WO2007000915A1

WO2007000915A1 - レーザ加工方法およびレーザ加工ヘッド

Info

Publication number: WO2007000915A1
Application number: PCT/JP2006/312329
Authority: WO
Inventors: Yasunari Matsumoto; Masaru Kanaoka; Touru Murai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-01-04
Also published as: JP4978195B2; CN101005916A; TWI295206B; KR20070061796A; CN100513049C; CN101428370B; JP2011251344A; CN102151992A; CN102151992B; JP5360177B2; CN101428370A; JPWO2007000915A1; KR100853073B1; JP5360176B2; JP2011251345A

Abstract

　板状の金属材料（７）にレーザビーム（３）を照射しかつアシストガス（１０）を吹き付けることで切断・穴あけ等の加工を行うレーザ加工方法において、材料の裏面に分子量が３０万以下の高分子有機材料の単一層から成り、かつこの分子量をＭ、厚みをｔ［ｍ］としたときに、Ｍ×ｔ≦７．５を満たす分子量および厚みを有した保護シート（１３）を貼り付けたままレーザ加工を行うことにより、前記板状の金属材料（７）の裏面を保護するとともにドロスの発生を抑制する。

Description

明細書

レーザ加工方法およびレーザ加工ヘッド

技術分野

[0001] 本発明は、レーザビームによって板状の金属材料を切断、穴あけ等するレーザカロェ方法およびこの加工方法に用いる加工ヘッドに関する。

背景技術

[0002] レーザカ卩ェは、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅と、つた金属から、セラミック、榭脂、木材に至るまで幅広い材料を加工することが可能である。その中で、金属材料は、意匠用として用いられる場合があり、鏡面仕上げやヘアライン仕上げ等の表面仕上げが施されることがある。このように意匠用を目的として表面を仕上げた材料は、当然のことながら、表面に傷が付くとその商品価値を失ってしまう。そのため、意匠用の金属材料は表面および裏面に保護シートを貼り付けた状態で、運搬や切断加工や曲げ加工等に供されることが望ましい。

[0003] 特に、レーザ力卩ェはレーザビームの熱によって金属を溶融させ、そこにアシストガスを勢い良く吹き付けることで溶融物を吹き飛ばす複雑な加工であり、吹き飛ばされた溶融物は細かい火の粉となって材料の表面および裏面に付着することがある。また、材料は加工テーブルの上に固定された状態でレーザカ卩ェされる力この加工テープルはレーザビームによって極力溶融されないように、また溶融されても材料と一体となって溶着しな、ように、できるだけ材料との接触面積を減らすよう材料と接触する先端部は鋭利な形状であり、材料裏面を非常に傷つけやすいので、保護シートを貼り付けたままの加工が望まし、。

[0004] しかし、材料の裏面 (非レーザビーム照射面）に保護シートを貼り付けてレーザ加工を行った場合、レーザビームの熱によって溶融した金属の湯流れが保護シートの影響で低速になる。その結果、溶融金属がドロスとして材料の裏面に付着してしまうという問題がある。図 10は、板厚 3mmのステンレス（SUS304)を材料として、その裏面に保護シートを貼り付けた部分と貼り付けて、な、部分を設けて、レーザ加工を実施した時のドロスの付着状態を示したものである。図 10に示したように、裏面に保護シートを貼り付けた部分のみドロスが付着している様子がわかる。このドロスは非常に硬ぐ除去するために多大な時間とコストを要するため、通常は一旦材料の裏面の保護シートを剥がしてレーザ加工を実施し、レーザ加工後、保護シートを再度貼り付けて曲げ加工を実施すると!/、う作業を行って、た。

[0005] そこで、耐熱性粒子を含有する再剥離可能な粘着層を有する工程紙を、金属材料の裏面に貼り付けることでレーザ加工時のドロスの付着を防止する加工方法が開示されてヽる（例えば特許文献 1)。

[0006] 一方、材料の表面 (レーザビーム照射面）に保護シートを貼り付けた場合、勢、良く吹き付けられるアシストガスによって、保護シートが剥がれてめくれ上がってしまう問題がある。図 11は、表面に貼り付けた保護シートが材料力も剥がれてめくれ上がっている様子を示した図である。材料カゝら保護シートが剥がれてめくれ上がってしまえば、当然表面を傷力も保護するという役割を果たさなくなってしまうばかりか、めくれ上がつた保護シートがノズルに接触することで、ノズル先端と材料表面との距離を制御しているセンサーが正確な距離を測定できず、所定の距離力ずれることで加工不良を引き起こしたり、加工エラーのため加工機が停止してしまったりする問題がある。

[0007] そのため、保護シートが剥がれてめくれ上がってしまわないために、始めに保護シートのみを低いレーザビーム出力で除去し、再度加工経路を戻って、今度は高いレ一ザビーム出力で材料を切断するといういわゆる"二度切り"の技術がある（例えば特許文献 2)。

[0008] また、材料表面の保護シートが剥がれてめくれ上がってしまわな!/、ために、ノズルに第一ガス通路と第二ガス通路を設け、第二ガス通路に供給するアシストガスの圧力を第一ガス通路に供給するアシストガスの圧力より高くする技術がある（例えば特許文献 3)。レーザビームと第一ガス通路カゝら噴射されるアシストガスにより、表面に保護シートを貼り付けた材料を加工すると共に、第二ガス通路から噴射されるアシストガスにより、保護シートが剥がれてめくれ上がってしまわないように、保護シートを材料表面に圧力で押し付けるものである。

[0009] 特許文献 1 :特開平 6— 198461号公報

特許文献 2：特開平 7— 236984号公報特許文献 3：特開 2001— 212690号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] 特許文献 1に開示された技術にぉヽては、粘着層に耐熱性粒子を含有させる必要があり、コストアップは不可避であった。保護シートは消耗品であり、極力コストアップを抑える必要があるので、工業製品に一般的に利用されているような、単一の榭脂素材に通常の粘着層を設ける安価な保護シートでの対応が望ましいが、このような一般的な保護シートを用いると、ドロスが付着してしまう。

[0011] また、特許文献 2に開示された技術においては、加工経路を二度たどるわけである力も当然のことながら加工時間が大幅に増すことは言うまでもなぐまた保護シートが剥がれてめくれ上がらないためには、始めに除去する保護シートの除去幅もある程度の幅が必要であり、結果的に、材料表面が保護シートによって覆われていない露出部分が大きくなつてしまうという問題がある。

[0012] また、特許文献 3に開示された技術においては、保護シートを材料表面に圧力で押し付けるという目的のために通常の加工に用いるより多くのアシストガスを必要とし、そのランニングコストは倍以上になってしまう。また、第一と第二の二つの経路を設けた特殊なノズルが必要という点でもコストアップである。さらに、切断が良好なときはノズルカゝら噴射されるガスは切断溝力ゝら被力卩ェ物下部へ通過する力適切なカ卩ェ条件や加工プログラムが設定されていない場合などで切断不良が発生した場合には切断溝が形成されない場合があり、このような場合には高圧に設定された第二ガス通路から噴射されたアシストガスが低圧に設定された第一ガス通路内に逆流することになる。その際、切断により発生するスパッタ (溶融金属が舞い上がり火の粉となったもの）が上記逆流するガスとともにノズルの内部に侵入し、加工レンズを汚すという問題がある。このスパッタの侵入、加工レンズへの付着は非常に瞬間的に発生するため、圧力計や流量計を用いて逆流を検出するといつた方法では遅ぐ対処することができない。

[0013] 本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、材料の表面または裏面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施することを可能とするものである。課題を解決するための手段

[0014] この発明に係るレーザカ卩ェ方法にぉ、ては、板状の金属材料にレーザビームを照射しかつアシストガスを吹き付けることで切断 ·穴あけ力卩ェを行うレーザカ卩ェ方法において、分子量が 30万以下の高分子有機材料から成り、かっこの分子量を M、厚みを t[m]としたときに、 M X t≤7. 5を満たす分子量および厚みを有した保護シートを、前記板状の金属材料の裏面に貼り付けたまま加工を行うものである。

発明の効果

[0015] 本発明では、所定の分子量を有した高分子有機材料および厚さから成る保護シートを、材料の裏面に貼り付けたままでレーザ加工を実施することで、材料の裏面に傷が付くことを防ぐとともに、ドロスの発生を抑制することができ、鏡面仕上げやヘアライン仕上げ等の表面仕上げを施した材料の意匠性、すなわち商品価値を損なうことなく製品として提供するとともに、ドロスの除去にかかる多大な時間とコストを削減できる図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明の実施の形態 1に基づくレーザ加工方法を示す構成図である。

[図 2]保護シートの分子量と保護シートの厚みがドロスの付着へ与える影響を示す実験結果である。

[図 3]本発明の実施の形態 2に基づくレーザ加工方法を示す構成図である。

[図 4]保護シートの粘着力および使用するアシストガスの圧力が保護シートの剥がれに与える影響を示す実験結果である。

[図 5]保護シートの溶融幅および使用するノズルの開口径が保護シートの剥がれに与える影響を示す実験結果である。

[図 6]保護シートの溶融幅を示す説明図である。

[図 7]SUS304の各板厚で良好にカ卩ェするための切断溝幅を示す説明図である。

[図 8]SUS304の各板厚で良好にカ卩ェするためのノズル開口径とアシストガス圧力の関係を示す説明図である。

[図 9]本発明の実施の形態 3に基づくレーザ加工方法を示す構成図である。

[図 10]従来の保護シートの有無によるドロスの付着を示す説明図である。 [図 11]保護シートの剥がれを示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 実施の形態 1.

図 1は、本発明を実施するための実施の形態 1におけるレーザカ卩ェ方法を示したものである。図 1において、レーザビーム 3は、加工ヘッド 2内の加工レンズ 5を透過し、加工ヘッド先端のノズル 6から材料 7に照射される。また、アシストガス 10も、加工へッド 2の先端のノズル 6から材料 7に吹き付けられる。また、材料 7は板状の金属材料であり、その裏面には裏面用の保護シート 13を貼り付けている。保護シート 13の素材は、ポリエステル等の高分子有機材料である。本実施の形態は、材料 7の裏面に保護シート 13を貼り付けたままでレーザ加工を実施する事を特徴とする。

[0018] ここで、一般的に工業用として販売されている保護シートを貼り付けてレーザ加工した場合、レーザビームの熱によって溶融した金属の湯流れが保護素材の影響で低速になり、溶融金属がドロスとして材料の裏面に付着してしまう。発明者が行った実験の結果、材料の裏面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施する際のドロスの付着には、使用する保護シートの素材の分子量と、使用する保護シートの厚みとの 2つのパラメータが関係していることがわかった。

[0019] 図 2は、材料の裏面に貼り付ける保護シートの素材の分子量と、保護シートの厚みを変化させた時の、ドロスの付着の有無を確認する実験の結果である。この実験での加工条件は以下の通りである。

加工条件 1

材料:ステンレス（SUS304) t3mm

加工レンズ:焦点距離 7. 5inch

ノズル開口径： φ 1. 7mm

レーザビーム出力：4000W

レーザビーム波長： 10. 6 m

加工速度： 4000mmZmin

アシストガス種類：窒素

アシストガス圧力： 1. 2MPa 焦点位置：材料表面から下へ 3mm

ノズル -材料間距離： lmm

上記加工条件は、保護シートを貼り付けて、な、場合にドロスが発生しな、最適条件と同じ条件であり、保護シートを貼り付ける事で特別に加工条件を変更する必要はない。また、今回実験に用いた保護シートの厚みに関しては、材料表面の保護機能が実用的である必要があるので、 20 /z m以上とした。また、保護シートの素材の分子量に関しては、 5万以上のものを準備し、それよりも小さい分子量のものについては未確認である。ここで、分子量とは平均分子量を意味するものである。また、保護シートの粘着層は、一般的に工業用として販売されている保護シートの粘着層と同様のものである。

[0020] 図 2での〇 Xの判定基準は、保護シートを裏面に貼り付けたままレーザ加工を実施した時、材料の裏面に付着したドロス高さが 0. lmm未満のものを〇、材料の裏面に付着したドロス高さが 0. lmm以上であったものを Xとした。なお、今回の実験結果では、〇での最大ドロス高さは 0. lmm未満、 Xでの最大ドロス高さは lmm以上と、両者の差異は極めて明確に判断できるものであった。すなわち、図 2において〇印と X印の差は有意な差であると、える。

[0021] 図 2に示したように、保護シートの厚さが 20 μ m以上の範囲では、分子量が 30万を超えた場合〇の領域は得られず、常にドロスが付着する状態となった。また、分子量力万以上の範囲では、厚みが 140 mを超える範囲でも、〇の領域すなわちドロスの付着が無い状態は得られな力つた。すなわち、ドロスが付着せず良好にカ卩ェするためには、保護シートの素材の分子量を小さぐそして保護シートの厚みを薄くすることが必要であることがわ力つた。これは、保護シートの素材の分子量が小さいほど、また厚みが薄いほど、レーザビームの熱により気化しやすぐレーザビームの熱によつて溶融した金属の湯流れが保護シートの影響で低速になることが防止でき、その結果、溶融金属がドロスとして材料の裏面に付着しにくいものと考えられる。

[0022] ここで、分子量が 5万〜 30万の範囲では、〇と Xの境界は、保護シートの素材の分子量を Mとし、保護シートの厚さを t[m]としたときに、 M X t= 7. 5を略満たす曲線となっており、この曲線の下側が〇の領域となる。よって、分子量が 5万〜 30万の範囲において、分子量 Mと厚み t[m]との関係が M X t≤7. 5を満たせば、図 2の〇印の範囲、すなわちドロスの付着が無い状態を実現できる。一般的に工業用として販売されている保護シートは、通常、厚みが 50 m以上であり、素材も分子量が 30万程度のポリエチレンを使用していることから、図 2の Xの領域にあたり、ドロスが付着せずにレーザカ卩ェすることが困難であったものと言える。

[0023] このように、上記関係を満たす分子量および厚さを有した高分子有機材料力成る保護シートを、材料の裏面に貼り付けたままでレーザ加工を実施するレーザ加工方法においては、材料の裏面に傷が付くことを防ぐとともに、ドロスの発生を抑制することができ、鏡面仕上げやヘアライン仕上げ等の表面仕上げを施した材料の意匠性、すなわち商品価値を損なうことなく製品として提供するとともに、ドロスの除去にかかる多大な時間とコストを削減できる。また、保護シートの素材の分子量および保護シートの厚さを適切な値にすればょ、ので、保護シートのコストアップも抑制できる。

[0024] ところで、図 2ではステンレス（SUS304) t3mmのものについて行った実験結果を示したが、板厚が lmm、 2mmのものについても同様の実験を行い同様の結果が得られた。また、ステンレス同様に意匠性を重視する他の材質であるアルミニウムや銅についても、同様の実験を行い同様の結果が得られた。よって、本実施の形態にかかる加工方法は金属材料の厚みや金属の種類によらず適用でき、上記効果を得ることができるものであるといえる。

[0025] 実施の形態 2.

図 3は、本発明を実施するための実施の形態 2におけるレーザカ卩ェ方法を示したものである。図 1と同一の箇所は同一の符号を付して説明は省略する。図 3 (a)において、材料 7の表面には表面用の保護シート 14を貼り付けている。本実施の形態は、材料 7の表面に保護シート 14を貼り付けたままでレーザ加工を実施することを特徴とする。保護シート 14の素材は、一般的に工業用として販売されているものと同一である。

[0026] また、図 3 (b)に示したように、アシストガス 10は、複数の噴出口から吹き付けたり、レーザビーム 3の照射口と別に設けたりするのではなぐレーザビーム 3の照射口であるノズル 6の開口の 1箇所から噴出することを特徴する。さらに、 1度目のレーザビーム照射で保護シートのみを除去するまたは保護シートを材料に焼き付けて保護シートが剥がれたりめくれたりしないようにした上で 2度目のレーザビーム照射で切断加工するいわゆる"二度切り"という手法を使うことなぐ材料 7と材料に貼り付けられた保護シート 14を一度のレーザビーム照射によって切断等の加工を行うことを特徴とする。

[0027] ここで、一般的に工業用として販売されている保護シートを貼り付けてレーザ加工した場合、勢い良く吹き付けられるアシストガスによって、保護シートが剥がれてめくれ上がってしまう。発明者が行った実験の結果、材料の表面に保護シートを貼ったままでレーザ加工を実施する際の保護シートの剥がれ'めくれには、保護シートの粘着力とノズルから噴出されるアシストガスの圧力の 2つのパラメータの関係が重要であることがわかった。

[0028] 図 4は、材料表面に貼り付けた保護シートの粘着力と、ノズルから噴出されるアシストガスの圧力を変化させて、保護シートの剥がれ'めくれの有無を確認する実験の結果である。この実験での加工条件は、実施の形態 1の加工条件 1とアシストガスの圧力を除いて同一である。

[0029] 図 4での〇 Xの判定基準は、材料の切断溝から 3mm以上離れた領域で、保護シートの剥がれやめくれが全くないものを〇、切断溝から 3mm以上離れた領域で剥がれゃめくれが少しでもあるものを Xとした。基本的には、保護シートが材料表面を保護するという役割を果たすとともに、ノズルに接触しない範囲を〇とするものである。図 4に示したように、ノズルから噴出するアシストガスの圧力が大きい程、保護シートの粘着力を大きくする必要があり、その関係は線形と考えることができる。従って、ノズルから噴出するアシストガスの圧力を P[MPa]、保護シートの粘着力を F[NZ20 mm]とすれば、材料の表面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施する際に、保護シートの剥がれ ·めくれが起こらないようにするためには、 Pと Fの関係が図 4の〇の領域にあれば良ぐ以下の関係を満足すればよい。

P/F≤0. 3 [MPa- 20mm/N] · · · (式 1)

一般的には、材料の材質や板厚等の加工条件でアシストガスの圧力は決定されるので、アシストガスの圧力に対して (式 1)を満足する粘着力を有する保護シートを選択すればよい。 [0030] また、発明者が行った実験の結果、材料の表面に保護シートを貼ったままでレーザ加工を実施する際の保護シートの剥がれには、保護シートの粘着力とノズルの開口径の 2つのパラメータの関係も重要であることがわ力つた。

[0031] 図 5は、材料表面に貼り付けた保護シートの加工時の溶融幅と、ノズルの開口径を変化させた時の、保護シートの剥がれ'めくれの有無を確認する実験の結果である。ここで、保護シートの溶融幅とは、加工時に保護シートが除去される幅のことである。図 6に、保護シート 14を材料表面に貼り付けたまま、レーザ加工を行った材料 7の様子を示した。図 6(a)は表面の写真であり、図 6 (b)は図 6 (a)の A— A断面の模式図である。図 6に示したように、加工溝の周辺では保護シート 14が除去されており、カロ工溝幅よりも保護シート溶融幅のほうが広くなつている。保護シートの溶融幅は材料の切断溝幅によってほぼ決定され、保護シートの熱特性にもよるが材料の切断溝幅の約 1. 5倍程度となる。この実験での加工条件は、実施の形態 1の加工条件 1とノズル開口径を除いて同一である。

[0032] 図 5での〇 Xの判定基準は、基本的には、加工後の保護シートが、材料表面を傷から保護するとヽぅ役割を果たし、かつノズルに接触しな、状況であれば〇とするが、目安として、材料の切断溝から 3mm以上離れた領域で剥がれやめくれが全くないものを〇、切断溝から 3mm以上離れた領域で剥がれやめくれが少しでもあるものを Xとした。

図 5に示したように、剥がれが起こらないためには、保護シートの溶融幅が大きい程ノズルの開口径を大きくする必要があり、その関係は線形と考えることができる。従つて、保護シートの溶融幅を G[mm]、使用するノズルの開口径を D[mm]とすれば、材料の表面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施する際に、保護シートの剥がれ ·めくれが起こらないようにするためには、 Gと Dの関係が図 5の〇の領域にあれば良ぐ以下の関係を満足すればよい。

D/G≥2 · · · (式 2)

一般的には、材料の材質や板厚等の加工条件で保護シートの溶融幅は決定されるので、保護シートの溶融幅に対して (式 2)を満足する開口径を有したノズルを選択すればよい。 [0033] ここで、各カ卩工パラメータには以下のような適正値が存在する。材料の切断溝幅は、材料の材質、板厚によって、良好に加工できるための適正値が存在する。図 7は、ステンレス (SUS304)の各板厚を良好に加工するための適正な切断溝幅を示すグラフである。一般的に、板厚が厚くなるほど加工溝幅は広くする必要がある。また、ァシストガスの圧力が一定であればノズルの開口径が大きくなるほど、ノズル開口径が一定であればアシストガスの圧力が大きくなるほど、噴出するアシストガスの流量が多くなりランニングコストが増大するため、できるだけノズルの開口径およびアシストガスの圧力は小さくすることが望ましい。また、ノズルの開口径とアシストガスの圧力との間には、材料の材質、板厚によって、良好に加工するための関係が存在する。図 8は、ステンレス (SUS304)の各板厚をレーザカ卩ェする場合に、良好に加工するためのノズルの開口径とアシストガス圧力の関係を示すグラフである。一般的に、板厚が厚くなるほど、ノズル開口径を大きくアシストガス圧を高くする必要がある。そして、最終的には貼り付けた保護シートを剥がす必要があるため、その時の剥がし易さを考慮すると、保護シートの粘着力はできるだけ小さくすることが望ましい。

[0034] 従って、図 4および図 5の実験結果力得られた (式 1)、（式 2)を用いれば、保護シートの剥がれ'めくれが発生せず、かつランニングコストを極力抑えた、効率のよいレ一ザ力卩ェを実施する適切なカ卩ェ条件を求めることが可能となる。

[0035] 例えば、ステンレス（SUS304) tlmmの材料の表面に保護シートを貼り付けたままでレーザ加工を実施する場合を考える。この場合、図 7より良好に加工するためには切断溝幅は 0. 3mm〜0. 7mmである。保護シートの溶融幅は、材料の切断溝幅よりも大きくなり、保護シートの熱特性にもよるが実験的に材料の切断溝幅の約 1. 5倍となることが分かっているので、 0. 45mm〜l. 05mm程度となる。従って、最も保護シートの溶融幅が大きい 1. 05mmの場合を考えると、（式 2)よりノズルの開口径は 2 . 1mm以上である必要がある。ここで、アシストガスのランニングコストを極力抑えるためには、ノズルの開口径はできるだけ小さい方が望ましいので、開口径 2. 1mmのノズルを使用すると、図 8よりアシストガスの圧力は 0. 9 [MPa]以上である必要がある。ここで、アシストガスのランニングコストを極力抑えるためには、アシストガスの圧力はできるだけ小さい方が望ましいので、 0. 9 [MPa]のアシストガス圧力を使用すると、 ( 式 1)より貼り付ける保護シートの粘着力は 2. 7[NZ20mm]以上とする必要がある。前述したように、保護シートは最終的に剥がすので、保護シートの粘着力は 2. 7[N /20mm]に近、値が望まし、。

[0036] 以上により、ステンレス（SUS304) tlmmの材料を、表面に保護シートを貼り付けたまま剥がれやめくれが生じることなぐかつアシストガスのランニングコストを極力抑えてカ卩ェするための条件を導くことができる。他の材質および厚さの材料に対しても、同様の考え方で、保護シートの剥がれが発生せず、かつランニングコストを極力抑えたカ卩ェ条件を求めることができる。

[0037] このように、材料の裏面に貼り付けたままでレーザ力卩ェを実施するレーザカ卩ェ方法において、アシストガスの圧力および保護シートの粘着力を、上記関係を満たすように適切に設定することにより、材料の表面に傷が付くことを防ぐとともに、保護シートが剥がれてめくれ上がることを抑制することができ、鏡面仕上げやヘアライン仕上げ等の表面仕上げを施した材料の意匠性、すなわち商品価値を損なうことなく製品として提供するとともに、保護シートの再貼り付けの手間や、加工不良等の問題を回避することがでさる。

また、保護シートの溶融幅およびノズルの開口径を、上記関係を満たすように適切に設定することによって、同様な効果を得ることができる。

さらに、材料の板厚、切断溝幅、保護シートの溶融幅、ノズル開口径、アシストガスの圧力および保護シートの粘着力の関係から、保護シートの剥がれが発生せず、かつランニングコストを極力抑えた、

、レーザ加工を実施する適切な加工条件を求めることができる。

[0038] 実施の形態 3.

図 9は、本発明を実施するための実施の形態 3におけるレーザカ卩ェ方法を示したものである。図 1および図 3と同一の箇所は、同一の符号を付して説明は省略する。図 9に示したように、材料 7の裏面に実施の形態 1にて説明した裏面用の保護シート 13 を貼り付け、表面に実施の形態 2にて説明した表面用の保護シート 14を貼り付けたままでレーザ力卩ェを実施するものである。よって、裏面および表面で必要となる保護シートの特徴が異なり、裏面では保護シートの素材の分子量および保護シートの厚みを所定の値とする必要があり、表面では保護シートの粘着力を所定の値とする必要がある。また、アシストガス圧力、ノズル開口径等の加工条件は、実施の形態 2で説明した内容にて適切な値を設定すればよい。

[0039] これにより、材料の表裏両面に傷が付くことを防ぐとともに、ドロスの発生および保護シートの剥がれを抑制することができ、鏡面仕上げやヘアライン仕上げ等の表面仕上げを施した材料の意匠性、すなわち商品価値を損なうことなく製品として提供するとともに、ドロスの除去に力かる多大な時間とコストを削減できる。

[0040] また、裏面用の保護シートに要求される分子量および厚みのパラメータと、表面用の保護シートに要求される粘着力のパラメータとを、全て満足する保護シートを準備し、材料の裏面および表面に貼り付けた上で所定の加工条件でレーザ加工を実施しても、材料の表裏両面に傷が付くことを防ぐとともに、ドロスの発生および保護シートの剥がれを抑制することができる。この場合、保護シートが 1種類で足りることから、保護シートの製造'流通コストの削減ができるとともに、保護シートを貼り付ける面を間違えることによる加工不良の発生を防止することができる。

産業上の利用可能性

[0041] この発明に係るレーザ加工方法および加工ヘッドは、鏡面仕上げやヘアライン仕上げ等の表面仕上げを施した材料をカ卩ェする場合に適している。

Claims

請求の範囲

[1] 板状の金属材料にレーザビームを照射しかつアシストガスを吹き付けることでカロェを行うレーザカ卩ェ方法において、

平均分子量が 30万以下の高分子有機材料から成り、かっこの平均分子量を M、厚みを t[m]としたときに、 M X t≤7. 5の関係を満たす保護シートを、前記板状の金属材料の裏面に貼り付けた状態で加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法。

[2] 前記保護シートの厚みが、 20 μ m以上であることを特徴とする請求項 1に記載のレ一ザ加工方法。

[3] 前記板状の金属材料の素材がステンレス、アルミニウムまたは銅であることを特徴とする請求項 1または 2に記載のレーザ加工方法。

[4] 表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料に、加工ヘッド先端のノズルの同一開口部からレーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行、力卩ェを行うレーザカ卩ェ方法において、

前記保護シートの溶融幅を G [mm]、前記ノズルの開口径を D [mm]としたときに、 D /G≥ 2を満たすノズル開口径を設定し、

前記板状の金属材料と前記保護シートを一度のレーザビームの照射により加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法。

[5] 板状の金属材料に、加工ヘッド先端のノズルの同一開口部からレーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行ヽカ卩ェを行うレーザカ卩ェ方法にぉ、て、粘着力を F [NZ20mm]、前記アシストガスの圧力を P [MPa]としたときに、 P/F≤ 0. 3を満たす粘着力を有する保護シートを、前記板状の金属材料の表面に貼り付けた状態で、

[6] 表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料に、加工ヘッド先端のノズルの同一開口部からレーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行、力卩ェを行うレーザカ卩ェ方法において、

前記板状の金属材料の材質および厚さから最適な切断溝幅を求める工程と、求めた切断溝幅に対する保護シートの溶融幅を求める工程と、

求めた保護シートの溶融幅に対し、前記保護シートの溶融幅を G [mm]、前記ノズルの開口径を D[mm]としたときに、 DZG≥2を満たすノズル開口径を求める工程と、求めたノズル開口径に対するアシストガス圧を求める工程と、

求めたアシストガス圧に対し前記保護シートの粘着力を F[NZ20mm]、前記アシストガスの圧力を P[MPa]としたときに、 P/F≤0. 3を満たす粘着力を求める工程とから、加工条件を求めることを特徴とするレーザカ卩ェ方法。

[7] 板状の金属材料に、加工ヘッド先端のノズルの同一開口部からレーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行ヽカ卩ェを行うレーザカ卩ェ方法にぉ、て、平均分子量が 30万以下の高分子有機材料から成り、この平均分子量を M、厚みを t [m]としたときに、 M X t≤7. 5の関係を満たす裏面用の保護シートを、前記板状の金属材料の裏面に貼り付け、

粘着力を F[NZ20mm]、前記アシストガスの圧力を P[MPa]としたときに、 P/F≤ 0. 3を満たす粘着力を有する表面用の保護シートを、前記板状の金属材料の表面に貼り付け、

前記板状の金属材料と前記表面および裏面用の保護シートを一度のレーザビームの照射により加工を行うことを特徴とするレーザカ卩ェ方法。

[8] 板状の金属材料に、加工ヘッド先端のノズルの同一開口部からレーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行ヽカ卩ェを行うレーザカ卩ェ方法にぉ、て、平均分子量が 30万以下の高分子有機材料から成り、かっこの平均分子量を M、厚みを t[m]としたときに、 M X t≤7. 5の関係を満たし、前記アシストガスの圧力 P [MP a]に対し PZF≤0. 3を満たす粘着力 F[NZ20mm]を有する保護シートを、前記板状の金属材料の表面および裏面に貼り付け、

[9] レーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行う開口部を備え、

表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料を一度のレーザビームの照射により加工を行う際の前記保護シートの溶融幅に対し、前記開口部の開口径がこの溶融幅の 2倍以上であることを特徴とするレーザカ卩ェヘッド。

レーザビームの照射およびアシストガスの吹き付けを行う開口部を備え、表面に保護シートを貼り付けた板状の金属材料を一度のレーザビームの照射により加工を行う際の前記保護シートの粘着力 F[NZ20mm]に対し、前記アシストガスの圧力が 0. 3 X F [MPa]以上であることを特徴とするレーザカ卩ェヘッド。