JP6392804B2 - ギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行うレーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法 - Google Patents

ギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行うレーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法 Download PDF

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Description

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法に関わり、特にギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行うレーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法に関する。
従来のレーザ加工装置では、加工中において、加工ヘッドと加工対象物との距離をギャップセンサなどで測定し、一定のギャップを保ちながら加工が行われている。このギャップセンサは加工対象物とのギャップ(距離)に対応した電圧(又は電流)を出力するが、ギャップと電圧の関係が比例関係にない場合があり、実際の加工対象物に対して加工ヘッドを垂直方向に動かしながらセンサの特性を調べる動作が求められる。このセンサの補正動作は加工対象物を交換する度に必要となる。
また、加工対象物(主に金属)にレーザ加工を行う場合、加工対象物により反射されたレーザ光がレーザ発振器に入射し、レーザ発振器がダメージを受ける場合がある。このダメージを防ぐために、レーザ発振器の中に反射光をモニタするセンサを備え、反射光が一定値よりも大きくなればアラームとしてレーザ発振を停止する手法が採られている。しかしながら、この手法のみではレーザ加工装置が頻繁にアラームで停止することが想定されるので、反射光強度が低く抑えられるような加工方法と組み合わせて使用される。また、反射光強度は加工対象物によって決まるので、予め加工前に実際の加工対象物からの反射光強度を測定しておけば、反射光強度が低い条件で加工を行うことが可能であるが、この測定も加工対象物を交換する度に必要となる。
レーザ加工装置に関する技術文献としては、例えば特許文献1及び2がある。特許文献1のレーザ加工装置では、トーチの位置の制御性能を向上させるために、先ず、トーチ先端を加工対象面に対して複数の既知の所定距離に位置決めする。このとき、ギャップセンサのそれぞれの出力値を読み取り、所定距離とそれに対応するセンサ出力値とを記憶する。次いで、それらの所定距離とセンサ出力値との関係を近似する関数を2次以上の多項式関数又は指数関数で求める。そして、加工物体の加工に際し、求められた関数に従ってセンサ出力値からトーチ先端と加工面との距離を求め、その距離に応じてトーチの位置を制御する。
また特許文献2には、ICにダメージを与えない最小厚さまでモールドをレーザ加工できるレーザ加工装置を提供するために、レーザ光の反射率の異なる複数の材料からなる複合材料を加工対象物としてレーザ加工する装置が記載されている。このレーザ加工装置では、加工対象物の加工を行うための加工用レーザ光と、加工対象物へ照射されるとともに加工用レーザ光よりも出力の小さな計測用レーザ光を出射する。そして、加工対象物で反射された計測用レーザ光の反射光量を測定し、その反射光量に基づいて加工対象物の加工状態を検知したり、加工が必要とされる位置を検出する。
特許第3520631号公報 特許第5142252号公報
しかしながら、上述したセンサの特性を調べる動作やセンサの補正動作、反射強度を測定する動作に掛かる時間は、レーザ加工装置の稼働率を低下させるという課題を発生させる。レーザ加工装置は短時間に多くの加工を行うことが重要であり、如何に高い稼働率を実現するかが競争力となる。
本発明は、ギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行うことができるレーザ加工装置及びレーザ加工装置の相関テーブル生成方法を提供することを目的とする。
(1) 本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を生成するレーザ発振器(例えば、後述のレーザ発振器20)と、前記レーザ光の出力を制御する出力制御部(例えば、後述の出力制御部103)と、前記レーザ光を加工対象物(例えば、後述の加工対象物60)に出射する加工ヘッド(例えば、後述の加工ヘッド40)と、前記加工ヘッドと前記加工対象物との間の距離を検出するギャップセンサ(例えば、後述のギャップセンサ50)と、前記加工ヘッドを稼働させる軸機構(例えば、後述の軸機構30)と、前記軸機構に動作を指令する軸制御部(例えば、後述の軸制御部102)と、前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出する検出部(例えば、後述の検出部201)と、前記出力制御部からの前記レーザ光の出力値、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶する記憶部(例えば、後述の記憶部104)と、前記レーザ発振器で生成されるレーザ光の出力を変化させて出力しながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように前記軸機構を動作させるための指令を前記出力制御部及び前記軸制御部に出力し、該指令に基づいて得られた、前記レーザ光の出力値、前記反射光強度、前記検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記レーザ光の出力値と前記反射光強度との相関、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する相関テーブル生成部(例えば、後述の相関テーブル生成部101)と、を備えたレーザ加工装置である。
(2) 本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を生成するレーザ発振器(例えば、後述のレーザ発振器20)と、前記レーザ光の出力を制御する出力制御部(例えば、後述の出力制御部103)と、前記レーザ光を加工対象物(例えば、後述の加工対象物60)に出射する加工ヘッド(例えば、後述の加工ヘッド40)と、前記加工ヘッドと前記加工対象物との間の距離を検出するギャップセンサ(例えば、後述のギャップセンサ50)と、前記加工ヘッドを稼働させる軸機構(例えば、後述の軸機構30)と、前記軸機構に動作を指令する軸制御部(例えば、後述の軸制御部102)と、前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出する検出部(例えば、後述の検出部201)と、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶する記憶部と、前記レーザ発振器からレーザ光出力を一定にしてレーザ光を出力させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように前記軸機構を連続的に動作させるための指令を前記出力制御部及び前記軸制御部に出力し、該指令に基づいて得られた、前記反射光強度、前記検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する相関テーブル生成部と、を備えたレーザ加工装置である。
(3) (1)又は(2)の発明において、前記相関テーブル生成部は、前記出力制御部を制御して前記レーザ発振器からレーザ光を出力させながら、前記軸制御部を制御して前記加工ヘッドを動かす際、前記軸機構を加工対象物に対して垂直方向及び水平方向に同期させて動作させてもよい。
(4) (1)又は(3)の発明において、前記相関テーブル生成部は、前記出力制御部を制御して前記レーザ発振器からレーザ光を出力させながら、前記軸制御部を制御して前記加工ヘッドを動かす際、前記軸機構をステップ的に動作させ、ステップ毎にレーザ出力を変化させてもよい。
(5) 本発明に係るレーザ加工装置の相関テーブル生成方法は、指令によって、レーザ発振器(例えば、後述のレーザ発振器20)で生成されるレーザ光の出力を変化させて出力して前記レーザ光を加工ヘッド(例えば、後述の加工ヘッド40)から加工対象物(例えば、後述の加工対象物60)に出射させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように軸機構(例えば、後述の軸機構30)を動作させて前記加工ヘッドを稼働させる間に、ギャップセンサ(例えば、後述のギャップセンサ50)によって前記加工ヘッドと前記加工対象物との距離を検出するとともに、検出部(例えば、後述の検出部201)によって前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出し、前記指令に基づいて得られた、前記レーザ光の出力値、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶部(例えば、後述の記憶部104)に記憶し、前記レーザ光の出力値、前記反射光強度、前記検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記レーザ光の出力値と前記反射光強度との相関、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する、レーザ加工装置(例えば、後述のレーザ加工装置1)の相関テーブル生成方法である。
(6) 本発明に係るレーザ加工装置の相関テーブル生成方法は、指令によって、レーザ発振器(例えば、後述のレーザ発振器20)から一定出力のレーザ光を出力させて前記レーザ光を加工ヘッド(例えば、後述の加工ヘッド40)から加工対象物(例えば、後述の加工対象物60)に出射させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように軸機構(例えば、後述の軸機構30)を動作させて前記加工ヘッドを稼働させる間に、ギャップセンサ(例えば、後述のギャップセンサ50)によって前記加工ヘッドと前記加工対象物との距離を検出するとともに、検出部(例えば、後述の検出部201)によって前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出し、前記指令に基づいて得られた、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶部に記憶し、前記反射光強度、前記検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する、レーザ加工装置の相関テーブル生成方法である。
本発明によれば、ギャップセンサ補正と反射光プロファイル測定を同時に行い、レーザ加工装置の稼働率を向上させることができる。
本発明の一実施形態のレーザ加工装置の概略的な構成図である。 第1の実施形態におけるレーザ加工装置の動作を示すフローチャートである。 加工ヘッドをステップ的に上昇させ、ワーク表面からの距離z1の位置と距離z2の位置で停止させた状態を示す図である。 距離z1の位置で加工ヘッドを停止させ、レーザ発振器のレーザ光の出力を変化させて、検出部で反射光強度の測定を行った場合のビーム出力強度(W)と反射光強度(W)との相関を示す特性図である。 距離z2の位置で加工ヘッドを停止させ、レーザ発振器のレーザ光の出力を変化させて、検出部で反射光強度の測定を行った場合のビーム出力強度(W)と反射光強度(W)との相関を示す特性図である。 表1の相関テーブルから求めた、あるレーザ光の出力値でのワーク表面からの距離と反射光強度との相関を示す特性図である。 表1の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離とギャップセンサの検出値との相関を示す特性図である。 第2の実施形態におけるレーザ加工装置の動作を示すフローチャートである。 加工ヘッドをワーク表面から連続的に上昇させ、レーザ発振器から連続的に一定のレーザ光を出力させた状態を示す図である。 表2の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離と反射光強度との相関を示す特性図である。 表2の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離とギャップセンサの検出値との相関を示す特性図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一実施形態のレーザ加工装置の概略的な構成図である。図1に示すように、レーザ加工装置は、コントローラ10、レーザ発振器20、軸機構30、加工ヘッド40、及びギャップセンサ50を備えている。
レーザ発振器20はレーザ光を生成し、光路を介して加工ヘッド40にレーザ光を供給する。加工ヘッド40から出射されたビーム状のレーザ光により加工対象物60が加工される。軸機構30は加工ヘッド40を水平方向(X軸及びY軸方向)及び垂直方向(Z軸方向)に稼働させる。ギャップセンサ50は加工ヘッド40の先端部に取り付けられ、加工ヘッド40とともに移動し、加工ヘッド40の先端部と加工対象物60の表面との間の距離を検出する。
コントローラ10は、相関テーブル生成部101、軸機構30に動作を指令する軸制御部102、レーザ発振器20にレーザ光の出力を制御する指令を出力する出力制御部103、及び記憶部104を備えている。レーザ発振器20は加工対象物60からレーザ発振器20に反射されて戻ったレーザ光の強度(反射光強度)を検出する検出部201を備えている。レーザ発振器20に戻る反射光によりレーザ発振器20がダメージを受けるため、許容できる反射光強度を求めるために、検出部201で反射光強度の測定を行う。
検出部201により反射光測定をする際、出力制御部103からのレーザの出力指令は、連続(CW)の場合とパルス(PW)の場合とがある。出力制御部103からのレーザの出力指令をパルス状にすることで、反射光によるレーザ発振器20への累積ダメージを軽減する効果がある。
相関テーブル生成部101は、レーザ発振器20からレーザ光を出力させながら、軸機構30を動作させるために、単一のトリガに応じて、軸制御部102と出力制御部103とにそれぞれ指令を出力する。ここで、単一のトリガは、図示しないトリガ生成部により、加工前の準備段階の所定のタイミングで生成される。
記憶部104には、出力制御部103から出力されるレーザ光の出力値(ビーム出力強度)、検出部201で検出された反射光強度、ギャップセンサ50の検出値、及び軸機構30の位置情報が記憶される。相関テーブル生成部101は、記憶部104に記憶された、レーザ光の出力値、反射光強度、検出値、及び位置情報を読み出して、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する。
表1に相関テーブル生成部101が生成する相関テーブルの一例を示す。表1において、ワーク表面からの距離z1〜zは軸機構の位置情報で、距離zは加工ヘッド40が1ステップ上昇したときの、ワーク表面からの距離を示し、距離zは加工ヘッド40の上昇動作が終了したときの、ワーク表面からの距離を示す。
Figure 0006392804
相関テーブル生成部101は、レーザ発振器20からレーザ光を出力させながら、軸機構30を動作させるための指令により、レーザ光の出力値、検出部201より検出される反射光強度、ギャップセンサ50の検出値、及び軸機構30の位置情報を得ることができるので、加工前の準備動作であるギャップセンサ補正と加工中に発生する反射光を予測するためのプロファイル測定とを同時に行うことができる。そのため、レーザ加工装置の稼働率を向上させることができる。
相関テーブルを生成するには、レーザ発振器20のレーザ光の出力を変化させながら、軸機構30を動作させることが求められるが、その制御方法と相関テーブル生成部101から得られる相関関係を、図2のフローチャートと図3A〜図3Eを用いて説明する。
先ず、相関テーブル生成部101が、軸制御部102と出力制御部103とに、レーザ発振器20からレーザ光を出力させながら、軸機構30を動作させるための指令を出力する(ステップS301)。
軸制御部102は、軸機構30によって加工対象物60のワーク表面上で、ギャップセンサ50が取付られた加工ヘッド40を1ステップ分上昇させ(例えば、ワーク表面からの距離z1(距離z1は軸機構の位置情報)まで上昇させる)、加工ヘッドが停止したときに、出力制御部103がレーザ発振器20のレーザ光の出力を変化させながら、加工対象物60にレーザ光を出射させる(ステップS302)。
次いで、検出部201が、加工対象物60からレーザ発振器20に反射されて戻ったレーザ光の強度(反射光強度)を検出し、ギャップセンサ50が加工ヘッド40の先端部と加工対象物60の表面との間の距離を検出する(ステップS303)。
そして、出力制御部103から出力されるレーザ光の出力値、検出部201で検出された反射光強度、ギャップセンサ50の検出値、及び軸機構30の位置情報が記憶部104に記憶される(ステップS304)。
次いで、軸機構30による加工ヘッドの上昇動作が終了したかどうかを判断し(ステップS305)、終了していない場合には(ステップS305のNO)、ステップS302に戻り、ステップS302からS304までの動作を行う。そして、軸機構30の上昇動作が終了するまで、ステップS302からステップS305までの動作が繰り返し行われる。上昇動作が終了した場合には(ステップS305のYES)、相関テーブル生成部101は、記憶部104からレーザ光の出力値(ビーム出力強度)、反射光強度、ギャップセンサの検出値、軸機構の位置情報を読み出して相関テーブルを生成し、本処理を終了する。
このように本実施形態では、ステップ毎に加工ヘッド40を停止させ、レーザ光の出力を変化させることで、ワーク表面からステップ毎に、レーザ光の出力値(ビーム出力強度)、反射光強度、ギャップセンサの検出値、軸機構の位置情報を得ることができる。そのため、相関テーブルを生成し、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と位置情報との相関を求めることができる。
なお、ギャップセンサの検出値と軸機構の位置情報とはレーザ光の出力とは関係なく得ることができるので、ステップごとでなく、連続的に検出することも可能である。図2に示したフローチャートでは、加工ヘッド40が1ステップ上昇して停止してから、レーザ光の出力を変化させて、レーザ光の出力値(ビーム出力強度)、反射光強度、ギャップセンサの検出値、軸機構の位置情報を得ているが、加工ヘッド40が1ステップ上昇する前の待機状態の位置で、レーザ光の出力を変化させて、レーザ光の出力値(ビーム出力強度)、反射光強度、ギャップセンサの検出値、軸機構の位置情報を得てもよい。
図3Aは、加工ヘッド40をステップ的に上昇させ、ワーク表面からの距離z1の位置と距離z2の位置で停止させた状態を示している。ワーク表面からの距離z1、z2は軸機構の位置情報である。図3B〜図3Eは、表1の相関テーブルから求めた、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と位置情報との相関を示す特性図である。
図3B及び図3Cは、それぞれ距離z1、距離z2の位置で加工ヘッド40を停止させ、レーザ発振器20のレーザ光の出力を変化させて、検出部201で反射光強度の測定を行った場合の、ビーム出力強度(W)と反射光強度(W)との相関を示す特性図である。加工ヘッド40を上昇させるステップの幅(距離z2−距離z1に対応する)は任意に設定することができ、より精度の高い検出を行いたい場合には、ステップの幅を小さく設定すればよい。
図3Dは、加工ヘッド40をステップ的に上昇させた場合の、あるレーザ光の出力値でのワーク表面からの距離と反射光強度との相関を示す特性図である。なお、レーザ光の出力を変化させるので、図3Dのような特性図はレーザ光の出力値毎に得られる。図3Eは、加工ヘッド40をステップ的に上昇させた場合の、ワーク表面からの距離とギャップセンサの検出値との相関を示す特性図である。
このように、加工対象物60のワーク表面上で、ギャップセンサ50が取付られた加工ヘッド40をステップ的に上昇させ、ステップ毎にレーザ光の出力を変化させることで、表1の相関テーブルを用いて、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と前記位置情報との相関の3つの相関を求めることができる。
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、レーザ光の出力値と反射光強度との相関、位置情報と反射光強度との相関、及び検出値と位置情報との相関の3つの相関を求めている。これに対して本実施形態では、レーザ出力を一定にして、ギャップセンサ50が取付られた加工ヘッド40を連続的に上昇させて、軸機構の位置情報と反射光強度との相関、及びギャップセンサの検出値と軸機構の位置情報との相関を求める。
本実施形態で用いられるレーザ加工装置の構成は、図1に示したレーザ加工装置の構成と同じである。本実施形態の動作が第1の実施形態と異なるのは、相関テーブル生成部101が、レーザ出力が一定となるように出力制御部103を制御するとともに、加工ヘッド40が連続的に移動するように軸制御部102を制御することである。本実施形態ではレーザ出力は低めに設定され、加工ヘッド40を連続的に移動しても、反射光強度のピークが一定値を超えないようにされる。
図4に示す本実施形態におけるレーザ加工装置の動作を示すフローチャートは、図3に示したフローチャートと比べて、ステップS302がステップS402に置き換えられている点と、ステップS304がステップS404に置き換えられている点が相違している。
具体的には、ステップS402では、軸制御部102が軸機構30によって加工ヘッド40を連続的に上昇させ、出力制御部103がレーザ発振器20に連続的に一定のビーム出力を出射させる点において、図3のステップS302と相違する。また、ステップS404では、記憶部104にレーザ光出力値が記憶されることがない点において、図3のステップS304と相違する。
表2に相関テーブル生成部101が生成する相関テーブルの一例を示す。表2において、ワーク表面からの距離zは、加工ヘッド40の上昇動作が開始したときのワーク表面からの距離を示し、ワーク表面からの距離zは、加工ヘッド40の上昇動作が終了したときのワーク表面からの距離を示す。
Figure 0006392804
図5Aは、加工ヘッド40をワーク表面からの距離zの位置から連続的に上昇させ、レーザ発振器20から連続的に一定のレーザ光を出力させた状態を示す図である。図5Bは、表2の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離と反射光強度との相関を示す特性図である。図5Cは、表2の相関テーブルから求めた、ワーク表面からの距離とギャップセンサの検出値との相関を示す特性図である。ワーク表面からの距離は軸機構の位置情報である。
本実施形態では、レーザ光の出力値と反射光強度との相関を検出しないために、相関の検出に要する時間を短縮することができる。なお本実施形態において、レーザ光の出力を変動させて、レーザ光の出力値と反射光強度との相関を検出したい場合には、レーザ光の出力を変更し、その変更に対応させて図4のステップS301、S402、S303、S404を繰り返し行えばよい。
以上説明した第1及び第2の実施形態において、相関テーブル生成部101は、レーザ光を出力させながら加工ヘッドを動かす際、加工ヘッド40が加工対象物60に対して垂直方向及び水平方向に同期して動作する(斜めに加工ヘッドを動かす)ように軸制御部102を制御することができる。このように、加工ヘッド40を動作させることで、加工対象物60の表面がレーザ光を受けて変質した場合に、検出情報にその影響が出ないように水平方向に場所を変えることができる。
また、第1及び第2の実施形態において、相関テーブル生成部101は、レーザ光を出力させながら加工ヘッド40を動かす際、加工ヘッド40が加工対象物60に対して垂直方向のみ動作するように軸制御部102を制御することができる。レーザの出力指令が小さい場合には、加工対象物表面の変質が無視でき、水平方向の移動が必要ない場合があるからである。加工ヘッド40を加工対象物60に対して垂直方向のみ動作することで、レーザビームの試し撃ちの範囲を狭くでき、材料の無駄が少なくなる。
以上説明した実施形態のレーザ加工装置のコントローラ10は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。ハードウェアで構成する場合、図1に示すコントローラ10の一部又は全部を、例えば、LSI(Large Scale Integrated circuit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、ゲートアレイ、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路(IC)で構成することができる。
コントローラ10の全部又は一部をソフトウェアで構成する場合、図2のフローチャートに示すステップS301、S302、S304、S305及びS306の動作、又は図4のフローチャートに示すステップS301、S402、S404及びS306の動作の全部又は一部を記述したプログラムを記憶した、ハードディスク、ROMなどの記憶部、演算に必要なデータを記憶するDRAM、CPU、及び各部を接続するバスで構成されたコンピュータにおいて、演算に必要な情報をDRAMに記憶し、CPUで当該プログラムを動作させることでコントローラ10の全部又は一部の機能を実現することができる。
プログラムは、様々なタイプのコンピュータ可読媒体(computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。コンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。コンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。
10 コントローラ
20 レーザ発振器
30 軸機構
40 加工ヘッド
50 ギャップセンサ
60 加工対象物
101 相関テーブル生成部
102 軸制御部
103 出力制御部
104 記憶部
201 検出部

Claims (6)

  1. レーザ光を生成するレーザ発振器と、
    前記レーザ光の出力を制御する出力制御部と、
    前記レーザ光を加工対象物に出射する加工ヘッドと、
    前記加工ヘッドと前記加工対象物との間の距離を検出するギャップセンサと、
    前記加工ヘッドを稼働させる軸機構と、
    前記軸機構に動作を指令する軸制御部と、
    前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出する検出部と、
    前記出力制御部からの前記レーザ光の出力値、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶する記憶部と、
    前記レーザ発振器で生成されるレーザ光の出力を変化させて出力しながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように前記軸機構を動作させるための指令を前記出力制御部及び前記軸制御部に出力し、該指令に基づいて得られた、前記レーザ光の出力値、前記反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記レーザ光の出力値と前記反射光強度との相関、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記ギャップセンサの検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する相関テーブル生成部と、を備えたレーザ加工装置。
  2. レーザ光を生成するレーザ発振器と、
    前記レーザ光の出力を制御する出力制御部と、
    前記レーザ光を加工対象物に出射する加工ヘッドと、
    前記加工ヘッドと前記加工対象物との間の距離を検出するギャップセンサと、
    前記加工ヘッドを稼働させる軸機構と、
    前記軸機構に動作を指令する軸制御部と、
    前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出する検出部と、
    前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶する記憶部と、
    前記レーザ発振器からレーザ光出力を一定にしてレーザ光を出力させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように前記軸機構を連続的に動作させるための指令を前記出力制御部及び前記軸制御部に出力し、該指令に基づいて得られた、前記反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記ギャップセンサの検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する相関テーブル生成部と、を備えたレーザ加工装置。
  3. 前記相関テーブル生成部は、前記出力制御部を制御して前記レーザ発振器からレーザ光を出力させながら、前記軸制御部を制御して前記加工ヘッドを動かす際、前記軸機構を加工対象物に対して垂直方向及び水平方向に同期させて動作させる請求項1又は2に記載のレーザ加工装置。
  4. 前記相関テーブル生成部は、前記出力制御部を制御して前記レーザ発振器からレーザ光を出力させながら、前記軸制御部を制御して前記加工ヘッドを動かす際、前記軸機構をステップ的に動作させ、ステップ毎にレーザ出力を変化させる請求項1又は3に記載のレーザ加工装置。
  5. 指令によって、レーザ発振器で生成されるレーザ光の出力を変化させて出力して前記レーザ光を加工ヘッドから加工対象物に出射させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように軸機構を動作させて前記加工ヘッドを稼働させる間に、ギャップセンサによって前記加工ヘッドと前記加工対象物との距離を検出するとともに、検出部によって前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出し、
    前記指令に基づいて得られた、前記レーザ光の出力値、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶部に記憶し、
    前記レーザ光の出力値、前記反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記レーザ光の出力値と前記反射光強度との相関、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記ギャップセンサの検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する、レーザ加工装置の相関テーブル生成方法。
  6. 指令によって、レーザ発振器から一定出力のレーザ光を出力させて前記レーザ光を加工ヘッドから加工対象物に出射させながら、前記加工ヘッドが前記レーザ光を加工対象物に対して垂直方向に移動するように軸機構を動作させて前記加工ヘッドを稼働させる間に、ギャップセンサによって前記加工ヘッドと前記加工対象物との距離を検出するとともに、検出部によって前記加工対象物から前記レーザ発振器に反射されて戻ったレーザ光の強度を検出し、
    前記指令に基づいて得られた、前記検出部で検出された反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記軸機構の位置情報を記憶部に記憶し、
    前記反射光強度、前記ギャップセンサの検出値、及び前記位置情報に基づいて、前記位置情報と前記反射光強度との相関、及び前記ギャップセンサの検出値と前記位置情報との相関を求める相関テーブルを生成する、レーザ加工装置の相関テーブル生成方法。
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