JP6937865B2 - ダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法 - Google Patents
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Description
Zr=πd2/4M2λ ・・・(2)
BPP=W0×α(mm・mrad) ・・・(3)
次に、第1の実施例として、本発明の実施形態に係るDDL加工装置と、比較例としてのCO2レーザ加工装置とYbファイバレーザ加工装置を用いて、1.0mm、1.6mm、2.3mm、3.2mm、4.5mm、6mm、9mm、12mm、16mmの板厚の軟鋼の高速切断加工した実験結果を説明する。
次に、第2の実施例として、第1の実施例と同様に、本発明の実施形態に係るDDL加工装置と、比較例としてのCO2レーザ加工装置とYbファイバレーザ加工装置を用いて、1mm、2mm、3mm、4mmの板厚のアルミニウムの高速切断加工について説明する。第2の実施例でも、各加工装置について、図6に示した良好な切断品位が得られる加工条件を選択した。
第3の実施例として、被加工材Wに対するレーザ光の入射角と材料の吸収率との関係について説明する。
本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
11…レーザ発振器
12…伝送ファイバ(プロセスファイバ)
13…レーザ加工機
14…コリメータユニット
15…コリメータレンズ
16…ベンドミラー
17…加工ヘッド
18…集光レンズ
21…加工テーブル
22…X軸キャリッジ
23…Y軸キャリッジ
31,32,33,・・・3n…レーザダイオード(LD)
41,42,43,・・・4n…ファイバ
50…スペクトルビーム結合部
51…固定部
52…コリメータレンズ(光学素子)
53…回折格子(光学素子)
54…集光レンズ(光学素子)
55…部分反射カプラ
60…筐体
61…電源部
62…制御モジュール
63…空調機器
Claims (13)
- 多波長のレーザ光を発振するレーザ共振器と、
前記レーザ共振器により発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して被加工材を加工するレーザ加工機と、を備えたダイレクトダイオードレーザ加工装置であって、
Pはレーザパワー[W]であり、Aは吸収率であり、Eは融解エネルギー又は蒸発エネルギー[J/mm3]であり、dはビーム直径[mm]であり、tは板厚[mm]であるとき、
前記被加工材の厚さ及び吸収率に基づいて、
前記多波長のレーザ光の波長を、1000nm未満、
前記多波長のレーザ光のビームパラメータ積を、4mm・mrad〜25mm・mrad、前記被加工材の切断速度Vを、V= P*A/E*d*t (mm/s)
とし、且つ
波長帯域毎に個別に出力を可変調節することができるダイレクトダイオードレーザ加工装置。 - 多波長のレーザ光を発振するレーザ共振器と、
前記レーザ共振器により発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して被加工材を加工するレーザ加工機と、を備えたダイレクトダイオードレーザ加工装置であって、
Pはレーザパワー[W]であり、Aは吸収率であり、Eは融解エネルギー又は蒸発エネルギー[J/mm3]であり、dはビーム直径[mm]であり、tは板厚[mm]であるとき、
前記被加工材の厚さ及び吸収率に基づいて、
前記多波長のレーザ光の波長を、1000nm未満、
前記多波長のレーザ光のビームパラメータ積を、4mm・mrad〜25mm・mrad、前記被加工材の切断速度Vを、V= P*A/E*d*t (mm/s)
とし、且つ
全波長帯域の出力を所望の吸収率となるよう調整することができるダイレクトダイオードレーザ加工装置。 - 前記被加工材に吹き付けるアシストガスの圧力を0.05MPa〜1.5MPaに制御することを特徴とする請求項1乃至2のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
- 前記多波長のレーザ光の集光直径を247μm〜364μmに制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
- 前記被加工材の単位切断長さ当たりのジュール熱を6.9J/mm〜137.1J/mmに制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
- 入射角70°における、前記多波長のレーザ光の集光直径と吸収率との比を0.00042%/μm〜0.11%/μmに制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
- 前記被加工材が厚さ1mm〜16mmの軟鋼であり、
前記被加工材に吹き付けるアシストガスの圧力を0.05MPa〜1.5MPa、前記被加工材の単位切断長さ当たりのジュール熱を12.0J/mm〜137.1J/ mm、且つ
前記被加工材の切断速度を14.6mm/秒〜166.7mm/秒に制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。 - 前記被加工材が厚さ1mm〜4mmのアルミニウムであり、
前記被加工材に吹き付けるアシストガスの圧力を0.8MPa〜1.5MPa、
前記被加工材の単位切断長さ当たりのジュール熱が6.9J/mm〜43.6J/mm、且つ
前記被加工材の切断速度を45.8mm/秒〜291.7mm/秒
に制御することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置を用いて
板金を切断加工することを特徴とする板金の加工方法。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置を用い、波長帯域毎に個別に出力を調節して板金を切断加工する板金の加工方法。
- 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置を用い、全波長帯域の出力を所望の吸収率となるよう調整して板金を切断加工する板金の加工方法。
- 請求項10又は11の板金の加工方法であって、板金の主成分は軟鋼又はアルミニウムである板金の加工方法。
- 多波長のレーザ光は、波長帯域毎に個別に出力を可変調節することを特徴とする請求項1乃至2のいずれか1項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
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