JPH02500628A - 物のレーザー加工方法 - 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】 本発明は物に対してレーザービームを向けることによる物の加工方法に関する。

さらに詳しくは、高い切断速度を維持しつつ切断部の品質を向上せしめる物のレ ーザーカッティング方法に関する。

背景技術 銅やアルミニウムのような物のレーザーカッティングは、それらの高い反射率（ ｒｅＮｅｃｔｉｖｉｔｙ）、高い熱伝導率および高い熱拡散率のために困難であ る。これらの問題を克服するには、集束点（ｆｏｃｕｓｅｄ　５ｐｏｔ）の直径 を最小にすることによって、切断される物に対して向けられるレーザービームの 集束点において可能なかぎり高い出力密度（ｐｏνｅｒ　ｄｅｎｓｉｔｙ）を発 生させる必要がある。これは、ＴＥＭｏｏのような低いオーダーのモードのレー ザー出力を用い、最小の収差（ａｂｂｅｒａｔ　ｔｏｎ）を与えるように集束す る光（ｆｏｃｕｓｉｎｇ　ｏｐｔｉｃｓ）を最適化することによって、達成され うる。

アルミニウムを切断する際の代表的な条件の一例はつぎのとおりである。

物の厚さ　０．０９０インチ 出力１０００ワツトｅＶ　（連続波） モードＴＥＭｏ。

速度８０インチ／分 切断みぞ（Ｋｅｒｆ）の幅０．００５インチ上記条件を採用しながら完全な貫通 が達成されつる。

しかしながら、切断部の下側に強く付着する金属製のパリのために切断部の品質 はわるい。０．０９０インチのアルミニウムのばあい、このパリは０．０２０〜 ０．０４０インチの高さになりうる。かかるパリが付着するおもな理由は、溶融 アルミニウムおよびその酸化物が粘性であるため、ならびに切断チャンネルを通 る下向きの切断ガスがせまい切断みぞのために溶融物を排出するほど充分には流 れることができないためである。

このパリの問題は、切断される物に対して向けられるレーザービームの集束点の 直径を大きくして切断みぞの幅を広げることによって解決しうろことが知られて いる。

しかしながら、切断みぞの幅を広げると反射率の問題を克服するのに必要な出力 密度を維持するために要求されるレーザー出力が非常に高くなり、切断プロセス が実施不能になったりまたはその効率が非常に低くなったりするので、この解決 法はあまり好ましくない。たとえば、切断みぞの幅を２倍にしたばあいには、反 射率の問題を克服するのに必要な出力密度を維持するために、レーザー出力を係 数×４だけ増加しなくてはならない。切断みぞの幅を広げることはまた、切断時 に排出されるべきドロス（ｄｒｏｓｓ）の量が増加するという点からも好ましく ない。

従来より、物のレーザー加工は連続波（ｅＶ）または２種のタイプのパルスのう ちの１種によって行なわれてきた。

これらのタイプのパルスのひとつはゲートパルス（ｇａｔｅｄｐｕｌｓｉｎｇ） であり、添付図の第１図に示されるような時間に対する出力波形ををするもので ある。ゲートパルスにおいては、出力は２つのＣＷ出力レしルＰ１およびＰｌの あいだで切り換えられ、Ｐｌが最大Ｃｖ比出力ある。

ＣＯ２レーザー加工において用いられる第２のタイプのパルスは、スーパーパル ス（ｓｕｐｅｒｐｕｌｓｉｎｇ）または拡張パルス（ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｐｕｌ ｓｉｎｇ）といわれるものである。スーパーパルスにおけるレーザービームは添 付図の第２図に示されるような時間に対する波形を有する。スーパーパルスにお ける出力は、ゲートパルスのごとく２つのＣ警出力しベルＰ３およびＰｌのあい だで切り換えられ、加えて、代表的には（Ｗ出力レベルＰ１の３倍のピーク出力 Ｐ５を存する。これは出力拡張係数（ｐｏｗｅｒ　ｅｎｈａｎｃｅｓｅｎｔｆａ ｃｔｏｒ）といわれる。平均出力は使用率（ｄｕｔｙ　ｃｙｃｌｅ）によって決 まるが、代表的にはＣＷレベルＰ４よりも２０〜５０％低い。銅やアルミニウム ムのような物のレーザーカッティングにおけるパリの問題を解決するためのすで に知られている第２の方法はスーパーパルスを採用することである。これによっ てパリは減少せしめられるが、しかし低い平均出力およびプロセスの不連続性の ために処理速度は低く、代表的にはＣＭの速度の半分である。

発明の開示 本発明は、すでに知られている物のレーザービーム加工方法における前述の問題 点や欠点を回避する、物に対してレーザービームを向けることによる物の改良さ れた加工方法を提供することを目的とする。さらに詳しくは、本発明は高い切断 速度を維持しつつ切断された物に残存するパリの高さを減少させることによって 切断部の品質が向上せしめられる物のレーザーカッティング方法を提供すること を目的とする。

レーザー装置が連続的に運転されうる最大連続波（ＣＶ）出力レベルをこえる複 数のピーク出力パルスと、かかるピーク出力パルスのあいだの時間において実質 的に一定・　に維持されるあらかじめ定められたＣｖ出力レベルとによって特徴 づけられる時間に対する出力波形を有し、物の加工に際し物に対して向けられる レーザービームを提供することによって、本発明の前述のおよび他の目的は本発 明にしたがって達成される。本発明のもうひとつの特徴によれば、ＣＭ出力レベ ルはピーク出力パルスの各々のあとに直接続き、レーザー出力波形の平均出力レ ベルはあらかじめ定められたＣＷ出力レベルに比べ等しいかまたは大きい。

切断のための本発明の開示された好ましい形態においては、レーザービームはＴ ＥＭｏｏのようにレーザーの低いオーダーのモードのレーザー出力であり、物に 対して向けられるビームの直径または点の大きさを最小にするように集束せしめ られ、それによって物の加工のためにビームの比較的高い出力密度かえられる。

ピーク出力パルスの出力は、好ましくは、ＣＶ出力レベルの出力の少なくとも約 ３倍である。好ましい実施態様によれば、Ｃｖ出力レベルはピーク出力パルスの あいだでは連続的に維持される。この開示された実施態様においては各ピーク出 力パルスの継続時間はピーク出力パルスのあいだの時間の半分より短い。ピーク 出力パルスの周波数はプロセス要求によって変更しうるが、本発明の方法の開示 された実施態様においては、好ましくは、少なくともひとつの１ｋＨｚである。

本発明の方法によれば、ほかの金属や非金属と同様にアルミニウム、銅およびス テンレスも、Ｃ警し−ザービームで達成される切断速度で、レーザーカッティン グ後の切断端部に残存するパリがＣ警し−ザービームのばあいに発生する高さよ りも低い高さに減少せしめられて切断される。本発明の方法は、溶接、表面エツ チング、機械加工などを含む他のタイプの物の加工にも適用することができ、良 好な結果を伴う。

本発明の一実施態様を単に図示のみの目的で示した添付図面と関連させて参照す れば、以下の記述により本発明のこれらおよび他の目的、特徴および利点はより 明らかになるであろう。

図面の簡単な説明 第１図はＣＯ２レーザーからのゲートパルスレーザ−ビームの時間に対する出力 波形を示す線図、第２図はレーザービームのゲートパルスの立上がり部に出力パ ルスのピークを設けるために拡張パルスまたはスーパーパルスを伴ったゲートパ ルスレーザ−ビームの時間に対する出力波形、 第３図は本発明の方法による物の加工のためのレーザービームの時間に対する出 力波形、および第４図は本発明にかかわる出力波形を有するレーザービームを製 造する回路を含むレーザー装置のブロック線図である。

第５図は第４図の種々の部分における時間に対する波形を示す波形線図、および 第６図は第４図のパルス盤１２の概略線図である。

発明を実施するための最良の形態 図面を参照して説明するが、本発明の物の加工方法は、第４図に概略的に示され るレーザー装置１からのレーザービームが加工される物２に対して向けられる工 程を含む。物２に対して向けられるかかる装置１からのレーザービーム３は添付 図面の第３図に示されるような時間に対する出力波形４を有している。かかる出 力波形は、複数のピーク出力パルス５と、維持されている平均ビーム出力８がビ ームの低位ＣＭ　（連続波）出力レベル６と比べ等しいかまたは大きくなるよう なピーク出力パルス５間の低位Ｃｖ出力レベル６とによって特徴づけられる。

本発明の物のＣＯ２レーザー加工に際し、切断部の下側に強く付着した金属のパ リの大きさは、ＧＷレーザービームの使用で発生する　０．０２０〜０．０４０ インチの高さから最大０．０１０インチに減少せしめられ、切断速度は、たとえ ば０．０９０インチ厚さのアルミニウムシートの０Ｍレーザービームでの切断の ばあいと同じ速度に維持されることが見出された。さらに詳しくは、本発明の方 法において、維持される平均ビーム出力Ｐ８がビームのＣｖ出力レしルＰ６と比 べ等しいかまたは大きくなるように、３００Ｄワツトのピーク出力Ｐ７を有する ピーク出力パルスのあいだで連続的な１０００ワツトの出力Ｐ６を有するＣ讐出 力レベル６を用いて０．０９０インチ厚さのアルミニウムが切断された。レーザ ーモードはＴＥＭｏｏで、切断みぞの幅は０．００５インチであった。ピーク出 力パルスの周波数は１　ｋＨｚで、ピーク出力パルスの継続時間は１５０μｓ　 （マイクロ秒）であった。達成された切断速度は８０インチ／分であった。前記 のとおり、アルミニウムの下側の切断部付近に付着したパリの大きさは、同じ物 が１０００ワツトのＣｖレーザービームで、モードＴＥＭｏｏで、８０インチ／ 分で、０．０９０インチ厚さのアルミニウム材料において切断みぞ幅が０．００ ５インチで切断されたときのパリの最大高さ０．０４０インチと比較して最大０ ．０１０インチに減少せしめられた。

開示された方法の好ましい形態によれば、Ｃ警出力しベルＰ６はピーク出力パル ス５のあいだで連続的に維持される。前記（Ｗ出力レベルＰ６は、レーザーが破 壊されずに連続的に運転されうる最大出力（すなわち最大ＣＷ出力レベル）の見 地からのレーザー限界（ｌａｓｅｒ　Ｉｉａ！ｔ）と同じ程度の高さでありうる 。短かいパルスの期間この最大Ｃｖ出力レベルをこえることは可能であるが、レ ーザーがこれらのレベルを上回って連続的に運転されれば破壊されるであろう。

なお、この最大ＣＷ出力レベルＰ６は第１図に示されるＣｖ出力レしルＰ２およ び第２図に示される出力レベルＰ４に対応しうるちのである。最大ＣＷ出力レベ ルＰ６は、はるかに低いＣＶレベルである第１図のＰｌのごとき出力レベルとは 異なる。いいかえれば、ここで用いられているような「最大ＣＷ出力レベル」と いう語句は、レーザーが連続的に運転されうる最大出力をいうのであって、レー ザーが運転されうる最大レベルよりははるかに低いＰｌのごとき低位の０ｗ出力 レベルをいうのではない。

第３図のピーク出力パルスの周波数は、物が加工される速度などのようなプロセ ス要求によって変更しうる。

同様に、ピーク出力パルスの継続時間も開示された例に示された１５０μｓから プロセス要求によって変更しうるる。レーザーモードはＴＥＭ００で、ビームの 比較的高い出力密度が達成されるように加工される物に対して向けられるレーザ ービームのビーム直径または点の大きさを最小にするようにビームが集束せしめ られることが好ましい。かかる方法は、前に言及したアルミニウムおよびアルミ ニウム合金、銅および銅合金、ステンレス鋼ならびに当業者には容易に理解され るであろうように他の金属および非金属材料を含む広範囲の種々の物の加工に適 用しうる。

第４図は前述の方法を実施しつるレーザー装置のブロック線図である。第５図は 第４図のブロック線図の種々の点での波形を示している。

第４図に見られるように、レーザー装置１は、受信盤１０、パルス盤１２および 油絶縁／冷却出力調整器１４として示される３個の高速回路からなっている。受 信盤ｌＯは、１２ビットデジタル電流制御信号Ａおよびファイバーオプティック パルスＢを受信するための高速オプティカルリンク入力を有している。これらの 分離したオプティカルリンクによって、本発明のパルス動作（ｐｕｌｓｉｎｇｏ ｐｅｒａｔ　ｔｏｎ）の遂行に必要な非常に速いライズタイム（ｒｉｓｅ　ｔｉ ｍｅｓ）が可能になる。

受信盤ｌＯは、システムのための動作電流（ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔ ）を設定するためにデジタル１２ビツト電流制御信号Ａをアナログ出力Ｆに変換 するデジタルからアナログへの変換器を含んでいる。第５図の波形線図かられか るように、受信盤１０は、その出力のレベルが受信盤によって所望のレベルに設 定されるようなパルス人力Ｂに対応するパルス出力Ｃを提供するであろう。たと えば、第５図には、ファイバーオプティックパルス人力Ｂがオンのときは５ボル トのレベル、ファイバーオプティック入力パルスＢがオフのときは０ボルトのレ ベルを提供するパルス出力Ｃを示している。もちろん、これらの図示されたレベ ルは純粋に例示のためのものであり、所望であれば異なったレベルが設定されて もよい。

パルス盤１２は、ブリサイスタイマー１６、増幅器利得制御器１８、高速電圧増 幅器２０、高速定電流増幅器２２および高速定電流駆動トランジスタからなるド ライバーステージ２４の５個の回路を有している。受信盤１０のアナログ出力Ｆ は、高速電圧増幅器２０の入力に用いられる。これに対して、受信盤１０のパル ス出力Ｃは、第５図に示されるＤのごときタイマー出力信号を発生させるために タイマー１６に与られる。このタイマー出力信号りは、たち代わって、利得制御 回路１８を制御する。本質的にこの利得制御回路１８は、電圧増幅器２０に与え られる二位置信号Ｅを発生するために、高速電圧増幅器２０からのフィードバッ クとタイマー出力りとによって操作される電気スイッチである。

高速電圧増幅器２０は、そのアナログ人力Ｆおよびその利得制御人力Ｅによって 、第５図に示されるパルス信号Ｇのごとき出力をつくり出すようにはたらく。示 されてる５、４９ボルトおよび１．８３ボルトの電圧レベルは、単に増幅器２０ からの代表的な出力の例示を目的としている。そこに見られるように、出力Ｇの 低位のレベルは０ボルトのレベルではない。

増幅器２０の出力Ｇは高速定電流増幅回路２２へのひとつの入力として提供され る。この高速定電流増幅回路２２への他の入力はドライバーステージ２４からの フィードバック信号Ｉである。このフィードバック信号ｌは第５図に示される波 形を有することになるであろう。これらふたつの入力Ｇおよびｌを受取り次第、 定電流増幅器２２は第５図にＨで示されるもののような出力を発生するであろう 。

増幅器２２の出力Ｈはドライバーステージ２４に送られる。

このドライバーステージ２４は、信号Ｈを受けることによって、増幅された高電 圧出力Ｊを発生させるように作動することになる高速トランジスタからなってい る。

ドライバーステージ２４の高電圧出力信号Ｈは、たち代わって、油絶縁／冷却出 力調整器１４内の定電流出力調整器２６に送られる。この定電流出力調整器２６ は、高電圧信号Ｊを受けることによって、低位の７５ｇａレベルおよびパルスの ２２５ｍａレベルを有するレーザー駆動信号Ｋを発生させるように作動するであ ろう。このレーザー駆動信号には（電気エネルギーをレーザービーム３に変換す る）ＣＯ２レーザー共振器３ｏのレーザー放出器２８と関連して、信号Ｋが７５ ｍｍのレベルを有するときは第３図の１０００ワツトＣＷ出力を、信号Ｋが２２ ５ｉａのレベルを有するときは３０００ワツトパルスレベルを発生させるように 作動するであろう。本発明はこれに限定されるものではないが、この例において は、１０（ｔｏワットレベルが最大Ｃｖレベルでありうる。

定電流出力調整器の重要な一面は油絶縁されていることである。この油絶縁にお いては、空気絶縁においてえられうるよりも良好な冷却が許容される。このこと は、たち代わって、調整器１４とパルス盤１２とのあいだで、より短かいリード 線が使用されることを許容する。より短かいリード線長さは、たち代わって、そ の他のばあいにおいて可能であるよりも速いライズタイムを許容する。

第４図に示される回路の動作に関し、パルスのファイバーオプティックが受信盤 １２にパルス入力されたばあい、それが、たち代わって、ピークレーザー出力の ために最適なパルス長さに設定されるタイマー１６を作動させる。

パルス幅は光学出力検出器（図示されていない）を使用して定められる。パルス 長さは、共振器３０からの光学的な出力がもはや増大せずちょうど落ち始めるま で長さが増加せしめられる。

このパルス幅のあいだに、高速電圧増幅器２０の利得は増幅器利得制御回路１８ によって正確な量だけ増加せしめられる。このことにより、高速定電流増幅器２ ２および駆動回路２４の駆動トランジスタへの増加されたドライブが提供される 。このことにより、たち代わって、定電流出力調整器２６を通して共振器３０に 送られる電流がアナログ電圧によって設定されるレベルよりも大きく増加せしめ られる。このことは最大ピークレーザー出力のための時間の正確な長さのために 行なわれる。

第６図は、第４図のブロック線図を構成するのに使用しつる回路配置の概略図で ある。図示されているように、受信盤１０からのアナログ出力Ｆは、ボルテージ ディバイダを通って高速電圧増幅回路２０内の動作増幅器（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｌ　ａｓｐｌＨｌｅｒ）３２の正側（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）端子に与えられる。

受信盤１０からのパルス出力Ｃはレベルコンバーター回路を通ってタイマー１６ 内のタイミング回路３４に送られる。第６図に示されるように、タイマー１６の ための前述のパルス持続時間の調整は、可変抵抗器を有するＲｅ回路を使用して 達成される。例示のためにいえば、タイミング回路３４はコードＣＤ４０４７で 識別される市販されているタイマーで構成されうる。

タイミング回路の出力りは、たち代わって、増幅器利得制御回路１８内のスイッ チ３Ｂに接続される。このスイッチ３６の一例はコード表示ＣＤ４０６Ｂのちと に販売されている。

パルス振幅調整は動作増幅器３２の出力からのフィードバック中の可変抵抗装置 によって達成される。

スイッチ３Ｂの出力は、動作増幅器３２の負側（ｎｅｇａｔｉνｅ）入力にその 動作を制御するために接続される利得制御信号Ｅを構成する。

高速定電流増幅器２２は、定電流増幅器として動作するために図示されているよ うに接続された動作増幅器３８によって形成されている。ついでながら、動作増 幅器３２および３８は、所望であれば、同じタイプの動作増幅器で構成されてい てもよい（もちろん、所望の相異なる増幅工程を提供するために、相異なった接 続配置を伴なう）。

好適な動作増幅器の一例としては、コード表示７４１のもとに市販されているも のがあげられる。

動作増幅器３８の出力Ｈは、たち代わって、駆動回路２４のバイポーラトランジ スタ４０の入力に送られる。第６図に見られるように、このトランジスタ４０は 、定電流駆動トランジスタとして機能するように接続されている。図示されてい るように、トランジスタ４０は、そのエミッタから動作増幅器３８の入力へのフ ィードバック信号１を提供するように接続されている。それは、そのコレクタお よびエミッタに接続された端子間に渡る出力Ｊをも提供する。ツニナーダイオー ド４２および高電圧サプレッサ４４（これはバック・ツー・バック（ｂａｃｋ− ｔｏ−ｂａｃｋ）　ツｚナーダイオードで形成されつる）が、電圧サージのばあ いに出力調整器２６へのＩＭｆＡを防ぐために設けられている。

なお、図示を簡単にするために、増幅８２０および２２としてそれぞれ単一の（ ｓｉｎｇｌｅ）動作増幅器のみが示されており、駆動回路２４として単一のトラ ンジスタが示されている。複数の動作増幅器およびトランジスタが、実際の実施 においてはその出力レベルによってしばしば用いられること、とくに定電流増幅 器２２および駆動回路２４に対してそうであることは、もちろん理解されること である。

前述したように、定電流出力調整器は駆動回路２４からの電圧出力Ｈを、第３図 に示されるような出力を提供するためにレーザー放出を制御するための電流信号 Ｋに変換するように動作する。本発明はこのことに限定されるものではないが、 定電流出力調整器２Ｂは、定電流配置形（ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　 ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）に接続されたビーム出力ドライオード（ｔ＋１ｏ ｄｅ）管（ｔｕｂｅ）で形成されうる。これらのトライオード管は、駆動回路２ ４のトランジスタ４０からの出力Ｊによって制御されるフィラメントを有するこ とになるであろう。さらに詳しくは、第５図のＪとＫの波形の比較によってわか るように、トライオードは、管のフィラメント巻線が引き下げられたときに、管 がより大きな範囲までコンダクト（ｃｏｎｄｕｃｔ）するように動作するであろ う。いいかえれば、トランジスタ４０からの出力の電圧（すなわち、Ｊのレベル ）が低いほど、トライオードから発生されるであろう電流が高くなる。したがっ てＪ出力がその低い２５ボルトレベルのときに２２５ｍａの高いパルススパイク （ｐｕｌｓｅ　５ｐ１ｋｅｓ＞が発生されながら、Ｋにおいて示される特性かえ られ、信号Ｊが７５ボルトというその高い制御レベルのときに一定な７５１ａレ ベルがえられる。２２５ａａレベルの断続時間は、もちろん、特定の環境のもと て最良のレーザー出力をうるために必要なように変更しうるが、示された例にお いては、２２５ａａレベルの継続時間は０．１２５■ｓｅｃにほぼ等しい。

本発明は、４４図ないし１＃！６図に示された装置の好ましい実施例の詳細に関 連して詳しく記述されてきたが、これは単に例示のためであることは理解される ことである。いいかえれば、第３図に示されるレーザー出力波形の発生に関する 本発明は第４図ないし第６図の好ましい実施例のみに限定されるものではなく、 かかる波形に到達する他の回路配置もまた使用しうる。また、第４図ないし第６ 図自身の構成に変更を加えることもでき、それがなお本発明の構成の範囲内であ ろうことも理解されることである。

私は本発明の実施例を１つのみ示し記述してきたが、本発明はこれに限定される ものではなく、当業者に知られているような多くの改変や変更が可能である。本 発明の方法は切断以外にも、溶接、表面仕上げ、機械加工などを含む物のレーザ ー加工に適用しつる。したがって、私は、ここに示され記載された詳細内容に限 定されることを望むものではなく、そのような改変や変更のすべてを付属する請 求の範囲に含まれる内容としてカバーすることを望むものである。

ＦＩＧ、　５゜ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６３年８月１２日 特許庁長官　吉田文毅　殿　二」 １特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０３３３　ｇ ２発明の名称 物のレーザー加工方法および装置 ３特許出願人 住　所　アメリカ合衆国、０７８５０ニユー　シャーシー州、ランディング、ノ ース　フロンテージロード（番地なし） 名　称　ビー・アール・シー・コーポレーション４代理人〒５４０ （ほか１名） ５補正書の提出年月日 請求の範囲 １　（補正後）レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波（ＣＭ）出力レベ ルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスのあいだの時間のあい だ実質的に一定に維持されるＣＷ出力レベルとを特徴とする時間に対する出力波 形を有し、該レーザー出力波形の平均出力レベルが前記ピーク出力パルスのあい だの時間のあいだ実質的に一定に維持される前記Ｃｖ出力レベルに比べ等しいか または大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置の連続的な出力 として発生させること、および物に対して前記レーザービームを向けることとか らなる物の加工方法。

”２　前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請 求の範囲第１項記載の物の加工方法。

前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第２項記載の物 の加工方法。

４　前記物が銅または銅合金である請求の範囲第２項記載の物の加工方法。

前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲第２項 記載の物の加工方法。

６　前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最小にするため に集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高い 出力密度かえられるような、低いオーダーのモードのレーザー装置のレーザー出 力である請求の範囲第１項記載の物の加工方法。

７　（補正後）前記ピーク出力パルスの出力が前記ピーク出力パルスのあいだ維 持されるＣＷ出力レベルのそれの約３倍である請求の範囲第１項記載の物の加工 方法。

８　前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだの 時間の半分よりも短かい請求の範囲第１項記載の物の加工方法。

９　前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約１ｋＨｚである請求の範囲第 １項記載の物の加工方法。

１０（補正後）前記ピーク出力パルスのあいだ維持される圓出力レベルが前記最 大ＩＪ出力レベルに実質的に等しい請求の範囲第１項記載の物の加工方法。

１１　前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求 の範囲第１項記載の物の加工方法。

１２　（補正後）レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波（ＣＷ）　ｆｆ ｌ力レベルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスの各々のあと に直接続＜Ｃｖ出カレベルとを特徴とする時間に対する出力波形を有し、該レー ザー出力波形の平均出力レベルが前記パルスのあとに続＜ＣＶ出力レベルに比べ 等しいかまたは大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置によっ て発生させること、および物に対して前記レーザービームを向けることとからな る物の加工方法。

１３　前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請 求の範囲第１２項記載の物の加工方法。

１４　前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第１３項 記載の物の加工方法。

１５　前記物が銅または銅合金である請求の範囲第１３項の記載の物の加工方法 。

１６　前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲 第１３項記載の物の加工方法。

１７　前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最少にするた めに集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高 い出力密度かえられるような、低いオーダーのモードのレーザーのレーザー出力 である請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。

１Ｂ　（補正後）前記ピーク出力パルスの出力が前記パルスのあとに続＜（Ｗ出 力レベルのそれの約３倍である請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。

１９　前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだ の時間の半分よりも短かい請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。

２０　前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約１ｋＨｚである請求の範囲 第１２項記載の物の加工方法。

２１　（補正後）前記パルスのあとに続＜ＣＷ出力レベルが前記最大０Ｍ出力レ ベルに実質的に等しい請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。

２２　前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求 の範囲第１２項記載の物の加工方法。

２３（補正後）デジタル電流制御信号を受信し、該デジタル電流制御信号に対応 するアナログ出力を発生する受信手段と； 該受信手段の前記アナログ出力を第１および第２の制御レベルを有する制御信号 に変換する手段と：前記制御信号を受信し、前記制御信号に基づき、前記制御信 号が前記第１制御レベルを有するときには高位のパルスレベルを有し前記制御信 号が第２制御レベルを有するときには低位のパルスレベルを有することを特徴と する波形を有するパルス信号を発生する出力調整手段と； 前記出力調整手段からのパルス信号を受信するように接続され、前記パルス信号 が高位のパルスレベルを有するときの高いパルス出力レベルによりて、および前 記パルス信号が低位のパルスレベルを有するときの連続波（ＣＷ）出力レベルに よって特徴づけられるレーザー出力波形を有する連続的なレーザービームを発生 する手段を含み、前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レー ザービーム発生手段が連続的に動作しつる最大０Ｍ出力レベルをこえるものであ り、パルス信号が低位のパルスレベルを有するときに、前記レーザー出力波形の 平均出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだ実質的に一定に維持され る前記ＣＷ出力レベルに比べ等しいかまたは大きいという関係を有するように、 前記ＣＶ出力レベルが前記高いパルス出力レベルのあいだ実質的に一定に維持さ れるレーザービーム発生手段 とからなる物に対してレーザービームを向ける装置。

２４　前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レーザー発生手 段が連続的に動作しうる最大０ｗ出力レベルをこえるものであり、前記あらかじ め定められた０ｗ出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだで実質的に 一定に維持される請求の範囲第２１項記載の装置。

２５（補正後）前記レーザービームの前記Ｃｖ出力レベルが、パルス信号が低位 のレベルを有するときに前記最大Ｃｖ出力レベルと実質的に等しい請求の範囲第 ２３項記載の装置。

２６（補正後）前記レーザービームの前記０ｗ出力レベルが、パルス信号が低位 のレベルを有するときに前記高いパルス出力レベルのあとに直接続くものであり 、前記レーザービームの平均出力が前記Ｃ警出力レベルに比べ等しいかまたは大 きい請求の範囲第２３項記載の装置。

２７（補正後）連続波レーザービームを発生させる手段と該レーザービームを加 工される物に対して向ける手段とからなるレーザー装置において、レーザー装置 が連続的に動作しうる最大連続波（Ｃ警）出力レベルをこえる複数のピーク出力 パルスと該ピーク出力パルスの各々のあとに直接続く圓出力レベルとを特徴とす る時間に対する出力波形を有し、該レーザーの平均出力レベル゛が前記ピーク出 力パルスのあとに直接続く前記Ｃｖ出力レベルに比べ等しいかまたは大きいとい う関係を有する前記連続波レーザービームを提供する前記レーザービームを発生 させる前記手段からなる改良。

２８　前記ピーク出力パルスの各々が少なくとも約１２５マイクロ秒の継続時間 を存する請求の範囲第１項記載の物の加工方法。

２９　前記ピーク出力パルスの各々が少なくとも約１２５マイクロ秒の継続時間 を有する請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）１特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０３３３　ｇ ２発明の名称 物のレーザー加工方法および装置 ３特許出願人 住　所　アメリカ合衆国、０７８５０ニ二一　シャーシー州、ランディング、ノ ース　フロンチージロートメ番地なし） 名　称　ビー・アール・シー・コーポレーショ２代表者　ニルセン、カール・ジ エイー 国　籍　アメリカ合衆国 ４代理人〒５４０ 住　所　大阪市中央区谷町２丁目２番２２号５補正書の提出年月日 １９８９年３月１６日 ６添付書類の目録 ７　（補正後）前記ピーク出力パルスの出力が前記ピー請求の範囲 １　（補正後）レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波＜ＣＷ＞出力レベ ルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスのあいだの時間のあい だ実質的に一定に維持されるＣＶ出力レベルとを特徴とする時間に対する出力波 形を有し、該レーザー出力波形の平均出力レベルが前記ピーク出力パルスのあい だの時間のあいだ実質的に一定に維持される前記Ｃ警出力レベルに比べ等しいか または大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置の連続的な出力 として発生させること、および物に対して前記レーザービームを向けることとか らなる物の加工方法。

２　前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請求 の範囲第１項記載の物の加工方法。

３　前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第２項記載 の物の加工方法。

４　前記物が銅または銅合金である請求の範囲第２項記載の物の加工方法。

５　前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲第 ２項記載の物の加工方法。

６　前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最小にするため に集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高い 出力密度かえられるような、低いオーダーのモードのレーザー装置のレーザー出 力である請求の範囲Ｍ１項記載の物の加工方法。

１５　前記物が銅または銅合金である請求の範囲第１３項のりｄカパルスのあい だ維持されるＣｖ出力レベルのそれの約３倍である請求の範囲第１項記載の物の 加工方法。

８　前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだの 時間の半分よりも短かい請求の範囲第１項記社の物の加工方法。

９　前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約１ｋＨｚである請求の範囲第 １項記載の物の加工方法。

１０（補正後）前記ピーク出力パルスのあいだ維持される回出力レベルが前記最 大ＣＷ出力レベルに実質的に等しい請求の範囲第１項記載の物の加工方法。

１１　前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求 の範囲第１項記載の物の加工方法。

１２　（補正後）レーザー装置が連続的に動作しつる最大連続波（Ｃ顕出力レベ ルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスの各々のあとに直接続 ＜ＣＷ出力レベルとを特徴とする時間に対する出力波形を存し、該レーザー出力 波形の平均出力レベルが前記パルスのあとに続＜Ｃｖ出力レベルに比べ等しいか または大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置によって発生さ せること、および物に対して前記レーザービームを向けることとからなる物の加 工方法。

１３　前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請 求の範囲第１２項記載の物の加工方法。

１４　前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第１３項 記載の物の加工方法。

記載の物の加工方法。

１６　前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲 第１３項記載の物の加工方法。

１７　前記レーザービームが、物に対して向けられたビー御レベルを存する制御 信号に変換する手段と；前記制御信号を受信し、前記制御信号に基づき、前記制 御信号が前記第１制御レベルを有するときには高位のパルスレベルを冑し前記制 御信号が第２制御レベルを有するときには低位のパルスレベルを有することを特 徴とする波形を存するパルス信号を発生する出力調整手段と； 前記出力調整手段からのパルス信号を受信するように接続され、前記パルス信号 が高位のパルスレベルを有するときの高いパルス出力レベルによって、および前 記パルス信号が低位のパルスレベルを有するときの連続波（ＣＭ）出力レベルに よって特徴づけられるレーザー出力波形を有する連続的なレーザービームを発生 する手段を含み、前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レー ザービーム発生手段が連続的に動作しうる最大Ｃｖ出力レベルをこえるものであ り、パルス信号が低位のパルスレベルを有するときに、前記レーザー出力波形の 平均出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだ実質的に一定に維持され る前記ＣＷ出力レベルに比べ等しいかまたは大きいという関係を有するように、 前記ＣＷ出力レベルが前記高いパルス出力レベルのあいだ実質的に一定に維持さ れるレーザービーム発生手段 とからなる物に対してレーザービームを向ける装置。

２４　前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レーザー発生手 段が連続的に動作しつる最大ＣＷ出カレベルをこえるものであり、前記あらかじ め定められたＣＶ出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだで実質的に 一定に維持される請求の範囲第２１項記載の装置。

２５（補正後）前記レーザービームの前記Ｃν出力レベルが、パルス信号が低位 のレベルを有するときに前記最大Ｃ警出力レベルと実質的に等しい請求の範囲第 ２３項記載の装置。

２６（補正後）前記レーザービームの前記ＣＷ出力レベルが、パルス信号が低位 のレベルを有するときに前記高いパルス出力レベルのあとに直接続くものであり 、前記レーザービームの平均出力が前記ＣＷ出力レベルに比べ等しいかまたは大 きい請求の範囲第２３項記載の装置。

２７（補正後）連続波レーザービームを発生させる手段と該レーザービームを加 工される物に対して向ける手段とからなるレーザー装置において、レーザー装置 が連続的に動作しうる最大連続波（（Ｗ）出力レベルをこえる複数のピーク出力 パルスと該ピーク出力パルスの各々のあとに直接続＜Ｃ−１出力レベルとを特徴 とする時間に対する出力波形を有し、該レーザーの平均出力レベルが前記ピーク 出力パルスのあとに直接続く前記ＣＷ出カレベルに比べ等しいかまたは大きいと いう関係を有する前記連続波レーザービームを提供する前記レーザービームを発 生させる前記手段からなる改良。

２８前記ピーク出力パルスの各々が少なくとも約１２５マイクロ秒の継続時間を 有する請求の範囲第１項記載の物の加工方法。

２９前記ピーク出力パルスの各々が少なくとも約１２５マイクロ秒の継続時間を 有する請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波（ＣＷ）出力レベルをこえる 複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスのあいだの時間のあいだ実質的に 一定に維持されるあらかじめ定められたＣＷ出力レベルとを特徴とする時間に対 する出力波形を有するレーザービームをレーサー装置によって発生させること、 および物に対して前記レーザービームを向けることとからなる物の加工方法。 ２　前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請求 の範囲第１項記載の物の加工方法。 ３　前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第２項記載 の物の加工方法。 ４　前記物が銅または銅合金である請求の範囲第２項記載の物の加工方法。 ５　前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲第 ２項記載の物の加工方法。 ６　前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最小にするため に集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高い 出力密度がえられるような、低いオーダーのモードのレーザー装置のレーザー出 力である請求の範囲第１項記載の物の加工方法。 ７　前記ピーク出力パルスの出力があらかじめ定められたＣＷ出力レベルのそれ の少なくとも約３倍である請求の範囲第１項記載の物の加工方法。 ８　前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだの 時間の半分よりも短かい請求の範囲第１項記載の物の加工方法。 ９　前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約１ＫＨｚである請求の範囲第 １項記載の物の加工方法。 １０　あらかじめ定められたＣＷ出力レベルが前記最大ＣＷ出力レベルに実質的 に等しい請求の範囲第１項記載の物の加工方法。 １１　前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求 の範囲第１項記載の物の加工方法。 １２　レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波（ＣＷ）出力レベルをこえ る複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスの各々のあとに直接続くあらか じめ定められたＣＷ出力レベルとを特徴とする時間に対する出力波形を有し、該 レーザー出力波形の平均出力レベルが前記あらかじめ定められたＣＷ出力レベル に比べ等しいかまたは大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置 によって発生させること、および物に対して前記レーザービームを向けることと からなる物の加工方法。 １３　前記レーザーピームガ、前記物を切断するために物に対して向けられる請 求の範囲第１２項記載の物の加工方法。 １４　前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第１３項 記載の物の加工方法。 １５　前記物が銅または銅合金である請求の範囲第１３項の記載の物の加工方法 。 １６　前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲 第１３項記載の物の加工方法。 １７　前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最少にするた めに集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高 い出力密度がえられるような、低いオーダーのモードのレーザーのレーザー出力 である請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。 １８　前記ピーク出力パルスの出力があらかじめ定められたＣＷ出力レベルのそ れの少なくとも約３倍である請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。 １９　前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだ の時間の半分よりも短かい請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。 ２０　前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約１ｋＨｚである請求の範囲 第１２項記載の物の加工方法。 ２１　あらかじめ定められたＣＷ出力が前記最大ＣＷ出力レベルに実質的に等し い請求の範囲第１２項記載の物の加工方法。 ２２　前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求 の範囲第１２項記載の物の加工方法。 ２３　デジタル電流制御信号を受信し、該デジタル電流制御信号に対応するアナ ログ出力を発生する受信手段と；該受信手段の前記アナログ出力を第１および第 ２の制御レベルを有する制御信号に変換する手段と；前記制御信号を受信し、前 記制御信号に基づき、前記制御信号が第１制御レベルを有するときには高位のパ ルスレベルを有し前記制御信号が第２制御レベルを有するときには低位のレベル を有することを特徴とする波形を有するパルス信号を発生する出力調整手段と； 前記出力調整手段からのパルス信号を受信するように接続され、前記パルス信号 が高位のパルスレベルを有するときの高いパルス出力レベルによって、および前 記パルス信号が低位のレベルを有するときのあらかじめ定められた連続波（ＣＷ ）出力レベルによって特徴づけられる波形を有するレーザービームを発生する手 段を含むレーザー発生手段 とからなる物に対してレーザービームを向ける装置。 ２４　前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レーザー発生手 段が連続的に動作しうる最大ＣＷ出力レベルをこえるものであり、前記あらかじ め定められたＣＷ出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだで実質的に 一定に維持される請求の範囲第２１項記載の装置。 ２５　前記レーザービームの定められた（ＣＷ）出力レベルが前記最大ＣＷ出力 レベルと実質的に等しい請求の範囲第２２項記載の装置。 ２６　前記レーザービームの前記あらかじめ定められたＣＷ出力レベルが前記高 位のパルスレベルのあとに直接続くものであり、前記レーザービームの平均出力 が前記あらかじめ定められたＣＷ出力レベルに比べ等しいかまたは大きい請求の 範囲第２１項記載の装置。 ２７　レーザービームを発生させる手段と該レーザービームを加工される物に対 して向ける手段とからなるレーザー装置において、レーザー装置が連続的に動作 しうる最大連続波（ＣＷ）出力レベルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピー ク出力パルスの各々のあとに直接続くあらかじめ定められたＣＷ出力レベルとを 特徴とする時間に対する出力波形を有し、該レーザーの平均出力レベルである前 記レーザービームを提供する前記レーザービームを発生させる前記手段からなる 改良。