JP2005118849A - Laser beam machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工装置に係り、特に薄板のレーザ加工に適したレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to a laser processing apparatus suitable for laser processing of a thin plate.
レーザ加工技術は、高パワー密度のレーザをワークの表面に照射し、照射点のワーク温度を沸点まで上昇させて溶融させることにより、ワークの溶接、切断、穴あけ等を行う技術である。 The laser processing technique is a technique for performing welding, cutting, drilling, or the like of a workpiece by irradiating the surface of the workpiece with a laser having a high power density and raising the workpiece temperature at the irradiation point to a boiling point to melt the workpiece.
特に、ワークの切断加工について説明すると、ワーク加工部位に対してレーザ照射を行いながら同時に外部よりアシストガスの吹き付けを行い、レーザ照射により発生した溶融部位を、アシストガスにより飛散・除去することにより、ワークに空隙を発生させる。 In particular, the work cutting process will be described. While performing laser irradiation on the workpiece processing part, the assist gas is sprayed from the outside at the same time, and the melted part generated by the laser irradiation is scattered and removed by the assist gas. Create a gap in the workpiece.
更にこの時、レーザ照射とアシストガスの吹き付けとを、任意の方向に移動してやる事で、空隙は点から線となり、最終的には任意の切断線に沿っての切断が可能となる。簡単に言えば、レーザ切断加工とは、「ワークを熱で融かして切ること」ともいえる。 Further, at this time, by moving the laser irradiation and the spraying of the assist gas in an arbitrary direction, the gap becomes a line from a point, and finally, cutting along an arbitrary cutting line becomes possible. Simply put, laser cutting can be said to be “melting and cutting a workpiece with heat”.
特許文献1には、レーザ加工装置において、特殊なノズル形状により負圧を発生させ、ワークを保持する方法が記載されている。 Patent Document 1 describes a method of holding a workpiece by generating a negative pressure with a special nozzle shape in a laser processing apparatus.
つまり、この特許文献1には、レーザヘッド毎に形成されたレーザ出力口からレーザがワークに照射されるとともに、アシストガスもレーザ出力口からワークに向けて噴射される。アシストガスが、ワークとレーザヘッドとの間を通ることにより、このワークとレーザヘッドとの間の静圧が下がり、ワークは非接触でレーザヘッドに保持される。 That is, in Patent Document 1, a laser is irradiated onto a workpiece from a laser output port formed for each laser head, and an assist gas is also ejected from the laser output port toward the workpiece. As the assist gas passes between the workpiece and the laser head, the static pressure between the workpiece and the laser head decreases, and the workpiece is held by the laser head in a non-contact manner.
また、特許文献2には、レーザ加工装置において、加工部位近傍に設けられた吸引ノズルにより、ドロス等を吸引する方法が記載されている。
上述した従来の技術は、レーザ切断加工は、1枚のワークを加工対象としているが、レーザ切断加工において、「加工時間の短縮」や「多層構造のワークの切断」という目的のために、ワークを2枚重ねた状態(あるいは構造的に2枚重ねとなっているワーク)で、その2枚のワークを同時に所望の形状に切断加工できれば便利である。 In the conventional technique described above, laser cutting is performed on a single workpiece. However, in laser cutting processing, for the purpose of “reducing machining time” and “cutting a multilayer structure workpiece” It is convenient if the two workpieces can be cut into a desired shape at the same time in a state where the two workpieces are stacked (or a workpiece that is structurally stacked two).
しかし、上述したように、レーザ切断加工とは、「ワークを熱で融かして切ること」といえるが、この融かして切る方式においてワークを2枚重ねて同時加工する場合、互いに重ねられたワーク同士が溶着してしまうという問題が生じる。 However, as described above, the laser cutting process can be said to be “melting and cutting a workpiece with heat”. However, when two workpieces are simultaneously stacked in this melting and cutting method, they are overlapped with each other. There arises a problem that the workpieces welded together.
つまり、2枚重ねた状態のワークに対してレーザを照射し、切断をおこなう場合、切断部位が溶融状態となるため、加工終了後、上段のワークと下段のワークとが、その切断部位において、あたかも溶接したが如く溶着してしまう場合がある。これは、ワークが薄い場合、特に発生し易い。 That is, when irradiating a laser to a workpiece in a state where two sheets are stacked and performing cutting, the cutting part is in a molten state, so that after the processing is finished, the upper part work and the lower part work are at the cutting part. It may be welded as if it were welded. This is particularly likely to occur when the workpiece is thin.
レーザのパワー、周波数、切断時間その他各種の加工パラメータの調整により、上段と下段のワークを、互いに溶着させないで切断することも考えられる。しかしながら、様々な種類のワークに対するレーザ切断加工を考えた場合、加工パラメータの調整のみで、全ての種類のワークに対して溶着させないで切断することには限界があり、2枚重ね切断の対象とワークの種類も限られたものとなってしまう。 It is also conceivable to cut the upper and lower workpieces without welding each other by adjusting the laser power, frequency, cutting time and other various processing parameters. However, when considering laser cutting for various types of workpieces, there is a limit to cutting without welding to all types of workpieces, only by adjusting the machining parameters. The types of workpieces are also limited.
本発明の目的は、互いに重ねられた複数枚の加工対象物に対して、互いの溶着を発生させることなく、所望の形状に切断可能なレーザ加工装置を実現することである。 An object of the present invention is to realize a laser processing apparatus capable of cutting a plurality of workpieces stacked on each other into a desired shape without causing mutual welding.
上記目的を達成するため、本発明は次のように、構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1)レーザ発生手段と、レーザ加工対象物が配置される治具と、レーザを治具上に配置された加工対象物に照射するためのレーザ照射口が形成されたノズルとを有するレーザ加工装置において、上記ノズルは、治具上に配置された加工対象物に対してガスを噴出するガス噴出口と、治具の加工対象物の配置面と対向し、上記噴出口から噴出されたガスを導いて、加工対象物をノズルに向けて吸引させる平坦面とが形成され、上記治具は、加工対象物を、治具に向けて吸引させる吸引孔が形成され、上記治具の吸引孔により加工対象物を吸引させるための気体吸引手段を備える。 (1) Laser processing including laser generation means, a jig on which a laser processing object is disposed, and a nozzle having a laser irradiation port for irradiating the processing object disposed on the jig with a laser. In the apparatus, the nozzle is opposed to a gas ejection port for ejecting a gas to a workpiece to be processed disposed on the jig and a surface on which the workpiece to be processed of the jig is disposed, and the gas ejected from the ejection port. And a flat surface for sucking the workpiece to the nozzle is formed, and the jig has a suction hole for sucking the workpiece to the jig, and the jig suction hole Is provided with a gas suction means for sucking the workpiece.
(2)好ましくは、上記(1)において、上記ノズルには、アシストガス供給口が形成され、アシストガス供給口から供給されたアシストガスが上記噴出口から噴出される。 (2) Preferably, in the above (1), an assist gas supply port is formed in the nozzle, and the assist gas supplied from the assist gas supply port is ejected from the ejection port.
(3)また、好ましくは、上記(1)又は(2)において、上記レーザ照射口は上記ガス噴出口を兼ねる。 (3) Preferably, in the above (1) or (2), the laser irradiation port also serves as the gas ejection port.
ノズルに特殊な形状を施すことにより、加工対象物の切断の際に、一般的に使用するアシストガスの吹き付け後の拡散方向を制御し、なお、かつ加工対象物を保持する治具に吸引機構を付与することにより、物理的な手段による上下段ワークの溶着を防止する。 By applying a special shape to the nozzle, the diffusion direction after spraying the assist gas generally used when cutting the workpiece is controlled, and a suction mechanism is attached to the jig that holds the workpiece. To prevent the welding of the upper and lower workpieces by physical means.
本発明によれば、互いに重ねられた複数枚の加工対象物に対して、互いの溶着を発生させることなく、所望の形状に切断可能なレーザ加工装置を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laser processing apparatus which can be cut | disconnected to a desired shape can be implement | achieved, without producing | generating a mutual welding with respect to the several workpieces piled up mutually.
このため、加工対象物の切断作業時間を短縮することができる。 For this reason, the cutting work time of a workpiece can be shortened.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態であるレーザ加工装置の要部拡大説明図であり、図2は、本発明の第1の実施形態が適用されるレーザ加工装置の全体概略構成図である。また、図3は、図2に示したレーザ加工装置の概略機能ブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a main part enlarged explanatory view of a laser processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an overall schematic configuration diagram of the laser processing apparatus to which the first embodiment of the present invention is applied. It is. FIG. 3 is a schematic functional block diagram of the laser processing apparatus shown in FIG.
まず、図2及び図3において、レーザ発振機13は、レーザ発振機電源12から電力が供給され、主コントローラ15により、レーザの発振が制御される。
2 and 3, the
レーザ発振機13から射出されたレーザは、加工ヘッド14を介してノズル1に導かれる。そして、ノズル1から、治具2上に配置されたワーク(加工対象物)3、4に向けてレーザが照射される。このノズル1においては、アシストガス供給源18からアシストガス(酸素、窒素等)が供給され、供給されたアシストガスがワークに向けて噴射される。
The laser emitted from the
治具2は、XYテーブル16上に配置されており、このXYテーブル16の動作は、主コントローラ15により制御される。また、治具2は、真空ポンプ17と接続されている。
The
次に、図1を参照して、本発明の第1の実施形態の要部について説明する。 Next, with reference to FIG. 1, the principal part of the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
図1において、ノズル1は、筒状の形状をしており、先端部に形成された出射口よりレーザ9がワーク3、4に向けて照射される。また、ノズル1の側面にはアシストガス送付口10が形成されており、このアシストガス送付口10から取り込んだアシストガスが、レーザ9の出射口と同一の出射口からワークに向けて噴射・吹き付けされる。
In FIG. 1, the nozzle 1 has a cylindrical shape, and a laser 9 is irradiated toward the
治具2は、ワークを保持する台であり、この治具2に2枚のワーク3及び4が互いに重ねて配置される。また、この治具2には、レーザ逃がし溝6、ワーク吸引孔7、主吸引孔8が形成されている(図1においては、治具2は、部分断面を示している)。主吸引孔8は、エア吸引口11と連通し、真空ポンプ17と接続されている。
The
また、ワーク吸引孔7は、治具2に複数形成されており、それぞれ、主吸引孔8と連通している。レーザ逃し溝6も主吸引孔8と連通している。このレーザ逃し溝6は、ワーク3、4の予定切断形状に沿った形状となっている。レーザ逃し溝6は、ノズル1から照射されるレーザ9に対して、治具2が、ある程度の空間距離をとることにより、レーザ9を減衰させ治具2へのダメージを防止するためのものである。
A plurality of
ノズル1のワークに対向する面には、ノズル水平端面5が形成されており、ノズル1から噴射されたアシストガスは、水平端面5とワーク3との間に沿い、ノズル1の外周方向、つまり、水平坦面5とほぼ平行する方向に向かって拡散する。
A nozzle
上述したように、上段ワーク3及び下段ワーク4は、2枚重ねの状態で治具2上に配置されている。真空ポンプ17が作動すると、主吸引孔8を介してワーク吸引孔7は真空状態となり、ワーク吸引孔7に接する下段ワーク4は、治具2に引き付けられ治具2と密着状態となる。
As described above, the
XYテーブル16を移動させることにより、ノズル1は、治具2に形成されたレーザ逃し溝6に沿って走査され、上段ワーク3及び下段ワーク4に対してレーザ照射をして切断部位の溶融を行う。この際、アシストガスが、ノズル1の先端からワーク3、4に対して噴射・吹き付けられ、溶融部位が溝6に吸引されることにより除去されながら、ワーク3、4の切断加工が行われる。
By moving the XY table 16, the nozzle 1 is scanned along the
ワークへの噴射・吹き付け後のアシストガスは、ノズル水平端面5に沿って外周方向へ高速で拡散される。アシストガスが外周方向に拡散することにより、ノズル水平端面5と上段ワーク3との間の間隙の静圧は、他の部位より低下し、上段ワーク3はノズ水平端面5の方向に吸い寄せられ、水平端面5と一定の間隔を維持した状態で保持される。
The assist gas after spraying and spraying on the work is diffused at high speed along the nozzle
一方、ワーク4は、ワーク吸引孔7により、治具2方向に吸引され、ワーク3とは反対方向に吸引されている。
On the other hand, the work 4 is sucked in the direction of the
つまり、上段ワーク3はノズル水平端面5方向、すなわち上方向へ吸い寄せられ、下段ワーク4は、治具2方向、すなわち下方向へ吸い寄せられて密着され、上下のワーク3、4が、互いに反対方向へ動こうとする。
That is, the
このため、ワーク3、4は、互いに分離され、間隔を有する状態でレーザ切断加工されるので互いに溶着するという事態の発生が抑制される。
For this reason, since the
したがって、本発明の第1の実施形態によれば、互いに重ねられた複数枚の加工対象物に対して、互いの溶着を発生させることなく、所望の形状に切断可能なレーザ加工装置を実現することができる。 Therefore, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to realize a laser processing apparatus capable of cutting a plurality of workpieces stacked on each other into a desired shape without causing mutual welding. be able to.
このため、加工対象物の切断作業時間を短縮することができる。 For this reason, the cutting work time of a workpiece can be shortened.
図4は、本発明の第2の実施形態であるレーザ加工装置における治具2の上面(図4の(A))及び断面図(図4の(B))である。この第2の実施形態は、治具2の構造以外は、第1の実施形態と同様であるので、その他の部分は、図示及びその説明は省略する。
4A and 4B are a top view (FIG. 4A) and a cross-sectional view (FIG. 4B) of the
図4において、治具の中央部には、ワーク吸引孔7が形成され、このワーク吸引孔7の周囲に四角形状のレーザ逃し溝6が形成されている。また、治具2には、ワーク吸着用エアー吸引口19及び集塵用エアー吸引口20が形成されている。
In FIG. 4, a
そして、ワーク吸引孔7は、ワーク吸着用エアー吸引口19に連通し、レーザ逃し溝6は集塵用エアー吸引口20と連通している。
The
ワーク吸着用エアー吸引口19と、集塵用エアー吸引口20とは、それぞれ別個に設けられた真空ポンプに接続されていてもよいし、吸引経路が別個に設けられた単一の真空ポンプに接続されていてもよい。 The work suction air suction port 19 and the dust collection air suction port 20 may be connected to a vacuum pump provided separately, or may be connected to a single vacuum pump provided with a suction path separately. It may be connected.
この第2の実施形態においては、治具2に、互いに連通していない、ワーク吸着用エアー吸引口19と、集塵用エアー吸引口20とが形成されているので、それぞれの用途に応じた吸引力に調整することが可能となる。
In the second embodiment, since the workpiece suction air suction port 19 and the dust collection air suction port 20 which are not in communication with each other are formed in the
本発明の第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。 Also in the second embodiment of the present invention, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
なお、上述した実施形態は、アシストガスを使用する場合の例であるが、アシストガスを使用しない場合にも本発明は適用可能である。この場合は、供給口10に負圧発生用のガス(空気等)を供給すればよい。 In addition, although embodiment mentioned above is an example when using assist gas, this invention is applicable also when not using assist gas. In this case, a negative pressure generating gas (air or the like) may be supplied to the supply port 10.
また、ノズル1に、アシストガス供給口10とは別個に、負圧発生用ガス供給口を形成してもよい。 In addition, a negative pressure generating gas supply port may be formed in the nozzle 1 separately from the assist gas supply port 10.
本発明の加工対象は、金属板に限らず、複数の樹脂製板を切断加工する場合にも適用することができる。 The processing target of the present invention is not limited to a metal plate, and can be applied to a case where a plurality of resin plates are cut.
また、図1に示した例においては、ノズル1の先端部は凸状部を有しているが、凸状部は形成せず、ノズル水平端面5と同一平面とすることも可能である。
In the example shown in FIG. 1, the tip of the nozzle 1 has a convex portion, but the convex portion may not be formed and may be flush with the nozzle
また、アシストガスの単位時間当たりの噴射量等は、加工対象物等により、適切に設定することが可能である。 Further, the injection amount of the assist gas per unit time can be appropriately set depending on the object to be processed.
1 ノズル
2 治具
3、4 ワーク
5 ノズル水平端面
6 レーザ逃し溝
7 ワーク吸引孔
8 主吸引孔
9 レーザ
10 アシストガス供給口
11 エア吸引口
12 レーザ発振機電源
13 レーザ発振機
14 加工ヘッド
15 主コントローラ
16 XYテーブル
17 真空ポンプ
18 アシストガス供給源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
上記ノズルは、治具上に配置された加工対象物に対してガスを噴出するガス噴出口と、治具の加工対象物の配置面と対向し、上記噴出口から噴出されたガスを導いて、加工対象物をノズルに向けて吸引させる平坦面とが形成され、
上記治具は、加工対象物を、治具に向けて吸引させる吸引孔が形成され、
上記治具の吸引孔により加工対象物を吸引させるための気体吸引手段を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 In a laser processing apparatus having a laser generating means, a jig on which a laser processing object is disposed, and a nozzle on which a laser irradiation port for irradiating the processing object disposed on the jig is formed.
The nozzle is opposed to a gas ejection port for ejecting gas to a workpiece to be processed disposed on the jig, and a surface on which the workpiece to be processed of the jig is disposed, and guides the gas ejected from the ejection port. , A flat surface for sucking the workpiece toward the nozzle is formed,
The jig is formed with a suction hole for sucking the workpiece toward the jig,
A laser processing apparatus comprising gas suction means for sucking a workpiece by the suction hole of the jig.
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