WO2019093148A1 - レーザ加工機及び焦点調整方法 - Google Patents

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WO2019093148A1
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laser
unit
processing machine
gas
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習志 川勝
渉 清水平
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村田機械株式会社
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    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire

Definitions

  • the present invention relates mainly to a laser processing machine that processes a workpiece by irradiating a laser beam.
  • a laser processing machine that includes a laser generator and performs processing such as drilling, cutting, marking, and welding by irradiating a workpiece to be processed with a laser beam.
  • a configuration is known in which an image of a work is acquired during processing for confirmation of the processing shape of the work, and the like.
  • Patent Document 1 discloses this type of laser processing machine.
  • the laser beam machine of Patent Document 1 includes a laser light source, a camera unit, a laser focus adjustment unit, and a camera focus adjustment unit.
  • the laser light source is disposed in the head and generates a laser for irradiating an object (work).
  • the camera unit is disposed in the head and acquires an image of an object.
  • the laser focus adjustment unit adjusts the focus of the irradiation position of the laser light based on the thickness of the object and the like.
  • the camera focus adjustment unit adjusts the focus of the camera independently of the laser focus adjustment unit.
  • the laser processing machine may be provided with a gas supply unit that supplies an assist gas that assists the processing of the workpiece by the laser beam.
  • a gas supply unit that supplies an assist gas that assists the processing of the workpiece by the laser beam.
  • Patent Document 1 does not describe this kind of gas supply unit, and nothing about adjustment of focus in a laser processing machine equipped with a gas supply unit.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a laser processing machine having a gas supply unit for supplying an assist gas. Providing an arrangement for acquiring various images.
  • a laser processing machine having the following configuration. That is, this laser processing machine includes a laser generator, a laser optical system, a gas supply unit, an illumination unit, an imaging unit, an imaging optical system, an acquisition unit, and an adjustment unit.
  • the laser generator generates a laser beam for processing a workpiece.
  • the laser optical system is disposed between a condensing lens for condensing the laser light generated by the laser generator, a nozzle disposed below the condensing lens, and the condenser lens and the nozzle.
  • a protective plate is included, and a space in the nozzle between the lower end of the nozzle and the protective plate forms a semi-sealed space having a constant volume, and the laser beam irradiates the work via the irradiation port at the lower end of the nozzle
  • the laser beam is guided as it is.
  • the gas supply unit supplies an assist gas, which is a gas injected from the irradiation port and assists the processing of the work by laser light, to a space in the nozzle by adjusting a supply pressure.
  • the illumination unit generates illumination light that illuminates the work.
  • the imaging unit captures an image of the work by detecting reflected light of the illumination light of the illumination unit reflected by the work through a part of a laser beam passage space.
  • the imaging optical system guides the reflected light to the imaging unit.
  • the acquisition unit acquires focus information which is information for correcting the amount of change of the position of the imaging unit side focus according to the gas pressure of the assist gas in the space in the nozzle or the amount of change.
  • the adjustment unit adjusts at least one of the position of the imaging unit side focal point and the position of the imaging unit based on the focus information acquired by the acquisition unit.
  • the nozzle inner space (semi-closed space) having a constant volume is formed by the nozzle lower end and the protective plate, there is a correlation between the pressure change of the nozzle inner space and the refractive index change of the nozzle inner space. Therefore, it is possible to obtain a clear image of the work by adjusting at least one of the position of the imaging unit side focal point and the position of the imaging unit according to the pressure of the space in the nozzle.
  • the gas supply unit includes a pressure control valve that controls the supply pressure of the assist gas, and a pressure sensor that is disposed closer to the nozzle than the pressure control valve. .
  • the pressure in the space in the nozzle can be detected using the pressure sensor, at least one of the position of the imaging unit side focal point and the position of the imaging unit can be adjusted more appropriately.
  • a gas storage portion which is an annular space surrounding the space in the nozzle is formed, and the assist gas is supplied to the space in the nozzle via the gas storage portion. Is preferred.
  • the pressure distribution in the nozzle internal space becomes uniform, the nozzle internal space becomes static, and the correlation between the pressure in the nozzle internal space and the refractive index becomes strong. Therefore, at least one of the position of the imaging unit side focal point and the position of the imaging unit can be adjusted more appropriately.
  • the gas supply unit can supply an assist gas of a type selected from a plurality of types of assist gases.
  • the focus information is information for correcting the amount of change in the position of the focus on the imaging unit side according to the type of assist gas and the gas pressure, or the amount of change.
  • the adjustment unit performs the adjustment in consideration of not only the gas pressure of the assist gas but also the type, so that a clearer image of the work can be acquired.
  • the acquisition unit is based on data in which the gas pressure of the assist gas is associated with the focus information according to the gas pressure, and the gas pressure supplied by the gas supply unit. It is preferable to acquire focus information.
  • the acquisition unit does not irradiate the workpiece with the laser light, and the gas supply unit supplies the assist gas, and the image of the workpiece acquired by the imaging unit is It is preferable to acquire the focus information by analyzing.
  • the acquisition unit is configured to calculate the focus information based on a gas pressure of the assist gas supplied by the gas supply unit and a relational expression indicating a relationship between the gas pressure and the focus information. It is preferable to calculate.
  • the amount of processing performed in advance can be reduced as compared with the configuration in which a database in which gas pressure and focus information are associated are created.
  • the adjustment unit adjusts at least one of the position of the imaging unit side focal point and the position of the imaging unit before the work is processed by the laser generator and the gas supply unit. It is preferable to do.
  • processing can be started in a state in which the position of the imaging unit side focal point is aligned with the imaging unit.
  • the adjustment unit further adjusts the position of the work-side focal point of the laser optical system and the imaging optical system.
  • processing can be performed in a state in which the positions of the workpiece-side focal points of the laser optical system and the imaging optical system are aligned with the surface of the workpiece.
  • the imaging optical system includes an imaging lens that causes light to form an image on the imaging unit side focal point.
  • the adjustment unit adjusts the position of the imaging unit side focal point by moving the imaging lens along an optical axis.
  • the position of the focal point on the imaging unit side can be adjusted to the imaging unit with a simple configuration.
  • the adjusting unit aligns the position of the imaging unit with the position of the imaging unit side focal point by moving the imaging unit along an optical axis.
  • the position of the focal point on the imaging unit side can be adjusted to the imaging unit with a simple configuration.
  • the imaging optical system includes a focus variable lens whose focal length can be changed.
  • the adjustment unit adjusts the position of the imaging unit side focal point by changing the focal length of the variable focus lens.
  • drive mechanisms such as the imaging lens and the imaging unit can be omitted.
  • the imaging optical system includes a first optical component common to the laser optical system, and a second optical component not common to the laser optical system.
  • the adjustment unit adjusts at least one of the position on the imaging unit side focal point and the position of the imaging unit using the imaging unit or the second optical component.
  • the imaging unit performs the first processing mode for processing and imaging the workpiece in a state where the gas supply unit supplies the assist gas, and the gas supply unit does not supply the assist gas. It is possible to execute a second processing mode for processing and imaging the work. A process of correcting a change in the position of the imaging unit side focal point according to the gas pressure of the assist gas is performed only in the first processing mode among the first processing mode and the second processing mode.
  • the following focus adjustment method is provided. That is, in this focus adjustment method, processing including an acquisition step and an adjustment step is performed.
  • the acquisition step the amount of change in the position of the focal point on the side of the imaging unit according to the gas pressure of the assist gas in the space within the nozzle or focus information which is information for correcting the amount of change is acquired.
  • the adjustment step at least one of the position of the imaging unit side focus and the position of the imaging unit is adjusted based on the focus information acquired in the acquisition step.
  • the adjustment unit cancels the change.
  • the adjustment unit cancels the change.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the laser processing machine 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram of the laser processing machine 1.
  • the laser processing machine 1 processes a workpiece 110 which is an object to be processed.
  • the work 110 is, for example, a plate-like metal member (sheet metal), but may be a block-like member having a large thickness or a member other than metal (for example, resin).
  • the laser processing machine 1 performs, for example, drilling, cutting, marking, welding, and the like by irradiating the workpiece 110 with laser light.
  • the laser processing machine 1 includes a laser generator 20 that generates a laser beam, a processing head 10 that irradiates a laser beam to a workpiece 110, and a control unit 60.
  • the laser generator 20 is composed of a plurality of laser diodes and an optical fiber for excitation.
  • the light generated by the plurality of laser diodes is collected in the excitation optical fiber.
  • the optical fiber for excitation is doped with an element of rare earth, and when light input from a plurality of laser diodes excites the element of rare earth, laser light is generated.
  • the laser beam generated by the laser generator 20 is output to the processing head 10 via the output optical fiber 21.
  • the laser generator 20 is not limited to a fiber laser, and may be a laser (such as a carbon dioxide gas laser) having another configuration.
  • the processing head 10 is configured to be freely movable by numerical control in two axes (for example, front and rear direction and left and right direction) or three axes (front and rear direction, left and right direction, and up and down direction).
  • the laser beam machine 1 moves relative to the workpiece 110 based on processing data created in advance, and irradiates the workpiece 110 with the laser light input from the laser generator 20. Thereby, the workpiece 110 can be processed.
  • the processing head 10 is moved relative to the work 110, but the work 110 may be moved relative to the processing head 10.
  • a laser optical system 101 As shown in FIG. 1, a laser optical system 101, an illumination optical system 102, and an imaging optical system 103 are provided inside the processing head 10.
  • the laser optical system 101 guides the laser beam 101 a input from the laser generator 20 via the output optical fiber 21 to the workpiece 110.
  • the laser optical system 101 is configured to include a first collimator 22, a first beam splitter 23, a condenser lens 24, a nozzle 11, and a protective plate 12. Further, a space through which the laser beam 101a passes (a space in which the laser optical system 101 is disposed) is referred to as a laser beam passage space.
  • the laser beam 101 a input to the processing head 10 is incident on the first collimator 22.
  • the first collimator 22 converts the incident laser light 101 a so as to be close to parallel light.
  • the optical axis of the laser beam 101a before and after passing through the first collimator 22 is parallel to the horizontal direction.
  • the first collimator 22 may be movable along the optical axis.
  • the laser beam 101 a that has passed through the first collimator 22 is incident on the first beam splitter 23.
  • the first beam splitter 23 has a function of reflecting the incident light and a function of transmitting the incident light.
  • the first beam splitter 23 may be configured to reflect only light in a specific wavelength range and pass light in the remaining wavelength ranges (such as a dichroic mirror and a dichroic prism).
  • the first beam splitter 23 changes the optical axis of the incident laser beam 101a by 90 ° (from the horizontal direction to the lower side in the vertical direction).
  • the laser beam 101 a that has passed through the first beam splitter 23 is incident on the focusing lens 24.
  • the condensing lens 24 is a plano-convex lens or the like, and the upper surface is convex.
  • the parallel light incident from the upper side in the vertical direction is condensed toward the lower side, and the divergent light incident to the lower side in the vertical direction and directed to the upper side is converted so as to be closer to the parallel light.
  • the laser beam 101 a is condensed by passing through the condensing lens 24, and is irradiated to the work 110 disposed below the condensing lens 24.
  • the nozzle 11 and the protective plate 12 are disposed below the condenser lens 24.
  • the nozzle 11 is detachably mounted below the condenser lens 24.
  • the nozzle 11 is replaced according to the type of processing or the work 110.
  • the nozzle 11 is, for example, in the shape of a hollow truncated cone.
  • the laser beam 101 a is irradiated from an irradiation port 11 a formed in the lower part of the nozzle 11.
  • the protective plate 12 is disposed between the nozzle 11 and the condenser lens 24. Further, the protection plate 12 is, for example, a disk shape, and is disposed in a space (for example, a cylindrical space having the same diameter as the protection plate 12) formed inside the processing head 10.
  • the protective plate 12 is a member made of a material that allows light to pass therethrough, and can transmit the laser beam 101a and the like.
  • the protective plate 12 prevents fragments or the like of the workpiece 110 at the time of processing from striking the condensing lens 24 and the like.
  • the space between the lower end of the nozzle 11 and the protective plate 12 is referred to as an in-nozzle space 14.
  • the in-nozzle space 14 of the present embodiment includes a space surrounded by the nozzles 11 and also includes a part of the space formed inside the processing head 10. Therefore, the in-nozzle space 14 is a part of the laser beam passage space. Further, the protective plate 12 closes the space so as to prevent the assist gas from flowing upward in the vertical direction, thereby making the in-nozzle space 14 a semi-sealed space.
  • a semi-hermetic space is a space in which gas is difficult to move between the inside and the outside of the space by closing at least a part of the space. Therefore, the pressure distribution in the in-nozzle space 14 is uniform.
  • at least a part of the space in the processing head 10 is sealed by the protective plate 12 to realize a semi-closed space.
  • the irradiation ports 11a and the like are open, the in-nozzle space 14 is not completely sealed.
  • the assist gas is sprayed toward the workpiece 110 from the irradiation port 11 a of the nozzle 11 when processing the workpiece 110 such as drilling and cutting, for example.
  • the assist gas blows off a part of the workpiece 110 melted by the laser beam 101a, thereby assisting the cutting process of the workpiece 110 (promoting the cutting).
  • the laser beam machine 1 of the present embodiment can inject three types of assist gas: oxygen, nitrogen, and air.
  • the type of assist gas is selected according to the material of the workpiece 110 and the like.
  • the laser processing machine 1 may be capable of injecting assist gases other than the above three types.
  • the type of assist gas that can be injected may be one or two.
  • the 1st on-off valve 51 shown in FIG. 1 is provided in the piping which supplies oxygen. By switching the opening and closing of the first on-off valve 51 under the control of the control unit 60 shown in FIG. 2, the presence or absence of the supply of oxygen is switched.
  • the 2nd on-off valve 52 is provided in piping which supplies nitrogen. The switching of the second on-off valve 52 by the control of the control unit 60 switches the presence or absence of the supply of nitrogen.
  • the 3rd on-off valve 53 is provided in piping which supplies air. By switching the opening and closing of the third on-off valve 53 under the control of the control unit 60, the presence or absence of air supply is switched.
  • These assist gases are supplied to the processing head 10 via an assist gas supply pipe (gas supply unit) 54.
  • the assist gas supply pipe 54 is provided with a pressure control valve 55 and a pressure sensor 56.
  • the pressure (supply pressure) of the assist gas supplied to the processing head 10 is changed by adjusting the opening degree of the pressure control valve 55 by the control of the control unit 60.
  • the pressure sensor 56 is disposed closer to the processing head 10 (in other words, the nozzle 11) in the gas flow direction than the pressure adjusting valve 55, and measures the pressure of the assist gas supplied to the in-nozzle space 14.
  • the pressure sensor 56 outputs the measured pressure to the control unit 60.
  • the in-nozzle space 14 to which the assist gas is supplied is a semi-closed space having a constant volume, so the pressure detected by the pressure sensor 56 corresponds to the pressure in the in-nozzle space 14.
  • the assist gas supply pipe 54 is connected to the processing head 10 and supplies the assist gas to the processing head 10. Specifically, the assist gas supplied by the assist gas supply pipe 54 is supplied to the in-nozzle space 14 via the gas storage portion 13.
  • the gas storage unit 13 is a space formed in the processing head 10. Specifically, the gas storage portion 13 is an annular space located so as to surround the outside of the in-nozzle space 14.
  • a path for supplying the assist gas stored in the gas storage unit 13 is connected to the gas storage unit 13.
  • the assist gas is supplied, for example, to the protective plate 12 via this path.
  • the illumination optical system 102 guides the illumination light 102 a output from the illumination unit 30 to the workpiece 110.
  • the illumination optical system 102 includes a second collimator 31, a second beam splitter 32, a first beam splitter 23, and a condenser lens 24.
  • a part of optical components are commonly used in the laser optical system 101 and the illumination optical system 102. That is, the illumination light 102a passes through the laser light passage space at the portion where the optical components are common.
  • the illumination unit 30 generates illumination light 102 a that illuminates the work 110 for imaging.
  • the illumination unit 30 is, for example, a laser generator, a light emitting element such as an LED (light emitting diode), or a lamp such as a xenon lamp.
  • the optical axis of the illumination light 102 a generated by the illumination unit 30 is parallel to the horizontal direction.
  • the illumination light 102 a generated by the illumination unit 30 is incident on the second collimator 31.
  • the second collimator 31 converts the incident illumination light 102 a so as to approach parallel light.
  • the second collimator 31 may be movable along the optical axis.
  • the illumination beam 102 a that has passed through the second collimator 31 is incident on the second beam splitter 32.
  • the second beam splitter 32 has a function of reflecting the incident light and a function of transmitting the incident light.
  • the second beam splitter 32 may be a dichroic mirror or the like, or may be a half mirror.
  • the second beam splitter 32 changes the optical axis of the incident illumination light 102 a by 90 ° (horizontally to vertically downward).
  • the illumination light 102 a that has passed through the second beam splitter 32 is incident on the first beam splitter 23.
  • the illumination light 102 a passes through the first beam splitter 23 and is incident on the condenser lens 24 from the upper side in the vertical direction, and the lower side You will be guided to the
  • the laser optical system 101 and the illumination optical system 102 are common to the lower side in the vertical direction than the first beam splitter 23 (the downstream side in the irradiation direction of the laser beam 101a). Also, the optical path guided by the common optical component is the same as the optical axis.
  • the illumination light 102 a is condensed by the condensing lens 24 in the same manner as the laser light 101 a, and the work 110 is irradiated. Further, the reflected light 103 a, which is the illumination light 102 a reflected by the work 110, is guided by the imaging optical system 103. In addition to the reflected light 103a, the light reflected from the work 110 by the laser light 101a, the light emitted from the melted work 110, and the like may be guided by the imaging optical system 103.
  • the imaging optical system 103 guides the reflected light 103 a to the imaging unit 40.
  • the imaging optical system 103 includes a condenser lens 24, a first beam splitter 23, a second beam splitter 32, a band pass filter 41, a mirror 42, and a plurality of imaging lenses 43.
  • some of the optical components are common to the laser optical system 101.
  • the reflected light 103a passes through the laser light passing space at the portion where the optical components are common.
  • a part of optical components (condensing lens 24, first beam splitter 23, and second beam splitter 32) of the imaging optical system 103 is common to the illumination optical system 102.
  • the first beam splitter 23 and the condenser lens 24 are common to all of the laser optical system 101, the illumination optical system 102, and the imaging optical system 103. Also, the optical path guided by the common optical component is the same as the optical axis. Further, among the optical components of the imaging optical system 103, components common to the laser optical system 101 are referred to as a first optical component, and components not common to the laser optical system 101 are referred to as a second optical component.
  • the reflected light 103 a is incident on the condensing lens 24 from the lower side in the vertical direction and guided so as to move upward in the vertical direction. Since the reflected light 103a is a diverging light that is incident on the lower side in the vertical direction and is directed upward, the condensing lens 24 converts the reflected light 103a so as to approach parallel light as described above.
  • the reflected light 103 a that has passed through the condenser lens 24 passes through the first beam splitter 23 and the second beam splitter 32 and is incident on the band pass filter 41.
  • the band pass filter 41 passes light in a predetermined wavelength range and blocks passage of light in other wavelength ranges.
  • the band pass filter 41 is selected which has a characteristic of passing the wavelength range of the reflected light 103a and blocking the wavelength range of the reflected light of the laser beam 101a and the light from the melted workpiece 110.
  • a notch filter for blocking the passage of light in a predetermined wavelength range may be disposed.
  • the reflected light 103 a that has passed through the band pass filter 41 is incident on the mirror 42.
  • the mirror 42 changes the optical axis of the incident reflected light 103a by 90 ° (from the vertical direction to the horizontal direction). Also, instead of the band pass filter 41 and the mirror 42, a dichroic mirror or the like may be disposed.
  • the imaging lens 43 condenses the reflected light 103a which is the incident parallel light.
  • the imaging lens 43 is disposed between the band pass filter 41 and the mirror 42 and also disposed between the mirror 42 and the imaging unit 40.
  • the imaging lens 43 may be disposed only at one of the above-described locations.
  • the number of imaging lenses 43 provided in the imaging optical system 103 may be one or more.
  • the imaging unit 40 is an image sensor in which a plurality of light receiving elements (such as photodiodes) are arranged side by side.
  • the imaging unit 40 converts the incident light into an electric signal and outputs the electric signal to the control unit 60.
  • the control unit 60 generates image data of the workpiece 110 based on the electrical signal input from the imaging unit 40.
  • the control unit 60 analyzes the image data of the workpiece 110 to calculate, for example, a processing width (a width of a portion from which the workpiece 110 is removed by the laser beam 101a). Since the reflected light 103a reflected by the inner wall of the nozzle 11 is also incident on the imaging unit 40, it is possible to specify information (identification information of the nozzle, etc.) described on the inner wall of the nozzle 11.
  • the control unit 60 is an arithmetic device such as an FPGA, an ASIC, or a CPU.
  • the control unit 60 controls each component of the laser processing machine 1 by reading a program created in advance to, for example, a RAM and executing the program.
  • the control unit 60 includes an acquisition unit 60a and an adjustment unit 60b.
  • the acquisition unit 60a acquires information required to adjust the focus.
  • the adjustment unit 60b adjusts the focus based on the information acquired by the acquisition unit 60a. The processing performed by the acquisition unit 60a and the adjustment unit 60b will be described later.
  • the storage unit 61 is a non-volatile storage device capable of storing information, and is, for example, a flash memory such as a flash disk and a memory card.
  • the storage unit 61 stores a focus adjustment table described later, and the like.
  • the focal point on the workpiece 110 side of the laser optical system 101 first workpiece side focal point
  • imaging optics The focus on the work 110 side of the system 103 (second work focus) and the focus on the imaging unit 40 side of the imaging optical system 103 (imaging unit focus) will be described.
  • the first work side focus and the second work side focus may be simply referred to as a work side focus.
  • the laser processing machine 1 includes a condensing lens drive mechanism 70 for moving the condensing lens 24 along the optical axis.
  • the condensing lens drive mechanism 70 includes a motor 71, a motor driver 72, an origin sensor 73, an encoder 74, and a drive transmission unit 75.
  • the control unit 60 (adjustment unit 60 b) can rotate the motor 71 by outputting a predetermined instruction signal (pulse signal) to the motor driver 72.
  • a predetermined instruction signal pulse signal
  • an origin position is set to the motor 71.
  • the origin sensor 73 detects that the rotation angle (rotation phase) of the motor 71 is at the origin position.
  • the encoder 74 detects how much the rotation angle of the motor 71 has changed from the home position.
  • the control unit 60 can rotate the motor 71 until it reaches the designated rotation angle by transmitting an instruction signal to the motor driver 72 in consideration of the detection results of the origin sensor 73 and the encoder 74.
  • the drive transmission unit 75 has, for example, a ball screw, a rack and pinion mechanism, and a mechanism for converting rotational motion of a groove cam or the like into linear motion. Further, a motor 71 and a condenser lens 24 are connected to the drive transmission unit 75, and convert the rotational movement of the motor 71 into linear movement of the drive transmission unit 75. Thereby, the condensing lens 24 can be moved to one side and the other side along the optical axis. Since the control unit 60 can control the amount of rotation of the motor 71, it can move the condenser lens 24 to a desired position. In the present embodiment, a drive source that performs rotational motion is used, but a configuration that uses a drive source (such as a linear motor) that performs linear motion may be used.
  • a drive source such as a linear motor
  • the imaging unit side focal point is adjusted in position by moving the imaging lens 43 along the optical axis. Since the imaging lens 43 corresponds to the second optical component described above, the focal position of the laser optical system does not change even if the imaging lens 43 is moved.
  • the direction in which the imaging lens 43 is moved is the same as the direction in which the position of the imaging unit side focal point changes.
  • the laser processing machine 1 includes an imaging lens drive mechanism 80 for moving the imaging lens 43.
  • the imaging lens drive mechanism 80 includes a motor 81, a motor driver 82, an origin sensor 83, an encoder 84, and a drive transmission unit 85.
  • the components of the imaging lens drive mechanism 80 are the same as those of the components of the condenser lens drive mechanism 70, and therefore the description thereof is omitted.
  • the plurality of imaging lenses 43 are provided, only one may be moved, or two or more and all the imaging lenses 43 may be moved. . Further, the imaging lens 43 to be moved may be disposed closer to the second beam splitter 32 than the mirror 42, or may be disposed closer to the imaging unit 40 than the mirror 42.
  • FIG. 3 is a diagram showing that the position of the imaging unit side focal point is changed by the assist gas and one of the correction methods thereof. Further, in FIG. 3, the imaging optical system 103 is disposed in a straight line in order to make the description easy to understand.
  • the position of the imaging unit side focal point is aligned with the element surface of the imaging unit 40 (the surface of the light receiving element). It is assumed that Further, in the present embodiment, it is assumed that the position of the imaging unit side focal point is thus adjusted to the element surface of the imaging unit 40 in a state where the motor 81 is at the origin position (a different position may be the origin position). . In this situation, as shown in the middle diagram of FIG. 3, it is assumed that the assist gas is supplied. The assist gas fills the space below the protective plate 12 and above the workpiece 110, so the pressure in this space changes (usually increases). Also, the reflected light 103a passes through this space.
  • the refractive index of the gas is proportional to the pressure. Therefore, the refractive index of the nozzle inner space 14 changes according to the supply pressure of the assist gas (for example, the refractive index usually increases by increasing the supply pressure of the assist gas). Along with that, since the refraction angle of the reflected light 103a changes, as shown in the middle diagram of FIG. 3, the position of the imaging unit side focal point changes. As a result, the position of the imaging unit side focal point is not aligned with the element surface of the imaging unit 40. In this case, the image acquired by the imaging unit 40 is unclear.
  • the position of the imaging unit side focal point can be changed. Therefore, by moving the imaging lens 43 by an amount corresponding to the supply of the assist gas, the position of the imaging unit side focal point is set on the element surface of the imaging unit 40 as shown in the lowermost drawing of FIG. It can be adjusted again.
  • the pressure distribution in the in-nozzle space 14 is uniform because the in-nozzle space 14 is a semi-sealed space having a constant volume, and thus the pressure in the in-nozzle space 14 has a strong correlation with the refractive index. Therefore, it can be estimated how much it is appropriate to change the position of the imaging unit side focal point. Since the specific gravity also affects the refractive index of the gas, it is preferable to move the imaging lens 43 according to the type of assist gas as well as the gas pressure of the assist gas.
  • the assist gas is supplied to process and image the workpiece 110 and a second processing mode in which the workpiece 110 is processed and imaged without supplying the assist gas. is there. Therefore, in the first processing mode, processing and imaging are performed by changing the position of the focal point on the imaging side according to the assist gas. In the second processing mode, processing and imaging are performed while the motor 81 is at the origin position. In the second processing mode, the position of the imaging lens 43 may be adjusted in accordance with the thickness of the workpiece 110, the length of the nozzle 11, the position of the focusing lens 24, and the like.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a process of creating a focus adjustment table.
  • the focus adjustment table is a table in which the gas pressure of the assist gas and the focus information are associated.
  • the focus information is the amount of change in the position of the focus on the imaging unit side according to the gas pressure of the assist gas or information for correcting the amount of change.
  • the focus information of the present embodiment is the position of the imaging lens 43 for correcting the change of the position of the focus on the imaging unit side (information for correcting the amount of change of the position of the focus on the imaging unit side; Information having one correspondence relationship). Further, as described above, since the position of the imaging unit side focal point also depends on the type of assist gas, the focus adjustment table is created for each type of assist gas.
  • control unit 60 moves the processing head 10 onto the calibration work (S101).
  • the calibration work is a member for acquiring a focus adjustment table and the like, and is not an actual processing target.
  • control unit 60 sets the type of assist gas and the gas pressure (S102). In order to create a focus adjustment table, focus information corresponding to the type of assist gas and gas pressure is required, so various conditions are sequentially set.
  • the control unit 60 performs preliminary preparation processing (S103).
  • the preparatory process is a process performed in advance to perform imaging by the imaging unit 40. Specifically, this is processing for starting the injection of assist gas with the set type and pressure, moving the imaging lens 43 to the origin position, and causing the illumination unit 30 to emit light.
  • the control unit 60 captures an image while changing the position of the imaging lens 43 little by little, acquires an image, and stores a contrast value corresponding to each position (S104).
  • the contrast value is a value indicating how sharply the luminance of the image obtained by imaging changes. Specifically, the difference in luminance is calculated for a certain pixel A and a pixel around the pixel A (for example, one surrounding pixel). The larger the absolute value of the value calculated here, the steeper the luminance changes.
  • the contrast value is calculated based on the result of performing this process not only for the pixel A but for all or a predetermined range of pixels. As the contrast value is higher, it can be determined that the image is clearer (the focal point on the imaging unit side is closer to the element surface of the imaging unit 40).
  • the control unit 60 stores the contrast value thus calculated and the position of the imaging lens 43 in the storage unit 61 in association with each other.
  • the control unit 60 specifies the position of the imaging lens 43 (specifically, the amount of rotation of the motor 81 from the origin position) at which the contrast value is optimum (maximum) after changing the position of the imaging lens 43. To do (S105). Then, the identified position of the imaging lens 43 is associated with the type of assist gas and the gas pressure and stored in the storage unit 61 (S106). Thereby, the position of the imaging lens 43 (the position for aligning the position of the imaging unit side focal point with the element surface of the imaging unit 40, the following correction position) corresponding to the type of assist gas and the gas pressure is stored. Become. Although the gas pressure of the assist gas stored here is a set value, it may be a measured value measured by the pressure sensor 56.
  • the data indicating the correspondence between the position of the imaging lens 43 acquired in step S104 and the contrast value is discrete, so using data obtained by interpolating between the values The correction position of the lens 43 may be calculated. Further, the control unit 60 stops the light emission of the illumination unit 30 after changing the position of the imaging lens 43 and acquiring an image.
  • control unit 60 determines whether the correction position of the imaging lens 43 has been obtained under all conditions of the type of assist gas and the gas pressure (S107). If other conditions remain, the control unit 60 sets the conditions (S102), and performs the processing from step S103 to step S106 to obtain the correction position of the imaging lens 43.
  • the control unit 60 creates a focus adjustment table (S108).
  • the focus adjustment table is a table in which the gas pressure of the assist gas and the correction position of the imaging lens 43 at the gas pressure are associated with each other. Also, a focus adjustment table is created for each type of assist gas.
  • the created focus adjustment table is stored in the storage unit 61.
  • the focus adjustment table may be provided outside the laser processing machine 1 and stored in a storage device connected to the laser processing machine 1 via a network. In this case, the laser processing machine 1 receives the focus adjustment table from the storage device as needed.
  • the present embodiment measurement is actually performed to create a focus adjustment table.
  • the refractive index of the gas can be determined based on the specific gravity and pressure of the gas
  • the refractive index of the assist gas can be determined based on the type of assist gas and the gas pressure.
  • the refractive index of the other part, the specification of the optical component, and the distance between the optical components are known. Therefore, the above relational expression can be created by performing an operation based on these.
  • FIG. 5 is a flowchart showing processing of adjusting the position of the imaging unit side focus using the focus adjustment table.
  • the acquisition unit 60a of the control unit 60 performs a process of acquiring the above-described focus information.
  • the adjustment unit 60b adjusts the position of the imaging unit-side focus based on the focus information acquired by the acquisition unit 60a.
  • control unit 60 sets the processing shape and processing conditions of the workpiece 110 based on the information or the like input from the operator or received from the outside (S201).
  • control unit 60 reads out the type of assist gas and the gas pressure based on the processing conditions (S202).
  • the control unit 60 acquisition unit 60a refers to the focus adjustment table stored in the storage unit 61, and reads the correction position (focus information) of the imaging lens 43 corresponding to the type of assist gas and gas pressure (S203, Acquisition process).
  • the correction position of the imaging lens 43 is calculated using data obtained by interpolating those data. It is also good.
  • control unit 60 moves the imaging lens 43 to the read correction position by controlling the imaging lens driving mechanism 80 (S204, adjustment process). Thereby, the position of the imaging unit side focal point can be adjusted to the element surface of the imaging unit 40.
  • control unit 60 performs the same preparatory process as step S103 (S205), and performs processing and imaging of the workpiece 110 (S206).
  • step S205 the position of the imaging unit side focal point is aligned with the element surface of the imaging unit 40 as described above, a clear image of the workpiece 110 can be constantly acquired. Therefore, while processing the workpiece 110, an accurate value of the processing width of the workpiece 110 can be calculated.
  • the imaging lens 43 is moved, the magnification of the image acquired by the imaging unit 40 changes. Therefore, by calculating the magnification of the image in accordance with the amount of movement of the imaging lens 43, a more accurate processing width can be calculated.
  • control unit 60 may perform processing to correct it (for example, processing to move the condenser lens 24). Further, the control unit 60 determines whether or not the processing is completed (S207), and if it is determined that the processing is completed, a series of processes are completed. In addition, after determining that the processing is completed, the light emission of the illumination unit 30 is stopped.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a process of adjusting the position of the imaging unit side focal point in the second embodiment.
  • the description of the same or similar processing as that of the first embodiment may be simplified.
  • the items described in the first embodiment can also be applied to the second and subsequent embodiments.
  • measurement is performed in advance to create a focus adjustment table, and the correction position of the imaging lens 43 is obtained using the focus adjustment table immediately before processing.
  • measurement is performed immediately before processing to obtain the correction position of the imaging lens 43. The details will be described below.
  • step S201 the control unit 60 sets the processing shape and processing conditions of the workpiece 110 (S301).
  • step S301 the control unit 60 performs the same preparatory process as in step S103 (S302), and similarly to step S104, performs imaging while gradually changing the position of the imaging lens 43 to acquire an image,
  • the contrast value corresponding to each position is stored (S303).
  • the control unit 60 (acquisition unit 60a) specifies the correction position (focus information) of the imaging lens 43 at which the contrast value is optimal after changing the position of the imaging lens 43 as in the case of step S105. (S304, acquisition step).
  • the type and pressure of the assist gas are changed to create the focus correction table to obtain the correction position of the imaging lens 43.
  • the control unit 60 (adjustment unit 60b) moves the imaging lens 43 to the identified correction position (S305, adjustment step). Thereafter, the control unit 60 performs processing and imaging of the workpiece 110 (S306). Further, the control unit 60 determines whether or not the processing has been completed (S307), and if it is determined that the processing has been completed, a series of processing ends. As in the first embodiment, in the second embodiment as well, it is possible to calculate an accurate value of the processing width of the workpiece 110 while processing the workpiece 110.
  • FIG. 7 is an explanatory view showing the principle of adjusting the position of the imaging unit side focal point in the third embodiment.
  • the position of the imaging unit side focal point is adjusted by adjusting the position of the imaging lens 43, and the position of the imaging unit side focal point is aligned with the element surface of the imaging unit 40.
  • the position of the imaging unit side focal point is aligned with the element surface of the imaging unit 40 by adjusting the position of the imaging unit 40.
  • the mechanism for adjusting the position of the imaging unit 40 can be the same as that of the first embodiment.
  • the configuration of the third embodiment can be used in a method of creating a focus adjustment table in advance as in the first embodiment, or used in a method of performing adjustment before processing as in the second embodiment. You can also.
  • the first embodiment and the third embodiment may be combined to adjust the positions of both the imaging unit 40 and the imaging lens 43.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing the principle of adjusting the position of the imaging unit side focal point in the third embodiment.
  • the position of the focal point on the imaging unit side is adjusted to the element surface of the imaging unit 40 by adjusting the position of the optical component.
  • the focus variable lens 44 is disposed instead of the imaging lens 43.
  • the focus variable lens 44 constitutes a part of the imaging optical system 103.
  • the variable-focus lens 44 contains a conductive liquid and a non-conductive liquid, and changes the shape of the conductive liquid by applying a charge under the control of the control unit 60 (adjustment unit 60 b). You can change the focus.
  • the focus variable lens 44 may have another configuration as long as the focus can be changed without changing the position.
  • the position of the imaging unit side focal point can be adjusted to the element surface of the imaging unit 40 without moving the focus variable lens 44.
  • the configuration of the fourth embodiment can be used in the method of creating the focus adjustment table in advance as in the first embodiment, or can be used in the method of performing adjustment before processing as in the second embodiment.
  • the focal point of the imaging lens 43 and the position of at least one of the imaging lens 43 and the imaging unit 40 may be adjusted. .
  • the laser processing machine 1 of the present embodiment includes the laser generator 20, the laser optical system 101, the assist gas supply pipe 54, the illumination unit 30, the imaging unit 40, and the imaging optical system 103. , An acquisition unit 60a, and an adjustment unit 60b, and the adjustment method of the imaging unit side focus including the following acquisition process and adjustment process is performed.
  • the laser generator 20 generates a laser beam 101 a for processing the workpiece 110.
  • the laser optical system 101 includes a condenser lens 24 for condensing the laser beam 101 a generated by the laser generator 20, a nozzle 11 disposed below the condenser lens 24, and a space between the condenser lens 24 and the nozzle 11.
  • the space 14 within the nozzle between the lower end of the nozzle 11 and the protective plate 12 forms a semi-sealed space with a fixed volume, and the laser beam 101a is irradiated with the laser beam 101a at the lower end of the nozzle 11a.
  • the laser beam 101a is guided so as to be irradiated from the work 110 through the.
  • the assist gas supply pipe 54 is a gas injected from the irradiation port 11a and supplies the assist gas, which is a gas for assisting the processing of the work 110 by the laser beam 101a, to the inner space 14 by adjusting the supply pressure.
  • the illumination unit 30 generates illumination light 102 a that illuminates the workpiece 110.
  • the imaging unit 40 captures an image of the work 110 by detecting the reflected light 103 a reflected by the work 110 from the illumination light 102 a of the illumination unit 30 through a part of the laser light passage space.
  • the imaging optical system 103 guides the reflected light 103 a to the imaging unit 40.
  • the acquisition unit 60a acquires focus information which is information for correcting the amount of change of the position of the imaging unit side focus according to the gas pressure of the assist gas in the in-nozzle space 14 or the amount of change (acquisition step).
  • the adjustment unit 60 b adjusts at least one of the position of the imaging unit side focus and the position of the imaging unit 40 based on the focus information acquired by the acquisition unit 60 a (adjustment step).
  • the adjustment unit 60b performs adjustment, whereby a clear image of the workpiece 110 can be obtained.
  • the assist gas supply pipe 54 has a pressure control valve 55 for adjusting the supply pressure of the assist gas, and a pressure sensor 56 disposed closer to the nozzle 11 than the pressure control valve 55. And.
  • the adjustment by the adjustment unit 60b can be performed more appropriately.
  • the gas storage portion 13 which is an annular space surrounding the in-nozzle space 14 is formed, and the assist gas passes through the gas storage portion 13 and the in-nozzle space 14. Supplied to
  • the adjustment by the adjustment unit 60b can be performed more appropriately.
  • tube 54 can supply the assist gas of the kind selected from several types of assist gas.
  • the focus information is information for correcting the amount of change in the position of the focal point on the imaging unit side according to the type of assist gas and the gas pressure, or the amount of change.
  • the adjustment by the adjustment unit 60 b is performed in consideration of not only the gas pressure of the assist gas but also the type thereof, so that a clearer image of the workpiece 110 can be acquired.
  • the acquiring unit 60a is configured to associate the gas pressure of the assist gas with the focus information according to the gas pressure, and the assist gas supplied by the assist gas supply pipe 54.
  • the focus information is acquired based on the gas pressure of
  • the acquisition unit 60a is acquired by the imaging unit 40 in a state where the laser light 101a is not irradiated to the work 110 and the assist gas supply pipe 54 supplies the assist gas.
  • the focus information is acquired by analyzing the image of the work 110.
  • the acquiring unit 60a is based on the gas pressure of the assist gas supplied by the assist gas supply pipe 54 and the relational expression indicating the relationship between the gas pressure and the focus information. Calculate focus information.
  • the amount of processing performed in advance can be reduced as compared with the configuration in which a database in which gas pressure and focus information are associated are created.
  • the adjustment unit 60 b performs at least the position of the imaging unit side focal point and the position of the imaging unit 40 before processing the workpiece 110 by the laser generator 20 and the assist gas supply pipe 54. Adjust one of them.
  • processing can be started in a state in which the position of the imaging unit side focal point is aligned with the imaging unit 40.
  • the adjusting unit 60 b further adjusts the position of the workpiece 110 side focal point of the laser optical system 101 and the imaging optical system 103.
  • processing can be performed in a state where the positions of the workpiece 110 side focal point of the laser optical system 101 and the imaging optical system 103 are aligned with the surface of the workpiece 110.
  • the imaging optical system 103 includes an imaging lens 43 that causes light to be focused on the imaging unit side focal point.
  • the adjustment unit 60 b adjusts the position of the imaging unit side focal point by moving the imaging lens 43 along the optical axis.
  • the position of the imaging unit side focal point can be adjusted to the imaging unit 40 with a simple configuration.
  • the adjustment unit 60b moves the imaging unit 40 along the optical axis to align the position of the imaging unit 40 with the position of the imaging unit side focal point.
  • the position of the imaging unit side focal point can be adjusted to the imaging unit 40 with a simple configuration.
  • the imaging optical system 103 includes the variable focus lens 44 capable of changing the focal length.
  • the adjustment unit 60 b adjusts the position of the imaging unit side focal point by changing the focal length of the variable focus lens 44.
  • the imaging optical system 103 includes a first optical component common to the laser optical system 101 and a second optical component not common to the laser optical system 101.
  • the adjustment unit 60 b adjusts at least one of the position of the imaging unit side focal point and the position of the imaging unit 40 using the imaging unit 40 or the second optical component (imaging lens 43).
  • the imaging unit 40 performs the first processing mode in which the imaging unit 40 images the workpiece 110 in a state where the assist gas supply pipe 54 supplies the assist gas, and In the state where the gas supply pipe 54 does not supply the assist gas, the imaging unit 40 can execute the second processing mode in which the workpiece 110 is imaged.
  • a process of correcting the change in the position of the imaging unit side focal point according to the gas pressure of the assist gas is performed only in the first processing mode among the first processing mode and the second processing mode.
  • the laser processing machine 1 capable of utilizing the clear image of the workpiece 110 can be realized in both of the case where the processing is performed by supplying the assist gas and the case where the processing is performed without supplying the assist gas.
  • the laser optical system 101, the illumination optical system 102, and the imaging optical system 103 described above are an example, and the types and the number of optical components constituting each optical system may be different from the above. Further, in the above embodiment, the optical axis of each optical system changes at a right angle only once, but in at least one optical system, the optical axis may be a straight line, or the optical axis changes a plurality of times
  • the configuration may be
  • the position of the imaging unit side focal point or the position of the imaging unit 40 is adjusted based on both the type of assist gas and the gas pressure.
  • the above adjustment may be performed based only on the gas pressure of the assist gas.

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Abstract

レーザ加工機は、レーザ発生器と、アシストガス供給管と、照明部と、撮像部（４０）と、取得部と、調整部と、を備える。アシストガス供給管は、照射口から噴射されるアシストガスを、供給圧力を調整してノズル内空間に供給する。撮像部（４０）は、照明部の照明光がワーク（１１０）で反射した反射光（１０３ａ）をレーザ光通過空間の一部を介して検出することで当該ワーク（１１０）を撮像する。取得部は、ノズル内空間におけるアシストガスのガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である焦点情報を取得する。調整部は、取得部が取得した焦点情報に基づいて、撮像部側焦点の位置及び撮像部（４０）の位置の少なくとも何れかを調整する。

Description

レーザ加工機及び焦点調整方法
　本発明は、主として、レーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工機に関する。
　従来から、レーザ発生器を備え、加工対象であるワークにレーザ光を照射することで、穴あけ、切断、マーキング、及び、溶接等の加工を行うレーザ加工機が知られている。この種のレーザ加工機には、ワークの加工形状の確認等のために、加工中においてワークの画像を取得する構成が知られている。特許文献１は、この種のレーザ加工機を開示する。
　特許文献１のレーザ加工機は、レーザ光源と、カメラ部と、レーザ焦点調整部と、カメラ焦点調整部と、を備える。レーザ光源は、ヘッド内に配置されており、対象物（ワーク）に照射するレーザを発生させる。カメラ部は、ヘッド内に配置されており、対象物の画像を取得する。レーザ焦点調整部は、対象物の厚さ等に基づいて、レーザ光の照射位置の焦点を調整する。カメラ焦点調整部は、レーザ焦点調整部とは独立して、カメラの焦点を調整する。
特開２０１６－１２３９８０号公報
　レーザ加工機には、レーザ光によるワークの加工を補助するアシストガスを供給するガス供給部が設けられることがある。しかし、特許文献１には、この種のガス供給部について記載されておらず、ガス供給部を備えるレーザ加工機における焦点の調整については何ら記載されていない。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、アシストガスを供給するガス供給部を備えるレーザ加工機において、カメラの焦点を適切に調整することで、ワークの鮮明な画像を取得する構成を提供することにある。
課題を解決するための手段及び効果
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の第１の観点によれば、以下の構成のレーザ加工機が提供される。即ち、このレーザ加工機は、レーザ発生器と、レーザ光学系と、ガス供給部と、照明部と、撮像部と、撮像光学系と、取得部と、調整部と、を備える。前記レーザ発生器は、ワークを加工するレーザ光を発生させる。前記レーザ光学系は、前記レーザ発生器が発生させたレーザ光を集光する集光レンズ、当該集光レンズの下方に配置されるノズル、及び前記集光レンズと前記ノズルの間に配置される保護プレートを含み、前記ノズルの下端と前記保護プレートの間のノズル内空間は体積一定の半密閉空間を形成しており、前記レーザ光が前記ノズルの下端の照射口を介して前記ワークへ照射されるように当該レーザ光を案内する。前記ガス供給部は、前記照射口から噴射されるガスであって、レーザ光による前記ワークの加工を補助するガスであるアシストガスを、供給圧力を調整して前記ノズル内空間に供給する。前記照明部は、前記ワークを照らす照明光を発生させる。前記撮像部は、前記照明部の照明光が前記ワークで反射した反射光をレーザ光通過空間の一部を介して検出することで当該ワークを撮像する。前記撮像光学系は、前記反射光を前記撮像部へ案内する。前記取得部は、前記ノズル内空間におけるアシストガスのガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である焦点情報を取得する。前記調整部は、前記取得部が取得した前記焦点情報に基づいて、前記撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整する。
　これにより、ノズル下端と保護プレートとで体積一定のノズル内空間（半密閉空間）が形成されているので、ノズル内空間の圧力変化とノズル内空間の屈折率変化とには相関がある。従って、ノズル内空間の圧力に応じて、撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整することで、ワークの鮮明な画像を取得することができる。
　前記のレーザ加工機においては、前記ガス供給部は、前記アシストガスの供給圧力を調整する圧力調整弁と、当該圧力調整弁よりも前記ノズル側に配置される圧力センサと、を含むことが好ましい。
　これにより、圧力センサを用いてノズル内空間の圧力を検出することができるので、撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを一層適切に調整できる。
　前記のレーザ加工機においては、前記ノズル内空間を囲む円環状の空間であるガス貯留部が形成されており、前記アシストガスは前記ガス貯留部を経由して前記ノズル内空間に供給されることが好ましい。
　これにより、ノズル内空間の圧力分布が均一となるため、ノズル内空間が静的となり、ノズル内空間の圧力と屈折率の相関が強くなる。そのため、撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを一層適切に調整できる。
　前記のレーザ加工機においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記ガス供給部は、複数の種類のアシストガスから選択された種類のアシストガスを供給可能である。前記焦点情報は、アシストガスの種類及びガス圧に応じた前記撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である。
　これにより、アシストガスのガス圧だけでなく種類も考慮して調整部による調整が行われるため、ワークの一層鮮明な画像を取得することができる。
　前記のレーザ加工機においては、取得部は、アシストガスのガス圧と当該ガス圧に応じた前記焦点情報とを対応付けたデータと、前記ガス供給部が供給するガス圧と、に基づいて、焦点情報を取得することが好ましい。
　これにより、簡単な処理で焦点情報を取得できる。
　前記のレーザ加工機においては、前記取得部は、レーザ光が前記ワークに照射されず、かつ、前記ガス供給部がアシストガスを供給している状態において前記撮像部が取得した前記ワークの画像を解析することで、前記焦点情報を取得することが好ましい。
　これにより、撮像部側焦点の位置と前記ワークの画像には関連性があるため、この画像を解析することで、適切な焦点情報を取得することができる。
　前記のレーザ加工機においては、前記取得部は、前記ガス供給部が供給するアシストガスのガス圧と、当該ガス圧と前記焦点情報の関係を示す関係式と、に基づいて、前記焦点情報を算出することが好ましい。
　これにより、ガス圧と焦点情報を対応付けたデータベースを作成する構成と比較して、事前に行う処理の量を減らすことができる。
　前記のレーザ加工機においては、前記調整部は、前記レーザ発生器及び前記ガス供給部によって前記ワークを加工する前に、前記撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整することが好ましい。
　これにより、撮像部側焦点の位置が撮像部に合わせられた状態で加工を開始することができる。
　前記のレーザ加工機においては、前記調整部は、更に、前記レーザ光学系及び前記撮像光学系のワーク側焦点の位置を調整することが好ましい。
　これにより、レーザ光学系及び撮像光学系のワーク側焦点の位置がワークの表面に合わせられた状態で加工を行うことができる。
　前記のレーザ加工機においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記撮像光学系は、前記撮像部側焦点に光を結像させる結像レンズを備える。前記調整部は、光軸に沿って前記結像レンズを移動させることによって、前記撮像部側焦点の位置を調整する。
　これにより、簡単な構成で、撮像部側焦点の位置を撮像部に合わせることができる。
　前記のレーザ加工機においては、前記調整部は、光軸に沿って前記撮像部を移動させることで、前記撮像部側焦点の位置に前記撮像部の位置を合わせることが好ましい。
　これにより、簡単な構成で、撮像部側焦点の位置を撮像部に合わせることができる。
　前記のレーザ加工機においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記撮像光学系は、焦点距離を変更可能な焦点可変レンズを備える。前記調整部は、前記焦点可変レンズの焦点距離を変更することによって、前記撮像部側焦点の位置を調整する。
　これにより、焦点可変レンズのみで調整を行う場合は、結像レンズ及び撮像部等の駆動機構を省略できる。
　前記のレーザ加工機においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記撮像光学系は、前記レーザ光学系と共通の第１光学部品と、前記レーザ光学系と共通でない第２光学部品と、を備える。前記調整部は、前記撮像部又は前記第２光学部品を用いて、前記撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整する。
　これにより、撮像部側焦点の位置を調整する際にレーザ光学系の焦点位置が変化することを防止できる。
　前記のレーザ加工機においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記撮像部は、前記ガス供給部がアシストガスを供給している状態で、前記ワークの加工及び撮像を行う第１加工モード、及び、前記ガス供給部がアシストガスを供給しない状態で、前記ワークの加工及び撮像を行う第２加工モードを実行可能である。前記第１加工モード及び前記第２加工モードのうち前記第１加工モードのみで、アシストガスのガス圧に応じた前記撮像部側焦点の位置の変化を補正する処理を行う。
　これにより、アシストガスを供給して加工を行う場合とアシストガスを供給せずに加工を行う場合との両方の場合で、ワークの鮮明な画像を利用可能なレーザ加工機が実現できる。
　本発明の第２の観点によれば、以下の焦点調整方法が提供される。即ち、この焦点調整方法では、取得工程と、調整工程と、を含む処理を行う。前記取得工程では、前記ノズル内空間におけるアシストガスのガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である焦点情報を取得する。前記調整工程では、前記取得工程で取得した前記焦点情報に基づいて、前記撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整する。
　これにより、アシストガスの供給に伴う圧力の変化によって屈折率が変化して、撮像光学系の撮像部側焦点の位置が変化した場合であっても、その変化を打ち消すように調整部が上記の調整を行うことで、ワークの鮮明な画像を取得することができる。
第１実施形態に係るレーザ加工機の構成を示す断面模式図。 レーザ加工機のブロック図。 アシストガスにより撮像部側焦点の位置が変化すること及びその補正方法の１つを示す図。 焦点調整用テーブルを作成する処理を示すフローチャート。 焦点調整用テーブルを用いて撮像部側焦点の位置を調整する処理を示すフローチャート。 第２実施形態での撮像部側焦点の位置を調整する処理を示すフローチャート。 第３実施形態での撮像部側焦点の位置を調整する原理を示す説明図。 第４実施形態での撮像部側焦点の位置を調整する原理を示す説明図。
　次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図１及び図２を参照して、本実施形態のレーザ加工機１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係るレーザ加工機１の構成を示す断面模式図である。図２は、レーザ加工機１のブロック図である。
　レーザ加工機１は、加工対象物であるワーク１１０を加工する。ワーク１１０は、例えば板状の金属部材（板金）であるが、厚みが大きいブロック状の部材であってもよいし、金属製以外（例えば樹脂製）の部材であってもよい。レーザ加工機１はワーク１１０にレーザ光を照射することで、例えば、穴あけ加工、切断加工、マーキング加工、及び、溶接等を行う。
　レーザ加工機１は、レーザ光を発生させるレーザ発生器２０と、レーザ光をワーク１１０に照射する加工ヘッド１０と、制御部６０と、を備える。
　レーザ発生器２０は、複数のレーザダイオードと、励起用光ファイバーと、から構成される。複数のレーザダイオードが発生させた光は、励起用光ファイバーに集められる。励起用光ファイバーには希土類の元素がドープされており、複数のレーザダイオードから入力された光が希土類の元素を励起することで、レーザ光が発生する。レーザ発生器２０が発生させたレーザ光は、出力用光ファイバー２１を介して加工ヘッド１０へ出力される。なお、レーザ発生器２０はファイバーレーザに限られず、別の構成のレーザ（炭酸ガスレーザ等）であってもよい。
　加工ヘッド１０は、２軸（例えば前後方向及び左右方向）又は３軸（前後方向、左右方向、及び上下方向）に数値制御により自在に移動可能に構成されている。レーザ加工機１は、予め作成された加工データに基づいて、ワーク１１０に対して移動するとともに、レーザ発生器２０から入力されたレーザ光をワーク１１０に照射する。これにより、ワーク１１０を加工することができる。なお、本実施形態ではワーク１１０に対して加工ヘッド１０を移動させるが、加工ヘッド１０に対してワーク１１０を移動させる構成であってもよい。
　図１に示すように、加工ヘッド１０の内部には、レーザ光学系１０１と、照明光学系１０２と、撮像光学系１０３と、が設けられている。レーザ光学系１０１は、レーザ発生器２０から出力用光ファイバー２１を介して入力されたレーザ光１０１ａをワーク１１０に案内する。レーザ光学系１０１は、第１コリメータ２２と、第１ビームスプリッタ２３と、集光レンズ２４と、ノズル１１と、保護プレート１２と、を含んで構成されている。また、レーザ光１０１ａが通過する空間（レーザ光学系１０１が配置される空間）をレーザ光通過空間と称する。
　加工ヘッド１０に入力されたレーザ光１０１ａは、第１コリメータ２２に入射される。第１コリメータ２２は、入射されたレーザ光１０１ａを平行光に近づけるように変換する。また、第１コリメータ２２を通過する前後のレーザ光１０１ａの光軸は水平方向と平行である。なお、第１コリメータ２２は光軸に沿って移動可能であってもよい。
　第１ビームスプリッタ２３には、第１コリメータ２２を通過したレーザ光１０１ａが入射される。第１ビームスプリッタ２３は入射された光を反射する機能と、入射された光を通過させる機能とを、有する。第１ビームスプリッタ２３は、特定の波長域の光のみを反射し、残りの波長域の光を通過させる構成（ダイクロイックミラー及びダイクロイックプリズム等）であってもよい。第１ビームスプリッタ２３は、入射されたレーザ光１０１ａの光軸を９０°（水平方向から鉛直方向下側へ）変化させる。
　集光レンズ２４には、第１ビームスプリッタ２３を通過したレーザ光１０１ａが入射される。集光レンズ２４は、平凸レンズ等であり、上面が凸面となっている。これにより、鉛直方向上側から入射されて下側へ向かう平行光を集光させるとともに、鉛直方向下側に入射されて上側へ向かう発散光を平行光に近づけるように変換する。レーザ光１０１ａは、集光レンズ２４を通過することで集光し、集光レンズ２４の下方に配置されるワーク１１０に照射される。
　また、集光レンズ２４の下方には、ノズル１１及び保護プレート１２が配置されている。ノズル１１は、集光レンズ２４の下方に着脱可能に取り付けられている。ノズル１１は、加工の種類又はワーク１１０に応じて交換される。ノズル１１は、例えば中空の円錐台形状である。レーザ光１０１ａは、ノズル１１の下部に形成された照射口１１ａから照射される。
　保護プレート１２は、ノズル１１と集光レンズ２４の間に配置されている。また、保護プレート１２は、例えば円板状であり、加工ヘッド１０の内部に形成された空間（例えば、保護プレート１２と同径の円柱状の空間）に配置されている。保護プレート１２は、光を通過させる材質の部材であり、レーザ光１０１ａ等を通過させることができる。保護プレート１２は、加工時のワーク１１０の破片等が集光レンズ２４等に当たることを防止する。また、以下の説明では、ノズル１１の下端と保護プレート１２の間の空間をノズル内空間１４と称する。本実施形態のノズル内空間１４は、ノズル１１によって囲まれる空間を含むとともに、加工ヘッド１０の内部に形成される空間の一部を含んでいる。従って、ノズル内空間１４は、レーザ光通過空間の一部である。また、保護プレート１２は、アシストガスが鉛直方向上側に流れることを防ぐように空間を閉鎖することで、ノズル内空間１４を半密閉空間とする。半密閉空間とは、空間の少なくとも一部が閉鎖されることで、空間内と空間外との間で気体が移動しにくい空間である。従って、ノズル内空間１４の圧力分布は均一である。本実施形態では、加工ヘッド１０内の空間の少なくとも一部が保護プレート１２によって密閉されることで、半密閉空間が実現されている。なお、照射口１１ａ等は開口しているため、ノズル内空間１４は完全に密閉されている訳ではない。
　アシストガスは、例えばワーク１１０に穴あけ及び切断等の加工する場合において、ノズル１１の照射口１１ａからワーク１１０へ向けて噴射される。アシストガスは、レーザ光１０１ａで溶融させたワーク１１０の一部を吹き飛ばすことで、ワーク１１０の切断加工を補助する（切断を促進させる）。本実施形態のレーザ加工機１は、酸素、窒素、及び空気の３種類のアシストガスを噴射可能である。アシストガスの種類は、ワーク１１０の材質等に応じて選択される。なお、レーザ加工機１は、上記の３種類以外のアシストガスを噴射可能であってもよい。また、噴射可能なアシストガスの種類は１種類又は２種類であってもよい。
　図１に示す第１開閉弁５１は、酸素を供給する配管に設けられている。図２に示す制御部６０の制御によって第１開閉弁５１の開閉が切り替えられることで、酸素の供給の有無が切り替えられる。第２開閉弁５２は、窒素を供給する配管に設けられている。制御部６０の制御によって第２開閉弁５２の開閉が切り替えられることで、窒素の供給の有無が切り替えられる。第３開閉弁５３は、空気を供給する配管に設けられている。制御部６０の制御によって第３開閉弁５３の開閉が切り替えられることで、空気の供給の有無が切り替えられる。これらのアシストガスは、アシストガス供給管（ガス供給部）５４を介して加工ヘッド１０へ供給される。
　また、アシストガス供給管５４には、圧力調整弁５５と、圧力センサ５６と、が設けられている。制御部６０の制御によって圧力調整弁５５の開度が調整されることで、加工ヘッド１０へ供給されるアシストガスの圧力（供給圧力）が変更される。圧力センサ５６は、圧力調整弁５５よりもガス流れ方向において加工ヘッド１０側（言い換えればノズル１１側）に配置されており、ノズル内空間１４へ供給されるアシストガスの圧力を計測する。圧力センサ５６は、計測した圧力を制御部６０へ出力する。本実施形態では、アシストガスが供給されるノズル内空間１４は、体積一定の半密閉空間であるため、圧力センサ５６が検出した圧力は、ノズル内空間１４内の圧力に相当する。
　アシストガス供給管５４は、加工ヘッド１０に接続されており、加工ヘッド１０へアシストガスを供給する。具体的には、アシストガス供給管５４によって供給されるアシストガスは、ガス貯留部１３を介して、ノズル内空間１４へ供給される。ガス貯留部１３は、加工ヘッド１０に形成された空間である。具体的には、ガス貯留部１３は、ノズル内空間１４の外側を囲むように位置している円環状の空間である。なお、ガス貯留部１３には、ガス貯留部１３が貯留しているアシストガスを供給する経路が接続されている。アシストガスは、この経路を介して例えば保護プレート１２に向けて供給される。ガス貯留部１３を介してノズル内空間１４にアシストガスを供給することにより、ノズル内空間１４内のアシストガスの圧力分布を均一にすることができる。加工ヘッド１０に供給されたアシストガスは、上述のようにノズル１１の照射口１１ａから噴射される。
　照明光学系１０２は、照明部３０から出力された照明光１０２ａをワーク１１０に案内する。照明光学系１０２は、第２コリメータ３１と、第２ビームスプリッタ３２と、第１ビームスプリッタ２３と、集光レンズ２４と、から構成されている。このように、レーザ光学系１０１と照明光学系１０２は、一部の光学部品（具体的には第１ビームスプリッタ２３及び集光レンズ２４）が共通で用いられている。つまり、照明光１０２ａは光学部品が共通である部分において、レーザ光通過空間を通過する。
　照明部３０は、撮像のためにワーク１１０を照らす照明光１０２ａを発生させる。照明部３０は、例えば、レーザ発生器、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子、又はキセノンランプ等のランプである。照明部３０が発生させる照明光１０２ａの光軸は、水平方向と平行である。
　照明部３０が発生させた照明光１０２ａは、第２コリメータ３１に入射される。第２コリメータ３１は、入射された照明光１０２ａを平行光に近づけるように変換する。なお、第２コリメータ３１は光軸に沿って移動可能であってもよい。
　第２ビームスプリッタ３２には、第２コリメータ３１を通過した照明光１０２ａが入射される。第２ビームスプリッタ３２は入射された光を反射する機能と、入射された光を通過させる機能とを、有する。第２ビームスプリッタ３２は、ダイクロイックミラー等であってもよいし、ハーフミラーであってもよい。第２ビームスプリッタ３２は、入射された照明光１０２ａの光軸を９０°（水平方向から鉛直方向下側へ）変化させる。
　第２ビームスプリッタ３２を通過した照明光１０２ａは、第１ビームスプリッタ２３に入射される。上述のように、第１ビームスプリッタ２３は光を通過させる機能を有しているため、照明光１０２ａは第１ビームスプリッタ２３を通過して鉛直方向上側から集光レンズ２４に入射されて下側へ向かうように案内される。第１ビームスプリッタ２３よりも鉛直方向下側（レーザ光１０１ａの照射方向の下流側）において、レーザ光学系１０１と照明光学系１０２は共通である。また、共通の光学部品で案内される光路は光軸も同じである。
　照明光１０２ａは、集光レンズ２４により、レーザ光１０１ａと同様に集光し、ワーク１１０に照射される。また、照明光１０２ａがワーク１１０で反射した反射光１０３ａは、撮像光学系１０３により案内される。なお、反射光１０３ａ以外にも、レーザ光１０１ａがワーク１１０で反射した光、及び、溶融したワーク１１０から放射される光等が撮像光学系１０３により案内されることがある。
　撮像光学系１０３は、反射光１０３ａを撮像部４０に案内する。撮像光学系１０３は、集光レンズ２４と、第１ビームスプリッタ２３と、第２ビームスプリッタ３２と、バンドパスフィルタ４１と、ミラー４２と、複数の結像レンズ４３と、を備える。このように、撮像光学系１０３は、一部の光学部品（集光レンズ２４及び第１ビームスプリッタ２３）がレーザ光学系１０１と共通である。反射光１０３ａは光学部品が共通である部分において、レーザ光通過空間を通過する。また、撮像光学系１０３の一部の光学部品（集光レンズ２４、第１ビームスプリッタ２３、第２ビームスプリッタ３２）が照明光学系１０２と共通である。このように、第１ビームスプリッタ２３及び集光レンズ２４は、レーザ光学系１０１、照明光学系１０２、及び撮像光学系１０３の３つにおいて共通である。また、共通の光学部品で案内される光路は光軸も同じである。また、撮像光学系１０３の光学部品のうちレーザ光学系１０１と共通のものを第１光学部品と称し、レーザ光学系１０１と共通でないものを第２光学部品と称する。
　反射光１０３ａは、鉛直方向下側から集光レンズ２４に入射されて鉛直方向上側へ向かうように案内される。反射光１０３ａは鉛直方向下側に入射されて上側へ向かう発散光であるため、上述のように集光レンズ２４は反射光１０３ａを平行光に近づけるように変換する。集光レンズ２４を通過した反射光１０３ａは、第１ビームスプリッタ２３及び第２ビームスプリッタ３２を通過し、バンドパスフィルタ４１に入射される。
　バンドパスフィルタ４１は、所定の波長域の光を通過させるとともに、それ以外の波長域の光の通過を阻止する。本実施形態では、反射光１０３ａの波長域を通過させるとともに、レーザ光１０１ａの反射光及び溶融したワーク１１０からの光の波長域の通過を阻止する特性を有するバンドパスフィルタ４１が選択されている。なお、バンドパスフィルタ４１に代えて、所定の波長域の光の通過を阻止するノッチフィルタを配置してもよい。バンドパスフィルタ４１を通過した反射光１０３ａはミラー４２に入射される。
　ミラー４２は、入射された反射光１０３ａの光軸を９０°（鉛直方向から水平方向へ）変化させる。また、バンドパスフィルタ４１及びミラー４２に代えて、ダイクロイックミラー等を配置してもよい。
　結像レンズ４３は、入射された平行光である反射光１０３ａを集光させる。本実施形態では、結像レンズ４３は、バンドパスフィルタ４１とミラー４２の間に配置されるとともに、ミラー４２と撮像部４０との間にも配置されている。これに代えて、結像レンズ４３は、上記の何れか一方の箇所のみに配置されていてもよい。また、撮像光学系１０３が備える結像レンズ４３の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。
　撮像部４０は、複数の受光素子（フォトダイオード等）が並べて配置されたイメージセンサである。撮像部４０は、入射された光を電気信号に変換して制御部６０へ出力する。制御部６０は、撮像部４０から入力された電気信号に基づいて、ワーク１１０の画像データを生成する。制御部６０は、ワーク１１０の画像データを解析することで、例えば加工幅（レーザ光１０１ａによりワーク１１０が除去された部分の幅）を算出する。なお、撮像部４０にはノズル１１の内壁で反射した反射光１０３ａも入射されるため、ノズル１１の内壁に記載された情報（ノズルの識別情報等）を特定することもできる。
　制御部６０は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、又はＣＰＵ等の演算装置である。制御部６０は、予め作成されたプログラムを例えばＲＡＭに読み出して実行することで、レーザ加工機１の各構成を制御する。制御部６０は、取得部６０ａと、調整部６０ｂと、を備える。取得部６０ａは、焦点を調整するために必要となる情報を取得する。調整部６０ｂは、取得部６０ａが取得した情報に基づいて焦点を調整する。取得部６０ａ及び調整部６０ｂが行う処理は後述する。
　記憶部６１は、情報を記憶可能な不揮発性の記憶装置であり、例えば、フラッシュディスク及びメモリーカード等のフラッシュメモリである。記憶部６１は、後述の焦点調整用テーブル等を記憶する。
　次に、レーザ加工機１の焦点及び焦点を合わせるための機構について説明する。
　レーザ加工機１には複数の焦点が存在し、それらの焦点が調整されているが、本実施形態では、特に、レーザ光学系１０１のワーク１１０側の焦点（第１ワーク側焦点）、撮像光学系１０３のワーク１１０側の焦点（第２ワーク側焦点）、撮像光学系１０３の撮像部４０側の焦点（撮像部側焦点）について説明する。また、第１ワーク側焦点と第２ワーク側焦点とを合わせて単にワーク側焦点と称することがある。
　第１ワーク側焦点及び第２ワーク側焦点は、集光レンズ２４を光軸に沿って移動させることで位置が調整される。なお、集光レンズ２４を移動させる方向と、ワーク側焦点の位置が変化する方向と、は同じである。図２に示すように、レーザ加工機１は、集光レンズ２４を光軸に沿って移動させるための集光レンズ駆動機構７０を備える。集光レンズ駆動機構７０は、モータ７１と、モータドライバ７２と、原点センサ７３と、エンコーダ７４と、駆動伝達部７５と、を備える。
　制御部６０（調整部６０ｂ）は、所定の指示信号（パルス信号）をモータドライバ７２へ出力することで、モータ７１を回転させることができる。また、モータ７１には原点位置が設定されている。原点センサ７３は、モータ７１の回転角度（回転位相）が原点位置にあることを検出する。エンコーダ７４は、モータ７１の回転角度が原点位置からどの程度変化したかを検出する。制御部６０は、原点センサ７３及びエンコーダ７４の検出結果を考慮してモータドライバ７２へ指示信号を送信することで、指定した回転角度に達するまでモータ７１を回転させることができる。
　駆動伝達部７５は、例えば、ボールネジ、ラックピニオン機構、及び溝カム等の回転運動を直線運動に変換する機構を有している。また、駆動伝達部７５にはモータ７１及び集光レンズ２４が連結されており、モータ７１の回転運動を駆動伝達部７５の直線運動に変換する。これにより、集光レンズ２４を光軸に沿って一側及び他側に移動させることができる。制御部６０は、モータ７１の回転量を制御可能であるため、集光レンズ２４を所望の位置に移動させることができる。本実施形態では回転運動を行う駆動源を用いるが、直線運動を行う駆動源（リニアモータ等）を用いる構成であってもよい。
　撮像部側焦点は、結像レンズ４３を光軸に沿って移動させることで位置が調整される。結像レンズ４３は上記の第２光学部品に相当するため、結像レンズ４３を移動させてもレーザ光学系の焦点位置は変化しない。なお、結像レンズ４３を移動させる方向と、撮像部側焦点の位置が変化する方向と、は同じである。レーザ加工機１は、結像レンズ４３を移動させるための結像レンズ駆動機構８０を備える。結像レンズ駆動機構８０は、モータ８１と、モータドライバ８２と、原点センサ８３と、エンコーダ８４と、駆動伝達部８５と、を備える。結像レンズ駆動機構８０を構成する各部は集光レンズ駆動機構７０を構成する各部と同様の構成であるため説明を省略する。
　また、本実施形態では、複数の結像レンズ４３を備えるが、１つのみを移動させる構成であってもよいし、２つ以上及び全ての結像レンズ４３を移動させる構成であってもよい。また、移動させる結像レンズ４３は、ミラー４２よりも第２ビームスプリッタ３２側に配置されていてもよいし、ミラー４２よりも撮像部４０側に配置されていてもよい。
　次に、図３を参照して、アシストガスを供給することで撮像部側焦点の位置が変化すること、及びその補正方法について簡単に説明する。図３は、アシストガスにより撮像部側焦点の位置が変化すること及びその補正方法の１つを示す図である。また、図３では、説明を分かり易くするために、撮像光学系１０３を一直線状に配置している。
　図３の一番上のアシストガスなしと記載された図に示すように、アシストガスが供給されない状況において、撮像部側焦点の位置が撮像部４０の素子表面（受光素子の表面）に合わせられているとする。また、本実施形態ではモータ８１が原点位置にある状態で、このように撮像部側焦点の位置が撮像部４０の素子表面に合わせられているとする（異なる位置を原点位置にしてもよい）。この状況において、図３の真ん中の図に示すように、アシストガスを供給した状況を想定する。アシストガスは、保護プレート１２の下方であってワーク１１０の上方の空間に充満するため、この空間の圧力が変化する（通常は増加する）。また、反射光１０３ａは、この空間を通過する。
　ここで、気体の屈折率は圧力に比例することが知られている。従って、アシストガスの供給圧力に応じて、ノズル内空間１４の屈折率が変化する（例えば、アシストガスの供給圧力を上昇させることで、通常は屈折率が増加する）。それに伴って、反射光１０３ａの屈折角が変化するため、図３の真ん中の図に示すように、撮像部側焦点の位置が変化する。その結果、撮像部側焦点の位置が撮像部４０の素子表面と合わなくなる。この場合、撮像部４０が取得する画像が不鮮明となる。
　この点、本実施形態では、上記の結像レンズ駆動機構８０により結像レンズ４３を移動させることで、撮像部側焦点の位置を変化させることができる。従って、アシストガスを供給したことにより変化した分だけ結像レンズ４３を移動させることで、図３の最も下側の図に示すように、撮像部側焦点の位置を撮像部４０の素子表面に再び合わせることができる。特に、本実施形態では、ノズル内空間１４が体積一定の半密閉空間であるためノズル内空間１４の圧力分布が均一であるため、ノズル内空間１４の圧力と屈折率の相関が強くなる。従って、撮像部側焦点の位置をどの程度変化させることが適切であるかを見積もることができる。なお、気体の屈折率には、比重も影響するため、アシストガスのガス圧だけでなく更にアシストガスの種類に応じて結像レンズ４３を移動させることが好ましい。
　本実施形態では、アシストガスを供給してワーク１１０の加工及び撮像を行う第１加工モードと、アシストガスを供給せずにワーク１１０の加工及び撮像を行う第２加工モードと、を実行可能である。従って、第１加工モードでは、アシストガスに応じて撮像側の焦点の位置を変化させて加工及び撮像を行う。第２加工モードでは、モータ８１を原点位置にしつつ加工及び撮像を行う。なお、第２加工モードでは、ワーク１１０の厚み、ノズル１１の長さ、集光レンズ２４の位置等に応じて、結像レンズ４３の位置が調整されていてもよい。
　次に、撮像部側焦点を調整するための初期設定（具体的には焦点調整用テーブルを作成する処理）について、図４のフローチャートに沿って説明する。図４は、焦点調整用テーブルを作成する処理を示すフローチャートである。
　初めに、焦点調整用テーブルを作成する処理について説明する。焦点調整用テーブルとは、アシストガスのガス圧と、焦点情報と、を対応付けたテーブルである。焦点情報とは、アシストガスのガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である。本実施形態の焦点情報は、撮像部側焦点の位置の変化を補正するための結像レンズ４３の位置（撮像部側焦点の位置の変化量を補正するための情報、言い換えれば変化量と一対一の対応関係を有する情報）である。また、上述のように、撮像部側焦点の位置はアシストガスの種類にも依存するため、焦点調整用テーブルはアシストガスの種類毎に作成される。
　初めに、制御部６０は、加工ヘッド１０をキャリブレーション用ワーク上に移動させる（Ｓ１０１）。キャリブレーション用ワークとは、焦点調整用テーブルの取得等を行うための部材であり、実際の加工対象品ではない。次に、制御部６０は、アシストガスの種類及びガス圧を設定する（Ｓ１０２）。焦点調整用テーブルを作成するためには、アシストガスの種類及びガス圧に応じた焦点情報が必要となるため、様々な条件が順次設定される。
　次に、制御部６０は、事前準備処理を行う（Ｓ１０３）。事前準備処理とは、撮像部４０による撮像を行うために事前に行う処理である。具体的には、設定された種類及び圧力でアシストガスの噴射を開始したり、結像レンズ４３を原点位置に移動させたり、照明部３０を発光させたりする処理である。
　次に、制御部６０は、結像レンズ４３の位置を少しずつ変化させながら撮像を行って画像を取得し、各位置に応じたコントラスト値を記憶する（Ｓ１０４）。コントラスト値とは、撮像して得られた画像の輝度がどれだけ急峻に変化しているかを示す値である。具体的には、ある画素Ａと、画素Ａの周囲の画素（例えば周囲１画素）について輝度の差分を算出する。ここで算出された値の絶対値が大きいほど輝度が急峻に変化していることとなる。この処理を画素Ａだけでなく全て又は所定範囲の画素について行った結果に基づいて、コントラスト値が算出される。コントラスト値が高いほど、画像が鮮明（撮像部側の焦点が撮像部４０の素子表面に近い）と判断することができる。制御部６０は、このようにして算出されたコントラスト値と、結像レンズ４３の位置と、を対応付けて記憶部６１に記憶する。
　制御部６０は、結像レンズ４３の位置を一通り変化させた後に、コントラスト値が最適（最大）となる結像レンズ４３の位置（詳細にはモータ８１の原点位置からの回転量）を特定する（Ｓ１０５）。そして、特定した結像レンズ４３の位置と、アシストガスの種類及びガス圧と、を対応付けて記憶部６１に記憶する（Ｓ１０６）。これにより、アシストガスの種類及びガス圧に応じた、結像レンズ４３の位置（撮像部側焦点の位置を撮像部４０の素子表面に合わせるための位置、以下補正位置）が記憶されることとなる。なお、ここで記憶されるアシストガスのガス圧は設定値であるが、圧力センサ５６が計測した計測値であってもよい。また、この処理に代えて、ステップＳ１０４で取得した結像レンズ４３の位置と、コントラスト値と、の対応関係を示すデータは離散的なので各値の間を補間したデータを用いることで、結像レンズ４３の補正位置を算出してもよい。また、制御部６０は、結像レンズ４３の位置を一通り変化させて画像を取得した後に、照明部３０の発光を停止させる。
　次に、制御部６０は、アシストガスの種類及びガス圧の全条件で、結像レンズ４３の補正位置を求めたか否かを判断する（Ｓ１０７）。制御部６０は、他の条件が残っている場合はその条件を設定して（Ｓ１０２）、ステップＳ１０３からステップＳ１０６の処理を行って、結像レンズ４３の補正位置を求める。
　また、制御部６０は、全条件で結像レンズ４３の補正位置を求めた場合、焦点調整用テーブルを作成する（Ｓ１０８）。焦点調整用テーブルは、アシストガスのガス圧と、当該ガス圧における結像レンズ４３の補正位置と、が対応付けられたテーブルである。また、焦点調整用テーブルはアシストガスの種類毎に作成される。作成された焦点調整用テーブルは、記憶部６１に記憶される。なお、焦点調整用テーブルは、レーザ加工機１の外部に設けられ、レーザ加工機１とネットワークを介して接続された記憶装置に記憶してもよい。この場合、レーザ加工機１は、必要に応じて焦点調整テーブルを記憶装置から受信する。
　このように、本実施形態では、実際に計測を行って焦点調整用テーブルを作成する。これに代えて、アシストガスの種類及びガス圧を入力することで、結像レンズ４３の補正位置を求めることが可能な関係式を作成することもできる。具体的に説明すると、気体の屈折率は気体の比重と圧力に基づいて求めることができるため、アシストガスの種類及びガス圧に基づいてアシストガスの屈折率を求めることができる。そして、他の部分の屈折率、光学部品の仕様、及び光学部品間の距離は既知である。従って、これらに基づいて演算を行うことで、上記の関係式を作成できる。
　次に、上記で作成した焦点調整用テーブルに基づいて、撮像部側焦点の位置を調整する処理について、図５のフローチャートに沿って説明する。図５は、焦点調整用テーブルを用いて撮像部側焦点の位置を調整する処理を示すフローチャートである。また、制御部６０の取得部６０ａは、上記の焦点情報を取得する処理を行う。また、調整部６０ｂは、取得部６０ａが取得した焦点情報に基づいて撮像部側焦点の位置を調整する。
　初めに、制御部６０は、オペレータから入力された又は外部から受信した情報等に基づいて、ワーク１１０の加工形状及び加工条件の設定を行う（Ｓ２０１）。次に、制御部６０は、この加工条件に基づいて、アシストガスの種類及びガス圧を読み出す（Ｓ２０２）。制御部６０（取得部６０ａ）は、記憶部６１に記憶した焦点調整用テーブルを参照し、アシストガスの種類及びガス圧に対応する結像レンズ４３の補正位置（焦点情報）を読み出す（Ｓ２０３、取得工程）。なお、焦点調整用テーブルは、ガス圧及び対応する補正位置がともに離散的に記載されているため、それらのデータの補間を行ったデータを用いて、結像レンズ４３の補正位置を算出してもよい。
　次に、制御部６０（調整部６０ｂ）は、結像レンズ駆動機構８０を制御することで、読み出した補正位置に結像レンズ４３を移動させる（Ｓ２０４、調整工程）。これにより、撮像部側焦点の位置を撮像部４０の素子表面に合わせることができる。
　そして、制御部６０は、ステップＳ１０３と同様の事前準備処理を行って（Ｓ２０５）、ワーク１１０の加工及び撮像を行う（Ｓ２０６）。本実施形態では、上記のように撮像部側焦点の位置が撮像部４０の素子表面に合わせられているため、ワーク１１０の鮮明な画像を常時取得することができる。従って、ワーク１１０を加工しながら、ワーク１１０の加工幅の正確な値を算出できる。また、結像レンズ４３を移動させた場合、撮像部４０が取得する画像の倍率が変化する。従って、結像レンズ４３の移動量に合わせて画像の倍率を計算することで、より正確な加工幅を算出できる。
　また、制御部６０は加工幅が目標値と異なる場合、それを補正する処理（例えば集光レンズ２４を移動させる処理）を行ってもよい。また、制御部６０は、加工が終了したか否か判断しており（Ｓ２０７）、加工が終了したと判断すれば一連の処理が終了する。また、加工が終了したと判断した後に、照明部３０の発光を停止させる。
　次に、図６を参照して第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態での撮像部側焦点の位置を調整する処理を示すフローチャートである。なお、第２実施形態以降の説明においては、第１実施形態と同一又は類似の処理の説明を簡略化する場合がある。また、第１実施形態で説明した事項を、第２実施形態以降に適用することもできる。
　第１実施形態では、事前に計測を行って焦点調整用テーブルを作成しておき、加工の直前に焦点調整用テーブルを用いて結像レンズ４３の補正位置を求める。これに対し、第２実施形態では、加工の直前に計測を行って結像レンズ４３の補正位置を求める。以下、具体的に説明する。
　初めに、制御部６０は、ステップＳ２０１と同様に、ワーク１１０の加工形状及び加工条件の設定を行う（Ｓ３０１）。次に、制御部６０は、ステップＳ１０３と同様の事前準備処理を行って（Ｓ３０２）、ステップＳ１０４と同様に、結像レンズ４３の位置を少しずつ変化させながら撮像を行って画像を取得し、各位置に応じたコントラスト値を記憶する（Ｓ３０３）。制御部６０（取得部６０ａ）は、ステップＳ１０５と同様に、結像レンズ４３の位置を一通り変化させた後に、コントラスト値が最適となる結像レンズ４３の補正位置（焦点情報）を特定する（Ｓ３０４、取得工程）。
　第１実施形態では、焦点補正テーブルを作成するためアシストガスの種類及び圧力を変更して結像レンズ４３の補正位置を求めるが、第２実施形態では焦点調整テーブルを作る必要はない。従って、制御部６０（調整部６０ｂ）は、特定した補正位置に結像レンズ４３を移動させる（Ｓ３０５、調整工程）。その後、制御部６０は、ワーク１１０の加工及び撮像を行う（Ｓ３０６）。また、制御部６０は、加工が終了したか否か判断しており（Ｓ３０７）、加工が終了したと判断すれば一連の処理が終了する。第１実施形態と同様に、第２実施形態でも、ワーク１１０を加工しながら、ワーク１１０の加工幅の正確な値を算出できる。
　次に、図７を参照して、第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態での撮像部側焦点の位置を調整する原理を示す説明図である。
　第１実施形態では、結像レンズ４３の位置を調整することで、撮像部側焦点の位置を調整して、撮像部側焦点の位置を撮像部４０の素子表面に合わせる。これに対し、第３実施形態では、図７に示すように、撮像部４０の位置を調整することで、撮像部側焦点の位置を撮像部４０の素子表面に合わせる。なお、撮像部４０の位置を調整するための機構については、第１実施形態と同じとすることができる。また、第３実施形態の構成は、第１実施形態のように事前に焦点調整テーブルを作成する方法で用いることもできるし、第２実施形態のように加工前に調整を行う方法で用いることもできる。また、第１実施形態と第３実施形態を組み合わせて、撮像部４０と結像レンズ４３の両方の位置を調整する構成であってもよい。
　次に、図８を参照して、第４実施形態について説明する。図８は、第３実施形態での撮像部側焦点の位置を調整する原理を示す説明図である。
　第１及び第３実施形態では、光学部品の位置を調整することで、撮像部側焦点の位置を撮像部４０の素子表面に合わせる。これに対し、第４実施形態では、結像レンズ４３の代わりに、焦点可変レンズ４４を配置する。焦点可変レンズ４４は、撮像光学系１０３の一部を構成する。焦点可変レンズ４４は、導電性の液体と非導電性の液体とが封入されており、制御部６０（調整部６０ｂ）の制御により電荷を掛けることで導電性の液体の形状を変化させることで焦点を変更することができる。なお、焦点可変レンズ４４は、位置を変更することなく焦点が変更可能であれば別の構成であってもよい。
　焦点可変レンズ４４の焦点を変更することで、図８に示すように、焦点可変レンズ４４を移動することなく、撮像部側焦点の位置を撮像部４０の素子表面に合わせることができる。第４実施形態の構成は、第１実施形態のように事前に焦点調整テーブルを作成する方法で用いることもできるし、第２実施形態のように加工前に調整を行う方法で用いることもできる。また、第１実施形態及び第３実施形態の少なくとも一方と組み合わせて、結像レンズ４３の焦点と、結像レンズ４３及び撮像部４０の少なくとも一方の位置と、を調整する構成であってもよい。
　以上に説明したように、本実施形態のレーザ加工機１は、レーザ発生器２０と、レーザ光学系１０１と、アシストガス供給管５４と、照明部３０と、撮像部４０と、撮像光学系１０３と、取得部６０ａと、調整部６０ｂと、を備え、以下の取得工程と調整工程を含む撮像部側焦点の調整方法を行う。レーザ発生器２０は、ワーク１１０を加工するレーザ光１０１ａを発生させる。レーザ光学系１０１は、レーザ発生器２０が発生させたレーザ光１０１ａを集光する集光レンズ２４、当該集光レンズ２４の下方に配置されるノズル１１、及び集光レンズ２４とノズル１１の間に配置される保護プレート１２を含み、ノズル１１の下端と保護プレート１２の間のノズル内空間１４は体積一定の半密閉空間を形成しており、レーザ光１０１ａがノズル１１の下端の照射口１１ａを介してワーク１１０から照射されるように当該レーザ光１０１ａを案内する。アシストガス供給管５４は、照射口１１ａから噴射されるガスであって、レーザ光１０１ａによるワーク１１０の加工を補助するガスであるアシストガスを、供給圧力を調整してノズル内空間１４に供給する。照明部３０は、ワーク１１０を照らす照明光１０２ａを発生させる。撮像部４０は、照明部３０の照明光１０２ａがワーク１１０で反射した反射光１０３ａをレーザ光通過空間の一部を介して検出することで当該ワーク１１０を撮像する。撮像光学系１０３は、反射光１０３ａを撮像部４０へ案内する。取得部６０ａは、ノズル内空間１４におけるアシストガスのガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である焦点情報を取得する（取得工程）。調整部６０ｂは、取得部６０ａが取得した焦点情報に基づいて、撮像部側焦点の位置及び撮像部４０の位置の少なくとも何れかを調整する（調整工程）。
　これにより、ノズル１１の下端と保護プレート１２とで体積一定のノズル内空間１４（半密閉空間）が形成されているので、ノズル内空間１４の圧力変化とノズル内空間１４の屈折率変化とには相関がある。従って、ノズル内空間１４の圧力に応じて、調整部６０ｂが調整を行うことで、ワーク１１０の鮮明な画像を取得することができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、アシストガス供給管５４は、アシストガスの供給圧力を調整する圧力調整弁５５と、当該圧力調整弁５５よりもノズル１１側に配置される圧力センサ５６と、を含む。
　これにより、圧力センサ５６を用いてノズル内空間１４の圧力を検出することができるので、調整部６０ｂによる調整を一層適切に行うことができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１には、ノズル内空間１４を囲む円環状の空間であるガス貯留部１３が形成されており、アシストガスはガス貯留部１３を経由してノズル内空間１４に供給される。
　これにより、ノズル内空間１４の圧力分布が均一となるため、ノズル内空間１４が静的となり、ノズル内空間１４の圧力と屈折率の相関が強くなる。そのため、調整部６０ｂによる調整を一層適切に行うことができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、アシストガス供給管５４は、複数の種類のアシストガスから選択された種類のアシストガスを供給可能である。焦点情報は、アシストガスの種類及びガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である。
　これにより、アシストガスのガス圧だけでなく種類も考慮して調整部６０ｂによる調整が行われるため、ワーク１１０の一層鮮明な画像を取得することができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、取得部６０ａは、アシストガスのガス圧と当該ガス圧に応じた前記焦点情報とを対応付けたデータと、アシストガス供給管５４が供給するアシストガスのガス圧と、に基づいて、焦点情報を取得する。
　これにより、簡単な処理で焦点情報を取得できる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、取得部６０ａは、レーザ光１０１ａがワーク１１０に照射されず、かつ、アシストガス供給管５４がアシストガスを供給している状態において撮像部４０が取得したワーク１１０の画像を解析することで、焦点情報を取得する。
　これにより、撮像部側焦点の位置とワーク１１０の画像には関連性があるため、この画像を解析することで、適切な焦点情報を取得することができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、取得部６０ａは、アシストガス供給管５４が供給するアシストガスのガス圧と、当該ガス圧と焦点情報の関係を示す関係式と、に基づいて、焦点情報を算出する。
　これにより、ガス圧と焦点情報を対応付けたデータベースを作成する構成と比較して、事前に行う処理の量を減らすことができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、調整部６０ｂは、レーザ発生器２０及びアシストガス供給管５４によってワーク１１０を加工する前に、撮像部側焦点の位置及び撮像部４０の位置の少なくとも何れかを調整する。
　これにより、撮像部側焦点の位置が撮像部４０に合わせられた状態で加工を開始することができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、調整部６０ｂは、更に、レーザ光学系１０１及び撮像光学系１０３のワーク１１０側焦点の位置を調整する。
　これにより、レーザ光学系１０１及び撮像光学系１０３のワーク１１０側焦点の位置がワーク１１０の表面に合わせられた状態で加工を行うことができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、撮像光学系１０３は、撮像部側焦点に光を結像させる結像レンズ４３を備える。調整部６０ｂは、光軸に沿って結像レンズ４３を移動させることによって、撮像部側焦点の位置を調整する。
　これにより、簡単な構成で、撮像部側焦点の位置を撮像部４０に合わせることができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、調整部６０ｂは、光軸に沿って撮像部４０を移動させることで、撮像部側焦点の位置に撮像部４０の位置を合わせる。
　これにより、簡単な構成で、撮像部側焦点の位置を撮像部４０に合わせることができる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、撮像光学系１０３は、焦点距離を変更可能な焦点可変レンズ４４を備える。調整部６０ｂは、焦点可変レンズ４４の焦点距離を変更することによって、撮像部側焦点の位置を調整する。
　これにより、焦点可変レンズ４４のみで調整を行う場合は、結像レンズ及び撮像部４０等の駆動機構を省略できる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、撮像光学系１０３は、レーザ光学系１０１と共通の第１光学部品と、レーザ光学系１０１と共通でない第２光学部品と、を備える。調整部６０ｂは、撮像部４０又は第２光学部品（結像レンズ４３）を用いて、撮像部側焦点の位置及び撮像部４０の位置の少なくとも何れかを調整する。
　これにより、撮像部側焦点の位置を調整する際にレーザ光学系１０１の焦点位置が変化することを防止できる。
　また、上記実施形態のレーザ加工機１において、撮像部４０は、アシストガス供給管５４がアシストガスを供給している状態で、撮像部４０がワーク１１０を撮像する第１加工モード、及び、アシストガス供給管５４がアシストガスを供給しない状態で、撮像部４０がワーク１１０を撮像する第２加工モードを実行可能である。第１加工モード及び第２加工モードのうち第１加工モードのみで、アシストガスのガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化を補正する処理を行う。
　これにより、アシストガスを供給して加工を行う場合とアシストガスを供給せずに加工を行う場合との両方の場合で、ワーク１１０の鮮明な画像を利用可能なレーザ加工機１が実現できる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　上述したレーザ光学系１０１、照明光学系１０２、及び撮像光学系１０３は一例であり、各光学系を構成する光学部品の種類及び数は上記と異なっていてもよい。また、上記実施形態では、各光学系の光軸は何れも１回だけ直角に変化するが、少なくとも１つの光学系において、光軸が一直線状であってもよいし、光軸が複数回変化する構成であってもよい。
　上記実施形態では、アシストガスの種類とガス圧の両方に基づいて撮像部側焦点の位置又は撮像部４０の位置を調整する。これに代えて、アシストガスの種類の差の影響は小さいため、アシストガスのガス圧のみに基づいて、上記の調整を行ってもよい。
　１　レーザ加工機
　１０　加工ヘッド
　１１　ノズル
　１２　保護プレート
　１４　ノズル内空間
　２０　レーザ発生器
　３０　照明部
　４０　撮像部
　５４　アシストガス供給管（ガス供給部）
　６０　制御部
　６０ａ　取得部
　６０ｂ　調整部
　１０１　レーザ光学系
　１０２　照明光学系
　１０３　撮像光学系

Claims (15)

  1. 　ワークを加工するレーザ光を発生させるレーザ発生器と、
    　前記レーザ発生器が発生させたレーザ光を集光する集光レンズ、当該集光レンズの下方に配置されるノズル、及び前記集光レンズと前記ノズルの間に配置される保護プレートを含み、前記ノズルの下端と前記保護プレートの間のノズル内空間は体積一定の半密閉空間を形成しており、前記レーザ光が前記ノズルの下端の照射口を介して前記ワークへ照射されるように当該レーザ光を案内するレーザ光学系と、
    　前記照射口から噴射されるガスであって、レーザ光による前記ワークの加工を補助するガスであるアシストガスを、供給圧力を調整して前記ノズル内空間に供給するガス供給部と、
    　前記ワークを照らす照明光を発生させる照明部と、
    　前記照明部の照明光が前記ワークで反射した反射光をレーザ光通過空間の一部を介して検出することで当該ワークを撮像する撮像部と、
    　前記反射光を前記撮像部へ案内する撮像光学系と、
    　前記ノズル内空間におけるアシストガスのガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である焦点情報を取得する取得部と、
    　前記取得部が取得した前記焦点情報に基づいて、前記撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整する調整部と、
    を備えることを特徴とするレーザ加工機。
  2. 　請求項１に記載のレーザ加工機であって、
    　前記ガス供給部は、前記アシストガスの供給圧力を調整する圧力調整弁と、当該圧力調整弁よりも前記ノズル側に配置される圧力センサと、を含むことを特徴とするレーザ加工機。
  3. 　請求項１又は２に記載のレーザ加工機であって、
    　前記ノズル内空間を囲む円環状の空間であるガス貯留部が形成されており、前記アシストガスは前記ガス貯留部を経由して前記ノズル内空間に供給されることを特徴とするレーザ加工機。
  4. 　請求項１から３までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記ガス供給部は、複数の種類のアシストガスから選択された種類のアシストガスを供給可能であり、
    　前記焦点情報は、アシストガスの種類及びガス圧に応じた前記撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報であることを特徴とするレーザ加工機。
  5. 　請求項１から４までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記取得部は、
    　アシストガスのガス圧と、当該ガス圧に応じた前記焦点情報と、を対応付けたデータと、
    　前記ガス供給部が供給するアシストガスのガス圧と、
    に基づいて、前記焦点情報を取得することを特徴とするレーザ加工機。
  6. 　請求項１から４までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記取得部は、レーザ光が前記ワークに照射されず、かつ、前記ガス供給部がアシストガスを供給している状態において前記撮像部が取得した前記ワークの画像を解析することで、前記焦点情報を取得することを特徴とするレーザ加工機。
  7. 　請求項１から４までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記取得部は、前記ガス供給部が供給するアシストガスのガス圧と、当該ガス圧と前記焦点情報の関係を示す関係式と、に基づいて、前記焦点情報を算出することを特徴とするレーザ加工機。
  8. 　請求項１から７までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記調整部は、前記レーザ発生器及び前記ガス供給部によって前記ワークを加工する前に、前記撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整することを特徴とするレーザ加工機。
  9. 　請求項１から８までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記調整部は、更に、前記レーザ光学系及び前記撮像光学系のワーク側焦点の位置を調整することを特徴とするレーザ加工機。
  10. 　請求項１から９までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記撮像光学系は、前記撮像部側焦点に光を結像させる結像レンズを備え、
    　前記調整部は、光軸に沿って前記結像レンズを移動させることによって、前記撮像部側焦点の位置を調整することを特徴とするレーザ加工機。
  11. 　請求項１から１０までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記調整部は、光軸に沿って前記撮像部を移動させることで、前記撮像部側焦点の位置に前記撮像部の位置を合わせることを特徴とするレーザ加工機。
  12. 　請求項１から１１までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記撮像光学系は、焦点距離を変更可能な焦点可変レンズを備え、
    　前記調整部は、前記焦点可変レンズの焦点距離を変更することによって、前記撮像部側焦点の位置を調整することを特徴とするレーザ加工機。
  13. 　請求項１から１２までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記撮像光学系は、前記レーザ光学系と共通の第１光学部品と、前記レーザ光学系と共通でない第２光学部品と、を備え、
    　前記調整部は、前記撮像部又は前記第２光学部品を用いて、前記撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整することを特徴とするレーザ加工機。
  14. 　請求項１から１３までの何れか一項に記載のレーザ加工機であって、
    　前記撮像部は、前記ガス供給部がアシストガスを供給している状態で、前記ワークの加工及び撮像を行う第１加工モード、及び、前記ガス供給部がアシストガスを供給しない状態で、前記ワークの加工及び撮像を行う第２加工モードを実行可能であり、
    　前記第１加工モード及び前記第２加工モードのうち前記第１加工モードのみで、アシストガスのガス圧に応じた前記撮像部側焦点の位置の変化を補正する処理を行うことを特徴とするレーザ加工機。
  15. 　ワークを加工するレーザ光を発生させるレーザ発生器と、
    　前記レーザ発生器が発生させたレーザ光を集光する集光レンズ、当該集光レンズの下方に配置されるノズル、及び前記集光レンズと前記ノズルの間に配置される保護プレートを含み、前記ノズルの下端と前記保護プレートの間のノズル内空間は体積一定の半密閉空間を形成しており、前記レーザ光が前記ノズルの下端の照射口を介して前記ワークへ照射されるように当該レーザ光を案内するレーザ光学系と、
    　前記照射口から噴射されるガスであって、レーザ光による前記ワークの加工を補助するガスであるアシストガスを、供給圧力を調整して前記ノズル内空間に供給するガス供給部と、
    　前記ワークを照らす照明光を発生させる照明部と、
    　前記照明部の照明光が前記ワークで反射した反射光をレーザ光通過空間の一部を介して検出することで当該ワークを撮像する撮像部と、
    　前記反射光を前記撮像部へ案内する撮像光学系と、
    を備えるレーザ加工機の撮像部側焦点の調整方法において、
    　前記ノズル内空間におけるアシストガスのガス圧に応じた撮像部側焦点の位置の変化量又は当該変化量を補正するための情報である焦点情報を取得する取得工程と、
    　前記取得工程で取得した前記焦点情報に基づいて、前記撮像部側焦点の位置及び前記撮像部の位置の少なくとも何れかを調整する調整工程と、
    を含むことを特徴とする焦点調整方法。
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