[go: up one dir, main page]

WO2017134964A1 - レーザ加工機およびレーザ加工方法 - Google Patents

レーザ加工機およびレーザ加工方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017134964A1
WO2017134964A1 PCT/JP2016/088688 JP2016088688W WO2017134964A1 WO 2017134964 A1 WO2017134964 A1 WO 2017134964A1 JP 2016088688 W JP2016088688 W JP 2016088688W WO 2017134964 A1 WO2017134964 A1 WO 2017134964A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
workpiece
laser beam
laser
output
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/088688
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
圭太 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Machinery Ltd
Original Assignee
Murata Machinery Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Machinery Ltd filed Critical Murata Machinery Ltd
Priority to CN201680079971.7A priority Critical patent/CN108495733B/zh
Priority to JP2017565432A priority patent/JP6662397B2/ja
Priority to US16/074,604 priority patent/US20200290151A1/en
Publication of WO2017134964A1 publication Critical patent/WO2017134964A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0613—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams having a common axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0734—Shaping the laser spot into an annular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing machine and a laser processing method.
  • Laser processing machines are used to cut workpieces (for example, see Patent Document 1 below).
  • a workpiece is cut by a laser processing machine, after a pierced hole is formed in the workpiece, the workpiece is cut from the pierced hole as a starting point while the workpiece and the laser head are relatively moved.
  • the workpiece to be cut may be a thin plate, a medium thick plate, or a thick plate.
  • the processing quality or processing speed may decrease depending on the workpiece thickness. For example, if the output (intensity) of the laser beam is set according to the thin plate, the cutting surface will be shaken due to the fact that the assist gas does not flow efficiently to the lower surface side of the workpiece when cutting a thick plate. And the cutting speed decreases. Further, when the output of the laser beam is set in accordance with the thick plate, the spattering (melt) adheres to the workpiece surface when forming the pierce hole in the thin plate, and the processing quality is deteriorated.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and aims to realize optimum processing quality and processing speed by controlling the laser beam according to the thickness of the workpiece.
  • a laser processing machine includes a laser oscillation unit that generates laser light applied to a first region of a workpiece, and laser light applied to a second region around the first region of the workpiece, and the first region.
  • a control unit that changes the output of the laser beam irradiated to the laser beam and the output of the laser beam irradiated to the second region between a period for forming the pierced hole in the workpiece and a period for cutting the workpiece based on the thickness of the workpiece And comprising.
  • the laser processing method of the present invention generates laser light that is applied to a first region of a workpiece, generates laser light that is applied to a second region around the first region of the workpiece, The output of the laser beam irradiated to the first region and the output of the laser beam irradiated to the second region are changed between a period for forming the pierced hole in the workpiece and a period for cutting the workpiece based on the thickness of the workpiece.
  • control unit compares the output of the laser beam applied to the second region during the period in which the pierced hole is formed in the workpiece having the first plate thickness, with the second plate thickness being thicker than the first plate thickness. You may increase the output of the laser beam irradiated to a 2nd area
  • control unit may adjust the beam diameter of the laser light applied to the workpiece so that the diameter of the piercing hole is equal to or larger than the cut width when the workpiece is cut.
  • the laser irradiation unit includes a first oscillator that generates laser light applied to the first region, and a second oscillator that generates laser light applied to the second region, and the control unit includes the first oscillator The output of the oscillator and the output of the second oscillator may be controlled.
  • the first oscillator may supply laser light to the inner inner layer of the optical fiber, and the second oscillator may supply laser light to the outer outer layer of the optical fiber.
  • the control unit may control the output of the laser light applied to the first region and the output of the laser light applied to the second region based on the processing data defining the processing conditions for the workpiece.
  • the output period of the laser beam applied to the first region of the workpiece and the output of the laser beam applied to the second region are determined based on the plate thickness of the workpiece, Since it varies depending on the workpiece cutting period, the laser beam intensity distribution can be switched between a distribution suitable for piercing hole formation and a distribution suitable for workpiece cutting, resulting in a laser beam suitable for the plate thickness and material. It can be controlled to achieve optimum machining quality and machining speed.
  • control unit compares the output of the laser beam applied to the second region during the period in which the pierced hole is formed in the workpiece having the first plate thickness, with the second plate thickness being thicker than the first plate thickness.
  • the control unit compares the output of the laser beam applied to the second region during the period in which the pierced hole is formed in the workpiece having the first plate thickness, with the second plate thickness being thicker than the first plate thickness.
  • the control unit increases the output of the laser beam irradiated to the second region within the period of forming the pierced hole in the workpiece, the output of the laser beam irradiated to the second region outside the first region is Since it increases, the pierced hole can be formed so as to gradually widen the diameter of the pierced hole, and the pierced hole can be formed with an optimum processing quality.
  • control unit when the control unit reduces the output of the laser beam irradiated to the first region as compared with the period of forming the pierced hole in the workpiece in the period of cutting the workpiece, for example, the laser beam irradiated to the first region Therefore, it is possible to prevent the melted product from spreading outward and to form a cutting line with optimum processing quality.
  • control unit starts cutting the workpiece when adjusting the beam diameter of the laser beam applied to the workpiece so that the diameter of the piercing hole is equal to or larger than the cutting width when cutting the workpiece. It is possible to suppress the dispersion of the molten material during the process, and to realize the optimum processing quality and processing speed.
  • the laser irradiation unit includes a first oscillator that generates laser light applied to the first region, and a second oscillator that generates laser light applied to the second region
  • the control unit includes the first oscillator
  • separate oscillators are used in the first region and the second region, so that the output of the laser beam is controlled independently in the first region and the second region. Becomes easier.
  • the first oscillator supplies laser light to the inner inner layer of the optical fiber
  • the second oscillator supplies laser light to the outer outer layer of the optical fiber
  • the first oscillator passes through the inner layer of the optical fiber.
  • the output of the laser light applied to the first region and the output of the laser light applied to the second region via the outer layer of the optical fiber can be adjusted with a simple configuration. Further, when the control unit controls the output of the laser light irradiated to the first region and the output of the laser light irradiated to the second region based on the processing data defining the processing conditions for the workpiece, for example, The output of the laser beam irradiated to the first region and the output of the laser beam irradiated to the second region can be automatically controlled, and the productivity is increased.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a laser beam machine according to an embodiment.
  • the laser beam machine 1 can irradiate the plate-like workpiece W with the laser beam LB to cut the workpiece W.
  • the laser processing machine 1 includes a processing pallet 2, a processing head 3, a laser oscillation unit 4, a head driving unit 5, a head control unit 6, a laser control unit 7, and a control device 8.
  • the processing pallet 2 is formed with, for example, a plurality of support plates 2a standing on a rectangular plate-like base.
  • the plurality of support plates 2a are arranged side by side in the X direction, and each upper end has a sawtooth shape.
  • the workpiece W is placed on the plurality of support plates 2a and supported along a horizontal plane (XY plane).
  • the processing pallet 2 can be moved, for example, in the X direction by a driving device (not shown).
  • the unprocessed workpiece W is placed on the machining pallet 2 at a position away from the machining area where the laser machining is performed (the movable range of the machining head 3).
  • the machining pallet 2 moves while the workpiece W is placed. By doing so, the workpiece W is carried into the machining area.
  • Laser processing by the processing head 3 is performed on the workpiece W placed on the processing pallet 2.
  • the workpiece W after the laser processing is carried out of the processing area by the movement of the processing pallet 2 while being placed on the processing pallet 2.
  • the above-described processing pallet 2 is an example, and other forms may be used.
  • a support plate having a corrugated upper end may be used, and a plurality of pins may be formed on the base of the processing pallet 2 and the work W may be supported by the upper ends of these pins. .
  • the laser oscillation unit 4 is a fiber laser, for example, and generates a laser beam LB.
  • the laser oscillation unit 4 includes a first oscillator 11 and a second oscillator 12.
  • the laser beam LB from the laser oscillation unit 4 is introduced into the processing head 3 through the optical fiber 13.
  • the processing head 3 can be arranged above the workpiece W placed on the processing pallet 2 (Z direction).
  • the processing head 3 has an optical system 14 for condensing the laser beam LB from the laser oscillation unit 4 on the workpiece W, and irradiates the workpiece W with the laser beam LB via the optical system 14.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an optical path of a laser beam and an irradiation area in the laser beam machine according to the embodiment.
  • FIG. 2A shows an optical path from the optical fiber 13 to the workpiece W.
  • FIG. 2B conceptually shows the optical path from the laser oscillation unit 4 to the workpiece W linearly developed.
  • the optical system 14 includes a lens 14a, a bending mirror 15, a lens 14b, and a protective glass 16 in order from the optical fiber 13 toward the workpiece W.
  • the laser beam LB emitted from the optical fiber 13 is collimated by the lens 14a, then reflected by the folding mirror 15, and the optical path is bent. .
  • the first oscillator 11 and the second oscillator 12 each generate laser light.
  • the laser beam LB1 generated by the first oscillator 11 and the laser beam LB2 generated by the second oscillator 12 have the same wavelength, but may have different wavelengths.
  • the laser beam LB illustrated in FIG. 2A is a laser beam including one or both of the laser beam LB1 and the laser beam LB2 in FIG.
  • the optical fiber 13 has a multilayer structure including two or more layers through which laser light propagates.
  • the optical fiber 13 includes a cylindrical inner layer 13a, an intermediate layer 13b that covers the outer periphery of the inner layer 13a, and an annular outer layer 13c that covers the outer periphery of the intermediate layer 13b.
  • the intermediate layer 13b is a doped layer in which the laser beam LB1 is reflected at the interface with the inner layer 13a and the laser beam LB2 is reflected at the interface with the outer layer 13c.
  • the laser beam LB1 from the first oscillator 11 is introduced (supplied) into the inner layer 13a, and is guided to the processing head 3 (see FIG. 1) while being repeatedly reflected at the interface between the inner layer 13a and the intermediate layer 13b.
  • the laser beam LB2 from the second oscillator 12 is introduced (supplied) into the outer layer 13c, and is guided to the processing head 3 while being repeated at the interface between the outer layer 13c and the intermediate layer 13b and the outer peripheral surface of the outer layer 13c.
  • the laser beam LB1 and the laser beam LB2 emitted from the optical fiber 13 are incident on the optical system 14, respectively.
  • the lens 14a of the optical system 14 is a collimator, and collimates the laser light LB1 and the laser light LB2.
  • the lens 14b of the optical system 14 is a condenser, and condenses the laser light LB1 and the laser light LB2 from the lens 14a on the workpiece W, respectively.
  • FIG. 2C is a diagram showing an irradiation area AR of the laser beam on the workpiece W.
  • the irradiation area AR includes a first area of the workpiece W (hereinafter referred to as an inner area AR1) and a second area around the first area of the workpiece (hereinafter referred to as an outer area AR2).
  • the inner area AR1 is, for example, a circular area disposed at the center of the irradiation area AR.
  • the outer area AR2 is an annular area arranged around the inner area AR1.
  • the inner area AR ⁇ b> 1 is an area corresponding to the inner layer 13 a of the optical fiber 13.
  • the laser beam LB1 from the first oscillator 11 passes through the inner layer 13a of the optical fiber 13 and irradiates the inner region AR1.
  • the outer region AR2 is a region corresponding to the outer layer 13c of the optical fiber 13.
  • the laser beam LB2 from the second oscillator 12 passes through the outer layer 13c of the optical fiber 13 and irradiates the outer region AR2.
  • the optical system drive unit 21 can adjust the focus position of the optical system 14. For example, the optical system drive unit 21 adjusts the focus position by moving at least a part of the lens included in the optical system 14 in a direction parallel to the optical axis AX of the optical system 14.
  • the diameter D1 of the inner area AR1 and the diameter D2 of the outer area AR2 shown in FIG. 2B increase as the workpiece W moves away from the focus position of the optical system 14, respectively.
  • the spot size of the laser beam on the workpiece W (laser beam LB in FIG. 1) is expressed by the diameter D1 when the laser beam LB1 is irradiated from only the first oscillator 11 of the first oscillator 11 and the second oscillator 12. Is done.
  • the diameter of the pierced hole and the cutting width at the time of cutting are values according to the diameter D1.
  • the spot size of the laser beam on the workpiece W is represented by the diameter D2 when the laser beam LB2 is irradiated from the second oscillator 12.
  • the diameter of the pierced hole and the cutting width at the time of cutting are values corresponding to the diameter D2.
  • the optical system drive unit 21 can change the spot size of the laser light on the workpiece W by changing the focus position of the optical system 14. That is, the optical system driving unit 21 can adjust the diameter and cutting width of the piercing hole.
  • the diameter and cutting width of the pierced hole are the state in which the laser beam LB1 is irradiated from the first oscillator 11 and the laser beam LB2 is not irradiated from the second oscillator 12, and the state in which the laser beam LB2 is irradiated from the second oscillator 12. You can also switch with.
  • the head driving unit 5 includes an optical system driving unit 21, an X driving unit 22, a Y driving unit 23, and a Z driving unit 24.
  • the X drive unit 22, the Y drive unit 23, the Z drive unit 24, and the optical system drive unit 21 each include an actuator.
  • the X drive unit 22 moves the machining head 3 with respect to the workpiece W in the X direction.
  • the Y drive unit 23 moves the machining head 3 in the Y direction with respect to the workpiece W.
  • the Z drive unit 24 moves the machining head 3 in the Z direction with respect to the workpiece W.
  • the head driving unit 5 positions the machining head 3 with respect to the workpiece W by the X driving unit 22, the Y driving unit 23, and the Z driving unit 24 when forming a piercing hole in the workpiece W. Further, the head drive unit 5 moves the machining head 3 relative to the workpiece W by the X drive unit 22 and the Y drive unit 23 when cutting the workpiece W.
  • the head control unit 6 controls the head drive unit 5 based on a command from the control device 8. For example, the head controller 6 supplies the target position and target speed of the machining head 3 to the head driver 5.
  • the X drive unit 22, the Y drive unit 23, and the Z drive unit 24 of the head drive unit 5 move the machining head 3 so that the position and speed of the machining head approach the target position and the target speed, respectively.
  • the head control unit 6 supplies the target value of the focus position of the optical system 14 to the head drive unit 5.
  • the optical system drive unit 21 of the head drive unit 5 moves the lens included in the optical system 14 so that the focus position of the optical system 14 approaches the target value.
  • the laser control unit 7 controls the laser oscillation unit 4.
  • the laser control unit 7 includes a beam mode command unit 31 and an oscillation mode command unit 32.
  • the laser processing machine 1 includes a plurality of beam modes (shown later in FIG. 3) in which the intensity distribution of the laser light applied to the workpiece W is different, and the beam mode command unit 31 can switch between the plurality of beam modes.
  • the beam mode command unit 31 uses a target value for the output of the first oscillator 11 (the intensity of the laser beam LB1) and the target for the output of the second oscillator 12 (the intensity of the laser beam LB2) as a command for designating the beam mode.
  • the value is supplied to the laser oscillation unit 4.
  • the laser oscillation unit 4 oscillates (drives) the first oscillator 11 so that the output of the first oscillator 11 approaches the target value supplied from the beam mode command unit 31.
  • the laser oscillation unit 4 causes the second oscillator 12 to oscillate (drive) so that the output of the second oscillator 12 approaches the target value supplied from the beam mode command unit 31.
  • the beam mode command unit 31 can adjust the intensity distribution of the laser beam LB irradiated on the workpiece W by adjusting the target value of the output of each oscillator.
  • the oscillation mode command unit 32 controls the oscillation method of the first oscillator 11 and the oscillation method of the second oscillator 12, respectively.
  • the first oscillator 11 and the second oscillator 12 can select the oscillation method from pulse oscillation and continuous oscillation (CW), respectively, and the oscillation mode command unit 32 indicates which of pulse oscillation and continuous oscillation is selected.
  • An oscillation mode command is supplied to the laser oscillation unit 4.
  • the laser oscillating unit 4 oscillates the first oscillator 11 and the second oscillator 12 by the oscillation method specified in the oscillation mode command.
  • the oscillation method of the first oscillator 11 and the second oscillator 12 may be capable of only one of pulse oscillation and continuous oscillation. In this case, the oscillation mode command unit 32 can be omitted.
  • the control device 8 comprehensively controls each part of the laser processing machine 1 based on processing data supplied from the outside.
  • the machining data is, for example, NC data that defines machining conditions.
  • the processing conditions are the material of the workpiece W, the plate thickness, the position of the cutting line, the contents of each process, and the like.
  • the contents of each process start point, end point, cutting speed of the cutting line
  • the control device 8 supplies commands to each of the head control unit 6 and the laser control unit 7 based on the processing data.
  • the oscillation mode command unit 32 of the laser control unit 7 sets the oscillation method of the laser oscillation unit 4 based on a command from the control device 8.
  • the beam mode command unit 31 of the laser control unit 7 determines the beam mode (the output of the first oscillator 11 and the output of the second oscillator 12) based on the thickness of the workpiece W based on the command from the control device 8. To set. That is, the beam mode command unit 31 of the laser control unit 7 controls the output of the first oscillator 11 and the output of the second oscillator 12 based on the processing data that defines the processing conditions for the workpiece W. The beam mode command unit 31 changes the beam mode between a period in which a pierced hole is formed in the workpiece W (piercing process) and a period in which the workpiece W is cut (cutting process).
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a plurality of beam modes.
  • FIG. 3 shows the spatial distribution of the output (intensity) of laser light in the inner area AR1 and the outer area AR2.
  • the vertical axis in FIG. 3 represents the ratio of the laser beam output to the maximum output.
  • PW0 is, for example, 0% (off state)
  • PW3 is, for example, 100% (maximum output).
  • PW1 and PW2 are outputs (first intermediate output and second intermediate output) that are larger than PW0 and smaller than PW3, respectively.
  • PW2 is larger than PW1, for example, PW1 is 25% and PW2 is 50%.
  • Mode A the laser beam output in the inner area AR1 is PW3, and the laser beam output in the outer area AR2 is PW0.
  • Mode B is a mode in which the output of the laser light in the outer region AR2 is larger than that in mode A.
  • mode B the laser beam output in the inner area AR1 is PW3, and the laser beam output in the outer area AR2 is PW3.
  • Mode C is a mode in which the output of the laser light in the inner region AR1 is smaller than that in mode B.
  • mode C the output of the laser light in the inner area AR1 is PW2, and the output of the laser light in the outer area AR2 is PW3.
  • Mode D is a mode in which the output of the laser light in the inner region AR1 is further reduced as compared with mode C.
  • the laser beam output in the inner area AR1 is PW1
  • the laser beam output in the outer area AR2 is PW3.
  • the mode E is a mode in which the output of the laser light in the inner area AR1 is further reduced as compared with the mode D.
  • the laser beam output in the inner region AR1 is PW0
  • the laser beam output in the outer region AR2 is PW3.
  • the laser beam output in the inner region AR1 described above corresponds to the output of the first oscillator 11, and the laser beam output in the outer region AR2 corresponds to the output of the second oscillator 12.
  • the beam mode command unit 31 changes the output of the first oscillator 11 and the output of the second oscillator 12 based on the thickness of the workpiece W.
  • a processing mode for a workpiece having a first plate thickness (eg, a thin plate) and a processing for a workpiece having a second plate thickness (eg, a thick plate) that is thicker than the first plate thickness.
  • a mode processing mode for thick plates
  • the thin plate is a plate material having a plate thickness of 1 mm or more and 3 mm or less
  • the thick plate is a plate material having a plate thickness of 10 mm or more or 12 mm or more.
  • the beam mode command unit 31 determines, for example, whether to apply the thin plate processing mode or the thick plate processing mode based on the thickness of the workpiece W included in the processing data. For example, the beam mode command unit 31 determines that the processing mode for the thick plate is applied when the thickness of the workpiece W included in the processing data is equal to or greater than the threshold value, and applies the processing mode for the thin plate otherwise. Judge that. The beam mode command unit 31 determines to apply the thin plate processing mode when the thickness of the workpiece W included in the processing data is equal to or less than the threshold value, and applies the thick plate processing mode in other cases. Then, it may be determined. In addition, for example, the operator may specify whether to use the processing mode for thin plates or the processing mode for thick plates via the control device 8.
  • the beam mode command unit 31 does not have to determine which processing mode is used.
  • the laser processing machine 1 may have a processing mode other than the processing mode for thin plates and the processing mode for thick plates.
  • the laser processing machine 1 has a processing mode for ultrathin plates or a processing mode for medium thickness plates. May be.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram of a processing mode for a thin plate
  • FIG. 4B is an explanatory diagram of a processing mode for a thick plate.
  • the head drive unit 5 is controlled by the head control unit 6 and positions the machining head 3 at the position of the starting point of the cutting line on the workpiece W (pierce hole formation position) defined in the machining data.
  • the beam mode command unit 31 sets the beam mode to mode A, causes the first oscillator 11 to generate the laser beam LB1 having an output of PW3, and transmits the laser beam LB1 to the inner region AR1.
  • the beam mode command unit 31 maintains a state in which the second oscillator 12 does not perform laser oscillation. Piercing holes are formed in the work W by irradiating the inner region AR1 with the laser beam LB1 for a predetermined time.
  • the diameter of the piercing hole corresponds to the spot size of the laser beam LB1 on the workpiece W.
  • the optical system driving unit 21 is controlled by the head control unit 6 to shift the focus position of the optical system 14 from the workpiece W (defocusing), so that the diameter of the pierce hole with respect to the cutting width. Is increased so that the spot size of the laser beam LB1 on the workpiece W is increased.
  • the optical system driving unit 21 is controlled by the head control unit 6 and after the pierced hole is formed (after the predetermined time has elapsed), the spot size of the laser beam LB1 on the workpiece W is set to the cutting width.
  • the focus position of the optical system 14 is adjusted so as to match.
  • the head drive unit 5 moves the machining head 3 so that the laser beam LB1 on the workpiece W moves along the cutting line after the focus position of the optical system 14 is adjusted.
  • the beam mode command unit 31 maintains the beam mode in mode A. That is, when the thin plate machining mode is applied, the beam mode command unit 31 sets the beam mode to mode A in each of piercing and cutting.
  • the head driving unit 5 positions the processing head 3 at the position where the piercing hole is formed.
  • the beam mode command unit 31 sets the beam mode to mode A, causes the first oscillator 11 to generate the laser beam LB1 having an output of PW3, and transmits the laser beam LB1 to the inner region AR1.
  • the beam mode command unit 31 sets the beam mode to mode B when the laser beam is irradiated for a predetermined time in mode A. That is, the beam mode command unit 31 causes the second oscillator 12 to generate the laser beam LB2 whose output is PW3 and irradiate the outer region AR2 with the laser beam LB2.
  • the beam mode command unit 31 sets the beam mode to mode C when the laser beam is irradiated for a predetermined time in mode B. That is, the beam mode command unit 31 changes the output of the first oscillator 11 to PW2, and irradiates the outer region AR2 with the laser beam LB2 having an output of PW2.
  • the beam mode command unit 31 sets the beam mode to mode D when the laser beam is irradiated for a predetermined time in mode C. That is, the beam mode command unit 31 changes the output of the first oscillator 11 to PW1, and irradiates the outer region AR2 with the laser beam LB2 having an output of PW1.
  • Piercing holes are formed by irradiating laser light in mode D from mode A as described above.
  • the output of the second oscillator 12 is set to PW0 during the period in which the pierced hole is formed in the work (eg, thin plate) having the first plate thickness.
  • it is set to PW3 during the period in which the pierce hole is formed in the workpiece (eg, thick plate) having the second plate thickness that is thicker than the first plate thickness.
  • the control unit (beam mode command unit 31) compares the output of the second oscillator 12 in the period in which the pierced hole is formed in the thick plate, compared with the output of the second oscillator 12 in the period in which the pierced hole is formed in the thin plate. Increase output.
  • the output of the first oscillator 11 is set to PW3 in mode A and mode B, whereas in mode C and mode D after mode B, PW2 , PW1 are set to decrease in order.
  • the control unit decreases the output of the first oscillator 11 within the period in which the pierced hole is formed in the workpiece W.
  • the output of the second oscillator 12 is set to PW0 in mode A, while it is set to PW3 from mode B to mode D. In this manner, the control unit (beam mode command unit 31) increases the output of the second oscillator 12 within a period in which the pierced hole is formed in the workpiece W.
  • the diameter of the piercing hole corresponds to the spot size of the laser beam LB2 on the workpiece W.
  • the optical system driving unit 21 is controlled by the head control unit 6 to shift the focus position of the optical system 14 from the workpiece W (defocusing), so that the diameter of the pierced hole with respect to the cutting width.
  • the spot size of the laser beam LB2 on the workpiece W is increased so that becomes equal to or larger than the same dimension.
  • the laser beam machine 1 starts cutting after the pierced hole is formed (after the piercing is completed).
  • the optical system drive unit 21 is controlled by the head control unit 6 and optically adjusts the spot size of the laser beam LB2 on the workpiece W (the diameter of the outer region AR2 in FIG. 2) to the cutting width after the piercing hole is formed.
  • the focus position of the system 14 is adjusted.
  • the beam mode command unit 31 sets the beam mode to mode E in the cutting process. That is, the beam mode command unit 31 changes the output of the first oscillator 11 to PW0 and stops the irradiation with the laser beam LB2.
  • control unit reduces the output of the first oscillator 11 in a period during which the work W is cut, compared to a period during which the pierced hole is formed in the work W.
  • the head driving unit 5 moves the machining head 3 so that the laser beam LB1 on the workpiece W moves along the cutting line.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an operation during pulse oscillation of the oscillator of the laser beam machine according to the embodiment.
  • Each of the first oscillator 11 and the second oscillator intermittently generates laser light having a predetermined intensity during pulse oscillation.
  • FIG. 5A shows the on / off timing of laser oscillation corresponding to the output (PW0 to PW3) of each laser beam.
  • the output is PW3, continuous oscillation is used, and when the output is PW1 and PW2, pulse oscillation is used.
  • the pulse width is set to Tb1 with respect to the pulse period Ta.
  • the pulse period Ta is the time from the rise of the pulse (laser oscillation starts) to the rise of the next pulse.
  • the pulse width Tb1 is the time from the rising point of one pulse to the falling point (laser oscillation ends).
  • the output per unit time of the laser beam corresponds to the ratio (duty) of the pulse width Tb1 occupying the pulse period Ta.
  • the output per unit time of laser light increases as Tb1 / Ta increases. For example, when PW1 is 25%, Tb1 / Ta may be set to 0.25.
  • the pulse width is set to Tb2 with respect to the pulse period Ta.
  • the pulse width Tb2 is longer than the pulse width Tb1 when the output is set to PW1.
  • Tb1 / Ta may be set to 0.5.
  • the oscillator is continuously oscillated and the laser oscillation is kept on. Even when the output is set to PW3, the oscillator may be pulse-driven. In this case, the pulse width corresponding to each output may be appropriately adjusted.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating operations of the first oscillator 11 and the second oscillator 12 in each beam mode.
  • mode A the first oscillator 11 is set to continuous oscillation, and the second oscillator maintains laser oscillation off.
  • mode B the first oscillator 11 is set to continuous oscillation, and the second oscillator is set to continuous oscillation.
  • mode C the pulse width of the first oscillator 11 is set to Tb2, and the second oscillator is set to continuous oscillation.
  • mode D the pulse width of the first oscillator 11 is set to Tb1, and the second oscillator is set to continuous oscillation.
  • mode E laser oscillation of the first oscillator 11 is kept off, and the second oscillator is set to continuous oscillation.
  • the output of the laser beam may be changed by changing the pulse width to a constant value in a plurality of beam modes and changing the amplitude (intensity) of the pulse.
  • at least one of the first oscillator 11 and the second oscillator 12 may include a plurality of laser light sources (eg, a plurality of oscillators), and by changing the number of laser light sources to be turned on among the plurality of laser light sources. The total output of the laser beam may be adjusted.
  • the first oscillator 11 includes four laser light sources, turns on two and turns off the two, outputs 50%, turns one on and turns off three, and outputs 25%. May be.
  • the laser oscillation unit 4 causes the first oscillator 11 to generate the laser beam LB1 irradiated to the inner region AR1, and causes the second oscillator 12 to generate the laser beam LB2 irradiated to the outer region AR2.
  • the oscillator in charge is divided for each irradiation area AR, but the present invention is not limited to such a configuration.
  • the laser oscillator 4 branches the laser light generated by one oscillator, introduces one branched laser light into the inner layer 13a of the optical fiber 13, and supplies the other branched laser light to the outer layer 13c of the optical fiber 13.
  • the structure to introduce may be sufficient.
  • a half mirror or a diffraction grating may be used.
  • one laser light may be shielded by a shutter or the like, or one of the light beams may be reduced by using a neutral density filter or the like.
  • the amount of light may be adjusted by the laser beam and the other laser beam.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the laser processing method according to the embodiment.
  • the control device 8 acquires the processing conditions.
  • the processing data is supplied to the control device 8, and the control device 8 acquires the processing conditions defined in the processing data.
  • the control device 8 starts injection of the assist gas.
  • the head drive unit 5 is controlled by the head control unit 6 to move the machining head 3, and positions the machining head 3 with respect to the piercing hole forming position.
  • step S4 the laser oscillation unit 4 acquires a beam mode command that determines the output of the first oscillator 11 and the output of the second oscillator 12.
  • step S5 the laser oscillation unit 4 acquires an oscillation mode command that defines the oscillation method of the first oscillator 11 and the oscillation method of the second oscillator.
  • the beam mode command is generated by the beam mode command unit 31 of the laser control unit 7 according to the thickness of the workpiece W and the stage of processing.
  • step S6 the laser oscillation unit 4 sets the oscillation conditions (output, oscillation mode, oscillation time) of the first oscillator 11 and the second oscillator 12.
  • the laser oscillation unit 4 oscillates each of the first oscillator 11 and the second oscillator 12 according to the set oscillation condition. For example, when the piercing process is started, the laser oscillation unit 4 operates each of the first oscillator 11 and the second oscillator 12 in the mode A of FIG.
  • the laser oscillating unit 4 determines whether or not the piercing has been completed in step S7 after the oscillation time determined in the oscillation condition has elapsed.
  • the laser oscillation unit 4 determines that the piercing has not been completed (step S7; No), returns to step S4, and returns to the next beam mode.
  • Get a directive For example, the beam mode command unit 31 generates a beam mode command indicating that the processing in the mode B is performed after the processing in the mode A, and the laser oscillation unit 4 acquires the beam mode command.
  • the laser oscillation unit 4 repeatedly performs the processing from step S4 to step S7, and sequentially performs processing from mode A to processing in mode D.
  • step S7 the laser oscillation unit 4 determines that the piercing process has been completed (step S7; No) when the processing in the mode D shown in FIG. 4B has been completed.
  • step S8 the first oscillator 11 and the second oscillation condition of the second oscillator 12 are changed.
  • the laser oscillation unit 4 sets the beam mode to mode E in FIG. 4B and stops the laser oscillation from the first oscillator 11.
  • step S9 the head drive unit 5 is controlled by the head control unit 6 and moves the machining head 3 along the cutting line. When one process (for example, cutting one cutting line) defined in the processing data is completed, the head control unit 6 determines whether or not the cutting processing is completed in step S10.
  • step S10 determines that the cutting process has not been completed (step S10; No), returns to step S9, and returns to the next process (for example, the next process).
  • the machining head 3 is moved in accordance with the cutting of the cutting line.
  • step S ⁇ b> 10 the head control unit 6 determines that the cutting process has been completed when there is no next process commanded from the control device 8 (step S ⁇ b> 10; Yes), and ends the series of processes.
  • the laser control unit 7 stops the irradiation of the laser beam at the end of the cutting process in response to a command from the control device 8.
  • mode A to mode E are illustrated as a plurality of beam modes, but one or more modes from mode A to mode D can be omitted.
  • mode A to mode D are sequentially switched when piercing is performed, but piercing may be performed using any one of mode A to mode D.
  • one or more modes from A to mode D may be omitted, and piercing may be performed using two or more modes.
  • mode D may be omitted and modes A to C may be performed in order. Good.
  • the inner region AR1 may be irradiated with the laser beam LB1.
  • the cutting process may be performed using the mode D instead of the mode E.
  • the laser processing machine 1 may not include the mode E. Further, the laser processing machine 1 may have a beam mode different from any of mode A to mode E. For example, when piercing is started, the laser beam LB2 is not irradiated to the outer region AR2 in the above-described embodiment. However, instead of the mode A, a mode having a smaller output than the mode B is provided, and the laser beam LB2 is provided. May be applied to the outer area AR2.
  • the output of the laser light is constant in each of the mode A to the mode E, and the laser light output is switched step by step by switching from the mode A to the mode E. The light output may be continuously changed.
  • a mode in which the output of the laser beam LB1 continuously changes from PW3 to PW0 may be provided.
  • the output from PW1 to PW3 has been described as being 25%, 50%, and 100%, respectively, but is set to an arbitrary value that is greater than 0% and less than or equal to 100%.
  • the laser control unit 7 includes, for example, a computer system.
  • the laser control unit 7 reads a program (control program) stored in a storage device (not shown) and executes various processes according to the program.
  • This program causes the computer to generate the laser beam LB1 irradiated to the inner area AR1 of the work W and to generate the laser beam LB2 irradiated to the outer area AR2 around the inner area AR1 of the work W.
  • the output of the laser beam LB1 irradiated to the inner area AR1 and the output of the laser beam LB2 irradiated to the outer area AR2 are determined based on the plate thickness of the workpiece W and the period when the pierced hole is formed in the workpiece W and the workpiece W And changing with the period of cutting.
  • This program may be provided by being recorded on a computer-readable storage medium.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

【課題】レーザ光による切断加工において加工不良の発生を抑制する。 【解決手段】レーザ加工機は、ワーク（Ｗ）の第１領域（ＡＲ１）に照射されるレーザ光（ＬＢ１）、及びワークのうち第１領域の周囲の第２領域（ＡＲ２）に照射されるレーザ光（ＬＢ２）を発生するレーザ発振部（４）と、第１領域に照射されるレーザ光の出力および第２領域に照射されるレーザ光の出力を、ワークの板厚に基づいて、ワークにピアス穴を形成する期間とワークを切断する期間とで変化させる制御部（７）と、を備える。

Description

レーザ加工機およびレーザ加工方法
　本発明は、レーザ加工機およびレーザ加工方法に関する。
　レーザ加工機は、ワークを切断することに利用されている（例えば、下記の特許文献１参照）。レーザ加工機によってワークを切断する場合、ワークにピアス穴を形成した後に、ワークとレーザヘッドとを相対移動させながらピアス穴を起点としてワークを切断する。切断加工の対象となるワークは、例えば、薄板の場合もあれば、中厚板の場合もあるし、厚板の場合もある。
特開２０１４－１８８００号公報
　上述のようにレーザ光によって切断加工を行う場合、ワークの板厚によっては加工品質あるいは加工速度が低下することがある。例えば、レーザ光の出力（強度）を薄板に合わせて設定すると、厚板を切断する場合に、アシストガスがワークの下面側へ効率よく流れないこと等により切断面が揺らいでしまうことで加工品質が低下し、また切断速度が低下する。また、レーザ光の出力を厚板に合わせて設定すると、薄板にピアス穴を形成する際にスパッタ（溶融物）のワーク表面への付着が増加することで、加工品質が低下する。
　本発明は、上述の事情に鑑み、ワークの板厚に応じたレーザ光に制御して、最適な加工品質、加工速度を実現することを目的とする。
　本発明のレーザ加工機は、ワークの第１領域に照射されるレーザ光、及びワークのうち第１領域の周囲の第２領域に照射されるレーザ光を発生するレーザ発振部と、第１領域に照射されるレーザ光の出力および第２領域に照射されるレーザ光の出力を、ワークの板厚に基づいて、ワークにピアス穴を形成する期間とワークを切断する期間とで変化させる制御部と、を備える。
　本発明のレーザ加工方法は、ワークの第１領域に照射されるレーザ光を発生することと、ワークのうち第１領域の周囲の第２領域に照射されるレーザ光を発生することと、第１領域に照射されるレーザ光の出力および第２領域に照射されるレーザ光の出力を、ワークの板厚に基づいて、ワークにピアス穴を形成する期間とワークを切断する期間とで変化させることと、を含む。
　また、制御部は、第１の板厚のワークにピアス穴を形成する期間に第２領域に照射されるレーザ光の出力と比較して、第１の板厚よりも厚い第２の板厚のワークにピアス穴を形成する期間に第２領域に照射されるレーザ光の出力を増加させてもよい。また、制御部は、ワークにピアス穴を形成する期間内で第２領域に照射されるレーザ光の出力を増加させてもよい。また、制御部は、第１領域に照射されるレーザ光の出力を、ワークを切断する期間においてワークにピアス穴を形成する期間よりも減少させてもよい。また、制御部は、ワークを切断する際の切断幅に対してピアス穴の径が同寸法以上になるように、ワークに照射されるレーザ光のビーム径を調整してもよい。また、レーザ照射部は、第１領域に照射されるレーザ光を発生する第１発振器と、第２領域に照射されるレーザ光を発生する第２発振器と、を備え、制御部は、第１発振器の出力および第２発振器の出力を制御してもよい。また、第１発振器は、光ファイバのうち内側の内層にレーザ光を供給し、第２発振器は、光ファイバのうち内層の外側の外層にレーザ光を供給してもよい。また、制御部は、ワークに対する加工条件を定めた加工データに基づいて、第１領域に照射されるレーザ光の出力および第２領域に照射されるレーザ光の出力を制御してもよい。
　本発明によれば、ワークの第１領域に照射されるレーザ光の出力と、第２領域に照射されるレーザ光の出力とを、ワークの板厚に基づいて、ピアス穴を形成する期間とワークを切断する期間とで変化させるので、レーザ光の強度分布をピアス穴の形成に適した分布とワークの切断に適した分布とに切り替えることができ、板厚、材質に適したレーザ光に制御して、最適な加工品質、加工速度を実現することができる。
　また、制御部は、第１の板厚のワークにピアス穴を形成する期間に第２領域に照射されるレーザ光の出力と比較して、第１の板厚よりも厚い第２の板厚のワークにピアス穴を形成する期間に第２領域に照射されるレーザ光の出力を増加させる場合、例えば、第１の板厚のワークを加工する際に溶融物の飛散を抑制することができ、第２の板厚のワークを加工する際にアシストガスをワークの下面側へ効率よく流すことができるので、最適な加工品質、加工速度を実現することができる。また、制御部は、ワークにピアス穴を形成する期間内で第２領域に照射されるレーザ光の出力を増加させる場合、第１領域の外側の第２領域に照射されるレーザ光の出力が増加するので、ピアス穴の径を次第に広げるようにピアス穴を形成することができ、ピアス穴を最適な加工品質で形成することができる。また、制御部は、第１領域に照射されるレーザ光の出力を、ワークを切断する期間においてワークにピアス穴を形成する期間よりも減少させる場合、例えば、第１領域に照射されるレーザ光による溶融物が外側に広がることを抑制することができ、切断線を最適な加工品質で形成することができる。また、制御部は、ワークを切断する際の切断幅に対してピアス穴の径が同寸法以上になるように、ワークに照射されるレーザ光のビーム径を調整する場合、ワークの切断を開始する際の溶融物の飛散を抑制することなどができ、最適な加工品質、加工速度を実現することができる。また、レーザ照射部は、第１領域に照射されるレーザ光を発生する第１発振器と、第２領域に照射されるレーザ光を発生する第２発振器と、を備え、制御部は、第１発振器の出力および第２発振器の出力を制御する場合、第１領域と第２領域とで別の発振器を用いるので、レーザ光の出力を第１領域と第２領域とで独立して制御することが容易になる。また、第１発振器は、光ファイバのうち内側の内層にレーザ光を供給し、第２発振器は、光ファイバのうち内層の外側の外層にレーザ光を供給する場合、光ファイバの内層を介して第１領域に照射されるレーザ光の出力と、光ファイバの外層を介して第２領域に照射されるレーザ光の出力とを簡易な構成で調整することができる。また、制御部は、ワークに対する加工条件を定めた加工データに基づいて、第１領域に照射されるレーザ光の出力および第２領域に照射されるレーザ光の出力を制御する場合、例えば、第１領域に照射されるレーザ光の出力および第２領域に照射されるレーザ光の出力を自動的に制御することができ、生産性が高くなる。
実施形態に係るレーザ加工機を示す概念図である。 実施形態に係るレーザ加工機における光路、照射領域を示す概念図である。 レーザ加工機のビームモードを示す説明図である。 薄板用の加工モード、厚板用の加工モードの動作説明図である。 パルス発振を用いる際の発振器の動作を示す説明図である。 実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とする。
　図１は、実施形態に係るレーザ加工機を示す概念図である。レーザ加工機１は、板状のワークＷに対してレーザ光ＬＢを照射し、ワークＷを切断することができる。レーザ加工機１は、ワークＷを切断する際に、まずピアス穴（貫通孔）を形成し、ピアス穴を起点としてワークＷを切断する。レーザ加工機１は、加工パレット２、加工ヘッド３、レーザ発振部４、ヘッド駆動部５、ヘッド制御部６、レーザ制御部７、及び制御装置８を備える。
　加工パレット２は、例えば、矩形板状の基台上に複数の支持プレート２ａが起立した状態で形成されている。複数の支持プレート２ａは、Ｘ方向に並んで配置され、それぞれの上端が鋸歯状である。ワークＷは、複数の支持プレート２ａ上に載置され、水平面（ＸＹ平面）に沿って支持される。加工パレット２は、不図示の駆動装置によって例えばＸ方向に移動可能である。
　加工パレット２は、例えば、レーザ加工を行う加工領域（加工ヘッド３の可動範囲）から離れた位置で未加工のワークＷが載置される、加工パレット２は、ワークＷを載置したまま移動することにより加工領域にワークＷを搬入する。加工ヘッド３によるレーザ加工は、加工パレット２に載置された状態のワークＷに対して行われる。レーザ加工後のワークＷは、加工パレット２に載置されたまま、加工パレット２の移動により加工領域から搬出される。なお、上記した加工パレット２は一例であって、他の形態であってもよい。例えば、鋸歯状の支持プレートに代えて、上端が波形の支持プレートでもよく、また、複数のピンが加工パレット２の基台上に形成され、これらピンの上端でワークＷを支持してもよい。
　レーザ発振部４は、例えばファイバレーザなどであり、レーザ光ＬＢを発生する。レーザ発振部４は、第１発振器１１および第２発振器１２を備える。レーザ発振部４からのレーザ光ＬＢは、光ファイバ１３を介して加工ヘッド３に導入される。加工ヘッド３は、加工パレット２に載置されたワークＷの上方（Ｚ方向）に配置可能である。加工ヘッド３は、レーザ発振部４からのレーザ光ＬＢをワークＷ上に集光する光学系１４を内部に有し、光学系１４を介してレーザ光ＬＢをワークＷに向けて照射する。
　図２は、実施形態に係るレーザ加工機におけるレーザ光の光路、及び照射領域を示す概念図である。図２（Ａ）には、光ファイバ１３からワークＷまでの光路を示した。また、図２（Ｂ）には、レーザ発振部４からワークＷまでの光路を直線的に展開して概念的に示した。光学系１４は、光ファイバ１３からワークＷに向かう順に、レンズ１４ａ、折り曲げミラー１５、レンズ１４ｂ、及び保護ガラス１６を備える。光ファイバ１３から出射したレーザ光ＬＢは、レンズ１４ａでコリメートされた後、折り曲げミラー１５で反射して光路が折れ曲がり、レンズ１４ｂによって集光された後に保護ガラス１６を通ってワークＷに照射される。
　図２（Ｂ）に示すように、第１発振器１１および第２発振器１２は、それぞれ、レーザ光を発生する。第１発振器１１が発生するレーザ光ＬＢ１と、第２発振器１２が発生するレーザ光ＬＢ２とは、同じ波長であるが、異なる波長でもよい。図２（Ａ）に示したレーザ光ＬＢは、図２（Ｂ）のレーザ光ＬＢ１およびレーザ光ＬＢ２の一方のレーザ光または双方を含むレーザ光である。
　光ファイバ１３は、レーザ光が伝搬する層を２以上含む多層構造である。光ファイバ１３は、円柱状の内層１３ａと、内層１３ａの外周を覆う中間層１３ｂと、中間層１３ｂの外周を覆う円環状の外層１３ｃとを有する。中間層１３ｂは、内層１３ａとの界面でレーザ光ＬＢ１が反射し、外層１３ｃとの界面でレーザ光ＬＢ２が反射するドープ層である。第１発振器１１からのレーザ光ＬＢ１は、内層１３ａに導入（供給）され、内層１３ａと中間層１３ｂとの界面で繰り返し反射しながら、加工ヘッド３（図１参照）へ導かれる。第２発振器１２からのレーザ光ＬＢ２は、外層１３ｃに導入（供給）され、外層１３ｃと中間層１３ｂとの界面および外層１３ｃの外周面で繰り返しながら、加工ヘッド３へ導かれる。
　光ファイバ１３から射出されたレーザ光ＬＢ１、レーザ光ＬＢ２は、それぞれ、光学系１４に入射する。光学系１４のレンズ１４ａは、コリメータであり、レーザ光ＬＢ１、レーザ光ＬＢ２をそれぞれ平行化する。光学系１４のレンズ１４ｂは、コンデンサであり、レンズ１４ａからのレーザ光ＬＢ１、レーザ光ＬＢ２をそれぞれワークＷ上に集光する。
　図２（Ｃ）は、ワークＷ上におけるレーザ光の照射領域ＡＲを示す図である。照射領域ＡＲは、ワークＷの第１領域（以下、内側領域ＡＲ１という）と、ワークのうち第１領域の周囲の第２領域（以下、外側領域ＡＲ２という）とを含む。内側領域ＡＲ１は、例えば、照射領域ＡＲの中心部に配置される円状の領域である。外側領域ＡＲ２は、内側領域ＡＲ１の周囲に配置される円環状の領域である。内側領域ＡＲ１は、光ファイバ１３の内層１３ａに対応する領域である。第１発振器１１からのレーザ光ＬＢ１は、光ファイバ１３の内層１３ａを通って、内側領域ＡＲ１に照射される。外側領域ＡＲ２は、光ファイバ１３の外層１３ｃに対応する領域である。第２発振器１２からのレーザ光ＬＢ２は、光ファイバ１３の外層１３ｃを通って、外側領域ＡＲ２に照射される。
　光学系駆動部２１は、光学系１４のフォーカス位置を調整可能である。例えば、光学系駆動部２１は、光学系１４に含まれるレンズの少なくとも一部を、光学系１４の光軸ＡＸと平行な方向に移動させ、フォーカス位置を調整する。図２（Ｂ）に示す内側領域ＡＲ１の直径Ｄ１および外側領域ＡＲ２の直径Ｄ２は、それぞれ、ワークＷが光学系１４のフォーカス位置から離れるほど、大きくなる。ワークＷ上のレーザ光（図１のレーザ光ＬＢ）のスポットサイズは、第１発振器１１と第２発振器１２とのうち第１発振器１１のみからレーザ光ＬＢ１が照射される場合、直径Ｄ１で表される。この場合、ピアス穴の直径、及び切断加工時の切断幅は、直径Ｄ１に応じた値になる。また、ワークＷ上のレーザ光のスポットサイズは、第２発振器１２からレーザ光ＬＢ２が照射される場合、直径Ｄ２で表される。この場合、ピアス穴の直径、及び切断加工時の切断幅は、直径Ｄ２に応じた値になる。光学系駆動部２１は、光学系１４のフォーカス位置を変更することで、ワークＷ上のレーザ光のスポットサイズを変化させることができる。すなわち、光学系駆動部２１は、ピアス穴の直径、切断幅を調整可能である。なお、ピアス穴の直径、切断幅は、第１発振器１１からレーザ光ＬＢ１を照射し、かつ第２発振器１２からレーザ光ＬＢ２を照射しない状態と、第２発振器１２からレーザ光ＬＢ２を照射する状態とで切り替えることもできる。
　図１の説明に戻り、ヘッド駆動部５は、光学系駆動部２１、Ｘ駆動部２２、Ｙ駆動部２３、及びＺ駆動部２４、を備える。Ｘ駆動部２２、Ｙ駆動部２３、Ｚ駆動部２４、及び光学系駆動部２１は、それぞれアクチュエータを含む。Ｘ駆動部２２は、ワークＷに対して加工ヘッド３をＸ方向に移動させる。Ｙ駆動部２３は、ワークＷに対して加工ヘッド３をＹ方向に移動させる。Ｚ駆動部２４は、ワークＷに対して加工ヘッド３をＺ方向に移動させる。ヘッド駆動部５は、ワークＷにピアス穴を形成する際に、Ｘ駆動部２２、Ｙ駆動部２３、及びＺ駆動部２４によってワークＷに対して加工ヘッド３を位置決めする。また、ヘッド駆動部５は、ワークＷを切断する際に、Ｘ駆動部２２およびＹ駆動部２３によって、加工ヘッド３をワークＷに対して相対的に移動させる。
　ヘッド制御部６は、制御装置８からの指令に基づいて、ヘッド駆動部５を制御する。例えば、ヘッド制御部６は、加工ヘッド３の目標位置および目標速度をヘッド駆動部５に供給する。ヘッド駆動部５のＸ駆動部２２、Ｙ駆動部２３、及びＺ駆動部２４は、加工ヘッドの位置、速度がそれぞれ目標位置、目標速度に近づくように、加工ヘッド３を移動させる。また、ヘッド制御部６は、光学系１４のフォーカス位置の目標値をヘッド駆動部５に供給する。ヘッド駆動部５の光学系駆動部２１は、光学系１４のフォーカス位置が目標値に近づくように、光学系１４に含まれるレンズを移動させる。
　レーザ制御部７は、レーザ発振部４を制御する。レーザ制御部７は、ビームモード指令部３１および発振モード司令部３２を備える。レーザ加工機１は、ワークＷに照射されるレーザ光の強度分布が異なる複数のビームモード（後に図３に示す）を備え、ビームモード指令部３１は、複数のビームモードを切替可能である。
　ビームモード指令部３１は、例えば、ビームモードを指定する指令として、第１発振器１１の出力（レーザ光ＬＢ１の強度）の目標値と、第２発振器１２の出力（レーザ光ＬＢ２の強度）の目標値とをレーザ発振部４に供給する。レーザ発振部４は、第１発振器１１の出力がビームモード指令部３１から供給された目標値に近づくように、第１発振器１１をレーザ発振させる（駆動する）。同様に、レーザ発振部４は、第２発振器１２の出力がビームモード指令部３１から供給された目標値に近づくように、第２発振器１２をレーザ発振させる（駆動する）。このように、ビームモード指令部３１は、各発振器の出力の目標値を調整することによって、ワークＷに照射されるレーザ光ＬＢの強度分布を調整可能である。
　発振モード司令部３２は、第１発振器１１の発振方式および第２発振器１２の発振方式をそれぞれ制御する。第１発振器１１および第２発振器１２は、それぞれ、発振方式をパルス発振および連続発振（ＣＷ）から選択可能であり、発振モード司令部３２は、パルス発振および連続発振のいずれを選択するかを示す発振モード指令を、レーザ発振部４に供給する。レーザ発振部４は、第１発振器１１および第２発振器１２を、発振モード指令に指定された発振方式で発振させる。なお、第１発振器１１の発振方式および第２発振器１２は、パルス発振と連続発振の一方のみが可能でもよい。この場合、発振モード司令部３２は、省略可能である。
　制御装置８は、外部から供給される加工データに基づいて、レーザ加工機１の各部を包括的に制御する。加工データは、例えば、加工条件を定めたＮＣデータである。加工条件は、ワークＷの材質、板厚、切断線の位置、各工程の内容などである。加工データには、各工程の内容（切断線の始点、終点、切断速度）が工程順に並んでいる。制御装置８は、加工データに基づいて、ヘッド制御部６およびレーザ制御部７のそれぞれに指令を供給する。レーザ制御部７の発振モード司令部３２は、制御装置８からの指令に基づいて、レーザ発振部４の発振方式を設定する。
　また、レーザ制御部７のビームモード指令部３１は、制御装置８からの指令に基づいて、ビームモード（第１発振器１１の出力および第２発振器１２の出力）を、ワークＷの板厚に基づいて設定する。すなわち、レーザ制御部７のビームモード指令部３１は、ワークＷに対する加工条件を定めた加工データに基づいて、第１発振器１１の出力および第２発振器１２の出力を制御する。ビームモード指令部３１は、ワークＷにピアス穴を形成する期間（ピアス加工）と、ワークＷを切断する期間（切断加工）とでビームモードを変化させる。
　図３は、複数のビームモードを示す説明図である。ここでは、複数のビームモードとして、モードＡ、モードＢ、モードＣ、モードＤ、及びモードＥの５つのモードが設けられる例を説明する。図３には、内側領域ＡＲ１および外側領域ＡＲ２におけるレーザ光の出力（強度）の空間的な分布を示した。図３の縦軸は、レーザ光の出力の最大出力に対する比率である。ＰＷ０は、例えば０％（オフ状態）であり、ＰＷ３は、例えば１００％（最大出力）である。また、ＰＷ１、ＰＷ２は、それぞれ、ＰＷ０よりも大きくＰＷ３よりも小さい出力（第１中間出力、第２中間出力）である。ＰＷ２は、ＰＷ１よりも大きく、例えば、ＰＷ１が２５％であり、ＰＷ２が５０％である。
　モードＡにおいて、内側領域ＡＲ１におけるレーザ光の出力はＰＷ３であり、外側領域ＡＲ２におけるレーザ光の出力はＰＷ０である。モードＢは、モードＡに比べて、外側領域ＡＲ２のレーザ光の出力を大きくしたモードである。モードＢにおいて、内側領域ＡＲ１におけるレーザ光の出力はＰＷ３であり、外側領域ＡＲ２におけるレーザ光の出力はＰＷ３である。モードＣは、モードＢに比べて、内側領域ＡＲ１のレーザ光の出力を小さくしたモードである。モードＣにおいて、内側領域ＡＲ１におけるレーザ光の出力がＰＷ２であり、外側領域ＡＲ２におけるレーザ光の出力がＰＷ３である。モードＤは、モードＣと比べて、内側領域ＡＲ１のレーザ光の出力をさらに小さくしたモードである。モードＤにおいて、内側領域ＡＲ１におけるレーザ光の出力がＰＷ１であり、外側領域ＡＲ２におけるレーザ光の出力がＰＷ３である。モードＥは、モードＤと比べて、内側領域ＡＲ１のレーザ光の出力をさらに小さくしたモードである。モードＥにおいて、内側領域ＡＲ１におけるレーザ光の出力がＰＷ０であり、外側領域ＡＲ２におけるレーザ光の出力がＰＷ３である。
　上述の内側領域ＡＲ１におけるレーザ光の出力は第１発振器１１の出力に対応し、外側領域ＡＲ２におけるレーザ光の出力は、第２発振器１２の出力に対応する。ビームモード指令部３１は、ワークＷの板厚に基づいて、第１発振器１１の出力および第２発振器１２の出力を変化させる。ここでは、第１の板厚のワーク（例、薄板）に対する加工モード（薄板用の加工モード）、及び第１の板厚よりも厚い第２の板厚のワーク（例、厚板）に対する加工モード（厚板用の加工モード）を例に挙げて説明する。例えば、薄板は、板厚が１ｍｍ以上３ｍｍ以下の板材であり、厚板は、板厚が１０ｍｍ以上あるいは１２ｍｍ以上の板材である。
　ビームモード指令部３１は、例えば、加工データに含まれるワークＷの板厚に基づいて、薄板用の加工モードを適用するか、厚板用の加工モードを適用するかを判定する。例えば、ビームモード指令部３１は、加工データに含まれるワークＷの板厚が閾値以上である場合に厚板用の加工モードを適用すると判定し、それ以外の場合に薄板用の加工モードを適用すると判定する。なお、ビームモード指令部３１は、加工データに含まれるワークＷの板厚が閾値以下である場合に薄板用の加工モードを適用すると判定し、それ以外の場合に厚板用の加工モードを適用すると判定してもよい。また、薄板用の加工モードを用いるのか、厚板用の加工モードを用いるのかについては、例えば、オペレータが制御装置８を介して指定してもよい。この場合、ビームモード指令部３１は、いずれの加工モードを用いるのかを判定しなくてもよい。また、レーザ加工機１は、薄板用の加工モードと厚板用の加工モードと以外の加工モードを有してもよく、例えば、極薄板用の加工モードあるいは中厚板用の加工モードを有してもよい。
　図４（Ａ）は、薄板用の加工モードの説明図であり、図４（Ｂ）は、厚板用の加工モードの説明図である。ここでは、連続発振である場合とし、パルス発振の場合については後に図５で説明する。まず、薄板用の加工モードについて説明する。ヘッド駆動部５は、ヘッド制御部６に制御され、加工データに定められたワークＷ上の切断線の起点の位置（ピアス穴の形成位置）に、加工ヘッド３を位置決めする。ビームモード指令部３１は、図４（Ａ）に示すように、ビームモードをモードＡに設定して、第１発振器１１に出力がＰＷ３のレーザ光ＬＢ１を発生させ、レーザ光ＬＢ１を内側領域ＡＲ１に照射させる。また、ビームモード指令部３１は、第２発振器１２にレーザ発振を行わない状態を維持する。レーザ光ＬＢ１が内側領域ＡＲ１に所定の時間だけ照射されることで、ワークＷにピアス穴が形成される。
　なお、薄板用の加工モードにおいて、ピアス穴の直径は、ワークＷ上のレーザ光ＬＢ１のスポットサイズに対応する。レーザ光ＬＢ１の照射に先立ち、光学系駆動部２１は、ヘッド制御部６に制御され、光学系１４のフォーカス位置をワークＷからずらすこと（デフォーカス）によって、切断幅に対してピアス穴の直径が大きくなるように、ワークＷ上のレーザ光ＬＢ１のスポットサイズを広げる。
　また、光学系駆動部２１は、ヘッド制御部６に制御され、ピアス穴が形成された後（上記の所定の時間の経過後）に、ワークＷ上のレーザ光ＬＢ１のスポットサイズを切断幅に合わせるように、光学系１４のフォーカス位置を調整する。ヘッド駆動部５は、光学系１４のフォーカス位置が調整された後に、ワークＷ上のレーザ光ＬＢ１が切断線に沿って移動するように、加工ヘッド３を移動させる。この際、ビームモード指令部３１は、ビームモードをモードＡに維持しておく。すなわち、薄板用の加工モードを適用する場合、ビームモード指令部３１は、ピアス加工および切断加工のそれぞれにおいて、ビームモードをモードＡに設定する。
　次に、厚板用の加工モードについて説明する。ヘッド駆動部５は、ピアス穴の形成位置に、加工ヘッド３を位置決めする。ビームモード指令部３１は、図４（Ｂ）に示すように、ビームモードをモードＡに設定して、第１発振器１１に出力がＰＷ３のレーザ光ＬＢ１を発生させ、レーザ光ＬＢ１を内側領域ＡＲ１に照射させる。ビームモード指令部３１は、モードＡで所定の時間だけレーザ光が照射された時点で、ビームモードをモードＢに設定する。すなわち、ビームモード指令部３１は、第２発振器１２に出力がＰＷ３のレーザ光ＬＢ２を発生させ、レーザ光ＬＢ２を外側領域ＡＲ２に照射させる。
　ビームモード指令部３１は、モードＢで所定の時間だけレーザ光が照射された時点で、ビームモードをモードＣに設定する。すなわち、ビームモード指令部３１は、第１発振器１１に出力をＰＷ２に変更し、出力がＰＷ２のレーザ光ＬＢ２を外側領域ＡＲ２に照射させる。ビームモード指令部３１は、モードＣで所定の時間だけレーザ光が照射された時点で、ビームモードをモードＤに設定する。すなわち、ビームモード指令部３１は、第１発振器１１に出力をＰＷ１に変更し、出力がＰＷ１のレーザ光ＬＢ２を外側領域ＡＲ２に照射させる。以上のようなモードＡからモードＤでレーザ光が照射されることにより、ピアス穴が形成される。
　図４（Ａ）および図４（Ｂ）を比較すると分かるように、第２発振器１２の出力は、第１の板厚のワーク（例、薄板）にピアス穴を形成する期間においてＰＷ０に設定されるのに対し、第１の板厚よりも厚い第２の板厚のワーク（例、厚板）にピアス穴を形成する期間においてＰＷ３に設定される。このように、制御部（ビームモード指令部３１）は、薄板にピアス穴を形成する期間における第２発振器１２の出力と比較して、厚板にピアス穴を形成する期間における第２発振器１２の出力を増加させる。
　また、図４（Ｂ）に示すように、第１発振器１１の出力は、モードＡおよびモードＢにおいてＰＷ３に設定されるのに対して、モードＢよりの後のモードＣおよびモードＤでは、ＰＷ２、ＰＷ１と順に減少するように設定される。このように、制御部（ビームモード指令部３１）は、ワークＷにピアス穴を形成する期間内で第１発振器１１の出力を減少させる。また、第２発振器１２の出力は、モードＡにおいてＰＷ０に設定されるのに対し、モードＢからモードＤではＰＷ３に設定される。このように、制御部（ビームモード指令部３１）は、ワークＷにピアス穴を形成する期間内で第２発振器１２の出力を増加させる。
　なお、厚板用の加工モードにおいて、ピアス穴の直径は、ワークＷ上のレーザ光ＬＢ２のスポットサイズに対応する。レーザ光ＬＢ２の照射に先立ち、光学系駆動部２１は、ヘッド制御部６に制御され、光学系１４のフォーカス位置をワークＷからずらすこと（デフォーカス）によって、切断幅に対してピアス穴の直径が同寸法以上になるように、ワークＷ上のレーザ光ＬＢ２のスポットサイズを広げる。
　レーザ加工機１は、ピアス穴が形成された後（ピアス加工の終了後）に切断加工を開始する。光学系駆動部２１は、ヘッド制御部６に制御され、ピアス穴の形成後に、ワークＷ上のレーザ光ＬＢ２のスポットサイズ（図２の外側領域ＡＲ２の直径）を切断幅に合わせるように、光学系１４のフォーカス位置を調整する。ビームモード指令部３１は、切断加工において、ビームモードをモードＥに設定する。すなわち、ビームモード指令部３１は、第１発振器１１に出力をＰＷ０に変更し、レーザ光ＬＢ２の照射を停止させる。このように、制御部（ビームモード指令部３１）は、第１発振器１１の出力を、ワークＷを切断する期間においてワークＷにピアス穴を形成する期間よりも減少させる。ヘッド駆動部５は、ビームモードがモードＥに変更された後、ワークＷ上のレーザ光ＬＢ１が切断線に沿って移動するように、加工ヘッド３を移動させる。
　次に、レーザ発振部４をパルス発振させる際の動作について説明する。図５は、実施形態に係るレーザ加工機の発振器のパルス発振時の動作を示す説明図である。第１発振器１１および第２発振器は、それぞれ、パルス発振時に予め定められた強度のレーザ光を間欠的に発生する。図５（Ａ）には、各レーザ光の出力（ＰＷ０～ＰＷ３）に対応するレーザ発振のオン、オフのタイミングを示した。ここでは、出力がＰＷ３の場合、連続発振が用いられ、出力がＰＷ１、ＰＷ２の場合、パルス発振が用いられる。
　出力がＰＷ０に設定される場合、レーザ発振はオフに維持される。出力がＰＷ１に設定される場合、パルス周期Ｔａに対してパルス幅がＴｂ１に設定される。パルス周期Ｔａは、パルスの立ち上がり（レーザ発振が開始する）時点から、次のパルスの立ち上がり時点までの時間である。また、パルス幅Ｔｂ１は、１つのパルスの立ち上がり時点から立ち下り（レーザ発振が終了する）時点までの時間である。レーザ光の単位時間あたりの出力は、パルス周期Ｔａに占めるパルス幅Ｔｂ１の比率（デューティ）と対応する。レーザ光の単位時間あたりの出力は、Ｔｂ１／Ｔａが大きくなるほど、大きい。例えば、ＰＷ１が２５％である場合、Ｔｂ１／Ｔａは０．２５に設定されてもよい。出力がＰＷ２に設定される場合、パルス周期Ｔａに対してパルス幅がＴｂ２に設定される。パルス幅Ｔｂ２は、出力がＰＷ１に設定される場合のパルス幅Ｔｂ１よりも長い。例えば、ＰＷ２が５０％である場合、Ｔｂ１／Ｔａは０．５に設定されてもよい。出力がＰＷ３に設定される場合、発振器を連続発振させ、レーザ発振をオンに維持する。なお、出力がＰＷ３に設定される場合にも、発振器をパルス駆動してもよく、この場合、各出力に対応するパルス幅を適宜調整すればよい。
　図５（Ｂ）は、各ビームモードにおける第１発振器１１および第２発振器１２の動作を示す図である。モードＡにおいて、第１発振器１１は、連続発振に設定され、第２発振器は、レーザ発振がオフに維持される。モードＢにおいて、第１発振器１１は、連続発振に設定され、第２発振器は、連続発振に設定される。モードＣにおいて、第１発振器１１は、パルス幅がＴｂ２に設定され、第２発振器は、連続発振に設定される。モードＤにおいて、第１発振器１１は、パルス幅がＴｂ１に設定され、第２発振器は、連続発振に設定される。モードＥにおいて、第１発振器１１は、レーザ発振がオフに維持され、第２発振器は、連続発振に設定される。
　上述のように第１発振器１１および第２発振器１２がパルス発振される場合においても、図４（Ｂ）と同様に、ビームモードを切替ながらピアス加工、切断加工を行うことができる。なお、パルス発振させる場合に、パルス幅を複数のビームモードで一定値とし、パルスの振幅（強度）を変化させることで、レーザ光の出力を変化させてもよい。また、第１発振器１１および第２発振器１２の少なくとも一方は、複数のレーザ光源（例、複数の発振器）を備えてもよく、複数のレーザ光源のうち点灯させるレーザ光源の数を変化させることで、レーザ光の総出力を調整してもよい。例えば、第１発振器１１は、４つのレーザ光源を備え、２つを点灯させ２つを消灯させることで出力を５０％とし、１つを点灯させ３つを消灯させることで出力を２５％にしてもよい。
　なお、本実施形態において、レーザ発振部４は、内側領域ＡＲ１に照射されるレーザ光ＬＢ１を第１発振器１１で発生させ、外側領域ＡＲ２で照射されるレーザ光ＬＢ２を第２発振器１２で発生させており、照射領域ＡＲの領域ごとに担当する発振器を分けた構成であるが、このような構成に限定されない。例えば、レーザ発振器４は、１つの発振器で発生したレーザ光を分岐させ、分岐した一方のレーザ光を光ファイバ１３の内層１３ａに導入し、分岐した他方のレーザ光を光ファイバ１３の外層１３ｃに導入する構成でもよい。レーザ光を分岐させるには、ハーフミラーを用いてもよいし、回折格子などを用いてもよい。また、分岐した片方のレーザ光と、もう片方のレーザ光とで出力を調整するには、例えば、片方のレーザ光をシャッタなどで遮光してもよいし、減光フィルタなどを用いて一方のレーザ光と他方のレーザ光とで光量を調整してもよい。
　次に、上述のレーザ加工機１の動作に基づき、実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。図５は、実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。ステップＳ１において、制御装置８は、加工条件を取得する。例えば、制御装置８には、加工データが供給され、制御装置８は、加工データに定められた加工条件を取得する。ここでは、ワークＷが厚板である場合について説明する。ステップＳ２において、制御装置８は、アシストガスの噴射を開始させる。ステップＳ３において、ヘッド駆動部５は、ヘッド制御部６に制御されて加工ヘッド３を移動させ、加工ヘッド３をピアス穴の形成位置に対して位置決めする。
　ステップＳ４において、レーザ発振部４は、第１発振器１１の出力および第２発振器１２の出力を定めたビームモード指令を取得する。ステップＳ５において、レーザ発振部４は、第１発振器１１の発振方式および第２発振器の発振方式を定めた発振モード指令を取得する。ビームモード指令は、レーザ制御部７のビームモード指令部３１によって、ワークＷの板厚、及び加工の段階に応じて生成される。
　ステップＳ６において、レーザ発振部４は、第１発振器１１および第２発振器１２のそれぞれの発振条件（出力、発振モード、発振時間）を設定する。そして、レーザ発振部４は、設定した発振条件に従って、第１発振器１１および第２発振器１２のそれぞれを発振させる。例えば、ピアス加工を開始した際に、レーザ発振部４は、図４（Ｂ）のモードＡで第１発振器１１および第２発振器１２のそれぞれを動作させる。
　レーザ発振部４は、発振条件に定められた発振時間の経過後に、ステップＳ７においてピアス加工が終了したか否かを判定する。レーザ発振部４は、図４（Ｂ）に示したモードＤによる加工が終了していない場合、ピアス加工が終了していないと判定（ステップＳ７；Ｎｏ）し、ステップＳ４に戻り次のビームモード指令を取得する。例えば、ビームモード指令部３１は、モードＡでの加工の次にモードＢのでの加工を行うことを示すビームモード指令を生成し、レーザ発振部４は、このビームモード指令を取得する。以下同様に、レーザ発振部４は、ステップＳ４からステップＳ７の処理を繰り返し行い、モードＡでの加工からモードＤでの加工までを順に行う。
　ステップＳ７において、レーザ発振部４は、図４（Ｂ）に示したモードＤによる加工が終了している場合、ピアス加工が終了した判定（ステップＳ７；Ｎｏ）し、ステップＳ８において、第１発振器１１および第２発振器１２のそれぞれの発振条件を変更する。例えば、レーザ発振部４は、ビームモードを図４（Ｂ）のモードＥに設定し、第１発振器１１からのレーザ発振を停止させる。ステップＳ９において、ヘッド駆動部５は、ヘッド制御部６に制御され、切断線に沿って加工ヘッド３を移動させる。ヘッド制御部６は、加工データに定められた１つの工程（例、１つの切断線の切断）が終了した際に、ステップＳ１０において、切断加工が終了したか否かを判定する。ヘッド制御部６は、制御装置８から指令される次の工程がある場合に、切断加工が終了していないと判定（ステップＳ１０；Ｎｏ）し、ステップＳ９に戻り、次の工程（例、次の切断線の切断）に応じて加工ヘッド３を移動させる。ステップＳ１０において、ヘッド制御部６は、制御装置８から指令される次の工程がない場合に、切断加工が終了したと判定（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）し、一連の処理を終了する。なお、レーザ制御部７は、制御装置８から指令に応じて、切断加工の終了時にレーザ光の照射を停止させる。
　なお、図３では複数のビームモードとしてモードＡからモードＥを例示したが、モードＡからモードＤのうち１以上のモードは省略可能である。例えば、上述の実施形態において、ピアス加工を行う際にモードＡからモードＤを順に切り替えることとしたが、モードＡからモードＤのいずれか１つを用いてピアス加工を行ってもよい。また、ＡからモードＤのうち１以上のモードを省略し、２つ以上のモードを用いてピアス加工を行ってもよく、例えば、モードＤを省略し、モードＡからモードＣを順に行ってもよい。また、切断加工を行う際に、内側領域ＡＲ１にレーザ光ＬＢ１を照射してもよく、例えば、モードＥの代わりにモードＤを用いて切断加工を行ってもよい。この場合、レーザ加工機１は、モードＥを備えなくてもよい。また、レーザ加工機１は、モードＡからモードＥのいずれとも違うビームモードを有してもよい。例えば、ピアス加工を開始する際に、上述の実施形態では外側領域ＡＲ２にレーザ光ＬＢ２を照射しないこととしたが、モードＡの代わりに、モードＢよりも出力が小さいモードを設け、レーザ光ＬＢ２を外側領域ＡＲ２に照射してもよい。また、上述の実施形態では、モードＡからモードＥのそれぞれにおいてレーザ光の出力が一定であり、モードＡからモードＥへ切り替えることで、レーザ光の出力を段階的に切り替えることとしたが、レーザ光の出力を連続的に変化させてもよい。例えば、モードＣおよびモードＤの代わりに、レーザ光ＬＢ１の出力がＰＷ３からＰＷ０へ連続的に変化するモードが設けられてもよい。また、ＰＷ１からＰＷ３の出力は、それぞれ、２５％、５０％、１００％であるとして説明したが、０％より大きく１００％以下の任意の値に設定される。
　上述の実施形態において、レーザ制御部７は、例えばコンピュータシステムを含む。レーザ制御部７は、記憶装置（図示せず）に記憶されているプログラム（制御プログラム）を読み出し、このプログラムに従って各種の処理を実行する。このプログラムは、コンピュータに、ワークＷの内側領域ＡＲ１に照射されるレーザ光ＬＢ１を発生させることと、ワークＷのうち内側領域ＡＲ１の周囲の外側領域ＡＲ２に照射されるレーザ光ＬＢ２を発生させることと、内側領域ＡＲ１に照射されるレーザ光ＬＢ１の出力および外側領域ＡＲ２に照射されるレーザ光ＬＢ２の出力を、ワークＷの板厚に基づいて、ワークＷにピアス穴を形成する期間とワークＷを切断する期間とで変化させることと、を実行させる。このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。
　なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願２０１６－０２０４５８、及び本明細書で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。
１・・・レーザ加工機
７・・・レーザ制御部（制御部）
１１・・・第１発振器
１２・・・第２発振器
１３・・・光ファイバ
１３ａ・・・内層
１３ｃ・・・外層
１４・・・光学系
ＡＲ１・・・内側領域（第１領域）
ＡＲ２・・・外側領域（第２領域）
ＬＢ１、ＬＢ２・・・レーザ光
Ｗ・・・ワーク

Claims (9)

  1. 　ワークの第１領域に照射されるレーザ光、及び前記ワークのうち前記第１領域の周囲の第２領域に照射されるレーザ光を発生するレーザ発振部と、
    　前記第１領域に照射されるレーザ光の出力および前記第２領域に照射されるレーザ光の出力を、前記ワークの板厚に基づいて、前記ワークにピアス穴を形成する期間と前記ワークを切断する期間とで変化させる制御部と、を備えるレーザ加工機。
  2. 　前記制御部は、第１の板厚の前記ワークにピアス穴を形成する期間に前記第２領域に照射されるレーザ光の出力と比較して、前記第１の板厚よりも厚い第２の板厚の前記ワークにピアス穴を形成する期間に前記前記第２領域に照射されるレーザ光の出力を増加させる、請求項１に記載のレーザ加工機。
  3. 　前記制御部は、前記第２の板厚の前記ワークにピアス穴を形成する期間内で前記第２領域に照射されるレーザ光の出力を増加させる、請求項２に記載のレーザ加工機。
  4. 　前記制御部は、前記第２の板厚の前記ワークを切断する期間において前記ワークにピアス穴を形成する期間よりも、前記第１領域に照射されるレーザ光の出力を減少させる、請求項２または請求項３に記載のレーザ加工機。
  5. 　前記制御部は、前記ワークを切断する際の切断幅に対して前記ピアス穴の径が同寸法以上になるように、前記ワークに照射されるレーザ光のビーム径を調整する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
  6. 　前記レーザ照射部は、
    　前記第１領域に照射されるレーザ光を発生する第１発振器と、
    　前記第２領域に照射されるレーザ光を発生する第２発振器と、を備え、
    　前記制御部は、前記第１発振器の出力および前記第２発振器の出力を制御する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
  7. 　前記第１発振器は、光ファイバのうち内側の内層にレーザ光を供給し、
    　前記第２発振器は、前記光ファイバのうち前記内層の外側の外層にレーザ光を供給する、請求項６に記載のレーザ加工機。
  8. 　前記制御部は、前記ワークの板厚を含む加工条件を定めた加工データに基づいて、前記第１領域に照射されるレーザ光の出力および前記第２領域に照射されるレーザ光の出力を決定する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のレーザ加工機。
  9. 　ワークの第１領域に照射されるレーザ光を発生することと、
    　前記ワークのうち前記第１領域の周囲の第２領域に照射されるレーザ光を発生することと、
    　前記第１領域に照射されるレーザ光の出力および前記第２領域に照射されるレーザ光の出力を、前記ワークの板厚に基づいて、前記ワークにピアス穴を形成する期間と前記ワークを切断する期間とで変化させることと、を含むレーザ加工方法。
PCT/JP2016/088688 2016-02-05 2016-12-26 レーザ加工機およびレーザ加工方法 Ceased WO2017134964A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680079971.7A CN108495733B (zh) 2016-02-05 2016-12-26 激光加工机以及激光加工方法
JP2017565432A JP6662397B2 (ja) 2016-02-05 2016-12-26 レーザ加工機およびレーザ加工方法
US16/074,604 US20200290151A1 (en) 2016-02-05 2016-12-26 Laser machine and laser machining method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016020458 2016-02-05
JP2016-020458 2016-02-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017134964A1 true WO2017134964A1 (ja) 2017-08-10

Family

ID=59499500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/088688 Ceased WO2017134964A1 (ja) 2016-02-05 2016-12-26 レーザ加工機およびレーザ加工方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200290151A1 (ja)
JP (1) JP6662397B2 (ja)
CN (1) CN108495733B (ja)
WO (1) WO2017134964A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6833126B1 (ja) * 2020-05-11 2021-02-24 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JP2022510004A (ja) * 2018-12-03 2022-01-25 アイピージー フォトニクス コーポレーション 制御可能な出力ビーム強度プロファイルを有する超高ファイバレーザシステム
JP7229441B1 (ja) * 2022-08-10 2023-02-27 ヤマザキマザック株式会社 レーザピアッシング方法、及び、レーザ加工機
WO2023149449A1 (ja) * 2022-02-02 2023-08-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工方法
WO2023149451A1 (ja) * 2022-02-02 2023-08-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6781209B2 (ja) * 2018-08-03 2020-11-04 ファナック株式会社 レーザ加工装置の制御装置及びレーザ加工装置
JP6643444B1 (ja) * 2018-10-22 2020-02-12 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機、加工条件の設定方法、及びレーザ加工機の制御装置
US12313856B2 (en) * 2021-04-08 2025-05-27 Corning Incorporated Real-time modification of line focus intensity distribution

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06190576A (ja) * 1992-12-24 1994-07-12 Toshiba Corp レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JPH0819888A (ja) * 1994-06-30 1996-01-23 Shibuya Kogyo Co Ltd レーザ加工機
JPH10314973A (ja) * 1997-03-12 1998-12-02 Kawasaki Heavy Ind Ltd 複合レーザビームによるレーザ加工装置および加工法
JP2013180295A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加工装置及び加工方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010003750A1 (de) * 2010-04-08 2011-10-13 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren und Anordnung zum Verändern der Strahlprofilcharakteristik eines Laserstrahls mittels einer Mehrfachclad-Faser
DE102011078173B4 (de) * 2011-06-28 2020-06-18 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren zum Laserschneiden eines mit einer Folie versehenen Werkstücks mittels zweier Laserstrahlen sowie dazugehörige Laserschneidmaschine
JP5189684B1 (ja) * 2012-03-07 2013-04-24 三菱重工業株式会社 加工装置、加工ユニット及び加工方法
CN104625429A (zh) * 2014-12-22 2015-05-20 中国矿业大学 一种对金属厚板的激光切割工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06190576A (ja) * 1992-12-24 1994-07-12 Toshiba Corp レーザ加工方法及びレーザ加工装置
JPH0819888A (ja) * 1994-06-30 1996-01-23 Shibuya Kogyo Co Ltd レーザ加工機
JPH10314973A (ja) * 1997-03-12 1998-12-02 Kawasaki Heavy Ind Ltd 複合レーザビームによるレーザ加工装置および加工法
JP2013180295A (ja) * 2012-02-29 2013-09-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加工装置及び加工方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022510004A (ja) * 2018-12-03 2022-01-25 アイピージー フォトニクス コーポレーション 制御可能な出力ビーム強度プロファイルを有する超高ファイバレーザシステム
JP7487197B2 (ja) 2018-12-03 2024-05-20 アイピージー フォトニクス コーポレーション 制御可能な出力ビーム強度プロファイルを有する超高ファイバレーザシステム
JP6833126B1 (ja) * 2020-05-11 2021-02-24 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
WO2021229655A1 (ja) * 2020-05-11 2021-11-18 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
WO2023149449A1 (ja) * 2022-02-02 2023-08-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工方法
WO2023149451A1 (ja) * 2022-02-02 2023-08-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工方法
JP7229441B1 (ja) * 2022-08-10 2023-02-27 ヤマザキマザック株式会社 レーザピアッシング方法、及び、レーザ加工機
WO2024034041A1 (ja) * 2022-08-10 2024-02-15 ヤマザキマザック株式会社 レーザピアッシング方法、及び、レーザ加工機

Also Published As

Publication number Publication date
US20200290151A1 (en) 2020-09-17
CN108495733B (zh) 2020-09-22
CN108495733A (zh) 2018-09-04
JPWO2017134964A1 (ja) 2018-11-15
JP6662397B2 (ja) 2020-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6662397B2 (ja) レーザ加工機およびレーザ加工方法
JP7013413B2 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP6638011B2 (ja) レーザ加工機及びレーザ加工方法
JP7382554B2 (ja) レーザ加工装置及びそれを用いたレーザ加工方法
JP6469328B1 (ja) 付加製造装置、付加製造システムおよび付加製造方法
JP7194588B2 (ja) レーザ加工方法
JP2016112609A (ja) レーザ切断装置およびレーザ切断方法
WO2019064325A1 (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置
EP3766630B1 (en) Laser processing machine and laser processing method
JP2009178720A (ja) レーザ加工装置
JP2016043392A (ja) レーザ加工機及びレーザ切断加工方法
EP3871827B1 (en) Laser machining device and laser machining method
JP2012006040A (ja) パルスレーザ加工方法
CN119013119A (zh) 激光加工机及激光加工方法
JP2015174103A (ja) レーザ加工方法
JP2016073983A (ja) レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法
JP6667735B1 (ja) 切削加工機及び切削加工方法
JP6643442B1 (ja) レーザ加工機及びレーザ加工方法
JP7195186B2 (ja) レーザ加工機のレーザ制御方法及びレーザ切断加工方法
JP7542160B2 (ja) レーザ加工方法及びレーザ加工機
JP5154607B2 (ja) レーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法
JP4550002B2 (ja) レーザ加工制御装置及びレーザ加工制御方法
JP2006150398A (ja) レーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法
EP3871826B1 (en) Laser beam machine, method for setting machining conditions, and control device for laser beam machine
JP6503175B2 (ja) 半導体レーザ発振器及びレーザ加工機

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16889447

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017565432

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16889447

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1