JP2021126662A - レーザ加工装置、レーザ加工方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工品質を保つことができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】光源からのレーザ光を対象物に照射するレーザ加工装置であって、対象物に流体を吹き付けるためのノズルと、対象物に流体を吹き付けるための開口の口径を変更する口径変更手段と、開口と対象物までの距離を調整する距離調整手段と、口径変更手段による口径の変更と、距離調整手段による距離の調整を連動して制御する制御手段と、を有し、前記開口を介してレーザ光を対象物に照射することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ加工装置、レーザ加工方法及び物品の製造方法に関する。

レーザ加工装置はレーザ光を複数の光学素子や反射部材を用いてレーザを集光させ、レーザエネルギー密度を増大させることで加工の対象物（被加工物、物体）を融解または蒸発させ、マーキングや切断・穴あけ・溶接・焼き入れなどの加工を行う装置である。

レーザ加工を行う際には一般的にアシストガスが用いられる。アシストガスは加工時の酸化を防ぐ役割や、スパッタやヒュームからカバーガラスを守る役割がある。使用するガスは使用用途によって様々だが、溶接などでは、窒素やアルゴン、ヘリウムなどが使われ、切断などでは、その他、酸素ガスや空気なども使われる。

そしてアシストガスを加工する対象物に吹き付ける手段として、レーザ出射口にはノズルが構成されており、ノズルの出射口（開口）から集光したレーザ光とアシストガスが同じ導出路を介して噴出される。

また、アシストガスの圧力や流量は加工品質に大きく影響する。しかし、単に圧力や流量を大きくすれば良いというわけではない。圧力を上げすぎて加工形状に逆にダメージを与えてしまう場合や、流量を上げすぎてランニングコストを高くしすぎてしまう場合もある。また、ノズルの形状や対象物までの距離なども加工品質に重大な影響を及ぼす。ノズル形状・対象物までの距離によっては大気の空気を巻き込み加工品質が低下する場合がある。

そのため、レーザ加工を行う際、加工したい形状によってアシストガスのパラメータ（圧力流量・種類等）の他、ノズルの口径やノズル先端に設けられている開口と対象物までの距離等において、適正な設定値が必要になる。さらに、対象物の材質の違いや厚みの違いによっても最適な設定値がそれぞれ異なってくるので、各パラメータの設定には過去の経験やトライ＆エラーが必要になってくる。

図８は、従来のノズル周辺の一例を模式図として示したものである。図８に示すように、集光レンズ８０１の先、つまり、レーザ出射口に取り付け可能なノズルホルダ８０２があり、加工条件によってノズルが交換できるようになっている。あるいは、特許文献１のように、ノズル先端部に口径を変化させることのできる可変ノズルを構成する方法などがある。

特開平５−３０５４７５号公報

加工条件に合わせてノズルを交換する場合、加工条件が変わるたびに交換をしなければならないため、時間もかかり効率的ではない。また、複数の加工条件が必要になる場合、複数のノズルを用意する必要があるのでコストもかかってしまう。

また、特許文献１の場合、ノズル先端に可変ノズルを構成し、ノズル先端に形成されている開口の口径を調整できるようにしているが、この開口の口径の調整のみ行うと、以下のような課題が残る。例えば、アスペクト比が大きな加工、つまり微小な穴径で厚みのある深い穴加工を行う場合、レーザ焦点位置は穴の底面に合わせて徐々に堀り進めていく必要がある。レーザ焦点が徐々に下がっていくと、レーザ光は広がり角（ＮＡ）を持っているため、開口の口径にレーザ光が干渉しないよう、ノズル先端の口径を予め大きくする必要がある。開口の口径を予め大きくしたままだと、酸素の巻き込みにより、逆に酸化したり、加工周辺部に溶融物が再凝固して切り口が汚くなるなど加工品質を保つことができない。

そこで本発明では、例えば、加工品質を保つことができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、光源からのレーザ光を対象物に照射するレーザ加工装置であって、対象物に流体を吹き付けるためのノズルと、対象物に流体を吹き付けるための開口の口径を変更する口径変更手段と、開口と対象物までの距離を調整する距離調整手段と、口径変更手段による口径の変更と、距離調整手段による距離の調整を連動して制御する制御手段と、を有し、前記開口を介してレーザ光を対象物に照射することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、加工品質を保つことができるレーザ加工装置を提供する。

実施例１に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。 実施例１に係るノズル周辺の模式図である。 実施例１に係る実施例１に係る絞り部周辺の模式図である。 実施例１に係るレーザ加工装置の動作フロー図である。 実施例２に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。 実施例２に係るノズル周辺の模式図である。 実施例２に係るレーザ加工装置の動作フロー図である。 従来のノズル周辺の一例を示した模式図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について実施例を用いて説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略ないし簡略化する。

〔実施例１〕
図１は、実施例１に係るレーザ加工装置１０１の構成を示す概略図である。図２は、実施例１に係るレーザ加工装置１０１のノズル１１２周辺の模式図である。以下、図１及び図２を参照して実施例１に係るレーザ加工装置（加工装置）１０１について説明する。レーザ加工装置１０１は、光源からの光（レーザ光）を対象物（被加工物、物体）に照射して加工する加工装置である。実施例１では、レーザ加工装置１０１はレーザ光源を含むレーザ発振器１０２（光源部）から射出（照射）されたレーザ光を対象物１２６上に集光させて集光点１２５を形成する。そして対象物１２６上に形成した集光点１２５を移動させながら対象物１２６の加工エリア（目標位置）に対して加工を行う。

レーザ加工装置１０１は、レーザ発振器１０２、コリメートレンズ群１０４、ビームエキスパンダ１０５、焦点調整機構１０６、ガルバノモータ１０７，１０８、ミラー１０７ａ、１０８ａ、集光レンズ群１０９、カバーガラス１１０、ノズル１１２を含む。さらにレーザ加工装置１０１は、ノズルホルダ１１３、開口１１４、絞り調整機構１１７、継手１１５、流路１１６、絞り部１１８、絞り部ホルダ１１９、コントロールボード１２２、ドライバ制御部１２３、制御部１２４を含む。

レーザ発振器１０２より出力されたレーザ光１０３はレーザ加工装置１０１内の複数の光学素子でもあるコリメートレンズ群１０４を通ってコリメート光となる。なお、コリメートレンズ群１０４の他に、例えば、レーザ光１０３はレーザ発振器１０２からのレーザ光１０３を所定の光量、および、光束径にするための光学系を含んでいてもよい。レーザ発振器１０２のビーム径が所望の値でない場合は、レーザ発振器１０２からコリメートレンズ群１０４までの光路中にビームエキスパンダ１０５を介して倍率を変化させる。レーザ発振器１０２からコリメートレンズ群１０４までの光路はスペースの関係上、一直線にならない場合は、ミラー部材を複数枚、介して導いても良い。コリメート光は出射方向を偏向するためミラー（ガルバノミラー）１０７ａ、１０８ａを介して集光レンズ群１０９、カバーガラス１１０を通り、ノズル１１２の出口である開口（口径部）１１４を介して出射される。

レーザ加工装置１０１は、例えば、集光点１２５の位置（集光位置、焦点位置）を変更するための焦点調整機構（焦点位置調整機構）１０６を備えていても良い。焦点調整機構１０６は、例えば、図１に示すように、コリメートレンズ群１０４とミラー１０７ａ及び１０８ａとの間に配置される。焦点調整機構１０６は、対象物１２６に対して所定のｚ方向の位置、即ち、目標位置（ｚ）にレーザ光１０３が集光するように、レーザ光１０３の光路を調整する。焦点調整機構１０６は、例えば、駆動レンズ等の移動可能な光学素子を含み、駆動レンズをアクチュエータ等の駆動機構１０６ａで駆動することで対象物１２６に対するレーザ光１０３の集光位置を調整する。アクチュエータを用いる場合は、例えば、サーボモータやリニアアクチュエータを用いてもよい。

焦点調整機構１０６において、駆動レンズを駆動することで目標位置（ｚ）を集光位置にすることができる。但し、焦点調整機構１０６は、図１に示す構成に限定されるものではなく、目標位置（ｚ）を集光位置にする機能を有していればよい。レーザ加工装置１０１が焦点調整機構１０６を備える場合、ガルバノモータ１０７及び１０８と合わせて任意の３Ｄ加工が可能となる。３Ｄ加工を含め、対象物１２６に対し加工を行う際は予め加工対象の対象物１２６の材質または厚さ等により設定された加工メニューを用いて加工をしてもよい。

ミラー１０７ａはガルバノモータ１０７に支持され、ミラー１０８ａはガルバノモータ１０８に支持されている。ガルバノモータ１０７および１０８は、ドライバ制御部１２３からの駆動信号に応じて回転することで、ミラー１０７ａおよび１０８ａによる出射角度をそれぞれ任意に偏向し、レーザ光１０３を、対象物１２６上において走査させることができる。すなわち、ミラー１０７ａおよび１０８ａは、偏向光学系として機能し、ミラー１０７ａ及び１０８ａは、光の入射位置（ｘ、ｙ）を調整する機構であるといえる。ミラー１０７ａ及び１０８ａは、レーザ光１０３の焦点方向に垂直な方向においてレーザ光１０３が対象物１２６に入射する入射位置を調整する。なお、レーザ発振器１０２から先に構成されている複数の光学系ユニット（光学素子）または対象物１２６を設置しているステージ等を動作可能に構成しても良い。そうすることで、ガルバノモータ１０７，１０８がなくてもレーザ光１０３の焦点方向に垂直な方向においてレーザ光１０３が対象物１２６に入射する入射位置を調整することができる。

集光レンズ群（集光光学系）１０９は、対象物１２６上にレーザ光１０３を集光するため、光の焦点位置（ｚ）を変更する光学系である。

カバーガラス１１０は、集光レンズ群１０９とノズル（ノズル部）１１２の間に配置され、ノズル１１２の内部空間と集光レンズ群１０９が配置される空間とを仕切って（遮断して）いる。

ノズル１１２は、集光レンズ群１０９を保持する鏡筒１１１及びカバーガラス１１０の後側（後段）に配置されたノズルホルダ１１３によって嵌め合いや位置決めピンなどでレーザ光１０３（光軸）と同軸になるよう固定されている。開口１１４は、後述する絞り部１１８における開口である。開口１１４は、レーザ光１０３の出射口（出口）及び流体を対象物１２６に吹き付ける際のノズル１１２の噴射口（出口）となる。ノズルホルダ１１３は、継手１１５を介して流路（供給管、チューブ）１１６の一端と接続され、ノズルホルダ１１３の流路１１６の他端は、供給源（不図示）と接続され、供給源から供給される流体をノズル１１２へ供給する。ここで、流体は、液体およびガスを含むが、液体よりもガスの方が制御が容易となるため、ガスであることが好ましい。流体の供給量や供給タイミング等はコントロールボード１２２によって制御される。ノズル１１２へ供給されたガス（流体）は、ノズル１１２の内部を通過して、ノズル１１２の先端に形成される開口１１４から対象物１２６に吹き付けられる（噴射される）。

なお、ここで、ノズル１１２へのガスの供給量は、ノズル１１２により対象物１２６に吹き付けられるガスの量であるともいえる。このようなガスは、アシストガスともよばれ、対象物を加工する際の加工促進、対象物を加工した際に発生する加工ゴミの除去、レーザ加工装置１０１を構成する各調整機構の光学部材などへの加工ゴミの付着防止を目的とするものである。使用するガスは使用用途によって様々だが、溶接などでは、例えば、窒素（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などが使われ、スパッタやヒュームから加工レンズを守る際は、例えば、エアー（空気）などで圧力を高めて噴射したりする。アシストガスの供給量（流入圧力）を高くするほどノズル１１２の出口となる開口１１４で圧力が流速に変換され、勢いよくアシストガスが噴出される。つまり、ノズル１１２の内部圧力が上がるため、ノズル１１２の内部空間におけるアシストガスの屈折率が変化し、結果、焦点位置が変動する。焦点位置の変動量（ずれ量）は、ノズル１１２の内部圧力が上昇するほど大きくなる。焦点位置が理想の位置とずれていると、レーザエネルギー密度が弱くなり所望のレーザ加工ができなくなる。

レーザ加工で一般的に使われる窒素（Ｎ２）やアルゴン（Ａｒ）ガスは空気と比べて屈折率が違うため、焦点位置変動の要因となる。そのためノズル内部空間が広いほど、空間Ｉｎｄｅｘの影響を受けやすいので、ノズル１１２の内部空間はなるべく小さくするほうが好ましい。また、空気をアシストガスで使う場合でも、ノズル内部空間の圧力が高まれば屈折率は変化するので、ノズル内部空間はなるべく小さくするほうが好ましい。

また、ノズル１１２の外側の一端には、絞り調整機構１１７が配置されている。絞り調整機構１１７は、例えばギヤやモータ等で構成される駆動機構（駆動系）であり、制御部１２４からの駆動信号に応じて駆動する。また、絞り調整機構１１７の配置は１つに限られず、複数配置されていてもよい。

図３は、実施例１に係る絞り部１１８周辺の模式図である。以下、図３を参照して、絞り部１１８について説明する。実施例１において絞り部（絞り）１１８は、開口１１４の口径を変更する口径変更手段として機能する。また、複数枚の羽根で構成される絞り羽根を用いるが、これに限らず、絞り羽根と同様の機能を有する絞りを用いてもよい。また、絞り羽根は枚数が多いほど開口１１４の真円度が高くなるので、加工品質の許容値に応じて、枚数を設定するのが望ましい。絞り部１１８は、絞り部１１８の後側（後段）に設置されている絞り部ホルダ１１９によって保持されており、絞り部１１８の配置はノズルの形状に基づいた位置に配置される。実施例１では、絞り部ホルダ１１９は、ノズルホルダ１１３の外側斜面に沿って配置されており、絞り部ホルダ１１９によって保持されている絞り部１１８も外側斜面に沿って配置される。さらに、絞り部１１８は、絞り調整機構１１７の駆動により動作（開閉）する。絞り部ホルダ１１９にはガイド溝１２０が形成されている。また、絞り部１１８には例えばベアリング１２１などが取り付けられており、開閉時にベアリング１２１がガイド溝１２０に沿うことでスムーズに絞り部１１８を開閉させることができる。なお、ベアリング１２１に限らず、ピン等を用いてもよい。また、絞り調整機構１１７が複数配置された場合、絞り羽根の動作を羽根毎に制御してもよい。また、複数の羽根を１つのグループとして複数のグループを作成し、そのグループ毎に制御してもよい。これにより、絞り羽根の微細な調整が可能となる。

絞り部１１８はノズルホルダ１１３の外側斜面に沿って（斜面の角度に応じて）開閉する。ここで、開閉の際に絞り部１１８が閉じていくに従い、開口１１４の口径は絞り部１１８の閉じる距離に応じて小さくなっていく。さらに絞り部１１８はノズルホルダ１１３の外側斜面に沿った角度で閉じていくため、開口１１４の口径が小さくなるにつれて、開口１１４と対象物１２６との距離が徐々に近くなっていく。ここでいう距離とは、開口１１４と対象物１２６の加工面側（表面側）間の距離である。つまり、絞り部１１８を開閉することで開口１１４の口径が変更（調整）され、変更された開口１１４の口径サイズに連動して開口１１４と対象物１２６との距離も変動する。また、絞り部１１８は、開口１１４と対象物１２６との距離を調整する距離調整手段としても機能する。さらに、当該距離調整手段とは別の距離調整手段として、例えば、レーザ光（光軸）１０３に対して垂直方向の位置で昇降（上下駆動）することで開口１１４と対象物１２６との距離を調整するような駆動機構をさらに設けても良い。

絞り部１１８の表面は開閉時に摩擦が生じるので、ダイヤモンドコートや化学ニッケルめっきなどのめっきを施して摩擦低減させるのが好ましい。

コントロールボード１２２は、ＣＰＵやメモリ（記憶手段）などを含むコンピュータで構成される。さらに、メモリに記憶されたプログラムに従って、コントロールボード１２２と有線無線問わず接続されているドライバ制御部１２３や制御部１２４を介してレーザ加工装置１０１の各部を統括的に制御する。さらに、コントロールボード１２２は、レーザ加工装置１０１の各部を統括的に制御する制御手段として機能する。例えば、コントロールボード１２２は、ドライバ制御部１２３に対して対象物１２６に所定の加工（例えば、穴あけ）を行うために、レーザ加工装置１０１の各部に加工指令を与える。加工指令は、例えば、入射角度の調整、集光位置の調整及び入射位置の調整に関する駆動指令であって、各部の駆動量、駆動速度、駆動順序、駆動待機時間、などを含む。さらにコントロールボード１２２は、開口１１４の口径を変更するために、制御部１２４に対して加工指令を与える。加工指令は、加工メニューに基づき加工プロセス中の焦点位置に合わせた絞り部１１８の開閉動作を行うための駆動指令であって、開閉量、開閉時間、開閉待機時間、などを含む。また、加工指令は対象物１２６の材質又は厚さ等の情報に基づくものであってもよい。

ドライバ制御部１２３は、コントロールボード１２２からの加工指令に応じて、焦点調整機構１０６、およびガルバノモータ１０７，１０８等を動作させ、レーザ加工装置１０１の各部の動作を制御する。

制御部１２４は、コントロールボード１２２からの加工指令に応じて、絞り調整機構１１７を駆動させ、絞り部１１８の動作を制御する。

以下、図４を参照して、実施例１に係る開口１１４の口径変更の処理及び開口１１４と対象物１２６との距離調整の処理について説明する。図４は、開口１１４の口径を変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整処理動作の一例を示すフロー図である。このフロー図で示すＳ１００以外の各動作（ステップ）は、コントロールボード１２２によって実行されうる。

まず、対象物１２６の条件設定をする（Ｓ１００）。条件設定は、対象物１２６の材質や厚さ等の情報を用いてユーザが設定しても良いし、記憶手段より予め設定させている条件を取得して、取得した条件の情報を用いて設定してもよい。次に、コントロールボード１２２は、対象物１２６の加工メニュー（加工情報）を記憶手段から取得する。そして、取得した加工メニューに基づいてレーザ光１０３を対象物１２６の加工エリアに向けて照射及びガスを対象物１２６に対して噴射させて対象物１２６の加工を開始する（Ｓ１０１）。次に、コントロールボード１２２は、Ｓ１０１で設定した対象物１２６の条件に基づき、開口１１４の口径の変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整を行う（Ｓ１０２）。ここで、開口１１４の口径の変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整は、対象物１２６にレーザ光１０３の照射及びガスの噴射をしながら行う。次に、コントロールボード１２２は、対象物１２６の現在の加工状態を加工情報に基づき判定し、加工が完了したか判定する（Ｓ１０３）。対象物１２６の加工が完了した場合（Ｙｅｓ）には、コントロールボード１２２は、レーザ光１０３の照射及びガスの噴射を停止して加工処理を終了する。対象物１２６の加工が完了していない場合（Ｎｏ）は、Ｓ１０２に戻り、対象物１２６の現在の加工状態に合わせて開口１１４の口径の変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整を行い、対象物１２６の加工が完了するまでこれを繰り返す。

加工情報は、例えば、現在のレーザ光の焦点位置に基づいて対象物１２６の現在の加工状態を推定した情報である。また、コントロールボード１２２が対象物１２６の材質または厚さ等の情報を基に演算した、例えば、加工完了までの総加工時間を基に現在の加工時間においての対象物１２６の加工状態を推定した情報でもよい。また、加工状態の判定は、加工完了までの時間の情報に限らず、加工完了までのガスの総噴出量から現在のガスの噴出量を除算した値に基づいて、対象物１２６の現在の加工状態を推定してもよい。また、加工完了までのレーザ光１０３の総照射量から現在のレーザ光１０３の照射量を除算した値に基づいて現在の加工情報を推定してもよい。さらに、高感度カメラやセンサ等の検出手段を用いて現在の加工状態の情報を取得し、コントロールボード１２２は取得した情報に基づいて対象物１２６の現在の加工状態を推定してもよい。

開口１１４の口径の変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整は対象物１２６の加工情報に基づく加工状態に対応して連動させ、さらに加工プロセス中に連続して行うことが好ましい。また、レーザ光１０３の焦点位置に合わせて開口１１４の口径の変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整を行うものとしてもよい。また、一定間隔ごとに変位させるものであってもよい。さらに、加工を実施する前に予め、絞り部１１８の開閉を制御して開口１１４の口径の変更と対象物１２６の距離を調整した状態から加工を開始してもよい。

対象物１２６の加工完了後は、開口１１４の口径の変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整とを連動させるための情報を記憶手段に記憶するステップを更に有していてもよい。当該情報の記憶は加工をする対象物毎に行うことが好ましい。また、開口１１４の口径の変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整とを連動させるための情報を加工メニューに対応付けて記憶手段に記憶してもよい。また記憶手段は、対象物１２６の加工メニューに応じて開口２１４の口径の変更及び開口１１４と対象物１２６との距離の調整とを連動させるための異なる複数の当該情報を記憶するようにしてもよい。

以上より、実施例１のレーザ加工装置１０１に配置した絞り部１１８の開閉を加工プロセス中に制御することで開口１１４が対象物１２６に対しての距離が近くなるに従い、開口１１４における口径も一定の形状を保ったままに小さくすることができる。したがって、加工プロセス中に、対象物１２６との距離が一定の場合に開口１１４の口径を不適正に変更すると生じる加工品質の低下防止が可能となる。また、開口１１４の口径とレーザ焦点位置は変えずに、対象物１２６を開口１１４に近づけて加工する場合に生じる、開口１１４と対象物１２６の干渉も防止することができる。さらに、一定のガス速度が保たれ、例えば、アスペクト比（穴の径に対する深さの比率）の大きい深い穴加工などを行う場合等の様々な加工を行う場合に加工品質が保たれた所望の穴加工を可能とする。

〔実施例２〕
図５は、実施例２に係るレーザ加工装置２０１の構成を示す概略図である。図６は、実施例２に係るレーザ加工装置２０１のノズル２１２周辺の模式図である。以下、図５と図６を参照して実施例２に係るレーザ加工装置（加工装置）２０１について説明する。ここで、上述の実施例１と同様のレーザ加工装置の構成については説明を省略する。

実施例２のレーザ加工装置２０１は、絞り部２１８及び絞り調整機構２１７がレーザ光（光軸）１０３に対して垂直方向の位置で配置されている。また、ノズルホルダ２１３と絞り調整機構２１７の間には、開口２１４と対象物１２６との距離を調整する機構（部材）として、駆動機構２２５が配置されている。駆動機構２２５は、開口２１４と対象物１２６との距離を調整する距離調整手段として機能する。絞り調整機構２１７と駆動機構２２５は制御部２２４に対してそれぞれ有線無線問わず接続されている。制御部２２４は、コントロールボード２２２からの加工指令に応じて、絞り調整機構２１７を駆動させ、絞り部２１８の動作（開閉動作）を制御する。絞り部２１８は、開口２１４の口径を変更する口径変更手段として機能する。さらに、制御部２２４は、コントロールボード２２２からの加工指令に応じて、駆動機構２２５をレーザ光１０３の方向に垂直な方向に変位させて、開口２１４と対象物１２６との距離を調整する。さらに、絞り調整機構２１７と駆動機構２２５の駆動を連動させることにより、開口２１４の口径の変更及び開口２１４と対象物１２６との距離の調整についても連動して実施することができる。

なお、絞り部２１８は１つに限らず複数設置させてもよい。例えば２つ目の絞り部２１８を設置する際には、絞り部２１８の後段に１つ目の絞り部２１８の口径と重なるよう、つまり１つ目の絞り部２１８と２つ目の絞り部２１８の開口の中心を合わせて設置することが好ましい。３つ目以降の絞り部２１８も同様の方法により設置していくことが好ましい。複数設置することで、より微細な開口２１４の口径の変更（調整）が可能になる。また、駆動機構２２５は少なくとも１つ以上設置されていれば良いが、複数であることが好ましい。複数設置することで、開口２１４と対象物１２６との距離の調整も含め駆動機構２２５を駆動させた際に生じる水平方向の微細な傾きを調整し、レーザ光１０３を所望の入射角で照射させることができる。

以下、図７を参照して、実施例２に係る開口２１４の口径変更の処理及び開口２１４と対象物１２６との距離調整の処理について説明する。図７は、開口２１４の口径を変更及び開口２１４と対象物１２６との距離の調整処理動作の一例を示すフロー図である。このフロー図で示すＳ２００以外の各動作（ステップ）は、コントロールボード２２２によって実行されうる。なお、本フローにおけるＳ２００、Ｓ２０１の動作は、図４のＳ１００、Ｓ１０１と同様であり、Ｓ２０４の動作は、Ｓ１０３の動作と同様であるため説明を省略する。

対象物１２６の条件を設定（Ｓ２００）後、対象物１２６の加工メニューに基づいてレーザ光１０３を対象物１２６の加工エリアに向けて照射及びガスを対象物１２６に対して噴射させて対象物１２６の加工を開始する（Ｓ２０１）。次に、コントロールボード２２２は、Ｓ２００で設定した対象物１２６の条件に基づき、開口２１４の口径の変更を行う（Ｓ２０２）。次に、コントロールボード２２２は、Ｓ２００で設定した対象物１２６の条件に基づき、開口２１４と対象物１２６との距離の調整を行う（Ｓ２０３）。次に、コントロールボード２２２は、対象物１２６の現在の加工状態を加工情報に基づき判定し、加工が完了したか判定する（Ｓ２０４）。対象物１２６の加工が完了した場合（Ｙｅｓ）には、コントロールボード２２２は、レーザ光１０３の照射及びガスの噴射を停止し、加工処理を終了する。対象物１２６の加工が完了していない場合（Ｎｏ）は、Ｓ２０２に戻り、対象物１２６の現在の加工状態に合わせて開口２１４の口径の変更及び開口２１４と対象物１２６との距離の調整を行い、対象物１２６の加工が完了するまでこれを繰り返す。

なお、Ｓ２０２とＳ２０３のステップは、必ずしも図７のフローのようにステップを区切って行う必要は無く、開口２１４の口径の変更及び開口２１４と対象物１２６との距離の調整は連動して行ってもよい。また、図７ではＳ２０２の後に、Ｓ２０３を行っているが、先にＳ２０３の処理を行い、その後にＳ２０２の処理を行っても良い。

また、実施例２によれば、開口２１４の口径の変更は、絞り部２１８が行い、開口２１４と対象物１２６との距離の調整は駆動機構２２５が行うため、例えば、開口２１４の口径の変更の処理が完了する前に、対象物１２６の距離の調整の処理を開始してもよい。つまり、開口２１４の口径の変更及び開口２１４と対象物１２６との距離の調整のどちらか一方のタイミングをずらして、絞り部２１８と駆動機構２２５を駆動させるようにしてもよい。

また、開口２１４の口径の変更及び対象物１２６の距離の調整は、どちらか一方を連続して行い、もう一方を一定間隔で行うようにしてもよいし、どちらも一定間隔で行うようにしてもよい。

さらに、絞り部２１８に複数の開口径の異なる穴部を備えたターレットを配置してもよい。コントロールボード２２２からの信号で駆動機構２２５を駆動させることでターレットを回転させ、加工状態に合わせた開口２１４の口径への変更が可能になる。また、複数の開口径の異なる穴部を備えたターレットの場合は、一定間隔でしか開口２１４の口径を変更できないが、例えば、複数の開口径の異なる穴部が最小口径から最大口径まで繋がっているようなターレット（部材）を用いてもよい。それにより、連続した開口２１４の口径の変更が可能になる。

以上より、実施例１と比較して、開口２１４の口径の変更と、開口２１４と対象物１２６の距離の調整と、でそれぞれ別の機構（部材）を用いて行う為、より細かい調整及びそれぞれの駆動パターンが増えうる。したがって、例えば、アスペクト比の大きい深い穴加工などを行う場合等、様々な加工を行う場合に、加工品質が保たれた所望の穴加工を可能とする。

〔物品製造方法に係る実施形態〕
以上に説明した実施例に係るレーザ加工装置は、物品製造方法に使用しうる。当該物品製造方法は、当該レーザ加工装置を用いて対象物（物体）１２６の加工（レーザ加工）を行う第１の加工工程と、当該工程で加工を行われた対象物１２６を処理する工程である第２の加工工程と、を含みうる。当該処理は、例えば、前記レーザ加工とは異なる加工であって、搬送、検査、選別、組立（組付）、および包装のうちの少なくともいずれか１つを含みうる。本実施例の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストのうちの少なくとも１つにおいて有利である。

〔その他の実施形態〕
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０１ レーザ加工装置
１０９ 集光レンズ群
１１１ 鏡筒
１１２ ノズル
１１３ ノズルホルダ
１１４ 開口
１１５ 継手
１１６ チューブ
１１７ 絞り調整機構
１１８ 絞り部
１２４ 制御部
１２５ 集光点
１２６ 対象物

Claims (15)

1. 光源からのレーザ光を対象物に照射するレーザ加工装置であって、
   前記対象物に流体を吹き付けるためのノズルと、
   前記対象物に前記流体を吹き付けるための開口の口径を変更する口径変更手段と、
   前記開口と前記対象物までの距離を調整する距離調整手段と、
   前記口径変更手段による前記口径の変更と、前記距離調整手段による前記距離の調整を連動して制御する制御手段と、
   を有し、
   前記開口を介して前記レーザ光を前記対象物に照射することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記制御手段は、前記レーザ光の焦点位置に合わせて、前記距離の調整と前記口径の変更を連動させることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記制御手段は、前記口径の変更と、前記距離の調整を、前記レーザ光を前記対象物に照射する前に行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
4. 前記制御手段は、前記口径の変更及び前記距離の調整を、前記レーザ光を前記対象物に照射しながら行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
5. 前記制御手段は、前記対象物の材質または厚さの少なくともいずれかの情報に基づいて、前記口径の変更と前記距離の調整を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
6. 前記口径の調整と前記距離の調整とを連動させるための情報を記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
7. 前記記憶手段は、前記対象物の加工メニューに応じて異なる複数の前記情報を記憶することを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
8. 前記口径変更手段は、前記ノズルの形状に基づいて配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
9. 前記口径変更手段は、前記ノズルから照射される前記レーザ光の方向に垂直な方向に変位が可能な少なくとも１つ以上の部材を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
10. 前記口径変更手段は絞りを含み、
    前記開口は前記絞りの開口であることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
11. 前記絞りは、複数の絞り羽根によって前記口径を変更するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のレーザ加工装置。
12. 光源からのレーザ光を照射するとともに、ノズルを通じて対象物に流体を吹き付けて前記対象物を加工するレーザ加工方法であって、
    前記対象物に前記流体を吹き付けるための開口の口径を変更するための口径変更工程と、
    前記開口と前記対象物までの距離を調整する距離調整工程と、
    前記口径変更工程による前記口径の変更と、前記距離調整工程による前記距離の調整を連動して制御する制御工程と、
    前記開口を介して前記レーザ光を前記対象物に照射する照射工程と、を
    有することを特徴とするレーザ加工方法。
13. 前記口径の調整と前記距離の調整とを連動させるための情報を記憶する記憶工程を有することを特徴とする請求項１２に記載のレーザ加工方法。
14. 前記記憶工程は、前記対象物の加工メニューに応じて異なる複数の前記情報を記憶することを特徴とする請求項１３に記載のレーザ加工方法。
15. 請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載のレーザ加工装置を用いて対象物のレーザ加工を行う第１の加工工程と、
    前記第１の加工工程で加工が行われた前記対象物に対して前記第１の加工工程とは異なる第２の加工を行う第２の加工工程と、を含み、
    前記第２の加工工程による加工を経た前記対象物から物品を得ることを特徴とする物品の製造方法。
    
    

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