JP7312328B2 - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents
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Description
本実施形態におけるレーザ加工装置の構成について図1~図5を用いて説明する。
次に、本実施形態におけるレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法について図6~図13を用いて説明する。
次に、上記実施形態の変形例について図14を用いて説明する。
上記実施形態においては、図4に示されるように、周壁部7aと、第1上板7bと、第2上板7cとを有する遮光カバー7について説明したが、レーザ光を遮光する部材(レーザ光遮光部材)はこの構成に限定されない。
次に、本実施形態の効果について説明する。
鋼板加工用の高出力レーザ光がレーザ加工装置の外部に漏れても周囲に影響の少ないレベルまでレーザ光の強度を低下させるための減衰率δは、ランベルト・ベールの法則に基づいて以下の式(1)で表される。減衰率δは、透過率Qとレーザ光の散乱光あるいは反射光がどれだけの媒質の層を通過するのか、その媒質距離Tに依存する。
図15に示されるように、レーザ発振器8で発振されたレーザ光RLは、光ファイバ9を通過した後、コリメーターレンズ6bにより平行光線とされ、集光レンズ6aにより被加工材WOに集光される。
通常、レーザ光は被加工材WOに垂直に照射されて、切断溝を形成し被加工材WOの下の切断テーブル内に到達して、切断テーブル内で反射しながら減衰する。この際、被加工材WOの切断の状況によっては、レーザ光が被加工材WOにより反射したり、切断テーブル内の壁や底板に当たって反射する。これにより、レーザ加工装置の外部へレーザ光が漏れる可能性が存在する。
被加工材WOで反射したレーザ光RLが何らかの媒質中を通過して距離Lだけ離れた位置に到達する場合に、上記パワー密度P1がパワー密度PAと同じ値にまで減衰するための当該媒質による減衰率δは以下の式(6)で表される。
ここで、当該媒質の透過率をQとし、当該媒質の厚みをTとした場合、透過率Qと厚みTとの間には、以下の式(7)の関係が成り立つ。なお、当該媒質の厚みTは、図16に示されるようにレーザ光RLの進行方向における媒質(たとえば液体LI)の厚みである。
図20は、レーザ光の透過率と液体の深さとの関係を調べるための装置の構成を説明するための図である。図21は、水道水を用いた場合のレーザ光の強度と液体の深さとの関係を示す図である。図22は、水道水に墨汁を添加した水溶液を用いた場合のレーザ光の強度と液体の深さとの関係を示す図である。
Claims (20)
- レーザ光を用いて被加工材を加工するレーザ加工装置であって、
前記被加工材の下面を支持する載置部を有する支持部材と、
前記レーザ光の透過を抑制する透過抑制液を前記被加工材の上面よりも高い高さ位置まで貯留可能な容器と、
前記レーザ光の照射部における前記被加工材の前記上面の前記透過抑制液を除去するようにガスを吹き出すガス吹出口を有するレーザヘッドと、を備える、レーザ加工装置。 - 前記透過抑制液は、0.7μm以上10μm以下の波長域における光の透過率が10%/cm以下である、請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記透過抑制液は、0.7μm以上10μm以下の波長域における光の透過率が5%/cm以下である、請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記透過抑制液は、0.7μm以上10μm以下の波長域における光の透過率が3%/cm以下である、請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記透過抑制液は、0.7μm以上10μm以下の波長域における光の透過を抑制するための添加剤として炭素を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記透過抑制液は防錆剤を含む、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記容器に貯留される前記透過抑制液の液位を検出する液位検出センサーと、
前記液位検出センサーの検出結果に基づいて、前記容器に貯留される前記透過抑制液の液位を調整する液位調整機構と、をさらに備える、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 - 前記容器に貯留される前記透過抑制液の透過率を検出する透過率検出センサーと、
前記透過率検出センサーの検出結果に基づいて、報知およびレーザ加工動作の少なくとも一方の制御指令を発するコントローラと、をさらに備える、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 - 前記レーザヘッドは、前記レーザ光を射出する射出部を有し、
前記レーザヘッドの周囲を取り囲むレーザ光遮光部材をさらに備える、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。 - 前記レーザ光遮光部材は、前記被加工材と対向する下面を有する板部材であり、前記板部材の前記下面は、前記板部材を径方向に切断した断面において鋸歯状の凹凸を有する、請求項9に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ光遮光部材は、前記被加工材と対向する下面を有する板部材である、請求項9に記載のレーザ加工装置。
- 前記板部材の直径は200mm以上である、請求項10または請求項11に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ光遮光部材は、
前記レーザヘッドの前記射出部の周囲を取り囲む筒形状の周壁部と、
前記周壁部に取り付けられ、第1孔が設けられた第1上板と、
前記第1上板の上に隙間を挟むように前記周壁部に取り付けられ、第2孔が設けられた第2上板と、を有し、
前記第2孔は、前記被加工材から反射した前記レーザ光が前記第1孔を通過して前記隙間内を直線状に進んだ先の位置を避けて前記第2上板に配置されている、請求項9に記載のレーザ加工装置。 - 前記レーザヘッドは、前記ガス吹出口から吹き出すガスが旋回流となるように構成されている、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記ガス吹出口は、アシストガスを吹き出す第1吹出口と、前記第1吹出口の外周に配置された第2吹出口と、を有する、請求項1から請求項14のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- 前記透過抑制液は、光を吸収して前記レーザ光の透過を抑制する、請求項1から請求項15のいずれか1項に記載のレーザ加工装置。
- レーザ加工装置により被加工材をレーザ加工するレーザ加工方法であって、
波長が0.7μm以上10μm以下である光の透過を抑制する透過抑制液を容器に貯留するステップと、
前記容器に対して前記被加工材を載置するステップと、
前記被加工材の上面よりも高い高さ位置まで前記透過抑制液が貯留され、レーザ光の照射部における前記被加工材の前記上面の前記透過抑制液が前記レーザ加工装置におけるレーザヘッドのガス吹出口から吹き出すガスにより除去され、かつ前記被加工材を貫通した前記レーザ光が前記透過抑制液に入射する状態で、前記レーザ光を用いて前記被加工材を加工するステップと、を備える、レーザ加工方法。 - 前記レーザ加工装置は、
前記レーザ光を射出する射出部を有する前記レーザヘッドと、
前記レーザヘッドの前記射出部の周囲を取り囲む遮光カバーと、を備え、
前記レーザ光を用いて前記被加工材を加工するステップにおいて、前記遮光カバーは、前記遮光カバーの下端と前記被加工材との間に隙間を有する、請求項17に記載のレーザ加工方法。 - 前記レーザ光を用いて前記被加工材を加工するステップにおいて、
前記透過抑制液の液位は前記遮光カバーの前記下端よりも上に調整される、請求項18に記載のレーザ加工方法。 - レーザ光を用いて被加工材を加工するレーザ加工装置であって、
前記被加工材の下面を支持する載置部を有する支持部材と、
波長が0.7μm以上10μm以下である光の透過を抑制する透過抑制液を前記被加工材の上面よりも高い高さ位置まで貯留可能な容器と、
前記レーザ光の照射部における前記被加工材の前記上面の前記透過抑制液を除去するようにガスを吹き出すガス吹出口を有するレーザヘッドと、を備える、レーザ加工装置。
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