WO2019176786A1 - レーザ光の芯出し方法及びレーザ加工装置 - Google Patents

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WO2019176786A1
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laser processing
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light
nozzle hole
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山梨　貴昭
厚司 舟木
三吉　弘信
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株式会社アマダホールディングス
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/035—Aligning the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042—Automatically aligning the laser beam
    • B23K26/043—Automatically aligning the laser beam along the beam path, i.e. alignment of laser beam axis relative to laser beam apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head

Definitions

  • the present invention relates to a laser beam centering method [a method for centering laser light] and a laser processing apparatus [a laser processing machine] capable of performing the centering method.
  • the center of the nozzle hole of the laser processing head in the laser processing apparatus does not coincide with the optical axis of the laser beam, processing defects may occur in laser processing. Therefore, the center of the nozzle hole coincides with the optical axis of the laser beam (see Patent Documents 1 to 3 below). Matching the center of the nozzle hole with the optical axis of the laser beam is also called centering.
  • a light receiving sensor that detects the irradiation position of the laser beam may be used. Based on the output of the light receiving sensor, the galvanometer mirror driving device is controlled to control the irradiation position of the laser beam (see Japanese Patent Laid-Open No. 2000-98271). In this case, the laser beam can be automatically irradiated to a predetermined irradiation position.
  • the irradiation position of the laser beam is a reference position on the light receiving sensor. Accordingly, the processing target can be laser processed accurately by matching the reference position of the light receiving sensor with the processing position of the processing target and laser processing the processing target.
  • the laser processing machine provided with the light receiving sensor cuts a plate material (processing object) with laser light in combination with an assist gas.
  • the laser processing apparatus cannot detect whether the center of the nozzle hole of the laser processing head matches the optical axis of the laser beam. Therefore, it is difficult to irradiate the laser beam in a state where the center of the nozzle hole and the optical axis of the laser beam coincide with each other.
  • An object of the present invention is to provide a laser beam centering method capable of automatically performing laser beam centering, and a laser processing apparatus capable of performing the centering method.
  • a laser beam centering method for a nozzle hole of a laser processing apparatus in which an optical path adjusting mechanism for giving an angle to an optical axis is incorporated in a laser processing head, and (a) the laser processing apparatus (B) calculating the center position of the nozzle hole based on the imaged shape of the tip surface of the nozzle; and (c) A laser beam or inspection light of minute output is emitted from the nozzle hole, (d) the emitted laser light or inspection light is imaged in the vicinity of the tip surface of the nozzle, and imaged by the imaging device, (E) calculating the position of the imaged laser light or the inspection light; (f) calculating a position error between the calculated center of the nozzle hole and the laser light or the inspection light; and (g) the laser processing.
  • the laser processing head is provided with the optical path adjusting mechanism for adjusting the incident angle of the laser light or the inspection light with respect to the collected condenser lens, and the optical path adjusting mechanism is controlled based on the position error, so that the nozzle Provided is a laser beam centering method in which the center of the nozzle hole is aligned with the laser beam or the inspection beam in the vicinity of the tip surface.
  • a laser processing apparatus having an optical path adjusting mechanism for providing an angle to the optical axis, and imaging for imaging a tip surface of a nozzle provided in the laser processing head.
  • the laser processing head is movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and includes a condenser lens, and the imaging unit has a tip of the nozzle
  • An imaging device that images the shape of a surface, and the laser processing device calculates a center position of a nozzle hole based on the shape of the tip surface of the nozzle imaged by the imaging device;
  • An optical element that forms an image of the laser light or the inspection light in the vicinity of the tip surface of the nozzle when the shape of the tip surface of the nozzle is imaged in a state where the laser light or inspection light is emitted.
  • An inspection light position calculating device for calculating the position of the imaged laser light or the inspection light, an error calculating device for calculating a position error between the calculated center of the nozzle hole and the laser light or the inspection light, and the laser
  • An optical path adjusting mechanism capable of adjusting an incident angle of the laser light or the inspection light with respect to the condensing lens provided in the processing head, and the laser processing apparatus includes the nozzle hole.
  • An optical path control device that controls the operation of the optical path adjusting mechanism to match the center of the nozzle hole with the laser light or the inspection light based on the positional error between the center of the laser beam and the inspection light
  • a laser processing apparatus is provided.
  • a third feature of the present invention is a laser processing apparatus, which includes a laser processing head equipped with an optical path adjusting mechanism that gives an angle to an optical axis, and an image that captures a tip surface of a nozzle provided in the laser processing head.
  • the laser processing head is movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and includes a condenser lens, and the imaging unit has a tip of the nozzle
  • An imaging device that images the shape of the surface, and the laser processing device calculates a center position of the nozzle hole based on the shape of the tip surface of the nozzle imaged by the imaging device;
  • An optical element that forms an image of the laser light or the inspection light in the vicinity of the tip surface of the nozzle when the shape of the tip surface of the nozzle is imaged in a state where laser light or inspection light is emitted;
  • An inspection light position calculating device for calculating the position of the laser light or the inspection light, an error calculating device for
  • An adjustment drive mechanism that adjusts the incident angle of the laser light or the inspection light to the laser beam, and when processing a workpiece, the center of the nozzle hole and the laser are formed on the imaging surface in the vicinity of the tip surface of the nozzle.
  • a laser processing apparatus further comprising a control device for controlling the adjustment drive mechanism in order to cancel the position error with light or the inspection light.
  • a laser beam centering method for a nozzle hole of a laser processing apparatus wherein: (a) a shape of a tip surface of a nozzle of a laser processing head of the laser processing apparatus is imaged by an imaging apparatus; And calculating the center position of the nozzle hole based on the shape of the tip surface, and (b) emitting a laser beam or inspection light with a minute output from the nozzle hole, and determining the position of the laser light or the inspection light. And (c) calculating a position error between the calculated center of the nozzle hole and the laser light or the inspection light, and (d) the laser light or the inspection with respect to the condenser lens provided in the laser processing head.
  • An adjustment drive mechanism capable of adjusting the incident angle of light is provided in the laser processing head, and when processing a workpiece, the center of the nozzle hole and the laser are formed on the imaging surface in the vicinity of the tip surface of the nozzle.
  • light Provides a laser beam centering method in which the adjustment drive mechanism is controlled to cancel the position error with the inspection light so that the center of the nozzle hole matches the laser light or the inspection light. .
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the laser processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the optical axis of the laser beam and the condensing position of the laser beam.
  • FIG. 3 is a block diagram of the laser processing apparatus.
  • FIG. 4 is a flowchart of a laser beam centering method using the laser processing apparatus.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the laser processing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 6A is a schematic vertical sectional view of the condenser lens and the nozzle in the laser processing apparatus according to the third embodiment
  • FIG. 6B is a schematic horizontal sectional view thereof.
  • the laser processing apparatus 1 includes a laser oscillator 3.
  • the laser oscillator 3 is preferably a laser oscillator that amplifies excitation light emitted from a laser diode and emits laser light having a predetermined wavelength, or a laser oscillator that directly uses laser light emitted from a laser diode.
  • the laser oscillator 3 is, for example, a solid laser oscillator, a fiber laser oscillator, a disk laser oscillator, or a direct diode laser oscillator (DDL oscillator).
  • the laser oscillator 3 emits laser light [laser light having a 1 ⁇ m-band (900nm-1100nm) wavelength] having a wavelength of 1 ⁇ m band (900nm to 1100nm).
  • laser light having a 1 ⁇ m-band (900nm-1100nm) wavelength
  • a fiber laser oscillator emits laser light with a wavelength of 1060 nm to 1080 nm
  • a DDL oscillator emits laser light with a wavelength of 910 nm to 950 nm.
  • the laser processing apparatus 1 includes a laser processing head 5 that is movable in the XYZ axial directions. However, it is only necessary that the workpiece and the laser processing head 5 are relatively movable in the movement in the X-axis direction and the Y-axis direction. For example, the workpiece may be movable in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the laser processing head 5 may be movable only in the Z-axis direction.
  • the laser processing head 5 includes a connector 9 connected to the emission end of the process fiber 7 connected to the laser oscillator 3.
  • a collimating lens 11 is provided facing the connector 9. The collimating lens 11 has a function of converting the laser light LB emitted from the emission end of the process fiber 7 into parallel rays.
  • the laser processing head 5 is provided with a condensing lens 13 that condenses the laser beam LB and irradiates the workpiece (not shown). Between the condensing lens 13 and the collimating lens 11, a bend mirror 15 for bending the laser light LB transmitted through the collimating lens 11 into the condensing lens 13 is provided. Further, between the bend mirror 15 and the collimating lens 11, a laser light path adjusting mechanism [laser light path adjusting mechanism] (optical path adjusting mechanism) that can freely adjust (change) the incident angle of the laser beam LB to the condenser lens 13. 17 is provided. The laser beam path adjusting mechanism 17 is provided in the laser processing head 5.
  • the laser beam path adjusting mechanism 17 is configured by a galvano scanner.
  • the galvano scanner 17 is configured to be able to scan the laser beam LB on an XY two-dimensional plane.
  • the galvano scanner 17 includes an X-axis scan mirror 19 that scans the laser light LB transmitted through the collimator lens 11 in the X-axis direction, and an X-axis motor (galvano motor) 21 that rotates the X-axis scan mirror 19. It has.
  • the galvano scanner 17 includes a Y-axis scan mirror 23 that scans the laser beam LB reflected by the X-axis scan mirror 19 in the Y-axis direction, and a Y-axis motor (galvanometer) that rotates the Y-axis scan mirror 23. Motor) 25.
  • the laser beam LB transmitted through the collimating lens 11 is scanned in the X-axis direction and the Y-axis direction and is incident on the bend mirror 15. Therefore, the incident path of the laser beam LB incident on the condenser lens 13 can be adjusted in the X-axis direction and the Y-axis direction. That is, the emission position of the laser beam LB relative to the center of the nozzle hole 27H of the nozzle 27 provided at the tip of the laser processing head 5, that is, the optical axis can be adjusted.
  • the laser beam LB that has passed through the condenser lens 13 forms an image on the substantially same plane as the tip surface 27F of the nozzle 27 (imaging surface). Accordingly, the condenser lens 13 constitutes an optical element that forms an image of the laser beam LB in the vicinity of the tip surface of the nozzle 27.
  • FIG. 2 shows a state in which one or both of the X-axis scan mirror 19 and the Y-axis scan mirror 23 are tilted and the position of the laser beam LB irradiated to the workpiece W is displaced.
  • a thin solid line L1 that is bent by the bend mirror 15 and passes through the condenser lens 13 indicates the optical axis of the laser beam LB when the laser processing apparatus 1 is in the reference state.
  • the operation of the galvano scanner 17 positioned in front of the bend mirror 15 changes the angle of the optical axis of the laser beam LB incident on the bend mirror 15, and the optical axis deviates from the center of the bend mirror 15.
  • the incident position of the laser beam on the bend mirror 15 before and after the operation of the galvano scanner 17 is the same for the sake of simplicity.
  • the laser beam LB reflected by the bend mirror 15 is inclined at an angle ⁇ (relative to the reference state), and the irradiation position of the laser beam LB on the workpiece W is displaced by a distance ⁇ s.
  • EFL in FIG. 2 is the focal length [effective focal length] of the condenser lens 13.
  • the irradiation position of the laser beam LB on the workpiece W is a distance ⁇ s in the direction opposite to the direction shown in FIG. Can only be displaced.
  • the distance ⁇ s is a distance less than the radius of the nozzle hole 27H, and is preferably a distance equal to or smaller than an allowable maximum distance obtained by subtracting a predetermined margin [margin] from the radius of the nozzle hole 27H.
  • a laser processing apparatus 1 that cuts a plate with laser light together with an assist gas includes a laser processing head 5 that includes a galvano scanner 17 that gives an angle to the optical axis.
  • the laser processing apparatus 1 for example, when the beam is vibrated by the galvano scanner 17 in the processing progress direction [oscillate], the viscosity of the molten metal in the cutting groove is maintained, and the dross discharge performance by the assist gas is improved.
  • the cutting groove can be widened, the dross discharge performance by the assist gas can be improved, and the surface roughness of the cut surface can be improved. Can do.
  • the inventors have found these improvements by the galvano scanner 17. Therefore, when the galvano scanner 17 is provided in the laser processing head 5 in addition to the movement of the laser processing head 5 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, a synergistic effect can be obtained.
  • the laser processing apparatus 1 includes a box-shaped imaging unit that images the tip surface 27F of the nozzle 27. [image capture unit] 29 is provided.
  • the imaging unit 29 is provided at a predetermined position of the laser processing apparatus 1.
  • a protective glass 31 and an optical element 33 are provided at a position corresponding to the imaging reference position of the imaging unit 29.
  • a luminescent spot of visible light is generated at a position on the optical element 33 where the laser beam LB is irradiated.
  • the optical element 33 for example, nanocrystal-containing glass (glass ⁇ containing nano-sized crystals) of Yasuda Optical Glass Co., Ltd. [Sumita Optical Glass, Inc.] can be used.
  • the imaging unit 29 is horizontally provided with a camera 35 such as a CCD camera as an imaging device.
  • a bend mirror 36 for bending light from the bright spot to the camera 35 is provided.
  • the tip surface 27F of the nozzle 27 can be imaged by the camera 35. Further, when a laser beam LB or guide light (used as inspection light) with a minute output is emitted from the laser processing head 5, a bright spot is generated in the optical element 33.
  • the camera 35 can also capture the bright spot at the same time. That is, the front end surface 27F captured by the camera 35 and the optical element 33 that converts inspection light into visible light need to be positioned within the depth of field of the camera 35. In other words, the optical element 33 is located in the vicinity of the distal end surface 27F.
  • the camera 35 (imaging unit 29) is retracted in an area where a workpiece is not placed, such as a nozzle changer, and is moved below the laser machining head 5 and positioned at the imaging reference position as necessary.
  • the camera 35 is connected to a control device 37 (see FIG. 3) that controls the rotation of the X-axis motor 21 and the Y-axis motor 25 of the galvano scanner 17.
  • the control device 37 is configured by a computer and includes an image processing device (unit) 39 that performs image processing on an image signal input from the camera 35.
  • the image processing device 39 is connected to a display device [display device] 40 for displaying an image and is also connected to an arithmetic device (unit) [arithmetic device (unit)] 41.
  • the computing device 41 has a function of computing the shape of the tip surface 27F based on the image data of the tip surface 27F captured by the camera 35 and image-processed by the image processing device 39, and computing the center position of the nozzle hole 27H.
  • Have The calculated position data (XY coordinates) of the center position is stored (stored) in the center position data memory 43.
  • control device 37 positions the laser processing head 5 at a position corresponding to the imaging reference position of the imaging unit 29.
  • the calculation device 41 Based on the image data captured when the optical element 33 is irradiated with the inspection light, the calculation device 41 has a function of calculating the position of the bright spot generated in the optical element 33. That is, the calculation device 41 functions as an inspection light position calculation device that calculates the position of the bright spot of the inspection light on the optical element 33.
  • the calculated bright spot position data (XY coordinates) is stored (stored) in the bright spot position data memory 45.
  • the control device 37 also includes an error calculating device (unit) [error arithmetic device (unit)] (comparator [comparator]) 47 for calculating whether or not the center of the nozzle hole 27H matches the bright spot. .
  • the control device 37 also includes an optical path control device [light [path controller] 49 that controls the operations of the X-axis motor 21 and the Y-axis motor 25 based on the calculation result of the error calculation device 47.
  • the optical path control device 49 is arranged so that the center of the nozzle hole 27H and the bright spot coincide with each other (that is, cancels the positional error between the center of the nozzle hole 27H and the bright spot). 25 is controlled to control the incident angle of the laser beam LB incident on the condenser lens 13. For example, according to the control device 37, when the nozzle 27 is replaced, the center of the nozzle hole 27H of the replaced nozzle 27 and the bright spot by the inspection light irradiation can be easily and accurately matched. Note that the workpiece data can be machined without error by reflecting the error data of the error calculation device 47 in the machining command of the workpiece.
  • the shape of the imaged tip surface 27F is displayed on the display device 40, and the calculated center of the nozzle hole 27H is, for example, “ ⁇ "Or the like” on the display device 40.
  • the X-axis motor 21 and the Y-axis motor 25 are controlled by an input device (operation device) such as a joystick, for example, and the bright spot position of the inspection light matches the “X” mark on the screen of the display device 40. It is possible to make it. At this time, it is desirable that the display of the display device 40 can be enlarged.
  • the control device 37 controls the camera 35 and images the shape of the tip end surface 27F of the nozzle 17 (step S1).
  • the calculating means 41 of the control device 37 uses the image processing device 39 to calculate the center position of the nozzle hole 27H based on the shape of the tip end surface 27F of the imaged nozzle 27 (step S2).
  • the calculated center position of the nozzle hole 27H is stored in the center position data memory 43.
  • the control device 37 causes the inspection light (or the laser light with a minute output) to be emitted from the nozzle hole 27H (step S3).
  • the emitted inspection light forms an image as a bright spot in the vicinity of the distal end surface 27F, that is, the optical element 33.
  • the control device 37 controls the camera 35 and images the inspection light (bright spot) imaged by the optical element 33 (step S4).
  • the calculating means 41 of the control device 37 uses the image processing device 39 to calculate the position of the inspection light based on the imaged inspection light (step S5).
  • the calculated position of the inspection light is stored in the bright spot position data memory 45.
  • the error calculation device 47 of the control device 37 includes the center position of the nozzle hole 27H calculated in step S2 (or the center position stored in the center position data memory 43) and the inspection light (bright spot) calculated in step S5.
  • the position error between the center of the nozzle hole 27H and the inspection light (bright spot) is calculated from the position (or the position stored in the bright spot position data memory 45) (step S6).
  • the center position of the nozzle hole 27H and the position of the inspection light (bright spot) may be displayed on the display device 40.
  • the input device described above is not used, and the position error is automatically calculated.
  • the optical path control device 49 of the control device 37 controls the laser optical path control mechanism 17 (the X-axis motor 21 and the Y-axis motor 25) based on the calculated position error so as to change the incident angle of the inspection light with respect to the condenser lens 13.
  • the inspection light is adjusted to coincide with the center of the nozzle hole H (step S7). That is, the position error is eliminated and the centering of the laser beam (inspection beam) is completed.
  • a galvano scanner is provided as the laser optical path adjusting mechanism 17 between the collimating lens 11 and the bend mirror 15.
  • the laser light path adjusting mechanism 17 is arranged at the position of the bend mirror 15, and the optical path of the laser light LB is adjusted with respect to the condenser lens 13. According to this configuration, the bend mirror 15 can be omitted, and the configuration can be simplified.
  • the galvano scanner as the laser beam path adjusting mechanism 17 is provided between the collimating lens 11 and the condenser lens 13 in the laser processing head 5.
  • the positions of the collimating lens 11 and the condensing lens 13 are predetermined fixed positions, and laser light [laser light with parallel rays collimated by the collimate lens 11] that has been made parallel by the collimating lens 11
  • the galvano scanner is controlled to scan in the X-axis direction and the Y-axis direction. That is, the optical path is adjusted in a region where the optical path length between the collimating lens 11 and the condenser lens 13 is short. Therefore, the incident angle (incident position) of the laser beam LB to the condenser lens 13 can be adjusted more accurately than when the optical path length is long.
  • a galvano scanner is adopted as the laser optical path adjusting mechanism.
  • an adjustment driving mechanism that displaces at least one of the condensing lens 13 or the nozzle 27 in the radial direction may be employed.
  • adjustment screws 51 are provided at a plurality of locations around the condenser lens 13 and the nozzle 27.
  • the condensing lens 13 (nozzle 27) can be displaced in the radial direction by the adjusting screw 51 in the radial direction.
  • both the condenser lens 13 and the nozzle 27 can be displaced in the radial direction.
  • Each adjustment screw 51 may be rotated by an adjustment motor M such as a servomotor.
  • One of the opposing adjustment screws 51 may be a spring that biases the condenser lens 13 (nozzle 27) in the center direction.
  • the motor M is controlled by the control device 37 described above.
  • the adjustment screw 51 (and the spring) and the motor M constitute an adjustment drive mechanism.
  • the positions of the condenser lens 13 and the nozzle 27 can be individually adjusted in the radial direction by adjusting the rotation of the motor M. Therefore, the optical axis of the laser beam LB and the center of the nozzle hole 27H can be automatically matched.
  • the same control as the control shown in the flowchart of FIG. 4 described above is performed.
  • the optical path control device 49 of the control device 37 controls the adjustment drive mechanism (instead of the laser optical path control mechanism 17) based on the calculated position error to transmit the inspection light to the condenser lens 13. The incident light is adjusted to make the inspection light coincide with the center of the nozzle hole H.
  • the front end surface 27F is imaged by the camera 35. Therefore, by displaying the captured image on the display device 40, the state of the distal end surface 27F can be visually confirmed. Therefore, it is possible to confirm damage to the nozzle 27 and adhesion of spatter to the nozzle 27.
  • the optical axis can be automatically adjusted so that the center of the nozzle hole 27H and the irradiation position of the laser beam LB coincide with each other. Therefore, the center of the nozzle hole 27H and the irradiation position (optical axis) of the laser beam LB can be easily and quickly matched. That is, the centering operation is easy. That is, it is easy to match the center of the nozzle hole 27H and the laser beam, and the matching operation can be automated.

Abstract

（１）レーザ加工装置のレーザ加工ヘッドのノズルの先端面の形状を、カメラによって撮像し、（２）撮像した先端面の形状に基づいてノズル穴の中心位置を演算し、（ｃ）検査光をノズル穴から出射し、（３）検査光を出射した状態でノズルの先端面の形状を撮像して検査光の位置を演算し、（４）演算したノズル穴の中心と検査光との位置誤差を演算し、（５）レーザ加工ヘッドの集光レンズに対する検査光の入射角度を調節する光路調節機構を位置誤差に基づいて制御して、ノズル穴の中心と検査光の光軸とを一致させる。

Description

レーザ光の芯出し方法及びレーザ加工装置
　本発明は、レーザ光の芯出し方法[a method for centering laser light]と、当該芯出し方法を行えるレーザ加工装置[a laser processing machine]とに関する。
　レーザ加工装置におけるレーザ加工ヘッドのノズル穴の中心とレーザ光の光軸とが一致していない場合には、レーザ加工で加工不良が生じることがある。したがって、ノズル穴の中心とレーザ光の光軸とが一致される（下記特許文献１～３参照）。ノズル穴の中心とレーザ光の光軸とを一致させることは芯出しとも呼ばれる。
日本国特開平６－３２８２８１号公報 日本国特開平７－１４４２８９号公報 日本国特開２００３－２１５４１９号公報
　従来の芯出し方法では、作業者の目視に基づいて行われるので、作業者の熟練度が必要であった。また、レーザ光を出射してノズル穴の中心とレーザ光の光軸とが一致しているか否かの検査を数回行う必要がある。このため、芯出し作業は手間かかっていた。
　ところで、レーザ光を予め定められた照射位置へ照射するために、レーザ光の照射位置を検出する受光センサが使用されることがある。受光センサの出力に基づいて、ガルバノミラー駆動装置が制御されて、レーザ光の照射位置が制御される（日本国特開２０００－９８２７１号公報参照）。この場合、予め定められた照射位置へレーザ光を自動的に照射することができる。
　レーザ光の照射位置は、受光センサ上の基準位置である。したがって、受光センサの基準位置と加工対象の加工位置とを一致させて加工対象をレーザ加工することで、加工対象を正確にレーザ加工できる。上記受光センサを備えたレーザ加工機は、板材（加工対象）をアシストガスを併用してレーザ光で切断する。しかし、当該レーザ加工装置では、レーザ加工ヘッドのノズル穴の中心とレーザ光の光軸とが一致しているか否かを検出できない。したがって、ノズル穴の中心とレーザ光の光軸とが一致した状態でレーザ光を照射するのは難しい。
　本発明の目的は、レーザ光の芯出しを自動的に行なえるレーザ光の芯出し方法と、当該芯出し方法を行えるレーザ加工装置とを提供することにある。
　本発明の第１の特徴は、光軸に角度を付与する光路調節機構をレーザ加工ヘッドに内装したレーザ加工装置のノズル穴に対するレーザ光の芯出し方法であって、（ａ）前記レーザ加工装置の前記レーザ加工ヘッドのノズルの先端面の形状を、撮像装置によって撮像し、（ｂ）撮像した前記ノズルの前記先端面の形状に基づいて、前記ノズル穴の中心位置を演算し、（ｃ）微小出力のレーザ光又は検査光を、前記ノズル穴から出射し、（ｄ）出射した前記レーザ光又は前記検査光を前記ノズルの前記先端面の近傍で結像し、前記撮像装置によって撮像し、（ｅ）撮像した前記レーザ光又は前記検査光の位置を演算し、（ｆ）演算した前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との位置誤差を演算し、（ｇ）前記レーザ加工ヘッドに設けられた集光レンズに対する前記レーザ光又は前記検査光の入射角度を調節する前記光路調節機構を前記レーザ加工ヘッド内に備え、前記位置誤差に基づいて前記光路調節機構を制御して、前記ノズルの前記先端面の近傍で、前記ノズル穴の中心を前記レーザ光又は前記検査光に合わせる、レーザ光の芯出し方法を提供する。
　本発明の第２の特徴は、レーザ加工装置であって、光軸に角度を付与する光路調節機構を内装したレーザ加工ヘッドと、前記レーザ加工ヘッドに設けられたノズルの先端面を撮像する撮像ユニットと、を備えており、前記レーザ加工ヘッドは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へ移動自在で、かつ、集光レンズを内装しており、前記撮像ユニットは、前記ノズルの先端面の形状を撮像する撮像装置を備えており、前記レーザ加工装置が、前記撮像装置によって撮像した前記ノズルの前記先端面の形状に基づいてノズル穴の中心位置を演算する演算装置と、微小出力のレーザ光又は検査光を出射した状態で前記ノズルの前記先端面の形状を撮像した際に、前記レーザ光又は前記検査光を前記ノズルの前記先端面の近傍で結像させる光学素子と、撮像した前記レーザ光又は前記検査光の位置を演算する検査光位置演算装置と、演算した前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との位置誤差を演算する誤差演算装置と、前記レーザ加工ヘッドに設けられた集光レンズに対する前記レーザ光又は前記検査光の入射角度を調節可能な光路調節機構と、を前記レーザ加工ヘッド内にさらに備えており、前記レーザ加工装置が、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との前記位置誤差に基づいて、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光とを一致すべく、前記光路調節機構の動作を制御する光路制御装置を備えている、レーザ加工装置を提供する。
　本発明の第３の特徴は、レーザ加工装置であって、光軸に角度を付与する光路調節機構を内装したレーザ加工ヘッドと、前記レーザ加工ヘッドに設けられたノズルの先端面を撮像する撮像ユニットと、を備ており、前記レーザ加工ヘッドは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へ移動自在で、かつ、集光レンズを内装しており、前記撮像ユニットは、前記ノズルの先端面の形状を撮像する撮像装置を備えており、前記レーザ加工装置が、前記撮像装置によって撮像したノズルの前記先端面の形状に基づいてノズル穴の中心位置を演算する演算装置と、微小出力のレーザ光又は検査光を出射した状態で前記ノズルの前記先端面の形状を撮像した際に、前記レーザ光又は前記検査光を前記ノズルの前記先端面の近傍で結像させる光学素子と、撮像した前記レーザ光又は前記検査光の位置を演算する検査光位置演算装置と、演算した前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との位置誤差を演算する誤差演算装置と、集光レンズへの前記レーザ光又は前記検査光の入射角度を調節する調節駆動機構と、被加工材を加工するとき、前記ノズルの前記先端面の近傍の結像面で、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との前記位置誤差をキャンセルすべく、前記調節駆動機構を制御する制御装置と、をさらに備えているレーザ加工装置を提供する。
　本発明の第４の特徴は、レーザ加工装置のノズル穴に対するレーザ光の芯出し方法であって、（ａ）前記レーザ加工装置のレーザ加工ヘッドのノズルの先端面の形状を、撮像装置によって撮像し、当該先端面の形状に基づいて前記ノズル穴の中心位置を演算し、（ｂ）微小出力のレーザ光又は検査光を前記ノズル穴から出射して、前記レーザ光又は前記検査光の位置を演算し、（ｃ）演算した前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との位置誤差を演算し、（ｄ）前記レーザ加工ヘッドに設けられた集光レンズに対する前記レーザ光又は前記検査光の入射角度を調節自在な調節駆動機構を前記レーザ加工ヘッド内に備え、被加工材を加工するとき、前記ノズルの前記先端面の近傍の結像面で、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との前記位置誤差をキャンセルすべく、前記調節駆動機構を制御して、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光とを一致させる、レーザ光の芯出し方法を提供する。
図１は、第１実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略構成図である。 図２は、レーザ光の光軸とレーザ光の集光位置との関係を示す説明図である。 図３は、上記レーザ加工装置のブロック図である。 図４は、上記レーザ加工装置を用いたレーザ光の芯出し方法のフローチャートである。 図５は、第２実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略構成図である。 図６（Ａ）は、第３実施形態に係るレーザ加工装置における集光レンズ及びノズルの概略垂直断面図であり、図６（Ｂ）は、それらの概略水平断面図である。
　図１に示されるように、第１実施形態に係るレーザ加工装置１は、レーザ発振器３を備えている。レーザ発振器３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波長のレーザ光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光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３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、または、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３は、波長１μｍ帯（９００ｎｍ～１１００ｎｍ）のレーザ光[laser light having a 1μm-band (900nm - 1100nm) wavelength]を射出する。例えば、ファイバレーザ発振器は波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのレーザ光を射出し、ＤＤＬ発振器は波長９１０ｎｍ～９５０ｎｍのレーザ光を射出する。
　レーザ加工装置１は、ＸＹＺ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッド５を備えている。ただし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動では被加工材とレーザ加工ヘッド５とが相対的に移動自在であればよい。例えば、被加工材がＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動自在で、かつ、レーザ加工ヘッド５がＺ軸方向にのみ移動自在でもよい。レーザ加工ヘッド５は、レーザ発振器３に接続されたプロセスファイバ７の出射端と接続されるコネクタ９を備えている。コネクタ９に対向して、コリメートレンズ１１が設けられている。コリメートレンズ１１は、プロセスファイバ７の出射端から出射されたレーザ光ＬＢを平行光線[parallel rays]にする機能を有する。
　レーザ加工ヘッド５には、レーザ光ＬＢを集光して被加工材（図示せず）へ照射する集光レンズ１３が設けられている。集光レンズ１３とコリメートレンズ１１との間には、コリメートレンズ１１を透過したレーザ光ＬＢを集光レンズ１３へと曲げるベンドミラー１５が設けられている。また、ベンドミラー１５とコリメートレンズ１１との間には、集光レンズ１３へのレーザ光ＬＢの入射角度を調節（変更）自在なレーザ光路調節機構[laser light path adjusting mechanism]（光路調節機構）１７が設けられている。レーザ光路調節機構１７はレーザ加工ヘッド５内に設けられている。
　本実施形態では、レーザ光路調節機構１７は、ガルバノスキャナ[galvano scanner]によって構成されている。ガルバノスキャナ１７は、ＸＹ２次元平面にレーザ光ＬＢを走査可能に構成されている。したがって、ガルバノスキャナ１７は、コリメートレンズ１１を透過したレーザ光ＬＢをＸ軸方向に走査するＸ軸スキャンミラー１９を備えていると共に、Ｘ軸スキャンミラー１９を回転するＸ軸モータ（ガルバノモータ）２１を備えている。さらに、ガルバノスキャナ１７は、Ｘ軸スキャンミラー１９によって反射されたレーザ光ＬＢをＹ軸方向に走査するＹ軸スキャンミラー２３を備えていると共に、Ｙ軸スキャンミラー２３を回転するＹ軸モータ（ガルバノモータ）２５を備えている。
　Ｘ軸モータ２１及びＹ軸モータ２５の回転を制御することにより、コリメートレンズ１１を透過したレーザ光ＬＢは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ走査されてベンドミラー１５に入射される。したがって、集光レンズ１３に入射されるレーザ光ＬＢの入射経路をＸ軸方向及びＹ軸方向に調節できる。すなわち、レーザ加工ヘッド５の先端に設けられノズル２７のノズル穴２７Ｈの中心に対するレーザ光ＬＢの出射位置、すなわち光軸を調節できる。
　集光レンズ１３を透過したレーザ光ＬＢは、ノズル２７の先端面２７Ｆとほぼ同一平面上に結像される（結像面）。したがって、集光レンズ１３は、レーザ光ＬＢをノズル２７の先端面近傍で結像する光学素子[optical element]を構成している。
　図２は、Ｘ軸スキャンミラー１９とＹ軸スキャンミラー２３とのいずれか一方または双方が傾けられて、被加工材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２において、ベンドミラー１５で曲げられて集光レンズ１３を通過する細実線Ｌ１は、レーザ加工装置１が基準状態であるときのレーザビームＬＢの光軸を示している。
　ベンドミラー１５の手前に位置しているガルバノスキャナ１７の作動により、ベンドミラー１５に入射するレーザ光ＬＢの光軸の角度が変化し、光軸がベンドミラー１５の中心から外れる。しかし、図２では、説明の簡略化のため、ガルバノスキャナ１７の作動前後でのベンドミラー１５へのレーザ光の入射位置は同じ位置とされている。
　ガルバノスキャナ１７によって、レーザビームＬＢの光軸が細実線Ｌ１から太実線Ｌ２に変位された場合を説明する。ベンドミラー１５で反射するレーザビームＬＢが（基準状態に対して）角度θで傾斜し、被加工材Ｗ上のレーザビームＬＢの照射位置は距離Δｓだけ変位する。図２中のＥＦＬは集光レンズ１３の焦点距離[effective focal length]である。
　ガルバノスキャナ１７がレーザビームＬＢを図２に示す方向とは逆方向に角度θだけ傾ければ、被加工材ＷへのレーザビームＬＢの照射位置を図２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。距離Δｓはノズル穴２７Ｈの半径未満の距離であり、好ましくは、ノズル穴２７Ｈの半径から所定の余裕量[margin]を差し引いた許容最大距離以下の距離である。
　図１に示されるように、アシストガスを併用してレーザ光で板材を切断するレーザ加工装置１は、光軸に角度を付与するガルバノスキャナ１７を内装したレーザ加工ヘッド５を備えている。レーザ加工装置１では、例えば、加工進行方向にビームをガルバノスキャナ１７によって振動させる[oscillate]と、切断溝の溶融金属の粘度が保たれて、アシストガスによるドロスの排出性が向上する。また、例えば、加工進行方向に対して直角方向にビームをガルバノスキャナ１７によって振動させると、切断溝を拡幅でき、アシストガスによるドロスの排出性を向上できると共に切断面の面粗度を向上することができる。発明者らはガルバノスキャナ１７によるこれらの向上を知見した。したがって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のレーザ加工ヘッド５の移動に加えて、レーザ加工ヘッド５内にガルバノスキャナ１７を設けると、相乗効果を得られる。
　ノズル２７におけるノズル穴２７Ｈの中心とレーザ光ＬＢの光軸とが一致しているか否かを検査するために、レーザ加工装置１には、ノズル２７の先端面２７Ｆを撮像する箱状の撮像ユニット[image capture unit]２９が設けられている。撮像ユニット２９は、レーザ加工装置１の所定位置に設けられている。撮像ユニット２９の撮像基準位置に対応した位置には保護ガラス３１及び光学素子３３が設けられている。光学素子３３上のレーザ光ＬＢが照射された位置には、可視光の輝点[luminescent spot]が生じる。光学素子３３としては、例えば、株式会社住田光学ガラス[Sumita Optical Glass, Inc.]のナノ結晶含有ガラス[glass containing nano-sized crystals]Ｙａｇｌａｓｓ－Ｔ（商標）を用いることができる。
　光学素子３３の輝点を撮像するために、撮像ユニット２９は、撮像装置としてのＣＣＤカメラなどのカメラ３５を水平に備えている。光学素子３３の下方には、輝点からの光を、カメラ３５へと曲げるベンドミラー３６が設けられている。
　上記構成により、撮像ユニット２９の光学素子３３の上方の基準位置にレーザ加工ヘッド５を位置決めすると、カメラ３５によってノズル２７の先端面２７Ｆを撮像することができる。また、レーザ加工ヘッド５から微小出力のレーザ光ＬＢ又はガイド光（検査光として用いる）を出射すると、光学素子３３に輝点が生じる。そして、カメラ３５は、この輝点も同時に撮像することができる。つまり、カメラ３５が撮像する先端面２７Ｆと検査光を可視光に変換する光学素子３３とは、カメラ３５の被写界深度内に位置される必要がある。言い換えれば、光学素子３３は、先端面２７Ｆ近傍に位置している。
　カメラ３５（撮像ユニット２９）は、例えばノズルチェンジャのように、被加工材が載置されないエリアに待避され、必要に応じてレーザ加工ヘッド５の下方に移動されて撮像基準位置に位置決めされる。
　カメラ３５は、ガルバノスキャナ１７のＸ軸モータ２１およびＹ軸モータ２５の回転を制御する制御装置[control device]３７（図３参照）に接続されている。制御装置３７はコンピュータで構成されており、カメラ３５から入力された画像信号を画像処理する画像処理装置（ユニット）[image processing device (unit)]３９を備えている。画像処理装置３９は、画像を表示する表示装置[display device]４０に接続されていると共に演算装置（ユニット）[arithmetic device (unit)]４１に接続されている。
　演算装置４１は、カメラ３５によって撮像されて画像処理装置３９によって画像処理された先端面２７Ｆの画像データに基づいて先端面２７Ｆの形状を演算し、かつ、ノズル穴２７Ｈの中心位置を演算する機能を有する。そして、演算された中心位置の位置データ（ＸＹ座標）は、中心位置データメモリ４３に記憶（格納）される。
　また、制御装置３７は、撮像ユニット２９の撮像基準位置に対応した位置にレーザ加工ヘッド５を位置決めする。そして、検査光を光学素子３３へ照射したときに撮像された画像データに基づいて、演算装置４１は、光学素子３３に生じた輝点の位置を演算する機能を有する。即ち、演算装置４１は、光学素子３３上の検査光の輝点の位置を演算する検査光位置演算装置として機能する。演算された輝点位置の位置データ（ＸＹ座標）は、輝点位置データメモリ４５に記憶（格納）される。
　制御装置３７は、ノズル穴２７Ｈの中心と輝点とが一致しているか否かを演算する誤差演算装置（ユニット）[error arithmetic device (unit)]（比較装置[comparator]）４７も備えている。制御装置３７は、誤差演算装置４７の演算結果に基づいてＸ軸モータ２１およびＹ軸モータ２５の動作を制御する光路制御装置[light path controller]４９も備えている。
　光路制御装置４９は、ノズル穴２７Ｈの中心と輝点とが一致するように（即ち、ノズル穴２７Ｈの中心と輝点との位置誤差をキャンセルするように）、Ｘ軸モータ２１およびＹ軸モータ２５を制御して、集光レンズ１３に入射されるレーザ光ＬＢの入射角度を制御する。例えば、制御装置３７によれば、ノズル２７を交換した場合、交換後のノズル２７のノズル穴２７Ｈの中心と検査光の照射による輝点とを容易かつ正確に一致させることができる。なお、誤差演算装置４７の誤差データを被加工材の加工指令にも反映することで、被加工材を誤差無く加工できる。
　ノズル中心と検査光との位置誤差[displacement error]を視覚的に確認したい場合、撮像された先端面２７Ｆの形状を表示装置４０に表示すると共に、演算されたノズル穴２７Ｈの中心を例えば「×」印等によって表示装置４０に表示する。そして、例えばジョイステック等の入力装置（操作装置）によってＸ軸モータ２１およびＹ軸モータ２５を制御して、表示装置４０の画面上で検査光の輝点位置と前記「×」印とを一致させることが可能である。この際、表示装置４０の表示を拡大できることが望ましい。
　図４に示されるフローチャートを参照しつつ、レーザ光の芯出し方法について説明する。まず、制御装置３７が、カメラ３５を制御してノズル１７の先端面２７Ｆの形状を撮像する（ステップＳ１）。制御装置３７の演算手段４１が、画像処理装置３９を用いて、撮像したノズル２７の先端面２７Ｆの形状に基づいてノズル穴２７Ｈの中心位置を演算する（ステップＳ２）。演算されたノズル穴２７Ｈの中心位置は、中心位置データメモリ４３に記憶される。次いで、制御装置３７は、検査光（又は、微小出力のレーザ光）がノズル穴２７Ｈから出射させる（ステップＳ３）。出射された検査光は、上述したように、先端面２７Ｆの近傍、即ち、光学素子３３で輝点として結像する。制御装置３７は、カメラ３５を制御して光学素子３３で結像した検査光（輝点）を撮像する（ステップＳ４）。制御装置３７の演算手段４１が、画像処理装置３９を用いて、撮像した検査光に基づいて検査光の位置を演算する（ステップＳ５）。演算された検査光の位置は、輝点位置データメモリ４５に記憶される。
　制御装置３７の誤差演算装置４７が、ステップＳ２で演算されたノズル穴２７Ｈの中心位置（又は、中心位置データメモリ４３に記憶された中心位置）及びステップＳ５で演算された検査光（輝点）の位置（又は、輝点位置データメモリ４５に記憶された位置）から、ノズル穴２７Ｈの中心と検査光（輝点）との位置誤差を演算する（ステップＳ６）。このとき、上述したように、表示装置４０にノズル穴２７Ｈの中心位置と検査光（輝点）位置とが表示されてもよい。なお、図４のフローチャートに示される制御では、上述した入力装置は用いられず、位置誤差は自動的に演算される。制御装置３７の光路制御装置４９は、演算された位置誤差に基づいて、レーザ光路制御機構１７（Ｘ軸モータ２１及びＹ軸モータ２５）を制御して集光レンズ１３に対する検査光の入射角度を調節して、検査光をノズル穴Ｈの中心に一致させる（ステップＳ７）。即ち、位置誤差が解消され、レーザ光（検査光）の芯出しが完了する。
　上記第１実施形態では、コリメートレンズ１１とベンドミラー１５との間にレーザ光路調節機構１７としてガルバノスキャナが設けられた。しかし、図５に示される第２実施形態では、ベンドミラー１５の位置にレーザ光路調節機構１７が配置され、集光レンズ１３に対してレーザ光ＬＢの光路が調節される。この構成によれば、ベンドミラー１５を省略でき、構成を簡素化できる。
　レーザ光路調節機構１７としてのガルバノスキャナは、レーザ加工ヘッド５内のコリメートレンズ１１と集光レンズ１３との間に設けられている。コリメートレンズ１１および集光レンズ１３の位置は所定の定位置であり、コリメートレンズ１１によって平行線化された平行光線を持つようにされたレーザ光[laser light with parallel rays collimated by the collimate lens 11]をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査すべくガルバノスキャナは制御される。すなわち、コリメートレンズ１１と集光レンズ１３との間の光路長の短い領域で光路が調節される。したがって、光路長が長い場合に比較して、集光レンズ１３へのレーザ光ＬＢの入射角（入射位置）をより正確に調節できる。
　上記第１及び第２実施形態では、レーザ光路調節機構としてガルバノスキャナが採用された。しかし、ノズル穴２７Ｈの中心とレーザ光ＬＢの光軸とを一致させる構成として、集光レンズ１３又はノズル２７の少なくとも一方を径方向に変位させる調節駆動機構を採用することもできる。
　図６に示される第３実施形態では、集光レンズ１３及びノズル２７の周囲の複数箇所に調節ねじ５１が設けられている。径方向の調節ねじ５１によって、集光レンズ１３（ノズル２７）を径方向に変位させることができる。なお、本実施形態では、集光レンズ１３及びノズル２７の両方を径方向に変位できるが、上述したように、集光レンズ１３又はノズル２７の少なくとも一方が径方向に変位できればよい。そして、各調節ねじ５１をサーボモータなどの調整用のモータＭによって回転させてもよい。また、対向する調整ねじ５１の一方を、集光レンズ１３（ノズル２７）を中心方向に付勢するスプリングとしてもよい。モータＭは、上述した制御装置３７によって制御される。調節ねじ５１（及びスプリング）並びにモータＭが調節駆動機構を構成している。
　上記構成によれば、モータＭの回転を調節することで集光レンズ１３及びノズル２７の位置を、径方向に個別に調節できる。したがって、レーザ光ＬＢの光軸とノズル穴２７Ｈの中心とを自動的に一致させることができる。なお、第３実施形態においても、上述した図４のフローチャートで示される制御とほぼ同様の制御が行われる。ただし、ステップＳ７では、制御装置３７の光路制御装置４９は、演算された位置誤差に基づいて、（レーザ光路制御機構１７に代えて）調節駆動機構を制御して集光レンズ１３に対する検査光の入射角度を調節して、検査光をノズル穴Ｈの中心に一致させる。
　上記第１～第３実施形態では、先端面２７Ｆをカメラ３５によって撮像するものである。したがって、撮像した画像を表示装置４０に表示することにより、先端面２７Ｆの状態を視覚的に確認できる。よって、ノズル２７の損傷や、ノズル２７へのスパッタ等の付着を確認できる。
　また、上記第１～第３実施形態によれば、ノズル穴２７Ｈの中心とレーザ光ＬＢの照射位置とが一致するように、光軸を自動的に調節できる。したがって、ノズル穴２７Ｈの中心とレーザ光ＬＢの照射位置（光軸）とを容易かつ迅速に一致させることができる。すなわち、芯出し作業が容易である。即ち、ノズル穴２７Ｈの中心とレーザ光とを一致させることが容易であると共に、一致させる動作を自動化することができる。
　日本国特許出願第２０１８－４４１０２号（２０１８年３月１２日出願）の全ての内容は、ここに参照されることで本明細書に援用される。本発明の実施形態を参照することで上述のように本発明が説明されたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲に照らして決定される。

Claims (7)

  1. 　光軸に角度を付与する光路調節機構をレーザ加工ヘッドに内装したレーザ加工装置のノズル穴に対するレーザ光の芯出し方法であって、
    　（ａ）前記レーザ加工装置の前記レーザ加工ヘッドのノズルの先端面の形状を、撮像装置によって撮像し、
    　（ｂ）撮像した前記ノズルの前記先端面の形状に基づいて、前記ノズル穴の中心位置を演算し、
    　（ｃ）微小出力のレーザ光又は検査光を、前記ノズル穴から出射し、
    　（ｄ）出射した前記レーザ光又は前記検査光を前記ノズルの前記先端面の近傍で結像し、前記撮像装置によって撮像し、
    　（ｅ）撮像した前記レーザ光又は前記検査光の位置を演算し、
    　（ｆ）演算した前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との位置誤差を演算し、
    　（ｇ）前記レーザ加工ヘッドに設けられた集光レンズに対する前記レーザ光又は前記検査光の入射角度を調節する前記光路調節機構を前記レーザ加工ヘッド内に備え、前記位置誤差に基づいて前記光路調節機構を制御して、前記ノズルの前記先端面の近傍で、前記ノズル穴の中心を前記レーザ光又は前記検査光に合わせる、レーザ光の芯出し方法。
  2. 　請求項１に記載のレーザ光の芯出し方法であって、
    　前記光路調節機構は、ＸＹ２次元平面に前記レーザ光又は前記検査光を走査可能なガルバノスキャナである、レーザ光の芯出し方法。
  3. 　レーザ加工装置であって、
    　光軸に角度を付与する光路調節機構を内装したレーザ加工ヘッドと、
    　前記レーザ加工ヘッドに設けられたノズルの先端面を撮像する撮像ユニットと、を備えており、
    　前記レーザ加工ヘッドは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へ移動自在で、かつ、集光レンズを内装しており、
    　前記撮像ユニットは、前記ノズルの先端面の形状を撮像する撮像装置を備えており、
    　前記レーザ加工装置が、
    　前記撮像装置によって撮像した前記ノズルの前記先端面の形状に基づいてノズル穴の中心位置を演算する演算装置と、
    　微小出力のレーザ光又は検査光を出射した状態で前記ノズルの前記先端面の形状を撮像した際に、前記レーザ光又は前記検査光を前記ノズルの前記先端面の近傍で結像させる光学素子と、
    　撮像した前記レーザ光又は前記検査光の位置を演算する検査光位置演算装置と、
    　演算した前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との位置誤差を演算する誤差演算装置と、
    　前記レーザ加工ヘッドに設けられた集光レンズに対する前記レーザ光又は前記検査光の入射角度を調節可能な光路調節機構と、を前記レーザ加工ヘッド内にさらに備えており、
    　前記レーザ加工装置が、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との前記位置誤差に基づいて、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光とを一致すべく、前記光路調節機構の動作を制御する光路制御装置を備えている、レーザ加工装置。
  4. 　請求項３に記載のレーザ加工装置であって、
    　前記光路調節機構は、ＸＹ２次平面に前記レーザ光又は前記検査光を走査可能なガルバノスキャナである、レーザ加工装置。
  5. 　請求項４に記載のレーザ加工装置であって、
    　前記ガルバノスキャナは、前記レーザ加工ヘッドに設けられたコリメートレンズと前記集光レンズとの間であって、前記コリメートレンズを透過した前記レーザ光又は前記検査光を前記集光レンズへと曲げる位置に備えられていることを特徴とするレーザ加工装置。
  6. 　レーザ加工装置であって、
    　光軸に角度を付与する光路調節機構を内装したレーザ加工ヘッドと、
    　前記レーザ加工ヘッドに設けられたノズルの先端面を撮像する撮像ユニットと、を備ており、
    　前記レーザ加工ヘッドは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へ移動自在で、かつ、集光レンズを内装しており、
    　前記撮像ユニットは、前記ノズルの先端面の形状を撮像する撮像装置を備えており、
    　前記レーザ加工装置が、
    　前記撮像装置によって撮像したノズルの前記先端面の形状に基づいてノズル穴の中心位置を演算する演算装置と、
    　微小出力のレーザ光又は検査光を出射した状態で前記ノズルの前記先端面の形状を撮像した際に、前記レーザ光又は前記検査光を前記ノズルの前記先端面の近傍で結像させる光学素子と、
    　撮像した前記レーザ光又は前記検査光の位置を演算する検査光位置演算装置と、
    　演算した前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との位置誤差を演算する誤差演算装置と、
    　集光レンズへの前記レーザ光又は前記検査光の入射角度を調節する調節駆動機構と、
    　被加工材を加工するとき、前記ノズルの前記先端面の近傍の結像面で、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との前記位置誤差をキャンセルすべく、前記調節駆動機構を制御する制御装置と、をさらに備えているレーザ加工装置。
  7. 　レーザ加工装置のノズル穴に対するレーザ光の芯出し方法であって、
    　（ａ）前記レーザ加工装置のレーザ加工ヘッドのノズルの先端面の形状を、撮像装置によって撮像し、当該先端面の形状に基づいて前記ノズル穴の中心位置を演算し、
    　（ｂ）微小出力のレーザ光又は検査光を前記ノズル穴から出射して、前記レーザ光又は前記検査光の位置を演算し、
    　（ｃ）演算した前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との位置誤差を演算し、
    　（ｄ）前記レーザ加工ヘッドに設けられた集光レンズに対する前記レーザ光又は前記検査光の入射角度を調節自在な調節駆動機構を前記レーザ加工ヘッド内に備え、被加工材を加工するとき、前記ノズルの前記先端面の近傍の結像面で、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光との前記位置誤差をキャンセルすべく、前記調節駆動機構を制御して、前記ノズル穴の中心と前記レーザ光又は前記検査光とを一致させる、レーザ光の芯出し方法。
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