JP6622876B1 - レーザ加工機及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板金を高速に切断できるレーザ加工機を提供する。【解決手段】レーザ加工機１００は加工ヘッド３５と移動機構２２及び２３とビーム変位機構３２と移動制御部５０１と移動指令分割部５０３と移動機構制御部５０５と変位制御部５０６とを備える。移動制御部５０１は移動指令信号ＣＳを生成し、座標情報ＣＦに基づいてレーザビームＬＢがノズル３６の開口部３６ａの領域内で変位するか否かを判定する。レーザビームＬＢが開口部３６ａの領域内で変位すると判定された場合、移動指令分割部５０３は移動指令信号ＣＳに基づいて主移動指令信号ＭＣＳと副移動指令信号ＳＣＳとを生成する。移動機構制御部５０５は主移動指令信号ＭＣＳに基づいて移動機構２２及び２３を制御する。変位制御部５０６は副移動指令信号ＳＣＳに基づいてビーム変位機構３２を制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、レーザビームによって板金を加工するレーザ加工機及びレーザ加工方法に関する。

レーザ発振器より射出されたレーザビームによって板金を切断して、所定の形状を有する製品を製作するレーザ加工機が普及している。レーザ加工機は、加工ヘッドの移動機構によって加工ヘッドを板金の面に沿って移動させて、板金を所定の形状に切断する。

特許第６０８７４８３号公報

移動している加工ヘッドが停止する減速時、または、停止状態にある加工ヘッドが移動を開始する加速時には、大きなイナーシャが発生する。従って、例えば切断進行方向を直角に曲げて板金を切断するときには、加工ヘッドの所定の移動速度（切断速度）を維持したまま角部を切断することはできない。そこで、レーザ加工機は、切断進行方向を所定の角度以下の角度で曲げて板金を切断するときには、角部で加工ヘッドを一旦停止または大幅に減速させた後に加工ヘッドの移動方向を変更する必要がある。レーザ加工機が、ヘアピン形状のように切断進行方向を急激に変更して板金を曲線状に切断する場合も同様である。

レーザ加工機が切断進行方向を所定の角度以下の角部で曲げて板金を切断したり、切断進行方向を急激に変更して板金を曲線状に切断したりするときには、板金を高速に切断できないので加工時間が長くなってしまう。レーザ加工機がそのような形状を切断する場合でも、板金をできるだけ高速に切断して加工時間を短くすることが求められる。

本発明は、切断進行方向を所定の角度以下の角部で曲げて板金を切断したり、切断進行方向を急激に変更して板金を曲線状に切断したりする場合でも、従来よりも板金を高速に切断することができ、加工時間を短くすることができるレーザ加工機及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。

１またはそれ以上の実施形態によれば、先端部に円形の開口部を有し、前記開口部より板金を切断加工するためのレーザビームを射出するノズルが取り付けられている加工ヘッドと、前記板金の面に対して前記加工ヘッドを相対的に移動させる移動機構と、前記レーザビームが前記板金に照射されたときの照射位置におけるビームスポットの中心であるビーム中心を前記ノズルの中心であるノズル中心に対して変位させるビーム変位機構と、前記板金を切断する加工方向及び加工速度を制御するための移動指令信号を生成し、かつ、前記板金の加工形状の座標情報を取得し、前記座標情報に基づいて前記レーザビームが前記開口部の領域内で変位するか否かを判定する移動制御部と、前記レーザビームが前記開口部の領域内で変位すると判定された場合に、前記移動指令信号に基づいて、前記加工ヘッドの移動方向及び移動速度を制御するための主移動指令信号、及び、前記ビームスポットの移動方向及び移動速度を制御するための副移動指令信号を生成する移動指令分割部と、前記主移動指令信号に基づいて、前記加工ヘッドを相対的に移動させるよう前記移動機構を制御する移動機構制御部と、前記副移動指令信号に基づいて、前記ビーム中心が前記ノズル中心に対して変位するよう前記ビーム変位機構を制御する変位制御部とを備えるレーザ加工機が提供される。

１またはそれ以上の実施形態によれば、先端部に円形の開口部を有し、前記開口部より板金を切断加工するためのレーザビームを射出するノズルが取り付けられている加工ヘッドを備えるレーザ加工機が、前記板金を切断する加工方向及び加工速度を制御するための移動指令信号を生成し、前記板金の加工形状の座標情報を取得し、前記座標情報に基づいて前記レーザビームが前記開口部の領域内で変位するか否かを判定し、前記レーザビームが前記開口部の領域内で変位すると判定された場合に、前記移動指令信号に基づいて、前記加工ヘッドの移動方向及び移動速度を制御するための主移動指令信号、及び、前記レーザビームが前記板金に照射されたときの照射位置におけるビームスポットの移動方向及び移動速度を制御するための副移動指令信号を生成し、前記主移動指令信号に基づいて前記加工ヘッドを相対的に移動させ、かつ、前記副移動指令信号に基づいて前記ビームスポットの中心であるビーム中心を前記ノズルの中心であるノズル中心に対して変位させて前記板金を切断するレーザ加工方法が提供される。

１またはそれ以上の実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法によれば、切断進行方向を所定の角度以下の角部で曲げて板金を切断したり、切断進行方向を急激に変更して板金を曲線状に切断したりする場合でも、従来よりも板金を高速に切断することができ、加工時間を短くすることができる。

一実施形態のレーザ加工機の全体的な構成例を示す図である。 一実施形態のレーザ加工機におけるコリメータユニット及び加工ヘッドの詳細な構成例を示す斜視図である。 基準状態におけるレーザビームとノズルの開口部との位置関係を示す図である。 一実施形態のレーザ加工機におけるビーム変位機構によるレーザビームの板金への照射位置の変位を説明するための図である。 レーザビームの光軸を変位させた状態におけるレーザビームとノズルの開口部との位置関係を示す図である。 一実施形態のレーザ加工機が備えるＮＣ装置の機能的な内部構成例を示すブロック図である。 設計モデルの部分形状の一例を示す図である。 図７Ａに示す設計モデル（板金の加工形状）の各座標点を示す図である。 一実施形態のレーザ加工機によるレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。 一実施形態のレーザ加工機によるレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。 一実施形態のレーザ加工機によるレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。 一実施形態のレーザ加工機によるレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。 移動指令信号における各時点のＸ軸方向の加工速度の一例を示す図である。 主移動指令信号における各時点のＸ軸方向の速度の一例を示す図である。 副移動指令信号における各時点のＸ軸方向の速度の一例を示す図である。 移動指令信号における各時点のＹ軸方向の加工速度の一例を示す図である。 主移動指令信号における各時点のＹ軸方向の速度の一例を示す図である。 副移動指令信号における各時点のＹ軸方向の速度の一例を示す図である。 Ｘ軸方向における各時点のノズル中心とビーム中心との距離の一例を示す図である。 Ｙ軸方向における各時点のノズル中心とビーム中心との距離の一例を示す図である。 加工時点におけるノズル中心とビーム中心との位置関係の一例を示す図である。 加工時点におけるノズル中心とビーム中心との位置関係の一例を示す図である。 加工時点におけるノズル中心とビーム中心との位置関係の一例を示す図である。 加工時点におけるノズル中心とビーム中心との位置関係の一例を示す図である。 加工時点におけるノズル中心とビーム中心との位置関係の一例を示す図である。 加工時点におけるノズル中心とビーム中心との位置関係の一例を示す図である。 加工時点におけるノズル中心とビーム中心との位置関係の一例を示す図である。

以下、一実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法について、添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、レーザ加工機１００は、レーザビームを生成して射出するレーザ発振器１０と、レーザ加工ユニット２０と、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームをレーザ加工ユニット２０へと伝送するプロセスファイバ１２とを備える。

また、レーザ加工機１００は、操作部４０と、ＮＣ装置５０と、加工プログラムデータベース６０と、加工条件データベース７０と、アシストガス供給装置８０とを備える。ＮＣ装置５０は、レーザ加工機１００の各部（具体的にはレーザ発振器１０、レーザ加工ユニット２０、及び、アシストガス供給装置８０）を制御する制御装置の一例である。

操作部４０は、オペレータが操作部４０を操作することにより、操作内容に応じた指示情報ＳＦをＮＣ装置５０へ出力する。ＮＣ装置５０は、指示情報ＳＦに基づいて、加工プログラムデータベース６０から加工プログラム（ＮＣデータ）ＰＰを読み出し、加工条件データベース７０から加工条件ＣＰを読み出す。

具体的には、ＮＣ装置５０は、指示情報ＳＦに基づく製品の設計モデルに対応する加工プログラムＰＰを加工プログラムデータベース６０から読み出す。加工プログラムＰＰは、レーザ加工機１００が板金Ｗの加工を実行するためのプログラムである。加工条件ＣＰには、板金Ｗの材質及び厚さ等の材料パラメータが指定された加工対象情報が含まれている。また、加工条件ＣＰには、レーザビームの出力、加工速度、後述するノズル３６の開口部３６ａの直径（ノズル径）等の加工パラメータ、及び、アシストガス条件等の切削加工情報が含まれている。

ＮＣ装置５０は、製品の設計モデルに適した加工条件ＣＰを加工条件データベース７０から読み出す。ＮＣ装置５０は、加工プログラムＰＰ及び加工条件ＣＰに基づいて、レーザ発振器１０、レーザ加工ユニット２０、及び、アシストガス供給装置８０を制御する。

レーザ発振器１０としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、または、レーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。

レーザ発振器１０は、波長９００ｎｍ〜１１００ｎｍの１μｍ帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びＤＤＬ発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍのレーザビームを射出し、ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ〜９５０ｎｍのレーザビームを射出する。

レーザ加工ユニット２０は、加工対象物である板金Ｗを載せる加工テーブル２１と、門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｙ軸キャリッジ２３と、Ｙ軸キャリッジ２３に固定されたコリメータユニット３０と、加工ヘッド３５とを有する。板金Ｗは例えばステンレス鋼よりなる。板金Ｗの材料及び板厚は特に限定されない。

Ｘ軸キャリッジ２２は、加工テーブル２１上でＸ軸方向に移動自在に構成されている。Ｙ軸キャリッジ２３は、Ｘ軸キャリッジ２２上でＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動自在に構成されている。Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３は、加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。

レーザ加工機１００は、加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って移動させる代わりに、加工ヘッド３５は位置が固定されていて、板金Ｗが移動するように構成されていてもよい。レーザ加工機１００は、板金Ｗの面に対して加工ヘッド３５を相対的に移動させる移動機構を備えていればよい。

加工ヘッド３５には、先端部に円形の開口部３６ａを有し、開口部３６ａよりレーザビームＬＢを射出するノズル３６が取り付けられている。ノズル３６の開口部３６ａより射出されたレーザビームＬＢは板金Ｗに照射される。

アシストガス供給装置８０は、アシストガスＡＧを加工ヘッド３５に供給する。アシストガス供給装置８０は、板金Ｗがステンレス鋼であれば窒素を、板金Ｗが軟鋼であれば酸素をアシストガスＡＧとして加工ヘッド３５に供給する。アシストガスＡＧは、混合ガスでもよく、その目的が酸化抑制なのか、酸化反応熱を利用するのかによって、混合比を任意に設定できるものである。板金Ｗの加工時に、アシストガスＡＧは開口部３６ａより板金Ｗへと吹き付けられる。アシストガスＡＧは、板金Ｗが溶融したカーフ内の溶融金属を排出する。

図２に示すように、コリメータユニット３０は、プロセスファイバ１２より射出された発散光のレーザビームＬＢを平行光（コリメート光）に変換するコリメーションレンズ３１を備える。また、コリメータユニット３０は、ガルバノスキャナユニット３２と、ガルバノスキャナユニット３２より射出されたレーザビームＬＢをＸ軸及びＹ軸に対して垂直なＺ軸方向下方に向けて反射させるベンドミラー３３とを備える。加工ヘッド３５は、ベンドミラー３３で反射したレーザビームＬＢを集束して、板金Ｗに照射する集束レンズ３４を備える。

ガルバノスキャナユニット３２は、コリメーションレンズ３１より射出されたレーザビームＬＢを反射するスキャンミラー３２１と、スキャンミラー３２１を所定の角度となるように回転させる駆動部３２２とを有する。また、ガルバノスキャナユニット３２は、スキャンミラー３２１より射出されたレーザビームＬＢを反射するスキャンミラー３２３と、スキャンミラー３２３を所定の角度となるように回転させる駆動部３２４とを有する。

図３は、基準状態におけるレーザビームＬＢとノズル３６の開口部３６ａとの位置関係を示している。符号ＢＳは、レーザビームＬＢが板金Ｗに照射されたときの照射位置におけるビームスポットを示す。符号ＢＣは、ビームスポットＢＳの中心を示す。以下、ビームスポットＢＳの中心ＢＣをビーム中心ＢＣとする。

レーザ加工機１００は、ノズル３６の開口部３６ａより射出されるレーザビームＬＢが開口部３６ａの中心に位置するように芯出しされている。開口部３６ａの中心とノズル３６の中心とは一致している。以下、開口部３６ａの中心とノズル３６の中心とを総称して、ノズル中心ＮＣとする。基準の状態では、ビーム中心ＢＣはノズル中心ＮＣと一致している。従って、基準状態では、レーザビームＬＢは、ノズル中心ＮＣより射出する。ガルバノスキャナユニット３２は、加工ヘッド３５内を進行して開口部３６ａより射出されるレーザビームＬＢの開口部３６ａ内での位置を変位させるビーム変位機構として機能する。

駆動部３２２及び３２４は、ＮＣ装置５０による制御に基づき、それぞれ、スキャンミラー３２１及び３２３を所定の角度範囲で往復振動させることもできる。スキャンミラー３２１とスキャンミラー３２３とのいずれか一方または双方を往復振動させることによって、ガルバノスキャナユニット３２は、板金Ｗに照射されるレーザビームＬＢを振動させることができる。即ち、ＮＣ装置５０は、ガルバノスキャナユニット３２を、加工ヘッド３５内を進行して開口部３６ａより射出されるレーザビームＬＢを、開口部３６ａ内で振動させるビーム振動機構として機能させることもできる。

ＮＣ装置５０は、ガルバノスキャナユニット３２の駆動部３２２及び３２４を制御することによって、レーザビームＬＢが板金Ｗの面上に照射されることにより形成されるビームスポットＢＳを変位させることができる。また、ＮＣ装置５０は、レーザビームＬＢを板金Ｗの面内の所定の方向に振動させて、板金Ｗの面上に形成されるビームスポットを振動させることができる。ガルバノスキャナユニット３２はビーム変位機構及びビーム振動機構の一例であり、ビーム変位機構及びビーム振動機構はガルバノスキャナユニット３２に限定されない。

図４は、図２に示すスキャンミラー３２１及びスキャンミラー３２３のいずれか一方または双方が傾けられて、板金Ｗに照射されるレーザビームＬＢの位置が変位した状態を示している。図４において、ベンドミラー３３で折り曲げられて集束レンズ３４を通過する細実線は、レーザ加工機１００が基準の状態であるときのレーザビームＬＢの光軸を示している。

なお、詳細には、ベンドミラー３３の手前に位置しているガルバノスキャナユニット３２の作動により、ベンドミラー３３に入射するレーザビームＬＢの光軸の角度が変化し、光軸がベンドミラー３３の中心から外れる。図４では、簡略化のため、ガルバノスキャナユニット３２の作動前後でベンドミラー３３へのレーザビームＬＢの入射位置を同じ位置としている。

ガルバノスキャナユニット３２による作用によって、レーザビームＬＢの光軸が細実線で示す位置から太実線で示す位置へと変位したとする。ベンドミラー３３で反射するレーザビームＬＢが角度θで傾斜したとすると、板金ＷへのレーザビームＬＢの照射位置は距離Δｓだけ変位する。集束レンズ３４の焦点距離をＥＦＬ（Effective Focal Length）とすると、距離Δｓは、関係式Δｓ＝ＥＦＬ×ｓｉｎθにより算出することができる。

ガルバノスキャナユニット３２がレーザビームＬＢを図４に示す方向とは逆方向に角度θだけ傾ければ、板金ＷへのレーザビームＬＢの照射位置を図４に示す方向とは逆方向に距離Δｓだけ変位させることができる。

図５は、レーザビームＬＢの光軸を変位させた状態におけるレーザビームＬＢとノズル３６の開口部３６ａとの位置関係を示している。即ち、距離Δｓは、板金ＷにレーザビームＬＢが照射される位置（以下、照射位置とする）におけるノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとの距離であり、ノズル中心ＮＣに対するビーム中心ＢＣの変位量に相当する。以下、ノズル中心ＮＣに対するビーム中心ＢＣの変位量を、単に、ビーム中心ＢＣの変位量とする。

ノズル３６の開口部３６ａにおけるビーム中心ＢＣの変位量と、板金ＷへのレーザビームＬＢの照射位置におけるビーム中心ＢＣの変位量とは等しいものとする。即ち、ノズル３６の開口部３６ａにおけるビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣに対して距離Δｓだけ変位する場合に、板金ＷへのレーザビームＬＢの照射位置におけるビーム中心ＢＣもノズル中心ＮＣに対して距離Δｓだけ変位するものとする。

図５に示すように、ビーム中心ＢＣの変位量（レーザビームＬＢの変位量）に相当する距離Δｓが開口部３６ａの半径未満であれば、レーザ加工機１００は、ビームスポットＢＳ（レーザビームＬＢ）を変位させて板金Ｗを加工することができる。詳しくは、開口部３６ａの半径をｒａとし、ビームスポットＢＳの半径をｒｂとすると、距離Δｓが関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａを満たせば、レーザ加工機１００は、ビームスポットＢＳ（レーザビームＬＢ）を変位させて板金Ｗを加工することができる。なお、距離Δｓが開口部３６ａの半径未満でなければ、レーザ加工機１００は、ビーム中心ＢＣをノズル中心ＮＣと一致させた状態で板金Ｗを加工する。

板金Ｗの加工時に、アシストガスは開口部３６ａより板金Ｗへと吹き付けられる。アシストガスは、開口部３６ａの中心部に対して内周付近ではガス圧及び流量が弱くなる。そのため、開口部３６ａの半径ｒａから所定の距離Ｌａだけ減算した距離を最大距離としたとき、距離Δｓは最大距離以下の値であることが好ましい。詳しくは、距離Δｓは、関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たす値であることが好ましい。

図５に一点鎖線で示す円は、ビームスポットＢＳを変位させることができるビーム移動範囲を示している。レーザ加工機１００は、一点鎖線で示すビーム移動範囲内でビームスポットＢＳを変位させることにより、目的のガス圧及び流量のアシストガスを板金Ｗへと吹き付けながら、板金Ｗを切断加工することができる。

図６に示すように、ＮＣ装置５０は、移動制御部５０１、移動指令分割部５０３、移動機構制御部５０５、及び、変位制御部５０６を備える。移動指令分割部５０３は、遅延器５０３１、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ）５０３２、及び、減算器５０３３を有する。

図６〜図７Ｂ、図８Ａ〜図８Ｄに示すフローチャート、及び、図９Ａ〜図１３Ｇを用いて、レーザ加工機１００による加工方法の一例を説明する。

具体的には、図７Ａに示すように、板金Ｗを切り欠き部ＮＳを有する加工形状に切断する加工方法の一例を説明する。図７Ｂは、図７Ａにおける切り欠き部ＮＳの各座標点Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、及び、Ｐｅを示している。即ち、図７Ｂは、板金Ｗの加工形状における各座標点を示している。図９Ａ〜図９Ｃ、及び、図１０Ａ〜図１０Ｃに示す時点ｔｂ、ｔｆ、ｔｇ、及び、ｔｈは、それぞれ、図７Ｂに示す座標点Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、及び、Ｐｅを加工する時点に相当する。

図８Ａにおいて、オペレータが操作部４０を操作することにより、操作部４０は、ステップＳ１にて、操作内容に基づいた指示情報ＳＦをＮＣ装置５０へ出力する。移動制御部５０１は、ステップＳ２にて、指示情報ＳＦに基づいて、加工プログラムデータベース６０から加工プログラムＰＰを読み出し、加工条件データベース７０から加工条件ＣＰを読み出す。

移動制御部５０１は、ステップＳ３にて、加工プログラムＰＰ、及び、加工条件ＣＰに基づいて、図９Ａ及び図１０Ａに示すような速度制御情報を含む移動指令信号ＣＳを生成する。図９Ａは、移動指令信号ＣＳにおける各時点のＸ軸方向の加工速度を示している。図１０Ａは、移動指令信号ＣＳにおける各時点のＹ軸方向の加工速度を示している。

移動指令信号ＣＳは、時点ｔｂまでの期間、及び、時点ｔｄから時点ｔｇまでの期間において、Ｙ軸方向の加工速度を０とし、Ｘ軸方向の加工速度を加工条件ＣＰに基づく所定の速度Ｖｘａとして、加工位置をＸ軸方向に移動させる等速移動指令を含む。また、移動指令信号ＣＳは、時点ｔｂから時点ｔｄまでの期間において、Ｘ軸方向の加工速度を０とし、Ｙ軸方向の加工速度を加工条件ＣＰに基づく所定の速度Ｖｙａとして、加工位置をＹ軸方向に移動させる等速移動指令を含む。

即ち、移動指令信号ＣＳは、板金Ｗを切断加工する方向（加工方向）及び速度（加工速度）を制御するための移動指令信号である。さらに、移動制御部５０１は、移動指令信号ＣＳを移動指令分割部５０３へ出力する。

移動制御部５０１は、ステップＳ４にて、加工プログラムＰＰから加工形状の座標情報ＣＦを取得する。例えば、図７Ａに示すように、板金Ｗの加工形状（製品の形状）が切り欠き部ＮＳを有する場合、移動制御部５０１は、図７Ｂに示すように、切り欠き部ＮＳにおける座標点Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、及び、Ｐｅを含む座標情報ＣＦを取得する。座標点Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、及び、Ｐｅは、例えば、切断を開始する座標点、及び、切断方向を切り替える座標点である。座標情報ＣＦは、上記の座標点以外の１またはそれ以上の座標点を含んでいてもよい。

移動制御部５０１は、ステップＳ５にて、加工プログラムＰＰに基づいて板金Ｗを加工するときに、レーザビームＬＢがノズル３６の開口部３６ａの領域内で変位するか否かを、座標情報ＣＦに基づいて判定する。図８Ｂを用いて、ステップＳ５における具体的な判定方法の一例を説明する。

図７Ａに示すように加工形状が切り欠き部ＮＳを有する場合、図８Ｂにおいて、移動制御部５０１は、ステップＳ５１にて、座標情報ＣＦに基づいて、座標点間の距離Ｄを算出する。例えば、移動制御部５０１は、図７Ｂに示すように座標点Ｐｂから座標点Ｐｃまでの距離Ｄｂｃを算出する。距離Ｄｂｃは切り欠き部ＮＳの段差に相当する。移動制御部５０１は、ステップＳ５２にて、座標点間の距離Ｄ（具体的には距離Ｄｂｃ）が開口部３６ａの領域内に収まるか否かを判定する。

ステップＳ５２にて距離Ｄｂｃが開口部３６ａの領域内に収まる（ＹＥＳ）と判定された場合、移動制御部５０１は、ステップＳ５３にて、距離Ｄｂｃ、加工速度、加工ヘッド３５の加速度（減速度）、及び、座標点Ｐｂから座標点Ｐｃまでの区間においてビームスポットＢＳの変位量（Δｓ）が変化した量（距離）に基づいて、ビーム復帰距離ＢＲＤを算出する。即ち、移動制御部５０１は、所定の加工区間における距離（座標点間の距離）、加工速度、加工ヘッド３５の加速度（減速度）、及び、ビームスポットＢＳの変位量が変化した量に基づいて、ビーム復帰距離ＢＲＤを算出する。よって、移動制御部５０１は、ステップＳ５３にて、ビーム復帰距離ＢＲＤを取得する。ビーム復帰距離ＢＲＤの具体的な算出方法については後述する。

ビーム復帰距離ＢＲＤとは、所定の加工速度で板金Ｗを加工し、かつ、変位したビームスポットＢＳが所定の位置（例えば初期設定位置）に戻るまでに必要な距離である。言い換えれば、ビーム復帰距離ＢＲＤとは、加工速度を減速させずに加工ヘッド３５を移動させ、かつ、ビームスポットＢＳが変位したときに、ビームスポットＢＳと加工ヘッド３５との位置関係（ビーム中心ＢＣとノズル中心ＮＣとの位置関係）が所定の状態（例えば初期設定状態）に戻るまでに必要な距離である。

加工時において、ビームスポットＢＳの変位量は加工位置に応じて変化する。ビームスポットＢＳの変位量が変化した量とは、加工時（例えば座標点Ｐｂから座標点Ｐｃまでの区間）においてビームスポットＢＳの変位量が加工位置に応じて変化した差分である。即ち、ビームスポットＢＳの変位量が変化した量とは、加工時においてノズル中心ＮＣからビーム中心ＢＣまでの距離が加工位置に応じて変化した差分の距離である。

従って、レーザ加工機１００は、加工時にビームスポットＢＳをビーム復帰距離ＢＲＤ以下となるように変位させることにより、加工途中であってもビームスポットＢＳを初期設定状態に復帰させることができる。

ビーム復帰距離ＢＲＤは加工条件ＣＰに予め設定されていてもよい。ビーム復帰距離ＢＲＤが加工条件ＣＰに予め設定されている場合、移動制御部５０１は、ステップＳ５３にて、加工条件ＣＰからビーム復帰距離ＢＲＤを取得する。

移動制御部５０１は、ステップＳ５４にて、座標情報ＣＦに基づいて、図７Ｂに示すように次の座標点Ｐｃから座標点Ｐｄまでの距離Ｄｃｄを算出する。移動制御部５０１は、ステップＳ５５にて、距離Ｄｃｄがビーム復帰距離ＢＲＤ以上であるか否かを判定する。

ステップＳ５４にて距離Ｄｃｄがビーム復帰距離ＢＲＤ以上である（ＹＥＳ）と判定された場合、移動指令分割部５０３は、移動指令信号ＣＳを遅延器５０３１とＬＰＦ５０３２とに出力する。ステップＳ５４にて距離Ｄｃｄがビーム復帰距離ＢＲＤ以上である（ＹＥＳ）と判定された場合、移動制御部５０１は、ステップＳ５４に戻り、座標情報ＣＦに基づいて、次の座標点間の距離Ｄ（例えば座標点Ｐｄから座標点Ｐｅまでの距離Ｄｄｅ）を算出する。さらに、移動制御部５０１は、ステップＳ５５にて、距離Ｄｄｅがビーム復帰距離ＢＲＤ以上か否かを判定する。

図８Ａにおいて、遅延器５０３１は、ステップＳ６にて、移動指令信号ＣＳを所定の時間だけ遅延させる遅延移動指令信号ＤＣＳを生成し、減算器５０３３へ出力する。

図８Ｃにおいて、ＬＰＦ５０３２は、ステップＳ７にて、移動指令信号ＣＳにおける低域周波数成分のみを通過させるフィルタリング処理（ベッセルフィルタ処理）を実行することにより、図９Ｂ及び図１０Ｂに示すような速度制御情報を含む主移動指令信号ＭＣＳを生成する。図９Ｂは、主移動指令信号ＭＣＳにおける各時点のＸ軸方向の速度を示している。図１０Ｂは、主移動指令信号ＭＣＳにおける各時点のＹ軸方向の速度を示している。主移動指令信号ＭＣＳは、加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）の移動方向及び移動速度を制御するための移動指令信号である。

主移動指令信号ＭＣＳは、時点ｔｂまでの期間、及び、時点ｔｆから時点ｔｇまでの期間において、Ｙ軸方向の移動速度を０とし、Ｘ軸方向の移動速度を加工条件ＣＰに基づく所定の速度Ｖｘａとして、加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）をＸ軸方向に移動させる等速移動指令を含む。

主移動指令信号ＭＣＳは、図９Ｂに示すように、時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間において、加工ヘッド３５をＸ軸方向に対しては移動速度が加工条件ＣＰに基づく所定の速度Ｖｘａから、速度Ｖｘａよりも遅い速度Ｖｘｂとなるように減速させる減速指令と、速度Ｖｘｂから速度Ｖｘａとなるように加速させる加速指令とを含む。

主移動指令信号ＭＣＳは、図１０Ｂに示すように、時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間において、加工ヘッド３５をＹ軸方向に対しては移動速度が０から加工条件ＣＰに基づく所定の速度Ｖｙｂとなるように加速させる加速指令と、速度Ｖｙｂから０となるように減速させる減速指令とを含む。

Ｘ軸方向において、座標点Ｐｂから座標点Ｐｃまでの加工方向と座標点Ｐｄから座標点Ｐｅまでの加工方向とは同じである。従って、図９Ｂに示すように、時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間における速度プロファイルと時点ｔｇから時点ｔｈまでの期間における速度プロファイルとは同じである。

Ｙ軸方向において、座標点Ｐｂから座標点Ｐｃまでの加工方向と座標点Ｐｄから座標点Ｐｅまでの加工方向とは互いに逆方向である。従って、図１０Ｂに示すように、時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間における速度プロファイルと時点ｔｇから時点ｔｈまでの期間における速度プロファイルとは、正負が反転した関係を有する。

即ち、主移動指令信号ＭＣＳは、加工ヘッド３５をＸ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させ、かつ、座標点Ｐａ〜Ｐｅにおける各区間の加工ヘッド３５の移動速度を制御するための移動指令信号である。

さらに、ＬＰＦ５０３２は、主移動指令信号ＭＣＳを減算器５０３３、及び、移動機構制御部５０５へ出力する。従って、減算器５０３３には、遅延器５０３１から遅延移動指令信号ＤＣＳが入力され、ＬＰＦ５０３２から主移動指令信号ＭＣＳが入力される。

ビーム復帰距離ＢＲＤの具体的な算出方法について説明する。図９Ｂに示すように、移動制御部５０１は、時点ｔｂから時点ｔｄまでの時間、加工速度、及び、加工ヘッド３５の減速度に基づいて、距離Ｓａを算出する。移動制御部５０１は、距離Ｓａ、加工速度、及び、加工ヘッド３５の減速度及び加速度に基づいて、距離Ｓａと距離Ｓｂとが同じ（Ｓａ＝Ｓｂ）になる時点ｔｆを求める。移動制御部５０１は、時点ｔｄから時点ｔｆまでの時間、加工速度、及び、加工ヘッド３５の減速度及び加速度に基づいて、ビーム復帰距離ＢＲＤを算出する。よって、移動制御部５０１は、ビーム復帰距離ＢＲＤを取得する。

図８Ｃにおいて、減算器５０３３は、ステップＳ８にて、遅延移動指令信号ＤＣＳから主移動指令信号ＭＣＳを減算することにより、図９Ｃ及び図１０Ｃに示すような速度制御情報を含む副移動指令信号ＳＣＳを生成する。図９Ｃは、副移動指令信号ＳＣＳにおける各時点のＸ軸方向の速度を示している。図１０Ｃは、副移動指令信号ＳＣＳにおける各時点のＹ軸方向の速度を示している。なお、図９Ｃ及び図１０Ｃでは、副移動指令信号ＳＣＳにおける各時点のＸ軸方向及びＹ軸方向の速度を、ノズル中心ＮＣに対するビーム中心ＢＣの相対速度として示している。

副移動指令信号ＳＣＳは、ビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）の移動方向及び移動速度を制御するための移動指令信号であり、ノズル中心ＮＣ（加工ヘッド３５）に対するビーム中心ＢＣ（ビームスポットＢＳ）の変位方向及び変位速度を制御するための移動指令信号である。

図９Ｃ及び図１０Ｃに示すように、副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔｂまでの期間、及び、時点ｔｆから時点ｔｇまでの期間において、ノズル中心ＮＣに対するビーム中心ＢＣの相対速度（変位速度）を０として、即ち、加工ヘッド３５と同じ速度ＶｘａでビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）をＸ軸方向に移動させる等速移動指令を含む。

副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔｂにおいて、ビームスポットＢＳの相対速度をＸ軸方向に対しては速度０から速度Ｖｘｃに瞬時に切り替え、Ｙ軸方向に対しては速度０から速度Ｖｙｃに瞬時に切り替える速度切り替え指令を含む。速度ＶｘｃはＸ軸方向に対して負の速度であり、速度ＶｙｃはＹ軸方向に対して正の速度である。

副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔｂから時点ｔｄまでの期間において、ビームスポットＢＳをＸ軸方向に対しては相対速度が速度Ｖｘｃから、速度Ｖｘｃよりも速い速度Ｖｘｄとなるように加速させる加速指令と、Ｙ軸方向に対しては相対速度が速度Ｖｙｃから、速度Ｖｙｃよりも遅い速度Ｖｙｄとなるように減速させる減速指令とを含む。速度ＶｘｄはＸ軸方向に対して負の速度であり、速度ＶｙｄはＹ軸方向に対して正の速度である。

副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔｄにおいて、ビームスポットＢＳの相対速度をＸ軸方向に対しては速度Ｖｘｄから速度Ｖｘｅに瞬時に切り替え、Ｙ軸方向に対しては速度Ｖｙｄから速度Ｖｙｅに瞬時に切り替える速度切り替え指令を含む。速度ＶｘｅはＸ軸方向に対して正の速度であり、速度ＶｙｅはＹ軸方向に対して負の速度である。

なお、ガルバノスキャナユニット３２によるビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）の加速度（減速度）は、加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）の加速度（減速度）と比較して桁違いに大きい。従って、ビームスポットＢＳが加速または減速する時間は、加工ヘッド３５が加速または減速する時間と比較して無視できる程度に短い。

そこで、説明をわかりやすくするために、図９Ｃ及び図１０Ｃでは、時点ｔｂ及びｔｄにおいて速度（相対速度）が瞬間的に切り替わるように示している。上記の理由と同様の理由により、移動指令信号ＣＳに対する遅延移動指令信号ＤＣＳの遅延時間は無視できる程度に短いため、図９Ａ及び図１０Ａでは、移動指令信号ＣＳ及び遅延移動指令信号ＤＣＳを同じ速度プロファイルで示している。

図９Ｃに示すように、副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔｄから時点ｔｆまでの期間において、ビームスポットＢＳをＸ軸方向に対しては相対速度が速度Ｖｘｅから速度Ｖｘｅよりも速い速度Ｖｘｆとなるように加速させる加速指令と、速度Ｖｘｆから０となるように減速させる減速指令とを含む。速度ＶｘｆはＸ軸方向に対して正の速度である。

Ｘ軸方向において、座標点Ｐｂから座標点Ｐｃまでの加工方向と座標点Ｐｄから座標点Ｐｅまでの加工方向とは同じである。従って、図９Ｃに示すように、時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間における速度プロファイルと時点ｔｇから時点ｔｈまでの期間における速度プロファイルとは同じである。

図１０Ｃに示すように、副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔｄから時点ｔｆまでの期間において、ビームスポットＢＳをＹ軸方向に対しては相対速度が速度Ｖｙｅから速度Ｖｙｅよりも遅い速度Ｖｙｆとなるように減速させる減速指令と、速度Ｖｙｆから０となるように加速させる加速指令とを含む。速度ＶｙｆはＹ軸方向に対して負の速度である。

Ｙ軸方向において、座標点Ｐｂから座標点Ｐｃまでの加工方向と座標点Ｐｄから座標点Ｐｅまでの加工方向とは互いに逆方向である。従って、図１０Ｃに示すように、時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間における速度プロファイルと時点ｔｇから時点ｔｈまでの期間における速度プロファイルとは、正負が反転した関係を有する。

図９Ｃに示す距離Ｓｃは、座標点Ｐｂから座標点Ｐｃまでの区間においてビームスポットＢＳの変位量が変化した量であり、座標点ＰｂにおけるビームスポットＢＳの変位量と座標点ＰｃにおけるビームスポットＢＳの変位量との差分に相当する。言い換えれば、距離Ｓｃは、座標点Ｐｂにおけるノズル中心ＮＣからビーム中心ＢＣまでの距離と、座標点Ｐｃにおけるノズル中心ＮＣからビーム中心ＢＣまでの距離との差分の距離に相当する。

距離Ｓｄは、座標点ＰｃからビームスポットＢＳが所定の状態（例えば初期設定状態）に復帰する時点ｔｆに対応する座標点までの区間においてビームスポットＢＳの変位量が変化した量である。図９Ｂに示す距離Ｓａと、図１０Ｂに示す距離Ｓｅと、図１０Ｃに示す距離Ｓｇは、図９Ｃに示す距離Ｓｃと等しい。図９Ｂに示す距離Ｓｂと、図１０Ｂに示す距離Ｓｆと、図１０Ｃに示す距離Ｓｈは、図９Ｃに示す距離Ｓｄと等しい。さらに、減算器５０３３は、副移動指令信号ＳＣＳを変位制御部５０６へ出力する。

図１１及び図１２は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における各時点のノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとの距離（ビーム中心ＢＣの変位量）を示している。図１１に示す符号ＤＤｘは、ノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとのＸ軸方向における距離の最大変化量、即ち、ビーム中心ＢＣの変位量のＸ軸方向における最大変化量を示している。図１２に示す符号ＤＤｙは、ノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとのＹ軸方向における距離の最大変化量、即ち、ビーム中心ＢＣの変位量のＹ軸方向における最大変化量を示している。

図１１及び図１２に示す符号ＤＤｍａｘは、図５に一点鎖線で示すビーム移動範囲（距離）を示している。即ち、距離ＤＤｍａｘは、ＤＤｍａｘ＝Ｒａ、または、ＤＤｍａｘ＝Ｒａ−Ｌａで示される関係を有する。

図６に示すように、Ｘ軸キャリッジ２２とＹ軸キャリッジ２３とにより構成される移動機構は、Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３をそれぞれ駆動する駆動部２２０及び２３０を有する。図８Ｃにおいて、移動機構制御部５０５は、ステップＳ９にて、主移動指令信号ＭＣＳに基づいて駆動部２２０及び２３０を制御することにより、加工ヘッド３５を移動させる。変位制御部５０６は、ステップＳ１０にて、副移動指令信号ＳＣＳに基づいてガルバノスキャナユニット３２の駆動部３２２及び３２４を駆動して、ビームスポットＢＳを変位させる。

図８Ａに示すステップＳ５にて、レーザビームＬＢがノズル３６の開口部３６ａの領域内で変位しない（ＮＯ）と判定された場合について説明する。レーザビームＬＢがノズル３６の開口部３６ａの領域内で変位しない（ＮＯ）と判定された場合とは、具体的には図８Ｂに示すステップＳ５２にて、座標点間の距離Ｄが開口部３６ａの領域内に収まらない（Ｎｏ）と判定された場合、または、ステップＳ５５にて、座標点Ｐ間の距離Ｄがビーム復帰距離ＢＲＤ以上ではない（Ｎｏ）と判定された場合である。

図８Ａに示すステップＳ５にて、レーザビームＬＢがノズル３６の開口部３６ａの領域内で変位しない（ＮＯ）と判定された場合、図８Ｄにおいて、ＬＰＦ５０３２は、ステップＳ１７にて、移動指令信号ＣＳにおける低域周波数成分のみを通過させるフィルタリング処理（ベッセルフィルタ処理）を実行する。

ＬＰＦ５０３２は、上記のフィルタリング処理により、図９Ｂ及び図１０Ｂに示すような速度制御情報を含む主移動指令信号ＭＣＳを生成する。ステップＳ１７はステップＳ７に相当する。レーザ加工機１００は、ステップＳ１９にて、ビーム中心ＢＣをノズル中心ＮＣと一致させた状態で、加工プログラムＰＰ及び加工条件ＣＰに基づいて加工ヘッド３５を移動させ、板金Ｗを加工する。

図９Ａ〜図９Ｃ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、及び、図１３Ａ〜図１３Ｇを用いて、図７Ａに示すように板金Ｗを切り欠き部ＮＳを有して切断するときの加工ヘッド３５とビームスポットＢＳとの位置関係について説明する。

図１３Ａ〜図１３Ｇは、それぞれ、図９Ａ〜図９Ｃ、及び、図１０Ａ〜図１０Ｃの時点ｔａ〜時点ｔｇにおけるノズル中心ＮＣ（加工ヘッド３５）とビーム中心ＢＣ（ビームスポットＢＳ）との位置関係を示している。具体的には、図１３Ａは時点ｔａ、図１３Ｂは時点ｔｂ、図１３Ｃは時点ｔｃ、図１３Ｄは時点ｔｄ、図１３Ｅは時点ｔｅ、図１３Ｆは時点ｔｆ、図１３Ｇは時点ｔｇにおける板金Ｗの加工位置を示している。

図１３Ａに示すように、ビームスポットＢＳ（レーザビームＬＢ）は、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣに対して所定の変位量ＤＡｘだけＸ軸方向に変位する位置が初期設定位置となるように設定されている。時点ｔａでは、加工ヘッド３５は、ビームスポットＢＳが変位量ＤＡｘだけＸ軸方向に変位した状態で、速度ＶｘａでＸ軸方向に移動している。

図１３Ｂに示すように、時点ｔｂでは、ビーム中心ＢＣは座標点Ｐｂに到達する。加工ヘッド３５は、時点ｔｂで移動方向をＸ軸方向からＸ軸とＹ軸との合成方向に変更し、かつ、Ｘ軸方向に対しては減速を開始し、Ｙ軸方向に対しては加速を開始する。ビームスポットＢＳは、時点ｔｂで移動方向を、Ｘ軸方向からＹ軸方向に変更する。ノズル中心ＮＣに対するビーム中心ＢＣの相対速度は、Ｘ軸方向に対しては速度０から速度Ｖｘｃに変更され、Ｙ軸方向に対しては速度０から速度Ｖｙｃに変更される。

ビームスポットＢＳは、時点ｔｂで初期設定位置に対して変位を開始する。図１１及び図１２に示すように、ビーム中心ＢＣとノズル中心ＮＣとの距離は、時点ｔｂでＸ軸方向に対しては短くなるように変更され、Ｙ軸方向に対しては長くなるように変更される。即ち、時点ｔｂでは、ビーム中心ＢＣは、Ｘ軸方向に対してはノズル中心ＮＣに接近する方向に変位を開始し、Ｙ軸方向に対してはノズル中心ＮＣから離隔する方向に変位を開始する。

図１３Ｃに示すように、時点ｔｃでは、加工ヘッド３５は、移動方向を加工位置に応じてＸ軸とＹ軸との合成方向に変更し、かつ、Ｘ軸方向に対しては減速を継続し、Ｙ軸方向に対しては加速を継続する。時点ｔｃでは、ビームスポットＢＳは座標点Ｐｂから座標点Ｐｃに向かってＹ軸方向に移動中であり、かつ、加工位置に応じて変位量が変更される。

図１３Ｄに示すように、時点ｔｄでは、ビーム中心ＢＣは座標点Ｐｃに到達する。時点ｔｄでは、加工ヘッド３５は、移動方向を加工位置に応じてＸ軸とＹ軸との合成方向に変更し、かつ、Ｘ軸方向に対しては減速を継続し、Ｙ軸方向に対しては加速を継続する。ビームスポットＢＳは、時点ｔｃで移動方向を、Ｙ軸方向からＸ軸方向に変更し、かつ、加工位置に応じて変位量が変更される。ノズル中心ＮＣに対するビーム中心ＢＣの相対速度は、Ｘ軸方向に対しては速度Ｖｘｄから速度Ｖｘｅに変更され、Ｙ軸方向に対しては速度Ｖｙｄから速度Ｖｙｅに変更される。

図１１及び図１２に示すように、時点ｔｄでは、ビームスポットＢＳの変位量が初期設定位置に対して最大となる。即ち、ビームスポットＢＳの変位量は、時点ｔｄで、ビーム中心ＢＣのＸ軸方向及びＹ軸方向における最大変化量ＤＤｘ及びＤＤｙとなる。レーザビームＬＢ（ビームスポットＢＳ）は、距離ＤＤｍａｘで示されるビーム移動範囲内において変位することができる。

図９Ｂ及び図１０Ｂに示すように、時点ｔｄから時点ｔｅまでの期間において、加工ヘッド３５は、Ｘ軸方向に対しては減速後に加速を開始し、Ｙ軸方向に対しては加速後に減速を開始する。図１３Ｅに示すように、時点ｔｅでは、加工ヘッド３５は、移動方向を加工位置に応じてＸ軸とＹ軸との合成方向に変更し、かつ、Ｘ軸方向に対しては加速を継続し、Ｙ軸方向に対しては減速を継続する。時点ｔｅでは、ビームスポットＢＳは座標点Ｐｃから座標点Ｐｄに向かってＸ軸方向に移動中であり、かつ、加工位置に応じて変位量が変更される。

図１３Ｆに示すように、時点ｔｆでは、加工ヘッド３５はＸ軸とＹ軸との合成方向に移動し、かつ、ビームスポットＢＳ（レーザビームＬＢ）はビーム中心ＢＣが座標点Ｐｃと座標点Ｐｄとを結ぶ線上を移動し、かつ、初期設定位置に復帰する。ノズル中心ＮＣに対するビーム中心ＢＣの相対速度は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して０となる。時点ｔｆ以降では、加工ヘッド３５及びビームスポットＢＳは、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣに対して変位量ＤＡｘだけＸ軸方向に変位した状態で、座標点Ｐａと座標点Ｐｂとを結ぶ線上を同じ軌跡で移動する。

従って、時点ｔｂまでの期間は、加工ヘッド３５及びビームスポットＢＳは、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣに対して変位量ＤＡｘだけＸ軸方向に変位した状態を維持して、座標点Ｐａと座標点Ｐｂとを結ぶ線上を同じ軌跡で移動する。時点ｔｂまでの期間は座標点Ｐｂまでの区間に相当する。

時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間では、加工ヘッド３５は、加工位置に応じてＸ軸とＹ軸との合成方向に移動することにより、切り欠き部ＮＳの頂点（座標点Ｐｃ）よりも内側を通過する軌跡上を移動する。時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間では、ビームスポットＢＳは、加工位置に応じて、初期設定位置に対して変位量を変更させながら変位し、座標点Ｐａと座標点Ｐｂとを結ぶ線上、座標点Ｐｂと座標点Ｐｃとを結ぶ線上、及び、座標点Ｐｃと座標点Ｐｄとを結ぶ線上を順次移動する。

図１３Ｇに示すように、時点ｔｇでは、ビーム中心ＢＣは座標点Ｐｄに到達する。加工ヘッド３５は、時点ｔｇで移動方向をＸ軸方向からＸ軸とＹ軸との合成方向に変更し、かつ、Ｘ軸方向に対しては減速を開始し、Ｙ軸方向に対しては加速を開始する。ビームスポットＢＳは、時点ｔｂで移動方向を、Ｘ軸方向からＹ軸方向（具体的には−Ｙ軸方向）に変更する。時点ｔｂ以降の加工方向と時点ｔｇ以降の加工方向とは互いに逆方向である。

従って、図１０Ｂに示すように、時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間における加工ヘッド３５の速度プロファイルと、時点ｔｇから時点ｔｈまでの期間における加工ヘッド３５の速度プロファイルとは、互いに正負が反対の関係になる。同様に、図１０Ｃに示すように、時点ｔｂから時点ｔｆまでの期間におけるビームスポットＢＳの速度プロファイルと、時点ｔｇから時点ｔｈまでの期間におけるビームスポットＢＳの速度プロファイルとは、互いに正負が反対の関係になる。

レーザ加工機１００及びそのレーザ加工方法では、板金Ｗを加工するときに、レーザビームＬＢがノズル３６の開口部３６ａの領域内で変位するか否かを判定する。レーザ加工機１００及びそのレーザ加工方法では、レーザビームＬＢがノズル３６の開口部３６ａの領域内で変位すると判定された場合、座標点Ｐｂ及びＰｃにおける加工ヘッド３５の移動方向を連続的に変更し、かつ、加工ヘッド３５の移動速度の変化量を抑制し、かつ、加工速度を変更（減速）することなく、板金Ｗを精度良く加工することができる。

従って、レーザ加工機１００及びレーザ加工方法によれば、切断進行方向を所定の角度以下の角部で曲げて板金Ｗを切断したり、切断進行方向を急激に変更して板金Ｗを曲線状に切断したりする場合でも、従来よりも板金Ｗを高速に切断することができ、加工時間を短くすることができる。

レーザ加工機１００及びそのレーザ加工方法では、板金Ｗを加工するときに、座標点間の距離がビーム復帰距離ＢＲＤ以上か否かを判定する。レーザ加工機１００及びそのレーザ加工方法では、板金Ｗを加工中にビームスポットＢＳが初期設定位置に復帰できるか否かを判定する。そのため、レーザ加工機１００は、ビームスポットＢＳが初期設定位置に復帰できる場合にはビームスポットＢＳを初期設定位置に対して変位させて板金Ｗを加工することができる。

レーザ加工機１００は、レーザビームＬＢがノズル３６の開口部３６ａの領域内で変位しない場合、または、ビームスポットＢＳが初期設定位置に復帰できない場合には、ビームスポットＢＳを初期設定位置に固定した状態で板金Ｗを加工する。即ち、レーザ加工機１００及びそのレーザ加工方法によれば、板金Ｗの加工中におけるビームスポットＢＳの変位状態に応じて加工方法を変更することができる。

レーザ加工機１００及びそのレーザ加工方法では、座標点間の距離がビーム復帰距離ＢＲＤ以上でない場合、次の座標点間の距離がビーム復帰距離ＢＲＤ以上であるか否かを判定してもよい。次の座標点間の距離がビーム復帰距離ＢＲＤ以上である場合、レーザ加工機１００は、ステップＳ５からステップＳ６へ処理を進めることができる。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

２２ Ｘ軸キャリッジ（移動機構）
２３ Ｙ軸キャリッジ（移動機構）
３２ ガルバノスキャナユニット（ビーム変位機構）
３５ 加工ヘッド
３６ ノズル
３６ａ 開口部
１００ レーザ加工機
５０１ 移動制御部
５０３ 移動指令分割部
５０５ 移動機構制御部
５０６ 変位制御部
ＢＣ ビーム中心
ＢＲＤ ビーム復帰距離
ＢＳ ビームスポット
ＣＦ 座標情報
ＣＳ 移動指令信号
ＬＢ レーザビーム
ＭＣＳ 主移動指令信号
ＮＣ ノズル中心
ＳＣＳ 副移動指令信号
Ｗ 板金

Claims (8)

1. 先端部に円形の開口部を有し、前記開口部より板金を切断加工するためのレーザビームを射出するノズルが取り付けられている加工ヘッドと、
   前記板金の面に対して前記加工ヘッドを相対的に移動させる移動機構と、
   前記レーザビームが前記板金に照射されたときの照射位置におけるビームスポットの中心であるビーム中心を前記ノズルの中心であるノズル中心に対して変位させるビーム変位機構と、
   前記板金を切断する加工方向及び加工速度を制御するための移動指令信号を生成し、かつ、前記板金の加工形状の座標情報を取得し、前記座標情報に基づいて前記レーザビームが前記開口部の領域内で変位するか否かを判定する移動制御部と、
   前記レーザビームが前記開口部の領域内で変位すると判定された場合に、前記移動指令信号に基づいて、前記加工ヘッドの移動方向及び移動速度を制御するための主移動指令信号、及び、前記ビームスポットの移動方向及び移動速度を制御するための副移動指令信号を生成する移動指令分割部と、
   前記主移動指令信号に基づいて、前記加工ヘッドを相対的に移動させるよう前記移動機構を制御する移動機構制御部と、
   前記副移動指令信号に基づいて、前記ビーム中心が前記ノズル中心に対して変位するよう前記ビーム変位機構を制御する変位制御部と、
   を備えるレーザ加工機。
2. 前記移動制御部は、前記座標情報に含まれる座標点間の距離を算出し、前記距離が前記開口部の領域内に収まるか否かを判定する
   請求項１に記載のレーザ加工機。
3. 前記移動制御部は、前記距離、前記加工速度、前記加工ヘッドの加速度または減速度、及び、前記座標情報に含まれる座標点間における前記ビームスポットの変位量が変化した差分に基づいて、前記板金を所定の加工速度で加工し、かつ、変位した前記ビームスポットが所定の位置に戻るまでに必要な距離であるビーム復帰距離を取得する
   請求項２に記載のレーザ加工機。
4. 前記移動制御部は、前記座標情報に含まれる座標点間の距離と前記ビーム復帰距離とを比較し、前記距離が前記ビーム復帰距離以上である場合には、前記変位制御部は、前記副移動指令信号に基づいて、前記ビーム中心が前記ノズル中心に対して変位するよう前記ビーム変位機構を制御する
   請求項３に記載のレーザ加工機。
5. 先端部に円形の開口部を有し、前記開口部より板金を切断加工するためのレーザビームを射出するノズルが取り付けられている加工ヘッドを備えるレーザ加工機が、
   前記板金を切断する加工方向及び加工速度を制御するための移動指令信号を生成し、
   前記板金の加工形状の座標情報を取得し、
   前記座標情報に基づいて前記レーザビームが前記開口部の領域内で変位するか否かを判定し、
   前記レーザビームが前記開口部の領域内で変位すると判定された場合に、前記移動指令信号に基づいて、前記加工ヘッドの移動方向及び移動速度を制御するための主移動指令信号、及び、前記レーザビームが前記板金に照射されたときの照射位置におけるビームスポットの移動方向及び移動速度を制御するための副移動指令信号を生成し、
   前記主移動指令信号に基づいて前記加工ヘッドを相対的に移動させ、かつ、前記副移動指令信号に基づいて前記ビームスポットの中心であるビーム中心を前記ノズルの中心であるノズル中心に対して変位させて前記板金を切断する
   レーザ加工方法。
6. 前記レーザ加工機が、
   前記座標情報に含まれる座標点間の距離を算出し、前記距離が前記開口部の領域内に収まるか否かを判定する
   請求項５に記載のレーザ加工方法。
7. 前記レーザ加工機が、
   前記距離、前記加工速度、前記加工ヘッドの加速度、及び、前記座標情報に含まれる座標点間における前記ビームスポットの変位量が変化した差分に基づいて、前記板金を所定の加工速度で加工し、かつ、変位した前記ビームスポットが所定の位置に戻るまでに必要な距離であるビーム復帰距離を取得する
   請求項６に記載のレーザ加工方法。
8. 前記レーザ加工機が、
   前記座標情報に含まれる座標点間の距離と前記ビーム復帰距離とを比較し、前記距離が前記ビーム復帰距離以上である場合には、前記副移動指令信号に基づいて、前記ビーム中心が前記ノズル中心に対して変位させる
   請求項７に記載のレーザ加工方法。

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