JP6684872B2 - レーザ加工機及びレーザ加工方法 - Google Patents

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、前記ノズル中心の軌跡であるノズル軌跡及び前記ビーム中心の軌跡であるビーム軌跡を含む軌跡情報に基づいて、前記板金を切断する加工方向を制御するための移動指令信号を生成する移動制御部と、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。
上記のレーザ加工機において、前記板金を、第１の加工位置から第２の加工位置を経て第３の加工位置まで第１の方向に切断し、前記第３の加工位置で切断進行方向を所定の角度曲げて、前記第３の加工位置から第４の加工位置を経て第５の加工位置へと第２の方向に切断して、前記第３の加工位置を角部とする製品の外形線を切断するとき、
前記移動制御部は、
前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０から第１の距離まで順に増加させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第１の距離から０まで順に減少させる第１の軌跡情報と、
前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を第２の距離とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第２の距離から０まで順に減少させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０から前記第２の距離まで順に増加させる第２の軌跡情報と、
のうちの選択された軌跡情報に基づいて、前記移動指令信号を生成する。

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を制御する制御装置が、前記板金を、第１の加工位置から第２の加工位置を経て第３の加工位置まで第１の方向に切断し、前記第３の加工位置で切断進行方向を所定の角度曲げて、前記第３の加工位置から第４の加工位置を経て第５の加工位置へと第２の方向に切断して、前記第３の加工位置を角部とする製品の外形線を切断するよう制御するとき、
前記ノズルの中心の軌跡であるノズル軌跡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中心の軌跡であるビーム軌跡を含む軌跡情報として、
前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズルの中心であるノズル中心と前記ビームスポットの中心であるビーム中心との距離を０とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０から第１の距離まで順に増加させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第１の距離から０まで順に減少させる第１の軌跡情報と、
前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を第２の距離とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第２の距離から０まで順に減少させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０から前記第２の距離まで順に増加させる第２の軌跡情報と、
のうちの選択された軌跡情報に基づいて、前記板金を切断する加工方向を制御するための移動指令信号を生成し、
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を制御するための主移動指令信号を生成し、前記移動指令信号に基づいて、前記ビームスポットの移動方向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よう前記レーザ加工機を制御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。 基準の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。 板金を加工するときのノズル軌跡とビーム軌跡との関係を示す図である。 板金を加工するときのノズル軌跡とビーム軌跡との関係を示す図である。 板金を加工するときのノズル軌跡とビーム軌跡との関係を示す図である。 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。 移動指令信号における加工ヘッドの各時点のＸ軸方向の速度の一例を示す図である。 遅延移動指令信号における加工ヘッドの各時点のＸ軸方向の速度の一例を示す図である。 主移動指令信号における加工ヘッドの各時点の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ビーム中心の各時点の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加工ヘッドの各時点のＹ軸方向の速度の一例を示す図である。 遅延移動指令信号における加工ヘッドの各時点のＹ軸方向の速度の一例を示す図である。 主移動指令信号における加工ヘッドの各時点の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ビーム中心の各時点のＹ軸方向の速度の一例を示す図である。 各時点におけるノズル中心とビーム中心との距離を示す図である。 各時点におけるノズル中心とビーム中心との距離を示す図である。 各時点におけるノズル中心とビーム中心との距離を示す図である。

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、基準の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、基準の状態では、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。

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、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３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）は、距離Δｓが開口部３６ａの半径未満となるように設定されている。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は、関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａを満たすように加工条件ＣＰとして設定されている。

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に設定することが好ましい。詳しくは、距離Δｓは、関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たすように加工条件ＣＰとして設定することが好ましい。

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。

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。

オペレータは、操作部４０を操作することにより、複数の軌跡情報ＴＦから任意の軌跡情報ＴＦを選択することができる。軌跡情報ＴＦは、板金Ｗを加工するときの加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）の軌跡であるノズル軌跡、ビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）の軌跡であるビーム軌跡、ノズル軌跡上を移動する加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）の速度（移動速度）、及び、ビーム軌跡上を移動するビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）の速度（移動速度）の情報を含んでいる。複数の軌跡情報ＴＦは、ノズル軌跡、ビーム軌跡、加工ヘッド３５の移動速度、及び、ビームスポットＢＳの移動速度の情報のうち、少なくともいずれかの情報が互いに異なる。

例えば、複数の軌跡情報ＴＦとして３つの軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、及び、ＴＦｃからいずれかの軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合、操作部４０は、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択されたことを示す情報を指示情報ＳＦとしてＮＣ装置５０へ出力する。移動制御部５０１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、選択された軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃを含む加工プログラム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。

図７は、軌跡情報ＴＦａに基づいて板金Ｗを加工する場合のノズル軌跡とビーム軌跡との関係を示している。図８は、軌跡情報ＴＦｂに基づいて板金Ｗを加工する場合のノズル軌跡とビーム軌跡との関係を示している。図９は、軌跡情報ＴＦｃに基づいて板金Ｗを加工する場合のノズル軌跡とビーム軌跡との関係を示している。なお、図７〜図９に計３つの軌跡情報ＴＦａ〜ＴＦｃを示しているが、軌跡情報ＴＦは２つ以上であればよく、例えば４つ以上であってもよい。

図７、図８、及び、図９は、板金Ｗを、少なくとも加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ２までの区間ではＸ軸方向に切断し、加工位置Ｐ２にて切断進行方向を９０度曲げ、さらに加工位置Ｐ２から少なくとも加工位置Ｐ３までの区間ではＹ軸方向に切断するように加工プログラムＰＰが設定されている場合を一例として示している。即ち、図７〜図９は、加工位置Ｐ２が製品の角部Ｗｃの先端に位置するように、板金Ｗを角部Ｗｃを有して切断する加工方法の一例を示している。

図７〜図９において、符号ＮＰはノズル軌跡、符号ＬＰはビーム軌跡を示している。図７〜図９では、ノズル軌跡ＮＰを破線、ビーム軌跡ＬＰを一点鎖線、製品の外形線を実線、ノズル３６及び開口部３６ａを二点鎖線で示している。

図７に示すように、軌跡情報ＴＦａは、ノズル軌跡ＮＰが角部Ｗｃの先端に相当する加工位置Ｐ２よりも角部Ｗｃの内側を通過し、かつ、ビーム軌跡ＬＰが加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ２までの区間ではＸ軸方向の軌跡となり、加工位置Ｐ２から加工位置Ｐ３までの区間ではＹ軸方向の軌跡となるように設定されている。

図８に示すように、軌跡情報ＴＦｂは、ノズル軌跡ＮＰが加工位置Ｐ２（詳しくは加工位置Ｐ２からビームスポットＢＳの半径分だけ外側）を通過し、かつ、ビーム軌跡ＬＰが加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ２までの区間ではＸ軸方向の軌跡となり、加工位置Ｐ２から加工位置Ｐ３までの区間ではＹ軸方向の軌跡となるように設定されている。

図９に示すように、軌跡情報ＴＦｃは、ノズル軌跡ＮＰが、図７に示すノズル軌跡ＮＰと図８に示すノズル軌跡ＮＰとの間隙を通過し、かつ、ビーム軌跡ＬＰが加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ２までの区間ではＸ軸方向の軌跡となり、加工位置Ｐ２から加工位置Ｐ３までの区間ではＹ軸方向の軌跡となるように設定されている。即ち、軌跡情報ＴＦａ〜ＴＦｃは、ノズル軌跡ＮＰが互いに異なる軌跡を有し、ビーム軌跡ＬＰが共通の軌跡を有する。

図１０に示すフローチャート、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄ、図１３、図１４、及び、図１５を用いて、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合のレーザ加工方法の一例を説明する。具体的には、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、及び、ＴＦｃが、ノズル軌跡ＮＰとビーム軌跡ＬＰとの位置関係が互いに異なり、ノズル軌跡ＮＰ上を移動するノズル中心ＮＣの速度とビーム軌跡ＬＰ上を移動するビーム中心ＢＣの速度とが互いに共通する場合のレーザ加工方法について説明する。

図１１Ａは、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合の移動指令信号ＣＳにおける各時点のＸ軸方向の速度を示している。図１１Ｂは、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合の遅延移動指令信号ＤＣＳにおける各時点のＸ軸方向の速度を示している。図１１Ｃは、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合の主移動指令信号ＭＣＳにおける各時点のＸ軸方向の速度を示している。図１１Ｄは、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合の副移動指令信号ＳＣＳにおける各時点のＸ軸方向の速度を示している。

図１２Ａは、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合の移動指令信号ＣＳにおける各時点のＹ軸方向の速度を示している。図１２Ｂは、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合の遅延移動指令信号ＤＣＳにおける各時点のＹ軸方向の速度を示している。図１２Ｃは、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合の主移動指令信号ＭＣＳにおける各時点のＹ軸方向の速度を示している。図１２Ｄは、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択された場合の副移動指令信号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１１Ｄ及び図１２Ｄ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。

図１３、図１４、及び、図１５は、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、及び、ＴＦｃがそれぞれ選択された場合の各時点における距離Δｓ、即ち、ビーム中心ＢＣの変位量を示している。図１１Ａ〜図１１Ｄ、図１２Ａ〜図１２Ｄ、及び、図１３〜図１５に示す時点ｔ１、ｔ２、及び、ｔ３は、図７〜図９に示す加工位置Ｐ１、Ｐ２、及び、Ｐ３にそれぞれ対応する。

図１０において、オペレータは、ステップＳ１にて、操作部４０を操作することにより、複数の軌跡情報ＴＦから任意の軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃを選択する。操作部４０は、軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃが選択されたことを示す情報を指示情報ＳＦとして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、選択された軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃに対応する加工プログラム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１１Ａ、及び、図１２Ａ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７〜図９、図１１Ａ、及び、図１２Ａに示すように、移動指令信号ＣＳは、時点ｔ１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Ｐ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ｔ１から少なくとも時点ｔ３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ＰをＹ軸方向に移動させる等速移動指令を含む。

即ち、移動制御部５０１は、選択された軌跡情報ＴＦに基づいて移動指令信号ＣＳを生成する。移動指令信号ＣＳは、加工方向及び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。移動指令分割部５０３に入力された移動指令信号ＣＳは、遅延器５０３１とＬＰＦ５０３２とに入力される。

図１１Ｂ及び図１２Ｂに示すように、遅延器５０３１は、ステップＳ４にて、移動指令信号ＣＳを時点ｔ１から時点ｔ２まで遅延時間Ｔｄｌｙだけ遅延させて遅延移動指令信号ＤＣＳを生成し、減算器５０３３へ出力する。

図１１Ｃ及び図１２Ｃに示すように、ＬＰＦ５０３２は、ステップＳ５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、主移動指令信号ＭＣＳを生成する。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。

図７〜図９、図１１Ｃ、及び、図１２Ｃに示すように、主移動指令信号ＭＣＳは、時点ｔ１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７〜図９に示すように、加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ３までの区間において、加工ヘッド３５を円弧上に移動させる移動指令を含む。主移動指令信号ＭＣＳは、図１１Ｃに示すように、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０となるように減速させる減速指令を含む。主移動指令信号ＭＣＳは、図１２Ｃに示すように、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Ｖｙａとなるように加速させる加速指令を含む。

図７〜図９、図１１Ｃ、及び、図１２Ｃに示すように、主移動指令信号ＭＣＳは、時点ｔ３以降の期間において、Ｘ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Ｖｙａとして、加工ヘッド３５をＹ軸方向に移動させる等速移動指令を含む。

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、加工位置Ｐ１〜Ｐ３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。

図１１Ｄ及び図１２Ｄに示すように、減算器５０３３は、ステップＳ６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、副移動指令信号ＳＣＳを生成する。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７〜図９、図１１Ｄ、及び、図１２Ｄに示すように、副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔ１までの期間において、ビーム中心ＢＣをノズル中心ＮＣと一致させ、かつ、ビーム中心ＢＣの移動速度がノズル中心ＮＣの移動速度と同じになるようにビームスポットＢＳ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ｔ１から時点ｔ２までの期間において、ビームスポットＢＳが時点ｔ１までの期間における移動速度と同じ移動速度でＸ軸方向に移動するように、ノズル中心ＮＣに対してビーム中心ＢＣを変位させる変位指令を含む。図１１Ｄ及び図１２Ｄに示すように、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間（加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ２までの区間）では、ビーム中心ＢＣの移動速度は、ノズル中心ＮＣの移動速度に対して、Ｘ軸方向では相対的に速くなり、Ｙ軸方向では相対的に遅くなる。図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１２Ｃ、及び、図１２Ｄに示す時点ｔ２は、図７〜図９に示す加工位置Ｐ２を加工する時点に対応する。

副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間において、ビームスポットＢＳが所定の速度でＹ軸方向に移動するように、ノズル中心ＮＣに対してビーム中心ＢＣを変位させる変位指令を含む。図１１Ｄ及び図１２Ｄに示すように、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間（加工位置Ｐ２から加工位置Ｐ３までの区間）では、ビーム中心ＢＣの移動速度は、ノズル中心ＮＣの移動速度に対して、Ｘ軸方向では相対的に遅くなり、Ｙ軸方向では相対的に速くなる。

副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔ３以降の期間において、ビーム中心ＢＣをノズル中心ＮＣと一致させ、かつ、ビーム中心ＢＣの移動速度がノズル中心ＮＣの移動速度と同じになるようにビームスポットＢＳをＹ軸方向に移動させる等速移動指令を含む。

即ち、副移動指令信号ＳＣＳは、時点ｔ１から時点ｔ３までの期間（加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ３までの区間）において、ガルバノスキャナユニット３２により、ビーム中心ＢＣを、ノズル中心ＮＣに対して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変位させるための移動指令信号である。

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ため、図１１Ｄ及び図１２Ｄの時点ｔ２では、速度が瞬間的に変化するように示している。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。移動機構制御部５０５は、ステップＳ７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Ｓ８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を移動させたり変位させたりする。

図１３は、軌跡情報ＴＦａが選択された場合の各時点におけるノズル中心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。軌跡情報ＴＦａに基づく加工方法では、加工位置Ｐ１まで区間、及び、加工位置Ｐ３以降の区間では、ノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとが一致（Δｓ＝０）し、加工位置Ｐ２ではノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとの距離Δｓが最大となる。軌跡情報ＴＦａでは、関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たすようにノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとの最大距離（Δｓ＝ＭＡＸ）が設定されている。

軌跡情報ＴＦａが選択された場合、ＮＣ装置５０は、加工プログラムＰＰ、加工条件ＣＰ、及び、軌跡情報ＴＦａに基づいて、時点ｔ１までの期間では、ノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとが一致（Δｓ＝０）し、かつ、加工ヘッド３５とビームスポットＢＳとが互いに同じ速度で同じ軌跡上をＸ軸方向に移動するように、移動機構２２及び２３、及び、ガルバノスキャナユニット３２を制御する。

レーザ加工機１００は、軌跡情報ＴＦａに基づいてノズル軌跡ＮＰを制御する。図７に示すように、加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）は、主移動指令信号ＭＣＳに基づいて、ノズル軌跡ＮＰ上を設定された速度で移動する。主移動指令信号ＭＣＳが、図１１Ｃ、及び、図１２Ｃに示すような速度プロファイルを有する場合、加工ヘッド３５は、加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ３までの区間では、Ｘ軸方向に減速し、かつ、Ｙ軸方向に加速するように、ノズル軌跡ＮＰ上を移動する。

レーザ加工機１００は、軌跡情報ＴＦａに基づいてビーム軌跡ＬＰを制御する。図７に示すように、ビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）は、副移動指令信号ＳＣＳに基づいて、ビーム軌跡ＬＰ上を設定された速度で移動する。副移動指令信号ＳＣＳが、図１１Ｄ、及び、図１２Ｄに示すような速度プロファイルを有する場合、ビームスポットＢＳは、時点ｔ１までの期間（加工位置Ｐ１までの区間）では、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣと一致し、かつ、加工ヘッド３５と同じ速度でＸ軸方向に移動する。

ビームスポットＢＳは、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間（加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ２までの区間）では、加工ヘッド３５に対して、移動速度がＸ軸方向では相対的に速く、かつ、Ｙ軸方向では相対的に遅くなるように、ビーム軌跡ＬＰ上を移動する。ビーム中心ＢＣは、各時点ｔにおけるビーム軌跡ＬＰとノズル軌跡ＮＰとの距離に応じて、ノズル中心ＮＣに対して変位する。

ビームスポットＢＳは、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間（加工位置Ｐ２から加工位置Ｐ３までの区間）では、加工ヘッド３５に対して、移動速度がＸ軸方向では相対的に遅く、かつ、Ｙ軸方向では相対的に速くなるように、ビーム軌跡ＬＰ上を移動する。ビーム中心ＢＣは、各時点ｔにおけるビーム軌跡ＬＰとノズル軌跡ＮＰとの距離に応じて、ノズル中心ＮＣに対して変位する。

ビームスポットＢＳは、時点ｔ３以降の期間（加工位置Ｐ３以降の区間）では、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣと一致し、かつ、加工ヘッド３５と同じ速度でＹ軸方向に移動する。

従って、軌跡情報ＴＦａが選択された場合、レーザ加工機１００は、図７に示すノズル軌跡ＮＰに沿って図１１Ｃ及び図１２Ｃに示す速度プロファイルで加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）を移動させ、かつ、図７に示すビーム軌跡ＬＰに沿って図１１Ｄ及び図１２Ｄに示す速度プロファイルでビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）を移動（変位）させて板金Ｗを加工することにより、角部Ｗｃを形成する。

図１４は、軌跡情報ＴＦｂが選択された場合の各時点におけるノズル中心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。軌跡情報ＴＦｂに基づく加工方法では、加工位置Ｐ１まで区間、及び、加工位置Ｐ３以降の区間では、ノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとの距離Δｓが最大となり、加工位置Ｐ２ではノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとが一致（Δｓ＝０）する。軌跡情報ＴＦｂでは、関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たすようにノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとの最大距離（Δｓ＝ＭＡＸ）が設定されている。

軌跡情報ＴＦｂが選択された場合、ＮＣ装置５０は、加工プログラムＰＰ、加工条件ＣＰ、及び、軌跡情報ＴＦｂに基づいて、時点ｔ１までの期間では、距離Δｓが関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たす所定の距離となるようにビームスポットＢＳを変位させた状態で、かつ、加工ヘッド３５とビームスポットＢＳとが互いに同じ速度で互いに異なる軌跡上をＸ軸方向にそれぞれ移動するように、移動機構２２及び２３、及び、ガルバノスキャナユニット３２を制御する。

レーザ加工機１００は、軌跡情報ＴＦｂに基づいてノズル軌跡ＮＰを制御する。図８に示すように、加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）は、主移動指令信号ＭＣＳに基づいて、ノズル軌跡ＮＰ上を設定された速度で移動する。主移動指令信号ＭＣＳが、図１１Ｃ、及び、図１２Ｃに示すような速度プロファイルを有する場合、加工ヘッド３５は、加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ３までの区間では、Ｘ軸方向に減速し、かつ、Ｙ軸方向に加速するように、ノズル軌跡ＮＰ上を移動する。

レーザ加工機１００は、軌跡情報ＴＦｂに基づいてビーム軌跡ＬＰを制御する。図８に示すように、ビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）は、副移動指令信号ＳＣＳに基づいて、ビーム軌跡ＬＰ上を設定された速度で移動する。副移動指令信号ＳＣＳが、図１１Ｄ、及び、図１２Ｄに示すような速度プロファイルを有する場合、ビームスポットＢＳは、時点ｔ１までの期間（加工位置Ｐ１までの区間）では、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣに対して所定の距離だけ変位し、かつ、加工ヘッド３５と同じ速度でＸ軸方向に移動する。

ビームスポットＢＳは、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間（加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ２までの区間）では、加工ヘッド３５に対して、移動速度がＸ軸方向では相対的に速く、かつ、Ｙ軸方向では相対的に遅くなるように、ビーム軌跡ＬＰ上を移動する。ビーム中心ＢＣは、各時点ｔにおけるビーム軌跡ＬＰとノズル軌跡ＮＰとの距離に応じて、ノズル中心ＮＣに対して変位する。ビーム中心ＢＣは、時点ｔ２では、加工位置Ｐ２においてノズル中心ＮＣと一致する。

ビームスポットＢＳは、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間（加工位置Ｐ２から加工位置Ｐ３までの区間）では、加工ヘッド３５に対して、移動速度がＸ軸方向では相対的に遅く、かつ、Ｙ軸方向では相対的に速くなるように、ビーム軌跡ＬＰ上を移動する。ビーム中心ＢＣは、各時点ｔにおけるビーム軌跡ＬＰとノズル軌跡ＮＰとの距離に応じて、ノズル中心ＮＣに対して変位する。

ビームスポットＢＳは、時点ｔ３以降の期間（加工位置Ｐ３以降の区間）では、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣに対して所定の距離だけ変位し、かつ、加工ヘッド３５と同じ速度でＹ軸方向に移動する。

従って、軌跡情報ＴＦｂが選択された場合、レーザ加工機１００は、図８に示すノズル軌跡ＮＰに沿って図１１Ｃ及び図１２Ｃに示す速度プロファイルで加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）を移動させ、かつ、図８に示すビーム軌跡ＬＰに沿って図１１Ｄ及び図１２Ｄに示す速度プロファイルでビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）を移動（変位）させて板金Ｗを加工することにより、角部Ｗｃを形成する。

図１５は、軌跡情報ＴＦｃが選択された場合の各時点におけるノズル中心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。軌跡情報ＴＦｃに基づく加工方法では、ノズル軌跡ＮＰが、図７に示すノズル軌跡ＮＰと図８に示すノズル軌跡ＮＰとの間隙に相当する領域を通過するように設定されている。軌跡情報ＴＦｃでは、関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たすようにノズル中心ＮＣとビーム中心ＢＣとの最大距離（Δｓ＝ＭＡＸ）が設定されている。

軌跡情報ＴＦｃが選択された場合、ＮＣ装置５０は、加工プログラムＰＰ、加工条件ＣＰ、及び、軌跡情報ＴＦｃに基づいて、時点ｔ１までの期間では、距離Δｓが関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たす所定の距離となるようにビームスポットＢＳを変位させた状態で、かつ、加工ヘッド３５とビームスポットＢＳとが互いに同じ速度で互いに異なる軌跡上をＸ軸方向にそれぞれ移動するように、移動機構２２及び２３、及び、ガルバノスキャナユニット３２を制御する。

レーザ加工機１００は、軌跡情報ＴＦｃに基づいてノズル軌跡ＮＰを制御する。図９に示すように、加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）は、主移動指令信号ＭＣＳに基づいて、ノズル軌跡ＮＰ上を設定された速度で移動する。主移動指令信号ＭＣＳが、図１１Ｃ、及び、図１２Ｃに示すような速度プロファイルを有する場合、加工ヘッド３５は、加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ３までの区間では、Ｘ軸方向に減速し、かつ、Ｙ軸方向に加速するように、ノズル軌跡ＮＰ上を移動する。

レーザ加工機１００は、軌跡情報ＴＦｃに基づいてビーム軌跡ＬＰを制御する。図９に示すように、ビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）は、副移動指令信号ＳＣＳに基づいて、ビーム軌跡ＬＰ上を設定された速度で移動する。副移動指令信号ＳＣＳが、図１１Ｄ、及び、図１２Ｄに示すような速度プロファイルを有する場合、ビームスポットＢＳは、時点ｔ１までの期間（加工位置Ｐ１までの区間）では、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣに対して所定の距離だけ変位し、かつ、加工ヘッド３５と同じ速度でＸ軸方向に移動する。

ビームスポットＢＳは、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間（加工位置Ｐ１から加工位置Ｐ２までの区間）では、加工ヘッド３５に対して、移動速度がＸ軸方向では相対的に速く、かつ、Ｙ軸方向では相対的に遅くなるように、ビーム軌跡ＬＰ上を移動する。

ビーム中心ＢＣは、時点ｔ１から時点ｔ２までの期間では、ビーム軌跡ＬＰとノズル軌跡ＮＰとの距離に応じて、ノズル中心ＮＣに対して変位する。ビーム中心ＢＣは、距離Δｓが上記の所定の距離から０になるまで連続的に変化し、さらに０から関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たす所定の距離になるまで連続的に変化するように変位する。

ビーム中心ＢＣは、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間では、ビーム軌跡ＬＰとノズル軌跡ＮＰとの距離に応じて、ノズル中心ＮＣに対して変位する。ビーム中心ＢＣは、距離Δｓが上記の所定の距離から０になるまで連続的に変化し、さらに０から関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たす所定の距離になるまで連続的に変化するように変位する。

ビームスポットＢＳは、時点ｔ３以降の期間（加工位置Ｐ３以降の区間）では、ビーム中心ＢＣがノズル中心ＮＣに対して所定の距離だけ変位し、かつ、加工ヘッド３５と同じ速度でＹ軸方向に移動する。

従って、軌跡情報ＴＦｃが選択された場合、レーザ加工機１００は、図９に示すノズル軌跡ＮＰに沿って図１１Ｃ及び図１２Ｃに示す速度プロファイルで加工ヘッド３５（ノズル中心ＮＣ）を移動させ、かつ、図９に示すビーム軌跡ＬＰに沿って図１１Ｄ及び図１２Ｄに示す速度プロファイルでビームスポットＢＳ（ビーム中心ＢＣ）を移動（変位）させて板金Ｗを加工することにより、角部Ｗｃを形成する。

軌跡情報ＴＦａまたはＴＦｂが選択された場合、加工プログラムＰＰまたは加工条件ＣＰによっては、距離Δｓが関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たさない場合がある。軌跡情報ＴＦｃが選択された場合の加工方法では、軌跡情報ＴＦａまたはＴＦｂが選択された場合の加工方法よりも距離Δｓを小さくすることができる。

従って、軌跡情報ＴＦａまたはＴＦｂが選択され、かつ、距離Δｓが関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たさなかった場合に、オペレータは、軌跡情報ＴＦｃを選択することにより、距離Δｓが関係式Δｓ＋ｒｂ＜ｒａ−Ｌａを満たすことができる。これにより、レーザ加工機１００は、設計モデルと同じ形状に板金Ｗを加工することができる。

本実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法では、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ときに、加工ヘッドの移動方向及び移動速度を制御し、かつ、ビームスポットＢＳの変位量を制御する。本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度で曲げて板金Ｗを切断するときに、角部で加工ヘッドを一旦停止または大幅に減速させることなく、板金Ｗを切断することができる。

従って、本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、加工ヘッドに発生するイナーシャを従来よりも低減することができる。これにより、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。

本実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法では、加工プログラムＰＰ、加工条件ＣＰ、及び、軌跡情報ＴＦに基づいて移動指令信号ＣＳを生成し、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。主移動指令信号ＭＣＳに基づいて加工ヘッドを移動させ、副移動指令信号ＳＣＳに基づいてビームスポットＢＳを移動（変位）させることにより、加工ヘッドに発生するイナーシャを従来よりも低減させ、かつ、板金を設計モデルと同じ形状に加工することができる。

本実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法では、オペレータは、複数の軌跡情報ＴＦから任意の軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃを選択することができる。本実施形態のレーザ加工機及びレーザ加工方法によれば、オペレータが複数の軌跡情報ＴＦから加工に適した軌跡情報ＴＦａ、ＴＦｂ、または、ＴＦｃを選択することにより、レーザ加工機１００は、板金Ｗを設計モデルと同じ形状に精度よく加工することができる。

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
ＢＳ ビームスポット
ＣＳ 移動指令信号
ＬＢ レーザビーム
ＬＰ ビーム軌跡
ＭＣＳ 主移動指令信号
ＮＣ ノズル中心
ＮＰ ノズル軌跡
ＳＣＳ 副移動指令信号
ＴＦ，ＴＦａ，ＴＦｂ，ＴＦｃ 軌跡情報
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、
   前記ノズル中心の軌跡であるノズル軌跡及び前記ビーム中心の軌跡であるビーム軌跡を含む軌跡情報に基づいて、前記板金を切断する加工方向を制御するための移動指令信号を生成する移動制御部と、
   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、
   前記板金を、第１の加工位置から第２の加工位置を経て第３の加工位置まで第１の方向に切断し、前記第３の加工位置で切断進行方向を所定の角度曲げて、前記第３の加工位置から第４の加工位置を経て第５の加工位置へと第２の方向に切断して、前記第３の加工位置を角部とする製品の外形線を切断するとき、
   前記移動制御部は、
   前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０から第１の距離まで順に増加させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第１の距離から０まで順に減少させる第１の軌跡情報と、
   前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を第２の距離とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第２の距離から０まで順に減少させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０から前記第２の距離まで順に増加させる第２の軌跡情報と、
   のうちの選択された軌跡情報に基づいて、前記移動指令信号を生成する
   レーザ加工機。
2. 前記移動制御部は、
   前記第１の軌跡情報と、
   前記第２の軌跡情報と、
   前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第２の距離より短い第３の距離とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第３の距離から０まで順に減少させた後に変位方向を反転させて前記第３の距離まで順に増加させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第３の距離から０まで順に減少させた後に変位方向を反転させて前記第３の距離まで順に増加させる第３の軌跡情報と、
   のうちの選択された軌跡情報に基づいて、前記移動指令信号を生成する
   請求項１に記載のレーザ加工機。
3. 前記移動指令分割部は、
   前記移動指令信号を遅延させることによって遅延移動指令信号を生成する遅延器と、
   前記移動指令信号をフィルタリング処理することによって前記主移動指令信号を生成するローパスフィルタと、
   前記遅延移動指令信号から前記主移動指令信号を減算することによって前記副移動指令信号を生成する減算器と
   を有する請求項１または２に記載のレーザ加工機。
4. 前記ノズル中心に対する前記ビーム中心の変位量は前記開口部の半径未満となるように設定されている請求項１〜３のうちのいずれか１項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を制御する制御装置が、前記板金を、第１の加工位置から第２の加工位置を経て第３の加工位置まで第１の方向に切断し、前記第３の加工位置で切断進行方向を所定の角度曲げて、前記第３の加工位置から第４の加工位置を経て第５の加工位置へと第２の方向に切断して、前記第３の加工位置を角部とする製品の外形線を切断するよう制御するとき、
   前記ノズルの中心の軌跡であるノズル軌跡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中心の軌跡であるビーム軌跡を含む軌跡情報として、
   前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズルの中心であるノズル中心と前記ビームスポットの中心であるビーム中心との距離を０とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０から第１の距離まで順に増加させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第１の距離から０まで順に減少させる第１の軌跡情報と、
   前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を第２の距離とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第２の距離から０まで順に減少させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を０から前記第２の距離まで順に増加させる第２の軌跡情報と、
   のうちの選択された軌跡情報に基づいて、前記板金を切断する加工方向を制御するための移動指令信号を生成し、
   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を制御するための主移動指令信号を生成し、
   前記移動指令信号に基づいて、前記ビームスポットの移動方向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よう前記レーザ加工機を制御する
   レーザ加工方法。
6. 前記制御装置が、
   前記第１の軌跡情報と、
   前記第２の軌跡情報と、
   前記板金を、前記第１の加工位置から前記第２の加工位置まで、及び、前記第４の加工位置から前記第５の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第２の距離より短い第３の距離とし、前記第２の加工位置から前記第３の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第３の距離から０まで順に減少させた後に変位方向を反転させて前記第３の距離まで順に増加させ、前記第３の加工位置から前記第４の加工位置まで切断するときには、前記ノズル中心と前記ビーム中心との距離を前記第３の距離から０まで順に減少させた後に変位方向を反転させて前記第３の距離まで順に増加させる第３の軌跡情報と、
   のうちの選択された軌跡情報に基づいて、前記移動指令信号を生成する
   請求項５に記載のレーザ加工方法。
7. 前記制御装置が、
   前記移動指令信号を遅延させることによって遅延移動指令信号を生成し、
   前記移動指令信号をフィルタリング処理することによって前記主移動指令信号を生成し、
   前記遅延移動指令信号から前記主移動指令信号を減算することによって前記副移動指令信号を生成する
   請求項５または６に記載のレーザ加工方法。
8. 前記ノズル中心に対する前記ビーム中心の変位量は、前記開口部の半径未満となるように設定されている請求項５〜７のうちのいずれか１項に記載のレーザ加工方法。

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