位置補正装置およびレーザ加工機
【課題】移動装置の位置決め制御の精度の向上と加工速度の向上とを両立できる位置決め装置およびレーザ加工機を提供すること。
【解決手段】座標平面におけるレーザビームＢの加工予定軌跡と目標軌跡との間で距離の最も近い２点の組が探索され、その２点間の各々の距離が算出される。算出された各々の距離に基づいて加工予定軌跡を作るための指令が補正されるので、加工予定軌跡を目標軌跡に近づけることができる。これらの処理は被加工物ＷにレーザビームＢを照射する前に実行されるので、レーザ加工時における移動装置の位置決め速度（移動速度）を低下させることなく移動装置の位置決め制御の精度を向上できる。また、変位にヒステリシスをもつピエゾアクチュエータ等の移動装置であっても、ヒステリシスを考慮した補正ができる。
【解決手段】座標平面におけるレーザビームＢの加工予定軌跡と目標軌跡との間で距離の最も近い２点の組が探索され、その２点間の各々の距離が算出される。算出された各々の距離に基づいて加工予定軌跡を作るための指令が補正されるので、加工予定軌跡を目標軌跡に近づけることができる。これらの処理は被加工物ＷにレーザビームＢを照射する前に実行されるので、レーザ加工時における移動装置の位置決め速度（移動速度）を低下させることなく移動装置の位置決め制御の精度を向上できる。また、変位にヒステリシスをもつピエゾアクチュエータ等の移動装置であっても、ヒステリシスを考慮した補正ができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置補正装置およびレーザ加工機に関し、特に、移動装置の位置決め制御の精度の向上と加工速度の向上とを両立できる位置決め装置およびレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被加工物にレーザビームを照射して加工を行うレーザ穴あけ加工機やレーザトリマ、レーザリペア等のレーザ加工機には、ガルバノモータやピエゾアクチュエータ、リニアモータ等の移動装置が用いられる。移動装置は、レーザビームと被加工物とを相対移動させる装置であり、移動装置を位置決め制御し、被加工物に対するレーザビームの照射位置を座標平面に沿って相対移動（ＸＹ走査）することで、被加工物の座標平面上の任意の箇所を加工できる。レーザビームによる被加工物の加工精度を向上させるには、移動装置の位置決め制御の精度の向上が必要である。移動装置の位置決め制御は、一般にフィードバック制御により行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９７３１０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に開示される技術では、レーザ加工時にモータ（移動装置）の実位置と実速度とを位置決め制御装置にフィードバックするので、移動装置の位置決め制御に時間的な遅れが常に存在していた。そのため、移動装置の位置決め制御の精度を向上するには、この時間的な遅れを考慮して、移動装置の位置決め速度（移動速度）を低下させる必要があった。その結果、移動装置の位置決めに要する時間が長くなり加工速度が低下するという問題点があった。
【０００５】
また、変位にヒステリシスをもつピエゾアクチュエータ等の移動装置では、ヒステリシスがフィードバック制御を行う制御対象の外乱となるので、移動装置の位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立することが困難であった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、移動装置の位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立できる位置決め装置およびレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この目的を達成するために、請求項１記載の位置補正装置によれば、指令取得手段により目標軌跡に対応する移動装置への指令が取得され、その指令取得手段により取得される指令に基づいて、作動手段により移動装置が作動される。その作動手段により移動装置が作動されることで相対移動されるレーザビームの照射位置の座標平面における軌跡である加工予定軌跡が、加工予定軌跡取得手段により取得される。その加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点と、設定された目標軌跡上の目標点との間で最も近い２点である最近点の組が、最近点探索手段により探索される。その最近点探索手段により探索される最近点の組の２点間の各々の距離に基づいて、加工予定軌跡が目標軌跡に近づくように、指令取得手段により取得される指令の補正値が補正値算出手段により算出される。この補正値を指令に反映させることにより、加工予定軌跡を目標軌跡に近づけることができる。これら指令取得手段、作動手段、加工予定軌跡取得手段、最近点探索手段および補正値算出手段は、被加工物にレーザビームを照射する前に実行され、加工予定軌跡および設定された目標軌跡に基づいて移動装置への指令が補正されるので、移動装置のレーザ加工時の位置決め速度（移動速度）を低下させることなく移動装置の位置決め制御の精度を向上できる効果がある。
【０００８】
また、変位にヒステリシスをもつピエゾアクチュエータ等の移動装置であっても、作動手段により作動される移動装置による加工予定軌跡および設定された目標軌跡に基づいて移動装置への指令が補正されるので、ヒステリシスを考慮した補正ができる。これにより、移動装置の位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立できる効果がある。
【０００９】
請求項２記載の位置補正装置によれば、最近点探索手段は、加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点の座標および目標軌跡上の目標点の座標に基づいて加工予定点と目標点との距離を算出し最近点の組を探索するので、最近点探索手段において点と線（軌跡）との距離の演算を不要にできる。これにより、最近点探索手段では２点間の距離を演算すればよいので、請求項１の効果に加え、最近点探索手段における演算処理を簡素化できる効果がある。
【００１０】
請求項３記載の位置補正装置によれば、加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡が目標軌跡に近似する所定の条件を満たすかを判断する補正値判断手段を備え、その補正値判断手段により加工予定軌跡が目標軌跡に近似する所定の条件を満たすと判断されるまで、指令取得手段、作動手段、加工予定軌跡取得手段、最近点探索手段および補正値算出手段による処理は繰り返し実行される。指令取得手段は、補正値算出手段により算出される補正値が反映された指令を取得するので、請求項１又は２の効果に加え、処理を繰り返す毎に加工予定軌跡を目標軌跡に近付けることができると共に、移動装置の位置決め制御の精度を所定範囲内に確保できる効果がある。
【００１１】
請求項４記載の位置補正装置によれば、指令取得手段、作動手段、加工予定軌跡取得手段、最近点探索手段および補正値算出手段の内の少なくとも１による処理回数が計数手段により計数され、その計数手段により計数される処理回数が所定回数以上であるか処理回数判断手段により判断される。判断の結果、処理回数が所定回数以上であるまで、指令取得手段、作動手段、加工予定軌跡取得手段、最近点探索手段および補正値算出手段による処理は繰り返し実行される。指令取得手段は、補正値算出手段により算出される補正値が反映された指令を取得するので、請求項１又は２の効果に加え、処理を繰り返す毎に加工予定軌跡を目標軌跡に近付けることができ、移動装置の位置決め制御の精度を確保できる効果がある。さらに、処理が必要以上に繰り返し行われることが防止され、処理時間が長期化することを防止できる効果がある。
【００１２】
請求項５記載の位置補正装置によれば、最近点探索手段は、目標軌跡上の目標点を基準にして、加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点までの距離の最も近い最近点の組を探索するので、加工予定軌跡のうちダミーとなる加工予定点を無視して、基準となる目標点の最近点を探索することができる。これにより請求項１から４のいずれかの効果に加え、加工予定軌跡を効率良く補正できる効果がある。
【００１３】
請求項６記載の位置補正装置によれば、目標軌跡は閉じた図形を構成し、加工予定軌跡は、図形の内側に位置する始点から始まり図形の内側に位置する終点まで描かれ、少なくとも１箇所で交差するものである。加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定点のうち図形の外形を形成する加工予定軌跡上の加工予定点と、図形の外形の内側に位置し始点から始まる加工予定軌跡上の加工予定点との距離が所定距離以下である２点の組が第１近接探索手段により探索され、その第１近接探索手段により探索される２点の組の中から、始点からの加工予定軌跡に沿う距離が最も小さい図形開始点が図形開始点探索手段により探索される。また、加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定点のうち図形の外形を形成する加工予定軌跡上の加工予定点と、図形の外形の内側に位置し終点に向かう加工予定軌跡上の加工予定点との距離が所定距離以下である２点の組が第２近接探索手段により探索され、その第２近接探索手段により探索される２点の組の中から、終点からの加工予定軌跡に沿う距離が最も小さい図形終了点が図形終了点探索手段により探索される。これにより、目標軌跡である図形の縁（外形）に影響を与える図形開始点および図形終了点を探索することができる。補正値算出手段は、図形開始点探索手段により探索される図形開始点から図形終了点探索手段により探索される図形終了点までに対応する補正値を算出するので、請求項１から５のいずれかの効果に加え、図形の外形を形成する加工予定点を効率良く補正できる効果がある。
【００１４】
請求項７記載のレーザ加工機によれば、被加工物に照射するレーザビームがレーザ発生装置により発生され、そのレーザ発生装置により発生されるレーザビームの被加工物に対する照射位置が、設定された目標軌跡に応じて座標平面に沿って移動装置により相対移動される。また、レーザビームに対する移動装置の相対位置が目標軌跡に対応して制御装置により指令される。さらに、請求項１から６のいずれかに記載の位置補正装置を備えているので、請求項１から６のいずれかに記載の位置補正装置と同等の効果があり、位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立できる。その結果、加工精度の向上と加工速度の向上とを両立できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施の形態におけるレーザ加工機の模式図である。
【図２】位置補正装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】位置補正処理を示すフローチャートである。
【図４】座標平面の加工予定軌跡および図形開始点を示す模式図である。
【図５】図形開始点探索処理を示すフローチャートである。
【図６】近接探索処理を示すフローチャートである。
【図７】座標平面の加工予定軌跡および図形終了点を示す模式図である。
【図８】図形終了点探索処理を示すフローチャートである。
【図９】座標平面の加工予定軌跡、目標軌跡、最近点対および最近点対間の距離を示す模式図である。
【図１０】補正値算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】最近点探索処理を示すフローチャートである。
【図１２】補正処理を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施の形態における位置補正処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の第１実施の形態におけるレーザ加工機１について説明する。図１はレーザ加工機１の模式図である。図１に示すようにレーザ加工機１は、レーザ光（レーザビーム）を発生するレーザ発生装置１０と、そのレーザ発生装置１０により発生されるレーザ光を集光する集光部２０と、その集光部２０をレーザ光の光軸と直交する方向に移動させる光路移動装置３０と、集光部２０により集光されるレーザビームＢが照射されて加工される被加工物Ｗを保持する保持装置４０と、位置補正装置１００とを主に備えて構成されている。レーザ加工が施される被加工物Ｗは、金属製や合成樹脂製等でシート状や板状等に形成されたものが用いられる。
【００１７】
レーザ発生装置１０は、レーザ光を発振するレーザ発振器（図示せず）を備えて構成されている。集光部２０は、レーザ発生装置１０から発生されるレーザ光の光軸と直交する面内に配設された光路移動装置３０に固定されている。
【００１８】
光路移動装置３０は、矩形の板状に形成されると共に加工ヘッド（図示せず）に固定される枠体３１と、その枠体３１の内側に隙間をあけて配設されると共に単板バネ状に形成される弾性部３２を介して四隅が枠体３１に連結されるステージ部３３と、そのステージ部３３の隣接する２つの側面と枠体３１との対向面に２面がそれぞれ当接して配設される３個のピエゾアクチュエータ３４とを主に備えて構成されている。ピエゾアクチュエータ３４は電圧を加えると伸縮して変位するので、３個のピエゾアクチュエータ３４に加える電圧を制御することにより、ステージ部３３をＸＹ走査することができる。集光部２０は透過するレーザビームＢを集光する部材であり、ステージ部３３に貫設されている。そのため、ステージ部３３をＸＹ走査することで、レーザビームＢの光路をＸＹ走査させ、被加工物Ｗに照射されるレーザビームＢの照射位置をパルスレーザの光軸と直交する座標平面に沿って相対移動（ＸＹ走査）できる。
【００１９】
ピエゾステージ位置センサ３５ａは静電容量センサにより構成され、ピエゾアクチュエータ３４が配設されるステージ部３３の側面を除くステージ部３３の側面と枠体３１との対向間に配設されている。ピエゾステージ位置センサ３５ａがステージ部３３の側面と枠体３１との対向間に配設されているので、ピエゾアクチュエータ３４の変位量、即ちステージ部３３の変位量を直接的に検出することができる。
【００２０】
保持装置４０は、被加工物Ｗの両側を挟持し、レーザ光の光軸と直交する座標平面に沿って被加工物Ｗを保持する装置である。本実施の形態では、保持装置４０はＸＹステージ（図示せず）の上に設けられている。
【００２１】
次に、図２を参照して、位置補正装置１００の電気的構成について説明する。図２は位置補正装置１００の電気的構成を示すブロック図である。位置補正装置１００は、レーザ加工機１を制御するＮＣ方式の制御装置の一部として設けられており、図２に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及び不揮発性メモリ１０４を備え、それらがバスライン１０５を介して入出力ポート１０６に接続されている。また、入出力ポート１０６には光路移動装置３０や光路位置センサ装置３５等の装置が接続されている。
【００２２】
ＣＰＵ１０１は、バスライン１０５により接続された各部を制御する演算装置であり、ＲＯＭ１０２はＣＰＵ１０１により実行される制御プログラム（例えば、図３、図５、図６、図８、図１０、図１１及び図１２に図示されるフローチャートのプログラム）や固定値データ等を記憶する書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ１０３は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリであり、図２に示すように、目標軌跡メモリ１０３ａ、指令軌跡メモリ１０３ｂ、加工軌跡メモリ１０３ｃ、距離メモリ１０３ｄ、最近点メモリ１０３ｅ及び補正指令値メモリ１０３ｆが設けられている。
【００２３】
目標軌跡メモリ１０３ａは、レーザ加工機１の制御装置に入力された目標とする加工の軌跡（以下「目標軌跡」と称す）の座標が記憶されるメモリである。レーザ加工機１には、加工開始座標、加工終了座標ならびにその間の加工曲線データ及び加工パターンデータ等の各種データが入力され、ＣＰＵ１０１は入力されたデータに基づいて目標軌跡の座標のデータを作成する。ＣＰＵ１０１は、その目標軌跡ｌｔ（図４参照）を構成する目標点Ｐｔ[i]（ｉは自然数）の座標のデータを読み込み、目標軌跡メモリ１０３ａに記憶する。なお、Ｐｔ[i]はｉ番目の目標点を示している。
【００２４】
指令軌跡メモリ１０３ｂは、光路移動装置３０及びＸＹステージ移動装置４１による集光部２０及びＸＹステージ（図示せず）の座標平面における軌跡（以下「指令軌跡」と称す）の座標（数値情報）が記憶されるメモリである。ＣＰＵ１０１は、目標軌跡ｌｔの座標のデータに基づいて、レーザビームＢの照射位置が目標軌跡ｌｔ上にくるように、光路移動装置３０及びＸＹステージ移動装置４１の指令軌跡の数値情報を作成する。さらにＣＰＵ１０１は、ダミーの加工予定軌跡を作るための指令軌跡の数値情報を作成する。ＣＰＵ１０１は、その指令軌跡を構成する指令点Ｐｒ[i]（ｉ＝１〜ｎ）の座標のデータを読み込み、指令軌跡メモリ１０３ｂに記憶する。なお、Ｐｒ[i]はｉ番目の指令点を示している。本実施の形態では、以下、光路移動装置３０による指令軌跡に基づく位置補正装置１００の動作について説明する。
【００２５】
加工軌跡メモリ１０３ｃは、レーザビームＢの照射位置の座標平面における軌跡（以下「加工予定軌跡」と称す）の座標が記憶されるメモリである。ＣＰＵ１０１が出力する指令軌跡に基づいてステージ部３３（集光部２０）が移動され、その結果、レーザビームＢの照射位置の加工予定軌跡ｌｏが作られる。本実施の形態では、上述したようにピエゾアクチュエータ３４の変位量、即ちステージ部３３のＸ軸およびＹ軸の変位量を、ピエゾステージ位置センサ３５ａにより直接的に検出することができる。ステージ部３３には集光部２０が貫設されており、集光部２０のＸ軸およびＹ軸の変位量は被加工物Ｗに照射されるレーザビームＢの照射位置に対応する。
【００２６】
従って、ＣＰＵ１０１は、ピエゾステージ位置センサ３５ａの検出結果を処理することにより加工予定軌跡ｌｏを作成し、その結果を加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶する。加工軌跡メモリ１０３ｃには、加工予定軌跡ｌｏを構成する加工予定点Ｐｏ[i]（ｉ＝１〜ｎ）の座標のデータが記憶される。なお、Ｐｏ[i]はｉ番目の加工予定点を示している。また、ｉ番目の指令点Ｐｒに対応してｉ番目の加工予定点Ｐｏが作られる。
【００２７】
距離メモリ１０３ｄは、後述する近接探索処理（Ｓ１４）及び第２近接探索処理（Ｓ３４）において、線形探索された最近点対の距離を、変数ｉと共に記憶するメモリである。最近点メモリ１０３ｅは、後述する最近点探索処理（Ｓ５４）において、線形探索された最近点対のＸ座標およびＹ座標を、変数ｉと共に記憶するメモリである。
【００２８】
補正指令値メモリ１０３ｆは、後述する補正処理（Ｓ８）において、補正された指令軌跡を構成する指令点の座標が記憶されるメモリである。
【００２９】
不揮発性メモリ１０４は、各種のデータを書き換え可能に記憶する不揮発性のメモリであり、図２に示すように補正値メモリ１０４ａが設けられている。補正値メモリ１０４ａは、後述する補正値算出処理（Ｓ７）において、算出された最近点対のＸ座標およびＹ座標のそれぞれの差分（補正値）を、変数ｉと共に記憶するメモリである。
【００３０】
光路移動装置３０は、上述したように、光軸と直交する平面内で集光部２０を２次元的に移動させる装置であり、ピエゾアクチュエータ３４を備えている。光路位置センサ装置３５は、集光部２０が固定されるステージ部３３の位置情報を検出する位置情報検出センサであり、ステージ部３３の位置情報を検出するピエゾステージ位置センサ３５ａと、そのピエゾステージ位置センサ３５ａによる検出結果を処理してＣＰＵ１０１に出力する出力回路（図示せず）とを備えている。本実施の形態では、ピエゾステージ位置センサ３５ａは静電容量センサにより構成されているが、ピエゾアクチュエータ３４の外壁に現れる誘導電荷（変位量に比例する）を検出するセンサにより構成することも可能である。
【００３１】
ＸＹステージ移動装置４１は、被加工物Ｗを保持する保持装置４０（図１参照）が載置されたＸＹステージ（図示せず）をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる装置である。これにより、保持装置４０に保持される被加工物Ｗは、座標平面内を２次元的に移動可能にされる。ＸＹステージ位置センサ装置４２は、ＸＹステージのＸ軸およびＹ軸における位置情報を検出する装置であり、リニアエンコーダ等のＸＹステージ位置センサ（図示せず）と、その検出結果を処理してＣＰＵ１０１に出力する出力回路（図示せず）とを備えている。
【００３２】
図２に示す他の入出力装置５０としては、目標軌跡メモリ１０３ａに目標軌跡ｌｔの座標のデータを記憶させるためにデータを入力する入力装置、目標軌跡ｌｔや指令軌跡、加工予定軌跡ｌｏの数値情報（座標）を可視化（画像化）して出力するモニタ等などが例示される。
【００３３】
次いで、図３から図１２を参照して、位置補正処理について説明する。図３は位置補正処理を示すフローチャートである。この処理は、位置補正装置１００の電源が投入されている間、ＣＰＵ１０１によって実行される処理であり、目標軌跡ｌｔに加工予定軌跡ｌｏを近づけるために指令軌跡の数値情報（座標）を補正する処理である。本実施の形態では、直径０．１ｍｍの円（閉じた図形の１種）の穴あけ加工を、パルスレーザ（照射回数１５００回程度）を照射して行う場合の処理を説明する。
【００３４】
図３に示すようにＣＰＵ１０１は位置補正処理に際し、まず、設定された目標軌跡ｌｔ上の目標点Ｐｔ[i]の座標を目標軌跡メモリ１０３ａに格納する（Ｓ１）。次いで、目標軌跡ｌｔを作るための指令点Ｐｒ[i]の数値情報（座標）を、目標点Ｐｔ[i]に関連付けて指令軌跡メモリ１０３ｂに格納する（Ｓ２）。次にＣＰＵ１０１は、指令点Ｐｒ[i]の数値情報に基づいて光路移動装置３０を作動させ、レーザビームＢの照射位置の軌跡（加工予定軌跡ｌｏ）上の加工予定点Ｐｏ[i]の座標を取得し、加工軌跡メモリ１０３ｃに格納する（Ｓ３）。
【００３５】
次いでＣＰＵ１０１は、図形開始点探索処理（Ｓ４）、図形終了点探索処理（Ｓ５）を実行した後、加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値以下であるか否かを判断する（Ｓ６）。その結果、加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値より大きいと判断される場合には（Ｓ６：Ｎｏ）、補正値算出処理（Ｓ７）、補正処理（Ｓ８）を実行した後にＳ３の処理に戻り、加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値以下であると判断される場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１はこの位置補正処理を終了する。
【００３６】
次に図４から図６を参照して、図形開始点探索処理（Ｓ４）について説明する。図４は座標平面の加工予定軌跡ｌｏ及び図形開始点Ｓを示す模式図である。本実施の形態では、図４に示すように、目標軌跡ｌｔとして円（閉じた図形の１種）を設定し、穴あけ加工を行うものとする。加工予定軌跡ｌｏは、図形ｆ１（円）の内側に位置する始点Ｐｏ[1]から、反時計回りに目標軌跡ｌｔに漸次近付いた後、目標軌跡ｌｔに沿って１周を越えて進み、目標軌跡ｌｔから離れて図形ｆ１（円）の内側に位置する終点Ｐｏ[n]までを結ぶ曲線とされる。ここで、レーザビームＢ（図１参照）の照射が開始される加工予定軌跡ｌｏの始点Ｐｏ[1]は加工径（孔径）が大きくなる傾向がみられる。しかし、加工予定軌跡ｌｏの始点Ｐｏ[1]がレーザビームＢによってくり貫かれる目標軌跡ｌｔ（円）の内側に位置し、目標軌跡ｌｔの内側にダミーの加工予定点が設けられているので、図形（円）の輪郭（孔）を綺麗に加工することができる。
【００３７】
また、加工予定軌跡ｌｏは、始点Ｐｏ[1]から始まり、反時計回りに円を描くように形成されると共に、２箇所で交差して、図形ｆ１の内側に位置する終点Ｐｏ[n]で終了する。始点Ｐｏ[1]の座標と終点Ｐｏ[n]の座標とは同一に設定されている。加工予定軌跡ｌｏの終点Ｐｏ[n]はレーザの出力が不安定になるため、加工径（孔径）が大きくなる傾向がみられる。しかし、加工予定軌跡ｌｏの終点Ｐｏ[n]がレーザビームＢによってくり貫かれる目標軌跡ｌｔ（円）の内側に位置し、目標軌跡ｌｔの内側にダミーの加工予定点が設けられているので、図形（円）の輪郭（孔）を綺麗に加工することができる。
【００３８】
次に、図５を参照して図形開始点探索処理（Ｓ４）について説明する。図５は図形開始点探索処理（Ｓ４）を示すフローチャートである。図５に示すように、図形開始点探索処理（Ｓ４）では、まず、変数ｉに１を設定し変数ｉの初期設定を行う（Ｓ１１）。次に、変数ｉは、加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶されている加工予定点Ｐｏ[i]のデータ数（ｎ）以下であるか否かを判断し（Ｓ１２）、変数ｉは加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶されている加工予定点Ｐｏ[i]のデータ数以下である（ｉ≦ｎ）と判断される場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は、ｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標を取得し（Ｓ１３）、近接探索処理（Ｓ１４）を実行する。
【００３９】
次に、図６を参照して近接探索処理（Ｓ１４）について説明する。図６は近接探索処理（Ｓ１４）を示すフローチャートである。図６に示すように、近接探索処理（Ｓ１４）では、線形探索により加工予定点Ｐｏ[i]と他の加工予定点との距離を全て計算して、最も距離の小さい２点の加工予定点（最近点対）の距離Ｌを算出する（Ｓ２１）。なお、Ｓ２１の処理では、距離を計算する他の加工予定点は目標軌跡に対応する加工予定点とする。図形ｆ１の外形を形成する加工予定点を対象とするためである。次いで、算出された距離Ｌと、これまで算出された距離のうち最も小さい距離ＭＬ（距離メモリ１０３ｄに記憶される）とを比較して、小さい方を距離ＭＬとして更新し、変数ｉと共に距離メモリ１０３ｄに記憶し（Ｓ２２）、この近接探索処理（Ｓ１４）を終了する。
【００４０】
図５に戻って説明する。近接探索処理（Ｓ１４）の後、距離ＭＬは予め設定された所定距離（例えば０．５μｍ）以下であるか否かを判断する（Ｓ１５）。その結果、距離ＭＬが所定距離より大きいと判断される場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、変数ｉに１を加算して（Ｓ１６）、Ｓ１２の処理に戻る。これに対しＳ１５の処理の結果、距離ＭＬが所定距離以下であると判断される場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、距離ＭＬが所定距離以下であると判断されるｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]を図形開始点Ｓ（図４参照）に設定し、加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶して（Ｓ１７）、この図形開始点探索処理（Ｓ４）を終了する。
【００４１】
また、Ｓ１２の処理の結果、変数ｉは加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶されている加工予定点Ｐｏ[i]のデータ数より大きい（ｉ＞ｎ）と判断される場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、距離メモリ１０３ｄに距離ＭＬが記憶されているｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]を図形開始点Ｓに設定し、変数ｉを加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶して（Ｓ１７）、この図形開始点探索処理（Ｓ４）を終了する。以上のように図形開始点探索処理（Ｓ４）では、加工予定軌跡ｌｏが交差することを利用して最近傍探索により図形開始点Ｓを探索するので、演算処理を簡素化させて図形開始点Ｓを短時間で探索できる。これにより位置補正処理に要する時間を短縮できる。
【００４２】
次に、図７及び図８を参照して、図形終了点探索処理（Ｓ５）について説明する。図７は座標平面の加工予定軌跡ｌｏ及び図形終了点Ｆを示す模式図であり、図８は図形終了点探索処理（Ｓ５）を示すフローチャートである。図８に示すように、図形終了点探索処理（Ｓ５）では、まず、変数ｉにｎを設定し変数ｉの初期設定を行う（Ｓ３１）。次に、変数ｉは１以上であるか否かを判断し（Ｓ３２）、変数ｉは１以上である（ｉ≧１）と判断される場合には（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標を取得し（Ｓ３３）、近接探索処理（Ｓ１４、図６参照）を実行する。
【００４３】
近接探索処理（Ｓ１４）の後、距離ＭＬは予め設定された所定距離以下であるか否かを判断する（Ｓ３５）。その結果、距離ＭＬが所定距離より大きいと判断される場合には（Ｓ３５：Ｎｏ）、変数ｉから１を減算して（Ｓ３６）、Ｓ３２の処理に戻る。これに対しＳ３５の処理の結果、距離ＭＬが所定距離以下であると判断される場合には（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、距離ＭＬが所定距離以下であると判断されるｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]を図形終了点Ｆに設定し、変数ｉを加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶して（Ｓ３７）、この図形終了点探索処理（Ｓ５）を終了する。
【００４４】
また、Ｓ３２の処理の結果、変数ｉが１未満であると判断される場合には（Ｓ３２：Ｎｏ）、距離メモリ１０３ｄに距離ＭＬが記憶されているｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]を図形終了点Fに設定し、変数ｉを加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶して（Ｓ３７）、この図形終了点探索処理（Ｓ５）を終了する。以上のように図形終了点探索処理（Ｓ５）では、加工予定軌跡ｌｏが交差することを利用して最近傍探索により図形終了点Ｆを探索するので、演算処理を簡素化させて図形終了点Ｆを短時間で探索できる。これにより位置補正処理に要する時間を短縮できる。
【００４５】
図形終了点探索処理（Ｓ５）の後、図３に示すように、ＣＰＵ１０１は図形開始点Ｓに設定された加工予定点Ｐｏ[i]から図形終了点Ｆに設定された加工予定点Ｐｏ[i]までの加工予定点によって形成される加工予定軌跡の真円度を演算し、その真円度が、ＲＯＭ１０２に予め記憶された所定値以下であるか否かを判断する（Ｓ６）。その結果、真円度が所定値以下であると判断される場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、この位置補正処理を終了する。一方、Ｓ６の処理の結果、真円度が所定値より大きいと判断される場合には（Ｓ６：Ｎｏ）、指令軌跡の数値情報を補正するための補正値を算出する補正値算出処理（Ｓ７）を実行する。
【００４６】
次に、図９から図１１を参照して、補正値算出処理（Ｓ７）について説明する。図９は座標平面の加工予定軌跡ｌｏ、目標軌跡ｌｔ、最近点対Ｐｏ，Ｐｔ及び最近点対間の距離Ｌｃを示す模式図であり、図１０は補正値算出処理（Ｓ７）を示すフローチャートである。図１０に示すように、補正値算出処理（Ｓ７）では、まず、変数ｉに１を設定し変数ｉの初期設定を行う（Ｓ５１）。次に、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数以下であるか否かを判断し（Ｓ５２）、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数以下であると判断される場合には（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は目標点Ｐｔ[i]のＸ座標およびＹ座標を取得し（Ｓ５３）、最近点探索処理（Ｓ５４）を実行する。
【００４７】
次に、図１１を参照して、最近点探索処理（Ｓ５４）について説明する。図１１は最近点探索処理（Ｓ５４）を示すフローチャートである。図１１に示すように、最近点探索処理（Ｓ５４）では、まず、変数ｉに１を設定し変数ｉの初期設定を行う（Ｓ６１）。次に、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数以下であるか否かを判断し（Ｓ６２）、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数以下であると判断される場合には（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は線形探索により、加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶された全ての加工予定点Ｐｏ[i]の中から、目標点Ｐｔ[i]に最も近い加工予定点Ｐｏ[i]（最近点対）を探索して（Ｓ６３）、最近点対である目標点Ｐｔ[i]及び加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標を最近点メモリ１０３ｅに記憶する（Ｓ６４）。次いで、変数ｉに１を加算して（Ｓ６５）、Ｓ６２の処理に戻る。
【００４８】
一方、Ｓ６２の処理の結果、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数より大きいと判断される場合には（Ｓ６２：Ｎｏ）、この最近点探索処理（Ｓ５４）を終了する。
【００４９】
図１０に戻って説明する。最近点探索処理（Ｓ５４）の後、ＣＰＵ１０１は、最近点メモリ１０３ｅから最近点対である目標点Ｐｔ[i]及び加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標を読み込み、取得する（Ｓ５５）。次いで、読み込んだｉ番目の最近点対である目標点Ｐｔ[i]及び加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標の差分を算出し、これを補正値として補正値メモリ１０４ａに記憶する（Ｓ５６）。次に、変数ｉに１を加算して（Ｓ５７）、Ｓ５２の処理に戻る。Ｓ５２の処理の結果、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数より大きいと判断される場合には（Ｓ５２：Ｎｏ）、この補正値算出処理（Ｓ７）を終了する。
【００５０】
次に、図１２を参照して、補正処理（Ｓ８）について説明する。図１２は補正処理（Ｓ８）を示すフローチャートである。図１２に示すように、補正処理（Ｓ８）では、まず、加工軌跡メモリ１０３ｃを参照して図形開始点Ｓ（加工予定点Ｐｏ[i]）の変数ｉを読み込み、その変数ｉに対応する図形開始点Ｓ（指令点Ｐｒ[i]）のＸ座標およびＹ座標を指令軌跡メモリ１０３ｂから読み込み、取得する（Ｓ７１）。
【００５１】
次いで、加工軌跡メモリ１０３ｃを参照して、ｉ番目の点が図形終了点Ｆ（図７参照）であるか否かを判断する（Ｓ７２）。ｉ番目の点が図形終了点Ｆでないと判断される場合には（Ｓ７２：Ｎｏ）、補正値メモリ１０４ａを参照して、指令点Ｐｒ[i]のＸ座標およびＹ座標にｉ番目の補正値を加算し、補正値メモリ１０３ｆに記憶した後（Ｓ７３）、変数ｉに１を加算して（Ｓ７４）、Ｓ７２の処理に戻る。Ｓ７２の処理の結果、ｉ番目の点が図形終了点Ｆであると判断される場合には（Ｓ７２：Ｙｅｓ）、補正値メモリ１０４ａを参照して、指令点Ｐｒ[i]のＸ座標およびＹ座標にｉ番目の補正値を加算し、補正値メモリ１０３ｆに記憶し（Ｓ７５）、この補正処理（Ｓ８）を終了する。
【００５２】
補正処理（Ｓ８）の後（図３参照）、Ｓ３に戻って処理を実行する。これにより、Ｓ６の処理において加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値以下であると判断されるまで（Ｓ６：Ｙｅｓ）、Ｓ３からＳ８の処理が繰り返し実行され、加工予定軌跡ｌｏを目標軌跡ｌｔに近づけることができる。その結果、光路移動装置３０の位置決め制御の精度を向上できる。一方、加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値以下であると判断される場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１はこの位置補正処理を終了する。これにより、光路移動装置３０の位置決め制御の精度を所定の範囲内に確保できる。
【００５３】
以上説明したように本発明の第１実施の形態によれば、座標平面におけるレーザビームＢの目標軌跡ｌｔの座標が取得されると共に、光路移動装置３０の指令軌跡の座標（数値情報）が取得される。さらに、座標平面におけるレーザビームＢの照射位置の加工予定軌跡ｌｏの座標が取得される。加工予定軌跡ｌｏと目標軌跡ｌｔとの間で距離の最も近い２点の組（最近点対）が探索され、その２点間の各々の差分（補正値）が算出される。算出された各々の差分に基づいて指令軌跡の座標が補正されるので、加工予定軌跡ｌｏを目標軌跡ｌｔに近づけることができる。このようにレーザビームＢを被加工物Ｗに照射する前に、加工予定軌跡ｌｏ及び目標軌跡ｌｔに基づいて指令軌跡を補正し、補正された指令軌跡に基づいてレーザ加工が行われるので、光路移動装置３０の位置決め速度（移動速度）を低下させることなく、位置決め制御の精度を向上できる。
【００５４】
また、光路移動装置３０を構成するピエゾアクチュエータ３４は変位にヒステリシスをもつが、加工予定軌跡ｌｏ及び目標軌跡ｌｔに基づいて指令軌跡を補正するので、ヒステリシスを考慮した補正ができる。これにより、光路移動装置３０の位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立できる。
【００５５】
また、加工予定点Ｐｏと目標軌跡ｌｔ（線）との間の距離または目標点Ｐｔと加工予定軌跡ｌｏとの間の距離を演算する場合は、点と線（軌跡）との距離の演算のために補間処理等が必要になるが、加工予定点Ｐｏと目標点Ｐｔとの間で距離の最も近い２点の組（最近点対）を探索するので、点と線（軌跡）との距離の演算を不要にできる。これにより演算処理を簡素化できる。
【００５６】
位置補正装置１００によれば、最近点探索処理（Ｓ５４）において、目標点Ｐｔを基準にして加工予定点Ｐｏまでの距離の最も近い組を探索するので、加工予定軌跡ｌｏのうちダミーとなる加工予定点（始点Ｐｏ[1]から図形開始点Ｓまでの点、終点Ｐｏ[n]から図形終了点Ｆまでの点）を無視して、目標点Ｐｔの最近点を探索することができる。これにより、指令軌跡の座標を効率良く補正できる。
【００５７】
また、加工予定軌跡ｌｏは、閉じた図形ｆ１の内側に位置する始点Ｐｏ[1]及び終点Ｐｏ[n]の間に形成されるものであり、加工予定点Ｐｏの内の始点Ｐｏ[1]に近い一の加工予定点と、終点Ｐｏ[n]に近い他の加工予定点との距離Ｌが所定距離以下である２点の組が探索され、図形開始点Ｓ及び図形終了点Ｆが決定される。図形開始点Ｓ及び図形終了点Ｆは、目標軌跡ｌｔである図形の縁に影響を与える点である。位置補正装置１００によれば、図形の縁（外形）に影響を与える図形開始点Ｓから図形終了点Ｆまでに対応する指令軌跡を補正するので、ダミーとなる加工予定点（始点Ｐｏ[1]から図形開始点Ｓまでの点、終点Ｐｏ[n]から図形終了点Ｆまでの点）を無視して、目標軌跡ｌｔに関係する指令軌跡の座標を効率良く補正できる。
【００５８】
また、レーザ加工機１は、被加工物Ｗに対するレーザビームＢの照射位置を相対移動させる移動装置（光路移動装置３０及びＸＹステージ移動装置４１）と、位置補正装置１００とを備えているので、位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立でき、その結果、加工精度の向上と加工速度の向上とを両立できる。
【００５９】
また、位置補正装置１００がレーザ加工機１に組み込まれており、ＮＣ方式の制御装置の一部として構成されているので、加工開始前や定期点検時などに必要に応じて適宜補正をすることが可能である。補正値の算出は、レーザ加工を行う目標軌跡の形状や大きさ毎に行い、補正値を不揮発性メモリ１０４（図２参照）に記憶しておく。レーザ加工時は、不揮発性メモリ１０４に記憶された補正値を反映させて制御装置が指令を行うことにより、煩雑なフィードバック制御を行うことなく、高精度の加工を行なうことができる。
【００６０】
また、位置補正装置１００は、レーザ加工機１と分離可能に構成し、必要に応じて（例えば、レーザ加工機１の出荷前や定期点検時など）レーザ加工機１に接続し、移動装置（光路移動装置３０及びＸＹステージ移動装置４１）の補正（チューニング）をすることも可能である。この場合は、レーザ加工機１の制御装置（図示せず）が備える不揮発性メモリに補正値を記憶しておく。これにより、同様に、煩雑なフィードバック制御を行うことなく、高精度の加工を行なうことができる。
【００６１】
なお、図３に示すフローチャート（位置補正処理）において、請求項１記載の指令取得手段としてはＳ２の処理が、作動手段としてはＳ３の処理が、加工予定軌跡取得手段としてはＳ３の処理が、請求項３記載の補正値判断手段としてはＳ６の処理が該当する。図５に示すフローチャート（図形開始点探索処理）において、請求項６記載の第１近接探索手段としてはＳ１４，Ｓ１５の処理が、図形開始点探索手段としてはＳ１７の処理がそれぞれ該当する。図８に示すフローチャート（図形終了点探索処理）において、請求項６記載の第２近接探索手段としてはＳ１４，Ｓ３５の処理が、図形終了点探索手段としてはＳ３７の処理がそれぞれ該当する。図１０に示すフローチャート（補正値算出処理）において、請求項１記載の補正値算出手段としてはＳ５６の処理が該当する。図１１に示すフローチャート（最近点探索処理）において、請求項１記載の最近点探索手段としてはＳ６３の処理がそれぞれ該当する。
【００６２】
次に、図１３を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、位置補正処理（図３参照）において、加工予定軌跡の真円度が所定値以下であるか否かを判断する場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、処理回数を計数するカウンタの変数を参照し、処理回数が所定回数以上であるか否かを判断する場合について説明する。図１３は第２実施の形態における位置補正処理を示すフローチャートである。なお、第１実施の形態と同一の部分は、同じ符号を付して以下の説明を省略する。
【００６３】
図１３に示すように、位置補正処理において、処理回数を計数するカウンタの変数が初期化され（Ｓ８１）、次にカウンタの変数に１が加算される（Ｓ８２）。そして、補正値算出処理（Ｓ７）の後、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ７の処理回数は所定回数以上であるか否かが判断される（Ｓ８３）。本実施の形態では、位置補正装置１００（図２参照）のＲＡＭ１０３にカウンタ（図示せず）を設ける。これによりＳ８３の処理では、ＣＰＵ１０１はカウンタを参照すると共に、ＲＯＭ１０２に予め記憶されている所定値と比較して、処理回数は所定値（所定回数）以上であるか否かを判断する（Ｓ８３）。その結果、処理回数は所定回数以上でないと判断される場合には（Ｓ８３：Ｎｏ）、Ｓ８の処理を実行した後、Ｓ８２の処理に戻る。
【００６４】
これにより、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ７の処理を繰り返し実行することができ、加工予定軌跡ｌｏを目標軌跡ｌｔに近づけることができる。その結果、光路移動装置３０の位置決め制御の精度を向上できる。一方、処理回数は所定回数以上であると判断される場合には（Ｓ８３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１はこの位置補正処理を終了する。これにより、位置決め制御の精度を確保できる。さらに、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ７の処理が必要以上に繰り返し行われることが防止され、処理時間が長期化することを防止できる。なお、図１３に示すフローチャート（位置補正処理）において、請求項４記載の計数手段としてはＳ８２の処理が、処理回数判断手段としてはＳ８３の処理がそれぞれ該当する。
【００６５】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた目標軌跡ｌｔを構成する円の直径（０．１ｍｍ）、目標点Ｐｔ[i]の数（１５００個）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００６６】
上記各実施の形態では、光路移動装置３０の位置決め補正を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、被加工物Ｗを保持する保持装置４０が載置されたＸＹステージ移動装置４１の位置決め補正を行うことは当然可能である。
【００６７】
また、上記各実施の形態では、光路移動装置３０がピエゾアクチュエータ３４を備えるピエゾスキャナとして構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、モータ等によりガルバノミラーを移動させてレーザビームＢを移動させるガルバノスキャナとして構成される場合もある。この場合であっても、位置補正装置１００によりガルバノミラーの位置補正を行うことが当然可能である。
【００６８】
上記各実施の形態では、ステージ部３３の変位を検出してレーザビームＢの加工予定軌跡ｌｏを間接的に求める場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、座標平面にレーザビームＢの検出センサを配置して、加工予定軌跡ｌｏを直接的に検出することは当然可能である。
【００６９】
上記各実施の形態では、閉じた図形の一例として円を挙げ、それを目標軌跡ｌｔとする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の図形を採用することが可能である。他の図形としては、例えば、楕円、長円等の円形、三角形、四角形等の多角形が挙げられる。
【００７０】
上記第１実施の形態では、位置補正処理（図３参照）のＳ６の処理において、加工予定軌跡の真円度を算出して評価する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の基準で評価することは当然可能である。他の基準としては、例えば、最近点対の距離や差分（補正値）の大きさを挙げることができる。距離や差分（補正値）が所定値よりも小さい場合に位置補正処理を終了することで、第１実施の形態と同様の効果を実現できる。
【００７１】
上記各実施の形態では、レーザ加工機１が穴あけ加工機として用いられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の加工機とすることは当然可能である。他の加工機としては、例えば、レーザトリマ、レーザリペア等を挙げることができる。
【００７２】
上記各実施の形態では、最近点（最近傍）を算出する手段として線形探索（データ内の他の全ての点との距離を全部計算して、最も近いものを探す手段）を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、空間分割等の他の最近傍探索に係る手段を用いることは当然可能である。
【００７３】
上記各実施の形態では、加工予定軌跡ｌｏ（加工予定点Ｐｏ）に基づいて図形開始点Ｓ及び図形終了点Ｆを探索する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、指令軌跡（指令点Ｐｒ）に基づいて図形開始点Ｓ及び図形終了点Ｆを探索することは当然可能である。加工予定軌跡ｌｏ（加工予定点Ｐｏ）は、指令軌跡（指令点Ｐｒ）に応じて作られるからである。
【符号の説明】
【００７４】
１ レーザ加工機
３０ 光路移動装置（移動装置の一部）
１００ 位置補正装置（制御装置の一部）
Ｂ レーザビーム
ｆ１ 図形
ｌｏ 加工予定軌跡
ｌｔ 目標軌跡
Ｐｏ 加工予定点
Ｐｏ[1] 始点
Ｐｏ[n] 終点
Ｐｔ 目標点
Ｗ 被加工物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置補正装置およびレーザ加工機に関し、特に、移動装置の位置決め制御の精度の向上と加工速度の向上とを両立できる位置決め装置およびレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被加工物にレーザビームを照射して加工を行うレーザ穴あけ加工機やレーザトリマ、レーザリペア等のレーザ加工機には、ガルバノモータやピエゾアクチュエータ、リニアモータ等の移動装置が用いられる。移動装置は、レーザビームと被加工物とを相対移動させる装置であり、移動装置を位置決め制御し、被加工物に対するレーザビームの照射位置を座標平面に沿って相対移動（ＸＹ走査）することで、被加工物の座標平面上の任意の箇所を加工できる。レーザビームによる被加工物の加工精度を向上させるには、移動装置の位置決め制御の精度の向上が必要である。移動装置の位置決め制御は、一般にフィードバック制御により行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９７３１０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に開示される技術では、レーザ加工時にモータ（移動装置）の実位置と実速度とを位置決め制御装置にフィードバックするので、移動装置の位置決め制御に時間的な遅れが常に存在していた。そのため、移動装置の位置決め制御の精度を向上するには、この時間的な遅れを考慮して、移動装置の位置決め速度（移動速度）を低下させる必要があった。その結果、移動装置の位置決めに要する時間が長くなり加工速度が低下するという問題点があった。
【０００５】
また、変位にヒステリシスをもつピエゾアクチュエータ等の移動装置では、ヒステリシスがフィードバック制御を行う制御対象の外乱となるので、移動装置の位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立することが困難であった。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、移動装置の位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立できる位置決め装置およびレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この目的を達成するために、請求項１記載の位置補正装置によれば、指令取得手段により目標軌跡に対応する移動装置への指令が取得され、その指令取得手段により取得される指令に基づいて、作動手段により移動装置が作動される。その作動手段により移動装置が作動されることで相対移動されるレーザビームの照射位置の座標平面における軌跡である加工予定軌跡が、加工予定軌跡取得手段により取得される。その加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点と、設定された目標軌跡上の目標点との間で最も近い２点である最近点の組が、最近点探索手段により探索される。その最近点探索手段により探索される最近点の組の２点間の各々の距離に基づいて、加工予定軌跡が目標軌跡に近づくように、指令取得手段により取得される指令の補正値が補正値算出手段により算出される。この補正値を指令に反映させることにより、加工予定軌跡を目標軌跡に近づけることができる。これら指令取得手段、作動手段、加工予定軌跡取得手段、最近点探索手段および補正値算出手段は、被加工物にレーザビームを照射する前に実行され、加工予定軌跡および設定された目標軌跡に基づいて移動装置への指令が補正されるので、移動装置のレーザ加工時の位置決め速度（移動速度）を低下させることなく移動装置の位置決め制御の精度を向上できる効果がある。
【０００８】
また、変位にヒステリシスをもつピエゾアクチュエータ等の移動装置であっても、作動手段により作動される移動装置による加工予定軌跡および設定された目標軌跡に基づいて移動装置への指令が補正されるので、ヒステリシスを考慮した補正ができる。これにより、移動装置の位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立できる効果がある。
【０００９】
請求項２記載の位置補正装置によれば、最近点探索手段は、加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点の座標および目標軌跡上の目標点の座標に基づいて加工予定点と目標点との距離を算出し最近点の組を探索するので、最近点探索手段において点と線（軌跡）との距離の演算を不要にできる。これにより、最近点探索手段では２点間の距離を演算すればよいので、請求項１の効果に加え、最近点探索手段における演算処理を簡素化できる効果がある。
【００１０】
請求項３記載の位置補正装置によれば、加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡が目標軌跡に近似する所定の条件を満たすかを判断する補正値判断手段を備え、その補正値判断手段により加工予定軌跡が目標軌跡に近似する所定の条件を満たすと判断されるまで、指令取得手段、作動手段、加工予定軌跡取得手段、最近点探索手段および補正値算出手段による処理は繰り返し実行される。指令取得手段は、補正値算出手段により算出される補正値が反映された指令を取得するので、請求項１又は２の効果に加え、処理を繰り返す毎に加工予定軌跡を目標軌跡に近付けることができると共に、移動装置の位置決め制御の精度を所定範囲内に確保できる効果がある。
【００１１】
請求項４記載の位置補正装置によれば、指令取得手段、作動手段、加工予定軌跡取得手段、最近点探索手段および補正値算出手段の内の少なくとも１による処理回数が計数手段により計数され、その計数手段により計数される処理回数が所定回数以上であるか処理回数判断手段により判断される。判断の結果、処理回数が所定回数以上であるまで、指令取得手段、作動手段、加工予定軌跡取得手段、最近点探索手段および補正値算出手段による処理は繰り返し実行される。指令取得手段は、補正値算出手段により算出される補正値が反映された指令を取得するので、請求項１又は２の効果に加え、処理を繰り返す毎に加工予定軌跡を目標軌跡に近付けることができ、移動装置の位置決め制御の精度を確保できる効果がある。さらに、処理が必要以上に繰り返し行われることが防止され、処理時間が長期化することを防止できる効果がある。
【００１２】
請求項５記載の位置補正装置によれば、最近点探索手段は、目標軌跡上の目標点を基準にして、加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点までの距離の最も近い最近点の組を探索するので、加工予定軌跡のうちダミーとなる加工予定点を無視して、基準となる目標点の最近点を探索することができる。これにより請求項１から４のいずれかの効果に加え、加工予定軌跡を効率良く補正できる効果がある。
【００１３】
請求項６記載の位置補正装置によれば、目標軌跡は閉じた図形を構成し、加工予定軌跡は、図形の内側に位置する始点から始まり図形の内側に位置する終点まで描かれ、少なくとも１箇所で交差するものである。加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定点のうち図形の外形を形成する加工予定軌跡上の加工予定点と、図形の外形の内側に位置し始点から始まる加工予定軌跡上の加工予定点との距離が所定距離以下である２点の組が第１近接探索手段により探索され、その第１近接探索手段により探索される２点の組の中から、始点からの加工予定軌跡に沿う距離が最も小さい図形開始点が図形開始点探索手段により探索される。また、加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定点のうち図形の外形を形成する加工予定軌跡上の加工予定点と、図形の外形の内側に位置し終点に向かう加工予定軌跡上の加工予定点との距離が所定距離以下である２点の組が第２近接探索手段により探索され、その第２近接探索手段により探索される２点の組の中から、終点からの加工予定軌跡に沿う距離が最も小さい図形終了点が図形終了点探索手段により探索される。これにより、目標軌跡である図形の縁（外形）に影響を与える図形開始点および図形終了点を探索することができる。補正値算出手段は、図形開始点探索手段により探索される図形開始点から図形終了点探索手段により探索される図形終了点までに対応する補正値を算出するので、請求項１から５のいずれかの効果に加え、図形の外形を形成する加工予定点を効率良く補正できる効果がある。
【００１４】
請求項７記載のレーザ加工機によれば、被加工物に照射するレーザビームがレーザ発生装置により発生され、そのレーザ発生装置により発生されるレーザビームの被加工物に対する照射位置が、設定された目標軌跡に応じて座標平面に沿って移動装置により相対移動される。また、レーザビームに対する移動装置の相対位置が目標軌跡に対応して制御装置により指令される。さらに、請求項１から６のいずれかに記載の位置補正装置を備えているので、請求項１から６のいずれかに記載の位置補正装置と同等の効果があり、位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立できる。その結果、加工精度の向上と加工速度の向上とを両立できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施の形態におけるレーザ加工機の模式図である。
【図２】位置補正装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】位置補正処理を示すフローチャートである。
【図４】座標平面の加工予定軌跡および図形開始点を示す模式図である。
【図５】図形開始点探索処理を示すフローチャートである。
【図６】近接探索処理を示すフローチャートである。
【図７】座標平面の加工予定軌跡および図形終了点を示す模式図である。
【図８】図形終了点探索処理を示すフローチャートである。
【図９】座標平面の加工予定軌跡、目標軌跡、最近点対および最近点対間の距離を示す模式図である。
【図１０】補正値算出処理を示すフローチャートである。
【図１１】最近点探索処理を示すフローチャートである。
【図１２】補正処理を示すフローチャートである。
【図１３】第２実施の形態における位置補正処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の第１実施の形態におけるレーザ加工機１について説明する。図１はレーザ加工機１の模式図である。図１に示すようにレーザ加工機１は、レーザ光（レーザビーム）を発生するレーザ発生装置１０と、そのレーザ発生装置１０により発生されるレーザ光を集光する集光部２０と、その集光部２０をレーザ光の光軸と直交する方向に移動させる光路移動装置３０と、集光部２０により集光されるレーザビームＢが照射されて加工される被加工物Ｗを保持する保持装置４０と、位置補正装置１００とを主に備えて構成されている。レーザ加工が施される被加工物Ｗは、金属製や合成樹脂製等でシート状や板状等に形成されたものが用いられる。
【００１７】
レーザ発生装置１０は、レーザ光を発振するレーザ発振器（図示せず）を備えて構成されている。集光部２０は、レーザ発生装置１０から発生されるレーザ光の光軸と直交する面内に配設された光路移動装置３０に固定されている。
【００１８】
光路移動装置３０は、矩形の板状に形成されると共に加工ヘッド（図示せず）に固定される枠体３１と、その枠体３１の内側に隙間をあけて配設されると共に単板バネ状に形成される弾性部３２を介して四隅が枠体３１に連結されるステージ部３３と、そのステージ部３３の隣接する２つの側面と枠体３１との対向面に２面がそれぞれ当接して配設される３個のピエゾアクチュエータ３４とを主に備えて構成されている。ピエゾアクチュエータ３４は電圧を加えると伸縮して変位するので、３個のピエゾアクチュエータ３４に加える電圧を制御することにより、ステージ部３３をＸＹ走査することができる。集光部２０は透過するレーザビームＢを集光する部材であり、ステージ部３３に貫設されている。そのため、ステージ部３３をＸＹ走査することで、レーザビームＢの光路をＸＹ走査させ、被加工物Ｗに照射されるレーザビームＢの照射位置をパルスレーザの光軸と直交する座標平面に沿って相対移動（ＸＹ走査）できる。
【００１９】
ピエゾステージ位置センサ３５ａは静電容量センサにより構成され、ピエゾアクチュエータ３４が配設されるステージ部３３の側面を除くステージ部３３の側面と枠体３１との対向間に配設されている。ピエゾステージ位置センサ３５ａがステージ部３３の側面と枠体３１との対向間に配設されているので、ピエゾアクチュエータ３４の変位量、即ちステージ部３３の変位量を直接的に検出することができる。
【００２０】
保持装置４０は、被加工物Ｗの両側を挟持し、レーザ光の光軸と直交する座標平面に沿って被加工物Ｗを保持する装置である。本実施の形態では、保持装置４０はＸＹステージ（図示せず）の上に設けられている。
【００２１】
次に、図２を参照して、位置補正装置１００の電気的構成について説明する。図２は位置補正装置１００の電気的構成を示すブロック図である。位置補正装置１００は、レーザ加工機１を制御するＮＣ方式の制御装置の一部として設けられており、図２に示すように、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及び不揮発性メモリ１０４を備え、それらがバスライン１０５を介して入出力ポート１０６に接続されている。また、入出力ポート１０６には光路移動装置３０や光路位置センサ装置３５等の装置が接続されている。
【００２２】
ＣＰＵ１０１は、バスライン１０５により接続された各部を制御する演算装置であり、ＲＯＭ１０２はＣＰＵ１０１により実行される制御プログラム（例えば、図３、図５、図６、図８、図１０、図１１及び図１２に図示されるフローチャートのプログラム）や固定値データ等を記憶する書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ１０３は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリであり、図２に示すように、目標軌跡メモリ１０３ａ、指令軌跡メモリ１０３ｂ、加工軌跡メモリ１０３ｃ、距離メモリ１０３ｄ、最近点メモリ１０３ｅ及び補正指令値メモリ１０３ｆが設けられている。
【００２３】
目標軌跡メモリ１０３ａは、レーザ加工機１の制御装置に入力された目標とする加工の軌跡（以下「目標軌跡」と称す）の座標が記憶されるメモリである。レーザ加工機１には、加工開始座標、加工終了座標ならびにその間の加工曲線データ及び加工パターンデータ等の各種データが入力され、ＣＰＵ１０１は入力されたデータに基づいて目標軌跡の座標のデータを作成する。ＣＰＵ１０１は、その目標軌跡ｌｔ（図４参照）を構成する目標点Ｐｔ[i]（ｉは自然数）の座標のデータを読み込み、目標軌跡メモリ１０３ａに記憶する。なお、Ｐｔ[i]はｉ番目の目標点を示している。
【００２４】
指令軌跡メモリ１０３ｂは、光路移動装置３０及びＸＹステージ移動装置４１による集光部２０及びＸＹステージ（図示せず）の座標平面における軌跡（以下「指令軌跡」と称す）の座標（数値情報）が記憶されるメモリである。ＣＰＵ１０１は、目標軌跡ｌｔの座標のデータに基づいて、レーザビームＢの照射位置が目標軌跡ｌｔ上にくるように、光路移動装置３０及びＸＹステージ移動装置４１の指令軌跡の数値情報を作成する。さらにＣＰＵ１０１は、ダミーの加工予定軌跡を作るための指令軌跡の数値情報を作成する。ＣＰＵ１０１は、その指令軌跡を構成する指令点Ｐｒ[i]（ｉ＝１〜ｎ）の座標のデータを読み込み、指令軌跡メモリ１０３ｂに記憶する。なお、Ｐｒ[i]はｉ番目の指令点を示している。本実施の形態では、以下、光路移動装置３０による指令軌跡に基づく位置補正装置１００の動作について説明する。
【００２５】
加工軌跡メモリ１０３ｃは、レーザビームＢの照射位置の座標平面における軌跡（以下「加工予定軌跡」と称す）の座標が記憶されるメモリである。ＣＰＵ１０１が出力する指令軌跡に基づいてステージ部３３（集光部２０）が移動され、その結果、レーザビームＢの照射位置の加工予定軌跡ｌｏが作られる。本実施の形態では、上述したようにピエゾアクチュエータ３４の変位量、即ちステージ部３３のＸ軸およびＹ軸の変位量を、ピエゾステージ位置センサ３５ａにより直接的に検出することができる。ステージ部３３には集光部２０が貫設されており、集光部２０のＸ軸およびＹ軸の変位量は被加工物Ｗに照射されるレーザビームＢの照射位置に対応する。
【００２６】
従って、ＣＰＵ１０１は、ピエゾステージ位置センサ３５ａの検出結果を処理することにより加工予定軌跡ｌｏを作成し、その結果を加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶する。加工軌跡メモリ１０３ｃには、加工予定軌跡ｌｏを構成する加工予定点Ｐｏ[i]（ｉ＝１〜ｎ）の座標のデータが記憶される。なお、Ｐｏ[i]はｉ番目の加工予定点を示している。また、ｉ番目の指令点Ｐｒに対応してｉ番目の加工予定点Ｐｏが作られる。
【００２７】
距離メモリ１０３ｄは、後述する近接探索処理（Ｓ１４）及び第２近接探索処理（Ｓ３４）において、線形探索された最近点対の距離を、変数ｉと共に記憶するメモリである。最近点メモリ１０３ｅは、後述する最近点探索処理（Ｓ５４）において、線形探索された最近点対のＸ座標およびＹ座標を、変数ｉと共に記憶するメモリである。
【００２８】
補正指令値メモリ１０３ｆは、後述する補正処理（Ｓ８）において、補正された指令軌跡を構成する指令点の座標が記憶されるメモリである。
【００２９】
不揮発性メモリ１０４は、各種のデータを書き換え可能に記憶する不揮発性のメモリであり、図２に示すように補正値メモリ１０４ａが設けられている。補正値メモリ１０４ａは、後述する補正値算出処理（Ｓ７）において、算出された最近点対のＸ座標およびＹ座標のそれぞれの差分（補正値）を、変数ｉと共に記憶するメモリである。
【００３０】
光路移動装置３０は、上述したように、光軸と直交する平面内で集光部２０を２次元的に移動させる装置であり、ピエゾアクチュエータ３４を備えている。光路位置センサ装置３５は、集光部２０が固定されるステージ部３３の位置情報を検出する位置情報検出センサであり、ステージ部３３の位置情報を検出するピエゾステージ位置センサ３５ａと、そのピエゾステージ位置センサ３５ａによる検出結果を処理してＣＰＵ１０１に出力する出力回路（図示せず）とを備えている。本実施の形態では、ピエゾステージ位置センサ３５ａは静電容量センサにより構成されているが、ピエゾアクチュエータ３４の外壁に現れる誘導電荷（変位量に比例する）を検出するセンサにより構成することも可能である。
【００３１】
ＸＹステージ移動装置４１は、被加工物Ｗを保持する保持装置４０（図１参照）が載置されたＸＹステージ（図示せず）をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる装置である。これにより、保持装置４０に保持される被加工物Ｗは、座標平面内を２次元的に移動可能にされる。ＸＹステージ位置センサ装置４２は、ＸＹステージのＸ軸およびＹ軸における位置情報を検出する装置であり、リニアエンコーダ等のＸＹステージ位置センサ（図示せず）と、その検出結果を処理してＣＰＵ１０１に出力する出力回路（図示せず）とを備えている。
【００３２】
図２に示す他の入出力装置５０としては、目標軌跡メモリ１０３ａに目標軌跡ｌｔの座標のデータを記憶させるためにデータを入力する入力装置、目標軌跡ｌｔや指令軌跡、加工予定軌跡ｌｏの数値情報（座標）を可視化（画像化）して出力するモニタ等などが例示される。
【００３３】
次いで、図３から図１２を参照して、位置補正処理について説明する。図３は位置補正処理を示すフローチャートである。この処理は、位置補正装置１００の電源が投入されている間、ＣＰＵ１０１によって実行される処理であり、目標軌跡ｌｔに加工予定軌跡ｌｏを近づけるために指令軌跡の数値情報（座標）を補正する処理である。本実施の形態では、直径０．１ｍｍの円（閉じた図形の１種）の穴あけ加工を、パルスレーザ（照射回数１５００回程度）を照射して行う場合の処理を説明する。
【００３４】
図３に示すようにＣＰＵ１０１は位置補正処理に際し、まず、設定された目標軌跡ｌｔ上の目標点Ｐｔ[i]の座標を目標軌跡メモリ１０３ａに格納する（Ｓ１）。次いで、目標軌跡ｌｔを作るための指令点Ｐｒ[i]の数値情報（座標）を、目標点Ｐｔ[i]に関連付けて指令軌跡メモリ１０３ｂに格納する（Ｓ２）。次にＣＰＵ１０１は、指令点Ｐｒ[i]の数値情報に基づいて光路移動装置３０を作動させ、レーザビームＢの照射位置の軌跡（加工予定軌跡ｌｏ）上の加工予定点Ｐｏ[i]の座標を取得し、加工軌跡メモリ１０３ｃに格納する（Ｓ３）。
【００３５】
次いでＣＰＵ１０１は、図形開始点探索処理（Ｓ４）、図形終了点探索処理（Ｓ５）を実行した後、加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値以下であるか否かを判断する（Ｓ６）。その結果、加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値より大きいと判断される場合には（Ｓ６：Ｎｏ）、補正値算出処理（Ｓ７）、補正処理（Ｓ８）を実行した後にＳ３の処理に戻り、加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値以下であると判断される場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１はこの位置補正処理を終了する。
【００３６】
次に図４から図６を参照して、図形開始点探索処理（Ｓ４）について説明する。図４は座標平面の加工予定軌跡ｌｏ及び図形開始点Ｓを示す模式図である。本実施の形態では、図４に示すように、目標軌跡ｌｔとして円（閉じた図形の１種）を設定し、穴あけ加工を行うものとする。加工予定軌跡ｌｏは、図形ｆ１（円）の内側に位置する始点Ｐｏ[1]から、反時計回りに目標軌跡ｌｔに漸次近付いた後、目標軌跡ｌｔに沿って１周を越えて進み、目標軌跡ｌｔから離れて図形ｆ１（円）の内側に位置する終点Ｐｏ[n]までを結ぶ曲線とされる。ここで、レーザビームＢ（図１参照）の照射が開始される加工予定軌跡ｌｏの始点Ｐｏ[1]は加工径（孔径）が大きくなる傾向がみられる。しかし、加工予定軌跡ｌｏの始点Ｐｏ[1]がレーザビームＢによってくり貫かれる目標軌跡ｌｔ（円）の内側に位置し、目標軌跡ｌｔの内側にダミーの加工予定点が設けられているので、図形（円）の輪郭（孔）を綺麗に加工することができる。
【００３７】
また、加工予定軌跡ｌｏは、始点Ｐｏ[1]から始まり、反時計回りに円を描くように形成されると共に、２箇所で交差して、図形ｆ１の内側に位置する終点Ｐｏ[n]で終了する。始点Ｐｏ[1]の座標と終点Ｐｏ[n]の座標とは同一に設定されている。加工予定軌跡ｌｏの終点Ｐｏ[n]はレーザの出力が不安定になるため、加工径（孔径）が大きくなる傾向がみられる。しかし、加工予定軌跡ｌｏの終点Ｐｏ[n]がレーザビームＢによってくり貫かれる目標軌跡ｌｔ（円）の内側に位置し、目標軌跡ｌｔの内側にダミーの加工予定点が設けられているので、図形（円）の輪郭（孔）を綺麗に加工することができる。
【００３８】
次に、図５を参照して図形開始点探索処理（Ｓ４）について説明する。図５は図形開始点探索処理（Ｓ４）を示すフローチャートである。図５に示すように、図形開始点探索処理（Ｓ４）では、まず、変数ｉに１を設定し変数ｉの初期設定を行う（Ｓ１１）。次に、変数ｉは、加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶されている加工予定点Ｐｏ[i]のデータ数（ｎ）以下であるか否かを判断し（Ｓ１２）、変数ｉは加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶されている加工予定点Ｐｏ[i]のデータ数以下である（ｉ≦ｎ）と判断される場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は、ｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標を取得し（Ｓ１３）、近接探索処理（Ｓ１４）を実行する。
【００３９】
次に、図６を参照して近接探索処理（Ｓ１４）について説明する。図６は近接探索処理（Ｓ１４）を示すフローチャートである。図６に示すように、近接探索処理（Ｓ１４）では、線形探索により加工予定点Ｐｏ[i]と他の加工予定点との距離を全て計算して、最も距離の小さい２点の加工予定点（最近点対）の距離Ｌを算出する（Ｓ２１）。なお、Ｓ２１の処理では、距離を計算する他の加工予定点は目標軌跡に対応する加工予定点とする。図形ｆ１の外形を形成する加工予定点を対象とするためである。次いで、算出された距離Ｌと、これまで算出された距離のうち最も小さい距離ＭＬ（距離メモリ１０３ｄに記憶される）とを比較して、小さい方を距離ＭＬとして更新し、変数ｉと共に距離メモリ１０３ｄに記憶し（Ｓ２２）、この近接探索処理（Ｓ１４）を終了する。
【００４０】
図５に戻って説明する。近接探索処理（Ｓ１４）の後、距離ＭＬは予め設定された所定距離（例えば０．５μｍ）以下であるか否かを判断する（Ｓ１５）。その結果、距離ＭＬが所定距離より大きいと判断される場合には（Ｓ１５：Ｎｏ）、変数ｉに１を加算して（Ｓ１６）、Ｓ１２の処理に戻る。これに対しＳ１５の処理の結果、距離ＭＬが所定距離以下であると判断される場合には（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、距離ＭＬが所定距離以下であると判断されるｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]を図形開始点Ｓ（図４参照）に設定し、加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶して（Ｓ１７）、この図形開始点探索処理（Ｓ４）を終了する。
【００４１】
また、Ｓ１２の処理の結果、変数ｉは加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶されている加工予定点Ｐｏ[i]のデータ数より大きい（ｉ＞ｎ）と判断される場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、距離メモリ１０３ｄに距離ＭＬが記憶されているｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]を図形開始点Ｓに設定し、変数ｉを加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶して（Ｓ１７）、この図形開始点探索処理（Ｓ４）を終了する。以上のように図形開始点探索処理（Ｓ４）では、加工予定軌跡ｌｏが交差することを利用して最近傍探索により図形開始点Ｓを探索するので、演算処理を簡素化させて図形開始点Ｓを短時間で探索できる。これにより位置補正処理に要する時間を短縮できる。
【００４２】
次に、図７及び図８を参照して、図形終了点探索処理（Ｓ５）について説明する。図７は座標平面の加工予定軌跡ｌｏ及び図形終了点Ｆを示す模式図であり、図８は図形終了点探索処理（Ｓ５）を示すフローチャートである。図８に示すように、図形終了点探索処理（Ｓ５）では、まず、変数ｉにｎを設定し変数ｉの初期設定を行う（Ｓ３１）。次に、変数ｉは１以上であるか否かを判断し（Ｓ３２）、変数ｉは１以上である（ｉ≧１）と判断される場合には（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標を取得し（Ｓ３３）、近接探索処理（Ｓ１４、図６参照）を実行する。
【００４３】
近接探索処理（Ｓ１４）の後、距離ＭＬは予め設定された所定距離以下であるか否かを判断する（Ｓ３５）。その結果、距離ＭＬが所定距離より大きいと判断される場合には（Ｓ３５：Ｎｏ）、変数ｉから１を減算して（Ｓ３６）、Ｓ３２の処理に戻る。これに対しＳ３５の処理の結果、距離ＭＬが所定距離以下であると判断される場合には（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、距離ＭＬが所定距離以下であると判断されるｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]を図形終了点Ｆに設定し、変数ｉを加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶して（Ｓ３７）、この図形終了点探索処理（Ｓ５）を終了する。
【００４４】
また、Ｓ３２の処理の結果、変数ｉが１未満であると判断される場合には（Ｓ３２：Ｎｏ）、距離メモリ１０３ｄに距離ＭＬが記憶されているｉ番目の加工予定点Ｐｏ[i]を図形終了点Fに設定し、変数ｉを加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶して（Ｓ３７）、この図形終了点探索処理（Ｓ５）を終了する。以上のように図形終了点探索処理（Ｓ５）では、加工予定軌跡ｌｏが交差することを利用して最近傍探索により図形終了点Ｆを探索するので、演算処理を簡素化させて図形終了点Ｆを短時間で探索できる。これにより位置補正処理に要する時間を短縮できる。
【００４５】
図形終了点探索処理（Ｓ５）の後、図３に示すように、ＣＰＵ１０１は図形開始点Ｓに設定された加工予定点Ｐｏ[i]から図形終了点Ｆに設定された加工予定点Ｐｏ[i]までの加工予定点によって形成される加工予定軌跡の真円度を演算し、その真円度が、ＲＯＭ１０２に予め記憶された所定値以下であるか否かを判断する（Ｓ６）。その結果、真円度が所定値以下であると判断される場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、この位置補正処理を終了する。一方、Ｓ６の処理の結果、真円度が所定値より大きいと判断される場合には（Ｓ６：Ｎｏ）、指令軌跡の数値情報を補正するための補正値を算出する補正値算出処理（Ｓ７）を実行する。
【００４６】
次に、図９から図１１を参照して、補正値算出処理（Ｓ７）について説明する。図９は座標平面の加工予定軌跡ｌｏ、目標軌跡ｌｔ、最近点対Ｐｏ，Ｐｔ及び最近点対間の距離Ｌｃを示す模式図であり、図１０は補正値算出処理（Ｓ７）を示すフローチャートである。図１０に示すように、補正値算出処理（Ｓ７）では、まず、変数ｉに１を設定し変数ｉの初期設定を行う（Ｓ５１）。次に、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数以下であるか否かを判断し（Ｓ５２）、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数以下であると判断される場合には（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は目標点Ｐｔ[i]のＸ座標およびＹ座標を取得し（Ｓ５３）、最近点探索処理（Ｓ５４）を実行する。
【００４７】
次に、図１１を参照して、最近点探索処理（Ｓ５４）について説明する。図１１は最近点探索処理（Ｓ５４）を示すフローチャートである。図１１に示すように、最近点探索処理（Ｓ５４）では、まず、変数ｉに１を設定し変数ｉの初期設定を行う（Ｓ６１）。次に、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数以下であるか否かを判断し（Ｓ６２）、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数以下であると判断される場合には（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１は線形探索により、加工軌跡メモリ１０３ｃに記憶された全ての加工予定点Ｐｏ[i]の中から、目標点Ｐｔ[i]に最も近い加工予定点Ｐｏ[i]（最近点対）を探索して（Ｓ６３）、最近点対である目標点Ｐｔ[i]及び加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標を最近点メモリ１０３ｅに記憶する（Ｓ６４）。次いで、変数ｉに１を加算して（Ｓ６５）、Ｓ６２の処理に戻る。
【００４８】
一方、Ｓ６２の処理の結果、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数より大きいと判断される場合には（Ｓ６２：Ｎｏ）、この最近点探索処理（Ｓ５４）を終了する。
【００４９】
図１０に戻って説明する。最近点探索処理（Ｓ５４）の後、ＣＰＵ１０１は、最近点メモリ１０３ｅから最近点対である目標点Ｐｔ[i]及び加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標を読み込み、取得する（Ｓ５５）。次いで、読み込んだｉ番目の最近点対である目標点Ｐｔ[i]及び加工予定点Ｐｏ[i]のＸ座標およびＹ座標の差分を算出し、これを補正値として補正値メモリ１０４ａに記憶する（Ｓ５６）。次に、変数ｉに１を加算して（Ｓ５７）、Ｓ５２の処理に戻る。Ｓ５２の処理の結果、変数ｉは目標軌跡メモリ１０３ａに記憶された目標点Ｐｔ[i]のデータ数より大きいと判断される場合には（Ｓ５２：Ｎｏ）、この補正値算出処理（Ｓ７）を終了する。
【００５０】
次に、図１２を参照して、補正処理（Ｓ８）について説明する。図１２は補正処理（Ｓ８）を示すフローチャートである。図１２に示すように、補正処理（Ｓ８）では、まず、加工軌跡メモリ１０３ｃを参照して図形開始点Ｓ（加工予定点Ｐｏ[i]）の変数ｉを読み込み、その変数ｉに対応する図形開始点Ｓ（指令点Ｐｒ[i]）のＸ座標およびＹ座標を指令軌跡メモリ１０３ｂから読み込み、取得する（Ｓ７１）。
【００５１】
次いで、加工軌跡メモリ１０３ｃを参照して、ｉ番目の点が図形終了点Ｆ（図７参照）であるか否かを判断する（Ｓ７２）。ｉ番目の点が図形終了点Ｆでないと判断される場合には（Ｓ７２：Ｎｏ）、補正値メモリ１０４ａを参照して、指令点Ｐｒ[i]のＸ座標およびＹ座標にｉ番目の補正値を加算し、補正値メモリ１０３ｆに記憶した後（Ｓ７３）、変数ｉに１を加算して（Ｓ７４）、Ｓ７２の処理に戻る。Ｓ７２の処理の結果、ｉ番目の点が図形終了点Ｆであると判断される場合には（Ｓ７２：Ｙｅｓ）、補正値メモリ１０４ａを参照して、指令点Ｐｒ[i]のＸ座標およびＹ座標にｉ番目の補正値を加算し、補正値メモリ１０３ｆに記憶し（Ｓ７５）、この補正処理（Ｓ８）を終了する。
【００５２】
補正処理（Ｓ８）の後（図３参照）、Ｓ３に戻って処理を実行する。これにより、Ｓ６の処理において加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値以下であると判断されるまで（Ｓ６：Ｙｅｓ）、Ｓ３からＳ８の処理が繰り返し実行され、加工予定軌跡ｌｏを目標軌跡ｌｔに近づけることができる。その結果、光路移動装置３０の位置決め制御の精度を向上できる。一方、加工予定軌跡ｌｏの真円度が所定値以下であると判断される場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１はこの位置補正処理を終了する。これにより、光路移動装置３０の位置決め制御の精度を所定の範囲内に確保できる。
【００５３】
以上説明したように本発明の第１実施の形態によれば、座標平面におけるレーザビームＢの目標軌跡ｌｔの座標が取得されると共に、光路移動装置３０の指令軌跡の座標（数値情報）が取得される。さらに、座標平面におけるレーザビームＢの照射位置の加工予定軌跡ｌｏの座標が取得される。加工予定軌跡ｌｏと目標軌跡ｌｔとの間で距離の最も近い２点の組（最近点対）が探索され、その２点間の各々の差分（補正値）が算出される。算出された各々の差分に基づいて指令軌跡の座標が補正されるので、加工予定軌跡ｌｏを目標軌跡ｌｔに近づけることができる。このようにレーザビームＢを被加工物Ｗに照射する前に、加工予定軌跡ｌｏ及び目標軌跡ｌｔに基づいて指令軌跡を補正し、補正された指令軌跡に基づいてレーザ加工が行われるので、光路移動装置３０の位置決め速度（移動速度）を低下させることなく、位置決め制御の精度を向上できる。
【００５４】
また、光路移動装置３０を構成するピエゾアクチュエータ３４は変位にヒステリシスをもつが、加工予定軌跡ｌｏ及び目標軌跡ｌｔに基づいて指令軌跡を補正するので、ヒステリシスを考慮した補正ができる。これにより、光路移動装置３０の位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立できる。
【００５５】
また、加工予定点Ｐｏと目標軌跡ｌｔ（線）との間の距離または目標点Ｐｔと加工予定軌跡ｌｏとの間の距離を演算する場合は、点と線（軌跡）との距離の演算のために補間処理等が必要になるが、加工予定点Ｐｏと目標点Ｐｔとの間で距離の最も近い２点の組（最近点対）を探索するので、点と線（軌跡）との距離の演算を不要にできる。これにより演算処理を簡素化できる。
【００５６】
位置補正装置１００によれば、最近点探索処理（Ｓ５４）において、目標点Ｐｔを基準にして加工予定点Ｐｏまでの距離の最も近い組を探索するので、加工予定軌跡ｌｏのうちダミーとなる加工予定点（始点Ｐｏ[1]から図形開始点Ｓまでの点、終点Ｐｏ[n]から図形終了点Ｆまでの点）を無視して、目標点Ｐｔの最近点を探索することができる。これにより、指令軌跡の座標を効率良く補正できる。
【００５７】
また、加工予定軌跡ｌｏは、閉じた図形ｆ１の内側に位置する始点Ｐｏ[1]及び終点Ｐｏ[n]の間に形成されるものであり、加工予定点Ｐｏの内の始点Ｐｏ[1]に近い一の加工予定点と、終点Ｐｏ[n]に近い他の加工予定点との距離Ｌが所定距離以下である２点の組が探索され、図形開始点Ｓ及び図形終了点Ｆが決定される。図形開始点Ｓ及び図形終了点Ｆは、目標軌跡ｌｔである図形の縁に影響を与える点である。位置補正装置１００によれば、図形の縁（外形）に影響を与える図形開始点Ｓから図形終了点Ｆまでに対応する指令軌跡を補正するので、ダミーとなる加工予定点（始点Ｐｏ[1]から図形開始点Ｓまでの点、終点Ｐｏ[n]から図形終了点Ｆまでの点）を無視して、目標軌跡ｌｔに関係する指令軌跡の座標を効率良く補正できる。
【００５８】
また、レーザ加工機１は、被加工物Ｗに対するレーザビームＢの照射位置を相対移動させる移動装置（光路移動装置３０及びＸＹステージ移動装置４１）と、位置補正装置１００とを備えているので、位置決め制御の精度の向上と位置決め速度（移動速度）の向上とを両立でき、その結果、加工精度の向上と加工速度の向上とを両立できる。
【００５９】
また、位置補正装置１００がレーザ加工機１に組み込まれており、ＮＣ方式の制御装置の一部として構成されているので、加工開始前や定期点検時などに必要に応じて適宜補正をすることが可能である。補正値の算出は、レーザ加工を行う目標軌跡の形状や大きさ毎に行い、補正値を不揮発性メモリ１０４（図２参照）に記憶しておく。レーザ加工時は、不揮発性メモリ１０４に記憶された補正値を反映させて制御装置が指令を行うことにより、煩雑なフィードバック制御を行うことなく、高精度の加工を行なうことができる。
【００６０】
また、位置補正装置１００は、レーザ加工機１と分離可能に構成し、必要に応じて（例えば、レーザ加工機１の出荷前や定期点検時など）レーザ加工機１に接続し、移動装置（光路移動装置３０及びＸＹステージ移動装置４１）の補正（チューニング）をすることも可能である。この場合は、レーザ加工機１の制御装置（図示せず）が備える不揮発性メモリに補正値を記憶しておく。これにより、同様に、煩雑なフィードバック制御を行うことなく、高精度の加工を行なうことができる。
【００６１】
なお、図３に示すフローチャート（位置補正処理）において、請求項１記載の指令取得手段としてはＳ２の処理が、作動手段としてはＳ３の処理が、加工予定軌跡取得手段としてはＳ３の処理が、請求項３記載の補正値判断手段としてはＳ６の処理が該当する。図５に示すフローチャート（図形開始点探索処理）において、請求項６記載の第１近接探索手段としてはＳ１４，Ｓ１５の処理が、図形開始点探索手段としてはＳ１７の処理がそれぞれ該当する。図８に示すフローチャート（図形終了点探索処理）において、請求項６記載の第２近接探索手段としてはＳ１４，Ｓ３５の処理が、図形終了点探索手段としてはＳ３７の処理がそれぞれ該当する。図１０に示すフローチャート（補正値算出処理）において、請求項１記載の補正値算出手段としてはＳ５６の処理が該当する。図１１に示すフローチャート（最近点探索処理）において、請求項１記載の最近点探索手段としてはＳ６３の処理がそれぞれ該当する。
【００６２】
次に、図１３を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、位置補正処理（図３参照）において、加工予定軌跡の真円度が所定値以下であるか否かを判断する場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、処理回数を計数するカウンタの変数を参照し、処理回数が所定回数以上であるか否かを判断する場合について説明する。図１３は第２実施の形態における位置補正処理を示すフローチャートである。なお、第１実施の形態と同一の部分は、同じ符号を付して以下の説明を省略する。
【００６３】
図１３に示すように、位置補正処理において、処理回数を計数するカウンタの変数が初期化され（Ｓ８１）、次にカウンタの変数に１が加算される（Ｓ８２）。そして、補正値算出処理（Ｓ７）の後、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ７の処理回数は所定回数以上であるか否かが判断される（Ｓ８３）。本実施の形態では、位置補正装置１００（図２参照）のＲＡＭ１０３にカウンタ（図示せず）を設ける。これによりＳ８３の処理では、ＣＰＵ１０１はカウンタを参照すると共に、ＲＯＭ１０２に予め記憶されている所定値と比較して、処理回数は所定値（所定回数）以上であるか否かを判断する（Ｓ８３）。その結果、処理回数は所定回数以上でないと判断される場合には（Ｓ８３：Ｎｏ）、Ｓ８の処理を実行した後、Ｓ８２の処理に戻る。
【００６４】
これにより、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ７の処理を繰り返し実行することができ、加工予定軌跡ｌｏを目標軌跡ｌｔに近づけることができる。その結果、光路移動装置３０の位置決め制御の精度を向上できる。一方、処理回数は所定回数以上であると判断される場合には（Ｓ８３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１０１はこの位置補正処理を終了する。これにより、位置決め制御の精度を確保できる。さらに、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ７の処理が必要以上に繰り返し行われることが防止され、処理時間が長期化することを防止できる。なお、図１３に示すフローチャート（位置補正処理）において、請求項４記載の計数手段としてはＳ８２の処理が、処理回数判断手段としてはＳ８３の処理がそれぞれ該当する。
【００６５】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた目標軌跡ｌｔを構成する円の直径（０．１ｍｍ）、目標点Ｐｔ[i]の数（１５００個）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００６６】
上記各実施の形態では、光路移動装置３０の位置決め補正を行う場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、被加工物Ｗを保持する保持装置４０が載置されたＸＹステージ移動装置４１の位置決め補正を行うことは当然可能である。
【００６７】
また、上記各実施の形態では、光路移動装置３０がピエゾアクチュエータ３４を備えるピエゾスキャナとして構成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、モータ等によりガルバノミラーを移動させてレーザビームＢを移動させるガルバノスキャナとして構成される場合もある。この場合であっても、位置補正装置１００によりガルバノミラーの位置補正を行うことが当然可能である。
【００６８】
上記各実施の形態では、ステージ部３３の変位を検出してレーザビームＢの加工予定軌跡ｌｏを間接的に求める場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、座標平面にレーザビームＢの検出センサを配置して、加工予定軌跡ｌｏを直接的に検出することは当然可能である。
【００６９】
上記各実施の形態では、閉じた図形の一例として円を挙げ、それを目標軌跡ｌｔとする場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の図形を採用することが可能である。他の図形としては、例えば、楕円、長円等の円形、三角形、四角形等の多角形が挙げられる。
【００７０】
上記第１実施の形態では、位置補正処理（図３参照）のＳ６の処理において、加工予定軌跡の真円度を算出して評価する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の基準で評価することは当然可能である。他の基準としては、例えば、最近点対の距離や差分（補正値）の大きさを挙げることができる。距離や差分（補正値）が所定値よりも小さい場合に位置補正処理を終了することで、第１実施の形態と同様の効果を実現できる。
【００７１】
上記各実施の形態では、レーザ加工機１が穴あけ加工機として用いられる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の加工機とすることは当然可能である。他の加工機としては、例えば、レーザトリマ、レーザリペア等を挙げることができる。
【００７２】
上記各実施の形態では、最近点（最近傍）を算出する手段として線形探索（データ内の他の全ての点との距離を全部計算して、最も近いものを探す手段）を用いる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、空間分割等の他の最近傍探索に係る手段を用いることは当然可能である。
【００７３】
上記各実施の形態では、加工予定軌跡ｌｏ（加工予定点Ｐｏ）に基づいて図形開始点Ｓ及び図形終了点Ｆを探索する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、指令軌跡（指令点Ｐｒ）に基づいて図形開始点Ｓ及び図形終了点Ｆを探索することは当然可能である。加工予定軌跡ｌｏ（加工予定点Ｐｏ）は、指令軌跡（指令点Ｐｒ）に応じて作られるからである。
【符号の説明】
【００７４】
１ レーザ加工機
３０ 光路移動装置（移動装置の一部）
１００ 位置補正装置（制御装置の一部）
Ｂ レーザビーム
ｆ１ 図形
ｌｏ 加工予定軌跡
ｌｔ 目標軌跡
Ｐｏ 加工予定点
Ｐｏ[1] 始点
Ｐｏ[n] 終点
Ｐｔ 目標点
Ｗ 被加工物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に照射されるレーザビームを発生するレーザ発生装置と、そのレーザ発生装置により発生されるレーザビームの被加工物に対する照射位置を設定された目標軌跡に応じて座標平面に沿って相対移動させる移動装置と、その移動装置の前記レーザビームに対する座標平面上の相対位置を前記目標軌跡に対応して指令する制御装置とを備えるレーザ加工機に用いられる位置補正装置であって、
前記目標軌跡に対応する前記移動装置への指令を取得する指令取得手段と、
その指令取得手段により取得される指令に基づいて、前記移動装置を作動させる作動手段と、
その作動手段により移動装置が作動されることで相対移動される前記レーザビームの照射位置の前記座標平面における軌跡である加工予定軌跡を取得する加工予定軌跡取得手段と、
その加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点と、設定された前記目標軌跡上の目標点との間で最も近い２点である最近点の組を探索する最近点探索手段と、
その最近点探索手段により探索される最近点の組の２点間の各々の距離に基づいて前記加工予定軌跡が前記目標軌跡に近づくように前記指令取得手段により取得される指令に対する補正値を算出する補正値算出手段とを備え、
前記指令取得手段、前記作動手段、前記加工予定軌跡取得手段、前記最近点探索手段および前記補正値算出手段は、前記被加工物にレーザビームを照射する前に実行されるものであることを特徴とする位置補正装置。
【請求項２】
前記最近点探索手段は、前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点の座標および前記目標軌跡上の目標点の座標に基づいて前記加工予定点と前記目標点との距離を算出し前記最近点の組を探索することを特徴とする請求項１記載の位置補正装置。
【請求項３】
前記指令取得手段は、前記補正値算出手段により算出される補正値が反映された指令を取得するものであり、
前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡が前記目標軌跡に近似する所定の条件を満たすかを判断する補正値判断手段を備え、
その補正値判断手段により前記加工予定軌跡が前記目標軌跡に近似する所定の条件を満たすと判断されるまで、前記指令取得手段、前記作動手段、前記加工予定軌跡取得手段、前記最近点探索手段および前記補正値算出手段による処理は繰り返し実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置補正装置。
【請求項４】
前記指令取得手段は、前記補正値算出手段により算出される補正値が反映された指令を取得するものであり、
前記指令取得手段、前記作動手段、前記加工予定軌跡取得手段、前記最近点探索手段および前記補正値算出手段の内の少なくとも１による処理回数を計数する計数手段と、
その計数手段により計数される処理回数が所定回数以上であるかを判断する処理回数判断手段とを備え、
その処理回数判断手段により前記処理回数が所定回数以上であると判断されるまで、前記指令取得手段、前記作動手段、前記加工予定軌跡取得手段、前記最近点探索手段および前記補正値算出手段による処理は繰り返し実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置補正装置。
【請求項５】
前記最近点探索手段は、前記目標軌跡上の目標点を基準にして、前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点までの距離の最も近い最近点の組を探索することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の位置補正装置。
【請求項６】
前記目標軌跡は、閉じた図形を構成し、
前記加工予定軌跡は、前記図形の内側に位置する始点から始まり前記図形の内側に位置する終点まで描かれ、少なくとも１箇所で交差するものであり、
前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定点のうち前記図形の外形を形成する加工予定軌跡上の加工予定点と、前記図形の外形の内側に位置し前記始点から始まる加工予定軌跡上の加工予定点との距離が所定距離以下である２点の組を探索する第１近接探索手段と、
その第１近接探索手段により探索される２点の組の中から前記始点からの加工予定軌跡に沿う距離が最も小さい図形開始点を探索する図形開始点探索手段と、
前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定点のうち前記図形の外形を形成する加工予定軌跡上の加工予定点と、前記図形の外形の内側に位置し前記終点に向かう加工予定軌跡上の加工予定点との距離が所定距離以下である２点の組を探索する第２近接探索手段と、
その第２近接探索手段により探索される２点の組の中から前記終点からの加工予定軌跡に沿う距離が最も小さい図形終了点を探索する図形終了点探索手段とを備え、
前記補正値算出手段は、前記図形開始点探索手段により探索される図形開始点から前記図形終了点探索手段により探索される図形終了点までに対応する前記補正値を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の位置補正装置。
【請求項７】
被加工物に照射するレーザビームを発生させるレーザ発生装置と、
そのレーザ発生装置により発生されるレーザビームの被加工物に対する照射位置を設定された目標軌跡に応じて座標平面に沿って相対移動させる移動装置と、
その移動装置の前記レーザビームに対する相対位置を前記目標軌跡に対応して指令する制御装置と、
請求項１から６のいずれかに記載の位置補正装置とを備えていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項１】
被加工物に照射されるレーザビームを発生するレーザ発生装置と、そのレーザ発生装置により発生されるレーザビームの被加工物に対する照射位置を設定された目標軌跡に応じて座標平面に沿って相対移動させる移動装置と、その移動装置の前記レーザビームに対する座標平面上の相対位置を前記目標軌跡に対応して指令する制御装置とを備えるレーザ加工機に用いられる位置補正装置であって、
前記目標軌跡に対応する前記移動装置への指令を取得する指令取得手段と、
その指令取得手段により取得される指令に基づいて、前記移動装置を作動させる作動手段と、
その作動手段により移動装置が作動されることで相対移動される前記レーザビームの照射位置の前記座標平面における軌跡である加工予定軌跡を取得する加工予定軌跡取得手段と、
その加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点と、設定された前記目標軌跡上の目標点との間で最も近い２点である最近点の組を探索する最近点探索手段と、
その最近点探索手段により探索される最近点の組の２点間の各々の距離に基づいて前記加工予定軌跡が前記目標軌跡に近づくように前記指令取得手段により取得される指令に対する補正値を算出する補正値算出手段とを備え、
前記指令取得手段、前記作動手段、前記加工予定軌跡取得手段、前記最近点探索手段および前記補正値算出手段は、前記被加工物にレーザビームを照射する前に実行されるものであることを特徴とする位置補正装置。
【請求項２】
前記最近点探索手段は、前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点の座標および前記目標軌跡上の目標点の座標に基づいて前記加工予定点と前記目標点との距離を算出し前記最近点の組を探索することを特徴とする請求項１記載の位置補正装置。
【請求項３】
前記指令取得手段は、前記補正値算出手段により算出される補正値が反映された指令を取得するものであり、
前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡が前記目標軌跡に近似する所定の条件を満たすかを判断する補正値判断手段を備え、
その補正値判断手段により前記加工予定軌跡が前記目標軌跡に近似する所定の条件を満たすと判断されるまで、前記指令取得手段、前記作動手段、前記加工予定軌跡取得手段、前記最近点探索手段および前記補正値算出手段による処理は繰り返し実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置補正装置。
【請求項４】
前記指令取得手段は、前記補正値算出手段により算出される補正値が反映された指令を取得するものであり、
前記指令取得手段、前記作動手段、前記加工予定軌跡取得手段、前記最近点探索手段および前記補正値算出手段の内の少なくとも１による処理回数を計数する計数手段と、
その計数手段により計数される処理回数が所定回数以上であるかを判断する処理回数判断手段とを備え、
その処理回数判断手段により前記処理回数が所定回数以上であると判断されるまで、前記指令取得手段、前記作動手段、前記加工予定軌跡取得手段、前記最近点探索手段および前記補正値算出手段による処理は繰り返し実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置補正装置。
【請求項５】
前記最近点探索手段は、前記目標軌跡上の目標点を基準にして、前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定軌跡上の加工予定点までの距離の最も近い最近点の組を探索することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の位置補正装置。
【請求項６】
前記目標軌跡は、閉じた図形を構成し、
前記加工予定軌跡は、前記図形の内側に位置する始点から始まり前記図形の内側に位置する終点まで描かれ、少なくとも１箇所で交差するものであり、
前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定点のうち前記図形の外形を形成する加工予定軌跡上の加工予定点と、前記図形の外形の内側に位置し前記始点から始まる加工予定軌跡上の加工予定点との距離が所定距離以下である２点の組を探索する第１近接探索手段と、
その第１近接探索手段により探索される２点の組の中から前記始点からの加工予定軌跡に沿う距離が最も小さい図形開始点を探索する図形開始点探索手段と、
前記加工予定軌跡取得手段により取得される加工予定点のうち前記図形の外形を形成する加工予定軌跡上の加工予定点と、前記図形の外形の内側に位置し前記終点に向かう加工予定軌跡上の加工予定点との距離が所定距離以下である２点の組を探索する第２近接探索手段と、
その第２近接探索手段により探索される２点の組の中から前記終点からの加工予定軌跡に沿う距離が最も小さい図形終了点を探索する図形終了点探索手段とを備え、
前記補正値算出手段は、前記図形開始点探索手段により探索される図形開始点から前記図形終了点探索手段により探索される図形終了点までに対応する前記補正値を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の位置補正装置。
【請求項７】
被加工物に照射するレーザビームを発生させるレーザ発生装置と、
そのレーザ発生装置により発生されるレーザビームの被加工物に対する照射位置を設定された目標軌跡に応じて座標平面に沿って相対移動させる移動装置と、
その移動装置の前記レーザビームに対する相対位置を前記目標軌跡に対応して指令する制御装置と、
請求項１から６のいずれかに記載の位置補正装置とを備えていることを特徴とするレーザ加工機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−２０３９４（Ｐ２０１３−２０３９４Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５２４８６（Ｐ２０１１−１５２４８６）
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１１日（２０１１．７．１１）
【出願人】（０００００４６１７）日本車輌製造株式会社 (722)
【Ｆターム（参考）】
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