JP2680256B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に金属材料の切断、
溶接、表面処理、マーキング等に好適に実施されるレー
ザ加工装置に関する。
溶接、表面処理、マーキング等に好適に実施されるレー
ザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からのレーザ切断方法では、レーザ
光を凸レンズや凹面鏡などの集光手段で微小なスポット
径に集光し、切断すべきワーク表面のエネルギ密度を高
めて溶融させるとともに、アシストガスをその切断面に
噴射して、ドロスと呼ばれる溶融物を飛散させて切断溝
を形成してゆくことで、切断が行われている。また、ワ
ークが鉄系の材料であるときには、前記アシストガスと
して酸素ガスを用いることによって、鉄の酸化反応熱も
利用し、切断が行われている。
光を凸レンズや凹面鏡などの集光手段で微小なスポット
径に集光し、切断すべきワーク表面のエネルギ密度を高
めて溶融させるとともに、アシストガスをその切断面に
噴射して、ドロスと呼ばれる溶融物を飛散させて切断溝
を形成してゆくことで、切断が行われている。また、ワ
ークが鉄系の材料であるときには、前記アシストガスと
して酸素ガスを用いることによって、鉄の酸化反応熱も
利用し、切断が行われている。
【０００３】一方、切断すべきワークの板厚を厚くしよ
うとすると、前記アシストガスがワークの裏面まで到達
するように、切断溝の幅を拡大する必要がある。しかし
ながら上述のような従来技術で切断溝幅を拡大するため
には、レーザ光のスポット径を拡大するとともに、切断
速度を遅くして、切断溝となるべき領域の溶融量を増加
させる必要がある。しかしながらこのように切断速度を
遅くすると、前記酸化反応が不規則に生じて、いわゆる
セルフバーニング現象が発生し、切断品質が悪化してし
まう。
うとすると、前記アシストガスがワークの裏面まで到達
するように、切断溝の幅を拡大する必要がある。しかし
ながら上述のような従来技術で切断溝幅を拡大するため
には、レーザ光のスポット径を拡大するとともに、切断
速度を遅くして、切断溝となるべき領域の溶融量を増加
させる必要がある。しかしながらこのように切断速度を
遅くすると、前記酸化反応が不規則に生じて、いわゆる
セルフバーニング現象が発生し、切断品質が悪化してし
まう。
【０００４】このような不具合を解決するための他の従
来技術は、特開昭６０−２１０３８４で示されている。
この従来技術の切断方法では、図４で示すように、レー
ザ光のスポット１をワーク２に照射するにあたって、参
照符３で示される切断方向（ワーク２の搬送方向とは反
対方向）に対して、参照符４で示されるように垂直な方
向に前記スポット１を振動させている。したがって、前
記スポット１のワーク２上での軌跡は図５で示されるよ
うになって、切断溝５の幅ｗを拡大することができる。
来技術は、特開昭６０−２１０３８４で示されている。
この従来技術の切断方法では、図４で示すように、レー
ザ光のスポット１をワーク２に照射するにあたって、参
照符３で示される切断方向（ワーク２の搬送方向とは反
対方向）に対して、参照符４で示されるように垂直な方
向に前記スポット１を振動させている。したがって、前
記スポット１のワーク２上での軌跡は図５で示されるよ
うになって、切断溝５の幅ｗを拡大することができる。
【０００５】またこの従来技術では、スポット１の振動
方向を、図６で示すように、前記切断方向３とは垂直方
向な弦を有する半円周上の軌跡とすることも開示されて
いる。
方向を、図６で示すように、前記切断方向３とは垂直方
向な弦を有する半円周上の軌跡とすることも開示されて
いる。
【０００６】また、薄肉の金属材料の突合せ溶接時の突
合せ隙余裕やレーザ光の狙いズレ余裕を広げるために、
および表面処理、特に金属材料の表面焼入れ時に任意の
幅の均一な焼入れ層を得るために、前記図５および図６
で示したように前記スポット１を振動させている。さら
に前記スポット１を図７のように旋回させることも公知
の事実である。
合せ隙余裕やレーザ光の狙いズレ余裕を広げるために、
および表面処理、特に金属材料の表面焼入れ時に任意の
幅の均一な焼入れ層を得るために、前記図５および図６
で示したように前記スポット１を振動させている。さら
に前記スポット１を図７のように旋回させることも公知
の事実である。
【０００７】このように、前記スポット１を振動、旋回
させる方法として、図８に示すように集光レンズに直線
振動を与えたり、図９に示すように、傾斜を与えた集光
レンズを旋回させる方法がある。
させる方法として、図８に示すように集光レンズに直線
振動を与えたり、図９に示すように、傾斜を与えた集光
レンズを旋回させる方法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の図５および図６
に示す従来技術では、スポット１の振動方向に、常に加
工方向３に対して垂直な成分が必要となり、したがって
複雑な形状に加工を行おうとする場合、スポット１の振
動方向の制御が困難になる。
に示す従来技術では、スポット１の振動方向に、常に加
工方向３に対して垂直な成分が必要となり、したがって
複雑な形状に加工を行おうとする場合、スポット１の振
動方向の制御が困難になる。
【０００９】また、振動端部においては折れ曲がり部が
存在するために、加工時に不連続部が発生して、品質劣
化の原因となる。さらに図７に示すような旋回パターン
では、複雑な形状に対応することは比較的容易になるけ
れども、レーザ光のスポット１のワーク２上での変位に
対する相対速度と方向とが、加工部位の両側面６ａ，６
ｂで異なるので、均等な加工を行うことが困難である。
存在するために、加工時に不連続部が発生して、品質劣
化の原因となる。さらに図７に示すような旋回パターン
では、複雑な形状に対応することは比較的容易になるけ
れども、レーザ光のスポット１のワーク２上での変位に
対する相対速度と方向とが、加工部位の両側面６ａ，６
ｂで異なるので、均等な加工を行うことが困難である。
【００１０】さらに、図８および図９に示す従来技術で
は、振動もしくは旋回の一方法しか、実現することがで
きず、柔軟性に乏しい上に、図９の方法では、コマ収差
の影響が大きく、加工品質が悪化してしまう。
は、振動もしくは旋回の一方法しか、実現することがで
きず、柔軟性に乏しい上に、図９の方法では、コマ収差
の影響が大きく、加工品質が悪化してしまう。
【００１１】本発明の目的は、かかる問題点を解決し、
ワークを複雑な形状に加工することができるレーザ加工
装置を提供することである。
ワークを複雑な形状に加工することができるレーザ加工
装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）レーザ
発振器から出力されたレーザ光を、集光手段で集光して
ワークに照射することによって、該ワークの切断、溶
接、表面処理、マーキング等を行うレーザ加工装置にお
いて、 （ｂ）前記集光手段よりもレーザ光の光経路の下流側に
介在され、前記集光手段によるレーザ光の焦点の軌跡
を、該レーザ光の軸線から偏心させる第１軸線２３を有
する軌跡整形素子４５と、 （ｃ）２軸駆動手段であって、軌跡整形素子４５が取付
けられる保持部材４９と、保持部材４９を外囲し、保持
部材４９を、第１軸線２３に垂直な第２軸線４１まわり
に角変位可能に支持する第１枠体４３と、第１枠体４３
を外囲し、第１枠体４３を、第１および第２軸線２３，
４１に垂直な第３軸線４２まわりに角変位可能に支持す
る第２枠体４６と、保持部材４９を第２軸線４１まわり
に角変位駆動する第１モータ４４と、第１枠体４３を第
３軸線４２まわりに角変位駆動する第２モータ４７とを
有する２軸駆動手段と、 （ｄ）軌跡整形素子４５からのレーザ光が照射されるワ
ーク２２を第１軸線２３にほぼ垂直な平面上で変位駆動
するワーク駆動手段３６，３７と、 （ｅ）第１および第２モータ４４，４７ならびに駆動手
段３６，３７を制御する駆動制御装置１５とを含むこと
を特徴とするレーザ加工装置である。
発振器から出力されたレーザ光を、集光手段で集光して
ワークに照射することによって、該ワークの切断、溶
接、表面処理、マーキング等を行うレーザ加工装置にお
いて、 （ｂ）前記集光手段よりもレーザ光の光経路の下流側に
介在され、前記集光手段によるレーザ光の焦点の軌跡
を、該レーザ光の軸線から偏心させる第１軸線２３を有
する軌跡整形素子４５と、 （ｃ）２軸駆動手段であって、軌跡整形素子４５が取付
けられる保持部材４９と、保持部材４９を外囲し、保持
部材４９を、第１軸線２３に垂直な第２軸線４１まわり
に角変位可能に支持する第１枠体４３と、第１枠体４３
を外囲し、第１枠体４３を、第１および第２軸線２３，
４１に垂直な第３軸線４２まわりに角変位可能に支持す
る第２枠体４６と、保持部材４９を第２軸線４１まわり
に角変位駆動する第１モータ４４と、第１枠体４３を第
３軸線４２まわりに角変位駆動する第２モータ４７とを
有する２軸駆動手段と、 （ｄ）軌跡整形素子４５からのレーザ光が照射されるワ
ーク２２を第１軸線２３にほぼ垂直な平面上で変位駆動
するワーク駆動手段３６，３７と、 （ｅ）第１および第２モータ４４，４７ならびに駆動手
段３６，３７を制御する駆動制御装置１５とを含むこと
を特徴とするレーザ加工装置である。
【００１３】また本発明は、駆動制御装置は、第１およ
び第２モータ４４，４７を周期的に制御して、レーザ光
の軌跡を、ワーク２２に切断溝５０の切断方向３８に沿
う両側面５０ａ，５０ｂ内で、略８の字状に形成するこ
とを特徴とする。
び第２モータ４４，４７を周期的に制御して、レーザ光
の軌跡を、ワーク２２に切断溝５０の切断方向３８に沿
う両側面５０ａ，５０ｂ内で、略８の字状に形成するこ
とを特徴とする。
【００１４】また本発明は、２軸駆動手段とワークとの
間に、ノズル１６が介在され、このノズル１６は、第１
軸線２３にほぼ一致した中心を有する環状に形成され、
ノズル１６には、ガス供給源３４から酸素ガスを供給し
て、ドロスを飛散させるとともに、ワーク２２との反応
熱を利用して切断することを特徴とする。
間に、ノズル１６が介在され、このノズル１６は、第１
軸線２３にほぼ一致した中心を有する環状に形成され、
ノズル１６には、ガス供給源３４から酸素ガスを供給し
て、ドロスを飛散させるとともに、ワーク２２との反応
熱を利用して切断することを特徴とする。
【００１５】また本発明は、軌跡整形素子４５は、レー
ザ光を透過する平板であることを特徴とする。
ザ光を透過する平板であることを特徴とする。
【００１６】また本発明は、軌跡整形素子４５は、レー
ザ光を反射する平面ミラーであることを特徴とする。
ザ光を反射する平面ミラーであることを特徴とする。
【００１７】
【作用】本発明に従えば、レーザ発振器からのレーザ光
を、凸レンズや凹面鏡などの集光手段で微小なスポット
径に絞込んでワークに照射することによって該ワークの
加工を行うにあたって、前記集光手段とワークとの間
に、レーザ光の焦点の軌跡を任意に整形できる第１軸線
２３を有する軌跡整形素子４５を、第１および第２モー
タ４４，４７によって第２および第３軸線４１，４２ま
わりに角変位駆動する２軸駆動手段を設ける。
を、凸レンズや凹面鏡などの集光手段で微小なスポット
径に絞込んでワークに照射することによって該ワークの
加工を行うにあたって、前記集光手段とワークとの間
に、レーザ光の焦点の軌跡を任意に整形できる第１軸線
２３を有する軌跡整形素子４５を、第１および第２モー
タ４４，４７によって第２および第３軸線４１，４２ま
わりに角変位駆動する２軸駆動手段を設ける。
【００１８】軌跡整形素子を用いる場合は、この素子と
しては、たとえばレーザ光の透過することができる平
板、または、レーザ光を反射することができる平面ミラ
ーであり、モータや保持部材などを備えて構成される２
軸駆動手段によって振動駆動される。
しては、たとえばレーザ光の透過することができる平
板、または、レーザ光を反射することができる平面ミラ
ーであり、モータや保持部材などを備えて構成される２
軸駆動手段によって振動駆動される。
【００１９】したがって、レーザ光の焦点の軌跡を振
動、旋回など任意に整形することが可能となり、従来技
術で示された加工方法だけでなく、新たに、複雑な加工
形状にも容易に対応することができる。
動、旋回など任意に整形することが可能となり、従来技
術で示された加工方法だけでなく、新たに、複雑な加工
形状にも容易に対応することができる。
【００２０】また、この軌跡整形素子４５を前記集光手
段よりもレーザ光の光経路の下流側に配置することによ
って、コマ収差の影響を受けなくすることができる。請
求項２の本発明に従えば、切断溝５０の切断方向３８に
沿う両側面５０ａ，５０ｂ内で、レーザ光の軌跡を、略
８の字状に形成し、これによって両側面５０ａ，５０ｂ
を均等に仕上げることが可能となる。請求項３の本発明
に従えば、ノズル１６は、第１軸線２３にほぼ一致した
中心を有する環状であり、このノズル１６から酸素ガス
を供給することによって、ワーク２２上のドロスを飛散
させるとともに、ワークとの反応熱を利用してワークを
切断するので、その切断が容易であり、しかも切断品質
を向上することができる。
段よりもレーザ光の光経路の下流側に配置することによ
って、コマ収差の影響を受けなくすることができる。請
求項２の本発明に従えば、切断溝５０の切断方向３８に
沿う両側面５０ａ，５０ｂ内で、レーザ光の軌跡を、略
８の字状に形成し、これによって両側面５０ａ，５０ｂ
を均等に仕上げることが可能となる。請求項３の本発明
に従えば、ノズル１６は、第１軸線２３にほぼ一致した
中心を有する環状であり、このノズル１６から酸素ガス
を供給することによって、ワーク２２上のドロスを飛散
させるとともに、ワークとの反応熱を利用してワークを
切断するので、その切断が容易であり、しかも切断品質
を向上することができる。
【００２１】
【実施例】図１は、本発明の一実施例のレーザ加工装置
１１の断面図である。このレーザ加工装置１１は、大略
的に、レーザ発振器１２と、加工ヘッド１３と、軌跡整
形装置１４と、駆動制御装置１５と、ノズル１６とを備
えて構成されている。加工ヘッド１３へは、レーザ発振
器１２から出力されたレーザ光が、導波路１７を介して
入力される。加工ヘッド１３は、筒体が略Ｌ字状に屈曲
されて形成されるケーシング１８を有し、そのケーシン
グ１８の屈曲部付近には集光手段である凹面鏡１９が設
けられている。
１１の断面図である。このレーザ加工装置１１は、大略
的に、レーザ発振器１２と、加工ヘッド１３と、軌跡整
形装置１４と、駆動制御装置１５と、ノズル１６とを備
えて構成されている。加工ヘッド１３へは、レーザ発振
器１２から出力されたレーザ光が、導波路１７を介して
入力される。加工ヘッド１３は、筒体が略Ｌ字状に屈曲
されて形成されるケーシング１８を有し、そのケーシン
グ１８の屈曲部付近には集光手段である凹面鏡１９が設
けられている。
【００２２】前記導波路１７を介して加工ヘッド１３に
入力されたレーザ光は、入射口２０から前記凹面鏡１９
に入射し、集光されて出射口２１から出力される。こう
して加工ヘッド１３から出力されたレーザ光は、前記軌
跡整形装置１４を介してワーク２２に照射される。な
お、前記ワーク２２においてレーザ光の焦点付近には、
前記ノズル１６が設けられている。
入力されたレーザ光は、入射口２０から前記凹面鏡１９
に入射し、集光されて出射口２１から出力される。こう
して加工ヘッド１３から出力されたレーザ光は、前記軌
跡整形装置１４を介してワーク２２に照射される。な
お、前記ワーク２２においてレーザ光の焦点付近には、
前記ノズル１６が設けられている。
【００２３】図２は、前記軌跡整形装置１４の構成を説
明するための図である。この軌跡整形装置１４は、平面
ミラーあるいはレーザ光が透過可能な平板状のＺｎＳｅ
などからなる軌跡整形素子４５が取付けられた保持部材
４９を、任意の軸線２３に垂直であり、かつ相互に垂直
な回転軸線４１，４２まわりに回転駆動することができ
るようにしたものである。
明するための図である。この軌跡整形装置１４は、平面
ミラーあるいはレーザ光が透過可能な平板状のＺｎＳｅ
などからなる軌跡整形素子４５が取付けられた保持部材
４９を、任意の軸線２３に垂直であり、かつ相互に垂直
な回転軸線４１，４２まわりに回転駆動することができ
るようにしたものである。
【００２４】すなわち、保持部材４９の外周面４９ａに
おいて、前記回転軸線４１に対応した該保持部材４９の
一直径線上で、相互に離反する方向に延びるピン４１
ａ，４１ｂを立設し、このピン４１ａ，４１ｂを枠体４
３によって回転自在に支持するとともに、一方のピン４
１ａをモータ４４によって回転駆動する。また同様に、
前記枠体４３を、前記回転軸線４２に対応した他の直径
線上で、相互に離反する方向に延びるピン４２ａ，４２
ｂによって枠体４６に対して回転変位自在に支持すると
ともに、一方のピン４２ａをモータ４７によって回転駆
動する。枠体４６は、前記軸線２３に対して垂直に取付
けられる。駆動手段である前記モータ４４，４７は、駆
動装置３７とともに駆動制御装置１５によって駆動制御
される。
おいて、前記回転軸線４１に対応した該保持部材４９の
一直径線上で、相互に離反する方向に延びるピン４１
ａ，４１ｂを立設し、このピン４１ａ，４１ｂを枠体４
３によって回転自在に支持するとともに、一方のピン４
１ａをモータ４４によって回転駆動する。また同様に、
前記枠体４３を、前記回転軸線４２に対応した他の直径
線上で、相互に離反する方向に延びるピン４２ａ，４２
ｂによって枠体４６に対して回転変位自在に支持すると
ともに、一方のピン４２ａをモータ４７によって回転駆
動する。枠体４６は、前記軸線２３に対して垂直に取付
けられる。駆動手段である前記モータ４４，４７は、駆
動装置３７とともに駆動制御装置１５によって駆動制御
される。
【００２５】したがってモータ４４，４７を駆動し、前
記軌跡整形素子４５を軸線２３または該軸線２３と垂直
な位置から角度θだけ偏心させることにより、ワーク２
２上に導かれたレーザ光は、前記軸線２３から軸線２４
へ距離Ｗだけ偏位されることになる。つまり、前記軌跡
整形素子４５を軸線２３から任意にしかも連線的に偏心
させることによって、図３や、前記図５、図６および図
７のような様々な焦点の軌跡を得ることが可能となる。
記軌跡整形素子４５を軸線２３または該軸線２３と垂直
な位置から角度θだけ偏心させることにより、ワーク２
２上に導かれたレーザ光は、前記軸線２３から軸線２４
へ距離Ｗだけ偏位されることになる。つまり、前記軌跡
整形素子４５を軸線２３から任意にしかも連線的に偏心
させることによって、図３や、前記図５、図６および図
７のような様々な焦点の軌跡を得ることが可能となる。
【００２６】また前記ノズル１６は、本体３１と、接続
部３２とから構成されており、接続部３２は管路３３を
介してガス供給源３４に接続されている。前記本体３１
は、大略的に、環状の管体の外周面において、ワーク２
２に対向する面に無端環状のスリット３５が形成されて
構成されている。
部３２とから構成されており、接続部３２は管路３３を
介してガス供給源３４に接続されている。前記本体３１
は、大略的に、環状の管体の外周面において、ワーク２
２に対向する面に無端環状のスリット３５が形成されて
構成されている。
【００２７】したがって、前記ガス供給源３４から供給
される高圧のアシストガスは、接続部３２から本体３１
に流入し、スリット３５からワーク２２へ向けて噴射さ
れる。前記ノズル１６は、環状の本体３１の中心がレー
ザ光の前記軸線２３にほぼ一致するように配置されてお
り、こうして凹面鏡１９で集光されたレーザ光のワーク
２２上への照射部へ向けて、前記軸線２３のまわりから
アシストガスが噴射され、加工が行われる。２軸駆動手
段は、保持部材４９と、第１枠体４３と、第２枠体４６
と、第１モータ４４と、第２モータ４７とを有する。枠
体４３は、保持部材４９を外囲する。枠体４６は、枠体
４３を外囲する。ノズル１６は、２軸駆動手段とワーク
２２との間に介在される。ノズル１６には、ガス供給源
３４から酸素ガスを供給して、前述のようにワーク２２
上のドロスを飛散させるとともに、ワーク２２との反応
熱を利用して切断する。これによって切断が容易になる
とともに、切断品質を向上することができる。
される高圧のアシストガスは、接続部３２から本体３１
に流入し、スリット３５からワーク２２へ向けて噴射さ
れる。前記ノズル１６は、環状の本体３１の中心がレー
ザ光の前記軸線２３にほぼ一致するように配置されてお
り、こうして凹面鏡１９で集光されたレーザ光のワーク
２２上への照射部へ向けて、前記軸線２３のまわりから
アシストガスが噴射され、加工が行われる。２軸駆動手
段は、保持部材４９と、第１枠体４３と、第２枠体４６
と、第１モータ４４と、第２モータ４７とを有する。枠
体４３は、保持部材４９を外囲する。枠体４６は、枠体
４３を外囲する。ノズル１６は、２軸駆動手段とワーク
２２との間に介在される。ノズル１６には、ガス供給源
３４から酸素ガスを供給して、前述のようにワーク２２
上のドロスを飛散させるとともに、ワーク２２との反応
熱を利用して切断する。これによって切断が容易になる
とともに、切断品質を向上することができる。
【００２８】前記ワーク２２は、基台３６上に載置され
る。この基台３６は、エアシリンダなどで実現される駆
動装置３７によって、前記軸線２３とほぼ垂直な平面上
で変位駆動される。
る。この基台３６は、エアシリンダなどで実現される駆
動装置３７によって、前記軸線２３とほぼ垂直な平面上
で変位駆動される。
【００２９】図３は、このレーザ加工装置１１を用い
て、切断に供した場合のワーク２２上でのレーザ光の軌
跡を説明するための平面図である。前記駆動装置３７に
よる基台３６の矢符３８で示される切断の加工方向とは
反対方向への搬送に伴って、モータ４４，４７を相互に
連動して正逆回転方向に周期的に駆動することによっ
て、レーザ光の軌跡を、略８の字状とすることができ
る。これによって、切断溝５０の両側面５０ａと５０ｂ
とにおけるレーザ光のスポットのワーク２２上での変位
に対する相対速度と方向とを等しくすることができ、両
側面５０ａ，５０ｂを均等に仕上げることが可能とな
る。
て、切断に供した場合のワーク２２上でのレーザ光の軌
跡を説明するための平面図である。前記駆動装置３７に
よる基台３６の矢符３８で示される切断の加工方向とは
反対方向への搬送に伴って、モータ４４，４７を相互に
連動して正逆回転方向に周期的に駆動することによっ
て、レーザ光の軌跡を、略８の字状とすることができ
る。これによって、切断溝５０の両側面５０ａと５０ｂ
とにおけるレーザ光のスポットのワーク２２上での変位
に対する相対速度と方向とを等しくすることができ、両
側面５０ａ，５０ｂを均等に仕上げることが可能とな
る。
【００３０】切断を例にとれば、このときのレーザ発振
器１２は、たとえば出力が３ＫＷの炭酸ガスレーザであ
り、凹面鏡１９によって、そのスポット径はたとえば
０．３ｍｍに絞込まれている。また、軌跡整形素子４５
によるレーザ光の焦点における軸線２３からの偏心量Ｗ
はたとえば１．５ｍｍであり、前記切断方向３８への変
位量、すなわち基台３６の送り速度は５００ｍｍ／ｍｉ
ｎである。
器１２は、たとえば出力が３ＫＷの炭酸ガスレーザであ
り、凹面鏡１９によって、そのスポット径はたとえば
０．３ｍｍに絞込まれている。また、軌跡整形素子４５
によるレーザ光の焦点における軸線２３からの偏心量Ｗ
はたとえば１．５ｍｍであり、前記切断方向３８への変
位量、すなわち基台３６の送り速度は５００ｍｍ／ｍｉ
ｎである。
【００３１】このように本発明では、レーザ光のスポッ
トをその軸線２３から偏心させ、かつ任意に振動、旋回
させるので、レーザ光のスポット径を大きくすることな
く、すなわちエネルギ密度を低下させることなく、切断
溝５０の切幅を拡げることができ、厚肉のワークを良好
な切断品質で切断することが可能となる。また、複雑な
形状に切断する場合であっても、駆動制御装置１５を変
更する必要がなく、容易に対応することができる。
トをその軸線２３から偏心させ、かつ任意に振動、旋回
させるので、レーザ光のスポット径を大きくすることな
く、すなわちエネルギ密度を低下させることなく、切断
溝５０の切幅を拡げることができ、厚肉のワークを良好
な切断品質で切断することが可能となる。また、複雑な
形状に切断する場合であっても、駆動制御装置１５を変
更する必要がなく、容易に対応することができる。
【００３２】さらに切断と同様にして、溶接において
は、突合せ溶接時の突合せ隙余裕やレーザ光の狙いズレ
余裕が広がることや、表面処理、特に焼入れ時に任意の
幅に均一な焼入れ層が得られることなど多くの利点を有
する。
は、突合せ溶接時の突合せ隙余裕やレーザ光の狙いズレ
余裕が広がることや、表面処理、特に焼入れ時に任意の
幅に均一な焼入れ層が得られることなど多くの利点を有
する。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ光
の焦点の軌跡を任意に振動、旋回することができるの
で、切断においては、ワークの板厚が厚くても、良好な
切断品質を得ることができる。さらに、突合せ溶接時の
裕度が広がることや、表面焼入れ時に任意の幅に均一な
焼入れ層が得られることなど多くの利点を有する。
の焦点の軌跡を任意に振動、旋回することができるの
で、切断においては、ワークの板厚が厚くても、良好な
切断品質を得ることができる。さらに、突合せ溶接時の
裕度が広がることや、表面焼入れ時に任意の幅に均一な
焼入れ層が得られることなど多くの利点を有する。
【００３４】また、様々な焦点の軌跡を得ることができ
るので、ヘッド全体を動かすことなく複雑な加工形状に
も容易に対応することができる。請求項２の本発明によ
れば、切断溝５０の切断方向３８に沿う両側面５０ａ，
５０ｂ内で、レーザ光の軌跡を略８の字状に形成し、こ
れによって切断溝５０の形成を容易にするとともに、両
側面５０ａ，５０ｂを均等に仕上げることができる。請
求項３の本発明によれば、ノズル１６からの酸素ガス
は、第１軸線２３にほぼ一致した中心を有して環状に噴
射され、これによってワーク２２上のドロスを飛散させ
るとともにワーク２２との反応熱を利用し、切断を容易
に行うことができるようになるとともに、切断品質の向
上を図ることができる。請求項４，５の本発明によれ
ば、軌跡整形素子４５は、平板または平面ミラーであ
り、それらの第１軸線２３が、前記２軸駆動手段によっ
て角変位される。
るので、ヘッド全体を動かすことなく複雑な加工形状に
も容易に対応することができる。請求項２の本発明によ
れば、切断溝５０の切断方向３８に沿う両側面５０ａ，
５０ｂ内で、レーザ光の軌跡を略８の字状に形成し、こ
れによって切断溝５０の形成を容易にするとともに、両
側面５０ａ，５０ｂを均等に仕上げることができる。請
求項３の本発明によれば、ノズル１６からの酸素ガス
は、第１軸線２３にほぼ一致した中心を有して環状に噴
射され、これによってワーク２２上のドロスを飛散させ
るとともにワーク２２との反応熱を利用し、切断を容易
に行うことができるようになるとともに、切断品質の向
上を図ることができる。請求項４，５の本発明によれ
ば、軌跡整形素子４５は、平板または平面ミラーであ
り、それらの第１軸線２３が、前記２軸駆動手段によっ
て角変位される。
【図１】本発明の一実施例のレーザ加工装置１１の断面
図である。
図である。
【図２】前記レーザ加工装置１１中の軌跡整形装置１４
の構成を説明するための図である。
の構成を説明するための図である。
【図３】ビームを偏光させる手段によるワーク２２上で
のレーザ光の軌跡を説明するための平面図である。
のレーザ光の軌跡を説明するための平面図である。
【図４】従来技術の切断方法を簡略化して示す斜視図で
ある。
ある。
【図５】前記図４の従来技術によるレーザ光の軌跡を示
す平面図である。
す平面図である。
【図６】図４で示される従来技術における他の切断方法
を説明するための平面図である。
を説明するための平面図である。
【図７】さらに他の従来技術における切断方法を説明す
るための平面図である。
るための平面図である。
【図８】従来技術におけるビーム走査方法を説明するた
めの断面図である。
めの断面図である。
【図９】他の従来技術におけるビーム走査方法を説明す
るための断面図である。
るための断面図である。
１１ レーザ加工装置 １２ レーザ発振器 １３ 加工ヘッド １４ 軌跡整形装置 １５ 駆動制御装置 １６ ノズル １９ 凹面鏡 ２２ ワーク ２３，２４ 軸線 ３４ ガス供給源 ３６ 基台 ３８ 切断方向 ４３，４６ 枠体 ４４，４７ モータ ４５ 軌跡整形素子 ４９ 保持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷 浩志 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 平４−237589（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−33844（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−46978（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−19807（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】 （ａ）レーザ発振器から出力されたレー
ザ光を、集光手段で集光してワークに照射することによ
って、該ワークの切断、溶接、表面処理、マーキング等
を行うレーザ加工装置において、 （ｂ）前記集光手段よりもレーザ光の光経路の下流側に
介在され、前記集光手段によるレーザ光の焦点の軌跡
を、該レーザ光の軸線から偏心させる第１軸線２３を有
する軌跡整形素子４５と、 （ｃ）２軸駆動手段であって、 軌跡整形素子４５が取付けられる保持部材４９と、 保持部材４９を外囲し、保持部材４９を、第１軸線２３
に垂直な第２軸線４１まわりに角変位可能に支持する第
１枠体４３と、 第１枠体４３を外囲し、第１枠体４３を、第１および第
２軸線２３，４１に垂直な第３軸線４２まわりに角変位
可能に支持する第２枠体４６と、 保持部材４９を第２軸線４１まわりに角変位駆動する第
１モータ４４と、 第１枠体４３を第３軸線４２まわりに角変位駆動する第
２モータ４７とを有する２軸駆動手段と、 （ｄ）軌跡整形素子４５からのレーザ光が照射されるワ
ーク２２を第１軸線２３にほぼ垂直な平面上で変位駆動
するワーク駆動手段３６，３７と、 （ｅ）第１および第２モータ４４，４７ならびに駆動手
段３６，３７を制御する駆動制御装置１５とを含むこと
を特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 駆動制御装置は、 第１および第２モータ４４，４７を周期的に制御して、
レーザ光の軌跡を、ワーク２２に切断溝５０の切断方向
３８に沿う両側面５０ａ，５０ｂ内で、略８の字状に形
成することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装
置。 - 【請求項３】 ２軸駆動手段とワークとの間に、ノズル
１６が介在され、 このノズル１６は、第１軸線２３にほぼ一致した中心を
有する環状に形成され、 ノズル１６には、ガス供給源３４から酸素ガスを供給し
て、ドロスを飛散させるとともに、ワーク２２との反応
熱を利用して切断することを特徴とする請求項１または
２記載のレーザ加工装置。 - 【請求項４】 軌跡整形素子４５は、レーザ光を透過す
る平板であることを特徴とする請求項１〜３のうちの１
つに記載のレーザ加工装置。 - 【請求項５】 軌跡整形素子４５は、レーザ光を反射す
る平面ミラーであることを特徴とする請求項１〜３のう
ちの１つに記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5333324A JP2680256B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5333324A JP2680256B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07185856A JPH07185856A (ja) | 1995-07-25 |
| JP2680256B2 true JP2680256B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=18264840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5333324A Expired - Fee Related JP2680256B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2680256B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19609784A1 (de) * | 1996-03-13 | 1997-09-18 | Jurca Optoelektronik Gmbh | Vorrichtung zur Umlenkung eines Laserstrahles und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE102004052323B4 (de) * | 2004-10-27 | 2008-01-24 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Trennen von Werkstoffen mit einem Laserstrahl |
| JP4769555B2 (ja) * | 2005-11-17 | 2011-09-07 | 株式会社オキナヤ | レーザ被覆除去装置 |
| DE102008053397B4 (de) * | 2008-05-20 | 2012-12-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Schmelzschneiden von Werkstücken mit Laserstrahlung |
| DE102008030783B3 (de) * | 2008-06-28 | 2009-08-13 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zum Laserstrahlschrägschneiden und Laserbearbeitungsmaschine |
| CN113182672B (zh) * | 2021-05-13 | 2022-11-18 | 广东宏石激光技术股份有限公司 | 一种激光光斑三维轨迹动态控制的厚材切割方法及其系统 |
| JP7333430B2 (ja) * | 2022-01-26 | 2023-08-24 | 株式会社アマダ | レーザ加工機、レーザ加工方法及びレーザ加工プログラム |
| DE102022118282A1 (de) | 2022-07-21 | 2024-02-01 | TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG | Laserschneidverfahren mit periodisch wiederkehrender überlagerter Strahlablenkung |
| DE102022118283A1 (de) * | 2022-07-21 | 2024-02-01 | TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG | Laserschneidverfahren mit oszillierendem Laserstrahl |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5433844A (en) * | 1977-08-22 | 1979-03-12 | Shigeru Obiyama | Electron beam welding equipment |
| JPS58137614A (ja) * | 1982-02-10 | 1983-08-16 | Toshiba Corp | 軸受装置 |
| JPH04237589A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-26 | Nec Corp | レーザ加工装置 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5333324A patent/JP2680256B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07185856A (ja) | 1995-07-25 |
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