WO2023119972A1 - レーザ加工装置 - Google Patents

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WO2023119972A1
WO2023119972A1 PCT/JP2022/042746 JP2022042746W WO2023119972A1 WO 2023119972 A1 WO2023119972 A1 WO 2023119972A1 JP 2022042746 W JP2022042746 W JP 2022042746W WO 2023119972 A1 WO2023119972 A1 WO 2023119972A1
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WO
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light
unit
laser
workpiece
distance
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/042746
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English (en)
French (fr)
Inventor
明久 松本
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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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
    • 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
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam

Definitions

  • This disclosure relates to a laser processing apparatus.
  • a laser processing apparatus includes a laser light source that emits invisible laser light and a visible light source that emits visible guide light (see Patent Documents 1 and 2, for example).
  • This laser processing apparatus irradiates an object to be processed with a laser beam and processes the object by the laser beam.
  • the laser processing apparatus irradiates guide light, which is visible light, to the same position on the object to be processed as the position where the laser light for processing is irradiated. With this guide light, the operator can confirm the irradiation position of the laser beam on the object to be processed, adjust the position of the object to be processed, and the like.
  • JP 2009-208132 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-030011
  • the laser beam has the highest energy at the focal position. Therefore, in high-energy processing applications, it is necessary to position the workpiece at the focal position, that is, to position the workpiece at the focal length of the laser processing apparatus.
  • the position adjustment using the guide light is based on visual recognition by the operator, there is a possibility that the position of the object to be processed may deviate from the focal position. Therefore, more accurate position adjustment is required.
  • An object of the present disclosure is to provide a laser processing apparatus that can more accurately adjust the position of an object to be processed.
  • a laser processing apparatus of the present disclosure is a laser processing apparatus that processes an object to be processed with laser light, and includes a laser light source that emits the laser light and a guide light source that emits guide light having a wavelength in the visible region. a light combining portion for combining the laser light and the guide light; an exit window portion for transmitting the laser light and the guide light; a scanning portion for scanning the laser light and the guide light; a light projecting unit that projects detection light having a wavelength in the visible region; and a light receiving unit that receives light obtained by diffusely reflecting the detection light from the object,
  • the optical axis of the detection light is arranged to intersect with the axis at a position of a predetermined reference distance from the exit window, and the distance from the exit window to the object is determined based on the light receiving state of the light receiving unit.
  • a displacement sensor that measures a distance
  • a mode selector that selects a machining mode for machining the workpiece with the laser beam or a position adjustment mode for adjusting the position of the workpiece; and the laser beam in the machining mode.
  • controlling the scanning unit so as to process the object to be processed by using the guide light to project a reference mark for position adjustment onto the object to be processed in the position adjustment mode.
  • the position adjustment mode includes a first adjustment mode and a second adjustment mode, and the control unit projects the reference mark onto the workpiece and the detection light in the first adjustment mode. is projected toward the object to be processed, and in the second adjustment mode, at least the detection light is projected toward the object to be processed to measure the distance to the object to be processed, and the measurement result is display on the display.
  • the laser processing apparatus of the present disclosure it is possible to more accurately adjust the position of the object to be processed.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a laser processing apparatus of one embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the laser processing apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the internal structure of the head unit of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a partial schematic configuration diagram of the internal structure of the head unit of FIG. 1 as viewed from below, and is an explanatory diagram showing the relationship between the optical axes of laser light and guide light and the displacement sensor.
  • FIG. 5 is a schematic front view of the head unit of FIG. 1, and is an explanatory diagram showing the relationship between the optical axes of the laser light and the guide light and the displacement sensor.
  • FIG. 6 is a schematic side view of the head unit of FIG.
  • FIG. 7A is an explanatory diagram showing the relationship between the lens position and the focal position of the laser beam in the focus adjustment section.
  • FIG. 7B is an explanatory diagram showing the relationship between the lens position and the focal position of the laser beam in the focus adjustment section.
  • FIG. 7C is an explanatory diagram showing the relationship between the lens position and the focal position of the laser beam in the focus adjustment section.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing guide marks and guide points by guide light.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of a modified laser processing apparatus.
  • the laser processing apparatus 10 has a controller unit 11, a light source unit 12, a head unit 13, and a console .
  • the light source unit 12 is connected to the head unit 13 by a first electrical cable 81 and an optical fiber cable FL.
  • the light source unit 12 is connected to the controller unit 11 by a second electric cable 82 .
  • the first electric cable 81 is composed of a first power cable SP1 and a first signal cable SL1.
  • the second electric cable 82 is composed of a second power cable SP2 and a second signal cable SL2.
  • AC power is supplied to the controller unit 11 through a power cable.
  • the laser processing apparatus 10 is operated by the supplied AC power, and processes the object W to be processed.
  • Console 14 is connected to controller unit 11 by a third electrical cable 83 .
  • a console 14 is provided for performing various settings in the laser processing apparatus 10 .
  • a console 14 is provided to display the state of the laser processing apparatus 10 and various information.
  • the controller unit 11 controls the light source unit 12 and the head unit 13.
  • the light source unit 12 generates laser light LW for processing the object W to be processed.
  • the laser light is transmitted to the head unit 13 by the optical fiber cable FL.
  • the head unit 13 emits a laser beam LW toward the object W to be processed.
  • the light source unit 12 has a light source control section 31, a storage section 32, a laser light source 33, and a fan .
  • the light source control unit 31, the storage unit 32, the laser light source 33, and the fan 34 are operated by driving power supplied through the second power cable SP2.
  • the light source control section 31 is configured to be able to communicate with the main control section 21 of the controller unit 11 via the first signal cable SL1.
  • the light source controller 31 controls the laser light source 33 .
  • the laser light source 33 emits laser light LW.
  • the laser light source 33 may be one that emits a laser beam LW, and examples thereof include a fiber laser, a YAG laser, a CO2 laser, and the like.
  • the storage unit 32 stores information on the light source unit 12 .
  • the information on the light source unit 12 includes identification information on the light source unit 12 .
  • the identification information includes model information (model) and unique information (serial number) of the light source unit 12 .
  • the fan 34 is controlled by the light source controller 31, for example. The fan 34 cools the laser light source 33 and various electronic components of the light source unit 12 .
  • the head unit 13 has a head control section 41 , a storage section 42 , a monitor section 43 , a guide light source 44 , a focus adjustment section 45 , a scanning section 46 , a displacement sensor 47 and a protective glass 48 .
  • the storage unit 42 stores information on the head unit 13 .
  • the information on the head unit 13 includes identification information on the head unit 13 .
  • the identification information includes model information (model) and unique information (serial number) of the head unit 13 .
  • the monitor unit 43 monitors the amount of laser light LW transmitted from the light source unit 12 through the optical fiber cable FL.
  • the guide light source 44 emits guide light LG having a wavelength in the visible region.
  • the focus adjustment unit 45 adjusts the focal position (focal length) of the laser beam LW.
  • the scanning unit 46 irradiates the object W to be processed with the laser beam LW. Further, the scanning unit 46 scans the processing surface Wa of the workpiece W with the laser beam LW.
  • the laser light LW reflected by the scanning section 46 is emitted to the outside of the head unit 13 through the protective glass 48 .
  • a protective glass 48 constitutes an exit window.
  • the protective glass 48 has an exit surface 48 a forming part of the outer peripheral surface of the head unit 13 .
  • the displacement sensor 47 includes a light projecting portion 47a and a light receiving portion 47b.
  • the light projecting unit 47a projects detection light LK having a wavelength in the visible region.
  • the detection light LK is emitted outside the head unit 13 through the protective glass 48 .
  • the light projecting part 47a is arranged so as to project the detection light LK toward the object W to be processed.
  • the light receiving portion 47b receives the detection light LK (reflected light KR) reflected by the object W to be processed.
  • the displacement sensor 47 outputs the amount of received light.
  • the displacement sensor 47 measures the distance based on the light receiving state of the light receiving portion 47b. This distance is the distance from the reference plane of the head unit 13 to the object reflecting the detection light LK, here the object W to be processed.
  • the reference plane is set to, for example, the exit surface 48a of the protective glass 48, the lower surface of the head unit 13, or the like.
  • the displacement sensor 47 is, for example, a sensor that measures the distance to an object by triangulation.
  • the light receiving portion 47b includes, for example, a light receiving element that detects the light receiving position of the reflected light KR on the light receiving surface.
  • a light receiving element is composed of, for example, a CMOS image sensor (CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor), a CCD image sensor (CCD (Charge Coupled Device) image sensor), or a PSD (Position Sensitive Detector).
  • CMOS image sensor Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • CCD image sensor CCD image sensor
  • PSD Charge Coupled Device
  • the displacement sensor 47 of this embodiment is configured as one unit that integrally includes a light projecting portion 47a and a light receiving portion 47b.
  • the head control unit 41 controls the guide light source 44 , the focus adjustment unit 45 , the scanning unit 46 and the displacement sensor 47 .
  • the head control section 41 transmits the monitor result of the monitor section 43 to the main control section 21 of the controller unit 11 .
  • the head control section 41 transmits the measurement result of the displacement sensor 47 and the amount of received light to the main control section 21 of the controller unit 11 .
  • the controller unit 11 has a main control section 21, a storage section 22, a power supply circuit 23, and a fan 24. As shown in FIG.
  • the power supply circuit 23 supplies electric power for driving the controller unit 11 , the light source unit 12 , and the head unit 13 .
  • the power supply circuit 23 may supply power for driving the console 14 .
  • the storage unit 22 stores various information.
  • the storage unit 22 stores identification information of units (the light source unit 12 and the head unit 13) connected to the controller unit 11, for example.
  • the storage unit 22 stores processing data for processing the object W to be processed.
  • the processing data is, for example, information of processing patterns such as characters and figures to be printed on the processing surface Wa of the object W to be processed.
  • the storage unit 22 stores reference mark data.
  • the reference mark data is information of reference marks for position adjustment projected onto the processing surface Wa of the object W to be processed.
  • the reference mark is used to adjust the distance (work distance) between the workpiece W and the head unit 13 .
  • the storage unit 22 stores information on the workpiece W.
  • the information on the object W to be processed is information on the type of the object W to be processed, and includes the material, color, surface condition, reflection condition (regular reflection, diffuse reflection, amount of reflection) of the object W to be processed.
  • the storage unit 22 stores various types of distance information. Various types of distance information include work distance, focal position, reference distance, and the like.
  • the storage unit 22 stores the measurement results obtained by the displacement sensor 47.
  • the storage unit 22 also stores a first set value and a second set value for the amount of light received by the displacement sensor 47 .
  • the first set value and the second set value are set in the displacement sensor 47 as the lower limit value and the upper limit value of the light amount range suitable for distance measurement. If the amount of received light is less than the first set value, or if the amount of received light is greater than the second set value, the incident position of the reflected light KR obtained by the light receiving portion 47b of the displacement sensor 47, that is, the measurement result, has an error. may occur. Therefore, when the amount of light received by the displacement sensor 47 is greater than or equal to the first set value and less than or equal to the second set value, the measurement result of the displacement sensor 47 is valid. This makes it possible to adjust the position with higher precision.
  • the main control section 21 is configured to be able to communicate with the light source control section 31 of the light source unit 12 and the head control section 41 of the head unit 13 via the first signal cable SL1 and the second signal cable SL2.
  • the main control section 21 transmits control data to the light source control section 31 and the head control section 41 based on the processed data and the like.
  • the main control unit 21 generates control data including a plurality of scanning position data (coordinate data) corresponding to processing positions on the workpiece W and on/off data based on the processing data.
  • the main controller 21 transmits control data to the light source controller 31 and the head controller 41 .
  • the light source controller 31 controls the laser light source 33 based on the control data. For example, the light source controller 31 controls the amount of light (optical power) of the laser light LW emitted from the laser light source 33 .
  • the head control unit 41 controls the scanning unit 46 to process the workpiece W with the laser beam LW based on the control data.
  • the head controller 41 controls the guide light source 44 so that the guide light source 44 emits the guide light LG based on the control data.
  • the head control unit 41 controls the scanning unit 46 so as to project the machining pattern and the reference mark onto the workpiece W using the guide light LG.
  • a machining pattern is a shape such as a character, a symbol, or a figure to be formed on the object W to be processed.
  • the reference mark is a figure for adjusting the distance between the head unit 13 and the object W to be processed.
  • the console 14 has a display section 51 and an operation section 52 .
  • the display unit 51 is configured to be able to display various information of the laser processing apparatus 10 .
  • the operation unit 52 is configured so that the user can input data.
  • the console 14 is composed of a general-purpose terminal such as a tablet terminal, a notebook computer, a PDA (Personal Digital Assistant) or a smart phone, and dedicated application software installed therein.
  • the console 14 instructs the controller unit 11 to perform various controls and operation modes according to the operation of the operation section 52 .
  • the instructed control includes, for example, starting processing and stopping processing.
  • Operation modes include machining mode, teaching mode, and position adjustment mode.
  • the machining mode is a mode for forming a machining pattern on the workpiece W with the laser beam LW.
  • the teaching mode is a mode in which a machining pattern is projected onto the workpiece W using the guide light LG.
  • the position adjustment mode is a mode for adjusting the position of the object W to be processed.
  • the position of the workpiece W is the position of the workpiece W with respect to the laser processing device 10 (head unit 13), and is the relative position between the laser processing device 10 (head unit 13) and the workpiece W. It can be said that there is.
  • Position adjustment modes include a first adjustment mode and a second adjustment mode.
  • the first adjustment mode is a mode for adjusting the position of the workpiece W using the guide light LG and the detection light LK.
  • the second adjustment mode is a mode for adjusting the position of the workpiece W based on the measurement result of the displacement sensor 47 .
  • the console 14 displays characters and the like for selecting these operation modes.
  • the console 14 then instructs the main control section 21 of the controller unit 11 of the operation mode selected by operating the operation section 52 .
  • the console 14 functions as a mode selection section for selecting an operation mode and a processing object setting section.
  • the main control section 21 of the controller unit 11 causes the display section 51 of the console 14 to display the monitor result of the monitor section 43 of the head unit 13, the measurement result of the displacement sensor 47, and the like.
  • FIG. 3 to 6 schematically show optical elements included in the head unit 13.
  • FIG. 3 to 6 the outer shape of the head unit 13 is indicated by two-dot chain lines.
  • the optical axis of the laser beam LW etc. is indicated by a dashed line.
  • the processing surface Wa of the workpiece W is indicated by a solid line and a wavy line.
  • the head unit 13 is attached with the head connector FLa of the optical fiber cable FL.
  • the laser light LW transmitted by the optical fiber cable FL is emitted into the head unit 13 from the head connector FLa.
  • the laser light LW passes through the light combining member 49 .
  • the light combining member 49 is, for example, a dichroic mirror.
  • the light combining member 49 is provided on the optical axis of the laser beam LW, and is arranged at a predetermined angle with respect to the optical axis.
  • the light combining member 49 is formed so as to reflect part of the laser light LW on its incident surface 49a.
  • the monitor unit 43 includes a light receiving element that receives the laser beam LWa.
  • the monitor unit 43 detects the amount of received laser light LWa. Thereby, the light amount of the laser beam LW can be monitored.
  • the guide light source 44 is arranged to emit the guide light LG toward the emission surface 49 b of the light combining member 49 .
  • the light combining member 49 is formed so as to reflect the guide light LG on its exit surface 49b.
  • the guide light LG is reflected by the light combining member 49 so as to be coaxial with the laser light LW that has passed through the light combining member 49 . That is, the light combining member 49 coaxially joins the laser light LW and the guide light LG.
  • the guide light LG reflected by the light combining member 49 passes through the focus adjustment section 45, is reflected by the scanning section 46 in the same manner as the laser light LW, and is irradiated onto the workpiece W.
  • the main control unit 21 controls the scanning unit 46 based on the reference mark data. Thereby, the main controller 21 projects the reference mark onto the processing surface Wa of the workpiece W using the guide light LG.
  • the optical axis of the detection light LK intersects the vertical axis 48L of the protective glass 48 at a predetermined distance from the protective glass 48 .
  • the displacement sensor 47 is arranged so that the optical axis of the detection light LK intersects the vertical axis 48L of the protective glass 48 at a predetermined distance.
  • the predetermined distance from the protective glass 48 to the position where the optical axis of the detection light LK and the vertical axis 48L intersect is, for example, the distance from the output surface 48a of the protective glass 48 to the point of intersection. Let this predetermined distance be a reference distance.
  • the displacement sensor 47 is located on the tip side of the head unit 13 (in FIG. left). Further, the displacement sensor 47 is positioned on one side (indicated by the 4), the light projecting portion 47a and the light receiving portion 47b are positioned. Therefore, the optical axis of the detection light LK projected from the displacement sensor 47 is tilted with respect to the two axes along which the laser light LW is scanned by the scanning section 46 .
  • the focus adjustment section 45 has lenses 45a, 45b, and 45c.
  • the lens 45a is a concave lens, and the lenses 45b and 45c are convex lenses.
  • the lens 45a and the lens 45b expand the beam diameter of the incident laser light and output parallel laser light LW.
  • the lens 45c converges the parallel laser beam LW.
  • the focal position of the laser beam LW condensed by the lens 45c becomes farther from the lens 45c than the focal position shown in FIG. 7A. That is, the focal length of the laser light LW becomes longer.
  • the focal position of the laser beam LW condensed by the lens 45c becomes closer to the lens 45c than the focal position shown in FIG. 7A. That is, the focal length of the laser beam LW is shortened.
  • the head control unit 41 shown in FIG. 2 controls the position of the lens 45a of the focus adjustment unit 45. This movement of the lens 45a changes the inter-lens distance between the lenses 45a and 45b. That is, the head control section 41 controls the focus adjustment section 45 to adjust the inter-lens distance.
  • FIG. 7A shows the state when the lens 45a is moved to the reference position.
  • the reference position is the middle position of the moving range of the moving mechanism that moves the lens 45a.
  • a plane including the focal position of the laser beam LW at this time and orthogonal to the optical axis is defined as a reference plane BP.
  • the distance from the head unit 13 (the exit surface 48a of the protective glass 48) to the reference plane BP is defined as the reference focal length.
  • a plane orthogonal to the optical axis is defined by the X axis (X coordinate value) and the Y axis (Y coordinate value) (two-dimensional coordinate values).
  • the direction along the optical axis is defined by the Z axis (Z coordinate value) (one-dimensional coordinate value).
  • FIG. 7B and 7C show the focus position adjustment range by moving the lens 45a.
  • FIG. 7B shows a state in which the lens 45a at the reference position shown in FIG. 7A is closest to the lens 45b within the movement range of the lens 45a.
  • the focal position of the laser beam LW at this time is the farthest point position in the Z-axis direction
  • the farthest point plane FP includes the farthest point position and is perpendicular to the optical axis.
  • each diagonal point of the rectangular processing area (printing area) on the two-dimensional plane is the farthest point position on the processing surface Wa including the processing area.
  • the explanation is for the farthest point position in the optical axis direction (Z-axis direction) at the origin position above.
  • the distance from the head unit 13 (the exit surface 48a of the protective glass 48) to the farthest point plane FP is defined as the farthest focal length.
  • FIG. 7C shows a state in which the lens 45a at the reference position shown in FIG. 7A is farthest from the lens 45b in the movement range of the lens 45a.
  • the focal position of the laser beam LW at this time be the closest point position in the Z-axis direction, and let the plane including the closest point position and perpendicular to the optical axis be the closest point plane NP.
  • the distance from the head unit 13 (the exit surface 48a of the protective glass 48) to the closest point plane NP is defined as the closest focal length.
  • FIG. 8 shows an example of the fiducial mark 60.
  • This reference mark 60 includes a circle 61 having a predetermined radius and two straight lines 62a and 62b perpendicular to each other at the center point 61a of the circle 61.
  • a center point 61a of the circle 61 is set as an origin of XY coordinates for scanning with the laser light LW by the scanning unit 46 shown in FIGS. 3 to 6, for example.
  • the color of the reference mark 60 that is, the color of the guide light LG is green, for example.
  • a guide point 70 is shown in FIG.
  • the guide point 70 is indicated on the processing surface Wa of the workpiece W by the detection light LK projected from the light projecting portion 47 a of the displacement sensor 47 .
  • the guide points 70 are shown as circles. 8 shows three guide points 70a, 70b, and 70c as examples of the guide point 70.
  • the color of the guide points 70a to 70c that is, the color of the detection light LK is red, for example.
  • the detection light LK intersects the vertical axis 48L and the protective glass 48 at a predetermined distance (reference distance).
  • the predetermined reference distance to the intersecting position is set, for example, to the distance to the reference plane BP shown in FIG. 7A.
  • the detection light LK intersects the vertical axis 48L on the reference plane BP.
  • a reference mark 60 including a circle 61 centered on the vertical axis 48L is projected. Therefore, the guide point 70 by the detection light LK is positioned at the center of the reference mark 60.
  • FIG. That is, the guide point 70 a ( 70 ) is projected onto the center of the reference mark 60 when the processing surface Wa of the workpiece W is positioned on the reference plane BP.
  • the main control unit 21 executes processing for irradiating the object W to be processed with the laser light LW based on the processing data.
  • the main controller 21 generates control data.
  • the control data includes a plurality of scanning position data (coordinate data) corresponding to processing positions on the workpiece W based on processing data regarding characters to be printed, etc., and on/off data of the laser light LW.
  • the main controller 21 transmits control data to the light source controller 31 of the light source unit 12 and the head controller 41 of the head unit 13 .
  • the light source controller 31 of the light source unit 12 controls the laser light source 33 based on the control data to emit the laser light LW.
  • the head control section 41 of the head unit 13 controls the focus adjustment section 45 and the scanning section 46 based on the control data, and scans the workpiece W with the laser beam LW. Thereby, the laser processing apparatus 10 processes the processing surface Wa of the processing target W with the processing pattern.
  • the main control unit 21 starts the teaching process for the workpiece W when the teaching mode is selected on the console 14 and the start is instructed.
  • the main control unit 21 executes processing for irradiating the workpiece W with the guide light LG based on the processing data.
  • the main controller 21 generates control data.
  • the control data includes a plurality of scanning position data (coordinate data) corresponding to processing positions on the workpiece W based on processing data relating to characters to be printed, and ON/OFF data of the guide light LG.
  • the main controller 21 transmits control data to the head controller 41 of the head unit 13 .
  • the head control unit 41 of the head unit 13 controls the guide light source 44 based on the control data, controls the focus adjustment unit 45 and the scanning unit 46, and scans the workpiece W with the guide light LG. .
  • the laser processing apparatus 10 projects the processing pattern onto the processing surface Wa of the object W to be processed.
  • the main control unit 21 executes processing for irradiating the workpiece W with the guide light LG based on the reference mark data.
  • the main controller 21 generates control data.
  • the control data includes a plurality of scanning position data (coordinate data) corresponding to processing positions on the workpiece W based on the reference mark data, and ON/OFF data of the guide light LG.
  • the control data also includes an instruction to emit the detection light LK from the light projecting portion 47 a of the displacement sensor 47 .
  • the main controller 21 transmits control data to the head controller 41 of the head unit 13 .
  • the head control unit 41 of the head unit 13 controls the guide light source 44 based on the control data, controls the focus adjustment unit 45 and the scanning unit 46, and scans the workpiece W with the guide light LG. .
  • the laser processing apparatus 10 projects the reference mark 60 onto the processing surface Wa of the object W to be processed.
  • the head control unit 41 causes the light projecting unit 47a of the displacement sensor 47 to project the detection light LK based on the control data.
  • the laser processing apparatus 10 projects the guide point 70 onto the processing surface Wa of the object W to be processed.
  • the detection light LK is inclined with respect to the vertical axis 48L of the protective glass 48. Therefore, when the processing surface Wa is at a position closer to the head unit 13 with respect to the reference plane BP or at a position farther from the head unit 13, the guide point 70 by the detection light LK is positioned from the center of the reference mark 60. deviate. For example, when the processing surface Wa is at the farthest point position shown in FIG. 7B, the guide point 70b shown in FIG. 8 is indicated. Also, for example, when the machined surface Wa is at the closest point position shown in FIG. 7C, the guide point 70c shown in FIG. 8 is indicated. From the projected guide points 70a to 70c, it can be easily determined whether or not the processing surface Wa is positioned on the reference surface BP.
  • the detection light LK is projected from the light projecting part 47a of the displacement sensor 47 shown in FIG.
  • the displacement sensor 47 measures the distance based on the light receiving state of the light receiving portion 47b.
  • the head controller 41 shown in FIG. 2 transmits the measurement result of the displacement sensor 47 to the main controller 21 .
  • the main control unit 21 displays the distance on the display unit 51 of the console 14 based on the received measurement results. For example, the main control unit 21 displays the measured distance on the display unit 51 of the console 14 based on the measurement result.
  • the measured distance is indicated as the distance from the head unit 13 (the exit surface 48a of the protective glass 48) to the processing surface Wa of the workpiece W, for example. With this measured distance, the position of the workpiece W can be adjusted with higher accuracy.
  • the main control unit 21 causes the display unit 51 to display the workpiece distance stored in the storage unit 22 .
  • the workpiece distance is a distance set when machining a machining pattern with a desired beam diameter with respect to the machining surface Wa of the workpiece W. As shown in FIG.
  • the workpiece distance is set, for example, to the reference distance described above. Also, the workpiece distance is set so as to be changeable by operating the console 14 .
  • the workpiece distance is stored in the storage unit 22 . By shifting the focal position of the laser beam LW in the height direction (optical axis direction) with respect to the processing surface Wa, processing can be performed with a desired beam diameter.
  • the focal length of the laser beam LW is equal to the workpiece distance.
  • the main controller 21 stops projecting the reference mark 60 with the guide light LG. This prevents the guide light LG reflected by the processing surface Wa of the processing object W from entering the light receiving section 47b.
  • the main control unit 21 transmits control data indicating stop to the head control unit 41 , and the head control unit 41 causes the guide light source 44 to stop emitting the guide light LG.
  • a shutter may be provided between the light combining member 49 and the focus adjustment section 45 shown in FIG. 3 to block the guide light LG.
  • the main control unit 21 compares the amount of light received by the displacement sensor 47 included in the data received from the head control unit 41 with the first set value and the second set value stored in the storage unit 22 .
  • the main control unit 21 notifies the measurement error according to the comparison result.
  • the main control unit 21 causes the display unit 51 of the console 14 to display a measurement error when the amount of received light is less than the first set value. This makes it possible to confirm that the amount of light received by the displacement sensor 47 is insufficient. Further, the main control unit 21 causes the display unit 51 of the console 14 to display a measurement error when the amount of received light is greater than the second set value. Thereby, it can be confirmed that the amount of light received by the displacement sensor 47 is too large. Such an error display makes it possible to confirm that the distance measurement by the displacement sensor 47 is unstable.
  • the main control unit 21 may invalidate the second adjustment mode based on the information about the workpiece W stored in the storage unit 22, that is, may not execute the processing in the second adjustment mode.
  • the main control unit 21 enables the second adjustment mode in the case of the processing object W for which diffuse reflection is set as the reflection state, and displays the measurement result of the displacement sensor 47 on the console. 14 is displayed on the display unit 51 .
  • the main control unit 21 disables the second adjustment mode in the case of the processing target W for which specular reflection is set as the reflection state in the type of the processing target W.
  • the light receiving part 47b of the displacement sensor 47 is located on the same side as the light projecting part 47a of the displacement sensor 47 with respect to the plane including the vertical axis 48L of the protective glass 48. Therefore, in the workpiece W that specularly reflects the detection light LK, it is difficult for the reflected light KR from the workpiece W to enter the light projecting portion 47a, making it difficult to measure the distance. Therefore, the main control section 21 disables the second adjustment mode. That is, the main control unit 21 determines whether the second adjustment mode is valid or invalid based on the information of the workpiece W (reflection state).
  • the displacement sensor 47 is arranged so that the detection light LK intersects the vertical axis 48L of the protective glass 48 at a predetermined reference distance from the protective glass 48 .
  • the light receiving portion 47b receives the detection light LK (reflected light KR) diffusely reflected by the object W to be processed.
  • the displacement sensor 47 measures the distance from the protective glass 48 to the workpiece W based on the light receiving state of the light receiving portion 47b.
  • the main control section 21 displays the measurement result of the displacement sensor 47 on the display section 51 of the console 14 .
  • the main control unit 21 displays the measured distance on the display unit 51 of the console 14 based on the measurement results.
  • the measured distance is indicated as the distance from the head unit 13 (the exit surface 48a of the protective glass 48) to the processing surface Wa of the workpiece W, for example. With this measured distance, the position of the workpiece W can be adjusted with higher accuracy.
  • the storage unit 22 stores the measurement results obtained by the displacement sensor 47 .
  • the storage unit 22 also stores a first setting value and a second setting for the amount of light received by the displacement sensor 47 .
  • the first set value and the second set value are set in the displacement sensor 47 as the lower limit value and the upper limit value of the light amount range suitable for distance measurement. If the amount of received light is less than the first set value or greater than the second set value, an error occurs in the incident position of the reflected light KR obtained by the light receiving portion 47b of the displacement sensor 47, that is, in the measurement result. Sometimes. Therefore, when the amount of light received by the displacement sensor 47 is greater than or equal to the first set value and less than or equal to the second set value, the measurement result of the displacement sensor 47 is valid. This makes it possible to adjust the position with higher precision.
  • the monitor unit 43 includes a light receiving element that receives the laser beam LWa.
  • the monitor unit 43 detects the amount of received laser light LWa. Thereby, the light amount of the laser beam LW can be monitored.
  • the guide light source 44 is arranged to emit the guide light LG toward the emission surface 49 b of the light combining member 49 .
  • the light combining member 49 is formed so as to reflect the guide light LG on its exit surface 49b.
  • the guide light LG is reflected by the light combining member 49 so as to be coaxial with the laser light LW that has passed through the light combining member 49 .
  • the guide light LG reflected by the light combining member 49 passes through the focus adjustment section 45, is reflected by the scanning section 46 in the same manner as the laser light LW, and is irradiated onto the workpiece W.
  • FIG. Therefore, the main control section 21 controls the scanning section 46 based on the processing data in the same manner as when scanning with the laser beam LW. Thereby, the main control unit 21 projects the machining pattern onto the machining surface of the workpiece W using the guide light LG.
  • the guide light LG has a wavelength in the visible region. Therefore, the machining pattern can be confirmed by the guide light LG.
  • the detection light LK is inclined with respect to the vertical axis 48L of the protective glass 48. Therefore, when the processing surface Wa is at a position closer to the head unit 13 or at a position farther from the head unit 13 than the reference plane BP, the guide point by the detection light LK deviates from the center of the reference mark 60. .
  • the guide point 70b shown in FIG. 8 is indicated.
  • the guide point 70c shown in FIG. 8 is shown. From the projected guide points 70a to 70c, it can be easily determined whether or not the processing surface Wa is positioned on the reference surface BP.
  • the description of the embodiment is an example of a form that the laser processing apparatus related to the present disclosure can take, and is not intended to limit the form.
  • the present disclosure can take a form in which, for example, modifications of the embodiments shown below and at least two modifications not contradicting each other are combined.
  • the main control unit 21 may display the difference between the workpiece distance and the measured distance on the display unit 51 as a relative distance.
  • the display unit 51 displays the difference as a relative distance based on the measurement result with reference to the workpiece distance. By moving the workpiece W so that the displayed value is "0", adjustment can be performed more easily and with higher accuracy.
  • the display unit 51 displays a plus or minus sign along with the numerical value. Therefore, the plus or minus sign can easily indicate the direction in which the workpiece W is to be moved.
  • FIG. 9 shows a laser processing device 110 configured by connecting two units.
  • This laser processing apparatus 110 has the controller unit 111, the head unit 112, and the console 114 described above.
  • Head unit 112 is connected to controller unit 111 by a second electrical cable 82 .
  • the controller unit 111 has the same configuration as the controller unit 11 of the laser processing apparatus 10 described above. That is, the controller unit 111 has a main control section 21, a storage section 22, a power supply circuit 23, and a fan 24, like the controller unit 11 described above.
  • the head unit 112 has a head control section 121, a storage section 122, a laser light source 33, a fan 34, a monitor section 43, a guide light source 44, a focus adjustment section 45, a scanning section 46, a displacement sensor 47, and a protective glass 48.
  • the laser light source 33 and the fan 34 are configured similarly to the components of the light source unit 12 shown in FIG.
  • the monitor section 43, the guide light source 44, the focus adjustment section 45, the scanning section 46, the displacement sensor 47, and the protective glass 48 are constructed in the same manner as the constituent members of the head unit 13 shown in FIG.
  • the head controller 121 has the functions of the light source controller 31 and the head controller 41 shown in FIG.
  • Storage unit 122 also stores information stored in storage units 32 and 42 shown in FIG.
  • the console 114 has the same configuration as the console 14 of the laser processing apparatus 10 described above. That is, the console 114 has a display section 51 and an operation section 52, like the console 14 described above. In the laser processing apparatus 10 configured in this way, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
  • the displacement sensor 47 integrally including the light projecting part 47a and the light receiving part 47b is used, but a displacement sensor in which the light projecting part 47a and the light receiving part 47b are provided separately may be used.
  • the laser processing apparatus may include at least one of the display section 51 and the operation section 52 in the controller unit.
  • the displacement sensor 47 may have a configuration in which a filter that cuts off the wavelength range of the guide light LG is attached to the light receiving portion 47b. In this case, distance measurement can be performed by the displacement sensor 47 while the reference mark 60 is projected by the guide light LG.
  • the head unit 13 may be configured to include a convergent lens, an f ⁇ lens, and the like.
  • the first setting value and the second setting value may be stored in the storage unit 42 of the head unit 13 .
  • the head control unit 41 compares the amount of light received by the light receiving unit 47b of the displacement sensor 47 with the first set value and the second set value to determine whether there is an error. Information indicating whether or not there is an error is transmitted from the head control unit 41 to the main control unit 21 . Thereby, the state of the amount of light received by the displacement sensor 47 can be displayed on the console 14 .
  • the head controller 41 may transmit information indicating whether or not there is an error and the amount of light received to the main controller 21 .
  • a half mirror, a beam splitter, or the like may be used as the light combining member 49 .
  • the light combining member 49 formed to transmit the laser light LW and reflect the guide light LG was used.
  • a light combining member may be used.
  • part of the laser beam LW is reflected by the light combining member 49 and enters the monitor unit 43 . It is good also as a structure which injects.
  • the displacement sensor 47 is arranged so that the detection light LK passes through the protective glass 48 serving as the exit window.
  • the displacement sensor 47 may be arranged so as to penetrate the part.
  • the direction in which the light projecting portion 47a and the light receiving portion 47b of the displacement sensor 47 are arranged may be changed as appropriate from the above embodiment.
  • the displacement sensor 47 is arranged so that the light projecting portion 47a and the light receiving portion 47b are aligned parallel to the plane LP shown in FIG. good too.
  • the displacement sensor 47 is arranged so that the light projecting portion 47a and the light receiving portion 47b are equidistant from the vertical axis 48L of the protective glass 48 when viewed from the output surface 48a side of the protective glass 48.
  • the displacement sensor 47 is arranged so that the light projecting part 47a and the light receiving part 47b are arranged along the circumferential direction of a circle centered on the vertical axis 48L.
  • the angle formed between the detection light LK emitted from the light projecting portion 47a and the vertical axis 48L is made equal to the angle formed between the reflected light KR incident on the light receiving portion 47b by the detection light LK and the vertical axis 48L. It can also be said that the displacement sensor 47 is arranged in the .

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Abstract

レーザ加工装置（１０）は、レーザ光（ＬＷ）を出射するレーザ光源（３３）、ガイド光（ＬＧ）を出射するガイド用光源（４４）、レーザ光およびガイド光を走査する走査部（４６）、レーザ光およびガイド光が透過する保護ガラス（４８）を有している。変位センサ（４７）は、投光部（４７ａ）と受光部（４７ｂ）を含む。投光部は、加工対象物（Ｗ）に対して検出光（ＬＫ）を投光する。変位センサは、検出光が保護ガラスの鉛直軸と保護ガラスから所定の基準距離の位置で交差するように配置されている。受光部は、加工対象物にて拡散反射した反射光（ＫＲ）を受光する。変位センサは、受光部の受光状態に基づいて保護ガラスから加工対象物までの距離を測定する。メイン制御部（２１）は、変位センサの測定結果を表示部（５１）に表示する。

Description

レーザ加工装置
　本開示は、レーザ加工装置に関する。
　レーザ加工装置は、不可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源と、可視光であるガイド光を出射する可視光源とを備える（例えば、特許文献１，２参照）。このレーザ加工装置は、加工対象物にレーザ光を照射し、そのレーザ光によって加工対象物を加工する。また、レーザ加工装置は、加工対象物に対して加工用のレーザ光が照射される位置と同一位置に可視光であるガイド光を照射する。このガイド光により、作業者は、加工対象物におけるレーザ光の照射位置の確認、加工対象物の位置の調整、等を行うことができる。
特開２００９－２０８１３２号公報 特開２０１７－０３００１１号公報
　レーザ光は、焦点位置にてエネルギーが最も高い。このため、高エネルギーで加工するアプリケーションでは、加工対象物を焦点位置に配置する、つまり、加工対象物をレーザ加工装置の焦点距離の位置に配置することが必要となる。しかしながら、ガイド光を用いた位置調整では、作業者の視認によるものであるため、加工対象物の位置が焦点位置からずれるおそれがある。このため、より正確な位置調整が求められる。
　一方、樹脂等の加工対象物の加工面に対して発色印字と呼ばれるアプリケーションでは、加工対象物の加工面を、焦点位置からずらした位置に配置することが必要となる場合がある。このような場合、焦点位置に対して遠距離側または近距離側に加工対象物（加工面）を配置することが必要となる。このような場合にも、正確な位置調整が求められる。
　本開示の目的は、加工対象物の位置をより正確に調整可能としたレーザ加工装置を提供することにある。
　本開示のレーザ加工装置は、レーザ光にて加工対象物を加工するレーザ加工装置であって、前記レーザ光を出射するレーザ光源と、可視領域の波長を有するガイド光を出射するガイド用光源と、前記レーザ光と前記ガイド光を合流する光合流部と、前記レーザ光および前記ガイド光が透過する出射窓部と、前記レーザ光および前記ガイド光を走査する走査部と、前記加工対象物に対して可視領域の波長を有する検出光を投光する投光部と、前記加工対象物にて前記検出光が拡散反射された光を受光する受光部と、を含み、前記出射窓部の鉛直軸に対して前記検出光の光軸が前記出射窓部から所定の基準距離の位置で交差するように配置され、前記受光部の受光状態に基づいて前記出射窓部から前記加工対象物までの距離を測定する変位センサと、前記加工対象物を前記レーザ光により加工する加工モード、または前記加工対象物の位置を調整する位置調整モードを選択するモード選択部と、前記加工モードにおいて前記レーザ光により前記加工対象物を加工するように前記走査部を制御し、前記位置調整モードにおいて前記ガイド光により前記加工対象物上に位置調整用の基準マークを投射するように前記走査部を制御する制御部と、前記位置調整モードは、第１調整モードと第２調整モードとを含み、前記制御部は、前記第１調整モードにおいて、前記加工対象物上に前記基準マークを投射するとともに前記検出光を前記加工対象物に向けて投光させ、前記第２調整モードにおいて、少なくとも前記検出光を前記加工対象物に向けて投光して前記加工対象物までの前記距離を測定させ、測定結果を表示部に表示させる。
　本開示のレーザ加工装置によれば、加工対象物の位置をより正確に調整可能となる。
図１は、一実施形態のレーザ加工装置を示す斜視図である。 図２は、図１のレーザ加工装置の電気的構成を示すブロック図である。 図３は、図１のヘッドユニットの内部構造の概略を示す平面図である。 図４は、図１のヘッドユニットの内部構造を下面から視た一部概略構成図であり、レーザ光およびガイド光の光軸と変位センサの関係を示す説明図である。 図５は、図１のヘッドユニットを正面から視た概略図であり、レーザ光およびガイド光の光軸と変位センサの関係を示す説明図である。 図６は、図１のヘッドユニットを側面から視た概略図であり、レーザ光およびガイド光の光軸と変位センサの関係を示す説明図である。 図７Ａは、焦点調整部におけるレンズ位置とレーザ光の焦点位置との関係を示す説明図である。 図７Ｂは、焦点調整部におけるレンズ位置とレーザ光の焦点位置との関係を示す説明図である。 図７Ｃは、焦点調整部におけるレンズ位置とレーザ光の焦点位置との関係を示す説明図である。 図８は、ガイド光によるガイドマークおよびガイド点を示す説明図である。 図９は、変更例のレーザ加工装置の電気的構成を示すブロック図である。
　以下、レーザ加工装置の一実施形態を図面に従って説明する。
　以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための構成や方法を例示するものであり、各構成部品の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに限定するものではない。なお、説明を簡単かつ明確にするために、図面に示される構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。添付の図面は、本開示の実施形態を例示するに過ぎず、本開示を制限するものとみなされるべきではない。本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単に対象物を区別するために用いられており、対象物を順位づけするものではない。
　［レーザ加工装置の概要］
　図１に示すように、レーザ加工装置１０は、コントローラユニット１１、光源ユニット１２、ヘッドユニット１３、コンソール１４を有している。光源ユニット１２は、第１電気ケーブル８１と光ファイバケーブルＦＬとによりヘッドユニット１３に接続されている。また、光源ユニット１２は、第２電気ケーブル８２によりコントローラユニット１１に接続されている。第１電気ケーブル８１は、第１電源ケーブルＳＰ１と第１信号ケーブルＳＬ１とから構成されている。第２電気ケーブル８２は、第２電源ケーブルＳＰ２と第２信号ケーブルＳＬ２とから構成されている。コントローラユニット１１には、電源ケーブルによりＡＣ電源が供給される。レーザ加工装置１０は、供給されるＡＣ電源により動作し、加工対象物Ｗを加工する。コンソール１４は、第３電気ケーブル８３によりコントローラユニット１１に接続されている。コンソール１４は、レーザ加工装置１０における各種の設定を行うために設けられる。また、コンソール１４は、レーザ加工装置１０の状態、各種の情報を表示するために設けられる。
　コントローラユニット１１は、光源ユニット１２、ヘッドユニット１３を制御する。光源ユニット１２は、加工対象物Ｗを加工するレーザ光ＬＷを生成する。そのレーザ光は、光ファイバケーブルＦＬによりヘッドユニット１３に伝達される。ヘッドユニット１３は、加工対象物Ｗに向けてレーザ光ＬＷを出射する。
　［各ユニットの構成］
　［光源ユニット］
　図２に示すように、光源ユニット１２は、光源制御部３１、記憶部３２、レーザ光源３３、ファン３４を有している。光源制御部３１、記憶部３２、レーザ光源３３、ファン３４は、第２電源ケーブルＳＰ２により供給される駆動電源により動作する。光源制御部３１は、第１信号ケーブルＳＬ１により、コントローラユニット１１のメイン制御部２１と通信可能に構成されている。
　光源制御部３１は、レーザ光源３３を制御する。レーザ光源３３は、レーザ光ＬＷを出射する。このレーザ光源３３は、レーザ光ＬＷを出射するものであればよく、例えば、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、等が挙げられる。
　記憶部３２は、光源ユニット１２の情報を記憶する。光源ユニット１２の情報は、光源ユニット１２の識別情報を含む。識別情報は、光源ユニット１２の機種情報（型式）、固有情報（シリアル番号）を含む。ファン３４は、例えば光源制御部３１によって制御される。ファン３４は、レーザ光源３３、および光源ユニット１２の各種電子部品を冷却する。
　［ヘッドユニット］
　ヘッドユニット１３は、ヘッド制御部４１、記憶部４２、モニタ部４３、ガイド用光源４４、焦点調整部４５、走査部４６、変位センサ４７、保護ガラス４８を有している。
　記憶部４２は、ヘッドユニット１３の情報を記憶する。ヘッドユニット１３の情報は、ヘッドユニット１３の識別情報を含む。識別情報は、ヘッドユニット１３の機種情報（型式）、固有情報（シリアル番号）を含む。
　モニタ部４３は、光源ユニット１２から光ファイバケーブルＦＬにて伝達されるレーザ光ＬＷの光量をモニタする。
　ガイド用光源４４は、可視領域の波長を有するガイド光ＬＧを出射する。
　焦点調整部４５は、レーザ光ＬＷの焦点位置（焦点距離）を調整する。
　走査部４６は、レーザ光ＬＷを加工対象物Ｗに向けて照射する。また、走査部４６は、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに対してレーザ光ＬＷを走査する。走査部４６にて反射されたレーザ光ＬＷは、保護ガラス４８を通してヘッドユニット１３の外部へ出射される。保護ガラス４８は、出射窓部を構成する。保護ガラス４８は、ヘッドユニット１３の外周面の一部を構成する出射面４８ａを有している。
　変位センサ４７は、投光部４７ａ、受光部４７ｂを含む。投光部４７ａは、可視領域の波長を有する検出光ＬＫを投光する。検出光ＬＫは、保護ガラス４８を通してヘッドユニット１３の外部に出射される。投光部４７ａは、加工対象物Ｗに向けて検出光ＬＫを投光するように配置されている。受光部４７ｂは、加工対象物Ｗにて反射した検出光ＬＫ（反射光ＫＲ）を受光する。変位センサ４７は、受光量を出力する。変位センサ４７は、受光部４７ｂの受光状態に基づいて距離を測定する。この距離は、ヘッドユニット１３の基準面から検出光ＬＫを反射した対象物、ここでは加工対象物Ｗまでの距離である。基準面は、例えば保護ガラス４８の出射面４８ａ、またはヘッドユニット１３の下面、等に設定される。
　変位センサ４７は、例えば対象物までの距離を三角測距法により測定するセンサである。受光部４７ｂは、例えば受光面における反射光ＫＲの受光位置を検出する受光素子を含む。このような受光素子は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ（CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）image sensor）、ＣＣＤイメージセンサ（CCD（Charge Coupled Device）image sensor）、またはＰＳＤ（Position Sensitive Detector）等により構成される。本実施形態の変位センサ４７は、投光部４７ａと受光部４７ｂとを一体的に有する１つのユニットとして構成されている。
　ヘッド制御部４１は、ガイド用光源４４、焦点調整部４５、走査部４６、変位センサ４７を制御する。ヘッド制御部４１は、モニタ部４３のモニタ結果をコントローラユニット１１のメイン制御部２１に送信する。ヘッド制御部４１は、変位センサ４７の測定結果および受光量をコントローラユニット１１のメイン制御部２１に送信する。
　［コントローラユニット］
　図２に示すように、コントローラユニット１１は、メイン制御部２１、記憶部２２、電源回路２３、ファン２４を有している。電源回路２３は、コントローラユニット１１、光源ユニット１２、およびヘッドユニット１３に駆動のための電力を供給する。なお、電源回路２３は、コンソール１４に対して駆動のための電力を供給するようにしてもよい。
　記憶部２２は、各種の情報を記憶する。記憶部２２は、例えばコントローラユニット１１に接続されるユニット（光源ユニット１２、ヘッドユニット１３）の識別情報を記憶する。記憶部２２は、加工対象物Ｗを加工するための加工データを記憶する。加工データは、例えば、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに対して印字すべき文字、図形、等の加工パターンの情報である。記憶部２２は、基準マークデータを記憶する。基準マークデータは、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに投射する位置調整用の基準マークの情報である。基準マークは、加工対象物Ｗとヘッドユニット１３との間の距離（ワークディスタンス）を調整するために用いられる。
　記憶部２２は、加工対象物Ｗの情報を記憶する。加工対象物Ｗの情報は、加工対象物Ｗの種類に関する情報であり、加工対象物Ｗの材質、色、表面状態、反射の状態（正反射、拡散反射、反射量）、等を含む。記憶部２２は、各種の距離情報を記憶する。各種の距離情報は、ワークディスタンス、焦点位置、基準距離、等を含む。
　さらに、記憶部２２は、変位センサ４７による測定結果を記憶する。また、記憶部２２は、変位センサ４７の受光量に対する第１設定値、第２設定値を記憶する。第１設定値および第２設定値は、変位センサ４７において、距離の測定に適した光量の範囲の下限値および上限値として設定される。受光量が第１設定値よりも少ないの場合、または受光量が第２設定値よりも多い場合、変位センサ４７の受光部４７ｂにて得られる反射光ＫＲの入射位置、つまり測定結果に誤差が生じる場合がある。このため、変位センサ４７における受光量が第１設定値以上第２設定値以下の場合に、変位センサ４７の測定結果を有効とする。これにより、より高い精度で位置を調整可能となる。
　メイン制御部２１は、第１信号ケーブルＳＬ１と第２信号ケーブルＳＬ２とを介して、光源ユニット１２の光源制御部３１およびヘッドユニット１３のヘッド制御部４１と通信可能に構成されている。メイン制御部２１は、加工データ等に基づいて、光源制御部３１、ヘッド制御部４１に対して制御データを送信する。例えば、メイン制御部２１は、加工データに基づいて、加工対象物Ｗ上の加工位置に対応する複数の走査位置データ（座標データ）と、オンオフデータとを含む制御データを生成する。メイン制御部２１は、制御データを光源制御部３１、ヘッド制御部４１に送信する。
　光源制御部３１は、制御データに基づいてレーザ光源３３を制御する。例えば、光源制御部３１は、レーザ光源３３から出射するレーザ光ＬＷの光量（光パワー）を制御する。
　ヘッド制御部４１は、制御データに基づいて、レーザ光ＬＷにて加工対象物Ｗを加工するように走査部４６を制御する。ヘッド制御部４１は、制御データに基づいて、ガイド用光源４４からガイド光ＬＧを出射するようにガイド用光源４４を制御する。また、ヘッド制御部４１は、ガイド光ＬＧにより、加工対象物Ｗに加工パターン、基準マークを投射するように走査部４６を制御する。加工パターンは、加工対象物Ｗに形成する文字、記号、または図形等の形状である。基準マークは、ヘッドユニット１３と加工対象物Ｗとの間の距離を調整するための図形である。
　［コンソール］
　コンソール１４は、表示部５１、操作部５２を有している。表示部５１は、レーザ加工装置１０の各種情報を表示可能に構成されている。操作部５２は、ユーザによるデータの入力が可能に構成されている。コンソール１４は、例えば、タブレット端末、ノートパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）やスマートフォンなどの汎用端末と、それに導入された専用のアプリケーションソフトウェアとにより構成される。
　コンソール１４は、操作部５２の操作に応じて、コントローラユニット１１に対して、各種の制御、動作モードを指示する。指示する制御は、例えば、加工開始、加工停止、を含む。動作モードは、加工モード、教示モード、位置調整モードを含む。加工モードは、レーザ光ＬＷにて加工対象物Ｗに加工パターンを形成するモードである。教示モードは、ガイド光ＬＧにて加工対象物Ｗに加工パターンを投射するモードである。位置調整モードは、加工対象物Ｗの位置を調整するモードである。加工対象物Ｗの位置は、レーザ加工装置１０（ヘッドユニット１３）に対する加工対象物Ｗの位置であり、レーザ加工装置１０（ヘッドユニット１３）と加工対象物Ｗとの間の相対的な位置であるといえる。位置調整モードは、第１調整モード、第２調整モードを含む。第１調整モードは、ガイド光ＬＧおよび検出光ＬＫにより加工対象物Ｗの位置を調整するモードである。第２調整モードは、変位センサ４７の測定結果により加工対象物Ｗの位置を調整するモードである。コンソール１４は、これらの動作モードを選択するための文字等を表示する。そして、コンソール１４は、操作部５２の操作によって選択された動作モードをコントローラユニット１１のメイン制御部２１に対して指示する。コンソール１４は、動作モードを選択するモード選択部、加工対象物設定部として機能する。
　コントローラユニット１１のメイン制御部２１は、ヘッドユニット１３のモニタ部４３のモニタ結果、変位センサ４７の測定結果、等をコンソール１４の表示部５１に表示させる。
　［ヘッドユニットの構成］
　図３～図６は、ヘッドユニット１３に含まれる光学素子の概略を示す。図３～図６において、ヘッドユニット１３の外形を二点鎖線にて示している。図３～図６において、レーザ光ＬＷ等の光軸を一点鎖線にて示している。図５，図６において、加工対象物Ｗの加工面Ｗａを実線および波線にて示している。
　図３に示すように、ヘッドユニット１３には、光ファイバケーブルＦＬのヘッドコネクタＦＬａが取着される。光ファイバケーブルＦＬにて伝達されるレーザ光ＬＷは、ヘッドコネクタＦＬａからヘッドユニット１３の内部へと出射される。レーザ光ＬＷは、光合流部材４９を透過する。光合流部材４９は、例えばダイクロイックミラーである。光合流部材４９は、レーザ光ＬＷの光軸上に設けられ、その光軸に対して所定の角度傾いて配置されている。光合流部材４９は、その入射面４９ａにおいて、レーザ光ＬＷの一部を反射するように形成されている。
　光合流部材４９にて反射した一部のレーザ光ＬＷａは、モニタ部４３に入射する。モニタ部４３は、レーザ光ＬＷａを受光する受光素子を含む。モニタ部４３は、受光したレーザ光ＬＷａの受光量を検出する。これにより、レーザ光ＬＷの光量をモニタすることができる。
　光合流部材４９の後段には、焦点調整部４５と走査部４６とが配置されている。
　本実施形態の焦点調整部４５は、３枚のレンズ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを有している。レンズ４５ａ～４５ｃは、レーザ光ＬＷの光軸上に配置されている。レンズ４５ａは、例えば凹レンズであり、レンズ４５ｂ，４５ｃは例えば凸レンズである。焦点調整部４５は、レンズ４５ａを支持する支持部材と、支持部材をレーザ光ＬＷの光軸に沿って移動させる駆動部とを有している。支持部材は例えばリニアスライダ等によって構成される。駆動部は、例えばステッピングモータ等によって構成される。焦点調整部４５を通過するレーザ光ＬＷは、レンズ４５ａ～４５ｃの位置に応じた距離にて集光する。これによりレーザ光ＬＷの焦点距離（焦点位置）は調整可能となる。
　走査部４６は、一対のミラー４６ａ，４６ｂと、ミラー４６ａ，４６ｂのそれぞれを駆動する駆動部４６ｃ，４６ｄを有する。駆動部４６ｃ，４６ｄは、例えばステッピングモータ等によって構成される。ミラー４６ａ，４６ｂはそれぞれ、レーザ光ＬＷを反射する。駆動部４６ｃ，４６ｄは、ミラー４６ａ，４６ｂを回動する。ミラー４６ａ，４６ｂの回動により、ミラー４６ａ，４６ｂにより反射されたレーザ光ＬＷは、加工対象物Ｗに対して互いに直交する２つの軸方向に沿って走査される。
　ガイド用光源４４は、光合流部材４９の出射面４９ｂに向けてガイド光ＬＧを出射するように配置されている。光合流部材４９は、その出射面４９ｂにおいて、ガイド光ＬＧを反射するように形成されている。ガイド光ＬＧは、光合流部材４９により、光合流部材４９を透過したレーザ光ＬＷと同軸状となるように反射される。つまり、光合流部材４９は、レーザ光ＬＷとガイド光ＬＧを同軸状に合流する。光合流部材４９にて反射されたガイド光ＬＧは、焦点調整部４５を通過し、走査部４６にてレーザ光ＬＷと同様に反射され、加工対象物Ｗに照射される。したがって、メイン制御部２１は、レーザ光ＬＷを走査するときと同様に加工データに基づいて走査部４６を制御する。これによりメイン制御部２１は、ガイド光ＬＧにて加工対象物Ｗの加工面Ｗａに対して加工パターンを投射する。ガイド光ＬＧは、可視領域の波長を有している。したがって、ガイド光ＬＧにより、加工パターンを確認することができる。
　また、メイン制御部２１は、基準マークデータに基づいて走査部４６を制御する。これにより、メイン制御部２１は、ガイド光ＬＧにて加工対象物Ｗの加工面Ｗａに対して基準マークを投射する。
　図４～図６に示すように、変位センサ４７は、投光部４７ａから検出光ＬＫを投光する。その検出光ＬＫは、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌに対して傾斜している。変位センサ４７は、投光部４７ａから投光する検出光ＬＫの光軸が保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌに対して傾斜するように配置されているといえる。保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌは、走査部４６にて反射したレーザ光ＬＷが保護ガラス４８の出射面４８ａから垂直に出射するときの光軸と等しい。
　また、検出光ＬＫの光軸は、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌと保護ガラス４８から所定距離の位置にて交差する。変位センサ４７は、検出光ＬＫの光軸が保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌと所定距離の位置にて交差するように配置されているといえる。保護ガラス４８から検出光ＬＫの光軸と鉛直軸４８Ｌとが交差する位置までの所定距離とは、例えば保護ガラス４８の出射面４８ａから交差する点までの距離である。この所定距離を、基準距離とする。
　図４に示すように、ヘッドユニット１３を保護ガラス４８の出射面４８ａの側から視て、変位センサ４７は、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌに対して、ヘッドユニット１３の先端側（図４において左側）に配置されている。また、変位センサ４７は、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌを含み、走査部４６に入射するレーザ光ＬＷの光軸と平行な平面ＬＰ（一点鎖線にて示す）に対して、一方の側（図４において上側）に投光部４７ａおよび受光部４７ｂが位置するように配置されている。したがって、変位センサ４７から投光される検出光ＬＫの光軸は、走査部４６においてレーザ光ＬＷを走査する２つの軸に対して傾いている。投光部４７ａおよび受光部４７ｂは、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌを含む平面において焦点調整部４５から出射されるレーザ光ＬＷと直交する平面と、検出光ＬＫおよび反射光ＫＲを含む平面が所定角度で交差するように配置されているといえる。図４において、ミラー４６ａは、レーザ光ＬＷを図４の左右方向に走査する。この走査軸をＸ軸とする。同様に、ミラー４６ｂは、レーザ光ＬＷを図４の上下方向に走査する。この操作軸をＹ軸とする。上記した鉛直軸４８Ｌは、例えばこれらＸ軸とＹ軸の交点であり、レーザ光ＬＷを走査するＸ－Ｙ座標の原点（中心）である。
　［焦点距離の調整］
　図７Ａに示すように、焦点調整部４５は、レンズ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを有している。レンズ４５ａは、凹レンズであり、レンズ４５ｂおよびレンズ４５ｃは凸レンズである。レンズ４５ａとレンズ４５ｂは、入射するレーザ光のビーム径を拡大し、平行光となるレーザ光ＬＷを出力する。レンズ４５ｃは、平行光であるレーザ光ＬＷを集光する。
　図７Ｂに示すように、レンズ４５ａをレンズ４５ｂに近づけると、レンズ４５ｂを透過したレーザ光ＬＷは、広がりを持つ、つまりビーム径は徐々に大きくなる。このレーザ光ＬＷにより、レンズ４５ｃにより集光されたレーザ光ＬＷの焦点位置は、図７Ａに示す焦点位置よりもレンズ４５ｃから遠くなる。つまり、レーザ光ＬＷの焦点距離が長くなる。
　図７Ｃに示すように、レンズ４５ａをレンズ４５ｂから遠ざけると、レンズ４５ｂを透過したレーザ光ＬＷは、絞られる、つまりビーム径は徐々に小さくなる。このレーザ光ＬＷにより、レンズ４５ｃにより集光されたレーザ光ＬＷの焦点位置は、図７Ａに示す焦点位置よりもレンズ４５ｃに近くなる。つまり、レーザ光ＬＷの焦点距離が短くなる。
　図２に示すヘッド制御部４１は、焦点調整部４５のレンズ４５ａの位置を制御する。このレンズ４５ａの移動により、レンズ４５ａ，４５ｂの間のレンズ間距離が変更される。つまり、ヘッド制御部４１は、焦点調整部４５を制御し、レンズ間距離を調整する。
　図７Ａは、レンズ４５ａを基準位置に移動させたときの状態を示す。基準位置は、レンズ４５ａを移動させる移動機構における移動範囲の中間位置である。このときのレーザ光ＬＷの焦点位置を含み、光軸に対して直交する平面を基準面ＢＰとする。ヘッドユニット１３（保護ガラス４８の出射面４８ａ）から基準面ＢＰまでの距離を基準焦点距離とする。光軸に対して直交する平面はＸ軸（Ｘ座標値）およびＹ軸（Ｙ座標値）により規定される（２次元の座標値）。そして、光軸に沿った方向はＺ軸（Ｚ座標値）により規定される（１次元の座標値）。
　図７Ｂおよび図７Ｃは、レンズ４５ａの移動による焦点位置の調整範囲を示す。
　図７Ｂは、図７Ａに示す基準位置にあるレンズ４５ａを、そのレンズ４５ａの移動範囲において最もレンズ４５ｂに近づけた状態を示す。このときのレーザ光ＬＷの焦点位置をＺ軸方向における最遠点位置とし、最遠点位置を含み、光軸に対して直交する平面を最遠点面ＦＰとする。なお、厳密には、二次元平面上における四角形状の加工領域（印字エリア）の各対角点が加工領域を含めた加工面Ｗａでの最遠点位置となるが、ここでは、二次元平面上の原点位置における光軸方向（Ｚ軸方向）での最遠点位置の説明としている。ヘッドユニット１３（保護ガラス４８の出射面４８ａ）から最遠点面ＦＰまでの距離を最遠焦点距離とする。
　図７Ｃは、図７Ａに示す基準位置にあるレンズ４５ａを、そのレンズ４５ａの移動範囲において最もレンズ４５ｂから離した状態を示す。このときのレーザ光ＬＷの焦点位置をＺ軸方向における最近点位置とし、最近点位置を含み、光軸に対して直交する平面を最近点面ＮＰとする。ヘッドユニット１３（保護ガラス４８の出射面４８ａ）から最近点面ＮＰまでの距離を最近焦点距離とする。
　［ガイドマークおよびガイド点］
　図８は、基準マーク６０の一例を示す。この基準マーク６０は、所定の半径を有する円６１と、円６１の中心点６１ａにて互いに直交する２本の直線６２ａ，６２ｂとを含む。円６１の中心点６１ａは、例えば図３～図６に示す走査部４６によりレーザ光ＬＷを走査するＸ－Ｙ座標の原点に設定される。基準マーク６０の色、つまりガイド光ＬＧの色は、例えば緑色である。
　図８には、ガイド点７０が示されている。ガイド点７０は、変位センサ４７の投光部４７ａから投光される検出光ＬＫによって、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに示される。図８において、ガイド点７０は、円として示されている。なお、図８には、ガイド点７０の例として３つのガイド点７０ａ，７０ｂ，７０ｃが示されている。ガイド点７０ａ～７０ｃの色、つまり検出光ＬＫの色は、例えば赤色である。
　図４～図６に示すように、検出光ＬＫは、鉛直軸４８Ｌと保護ガラス４８から所定距離（基準距離）の位置にて交差する。この交差する位置までの所定の基準距離は、例えば図７Ａに示す基準面ＢＰまでの距離に設定される。この場合、基準面ＢＰにおいて、検出光ＬＫは鉛直軸４８Ｌと交差する。この基準面ＢＰにおいて、図８に示すように、鉛直軸４８Ｌを中心とする円６１を含む基準マーク６０が投影される。したがって、検出光ＬＫによるガイド点７０は、基準マーク６０の中心に位置する。つまり、加工対象物Ｗの加工面Ｗａが基準面ＢＰの位置にあるとき、基準マーク６０の中心にガイド点７０ａ（７０）が投影される。
　（作用）
　次に、本実施形態のレーザ加工装置１０の作用を説明する。
　［加工モード］
　メイン制御部２１は、コンソール１４にて加工モードが選択され、加工開始が指示されると、加工対象物Ｗに対する加工処理を開始する。
　メイン制御部２１は、加工データに基づいて加工対象物Ｗにレーザ光ＬＷを照射する処理を実行する。メイン制御部２１は、制御データを生成する。制御データは、印字すべき文字等に関する加工データに基づいて加工対象物Ｗ上の加工位置に対応する複数の走査位置データ（座標データ）と、レーザ光ＬＷのオンオフデータとを含む。メイン制御部２１は、制御データを光源ユニット１２の光源制御部３１とヘッドユニット１３のヘッド制御部４１とに送信する。
　光源ユニット１２の光源制御部３１は、制御データに基づいてレーザ光源３３を制御し、レーザ光ＬＷを出射させる。ヘッドユニット１３のヘッド制御部４１は、制御データに基づいて、焦点調整部４５、走査部４６を制御し、レーザ光ＬＷを加工対象物Ｗに向けて走査する。これにより、レーザ加工装置１０は、加工対象物Ｗの加工面Ｗａを、加工パターンで加工する。
　［教示モード］
　メイン制御部２１は、コンソール１４にて教示モードが選択され、開始が指示されると、加工対象物Ｗに対する教示処理を開始する。
　メイン制御部２１は、加工データに基づいて加工対象物Ｗにガイド光ＬＧを照射する処理を実行する。メイン制御部２１は、制御データを生成する。制御データは、印字すべき文字等に関する加工データに基づいて加工対象物Ｗ上の加工位置に対応する複数の走査位置データ（座標データ）と、ガイド光ＬＧのオンオフデータとを含む。メイン制御部２１は、制御データをヘッドユニット１３のヘッド制御部４１に送信する。
　ヘッドユニット１３のヘッド制御部４１は、制御データに基づいて、ガイド用光源４４を制御するとともに、焦点調整部４５、走査部４６を制御し、ガイド光ＬＧを加工対象物Ｗに向けて走査する。これにより、レーザ加工装置１０は、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに、加工パターンを投射する。
　［位置調整モード：第１調整モード］
　メイン制御部２１は、コンソール１４にて位置調整モードとして第１調整モードが選択され、開始が指示されると、加工対象物Ｗに対する第１調整モードの処理を開始する。
　メイン制御部２１は、基準マークデータに基づいて、加工対象物Ｗにガイド光ＬＧを照射する処理を実行する。メイン制御部２１は、制御データを生成する。制御データは、基準マークデータに基づいて加工対象物Ｗ上の加工位置に対応する複数の走査位置データ（座標データ）と、ガイド光ＬＧのオンオフデータとを含む。また、制御データは、変位センサ４７の投光部４７ａから検出光ＬＫを出射させる指示を含む。メイン制御部２１は、制御データをヘッドユニット１３のヘッド制御部４１に送信する。
　ヘッドユニット１３のヘッド制御部４１は、制御データに基づいて、ガイド用光源４４を制御するとともに、焦点調整部４５、走査部４６を制御し、ガイド光ＬＧを加工対象物Ｗに向けて走査する。これにより、レーザ加工装置１０は、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに、基準マーク６０を投射する。また、ヘッド制御部４１は、制御データに基づいて、変位センサ４７の投光部４７ａから検出光ＬＫを投光させる。これにより、レーザ加工装置１０は、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに、ガイド点７０を投射する。
　図４～図６に示すように、検出光ＬＫは、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌに対して傾いている。したがって、加工面Ｗａが上記の基準面ＢＰに対してヘッドユニット１３に近い位置にある場合、またはヘッドユニット１３から遠い位置にある場合、検出光ＬＫによるガイド点７０は、基準マーク６０の中心からずれる。例えば加工面Ｗａが図７Ｂに示す最遠点位置にあるとき、図８に示すガイド点７０ｂが示される。また、例えば加工面Ｗａが図７Ｃに示す最近点位置にあるとき、図８に示すガイド点７０ｃが示される。このように投射されるガイド点７０ａ～７０ｃにより、加工面Ｗａが基準面ＢＰの位置にあるか否かを容易に判断できる。
　［位置調整モード：第２調整モード］
　メイン制御部２１は、コンソール１４にて位置調整モードとして第２調整モードが選択され、開始が指示されると、加工対象物Ｗに対する第２調整モードの処理を開始する。
　メイン制御部２１は、変位センサ４７により距離を測定する指示を含む制御データを生成する。メイン制御部２１は、制御データをヘッドユニット１３のヘッド制御部４１に送信する。ヘッド制御部４１は、制御データに基づいて、変位センサ４７にて距離を測定する。ヘッド制御部４１は、変位センサ４７の測定結果および受光量を含むデータをメイン制御部２１に送信する。メイン制御部２１は、ヘッド制御部４１から受信したデータに基づいて、変位センサ４７による測定結果をコンソール１４の表示部５１に表示する。
　検出光ＬＫは、図２に示す変位センサ４７の投光部４７ａから投光される。変位センサ４７は、受光部４７ｂにおける受光状態により、距離を測定する。図２に示すヘッド制御部４１は、変位センサ４７の測定結果をメイン制御部２１に送信する。メイン制御部２１は、受信した測定結果に基づいてコンソール１４の表示部５１に距離を表示する。例えば、メイン制御部２１は、測定結果に基づいて、測定距離をコンソール１４の表示部５１に表示する。測定距離は、例えばヘッドユニット１３（保護ガラス４８の出射面４８ａ）から加工対象物Ｗの加工面Ｗａまでの距離として示される。この測定距離により、加工対象物Ｗの位置をより高い精度にて調整することができる。
　メイン制御部２１は、表示部５１に、記憶部２２に記憶された加工物距離を表示させる。加工物距離は、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに対して加工パターンを所望のビーム径にて加工するときに設定する距離である。加工物距離は、例えば上記の基準距離に設定される。また、加工物距離は、コンソール１４の操作によって変更可能に設定される。加工物距離は、記憶部２２に記憶される。レーザ光ＬＷの焦点位置を、加工面Ｗａに対して高さ方向（光軸方向）にずらすことで、所望のビーム径にて加工することができる。例えば、レーザ光ＬＷを最も絞った状態（焦点位置）にて加工パターンを加工する場合、レーザ光ＬＷの焦点距離は、加工物距離と等しい。そして、加工物距離と測定距離とを表示部５１に表示することで、加工対象物Ｗの位置が合わせられているか否かを容易に判断することができる。そして、表示された測定距離を加工物距離に一致させるように加工対象物Ｗを移動させることにより、より簡単に、かつより高い精度にて調整することができる。
　この第２調整モードにおいて、メイン制御部２１は、ガイド光ＬＧによる基準マーク６０の投影を停止する。これにより、加工対象物Ｗの加工面Ｗａにて反射したガイド光ＬＧが受光部４７ｂに入射することを防止する。例えば、メイン制御部２１は、ヘッド制御部４１に対して停止を示す制御データを送信し、ヘッド制御部４１は、ガイド用光源４４によりガイド光ＬＧの出射を停止する。なお、例えば図３に示す光合流部材４９と焦点調整部４５との間にシャッタを設け、シャッタによりガイド光ＬＧを遮るようにしてもよい。
　メイン制御部２１は、ヘッド制御部４１から受信したデータに含まれる変位センサ４７の受光量と、記憶部２２に記憶された第１設定値、第２設定値とを比較する。メイン制御部２１は、比較結果に応じて測定エラーを報知する。メイン制御部２１は、受光量が第１設定値よりも少ない場合に、コンソール１４の表示部５１に測定エラーを表示させる。これにより、変位センサ４７における受光量が不足していることを確認できる。また、メイン制御部２１は、受光量が第２設定値よりも多い場合に、コンソール１４の表示部５１に測定エラーを表示させる。これにより、変位センサ４７における受光量が多すぎることを確認できる。このようなエラー表示により、変位センサ４７による距離測定が不安定であることを確認できる。
　なお、メイン制御部２１は、記憶部２２に記憶された加工対象物Ｗの情報によって、第２調整モードを無効化する、つまり第２調整モードにおける処理を実行しないようにしてもよい。例えば、メイン制御部２１は、加工対象物Ｗの種類において、反射の状態として拡散反射が設定された加工対象物Ｗの場合に、第２調整モードを有効とし、変位センサ４７による測定結果をコンソール１４の表示部５１に表示する。一方、メイン制御部２１は、加工対象物Ｗの種類において、反射の状態として正反射が設定された加工対象物Ｗの場合に、第２調整モードを無効化する。
　図４に示すように、変位センサ４７の受光部４７ｂは、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌを含む平面に対して、変位センサ４７の投光部４７ａと同じ側に位置している。したがって、検出光ＬＫを正反射する加工対象物Ｗでは、加工対象物Ｗによる反射光ＫＲは投光部４７ａに入射し難く、距離の測定が困難になる。このため、メイン制御部２１は、第２調整モードを無効化する。つまり、メイン制御部２１は、加工対象物Ｗの情報（反射の状態）によって、第２調整モードの有効と無効とを判定する。
　なお、メイン制御部２１は、他の情報によって判定してもよい。例えば、加工対象物Ｗの色によって判定する。例えば黒色等のように、検出光ＬＫによる反射の光量が少ない加工対象物Ｗの色の場合に、第２調整モードを無効化する。なお、メイン制御部２１は、第２調整モードを無効化した旨を表示部５１に表示させるようにしてもよい。
　（効果）
　以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　（１）レーザ加工装置１０は、レーザ光ＬＷを出射するレーザ光源３３と、可視領域の波長を有するガイド光ＬＧを出射するガイド用光源４４と、レーザ光ＬＷおよびガイド光ＬＧを走査する走査部４６を有する。レーザ加工装置１０は、レーザ光ＬＷおよびガイド光ＬＧが透過する保護ガラス４８を有している。また、レーザ加工装置１０は、投光部４７ａと受光部４７ｂを含む変位センサ４７を備えている。投光部４７ａは、加工対象物Ｗに対して可視領域の波長を有する検出光ＬＫを投光する。変位センサ４７は、検出光ＬＫが保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌと保護ガラス４８から所定の基準距離の位置で交差するように配置されている。受光部４７ｂは、加工対象物Ｗにて拡散反射した検出光ＬＫ（反射光ＫＲ）を受光する。変位センサ４７は、受光部４７ｂの受光状態に基づいて保護ガラス４８から加工対象物Ｗまでの距離を測定する。メイン制御部２１は、変位センサ４７の測定結果をコンソール１４の表示部５１に表示する。
　例えば、メイン制御部２１は、測定結果に基づいて、測定距離をコンソール１４の表示部５１に表示する。測定距離は、例えばヘッドユニット１３（保護ガラス４８の出射面４８ａ）から加工対象物Ｗの加工面Ｗａまでの距離として示される。この測定距離により、加工対象物Ｗの位置をより高い精度にて調整することができる。
　（２）メイン制御部２１は、表示部５１に、記憶部２２に記憶された加工物距離を表示させる。加工物距離は、加工対象物Ｗの加工面Ｗａに対して加工パターンを所望のビーム径にて加工するときに設定する距離である。加工物距離は、例えば上記の基準距離に設定される。また、加工物距離は、コンソール１４の操作によって変更可能に設定される。加工物距離は、記憶部２２に記憶される。レーザ光ＬＷの焦点位置を、加工面Ｗａに対して高さ方向（光軸方向）にずらすことで、所望のビーム径にて加工することができる。
　（３）メイン制御部２１は、ヘッド制御部４１から受信したデータに含まれる変位センサ４７の受光量と、記憶部２２に記憶された第１設定値、第２設定値とを比較する。メイン制御部２１は、受光量が第１設定値よりも少ない場合に、コンソール１４の表示部５１にエラーを表示させる。これにより、変位センサ４７における受光量が不足していることを確認できる。また、メイン制御部２１は、受光量が第２設定値よりも多い場合に、コンソール１４の表示部５１にエラーを表示させる。これにより、変位センサ４７における受光量が多すぎることを確認できる。このようなエラー表示により、変位センサ４７による距離測定が不安定であることを確認できる。
　（４）記憶部２２は、変位センサ４７による測定結果を記憶する。また、記憶部２２は、変位センサ４７の受光量に対する第１設定値、第２設定を記憶する。第１設定値および第２設定値は、変位センサ４７において、距離の測定に適した光量の範囲の下限値および上限値として設定される。受光量が第１設定値よりも少ない場合、または受光量が第２設定値よりも多い場合、変位センサ４７の受光部４７ｂにて得られる反射光ＫＲの入射位置、つまり測定結果に誤差が生じる場合がある。このため、変位センサ４７における受光量が第１設定値以上第２設定値以下の場合に、変位センサ４７の測定結果を有効とする。これにより、より高い精度で位置を調整可能となる。
　（５）光合流部材４９にて反射した一部のレーザ光ＬＷａは、モニタ部４３に入射する。モニタ部４３は、レーザ光ＬＷａを受光する受光素子を含む。モニタ部４３は、受光したレーザ光ＬＷａの受光量を検出する。これにより、レーザ光ＬＷの光量をモニタすることができる。
　（６）ガイド用光源４４は、光合流部材４９の出射面４９ｂに向けてガイド光ＬＧを出射するように配置されている。光合流部材４９は、その出射面４９ｂにおいて、ガイド光ＬＧを反射するように形成されている。ガイド光ＬＧは、光合流部材４９により、光合流部材４９を透過したレーザ光ＬＷと同軸状となるように反射される。光合流部材４９にて反射されたガイド光ＬＧは、焦点調整部４５を通過し、走査部４６にてレーザ光ＬＷと同様に反射され、加工対象物Ｗに照射される。したがって、メイン制御部２１は、レーザ光ＬＷを走査するときと同様に加工データに基づいて走査部４６を制御する。これによりメイン制御部２１は、ガイド光ＬＧにて加工対象物Ｗの加工面に対して加工パターンを投射する。ガイド光ＬＧは、可視領域の波長を有している。したがって、ガイド光ＬＧにより、加工パターンを確認することができる。
　（７）検出光ＬＫは、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌに対して傾いている。したがって、加工面Ｗａが上記の基準面ＢＰに対してヘッドユニット１３に近い位置にある場合、またはヘッドユニット１３から遠い位置にある場合、検出光ＬＫによるガイド点は、基準マーク６０の中心からずれる。例えば加工面Ｗａが図７Ｂに示す最遠点位置にあるとき、図８に示すガイド点７０ｂが示される。また、例えば加工面Ｗａが図７Ｃに示す最近点位置にあるとき、図８に示すガイド点７０ｃが示される。このように投射されるガイド点７０ａ～７０ｃにより、加工面Ｗａが基準面ＢＰの位置にあるか否かを容易に判断できる。
　［変更例］
　実施の形態に関する説明は、本開示に関するレーザ加工装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示は実施の形態以外に例えば以下に示される実施の形態の変更例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変更例が組み合わせられた形態を取り得る。
　・メイン制御部２１は、表示部５１に、加工物距離と測定距離との差を相対距離として表示してもよい。表示部５１には、加工物距離を基準として、測定結果に基づいて差を相対距離として表示する。これにより表示された値を「０」とするように加工対象物Ｗを移動させることにより、より簡単に、かつより高い精度にて調整することができる。また、加工物距離と測定距離との差の場合、表示部５１には、数値とともにプラスまたはマイナスの記号が表示される。したがって、プラスまたはマイナスの記号によって、加工対象物Ｗを移動させる方向を容易に示すことができる。
　・ユニットの構成が異なるレーザ加工装置としてもよい。
　図９は、２つのユニットを接続して構成されるレーザ加工装置１１０を示す。このレーザ加工装置１１０は、上記のコントローラユニット１１１、ヘッドユニット１１２、コンソール１１４を有している。ヘッドユニット１１２は、第２電気ケーブル８２によりコントローラユニット１１１に接続されている。コントローラユニット１１１は、上記したレーザ加工装置１０のコントローラユニット１１と同じ構成である。つまり、コントローラユニット１１１は、上記のコントローラユニット１１と同様に、メイン制御部２１、記憶部２２、電源回路２３、ファン２４を有している。ヘッドユニット１１２は、ヘッド制御部１２１、記憶部１２２、レーザ光源３３、ファン３４、モニタ部４３、ガイド用光源４４、焦点調整部４５、走査部４６、変位センサ４７、保護ガラス４８を有している。レーザ光源３３、およびファン３４は、図２に示す光源ユニット１２の構成部材と同様に構成されている。モニタ部４３、ガイド用光源４４、焦点調整部４５、走査部４６、変位センサ４７、保護ガラス４８は、図２に示すヘッドユニット１３の構成部材と同様に構成されている。ヘッド制御部１２１は、図２に示す光源制御部３１とヘッド制御部４１の機能を有している。また、記憶部１２２は、図２に示す記憶部３２，４２に記憶される情報を記憶する。コンソール１１４は、上記したレーザ加工装置１０のコンソール１４と同じ構成である。つまり、コンソール１１４は、上記のコンソール１４と同様に、表示部５１、操作部５２を有している。このように構成されるレーザ加工装置１０においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
　・上記実施形態では、投光部４７ａと受光部４７ｂとを一体的に有する変位センサ４７を用いたが、投光部４７ａと受光部４７ｂとが別々に設けられる変位センサを用いてもよい。
　・コントローラユニットに表示部５１と操作部５２との少なくとも一方を備えたレーザ加工装置としてもよい。
　・変位センサ４７は、受光部４７ｂに対して、ガイド光ＬＧの波長域を遮断するフィルタを装着した構成としてもよい。この場合、ガイド光ＬＧにより基準マーク６０を投射した状態で、変位センサ４７による距離測定を行うことができるようになる。
　・ヘッドユニット１３に、収束レンズ、ｆθレンズ、等を備える構成としてもよい。
　・ヘッドユニット１３の記憶部４２に第１設定値、第２設定値を記憶させてもよい。ヘッド制御部４１により、変位センサ４７の受光部４７ｂにおける受光量と第１設定値、第２設定値を比較し、エラーか否かを判定させる。そして、ヘッド制御部４１からエラーか否かを示す情報をメイン制御部２１に送信する。これにより、変位センサ４７における受光量の状態をコンソール１４に表示できる。なお、ヘッド制御部４１は、エラーか否かを示す情報と受光量とをメイン制御部２１に送信するようにしてもよい。
　・光合流部材４９として、ハーフミラーやビームスプリッタ等を用いてもよい。
　・上記実施形態では、レーザ光ＬＷを透過するとともにガイド光ＬＧを反射するように形成された光合流部材４９を用いたが、レーザ光ＬＷを反射するとともにガイド光ＬＧを透過するように構成された光合流部材を用いてもよい。
　・上記実施形態では、光合流部材４９によりレーザ光ＬＷの一部を反射させてモニタ部４３に入射したが、別の反射部材を用いてレーザ光ＬＷの一部を反射させてモニタ部４３に入射する構成としてもよい。
　・上記実施形態では、検出光ＬＫが出射窓部としての保護ガラス４８を透過するように変位センサ４７を配置したが、保護ガラス４８とは別に出射窓部を設け、検出光ＬＫがその出射窓部を透過するように変位センサ４７を配置してもよい。
　・上記実施形態に対して、変位センサ４７の投光部４７ａと受光部４７ｂとが並ぶ方向を適宜変更してもよい。
　方向の第１例としては、保護ガラス４８の出射面４８ａの側から視て、図４に示す平面ＬＰと平行に投光部４７ａと受光部４７ｂとが並ぶように変位センサ４７を配置してもよい。
　方向の第２例として、保護ガラス４８の出射面４８ａの側から視て、保護ガラス４８の鉛直軸４８Ｌから投光部４７ａと受光部４７ｂとが等距離となるように変位センサ４７を配置してもよい。この場合、投光部４７ａと受光部４７ｂは、鉛直軸４８Ｌを中心とする円の周方向に沿って並ぶように変位センサ４７を配置するということもできる。また、投光部４７ａから出射される検出光ＬＫと鉛直軸４８Ｌとがなす角度と、その検出光ＬＫにより受光部４７ｂに入射する反射光ＫＲと鉛直軸４８Ｌとがなす角度とが等しくなるように変位センサ４７を配置するということもできる。
　以上の説明は単に例示である。本開示の技術を説明する目的のために列挙された構成要素および方法（製造プロセス）以外に、より多くの考えられる組み合わせおよび置換が可能であることを当業者は認識することができる。本開示は、特許請求の範囲を含む本開示の範囲内に含まれるすべての代替、変形、および変更を包含することが意図されている。
　１０　レーザ加工装置
　１１　コントローラユニット
　１２　光源ユニット
　１３　ヘッドユニット
　１４　コンソール
　２１　メイン制御部
　２２　記憶部
　２３　電源回路
　２４　ファン
　３１　光源制御部
　３２　記憶部
　３３　レーザ光源
　３４　ファン
　４１　ヘッド制御部
　４２　記憶部
　４３　モニタ部
　４４　ガイド用光源
　４５　焦点調整部
　４５ａ～４５ｃ　レンズ
　４６　走査部
　４６ａ，４６ｂ　ミラー
　４６ｃ，４６ｄ　駆動部
　４７　変位センサ
　４７ａ　投光部
　４７ｂ　受光部
　４８　保護ガラス
　４８ａ　出射面
　４８Ｌ　鉛直軸
　４９　光合流部材
　４９ａ　入射面
　４９ｂ　出射面
　５１　表示部
　５２　操作部
　６０　基準マーク
　６１　円
　６１ａ　中心点
　６２ａ，６２ｂ　直線
　７０，７０ａ～７０ｃ　ガイド点
　８１　第１電気ケーブル
　８２　第２電気ケーブル
　８３　第３電気ケーブル
　１１０　レーザ加工装置
　１１１　コントローラユニット
　１１２　ヘッドユニット
　１１４　コンソール
　１２１　ヘッド制御部
　１２２　記憶部
　ＢＰ　基準面
　ＦＬ　光ファイバケーブル
　ＦＬａ　ヘッドコネクタ
　ＦＰ　最遠点面
　ＫＲ　反射光
　ＬＧ　ガイド光
　ＬＫ　検出光
　ＬＰ　平面
　ＬＷ　レーザ光
　ＬＷａ　レーザ光
　ＮＰ　最近点面
　ＳＬ１　第１信号ケーブル
　ＳＬ２　第２信号ケーブル
　ＳＰ１　第１電源ケーブル
　ＳＰ２　第２電源ケーブル
　Ｗ　加工対象物
　Ｗａ　加工面

Claims (16)

  1. 　レーザ光にて加工対象物を加工するレーザ加工装置であって、
    　前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
    　可視領域の波長を有するガイド光を出射するガイド用光源と、
    　前記レーザ光と前記ガイド光を合流する光合流部材と、
    　前記レーザ光および前記ガイド光が透過する出射窓部と、
    　前記レーザ光および前記ガイド光を走査する走査部と、
    　前記加工対象物に対して可視領域の波長を有する検出光を投光する投光部と、前記加工対象物にて前記検出光が拡散反射された光を受光する受光部と、を含み、前記出射窓部の鉛直軸に対して前記検出光の光軸が前記出射窓部から所定の基準距離の位置で交差するように配置され、前記受光部の受光状態に基づいて前記出射窓部から前記加工対象物までの距離を測定する変位センサと、
    　前記加工対象物を前記レーザ光により加工する加工モード、または前記加工対象物の位置を調整する位置調整モードを選択するモード選択部と、
    　前記加工モードにおいて前記レーザ光により前記加工対象物を加工するように前記走査部を制御し、前記位置調整モードにおいて前記ガイド光により前記加工対象物上に位置調整用の基準マークを投射するように前記走査部を制御する制御部と、
    　前記位置調整モードは、第１調整モードと第２調整モードとを含み、
    　前記制御部は、前記第１調整モードにおいて、前記加工対象物上に前記基準マークを投射するとともに前記検出光を前記加工対象物に向けて投光させ、前記第２調整モードにおいて、少なくとも前記検出光を前記加工対象物に向けて投光して前記加工対象物までの前記距離を測定させ、測定結果を表示部に表示させる、
    　レーザ加工装置。
  2. 　前記出射窓部において前記レーザ光が出射する出射面の側から視て、前記投光部および前記受光部は、前記走査部に向かう前記レーザ光の光軸に対して交差する方向に並んで配置されている、請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記出射窓部において前記レーザ光が出射する出射面の側から視て、前記受光部は、前記走査部に向かう前記レーザ光の光軸に対して前記投光部と同じ側に配置されている、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記投光部および前記受光部は、前記走査部に向かう前記レーザ光の光軸に対して直交する方向に並んで配置されている、請求項２または請求項３に記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記投光部および前記受光部は、前記鉛直軸を中心とする円の周方向に並んで配置されている、請求項２または請求項３に記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記位置調整モードにおいて、前記加工対象物までの加工物距離は変更可能に設定される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記制御部は、前記測定結果の測定距離を前記表示部に表示させる、請求項６に記載のレーザ加工装置。
  8. 　前記制御部は、前記加工物距離を前記表示部に表示させる、請求項７に記載のレーザ加工装置。
  9. 　前記制御部は、前記測定結果の測定距離と前記加工物距離との差を相対距離とし、前記相対距離を前記表示部に表示させる、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  10. 　前記制御部は、前記変位センサの受光量が第１設定値より小さいの場合に測定エラーを報知する、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  11. 　前記加工対象物の情報を設定する加工対象物設定部を備え、
    　前記加工対象物の情報は、前記加工対象物の表面における前記検出光の反射に関する情報を含み、
    　前記制御部は、前記検出光が正反射する前記情報が設定された場合に、前記変位センサによる前記距離の測定を無効化する、
    　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  12. 　前記レーザ光の焦点距離を変更する焦点調整部を備え、
    　前記制御部は、前記焦点調整部を制御して、前記加工モードにおいて、前記レーザ光の焦点距離を、前記位置調整モードの前記第２調整モードにおける前記測定結果の測定距離とするように調整する、
    　請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  13. 　前記基準距離は、前記焦点調整部にて調整した基準焦点距離である、請求項１２に記載のレーザ加工装置。
  14. 　前記基準焦点距離は、前記焦点調整部にて調整可能な焦点距離のうち、前記出射窓部から最も遠い最遠焦点距離と、前記出射窓部に最も近い最近焦点距離との間の中間の距離である、請求項１３に記載のレーザ加工装置。
  15. 　前記変位センサは、前記検出光が前記出射窓部を透過するように配置されている、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
  16. 　前記制御部は、前記第２調整モードにおいて、前記加工対象物に前記ガイド光を照射しない状態で前記変位センサによる測定を行うように制御する、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
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