JPH0258038B2 - - Google Patents

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JPH0258038B2
JPH0258038B2 JP58003367A JP336783A JPH0258038B2 JP H0258038 B2 JPH0258038 B2 JP H0258038B2 JP 58003367 A JP58003367 A JP 58003367A JP 336783 A JP336783 A JP 336783A JP H0258038 B2 JPH0258038 B2 JP H0258038B2
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JP
Japan
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heating energy
supply device
laser beam
energy supply
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Kyoshi Inoe
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Inoue Japax Research Inc
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Inoue Japax Research Inc
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Priority to EP19840900108 priority patent/EP0129603A4/en
Priority to US06/641,979 priority patent/US4689467A/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/346Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
    • B23K26/348Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. TIG [tungsten inert gas], MIG [metal inert gas] or plasma welding

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被加工物の加工部分を加熱エネルギ供
給装置で加工し易い状態にしたところを加工用レ
ーザ光で切断、溶接等の加工を行なう光加工方法
に関する。
従来公知の光加工装置には実開昭54―171639号
公報、米国特許第3604890号明細書に記載したよ
うに一つのレーザ発振器から発振されたレーザ光
をビームスプリツタ又は反射鏡等によつて二つに
分け、一方のレーザ光によつて被加工体の加工部
を予熱すると共に他方のレーザ光を集束レンズに
よつて集束し、上記予熱された加工部に照射して
レーザ加工を行なうものがある。この装置は一つ
のレーザ発振器から発振されたレーザ光を二つに
分けて夫々の目的に応じた作用をさせるものであ
るから、一つのレーザ発振器はレーザ発振量の高
いものが必要であり、被加工体を予熱するレーザ
光の位置及び姿勢を適切に制御することが困難で
あつた。一方、テグ(TIG)電極により被加工体
の加工部を溶融しておき、そこにレーザ光を照射
して溶け込みをより深くするための加工方法が特
開昭54―54932号公報に開示されているが、この
ような加工法では、例えば照射スポツトの径が
2μmφというような集光性のよいレーザ光を用
いて行なう微細加工や、高精度の切断、加工を行
なうことができないという欠点がある。
しかして本発明はレーザ光の集光性を利用し
て、切断面のエツジの丸みを減少させた高精度の
加工を行なう光加工方法を提供することを目的に
してなされたものであり、その要旨とするところ
は、数値制御の指令により被加工物の加工進行方
向に先行した部位をプラズマ発生装置、アーク放
電装置又は加工用レーザ発振器とは別異のレーザ
発振器等による回動自在に制御する加熱エネルギ
供給装置で被加工物を加工したり変形したりしな
い程度に加熱し、この加熱により加工容易となつ
た部分を加工用レーザ発振器が発する加工用レー
ザ光で加工するものである。
以下図面に基づいて本発明の構成の詳細を説明
する。
第1図は本発明にかかる光加工装置の一実施例
を示す説明図、第2図はプラズマの照射位置と主
加工レーザ光の照射点の位置関係を示す説明図で
ある。
第1図中、1はレーザ発振器、2は反射板、3
は反射板取付部材、4は冷却用配管係、5は冷却
水等の冷媒供給装置、6はレンズ、7はレンズ固
定部材、8はケーシング、9は加工用ガス供給
口、10はプラズマガン、11はプラズマガス供
給管、12はプラズマガン取付部材、13は回転
盤、14は回転盤取付座、15はクラウンギア、
16はピニオンギヤ、17,23,24はモー
タ、18は被加工物、19はクロステーブル、2
0はX軸方向移動テーブル、21はY軸方向移動
テーブル、22は基台、25は数値制御装置であ
る。
本実施例に於ては、加熱エネルギ供給装置とし
てプラズマ発生装置を用いているが、これに代え
てアーク放電用の高周波パルス放電装置や、加工
用レーザ発振器とは別異のレーザ発振器を用いる
こともできる。
レーザ発振器1には気体レーザ、液体レーザ、
固体レーザ、半導体レーザの何れをも用いること
ができ、Qスイツチ法によつてパルス状発振とし
て出力を高めることができる。又、レーザ光のエ
ネルギ密度の大きさはレーザ発振器1に接続され
た図示しない制御装置によつて制御される。
反射板2はケーシング8に固定された反射板取
付部材3に取付けられ、レーザ発振器1から発せ
られたレーザ光の光軸に対して45゜の角度をなす
よう構成し、レーザ光の光路を90゜変更せしめる。
冷却用配管係4は反射板取付部材3内に引き込
まれ、冷媒供給装置5によつて冷却水が供給され
て反射板2及び反射板取付部材3を冷却する。ケ
ーシング8は中空の筐体であり、その中央部の円
筒の中心軸は反射板2に反射されたレーザ光の光
軸と一致するよう構成され、その一端部はテーパ
状に形成されており、先端には加工ガス噴出口8
aが設けられている。
レンズ6は反射板2に反射したレーザ光を集束
して被加工物18の加工点に集める。レンズ固定
部材7はレンズ6の焦点が被加工物18の加工点
と一致するよう位置決めされてケーシング8に取
付けられる。ここで、ケーシング8が被加工物1
8との対向方向に位置を固定して用いられる構成
のものに於ては、レンズ6を上記対向方向にプロ
グラム指令等に応じて制御移動可能に構成するこ
とがあるが、通常は上記ケーシング8又はクロス
テーブル19を上記対向方向に制御移動させるよ
うに構成して切断加工中等のレーザ光の被加工物
18厚さ方向の集中焦点を変更制御する。
又、レンズ6及びレンズ固定部材7はケーシン
グ8内に供給される加工用ガスをシールする耐圧
部材を兼ねる。
加工用ガス供給口9から被加工物17の種類に
応じてハロゲン元素ガス、各種のフロン系ガス、
水蒸気、配素ガス、不活性ガス、炭酸ガス等、又
はこれらの適宜の混合ガスが加工用ガスとしてケ
ーシング8内に供給され、ケーシング8のガス噴
出口8aから加工用レーザ光の照射点に集中して
吹き付けられる。
加工用ガスを加工用レーザ光の照射点に吹き付
けることによつて、主加工レーザによる加工を容
易にすると同時に、切断面のエツジの丸みを減少
させ、更に加工屑を急速に排除することができ
る。
プラズマガン10は、プラズマガス供給管11
からプラズマガスを供給され、図示しないプラズ
マ電源装置によつて電圧を印加されてプラズマを
発生し、その発生するプラズマの照射方向がレー
ザ光の光軸と20゜乃至50゜の角度をなすようプラズ
マガン取付部材12を介して回転盤13に取付ら
れる。
又、このプラズマのエネルギ密度の大きさは図
示しないプラズマ電源装置等を制御御することに
よつて変化させることができる。回転盤13はケ
ーシング8の外周を囲むよう円環状に形成され、
ケーシング8に固定された回転盤取付座14に回
動自在に取付けられる。クラウンギア15はモー
タ17の軸に固定されたピニオンギア16と噛み
合い、回転盤13にその回転軸と同軸に固定され
て、これと一体に回転する。
上記のように構成することによつて、プラズマ
ガン10は加工用レーザ光の光軸を中心として回
転盤13と一体に回転するから、プラズマの照射
位置を主レーザ光の照射点を中心として同心円状
に回転させることができ、その回転角は0゜〜360゜
の任意の値をとり得る。
被加工物18はクロステーブル19のX軸方向
移動テーブル20に取付けられ、X軸方向移動テ
ーブル20及びY軸方向移動テーブル21はモー
タ23及び24によつて任意に移動せしめられる
から、被加工物18は同一平面上で二次元的に移
動する。
数値制御装置25は予め定められたプログラム
に従い、モータ23,24を制御してクロステー
ブル19に取付けられた被加工物18を所望の位
置及び方向に所定の速度で移動せしめると共に、
モータ23,24に送られる信号によつて決定さ
れる加工進行方向に応じて、モータ17を作動さ
せて回転盤13を適宜回転させ、プラズマの照射
位置を常に加工用レーザ光の照射点の加工進行方
向に於て先行するよう制御する。
レーザ発振器1から発振された加工用レーザ光
は反射板2に反射して光路変更された後、レンズ
6によつて集束され被加工物18の加工点に集め
られる。
一方、プラズマガン10は回転盤13と一体に
回転して任意の位置をとり得るよう構成されてお
り、数値制御装置25はモータ23,24を制御
して、被加工物18の加工進行方向を指令すると
同時に、この加工進行方向に対応してモータ17
を制御して回転盤13を回転させ、この回転盤1
3に取付けられたプラズマガン10の位置を常に
加工用レーザ光の照射点に対して加工進行方向に
先行するよう回転せしめるから、プラズマガン1
0から発生するプラズマは常に加工用レーザ光の
照射点に対して加工進行方向の先行部位に照射さ
れる。
第2図はプラズマの照射位置と加工用レーザ光
の照射点の位置関係を示す説明図である。
26はプラズマの照射される部位、27はその
最高温度点を示す。望ましい実施例に於ては、図
示する如く、プラズマの照射される部位26は楕
円状に広がり、楕円の長軸が常時、図中矢印で示
す加工進行方向に保持され、その照射面の最高温
度点27にレーザ光が照射される。そのため、レ
ーザ光による加工点は最も効率的に加熱され、最
小のレーザエネルギで加工が行なわれ、熱歪等も
最小となるものである。
又、プラズマガン10の位置を制御するNCプ
ログラムは輪郭加工を行なうための主プログラム
から簡単な演算によつて得られるものである。
本発明は叙上の如く構成されるから、本発明に
よるときは、加熱エネルギが常に主レーザ光の照
射点に対して加工進行方向に於ける先行部位に照
射されるので、加熱エネルギにより被加工物を加
工、変形しない程度の加熱が効果的に行なわれ、
そこに照射する加工用レーザ光による加工効率及
び加工精度を高めることができる。
尚、本発明は叙上の実施例に限定されるもので
はなく、上記実施例に於ては、加熱エネルギ供給
装置としてプラズマ発生装置を用いたが、これ
は、アーク放電用の高周波パルス放電装置や、加
工用レーザ発振器とは別異のレーザ発振器を用い
ることができ、本発明はそれらの一切を包摂する
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる光加工装置の一実施例
を示す説明図、第2図はプラズマの照射位置と加
工用レーザ光の照射点の位置関係を示す説明図で
ある。 1……レーザ発振器、10……プラズマガン、
13……回転盤、19……クロステーブル、25
……数値制御装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 加工用レーザ発振器と加熱エネルギ供給装置
    とを併用して加工する光加工に於いて、加熱エネ
    ルギ供給装置を加工用レーザ光の光軸を中心とし
    て回動自在に加工用レーザ光照射器に取付けると
    共に加熱エネルギを常に加工用レーザ光の照射点
    より加工の進行方向に先行した部位に照射せしめ
    る前記加工用レーザ光照射器及び加熱エネルギ供
    給装置の位置及び姿勢を制御する制御装置を設
    け、被加工物照射点に物理的な加工及び変形を実
    質上生ぜしめない加熱エネルギの照射部位である
    最高予熱温度点に加工用レーザ光を照射しつつ加
    工を行なう光加工方法。 2 加熱エネルギ供給装置がプラズマ発生装置で
    ある特許請求の範囲第1項に記載の光加工方法。 3 加熱エネルギ供給装置がアーク放電装置であ
    る特許請求の範囲第1項に記載の光加工方法。 4 加熱エネルギ供給装置が加工用レーザ発振器
    とは別異のレーザ発振器である特許請求の範囲第
    1項に記載の光加工方法。
JP58003367A 1982-12-17 1983-01-14 光加工装置 Granted JPS59130695A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58003367A JPS59130695A (ja) 1983-01-14 1983-01-14 光加工装置
EP19840900108 EP0129603A4 (en) 1982-12-17 1983-12-17 CUTTING DEVICE WITH LASER.
US06/641,979 US4689467A (en) 1982-12-17 1983-12-17 Laser machining apparatus
PCT/JP1983/000441 WO1984002296A1 (en) 1982-12-17 1983-12-17 Laser machining apparatus

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JP58003367A JPS59130695A (ja) 1983-01-14 1983-01-14 光加工装置

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JPS59130695A JPS59130695A (ja) 1984-07-27
JPH0258038B2 true JPH0258038B2 (ja) 1990-12-06

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ID=11555369

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JP58003367A Granted JPS59130695A (ja) 1982-12-17 1983-01-14 光加工装置

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