特開 2018-183793 レーザ加工装置及びレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-183793(P2018-183793A)

(43)【公開日】2018年11月22日

(54)【発明の名称】レーザ加工装置及びレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/38 20140101AFI20181026BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/38 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-86134(P2017-86134)

(22)【出願日】2017年4月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100105946

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 富彦

(72)【発明者】

【氏名】松本 圭太

(72)【発明者】

【氏名】前村 謙太

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AD07

4E168CB03

4E168CB07

4E168CB08

4E168DA23

4E168DA37

4E168EA17

4E168FA04

4E168FB02

4E168FB03

4E168FB05

4E168GA01

4E168GA02

4E168GA06

4E168HA05

4E168HA06

(57)【要約】

【課題】抜き部分を加工する際に切断片が抜き部分の内側に残ることを防止し、かつ、抜き部分の品質低下を抑制する。
【解決手段】板状のワークＷを切断加工するレーザ加工装置１００であって、ワークＷに対して相対的に移動可能であり、ワークＷに対して上面Ｗａ側からレーザ光Ｌを照射してワークＷを切断加工するレーザヘッド１０と、ワークＷとレーザヘッド１０との相対的な移動によりレーザ光ＬをワークＷ上の所定の閉経路Ｒ１に沿って移動させ、ワークＷの一部に抜き部分Ｗｃを形成する第１加工と、第１加工の後に閉経路Ｒ１の内側に沿った少なくとも一部にレーザ光Ｌを照射して抜き部分Ｗｃにより形成された切断片Ｗｄの一部を切断する第２加工とを行わせる制御部４０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状のワークを切断加工するレーザ加工装置であって、
前記ワークに対して相対的に移動可能であり、前記ワークに対して上面側からレーザ光を照射して前記ワークを切断加工するレーザヘッドと、
前記ワークと前記レーザヘッドとの相対的な移動により前記レーザ光を前記ワーク上の所定の閉経路に沿って移動させ、前記ワークの一部に抜き部分を形成する第１加工と、前記第１加工の後に前記閉経路の内側に沿った少なくとも一部に前記レーザ光を照射して前記抜き部分により形成された切断片の一部を切断する第２加工とを行わせる制御部と、を備える、レーザ加工装置。

【請求項2】

前記レーザ光を照射する前記ワークに向けてアシストガスを供給するアシストガス供給部を備え、
前記制御部は、前記第１加工及び前記第２加工の一方又は双方において、前記アシストガス供給部から前記アシストガスを前記ワークに向けて供給させる、請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第２加工において、前記レーザ光を前記閉経路の内側に沿った全周にわたって照射させる、請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記レーザヘッドは、前記ワーク上に所定径のスポットを形成するように前記レーザ光を照射し、
前記制御部は、前記第２加工における前記レーザ光のスポットが、前記第１加工で前記レーザ光のスポットが移動した軌跡に対して一部重なるように前記ワークと前記レーザヘッドとを相対的に移動させる、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記第２加工において、前記レーザ光の出力、及び前記レーザ光と前記ワークとの相対的な移動速度の少なくとも１つを前記第１加工に対して変化させる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記抜き部分の最小幅が前記ワークの板厚の１．５倍以下となる場合に、前記第２加工を行わせる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記第１加工を行うための第１加工指令を記憶する記憶部と、
前記第２加工を行うための第２加工指令を生成する第２加工指令生成部と、を備える、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

前記第２加工指令生成部は、前記第１加工指令による前記閉経路と相似形の閉経路を含む前記第２加工指令を生成する、請求項７に記載のレーザ加工装置。

【請求項9】

板状のワークを切断加工するレーザ加工方法であって、
前記ワークの上面にレーザヘッドからレーザ光を照射しつつ、前記ワークと前記レーザヘッドとを相対的に移動させ、前記レーザ光を前記ワーク上の所定の閉経路に沿って移動させて前記ワークの一部に抜き部分を形成する第１加工と、
前記第１加工の後に、前記閉経路の内側に沿った少なくとも一部に前記レーザ光を照射して前記抜き部分により形成された切断片の一部を切断する第２加工と、を含む、レーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ加工装置は、加工対象である板状のワークにレーザ光を照射し、ワークの一部を溶融させて切断加工を行っている。切断加工の一つには、ワークの一部に穴を形成するなどの抜き部分を形成する加工がある。抜き部分を形成する場合は、ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させて、レーザ光をワーク上の所定の閉経路に沿って移動させる。このような切断加工では、抜き部分によって形成された切断片がワークの抜き部分から切断片排出部に落下して除去されることが通常である。ただし、抜き部分の最小幅が小さい場合などでは、切断片が抜き部分の内周面に引っ掛かり、切断片がワークに残ってしまう場合がある。特に、レーザ光の照射とともにワークにアシストガスを供給していると、切断片がアシストガスに押されて、抜き部分の内周面に引っ掛かりやすくなる。このような場合、上記した閉経路に沿って再度レーザ光を照射することにより、切断片の引っ掛かり部分を溶融させて、切断片をワークから除去することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−１６９４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の切断加工では、再度レーザ光を照射する際、最初にレーザ光を照射した際と同一の閉経路に沿ってレーザ光を照射するので、抜き部分の内周面が再度レーザ光の照射を受けて溶融する可能性がある。これにより、抜き部分の品質を低下させることになり、ひいては加工後の製品の品質低下を招くことになる。

【0005】

以上のような事情に鑑み、本発明は、抜き部分を加工する際に切断片が抜き部分の内側に残ることを容易に防止し、かつ、抜き部分の品質低下を抑制することが可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るレーザ加工装置は、板状のワークを切断加工するレーザ加工装置であって、ワークに対して相対的に移動可能であり、ワークに対して上面側からレーザ光を照射してワークを切断加工するレーザヘッドと、ワークとレーザヘッドとの相対的な移動によりレーザ光をワーク上の所定の閉経路に沿って移動させ、ワークの一部に抜き部分を形成する第１加工と、第１加工の後に閉経路の内側に沿った少なくとも一部にレーザ光を照射して抜き部分により形成された切断片の一部を切断する第２加工とを行わせる制御部と、を備える。

【0007】

また、レーザ光を照射するワークに向けてアシストガスを供給するアシストガス供給部を備え、制御部は、第１加工及び第２加工の一方又は双方において、アシストガス供給部からアシストガスをワークに向けて供給させてもよい。また、制御部は、第２加工において、レーザ光を閉経路の内側に沿った全周にわたって照射させてもよい。また、レーザヘッドは、ワーク上に所定径のスポットを形成するようにレーザ光を照射し、制御部は、第２加工におけるレーザ光のスポットが、第１加工でレーザ光のスポットが移動した軌跡に対して一部重なるようにワークとレーザヘッドとを相対的に移動させてもよい。

【0008】

また、制御部は、第２加工において、レーザ光の出力、及びレーザ光とワークとの相対的な移動速度の少なくとも１つを第１加工に対して変化させてもよい。また、制御部は、抜き部分の最小幅がワークの板厚の１．５倍以下となる場合に、第２加工を行わせてもよい。また、制御部は、第１加工を行うための第１加工指令を記憶する記憶部と、第２加工を行うための第２加工指令を生成する第２加工指令生成部と、を備えてもよい。また、第２加工指令生成部は、第１加工指令による閉経路と相似形の閉経路を含む第２加工指令を生成してもよい。

【0009】

本発明に係るレーザ加工方法は、板状のワークを切断加工するレーザ加工方法であって、ワークの上面にレーザヘッドからレーザ光を照射しつつ、ワークとレーザヘッドとを相対的に移動させ、レーザ光をワーク上の所定の閉経路に沿って移動させてワークの一部に抜き部分を形成する第１加工と、第１加工の後に、閉経路の内側に沿った少なくとも一部にレーザ光を照射して抜き部分により形成された切断片の一部を切断する第２加工と、を含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、ワークの一部に抜き部分を形成した後、閉経路の内側に沿った少なくとも一部にレーザ光を照射して抜き部分によって形成された切断片の一部を切断する。これにより、抜き部分の内側に残っている切断片の引っ掛かり部分を溶融させ、切断片を切断片排出部等を介して容易にワークから除去することができる。また、再度照射するレーザ光が抜き部分から離れているので、抜き部分の内周面に再度レーザ光が照射されることを抑制し、抜き部分の内周面が溶融することを抑制して抜き部分の品質低下を防止できる。

【0011】

また、レーザ光を照射するワークに向けてアシストガスを供給するアシストガス供給部を備え、制御部が、第１加工及び第２加工の一方又は双方において、アシストガス供給部からアシストガスをワークに向けて供給する場合、アシストガスの供給により切断片が傾いて抜き部分に引っ掛かる場合であっても、切断片の引っ掛かり部分を溶融することにより、切断片を抜き部分から確実に除去できる。また、制御部が、第２加工において、レーザ光を閉経路の内側に沿った全周にわたって照射させる場合、切断片の全周をレーザ光により切断するので、抜き部分のどの位置で切断片が引っ掛かっているかを確認する必要がなく、確実に切断片を除去できる。また、レーザヘッドが、ワーク上に所定径のスポットを形成するようにレーザ光を照射し、制御部が、第２加工におけるレーザ光のスポットが、第１加工でレーザ光のスポットが移動した軌跡に対して一部重なるようにワークとレーザヘッドとを相対的に移動させる場合、切断片の周縁に沿って効率よくレーザ光を照射することができ、切断片の引っ掛かり部分を確実に切断することができる。

【0012】

また、制御部が、第２加工において、レーザ光の出力、及びレーザ光とワークとの相対的な移動速度の少なくとも１つを第１加工に対して変化させる場合、第２加工を行うのに最適な条件を設定することができ、切断片の除去を効率よく行うことができる。また、制御部が、抜き部分の最小幅がワークの板厚の１．５倍以下となる場合に、第２加工を行わせることにより、切断片の引っ掛かりが生じる可能性が高い場合を選択して第２加工を行うので、加工効率の低下を抑制できる。また、制御部は、第１加工を行うための第１加工指令を記憶する記憶部と、第２加工を行うための第２加工指令を生成する第２加工指令生成部と、を備える場合、第２加工指令を第２加工指令生成部が生成するので、第１加工指令の変更が不要であり、制御部の負担を軽減できる。また、第２加工指令生成部が、第１加工指令による閉経路と相似形の閉経路を含む第２加工指令を生成する場合、第２加工指令生成部によって容易に第２加工指令を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係るレーザ加工装置の一例を示す図である。

【図2】実施形態に係るレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。

【図3】（Ａ）及び（Ｂ）は、レーザ加工装置による第１加工の一例を示す図である。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、図３に続いて、レーザ加工装置による第２加工の一例を示す図である。

【図5】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２加工により切断片を除去する過程の一例を示す図である。

【図6】（Ａ）は、レーザ加工装置による第１加工の他の例を示す図、（Ｂ）は、レーザ加工装置による第２加工の他の例を示す図である。

【図7】レーザ加工装置による第２加工の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＸＹ平面とする。このＸＹ平面に平行な任意の方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。また、ＸＹ平面に垂直な方向はＺ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるとして説明する。

【0015】

図１は、実施形態に係るレーザ加工装置の一例を示す図である。レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌを出射して加工対象である板状のワークＷを切断可能である。レーザ加工装置１００は、加工領域に搬入されたワークＷに対して切断加工を行う。レーザ加工装置１００に対する未加工のワークＷの搬入及び加工済みのワークＷの搬出は、後述する加工パレット５０により行うが、他のローダ装置等によりワークＷの搬入及び搬出を行ってもよい。なお、レーザ加工装置１００は、例えばパンチプレスなどの他の加工装置が隣接して配置された複合機であってもよい。

【0016】

図１に示すように、レーザ加工装置１００は、レーザヘッド１０と、ヘッド駆動部２０と、アシストガス供給部３０と、制御部４０とを備えている。レーザヘッド１０は、ワークＷに対して上面Ｗａ側からレーザ光Ｌを照射してワークＷを切断加工する。レーザヘッド１０は、ヘッド本体１１と、ノズル１２とを有する。ヘッド本体１１は、レーザ加工装置１００内の加工領域に載置されたワークＷの上方に配置される。ヘッド本体１１は、ヘッド駆動部２０によりＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能である。ヘッド本体１１は、ヘッド駆動部２０により移動することでワークＷに対して相対的に移動する。なお、ワークＷに対して。ヘッド本体１１が移動することに限定されない。例えば、ヘッド本体１１に対してワークＷ（加工パレット５０）が移動する構成であってもよいし、ヘッド本体１１及びワークＷの双方が移動する構成であってもよい。

【0017】

ノズル１２は、ヘッド本体１１の−Ｚ側（下方側）に取り付けられている。ノズル１２は、−Ｚ方向（下方）に向けられており、ヘッド本体１１からのレーザ光Ｌを−Ｚ方向（下方）に向けて射出する。また、ノズル１２は、ガス供給管等を介してアシストガス供給部３０に接続されている。ノズル１２は、レーザ光Ｌを照射する領域に向けて、アシストガス供給部３０からのアシストガスＧをワークＷに供給する。

【0018】

レーザヘッド１０は、光ファイバ１３等の光伝送体を介して不図示のレーザ光源に接続されている。レーザ光源としては、例えば、炭酸ガスレーザ光源又は固体レーザ光源等が用いられる。レーザヘッド１０は、不図示の照射光学系を備えており、レーザ発振器からのレーザ光Ｌを照射光学系によって収束してノズル１２から出射する。レーザヘッド１０は、ワークＷ上に所定径のスポットＬＳを形成するようにレーザ光Ｌを照射する。スポットＬＳの径は、例えば、上記した照射光学系の光学素子の一部を移動させることにより調整可能である。

【0019】

ヘッド駆動部２０は、レーザヘッド１０をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させる。ヘッド駆動部２０は、例えば、Ｘ方向に移動可能なガントリと、ガントリに対してＹ方向に移動可能なスライダと、スライダに対してＺ方向に移動可能な昇降部と、で構成される。ヘッド駆動部２０は、ガントリ、スライダ、昇降部のそれぞれの駆動源を駆動することによりレーザヘッド１０をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の所定位置に移動させる。ただし、ヘッド駆動部２０の構成はこれに限定されず、ロボットアーム等の他の構成により行ってもよい。

【0020】

アシストガス供給部３０は、レーザヘッド１０のノズル１２内にアシストガスＧを供給する。アシストガス供給部３０は、不図示のガス供給源及びガス供給管を有する。アシストガス供給部３０は、ガス供給源で生成されたアシストガスＧを、ガス供給管を介してノズル１２内に供給する。ガス供給源としては、例えば、ガスボンベや工場等のガス供給ライン等が用いられる。アシストガスＧは、例えば、窒素ガス、空気、窒素と酸素とを混合したガス等が用いられる。

【0021】

制御部４０は、レーザ加工装置１００を統括して制御し、レーザヘッド１０、ヘッド駆動部２０及びアシストガス供給部３０等の動作を制御する。制御部４０は、記憶部４１と、第２加工指令生成部４２とを有する。記憶部４１は、主記憶装置や補助記憶装置等の記憶装置を有する。記憶部４１は、例えば、加工プログラムが記憶されており、加工プログラムの一部又は全部である後述の第１加工指令４１ａが記憶される。制御部４０は、加工プログラム（第１加工指令４１ａ）を不図示の上位制御装置から無線又は有線により送られて取得してもよいし、オペレータ等により、加工プログラムを格納した他の記憶装置から記憶部４１に格納させてもよい。

【0022】

制御部４０は、記憶部４１に記憶された加工プログラムを読み出して、この加工プログラムに従ってレーザヘッド１０、ヘッド駆動部２０及びアシストガス供給部３０を動作させる。これにより、レーザヘッド１０から出射したレーザ光ＬでワークＷの一部を切断し、ワークＷに対する切断加工を実行させる。なお、加工プログラムは、例えば、ワークＷの材質、厚さなどの加工条件に応じたレーザ光の出力、切断加工する所望の寸法に沿うようなレーザ光Ｌの移動経路、ワークＷとレーザヘッド１０との相対速度、アシストガスＧの供給量などを含む。

【0023】

上記したように、記憶部４１に記憶された第１加工指令４１ａは、ワークＷに対して第１加工を行わせるための加工プログラムの一部または全部である。第１加工指令４１ａは、例えば、ワークＷとレーザヘッド１０との相対的な移動によりレーザ光ＬをワークＷ上の所定の閉経路Ｒ１に沿って移動させ、ワークＷの一部に抜き部分Ｗｃを形成する加工である。抜き部分Ｗｃの形成に伴って、抜き部分Ｗｃの内側は切断片ＷｄとしてワークＷから除去されるべき部分が形成される。

【0024】

第２加工指令生成部４２は、加工プログラムの一部である後述の第２加工指令を生成する。第２加工指令は、ワークＷに対して第２加工を行わせるための加工プログラムである。第２加工は、第１加工の後、閉経路Ｒ１の内側に沿った少なくとも一部にレーザ光Ｌを照射し、上記の抜き部分Ｗｃにより形成された切断片Ｗｄの一部を切断する加工である。第２加工指令生成部４２が第２加工指令を生成することにより、第１加工指令４１ａの変更が不要であり、制御部４０の負担を軽減することができる。なお、第２加工指令生成部４２は、制御部４０の一部として形成されることに代えて、制御部４０とは別に形成されてもよい。

【0025】

第２加工指令生成部４２は、第２加工指令として、レーザ光Ｌを閉経路Ｒ１の内側に沿った全周にわたって照射させる指令を生成してもよいし、レーザ光Ｌを閉経路Ｒ１の内側に沿った一部に照射させる指令を生成してもよい。レーザ光Ｌを閉経路Ｒ１の内側に沿った一部に照射させる場合、例えば、抜き部分Ｗｃの形成（レーザ光Ｌの照射）が完了する部分と、抜き部分Ｗｃの中心を挟んで、この完了する部分に対称位置にある部分を含んでレーザ光Ｌを照射させてもよい。

【0026】

また、第２加工指令として、レーザ光Ｌを閉経路Ｒ１に対してどの程度内側に沿わせるかは任意に設定可能である。第２加工指令は、レーザ光Ｌの照射により抜き部分Ｗｃの内側を溶融させない程度に閉経路Ｒ１の内側に沿わせるように設定され、例えば、閉経路Ｒ１から内側に、レーザ光ＬのスポットＬＳの中心までの距離が５０μｍ〜１．０ｍｍの範囲で沿わせるように設定されてもよい。

【0027】

また、第２加工指令は、閉経路Ｒ１の内側に沿った一定距離で閉経路Ｒ１に沿わせてもよいし、閉経路Ｒ１の一部で閉経路Ｒ１からの距離を異ならせてもよい。例えば、閉経路Ｒ１が複数の曲率半径を有して形成されている場合、曲率半径が小さい部分については他の部分に対して閉経路Ｒ１からの距離を大きく又は小さくしてもよいし、曲率半径が大きい部分については他の部分に対して閉経路Ｒ１からの距離を小さく又は大きくしてもよい。また、閉経路Ｒ１が直線を有して形成されている場合、直線部分については他の部分に対して閉経路Ｒ１からの距離を小さく又は大きくしてもよい。

【0028】

また、第２加工指令生成部４２は、第２加工において、レーザ光ＬのスポットＬＳが、第１加工におけるレーザ光ＬのスポットＬＳの軌跡に対して一部重なるようにワークＷとレーザヘッド１０とを相対的に移動させる第２加工指令を生成してもよい。第１加工におけるレーザ光ＬのスポットＬＳの軌跡に対してどの程度重ねるかは任意に設定可能である。例えば、第１加工におけるレーザ光ＬのスポットＬＳの軌跡に対して、第２加工のレーザ光ＬのスポットＬＳが１０μｍ〜１００μｍの範囲で重なるように設定されてもよい。

【0029】

また、第２加工指令は、第１加工におけるレーザ光ＬのスポットＬＳの軌跡に対して一定量重なるようにレーザ光ＬのスポットＬＳを移動させる設定であってもよいし、閉経路Ｒ１の一部で重なる量が異なるようにレーザ光ＬのスポットＬＳを移動させる設定であってもよい。

【0030】

また、第２加工指令生成部４２は、第２加工において、第１加工の閉経路Ｒ１の形状と相似形の閉経路Ｒ２（図４等参照）にレーザ光Ｌを照射させる第２加工指令を生成してもよい。これにより、第２加工指令生成部４２は、容易に第２加工指令を生成することができ、第２加工指令生成部４２（制御部４０）の負担を軽減することができる。相似形の閉経路Ｒ２としては、例えば、閉経路Ｒ１に対して縮小した相似形の閉経路Ｒ２が作成される。閉経路Ｒ２において、閉経路Ｒ１に対して縮小する倍率は任意に設定可能であり、例えば、閉経路Ｒ１に対して０．８０倍から０．９５倍の範囲等に設定される。

【0031】

また、第２加工指令生成部４２は、第２加工において、レーザ光Ｌの出力、及びレーザ光ＬとワークＷとの相対的な移動速度の少なくとも１つを第１加工時に対して変化させてもよい。これにより、第２加工を行うのに最適な条件を設定することができ、切断片Ｗｄの除去を効率よく行うことができる。第２加工指令生成部４２は、第２加工において、第１加工におけるレーザ光Ｌの出力を下げてもよいし、又は上げてもよい。また、第２加工指令生成部４２は、第２加工において、第１加工におけるレーザ光ＬとワークＷとの相対的な移動速度に対して速くしてもよいし、又は遅くしてもよい。

【0032】

また、第２加工指令生成部４２は、第２加工において、スポットＬＳの径を第１加工時に対して変化させてもよい。例えば、第１加工及び第２加工でレーザ光Ｌの出力を一定にした場合、スポットＬＳの径を変化させることにより、ワークＷの単位面積あたりにおけるレーザ光Ｌの投入エネルギを変化させることが可能となる。第２加工において、スポットＬＳの径を第１加工時に対して変化させることにより、第２加工を適切に行うことができる。第２加工指令生成部４２は、第２加工において、スポットＬＳの径を第１加工時より大きくしてもよいし、又は小さくしてもよい。

【0033】

第２加工指令生成部４２は、例えば、抜き部分Ｗｃの最小幅がワークＷの板厚Ｔの１．５倍以下となる場合に、第２加工指令を生成しなくてもよい。制御部４０は、記憶部４１に記憶されている加工プログラム（第１加工指令４１ａ）におけるワークＷの情報に基づいて、ワークＷの板厚Ｔと抜き部分Ｗｃの最小幅とを比較し、抜き部分Ｗｃの最小幅がワークＷの板厚Ｔの１．５倍以下となる場合に第２加工指令生成部４２に対して第２加工指令を生成するように指示してもよい。抜き部分Ｗｃの最小幅は、例えば、抜き部分Ｗｃの内周面同士の距離が最も小さくなる部分の寸法とすることができる。最小幅については、例えば、制御部４０が加工プログラム（第１加工指令）の情報を読み出して算出してもよい。また、上記した閾値である１．５倍は変更可能であり、例えば、１．２倍から２．０倍の範囲などに変更されてもよい。また、第２加工指令生成部４２は、ワークＷの板厚Ｔと無関係に、常に第２加工指令を生成してもよい。

【0034】

レーザ加工装置１００は、ワークＷを支持する加工パレット５０を有する。加工パレット５０は、ワークＷを載置してワークＷをレーザ加工装置１００内の加工領域に配置するい。加工パレット５０は、例えば、不図示の駆動装置により、ワークＷを載置した状態でＸ方向等に移動可能であってもよい。加工パレット５０は、ベースプレート５１及び支持プレート５２を有している。支持プレート５２は、ベースプレート５１の上面（＋Ｚ側の面）に複数並んだ状態で設けられ、ワークＷの下面（−Ｚ側の面）Ｗｂを支持する。各支持プレート５２は、鋸歯状に形成された複数の上端部５２ａを有し、各上端部５２ａの高さが同一となるように形成されている。

【0035】

複数の上端部５２ａには、ワークＷが載置される。上端部５２ａが鋸歯状に形成されているため、上端部５２ａとワークＷとの間の接触面積が小さくなる。なお、上端部５２ａは、鋸歯状とすることに限定されず、例えば、剣山状や波形状としてもよい。また、加工パレット５０は、例えば、複数のピンがベースプレート５１上に配置されたものでもよい。ワークＷは、支持プレート５２に載置された状態で切断加工され、抜き部分Ｗｃを形成した際に生じた切断片Ｗｄは、複数の支持プレート５２間に形成されている切断片排出部６０に落下してワークＷから除去されるようになっている。なお、加工パレット５０を用いるか否かは任意である。例えば、加工パレット５０に代えて、レーザ加工装置１００内の加工領域に剣山状等のワーク載置部が設けられてもよい。また、上記したように、レーザ加工装置１００がタレットパンチプレスを隣接させた複合機である場合、この複合機には固定のレーザヘッド（図１に示すレーザヘッド１０と同様に、ワークＷを切断するためのレーザ光Ｌを出射する。）と、成形加工等のための固定のパンチヘッドとを備えている。レーザヘッドの下方には、ワークＷの載置部に本実施形態の切断片排出部６０に相当するスラグ排出孔が設けられている。レーザヘッドにより切断されたワークＷの切断片Ｗｄは、スラグ排出孔に落ちて除去される。

【0036】

次に、上記したレーザ加工装置１００の動作を説明する。図２は、実施形態に係るレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。また、図３（Ａ）及び（Ｂ）は、レーザ加工装置１００による第１加工の一例を示す図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、図３に続いて、レーザ加工装置１００による第２加工の一例を示す図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、第２加工により切断片Ｗｄを除去する過程の一例を示す図である。本実施形態では、ワークＷに対して抜き部分Ｗｃを形成する場合を例に挙げて説明する。以下の説明では、適宜図１に示す内容を参照する。

【0037】

レーザ加工装置１００の加工領域には、加工パレット５０に載置されたワークＷが配置される。ワークＷは、加工パレット５０により搬送されることに代えて、例えばローダ装置によってワークＷが加工領域に搬送されてもよい。ワークＷが加工パレット５０の支持プレート５２上に載置された状態で、制御部４０は、記憶部４１に記憶された加工プログラム（第１加工指令４１ａ）を実行し、レーザヘッド１０を動作させてワークＷの第１加工を開始させる（ステップＳ０１）。

【0038】

ステップＳ０１において、制御部４０は、レーザヘッド１０からワークＷの上面Ｗａにレーザ光Ｌを照射する。ワークＷの上面Ｗａには、図３（Ａ）に示すように、所定径Ｄ１を有するレーザ光ＬのスポットＬＳが形成される。制御部４０は、まず、レーザヘッド１０を移動させてノズル１２を抜き部分Ｗｃの中心位置Ｑ１に対向させた後、ノズル１２からレーザ光Ｌを出射させる。レーザ光ＬのスポットＬＳは、抜き部分Ｗｃの中心位置Ｑ１に照射される。

【0039】

続いて、制御部４０は、レーザヘッド１０を移動させて、スポットＬＳを中心位置Ｑ１から放射方向に移動させ、スポットＬＳの端部が抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅに端部が接する位置（あるいはスポットＬＳの中心が閉経路Ｒ１に達した位置）Ｑ２に移動させる。なお、レーザ光Ｌを、最初に抜き部分Ｗｃの中心位置Ｑ１に照射することに限定されない。例えば、閉経路Ｒ１の内側であればレーザ光Ｌを最初に照射する位置を任意に設定可能である。

【0040】

制御部４０は、スポットＬＳを位置Ｑ２に移動させた後、スポットＬＳの中心がワークＷ上の所定の閉経路Ｒ１に沿って移動するようにレーザヘッド１０を移動させる。これにより、図３（Ｂ）に示すように、ワークＷには、閉経路Ｒ１に沿ってレーザ光Ｌが連続して照射される。レーザ光Ｌの照射に伴って、レーザヘッド１０のノズル１２からアシストガスＧがワークＷの上面Ｗａに供給されている。ワークＷは、レーザ光Ｌが照射された部分が溶融し、スポットＬＳが閉経路Ｒ１を１周した段階（位置Ｑ２に戻った段階）で切断片ＷｄがワークＷから切り離される。これにより、スポットＬＳの軌跡Ｐ１に沿った抜き部分Ｗｃが形成される。

【0041】

抜き部分Ｗｃによって形成された切断片Ｗｄは、ワークＷの抜き部分Ｗｃから切断片排出部６０（図１参照）に落下して除去されることが通常である。ただし、抜き部分Ｗｃの最小幅Ｄが小さい場合などでは、切断片Ｗｄが抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅに引っ掛かり、切断片ＷｄがワークＷに残ってしまう場合がある。例えば、レーザ光Ｌの照射とともにワークＷにアシストガスＧを供給していると、切断片ＷｄがアシストガスＧに押されて傾き、抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅに引っ掛かりやすくなる。図５（Ａ）は、切断片Ｗｄが抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅに引っ掛かった状態を示している。

【0042】

図５（Ａ）に示すように、レーザ光ＬのスポットＬＳが閉経路Ｒ１を１周した段階において、アシストガスＧがワークＷに供給されることにより、切断片ＷｄがアシストガスＧに押されて傾き、切断片Ｗｄの下側の縁部（図５（Ａ）において切断片Ｗｄの左側）と上側の縁部（図５（Ａ）において切断片Ｗｄの右側）とがそれぞれ抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅに接触して、抜き部分Ｗｃに切断片Ｗｄが残った状態が生じている。このような状態は、抜き部分Ｗｃの最小幅ＤがワークＷの板厚Ｔの１．５倍以下である場合に生じやすい。

【0043】

そこで、本実施形態では、図２に示すように、制御部４０（又は第２加工指令生成部４２）は、抜き部分Ｗｃの最小幅ＤがワークＷの板厚Ｔの１．５倍以下か否かを判定する（ステップＳ０２）。制御部４０（又は第２加工指令生成部４２）は、ステップＳ０２において、記憶部４１に記憶された第１加工指令に含まれるデータから、ワークＷの板厚Ｔと、抜き部分Ｗｃの最小幅Ｄとを抽出する。制御部４０（又は第２加工指令生成部４２）は、抽出結果に基づいて、最小幅Ｄが板厚Ｔの何倍かを算出し、算出結果が１．５倍以下か否かを判定する。

【0044】

制御部４０（又は第２加工指令生成部４２）は、最小幅Ｄが板厚Ｔの１．５倍以下であると判定した場合（ステップＳ０２のＹＥＳ）、第２加工指令生成部４２に第２加工指令の生成を指示する（ステップＳ０３）。又は、第２加工指令生成部４２は、最小幅Ｄが板厚Ｔの１．５倍以下であると判定した場合（ステップＳ０２のＹＥＳ）、第２加工指令を生成する（ステップＳ０３）。なお、制御部４０は、最小幅Ｄが板厚Ｔの１．５倍を超えると判定した場合（ステップＳ０２のＮＯ）、ステップＳ０３及び以下に説明するステップＳ０４、Ｓ０５を行うことなく、加工処理を終了する。このように、切断片Ｗｄの引っ掛かりが生じる可能性が高い場合を選択して第２加工を行うことにより、ワークＷの加工効率の低下を抑制できる。ただし、ステップＳ０２を行うか否かは任意であり、ステップＳ０２はなくてもよい。

【0045】

ステップＳ０２でＹＥＳの場合、第２加工指令生成部４２は、第２加工を行わせるための第２加工指令を生成する（ステップＳ０３）。第２加工指令は、閉経路Ｒ１の内側に沿った一部又は全部にレーザ光Ｌを照射して切断片Ｗｄの一部を切断する第２加工を行わせる。図４（Ａ）に示すように、第２加工指令生成部４２は、閉経路Ｒ１の相似形であり、かつ閉経路Ｒ１の内側に沿った閉経路Ｒ２の全周にわたってレーザ光Ｌを照射させ、レーザ光ＬのスポットＬＳが第１加工におけるレーザ光ＬのスポットＬＳの軌跡Ｐ２に対して一部重なるようにレーザヘッド１０を移動させる第２加工指令を生成する。

【0046】

第２加工指令を生成した後、第２加工指令生成部４２は、第２加工におけるレーザ光Ｌの出力と、レーザヘッド１０の移動速度とを設定する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４において、第２加工指令生成部４２は、レーザ光Ｌの出力、レーザヘッド１０の移動速度の方又は双方を、第１加工と同様に設定してもよいし、第１加工時に対して変化させてもよい。第２加工では、切断片Ｗｄの引っ掛かり部分を切断するだけでよいので、第２加工指令生成部４２は、例えば、第２加工において、第１加工よりもレーザ光Ｌの出力が小さく、レーザヘッド１０の移動速度が速くなるように設定することができる。この場合、第１加工に比べて短時間かつ低消費電力で切断片Ｗｄの切断を行うことができる。

【0047】

また、第２加工指令生成部４２は、第２加工におけるスポットＬＳの径Ｄ２を、第１加工における径Ｄ１に対して変化させてもよい。例えば、第２加工指令生成部４２は、第２加工におけるスポットＬＳの径Ｄ２を、第１加工におけるスポットＬＳの径Ｄ１よりも小さくすることができる。この場合、スポットＬＳの外周部分が抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅから離れるので、内周面Ｗｅにレーザ光Ｌが照射されることを抑制することができる。ステップＳ０４において、レーザ光Ｌの出力及びレーザヘッド１０の移動速度、並びにスポットＬＳの径Ｄ２が設定されると、第２加工指令生成部４２は、設定された内容を第２加工指令に反映させる。

【0048】

ステップＳ０４でレーザ光Ｌの出力等が設定された後、制御部４０は、第２加工指令に基づいて、ワークＷに対する第２加工を実行する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５において、制御部４０は、レーザ光ＬのスポットＬＳが閉経路Ｒ２（図４（Ａ）参照）上を移動するようにレーザヘッド１０を移動させる。また、スポットＬＳは、第１加工におけるスポットＬＳの軌跡Ｐ１に対して一部重なるように移動する。これにより、切断片Ｗｄは、閉経路Ｒ２に沿ってレーザ光Ｌが照射される。

【0049】

これにより、図４（Ｂ）に示すように、切断片Ｗｄのうち抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅに引っ掛かっている部分も含めて、切断片Ｗｄの周縁に沿ってレーザ光Ｌが照射される。レーザ光Ｌを、切断片Ｗｄの周縁に沿った一周にわたってレーザ光Ｌを照射することにより、切断片Ｗｄがどの位置で引っ掛かっているかを確認することなく、この引っ掛かり部分を確実に溶融することができる。切断片Ｗｄは、引っ掛かり部分が溶融することにより、内周面Ｗｅとの引っ掛かりが解消される。また、切断片Ｗｄは、外周部分が溶融することで寸法が小さくなるため、内周面Ｗｅに引っ掛かりにくくなる。その結果、図５（Ｂ）に示すように、切断片Ｗｄは、ワークの抜き部分Ｗｃから切断片排出部６０を落下して除去される。

【0050】

以上のように、本実施形態に係るレーザ加工装置１００及びレーザ加工方法によれば、ワークＷの一部に抜き部分Ｗｃを形成した後、閉経路Ｒ１の内側に沿った一部又は全部にレーザ光Ｌを照射して抜き部分Ｗｃにより形成された切断片Ｗｄの一部を切断するため、抜き部分Ｗｃの内側に残っている切断片Ｗｄの引っ掛かり部分を除去して、切断片Ｗｄを容易にワークＷから除去することができる。また、抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅに再度レーザ光Ｌが照射されることを抑制するため、抜き部分Ｗｃの内周面Ｗｅが溶融して抜き部分Ｗｃの品質が低下するのを抑制できる。

【0051】

また、レーザ加工装置１００がタレットパンチプレスを隣接させた複合機等である場合、レーザヘッド１０によるワークＷの加工後に、パンチプレス等で成形加工（タップ加工を含む）などの他の加工を行うことが一般的である。この場合、ワークＷの抜き部分Ｗｃに切断片Ｗｄが残っていると、抜き部分Ｗｃを成形加工するための金型（加工工具）が切断片Ｗｄに接触して破損し、あるいは成形不良（加工不良）を生じさせることになる。本実施形態は、上記のように切断片Ｗｄを抜き部分Ｗｃから確実に除去するので、複合機等における金型の破損、あるいは成形不良（加工不良）が生じるのを防止することができる。

【0052】

上記した実施形態では、抜き部分Ｗｃとして、上面Ｗａから見て円形の場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、レーザ加工装置１００によりワークＷを加工する過程の他の例を示す図である。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ワークＷに矩形状の抜き部分Ｗｆを形成する場合についても、上記した実施形態と同様に、第１加工及び第２加工を行うことができる。図６（Ａ）に示すように、制御部４０は、レーザ光Ｌを抜き部分Ｗｆの中心位置等に照射した後、レーザヘッド１０を移動させてレーザ光ＬのスポットＬＳの中心を閉経路Ｒ３に合致させ、この閉経路Ｒ３に沿ってスポットＬＳをワークＷ上で移動させる。

【0053】

これにより、図６（Ａ）に示すように、ワークＷは、レーザ光Ｌが照射された部分が溶融し、スポットＬＳの軌跡Ｐ２に沿った矩形状の抜き部分Ｗｆが形成され、これに伴って抜き部分Ｗｆの内側に矩形状の切断片Ｗｇが形成される。この矩形状の切断片Ｗｇは、図５（Ａ）と同様に、抜き部分Ｗｆの内周面Ｗｈに引っ掛かってワークＷから除去されない場合がある。制御部４０は、図２に示すフローチャートと同様に、抜き部分Ｗｆの最小幅、及びワークＷの板厚Ｔから第２加工を行うか否か判断してもよい。

【0054】

第２加工を行う場合、第２加工指令生成部４２は、図６（Ｂ）に示すように、閉経路Ｒ３の相似形であり閉経路Ｒ３の内側に沿った閉経路Ｒ４を含む第２加工指令を生成する。制御部４０は、生成された第２加工指令に基づいて、例えば、閉経路Ｒ４の全周にわたってレーザ光Ｌを照射させ、レーザ光ＬのスポットＬＳが第１加工におけるレーザ光ＬのスポットＬＳの軌跡Ｐ２に対して一部重なるようにレーザヘッド１０を移動させる。これにより、切断片Ｗｇの引っ掛かり部分がレーザ光Ｌの照射によって溶融し、切断片Ｗｇは、引っ掛かり部分が除去されて内周面Ｗｈとの引っ掛かりが解消される。また、切断片Ｗｇは、外周部分が溶融することで寸法が小さくなるため、内周面Ｗｈに引っ掛かりにくくなる。その結果、切断片Ｗｇは、ワークの抜き部分Ｗｆから落下して除去される。

【0055】

なお、ワークＷに矩形状の抜き部分Ｗｆを形成した場合、第２加工において、抜き部分Ｗｆの直線部分と角部分とでレーザ光Ｌの出力、レーザヘッド１０の移動速度、スポットＬＳの径Ｄ２のうち少なくとも１つを変化させてもよい。例えば、抜き部分Ｗｆの角部分は、レーザヘッド１０の移動速度が遅くなるので、レーザ光Ｌの出力を下げてもよいし、スポットＬＳの径Ｄ２を小さくしてもよい。なお、図６では矩形状（四角形状）を示しているが、四角形以外の多角形状であっても同様である。

【0056】

また、上記した実施形態では、第２加工において、レーザ光Ｌを閉経路Ｒ１の内側に沿った閉経路Ｒ２の全周にわたって照射する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。図７は、レーザ加工装置１００によりワークＷを加工する過程の他の例を示す図である。図７に示すように、制御部４０は、第２加工において、レーザ光Ｌを閉経路Ｒ２の一部分にのみ照射させてもよい。

【0057】

第２加工指令生成部４２は、閉経路Ｒ１の内側に沿った全周のうち、位置Ｑ２と位置Ｑ３とを含む部分のそれぞれを経路Ｒ５、Ｒ６とする第２加工指令を生成してもよい。位置Ｑ２は、第１加工において抜き部分Ｗｃを形成するためにレーザ光Ｌが最後に照射する部分であり、図５（Ａ）に示すように、切断片Ｗｄが引っ掛かっている部分である。位置Ｑ３は、位置Ｑ２と同様、図５（Ａ）に示すように、切断片Ｗｄが引っ掛かっている部分である。位置Ｑ３は、中心位置Ｑ１に対して位置Ｑ２の反対側である。このように、切断片Ｗｄのうち引っ掛かっている部分が予め予測できる場合、第２加工指令において、経路Ｒ５、Ｒ６のように選択的な経路が設定されてもよい。

【0058】

第２加工では、経路Ｒ５及び経路Ｒ６に選択的にレーザ光Ｌが照射される。これにより、切断片Ｗｄのうち引っ掛かっている部分が除去され、切断片ＷｄをワークＷから除去することができる。また、レーザ光Ｌの照射を選択的に行うので、第２加工を短時間かつ低消費電力で行うことができる。

【0059】

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。上記した実施形態では、ワークＷの上面Ｗａから見て円形または矩形状の抜き部分Ｗｃ、Ｗｆを示しているが、抜き部分としては、楕円形状、長円形状、帯状等であっても上記と同様である。

【符号の説明】

【0060】

Ｄ・・・最小幅
Ｄ１，Ｄ２・・・径
Ｇ・・・アシストガス
Ｌ・・・レーザ光
Ｐ１、Ｐ２・・・軌跡
Ｑ１・・・中心位置
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４・・・閉経路
Ｑ２、Ｑ３・・・位置
Ｔ・・・板厚
Ｗ・・・ワーク
Ｒ５、Ｒ６・・・経路
ＬＳ・・・スポット
Ｗａ・・・上面
Ｗｂ・・・下面
Ｗｃ、Ｗｆ・・・抜き部分
Ｗｄ、Ｗｇ・・・切断片
Ｗｅ、Ｗｈ・・・内周面
１０・・・レーザヘッド
１１・・・ヘッド本体
２０・・・ヘッド駆動部
３０・・・アシストガス供給部
４０・・・制御部
４１・・・記憶部
４１ａ・・・第１加工指令
４２・・・第２加工指令生成部
１００・・・レーザ加工装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】