WO2022249352A1 - レーザ加工機の動作を教示するための教示装置、レーザ加工システム、及び方法 - Google Patents

レーザ加工機の動作を教示するための教示装置、レーザ加工システム、及び方法 Download PDF

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WO2022249352A1
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laser processing
input
beam size
laser
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PCT/JP2021/020059
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洋平 鈴木
貴視 村上
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ファナック株式会社
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    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting

Definitions

  • the present disclosure relates to a teaching device, laser processing system, and method for teaching the operation of a laser processing machine.
  • Patent Document 1 A teaching device for teaching the operation of a laser processing machine is known (for example, Patent Document 1).
  • the focus of the laser beam emitted by the laser processing machine may be shifted from the surface of the work (defocus).
  • a teaching device for teaching the operation of a laser processing machine that irradiates a surface of a workpiece with a laser beam to perform laser processing on the workpiece includes a beam representing the size of a laser beam irradiation spot on the surface Relational data representing the relationship between a parameter input reception unit that receives an input of size, a defocus amount for shifting the focus of the laser beam from the surface in the optical axis direction of the laser beam, and a beam size that changes according to the defocus amount.
  • a relational data acquisition unit that acquires the relational data
  • a conversion unit that converts the beam size received by the parameter input reception unit into a corresponding defocus amount based on the relational data
  • a defocus amount converted by the conversion unit as an instruction statement
  • a program generation unit that generates an operation program for laser processing, defined as
  • a method for teaching the operation of a laser processing machine that irradiates a surface of a workpiece with a laser beam to process the workpiece with a laser beam comprises: Receiving an input of a beam size, acquiring relationship data representing a relationship between a defocus amount for shifting the focus of the laser light from the surface in the optical axis direction of the laser light and a beam size that changes according to the defocus amount, Based on the relational data, the received beam size is converted into a corresponding defocus amount, and an operation program for laser processing is generated in which the converted defocus amount is defined as commands.
  • the operator can arbitrarily specify the beam size on the surface in order to adjust the heat input to the work during laser processing. Therefore, since it is possible to intuitively teach the operation of the laser processing machine for adjusting the heat input, the work involved in teaching can be simplified.
  • FIG. 1 is a diagram of a laser processing system according to one embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram of the laser processing system shown in FIG. 1
  • FIG. 1 shows an example of the laser irradiation apparatus shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining out-of-focus, in which the focus is shifted upward from the surface of the work
  • FIG. 10 is a diagram for explaining in-focus in which the focal point is shifted downward from the surface of the work
  • 4 is a graph showing the relationship between defocus amount and beam size (diameter).
  • An example of a teaching image is shown.
  • FIG. 4 is a diagram of a laser processing system according to another embodiment; 4 shows another example of a teaching image. Still another example of a teaching image is shown.
  • the laser processing system 10 includes a laser processing machine 12 , a control device 14 and a teaching device 50 .
  • the laser processing machine 12 irradiates the surface S of the work W with a laser beam LB, and performs laser processing (laser welding, laser cutting, etc.) on the work W with the laser beam LB.
  • the laser processing machine 12 includes a laser oscillator 16 , a laser irradiation device 18 and a moving mechanism 20 .
  • the laser oscillator 16 is a solid-state laser oscillator (eg, YAG laser oscillator or fiber laser oscillator), a gas laser oscillator (eg, carbon dioxide laser oscillator), or the like.
  • a laser beam LB is generated inside and supplied to the laser irradiation device 18 through the light guide member 22 .
  • the light guide member 22 has, for example, at least one of an optical fiber, a light guide path made of a hollow or transparent material, a reflecting mirror, and an optical lens, and guides the laser beam LB to the laser irradiation device 18 .
  • the laser irradiation device 18 is a laser scanner (galvanometer scanner), a laser processing head, or the like, and collects the laser beam LB supplied from the laser oscillator 16 and irradiates the work W with the laser beam LB.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the laser irradiation device 18 as a laser scanner.
  • the laser irradiation device 18 shown in FIG. 3 has a housing 24 , a light receiving section 26 , mirrors 28 and 30 , mirror driving devices 32 and 34 , an optical lens 36 , a lens driving device 38 and a laser light emitting section 40 .
  • the housing 24 is hollow and defines the propagation path of the laser beam LB inside.
  • the light receiving unit 26 is provided in the housing 24 and receives the laser beam LB propagated through the light guide member 22 .
  • the mirror 28 is provided inside the housing 24 so as to be rotatable around the axis A1.
  • the mirror 28 reflects the laser beam LB that has entered the housing 24 through the light receiving section 26 toward the mirror 30 .
  • the mirror driving device 32 is, for example, a servomotor, and rotates the mirror 28 around the axis A1 in accordance with a command from the control device 14 .
  • the mirror 30 is provided inside the housing 24 so as to be rotatable around the axis A2.
  • the axis A2 may be substantially orthogonal to the axis A1.
  • the mirror 30 reflects the laser beam LB reflected by the mirror 28 toward the optical lens 36 .
  • the mirror driving device 34 is, for example, a servomotor, and rotates the mirror 30 around the axis A2 according to a command from the control device 14 .
  • the mirrors 28 and 30 are sometimes referred to as galvanometer mirrors, and the mirror drivers 32 and 34 are sometimes referred to as galvanometer motors.
  • the optical lens 36 has a focus lens or the like, and condenses the laser beam LB.
  • the optical lens 36 is supported inside the housing 24 so as to be movable in the direction of the optical axis O of the incident laser beam LB.
  • the lens driving device 38 has a piezoelectric element, an ultrasonic vibrator, an ultrasonic motor, or the like, and displaces the optical lens 36 in the direction of the optical axis O according to a command from the control device 14, thereby moving the workpiece.
  • the focal point FP of the laser beam LB irradiated to W is displaced in the direction of the optical axis O.
  • the laser light emitting section 40 emits the laser light LB condensed by the optical lens 36 to the outside of the housing 24 .
  • the moving mechanism 20 has, for example, a servomotor, and moves the laser irradiation device 18 relative to the workpiece W.
  • the moving mechanism 20 is an articulated robot capable of moving the laser irradiation device 18 to any position in the coordinate system C.
  • the moving mechanism 20 may have a plurality of ball screw mechanisms that move the laser irradiation device 18 along the xy plane of the coordinate system C and in the z-axis direction of the coordinate system C. good.
  • the coordinate system C defines, for example, the world coordinate system that defines the three-dimensional space of the work cell, the movement mechanism coordinate system (for example, the robot coordinate system) for controlling the movement of the movement mechanism 20, or the coordinates of the workpiece W. It is a control coordinate system for automatically controlling the operation of the laser processing machine 12 .
  • the laser irradiation device 18 is positioned in the coordinate system C so that the emitted laser beam LB propagates in the z-axis minus direction of the coordinate system C during laser processing.
  • the z-axis plus direction of the coordinate system C may be referred to as upward.
  • the control device 14 controls the operation of the laser processing machine 12.
  • the control device 14 is a computer having a processor (CPU, GPU, etc.) and a memory (ROM, RAM, etc.).
  • the control device 14 controls the operation of generating laser light by the laser oscillator 16 .
  • the control device 14 moves the laser irradiation device 18 with respect to the work W by operating the moving mechanism 20 .
  • control device 14 operates the mirror driving devices 32 and 34 of the laser irradiation device 18 to change the orientations of the mirrors 28 and 30, respectively, so that the irradiation point IP of the laser beam LB irradiated to the work W is can be moved with respect to the workpiece W at high speed. Further, the control device 14 operates the lens driving device 38 of the laser irradiation device 18 to displace the optical lens 36, thereby shifting the focal point FP of the laser light LB emitted from the laser light emitting section 40 to the optical axis. Move in the direction of O.
  • the teaching device 50 is for teaching the operation of the laser processing machine 12. As shown in FIG. 2, teaching device 50 is a computer having processor 52 , memory 54 and I/O interface 56 . Note that the teaching device 50 may be any type of computer, such as a desktop or tablet PC, or a teaching pendant.
  • the processor 52 has a CPU, GPU, or the like, and is communicably connected to the memory 54 and the I/O interface 56 via the bus 58 .
  • the processor 52 communicates with the memory 54 and the I/O interface 56 and performs arithmetic processing for realizing teaching functions, which will be described later.
  • the memory 54 has RAM, ROM, or the like, and temporarily or permanently stores various data used in arithmetic processing for teaching functions executed by the processor 52 and various data generated during the arithmetic processing. memorize.
  • the I/O interface 56 has, for example, an Ethernet (registered trademark) port, a USB port, an optical fiber connector, or an HDMI (registered trademark) terminal, and exchanges data with external devices under instructions from the processor 52. Communicate by wire or wirelessly.
  • the teaching device 50 is provided with an input device 60 and a display device 62 .
  • the input device 60 has a keyboard, mouse, touch panel, or the like, and receives data input from an operator.
  • the display device 62 has a liquid crystal display, an organic EL display, or the like, and displays various data.
  • the input device 60 and the display device 62 are communicably connected to the I/O interface 56 by wire or wirelessly. Note that the input device 60 and the display device 62 may be provided separately from the housing of the teaching device 50 or may be integrally incorporated into the housing of the teaching device 50 .
  • the focal point FP is moved from the surface S in the direction of the optical axis O (that is, in the z-axis direction of the coordinate system C). ) to shift (defocus) control. Defocusing performed during laser processing will be described below with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 4 shows a state in which the focal point FP is deviated from the surface S upward (that is, the side closer to the laser light emitting section 40) by the defocus amount DF.
  • the defocus amount DF corresponds to the distance by which the focal point FP is shifted from the surface S.
  • the size of the irradiation point IP on the surface S of the laser beam LB with which the surface S is irradiated is referred to as the beam size BS.
  • This beam size BS can be represented, for example, as the diameter (or radius) R (unit: [ ⁇ m]) or area E (unit: [ ⁇ m 2 ]) of the irradiation point IP.
  • the defocus that shifts the focal point FP upward from the surface S as shown in FIG. 4 is referred to as "outfocus.”
  • FIG. 5 shows a state in which the focal point FP is shifted downward from the surface S (that is, the side farther from the laser light emitting section 40) by the defocus amount DF.
  • the defocus that shifts the focal point FP downward from the surface S as shown in FIG. 5 is referred to as "infocus”.
  • the beam size BS changes according to the defocus amount DF (in other words, the position of the focal point FP).
  • the teaching device 50 teaches the operation of the laser processing machine 12 that laser-processes the work W while performing defocusing. A method of teaching the operation of the laser processing machine 12 using the teaching device 50 will be described below.
  • the processor 52 Upon receiving a teaching start command from the operator through the input device 60, the processor 52 acquires relational data RD representing the relationship between the defocus amount DF and the beam size BS.
  • a data table DT as shown in Table 1 below is pre-stored in the memory 54 as the relational data RD.
  • the beam size BS changes according to the defocus amount DF, and between the beam size BS and the defocus amount DF, the optical system of the laser processing machine 12 (for example, the light guide member 22, the laser There is an inherent relationship between the light receiving portion 26, the mirrors 28 and 30, the optical lens 36, and the laser light emitting portion 40) of the illumination device 18).
  • the data table DT a plurality of defocus amounts DF and beam sizes BS are stored in association with each other.
  • the positive value of the defocus amount DF in Table 1 indicates the out-of-focus defocus amount DF (that is, the distance by which the focus FP is shifted upward from the surface S), while the defocus amount A negative value of DF (eg, “ ⁇ 50”) indicates an in-focus defocus amount DF (that is, a distance by which the focal point FP is shifted downward from the surface S).
  • the data table DT shown in Table 1 represents the relationship between the out-focus and in-focus defocus amounts DF and the beam size BS.
  • the diameter R of the irradiation point IP is stored as the beam size BS.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the defocus amount DF and the beam size BS (diameter R) stored in the data table DT.
  • the beam size BS corresponding to the defocus amount DF stored in the data table DT is plotted by points, and linear interpolation is performed between the two points.
  • the processor 52 can convert the beam size BS into a corresponding defocus amount DF when the operator inputs an arbitrary beam size BS as described later.
  • the processor 52 obtains the defocus amount DF from the beam size BS by linearly interpolating the data table DT as shown in FIG.
  • processor 52 uses data table DT and the following equation (1) representing linear interpolation: to obtain the defocus amount DF corresponding to the beam size BS (diameter R x ).
  • (R n ⁇ R x )/(R x ⁇ R n+1 ) (
  • Rn indicates the diameter R stored in the data table DT that is larger than the input diameter Rx and closest to the diameter Rx .
  • R n+1 indicates the diameter R stored in the data table DT that is smaller than the input diameter R x and closest to the input diameter R x .
  • DF n indicates the defocus amount corresponding to the diameter R n stored in the data table DT
  • DF n+1 indicates the defocus amount corresponding to the diameter R n+1 stored in the data table DT. show.
  • the processor 52 can obtain the absolute value (that is,
  • the processor 52 may obtain the defocus amount DF from the beam size BS by non-linearly interpolating data table DT between points in the graph shown in FIG. In this case, the processor 52 may obtain the defocus amount DF x corresponding to the input diameter R x using the data table DT and a formula representing nonlinear interpolation.
  • the processor 52 acquires the relational data RD (eg, data table DT and formula (1)). Therefore, in the present embodiment, the processor 52 functions as a relational data obtaining section 64 (FIG. 2) that obtains the relational data RD.
  • the processor 52 acquires the relationship data RD, generates a teaching image 100 shown in FIG. 7 as computer graphics (CG) image data, and displays it on the display device 62 .
  • CG computer graphics
  • the teaching image 100 is a graphical user interface (GUI) for assisting the operator's teaching work, and has a dataset input image 102, a focus selection image 104, and a dataset display image 106.
  • the dataset input image 102 is for inputting the dataset DS1 of the progress parameter PP and the beam size BS.
  • the progress parameter PP is a parameter that quantitatively represents the progress of laser processing. contains the distance d displaced relative to FIG. 7 shows an example in which the elapsed time t e (unit: [msec]) is selected as the progress parameter PP.
  • the dataset input image 102 includes a progress parameter input image 108 into which the progress parameter PP can be input, and a beam size input image 110 into which the beam size BS (diameter R or area E) can be input.
  • the operator can operate the input device 60 to input the progress parameter PP and beam size BS to the progress parameter input image 108 and beam size input image 110, respectively.
  • An example in which [ ⁇ m] is input is shown.
  • the processor 52 receives the data set DS1 of the progress parameter PP (elapsed time t e ) and the beam size BS input by the operator operating the input device 60 via the I/O interface 56 .
  • the processor 52 functions as the parameter input reception unit 66 (FIG. 2) that receives inputs of the progress parameter PP and the beam size BS.
  • the focus selection image 104 is for selecting out-focus or in-focus, and includes an out-focus button image 112 for selecting out-focus and an in-focus button image 114 for selecting in-focus.
  • the processor 52 receives input to select out-focus or in-focus through the focus selection image 104. Therefore, processor 52 functions as focus selection reception unit 68 (FIG. 2) that receives input for selecting out-focus or in-focus.
  • the processor 52 displays the data set DS1 of the beam size BS as "out-of-focus” or "in-focus” registered in the laser processing condition LC and the progress parameter PP in the data-set display image 106.
  • the data set display image 106 shows a "time” column, a "beam size” column, and a "focus” column.
  • the dataset display image 106 displays the dataset DS1 of the progress parameter PP and the beam size BS, and the focus position (out-of-focus, in-focus) in list form.
  • the operator can register the data set DS1 of the beam size BS as "out-of-focus” or "in-focus” and the progress parameter PP in the laser processing condition LC through the teaching image 100.
  • the operator sets the movement path MP for moving the irradiation point IP on the surface S during laser processing, the movement speed V for moving the irradiation point IP, the laser power PW of the laser beam EB to be output, and Register the pulse frequency f, etc.
  • the processor 52 generates a teaching image (not shown) for inputting parameters such as the moving path MP, the moving speed V for moving the irradiation point IP, the laser power PW of the output laser light EB, and the pulse frequency f. and the input of these parameters may be accepted through the teaching image.
  • the operator After registering the desired laser processing conditions LC, the operator operates the input device 60 to give an operation program generation command to the processor 52 .
  • the processor 52 may generate an operating program generation button image (not shown) and display it on the display device 62 .
  • the input device 60 may transmit an operation program generation command to the processor 52 .
  • the processor 52 When the processor 52 receives the operation program generation command, it generates an operation program OP for laser processing. Specifically, the processor 52 converts each beam size BS (specifically, the diameter R) registered in the processing condition LC to the corresponding defocus amount DF based on the relational data RD by the method described above. Convert to
  • the processor 52 converts the beam size BS (diameter R) registered in the processing condition LC into the corresponding defocus amount DF based on the relational data RD. Therefore, the processor 52 functions as a converter 70 (FIG. 2) that converts the beam size BS into the defocus amount DF.
  • processor 52 obtains position P IP on surface S of illumination point IP corresponding to progress parameter PP.
  • This position P IP indicates a target position on the surface S at which the point of illumination IP is to be positioned at the progress parameter PP (eg the elapsed time t e ), eg the coordinates (x, y).
  • the progress parameter PP e.g. elapsed time t e
  • the position P IP corresponding to the progress parameter PP are associated with each other, and the processor 52 obtains the corresponding position P IP from the progress parameter PP. can.
  • the processor 52 converts the obtained position P IP and the post-conversion defocus amount DF corresponding to the position P IP via the progress parameter PP (elapsed time t e ) into the operation program OP as the command sentence CM. stipulated in
  • the processor 52 prescribes the movement path MP, the movement speed V, the laser power PW, the pulse frequency f, etc. registered as the laser processing conditions LC in the operation program OP as commands.
  • the processor 52 generates an operation program OP in which the processing conditions LC such as the position P IP , the converted defocus amount DF, the movement path MP, the movement speed V, the laser power PW, and the pulse frequency f are defined as commands. and stored in the memory 54. Therefore, the processor 52 functions as a program generator 72 (FIG. 2) that generates the operating program OP.
  • the processor 52 transmits the generated operating program OP to the control device 14 .
  • the control device 14 operates the laser processing machine 12 according to the operation program OP generated by the teaching device 50 to perform laser processing.
  • the processor of the control device 14 generates commands to the servo motors of the moving mechanism 20 according to the operation program OP, and causes the laser irradiation device 18 to perform a predetermined work on the workpiece W by operating the moving mechanism 20. move to position.
  • the processor of the control device 14 generates a command to the laser oscillator 16 according to the operation program OP, generates the laser light LB with the laser power PW and the pulse frequency f specified in the operation program OP, and the laser irradiation device 18 supply to
  • the processor of the control device 14 generates commands to the mirror driving devices 32 and 34 of the laser irradiation device 18 according to the operation program OP, and sets the irradiation point IP of the laser beam LB irradiated on the surface S to the surface S. On the other hand, it is moved at the movement speed V along the movement path MP so as to be positioned at the position PIP defined in the operation program OP.
  • the processor of the control device 14 generates a command to the lens driving device 38 of the laser irradiation device 18 according to the operation program OP, and moves the focal point FP upward (out of the plane) from the surface S at the position PIP defined in the operation program OP.
  • the lens driving device 38 is controlled so as to defocus (focus) or downward (in-focus) by the defocus amount DF.
  • the processor of the control device 14 may control the lens driving device 38 so as to gradually change the defocus amount DF from +50 to +40 in the period where the elapsed time t e is 0 to 500 [msec]. good.
  • a statement for gradually changing the defocus amount DF over time may be defined in the operating program OP. In this way, the control device 14 operates the laser processing machine 12 according to the operation program OP to perform laser processing on the workpiece W.
  • the parameter input reception unit 66 receives input of the beam size BS
  • the relational data acquisition unit 64 acquires the relational data RD
  • the conversion unit 70 Based on the relational data RD, the received beam size BS is converted into a corresponding defocus amount DF, and the program generation unit 72 generates an operation program OP in which the converted defocus amount DF is specified as a statement CM. to generate
  • the operator can arbitrarily specify the beam size BS on the surface S in order to adjust the heat input to the work W during laser processing. Therefore, since it is possible to intuitively teach the operation of the laser processing machine 12 for adjusting the heat input, it is possible to simplify the teaching work.
  • the focus selection receiving unit 68 receives input for selecting out-focus or in-focus
  • the relationship data RD indicates the relationship between the out-focus and in-focus defocus amounts DF and the beam size BS.
  • the conversion unit 70 converts the received beam size BS into the out-of-focus or in-focus defocus amount DF received by the focus selection receiving unit 68. . According to this configuration, the operator can arbitrarily select whether to shift the focal point FP as out-of-focus or in-focus in order to control the beam size BS. Thereby, the operation of the laser processing machine 12 can be taught in detail.
  • the parameter input reception unit 66 receives input of the progress parameter PP (e.g., elapsed time t e ) and the beam size BS data set DS1, and the program generation unit 72 generates the irradiation point IP. , generates an operation program OP including a statement CM for shifting the focal point FP by the converted defocus amount DF when the position PIP on the surface S corresponding to the progress parameter PP is reached.
  • the operator can arbitrarily specify the position for performing defocusing for adjusting the heat input to the work W, so that the operation of the laser processing machine 12 can be taught in detail.
  • the data table DT described above may be created manually by an operator, or may be acquired using the actual laser processing machine 12, for example.
  • the laser processing system 10 may further include an optical sensor (not shown) arranged on a work table (not shown) on which the work W is placed.
  • control device 14 operates the laser processing machine 12 to irradiate the optical sensor with the laser beam LB, and the optical sensor detects the beam size BS of the irradiated laser beam LB. Then, the control device 14 operates the lens driving device 38 to shift the focal point FP of the laser beam LB in the direction of the optical axis O by the defocus amount DF.
  • the optical sensor detects the beam size BS while the defocus amount DF changes.
  • the control device 14 can automatically acquire the data table DT as shown in Table 1 based on the command value of the defocus amount DF and the detection data acquired from the optical sensor. Note that the data table DT can also be automatically acquired by causing the processor 52 of the teaching device 50 to operate the laser processing machine 12 via the control device 14 .
  • a plurality of data tables DT n may be stored in the memory 54 in advance.
  • the relationship between the beam size BS and the defocus amount DF changes depending on the optical system of the laser processing machine 12 (in other words, the type of the laser processing machine 12).
  • the identification information ID product number, etc.
  • the data table DTn may be associated with each other and stored in the memory 54 .
  • This identification information ID may identify the type of the irradiation device 18, or the optical system of the laser processing machine 12 (the light guide member 22, the light receiving part 26 of the laser irradiation device 18, the mirrors 28 and 30 , the optical lens 36, and the laser light emitting section 40).
  • the processor 52 transmits the identification information ID to the laser processing machine 12 via the control device 14 .
  • the processor 52 may function as the relational data acquisition unit 64 and select the data table DTn associated with the acquired identification information ID from among the plurality of data tables DTn stored in the memory 54. .
  • the processor 52 can automatically acquire the data table DTn corresponding to the type of the laser processing machine 12 .
  • the processor 52 may generate a relational data selection image for selecting a plurality of data tables DTn stored in the memory 54 and cause the display device 62 to display it. Then, the operator may operate the input device 60 to select a desired one from among the plurality of data tables DTn displayed in the relational data selection image. According to this configuration, the operator can arbitrarily select the data table DTn suitable for the laser processing machine 12 (for example, the laser irradiation device 18) to be used.
  • the laser processing machine 12 for example, the laser irradiation device 18
  • FIG. 8 the plurality of data tables DTn described above are stored in advance in the memory 54 in association with the type TY (or identification information ID) of the laser processing machine 12 .
  • the processor 52 Upon receiving a teaching start command from the operator through the input device 60 , the processor 52 generates a teaching image 120 shown in FIG. 9 as CG image data and displays it on the display device 62 .
  • the teaching image 120 has a parameter selection image 122 and a type selection image 124 in addition to the dataset input image 102, focus selection image 104, and dataset display image 106 described above.
  • the parameter selection image 122 is for making it possible to select whether to input the beam size BS or the defocus amount DF as a parameter of the laser processing condition LC.
  • Processor 52 receives input through input device 60 to select beam size BS or defocus amount DF.
  • the processor 52 functions as a parameter selection reception unit 74 (FIG. 8) that receives input for selecting the beam size BS or the defocus amount DF.
  • FIG. 9 shows the teaching image 120 when the beam size BS is selected as the input parameter.
  • the type selection image 124 is for selecting the type TY (or identification information ID) of the laser processing machine 12 . Specifically, when the operator operates the input device 60 and clicks the type selection image 124 on the image, the type TY (for example, type A, type B, type C, etc.) of the laser processing machine 12 is changed to, for example, It is displayed in the type selection image 124 in the form of a pull-down list.
  • the operator can select the type TY shown in the form of a list in the type selection image 124 on the image.
  • the processor 52 When the processor 52 receives an input to select the type TY through the input device 60, the processor 52 functions as the relational data acquisition unit 64, and reads and acquires the data table DTn corresponding to the received type TY from the memory 54.
  • processor 52 receives input to select "beam size” on parameter selection image 122 and receives input to select "type A" on type selection image 124.
  • the processor 52 functions as the relational data acquisition unit 64 and acquires the data table DT 1 corresponding to type A from the memory 54 .
  • the processor 52 functions as the parameter input reception unit 66, and through the data set input image 102 and the focus selection image 104 displayed in the teaching image 120, progress parameter PP (elapsed time t e ) and Accepts input of data set DS1 with beam size BS.
  • the processor 52 can receive input of the beam size BS.
  • the processor 52 functions as a conversion unit 70 and uses the obtained data table DT 1 as the relational data RD to register it in the laser processing conditions LC as in the above-described embodiment.
  • the determined beam size BS is converted into a defocus amount DF, functions as a program generation unit 72, and generates an operation program OP in which the position PIP and the defocus amount DF are specified as statements CM.
  • the teaching image 130 has a dataset input image 132 , a setting button image 134 and a dataset display image 136 in addition to the parameter selection image 122 and type selection image 124 described above.
  • the dataset input image 132 is for inputting the dataset DS2 of the progress parameter PP (specifically, the elapsed time t e ) and the defocus amount DF. and a defocus input image 138 into which a defocus amount (unit [mm]) can be input.
  • the operator can operate the input device 60 to input the progress parameter PP (elapsed time t e ) and the defocus amount DF to the progress parameter input image 108 and the defocus input image 138, respectively.
  • the progress parameter PP elapsed time t e
  • the defocus amount DF elapsed time t e
  • the setting button image 134 is for registering the data set DS2 (elapsed time te and defocus amount DF) input to the data set input image 132 in the laser processing conditions LC.
  • the processor 52 receives the input of clicking the setting button image 134 on the image through the input device 60, the progress parameter PP (elapsed time t e ) input to the progress parameter input image 108 and input to the defocus input image 138
  • the data set DS2 including the defocus amount DF thus obtained is stored in the memory 54 as the laser processing condition LC.
  • the processor 52 functions as the conversion unit 70, and uses the data table DT1 obtained according to the type TY (“type A” in the illustrated example) input to the type selection image 124 as the relational data RD. , the defocus amount DF input to the defocus input image 138 is converted into the beam size BS.
  • the processor 52 displays the data set DS2 of the progress parameter PP and the defocus amount DF registered in the laser processing condition LC on the data set display image 136 together with the converted beam size BS.
  • the corresponding beam size BS is displayed in the data set display image 136 together with the data set DS2 of the registered progress parameter PP and defocus amount DF.
  • the processor 52 functions as an image generator 76 (FIG. 8) that generates image data (image data of the teaching image 130) displaying the converted beam size BS.
  • the processor 52 when receiving an operation program generation command, the processor 52 functions as a program generation unit 72 to generate an operation program in which the defocus amount DF and the position PIP registered in the laser processing conditions LC are defined as command sentences CM. Generate an OP.
  • the parameter selection reception unit 74 receives input for selecting the beam size BS or the defocus amount DF
  • the parameter input reception unit 66 receives input for selecting the beam size BS.
  • an input of the beam size BS is accepted (FIG. 9)
  • an input for selecting the defocus amount DF is accepted, an input of the defocus amount DF can be accepted (FIG. 10).
  • the program generation unit 72 when receiving the input of the defocus amount DF, the program generation unit 72 generates the operation program OP in which the defocus amount DF is specified as the command sentence CM. According to this configuration, the operator can arbitrarily select which one of the beam size BS and the defocus amount DF to input as the laser processing condition LC, so that the operation of the laser processing machine 12 can be taught more diversely. be able to.
  • the conversion unit 70 converts the received defocus amount DF into the corresponding beam size BS based on the relational data RD, and the image generation unit 76 converts the converted beam size BS Generate image data (FIG. 10) displaying the BS. According to this configuration, the operator can intuitively confirm the beam size BS corresponding to the input defocus amount DF.
  • the processor 52 may be configured to receive input of the aforementioned distance d as the progress parameter PP through the progress parameter input image 108 . From this distance d, processor 52 can obtain the corresponding position P IP . Also, the defocus amount DF may be represented by the z-coordinate value of the coordinate system C. FIG.
  • the processor 52 uses, as the laser processing condition LC, instead of the data set DS1 (or DS2) of the progress parameter PP and the beam size BS (or the defocus amount DF), the irradiation point IP during laser processing.
  • An input of a data set DS3 of the coordinates (x, y) of the coordinate system C of the position PIP and the beam size BS (or the defocus amount DF) may be accepted.
  • control device 14 displaces the optical lens 36 in the direction of the optical axis O by the lens driving device 38 to displace the focal point FP in the direction of the optical axis O has been described.
  • the control device 14 can shift the focal point FP by moving the laser irradiation device 18 in the z-axis direction of the coordinate system C by operating the moving mechanism 20 .
  • the operation program OP generated by the program generation unit 72 defines an instruction CM for shifting the focal point FP by the defocus amount DF by operating the moving mechanism 20 .
  • the controller 14 In laser processing, the controller 14 generates commands to the servo motors of the moving mechanism 20 (for example, an articulated robot) according to the commands CM.
  • the processor 52 acquires the data table DT as the relational data RD.
  • GUIs of the teaching images 100, 120, and 130 shown in FIGS. 7, 9, and 10 are merely examples, and any other GUI configuration may be employed.
  • the parameter selection image 122 may be omitted, while the defocus input image 138 and setting button image 134 shown in FIG. 10 may be added.
  • the processor 52 accepts an input of the data set DS1 of the progress parameter PP and the beam size BS and an input of the data set DS2 of the progress parameter PP and the defocus amount DF through one teaching image 120. can be done.
  • the corresponding defocus amount DF may be displayed on the data set display image 106 of the teaching image 120, similarly to the data set display image 136 of FIG.
  • the operator operates the input device 60 to select the registered data set DS1 (or DS2) in the data set display image 106 (or 136), and the beam size BS of the selected data set DS1 (or DS2) (or the defocus amount DF) may be changed (or deleted).
  • the teaching device 50 is provided separately from the control device 14 .
  • the functionality of teach device 50 can also be incorporated into controller 14 .
  • the processor of the control device 14 operates the teaching device 50 (the relational data acquisition unit 64, the parameter input reception unit 66, the focus selection reception unit 68, the conversion unit 70, the program generation unit 72, the parameter selection reception unit 74, and the image generation 76).
  • FIG. 3 illustrates the laser irradiation device 18 as a laser scanner, but the laser irradiation device 18 is not limited to a laser scanner.
  • a laser processing head having only the light emitting portion 40 may be used.
  • the moving mechanism 20 may be configured to move the workpiece W with respect to the laser irradiation device 18 .

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Abstract

従来、デフォーカスを実行するレーザ加工機の動作を、より簡単に教示する技術が求められている。　教示装置５０は、表面におけるレーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付けるパラメータ入力受付部６６と、レーザ光の焦点を表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化するビームサイズとの関係を表す関係データを取得する関係データ取得部６４と、関係データに基づいて、パラメータ入力受付部６６が受け付けたビームサイズを、対応するデフォーカス量に変換する変換部７０と、変換部７０によって変換されたデフォーカス量が命令文として規定された、レーザ加工のための動作プログラムを生成するプログラム生成部７２とを備える。

Description

レーザ加工機の動作を教示するための教示装置、レーザ加工システム、及び方法
　本開示は、レーザ加工機の動作を教示するための教示装置、レーザ加工システム、及び方法に関する。
　レーザ加工機の動作を教示するための教示装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２０２０－３５４０４号公報
　レーザ加工機によるレーザ加工中に、レーザ光によるワークへの入熱を調整するために、レーザ加工機が出射するレーザ光の焦点をワークの表面からずらす（デフォーカス）制御を行う場合がある。従来、このようなデフォーカスを実行するレーザ加工機の動作を、より簡単に教示する技術が求められている。
　本開示に一態様において、レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示するための教示装置は、表面におけるレーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付けるパラメータ入力受付部と、レーザ光の焦点を表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化するビームサイズとの関係を表す関係データを取得する関係データ取得部と、関係データに基づいて、パラメータ入力受付部が受け付けたビームサイズを、対応するデフォーカス量に変換する変換部と、変換部によって変換されたデフォーカス量が命令文として規定された、レーザ加工のための動作プログラムを生成するプログラム生成部とを備える。
　本開示の他の態様において、レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示する方法は、プロセッサが、表面におけるレーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付け、レーザ光の焦点を表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化するビームサイズとの関係を表す関係データを取得し、関係データに基づいて、受け付けたビームサイズを、対応するデフォーカス量に変換し、変換されたデフォーカス量が命令文として規定された、レーザ加工のための動作プログラムを生成する。
　本開示によれば、オペレータは、レーザ加工時にワークへの入熱を調整するために表面上のビームサイズを任意に指定できるようになる。したがって、入熱を調整するためのレーザ加工機の動作を直感的に教示することが可能となるので、教示に掛かる作業を簡単化できる。
一実施形態に係るレーザ加工システムの図である。 図１に示すレーザ加工システムのブロック図である。 図１に示すレーザ照射装置の一例を示す。 焦点をワークの表面から上方へずらすアウトフォーカスを説明するための図である。 焦点をワークの表面から下方へずらすインフォーカスを説明するための図である。 デフォーカス量とビームサイズ（直径）との関係を示すグラフである。 教示画像の一例を示す。 他の実施形態に係るレーザ加工システムの図である。 教示画像の他の例を示す。 教示画像のさらに他の例を示す。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１～図３を参照して、一実施形態に係るレーザ加工システム１０について説明する。レーザ加工システム１０は、レーザ加工機１２、制御装置１４、及び教示装置５０を備える。
　レーザ加工機１２は、制御装置１４からの指令の下、ワークＷの表面Ｓにレーザ光ＬＢを照射し、該レーザ光ＬＢによってワークＷをレーザ加工（レーザ溶接、レーザ切断等）する。具体的には、レーザ加工機１２は、レーザ発振器１６、レーザ照射装置１８、及び移動機構２０を備える。
　レーザ発振器１６は、固体レーザ発振器（例えば、ＹＡＧレーザ発振器、又はファイバレーザ発振器）、又は、ガスレーザ発振器（例えば、炭酸ガスレーザ発振器）等であって、制御装置１４からの指令に応じて、光共振によって内部でレーザ光ＬＢを生成し、導光部材２２を通してレーザ光ＬＢをレーザ照射装置１８に供給する。導光部材２２は、例えば、光ファイバ、中空又は透光材からなる導光路、反射鏡、及び光学レンズの少なくとも１つを有し、レーザ光ＬＢをレーザ照射装置１８へ導光する。
　レーザ照射装置１８は、レーザスキャナ（ガルバノスキャナ）、又はレーザ加工ヘッド等であって、レーザ発振器１６から供給されたレーザ光ＬＢを集光し、ワークＷに照射する。図３に、レーザスキャナとしてのレーザ照射装置１８の構成を模式的に示す。図３に示すレーザ照射装置１８は、筐体２４、受光部２６、ミラー２８及び３０、ミラー駆動装置３２及び３４、光学レンズ３６、レンズ駆動装置３８、及びレーザ光出射部４０を有する。
　筐体２４は中空であって、その内部にレーザ光ＬＢの伝搬路を画定する。受光部２６は、筐体２４に設けられ、導光部材２２を伝搬したレーザ光ＬＢを受光する。ミラー２８は、軸線Ａ１の周りに回動可能となるように、筐体２４の内部に設けられている。ミラー２８は、受光部２６を通して筐体２４の内部に入射したレーザ光ＬＢをミラー３０へ向かって反射する。ミラー駆動装置３２は、例えばサーボモータであって、制御装置１４からの指令に応じて、ミラー２８を軸線Ａ１の周りに回動させる。
　一方、ミラー３０は、軸線Ａ２の周りに回動可能となるように、筐体２４の内部に設けられている。軸線Ａ２は、軸線Ａ１と略直交してもよい。ミラー３０は、ミラー２８が反射したレーザ光ＬＢを光学レンズ３６へ向かって反射する。ミラー駆動装置３４は、例えばサーボモータであって、制御装置１４からの指令に応じて、ミラー３０を軸線Ａ２の周りに回動させる。一般的に、ミラー２８及び３０は、ガルバノミラーと称されることがあり、ミラー駆動装置３２及び３４は、ガルバノモータと称されることがある。
　光学レンズ３６は、フォーカスレンズ等を有し、レーザ光ＬＢを集光する。本実施形態においては、光学レンズ３６は、入射するレーザ光ＬＢの光軸Ｏの方向に移動可能となるように、筐体２４の内部に支持されている。レンズ駆動装置３８は、圧電素子、超音波振動子、又は超音波モータ等を有し、制御装置１４からの指令に応じて、光学レンズ３６を光軸Ｏの方向へ変位させ、これにより、ワークＷに照射されるレーザ光ＬＢの焦点ＦＰを、光軸Ｏの方向へ変位させる。レーザ光出射部４０は、光学レンズ３６によって集光されたレーザ光ＬＢを、筐体２４の外部へ出射する。
　再度、図１及び図２を参照して、移動機構２０は、例えばサーボモータを有し、レーザ照射装置１８をワークＷに対して相対的に移動させる。例えば、移動機構２０は、レーザ照射装置１８を座標系Ｃにおける任意の位置へ移動可能な多関節ロボットである。代替的には、移動機構２０は、レーザ照射装置１８を座標系Ｃのｘ－ｙ平面に沿って移動させるとともに、座標系Ｃのｚ軸方向に移動させる複数のボールねじ機構を有してもよい。
　座標系Ｃは、例えば、作業セルの３次元空間を規定するワールド座標系、移動機構２０の動作を制御するための移動機構座標系（例えば、ロボット座標系）、又は、ワークＷの座標を規定するワーク座標系等であって、レーザ加工機１２の動作を自動制御するための制御座標系である。
　本実施形態においては、レーザ照射装置１８は、レーザ加工中に、出射したレーザ光ＬＢが座標系Ｃのｚ軸マイナス方向へ伝搬するように、座標系Ｃにおいて位置決めされる。なお、以下の説明においては、便宜上、座標系Ｃのｚ軸プラス方向を上方として言及することがある。
　制御装置１４は、レーザ加工機１２の動作を制御する。具体的には、制御装置１４は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵ等）、及びメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を有するコンピュータである。制御装置１４は、レーザ発振器１６によるレーザ光生成動作を制御する。また、制御装置１４は、移動機構２０を動作させることで、レーザ照射装置１８をワークＷに対して移動させる。
　また、制御装置１４は、レーザ照射装置１８のミラー駆動装置３２及び３４を動作させることでミラー２８及び３０の向きをそれぞれ変化させ、これにより、ワークＷに照射されたレーザ光ＬＢの照射点ＩＰを、該ワークＷに対して高速移動させることができる。また、制御装置１４は、レーザ照射装置１８のレンズ駆動装置３８を動作させることで光学レンズ３６を変位させ、これにより、レーザ光出射部４０から出射されたレーザ光ＬＢの焦点ＦＰを、光軸Ｏの方向へ移動させる。
　教示装置５０は、レーザ加工機１２の動作を教示するためのものである。図２に示すように、教示装置５０は、プロセッサ５２、メモリ５４、及びＩ／Ｏインターフェース５６を有するコンピュータである。なお、教示装置５０は、例えば、デスクトップ型若しくはタブレット型のＰＣ、又は教示ペンダントのような、如何なるタイプのコンピュータであってもよい。
　プロセッサ５２は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等を有し、バス５８を介してメモリ５４及びＩ／Ｏインターフェース５６に通信可能に接続されている。プロセッサ５２は、メモリ５４及びＩ／Ｏインターフェース５６と通信しつつ、後述する教示機能を実現するための演算処理を行う。
　メモリ５４は、ＲＡＭ又はＲＯＭ等を有し、プロセッサ５２が実行する教示機能のための演算処理で利用される各種のデータ、及び該演算処理の途中で生成される各種データを、一時的又は恒久的に記憶する。Ｉ／Ｏインターフェース５６は、例えば、イーサネット（登録商標）ポート、ＵＳＢポート、光ファイバコネクタ、又はＨＤＭＩ（登録商標）端子を有し、プロセッサ５２からの指令の下、外部機器との間でデータを有線又は無線で通信する。
　教示装置５０には、入力装置６０及び表示装置６２が設けられている。入力装置６０は、キーボード、マウス、又はタッチパネル等を有し、オペレータからデータ入力を受け付ける。表示装置６２は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等を有し、各種データを表示する。
　入力装置６０、及び表示装置６２は、Ｉ／Ｏインターフェース５６に、有線又は無線で通信可能に接続されている。なお、入力装置６０及び表示装置６２は、教示装置５０の筐体とは別体として設けられてもよいし、又は、教示装置５０の筐体に一体に組み込まれてもよい。
　ここで、レーザ加工機１２によるレーザ加工中に、レーザ光ＬＢによるワークＷへの入熱を調整するために、焦点ＦＰを表面Ｓから光軸Ｏの方向（つまり、座標系Ｃのｚ軸方向）へずらす（デフォーカス）制御を行う場合がある。以下、図４及び図５を参照してレーザ加工中に実行するデフォーカスについて説明する。
　図４は、焦点ＦＰが表面Ｓから上方（すなわち、レーザ光出射部４０に近い側）に、デフォーカス量ＤＦだけずれている状態を示している。デフォーカス量ＤＦは、焦点ＦＰを表面Ｓからずらす距離に相当する。なお、本稿では、表面Ｓに照射されたレーザ光ＬＢの、該表面Ｓ上の照射点ＩＰの大きさを、ビームサイズＢＳとして言及する。このビームサイズＢＳは、例えば、照射点ＩＰの直径（又は半径）Ｒ（単位：［μｍ］）、又は面積Ｅ（単位：［μｍ２］）として表され得る。また、図４に示すような、焦点ＦＰを表面Ｓから上方へずらすデフォーカスを、「アウトフォーカス」として言及する。
　一方、図５は、焦点ＦＰが表面Ｓから下方（すなわち、レーザ光出射部４０から遠い側）に、デフォーカス量ＤＦだけずれている状態を示している。本稿では、図５に示すような、焦点ＦＰを表面Ｓから下方へずらすデフォーカスを、「インフォーカス」として言及する。ビームサイズＢＳは、デフォーカス量ＤＦ（換言すれば、焦点ＦＰの位置）に応じて変化することになる。
　教示装置５０は、デフォーカスを実行しつつワークＷをレーザ加工するレーザ加工機１２の動作を教示する。以下、教示装置５０を用いてレーザ加工機１２の動作を教示する方法について、説明する。入力装置６０を通してオペレータから教示開始指令を受け付けると、プロセッサ５２は、デフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳとの関係を表す関係データＲＤを取得する。
　本実施形態においては、関係データＲＤとして、以下の表１に示すようなデータテーブルＤＴが、メモリ５４に予め格納されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上述したように、ビームサイズＢＳは、デフォーカス量ＤＦに応じて変化し、ビームサイズＢＳとデフォーカス量ＤＦとの間には、レーザ加工機１２の光学系（例えば、導光部材２２、レーザ照射装置１８の受光部２６、ミラー２８及び３０、光学レンズ３６、並びにレーザ光出射部４０）に固有の関係性がある。データテーブルＤＴにおいては、デフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳとが、互いに関連付けられて複数格納されている。
　なお、表１におけるデフォーカス量ＤＦの正の値（例えば、「５０」）は、アウトフォーカスのデフォーカス量ＤＦ（つまり、焦点ＦＰを表面Ｓから上方へずらす距離）を示す一方、デフォーカス量ＤＦの負の値（例えば、「－５０」）は、インフォーカスのデフォーカス量ＤＦ（つまり、焦点ＦＰを表面Ｓから下方へずらす距離）を示している。すなわち、表１に示すデータテーブルＤＴは、アウトフォーカス及びインフォーカスのデフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳとの関係を表している。また、表１に示すデータテーブルＤＴには、ビームサイズＢＳとして、照射点ＩＰの直径Ｒが格納されている。
　図６は、データテーブルＤＴに格納されているデフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳ（直径Ｒ）との関係を示すグラフである。図６に示すグラフにおいては、データテーブルＤＴに格納されているデフォーカス量ＤＦに対応するビームサイズＢＳを点でプロットし、２つの点の間を線形補間している。
　このデータテーブルＤＴに基づいて、プロセッサ５２は、後述するようにオペレータが任意のビームサイズＢＳを入力したときに、該ビームサイズＢＳを、対応するデフォーカス量ＤＦに変換することができる。一例として、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴを、図６に示すように線形補間することで、ビームサイズＢＳからデフォーカス量ＤＦを求める。
　具体的には、ビームサイズＢＳとして、データテーブルＤＴに格納されていない直径Ｒｘの入力を受け付けたとすると、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴと、線形補間を表す以下の式（１）とを用いて、該ビームサイズＢＳ（直径Ｒｘ）に対応するデフォーカス量ＤＦを求める。
　（Ｒｎ－Ｒｘ）／（Ｒｘ－Ｒｎ＋１）＝（｜ＤＦｎ｜－｜ＤＦｘ｜）／（｜ＤＦｘ｜－｜ＤＦｎ＋１｜）　…（１）
　ここで、Ｒｎは、データテーブルＤＴに格納されている直径Ｒのうち、入力された直径Ｒｘよりも大きく、且つ該直径Ｒｘに最も近い値のものを示す。一方、Ｒｎ＋１は、データテーブルＤＴに格納されている直径Ｒのうち、入力された直径Ｒｘよりも小さく、且つ該直径Ｒｘに最も近い値のものを示す。また、ＤＦｎは、データテーブルＤＴに格納されている、直径Ｒｎに対応するデフォーカス量を示し、ＤＦｎ＋１は、データテーブルＤＴに格納されている、直径Ｒｎ＋１に対応するデフォーカス量を示す。
　プロセッサ５２は、この式（１）から、入力された直径Ｒｘに対応するデフォーカス量ＤＦｘの絶対値（つまり、｜ＤＦｘ｜）を求めることができ、その結果、直径Ｒｘに対応するアウトフォーカスのデフォーカス量：＋ＤＦｘ、又は、直径Ｒｘに対応するインフォーカスのデフォーカス量：－ＤＦｘを求めることができる。
　例えば、直径Ｒｘ＝３５０［μｍ］である場合、データテーブルＤＴより、Ｒｎ＝４００、Ｒｎ＋１＝３００、ＤＦｎ＝－５０、ＤＦｎ＋１＝－３０となるので、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴ及び式（１）から、ＤＦｘ＝±４０として求めることができる。このデータテーブルＤＴ及び式（１）は、関係データＲＤを構成する。
　なお、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴを、図６に示すグラフの各点間を、非線形補間することで、ビームサイズＢＳからデフォーカス量ＤＦを求めてもよい。この場合、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴと、非線形補間を表す式とを用いて、入力された直径Ｒｘに対応するデフォーカス量ＤＦｘを求めてもよい。
　他の例として、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴから、図６に示すグラフ（又は、関数：ＢＳ＝Ｒ＝ｆ（ＤＦ）を生成してもよい。この場合において、プロセッサ５２は、入力された直径Ｒｘを、生成したグラフ（又は、関数：Ｒ＝ｆ（ＤＦ））に適用し、対応するデフォーカス量ＤＦｘを求める。
　データテーブルＤＴ、及びグラフ（又は、関数：Ｒ＝ｆ（ＤＦ））は、関係データＲＤを構成する。すなわち、この例においては、プロセッサ５２は、関係データＲＤの１つであるデータテーブルＤＴから、関係データＲＤの他の１つであるグラフ（又は、関数）を生成している。
　このように、プロセッサ５２は、関係データＲＤ（例えば、データテーブルＤＴ及び式（１））を取得する。したがって、本実施形態においては、プロセッサ５２は、関係データＲＤを取得する関係データ取得部６４（図２）として機能する。プロセッサ５２は、関係データＲＤを取得するとともに、図７に示す教示画像１００を、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）の画像データとして生成し、表示装置６２に表示する。
　教示画像１００は、オペレータの教示作業を補助するためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）であって、データセット入力画像１０２、焦点選択画像１０４、及びデータセット表示画像１０６を有する。データセット入力画像１０２は、進捗パラメータＰＰとビームサイズＢＳのデータセットＤＳ１を入力するためのものである。
　進捗パラメータＰＰは、レーザ加工の進捗を定量的に表すパラメータであって、例えば、レーザ加工の開始からの経過時間ｔｅ、又は、レーザ加工の開始からレーザ加工機１２が照射点ＩＰを表面Ｓに対して移動させた距離ｄを含む。図７は、進捗パラメータＰＰとして経過時間ｔｅ（単位：［ｍｓｅｃ］）が選択されている例を示している。
　データセット入力画像１０２は、進捗パラメータＰＰを入力可能な進捗パラメータ入力画像１０８と、ビームサイズＢＳ（直径Ｒ、又は面積Ｅ）を入力可能なビームサイズ入力画像１１０とを含む。オペレータは、入力装置６０を操作して、進捗パラメータ入力画像１０８、及びビームサイズ入力画像１１０に、それぞれ、進捗パラメータＰＰ及びビームサイズＢＳを入力できるようになっている。なお、図７は、進捗パラメータ入力画像１０８に、進捗パラメータＰＰとして経過時間ｔｅ＝８０［ｍｓｅｃ］が入力され、ビームサイズ入力画像１１０に、ビームサイズＢＳとして、照射点ＩＰの直径Ｒ＝３５０［μｍ］が入力されている例を示している。
　プロセッサ５２は、Ｉ／Ｏインターフェース５６を介して、オペレータが入力装置６０を操作して入力した進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）及びビームサイズＢＳのデータセットＤＳ１を受け付ける。このように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、進捗パラメータＰＰ及びビームサイズＢＳの入力を受け付けるパラメータ入力受付部６６（図２）として機能する。
　焦点選択画像１０４は、アウトフォーカス又はインフォーカスを選択するためのものであって、アウトフォーカスを選択するためのアウトフォーカスボタン画像１１２、及びインフォーカスを選択するためのインフォーカスボタン画像１１４を含む。オペレータが入力装置６０を操作してアウトフォーカスボタン画像１１２を画像上でクリックすると、プロセッサ５２は、ビームサイズ入力画像１１０に入力されているビームサイズＢＳ（具体的には、直径Ｒ＝３５０［μｍ］）を、「アウトフォーカス」と関連付けて、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。
　また、プロセッサ５２は、「アウトフォーカス」に関連付けられたビームサイズＢＳとともに、このときに進捗パラメータ入力画像１０８に入力されている進捗パラメータＰＰ（図示の例では、経過時間ｔｅ＝８０［ｍｓｅｃ］）を、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。
　一方、オペレータが入力装置６０を操作してインフォーカスボタン画像１１４を画像上でクリックすると、プロセッサ５２は、このときにビームサイズ入力画像１１０に入力されているビームサイズＢＳ（直径Ｒ＝３５０［μｍ］）を、「インフォーカス」と関連付けて、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。また、プロセッサ５２は、「インフォーカス」に関連付けられたビームサイズＢＳとともに、このときに進捗パラメータ入力画像１０８に入力されている進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ＝８０［ｍｓｅｃ］）を、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。
　このように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、焦点選択画像１０４を通して、アウトフォーカス又はインフォーカスを選択する入力を受け付けている。したがって、プロセッサ５２は、アウトフォーカス又はインフォーカスを選択する入力を受け付ける焦点選択受付部６８（図２）として機能する。
　そして、プロセッサ５２は、レーザ加工条件ＬＣに登録した「アウトフォーカス」又は「インフォーカス」としてのビームサイズＢＳと進捗パラメータＰＰとのデータセットＤＳ１を、データセット表示画像１０６に表示する。図７に示す例では、データセット表示画像１０６に、「時間」の欄、「ビームサイズ」の欄、及び「焦点」の欄が示されている。
　この「時間」の欄に、既にレーザ加工条件ＬＣに登録された経過時間ｔｅ＝０［ｍｓｅｃ］、ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］、及びｔｅ＝１０００［ｍｓｅｃ］の情報が表示されている。また、「ビームサイズ」の欄に、レーザ加工条件ＬＣに登録された直径Ｒ＝４００［μｍ］、Ｒ＝３５０［μｍ］、及びＲ＝２２０［μｍ］が表示されている。
　また、「焦点」の欄に、直径Ｒ＝４００［μｍ］、及びＲ＝３５０［μｍ］に関連付けられている「アウトフォーカス」と、直径Ｒ＝２２０［μｍ］に関連付けられている「インフォーカス」とが表示されている。このように、データセット表示画像１０６は、進捗パラメータＰＰとビームサイズＢＳとのデータセットＤＳ１と、焦点の位置（アウトフォーカス、インフォーカス）とを、リスト形式で表示する。こうして、オペレータは、教示画像１００を通して、レーザ加工条件ＬＣに、「アウトフォーカス」又は「インフォーカス」としてのビームサイズＢＳと進捗パラメータＰＰとのデータセットＤＳ１を登録することができる。
　また、オペレータは、レーザ加工条件ＬＣとして、レーザ加工中に照射点ＩＰを表面Ｓ上で移動させる移動経路ＭＰ、照射点ＩＰを移動させる移動速度Ｖ、出力するレーザ光ＥＢのレーザパワーＰＷ、及びパルス周波数ｆ等を登録する。プロセッサ５２は、これら移動経路ＭＰ、照射点ＩＰを移動させる移動速度Ｖ、出力するレーザ光ＥＢのレーザパワーＰＷ、及びパルス周波数ｆ等のパラメータを入力するための教示画像（図示せず）を生成し、該教示画像を通して、これらパラメータの入力を受け付けてもよい。
　所望のレーザ加工条件ＬＣを登録した後、オペレータは、入力装置６０を操作して、動作プログラム生成指令をプロセッサ５２に与える。例えば、プロセッサ５２は、動作プログラム生成ボタン画像（図示せず）を生成し、表示装置６２に表示してもよい。オペレータが入力装置６０を操作して動作プログラム生成ボタン画像を画像上でクリックすると、入力装置６０からプロセッサ５２に動作プログラム生成指令が発信されてもよい。
　プロセッサ５２は、動作プログラム生成指令を受け付けると、レーザ加工のための動作プログラムＯＰを生成する。具体的には、プロセッサ５２は、上述した方法により、関係データＲＤに基づいて、加工条件ＬＣに登録された各々のビームサイズＢＳ（具体的には、直径Ｒ）を、対応するデフォーカス量ＤＦに変換する。
　例えば、図７中のデータセット表示画像１０６に示された経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］と、「アウトフォーカス」に関連付けられた直径Ｒ＝３５０［μｍ］とのデータセットＤＳ１が加工条件ＬＣに登録されている場合、プロセッサ５２は、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］での直径Ｒ＝３５０を、例えばデータテーブルＤＴ及び式（１）を用いて、アウトフォーカスとしてのデフォーカス量ＤＦ＝＋４０に変換する。
　一方、図７中のデータセット表示画像１０６に示された経過時間ｔｅ＝１０００［ｍｓｅｃ］と、「インフォーカス」に関連付けられた直径Ｒ＝２２０［μｍ］とのデータセットＤＳ１が加工条件ＬＣに登録されている場合、プロセッサ５２は、経過時間ｔｅ＝１０００［ｍｓｅｃ］での直径Ｒ＝２２０を、表１のデータテーブルＤＴを用いて、インフォーカスとしてのデフォーカス量ＤＦ＝－１０に変換する。
　こうして、プロセッサ５２は、関係データＲＤに基づいて、加工条件ＬＣに登録されたビームサイズＢＳ（直径Ｒ）を、対応するデフォーカス量ＤＦに変換する。したがって、プロセッサ５２は、ビームサイズＢＳをデフォーカス量ＤＦに変換する変換部７０（図２）として機能する。
　ビームサイズＢＳからデフォーカス量ＤＦへの変換とともに、プロセッサ５２は、進捗パラメータＰＰに対応する、照射点ＩＰの表面Ｓ上の位置ＰＩＰを取得する。この位置ＰＩＰは、進捗パラメータＰＰ（例えば経過時間ｔｅ）において照射点ＩＰを位置決めすべき表面Ｓ上の目標位置を示しており、例えば、座標系Ｃのｘ－ｙ平面の座標（ｘ，ｙ）として表される。
　具体的には、進捗パラメータＰＰとしての経過時間ｔｅ＝５００に対応する位置ＰＩＰは、経過時間ｔｅ＝５００の時点で照射点ＩＰを位置決めすべき表面Ｓ上の目標位置となる。ここで、進捗パラメータＰＰ（例えば経過時間ｔｅ）と、該進捗パラメータＰＰに対応する位置ＰＩＰとは、互いに関連付けられており、プロセッサ５２は、進捗パラメータＰＰから、対応する位置ＰＩＰを取得できる。そして、プロセッサ５２は、取得した位置ＰＩＰと、進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）を介して該位置ＰＩＰに対応する、変換後のデフォーカス量ＤＦとを、命令文ＣＭとして動作プログラムＯＰに規定する。
　例えば、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］で、変換後のデフォーカス量ＤＦ＝＋４０［ｍｍ］である場合、プロセッサ５２は、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］での位置ＰＩＰ_５００（座標系Ｃの座標）と、デフォーカス量ＤＦ＝＋４０［ｍｍ］とを、命令文ＣＭ５００として、動作プログラムＯＰに書き込む。この命令文ＣＭ５００は、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］で照射点ＩＰを位置ＰＩＰ_５００に到達させたときに、焦点ＦＰを表面Ｓからデフォーカス量ＤＦ＝＋４０（つまり、上方へ距離４０［ｍｍ］）だけずらす動作をレーザ加工機１２に実行させることになる。
　また、プロセッサ５２は、レーザ加工条件ＬＣとして登録されている移動経路ＭＰ、移動速度Ｖ、レーザパワーＰＷ、及びパルス周波数ｆ等を、命令文として動作プログラムＯＰに規定する。こうして、プロセッサ５２は、位置ＰＩＰ、変換されたデフォーカス量ＤＦ、移動経路ＭＰ、移動速度Ｖ、レーザパワーＰＷ、及びパルス周波数ｆといった加工条件ＬＣが命令文として規定された動作プログラムＯＰを生成し、メモリ５４に格納する。したがって、プロセッサ５２は、動作プログラムＯＰを生成するプログラム生成部７２（図２）として機能する。
　レーザ加工を実行するとき、プロセッサ５２は、生成した動作プログラムＯＰを制御装置１４に送信する。制御装置１４は、教示装置５０が生成した動作プログラムＯＰに従ってレーザ加工機１２を動作させて、レーザ加工を実行する。具体的には、制御装置１４のプロセッサは、動作プログラムＯＰに従って、移動機構２０のサーボモータへの指令を生成し、移動機構２０の動作によって、レーザ照射装置１８をワークＷに対して所定の作業位置へ移動させる。
　また、制御装置１４のプロセッサは、動作プログラムＯＰに従って、レーザ発振器１６への指令を生成し、動作プログラムＯＰに規定されたレーザパワーＰＷ及びパルス周波数ｆのレーザ光ＬＢを生成し、レーザ照射装置１８に供給する。また、制御装置１４のプロセッサは、動作プログラムＯＰに従って、レーザ照射装置１８のミラー駆動装置３２及び３４への指令を生成し、表面Ｓに照射されたレーザ光ＬＢの照射点ＩＰを、表面Ｓに対し、動作プログラムＯＰに規定された位置ＰＩＰへ位置決めすべく、移動経路ＭＰに沿って移動速度Ｖで移動させる。
　また、制御装置１４のプロセッサは、動作プログラムＯＰに従って、レーザ照射装置１８のレンズ駆動装置３８への指令を生成し、動作プログラムＯＰに規定された位置ＰＩＰで焦点ＦＰを表面Ｓから上方（アウトフォーカス）又は下方（インフォーカス）へデフォーカス量ＤＦだけずらすように、レンズ駆動装置３８を制御する。
　例えば、図７中のデータセット表示画像１０６に示されているデータセットＤＳ１が加工条件ＬＣとして動作プログラムＯＰに規定されている場合、制御装置１４のプロセッサは、経過時間ｔｅ＝０［ｍｓｅｃ］（つまり、レーザ加工開始時）で、焦点ＦＰを表面Ｓからデフォーカス量ＤＦ＝＋５０（表１を参照）だけずらすことで、表面Ｓ上の照射点ＩＰのビームサイズＢＳを、Ｒ＝４００［μｍ］に制御する。
　そして、制御装置１４のプロセッサは、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］で、上述したように焦点ＦＰを表面Ｓからデフォーカス量ＤＦ＝＋４０だけずらすことで、ビームサイズＢＳを、Ｒ＝３５０［μｍ］に制御する。このとき、制御装置１４のプロセッサは、経過時間ｔｅが０～５００［ｍｓｅｃ］の期間で、デフォーカス量ＤＦを＋５０から＋４０まで徐々に変化させるように、レンズ駆動装置３８を制御してもよい。また、デフォーカス量ＤＦをこのように経時的に徐々に変化させるための命令文が、動作プログラムＯＰに規定されてもよい。こうして、制御装置１４は、動作プログラムＯＰに従ってレーザ加工機１２を動作させて、ワークＷに対するレーザ加工を実行する。
　以上のように、本実施形態に係る教示装置５０においては、パラメータ入力受付部６６は、ビームサイズＢＳの入力を受け付け、関係データ取得部６４は、関係データＲＤを取得し、変換部７０は、関係データＲＤに基づいて、入力を受け付けたビームサイズＢＳを、対応するデフォーカス量ＤＦに変換し、プログラム生成部７２は、変換されたデフォーカス量ＤＦが命令文ＣＭとして規定された動作プログラムＯＰを生成する。
　教示装置５０によれば、オペレータは、レーザ加工時にワークＷへの入熱を調整するために表面Ｓ上のビームサイズＢＳを任意に指定できるようになる。したがって、入熱を調整するためのレーザ加工機１２の動作を直感的に教示することが可能となるので、教示に掛かる作業を簡単化できる。
　また、教示装置５０においては、焦点選択受付部６８は、アウトフォーカス又はインフォーカスを選択する入力を受け付け、関係データＲＤは、アウトフォーカス及びインフォーカスのデフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳとの関係を表すデータ（例えば、表１のデータテーブルＤＴ）を含み、変換部７０は、入力を受け付けたビームサイズＢＳを、焦点選択受付部６８が受け付けたアウトフォーカス又はインフォーカスのデフォーカス量ＤＦに変換する。この構成によれば、オペレータは、ビームサイズＢＳを制御するために、焦点ＦＰをアウトフォーカスとしてずらすのか、インフォーカスとしてずらすのかを、任意に選択できるようになる。これにより、レーザ加工機１２の動作を詳細に教示できる。
　また、教示装置５０においては、パラメータ入力受付部６６は、進捗パラメータＰＰ（例えば、経過時間ｔｅ）とビームサイズＢＳとのデータセットＤＳ１の入力を受け付け、プログラム生成部７２は、照射点ＩＰを、進捗パラメータＰＰに対応する表面Ｓ上の位置ＰＩＰに到達させたときに、焦点ＦＰを、変換されたデフォーカス量ＤＦだけずらすための命令文ＣＭを含む動作プログラムＯＰを生成する。この構成によれば、オペレータは、ワークＷへの入熱を調整するためのデフォーカスを実行する位置を任意に指定できるので、レーザ加工機１２の動作を詳細に教示できる。
　なお、上述のデータテーブルＤＴは、例えば、オペレータが手動で作成してもよいし、実機のレーザ加工機１２を用いて取得してもよい。具体的には、レーザ加工システム１０は、ワークＷが設置されるワークテーブル（図示せず）上に配置された光学センサ（図示せず）をさらに備えてもよい。
　そして、制御装置１４は、レーザ加工機１２を動作させて光学センサにレーザ光ＬＢを照射し、光学センサは、照射されたレーザ光ＬＢのビームサイズＢＳを検出する。そして、制御装置１４は、レンズ駆動装置３８を動作させて、レーザ光ＬＢの焦点ＦＰをデフォーカス量ＤＦだけ光軸Ｏの方向へずらしていく。
　光学センサは、デフォーカス量ＤＦが変化する間、ビームサイズＢＳを検出する。制御装置１４は、デフォーカス量ＤＦの指令値と、光学センサから取得した検出データとに基づいて、表１に示すようなデータテーブルＤＴを自動で取得できる。なお、教示装置５０のプロセッサ５２が、制御装置１４を介してレーザ加工機１２を動作させることで、データテーブルＤＴを自動で取得することもできる。
　また、複数のデータテーブルＤＴｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）が、メモリ５４に予め格納されてもよい。上述したように、ビームサイズＢＳとデフォーカス量ＤＦとの関係は、レーザ加工機１２の光学系（換言すれば、レーザ加工機１２のタイプ）に依存して変化する。例えば、レーザ加工機１２のタイプを識別する識別情報ＩＤ（製品番号等）とデータテーブルＤＴｎとが、互いに関連付けられてメモリ５４に格納されてもよい。
　この識別情報ＩＤは、照射装置１８のタイプを識別するものであってもよいし、又は、レーザ加工機１２の光学系（導光部材２２、レーザ照射装置１８の受光部２６、ミラー２８及び３０、光学レンズ３６、及びレーザ光出射部４０の少なくとも２つ）の組み合わせを識別するものであってもよい。
　また、レーザ加工機１２、制御装置１４、及び教示装置５０が互いに接続されてレーザ加工システム１０が構築されたときに、プロセッサ５２は、制御装置１４を介して、識別情報ＩＤをレーザ加工機１２（例えば、レーザ照射装置１８）から自動で取得してもよい。そして、プロセッサ５２は、関係データ取得部６４として機能し、メモリ５４に格納された複数のデータテーブルＤＴｎの中から、取得した識別情報ＩＤに関連付けられたデータテーブルＤＴｎを選択してもよい。この構成によれば、プロセッサ５２は、レーザ加工機１２のタイプに応じたデータテーブルＤＴｎを自動で取得できる。
　代替的には、プロセッサ５２は、メモリ５４に格納された複数のデータテーブルＤＴｎを選択するための関係データ選択画像を生成し、表示装置６２に表示させてもよい。そして、オペレータは、入力装置６０を操作して、関係データ選択画像に表示された複数のデータテーブルＤＴｎの中から所望の１つを選択してもよい。この構成によれば、オペレータは、使用するレーザ加工機１２（例えば、レーザ照射装置１８）に適したデータテーブルＤＴｎを、任意に選択できる。
　次に、図８～図１０を参照して、教示装置５０の他の機能について説明する。本実施形態においては、上述した複数のデータテーブルＤＴｎが、レーザ加工機１２のタイプＴＹ（又は、識別情報ＩＤ）に関連付けられてメモリ５４に予め格納されている。入力装置６０を通してオペレータから教示開始指令を受け付けると、プロセッサ５２は、図９に示す教示画像１２０をＣＧの画像データとして生成し、表示装置６２に表示する。
　教示画像１２０は、上述のデータセット入力画像１０２、焦点選択画像１０４、及びデータセット表示画像１０６に加えて、パラメータ選択画像１２２、及びタイプ選択画像１２４を有する。パラメータ選択画像１２２は、レーザ加工条件ＬＣのパラメータとしてビームサイズＢＳを入力するのか、又はデフォーカス量ＤＦを入力するのかを選択可能とするためのものである。
　オペレータは、入力装置６０を操作して、パラメータ選択画像１２２に表示されている「ビームサイズ」又は「デフォーカス量」の欄を画像上でクリックすることによって、両者のうちの１つを選択できるようになっている。プロセッサ５２は、入力装置６０を通して、ビームサイズＢＳ又はデフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付ける。
　したがって、本実施形態においては、プロセッサ５２は、ビームサイズＢＳ又はデフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付けるパラメータ選択受付部７４（図８）として機能する。なお、図９は、入力するパラメータとしてビームサイズＢＳが選択されたときの教示画像１２０を示している。
　タイプ選択画像１２４は、レーザ加工機１２のタイプＴＹ（又は、識別情報ＩＤ）を選択するためのものである。具体的には、オペレータが入力装置６０を操作してタイプ選択画像１２４を画像上でクリックすると、レーザ加工機１２のタイプＴＹ（例えば、タイプＡ、タイプＢ、タイプＣ・・・）が、例えばプルダウンのリスト形式で、タイプ選択画像１２４に表示される。
　オペレータは、タイプ選択画像１２４にリスト形式で示されたタイプＴＹを画像上で選択することができるようになっている。プロセッサ５２は、入力装置６０を通してタイプＴＹを選択する入力を受け付けると、関係データ取得部６４として機能し、受け付けたタイプＴＹに対応するデータテーブルＤＴｎを、メモリ５４から読み出して取得する。
　例えば、プロセッサ５２が、図９に示すように、パラメータ選択画像１２２で「ビームサイズ」を選択する入力を受け付け、タイプ選択画像１２４で「タイプＡ」を選択する入力を受け付けたとする。この場合、プロセッサ５２は、関係データ取得部６４として機能して、タイプＡに対応するデータテーブルＤＴ１をメモリ５４から取得する。
　そして、プロセッサ５２は、パラメータ入力受付部６６として機能して、教示画像１２０に表示されたデータセット入力画像１０２及び焦点選択画像１０４を通して、レーザ加工条件ＬＣとして進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）とビームサイズＢＳとのデータセットＤＳ１の入力を受け付ける。このように、図９に示すようにパラメータ選択画像１２２でビームサイズＢＳを選択する入力を受け付けたときは、プロセッサ５２（パラメータ入力受付部６６）は、ビームサイズＢＳの入力を受け付け可能となる。
　その後、動作プログラム生成指令を受け付けると、プロセッサ５２は、変換部７０として機能して、上述の実施形態と同様に、取得したデータテーブルＤＴ１を関係データＲＤとして用いて、レーザ加工条件ＬＣに登録されたビームサイズＢＳをデフォーカス量ＤＦに変換し、プログラム生成部７２として機能して、位置ＰＩＰとデフォーカス量ＤＦとが命令文ＣＭとして規定された動作プログラムＯＰを生成する。
　一方、オペレータが、パラメータ選択画像１２２に表示されている「デフォーカス量」の欄を画像上でクリックすると、プロセッサ５２は、図１０に示す教示画像１３０を生成する。教示画像１３０は、上述のパラメータ選択画像１２２及びタイプ選択画像１２４に加えて、データセット入力画像１３２、設定ボタン画像１３４、及びデータセット表示画像１３６を有する。
　データセット入力画像１３２は、進捗パラメータＰＰ（具体的には、経過時間ｔｅ）とデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２を入力するためのものであって、上述の進捗パラメータ入力画像１０８と、デフォーカス量（単位［ｍｍ］）を入力可能なデフォーカス入力画像１３８とを含む。
　オペレータは、入力装置６０を操作して、進捗パラメータ入力画像１０８及びデフォーカス入力画像１３８に、それぞれ、進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）及びデフォーカス量ＤＦを入力できるようになっている。このように、図１０に示すようにパラメータ選択画像１２２でデフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付けたときは、プロセッサ５２（パラメータ入力受付部６６）は、デフォーカス量ＤＦの入力を受け付け可能となる。
　設定ボタン画像１３４は、データセット入力画像１３２に入力されたデータセットＤＳ２（経過時間ｔｅ及びデフォーカス量ＤＦ）をレーザ加工条件ＬＣに登録するためのものである。プロセッサ５２は、入力装置６０を通して設定ボタン画像１３４を画像上でクリックする入力を受け付けると、進捗パラメータ入力画像１０８に入力された進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）と、デフォーカス入力画像１３８に入力されたデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２を、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。
　これとともに、プロセッサ５２は、変換部７０として機能し、タイプ選択画像１２４に入力されたタイプＴＹ（図示の例では、「タイプＡ」）に応じて取得したデータテーブルＤＴ１を関係データＲＤとして用いて、デフォーカス入力画像１３８に入力されたデフォーカス量ＤＦを、ビームサイズＢＳに変換する。
　そして、プロセッサ５２は、レーザ加工条件ＬＣに登録した進捗パラメータＰＰとデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２を、変換したビームサイズＢＳとともに、データセット表示画像１３６に表示する。こうして、図１０に示すように、データセット表示画像１３６に、登録した進捗パラメータＰＰとデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２とともに、対応するビームサイズＢＳが表示されることになる。
　すなわち、本実施形態においては、プロセッサ５２は、変換されたビームサイズＢＳを表示する画像データ（教示画像１３０の画像データ）を生成する画像生成部７６（図８）として機能する。その後、動作プログラム生成指令を受け付けると、プロセッサ５２は、プログラム生成部７２として機能して、レーザ加工条件ＬＣに登録されたデフォーカス量ＤＦと位置ＰＩＰとが命令文ＣＭとして規定された動作プログラムＯＰを生成する。
　以上のように、本実施形態においては、パラメータ選択受付部７４は、ビームサイズＢＳ又はデフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付け、パラメータ入力受付部６６は、ビームサイズＢＳを選択する入力を受け付けたときは該ビームサイズＢＳの入力を受け付け可能となる（図９）一方、デフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付けたときは該デフォーカス量ＤＦの入力を受け付け可能となる（図１０）。
　そして、プログラム生成部７２は、デフォーカス量ＤＦの入力を受け付けたとき、該デフォーカス量ＤＦが命令文ＣＭとして規定された動作プログラムＯＰを生成する。この構成によれば、オペレータは、レーザ加工条件ＬＣとしてビームサイズＢＳとデフォーカス量ＤＦのいずれを入力するのかを任意に選択可能となるので、レーザ加工機１２の動作を、より多様に教示することができる。
　また、本実施形態においては、変換部７０は、関係データＲＤに基づいて、入力を受け付けたデフォーカス量ＤＦを、対応するビームサイズＢＳに変換し、画像生成部７６は、変換されたビームサイズＢＳを表示する画像データ（図１０）を生成する。この構成によれば、オペレータは、入力したデフォーカス量ＤＦに対応するビームサイズＢＳを、直感的に確認できる。
　なお、上述の実施形態において、プロセッサ５２は、進捗パラメータ入力画像１０８を通して、進捗パラメータＰＰとして上述の距離ｄの入力を受け付けるように構成されてもよい。プロセッサ５２は、この距離ｄから、対応する位置ＰＩＰを取得できる。また、デフォーカス量ＤＦは、座標系Ｃのｚ座標値で表されてもよい。
　代替的には、プロセッサ５２は、レーザ加工条件ＬＣとして、進捗パラメータＰＰとビームサイズＢＳ（又はデフォーカス量ＤＦ）とのデータセットＤＳ１（又はＤＳ２）の代わりに、レーザ加工中の照射点ＩＰの位置ＰＩＰの、座標系Ｃの座標（ｘ，ｙ）と、ビームサイズＢＳ（又はデフォーカス量ＤＦ）とのデータセットＤＳ３の入力を受け付けてもよい。
　また、上述の実施形態においては、制御装置１４が、レンズ駆動装置３８によって光学レンズ３６を光軸Ｏの方向へ変位させることで焦点ＦＰを光軸Ｏの方向へ変位させる場合について述べた。しかしながら、これに限らず、例えば、制御装置１４は、移動機構２０の動作によってレーザ照射装置１８を座標系Ｃのｚ軸方向へ移動させることで、焦点ＦＰをずらすこともできる。
　この場合、プログラム生成部７２が生成する動作プログラムＯＰには、移動機構２０の動作によって焦点ＦＰをデフォーカス量ＤＦだけずらすための命令文ＣＭが規定される。そして、レーザ加工において、制御装置１４は、命令文ＣＭに従って移動機構２０（例えば、多関節ロボット）のサーボモータへの指令を生成する。
　なお、上述の実施形態においては、プロセッサ５２が、関係データＲＤとしてデータテーブルＤＴを取得する場合について述べた。しかしながら、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴを取得することなく、関係データＲＤとして、ビームサイズＢＳ（例えば直径Ｒ）とデフォーカス量ＤＦとの関係を示す関数：ＢＳ＝ｆ（ＤＦ）を取得してもよい。この関数：ＢＳ＝ｆ（ＤＦ）は、レーザ加工機１２の光学系の仕様等から、予め定めることができる。
　なお、図７、図９及び図１０に示す教示画像１００、１２０及び１３０のＧＵＩは一例であって、他の如何なる構成のＧＵＩが採用されてもよい。例えば、図９に示す教示画像１２０において、パラメータ選択画像１２２を省略する一方、図１０に示すデフォーカス入力画像１３８、及び設定ボタン画像１３４を追加してもよい。
　この場合、プロセッサ５２は、１つの教示画像１２０を通して、進捗パラメータＰＰとビームサイズＢＳとのデータセットＤＳ１の入力と、進捗パラメータＰＰとデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２の入力とを、受け付けることができる。この場合において、教示画像１２０のデータセット表示画像１０６に、図１０のデータセット表示画像１３６と同様に、対応するデフォーカス量ＤＦを表示してもよい。
　また、オペレータが入力装置６０を操作して、登録されたデータセットＤＳ１（又はＤＳ２）をデータセット表示画像１０６（又は１３６）で選択し、選択されたデータセットＤＳ１（又はＤＳ２）のビームサイズＢＳ（又はデフォーカス量ＤＦ）を変更（又は削除）することができるように、教示装置５０が構成されてもよい。
　また、上述の実施形態においては、教示装置５０が、制御装置１４と別体として設けられる場合について述べた。しかしながら、教示装置５０の機能は、制御装置１４に組み込むこともできる。この場合、制御装置１４のプロセッサが、教示装置５０（関係データ取得部６４、パラメータ入力受付部６６、焦点選択受付部６８、変換部７０、プログラム生成部７２、パラメータ選択受付部７４、及び画像生成部７６）として機能することになる。
　また、図３に、レーザスキャナとしてのレーザ照射装置１８を例示したが、レーザ照射装置１８は、レーザスキャナに限らず、筐体２４、受光部２６、光学レンズ３６、レンズ駆動装置３８、及びレーザ光出射部４０のみを有するレーザ加工ヘッドであってもよい。また、移動機構２０は、レーザ照射装置１８に対してワークＷを移動させるように構成されてもよい。以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
　１０　　レーザ加工システム１０
　１２　　レーザ加工機
　１４　　制御装置
　１６　　レーザ発振器
　１８　　レーザ照射装置
　２０　　移動機構
　５０　　教示装置
　５２　　プロセッサ
　６４　　関係データ取得部
　６６　　パラメータ入力受付部
　６８　　焦点選択受付部
　７０　　変換部
　７２　　プログラム生成部
　７４　　パラメータ選択受付部
　７６　　画像生成部

Claims (8)

  1. 　レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示するための教示装置であって、
    　前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付けるパラメータ入力受付部と、
    　前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得する関係データ取得部と、
    　前記関係データに基づいて、前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量に変換する変換部と、
    　前記変換部によって変換された前記デフォーカス量が命令文として規定された、前記レーザ加工のための動作プログラムを生成するプログラム生成部と、を備える、教示装置。
  2. 　前記焦点を前記表面から、前記レーザ加工機のレーザ光出射部に近い側へずらすアウトフォーカス、又は、前記焦点を前記表面から、前記レーザ光出射部から遠い側へずらすインフォーカスを選択する入力を受け付ける焦点選択受付部をさらに備え、
    　前記関係データは、前記アウトフォーカス及び前記インフォーカスの前記デフォーカス量と前記ビームサイズとの前記関係を表すデータを含み、
    　前記変換部は、前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記ビームサイズを、前記焦点選択受付部が受け付けた前記アウトフォーカス又は前記インフォーカスの前記デフォーカス量に変換する、請求項１に記載の教示装置。
  3. 　前記ビームサイズ又は前記デフォーカス量を選択する入力を受け付けるパラメータ選択受付部をさらに備え、
    　前記パラメータ入力受付部は、前記パラメータ選択受付部が前記ビームサイズを選択する入力を受け付けたときは該ビームサイズの入力を受け付け可能となる一方、前記パラメータ選択受付部が前記デフォーカス量を選択する入力を受け付けたときは該デフォーカス量の入力を受け付け可能となり、
    　前記プログラム生成部は、前記パラメータ入力受付部が前記デフォーカス量の入力を受け付けたとき、該デフォーカス量が前記命令文として規定された前記動作プログラムを生成する、請求項１又は２に記載の教示装置。
  4. 　前記変換部は、前記関係データに基づいて、前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記デフォーカス量を、対応する前記ビームサイズに変換し、
    　前記教示装置は、前記変換部によって変換された前記ビームサイズを表示する画像データを生成する画像生成部をさらに備える、請求項３に記載の教示装置。
  5. 　前記レーザ加工機は、前記レーザ加工において前記表面に対し前記照射点を移動させ、
    　前記パラメータ入力受付部は、前記レーザ加工の進捗を示す進捗パラメータと前記ビームサイズとのデータセットの入力を受け付け、
    　前記プログラム生成部は、前記照射点を、前記進捗パラメータに対応する前記表面上の位置に到達させたときに、前記焦点を前記変換されたデフォーカス量だけずらすための前記命令文を含む前記動作プログラムを生成する、請求項１～４のいずれか１項に記載の教示装置。
  6. 　前記進捗パラメータは、前記レーザ加工の開始からの経過時間、又は、前記レーザ加工の開始から前記レーザ加工機が前記照射点を移動させた距離を含む、請求項５に記載の教示装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の教示装置と、
    　前記レーザ加工機と、
    　前記プログラム生成部が生成した前記動作プログラムに従って前記レーザ加工機を動作させて前記レーザ加工を実行する制御装置と、を備える、レーザ加工システム。
  8. 　レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示する方法であって、
    　プロセッサが、
    　　前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付け、
    　　前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得し、
    　　前記関係データに基づいて、受け付けた前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量に変換し、
    　　変換された前記デフォーカス量が命令文として規定された、前記レーザ加工のための動作プログラムを生成する、方法。
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