JPH0225596Y2 - - Google Patents

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。

〔考案の技術的背景とその問題点〕

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。

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。

〔考案の目的〕

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。

〔考案の概要〕

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。

〔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。

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。

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。

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。

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20m_s、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔考案の効果〕

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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。