JP6287826B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工装置の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を照射してワーク表面に加工を施すレーザ加工装置等に関するものである。

従来、レーザ加工装置は、ワークに対して、レーザ光を照射して加工を施すように構成されており、加工領域に配置されたワーク上の任意の位置となるように、出射されたレーザ光を順次走査し、文字や記号等を描くような加工を施している。

そして、加工対象物としてのワークは、平面状（例えば、Ｘ軸及びＹ軸方向に延びる平面）に形成された加工面を有するものに限られず、前記平面に対して垂直な方向（例えば、Ｚ軸方向）における位置が変化する曲面を加工面に有するものも含まれる。

従って、このようなレーザ加工装置においては、ワークに対して正しく加工を行うため、レーザ光による加工に先立って、ワークの位置調整作業を行う必要があり、レーザ光走査系で走査可能な加工領域における所定位置にワークを配置すると共に、レーザ光の焦点位置にワーク基準面（例えば、ワーク表面）が位置するように調整する必要がある。

この点に鑑みてなされた発明として、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載のレーザ加工装置は、レーザ光による加工に先立って、加工領域に対して光学的標識を表示するように構成されており、光学的標識を基準にすることで、加工領域におけるワークと、レーザ光出射部との位置関係を所定位置に調整している。又、当該レーザ加工装置では、ワーク表面に垂直方向（Ｚ方向）への変位がある場合には、レーザ光によって加工される加工点毎に、垂直方向に関して、レーザ光の焦点距離とワーク表面との位置関係の調整を行うように構成されている。

特開２０１２−１５７８６７号公報

しかしながら、ワーク表面に垂直方向（Ｚ方向）への変位がある場合に、特許文献１記載のレーザ加工装置のように、垂直方向に関して、レーザ光の焦点距離とワーク表面との位置関係の調整を、加工点毎に実行する構成を採用すると、位置関係の調整工程が多くなる為、レーザ加工装置による加工に関する利便性を低下させてしまうという問題点があった。

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ光を照射してワーク表面に加工を施すレーザ加工装置等に関し、曲面を有するワークを加工する際の利便性を高め得るレーザ加工装置等を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の一側面に係るレーザ加工装置は、ワークを加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部と、前記走査部により走査されたレーザ光を収束し、その焦点からなる面を平面状の焦点面とすると共に、前記焦点面上における前記レーザ光の走査速度が一定になるように補正する光学部と、平面状の加工領域に対して前記レーザ光を走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを描画する為のガイド光を出射するガイド光出射部と、前記レーザ光の焦点位置を示すポインタ光を出射するポインタ光出射部と、前記レーザ光による加工の対象となる円柱状のワークに対して、該円柱状のワークの直径および軸方向の長さの情報の入力を受け付けるワーク形状受付手段と、前記ワーク形状受付手段によって受け付けた前記情報に基づいて、前記円柱状のワークの軸に対応するガイド表示を含むガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定するガイドパターン決定手段と、前記ガイドパターン決定手段によって決定されたガイドパターンを、前記ガイド光によって前記加工領域に描画するように、前記ガイド光出射部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、レーザ光出射部と、走査部と、光学部と、ガイド光出射部と、ポインタ光出射部と、ワーク形状受付手段と、判断手段と、ガイドパターン決定手段と、制御部と、を有し、走査部による走査及び光学部を用いることによって、レーザ光出射部からのレーザ光でワーク表面に加工を施すことができる。そして、当該レーザ加工装置によれば、前記ワーク形状受付手段が受け付けた前記ワークの形状に関する情報に基づいて、ワークに曲面があると判断された場合に、前記ワーク形状受付手段によって受け付けたワークの形状に基づくガイドパターンが、前記ガイド光によって前記加工領域に描画される。この結果、当該レーザ加工装置においては、ワークの形状に対応するガイドパターンを用いて、加工領域におけるワークの配置及びレーザ光の焦点面の調整を適切に行うことができ、もって、調整工程の頻度を低減して、曲面を有するワークを加工する際の利便性を高め得る。

当該レーザ加工装置によれば、ワークが前記曲面を有し、且つ、前記軸対称判断手段によって前記曲面が軸対称であると判断された場合には、前記曲面の軸に対応するガイド表示を含むガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定する為、ガイド表示を含むガイドパターンが前記ガイド光によって前記加工領域に描画される。従って、当該レーザ加工装置においては、ガイドパターンのガイド表示と、ワークにおける曲面の軸とを合わせることで、加工領域におけるワークを適切に配置できると同時に、レーザ光の焦点面の調整を適切に行うことができる。この結果、当該レーザ加工装置によれば、レーザ光の焦点とワーク表面との位置関係の調整頻度を低減して、曲面を有するワークを加工する際の利便性を高め得る。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項１記載のレーザ加工装置であって、前記ガイドパターン決定手段は、前記円柱状のワークの直径の情報が入力された場合、該直径に対応する補助ガイド表示を含むガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定することを特徴とする。

当該レーザ加工装置によれば、前記ワークの曲面における外縁の位置を示す情報が入力された場合、補助ガイド表示を含むガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定する為、ガイド表示及び補助ガイド表示を含むガイドパターンが前記ガイド光によって前記加工領域に描画される。従って、当該レーザ加工装置においては、ガイドパターンのガイド表示と、ワークにおける曲面の軸とを合わせると同時に、ガイドパターンの補助ガイド表示と、ワークにおける曲面の外縁とを合わせることで、加工領域におけるワークを、適切な位置に高い精度で配置することができると同時に、レーザ光の焦点面の調整を適切に行い得る。この結果、当該レーザ加工装置によれば、レーザ光の焦点とワーク表面との位置関係の調整頻度を低減して、曲面を有するワークを加工する際の利便性を高め得る。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項２記載のレーザ加工装置であって、前記円柱状のワークの直径の位置に対する前記補助ガイド表示のずらし量の入力を受け付けるずらし量受付手段を有し、前記ガイドパターン決定手段は、前記ずらし量受付手段により受け付けた前記ずらし量に基づいて、前記円柱状のワークの直径の位置を基準として、前記補助ガイド表示の位置を変更したガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、ずらし量受付手段を有しており、ガイド表示及び補助ガイド表示を含むガイドパターンを前記ガイド光によって前記加工領域に描画する際に、前記ずらし量受付手段により受け付けたずらし量に基づいて、前記曲面における外縁に対応する位置を基準として、前記補助ガイド表示の位置を変更して描画する。従って、当該レーザ加工装置においては、ガイドパターンのガイド表示と、ワークにおける曲面の軸とを合わせると同時に、ガイドパターンの補助ガイド表示と、ワークにおける曲面の外縁との位置関係を合わせることで、加工領域におけるワークを、適切な位置に高い精度で配置することができる。この時、補助ガイド表示は、ワークの曲面における外縁から、ずらし量の分だけずれた位置に描画されているので、外縁と描画位置を一致させた場合に比べて両者を明確に区別することができ、曲面を有するワークを加工する際の位置調整に関する利便性を高め得る。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項２又は請求項３に記載のレーザ加工装置であって、前記円柱状のワークに対する前記レーザ光の前記焦点面の位置であるデフォーカスに関する情報の入力を受け付けるデフォーカス情報受付手段を有し、前記ガイドパターン決定手段は、前記デフォーカス情報受付手段によって受け付けたデフォーカスに関する情報に基づいて、前記補助ガイド表示の位置を変更したガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、デフォーカス情報受付手段を有しており、ガイド表示及び補助ガイド表示を含むガイドパターンを前記ガイド光によって前記加工領域に描画する際に、デフォーカス情報受付手段によって受け付けたデフォーカスに関する情報に基づいて、前記補助ガイド表示の位置を変更して描画する。従って、当該レーザ加工装置によれば、ガイドパターンのガイド表示と、ワークにおける曲面の軸とを合わせると同時に、ガイドパターンの補助ガイド表示と、ワークにおける曲面の外縁との位置関係を合わせることで、加工領域におけるワークを、レーザ光のデフォーカスを考慮した適切な位置に高い精度で配置することができ、曲面を有するワークを加工する際の位置調整に関する利便性を高め得る。

本発明の他の側面に係るレーザ加工装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のレーザ加工装置であって、前記加工領域に鉛直な方向に関し、前記円柱状のワークの曲面と、前記レーザ光の焦平面との位置関係を調整する旨を示す調整指示の入力を受け付ける調整指示受付手段と、前記調整指示受付手段によって前記調整指示の入力を受け付けた場合に、前記加工領域における原点に対して前記ガイド光及び前記ポインタ光を出射するように前記ガイド光出射部及び前記ポインタ光出射部を制御する出射制御手段と、前記加工領域に鉛直な方向に関し、前記円柱状のワークの曲面と、前記レーザ光の焦平面との位置関係の調整を完了したことを示す完了指示の入力を受け付ける完了指示受付手段と、を有し、前記制御部は、前記完了指示受付手段によって前記完了指示の入力を受け付けた場合に、前記加工領域に水平方向に関する所望の位置に、前記ガイドパターン決定手段により決定されたガイドパターンを描画するように、前記ガイド光出射部を制御することを特徴とする。

当該レーザ加工装置は、調整指示受付手段と、出射制御手段と、完了指示受付手段と、を有し、前記ワークの曲面と前記レーザ光の焦平面との位置関係の調整を完了したことを示す完了指示の入力を受け付けた場合に、前記加工領域に水平方向に関する所望の位置に、前記ガイドパターン決定手段により決定されたガイドパターンを描画するように、前記ガイド光出射部を制御する。従って、当該レーザ加工装置によれば、前記ワークの曲面と前記レーザ光の焦平面との位置関係を適切な状態としつつ、前記加工領域の水平方向に関して、所望の位置に高い精度でワークを配置することができ、曲面を有するワークを加工する際の位置調整に関する利便性を高め得る。

本発明の一側面に係るレーザ加工装置の制御プログラムは、ワークを加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部と、前記走査部により走査されたレーザ光を収束し、その焦点からなる面を平面状の焦点面とすると共に、前記焦点面上における前記レーザ光の走査速度が一定になるように補正する光学部と、平面状の加工領域に対して前記レーザ光を走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを描画する為のガイド光を出射するガイド光出射部と、前記レーザ光の焦点位置を示すポインタ光を出射するポインタ光出射部と、制御部を有するレーザ加工装置を、前記レーザ光による加工の対象となる円柱状のワークに対して、該円柱状のワークの直径および軸方向の長さの情報の入力を受け付けるワーク形状受付手段と、前記ワーク形状受付手段によって受け付けた前記情報に基づいて、前記円柱状のワークの軸に対応するガイド表示を含むガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定するガイドパターン決定手段と、前記ガイドパターン決定手段によって決定されたガイドパターンを、前記ガイド光によって前記加工領域に描画するように、前記ガイド光出射部を制御するガイド光制御手段として機能させることを特徴とする。

当該レーザ加工装置の制御プログラムは、レーザ光出射部と、走査部と、光学部と、ガイド光出射部と、ポインタ光出射部と、制御部を有するレーザ加工装置に実行させることによって、前記請求項１記載のレーザ加工装置と同様の効果を生じさせることができる。

本実施形態に関するレーザ加工システムの概略構成を示す説明図である。 本実施形態に関するレーザ加工装置本体部を示す外観斜視図である。 レーザ加工装置におけるレーザヘッド部の構成を示す平面図である。 レーザ加工システムの制御系を示すブロック図である。 本実施形態に関する曲面描画処理プログラムのフローチャートである。 円柱状ワークの一例を示す説明図である。 ワーク情報入力ウィンドウの一例を示す説明図である。 ガイドパターン生成処理プログラムのフローチャートである。 ガイドパターンの表示例を示す説明図である。 デフォーカスと補助ガイド線の位置関係に関する説明図である。 Ｚ方向調整処理プログラムのフローチャートである。 原点に対する円柱状ワークの位置調整に関する説明図である。 円柱状ワークのＺ方向に関する位置調整を示す説明図である。 ＸＹ方向調整処理プログラムのフローチャートである。 描画位置に対する円柱状ワークの位置調整に関する説明図である。 本発明によって描画可能なワークの一例を示す説明図である。

以下、本発明に関するレーザ加工装置を、レーザ加工装置１を含むレーザ加工システム１００として具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（レーザ加工システム１００の概略構成）
先ず、本実施形態に関するレーザ加工システム１００の概略構成について、図１を参照しつつ詳細に説明する。レーザ加工システム１００は、レーザ加工装置１と、ＰＣ７を有しており、ＰＣ７によって作成された描画データに従って、レーザ加工装置１を制御することで、加工対象物（例えば、ワークＷ）の表面上に対して、レーザ光Ｌを２次元走査してマーキング加工を行うように構成されている。

（レーザ加工装置の概略構成）
次に、レーザ加工システム１００を構成するレーザ加工装置１の概略構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に関するレーザ加工装置１は、レーザ加工装置本体部２と、レーザコントローラ５と、電源ユニット６により構成されている。

レーザ加工装置本体部２は、加工対象物（例えば、ワークＷや円柱状ワークＷＣ等）に対して、レーザ光Ｌを照射し、当該レーザ光Ｌを２次元走査して、加工対象物の表面上にマーキング加工を行う。レーザコントローラ５は、コンピュータで構成され、ＰＣ７と双方向通信可能に接続されると共に、レーザ加工装置本体部２及び電源ユニット６と電気的に接続されている。ＰＣ７は、パーソナルコンピュータによって構成されており、加工対象物表面にマーキング加工を行う際の描画データの作成や、後述する円柱状ワークＷＣの位置調整を補助する際等に用いられる。そして、レーザコントローラ５は、ＰＣ７から送信された描画データ、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工装置本体部２及び電源ユニット６を駆動制御する。尚、円柱状ワークＷＣは、加工対象物であるワークＷの一例に該当し、図７等に示すように円柱状に形成されているものを意味する。

尚、図１は、レーザ加工システム１００及びレーザ加工装置１の概略構成を示すものであるため、レーザ加工装置本体部２を模式的に示している。従って、当該レーザ加工装置本体部２の具体的な構成については、後述する。

（レーザ加工装置本体部２の概略構成）
次に、レーザ加工装置本体部２の概略構成について、図１、図２に基づいて説明する。尚、レーザ加工装置本体部２の説明において、図１の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザ加工装置本体部２の前方向、後方向、上方向、下方向である。従って、レーザ発振器２１のレーザ光Ｌの出射方向が前方向である。本体ベース１１及びレーザ光Ｌに対して垂直な方向が上下方向である。そして、レーザ加工装置本体部２の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザ加工装置本体部２の左右方向である。

レーザ加工装置本体部２は、レーザ光Ｌと可視レーザ光Ｍをｆθレンズ２０から同軸上に出射するレーザヘッド部３と、レーザヘッド部３が上面に固定される略箱体状の加工容器４とから構成されている（図２、図３参照）。

図３に示すように、レーザヘッド部３は、本体ベース１１と、レーザ光Ｌを出射するレーザ発振ユニット１２と、光シャッター部１３と、光ダンパー１４と、ハーフミラー１５と、ガイド光部１６と、反射ミラー１７と、光センサ１８と、ガルバノスキャナ１９と、ｆθレンズ２０等から構成され、略直方体形状の筐体カバー３Ａ（図２参照）で覆われている。

レーザ発振ユニット１２は、レーザ発振器２１と、ビームエキスパンダ２２と、取付台２３とから構成されている。レーザ発振器２１は、ファイバコネクタと、集光レンズと、反射鏡と、レーザ媒質と、受動Ｑスイッチと、出力カプラーと、ウィンドウとをケーシング内に有している。ファイバコネクタには、光ファイバＦが接続されており、電源ユニット６を構成する励起用半導体レーザ部４０から出射された励起光が、光ファイバＦを介して入射される。

集光レンズは、ファイバコネクタから入射された励起光を集光する。反射鏡は、集光レンズによって集光された励起光を透過すると共に、レーザ媒質から出射されたレーザ光を高効率で反射する。レーザ媒質は、励起用半導体レーザ部４０から出射された励起光によって励起されてレーザ光を発振する。レーザ媒質としては、例えば、レーザ活性イオンとしてネオジウム（Ｎｄ）が添加されたネオジウム添加ガドリニウムバナデイト（Ｎｄ：ＧｄＶＯ４）結晶や、ネオジウム添加イットリウムバナデイト（Ｎｄ：ＹＶＯ４）結晶や、ネオジウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）結晶等を用いることができる。

受動Ｑスイッチは、内部に蓄えられた光エネルギーが或る一定値を超えたとき、透過率が８０％〜９０％になるという性質持った結晶である。従って、受動Ｑスイッチは、レーザ媒質によって発振されたレーザ光をパルス状のパルスレーザとして発振するＱスイッチとして機能する。受動Ｑスイッチとしては、例えば、クローム添加ＹＡＧ（Ｃｒ：ＹＡＧ）結晶やＣｒ：ＭｇＳｉＯ４結晶等を用いることができる。

出力カプラーは、反射鏡とレーザ共振器を構成する。出力カプラーは、例えば、表面に誘電体多層膜をコーティングした凹面鏡により構成された部分反射鏡で、波長１０６３ｎｍでの反射率は、８０％〜９５％である。ウィンドウは、合成石英等から形成され、出力カプラーから出射されたレーザ光を外部へ透過させる。従って、レーザ発振器２１は、受動Ｑスイッチを介してパルスレーザを発振し、ワークＷ表面にマーキング加工を行うためのレーザ光Ｌとして、パルスレーザを出力する。

ビームエキスパンダ２２は、レーザ光Ｌのビーム径を変更するものであり、レーザ発振器２１と同軸に設けられている。取付台２３は、レーザ発振器２１がレーザ光Ｌの光軸を調整可能に取り付けられ、本体ベース１１の前後方向中央位置よりも後側の上面に対して、各取付ネジ２５によって固定されている。

光シャッター部１３は、シャッターモータ２６と、平板状のシャッター２７とから構成されている。シャッターモータ２６は、ステッピングモータ等で構成されている。シャッター２７は、シャッターモータ２６のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。シャッター２７は、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路を遮る位置に回転した際には、レーザ光Ｌを光シャッター部１３に対して右方向に設けられた光ダンパー１４へ反射する。一方、シャッター２７がビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌの光路上に位置しないように回転した場合には、ビームエキスパンダ２２から出射されたレーザ光Ｌは、光シャッター部１３の前側に配置されたハーフミラー１５に入射する。

光ダンパー１４は、シャッター２７で反射されたレーザ光Ｌを吸収する。尚、光ダンパー１４の発熱は、本体ベース１１に熱伝導されて冷却される。ハーフミラー１５は、レーザ光Ｌの光路に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置される。ハーフミラー１５は、後側から入射されたレーザ光Ｌのほぼ全部を透過する。又、ハーフミラー１５は、後側から入射されたレーザ光Ｌの一部を、４５度の反射角で反射ミラー１７へ反射する。反射ミラー１７は、ハーフミラー１５のレーザ光Ｌが入射される後側面の略中央位置に対して左方向に配置される。

ガイド光部１６は、可視レーザ光として、例えば、赤色レーザ光を出射する可視半導体レーザ２８と、可視半導体レーザ２８から出射された可視レーザ光Ｍを平行光に収束するレンズ群（図示せず）とから構成されている。可視レーザ光Ｍは、レーザ発振器２１から出射されるレーザ光Ｌと異なる波長である。ガイド光部１６は、ハーフミラー１５のレーザ光Ｌが出射される略中央位置に対して右方向に配置されている。この結果、可視レーザ光Ｍは、ハーフミラー１５のレーザ光Ｌが出射される略中央位置において、ハーフミラー１５の前側面にあたる反射面に対して４５度の入射角で入射され、４５度の反射角でレーザ光Ｌの光路上に反射される。即ち、可視半導体レーザ２８は、可視レーザ光Ｍをレーザ光Ｌの光路上に出射する。

反射ミラー１７は、レーザ光Ｌの光路に対して平行な前後方向に対して斜め左下方向に４５度の角度を形成するように配置され、ハーフミラー１５の後側面において反射されたレーザ光Ｌの一部が、反射面の略中央位置に対して４５度の入射角で入射される。そして、反射ミラー１７は、反射面に対して４５度の入射角で入射されたレーザ光Ｌを、４５度の反射角で前側方向へ反射する。

光センサ１８は、レーザ光Ｌの発光強度を検出するフォトディテクタ等で構成され、反射ミラー１７のレーザ光Ｌが反射される略中央位置に対して、図３中、前側方向に配置されている。この結果、光センサ１８は、反射ミラー１７で反射されたレーザ光Ｌが入射され、この入射されたレーザ光Ｌの発光強度を検出する。従って、光センサ１８を介してレーザ発振器２１から出力されるレーザ光Ｌの発光強度を検出することができる。

ガルバノスキャナ１９は、本体ベース１１の前側端部に形成された貫通孔２９の上側に取り付けられ、レーザ発振ユニット１２から出射されたレーザ光Ｌと、ハーフミラー１５で反射された可視レーザ光Ｍとを下方へ２次元走査する。ガルバノスキャナ１９は、ガルバノＸ軸モータ３１と、ガルバノＹ軸モータ３２と、本体部３３により構成されており、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２は、それぞれのモータ軸が互いに直交するように外側からそれぞれの取付孔に嵌入されて本体部３３に取り付けられている。従って、当該ガルバノスキャナ１９においては、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーが内側で互いに対向している。そして、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラーを回転させることによって、レーザ光Ｌと可視レーザ光Ｍとを下方へ２次元走査する。この２次元走査方向は、前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）である。

ｆθレンズ２０は、下方に配置された加工対象物（ワークＷ、円柱状ワークＷＣ等）の表面に対して、ガルバノスキャナ１９によって２次元走査されたレーザ光Ｌと可視レーザ光Ｍとを同軸に集光する。そして、当該ｆθレンズ２０は、レーザ光Ｌや可視レーザ光Ｍ等を収束した焦点を、平面状の焦点面とすると共に、レーザ光Ｌや可視レーザ光Ｍの走査速度が一定になるように補正する。従って、ガルバノＸ軸モータ３１、ガルバノＹ軸モータ３２の回転を制御することによって、レーザ光Ｌと可視レーザ光Ｍが、ワークＷ表面上において、所望の加工パターンで前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）に２次元走査される。

次に、加工容器４の概略構成について、図２に基づいて説明する。図２に示すように、加工容器４は、前面側が開放された略箱体状の本体箱部３５と、本体箱部３５の前面側を覆う観音開きの各扉３６と、ワークＷを配置する為の加工台等から構成されている。当該加工台は、加工容器４の本体箱部３５内部において、上下方向（即ち、Ｚ方向）へ移動可能に配設されており、当該レーザ加工装置１は、レーザコントローラ５を介して、当該加工台の移動を制御することによって、加工台上に設置されたワークＷに対する焦点位置を調整し得る。本体箱部３５と各扉３６は、ワークＷ上で反射されたレーザ光Ｌを遮光する鉄やステンレス等の材料で形成されている。

本体箱部３５は、レーザヘッド部３が設置される略矩形状の上面板部３５Ａと、奥側壁面部を形成する矩形状の背面板部３５Ｂと、左右側壁部を形成する矩形状の各側面板部３５Ｃと、四角枠状に形成された底面部３５Ｄとから構成されている。底面部３５Ｄは、各側面板部３５Ｃよりも前方に、例えば、約３０ｃｍ突出するように配置される。従って、本体箱部３５は、本体箱部３５の前面側であって、前方に突出した底面部３５Ｄの上側に、開口部を有している。

各扉３６は、本体箱部３５前面側の開口部を左右対称に覆うと共に、各蝶番を介して、各側面板部３５Ｃの前側縁部を回動軸として、それぞれ左右方向外側へ中心角度約１８０度回動する観音開きに取り付けられる。各扉３６の前側上端部には、略コの字形の把手３６Ａが取り付けられている。各把手３６Ａの下側には、それぞれ一対の四角形状の透孔３６Ｂが上下に隣接して形成されている。各一対の透孔３６Ｂは、透明なガラスやアクリル板等で形成されて可視光を透過する透過板によって閉塞されている。

そして、加工容器４は、本体箱部３５の底面部３５Ｄの下面の四隅に、脚部材３７を有している。従って、レーザヘッド部３及び加工容器４は、これら脚部材３７を介して床等の上に配置される。又、左右両側の側面板部３５Ｃにおける上端部には、把持部材３８が、それぞれ、前後方向略中央部に嵌め込まれており、把持部材３８は、横長四角形に開口されて内側に窪んでいる。従って、ユーザは、各把持部材３８を持ってレーザヘッド部３及び加工容器４を運搬することができる。

そして、加工容器４における本体箱部３５内部には、ポインタ光出射部３９が配設されており、ｆθレンズ２０によって収束されたレーザ光Ｌの焦点位置に向かって、ポインタ光Ｐを出射する。当該ポインタ光出射部３９は、本体箱部３５内部の上方において、加工台のある下方に傾くように配設されており、加工台に対して規定されたＸＹ方向の原点と、レーザ光Ｌの焦点が一致する点においてレーザ光Ｌと交差するように、ポインタ光Ｐを出射する（図１等参照）。

（電源ユニットの概略構成）
次に、レーザ加工装置１における電源ユニット６の概略構成について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、電源ユニット６は、励起用半導体レーザ部４０と、レーザドライバ５１と、電源部５２と、冷却ユニット５３とを、ケーシング５５内に有している。電源部５２は、励起用半導体レーザ部４０を駆動する駆動電流を、レーザドライバ５１を介して励起用半導体レーザ部４０に供給する。レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５から入力される駆動情報に基づいて、励起用半導体レーザ部４０を直流駆動する。

励起用半導体レーザ部４０は、光ファイバＦによってレーザ発振器２１に光学的に接続されている。励起用半導体レーザ部４０は、レーザドライバ５１から入力されるパルス状の駆動電流に対して、レーザ光を発生する閾値電流を超えた電流値に比例した出力の波長のレーザ光である励起光を、光ファイバＦ内に出射する。従って、レーザ発振器２１には、励起用半導体レーザ部４０からの励起光が光ファイバＦを介して入射される。励起用半導体レーザ部４０には、例えば、ＧａＡｓを用いたバー型半導体レーザを用いることができる。

冷却ユニット５３は、電源部５２及び励起用半導体レーザ部４０を、所定の温度範囲内に調整する為のユニットであり、例えば、電子冷却方式により冷却することで、励起用半導体レーザ部４０の温度制御を行っており、励起用半導体レーザ部４０の発振波長を微調整する。尚、冷却ユニット５３は、水冷式の冷却ユニットや、空冷式の冷却ユニット等を用いるようにしてもよい。

（レーザ加工システム１００の制御系）
次に、レーザ加工システム１００を構成するレーザ加工装置１の制御系構成について、図面を参照しつつ説明する。図４に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ加工装置１の全体を制御するレーザコントローラ５と、レーザドライバ５１と、ガルバノコントローラ５６と、ガルバノドライバ５７と、可視光レーザドライバ５８と、等を有して構成されている。レーザコントローラ５には、レーザドライバ５１と、ガルバノコントローラ５６と、光センサ１８と、可視光レーザドライバ５８等が電気的に接続されている。

レーザコントローラ５は、レーザ加工装置１の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、時間を計測するタイマ６４等を備えている。又、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、ＲＯＭ６３、タイマ６４は、バス線（図示せず）により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。

ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１により演算された各種の演算結果や描画パターンのＸＹ座標データ等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ６３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、ＰＣ７から送信された描画データに基づいて描画パターンのＸＹ座標データを算出してＲＡＭ６２に記憶する等の各種プログラムが記憶されている。ＲＯＭ６３には、フォントの種類別に、直線と楕円弧とで構成された各文字のフォントの始点、終点、焦点、曲率等のデータが記憶されている。

そして、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６３に記憶されている各種の制御プログラムに基づいて各種の演算及び制御を行なうものである。例えば、ＣＰＵ６１は、ＰＣ７から入力された描画データに基づいて算出した描画パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等をガルバノコントローラ５６に出力する。又、ＣＰＵ６１は、ＰＣ７から入力された描画データに基づいて設定した励起用半導体レーザ部４０の励起光出力、励起光の出力期間等の励起用半導体レーザ部４０の駆動情報をレーザドライバ５１に出力する。又、ＣＰＵ６１は、描画パターンのＸＹ座標データ、ガルバノスキャナ１９のＯＮ・ＯＦＦを指示する制御信号等をガルバノコントローラ５６に出力する。

レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５から入力された励起用半導体レーザ部４０の励起光出力、励起光の出力期間等のレーザ駆動情報等に基づいて、励起用半導体レーザ部４０を駆動制御する。具体的には、レーザドライバ５１は、レーザコントローラ５から入力されたレーザ駆動情報の励起光出力に比例した電流値のパルス状の駆動電流を発生し、レーザ駆動情報の励起光の出力期間に基づく期間、励起用半導体レーザ部４０に出力する。これにより、励起用半導体レーザ部４０は、励起光出力に対応する強度の励起光を出力期間の間、光ファイバＦ内に出射する。

ガルバノコントローラ５６は、レーザコントローラ５から入力された描画パターンのＸＹ座標データ、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ５７へ出力する。

ガルバノドライバ５７は、ガルバノコントローラ５６から入力された駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、レーザ光Ｌを２次元走査する。

可視光レーザドライバ５８は、レーザコントローラ５から出力される制御信号に基づいて、可視半導体レーザ２８を含むガイド光部１６の制御を行い、例えば、制御信号に基づいて、可視半導体レーザ２８から出射される可視レーザ光Ｍの光量を制御する。ポインタ光ドライバ５９は、レーザコントローラ５から出力される制御信号に基づいて、加工容器４における本体箱部３５内部に配設されたポインタ光出射部３９の制御を行い、ポインタ光Ｐの出射制御を行う。

図１、図４に示すように、レーザコントローラ５には、ＰＣ７が双方向通信可能に接続されており、ＰＣ７から送信された加工内容を示す描画データ、レーザ加工装置本体部２の制御パラメータ、ユーザからの各種指示情報等を受信可能に構成されている。

（ＰＣの制御系）
続いて、レーザ加工システム１００を構成するＰＣ７の制御系構成について、図面を参照しつつ説明する。図４に示すように、ＰＣ７は、ＰＣ７の全体を制御する制御部７０と、マウスやキーボード等から構成される入力操作部７６と、液晶ディスプレイ７７と、ＣＤ−ＲＯＭ７９に対する各種データ、プログラム等の書き込み及び読み込みを行うためのＣＤ−Ｒ／Ｗ７８等から構成されている。

制御部７０は、ＰＣ７の全体の制御を行う演算装置及び制御装置としてのＣＰＵ７１と、ＲＡＭ７２と、ＲＯＭ７３と、時間を計測するタイマ７４と、ＨＤＤ７５等を備えている。又、ＣＰＵ７１と、ＲＡＭ７２と、ＲＯＭ７３と、タイマ７４は、バス線（図示せず）により相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。又、ＣＰＵ７１とＨＤＤ７５は、入出力インターフェース（図示せず）を介して接続され、相互にデータのやり取りが行われる。

ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１により演算された各種の演算結果等を一時的に記憶させておくためのものである。ＲＯＭ７３は、各種の制御プログラムやデータテーブルを記憶させておくものである。

そして、ＨＤＤ７５は、各種アプリケーションソフトウェアのプログラム、各種データファイルを記憶する記憶装置であり、本実施形態においては、曲面を有するワークＷの一例である円柱状ワークＷＣをレーザ光Ｌで加工する為の曲面描画処理プログラム（図５参照）や、当該曲面描画処理プログラムにおける各サブルーチン（図８、図１１、図１４参照）を記憶している。

そして、ＣＤ−Ｒ／Ｗ７８は、アプリケーションプログラム、各種データテーブル等のデータ群を、ＣＤ−ＲＯＭ７９から読み込む、又は、ＣＤ−ＲＯＭ７９に対して書き込む。即ち、ＰＣ７は、ＣＤ−Ｒ／Ｗ７８を介して、曲面描画処理プログラム（図５参照）や、各種サブルーチン（図８、図１１、図１４参照）をＣＤ−ＲＯＭ７９から読み込み、ＨＤＤ７５に格納する。

尚、曲面描画処理プログラム（図５参照）や、当該曲面描画処理プログラムにおける各サブルーチン（図８、図１１、図１４参照）は、ＲＯＭ７３に記憶されていても良いし、ＣＤ−ＲＯＭ７９等の記憶媒体から読み込まれても良い。又、インターネット等のネットワーク（図示せず）を介して、ダウンロードされてもよい。

そして、ＰＣ７には、入出力インターフェース（図示せず）を介して、マウスやキーボード等から構成される入力操作部７６と、液晶ディスプレイ７７等が電気的に接続されている。従って、ＰＣ７は、入力操作部７６や、液晶ディスプレイ７７を用いて、円柱状ワークＷＣにおける曲面に対して、レーザ光Ｌによる描画を行う際の各種設定を行う際に利用される。

（曲面描画処理プログラム）
続いて、ＰＣ７において実行される曲面描画処理プログラムの処理内容について、図５〜図１５を参照しつつ詳細に説明する。当該曲面描画処理プログラムは、加工対象物であるワークＷの内、加工台平面に垂直なＺ方向に突出又は陥没する曲面に対してレーザ加工を施す際に、当該ワークＷ及びレーザ光Ｌの焦点位置の位置調整等を行う為のアプリケーションプログラムであり、ＣＰＵ７１によって実行される。本実施形態においては、Ｚ方向に突出又は陥没する曲面を有するワークＷの一例として円柱状ワークＷＣを挙げ、当該円柱状ワークＷＣの曲面に対して、レーザ加工を施す場合について説明する。

（円柱状ワークの構成）
ここで、Ｚ方向に突出又は陥没する曲面を有するワークＷの一例である円柱状ワークＷＣについて、図６を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態に関する円柱状ワークＷＣは、図６に示すように、或る中心軸を中心として、所定サイズの長方形を回転させることで得られる円柱状を為しており、円柱状ワークＷＣの曲面における所定範囲に対して、レーザ光Ｌによる加工が施される。そして、本実施形態においては、当該円柱状ワークＷＣの直径を「ワーク直径ＤＷ」といい、円柱状ワークＷＣにおける曲面の外縁の位置を示す。そして、円柱状ワークＷＣにおける中心軸の長さを「中心軸長ＤＬ」という。

（ワーク情報入力ウィンドウの構成）
そして、ＰＣ７において、曲面描画処理プログラムが実行される場合、液晶ディスプレイ７７には、図７に示すワーク情報入力ウィンドウ８０が表示される。ユーザは、入力操作部７６を用いて、当該ワーク情報入力ウィンドウ８０に対する種々の入力操作を行うことで、円柱状ワークＷＣに対するレーザ加工に関する種々の設定を行う。

図７に示すように、ワーク情報入力ウィンドウ８０は、曲面描画設定部８１と、外縁情報受付部８２と、中心軸長受付部８３と、デフォーカス情報受付部８４と、補助軸設定部８５と、設定完了ボタン８６と、キャンセルボタン８７を有している。

曲面描画設定部８１は、「曲面描画モード」という文字列とチェックボックスによって構成されており、当該チェックボックスには、入力操作部７６を用いた操作によって、チェックマークの有無が切り換わるように構成されている。従って、曲面描画設定部８１に対する操作に応じて、円柱状ワークＷＣの曲面に対してレーザ加工を行う曲面描画モードであるか否かが切り換えられる。

外縁情報受付部８２は、ワークＷの曲面における外縁の位置を示す外縁情報の入力を受け付ける。本実施形態では、外縁情報としてワーク直径ＤＷの数値が、入力操作部７６を用いたユーザの操作によって入力される。

中心軸長受付部８３は、円柱状ワークＷＣの中心軸の長さである中心軸長ＤＬの入力を受け付ける。当該中心軸長受付部８３に対して入力される中心軸長ＤＬは、ワークＷの曲面（即ち、円柱状ワークＷＣの曲面）が軸対称であること、及び円柱状ワークＷＣの軸方向長さを示す。そして、デフォーカス情報受付部８４は、ワークＷ（円柱状ワークＷＣ）に対するレーザ光Ｌの焦点面の位置を示すデフォーカス情報の入力を受け付ける。

補助軸設定部８５は、変位幅受付部８５Ａと、クロス角度受付部８５Ｂとを有しており、後述するガイドパターンＧの一部を構成する補助軸ＬＢの表示位置を変更する為の入力を受け付ける。尚、ガイドパターンＧは、本体箱部３５内の加工台上における円柱状ワークＷＣの位置を調整するための基準となる表示であり、可視レーザ光Ｍによって加工台上に描画される。そして、補助軸ＬＢは、当該ガイドパターンＧにおいて、円柱状ワークＷＣの軸心を示す中心軸ＬＡを基準として、当該円柱状ワークＷＣの外縁の位置を示す（図９参照）。

変位幅受付部８５Ａは、ガイドパターンＧにおいて、中心軸ＬＡと平行に伸びるように配置された補助軸ＬＢの位置を変更する際の操作を受け付ける。補助軸ＬＢは、外縁情報に基づいて特定される円柱状ワークＷＣのワーク直径ＤＷに相当する位置に表示され、当該変位幅受付部８５Ａで受け付けた数値に応じて、ガイドパターンＧの中心軸ＬＡに対して近接・離間するように変更される（図９（Ａ）、図９（Ｂ）参照）。そして、クロス角度受付部８５Ｂは、ガイドパターンＧにおいて、中心軸ＬＡと交差するように配置された補助軸ＬＢの位置を変更する際の操作を受け付ける。当該クロス角度受付部８５Ｂで入力されるクロス角度は、２本の補助軸ＬＢの交差角度を示す。

設定完了ボタン８６は、ワーク情報入力ウィンドウ８０における各設定部に対する入力を完了する際の操作に用いられる。当該設定完了ボタン８６が入力操作された場合、ＣＰＵ７１は、ワーク情報入力ウィンドウ８０の各設定部で受け付けた条件に従って、ガイドパターンＧを生成する。そして、キャンセルボタン８７は、ワーク情報入力ウィンドウ８０の各設定部で受け付けた条件を取り消し、当該各設定部に対する入力を再度やり直す際に操作される。

（曲面描画処理プログラムの処理内容）
図５に示すように、データ作成処理プログラムの実行を開始すると、ＣＰＵ７１は、先ず、液晶ディスプレイ７７上に表示されたワーク情報入力ウィンドウ８０の曲面描画設定部８１に対する操作を受け付けたか否かにより、曲面描画モードであるか否かを判断する（Ｓ１）。曲面描画モードとは、加工台平面に垂直なＺ方向に対して突出若しくは陥没する曲面に、レーザ光Ｌによって文字や記号等を描画するモードを意味し、本実施形態においては、入力操作部７６を用いて所定の操作が行われ、曲面描画設定部８１が指示を受け付ける毎に、平面上に描画を行う通常描画モードと、曲面描画モードを切り換える。

従って、ＣＰＵ７１は、入力操作部７６からの入力信号に基づいて、Ｓ１の判断処理を行う。曲面描画モードである場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ２に処理を移行する。一方、曲面描画モードではない場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、そのまま曲面描画処理プログラムを終了する。

Ｓ２においては、ＣＰＵ７１は、ワーク情報入力ウィンドウ８０の各設定部に対する操作信号に基づいて、ワーク情報の入力を受け付けたか否かを判断する。ワーク情報の入力を受け付けた場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ３に処理を移行する。一方、ワーク情報の入力を受け付けていない場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、ワーク情報の入力を受け付けるまで、処理を待機する。

Ｓ３に移行すると、ＣＰＵ７１は、ガイドパターン生成処理を実行し、Ｓ２で受け付けたワーク情報に基づいて、円柱状ワークＷＣの形状に応じたガイドパターンＧを生成する。図９に示すように、円柱状ワークＷＣにレーザ加工を施す場合、ガイドパターンＧは、円柱状ワークＷＣの軸心に対応する中心軸ＬＡと、円柱状ワークＷＣの外縁情報受付部８２に対応する補助軸ＬＢを有して形成される。

（ガイドパターン生成処理の処理内容）
ここで、ガイドパターン生成処理（Ｓ３）の処理内容について、図８〜図１０を参照しつつ詳細に説明する。図８に示すように、ＣＰＵ７１は、中心軸長受付部８３に対する操作信号に基づいて、ワークＷが軸対称であるか否かに関する入力を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１１）。軸対称である旨の入力を受け付けた場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１２に処理を移行する。一方、軸対称である旨の入力を受け付けていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１３に処理を移行する。

Ｓ１２では、ＣＰＵ７１は、中心軸長受付部８３で受け付けた円柱状ワークＷＣの中心軸長ＤＬに基づいて、ガイドパターンＧにおける中心軸ＬＡの配置及び長さを設定して、ガイドパターンＧに対して、円柱状ワークＷＣの軸心に相当する中心軸ＬＡを追加する（図９参照）。尚、中心軸ＬＡの長さは、円柱状ワークＷＣの中心軸長ＤＬと一致していてもよいが、やや長く設定されてもよい。その後、ＣＰＵ７１は、Ｓ１３に処理を移行する。

Ｓ１３においては、ＣＰＵ７１は、外縁情報受付部８２に対する操作信号に基づいて、外縁情報の入力を受け付けたか否かを判断する。外縁情報の入力を受け付けた場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１４に処理を移行する。一方、外縁情報の入力を受け付けていない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１５に処理を移行する。

Ｓ１４では、ＣＰＵ７１は、外縁情報受付部８２で受け付けた円柱状ワークＷＣのワーク直径ＤＷに基づいて、ガイドパターンＧに対して補助軸ＬＢを追加する。尚、補助軸ＬＢは、通常、円柱状ワークＷＣの外縁と一致する位置となるように設定される（図９参照）。その後、ＣＰＵ７１は、Ｓ１５に処理を移行する。

Ｓ１５においては、ＣＰＵ７１は、補助軸設定部８５に対する操作信号に基づいて、補助軸ＬＢの変位量に関する入力を受け付けたか否かを判断する。補助軸ＬＢの変位量に関する入力を受け付けた場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１６に処理を移行する。一方、補助軸ＬＢの変位量に関する入力を受け付けていない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１７に処理を移行する。

Ｓ１６では、ＣＰＵ７１は、補助軸設定部８５によって受け付けられた入力内容に基づいて、ガイドパターンＧにおける補助軸ＬＢの位置を、円柱状ワークＷＣの外縁に対応する位置から変更する。変位幅受付部８５Ａに対して入力操作が行われた場合、ＣＰＵ７１は、補助軸ＬＢの位置を、円柱状ワークＷＣの外縁に対して、中心軸ＬＡに近接・離間する方向へ変更する。例えば、変位幅受付部８５Ａに正の数値が入力された場合、ＣＰＵ７１は、補助軸ＬＢを、中心軸ＬＡから離間する方向へ変更する（図９（Ａ）参照）。一方、負の数値が入力された場合、ＣＰＵ７１は、補助軸ＬＢを、中心軸ＬＡに対して近接する方向へ変更する（図９（Ｂ）参照）。そして、クロス角度受付部８５Ｂに対して入力操作が行われた場合、ＣＰＵ７１は、補助軸ＬＢの位置を、中心軸ＬＡ上で、２本の補助軸ＬＢが交差するように配置し、クロス角度受付部８５Ｂに入力された数値に基づいて、２本の補助軸ＬＢが交差する角度を変更する（図９（Ｃ）参照）。補助軸設定部８５によって受け付けられた入力内容に基づいて、補助軸ＬＢの位置を変更した後、ＣＰＵ７１は、Ｓ１７に処理を移行する。

Ｓ１７に移行すると、ＣＰＵ７１は、デフォーカス情報受付部８４に対する操作信号に基づいて、デフォーカス情報に関する入力を受け付けたか否かを判断する。デフォーカス情報に関する入力を受け付けた場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１８に処理を移行する。一方、デフォーカス情報に関する入力を受け付けていない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１９に処理を移行する。

Ｓ１８においては、ＣＰＵ７１は、デフォーカス情報受付部８４によって受け付けられた入力内容に基づいて、ガイドパターンＧにおける補助軸ＬＢの表示位置を、円柱状ワークＷＣの外縁に対応する位置から変更する。例えば、図１０に示すように、焦平面（Ａ）から焦平面（Ｂ）へのデフォーカスによって、ｆθレンズ２０から照射されるレーザ光Ｌ及び可視レーザ光Ｍの照射位置は、第１目標位置ＸＡから第２目標位置ＸＢへずれる。この時のずれの量は、焦平面（Ａ）から焦平面（Ｂ）へのデフォーカス量に対して、第１目標位置ＸＡを乗算し、これをｆθレンズ２０から焦平面（Ａ）までの距離を示す焦点面位置ＦＬで除算することによって算出される。従って、上述のようにして算出したずれ量の分だけ、ガイドパターンＧにおける補助軸ＬＢの表示位置を、中心軸ＬＡ側へ移動した位置に変更する。その後、ＣＰＵ７１は、Ｓ１９に処理を移行する。

Ｓ１９では、ＣＰＵ７１は、ワーク情報入力ウィンドウ８０の設定完了ボタン８６に対する操作信号に基づいて、ガイドパターンＧの生成に関する設定を完了したか否かを判断する。ガイドパターンＧの生成に関する設定を完了している場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ２０に処理を移行する。一方、ガイドパターンＧの生成に関する設定を完了していない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ１１に処理を戻し、ワーク情報入力ウィンドウ８０の各設定部に対する入力を受け付ける。

Ｓ２０に移行すると、ＣＰＵ７１は、ワーク情報入力ウィンドウ８０の設定完了ボタン８６に対する操作が行われた時点で、各設定部に入力されている内容に従ってガイドパターンＧを生成する。生成したガイドパターンＧをＲＡＭ７２に格納した後、ＣＰＵ７１は、ガイドパターン生成処理プログラムを終了し、曲面描画処理プログラムのＳ４に処理を移行する。

図５に示すように、ガイドパターン生成処理（Ｓ３）を終了し、Ｓ４に移行すると、ＣＰＵ７１は、入力操作部７６からの所定の操作信号に基づいて、加工台上に配置された円柱状ワークＷＣ表面と、レーザ光Ｌの焦点に関してＺ方向へ位置調整を行う旨の操作を受け付けたか否かを判断する。Ｚ方向位置調整に関する操作を受け付けた場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ５に処理を移行する。一方、Ｚ方向位置調整に関する操作を受け付けていない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、Ｚ方向位置調整に関する操作を受け付けるまで、処理を待機する。

Ｓ５においては、ＣＰＵ７１は、Ｚ方向調整処理を実行し、本体箱部３５内の加工台に対して鉛直なＺ方向に関して、加工台上に配置された円柱状ワークＷＣと、レーザ光Ｌの焦点位置との位置関係を調整する。この場合、ＣＰＵ７１は、Ｚ方向調整処理プログラムを実行することで、Ｓ５に関する処理を実行する。

（Ｚ方向調整処理の処理内容）
ここで、Ｚ方向調整処理（Ｓ５）で実行されるＺ方向調整処理プログラムの処理内容について、図１１〜図１３を参照しつつ詳細に説明する。

図１１に示すように、ＣＰＵ７１は、先ず、Ｓ２１において、ガイドパターン生成処理（Ｓ３）で生成したガイドパターンＧをＲＡＭ７２から読み出し、本体箱部３５内部の加工台に対して規定された原点に、可視レーザ光Ｍにより当該ガイドパターンＧを描画する（図１２の左図参照）。ガイドパターンＧを加工台の原点に表示した後、ＣＰＵ７１は、Ｓ２２に処理を移行する。

図１２に示すように、加工台の原点にガイドパターンＧが表示されると、ユーザは、ガイドパターンＧを基準として、加工台のＸＹ方向に関して、円柱状ワークＷＣの位置を調整する。この時、ユーザは、ガイドパターンＧの中心軸ＬＡと、円柱状ワークＷＣの軸心を一致させるように位置調整する。同時に、ユーザは、ガイドパターンＧの補助軸ＬＢと、円柱状ワークＷＣの外縁の間隔を均等にするように、円柱状ワークＷＣの位置を調整することで、原点上に高い精度で設置することができる。

Ｓ２２に移行すると、ＣＰＵ７１は、入力操作部７６における所定の操作信号に基づいて、加工台のＸＹ方向における原点に円柱状ワークＷＣの位置調整を完了したか否かを判断する。そして、原点に対する円柱状ワークＷＣの位置調整を完了している場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ２３に処理を移行する。一方、原点に対する円柱状ワークＷＣの位置調整を完了していない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、原点に対する円柱状ワークＷＣの位置調整を完了するまで、処理を待機する。

Ｓ２３では、ＣＰＵ７１は、ポインタ光ドライバ５９を介して、ポインタ光出射部３９を制御して、ポインタ光出射部３９からポインタ光Ｐを出射する（図１３の左図参照）。ポインタ光出射部３９からポインタ光Ｐを出射した後、ＣＰＵ７１は、Ｓ２４に処理を移行する。

図１３に示すように、加工台にポインタ光Ｐを出射すると、ユーザは、加工台の原点を指し示す可視レーザ光Ｍの光点と、加工台上のポインタ光Ｐの光点とを一致させるように、本体箱部３５内の加工台を上下方向に移動させる。ポインタ光Ｐの光点と加工台の原点を一致させることによって、レーザ光Ｌの焦点位置を、原点上における円柱状ワークＷＣの表面にあわせて調整することができる。この結果、レーザ光Ｌの焦点位置により構成される焦平面は、加工台表面から上下方向に所定距離離間した位置に調整されるので、円柱状ワークＷＣの表面は、加工台上の何れの位置でも焦平面に対応して位置することになる。

Ｓ２４においては、ＣＰＵ７１は、入力操作部７６からの操作信号に基づいて、加工台に対して垂直なＺ方向への調整（即ち、レーザ光Ｌの焦点位置の調整）を完了したか否かを判断する。Ｚ方向への調整を完了している場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｚ方向調整処理プログラムを終了し、曲面描画処理プログラムのＳ６に処理を移行する。一方、Ｚ方向への調整を完了していない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、Ｚ方向への調整を完了するまで、処理を待機する。

図５に示すように、Ｚ方向調整処理（Ｓ５）を終了し、Ｓ６に移行すると、ＣＰＵ７１は、入力操作部７６からの所定の操作信号に基づいて、加工台上に対して任意に設定された描画位置ＰＡと、加工台上に配置された円柱状ワークＷＣに関してＸＹ方向へ位置調整を行う旨の操作を受け付けたか否かを判断する。ＸＹ方向位置調整に関する操作を受け付けた場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ７に処理を移行する。一方、ＸＹ方向位置調整に関する操作を受け付けていない場合（Ｓ６：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、ＸＹ方向位置調整に関する操作を受け付けるまで、処理を待機する。

Ｓ７においては、ＣＰＵ７１は、ＸＹ方向調整処理を実行し、本体箱部３５内の加工台上のＸＹ方向に関して、加工台上の描画位置ＰＡに対して、円柱状ワークＷＣの位置を調整する。この場合、ＣＰＵ７１は、ＸＹ方向調整処理プログラムを実行することで、Ｓ７に関する処理を実行する。

（ＸＹ方向調整処理の処理内容）
ここで、ＸＹ方向調整処理（Ｓ７）で実行されるＸＹ方向調整処理プログラムの処理内容について、図１４、図１５を参照しつつ詳細に説明する。

図１４に示すように、ＣＰＵ７１は、先ず、Ｓ３１において、ガイドパターン生成処理（Ｓ３）で生成したガイドパターンＧをＲＡＭ７２から読み出し、加工台上の任意の位置に設定された描画位置ＰＡに、可視レーザ光Ｍにより当該ガイドパターンＧを描画する（図１５の左図参照）。ガイドパターンＧを加工台の描画位置ＰＡに表示した後、ＣＰＵ７１は、Ｓ３２に処理を移行する。

図１５に示すように、加工台の描画位置ＰＡにガイドパターンＧが表示されると、ユーザは、ガイドパターンＧを基準として、加工台のＸＹ方向に関して、円柱状ワークＷＣの位置を調整する。この時、ユーザは、ガイドパターンＧの中心軸ＬＡと、円柱状ワークＷＣの頂点を通る母線（円柱状ワークＷＣにおける中心軸の位置に対応）を一致させるように位置調整する。同時に、ユーザは、ガイドパターンＧの補助軸ＬＢと、円柱状ワークＷＣの外縁の間隔を均等にするように、円柱状ワークＷＣの位置を調整することで、描画位置ＰＡ上に高い精度で設置することができる。

Ｓ３２に移行すると、ＣＰＵ７１は、入力操作部７６からの操作信号に基づいて、描画位置ＰＡに対する円柱状ワークＷＣのＸＹ方向への調整を完了したか否かを判断する。描画位置ＰＡへの位置調整を完了している場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、ＸＹ方向調整処理プログラムを終了し、曲面描画処理プログラムのＳ８に処理を移行する。一方、描画位置ＰＡへの位置調整を完了していない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、描画位置ＰＡへの調整を完了するまで、処理を待機する。

図５に示すように、ＸＹ方向調整処理（Ｓ７）を終了し、Ｓ８に移行すると、ＣＰＵ７１は、入力操作部７６からの操作信号に基づいて、円柱状ワークＷＣ表面に対するレーザ加工の実行を指示する加工実行操作が行われたか否かを判断する。加工実行操作が行われた場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ７１は、Ｓ９に処理を移行する。一方、加工実行操作が行われていない場合（Ｓ８：ＮＯ）、ＣＰＵ７１は、加工実行操作が行われるまで、処理を待機する。

Ｓ９に移行すると、ＣＰＵ７１は、加工実行処理を実行し、描画位置ＰＡに設置された円柱状ワークＷＣ表面に対して、レーザ光Ｌによるレーザ加工を実行する。具体的には、ＣＰＵ７１は、レーザコントローラ５を介して、レーザ光Ｌを描画データに基づいて走査することで、円柱状ワークＷＣに対して文字や記号を描画する。加工実行処理（Ｓ９）を終了した後、ＣＰＵ７１は、曲面描画処理プログラムを終了する。

以上説明したように、本実施形態に関するレーザ加工システム１００において、レーザ加工装置１は、レーザ発振ユニット１２と、ガルバノスキャナ１９と、ｆθレンズ２０と、ガイド光部１６と、ポインタ光出射部３９を有しており、レーザコントローラ５と、電源ユニット６と、ＰＣ７と接続されている。当該レーザ加工装置１によれば、ガルバノスキャナ１９及びｆθレンズ２０によって、レーザ発振ユニット１２からのレーザ光Ｌを走査することで、ワークＷ表面に加工を施すことができる。当該レーザ加工装置１によれば、ワーク情報入力ウィンドウ８０の曲面描画設定部８１に対する操作に基づいて、曲面描画モードであると判断された場合に、円柱状ワークＷＣの形状に応じたガイドパターンＧを生成して（Ｓ３）、加工容器４の加工台上に当該ガイドパターンＧを表示する（Ｓ５、Ｓ７）。当該レーザ加工装置１においては、円柱状ワークＷＣの形状に対応するガイドパターンＧを用いて、加工台上における円柱状ワークＷＣの配置及びレーザ光Ｌの焦点面の調整を適切に行うことができ、もって、調整工程の頻度を低減して、曲面を有するワークを加工する際の利便性を高め得る。

当該レーザ加工装置１によれば、ワークＷが前記曲面を有する円柱状ワークＷＣであって、且つ、前記曲面が軸対称である場合には、前記曲面の軸に対応する中心軸ＬＡを含むガイドパターンＧを、前記ガイドパターンＧに決定する為、中心軸ＬＡを含むガイドパターンが前記可視レーザ光Ｍによって描画される。従って、当該レーザ加工装置１においては、ガイドパターンＧの中心軸ＬＡと、円柱状ワークＷＣにおける頂点を通る母線とを合わせることで、加工台上における円柱状ワークＷＣを適切に配置できると同時に、レーザ光Ｌの焦点面の調整を適切に行うことができる。この結果、当該レーザ加工装置１によれば、レーザ光Ｌの焦点と円柱状ワークＷＣ表面との位置関係の調整頻度を低減して、曲面を有する円柱状ワークＷＣを加工する際の利便性を高め得る。

又、当該レーザ加工装置１によれば、円柱状ワークＷＣにおける外縁の位置を示す情報が入力された場合、補助軸ＬＢを含むガイドパターンＧを、前記ガイドパターンＧに決定する為、中心軸ＬＡ及び補助軸ＬＢを含むガイドパターンＧが可視レーザ光Ｍによって加工台上に描画される。従って、当該レーザ加工装置１においては、ガイドパターンＧの中心軸ＬＡと、円柱状ワークＷＣの頂点を通る母線とを合わせると同時に、ガイドパターンＧの補助軸ＬＢと、円柱状ワークＷＣの外縁とを合わせることで、加工台上における円柱状ワークＷＣを、適切な位置に高い精度で配置することができると同時に、レーザ光Ｌの焦点面の調整を適切に行い得る。この結果、当該レーザ加工装置１によれば、レーザ光Ｌの焦点と円柱状ワークＷＣ表面との位置関係の調整頻度を低減して、円柱状ワークＷＣを加工する際の利便性を高め得る。

そして、当該レーザ加工装置１は、補助軸設定部８５を有しており、中心軸ＬＡ及び補助軸ＬＢを含むガイドパターンＧを可視レーザ光Ｍによって加工台上に描画する際に、補助軸設定部８５により受け付けた変位量に基づいて、円柱状ワークＷＣの外縁に対応する位置を基準として、補助軸ＬＢの位置を変更して描画する。従って、当該レーザ加工装置１においては、ガイドパターンＧの中心軸ＬＡと、円柱状ワークＷＣの頂点を通る母線とを合わせると同時に、ガイドパターンＧの補助軸ＬＢと、円柱状ワークＷＣにおける外縁とを合わせることで、加工台上における円柱状ワークＷＣを、適切な位置に高い精度で配置することができる。この時、補助軸ＬＢは、円柱状ワークＷＣにおける外縁から、変位量の分だけずれた位置に描画されているので、円柱状ワークＷＣの外縁と描画位置ＰＡを一致させた場合に比べて両者を明確に区別することができ、円柱状ワークＷＣを加工する際の位置調整に関する利便性を高め得る。

更に、当該レーザ加工装置１は、デフォーカス情報受付部８４を有しており、中心軸ＬＡ及び補助軸ＬＢを含むガイドパターンＧを可視レーザ光Ｍによって前記加工台上に描画する際に、受け付けたデフォーカスに関する情報に基づいて、補助軸ＬＢの位置を変更して描画する。従って、当該レーザ加工装置１によれば、ガイドパターンＧの中心軸ＬＡと、円柱状ワークＷＣの頂点を通る母線とを合わせると同時に、ガイドパターンＧの補助軸ＬＢと、円柱状ワークＷＣにおける外縁とを合わせることで、加工台上における円柱状ワークＷＣを、レーザ光Ｌのデフォーカスを考慮した適切な位置に高い精度で配置することができ、円柱状ワークＷＣを加工する際の位置調整に関する利便性を高め得る。

そして、当該レーザ加工装置１は、
前記円柱状ワークＷＣの曲面と前記レーザ光Ｌの焦平面との位置関係の調整を完了したことを示す完了指示の入力を受け付けた場合に（Ｓ２４：ＹＥＳ）、前記加工台上のＸＹ方向における描画位置ＰＡに、ガイドパターンＧを描画するように、ガイド光部１６を制御する。従って、当該レーザ加工装置１によれば、円柱状ワークＷＣの曲面と前記レーザ光Ｌの焦平面との位置関係を適切な状態としつつ、前記加工台上のＸＹ方向に関して、所望の描画位置ＰＡに高い精度で円柱状ワークＷＣを配置することができ、円柱状ワークＷＣを加工する際の位置調整に関する利便性を高め得る。

尚、上述した実施形態において、レーザ加工装置１を含むレーザ加工システム１００は、本発明におけるレーザ加工装置の一例である。そして、円柱状ワークＷＣは、本発明におけるワークの一例であり、レーザ発振ユニット１２及び励起用半導体レーザ部４０は、本発明におけるレーザ光出射部の一例である。又、ガルバノスキャナ１９は、本発明における走査部の一例であり、ｆθレンズ２０は、本発明における光学部の一例である。そして、ガイド光部１６は、本発明におけるガイド光出射部の一例であり、ポインタ光出射部３９は、本発明におけるポインタ光出射部の一例である。そして、制御部７０、ワーク情報入力ウィンドウ８０は、本発明におけるワーク形状受付手段の一例である。又、制御部７０、ワーク情報入力ウィンドウ８０は、本発明におけるガイドパターン決定手段の一例であり、制御部７０は、本発明における制御部の一例である。そして、補助軸設定部８５は、本発明におけるずらし量受付手段の一例であり、デフォーカス情報受付部８４は、本発明におけるデフォーカス情報受付手段の一例である。そして、制御部７０、入力操作部７６は、本発明における調整指示受付手段の一例であり、制御部７０は、本発明における出射制御手段の一例である。又、制御部７０、入力操作部７６は、本発明における完了指示受付手段の一例である。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、曲面を有するワークＷとして、円柱状ワークＷＣを挙げて説明したが、この形状のワークＷに限定されるものではない。例えば、図１６に示すように、平板状の部材に対して、加工台平面に垂直なＺ方向に突出するように折り曲げ加工を施したものを、本発明における「曲面を有するワーク」として用いることも可能である。又、図１６とは逆に、Ｚ方向へ陥没するように形成された曲面を有するワークＷとすることも可能である。そして、本発明における曲面は、図１６に示すように、折り曲げ加工の頂点部分に少しでも存在していればよい。更に、円柱状ワークＷＣの場合、曲面は、一の軸心周りに形成されているが、この態様に限定されるものではない。例えば、球面に対して適用することも可能である。

１ レーザ加工装置
２ レーザ加工装置本体部
３ レーザヘッド部
５ レーザコントローラ
６ 電源ユニット
７ ＰＣ
１２ レーザ発振ユニット
１６ ガイド光部
１９ ガルバノスキャナ
２０ ｆθレンズ
２８ 可視半導体レーザ
３９ ポインタ光出射部
７１ ＣＰＵ
７２ ＲＡＭ
７３ ＲＯＭ
７０ 制御部
７６ 入力操作部
８０ ワーク情報入力ウィンドウ
１００ レーザ加工システム
Ｌ レーザ光
Ｍ 可視レーザ光
Ｇ ガイドパターン
ＷＣ 円柱状ワーク

Claims (6)

1. ワークを加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、
   前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部と、
   前記走査部により走査されたレーザ光を収束し、その焦点からなる面を平面状の焦点面とすると共に、前記焦点面上におけるレーザ光の走査速度が一定になるように補正する光学部と、
   平面状の加工領域に対して前記レーザ光を走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを描画する為のガイド光を出射するガイド光出射部と、
   前記レーザ光の焦点位置を示すポインタ光を出射するポインタ光出射部と、
   前記レーザ光による加工の対象となる円柱状のワークに対して、該円柱状のワークの直径および軸方向の長さの情報の入力を受け付けるワーク形状受付手段と、
   前記ワーク形状受付手段によって受け付けた前記情報に基づいて、前記円柱状のワークの軸に対応するガイド表示を含むガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定するガイドパターン決定手段と、
   前記ガイドパターン決定手段によって決定されたガイドパターンを、前記ガイド光によって前記加工領域に描画するように、前記ガイド光出射部を制御する制御部と、を有することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記ガイドパターン決定手段は、
   前記円柱状のワークの直径の情報が入力された場合、該直径に対応する補助ガイド表示を含むガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定する
   ことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記円柱状のワークの直径の位置に対する前記補助ガイド表示のずらし量の入力を受け付けるずらし量受付手段を有し、
   前記ガイドパターン決定手段は、
   前記ずらし量受付手段により受け付けた前記ずらし量に基づいて、前記円柱状のワークの直径の位置を基準として、前記補助ガイド表示の位置を変更したガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定する
   ことを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記円柱状のワークに対する前記レーザ光の前記焦点面の位置であるデフォーカスに関する情報の入力を受け付けるデフォーカス情報受付手段を有し、
   前記ガイドパターン決定手段は、
   前記デフォーカス情報受付手段によって受け付けたデフォーカスに関する情報に基づいて、前記補助ガイド表示の位置を変更したガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定する
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記加工領域に鉛直な方向に関し、前記円柱状のワークの曲面と、前記レーザ光の焦平面との位置関係を調整する旨を示す調整指示の入力を受け付ける調整指示受付手段と、
   前記調整指示受付手段によって前記調整指示の入力を受け付けた場合に、前記加工領域における原点に対して前記ガイド光及び前記ポインタ光を出射するように前記ガイド光出射部及び前記ポインタ光出射部を制御する出射制御手段と、
   前記加工領域に鉛直な方向に関し、前記円柱状のワークの曲面と、前記レーザ光の焦平面との位置関係の調整を完了したことを示す完了指示の入力を受け付ける完了指示受付手段と、を有し、
   前記制御部は、
   前記完了指示受付手段によって前記完了指示の入力を受け付けた場合に、前記加工領域に水平方向に関する所望の位置に、前記ガイドパターン決定手段により決定されたガイドパターンを描画するように、前記ガイド光出射部を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のレーザ加工装置。
6. ワークを加工する為のレーザ光を出射するレーザ光出射部と、
   前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を走査する走査部と、
   前記走査部により走査されたレーザ光を収束し、その焦点からなる面を平面状の焦点面とすると共に、前記焦点面上における前記レーザ光の走査速度が一定になるように補正する光学部と、
   平面状の加工領域に対して前記レーザ光を走査させる際の照射位置を示すガイドパターンを描画する為のガイド光を出射するガイド光出射部と、
   前記レーザ光の焦点位置を示すポインタ光を出射するポインタ光出射部と、
   制御部を有するレーザ加工装置を、
   前記レーザ光による加工の対象となる円柱状のワークに対して、該円柱状のワークの直径および軸方向の長さの情報の入力を受け付けるワーク形状受付手段と、
   前記ワーク形状受付手段によって受け付けた前記情報に基づいて、前記円柱状のワークの軸に対応するガイド表示を含むガイドパターンを、前記ガイドパターンに決定するガイドパターン決定手段と、
   前記ガイドパターン決定手段によって決定されたガイドパターンを、前記ガイド光によって前記加工領域に描画するように、前記ガイド光出射部を制御するガイド光制御手段、として機能させる為のレーザ加工装置の制御プログラム。

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