特許7587035レーザ加工機の動作を教示するための教示装置、レーザ加工システム、及び方法
(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】
(24)【登録日】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】レーザ加工機の動作を教示するための教示装置、レーザ加工システム、及び方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/046 20140101AFI20241112BHJP
【ＦＩ】
B23K26/046
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2023523823
(86)(22)【出願日】2021-05-26
(86)【国際出願番号】 JP2021020059
(87)【国際公開番号】W WO2022249352
(87)【国際公開日】2022-12-01
【審査請求日】2023-12-08
(73)【特許権者】
【識別番号】390008235
【氏名又は名称】ファナック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100112357
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 繁樹
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 洋平
(72)【発明者】
【氏名】村上 貴視
【審査官】柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０４２７９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１４２８６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－０９２４８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／０８５７６３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－０３５４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３２８０８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／０４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示するための教示装置であって、前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を複数受け付けるパラメータ入力受付部と、
前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得する関係データ取得部と、
前記レーザ加工のための動作プログラムを生成するための指令を受け付ける指令受付部と、
前記指令受付部が前記指令を受け付けたときに、前記関係データに基づいて、前記パラメータ入力受付部が受け付けた複数の前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量にそれぞれ変換する変換部と、
前記変換部によって変換された複数の前記デフォーカス量が命令文として規定された前記動作プログラムを生成するプログラム生成部と、を備える、教示装置。
【請求項2】
前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記複数のビームサイズを表示するデータセット表示画像と、前記指令を入力するための動作プログラム生成ボタン画像と、を生成する画像生成部をさらに備え、
前記指令受付部は、前記動作プログラム生成ボタン画像への入力操作を通して前記指令を受け付ける、請求項１に記載の教示装置。
【請求項3】
レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示するための教示装置であって、
前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付けるパラメータ入力受付部と、
前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得する関係データ取得部と、
前記関係データに基づいて、前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量に変換する変換部と、
前記変換部によって変換された前記デフォーカス量が命令文として規定された、前記レーザ加工のための動作プログラムを生成するプログラム生成部と、
前記焦点を前記表面から、前記レーザ加工機のレーザ光出射部に近い側へずらすアウトフォーカス、又は、前記焦点を前記表面から、前記レーザ光出射部から遠い側へずらすインフォーカスを選択する入力を受け付ける焦点選択受付部と、を備え、
前記関係データは、前記アウトフォーカス及び前記インフォーカスの前記デフォーカス量と前記ビームサイズとの前記関係を表すデータを含み、
前記変換部は、前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記ビームサイズを、前記焦点選択受付部が受け付けた前記アウトフォーカス又は前記インフォーカスの前記デフォーカス量に変換する、教示装置。
【請求項4】
レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示するための教示装置であって、
前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付けるパラメータ入力受付部と、
前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得する関係データ取得部と、
前記関係データに基づいて、前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量に変換する変換部と、
前記変換部によって変換された前記デフォーカス量が命令文として規定された、前記レーザ加工のための動作プログラムを生成するプログラム生成部と、
前記ビームサイズ又は前記デフォーカス量を選択する入力を受け付けるパラメータ選択受付部と、を備え、
前記パラメータ入力受付部は、前記パラメータ選択受付部が前記ビームサイズを選択する入力を受け付けたときは該ビームサイズの入力を受け付け可能となる一方、前記パラメータ選択受付部が前記デフォーカス量を選択する入力を受け付けたときは該デフォーカス量の入力を受け付け可能となり、
前記プログラム生成部は、前記パラメータ入力受付部が前記デフォーカス量の入力を受け付けたとき、該デフォーカス量が前記命令文として規定された前記動作プログラムを生成する、教示装置。
【請求項5】
前記変換部は、前記関係データに基づいて、前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記デフォーカス量を、対応する前記ビームサイズに変換し、前記教示装置は、前記変換部によって変換された前記ビームサイズを表示する画像データを生成する画像生成部をさらに備える、請求項４に記載の教示装置。
【請求項6】
レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示するための教示装置であって、
前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付けるパラメータ入力受付部と、
前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得する関係データ取得部と、
前記関係データに基づいて、前記パラメータ入力受付部が受け付けた前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量に変換する変換部と、
前記変換部によって変換された前記デフォーカス量が命令文として規定された、前記レーザ加工のための動作プログラムを生成するプログラム生成部と、を備え、
前記レーザ加工機は、前記レーザ加工において前記表面に対し前記照射点を移動させ、
前記パラメータ入力受付部は、前記レーザ加工の進捗を示す進捗パラメータと前記ビームサイズとのデータセットの入力を受け付け、
前記プログラム生成部は、前記照射点を、前記進捗パラメータに対応する前記表面上の位置に到達させたときに、前記焦点を前記変換されたデフォーカス量だけずらすための前記命令文を含む前記動作プログラムを生成する、教示装置。
【請求項7】
前記進捗パラメータは、前記レーザ加工の開始からの経過時間、又は、前記レーザ加工の開始から前記レーザ加工機が前記照射点を移動させた距離を含む、請求項６に記載の教示装置。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載の教示装置と、前記レーザ加工機と、
前記プログラム生成部が生成した前記動作プログラムに従って前記レーザ加工機を動作させて前記レーザ加工を実行する制御装置と、を備える、レーザ加工システム。
【請求項9】
レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示する方法であって、プロセッサが、
前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を複数受け付け、
前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得し、
前記レーザ加工のための動作プログラムを生成するための指令を受け付け、
前記指令を受け付けたときに、前記関係データに基づいて、受け付けた複数の前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量にそれぞれ変換し、
変換された複数の前記デフォーカス量が命令文として規定された前記動作プログラムを生成する、方法。
【請求項10】
レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示する方法であって、
プロセッサが、
前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付け、
前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得し、
前記関係データに基づいて、受け付けた前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量に変換し、
変換された前記デフォーカス量が命令文として規定された、前記レーザ加工のための動作プログラムを生成し、
前記焦点を前記表面から、前記レーザ加工機のレーザ光出射部に近い側へずらすアウトフォーカス、又は、前記焦点を前記表面から、前記レーザ光出射部から遠い側へずらすインフォーカスを選択する入力を受け付け、
前記関係データは、前記アウトフォーカス及び前記インフォーカスの前記デフォーカス量と前記ビームサイズとの前記関係を表すデータを含み、
前記プロセッサは、受け付けた前記ビームサイズを、受け付けた前記アウトフォーカス又は前記インフォーカスの前記デフォーカス量に変換する、方法。
【請求項11】
レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示する方法であって、
プロセッサが、
前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付け、
前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得し、
前記関係データに基づいて、受け付けた前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量に変換し、
変換された前記デフォーカス量が命令文として規定された、前記レーザ加工のための動作プログラムを生成し、
前記ビームサイズ又は前記デフォーカス量を選択する入力を受け付け、
前記ビームサイズを選択する入力を受け付けたときは該ビームサイズの入力を受け付け可能となる一方、前記デフォーカス量を選択する入力を受け付けたときは該デフォーカス量の入力を受け付け可能となり、
前記デフォーカス量の入力を受け付けたとき、該デフォーカス量が前記命令文として規定された前記動作プログラムを生成する、方法。
【請求項12】
レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示する方法であって、
プロセッサが、
前記表面における前記レーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付け、
前記レーザ光の焦点を前記表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化する前記ビームサイズとの関係を表す関係データを取得し、
前記関係データに基づいて、受け付けた前記ビームサイズを、対応する前記デフォーカス量に変換し、
変換された前記デフォーカス量が命令文として規定された、前記レーザ加工のための動作プログラムを生成し、
前記レーザ加工機は、前記レーザ加工において前記表面に対し前記照射点を移動させ、
前記プロセッサは、
前記レーザ加工の進捗を示す進捗パラメータと前記ビームサイズとのデータセットの入力を受け付け、
前記照射点を、前記進捗パラメータに対応する前記表面上の位置に到達させたときに、前記焦点を前記変換されたデフォーカス量だけずらすための前記命令文を含む前記動作プログラムを生成する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レーザ加工機の動作を教示するための教示装置、レーザ加工システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
レーザ加工機の動作を教示するための教示装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０２０－３５４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
レーザ加工機によるレーザ加工中に、レーザ光によるワークへの入熱を調整するために、レーザ加工機が出射するレーザ光の焦点をワークの表面からずらす（デフォーカス）制御を行う場合がある。従来、このようなデフォーカスを実行するレーザ加工機の動作を、より簡単に教示する技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示に一態様において、レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示するための教示装置は、表面におけるレーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付けるパラメータ入力受付部と、レーザ光の焦点を表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化するビームサイズとの関係を表す関係データを取得する関係データ取得部と、関係データに基づいて、パラメータ入力受付部が受け付けたビームサイズを、対応するデフォーカス量に変換する変換部と、変換部によって変換されたデフォーカス量が命令文として規定された、レーザ加工のための動作プログラムを生成するプログラム生成部とを備える。
【0006】
本開示の他の態様において、レーザ光をワークの表面に照射して該ワークをレーザ加工するレーザ加工機の動作を教示する方法は、プロセッサが、表面におけるレーザ光の照射点の大きさを表すビームサイズの入力を受け付け、レーザ光の焦点を表面から該レーザ光の光軸方向へずらすデフォーカス量と、該デフォーカス量に応じて変化するビームサイズとの関係を表す関係データを取得し、関係データに基づいて、受け付けたビームサイズを、対応するデフォーカス量に変換し、変換されたデフォーカス量が命令文として規定された、レーザ加工のための動作プログラムを生成する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、オペレータは、レーザ加工時にワークへの入熱を調整するために表面上のビームサイズを任意に指定できるようになる。したがって、入熱を調整するためのレーザ加工機の動作を直感的に教示することが可能となるので、教示に掛かる作業を簡単化できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態に係るレーザ加工システムの図である。
【図4】焦点をワークの表面から上方へずらすアウトフォーカスを説明するための図である。
【図5】焦点をワークの表面から下方へずらすインフォーカスを説明するための図である。
【図6】デフォーカス量とビームサイズ（直径）との関係を示すグラフである。
【図7】教示画像の一例を示す。
【図8】他の実施形態に係るレーザ加工システムの図である。
【図9】教示画像の他の例を示す。
【図10】教示画像のさらに他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１～図３を参照して、一実施形態に係るレーザ加工システム１０について説明する。レーザ加工システム１０は、レーザ加工機１２、制御装置１４、及び教示装置５０を備える。
【0010】
レーザ加工機１２は、制御装置１４からの指令の下、ワークＷの表面Ｓにレーザ光ＬＢを照射し、該レーザ光ＬＢによってワークＷをレーザ加工（レーザ溶接、レーザ切断等）する。具体的には、レーザ加工機１２は、レーザ発振器１６、レーザ照射装置１８、及び移動機構２０を備える。
【0011】
レーザ発振器１６は、固体レーザ発振器（例えば、ＹＡＧレーザ発振器、又はファイバレーザ発振器）、又は、ガスレーザ発振器（例えば、炭酸ガスレーザ発振器）等であって、制御装置１４からの指令に応じて、光共振によって内部でレーザ光ＬＢを生成し、導光部材２２を通してレーザ光ＬＢをレーザ照射装置１８に供給する。導光部材２２は、例えば、光ファイバ、中空又は透光材からなる導光路、反射鏡、及び光学レンズの少なくとも１つを有し、レーザ光ＬＢをレーザ照射装置１８へ導光する。
【0012】
レーザ照射装置１８は、レーザスキャナ（ガルバノスキャナ）、又はレーザ加工ヘッド等であって、レーザ発振器１６から供給されたレーザ光ＬＢを集光し、ワークＷに照射する。図３に、レーザスキャナとしてのレーザ照射装置１８の構成を模式的に示す。図３に示すレーザ照射装置１８は、筐体２４、受光部２６、ミラー２８及び３０、ミラー駆動装置３２及び３４、光学レンズ３６、レンズ駆動装置３８、及びレーザ光出射部４０を有する。
【0013】
筐体２４は中空であって、その内部にレーザ光ＬＢの伝搬路を画定する。受光部２６は、筐体２４に設けられ、導光部材２２を伝搬したレーザ光ＬＢを受光する。ミラー２８は、軸線Ａ１の周りに回動可能となるように、筐体２４の内部に設けられている。ミラー２８は、受光部２６を通して筐体２４の内部に入射したレーザ光ＬＢをミラー３０へ向かって反射する。ミラー駆動装置３２は、例えばサーボモータであって、制御装置１４からの指令に応じて、ミラー２８を軸線Ａ１の周りに回動させる。
【0014】
一方、ミラー３０は、軸線Ａ２の周りに回動可能となるように、筐体２４の内部に設けられている。軸線Ａ２は、軸線Ａ１と略直交してもよい。ミラー３０は、ミラー２８が反射したレーザ光ＬＢを光学レンズ３６へ向かって反射する。ミラー駆動装置３４は、例えばサーボモータであって、制御装置１４からの指令に応じて、ミラー３０を軸線Ａ２の周りに回動させる。一般的に、ミラー２８及び３０は、ガルバノミラーと称されることがあり、ミラー駆動装置３２及び３４は、ガルバノモータと称されることがある。
【0015】
光学レンズ３６は、フォーカスレンズ等を有し、レーザ光ＬＢを集光する。本実施形態においては、光学レンズ３６は、入射するレーザ光ＬＢの光軸Ｏの方向に移動可能となるように、筐体２４の内部に支持されている。レンズ駆動装置３８は、圧電素子、超音波振動子、又は超音波モータ等を有し、制御装置１４からの指令に応じて、光学レンズ３６を光軸Ｏの方向へ変位させ、これにより、ワークＷに照射されるレーザ光ＬＢの焦点ＦＰを、光軸Ｏの方向へ変位させる。レーザ光出射部４０は、光学レンズ３６によって集光されたレーザ光ＬＢを、筐体２４の外部へ出射する。
【0016】
再度、図１及び図２を参照して、移動機構２０は、例えばサーボモータを有し、レーザ照射装置１８をワークＷに対して相対的に移動させる。例えば、移動機構２０は、レーザ照射装置１８を座標系Ｃにおける任意の位置へ移動可能な多関節ロボットである。代替的には、移動機構２０は、レーザ照射装置１８を座標系Ｃのｘ－ｙ平面に沿って移動させるとともに、座標系Ｃのｚ軸方向に移動させる複数のボールねじ機構を有してもよい。
【0017】
座標系Ｃは、例えば、作業セルの３次元空間を規定するワールド座標系、移動機構２０の動作を制御するための移動機構座標系（例えば、ロボット座標系）、又は、ワークＷの座標を規定するワーク座標系等であって、レーザ加工機１２の動作を自動制御するための制御座標系である。
【0018】
本実施形態においては、レーザ照射装置１８は、レーザ加工中に、出射したレーザ光ＬＢが座標系Ｃのｚ軸マイナス方向へ伝搬するように、座標系Ｃにおいて位置決めされる。なお、以下の説明においては、便宜上、座標系Ｃのｚ軸プラス方向を上方として言及することがある。
【0019】
制御装置１４は、レーザ加工機１２の動作を制御する。具体的には、制御装置１４は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵ等）、及びメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を有するコンピュータである。制御装置１４は、レーザ発振器１６によるレーザ光生成動作を制御する。また、制御装置１４は、移動機構２０を動作させることで、レーザ照射装置１８をワークＷに対して移動させる。
【0020】
また、制御装置１４は、レーザ照射装置１８のミラー駆動装置３２及び３４を動作させることでミラー２８及び３０の向きをそれぞれ変化させ、これにより、ワークＷに照射されたレーザ光ＬＢの照射点ＩＰを、該ワークＷに対して高速移動させることができる。また、制御装置１４は、レーザ照射装置１８のレンズ駆動装置３８を動作させることで光学レンズ３６を変位させ、これにより、レーザ光出射部４０から出射されたレーザ光ＬＢの焦点ＦＰを、光軸Ｏの方向へ移動させる。
【0021】
教示装置５０は、レーザ加工機１２の動作を教示するためのものである。図２に示すように、教示装置５０は、プロセッサ５２、メモリ５４、及びＩ／Ｏインターフェース５６を有するコンピュータである。なお、教示装置５０は、例えば、デスクトップ型若しくはタブレット型のＰＣ、又は教示ペンダントのような、如何なるタイプのコンピュータであってもよい。
【0022】
プロセッサ５２は、ＣＰＵ又はＧＰＵ等を有し、バス５８を介してメモリ５４及びＩ／Ｏインターフェース５６に通信可能に接続されている。プロセッサ５２は、メモリ５４及びＩ／Ｏインターフェース５６と通信しつつ、後述する教示機能を実現するための演算処理を行う。
【0023】
メモリ５４は、ＲＡＭ又はＲＯＭ等を有し、プロセッサ５２が実行する教示機能のための演算処理で利用される各種のデータ、及び該演算処理の途中で生成される各種データを、一時的又は恒久的に記憶する。Ｉ／Ｏインターフェース５６は、例えば、イーサネット（登録商標）ポート、ＵＳＢポート、光ファイバコネクタ、又はＨＤＭＩ（登録商標）端子を有し、プロセッサ５２からの指令の下、外部機器との間でデータを有線又は無線で通信する。
【0024】
教示装置５０には、入力装置６０及び表示装置６２が設けられている。入力装置６０は、キーボード、マウス、又はタッチパネル等を有し、オペレータからデータ入力を受け付ける。表示装置６２は、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等を有し、各種データを表示する。
【0025】
入力装置６０、及び表示装置６２は、Ｉ／Ｏインターフェース５６に、有線又は無線で通信可能に接続されている。なお、入力装置６０及び表示装置６２は、教示装置５０の筐体とは別体として設けられてもよいし、又は、教示装置５０の筐体に一体に組み込まれてもよい。
【0026】
ここで、レーザ加工機１２によるレーザ加工中に、レーザ光ＬＢによるワークＷへの入熱を調整するために、焦点ＦＰを表面Ｓから光軸Ｏの方向（つまり、座標系Ｃのｚ軸方向）へずらす（デフォーカス）制御を行う場合がある。以下、図４及び図５を参照してレーザ加工中に実行するデフォーカスについて説明する。
【0027】
図４は、焦点ＦＰが表面Ｓから上方（すなわち、レーザ光出射部４０に近い側）に、デフォーカス量ＤＦだけずれている状態を示している。デフォーカス量ＤＦは、焦点ＦＰを表面Ｓからずらす距離に相当する。なお、本稿では、表面Ｓに照射されたレーザ光ＬＢの、該表面Ｓ上の照射点ＩＰの大きさを、ビームサイズＢＳとして言及する。このビームサイズＢＳは、例えば、照射点ＩＰの直径（又は半径）Ｒ（単位：［μｍ］）、又は面積Ｅ（単位：［μｍ２］）として表され得る。また、図４に示すような、焦点ＦＰを表面Ｓから上方へずらすデフォーカスを、「アウトフォーカス」として言及する。
【0028】
一方、図５は、焦点ＦＰが表面Ｓから下方（すなわち、レーザ光出射部４０から遠い側）に、デフォーカス量ＤＦだけずれている状態を示している。本稿では、図５に示すような、焦点ＦＰを表面Ｓから下方へずらすデフォーカスを、「インフォーカス」として言及する。ビームサイズＢＳは、デフォーカス量ＤＦ（換言すれば、焦点ＦＰの位置）に応じて変化することになる。
【0029】
教示装置５０は、デフォーカスを実行しつつワークＷをレーザ加工するレーザ加工機１２の動作を教示する。以下、教示装置５０を用いてレーザ加工機１２の動作を教示する方法について、説明する。入力装置６０を通してオペレータから教示開始指令を受け付けると、プロセッサ５２は、デフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳとの関係を表す関係データＲＤを取得する。
【0030】
本実施形態においては、関係データＲＤとして、以下の表１に示すようなデータテーブルＤＴが、メモリ５４に予め格納されている。
【表1】
【0031】
上述したように、ビームサイズＢＳは、デフォーカス量ＤＦに応じて変化し、ビームサイズＢＳとデフォーカス量ＤＦとの間には、レーザ加工機１２の光学系（例えば、導光部材２２、レーザ照射装置１８の受光部２６、ミラー２８及び３０、光学レンズ３６、並びにレーザ光出射部４０）に固有の関係性がある。データテーブルＤＴにおいては、デフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳとが、互いに関連付けられて複数格納されている。
【0032】
なお、表１におけるデフォーカス量ＤＦの正の値（例えば、「５０」）は、アウトフォーカスのデフォーカス量ＤＦ（つまり、焦点ＦＰを表面Ｓから上方へずらす距離）を示す一方、デフォーカス量ＤＦの負の値（例えば、「－５０」）は、インフォーカスのデフォーカス量ＤＦ（つまり、焦点ＦＰを表面Ｓから下方へずらす距離）を示している。すなわち、表１に示すデータテーブルＤＴは、アウトフォーカス及びインフォーカスのデフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳとの関係を表している。また、表１に示すデータテーブルＤＴには、ビームサイズＢＳとして、照射点ＩＰの直径Ｒが格納されている。
【0033】
図６は、データテーブルＤＴに格納されているデフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳ（直径Ｒ）との関係を示すグラフである。図６に示すグラフにおいては、データテーブルＤＴに格納されているデフォーカス量ＤＦに対応するビームサイズＢＳを点でプロットし、２つの点の間を線形補間している。
【0034】
このデータテーブルＤＴに基づいて、プロセッサ５２は、後述するようにオペレータが任意のビームサイズＢＳを入力したときに、該ビームサイズＢＳを、対応するデフォーカス量ＤＦに変換することができる。一例として、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴを、図６に示すように線形補間することで、ビームサイズＢＳからデフォーカス量ＤＦを求める。
【0035】
具体的には、ビームサイズＢＳとして、データテーブルＤＴに格納されていない直径Ｒｘの入力を受け付けたとすると、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴと、線形補間を表す以下の式（１）とを用いて、該ビームサイズＢＳ（直径Ｒｘ）に対応するデフォーカス量ＤＦを求める。
（Ｒｎ－Ｒｘ）／（Ｒｘ－Ｒｎ＋１）＝（｜ＤＦｎ｜－｜ＤＦｘ｜）／（｜ＤＦｘ｜－｜ＤＦｎ＋１｜） …（１）
（Ｒｎ－Ｒｘ）／（Ｒｘ－Ｒｎ＋１）＝（｜ＤＦｎ｜－｜ＤＦｘ｜）／（｜ＤＦｘ｜－｜ＤＦｎ＋１｜） …（１）
【0036】
ここで、Ｒｎは、データテーブルＤＴに格納されている直径Ｒのうち、入力された直径Ｒｘよりも大きく、且つ該直径Ｒｘに最も近い値のものを示す。一方、Ｒｎ＋１は、データテーブルＤＴに格納されている直径Ｒのうち、入力された直径Ｒｘよりも小さく、且つ該直径Ｒｘに最も近い値のものを示す。また、ＤＦｎは、データテーブルＤＴに格納されている、直径Ｒｎに対応するデフォーカス量を示し、ＤＦｎ＋１は、データテーブルＤＴに格納されている、直径Ｒｎ＋１に対応するデフォーカス量を示す。
【0037】
プロセッサ５２は、この式（１）から、入力された直径Ｒｘに対応するデフォーカス量ＤＦｘの絶対値（つまり、｜ＤＦｘ｜）を求めることができ、その結果、直径Ｒｘに対応するアウトフォーカスのデフォーカス量：＋ＤＦｘ、又は、直径Ｒｘに対応するインフォーカスのデフォーカス量：－ＤＦｘを求めることができる。
【0038】
例えば、直径Ｒｘ＝３５０［μｍ］である場合、データテーブルＤＴより、Ｒｎ＝４００、Ｒｎ＋１＝３００、ＤＦｎ＝－５０、ＤＦｎ＋１＝－３０となるので、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴ及び式（１）から、ＤＦｘ＝±４０として求めることができる。このデータテーブルＤＴ及び式（１）は、関係データＲＤを構成する。
【0039】
なお、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴを、図６に示すグラフの各点間を、非線形補間することで、ビームサイズＢＳからデフォーカス量ＤＦを求めてもよい。この場合、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴと、非線形補間を表す式とを用いて、入力された直径Ｒｘに対応するデフォーカス量ＤＦｘを求めてもよい。
【0040】
他の例として、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴから、図６に示すグラフ（又は、関数：ＢＳ＝Ｒ＝ｆ（ＤＦ）を生成してもよい。この場合において、プロセッサ５２は、入力された直径Ｒｘを、生成したグラフ（又は、関数：Ｒ＝ｆ（ＤＦ））に適用し、対応するデフォーカス量ＤＦｘを求める。
【0041】
データテーブルＤＴ、及びグラフ（又は、関数：Ｒ＝ｆ（ＤＦ））は、関係データＲＤを構成する。すなわち、この例においては、プロセッサ５２は、関係データＲＤの１つであるデータテーブルＤＴから、関係データＲＤの他の１つであるグラフ（又は、関数）を生成している。
【0042】
このように、プロセッサ５２は、関係データＲＤ（例えば、データテーブルＤＴ及び式（１））を取得する。したがって、本実施形態においては、プロセッサ５２は、関係データＲＤを取得する関係データ取得部６４（図２）として機能する。プロセッサ５２は、関係データＲＤを取得するとともに、図７に示す教示画像１００を、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）の画像データとして生成し、表示装置６２に表示する。
【0043】
教示画像１００は、オペレータの教示作業を補助するためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）であって、データセット入力画像１０２、焦点選択画像１０４、及びデータセット表示画像１０６を有する。データセット入力画像１０２は、進捗パラメータＰＰとビームサイズＢＳのデータセットＤＳ１を入力するためのものである。
【0044】
進捗パラメータＰＰは、レーザ加工の進捗を定量的に表すパラメータであって、例えば、レーザ加工の開始からの経過時間ｔｅ、又は、レーザ加工の開始からレーザ加工機１２が照射点ＩＰを表面Ｓに対して移動させた距離ｄを含む。図７は、進捗パラメータＰＰとして経過時間ｔｅ（単位：［ｍｓｅｃ］）が選択されている例を示している。
【0045】
データセット入力画像１０２は、進捗パラメータＰＰを入力可能な進捗パラメータ入力画像１０８と、ビームサイズＢＳ（直径Ｒ、又は面積Ｅ）を入力可能なビームサイズ入力画像１１０とを含む。オペレータは、入力装置６０を操作して、進捗パラメータ入力画像１０８、及びビームサイズ入力画像１１０に、それぞれ、進捗パラメータＰＰ及びビームサイズＢＳを入力できるようになっている。なお、図７は、進捗パラメータ入力画像１０８に、進捗パラメータＰＰとして経過時間ｔｅ＝８０［ｍｓｅｃ］が入力され、ビームサイズ入力画像１１０に、ビームサイズＢＳとして、照射点ＩＰの直径Ｒ＝３５０［μｍ］が入力されている例を示している。
【0046】
プロセッサ５２は、Ｉ／Ｏインターフェース５６を介して、オペレータが入力装置６０を操作して入力した進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）及びビームサイズＢＳのデータセットＤＳ１を受け付ける。このように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、進捗パラメータＰＰ及びビームサイズＢＳの入力を受け付けるパラメータ入力受付部６６（図２）として機能する。
【0047】
焦点選択画像１０４は、アウトフォーカス又はインフォーカスを選択するためのものであって、アウトフォーカスを選択するためのアウトフォーカスボタン画像１１２、及びインフォーカスを選択するためのインフォーカスボタン画像１１４を含む。オペレータが入力装置６０を操作してアウトフォーカスボタン画像１１２を画像上でクリックすると、プロセッサ５２は、ビームサイズ入力画像１１０に入力されているビームサイズＢＳ（具体的には、直径Ｒ＝３５０［μｍ］）を、「アウトフォーカス」と関連付けて、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。
【0048】
また、プロセッサ５２は、「アウトフォーカス」に関連付けられたビームサイズＢＳとともに、このときに進捗パラメータ入力画像１０８に入力されている進捗パラメータＰＰ（図示の例では、経過時間ｔｅ＝８０［ｍｓｅｃ］）を、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。
【0049】
一方、オペレータが入力装置６０を操作してインフォーカスボタン画像１１４を画像上でクリックすると、プロセッサ５２は、このときにビームサイズ入力画像１１０に入力されているビームサイズＢＳ（直径Ｒ＝３５０［μｍ］）を、「インフォーカス」と関連付けて、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。また、プロセッサ５２は、「インフォーカス」に関連付けられたビームサイズＢＳとともに、このときに進捗パラメータ入力画像１０８に入力されている進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ＝８０［ｍｓｅｃ］）を、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。
【0050】
このように、本実施形態においては、プロセッサ５２は、焦点選択画像１０４を通して、アウトフォーカス又はインフォーカスを選択する入力を受け付けている。したがって、プロセッサ５２は、アウトフォーカス又はインフォーカスを選択する入力を受け付ける焦点選択受付部６８（図２）として機能する。
【0051】
そして、プロセッサ５２は、レーザ加工条件ＬＣに登録した「アウトフォーカス」又は「インフォーカス」としてのビームサイズＢＳと進捗パラメータＰＰとのデータセットＤＳ１を、データセット表示画像１０６に表示する。図７に示す例では、データセット表示画像１０６に、「時間」の欄、「ビームサイズ」の欄、及び「焦点」の欄が示されている。
【0052】
この「時間」の欄に、既にレーザ加工条件ＬＣに登録された経過時間ｔｅ＝０［ｍｓｅｃ］、ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］、及びｔｅ＝１０００［ｍｓｅｃ］の情報が表示されている。また、「ビームサイズ」の欄に、レーザ加工条件ＬＣに登録された直径Ｒ＝４００［μｍ］、Ｒ＝３５０［μｍ］、及びＲ＝２２０［μｍ］が表示されている。
【0053】
また、「焦点」の欄に、直径Ｒ＝４００［μｍ］、及びＲ＝３５０［μｍ］に関連付けられている「アウトフォーカス」と、直径Ｒ＝２２０［μｍ］に関連付けられている「インフォーカス」とが表示されている。このように、データセット表示画像１０６は、進捗パラメータＰＰとビームサイズＢＳとのデータセットＤＳ１と、焦点の位置（アウトフォーカス、インフォーカス）とを、リスト形式で表示する。こうして、オペレータは、教示画像１００を通して、レーザ加工条件ＬＣに、「アウトフォーカス」又は「インフォーカス」としてのビームサイズＢＳと進捗パラメータＰＰとのデータセットＤＳ１を登録することができる。
【0054】
また、オペレータは、レーザ加工条件ＬＣとして、レーザ加工中に照射点ＩＰを表面Ｓ上で移動させる移動経路ＭＰ、照射点ＩＰを移動させる移動速度Ｖ、出力するレーザ光ＬＢのレーザパワーＰＷ、及びパルス周波数ｆ等を登録する。プロセッサ５２は、これら移動経路ＭＰ、照射点ＩＰを移動させる移動速度Ｖ、出力するレーザ光ＬＢのレーザパワーＰＷ、及びパルス周波数ｆ等のパラメータを入力するための教示画像（図示せず）を生成し、該教示画像を通して、これらパラメータの入力を受け付けてもよい。
【0055】
所望のレーザ加工条件ＬＣを登録した後、オペレータは、入力装置６０を操作して、動作プログラム生成指令をプロセッサ５２に与える。例えば、プロセッサ５２は、動作プログラム生成ボタン画像（図示せず）を生成し、表示装置６２に表示してもよい。オペレータが入力装置６０を操作して動作プログラム生成ボタン画像を画像上でクリックすると、入力装置６０からプロセッサ５２に動作プログラム生成指令が発信されてもよい。
【0056】
プロセッサ５２は、動作プログラム生成指令を受け付けると、レーザ加工のための動作プログラムＯＰを生成する。具体的には、プロセッサ５２は、上述した方法により、関係データＲＤに基づいて、加工条件ＬＣに登録された各々のビームサイズＢＳ（具体的には、直径Ｒ）を、対応するデフォーカス量ＤＦに変換する。
【0057】
例えば、図７中のデータセット表示画像１０６に示された経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］と、「アウトフォーカス」に関連付けられた直径Ｒ＝３５０［μｍ］とのデータセットＤＳ１が加工条件ＬＣに登録されている場合、プロセッサ５２は、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］での直径Ｒ＝３５０を、例えばデータテーブルＤＴ及び式（１）を用いて、アウトフォーカスとしてのデフォーカス量ＤＦ＝＋４０に変換する。
【0058】
一方、図７中のデータセット表示画像１０６に示された経過時間ｔｅ＝１０００［ｍｓｅｃ］と、「インフォーカス」に関連付けられた直径Ｒ＝２２０［μｍ］とのデータセットＤＳ１が加工条件ＬＣに登録されている場合、プロセッサ５２は、経過時間ｔｅ＝１０００［ｍｓｅｃ］での直径Ｒ＝２２０を、表１のデータテーブルＤＴを用いて、インフォーカスとしてのデフォーカス量ＤＦ＝－１０に変換する。
【0059】
こうして、プロセッサ５２は、関係データＲＤに基づいて、加工条件ＬＣに登録されたビームサイズＢＳ（直径Ｒ）を、対応するデフォーカス量ＤＦに変換する。したがって、プロセッサ５２は、ビームサイズＢＳをデフォーカス量ＤＦに変換する変換部７０（図２）として機能する。
【0060】
ビームサイズＢＳからデフォーカス量ＤＦへの変換とともに、プロセッサ５２は、進捗パラメータＰＰに対応する、照射点ＩＰの表面Ｓ上の位置ＰＩＰを取得する。この位置ＰＩＰは、進捗パラメータＰＰ（例えば経過時間ｔｅ）において照射点ＩＰを位置決めすべき表面Ｓ上の目標位置を示しており、例えば、座標系Ｃのｘ－ｙ平面の座標（ｘ，ｙ）として表される。
【0061】
具体的には、進捗パラメータＰＰとしての経過時間ｔｅ＝５００に対応する位置ＰＩＰは、経過時間ｔｅ＝５００の時点で照射点ＩＰを位置決めすべき表面Ｓ上の目標位置となる。ここで、進捗パラメータＰＰ（例えば経過時間ｔｅ）と、該進捗パラメータＰＰに対応する位置ＰＩＰとは、互いに関連付けられており、プロセッサ５２は、進捗パラメータＰＰから、対応する位置ＰＩＰを取得できる。そして、プロセッサ５２は、取得した位置ＰＩＰと、進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）を介して該位置ＰＩＰに対応する、変換後のデフォーカス量ＤＦとを、命令文ＣＭとして動作プログラムＯＰに規定する。
【0062】
例えば、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］で、変換後のデフォーカス量ＤＦ＝＋４０［ｍｍ］である場合、プロセッサ５２は、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］での位置ＰＩＰ_５００（座標系Ｃの座標）と、デフォーカス量ＤＦ＝＋４０［ｍｍ］とを、命令文ＣＭ５００として、動作プログラムＯＰに書き込む。この命令文ＣＭ５００は、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］で照射点ＩＰを位置ＰＩＰ_５００に到達させたときに、焦点ＦＰを表面Ｓからデフォーカス量ＤＦ＝＋４０（つまり、上方へ距離４０［ｍｍ］）だけずらす動作をレーザ加工機１２に実行させることになる。
【0063】
また、プロセッサ５２は、レーザ加工条件ＬＣとして登録されている移動経路ＭＰ、移動速度Ｖ、レーザパワーＰＷ、及びパルス周波数ｆ等を、命令文として動作プログラムＯＰに規定する。こうして、プロセッサ５２は、位置ＰＩＰ、変換されたデフォーカス量ＤＦ、移動経路ＭＰ、移動速度Ｖ、レーザパワーＰＷ、及びパルス周波数ｆといった加工条件ＬＣが命令文として規定された動作プログラムＯＰを生成し、メモリ５４に格納する。したがって、プロセッサ５２は、動作プログラムＯＰを生成するプログラム生成部７２（図２）として機能する。
【0064】
レーザ加工を実行するとき、プロセッサ５２は、生成した動作プログラムＯＰを制御装置１４に送信する。制御装置１４は、教示装置５０が生成した動作プログラムＯＰに従ってレーザ加工機１２を動作させて、レーザ加工を実行する。具体的には、制御装置１４のプロセッサは、動作プログラムＯＰに従って、移動機構２０のサーボモータへの指令を生成し、移動機構２０の動作によって、レーザ照射装置１８をワークＷに対して所定の作業位置へ移動させる。
【0065】
また、制御装置１４のプロセッサは、動作プログラムＯＰに従って、レーザ発振器１６への指令を生成し、動作プログラムＯＰに規定されたレーザパワーＰＷ及びパルス周波数ｆのレーザ光ＬＢを生成し、レーザ照射装置１８に供給する。また、制御装置１４のプロセッサは、動作プログラムＯＰに従って、レーザ照射装置１８のミラー駆動装置３２及び３４への指令を生成し、表面Ｓに照射されたレーザ光ＬＢの照射点ＩＰを、表面Ｓに対し、動作プログラムＯＰに規定された位置ＰＩＰへ位置決めすべく、移動経路ＭＰに沿って移動速度Ｖで移動させる。
【0066】
また、制御装置１４のプロセッサは、動作プログラムＯＰに従って、レーザ照射装置１８のレンズ駆動装置３８への指令を生成し、動作プログラムＯＰに規定された位置ＰＩＰで焦点ＦＰを表面Ｓから上方（アウトフォーカス）又は下方（インフォーカス）へデフォーカス量ＤＦだけずらすように、レンズ駆動装置３８を制御する。
【0067】
例えば、図７中のデータセット表示画像１０６に示されているデータセットＤＳ１が加工条件ＬＣとして動作プログラムＯＰに規定されている場合、制御装置１４のプロセッサは、経過時間ｔｅ＝０［ｍｓｅｃ］（つまり、レーザ加工開始時）で、焦点ＦＰを表面Ｓからデフォーカス量ＤＦ＝＋５０（表１を参照）だけずらすことで、表面Ｓ上の照射点ＩＰのビームサイズＢＳを、Ｒ＝４００［μｍ］に制御する。
【0068】
そして、制御装置１４のプロセッサは、経過時間ｔｅ＝５００［ｍｓｅｃ］で、上述したように焦点ＦＰを表面Ｓからデフォーカス量ＤＦ＝＋４０だけずらすことで、ビームサイズＢＳを、Ｒ＝３５０［μｍ］に制御する。このとき、制御装置１４のプロセッサは、経過時間ｔｅが０～５００［ｍｓｅｃ］の期間で、デフォーカス量ＤＦを＋５０から＋４０まで徐々に変化させるように、レンズ駆動装置３８を制御してもよい。また、デフォーカス量ＤＦをこのように経時的に徐々に変化させるための命令文が、動作プログラムＯＰに規定されてもよい。こうして、制御装置１４は、動作プログラムＯＰに従ってレーザ加工機１２を動作させて、ワークＷに対するレーザ加工を実行する。
【0069】
以上のように、本実施形態に係る教示装置５０においては、パラメータ入力受付部６６は、ビームサイズＢＳの入力を受け付け、関係データ取得部６４は、関係データＲＤを取得し、変換部７０は、関係データＲＤに基づいて、入力を受け付けたビームサイズＢＳを、対応するデフォーカス量ＤＦに変換し、プログラム生成部７２は、変換されたデフォーカス量ＤＦが命令文ＣＭとして規定された動作プログラムＯＰを生成する。
【0070】
教示装置５０によれば、オペレータは、レーザ加工時にワークＷへの入熱を調整するために表面Ｓ上のビームサイズＢＳを任意に指定できるようになる。したがって、入熱を調整するためのレーザ加工機１２の動作を直感的に教示することが可能となるので、教示に掛かる作業を簡単化できる。
【0071】
また、教示装置５０においては、焦点選択受付部６８は、アウトフォーカス又はインフォーカスを選択する入力を受け付け、関係データＲＤは、アウトフォーカス及びインフォーカスのデフォーカス量ＤＦとビームサイズＢＳとの関係を表すデータ（例えば、表１のデータテーブルＤＴ）を含み、変換部７０は、入力を受け付けたビームサイズＢＳを、焦点選択受付部６８が受け付けたアウトフォーカス又はインフォーカスのデフォーカス量ＤＦに変換する。この構成によれば、オペレータは、ビームサイズＢＳを制御するために、焦点ＦＰをアウトフォーカスとしてずらすのか、インフォーカスとしてずらすのかを、任意に選択できるようになる。これにより、レーザ加工機１２の動作を詳細に教示できる。
【0072】
また、教示装置５０においては、パラメータ入力受付部６６は、進捗パラメータＰＰ（例えば、経過時間ｔｅ）とビームサイズＢＳとのデータセットＤＳ１の入力を受け付け、プログラム生成部７２は、照射点ＩＰを、進捗パラメータＰＰに対応する表面Ｓ上の位置ＰＩＰに到達させたときに、焦点ＦＰを、変換されたデフォーカス量ＤＦだけずらすための命令文ＣＭを含む動作プログラムＯＰを生成する。この構成によれば、オペレータは、ワークＷへの入熱を調整するためのデフォーカスを実行する位置を任意に指定できるので、レーザ加工機１２の動作を詳細に教示できる。
【0073】
なお、上述のデータテーブルＤＴは、例えば、オペレータが手動で作成してもよいし、実機のレーザ加工機１２を用いて取得してもよい。具体的には、レーザ加工システム１０は、ワークＷが設置されるワークテーブル（図示せず）上に配置された光学センサ（図示せず）をさらに備えてもよい。
【0074】
そして、制御装置１４は、レーザ加工機１２を動作させて光学センサにレーザ光ＬＢを照射し、光学センサは、照射されたレーザ光ＬＢのビームサイズＢＳを検出する。そして、制御装置１４は、レンズ駆動装置３８を動作させて、レーザ光ＬＢの焦点ＦＰをデフォーカス量ＤＦだけ光軸Ｏの方向へずらしていく。
【0075】
光学センサは、デフォーカス量ＤＦが変化する間、ビームサイズＢＳを検出する。制御装置１４は、デフォーカス量ＤＦの指令値と、光学センサから取得した検出データとに基づいて、表１に示すようなデータテーブルＤＴを自動で取得できる。なお、教示装置５０のプロセッサ５２が、制御装置１４を介してレーザ加工機１２を動作させることで、データテーブルＤＴを自動で取得することもできる。
【0076】
また、複数のデータテーブルＤＴｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）が、メモリ５４に予め格納されてもよい。上述したように、ビームサイズＢＳとデフォーカス量ＤＦとの関係は、レーザ加工機１２の光学系（換言すれば、レーザ加工機１２のタイプ）に依存して変化する。例えば、レーザ加工機１２のタイプを識別する識別情報ＩＤ（製品番号等）とデータテーブルＤＴｎとが、互いに関連付けられてメモリ５４に格納されてもよい。
【0077】
この識別情報ＩＤは、照射装置１８のタイプを識別するものであってもよいし、又は、レーザ加工機１２の光学系（導光部材２２、レーザ照射装置１８の受光部２６、ミラー２８及び３０、光学レンズ３６、及びレーザ光出射部４０の少なくとも２つ）の組み合わせを識別するものであってもよい。
【0078】
また、レーザ加工機１２、制御装置１４、及び教示装置５０が互いに接続されてレーザ加工システム１０が構築されたときに、プロセッサ５２は、制御装置１４を介して、識別情報ＩＤをレーザ加工機１２（例えば、レーザ照射装置１８）から自動で取得してもよい。そして、プロセッサ５２は、関係データ取得部６４として機能し、メモリ５４に格納された複数のデータテーブルＤＴｎの中から、取得した識別情報ＩＤに関連付けられたデータテーブルＤＴｎを選択してもよい。この構成によれば、プロセッサ５２は、レーザ加工機１２のタイプに応じたデータテーブルＤＴｎを自動で取得できる。
【0079】
代替的には、プロセッサ５２は、メモリ５４に格納された複数のデータテーブルＤＴｎを選択するための関係データ選択画像を生成し、表示装置６２に表示させてもよい。そして、オペレータは、入力装置６０を操作して、関係データ選択画像に表示された複数のデータテーブルＤＴｎの中から所望の１つを選択してもよい。この構成によれば、オペレータは、使用するレーザ加工機１２（例えば、レーザ照射装置１８）に適したデータテーブルＤＴｎを、任意に選択できる。
【0080】
次に、図８～図１０を参照して、教示装置５０の他の機能について説明する。本実施形態においては、上述した複数のデータテーブルＤＴｎが、レーザ加工機１２のタイプＴＹ（又は、識別情報ＩＤ）に関連付けられてメモリ５４に予め格納されている。入力装置６０を通してオペレータから教示開始指令を受け付けると、プロセッサ５２は、図９に示す教示画像１２０をＣＧの画像データとして生成し、表示装置６２に表示する。
【0081】
教示画像１２０は、上述のデータセット入力画像１０２、焦点選択画像１０４、及びデータセット表示画像１０６に加えて、パラメータ選択画像１２２、及びタイプ選択画像１２４を有する。パラメータ選択画像１２２は、レーザ加工条件ＬＣのパラメータとしてビームサイズＢＳを入力するのか、又はデフォーカス量ＤＦを入力するのかを選択可能とするためのものである。
【0082】
オペレータは、入力装置６０を操作して、パラメータ選択画像１２２に表示されている「ビームサイズ」又は「デフォーカス量」の欄を画像上でクリックすることによって、両者のうちの１つを選択できるようになっている。プロセッサ５２は、入力装置６０を通して、ビームサイズＢＳ又はデフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付ける。
【0083】
したがって、本実施形態においては、プロセッサ５２は、ビームサイズＢＳ又はデフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付けるパラメータ選択受付部７４（図８）として機能する。なお、図９は、入力するパラメータとしてビームサイズＢＳが選択されたときの教示画像１２０を示している。
【0084】
タイプ選択画像１２４は、レーザ加工機１２のタイプＴＹ（又は、識別情報ＩＤ）を選択するためのものである。具体的には、オペレータが入力装置６０を操作してタイプ選択画像１２４を画像上でクリックすると、レーザ加工機１２のタイプＴＹ（例えば、タイプＡ、タイプＢ、タイプＣ・・・）が、例えばプルダウンのリスト形式で、タイプ選択画像１２４に表示される。
【0085】
オペレータは、タイプ選択画像１２４にリスト形式で示されたタイプＴＹを画像上で選択することができるようになっている。プロセッサ５２は、入力装置６０を通してタイプＴＹを選択する入力を受け付けると、関係データ取得部６４として機能し、受け付けたタイプＴＹに対応するデータテーブルＤＴｎを、メモリ５４から読み出して取得する。
【0086】
例えば、プロセッサ５２が、図９に示すように、パラメータ選択画像１２２で「ビームサイズ」を選択する入力を受け付け、タイプ選択画像１２４で「タイプＡ」を選択する入力を受け付けたとする。この場合、プロセッサ５２は、関係データ取得部６４として機能して、タイプＡに対応するデータテーブルＤＴ１をメモリ５４から取得する。
【0087】
そして、プロセッサ５２は、パラメータ入力受付部６６として機能して、教示画像１２０に表示されたデータセット入力画像１０２及び焦点選択画像１０４を通して、レーザ加工条件ＬＣとして進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）とビームサイズＢＳとのデータセットＤＳ１の入力を受け付ける。このように、図９に示すようにパラメータ選択画像１２２でビームサイズＢＳを選択する入力を受け付けたときは、プロセッサ５２（パラメータ入力受付部６６）は、ビームサイズＢＳの入力を受け付け可能となる。
【0088】
その後、動作プログラム生成指令を受け付けると、プロセッサ５２は、変換部７０として機能して、上述の実施形態と同様に、取得したデータテーブルＤＴ１を関係データＲＤとして用いて、レーザ加工条件ＬＣに登録されたビームサイズＢＳをデフォーカス量ＤＦに変換し、プログラム生成部７２として機能して、位置ＰＩＰとデフォーカス量ＤＦとが命令文ＣＭとして規定された動作プログラムＯＰを生成する。
【0089】
一方、オペレータが、パラメータ選択画像１２２に表示されている「デフォーカス量」の欄を画像上でクリックすると、プロセッサ５２は、図１０に示す教示画像１３０を生成する。教示画像１３０は、上述のパラメータ選択画像１２２及びタイプ選択画像１２４に加えて、データセット入力画像１３２、設定ボタン画像１３４、及びデータセット表示画像１３６を有する。
【0090】
データセット入力画像１３２は、進捗パラメータＰＰ（具体的には、経過時間ｔｅ）とデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２を入力するためのものであって、上述の進捗パラメータ入力画像１０８と、デフォーカス量（単位［ｍｍ］）を入力可能なデフォーカス入力画像１３８とを含む。
【0091】
オペレータは、入力装置６０を操作して、進捗パラメータ入力画像１０８及びデフォーカス入力画像１３８に、それぞれ、進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）及びデフォーカス量ＤＦを入力できるようになっている。このように、図１０に示すようにパラメータ選択画像１２２でデフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付けたときは、プロセッサ５２（パラメータ入力受付部６６）は、デフォーカス量ＤＦの入力を受け付け可能となる。
【0092】
設定ボタン画像１３４は、データセット入力画像１３２に入力されたデータセットＤＳ２（経過時間ｔｅ及びデフォーカス量ＤＦ）をレーザ加工条件ＬＣに登録するためのものである。プロセッサ５２は、入力装置６０を通して設定ボタン画像１３４を画像上でクリックする入力を受け付けると、進捗パラメータ入力画像１０８に入力された進捗パラメータＰＰ（経過時間ｔｅ）と、デフォーカス入力画像１３８に入力されたデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２を、レーザ加工条件ＬＣとしてメモリ５４に格納する。
【0093】
これとともに、プロセッサ５２は、変換部７０として機能し、タイプ選択画像１２４に入力されたタイプＴＹ（図示の例では、「タイプＡ」）に応じて取得したデータテーブルＤＴ１を関係データＲＤとして用いて、デフォーカス入力画像１３８に入力されたデフォーカス量ＤＦを、ビームサイズＢＳに変換する。
【0094】
そして、プロセッサ５２は、レーザ加工条件ＬＣに登録した進捗パラメータＰＰとデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２を、変換したビームサイズＢＳとともに、データセット表示画像１３６に表示する。こうして、図１０に示すように、データセット表示画像１３６に、登録した進捗パラメータＰＰとデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２とともに、対応するビームサイズＢＳが表示されることになる。
【0095】
すなわち、本実施形態においては、プロセッサ５２は、変換されたビームサイズＢＳを表示する画像データ（教示画像１３０の画像データ）を生成する画像生成部７６（図８）として機能する。その後、動作プログラム生成指令を受け付けると、プロセッサ５２は、プログラム生成部７２として機能して、レーザ加工条件ＬＣに登録されたデフォーカス量ＤＦと位置ＰＩＰとが命令文ＣＭとして規定された動作プログラムＯＰを生成する。
【0096】
以上のように、本実施形態においては、パラメータ選択受付部７４は、ビームサイズＢＳ又はデフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付け、パラメータ入力受付部６６は、ビームサイズＢＳを選択する入力を受け付けたときは該ビームサイズＢＳの入力を受け付け可能となる（図９）一方、デフォーカス量ＤＦを選択する入力を受け付けたときは該デフォーカス量ＤＦの入力を受け付け可能となる（図１０）。
【0097】
そして、プログラム生成部７２は、デフォーカス量ＤＦの入力を受け付けたとき、該デフォーカス量ＤＦが命令文ＣＭとして規定された動作プログラムＯＰを生成する。この構成によれば、オペレータは、レーザ加工条件ＬＣとしてビームサイズＢＳとデフォーカス量ＤＦのいずれを入力するのかを任意に選択可能となるので、レーザ加工機１２の動作を、より多様に教示することができる。
【0098】
また、本実施形態においては、変換部７０は、関係データＲＤに基づいて、入力を受け付けたデフォーカス量ＤＦを、対応するビームサイズＢＳに変換し、画像生成部７６は、変換されたビームサイズＢＳを表示する画像データ（図１０）を生成する。この構成によれば、オペレータは、入力したデフォーカス量ＤＦに対応するビームサイズＢＳを、直感的に確認できる。
【0099】
なお、上述の実施形態において、プロセッサ５２は、進捗パラメータ入力画像１０８を通して、進捗パラメータＰＰとして上述の距離ｄの入力を受け付けるように構成されてもよい。プロセッサ５２は、この距離ｄから、対応する位置ＰＩＰを取得できる。また、デフォーカス量ＤＦは、座標系Ｃのｚ座標値で表されてもよい。
【0100】
代替的には、プロセッサ５２は、レーザ加工条件ＬＣとして、進捗パラメータＰＰとビームサイズＢＳ（又はデフォーカス量ＤＦ）とのデータセットＤＳ１（又はＤＳ２）の代わりに、レーザ加工中の照射点ＩＰの位置ＰＩＰの、座標系Ｃの座標（ｘ，ｙ）と、ビームサイズＢＳ（又はデフォーカス量ＤＦ）とのデータセットＤＳ３の入力を受け付けてもよい。
【0101】
また、上述の実施形態においては、制御装置１４が、レンズ駆動装置３８によって光学レンズ３６を光軸Ｏの方向へ変位させることで焦点ＦＰを光軸Ｏの方向へ変位させる場合について述べた。しかしながら、これに限らず、例えば、制御装置１４は、移動機構２０の動作によってレーザ照射装置１８を座標系Ｃのｚ軸方向へ移動させることで、焦点ＦＰをずらすこともできる。
【0102】
この場合、プログラム生成部７２が生成する動作プログラムＯＰには、移動機構２０の動作によって焦点ＦＰをデフォーカス量ＤＦだけずらすための命令文ＣＭが規定される。そして、レーザ加工において、制御装置１４は、命令文ＣＭに従って移動機構２０（例えば、多関節ロボット）のサーボモータへの指令を生成する。
【0103】
なお、上述の実施形態においては、プロセッサ５２が、関係データＲＤとしてデータテーブルＤＴを取得する場合について述べた。しかしながら、プロセッサ５２は、データテーブルＤＴを取得することなく、関係データＲＤとして、ビームサイズＢＳ（例えば直径Ｒ）とデフォーカス量ＤＦとの関係を示す関数：ＢＳ＝ｆ（ＤＦ）を取得してもよい。この関数：ＢＳ＝ｆ（ＤＦ）は、レーザ加工機１２の光学系の仕様等から、予め定めることができる。
【0104】
なお、図７、図９及び図１０に示す教示画像１００、１２０及び１３０のＧＵＩは一例であって、他の如何なる構成のＧＵＩが採用されてもよい。例えば、図９に示す教示画像１２０において、パラメータ選択画像１２２を省略する一方、図１０に示すデフォーカス入力画像１３８、及び設定ボタン画像１３４を追加してもよい。
【0105】
この場合、プロセッサ５２は、１つの教示画像１２０を通して、進捗パラメータＰＰとビームサイズＢＳとのデータセットＤＳ１の入力と、進捗パラメータＰＰとデフォーカス量ＤＦとのデータセットＤＳ２の入力とを、受け付けることができる。この場合において、教示画像１２０のデータセット表示画像１０６に、図１０のデータセット表示画像１３６と同様に、対応するデフォーカス量ＤＦを表示してもよい。
【0106】
また、オペレータが入力装置６０を操作して、登録されたデータセットＤＳ１（又はＤＳ２）をデータセット表示画像１０６（又は１３６）で選択し、選択されたデータセットＤＳ１（又はＤＳ２）のビームサイズＢＳ（又はデフォーカス量ＤＦ）を変更（又は削除）することができるように、教示装置５０が構成されてもよい。
【0107】
また、上述の実施形態においては、教示装置５０が、制御装置１４と別体として設けられる場合について述べた。しかしながら、教示装置５０の機能は、制御装置１４に組み込むこともできる。この場合、制御装置１４のプロセッサが、教示装置５０（関係データ取得部６４、パラメータ入力受付部６６、焦点選択受付部６８、変換部７０、プログラム生成部７２、パラメータ選択受付部７４、及び画像生成部７６）として機能することになる。
【0108】
また、図３に、レーザスキャナとしてのレーザ照射装置１８を例示したが、レーザ照射装置１８は、レーザスキャナに限らず、筐体２４、受光部２６、光学レンズ３６、レンズ駆動装置３８、及びレーザ光出射部４０のみを有するレーザ加工ヘッドであってもよい。また、移動機構２０は、レーザ照射装置１８に対してワークＷを移動させるように構成されてもよい。以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【0109】
１０ レーザ加工システム１０
１２ レーザ加工機
１４ 制御装置
１６ レーザ発振器
１８ レーザ照射装置
２０ 移動機構
５０ 教示装置
５２ プロセッサ
６４ 関係データ取得部
６６ パラメータ入力受付部
６８ 焦点選択受付部
７０ 変換部
７２ プログラム生成部
７４ パラメータ選択受付部
７６ 画像生成部
１２ レーザ加工機
１４ 制御装置
１６ レーザ発振器
１８ レーザ照射装置
２０ 移動機構
５０ 教示装置
５２ プロセッサ
６４ 関係データ取得部
６６ パラメータ入力受付部
６８ 焦点選択受付部
７０ 変換部
７２ プログラム生成部
７４ パラメータ選択受付部
７６ 画像生成部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】