JP2011079016A - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 倣い制御を用いた加工ヘッドの下降移動を減らして移動時間の短縮を図り、また厚みの異なるワークに対しても同加工プログラムで加工ができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】 前工程であるピアッシング加工時に、加工ノズルのピアッシング加工開始位置における倣い高さのＺ軸座標値を記憶し、後工程である切断加工時に、加工ヘッドを切断加工開始位置に移動させる際に、記憶しておいたピアッシング加工開始位置までは早送り速度で加工ヘッドを移動させる。
【選択図】 図６

Description

この発明は、レーザ光を用いワークとレーザ光を照射する加工ヘッドとの相対位置を変化させ切断加工を行うレーザ加工装置に関する。

レーザ光による切断加工においては、ピアッシング加工を切断加工よりも先に一括して行う方法が実施される場合がある（例えば、特許文献１参照）。このレーザ加工方法の特徴は、例えば、ピアッシング加工時にアシストガスとして酸化性ガスを使用し、切断加工時には非酸化性ガスを使用することによって、厚いワークでも短時間での切断が可能となり、また切断面の酸化の影響が非常に少なくなるため、切断面に光沢のある高品質な切断状態が得られるというものである。

通常、上記加工方法は、Ｚ軸退避移動指令、Ｘ、Ｙ軸移動指令、倣い制御実行指令などのレーザ加工装置に既存の指令を用いて加工プログラムを作成することで実現されている。ここで、Ｚ軸は鉛直方向、Ｘ、Ｙ軸は水平方向の各直行する軸を示している。この場合、ピアッシング加工時および切断加工時いずれの場合も、次の加工開始位置へアプローチするために、Ｚ軸退避移動を行った後、加工位置までＸ、Ｙ軸を移動し、その後、倣い制御を実行することで加工開始位置へ移動する。

ピアッシング加工開始位置及び切断加工開始位置へアプローチする類似の技術としては、次の方法もある。切断加工条件にピアッシング加工開始位置と切断加工開始位置との間の距離を示す距離データを含ませるとともに、ピアッシング加工開始位置または切断加工開始位置のどちらか一方の開始位置に至るまでの移動経路を教示することによって、各開始位置への移動を可能にするというものである（例えば、特許文献２参照）。

特開平２−６３６９３号公報 特開平７−８８６５６号公報

しかしながら、ピアッシング加工時および切断加工時いずれの場合も、倣い制御で次の加工開始位置へアプローチする場合、倣い制御を実行した際の移動速度は早送り速度に比べて非常に遅いため、Ｚ軸の退避量（距離）が増すと加工開始位置までの移動時間に大きく影響してしまう。また、さらには、１枚のワークに対して多数の加工形状をレーザ加工する際には、上記の移動時間のロスが非常に大きくなってしまう。

一方、特許文献３に記載の教示を用いた方法では、厚みの異なる複数のワークを同じ加工プログラムを用いてレーザ加工することができないという問題がある。例えば、薄いワークに対してピアッシング加工開始位置までの加工経路を加工ヘッドに教示した場合、薄いワークに対しては、教示通り加工ヘッドを移動させ加工を行うことができる。しかし、厚いワークに対しては、ピアッシング加工開始位置へ加工ヘッドをアプローチさせる際に、薄いワークのピアッシング加工開始位置へ移動するため、そのまま加工を開始すると最良の加工ができない。さらには、教示した位置によっては、厚いワークに加工ノズルを衝突させてしまう恐れがある。そのため、薄いワークに対して教示した加工経路をそのまま厚いワークに対して使用することができず、再び厚いワークに対しても加工経路を教示しなければならない。

本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消するため、倣い制御を用いた下降移動を極力減らして移動時間の短縮を図り、また厚みの異なるワークに対しても同加工プログラムで加工ができるレーザ加工装置を提供することである。

この発明に係るレーザ加工装置においては、前工程であるピアッシング加工時に、加工ノズルのピアッシング加工開始位置における倣い高さのＺ軸座標値を記憶することで、後工程である切断加工時に、加工ヘッドを切断加工開始位置に移動させる際に、記憶しておいたピアッシング加工開始位置までは早送り速度で加工ヘッドを移動させるものである。

この発明は、ピアッシング加工時に加工開始位置の倣い高さを記憶し、切断加工時に記憶した値を使用して加工ヘッドを下降させることにより、退避高さからピアッシング加工開始位置までの加工ヘッドの下降を、倣い速度ではなく早送り速度で実施できる。このため、切断加工時において、加工ヘッドを退避高さから切断加工開始位置まで下降させる時間を短縮することができる。

この発明の実施の形態１を示すレーザ加工装置の構成図である。 この発明の実施の形態１を示すレーザ加工装置の構成を示すブロック図である。 ピアッシング加工時と切断加工時の加工ヘッドの倣い高さの関係を示した図である。 この発明の実施の形態１であるレーザ加工装置のピアッシング加工時の制御フローを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１であるレーザ加工装置のピアッシング加工時の加工ヘッドの移動を示した図である。 この発明の実施の形態１であるレーザ加工装置の切断加工時の制御フローを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１であるレーザ加工装置の切断加工時の加工ヘッドの移動を示した図である。 この発明の実施の形態２であるレーザ加工装置の切断加工時の制御フローを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態２であるレーザ加工装置の切断加工時の加工ヘッドの移動を示した図である。 この発明の実施の形態３であるレーザ加工装置の切断加工時の加工ヘッドの移動を示した図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるレーザ加工装置の全体構成を示す図である。図１において、レーザ加工装置は、レーザビームをワーク１０１へ照射する加工ヘッド６、ハイトセンサ１１の機能を有し加工ヘッド６の先端に取り付けられている加工ノズル５、加工ヘッド６をＺ軸方向に移動するＺ軸駆動部７、Ｚ軸駆動部７をＹ軸方向に移動するＹ軸駆動部８、そしてワーク１０１を支える加工テーブル１３をＸ軸方向に移動するＸ軸駆動部９、から成る加工機本体１と、レーザビームを出射するレーザ発振器２と、加工機本体１およびレーザ発振器２を制御するとともに記憶部１２を備えたＮＣ制御部３と、オペレータからの入力を受け付ける操作部４と、を備えている。
なお、図１においては、加工ヘッド６がＹ軸方向に移動し、加工テーブルがＸ軸に移動するレーザ加工装置を例に説明したが、加工ヘッドはＺ軸のみ移動し、加工テーブルがＸＹ方向に移動する光走査型のレーザ加工装置でもよく、加工ヘッドと加工テーブルが相対的にＸＹＺ方向に移動すればよい。

次に、図２に示した、本実施の形態におけるレーザ加工装置の機能ブロック図を用いて、本実施の形態のレーザ加工における動作について説明する。
図２に示したように、オペレータはタッチパネルやキーボードなどの入力手段を備えた操作部４を通して、レーザ出力、加工速度、倣い制御実行時のワーク上面から加工ノズル５先端までの高さ（＝倣い高さ）などレーザ加工に必要なパラメータである加工条件や、各軸の移動指令、レーザビームのＯＮ／ＯＦＦ指令、倣い制御の実行指令などを含んだ加工プログラムを、ＮＣ制御部３に入力する。ＮＣ制御部３にこれらの加工条件や加工プログラムが入力されると、ＮＣ制御部３はそれらを記憶部１２に記憶し、蓄積する。レーザ加工を行う際には、オペレータはこれらの蓄積された加工条件や加工プログラムの中からワーク１０１の材質や厚み、加工形状に適したものを選択し、レーザ加工を開始する。レーザ加工が開始されると、ＮＣ制御部３はその加工プログラムの内容を判断し、各軸駆動部（７、８、９等）やレーザ発振器２などへ対応する指令を出力する。例えば、Ｘ軸の移動指令が入力された場合には、ＮＣ制御部３はＸ軸駆動部９へ移動命令を出力する。このようにＸ軸方向にＸ軸駆動部９にて加工テーブル１３を移動し、Ｙ軸方向にＹ軸駆動部９にて加工ヘッド６を移動することによって、ワーク１０１上の所望の２次元位置へ加工ヘッド６を位置決めすることができる。

またレーザビームのＯＮ指令が入力された場合には、ＮＣ制御部３はレーザ発振器２へレーザビームの照射指令を出力する。ひとたびレーザ発振器２からレーザ光Ａが出射されると、そのレーザ光Ａは図示省略した光学機器等によって加工ヘッド６内まで導かれ、加工ヘッド６の先端に設けられた加工ノズル５からレーザビームとして照射する。このレーザビームがワーク１０１に照射されることによりレーザ加工が行われる。

図２に示される倣い制御部１０は、加工ノズル５の近傍に配設された非接触式の静電容量方式や渦電流方式などを利用したハイトセンサ１１を用いて、加工ノズル５先端とワーク１０１との間の距離が所望の値になるように倣い制御するものである。ハイトセンサ１１は、加工ノズル５先端とワーク１０１との間の距離を静電容量などの変位量として検出し、倣い制御部１０に入力する。倣い制御部１０は入力された変位量とＮＣ制御部３に記憶され、選択されている加工条件の倣い高さパラメータの設定値との差を演算し、この差が小さくなるようにＮＣ制御部３を通して速度指令値をＺ軸駆動部７（Ｚ軸サーボモータ等）に出力する。このフィードバック制御によって変位量と設定値が一致するように加工ノズル５先端の高さが倣い制御される。

図３に、ピアッシング加工時と切断加工時の倣い高さの関係を示す。図３において、（ａ）はピアッシング加工時における加工ノズル５先端の倣い高さを表しており、（ｂ）は切断加工時における加工ノズル５先端の倣い高さを表している。
これらの倣い高さの関係は焦点距離に関係しており、焦点距離は、切断溝、切断面粗さ、ドロスの付着状態、切断速度などほぼすべての加工性能に影響する。一般的に、ピアッシング加工時と切断加工時における最適な焦点距離は異なり、多くの場合、ピアッシング加工時よりも切断加工時の方が数ミリ程度低く設定される。焦点距離をワーク上面に近づけた方が、切断幅が狭く周囲への熱影響も少なく精度の良い加工ができるので、切断加工に適している。一方、ピアッシング可能の場合、穴開け時間短縮のため加工穴径を広げてレーザ出力を一気に上げて加工するため、焦点距離を切断加工時より上方に設定する。これらの倣い高さは、加工条件としてそれぞれＮＣ記憶部１２に設定される。これら加工ノズル５の先端位置を、それぞれピアッシング加工開始位置、切断加工開始位置と呼ぶことにする。

次に、本実施の形態における制御フローについて、前工程であるピアッシング加工時と、後工程である切断加工時とに分けて説明する。
まず、前工程であるピアッシング加工時のフローを、図４、図５を用いて説明する。図４は、前工程の制御フローのフローチャートであり、図５は、複数の加工形状１１１から１１４をレーザ加工する加工プログラムを用い、図４のフローを実施した場合の加工ヘッド６の移動の様子を示した図である。

図５において、Ｓは加工ヘッド６のレーザ加工開始位置を表しており、Ｐ１からＰ４は各加工形状１１１〜１１４のピアッシング加工位置を表している。このとき、ピアッシング加工位置Ｐの添え字１〜４は加工の順番を表しており、Ｐ１から順にＰ４まで加工を行う。また、Ｐ１からＰ４の各ピアッシング加工位置におけるピアッシング加工開始位置を、それぞれＰ１’からＰ４’とする。また、図５において加工ヘッドの移動軌跡を矢印で示したが、破線は早送り速度での移動を示し、一点鎖線は倣い速度での移動を示している。また、以下の各ステップ番号Ｓ０１からＳ０６は、図４のステップ番号に対応している。

ステップＳ０１：レーザ加工が開始されると、レーザ加工開始位置Ｓから最初のピアッシング加工開始位置であるＰ１’へ移動するため、ＮＣ制御部３はＺ軸駆動部７に移動指令を出し、加工ヘッド６を早送り速度（以下、位置決め速度とも呼ぶ）でワーク１０１から離れる方向（＋Ｚ軸方向）へ、所定の退避量だけ移動させ、加工ヘッドを退避高さに移動させる。
なお、このときの加工ヘッドの移動は、図５における、Ｓ→Ｓｘへの移動となり、早送り速度での移動となるので、破線矢印で示してある。

ステップＳ０２：加工ヘッド６がＺ軸退避高さまで到達すると、次にＮＣ制御部３はＸ軸駆動部９およびＹ軸駆動部８に移動指令を出し、加工ヘッド６を早送り速度でＸ軸、Ｙ軸方向に、退避高さのままピアッシング加工位置Ｐ１上の点Ｐ１ｘまで移動させる。
なお、このときの加工ヘッドの移動は、図５における、Ｓｘ→Ｐ１ｘへの移動となり、早送り速度での移動となるので、破線矢印で示してある。

ステップＳ０３：加工ヘッド６がピアッシング加工位置Ｐ１上の点Ｐ１ｘまで到達すると、ＮＣ制御部３は加工ノズル５がワーク１０１に衝突しないように、ピアッシング加工開始位置Ｐ１’まで移動するため、倣い制御部１０およびＺ軸駆動部７に指令を出し、ワーク１０１に近づく方向（−Ｚ軸方向）へ、倣い制御を行いながら倣い速度で加工ヘッド６を、ＮＣ記憶部１２に設定されているピアッシング加工開始位置の倣い高さまで下降させる。
なお、このときの加工ヘッドの移動は、図５における、Ｐ１ｘ→Ｐ１’への移動となり、倣い速度での移動となるので、一点鎖線矢印で示してある。

ステップＳ０４：加工ヘッド６が、所定の倣い高さに到達すると、ＮＣ制御部３は加工ノズル５先端のＺ軸座標値を記憶部１２に記憶する。このＺ軸座標値とは、ＮＣ制御部３から移動指令が可能な座標値で記述されているもので、主な例としてレーザ加工装置の機械原点を基準とした座標系で記述されたものなどである。

ステップＳ０５：ピアッシング加工開始位置Ｐ１’となる倣い高さのＺ軸座標値を記憶すると、次にＮＣ制御部３はレーザ発振器２へレーザビームのＯＮ指令を出し、ピアッシング加工位置Ｐ１のピアッシング加工を開始する。

ステップＳ０６：Ｐ１のピアッシング加工が完了すると、次のピアッシング加工位置Ｐ２のピアッシング加工開始位置であるＰ２’へ移動するため、Ｐ１’の時と同様、ステップＳ０１からＳ０５を行う。すなわち、Ｐ１上の退避高さＰ１ｘまで加工ヘッド６を上昇させ、ピアッシング加工位置Ｐ２上の点Ｐ２ｘまで加工ヘッド６を水平移動させ、Ｐ２ｘからＰ２’まで加工ヘッド６を倣い制御して下降させる。そして、Ｐ２’においても、倣い高さのＺ軸座標値を記憶し、ピアッシング加工を実施する。
このようにピアッシング加工位置Ｐ１からＰ４までのすべての加工形状に対してこの処理を繰り返し、Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’、Ｐ４’の各倣い高さのＺ軸座標値を記憶する。ピアッシング加工が全て終了した場合、前工程は完了となる。

次に、後工程となる切断加工時のフローを、図６、図７をもとに説明する。図６は、後工程の制御フローのフローチャートであり、図７は、複数の加工形状をレーザ加工する加工プログラムを用い、図６のフローを実施した場合の加工ヘッド６の移動の様子を示した図である。図７（ａ）は加工形状全体の図であり、図７（ｂ）は切断加工位置Ｐ１近傍の拡大図である。

図７において、Ｐ１からＰ４の各切断加工位置における切断加工開始位置を、それぞれＰ１”からＰ４”とする。また、図７において加工ヘッドの移動軌跡を矢印で示したが、破線は早送り速度での移動を示し、一点鎖線は倣い速度での移動を示している。また、以下の各ステップ番号Ｓ１１からＳ１６は、図６のステップ番号に対応している。

ステップＳ１１：ピアッシング加工が終了した位置Ｐ４’から、最初の切断加工位置Ｐ１（＝ピアッシング加工位置Ｐ１）の切断加工開始位置Ｐ１”へ移動するため、ＮＣ制御部３はＺ軸駆動部７に移動指令を出し、加工ヘッド６を早送り速度でワーク１０１から離れる方向（＋Ｚ軸方向）へ、所定の退避量だけ移動させ、加工ヘッドを退避高さに移動させる。
なお、このときの加工ヘッドの移動は、図７（ａ）における、Ｐ４’→Ｐ４ｘへの移動となり、早送り速度での移動となるので、破線矢印で示してある。

ステップＳ１２：加工ヘッド６がＺ軸退避高さまで到達すると、次にＮＣ制御部３はＸ軸駆動部９およびＹ軸駆動部８に移動指令を出し、加工ヘッド６を早送り速度でＸ軸、Ｙ軸方向に、退避高さのまま切断加工位置Ｐ１上の点Ｐ１ｘまで移動させる。
なお、このときの加工ヘッドの移動は、図７（ａ）における、Ｐ４ｘ→Ｐ１ｘへの移動となり、早送り速度での移動となるので、破線矢印で示してある。

ステップＳ１３：加工ヘッド６が切断加工位置Ｐ１上の点Ｐ１ｘまで到達すると、ＮＣ制御部３はＺ軸駆動部７に指令を出し、ピアッシング加工時に記憶したＺ軸座標値をもとにピアッシング加工開始位置Ｐ１’まで、加工ヘッド６を早送り速度で移動させる。ここで、前工程であるピアッシング加工において、何の障害もなくＰ１’の位置まで加工ヘッドが下降できることはすでに確認済みであるので、倣い制御せずに早送り速度で移動させることができるのである。
なお、このときの加工ヘッドの移動は、図７（ａ）および（ｂ）における、Ｐ１ｘ→Ｐ１’への移動となり、早送り速度での移動となるので、破線矢印で示してある。

ステップＳ１４：加工ヘッド６がピアッシング加工開始位置Ｐ１’に到達すると、ＮＣ制御部３は加工ノズル５がワーク１０１に衝突しないように、切断加工開始位置Ｐ１”まで移動するため、倣い制御部１０およびＺ軸駆動部７に指令を出し、ワーク１０１に近づく方向（−Ｚ軸方向）へ、倣い制御を行いながら倣い速度で加工ヘッド６を、ＮＣ記憶部１２に設定されている切断加工開始位置の倣い高さまで降下させる。ここで、Ｐ１”はＰ１’よりも更にワークに近い位置となり、Ｐ１’とＰ１”間の障害の有無は確認できておらず、前工程であるピアッシング加工において、ワーク上面にドロスやスパッタが付着している可能性もあり、加工ヘッドがこれらの障害に衝突するのを避けるため、倣い制御にて移動させるのである。
なお、このときの加工ヘッドの移動は、図７（ａ）および（ｂ）における、Ｐ１’→Ｐ１”への移動となり、倣い速度での移動となるので、一点鎖線矢印で示してある。

ステップＳ１５：ＮＣ制御部３はレーザ発振器２へレーザビームのＯＮ指令を出し、さらにＸ軸駆動部９およびＹ軸駆動部８に移動指令を出し、切断加工位置Ｐ１から所定の形状１１１に切断加工を開始する。

ステップＳ１６：Ｐ１の切断加工が完了すると、次の切断加工位置Ｐ２の切断加工開始位置であるＰ２”へ移動するため、Ｐ１”の時と同様、ステップＳ１１からＳ１５を行う。すなわち、Ｐ１上の退避高さＰ１ｘまで加工ヘッド６を上昇させ、ピアッシング加工位置Ｐ２上の点Ｐ２ｘまで加工ヘッド６を水平移動させ、Ｐ２ｘからＰ２’まで加工ヘッド６を下降させ、Ｐ２’からＰ２”まで加工ヘッドを倣い制御して下降させる。そして、切断加工を実施する。
このように切断加工位置Ｐ１からＰ４までのすべての加工形状に対してこの処理を繰り返す。切断加工が全て終了した場合、後工程は完了となる。

本願発明は、上述した構成を備え制御をおこなうことで、前工程であるピアッシング加工時に、倣い制御で加工ヘッドが移動したピアッシング加工開始位置の倣い高さＺ軸座標値を記憶し、切断加工時に切断加工開始位置に加工ヘッドを移動させるときに、通常であれば倣い制御により移動させるところを、記憶しておいたピアッシング加工開始位置の倣い高さまで早送り速度で加工ヘッドを移動させ、更に切断加工開始位置まで加工ヘッドを降下させる時のみ倣い制御を行うものである。

これにより、切断加工時において、加工ヘッドを退避高さから切断加工開始位置まで下降させる時間を短縮することができる。特に、退避高さからピアッシング加工開始位置までの下降を、倣い速度から早送り速度に変更した分、短縮することができる。

例えば、一般的な値として、退避高さからピアッシング加工開始高さまでの距離（退避距離とも呼ぶ）は５０ｍｍ（図６においてＰ１ｘとＰ１’との間の距離）程度である。また、倣い速度は、１５ｍ／ｍｉｎ程度、早送り速度は、６５ｍ／ｍｉｎ程度である。この場合、退避距離５０ｍｍを倣い速度で加工ヘッドを移動させた場合の時間と、早送り速度で移動させた時間の差は、早送り速度での移動の方が、倣い速度での移動よりも、約０．１５ｓｅｃ早く移動できる。すなわち、切断加工開始時１回につき、言い換えればピアッシング１回につき０．１５ｓｅｃ加工時間を短縮できると言うことである。ピアッシングは、製品１個につき最低一回は必要であり（製品中に穴等があれば、穴の個数分更に必要となる）、例えば１０００個の製品を切断加工した場合には、最低でも１５０ｓｅｃの時間短縮が可能となり、加工効率の向上につながる。

さらに、ピアッシング加工毎にピアッシング加工開始位置の倣い高さを記憶するようにしたので、厚みの異なる複数のワークを加工する場合も、ワーク毎にピアッシング加工開始位置の倣い高さを記憶するため、ワーク毎に加工プログラムを切り替えることなく、同じ加工プログラムを用いてレーザ加工することができる。

実施の形態２．
実施の形態１においては、ピアッシング加工時にピアッシング加工開始位置の倣い高さを記憶し、切断加工時に加工ヘッドを記憶しておいた倣い高さまで早送り速度で移動し、切断加工開始位置までを倣い制御で移動させるものであった。
本実施の形態におけるレーザ加工装置の構成は、実施の形態１の図１、図２と同様であるが、制御フローが相違する。前工程となるピアッシング加工時の制御フローは実施の形態１と同様に、ピアッシング加工開始位置の倣い高さ（Ｚ軸座標値）を記憶する。一方、後工程となる切断加工時には、記憶された倣い高さ（Ｚ軸座標値）を用いてＺ軸退避位置から切断加工開始位置まで早送り速度で位置決めするものである。

実施の形態１においては、ピアッシング加工時にワーク正面に発生するドロスやスパッタに加工ヘッドが衝突するのを避けるため、ピアッシング加工開始位置から切断加工開始位置までは倣い制御にて加工ヘッドを移動させた。しかし、薄板加工や低出力における加工のように、ピアッシング加工時にワーク上面にドロスやスパッタがほとんど発生しない加工の場合、加工ヘッドがドロスやスパッタに衝突する可能性がほとんど無いので、本実施の形態のように早送り速度にて加工ヘッドを移動させることができ、実施の形態１より更に加工時間の短縮が可能となる。

ここで、本実施の形態における制御フローについて、実施の形態１と異なる後工程のフローについて、図８、図９を用いて説明する。
図８は、後工程の制御フローのフローチャートであり、図９は、複数の加工形状１１１から１１４をレーザ加工する加工プログラムを用い、図８のフローを実施した場合の加工ヘッド６の移動の様子を示した図である。図９の記号や矢印は、実施の形態１における図５、図７と同様である。また、以下の各ステップ番号Ｓ２１からＳ２６は、図８のステップ番号に対応している。

ステップＳ２１およびＳ２２は、実施の形態１のステップＳ１１およびＳ１２と同様である。

ステップＳ２３：加工ヘッド６が切断加工位置Ｐ１上の点Ｐ１ｘまで到達すると、ＮＣ制御部３にて、ＮＣ記憶部１２に加工条件として設定されているピアッシング加工時の倣い高さ設定値（Ｎ）と切断加工時の倣い高さ設定値（Ｍ）、そして前工程となるピアッシング加工時に記憶されたピアッシング加工開始位置の倣い高さＺ軸座標値（Ｌ）を用いて、以下の式にて切断加工開始位置のＺ軸座標を計算する。
目標座標値Ｚ＝Ｌ＋（Ｎ−Ｍ）
なお、ＮＣ制御部３にこの計算処理をさせるタイミングは、ステップＳ２２の後である必要はなく、後工程の加工が開始された際、すなわちステップＳ２１の前に、切断加工位置Ｐ１”からＰ４”すべてに対して計算処理を実行しておいてもよい。

ステップＳ２４：計算が完了すると、ＮＣ制御部３はＺ軸駆動部７に指令を出し、加工ヘッド６を切断加工開始位置Ｐ１”（目標座標値Ｚ）まで早送り速度で移動する。
なお、このときの加工ヘッドの移動は、図７（ａ）および（ｂ）における、Ｐ１ｘ→Ｐ１”への移動となり、早送り速度での移動となるので、破線矢印で示してある。

ステップＳ２５およびＳ２６は、実施の形態１のステップＳ１５およびＳ１６と同様である。

本実施の形態におけるレーザ加工装置においては、上記制御フローとすることで、実施の形態１のものに比べ、退避高さからピアッシング加工開始位置までを早送り速度で加工ヘッドを移動する点は同じであるが、ピアッシング加工開始位置から切断加工開始位置まで（例えば、図７においては、Ｐ１’とＰ１”の間）を倣い速度ではなく早送り速度で加工ヘッドを下降することができるので、より加工時間を短縮できる。

実施の形態３．
実施の形態１および２においては、ピアッシング加工開始位置の倣い高さが、切断加工開始位置の倣い高さよりも高い場合にて説明した。上述したように、ピアッシング加工開始位置の方が高いのが一般的だからである。しかし、逆にピアッシング加工開始位置の方が低い場合でも、本願発明を適用することは可能である。

図１０は、本願発明を、ピアッシング加工開始位置の倣い高さが、切断加工開始位置の倣い高さよりも低い場合に適用した場合の、切断加工時の加工ヘッドの移動の様子を示したものである。加工ヘッドの移動のさせ方としては、図１０（ａ）から（ｃ）の３通りについて説明する。

図１０（ａ）に示したものは、実施の形態１と同様の制御によるものである。実施の形態１と同様に、切断時に退避高さＰ１ｘから記憶しておいたピアッシング加工開始位置倣い高さＰ１’へ、加工ヘッドを早送りで移動させ（Ｐ１ｘからＰ１’への破線矢印）、その後、切断開始位置倣い高さまで倣い制御で加工ヘッドを移動させる（Ｐ１’からＰ１”への一点鎖線矢印）。

図１０（ｂ）および（ｃ）に示したものは、実施の形態２と同様の制御によるものである。実施の形態２と同様に、ピアッシング加工時の倣い高さ設定値（Ｎ）、切断加工時の倣い高さ設定値（Ｍ）、およびピアッシング加工時に記憶されたピアッシング加工開始位置の倣い高さＺ軸座標値（Ｌ）から、Ｌ＋（Ｎ−Ｍ）の式にて切断加工開始位置のＺ軸座標を計算しこの値を用いる。

図１０（ｂ）においては、切断時に退避高さＰ１ｘから記憶しておいたピアッシング加工開始位置倣い高さＰ１’へ、加工ヘッドを早送りで移動させ（Ｐ１ｘからＰ１’への破線矢印）、その後、上記式にて計算された切断加工開始位置のＺ軸座標位置まで早送り速度で加工ヘッドを移動させる（Ｐ１’からＰ１”への破線矢印）。

一方、図１０（ｃ）においては、ピアッシング加工開始位置Ｐ１’を経由せずに、切断時に退避高さＰ１ｘから直接、上記式にて計算された切断加工開始位置のＺ軸座標位置まで早送り速度で加工ヘッドを移動させる（Ｐ１ｘからＰ１”への破線矢印）。本実施の形態の場合、図１０（ｃ）に示す最も短時間で加工ヘッドを移動させることができる。

１ 加工機本体
２ レーザ発振器
３ ＮＣ制御部
４ 操作部
５ 加工ノズル
６ 加工ヘッド
７ Ｚ軸駆動部
８ Ｙ軸駆動部
９ Ｘ軸駆動部
１０ 倣い制御部
１１ ハイトセンサ
１２ ＮＣ記憶部
１３ 加工テーブル
１０１ ワーク
１１１〜１１２ 加工形状

Claims (8)

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るレーザ光をワークに照射する加工ヘッドと、
   前記加工ヘッドとワークとのＸＹＺ３軸方向の相対位置を変化するＸＹＺ各軸駆動部と、
   前記加工ヘッドの先端に設けられワークと加工ヘッドとの距離を測定するセンサと、
   前記センサの測定値に基づき前記加工ヘッドとワークとのＺ軸方向の相対位置を所望の位置に制御する倣い制御部と、
   前記レーザ発振器、前記ＸＹＺ各軸駆動部、および前記倣い制御部の動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   ピアッシング加工時に、前記Ｚ軸駆動部により前記加工ヘッドとワークとの相対距離を所定の値に変化させる際に、前記倣い制御部により倣い動作を実施すると共に、前記加工ヘッドが所定の位置に到達したとき前記加工ヘッドの位置を記憶し、
   切断加工時に、前記記憶した加工ヘッドの位置に、前記Ｚ軸駆動部により倣い制御をせずに前記加工ヘッドを移動させるものである、
   レーザ加工装置。
2. 前記制御部は、
   切断加工時に、前記記憶した位置に前記加工ヘッドを移動させた後、更に前記Ｚ軸駆動部により前記加工ヘッドとワークとの相対距離を所定の値に変化させる際に、前記倣い制御部により倣い動作を実施し前記加工ヘッドとワークとの相対距離を所定の値に変化させるものである、
   請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記制御部は、
   ピアッシング加工開始位置の倣い高さ設定値をＮ、切断加工開始位置の倣い高さ設定値をＭ、前記記憶した加工ヘッドの位置をＬとした場合、Ｌ＋（Ｎ−Ｍ）を演算し、
   前記切断加工時に、加工ヘッドを前記記憶した高さまで移動させた後、更に前記Ｚ軸駆動部により前記演算した結果得られる高さまで倣い制御をせずに加工ヘッドを移動させるものである、
   請求項１に記載のレーザ加工装置。
4. 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るレーザ光をワークに照射する加工ヘッドと、
   前記加工ヘッドとワークとのＸＹＺ３軸方向の相対位置を変化するＸＹＺ各軸駆動部と、
   前記加工ヘッドの先端に設けられワークと加工ヘッドとの距離を測定するセンサと、
   前記センサの測定値に基づき前記加工ヘッドとワークとのＺ軸方向の相対位置を所望の位置に制御する倣い制御部と、
   前記レーザ発振器、前記ＸＹＺ各軸駆動部、および前記倣い制御部の動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   ピアッシング加工時に、前記Ｚ軸駆動部により前記加工ヘッドとワークとの相対距離を所定の値に変化させる際に、前記倣い制御部により倣い動作を実施すると共に、前記加工ヘッドが所定の位置に到達したとき前記加工ヘッドの位置を記憶し、
   ピアッシング加工開始位置の倣い高さ設定値をＮ、切断加工開始位置の倣い高さ設定値をＭ、前記記憶した加工ヘッドの位置をＬとした場合、Ｌ＋（Ｎ−Ｍ）を演算し、
   切断加工時に、前記Ｚ軸駆動部により前記演算した結果得られる高さまで倣い制御をせずに加工ヘッドを移動させるものである、
   レーザ加工装置。
5. 複数のピアッシング加工を切断加工よりも先に行うレーザ加工方法において、
   ピアッシング加工時に、
   倣い制御によってピアッシング加工の開始位置へ加工ヘッドを移動する工程と、
   加工ヘッドがピアッシング開始位置に移動完了したときの加工ヘッドの高さを記憶する工程と、
   切断加工時に、
   前記記憶した高さまで加工ヘッドを倣い制御をせずに移動する工程と、
   を備えたレーザ加工方法。
6. 前記切断加工時において、
   加工ヘッドを前記記憶した高さまで移動させた後、更に倣い制御によって切断加工の開始位置へ加工ヘッドを移動する工程と、
   を備えた請求項５に記載のレーザ加工方法。
7. ピアッシング加工開始位置の倣い高さ設定値をＮ、切断加工開始位置の倣い高さ設定値をＭ、前記記憶した高さをＬとした場合、Ｌ＋（Ｎ−Ｍ）を演算する工程と、
   前記切断加工時において、
   加工ヘッドを前記記憶した高さまで移動させた後、更に前記演算した結果得られる高さまで倣い制御をせずに加工ヘッドを移動する工程と、
   を備えた請求項６に記載のレーザ加工方法。
8. 複数のピアッシング加工を切断加工よりも先に行うレーザ加工方法において、
   ピアッシング加工時に、
   倣い制御によってピアッシング加工の開始位置へ加工ヘッドを移動する工程と、
   加工ヘッドがピアッシング開始位置に移動完了したときの加工ヘッドの高さを記憶する工程と、
   ピアッシング加工開始位置の倣い高さ設定値をＮ、切断加工開始位置の倣い高さ設定値をＭ、前記記憶した高さをＬとした場合、Ｌ＋（Ｎ−Ｍ）を演算する工程と、
   切断加工時において、
   前記演算した結果得られる高さまで倣い制御をせずに加工ヘッドを移動する工程と、
   を備えたレーザ加工方法。

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