦点補正を行うことを特徴とするレーザ加工用システム。
【請求項２】
前記測長用レーザを周方向に変位させる屈折手段（４２、４６）を有し、
前記測長用レーザは、前記屈折手段を介して前記加工面に照射されることにより、前記加工面のうちの前記加工用レーザが照射される部分を中心として周方向に照射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工用システム。
【請求項３】
前記屈折手段（４２）は、ウェッジプレートを有していることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工用システム。
【請求項４】
前記屈折手段（４６）は、ガルバノスキャナを有していることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工用システム。
【請求項５】
前記集光レンズを備える加工ヘッド（４０）を有し、
前記制御手段は、前記焦点補正を行う際、前記加工ヘッドを前記加工面の法線方向に沿って変位させることによって前記加工用レーザの焦点と前記加工面との間の距離を所定の距離にすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のレーザ加工用システム。
【請求項６】
前記集光レンズは、対向して配置された少なくとも一対の凹レンズ（４５ａ）および凸レンズ（４５ｂ）で構成されており、
前記制御手段は、前記焦点補正を行う際、前記凹レンズと前記凸レンズの間隔を調整することによって前記加工用レーザの焦点と前記加工面との間の距離を所定の距離にすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のレーザ加工用システム。
【請求項７】
前記制御手段は、測定された前記レーザ測長ユニットと前記加工面との間の距離から前記加工面のうちの加工終了領域と前記レーザ測長ユニットとの間の距離を抽出し、抽出した前記距離に基づいてレーザ加工の加工具合を判定する自己診断を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のレーザ加工用システム。
【請求項８】
集光レンズ（４５）で集光された加工用レーザ（Ｌ１）を被加工物（６０）の加工面（６０ａ）に照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記レーザ加工を行いつつ、レーザ測長ユニット（３０）から測長用レーザ（Ｌ２）を前記加工面のうちの前記加工用レーザが照射される部分の周囲に照射して前記測長用レーザが照射された部分と前記レーザ測長ユニットとの間の距離を測定する工程を行い、
前記測定された距離から前記加工面のうちの加工予定領域（Ｋ）となる部分と前記レーザ測長ユニットとの間の距離を抽出し、前記加工予定領域のうちの前記測長用レーザが照射された部分に前記加工用レーザを照射する際、抽出した前記距離に基づいて、前記加工用レーザの焦点と前記加工面との間の距離が所定の距離となるように焦点補正を行うことを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工用レーザを被加工物の加工面に照射して当該加工面を加工するレーザ加工用システムおよびレーザ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、特許文献１には、被加工物の加工面の状態を認識してレーザ加工を行うレーザ加工機が提案されている。具体的には、このレーザ加工機では、被加工物の加工面を撮像するイメージセンサを有しており、レーザ加工を行う前に被加工物の加工面を撮像している。そして、イメージセンサの撮像結果に基づいて被加工物の加工面の状態（凹凸状態）を認識し、加工用レーザの焦点が加工面と一致するように加工用レーザの焦点位置を調整しながら加工面の加工を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４２８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記レーザ加工機では、イメージセンサで被加工物の加工面を撮像した後にレーザ加工を行うため、加工時間が長くなるという問題がある。
【０００５】
また、上記レーザ加工機では、被加工物の加工面を撮像する工程と、レーザ加工する工程とを別工程として行っている。このため、何らかの要因により、被加工物が移動したり等して加工面の状態が撮像する工程とレーザ加工する工程との間に変化した場合、加工精度が悪くなるという問題もある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、加工時間の短縮化を図りつつ、加工精度が低下することを抑制できるレーザ加工用システムおよびレーザ加工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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、加工用レーザ（Ｌ１）を出力するレーザ発振器（１０）と、加工用レーザを集光する集光レンズ（４５）と、加工用レーザを変位させる制御手段（５０）とを備え、集光レンズで集光された加工用レーザを被加工物（６０）の加工面（６０ａ）に照射してレーザ加工を行うレーザ加工用システムにおいて、以下の点を特徴としている。
【０００８】
すなわち、測長用レーザ（Ｌ２）を加工面に照射して反射する反射光に基づいて、加工面との間の距離を測定するレーザ測長ユニット（３０）を有し、レーザ測長ユニットは、加工用レーザを加工面に照射してレーザ加工する際、測長用レーザを加工面のうちの加工用レーザが照射される部分の周囲に照射して当該測長用レーザが照射された部分とレーザ測長ユニットとの間の距離を測定し、制御手段（５０）は、加工用レーザを加工面に照射してレーザ加工すると同時に、レーザ測長ユニットで測定されたレーザ測長ユニットと加工面との間の距離から加工面のうちの加工予定領域（Ｋ）となる部分とレーザ測長ユニットとの間の距離を抽出し、加工予定領域のうちの測長用レーザが照射された部分に加工用レーザを照射する際、抽出した距離に基づいて、加工用レーザの焦点と加工面との間の距離が所定の距離となるように焦点補正を行うことを特徴としている。
【０００９】
これによれば、レーザ加工を行いつつ、レーザ加工を行っている部分の周囲とレーザ測長ユニットとの間の距離を測定している。そして、レーザ加工を行っている際に測定された距離から加工予定領域となる部分とレーザ測長ユニットとの間の距離を抽出し、抽出した距離に基づいて、加工用レーザの焦点と加工面との間の距離が所定の距離となるように焦点補正を行っている。つまり、レーザ加工する工程と、加工面の状態を認識する工程とを同時に行っている。このため、加工時間の短縮化を図ることができると共に、加工精度が低下することを抑制できる。
【００１０】
この場合、請求項７に記載の発明のように、制御手段は、測定されたレーザ測長ユニットと加工面との間の距離から加工面のうちの加工終了領域とレーザ測長ユニットとの間の距離を抽出し、抽出した距離に基づいてレーザ加工の加工具合を判定する自己診断を行うようにしてもよい。
【００１１】
このように自己診断を行うことにより、レーザ加工が適切に行えない場合にそのまま処理を終了することを抑制できる。また、このような自己診断では、別に新たな部材を用いる必要もなく、構造が複雑になることもない。
【００１２】
さらに、請求項８に記載の発明では、集光レンズ（４５）で集光された加工用レーザ（Ｌ１）を被加工物（６０）の加工面（６０ａ）に照射してレーザ加工を行うレーザ加工方法において、レーザ加工を行いつつ、レーザ測長ユニット（３０）から測長用レーザ（Ｌ２）を加工面のうちの加工用レーザが照射される部分の周囲に照射して測長用レーザが照射された部分とレーザ測長ユニットとの間の距離を測定する工程を行い、測定された距離から加工面のうちの加工予定領域（Ｋ）となる部分とレーザ測長ユニットとの間の距離を抽出し、加工予定領域のうちの測長用レーザが照射された部分に加工用レーザを照射する際、抽出した距離に基づいて、加工用レーザの焦点と加工面との間の距離が所定の距離となるように焦点補正を行うことを特徴としている。
【００１３】
これによれば、レーザ加工する工程と、加工面の状態を認識する工程とを同時に行っているため、加工時間の短縮化を図ることができると共に、加工精度が低下することを抑制できる。
【００１４】
また、上記のようなレーザ加工方法は、被加工物の加工面を所望の形状、寸法に加工する工程に用いることができる。つまり、上記のようなレーザ加工方法に関する発明を製造方法の発明として把握することも可能である。
【００１５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態におけるレーザ加工用システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】ウェッジプレートと測長用レーザとの関係を示す図であり、（ａ）は第１、第２プレートの間隔を狭くしたときの図、（ｂ）は第１、第２プレートの間隔を広くしたときの図であり。
【図３】加工面に照射される加工用レーザと測長用レーザとの関係を示す図である。
【図４】制御装置の作動を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態におけるレーザ加工用システムの全体構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態におけるレーザ加工用システムの全体構成を示す模式図である。
【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に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態におけるレーザ加工用システムの全体構成を示す模式図である。なお、以下では、図１中紙面略奥行き方向をｘ軸方向、図１中紙面左右方向をｙ軸方向、図１中紙面上下方向をｚ軸方向として説明する。
【００１９】
図１に示されるように、レーザ加工用システムは、レーザ発振器１０、光ファイバコネクタ部２０、レーザ測長ユニット３０、加工ヘッド４０、制御装置５０等を有し、被加工物６０の加工面６０ａに加工用レーザＬ１を照射して当該加工面６０ａを加工するものである。なお、ｚ軸方向は、言い換えると、加工面６０ａに対する法線方向のことである。
【００２０】
レーザ発振器１０は、被加工物６０の加工面６０ａを加工するものであり、例えば、４００ｎｍ〜１μｍ帯の加工用レーザＬ１を出力するＹＡＧレーザ等が用いられる。
【００２１】
光ファイバコネクタ部２０は、レーザ発振器１０と加工ヘッド４０との間に配置され、レーザ発振器１０から出力された加工用レーザＬ１を加工ヘッド４０に導くものである。
【００２２】
レーザ測長ユニット３０は、測長用レーザＬ２を被加工物６０の加工面６０ａに照射して反射する散乱光や正反射光等の反射光に基づいて、レーザ測長ユニット３０と加工面６０ａとの間の距離を測定し、測定結果を制御装置５０に出力するものである。本実施形態のレーザ測長ユニット３０は、コノスコピック・ホログラフィーを用いてレーザ測長ユニット３０と加工面６０ａとの間の距離を測定するオプティメット社製のコノプローブＭａｒｋ１０等が用いられ、測長用レーザＬ２を出力する半導体レーザと、複屈折結晶体と、複屈折結晶体を挟んで配置される２枚の偏光板と有している。
【００２３】
ここで、レーザ測長ユニット３０と加工面６０ａとの間の距離の測定原理について簡単に説明すると、測長用レーザＬ２を加工面６０ａに照射すると散乱光と正反射光とが発生し、これら散乱光および正反射光が複屈折結晶体内に入射する。このとき、散乱光と正反射光とは複屈折結晶体に入射する角度が異なるために複屈折結晶体内を通過する距離が異なり、位相ずれが発生する。このため、光の拡散状態をフリンジに変換したとき、当該フリンジは、縞の間隔がレーザ測長ユニット３０と加工面６０ａとの間の距離に応じたものとなる。したがって、フリンジの縞の間隔に基づき、レーザ測長ユニット３０と加工面６０ａとの間の距離（加工面６０ａの凹凸状態）が測定される。
【００２４】
加工ヘッド４０は、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向に変位可能に構成されており、内部に、折り返しミラー４１と、ウェッジプレート４２と、コリメーションレンズ４３と、ハーフミラー４４と、集光レンズ４５とを有している。また、本実施形態では、加工ヘッド４０には、加工用レーザＬ１および測長用レーザＬ２がｚ軸方向に沿って導入されるようになっている。
【００２５】
折り返しミラー４１は、加工ヘッド４０内に導入された測長用レーザＬ２をｙ軸方向に全反射するものである。
【００２６】
ウェッジプレート４２は、折り返しミラー４１で反射された測長用レーザＬ２を屈折させるものである。本実施形態のウェッジプレート４２は、傾斜面を有する一対の第１、第２プレート４２ａ、４２ｂが対向して配置され、図示しない駆動モータと接続されることによって当該駆動モータの駆動に応じて回転、変位可能な構成とされている。
【００２７】
具体的には、ウェッジプレート４２は、回転することによって測長用レーザＬ２を周方向に変位（走査）させることができるようになっている。また、ウェッジプレート４２は、図２に示されるように、第１、第２プレート４２ａ、４２ｂの間隔が変化する（ウェッジプレート４２が変位する）ことによって測長用レーザＬ２を周方向に変位させる際の回転径を変更できるようになっている。詳しくは、図２（ａ）に示されるように、第１、第２プレート４２ａ、４２ｂの間隔を狭くすることによって回転径を小さくできる。また、図２（ｂ）に示されるように、第１、第２プレート４２ａ、４２ｂの間隔を広くすることによって回転径を大きくできる。
【００２８】
なお、本実施形態では、ウェッジプレート４２および図示しない駆動モータが本発明の屈折手段に相当している。
【００２９】
コリメーションレンズ４３は、光ファイバコネクタ部２０から加工ヘッド４０内に導入された加工用レーザＬ１を平行光とする（形状を調整する）ものである。
【００３０】
ハーフミラー４４は、所定波長のレーザを透過させると共に、所定波長のレーザを全反射するものである。本実施形態では、コリメーションレンズ４３を透過した加工用レーザＬ１を透過させると共に、ウェッジプレート４２で屈折された測長用レーザＬ２をｚ軸方向に全反射する。
【００３１】
集光レンズ４５は、ハーフミラー４４を透過した加工用レーザＬ１および測長用レーザＬ２を集光するものである。
【００３２】
制御装置５０は、本発明の制御手段に相当するものであり、ＣＰＵ、記憶手段を構成する各種メモリ、演算機器、周辺機器等を用いて構成され、レーザ発振器１０、レーザ測長ユニット３０、加工ヘッド４０、ウェッジプレート４２に接続された駆動モータ等と通信可能に接続されている。
【００３３】
そして、レーザ発振器１０を制御して加工用レーザＬ１を出力させると共に、加工ヘッド４０をｘ軸方向およびｙ軸方向に適宜変位させることにより、加工面６０ａの加工予定領域Ｋに加工用レーザＬ１を出力してレーザ加工を行う。また、レーザ測長ユニット３０を制御すると共にウェッジプレート４２に接続された駆動モータも制御する。そして、具体的には後述するが、レーザ測長ユニット３０から入力される測定結果およびウェッジプレート４２の回転位置から加工予定領域Ｋとレーザ測長ユニット３０との間の距離を抽出し、加工用レーザＬ１の焦点と加工予定領域Ｋの加工面６０ａとの間の距離が所定の距離となるように、加工ヘッド４０をｚ軸方向に適宜変位させる。本実施形態では、加工用レーザＬ１の焦点が加工予定領域Ｋの加工面６０ａに一致する（近づく）ように、加工ヘッド４０をｚ軸方向に適宜変位させる。言い換えると、加工用レーザＬ１の焦点と加工予定領域Ｋの加工面６０ａとの間の距離が０となるように、加工ヘッド４０をｚ軸方向に適宜変位させる。
【００３４】
以上が本実施形態におけるレーザ加工用システムの構成である。次に、加工用レーザＬ１と測長用レーザＬ２との関係について説明する。本実施形態では、加工用レーザＬ１を加工予定領域Ｋに照射して加工面６０ａのレーザ加工を行う際、ウェッジプレート４２を回転させながらレーザ測長ユニット３０から測長用レーザＬ２を出力する。このため、図３に示されるように、測長用レーザＬ２は、加工面６０ａのうちの加工用レーザＬ１が照射される部分を中心として周方向に照射されつつ、加工用レーザＬ１と共に加工予定領域Ｋに沿って変位する。
【００３５】
つまり、レーザ測長ユニット３０は、加工用レーザＬ１で加工面６０ａの加工を行っている際、加工面６０ａのうちの加工用レーザＬ１が照射される部分の周囲とレーザ測長ユニット３０との間の距離を測定する。
【００３６】
したがって、制御装置５０は、レーザ測長ユニット３０で測定された距離から加工予定領域Ｋとレーザ測長ユニット３０との間の距離を抽出し、加工用レーザＬ１の焦点が加工面６０ａと一致するように加工ヘッド４０をｚ軸方向に変位させる。以下に、制御装置５０が行う処理について図４を参照しつつ説明する。
【００３７】
制御装置５０は、まず、レーザ測長ユニット３０を駆動し（ステップＳ１０１）、加工予定領域Ｋの始点の部分とレーザ測長ユニット３０との間の距離を取得する。なお、このステップＳ０１では、ウェッジプレート４２に接続された駆動モータを駆動することにより、ウェッジプレート４２を回転させつつ、第１、第２プレート４２ａ、４２ｂの間隔を最小にした状態で加工予定領域Ｋの始点の部分とレーザ測長ユニット３０との間の距離の測定を行う。また、ウェッジプレート４２は、処理が終了するまで回転したままの状態となっている。
【００３８】
続いて、ステップＳ１０１で取得した加工予定領域Ｋの始点の部分とレーザ測長ユニット３０との間の距離に基づき、加工ヘッド４０の高さを補正する（ステップＳ１０２）。つまり、加工用レーザＬ１の焦点が加工面６０ａに一致するように、加工ヘッド４０をｚ方向に適宜変位させる。
【００３９】
次に、レーザ発振器１０を駆動して加工面６０ａのレーザ加工を開始し（Ｓ１０３）、加工予定領域Ｋに加工用レーザＬ１が順に照射されるように、加工ヘッド４０をｘ軸方向、ｙ軸方向に適宜変位させる。
【００４０】
このとき、レーザ測長ユニット３０からは測長用レーザＬ２が出力されており、上記のように、レーザ測長ユニット３０は、加工面６０ａのうちの加工用レーザＬ１が照射される部分の周囲とレーザ測長ユニット３０との間の距離を測定する。なお、加工を開始した後は、第１、第２プレート４２ａ、４２ｂの間隔は適宜広げられている。
【００４１】
このため、まず、現状の加工ヘッド４０の位置およびウェッジプレート４２の回転位置に基づいて、レーザ測長ユニットで測定された距離の中から加工予定領域Ｋとレーザ測長ユニット３０との間の距離を抽出する（ステップＳ１０４）。そして、抽出した距離に基づいて、当該距離となる加工予定領域Ｋに加工用レーザＬ１を照射する際、加工用レーザＬ１の焦点が当該加工予定領域Ｋにおける加工面６０ａと一致するように加工ヘッド４０をｚ軸方向に変位させて加工ヘッド４０の高さを補正する（ステップＳ１０５）。つまり、加工用レーザＬ１の焦点と当該加工予定領域Ｋにおける加工面６０ａとの間の距離が所定の距離となるように、加工ヘッド４０を加工面６０ａに近づけたり遠ざけたりすることで加工ヘッド４０の高さを補正する。なお、本実施形態では、加工用レーザＬ１の焦点が加工面６０ａと一致する（近づく）ように加工ヘッド４０を変位させており、この高さ補正が本発明の焦点補正に相当している。
【００４２】
例えば、図３中のＡ点に加工用レーザＬ１が照射されている場合、レーザ測長ユニット３０によって加工予定領域ＫのうちのＢ点とレーザ測長ユニットとの間の距離が測定されている。このため、加工用レーザＬ１の焦点が加工予定領域ＫのＢ点と一致するように、Ａ点からＢ点に向かって線形的（直線的）に加工ヘッド４０をｚ軸方向に変位させることによって高さ補正を行うことができる。
【００４３】
また、レーザ測長ユニット３０により、加工予定領域Ｋのうちのレーザ加工する前のＣ点とレーザ測長ユニット３０との間の距離も測定されている。このため、加工用レーザＬ１の焦点が加工予定領域ＫのＢ点と一致するように、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点を滑らかに結ぶように（３次関数的）に加工ヘッド４０をｚ軸方向に変位させることによって高さ補正を行うようにしてもよい。
【００４４】
そして、加工予定領域Ｋの終点まで加工が終了したか否かを判定し（ステップＳ１０６）、加工が終了していない場合には（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を繰り返し行う。また、加工が終了している場合には（ステップＳ１０６）、そのまま処理を終了する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態では、加工予定領域Ｋに加工用レーザＬ１を照射してレーザ加工を行いつつ、加工面６０ａのうちの加工用レーザＬ１が照射される部分の周囲とレーザ測長ユニット３０との間の距離を測定している。そして、レーザ測長ユニットで測定された距離の中から加工予定領域Ｋとレーザ測長ユニット３０との間の距離を抽出し、抽出した部分の距離に基づいて、加工用レーザＬ１の焦点が当該加工領域Ｋの加工面６０ａと一致するように加工ヘッド４０をｚ軸方向に変位させている。つまり、加工面６０ａの状態を認識する工程と、レーザ加工を行う工程とを同時に行っている。このため、加工時間の短縮化を図ることができると共に、加工精度が低下することを抑制できる。
【００４６】
また、本実施形態では、加工面６０ａのうちの加工用レーザＬ１を照射する部分の周囲とレーザ測長ユニット３０との間の距離を測定している。このため、加工予定領域Ｋを何らかの事情によってレーザ加工中に変更する場合であっても、加工用レーザＬ１を照射する部分の周囲とレーザ測長ユニット３０との間の距離を測定しているために即座に対応することができる。つまり、レーザ加工中の自由度も向上できる。
【００４７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してウェッジプレート４２の代わりにガルバノスキャナを用いるものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図５は、本実施形態におけるレーザ加工用システムの全体構成を示す模式図である。
【００４８】
本実施形態では、図５に示されるように、加工ヘッド４０には、折り返しミラー４１およびウェッジプレート４２が配置される代わりに、ガルバノスキャナ４６が配置されている。このガルバノスキャナ４６は、測長用レーザＬ２を全反射する一対のガルバノミラーと、このガルバノスキャナ４６を回転、変位させる駆動モータによって構成されている。そして、当該駆動モータによってガルバノスキャナ４６を回転、変位させることにより、測長用レーザＬ２を加工用レーザＬ１が照射される部分を中心として周方向に変位させることができるようになっている。なお、本実施形態では、ガルバノスキャナ４６および図示しない駆動モータが本発明の屈折手段に相当している。
【００４９】
このようなレーザ加工用システムとしても、加工面６０ａの状態を認識する工程と、レーザ加工を行う工程とを同時に行っているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して集光レンズ４５の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図６は、本実施形態におけるレーザ加工用システムの全体構成を示す模式図である。なお、以下では、図６中紙面略奥行き方向をｘ軸方向、図６中紙面の左右方向をｙ軸方向、図６中紙面上下方向をｚ軸方向として説明する。
【００５１】
本実施形態では、図６に示されるように、加工ヘッド４０には、ｙ軸方向に沿って、加工用レーザＬ１および測長用レーザＬ２が導入されるようになっている。
【００５２】
また、集光レンズ４５は、コリメーションレンズ４３とハーフミラー４４との間に配置され、一対の凹レンズ４５ａおよび凸レンズ４５ｂが対向して配置されることによって構成されている。具体的には、凹レンズ４５ａは、加工用レーザＬ１が入射される側に配置され、凸レンズ４５ｂは、加工用レーザＬ１が出射される側に配置されている。そして、これら凹レンズ４５ａおよび凸レンズ４５ｂは、図示しない駆動モータと接続されることによって当該駆動モータの駆動に応じて間隔が変更されるようになっている。
【００５３】
すなわち、本実施形態では、凹レンズ４５ａと凸レンズ４５ｂとの間隔を適宜変更することにより、加工ヘッド４０をｚ軸方向に変位させずに、加工用レーザＬ１の焦点を変更できるようになっている。
【００５４】
そして、加工ヘッド４０には、ハーフミラー４４を透過した加工用レーザＬ１およびハーフミラー４４で反射された測長用レーザＬ２をｚ軸方向に全反射する折り返しミラー４７が備えられている。この折り返しミラー４７は、図示しない駆動モータと接続されており、駆動モータの駆動に応じて設置角度が変更されることにより、加工用レーザＬ１および測長用レーザＬ２の反射角度を変更できるようになっている。
【００５５】
なお、凹レンズ４５ａと凸レンズ４５ｂとの間隔を変更する駆動モータおよび折り返しミラー４７の設置角度を変更する駆動モータは、制御装置５０によって制御されるようになっている。つまり、本実施形態では、制御装置５０は、凹レンズ４５ａと凸レンズ４５ｂと接続された駆動モータを制御することにより、加工ヘッド４０をｚ軸方向に変位させずに、加工用レーザＬ１の焦点が加工予定領域Ｋの加工面６０ａと一致するように焦点補正を行う。また、制御装置５０は、折り返しミラー４７と接続された駆動モータを制御することにより、加工ヘッド４０をｘ軸方向およびｙ軸方向に変位させずに、加工用レーザＬ１および測長用レーザＬ２を加工予定領域Ｋに沿って変位させる。
【００５６】
このようなレーザ加工用システムとしても、加工面６０ａの状態を認識する工程と、レーザ加工を行う工程とを同時に行っているため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
なお、図６では、レーザ測長ユニット３０と折り返しミラー４１との間にウェッジプレート４２が配置されているものを図示しているが、上記第１実施形態と同様に、折り返しミラー４１とハーフミラー４４との間にウェッジプレート４２が配置されていてもよい。
【００５８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザ加工が終了した部分の検査を行うものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５９】
本実施形態は、基本的には、第１実施形態と同様であるが、レーザ加工が終了した部分の検査も行うようにしている。すなわち、レーザ測長ユニット３０は、加工面６０ａのうちの加工用レーザＬ１が照射される部分の周囲とレーザ測長ユニット３０との間の距離を測定しており、レーザ加工が終了した部分とレーザ測長ユニット３０との間の距離も測定している。
【００６０】
このため、制御装置５０は、現状の加工ヘッド４０の位置およびウェッジプレート４２の回転位置に基づいて、レーザ測長ユニット３０で測定された距離の中から加工終了領域とレーザ測長ユニット３０との間の距離を抽出する。そして、当該距離と閾値との大きさを判定することにより、レーザ加工の加工具合（適切に行われたか）を判定する自己診断を行う。例えば、加工面６０ａを切削する（削る）場合には、抽出した距離が所定の閾値以下である場合、レーザ加工が適切に行えなかったと判定して作業者に音声手段や表示手段等の報知手段を介して報知する。
【００６１】
このように、加工終了領域の加工状況を判定することにより、レーザ加工が適切に行えない場合にそのまま処理を終了することを抑制できる。また、このような判定方法では、別に新たな部材を用いる必要もなく、構造が複雑になることもない。
【００６２】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６３】
例えば、上記各実施形態では、制御装置５０がレーザ発振器１０およびレーザ測長ユニット３０を制御する例について説明したが、制御装置５０と異なる制御装置によってレーザ発振器１０およびレーザ測長ユニット３０を制御するようにしてもよい。
【００６４】
また、上記各実施形態を２枚の金属板を溶接接合する際のシームトラッキング等にも利用できる。この場合、レーザ測長ユニット３０で測定される距離は、継ぎ目となる部分とレーザ測長ユニット３０との距離が最も長くなる。このため、レーザ測長ユニットで測定された距離から最も長くなる部分を加工予定領域Ｋとしてレーザ加工を行うようにしてもよい。つまり、レーザ加工を行いつつ、加工予定領域Ｋを決定するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記各実施形態では、加工用レーザＬ１の焦点と加工面６０ａとが一致するようにする例を説明した。しかしながら、レーザ加工する際には、焦点が加工面６０ａから所定の距離だけ離間している方が好ましい場合もある。この場合は、所望の加工が行えるように、加工用レーザＬ１の焦点が加工面６０ａから所定の距離だけ離間するように、高さ補正（焦点補正）を行うことが好ましい。つまり、レーザ加工をするのに最適な焦点位置となるように高さ補正（焦点補正）を行うことが好ましく、加工用レーザＬ１の焦点と加工面６０ａとの間の距離は、加工に応じて適宜変更することが好ましい。
【００６６】
そして、本発明のレーザ加工用システムと、吸引装置とを用いて除染装置を構成することもできる。具体的には、上記各実施形態のレーザ加工用システムを用い、上記と同様に、被加工物６０の加工面６０ａ（表面）にレーザを照射して当該加工面６０ａに付着している放射性物質等の異物を被加工物６０から分離する。そして、吸引装置によって分離した異物を吸引するようにすればよい。この場合、上記第４実施形態のように、レーザ加工が適切に行えたか否かを判定することにより、除染漏れを抑制できる。
【００６７】
さらに、上記第３実施形態において、一対の凹レンズ４５ａおよび凸レンズ４５ｂに加えて、さらに複数の凹レンズ４５ａおよび凸レンズ４５ｂを加えた集光レンズ４５としてもよい。また、一対の凹レンズ４５ａおよび凸レンズ４５ｂに加えて、凹レンズ４５ａおよび凸レンズ４５ｂのいずれか一方を加えた集光レンズ４５としてもよい。
【００６８】
そして、上記各実施形態を適宜組み合わせることもできる。例えば、上記第３実施形態を第１、第２、第４実施形態に組み合わせ、集光レンズ４５を一対の凹レンズ４５ａおよび凸レンズ４５ｂによって構成し、凹レンズ４５ａと凸レンズ４５ｂとの間隔を変更することにより、加工ヘッド４０をｚ軸方向に変位させずに加工用レーザＬ１の焦点が加工予定領域Ｋの加工面６０ａと一致するようにしてもよい。また、上記第４実施形態を第２実施形態に組み合わせ、レーザ加工が適切に行われたか否かを判定するようにしてもよい。さらに、上記各実施形態を組み合わせたもの同士を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１０    レーザ発振器
４５    集光レンズ
５０    制御手段
６０    被加工物
６０ａ  加工面
Ｌ１    加工用レーザ
Ｌ２    測長用レーザ
【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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