JPH03221287A - レーザ加工方法およびレーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工方法およびレーザ加工装置Info
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- JPH03221287A JPH03221287A JP2018570A JP1857090A JPH03221287A JP H03221287 A JPH03221287 A JP H03221287A JP 2018570 A JP2018570 A JP 2018570A JP 1857090 A JP1857090 A JP 1857090A JP H03221287 A JPH03221287 A JP H03221287A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、レーザ光を用いて被加工物の切断を行なうレ
ーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
ーザ加工方法およびレーザ加工装置に関する。
従来の技術
レーザ光を被加工物に照射して切断加工を行なう場合、
まず第１段階として穴を被加工物の規定の位置にあけ、
次いでその穴のあいた部分から切断を切断パターンにし
たがって始める。このときの穴あけ段階をピアッシング
と称し、切断図形パターンにもよるが、切断加工工程の
全時間の約半分を占めることも珍しくない。特に、板厚
が厚くなると、切断工程に対するピアッシング時間の割
合が増加し、ピアッシング時間は切断加工工程の時間の
大部分を支配するようになる。したがって、ビアッシン
グ時間を短縮することは、切断加工工程の時間を短縮す
ることに大きく寄与し、切断加工の効率を向上させるこ
とになる。
まず第１段階として穴を被加工物の規定の位置にあけ、
次いでその穴のあいた部分から切断を切断パターンにし
たがって始める。このときの穴あけ段階をピアッシング
と称し、切断図形パターンにもよるが、切断加工工程の
全時間の約半分を占めることも珍しくない。特に、板厚
が厚くなると、切断工程に対するピアッシング時間の割
合が増加し、ピアッシング時間は切断加工工程の時間の
大部分を支配するようになる。したがって、ビアッシン
グ時間を短縮することは、切断加工工程の時間を短縮す
ることに大きく寄与し、切断加工の効率を向上させるこ
とになる。
発明がＡＭ決しようとする課題
しかしながら、従来のレーザ加工方法およびレーザ加工
装置においては、板厚が厚くなった場合のピアッシング
時間の短縮に対する有効な手段を持ち合わせていなかっ
た。また、板厚が厚くなると広い切断輻が要求されるた
め、レーザ光のスポット径が大きくなるように焦点位置
を意識的に被加工物の表面からずらして穴あけ加工工程
を行なうので、熱エネルギ密度が減少してピアッシング
時間が長くなるという問題があった。
装置においては、板厚が厚くなった場合のピアッシング
時間の短縮に対する有効な手段を持ち合わせていなかっ
た。また、板厚が厚くなると広い切断輻が要求されるた
め、レーザ光のスポット径が大きくなるように焦点位置
を意識的に被加工物の表面からずらして穴あけ加工工程
を行なうので、熱エネルギ密度が減少してピアッシング
時間が長くなるという問題があった。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、ピアッシング時間を有効に短縮することのできる優れ
たレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供すること
を目的とする。
、ピアッシング時間を有効に短縮することのできる優れ
たレーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供すること
を目的とする。
課題を解決するための手段
本発明は、前記目的を達成するために、切断加工工程を
穴あけ過程と切断過程とに分け、穴あけ過程ではレーザ
光の照射モードをシングルモードにして穴あけ加工を行
ない、穴あけ過程終了後にはレーザ光の照射モードをマ
ルチモードに切り換えて切断加工を行なうように構成し
たものである。
穴あけ過程と切断過程とに分け、穴あけ過程ではレーザ
光の照射モードをシングルモードにして穴あけ加工を行
ない、穴あけ過程終了後にはレーザ光の照射モードをマ
ルチモードに切り換えて切断加工を行なうように構成し
たものである。
作用
本発明は、前記構成により次のような作用を有する。す
なわち、穴あけ過程時には、被加工物の表面にスポット
径の小さなシングルモードのレーザ光を照射するので、
レーザ光の１パルスで穴をあけられる深さが深くなり、
穴あけ過程の時間が短縮される。また、切断過程時には
、スポット径の大きなマルチモードのレーザ光で切断加
工を行なうので、被加工物の切断に必要な切断輻が得ら
れる。これ（＝より、ピアッシング時間すなわち穴あけ
過程の時間を有効に短縮することができ、切断加工工程
全体の時間を短縮することができる。
なわち、穴あけ過程時には、被加工物の表面にスポット
径の小さなシングルモードのレーザ光を照射するので、
レーザ光の１パルスで穴をあけられる深さが深くなり、
穴あけ過程の時間が短縮される。また、切断過程時には
、スポット径の大きなマルチモードのレーザ光で切断加
工を行なうので、被加工物の切断に必要な切断輻が得ら
れる。これ（＝より、ピアッシング時間すなわち穴あけ
過程の時間を有効に短縮することができ、切断加工工程
全体の時間を短縮することができる。
実施例
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本発明の一実施例を示し、第１図（ａ）は穴あけ
過程時のレーザ光の照射モードを示し、第１図（ｂ）は
切断過程時のレーザ光の照射モードを示している。第１
図（ａ）において、レーザ光１はモード切換絞り板２に
よりそのスポット径りをｄに絞られ、その強度分布は光
軸３上に一つのピークがあるシングルモードになりいる
。また第１図（ｂ）においては、レーザ光１はモード切
換絞り板２による絞り作用を受けることなく、スポット
径りのままで出射され、その強度分布は光軸３の両側に
二つのピークを有するマルチモードになっている。この
ようにレーザ光ｌのスポット径りを穴あけ過程時（ａ）
と切断過程時（ｂ）とで異ならせることにより、レーザ
光を用いた切断加工工程全体の時間を短縮することがで
きる。
１図は本発明の一実施例を示し、第１図（ａ）は穴あけ
過程時のレーザ光の照射モードを示し、第１図（ｂ）は
切断過程時のレーザ光の照射モードを示している。第１
図（ａ）において、レーザ光１はモード切換絞り板２に
よりそのスポット径りをｄに絞られ、その強度分布は光
軸３上に一つのピークがあるシングルモードになりいる
。また第１図（ｂ）においては、レーザ光１はモード切
換絞り板２による絞り作用を受けることなく、スポット
径りのままで出射され、その強度分布は光軸３の両側に
二つのピークを有するマルチモードになっている。この
ようにレーザ光ｌのスポット径りを穴あけ過程時（ａ）
と切断過程時（ｂ）とで異ならせることにより、レーザ
光を用いた切断加工工程全体の時間を短縮することがで
きる。
次に前記実施例の作用について説明する。前述したよう
に、板厚が厚くなると切断工程に対するピアッシング時
間の割合が増加し、ピアツシング時間は切断加工工程の
時間の大部分を支配する上うになる。また板厚が厚くな
ると、広い切断幅が要求される。
に、板厚が厚くなると切断工程に対するピアッシング時
間の割合が増加し、ピアツシング時間は切断加工工程の
時間の大部分を支配する上うになる。また板厚が厚くな
ると、広い切断幅が要求される。
第２図はＳＰＣの場合の切断に必要な切断輻と板厚との
関係を示している。切断輻は材質による熱伝導係数と板
厚およびアシストガスによる溶融した材料の易動度によ
って決定される。アシストガスの条件は、材料の酸化反
応速度から制限を受けるため、切断幅は材質と板厚とを
指定すればほぼ一義的に決定される。
関係を示している。切断輻は材質による熱伝導係数と板
厚およびアシストガスによる溶融した材料の易動度によ
って決定される。アシストガスの条件は、材料の酸化反
応速度から制限を受けるため、切断幅は材質と板厚とを
指定すればほぼ一義的に決定される。
このように、板厚が厚くなると穴あけ過程の占める割合
が多くなるだけでなく、広い切断幅が要求されるため、
従来においては穴あけ過程時のレーザ光のスポット径を
大きくすることが多い。
が多くなるだけでなく、広い切断幅が要求されるため、
従来においては穴あけ過程時のレーザ光のスポット径を
大きくすることが多い。
しかしながら、第３図に示すように、レーザ光のスポッ
ト径が大きくなると、それたけレーザ光の１パルス当た
りであけられる穴の深さが浅くなるので、スポット径を
大きくして穴あけ加工を行なうと、それだけピアッシン
グ時間が長くかかることになる。したがって前記実施例
のように、穴あけ過程時にはスポット径の小さなシング
ルモードで穴あけ加工を行ない、穴あけ加工終了後には
、レーザ光の照射モードをマルチモードに切り換えて大
きなスポット径で切断加工を行なうことにより、第４図
に示すように、例えば４．５ｍｍ厚の鉄板（ＳＰＣ）に
１５ｍｍの円穴をあける場合、従来のレーザ光を用いた
方法に比較して切断加工時間が約２０％以上短縮するこ
とができる。この傾向は、板厚が厚くなるほど顕著にな
り、例えば９ｍｍ厚の鉄板（ＳＰＣ）では、約５０％以
上の切断加工工程の時間が短縮される。
ト径が大きくなると、それたけレーザ光の１パルス当た
りであけられる穴の深さが浅くなるので、スポット径を
大きくして穴あけ加工を行なうと、それだけピアッシン
グ時間が長くかかることになる。したがって前記実施例
のように、穴あけ過程時にはスポット径の小さなシング
ルモードで穴あけ加工を行ない、穴あけ加工終了後には
、レーザ光の照射モードをマルチモードに切り換えて大
きなスポット径で切断加工を行なうことにより、第４図
に示すように、例えば４．５ｍｍ厚の鉄板（ＳＰＣ）に
１５ｍｍの円穴をあける場合、従来のレーザ光を用いた
方法に比較して切断加工時間が約２０％以上短縮するこ
とができる。この傾向は、板厚が厚くなるほど顕著にな
り、例えば９ｍｍ厚の鉄板（ＳＰＣ）では、約５０％以
上の切断加工工程の時間が短縮される。
第５図は、前記実施例におけるレーザ光の照射モードの
切り換えタイミングの一例を示している。本例では、穴
あけ過程終了後にレーザ光の照射モードを切り換えてい
る。
切り換えタイミングの一例を示している。本例では、穴
あけ過程終了後にレーザ光の照射モードを切り換えてい
る。
このレーザ光の照射モードの切り換えタイミングは、被
加工物の材質および板厚によって決定される。したがっ
て、被加工物の材質および板厚の情報があれば、切り換
えタイミングを一義的に決定することができる。
加工物の材質および板厚によって決定される。したがっ
て、被加工物の材質および板厚の情報があれば、切り換
えタイミングを一義的に決定することができる。
第６図は、このようなタイミングを発生させるためのデ
ータベースを備え、レーザ光の照射モードの切り換えを
自動的に行なうための手段を備えたレーザ加工装置の一
例を示している。第６図において、１１はレーザ光、１
２は集光レンズ、１３は被加工物、１４はレーザ発振器
、１５はレーザ発振器１４からのレーザ光１１の照射モ
ードを切り換えるための絞り板を備えたモード切換器、
１６はレーザ光１１を集光レンズ１２へ導くためのビー
ムベンダー １７は集光レンズ１２を保持してレーザ光
１１を被加工物１３へ向けて照射するためのビームノズ
ル軸、１８は被加工物１３を保持してＸ−Ｙ方向へ移動
させるためのテーブル、１９はテーブル１８を駆動する
ためのサーボモータ、２０はサーボモータ１９およびモ
ード切換器１５を制御する数値制御装置、２１は被加工
物１３の材質および板厚の情報に基づいてモード切換器
１５における絞り板切推量を決定するためのモード切換
データベース、２２は数値制御装置２０およびモード切
換データベース２１を制御するためのＣＡ Ｄ／ＣＡ
Ｍシステムである。
ータベースを備え、レーザ光の照射モードの切り換えを
自動的に行なうための手段を備えたレーザ加工装置の一
例を示している。第６図において、１１はレーザ光、１
２は集光レンズ、１３は被加工物、１４はレーザ発振器
、１５はレーザ発振器１４からのレーザ光１１の照射モ
ードを切り換えるための絞り板を備えたモード切換器、
１６はレーザ光１１を集光レンズ１２へ導くためのビー
ムベンダー １７は集光レンズ１２を保持してレーザ光
１１を被加工物１３へ向けて照射するためのビームノズ
ル軸、１８は被加工物１３を保持してＸ−Ｙ方向へ移動
させるためのテーブル、１９はテーブル１８を駆動する
ためのサーボモータ、２０はサーボモータ１９およびモ
ード切換器１５を制御する数値制御装置、２１は被加工
物１３の材質および板厚の情報に基づいてモード切換器
１５における絞り板切推量を決定するためのモード切換
データベース、２２は数値制御装置２０およびモード切
換データベース２１を制御するためのＣＡ Ｄ／ＣＡ
Ｍシステムである。
次に、前記レーザ加工装置の動作について説明する。レ
ーザ発振器１４から発せられたパルス状のレーザ光１１
は、照射モード切換器１５により照射モードを制御され
て被加工物１３の表面をスポット状に照射する。被加工
物１３は、照射されたレーザ光１１の熱エネルギにより
加熱溶融されて穴をあけられる。被加工物１３の表面に
焦点を合わされたレーザ光１１は、その焦点位置で最も
エネルギ密度が高く、そのエネルギはレーザ光１１のス
ポット径の２乗に比例する。被加工物１３に穴があけら
れると、切断図形パターンにしたがってテーブル１８が
移動し、切断が行われる。
ーザ発振器１４から発せられたパルス状のレーザ光１１
は、照射モード切換器１５により照射モードを制御され
て被加工物１３の表面をスポット状に照射する。被加工
物１３は、照射されたレーザ光１１の熱エネルギにより
加熱溶融されて穴をあけられる。被加工物１３の表面に
焦点を合わされたレーザ光１１は、その焦点位置で最も
エネルギ密度が高く、そのエネルギはレーザ光１１のス
ポット径の２乗に比例する。被加工物１３に穴があけら
れると、切断図形パターンにしたがってテーブル１８が
移動し、切断が行われる。
この制御は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２２内に格納され
た切１！Ｊｒ図形パターンに基づき、数値制御装置２０
を介してサーボモータ１９を駆動することにより行なわ
れる。また、穴あけ過程時と切断過程時とのレーザ光１
１の照射モードの切り換えは、モード切換データベース
２１内に格納された被加工物１３の材質および板厚情報
に基づき、数値制御装置２０を介してモード切換器１５
を駆動することにより行なわれる。このようにして、従
来よりも少なくとも２０％以上切断加工工程の時間が短
縮されたレーザ加工が行なわれる。
た切１！Ｊｒ図形パターンに基づき、数値制御装置２０
を介してサーボモータ１９を駆動することにより行なわ
れる。また、穴あけ過程時と切断過程時とのレーザ光１
１の照射モードの切り換えは、モード切換データベース
２１内に格納された被加工物１３の材質および板厚情報
に基づき、数値制御装置２０を介してモード切換器１５
を駆動することにより行なわれる。このようにして、従
来よりも少なくとも２０％以上切断加工工程の時間が短
縮されたレーザ加工が行なわれる。
前記実施例におけるモード切換データベース２１は、Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭシステム２２のようなレーザ加工装置に付
属するプログラム入力支援装置内に備えることも可能で
ある。モード切換データベースをこのようなプログラム
入力支援装置内に備えた場合は、従来のレーザ加工装置
を使用した場合でも、レーザ切断加工工程の時間短縮と
いう本発明の利益を享受することができる。
ＡＤ／ＣＡＭシステム２２のようなレーザ加工装置に付
属するプログラム入力支援装置内に備えることも可能で
ある。モード切換データベースをこのようなプログラム
入力支援装置内に備えた場合は、従来のレーザ加工装置
を使用した場合でも、レーザ切断加工工程の時間短縮と
いう本発明の利益を享受することができる。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明のレーザ加工方
法およびレーザ加工装置によれば、切断加工工程を穴あ
け過程と切［ｒ過程とに分け、穴あけ過程ではレーザ光
の照射モードをシングルモードにして小さなスポット径
で穴あけ加工を行ない、穴あけ過程終了後にはレーザ光
の照射モードをマルチモードに切り換えて、被加工物の
切断に必要な切断幅に応じたスポット径で切断加工を行
なうようにしたものであり、穴あけ過程時の時間を有効
に短縮できることにより、切断加工工程全体の時間を著
しく短縮することができ、もって生産性を飛躍的に向上
させることができるという効果を有する。
法およびレーザ加工装置によれば、切断加工工程を穴あ
け過程と切［ｒ過程とに分け、穴あけ過程ではレーザ光
の照射モードをシングルモードにして小さなスポット径
で穴あけ加工を行ない、穴あけ過程終了後にはレーザ光
の照射モードをマルチモードに切り換えて、被加工物の
切断に必要な切断幅に応じたスポット径で切断加工を行
なうようにしたものであり、穴あけ過程時の時間を有効
に短縮できることにより、切断加工工程全体の時間を著
しく短縮することができ、もって生産性を飛躍的に向上
させることができるという効果を有する。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明のレーザ加工方法の一実
施例における穴あけ過程時および切断過程時のレーザ光
のスポット径と強度分布との関係を示す説明図、第２図
はレーザ加工方法における被加工物の板厚と要求される
切断幅との関係を示すグラフ、＠３図はレーザ加工方法
におけるレーザ光のスポット径とレーザ光１パルスで穴
のあく深さとの関係を示すグラフ、第４図は被加工物の
板厚と本発明の時間時間短縮率（従来比）との関係を示
すグラフ、第５図は本発明の一実施例における穴あけ過
程と切断過程のタイミングを示すタイミングチャート、
第６図は本発明のレーザ加工装置の一実施例におけるシ
ステム構成を示すｉｌｌ路ブロック図である。 １・・・レーザ光、２・・・モード切換絞り板、３・・
・光ψ＃、１１・・・レーザ光、１２・・・集光レンズ
、１３・・・被加工物、１４・・・レーザ発振器、１５
・・・モード切換器、１６・・・ビームベンダー １７
・・・ビームノズル軸、１８・・・テーブル、１９・・
・サーボモータ、２０・・・数値制御装置、２１・・・
モード切換データベース、 ２２・・・ＣＡＤ／ＣＡＭシステム、 １ ・・ス ポット径。
施例における穴あけ過程時および切断過程時のレーザ光
のスポット径と強度分布との関係を示す説明図、第２図
はレーザ加工方法における被加工物の板厚と要求される
切断幅との関係を示すグラフ、＠３図はレーザ加工方法
におけるレーザ光のスポット径とレーザ光１パルスで穴
のあく深さとの関係を示すグラフ、第４図は被加工物の
板厚と本発明の時間時間短縮率（従来比）との関係を示
すグラフ、第５図は本発明の一実施例における穴あけ過
程と切断過程のタイミングを示すタイミングチャート、
第６図は本発明のレーザ加工装置の一実施例におけるシ
ステム構成を示すｉｌｌ路ブロック図である。 １・・・レーザ光、２・・・モード切換絞り板、３・・
・光ψ＃、１１・・・レーザ光、１２・・・集光レンズ
、１３・・・被加工物、１４・・・レーザ発振器、１５
・・・モード切換器、１６・・・ビームベンダー １７
・・・ビームノズル軸、１８・・・テーブル、１９・・
・サーボモータ、２０・・・数値制御装置、２１・・・
モード切換データベース、 ２２・・・ＣＡＤ／ＣＡＭシステム、 １ ・・ス ポット径。
Claims (2)
- （１）レーザ発振器で発生したレーザ光を被加工物まで
誘導し、前記被加工物の表面にレーザ光を照射すること
により切断する切断加工工程を有し、前記切断加工工程
が穴あけ過程と切断過程からなり、穴あけ過程時にはレ
ーザ光の照射モードをシングルモードにして穴あけ加工
を行ない、穴あけ過程終了後には照射モードをマルチモ
ードに切り換えて切断加工を行なうレーザ加工方法。 - （２）レーザ発振器で発生したレーザ光を被加工物まで
誘導して前記被加工物の表面にレーザ光を照射する手段
と、前記レーザ光の照射モードを切断加工工程における
穴あけ過程時にはシングルモードで穴あけ加工を行ない
、穴あけ過程終了後にはマルチモードで切断加工を行な
うように切り換える手段とを備えたレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018570A JP2623355B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018570A JP2623355B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03221287A true JPH03221287A (ja) | 1991-09-30 |
| JP2623355B2 JP2623355B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=11975284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018570A Expired - Lifetime JP2623355B2 (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623355B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5570384A (en) * | 1993-01-20 | 1996-10-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser processing apparatus with beam mode control |
| US5684642A (en) * | 1994-02-22 | 1997-11-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical transmission system and light radiating method |
| EP1859891A1 (en) * | 2006-05-26 | 2007-11-28 | Yamazaki Mazak Corporation | Device for automatically selecting a beam mode in laser processing machine |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4182034B2 (ja) * | 2004-08-05 | 2008-11-19 | ファナック株式会社 | 切断加工用レーザ装置 |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2018570A patent/JP2623355B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5570384A (en) * | 1993-01-20 | 1996-10-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser processing apparatus with beam mode control |
| US5684642A (en) * | 1994-02-22 | 1997-11-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical transmission system and light radiating method |
| EP1859891A1 (en) * | 2006-05-26 | 2007-11-28 | Yamazaki Mazak Corporation | Device for automatically selecting a beam mode in laser processing machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2623355B2 (ja) | 1997-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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