JPH09108876A - レーザ切断方法とその装置 - Google Patents

レーザ切断方法とその装置

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JPH09108876A
JPH09108876A JP7270858A JP27085895A JPH09108876A JP H09108876 A JPH09108876 A JP H09108876A JP 7270858 A JP7270858 A JP 7270858A JP 27085895 A JP27085895 A JP 27085895A JP H09108876 A JPH09108876 A JP H09108876A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cut
thin plate
laser beam
distance measuring
measuring device
Prior art date
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Pending
Application number
JP7270858A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Kuromatsu
良之 黒松
Koji Funemi
浩司 船見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 切断面のギザギザと、レーザ切断する際の溶
融物による小さな球形の塊の付着とがなく、金属薄板を
安定して切断できるレーザ切断方法の提供。 【構成】 連続発振レーザビーム15の集光ユニット6
の光軸と距離測定器17の測定方向とを平行に配置し、
被切断薄板1を距離測定器17の測定方向に対して垂直
にXYテーブル8、8a上に保持し、XYテーブル8、
8aを動作させて被切断薄板1上の少なくとも3箇所以
上の点と距離測定器17との間の垂直距離を測定し、前
記垂直距離が総て許容誤差範囲内にある場合にはそのま
まで、前記垂直距離に許容誤差範囲を越えるものがある
場合には、前記垂直距離が総て許容誤差範囲内に入るよ
うに前記被切断薄板1の姿勢をXYテーブル8、8a上
で修正してから、連続発振レーザビーム15で被切断薄
板1を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属薄板を切断するレ
ーザ切断方法とその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来例のレーザ切断方法を使用するレー
ザ切断装置の構成と動作とを図7に基づいて説明する。
【0003】図7において、1はレーザ切断すべき金属
薄板で、方形フレーム3の軸方向に垂直な断面に接合さ
れている。
【0004】4はレーザを間欠的にパルス発振するパル
スレーザ発振器、5は前記の発振されたレーザを伝送す
る光ファイバー、6はレーザを集光する集光ユニット、
7はパルスレーザビーム、13はパルスレーザビーム7
の焦点である。従来例でパルスレーザビーム7を使用す
る理由は、レーザを間欠的にパルス発振する処理によ
り、レーザのエネルギが時間的に集中し単位時間当たり
のエネルギが大きくなるからである。
【0005】8は前記フレーム3に接合されている金属
薄板1を位置決めしながら水平方向に移動させるXYテ
ーブル、14はXYテーブル8を制御する制御部であ
る。
【0006】以下に、前記金属薄板1を前記方形フレー
ム3の外周に沿ってレーザ切断する動作を図7、図8に
基づいて説明する。
【0007】図7において、先ず、金属薄板1が接合さ
れている方形フレーム3をXYテーブル8に取り付け
る。制御部14の制御によりXYテーブル8を動作させ
て、パルスレーザビーム7の焦点13が前記方形フレー
ム3の外周から所定距離はなれた位置にくるように位置
決めし、パルスレーザ発振器4を発振させると共に、前
記焦点13が前記フレーム3の外周から所定距離はなれ
た位置を移動するように前記XYテーブル8を動作さ
せ、前記フレーム3の外周に沿って、前記金属薄板1を
図8に示すようにレーザ切断する。
【0008】この場合、図9に示すように、方形フレー
ム3を介してXYテーブル8に取り付けられた金属薄板
1は、パルスレーザビーム7の方向に対して、XYテー
ブル8等の精度の範囲内で水平方向から少し傾くことが
ある。しかし、上述のように単位時間当たりのエネルギ
が大きなパルスレーザビームを使用しているので、金属
薄板1を切断できる焦点深度範囲が比較的に大きく、金
属薄板1の位置決めに対するXYテーブル8に通常の精
度があれば実用上の支障は無い。従って、従来例では、
特に、金属薄板1の姿勢修正を行っていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の構成では、前述のように、エネルギを大きくするため
にパルスレーザビームを使用しているので、図8に示す
ように、金属薄板1の切断面がギザギザになるという問
題点がある。更に、図8の一部拡大図に示すように、金
属薄板1をレーザ切断する際の溶融物が固まった小さな
球形の塊9がギザギザの先端部10に付着する。これら
の小さな球形の塊9が、後に、前記のギザギザの先端部
10から外れてゴミになるという問題点がある。
【0010】本発明は、上記の問題点を解決し、切断面
のギザギザと、レーザ切断する際の溶融物が固まった小
さな球形の塊の付着とがなく、金属薄板を安定して切断
できるレーザ切断方法とその装置の提供を課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願第1発明のレーザ切
断方法は、上記の課題を解決するために、連続発振レー
ザビームの集光ユニットの光軸と距離測定器の測定方向
とを平行に配置し、被切断薄板を前記距離測定器の測定
方向に対して垂直にXYテーブル上に保持し、前記XY
テーブルを動作させて前記被切断薄板上の少なくとも3
箇所以上の点と前記距離測定器との間の垂直距離を測定
し、前記垂直距離が総て許容誤差範囲内にある場合には
そのままで、前記垂直距離に許容誤差範囲を越えるもの
がある場合には、前記垂直距離が総て許容誤差範囲内に
入るように前記被切断薄板の姿勢をXYテーブル上で修
正してから、前記連続発振レーザビームで前記被切断薄
板を切断することを特徴とする。
【0012】本願第2発明のレーザ切断装置は、上記の
課題を解決するために、被切断薄板を切断する連続発振
レーザビームを発振するレーザ発振器と、前記連続発振
レーザビームを前記被切断薄板上に集光する集光ユニッ
トと、前記集光ユニットの光軸方向に平行な測定方向を
有する距離測定器と、前記距離測定器の測定方向に対し
て前記被切断薄板を垂直に保持するXYテーブルと、前
記XYテーブルを動作させて前記被切断薄板上の少なく
とも3箇所以上の点と前記距離測定器との間の垂直距離
を測定する距離測定制御手段と、前記の測定された垂直
距離に基づいて前記被切断薄板が前記光軸に垂直か否か
を判断する薄板姿勢判断手段と、前記XYテーブルに設
けられ前記薄板姿勢判断手段の判断に基づいて前記被切
断薄板が前記光軸に垂直になるように前記被切断薄板の
姿勢を修正する薄板姿勢修正手段とを有することを特徴
とする。
【0013】
【作用】本願第1発明のレーザ切断方法と、本願第2発
明のレーザ切断装置とは、レーザ発振器が被切断薄板を
切断する連続発振レーザビームを発振し、集光ユニット
が前記連続発振レーザビームを前記被切断薄板上に集光
し、距離測定器が前記集光ユニットの光軸方向に平行な
測定方向を有し、XYテーブルが前記距離測定器の測定
方向に対して前記被切断薄板を垂直に保持し、距離測定
制御手段が前記XYテーブルを動作させて前記被切断薄
板上の少なくとも3箇所以上の点と前記距離測定器との
間の垂直距離を測定し、薄板姿勢判断手段が前記の測定
された垂直距離に基づいて前記被切断薄板が前記光軸に
垂直か否かを判断し、前記XYテーブルに設けられた薄
板姿勢修正手段が前記薄板姿勢判断手段の判断に基づい
て前記被切断薄板が前記光軸に垂直になるように前記被
切断薄板の姿勢を修正してから、前記連続発振レーザビ
ームで前記被切断薄板を切断するので、前記連続発振レ
ーザビームが充分に集光されエネルギが一点に集中した
状態で前記被切断薄板に照射され、比較的にエネルギが
小さい連続発振レーザビームでも、前記被切断薄板を滑
らかに切断することができる。
【0014】従って、金属薄板の切断時に発生する溶融
物が固まる場合に切断面全体に均一に付着し、従来例で
トラブルの原因になっている溶融物が固まって小さな塊
を発生させる現象が無くなる。
【0015】
【実施例】本発明のレーザ切断方法を使用するレーザ切
断装置の実施例を図1〜図6に基づいて説明する。
【0016】図1において、1はレーザ切断すべき金属
薄板で、方形フレーム3の軸方向に垂直な断面に接合さ
れている。
【0017】12はレーザを連続発振するレーザ発振
器、5は前記の発振されたレーザを伝送する光ファイバ
ー、6はレーザを集光する集光ユニット、15は連続発
振レーザビーム、16は連続発振レーザビーム15の焦
点である。
【0018】17は方形フレーム3の断面に接合されて
いる金属薄膜1を水平に位置決めするためのデータを得
る距離測定器で、本実施例では、三角法の原理を使用す
る光変位計を使用している。
【0019】8、8aは前記フレーム3に接合されてい
る金属薄板1を位置決めしながら水平方向に移動させる
XYテーブル、14はXYテーブル8、8aを制御する
制御部である。
【0020】図1、図2において、8bは、前記金属薄
板1の姿勢を水平に修正する薄板姿勢修正手段である。
薄板姿勢修正手段8bは、XYテーブル8、8aの上面
から突き出ることによって、前記金属薄板1を水平に
し、集光ユニット6の光軸に垂直になるようにその姿勢
を修正する。本実施例では、薄板姿勢修正手段8bを4
箇所に設けている。
【0021】本実施例の動作を図1〜図6に基づいて説
明する。
【0022】図5のフローチャートのステップ#1にお
いて、被切断薄板である金属薄板1をXYテーブル8、
8a上に保持し、距離測定器17の下方を移動させ、図
2〜図4に示すようにして、4箇所の薄板姿勢修正手段
8bの位置A、B、C、Dにおいて、前記金属薄板1と
前記距離測定器17との垂直距離L1 、L2 、L3 、L
4 を測定する。
【0023】ステップ#2において、金属薄板1が集光
ユニット6の光軸に垂直か否かを確かめ、垂直であれば
ステップ#4に進み、垂直でなければステップ#3に進
む。
【0024】この場合、前記の垂直距離が、L1 =L2
=L3 =L4 であれば垂直であり、L1 ≠L2 等であれ
ば垂直ではない。
【0025】ステップ#3において、図2に示すよう
に、薄板姿勢修正手段8bによって、L1 =L2 =L3
=L4 となるように、金属薄板1の姿勢を修正し、ステ
ップ#2に戻る。
【0026】ステップ#4において、XYテーブル8、
8aが動作して、金属薄板1を切断位置に位置決めす
る。
【0027】ステップ#5において、レーザ発振器12
を連続発振し、XYテーブル8、8aを移動させて、連
続発振レーザビーム15の焦点16が前記フレーム3の
外周から所定距離離れた位置を移動するように前記XY
テーブル8、8aを動作させ、前記フレーム3の外周に
沿って、前記金属薄板1を図6に示すようにレーザ切断
する。
【0028】この場合、本発明では連続発振レーザビー
ム15を使用しているので、従来例のパルス発振のパル
スレーザビームに比較して単位時間当たりのエネルギが
小さくなるが、本実施例のようにして焦点位置を修正す
ることにより、エネルギを一点に充分に集中させること
ができ、金属薄板1の切断が可能になる。
【0029】尚、この場合、レーザビームの吸収率が小
さいアルミニウムや金の薄板は切断するのに時間がかか
るが、レーザビームの吸収率が大きい鉄の場合には、5
0〜100Wクラスのレーザ発振器で、0.1mm厚さ
の金属薄板1を高速に切断することができる。鉄の場合
には、表面に酸化皮膜を形成させるとレーザビームの吸
収率がより大きくなる。
【0030】そして、連続レーザビームによる金属薄板
の切断面が滑らかであるので、前記金属薄板の切断時に
発生する溶融物が切断面全体に均一に付着し、従来例で
トラブルの原因になる溶融物が固まって小さな塊を発生
させる現象が無くなり、前記小さな塊によるゴミが発生
することも無くなる。
【0031】本実施例では光ファイバーを使用したがミ
ラーの反射を使用しても良い。薄板姿勢修正手段の設計
は目的に合わせて自由に設計できる。又、本実施例で
は、薄板姿勢修正手段を4箇所に使用したが、平面を決
めるに必要最小限の3箇所でも良い。
【0032】
【発明の効果】本願第1発明のレーザ切断方法と、本願
第2発明のレーザ切断装置とは、被切断薄板が連続発振
レーザビームの集光ユニットの光軸に垂直になるように
前記被切断薄板の姿勢を修正してから前記被切断薄板を
切断するので、前記連続発振レーザビームが充分に集光
されエネルギが一点に集中した状態で前記被切断薄板に
照射され、比較的にエネルギが小さい連続発振レーザビ
ームでも、前記被切断薄板を滑らかに高速に切断するこ
とができるという効果を奏する。
【0033】又、金属薄板の切断時に発生する溶融物が
切断面全体に均一に固まって付着するので、従来例でト
ラブルの原因になっている溶融物が固まって小さな塊を
発生させるというトラブルを解消する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願第1発明のレーザ切断方法を使用する本願
第2発明のレーザ切断装置の実施例の構成を示す斜視図
である。
【図2】本願第1発明のレーザ切断方法を使用する本願
第2発明のレーザ切断装置の実施例の要部を示す一部断
面側面図である。
【図3】本願第1発明のレーザ切断方法を使用する本願
第2発明のレーザ切断装置の実施例の動作を示す図であ
る。
【図4】本願第1発明のレーザ切断方法を使用する本願
第2発明のレーザ切断装置の実施例の動作を示す図であ
る。
【図5】本願第1発明のレーザ切断方法を使用する本願
第2発明のレーザ切断装置の実施例の動作を示すフロー
チャートである。
【図6】本願第1発明のレーザ切断方法を使用する本願
第2発明のレーザ切断装置の実施例により切断された金
属薄板の一部拡大斜視図である。
【図7】従来例のレーザ切断方法を使用するレーザ切断
装置の構成を示す斜視図である。
【図8】従来例のレーザ切断方法を使用するレーザ切断
装置により切断された金属薄板の一部拡大斜視図であ
る。
【図9】従来例のレーザ切断方法を使用するレーザ切断
装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
1 金属薄板 3 方形フレーム 5 光ファイバー 6 集光ユニット 8、8a XYテーブル 8b 薄板姿勢修正手段 12 レーザ発振器 14 制御部 15 連続発振レーザビーム 16 焦点 17 距離測定器 17a 距離測定制御手段、薄板姿勢判断手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続発振レーザビームの集光ユニットの
    光軸と距離測定器の測定方向とを平行に配置し、被切断
    薄板を前記距離測定器の測定方向に対して垂直にXYテ
    ーブル上に保持し、前記XYテーブルを動作させて前記
    被切断薄板上の少なくとも3箇所以上の点と前記距離測
    定器との間の垂直距離を測定し、前記垂直距離が総て許
    容誤差範囲内にある場合にはそのままで、前記垂直距離
    に許容誤差範囲を越えるものがある場合には、前記垂直
    距離が総て許容誤差範囲内に入るように前記被切断薄板
    の姿勢をXYテーブル上で修正してから、前記連続発振
    レーザビームで前記被切断薄板を切断することを特徴と
    するレーザ切断方法。
  2. 【請求項2】 被切断薄板を切断する連続発振レーザビ
    ームを発振するレーザ発振器と、前記連続発振レーザビ
    ームを前記被切断薄板上に集光する集光ユニットと、前
    記集光ユニットの光軸方向に平行な測定方向を有する距
    離測定器と、前記距離測定器の測定方向に対して前記被
    切断薄板を垂直に保持するXYテーブルと、前記XYテ
    ーブルを動作させて前記被切断薄板上の少なくとも3箇
    所以上の点と前記距離測定器との間の垂直距離を測定す
    る距離測定制御手段と、前記の測定された垂直距離に基
    づいて前記被切断薄板が前記光軸に垂直か否かを判断す
    る薄板姿勢判断手段と、前記XYテーブルに設けられ前
    記薄板姿勢判断手段の判断に基づいて前記被切断薄板が
    前記光軸に垂直になるように前記被切断薄板の姿勢を修
    正する薄板姿勢修正手段とを有することを特徴とするレ
    ーザ切断装置。
JP7270858A 1995-10-19 1995-10-19 レーザ切断方法とその装置 Pending JPH09108876A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007271350A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Fujifilm Corp 平面表示型ディスプレイの基準平面設定方法及び視野角測定方法
JP2012156048A (ja) * 2011-01-27 2012-08-16 Fujikura Ltd 酸化物超電導線材の製造方法及び酸化物超電導線材
JP2012156047A (ja) * 2011-01-27 2012-08-16 Fujikura Ltd 酸化物超電導線材の製造方法及び酸化物超電導線材
CN107138852A (zh) * 2017-06-29 2017-09-08 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法

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