JPS603913B2

JPS603913B2 - レ−ザ加工装置

Info

Publication number: JPS603913B2
Application number: JP51104482A
Authority: JP
Inventors: 憲石川
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-09-01
Filing date: 1976-09-01
Publication date: 1985-01-31
Also published as: JPS5330099A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はしーザビームの集光部に高圧ガスを吹き付けて
被加工物を加工するレーザ加工装置に関する。

従来のレーザ加工装置の１つとして、レーザビームを集
光しその集光点近くに高圧ガスを吹き付け、その集光点
近くに設けられた被加工物の切断、穴あげおよび溶接な
どの加工を行なうものがある。

しかしながら、かかる装置はガス圧力の不均一化から被
加工物の実際の加工仕上りに種々の変化がみられ、均一
かつ高精度の加工を行なうことができなかった。

本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもので
、レーザビ−ムの集光部にガスを吹き付けながら加工す
る際に生ずる被加工物の不均一な加工をなくし、よって
均一かつ高精度の加工を行なうようにするレーザ加工装
置を提供するものである。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

図において１はしーザ発振器例えばＹＡＧレーザもしく
はＣ０２レーザで、これより放射されたレーザビーム２
は集光レンズ３で集光される。この集光レンズ３として
は、５仇舷〜２５仇舷の焦点距離のものが利用される。
４は圧力供給源５から圧力ガスを取り入れて先端部のガ
ス圧力放出口６に高圧ガスを送る圧力容器であって、こ
の容器４内部をレーザビーム２が通る。

すなわち、集光レンズ３を通ったレーザビーム２は圧力
容器４内部のほぼ中央部およびガス圧力放出口６（例え
ば穴の直径が２肋とする）を通って集光される。そして
、レーザビーム２の光路上に被加工物７が設置される。
この被加工物７は固定架台８に鉄合され駆動モータ９に
よって光軸方向に自在に移動する載物台１０１こ教置さ
れている。一方、圧力容器４には容器内の圧力を検出す
る圧力検出部１１が取着され、これより取り出された信
号は比較回路１２と偏差増幅器１３（差動増幅器）の一
方入力側に供給されるようになっている。

１４は比較回路１２の他方入力側に接続された下限圧力
設定信号源、１５は偏差増幅器１３の他方入力側に接続
された加工圧力設定信号源である。

すなわち、比較回路１２は圧力検出部１１の検出圧力が
下限圧力設定信号源１４の設定圧力に対してより高いと
きに“１”信号を発生して論理簿回路１６に供給するよ
うになっている。この論理種回路１６の他方入力側には
しーザ発振器１を駆動するレーザピームスタート信号源
１７が接続されている。従って、論理積回路１６はしー
ザビームスタート信号源１７よりスタート信号が供給さ
れたとき比較回路１２より“１”が到来していれば“１
”を発生してレーザ発振器１を駆動するようになつてい
る。一方、前記偏差増幅器１３は圧力検出部１１の検出
圧力と加工圧力設定信号源１５の設定圧力との偏差を取
り出し、この偏差信号が零になるように駆動モータ９を
制御する。

この駆動モータ９の制御によって被加工物７の上下送り
を行なう。次に、図に示すレーザ加工装置の作用を説明
する。先ず、圧力供給源５から圧力容器４に一定量の圧
力ガスを供給するとともに、容器４内の圧力を圧力検出
部１１で検出している。そして、圧力検出部１１からの
検出圧力を比較回路１２と偏差増幅器１３に供給してい
る。従って、比較回路１２ではその検出圧力が例えば１
．５気圧の下限圧力設定信号源１４の設定圧力より高い
ときに“１”信号を、設定圧力より低いときに“０”信
号を出して論理債回路１６に供給する。なお、検出圧力
が下限圧力設定信号源１４の設定圧力より低くなる場合
としては、例えば被加工物７とガス圧力放出口６との間
隔が放出口６の穴径より大きいために、圧力容器４から
のガス放出流量が放出時の抵抗として小さいために多量
に外部に漏れて前記下限圧力設定値以上の圧力を保持で
きないとか、圧力供給源５がガスボンベなどのガス供給
源を利用する場合などで、大部分消費しつくすために十
分な圧力を発生できない場合などが考えられる。一方、
偏差増幅器１３にあっては、圧力検出部１１の検出圧力
と加工圧力設定信号源１５の加工設定圧力例えば１．７
気圧のときの出力信号との偏差を検出して駆動モータ９
を制御するものであって、例えば検出圧力が加工設定圧
力１．７気圧より低い場合には、駆動モータ９が被加工
物７をガス圧力放出口６に近づける方向に移動させる。
これによって、ガス圧力放出口６はガスの放出の抵抗が
上昇しそれにともなって圧力容器４内の圧力が上昇する
。逆に、検出圧力が加工設定圧力より高いときには、被
加工物７がガス圧力放出口６から離れるように駆動モー
タ９を制御する。

これにより、ガス圧力放出口６からのガス放出流量が増
大し圧力容器４内の圧力が低下し、ついには加工設定圧
力（１．７気圧）に達し最適な圧力に保持される。以後
、圧力供給源５の圧力供給流量を一定にしておけば、ガ
ス圧力放出口６と被加工物７との距離を殆んど変化させ
ることなく被加工物７への吹き付けガス圧力を一定に維
持することができる。而して、以上のような状態におい
て、圧力容器４内の圧力が下限圧力設定値（１．５気圧
）より高い場合には、レーザピームスタート信号源１７
からスタート信号を与えれば、論理積回路１６から“１
”信号が発生しレーザ発振器１を駆動するので、この発
振器１からしーザビーム２が放射され被加工物７への加
工を行なうことができる。しかも、ガス圧力放出口６か
らのガス圧力が被加工物７の上下作用により一定に制御
されているので、被加工物７への加工は常に均一に行な
うことができる。さらに、その加工の態様に応じて下限
圧力設定信号源１４の下限設定圧力並びに加工圧力設定
信号源１５の加工設定圧力を任意に調整可能であるので
、均一かつ高精度の加工を行なうことが可能となる。な
お、本発明は上記実施例に限らず種々の変形実施が可能
であることは勿論である。

例えば、レーザビーム２の放射に際して下限圧力設定信
号源１４で下限圧力を設定したが、上限設定圧力例えば
５．偽気圧をも設け、上限と下限との範囲内でレーザビ
ーム２を放射するようにしてもよいものである。また、
下限圧力設定信号源１４と加工圧力設定限１５とを一体
化し、すなわち、両者に一値を設定させ、比較回路１２
、論理積回路１６からなる部分を加工スタート制御回路
とし、一方偏差増幅器１３、駆動モータ９、載物台１０
等を加工位置制御回路とすることも可能である。したが
って、この構成を取れば、全体としては、圧力供給源５
、集光レンズ３等からなる加工部分、圧力検出部１１等
からなる圧力検出部分そして加工スタート制御回路及び
位置制御回路とから構成されることになる。また、偏差
増幅器１３にランプ等の表示部を設けて、設定圧力と容
器４内の圧力とが同一となったときに点灯させるなどの
表示を行なうようにしても良い。そして、この表示を確
認した後に前記スタート信号源１７を操作することによ
り、より確実に均一加工を行なうことができる。また、
設定圧力と容器４内圧力との偏差により被加工物７面と
ガス圧力放出口６との距離を選定するようにして説明し
たが、圧力供給源５を直援調整するようにしても良い。
この場合、被加工物７面とガス圧力放出口６との間隔は
被加工物６の厚さが一定の場合であれば、一定となるが
、厚さが異なる場合その都度レーザスポット位置をその
厚さの変化分だけ調整する必要がある。すなわち、前記
実施例では一定流量のガス圧を出力する圧力供給源５を
用いて説明したので、駆動モータ９によりその被加工物
７の上面位置（加工面）が常にガス圧力放出口６すなわ
ち集光レンズ３と一定距離隔てて配置されるように構成
されているが、この他の実施例では、逆にガス圧を変化
させるので距離は一定とはならない。この距離を一定と
する方法は、例えば従来周知の集光レンズ３の移動機構
を用いれば可能である。また、前記加工圧力設定信号源
１５の出力を、例えば段階的に変化し、被加工物７上に
連続して幅あるいは深さの異なった溝等を形成すること
も可能である。すなわち、集光レンズ３と被加工物７と
の距離が圧力と所定関係にある場合には、その距離を圧
力調整により可変することができ、したがって、その加
工物上のスポット径を変化させることができ、よって前
述のような所望の加工を施すことができる。なお、吹き
付けるガスとしては、窒素あるいはアルゴン等の不活性
ガス、さらには、加工くず除去用の空気の場合もある。
以上詳述したように本発明によれば、圧力容器内の圧力
を検出して加工設定圧力との偏差を求めてガス圧力を調
整し、圧力容器内の圧力を最適かつ一定値に維持できる
ので、被加工物への吹き付けガス量を常に一定にするこ
とが可能とすることができ、ひいては被加工物の加工を
均一にすることができ、さらに精度の高い加工ができる
。

また、圧力調整手段としてガス圧力放出口と被加工物と
の距離を一定にするようにした場合には、被加工物の表
面でのレーザスポットの大きさも一定に保持でき、より
すぐれた加工を行なうこともできる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係るレーザ加工装置の一実施例を説明する
ブロック図である。１・・・レーザ発振器、２・・・レーザビーム、３・・
・集光レンズ、４・・・圧力容器、５…圧力供給源、６
・・・ガス圧力放出□、７・・・被加工物、９・・・駆
動モ−夕、１０…敷物台、１１…圧力検出部、１２・・
・比較回路、１３・・・偏差増幅器、１４・・・下限（
又は上限をも含む）圧力設定信号源、１５…加工圧力設
定信号源、１７・・・スタート信号源、１６・・・論理
燈回路。

Claims

【特許請求の範囲】１レーザ発振器と、この発振器のレーザビームを集光
する光学系と、この光学系を通ったレーザビームを包囲
するように設けられ、かつ先端にガス圧力放出口を設け
て圧力供給源からの圧力を被加工物に放出する圧力容器
と、この容器内の圧力と予め定められた加工設定圧力と
の偏差を求め、容器内の圧力を調整する手段とを具備す
ることを特徴とするレーザ加工装置。２容器内の圧力を調整する手段を、ガス圧力放出口と
前記被加工物との距離を制御する被加工物送り制御系と
から構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のレーザ加工装置。３容器内の検出圧力と予め定められた限界圧力とを比
較し、該検出圧力が限界値圧力内であればスタート信号
で前記レーザ発振器の駆動を可能にする発振器駆動制御
系とを具備したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項記載のレーザ加工装置。４限界圧力を下限および上限の何れか１つまたは両方
を設定するようにした発振器駆動制御系を有する特許請
求の範囲第３項記載のレーザ加工装置。