JP7019412B2 - 制御装置、レーザ加工機、レーザ加工機の制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、レーザ加工機、レーザ加工機の制御方法、およびプログラムに関する。

加工用レーザを照射し、被加工物に対して穴明け加工を行うレーザ加工機が知られている。レーザ加工機は、加工用レーザの光路上に集光レンズを備える。集光レンズによって集光される加工用レーザの焦点位置は、被加工物の内部に位置するように調整される（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０００－２０２６７６号公報

レーザ加工機は、板状の被加工物に対して穴明け加工を行う。一方、被加工物ごとに平面度や厚さにばらつきを生じることがある。また、被加工物は加工の際の固定時に、被加工物に撓み等の歪みが生じる場合もある。即ち、レーザ加工機が被加工物を一定の位置に支持しても、被加工物の水平方向の位置によってレーザヘッドとの距離が異なることがある。そのため、被加工物の水平方向の位置により、被加工物の厚み方向における加工用レーザの焦点位置が異なる可能性がある。この場合、被加工物の水平方向の位置により、加工用レーザによって生成される穴の直径が異なることとなる。具体的には、穴の直径は、加工用レーザの焦点位置が被加工物の厚み方向中央に位置する場合に最小となり、加工用レーザの焦点位置が被加工物の厚み方向中央より遠くなるほど大きくなる。このため、レーザ加工機による穴明け加工で得られる穴の直径は、被加工物の性状に応じて、加工時に想定している値からばらつきを生じてしまう可能性があった。
本発明の目的は、穴明け加工による穴の直径のばらつきを抑えることができる制御装置、レーザ加工機、レーザ加工機の制御方法、およびプログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、制御装置は、被加工物に加工用レーザを照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、自身と前記被加工物との距離を計測する距離計とを備えるレーザ加工機を制御する制御装置であって、前記距離計が計測した距離を示す距離データを取得する距離取得部と、前記距離データに基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との距離を目的距離にするための補正値を特定する補正値特定部と、前記補正値に基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との相対位置を補正する補正部と、前記距離取得部が取得した前記被加工物の複数の平面位置に係る複数の距離データに基づいて、前記レーザヘッドの平面位置と前記相対位置の補正値との関係を示す補正データを生成する補正データ生成部と、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データと、前記補正データとに基づいて、前記距離計と前記被加工物との距離と、前記目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定する距離判定部とを備え、前記距離計は、前記レーザヘッドに設けられた前記加工用レーザが通る開口と平面位置が異なる個所に設けられ、前記補正値特定部は、前記補正データと前記レーザヘッドの平面位置とに基づいて前記補正値を特定し、前記補正データ生成部は、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データに基づいて前記補正データを更新し、前記補正部は、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記補正データ生成部によって更新された前記補正データに基づいて前記相対位置をさらに補正する。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る制御装置が、前記距離取得部が取得した前記被加工物の複数の平面位置に係る複数の距離データに基づいて、前記レーザヘッドの平面位置と前記相対位置の補正値との関係を示す補正データを生成する補正データ生成部をさらに備え、前記補正値特定部は、前記補正データと前記レーザヘッドの平面位置とに基づいて前記補正値を特定するものであってよい。

本発明の第３の態様によれば、第２の態様に係る制御装置が、前記距離計は、前記レーザヘッドに設けられた前記加工用レーザが通る開口と平面位置が異なる個所に設けられ、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データと前記補正データとに基づいて、前記距離計と前記被加工物との距離と、前記目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定する距離判定部をさらに備え、前記補正部は、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記差に基づいて前記相対位置を補正するものであってよい。

本発明の第４の態様によれば、第２または第３の態様に係る制御装置が、前記被加工物上の点であって前記加工用レーザによる加工の対象となる加工点の平面位置に基づいて、前記距離計による距離を計測する複数の計測点の平面位置を決定する計測点決定部をさらに備え、前記補正データ生成部は、前記複数の計測点の平面位置に係る複数の距離データに基づいて前記補正データを生成するものであってよい。

本発明の第５の態様によれば、レーザ加工機は、被加工物に加工用レーザを照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、自身と前記被加工物との距離を計測する距離計と、第１から第４の何れかの態様に係る制御装置とを備える。

本発明の第６の態様によれば、レーザ加工機の制御方法は、被加工物に加工用レーザを照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、自身と前記被加工物との距離を計測する距離計とを備えるレーザ加工機の制御方法であって、前記距離計が計測した距離を示す距離データを取得するステップと、前記距離データに基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との距離を目的距離にするための補正値を特定するステップと、前記補正値に基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との相対位置を補正するステップと、前記距離データを取得するステップにおいて取得した前記被加工物の複数の平面位置に係る複数の距離データに基づいて、前記レーザヘッドの平面位置と前記相対位置の補正値との関係を示す補正データを生成するステップと、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データと、前記補正データとに基づいて、前記距離計と前記被加工物との距離と、前記目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定するステップとを備え、前記距離計は、前記レーザヘッドに設けられた前記加工用レーザが通る開口と平面位置が異なる個所に設けられ、前記補正値を特定するステップにおいては、前記補正データと前記レーザヘッドの平面位置とに基づいて前記補正値を特定し、前記補正データを生成するステップにおいては、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データに基づいて前記補正データを更新し、前記相対位置を補正するステップにおいては、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記補正データを生成するステップにおいて更新された前記補正データに基づいて前記相対位置をさらに補正する。

本発明の第７の態様によれば、プログラムは、被加工物に加工用レーザを照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、自身と前記被加工物との距離を計測する距離計とを備えるレーザ加工機を制御するコンピュータに、前記距離計が計測した距離を示す距離データを取得するステップと、前記距離データに基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との距離を目的距離にするための補正値を特定するステップと、前記補正値に基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との相対位置を補正するステップと、前記距離データを取得するステップにおいて取得した前記被加工物の複数の平面位置に係る複数の距離データに基づいて、前記レーザヘッドの平面位置と前記相対位置の補正値との関係を示す補正データを生成するステップと、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データと、前記補正データとに基づいて、前記距離計と前記被加工物との距離と、前記目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定するステップとを実行させ、前記距離計は、前記レーザヘッドに設けられた前記加工用レーザが通る開口と平面位置が異なる個所に設けられ、前記補正値を特定するステップにおいては、前記補正データと前記レーザヘッドの平面位置とに基づいて前記補正値を特定し、前記補正データを生成するステップにおいては、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データに基づいて前記補正データを更新し、前記相対位置を補正するステップにおいては、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記補正データを生成するステップにおいて更新された前記補正データに基づいて前記相対位置をさらに補正する。

上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、レーザ加工機による穴明け加工で得られる穴の直径のばらつきを抑えることができる。

第１の実施形態に係るレーザ加工機の外観図である。 第１の実施形態に係る高さ補正装置の構成を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る補正データの生成方法を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る高さ補正方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る高さ補正装置の構成を示す概略ブロック図である。 第２の実施形態に係る高さ補正方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る高さ補正装置の構成を示す概略ブロック図である。 第３の実施形態に係る補正データの生成方法を示すフローチャートである。

〈第１の実施形態〉
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、レーザ加工機の外観図である。
レーザ加工機１は、被加工物Ｗに加工用レーザを照射することで穴明けなどの加工を行う。
レーザ加工機１は、ステージ１０１、レーザヘッド１０２、距離計１０３、支持部１０４、数値制御装置１０５、および高さ補正装置１０６を備える。

ステージ１０１は、被加工物Ｗを固定する台である。ステージ１０１には、アクチュエータ等の駆動機構が設けられ、これによりステージ１０１は水平方向（Ｘ軸－Ｙ軸方向）に移動可能に構成される。ステージ１０１の駆動機構は数値制御装置１０５からの指示に従って動作する。

レーザヘッド１０２は、ステージ１０１上の被加工物Ｗに向けて下方向（Ｚ軸方向）に移動可能に加工用レーザを照射する。レーザヘッド１０２には、加工用レーザおよびアシストガスが通過する開口を有するレーザノズル１０２１が設けられる。

距離計１０３は、レーザヘッド１０２をＸ軸方向に挟むように、２台設置されている。距離計１０３は、ステージ１０１上の被加工物Ｗに向けてＺ軸方向に計測用レーザを照射し、その反射光に基づいて被加工物Ｗとの間の距離を計測する。このため、計測用レーザの照射方向と加工用レーザの照射方向は互いに平行となる。

支持部１０４は、レーザヘッド１０２がステージ１０１に対して上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能となるようにレーザヘッド１０２を支持する。

数値制御装置１０５は、レーザヘッド１０２の水平方向位置および加工用レーザの出力条件（加工用レーザのＯＮ／ＯＦＦ、出力値、ビーム直径 等）を制御する。
高さ補正装置１０６は、距離計１０３が計測した距離データに基づいて、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの相対距離が一定になるようにステージ１０１の高さ（Ｚ軸方向位置）を補正する。

図２は、高さ補正装置の構成を示す概略ブロック図である。
高さ補正装置１０６は、プロセッサ１６１、メインメモリ１６２、ストレージ１６３、インタフェース１６４を備える。ストレージ１６３には、高さ補正プログラム（以下 プログラム）を記憶している。プロセッサ１６１は、プログラムをストレージ１６３から読み出してメインメモリ１６２に展開し、プログラムに従って高さ補正処理を実行する。また、プロセッサ１６１は、プログラムに従って、所定の記憶領域をメインメモリ１６２に確保する。

ストレージ１６３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）等が挙げられる。ストレージ１６３は、高さ補正装置１０６のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１６４または通信回線を介して高さ補正装置１０６に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によって高さ補正装置１０６に配信される場合、配信を受けた高さ補正装置１０６が当該プログラムをメインメモリ１６２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ１６３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

インタフェース１６４には、入力装置１１０、出力装置１１１、距離計１０３、および数値制御装置１０５が接続される。入力装置１１０の例としては、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。出力装置１１１の例としては、ディスプレイ、プロジェクタ、プリンタなどが挙げられる。

プロセッサ１６１は、ストレージ１６３に記憶されたプログラムを実行することで、入力部１６１１、移動指示部１６１２、距離取得部１６１３、補正データ生成部１６１４、平面位置取得部１６１５、補正値特定部１６１６、補正部１６１７として機能する。高さ補正装置１０６は、被加工物Ｗの表面の複数の計測点において距離計１０３と被加工物Ｗとの距離を計測し、計測結果に基づいてステージ１０１の高さを制御するための指示を出力する。

入力部１６１１は、複数の計測点のうち最初に計測を行う計測点のＸ座標およびＹ座標、最後に計測を行う計測点のＸ座標およびＹ座標、ならびに各計測点のＸ軸方向のピッチおよびＹ軸方向のピッチの入力を受け付ける。
移動指示部１６１２は、入力部１６１１に入力された情報に基づいてレーザヘッド１０２を各計測点に移動させる移動指示を出力する。具体的には、移動指示部１６１２は、計測点の水平方向の位置（以下 平面位置）から、レーザノズル１０２１の開口と距離計１０３のレーザ照射部との距離だけＸ軸方向にシフトした位置にレーザヘッド１０２が位置するようにステージ１０１を移動させる移動指示を生成し、数値制御装置１０５に出力する。
距離取得部１６１３は、距離計１０３が計測した距離を示す距離データを取得する。
補正データ生成部１６１４は、複数の計測点の平面位置と、各平面位置について取得した距離データとを関連付けた情報を、補正データとしてメインメモリ１６２に記録する。

平面位置取得部１６１５は、数値制御装置１０５からレーザヘッド１０２の平面位置を示す位置データを取得する。
補正値特定部１６１６は、メインメモリ１６２に記憶された補正データと、取得された位置データとに基づいて、レーザヘッド１０２のＺ軸方向の移動量を示す補正値を算出する。すなわち補正値特定部１６１６は、距離取得部１６１３が取得した距離データに基づいて、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの距離を目的距離（例えば、焦点距離と被加工物Ｗの厚さの二分の一の和）にするための補正値を特定する。なお、ここで被加工物Ｗの厚さは予め測定をした値を用いる。本測定は平面位置毎に行うことが望ましい。
補正部１６１７は、算出された補正値が示す量だけレーザヘッド１０２をＺ軸方向に移動させる移動指示を生成し、数値制御装置１０５に出力する。これにより、補正部１６１７は、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの相対位置を補正することができる。

ステージ１０１に被加工物Ｗを設置後、入力装置１１０に、計測点の開始位置の平面位置（Ｘ－Ｙ座標）、ならびに計測点のＸ軸方向およびＹ軸方向の測定ピッチが入力される。その後、運転開始指示を受けることで補正データの生成を開始する。

図３は、補正データの生成方法を示すフローチャートである。
高さ補正装置１０６の入力部１６１１は、入力装置１１０を介して利用者から計測点の開始位置、終了位置および測定ピッチ（Ｘ軸及びＹ軸の各方向）の入力を受け付ける（ステップＳ１）。移動指示部１６１２は、入力された開始位置およびピッチに基づいて、複数の計測点の平面位置および計測順を特定する（ステップＳ２）。移動指示部１６１２は、特定した複数の計測点の平面位置および計測順をメインメモリ１６２に記録する（ステップＳ３）。

例えば、移動指示部１６１２は、以下の手順で複数の計測点の平面位置を特定する。入力された開始位置のＸ座標を初期値として、終了位置のＸ座標に至るまで入力されたＸ軸方向のピッチを加算することで、複数のＸ座標を特定する。また移動指示部１６１２は、同様にＹ軸座標に関しても特定する。移動指示部１６１２は、特定された複数のＸ座標と複数のＹ座標のすべての組み合わせを、複数の計測点の平面位置として特定する。

例えば、移動指示部１６１２は、以下の手順で計測点の計測順を特定する。まず移動指示部１６１２は、入力された開始位置を、計測順の先頭に設定する。次に、移動指示部１６１２は、開始位置とＸ座標を同じくする他の平面位置を、Ｙ座標の昇順に、計測順に追加する。次に、移動指示部１６１２は、最後に追加された平面位置とＹ座標を同じくする他の平面位置のうち、Ｘ座標の値が最後に追加された平面位置に最も近いものを、計測順に追加する。次に、移動指示部１６１２は、最後に追加された平面位置とＸ座標を同じくする他の平面位置を、Ｙ座標の降順に、計測順に追加する。次に、移動指示部１６１２は、最後に追加された平面位置とＹ座標を同じくする他の平面位置のうち、Ｘ座標の値が最後に追加された平面位置に最も近いものを、計測順に追加する。移動指示部１６１２は、残りの平面位置について、同様に、Ｙ座標の昇順に追加、およびＹ座標の降順に追加を交互に繰り返すことで、すべての平面位置について計測順を特定する。

次に、移動指示部１６１２は、メインメモリ１６２から計測順に計測点を読み出し、当該計測点の平面位置と同一のＸ－Ｙ座標上に距離計１０３が位置するようにステージ１０１を移動させる移動指示を数値制御装置１０５に出力する（ステップＳ４）。すなわち、移動指示部１６１２は、計測点の平面位置から、レーザノズル１０２１の開口と距離計１０３のレーザ照射部との距離だけＸ軸方向にシフトした位置にレーザヘッド１０２が位置するようにステージ１０１を移動させる移動指示を生成し、数値制御装置１０５に出力する。なお、計測点の位置が被加工物Ｗの中心より－Ｘ側にある場合、レーザヘッド１０２の－Ｘ側に設けられた距離計１０３に距離を計測させるため、移動指示部１６１２は、計測点の平面位置から－Ｘ方向にシフトした位置にレーザヘッド１０２が位置するようにステージ１０１を移動させる移動指示を生成する。他方、計測点の位置が被加工物Ｗの中心より＋Ｘ側にある場合、レーザヘッド１０２の＋Ｘ側に設けられた距離計１０３に距離を計測させるため、移動指示部１６１２は、計測点の平面位置から＋Ｘ方向にシフトした位置にレーザヘッド１０２が位置するようにステージ１０１を移動させる移動指示を生成する。

数値制御装置１０５は、移動指示に従ってステージ１０１の駆動機構を駆動させてステージ１０１を移動させる。そして数値制御装置１０５は、距離計１０３に被加工物Ｗとの距離を計測させる。

距離取得部１６１３は、距離計１０３から距離データを取得する（ステップＳ５）。補正データ生成部１６１４は、ステップＳ４で移動指示部１６１２が読み出した計測点の平面位置と、取得した距離データとを関連付けて、補正データとしてメインメモリ１６２に記録する（ステップＳ６）。

移動指示部１６１２は、メインメモリ１６２に記憶されたすべての計測点について距離が計測されたか否かを判定する（ステップＳ７）。移動指示部１６１２は、距離が計測されていない計測点がある場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ４に戻り、次の計測点について処理を行う。
他方、すべての計測点について距離が計測された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、高さ補正装置１０６は補正データの生成処理を終了する。

高さ補正装置１０６が補正データを生成すると、被加工物Ｗに穴明け加工を行うための加工プログラムが数値制御装置１０５に実行可能となる。数値制御装置１０５は、加工プログラムに従ってレーザヘッド１０２を被加工物Ｗ上の加工点に移動させると、数値制御装置１０５に当該加工点のＸＹ平面座標を出力する。高さ補正装置１０６は、数値制御装置１０５から出力されたＸＹ平面座標に基づいて、レーザヘッド１０２を上下方向に移動させる高さ補正処理を行う。

図４は、高さ補正方法を示すフローチャートである。
高さ補正装置１０６の平面位置取得部１６１５は、数値制御装置１０５から加工点の平面位置の情報を取得する（ステップＳ５１）。補正値特定部１６１６は、取得した加工点の平面位置近傍の計測点に係る補正データに基づいて、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの相対距離の補正値を特定する（ステップＳ５２）。

例えば、補正値特定部１６１６は、取得した加工点を内包する近傍の３つの計測点を特定し、３つの計測点を結ぶ三角形の面積内分比に基づいて補正量を求める。具体的には、補正値特定部１６１６は、加工点Ｐを内包する三角形の頂点を構成する計測点Ａ、計測点Ｂおよび計測点Ｃを特定し、三角形ＰＡＢ、三角形ＰＢＣ、および三角形ＰＣＡの面積をそれぞれ求める。次に、補正値特定部１６１６は、三角形の面積の和が１になるように各三角形の面積を正規化する。補正値特定部１６１６は、目標高さから計測点Ａの高さを減算した長さと三角形ＰＢＣの面積の積と、目標高さから計測点Ｂの高さを減算した長さと三角形ＰＣＡの面積の積と、目標高さから計測点Ｃの高さを減算した長さと三角形ＰＡＢの面積の積との和を、補正値として算出する。

また例えば、補正値特定部１６１６は、取得した加工点の近傍の２つの計測点を特定し、各計測点と加工点との距離の比に基づいて補正量を求める。具体的には、補正値特定部１６１６は、加工点Ｐ、計測点Ａ、および計測点Ｂを特定し、線分ＰＡおよび線分ＰＢの長さをそれぞれ求める。次に、補正値特定部１６１６は、線分の長さの和が１になるように各線分の長さを正規化する。補正値特定部１６１６は、目標高さから計測点Ａの高さを減算した長さと線分ＰＢの長さの積と、目標高さから計測点Ｂの高さを減算した長さと線分ＰＡの長さの積との和を、補正値として算出する。

次に、補正部１６１７は、補正値特定部１６１６が特定した補正値だけレーザヘッド１０２を上下方向に移動させる移動指示を生成し、移動指示を数値制御装置１０５に出力する（ステップＳ５３）。

数値制御装置１０５は、高さ補正装置１０６から出力された移動指示に従って支持部１０４を駆動させてレーザヘッド１０２を移動させる。これにより、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの距離が目的距離に補正される。つまり、レーザ加工機１は、被加工物Ｗの厚み方向（Ｚ軸方向）における加工用レーザの焦点位置が、被加工物Ｗの中心に位置するように制御することができる。
そして数値制御装置１０５は、レーザヘッド１０２に加工用レーザを照射させる。これにより、レーザ加工機１は、被加工物Ｗの加工点に、適切な大きさの穴を明けることができる。レーザ加工機１は、各加工点について、上記の処理を行うことで、各加工点における穴の直径のばらつきを抑えることができる。

〈第２の実施形態〉
第１の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、加工点の加工の前に生成された補正データに基づいてステージ１０１の高さを制御する。一方、被加工物Ｗの歪みの状態等によっては、補正データに基づいてステージ１０１が移動した後のレーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの距離が必ずしも目的距離に一致しているとは限らない。
第２の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの相対位置の補正の精度をより高めるものである。

図５は、第２の実施形態に係る高さ補正装置の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、第１の実施形態の構成に加え、さらに距離判定部１６１８を備える。距離判定部１６１８は、補正部１６１７による相対位置の補正後に取得された距離データとメインメモリ１６２の補正データとに基づいて、距離計１０３と被加工物Ｗとの距離と、目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定する。第２の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、距離計１０３と被加工物Ｗとの距離と、目的距離との差が所定の閾値以上である場合に、距離計１０３と被加工物Ｗとの相対位置をさらに補正する。

高さ補正装置１０６による補正データ生成方法は、第１の実施形態と同様である。

図６は、第２の実施形態に係る高さ補正方法を示すフローチャートである。
高さ補正装置１０６の平面位置取得部１６１５は、数値制御装置１０５から加工点の平面位置を取得する（ステップＳ１５１）。補正値特定部１６１６は、取得した加工点の近傍の３つの計測点に係る補正データに基づいて、３つの計測点を結ぶ三角形の面積内分比により補正値を特定する（ステップＳ１５２）。次に、補正部１６１７は、補正値特定部１６１６が特定した補正値だけレーザヘッド１０２をＺ軸方向に移動させる移動指示を生成し、移動指示を数値制御装置１０５に出力する（ステップＳ１５３）。

数値制御装置１０５は、高さ補正装置１０６から出力された移動指示に従って支持部１０４を駆動させてレーザヘッド１０２を移動させる。これにより、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの距離が目的距離に補正される。
次に、数値制御装置１０５は、距離計１０３に被加工物Ｗとの間の距離を計測させる。

距離取得部１６１３は、距離計１０３から距離データを取得する（ステップＳ１５４）。このとき、距離取得部１６１３は、２つの距離計１０３のうち、ステップＳ１５２で特定した３つの計測点を結ぶ三角形の重心の平面位置に近いものから、距離データを取得する。

距離判定部１６１８は、距離取得部１６１３が取得した距離データが示す距離と目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５５）。なお、前述のように加工用レーザの焦点位置は被加工物の内部に位置するように調整されるため、穴明け加工で得られる穴の直径は距離データが示す距離と相関があることとなる。このため、前記閾値は、穴明け加工であられる穴の直径に関し要求される精度により設定することとなる。距離データが示す距離と目的距離との差が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１５５：ＹＥＳ）、補正部１６１７は、高さ補正処理を終了する終了通知を数値制御装置１０５に出力し、処理を終了する。数値制御装置１０５は、終了通知を取得すると、レーザヘッド１０２に加工用レーザを照射させる。

他方、距離データが示す距離と目的距離との差が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１５５：ＮＯ）、補正データ生成部１６１４は、ステップＳ１５４で取得した距離データに基づいて補正データを新たに生成する（ステップＳ１５６）。すなわち補正データ生成部１６１４は、メインメモリ１６２が記憶する補正データを更新する。例えば、補正データ生成部１６１４は、ステップＳ１５４で取得した距離データが示す距離に、ステップＳ１５２で特定した補正値を加算することで、補正前の距離を特定する。そして、補正データ生成部１６１４は、ステップＳ１５１で取得したレーザヘッド１０２の平面位置からレーザノズル１０２１の開口と距離計１０３のレーザ照射部との距離だけシフトした位置に、特定した距離を関連付けて補正データとしてメインメモリ１６２に記録する。

次に、補正値特定部１６１６は、ステップＳ１５２で特定した３つの計測点のうち２つに係る補正データと、ステップＳ１５６で新たに生成された補正データとに基づいて、補正値を再度特定する（ステップＳ１５７）。次に、補正部１６１７は、ステップＳ１５７で特定した補正値とステップＳ１５２で特定した補正値との差分だけステージ１０１を上下方向に移動させる移動指示を生成し、移動指示を数値制御装置１０５に出力する（ステップＳ１５８）。そして、補正部１６１７は、高さ補正処理を終了する終了通知を数値制御装置１０５に出力し、処理を終了する。数値制御装置１０５は、終了通知を取得すると、レーザヘッド１０２に加工用レーザを照射させる。

このように、第２の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、相対位置の補正後に取得された距離データと補正データとに基づいて、距離計１０３と被加工物Ｗとの距離と、目的距離との差が所定の閾値以上である場合に、当該差に基づいてさらに相対位置を補正する。これにより、補正データに基づく相対距離の補正後に、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの距離を検証し、誤差が大きい場合に、これを補正することができる。すなわち、第２の実施形態によれば、精度よくレーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの相対距離を補正することができる。

〈第３の実施形態〉
第１の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、入力されたピッチに基づいて複数の計測点から補正データを生成する。他方、加工点の配置によっては、相対位置の補正に用いられない補正データが生じる可能性がある。
第３の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、加工点に基づいて必要な計測点を特定し、補正データを生成する。

図７は、第３の実施形態に係る高さ補正装置の構成を示す概略ブロック図である。
第３の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、第１の実施形態の構成に加え、さらに計測点決定部１６１９を備える。計測点決定部１６１９は、入力部１６１１に入力された複数の加工点の平面位置に基づいて、計測点の平面位置を決定する。例えば、計測点決定部１６１９は、各加工点を母点としたボロノイ図を描いたときに生じるボロノイ点と、被加工物Ｗの端部へ延びるボロノイ境界と上の点とを、計測点に決定することができる。ボロノイ図は、複数の母点を、各母点の二等分線上の線分であって、他の二等分線と重なる点（ボロノイ点）で区切られる線分であるボロノイ境界によって区切った図である。

ステージ１０１に被加工物Ｗを設置後、入力装置１１０に複数の加工点の平面位置（Ｘ－Ｙ座標）が入力される。複数の加工点のＸＹ平面座標を入力後、運転開始指示を受けることで補正データの生成を開始する。

図８は、第３の実施形態に係る補正データの生成方法を示すフローチャートである。
高さ補正装置１０６の入力部１６１１は、入力装置１１０を介して利用者から複数の加工点の平面座標の入力を受け付ける（ステップＳ２０１）。計測点決定部１６１９は、入力部１６１１に入力された複数の加工点の平面位置に基づいて、複数の計測点の平面位置を決定する（ステップＳ２０２）。移動指示部１６１２は、計測点決定部１６１９が決定した複数の計測点について、計測順を特定する（ステップＳ２０３）。例えば、移動指示部１６１２は、Ｘ座標の値が小さい順に計測順を特定する。また例えば、移動指示部１６１２は、動的計画法等により複数の計測点を通る最短経路を求めてもよい。移動指示部１６１２は、特定した複数の計測点の平面位置および計測順をメインメモリ１６２に記録する（ステップＳ２０４）。

次に、移動指示部１６１２は、メインメモリ１６２から計測順に計測点を読み出し、当該計測点のＸＹ平面上に距離計１０３が位置するようにステージ１０１を移動させる移動指示を数値制御装置１０５に出力する（ステップＳ２０５）。
数値制御装置１０５は、高さ補正装置１０６から出力された移動指示に従ってステージ１０１の駆動機構を駆動させてステージ１０１を移動させる。そして数値制御装置１０５は、距離計１０３に被加工物Ｗとの距離を計測させる。

距離取得部１６１３は、距離計１０３から距離データを取得する（ステップＳ２０６）。補正データ生成部１６１４は、ステップＳ２０５で移動指示部１６１２が読み出した計測点の平面位置と、取得した距離データとを関連付けて、補正データとしてメインメモリ１６２に記録する（ステップＳ２０７）。

移動指示部１６１２は、メインメモリ１６２に記憶されたすべての計測点について距離が計測されたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。移動指示部１６１２は、距離が計測されていない計測点がある場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、ステップＳ２０５に戻り、次の計測点について処理を行う。
他方、すべての計測点について距離が計測された場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、高さ補正装置１０６は補正データの生成処理を終了する。

第３の実施形態に係る高さ補正装置１０６による高さ補正方法は、第１の実施形態と同様である。

このように、第３の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、入力された複数の加工点の平面位置に基づいて、複数の計測点の平面位置を決定する。これにより、高さ補正装置１０６は、相対位置の補正に用いられない補正データが生じないように、必要な計測点を特定することができる。したがって、高さ補正装置１０６は、補正データの生成のための計測の回数を減少させ、すみやかに補正データを生成することができる。

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態に係るレーザ加工機１が備える２つの距離計１０３がレーザヘッド１０２を挟んで設けられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、距離計１０３の数は１つであってよい。また例えば、他の実施形態においては、距離計１０３がダイクロイックミラー等を介して加工用レーザと同一の光軸で計測用レーザを照射可能に設けられてもよい。

上述した実施形態に係る高さ補正装置１０６は、レーザヘッド１０２を上下方向に移動させることで、レーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの相対位置を補正するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る高さ補正装置１０６は、ステージ１０１を上下方向に移動させることでレーザヘッド１０２と被加工物Ｗとの相対位置を補正してもよい。

また、上述した実施形態においては、高さ補正装置１０６が数値制御装置１０５と別個に設けられるが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、数値制御装置１０５に高さ補正装置１０６としての機能が実装されていてもよい。

１ レーザ加工機
１０１ ステージ
１０２ レーザヘッド
１０３ 距離計
１０４ 支持部
１０５ 数値制御装置
１０６ 高さ補正装置
１６１１ 入力部
１６１２ 移動指示部
１６１３ 距離取得部
１６１４ 補正データ生成部
１６１５ 平面位置取得部
１６１６ 補正値特定部
１６１７ 補正部
１６１８ 距離判定部
１６１９ 計測点決定部

Claims (5)

1. 被加工物に加工用レーザを照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、自身と前記被加工物との距離を計測する距離計とを備えるレーザ加工機を制御する制御装置であって、
   前記距離計が計測した距離を示す距離データを取得する距離取得部と、
   前記距離データに基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との距離を目的距離にするための補正値を特定する補正値特定部と、
   前記補正値に基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との相対位置を補正する補正部と、
   前記距離取得部が取得した前記被加工物の複数の平面位置に係る複数の距離データに基づいて、前記レーザヘッドの平面位置と前記相対位置の補正値との関係を示す補正データを生成する補正データ生成部と、
   前記相対位置の補正後に取得された前記距離データと、前記補正データとに基づいて、前記距離計と前記被加工物との距離と、前記目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定する距離判定部と
   を備え、
   前記距離計は、前記レーザヘッドに設けられた前記加工用レーザが通る開口と平面位置が異なる個所に設けられ、
   前記補正値特定部は、前記補正データと前記レーザヘッドの平面位置とに基づいて前記補正値を特定し、
   前記補正データ生成部は、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データに基づいて前記補正データを更新し、
   前記補正部は、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記補正データ生成部によって更新された前記補正データに基づいて前記相対位置をさらに補正する制御装置。
2. 前記被加工物上の点であって前記加工用レーザによる加工の対象となる加工点の平面位置に基づいて、前記距離計による距離を計測する複数の計測点の平面位置を決定する計測点決定部をさらに備え、
   前記補正データ生成部は、前記複数の計測点の平面位置に係る複数の距離データに基づいて前記補正データを生成する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 被加工物に加工用レーザを照射するレーザヘッドと、
   前記レーザヘッドに設けられ、自身と前記被加工物との距離を計測する距離計と、
   請求項１または２に記載の制御装置と
   を備えるレーザ加工機。
4. 被加工物に加工用レーザを照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、自身と前記被加工物との距離を計測する距離計とを備えるレーザ加工機の制御方法であって、
   前記距離計が計測した距離を示す距離データを取得するステップと、
   前記距離データに基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との距離を目的距離にするための補正値を特定するステップと、
   前記補正値に基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との相対位置を補正するステップと、
   前記距離データを取得するステップにおいて取得した前記被加工物の複数の平面位置に係る複数の距離データに基づいて、前記レーザヘッドの平面位置と前記相対位置の補正値との関係を示す補正データを生成するステップと、
   前記相対位置の補正後に取得された前記距離データと、前記補正データとに基づいて、前記距離計と前記被加工物との距離と、前記目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定するステップと
   を備え、
   前記距離計は、前記レーザヘッドに設けられた前記加工用レーザが通る開口と平面位置が異なる個所に設けられ、
   前記補正値を特定するステップにおいては、前記補正データと前記レーザヘッドの平面位置とに基づいて前記補正値を特定し、
   前記補正データを生成するステップにおいては、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データに基づいて前記補正データを更新し、
   前記相対位置を補正するステップにおいては、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記補正データを生成するステップにおいて更新された前記補正データに基づいて前記相対位置をさらに補正するレーザ加工機の制御方法。
5. 被加工物に加工用レーザを照射するレーザヘッドと、前記レーザヘッドに設けられ、自身と前記被加工物との距離を計測する距離計とを備えるレーザ加工機を制御するコンピュータに、
   前記距離計が計測した距離を示す距離データを取得するステップと、
   前記距離データに基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との距離を目的距離にするための補正値を特定するステップと、
   前記補正値に基づいて前記レーザヘッドと前記被加工物との相対位置を補正するステップと、
   前記距離データを取得するステップにおいて取得した前記被加工物の複数の平面位置に係る複数の距離データに基づいて、前記レーザヘッドの平面位置と前記相対位置の補正値との関係を示す補正データを生成するステップと、
   前記相対位置の補正後に取得された前記距離データと、前記補正データとに基づいて、前記距離計と前記被加工物との距離と、前記目的距離との差が所定の閾値未満であるか否かを判定するステップと
   を実行させ、
   前記距離計は、前記レーザヘッドに設けられた前記加工用レーザが通る開口と平面位置が異なる個所に設けられ、
   前記補正値を特定するステップにおいては、前記補正データと前記レーザヘッドの平面位置とに基づいて前記補正値を特定し、
   前記補正データを生成するステップにおいては、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記相対位置の補正後に取得された前記距離データに基づいて前記補正データを更新し、
   前記相対位置を補正するステップにおいては、前記差が所定の閾値以上である場合に、前記補正データを生成するステップにおいて更新された前記補正データに基づいて前記相対位置をさらに補正するためのプログラム。

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