JPH01202387A - レーザー切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザー加熱による切断面周縁部の゛だれ″と
か゛かえり”を低減したレーザー切断方法に関する。

［従来の技術］ 特開昭５７−５２５８５号公報には、樹脂製部材の切断
部近傍に予めセロハンテープ等の透明樹脂Ｓ膜を密着さ
せた後に、樹脂製部材を前記透明樹脂Ｓ膜とともにレー
ザー光で切断して、樹脂製部材の切断部の周縁のダレや
カエリを防止するレーザー切断方法が開示されている。

［解決を必要とする課題１ しかしながら一般に切断する樹脂製部材は複雑な３次元
形状をもつ場合が多（、前記セロハンテープなどの透明
樹脂薄膜の貼付が困難であり、生産性も悪かった。また
、樹脂性部材は、レーザービームの回折エネルギー成分
により加熱されてダレヤカエリなどの変形問題の他に、
白濁、透明度低下などの変質問題を発生する可能性もあ
った。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、被切断部
材の切断部近傍の上記した変形や変質が少ないレーザー
切断方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のレーザー切断方法は、被切断部材をレーザービ
ームにより切断するレーザー切断方法において、液体を
前記被切断部材のレーザービーム照射部の表面に介在さ
せた状態で前記レーザービーム照射部に前記レーザービ
ームを照射するものである。

なお、レーザービーム照射部は、レーザービームを照射
される被切断部材表面であり、溶融除去される切断部と
加熱されるが除去されない周縁部とからなる。

また、被切断部材はたとえば樹脂やゴムなどの他、熱変
形または熱変質する部材を含む。

レーザー装置としては、たとえば炭酸ガスレーザーなど
が使用できる。

［作用］ 本発明のレーザー切断方法において、被切断部材のレー
ザービーム照射部表面に液体を介在させる。この液体は
レーザービームの回折エネルギー成分を吸収することに
より、またはレーザービーム照射部の周縁部表面を冷却
することによりその温度上昇を防止して、部材の切断部
の周縁の変形や変質を防止する。

［実施例１ 実施例１ 本発明の実施例のレーザー切断方法を第１図により説明
する。

この切断方法に使用したレーザー切断装置のレーザーヘ
ッドは、集光レンズ１をもつ鏡胴部２と、鏡胴部２に設
置されたトーチ部３と、トーチ部３に固定された気液ノ
ズル４と、からなる。

鏡胴部２は、レーザー光を発射するレーザー光源（図示
せず）に、レーザー光を走査する走査系（図示せず）を
介して接続された金属製円筒部材である。鏡胴部２は内
部にレーザー光の通路をもつ。

トーチ部３は、鏡胴部２の先端部に設置された円錐形状
の金属製筒部材である。トーチ部３の内部の中空部３１
は集束するレーザー光の通路である。中空部３１は集光
レンズ１を鏡胴部２の前記通路に同軸的に結合し、トー
チ３の先端部３２は集光レンズ１の光軸上に配置されて
いる。

気液ノズル４は、鏡胴部２の側面に固定され中央部に貫
通孔４２をもつ取付は部材４１と、取付は部材４１に固
定された水ノズル４３と、水ノズル４３の外周部に水ノ
ズル４３を囲むように固定された空気ノズル４４と、か
らなる二重ノズルである。水ノズル４３の一端部４５は
空気ノズル４４の一端部４６で囲まれており、各一端部
４５．４６はトーチ部３の先端部３２に近接して配設さ
れている。水ノズル４３の他端部は取付は部材４１の貫
通孔４２を介して水配管（図示せず）に連通している。

空気ノズル４４の他端部は空気配管４８に連通している
。

以下、本実施例に使用したレーザー切断装置の動作を説
明する。

先ず、このレーザーヘッドを被切断部材としてのアクリ
ル樹脂板２００の直上に移動させ、空気ノズル４４がら
空気噴流を噴射させ、水ノズル４３から水を噴射させる
。アクリル樹脂板２００の表面に噴射された水は自身の
運動エネルギー及び空気噴流の運動エネルギーによりア
クリル樹脂板２００の表面に押付けられ、水薄膜３００
を形成する。

次に、レーザー光源（図示せず）からレーザー光１００
を発射する。レーザー光１００はレンズ１により集光さ
れてアクリル樹脂板２００のレーザービーム照射部５０
０を照射し、アクリル樹脂板２００を加熱溶融し、レー
ザービーム照射部５００内の切断部２０１を開孔する。

噴射された水及び空気噴流からなる気液噴流４００は切
断部２０１からアクリル樹脂板２００の裏面側に噴出し
、溶融したアクリル樹脂を吹飛ばす。

次に、アクリル樹脂板２００を移動させながら、アクリ
ル樹脂板２００の切断部２０１の位置を連続的に変更し
、アクリル樹脂板２００を所定形状に切断する。レーザ
ービーム照射部５００の内の周縁部２０２において、水
薄膜３００は切断部２０１の周縁部２０２を冷却してそ
の熱変形または熱変質を低減する。

第２図に、アクリル樹脂板２００のレーザービーム照射
部５００におけるレーザービームのエネルギー分布を示
す。横軸はレンズ１の光軸と直角な方向の距離であり、
縦軸はエネルギ密度を表す。

主ビーム１０４の周囲に、水薄膜３００を通過した回折
エネルギー成分１０３がある。周縁部２０２の表面は水
Ｓ膜３００に回折エネルギー成分１○３が吸収されて加
熱を防止され、かつ水薄膜３００の良好な冷却効果によ
り熱変形を起こす臨界潤度ＴＣ以下に冷却され、アクリ
ル樹脂板２００の周縁部２０２の熱変形及び熱変質は防
止される。

更に水ノズル４３から噴射された水は大きな比重をもつ
ので、溶融されたアクリル樹脂を良好に吹飛ばす効果も
ある。なお気液ノズル４は常に切断の進行方向に位置す
るようにアクリル樹脂板２００を位置制御することが望
ましい。また、アクリル樹脂板２００を移動する代りに
レーザーヘッドを移動させてもよい。

実施例２ 本発明のレーザー切断方法を実施する他の実施例をレー
ザヘッドの断面図である第３図により説明する。

この実施例で使用したレーザーヘッドは、実施例１と同
様にレーザー切断装置の一部であり、集光レンズ１Ａを
もつ鏡胴部２Ａと、鏡胴部２Ａに設置されたトーチ部３
Ａと、トーチ部３Ａに固定され水ノズル４３Ａと空気ノ
ズル４４Ａとからなる気液ノズル４Ａとからなる。本レ
ーザーヘッドは実施例１のレーザーヘッド（第１図）に
比較して、トーチ部３Ａを気液ノズル４Ａと同軸配置し
た点が異なっている。

このようにすれば、レーザーヘッドを小型にでき、空気
噴流及び水流を集中できる利点がある。

実施例３ 本発明のレーザー切断方法を実施する他の実施例をレー
ザヘッドの断面図である第４図により説明する。

この実施例で使用したレーザーヘッドは、実施例１と同
様にレーザー切断装置の一部であり、集。

光レンズ１Ｂをもつ鏡胴部２Ｂと、鏡胴部２Ｂに設置さ
れ空気ノズルと一体化したトーチ部３Ｂ。

トーチ部３Ｂと離れて設置された水ノズル４３Ｂとから
なる。トーチ部３Ｂには圧縮空気がトーチ部３Ｂ内部に
流入するための空気供給孔４４Ｂが設置されている。

本実施例で使用したレーザーヘッドによれば、トーチ部
３Ｂが空気ノズルを兼ねるので、溶融したアクリル樹脂
板及び水を良好にアクリル樹脂板２００の裏面側に吹飛
ばすことができる。また水ノズル４３Ｂはアクリル樹脂
板２００の表面に傾斜して配置されているので、切断部
２０１Ｂの周縁部２０２Ｂにおいて、水ノズル４３Ｂか
ら噴出された水はアクリル樹脂板２００の表面に沿って
良好に層流化できる利点がある。このように水ノズル４
３Ｂから噴出する水を層流化すると飛散する水滴とこの
水滴により反射するレーザー光を低減できる利点もある
。

実施例４ 本発明のレーザー切断方法を実施する他の実施例をレー
ザヘッドの断面図である第５図により説明する。

この実施例で使用したレーザーヘッドは、実施例３にお
いて水ノズル４３Ｂを水ノズル４３Ｃに変更した点が異
なっている。この水ノズル４３Ｃは水ノズル４０１と、
水ノズル４０１の先端に設置されその表面にアルミ膜４
０２を蒸着された透明ガラス部４００と、からなる。透
明ガラス部４ＯＯはアクリル樹脂板２００の表面にほぼ
平行に設置されている。

トーチ部３Ｂは空気噴流を噴出する。また、水ノズル４
０１は透明ガラス部４００とアクリル樹脂板２００との
間に形成された水通路４０３に水を噴出し、アクリル樹
脂板２００の表面に水薄膜３００を形成する。

本実施例装置によれば、アルミｌｌ１Ｉ４０２がレーザ
ー光の回折エネルギー成分を反射するとともに、水通路
４０３により強制的に水１１３００を層流化しているの
で、噴出した水がアクリル樹脂板２００に衝突して飛散
し、飛散した水滴の表面でレーザー光が全反射すること
を低減できる。

なお、水ノズル４３Ｂはトーチ部３Ｂと一体的に構成さ
れるがトーチ部３Ｂと独立に運動可能としても良い。

なお、切断部２０１に照射されるレーザービームの主ビ
ーム１０４は強力であるので多少の水簿Ｂ１１１３００
が切断部２０．１に存在してもレーザービームの切断能
力はほとんど低下しない。

［効果］ 以上説明したように本発明のレーザー切断方法は、液体
層を被切断部材のレーザービーム照射部の表面に介在さ
せているので、レーザービーム照射部の周縁部の加熱を
防止し、かつレーザービーム照射部の周縁部を冷却して
、被切断部材のダレの回折エネルギー成分を吸収し、か
つレーザービーム照射部の周縁部を伝熱冷却する組み合
わせとして、炭酸ガスレーザーと水との組み合わせが好
ましいが、主として伝熱冷却効果を利用するＹＡＧレー
ザーと水との組み合わせも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザー切断方法を使用するレーザー
ヘッドの一実施例の模式図である。第２図は第１図のレ
ーザー光のエネルギー分布図である。第３図、第４図、
第５図はそれぞれ本発明のレーザー切断方法を使用する
レーザーヘッドの他の実施例の模式図である。 １・・・集光レンズ ２・・・鏡胴部 ３・・・トーチ部 ４・・・気液ノズル部 特許出願人　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被切断部材をレーザービームにより切断するレー
   ザー切断方法において、 液体を前記被切断部材のレーザービーム照射部の表面に
   介在させた状態で前記レーザービームを照射することを
   特徴とするレーザー切断方法。