JPH04300084A - レーザ加工機 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被加工物の切断加工を行
うのに好適するレーザ加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機により被加工物の切断加工
を行う場合、通常、切断用の起点を作るために、まずピ
アシングと呼ばれる小さい貫通した穴明け加工を行う。

【０００３】この穴は、切断形状を形成する上では必要
としないものであるため、貫通していればどの様な形状
でも切断時に利用することができるものである。ところ
が、ピアシング時に照射するレーザ光により被加工物の
穴の周辺が必要以上に加熱されると、加熱された部分と
加熱されていない部分とで切断時の条件が異なるため、
良好な切断加工を行うことが困難になりやすい。このた
め、ピアシングを行う場合には、パルス発振のレーザ光
を使用し、かつ照射時間を短くして、被加工物に対する
加熱を抑えた条件が適用されている。

【０００４】そして、このような穴明け加工を行った後
、被加工物の切断条件により、必要とする形状にレーザ
光を走査することによって切断を行い、製品を作り出し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】レーザ加工機から発せ
られるレーザ光は、加工ヘッドの内部に設置された集光
レンズにより集光された状態で被加工物に照射されるた
め、エネルギー密度の高い領域は狭く、集光点近傍に限
られる。従って、ピアシングや切断を行う場合、集光点
を被加工物の表面近傍に設定して実施するが、被加工物
の板厚によって設定条件が異なってくる。

【０００６】レーザ光の集光点を被加工物の表面に対し
てどの位置に設定するかが、レーザ加工条件の一つであ
り、一般にこの値をデフォーカス量と称している。この
デフォーカス量は、集光点が被加工物の表面より上方と
なる場合をプラス、下方となる場合をマイナスとしてい
る。

【０００７】被加工物の板厚が厚くなる場合、切断時で
のデフォーカス量の最適値は、プラス側であるが、これ
に対してピアシング時でのデフォーカス量は、ピアシン
グに要する時間を最短にするにはゼロからマイナス側の
設定が必要である。すなわち、ピアシング時でのデフォ
ーカス量を最適値に設定すると（ゼロからマイナス側の
設定すると）、その設定値は切断時での最適値（プラス
側）とは異なった値となってしまう。

【０００８】従って、両加工を最適条件で実施するには
、それらピアシングと切断との加工を切り換えるごとに
、デフォーカス量、すなわち被加工物の表面に対する集
光点の位置を変更する必要がある。しかしながら、その
ような変更を行うためには加工ヘッドが複雑化し、また
操作が煩雑となるため、一般的には切断時のデフォーカ
ス量に設定してピアシングを行っている。このようにし
た場合には、ピアシング時において穴が貫通するまでの
時間が長くなり、ひいては加工に要する全体の時間が長
くなるため、加工効率が悪くなるという問題点がある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ピアシング時と切断時とでデフォー
カス量の変更を必要とせずに切断加工を行うことができ
、ひいては加工効率の向上を図り得るレーザ加工機を提
供するにある。 ［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、レーザ発振器から発せられたレーザ光
を、光伝達系を介してレーザ加工ヘッドに導き、このレ
ーザ加工ヘッド内に設けられた集光レンズを介して被加
工物に照射することによりその被加工物の切断加工を行
うようにしたレーザ加工機において、前記光伝達系中に
焦点距離の長い補助レンズを介在させると共に、前記集
光レンズによるレーザ光の集光点を被加工物の表面より
下方となるように設定したことを特徴とするものである
。

【００１１】

【作用】光伝達系中に焦点距離の長い補助レンズを介在
させることにより、切断時でのデフォーカス量の最適値
が、従来プラス側のみであったものが、マイナス側にも
できることがわかった。このことにより、切断時でのデ
フォーカス量の最適値をピアシング時でのデフォーカス
量の最適値と同じマイナス側の値に設定することができ
るようになるから、ピアシング時と切断時とでデフォー
カス量を変更する必要がなくなり、しかもピアシングを
短時間で行うことが可能となり、ひいては切断加工を効
率良く行うことができるようになる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。まず図１において、レーザ発振器１から
発せられるレーザ光２は、反射ミラーから成るビームベ
ンダ３により向きを変えられて加工ヘッド４に導かれる
ようになっている。加工ヘッド４内には集光レンズ５が
配設されており、レーザ光２をこの集光レンズ５により
集光した状態で被加工物６に照射することによって、被
加工物６の加工を行うようになっている。

【００１３】而して、上記レーザ発振器１と集光レンズ
５との間の光伝達系７において、レーザ発振器１とビー
ムベンダ３との間に、焦点距離の長い凸レンズから成る
補助レンズ８を配設している。またこのとき、上記集光
レンズ５により集光されたレーザ光２の集光点９を、被
加工物６の表面６ａより下方（内部）となるように設定
している。

【００１４】ここで、上述したように光伝達系７中に上
記補助レンズ８を介在させた本実施例構成の場合と、補
助レンズを介在させない従来構成の場合とのレーザ切断
性能を比較した実験結果を図２に示す。実験は、被加工
物６として板厚が１６ｍｍの軟鋼材を用い、これを切断
加工したときのものである。また、本実施例においては
、補助レンズ８としては焦点距離が１０インチのものを
用いて行った。

【００１５】この図２においては、被加工物の表面に対
する集光点の位置、すなわちデフォーカス量を縦軸に取
り、切断加工時にドロスの着かない良好な切断が可能な
場合を白抜きの丸で示し、それ以外の良好な切断が得ら
れない場合を黒塗りの丸で示している。

【００１６】この図２から明らかなように、従来構成の
場合には、良好な切断が可能な場合のデフォーカス量の
領域がプラス側に集中しており、マイナス側では良好な
切断が得られないものである。これに対し、本実施例構
成の場合には、良好な切断が可能な場合のデフォーカス
量の領域が、プラス側に加えて、マイナス側にもあるこ
とがわかる。従って、本実施例の構成においては、切断
時の設定デフォーカス量をマイナス側、すなわち集光点
９が被加工物６の表面６ａより下方となるように設定し
た場合でも良好な切断を行うことができるのである。

【００１７】一方、ピアシング時における設定デフォー
カス量と、被加工物を貫通するまでに要する時間との関
係を表す代表的なデータを図３に示す。この場合、貫通
に要する時間を縦軸に取り、設定デフォーカス量を横軸
に取って示している。

【００１８】この図３において、設定デフォーカス量が
プラス側からマイナス側になるにしたがって、貫通に要
する時間が短くなっているが、ゼロを境にほとんど一定
となっている。すなわち、ピアシングに要する時間を短
くするデフォーカス量は、ゼロからマイナス側であるこ
とがわかる。

【００１９】従って、本実施例の構成を採用することに
より、上述したように良好な切断が可能な切断時の設定
デフォーカス量も、ピアシングに要する時間を短くする
デフォーカス量と同じマイナス側に設定することができ
るため、ピアシングと切断とを繰り返して行う切断加工
においてもデフォーカス量を変更する必要がなく、しか
もピアシングに要する時間も短くでき、よって切断加工
を効率良く行うことができるものである。

【００２０】なお、上記した実施例においては、光伝達
系７中に焦点距離の長い補助レンズ８を１枚介在させた
場合を例示したが、複数枚のレンズを組み合わせて介在
させても良い。

【００２１】

【発明の効果】以上の記述にて明らかなように、本発明
によれば、レーザ発振器と加工ヘッド内の集光レンズと
の間の光伝達系中に焦点距離の長い補助レンズを介在さ
せることにより、切断時でのデフォーカス量の最適値を
ピアシング時でのデフォーカス量の最適値と同じマイナ
ス側の値に設定して切断加工を行うことが可能となる。 これにより、ピアシング時と切断時とでデフォーカス量
を変更する必要がなくなり、しかもピアシングを短時間
で行うことが可能となるから、切断加工を効率良く行う
ことができるようになる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的構成図

【図２】
切断時におけるデフォーカス量と切断性能との関係を示
す図

【図３】ピアシング時におけるデフォーカス量と貫通に
要する時間との関係を示す図

【符号の説明】

１はレーザ発振器、２はレーザ光、４は加工ヘッド、５
は集光レンズ、６は被加工物、７は光伝達系、８は補助
レンズ、９は集光点を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ発振器から発せられたレーザ光
   を、光伝達系を介して加工ヘッドに導き、この加工ヘッ
   ド内に設けられた集光レンズを介して被加工物に照射す
   ることによりその被加工物の切断加工を行うようにした
   レーザ加工機において、前記光伝達系中に焦点距離の長
   い補助レンズを介在させると共に、前記集光レンズによ
   るレーザ光の集光点を被加工物の表面より下方となるよ
   うに設定したことを特徴とするレーザ加工機。