JPH07236985A - Laser beam cutting method and device therefor - Google Patents

Laser beam cutting method and device therefor

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JPH07236985A
JPH07236985A JP6030092A JP3009294A JPH07236985A JP H07236985 A JPH07236985 A JP H07236985A JP 6030092 A JP6030092 A JP 6030092A JP 3009294 A JP3009294 A JP 3009294A JP H07236985 A JPH07236985 A JP H07236985A
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workpiece
laser beam
cutting
laser
time
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JP6030092A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisao Isaka
Masaru Kaneoka
Masaharu Moriyasu
Yoshimizu Takeno
Takayuki Yuyama
久夫 井坂
雅治 森安
崇之 湯山
祥瑞 竹野
優 金岡
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
三菱電機株式会社
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Abstract

PURPOSE:To prevent the turbulence of streaks or melting down causing on a cutting surface of a work to be cut and improve the quality of work to be cut by applying a cutting energy larger than a cutting time on the work to be cut in a specific time from a crossing point of time of a laser beam and the work to be cut. CONSTITUTION:When an emitting light generated at the time of crossing of a laser beam and the work to be cut 2 is detected with a photoelectric sensor 6, the X axial movement is stopped, a working lens 3 is moved to a set cutting position, and then the focus position is changed to the upper side of the work to be cut. After then, a cutting head 5 is moved in the X axis, next a gas supplying path is changed to a supplying path of oxygen 4-1, and the oxygen is made to blow on the cutting part from a nozzle for a set time. Then, the laser beam output is increased, and further the laser beam moving velocity is increased. In such a way, the turbulence of streaks or melting down caused on the cutting surface of the work to be cut can is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームの入射軸を被加工物と交差しない状態から交差する位置に移動させて、上記被加工物の側端面から切断を開始するレーザ切断方法及びその装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION This invention is an incident axis of the laser beam is moved to a position intersecting the state does not intersect with the workpiece, a laser cutting method and starts the cutting from the side end face of the workpiece to an apparatus.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来、レーザビームのエネルギで被加工物を切断するレーザ切断では、まず、被加工物に下穴加工(ピアシング)を行い、この下穴を起点として所望の形状に切断加工を行うことが一般的である。 Conventionally, a laser cutting for cutting a workpiece with energy of the laser beam is first subjected to lower hole machining a workpiece (piercing), the cutting into a desired shape the prepared hole as a starting point it is generally performed. そして、下穴から切断を開始する場合、切断開始時の切断面の乱れや溶け落ちなどを防止するために、例えば特開平2−3 When you start the cut from the prepared hole, in order to prevent a disturbance or burn through the cutting plane at the start of cutting, for example, JP-A-2-3
0388号公報や特開平3−57579号公報では、切断開始時に切断速度を段階的に上昇させている。 In 0388 and JP 3-57579 and JP and stepwise increasing the cutting speed at the start cutting. しかし、下穴を起点に切断を実行すると、被加工物から所望形状の加工物を切り抜くことになり、1枚の被加工物から多数の加工物を得る場合には、残り材が多くなり、不経済であるという問題点があった。 However, running the cut starting from the prepared hole, will be cut out workpiece having a desired shape from the workpiece, when the one of the workpiece to obtain a large number of workpieces, the number of remaining material, there is a problem in that it is uneconomical. そこで、このような問題点を解消するために、従来、図10に示すように、 In order to solve such problems, conventionally, as shown in FIG. 10,
レーザビーム1の入射軸を被加工物2と交差しない状態から交差する位置に移動させて、被加工物2の側端面から切断を開始するレーザ切断方法が実行されている。 An incident axis of the laser beam 1 is moved to a position intersecting the state does not intersect with the workpiece 2, a laser cutting method to start the cut from the side end face of the workpiece 2 is running. なお、符号7は切断進行方向を示す。 Reference numeral 7 denotes a cutting direction.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ切断方法及びその装置は以上のように構成されているので、レーザビーム1の入射軸を被加工物との交差位置に移動させたとき、被加工物の下部からレーザビーム1が照射されることになる。 Since INVENTION Problems to be Solved The conventional laser cutting method and apparatus is constructed as described above, when moving the incident axis of the laser beam 1 at intersections between the workpiece, the workpiece so that the laser beam 1 from the bottom of the object is irradiated. このため、被加工物は下部から温度上昇し、昇温領域はレーザビーム1の拡がり形状に対応した形状で被加工物2の上部へ向かって拡大し、温度は高くなり、その温度が溶融温度以上になると、溶融物が流下する。 Therefore, the workpiece temperature rise from the bottom, the heated region is enlarged toward the upper portion of the workpiece 2 in a shape corresponding to the spread shape of the laser beam 1, the temperature becomes higher, the temperature is the melting temperature becomes equal to or larger than, the melt flows down. この時、被加工物2の下部は十分予熱された状態であるので、流下した溶融物の保有熱でさらに連鎖的に溶融する。 At this time, since the lower portion of the workpiece 2 is sufficiently preheated state, further chain manner melts at potential heat falling to melt. また、切断開始時には被加工物2の下部ではまだ切断溝が形成されていないため、溶融物流れを規制する壁がないので、溶融物は被加工物2の下部で切断溝の両側に拡がってしまう。 Also, at the start cutting because they are not formed yet cutting groove at the bottom of the workpiece 2, there is no wall for regulating the melt flow, melt spread to both sides of the cutting groove at the bottom of the workpiece 2 put away. このような2つの理由で、切断開始時には被加工物2の下部で切断面に条痕の乱れや溶け落ちが発生し、加工物の品質が著しく低下してしまうという問題点があった。 In these two reasons, at the start cutting disturbance or burn striations on the cut surface at the bottom of the workpiece 2 is generated, the quality of the workpiece there is a problem that significantly lowered.

【0004】請求項1〜6記載の発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、被加工物の切断面に発生する条痕に乱れや溶け落ちを防止し、加工物の品質を向上させるレーザ切断方法を得ることを目的とする。 [0004] claimed invention in claim 6, wherein has been made to solve the above problems, and prevent disturbance and burn the streak generated on the cut surface of the workpiece, the workpiece and to obtain a laser cutting method of improving the quality of the.

【0005】請求項7記載の発明は、簡単な操作で高品質な切断開始部の加工が行えるレーザ切断装置を得ることを目的とする。 [0005] According to a seventh aspect, an object to obtain a laser cutting device capable of performing processing of high-quality cutting start portion by a simple operation.

【0006】 [0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係るレーザ切断方法は、レーザビームと被加工物との交差時点から所定時間、切断時よりも大きな切断エネルギを被加工物に与えるものである。 Means for Solving the Problems] laser cutting method according to the first aspect of the present invention, what gives a predetermined time from the intersection point of the laser beam and the workpiece, a larger cutting energy than when cutting the workpiece it is.

【0007】請求項2記載の発明に係るレーザ切断方法は、レーザビームと被加工物との交差時点から該レーザビームの出力を上昇させて大きな切断エネルギを得るものである。 [0007] Laser cutting method according to a second aspect of the present invention is to obtain a large cutting energy from the intersection point of the laser beam and the workpiece to increase the output of the laser beam.

【0008】請求項3記載の発明に係るレーザ切断方法は、レーザビームと被加工物との交差時点から該レーザビームと該被加工物の相対速度を低下させて大きな切断エネルギを得るものである。 [0008] Laser cutting method according to the third aspect of the present invention is to obtain a large cutting energy from the intersection point of the laser beam and the workpiece to reduce the relative speed of the laser beam and the workpiece .

【0009】請求項4記載の発明に係るレーザ切断方法は、レーザビームが被加工物に照射された時に発生する発光を検知し、レーザビーム軸と被加工物の交差領域を検出するものである。 [0009] Laser cutting method according to the fourth aspect of the present invention, in which the laser beam detects the light emission occurring when irradiated to the workpiece, detects the area of ​​intersection of the laser beam axis and the workpiece .

【0010】請求項5記載の発明に係るレーザ切断方法は、レーザビームを被加工物の側端面と交差する位置まで移動させる第1の工程と、交差位置において上記レーザビームの出力を切断時の出力に上昇させる第2の工程と、上記レーザビームの移動速度を切断速度まで上昇させる第3の工程とを順次に実行するものである。 [0010] Laser cutting method according to the fifth aspect of the present invention, a first step of moving the laser beam to a position that intersects the side edge of the workpiece, at the intersection position during cutting the output of the laser beam a second step of raising the output, is to sequentially perform a third step of increasing the moving speed of the laser beam to the cutting speed.

【0011】請求項6記載の発明に係るレーザ切断方法は、レーザビームの入射軸と被加工物端間の距離、第2、第3の工程の実行時間、実行開始時間を、被加工物の材質、板厚、加工形状によって設定するものである。 [0011] Laser cutting method according to the invention of claim 6, wherein the distance between the axis of incidence and the workpiece edge of the laser beam, the second execution time of the third step, the execution start time, of the workpiece material is intended to set the plate thickness, the machining shape.

【0012】請求項7記載の発明に係るレーザ切断装置は、レーザビームと被加工物との交差時点に該被加工物に所定の切断エネルギを与える加工プログラムを予め格納しているメモリ手段と、上記被加工物の材質、板厚に応じて上記メモリ手段から検索した加工プログラムに従って切断加工を制御する加工制御手段を具備したものである。 [0012] The laser cutting device according to the invention according to claim 7, memory means for storing a machining program to provide a laser beam with a predetermined cutting energy workpiece at the intersection point of the workpiece in advance, the material of the workpiece, is obtained by including a machining control means for controlling the cutting according to a machining program retrieved from the memory means in accordance with the plate thickness.

【0013】 [0013]

【作用】請求項1記載の発明におけるレーザ切断方法は、レーザビームと被加工物との交差時点から所定時間、切断時より大きな切断エネルギを被加工物に与えることにより、切断溝を迅速に被加工物の下部にまで形成することができる。 [Action] laser cutting method in the first aspect of the present invention, the predetermined time from the intersection point of the laser beam and the workpiece, by providing a greater cutting energy from the time of cutting the workpiece, quickly the cutting grooves it can be formed up to the bottom of the workpiece. この結果、溶融物流れが規制されるため、被加工物の切断面に発生する条痕の乱れや溶け落ちが防止され、加工物の品質が向上する。 As a result, since the melt flow is regulated, which prevents streaking disturbance or burn occurring on the cut surface of the workpiece, the quality of the workpiece is improved.

【0014】請求項2記載の発明におけるレーザ切断方法は、レーザビーム出力を上昇させて大きな切断エネルギを得ることにより、切断エネルギの変化処理が容易である。 [0014] Laser cutting method in a second aspect of the present invention, by obtaining a large cut energy raises the laser beam output, it is easy change processing of the cutting energy.

【0015】請求項3記載の発明におけるレーザ切断方法は、レーザビームと被加工物の相対速度を低下させて大きな切断エネルギを得ることにより、レーザビームを発生するレーザ発振器は小容量のものを使用できる。 The laser cutting process in the third aspect of the present invention, by obtaining a large cut energy by reducing the relative speed of the laser beam and the workpiece, a laser oscillator for generating a laser beam to be the one of the small capacity it can.

【0016】請求項4記載の発明におけるレーザ切断方法は、レーザビームが被加工物に照射された時に発生する発光を検知して、レーザビーム軸と被加工物の交差領域を検出することにより、複雑な機構を付加することなく簡便に、かつ正確に被加工物の端部位置を検出することができるとともに、検出した交差領域に基づいて切断終了直前で切断を停止でき、安定してミクロジョイントを形成できる。 The laser cutting process in the invention of claim 4, wherein, by the laser beam by detecting the light emission occurring when irradiated to the workpiece, detects the area of ​​intersection of the laser beam axis and the workpiece, easily without adding a complicated mechanism, and precisely it is possible to detect the edge position of the workpiece, it can be stopped along the section just before the end on the basis of the detected intersection region, stable micro joint a can be formed.

【0017】請求項5記載の発明におけるレーザ切断方法は、第1の工程でレーザビームと被加工物を交差位置に相対的に移動させ、第2の工程でレーザビームの出力を上昇、第3の工程でレーザビームと被加工物の相対速度を上昇させることにより、上記交差位置まではレーザビームの出力を切断時より低くしていることにより、被加工物の下部の予熱が少なく、交差後に高められたレーザビーム出力によって被加工物の下部まで切断溝が形成され、請求項1の発明と同様の効果が得られる。 The laser cutting process in the invention of claim 5, wherein a laser beam and the workpiece are relatively moved in the intersection in a first step, increase the output of the laser beam in the second step, the third of by increasing the relative speed of the laser beam and the workpiece in the process, by the to the intersection position being lower than that during cutting the output of the laser beam, little lower preheating of the workpiece, after crossing lower to the cutting groove of the workpiece by enhanced laser beam output is formed, the same effect as the first aspect can be obtained.

【0018】請求項6記載の発明におけるレーザ切断方法は、レーザビームの入射軸と被加工物端の距離等を、 The laser cutting process in the invention of claim 6, wherein the distance of the axis of incidence and the workpiece edge of a laser beam or the like,
被加工物の材質、板厚、加工形状によって設定することにより、最適な条件で迅速に切断加工を実行できる。 The material of the workpiece, the thickness, by setting the machining shape can be performed quickly cut at the optimum conditions.

【0019】請求項7記載の発明におけるレーザ切断装置は、被加工物の材質、板厚に応じてメモリ手段から検索した加工プログラムに従って、被加工物に切断エネルギを与えることにより、簡単な操作で高品質な切断開始部の加工を実行できる。 [0019] The laser cutting device in the invention of claim 7, wherein the material of the workpiece, according to a machining program retrieved from the memory means in accordance with the plate thickness, by providing a cutting energy to the workpiece, by a simple operation It can execute processing of high-quality cutting start portion.

【0020】 [0020]

【実施例】 【Example】

実施例1. Example 1. 図1は請求項1〜6記載の発明のレーザ切断方法を実行する請求項7の発明の一実施例によるレーザ切断装置を示す模式図であり、前記図10に示す従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。 Figure 1 is a schematic view of a laser cutting device according to an embodiment of the invention of claim 7 for performing laser cutting method of the invention of claim 6, wherein, in the conventional example and the same parts shown in FIG. 10 a repeated explanation thereof are denoted by the same reference numerals.
図1において、3はレーザビーム1を集光する加工レンズ、4はガス供給路4−1,4−2の切り換え部、5は被加工物2の切断部に溶融物除去用ガスを吹き付けるノズル5aを先端部に有する加工ヘッド、6はレーザビーム1が被加工物2に照射された時に発生する照射部の発光を検知する光電センサにして、この光電センサ6は加工ヘッド5の先端部のノズル5aに設けられている。 1, 3 is uncut lens for condensing the laser beam 1, 4 blows the switching unit, 5 gas melt removing the cut portion of the workpiece 2 gas supply line 41 and 42 nozzle machining head having 5a at the tip, 6 in the photoelectric sensor of the laser beam 1 detects the light emission of the illuminating part that occurs when irradiated to the workpiece 2, the photoelectric sensor 6 in the tip of the machining head 5 It is provided in the nozzle 5a. 9
はレーザビーム1を反射する折り返しミラー、11は加工レンズ3を被加工物2に対し遠近移動させる加工レンズ移動機構部、12はレーザビーム1を発生するレーザ発振器、13はNC装置、14は光電センサ6、NC装置13からの信号を処理し該NC装置へ信号を供給する信号処理回路、15は加工レンズ移動機構11及び被加工物2を載置した加工テーブル16を駆動制御するサーボ制御回路である。 Folding mirror for reflecting the laser beam 1, 11 processed lens moving mechanism for perspective move the machining lens 3 relative to the workpiece 2, 12 a laser oscillator for generating a laser beam 1, 13 NC apparatus, 14 denotes a photoelectric sensor 6, NC device processes signals from 13 the signal processing circuit for supplying a signal to the NC apparatus, a servo control circuit 15 for controlling driving the machining table 16 mounted with the machining lens moving mechanism 11 and the workpiece 2 it is.

【0021】図2は図1の各部を詳細に示すブロック図であり、NC装置13は一連の操作を実行する加工プログラムを予め格納したメモリ手段13aと、このメモリ手段13aから加工プログラムを解読して、レーザ発振器12の励起用電源12a、サーボ制御回路15、切り換え部4に制御信号を供給する加工制御手段としてのC [0021] Figure 2 is a block diagram showing in detail the respective portions of FIG. 1, NC device 13 and the memory means 13a in advance stores a machining program for executing a series of operations to decrypt a machining program from the memory means 13a Te, C as a processing control means for supplying a control signal activation power supply 12a of the laser oscillator 12, a servo control circuit 15, the switching section 4
PU13bとを有する。 And a PU13b. サーボ制御回路15は直線(円弧)補間制御部15aと速度制御部15bとを有し、加工テーブル16の駆動用サーボモータ16aを制御する。 The servo control circuit 15 and a straight line (arc) interpolation control unit 15a and a speed control unit 15b, and controls the servo motor for driving 16a of the machining table 16. また、切り換え部4はガスの種類を選択するガス選択部4aとガス噴出圧力制御部4bとを有し、アシストガスとしての酸素の供給路4−1と発光を促進するアルゴンガスの供給路4−2とを切り換える。 Further, the switching unit 4 and a gas selected portion 4a and the gas ejection pressure control unit 4b for selecting the type of gas, the supply passage 4 of the argon gas which promotes the emission and the oxygen supply path 4-1 as assist gas switching between -2.

【0022】次に、図3のフローチャート、図4の切断順序を示す模式について動作を説明する。 Next, the flow chart of FIG. 3, the operation for schematically showing the cutting sequence of FIG. 4 will be described. 図4(1)において、本実施例1では、被加工物2として厚さ9mm 4 (1), in the first embodiment, the thickness of 9mm as a workpiece 2
の軟鋼を用い、焦点距離190.5mmのZnSe製加工レンズ3を、被加工物表面に焦点を合わせるように設定位置に移動させて停止する(ステップST3−1〜3 With mild steel, a ZnSe-made uncut lens 3 a focal length 190.5 mm, and stops by moving the set position to focus the workpiece surface (step ST3-1~3
−3)。 -3). 次いで、レーザビーム1と同軸の穴径2mmの加工ヘッド5の先端ノズル5aから噴出すべきガスの種類、例えばアルゴンガスの供給路4−2を選択し、ガス噴出圧力を設定値として噴射する(ステップST3−4 Then, the laser beam 1 and the type of gas to be ejected from the machining head 5 of the tip nozzle 5a of the coaxial hole diameter 2 mm, and select the supply passage 4-2 for example, argon gas, injecting the gas ejection pressure as a set value ( step ST3-4
〜3−6)。 ~3-6). そして、ビーム出力条件を200Wの設定値に設定してレーザビーム照射を行い(ステップST3 Then, a laser beam irradiation by setting the beam output condition setting value of 200 W (step ST3
−7〜3−9)、加工ヘッド5のX軸移動速度を設定値、例えばビーム移動速度0.5m/分となるように設定して該加工ヘッドをX軸移動させる(ステップST3 -7~3-9), sets the X-axis moving speed of the processing head 5 value, for example set to be the beam moving velocity 0.5 m / min moving X axis the machining head (step ST3
−10〜3−12)。 -10~3-12).

【0023】図4(2)において、上記加工ヘッド5のX軸移動により、レーザビーム1と被加工物2とが交差したとき生じる発光を光電センサ6で検知すると(ステップST3−13)X軸移動を停止し、加工レンズ3を設定された切断位置に移動させ、焦点位置を被加工物表面から1.0mm上方へ変化させる(ステップST3− [0023] In FIG. 4 (2), the X-axis movement of the machining head 5, when the laser beam 1 and the workpiece 2 is detected by the photoelectric sensor 6 luminescence occurring when crossed (Step ST3-13) X-axis It stops moving, the uncut lens 3 is moved to the set cut position, changing the focal position from the workpiece surface to 1.0mm upward (step ST3-
14〜3−17)。 14~3-17). しかる後、加工ヘッド5をX軸移動させて、設定された被加工物端部から切断溝幅分に相当する、例えば0.5mm程度、被加工物内側の切断開始位置までレーザビーム軸を移動させて停止させる(ステップST3−18〜3−20)。 Movement Thereafter, the machining head 5 is moved X-axis, corresponds to the cleavage groove width of from the workpiece end which is set, for example 0.5mm or so, the laser beam axis to the cutting start position of the workpiece inside so it is stopped (step ST3-18~3-20). ただし、このステップST3−18〜3−20の動作は、被加工物2の材質、 However, operation in steps ST3-18~3-20 the workpiece 2 material,
板厚などによって必ず行うことが必要なものではない。 Not be necessary to do without fail, such as by plate thickness.
次いで、ガス供給路を酸素の供給路4−1に切り換えて、ノズル5aからノズル元圧を0.6kgf/cm 2 Then, by switching the gas supply path to the oxygen supply path 4-1, the nozzles source pressure from the nozzle 5a 0.6 kgf / cm 2
として、酸素を切断部2aに設定時間吹き付ける(ステップST3−21〜3−24)。 As a spraying set time oxygen to the cutting portion 2a (step ST3-21~3-24).

【0024】図4(3)において、その後、ビーム出力を立ち上がり時定数200msで200Wから、例えば設定値1.2kWまで上昇させる(ステップST3−2 [0024] In FIG. 4 (3), then raises from 200W beam output at a rising time constant 200 ms, for example to the setting 1.2 kW (Step ST3-2
5〜3−27)。 5~3-27). さらに、レーザビーム出力を上昇し始めてから、300ms後にレーザビーム移動速度を0m Furthermore, from the start of rising of the laser beam output, after 300ms the laser beam moving speed 0m
/分から1m/分まで立ち上がり時定数50msで上昇させる(ステップST3−28〜3−30)。 Until / min 1 m / min increases the rising time constant 50 ms (step ST3-28~3-30).

【0025】図4(4)において、上記操作により、レーザビーム移動開始直前には図4(3)に示すように切断溝8が形成され、その後のX軸移動による切断では、 In FIG. 4 (4), by the above operation, the laser beam movement immediately before is formed cut grooves 8 as shown in FIG. 4 (3), the cleavage by subsequent X-axis movement,
図4(4)に示すように切断溝8を溶融物が流れ(ステップST3−31)、加工後切断面を観察したところ、 4 (4) melt flow cut grooves 8 as shown in (Step ST3-31), observation of the work after the cutting face,
被加工物2の切断面に発生する条痕の乱れや溶け落ちが防止されており、加工物の品質が向上した。 It is prevented streaks of disturbance or burn occurring on the cut surface of the workpiece 2, improved quality of the workpiece.

【0026】ここで、立ち上がり時定数について説明する。 [0026] Here, a description will be given of the rise time constant. 本実施例1では、レーザビーム出力やレーザビーム移動速度等のパラメータの値の変化は以下の式(1)に従うようにした。 In the first embodiment, change in the value of parameters such as the laser beam power and the laser beam movement speed was to follow the following equation (1). K=K1+(K2−K1)×(1−exp(−t/λ)) (1) ここで、パラメータの目標値をK2、パラメータの初期値をK1、ただしK2>K1、立ち上がり時定数をλ、 K = K1 + (K2-K1) × (1-exp (-t / λ)) (1) Here, the target value of the parameter K2, the initial value of the parameter K1, except K2> K1, the rising time constant lambda ,
パラメータ変化開始からの時間をt、時間tでのパラメータの値をKとした。 The time from the parameter change start t, the values ​​of the parameters at time t was set to K.

【0027】なお、本実施例1では、切断溝8が形成されるための時間、つまりレーザビーム出力上昇開始からレーザビーム移動開始までの時間を300msとしたが、この時間の適正値は材質や板厚により決まってくる。 [0027] In the first embodiment, the time for cutting the grooves 8 are formed, that is was the 300ms time from the laser beam output increases starting up the laser beam movement start, the proper value of the time Ya Material come more determined to plate thickness. 一般的には板厚が厚くなるほど、レーザの吸収率が低いほど、融点が高いほど、レーザビーム出力上昇開始からレーザビーム移動開始までの時間は長くなる。 Higher plate thickness becomes thicker in general, the laser absorption rate is low, the higher the melting point, the time from the laser beam output increases starting up the laser beam moving start becomes long. この時、図5(a)に示すようにレーザビーム出力の立ち上がり速度と、図5(b)に示すように、レーザビーム移動の立ち上がり速度が共に立ち上がり完了値の約80% At this time, the rising speed of the laser beam output, as shown in FIG. 5 (a), as shown in FIG. 5 (b), approximately 80% of both the rising completion value is rising speed of the laser beam moving
以上の値になる時点(図5における斜線領域)がほぼ一致するように設定すれば不良は生じなかった。 More a value point (hatched area in FIG. 5) did not occur defect is set so as to coincide substantially. また、本実施例1では、レーザビーム軸と被加工物端面の一致点を、加工点に生じる発光(ブルーフレーム)を光電センサ6で検知することで検出したが、それ以外の方法、例えばテレビカメラ等による画像処理で行って検知するようにしてもよい。 In the first embodiment, the matching point of the laser beam axis and the workpiece end face, although luminescence that arises machining point (blue flame) was detected by detecting by a photoelectric sensor 6, other methods, for example, TV it may be detected by performing image processing by the camera.

【0028】実施例2. [0028] Example 2. 図6はこの発明の実施例2を示すもので、本実施例2では、被加工物2として厚さ12 Figure 6 shows a second embodiment of the present invention, in the second embodiment, the thickness of the workpiece 2 12
mmの表面に100μmの厚さで塗料21を塗布した軟鋼を使用し、実施例1と同様に焦点距離190.5mm The coating 21 using the coated mild steel with a thickness of 100μm to mm surface of the focus in the same manner as in Example 1 distance 190.5mm
のZnSe製加工レンズ3を使用し、アシストガスとしてレーザビームと同軸の穴径2mmの加工ヘッド5の先端のノズル5aから酸素をノズル元圧を0.6kgf/ Of using the ZnSe-made machining lens 3, the laser beam and oxygen nozzles source pressure from the nozzle 5a of the tip of the machining head 5 of the coaxial hole diameter 2mm as an assist gas 0.6 kgf /
cm 2として切断部2aへ吹き付けた。 It was sprayed to the cutting portion 2a as cm 2. 本実施例2では光電センサ6であるフォトダイオードによる端面検出時のレーザ出力は200W、レーザビーム移動速度0.8 Laser output at the time of the end face detection by the photodiode which is a photoelectric sensor 6 in the second embodiment 200 W, the laser beam moving speed 0.8
m/分で被加工物2に近づけ、その後、図6に示すように被加工物上を走査させ、反対側の第2の被加工物端面も発光の変化により検出した。 Close to the workpiece 2 at m / min, then, it caused to scan the work piece as shown in FIG. 6, the second workpiece end face of the opposite side was detected by changes of luminescence.

【0029】レーザビーム1が被加工物端面に照射されると同時にブルーフレームが発生し、反対側の第2の被加工物端面から抜けると同時に発光が消え、この2つの発光信号変化を光電センサ6が関知することにより、交差領域つまり被加工物2の寸法を知ることができ、しかもこの操作によりレーザビーム1が移動した後は被加工物表面の塗料21のみが除去されていた。 The laser beam 1 at the same time blue flame when irradiated to the workpiece end face is generated, disappears emission simultaneously exits the second workpiece end surface opposite to the photoelectric sensor emitting signal change of the two by 6 is concerned, the dimensions of the intersection area that is the workpiece 2 can know, yet after the laser beam 1 is moved only paint 21 of the workpiece surface has been removed by this operation.

【0030】この後、加工レンズ3を上方に上げて、焦点位置を被加工物表面から1.5mm上方へ変化させ、 [0030] After this, the uncut lens 3 is raised upward, changing the focal position from the workpiece surface to 1.5mm upwards,
レーザビーム1を被加工物表面端部より切断溝幅に相当する0.6mm程度被加工物内部へ移動させる。 The laser beam 1 is moved to 0.6mm approximately workpiece interior corresponding to the cutting groove width than the workpiece surface and edge. この後、レーザビーム出力を立ち上がり時定数200msで200Wから1.75kWまで上昇させ、レーザビーム出力を上昇し始めてから、350ms後にレーザビーム移動速度を0m/分から1m/分まで立ち上がり時定数50msで上昇させた。 Thereafter, increase the laser beam output at the rising time constant 200ms increased from 200W to 1.75KW, from the start of rising of the laser beam output, the laser beam moving speed on the rising time constant 50ms to 0 m / min to 1 m / min after 350ms It was. この操作により、被加工物2の切断面に発生する条痕の乱れや溶け落ちが防止され、加工物の品質が向上した。 This action is prevented streaks of disturbance or burn occurring on the cut surface of the workpiece 2, improved quality of the workpiece.

【0031】また、上記の交差領域の検知で切断終了部の被加工物端部も予め検出してあるため、被加工物端部の1mm手前で確実に切断を停止でき、安定してミクロジョイントを形成でき、切断終了後における加工物の脱落などを防止できる効果もある。 [0031] Since it has detected in advance also the workpiece ends of the cut ends portions in the detection of the crossing areas, can be stopped reliably cut at 1mm before the workpiece end, stably micro joint the possible formation, an effect of dropping or the like can be prevented in the workpiece after slicing end.

【0032】また、被加工物端面検出時、つまり交差領域検出時に切断部表面の塗料21を除去しているので、 Further, when the workpiece end face detection, i.e. since the removal of the coating 21 of the cut surface during crossing area detection,
切断中の塗料21の蒸発によるアシストガスである酸素の純度低下が軽減され、切断面粗さが向上する効果もある。 Oxygen purity reduction of an assist gas by evaporation of the paint 21 during cutting is reduced, the cut surface roughness is also effective to improve.

【0033】実施例3. [0033] Example 3. 以下、この発明の実施例3について説明する。 The following describes a third embodiment of the present invention. 被加工物の板厚、材質等の諸条件によって、端面検出のためのレーザビーム出力、走査速度及び切断時のレーザビーム出力、切断速度、レーザビーム出力立ち上がり速度、切断速度立ち上がり速度、レーザビーム出力上昇開始からレーザビーム移動開始までの時間等のパラメータをより適した値に設定する必要がある。 Thickness of the workpiece, depending on various conditions such as the material, a laser beam output for the end face detection, the laser beam output at the time of scanning speed and the cutting, the cutting speed, the laser beam output rise rate, cutting speed rise speed, the laser beam output it is necessary to set the parameters of the time from start of ascent to the laser beam movement started more appropriate value.
本実施例3では、被加工物2の板厚、材質等の条件に応じて各パラメータ値の設定・記憶が可能としている。 In Example 3, the thickness of the workpiece 2, and can be set and stored for each parameter value in accordance with the conditions such as the material.

【0034】図7は加工条件を示すパラメータ図の一部を示すもので、データ番号欄、端面検出条件欄、切断条件欄、パラメータ立ち上がり速度欄からなっている。 [0034] Figure 7 shows a part of a parameter showing the processing condition data number column, the end face detection condition column, the cutting condition column, which is from the parameter rising speed column. データ番号欄はデータに番号をつける欄であり、端面検出条件欄は端面検出時の平均出力Sa、周波数Ba、デューティTa、ガス圧Na、焦点位置Za、レーザビーム移動速度Faが入力される。 Data number field is a field for numbering the data, the end face detection condition column average output Sa at the end face detection, frequency Ba, duty Ta, gas pressure Na, focal position Za, laser beam movement speed Fa is input. また、切断条件欄は切断時の平均出力Sb、周波数Bb、デューティTb、ガス圧Nb、焦点位置Zb、レーザビーム移動速度Fbが入力され、パラメータ立ち上がり速度欄はレーザビーム出力の立ち上がり速度Sc、レーザビーム移動速度立ち上がりFc、レーザビーム出力上昇開始からレーザビーム移動開始までの遅れ時間Dcが入力される。 The average output Sb during cutting condition column is disconnected, the frequency Bb, duty Tb, gas pressure Nb, focal position Zb, the laser beam moving speed Fb are input, the rising rate Sc of parameters rise rate field laser beam output, the laser beam moving speed rise Fc, delay time Dc from the laser beam output increases starting up the laser beam moving start is input.

【0035】このデータは図8に示すコードによって入力できる。 [0035] The data can be input by the code shown in Figure 8. ここで、G88はデータの入力を行うコード、Lはデータ番号と端面検出条件欄、切断条件欄、パラメータ立ち上がり速度欄を指定するコードであり、L Here, G88 code for inputting data, L is a code specifying data number and the end face detection condition column, the cutting condition column, a parameter rising speed field, L
1.1はデータ番号1の端面検出条件欄に、L1.2はデータ番号1の切断条件欄に、L1.3はデータ番号1 1.1 the end face detection condition column of the data number 1, L1.2 to cleavage condition column of the data number 1, L1.3 data number 1
のパラメータ立ち上がり速度欄にデータを入力せよというコードである。 Parameters rising speed column of a code of requesting the input of data into. また、S等の記号は前述のパラメータを示している。 Further, symbols S such shows the above parameters.

【0036】このように、切断加工を行う前に適正な加工条件の組み合わせから図7に示す表を作成しておけば、良好な端面の切断加工がコードにより可能となる。 [0036] Thus, if you create a table shown in FIG. 7 from the combination of proper processing conditions before performing the cutting, cutting good end faces it becomes possible by the code.
本実施例3による端面切断方法の指令形態は、例えば、 Command form of the end face cutting method according to the third embodiment, for example,
G33 L1のように示される。 Shown are as of G33 L1.

【0037】実施例4. [0037] Example 4. 図9は被加工物端面からの切断部で加工不良が発生しないように、端面検出条件、切断条件、パラメータ立ち上がり速度条件を自動的に決定する制御装置または自動プログラミング装置の機能を示すフローチャート図である。 Figure 9 is as poor working cutting portion from the workpiece end face does not occur, the end face detection conditions, the cutting conditions, in flow chart showing the function of the control device or an automatic programming apparatus for automatically determining the parameters rising speed condition is there. まず、形状プログラム作成後(ステップST9−1)、被加工物端面外部から切断開始する部分を認識し(ステップST9−2)、被加工物の材質、板厚に対応した端面切断条件設定(ステップS First, after creating the shape program (step ST9-1), and recognizes the part to start cutting from the workpiece end face outside (step ST9-2), the material of the workpiece, the end face cutting condition setting corresponding to the plate thickness (step S
T9−3)、端面切断開始コード入力(ステップST7 T9-3), the end face cutting start code input (step ST7
−4)、切断条件割付け(ステップST7−5)を行うことにより、被加工物端面を良好に切断加工することが可能な加工プログラムを作成できる(ステップST7− -4), by performing the cutting conditions allocation (step ST7-5), you can create a machining program capable of satisfactorily cut a workpiece end face (step ST7-
6)。 6). なお、上記各実施例では、加工ヘッド5をX軸移動させる場合について説明したが、加工テーブル16をX軸移動させても、あるいは加工ヘッド5と加工テーブル16を相対的にX軸移動させてもよい。 Incidentally, in the above embodiments, the machining head 5 has been described for moving the X-axis, even when the processing table 16 is moved X-axis, or by a machining head 5 and the processing table 16 is moved relative to the X axis it may be.

【0038】 [0038]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によれば、レーザビームと被加工物端部との一致を検知し、 As it is evident from the foregoing description, according to the first aspect of the invention, to detect a match between the laser beam and the workpiece end,
この検知時点から所定時間、切断加工時より大きな切断エネルギを被加工物に与えるように構成したので、切断溝を迅速に被加工物の下部にまで形成することができる。 Predetermined time from the detection time, since a large cutting energy from the time of cutting and configured to provide to the workpiece can be formed to the lower portion of the quick workpiece the cutting groove. この結果、溶融物流れが規制されるため、被加工物の切断面に発生する条痕の乱れや溶け落ちが防止され、 As a result, since the melt flow is regulated, disturbance or burn striations generated on the cut surface of the workpiece is prevented,
加工物の品質が向上する。 The quality of the workpiece can be improved.

【0039】請求項2記載の発明によれば、レーザビーム出力を上昇させて大きな切断エネルギを得るように構成したので、切断エネルギの変化処理が容易である。 [0039] According to the second aspect of the present invention, since it is configured so as to obtain a greater cutting energy raises the laser beam output, it is easy change processing of the cutting energy.

【0040】請求項3記載の発明によれば、レーザビームと被加工物の相対速度を低下させて大きな切断エネルギを得るように構成したので、レーザビームを発生するレーザ発振器は小容量のものを使用できる。 According to the third aspect of the invention, since it is configured so as to obtain a greater cutting energy by reducing the relative speed of the laser beam and the workpiece, a laser oscillator for generating a laser beam those small capacity It can be used.

【0041】請求項4記載の発明によれば、レーザビームが被加工物に照射された時に発生する発光を検知して、レーザビーム軸と被加工物の交差領域を検出するように構成したので、新たに複雑な機構を付加することなく簡便に、かつ正確に被加工物端部を検出することができると共に、検出した交差領域に基づいて切断終了直前で切断を停止でき、安定してミクロジョイントを形成できる。 [0041] According to the fourth aspect of the present invention, by detecting the light emission occurring when the laser beam is irradiated to the workpiece, since it is configured to detect the intersections of the laser beam axis and the workpiece , conveniently without adding a new complex mechanisms, and accurately it is possible to detect the workpiece end, it can be stopped along the section just before the end on the basis of the detected intersection region, stable micro joint can be formed.

【0042】請求項5記載の発明によれば、レーザビーム軸が被加工物端部と一致するまでは、レーザビームの出力を切断加工時より低くしているので、被加工物の下部の予熱が少なく、一致時点後に高められたレーザビーム出力によって被加工物の下部まで切断溝が形成される。 [0042] According to the invention of claim 5, wherein, until the laser beam axis coincides with the workpiece end, since the lower than when cutting the output of the laser beam, preheating of the lower portion of the workpiece less, cutting groove to the bottom of the workpiece is formed by the laser beam output is increased after match point. この結果、溶融物流れが規制されるため、被加工物の切断面に発生する条痕の乱れや溶け落ちが防止され、 As a result, since the melt flow is regulated, disturbance or burn striations generated on the cut surface of the workpiece is prevented,
加工物の品質が向上する。 The quality of the workpiece can be improved.

【0043】請求項6記載の発明によれば、レーザビームの入射軸と被加工物端の距離等を、被加工物の材質、 [0043] According to the sixth aspect of the present invention, the distance between the axis of incidence and the workpiece edge of a laser beam or the like, the material of the workpiece,
板厚、加工形状によって設定するように構成したので、 Thickness, and then, it is set by the machining shape,
最適な条件で迅速に切断加工を実行できる。 It can be performed quickly cut at the optimum conditions.

【0044】請求項7記載の発明によれば、被加工物の材質、板厚に応じてメモリ手段から検索した加工プログラムに従って、被加工物に切断エネルギを与えるように構成したので、簡単な操作で高品質な切断開始部の加工を実行できる。 [0044] According to the invention of claim 7, wherein the material of the workpiece, according to a machining program retrieved from the memory means in accordance with the plate thickness, since it is configured to provide cutting energy to the workpiece, simple operation in can execute processing of high-quality cutting start portion.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】請求項1〜6記載の発明のレーザ切断方法を実行する請求項7の発明の一実施例によるレーザ切断装置を示す模式図である。 1 is a schematic view of a laser cutting device according to an embodiment of the invention of claim 7 for performing laser cutting method of the invention of claim 6 wherein.

【図2】図1の各部を詳細に示すブロック図である。 2 is a block diagram illustrating each part in detail in Figure 1.

【図3】請求項1〜6記載の発明のレーザ切断方法を説明するフローチャートである。 3 is a flow chart for explaining a laser cutting method of the invention of claim 6 wherein.

【図4】請求項1〜6記載の発明のレーザ切断方法を説明する模式図である。 4 is a schematic view illustrating a laser cutting method of the invention of claim 6 wherein.

【図5】時間に対するレーザビーム出力、レーザビーム移動速度の特性図である。 [5] The laser beam output with respect to time is a characteristic diagram of the laser beam movement speed.

【図6】請求項1〜6記載の発明の他の実施例によるレーザ切断方法を説明する模式図である。 6 is a schematic view illustrating a laser cutting method according to another embodiment of the invention of claim 6 wherein.

【図7】加工条件を示すパラメータ図である。 7 is a parameter showing the processing conditions.

【図8】加工条件を入力するコード図である。 8 is a code diagram for inputting a processing condition.

【図9】加工プログラムを作成するフローチャートである。 9 is a flowchart for creating a machining program.

【図10】従来のレーザ切断方法を説明する模式図である。 10 is a schematic diagram illustrating a conventional laser cutting method.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 レーザビーム 2 被加工物 13a メモリ手段 13b CPU(加工制御手段) 1 the laser beam 2 a workpiece 13a memory means 13b CPU (processing control means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井坂 久夫 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 金岡 優 名古屋市東区矢田南五丁目1番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Hisao Isaka Amagasaki Tsukaguchihon-cho, 8-chome No. 1 Mitsubishi Electric Co., Ltd. production technology in the Laboratory (72) inventor Yu KANAOKA, Higashi-ku, Nagoya Yadaminami chome No. 1 No. 14 Mitsubishi electric Co., Ltd. in Nagoya Works

Claims (7)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 レーザビームの入射軸を被加工物と交差しない状態から交差する位置に移動させて、前記被加工物の側端面から切断を開始するレーザ切断方法において、前記レーザビームと前記被加工物端部との交差を検知し、この検知時点から所定時間、切断時よりも大きな切断エネルギを前記被加工物に与えることを特徴とするレーザ切断方法。 1. A incident axis of the laser beam is moved to a position intersecting the state does not intersect with the workpiece, said at laser cutting method for starting a disconnection from the side end face of the workpiece, the said laser beam to be detecting the intersection of the workpiece end, laser cutting method characterized by providing a predetermined time from the detection time point, a large cut energy than when cutting the workpiece.
  2. 【請求項2】 前記レーザビームの出力を上昇させて大きな切断エネルギを得ることを特徴とする請求項1記載のレーザ切断方法。 2. A laser cutting method according to claim 1, wherein the obtaining a large cut energy by raising the output of the laser beam.
  3. 【請求項3】 前記レーザビームと前記被加工物の相対速度を低下させて大きな切断エネルギを得ることを特徴とする請求項1記載のレーザ切断方法。 3. A laser cutting method according to claim 1, wherein the obtaining a large cut energy by reducing the relative speed of the laser beam and the workpiece.
  4. 【請求項4】 前記レーザビームが被加工物に照射された時に発生する発光を検知することにより、レーザビーム軸と被加工物の交差領域を検出することを特徴とする請求項1記載のレーザ切断方法。 4. By the laser beam to detect the luminescence generated when irradiated to the workpiece, the laser according to claim 1, wherein the detecting the intersections of the laser beam axis and the workpiece cutting method.
  5. 【請求項5】 レーザビームの入射軸を被加工物と交差しない状態から交差する位置に移動させて、前記被加工物の側端面から切断を開始するレーザ切断方法において、前記レーザビームを前記被加工物の側端面と交差する位置まで移動させる第1の工程と、交差位置において前記レーザビームの出力を切断時の出力に上昇させる第2の工程と、前記レーザビームの移動速度を切断速度まで上昇させる第3の工程と、の一連の操作を実行することを特徴とするレーザ切断方法。 The incident axis 5. The laser beam is moved to a position intersecting the state does not intersect with the workpiece, the laser cutting process to start cutting from the side end face of the workpiece, the said laser beam to be a first step of moving to a position that intersects the side edge of the workpiece, a second step of raising the output of the time of cutting the output of the laser beam at the intersection, to the cutting speed a moving speed of the laser beam laser cutting method characterized by performing the third step of raising, a series of operations.
  6. 【請求項6】 前記第1の工程におけるレーザビームの入射軸と被加工物端との間の距離、前記第2、第3の工程の実行時間、実行開始時点を、前記被加工物の材質、 6. A distance between the incident axis and the workpiece edge of the laser beam in the first step, the material of the second, the execution time of the third step, the execution start time, the workpiece ,
    板厚、切断形状によって設定することを特徴とする請求項5記載のレーザ切断方法。 Thickness, laser cutting method according to claim 5, wherein the setting by the cutting shape.
  7. 【請求項7】 レーザビームの入射軸を被加工物と交差しない状態から交差する位置に移動させて、前記被加工物の側端面から切断を開始するレーザ切断装置において、前記レーザビームを前記被加工物の側端面と交差する位置まで移動させる第1の工程と、交差位置において前記レーザビームの出力を切断時の出力に上昇させる第2の工程と、前記レーザビームの移動速度を切断速度まで上昇させる第3の工程と、の一連の操作を実行する加工プログラムを予め格納しているメモリ手段と、前記被加工物の材質、板厚に応じて前記メモリ手段から検索した加工プログラムに従って切断加工を制御する加工制御手段を具備したことを特徴とするレーザ切断装置。 7. The incident axis of the laser beam is moved to a position intersecting the state does not intersect with the workpiece, the laser cutting device to begin cutting from the side end face of the workpiece, the said laser beam to be a first step of moving to a position that intersects the side edge of the workpiece, a second step of raising the output of the time of cutting the output of the laser beam at the intersection, to the cutting speed a moving speed of the laser beam cutting a third step of raising, memory means for the machining program for executing the series of operations are stored in advance in the material of the workpiece, according to a machining program retrieved from the memory means in accordance with the thickness laser cutting apparatus being characterized in that comprising a machining control means for controlling.
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