特許 6378885 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6378885

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8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 26/146 20140101AFI20180813BHJP

   B23K 26/382 20140101ALI20180813BHJP

   B23K 26/384 20140101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/146

   B23K26/382

   B23K26/384

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-12148(P2014-12148)

(22)【出願日】2014年1月27日

(65)【公開番号】特開2015-139778(P2015-139778A)

(43)【公開日】2015年8月3日

【審査請求日】2016年10月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】吉川 昇

(72)【発明者】

【氏名】水落 健

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３０５３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８３３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２０４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２２４７２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／１４６

Ｂ２３Ｋ ２６／３８２

Ｂ２３Ｋ ２６／３８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークに対し、レーザ光の照射及び前記レーザ光の照射位置の近傍における所定の噴射領域にミストの噴射を行う加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記ワークに沿って移動させる移動部と、
前記加工ヘッドに前記レーザ光を供給するレーザ発振器と、
前記加工ヘッドに前記ミストとなる液体を供給する液体供給装置と、
前記移動部，前記レーザ発振器，及び前記液体供給装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記加工ヘッドは、移動時に、前記ミストを前記レーザ光の照射位置に対する移動方向の前方側に噴射し、
前記制御部は、
前記加工ヘッドを所定の経路で移動させながら、複数の所定形状のそれぞれの一部を連続して、前記レーザ光の照射をオン／オフで切断する際に、
前記レーザ光の照射のオン時点の加工が前記ワークにおいてピアス加工となる場合に、前記加工ヘッドを前記所定の経路で移動中の前記レーザ光の照射をオンとする前における、前記ピアス加工となる加工位置に前記所定の噴射領域が到達した時点で前記ミストの噴射をオンにし、前記加工位置及びその近傍に前記液体の膜が形成されるよう前記液体供給装置の動作を制御することを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記レーザ光の照射をオンとする前に前記液体の膜を形成するため、前記ミストの噴射をオンとするタイミングを、前記レーザ光の照射をオンとするタイミングよりも所定の時間だけ先行させると共に、前記加工ヘッドを前記所定の経路で前記レーザ光の照射をオンにして移動中の、前記レーザ光が加工終了点に達する前であって前記ミストの噴射領域が前記加工終了点に達した後に、前記ミストの噴射をオフにするよう前記液体供給装置の動作を制御することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記所定の時間を、前記加工ヘッドの移動速度に応じて設定することを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記レーザ光の照射のオン／オフの動作を複数回繰り返す加工において、前記照射がオフとなっているオフ期間を少なくとも一つ含んで前記ミストの噴射を連続してオンとするよう前記液体供給装置の動作を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

ワークに対し、レーザ光の照射及び前記レーザ光の照射位置の近傍における所定の噴射領域にミストの噴射を行う加工ヘッドと、前記加工ヘッドを前記ワークに沿って移動させる移動部と、前記加工ヘッドに前記レーザ光を供給するレーザ発振器と、前記加工ヘッドに前記ミストとなる液体を供給する液体供給装置と、前記移動部，前記レーザ発振器，及び前記液体供給装置の動作を制御する制御部と、を備えて、前記ミストを、前記レーザ光の照射位置に対して少なくとも前記加工ヘッドの移動方向の前方側に噴射可能なレーザ加工装置を用い、前記ワークに複数の角孔を形成するレーザ加工方法であって、
前記複数の角孔の形状をそれぞれ複数の部位に仮想分割し、前記加工ヘッドを移動させながら前記複数の角孔それぞれにおける一つの前記部位を連続して、前記レーザ光の照射をオン／オフして順次切断加工する角孔形成ステップと、
前記部位の加工開始点がピアス加工となる場合、前記加工ヘッドを前記所定の経路で移動中の、照射がオフとされた前記レーザ光の照射位置が前記部位の加工開始点に到達する前における、前記加工開始点に前記所定の噴射領域が到達した時点で前記ミストの噴射をオンにするミスト噴射ステップと、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法。

【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係り、特に、複数の孔の連続開孔加工に好適な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】

レーザ加工により、ワークに角孔を高速で開孔加工する技術を、本願出願人は特許文献１において開示している。
特許文献１に記載したレーザ加工方法は、レーザビームの加工経路を、角孔の一辺の切断終了点から次の辺の切断開始点へ繋ぐループ状の経路を有するものとし、レーザ光の照射を切断開始点でオンにして切断終了点でオフにする。これにより、加工ヘッドを減速させる必要がなくなり、角孔を高速で加工できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−０８０７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

開孔加工をさらに高速で行う場合には、レーザ光の照射をオンにする切断開始時点を含めて、加工ヘッドのノズル先端とワークとを可能な限り接近させるとよい。
しかしながら、開孔のための切断開始点は、ワークの孔が空いていない場所にレーザ光を照射して開孔するピアス加工となるため、スパッタが生じやすい。
そのため、ワークの切断開始点の周囲の表面にはスパッタが付着し易く、外観品質の低下を招く虞がある。
また、ノズルとワークとの距離が短くなるほど、ノズルにスパッタが付着し易くなる。ノズルにスパッタが付着すると、加工品質の低下を招く虞がある。

【0005】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、開孔加工を、高速、かつ高品質で行うことができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明は次の構成及び手順を有する。
１）ワークに対し、レーザ光の照射及び前記レーザ光の照射位置の近傍における所定の噴射領域にミストの噴射を行う加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記ワークに沿って移動させる移動部と、
前記加工ヘッドに前記レーザ光を供給するレーザ発振器と、
前記加工ヘッドに前記ミストとなる液体を供給する液体供給装置と、
前記移動部，前記レーザ発振器，及び前記液体供給装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記加工ヘッドは、移動時に、前記ミストを前記レーザ光の照射位置に対する移動方向の前方側に噴射し、
前記制御部は、
前記加工ヘッドを所定の経路で移動させながら、複数の所定形状のそれぞれの一部を連続して、前記レーザ光の照射をオン／オフで切断する際に、
前記レーザ光の照射のオン時点の加工が前記ワークにおいてピアス加工となる場合に、前記加工ヘッドを前記所定の経路で移動中の前記レーザ光の照射をオンとする前における、前記ピアス加工となる加工位置に前記所定の噴射領域が到達した時点で前記ミストの噴射をオンにし、前記加工位置及びその近傍に前記液体の膜が形成されるよう前記液体供給装置の動作を制御することを特徴とするレーザ加工装置である。
２）前記制御部は、
前記レーザ光の照射をオンとする前に前記液体の膜を形成するため、前記ミストの噴射をオンとするタイミングを、前記レーザ光の照射をオンとするタイミングよりも所定の時間だけ先行させると共に、前記加工ヘッドを前記所定の経路で前記レーザ光の照射をオンにして移動中の、前記レーザ光が加工終了点に達する前であって前記ミストの噴射領域が前記加工終了点に達した後に、前記ミストの噴射をオフにするよう前記液体供給装置の動作を制御することを特徴とする１）に記載のレーザ加工装置である。
３）前記制御部は、前記所定の時間を、前記加工ヘッドの移動速度に応じて設定することを特徴とする２）に記載のレーザ加工装置である。
４）前記制御部は、前記レーザ光の照射のオン／オフの動作を複数回繰り返す加工において、前記照射がオフとなっているオフ期間を少なくとも一つ含んで前記ミストの噴射を連続してオンとするよう前記液体供給装置の動作を制御することを特徴とする１）〜３）のいずれか一つに記載のレーザ加工装置である。
５）ワークに対し、レーザ光の照射及び前記レーザ光の照射位置の近傍における所定の噴射領域にミストの噴射を行う加工ヘッドと、前記加工ヘッドを前記ワークに沿って移動させる移動部と、前記加工ヘッドに前記レーザ光を供給するレーザ発振器と、前記加工ヘッドに前記ミストとなる液体を供給する液体供給装置と、前記移動部，前記レーザ発振器，及び前記液体供給装置の動作を制御する制御部と、を備えて、前記ミストを、前記レーザ光の照射位置に対して少なくとも前記加工ヘッドの移動方向の前方側に噴射可能なレーザ加工装置を用い、前記ワークに複数の角孔を形成するレーザ加工方法であって、
前記複数の角孔の形状をそれぞれ複数の部位に仮想分割し、前記加工ヘッドを移動させながら前記複数の角孔それぞれにおける一つの前記部位を連続して、前記レーザ光の照射をオン／オフして順次切断加工する角孔形成ステップと、
前記部位の加工開始点がピアス加工となる場合、前記加工ヘッドを前記所定の経路で移動中の、照射がオフとされた前記レーザ光の照射位置が前記部位の加工開始点に到達する前における、前記加工開始点に前記所定の噴射領域が到達した時点で前記ミストの噴射をオンにするミスト噴射ステップと、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、開孔加工を、高速、かつ高品質で行うことができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の実施例であるレーザ加工装置５１を説明するための全体図である。

【図2】レーザ加工装置５１の加工ヘッド２４を説明するための模式図である。

【図3】加工ヘッド２４のノズル２５から出射されるレーザ光Ｌ，アシストガスＡＧ，ミストＦＭ，及びミストＦＭ２のワークＷへの到達領域を説明するための模式図である。

【図4】レーザ加工装置５１による加工例を説明するための図である。

【図5】加工例におけるレーザ光Ｌ及びミストＦＭのオン／オフ動作を説明するための図である。

【図6】レーザ光Ｌ及びミストＦＭのオン／オフタイミングの違いを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法を、実施例のレーザ加工装置５１とそれを用いた加工方法とにより図１〜図６を参照して説明する。

【0010】

まず、実施例のレーザ加工装置５１の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、レーザ加工装置５１の全体斜視図である。
レーザ加工装置５１は、ファイバレーザ加工装置であって、被加工材であるワークＷにレーザ光を照射して、ワークＷに対し開孔等の加工を施すものである。
レーザ加工装置５１は、レーザ光源であるファイバレーザ発振器１０と、ファイバレーザ発振器１０から出力されたレーザ光をワークＷに照射してワークＷに加工を施す本体部２０と、制御部３０ａ及び記憶部３０ｂを有してレーザ加工装置５１の全体の動作を制御する制御装置３０と、本体部２０が備える加工ヘッド２４に対し、アシストガスを制御しつつ供給するアシストガス供給装置４１と、エアー（空気）を制御しつつ供給するエア供給装置４２と、加工ヘッド２４のノズル２５からミストＦＭとして噴射させる液体（例えば水、或いはオイルなど）を制御しつつ供給する液体供給装置４３と、を含んで構成されている。
アシストガス供給装置４１，エア供給装置４２，及び液体供給装置４３の動作は、制御部３０ａにより制御される。

【0011】

制御装置３０には外部のデータサーバ等から加工プログラムを含む加工情報が供給される。加工情報には、加工プログラムの他に、加工するワークＷの材質、加工寸法等の加工に必要な情報が含まれる。供給された加工情報は記憶部３０ｂに記憶され、制御部３０ａにより参照される。

【0012】

ファイバレーザ発振器１０は、制御部３０ａの指示により、レーザ光を発振する。ファイバレーザ発振器１０と後述する加工ヘッド２４との間は、プロセスファイバ８で繋がれている。ファイバレーザ発振器１０で生成されたレーザ光は、プロセスファイバ８を介して加工ヘッド２４に供給される。

【0013】

本体部２０は、ワークＷを載置する載置面２１ａを有する加工テーブル２１と、加工テーブル２１に設けられ、その載置面２１ａに沿う一方向（Ｘ軸方向）に移動するＸ軸キャリッジ２２と、を有している。
Ｘ軸キャリッジ２２には、載置面２１ａに沿い、かつＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動するＹ軸キャリッジ２３が設けられている。Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３を移動部とも称する。
Ｙ軸キャリッジ２３には、加工ヘッド２４がＺ軸方向（Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向）に移動可能に取り付けられている。
Ｘ軸キャリッジ２２，Ｙ軸キャリッジ２３，及び加工ヘッド２４は、それぞれ制御部３０ａの制御下にある駆動部（図示せず）の駆動により互いに独立して移動するようになっている。

【0014】

加工ヘッド２４には、上述のように、プロセスファイバ８が接続され、ファイバレーザ発振器１０から出力されたレーザ光が供給される。
加工ヘッド２４は、筐体２４ａと、筐体２４ａの内部に備えた焦点調節部である光学系２４ｂと、筐体２４ａの先端に取り付けられたノズル２５と、を有する。
光学系２４ｂは、供給されたレーザ光に対し所定の光学的処理を施してノズル２５からその軸線ＣＬ２５上に加工テーブル２１に向けレーザ光を照射させる。
加工ヘッド２４は、光学系２４ｂによる光学的処理において、少なくとも、照射するレーザ光（以下、レーザ光Ｌと称する）の焦点位置（合焦位置）をワークＷの厚さ方向の所定位置に設定できるようになっている。すなわち、焦点位置をＺ軸方向に調節できるようになっている。
この調節動作は、制御部３０ａによって制御される。

【0015】

また、レーザ加工に伴って生じたガスや溶融物を除去するための、ノズル２５から吹き出されるアシストガスが、アシストガス供給装置４１から供給される。
さらに、加工ヘッド２４には、開孔加工において、ノズル２５からワークＷに噴射するミストＦＭとなる液体及びその液体をミスト化するためのエア（空気）が、それぞれ液体供給装置４３及びエア供給装置４２とから供給される。

【0016】

加工ヘッド２４は、Ｘ軸キャリッジ２２とＹ軸キャリッジ２３との協働動作により、ワークＷに対向する範囲において、少なくともワークＷに沿う２次元的移動が可能とされている。また、ワークＷの所望の加工点Ｗｐに対してレーザ光Ｌを所定の焦点位置をもって照射し、加工を施すことができる。

【0017】

図２は、加工ヘッド２４を詳しく説明するための模式図である。
加工ヘッド２４には、ワークＷにおけるレーザ光Ｌの照射位置の周囲に、ミストＦＭを噴射するためのミストノズル１が備えられている。
また、加工ヘッド２４には、照射するレーザ光Ｌの径方向外側近傍に、ミストノズル１と同様に冷媒としてミストＦＭを噴射するためのミストノズル２が備えられている。
ミストノズル１及びミストノズル２には、液体供給装置４３からそれぞれ開閉弁Ｖ１及びＶ２を経て液体が供給される。
開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２は、制御部３０ａにより開閉及び流量が制御される。
従って、ミストノズル１及びミストノズル２からのミストＦＭ及びミストＦＭ２の噴射を、両方有り、両方無し、及びいずれか一方のみ有り、の選択肢から選択的に実行できる。また、噴射有りとした場合の噴射量を調整することができる。

【0018】

ミストノズル２は、ミストノズル１によるミストＦＭの噴射範囲外の位置にミストを噴射するものであり、水平面に回動自在とされたリングギヤ３に一体的に装着されている。
リングギヤ３は、モータ４の出力軸に備えられたピニオン４ａに噛合し、モータ４の駆動により回動するようになっている。モータ４の駆動は、制御部３０ａにより制御される。
従って、モータ４の駆動を制御することで、リングギヤ３に一体化されたミストノズル２の、レーザ光Ｌに対する周方向位置を制御することができる。
これにより、レーザ光Ｌに対するミストノズル２の周方向位置を、例えば加工ヘッド２４によるレーザ切断加工位置の進行方向前方側に位置させることができる。

【0019】

このように、ワークＷにレーザ光Ｌを照射して切断加工をする際に、所定位置にミストを噴射することができる。

【0020】

アシストガスＡＧ（図３参照）は、ノズル２５から、レーザ光Ｌと共にワークＷに向け噴射される。

【0021】

図３は、ミストノズル１から出射するレーザ光Ｌ，噴射するアシストガスＡＧ，及び噴射されるミストＦＭがワークＷに到達した際の到達領域を、概念的に示している。
すなわち、レーザ光Ｌの光束を含む円形範囲（ハッチング付与）が、アシストガスＡＧの到達領域であり、アシストガスＡＧの到達領域の外側に、ミストノズル１によるリング状なるミストＦＭの到達領域が存在する。また、ミストＦＭの到達領域の外側に、ミストノズル２によるスポット状なるミストＦＭ２の到達領域が存在する。

【0022】

次に、上述の加工ヘッド２４を備えたレーザ加工装置５１によって、ワークに対し孔を形成する加工例を説明する。

【0023】

詳しくは、図４〜図６を参照して、ワークＷ１に格子状に複数の角孔Ｗ１ａを形成する加工例を説明する。この例は、レーザ加工時にミスト噴射を伴う。まず、理解容易のため、図４（ａ），（ｂ）を参照して、加工ヘッド２４の移動経路とレーザ光Ｌのオン／オフ動作などについて説明し、その後、ミスト噴射動作について説明する。

【0024】

図４（ａ）は、ワークＷ１の加工後の状態、すなわち、複数の角孔Ｗ１ａが格子状に配列されている状態を示した平面図である。この例では、ワークＷ１を、３行３列の９個の角孔Ｗ１ａが形成されたものとしている。各角孔Ｗ１ａは、同じ形状であり、縦辺（列の辺）の長さＤ１、横辺（行の辺）の長さＤ２として形成される。
図４（ｂ）は、複数の角孔Ｗ１ａの開孔加工での、ワークＷ１に対するレーザ光Ｌ（軸線ＣＬ２５）の位置の軌跡が示されている。制御部３０ａは、レーザ光Ｌがこの軌跡で移動するように、Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３の動作を制御する。
実線は、制御部３０ａによりレーザ光Ｌの照射がオンとされレーザ光ＬがワークＷ１に対して照射されている状態であり、破線は、オフとされレーザ光ＬがワークＷ１に対して照射されていない状態である。
説明のため、各角孔における行に対応する辺をアルファベット順で規定し、列に対応する辺をイロハ順で規定している。

【0025】

まず最初に、加工ヘッド２４は、ワークＷ１の外側からレーザをオフとして辺イ１の加工開始点イ１ａに移動し、イ列に対応する辺イ１，イ２，イ３をこの順に切断加工する。加工ヘッド２４が各辺に対応する位置を移動するときにレーザ光Ｌがオン（実線）とされ、非対応の位置を移動するときにはオフ（破線）とされる。

【0026】

加工ヘッド２４が辺イ３の加工終了点イ３ｂに達したら、レーザ光Ｌがオフとされて半弧状の経路Ｋ１ａを移動し、ロ列に対応する辺ロ３，ロ２．ロ１をこの順に、イ列と同様のオン／オフ動作を実行して加工する。
加工ヘッド２４が辺ロ１の加工終了点ロ１ｂに達したら、レーザ光Ｌがオフとされて半弧状の経路Ｋ１ｂを移動し、ハ列に対応する辺ハ１，ハ２，ハ３を、この順にイ列及びロ列と同様のオン／オフ動作を実行して加工する。以下、同様に、ニ列〜ヘ列の辺を加工する。
列の加工では、各辺の加工開始点が、ワークＷ１の孔のない場所に開孔するピアス加工となる。

【0027】

加工ヘッド２４が、列に対応する辺の最後に加工する辺ヘ１の加工終了点ヘ１ｂを通過したら、ループ状の経路Ｋ１Ｒを移動し、辺ヘ１と同じ角孔のＡ行に対応する辺Ａ３を最初に加工し、以下、辺Ａ２，Ａ１の順に加工する。尚、この経路Ｋ１Ｒは、加工ヘッド２４が速度変化の極力少ない経路を移動するように設定すればよく、半弧状の経路のみならず、他の移動経路で移動するように設定してもよい。
加工ヘッド２４は、各辺に対応する位置を移動するときに、レーザ光Ｌがオン（実線）とされ、非対応の位置を移動するときにはオフ（破線）とされる。
辺Ａ１の加工終了点Ａ１ｂを通過したら、レーザ光Ｌがオフとされて半弧状のａ３を移動し、Ｂ行に対応する辺Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を、この順にＡ行と同様のオン／オフ動作を実行して加工する。加工終了点Ａ１ｂは、辺イ１の加工開始点イ１ａと同じ点（位置）である。
以下、同様に、Ｃ行〜Ｆ行の辺の加工をする。
加工ヘッド２４は、軸線ＣＬ２５の位置が、行に対応する辺の最後に加工する辺Ｆ３の加工終了点Ｆ３ｂを通過したら、レーザ光ＬをオフとしてワークＷ１の外へ退避する。これにより、加工は終了（ＥＮＤ）する。

【0028】

図５は、制御部３０ａによるレーザ光Ｌのオン／オフ動作の指令（以下、ビーム指令とも称する）について説明するための図である。
図５には、加工例におけるオン／オフ動作の指令が示されている。ビーム指令Ｓｇ１は、制御部３０ａからファイバレーザ発振器１０に向け送出される指令である。

【0029】

ビーム指令Ｓｇ１は、加工ヘッド２４の移動において、レーザ光Ｌが、図４（ｂ）に示される実線矢印の経路上にあるときオン（ＯＮ）とされ、軸線ＣＬ２５の位置が、破線の経路上にあるときにオフ（ＯＦＦ）とされる。
ここで、ビーム指令Ｓｇ１におけるオンの期間ｄ１は、列加工における一つの辺（例えば、イ２など）に対応する期間である。また、オンの期間ｄ２は、行加工における一つの辺（例えば、Ａ２など）に対応する期間である。
従って、ｄ１／ｄ２＝Ｄ１／Ｄ２ である。

【0030】

オフの期間は、図４（ｂ）に示される破線の経路長さ等に応じて異なる（図５では、便宜的に等しく示されている）。
例えば、図５のビーム指令Ｓｇ１において、イ３に対応するオン期間とロ３に対応するオン期間との間のオフ期間は、経路Ｋ１ａに対応する。また、ヘ１に対応するオン期間とＡ３に対応するオン期間との間のオフ期間は、経路Ｋ１Ｒに対応する。

【0031】

図５に示されるミスト指令Ｓｇ２は、制御部３０ａから液体供給装置４３に向け送出される指令である。
ミスト指令Ｓｇ２は、列加工において、ビーム指令Ｓｇ１のそれぞれのオンに対応してオンとされ、列加工が完了した後の行加工ではオフとされる。

【0032】

このミスト指令Ｓｇ２により、ミストＦＭは、レーザ光Ｌによってピアス加工が施される部位に対し、レーザ光Ｌが照射される前に噴射されるようになっている。
この噴射により、ワークＷ１の表面に、液体（この例では水）の膜が形成され、その液体膜にレーザ光Ｌが照射される。これにより、ピアス加工でありながら、ワークＷ１の表面に付着するスパッタの量が低減される。
また、スパッタはノズル２５にも付着し難くなるので、ノズル２５をワークＷ１により接近させることができる。
列加工が完了した後に行う行加工において、加工例では、行の各辺の加工開始点を、予め列加工で形成された辺の加工終了点に合致させている。これにより、行の加工はピアス加工とならず、スパッタの発生は極めて少ない。
そのため、行加工において、ミストＦＭの噴射は必ずしも行わなくてもよい。
図５には、行加工でミストＦＭの噴射を停止するミスト指令Ｓｇ２が示されている。

【0033】

ミスト指令Ｓｇ２における各オン期間の開始時期は、対応するビーム指令Ｓｇ１の各オン期間の開始時期と同時ではなく、時間Δｔ１だけ先行して開始するようになっている。
また、ミスト指令Ｓｇ２における各オン期間の終了時期は、対応するビーム指令Ｓｇ１の各オン期間の終了時期と同時ではなく、時間Δｔ２だけ先行して終了するようになっている。
これについて、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して説明する。

【0034】

ここでは、ミストは、ミストノズル１のみから噴出されるものとして説明する。図６（ａ）は、レーザ光Ｌをオンにして加工する辺ＬＮ１と、辺ＬＮ１に向かうレーザ光Ｌの位置及びミストＦＭの噴射範囲（図３に対応）と、を示した図である。
辺ＬＮ１における未加工の部分は、一点鎖線の白抜きで示され、加工済みの部分は墨ベタで示されている。また、平行な二点鎖線で挟まれた領域ＡＲ１及び噴射範囲で囲まれた領域ＡＲ２は、ミストＦＭが噴射済みの領域となる。これらは、図６（ｂ）も同様である。

【0035】

図６（ａ）に示されるように、リング状なる噴射領域の進行方向の先端位置ＦＭ１は、辺ＬＮ１の加工開始位置にレーザ光Ｌが到達する前に到達する。
噴射領域はリング状であるから、この時点でミスト噴射をオンにすることで、レーザ光Ｌによる辺ＬＮ１の加工開始時点で、加工開始位置の近傍に予め液体膜が形成されている。
このように、ミスト噴射をオンにした時点から、レーザ光Ｌが辺ＬＮ１の加工開始位置に到達する迄の時間が時間Δｔ１となる。

【0036】

図６（ｂ）は、レーザ光Ｌがオンとされて辺ＬＮ１を加工途中であって、噴射領域の先端位置ＦＭ１が、辺ＬＮ１の加工終了位置に達した状態を示す図である。
図６（ｂ）に示されるように、リング状なる噴射領域の進行方向の先端位置ＦＭ１は、辺ＬＮ１の加工終了位置にレーザ光Ｌが到達する前に到達する。
そのため、この時点でミスト噴射をオフにしても、辺ＬＮ１の加工終了位置まで既にミストの膜が形成されている。
このように、ミスト噴射をオフにした時点から、レーザ光が辺ＬＮ１の加工終了位置に到達する迄の時間が時間Δｔ２となる。
制御部３０ａは、時間Δｔ１及び時間Δｔ２を、所定の時間として加工ヘッド２４の移動速度に応じて設定する。加工ヘッド２４の移動速度が速いほど、時間Δｔ１及び時間Δｔ２を短くする。また、加工ヘッド２４の移動速度が一定の場合、Δｔ１＝Δｔ２とする。

【0037】

ミスト噴射を、ビーム指令に対応させてパルス的に制御することにより、使用する液体の量を最少に抑えることができる。例えば、時間Δｔ１とミスト噴射がオンとなっている時間とを等しくすることが望ましい。すなわち、時間Δｔ１経過後にミスト噴射をオフすることで、必要最少量のミストでスパッタの付着効果を得ることができ、効率的である。
レーザ加工装置５１では、ビーム指令Ｓｇ１におけるオンとオフとの切り換えは、比較的高速で実行される。一方、ミスト噴射は液体の吐出制御であるために、切り換えの高速制御が難しく、ビーム指令Ｓｇ１のオン／オフの切り換えと同期させるのが難しくなる。
そのため、図５のミスト指令Ｓｇ３に示されるように、列加工において、オフ期間を設けることなく、ミスト指令Ｓｇ２の最初のオンのタイミングから最後のオフのタイミングまで、連続的にオンとしてもよい。
また、この連続的にオンする場合のオンとするタイミングは、ミスト指令Ｓｇ２の最初のオンのタイミングでなくてもよい。また、連続的にオンする場合のオフとするタイミングは、ミスト指令Ｓｇ２の最後のオフのタイミングでなくてもよい。
換言するならば、ミスト指令Ｓｇ２の複数のオン／オフの動作におけるオフとなっているオフ期間を、少なくとも一つ含んでオンとするミスト指令であってもよい。
また、ピアスとなる全ての位置に予めミストを噴射した後に、レーザ光Ｌのオン/オフで加工を行ってもよい。

【0038】

以上のように、実施例のレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、レーザ光の照射前のワークの表面に、予め液体をミストとして噴射して液体膜を形成することができる。そのため、ワークの表面に付着するスパッタが抑制され、ワークの外観品質が向上する。また、加工ヘッドのノズルへのスパッタの付着が抑制される。
また、ミスト噴射を併用することで、ワーク表面及びノズルへのスパッタの付着が抑制されるので、ピアス加工を含めて最短の加工経路を設定することができる。これにより、複数の孔の連続開孔加工を高速かつ安定して行うことができる。

【0039】

制御部３０ａが経路設定部を備え、加工プログラムに基づいて、連続開孔加工経路の設定及びその最短化設定と、ミスト指令のオンタイミングの設定と、を行えるようにしてもよい。
また、これらの設定を作業者側で行い、経路プログラムを記憶部３０ｂに記憶させ、制御部３０ａがその経路プログラムを参照して連続開孔加工を実行してもよい。

【0040】

実施例のレーザ加工方法によれば、ピアス加工を、ワークの製品となる部分に施さなければならない場合でも、ミストを噴射することにより、スパッタｓｐの発生を抑制できる。これにより、開孔形状によらず、高品質な加工を行うことができる。

【0041】

上述のレーザ加工方法によれば、制御部３０ａは、形成する孔が角孔の場合、加工手順に、角孔の形状を複数の部位（他例えば辺）に仮想分割し、加工ヘッド２４を移動させながら各部位毎にレーザ光Ｌの照射をオン／オフして順次切断加工する角孔形成ステップと、複数の部位のいずれかの加工開始点がピアス加工となる場合、レーザ光Ｌが部位の加工開始点に到達する前にミストの噴射をオンとするミスト噴射ステップと、を含むようにレーザ加工装置５１を制御する。

【0042】

本発明の実施例は、上述した構成及び手順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変形例としてもよい。

【0043】

開孔加工する孔の形状は、上述の角孔に限定されない。例えば丸孔や六角孔でもよい。また、一つのワークに同じ形状の孔を複数有するものに限定されず、異なる形状の孔が混在していてもよい。
複数の孔の配列も、上述の格子状及び千鳥状に限定されない。不規則な配列であってもよい。
制御部３０ａは、レーザ加工装置５１に対する外部に配置されていてもよい。
レーザの種類は、ファイバーレーザに限定されない。ＹＡＧレーザなどの他の固体レーザでもよく、また、炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザなどのガスレーザであってもよい。

【符号の説明】

【0044】

１，２ ミストノズル
３ リングギヤ
４ モータ、 ４ａ ピニオン
８ プロセスファイバ
１０ ファイバレーザ発振器
２０ 本体部
２１ 加工テーブル、 ２１ａ 載置面
２２ Ｘ軸キャリッジ、 ２３ Ｙ軸キャリッジ
２４ 加工ヘッド、 ２４ａ 筐体、 ２４ｂ 光学系
２５ ノズル
３０ 制御装置、 ３０ａ 制御部、 ３０ｂ 記憶部
４１ アシストガス供給装置
４２ エア供給装置
４３ 液体供給装置
５１ レーザ加工装置
ＡＧ アシストガス、 ＡＲ１，ＡＲ２ 領域
ＣＬ２５，ＣＬ２６ 軸線
Ｄ１，Ｄ２ 長さ、 ｄ１，ｄ２ 期間
ＦＭ，ＦＭ２ ミスト、 ＦＭ１ 先端位置
Ｋ１ａ，Ｋ１ｂ，Ｋ１Ｒ 経路
ＫＤ 駆動部
Ｌ レーザ光、 ＬＮ１ 辺
ＳＦ１ 仮想平面
Ｓｇ１ ビーム指令、 Ｓｇ２，Ｓｇ３ ミスト指令
ｓｐ スパッタ
Ｖ１，Ｖ２ 開閉弁
Ｗ１ ワーク、 Ｗ１ａ 角孔
Δｔ１，Δｔ２ 時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】