JPS6333190A - レ−ザ切断加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、例えば金、銀、銅、アルミニウムのごとく、
レーザビームの反射率の大きなワークピースを切断する
レーザ切断加工方法および装置に係り、さらに詳細には
、レーザビームの反射を利用してレーザ切断加工を行な
う方法および装置に関する。

し発明の技術的背景及びその問題点］ レーザ加工機のレーザ発撮器には、電力変換効率が大き
いこと、および大出力での連続発掘が可能であることか
ら、一般にはＣＯ２レーザが多用されている。しかし、
ＣＯ２レーザは、金属表面での反射率が高く、特に金、
銀、銅、アルミニウム等は約９８％の高反射率である。

したがって、上記金属のレーザ切断加工は中々困難であ
り、また金属表面での反射光がレーザ発娠器内に入射さ
れ、出力モードに悪影響を与えたり、光学系部品に種々
の悪影響を与えることがある。

上記のごとき問題を解決するために、従来は、高反射率
の金属の表面に反則を防止するための適宜の塗料等をコ
ーティングするなどの適宜の表面処理を行なっているの
が一般的でおる。しかし、上記のごとく適宜の表面処理
を行なうには、前処理に多くの時間を要し、かつレーザ
切断加工後に、場合によっては塗料等を除く処理が必要
であるので、極めて非能率的なものである。

［発明の目的］ 本発明は、上述のごとき従来の問題に鑑みてなされたも
ので、その目的は、高反射率の全屈の場合であっても容
易にレーザ切断加工を行なうことのできるレーザ切断加
工方法および装置を提供しようとするものである。

し発明の概要］ 上記目的を達成するために、本発明においては、レーザ
切断加工すべきワークピースの表面にＶ字形状の溝を形
成し、この溝の傾斜面からのレーザビームの反射光が溝
の底部方向へ指向するように上記溝にレーザビームを照
射すると共に加工部へアシストガスを噴射しつつレーザ
切断加工を行なうものである。また、レーザ切断加工を
行なうための装置としては、レーザ切断加工すべきワー
クピースの表面にＶ字形状の溝を形成するためのＶ字形
状溝形成装置を設け、Ｖ字形状の溝の傾斜面からのレー
ザビームの反射光が上記溝の底部方向へ指向するように
上記溝へレーザビームを照射すると共にアシストガスを
噴射するレーザ加工ヘッドを設け、上記加工ヘッドとワ
ークピースとの相対的な移動を行なう移動装置を設けて
なるものである。

［発明の実施例］ 第１図、第２図を参照するに、総括的に符号１で示され
るレーザ加工装置は、例えば炭酸ガスレーザ発振器のご
とき適宜のレーザ発振器３と適宜に連結されている。レ
ーザ発振器３は一般的なものであってレーザビームＬ８
をレーザ加工装置１の方向へ照射するように構成されて
いる。

レーザ加工装置１は、ベース５と、ベース５の一端部に
垂直に設けられたボスト７と、ベース５の上方位置に水
平にかつボスト７に片持式に支持されたオーバーへラド
ビーム９により構成されている。ベース５の上部には、
加工すべく水平におかれた板状のワークピースＷを支持
するワークテーブル１１が設けられている。前記オーバ
ーへラドビーム９の先端部には、加工ヘッド装置１３が
設けられている。この加工ヘッド装置１３は、後で詳述
するように、ワークピースＷの表面にＶ字形状の溝を形
成するためのＶ字形状溝形成装置１５およびレーザ加工
ヘッド１７を隣接して備えている。上記レーザ加工ヘッ
ド１７は一般的なレーザ加工ヘッドと同様に、ミラー組
立体１９、集光レンズ２１およびノズルユニット２３を
備えている。上記ミラー組立体１９は、レーザ発振器３
から照射されたレーザビームＬＢを集光レンズ２１およ
びノズルユニット２３を経てワークピースＷの方向へ反
射するように構成されており、ノズルユニット２３はワ
ークピースＷに対するレーザビームＬＢの照射と同時に
適宜のアシストガスをワークピースＷへ噴射するように
構成されている。

なお、上記レーザ加工ヘッド１７は一般的な構成で、集
光レンズ２１の焦点位置を調節するために上下方向に調
節自在に設けられている。

前記加工ヘッド装置１３に対して加工すべきワークピー
スＷを相対的に移動して移動位置決めを行なうために、
レーザ加工部Ｍ１は水平に移動自在な第１キヤリツジ２
５および第２キヤリツジ２７を備えている。この第２キ
ヤリツジ２７は第１キヤリツジ２５上に摺動自在に支承
されており、かつワークピースＷを把持するためのワー
ククランプ装置２９を複数備えている。上記第１キヤリ
ツジ２５は、ベース５の上部に互いに平行に固定された
一対のレール３１に摺動自在に支承されており、前記加
工ヘッド装置１３の直下の加工領域に対して接近離反自
在である。より詳細には、第１キヤリツジ２５は、本実
施例においては第２キヤリツジ２７およびワーククラン
プ装置２９を前記加工領域に対し接近離反する方向へ移
動するために、サーボモータ３３、リードスクリュー３
５およびチット部材３７よりなる駆動機構によってワー
クテーブル１１の上面に沿って水平に移動するよう構成
されている。また、ワーククランプ装置２９を備えた第
２キヤリツジ２７は第１キヤリツジ２５に支承されてお
り、第２図に示されたサーボモータ３９により前記レー
ル３１に対し直交する方向へ水平に移動するように構成
されている・したがって、ワーククランプ装置２５に把
持されたワークピースＷは、第１．第２キヤリツジ２５
゜２７を移動することにより、ワークテーブル１１上で
前記加工ヘッド装置１３の下方位置へ移動することがで
きる。上記加工ヘッド装置１３の下方位置に位置決めさ
れたワークピースＷは、レーザ発振器３から発振され、
かつ加工ヘッド装置１３のレーザ加工ヘッド１７を経て
照射されるレーザビームしＢによって適宜に加工される
。

前記Ｖ字形状溝成形装置１５は、第３図に示されるよう
に、ワークピースＷの表面にＶ字形状の溝を形成するた
めの工具４１を備えてなるものである。上記工具４１は
、本実施例においては、例えばダイヤモンドあるいは超
硬合金のごとき硬質の部材を先端部に備え、かつ、先端
部が鋭角の円錐形状をなした針状に形成しである。この
工具４１は、加工ヘッド装置１３に描えられた油圧、シ
リンダあるいはエアーシリンダのごとき流体圧シリンダ
４３における上下動自在なピストンロッド４５の下端部
に螺着等により適宜に着脱自在に装着されている。また
、上記ピストンロッド４５の下端部には、ワークピース
Ｗの上面に当接して転勤自在なローラあるいはボール等
よりなる当接規制装置４７が装着されている。この当接
規制装置４７は、前記工具４１がワークピースＷに対し
て必要以上に大きく食い込むことを規制する作用をなす
もので、ピストンロッド４５に対して上下動自在に設け
られていると共に、スプリング等によって下方向に付勢
しである。

上記構成において、流体圧シリンダ４３を作動してビス
ンロッド４５を下方向へ突出せしめ、ピストンロッド４
５の下端部に備えた工具４１をワークピースＷに僅かに
食い込ませた状態に保持して、前記第１キヤリツジ２５
および第２キヤリツジ２７を適宜に制御移動することに
より、ワークピースＷの上面には、直線あるいは適宜の
曲線状に鋭角の７字形状の溝４つく第４図参照）が形成
されることとなる。

上述のごとく、ワークピースＷの上面にＶ字形状の溝４
９が形成された後に、７字形状の溝４９の底部より下側
に集光レンズ２１の焦点が位置するようにレーザ加工ヘ
ッド１７を調節して（溝の底部よりも下側に焦点を位置
せしめなければならないものではないが、下側に焦点が
位置することにより、レーザビームも底部側へ集光され
ることとなり望ましいものである）レーザビーム１Ｂを
上記溝４つに照射すると、ｔＦｔ　４９の傾斜面５１に
おいて反射されたレーザビームＬＢは、第４図に示され
るように、溝４９の底部方向へ指向するように反射され
、溝４９の底部に封じ込められる態様となり、かつレー
ザビームも底部側へ集束されるので、レーザビームのエ
ネルギーはワークピースの入熱に有効に利用されること
となる。

すなわち、高い反射率のワークピースであっても容易に
レーザ切断加工を行なうことができるものである。

なお、上記実施例の説明においては、■字形状溝形成装
置１５に対応する位置にワークピースＷを位置決めして
、７字形状の溝４９を予め形成した侵に、レーザ加工ヘ
ッド１７に対応する位置にワークピースＷの位置補正を
行なってワークピースＷのシー１１切断加工を行なう主
旨の説明をしたが、７字形状の溝４９の形成とレーザ切
断加工とを同時的に行なうことも可能である。

例えば、第５図に例示するように、レーザ加工ヘッド１
７の軸心を中心として回転自在なブラケット５３を設け
、このブラケット５３に一体的に設けたギア５５にサー
ボモータ５７によって駆動される駆動ギア５９を噛合せ
しめて、上記ブラケット５３を適宜に回転制御する構成
とする。そして、上記ブラケット、５３に、前記■字形
状溝形成装置１５を装着した構成とする。

上記構成において、第６図に示すごとき適宜形状のレー
ザ切断加工を行なう場合、レーザ加工装置１の各作動部
を制御するためのＮＣ制御装置に予め入力記憶されてい
る加工形状データとレーザ加工へラド１７の現在地の位
置データとに基いて加工進行方向に対するブラケット５
３の傾斜角θを演算し、その演算結果に基いてブラケッ
ト５３の回転角を制御することにより、７字形状の溝４
９の成形加工とレーザ切断加工とを同時的に行なうこと
が可能なものである。

ところで、上記実施例においては、針状の工具によって
ワークピースの上面に７字形状の溝を形成する旨説明し
たけれど、７字形状の溝を形成するには、前記実施例に
限ることなく、例えば、周縁の断面形状がＶ字形状のロ
ーラを用いたり、あるいは適宜の切削工具や研削工具を
用いて、７字形状の溝を切削あるいは研削する構成とす
ることも可能なものである。すなわち、種々の変更態様
でもってＶ字形状の溝を形成することが可能である。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要す
るに本発明の要旨は特許請求の範囲に記載のとおりであ
るから、本発明によれば、ワークピースのＶ字形状の溝
の傾斜面からの反射光が溝底部に封じ込められる態様と
なり、高反射率のワークピースであっても容易にレーザ
切断加工を行ない得るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明を
実施したレーザ切断装置の正面図、第２図は同平面図で
ある。第３図は第２図における■−■線に沿う拡大断面
図である。第４図は原理説明図である。第５図は第２実
施例の機能説明図である。第６図は作用説明図である。 １５・・・Ｖ字形状溝形成装置 １７・・・レーザ加工ヘッド ４９・・・溝 ５１・・・傾斜面 代理人　弁理士　三　好　保　男 第３図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ切断加工すべきワークピースの表面にＶ字
   形状の溝を形成し、この溝の傾斜面からのレーザビーム
   の反射光が溝の底部方向へ指向するように上記溝にレー
   ザビームを照射すると共に加工部へアシストガスを噴射
   しつつレーザ切断加工を行なうことを特徴とするレーザ
   切断加工方法。
2. （２）レーザ切断加工すべきワークピースの表面にＶ字
   形状の溝を形成するためのＶ字形状溝形成装置を設け、
   Ｖ字形状の溝の傾斜面からのレーザビームの反射光が上
   記溝の底部方向へ指向するように上記溝へレーザビーム
   を照射すると共にアシストガスを噴射するレーザ加工ヘ
   ッドを設け、上記レーザ加工ヘッドとワークピースとの
   相対的な移動を行なう移動装置を設けてなることを特徴
   とするレーザ切断加工装置。