JP6469167B2

JP6469167B2 - レーザ加工装置

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Inventors: 将伸畑田; 隆良松本; 岳志野上
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Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。

従来、レーザビームを走査可能なスキャナヘッドを備えたレーザ加工装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。このようなレーザ加工装置は、スキャナヘッドを移動しながら、被加工物に対してレーザビームを走査してレーザ加工を行うことができるようになっている。

特開昭６３−２０４４０７号公報特開昭６３−２２３８０６号公報特開２０１２−２１８０３０号公報

スキャナヘッドを移動しながらレーザビームを走査するレーザ加工装置は、所定の加工パラメータに基づいてレーザビームを走査すると共に、その加工パラメータからスキャナヘッドを移動させる送り速度を算出し、その算出結果に基づいてスキャナヘッドの移動を制御している。しかし、このようなレーザ加工装置では、以下のような課題がある。

図１０、図１１は、ロボット１００の先端部にスキャナヘッド１０１を設け、スキャナヘッド１０１の移動をロボット１００によって行う例を示している。ここで、図１０に示すように、スキャナヘッド１０１からレーザビームＬＢを走査して被加工物の加工面にウィービング加工を行った場合、加工終了時に得られる実際の加工距離ＰＬ_１が、所望の加工距離ＰＬ_０よりも短くなることがある。これは、レーザビームＬＢを走査するガルバノミラーの動作が、ウィービングの端で減速する影響等によるものと考えられる。
一方、図１１に示すように、加工終了時に得られる実際の加工距離ＰＬ_１が、所望の加工距離ＰＬ_０よりも長くなることもある。これは、ロボット１００がコーナ部で減速する影響等によるものと考えられる。
このように、従来のレーザ加工装置は、レーザ加工を行う際に所望の加工距離と実際の加工距離とが異なってしまうことがあり、改善の余地があった。

そこで、本発明は、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致した、高精度なレーザ加工を行う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。

（１）本発明に係るレーザ加工装置は、レーザビームを走査可能なスキャナヘッド（例えば後述するスキャナヘッド２）と、前記スキャナヘッドを所定の送り速度で移動させる移動手段（例えば後述するロボット１）と、前記スキャナヘッドを制御するスキャナヘッド制御装置（例えば後述するスキャナヘッド制御装置４）と、前記移動手段の送り速度を制御する移動制御装置（例えば後述するロボット制御装置３）と、を備え、前記スキャナヘッド制御装置は、軌跡動作に関する加工パラメータに基づいて、前記移動手段が前記スキャナヘッドを移動させる第１の方向及びこれと直交する第２の方向にレーザビームが走査されるように前記スキャナヘッドを制御するレーザ加工装置（例えば後述するレーザ加工装置１０）であって、前記スキャナヘッド制御装置は、前記スキャナヘッドから被加工物に対する垂線と前記レーザビームの照射方向とのなす角θ及び焦点距離の情報を取得して、所望の加工距離と実際の加工距離との差を算出する距離算出部（例えば後述する距離算出部４ｃ）を有し、前記距離算出部の算出結果に基づいて、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致するように、前記移動制御装置が前記移動手段の送り速度を補正するように制御するか、または、前記スキャナヘッド制御装置が前記加工パラメータを補正するように制御する、レーザ加工装置。

（２）前記スキャナヘッド制御装置の前記距離算出部は、レーザ加工中の所定の補間周期毎に、所望の加工距離と実際の加工距離との差を算出し、前記距離算出部の算出結果に基づいて、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致するように、前記移動制御装置が、前記補間周期毎に、前記移動手段の送り速度を補正するように制御するか、または、前記スキャナヘッド制御装置が、前記補間周期毎に、前記加工パラメータを補正するように制御するものであってよい。

（３）前記スキャナヘッド制御装置の前記距離算出部は、レーザ加工に先立って、所望の加工距離と実際の加工距離との差を算出し、前記距離算出部の算出結果に基づいて、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致するように、前記移動制御装置が、レーザ加工に先立って、前記移動手段の送り速度を補正するように制御するか、または、前記スキャナヘッド制御装置が、レーザ加工に先立って、前記加工パラメータを補正するように制御するものであってよい。

本発明によれば、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致した、高精度なレーザ加工を行うことができるレーザ加工装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すレーザ加工装置のスキャナヘッドの内部構成を説明する図である。加工パラメータの一例を説明する図である。本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置における補正動作の第１制御形態の概要を示す図である。第１制御形態の第１態様の補正動作を説明するフローチャートの一例を示す図である。第１制御形態の第２態様における補正モードの補正動作を説明するフローチャートの一例を示す図である。第１制御形態の第２態様における加工モードの補正動作を説明するフローチャートの一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置における補正動作の第２制御形態の概要を示す図である。第２制御形態の第１態様の補正動作を説明するフローチャートの一例を示す図である。第２制御形態の第２態様における補正モードの補正動作を説明するフローチャートの一例を示す図である。第２制御形態の第２態様における加工モードの補正動作を説明するフローチャートの一例を示す図である。従来のレーザ加工装置において実際の加工距離が所望の加工距離よりも短くなる例を説明する図である。従来のレーザ加工装置において実際の加工距離が所望の加工距離よりも長くなる例を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
［レーザ加工装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成を示すブロック図である。レーザ加工装置１０は、ロボット１、スキャナヘッド２、ロボット制御装置３、スキャナヘッド制御装置４及びレーザ発振器５を備えている。

ロボット１は、複数の関節を有する多関節ロボットであり、先端部にスキャナヘッド２を備えている。ロボット１は、各関節を駆動するための図示しない複数のモータを有し、各モータが駆動することにより、図１では図示しない被加工物の加工面に対してスキャナヘッド２を移動させることができるように構成されている。このロボット１は、本発明の移動手段の一例である。

スキャナヘッド２は、レーザ発振器５からレーザ光の供給を受けて、被加工物の加工面に対してレーザビームＬＢを走査可能に構成されている。具体的には、スキャナヘッド２は、図２に示すように、レーザ光を集光する集光レンズ６と複数のガルバノミラー７、８を内部に有している。ガルバノミラー７、８は、それぞれモータ７ａ、８ａによって独立に回転して角度を変化させることができる。レーザ発振器５からスキャナヘッド２に供給されたレーザ光は、集光レンズ６により集光された後、ガルバノミラー７、８に順次入射する。ガルバノミラー７、８は、それぞれモータ７ａ、８ａによって回転し、レーザ光の反射方向を変化させる。これにより、スキャナヘッド２は、被加工物の加工面に対してレーザビームＬＢを走査することができる。なお、図２中の符号２０は、レーザビームＬＢが照射される加工エリアを示す。

ロボット制御装置３は、ロボット１にロボット送り速度指令を出力して複数のモータの駆動を制御する。ロボット送り速度指令によって複数のモータが駆動することにより、ロボット１は各モータの駆動に応じたロボット送り速度で移動し、先端部のスキャナヘッド２を移動させる。ロボット送り速度の情報はスキャナヘッド制御装置４に出力することができる。図１中の符号３ａは、ロボット制御装置３が備える制御部である。この制御部３ａは、ロボット１の複数のモータの駆動やその他の制御を行う。このロボット制御装置３は、本発明の移動制御装置の一例である。

スキャナヘッド制御装置４は、レーザ発振器５からスキャナヘッド２へのレーザ光の供給を制御すると共に、スキャナヘッド２に対してスキャナ走査指令を出力してモータ７ａ、８ａの回転を制御し、ガルバノミラー７、８の角度を変化させる。これにより、スキャナヘッド２からのレーザビームＬＢの走査が制御される。このスキャナヘッド２は、レーザ加工時にロボット制御装置３がスキャナヘッド２を移動させる方向を第１の方向としたとき、ガルバノミラー７、８の回転によって、レーザビームＬＢを第１の方向及びこれと直交する第２の方向に走査可能に構成されている。図１中の符号４ａは、スキャナヘッド制御装置４が備える制御部である。制御部４ａは、スキャナヘッド２のモータ７ａ、８ａの駆動やその他の制御を行う。

スキャナ走査指令は、レーザビームＬＢの軌跡動作に関する所定の加工パラメータに基づく指令である。すなわち、被加工物に対するレーザ加工は、スキャナヘッド２が第１の方向に移動しながら、ガルバノミラー７、８によってレーザ光の反射方向を第２の方向に変化させ、被加工物の加工面に向けて所望の動きで軌跡を形成するようにレーザビームＬＢを走査することにより行われる。このときレーザビームＬＢが所望の動きで軌跡を形成するのに必要な加工パラメータが、軌跡動作に関する加工パラメータである。例えば、図３に示すジグザグ状の軌跡でウィービング加工を行う場合、レーザビームの加工速度Ｆ、ピッチＰ及び振り幅Ｗが、軌跡動作に関する加工パラメータの一例として挙げられる。従って、スキャナヘッド制御装置４は、被加工物に対して加工を行う際、軌跡動作に関する所定の加工パラメータに基づいて、スキャナヘッド２にスキャナ走査指令を出力する。これにより、ガルバノミラー７、８は、レーザビームＬＢが第１の方向及び第２の方向に所望の動きで軌跡を形成し得るように回転制御される。なお、図３中のＸ軸に沿う方向が第１の方向、Ｙ軸に沿う方向が第２の方向である。

軌跡動作に関する加工パラメータは、例えばスキャナヘッド制御装置４が備える記憶部４ｂに予め設定されている。この加工パラメータの情報は、ロボット制御装置３にも出力される。ロボット制御装置３は、スキャナヘッド制御装置４から出力された加工パラメータに基づいて、ロボット１がスキャナヘッド２を移動させる際のロボット送り速度Ｖ（図３参照）を算出する。ロボット制御装置３は、このロボット送り速度Ｖを算出するための送り速度算出部３ｂを備える。算出されたロボット送り速度Ｖは、ロボット制御装置３が備える記憶部３ｃに設定される。ロボット制御装置３は、記憶部３ｃに設定されたロボット送り速度Ｖに基づいてロボット１にロボット送り速度指令を出力し、ロボット１のモータを駆動してスキャナヘッド２を第１の方向に移動させる。

［レーザ加工装置の補正動作］
次に、このレーザ加工装置１０において、所望の加工距離と実際の加工距離とを一致させる補正動作について説明する。

まず、所望の加工距離は、レーザ加工が完全に終了した時点で到達しているべき加工距離に限らず、レーザ加工の途中の任意の時点で到達しているべき加工距離も含む。
また、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致するとは、ロボット１を横から見て、被加工物の加工面に対して垂直にレーザビームが照射されている状態のことをいう。従って、例えば図４に示すように、被加工物の加工面３０に対するレーザビームＬＢの照射角度から、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１との差、すなわち過不足分の加工距離ＰＬ_２を求めることができる。この過不足分の加工距離ＰＬ_２は、スキャナヘッド２から被加工物の加工面３０に対する垂線とレーザビームＬＢの照射方向とのなす角θ及び焦点距離ＦＬの情報によって取得することができる。

角θは、スキャナヘッド２内のガルバノミラー７、８の回転角度情報から取得することができる。回転角度情報は、例えばモータ７ａ、８ａにステッピングモータを使用した場合、ステッピングモータのステップ数であり得る。また、回転角度情報は、例えばモータ７ａ、８ａにロータリーエンコーダを使用した場合、ロータリーエンコーダのパルス数であり得る。焦点距離ＦＬは、スキャナヘッド２と被加工物の加工面３０との距離であり、例えばスキャナヘッド制御装置４の記憶部４ｂに予め記憶しておくことができる。

スキャナヘッド制御装置４は、図１に示すように、この過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出するための距離算出部４ｃを備えている。距離算出部４ｃは、取得された角θ及び焦点距離ＦＬの情報から過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出する。過不足分の加工距離ＰＬ_２の算出タイミングは、１つの態様として、レーザ加工中の所定の補間周期毎に行うことができる。また、他の１つの態様として、レーザ加工に先立って補正モードが設定される場合、その補正モード中に行うことができる。算出された過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報は、スキャナヘッド制御装置４の記憶部４ｂに記憶される。

レーザ加工装置１０において、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とを一致させる補正動作は、以上により取得された過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報に基づいて、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致するように、過不足分の加工距離ＰＬ_２を補間することにより行われる。但し、本発明における補正は、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とを完全一致させるものに限らず、加工精度に大きな影響がない程度にプラス側またはマイナス側に若干ずれていてもよい。従って、本発明において、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致するとは、必ずしも両者が完全に一致することに限定されない。

本発明における具体的な補正動作は、ロボット制御装置３がロボット送り速度を補正することによって制御される第１制御形態と、スキャナヘッド制御装置４が軌跡動作に関する加工パラメータを補正することによって制御される第２制御形態とがある。
以下、各制御形態について説明する。

＜補正動作の第１制御形態＞
図４は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置における補正動作の第１制御形態の概要を示している。ここでは、レーザビームＬＢが、被加工物の加工面３０に対してジグザグ状の軌跡を形成するように、前述したウィービング用加工パラメータ（加工速度Ｆ、ピッチＰ、振り幅Ｗ）に基づいてウィービング加工を行う場合を例示している。

第１制御形態は、スキャナヘッド制御装置４の距離算出部４ｃで過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出し、その算出結果をロボット制御装置３へフィードバックする。そして、ロボット制御装置３は、フィードバックされた過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報に基づいて、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致するように、ロボット送り速度を自動で補正し、補正後のロボット送り速度を用いてロボット１を制御するものである。
これにより、レーザ加工装置１０は、ロボット制御装置３が過不足分の加工距離ＰＬ_２を補間するようにロボット送り速度を自動で補正するので、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致した高精度なレーザ加工を行うことができる。

ロボット送り速度の具体的な補正方法は特に限定されないが、例えば、所定の補正演算式を送り速度算出部３ｂに用意しておき、過不足分の加工距離ＰＬ_２と加工パラメータとから補正後のロボット送り速度を演算して得ることができる。また、過不足分の加工距離ＰＬ_２及び加工パラメータと、それに応じたロボット送り速度の補正値とを対応させたデータテーブルを、例えば送り速度算出部３ｂに用意しておき、このデータテーブルに基づいて補正後のロボット送り速度を得ることもできる。

この第１制御形態の具体的な補正動作の態様は、レーザ加工中の所定の補間周期毎に繰り返し行う第１態様と、実際のレーザ加工に先立つ補正モードで行う第２態様とがある。
以下、各態様について説明する。

（第１制御形態の第１態様）
第１制御形態の第１態様の補正動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。図５は、補正動作を所定の補間周期毎に行う場合である。この補正動作は、ロボット制御装置３の制御部３ａによって実行される。

レーザ加工装置１０を起動すると、ロボット制御装置３は、スキャナヘッド制御装置４から出力されるウィービング用加工パラメータに基づいて、送り速度算出部３ｂでロボット送り速度を算出する（ステップＳ１０１）。次いで、ロボット制御装置３は、算出されたロボット送り速度は補正前の速度であるかを判定する（ステップＳ１０２）。ここでは未だ補正前のロボット送り速度であるから、ロボット制御装置３は、ステップＳ１０１で算出されたロボット送り速度を使用して、ロボット１に対してロボット送り速度指令を出力する（ステップＳ１０３）。これにより、ロボット１が移動してスキャナヘッド２を移動させる（ステップＳ１０４）。その後、レーザ加工装置１０は、スキャナヘッド２の移動と、ウィービング加工パラメータに基づくレーザビームＬＢの走査とにより、被加工物の加工面３０に所定の軌跡を形成するようにウィービング加工を行う。

この第１態様では、ウィービング加工が継続している間に、所定の補間周期で補正動作を行う。ウィービング加工開始後、ロボット制御装置３は、ウィービング加工が終了したかを判定する（ステップＳ１０５）。ウィービング加工が終了したかどうかは、例えば、予めロボット制御装置３に記憶されているウィービング加工終了位置にロボット１が到達したことによって判断できる。そして、終了していないと判定された場合、所定の補間周期が来たら、ロボット制御装置３は、スキャナヘッド制御装置４に対し、現時点での過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出するよう指令を出す。この指令を受けて、スキャナヘッド制御装置４は、距離算出部４ｃで現時点での過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出し、算出結果をロボット制御装置３に出力する。これにより、ロボット制御装置３は現時点での過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報を取得する（ステップＳ１０６）。

次いで、ロボット制御装置３は、過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報を元に、送り速度算出部３ｂにおいて、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致するようにロボット送り速度を補正し、新たな補正後のロボット送り速度を算出する（ステップＳ１０７）。記憶部３ｃに記憶されている補正前のロボット送り速度は、補正後のロボット送り速度に書き換えられる。

そして、再びステップＳ１０２に戻るが、ここでは、ロボット送り速度は補正前のロボット送り速度ではないと判定されるため、ロボット制御装置３は、ロボット１に出力するロボット送り速度指令に補正後のロボット送り速度を使用する（ステップＳ１０８）。以後、ステップＳ１０４からの処理を繰り返す。これにより、ロボット１は、補正後のロボット送り速度で移動し、スキャナヘッド２を補正後の送り速度で移動させる。以上の補正動作は、ステップＳ１０５でウィービング加工が終了していないと判定される間、所定の補間周期毎に繰り返し行われる。ステップＳ１０５でウィービング加工が終了したと判定されると、ロボット制御装置３は補正動作を終了する。

この第１実施形態の第１態様に係るレーザ加工装置１０によれば、特に、レーザ加工を行っている途中で、ロボット制御装置３がロボット送り速度を自動で補正し、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とを一致させることができるので、レーザ加工中に何らかの加工精度の変動要因が発生しても容易に対応でき、常に高精度なレーザ加工を行うことができる。

なお、補間周期の情報は、例えばロボット制御装置３の図示しない補間周期設定部等に既定値として設定しておくことができる。また、補間周期は、操作者の指示により任意に変更できるようにしてもよい。

（第１制御形態の第２態様）
次に、第１制御形態の第２態様の補正動作について、図６Ａ、図６Ｂに示すフローチャートを参照して説明する。図６Ａは、実際のレーザ加工に先立って補正動作を行う補正モードのフローチャートの一例を示し、図６Ｂは、補正モードで補正された後に実際にレーザ加工を行う加工モードのフローチャートの一例を示している。この補正動作は、ロボット制御装置３の制御部３ａによって実行される。

図６Ａに示すように、補正モードに入ると、ロボット制御装置３は、スキャナヘッド制御装置４から出力されるウィービング用加工パラメータに基づいて、送り速度算出部３ｂでスキャナヘッド２を移動させるためのロボット送り速度を算出する（ステップＳ２０１）。ここでは未だ補正前のロボット送り速度であるから、ロボット制御装置３は、算出されたロボット送り速度を使用して、ロボット１にロボット送り速度指令を出力する（ステップＳ２０２）。これによりロボット１が移動し、スキャナヘッド２を移動させる（ステップＳ２０３）。その後、レーザ加工装置１０は、スキャナヘッド２の移動と、ウィービング加工パラメータに基づくレーザビームＬＢの走査とにより、被加工物の加工面３０に所定の軌跡を形成するようにウィービング加工を行う。なお、このウィービング加工は、実際に被加工物にレーザ加工を行うときと同じ軌跡を形成するようにレーザビームＬＢを走査するが、補正作業としてのウィービング加工であるため、このときの被加工物は、実際にレーザ加工を行う被加工物ではなく、テスト用の被加工物を使用することができる。

ウィービング加工開始後、ロボット制御装置３は、ウィービング加工が終了したかを判定する（ステップＳ２０４）。終了していない場合は、ステップＳ２０３からの処理を繰り返す。一方、ウィービング加工が終了したと判定された場合、ロボット制御装置３は、スキャナヘッド制御装置４に対し、過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出する指令を出力する。この指令を受けて、スキャナヘッド制御装置４は距離算出部４ｃで過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出し、その算出結果をロボット制御装置３に出力する。これによりロボット制御装置３は過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報を取得する（ステップＳ２０５）。

次いで、ロボット制御装置３は、過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報を元に、送り速度算出部３ｂにおいて、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致するようにロボット送り速度を補正し、新たな補正後のロボット送り速度を算出する（ステップＳ２０６）。記憶部３ｃに記憶されている補正前のロボット送り速度は、補正後のロボット送り速度に書き換えられる。そして、補正モードを終了する。

以上により、補正後のロボット送り速度が得られたら、図６Ｂの加工モードに移行する。この加工モードは、被加工物に実際にレーザ加工を行うモードである。加工モードでは、ロボット制御装置３は、ロボット１に出力するロボット送り速度指令に、補正モードで得られた補正後のロボット送り速度を使用する（ステップＳ２１１）。これにより、補正後のロボット送り速度でロボット１が移動し、スキャナヘッド２を移動させる（ステップＳ２１２）。そして、レーザ加工装置１０は、スキャナヘッド２の移動と、ウィービング加工パラメータに基づくレーザビームＬＢの走査とにより、被加工物の加工面３０に所定の軌跡を形成するように、実際の加工作業としてのウィービング加工を行う。

以後、ロボット制御装置３は、ウィービング加工が終了したかを判定し（ステップＳ２１３）、終了していないと判定される間は、ステップＳ２１２からの処理を繰り返し、終了したと判定されると、ロボット制御装置３は動作を終了する。

この第１実施形態の第２態様に係るレーザ加工装置１０によれば、特に、レーザ加工に先立って、ロボット制御装置３がロボット送り速度を自動で補正して、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とを一致させることができるので、レーザ加工の開始当初から高精度なレーザ加工を行うことができる。

なお、補正モードは、例えば、ロボット制御装置３に設けられた図示しない補正モード選択スイッチ等を操作者が選択することによって任意に実行できるようにしてもよいし、起動時等のように予め決められたタイミングで自動的に実行されるようにしてもよい。

＜補正動作の第２制御形態＞
図７は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置における補正動作の第２制御形態の概要を示している。ここでも、レーザビームＬＢは、被加工物の加工面３０に対してジグザグ状の軌跡を形成するように、前述したウィービング用加工パラメータ（加工速度Ｆ、ピッチＰ、振り幅Ｗ）に基づいてウィービング加工を行う場合を例示している。

第２制御形態では、スキャナヘッド制御装置４で過不足分の加工距離ＰＬ２を算出し、その算出結果をスキャナヘッド制御装置４自体へフィードバックする。そして、スキャナヘッド制御装置４は、フィードバックされた過不足分の加工距離ＰＬ２の情報に基づいて、所望の加工距離ＰＬ０と実際の加工距離ＰＬ１とが一致するように、軌跡動作に関する加工パラメータ（加工速度Ｆ、ピッチＰ、振り幅Ｗ）を自動で補正し、その補正された加工パラメータを用いてスキャナヘッド２を制御するものである。このとき、ロボット制御装置３においてロボット送り速度の補正は行われない。
これにより、レーザ加工装置１０は、スキャナヘッド制御装置４が自動で過不足分の加工距離ＰＬ_２を補間するように補正動作を行うので、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致した高精度なレーザ加工を行うことができる。

この第２制御形態におけるスキャナヘッド制御装置４は、図７に示すように、加工パラメータを補正するためのパラメータ補正部４ｄを更に備える。加工パラメータの補正は、図３に示すように加工速度Ｆ、ピッチＰ及び振り幅Ｗといった複数のパラメータが設定される場合、そのうちのいずれか１つを補正するだけでもよいし、いずれか２つ以上または全部を補正するようにしてもよい。

加工パラメータの具体的な補正方法は特に限定されないが、例えば、所定の補正演算式をパラメータ補正部４ｄに用意しておき、過不足分の加工距離ＰＬ_２から補正後の加工パラメータを演算して得ることができる。また、過不足分の加工距離ＰＬ_２とそれに応じた加工パラメータの補正値とを対応させたデータテーブルを、例えばパラメータ補正部４ｄに用意しておき、このデータテーブルに基づいて補正後の加工パラメータを得ることもできる。

この第２制御形態の具体的な補正動作の態様も、レーザ加工中の所定の補間周期毎に繰り返し行う第１態様と、実際のレーザ加工に先立つ補正モードで行う第２態様とがある。
以下、各態様について説明する。

（第２制御形態の第１態様）
第２制御形態の第１態様の補正動作について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。図７は、補正動作を所定の補間周期毎に行う場合である。この補正動作は、スキャナヘッド制御装置４の制御部４ａによって実行される。

レーザ加工装置１０を起動すると、スキャナヘッド制御装置４は、予め設定されているウィービング用加工パラメータを補正前のウィービング用加工パラメータとする（ステップＳ３０１）。次いで、スキャナヘッド制御装置４は、ウィービング用加工パラメータが補正前のものであるかを判定する（ステップＳ３０２）。ここでは未だ補正前のウィービング用加工パラメータであるから、スキャナヘッド制御装置４は、補正前のウィービング用加工パラメータを使用してスキャナヘッド２にスキャナ走査指令を出力する（ステップＳ３０３）。これにより、スキャナヘッド２は、被加工物の加工面３０に対してレーザビームＬＢを走査する（ステップＳ３０４）。その後、レーザ加工装置１０は、スキャナヘッド２の移動と、ウィービング加工パラメータに基づくレーザビームＬＢの走査とにより、被加工物の加工面３０に所定の軌跡を形成するようにウィービング加工を行う。

ここでは、ウィービング加工が継続している間に、所定の補間周期で補正動作を行う。ウィービング加工開始後、スキャナヘッド制御装置４は、ウィービング加工が終了したかを判定する（ステップＳ３０５）。そして、終了していないと判定された場合、所定の補間周期が来たら、スキャナヘッド制御装置４は、距離算出部４ｃで、現時点での過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出する。これにより、スキャナヘッド制御装置４は現時点での過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報を取得する（ステップＳ３０６）。

次いで、スキャナヘッド制御装置４は、過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報を元に、パラメータ補正部４ｄにおいて、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致するようにウィービング用加工パラメータを補正し、新たな補正後のウィービング用加工パラメータを算出する（ステップＳ３０７）。記憶部４ｂに記憶されている補正前のウィービング用加工パラメータは、補正後のウィービング用加工パラメータに書き換えられる。

そして、再びステップＳ３０２に戻るが、ここでは、ウィービング用加工パラメータは補正前のものではないと判定されるため、スキャナヘッド制御装置４は、スキャナヘッド２に出力するスキャナ走査指令に補正後のウィービング用加工パラメータを使用する（ステップＳ３０８）。以後、ステップＳ３０４からの処理を繰り返す。以上の補正動作は、ステップＳ３０５でウィービング加工が終了していないと判定される間、所定の補間周期毎に繰り返し行われる。ステップＳ３０５でウィービング加工が終了したと判定されると、スキャナヘッド制御装置４は補正動作を終了する。

この第２実施形態の第１態様に係るレーザ加工装置１０によれば、特に、レーザ加工を行っている途中で、スキャナヘッド制御装置４が加工パラメータを自動で補正して、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とを一致させることができるので、レーザ加工中に何らかの加工精度の変動要因が発生しても容易に対応でき、常に高精度なレーザ加工を行うことができる。

なお、補間周期の情報は、例えばスキャナヘッド制御装置４の図示しない補間周期設定部等に既定値として設定しておくことができる。また、補間周期は、操作者の指示により任意に変更できるようにしてもよい。

（第２制御形態の第２態様）
次に、第２制御形態の第２態様の補正動作について、図９Ａ、図９Ｂに示すフローチャートを参照して説明する。図９Ａは、実際のレーザ加工に先立って補正動作を行う補正モードのフローチャートの一例を示し、図９Ｂは、補正モードで補正された後に実際にレーザ加工を行う加工モードのフローチャートの一例を示している。この補正動作は、スキャナヘッド制御装置４の制御部４ａによって実行される。

図９Ａに示すように、補正モードに入ると、スキャナヘッド制御装置４は、予め設定されているウィービング用加工パラメータを補正前のウィービング用加工パラメータとする（ステップＳ４０１）。そして、スキャナヘッド制御装置４は、スキャナヘッド２に出力するスキャナ走査指令に補正前のウィービング用加工パラメータを使用し（ステップＳ４０２）、スキャナヘッド２にスキャナ走査指令を出力する。これにより、スキャナヘッド２は、スキャナ指令に基づいて被加工物の加工面３０に対してレーザビームを走査する（ステップＳ４０３）。その後、レーザ加工装置１０は、スキャナヘッド２の移動と、ウィービング加工パラメータに基づくレーザビームＬＢの走査とにより、被加工物の加工面３０に所定の軌跡を形成するようにウィービング加工を行う。なお、このウィービング加工は、実際に被加工物にレーザ加工を行うときと同じ軌跡を形成するようにレーザビームＬＢを走査するが、補正作業としてのウィービング加工であるため、このときの被加工物は、実際にレーザ加工を行う被加工物ではなく、テスト用の被加工物を使用することができる。

ウィービング加工開始後、スキャナヘッド制御装置４は、ウィービング加工が終了したかを判定する（ステップＳ４０４）。終了していない場合は、ステップＳ４０３からの処理を繰り返す。一方、ウィービング加工が終了したと判定された場合、スキャナヘッド制御装置４は、距離算出部４ｃで過不足分の加工距離ＰＬ_２を算出する。これにより、スキャナヘッド制御装置４は過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報を取得する（ステップＳ４０５）。

次いで、スキャナヘッド制御装置４は、過不足分の加工距離ＰＬ_２の情報を元に、パラメータ補正部４ｄにおいて、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とが一致するようにウィービング用加工パラメータを補正し、新たな補正後のウィービング用加工パラメータを算出する（ステップＳ４０６）。記憶部４ｂに記憶されている補正前のウィービング用加工パラメータは、補正後のウィービング用加工パラメータに書き換えられる。そして、補正モードを終了する。

以上により、新たな補正後のウィービング用加工パラメータが得られたら、図９Ｂの加工モードに移行する。この加工モードは、被加工物に実際にレーザ加工を行うモードである。加工モードでは、スキャナヘッド制御装置４は、スキャナヘッド２に出力するスキャナ走査指令に、補正モードで得られた補正後のウィービング用加工パラメータを使用する（ステップＳ４１１）。これにより、スキャナヘッド２は、スキャナ走査指令に基づいて被加工物の加工面３０に対してレーザビームＬＢを走査する（ステップＳ４１２）。そして、レーザ加工装置１０は、スキャナヘッド２の移動と、ウィービング加工パラメータに基づくレーザビームＬＢの走査とにより、被加工物の加工面３０に所定の軌跡を形成するように、実際の加工作業としてのウィービング加工を行う。

以後、スキャナヘッド制御装置４は、ウィービング加工が終了したかを判定し（ステップＳ４１３）、終了していないと判定される間は、ステップＳ４１２からの処理を繰り返し、終了したと判定されると、スキャナヘッド制御装置４は動作を終了する。

この第２制御形態の第２態様に係るレーザ加工装置１０によれば、特に、レーザ加工に先立って、スキャナヘッド制御装置４が加工パラメータを自動で補正して、所望の加工距離ＰＬ_０と実際の加工距離ＰＬ_１とを一致させることができるので、その後のレーザ加工の開始当初から高精度なレーザ加工を行うことができる。

なお、補正モードは、例えば、スキャナヘッド制御装置４に設けられた図示しない補正モード選択スイッチ等を操作者が選択することによって任意に実行できるようにしてもよいし、起動時等の予め決められたタイミングで自動的に実行されるようにしてもよい。

以上説明したレーザ加工装置１０は、スキャナヘッド２をロボット１によって移動させるように構成したが、本発明に係るレーザ加工装置はこれに限定されず、例えばスキャナヘッドをガイドレールに沿って移動させるように構成したものであってもよい。
また、本発明に係るレーザ加工装置は、レーザビームをジグザグ状に走査してウィービング加工するものに何ら限定されない。
更に、本発明に係るレーザ加工装置は、過不足分の加工距離ＰＬ_２を求めた後、必ず補正動作を実行するものに限らない。例えば、算出された過不足分の加工距離ＰＬ_２の値が予め設定された閾値の範囲に収まる値であった場合には補正動作を実行しないようにしてもよい。これによれば、レーザ加工装置は不必要な補正動作をしなくて済むので、高精度なレーザ加工を高速で行うことが可能である。

１ロボット（移動手段）
２スキャナヘッド
３ロボット制御装置（移動制御装置）
４スキャナヘッド制御装置
１０レーザ加工装置
ＬＢレーザビーム

Claims

レーザビームを走査可能なスキャナヘッドと、
前記スキャナヘッドを所定の送り速度で移動させる移動手段と、
前記スキャナヘッドを制御するスキャナヘッド制御装置と、
前記移動手段の送り速度を制御する移動制御装置と、を備え、
前記スキャナヘッド制御装置は、軌跡動作に関する加工パラメータに基づいて、前記移動手段が前記スキャナヘッドを移動させる第１の方向及びこれと直交する第２の方向にレーザビームが走査されるように前記スキャナヘッドを制御するレーザ加工装置であって、
前記スキャナヘッド制御装置は、前記スキャナヘッドから被加工物に対する垂線と前記レーザビームの照射方向とのなす角θ及び焦点距離の情報を取得して、所望の加工距離と実際の加工距離との差を算出する距離算出部を有し、
前記距離算出部の算出結果に基づいて、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致するように、前記移動制御装置が前記移動手段の送り速度を補正するように制御するか、または、前記スキャナヘッド制御装置が前記加工パラメータを補正するように制御する、レーザ加工装置。
前記スキャナヘッド制御装置の前記距離算出部は、レーザ加工中の所定の補間周期毎に、所望の加工距離と実際の加工距離との差を算出し、
前記距離算出部の算出結果に基づいて、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致するように、前記移動制御装置が、前記補間周期毎に、前記移動手段の送り速度を補正するように制御するか、または、前記スキャナヘッド制御装置が、前記補間周期毎に、前記加工パラメータを補正するように制御する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
前記スキャナヘッド制御装置の前記距離算出部は、レーザ加工に先立って、所望の加工距離と実際の加工距離との差を算出し、
前記距離算出部の算出結果に基づいて、所望の加工距離と実際の加工距離とが一致するように、前記移動制御装置が、レーザ加工に先立って、前記移動手段の送り速度を補正するように制御するか、または、前記スキャナヘッド制御装置が、レーザ加工に先立って、前記加工パラメータを補正するように制御する、請求項１に記載のレーザ加工装置。