JPH06142960A - レーザ切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、レーザ切断時における溶融物の光
量を測定し、前記光量の増減に応じて、加工パラメータ
である切断速度とレーザ出力とパルスデューティおよび
アシストガス圧力を適正に制御し、さらに、前記光量が
限界値を超えたことを判断した場合には、加工プログラ
ムを中止することで良好なレーザ切断を行うとともに、
ノズルや集光レンズなどの損傷を防止することを目的と
している。 【構成】 レーザ加工機の加工ヘッド部に設置された光
量センサにより、被加工物の溶融物の光量を測定するス
テップＳ７と、前記光量の変化量が限界値以下かどうか
を判断するステップＳ８と、前記加工条件パラメータを
補正するステップＳ９を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザを用いて金属
材料を切断するに際し、レーザ切断が安定して行なえる
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ切断方法では、加工条件パ
ラメータである切断速度とレーザ出力とパルスデューテ
ィおよび、アシストガス圧力を板厚や材質ごとに実験に
よって経験的に導きだし、それらの値をＮＣプログラム
化し、プログラム化した加工条件パラメータに沿って、
レーザ切断が行なわれていた。

【０００３】また、上記加工条件パラメータのうち、切
断速度やレーザ出力およびアシストガス圧力などについ
ては、フィードバック制御が行なわれ、指令値どうりに
なる様制御が行なわれている。しかし、上記加工条件パ
ラメータのフィードバック制御だけでは最良の切断にな
らない場合があった。例えば、切断が進むにつれて変化
するワークの温度変化や、ワークの表面の汚れ（サビ、
塗料など）、レーザ光を伝送あるいは集光するための光
学部品の汚れによるレーザ出力の低下などによって切断
不良を発生することがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、切断不良
を起こす原因が多数ある中で、特に光学部品の汚れによ
るレーザ出力の低下によって、レーザ光がワークを貫通
しなかったり、ワークの表面の汚れた部分へのレーザ光
の照射によって溶融物が吹き上がり、不良な製品を作る
のみならず、レンズや集光レンズなどに損傷を起こすと
いう課題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な課題を解決する為になされたもので、レーザ切断時に
おける溶融物の増減に応じて、加工パラメータである切
断速度とレーザ出力とパルスデューティおよび、アシス
トガス圧力を、適正に制御することにより前記光量が一
定し、良好な切断が行なえるようにしたものである。さ
らに、前記光量が限界値を超えた時、加工プログラムを
中止し、ノズルや集光レンズの多大な損傷を防止するも
のである。

【０００６】

【作用】この発明におけるレーザ切断方法は、レーザ切
断時における溶融物の光量の増減に応じて、加工パラメ
ータである切断速度とレーザ出力とパルスデューティお
よびアシストガス圧力を適正に制御することにより良好
な切断がおこなえ、切断不良によるノズルや集光レンズ
などの損傷を防ぐことが出来る。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図をもとに説明
する。図１に切断加工中のレーザ加工機の加工ヘッド部
を示す。加工ヘッド１に導かれたレーザ光６は、集光レ
ンズ３によって集光され、その集光されたレンズ光を被
加工物５に照射することにより切断加工が行なわれてゆ
く。その際、被加工物５の切断溝部における溶融物７お
よび溶け落ちた溶融物８などから発せられた光９が、ノ
ズル４を通り集光レンズ３を通って、加工ヘッド１に設
置された光量センサ２にとどき光量センサ２によって被
加工物５の溶融物の光量を測定している。

【０００８】図２に正常に切断加工が行なわれた時の光
量センサ２によって測定された溶融物の光量の変化状態
を示す。

【０００９】通常、レーザ切断では、まず加工スタート
点で被加工物に穴を明けるピアシングという加工を行な
った後、本切断に入る。図２のＡでピアシングが始ま
り、Ｂで終了し、Ｂから本切断が始まりＣで切断加工が
終了した時の溶融物の光量の変化状態を示している。

【００１０】次に、図３に切断不良が発生した時の前記
光量の変化状態を示す。図３において、ＡからＢは図２
同様ピアシング状態で、Ｂ以降本切断になり光量が滅少
しているが、Ｄ以降に前記光量の増加が観測されてい
る。例えば、切断途中において、被加工物上に不純物が
存在したり、被加工物中に不純物が存在することで、被
加工物の切断溝が途中から被加工物を貫通せず、被加工
物のレーザ光照射側へ被加工物の溶融物が飛散したり、
前記溶融物が爆発的に溶け落ちることによって、前記光
量が増大するという現象が観測される。

【００１１】本発明は、前記現象を利用して、レーザ切
断状態の良否判定や前記光量の変化をフィードバック
し、加工条件パラメータである切断速度やレーザ出力パ
ルスデューティおよびアシストガス圧力を前記光量の増
滅に応じて適正に制御することで加工不良を未前に防止
している。

【００１２】図４に加工条件パラメータ制御におけるフ
ローチャートの一実施例を示す。レーザ切断加工は、あ
らかじめ作成された加工プログラムに従って行なわれる
が、図４中のＳ６のところで、光量センサによる被加工
物の溶融物から発せられる光量のモニタが始まる。

【００１３】前記光量の基準は、良好な切断状態の時の
光量をデータとしてコンピュータに記憶しておき、これ
を基準光量として実切断時の光量と比較するのに利用す
る。前記基準光量は材質や板厚毎に区別して記憶してお
き、実切断材料の材質や板厚毎に比較する前記基準光量
を変えることも可能である。

【００１４】たとえば前記基準光量をＡとする。Ｓ７で
の光量の変化量ａが、基準光量Ａのα％に達した時、光
量の変化量が異常であると判断させる。すなわち光量の
変化量が異常であると見なす判断レベルを基準光量Ａの
α％とし、変化割合いであるαは、パラメトリックに設
定可能とする。

【００１５】次に、Ｓ８で光量の変化量ａが、基準光量
Ａのβ％に達した時、光量の変化量が限界値に達したと
判断する。すなわち、光量の変化量が大すぎることから
加工不良の発生と判断しそれ以降のプログラムの実行を
中止する。前記光量の変化量ａが、基準光量Ａのα％以
上且つβ％以下である場合、Ｓ９に進み加工条件パラメ
ータの補正を行い、Ｓ６にもどって光量のモニタを続行
する。光量の変化量に異常がなく、加工が終了するとプ
ログラムが終了する。βについてもαと同様に、パラメ
トリックに設定可能とする。

【００１６】前述した実施例は、レーザ切断加工につい
て説明したが、レーザ溶接やレーザ焼入れなどにおいて
も、正常に加工されている時の光量と実際に加工してい
る時の光量を比較することで、前記光量の変化に応じて
加工条件パラメータを補正し、良好な加工を行なわせた
り、加工中の加工不良を判断し、プログラムを中止する
ことも可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
レーザ切断中の被加工物の溶融物の光量を測定し、正常
に加工されている時の基準光量を比較し、加工の状態を
判定あるいは加工条件パラメータを制御することで、不
良な製品の数を最小限にとどめ、レーザ加工機のノズル
部や集光レンズへの損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ切断加工中のレーザ加工機の加工ヘッド
部分を示している。

【図２】正常なレーザ切断加工中の被加工物の溶融物の
光量の状態を示している。

【図３】切断加工中に切断加工状態が変化した時の被加
工物の溶融物の光量の状態を示している。

【図４】レーザ切断加工中の前記光量が一定となる様に
加工条件パラメータを制御するフローチャートを示して
いる。

【符号の説明】

１・・・・・加工ヘッド ２・・・・・光量センサ ３・・・・・集光レンズ ４・・・・・ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器より出射されたレーザ光を
   被加工物に照射して切断加工を行なうレーザ切断方法に
   おいて、レーザ切断時における溶融物の光量が増減する
   のを監視し、加工条件のパラメータである切断速度とレ
   ーザ出力とパルスデューティおよびアシストガス圧力を
   上記光量の増減に応じて適正に制御することにより上記
   光量が一定となる様に切断加工を行なうことを特徴とす
   るレーザ切断方法。