JPH0428488A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JPH0428488A JPH0428488A JP2132287A JP13228790A JPH0428488A JP H0428488 A JPH0428488 A JP H0428488A JP 2132287 A JP2132287 A JP 2132287A JP 13228790 A JP13228790 A JP 13228790A JP H0428488 A JPH0428488 A JP H0428488A
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、レーザ加工装置に関し、さらに詳しくはビ
ーム偏光を利用して例えばレーザ焼入れを行うのに利用
されるレーザ加工装置に関するものである。 （従来の技術） 従来のレーザ加工装置としては、例えば第３図に示すよ
うなものがある。 第３図に示すレーザ加工装置３１において、３２はレー
ザ発振器、３３はレーザ発振器３２より出射されたレー
ザ光、３４は前記レーザ光３３を屈折させる反射鏡、３
５は加工へ一２ドであって、この加工ヘッド３５は前記
反射鏡３３によって反射したレーザ光３３を集光するた
めの集光レンズ３６を備えている。また、３７は被加工
物である。 そして、一般に、レーザ焼入れでは、被加工物３７の表
面がレーザ光３３を反射してしまって充分に加熱されな
いので、あらかじめ加熱すべき部分にレーザ吸収物質の
層３８を形成してレーザ照射加熱処理を行う手法がとら
れている。 ところで、レーザビームには、入射面に対して平行に電
界が振動している成分（Ｐ成分）と、■直に電界が振動
している成分（Ｓ成分）とが存イし、これらの成分の被
加工物３７例えば鋼材にオけるレーザ吸収率の入射角に
対する変化は物性角としてほぼ第４図に示す通りである
ことから、レーザ吸収物質の層３８を形成することなく
レーザ焼入れ等のレーザ加工が行える技術的可能性力あ
った（なお、レーザ吸収物質としては、例λば、「レー
ザ加工技術」 昭和６１年７月１０ＥＩ日刊工業新聞社
発行の第７７頁 表４・ｌ「Ｃ０２吸収用塗布剤成分表
Ｊに示されたものガある。）。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のレーザ加工装置３１に
あっては、レーザ吸収物質の層３８の形成を前提として
レーザ光３３を被加工物３７に対してほぼ垂直に照射す
るものとなっていたため、ビーム偏光の効果を充分に利
用できないという問題点があり、また、ビーム偏光を利
用した場合であっても被加工物３７の形状とビーム経路
との幾何学的関係から生ずる不可避の入射角の変動に対
して未加工部（例えば、未焼入れ部）が生じることがあ
るので安定したレーザ加工（例えば、焼入れ）が行えな
いこともありうるという問題点があり、これらの問題点
を解決することが課題となっていた。 （発明の目的） この発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、不可避のレーザ光の入射角の変動に対応し、
入射角から決定される被加工物表面のレーザ吸収率のデ
ータに応じてレーザ出力を制御する機能を備えたものと
することにより、ビーム偏光の効果を充分に利用するこ
とが可能であるとともに、レーザ吸収物質の層を必らず
しも設けなくとも安定したレーザ加工を行うことが可能
であるレーザ加工装置を提供することを目的としている
。
ーム偏光を利用して例えばレーザ焼入れを行うのに利用
されるレーザ加工装置に関するものである。 （従来の技術） 従来のレーザ加工装置としては、例えば第３図に示すよ
うなものがある。 第３図に示すレーザ加工装置３１において、３２はレー
ザ発振器、３３はレーザ発振器３２より出射されたレー
ザ光、３４は前記レーザ光３３を屈折させる反射鏡、３
５は加工へ一２ドであって、この加工ヘッド３５は前記
反射鏡３３によって反射したレーザ光３３を集光するた
めの集光レンズ３６を備えている。また、３７は被加工
物である。 そして、一般に、レーザ焼入れでは、被加工物３７の表
面がレーザ光３３を反射してしまって充分に加熱されな
いので、あらかじめ加熱すべき部分にレーザ吸収物質の
層３８を形成してレーザ照射加熱処理を行う手法がとら
れている。 ところで、レーザビームには、入射面に対して平行に電
界が振動している成分（Ｐ成分）と、■直に電界が振動
している成分（Ｓ成分）とが存イし、これらの成分の被
加工物３７例えば鋼材にオけるレーザ吸収率の入射角に
対する変化は物性角としてほぼ第４図に示す通りである
ことから、レーザ吸収物質の層３８を形成することなく
レーザ焼入れ等のレーザ加工が行える技術的可能性力あ
った（なお、レーザ吸収物質としては、例λば、「レー
ザ加工技術」 昭和６１年７月１０ＥＩ日刊工業新聞社
発行の第７７頁 表４・ｌ「Ｃ０２吸収用塗布剤成分表
Ｊに示されたものガある。）。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のレーザ加工装置３１に
あっては、レーザ吸収物質の層３８の形成を前提として
レーザ光３３を被加工物３７に対してほぼ垂直に照射す
るものとなっていたため、ビーム偏光の効果を充分に利
用できないという問題点があり、また、ビーム偏光を利
用した場合であっても被加工物３７の形状とビーム経路
との幾何学的関係から生ずる不可避の入射角の変動に対
して未加工部（例えば、未焼入れ部）が生じることがあ
るので安定したレーザ加工（例えば、焼入れ）が行えな
いこともありうるという問題点があり、これらの問題点
を解決することが課題となっていた。 （発明の目的） この発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、不可避のレーザ光の入射角の変動に対応し、
入射角から決定される被加工物表面のレーザ吸収率のデ
ータに応じてレーザ出力を制御する機能を備えたものと
することにより、ビーム偏光の効果を充分に利用するこ
とが可能であるとともに、レーザ吸収物質の層を必らず
しも設けなくとも安定したレーザ加工を行うことが可能
であるレーザ加工装置を提供することを目的としている
。
（課題を解決するための手段）
この発明は、直線偏光のレーザ光を発生するレーザ発振
器から出射されるレーザ光を被加工物に照射して当該被
加工物のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、光
路上に入射角を可変とする反射鏡を設けて前記反射鏡の
角度を調整する駆動手段を備えると共に、あらかじめ入
力された被加工物の加工データや被加工物のレーザ吸収
率に関する材料物性データに従って少なくともレーザ出
力とビームの相対的移動速度の一方あるいは両方を制御
して常に被加工物への投入エネルギを一定に維持する制
御手段を備えた構成としたことを特徴としており、この
ようなレーザ加工装置の構成を前述した従来の課題を解
決するための手段としている。 （発明の作用） この発明に係わるレーザ加工装置は、光路上に設けられ
かつ入射角を可変とする反射鏡を回動させる反射鏡角度
調整用駆動手段を備えると共に、あらかじめ入力された
被加工物の加工データや被加工物のレーザ吸収率に関す
る材料物性データに従って少なくともレーザ出力および
レーザビームの相対的移動速度の一方ないしは両方を自
動調整する制御手段を備えた構成としているので、ビー
ム偏光の効果を充分に活用しうるちのとなり、かつまた
被加工物への材料投入エネルギが一定に制御されてレー
ザ吸収物質の層を必らずしも設けなくとも安定したレー
ザ加工が実施されるようになる。 （実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第１図および第２図は、この発明に係わるレーザ加工装
置の一実施例を示す図である。 因に示すレーザ加工装置１は、直線偏光のレーザ光２を
発生するレーザ発振器３を有し、このレーザ発振器３よ
り出射されるレーザ光２を反射する固定の反射鏡４．５
および角度調整可能にして入射角を可変とする反射鏡６
を有している。この角度ｗＲ整可能な反射鏡６は、角度
調整用駆動手段（サーボモータ）７を備えている。 また、このレーザ加工装置１は加工テーブル１０をそな
え、加工テーブル１０の水平横軸まわりの駆動手段（サ
ーボモータ）１１と、水平縦軸まわりの駆動手段（サー
ボモータ）１２と、垂直軸まわりの駆動手段（サーボモ
ータ）１３を備えていて、被加工物１５のレーザ光２に
対する相対的移動速度を調整することができるようにな
っている。 前記各駆動手段７，１１，１２．１３はそれぞれ制御手
段（数値制御装置）１６に接続されて自動制御されるよ
うになっている。 さらに、制御手段（数値制御装置）１６はレーザ発振器
３にも接続されてレーザ出力を自動制御するようになっ
ている。そして、この制御手段１６には、被加工物１５
の加工データと被加工物１５のレーザ吸収率に関する材
料物性データ１７が入力されるようになっている。なお
、ｔ！ＰＩ１図における矢印Ａ １ 、 Ａ２ 、 Ａ
３はそれぞれの位置での偏光面の向きを示している。 そして、レーザ光２を被加工物１５に照射する場合には
、被加工物１５の形状およびレーザ光２の経路との幾何
学的関係から、第２図に示すように、レーザ光２（２ａ
）による入射角θｌの部分と、レーザ光２（２ｂ）によ
る入射角θ２の部分が形成されることは避けられない。 このような第１図に示したレーザ加工装置１において、
レーザ発振器３から出射した直線偏光のレーザ光２は、
固定の反射鏡４，５でその方向を変えられ、さらに角度
調整可能とした反射鏡６で入射角が決められて被加工物
１５に到達し２この被加工物１５に対しレーザ偏光面が
レーザ照射面に垂直な状態で照射される。 このとき、制御手段（数値制御装置）１６にあらかじめ
入力された被加工物１５の加工データおよび被加工物１
５のレーザ吸収率に関する材料物性データによって、制
御手段１６から角度調整用駆動手段（サーボモータ）７
に指令が発せられる。 この指令によって駆動手段７は角度調整可能とした反射
鏡６を回転させて被加工物１５の照射面でのレーザ吸収
率が最も高くなるように入射角を決足し、吸収剤を用い
ないでレーザ加工（例えば、レーザ焼入れ加工）を行う
ことができるようにしている。 そして、第２図に示すような被加工物１５の形状および
レーザ光２の経路との幾何学的な関係から不可避の入射
角θ１ 、θ２の変動が生じる場合には、再び制御手段
１６から角度調整用駆動手段７に指令が発せられて反射
鏡６を回転させると同時にレーザ発振器３にも指令を発
し、材料物性データによるレーザ吸収率の変動を相殺す
るようにレーザ出力を調整し、被加工物１５に対する材
料役人エネルギを常に一定に維持した状態でのレーザ加
工（例えば、レーザ焼入れ）を行う、これと共にあるい
はこれとは別に、制御手段１６から駆動手段（サーボモ
ータ）１３に指令が発せられ、被加工物１５の垂直軸ま
わりの回転速度を調整して、ビームの相対的移動速度を
変化させることによって、被加工物１５に投入するエネ
ルギ量を一定にしてレーザ加工（例えば、レーザ焼入れ
）を行う。
器から出射されるレーザ光を被加工物に照射して当該被
加工物のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、光
路上に入射角を可変とする反射鏡を設けて前記反射鏡の
角度を調整する駆動手段を備えると共に、あらかじめ入
力された被加工物の加工データや被加工物のレーザ吸収
率に関する材料物性データに従って少なくともレーザ出
力とビームの相対的移動速度の一方あるいは両方を制御
して常に被加工物への投入エネルギを一定に維持する制
御手段を備えた構成としたことを特徴としており、この
ようなレーザ加工装置の構成を前述した従来の課題を解
決するための手段としている。 （発明の作用） この発明に係わるレーザ加工装置は、光路上に設けられ
かつ入射角を可変とする反射鏡を回動させる反射鏡角度
調整用駆動手段を備えると共に、あらかじめ入力された
被加工物の加工データや被加工物のレーザ吸収率に関す
る材料物性データに従って少なくともレーザ出力および
レーザビームの相対的移動速度の一方ないしは両方を自
動調整する制御手段を備えた構成としているので、ビー
ム偏光の効果を充分に活用しうるちのとなり、かつまた
被加工物への材料投入エネルギが一定に制御されてレー
ザ吸収物質の層を必らずしも設けなくとも安定したレー
ザ加工が実施されるようになる。 （実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第１図および第２図は、この発明に係わるレーザ加工装
置の一実施例を示す図である。 因に示すレーザ加工装置１は、直線偏光のレーザ光２を
発生するレーザ発振器３を有し、このレーザ発振器３よ
り出射されるレーザ光２を反射する固定の反射鏡４．５
および角度調整可能にして入射角を可変とする反射鏡６
を有している。この角度ｗＲ整可能な反射鏡６は、角度
調整用駆動手段（サーボモータ）７を備えている。 また、このレーザ加工装置１は加工テーブル１０をそな
え、加工テーブル１０の水平横軸まわりの駆動手段（サ
ーボモータ）１１と、水平縦軸まわりの駆動手段（サー
ボモータ）１２と、垂直軸まわりの駆動手段（サーボモ
ータ）１３を備えていて、被加工物１５のレーザ光２に
対する相対的移動速度を調整することができるようにな
っている。 前記各駆動手段７，１１，１２．１３はそれぞれ制御手
段（数値制御装置）１６に接続されて自動制御されるよ
うになっている。 さらに、制御手段（数値制御装置）１６はレーザ発振器
３にも接続されてレーザ出力を自動制御するようになっ
ている。そして、この制御手段１６には、被加工物１５
の加工データと被加工物１５のレーザ吸収率に関する材
料物性データ１７が入力されるようになっている。なお
、ｔ！ＰＩ１図における矢印Ａ １ 、 Ａ２ 、 Ａ
３はそれぞれの位置での偏光面の向きを示している。 そして、レーザ光２を被加工物１５に照射する場合には
、被加工物１５の形状およびレーザ光２の経路との幾何
学的関係から、第２図に示すように、レーザ光２（２ａ
）による入射角θｌの部分と、レーザ光２（２ｂ）によ
る入射角θ２の部分が形成されることは避けられない。 このような第１図に示したレーザ加工装置１において、
レーザ発振器３から出射した直線偏光のレーザ光２は、
固定の反射鏡４，５でその方向を変えられ、さらに角度
調整可能とした反射鏡６で入射角が決められて被加工物
１５に到達し２この被加工物１５に対しレーザ偏光面が
レーザ照射面に垂直な状態で照射される。 このとき、制御手段（数値制御装置）１６にあらかじめ
入力された被加工物１５の加工データおよび被加工物１
５のレーザ吸収率に関する材料物性データによって、制
御手段１６から角度調整用駆動手段（サーボモータ）７
に指令が発せられる。 この指令によって駆動手段７は角度調整可能とした反射
鏡６を回転させて被加工物１５の照射面でのレーザ吸収
率が最も高くなるように入射角を決足し、吸収剤を用い
ないでレーザ加工（例えば、レーザ焼入れ加工）を行う
ことができるようにしている。 そして、第２図に示すような被加工物１５の形状および
レーザ光２の経路との幾何学的な関係から不可避の入射
角θ１ 、θ２の変動が生じる場合には、再び制御手段
１６から角度調整用駆動手段７に指令が発せられて反射
鏡６を回転させると同時にレーザ発振器３にも指令を発
し、材料物性データによるレーザ吸収率の変動を相殺す
るようにレーザ出力を調整し、被加工物１５に対する材
料役人エネルギを常に一定に維持した状態でのレーザ加
工（例えば、レーザ焼入れ）を行う、これと共にあるい
はこれとは別に、制御手段１６から駆動手段（サーボモ
ータ）１３に指令が発せられ、被加工物１５の垂直軸ま
わりの回転速度を調整して、ビームの相対的移動速度を
変化させることによって、被加工物１５に投入するエネ
ルギ量を一定にしてレーザ加工（例えば、レーザ焼入れ
）を行う。
この発明に係わるレーザ加工装置は、直線偏光のレーザ
光を発生するレーザ加工装置において、光路上に入射角
を可変とする反射鏡を設けて前記反射鏡の角度を調整す
る駆動手段を備えると共に、あらかじめ入力された被加
工物の加工データや被加工物のレーザ吸収率に関する材
料物性データに従って少なくともレーザ出力とビームの
相対的移動速度の一方あるいは両方を制御して常に被加
工物への投入エネルギを一定に維持する制御手段を備え
た構成としたため、ビーム偏光の効果を充分活用するこ
とが可能となり、かつまた被加工物への投入エネルギを
一定にできることがらレーザ吸収剤を必らずしも用いな
くとも安定してレーザ焼入れ等のレーザ加工が行えるよ
うになり、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金を
素材とした高反射材の再溶融（リメルト）や表面処理等
のレーザ加工においても吸収剤を必らずしも用いること
なく安定したレーザ加工が行えるようになるという著し
く優れた効果かもたらされる。
光を発生するレーザ加工装置において、光路上に入射角
を可変とする反射鏡を設けて前記反射鏡の角度を調整す
る駆動手段を備えると共に、あらかじめ入力された被加
工物の加工データや被加工物のレーザ吸収率に関する材
料物性データに従って少なくともレーザ出力とビームの
相対的移動速度の一方あるいは両方を制御して常に被加
工物への投入エネルギを一定に維持する制御手段を備え
た構成としたため、ビーム偏光の効果を充分活用するこ
とが可能となり、かつまた被加工物への投入エネルギを
一定にできることがらレーザ吸収剤を必らずしも用いな
くとも安定してレーザ焼入れ等のレーザ加工が行えるよ
うになり、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金を
素材とした高反射材の再溶融（リメルト）や表面処理等
のレーザ加工においても吸収剤を必らずしも用いること
なく安定したレーザ加工が行えるようになるという著し
く優れた効果かもたらされる。
第１図はこの発明に係わるレーザ加工装置の一実施例に
よる構成を示す説明図、第２図は被加工物に対するレー
ザ光の入射角の変化を示す説明図、第３図は従来の一般
的なレーザ加工装置の構成を示す説明図、第４図は各偏
光成分の鋼材における吸収率と入射角との関係を示す説
明図である。 １・・・レーザ加工装置、２・・・レーザ光、３・・・
レーザ発振器、６・・・入射角を可変とする反射鏡、７
・・・反射鏡角度調整用駆動手段、１５・・・被加工物
、１６・・・制御手段、１７・・・材料物性データ。 特許出願人 Ｈ産自動車株式会社
よる構成を示す説明図、第２図は被加工物に対するレー
ザ光の入射角の変化を示す説明図、第３図は従来の一般
的なレーザ加工装置の構成を示す説明図、第４図は各偏
光成分の鋼材における吸収率と入射角との関係を示す説
明図である。 １・・・レーザ加工装置、２・・・レーザ光、３・・・
レーザ発振器、６・・・入射角を可変とする反射鏡、７
・・・反射鏡角度調整用駆動手段、１５・・・被加工物
、１６・・・制御手段、１７・・・材料物性データ。 特許出願人 Ｈ産自動車株式会社
Claims (1)
- （１）直線偏光のレーザ光を発生するレーザ発振器から
出射されるレーザ光を被加工物に照射して当該被加工物
のレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、光路上に
入射角を可変とする反射鏡を設けて前記反射鏡の角度を
調整する駆動手段を備えると共に、あらかじめ入力され
た被加工物の加工データや被加工物のレーザ吸収率に関
する材料物性データに従って少なくともレーザ出力とビ
ームの相対的移動速度の一方あるいは両方を制御して常
に被加工物への投入エネルギを一定に維持する制御手段
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2132287A JPH0428488A (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2132287A JPH0428488A (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0428488A true JPH0428488A (ja) | 1992-01-31 |
Family
ID=15077756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2132287A Pending JPH0428488A (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0428488A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5313042A (en) * | 1991-06-07 | 1994-05-17 | Nissan Motor Co., Ltd | Laser hardening device |
| JP2010047789A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Toyota Motor Corp | エネルギビームによる焼入方法および焼入システム |
| US20110192826A1 (en) * | 2008-09-05 | 2011-08-11 | Solland Solar Energy Holding B.V. | Method of Monolithic Photo-Voltaic Module Assembly |
| JP2015174096A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 新日鐵住金株式会社 | レーザ切断方法及びレーザ切断装置 |
-
1990
- 1990-05-22 JP JP2132287A patent/JPH0428488A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5313042A (en) * | 1991-06-07 | 1994-05-17 | Nissan Motor Co., Ltd | Laser hardening device |
| JP2010047789A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Toyota Motor Corp | エネルギビームによる焼入方法および焼入システム |
| US20110192826A1 (en) * | 2008-09-05 | 2011-08-11 | Solland Solar Energy Holding B.V. | Method of Monolithic Photo-Voltaic Module Assembly |
| JP2015174096A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-05 | 新日鐵住金株式会社 | レーザ切断方法及びレーザ切断装置 |
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