JPH10249572A - Laser cutting method, its device and laser nozzle - Google Patents
Laser cutting method, its device and laser nozzleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ切断加工方
法及び装置並びに同加工方法に使用するレーザノズルに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for laser cutting and a laser nozzle used in the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザ切断加工方法として、レーザビー
ムを集光レンズによって集光してワークへ照射し、かつ
アシストガスとして酸素または空気を使用し、ワークと
酸素との酸化反応による熱を利用してワークを溶融し、
溶融した金属をアシストガスによって吹き飛ばすことに
よるレーザ切断が行われている。2. Description of the Related Art As a laser cutting method, a laser beam is condensed by a condenser lens and irradiated onto a work, and oxygen or air is used as an assist gas, and heat generated by an oxidation reaction between the work and oxygen is used. Melt the workpiece
Laser cutting is performed by blowing away molten metal with an assist gas.
【０００３】そして、従来は、ワークが薄板や厚板によ
って焦点距離の異なる集光レンズを使用し、また集光レ
ンズの焦点位置を、ワーク表面、ワーク表面の上方位置
およびワーク表面の下方位置等に位置調節してレーザ切
断を行っている。さらに、ビームモードとしてはシング
ルモードのレーザビームを推奨し、かつ加工条件によっ
てはパルスレーザ等が使用されている。Conventionally, a work uses a condensing lens having a different focal length depending on whether the work is a thin plate or a thick plate, and the focus position of the condensing lens is determined on the work surface, the position above the work surface, the position below the work surface, and the like. The laser cutting is performed by adjusting the position. Further, a single mode laser beam is recommended as a beam mode, and a pulse laser or the like is used depending on processing conditions.
【０００４】ところで、シングルモードの場合にはレー
ザ発振器からの距離等に拘りなく常にシングルモードを
維持するので扱い易い反面、大出力になると、光軸付近
の強度が高くなり集光レンズや反射鏡に熱変形や損傷を
与えることがある。In the case of the single mode, since the single mode is always maintained regardless of the distance from the laser oscillator or the like, it is easy to handle. On the other hand, when the output is large, the intensity near the optical axis is increased and the condensing lens or the reflecting mirror is increased. May cause thermal deformation and damage.
【０００５】そこで、レーザビームのシングルモードや
マルチモードに拘りなく、レーザビームを小径の円筒状
の内面鏡内に導き多重反射させてレーザ切断加工等を行
う技術が開発されている。この技術に関する先行例とし
て、例えば特開平４−１３４９３号公報（先行例１）が
ある。また類似の先行例として特開平３−２３０８８６
号公報（先行例２）がある。Accordingly, a technique has been developed in which a laser beam is guided into a small-diameter cylindrical inner mirror and subjected to multiple reflections, regardless of whether the laser beam is in a single mode or a multimode. As a prior example relating to this technology, there is, for example, JP-A-4-13493 (prior example 1). A similar prior example is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-230886.
Japanese Unexamined Patent Publication (Prior Art 2).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前記先行例１の構成
は、レーザ発振器において発振された大径（１６ｍｍ）
のレーザビームを集光レンズによって集光し、例えば入
口直径が０．４ｍｍで長さが１５．０８ｍｍの円形の直
管又は適宜形状のテーパ状の内面鏡内に導入し、この内
面鏡内において多重反射させた後、ワークに直接照射し
てレーザ切断加工を行う構成である。The structure of the above-mentioned prior art example 1 has a large diameter (16 mm) oscillated in a laser oscillator.
Is condensed by a condenser lens and introduced into a circular straight tube having an entrance diameter of 0.4 mm and a length of 15.08 mm or a suitably shaped tapered internal mirror. After multiple reflection, the workpiece is directly irradiated to perform laser cutting.
【０００７】上記構成においては、一般的なレーザ加工
機におけるノズル径（１．５φ〜３．０φ程度）に比較
して内面鏡の内径が小さくかつ長いので、内面鏡から高
圧のアシストガスを噴射しようとすると、集光レンズ等
を備えた加工ヘッド内の内圧が高くなり、場合によって
は保持部を含む集光レンズ等の光学要素に歪みを与え、
焦点位置がずれて内面鏡内へレーザビームを良好に導入
できなくなることがあり、より厚いワークのレーザ切断
を行う上において問題がある。In the above configuration, since the inner diameter of the inner mirror is smaller and longer than the nozzle diameter (about 1.5 to 3.0 φ) of a general laser beam machine, a high-pressure assist gas is injected from the inner mirror. If this is attempted, the internal pressure in the processing head provided with a condenser lens or the like will increase, possibly giving distortion to optical elements such as a condenser lens including a holding unit,
In some cases, the laser beam cannot be satisfactorily introduced into the inner mirror due to a shift in the focal position, which is a problem in performing laser cutting of a thicker work.
【０００８】また、先行例１においては、カライドスコ
ープを用いることによって、中心部にエネルギーが飛躍
的に集中するような形態（中心ピークが極めて細い形
態）のエネルギー分布を呈するレーザビームに変換する
ものである。したがって、レーザビームの軸心部のエネ
ルギー密度が極めて高くなるものの全体として中心ピー
クが極めて細い針状を呈することとなり、エネルギーボ
リュームは小さなものである。よって、小径の孔加工に
は有効であるものの、厚板の切断を能率良く行う上にお
いては問題がある。Further, in the first prior art, the use of a kaleidoscope converts the laser beam into a laser beam exhibiting an energy distribution in a form in which energy is remarkably concentrated at the center (a form in which the center peak is extremely narrow). Things. Therefore, although the energy density at the axial center of the laser beam becomes extremely high, the central peak exhibits an extremely thin needle shape as a whole, and the energy volume is small. Therefore, although effective for drilling small diameter holes, there is a problem in efficiently cutting a thick plate.
【０００９】前記先行例２の構成は、入口が大きく出口
の径を穿孔しようとする微細孔の孔径と略同径の小径に
形成したテーパ状の集光コーン内にレーザビームを導入
し、レーザビームを次第に集束し、出口からプリント基
板にレーザビームを照射して出口とほぼ同径の穿孔加工
を行おうとするものである。In the configuration of the above-mentioned prior art example 2, a laser beam is introduced into a tapered converging cone formed into a small diameter substantially equal to the diameter of a fine hole whose entrance is large and the diameter of the exit is to be perforated. The beam is gradually focused, and a laser beam is applied to the printed circuit board from the outlet to perform a perforation process having substantially the same diameter as the outlet.
【００１０】上記先行例２の構成においては、集光コー
ンの出口へレーザビームを単に集光しようとする構成で
あるから、充分な多重反射が行われ得ないものであり、
レーザ強度の平均化を図る上において問題がある。In the configuration of the above-mentioned prior art example 2, since the laser beam is simply focused on the exit of the focusing cone, sufficient multiple reflection cannot be performed.
There is a problem in averaging the laser intensity.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は前述のごとき従
来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明
は、切断すべきワークの表面にレーザビームを小径のス
ポットとして照射して照射面を発火点温度に保持し、上
記スポットの径よりも小径に集束した態様のアシストガ
スを前記照射面の中央部に亜音速以上のガスジェットと
して噴射し、このガスジェット中の酸素と加熱されたワ
ークとの酸化反応熱によってワークを溶融し、この溶融
した部分を前記ガスジェットによって除去して切断溝を
形成するレーザ切断加工方法である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and the invention according to claim 1 irradiates a surface of a workpiece to be cut with a laser beam as a small-diameter spot. The irradiation surface is maintained at the firing point temperature, and an assist gas in a mode focused to a diameter smaller than the diameter of the spot is injected into the center of the irradiation surface as a gas jet at a subsonic speed or higher, and oxygen in the gas jet and This is a laser cutting method in which the work is melted by heat of oxidation reaction with the heated work, and the melted portion is removed by the gas jet to form a cutting groove.
【００１２】請求項２に係る発明は、レーザ発振器から
発振されたレーザビームを小径のストレート部に導入し
光軸の周囲部分を多重反射させてレーザビームの光軸の
周囲部分のビーム強度の均一化を図り、このビーム強度
を平均化したレーザビームの径を所望の径に僅かに拡大
しエネルギー分布が円柱形状を呈する態様のレーザビー
ムとしてワーク表面に照射し、このレーザビームの照射
面の中心部に酸化促進ガスジュットの流速を亜音速以上
に保持して噴射し、ワークの酸化反応による熱によって
ワークを溶融し、その溶融部分を前記ガスジェットによ
り除去するレーザ切断加工方法である。According to a second aspect of the present invention, a laser beam oscillated from a laser oscillator is introduced into a small-diameter straight portion, and a portion around the optical axis is multiply reflected to make the beam intensity of the laser beam around the optical axis uniform. The diameter of the laser beam whose beam intensity is averaged is slightly enlarged to a desired diameter, and the laser beam is irradiated on the work surface as a laser beam having a cylindrical energy distribution. This is a laser cutting method in which the flow rate of the oxidation-promoting gas jet is jetted to the part while maintaining it at a subsonic speed or higher, the work is melted by heat generated by the oxidation reaction of the work, and the melted portion is removed by the gas jet.
【００１３】請求項３に係る発明は、レーザ発振器と、
レーザ発振器において発振されたレーザビームをノズル
に備えた小径のストレートの多重反射領域に導くビーム
ガイド部と、多重反射により光軸の周囲部分のビーム強
度を平均化しエネルギー分布が円柱形状を呈する態様の
レーザビームに変換して照射されたワークの照射面の中
心部にレーザビームと同軸方向から噴射される酸化促進
ガスジェットの供給部と、を備えてなるレーザ切断加工
装置である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator,
A beam guide section that guides a laser beam oscillated by a laser oscillator to a small-diameter straight multiple reflection area provided in a nozzle, and a mode in which the energy distribution around the optical axis is averaged by multiple reflection and the energy distribution exhibits a cylindrical shape. A laser cutting apparatus comprising: a supply section for supplying an oxidation-promoting gas jet that is injected coaxially with the laser beam at a central portion of an irradiation surface of a workpiece that has been converted into a laser beam and irradiated.
【００１４】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
発明において、ビームガイド部は、レーザ発振器から発
振された大径のレーザビームを多重反射領域に導くため
のテーパ形状に形成してあるレーザ切断加工装置であ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the beam guide portion is formed in a tapered shape for guiding a large-diameter laser beam oscillated from a laser oscillator to a multiple reflection area. This is a laser cutting machine.
【００１５】請求項５に係る発明は、請求項３に記載の
発明において、ビームガイドは、集光レンズまたは凹面
鏡よりなるレーザ切断加工装置である。According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the beam guide is a laser cutting apparatus comprising a condenser lens or a concave mirror.
【００１６】請求項６に係る発明は、レーザ発振器と、
レーザ発振器において発振されたレーザビームの光軸の
周囲部分を多重反射するための小径のストレートの多重
反射孔を備えたノズルと、上記ノズルから噴射される酸
化促進用のガスジェットの供給部とを備えてなるレーザ
切断加工装置において、前記多重反射孔から噴射される
ガスジェットをほぼ平行状の噴流に保持し、かつ前記多
重反射孔を経たレーザビームの径を上記ガスジェットの
噴流の径よりも大径になるように拡大しかつエネルギー
分布が円柱形状を呈する態様のレーザビームに変換する
ために、ノズルの噴出口の内面をテーパ形状の反射面に
形成してなるレーザ切断加工装置である。[0016] The invention according to claim 6 is a laser oscillator,
A nozzle provided with a small-diameter straight multi-reflection hole for multi-reflecting a portion around the optical axis of the laser beam oscillated by the laser oscillator, and a supply unit for an oxidation promoting gas jet ejected from the nozzle. In the laser cutting apparatus provided, the gas jet ejected from the multiple reflection hole is held in a substantially parallel jet, and the diameter of the laser beam passing through the multiple reflection hole is larger than the diameter of the gas jet jet. This is a laser cutting apparatus in which an inner surface of a nozzle orifice is formed as a tapered reflection surface in order to convert the laser beam into a laser beam having a shape which is enlarged so as to have a large diameter and has a cylindrical energy distribution.
【００１７】請求項７に係る発明は、レーザビームの多
重反射を行う小径のストレート部と、上記ストレート部
の径よりはノズル照射口が大径になるようにノズル照射
口側が次第に大径になる照射口側テーパ部とを備えてな
るレーザノズルである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a small-diameter straight portion for performing multiple reflection of a laser beam, and the nozzle irradiation port side gradually increases in diameter so that the nozzle irradiation port becomes larger than the diameter of the straight portion. This is a laser nozzle including an irradiation port side tapered portion.
【００１８】請求項８に係る発明は、請求項７に記載の
発明において、小径のストレート部のレーザ光の入口側
にテーパー状の開口部を形成してなるレーザノズルであ
る。An eighth aspect of the present invention is the laser nozzle according to the seventh aspect of the present invention, wherein a tapered opening is formed at the laser beam entrance side of the small diameter straight portion.
【００１９】請求項９に係る発明は、請求項７又は８に
記載の発明において、レーザノズルはラバルノズルであ
ることを特徴とするレーザノズルである。A ninth aspect of the present invention is the laser nozzle according to the seventh or eighth aspect, wherein the laser nozzle is a Laval nozzle.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】図１を参照するに、本例に係るレ
ーザ切断加工装置は、レーザビームＬＢを発振するレー
ザ発振器１と、上記レーザビームＬＢをレーザ加工ヘッ
ド３方向へ反射するベンドミラー５を備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a laser cutting apparatus according to the present embodiment includes a laser oscillator 1 for oscillating a laser beam LB, and a bend mirror for reflecting the laser beam LB toward a laser processing head 3. 5 is provided.
【００２１】前記レーザ加工ヘッド３は、レーザビーム
ＬＢを囲繞した保護管７の先端部に適宜に接続してあ
る。このレーザ加工ヘッド３はヘッド本体９を備えてお
り、このヘッド本体９の上側に螺着したスリーブ１１に
前記保護管７の端部が適宜に係合してある。The laser processing head 3 is appropriately connected to the tip of a protective tube 7 surrounding the laser beam LB. The laser processing head 3 has a head body 9, and an end of the protective tube 7 is appropriately engaged with a sleeve 11 screwed on the upper side of the head body 9.
【００２２】前記ヘッド本体９の下部にはノズルホルダ
１３が着脱可能に螺着してあり、このノズルホルダ１３
の下部にはレーザノズル１５が着脱可能に螺着固定して
ある。A nozzle holder 13 is detachably screwed to a lower portion of the head main body 9.
A laser nozzle 15 is detachably screwed and fixed to a lower part of the nozzle.
【００２３】さらに、前記ノズル本体９には、例えば酸
素ガス或は空気等のアシストガス流入口１７が形成して
あり、このアシストガス流入口１７には、前記レーザノ
ズル１５からアシストガスをガスジェットとして噴射す
るためのガス供給部１９が接続してある。このガス供給
部１９は、例えば高圧タンク或はコンプレッサよりなる
ものである。Further, an assist gas inlet 17 such as oxygen gas or air is formed in the nozzle body 9, and an assist gas is supplied to the assist gas inlet 17 from the laser nozzle 15 by a gas jet. A gas supply unit 19 for injecting as a gas is connected. The gas supply unit 19 is composed of, for example, a high-pressure tank or a compressor.
【００２４】上記ガス供給部１９から供給された高圧の
アシストガスが前記保護管７側へ流出するのを防止する
ために、レーザビームＬＢを透過自在のオプチカルフラ
ット２１がノズル本体９内に設けてある。In order to prevent the high-pressure assist gas supplied from the gas supply unit 19 from flowing out to the protective tube 7 side, an optical flat 21 that can transmit the laser beam LB is provided in the nozzle body 9. is there.
【００２５】前記レーザノズル１５は、レーザビームＬ
Ｂを集光する機能を有するテーパー状の開口部２３を備
えると共に、このテーパー状の部分に連続してレーザビ
ームＬＢの光軸の周囲部分の多重反射を行う多重反射孔
として小径のストレート部２５が適宜長さに亘って設け
てある。そして、このストレート部２５の下部には、ワ
ークＷへのレーザビームの照射径が多重反射孔の径より
大径の所望径になるように、下端部のノズル照射口２７
の径がストレート部２５の径より僅かに大径になるよう
に、下端部側が次第に大径になるテーパ形状の噴射口と
して照射口側テーパー部２９が形成してある。The laser nozzle 15 emits a laser beam L
A tapered opening 23 having a function of condensing B is provided, and a straight portion 25 having a small diameter as a multi-reflection hole for continuously reflecting the laser beam LB around the optical axis of the laser beam LB. Are provided over an appropriate length. A nozzle irradiation port 27 at the lower end is provided below the straight portion 25 so that the irradiation diameter of the laser beam on the work W becomes a desired diameter larger than the diameter of the multiple reflection hole.
The irradiation port side taper portion 29 is formed as a tapered injection port whose lower end portion gradually increases in diameter so that the diameter of the nozzle becomes slightly larger than the diameter of the straight portion 25.
【００２６】すなわちレーザノズル１５は、管の途中に
スロート（ストレート部２５）をもつ中細ノズルであ
り、ダイバージェット又は広い意味でのラバルノズルと
称されるものであって、アシストガスを亜音速から超音
速に加速する機能を有するノズルである。That is, the laser nozzle 15 is a medium-thin nozzle having a throat (straight portion 25) in the middle of the tube, and is called a diver jet or a Laval nozzle in a broad sense. This nozzle has a function to accelerate to supersonic speed.
【００２７】前記ノズルホルダ１３の内面は、レーザ発
振器１から発振され、ベンドミラー５によって屈曲され
た大径のレーザビームＬＢを前記ストレート部２５へ指
向集束せしめるようにテーパー状の反射面３１に形成し
てある。The inner surface of the nozzle holder 13 is formed on a tapered reflecting surface 31 so that the large-diameter laser beam LB oscillated by the laser oscillator 1 and bent by the bend mirror 5 is focused on the straight portion 25 in a directional manner. I have.
【００２８】また、前記ノズルホルダ１３の反射面３１
およびレーザノズル１５におけるテーパー状の開口部２
３，ストレート部２５および照射口側テーパー部２９の
内面はそれぞれレーザビームＬＢを高反射するように仕
上面精度を上げるか、例えば金メッキなどのごとく高反
射材料のメッキを施すことが望ましい。The reflecting surface 31 of the nozzle holder 13
And tapered opening 2 in laser nozzle 15
3. It is desirable that the inner surface of the straight portion 25 and the inner surface of the irradiation port side tapered portion 29 have a higher finishing accuracy so as to reflect the laser beam LB with a high degree, or that a highly reflective material such as gold plating is applied.
【００２９】ここで、前記照射口側テーパ部（噴射口）
２９は、前記ストレート部（多重反射孔）２５から噴射
されるガスジェットをほぼ平行状に集束した態様の噴流
に保持し、かつ前記ストレート部２５を経たレーザビー
ムの径を上記ガスジェットの噴流の有効径（溶融金属を
吹き飛すに充分な運動エネルギーを保有する流速の範
囲）よりも大径になるように拡大する機能を有するもの
であって、テーパ形状に形成してある。Here, the tapered portion on the irradiation port side (injection port)
Reference numeral 29 denotes a gas jet ejected from the straight portion (multiple reflection holes) 25 held in a jet stream in which the gas jet is converged substantially in parallel, and the diameter of the laser beam passing through the straight portion 25 is adjusted to the jet flow of the gas jet. It has a function of expanding the diameter to be larger than the effective diameter (the range of the flow velocity having sufficient kinetic energy to blow away the molten metal), and is formed in a tapered shape.
【００３０】すなわち、ストレート部２５を経たレーザ
ビームは回折によって自然に広がる傾向にあるが、前記
噴射口２９は、回折により広がる場合よりもレーザビー
ムの径をより大きく拡大するために、この噴射口２９内
においてレーザビームが数回の反射を行う長さに設けて
あり、かつ広がり角は所望の角度に設けてある。That is, although the laser beam passing through the straight portion 25 tends to spread naturally by diffraction, the injection port 29 is used to increase the diameter of the laser beam more greatly than when the laser beam is expanded by diffraction. The laser beam is provided in the length within which the laser beam reflects several times, and the divergence angle is provided at a desired angle.
【００３１】以上のごとき構成において、レーザ発振器
１から発振されたレーザビームＬＢをベンドミラー５に
よってレーザ加工ヘッド３側へ反射すると、レーザビー
ムＬＢは保護管７内を通過すると共にオプチカルフラッ
ト２１を透過し、レーザ発振器１から発振されたままの
大径の状態でノズルホルダ１３におけるビームガイド部
としてのテーパー状の反射面３１に照射される。In the configuration described above, when the laser beam LB oscillated from the laser oscillator 1 is reflected by the bend mirror 5 toward the laser processing head 3, the laser beam LB passes through the inside of the protection tube 7 and passes through the optical flat 21. Then, the laser beam is emitted from the laser oscillator 1 to the tapered reflecting surface 31 as a beam guide in the nozzle holder 13 in a large diameter state while being oscillated.
【００３２】上記反射面３１に照射されたレーザビーム
ＬＢはレーザノズル１５におけるビームガイド部として
のテーパー状の開口部２３側へ反射され、この開口部２
３において適数回反射を繰り返して小径のストレート部
２５に導入される。小径のストレート部２５に導入され
たレーザビームＬＢは当該ストレート部２５において多
重反射され光軸の周囲部分のビーム強度が平均化（均一
化）される。The laser beam LB applied to the reflection surface 31 is reflected to the side of the tapered opening 23 as a beam guide in the laser nozzle 15, and this opening 2
In 3, the reflection is repeated an appropriate number of times and introduced into the small-diameter straight portion 25. The laser beam LB introduced into the small-diameter straight portion 25 is multiple-reflected by the straight portion 25, and the beam intensity around the optical axis is averaged (uniform).
【００３３】そして、上記ストレート部２５において多
重反射して光軸の周囲部分のビーム強度が均一化された
レーザビームは照射孔側テーパ部２９においてさらに多
重反射を繰り返しつつ次第に大径になり、前記ストレー
ト部２５の径より大径の所望の径でもってワークＷの表
面に照射される。Then, the laser beam, which is multiply reflected at the straight portion 25 and has a uniform beam intensity around the optical axis, gradually becomes larger in diameter while repeating multiple reflections at the irradiation hole side taper portion 29. The surface of the work W is irradiated with a desired diameter larger than the diameter of the straight portion 25.
【００３４】ところで、前記レーザ発振器１から発振さ
れたレーザビームＬＢは、図２に模式図のように示すよ
うに、テーパー状の開口部２３において複数回反射され
て集光しストレート部２５へ導入され、この小径のスト
レート部２５において多重反射される。そして、照射孔
側テーパ部２９において更に複数回反射され、ストレー
ト部２５の径よりも大径に拡大されたスポットＳＰとし
てワークＷの上面に照射される。The laser beam LB oscillated from the laser oscillator 1 is reflected a plurality of times at the tapered opening 23 and condensed and introduced into the straight portion 25 as shown in the schematic diagram of FIG. Then, multiple reflections are made at the small diameter straight portion 25. Then, the light is further reflected a plurality of times by the irradiation hole side tapered portion 29, and is irradiated on the upper surface of the work W as a spot SP having a diameter larger than the diameter of the straight portion 25.
【００３５】この際、前記ストレート部２５の径に相当
する部分のレーザビームＬＢは多重反射されることなく
レーザノズル１５を通過してワークＷの上面に照射され
る。そして、前記開口部２３において反射された光軸の
周囲部分が小径のストレート部２５において多重反射さ
れビーム強度が平均化された後、照射側テーパ部２９に
よって小径のストレート部２５より僅かに大径のスポッ
トＳＰに拡大される。このスポットＳＰの部分のエネル
ギー分布は、前記照射側テーパ部２９の角度にもよる
が、ほぼ平均化された状態にあるので全体的にエネルギ
ー密度がほぼ等しい円柱形状Ｅ１を呈する。このエネル
ギー分布は、レーザビームをアクリルに照射したときの
バーンパターンによって観察すると、図２の模式図に示
すようにエネルギーボリュームの大きな円柱形状Ｅ１を
呈することにより確認できる。なお、多重反射されるこ
となくレーザノズル１５を通過した部分は、干渉を受け
ることによりエネルギー密度は、レーザ発振器１から発
振されたときの軸心部のエネルギー密度よりも大きくな
るが、エネルギーボリュームの小さな針状あるいはヒゲ
状Ｅ２を呈する。At this time, the laser beam LB of the portion corresponding to the diameter of the straight portion 25 passes through the laser nozzle 15 and is irradiated on the upper surface of the work W without being subjected to multiple reflection. Then, after the portion around the optical axis reflected by the opening 23 is multiple-reflected by the small-diameter straight portion 25 and the beam intensity is averaged, the irradiation-side taper portion 29 slightly increases the diameter of the small-diameter straight portion 25. Of the spot SP. Although the energy distribution of the spot SP depends on the angle of the irradiation-side tapered portion 29, it is in a substantially averaged state, and thus has a columnar shape E1 having substantially the same energy density as a whole. This energy distribution can be confirmed by observing a cylindrical pattern E1 having a large energy volume as shown in the schematic diagram of FIG. 2, when observed by a burn pattern when the acrylic is irradiated with a laser beam. The energy density of the portion that has passed through the laser nozzle 15 without being multiply reflected is greater than the energy density of the axis when oscillated from the laser oscillator 1 due to interference. It has a small needle-like or whisker-like E2.
【００３６】上述のごときエネルギー分布を呈する態様
に変換されたレーザビームをワークＷに照射すると、エ
ネルギー分布が円柱形状の部分Ｅ１はワークＷを溶融し
蒸発させる程度にはエネルギー密度が大きくないので、
ワークＷの照射面は溶融直前の発火点程度に加熱された
状態となる。なお、レーザビームにおけるエネルギー密
度がヒゲ状の部分Ｅ２はエネルギー密度は大きいものの
エネルギーボリュームが小さいので、このヒゲ状の部分
Ｅ２がワークＷに照射されても、切断に関与する全体の
エネルギー量が小さいので、ワークＷが直ちに溶融切断
可能になるものではない。When the work W is irradiated with the laser beam converted into a form exhibiting the energy distribution as described above, the energy density of the portion E1 having a cylindrical energy distribution is not large enough to melt and evaporate the work W.
The irradiation surface of the work W is in a state of being heated to the ignition point immediately before melting. It is to be noted that, although the whisker-like portion E2 of the laser beam has a large energy density but a small energy volume, even if the whisker-like portion E2 is irradiated on the work W, the total energy amount involved in cutting is small. Therefore, the work W cannot be immediately melt-cut.
【００３７】上述のごとくエネルギー密度の分布が円柱
状を呈する態様に変換したレーザビームをワークＷの表
面に照射すると同時に、ガス供給部１９から高圧の酸素
ガスまたは空気のアシストガスを流入口１７からヘッド
本体９内に供給すると、アシストガスは室９Ｃ内におい
て高圧（５〜２０ｋｇｆ／ｃｍ2 ）となり、レーザノズ
ル１５におけるストレート部２５において亜音速にな
り、ノズル照射口２５からは超音速（マッハ１以上）で
前記照射面の中央部に噴射される。As described above, the surface of the work W is irradiated with the laser beam whose energy density has been converted into a form having a columnar energy density distribution, and at the same time, high-pressure oxygen gas or air assist gas is supplied from the gas inlet 19 through the inlet 17. When the assist gas is supplied into the head main body 9, the assist gas becomes high pressure (5 to 20 kgf / cm 2 ) in the chamber 9 </ b> C, becomes subsonic at the straight portion 25 of the laser nozzle 15, and becomes supersonic (Mach 1 The above is injected into the central part of the irradiation surface.
【００３８】上記ストレート部（多重反射孔）２５から
噴射されるアシストガスのガスジェットＧは前記多重反
射孔２５の径より僅かに大径になるものの、ほぼ平行状
に集束した態様でかつワークＷの表面へ照射されたレー
ザビームのスポット（照射面）ＳＰの径より小径の噴流
に保持されて、上記スポットＳＰの中央部に噴射され
る。なお、このガスジェットＧの広がり具合はシュリー
レン法と称する流れの可視化の方法などによって確認で
きる。Although the gas jet G of the assist gas injected from the straight portion (multiple reflection holes) 25 has a diameter slightly larger than the diameter of the multiple reflection holes 25, the gas jet G is converged substantially in parallel and the work W The laser beam irradiated on the surface of the laser beam is held in a jet having a diameter smaller than the diameter of the spot (irradiation surface) SP, and is jetted to the center of the spot SP. The spread of the gas jet G can be confirmed by a flow visualization method called a Schlieren method.
【００３９】ところで、前記照射孔側テーパ部２９が存
在せずにストレート部２５がレーザノズル１５から直接
開口された構成（前記先行例１のごとき構成）において
はレーザビームの広がりは回折による自然の広がりであ
ってより大径にすることができず、またガスジェットは
平行状に保持され難く大きく広がる傾向にあり、ワーク
表面でのレーザビームの照射面よりもガスジェット径の
方が大きくなるので、望ましいものではない。Incidentally, in the configuration in which the straight portion 25 is directly opened from the laser nozzle 15 without the irradiation hole side tapered portion 29 (the configuration as in the preceding example 1), the spread of the laser beam is naturally caused by diffraction. Since the gas jet is wide and cannot be made larger, the gas jet is difficult to be held in parallel and tends to spread widely, and the gas jet diameter is larger than the laser beam irradiation surface on the work surface. , Not desirable.
【００４０】前記ワークＷのレーザ照射面（スポット）
は、レーザビームの照射によって全面的に溶融直前の発
火点温度に達しており、この中央部に酸素ガスまたは空
気のアシストガスがガスジェットとして噴射されるの
で、酸素によりワークＷの酸化反応が促進される。この
酸化反応熱によってワークＷが溶融し、この溶融した部
分がアシストガスのジェット流によって除去されて、ワ
ークＷのレーザ切断が行われることとなる。Laser irradiation surface (spot) of the work W
Has reached the ignition point temperature just before melting by laser beam irradiation, and oxygen gas or air assist gas is jetted as a gas jet to this central part, so that the oxygen promotes the oxidation reaction of the work W. Is done. The work W is melted by the heat of the oxidation reaction, and the melted portion is removed by the jet stream of the assist gas, so that the work W is laser-cut.
【００４１】この際、発火点温度に達しているスポット
の中央部に上記スポットの径より小径のガスジェットを
噴射するものであるから、酸化反応を効果的に促進で
き、この酸化反応熱によってワークＷを溶融し超音速の
ガスジェット全体によって溶融金属を除去できる。した
がって、ガスジェット中の酸素との酸化反応熱によって
次々に溶融すると同時に溶融部分全体を次々に効果的に
飛散除去できるものであり、換言すれば、酸化反応熱の
伝播速度とガスジェットの速度とが均衡し、上記酸化反
応熱が周囲に大きく拡散する前に溶融金属を除去するこ
ととなり酸化反応熱による熱影響範囲を小さく抑制する
ことができる。At this time, since a gas jet having a diameter smaller than the diameter of the spot is injected into the center of the spot having reached the ignition point temperature, the oxidation reaction can be effectively promoted, and the heat of the oxidation reaction causes the work to be performed. W can be melted and the molten metal can be removed by the entire supersonic gas jet. Therefore, the molten metal can be successively melted by the heat of oxidation reaction with oxygen in the gas jet, and at the same time, the entire molten portion can be effectively scattered and removed one after another. In other words, the propagation speed of the heat of oxidation reaction and the gas jet speed And the molten metal is removed before the heat of the oxidation reaction largely diffuses to the surroundings, so that the range of heat affected by the heat of the oxidation reaction can be reduced.
【００４２】また、ガスジェットはほぼ平行状に集束し
た態様に保持されるので、レーザノズル１５とワークＷ
との間隔を比較的大きくすることが可能であると共に、
ガスジェットの有効到達距離が長くなり、より厚いワー
クの切断を行うことができることになる。Since the gas jet is held in a substantially parallel and focused manner, the laser nozzle 15 and the work W
It is possible to make the distance between
The effective reach of the gas jet is increased, and a thicker workpiece can be cut.
【００４３】本例によれば、集光レンズを有しないので
従来に比較して構成が簡単になると共に、テーパー状の
ビームガイド部でもってレーザビームＬＢをストレート
部２５に導く構成であるから、室９Ｃを高圧にすること
によって、またオプチカルフラット２１が例えば熱変形
することによってオプチカルフラット２１に歪みが生じ
た場合であっても、ストレート部２５へレーザビームを
確実に導くことができる。According to the present embodiment, since there is no condenser lens, the configuration is simpler than in the conventional case, and the laser beam LB is guided to the straight portion 25 by the tapered beam guide portion. The laser beam can be reliably guided to the straight portion 25 even when the optical flat 21 is distorted due to the high pressure of the chamber 9C or the optical flat 21 being thermally deformed, for example.
【００４４】また、前記構成により室９Ｃ内を高圧にす
ることができ、レーザノズル１５からアシストガスをマ
ッハ１以上の超音速で噴射することが可能となり、より
厚いワークの切断を行うことができる。Further, the pressure in the chamber 9C can be increased by the above configuration, and the assist gas can be jetted from the laser nozzle 15 at a supersonic speed of Mach 1 or more, so that a thicker work can be cut. .
【００４５】ところで、本発明は、前記例に限るもので
はなく、適宜の変更を行うことによってはその他の態様
でも実施可能である。例えばベンドミラー５とオプチカ
ルフラット２１との間に焦点距離の長い集光レンズを配
置して、レーザビームＬＢをレーザノズル１５における
テーパー状の開口部２３へ照射するようにレーザビーム
ＬＢを僅かに集束する構成とすることも可能である。ま
た、ベンドミラー５を凹面鏡にして上述したようにレー
ザビームＬＢを集束してテーパー状の開口部２３へ照射
する構成とすることも可能である。By the way, the present invention is not limited to the above example, but can be embodied in other modes by making appropriate changes. For example, a condensing lens having a long focal length is arranged between the bend mirror 5 and the optical flat 21, and the laser beam LB is slightly focused so as to irradiate the laser beam LB to the tapered opening 23 of the laser nozzle 15. It is also possible to adopt a configuration in which Further, it is also possible to adopt a configuration in which the laser beam LB is focused and irradiated to the tapered opening 23 as described above, using the bend mirror 5 as a concave mirror.
【００４６】さらに、オプチカルフラット２１に代えて
当該部分に適宜焦点距離の集光レンズを採用してテーパ
ー状の開口部２３へ照射することも可能である。Further, instead of the optical flat 21, a condensing lens having an appropriate focal length may be employed in the relevant portion to irradiate the tapered opening 23.
【００４７】上述の場合、テーパー状の開口部２３の適
宜位置に焦点が合う構成とすることができ、一旦集光さ
れて広がりかけたレーザビームを反射させながらストレ
ート部２５に導入することになり、開口部２３の径を前
記例示の場合よりも小径とすることが可能であり、レー
ザ加工ヘッドの全体的構成の小型化を図ることができ
る。In the case described above, it is possible to adopt a configuration in which the focal point is adjusted at an appropriate position of the tapered opening 23, and the laser beam which has been once collected and spread is reflected and introduced into the straight portion 25. The diameter of the opening 23 can be made smaller than in the above-described example, and the overall configuration of the laser processing head can be reduced in size.
【００４８】要するに、集光レンズや凹面鏡を用いる場
合であっても、多重反射を行う小径のストレート部２５
へのレーザビームの導入はテーパー状の開口部２３によ
って行う構成とすることにより、例えば集光レンズやオ
プチカルフラット等に多少の歪みを生じても何等問題に
することなくストレート部２５へレーザビームＬＢを確
実に導入することができるものである。In short, even when a condensing lens or a concave mirror is used, the small-diameter straight portion 25 that performs multiple reflection is used.
The laser beam is introduced into the straight portion 25 without causing any problem even if a slight distortion occurs in, for example, a condenser lens or an optical flat, by introducing the laser beam into the straight portion 25 by using a configuration in which the laser beam is introduced through the tapered opening 23. Can be surely introduced.
【００４９】[0049]
【発明の効果】以上のごとき説明より理解されるよう
に、要するに請求項１に係る発明は、切断すべきワーク
の表面にレーザビームを小径のスポットとして照射して
照射面を発火点温度に保持し、上記スポットの径よりも
小径に集束した態様のアシストガスを前記照射面の中央
部に亜音速以上のガスジェットとして噴射し、このガス
ジェット中の酸素と加熱されたワークとの酸化反応熱に
よってワークを溶融し、この溶融した部分を前記ガスジ
ェットによって除去して切断溝を形成するレーザ切断加
工方法であるから、酸化反応を効果的に促進でき、酸化
反応熱によって溶融した部分の飛散除去にガスジェット
全体を有効に利用できる。As will be understood from the above description, in short, the invention according to claim 1 irradiates the surface of the workpiece to be cut with a laser beam as a small-diameter spot and maintains the irradiated surface at the firing point temperature. Then, an assist gas in a mode focused to a diameter smaller than the diameter of the spot is jetted to the center of the irradiation surface as a gas jet at a subsonic speed or higher, and the heat of oxidation reaction between the oxygen in the gas jet and the heated work. This is a laser cutting method in which the work is melted and the melted portion is removed by the gas jet to form a cutting groove, so that the oxidation reaction can be effectively promoted, and the melted portion is scattered and removed by the heat of the oxidation reaction. The entire gas jet can be used effectively.
【００５０】したがって、酸化反応熱の影響範囲を小さ
く抑制してのレーザ切断を行うこができると共に、より
厚いワークのレーザ切断を行うことができるものであ
る。Therefore, laser cutting can be performed while suppressing the influence range of the heat of oxidation reaction to a small extent, and laser cutting of a thicker work can be performed.
【００５１】請求項２に係る発明は、レーザ発振器から
発振されたレーザビームを小径のストレート部に導入し
光軸の周囲部分を多重反射させてレーザビームの光軸の
周囲部分のビーム強度の均一化を図り、このビーム強度
を平均化したレーザビームの径を所望の径に僅かに拡大
しエネルギー分布が円柱状を呈する態様のレーザビーム
としてワーク表面に照射し、このレーザビームの照射面
の中心部に酸化促進ガスジュットの中心部の流速を亜音
速以上に保持して噴射し、ワークの酸化反応による熱に
よってワークを溶融し、その溶融部分を前記ガスジェッ
トにより除去するレーザ切断加工方法であるから、請求
項１に係る発明と同様の効果を奏し得るものである。According to a second aspect of the present invention, a laser beam oscillated from a laser oscillator is introduced into a straight portion having a small diameter, and a portion around the optical axis is multiply reflected so that the beam intensity around the optical axis of the laser beam becomes uniform. The diameter of the laser beam whose beam intensity is averaged is slightly enlarged to a desired diameter, and the laser beam is irradiated on the work surface as a laser beam having a cylindrical energy distribution. A laser cutting process method in which the flow rate of the central part of the oxidation-promoting gas jet is jetted while maintaining it at a subsonic speed or higher, the work is melted by heat generated by the oxidation reaction of the work, and the melted portion is removed by the gas jet. Thus, the same effects as those of the first aspect can be obtained.
【００５２】すなわち、レーザビームの光軸の周囲部分
のビーム強度を均一化しエネルギー分布を円柱状となし
てワークへ照射した部分の中心部へ亜音速以上のガスジ
ェットを噴射して酸化反応を促進し、かつマッハ１〜２
程度のジェットガスによって溶融金属が吹き飛ばされる
ので、効率のよいレーザ切断を行うことができ、より厚
い板の切断ができるものである。That is, the beam intensity around the optical axis of the laser beam is made uniform, the energy distribution is made cylindrical, and a gas jet at a subsonic speed or higher is injected into the center of the portion irradiated on the work to promote the oxidation reaction. And Mach 1-2
Since the molten metal is blown off by a small amount of jet gas, efficient laser cutting can be performed and a thicker plate can be cut.
【００５３】請求項３に係る発明は、レーザ発振器と、
レーザ発振器において発振されたレーザビームをノズル
に備えた小径のストレートの多重反射領域に導くビーム
ガイド部と、多重反射により光軸の周囲部分のビーム強
度を平均化しエネルギー分布が円柱状を呈する態様のレ
ーザビームに変換して照射したワークの照射面の中心部
にレーザビームと同軸方向から噴射される酸化促進ガス
ジェットの供給部と、を備えてなるものであるから、小
径のストレートの多重反射領域へのレーザビームの導入
が確実容易であると共に、ガス流を超音速にすることが
でき、より厚いワークの切断が可能である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator,
A beam guide section for guiding a laser beam oscillated in a laser oscillator to a small-diameter straight multiple reflection area provided in a nozzle, and a mode in which the energy distribution around the optical axis is averaged by multiple reflection and the energy distribution exhibits a cylindrical shape. A supply part for an oxidation-promoting gas jet that is ejected from the same direction as the laser beam at the center of the irradiation surface of the work that has been converted into a laser beam and irradiates the work. The laser beam can be easily introduced into the substrate, the gas flow can be made supersonic, and a thicker workpiece can be cut.
【００５４】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
発明において、ビームガイド部は、レーザ発振器から発
振された大径のレーザビームを多重反射領域に導くため
のテーパ形状に形成してあるから、仮にオプチカルフラ
ット等の光学要素に歪み等を生じた場合であっても、小
径のストレート部である多重反射領域へのレーザビーム
の導入を確実に行うことができるものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the beam guide portion is formed in a tapered shape for guiding a large-diameter laser beam oscillated from a laser oscillator to a multiple reflection area. Therefore, even if a distortion or the like occurs in an optical element such as an optical flat or the like, it is possible to reliably introduce a laser beam into the multiple reflection area that is a small diameter straight section.
【００５５】請求項５に係る発明は、請求項３に記載の
発明において、ビームガイドは、集光レンズ又は凹面鏡
よりなるものであるから、小径のストレート部の前側に
形成するテーパー状の開口部をより小径にすることがで
き加工ヘッド全体としての小径化を図ることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, since the beam guide is formed of a condenser lens or a concave mirror, a tapered opening formed at the front side of the small diameter straight portion. Can be made smaller, and the diameter of the entire processing head can be reduced.
【００５６】請求項６に係る発明は、レーザ発振器と、
レーザ発振器において発振されたレーザビームの光軸の
周囲部分を多重反射するための小径のストレートの多重
反射孔を備えたノズルと、上記ノズルから噴射される酸
化促進用のガスジェットの供給部とを備えてなるレーザ
切断加工装置において、前記多重反射孔から噴射される
ガスジェットをほぼ平行状の噴流に保持し、かつ前記多
重反射孔を経たレーザビームの径を上記ガスジェットの
噴流の径よりも大径になるように拡大しかつエネルギー
分布が円柱形状を呈する態様のレーザビームに変換する
ために、ノズルの噴出口の内面をテーパ形状の反射面に
形成してなるものであるから、ガスジェットは、レーザ
ビームの照射によって発火点温度に達しているスポット
の中央部に当該スポット径より小径の噴流として噴射さ
れるものであり、ワークの酸化反応を効果的に促進する
ことができる。そして、酸化反応熱によって溶融した金
属の飛散除去にガスジェット全体が寄与することにな
り、溶融金属の除去を効果的に行うことができる。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a laser oscillator comprising:
A nozzle provided with a small-diameter straight multi-reflection hole for multi-reflecting a portion around the optical axis of the laser beam oscillated by the laser oscillator, and a supply unit for an oxidation promoting gas jet ejected from the nozzle. In the laser cutting apparatus provided, the gas jet ejected from the multiple reflection hole is held in a substantially parallel jet, and the diameter of the laser beam passing through the multiple reflection hole is larger than the diameter of the gas jet jet. Since the inner surface of the nozzle outlet is formed as a tapered reflecting surface in order to convert the laser beam into a laser beam having an enlarged diameter and an energy distribution having a cylindrical shape, a gas jet is used. Is injected as a jet smaller in diameter than the spot diameter at the center of the spot that has reached the ignition point temperature by laser beam irradiation, It is possible to effectively accelerate the oxidation reaction of over click. Then, the entire gas jet contributes to the scattering removal of the metal melted by the heat of the oxidation reaction, and the molten metal can be effectively removed.
【００５７】よって、酸化反応熱による熱影響部を小さ
く抑制してのレーザ切断加工が可能であると共に、より
厚いワークの切断を行うことができるものである。Accordingly, laser cutting can be performed while suppressing the heat-affected zone due to the heat of oxidation reaction, and a thicker work can be cut.
【００５８】請求項７に係る発明は、レーザビームの多
重反射を行う小径のストレート部と、上記ストレート部
の径よりはノズル照射口が大径になるようにノズル照射
口側が次第に大径になる照射口側テーパ部とを備えてな
るレーザノズルであるから、多重反射したレーザビーム
を拡大し、エネルギー分布が円柱状を呈する態様のレー
ザビームに変換できると共にガスジェットの広がりを抑
制できるものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a small-diameter straight portion for performing multiple reflection of a laser beam, and the nozzle irradiation port side gradually increases in diameter so that the nozzle irradiation port becomes larger than the diameter of the straight portion. Since the laser nozzle is provided with the irradiation port side tapered portion, it is possible to expand the multi-reflected laser beam, convert the laser beam into a laser beam having an energy distribution having a cylindrical shape, and suppress the spread of the gas jet. .
【００５９】請求項８に係る発明は、請求項７に記載の
発明において、小径のストレート部のレーザ光の入口側
にテーパー状の開口部を形成してなるものであるから、
集光レンズがない場合であっても、レーザ発振器から発
振されたレーザビームを小径のストレート部に確実容易
に導くことができるものである。According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the present invention, a tapered opening is formed at the laser beam entrance side of the small diameter straight portion.
Even if there is no condenser lens, the laser beam oscillated from the laser oscillator can be reliably and easily guided to the small diameter straight portion.
【００６０】請求項９に係る発明は、請求項７又は８に
記載の発明において、レーザノズルはラバルノズルであ
るから、噴射するアシストガスの流速を超音速にするこ
とができる。According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the seventh or eighth aspect, since the laser nozzle is a Laval nozzle, the flow velocity of the assist gas to be injected can be made supersonic.
【図１】本発明に係るレーザ切断加工装置の概念的な説
明図である。FIG. 1 is a conceptual explanatory view of a laser cutting apparatus according to the present invention.
【図２】レーザノズルにおけるレーザビームの反射およ
びエネルギー分布状態を模式図的に示した説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing reflection and energy distribution of a laser beam at a laser nozzle.
【符号の説明】 １ レーザ発振器 ３ レーザ加工ヘッド ５ ベンドミラー １３ ノズルホルダ １５ レーザノズル １９ ガス供給部 ２１ オプチカルフラット ２３ テーパ状の開口部 ２５ 小径のストレート部 ２７ 照射口 ２９ 照射口側テーパー部[Description of Signs] 1 Laser oscillator 3 Laser processing head 5 Bend mirror 13 Nozzle holder 15 Laser nozzle 19 Gas supply section 21 Optical flat 23 Tapered opening 25 Small diameter straight section 27 Irradiation port 29 Irradiation port side taper
Claims (9)
を小径のスポットとして照射して照射面を発火点温度に
保持し、上記スポットの径よりも小径に集束した態様の
アシストガスを前記照射面の中央部に亜音速以上のガス
ジェットとして噴射し、このガスジェット中の酸素と加
熱されたワークとの酸化反応熱によってワークを溶融
し、この溶融した部分を前記ガスジェットによって除去
して切断溝を形成することを特徴とするレーザ切断加工
方法。1. A laser beam is applied to the surface of a workpiece to be cut as a small-diameter spot to maintain an irradiation surface at a firing point temperature, and an assist gas in a form focused to a diameter smaller than the diameter of the spot is applied to the irradiation surface. Injected as a gas jet at a subsonic speed or more into the center of the work, the work is melted by the heat of oxidation reaction between the oxygen in the gas jet and the heated work, and the melted portion is removed by the gas jet to cut the groove. Forming a laser cutting process.
ムを小径のストレート部に導入し光軸の周囲部分を多重
反射させてレーザビームの光軸周囲部分のビーム強度の
均一化を図り、このビーム強度を平均化したレーザビー
ムの径を所望の径に僅かに拡大しエネルギー分布が円柱
形状を呈する態様のレーザビームとしてワーク表面に照
射し、このレーザビームの照射面の中心部に酸化促進ガ
スジュットの流速を亜音速以上に保持して噴射し、ワー
クの酸化反応による熱によってワークを溶融し、その溶
融部分を前記ガスジェットにより除去することを特徴と
するレーザ切断加工方法。2. A laser beam oscillated from a laser oscillator is introduced into a straight portion having a small diameter, and a portion around the optical axis is multiply reflected so as to make the beam intensity around the optical axis of the laser beam uniform. The diameter of the laser beam obtained by averaging the laser beam is slightly enlarged to a desired diameter, and the laser beam is irradiated on the work surface as a laser beam having an energy distribution having a columnar shape. A laser cutting method comprising: jetting while maintaining the temperature at a subsonic speed or higher, melting the work by heat generated by the oxidation reaction of the work, and removing the melted portion by the gas jet.
発振されたレーザビームをノズルに備えた小径のストレ
ートの多重反射領域に導くビームガイド部と、多重反射
により光軸の周囲部分のビーム強度を平均化しエネルギ
ー分布が円柱形状を呈する態様のレーザビームに変換し
て照射したワークの照射面の中心部にレーザビームと同
軸方向から噴射される酸化促進ガスジェットの供給部
と、を備えてなることを特徴とするレーザ切断加工装
置。3. A laser oscillator, a beam guide section for guiding a laser beam oscillated by the laser oscillator to a small-diameter straight multiple reflection area provided in a nozzle, and averaging the beam intensity around the optical axis by multiple reflection. A supply part for supplying an oxidation-promoting gas jet which is injected coaxially with the laser beam at the center of the irradiation surface of the work irradiated by converting the energy distribution into a laser beam having a cylindrical shape. Laser cutting machine.
ガイド部は、レーザ発振器から発振された大径のレーザ
ビームを多重反射領域に導くためのテーパ形状に形成し
てあることを特徴とするレーザ切断加工装置。4. The invention according to claim 3, wherein the beam guide is formed in a tapered shape for guiding a large-diameter laser beam oscillated from a laser oscillator to a multiple reflection area. Laser cutting machine.
ガイドは、集光レンズ又は凹面鏡よりなることを特徴と
するレーザ切断加工装置。5. The laser cutting apparatus according to claim 3, wherein the beam guide comprises a condenser lens or a concave mirror.
発振されたレーザビームの光軸の周囲部分を多重反射す
るための小径のストレートの多重反射孔を備えたノズル
と、上記ノズルから噴射される酸化促進用のガスジェッ
トの供給部とを備えてなるレーザ切断加工装置におい
て、前記多重反射孔から噴射されるガスジェットをほぼ
平行状の噴流に保持し、かつ前記多重反射孔を経たレー
ザビームの径を上記ガスジェットの噴流の径よりも大径
になるように拡大しかつエネルギー分布が円柱形状を呈
する態様のレーザビームに変換するために、ノズルの噴
出口の内面をテーパ形状の反射面に形成してなることを
特徴とするレーザ切断加工装置。6. A laser having a laser oscillator, a nozzle having a straight multi-reflection hole having a small diameter for multiple reflection of a portion around an optical axis of a laser beam oscillated by the laser oscillator, and oxidation promotion jetted from the nozzle. And a gas jet supply unit for the laser cutting apparatus, the gas jet ejected from the multiple reflection hole is held in a substantially parallel jet, and the diameter of the laser beam passing through the multiple reflection hole is adjusted. The inner surface of the nozzle outlet is formed on a tapered reflecting surface in order to convert the laser beam into a laser beam having a diameter larger than the diameter of the jet of the gas jet and having a cylindrical energy distribution. A laser cutting machine characterized by comprising:
トレート部と、上記ストレート部の径よりはノズル照射
口が大径になるようにノズル照射口側が次第に大径にな
る照射口側テーパ部とを備えてなることを特徴とするレ
ーザノズル。7. A small-diameter straight portion for performing multiple reflection of a laser beam, and an irradiation-port-side taper portion in which the diameter of the nozzle irradiation port becomes gradually larger so that the diameter of the nozzle irradiation port becomes larger than the diameter of the straight portion. A laser nozzle comprising:
ストレート部のレーザ光の入口側にテーパー状の開口部
を形成してなることを特徴とするレーザノズル。8. The laser nozzle according to claim 7, wherein a tapered opening is formed on the laser beam entrance side of the straight portion having a small diameter.
レーザノズルはラバルノズルであることを特徴とするレ
ーザノズル。9. The invention according to claim 7, wherein
The laser nozzle is a Laval nozzle.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10941197A JP4049844B2 (en) | 1996-11-18 | 1997-04-25 | Laser cutting processing method and apparatus, and laser nozzle |
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| JP8-306726 | 1997-01-13 | ||
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