JPH0225596Y2 - - Google Patents

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JPH0225596Y2
JPH0225596Y2 JP1983067328U JP6732883U JPH0225596Y2 JP H0225596 Y2 JPH0225596 Y2 JP H0225596Y2 JP 1983067328 U JP1983067328 U JP 1983067328U JP 6732883 U JP6732883 U JP 6732883U JP H0225596 Y2 JPH0225596 Y2 JP H0225596Y2
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laser beam
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laser
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は板状の被加工物をレーザ光によつて切
断するレーザ切断装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a laser cutting device for cutting a plate-shaped workpiece using a laser beam.

〔考案の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

たとえば、板状の被加工物にレーザ光によつて
所定の大きさの孔を切断加工するには、最初に上
記被加工物にレーザ光で小孔を加工したのち、こ
の小孔を始点としてレーザ光を切断線に沿つて走
査させるようにしている。つまり、最初に小孔を
加工せずにレーザ光を走査させると、被加工物の
厚さ方向全長が切断されずらく、溝掘りの加工状
態でレーザ光が走査することになつてしまう。
For example, to cut a hole of a predetermined size in a plate-shaped workpiece using a laser beam, first cut a small hole in the workpiece using a laser beam, and then use this small hole as the starting point. The laser beam is scanned along the cutting line. In other words, if the laser beam is scanned without first machining a small hole, it will be difficult to cut the entire length of the workpiece in the thickness direction, and the laser beam will be scanned while the workpiece is being grooved.

ところで、被加工物にレーザ光によつて小孔を
穿設する場合、この小孔の径が切断幅よりも大き
すぎると、被加工物に形成される孔の内周面に段
部ができてしまうという切断不良を招くことにな
る。しかしながら、小孔を加工する場合、所定の
出力のレーザ光を被加工物に一定時間照射するだ
けでは、上記被加工物の板厚によつて小孔の径が
一定しない。したがつて、従来は上記小孔の加工
を作業者の熟練に頼つていたので、非能率的であ
るばかりか、切断不良を招くということもあつ
た。さらに、小孔の加工と切断線に沿う切断加工
とを連続して自動化するということができないと
いう欠点もあつた。
By the way, when drilling a small hole in a workpiece using a laser beam, if the diameter of the small hole is larger than the cutting width, a step may be formed on the inner peripheral surface of the hole formed in the workpiece. This will result in poor cutting. However, when processing a small hole, simply by irradiating the workpiece with a laser beam of a predetermined output for a certain period of time, the diameter of the small hole is not constant depending on the thickness of the workpiece. Therefore, conventionally, the machining of the small holes has relied on the skill of the operator, which is not only inefficient but also leads to poor cutting. Another drawback was that it was not possible to continuously automate the machining of the small hole and the cutting process along the cutting line.

〔考案の目的〕[Purpose of invention]

本考案は被加工物の板厚が異なつても切断の始
点となる小孔を所定の径で加工することができる
とともに、この小孔の加工と切断加工とを連続し
て自動的に行なえるようにしたレーザ切断装置を
提供することにある。
This invention enables the small hole that serves as the starting point for cutting to be machined to a predetermined diameter even if the thickness of the workpiece differs, and the machining of this small hole and the cutting process can be performed continuously and automatically. An object of the present invention is to provide a laser cutting device as described above.

〔考案の概要〕[Summary of the idea]

被加工物を切断加工するレーザ光がレーザ発振
器から出力されたならば、その信号を遅延回路部
に入力させ、この遅延回路部によりレーザ光が出
力されたときから上記被加工物の板厚に応じた所
定時間遅延して上記被加工物をXY方向に駆動す
るXYテーブルを作動させるようにして、上記被
加工物に小孔の加工とこの小孔を始点とする切断
加工とを連続して行なえるようにしたものであ
る。
When the laser beam for cutting the workpiece is output from the laser oscillator, the signal is input to the delay circuit, and the delay circuit changes the thickness of the workpiece from the time the laser beam is output. The XY table that drives the workpiece in the XY direction is operated with a delay of a predetermined time accordingly, and the workpiece is successively machined with a small hole and cut with this small hole as the starting point. It was made possible to do so.

〔考案の実施例〕 以下、本考案の一実施例を第1図乃至第3図を
参照して説明する。図中1はX駆動源2によつて
X方向に駆動されるXテーブルである。このXテ
ーブル1上にはY駆動源3によつてY方向に駆動
されるYテーブル4が設けられている。このYテ
ーブル4上には治具5によつて板状の被加工物6
がYテーブル4の上面との間に空間を形成する状
態で支持固定されている。この被加工物6の上方
にはホルダ7に保持されたレンズ8が配設されて
いる。このレンズ8にはレーザ発振器9から出力
されて反射鏡10で方向変換されたレーザ光Lが
入射するようになつている。したがつて、レーザ
光Lはレンズ8で集束されて上記被加工物6を照
射するようになつている。
[Embodiment of the invention] An embodiment of the invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. In the figure, reference numeral 1 denotes an X table driven in the X direction by an X drive source 2. A Y table 4 driven in the Y direction by a Y drive source 3 is provided on the X table 1 . A plate-shaped workpiece 6 is placed on this Y table 4 by a jig 5.
is supported and fixed with a space formed between it and the upper surface of the Y table 4. A lens 8 held by a holder 7 is disposed above the workpiece 6. A laser beam L outputted from a laser oscillator 9 and whose direction is changed by a reflecting mirror 10 is incident on this lens 8 . Therefore, the laser beam L is focused by the lens 8 and irradiates the workpiece 6.

上記ホルダ7の周壁には電気式の開閉弁11を
備えた供給管12が接続されている。この供給管
12は被加工物6の切断に有効なガス、たとえば
酸素が貯蔵されたガス供給源13に接続されてい
る。したがつて、上記開閉弁11が開くと、ガス
供給源13からのガスがホルダ7から被加工物6
に向けて噴出されるようになつている。
A supply pipe 12 equipped with an electric on-off valve 11 is connected to the peripheral wall of the holder 7 . This supply pipe 12 is connected to a gas supply source 13 in which a gas useful for cutting the workpiece 6, for example oxygen, is stored. Therefore, when the on-off valve 11 opens, gas from the gas supply source 13 flows from the holder 7 to the workpiece 6.
It is starting to be ejected towards.

上記レーザ発振器9にはこのレーザ発振器9を
発停制御する第1の制御部14が接続されてい
る。また、この第1の制御部14には上記開閉弁
11と、遅延時間の設定部15を有する遅延回路
部16とが接続されている。上記設定部15とし
ては、たとえばモノマルチバイブレータ回路の時
定数を定める複数の抵抗をスイツチで切り換えて
所定の遅延時間を得る回路などを用いればよい。
そして、上記第1の制御部14によりレーザ発振
器9を作動させてレーザ光Lを出力させると、そ
の信号が上記開閉弁11と遅延回路16とに入力
されるようになつている。開閉弁11にレーザ光
Lが出力された信号が入力されると、この開閉弁
11は開く。また、遅延回路16にレーザ光Lが
出力された信号が入力されると、その設定部15
に設定された時間だけ遅延して第2の制御部17
に信号が出力される。この第2の制御部17には
上記X駆動源2とY駆動源3とが接続されてい
て、遅延回路16から第2の制御部17に信号が
入力されると、上記X,Y駆動源2,3が駆動制
御される。つまり、第2の制御部17には予め切
断パターンがプログラムされていて、このプログ
ラムにもとづき上記X,Y駆動源2,3を駆動さ
る。したがつて、レーザ光Lは第3図に示す上記
被加工物6の切断線Sを相対的に走査することに
なる。
The laser oscillator 9 is connected to a first control section 14 that controls the laser oscillator 9 to start and stop. Further, the first control section 14 is connected to the on-off valve 11 and a delay circuit section 16 having a delay time setting section 15 . The setting section 15 may be, for example, a circuit that obtains a predetermined delay time by switching a plurality of resistors that determine the time constant of a mono-multivibrator circuit.
When the first control section 14 operates the laser oscillator 9 to output the laser beam L, the signal is input to the on-off valve 11 and the delay circuit 16. When a signal indicating the output of the laser beam L is input to the on-off valve 11, the on-off valve 11 opens. Further, when the signal of the output laser beam L is input to the delay circuit 16, the setting section 15
The second control unit 17 is delayed by the time set in
A signal is output. The X drive source 2 and the Y drive source 3 are connected to the second control section 17, and when a signal is input from the delay circuit 16 to the second control section 17, the X and Y drive sources 2 and 3 are driven and controlled. That is, a cutting pattern is programmed in advance in the second control section 17, and the X and Y drive sources 2 and 3 are driven based on this program. Therefore, the laser beam L relatively scans the cutting line S of the workpiece 6 shown in FIG. 3.

つぎに、上記レーザ切断装置によつて被加工物
6に矩形の孔を加工する場合について説明する。
まず、Yテーブル4の治具5に板状の被加工物6
を保持固定したならば、この被加工物6の板厚に
応じて遅延回路16の遅延時間をその設定部15
によつて設定する。つぎに、第1の制御部14を
操作してレーザ発振器9を作動させ、レーザ光L
を出力させる。すると、このレーザ光Lは反射鏡
10で反射したのち、レンズ8で集束されて被加
工物6の第3図に示すA点を照射する。またこの
とき開閉弁11が開き、ガス供給源13からのガ
スが被加工物6に噴出される。そして、被加工物
6のA点のレーザ光Lによる照射は、X,Yテー
ブル1,4が駆動されるまで、つまり上記設定部
15に設定された時間だけ継続される。したがつ
て、被加工物6のA点には第2図に示すようにそ
の厚さ方向に貫通する小孔20が穿設される。
Next, a case will be described in which a rectangular hole is machined in the workpiece 6 using the laser cutting device.
First, a plate-shaped workpiece 6 is placed on the jig 5 of the Y table 4.
is held and fixed, the delay time of the delay circuit 16 is set by the setting section 15 according to the thickness of the workpiece 6.
Set by. Next, the first control unit 14 is operated to operate the laser oscillator 9, and the laser beam L
output. Then, this laser beam L is reflected by the reflecting mirror 10, then focused by the lens 8, and irradiates the workpiece 6 at point A shown in FIG. 3. Also, at this time, the on-off valve 11 opens and gas from the gas supply source 13 is ejected onto the workpiece 6. Irradiation of point A of the workpiece 6 with the laser beam L continues until the X, Y tables 1 and 4 are driven, that is, for the time set in the setting section 15. Therefore, a small hole 20 is formed at point A of the workpiece 6, as shown in FIG. 2, passing through the workpiece 6 in its thickness direction.

被加工物6に小孔20を穿設するに必要とする
最小限の時間は、実験により次のように求められ
た。すなわち、被加工物6が鋼板で、レーザ発振
器9が出力150W、パルス幅20ms、パルス繰り返
し率80PPSのYAGレーザの場合、被加工物6の
板厚が2mmであると照射時間は1sec、3mmである
と2sec、4mmであると3secで小孔20が穿設され
ることが確認された。
The minimum time required to drill the small hole 20 in the workpiece 6 was determined through experiments as follows. In other words, if the workpiece 6 is a steel plate and the laser oscillator 9 is a YAG laser with an output of 150W, a pulse width of 20m s , and a pulse repetition rate of 80PPS, if the workpiece 6 has a thickness of 2mm, the irradiation time is 1sec and 3mm. It was confirmed that the small hole 20 was drilled in 2 seconds when the diameter was 4 mm, and 3 seconds when the diameter was 4 mm.

したがつて、被加工物6の板厚に応じ上記実験
により求められた時間を遅延回路16の設定部1
5に設定すれば、この被加工物6に最小径の小孔
20を加工できる。つまり、小孔20の径を必要
以上に大きくせず、しかも確実に貫通した状態に
加工できる。
Therefore, the setting section 1 of the delay circuit 16 calculates the time determined by the above experiment according to the thickness of the workpiece 6.
If it is set to 5, a small hole 20 with the smallest diameter can be formed in this workpiece 6. In other words, the diameter of the small hole 20 is not made larger than necessary, and the small hole 20 can be processed to pass through the hole 20 reliably.

このように、被加工物6に小孔20が穿設され
て設定部15に設定された時間が過ぎると、遅延
回路16から第2の制御部17に信号が出力さ
れ、X,Y駆動源2,3によつてX,Yテーブル
1,4が駆動される。したがつて、上記被加工物
6には小孔20を始点とする切断加工が行なわれ
る。つまり、レーザ光Lは被加工物6の切断線S
をA点からB点、C点、D点を経てA点に至る順
で照射するから、この被加工物6に上記切断線S
に沿う矩形状の孔21が穿設される。そして、被
加工物6に穿設された切断の始点となる小孔20
は十分小さな径であり、上記切断線Sに沿う切断
幅とほとんど変わらないので、被加工物6に形成
された孔21の内周面に上記小孔20による段部
が生じることがない。
In this way, when the small hole 20 is bored in the workpiece 6 and the time set in the setting section 15 has elapsed, a signal is output from the delay circuit 16 to the second control section 17, and the X, Y drive source 2 and 3 drive the X and Y tables 1 and 4. Therefore, the workpiece 6 is cut starting from the small hole 20. In other words, the laser beam L is transmitted along the cutting line S of the workpiece 6.
is irradiated in the order from point A through point B, point C, and point D to point A, so the workpiece 6 is irradiated with the above cutting line S.
A rectangular hole 21 along the line is bored. A small hole 20 is drilled in the workpiece 6 and serves as a starting point for cutting.
has a sufficiently small diameter and is almost the same as the cutting width along the cutting line S, so that a step due to the small hole 20 does not occur on the inner peripheral surface of the hole 21 formed in the workpiece 6.

なお、この実施例において切断線Sの各直線部
分、すなわちAB,BC,CD,DAを切断する場
合、その切断長さが切断幅の数倍になつたなら、
レーザ光Lの走査速度を高めるようにしてもよ
い。
In addition, in this example, when cutting each straight portion of the cutting line S, that is, AB, BC, CD, and DA, if the cutting length becomes several times the cutting width,
The scanning speed of the laser beam L may be increased.

第4図は本考案の他の実施例を示す。この実施
例は被加工物の一端をYテーブル4に設けられた
チヤツク25によつて保持し、被加工物6をYテ
ーブル4の上面から外れた位置に水平に保持す
る。また、被加工物6は回転自在なローラ26に
よつてたわむことがないよう水平に支持されてい
る。この被加工物6の下面側にはレンズ28を保
持したホルダ29が設けられている。上記レンズ
28は被加工物6の下面側から放出されるレーザ
光Lや切断飛散物などからの放射光を集束して光
電変換器30に導く。この光電変換器30は増幅
回路31を介して上記遅延回路16に接続されて
いる。そして、光電変化器30が放射光を検出し
てその検出信号が遅延回路16に入力されると、
この回路の遅延動作がその時点で解除され、予め
設定された遅延時間が経過するより以前に遅延回
路16は直ちに第2の制御部17に信号を出力す
るように構成され、その信号でテーブル1,4が
プログラムされた加工パターンに応じてX,Y駆
動源2,3によつて駆動開始される。
FIG. 4 shows another embodiment of the invention. In this embodiment, one end of the workpiece is held by a chuck 25 provided on the Y table 4, and the workpiece 6 is held horizontally at a position off the top surface of the Y table 4. Further, the workpiece 6 is supported horizontally by rotatable rollers 26 so as not to be deflected. A holder 29 holding a lens 28 is provided on the lower surface side of the workpiece 6. The lens 28 focuses the laser beam L emitted from the lower surface side of the workpiece 6 and the radiation light from the cutting debris and guides it to the photoelectric converter 30 . This photoelectric converter 30 is connected to the delay circuit 16 via an amplifier circuit 31. Then, when the photoelectric converter 30 detects the emitted light and the detection signal is input to the delay circuit 16,
The delay operation of this circuit is canceled at that point, and the delay circuit 16 is configured to immediately output a signal to the second control section 17 before the preset delay time elapses, and with that signal, the table 1 , 4 are started to be driven by the X and Y drive sources 2 and 3 according to the programmed machining pattern.

また、上記ホルダ29には開閉弁32が設けら
れた供給管33が接続され、この供給管32はガ
ス供給源34に接続されている。また、上記開閉
弁32は第1の制御部14に接続され、第1の制
御部14によつてレーザ発振器9を作動させたと
き、その信号によつて開放されるようになつてい
る。したがつて、ホルダ29にガス供給源34か
らガスが供給されることにより、レンズ28が切
断飛散物などから保護される。
Further, a supply pipe 33 provided with an on-off valve 32 is connected to the holder 29, and this supply pipe 32 is connected to a gas supply source 34. Further, the on-off valve 32 is connected to the first control section 14, and is opened in response to a signal when the laser oscillator 9 is operated by the first control section 14. Therefore, by supplying gas from the gas supply source 34 to the holder 29, the lens 28 is protected from cutting debris and the like.

このような構成によれば、光電変換器30が被
加工物6の下面側から放出される放射光を検知す
るまでX,Yテーブル1,4が駆動されずに静止
している。つまり、被加工物6にレーザ光Lが照
射され、この被加工物6に小孔20が貫通する
と、その下面側で放射光を検知することができ
る。したがつて、被加工物6に小孔20が穿設さ
れると同時にX,Yテーブル1,4が駆動される
から、上記小孔20を必要以上に大きく穿設する
のを妨げる。すなわち、被加工物6の板厚に応じ
て所定時間遅延させてX,Yテーブル1,4を駆
動することができる。
According to such a configuration, the X, Y tables 1 and 4 remain stationary without being driven until the photoelectric converter 30 detects radiation emitted from the lower surface side of the workpiece 6. That is, when the workpiece 6 is irradiated with the laser beam L and the small hole 20 penetrates the workpiece 6, the emitted light can be detected on the lower surface side. Therefore, since the X, Y tables 1 and 4 are driven at the same time as the small hole 20 is bored in the workpiece 6, it is prevented from making the small hole 20 larger than necessary. That is, the X, Y tables 1 and 4 can be driven with a predetermined time delay depending on the thickness of the workpiece 6.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

本考案は以上説明したように、レーザ発振器か
らレーザ光が出力されたなら、そのときから被加
工物の板厚に応じて所定時間遅延させて上記被加
工物をXY方向に駆動するXYテーブルを作動さ
せるようにした。したがつて、被加工物に切断の
始点となる小孔を被加工物の板厚が異なつても十
分小さく穿設できるから、上記下孔によつて切断
面に凹みができるという切断不良を招くことがな
い。また、板厚に応じた下孔の加工と、この下孔
を始点とする切断加工とを連続的に自動で行なえ
るから、加工能率の向上が計れる。
As explained above, the present invention uses an XY table to drive the workpiece in the XY direction after a laser beam is output from the laser oscillator, with a predetermined time delay depending on the thickness of the workpiece. I got it working. Therefore, the small hole that serves as the starting point for cutting can be drilled in the workpiece to be sufficiently small even if the thickness of the workpiece is different, resulting in cutting defects such as dents in the cut surface due to the pilot hole. Never. In addition, machining efficiency can be improved because machining of a pilot hole according to the thickness of the plate and cutting with the pilot hole as a starting point can be performed continuously and automatically.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示す全体の構成
図、第2図は同じく被加工物に小孔が穿設された
状態の断面図、第3図は同じく被加工物にレーザ
光を走査させる説明図、第4図は本考案の他の実
施例を示す構成図である。
Fig. 1 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a cross-sectional view of a workpiece with a small hole drilled in it, and Fig. 3 is a similar sectional view of a workpiece with a laser beam applied to it. FIG. 4, which is an explanatory diagram for scanning, is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] レーザ発振器と、このレーザ発振器から出力さ
れたレーザ光の板状の被加工物への照射を制御す
る第1の制御部と、上記レーザ光によつて切断加
工される上記被加工物が取付けられるXYテーブ
ルと、このXYテーブルをXY方向に駆動制御す
る第2の制御部と、上記第1の制御部がレーザ発
振器を作動させた信号が入力され、この信号が入
力されると上記被加工物の板厚に応じ所定時間遅
延して上記第2の制御部を作動させる遅延回路部
とを具備したことを特徴とするレーザ切断装置。
A laser oscillator, a first control unit that controls irradiation of a plate-shaped workpiece with a laser beam output from the laser oscillator, and the workpiece to be cut by the laser beam are attached. An XY table, a second control unit that drives and controls the XY table in the XY direction, and a signal that causes the first control unit to operate a laser oscillator are input, and when this signal is input, the workpiece is and a delay circuit section that operates the second control section with a predetermined time delay depending on the plate thickness.
JP1983067328U 1983-05-04 1983-05-04 Laser cutting device Granted JPS59171890U (en)

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JPS59171890U JPS59171890U (en) 1984-11-16
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