JP2002239757A - レーザ曲げ加工方法及びレーザ曲げ加工装置 - Google Patents
レーザ曲げ加工方法及びレーザ曲げ加工装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は一方向からのレーザ照射により被加
工材を両方向に曲げることのできるレーザ曲げ加工方法
及び装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 レーザ発振器１２からのレーザを集光レ
ンズ６を含むレーザ集光ヘッド１０により集光して金属
薄板２に向けて照射する。材料支持治具４は、金属薄板
２のレーザ照射位置以外の部分を支持して、レーザ照射
位置に相当する部分を空中に浮かせた状態に支持する。
レーザ集光ヘッド１０を垂直方向に移動して、デフォー
カスされたレーザを金属薄板２に照射しながらレーザを
走査する。
工材を両方向に曲げることのできるレーザ曲げ加工方法
及び装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 レーザ発振器１２からのレーザを集光レ
ンズ６を含むレーザ集光ヘッド１０により集光して金属
薄板２に向けて照射する。材料支持治具４は、金属薄板
２のレーザ照射位置以外の部分を支持して、レーザ照射
位置に相当する部分を空中に浮かせた状態に支持する。
レーザ集光ヘッド１０を垂直方向に移動して、デフォー
カスされたレーザを金属薄板２に照射しながらレーザを
走査する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工に係わ
り、特に金属薄板をレーザ照射により曲げるレーザ曲げ
加工方法及び装置に関する。
り、特に金属薄板をレーザ照射により曲げるレーザ曲げ
加工方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザを照射して金属薄板を曲げ成形し
たり、金属薄板のそりを修正したりする技術が知られて
いる。従来のレーザによる金属薄板の曲げ加工では、被
加工材としての金属薄板の表面にレーザの焦点を合わせ
て照射する（いわゆるジャストフォーカス）ことによ
り、効率よく金属薄板を曲げ加工している。
たり、金属薄板のそりを修正したりする技術が知られて
いる。従来のレーザによる金属薄板の曲げ加工では、被
加工材としての金属薄板の表面にレーザの焦点を合わせ
て照射する（いわゆるジャストフォーカス）ことによ
り、効率よく金属薄板を曲げ加工している。
【０００３】従来のレーザ曲げ加工では、金属薄板の表
面をレーザの照射により所定の温度に加熱し且つ裏面は
加熱されないようにしておく。そして、加熱された部分
が冷却される間に表側と裏側に応力差が発生して被加工
物が自ら変形するという現象を利用して、被加工物を曲
げ加工している。この場合、被加工材が曲がる方向は、
レーザが照射された方向に凹となる方向である。
面をレーザの照射により所定の温度に加熱し且つ裏面は
加熱されないようにしておく。そして、加熱された部分
が冷却される間に表側と裏側に応力差が発生して被加工
物が自ら変形するという現象を利用して、被加工物を曲
げ加工している。この場合、被加工材が曲がる方向は、
レーザが照射された方向に凹となる方向である。
【０００４】このように、従来のレーザ曲げ加工では、
ジャストフォーカスあるいはそれに近い状態でレーザを
照射することにより、被加工材の裏面の温度が上昇する
前に迅速に表面を加熱することで表面と裏面との温度差
を得ている。特に、被加工材を治具等の支持台に載置し
た状態でレーザ照射を行った場合は、被加工材の裏面
（治具に接する面）から治具に多量の熱が逃げるため、
レーザを照射部分の表面と裏面との温度差は大きくな
る。
ジャストフォーカスあるいはそれに近い状態でレーザを
照射することにより、被加工材の裏面の温度が上昇する
前に迅速に表面を加熱することで表面と裏面との温度差
を得ている。特に、被加工材を治具等の支持台に載置し
た状態でレーザ照射を行った場合は、被加工材の裏面
（治具に接する面）から治具に多量の熱が逃げるため、
レーザを照射部分の表面と裏面との温度差は大きくな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のレーザ曲
げ加工では、金属薄板等の被加工材をレーザ照射方向に
凹となる方向のみにしか曲げることはできないと考えら
れていた。すなわち、レーザの照射による加熱と冷却に
よる被加工材内の応力差により被加工材を曲げる加工方
法では、レーザ照射側の部分がある温度まで急速に加熱
されてから急速に冷却される過程において、被加工材の
レーザ照射側（表側）の方が裏側より収縮が大きく、こ
のため被加工材がレーザ照射方向に凹となる方向に曲が
ると考えられていた。したがって、被加工物をレーザ照
射方向に凸となる方向に曲げることはできないと考えら
れていた。
げ加工では、金属薄板等の被加工材をレーザ照射方向に
凹となる方向のみにしか曲げることはできないと考えら
れていた。すなわち、レーザの照射による加熱と冷却に
よる被加工材内の応力差により被加工材を曲げる加工方
法では、レーザ照射側の部分がある温度まで急速に加熱
されてから急速に冷却される過程において、被加工材の
レーザ照射側（表側）の方が裏側より収縮が大きく、こ
のため被加工材がレーザ照射方向に凹となる方向に曲が
ると考えられていた。したがって、被加工物をレーザ照
射方向に凸となる方向に曲げることはできないと考えら
れていた。
【０００６】したがって、被加工材を両方向に曲げる必
要がある場合は、被加工材の表裏両方向からレーザを照
射していた。すなわち、被加工材の表裏両側に個別のレ
ーザ照射ヘッドを設けたり、被加工材を反転する機構を
設けたりしていた。このように、両方向に曲げる場合
は、レーザ曲げ加工装置の構造が複雑になり、製造コス
トも高くなっていた。
要がある場合は、被加工材の表裏両方向からレーザを照
射していた。すなわち、被加工材の表裏両側に個別のレ
ーザ照射ヘッドを設けたり、被加工材を反転する機構を
設けたりしていた。このように、両方向に曲げる場合
は、レーザ曲げ加工装置の構造が複雑になり、製造コス
トも高くなっていた。
【０００７】また、被加工材のなかには、リレーの接点
として使用される部品のように、片面にコイルやモール
ド部品等が予め形成されているような場合がある。この
ような被加工材の場合、裏面側からレーザを照射するこ
とはできないため、一方向の曲げ加工しかできない。し
たがって、所望の形状に曲げ加工を行うことが難しく、
また、曲げ加工が多き過ぎたが合い等は反対に曲げて修
正することができないという問題があった。
として使用される部品のように、片面にコイルやモール
ド部品等が予め形成されているような場合がある。この
ような被加工材の場合、裏面側からレーザを照射するこ
とはできないため、一方向の曲げ加工しかできない。し
たがって、所望の形状に曲げ加工を行うことが難しく、
また、曲げ加工が多き過ぎたが合い等は反対に曲げて修
正することができないという問題があった。
【０００８】例えば、磁気ヘッドを弾性的に支持するサ
スペンションのロール角やピッチ角を調整あるいは修正
するためにレーザ曲げ加工を用いる場合がある。この場
合、ロール角及びピッチ角の各々は一方向からのレーザ
照射により調整できる。しかし、一方向からだけのレー
ザ照射では、サスペンションの先端位置が変移してしま
うという問題が生じ、正確な寸法を維持したうえでの調
整を行うことは困難であった。また、磁気ヘッド用のサ
スペンションは、その裏面側に信号伝達用の導電パター
ンが設けられており、裏面からのレーザ照射ができない
ため一方向の曲げ加工しか行うことができないという問
題もあった。
スペンションのロール角やピッチ角を調整あるいは修正
するためにレーザ曲げ加工を用いる場合がある。この場
合、ロール角及びピッチ角の各々は一方向からのレーザ
照射により調整できる。しかし、一方向からだけのレー
ザ照射では、サスペンションの先端位置が変移してしま
うという問題が生じ、正確な寸法を維持したうえでの調
整を行うことは困難であった。また、磁気ヘッド用のサ
スペンションは、その裏面側に信号伝達用の導電パター
ンが設けられており、裏面からのレーザ照射ができない
ため一方向の曲げ加工しか行うことができないという問
題もあった。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、一方向からのレーザ照射により被加工材を両方向
に曲げることのできるレーザ曲げ加工方法及び装置を提
供することを目的とする。
あり、一方向からのレーザ照射により被加工材を両方向
に曲げることのできるレーザ曲げ加工方法及び装置を提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
【００１１】請求項１に記載の発明は、金属板のレーザ
曲げ加工方法であって、金属板にテンションアニールを
施し、テンションアニールされた該金属板の表面にデフ
ォーカスしたレーザを照射して走査することにより、レ
ーザ走査位置において前記金属板の前記表面側が凸とな
るように前記金属板を曲げることを特徴とするものであ
る。
曲げ加工方法であって、金属板にテンションアニールを
施し、テンションアニールされた該金属板の表面にデフ
ォーカスしたレーザを照射して走査することにより、レ
ーザ走査位置において前記金属板の前記表面側が凸とな
るように前記金属板を曲げることを特徴とするものであ
る。
【００１２】請求項１に記載の発明によれば、テンショ
ンアニールが施された金属板に所定のデフォーカス状態
でレーザを照射することにより、金属板をレーザ照射方
向に凸な状態に曲げることができる。したがって、金属
板の裏面側からレーザを照射することなく、表面からの
レーザ照射により両方向の曲げ加工を行うことができ
る。これにより、両方向に曲げ加工可能なレーザ曲げ加
工装置の構造が簡素化されるだけでなく、従来一方向の
みの曲げ加工として用いていたレーザ曲げ加工装置を、
簡単な改造により両方向の曲げ加工を行う装置に変更す
ることができる。また、裏面側からのレーザ照射が困難
な被加工材であっても、表面側からのレーザ照射により
所望の曲げ加工を行うことができる。
ンアニールが施された金属板に所定のデフォーカス状態
でレーザを照射することにより、金属板をレーザ照射方
向に凸な状態に曲げることができる。したがって、金属
板の裏面側からレーザを照射することなく、表面からの
レーザ照射により両方向の曲げ加工を行うことができ
る。これにより、両方向に曲げ加工可能なレーザ曲げ加
工装置の構造が簡素化されるだけでなく、従来一方向の
みの曲げ加工として用いていたレーザ曲げ加工装置を、
簡単な改造により両方向の曲げ加工を行う装置に変更す
ることができる。また、裏面側からのレーザ照射が困難
な被加工材であっても、表面側からのレーザ照射により
所望の曲げ加工を行うことができる。
【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のレーザ曲げ加工方法であって、前記金属板の前記レー
ザ走査位置以外の部分を支持して、レーザ照射部分を空
中に浮かせた状態でレーザを照射することを特徴とする
ものである。
のレーザ曲げ加工方法であって、前記金属板の前記レー
ザ走査位置以外の部分を支持して、レーザ照射部分を空
中に浮かせた状態でレーザを照射することを特徴とする
ものである。
【００１４】請求項２に記載の発明によれば、被加工材
である金属板のレーザ照射位置に相当する部分を空中に
浮かせた状態でレーザ照射する。このうような条件は、
被加工材をレーザ照射方向に凸になるように曲げるため
に好ましい条件である。
である金属板のレーザ照射位置に相当する部分を空中に
浮かせた状態でレーザ照射する。このうような条件は、
被加工材をレーザ照射方向に凸になるように曲げるため
に好ましい条件である。
【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のレーザ曲げ加工方法であって、前記金属板の前記表面
の反対側の裏面に所定の温度の気体を接触させて前記金
属板の温度を制御することを特徴とするものである。
のレーザ曲げ加工方法であって、前記金属板の前記表面
の反対側の裏面に所定の温度の気体を接触させて前記金
属板の温度を制御することを特徴とするものである。
【００１６】請求項３に記載の発明によれば、金属板の
レーザ照射位置に対して所定の温度の気体を接触させる
ことにより、金属板のレーザ照射される部分を予め加熱
又は冷却しておくことができる。これによりレーザ曲げ
加工の温度条件を制御することができ、最適な曲げ加工
を達成することができる。
レーザ照射位置に対して所定の温度の気体を接触させる
ことにより、金属板のレーザ照射される部分を予め加熱
又は冷却しておくことができる。これによりレーザ曲げ
加工の温度条件を制御することができ、最適な曲げ加工
を達成することができる。
【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のレーザ曲げ加工方法であって、前記気体は所定の温度
に加熱された空気であり、該加熱された空気を前記金属
板の裏面に吹き付けることを特徴とするものである。
のレーザ曲げ加工方法であって、前記気体は所定の温度
に加熱された空気であり、該加熱された空気を前記金属
板の裏面に吹き付けることを特徴とするものである。
【００１８】請求項４に記載の発明によれば、所定の温
度に加熱された空気を被加工材の裏面側から吹き付ける
ことにより、レーザ照射中の被加工材の温度を所定の温
度に加熱することができる。被加工材の裏側から空気を
吹き付けるだけ構成であるので、送風機とヒータ等の簡
単な構成により、被加工材の温度制御を容易に達成する
ことができる。
度に加熱された空気を被加工材の裏面側から吹き付ける
ことにより、レーザ照射中の被加工材の温度を所定の温
度に加熱することができる。被加工材の裏側から空気を
吹き付けるだけ構成であるので、送風機とヒータ等の簡
単な構成により、被加工材の温度制御を容易に達成する
ことができる。
【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項３に記載
のレーザ曲げ加工方法であって、前記気体は所定の温度
に冷却された空気であり、該冷却された空気を前記金属
板の裏面に吹き付けることを特徴とするものである。
のレーザ曲げ加工方法であって、前記気体は所定の温度
に冷却された空気であり、該冷却された空気を前記金属
板の裏面に吹き付けることを特徴とするものである。
【００２０】請求項５に記載の発明によれば、所定の温
度に冷却された空気を金属板の裏面に吹き付けることに
より、レーザ照射中の被加工材の温度を所定の温度に冷
却することができる。被加工材の裏側から空気を吹き付
けるだけ構成であるので、送風機と冷却機等の簡単な構
成により、被加工材の温度制御を容易に達成することが
できる。
度に冷却された空気を金属板の裏面に吹き付けることに
より、レーザ照射中の被加工材の温度を所定の温度に冷
却することができる。被加工材の裏側から空気を吹き付
けるだけ構成であるので、送風機と冷却機等の簡単な構
成により、被加工材の温度制御を容易に達成することが
できる。
【００２１】請求項６に記載の発明は、金属板のレーザ
曲げ加工装置であって、レーザ発振器と、該レーザ発振
器からのレーザを集光して金属板に向けて照射する光学
系と、該光学系により集光したレーザが前記金属板の表
面にデフォーカスされた状態で照射されるように、前記
レーザのフォーカスを制御するフォーカス制御機構と、
前記金属板のレーザ照射位置以外の部分を支持して、前
記レーザ照射位置に相当する部分を空中に浮かせた状態
で前記金属板を支持するワーク支持機構と、前記光学系
と前記ワーク支持機構との少なくとも一方を移動して、
デフォーカスされたレーザを前記金属板の前記表面で走
査する走査機構とを有することを特徴とするものであ
る。
曲げ加工装置であって、レーザ発振器と、該レーザ発振
器からのレーザを集光して金属板に向けて照射する光学
系と、該光学系により集光したレーザが前記金属板の表
面にデフォーカスされた状態で照射されるように、前記
レーザのフォーカスを制御するフォーカス制御機構と、
前記金属板のレーザ照射位置以外の部分を支持して、前
記レーザ照射位置に相当する部分を空中に浮かせた状態
で前記金属板を支持するワーク支持機構と、前記光学系
と前記ワーク支持機構との少なくとも一方を移動して、
デフォーカスされたレーザを前記金属板の前記表面で走
査する走査機構とを有することを特徴とするものであ
る。
【００２２】請求項６に記載の発明によれば、テンショ
ンアニールが施された金属板に所定のデフォーカス状態
でレーザを照射することにより、金属板をレーザ照射方
向に凸な状態に曲げることができる。したがって、金属
板の裏面側からレーザを照射することなく、表面からの
レーザ照射により両方向の曲げ加工を行うことができ
る。これにより、両方向に曲げ加工可能なレーザ曲げ加
工装置の構造が簡素化されるだけでなく、従来一方向の
みの曲げ加工として用いていたレーザ曲げ加工装置を、
簡単な改造により両方向の曲げ加工を行う装置に変更す
ることができる。また、裏面側からのレーザ照射が困難
な被加工材であっても、表面側からのレーザ照射により
所望の曲げ加工を行うことができる。
ンアニールが施された金属板に所定のデフォーカス状態
でレーザを照射することにより、金属板をレーザ照射方
向に凸な状態に曲げることができる。したがって、金属
板の裏面側からレーザを照射することなく、表面からの
レーザ照射により両方向の曲げ加工を行うことができ
る。これにより、両方向に曲げ加工可能なレーザ曲げ加
工装置の構造が簡素化されるだけでなく、従来一方向の
みの曲げ加工として用いていたレーザ曲げ加工装置を、
簡単な改造により両方向の曲げ加工を行う装置に変更す
ることができる。また、裏面側からのレーザ照射が困難
な被加工材であっても、表面側からのレーザ照射により
所望の曲げ加工を行うことができる。
【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
のレーザ曲げ加工装置であって、前記フォーカス制御機
構は、前記光学系によるレーザの焦点位置と前記金属板
の表面との間の距離を制御することを特徴とするもので
ある。
のレーザ曲げ加工装置であって、前記フォーカス制御機
構は、前記光学系によるレーザの焦点位置と前記金属板
の表面との間の距離を制御することを特徴とするもので
ある。
【００２４】請求項７に記載の発明によれば、光学系に
よるレーザの焦点位置と金属板の表面との間の距離を変
えることにより、レーザ照射のデフォーカス量を調整す
ることができる。したがって、簡単な構成でレーザ曲げ
加工の条件を制御することができ、金属板の両方向の曲
げを達成することができる。
よるレーザの焦点位置と金属板の表面との間の距離を変
えることにより、レーザ照射のデフォーカス量を調整す
ることができる。したがって、簡単な構成でレーザ曲げ
加工の条件を制御することができ、金属板の両方向の曲
げを達成することができる。
【００２５】請求項８に記載の発明は、請求項６又は７
記載のレーザ曲げ加工装置であって、前記レーザ発振器
は、シングルモードによるパルス発振レーザ発振器であ
ることを特徴とするものである。
記載のレーザ曲げ加工装置であって、前記レーザ発振器
は、シングルモードによるパルス発振レーザ発振器であ
ることを特徴とするものである。
【００２６】請求項８に記載の発明によれば、被加工材
としての金属板に対してシングルモードによるパルス発
振レーザを照射することができる。シングルモードによ
るパルス発振レーザは、レーザ照射方向に凸となる曲げ
加工にとって好ましい条件である。
としての金属板に対してシングルモードによるパルス発
振レーザを照射することができる。シングルモードによ
るパルス発振レーザは、レーザ照射方向に凸となる曲げ
加工にとって好ましい条件である。
【００２７】請求項９に記載の発明は、請求項６乃至８
のうちいずれか一項に記載のレーザ曲げ加工装置であっ
て、前記金属板の前記表面の反対側の裏面に対して所定
の温度の気体を吹き付けるための気体噴射ノズルを更に
有することを特徴とするものである。
のうちいずれか一項に記載のレーザ曲げ加工装置であっ
て、前記金属板の前記表面の反対側の裏面に対して所定
の温度の気体を吹き付けるための気体噴射ノズルを更に
有することを特徴とするものである。
【００２８】請求項９に記載の発明によれば、金属板の
レーザ照射位置に対して気体噴射ノズルから所定の温度
の気体を噴射することにより、金属板のレーザ照射され
る部分を予め加熱又は冷却しておくことができる。これ
によりレーザ曲げ加工の温度条件を制御することがで
き、最適な曲げ加工を達成することができる。
レーザ照射位置に対して気体噴射ノズルから所定の温度
の気体を噴射することにより、金属板のレーザ照射され
る部分を予め加熱又は冷却しておくことができる。これ
によりレーザ曲げ加工の温度条件を制御することがで
き、最適な曲げ加工を達成することができる。
【００２９】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載のレーザ曲げ加工装置であって、前記気体噴射ノズル
から噴射する気体は空気であり、該空気を圧送するため
の送風機と該空気を所定の温度に加熱又は冷却する温度
制御装置とを有することを特徴とするものである。
載のレーザ曲げ加工装置であって、前記気体噴射ノズル
から噴射する気体は空気であり、該空気を圧送するため
の送風機と該空気を所定の温度に加熱又は冷却する温度
制御装置とを有することを特徴とするものである。
【００３０】請求項１０に記載の発明によれば、所定の
温度に加熱又は冷却した空気を気体噴射ノズルから噴射
することにより、金属板を容易に加熱又は冷却すること
ができる。空気を利用するため、送風機とヒータ又は冷
却機等の簡単な構成により金属板の温度制御を達成する
ことができる。
温度に加熱又は冷却した空気を気体噴射ノズルから噴射
することにより、金属板を容易に加熱又は冷却すること
ができる。空気を利用するため、送風機とヒータ又は冷
却機等の簡単な構成により金属板の温度制御を達成する
ことができる。
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。
て図面と共に説明する。
【００３１】まず、本発明によるレーザ曲げ加工の概要
について図１を参照しながら説明する。本発明によるレ
ーザ曲げ加工は、被加工材としての金属薄板をレーザ照
射方向に凸となるように曲げることができることを特徴
とするものである。以下、レーザ照射方向に凹となる曲
げ方向を正方向と称し、レーザ照射方向に凹となる曲げ
方向を逆方向と称する。
について図１を参照しながら説明する。本発明によるレ
ーザ曲げ加工は、被加工材としての金属薄板をレーザ照
射方向に凸となるように曲げることができることを特徴
とするものである。以下、レーザ照射方向に凹となる曲
げ方向を正方向と称し、レーザ照射方向に凹となる曲げ
方向を逆方向と称する。
【００３２】図１はレーザ照射方向に凸となるように、
すなわち逆方向に金属薄板を曲げる場合の条件を示す図
である。逆方向の曲げを達成するには、照射するレーザ
のフォーカスを調整することが重要である。正方向の曲
げでは、被加工材である金属薄板の表面付近に焦点が合
うようにレーザのフォーカスを調整するが、本発明者
は、意図的に焦点位置をずらして（デフォーカス）レー
ザを照射することにより逆方向曲げを達成することがで
きることを見出した。逆方向曲げを達成するための条件
は、レーザのデフォーカスが必須と考えられるが、その
他にも様々な条件を満たす必要がある。
すなわち逆方向に金属薄板を曲げる場合の条件を示す図
である。逆方向の曲げを達成するには、照射するレーザ
のフォーカスを調整することが重要である。正方向の曲
げでは、被加工材である金属薄板の表面付近に焦点が合
うようにレーザのフォーカスを調整するが、本発明者
は、意図的に焦点位置をずらして（デフォーカス）レー
ザを照射することにより逆方向曲げを達成することがで
きることを見出した。逆方向曲げを達成するための条件
は、レーザのデフォーカスが必須と考えられるが、その
他にも様々な条件を満たす必要がある。
【００３３】図１に示す例では、被加工材として金属薄
板２の端部を材料支持治具４により支持し、金属薄板２
のレーザ照射位置を空中に浮かせた状態としてレーザ照
射を行っている。上述のように、金属薄板２の表面に照
射されるレーザは所定のデフォーカス状態とされる。す
なわち、レーザ発振器（図示せず）から投射され集光レ
ンズ６により焦点に集束して再び発散したレーザ光を、
金属薄板２に照射する。ここで、デフォーカスの程度
（デフォーカス量）は、金属薄板２のレーザ照射面２ａ
と集光レンズ６の焦点位置との間の距離として表すこと
ができる。また、デフォーカス量は、金属薄板２のレー
ザ照射面２ａに形成されるレーザスポットの径によって
も表すことができる。金属薄板２のレーザ照射面２ａに
おけるレーザスポット径が小さいほどデフォーカス量は
小さく（デフォーカスが少ない）、大きいほどデフォー
カス量が大きい（デフォーカスが多い）。
板２の端部を材料支持治具４により支持し、金属薄板２
のレーザ照射位置を空中に浮かせた状態としてレーザ照
射を行っている。上述のように、金属薄板２の表面に照
射されるレーザは所定のデフォーカス状態とされる。す
なわち、レーザ発振器（図示せず）から投射され集光レ
ンズ６により焦点に集束して再び発散したレーザ光を、
金属薄板２に照射する。ここで、デフォーカスの程度
（デフォーカス量）は、金属薄板２のレーザ照射面２ａ
と集光レンズ６の焦点位置との間の距離として表すこと
ができる。また、デフォーカス量は、金属薄板２のレー
ザ照射面２ａに形成されるレーザスポットの径によって
も表すことができる。金属薄板２のレーザ照射面２ａに
おけるレーザスポット径が小さいほどデフォーカス量は
小さく（デフォーカスが少ない）、大きいほどデフォー
カス量が大きい（デフォーカスが多い）。
【００３４】ここで、図２（ａ）に示すように、デフォ
ーカス量が小さいと、金属薄板２は正方向に曲がる。す
なわち、金属薄板２のレーザ照射面２ａがレンズ６の焦
点位置近傍に配置することにより、金属薄板２を正方向
に曲げることができる。一方図２（ｂ）に示すように、
デフォーカス量が多いと、金属板２は逆方向に曲がる。
すなわち、金属薄板２を集光レンズ６の焦点位置からず
らして配置することにより、金属薄板２を逆方向に曲げ
ることができる。
ーカス量が小さいと、金属薄板２は正方向に曲がる。す
なわち、金属薄板２のレーザ照射面２ａがレンズ６の焦
点位置近傍に配置することにより、金属薄板２を正方向
に曲げることができる。一方図２（ｂ）に示すように、
デフォーカス量が多いと、金属板２は逆方向に曲がる。
すなわち、金属薄板２を集光レンズ６の焦点位置からず
らして配置することにより、金属薄板２を逆方向に曲げ
ることができる。
【００３５】以上の条件の他に、被加工材の前処理及び
レーザの種類が、本発明によるレーザ曲げ加工において
重要な条件となる。
レーザの種類が、本発明によるレーザ曲げ加工において
重要な条件となる。
【００３６】被加工材の前処理とは、被加工材にテンシ
ョンアニールを施すことである。テンションアニールと
は、ある程度の引張力を加えながら材料をアニールする
処理であり、アニール後の材料には所定の大きさの引っ
張り応力が残る。本発明によるレーザ曲げ加工では、被
加工材にテンションアニールを施しておくことにより逆
方向曲げを達成することができる。
ョンアニールを施すことである。テンションアニールと
は、ある程度の引張力を加えながら材料をアニールする
処理であり、アニール後の材料には所定の大きさの引っ
張り応力が残る。本発明によるレーザ曲げ加工では、被
加工材にテンションアニールを施しておくことにより逆
方向曲げを達成することができる。
【００３７】被加工材に照射するレーザは、パルス発振
レーザであることが好ましい。連続発振レーザであって
も逆方向曲げを達成することができるが、パルス発振レ
ーザの方が容易に逆方向曲げを達成することができる。
また、被加工材に照射するレーザは、シングルモード発
振によるレーザであることが好ましい。本発明者が行っ
た実験では、マルチモード発振によるレーザでは逆方向
曲げを達成することはできなかった。
レーザであることが好ましい。連続発振レーザであって
も逆方向曲げを達成することができるが、パルス発振レ
ーザの方が容易に逆方向曲げを達成することができる。
また、被加工材に照射するレーザは、シングルモード発
振によるレーザであることが好ましい。本発明者が行っ
た実験では、マルチモード発振によるレーザでは逆方向
曲げを達成することはできなかった。
【００３８】本発明によるレーザ曲げ加工によれば、上
述の条件を各々最適にすることにより逆方向曲げを達成
することができる。本発明者は上述の条件を変えて様々
な実験を行い、逆方向曲げを達成できる条件を見出し
た。図３はその実験結果を説明するための図である。
述の条件を各々最適にすることにより逆方向曲げを達成
することができる。本発明者は上述の条件を変えて様々
な実験を行い、逆方向曲げを達成できる条件を見出し
た。図３はその実験結果を説明するための図である。
【００３９】実験において、被加工材としてばね用ステ
ンレス鋼板であるＳＵＳ３０４−ＣＳＰを用いた。板の
厚みは２０μｍとした。ステンレス鋼板は、予めテンシ
ョンアニールを施したものと、テンションアニールを施
していないものとを準備した。テンションアニールを施
したものと施さないものの各々に対して、２つの支持方
法（加工状態：Ａ、加工状態：Ｂ）により実験を行っ
た。すなわち、（加工状態：Ａ）では、被加工材の一端
を支持してレーザ照射部が空中に浮いた状態でレーザを
照射（走査）した。また、（加工状態：Ｂ）では、治具
の面に被加工材を載置し、被加工材の裏面が治具の面に
接触している状態でレーザを照射（走査）した。
ンレス鋼板であるＳＵＳ３０４−ＣＳＰを用いた。板の
厚みは２０μｍとした。ステンレス鋼板は、予めテンシ
ョンアニールを施したものと、テンションアニールを施
していないものとを準備した。テンションアニールを施
したものと施さないものの各々に対して、２つの支持方
法（加工状態：Ａ、加工状態：Ｂ）により実験を行っ
た。すなわち、（加工状態：Ａ）では、被加工材の一端
を支持してレーザ照射部が空中に浮いた状態でレーザを
照射（走査）した。また、（加工状態：Ｂ）では、治具
の面に被加工材を載置し、被加工材の裏面が治具の面に
接触している状態でレーザを照射（走査）した。
【００４０】レーザ光源としてパルス発振ＹＡＧレーザ
発振器を用い、シングルモードのレーザ光を発振した。
パルスの幅は０．２ｍｓであり、パルス速さすなわちパ
ルスの周波数は５０Ｈｚであった。レーザのエネルギは
３ｍＪ／Ｐと７ｍＪ／Ｐの２段階で行った。
発振器を用い、シングルモードのレーザ光を発振した。
パルスの幅は０．２ｍｓであり、パルス速さすなわちパ
ルスの周波数は５０Ｈｚであった。レーザのエネルギは
３ｍＪ／Ｐと７ｍＪ／Ｐの２段階で行った。
【００４１】上述のようなレーザ発振器から投射された
レーザを、集光レンズを含む光学系により、被加工材の
ステンレス鋼板のレーザ照射面においてレーザスポット
径が０．２ｍｍ及び０．４ｍｍとなるように集光し、走
査速度１００ｍｍ／ｍｉｎでレーザ照射面上を直線走査
した。ここで、レーザスポット径を０．２ｍｍとした場
合は、レーザのデフォーカス量が小さい場合の例であ
り、レーザスポット径を０．４ｍｍとした場合は、レー
ザのデフォーカス量が大きい場合の例である。
レーザを、集光レンズを含む光学系により、被加工材の
ステンレス鋼板のレーザ照射面においてレーザスポット
径が０．２ｍｍ及び０．４ｍｍとなるように集光し、走
査速度１００ｍｍ／ｍｉｎでレーザ照射面上を直線走査
した。ここで、レーザスポット径を０．２ｍｍとした場
合は、レーザのデフォーカス量が小さい場合の例であ
り、レーザスポット径を０．４ｍｍとした場合は、レー
ザのデフォーカス量が大きい場合の例である。
【００４２】以上のような条件で行った実験の結果、図
３の第２項に示すように、テンションアニールを施した
ステンレス鋼板を、空中に浮くように支持し（加工状
態：Ａ）、７ｍＪ／Ｐのエネルギで、デフォーカス量を
大きくした（スポット径０．４ｍｍ）レーザを照射した
場合に、ステンレス鋼板を逆方向に曲げることができ
た。曲げ角度は一回のレーザ走査で１度であった。
３の第２項に示すように、テンションアニールを施した
ステンレス鋼板を、空中に浮くように支持し（加工状
態：Ａ）、７ｍＪ／Ｐのエネルギで、デフォーカス量を
大きくした（スポット径０．４ｍｍ）レーザを照射した
場合に、ステンレス鋼板を逆方向に曲げることができ
た。曲げ角度は一回のレーザ走査で１度であった。
【００４３】その他の条件では、曲げ角度は異なるが、
ステンレス鋼板はすべて、正方向に曲がった。例えば、
図３に示す第４項は第２項の条件とは加工状態のみが異
なるものであるが、この違いだけでも、ステンレス鋼板
の曲がる方向は反対（正方向）であった。
ステンレス鋼板はすべて、正方向に曲がった。例えば、
図３に示す第４項は第２項の条件とは加工状態のみが異
なるものであるが、この違いだけでも、ステンレス鋼板
の曲がる方向は反対（正方向）であった。
【００４４】このように、逆方向に曲げるための条件は
様々な条件要素が互いに作用して成立しているようであ
るが、同じ条件による繰り返しの実験により、十分に再
現性があることが確認された。また、上述の実験では被
加工材としてステンレス鋼板を用いたが、例えば燐青銅
の薄板や銅薄板でも同様にレーザ曲げ加工を行うことが
できることが確認された。
様々な条件要素が互いに作用して成立しているようであ
るが、同じ条件による繰り返しの実験により、十分に再
現性があることが確認された。また、上述の実験では被
加工材としてステンレス鋼板を用いたが、例えば燐青銅
の薄板や銅薄板でも同様にレーザ曲げ加工を行うことが
できることが確認された。
【００４５】ここで、図３に示す第１項と第２項の条件
及び曲げ方向について着目する。第１項の条件と第２項
の条件で相違する要素は、レーザのエネルギとレーザス
ポット径の大きさだけである。すなわち、第１項の条件
では、レーザエネルギを３ｍＪ／Ｐとし、レーザスポッ
ト径を０．２ｍｍとすることにより、ステンレス鋼は正
方向に曲げられている。一方、第２項の条件では、レー
ザエネルギを７ｍＪ／Ｐとし、レーザスポット径を０．
４ｍｍとすることにより、ステンレス鋼は逆方向に曲げ
られている。
及び曲げ方向について着目する。第１項の条件と第２項
の条件で相違する要素は、レーザのエネルギとレーザス
ポット径の大きさだけである。すなわち、第１項の条件
では、レーザエネルギを３ｍＪ／Ｐとし、レーザスポッ
ト径を０．２ｍｍとすることにより、ステンレス鋼は正
方向に曲げられている。一方、第２項の条件では、レー
ザエネルギを７ｍＪ／Ｐとし、レーザスポット径を０．
４ｍｍとすることにより、ステンレス鋼は逆方向に曲げ
られている。
【００４６】したがって、同じ方向からレーザを照射し
ながら、レーザのエネルギを増大しし且つレーザスポッ
ト径を大きくする（デフォーカス量を大きくする）こと
により正方向曲げ及び逆方向曲げの両方を達成すること
ができる。すなわち、被加工材を支持治具により支持し
たまま、レーザパワーとデフォーカス量を制御するだけ
で正逆両方向の曲げを達成することができる。
ながら、レーザのエネルギを増大しし且つレーザスポッ
ト径を大きくする（デフォーカス量を大きくする）こと
により正方向曲げ及び逆方向曲げの両方を達成すること
ができる。すなわち、被加工材を支持治具により支持し
たまま、レーザパワーとデフォーカス量を制御するだけ
で正逆両方向の曲げを達成することができる。
【００４７】なお、図３に示した変形角度は一回のレー
ザ走査により曲がった角度であり、繰り返して同じ位置
を走査することにより、変形角度を増大することができ
る。繰り返し走査回数を多くすれば、９０度以上の曲げ
角度を得ることも可能であった。また、繰り返し走査に
おいて徐々に走査位置を並行にずらしていくことによ
り、まるみのついた曲げ（Ｒ曲げ）を形成することもで
きる。
ザ走査により曲がった角度であり、繰り返して同じ位置
を走査することにより、変形角度を増大することができ
る。繰り返し走査回数を多くすれば、９０度以上の曲げ
角度を得ることも可能であった。また、繰り返し走査に
おいて徐々に走査位置を並行にずらしていくことによ
り、まるみのついた曲げ（Ｒ曲げ）を形成することもで
きる。
【００４８】上述のように、本発明によるレーザ曲げ加
工により逆方向曲げを達成する条件の一つに、被加工材
のレーザ照射位置に相当する部分を空中に浮かせた状態
で被加工材を支持するとうい条件がある。この条件は、
被加工材の裏面から熱が逃げ難くしている条件と考えら
れる。また、レーザ加工中の被加工材の温度が曲げ方向
や曲げ角度に影響していることも考えられる。
工により逆方向曲げを達成する条件の一つに、被加工材
のレーザ照射位置に相当する部分を空中に浮かせた状態
で被加工材を支持するとうい条件がある。この条件は、
被加工材の裏面から熱が逃げ難くしている条件と考えら
れる。また、レーザ加工中の被加工材の温度が曲げ方向
や曲げ角度に影響していることも考えられる。
【００４９】被加工材は、レーザ照射により部分的に温
度が急上昇し、この部分が冷却されることにより曲げが
発生するわけであるから、被加工材の温度を制御するこ
とは、レーザ曲げにとって重要な要素であると考えられ
る。
度が急上昇し、この部分が冷却されることにより曲げが
発生するわけであるから、被加工材の温度を制御するこ
とは、レーザ曲げにとって重要な要素であると考えられ
る。
【００５０】本発明によるレーザ加工法では、被加工材
を空中に浮かせて加工を行うため、図４に示すように、
被加工材である金属薄板２の裏面２ｂに空気（温風又は
冷風）を吹き付けることができる。これにより、金属薄
板２の温度をレーザ照射前に所定の温度に加熱又は冷却
しておくことができる。図４に示す例では空気を吹き付
ける構成であるが、空気に限ることなく、例えば窒素や
二酸化炭素等の気体を吹き付けることとしてもよい。
を空中に浮かせて加工を行うため、図４に示すように、
被加工材である金属薄板２の裏面２ｂに空気（温風又は
冷風）を吹き付けることができる。これにより、金属薄
板２の温度をレーザ照射前に所定の温度に加熱又は冷却
しておくことができる。図４に示す例では空気を吹き付
ける構成であるが、空気に限ることなく、例えば窒素や
二酸化炭素等の気体を吹き付けることとしてもよい。
【００５１】図４に示すような温度制御方法によれば、
より効率的に正方向曲げと逆方向曲げとを達成すること
ができる。例えば、正方向曲げは空気の吹き付けを行わ
ずに従来どおり行い、逆方向曲げを行う場合だけ金属薄
板２の裏面２ａ側から温風を吹き付けて温度差を小さく
する。また、正方向曲げを行う場合に、裏面２ａに冷風
を吹き付けて金属薄板２の表裏の温度差を大きくするこ
とにより、一回のレーザ走査における曲げ角度を大きく
することができる。このように、所望のレーザ曲げ加工
に基づいて所定の温度の空気を金属薄板２の裏面２ａに
吹き付けることにより、効率的なレーザ曲げ加工を行う
ことができる。
より効率的に正方向曲げと逆方向曲げとを達成すること
ができる。例えば、正方向曲げは空気の吹き付けを行わ
ずに従来どおり行い、逆方向曲げを行う場合だけ金属薄
板２の裏面２ａ側から温風を吹き付けて温度差を小さく
する。また、正方向曲げを行う場合に、裏面２ａに冷風
を吹き付けて金属薄板２の表裏の温度差を大きくするこ
とにより、一回のレーザ走査における曲げ角度を大きく
することができる。このように、所望のレーザ曲げ加工
に基づいて所定の温度の空気を金属薄板２の裏面２ａに
吹き付けることにより、効率的なレーザ曲げ加工を行う
ことができる。
【００５２】次に、本発明によるレーザ曲げ加工方法に
よりレーザ曲げ加工を行うレーザ曲げ加工装置について
図５を参照しながら説明する。
よりレーザ曲げ加工を行うレーザ曲げ加工装置について
図５を参照しながら説明する。
【００５３】図５において、被加工材としての金属薄板
２は、そのレーザ照射面（表面）２ａを上にして、材料
支持治具４により支持される。材料支持治具４はワーク
支持機構として機能し、金属薄板２はその端部が材料支
持治具４により支持され、レーザ照射位置は空中に浮い
た状態である。
２は、そのレーザ照射面（表面）２ａを上にして、材料
支持治具４により支持される。材料支持治具４はワーク
支持機構として機能し、金属薄板２はその端部が材料支
持治具４により支持され、レーザ照射位置は空中に浮い
た状態である。
【００５４】金属薄板２の上方には、レーザ集光ヘッド
１０が配置されている。レーザ集光ヘッド１０は、集光
レンズ６を含む光学系を有しており、供給されたレーザ
光を集光しながら金属薄板２のレーザ照射面２ａに照射
する。レーザ集光ヘッド１０に供給されるレーザ光は、
パルス発振を行うレーザ発振器１２により生成される。
レーザ発振器１２からのレーザ光は、光ファイバ１４を
通じてレーザ集光ヘッド１０に供給される。
１０が配置されている。レーザ集光ヘッド１０は、集光
レンズ６を含む光学系を有しており、供給されたレーザ
光を集光しながら金属薄板２のレーザ照射面２ａに照射
する。レーザ集光ヘッド１０に供給されるレーザ光は、
パルス発振を行うレーザ発振器１２により生成される。
レーザ発振器１２からのレーザ光は、光ファイバ１４を
通じてレーザ集光ヘッド１０に供給される。
【００５５】レーザ集光ヘッド１０は、水平方向（Ｘ−
Ｙ方向）及び垂直方向（Ｚ方向）に移動可能な構成とな
っている。すなわち、レーザ集光ヘッド１０はＸ−Ｙ移
動機構１６により水平方向に移動可能である。レーザ集
光ヘッド１０を水平移動することにより、レーザスポッ
ト径を変えずにレーザを金属薄板２のレーザ照射面２ａ
上で走査することができる。したがって、Ｘ−Ｙ移動機
構はレーザの走査機構である。
Ｙ方向）及び垂直方向（Ｚ方向）に移動可能な構成とな
っている。すなわち、レーザ集光ヘッド１０はＸ−Ｙ移
動機構１６により水平方向に移動可能である。レーザ集
光ヘッド１０を水平移動することにより、レーザスポッ
ト径を変えずにレーザを金属薄板２のレーザ照射面２ａ
上で走査することができる。したがって、Ｘ−Ｙ移動機
構はレーザの走査機構である。
【００５６】また、レーザ集光ヘッド１０はＺ移動機構
１８により垂直方に移動可能である。レーザ集光ヘッド
１０を垂直方向に移動することにより、集光レンズ６の
焦点位置と金属薄板２のレーザ照射面２ａとの間の距離
を変えることができる。すなわち、Ｚ移動機構はレーザ
のフォーカス制御機構である。したがって、レーザ集光
ヘッド１０を垂直方向に移動することにより、レーザの
デフォーカス量を制御することができる。Ｘ−Ｙ移動機
構１６及びＺ移動機構１８はレーザ集光ヘッド駆動部２
０を形成する。
１８により垂直方に移動可能である。レーザ集光ヘッド
１０を垂直方向に移動することにより、集光レンズ６の
焦点位置と金属薄板２のレーザ照射面２ａとの間の距離
を変えることができる。すなわち、Ｚ移動機構はレーザ
のフォーカス制御機構である。したがって、レーザ集光
ヘッド１０を垂直方向に移動することにより、レーザの
デフォーカス量を制御することができる。Ｘ−Ｙ移動機
構１６及びＺ移動機構１８はレーザ集光ヘッド駆動部２
０を形成する。
【００５７】なお、本実施例ではレーザ集光ヘッド１０
を移動してレーザの走査及びデフォーカス量の制御を行
っているが、材料支持治具４を駆動して被加工材２を移
動することとしても、同様にレーザの走査及びデフォー
カス量の調整を行うことができる。
を移動してレーザの走査及びデフォーカス量の制御を行
っているが、材料支持治具４を駆動して被加工材２を移
動することとしても、同様にレーザの走査及びデフォー
カス量の調整を行うことができる。
【００５８】被加工材としての金属薄板２の裏面２ｂ側
には、気体噴射ノズル２２が設けられる。気体噴射ノズ
ル２２は所定の温度に加熱又は冷却された気体を金属薄
板２の裏面２ａに向かって噴出する。図５に示すレーザ
曲げ加工装置では、所定の温度に加熱又は冷却された空
気を気体噴射ノズル２２から噴出して、金属薄板２の温
度を制御する。
には、気体噴射ノズル２２が設けられる。気体噴射ノズ
ル２２は所定の温度に加熱又は冷却された気体を金属薄
板２の裏面２ａに向かって噴出する。図５に示すレーザ
曲げ加工装置では、所定の温度に加熱又は冷却された空
気を気体噴射ノズル２２から噴出して、金属薄板２の温
度を制御する。
【００５９】気体噴射ノズル２２から噴射する空気は、
電気ヒータ等よりなる温風発生機２４又は冷却器等より
なる冷風発生機２６により生成され、送風機としてのポ
ンプ２８により基体噴射ノズル２２に送られる。すなわ
ち、金属薄板２を加熱する場合は温風発生機２４からの
空気を気体噴出ノズル２２から噴出し、金属薄板２を冷
却する場合は冷風発生機２６からの空気を気体噴出ノズ
ル２２から噴出する。
電気ヒータ等よりなる温風発生機２４又は冷却器等より
なる冷風発生機２６により生成され、送風機としてのポ
ンプ２８により基体噴射ノズル２２に送られる。すなわ
ち、金属薄板２を加熱する場合は温風発生機２４からの
空気を気体噴出ノズル２２から噴出し、金属薄板２を冷
却する場合は冷風発生機２６からの空気を気体噴出ノズ
ル２２から噴出する。
【００６０】レーザ発振器１２、レーザ集光ヘッド駆動
部２０、温風発生機２４、冷風発生機２６、及びポンプ
２８は、装置制御部３０により制御され、所望のレーザ
曲げ加工を行うことがきる。
部２０、温風発生機２４、冷風発生機２６、及びポンプ
２８は、装置制御部３０により制御され、所望のレーザ
曲げ加工を行うことがきる。
【００６１】また、図５に示すレーザ曲げ加工装置に
は、金属薄板２の変位やばね圧をリアルタイムで測定す
るセンサ３２が設けられる。センサ３２による測定動作
も、装置制御部３０により制御される。これにより、金
属薄板２の曲げ角度を測定しながらレーザ曲げ加工を行
うことができ、金属薄板２を正確な角度で曲げることが
できる。
は、金属薄板２の変位やばね圧をリアルタイムで測定す
るセンサ３２が設けられる。センサ３２による測定動作
も、装置制御部３０により制御される。これにより、金
属薄板２の曲げ角度を測定しながらレーザ曲げ加工を行
うことができ、金属薄板２を正確な角度で曲げることが
できる。
【００６２】また、金属薄板２が磁気ヘッドのサスペン
ションのような板ばねであり、板ばねのばね圧をレーザ
曲げ加工により修正するような場合は、センサ３２によ
りばね圧を測定しながらレーザ曲げ加工を行うことで、
所望のばね圧を得ることができる。この場合、サスペン
ションを支持したまま、正逆両方向の曲げ加工を行うこ
とができるため、ばね圧の修正を効率的に行うことがで
きる。
ションのような板ばねであり、板ばねのばね圧をレーザ
曲げ加工により修正するような場合は、センサ３２によ
りばね圧を測定しながらレーザ曲げ加工を行うことで、
所望のばね圧を得ることができる。この場合、サスペン
ションを支持したまま、正逆両方向の曲げ加工を行うこ
とができるため、ばね圧の修正を効率的に行うことがで
きる。
【００６３】なお、上述の実施例では、レーザ発振器１
２としてＹＡＧレーザを用いることができるが、これに
限ることなく、必要なレーザパワーを有するレーザであ
れば、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ等を用いること
もできる。
２としてＹＡＧレーザを用いることができるが、これに
限ることなく、必要なレーザパワーを有するレーザであ
れば、例えば炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ等を用いること
もできる。
【００６４】以上のように、本発明によるレーザ曲げ加
工方法及び装置によれば、レーザの照射エネルギ量とデ
フォーカス量を制御するだけで、正逆両方向の曲げ加工
を達成すことができる。このため、レーザ照射ヘッドを
複数個使用する必要はなく、レーザ曲げ加工装置の構造
が簡素化される。
工方法及び装置によれば、レーザの照射エネルギ量とデ
フォーカス量を制御するだけで、正逆両方向の曲げ加工
を達成すことができる。このため、レーザ照射ヘッドを
複数個使用する必要はなく、レーザ曲げ加工装置の構造
が簡素化される。
【００６５】また、裏面に別部品が実装されているよう
な被加工材であっても、被加工材の表面の一部が露出し
ていれば、レーザ照射の条件を制御するだけで任意の形
状やばね圧を得ることができる。このため、従来加工が
困難であったような製品に対してもレーザ曲げ加工を適
用することができる。
な被加工材であっても、被加工材の表面の一部が露出し
ていれば、レーザ照射の条件を制御するだけで任意の形
状やばね圧を得ることができる。このため、従来加工が
困難であったような製品に対してもレーザ曲げ加工を適
用することができる。
【００６６】また、磁気ヘッドのサスペンションのよう
に、材料の裏面にレーザ照射により損傷を被るような材
料が配置されている場合であっても、表面側からだけの
レーザ照射により曲げ加工を行うことができるため、所
望の精度を保ちながらサスペンションのピッチやロール
を修正することができる。
に、材料の裏面にレーザ照射により損傷を被るような材
料が配置されている場合であっても、表面側からだけの
レーザ照射により曲げ加工を行うことができるため、所
望の精度を保ちながらサスペンションのピッチやロール
を修正することができる。
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、次に述べる
種々の効果を実現することができる。
種々の効果を実現することができる。
【００６７】請求項１に記載の発明によれば、テンショ
ンアニールが施された金属板に所定のデフォーカス状態
でレーザを照射することにより、金属板をレーザ照射方
向に凸な状態に曲げることができる。したがって、金属
板の裏面側からレーザを照射することなく、表面からの
レーザ照射により両方向の曲げ加工を行うことができ
る。これにより、両方向に曲げ加工可能なレーザ曲げ加
工装置の構造が簡素化されるだけでなく、従来一方向の
みの曲げ加工として用いていたレーザ曲げ加工装置を、
簡単な改造により両方向の曲げ加工を行う装置に変更す
ることができる。また、裏面側からのレーザ照射が困難
な被加工材であっても、表面側からのレーザ照射により
所望の曲げ加工を行うことができる。
ンアニールが施された金属板に所定のデフォーカス状態
でレーザを照射することにより、金属板をレーザ照射方
向に凸な状態に曲げることができる。したがって、金属
板の裏面側からレーザを照射することなく、表面からの
レーザ照射により両方向の曲げ加工を行うことができ
る。これにより、両方向に曲げ加工可能なレーザ曲げ加
工装置の構造が簡素化されるだけでなく、従来一方向の
みの曲げ加工として用いていたレーザ曲げ加工装置を、
簡単な改造により両方向の曲げ加工を行う装置に変更す
ることができる。また、裏面側からのレーザ照射が困難
な被加工材であっても、表面側からのレーザ照射により
所望の曲げ加工を行うことができる。
【００６８】請求項２に記載の発明によれば、被加工材
である金属板のレーザ照射位置に相当する部分を空中に
浮かせた状態でレーザ照射する。このうような条件は、
被加工材をレーザ照射方向に凸になるように曲げるため
に好ましい条件である。
である金属板のレーザ照射位置に相当する部分を空中に
浮かせた状態でレーザ照射する。このうような条件は、
被加工材をレーザ照射方向に凸になるように曲げるため
に好ましい条件である。
【００６９】請求項３に記載の発明によれば、金属板の
レーザ照射位置に対して所定の温度の気体を接触させる
ことにより、金属板のレーザ照射される部分を予め加熱
又は冷却しておくことができる。これによりレーザ曲げ
加工の温度条件を制御することができ、最適な曲げ加工
を達成することができる。
レーザ照射位置に対して所定の温度の気体を接触させる
ことにより、金属板のレーザ照射される部分を予め加熱
又は冷却しておくことができる。これによりレーザ曲げ
加工の温度条件を制御することができ、最適な曲げ加工
を達成することができる。
【００７０】請求項４に記載の発明によれば、所定の温
度に加熱された空気を被加工材の裏面側から吹き付ける
ことにより、レーザ照射中の被加工材の温度を所定の温
度に加熱することができる。被加工材の裏側から空気を
吹き付けるだけ構成であるので、送風機とヒータ等の簡
単な構成により、被加工材の温度制御を容易に達成する
ことができる。
度に加熱された空気を被加工材の裏面側から吹き付ける
ことにより、レーザ照射中の被加工材の温度を所定の温
度に加熱することができる。被加工材の裏側から空気を
吹き付けるだけ構成であるので、送風機とヒータ等の簡
単な構成により、被加工材の温度制御を容易に達成する
ことができる。
【００７１】請求項５に記載の発明によれば、所定の温
度に冷却された空気を金属板の裏面に吹き付けることに
より、レーザ照射中の被加工材の温度を所定の温度に冷
却することができる。被加工材の裏側から空気を吹き付
けるだけ構成であるので、送風機と冷却機等の簡単な構
成により、被加工材の温度制御を容易に達成することが
できる。
度に冷却された空気を金属板の裏面に吹き付けることに
より、レーザ照射中の被加工材の温度を所定の温度に冷
却することができる。被加工材の裏側から空気を吹き付
けるだけ構成であるので、送風機と冷却機等の簡単な構
成により、被加工材の温度制御を容易に達成することが
できる。
【００７２】請求項６に記載の発明によれば、テンショ
ンアニールが施された金属板に所定のデフォーカス状態
でレーザを照射することにより、金属板をレーザ照射方
向に凸な状態に曲げることができる。したがって、金属
板の裏面側からレーザを照射することなく、表面からの
レーザ照射により両方向の曲げ加工を行うことができ
る。これにより、両方向に曲げ加工可能なレーザ曲げ加
工装置の構造が簡素化されるだけでなく、従来一方向の
みの曲げ加工として用いていたレーザ曲げ加工装置を、
簡単な改造により両方向の曲げ加工を行う装置に変更す
ることができる。また、裏面側からのレーザ照射が困難
な被加工材であっても、表面側からのレーザ照射により
所望の曲げ加工を行うことができる。
ンアニールが施された金属板に所定のデフォーカス状態
でレーザを照射することにより、金属板をレーザ照射方
向に凸な状態に曲げることができる。したがって、金属
板の裏面側からレーザを照射することなく、表面からの
レーザ照射により両方向の曲げ加工を行うことができ
る。これにより、両方向に曲げ加工可能なレーザ曲げ加
工装置の構造が簡素化されるだけでなく、従来一方向の
みの曲げ加工として用いていたレーザ曲げ加工装置を、
簡単な改造により両方向の曲げ加工を行う装置に変更す
ることができる。また、裏面側からのレーザ照射が困難
な被加工材であっても、表面側からのレーザ照射により
所望の曲げ加工を行うことができる。
【００７３】請求項７に記載の発明によれば、光学系に
よるレーザの焦点位置と金属板の表面との間の距離を変
えることにより、レーザ照射のデフォーカス量を調整す
ることができる。したがって、簡単な構成でレーザ曲げ
加工の条件を制御することができ、金属板の両方向の曲
げを達成することができる。
よるレーザの焦点位置と金属板の表面との間の距離を変
えることにより、レーザ照射のデフォーカス量を調整す
ることができる。したがって、簡単な構成でレーザ曲げ
加工の条件を制御することができ、金属板の両方向の曲
げを達成することができる。
【００７４】請求項８に記載の発明によれば、被加工材
としての金属板に対してシングルモードによるパルス発
振レーザを照射することができる。シングルモードによ
るパルス発振レーザは、レーザ照射方向に凸となる曲げ
加工にとって好ましい条件である。
としての金属板に対してシングルモードによるパルス発
振レーザを照射することができる。シングルモードによ
るパルス発振レーザは、レーザ照射方向に凸となる曲げ
加工にとって好ましい条件である。
【００７５】請求項９に記載の発明によれば、金属板の
レーザ照射位置に対して気体噴射ノズルから所定の温度
の気体を噴射することにより、金属板のレーザ照射され
る部分を予め加熱又は冷却しておくことができる。これ
によりレーザ曲げ加工の温度条件を制御することがで
き、最適な曲げ加工を達成することができる。
レーザ照射位置に対して気体噴射ノズルから所定の温度
の気体を噴射することにより、金属板のレーザ照射され
る部分を予め加熱又は冷却しておくことができる。これ
によりレーザ曲げ加工の温度条件を制御することがで
き、最適な曲げ加工を達成することができる。
【００７６】請求項１０に記載の発明によれば、所定の
温度に加熱又は冷却した空気を気体噴射ノズルから噴射
することにより、金属板を容易に加熱又は冷却すること
ができる。空気を利用するため、送風機とヒータ又は冷
却機等の簡単な構成により金属板の温度制御を達成する
ことができる。
温度に加熱又は冷却した空気を気体噴射ノズルから噴射
することにより、金属板を容易に加熱又は冷却すること
ができる。空気を利用するため、送風機とヒータ又は冷
却機等の簡単な構成により金属板の温度制御を達成する
ことができる。
【図１】レーザ照射方向に凸となるように金属薄板を曲
げる場合の条件を示す図である。
げる場合の条件を示す図である。
【図２】デフォーカス量の違いによる曲げ方向の違いを
示す図である。
示す図である。
【図３】レーザ曲げ加工の実験結果を説明するための図
である。
である。
【図４】被加工材に対して空気を噴射して温度制御を行
う例を示す図である。
う例を示す図である。
【図５】本発明の一実施例によるレーザ曲げ加工装置の
構成を示す簡略図である。
構成を示す簡略図である。
２ 金属薄板 ２ａ レーザ照射面 ２ｂ 裏面 ４ 材料支持治具 ６ 集光レンズ １０ レーザ集光ヘッド １２ レーザ発振器 １４ 光ファイバ １６ Ｘ−Ｙ移動機構 １８ Ｚ移動機構 ２０ レーザ集光ヘッド駆動部 ２２ 気体噴射ノズル ２４ 温風発生機 ２６ 冷風発生機 ２８ ポンプ ３０ 装置制御部 ３２ センサ
Claims (10)
- 【請求項１】 金属板のレーザ曲げ加工方法であって、 金属板にテンションアニールを施し、 テンションアニールされた該金属板の表面にデフォーカ
スしたレーザを照射して走査することにより、レーザ走
査位置において前記金属板の前記表面側が凸となるよう
に前記金属板を曲げることを特徴とするレーザ曲げ加工
方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のレーザ曲げ加工方法であ
って、 前記金属板の前記レーザ走査位置以外の部分を支持し
て、レーザ照射部分を空中に浮かせた状態でレーザを照
射することを特徴とするレーザ曲げ加工方法。 - 【請求項３】 請求項２記載のレーザ曲げ加工方法であ
って、 前記金属板の前記表面の反対側の裏面に所定の温度の気
体を接触させて前記金属板の温度を制御することを特徴
とするレーザ曲げ加工方法。 - 【請求項４】 請求項３記載のレーザ曲げ加工方法であ
って、 前記気体は所定の温度に加熱された空気であり、該加熱
された空気を前記金属板の裏面に吹き付けることを特徴
とするレーザ曲げ加工方法。 - 【請求項５】 請求項３記載のレーザ曲げ加工方法であ
って、 前記気体は所定の温度に冷却された空気であり、該冷却
された空気を前記金属板の裏面に吹き付けることを特徴
とするレーザ曲げ加工方法。 - 【請求項６】 金属板のレーザ曲げ加工装置であって、 レーザ発振器と、 該レーザ発振器からのレーザを集光して金属板に向けて
照射する光学系と、 該光学系により集光したレーザが前記金属板の表面にデ
フォーカスされた状態で照射されるように、前記レーザ
のフォーカスを制御するフォーカス制御機構と、 前記金属板のレーザ照射位置以外の部分を支持して、前
記レーザ照射位置に相当する部分を空中に浮かせた状態
で前記金属板を支持するワーク支持機構と、 前記光学系と前記ワーク支持機構との少なくとも一方を
移動して、デフォーカスされたレーザを前記金属板の前
記表面で走査する走査機構とを有することを特徴とする
レーザ曲げ加工装置。 - 【請求項７】 請求項６記載のレーザ曲げ加工装置であ
って、 前記フォーカス制御機構は、前記光学系によるレーザの
焦点位置と前記金属板の表面との間の距離を制御するこ
とを特徴とするレーザ曲げ加工装置。 - 【請求項８】 請求項６又は７記載のレーザ曲げ加工装
置であって前記レーザ発振器は、シングルモードによる
パルス発振レーザ発振器であることを特徴とするレーザ
曲げ加工装置。 - 【請求項９】 請求項６乃至８のうちいずれか一項記載
のレーザ曲げ加工装置であって、 前記金属板の前記表面の反対側の裏面に対して所定の温
度の気体を吹き付けるための気体噴射ノズルを更に有す
ることを特徴とするレーザ曲げ加工装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載のレーザ曲げ加工装置で
あって、 前記気体噴射ノズルから噴射する気体は空気であり、該
空気を圧送するための送風機と該空気を所定の温度に加
熱又は冷却する温度制御装置とを有することを特徴とす
るレーザ曲げ加工装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001037647A JP4176968B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | レーザ曲げ加工方法及びレーザ曲げ加工装置 |
| US10/052,555 US6640604B2 (en) | 2001-02-14 | 2002-01-23 | Laser bending method and apparatus for bending a work piece in normal and reverse directions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001037647A JP4176968B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | レーザ曲げ加工方法及びレーザ曲げ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002239757A true JP2002239757A (ja) | 2002-08-28 |
| JP4176968B2 JP4176968B2 (ja) | 2008-11-05 |
Family
ID=18900739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001037647A Expired - Lifetime JP4176968B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | レーザ曲げ加工方法及びレーザ曲げ加工装置 |
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| JP (1) | JP4176968B2 (ja) |
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