JPH036872B2 - - Google Patents
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- JPH036872B2 JPH036872B2 JP59008476A JP847684A JPH036872B2 JP H036872 B2 JPH036872 B2 JP H036872B2 JP 59008476 A JP59008476 A JP 59008476A JP 847684 A JP847684 A JP 847684A JP H036872 B2 JPH036872 B2 JP H036872B2
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- cut
- cutting
- laser beam
- piercing
- laser
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
- B23K26/042—Automatically aligning the laser beam
Description
［発明の技術分野］
本発明はレーザ光のエネルギーを利用して各種
材料の切断を行なうレーザ切断方法に関するもの
である。更に詳しくは、本発明は、被切断材の板
厚が主として６mm以上ある場合に適応して特に能
率かつ有効なレーザ切断方法に関するものであ
る。 ［従来の技術］ 第１図は、従来方法に係わる装置における加工
ヘツド付近の要部構成説明図である。この図にお
いて、図示していないレーザ発振器から導びかれ
たレーザビーム２は、レンズ１で集光され、レン
ズ１を通過したレーザビーム３は、被切断材５の
表面付近４で焦点を結ぶように構成されている。
なお、焦点位置４付近には、酸素ガスをレーザビ
ーム３と同軸状に吹きす手段もあるが、省略して
ある。 被切断材５の切断に際しては、はじめに切断開
始点に穴明け加工（これをピアシング加工とい
う）を行なつた後、切断加工に移行することが行
なわれている。一般にピアシング加工は、レーザ
出力をパルス状にするとともに、平均出力を切断
時の出力よりも下げて行なう。また、レーザビー
ムの焦点位置は、ピアシング加工時及び切断時と
も、被切断材５のほゞ表面に設定されてる。 この様な構成の従来方法に係わる装置は、被切
断材５が薄板である場合、切断幅が0.1〜0.2mm幅
となり、切断部の面精度も20μｍ以下となつて、
精密な切断、加工が行なえるという特長がある。
これに対して、被切断材５の材質が軟鋼材や
SKH材等であつて、板厚が６mm以上の場合には、
ピアシング加工は最適に行なえるものの、切断加
工において、良好な切断結果が得られないという
欠点があつた。 一方、板厚が厚いピアシング加工で焦点位置を
変える加工方法として、例えば特開昭57−181786
号公報に記載の発明が従来から知られいる。この
発明の切断方法では、レーザビームの焦点がピア
シング加工では板厚のほぼ2/3に設定され、切断
加工ではほぼ1/3の位置に移動して加工されるよ
うになつている。 一般に、この種のレーザ加工においては、被切
断材の表面で溶融が起つて後に、レーザ光が加工
孔の壁面を“wall focasing効果”に基づいて乱
反射して深部に導かれる。そして、この光の乱反
射によつてレーザ出力は徐々に減少するため、加
工孔の形状がほぼストレートかやや狭くなる傾向
がある。この結果、上記特開昭57−181786号の加
工方法のように焦点を被切断材の内部で移動する
場合は、加工孔の形状が大きくなり加工精度が低
下する等の致面的な問題点がある。 ［発明の概要］ 本発明は、この様な従来方法における問題点を
除去するためになされたもので、板厚が６mm以上
の材料であつても、能率良く、しかも精度良く切
断を行なうことのできるレーザ切断方法を実現し
ようとするもので、レーザビームの焦点位置を移
動させる焦点位置移動手段を設け、ピアシング加
工と切断加工時とにおいて、レーザビームの焦点
位置をそれぞれ異なつた所定位置に移動するよう
にしたことを特徴としている。 実施例の説明に先だつて、本発明の基となつた
いくつかの実験結果について説明する。第１表
は、レンズと被切断材との距離と、切断の溝幅及
び切断状況について調べたものである。ここで
は、被切断材として、SKH9材、板厚12mmのもの
を用い、また、焦点距離が7.5インチ（190.5mm）
のレンズを用いて切断した場合である。
材料の切断を行なうレーザ切断方法に関するもの
である。更に詳しくは、本発明は、被切断材の板
厚が主として６mm以上ある場合に適応して特に能
率かつ有効なレーザ切断方法に関するものであ
る。 ［従来の技術］ 第１図は、従来方法に係わる装置における加工
ヘツド付近の要部構成説明図である。この図にお
いて、図示していないレーザ発振器から導びかれ
たレーザビーム２は、レンズ１で集光され、レン
ズ１を通過したレーザビーム３は、被切断材５の
表面付近４で焦点を結ぶように構成されている。
なお、焦点位置４付近には、酸素ガスをレーザビ
ーム３と同軸状に吹きす手段もあるが、省略して
ある。 被切断材５の切断に際しては、はじめに切断開
始点に穴明け加工（これをピアシング加工とい
う）を行なつた後、切断加工に移行することが行
なわれている。一般にピアシング加工は、レーザ
出力をパルス状にするとともに、平均出力を切断
時の出力よりも下げて行なう。また、レーザビー
ムの焦点位置は、ピアシング加工時及び切断時と
も、被切断材５のほゞ表面に設定されてる。 この様な構成の従来方法に係わる装置は、被切
断材５が薄板である場合、切断幅が0.1〜0.2mm幅
となり、切断部の面精度も20μｍ以下となつて、
精密な切断、加工が行なえるという特長がある。
これに対して、被切断材５の材質が軟鋼材や
SKH材等であつて、板厚が６mm以上の場合には、
ピアシング加工は最適に行なえるものの、切断加
工において、良好な切断結果が得られないという
欠点があつた。 一方、板厚が厚いピアシング加工で焦点位置を
変える加工方法として、例えば特開昭57−181786
号公報に記載の発明が従来から知られいる。この
発明の切断方法では、レーザビームの焦点がピア
シング加工では板厚のほぼ2/3に設定され、切断
加工ではほぼ1/3の位置に移動して加工されるよ
うになつている。 一般に、この種のレーザ加工においては、被切
断材の表面で溶融が起つて後に、レーザ光が加工
孔の壁面を“wall focasing効果”に基づいて乱
反射して深部に導かれる。そして、この光の乱反
射によつてレーザ出力は徐々に減少するため、加
工孔の形状がほぼストレートかやや狭くなる傾向
がある。この結果、上記特開昭57−181786号の加
工方法のように焦点を被切断材の内部で移動する
場合は、加工孔の形状が大きくなり加工精度が低
下する等の致面的な問題点がある。 ［発明の概要］ 本発明は、この様な従来方法における問題点を
除去するためになされたもので、板厚が６mm以上
の材料であつても、能率良く、しかも精度良く切
断を行なうことのできるレーザ切断方法を実現し
ようとするもので、レーザビームの焦点位置を移
動させる焦点位置移動手段を設け、ピアシング加
工と切断加工時とにおいて、レーザビームの焦点
位置をそれぞれ異なつた所定位置に移動するよう
にしたことを特徴としている。 実施例の説明に先だつて、本発明の基となつた
いくつかの実験結果について説明する。第１表
は、レンズと被切断材との距離と、切断の溝幅及
び切断状況について調べたものである。ここで
は、被切断材として、SKH9材、板厚12mmのもの
を用い、また、焦点距離が7.5インチ（190.5mm）
のレンズを用いて切断した場合である。
【表】
【表】
この実験結果から、レーザビームの焦点位置の
とり方により切断性能が異なり、レンズと被切断
材の表面との距離が、194〜195mmのとき、最も良
好な切断性能が得られることが分かつた。すなわ
ち、焦点位置は、レンズから190.5mmの点にある
が、実験で使用した被切断材においては、被切断
材の表面に焦点を設定するのは得策でなく、酸素
ガスが有効に流れるように、切断幅を0.7〜0.9mm
の範囲になるような距離194〜195mmに選定するの
がよい。 第２図は、ピアシング加工において、レンズと
被切断材の距離と、ピアシング加工時間との関係
を調べた線図である。ここで、被切断材は、
SKH9材、板厚さ12mmのものを用い、ま、レーザ
ビームの平均パルス出力は700Wとした場合であ
る。この実験結果から、レンズと被切断材との距
離が、189〜191mm（第２図Ａ点付近）に選定する
と、ピアシング加工時間が最も短時間になること
が分つた。 以上の実験結果から、ピアシング加工時と、切
断加工時とでは、レーザビームの焦点位置をそれ
ぞれ異なつた所定位置に選定すれば、能率良く、
しかも精度の良い切断、加工を行なえることが分
かつた。更に詳しくは、被切断材がSKH材の場
合、レーザビームの焦点位置を、ピアシング加工
時においては、被切断材表面から±1.5mm以内、
切断加工時には、被切断材表面から２mm〜10mm上
方に選定するのがよい。被切断材を軟鋼材とした
同様の実験結果によれば、レーザビームの焦点位
置を、ピアシング加工時は表面から±1.5mm以内、
切断加工時には、表面上方1.5〜６mmに選定する
とよい。 ここにおいて、本発明は、この様な実験結果に
基づき、レーザビームの焦点位置を移動させる手
段を設け、これにより、ピアシング加工時と、切
断加工時とにおいて、レーザビームの焦点位置を
それぞれ異なつた所定位置に設定するようにした
ものである。 ［発明の実施例］ 第３図は本発明方法に係る装置の一例を示す要
部の構成ブロツク図である。この図において、６
は加工ヘツドであり、この内部にレーザビームを
集光させるレンズ１が配設されている。７は加工
ヘツド６に取付けられた距離検出器で、加工ヘツ
ド６と、被切断材５との距離を検出する。８は支
持部９を介して加工ヘツド６を上下させる上下機
構、１０はサーボモータで、このモータ１０の回
転により、加工ヘツド６を被切断材５に対して上
下動させる。１１は第１の設定器で、ここにはピ
アシング加工時の加工ヘツド６と被切断材５との
距離L1が設定される。また、１２は第２の設定
器で、ここには切断加工時の加工ヘツド６と被切
断材５との距離L2が設定される。１３はスイツ
チ１４のドライブ回路で、例えばNC装置等が使
用され、スイツチ１４を、ピアシング加工時には
接点ａ側に接続し、また、切断加工時には、接点
ｂ側に接続する。１５は比較器で、スイツチ１４
で選択した第１又は第２の設定器からの信号と、
距離検出器７からの信号efとを比較し、その差を
誤差増巾器１６に出力する。１７は誤差増巾器１
６からの信号を入力するサーボモータ１０の駆動
回路である。 モータ駆動回路１７、サーボモータ１０、距離
検出器７を含んで形成されるループは、誤差増巾
器１６の入力が零となるように、加工ヘツド６を
上下動させるサーボ回路を形成しており、ピアシ
ング加工時においては、第１の設定器１１からの
信号により、加工ヘツド６と被切断材５との距離
がL1となるように、また、切断加工時において
は、加工ヘツド６と被切断材５との距離がL2と
なるように制御される。従つて、この装置におい
て、第１の設定器１１に設定する距離L1を被切
断材がSKH9である場合、第２図Ａ点に相当する
190mm前後に、また、第２の設定器１２に設定す
る距離L2を、第２図Ｂ点に相当する194〜195mm
にそれぞれ選定すれば、能率が良く、精度の良い
切断、加工を行なうことができる。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、ピアシングで
はレーザビームの焦点を被切断材の表面の±1.5
mm以内に選定して、切断加工に移つたときはレー
ザビームの焦点を上に移動させて被切断材の表面
上方の1.5〜10mmに選定した。この結果、ピアシ
ング加工を、短時間で能率よく行うことができ
る。また、切断加工では切断幅が広くなつて酸素
ガスが有効に流れて、切断面が良好で、しかもド
ロスの発生も少なくなる。 したがつて、本発明によれば、板厚が比較的厚
い材料であつても、能率良く、しかも精度良く切
断加工することのできるレーザ切断方法が実現で
きる。
とり方により切断性能が異なり、レンズと被切断
材の表面との距離が、194〜195mmのとき、最も良
好な切断性能が得られることが分かつた。すなわ
ち、焦点位置は、レンズから190.5mmの点にある
が、実験で使用した被切断材においては、被切断
材の表面に焦点を設定するのは得策でなく、酸素
ガスが有効に流れるように、切断幅を0.7〜0.9mm
の範囲になるような距離194〜195mmに選定するの
がよい。 第２図は、ピアシング加工において、レンズと
被切断材の距離と、ピアシング加工時間との関係
を調べた線図である。ここで、被切断材は、
SKH9材、板厚さ12mmのものを用い、ま、レーザ
ビームの平均パルス出力は700Wとした場合であ
る。この実験結果から、レンズと被切断材との距
離が、189〜191mm（第２図Ａ点付近）に選定する
と、ピアシング加工時間が最も短時間になること
が分つた。 以上の実験結果から、ピアシング加工時と、切
断加工時とでは、レーザビームの焦点位置をそれ
ぞれ異なつた所定位置に選定すれば、能率良く、
しかも精度の良い切断、加工を行なえることが分
かつた。更に詳しくは、被切断材がSKH材の場
合、レーザビームの焦点位置を、ピアシング加工
時においては、被切断材表面から±1.5mm以内、
切断加工時には、被切断材表面から２mm〜10mm上
方に選定するのがよい。被切断材を軟鋼材とした
同様の実験結果によれば、レーザビームの焦点位
置を、ピアシング加工時は表面から±1.5mm以内、
切断加工時には、表面上方1.5〜６mmに選定する
とよい。 ここにおいて、本発明は、この様な実験結果に
基づき、レーザビームの焦点位置を移動させる手
段を設け、これにより、ピアシング加工時と、切
断加工時とにおいて、レーザビームの焦点位置を
それぞれ異なつた所定位置に設定するようにした
ものである。 ［発明の実施例］ 第３図は本発明方法に係る装置の一例を示す要
部の構成ブロツク図である。この図において、６
は加工ヘツドであり、この内部にレーザビームを
集光させるレンズ１が配設されている。７は加工
ヘツド６に取付けられた距離検出器で、加工ヘツ
ド６と、被切断材５との距離を検出する。８は支
持部９を介して加工ヘツド６を上下させる上下機
構、１０はサーボモータで、このモータ１０の回
転により、加工ヘツド６を被切断材５に対して上
下動させる。１１は第１の設定器で、ここにはピ
アシング加工時の加工ヘツド６と被切断材５との
距離L1が設定される。また、１２は第２の設定
器で、ここには切断加工時の加工ヘツド６と被切
断材５との距離L2が設定される。１３はスイツ
チ１４のドライブ回路で、例えばNC装置等が使
用され、スイツチ１４を、ピアシング加工時には
接点ａ側に接続し、また、切断加工時には、接点
ｂ側に接続する。１５は比較器で、スイツチ１４
で選択した第１又は第２の設定器からの信号と、
距離検出器７からの信号efとを比較し、その差を
誤差増巾器１６に出力する。１７は誤差増巾器１
６からの信号を入力するサーボモータ１０の駆動
回路である。 モータ駆動回路１７、サーボモータ１０、距離
検出器７を含んで形成されるループは、誤差増巾
器１６の入力が零となるように、加工ヘツド６を
上下動させるサーボ回路を形成しており、ピアシ
ング加工時においては、第１の設定器１１からの
信号により、加工ヘツド６と被切断材５との距離
がL1となるように、また、切断加工時において
は、加工ヘツド６と被切断材５との距離がL2と
なるように制御される。従つて、この装置におい
て、第１の設定器１１に設定する距離L1を被切
断材がSKH9である場合、第２図Ａ点に相当する
190mm前後に、また、第２の設定器１２に設定す
る距離L2を、第２図Ｂ点に相当する194〜195mm
にそれぞれ選定すれば、能率が良く、精度の良い
切断、加工を行なうことができる。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、ピアシングで
はレーザビームの焦点を被切断材の表面の±1.5
mm以内に選定して、切断加工に移つたときはレー
ザビームの焦点を上に移動させて被切断材の表面
上方の1.5〜10mmに選定した。この結果、ピアシ
ング加工を、短時間で能率よく行うことができ
る。また、切断加工では切断幅が広くなつて酸素
ガスが有効に流れて、切断面が良好で、しかもド
ロスの発生も少なくなる。 したがつて、本発明によれば、板厚が比較的厚
い材料であつても、能率良く、しかも精度良く切
断加工することのできるレーザ切断方法が実現で
きる。
第１図は従来方法に係わる装置における加工ヘ
ツド付近の要部構成断面図、第２図は本発明の基
となつた実験結果の一例を示す線図、第３図は本
発明方法に係る装置の一例を示す要部構成ブロツ
ク図である。 ２……レーザビーム、５……被切断材、６……
加工ヘツド、７……距離検出器、８……上下動機
構、１０……サーボモータ、１１，１２……設定
器、１３……スイツチドライブ回路、１７……モ
ータ駆動回路。
ツド付近の要部構成断面図、第２図は本発明の基
となつた実験結果の一例を示す線図、第３図は本
発明方法に係る装置の一例を示す要部構成ブロツ
ク図である。 ２……レーザビーム、５……被切断材、６……
加工ヘツド、７……距離検出器、８……上下動機
構、１０……サーボモータ、１１，１２……設定
器、１３……スイツチドライブ回路、１７……モ
ータ駆動回路。
Claims (1)
- １ 被切断材上にレーザビームを集光させ、レー
ザのエネルギーを利用して前記被切断材を切断す
るレーザ切断方法において、前記レーザビームの
焦点位置を移動させることにより、ピアシング加
工時には前記レーザビームの焦点位置を被切断材
の表面の±1.5mm以内に選定すると共に、切断加
工時には前記レーザビームの焦点位置を被切断材
の表面上方の1.5〜10mmに選定して切断幅を広く
するようにしたことを特徴とするレーザ切断方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59008476A JPS60154892A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | レーザ切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59008476A JPS60154892A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | レーザ切断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154892A JPS60154892A (ja) | 1985-08-14 |
| JPH036872B2 true JPH036872B2 (ja) | 1991-01-31 |
Family
ID=11694165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59008476A Granted JPS60154892A (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | レーザ切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154892A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63106592U (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | ||
| JPH02160190A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-20 | Amada Co Ltd | レーザ加工機におけるピアス加工方法およびその装置 |
| JPH03221286A (ja) * | 1990-01-29 | 1991-09-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
| JP2002331377A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-19 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | レーザピアシング方法 |
| JP5631138B2 (ja) * | 2010-09-30 | 2014-11-26 | 株式会社アマダ | レーザ切断加工方法及び装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57181786A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-09 | Amada Eng & Service | Laser working method |
-
1984
- 1984-01-23 JP JP59008476A patent/JPS60154892A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57181786A (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-09 | Amada Eng & Service | Laser working method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60154892A (ja) | 1985-08-14 |
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