JP2639055B2 - レーザ加工機 - Google Patents
レーザ加工機Info
- Publication number
- JP2639055B2 JP2639055B2 JP1039861A JP3986189A JP2639055B2 JP 2639055 B2 JP2639055 B2 JP 2639055B2 JP 1039861 A JP1039861 A JP 1039861A JP 3986189 A JP3986189 A JP 3986189A JP 2639055 B2 JP2639055 B2 JP 2639055B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- workpiece
- processing
- laser beam
- laser
- processing head
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
この発明は、レーザ加工機に関するものである。
第５図（ａ）は従来のCO2レーザ加工機を示す概略
図、同図（ｂ）は加工ヘッドの縦断面図である。これら
の図において、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器１
から出力されたレーザビーム、３はレーザビーム２の伝
送路内に設けられたベンドミラー、４は加工ヘッド、５
は加工ヘッド４内に設けられた集光レンズ、６はＯリン
グ、７はＯリング６を介して集光レンズ５を加工ヘッド
４内に固定するためのレンズ押え、８は加工ヘッド４の
先端部に設けた加工ノズル、９は加工ヘッド４の側面に
設けたアシストガス流入口、10は被加工物、11は被加工
物10を載せる加工テーブル、12は加工テーブル11をX,Y
平面内で移動制御するNC制御装置である。 次に以上の構成を有する従来のレーザ加工機の動作に
ついて説明する。 レーザ発振器１から出力されたレーザビーム２はベン
ドミラー３により加工ヘッド４に伝送される。加工ヘッ
ド４に伝送され入射されたレーザビーム２はこの加工ヘ
ッド４内に設けられた集光レンズ５により微小スポット
に集光され、加工に必要な高エネルギを有するようにな
る。集光レンズ５を通過したレーザビーム２は被加工物
10の表面に対して垂直に照射され、レーザビーム２の最
も集光された部分は被加工物10の表面に位置する。ま
た、加工ヘッド４の上記ノズル８内にアシストガス流入
口９を経て送られたCO2のようなアシストガス流はノズ
ル８を通過して被加工物10に吹付けられる。またこのと
き、被加工物10は加工テーブル11と共に、CNC制御装置1
2によって任意の方向に移動させられる。以上の過程に
よって被加工物10は加工ラインで溶融，蒸発除去されて
任意の形状に切断加工される。 ここで、第６図に示すように、レーザビーム２による
切断を加工ラインすなわち切断方向13に向って垂直にし
て行うと、被加工物10の切断面には“節目”（以下、ド
ラグライン14と呼ぶ）が発生する。すなわち、微小なス
ポットに集光したレーザビーム２のエネルギによってア
シストガス９と反応した被加工物10が溶融され、その溶
融物がアシストガス流により材料中を下向きに通過して
火花15となって被加工物10の裏面から放出され、上記溶
融物が材料中を通過した跡として、上記ドラグライン14
が発生するものである。
図、同図（ｂ）は加工ヘッドの縦断面図である。これら
の図において、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器１
から出力されたレーザビーム、３はレーザビーム２の伝
送路内に設けられたベンドミラー、４は加工ヘッド、５
は加工ヘッド４内に設けられた集光レンズ、６はＯリン
グ、７はＯリング６を介して集光レンズ５を加工ヘッド
４内に固定するためのレンズ押え、８は加工ヘッド４の
先端部に設けた加工ノズル、９は加工ヘッド４の側面に
設けたアシストガス流入口、10は被加工物、11は被加工
物10を載せる加工テーブル、12は加工テーブル11をX,Y
平面内で移動制御するNC制御装置である。 次に以上の構成を有する従来のレーザ加工機の動作に
ついて説明する。 レーザ発振器１から出力されたレーザビーム２はベン
ドミラー３により加工ヘッド４に伝送される。加工ヘッ
ド４に伝送され入射されたレーザビーム２はこの加工ヘ
ッド４内に設けられた集光レンズ５により微小スポット
に集光され、加工に必要な高エネルギを有するようにな
る。集光レンズ５を通過したレーザビーム２は被加工物
10の表面に対して垂直に照射され、レーザビーム２の最
も集光された部分は被加工物10の表面に位置する。ま
た、加工ヘッド４の上記ノズル８内にアシストガス流入
口９を経て送られたCO2のようなアシストガス流はノズ
ル８を通過して被加工物10に吹付けられる。またこのと
き、被加工物10は加工テーブル11と共に、CNC制御装置1
2によって任意の方向に移動させられる。以上の過程に
よって被加工物10は加工ラインで溶融，蒸発除去されて
任意の形状に切断加工される。 ここで、第６図に示すように、レーザビーム２による
切断を加工ラインすなわち切断方向13に向って垂直にし
て行うと、被加工物10の切断面には“節目”（以下、ド
ラグライン14と呼ぶ）が発生する。すなわち、微小なス
ポットに集光したレーザビーム２のエネルギによってア
シストガス９と反応した被加工物10が溶融され、その溶
融物がアシストガス流により材料中を下向きに通過して
火花15となって被加工物10の裏面から放出され、上記溶
融物が材料中を通過した跡として、上記ドラグライン14
が発生するものである。
従来のレーザ加工機の加工ヘッドは以上のように構成
されているため、集光レンズ５を通過し集光されたレー
ザビームは常に被加工物10の表面に対して照射軸が垂直
になっており、このため、切断速度が高速になればなる
ほど第７図に示すようにドラグライン14は加工ライン進
行方向、すなわち切断部分13とは逆向きに曲がり、従っ
て被加工物10の裏面から放出される火花15も切断方向13
と逆方向に大きく流れる。この結果、火花15と化した溶
融物がスムーズに被加工物10の裏面から分離しなくな
り、この分離不能となった溶融物が被加工物10裏面に固
まり、バリ状のドロス16となって多量に付着する。その
結果、良好な切断が困難となるだけではなく、それ以上
切断速度を向上させることが不可能になる。 ここで、一例として、材質SPCC,板厚1mmの被加工物を
集光レンズ焦点距離95.25mm（3.75インチ、レーザ出力
が1KW、入射角が被加工物10に対して垂直という条件で
レーザビームを照射して切断した場合に、切断速度の増
大に対応して上記ドラグライン14がどの程度流れるか
（ドラグライン流れ量Ｌ）を第８図に示す。 この第８図から切断速度Ｖの増大に伴い、ドラグライ
ン流れ量Ｌも増大し、切断速度Ｖが14m/分において約0.
8mm以上もドラグライン流れ量Ｌが生じており、被加工
物10裏面から放出される火花15も被加工物10の裏面とほ
とんど平行に近い状態となって切断方向13とは逆向きの
後方へ大きく流れる。この結果、火花15によって生じた
溶融物がスムーズに被加工物10裏面から分離しにくくな
り、従って、以上の条件のもとでのレーザ切断では切断
速度Ｖは遅くすることが必要である。 以上のように被加工物へのレーザビーム照射軸の入射
角を垂直とする従来技術においては、レーザ出力を増大
させても切断速度Ｖは遅いという問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、切断時に、加工速度の増大に伴いドロスの
付着を大幅に低減できるなど、従来の加工速度を大幅に
上回る加工速度で加工することができ、また切断ライン
の進行方向が三次元となる加工も高速にできるレーザ加
工機の加工ヘッドを得ることを目的とする。
されているため、集光レンズ５を通過し集光されたレー
ザビームは常に被加工物10の表面に対して照射軸が垂直
になっており、このため、切断速度が高速になればなる
ほど第７図に示すようにドラグライン14は加工ライン進
行方向、すなわち切断部分13とは逆向きに曲がり、従っ
て被加工物10の裏面から放出される火花15も切断方向13
と逆方向に大きく流れる。この結果、火花15と化した溶
融物がスムーズに被加工物10の裏面から分離しなくな
り、この分離不能となった溶融物が被加工物10裏面に固
まり、バリ状のドロス16となって多量に付着する。その
結果、良好な切断が困難となるだけではなく、それ以上
切断速度を向上させることが不可能になる。 ここで、一例として、材質SPCC,板厚1mmの被加工物を
集光レンズ焦点距離95.25mm（3.75インチ、レーザ出力
が1KW、入射角が被加工物10に対して垂直という条件で
レーザビームを照射して切断した場合に、切断速度の増
大に対応して上記ドラグライン14がどの程度流れるか
（ドラグライン流れ量Ｌ）を第８図に示す。 この第８図から切断速度Ｖの増大に伴い、ドラグライ
ン流れ量Ｌも増大し、切断速度Ｖが14m/分において約0.
8mm以上もドラグライン流れ量Ｌが生じており、被加工
物10裏面から放出される火花15も被加工物10の裏面とほ
とんど平行に近い状態となって切断方向13とは逆向きの
後方へ大きく流れる。この結果、火花15によって生じた
溶融物がスムーズに被加工物10裏面から分離しにくくな
り、従って、以上の条件のもとでのレーザ切断では切断
速度Ｖは遅くすることが必要である。 以上のように被加工物へのレーザビーム照射軸の入射
角を垂直とする従来技術においては、レーザ出力を増大
させても切断速度Ｖは遅いという問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、切断時に、加工速度の増大に伴いドロスの
付着を大幅に低減できるなど、従来の加工速度を大幅に
上回る加工速度で加工することができ、また切断ライン
の進行方向が三次元となる加工も高速にできるレーザ加
工機の加工ヘッドを得ることを目的とする。
この発明に係るレーザ加工機は、第1,第２のベンドミ
ラーと、これらのベンドミラーで反射されたレーザビー
ムを集光する集光レンズと、第１および第２のベンドミ
ラーをそれぞれ回動させ集光されたレーザビームを被加
工物に対して任意の角度に照射するための垂直回転軸お
よび水平回転軸とを加工ヘッドに設け、制御装置によっ
て、上記加工ヘッドと被加工物との相対移動方向および
相対移動速度の少なくとも一方に応じ、上記垂直回転軸
および水平回転軸の回動を制御して、被加工物へのレー
ザビーム入射角度を加工ライン進行方向に常に鋭角とす
るものである。
ラーと、これらのベンドミラーで反射されたレーザビー
ムを集光する集光レンズと、第１および第２のベンドミ
ラーをそれぞれ回動させ集光されたレーザビームを被加
工物に対して任意の角度に照射するための垂直回転軸お
よび水平回転軸とを加工ヘッドに設け、制御装置によっ
て、上記加工ヘッドと被加工物との相対移動方向および
相対移動速度の少なくとも一方に応じ、上記垂直回転軸
および水平回転軸の回動を制御して、被加工物へのレー
ザビーム入射角度を加工ライン進行方向に常に鋭角とす
るものである。
この発明におけるレーザ加工機は、加工ヘッド内の第
１のベンドミラーを垂直回転軸を中心として回動させ、
第２のベンドミラーを水平回転軸を中心にして回動させ
て、被加工物へのレーザビーム５の入射角度を直角に対
し、10゜〜30゜小さい鋭角にするなど加工ライン進行方
向に常に鋭角にすることにより、加工速度を従来のもの
よりも高速度にしても、切断加工時のドラグラインの曲
がり量が少なくなり、火花の流れ量も小さくなり、ドロ
スの付着も低減させることができる。また、加工ヘッド
に設けた垂直回転軸および水平回転軸を制御することに
より、加工ヘッドと被加工物とをX,Y方向と直交するＺ
方向へも相対移動させる。つまり、加工ラインの進行方
向が三次元となる加工時にも、被加工物へのレーザビー
ムの入射角度を常に鋭角にすることができる。 更に、加工ヘッドと被加工物との相対移動速度，すな
わち加工速度に応じ水平回転軸を中心として第２のベン
ドミラーを回動させることにより、集光されたレーザビ
ームの被加工物への入射角度を変更して、適正な角度に
調整でき、従って過大なレーザパワーを被加工物に照射
することがなく、これに原因する加工不良を生ずること
もなく、良好な加工が小さいレーザパワーでできる。
１のベンドミラーを垂直回転軸を中心として回動させ、
第２のベンドミラーを水平回転軸を中心にして回動させ
て、被加工物へのレーザビーム５の入射角度を直角に対
し、10゜〜30゜小さい鋭角にするなど加工ライン進行方
向に常に鋭角にすることにより、加工速度を従来のもの
よりも高速度にしても、切断加工時のドラグラインの曲
がり量が少なくなり、火花の流れ量も小さくなり、ドロ
スの付着も低減させることができる。また、加工ヘッド
に設けた垂直回転軸および水平回転軸を制御することに
より、加工ヘッドと被加工物とをX,Y方向と直交するＺ
方向へも相対移動させる。つまり、加工ラインの進行方
向が三次元となる加工時にも、被加工物へのレーザビー
ムの入射角度を常に鋭角にすることができる。 更に、加工ヘッドと被加工物との相対移動速度，すな
わち加工速度に応じ水平回転軸を中心として第２のベン
ドミラーを回動させることにより、集光されたレーザビ
ームの被加工物への入射角度を変更して、適正な角度に
調整でき、従って過大なレーザパワーを被加工物に照射
することがなく、これに原因する加工不良を生ずること
もなく、良好な加工が小さいレーザパワーでできる。
以下、この発明の一実施例を第１図，第２図について
説明する。 第１図，第２図において、４は加工ヘッドであり、加
工ヘッド４内には第1,第２のベンドミラー17,18と集光
レンズ５とが設けられ、レーザ発振器１から発振された
レーザビーム２は加工ヘッド４外に設けたベンドミラー
３で垂直に反射された後、第1,第２のベンドミラー17,1
8によって反射されるように構成されている。 第１のベンドミラー17は垂直回転軸19によって回動す
る垂直回転部20に設けられ、垂直な入射軸21に対し45゜
傾いている。第２のベンドミラー18は集光レンズ５とと
もに、垂直回動部20の下部に支持されこつ水平回転軸22
によって回動される水平回転軸23に設けられ、レーザビ
ーム２が上記入射軸21に対し可変の角度で反射するよう
に傾けられる。第２のベンドミラー18によって反射され
たレーザビーム２は集光レンズ５を通り、さらに加工ヘ
ッド４の先端部に設けた加工ノズル８の中心を通って被
加工物10へ照射される。被加工物10はX,Y方向に水平往
復動するとともに、Ｚ方向に垂直昇降する加工テーブル
11に着脱可能に保持されている。さらに、垂直回転軸1
9,水平回転軸22および加工テーブル11を駆動するための
モータはCNC制御装置12により制御されるようになって
いる。なお、28はレーザビーム２の照射軸である。 次に、この実施例によるレーザ加工機の動作につき第
３図を参照して説明する。 第３図は、加工ヘッド４のノズル８を被加工物10に対
し、加工（切断）進行方向に鋭角を保つように垂直回転
軸19を制御するフローチャートである。 この実施例では、CNC制御装置12の数値制御部によっ
て加工テーブル11のX,Y方向の移動指令値24x（ΔＸ）,2
5Y（ΔＹ）とし、これらによって式 による演算25を行い、θｃを出力する。この出力による
指令で垂直回転部20を回動させるＣ軸モータ27の回転角
が決定され、垂直回転軸19が回動する。この回動によっ
てノズル８が加工ヘッド４の進行方向に対し、直角より
10゜〜30゜小さい鋭角を保つように制御される。また、
水平回転軸22はCNC制御装置12の指令で回動され、加工
速度により被加工物10に対しレーザビーム２が最良の角
度になるように水平回動部23およびこれに設けられた第
２のベンドミラー18の角度が調整されることにより、ド
ラグラインが適正加工の流れ量となることを可能にす
る。 すなわち、上述したように水平回転部23を回動させる
ことで、第1,第２のベンドミラー17,18により被加工物1
0へのレーザビーム２の照射軸28の入射角度θＡを常に
鋭角に設定している。そして、被加工物10に対して曲が
った切断加工を行うために、X,Yテーブル11によって被
加工物10をX,Y方向に移動させると、加工ヘッド４の向
きが一定の場合にはレーザビーム２の照射軸28の被加工
物10に対する入射角度θＡが変わってしまう。そこで、
加工ヘッド４の垂直回転部20をこれへのレーザビーム２
の入射軸21回りに回動させ、入射軸21と切断方向13の作
る平面と、レーザビームが第1,第２ベンドミラー17,18
によって屈折して作られる平面とを一致させる位置にも
っていく。この動作を行うために、モータをCNC制御装
置12によって駆動し、加工ヘッド４の垂直回動部20を回
動させ、常に切断方向13と上記照射軸28の傾斜方向とが
一致するように動作させる。 次に、被加工物10へ入射するレーザビームを切断方向
13へどの程度の角度傾斜させればよいか、すなわち、照
射軸28の被加工物10へ入射角度θＡをどのような値にす
ればよいかであるが、以下に示す説明により、10゜≦θ
≦30゜とすることが最適であることが判明した。 第９図は、レーザ出力を1KWとし、集光レンズ焦点距
離を95.25mm（3.75インチ）とし、切断速度を14m/分と
し、材質SPCC、板厚1mmの被加工物を直線切断するとい
う条件のもとでレーザビーム照射軸の被加工物への入射
角度θＡとドラグライン曲がり量Ｌとの関係を示す実験
例である。第９図から入射角度θＡが大きくなるほど、
ドラグライン曲がり量Ｌは小さくなっていることがわか
る。 第10図は、第９図と同条件における切断加工におい
て、照射軸28の入射角度θＡと、そのときの切断速度と
の関係を示す実施例である。第10図から限界切断速度は
入射角度θＡが大きいほど大きくなることがわかる。 以上のことから、被加工物へ入射するレーザビームの
照射軸を切断方向へ進ませるように傾斜させて切断する
ことがドロス付着量の低減に有効であり、従って切断速
度の向上に対して有効な方法であることが明確になっ
た。第９図，第10図より、レーザビームの照射軸の被加
工物への入射角度θＡは、10゜以下ではほとんど効果が
ない。また、第９図においてθＡ＞20゜の部分を予測す
ると、20゜〜30゜の間にドラグライン曲がり量Ｌの０と
なる点が存在する。ドラグラインの曲がり量Ｌは０であ
ることが理想であり、Ｌ＜０になると過大なレーザパワ
ーを被加工物に照射させる必要があり、加工不良を生じ
る。そこで、加工速度14m/分では適当な照射軸の入射角
度θＡは20゜〜30゜の間にあることがわかる。また、第
10図では入射角度θＡ＞10゜では最高切断可能速度が向
上する。しかし、入射角度θＡを大きくすれば最高切断
可能速度がどこまでも向上するという保証はなく、また
15m/分〜20m/分程度の実現可能な切断速度であれば入射
角度θＡ＝30゜で十分であり、従って入射角度θＡが10
゜〜30゜であれば従来の切断加工速度を大幅に向上させ
ることができる。なお、第10図に○印で示す切断可能と
はドロス、切断精度に関係なく、被加工物が離れること
をいう。 上記実施例ではレーザビームによる加工を切断加工の
場合を例にして説明したが、この発明は溶接加工に対し
て適用してもよい。つまり、上記実施例で説明したレー
ザ切断に関してはドロス付着量の低減と切断速度の向上
が実現できるのに対して、レーザ溶接にこの発明を実施
した場合には、溶け込み深さ（溶融した深さ）の増大と
加工速度の向上といった効果を得ることができる。 また上記実施例では、X,Yテーブルに被加工物を保持
するものについて説明したが、この発明は、テーブルに
載せて被加工物をＸ方向に移動させ、加工ヘッドをＹ方
向に移動させるものなど、被加工物と加工ヘッドとが相
対移動するものに適用できる。そして、この発明は第４
図に示すように合計４つのベンドミラー17,18を有する
加工ヘッド４を用いてもよい。 さらに、この発明は、被加工物が上下方向に凹凸を有
する三次元加工の場合にも、加工ヘッドと被加工物との
相対移動に応じ、垂直回転軸および水平回転軸に加えて
被加工物と加工ヘッドとの間隔を制御することにより、
被加工物に対する加工ラインの方向を所要の鋭角とし、
あるいはこれに加えて上記のような加工ヘッドと被加工
物との相対移動速度に応じたレーザビーム照射角度の制
御を行うことができる。 さらにまた、上記実施例ではCO2レーザ加工機の場合
について説明したが、他のレーザ加工機、例えばYAGレ
ーザ加工機に対してこの発明を実施しても上記実施例と
同様の効果を奏する。
説明する。 第１図，第２図において、４は加工ヘッドであり、加
工ヘッド４内には第1,第２のベンドミラー17,18と集光
レンズ５とが設けられ、レーザ発振器１から発振された
レーザビーム２は加工ヘッド４外に設けたベンドミラー
３で垂直に反射された後、第1,第２のベンドミラー17,1
8によって反射されるように構成されている。 第１のベンドミラー17は垂直回転軸19によって回動す
る垂直回転部20に設けられ、垂直な入射軸21に対し45゜
傾いている。第２のベンドミラー18は集光レンズ５とと
もに、垂直回動部20の下部に支持されこつ水平回転軸22
によって回動される水平回転軸23に設けられ、レーザビ
ーム２が上記入射軸21に対し可変の角度で反射するよう
に傾けられる。第２のベンドミラー18によって反射され
たレーザビーム２は集光レンズ５を通り、さらに加工ヘ
ッド４の先端部に設けた加工ノズル８の中心を通って被
加工物10へ照射される。被加工物10はX,Y方向に水平往
復動するとともに、Ｚ方向に垂直昇降する加工テーブル
11に着脱可能に保持されている。さらに、垂直回転軸1
9,水平回転軸22および加工テーブル11を駆動するための
モータはCNC制御装置12により制御されるようになって
いる。なお、28はレーザビーム２の照射軸である。 次に、この実施例によるレーザ加工機の動作につき第
３図を参照して説明する。 第３図は、加工ヘッド４のノズル８を被加工物10に対
し、加工（切断）進行方向に鋭角を保つように垂直回転
軸19を制御するフローチャートである。 この実施例では、CNC制御装置12の数値制御部によっ
て加工テーブル11のX,Y方向の移動指令値24x（ΔＸ）,2
5Y（ΔＹ）とし、これらによって式 による演算25を行い、θｃを出力する。この出力による
指令で垂直回転部20を回動させるＣ軸モータ27の回転角
が決定され、垂直回転軸19が回動する。この回動によっ
てノズル８が加工ヘッド４の進行方向に対し、直角より
10゜〜30゜小さい鋭角を保つように制御される。また、
水平回転軸22はCNC制御装置12の指令で回動され、加工
速度により被加工物10に対しレーザビーム２が最良の角
度になるように水平回動部23およびこれに設けられた第
２のベンドミラー18の角度が調整されることにより、ド
ラグラインが適正加工の流れ量となることを可能にす
る。 すなわち、上述したように水平回転部23を回動させる
ことで、第1,第２のベンドミラー17,18により被加工物1
0へのレーザビーム２の照射軸28の入射角度θＡを常に
鋭角に設定している。そして、被加工物10に対して曲が
った切断加工を行うために、X,Yテーブル11によって被
加工物10をX,Y方向に移動させると、加工ヘッド４の向
きが一定の場合にはレーザビーム２の照射軸28の被加工
物10に対する入射角度θＡが変わってしまう。そこで、
加工ヘッド４の垂直回転部20をこれへのレーザビーム２
の入射軸21回りに回動させ、入射軸21と切断方向13の作
る平面と、レーザビームが第1,第２ベンドミラー17,18
によって屈折して作られる平面とを一致させる位置にも
っていく。この動作を行うために、モータをCNC制御装
置12によって駆動し、加工ヘッド４の垂直回動部20を回
動させ、常に切断方向13と上記照射軸28の傾斜方向とが
一致するように動作させる。 次に、被加工物10へ入射するレーザビームを切断方向
13へどの程度の角度傾斜させればよいか、すなわち、照
射軸28の被加工物10へ入射角度θＡをどのような値にす
ればよいかであるが、以下に示す説明により、10゜≦θ
≦30゜とすることが最適であることが判明した。 第９図は、レーザ出力を1KWとし、集光レンズ焦点距
離を95.25mm（3.75インチ）とし、切断速度を14m/分と
し、材質SPCC、板厚1mmの被加工物を直線切断するとい
う条件のもとでレーザビーム照射軸の被加工物への入射
角度θＡとドラグライン曲がり量Ｌとの関係を示す実験
例である。第９図から入射角度θＡが大きくなるほど、
ドラグライン曲がり量Ｌは小さくなっていることがわか
る。 第10図は、第９図と同条件における切断加工におい
て、照射軸28の入射角度θＡと、そのときの切断速度と
の関係を示す実施例である。第10図から限界切断速度は
入射角度θＡが大きいほど大きくなることがわかる。 以上のことから、被加工物へ入射するレーザビームの
照射軸を切断方向へ進ませるように傾斜させて切断する
ことがドロス付着量の低減に有効であり、従って切断速
度の向上に対して有効な方法であることが明確になっ
た。第９図，第10図より、レーザビームの照射軸の被加
工物への入射角度θＡは、10゜以下ではほとんど効果が
ない。また、第９図においてθＡ＞20゜の部分を予測す
ると、20゜〜30゜の間にドラグライン曲がり量Ｌの０と
なる点が存在する。ドラグラインの曲がり量Ｌは０であ
ることが理想であり、Ｌ＜０になると過大なレーザパワ
ーを被加工物に照射させる必要があり、加工不良を生じ
る。そこで、加工速度14m/分では適当な照射軸の入射角
度θＡは20゜〜30゜の間にあることがわかる。また、第
10図では入射角度θＡ＞10゜では最高切断可能速度が向
上する。しかし、入射角度θＡを大きくすれば最高切断
可能速度がどこまでも向上するという保証はなく、また
15m/分〜20m/分程度の実現可能な切断速度であれば入射
角度θＡ＝30゜で十分であり、従って入射角度θＡが10
゜〜30゜であれば従来の切断加工速度を大幅に向上させ
ることができる。なお、第10図に○印で示す切断可能と
はドロス、切断精度に関係なく、被加工物が離れること
をいう。 上記実施例ではレーザビームによる加工を切断加工の
場合を例にして説明したが、この発明は溶接加工に対し
て適用してもよい。つまり、上記実施例で説明したレー
ザ切断に関してはドロス付着量の低減と切断速度の向上
が実現できるのに対して、レーザ溶接にこの発明を実施
した場合には、溶け込み深さ（溶融した深さ）の増大と
加工速度の向上といった効果を得ることができる。 また上記実施例では、X,Yテーブルに被加工物を保持
するものについて説明したが、この発明は、テーブルに
載せて被加工物をＸ方向に移動させ、加工ヘッドをＹ方
向に移動させるものなど、被加工物と加工ヘッドとが相
対移動するものに適用できる。そして、この発明は第４
図に示すように合計４つのベンドミラー17,18を有する
加工ヘッド４を用いてもよい。 さらに、この発明は、被加工物が上下方向に凹凸を有
する三次元加工の場合にも、加工ヘッドと被加工物との
相対移動に応じ、垂直回転軸および水平回転軸に加えて
被加工物と加工ヘッドとの間隔を制御することにより、
被加工物に対する加工ラインの方向を所要の鋭角とし、
あるいはこれに加えて上記のような加工ヘッドと被加工
物との相対移動速度に応じたレーザビーム照射角度の制
御を行うことができる。 さらにまた、上記実施例ではCO2レーザ加工機の場合
について説明したが、他のレーザ加工機、例えばYAGレ
ーザ加工機に対してこの発明を実施しても上記実施例と
同様の効果を奏する。
以上説明したように、この発明によれば、加工ヘッド
内の第１のベンドミラーを垂直回転軸を中心として回動
させ、第２のベンドミラーを水平回転軸を中心として回
動させて、被加工物へのレーザビームの入射角度を常に
鋭角にすることにより、切断加工の場合に加工速度を速
くしても、ドロスの付着を低減することごできるなど、
支障なく被加工物の切断または溶接ができ、従来の加工
速度を大幅に上回る速度での加工ができる。また、上記
垂直回転軸及び水平回転軸を制御することにより、加工
ラインの進行方向が三次元となる加工時にも被加工物へ
のレーザビームの入射角度を常に鋭角にすることがで
き、高速度の三次元加工ができる。更に、加工ヘッドと
被加工物との相対速度に応じ、水平回転軸を中心として
第２のベンドミラーを回動させることにより、集光され
たレーザビームの被加工物への入射角度を変更して適正
な角度に調整でき、従って過大なレーザパワーを被加工
物に照射することがなく、これに原因する加工不良を生
じることなく、良好な加工が小さいレーザパワーででき
るという効果がある。
内の第１のベンドミラーを垂直回転軸を中心として回動
させ、第２のベンドミラーを水平回転軸を中心として回
動させて、被加工物へのレーザビームの入射角度を常に
鋭角にすることにより、切断加工の場合に加工速度を速
くしても、ドロスの付着を低減することごできるなど、
支障なく被加工物の切断または溶接ができ、従来の加工
速度を大幅に上回る速度での加工ができる。また、上記
垂直回転軸及び水平回転軸を制御することにより、加工
ラインの進行方向が三次元となる加工時にも被加工物へ
のレーザビームの入射角度を常に鋭角にすることがで
き、高速度の三次元加工ができる。更に、加工ヘッドと
被加工物との相対速度に応じ、水平回転軸を中心として
第２のベンドミラーを回動させることにより、集光され
たレーザビームの被加工物への入射角度を変更して適正
な角度に調整でき、従って過大なレーザパワーを被加工
物に照射することがなく、これに原因する加工不良を生
じることなく、良好な加工が小さいレーザパワーででき
るという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工機を示す
斜視図、第２図は第１図の加工ヘッド内の構造を示す断
面図、第３図は同加工ヘッドの垂直回転軸を回動させる
ためのフローチャート、第４図はこの発明の他の実施例
によるレーザ加工機の加工ヘッドの縦断面図、第５図
（ａ）および（ｂ）は従来のレーザ加工機の概略図およ
びレーザ加工ヘッドを示す縦断面図、第６図および第７
図は従来の加工ヘッドによる切断加工時の被加工物の断
面状態を示す観察図であり、このうち第６図が低速度で
切断した場合の観察図、第７図が高速度で切断した場合
の観察図、第８図は従来のレーザ加工機による切断速度
Ｖとドラグライン曲がり量Ｌとの関係を示す図、第９図
はこの発明の一実施例によるレーザビームの被加工物へ
の照射軸の入射角度θＡとドラグライン曲がり量Ｌとの
関係図、第10図はこの発明による照射軸の入射角度θＡ
と切断速度Ｖの関係図である。 １……レーザ発振器、２……レーザビーム、４……加工
ヘッド、５……集光レンズ、10……被加工物、11……加
工テーブル（移動手段）、12……制御装置、17,18……
第1,第２のベンドミラー、19……垂直回転軸、20……垂
直回転部、22……水平回転軸、23……水平回転部。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
斜視図、第２図は第１図の加工ヘッド内の構造を示す断
面図、第３図は同加工ヘッドの垂直回転軸を回動させる
ためのフローチャート、第４図はこの発明の他の実施例
によるレーザ加工機の加工ヘッドの縦断面図、第５図
（ａ）および（ｂ）は従来のレーザ加工機の概略図およ
びレーザ加工ヘッドを示す縦断面図、第６図および第７
図は従来の加工ヘッドによる切断加工時の被加工物の断
面状態を示す観察図であり、このうち第６図が低速度で
切断した場合の観察図、第７図が高速度で切断した場合
の観察図、第８図は従来のレーザ加工機による切断速度
Ｖとドラグライン曲がり量Ｌとの関係を示す図、第９図
はこの発明の一実施例によるレーザビームの被加工物へ
の照射軸の入射角度θＡとドラグライン曲がり量Ｌとの
関係図、第10図はこの発明による照射軸の入射角度θＡ
と切断速度Ｖの関係図である。 １……レーザ発振器、２……レーザビーム、４……加工
ヘッド、５……集光レンズ、10……被加工物、11……加
工テーブル（移動手段）、12……制御装置、17,18……
第1,第２のベンドミラー、19……垂直回転軸、20……垂
直回転部、22……水平回転軸、23……水平回転部。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザビームを集光して被加工物に照射し
この被加工物を切断または溶接する加工ヘッド、および
この加工ヘッドと上記被加工物とをX,Y方向に相対移動
させる移動手段を備えたレーザ加工機であって、上記加
工ヘッドは、レーザ発振器から発振されたレーザビーム
を反射する第1,第２のベンドミラーと、これらのベンド
ミラーで反射されたレーザビームを集光する集光レンズ
と、第１および第２のベンドミラーをそれぞれ回動さ
せ、集光されたレーザビームを被加工物に対して任意の
角度に照射するための垂直回転軸および水平回転軸と、
上記加工ヘッドと被加工物との相対移動方向および相対
移動速度の少なくとも一方に応じ上記垂直回転軸および
水平回転軸の回動を制御して、被加工物へのレーザビー
ム入射角度を加工ライン進行方向に常に鋭角とする制御
を行う制御装置とを具備させたことを特徴とするレーザ
加工機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039861A JP2639055B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | レーザ加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039861A JP2639055B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | レーザ加工機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220791A JPH02220791A (ja) | 1990-09-03 |
| JP2639055B2 true JP2639055B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=12564755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039861A Expired - Lifetime JP2639055B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | レーザ加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639055B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101885112B (zh) * | 2010-07-09 | 2016-01-06 | 中国第一汽车集团公司 | 汽车驱动桥差速器壳体与从动锥齿激光焊接连接方法 |
| JP6699539B2 (ja) * | 2016-12-19 | 2020-05-27 | 住友電装株式会社 | 導電部材の製造方法及び導電部材 |
-
1989
- 1989-02-20 JP JP1039861A patent/JP2639055B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02220791A (ja) | 1990-09-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2603873B2 (ja) | レ−ザ加工機及びレ−ザ加工方法 | |
| US3965328A (en) | Laser deep cutting process | |
| JPS61123493A (ja) | レ−ザ加工装置 | |
| EP0191203A2 (en) | Cutting tool structures, apparatus and method for making same | |
| JP3534806B2 (ja) | レーザ切断方法及びその装置 | |
| JP2005279730A (ja) | レーザ切断方法および装置 | |
| JP5446334B2 (ja) | レーザ溶接装置、およびレーザ溶接方法 | |
| JPH06285662A (ja) | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 | |
| JP2007007697A (ja) | レーザロウ付け加工方法、加工ヘッド及び加工装置 | |
| JPH03180294A (ja) | レーザ切断加工機 | |
| JP2639055B2 (ja) | レーザ加工機 | |
| JP3157294B2 (ja) | レーザ切断方法および装置 | |
| WO2020075632A1 (ja) | レーザ加工機及びレーザ加工方法 | |
| CN115351439B (zh) | 一种基于激光角度控制的激光切割装置及快速切割方法 | |
| JPH11245074A (ja) | レーザ加工機におけるレーザビームの焦点スポット径可変装置 | |
| JP7213441B2 (ja) | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 | |
| JP2001150168A (ja) | レーザ開先切断装置 | |
| JP3394334B2 (ja) | レーザ加熱による厚板切断装置 | |
| JP2001239384A (ja) | レーザ切断方法およびその装置 | |
| JP2003251482A (ja) | レーザ加工方法およびその装置 | |
| JPH04237585A (ja) | レーザ切断装置およびレーザ切断方法 | |
| JPH06142972A (ja) | レーザ加工用ガスノズル及びレーザ加工装置並びにレーザ加工方法 | |
| CN218657308U (zh) | 激光加工系统 | |
| JP3825683B2 (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 | |
| JP7291527B2 (ja) | レーザ加工機及びレーザ加工方法 |