JP2011073014A - Laser beam machining method and laser beam machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus.
近年、金属板等を切断したり、溶接したりする方法で、レーザ加工が注目されている。 レーザ光は、極めて小さく絞ることができるため、被加工物の微細加工に優れている。また、非接触で被加工物を加工できる点で有利である。
そして、最近では、被加工物にレーザ光を照射する際に、そのレーザ光照射部分に、アシストガスを噴射しながら加工をする方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, laser processing has attracted attention as a method of cutting or welding a metal plate or the like. Since the laser beam can be narrowed down very small, it is excellent for fine processing of a workpiece. Further, it is advantageous in that the workpiece can be processed without contact.
And recently, when irradiating a workpiece with laser light, a method is disclosed in which processing is performed while an assist gas is jetted onto the laser light irradiated portion (see, for example, Patent Document 1).
このような方法によれば、レーザ照射部分の酸化防止あるいは切断時の酸化促進、または加工物の融解、蒸発、昇華、加工点近傍への付着残留物除去等の促進を図ることができる。その結果、レーザ加工が良好になる。 According to such a method, it is possible to prevent oxidation of the laser-irradiated portion or promote oxidation during cutting, or promote melting, evaporation, sublimation, removal of attached residues near the processing point, and the like. As a result, laser processing becomes good.
しかしながら、これまでの方法では、連続的にアシストガスを供給しながら、レーザ加工を施している。従って、アシストガスが大量に消費されてしまうという問題がある。
また、これまでの方法では、通常、ガスボンベや工場配管等のアシストガス供給源からバルブを介して、アシストガスをレーザ光照射部分に供給している。従って、アシストガスの噴射量は、アシストガス供給源の封入圧力に委ねられてしまう。これにより、アシストガスの噴射量が頭打ちになってしまい、最適な加工条件にできす、加工不良が生じるという問題があった。
本発明は、上記課題を解決することにある。
However, in the conventional methods, laser processing is performed while continuously supplying the assist gas. Therefore, there is a problem that a large amount of assist gas is consumed.
In the conventional methods, the assist gas is usually supplied from the assist gas supply source, such as a gas cylinder or factory piping, to the laser light irradiation portion via the valve. Therefore, the injection amount of the assist gas is left to the sealed pressure of the assist gas supply source. As a result, the injection amount of the assist gas has reached its peak, and there has been a problem in that machining defects occur under optimum machining conditions.
The present invention is to solve the above problems.
本発明の一態様によれば、レーザ光を被加工物に照射して、前記被加工物を加工するレーザ加工方法であって、前記被加工物に前記レーザ光を照射しつつ、前記レーザ光が照射されている前記被加工物に、アシストガスをパルス状に噴射してレーザ加工をすること特徴とするレーザ加工方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a laser processing method for processing a workpiece by irradiating the workpiece with a laser beam, the laser beam being irradiated with the laser beam on the workpiece. There is provided a laser processing method, characterized in that laser processing is performed by jetting an assist gas in a pulsed manner on the workpiece irradiated with a laser beam.
また、本発明の一態様によれば、レーザ光を被加工物に照射して、前記被加工物を加工するレーザ加工装置であって、前記被加工物に前記レーザ光を照射する照射手段と、前記レーザ光が照射されている前記被加工物に、アシストガスをパルス状に噴射する噴射手段と、を備えたことを特徴とするレーザ加工装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a laser processing apparatus for processing a workpiece by irradiating the workpiece with laser light, the irradiation means irradiating the workpiece with the laser light. There is provided a laser processing apparatus comprising: an injection means for injecting an assist gas in a pulsed manner onto the workpiece irradiated with the laser light.
本発明によれば、レーザ加工による被加工物の加工形状がより良好になるとともに、アシストガスの消費量を抑制できる。 According to the present invention, the processed shape of the workpiece by laser processing becomes better, and the consumption amount of the assist gas can be suppressed.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図2は、本実施の形態に係わるレーザ加工装置の要部図である。
まず、図1(a)には、レーザ加工装置1の概念構成が示され、図1(b)には、レーザ加工装置1のガス供給装置20の内部構造が示されている。
1 and 2 are main parts of the laser processing apparatus according to the present embodiment.
First, FIG. 1A shows a conceptual configuration of the
レーザ加工装置1は、図1(a)に示すように、レーザ発振器10と、加工本体部11と、加工ノズル12と、ガス供給装置20と、ステージ30と、制御部40とを有している。加工本体部11内には、ミラー11mと集光レンズ11lが設けられている。また、加工ノズル12は、加工本体部11の集光レンズ11l側に設けられている。
As shown in FIG. 1A, the
ガス供給装置20の一部には、配管21Aが接続され、この配管21Aには、少なくとも1つのガス種がガスボンベ、工場配管等から供給される。また、ガス供給装置20の別の一部は、配管21Bを経由して、加工ノズル12に接続されている。
そして、レーザ発振器10、ガス供給装置20、ステージ30は、制御部40により制御される。
A
The
このようなレーザ加工装置1のレーザ発振器10からは、強度がパルス状、あるいは連続のレーザ光10lが発せられる。そして、発せられたレーザ光10lは、加工本体部11内のミラー11mによって反射されて、ミラー11mの下方に位置する集光レンズ11lにまで到達する。さらに、レーザ光10lは、集光レンズ11lにより集光されて、加工ノズル12先端の開口部12hから放射される。これにより、レーザ発振器10から発せられたレーザ光10lは、ステージ30上に設置された被加工物50に照射することができる。また、レーザ加工装置1においては、ステージ30(または、加工本体部11)の位置を移動(スキャン)することにより、被加工物50の加工位置を変えることができる。
From the
また、レーザ加工装置1においては、加工ノズル12の開口部12hから、例えば、噴射量(または、噴射圧)がパルス状のアシストガス20gを断続的(または、周期的)に噴射することができる。アシストガス20gをパルス状に噴射する噴射手段としては、例えば、ピストンポンプ、ロータリポンプ等の加圧ポンプが用いられる。あるいは、安定したガス噴射を可能にする加圧チャンバ、開閉制御が可能な電磁弁等が用いられる。
In the
すなわち、レーザ加工装置1は、被加工物50にレーザ光を照射する照射手段と、レーザ光が照射された被加工物50に、アシストガス20gをパルス状に噴射する噴射手段と、を備えている。これにより、レーザ光10lを開口部12hから通過させると同時に、パルス状のアシストガス20gを被加工物50のレーザ光が照射される近傍に噴射させることができる。
That is, the
次に、アシストガス20gが断続的に噴射する原理を、図1(b)を用いて説明する。以下の説明では、噴射手段の一例として、電磁弁、加圧ポンプ等を用いる手段が例示されている。
図示するように、ガス供給装置20は、電磁弁20a、加圧チャンバ20bと、加圧ポンプ20cと、を有している。なお、電磁弁20aは、圧力または流量の調整機能をあわせて持つものとして説明する。
Next, the principle that the
As shown in the figure, the
ここで、配管21Aから加圧ポンプ20cにガスが供給されて、加圧ポンプ20cにより加圧チャンバ20b内に高圧のアシストガス20gが形成される。この状態では、電磁弁20aは閉状態である。そして、電磁弁20aが開状態になると、アシストガス20gが瞬間的にガス供給装置20から放出される。このとき、放出されるアシストガスの圧力あるいは流量は、所望する状態とされている。そして、このアシストガス20gは、配管21Bを経由して加工ノズル12内に供給されて、加工ノズル12の開口部12hからパルスジェットとなって噴射される。さらに、ガス供給装置20では、電磁弁20aの開閉が繰り返される。これにより、噴射量がパルス状のアシストガス20gが断続的に開口部12hから噴射される。
Here, gas is supplied from the
なお、加圧チャンバ20bについては、適宜取り除き、電磁弁20aと加圧ポンプ20cとを直結してもよい。また、複数のガス供給装置20を加工ノズル12に接続して、それぞれのガス供給装置20からのガス放出のタイミングをずらす方式でも上記手段は実施可能である。
The pressurizing
このような構成によって、加工ノズル12の開口部12hからは、レーザ光10lが放射される。また、開口部12hからは、噴射量がパルス状のアシストガス20gが断続して噴射される。なお、レーザ光の伝送手段は、ミラー11mの代わりに、例えば、光ファイバを用いてもよい。供給されるガスは、必要に応じて切換弁等により、ガス種を選択できる構成としてもよい。
With such a configuration, the laser light 10 l is emitted from the opening 12 h of the
また、レーザ加工装置1においては、レーザ光10lをパルス状に照射する場合、そのパルス周期とアシストガス20gのパルス周期を同じにしたり、パルス周期をずらしたり、それぞれのパルスの立ち上がり位置を調整することができる。
また、レーザ加工装置1においては、1パルス当たりのアシストガス20gの噴射量、供給圧力、パルス幅、周期等については、加圧チャンバ20bの容量、加圧ポンプ20cによる加圧、電磁弁20aの開閉のタイミング等を適宜選択することによって、任意に選択することができる。
Moreover, in the
Further, in the
なお、アシストガス20gとは、例えば、窒素(N2)ガス、希ガス、酸素(O2)ガス等が該当する。これらのガスについては、例えば、被加工物50を溶接する際には、窒素ガス、希ガス等が用いられ、被加工物50を切断する際には、酸素ガス等が用いられる。但し、ガス種の選択に関しては、この例に限ることはなく、必要に応じて適宜変更される。被加工物50は、例えば、金属板(アルミニウム、銅、鉄、ステンレス鋼等)、セラミック板、ガラス板等が該当する。
The assist
また、レーザ加工装置は、図2に示す形態であってもよい。
例えば、図2(a)に示すレーザ加工装置2では、加工ノズル12を、加工本体部11から独立させた噴射手段により、アシストガス20gを被加工物50に噴射できる構成になっている。
また、図2(b)に示すレーザ加工装置3では、上述した噴射手段が複数設けられた構成になっている。
このようなレーザ加工装置2、3も本実施の形態に含まれる。また、配管21Bを加工ノズル12とすることができる。
Moreover, the form shown in FIG. 2 may be sufficient as a laser processing apparatus.
For example, in the
Moreover, in the
Such
次に、レーザ加工装置1を例に、レーザ加工方法について説明する。なお、以下に例示されるレーザ加工方法は、制御部40によって自動的に行われる。
図3は、レーザ加工方法を説明する図である。
ここで、図3(a)の横軸は、時間(ミリ秒)であり、縦軸は、上述した開口部12hから放射されるレーザ光の強度である。
また、図3(b)の横軸は、時間(ミリ秒)であり、縦軸は、開口部12hから噴射されるアシストガス20gの噴射量(または、噴射圧)である。
これらの図3(a)、(b)の組み合わせが本実施の形態のレーザ加工方法である。
Next, the laser processing method will be described using the
FIG. 3 is a diagram for explaining a laser processing method.
Here, the horizontal axis in FIG. 3A represents time (milliseconds), and the vertical axis represents the intensity of the laser light emitted from the
In FIG. 3B, the horizontal axis represents time (milliseconds), and the vertical axis represents the injection amount (or injection pressure) of the
A combination of these FIGS. 3A and 3B is the laser processing method of the present embodiment.
また、図3(c)には、図3(b)に対応させた比較例が示されている。例えば、図3(c)には、パルス状ではなく、連続的にアシストガス20gが開口部12hから噴射される様子が示されている。すなわち、図3(a)、(c)の組み合わせが比較例のレーザ加工方法になる。
FIG. 3 (c) shows a comparative example corresponding to FIG. 3 (b). For example, FIG. 3C illustrates a state in which the
また、本実施の形態では、ステージ30を移動することにより、被加工物50の照射ポイントを変えることもできる。この場合、図3の横軸は、時間(ミリ秒)のほか、移動距離(mm)にも対応する。
また、図3では、図3(b)に示す噴射量「Q」と、図3(c)に示す噴射量「Q’」とが等しい場合を例示している。また、図3の縦軸は、いずれも規格値(a.u.)である。
In the present embodiment, the irradiation point of the
FIG. 3 illustrates a case where the injection amount “Q” shown in FIG. 3B is equal to the injection amount “Q ′” shown in FIG. Moreover, all the vertical axes in FIG. 3 are standard values (au).
本実施の形態では、図3(a)に示すように、加工ノズル12の開口部12hから、強度がパルス状のレーザ光を断続的に放射する。このレーザ光の強度、周波数、パルス幅は、被加工物50の加工容量、被加工物50の形状、加工速度、ステージ30の移動速度等に見合った条件であるとする。これにより、所望の溶接(または、切断)が可能になる。
例えば、一例として、レーザ光の周波数は、100PPS(Pulse Per Second)であり、パルス幅は、0.6msecである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, laser light having a pulse intensity is intermittently emitted from the
For example, as an example, the frequency of the laser light is 100 PPS (Pulse Per Second), and the pulse width is 0.6 msec.
そして、図3(b)に示すように、上述したアシストガス20gを加工ノズル12の開口部12hから断続的に噴射する。このアシストガス20gにおいては、アシストガス20gをパルス状に噴射する時間(パルス幅とも称する。)、アシストガス20gをパルス状に噴射する際の噴射量(または、噴射圧)、アシストガス20gの噴射を繰り返す周波数、アシストガス20gのガス種の切り替え、複数の前記アシストガス20gを被加工物50に噴射する場合のガス混合比等が適宜制御される。
Then, as shown in FIG. 3B, the assist
例えば、図3(b)では、アシストガス20gの周波数は、レーザ光のパルス周波数と同じである。但し、アシストガス20gについては、パルス状のレーザ光の立ち上がり前から噴射を開始して、レーザ光の立ち下がり後にガス供給装置20からの供給を停止する。これにより、被加工物50にレーザ光が照射されている最中には、その照射ポイントに所望する高圧のアシストガス20gが噴射されることになる。
このような方法で、被加工物50にパルス状のレーザ光を照射しながら、同様にパルス状のアシストガス20gを噴射する。
For example, in FIG. 3B, the frequency of the
In this way, the
ここで、比較例として引用した図3(c)の場合を説明する。
図3(c)では、アシストガス20gを開口部12hから連続して噴射している。従って、図3(c)に示す方法では、レーザ光を被加工物50に照射しない期間においても、アシストガス20gは、開口部12hから噴射され続けることになる。
Here, the case of FIG.3 (c) quoted as a comparative example is demonstrated.
In FIG. 3C, the
例えば、レーザ光の周波数が100PPSで、パルス幅が0.6msecなので、レーザ光のパルス間隔(10msec)のうちの9.4msecは、レーザ光が被加工物50に照射されていない期間である。そして、この期間においても、アシストガス20gは、開口部12hから噴射され続けている。従って、図3(c)に示す方法では、図3(b)に示す方法よりも、アシストガス20gが無駄に消費されてしまう。従って、アシストガス20gを被加工物50に噴射し続ける方法(図3(c))は、好ましくない。
For example, since the frequency of the laser beam is 100 PPS and the pulse width is 0.6 msec, 9.4 msec of the pulse interval (10 msec) of the laser beam is a period during which the
このように、本実施の形態では、アシストガス20gの消費を抑制して、レーザ加工を施している。なお、図3(b)に示す方法では、図3(c)に示す方法よりも、アシストガス20gの消費量が約94%削減されている。
Thus, in this Embodiment, consumption of the
また、本実施の形態でのレーザ光、並びにアシストガス20gのパルス幅、パルス形状は、図3(a)、(b)に示す形態に限らず、所望の加工ができるように適宜選択される。
Further, the laser beam and the pulse width and pulse shape of the
例えば、図3に示す形態では、レーザ光のパルス毎にアシストガス20gを噴射しているが、これらに限らず、2あるいはそれ以上のレーザ光のパルスにわたるアシストガス20gを噴射してもよい(詳細は後述)。このような形態であっても、連続噴射よりもガス消費量を抑制することができる。
For example, in the form shown in FIG. 3, the
また、アシストガス20gについては、図3(b)に例示した場合よりも、その1パルス当たりのアシストガス20gの噴射量(または噴射圧)を増大してもよい。
この場合、レーザ照射部分のアシストガス量(圧)がより増大する。従って、アシストガス20gによる効果をより増大させることができる。
Moreover, about the
In this case, the assist gas amount (pressure) in the laser irradiation portion is further increased. Therefore, the effect of the
図4は、レーザ加工方法の変形例を説明する図である。ここで、図4(a)の(1)に示す図の横軸は、時間(ミリ秒)であり、縦軸は、上述した開口部12hから放射されるレーザ光の強度である。また、図4(a)の(2)に示す図の横軸は、時間(ミリ秒)であり、縦軸は、開口部12hから噴射されるアシストガス20gの噴射量(または、噴射圧)である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a modification of the laser processing method. Here, the horizontal axis of the diagram shown in (1) of FIG. 4A is time (milliseconds), and the vertical axis is the intensity of the laser light emitted from the
まず、図4(a)の(1)に示すように、加工ノズル12の開口部12hから、強度がパルス状のレーザ光を断続的に放射する。
但し、この実施例では、図4(a)の(2)に示すように、パルス状のアシストガス20gの噴射のタイミングをレーザ光の照射のタイミングとずらしている。例えば、アシストガス20gは、2つのレーザ光のパルスに重複するように、これら2つのパルスに跨って噴射している。
このような形態は、図4(b)に示すように、1つのガス供給装置20から噴射される噴射タイミングを2つのレーザ光のパルスに跨って噴射すれば達成し得る。
First, as shown in (1) of FIG. 4A, laser light having an intensity of pulses is intermittently emitted from the
However, in this embodiment, as shown in (2) of FIG. 4A, the injection timing of the
As shown in FIG. 4B, such a configuration can be achieved by injecting the injection timing injected from one
図5は、レーザ加工方法の別の変形例を説明する図である。ここで、図5(a)の横軸は、時間(ミリ秒)であり、縦軸は、上述した開口部12hから放射されるレーザ光の強度である。また、図5(b)の横軸は、時間(ミリ秒)であり、縦軸は、開口部12hから噴射されるアシストガス20gの噴射量(または、噴射圧)である。
FIG. 5 is a diagram for explaining another modification of the laser processing method. Here, the horizontal axis in FIG. 5A represents time (milliseconds), and the vertical axis represents the intensity of the laser light emitted from the
まず、図5(a)に示すように、加工ノズル12の開口部12hから、強度がパルス状のレーザ光を断続的に放射する。但し、この実施例では、1パルス当たりのレーザ光の強度を段階的に変化させている。そして、これに対応して、図5(b)に示すアシストガス20gの噴射においても、そのパルス状の噴射量(または、噴射圧)を段階的に変化させている。
First, as illustrated in FIG. 5A, laser light having a pulsed intensity is intermittently emitted from the
このような方法で、被加工物50にパルス状のレーザ光を照射しながら、同様にパルス状のアシストガス20gを噴射する。
また、段階的なアシストガス20gのパターンは、図5(c)に示すように、さまざまな段階的なアシストガス20gのパターンが形成できる。
また、このようなパルス状の噴射量(圧)変化は、レーザ加工状態に応じて適宜選択可能とすることができる。
In this way, the
Further, as shown in FIG. 5C, various stepped assist
Moreover, such a pulse-like injection amount (pressure) change can be appropriately selected according to the laser processing state.
すなわち、このようなレーザ加工装置1を用いて、被加工物50を溶接や切断加工したときには、溶接部分の酸化防止、切断部分の酸化促進がなされる。さらには、レーザ照射部分付近への金属、金属酸化物の付着を抑制したり、加工物の融解、蒸発、昇華の促進等のアシストガス効果の増大を図ることができる。また、光学系部品(集光レンズ11l等)へのスプラッシュ付着もより抑制される。
That is, when the
このように、本実施の形態によれば、アシストガス20gの効果を損なうことなく、アシストガス20gの消費量が図3(c)に例示した方法に比べて、大幅に低減する。さらに、アシストガス20gの噴射量が頭打ちになることもなく、高圧のガスを噴射することができるので、アシストガス20gの効果を増大でき、レーザ加工による被加工物の加工形状がより良好になる。このようなときでも、アシストガス20gの消費量は、従来同様あるいは低減できる。また、アシストガス20gの噴射パターンを最適化できるので同様にレーザ加工による被加工物の加工形状がより良好になる。
Thus, according to the present embodiment, the consumption amount of the
これにより、レーザ加工を施した部分の品質が向上し、レーザ加工処理が施された製品歩留まりが向上すると共に、アシストガス20gのコスト低下を図ることができる。
As a result, the quality of the portion subjected to laser processing is improved, the yield of products subjected to laser processing is improved, and the cost of the
次に、レーザ加工方法の別の変形例について説明する。この実施例2では、一例として、複数のガス供給装置20からなるそれぞれの噴射手段から順次、アシストガス20gを噴射する。この実施例では、レーザ照射近傍でのアシストガス20gの圧力の立ち上がり、立ち下がりやガス装置の応答性等を考慮し、それぞれの噴射タイミングを制御している。
Next, another modified example of the laser processing method will be described. In the second embodiment, as an example, the
図6は、レーザ加工方法の別の変形例を説明する図である。ここで、図6(a)の(1)に示す図の横軸は、時間(ミリ秒)であり、縦軸は、上述した開口部12hから放射されるレーザ光の強度である。また、図6(a)の(2)に示す図の横軸は、時間(ミリ秒)であり、縦軸は、開口部12hから噴射されるアシストガス20gの噴射量(または、噴射圧)である。
FIG. 6 is a diagram for explaining another modification of the laser processing method. Here, the horizontal axis of the diagram shown in (1) of FIG. 6A is time (milliseconds), and the vertical axis is the intensity of the laser light emitted from the
まず、図6(a)の(1)に示すように、加工ノズル12の開口部12hから、強度がパルス状のレーザ光を断続的に放射する。レーザ光の周波数は、100PPSであり、パルス幅は、0.6msecである。
また、図6(a)の(2)に示すように、パルス状のレーザ光に対応するように、パルス状のアシストガス20gを噴射している。
First, as shown in (1) of FIG. 6A, laser light having a pulsed intensity is intermittently emitted from the
Further, as shown in (2) of FIG. 6A, a
但し、実施例2では、複数のパルス状のアシストガス20gの各々の噴射タイミングをレーザ光の照射のタイミングとずらしている。
このような形態は、例えば、複数のガス供給装置20から噴射される各々の噴射タイミングをずらすことにより達成される。以下に、その方法を説明する。
However, in Example 2, the injection timing of each of the plurality of pulse-
Such a form is achieved, for example, by shifting the injection timing of each of the injections from the plurality of
例えば、図6(b)の(1)には、複数のガス供給装置20のうちの第1のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示され、図6(b)の(2)には、複数のガス供給装置20のうちの第2のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示されている。
図示するように、第1および第2のガス供給装置のアシストガス20gの周波数は、レーザ光のパルス周波数の1/2である。そして、第1および第2のガス供給装置から噴射されるそれぞれアシストガス20gの周期(位相)はずれており、交互にガスを噴射している。
For example, FIG. 6B (1) shows the frequency of the
As shown in the figure, the frequency of the
次に、レーザ加工方法のさらに別の変形例について説明する。
図7は、レーザ加工方法の別の変形例を説明する図である。ここで、図7(a)には、図6(a)と同じ図が示されている。
Next, still another modification of the laser processing method will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining another modification of the laser processing method. Here, FIG. 7 (a) shows the same diagram as FIG. 6 (a).
この実施例においても、一例として、複数のガス供給装置20からなるそれぞれの噴射手段から順次、アシストガス20gを噴射する。この実施例では、レーザ照射近傍でのアシストガス20gの圧力の立ち上がり、立ち下がりやガス装置の応答性等を考慮し、それぞれの噴射タイミングを制御している。
Also in this embodiment, as an example, the
まず、図7(b)の(1)に示すように、複数のガス供給装置20のうちの第1のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示され、図7(b)の(2)には、複数のガス供給装置20のうちの第2のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示されている。図7(b)の(3)には、複数のガス供給装置20のうちの第3のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示されている。
First, as shown to (1) of FIG.7 (b), the frequency of the
図示するように、第1〜第3のガス供給装置のアシストガス20gの周波数は、レーザ光のパルス周波数の1/3である。そして、第1〜第3のガス供給装置から噴射されるそれぞれアシストガス20gの周期(位相)はずれており、交互にガスを噴射している。
As shown in the figure, the frequency of the
また、図7(c)の(1)に示すように、複数のガス供給装置20のうちの第1のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示され、図7(c)の(2)には、複数のガス供給装置20のうちの第2のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示されている。
Moreover, as shown to (1) of FIG.7 (c), the frequency of the
さらに、図7(c)の(3)には、複数のガス供給装置20のうちの第3のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示され、図7(c)の(4)には、複数のガス供給装置20のうちの第4のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示されている。
Further, (3) of FIG. 7 (c) shows the frequency of the
図示するように、第1および第2のガス供給装置のアシストガス20gの周波数は、レーザ光のパルス周波数の1/2である。そして、第1および第2のガス供給装置から噴射されるそれぞれアシストガス20gの周期(位相)は若干ずれている。但し、第1および第2のガス供給装置から噴射されるそれぞれアシストガス20gを互いにあわせることにより、レーザ光のパルス毎に、アシストガス20gが噴射される。
As shown in the figure, the frequency of the
また、第3および第4のガス供給装置のアシストガス20gの周波数は、レーザ光のパルス周波数の1/2である。そして、第3および第4のガス供給装置から噴射されるそれぞれアシストガス20gの周期(位相)は若干ずれている。但し、第3および第4のガス供給装置から噴射されるそれぞれアシストガス20gを互いにあわせることにより、レーザ光のパルス毎に、アシストガス20gが噴射される。
Further, the frequency of the
このように、図7(c)に示す例では、第1および第2のガス供給装置の組から噴射されるアシストガス20gと、第3および第4のガス供給装置の組から噴射されるアシストガス20gとが周期(位相)はずれている。
As described above, in the example shown in FIG. 7C, the
但し、図6、図7に示すいずれの形態でも、複数のガス供給装置20から噴射されるアシストガス20gを互いにあわせることにより、結果的に、レーザ光のパルス毎に、アシストガス20gが噴射される。
However, in any of the forms shown in FIGS. 6 and 7, the assist
また、実施例2では、上述した形態に限らず、さらに次の形態も含む。
例えば、前述のように複数のレーザパルスにわたってアシストガス20gを噴射することも複数のガス供給装置20から噴射される各々の噴射タイミングをずらすことにより達成される。以下に、その方法を説明する。
Moreover, in Example 2, it is not restricted to the form mentioned above, Furthermore, the following form is also included.
For example, as described above, the injection of the
図8は、レーザ加工方法の別の変形例を説明する図である。
ここで、図8(a)には、前述した図4(a)と同じ形態の図が示されている。
但し、図8(b)の(1)には、複数のガス供給装置20のうちの第1のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示され、図8(b)の(2)には、複数のガス供給装置20のうちの第2のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示されている。
FIG. 8 is a diagram for explaining another modification of the laser processing method.
Here, FIG. 8A shows the same form as FIG. 4A described above.
However, (1) in FIG. 8 (b) shows the frequency of the
図示するように、アシストガス20gの周波数は、レーザ光のパルス周波数と同じであり、その周期をレーザ光の周期に同調させている。但し、第1および第2のガス供給装置から噴射されるそれぞれのアシストガス20gの周期(位相)はずれている。
これらのアシストガス20gをあわせることにより、加工ノズル12の開口部12hから、2つのレーザ光のパルスに跨ったアシストガス20gを周期的に噴射させることができる。
As shown in the figure, the frequency of the
By combining these assist
また、図8(c)に示す方法によっても、2つのレーザ光のパルスに跨って、アシストガス20gを噴射させることができる。
図8(c)の(1)には、複数のガス供給装置20のうちの第1のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示され、図8(c)の(2)には、複数のガス供給装置20のうちの第2のガス供給装置のアシストガス20gの周波が示されている。
Also, the
8C shows the frequency of the
図示するように、それぞれのガス供給装置から噴射されるアシストガス20gは、ともに2つのレーザ光のパルスに跨っている。但し、第1および第2のガス供給装置からのアシストガス20gの周波はずれている。これらのアシストガス20gをあわせることにより、加工ノズル12の開口部12hから、2つのパルスに跨ったアシストガス20gを周期的に噴射させることができる。
As shown in the figure, the
このように、実施例2では、複数のガス噴射装置のそれぞれを使い分けている。これにより、それぞれのガス噴射装置に設けられた電磁弁20a、加圧ポンプ20c等の負荷が減少し、これらの応答性が向上する。その結果、パルス状の高圧ガスをより確実に被加工物50に噴射させることができる。
Thus, in Example 2, each of a plurality of gas injection devices is used properly. Thereby, the load of the
なお、複数のガス供給装置20の数としては、第1および第2のガス供給装置に限られるものではない。より多くのガス供給装置を用いて、順次ガスを噴射してもよいし、一個あたりのガス供給装置から噴射するアシストガス20gのパルス幅をさらに狭くしてもよい。この場合は、複数のガス供給装置20をセットにしてレーザのパルスに対応させる。 いずれの方法によっても、それぞれのガス供給装置のデューティー比を下げることができ、その結果、ガス供給装置の故障率を低減させることや、高応答性の部品を使わなくても済むようにできる。
Note that the number of the plurality of
また、ガス供給装置20を複数揃えるだけでなく、ガス供給装置20を構成する電磁弁20a、加圧チャンバ20b、加圧ポンプ20cをそれぞれ複数の組み合わせとすることでも、同様の効果を得る。
The same effect can be obtained not only by arranging a plurality of
例えば、加圧チャンバ20bにおいては、複数設けることにより、ひとつひとつは、小容量化が可能になる。これにより、各加圧チャンバ20b内の加圧は、より短時間で済ませることができる。また、加圧チャンバ20bの高圧化も容易になる。さらに、加圧チャンバ20bにおいては、圧力容器としての製造(溶接加工、絞り加工、切削加工等)が容易になる。これは、加圧ポンプ20cにおいても、同様の効果を得る。
For example, in the pressurizing
電磁弁20aにおいては、複数設けることにより、それぞれの電磁弁20aの動作デューティーを下げることができる。これにより、電磁弁20aとしては、より安価で低速動作の電磁弁を採用することができる。さらに、その動作回数が減少するので、寿命が延び、故障が少なくなる。
By providing a plurality of
そして、電磁弁20a、加圧チャンバ20b、加圧ポンプ20cの組み合わせについては、適宜変更してもよい。
例えば、加圧チャンバ20b、加圧ポンプ20cに、複数の電磁弁20aを設けることにより、複数のガス噴射手段を形成することができる。また、加圧ポンプ20cに、複数の加圧チャンバ20bを取り付けることや、一対の電磁弁20a、加圧チャンバ20bに複数の加圧ポンプ20cを複数準備しても、上記の効果が得られる。さらに、図1、2に示すように、ノズルを含めて噴射手段すべてを複数準備しても同様の効果を得る。
And you may change suitably about the combination of the
For example, a plurality of gas injection means can be formed by providing a plurality of
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本実施の形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、以上の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、レーザ加工装置1の加工は、溶接、切断のほか、被加工物50の表面改質も含まれる。また、前述した各具体例が備える各要素およびその形成、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present embodiment is not limited to these specific examples. In other words, those obtained by appropriately modifying the design of the above specific examples by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the processing of the
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合することができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものも含まれる。
In addition, each element included in each of the above-described embodiments can be combined as long as technically possible, and a combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.
In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can include various changes and modifications.
1、2、3 レーザ加工装置
10 レーザ発振器
10l レーザ光
11 加工本体部
11l 集光レンズ
11m ミラー
12 加工ノズル
12h 開口部
20 ガス供給装置
20a 電磁弁
20b 加圧チャンバ
20c 加圧ポンプ
20g アシストガス
21A、21B 配管
30 ステージ
40 制御部
50 被加工物
1, 2, 3 Laser processing equipment
10 Laser oscillator
10l laser light
11 Processing body
11l condenser lens
11m mirror
12 Processing nozzle
12h opening
20 Gas supply device
40 Control unit
50 Workpiece
Claims (12)
前記被加工物に前記レーザ光を照射しつつ、前記レーザ光が照射されている前記被加工物に、アシストガスをパルス状に噴射してレーザ加工をすること特徴とするレーザ加工方法。 A laser processing method for processing a workpiece by irradiating the workpiece with laser light,
A laser processing method comprising performing laser processing by irradiating the workpiece with the laser beam while irradiating the workpiece with the laser beam while jetting an assist gas in a pulse shape.
前記アシストガスをパルス状に噴射する際のガス噴射量、
前記アシストガスをパルス状に噴射する際のガス噴射圧、
前記アシストガスの噴射を繰り返す周波数、
前記アシストガスのガス種、
複数の前記アシストガスを前記被加工物に噴射する場合のガス混合比、
の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ加工方法。 Time for injecting the assist gas in pulses,
Gas injection amount when injecting the assist gas in a pulse shape,
Gas injection pressure when injecting the assist gas in pulses,
A frequency at which the assist gas is repeatedly injected;
Gas type of the assist gas,
A gas mixture ratio when injecting a plurality of the assist gases onto the workpiece;
3. The laser processing method according to claim 1, wherein at least one of the two is controlled.
前記被加工物に前記レーザ光を照射する照射手段と、
前記レーザ光が照射されている前記被加工物に、アシストガスをパルス状に噴射する噴射手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for processing a workpiece by irradiating the workpiece with laser light,
Irradiating means for irradiating the workpiece with the laser beam;
An injection means for injecting an assist gas in a pulsed manner onto the workpiece irradiated with the laser beam;
A laser processing apparatus comprising:
前記アシストガスをパルス状に噴射する際のガス噴射量、
前記アシストガスをパルス状に噴射する際のガス噴射圧、
前記アシストガスの噴射を繰り返す周波数、
前記アシストガスのガス種、
複数の前記アシストガスを前記被加工物に噴射する場合のガス混合比、
の少なくともいずれかを制御することが可能であることを特徴とする請求項9記載のレーザ加工装置。 Time for injecting the assist gas in pulses,
Gas injection amount when injecting the assist gas in a pulse shape,
Gas injection pressure when injecting the assist gas in pulses,
A frequency at which the assist gas is repeatedly injected;
Gas type of the assist gas,
A gas mixture ratio when injecting a plurality of the assist gases onto the workpiece;
The laser processing apparatus according to claim 9, wherein at least one of the above can be controlled.
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