JPS628951Y2

JPS628951Y2 -

Info

Publication number: JPS628951Y2
Application number: JP1981148028U
Authority: JP
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1981-10-05
Publication date: 1987-03-02
Also published as: JPS5851878U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は穴明け加工中に発生する溶融蒸発物
を処理する処理構造を改良ししたレーザによる穴
明け加工装置に関する。

金属板からなる被加工物にパルスレーザビーム
を照射して穴明け加工を行う場合、第１図Ａで示
すように、レーザビームＬを被加工物１の表面か
ら照射して穴２を明けるようにしている。このと
き、被加工物１の蒸発物３がレーザビームＬの入
射方向に飛散し、集光レンズまたは集光レンズ保
護ガラスやフイルムを汚す欠点がある。また、穴
２が加工の進行につれて深くなり、最終的に第１
図Ｂに示すように穴２が被加工物１の裏面に貫通
するときに穴２の出口部分４は穴径が入口部分５
や中間部分より太くすることはできず、大部分は
出口部分４は急に細い穴径となつてしまう。これ
は穴加工最終部においてレーザビームＬが穴２の
中心部においてはじめ貫通するとレーザビームＬ
の大部分が穴内部で乱反射し、周囲を入射ビーム
スポツト径より大きく加工することがなくなるこ
とと考えられる。

このように、穴明け加工において集光レンズや
その保護部材に蒸発物３が付着したまま、引続い
てレーザビームＬを照射すると、保護部材が即座
に破損や焼損を起し、１つの穴明け加工を行うの
に保護部材の交換を何度も行なわなければならな
い。このため、多数の穴を明けるには多大の労力
と保護部材を必要とする。一方、穴２の形状が入
口部分５では穴径を大きくなるように集光スポツ
トサイズを大きく設定し加工を進めても、出口部
分４においては急に細径の穴が明いてしまうと、
その後レーザビームＬを照射しても穴径の拡大を
図ることは不可能である。特に穴２の径が被加工
物１の板厚に対して大きいと、加工中の穴２の内
部で多重反射を繰り返すことで穴２の出口部分４
を拡大する作用もなく、直線的な断面形状の穴を
明ける場合は問題である。

この考案は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、集光レンズ等の光
学系の汚れを防止するとともに穴の形状を改善で
きるレーザによる穴明け加工装置を提供しようと
するものである。

以下、この考案を図面に示す一実施例にもとづ
いて説明する。第２図中１１はレーザ発振器で、
このレーザ発振器１１から発振されたレーザビー
ムL₁は反射鏡１２によつて反射され集光レンズ
１３によつて入光するようになつている。この集
光レンズ１３はレンズホルダ１４によつて支持さ
れているとともに、このレンズホルダ１４には集
光レンズ１３の前部に対向する保護ガラス１５が
設けられている。そして、上記集光レンズ１３に
よつて集光されたレーザビームL₂は保護ガラス
１５を透過して被加工物１６に集光照射するよう
になつている。さらに、レーザビームL₂のレー
ザ集光部１７と被加工物１６との間にはレーザビ
ーム光路と同軸に漏斗状のガスノズル１８が設け
られている。このガスノズル１８と上記レンズホ
ルダ１４との間にはレーザビーム光路を横切るよ
うにガス通路１９が設けられ、これは上記ガスノ
ズル１８と連通している。さらに、ガス通路１９
の一端はガス導入部２０を介して高圧ガス発生部
２１に連通し、他端はガス排気部２２に連通して
いる。このガス排気部２２には液体２３を収容し
た容器２４が設けられ、この容器２４には上記ガ
ス通路１９と接続するガス排気管２５の先端が液
体２３に導入した状態に接続されている。さら
に、容器２４の上部には外気と連通する排気ダク
ト２６が接続され、この排気ダクト２６には圧力
制御弁としての電磁バルブ２７が設けられてい
る。一方、２８は制御クロツク信号発生源で、こ
れはレーザ電源制御部２９を介して上記レーザ発
振器１１に接続されている。さらに、この制御ク
ロツク信号発生源２８は上記クロツク信号によつ
て時間を測定してレーザビームL₂が被加工物１
６に照射されている時間を測定するタイマー回路
３０が接続され、このタイマー回路３０は電磁バ
ルブ制御部３１を介して上記電磁バルブ２７に接
続されている。そして、上記タイマー回路３０、
電磁バルブ制御部３１および電磁バルブ２７によ
つて圧力制御部３２を構成し、上記タイマー回路
３０はレーザビームL₂によつて被加工物１６が
穴貫通直前までの時間を予め設定し、穴貫通直前
に信号を送つて電磁バルブ２７を閉じるようにな
つている。

しかして、高圧ガス発生部２１から空気、酸素
ガスなどの高圧ガスを送ると、この高圧ガスはガ
ス通路１９を介してレーザビーム光路を横切り、
大部分はガス排気部２２のガス排気管２５を介し
て容器２４内に導びかれたのち排気ダクト２６に
よつて大気中に排気される。このとき、制御クロ
ツク信号発生源２８からの出力信号がレーザ電源
制御部２９に入力されると、レーザ発振器１１か
らレーザビームL₁が発振される。このレーザビ
ームL₁は反射鏡１２によつて反射されたのち集
光レンズ１３によつて集光される。集光されたレ
ーザビームL₂は保護ガラス１５を透過して被加
工物１６に集光照射される。このとき、被加工物
１６はレーザビームL₂によつて表面から蒸発し
て溶けた溶融金属３３は上方へ飛散するが、この
白熱した金属粒子は高圧ガス流によつてガス排気
管２５に吸い込まれ、容器２４内の液体２３にト
ラツプされる。また、ガスは容器２４の上部から
排気ダクト２６を介して外部へ排気される。この
ようにして被加工物１６の穴明けが進行し、第３
図Ａで示すように穴１６ａが貫通する直前までの
時間が経過すると、タイマー回路３０が電磁バル
ブ制御部３１に信号を送り、電磁バルブ２７を閉
じる。これによつて、ガスノズル１８内の圧力は
一層高圧となり、被加工物１６の穴１６ａの貫通
時に第３図Ｂで示すように高圧ガスとともに加工
蒸発物すなわち溶融金属３３は被加工物１６の裏
面側に放出される。したがつて、加工蒸発物によ
つて保護ガラス１５が汚れることはなく、また、
穴１６ａの貫通時に穴１６ａの内周面の溶融金属
３３は高圧ガスによつて外部に吹き飛ばされるか
ら、穴１６ａの出口部の穴径は高圧ガスを用いな
い場合よりも太くなり、直線的な穴１６ａが明け
られることになる。また、穴１６ａの貫通時に外
部に放出される溶融金属３３は、穴明け加工時に
除去される全体の体積の割合からすれば、僅かで
あり、作業環境に影響をおよぼすことはない。

なお、上記一実施例においては、電磁バルブを
タイマー回路によつて自動的に開閉するようにし
たが、これに限定されず手動開閉バルブでもよ
い、さらに、電磁バルブを開閉することに限定さ
れず、ガス流量を調節してガスノズル部のガス圧
を制御するようにしてもよい。また、被加工物の
材質によるが、ガスの種類を変えて穴の出口部の
形状を制御することも可能である。たとえば、被
加工物が鉄系材料の場合は酸素ガスを用いると出
口部は酸化反応熱などにより穴径の大きな加工穴
が形成される。

この考案は以上説明したように、レーザビーム
を集光して被加工物に照射するレーザ集光部と被
加工物との間にガスノズルを設けるとともに、こ
のガスノズルと連通しレーザビーム光路を横切る
ガス通路を設け、このガス通路の一端をガス導入
部、他端を圧力制御弁を有するガス排気部に接続
したから、穴明け加工中に発生する溶融金属をガ
スとともに排気することができ、集光レンズや保
護ガラスの汚れを防止できるとともに作業環境の
悪化を防止できる。さらに、穴の貫通と同時に上
記ガスとともに穴の内周面の溶融金属が被加工物
の裏面側へ放出されるため、直線的な断面形状の
穴を明けることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは従来の穴明け加工状態を示す断
面図、第２図はこの考案の一実施例を示す穴明け
加工装置の概略的構成図、第３図Ａ，Ｂは同じく
穴明け加工状態を示す断面図である。１１……レーザ発振器、１７……レーザ集光
部、１８……ガスノズル、１９……ガス通路、２
０……ガス導入部、２２……ガス排気部、２７…
…電磁バルブ（圧力制御弁）、L₁，L₂……レーザ
ビーム。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

レーザ発振器と、このレーザ発振器から発振さ
れたレーザビームを集光して被加工物に集光する
レーザ集光部と、このレーザ集光部と被加工物と
の間においてレーザビーム光路と同軸に設けたガ
スノズルと、このガスノズルと連通し上記レーザ
ビームを横切るように設けたガス通路と、このガ
ス通路の一端のガス導入部に設けた高圧ガス発生
部と、上記ガス通路の他端のガス排気部に設けら
れ被加工物に穴が貫通する前においては開弁して
ガスをガス排気部へ導き、被加工物に穴が貫通し
た時に閉弁して上記ガスノズルのガス圧を高め、
穴の貫通と同時にガスを穴の軸方向に吹込んで穴
の内周面の溶融金属を被加工物の裏面側へ放出さ
せる圧力制御弁とを具備したことを特徴とするレ
ーザによる穴明け加工装置。