JP2833614B2 - レーザ加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工機に関し、よ
り詳しくは、被加工物をピアッシング加工してから切断
加工を行なうレーザ加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に、レーザ加工機は、被加工物
にレーザ光線を放射するレーザ発振器と、このレーザ発
振器をパルス発振と連続発振とに切換え制御する制御装
置とを備えており、ピアッシング加工時にはレーザ光線
を被加工物に断続的に照射するパルス発振で、また切断
加工時にはレーザ光線を被加工物に連続的に照射する連
続発振でそれぞれレーザ発振器を発振するようにしてい
る。すなわち、ピアッシング加工時に連続発振でレーザ
発振器を発振すると、被加工物が過剰に加熱されてブロ
ーアップと称される溶融素材の爆発的な吹き返しを発生
する危険性がある。そこでピアッシング加工時には、パ
ルス発振により、連続発振に比較して相対的に被加工物
を冷却させながらレーザ加工を行ない、ピアッシング孔
が穿設された後の切断加工時には、レーザ光線は既に被
加工物を貫通してブローアップが生じる可能性が小さく
なっているので、連続発振による高いエネルギで被加工
物を切断するようにしている。ところで、レーザ光線の
モードとしてシングルモードとマルチモードとが知られ
ているが、従来一般のレーザ加工機ではレーザ光線のモ
ードを切換えずに、通常は同一モードで上記ピアッシン
グ加工と切断加工とを行なうようにしている。一方従
来、レーザ加工機として、レーザ発振器から放射される
レーザ光線をシングルモードとマルチモードとに切換え
るモード切換手段と、このモード切換手段をシングルモ
ードとマルチモードとに切換え制御する制御装置とを備
えたものが知られている（特開平３−２２１２８７号公
報）。かかるレーザ加工機においては、ピアッシング加
工時には、マルチモードのレーザ光線に比較してスポッ
ト径の小さいシングルモードのレーザ光線の方が１パル
スで孔をあけられる深さが深いので、上記モード切換手
段をシングルモードに設定するとともにレーザ発振器を
パルス発振に設定している。他方、切断加工時には、ス
ポット径の大きいマルチモードのレーザ光線の方が、切
断に必要な切断幅を得るために上記モード切換手段をマ
ルチモードに設定するとともにレーザ発振器を連続発振
に設定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら後者のレ
ーザ加工機において、シングルモードのレーザ光線でピ
アッシング加工を行なった後、切断加工のためにマルチ
モードに切換えると、上述したようにマルチモードのレ
ーザ光線の方がスポット径が大きいので、該マルチモー
ドのレーザ光線はピアッシング孔を貫通することができ
ない。このため、被加工物の素材によってはピアッシン
グ孔の周囲が過剰に加熱されてブローアップを発生する
ことがある。これは同一モードのレーザ光線を使用し、
ピアッシング加工時にパルス発振で、切断加工時に連続
発振でそれぞれレーザ発振器を発振したときも同様であ
る。すなわち、同一モードのレーザ光線を使用した場合
には、パルス発振によるピアッシング加工で穿設した孔
は連続発振によって穿設した孔よりも細くなるので、ピ
アッシング加工が終了した直後に切断加工のために連続
発振に移行すると、該連続発振のレーザ光線がピアッシ
ング孔を貫通することができず、やはりブローアップを
生じさせる危険性が高くなる。いずれのレーザ加工機に
おいても、ブローアップを防止するには、パルス発振に
よるピアッシング加工が終了しても、その状態を継続し
てピアッシング孔の内径が徐々に大きくなるのを待ち、
その後に連続発振による切断加工に移行すればよい。し
かしながらその場合には、全体の加工時間が長くなると
いう欠点が生じる。本発明はそのような事情に鑑み、ブ
ローアップの発生を防止しつつ、パルス発振によるピア
ッシング加工が終了したら、直ちに連続発振による切断
加工へ移行できるようにしたレーザ加工機を提供するも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、被加
工物にレーザ光線を放射するレーザ発振器と、このレー
ザ発振器から放射されるレーザ光線をシングルモードと
マルチモードとに切換えるモード切換手段と、上記レー
ザ発振器をパルス発振と連続発振とに切換え制御すると
ともに、上記モード切換手段をシングルモードとマルチ
モードとに切換え制御する制御装置とを備えたレーザ加
工機において、上記制御装置は、ピアッシング加工時に
上記モード切換手段をマルチモードに設定するとともに
上記レーザ発振器をパルス発振に設定し、また切断加工
時に上記モード切換手段をシングルモードに設定すると
ともに上記レーザ発振器を連続発振に設定するようにな
っていることを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】上記構成によれば、ピアッシング加工時には、
パルス発振によるマルチモードのレーザ光線によって被
加工物にピアッシング孔を穿設することができ、該ピア
ッシング加工が終了したら、連続発振によるシングルモ
ードのレーザ光線によって被加工物の切断加工を行なう
ことができる。このとき、上記マルチモードのレーザ光
線は、これをパルス発振によって発振したとしても、連
続発振のシングルモードのレーザ光線よりもスポット径
が大きいので、ピアッシング加工が終了した後に直ちに
連続発振によるシングルモードのレーザ光線によって切
断加工を開始しても、ブローアップが生じる虞が少な
く、したがってレーザ加工時間を短縮することができ
る。

【０００６】

【実施例】以下図示実施例について本発明を説明する
と、図１において、レーザ光線Ｌを発振放射するレーザ
発振器１は、レーザチューブ２の両端部に設けた出力ミ
ラー３と反射ミラー４とを備えており、それら出力ミラ
ー３と反射ミラー４との間で共振されたレーザ光線Ｌを
出力ミラー３から左方側にむけて放射することができる
ようになっている。上記レーザ発振器１は制御装置５に
より、ピアッシング加工時にはパルス発振で、また切断
加工時には連続発振で発振されるようになっており、こ
のレーザ発振器１から放射されたレーザ光線Ｌは図示し
ないフォーカスヘッドを介して被加工物に照射されるよ
うになっている。レーザ発振器１をパルス発振と連続発
振とに切換えることは従来既に周知であるので、そのた
めの具体的構成の説明は省略する。上記レーザ発振器１
はレーザ光線Ｌのモードをマルチモードとシングルモー
ドとに切換えるモード切換手段６を備えており、このモ
ード切換手段６は上記制御装置５によって切換え制御さ
れるようになっている。図２は上記モード切換手段６の
具体的構成を示した図で、上記レーザチューブ２の右端
部をマニホールド７の左端面に連結するとともに、この
マニホールド７をフレーム８に、上記レーザチューブ２
の軸方向に変位可能に取付けることによりそのレーザチ
ューブ２の熱膨張を許容するようにしている。また上記
マニホールド７の右端面に孔１０Ａを有するマウント部
材１０をボルト１１によって固定し、このマウント部材
１０の右端面に上記反射ミラー４を収容したミラーホル
ダ１２を、上記反射ミラー４の向きを調整可能に取付け
ている。したがって、上記レーザチューブ２内はマニホ
ールド７、マウント部材１０の孔１０Ａを介してミラー
ホルダ１２内に連通し、それらの空間は外部の大気から
遮断されている。図３に示すように、上記マウント部材
１０は概略方形に形成されており、その内部の孔１０Ａ
と直交する方向にスライド孔１０Ｂを形成し、このスラ
イド孔１０Ｂ内に、上記モード切換手段６を構成するモ
ード切換板１５をスライド可能に収容している。このモ
ード切換板１５には所定の大きさの絞り孔１５Ａを形成
してあり、モード切換板１５をレーザ光線の光軸上に挿
入した際には、上記出力ミラー３と反射ミラー４との間
で共振されるレーザ光線Ｌを上記絞り孔１５Ａによって
絞り、それによってシングルモードのレーザ光線を出力
ミラー３から放射させることができるようになってい
る。他方、上記モード切換板１５をレーザ光線の光軸上
から外れた位置に位置させた際には、上記絞り孔１５Ａ
によるレーザ光線の絞り作用がなくなるので、マルチモ
ードのレーザ光線を出力ミラー３から放射させることが
できる。上記マウント部材１０に固定したブラケット２
０には、上記モード切換板１５の移動方向に伸びる２本
のガイドロッド２３を取付けてあり、各ガイドロッド２
３を上記モード切換板１５の上下位置に穿設したガイド
孔１５Ｂ内に摺動自在に嵌合させることにより、モード
切換板１５の移動をガイドロッド２３によって案内させ
るようにしている。そして上記モード切換板１５は、上
記ブラケット２０に取付けたシリンダ装置２２のピスト
ンロッド２２Ａに連結してあり、このシリンダ装置２２
によって進退動されるようになっている。さらに上記マ
ウント部材１０には、モード切換板１５の移動方向に沿
ってそれに近接した上下位置に冷却水通路２４を形成し
てあり、各冷却水通路２４に冷却水を流通させることに
より、特に上記モード切換板１５がレーザ光線の光軸上
に位置された際に、該モード切換板１５を冷却すること
ができるようにしている。以上の構成において、レーザ
加工を行なう際には、上記制御装置５はシリンダ装置２
２を作動させてモード切換手段６のモード切換板１５を
レーザ光線の光軸上から離隔した位置に移動させ、それ
によりモード切換手段６のモードをマルチモードに設定
する。そしてこの状態となったら上記レーザ発振器１を
パルス発振によって発振し、図示しない被加工物にピア
ッシング加工を施す。上記制御装置５は、図示しないセ
ンサやタイマによってピアッシング加工が終了したこと
を検出したら、上記レーザ発振器１の発振を停止してレ
ーザ光線Ｌの放射を停止させ、次にシリンダ装置２２を
作動させてモード切換手段６のモード切換板１５をレー
ザ光線の光軸上に位置させる。このようにしてモード切
換手段６のモードをシングルモードに設定したら、制御
装置５はレーザ発振器１を連続発振によって発振し、図
示しない被加工物に切断加工を施す。このとき、上記ピ
アッシング加工時のマルチモードのレーザ光線は、これ
をパルス発振によって発振したとしても、連続発振のシ
ングルモードのレーザ光線よりもスポット径が大きいの
で、相対的に大径のピアッシング孔を穿設することがで
きる。そしてピアッシング加工が終了した後、直ちに連
続発振によるシングルモードのレーザ光線によって切断
加工を開始しても、該シングルモードのレーザ光線は上
記ピアッシング孔の内径よりも小径となっているので、
該ピアッシング孔を貫通することができ、したがってブ
ローアップが生じる虞が少ない。したがって、ブローア
ップが生じる危険性を小さく保ちながら、レーザ加工時
間を短縮することができる。また、パワー密度の高いエ
ネルギの大きなシングルモードのレーザ光線で切断加工
を行なっているので、切断加工面がきれいになる。

【０００７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ブロー
アップが生じる危険性を小さく保ちながらレーザ加工時
間を短縮することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図。

【図２】図１の要部の拡大断面図。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。

【符合の説明】

１…レーザ発振器 １ ３…出力ミラー ４…反射ミラー ５…制御装置 ６…モード切換手段 １５…モード切換板

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物にレーザ光線を放射するレーザ
   発振器と、このレーザ発振器から放射されるレーザ光線
   をシングルモードとマルチモードとに切換えるモード切
   換手段と、上記レーザ発振器をパルス発振と連続発振と
   に切換え制御するとともに、上記モード切換手段をシン
   グルモードとマルチモードとに切換え制御する制御装置
   とを備えたレーザ加工機において、 上記制御装置は、ピアッシング加工時に上記モード切換
   手段をマルチモードに設定するとともに上記レーザ発振
   器をパルス発振に設定し、また切断加工時に上記モード
   切換手段をシングルモードに設定するとともに上記レー
   ザ発振器を連続発振に設定することを特徴とするレーザ
   加工機。