WO2020045081A1 - レーザ加工機及びレーザ加工方法 - Google Patents

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WO2020045081A1
WO2020045081A1 PCT/JP2019/031856 JP2019031856W WO2020045081A1 WO 2020045081 A1 WO2020045081 A1 WO 2020045081A1 JP 2019031856 W JP2019031856 W JP 2019031856W WO 2020045081 A1 WO2020045081 A1 WO 2020045081A1
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distance
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laser
speed
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English (en)
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岳大 永山
和宏 菅野
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Amada Co Ltd
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Amada Holdings Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing machine and a laser processing method for processing a sheet metal by a laser beam.
  • a laser processing machine that cuts a sheet metal with a laser beam emitted from a laser oscillator to produce a product having a predetermined shape has become widespread.
  • the laser processing machine cuts the sheet metal into a predetermined shape by moving the processing head along a surface of the sheet metal by a moving mechanism of the processing head.
  • the laser processing machine bends the sheet metal by bending the cutting progress direction at a corner below a predetermined angle, or when cutting the sheet metal in a curved shape by changing the cutting direction rapidly, the sheet metal cannot be cut at high speed Therefore, the processing time becomes longer. Even when the laser processing machine cuts such a shape, it is required to cut the sheet metal as fast as possible to shorten the processing time.
  • One or more embodiments cutting the sheet metal by bending the cutting direction at a corner not more than a predetermined angle, or even when cutting the sheet metal in a curved shape by changing the cutting direction abruptly, It is an object of the present invention to provide a laser beam machine and a laser beam machining method which can cut a sheet metal at a higher speed than before and can shorten a machining time.
  • a process has a circular opening at a tip end, and a nozzle for emitting a laser beam for cutting a sheet metal from the opening is attached.
  • a head a moving mechanism that relatively moves the processing head with respect to the surface of the sheet metal, and a beam center that is a center of a beam spot at an irradiation position when the laser beam is irradiated on the sheet metal.
  • a beam displacement mechanism for displacing the center of the nozzle and a movement command signal for controlling a processing direction and a processing speed for cutting the sheet metal, and acquiring coordinate information of a processing shape of the sheet metal.
  • a movement control unit that determines whether or not the laser beam is displaced in the area of the opening based on the coordinate information, and a movement control unit that determines whether the laser beam is in the area of the opening.
  • a main movement command signal for controlling a moving direction and a moving speed of the processing head based on the moving command signal, and a moving direction and a moving speed of the beam spot.
  • a movement command dividing unit that generates a sub movement command signal, a movement mechanism control unit that controls the movement mechanism to relatively move the processing head based on the main movement command signal, and a sub movement command signal.
  • a displacement control unit that controls the beam displacement mechanism so that the beam center is displaced with respect to the nozzle center based on the laser beam machine.
  • a process having a circular opening at a tip end and a nozzle for emitting a laser beam for cutting a sheet metal from the opening.
  • a laser processing machine having a head generates a movement command signal for controlling a processing direction and a processing speed for cutting the sheet metal, obtains coordinate information of a processing shape of the sheet metal, and performs the laser processing based on the coordinate information. It is determined whether or not the beam is displaced in the area of the opening. If it is determined that the laser beam is displaced in the area of the opening, the movement of the processing head is determined based on the movement command signal.
  • a main movement command signal for controlling a direction and a moving speed, and a moving direction and a moving speed of a beam spot at an irradiation position when the laser beam is irradiated on the sheet metal Generate a sub-movement command signal for moving the processing head relatively based on the main movement command signal, and the beam center which is the center of the beam spot based on the sub-movement command signal.
  • the sheet metal is cut by bending the cutting direction at a corner portion equal to or less than a predetermined angle, or the sheet metal is formed by rapidly changing the cutting direction. Even in the case of cutting in a curved shape, the sheet metal can be cut at a higher speed than before, and the processing time can be shortened.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration example of a laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a detailed configuration example of a collimator unit and a processing head in a laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a laser beam and an opening of a nozzle in a reference state.
  • FIG. 4 is a view for explaining displacement of the irradiation position of the laser beam to the sheet metal by the beam displacement mechanism in the laser beam machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a positional relationship between the laser beam and the nozzle opening when the optical axis of the laser beam is displaced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration example of a laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a detailed configuration example of a collimator unit and a processing head in a laser processing machine according
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a functional internal configuration of an NC device included in the laser beam machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a partial shape of a design model.
  • FIG. 7B is a diagram showing each coordinate point of the design model (processed shape of sheet metal) shown in FIG. 7A.
  • FIG. 8A is a flowchart illustrating an example of a laser processing method by the laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 8B is a flowchart illustrating an example of a laser processing method by the laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 8C is a flowchart illustrating an example of a laser processing method by the laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 8A is a flowchart illustrating an example of a laser processing method by the laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 8B is a flowchart illustrating an example of a
  • FIG. 8D is a flowchart illustrating an example of a laser processing method by the laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating an example of the processing speed in the X-axis direction at each point in the movement command signal.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating an example of the speed in the X-axis direction at each point in the main movement command signal.
  • FIG. 9C is a diagram illustrating an example of the speed in the X-axis direction at each time point in the sub-movement command signal.
  • FIG. 10A is a diagram illustrating an example of the machining speed in the Y-axis direction at each time point in the movement command signal.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating an example of the processing speed in the Y-axis direction at each time point in the movement command signal.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating an example of the speed in the Y-axis direction at each point in the main movement command signal.
  • FIG. 10C is a diagram illustrating an example of the speed in the Y-axis direction at each point in the sub-movement command signal.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the distance between the nozzle center and the beam center at each point in the X-axis direction.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the distance between the nozzle center and the beam center at each point in the Y-axis direction.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating an example of a positional relationship between a nozzle center and a beam center at the time of processing.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the nozzle center and the beam center at the time of processing.
  • FIG. 13C is a diagram illustrating an example of a positional relationship between a nozzle center and a beam center at the time of processing.
  • FIG. 13D is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the nozzle center and the beam center at the time of processing.
  • FIG. 13E is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the nozzle center and the beam center at the time of processing.
  • FIG. 13F is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the nozzle center and the beam center at the time of processing.
  • FIG. 13G is a diagram illustrating an example of the positional relationship between the nozzle center and the beam center at the time of processing.
  • a laser processing machine 100 generates a laser beam and emits the laser beam, a laser processing unit 20, and transmits the laser beam emitted from the laser oscillator 10 to the laser processing unit 20.
  • the laser beam machine 100 also includes an operation unit 40, an NC device 50, a machining program database 60, a machining condition database 70, and an assist gas supply device 80.
  • the NC device 50 is an example of a control device that controls each unit (specifically, the laser oscillator 10, the laser processing unit 20, and the assist gas supply device 80) of the laser processing machine 100.
  • the operation unit 40 outputs instruction information SF corresponding to the operation content to the NC device 50 when the operator operates the operation unit 40.
  • the NC device 50 reads the machining program (NC data) PP from the machining program database 60 and the machining condition CP from the machining condition database 70 based on the instruction information SF.
  • the NC device 50 reads the machining program PP corresponding to the product design model based on the instruction information SF from the machining program database 60.
  • the processing program PP is a program for the laser processing machine 100 to execute the processing of the sheet metal W.
  • the processing conditions CP include processing target information in which material parameters such as the material and thickness of the sheet metal W are specified.
  • the processing conditions CP include processing parameters such as the output of the laser beam, the processing speed, the diameter (nozzle diameter) of the opening 36a of the nozzle 36 described later, and cutting processing information such as the assist gas conditions.
  • the NC apparatus 50 reads the processing condition CP suitable for the product design model from the processing condition database 70.
  • the NC device 50 controls the laser oscillator 10, the laser processing unit 20, and the assist gas supply device 80 based on the processing program PP and the processing conditions CP.
  • the laser oscillator 10 a laser oscillator that amplifies pump light emitted from a laser diode and emits a laser beam of a predetermined wavelength or a laser oscillator that directly uses a laser beam emitted from a laser diode is preferable.
  • the laser oscillator 10 is, for example, a solid-state laser oscillator, a fiber laser oscillator, a disk laser oscillator, or a direct diode laser oscillator (DDL oscillator).
  • the laser oscillator 10 emits a 1 ⁇ m band laser beam having a wavelength of 900 nm to 1100 nm.
  • the fiber laser oscillator emits a laser beam having a wavelength of 1060 nm to 1080 nm
  • the DDL oscillator emits a laser beam having a wavelength of 910 nm to 950 nm.
  • the laser processing unit 20 includes a processing table 21 on which a sheet metal W to be processed is placed, a gate-shaped X-axis carriage 22, a Y-axis carriage 23, a collimator unit 30 fixed to the Y-axis carriage 23, and a processing head. 35.
  • the sheet metal W is made of, for example, stainless steel. The material and thickness of the sheet metal W are not particularly limited.
  • the X-axis carriage 22 is configured to be movable on the processing table 21 in the X-axis direction.
  • the Y-axis carriage 23 is configured to be movable on the X-axis carriage 22 in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis.
  • the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 serve as a moving mechanism that moves the processing head 35 along the surface of the sheet metal W in the X-axis direction, the Y-axis direction, or any combined direction of the X-axis and the Y-axis. Function.
  • the laser processing machine 100 may be configured so that the position of the processing head 35 is fixed and the sheet metal W moves.
  • the laser processing machine 100 only needs to have a moving mechanism that moves the processing head 35 relative to the surface of the sheet metal W.
  • the processing head 35 has a circular opening 36a at the tip, and a nozzle 36 for emitting a laser beam LB from the opening 36a is attached.
  • the sheet metal W is irradiated with the laser beam LB emitted from the opening 36 a of the nozzle 36.
  • the assist gas supply device 80 supplies the assist gas AG to the processing head 35.
  • the assist gas supply device 80 supplies nitrogen to the processing head 35 as the assist gas AG if the sheet metal W is stainless steel and nitrogen if the sheet metal W is mild steel.
  • the assist gas AG may be a mixed gas of nitrogen and oxygen, and the mixing ratio can be arbitrarily set depending on whether the purpose is to suppress oxidation or to utilize heat of oxidation reaction.
  • the assist gas AG is blown onto the sheet metal W from the opening 36a.
  • the assist gas AG discharges the molten metal in the kerf where the sheet metal W has melted.
  • the collimator unit 30 includes a collimation lens 31 that converts the divergent laser beam LB emitted from the process fiber 12 into parallel light (collimated light).
  • the collimator unit 30 includes a galvano scanner unit 32 and a bend mirror 33 that reflects the laser beam LB emitted from the galvano scanner unit 32 downward in the Z-axis direction perpendicular to the X-axis and the Y-axis.
  • the processing head 35 includes a focusing lens 34 that focuses the laser beam LB reflected by the bend mirror 33 and irradiates the sheet metal W with the laser beam LB.
  • the galvano scanner unit 32 includes a scan mirror 321 that reflects the laser beam LB emitted from the collimation lens 31, and a drive unit 322 that rotates the scan mirror 321 at a predetermined angle. Further, the galvano scanner unit 32 includes a scan mirror 323 that reflects the laser beam LB emitted from the scan mirror 321 and a drive unit 324 that rotates the scan mirror 323 to a predetermined angle.
  • FIG. 3 shows the positional relationship between the laser beam LB and the opening 36a of the nozzle 36 in the reference state.
  • Reference symbol BS indicates a beam spot at an irradiation position when the sheet metal W is irradiated with the laser beam LB.
  • Symbol BC indicates the center of the beam spot BS.
  • the center BC of the beam spot BS is referred to as a beam center BC.
  • the laser beam machine 100 is centered so that the laser beam LB emitted from the opening 36a of the nozzle 36 is located at the center of the opening 36a.
  • the center of the opening 36a coincides with the center of the nozzle 36.
  • the center of the opening 36a and the center of the nozzle 36 are collectively referred to as a nozzle center NC.
  • the beam center BC coincides with the nozzle center NC. Therefore, in the reference state, the laser beam LB is emitted from the nozzle center NC.
  • the galvano scanner unit 32 functions as a beam displacement mechanism that travels inside the processing head 35 and displaces the position of the laser beam LB emitted from the opening 36a within the opening 36a.
  • the drive units 322 and 324 can also cause the scan mirrors 321 and 323 to reciprocate in a predetermined angular range based on the control by the NC device 50, respectively.
  • the galvano scanner unit 32 can vibrate the laser beam LB applied to the sheet metal W. That is, the NC device 50 can also cause the galvano scanner unit 32 to function as a beam vibration mechanism that vibrates the laser beam LB emitted from the opening 36a while traveling in the processing head 35 within the opening 36a.
  • the NC apparatus 50 can displace the beam spot BS formed by irradiating the surface of the sheet metal W with the laser beam LB.
  • the NC device 50 can vibrate the laser beam LB in a predetermined direction in the plane of the sheet metal W to vibrate a beam spot formed on the plane of the sheet metal W.
  • the galvano scanner unit 32 is an example of a beam displacement mechanism and a beam vibration mechanism, and the beam displacement mechanism and the beam vibration mechanism are not limited to the galvano scanner unit 32.
  • FIG. 4 shows a state where one or both of the scan mirror 321 and the scan mirror 323 shown in FIG. 2 are tilted, and the position of the laser beam LB applied to the sheet metal W is displaced.
  • a thin solid line bent by the bend mirror 33 and passing through the focusing lens 34 indicates the optical axis of the laser beam LB when the laser processing machine 100 is in the reference state.
  • the angle of the optical axis of the laser beam LB incident on the bend mirror 33 changes by the operation of the galvano scanner unit 32 located in front of the bend mirror 33, and the optical axis is shifted to the center of the bend mirror 33. Get off.
  • the incident position of the laser beam LB on the bend mirror 33 before and after the operation of the galvano scanner unit 32 is set to the same position.
  • the galvano scanner unit 32 inclines the laser beam LB by the angle ⁇ in the direction opposite to the direction shown in FIG. 4, the irradiation position of the laser beam LB on the sheet metal W is shifted by the distance ⁇ s in the direction opposite to the direction shown in FIG. Can be displaced.
  • FIG. 5 shows a positional relationship between the laser beam LB and the opening 36 a of the nozzle 36 in a state where the optical axis of the laser beam LB is displaced. That is, the distance ⁇ s is a distance between the nozzle center NC and the beam center BC at a position where the sheet metal W is irradiated with the laser beam LB (hereinafter, referred to as an irradiation position), and is a displacement amount of the beam center BC with respect to the nozzle center NC. Equivalent to.
  • the displacement of the beam center BC with respect to the nozzle center NC is simply referred to as the displacement of the beam center BC.
  • the displacement of the beam center BC at the opening 36a of the nozzle 36 is equal to the displacement of the beam center BC at the position where the sheet metal W is irradiated with the laser beam LB. That is, when the beam center BC at the opening 36a of the nozzle 36 is displaced by the distance ⁇ s with respect to the nozzle center NC, the beam center BC at the position where the sheet metal W is irradiated with the laser beam LB is also shifted by the distance ⁇ s with respect to the nozzle center NC. Displacement.
  • the laser processing machine 100 can control the beam spot BS (laser beam LB). ) Can be displaced to process the sheet metal W. Specifically, assuming that the radius of the opening 36a is ra and the radius of the beam spot BS is rb, if the distance ⁇ s satisfies the relational expression ⁇ s + rb ⁇ ra, the laser processing machine 100 displaces the beam spot BS (laser beam LB). Thus, the sheet metal W can be processed. If the distance ⁇ s is not less than the radius of the opening 36a, the laser processing machine 100 processes the sheet metal W with the beam center BC coincident with the nozzle center NC.
  • the assist gas is blown onto the sheet metal W from the opening 36a.
  • the gas pressure and the flow rate of the assist gas are weak near the inner periphery with respect to the center of the opening 36a. Therefore, assuming that the distance obtained by subtracting the predetermined distance La from the radius ra of the opening 36a is the maximum distance, the distance ⁇ s is preferably equal to or less than the maximum distance. More specifically, the distance ⁇ s is preferably a value that satisfies the relational expression ⁇ s + rb ⁇ ra ⁇ La.
  • the circle shown by the dashed line in FIG. 5 indicates the beam movement range in which the beam spot BS can be displaced.
  • the laser beam machine 100 can cut and process the sheet metal W while blowing the assist gas at the target gas pressure and flow rate onto the sheet metal W. .
  • the NC device 50 includes a movement control unit 501, a movement command division unit 503, a movement mechanism control unit 505, and a displacement control unit 506.
  • the movement command dividing unit 503 includes a delay unit 5031, a low-pass filter (hereinafter, LPF) 5032, and a subtractor 5033.
  • LPF low-pass filter
  • FIGS. 6 to 7B An example of a processing method by the laser processing machine 100 will be described with reference to FIGS. 6 to 7B, flowcharts shown in FIGS. 8A to 8D, and FIGS. 9A to 13G.
  • FIG. 7A shows the respective coordinate points Pa, Pb, Pc, Pd, and Pe of the cutout portion NS in FIG. 7A. That is, FIG. 7B shows each coordinate point in the processed shape of the sheet metal W.
  • Time points tb, tf, tg, and th shown in FIGS. 9A to 9C and FIGS. 10A to 10C correspond to the time points at which the coordinate points Pb, Pc, Pd, and Pe shown in FIG. 7B are processed, respectively.
  • the operation unit 40 when the operator operates the operation unit 40, the operation unit 40 outputs the instruction information SF based on the operation content to the NC device 50 in step S1.
  • the movement control unit 501 reads the machining program PP from the machining program database 60 and the machining condition CP from the machining condition database 70 based on the instruction information SF in step S2.
  • the movement control unit 501 generates a movement command signal CS including speed control information as shown in FIGS. 9A and 10A based on the machining program PP and the machining conditions CP in step S3.
  • FIG. 9A shows the machining speed in the X-axis direction at each point in the movement command signal CS.
  • FIG. 10A shows the machining speed in the Y-axis direction at each point in the movement command signal CS.
  • the movement command signal CS sets the processing speed in the Y-axis direction to 0 and sets the processing speed in the X-axis direction to a predetermined speed Vxa based on the processing condition CP in a period from time tb and a period from time td to time tg. , A constant speed movement command for moving the machining position in the X-axis direction.
  • the movement command signal CS sets the machining speed in the X-axis direction to 0, the machining speed in the Y-axis direction to a predetermined speed Vya based on the machining condition CP, and sets the machining position to Y in the period from time tb to time td. Includes a constant speed movement command to move in the axial direction.
  • the movement command signal CS is a movement command signal for controlling the direction (machining direction) and speed (machining speed) of cutting the sheet metal W. Further, movement control section 501 outputs movement command signal CS to movement command division section 503.
  • step S4 the movement control unit 501 acquires the coordinate information CF of the machining shape from the machining program PP.
  • the movement control unit 501 determines the coordinate point Pa in the cutout portion NS as illustrated in FIG.
  • the coordinate information CF including Pb, Pc, Pd, and Pe is acquired.
  • the coordinate points Pa, Pb, Pc, Pd, and Pe are, for example, a coordinate point at which cutting is started and a coordinate point at which the cutting direction is switched.
  • the coordinate information CF may include one or more coordinate points other than the above coordinate points.
  • step S5 when processing the sheet metal W based on the processing program PP, the movement control unit 501 determines whether or not the laser beam LB is displaced within the area of the opening 36a of the nozzle 36 in the coordinate information CF. Judgment based on An example of a specific determination method in step S5 will be described with reference to FIG. 8B.
  • the movement control section 501 calculates the distance D between coordinate points based on the coordinate information CF in step S51. For example, the movement control unit 501 calculates a distance Dbc from the coordinate point Pb to the coordinate point Pc as shown in FIG. 7B. The distance Dbc corresponds to a step of the cutout portion NS. In step S52, the movement control unit 501 determines whether the distance D between the coordinate points (specifically, the distance Dbc) falls within the area of the opening 36a.
  • the movement control unit 501 determines in step S53 the distance Dbc, the processing speed, and the acceleration (deceleration) of the processing head 35. And the beam return distance BRD is calculated based on the amount (distance) of the change ( ⁇ s) of the beam spot BS in the section from the coordinate point Pb to the coordinate point Pc. That is, the movement control unit 501 determines the distance (distance between coordinate points) in a predetermined processing section, the processing speed, the acceleration (deceleration) of the processing head 35, and the amount by which the displacement amount of the beam spot BS has changed. The beam return distance BRD is calculated. Therefore, the movement control unit 501 acquires the beam return distance BRD in step S53. A specific method of calculating the beam return distance BRD will be described later.
  • the beam return distance BRD is a distance required for processing the sheet metal W at a predetermined processing speed and returning the displaced beam spot BS to a predetermined position (for example, an initial setting position).
  • the beam return distance BRD refers to the positional relationship between the beam spot BS and the processing head 35 (the beam center BC when the processing head 35 is moved without reducing the processing speed and the beam spot BS is displaced). This is the distance required until the position relationship between the position and the nozzle center NC returns to a predetermined state (for example, an initial setting state).
  • the displacement of the beam spot BS changes according to the processing position.
  • the amount by which the displacement amount of the beam spot BS has changed is a difference in the amount of displacement of the beam spot BS that has changed according to the processing position during processing (for example, a section from the coordinate point Pb to the coordinate point Pc). That is, the amount of change in the displacement amount of the beam spot BS is a difference distance in which the distance from the nozzle center NC to the beam center BC changes according to the processing position during processing.
  • the laser beam machine 100 can return the beam spot BS to the initial setting state even during the processing by displacing the beam spot BS so as to be equal to or less than the beam return distance BRD during the processing.
  • the beam return distance BRD may be set in advance in the processing condition CP. If the beam return distance BRD is set in advance to the processing condition CP, the movement control unit 501 acquires the beam return distance BRD from the processing condition CP in step S53.
  • step S54 the movement control unit 501 calculates a distance Dcd from the next coordinate point Pc to the coordinate point Pd based on the coordinate information CF, as shown in FIG. 7B.
  • step S55 the movement control unit 501 determines whether the distance Dcd is equal to or longer than the beam return distance BRD.
  • step S54 If it is determined in step S54 that the distance Dcd is equal to or greater than the beam return distance BRD (YES), the movement command division unit 503 outputs the movement command signal CS to the delay unit 5031 and the LPF 5032. If it is determined in step S54 that the distance Dcd is equal to or greater than the beam return distance BRD (YES), the movement control unit 501 returns to step S54, and based on the coordinate information CF, the distance D () between the next coordinate points. For example, a distance Dde) from the coordinate point Pd to the coordinate point Pe is calculated. Further, in step S55, the movement control unit 501 determines whether or not the distance Dde is equal to or longer than the beam return distance BRD.
  • step S6 the delay unit 5031 generates a delayed movement command signal DCS for delaying the movement command signal CS by a predetermined time, and outputs the signal to the subtractor 5033.
  • the LPF 5032 executes a filtering process (Bessel filter process) that allows only the low frequency component of the movement command signal CS to pass in step S7, thereby obtaining the speed control information as shown in FIGS. 9B and 10B. Is generated.
  • FIG. 9B shows the velocity in the X-axis direction at each point in the main movement command signal MCS.
  • FIG. 10B shows the velocity in the Y-axis direction at each point in the main movement command signal MCS.
  • the main movement command signal MCS is a movement command signal for controlling the moving direction and the moving speed of the processing head 35 (nozzle center NC).
  • the main movement command signal MCS sets the moving speed in the Y-axis direction to 0 and sets the moving speed in the X-axis direction to a predetermined speed Vxa based on the machining condition CP during a period from time tb and a period from time tf to time tg.
  • the main movement command signal MCS changes the moving speed of the machining head 35 in the X-axis direction from a predetermined speed Vxa based on the machining condition CP during a period from time tb to time tf.
  • the main movement command signal MCS moves the machining head 35 in the Y-axis direction from a moving speed of 0 to a predetermined speed Vyb based on the machining condition CP during a period from time tb to time tf. And a deceleration command for decelerating the speed from Vyb to zero.
  • the processing direction from the coordinate point Pb to the coordinate point Pc is the same as the processing direction from the coordinate point Pd to the coordinate point Pe. Therefore, as shown in FIG. 9B, the speed profile in the period from time tb to time tf is the same as the speed profile in the period from time tg to time th.
  • the processing direction from the coordinate point Pb to the coordinate point Pc and the processing direction from the coordinate point Pd to the coordinate point Pe are opposite to each other. Therefore, as shown in FIG. 10B, the speed profile in the period from the time point tb to the time point tf and the speed profile in the period from the time point tg to the time point th have a relationship in which the sign is inverted.
  • the main movement command signal MCS is used to move the processing head 35 in the X-axis direction, the Y-axis direction, or an arbitrary combined direction of the X-axis and the Y-axis, and to process each section at the coordinate points Pa to Pe.
  • This is a movement command signal for controlling the moving speed of the head 35.
  • the LPF 5032 outputs the main movement command signal MCS to the subtractor 5033 and the movement mechanism control unit 505. Accordingly, the subtractor 5033 receives the delayed movement command signal DCS from the delay device 5031 and the main movement command signal MCS from the LPF 5032.
  • the movement control unit 501 calculates the distance Sa based on the time from time tb to time td, the processing speed, and the deceleration of the processing head 35.
  • the movement control unit 501 calculates the beam return distance BRD based on the time from time td to time tf, the processing speed, the deceleration and the acceleration of the processing head 35. Therefore, the movement control unit 501 acquires the beam return distance BRD.
  • the subtractor 5033 subtracts the main movement command signal MCS from the delayed movement command signal DCS in step S8, thereby obtaining the sub movement command signal SCS including the speed control information as shown in FIGS. 9C and 10C.
  • FIG. 9C shows the velocity in the X-axis direction at each time point in the sub-movement command signal SCS.
  • FIG. 10C shows the speed in the Y-axis direction at each time point in the sub-movement command signal SCS.
  • the velocities in the X-axis direction and the Y-axis direction at each point in the sub-movement command signal SCS are shown as relative velocities of the beam center BC with respect to the nozzle center NC.
  • the sub-movement command signal SCS is a movement command signal for controlling the moving direction and the moving speed of the beam spot BS (beam center BC), and is used to control the beam center BC (beam spot BS) with respect to the nozzle center NC (processing head 35). This is a movement command signal for controlling the displacement direction and the displacement speed.
  • the sub-movement command signal SCS sets the relative speed (displacement speed) of the beam center BC with respect to the nozzle center NC to 0 during the period from time tb and from time tf to time tg. That is, a constant speed movement command for moving the beam spot BS (beam center BC) in the X-axis direction at the same speed Vxa as the processing head 35 is included.
  • the sub-movement command signal SCS instantaneously switches the relative speed of the beam spot BS from the speed 0 to the speed Vxc in the X-axis direction and the speed 0 to the speed Vyc in the Y-axis direction at the time tb. Includes a speed switching command to switch.
  • the speed Vxc is a negative speed in the X-axis direction
  • the speed Vyc is a positive speed in the Y-axis direction.
  • the sub-movement command signal SCS is an acceleration command for accelerating the beam spot BS from the speed Vxc to a speed Vxd higher than the speed Vxc in the X-axis direction during the period from the time tb to the time td.
  • a deceleration command for decelerating the relative speed from the speed Vyc to a speed Vyd lower than the speed Vyc in the Y-axis direction.
  • the speed Vxd is a negative speed in the X-axis direction
  • the speed Vyd is a positive speed in the Y-axis direction.
  • the sub-movement command signal SCS instantaneously switches the relative speed of the beam spot BS from the speed Vxd to the speed Vxe in the X-axis direction, and instantaneously changes from the speed Vyd to the speed Vye in the Y-axis direction. Includes a speed switching command to switch.
  • the speed Vxe is a positive speed in the X-axis direction
  • the speed Vye is a negative speed in the Y-axis direction.
  • the acceleration (deceleration) of the beam spot BS (beam center BC) by the galvano scanner unit 32 is orders of magnitude larger than the acceleration (deceleration) of the processing head 35 (nozzle center NC). Therefore, the time during which the beam spot BS accelerates or decelerates is negligibly short compared to the time when the processing head 35 accelerates or decelerates.
  • FIGS. 9C and 10C show that the speed (relative speed) is instantaneously switched at time points tb and td.
  • the delay time of the delayed movement command signal DCS with respect to the movement command signal CS is negligibly short. Therefore, in FIGS. 9A and 10A, the movement command signal CS and the delayed movement command signal DCS are set to the same speed. Shown in profile.
  • the relative speed of the beam spot BS is changed from the speed Vxe to the speed Vxf higher than the speed Vxe in the X-axis direction during the period from the time td to the time tf.
  • the speed Vxf is a positive speed in the X-axis direction.
  • the processing direction from the coordinate point Pb to the coordinate point Pc is the same as the processing direction from the coordinate point Pd to the coordinate point Pe. Therefore, as shown in FIG. 9C, the speed profile in the period from time tb to time tf is the same as the speed profile in the period from time tg to time th.
  • the relative speed of the beam spot BS is changed from the speed Vye to the speed Vyf lower than the speed Vye in the Y-axis direction during the period from the time td to the time tf.
  • the speed Vyf is a negative speed in the Y-axis direction.
  • the processing direction from the coordinate point Pb to the coordinate point Pc and the processing direction from the coordinate point Pd to the coordinate point Pe are opposite to each other. Therefore, as shown in FIG. 10C, the speed profile in the period from time tb to time tf and the speed profile in the period from time tg to time th have a relationship in which the sign is inverted.
  • the distance Sc shown in FIG. 9C is the amount of change in the displacement of the beam spot BS in the section from the coordinate point Pb to the coordinate point Pc, and the displacement of the beam spot BS at the coordinate point Pb and the beam spot BS at the coordinate point Pc. Is equivalent to the difference from the displacement amount.
  • the distance Sc corresponds to the difference between the distance from the nozzle center NC at the coordinate point Pb to the beam center BC and the distance from the nozzle center NC to the beam center BC at the coordinate point Pc.
  • the distance Sd is the amount by which the displacement of the beam spot BS has changed in the section from the coordinate point Pc to the coordinate point corresponding to the time point tf at which the beam spot BS returns to a predetermined state (for example, the initial setting state).
  • the distance Sa shown in FIG. 9B, the distance Se shown in FIG. 10B, and the distance Sg shown in FIG. 10C are equal to the distance Sc shown in FIG. 9C.
  • the distance Sb shown in FIG. 9B, the distance Sf shown in FIG. 10B, and the distance Sh shown in FIG. 10C are equal to the distance Sd shown in FIG. 9C.
  • the subtractor 5033 outputs the sub-movement command signal SCS to the displacement control unit 506.
  • FIGS. 11 and 12 show the distance (displacement amount of the beam center BC) between the nozzle center NC and the beam center BC at each time point in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively.
  • Reference sign DDx shown in FIG. 11 indicates the maximum change amount of the distance between the nozzle center NC and the beam center BC in the X-axis direction, that is, the maximum change amount of the displacement amount of the beam center BC in the X-axis direction.
  • Reference sign DDy shown in FIG. 12 indicates the maximum change amount of the distance between the nozzle center NC and the beam center BC in the Y-axis direction, that is, the maximum change amount of the displacement amount of the beam center BC in the Y-axis direction.
  • the moving mechanism including the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 has driving units 220 and 230 for driving the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23, respectively.
  • the moving mechanism control unit 505 moves the processing head 35 by controlling the driving units 220 and 230 based on the main movement command signal MCS in step S9.
  • the displacement control unit 506 drives the driving units 322 and 324 of the galvano scanner unit 32 based on the sub-movement command signal SCS to displace the beam spot BS.
  • step S5 shown in FIG. 8A it is determined in step S5 shown in FIG. 8A that the laser beam LB is not displaced (NO) in the area of the opening 36a of the nozzle 36.
  • step S52 shown in FIG. 8B the distance D between the coordinate points is reduced to the opening 36a. Is determined to be outside the area (No), or when it is determined in step S55 that the distance D between the coordinate points P is not greater than or equal to the beam return distance BRD (No).
  • step S5 shown in FIG. 8A If it is determined in step S5 shown in FIG. 8A that the laser beam LB is not displaced in the area of the opening 36a of the nozzle 36 (NO), the LPF 5032 in FIG. , A filtering process (Bessel filter process) for passing only the low frequency components is performed.
  • the LPF 5032 generates a main movement command signal MCS including speed control information as shown in FIGS. 9B and 10B by the above-described filtering process.
  • Step S17 corresponds to step S7.
  • the laser processing machine 100 processes the sheet metal W by moving the processing head 35 based on the processing program PP and the processing conditions CP while keeping the beam center BC coincident with the nozzle center NC.
  • FIGS. 10A to 10C the processing head 35 and the beam spot BS when the sheet metal W is cut with the cutout portion NS as shown in FIG. 7A. Will be described.
  • FIGS. 13A to 13G show the positional relationship between the nozzle center NC (working head 35) and the beam center BC (beam spot BS) at the time points ta to tg in FIGS. 9A to 9C and 10A to 10C, respectively. Is shown. More specifically, FIG. 13A shows time t, FIG. 13B shows time tb, FIG. 13C shows time tc, FIG. 13D shows time td, FIG. 13E shows time te, FIG. 13F shows time tf, and FIG. This shows the processing position.
  • the beam spot BS (laser beam LB) is set such that a position where the beam center BC is displaced in the X-axis direction by a predetermined displacement DAx with respect to the nozzle center NC becomes an initial setting position.
  • the processing head 35 is moving in the X-axis direction at the speed Vxa with the beam spot BS displaced in the X-axis direction by the displacement DAx.
  • the beam center BC reaches the coordinate point Pb.
  • the processing head 35 changes the moving direction at time tb from the X-axis direction to the combined direction of the X-axis and the Y-axis, starts deceleration in the X-axis direction, and accelerates in the Y-axis direction.
  • the movement direction of the beam spot BS changes from the X-axis direction to the Y-axis direction at time tb.
  • the relative speed of the beam center BC with respect to the nozzle center NC is changed from the speed 0 to the speed Vxc in the X-axis direction, and is changed from the speed 0 to the speed Vyc in the Y-axis direction.
  • the beam spot BS starts displacing with respect to the initial setting position at time tb.
  • the distance between the beam center BC and the nozzle center NC is changed so as to be shorter in the X-axis direction at time tb and longer in the Y-axis direction. Be changed. That is, at the time point tb, the beam center BC starts displacement in a direction approaching the nozzle center NC in the X-axis direction, and starts displacement in a direction away from the nozzle center NC in the Y-axis direction. .
  • the processing head 35 changes the moving direction to the combined direction of the X axis and the Y axis according to the processing position, and continues deceleration in the X axis direction. , In the Y-axis direction.
  • the beam spot BS is moving in the Y-axis direction from the coordinate point Pb toward the coordinate point Pc, and the displacement amount is changed according to the processing position.
  • the beam center BC reaches the coordinate point Pc.
  • the processing head 35 changes the moving direction to the combined direction of the X axis and the Y axis according to the processing position, and continues deceleration in the X axis direction, Continues to accelerate.
  • the movement direction of the beam spot BS is changed from the Y-axis direction to the X-axis direction at time tc, and the displacement amount is changed according to the processing position.
  • the relative speed of the beam center BC with respect to the nozzle center NC is changed from the speed Vxd to the speed Vxe in the X-axis direction, and is changed from the speed Vyd to the speed Vye in the Y-axis direction.
  • the displacement of the beam spot BS becomes maximum with respect to the initial setting position. That is, the displacement amount of the beam spot BS becomes the maximum change amounts DDx and DDy of the beam center BC in the X-axis direction and the Y-axis direction at the time point td.
  • the laser beam LB (beam spot BS) can be displaced within a beam movement range indicated by the distance DDmax.
  • the processing head 35 starts accelerating after deceleration in the X-axis direction, and decelerates after accelerating in the Y-axis direction.
  • the processing head 35 changes the moving direction to the combined direction of the X axis and the Y axis according to the processing position, and continues to accelerate in the X axis direction.
  • the beam spot BS is moving in the X-axis direction from the coordinate point Pc toward the coordinate point Pd, and the displacement amount is changed according to the processing position.
  • the processing head 35 moves in the direction in which the X axis and the Y axis are combined, and the beam spot BS (laser beam LB) has the beam center BC at the coordinate points Pc and Pd. And return to the initial setting position.
  • the relative speed of the beam center BC with respect to the nozzle center NC is 0 in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the processing head 35 and the beam spot BS are on the same line on the line connecting the coordinate points Pa and Pb with the beam center BC displaced in the X-axis direction by the displacement DAx with respect to the nozzle center NC. Move on the trajectory.
  • the processing head 35 and the beam spot BS maintain the state where the beam center BC is displaced in the X-axis direction by the displacement amount DAx with respect to the nozzle center NC, and the coordinate point Pa and the coordinate point It moves on the same trajectory on the line connecting Pb.
  • the period up to the time point tb corresponds to a section up to the coordinate point Pb.
  • the processing head 35 moves in the synthesis direction of the X-axis and the Y-axis according to the processing position, so that the inside of the apex (coordinate point Pc) of the cutout portion NS is located. Move on the trajectory that passes.
  • the beam spot BS is displaced while changing the displacement amount with respect to the initial setting position in accordance with the processing position, and on the line connecting the coordinate points Pa and Pb, the coordinate point It sequentially moves on a line connecting Pb and the coordinate point Pc and on a line connecting the coordinate point Pc and the coordinate point Pd.
  • the beam center BC reaches the coordinate point Pd.
  • the processing head 35 changes the moving direction from the X-axis direction to the combined direction of the X-axis and the Y-axis, starts deceleration in the X-axis direction, and accelerates in the Y-axis direction.
  • the beam spot BS changes its moving direction from the X-axis direction to the Y-axis direction (specifically, the ⁇ Y-axis direction) at time tb.
  • the machining direction after time tb and the machining direction after time tg are opposite to each other.
  • the speed profile of the processing head 35 during the period from the time point tb to the time point tf and the speed profile of the processing head 35 during the period from the time point tg to the time point th have opposite signs. become.
  • the speed profile of the beam spot BS in the period from time tb to time tf and the speed profile of the beam spot BS in the period from time tg to time th have opposite signs. Become a relationship.
  • the laser processing machine 100 and its laser processing method when processing the sheet metal W, it is determined whether or not the laser beam LB is displaced within the area of the opening 36 a of the nozzle 36.
  • the moving direction of the machining head 35 at the coordinate points Pb and Pc is continuously changed.
  • the amount of change in the moving speed of the processing head 35 can be suppressed, and the sheet metal W can be processed with high accuracy without changing (decelerating) the processing speed.
  • the sheet metal W is cut by bending the cutting progress direction at a corner portion that is equal to or less than a predetermined angle, or the cutting direction is sharply changed to make the sheet metal W curved. Even in the case of cutting, the sheet metal W can be cut faster than in the past, and the processing time can be shortened.
  • the laser beam machine 100 and its laser beam machining method when machining the sheet metal W, it is determined whether or not the distance between coordinate points is equal to or longer than the beam return distance BRD. In the laser beam machine 100 and its laser beam machining method, it is determined whether or not the beam spot BS can return to the initial setting position while the sheet metal W is being machined. Therefore, when the beam spot BS can return to the initial setting position, the laser processing machine 100 can process the sheet metal W by displacing the beam spot BS with respect to the initial setting position.
  • the laser processing machine 100 fixes the beam spot BS to the initial setting position.
  • the sheet metal W is processed in the state. That is, according to the laser processing machine 100 and the laser processing method thereof, the processing method can be changed according to the displacement state of the beam spot BS during the processing of the sheet metal W.
  • the laser beam machine 100 In the laser beam machine 100 and its laser beam machining method, if the distance between coordinate points is not longer than the beam return distance BRD, it may be determined whether the distance between the next coordinate points is longer than the beam return distance BRD. If the distance between the next coordinate points is greater than or equal to the beam return distance BRD, the laser beam machine 100 can proceed from step S5 to step S6.
  • the present invention is not limited to one or more embodiments described above, and can be variously changed without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

レーザ加工機（１００）は加工ヘッド（３５）、移動機構（２２及び２３）、ビーム変位機構（３２）、移動制御部（５０１）、移動指令分割部（５０３）、移動機構制御部（５０５）、変位制御部（５０６）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。

Description

レーザ加工機及びレーザ加工方法
　本開示は、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。
　１またはそれ以上の実施形態は、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の第１の態様によれば、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の第２の態様によれば、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。
図１は、１またはそれ以上の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。 図２は、１またはそれ以上の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。 図３は、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。 図４は、１またはそれ以上の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。 図５は、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。 図６は、１またはそれ以上の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。 図７Ａは、設計モデルの部分形状の一例を示す図である。 図７Ｂは、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。 図８Ａは、１またはそれ以上の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。 図８Ｂは、１またはそれ以上の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。 図８Ｃは、１またはそれ以上の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。 図８Ｄは、１またはそれ以上の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。 図９Ａは、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。 図９Ｂは、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。 図９Ｃは、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。 図１０Ａは、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。 図１０Ｂは、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。 図１０Ｃは、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。 図１１は、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。 図１２は、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。 図１３Ａは、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。 図１３Ｂは、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。 図１３Ｃは、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。 図１３Ｄは、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。 図１３Ｅは、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。 図１３Ｆは、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。 図１３Ｇは、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、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、窒素と酸素との混合ガスでもよく、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。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、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１またはそれ以上の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。
　本願の開示は、２０１８年８月３１日に出願された特願２０１８－１６２３７３号に記載の主題と関連しており、それらの全ての開示内容は引用によりここに援用される。
 

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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JP2018507109A (ja) * 2015-04-06 2018-03-15 三菱電機株式会社 加工機械の動作を制御するための方法および制御システム、並びに加工機械

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