WO2024080034A1 - レーザ加工機、レーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及び加工プログラムの構成方法 - Google Patents

レーザ加工機、レーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及び加工プログラムの構成方法 Download PDF

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WO2024080034A1
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hole
processing
laser beam
laser
head
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PCT/JP2023/031970
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English (en)
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真 入江
輝 菊地
正典 上原
かおり 五十嵐
翔太郎 中村
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株式会社アマダ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting

Definitions

  • This disclosure relates to a laser processing machine, a laser processing method, a processing program creation method, and a processing program configuration method.
  • Patent Document 1 describes how, while the processing head is stopped, a laser beam emitted from an opening of a nozzle attached to the tip of the processing head is moved in a circular motion by the galvanometer scanner unit to form a hole smaller than the diameter of the opening.
  • This laser processing method for forming a hole smaller than the diameter of the opening can significantly shorten the processing time for forming a hole compared to a laser processing method in which a hole is formed while moving the processing head.
  • Patent document 1 also describes a method in which a laser beam is turned on at the center of an opening, and a galvanometer scanner unit is used to displace the laser beam in a circular direction toward the edge of the opening by a distance equal to the radius of the hole in which the laser beam is to be formed.
  • the distance between the tip of the nozzle and the surface of the sheet metal is extremely close, such as 0.3 mm.
  • a laser processing machine cuts a product having an opening from sheet metal, it drills a pierce inside the area in which the opening is to be formed, forms an approach from the pierce to the edge of the area in which the opening is to be formed, and cuts the sheet metal along the area in which the opening is to be formed.
  • the laser processing machine sets the distance between the nozzle tip and the surface of the sheet metal to a relatively long distance only when forming a pierce.
  • the laser processing machine sets the distance between the nozzle tip and the surface of the sheet metal to an extremely short distance, such as 0.3 mm.
  • moving the processing head in the height direction in this way to change the distance between the nozzle tip and the surface of the sheet metal reduces the processing speed. Therefore, it is considered that the laser processing machine sets the distance between the nozzle tip and the surface of the sheet metal to an extremely short distance, such as 0.3 mm, from when the laser beam is turned on at the center of the opening until cutting of the hole is completed.
  • the inventors conducted a test in which the distance between the tip of the nozzle and the surface of the sheet metal was set close from when the laser beam was turned on at the center of the opening until cutting of the hole was completed, and the laser beam was moved in a circular motion by the laser processing machine with the processing head stopped, repeatedly forming a hole in the sheet metal. It was found that spatter could accumulate inside the nozzle, making it impossible to continue processing. Therefore, it is desired to prevent spatter from accumulating inside the nozzle and maintain a processing state for a long time, even if the processing head is stopped and the processing is repeated many times to form a hole of a specified shape that fits within the range of the nozzle opening.
  • a first aspect of one or more embodiments includes a laser oscillator that emits a laser beam, a processing head having a nozzle attached to its tip that emits the laser beam emitted from the laser oscillator from an opening, a movement mechanism that moves the processing head along the surface of the material to be cut, a height adjustment mechanism that adjusts the height position of the processing head, a beam vibration mechanism that vibrates the laser beam emitted from the opening within the opening, and a control device that controls the laser oscillator, the movement mechanism, the height adjustment mechanism, and the beam vibration mechanism, and when a hole is formed in the material to be cut that fits within the range of the opening, the control device moves the processing head to a fixed position.
  • the laser processing machine controls the movement mechanism to turn on the laser beam at a processing start position in a hole formation area where the hole is formed, controls the laser oscillator to turn on the laser beam at a processing start position in the hole formation area where the hole is formed, controls the beam vibration mechanism to move the laser beam from the processing start position to the end of the hole formation area to form an approach, controls the laser beam along the entire peripheral end of the hole formation area to form the hole in the material to be cut, and controls the height adjustment mechanism to keep the distance between the tip of the nozzle and the surface of the material to be cut at a fixed distance of 1.0 mm to 6.0 mm from the start of processing of the hole where irradiation of the laser beam begins at the processing start position until the formation of the hole is completed.
  • the control device controls the movement mechanism to fix the processing head in a fixed position, and controls the beam vibration mechanism to form a hole in the material to be cut that fits within the range of the nozzle opening, so that a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening can be formed in the material to be cut in a short time.
  • the distance between the tip of the nozzle and the surface of the material to be cut is fixed at 1.0 mm or more and 6.0 mm or less from the start of hole processing to the completion of hole formation, so spatter is less likely to accumulate inside the nozzle. Therefore, the processing state can be maintained for a long period of time.
  • a second aspect of one or more of the embodiments provides a laser processing method in which a processing head is stopped, the distance between the tip of a nozzle attached to the processing head and the surface of the material to be cut is a fixed distance of 1.0 mm or more and 6.0 mm or less, a laser beam is turned on at a processing start position within a hole formation area where a hole that fits within the range of the nozzle opening is formed, irradiation of the laser beam is started at the processing start position, the laser beam is moved from the processing start position to an end of the hole formation area to form an approach, and the laser beam is moved along the entire peripheral end of the hole formation area to form the hole in the material to be cut.
  • the machining head is stopped and the laser beam is moved in a circular motion along the entire peripheral edge of the hole forming area to form a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening, so that a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening can be formed in the material to be cut in a short time.
  • the distance between the tip of the nozzle and the surface of the material to be cut is a fixed distance of 1.0 mm or more and 6.0 mm or less to form a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening, so spatter is less likely to accumulate inside the nozzle. Therefore, the processable state can be maintained for a long period of time.
  • a third aspect of one or more of the embodiments is that, when a laser beam emitted from a processing head is irradiated onto a material to be cut to form a hole of a predetermined shape, the processing head is stopped, and a position on the material to be cut where the laser beam is irradiated is moved within the range of an opening of a nozzle attached to the tip of the processing head to set whether to enable or disable the execution of head fixed hole processing to form the hole, set the shape of the target hole for which the execution of head fixed hole processing is enabled, set the minimum and maximum sizes of the target hole, and set a value for the entire peripheral edge of the target hole to be formed in the material to be cut.
  • a method for creating a machining program in which a coefficient is set to determine the rotation time for moving the laser beam in an on state along the cutting direction, and the head fixing hole processing is enabled, and when a specific hole to be formed in the material to be cut is the target hole and the size of the specific hole is equal to or larger than the minimum size and equal to or smaller than the maximum size, a code commanding the formation of the specific hole includes a single statement in which a first address word specifying the size of the specific hole, a second address word commanding the execution of the head fixing hole processing, and a third address word indicating the coefficient are linked in any order.
  • various conditions for executing head fixed hole processing can be set, and then a processing program suitable for forming holes within the range of the nozzle opening in the material to be cut by head fixed hole processing can be created.
  • a fourth aspect of one or more embodiments provides a method for configuring a machining program to include a sentence in which a code for instructing the cutting of a hole of a predetermined shape in a material to be cut by moving a machining head that emits a laser beam includes a first address word that specifies the size of the hole, a second address word that instructs the cutting head to perform head-fixed hole processing to form the hole by moving the position on the material to be cut to which the laser beam is irradiated within the range of the opening of a nozzle attached to the tip of the machining head while the machining head is stopped, and a third address word that indicates a coefficient that determines the revolution time for moving the laser beam in an on state along the entire peripheral edge of the hole to be formed in the material to be cut, in any order.
  • a machining program for head fixing hole machining can be constructed using existing code that commands the formation of holes in the material to be cut by moving the machining head.
  • the laser processing machine and the laser processing method even if the processing of forming a hole of a predetermined shape that fits within the range of the nozzle opening is repeated many times in the sheet metal with the processing head stopped, spatter is unlikely to accumulate inside the nozzle, and the processing state can be continued for a long time.
  • the processing program creation method it is possible to create a processing program suitable for the laser processing machine and the laser processing method according to one or more embodiments.
  • the processing program configuration method it is possible to configure a processing program suitable for the laser processing machine and the laser processing method according to one or more embodiments.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a laser processing machine according to one or more embodiments.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing a height adjustment mechanism for adjusting the position of the processing head in the height direction.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a detailed configuration example of a collimator unit and a processing head in the laser processing machine.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the displacement of the irradiation position of the laser beam on the metal plate by the beam vibration mechanism.
  • FIG. 5A shows an example of a hole formed in sheet metal having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 5B is a diagram showing the hole formation area before the holes shown in FIG. 5A are formed in the sheet metal.
  • FIG. 5A shows an example of a hole formed in sheet metal having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 5B is a diagram showing the hole formation area before the holes shown in FIG. 5A are formed in the sheet metal.
  • FIG. 6A is a diagram showing a first example of an arc-shaped trajectory traced by a laser beam when the laser beam forms a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 6B is a diagram showing a second example of an arc-shaped trajectory trajectory of the laser beam as it forms a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 7 is a diagram showing the process of forming a pierce, an approach, and a circumferential cutting groove in a metal sheet according to the first example shown in FIG. 6A.
  • FIG. 8A shows a first example of a spiral trajectory trajectory of a laser beam as it forms a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 8A shows a first example of a spiral trajectory trajectory of a laser beam as it forms a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 8B illustrates a second example of a spiral trajectory trajectory of a laser beam as it forms a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 8C illustrates a third example of a helical trajectory trajectory of a laser beam as it forms a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 8D is a diagram showing a fourth example of a spiral trajectory of a laser beam as it forms a hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a specific example of the configuration of a CAM device.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a setting image used in a preliminary stage in which the CAM device creates a machining program.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a machining program for forming a plurality of holes in a metal plate, each hole having a diameter smaller than the diameter of the nozzle opening.
  • FIG. 12 is a diagram showing a state in which a plurality of holes have been formed in the metal plate by the machining program shown in FIG.
  • the laser processing machine includes a laser oscillator, a processing head, a movement mechanism, a height adjustment mechanism, and a control device.
  • the laser oscillator emits a laser beam.
  • the processing head has a nozzle attached to its tip that emits the laser beam emitted from the laser oscillator from an opening.
  • the movement mechanism moves the processing head along the surface of the sheet metal.
  • the height adjustment mechanism adjusts the height position of the processing head.
  • the beam vibration mechanism vibrates the laser beam emitted from the opening within the opening.
  • the control device controls the laser oscillator, the movement mechanism, the height adjustment mechanism, and the beam vibration mechanism.
  • the control device controls the movement mechanism to fix the processing head in a fixed position, and controls the laser oscillator to turn on the laser beam at a processing start position within the hole formation area where the hole is to be formed.
  • the control device moves the laser beam from the processing start position to the edge of the hole formation area to form an approach, and controls the beam vibration mechanism to move the laser beam along the entire peripheral edge of the hole formation area to form the hole in the material to be cut.
  • the control device controls the height adjustment mechanism to keep the distance between the tip of the nozzle and the surface of the material to be cut at a fixed distance of 1.0 mm or more and 6.0 mm or less from the start of processing the hole, when irradiation of the laser beam begins at the processing start position, until the formation of the hole is completed.
  • the processing head is stopped, the distance between the tip of the nozzle attached to the processing head and the surface of the material to be cut is set to a fixed distance of 1.0 mm or more and 6.0 mm or less, the laser beam is turned on at a processing start position within a hole formation area where a hole that fits within the range of the nozzle opening is formed, irradiation of the laser beam is started at the processing start position, the laser beam is moved from the processing start position to the edge of the hole formation area to form an approach, and the laser beam is moved along the entire peripheral edge of the hole formation area to form the hole in the material to be cut.
  • the machining program creation method when a laser beam emitted from a machining head is irradiated onto a material to be cut to form a hole of a predetermined shape, sets whether to enable or disable the execution of head-fixed hole processing, which forms the hole by moving the position on the material to be cut where the laser beam is irradiated within the range of the opening of a nozzle attached to the tip of the machining head while the machining head is stopped.
  • the machining program creation method sets the shape of a target hole for which the execution of head-fixed hole processing is enabled, sets the minimum and maximum sizes of the target hole, and sets a coefficient that determines the rotation time for moving the laser beam in an on state along the entire peripheral edge of the target hole to be formed in the material to be cut.
  • the machining program creation method creates a machining program in which, when the head fixed hole processing is enabled and a specific hole to be formed in the workpiece is the target hole and the size of the specific hole is equal to or greater than the minimum size and equal to or less than the maximum size, a code instructing the formation of the specific hole includes a single statement in which a first address word specifying the size of the specific hole, a second address word instructing the execution of the head fixed hole processing, and a third address word indicating the coefficient are linked in any order.
  • a method for constructing a machining program includes constructing a machining program to include one statement in which a first address word, a second address word, and a third address word are linked in any order to a code that commands the cutting of a hole of a predetermined shape in a material to be cut by moving a machining head that emits a laser beam.
  • the first address word specifies the size of the hole.
  • the second address word commands the execution of head-fixed hole processing, which forms the hole by moving the position on the material to be cut to which the laser beam is irradiated within the range of the opening of a nozzle attached to the tip of the machining head while the machining head is stopped.
  • the third address word indicates a coefficient that determines the revolution time for moving the laser beam in an on state along the entire peripheral edge of the hole to be formed in the material to be cut.
  • a laser processing machine a laser processing method, a processing program creation method, and a processing program configuration method according to one or more embodiments will be specifically described with reference to the attached drawings.
  • a laser processing machine according to one or more embodiments will be described with reference to Figs. 1 to 4.
  • Fig. 1 shows a laser processing machine 100, which is an example of the configuration of a laser processing machine according to one or more embodiments.
  • the laser processing machine 100 includes a laser oscillator 10, a process fiber 12, a laser processing unit 20, an NC device 50, and an assist gas supply device 80.
  • the laser oscillator 10 generates and emits a laser beam.
  • the process fiber 12 transmits the laser beam emitted from the laser oscillator 10 to the laser processing unit 20.
  • the NC device 50 is an example of a control device that controls each part of the laser processing machine 100.
  • the NC device 50 is connected to a processing program database 60 and a processing condition database 70.
  • the processing program database 60 and the processing condition database 70 may be connected to the laser processing machine 100 via a network.
  • the processing program database 60 is connected to a CAM (Computer Aided Manufacturing) device 40 that creates processing programs (described below).
  • the CAM device 40 may be connected to the processing program database 60 via a network.
  • the processing program database 60 stores the processing programs created by the CAM device 40.
  • CAM device 40 is configured with a computer device that executes a CAM program. CAM device 40 executes a machining program creation method according to one or more embodiments to create a machining program. The machining program created by CAM device 40 will be described later.
  • a laser oscillator that amplifies the excitation light emitted from a laser diode to emit a laser beam of a specified wavelength, or a laser oscillator that directly uses the laser beam emitted from a laser diode is suitable.
  • the laser oscillator 10 is, for example, a solid-state laser oscillator, a fiber laser oscillator, a disk laser oscillator, or a direct diode laser oscillator (DDL oscillator).
  • the laser oscillator 10 emits a laser beam in the 1 ⁇ m band with a wavelength of 900 nm to 1100 nm.
  • a fiber laser oscillator and a DDL oscillator as examples, a fiber laser oscillator emits a laser beam with a wavelength of 1060 nm to 1080 nm, and a DDL oscillator emits a laser beam with a wavelength of 910 nm to 950 nm.
  • the laser processing unit 20 has a processing table 21 on which the sheet metal W, which is the material to be cut, is placed, a gate-shaped X-axis carriage 22, a Y-axis carriage 23, a collimator unit 30 fixed to the Y-axis carriage 23, and a processing head 35.
  • the X-axis carriage 22 is configured to be freely movable in the X-axis direction on the processing table 21.
  • the Y-axis carriage 23 is configured to be freely movable in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis on the X-axis carriage 22.
  • the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 function as a movement mechanism that moves the processing head 35 along the surface of the sheet metal W in the X-axis direction, Y-axis direction, or any composite direction of the X-axis and Y-axis.
  • the processing head 35 may be fixed in position and the metal sheet W may move.
  • the laser processing machine 100 may be provided with a movement mechanism that moves the processing head 35 relative to the surface of the metal sheet W.
  • the NC device 50 controls the movement of the processing head 35 by the movement mechanism (X-axis carriage 22 and Y-axis carriage 23).
  • the processing head 35 is fitted with a nozzle 36 that has a circular opening 36a at its tip and emits a laser beam from the opening 36a.
  • the laser beam emitted from the opening 36a of the nozzle 36 is irradiated onto the metal sheet W.
  • the assist gas supply device 80 supplies nitrogen, oxygen, a mixture of nitrogen and oxygen, or air as an assist gas to the processing head 35.
  • the assist gas is sprayed onto the metal sheet W from the opening 36a.
  • the assist gas expels the molten metal within the kerf width where the metal sheet W has melted.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing a height adjustment mechanism 38 that adjusts the height position of the processing head 35.
  • the laser processing unit 20 has a height adjustment mechanism 38 that adjusts the height position of the processing head 35.
  • the height direction is the Z-axis direction perpendicular to the X-axis and Y-axis.
  • the processing head 35 is movable in the Z-axis direction by a ball screw or a rack and pinion, and the height adjustment mechanism 38 moves the processing head 35 in the Z-axis direction by a servo motor or a linear motor. At least a part of the height adjustment mechanism 38 may be present inside the processing head 35.
  • the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the metal sheet W is adjusted by the height adjustment mechanism 38 adjusting the position of the machining head 35 in the Z-axis direction.
  • the NC device 50 controls the position of the machining head 35 in the Z-axis direction by the height adjustment mechanism 38.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a detailed configuration example of the collimator unit 30 and processing head 35 in the laser processing machine 100.
  • the collimator unit 30 includes a collimation lens 31 that converts the divergent laser beam emitted from the process fiber 12 into parallel light (collimated light).
  • the collimator unit 30 also includes a galvano scanner unit 32 and a bend mirror 33 that reflects the laser beam emitted from the galvano scanner unit 32 downward in the Z-axis direction.
  • the processing head 35 includes a focusing lens 34 that focuses the laser beam reflected by the bend mirror 33 and irradiates the sheet metal W.
  • the focusing lens 34 is configured to be freely movable in a direction toward and away from the metal sheet W by a drive unit and a movement mechanism (not shown).
  • the laser processing machine 100 is centered so that the laser beam emitted from the opening 36a of the nozzle 36 is located at the center of the opening 36a. In the standard state, the laser beam is emitted from the center of the opening 36a.
  • the galvano scanner unit 32 functions as a beam vibration mechanism that vibrates the laser beam, which travels through the processing head 35 and is emitted from the opening 36a, within the opening 36a.
  • the galvano scanner unit 32 has a scan mirror 321 that reflects the laser beam emitted from the collimation lens 31, and a drive unit 322 that rotates the scan mirror 321 to a predetermined angle.
  • the galvano scanner unit 32 also has a scan mirror 323 that reflects the laser beam emitted from the scan mirror 321, and a drive unit 324 that rotates the scan mirror 323 to a predetermined angle.
  • the drive units 322 and 324 can be configured with motors.
  • the driving units 322 and 324 can respectively vibrate the scan mirrors 321 and 323 back and forth within a predetermined angle range based on the control of the NC device 50. By vibrating either or both of the scan mirrors 321 and 323 back and forth, the galvano scanner unit 32 vibrates the laser beam irradiated onto the metal sheet W.
  • the galvano scanner unit 32 is an example of a beam vibration mechanism, and the beam vibration mechanism is not limited to the galvano scanner unit 32 having a pair of scan mirrors.
  • Figure 4 is a diagram for explaining the displacement of the irradiation position of the laser beam on the metal sheet W by the beam vibration mechanism.
  • Figure 4 shows a state in which either one or both of scan mirror 321 and scan mirror 323 are tilted, displacing the position of the laser beam irradiated on the metal sheet W.
  • the thin solid line that is bent by bend mirror 33 and passes through focusing lens 34 indicates the optical axis of the laser beam when laser processing machine 100 is in the reference state.
  • the angle of the optical axis of the laser beam incident on the bend mirror 33 changes due to the operation of the galvano scanner unit 32 located in front of the bend mirror 33, and the optical axis moves away from the center of the bend mirror 33.
  • the position at which the laser beam is incident on the bend mirror 33 is the same before and after the operation of the galvano scanner unit 32.
  • the optical axis of the laser beam is displaced from the position indicated by the thin solid line to the position indicated by the thick solid line due to the action of the galvano scanner unit 32. If the laser beam reflected by the bend mirror 33 is tilted at an angle ⁇ , the irradiation position of the laser beam on the metal sheet W is displaced by a distance ⁇ s. If the focal length of the focusing lens 34 is EFL (Effective Focal Length), the distance ⁇ s is calculated as EFL ⁇ sin ⁇ .
  • the irradiation position of the laser beam on the metal sheet W can be displaced by a distance ⁇ s in the opposite direction to the direction shown in FIG. 4.
  • the distance ⁇ s is a distance less than the radius of the opening 36a, and preferably a distance equal to or less than the maximum distance that is the radius of the opening 36a minus a predetermined margin.
  • the NC device 50 can vibrate the laser beam in a predetermined direction on the surface of the metal sheet W by controlling the driving units 322 and 324 of the galvano scanner unit 32. By vibrating the laser beam, the beam spot formed on the surface of the metal sheet W can be vibrated.
  • the galvano scanner unit 32 can move the position of the laser beam irradiated to the metal sheet W, i.e., the position of the beam spot formed on the surface of the metal sheet W, based on the control by the NC device 50.
  • the laser processing machine 100 configured as described above cuts the metal sheet W with a laser beam emitted from the laser oscillator 10 to produce a product having a predetermined shape.
  • the laser processing machine 100 positions the focal point of the laser beam on the top surface of the metal sheet W, a predetermined distance above the top surface, or a predetermined distance below the top surface at any suitable position within the thickness of the metal sheet W, and cuts the metal sheet while vibrating the laser beam in a predetermined trajectory pattern.
  • the machining program database 60 stores a machining program for cutting the metal sheet W.
  • the NC device 50 reads out the machining program from the machining program database 60 and selects one of the machining condition files stored in the machining condition database 70. Various machining conditions are set in the machining condition file.
  • the NC device 50 controls the laser processing machine 100 to cut the metal sheet W based on the read out machining program and the machining conditions set in the selected machining condition file.
  • the machining condition file selected by the NC device 50 is specified in the machining program.
  • the laser processing method will be described as a preferred operation of the laser processing machine 100 configured as described above to form a hole in the metal sheet W that fits within the range of the opening 36a of the nozzle 36.
  • a circular hole having a diameter smaller than the diameter of the opening 36a is taken as an example of a hole that fits within the range of the opening 36a.
  • the hole that fits within the range of the opening 36a is not limited to a circular hole (perfect circle), but may be any shape such as an oblong hole, ellipse, square, rectangle, polygon with 5 or more sides, etc.
  • FIG. 5A shows an example of a circular hole formed in the metal sheet W, the diameter of which is smaller than the diameter of the opening 36a of the nozzle 36.
  • FIG. 5B shows a hole formation area before the circular hole shown in FIG. 5A is formed in the metal sheet W.
  • the laser processing machine 100 forms a circular hole h0 in the metal sheet W, the diameter of which is smaller than the diameter of the opening 36a of the nozzle 36.
  • the hole formation area Ah0 the area in the metal sheet W where the circular hole h0 is formed before it is formed.
  • the NC device 50 positions the machining head 35 directly above the hole formation area Ah0 without displacing the position of the laser beam irradiated onto the metal sheet W by the galvano scanner unit 32. At this time, the machining head 35 is positioned, for example, at a position where the laser beam emitted from the nozzle 36 is irradiated onto the center of the hole formation area Ah0. In this state, the NC device 50 controls the laser oscillator 10 to turn on the laser beam. Then, as shown in FIG. 5B, the position within the hole formation area Ah0 where the laser beam is irradiated becomes the machining start position P0.
  • the NC device 50 controls the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 to keep the position of the processing head 35 in the direction of the surface of the sheet metal W at a fixed position until the formation of the round hole h0 is completed.
  • the processing program commands that the position of the processing head 35 in the direction of the surface of the sheet metal W not be moved.
  • Figures 6A and 6B respectively show a first example and a second example of an arc-shaped trajectory formed by the NC device 50 controlling the galvano scanner unit 32 to displace the laser beam irradiated onto the metal sheet W.
  • the NC device 50 controlling the galvano scanner unit 32 to displace the laser beam irradiated onto the metal sheet W.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 to displace the beam spot Bs located at the processing start position P0 so that the beam spot Bs traces an arc-shaped trajectory Tap1 to the end he1 of the hole formation area Ah0.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 to move the beam spot Bs so that the beam spot Bs moves in a circular shape along the entire circumferential end (inner circumferential end) of the hole formation area Ah0 to trace a trajectory Tcc of the entire circumference.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 to displace the beam spot Bs located at the processing start position P0 so that the beam spot Bs traces an arc-shaped trajectory Tap2 to the end he2 of the hole formation area Ah0.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 to move the beam spot Bs so that the beam spot Bs moves in a circular shape along the entire circumferential end, which is the inner circumferential end of the hole formation area Ah0, tracing an entire trajectory Tcc.
  • the NC device 50 controls the height adjustment mechanism 38 to maintain a fixed distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W at 1.0 mm or more and 6.0 mm or less from the time when irradiation of the laser beam begins at the processing start position P0 until the formation of the round hole h0 is completed.
  • the NC device 50 controls the height adjustment mechanism 38 to maintain a fixed distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W at 1.0 mm or more and 6.0 mm or less from the time when irradiation of the laser beam begins at the processing start position P0 until the formation of the round hole h0 is completed.
  • a protective glass is placed between the focusing lens 34 and the nozzle 36 to prevent spatter from adhering to the focusing lens 34.
  • the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W is set to 1.0 mm or more and 6.0 mm or less, so that the amount of spatter scattering onto the protective glass is reduced and the protective glass is less likely to be soiled.
  • the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W is set to 1.0 mm or more because if the distance is less than 1.0 mm, the amount of spatter scattering onto the nozzle 36 and the protective glass increases significantly.
  • the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W is set to 6.0 mm or less because if the distance exceeds 6.0 mm, the amount of dross adhering to the sheet metal W increases significantly.
  • the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W be 3.0 mm or more and 5.0 mm or less. If the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W is 3.0 mm or more, the amount of spatter that scatters onto the nozzle 36 or protective glass can be significantly reduced, allowing the sheet metal W to remain in a workable state for a longer period of time. If the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W is 5.0 mm or less, the processing quality of the sheet metal W can be improved.
  • the NC device 50 preferably controls the galvano scanner unit 32 to irradiate the laser beam onto the metal sheet W for a predetermined time exceeding 0 at the processing start position P0, and then move the laser beam to the end he1 or he2 of the hole formation area Ah0. If the laser beam is moved to the end he1 or he2 at the same time as turning on the laser beam at the processing start position P0, spatter generated at the processing start position P0 and its surroundings tends to concentrate and scatter in a certain direction.
  • the NC device 50 preferably controls the galvano scanner unit 32 so that the laser beam is irradiated onto the metal sheet W for a time sufficient for a pierce to be formed at the processing start position P0.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 so that after turning on the laser beam at the processing start position P0, the position of the laser beam is not displaced by 5 ms by setting a dwell of, for example, 5 ms.
  • a dwell of, for example, 5 ms is set at the processing start position P0 and a pierce is formed at the processing start position P0, at least a portion of the spatter is discharged to the back side of the metal sheet W, making it easier for the spatter to be dispersed in multiple directions, including the back side.
  • the machining start position P0 does not necessarily have to be located at the center of the hole formation area Ah0. If the machining start position P0 is located at the center of the hole formation area Ah0, it is preferable that the trajectories Tap1 and Tap2 are semicircles with the radius of the hole formation area Ah0 as their diameter. In this way, the arc-shaped trajectories Tap1 and Tap2 connect to the trajectory Tcc at a tangent to the trajectory Tcc of the entire circumference, so that a round hole h0 with good circular shape accuracy is formed with almost no deformation at the end he1 or he2.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 to move the beam spot Bs in a circular motion that completes more than one revolution.
  • the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the metal sheet W from the start of irradiation of the laser beam at the processing start position P0 until the formation of the circular hole h0 is completed is set as one of the processing conditions in the processing condition file.
  • the number of revolutions the beam spot Bs makes along the entire periphery is set in the processing program, which will be described later.
  • FIG. 7 shows the process of forming the pierce Ps, approach AP1, and circumferential cutting groove Cc in the metal sheet W in the first example shown in FIG. 6A. Since the laser beam does not displace for, for example, 5 ms at the processing start position P0, the pierce Ps is formed at the processing start position P0 of the metal sheet W. In addition, an arc-shaped approach AP1 that connects to the pierce Ps is formed in the metal sheet W.
  • the approach AP1 is a groove with a width approximately equivalent to the diameter of the beam spot Bs.
  • the laser beam circulates to cut the entire circumferential end of the hole formation area Ah0, forming the circumferential cutting groove Cc.
  • the approach AP1 connects to the circumferential cutting groove Cc at a tangent to the circumferential cutting groove Cc, forming a round hole h0 with a highly accurate circular shape.
  • the NC device 50 rotates the beam spot Bs more than once, and then controls the laser oscillator 10 to turn off the laser beam, for example, at the end he1. As shown by the dashed arrow, the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 to return to the state before the circular hole h0 was formed, so that if the laser beam were turned on, the position irradiated by the laser beam would be the processing start position P0.
  • the time for which the laser beam is turned on when forming a circular hole h0 in the metal sheet W is determined by the dwell time, the time for forming the approach AP1, and the time for the beam spot Bs to rotate around the entire peripheral edge of the hole forming area Ah0.
  • the NC device 50 controls the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 to fix the processing head 35 in a fixed position.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 to form a circular hole h0 having a diameter smaller than the diameter of the opening 36a of the nozzle 36 in the metal sheet W. Therefore, a circular hole h0 having a diameter smaller than the diameter of the opening 36a of the nozzle 36 can be formed in the metal sheet W in a short period of time.
  • the laser processing machine 100 and the laser processing method executed by the laser processing machine 100 set the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the metal sheet W to 1.0 mm or more and 6.0 mm or less from the start of processing the round hole h0 until the formation of the round hole h0 is completed. Therefore, according to the laser processing machine 100 and the laser processing method executed by the laser processing machine 100, the amount of spatter scattered onto the nozzle 36 or optical components such as protective glass can be reduced. As a result, spatter is less likely to accumulate inside the nozzle 36 or on the optical components, and the processable state can be maintained for a long period of time.
  • the amount of spatter scattering into the nozzle 36 is further reduced as follows.
  • a dwell of a predetermined time is set after the laser beam is turned on at the processing start position P0. Therefore, a recess (preferably a pierce Ps) of at least a predetermined depth is formed at the processing start position P0, and the beam spot Bs moves to form the approach AP1 after the recess or pierce Ps is formed. This further reduces the amount of spatter scattering into the nozzle 36, making it less likely for spatter to accumulate inside the nozzle 36 and less likely for optical components to become soiled.
  • the approach AP1 is arc-shaped rather than linear. Therefore, the spatter scatters while rotating, so it does not scatter in one direction, but rather the direction in which the spatter scatters is dispersed. This further reduces the amount of spatter that scatters into the nozzle 36, making it less likely for spatter to accumulate inside the nozzle 36 and less likely to soil the optical components.
  • FIGS. 8A to 8D show trajectories Tap11 to Tap14, which are first to fourth examples of a spiral trajectory from the machining start position P0 to the end he1 of the hole formation area Ah0 to form a spiral approach instead of the arc trajectory Tap1 shown in FIG. 6A.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 to displace the beam spot Bs so as to trace the spiral trajectories Tap11 to Tap14.
  • the direction in which the spatter scatters can be dispersed, and the amount of spatter that scatters into the nozzle 36 can be reduced.
  • the NC device 50 controls the galvano scanner unit 32 so that the tip in the approach connects with end he1 or he2 of the hole formation region Ah0 from the direction of a tangent to the end he1 or he2.
  • processing program creation method and processing program configuration method according to one or more embodiments will be described. According to the processing program creation method and processing program configuration method according to one or more embodiments, it is possible to create a processing program suitable for the laser processing machine 100 and the laser processing method executed by the laser processing machine 100 described above, and it is possible to configure a suitable processing program.
  • FIG. 9 shows a specific example of the configuration of the CAM device 40.
  • FIG. 10 shows an example of a setting image used by the CAM device 40 in a preliminary stage of creating a processing program.
  • the CAM device 40 comprises a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 401, a non-transient storage medium 402 storing a CAM program, an operation unit 403, and a display unit 404.
  • the CPU 401 executes the CAM program, displays the setting image shown in FIG. 10 on the display unit 404, and creates a processing program according to the settings in the setting image and various conditions.
  • the various conditions include the laser processing machine 100 to be used, the material and thickness of the metal sheet W, and graphic data of a product having a hole to be created by cutting the metal sheet W.
  • the graphic data is CAD data created by a CAD (Computer Aided Design) device not shown.
  • head fixed hole machining The process of forming a hole of a specified shape by moving the position on the metal sheet W where the laser beam is irradiated within the range of the opening 36a of the nozzle 36 attached to the tip of the machining head 35 while the machining head 35 is stopped is referred to as head fixed hole machining.
  • the operator sets whether to enable or disable the execution of head fixed hole machining by operating the operation unit 403.
  • the execution of head fixed hole machining can be enabled by checking the item that reads "Enable execution of head fixed hole machining.”
  • the operator operates the operation unit 403 in the setting image shown in FIG. 10 to set the target hole shape for which head fixed hole processing is to be performed.
  • the round hole is checked and set as the target hole.
  • the operator operates the operation unit 403 in the setting image shown in FIG. 10 to set the minimum and maximum sizes of the target hole.
  • the minimum size may be the smallest diameter that can be opened by head fixed hole processing, which is determined by the diameter of the beam spot Bs.
  • the maximum size may be the largest diameter of the hole that fits within the range of the opening 36a.
  • the operator sets the overlap coefficient by operating the operation unit 403 in the setting image shown in FIG. 10.
  • the overlap coefficient is a coefficient that determines the revolution time for moving the laser beam in the turned-on state along the entire peripheral edge of the target hole to be formed in the metal sheet W by head fixed hole processing.
  • the operator selects the processing condition number that specifies the processing condition file by operating the operation unit 403 in the setting image shown in FIG. 10.
  • FIG. 11 shows an example of a processing program created by the CPU 401 based on the setting image and various conditions set as shown in FIG. 10.
  • M102 specifies the metal sheet W to be processed.
  • the metal sheet W is SPC-1.0, a cold-rolled steel sheet with a thickness of 1.0 mm.
  • the material and thickness of the metal sheet W are selected by operating the operation unit 403.
  • "G92X3070.Y1550.” indicates the reference position (origin position) where the processing head 35 is located. This is determined by the laser processing machine 100 used.
  • M100 is a code that is automatically set and indicates the start of laser mode.
  • E3 is the processing condition number selected in the setting image shown in FIG. 10.
  • the distance between the tip of the nozzle 36 and the surface of the sheet metal W is set.
  • G112 in "G112 I1.5 J1.5 L10 S3.” is a code that commands the drilling of a round hole. This code is the same as the code that commands the drilling of a round hole in the metal sheet W by moving the machining head 35.
  • the process of forming a hole of a specified shape by moving the machining head 35 that emits a laser beam is referred to as head moving hole machining.
  • the same code is used to command the drilling of a specified shape for head moving hole machining and head fixed hole machining.
  • I1.5 and J1.5 are address words (first address words) that command the size of the circular hole in the X-axis direction to be 1.5 mm and the size of the circular hole in the Y-axis direction to be 1.5 mm, respectively.
  • the size of the circular hole is determined by the size of the circular hole in the graphic data.
  • the size of the circular hole in the graphic data is equal to or greater than the minimum size and equal to or less than the maximum size set in the setting image shown in Figure 10.
  • L10 is an address word (second address word) that commands the execution of head fixing hole processing.
  • S3 is an address word (third address word) that indicates the overlap coefficient.
  • FIG. 11 a processing program for forming a circular hole with a diameter of 1.5 mm is shown first, but we will take the example of forming a circular hole with a diameter of 1.0 mm.
  • the circumference of a circular hole with a diameter of 1.0 mm is 3.14 mm.
  • the processing speed is set to 54,000 mm per minute (900 mm/s).
  • the laser beam rotates 286.624 times per second from 900/3.14. Therefore, the time for the laser beam to make one revolution around the circular hole (hole formation area) with a diameter of 1.0 mm is 0.0035 s from 1/287.
  • the address word S3 indicates that the time for the laser beam to make one revolution around the circular hole is tripled, which is 0.0105 s from 3 x 0.0035 s.
  • the reason why the time it takes for the laser beam to complete one revolution around the circular hole by address word S3 is three times the revolution time is as follows: As the diameter of the circular hole becomes smaller, the scan mirrors 321 and 323 in the galvano scanner unit 32 are forced to rotate slower than the maximum rotation angle that the drivers 322 and 324 can provide. This is because the speed of the two axes of the scan mirrors 321 and 323 becomes zero when passing through four inflection points, and if the diameter of the circular hole is large, they can accelerate sufficiently between the inflection points where the speed becomes zero, but if the diameter of the circular hole is small, they cannot accelerate sufficiently.
  • the galvano scanner unit 32 can make the laser beam go around the round hole at least once.
  • a round hole has been described as an example, but the same applies to holes of other shapes.
  • G136 in "G136 X100 Y100 I5 J5 P10 K2 L10" is a code that commands the setting of a grid pattern in which multiple round holes are arranged.
  • X100 and Y100 indicate the position where the first round hole is to be formed.
  • I5 indicates that the pitch in the X-axis direction is 5 mm
  • J5 indicates that the pitch in the Y-axis direction is 5 mm
  • P10 indicates that there are 10 round holes in the X-axis direction
  • K2 indicates that there are 2 round holes in the Y-axis direction.
  • P10 and K2 mean that following the first round hole formed at positions X100 and Y100, 10 more round holes are to be formed in the X-axis direction, and 2 more in the Y-axis direction. These are determined by the number of multiple round holes in the graphic data and how they are arranged.
  • G112 I2.8 J2.8 L10 S3 indicates a command to open a round hole with a size of 2.8 mm in the X-axis direction and 2.8 mm in the Y-axis direction in head fixing hole processing.
  • "G136 X100 Y200 I5 J5 P10 K2 L10” indicates that the first round hole is formed at the X100 and Y200 positions, with a pitch of 5 mm in the X-axis direction, a pitch of 5 mm in the Y-axis direction, 10 holes in the X-axis direction, and 2 holes in the Y-axis direction.
  • M101 indicates the end of the laser mode
  • G50 indicates the end of the processing program. M101 and G50 are set automatically.
  • the machining program creation method sets whether to enable or disable the execution of head fixed hole machining as a preliminary step in creating a machining program, and sets the shape of the target hole for which head fixed hole machining is to be enabled. Furthermore, the machining program creation method according to one or more embodiments sets the minimum and maximum sizes of the target hole, and sets an overlap coefficient that determines the orbital time for moving the laser beam along the entire peripheral edge of the target hole.
  • the machining program creation method creates a machining program as follows when the execution of head fixed hole machining is enabled, a specific hole to be formed in the metal sheet W is a target hole, and the size of the specific hole is equal to or larger than the minimum size and equal to or smaller than the maximum size.
  • the machining program creation method creates a machining program such that a code instructing the formation of a specific hole includes one statement in which a first address word specifying the size of the specific hole, a second address word instructing the execution of head fixed hole machining, and a third address word indicating an overlap coefficient are linked in any order.
  • various conditions for executing head fixed hole processing can be set, and then a machining program suitable for forming a hole within the range of the nozzle 36 opening 36a in the metal sheet W by head fixed hole processing can be created.
  • the method for configuring a machining program according to one or more embodiments configures a machining program as follows:
  • the method for configuring a machining program according to one or more embodiments configures a machining program so that a code instructing the formation of a hole used in head movement hole machining includes one statement in which a first address word, a second address word, and a third address word are linked in any order.
  • a machining program for head fixing hole machining can be configured using existing code that commands the formation of holes in the metal sheet W by moving the machining head 35.
  • hole h1 the circular hole formed in the metal sheet W by the commands "G112 I1.5 J1.5 L10 S3.” and "G136 X100 Y100 I5 J5 P10 K2 L10" is called hole h1.
  • FIG. 12 shows a state in which multiple holes have been formed in the metal sheet W by the processing program shown in FIG. 11.
  • the NC device 50 controls the laser processing machine 100 to process the metal sheet W according to the processing program shown in FIG. 11
  • three rows of holes h1 with a diameter of 1.5 mm and three rows of holes h2 with a diameter of 2.8 mm are formed in the metal sheet W as shown in FIG. 12.
  • One row of holes h1 includes 11 holes h1 at a pitch of 5 mm in the X-axis direction, and the three rows of holes h1 are arranged at a pitch of 5 mm in the Y-axis direction.
  • One row of holes h2 includes 11 holes h2 at a pitch of 5 mm in the X-axis direction, and the three rows of holes h2 are arranged at a pitch of 5 mm in the Y-axis direction.
  • the time to form all holes h1 and h2 shown in FIG. 12 is the sum of the time to form each hole h1 and each hole h2 with the position of the processing head 35 fixed, the time to move the processing head 35 between adjacent holes h1, the time to move the processing head 35 between adjacent holes h2, and the time to move the processing head 35 from the last hole h1 to the first hole h2.
  • the time to form all holes h1 and h2 is significantly shorter than the time to form each hole h1 and each hole h2 while moving the processing head 35 without displacing the laser beam by the galvano scanner unit 32.

Landscapes

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Abstract

制御装置（ＮＣ装置（５０））は、加工ヘッド（３５）を固定の位置とするよう移動機構を制御する。制御装置は、穴を形成する穴形成領域内の加工開始位置でレーザビームをオンするようレーザ発振器（１０）を制御する。制御装置は、加工開始位置から穴形成領域の端部までレーザビームを移動させてアプローチを形成し、穴形成領域の全周端部に沿ってレーザビームを円形に移動させて、被切断材料（板金（Ｗ））に穴を形成するようビーム振動機構（ガルバノスキャナユニット（３２））を制御する。制御装置は、加工開始位置でレーザビームの照射を開始する穴の加工開始から穴の形成が完了するまで、ノズル（３６）の先端と被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とするよう高さ調整機構（３８）を制御する。

Description

レーザ加工機、レーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及び加工プログラムの構成方法
　本開示は、レーザ加工機、レーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及び加工プログラムの構成方法に関する。
　特許文献１に記載されているように、ガルバノスキャナユニットを備えるレーザ加工機が実用化されている。特許文献１には、加工ヘッドを停止させた状態で、加工ヘッドの先端に取り付けられたノズルの開口より射出されるレーザビームをガルバノスキャナユニットによって円形に移動させることによって、開口の直径より小さい穴を形成することが記載されている。この開口の直径より小さい穴を形成するレーザ加工方法によれば、加工ヘッドを移動させながら穴を形成するレーザ加工方法と比較して、穴を形成する加工時間を大幅に短くすることができる。
　また、特許文献１には、開口の中心でレーザビームをオンし、ガルバノスキャナユニットによって、レーザビームを形成しようとする穴の半径の距離だけ開口の端部の方向に変位させて、レーザビームを円形に移動させることが記載されている。
国際公開第２０２１／１１２０３９号 特開平９－２２０６８３号公報 特開２０１９－１９５８３１号公報 特開平８－１１８０４８号公報
　特許文献２に記載のように、加工ヘッドを移動させながら穴を形成するレーザ加工方法においては、ノズルの先端と板金の表面との距離は０．３ｍｍのような極めて近接した距離である。通常、レーザ加工機は、板金より開口を有する製品を切断するとき、開口を形成する領域の内部にピアスを開け、ピアスから開口を形成する領域の端部までアプローチを形成し、開口を形成する領域に沿って板金を切断する。
　特許文献３の段落００５１に記載されている事項から、一般的なレーザ加工機による板金の加工は次のように行われることが理解される。レーザ加工機は、ピアスを開けるときにはノズルの先端と板金の表面との距離を通常の切断時における距離よりも長くする。レーザ加工機は、アプローチの形成及び製品の外周または内周を切断する通常の切断時には、ノズルの先端と板金の表面との距離を近接した距離（例えば０．３ｍｍ）とする。
　以上の当業者にとって周知の事項を踏まえると、加工ヘッドを停止させた状態で、ガルバノスキャナユニットによってレーザビームを円形に移動させて板金に穴を形成するときには、ノズルの先端と板金の表面までの距離を次のように設定して加工することが考えられる。
　レーザ加工機は、ピアスを形成するときのみノズルの先端と板金の表面との距離を比較的長い距離とする。レーザ加工機は、レーザビームを開口の端部の方向に変位させるとき、及びレーザビームを円形に移動させるときには、ノズルの先端と板金の表面との距離を０．３ｍｍのような極めて近接した距離とする。ところが、このようにノズルの先端と板金の表面との距離を変化させるために加工ヘッドを高さ方向に移動させると、加工速度が低下する。そこで、レーザ加工機は、開口の中心でレーザビームをオンしてから穴の切断が完了するまで、ノズルの先端と板金の表面との距離を０．３ｍｍのような極めて近接した距離とすることが考えられる。
　本発明者は、開口の中心でレーザビームをオンしてから穴の切断が完了するまでノズルの先端と板金の表面との距離を近接した距離に設定して、加工ヘッドを停止させた状態でレーザ加工機によってレーザビームを円形に移動させて板金に穴を形成する加工を数多く繰り返す検証を行った。すると、ノズル内部にスパッタが蓄積して、加工を継続できなくなるという事態が発生することがあるということが判明した。そこで、加工ヘッドを停止させた状態で板金にノズルの開口の範囲に収まる所定の形状の穴を形成する加工を数多く繰り返しても、ノズルの内部にスパッタが蓄積しにくく、加工可能な状態を長時間継続させることが求められる。
　１またはそれ以上の実施形態の第１の態様は、レーザビームを射出するレーザ発振器と、前記レーザ発振器より射出されたレーザビームを開口より射出するノズルが先端に取り付けられた加工ヘッドと、前記加工ヘッドを被切断材料の面に沿って移動させる移動機構と、前記加工ヘッドの高さ方向の位置を調整する高さ調整機構と、前記開口より射出されるレーザビームを前記開口内で振動させるビーム振動機構と、前記レーザ発振器、前記移動機構、前記高さ調整機構、及び前記ビーム振動機構を制御する制御装置とを備え、前記被切断材料に前記開口の範囲に収まる穴を形成するとき、前記制御装置は、前記加工ヘッドを固定の位置とするよう前記移動機構を制御し、前記穴を形成する穴形成領域内の加工開始位置でレーザビームをオンするよう前記レーザ発振器を制御し、前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部までレーザビームを移動させてアプローチを形成し、前記穴形成領域の全周端部に沿ってレーザビームを移動させて、前記被切断材料に前記穴を形成するよう前記ビーム振動機構を制御し、前記加工開始位置でレーザビームの照射を開始する前記穴の加工開始から前記穴の形成が完了するまで、前記ノズルの先端と前記被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とするよう前記高さ調整機構を制御するレーザ加工機を提供する。
　１またはそれ以上の実施形態の第１の態様によれば、制御装置は、加工ヘッドを固定の位置とするよう移動機構を制御し、被切断材料に、ノズルの開口の範囲に収まる穴を形成するようビーム振動機構を制御するから、被切断材料に短時間でノズルの開口の直径より小さい直径を有する穴を形成することができる。１またはそれ以上の実施形態の第１の態様によれば、穴の加工開始から穴の形成が完了するまで、ノズルの先端と被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とするので、ノズル内部にスパッタが蓄積しにくい。従って、加工可能な状態を長時間継続させることができる。
　１またはそれ以上の実施形態の第２の態様は、加工ヘッドを停止させた状態とし、前記加工ヘッドに取り付けられているノズルの先端と被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とし、前記ノズルの開口の範囲に収まる穴を形成する穴形成領域内の加工開始位置でレーザビームをオンして前記加工開始位置でレーザビームの照射を開始し、前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部までレーザビームを移動させてアプローチを形成し、前記穴形成領域の全周端部に沿ってレーザビームを移動させて、前記被切断材料に前記穴を形成するレーザ加工方法を提供する。
　１またはそれ以上の実施形態の第２の態様によれば、加工ヘッドを停止させた状態とし、穴形成領域の全周端部に沿ってレーザビームを円形に移動させて、ノズルの開口の直径より小さい直径を有する穴を形成するから、被切断材料に短時間でノズルの開口の直径より小さい直径を有する穴を形成することができる。１またはそれ以上の実施形態の第２の態様によれば、ノズルの先端と被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離として、ノズルの開口の直径より小さい直径を有する穴を形成するので、ノズル内部にスパッタが蓄積しにくい。従って、加工可能な状態を長時間継続させることができる。
　１またはそれ以上の実施形態の第３の態様は、加工ヘッドより射出されるレーザビームを被切断材料に照射して所定の形状の穴を形成するときに、前記加工ヘッドを停止させた状態として、前記加工ヘッドの先端に取り付けられたノズルの開口の範囲内で前記レーザビームを照射する前記被切断材料上の位置を移動させることによって前記穴を形成するヘッド固定穴加工を実行させることを有効とするか無効とするかを設定し、前記ヘッド固定穴加工を実行させることを有効とする対象の穴の形状を設定し、前記対象の穴の最小サイズと最大サイズとを設定し、前記被切断材料に形成しようとする前記対象の穴の全周端部に沿って、オンとした状態の前記レーザビームを移動させる周回時間を決定する係数を設定し、前記ヘッド固定穴加工を実行させることが有効に設定され、前記被切断材料に形成しようとする特定の穴が前記対象の穴で、前記特定の穴のサイズが前記最小サイズ以上、前記最大サイズ以下であるとき、前記特定の穴を形成することを指令するコードに、前記特定の穴のサイズを規定する第１のアドレスワードと、前記ヘッド固定穴加工の実行を指令する第２のアドレスワードと、前記係数を示す第３のアドレスワードとを、任意の順で連結させた１文を含むように加工プログラムを作成する加工プログラム作成方法を提供する。
　１またはそれ以上の実施形態の第３の態様によれば、ヘッド固定穴加工を実行させる各種の条件を設定した上で、ヘッド固定穴加工によって被切断材料にノズルの開口の範囲内の穴を形成するのに好適な加工プログラムを作成することができる。
　１またはそれ以上の実施形態の第４の態様は、レーザビームを射出する加工ヘッドを移動させることによって被切断材料に所定の形状の穴を形成することを指令するコードに、前記穴のサイズを規定する第１のアドレスワードと、前記加工ヘッドを停止させた状態として、前記加工ヘッドの先端に取り付けられたノズルの開口の範囲内で前記レーザビームを照射する前記被切断材料上の位置を移動させることによって前記穴を形成するヘッド固定穴加工を実行させること指令する第２のアドレスワードと、前記被切断材料に形成しようとする前記穴の全周端部に沿って、オンとした状態の前記レーザビームを移動させる周回時間を決定する係数を示す第３のアドレスワードとを、任意の順で連結させた１文を含むように加工プログラムを構成する加工プログラムの構成方法を提供する。
　１またはそれ以上の実施形態の第４の態様によれば、ヘッド固定穴加工用のコードを新たに規定する必要がなく、加工ヘッドを移動させることによって被切断材料に穴を形成することを指令する既存のコードを用いて、ヘッド固定穴加工用の加工プログラムを構成することができる。
　１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機及びレーザ加工方法によれば、加工ヘッドを停止させた状態で板金にノズルの開口の範囲に収まる所定の形状の穴を形成する加工を数多く繰り返しても、ノズル内部にスパッタが蓄積しにくく、加工可能な状態を長時間継続させることができる。１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法によれば、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機及びレーザ加工方法に好適な加工プログラムを作成することができる。１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラムの構成方法によれば、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機及びレーザ加工方法に好適な加工プログラムを構成することができる。
図１は、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機を示す図である。 図２は、加工ヘッドの高さ方向の位置を調整する高さ調整機構を示す概念図である。 図３は、レーザ加工機におけるコリメータユニット及び加工ヘッドの詳細な構成例を示す斜視図である。 図４は、ビーム振動機構によるレーザビームの板金への照射位置の変位を説明するための図である。 図５Ａは、板金に形成された、ノズルの開口の直径よりも小さい直径を有する穴の一例を示す図である。 図５Ｂは、板金に図５Ａに示す穴が形成される前の穴形成領域を示す図である。 図６Ａは、レーザビームがノズルの開口の直径よりも小さい直径を有する穴を形成するときのレーザビームが描く円弧状の軌跡の第１の例を示す図である。 図６Ｂは、レーザビームがノズルの開口の直径よりも小さい直径を有する穴を形成するときのレーザビームが描く円弧状の軌跡の第２の例を示す図である。 図７は、図６Ａに示す第１の例によって板金にピアス、アプローチ、全周切断溝が形成される過程を示す図である。 図８Ａは、レーザビームがノズルの開口の直径よりも小さい直径を有する穴を形成するときのレーザビームが描く螺旋状の軌跡の第１の例を示す図である。 図８Ｂは、レーザビームがノズルの開口の直径よりも小さい直径を有する穴を形成するときのレーザビームが描く螺旋状の軌跡の第２の例を示す図である。 図８Ｃは、レーザビームがノズルの開口の直径よりも小さい直径を有する穴を形成するときのレーザビームが描く螺旋状の軌跡の第３の例を示す図である。 図８Ｄは、レーザビームがノズルの開口の直径よりも小さい直径を有する穴を形成するときのレーザビームが描く螺旋状の軌跡の第４の例を示す図である。 図９は、ＣＡＭ機器の具体的な構成例を示すブロック図である。 図１０は、ＣＡＭ機器が加工プログラムを作成する前段階で用いる設定画像の一例を示す図である。 図１１は、板金にノズルの開口の直径よりも小さい直径を有する穴を複数形成するための加工プログラムの一例を示す図である。 図１２は、図１１に示す加工プログラムによって板金に複数の穴が形成された状態を示す図である。
　１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機は、レーザ発振器、加工ヘッド、移動機構、高さ調整機構、制御装置を備える。レーザ発振器はレーザビームを射出する。加工ヘッドは、前記レーザ発振器より射出されたレーザビームを開口より射出するノズルが先端に取り付けられている。移動機構は、前記加工ヘッドを板金の面に沿って移動させる。高さ調整機構は、前記加工ヘッドの高さ方向の位置を調整する。ビーム振動機構は、前記開口より射出されるレーザビームを前記開口内で振動させる。制御装置は、前記レーザ発振器、前記移動機構、前記高さ調整機構、及び前記ビーム振動機構を制御する。
　前記被切断材料に前記開口の範囲に収まる穴を形成するとき、前記制御装置は、前記加工ヘッドを固定の位置とするよう前記移動機構を制御し、前記穴を形成する穴形成領域内の加工開始位置でレーザビームをオンするよう前記レーザ発振器を制御する。前記制御装置は、前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部までレーザビームを移動させてアプローチを形成し、前記穴形成領域の全周端部に沿ってレーザビームを移動させて、前記被切断材料に前記穴を形成するよう前記ビーム振動機構を制御する。前記制御装置は、前記加工開始位置でレーザビームの照射を開始する前記穴の加工開始から前記穴の形成が完了するまで、前記ノズルの先端と前記被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とするよう前記高さ調整機構を制御する。
　１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工方法は、加工ヘッドを停止させた状態とし、前記加工ヘッドに取り付けられているノズルの先端と被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とし、前記ノズルの開口の範囲に収まる穴を形成する穴形成領域内の加工開始位置でレーザビームをオンして前記加工開始位置でレーザビームの照射を開始し、前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部までレーザビームを移動させてアプローチを形成し、前記穴形成領域の全周端部に沿ってレーザビームを移動させて、前記被切断材料に前記穴を形成する。
　１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法は、加工ヘッドより射出されるレーザビームを被切断材料に照射して所定の形状の穴を形成するときに、前記加工ヘッドを停止させた状態として、前記加工ヘッドの先端に取り付けられたノズルの開口の範囲内で前記レーザビームを照射する前記被切断材料上の位置を移動させることによって前記穴を形成するヘッド固定穴加工を実行させることを有効とするか無効とするかを設定する。１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法は、前記ヘッド固定穴加工を実行させることを有効とする対象の穴の形状を設定し、前記対象の穴の最小サイズと最大サイズとを設定し、前記被切断材料に形成しようとする前記対象の穴の全周端部に沿って、オンとした状態の前記レーザビームを移動させる周回時間を決定する係数を設定する。
　１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法は、前記ヘッド固定穴加工を実行させることが有効に設定され、前記被切断材料に形成しようとする特定の穴が前記対象の穴で、前記特定の穴のサイズが前記最小サイズ以上、前記最大サイズ以下であるとき、前記特定の穴を形成することを指令するコードに、前記特定の穴のサイズを規定する第１のアドレスワードと、前記ヘッド固定穴加工の実行を指令する第２のアドレスワードと、前記係数を示す第３のアドレスワードと、を、任意の順で連結させた１文を含むように加工プログラムを作成する。
　１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラムの構成方法は、レーザビームを射出する加工ヘッドを移動させることによって被切断材料に所定の形状の穴を形成することを指令するコードに、第１のアドレスワードと、第２のアドレスワードと、第３のアドレスワードとを、任意の順で連結させた１文を含むように加工プログラムを構成する。第１のアドレスワードは、前記穴のサイズを規定する。第２のアドレスワードは、前記加工ヘッドを停止させた状態として、前記加工ヘッドの先端に取り付けられたノズルの開口の範囲内で前記レーザビームを照射する前記被切断材料上の位置を移動させることによって前記穴を形成するヘッド固定穴加工を実行させること指令する。第３のアドレスワードは、前記被切断材料に形成しようとする前記穴の全周端部に沿って、オンとした状態の前記レーザビームを移動させる周回時間を決定する係数を示す。
　以下、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機、レーザ加工方法、加工プログラム作成方法、及び加工プログラムの構成方法について、添付図面を参照して具体的に説明する。まず、図１～図４を用いて、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機を説明する。図１は、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機の構成例であるレーザ加工機１００を示す。
　図１において、レーザ加工機１００は、レーザ発振器１０、プロセスファイバ１２、レーザ加工ユニット２０、ＮＣ装置５０、アシストガス供給装置８０を備える。レーザ発振器１０は、レーザビームを生成して射出する。プロセスファイバ１２は、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームをレーザ加工ユニット２０へと伝送する。ＮＣ装置５０は、レーザ加工機１００の各部を制御する制御装置の一例である。
　ＮＣ装置５０には、加工プログラムデータベース６０と、加工条件データベース７０とが接続されている。加工プログラムデータベース６０及び加工条件データベース７０は、ネットワークを介してレーザ加工機１００と接続されていてもよい。加工プログラムデータベース６０には、後述する加工プログラムを作成するＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）機器４０が接続されている。ＣＡＭ機器４０は、ネットワークを介して加工プログラムデータベース６０と接続されていてもよい。加工プログラムデータベース６０は、ＣＡＭ機器４０で作成された加工プログラムを保存する。
　ＣＡＭ機器４０は、ＣＡＭプログラムを実行するコンピュータ機器によって構成される。ＣＡＭ機器４０は、１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法を実行して加工プログラムを作成する。ＣＡＭ機器４０が作成する加工プログラムについては後述する。
　レーザ発振器１０としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、またはレーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。
　レーザ発振器１０は、波長９００ｎｍ～１１００ｎｍの１μｍ帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びＤＤＬ発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのレーザビームを射出し、ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ～９５０ｎｍのレーザビームを射出する。
　レーザ加工ユニット２０は、加工対象の被切断材料である板金Ｗを載せる加工テーブル２１と、門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｙ軸キャリッジ２３と、Ｙ軸キャリッジ２３に固定されたコリメータユニット３０と、加工ヘッド３５とを有する。Ｘ軸キャリッジ２２は、加工テーブル２１上でＸ軸方向に移動自在に構成されている。Ｙ軸キャリッジ２３は、Ｘ軸キャリッジ２２上でＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動自在に構成されている。Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３は、加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。
　加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って移動させる代わりに、加工ヘッド３５は位置が固定されていて、板金Ｗが移動するように構成されていてもよい。レーザ加工機１００は、板金Ｗの面に対して加工ヘッド３５を相対的に移動させる移動機構を備えていればよい。ＮＣ装置５０は、移動機構（Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３）による加工ヘッド３５の移動を制御する。
　加工ヘッド３５には、先端部に円形の開口３６ａを有し、開口３６ａよりレーザビームを射出するノズル３６が取り付けられている。ノズル３６の開口３６ａより射出されたレーザビームは板金Ｗに照射される。アシストガス供給装置８０は、アシストガスとして窒素、酸素、窒素と酸素との混合気体、または空気を加工ヘッド３５に供給する。板金Ｗの加工時に、アシストガスは開口３６ａより板金Ｗへと吹き付けられる。アシストガスは、板金Ｗが溶融したカーフ幅内の溶融金属を排出する。
　図２は、加工ヘッド３５の高さ方向の位置を調整する高さ調整機構３８を示す概念図である。図２に示すように、レーザ加工ユニット２０は、加工ヘッド３５の高さ方向の位置を調整する高さ調整機構３８を有する。高さ方向とは、Ｘ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向である。詳細には、加工ヘッド３５は、ボールねじまたはラック・アンド・ピニオンによってＺ軸方向に移動自在とされ、高さ調整機構３８はサーボモータまたはリニアモータによって加工ヘッド３５をＺ軸方向に移動させる。高さ調整機構３８の少なくとも一部が加工ヘッド３５の内部に存在することがある。
　ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離は、高さ調整機構３８が加工ヘッド３５のＺ軸方向の位置を調整することによって調整される。ＮＣ装置５０は、高さ調整機構３８による加工ヘッド３５のＺ軸方向の位置を制御する。
　図３は、レーザ加工機１００におけるコリメータユニット３０及び加工ヘッド３５の詳細な構成例を示す斜視図である。図３に示すように、コリメータユニット３０は、プロセスファイバ１２より射出された発散光のレーザビームを平行光（コリメート光）に変換するコリメーションレンズ３１を備える。また、コリメータユニット３０は、ガルバノスキャナユニット３２と、ガルバノスキャナユニット３２より射出されたレーザビームをＺ軸方向下方に向けて反射させるベンドミラー３３を備える。加工ヘッド３５は、ベンドミラー３３で反射したレーザビームを集束して、板金Ｗに照射する集束レンズ３４を備える。
　レーザビームの焦点位置を調整するために、集束レンズ３４は図示していない駆動部及び移動機構によって、板金Ｗに近付く方向及び板金Ｗより離隔する方向に移動自在に構成されている。
　レーザ加工機１００は、ノズル３６の開口３６ａより射出されるレーザビームが開口３６ａの中心に位置するように芯出しされている。基準の状態では、レーザビームは、開口３６ａの中心より射出する。ガルバノスキャナユニット３２は、加工ヘッド３５内を進行して開口３６ａより射出されるレーザビームを、開口３６ａ内で振動させるビーム振動機構として機能する。
　ガルバノスキャナユニット３２は、コリメーションレンズ３１より射出されたレーザビームを反射するスキャンミラー３２１と、スキャンミラー３２１を所定の角度となるように回転させる駆動部３２２とを有する。また、ガルバノスキャナユニット３２は、スキャンミラー３２１より射出されたレーザビームを反射するスキャンミラー３２３と、スキャンミラー３２３を所定の角度となるように回転させる駆動部３２４とを有する。駆動部３２２及び３２４はモータによって構成することができる。
　駆動部３２２及び３２４は、ＮＣ装置５０による制御に基づき、それぞれ、スキャンミラー３２１及び３２３を所定の角度範囲で往復振動させることができる。スキャンミラー３２１とスキャンミラー３２３とのいずれか一方または双方を往復振動させることによって、ガルバノスキャナユニット３２は、板金Ｗに照射されるレーザビームを振動させる。
　ガルバノスキャナユニット３２はビーム振動機構の一例であり、ビーム振動機構は一対のスキャンミラーを有するガルバノスキャナユニット３２に限定されない。
　図４は、ビーム振動機構によるレーザビームの板金Ｗへの照射位置の変位を説明するための図である。図４は、スキャンミラー３２１とスキャンミラー３２３とのいずれか一方または双方が傾けられて、板金Ｗに照射されるレーザビームの位置が変位した状態を示している。図４において、ベンドミラー３３で折り曲げられて集束レンズ３４を通過する細実線は、レーザ加工機１００が基準の状態であるときのレーザビームの光軸を示している。
　なお、詳細には、ベンドミラー３３の手前に位置しているガルバノスキャナユニット３２の作動により、ベンドミラー３３に入射するレーザビームの光軸の角度が変化し、光軸がベンドミラー３３の中心から外れる。図４では、簡略化のため、ガルバノスキャナユニット３２の作動前後でベンドミラー３３へのレーザビームの入射位置を同じ位置としている。
　ガルバノスキャナユニット３２による作用によって、レーザビームの光軸が細実線で示す位置から太実線で示す位置へと変位したとする。ベンドミラー３３で反射するレーザビームが角度θで傾斜したとすると、板金Ｗへのレーザビームの照射位置は距離Δｓだけ変位する。集束レンズ３４の焦点距離をＥＦＬ（Effective Focal Length）とすると、距離Δｓは、ＥＦＬ×ｓｉｎθで計算される。
　ガルバノスキャナユニット３２がレーザビームを図４に示す方向とは逆方向に角度θだけ傾ければ、板金Ｗへのレーザビームの照射位置を図４に示す方向とは逆方向に距離Δｓだけ変位させることができる。距離Δｓは開口３６ａの半径未満の距離であり、好ましくは、開口３６ａの半径から所定の余裕量だけ引いた距離を最大距離とした最大距離以下の距離である。
　ＮＣ装置５０は、ガルバノスキャナユニット３２の駆動部３２２及び３２４を制御することによって、レーザビームを板金Ｗの面内の所定の方向に振動させることができる。レーザビームを振動させることによって、板金Ｗの面上に形成されるビームスポットを振動させることができる。ガルバノスキャナユニット３２は、ＮＣ装置５０による制御に基づいて、板金Ｗに照射されるレーザビームの位置、即ち、板金Ｗの面上に形成されるビームスポットの位置を移動させることができる。
　以上のように構成されるレーザ加工機１００は、レーザ発振器１０より射出されたレーザビームによって板金Ｗを切断して所定の形状を有する製品を作製する。レーザ加工機１００は、レーザビームの焦点を、板金Ｗの上面、上面より所定の距離だけ上方、または上面より所定の距離だけ下方で板金Ｗの板厚内のいずれかの適宜の位置に位置させて、レーザビームを所定の軌跡パターンで振動させながら板金を切断する。
　加工プログラムデータベース６０には、板金Ｗを切断するための加工プログラムが記憶されている。ＮＣ装置５０は、加工プログラムデータベース６０より加工プログラムを読み出し、加工条件データベース７０に記憶されている複数の加工条件ファイルのうちのいずれかの加工条件ファイルを選択する。加工条件ファイルには、各種の加工条件が設定されている。ＮＣ装置５０は、読み出した加工プログラムと選択した加工条件ファイルで設定されている加工条件とに基づいて板金Ｗを切断するようレーザ加工機１００を制御する。ＮＣ装置５０が選択する加工条件ファイルは、加工プログラムにおいて指定されている。
　以上のように構成されるレーザ加工機１００が、板金Ｗにノズル３６の開口３６ａの範囲に収まる穴を形成する好ましい動作であり、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工方法を説明する。ここでは、開口３６ａの範囲に収まる穴として、開口３６ａの直径より小さい直径を有する丸穴を例とする。開口３６ａの範囲に収まる穴は、丸穴（真円）に限定されず、長穴、楕円、正方形、長方形、５角形以上の多角形等の任意の形状でよい。
　図５Ａは、板金Ｗに形成された、ノズル３６の開口３６ａの直径よりも小さい直径を有する丸穴の一例を示している。図５Ｂは、板金Ｗに図５Ａに示す丸穴が形成される前の穴形成領域を示している。図５Ａに示すように、レーザ加工機１００は、板金Ｗにノズル３６の開口３６ａの直径より小さい直径を有する丸穴ｈ０を形成するとする。図５Ｂに示すように、板金Ｗに丸穴ｈ０を形成する前の丸穴ｈ０を形成する領域を穴形成領域Ａｈ０と称することとする。
　ＮＣ装置５０は、ガルバノスキャナユニット３２によって板金Ｗに照射するレーザビームの位置を変位させない状態で、加工ヘッド３５を穴形成領域Ａｈ０の直上に位置させる。このとき、加工ヘッド３５は、例えば、ノズル３６より射出されるレーザビームが穴形成領域Ａｈ０の中心に照射される位置に位置決めされている。この状態で、ＮＣ装置５０は、レーザビームをオンするようレーザ発振器１０を制御する。すると、図５Ｂに示すように、穴形成領域Ａｈ０内でレーザビームが照射される位置が加工開始位置Ｐ０となる。
　ＮＣ装置５０は、加工開始位置Ｐ０でレーザビームの照射を開始した後、丸穴ｈ０の形成が完了するまで、加工ヘッド３５の板金Ｗの面の方向の位置を固定の位置とするようＸ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３を制御する。加工プログラムにおいて、加工ヘッド３５の板金Ｗの面の方向の位置を移動させないことが指令されている。
　図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、ＮＣ装置５０がガルバノスキャナユニット３２を制御して板金Ｗに照射されるレーザビームが変位することによって形成される円弧状の軌跡の第１の例及び第２の例を示している。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、板金Ｗに丸穴ｈ０の大きさの穴を形成するには、ビームスポットＢｓを穴形成領域Ａｈ０よりビームスポットＢｓの半径だけ内側に変位した位置を円形に移動させる必要がある。
　図６Ａにおいて、ＮＣ装置５０はガルバノスキャナユニット３２を制御して、加工開始位置Ｐ０に位置するビームスポットＢｓが穴形成領域Ａｈ０の端部ｈｅ１まで円弧状の軌跡Ｔａｐ１を描くようにビームスポットＢｓを変位させる。続けて、ＮＣ装置５０はガルバノスキャナユニット３２を制御して、ビームスポットＢｓが穴形成領域Ａｈ０の全周端部（内周端部）に沿って円形に移動して全周の軌跡Ｔｃｃを描くようにビームスポットＢｓを移動させる。
　図６Ｂにおいて、ＮＣ装置５０はガルバノスキャナユニット３２を制御して、加工開始位置Ｐ０に位置するビームスポットＢｓが穴形成領域Ａｈ０の端部ｈｅ２まで円弧状の軌跡Ｔａｐ２を描くようにビームスポットＢｓを変位させる。続けて、ＮＣ装置５０はガルバノスキャナユニット３２を制御して、ビームスポットＢｓが穴形成領域Ａｈ０の内周端部である全周端部に沿って円形に移動して全周の軌跡Ｔｃｃを描くようにビームスポットＢｓを移動させる。
　ＮＣ装置５０は、加工開始位置Ｐ０でレーザビームの照射を開始して丸穴ｈ０の形成が完了するまで、ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とするよう高さ調整機構３８を制御する。これにより、板金Ｗに丸穴ｈ０を形成する加工を数多く繰り返しても、ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を０．３ｍｍのような極めて近接した距離とした場合と比較して、ノズル３６の内部にスパッタが蓄積しにくく、加工可能な状態を長時間継続させることができる。
　図３では図示を省略しているが、集束レンズ３４とノズル３６との間には、スパッタが集束レンズ３４に付着しないように保護する保護ガラスが配置されている。ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下とすることにより、スパッタがノズル３６に飛散する量を減らすことができるので、保護ガラスに飛散するスパッタの量が少なくなり、保護ガラスが汚損しにくくなる。ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を１．０ｍｍ以上とするのは、距離を１．０ｍｍ未満とすると、ノズル３６また保護ガラスに飛散するスパッタの量が大幅に増加するためである。ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を６．０ｍｍ以下とするのは、距離が６．０ｍｍを超えると板金Ｗに付着するドロスの量が大幅に増加するためである。
　ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を３．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を３．０ｍｍ以上とすれば、ノズル３６また保護ガラスに飛散するスパッタの量を格段に少なくすることができ、加工可能な状態をより長時間継続させることができる。ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を５．０ｍｍ以下とすれば、板金Ｗの加工品質をよくすることができる。
　ＮＣ装置５０は、加工開始位置Ｐ０で０を超える所定の時間、板金Ｗにレーザビームを照射した後に、レーザビームを穴形成領域Ａｈ０の端部ｈｅ１またはｈｅ２まで移動させるよう、ガルバノスキャナユニット３２を制御することが好ましい。加工開始位置Ｐ０でレーザビームをオンするのと同時にレーザビームを端部ｈｅ１またはｈｅ２まで移動させると、加工開始位置Ｐ０及びその周辺で発生するスパッタが一定の方向に集中して飛散しやすい。これに対して、加工開始位置Ｐ０で０を超える所定の時間、板金Ｗにレーザビームを照射して、加工開始位置Ｐ０に少なくとも所定の深さの凹部が形成されれば、加工開始位置Ｐ０及びその周辺で発生するスパッタが複数の方向に分散しやすくなる。
　ＮＣ装置５０は、加工開始位置Ｐ０にピアスが形成されるだけの時間、板金Ｗにレーザビームを照射するよう、ガルバノスキャナユニット３２を制御することが好ましい。一例として、ＮＣ装置５０は、加工開始位置Ｐ０でレーザビームをオンした後、例えば５ｍｓのドウェルを設定することによりレーザビームの位置を５ｍｓだけ変位させないようガルバノスキャナユニット３２を制御する。加工開始位置Ｐ０で例えば５ｍｓのドウェルを設定して、加工開始位置Ｐ０にピアスを形成すれば、スパッタの少なくとも一部が板金Ｗの裏面側に排出され、スパッタが裏面側を含む複数の方向に分散しやすくなる。
　図６Ａ及び図６Ｂにおいて、加工開始位置Ｐ０は穴形成領域Ａｈ０の必ずしも中心に位置している必要はない。加工開始位置Ｐ０が穴形成領域Ａｈ０の中心に位置しているとすれば、軌跡Ｔａｐ１及びＴａｐ２は穴形成領域Ａｈ０の半径を直径とする半円とするのがよい。このようにすると、円弧状の軌跡Ｔａｐ１及びＴａｐ２は、全周の軌跡Ｔｃｃに対する接線で軌跡Ｔｃｃと接続するので、端部ｈｅ１またはｈｅ２において形状の崩れがほとんどない、円の形状の精度がよい丸穴ｈ０が形成される。
　ＮＣ装置５０は、ビームスポットＢｓを、１周を超えるように円形に移動させるようガルバノスキャナユニット３２を制御する。
　加工開始位置Ｐ０でレーザビームの照射を開始して丸穴ｈ０の形成が完了するまでの、ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離は、加工条件ファイルにおける加工条件の１つとして設定される。ビームスポットＢｓを全周端部に沿って何周周回させるかは、後述する加工プログラムにおいて設定される。
　図７は、図６Ａに示す第１の例で、板金ＷにピアスＰｓ、アプローチＡＰ１、全周切断溝Ｃｃが形成される過程を示している。レーザビームは加工開始位置Ｐ０で例えば５ｍｓだけ変位しないので、板金Ｗの加工開始位置Ｐ０にはピアスＰｓが形成される。また、板金Ｗには、ピアスＰｓと連結する円弧状のアプローチＡＰ１が形成される。アプローチＡＰ１はビームスポットＢｓのほぼ直径に相当する幅の溝である。アプローチＡＰ１が穴形成領域Ａｈ０の端部ｈｅ１に到達した後、レーザビームの周回によって穴形成領域Ａｈ０の全周端部が切断されて、全周切断溝Ｃｃが形成される。アプローチＡＰ１が周切断溝Ｃｃに対する接線で周切断溝Ｃｃと連結することにより、円の形状の精度がよい丸穴ｈ０が形成される。
　図７において、ＮＣ装置５０は、ビームスポットＢｓを、１周を超える周回量で周回させた後に、例えば端部ｈｅ１においてレーザビームをオフするようレーザ発振器１０を制御したとする。ＮＣ装置５０は、破線の矢印線で示すように、仮にレーザビームをオンとしたらレーザビームが照射させる位置が加工開始位置Ｐ０となるように、ガルバノスキャナユニット３２を、丸穴ｈ０を形成する前の状態に戻すよう制御する。
　なお、板金Ｗに１つの丸穴ｈ０を形成する際のレーザビームをオンする時間は、ドウェルの時間、アプローチＡＰ１を形成する時間、ビームスポットＢｓを穴形成領域Ａｈ０の全周端部で周回させる時間によって決まる。
　以上のようにして、レーザ加工機１００及びレーザ加工機１００が実行するレーザ加工方法によれば、ＮＣ装置５０は、加工ヘッド３５を固定の位置とするようＸ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３を制御する。この状態で、ＮＣ装置５０は、板金Ｗに、ノズル３６の開口３６ａの直径より小さい直径を有する丸穴ｈ０を形成するようガルバノスキャナユニット３２を制御する。従って、板金Ｗに短時間でノズル３６の開口３６ａの直径より小さい直径を有する丸穴ｈ０を形成することができる。
　レーザ加工機１００及びレーザ加工機１００が実行するレーザ加工方法は、丸穴ｈ０の加工開始から丸穴ｈ０の形成が完了するまで、ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下としている。従って、レーザ加工機１００及びレーザ加工機１００が実行するレーザ加工方法によれば、スパッタがノズル３６または保護ガラスのような光学部品に飛散する量を減らすことができる。それにより、ノズル３６の内部または光学部品にスパッタが蓄積しにくく、加工可能な状態を長時間継続させることができる。
　レーザ加工機１００及びレーザ加工機１００が実行するレーザ加工方法においては、次のようにしてスパッタがノズル３６に飛散する量をさらに減らしている。レーザ加工機１００及びレーザ加工機１００が実行するレーザ加工方法においては、加工開始位置Ｐ０でレーザビームをオンした後に所定時間のドウェルを設定している。従って、加工開始位置Ｐ０に少なくとも所定の深さの凹部（好ましくはピアスＰｓ）が形成され、ビームスポットＢｓは、凹部またはピアスＰｓが形成された後にアプローチＡＰ１を形成するように移動する。これにより、スパッタがノズル３６に飛散する量をさらに減らすことができ、スパッタがノズル３６の内部に蓄積しにくくなり、光学部品が汚損しにくくなる。
　加えて、レーザ加工機１００及びレーザ加工機１００が実行するレーザ加工方法においては、アプローチＡＰ１を直線状ではなく円弧状としている。従って、スパッタは、回転しながら飛散することになるので一方向に飛散せず、スパッタが飛散する方向が分散する。これにより、スパッタがノズル３６に飛散する量をさらに減らすことができ、スパッタがノズル３６の内部に蓄積しにくくなり、光学部品が汚損しにくくなる。
　図８Ａ～図８Ｄは、図６Ａに示す円弧状の軌跡Ｔａｐ１に代えて、螺旋状のアプローチを形成するための、加工開始位置Ｐ０から穴形成領域Ａｈ０の端部ｈｅ１までの螺旋状の軌跡の第１～第４の例である軌跡Ｔａｐ１１～Ｔａｐ１４を示している。ＮＣ装置５０はガルバノスキャナユニット３２を制御して、螺旋状の軌跡Ｔａｐ１１～Ｔａｐ１４を描くようにビームスポットＢｓを変位させる。板金Ｗに螺旋状のアプローチが形成されると、スパッタが飛散する方向を分散させることができ、スパッタがノズル３６に飛散する量を減らすことができる。
　図８Ａ～図８Ｄに示すように、ビームスポットＢｓを加工開始位置Ｐ０から端部ｈｅ１まで螺旋状の軌跡Ｔａｐ１１～Ｔａｐ１４を描くように移動させると、軌跡Ｔａｐ１１～Ｔａｐ１４の端部が全周の軌跡Ｔｃｃと滑らかに接続する。よって、端部ｈｅ１において形状の崩れがほとんどない、円の形状の精度がよい丸穴ｈ０が形成される。図８Ａ～図８Ｄを比較すると、スパッタが飛散する方向を分散させるという観点では、螺旋における巻く量が多い方が好ましく、図８Ｄに示す軌跡Ｔａｐ１４が最も好ましい。
　図６Ａ、図６Ｂ、図８Ａ～図８Ｄのいずれにおいても、ＮＣ装置５０は、アプローチにおける先端部が穴形成領域Ａｈ０の端部ｈｅ１またはｈｅ２における接線の方向から端部ｈｅ１またはｈｅ２と接続するようガルバノスキャナユニット３２を制御することが好ましい。
　ここで、図９～図１１を参照して、１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法、及び加工プログラムの構成方法を説明する。１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法及び加工プログラムの構成方法によれば、以上説明したレーザ加工機１００及びレーザ加工機１００が実行するレーザ加工方法に好適な加工プログラムを作成することができ、好適な加工プログラムを構成することができる。
　図９は、ＣＡＭ機器４０の具体的な構成例を示している。図１０は、ＣＡＭ機器４０が加工プログラムを作成する前段階で用いる設定画像の一例を示している。ＣＡＭ機器４０は、中央処理装置（以下、ＣＰＵ）４０１、ＣＡＭプログラムを記憶している非一時的な記憶媒体４０２、操作部４０３、表示部４０４を備える。ＣＰＵ４０１は、ＣＡＭプログラムを実行し表示部４０４に図１０に示す設定画像を表示し、設定画像での設定及び各種の条件に応じて加工プログラムを作成する。各種の条件は、使用するレーザ加工機１００、板金Ｗの材料及び板厚、板金Ｗを切断することによって作製しようとする、穴を有する製品の図形データを含む。図形データとは、図示していないＣＡＤ（Computer Aided Design）機器によって作成されるＣＡＤデータである。
　加工ヘッド３５を停止させた状態として、加工ヘッド３５の先端に取り付けられたノズル３６の開口３６ａの範囲内でレーザビームを照射する板金Ｗ上の位置を移動させることによって所定の形状の穴を形成する加工をヘッド固定穴加工と称することとする。オペレータは、図１０に示す設定画像において、操作部４０３を操作することによってヘッド固定穴加工を実行させることを有効とするか無効とするかを設定する。図１０において、「ヘッド固定穴加工を実行させることを有効とする」と記載されている項目にチェックを付けることによって、ヘッド固定穴加工を実行させることを有効とすることができる。
　オペレータは、図１０に示す設定画像において、操作部４０３を操作することによってヘッド固定穴加工を実行させることを有効とする対象の穴の形状を設定する。図１０に示す例では、丸穴、長丸穴、角穴及び長角穴、及びその他の穴の形状の選択肢が羅列されている。ここでは、丸穴にチェックが付けられて丸穴が対象の穴に設定されている。オペレータは、図１０に示す設定画像において、操作部４０３を操作することによって対象の穴の最小サイズ及び最大サイズを設定する。最小サイズは、ビームスポットＢｓの直径によって決まる、ヘッド固定穴加工で開けることができる最小の直径であってもよい。最大サイズは、開口３６ａの範囲に収まる穴の最大の直径であってもよい。
　オペレータは、図１０に示す設定画像において、操作部４０３を操作することによってオーバラップ係数を設定する。オーバラップ係数とは、ヘッド固定穴加工によって板金Ｗに形成しようとする対象の穴の全周端部に沿って、オンとした状態のレーザビームを移動させる周回時間を決定する係数である。オペレータは、図１０に示す設定画像において、操作部４０３を操作することによって加工条件ファイルを指定する加工条件番号を選択する。
　図１１は、ＣＰＵ４０１が図１０に示すように設定した設定画像及び各種の条件に基づいて作成した加工プログラムの一例を示している。図１１において、Ｍ１０２は加工しようとしている板金Ｗを指定している。ここでは、板金Ｗは、板厚１．０ｍｍの冷間圧延鋼板であるＳＰＣ－１．０である。図１０では図示を省略しているが、板金Ｗの材料及び板厚は操作部４０３を操作することによって選択されている。“Ｇ９２Ｘ３０７０．Ｙ１５５０．”は、加工ヘッド３５が位置する基準位置（原点位置）を示している。これは、使用するレーザ加工機１００によって決まる。
　Ｍ１００は自動的に設定されるコードであり、レーザモードの開始を意味する。Ｅ３は、図１０に示す設定画像において選択された加工条件番号である。加工条件データベース７０に記憶されている加工条件番号Ｅ３の加工条件ファイルにおいて、ノズル３６の先端と板金Ｗの表面との距離が設定されている。
　“Ｇ１１２　Ｉ１．５　Ｊ１．５　Ｌ１０　Ｓ３．”におけるＧ１１２は、丸穴を開けることを指令するコードである。このコードは、加工ヘッド３５を移動させることによって板金Ｗに丸穴を開けることを指令するコードと同じコードである。レーザビームを射出する加工ヘッド３５を移動させて所定の形状の穴を形成する加工をヘッド移動穴加工と称することとする。ＣＡＭ機器４０が作成する加工プログラムにおいては、ヘッド移動穴加工とヘッド固定穴加工とで、所定の形状の穴を形成することを指令するコードは同じコードが用いられている。
　Ｉ１．５、Ｊ１．５は、それぞれ、丸穴のＸ軸方向の大きさを１．５ｍｍ、丸穴のＹ軸方向の大きさを１．５ｍｍとすることを指令するアドレスワード（第１のアドレスワード）である。丸穴の大きさは図形データにおける丸穴の大きさによって決まる。図形データにおける丸穴の大きさは、図１０に示す設定画像において設定した最小サイズ以上、最大サイズ以下の大きさである。Ｌ１０は、ヘッド固定穴加工の実行を指令するアドレスワード（第２のアドレスワード）である。Ｓ３は、オーバラップ係数を示すアドレスワード（第３のアドレスワード）である。
　ここで、アドレスワードＳ３によって周回時間が具体的にどのように決定するかを説明する。図１１においては、最初に、直径１．５ｍｍの丸穴を形成する加工プログラムを示しているが、直径１．０ｍｍの丸穴を形成する場合を例とする。直径１．０ｍｍの丸穴の周長は３．１４ｍｍである。加工条件番号Ｅ３の加工条件ファイルにおいて、加工速度が毎分５４０００ｍｍ（９００ｍｍ／ｓ）に設定されているとする。このとき、レーザビームは、９００／３．１４より１秒当たり２８６．６２４回転する。よって、レーザビームが直径１．０ｍｍの丸穴（穴形成領域）を１周する時間は、１／２８７より０．００３５ｓである。アドレスワードＳ３は、レーザビームが丸穴を１周する時間を３倍することを示し、３×０．００３５ｓより０．０１０５ｓとなる。
　アドレスワードＳ３によってレーザビームが丸穴を１周する時間を３倍した時間を周回時間としている理由は次のとおりである。ガルバノスキャナユニット３２におけるスキャンミラー３２１及び３２３は、丸穴の直径が小さくなるほど、駆動部３２２及び３２４による能力的な最大回転角度より低速で回転することを余儀なくされる。これはスキャンミラー３２１及び３２３の２軸は４つの変曲点を通るときに速度がゼロとなり、丸穴の直径が大きければ速度がゼロとなる変曲点間で十分に加速できるが、丸穴の直径が小さければ十分に加速できないからである。
　レーザビームが丸穴を１周する時間を３倍した時間を周回時間とすれば、丸穴の直径が小さく、スキャンミラー３２１及び３２３が最大回転角度よりかなり低速で回転したとしても、ガルバノスキャナユニット３２は、レーザビームが丸穴を少なくとも１周するように周回させることができる。ここでは、丸穴を例として説明したが、他の形状の穴の場合も同様である。
　“Ｇ１３６　Ｘ１００　Ｙ１００　Ｉ５　Ｊ５　Ｐ１０　Ｋ２　Ｌ１０”におけるＧ１３６は、複数の丸穴を配置するグリッドパターンを設定することを指令するコードである。Ｘ１００及びＹ１００は、最初の丸穴を形成する位置を示している。Ｉ５はＸ軸方向のピッチを５ｍｍとすること、Ｊ５はＹ軸方向のピッチを５ｍｍとすること、Ｐ１０は丸穴のＸ軸方向の個数１０個、Ｋ２は丸穴のＹ軸方向の個数２個を示している。Ｐ１０及びＫ２は、位置Ｘ１００及びＹ１００において形成する最初の丸穴に続けてＸ軸方向に丸穴をさらに１０個形成し、Ｙ軸方向にさらに２個形成することを意味する。これらは、図形データにおける複数の丸穴の個数及び配置の仕方によって決まる。
　同様に、“Ｇ１１２　Ｉ２．８　Ｊ２．８　Ｌ１０　Ｓ３．”は、ヘッド固定穴加工で、Ｘ軸方向の大きさを２．８ｍｍ、Ｙ軸方向の大きさを２．８ｍｍとした丸穴を開ける指令を示している。“Ｇ１３６　Ｘ１００　Ｙ２００　Ｉ５　Ｊ５　Ｐ１０　Ｋ２　Ｌ１０”は、Ｘ１００及びＹ２００の位置で最初の丸穴を形成し、Ｘ軸方向のピッチ５ｍｍ、Ｙ軸方向のピッチ５ｍｍ、Ｘ軸方向の個数１０個、Ｙ軸方向の個数２個とすることを示している。Ｍ１０１はレーザモードの終了を意味し、Ｇ５０は加工プログラムの終了を意味する。Ｍ１０１及びＧ５０は自動的に設定される。
　以上のように、１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法は、図１０に例示するように、加工プログラムを作成する前段階として、ヘッド固定穴加工を実行させることを有効とするか無効とするかを設定し、ヘッド固定穴加工を実行させることを有効とする対象の穴の形状を設定する。さらに、１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法は、対象の穴の最小サイズと最大サイズとを設定し、対象の穴の全周端部に沿ってレーザビームを移動させる周回時間を決定するオーバラップ係数を設定する。
　１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法は、ヘッド固定穴加工を実行させることが有効に設定され、板金Ｗに形成しようとする特定の穴が対象の穴で、特定の穴のサイズが最小サイズ以上、最大サイズ以下であるとき、次のように加工プログラムを作成する。１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法は、特定の穴を形成することを指令するコードに、特定の穴のサイズを規定する第１のアドレスワードと、ヘッド固定穴加工の実行を指令する第２のアドレスワードと、オーバラップ係数を示す第３のアドレスワードとを、任意の順で連結させた１文を含むように加工プログラムを作成する。
　１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラム作成方法によれば、ヘッド固定穴加工を実行させる各種の条件を設定した上で、ヘッド固定穴加工によって板金Ｗにノズル３６の開口３６ａの範囲内の穴を形成するのに好適な加工プログラムを作成することができる。
　１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラムの構成方法は、次のように加工プログラムを構成する。１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラムの構成方法は、ヘッド移動穴加工で使用されている穴を形成することを指令するコードに、第１のアドレスワードと、第２のアドレスワードと、第３のアドレスワードとを、任意の順で連結させた１文を含むように加工プログラムを構成する。
　１またはそれ以上の実施形態に係る加工プログラムの構成方法によれば、ヘッド固定穴加工用のコードを新たに規定する必要がなく、加工ヘッド３５を移動させることによって板金Ｗに穴を形成することを指令する既存のコードを用いて、ヘッド固定穴加工用の加工プログラムを構成することができる。
　図１１に示す加工プログラムにおいて、“Ｇ１１２　Ｉ１．５　Ｊ１．５　Ｌ１０　Ｓ３．”及び“Ｇ１３６　Ｘ１００　Ｙ１００　Ｉ５　Ｊ５　Ｐ１０　Ｋ２　Ｌ１０”の指令によって、板金Ｗに形成される丸穴を穴ｈ１と称することとする。“Ｇ１１２　Ｉ２．８　Ｊ２．８　Ｌ１０　Ｓ３．”及び“Ｇ１３６　Ｘ１００　Ｙ２００　Ｉ５　Ｊ５　Ｐ１０　Ｋ２　Ｌ１０”の指令によって、板金Ｗに形成される穴を穴ｈ２と称することとする。
　図１２は、図１１に示す加工プログラムによって板金Ｗに複数の穴が形成された状態を示している。ＮＣ装置５０が、図１１に示す加工プログラムに従って板金Ｗを加工するようレーザ加工機１００を制御すると、図１２に示すように、板金Ｗには、直径１．５ｍｍの穴ｈ１が３行、直径２．８ｍｍの穴ｈ２が３行形成される。穴ｈ１の１行はＸ軸方向のピッチ５ｍｍで１１個の穴ｈ１を含み、穴ｈ１の３行はＹ軸方向のピッチ５ｍｍで配置されている。穴ｈ２の１行はＸ軸方向のピッチ５ｍｍで１１個の穴ｈ２を含み、穴ｈ２の３行はＹ軸方向のピッチ５ｍｍで配置されている。
　図１２に示す全ての穴ｈ１及びｈ２を形成する時間は、加工ヘッド３５の位置を固定した状態で各穴ｈ１及び各穴ｈ２を形成する時間と、隣接する穴ｈ１間で加工ヘッド３５を動かす時間、隣接する穴ｈ２間で加工ヘッド３５を動かす時間、最後の穴ｈ１から最初のｈ２まで加工ヘッド３５を動かす時間の合計の時間となる。この全ての穴ｈ１及びｈ２を形成する時間は、ガルバノスキャナユニット３２によってレーザビームを変位させず、加工ヘッド３５を移動させながら各穴ｈ１及び各穴ｈ２を形成する時間と比較して大幅に短い。
　本発明は以上説明した１またはそれ以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
　本願は、２０２２年１０月１４日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－１６５５５２号に基づく優先権を主張するものであり、その全ての開示内容は引用によりここに援用される。

Claims (14)

  1. 　レーザビームを射出するレーザ発振器と、
    　前記レーザ発振器より射出されたレーザビームを開口より射出するノズルが先端に取り付けられた加工ヘッドと、
    　前記加工ヘッドを被切断材料の面に沿って移動させる移動機構と、
    　前記加工ヘッドの高さ方向の位置を調整する高さ調整機構と、
    　前記開口より射出されるレーザビームを前記開口内で振動させるビーム振動機構と、
    　前記レーザ発振器、前記移動機構、前記高さ調整機構、及び前記ビーム振動機構を制御する制御装置と、
    　を備え、
    　前記被切断材料に前記開口の範囲に収まる穴を形成するとき、
    　前記制御装置は、
    　前記加工ヘッドを固定の位置とするよう前記移動機構を制御し、
    　前記穴を形成する穴形成領域内の加工開始位置でレーザビームをオンするよう前記レーザ発振器を制御し、
    　前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部までレーザビームを移動させてアプローチを形成し、前記穴形成領域の全周端部に沿ってレーザビームを移動させて、前記被切断材料に前記穴を形成するよう前記ビーム振動機構を制御し、
    　前記加工開始位置でレーザビームの照射を開始する前記穴の加工開始から前記穴の形成が完了するまで、前記ノズルの先端と前記被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とするよう前記高さ調整機構を制御する
    　レーザ加工機。
  2. 　前記制御装置は、前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部まで円弧状のアプローチを形成するよう前記ビーム振動機構を制御する請求項１に記載のレーザ加工機。
  3. 　前記制御装置は、前記円弧状のアプローチとして、前記穴形成領域の半径を直径とする半円のアプローチを形成するよう前記ビーム振動機構を制御する請求項２に記載のレーザ加工機。
  4. 　前記制御装置は、前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部まで螺旋状のアプローチを形成するよう前記ビーム振動機構を制御する請求項１に記載のレーザ加工機。
  5. 　前記制御装置は、前記アプローチにおける先端部が前記穴形成領域の端部における接線の方向から前記端部と接続するよう前記ビーム振動機構を制御する請求項２または４に記載のレーザ加工機。
  6. 　前記制御装置は、前記加工開始位置で０を超える所定の時間、レーザビームを照射した後に、レーザビームを前記穴形成領域の端部まで移動させるよう前記ビーム振動機構を制御する請求項１～４のいずれか１項に記載のレーザ加工機。
  7. 　加工ヘッドを停止させた状態とし、
    　前記加工ヘッドに取り付けられているノズルの先端と被切断材料の表面との距離を１．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下の固定の距離とし、
    　前記ノズルの開口の範囲に収まる穴を形成する穴形成領域内の加工開始位置でレーザビームをオンして前記加工開始位置でレーザビームの照射を開始し、
    　前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部までレーザビームを移動させてアプローチを形成し、
    　前記穴形成領域の全周端部に沿ってレーザビームを移動させて、前記被切断材料に前記穴を形成する
    　レーザ加工方法。
  8. 　前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部まで円弧状のアプローチを形成する請求項７に記載のレーザ加工方法。
  9. 　前記円弧状のアプローチとして、前記穴形成領域の半径を直径とする半円のアプローチを形成する請求項８に記載のレーザ加工方法。
  10. 　前記加工開始位置から前記穴形成領域の端部まで螺旋状のアプローチを形成する請求項７に記載のレーザ加工方法。
  11. 　前記アプローチにおける先端部が前記穴形成領域の端部における接線の方向から前記端部と接続するよう前記アプローチを形成する請求項８または１０に記載のレーザ加工方法。
  12. 　前記加工開始位置で０を超える所定の時間、レーザビームを照射した後に、レーザビームを前記穴形成領域の端部まで移動させる請求項７～１０のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
  13. 　加工ヘッドより射出されるレーザビームを被切断材料に照射して所定の形状の穴を形成するときに、前記加工ヘッドを停止させた状態として、前記加工ヘッドの先端に取り付けられたノズルの開口の範囲内で前記レーザビームを照射する前記被切断材料上の位置を移動させることによって前記穴を形成するヘッド固定穴加工を実行させることを有効とするか無効とするかを設定し、
    　前記ヘッド固定穴加工を実行させることを有効とする対象の穴の形状を設定し、
    　前記対象の穴の最小サイズと最大サイズとを設定し、
    　前記被切断材料に形成しようとする前記対象の穴の全周端部に沿って、オンとした状態の前記レーザビームを移動させる周回時間を決定する係数を設定し、
    　前記ヘッド固定穴加工を実行させることが有効に設定され、前記被切断材料に形成しようとする特定の穴が前記対象の穴で、前記特定の穴のサイズが前記最小サイズ以上、前記最大サイズ以下であるとき、
    　前記特定の穴を形成することを指令するコードに、
    　前記特定の穴のサイズを規定する第１のアドレスワードと、
    　前記ヘッド固定穴加工の実行を指令する第２のアドレスワードと、
    　前記係数を示す第３のアドレスワードと、
    　を、任意の順で連結させた１文を含むように加工プログラムを作成する
    　加工プログラム作成方法。
  14. 　レーザビームを射出する加工ヘッドを移動させることによって被切断材料に所定の形状の穴を形成することを指令するコードに、
    　前記穴のサイズを規定する第１のアドレスワードと、
    　前記加工ヘッドを停止させた状態として、前記加工ヘッドの先端に取り付けられたノズルの開口の範囲内で前記レーザビームを照射する前記被切断材料上の位置を移動させることによって前記穴を形成するヘッド固定穴加工を実行させること指令する第２のアドレスワードと、
    　前記被切断材料に形成しようとする前記穴の全周端部に沿って、オンとした状態の前記レーザビームを移動させる周回時間を決定する係数を示す第３のアドレスワードとを、
    　任意の順で連結させた１文を含むように加工プログラムを構成する加工プログラムの構成方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007136471A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Toyota Motor Corp 孔あけ加工方法および孔あけ加工装置
JP2019155404A (ja) * 2018-03-12 2019-09-19 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機及びレーザ加工方法
WO2021112039A1 (ja) * 2019-12-02 2021-06-10 株式会社アマダ 座標パターンファイル作成装置、軌跡パターン作成装置、及びレーザ加工機の制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007136471A (ja) * 2005-11-15 2007-06-07 Toyota Motor Corp 孔あけ加工方法および孔あけ加工装置
JP2019155404A (ja) * 2018-03-12 2019-09-19 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機及びレーザ加工方法
WO2021112039A1 (ja) * 2019-12-02 2021-06-10 株式会社アマダ 座標パターンファイル作成装置、軌跡パターン作成装置、及びレーザ加工機の制御方法

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