WO2023228397A1 - レーザ加工装置、およびレーザ加工装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

レーザ加工装置（１Ａ）は、レーザ光を出力するレーザ発振器（１０）と、レーザ発振器（１０）から出力されたレーザ光が伝搬する伝送ファイバ（１２）と、レーザ発振器（１０）と伝送ファイバ（１２）の入射端との間に配置され、伝送ファイバ（１２）の入射端へ入射するレーザ光の入射開口数を変化させる第１の機構（１１）と、レーザ光を収束させ、かつ、伝送ファイバ（１２）の出射端からワーク（２）までの間におけるレーザ光のズーム倍率を変化させる第２の機構（１４）と、第１の機構（１１）の制御により入射開口数を変化させ、第２の機構（１４）の制御によりズーム倍率を変化させることによって、レーザ光の結像位置におけるレーザ光のビーム径の調整と、伝送ファイバ（１２）の出射端から出射するレーザ光の出射開口数の調整とを互いに独立して行う制御装置（１７Ａ）と、を備える。

Description

レーザ加工装置、およびレーザ加工装置の制御方法

　本開示は、レーザ光の照射によってワークを加工するレーザ加工装置、およびレーザ加工装置の制御方法に関する。

　レーザ光を用いたレーザ加工では、さまざまな材質またはさまざまな厚みのワークについて、高品質な加工が可能であること、または、高い効率での加工が可能であることが期待される。そのために、集光位置におけるレーザ光のビーム径または集光位置におけるレーザ光の収束角といった、レーザ光の照射条件を、ワークの加工に適する状態へ調整することが求められる。

　特許文献１には、伝送ファイバへ入射するレーザ光の収束角を変化させることによってビーム径を連続的に変更させるレーザシステムが開示されている。

特表２０１５－５００５７１号公報

　特許文献１に開示される従来技術によると、集光位置におけるビーム径は調整できる一方、集光位置におけるレーザ光の収束角は調整されない。このため、従来技術によると、ワークの加工に適したレーザ光を照射させるための調整が困難であるという問題があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ワークの加工に適したレーザ光を照射させるための調整を可能とするレーザ加工装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかるレーザ加工装置は、レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ発振器から出力されたレーザ光が伝搬する伝送ファイバと、レーザ発振器と伝送ファイバの入射端との間に配置され、伝送ファイバの入射端へ入射するレーザ光の入射開口数を変化させる第１の機構と、レーザ光を収束させ、かつ、伝送ファイバの出射端からワークまでの間におけるレーザ光のズーム倍率を変化させる第２の機構と、第１の機構の制御により入射開口数を変化させ、第２の機構の制御によりズーム倍率を変化させることによって、レーザ光の結像位置におけるレーザ光のビーム径の調整と、伝送ファイバの出射端から出射するレーザ光の出射開口数の調整とを互いに独立して行う制御装置と、を備える。

　本開示にかかるレーザ加工装置は、ワークの加工に適したレーザ光を照射させるための調整が可能となるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるレーザ加工装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかるレーザ加工装置が有する第１の機構による発散角の変化について説明するための図 実施の形態１にかかるレーザ加工装置による動作の手順を示すフローチャート 実施の形態２にかかるレーザ加工装置の構成例を示す図 実施の形態２にかかるレーザ加工装置が有する第３の機構によるビームプロファイルの切り換えについて説明するための第１の図 実施の形態２にかかるレーザ加工装置が有する第３の機構によるビームプロファイルの切り換えについて説明するための第２の図 実施の形態１または２にかかる制御回路の構成例を示す図 実施の形態１または２にかかる専用のハードウェア回路の構成例を示す図

　以下に、実施の形態にかかるレーザ加工装置、およびレーザ加工装置の制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１Ａの構成例を示す図である。レーザ加工装置１Ａは、レーザ光の照射によってワーク２を加工する。

　レーザ加工装置１Ａは、光源であるレーザ発振器１０と、入射開口数（Numerical　Aperture：ＮＡ）切換装置である第１の機構１１と、レーザ光が伝搬する伝送ファイバ１２と、加工ヘッド１３と、ズーム倍率可変装置である第２の機構１４と、ノズル１５と、ワーク２を支持するステージ１６と、レーザ加工装置１Ａの全体を制御する制御装置１７Ａとを備える。

　レーザ発振器１０は、レーザビームであるレーザ光を出力する。レーザ発振器１０から出力されたレーザ光は、第１の機構１１を通り、伝送ファイバ１２へ入射する。第１の機構１１は、レーザ発振器１０と伝送ファイバ１２の入射端との間に配置され、伝送ファイバ１２の入射端へ入射するレーザ光の入射ＮＡを変化させる。なお、以下の説明では、伝送ファイバ１２の入射端へ入射するレーザ光の入射ＮＡを、伝送ファイバ１２の入射ＮＡと称する。図１では、第１の機構１１を模式的に表す。図１において、レーザ発振器１０と伝送ファイバ１２の入射端との間に示す破線矢印は、第１の機構１１をレーザ光が通る様子を表す。

　伝送ファイバ１２の出射端は、加工ヘッド１３に接続されている。伝送ファイバ１２を伝搬したレーザ光は、加工ヘッド１３へ入射する。第２の機構１４は、加工ヘッド１３の内部に設けられている。第２の機構１４は、レーザ光を収束させる。また、第２の機構１４は、伝送ファイバ１２の出射端からワーク２までの間におけるレーザ光のズーム倍率を変化させる。図１では、第２の機構１４を模式的に表す。ノズル１５は、加工ヘッド１３に取り付けられている。ノズル１５は、ワーク２へ向けてレーザ光を出射させ、かつ加工ガスを送り出す。

　レーザ光は、加工ヘッド１３の内部において第２の機構１４を通り、ノズル１５から加工ヘッド１３の外部へ出射する。加工ヘッド１３から出射したレーザ光は、ワーク２へ入射する。図１において、伝送ファイバ１２の出射端とワーク２との間の破線矢印は、伝送ファイバ１２の出射端から出射したレーザ光が第２の機構１４を通り、ノズル１５を経てワーク２へ到達する様子を表す。また、レーザ加工装置１Ａは、ノズル１５からワーク２へ加工ガスを噴射する。加工ガスを噴射する要素の図示は省略する。

　レーザ加工装置１Ａは、加工ヘッド１３に対してステージ１６を移動させることによって、レーザ光とワーク２とを相対移動させる。なお、レーザ加工装置１Ａは、ステージ１６を移動させずに、レーザ光とワーク２とを相対移動させるものであっても良い。レーザ加工装置１Ａは、ステージ１６の位置を固定するとともに、ワーク２におけるレーザ光の入射位置を制御するものであっても良い。

　制御装置１７Ａは、レーザ発振器１０と、第１の機構１１と、第２の機構１４と、ステージ１６との各々へ制御信号を送る。レーザ発振器１０は、制御信号に従ってレーザ光を出力する。第１の機構１１は、制御信号に従って動作する。第２の機構１４は、制御信号に従って動作する。ステージ１６は、制御信号に従って動作する。このように、制御装置１７Ａは、レーザ発振器１０と、第１の機構１１と、第２の機構１４と、ステージ１６との各々を制御する。

　制御装置１７Ａは、第２の機構１４の制御によりズーム倍率を変化させることによって、レーザ光の結像位置におけるレーザ光のビーム径を調整する。制御装置１７Ａは、第１の機構１１の制御により伝送ファイバ１２の入射ＮＡを変化させることによって、伝送ファイバ１２の出射端から出射するレーザ光の出射ＮＡを調整する。なお、以下の説明では、伝送ファイバ１２の出射端から出射するレーザ光の出射ＮＡを、伝送ファイバ１２の出射ＮＡと称する。制御装置１７Ａは、第１の機構１１の制御により伝送ファイバ１２の入射ＮＡを変化させ、かつ第２の機構１４の制御によりズーム倍率を変化させることによって、レーザ光の結像位置におけるレーザ光のビーム径の調整と、伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整とを互いに独立して行う。

　次に、第１の機構１１および第２の機構１４の詳細について説明する。第１の機構１１は、レーザ光を発散させる光学素子を備える。第１の機構１１は、光学素子を動作させることによって、発散角を変化させる。第１の機構１１により、伝送ファイバ１２の入射端へ入射するレーザ光の発散角を変化させることによって、伝送ファイバ１２の出射端から出射するレーザ光の発散角が変化する。

　図２は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１Ａが有する第１の機構１１による発散角の変化について説明するための図である。図２には、伝送ファイバ１２の入射端へ入射するレーザ光の発散角を表す入射ＮＡと、伝送ファイバ１２の出射端から出射するレーザ光の発散角を表す出射ＮＡとの関係を表すグラフを示す。図２に示すグラフによると、入射ＮＡの増加に伴い、出射ＮＡが増加する。すなわち、伝送ファイバ１２の入射端へ入射するレーザ光の発散角を変化させることによって、伝送ファイバ１２の出射端から出射するレーザ光の発散角が変化する。図２に示す例では、出射ＮＡは、入射ＮＡに比例する。

　例えば、第１の機構１１は、焦点距離が互いに異なる複数のレンズを備える。各レンズは、光軸上の位置と光軸から外れた位置とに移動可能とされる。第１の機構１１は、各レンズについて光軸上への挿入と光軸上からの抜き出しとを行うことによって、レーザ光が通るレンズを切り換える。第１の機構１１は、レーザ光が通るレンズを切り換えることによって、発散角を変化させる。なお、第１の機構１１は、光軸の方向に各レンズを適宜移動させることによって、発散角を変化させても良い。第１の機構１１は、レーザ光の光路からレンズを完全に抜き出すのではなく光路にレンズを残した状態で、レンズの中心位置を光軸からずらすことによって、発散角を変化させても良い。第１の機構１１の構成は上記の構成に限られず、任意であるものとする。

　第２の機構１４は、伝送ファイバ１２の出射端の像を結像させる光学素子を備える。第２の機構１４は、光学素子を動作させることによって、ズーム倍率を変化させる。第２の機構１４は、ズーム倍率を変化させることによって、結像位置におけるビーム径を変化させる。例えば、第２の機構１４は、光軸上に配置された複数のレンズを備える。第２の機構１４は、光軸の方向に各レンズを適宜移動させることによって、ズーム倍率を変化させる。第２の機構１４の構成は上記の構成に限られず、任意であるものとする。

　伝送ファイバ１２の出射端におけるビーム径をｄ１、結像位置におけるビーム径をｄ２、第２の機構１４のズーム倍率をＭとすると、ｄ２＝Ｍ×ｄ１が成り立つ。また、伝送ファイバ１２の出射端におけるレーザ光の広がり角をｒ１、結像位置におけるレーザ光の収束角をｒ２とすると、ｒ２＝（１／Ｍ）×ｒ１が成り立つ。なお、ｄ１はおおよそ伝送ファイバ１２のコア径で決められることから、ｄ２はＭにより制御可能である。ｒ２は、ビーム径変化量に相当する。ビーム径変化量は、結像位置からの距離に対するビーム径の変化量である。

　ｒ１は、伝送ファイバ１２の出射ＮＡに比例する。ｒ１は、伝送ファイバ１２の入射ＮＡにほぼ比例して変化する。よって、ｒ２、すなわちビーム径変化量は、伝送ファイバ１２の入射ＮＡにより制御可能である。以上により、結像位置におけるビーム径の制御と、ビーム径変化量の制御とを、互いに別の機構を使用して行うことができる。制御装置１７Ａは、第１の機構１１と第２の機構１４とによって結像位置におけるビーム径の調整と伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整とを互いに独立して行うことで、結像位置におけるビーム径の調整とビーム径変化量の調整とを互いに独立して行うことができる。レーザ加工装置１Ａは、結像位置におけるビーム径と、ビーム径変化量すなわち収束角との２つを、レーザ光の照射条件を変更するための制御パラメータとすることができる。

　次に、レーザ加工装置１Ａによる、ビーム径の調整と伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整とのための動作について説明する。図３は、実施の形態１にかかるレーザ加工装置１Ａによる動作の手順を示すフローチャートである。図３には、ビーム径の調整と伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整とのための動作の手順を示す。図３に示す手順による動作は、制御装置１７Ａによる制御によって実現される。

　ステップＳ１において、レーザ加工装置１Ａは、第２の機構１４の制御によりズーム倍率を変化させることによって、レーザ光の結像位置におけるビーム径を調整する。ステップＳ１により、結像位置におけるビーム径が決定される。

　次に、ステップＳ２において、レーザ加工装置１Ａは、第１の機構１１の制御により伝送ファイバ１２の入射ＮＡを変化させることによって、伝送ファイバ１２の出射ＮＡを調整する。ステップＳ２により伝送ファイバ１２の出射ＮＡが調整されることによって、ビーム径変化量が調整される。以上により、レーザ加工装置１Ａは、図３に示す手順による動作を終了する。

　実施の形態１によると、レーザ加工装置１Ａは、第１の機構１１と第２の機構１４とを備え、第１の機構１１の制御により伝送ファイバ１２の入射ＮＡを変化させ、第２の機構１４の制御によりズーム倍率を変化させることによって、結像位置におけるビーム径の調整と、伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整とを互いに独立して行う。レーザ加工装置１Ａは、ワーク２の厚みまたはワーク２の材質に応じたビーム径の調整が可能となる。また、レーザ加工装置１Ａは、ワーク２の厚みまたはワーク２の材質に応じた収束角の調整が可能となる。以上により、レーザ加工装置１Ａは、ワーク２の加工に適したレーザ光を照射させるための調整が可能となるという効果を奏する。

　レーザ加工装置１Ａは、ビーム径変化量を、ビーム径とは別の制御パラメータとして制御可能であることによって、ワーク２の厚み方向における、ビームエネルギーの供給量の最適化を図り得る。これにより、レーザ加工装置１Ａは、高品質な加工が可能となる。また、レーザ加工装置１Ａは、加工速度を向上でき、高い効率での加工が可能となる。レーザ加工装置１Ａは、特に、中厚板、または、中厚板よりも厚い板について、加工品質の向上と加工速度の向上とを図ることができる。

実施の形態２．
　実施の形態２では、実施の形態１の構成に、レーザ光の照射条件を変更するための制御パラメータを追加する例について説明する。図４は、実施の形態２にかかるレーザ加工装置１Ｂの構成例を示す図である。

　レーザ加工装置１Ｂは、ビームプロファイル切換装置である第３の機構２１と、結像位置可変装置である第４の機構２２と、ノズル位置可変装置である第５の機構２３とを備える点が、図１に示すレーザ加工装置１Ａとは異なる。第５の機構２３は、図１に示すノズル１５に代えて設けられている。また、レーザ加工装置１Ｂには、図１に示す制御装置１７Ａとは異なる制御装置１７Ｂが設けられている。制御装置１７Ｂは、レーザ加工装置１Ｂの全体を制御する。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる構成について主に説明する。

　第２の機構１４と、第３の機構２１と、第４の機構２２とは、加工ヘッド１３の内部に設けられている。第２の機構１４と、第３の機構２１と、第４の機構２２とは、伝送ファイバ１２の出射端からワーク２までの間に配置されている。第３の機構２１は、伝送ファイバ１２の出射端からワーク２までの間においてレーザ光のビームプロファイルを変化させる。第４の機構２２は、結像位置からワーク２の表面までの距離を変化させる。図４では、第３の機構２１と第４の機構２２との各々を模式的に表す。レーザ光は、加工ヘッド１３の内部において第２の機構１４、第３の機構２１および第４の機構２２を順次通り、第５の機構２３から加工ヘッド１３の外部へ出射する。

　第５の機構２３は、図１に示すノズル１５を光軸の方向へ動作可能としたものである。第５の機構２３は、ノズル１５からワーク２の表面までの距離を変化させる。図４に示す例では、第５の機構２３には、ノズル１５と、ノズル１５を動作させる機構とが含まれるものとする。図４では、第５の機構２３を、図１に示すノズル１５と同様の形態として示す。ここでは、加工ヘッド１３とは別にノズル１５を光軸の方向へ移動させるものとする。第５の機構２３は、加工ヘッド１３とは別にノズル１５を移動させるものに限られない。第５の機構２３は、加工ヘッド１３を光軸の方向へ移動させることによって、加工ヘッド１３と一体のノズル１５を光軸の方向へ移動させるものであっても良い。

　制御装置１７Ｂは、レーザ発振器１０と、第１の機構１１と、第２の機構１４と、第３の機構２１と、第４の機構２２と、第５の機構２３と、ステージ１６との各々へ制御信号を送る。第３の機構２１と、第４の機構２２と、第５の機構２３との各々は、制御信号に従って動作する。制御装置１７Ｂは、レーザ発振器１０と、第１の機構１１と、第２の機構１４と、第３の機構２１と、第４の機構２２と、第５の機構２３と、ステージ１６との各々を制御する。

　制御装置１７Ｂは、第３の機構２１の制御により、結像位置におけるビーム径の調整と伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整との各々に対して独立して、ビームプロファイルの切り換えを行う。制御装置１７Ｂは、第４の機構２２の制御により、結像位置におけるビーム径の調整と伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整との各々に対して独立して、結像位置からワーク２の表面までの距離の調整を行う。制御装置１７Ｂは、第５の機構２３の制御により、結像位置におけるビーム径の調整と伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整との各々に対して独立して、ノズル１５からワーク２の表面までの距離の調整を行う。さらに、制御装置１７Ｂは、第３の機構２１の制御によるビームプロファイルの切り換えと、第４の機構２２の制御による結像位置からワーク２の表面までの距離の調整と、第５の機構２３の制御によるノズル１５からワーク２の表面までの距離の調整とを、互いに独立して行う。

　次に、第３の機構２１、第４の機構２２および第５の機構２３の詳細について説明する。第３の機構２１は、ビームプロファイルを変換する光学素子を備える。第３の機構２１は、光学素子を動作させることによって、ビームプロファイルを切り換える。第３の機構２１の光学素子は、例えば、アキシコンレンズである。第３の機構２１は、光軸上へのアキシコンレンズの挿入と、光軸上からのアキシコンレンズの抜き出しとを行う。第３の機構２１は、光軸上にアキシコンレンズが挿入された場合におけるモードと、光軸外へアキシコンレンズが抜き出された場合におけるモードとに、ビームプロファイルを切り換える。第３の機構２１の構成は上記の構成に限られず、任意であるものとする。

　図５は、実施の形態２にかかるレーザ加工装置１Ｂが有する第３の機構２１によるビームプロファイルの切り換えについて説明するための第１の図である。

　図５には、ビーム径と、光軸の方向における位置との関係を表すグラフを示す。図５において、縦軸は、ビーム径を表す。横軸は、光軸の方向における位置を表す。横軸である矢印の方向は、ワーク２へ向かう方向とする。当該矢印の方向とは逆の方向は、レーザ発振器１０へ向かう方向とする。図５に示すグラフの傾きは、ビーム径変化量を表す。モードＡは、光軸上にアキシコンレンズが挿入された場合におけるモードとする。モードＢは、光軸外へアキシコンレンズが抜き出された場合におけるモードとする。図５において、モードＡの複数のグラフは、モードＡにおいて第１の機構１１により発散角を変化させた場合の各々についての、ビーム径と光軸の方向における位置との関係を表す。図５において、モードＢの複数のグラフは、モードＢにおいて第１の機構１１により発散角を変化させた場合の各々についての、ビーム径と光軸の方向における位置との関係を表す。

　図６は、実施の形態２にかかるレーザ加工装置１Ｂが有する第３の機構２１によるビームプロファイルの切り換えについて説明するための第２の図である。図６には、モードＡとモードＢとの各々について、結像位置におけるビームプロファイルを示す。図６において、縦軸は、ビーム強度を表す。横軸は、ビーム径の方向における位置を表す。モードＡは、リング状のビームプロファイルである。モードＢは、トップハット状のビームプロファイルである。

　図５に示すように、ビームプロファイルがモードＡである場合において、第１の機構１１により発散角を変化させることによって、光軸の方向において結像位置から離れた位置におけるビーム径が変化する。すなわち、発散角の変化によりビーム径変化量が変化する。結像位置におけるビーム径は、発散角が変化しても一定である。また、ビームプロファイルがモードＢである場合において、光軸の方向において結像位置から離れた位置におけるビーム径が変化する。すなわち、第１の機構１１により発散角を変化させることによって、ビーム径変化量が変化する。結像位置におけるビーム径は、発散角が変化しても一定である。さらに、モードＡとモードＢにおいてビームプロファイルが切り換えられると、ビーム径変化量が変化する。モードＡとモードＢとにおいてビームプロファイルが切り換えられることにより、結像位置におけるビーム径は変化する。

　レーザ加工装置１Ｂは、第３の機構２１によって、ワーク２へ照射させるレーザ光のビームプロファイルを切り換えることができる。なお、第３の機構２１は、複数のモードにビームプロファイルを切り換えることが可能であれば良く、図６に示すモードＡとモードＢとにビームプロファイルを切り換えるものに限られない。

　第４の機構２２は、１つまたは複数のレンズを備える。第４の機構２２は、光軸の方向にレンズを動作させることによって、光軸の方向へ結像位置を移動させる。第４の機構２２は、結像位置を移動させることによって、結像位置からワーク２の表面までの距離を変化させる。第４の機構２２の構成は上記の構成に限られず、任意であるものとする。

　レーザ加工装置１Ｂは、第４の機構２２により結像位置からワーク２の表面までの距離を変化させることによって、ワーク２上におけるビーム径を切り換えることができる。また、レーザ加工装置１Ｂは、第４の機構２２により結像位置からワーク２の表面までの距離を変化させることによって、ビーム径変化量を切り換えることができる。

　第５の機構２３は、ノズル１５を光軸の方向へ移動させる機構、または、加工ヘッド１３を光軸の方向へ移動させる機構を備える。ノズル１５を移動させる機構、または、加工ヘッド１３を移動させる機構には、任意の機構を適用できる。

　レーザ加工装置１Ｂは、第５の機構２３によりノズル１５からワーク２の表面までの距離を変化させることによって、ノズル１５から供給される加工ガスの流れとレーザ光との相対位置関係を切り換えることができる。

　実施の形態１の制御装置１７Ａと同様に、制御装置１７Ｂは、第１の機構１１と第２の機構１４とによって、結像位置におけるビーム径の調整と、伝送ファイバ１２の出射ＮＡの調整とを、互いに独立して行う。さらに、制御装置１７Ｂは、第３の機構２１によって、ビームプロファイルを切り換える。制御装置１７Ｂは、第４の機構２２によって、結像位置からワーク２の表面までの距離を調整する。レーザ加工装置１Ｂは、結像位置におけるビーム径と、ビーム径変化量すなわち収束角と、ビームプロファイルと、結像位置からワーク２の表面までの距離との４つを、レーザ光の照射条件を変更するための制御パラメータとすることができる。

　また、制御装置１７Ｂは、第５の機構２３によって、ノズル１５からワーク２の表面までの距離を調整する。レーザ加工装置１Ｂは、ノズル１５からワーク２の表面までの距離を、加工ガスの流れとレーザ光との相対位置関係についての制御パラメータとすることができる。レーザ加工装置１Ｂは、加工ガスの流れとレーザ光との相対位置関係を切り換えることができる。

　実施の形態２によると、レーザ加工装置１Ｂは、実施の形態１の場合と同様に、ワーク２の厚みまたはワーク２の材質に応じたビーム径の調整と、ワーク２の厚みまたはワーク２の材質に応じた収束角の調整とが可能となる。さらに、レーザ加工装置１Ｂは、ワーク２の厚みまたはワーク２の材質に応じたビームプロファイルの切り換えが可能となる。レーザ加工装置１Ｂは、ワーク２の厚みまたはワーク２の材質に応じた、結像位置からワーク２の表面までの距離の調整が可能となる。以上により、レーザ加工装置１Ｂは、ワーク２の加工に適したレーザ光を照射させるための調整が可能となるという効果を奏する。

　また、レーザ加工装置１Ｂは、ワーク２の厚みまたはワーク２の材質に応じて、加工ガスの流れとレーザ光との相対位置関係を切り換えることができる。レーザ加工装置１Ｂは、加工ガスの流れとレーザ光との相対位置関係を切り換えることによって、加工ガスの流れとレーザ光の照射とによる化学的な相互反応の最適化を図り得る。これにより、レーザ加工装置１Ｂは、加工品質の向上と加工速度の向上とを図ることができる。

　なお、実施の形態２では、第１の機構１１および第２の機構１４に併せて、第３の機構２１、第４の機構２２および第５の機構２３が備えられる例を示したが、これに限られない。レーザ加工装置１Ｂは、第３の機構２１、第４の機構２２および第５の機構２３のうち少なくとも１つを備えるものであれば良い。レーザ加工装置１Ｂは、第３の機構２１、第４の機構２２および第５の機構２３のうち少なくとも１つを備えることによって、加工品質の向上と加工速度の向上とを図ることができる。

　次に、実施の形態１にかかる制御装置１７Ａまたは実施の形態２にかかる制御装置１７Ｂを実現するハードウェア構成について説明する。制御装置１７Ａ，１７Ｂは、処理回路により実現される。処理回路は、プロセッサがソフトウェアを実行する回路であっても良いし、専用の回路であっても良い。

　処理回路がソフトウェアにより実現される場合、処理回路は、例えば、図７に示す制御回路３０である。図７は、実施の形態１または２にかかる制御回路３０の構成例を示す図である。制御回路３０は、入力部３１、プロセッサ３２、メモリ３３および出力部３４を備える。

　入力部３１は、制御回路３０の外部から入力されたデータを受信してプロセッサ３２に与えるインターフェース回路である。出力部３４は、プロセッサ３２またはメモリ３３からのデータを制御回路３０の外部に送るインターフェース回路である。処理回路が図７に示す制御回路３０である場合、プロセッサ３２がメモリ３３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置１７Ａ，１７Ｂの機能が実現される。メモリ３３は、プロセッサ３２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

　プロセッサ３２は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）ともいう）である。メモリ３３は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）等が該当する。

　図７は、汎用のプロセッサ３２およびメモリ３３により制御装置１７Ａ，１７Ｂを実現する場合のハードウェアの例であるが、制御装置１７Ａ，１７Ｂは、専用のハードウェア回路により実現されても良い。図８は、実施の形態１または２にかかる専用のハードウェア回路３５の構成例を示す図である。

　専用のハードウェア回路３５は、入力部３１、出力部３４および処理回路３６を備える。処理回路３６は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせた回路である。なお、制御装置１７Ａ，１７Ｂは、制御回路３０とハードウェア回路３５とが組み合わされて実現されても良い。

　以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。

　１Ａ，１Ｂ　レーザ加工装置、２　ワーク、１０　レーザ発振器、１１　第１の機構、１２　伝送ファイバ、１３　加工ヘッド、１４　第２の機構、１５　ノズル、１６　ステージ、１７Ａ，１７Ｂ　制御装置、２１　第３の機構、２２　第４の機構、２３　第５の機構、３０　制御回路、３１　入力部、３２　プロセッサ、３３　メモリ、３４　出力部、３５　ハードウェア回路、３６　処理回路。

Claims (5)

1. 　レーザ光を出力するレーザ発振器と、
   　前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光が伝搬する伝送ファイバと、
   　前記レーザ発振器と前記伝送ファイバの入射端との間に配置され、前記伝送ファイバの前記入射端へ入射する前記レーザ光の入射開口数を変化させる第１の機構と、
   　前記レーザ光を収束させ、かつ、前記伝送ファイバの出射端からワークまでの間における前記レーザ光のズーム倍率を変化させる第２の機構と、
   　前記第１の機構の制御により前記入射開口数を変化させ、前記第２の機構の制御により前記ズーム倍率を変化させることによって、前記レーザ光の結像位置における前記レーザ光のビーム径の調整と、前記伝送ファイバの前記出射端から出射する前記レーザ光の出射開口数の調整とを互いに独立して行う制御装置と、
   　を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 　前記伝送ファイバの前記出射端から前記ワークまでの間において前記レーザ光のビームプロファイルを変化させる第３の機構をさらに備え、
   　前記制御装置は、前記第３の機構の制御により、前記ビーム径の調整と前記出射開口数の調整との各々に対して独立して前記ビームプロファイルの切り換えを行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 　前記結像位置から前記ワークの表面までの距離を変化させる第４の機構をさらに備え、
   　前記制御装置は、前記第４の機構の制御により、前記ビーム径の調整と前記出射開口数の調整との各々に対して独立して、前記結像位置から前記ワークの表面までの距離の調整を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
4. 　前記ワークへ向けて前記レーザ光を出射させ、かつ加工ガスを送り出すノズルと、
   　前記ノズルから前記ワークの表面までの距離を変化させる第５の機構と、をさらに備え、
   　前記制御装置は、前記第５の機構の制御により、前記ビーム径の調整と前記出射開口数の調整との各々に対して独立して、前記ノズルから前記ワークの表面までの距離の調整を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のレーザ加工装置。
5. 　レーザ光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力された前記レーザ光が伝搬する伝送ファイバと、前記レーザ発振器と前記伝送ファイバの入射端との間に配置され、前記伝送ファイバの前記入射端へ入射する前記レーザ光の入射開口数を変化させる第１の機構と、前記レーザ光を収束させ、かつ、前記伝送ファイバの出射端からワークまでの間における前記レーザ光のズーム倍率を変化させる第２の機構と、を備えるレーザ加工装置を制御するレーザ加工装置の制御方法であって、
   　前記第２の機構の制御により前記ズーム倍率を変化させることによって、前記レーザ光の結像位置における前記レーザ光のビーム径を調整するステップと、
   　前記第１の機構の制御により前記入射開口数を変化させることによって、前記伝送ファイバの前記出射端から出射する前記レーザ光の出射開口数を調整するステップと、
   　を含むことを特徴とするレーザ加工装置の制御方法。

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