JP3500071B2 - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工方法及びレーザ加工装置Info
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビームに
よってワークに加工を行うレーザ加工方法及びレーザ加
工装置に関するものである。
よってワークに加工を行うレーザ加工方法及びレーザ加
工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ加工装置は、板状のワークをレー
ザビームにより切断して、所定形状の製品を得る場合に
使用される。この切断加工に際しては、まず、ピアッシ
ングが行われる。そして、このピアッシングにより形成
された貫通孔を始点として、製品形状等の所要の軌跡を
描くように加工ヘッドが移動され、これによりワークが
所要形状に切断される。
ザビームにより切断して、所定形状の製品を得る場合に
使用される。この切断加工に際しては、まず、ピアッシ
ングが行われる。そして、このピアッシングにより形成
された貫通孔を始点として、製品形状等の所要の軌跡を
描くように加工ヘッドが移動され、これによりワークが
所要形状に切断される。
【０００３】このようなピアッシングの時間を短縮した
り、ワーク表面における溶融物の盛り上がりを防止した
りするために、従来から種々の方法が提案されている。
例えば、ピアッシングを短時間に行う方法としては、次
の（１）〜（３）の方法が提案されている。
り、ワーク表面における溶融物の盛り上がりを防止した
りするために、従来から種々の方法が提案されている。
例えば、ピアッシングを短時間に行う方法としては、次
の（１）〜（３）の方法が提案されている。
【０００４】（１） 特開平７−９１７５号公報には、
ピアッシングの開始時にノズルをワークの表面から離間
した状態で、ワークにレーザビームを照射し、ピアッシ
ングが進行するのに従って、ノズルをワークに対して徐
々に接近移動させる方法が開示されている。
ピアッシングの開始時にノズルをワークの表面から離間
した状態で、ワークにレーザビームを照射し、ピアッシ
ングが進行するのに従って、ノズルをワークに対して徐
々に接近移動させる方法が開示されている。
【０００５】（２） 特開平５−１３８３８２号公報に
は、ピアッシングの開始時にパルス発振のデュティ比を
低く設定し、ピアッシングが進行するに従って、パルス
発振のデュティ比を徐々に高くして、レーザ出力を上げ
る方法が開示されている。
は、ピアッシングの開始時にパルス発振のデュティ比を
低く設定し、ピアッシングが進行するに従って、パルス
発振のデュティ比を徐々に高くして、レーザ出力を上げ
る方法が開示されている。
【０００６】（３） 特開平５−１１１７８４号公報に
は、ピアッシングに際して、ノズルをワークに対して周
期的に接離移動させる方法が開示されている。しかしな
がら、この（１）〜（３）の方法は、いずれもピアッシ
ングに際して、ワークの表面に溜まる溶融物をできるだ
け少なくするようにするとともに、ノズルから吹き出さ
れるアシストガスにより、酸化の外に溶融物の吹き飛ば
しを行わせるようにしたものである。このため、これら
の方法においては、溶融物の盛り上がりをある程度抑制
することができても、ピアッシングを短時間に行うこと
はできず、その加工に長時間を必要とした。
は、ピアッシングに際して、ノズルをワークに対して周
期的に接離移動させる方法が開示されている。しかしな
がら、この（１）〜（３）の方法は、いずれもピアッシ
ングに際して、ワークの表面に溜まる溶融物をできるだ
け少なくするようにするとともに、ノズルから吹き出さ
れるアシストガスにより、酸化の外に溶融物の吹き飛ば
しを行わせるようにしたものである。このため、これら
の方法においては、溶融物の盛り上がりをある程度抑制
することができても、ピアッシングを短時間に行うこと
はできず、その加工に長時間を必要とした。
【０００７】また、切断加工に際して、溶融物の吹き上
がりが生じるのを防止する方法としては、次の（４）〜
（７）の方法が提案されている。 （４） 特開平５−８４５８９号公報では、切断加工の
際に、センタノズルからワークの加工部に吹き出される
アシストガスとして、高純度の酸素を使用し、加工部に
大気を巻き込まないように、かつ、流速を弱めるため
に、センタノズルとシールドノズルとの二重構造が採用
され、センタノズルから吹き出されるアシストガスの周
囲に、シールドノズルからシールドガスが吹き付けられ
るようになっている。
がりが生じるのを防止する方法としては、次の（４）〜
（７）の方法が提案されている。 （４） 特開平５−８４５８９号公報では、切断加工の
際に、センタノズルからワークの加工部に吹き出される
アシストガスとして、高純度の酸素を使用し、加工部に
大気を巻き込まないように、かつ、流速を弱めるため
に、センタノズルとシールドノズルとの二重構造が採用
され、センタノズルから吹き出されるアシストガスの周
囲に、シールドノズルからシールドガスが吹き付けられ
るようになっている。
【０００８】（５） 特開平９−２１６０８１号公報に
は、補助ノズルからの酸素圧力を高く設定して、溶融金
属を吹き飛ばす方法が開示されている。 （６） 特開平６−１９８４８５号公報には、ノズルを
二重構造とし、シールドガスの周囲から冷却ガスを噴出
させることによって、切断幅を小さくする方法が開示さ
れている。
は、補助ノズルからの酸素圧力を高く設定して、溶融金
属を吹き飛ばす方法が開示されている。 （６） 特開平６−１９８４８５号公報には、ノズルを
二重構造とし、シールドガスの周囲から冷却ガスを噴出
させることによって、切断幅を小さくする方法が開示さ
れている。
【０００９】しかしながら、この（４）〜（６）の方法
は、いずれもノズルを二重構造として、通常の切断加工
を良好に行うことを目的としている。そして、補助アシ
ストガスに高圧の酸素や冷却した不活性ガスが使用さ
れ、溶融金属の吹き飛ばしや酸化の抑制を目的に切断の
際には連続的に吹き出しを行っている。このため、コー
ナ部の切断に差し掛かった際に、そのコーナ部に溶融物
の吹き上がりが生じるのを防止することに対しては、充
分ではなかった。すなわち、コーナ部は切断速度が遅く
なるために、単位時間当りの熱量と酸素が多過ぎて多量
の溶融物が生じる。また、不活性ガスを連続的に吹き付
けるものについては、アシストガスの酸素の純度が低下
する。
は、いずれもノズルを二重構造として、通常の切断加工
を良好に行うことを目的としている。そして、補助アシ
ストガスに高圧の酸素や冷却した不活性ガスが使用さ
れ、溶融金属の吹き飛ばしや酸化の抑制を目的に切断の
際には連続的に吹き出しを行っている。このため、コー
ナ部の切断に差し掛かった際に、そのコーナ部に溶融物
の吹き上がりが生じるのを防止することに対しては、充
分ではなかった。すなわち、コーナ部は切断速度が遅く
なるために、単位時間当りの熱量と酸素が多過ぎて多量
の溶融物が生じる。また、不活性ガスを連続的に吹き付
けるものについては、アシストガスの酸素の純度が低下
する。
【００１０】さらに、ピアッシングに際して、貫通孔の
回りに盛り上がる溶融物を少なくする方法としては、次
の（７）の方法が提案されている。 （７） 特開平９−２７７０７１号公報には、ワークに
ピアッシングを行う際に、ピアッシング時のノズル動作
を単純化してピアッシング時間を短かくする加工方法
と、ワークの加工部に対し、センタノズルからアシスト
ガスを吹き付けるとともに、ブローノズルからブローガ
スを吹き付けて、アシストガスが遮断されないようにし
て溶融物を吹き飛ばす方法が開示されている。
回りに盛り上がる溶融物を少なくする方法としては、次
の（７）の方法が提案されている。 （７） 特開平９−２７７０７１号公報には、ワークに
ピアッシングを行う際に、ピアッシング時のノズル動作
を単純化してピアッシング時間を短かくする加工方法
と、ワークの加工部に対し、センタノズルからアシスト
ガスを吹き付けるとともに、ブローノズルからブローガ
スを吹き付けて、アシストガスが遮断されないようにし
て溶融物を吹き飛ばす方法が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前記（７）の方法にお
いては、ピアッシングの開始直後または開始から所定時
間経過後に、ブローガスの吹き付けが開始され、ピアッ
シングが終了するまでの間、ブローガスが連続的に吹き
付けられる。このため、ブローガスの連続的な吹き付け
に伴ってアシストガスの流れが阻害され続け、アシスト
ガスによる酸化反応が抑制されて、加工時間を短くする
ことには効果があがらなかった。また、ブローガスが連
続的に吹き付けられる結果、加工部が過度に冷却され
て、加工が進行せず、この点からも加工時間短縮には限
界があった。
いては、ピアッシングの開始直後または開始から所定時
間経過後に、ブローガスの吹き付けが開始され、ピアッ
シングが終了するまでの間、ブローガスが連続的に吹き
付けられる。このため、ブローガスの連続的な吹き付け
に伴ってアシストガスの流れが阻害され続け、アシスト
ガスによる酸化反応が抑制されて、加工時間を短くする
ことには効果があがらなかった。また、ブローガスが連
続的に吹き付けられる結果、加工部が過度に冷却され
て、加工が進行せず、この点からも加工時間短縮には限
界があった。
【００１２】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、加工時間を大幅に短縮できるレーザ加工
方法及び装置を提供することにある。
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、加工時間を大幅に短縮できるレーザ加工
方法及び装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明では、コー
ナ部の切断加工に際して、そのコーナ加工部にブローガ
スを断続的に吹き付けるようにした。請求項２に記載の
発明では請求項１において、ノズルがコーナ部に到達し
た時にコーナ部にブローガスを吹き付けるようにした。
このためコーナ部での切断に、ブローガスの吹き付けが
効果的に作用し、溶融物の発生量を最小限に抑制でき局
部的に切断幅が大きくなることはない。
的を達成するために、請求項１に記載の発明では、コー
ナ部の切断加工に際して、そのコーナ加工部にブローガ
スを断続的に吹き付けるようにした。請求項２に記載の
発明では請求項１において、ノズルがコーナ部に到達し
た時にコーナ部にブローガスを吹き付けるようにした。
このためコーナ部での切断に、ブローガスの吹き付けが
効果的に作用し、溶融物の発生量を最小限に抑制でき局
部的に切断幅が大きくなることはない。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】 請求項３に記載の発明では、請求項１又
は請求項２において、ブローガスの吹き付けがアシスト
ガスの吹き付け領域の側方からアシストガスの吹き付け
方向と斜交するように行われるようにした。従って、ノ
ズル形状として従来と同一のものを使用できるため、ブ
ローガスの吹き付け用ノズルを後付けで設けることがで
き、既存のレーザ加工機でも、この発明の効果を享受で
きるようになる。
は請求項２において、ブローガスの吹き付けがアシスト
ガスの吹き付け領域の側方からアシストガスの吹き付け
方向と斜交するように行われるようにした。従って、ノ
ズル形状として従来と同一のものを使用できるため、ブ
ローガスの吹き付け用ノズルを後付けで設けることがで
き、既存のレーザ加工機でも、この発明の効果を享受で
きるようになる。
【００２５】 請求項４に記載の発明では、センタノズ
ルの外側にはワークの加工部にブローガスを吹き付ける
ためのブローノズルを配設し、そのブローノズルからの
ブローガスの吹き付けが断続的になるように制御する制
御手段を設けたものである。
ルの外側にはワークの加工部にブローガスを吹き付ける
ためのブローノズルを配設し、そのブローノズルからの
ブローガスの吹き付けが断続的になるように制御する制
御手段を設けたものである。
【００２６】 このため、請求項１〜３の発明の効果を
有するレーザ加工装置を実現できる。
有するレーザ加工装置を実現できる。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下に、この
発明の第１の実施形態を、図１〜図４に基づいて説明す
る。初めに、レーザ加工装置の構成を説明する。図１に
示すように、レーザ加工装置の加工ヘッド２０におい
て、レンズ１１を有するホルダ１２の下端にはセンタノ
ズル１３が固定されており、その下端にはノズル口１４
が形成されている。そして、レーザ発振器１５から出力
されたレーザビームが前記レンズ１１を通ってノズル口
１４からワーク４１に対して照射される。前記ホルダ１
２の内側にはアシストガス供給バルブ１６を介してアシ
ストガス供給源１７が接続されており、アシストガス供
給バルブ１６の開放時に、アシストガス供給源１７から
ホルダ１２内にワークを酸化溶融させるための酸素より
なるアシストガスが供給され、センタノズル１３のノズ
ル口１４からワーク４１の加工部に向かって噴出され
る。
発明の第１の実施形態を、図１〜図４に基づいて説明す
る。初めに、レーザ加工装置の構成を説明する。図１に
示すように、レーザ加工装置の加工ヘッド２０におい
て、レンズ１１を有するホルダ１２の下端にはセンタノ
ズル１３が固定されており、その下端にはノズル口１４
が形成されている。そして、レーザ発振器１５から出力
されたレーザビームが前記レンズ１１を通ってノズル口
１４からワーク４１に対して照射される。前記ホルダ１
２の内側にはアシストガス供給バルブ１６を介してアシ
ストガス供給源１７が接続されており、アシストガス供
給バルブ１６の開放時に、アシストガス供給源１７から
ホルダ１２内にワークを酸化溶融させるための酸素より
なるアシストガスが供給され、センタノズル１３のノズ
ル口１４からワーク４１の加工部に向かって噴出され
る。
【００３０】前記センタノズル１３を包囲するようにホ
ルダ１２の下端にはブローノズル２１がリング１８のね
じ込みにより固定され、その下端にはノズル口２２が形
成されている。ブローノズル２１の内側にはブローガス
供給バルブ２３を介してブローガス供給源２４が接続さ
れており、ブローガス供給バルブ２３の開放時に、ブロ
ーガス供給源２４から窒素ガス等の不活性ガスよりなる
ブローガスが供給され、ノズル口２２からワーク４１の
加工部に向かって噴出される。このブローガスは、溶融
物としてのドロスを吹き飛ばすためのものである。前記
ブローノズル２１のノズル口２２は前記センタノズル１
３のノズル口１４を中心とした同心状をなす環状に形成
されており、ブローガスがアシストガスの噴射流を包囲
するように環状に噴出される。
ルダ１２の下端にはブローノズル２１がリング１８のね
じ込みにより固定され、その下端にはノズル口２２が形
成されている。ブローノズル２１の内側にはブローガス
供給バルブ２３を介してブローガス供給源２４が接続さ
れており、ブローガス供給バルブ２３の開放時に、ブロ
ーガス供給源２４から窒素ガス等の不活性ガスよりなる
ブローガスが供給され、ノズル口２２からワーク４１の
加工部に向かって噴出される。このブローガスは、溶融
物としてのドロスを吹き飛ばすためのものである。前記
ブローノズル２１のノズル口２２は前記センタノズル１
３のノズル口１４を中心とした同心状をなす環状に形成
されており、ブローガスがアシストガスの噴射流を包囲
するように環状に噴出される。
【００３１】図２に示すように、制御装置３１はＣＰＵ
（中央処理装置）３２、装置の動作プログラムを格納す
るＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３及び一時的なデー
タを記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３４に
より構成されている。制御装置３１にはインターフェー
ス３６を介して操作部３５が接続されている。また、制
御装置３１には前記レーザ発振器１５，アシストガス供
給源１７，アシストガス供給バルブ１６，ブローガス供
給源２４及びブローガス供給バルブ２３の外に、加工ヘ
ッド移動機構３６がインターフェース３７を介して接続
されている。その加工ヘッド移動機構３６は前記加工ヘ
ッド２０をＸ，Ｙ，Ｚの３方向に移動させるためのもの
である。
（中央処理装置）３２、装置の動作プログラムを格納す
るＲＯＭ（リードオンリメモリ）３３及び一時的なデー
タを記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３４に
より構成されている。制御装置３１にはインターフェー
ス３６を介して操作部３５が接続されている。また、制
御装置３１には前記レーザ発振器１５，アシストガス供
給源１７，アシストガス供給バルブ１６，ブローガス供
給源２４及びブローガス供給バルブ２３の外に、加工ヘ
ッド移動機構３６がインターフェース３７を介して接続
されている。その加工ヘッド移動機構３６は前記加工ヘ
ッド２０をＸ，Ｙ，Ｚの３方向に移動させるためのもの
である。
【００３２】そして、操作部３５からの操作に基づき、
制御装置３１は加工ヘッド移動機構３６を動作させて、
加工ヘッド２０をＸ，Ｙ，Ｚの３方向の少なくとも１方
向に移動させる。そして、これと同時に、制御装置３１
は、前記レーザ発振器１５を駆動させて、ワーク４１の
加工部に対してレーザビームを照射させるとともに、ア
シストガス供給源１７，アシストガス供給バルブ１６，
ブローガス供給源２４，ブローガス供給バルブ２３の動
作をそれぞれ制御し、ワーク４１の加工部に対してアシ
ストガス及びブローガスを所定のタイミングで噴出させ
る。この制御装置３１の制御により後述する各種の動作
が行われる。
制御装置３１は加工ヘッド移動機構３６を動作させて、
加工ヘッド２０をＸ，Ｙ，Ｚの３方向の少なくとも１方
向に移動させる。そして、これと同時に、制御装置３１
は、前記レーザ発振器１５を駆動させて、ワーク４１の
加工部に対してレーザビームを照射させるとともに、ア
シストガス供給源１７，アシストガス供給バルブ１６，
ブローガス供給源２４，ブローガス供給バルブ２３の動
作をそれぞれ制御し、ワーク４１の加工部に対してアシ
ストガス及びブローガスを所定のタイミングで噴出させ
る。この制御装置３１の制御により後述する各種の動作
が行われる。
【００３３】そこで、ワーク４１に対してピアッシング
加工を行う場合の動作について説明する。操作部３５か
らピアッシング加工開始指令が制御装置３１に入力され
ると、ＲＯＭ３３内のプログラムに基づき、まず、セン
タノズル１３及びブローノズル２１のノズル口１４，２
２とワーク４１との間の間隔がＬ１となるように加工ヘ
ッド２０が移動される。この状態で、図２に示される制
御手段により、図３に示すようなタイムチャートによ
り、アシストガス供給バルブ１６が開放されて、アシス
トガスがセンタノズル１３のノズル口１４からワーク４
１の加工部に対して噴出される。次に、加工部がアシス
トガス（酸素）が充満されたところで、レーザビームが
ワーク４１の加工部に対して照射され、ピアッシングが
開始される。アシストガスの吹き付けはレーザビームの
照射を開始する０．２秒以上前が最適である。
加工を行う場合の動作について説明する。操作部３５か
らピアッシング加工開始指令が制御装置３１に入力され
ると、ＲＯＭ３３内のプログラムに基づき、まず、セン
タノズル１３及びブローノズル２１のノズル口１４，２
２とワーク４１との間の間隔がＬ１となるように加工ヘ
ッド２０が移動される。この状態で、図２に示される制
御手段により、図３に示すようなタイムチャートによ
り、アシストガス供給バルブ１６が開放されて、アシス
トガスがセンタノズル１３のノズル口１４からワーク４
１の加工部に対して噴出される。次に、加工部がアシス
トガス（酸素）が充満されたところで、レーザビームが
ワーク４１の加工部に対して照射され、ピアッシングが
開始される。アシストガスの吹き付けはレーザビームの
照射を開始する０．２秒以上前が最適である。
【００３４】従って、この段階で、図４のＡ部分に示す
ように、ピアッシング加工が開始される。次いで、レー
ザビームの照射開始から０．４秒程度経過した後に、ブ
ローガス供給バルブ２３が瞬間的に開放され、ブローガ
スがブローノズル２１のノズル口２２からワーク４１の
加工部に対して０．２秒間噴出される。このレーザビー
ムの照射開始からブロー開始までの時間は、０．２秒〜
０．８秒程度が効果的であり、本実施形態では０．４秒
程度が最適である。また、ブローガスの噴出時間は、板
厚によっては０．１秒〜１．０秒程度であるが、本実施
形態では０．２秒程度が最適である。
ように、ピアッシング加工が開始される。次いで、レー
ザビームの照射開始から０．４秒程度経過した後に、ブ
ローガス供給バルブ２３が瞬間的に開放され、ブローガ
スがブローノズル２１のノズル口２２からワーク４１の
加工部に対して０．２秒間噴出される。このレーザビー
ムの照射開始からブロー開始までの時間は、０．２秒〜
０．８秒程度が効果的であり、本実施形態では０．４秒
程度が最適である。また、ブローガスの噴出時間は、板
厚によっては０．１秒〜１．０秒程度であるが、本実施
形態では０．２秒程度が最適である。
【００３５】このブローガスの噴出により、図４のＢ部
分に示すように、レーザビームによって形成された加工
孔４２内の溶融物としてのドロス４３が吹き飛ばされ
る。このため、加工孔４２内のドロス４３が除去され、
加工孔４２の新たな加工面が露出され、レーザビーム及
びアシストガスに曝される。また、ブローガスの瞬間的
吹き付けにより加工面が適度に冷却されるとともに、過
度な酸化が抑制され、余分なドロス４３の生成が抑制さ
れる。そして、その露出された加工面に対してアシスト
ガスの噴出及びレーザビームの照射が継続され、図４の
Ｃ部分に示すように、レーザビームによるピアッシング
加工が継続される。そして、前回のブローガスの噴出開
始から０．４秒程度経過すると再びブローガス供給バル
ブ２３が瞬間的に開放されてブローガスが０．２秒程度
噴出され、図４のＤ部分に示すように、ドロス４３が吹
き飛ばされて除去される。この場合も、ブローガスの噴
出時間は０．２秒程度が最適である。
分に示すように、レーザビームによって形成された加工
孔４２内の溶融物としてのドロス４３が吹き飛ばされ
る。このため、加工孔４２内のドロス４３が除去され、
加工孔４２の新たな加工面が露出され、レーザビーム及
びアシストガスに曝される。また、ブローガスの瞬間的
吹き付けにより加工面が適度に冷却されるとともに、過
度な酸化が抑制され、余分なドロス４３の生成が抑制さ
れる。そして、その露出された加工面に対してアシスト
ガスの噴出及びレーザビームの照射が継続され、図４の
Ｃ部分に示すように、レーザビームによるピアッシング
加工が継続される。そして、前回のブローガスの噴出開
始から０．４秒程度経過すると再びブローガス供給バル
ブ２３が瞬間的に開放されてブローガスが０．２秒程度
噴出され、図４のＤ部分に示すように、ドロス４３が吹
き飛ばされて除去される。この場合も、ブローガスの噴
出時間は０．２秒程度が最適である。
【００３６】一方、ピアッシング加工が継続される間、
加工ヘッド２０は、ノズル口１４，２２とワーク４１と
の間の間隔が通常の加工高さＬ２になるまで、下降し続
ける。このため、レーザビームの焦点が加工部と常に一
致するとともに、アシストガス及びブローガスの拡散を
防止して、それらを加工面に向かって噴出させることが
できる。従って、レーザビームにより効率的な加工を行
い得るとともに、ブローガスを有効に利用できる。
加工ヘッド２０は、ノズル口１４，２２とワーク４１と
の間の間隔が通常の加工高さＬ２になるまで、下降し続
ける。このため、レーザビームの焦点が加工部と常に一
致するとともに、アシストガス及びブローガスの拡散を
防止して、それらを加工面に向かって噴出させることが
できる。従って、レーザビームにより効率的な加工を行
い得るとともに、ブローガスを有効に利用できる。
【００３７】ピアッシング加工の終了時には、わずかに
残留したドロス４３がアシストガスにより加工孔４２の
貫通とともに、下方へ吹き飛ばされる。そして、切断加
工にに移行する場合は、加工ヘッド２０は前記間隔Ｌ２
を維持した状態で、横方向へ移動する。ただし、この場
合は、ブローガスの噴出は行われない。
残留したドロス４３がアシストガスにより加工孔４２の
貫通とともに、下方へ吹き飛ばされる。そして、切断加
工にに移行する場合は、加工ヘッド２０は前記間隔Ｌ２
を維持した状態で、横方向へ移動する。ただし、この場
合は、ブローガスの噴出は行われない。
【００３８】このようにして、ピアッシング加工が継続
される間、断続的にワーク４１の加工部に対してブロー
ガスが噴出され、その噴出によってドロス４３が除去さ
れる。このため、ドロス４３によりピアッシング加工が
阻害されることはほとんどなく、そのピアッシング加工
を効率的に行うことができ、その加工時間を大幅に短縮
することができ、さらには、加工孔４２の上部の縁部に
対するドロス４３の盛り上がりを防止でき、ピアッシン
グ後の加工ヘッド２０の横移動が加工穴周囲の加工厚み
にドロス４３の影響による変化がなく円滑に行われる。
される間、断続的にワーク４１の加工部に対してブロー
ガスが噴出され、その噴出によってドロス４３が除去さ
れる。このため、ドロス４３によりピアッシング加工が
阻害されることはほとんどなく、そのピアッシング加工
を効率的に行うことができ、その加工時間を大幅に短縮
することができ、さらには、加工孔４２の上部の縁部に
対するドロス４３の盛り上がりを防止でき、ピアッシン
グ後の加工ヘッド２０の横移動が加工穴周囲の加工厚み
にドロス４３の影響による変化がなく円滑に行われる。
【００３９】図６に示すように、コーナー部４５の切断
加工においては、加工ヘッド２０は前記間隔Ｌ２を維持
しながら移動する。そして、この場合、センタノズル２
２がコーナ部４５に達したときにセンタノズル１３がコ
ーナ部４５に到達した時点から０．２秒〜０．８秒毎に
前記と同様なタイミング及び噴出時間でブローガスが断
続的に加工部に対して吹き付けられる。従って、ドロス
４３が多く発生するコーナ部４５の切断において、その
切断を短時間で効率的、かつ高精度に行い得るばかりで
なく、切断形成された溝の上部側の縁部にドロス４３が
盛り上がるのを未然に防止できる。従って、ドロス４３
により加工ヘッド２０の移動に支障をきたしたりするこ
となく、コーナ部であっても加工ヘッド２０を円滑に移
動できる。
加工においては、加工ヘッド２０は前記間隔Ｌ２を維持
しながら移動する。そして、この場合、センタノズル２
２がコーナ部４５に達したときにセンタノズル１３がコ
ーナ部４５に到達した時点から０．２秒〜０．８秒毎に
前記と同様なタイミング及び噴出時間でブローガスが断
続的に加工部に対して吹き付けられる。従って、ドロス
４３が多く発生するコーナ部４５の切断において、その
切断を短時間で効率的、かつ高精度に行い得るばかりで
なく、切断形成された溝の上部側の縁部にドロス４３が
盛り上がるのを未然に防止できる。従って、ドロス４３
により加工ヘッド２０の移動に支障をきたしたりするこ
となく、コーナ部であっても加工ヘッド２０を円滑に移
動できる。
【００４０】前述した実施形態は以下に示す効果を発揮
する。 （１）ブローガスが加工部に対して断続的に吹き付けら
れることにより、加工部のドロス４３が除去され、レー
ザビーム及びアシストガスにより常に新しい加工面に対
してレーザ加工が施されることになる。また、ブローガ
スの断続的吹き付けにより、加工部が適度に冷却され、
余分なドロス４３の生成が抑制される。しかも、ブロー
ガスの吹き付けが断続的で、短時間であるため、アシス
トガスにより酸化作用はほとんど阻害されない。従っ
て、従来実現が困難であったピアッシングを極めて短時
間に効率的に行うことができる。
する。 （１）ブローガスが加工部に対して断続的に吹き付けら
れることにより、加工部のドロス４３が除去され、レー
ザビーム及びアシストガスにより常に新しい加工面に対
してレーザ加工が施されることになる。また、ブローガ
スの断続的吹き付けにより、加工部が適度に冷却され、
余分なドロス４３の生成が抑制される。しかも、ブロー
ガスの吹き付けが断続的で、短時間であるため、アシス
トガスにより酸化作用はほとんど阻害されない。従っ
て、従来実現が困難であったピアッシングを極めて短時
間に効率的に行うことができる。
【００４１】
【表１】
表１に示すデータは、図４に示すような加工条件でワー
ク４１として鉄板を用い、レーザ出力を３KW、アシスト
ガスの噴出圧力を２．０kg/cm2 、ブローガスの噴出圧力
を５．０kg/cm2に設定し、前述の最適タイミングでピア
ッシング加工を行った結果を示す。この結果から明らか
なように、従来加工方法に比べピアッシングに要する時
間を大幅に短縮することが可能になった。
ク４１として鉄板を用い、レーザ出力を３KW、アシスト
ガスの噴出圧力を２．０kg/cm2 、ブローガスの噴出圧力
を５．０kg/cm2に設定し、前述の最適タイミングでピア
ッシング加工を行った結果を示す。この結果から明らか
なように、従来加工方法に比べピアッシングに要する時
間を大幅に短縮することが可能になった。
【００４２】このように、加工時間が短縮されるため、
ドロス４３の量が少なくなり、言い換えれば必要以上に
ワークが溶融される量が少なくなって、細密な穿孔ある
いは切断が可能になり、高精度加工を達成できる。ま
た、ドロス４３が吹き飛ばされるため、加工部の上部に
ドロス４３が盛り上がることを防止でき、加工ヘッド２
０の切断のための移動が支障なく行われる。
ドロス４３の量が少なくなり、言い換えれば必要以上に
ワークが溶融される量が少なくなって、細密な穿孔ある
いは切断が可能になり、高精度加工を達成できる。ま
た、ドロス４３が吹き飛ばされるため、加工部の上部に
ドロス４３が盛り上がることを防止でき、加工ヘッド２
０の切断のための移動が支障なく行われる。
【００４３】特に、ワークが厚板になればその効果は大
であり、例えば１２ｍｍの鋼板に穴明け部が１００個あ
るワークの場合、従来に比べピアッシング時間だけで１
枚当たり１５分の加工時間の短縮が可能となる。 （２）アシストガスの吹き付けがレーザビームの照射開
始に先だって行われるため、レーザビームの照射開始時
には加工部が確実にアシストガスの酸素の雰囲気になっ
ている。従って、レーザ加工をその加工開始から効率的
に行うことができる。 （３）レーザビームの照射開始から、予め定められた時
間だけ断続的にブローガスの吹き付けが行われるため、
言い換えれば、ブローガスの噴出が瞬間的に一定間隔で
行われるため、アシストガスによる酸化の促進が損なわ
れることなく効率的にレーザビームがワーク面に照射さ
れ、ドロス４３は発生されると直ちにそれが除去され
る。 （４）ブローガスの圧力がアシストガスの圧力よりも高
く設定されているため、ドロス４３はアシストガスに阻
害されることなくブローガスにより確実に飛散されて除
去される。この場合、ブローガスにより瞬間的にアシス
トガスが拡散されるが、その時間が短いため、レーザ加
工に悪影響を与えることはない。 （５）センタノズル１３及びブローノズル２１がレーザ
加工の進行に伴ってワーク４１に対して接近移動するた
め、常にレーザビームの焦点を加工部に位置させること
ができるとともに、加工面におけるアシストガスの圧力
を一定に維持でき、効率的なレーザ加工を行うことがで
きる。 （６）ブローガスの吹き付けがアシストガス流を中心と
した環状領域から行われるため、ドロス４３がどの位置
にあっても、そのドロス４３を確実に吹き飛ばすことが
できる。
であり、例えば１２ｍｍの鋼板に穴明け部が１００個あ
るワークの場合、従来に比べピアッシング時間だけで１
枚当たり１５分の加工時間の短縮が可能となる。 （２）アシストガスの吹き付けがレーザビームの照射開
始に先だって行われるため、レーザビームの照射開始時
には加工部が確実にアシストガスの酸素の雰囲気になっ
ている。従って、レーザ加工をその加工開始から効率的
に行うことができる。 （３）レーザビームの照射開始から、予め定められた時
間だけ断続的にブローガスの吹き付けが行われるため、
言い換えれば、ブローガスの噴出が瞬間的に一定間隔で
行われるため、アシストガスによる酸化の促進が損なわ
れることなく効率的にレーザビームがワーク面に照射さ
れ、ドロス４３は発生されると直ちにそれが除去され
る。 （４）ブローガスの圧力がアシストガスの圧力よりも高
く設定されているため、ドロス４３はアシストガスに阻
害されることなくブローガスにより確実に飛散されて除
去される。この場合、ブローガスにより瞬間的にアシス
トガスが拡散されるが、その時間が短いため、レーザ加
工に悪影響を与えることはない。 （５）センタノズル１３及びブローノズル２１がレーザ
加工の進行に伴ってワーク４１に対して接近移動するた
め、常にレーザビームの焦点を加工部に位置させること
ができるとともに、加工面におけるアシストガスの圧力
を一定に維持でき、効率的なレーザ加工を行うことがで
きる。 （６）ブローガスの吹き付けがアシストガス流を中心と
した環状領域から行われるため、ドロス４３がどの位置
にあっても、そのドロス４３を確実に吹き飛ばすことが
できる。
【００４４】（第２の実施形態）次に、この発明の第２
実施形態を図５に基づいて説明する。この第２実施形態
においては、ブローノズル２１がセンタノズル１３の側
方に位置するように、ホルダ１２に対して支持されてい
る。そして、ブローノズル２１のノズル口２２は、ブロ
ーガス流がアシストガス流に対して斜交するように斜め
方向を向いて加工部を指向している。
実施形態を図５に基づいて説明する。この第２実施形態
においては、ブローノズル２１がセンタノズル１３の側
方に位置するように、ホルダ１２に対して支持されてい
る。そして、ブローノズル２１のノズル口２２は、ブロ
ーガス流がアシストガス流に対して斜交するように斜め
方向を向いて加工部を指向している。
【００４５】従って、この第２実施形態においては、ブ
ローノズル２１をそれを有しないホルダ１１に対して容
易に取り付けることができ、前述した各種の効果を得る
ことができる。
ローノズル２１をそれを有しないホルダ１１に対して容
易に取り付けることができ、前述した各種の効果を得る
ことができる。
【００４６】なお、この発明は以下のような態様で具体
化しても良い。 （１）アシストガスの吹き付け開始からレーザービーム
の照射開始までの遅延時間、同じくアシストガスの吹き
付け開始からブローガス吹き付け開始までの遅延時間、
あるいはブローガスの吹き付け間隔や吹き付け時間等
を、ワーク４１の材質や板厚などに応じて適宜に変更す
ること。 （２）前記第２実施形態においてブローノズル２１を複
数個用いること。 （３）ピアッシング加工、コーナ部の切断以外のレーザ
加工においても、前記実施形態のように、ブローガスの
断続的吹き付けを行うこと。 （４）前記実施形態では、レーザ加工が進行するのにと
もない、加工ヘッド２０を徐々に下降させたが、ピアッ
シングを高い位置のまま行い、ピアッシング終了すると
ノズルを加工高さに下降してから通常の加工を開始する
こと。 （５）前記実施形態では、ブローガスを等間隔で断続的
に吹き付けを行ったが板厚が厚くなるに従って穴底が深
くなるのでブローガスの吹き付け間隔を長くしたり又は
ブローガスの吹き付け時間を長くしたりすること。 （６）前記実施形態ではブローガスの吹き付けをブロー
ガス供給バルブにより行ったが、ブローノズルを揺動式
にして、瞬間的に加工部にブローノズルを向けてブロー
ガスを吹き付けるようにしたりすること。
化しても良い。 （１）アシストガスの吹き付け開始からレーザービーム
の照射開始までの遅延時間、同じくアシストガスの吹き
付け開始からブローガス吹き付け開始までの遅延時間、
あるいはブローガスの吹き付け間隔や吹き付け時間等
を、ワーク４１の材質や板厚などに応じて適宜に変更す
ること。 （２）前記第２実施形態においてブローノズル２１を複
数個用いること。 （３）ピアッシング加工、コーナ部の切断以外のレーザ
加工においても、前記実施形態のように、ブローガスの
断続的吹き付けを行うこと。 （４）前記実施形態では、レーザ加工が進行するのにと
もない、加工ヘッド２０を徐々に下降させたが、ピアッ
シングを高い位置のまま行い、ピアッシング終了すると
ノズルを加工高さに下降してから通常の加工を開始する
こと。 （５）前記実施形態では、ブローガスを等間隔で断続的
に吹き付けを行ったが板厚が厚くなるに従って穴底が深
くなるのでブローガスの吹き付け間隔を長くしたり又は
ブローガスの吹き付け時間を長くしたりすること。 （６）前記実施形態ではブローガスの吹き付けをブロー
ガス供給バルブにより行ったが、ブローノズルを揺動式
にして、瞬間的に加工部にブローノズルを向けてブロー
ガスを吹き付けるようにしたりすること。
【図１】 レーザ加工装置の第１の実施形態を示す要部
断面図。
断面図。
【図２】 レーザ加工装置の回路構成を示すブロック
図。
図。
【図３】 レーザビームの照射及びガスの吹き付けのタ
イミングを示すタイムチャート。
イミングを示すタイムチャート。
【図４】 ピアッシングにおける加工部の状態を順に示
す説明図。
す説明図。
【図５】 レーザ加工装置の第２の実施形態を示す要部
断面図。
断面図。
【図６】 ワークの切断された溝のコーナ部を示す一部
平面図。
平面図。
１３…センタノズル、１４，２２…ノズル口、１６…ア
シストガス供給バルブ、２０…加工ヘッド、２１…ブロ
ーノズル、２３…ブローガス供給バルブ、３１…制御装
置、４１…ワーク。４２…加工孔、４３…ドロス。
シストガス供給バルブ、２０…加工ヘッド、２１…ブロ
ーノズル、２３…ブローガス供給バルブ、３１…制御装
置、４１…ワーク。４２…加工孔、４３…ドロス。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−314169（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−212567（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−277071（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−40684（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−141822（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−200888（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−106583（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 26/00 - 26/42
Claims (4)
- 【請求項１】 ワークにアシストガスを連続的に吹き付
けながら、レーザビームによってワークに対して切断加
工を行うレーザ加工方法において、コーナ部の切断加工
に際して、そのコーナ加工部にブローガスを断続的に吹
き付けるレーザ加工方法。 - 【請求項２】 請求項１において、コーナ部の加工に際
して、ノズルがコーナ部に到達した時にコーナ部にブロ
ーガスを吹き付けるレーザ加工方法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、ブロー
ガスの吹き付けがアシストガスの吹き付け領域の側方か
らアシストガスの吹き付け方向と斜交するように行われ
るレーザ加工方法。 - 【請求項４】 センタノズルからワークにアシストガス
を連続的に吹き付けながら、レーザビームによって加工
を行うレーザ加工装置において、前記センタノズルの外
側にはワークの加工部にブローガスを吹き付けるための
ブローノズルを配設し、そのブローノズルからのブロー
ガスの吹き付けが断続的になるように制御する制御手段
を設け、請求項１〜３のいずれかに記載の動作を行わせ
るようにしたレーザ加工装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20844898A JP3500071B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
| EP99114432A EP0974417A3 (en) | 1998-07-23 | 1999-07-22 | Laser beam machining method and laser beam machine |
| KR1019990029683A KR100602741B1 (ko) | 1998-07-23 | 1999-07-22 | 레이저가공방법 및 레이저가공장치 |
| US09/359,071 US6198070B1 (en) | 1998-07-23 | 1999-07-22 | Laser beam machining method and laser beam machine |
| TW088112527A TW422751B (en) | 1998-07-23 | 1999-07-23 | Laser beam machining method and laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20844898A JP3500071B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000042780A JP2000042780A (ja) | 2000-02-15 |
| JP3500071B2 true JP3500071B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=16556379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20844898A Expired - Fee Related JP3500071B2 (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6198070B1 (ja) |
| EP (1) | EP0974417A3 (ja) |
| JP (1) | JP3500071B2 (ja) |
| KR (1) | KR100602741B1 (ja) |
| TW (1) | TW422751B (ja) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4277429B2 (ja) * | 2000-07-27 | 2009-06-10 | 株式会社デンソー | 高密度エネルギビーム加工方法およびその装置 |
| US7232715B2 (en) * | 2002-11-15 | 2007-06-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor film and semiconductor device and laser processing apparatus |
| EP1657020A1 (de) * | 2004-11-10 | 2006-05-17 | Synova S.A. | Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung der Kohärenz eines Flüssigkeitsstrahls für eine Materialbearbeitung und Flüssigkeitsdüse für eine solche Vorrichtung |
| GB0426780D0 (en) * | 2004-12-07 | 2005-01-12 | 3M Innovative Properties Co | Pressurized inhalation devices |
| GB0427281D0 (en) * | 2004-12-14 | 2005-01-12 | 3M Innovative Properties Co | Methods of providing medicinal metal components having through holes |
| GB0428169D0 (en) * | 2004-12-23 | 2005-01-26 | 3M Innovative Properties Co | Pressurized inhalation devices |
| ATE504388T1 (de) * | 2005-02-25 | 2011-04-15 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh | Verfahren zum spülen von leitungen und/oder hohlräumen einer laserbearbeitungsmaschine |
| JP5249520B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2013-07-31 | 本田技研工業株式会社 | 噴口のレーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| US8378259B2 (en) * | 2008-06-17 | 2013-02-19 | Electro Scientific Industries, Inc. | Eliminating head-to-head offsets along common chuck travel direction in multi-head laser machining systems |
| JP5276699B2 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-08-28 | ファナック株式会社 | ピアシングを行うレーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
| CN105366929A (zh) | 2011-09-15 | 2016-03-02 | 日本电气硝子株式会社 | 玻璃板切断方法及玻璃板切断装置 |
| CN102371433A (zh) * | 2011-11-21 | 2012-03-14 | 苏州吉矽精密科技有限公司 | 一种激光切割头喷嘴装置 |
| US10005154B2 (en) * | 2012-02-14 | 2018-06-26 | Murata Machinery, Ltd. | Laser processing machine |
| JP5986775B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-09-06 | 日酸Ｔａｎａｋａ株式会社 | レーザ加工方法、レーザ加工装置 |
| CN105531073B (zh) | 2013-06-28 | 2018-08-28 | 通快激光与系统工程有限公司 | 用于机械加工、尤其用于机械焊接加工的方法，以及过程气体供应的调整装置用的控制装置 |
| TWI508810B (zh) * | 2013-12-13 | 2015-11-21 | Metal Ind Res & Dev Ct | 雷射輔助加工裝置 |
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