JP3157294B2

JP3157294B2 - レーザ切断方法および装置

Info

Publication number: JP3157294B2
Application number: JP20127492A
Authority: JP
Inventors: 茂行桜井; 浩二郎緒方; 直毅三柳; 信彦多田; 義昭下村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 2001-04-16
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: JPH0639571A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切断されるワークの品
質を向上することができるレーザ切断方法及び装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を利用した切断加工は、機械、
電子、半導体の多方面の分野で利用されており、特に、
レーザ切断装置による薄板の高精度な切断加工は広く普
及している。従来のレーザ切断装置の構成およびその要
部である加工ヘッドの光学系の各々の構成を、図６によ
り説明する。

【０００３】図６に示すように、従来のレーザ切断装置
は、レーザ光を出力するレーザ発振器５１、被加工物で
あるワーク５２を搭載し水平面内（Ｘ軸方向およびＹ軸
方向）に移動自在なＸＹテーブル５３、レーザ発振器５
１を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺテーブル５
４、レーザ発振器５１に付設された加工ヘッド５５、加
工ヘッド５５底面にワーク５２に臨むように付設された
ノズル５６、レーザ発振器５１でのレーザ発振出力を供
給する電源５７、ＸＹテーブル５３の水平面内（Ｘ軸方
向及びＹ軸方向）の移動動作、Ｚテーブル５４の上下方
向の移動動作、及びレーザ発振器５１の発振動作を自動
または手動で制御するコントローラ５８を備えている。

【０００４】このような構成を有するレーザ切断装置に
おいて、レーザ発振器５１から加工ヘッド５５にレーザ
光が入射し、このレーザ光が加工ヘッド５５内部の光
学系を構成するベンディングミラー（図示せず）によっ
てノズル５６に誘導される。ノズル５６では、ワーク５
２の加工面での切断を可能にする所要のエネルギ密度を
有するように、集光レンズ（図示せず）によって充分に
集光される。集光されたレーザ光は、ノズル５６の先端
部から外部に出力され、ワーク５２に照射される。ま
た、図示していないが、このノズル５６の先端部からは
アシストガスがレーザ光と同軸的に噴出される。

【０００５】上記レーザ光を用いた切断加工は次のよう
に行なわれる。まず、集光されたレーザ光の焦点位置が
ワーク５２の加工面に来るように、Ｚテーブル５４を上
下方向に動作させ調整することにより位置設定を行う。
次に、コントローラ５８の制御の下で、アシストガスを
供給し、レーザ発振器５１を発振動作させレーザ光をワ
ーク５２上に照射する。このレーザ光は充分な熱エネル
ギになるまで集光されており、ワーク５２表面の照射さ
れた部分が溶融し、これが熱源となってこの溶融が表面
から順次深さ方向に向って進行し、やがてワーク５２を
貫通してワーク５２に穴があけられる。そして、コント
ローラ５８の制御の下でＸＹテーブル５３を所要の軌跡
で移動させ、切断すべき部分に沿ってレーザ光を移動さ
せることにより切断加工が行われる（以上、第１の従来
技術という）。

【０００６】上記のように、レーザ光による切断加工に
おいては、レーザ光を集光させ溶融したワーク５２の表
面が熱源となってその溶融が進行し、最終的に貫通する
が、この時の溶融物のほとんどはレーザ光と同軸的に噴
出されるアシストガスによって吹き飛ばされる。しか
し、この溶融物（以下、ドロスということがある）は完
全に吹き飛ばされるのではなく、一部がワーク５２切断
面の裏面の縁の両側に付着し、これが冷えてバリを形成
する。このようなバリが存在すると、加工したワーク５
２をそのまま製品に組み込む場合に寸法的な誤差を生じ
る原因となったり、特に電子部品に組み込む場合には、
このバリが脱落して電子回路をショートさせる恐れがあ
るという問題点があった。従って、多くの場合、このよ
うな弊害を避けるためさらに２次加工が必要となる。

【０００７】また、上記レーザ光による切断加工の段階
において、溶融がワーク表面から裏面に到達する以前に
ワーク表面にスパッタが飛散することが多く、切断した
製品の表面の品質が劣化することがあった。

【０００８】上記のような問題点に対し、特開昭５６−
７４３８８号公報に記載の従来技術おいては以下のよう
に切断加工した製品にドロスを付着させない切断（ドロ
スレス切断）方法を開示している。即ち、図７のよう
に、レーザ光６１の光軸とノズル６２の軸とを偏心さ
せ、レーザ光６１の光軸とアシストガス流の中心とを偏
心させており、アシストガスが及ぼす外力を利用しドロ
ス６３を切断部分６４の片側に押しやっている。このよ
うにレーザ光６１の光軸とアシストガス流の中心とが偏
心している場合にはドロス６３はアシストガス流の強い
方のワーク６５切断面の裏面の縁に付着する。図７にお
いては、図中右側の材料にドロスを付着させず、図中左
側の材料にドロスを付着させている。そして、右側の材
料を製品として使用し、左側の材料を捨材とすることに
より、ドロスの付着していない健全な材料を製品とする
ことができる（以上、第２の従来技術という）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術に
よれば、ドロスがワーク切断面の裏面の縁の両側に付着
し、これが冷えてバリとなり、製品に組み込む場合の寸
法的な誤差の原因となったり、特に電子部品に組み込む
場合における電子回路のショートの原因となるという問
題点があった。また、このような弊害を避けるためには
２次加工が必要であった。さらに、ワーク表面にスパッ
タが飛散することがあり、これにより製品の表面品質が
劣化することもあった。

【００１０】また、上記第２の従来技術によれば、捨材
の方にドロスを付着させることにより、ドロスの付着し
ていない健全な材料を製品とすることができる。しか
し、図７のように、製品として使用する側がワーク表面
に対して垂直な切断面、即ちストレートな切断面になら
ず、これが寸法誤差の原因になることがあった。

【００１１】また、この場合、図８に断面図で示すよう
にアシストガス流の強い方に切断面が曲がることが多
く、これによっても製品の切断面がストレートな切断面
とならなかった。

【００１２】さらに、この技術においても、ワーク表面
にスパッタが飛散する問題が解決されていない。

【００１３】尚、図９に示すように、第１の従来技術を
利用してレーザ光の入射角及びノズルを共に同一の角度
だけ傾斜させる方法も考えられ、この場合もドロスを捨
材の方に付着させることができるが、やはり製品の切断
面がストレートな切断面とはならない。

【００１４】本発明の目的は、切断面にドロスが付着せ
ず、表面にスパッタが飛散せず、かつ切断面が表面に対
して垂直であるような健全な製品が得られるレーザ切断
方法及び装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるレーザ切断方法においては、レーザ発
振器より発振するレーザ光を移動テーブルに載置したワ
ークに誘導し、集光レンズによって前記レーザ光を前記
ワークに集光させ、前記ワーク上の前記レーザ光の集光
部をシールドするアシストガスを噴出しながら前記移動
テーブルを移動させて前記ワークを切断するレーザ切断
方法において、前記レーザ光の前記ワークへの入射角及
び前記アシストガスを前記ワークへ噴出させる噴出角を
前記ワークの法線に対して傾斜させ、かつ両者を相対的
に対向させる。

【００１６】ここで好ましくは、さらに前記レーザ光の
前記ワークへの入射角及び前記アシストガスの噴出角が
調整可能である。

【００１７】また、好ましくは、さらに前記レーザ光の
前記ワークへの入射方向が前記ワークの切断方向に応じ
て変更可能である。

【００１８】また、好ましくは、前記ワーク上に集光す
る前記レーザ光の焦点位置は、前記レーザ光の前記ワー
クへの入射角及び入射方向の変更によって不変である。

【００１９】上記目的を達成するため、本発明によるレ
ーザ切断装置においては、レーザ発振器と、ワークを載
置し前記ワークを移動させる移動テーブルと、前記レー
ザ発振器から出力されるレーザ光を前記ワーク誘導する
誘導手段と、前記ワークに誘導された前記レーザ光を集
光させる集光レンズと、前記ワーク上の前記レーザ光の
集光部をシールドするアシストガスを噴出するアシスト
ガス噴出手段と、前記誘導手段による前記レーザ光の前
記ワークへの照射および前記移動テーブルの移動を制御
する制御手段とを備え、前記レーザ光を前記ワーク上に
集光させ移動テーブルを移動させて前記ワークを切断す
るレーザ切断装置において、前記レーザ光の前記ワーク
への入射角及び前記アシストガスを前記ワークへ噴出さ
せる噴出角を前記ワークの法線に対して傾斜させ、かつ
両者を相対的に対向させる傾斜手段を有する。

【００２０】ここで好ましくは、さらに前記レーザ光の
前記ワークへの入射角を調整する入射角調整手段と、前
記アシストガスの噴出角を調整する噴出角調整手段とを
有する。

【００２１】また、好ましくは、さらに前記レーザ光の
前記ワークへの入射方向を前記ワークの切断方向に応じ
て変更する入射方向変更手段を有する。

【００２２】また、好ましくは、前記入射角調整手段及
び前記入射方向変更手段は、前記ワーク上に集光する前
記レーザ光の焦点位置を不変とする。

【００２３】

【作用】上記のように構成した本発明においては、アシ
ストガスをワークへ噴出させる噴出角をワークの法線に
対して傾斜させることにより、アシストガス流が及ぼす
外力によってドロスが切断されるワークの片側方向に押
しやられ、切断されたワークの片方の切断面に付着す
る。また、上記アシストガス流が及ぼす外力によって、
スパッタはドロスが付着した側のワークの表面だけに飛
散し、他方のワークの表面には飛散しない。

【００２４】また、ワーク上に集光するレーザ光は、ワ
ーク表面に焦点を結ぶよう円錐形の光線となるため、レ
ーザ光の入射角がワーク表面に垂直であると加工される
ワークにあけられる穴内面は円錐面となり、切断面は斜
めになる。本発明においては、レーザ光のワークへの入
射角をワークの法線に対して傾斜させることにより、こ
の入射角を適当に選べば、上記円錐面の穴が傾斜するの
で、切断されたワークの片方の切断面がワーク表面に対
して垂直な切断面、即ちストレートな切断面となり、他
方がストレートでない斜めの切断面となる。

【００２５】さらに、アシストガスをワークへ噴出させ
る噴出角とレーザ光のワークへの入射角とを相対的に対
向させることにより、切断されるワークのうち、切断面
がストレートでない側にドロスが付着し、スパッタが飛
散し、一方、切断面がストレートである側にはドロスが
付着したりスパッタが飛散したりしない。前記切断面が
ストレートでドロスが付着したりスパッタが飛散したり
しない側のワークが製品として使用され、他方の切断面
がストレートでなくドロスが付着しスパッタが飛散した
側のワークが捨材にされる。従って、切断された製品は
健全なものとなる。

【００２６】また、レーザ光のワークへの入射角及びア
シストガスの噴出角を調整することにより、製品側の切
断面が垂直になり、ドロスが捨材側に確実に押しやら
れ、スパッタが確実に捨材側に飛散する。

【００２７】また、レーザ光のワークへの入射方向をワ
ークの切断方向に応じて変更することにより、切断を実
施するのに従ってその切断方向が変化してもその変化に
レーザ光の入射方向が追従し、レーザ光の入射角がワー
ク表面に対して最適になる。

【００２８】また、ワーク上に集光するレーザ光の焦点
位置が、レーザ光のワークへの入射角及び入射方向が変
更されても不変であることにより、ずれや誤差なく正確
に所望の切断位置が切断される。

【００２９】

【実施例】本発明の一実施例によるレーザ切断装置及び
方法についてを図１がら図５を参照しながら説明する。
まず、本実施例によるレーザ切断装置の構成について説
明する。図１は本装置の構成の概略図である。図１に示
すように、本装置は、レーザ光を出力するレーザ発振器
１、被加工物であるワーク２を搭載し水平面内（Ｘ軸方
向およびＹ軸方向）に移動自在なＸＹテーブル３、レー
ザ発振器１を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺテー
ブル４、レーザ発振器１に付設された加工ヘッド５、加
工ヘッド５の底面にワーク２に臨むように付設されたノ
ズル部６、レーザ発振器１でのレーザ発振のための電力
を供給する電源７、ＸＹテーブル３の水平面内（Ｘ軸方
向及びＹ軸方向）の移動動作、Ｚテーブル４の上下方向
の移動動作、及びレーザ発振器１の発振動作を自動また
は手動で制御するコントローラ８を備えている。

【００３０】図２は図１に示すレーザ切断装置によるワ
ークへのレーザ光の照射の原理を説明する図である。
尚、この図は原理図であって、加工ヘッド及びノズル部
の詳細な構成及び機能については図３を用いて後述す
る。図２において、レーザ発振器１から加工ヘッド５に
対し、レーザ光９が入射する。加工ヘッド５の内部の光
学系には、ベンディングミラー１０が設けられ、レーザ
光９を反射させてワーク２の方向に誘導する。また、ワ
ーク２に臨むように位置するノズル６の内部には集光レ
ンズ１１が配設されており、ワーク２の加工面での切断
を可能にする所要のエネルギ密度を有するように、この
集光レンズ１１によって充分に集光される。集光された
レーザ光９は、ノズル６の先端部から外部に出力され、
ワーク２上の加工位置Ａに照射される。さらに、ノズル
６にはアシストガス供給口２４が設けられており、ノズ
ル６の先端部からはアシストガスが上記レーザ光９と同
軸的に加工位置Ａに噴出される。

【００３１】上記の構成において、レーザ光９による切
断加工は次のように行なわれる。集光レンズ１１によっ
て集光されたレーザ光９が集光レンズ１１によってワー
ク２の加工面上の位置Ａで焦点を結ぶようにＺテーブル
４（図１参照）を動作させ、上下方向の位置関係を調整
することにより位置設定を行う。その後、コントローラ
８の制御の下で、アシストガスを供給し、レーザ発振器
１を発振動作させ、レーザ光９をワーク２上に照射す
る。このレーザ光９は充分な熱エネルギになるまで集光
されており、ワーク２表面の照射された部分が溶融し、
これが熱源となってこの溶融が表面から順次深さ方向に
向って進行し、やがてワーク２を貫通してワーク２の穴
があけられる。そして、コントローラ８の制御の下でＸ
Ｙテーブル３を所要の軌跡で移動させ、切断すべき部分
に沿ってレーザ光９を移動させることによりワーク２の
切断加工が行われる。

【００３２】図３は加工ヘッド及びノズル部の構成図で
ある。図３に示すように、ノズル部６は、加工ヘッド５
底部に固定された固定外筒２１ａ、固定外筒２１ａに２
箇所の軸受２２ａ及び２２ｂで回転自在に支持された回
転内筒２１ｂ、回転内筒２１ｂにプーリー２３ａ及び２
３ｂに架けられたベルト２３ｃを介して回転を伝えるモ
ータ２３、アシストガスをノズル部６に供給するアシス
トガス供給口２４を備えている。また、回転内筒２１ｂ
には、球面軸受２５に支持されレーザ光の入射方向を平
行移動させて変更するビームパラレル２６、ビームパラ
レル２６を２点で支えその傾斜角度を調整するビームパ
ラレル操作ネジ２７、上記ビームパラレル２６からのレ
ーザ光をワーク上に集光させる集光レンズ１１、球面軸
受２８に支持されアシストガスを噴出するノズル２９、
ノズル２９を２点で支えその傾斜角を調整するノズル操
作ネジ３０が取り付けられている。また、回転内筒２１
ｂのアシストガス供給口２４に対面する位置の全周にシ
ール部材３１が設けられ、この部分がスイベルジョイン
トとなっており、このスイベルジョイントを介してアシ
ストガスが回転内筒２１ｂ内部に供給されノズル２９よ
り噴出される。

【００３３】上記のような構成において、前述のように
レーザ光９はベンディングミラー１０によって反射し下
方（ワーク２の方向）に誘導され、ビームパラレル２６
に入射する。ビームパラレル２６に入射したレーザ光９
はその入射方向が平行移動し、集光レンズ１１の軸に対
してその光軸がずれた状態で平行に入射する。このビー
ムパラレル２６の傾斜角度はビームパラレル操作ネジ２
７によって手動で調整され、レーザ光９の平行移動の移
動量が調整される。集光レンズ１１に入射したレーザ光
９はワーク２上に集光されるが、上記のように集光レン
ズ１１の軸に対して平行に入射するので、集光レンズ１
１で集光されるレーザ光９は集光レンズ１１の焦点位
置、即ち所望の切断位置に正しく集光される。また、レ
ーザ光９は集光レンズ１１の軸、従ってワーク２の法線
に対して傾斜して入射するが、この入射角はビームパラ
レル２６の傾斜角度をビームパラレル操作ネジ２７によ
って調整し、レーザ光９の平行移動の移動量を変更する
ことによって調整される。ワーク２上に集光するレーザ
光は、一般にワーク表面に焦点を結ぶよう円錐形の光線
となるため、レーザ光の入射角がワーク表面に垂直であ
ると加工されるワークにあけられる穴内面は円錐面とな
り、切断面は斜めになる。しかし、本実施例において
は、レーザ光９が集光レンズ１１の軸、従ってワーク２
の法線に対して傾斜して入射するので、この入射角を適
当に選べば、切断されたワーク２の片方の切断面をワー
ク表面に対して垂直な切断面、即ちストレートな切断面
とすることができ、他方をストレートでない斜めの切断
面とすることができる。

【００３４】また、アシストガスはアシストガス供給口
２４よりスイベルジョイントを介して回転内筒２１ｂ内
部に供給され、ノズル２９より噴出される。ノズル２９
の傾斜角度はノズル操作ネジ３０によって手動で調節さ
れ、アシストガスをワーク２へ噴出させる噴出角が調整
される。このノズル２９の傾斜角度、即ちアシストガス
の噴出角は、集光レンズ１１の軸、即ちワーク２の法線
に対して傾斜し、かつレーザ光９と相対的に対向するよ
うに設定される。これにより、図４に示すように、切断
面がストレートでない側のワークにドロスが付着した
り、スパッタが飛散するようにし、一方、切断面がスト
レートである側にはドロスが付着したりスパッタが飛散
したりしないようにできる。尚、図４においては飛散し
たスパッタは描かれていない。このうち後者の切断面が
ストレートでドロスが付着したりスパッタが飛散したり
しない側のワークが製品として使用され、他方の切断面
がストレートでなくドロスが付着しスパッタが飛散した
側のワークが捨材にされる。従って、切断された製品は
健全なものとなる。

【００３５】また、回転内筒２１ｂは、モータ２３の回
転がプーリー２３ａ及び２３ｂに架けられたベルト２３
ｃを介して伝えられることにより回転する。回転内筒２
１ｂには前述のようにビームパラレル２６、集光レンズ
１１、ノズル２９が備えられており、これらは回転内筒
２１ｂの回転によって、上記ビームパラレル２６と集光
レンズ１１との光学的角度関係及びノズル２９の傾斜
角度が不変のままで集光レンズ１１の軸のまわりに回転
する。つまり、ワーク２へのレーザ光９の入射方向が回
転し変更される。このことにより、ワーク２の切断を実
施するのに従ってその切断方向が変化しても、その変化
にレーザ光９の入射方向を追従させて変更させることが
でき、レーザ光９の入射角がワーク２表面に対して最適
になる。さらに上記のようなレーザ光９の入射方向の変
更によっても、レーザ光９は集光レンズ１１の軸と常に
平行に入射するので、集光レンズ１１で集光されるレー
ザ光９は集光レンズ１１の焦点位置、即ち所望の切断位
置に正しく集光される。

【００３６】以下に、上記のようなレーザ切断装置を用
いた加工例について説明する。図５に示すように、斜線
部を製品４０ａとし、外側の部分を捨材４０ｂとしてレ
ーザ光により切断加工するものとする。また、図中の矢
印の方向に加工軌跡４１を取り、その切断方向である速
度ベクトルを４２で表す。図に示した位置においては、
ノズル２９を速度ベクトル４２の方向より反時計まわり
に９０°回転した方向である４３Ａの方向に傾斜させ、
一方、レーザ光９を速度ベクトル４２の方向より時計ま
わりに９０°回転した方向である４３Ｂの方向に傾斜さ
せ、両者を対向させる。これら傾斜角度は予め予備実験
で、ワーク２の材質及び厚さ、アシストガスのガス圧等
を考慮して最適な条件が選択される。これにより、アシ
ストガスが及ぼす外力によりドロスが４３Ａの方向に押
しやられ捨材４０ｂの方に付着し、スパッタも４３Ａの
方向即ち捨材４０ｂに飛散する。また、レーザ光９が４
３Ｂの方向に傾斜するので、製品４０ａの切断面がスト
レートな切断断面となる。この状態で図に示す位置から
加工軌跡４１に沿って切断加工が行われるが、その際、
切断方向である速度ベクトル４２の変化に対応させてモ
ータ２３を制御することにより回転内筒２１ｂを回転さ
せ、レーザ光９の切断位置への入射方向をこの切断方向
に追随させる。従って、切断加工中のレーザ光９の入射
角がワーク２表面に対して常に最適になり、切断された
製品４０ａはドロスの付着やスパッタの飛散がなく、か
つ切断面がストレートで健全なものとなる。尚、上記モ
ータはコントロ−ラ８によって制御することができる。

【００３７】以上説明したように本実施例によれば、ノ
ズル２９の傾斜角度を調整しアシストガスの噴出角をワ
ーク２の法線に対して傾斜させ、かつアシストガスの噴
出角とレーザ光９の入射角とを相対的に対向させるの
で、ドロスが捨材４０ｂの切断面に付着し、スパッタも
ドロスが付着したのと同じ捨材４０ｂのワークの表面に
飛散する。従って製品４０ａへのドロスの付着やスパッ
タの飛散を防止することができる。

【００３８】また、レーザ光９のワーク２への入射角を
その法線に対して傾斜させるので、製品４０ａの切断面
をワーク２表面に対して垂直な切断面、即ちストレート
な切断面とすることができる。

【００３９】また、レーザ光９のワーク２への入射方向
を回転内筒２１ｂを回転させて、ワーク２の切断方向に
応じて変更するので、切断を実施するのに従ってその切
断方向が変化してもその変化にレーザ光９の入射方向が
追従し、その入射角をワーク２表面に対して最適にする
ことができる。

【００４０】また、集光レンズ１１に入射するレーザ光
９を集光レンズ１１の軸に平行にして、その焦点位置を
レーザ光９の入射角及び入射方向が変更されても不変と
するので、ずれや誤差なく正確に所望の切断位置を切断
することができる。

【００４１】尚、上記捨材は、必ずしも廃棄する必要は
なく、付着したドロスや飛散したスパッタを取り除き、
切断面をストレートに検索するなどして修復し、製品と
することができ、また、表面や端面の健全さあまり厳格
でない場合にはそのまま利用することもできる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、アシストガスの噴出角
をワークの法線に対して傾斜させ、かつアシストガスの
噴出角とレーザ光の入射角とを相対的に対向させるの
で、製品の切断面にドロスが付着したり、製品の表面に
スパッタが飛散することを防止することができる。ま
た、レーザ光の入射角をワークの法線に対して傾斜させ
るので、製品の切断面をワーク表面に対して垂直な切断
面、即ちストレートな切断面とすることができる。従っ
て、健全な製品を得ることができる。

【００４３】また、レーザ光の入射角及びアシストガス
の噴出角を調整可能とするので、製品側の切断面を垂直
にすることができ、ドロスを捨材側に確実に押しやるこ
とができ、スパッタを確実に捨材側に飛散させることが
できる。

【００４４】また、レーザ光の入射方向をワークの切断
方向に応じて変更するので、切断を実施するのに従って
その切断方向が変化してもレーザ光の入射方向をそれに
追従させることができ、レーザ光の入射角をワーク表面
に対し最適にすることができる。

【００４５】また、集光レンズによるレーザ光の焦点位
置を、レーザ光の入射角及び入射方向の変更に対しても
不変とするので、ずれや誤差なく正確に所望の切断位置
を切断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレーザ切断装置の構成
を示す概略図である。

【図２】図１のレーザ切断装置によるワークへのレーザ
光の照射の原理を説明する図である。

【図３】図１のレーザ切断装置における加工ヘッド及び
ノズル部の構成図である。

【図４】図１のレーザ切断装置によるレーザ光の照射及
びアシストガスの噴出の状況を示す図である。

【図５】図１のレーザ切断装置を用いた加工例を示す図
である。

【図６】第１の従来技術のレーザ切断装置の構成を示す
概略図である。

【図７】第２の従来技術のレーザ切断装置によるレーザ
光の照射及びアシストガスの噴出の状況を示す図であ
る。

【図８】第２の従来技術のレーザ切断装置による切断加
工後の断面図である。

【図９】第１の従来技術を利用してレーザ光の入射角及
びノズルを共に同一の角度だけ傾斜させる方法を示す図
である。

【符号の説明】

１レーザ発振器２ワーク３ＸＹテーブル４Ｚテーブル５加工ヘッド６ノズル部８コントロ−ラ９レーザ光１１集光レンズ２１ａ固定外筒２１ｂ回転内筒２２ａ，２２ｂ軸受２３モータ２３ａ，２３ｂプーリー２３ｃベルト２４アシストガス供給口２５球面軸受２６ビームパラレル２７ビームパラレル操作ネジ２８球面軸受２９ノズル３０ノズル操作ネジ３１シール部材４０ａ製品４０ｂ捨材４１加工軌跡４２速度ベクトル（切断方向）

フロントページの続き (72)発明者多田信彦茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者下村義昭茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (56)参考文献特開平２−284789（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−218289（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−281790（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−65415（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器より発振するレーザ光を移動
テーブルに載置したワークに誘導し、集光レンズによっ
て前記レーザ光を前記ワークに集光させ、前記ワーク上
の前記レーザ光の集光部をシールドするアシストガスを
噴出しながら前記移動テーブルを移動させて前記ワーク
を切断するレーザ切断方法において、前記レーザ光の前
記ワークへの入射角及び前記アシストガスを前記ワーク
へ噴出させる噴出角を前記ワークの法線に対して傾斜さ
せ、かつ両者を相対的に対向させることを特徴とするレ
ーザ切断方法。
【請求項２】さらに前記レーザ光の前記ワークへの入射
角及び前記アシストガスの噴出角が調整可能であること
を特徴とする請求項１記載のレーザ切断方法。
【請求項３】さらに前記レーザ光の前記ワークへの入射
方向が前記ワークの切断方向に応じて変更可能であるこ
とを特徴とする請求項２記載のレーザ切断方法。
【請求項４】前記ワーク上に集光する前記レーザ光の焦
点位置は、前記レーザ光の前記ワークへの入射角及び入
射方向の変更によって不変であることを特徴とする請求
項２または３記載のレーザ切断方法。
【請求項５】レーザ発振器と、ワークを載置し前記ワー
クを移動させる移動テーブルと、前記レーザ発振器から
出力されるレーザ光を前記ワーク誘導する誘導手段と、
前記ワークに誘導された前記レーザ光を集光させる集光
レンズと、前記ワーク上の前記レーザ光の集光部をシー
ルドするアシストガスを噴出するアシストガス噴出手段
と、前記誘導手段による前記レーザ光の前記ワークへの
照射および前記移動テーブルの移動を制御する制御手段
とを備え、前記レーザ光を前記ワーク上に集光させ移動
テーブルを移動させて前記ワークを切断するレーザ切断
装置において、前記レーザ光の前記ワークへの入射角及
び前記アシストガスを前記ワークへ噴出させる噴出角を
前記ワークの法線に対して傾斜させ、かつ両者を相対的
に対向させる傾斜手段を有することを特徴とするレーザ
切断装置。
【請求項６】さらに前記レーザ光の前記ワークへの入射
角を調整する入射角調整手段と、前記アシストガスの噴
出角を調整する噴出角調整手段とを有することを特徴と
する請求項５記載のレーザ切断装置。
【請求項７】さらに前記レーザ光の前記ワークへの入射
方向を前記ワークの切断方向に応じて変更する入射方向
変更手段を有することを特徴とする請求項６記載のレー
ザ切断装置。
【請求項８】前記入射角調整手段及び前記入射方向変更
手段は、前記ワーク上に集光する前記レーザ光の焦点位
置を不変とすることを特徴とする請求項６または７記載
のレーザ切断装置。