JPH07236984A - レーザ加工方法及びその装置 - Google Patents
レーザ加工方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ加工で予め被加工物の表面状態を改善
したのち実際の加工を実施し加工品質を安定すること。 【構成】 レーザ光を予め被加工物３ａの表面物質であ
る亜鉛メッキ層３ｂを除去するエネルギ密度が得られる
加工条件にて最終的な加工軌跡上に照射し、亜鉛メッキ
層３ｂを除去したのち、同一のレーザ光でエネルギ密度
のみを切断加工の加工条件に対応させて変化させその亜
鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物３ａの領域に対し
て照射し切断加工が実施される。これにより、加工機本
体はそのままで複雑とすることなく、極めて簡単に切断
品質を向上することができる。
したのち実際の加工を実施し加工品質を安定すること。 【構成】 レーザ光を予め被加工物３ａの表面物質であ
る亜鉛メッキ層３ｂを除去するエネルギ密度が得られる
加工条件にて最終的な加工軌跡上に照射し、亜鉛メッキ
層３ｂを除去したのち、同一のレーザ光でエネルギ密度
のみを切断加工の加工条件に対応させて変化させその亜
鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物３ａの領域に対し
て照射し切断加工が実施される。これにより、加工機本
体はそのままで複雑とすることなく、極めて簡単に切断
品質を向上することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を利用して金
属材料からなる被加工物の切断や溶接等を行うレーザ加
工方法及び装置に関するもので、更に詳しくは、予備的
な加工条件で加工を行い被加工物の表面状態を改善した
のちに実際の加工条件で加工を行うレーザ加工方法及び
その装置に関するものである。
属材料からなる被加工物の切断や溶接等を行うレーザ加
工方法及び装置に関するもので、更に詳しくは、予備的
な加工条件で加工を行い被加工物の表面状態を改善した
のちに実際の加工条件で加工を行うレーザ加工方法及び
その装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニ
ウム等の金属材料からなる被加工物をレーザ加工する場
合は、被加工物へのレーザ光の照射とアシストガスの噴
射を行い加工を実施している。ここで、被加工物表面が
低融点物質でコーティングされているもののレーザ加工
では、加工中に低融点物質の蒸発物質が加工範囲に侵入
し、加工品質に欠陥を生じさせるという不具合があっ
た。
ウム等の金属材料からなる被加工物をレーザ加工する場
合は、被加工物へのレーザ光の照射とアシストガスの噴
射を行い加工を実施している。ここで、被加工物表面が
低融点物質でコーティングされているもののレーザ加工
では、加工中に低融点物質の蒸発物質が加工範囲に侵入
し、加工品質に欠陥を生じさせるという不具合があっ
た。
【０００３】この不具合に対処するため、先行技術文献
の特開平４−３３３３８６号公報では、図２０に示すよ
うに、低融点物質でコーティングされた材料のレーザ溶
接で、低融点物質の蒸発を抑制させるためのアシストガ
ス類を使用することで改善を図っている。図２０におい
て、１はレーザ光、２はレンズ、３ａは亜鉛メッキ鋼板
である被加工物、３ｂは被加工物３ａの表面の亜鉛メッ
キ層、４ａ，４ｂは酸素（Ｏ2 ）及びアルゴン（Ａr ）
のガスボンベ、６は混合器、７は加工ヘッド、８はノズ
ル、９は加工点である。
の特開平４−３３３３８６号公報では、図２０に示すよ
うに、低融点物質でコーティングされた材料のレーザ溶
接で、低融点物質の蒸発を抑制させるためのアシストガ
ス類を使用することで改善を図っている。図２０におい
て、１はレーザ光、２はレンズ、３ａは亜鉛メッキ鋼板
である被加工物、３ｂは被加工物３ａの表面の亜鉛メッ
キ層、４ａ，４ｂは酸素（Ｏ2 ）及びアルゴン（Ａr ）
のガスボンベ、６は混合器、７は加工ヘッド、８はノズ
ル、９は加工点である。
【０００４】次に、この作用について説明する。レーザ
発振器（図示略）より出射されたレーザ光１は、ベンド
ミラー（図示略）によって加工ヘッド７まで導かれる。
加工ヘッド７に導かれたレーザ光１はレンズ２によって
集束されノズル８から被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ
層３ｂの加工点９に照射される。この場合の被加工物３
ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂでのレーザ光１のエネルギ
密度は、被加工物の種類や板厚、加工する速度に応じて
変化させている。更に、酸素ガス４ａとアルゴンガス４
ｂは混合器６で混合され、加工ヘッド７に設けられた集
光レンズ２の下に導かれ、ノズル８からレーザ光１と同
時に被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂに噴射され
る。混合ガスを使用することで、その中の酸素ガスによ
って亜鉛メッキ鋼板の亜鉛を酸化させ酸化亜鉛、過酸化
亜鉛とすることで亜鉛が蒸発しなくなり、スパッタが減
少し、ブローホールの少ないレーザ溶接を可能とするも
のである。
発振器（図示略）より出射されたレーザ光１は、ベンド
ミラー（図示略）によって加工ヘッド７まで導かれる。
加工ヘッド７に導かれたレーザ光１はレンズ２によって
集束されノズル８から被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ
層３ｂの加工点９に照射される。この場合の被加工物３
ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂでのレーザ光１のエネルギ
密度は、被加工物の種類や板厚、加工する速度に応じて
変化させている。更に、酸素ガス４ａとアルゴンガス４
ｂは混合器６で混合され、加工ヘッド７に設けられた集
光レンズ２の下に導かれ、ノズル８からレーザ光１と同
時に被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂに噴射され
る。混合ガスを使用することで、その中の酸素ガスによ
って亜鉛メッキ鋼板の亜鉛を酸化させ酸化亜鉛、過酸化
亜鉛とすることで亜鉛が蒸発しなくなり、スパッタが減
少し、ブローホールの少ないレーザ溶接を可能とするも
のである。
【０００５】また、特開平４−１３８８８８号公報で
は、図２２に示すように、レーザ光を２分光し一方で低
融点物質の剥離、他方で実際の溶接加工を行っている。
図２２において、１０はレーザ発振器、Ｍｍは部分反射
鏡、Ｍｓは全反射鏡である。レーザ発振器１０より出射
したレーザ光は部分反射鏡Ｍｍによって２分光され、部
分反射鏡Ｍｍを通過して被加工物３ａに照射されるレー
ザ光は、被加工物表面にコーティングされている物質、
例えば、亜鉛メッキ層３ｂを除去する。他方、部分反射
鏡Ｍｍにて反射され全反射鏡Ｍｓに導かれたのち、被加
工物３ａに照射されたレーザ光によって溶接を行う。こ
れらにより、被加工物表面のコーティング物質の除去と
溶接とを同時に行うものである。
は、図２２に示すように、レーザ光を２分光し一方で低
融点物質の剥離、他方で実際の溶接加工を行っている。
図２２において、１０はレーザ発振器、Ｍｍは部分反射
鏡、Ｍｓは全反射鏡である。レーザ発振器１０より出射
したレーザ光は部分反射鏡Ｍｍによって２分光され、部
分反射鏡Ｍｍを通過して被加工物３ａに照射されるレー
ザ光は、被加工物表面にコーティングされている物質、
例えば、亜鉛メッキ層３ｂを除去する。他方、部分反射
鏡Ｍｍにて反射され全反射鏡Ｍｓに導かれたのち、被加
工物３ａに照射されたレーザ光によって溶接を行う。こ
れらにより、被加工物表面のコーティング物質の除去と
溶接とを同時に行うものである。
【０００６】更に、特開昭６３−１１２０８８号公報で
は、亜鉛メッキ鋼板の溶接方法において、図２３に示す
ような表面の亜鉛を剥離する工程、図２４に示すような
溶接を行う工程が開示されている。図２３及び図２４に
おいて、３ａは被加工物、３ｂは亜鉛メッキ層、３ｄは
亜鉛メッキ層３ｂの除去された被加工物表面、７は先端
にノズルが配設された加工ヘッドである。図２３に示す
ように、まず、加工ヘッド７を通常の加工位置よりも上
方に設定することによって焦点位置を被加工物表面から
上方にずらし、且つ出力を下げて設定し、被加工物表面
の亜鉛メッキ層３ｂを剥離する。次に、図２４に示す工
程で焦点位置を被加工物３ａの表面近傍に設定し、最初
の工程よりも出力を増加して溶接を行うものである。
は、亜鉛メッキ鋼板の溶接方法において、図２３に示す
ような表面の亜鉛を剥離する工程、図２４に示すような
溶接を行う工程が開示されている。図２３及び図２４に
おいて、３ａは被加工物、３ｂは亜鉛メッキ層、３ｄは
亜鉛メッキ層３ｂの除去された被加工物表面、７は先端
にノズルが配設された加工ヘッドである。図２３に示す
ように、まず、加工ヘッド７を通常の加工位置よりも上
方に設定することによって焦点位置を被加工物表面から
上方にずらし、且つ出力を下げて設定し、被加工物表面
の亜鉛メッキ層３ｂを剥離する。次に、図２４に示す工
程で焦点位置を被加工物３ａの表面近傍に設定し、最初
の工程よりも出力を増加して溶接を行うものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２０に示
すアシストガスに混合ガスを使用する方法では、材料表
面の亜鉛メッキ層の厚さが大きくなると良好な溶接が行
えなくなる。また、切断ではアシストガスに高純度の酸
素ガスを用いるのが一般的であり、アシストガスに混合
ガスを用いると加工能力が著しく低下する。そのため、
膜厚の厚い亜鉛メッキ鋼板の溶接をする方法が必要であ
る。また、図２５は膜厚が２００μｍの亜鉛メッキ鋼板
をアシストガスに混合ガスを用いて突合わせ溶接したと
きの溶接ビード３ｅを示す断面図である。溶接ビード３
ｅ内にはブローホール３ｆが発生している。
すアシストガスに混合ガスを使用する方法では、材料表
面の亜鉛メッキ層の厚さが大きくなると良好な溶接が行
えなくなる。また、切断ではアシストガスに高純度の酸
素ガスを用いるのが一般的であり、アシストガスに混合
ガスを用いると加工能力が著しく低下する。そのため、
膜厚の厚い亜鉛メッキ鋼板の溶接をする方法が必要であ
る。また、図２５は膜厚が２００μｍの亜鉛メッキ鋼板
をアシストガスに混合ガスを用いて突合わせ溶接したと
きの溶接ビード３ｅを示す断面図である。溶接ビード３
ｅ内にはブローホール３ｆが発生している。
【０００８】図２１は亜鉛メッキ鋼板のレーザ切断にお
いて加工品質の悪化原因を示す図である。図２１におい
て、３ａは被加工物、３ｂは被加工物３ａの表面の亜鉛
メッキ層、３ｃは切断溝、１１は切断溝３ｃ内に侵入し
た低融点物質である亜鉛蒸気である。亜鉛メッキ鋼板の
レーザ切断では、図２１に示すように、切断溝３ｃ内に
被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂが蒸発し、この
亜鉛蒸気１１が切断溝３ｃ内に入込む。その結果、切断
溝３ｃ内の酸素ガス純度が低下し切断面に大きな欠け
（キズ）が生じたり、裏面にドロスが発生する。即ち、
レーザ切断では切断溝３ｃ内に亜鉛蒸気１１が侵入しな
いようにして切断する必要があった。
いて加工品質の悪化原因を示す図である。図２１におい
て、３ａは被加工物、３ｂは被加工物３ａの表面の亜鉛
メッキ層、３ｃは切断溝、１１は切断溝３ｃ内に侵入し
た低融点物質である亜鉛蒸気である。亜鉛メッキ鋼板の
レーザ切断では、図２１に示すように、切断溝３ｃ内に
被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂが蒸発し、この
亜鉛蒸気１１が切断溝３ｃ内に入込む。その結果、切断
溝３ｃ内の酸素ガス純度が低下し切断面に大きな欠け
（キズ）が生じたり、裏面にドロスが発生する。即ち、
レーザ切断では切断溝３ｃ内に亜鉛蒸気１１が侵入しな
いようにして切断する必要があった。
【０００９】図２２では、レーザ発振器１０より出射し
たレーザ光１は部分反射鏡Ｍｍによって２分光されてい
る。そして、部分反射鏡Ｍｍを通過して被加工物３ａに
照射されるレーザ光が被加工物表面にコーティングされ
ている物質、例えば、亜鉛メッキ層３ｂを除去し、他
方、部分反射鏡Ｍｍにて反射され全反射鏡Ｍｓに導かれ
たのち、被加工物３ａに照射されたレーザ光によって溶
接を行うため、コーティング膜の剥離の際に発生する熱
が冷却する以前に本加工を実施するような状態となる。
このように、加工部が加熱された状態で本加工を実施す
ると入熱過多の現象になり、切断ではセルフバーニング
の状態、溶接では接合部の組織が肥大、脆化する。ま
た、部分反射鏡Ｍｍと全反射鏡Ｍｓとの位置関係が固定
の状態では、加工の軌跡が複雑になると、剥離の前加工
と本加工との軌跡が一致しないようなことが起こる。も
し、この軌跡を一致させるような構成とすると、装置自
体が複雑となり高価で実用的でないものとなってしま
う。更に、部分反射鏡Ｍｍと全反射鏡Ｍｓとを用いた構
成では直線的な加工にしか適用できないこととなる。
たレーザ光１は部分反射鏡Ｍｍによって２分光されてい
る。そして、部分反射鏡Ｍｍを通過して被加工物３ａに
照射されるレーザ光が被加工物表面にコーティングされ
ている物質、例えば、亜鉛メッキ層３ｂを除去し、他
方、部分反射鏡Ｍｍにて反射され全反射鏡Ｍｓに導かれ
たのち、被加工物３ａに照射されたレーザ光によって溶
接を行うため、コーティング膜の剥離の際に発生する熱
が冷却する以前に本加工を実施するような状態となる。
このように、加工部が加熱された状態で本加工を実施す
ると入熱過多の現象になり、切断ではセルフバーニング
の状態、溶接では接合部の組織が肥大、脆化する。ま
た、部分反射鏡Ｍｍと全反射鏡Ｍｓとの位置関係が固定
の状態では、加工の軌跡が複雑になると、剥離の前加工
と本加工との軌跡が一致しないようなことが起こる。も
し、この軌跡を一致させるような構成とすると、装置自
体が複雑となり高価で実用的でないものとなってしま
う。更に、部分反射鏡Ｍｍと全反射鏡Ｍｓとを用いた構
成では直線的な加工にしか適用できないこととなる。
【００１０】また、図２３及び図２４においては、図２
３に示す最初の工程で、焦点位置を被加工物表面から上
方にずらし、且つ出力を下げて設定し、被加工物表面の
亜鉛メッキ層３ｂを剥離し、次に、図２４に示す工程で
焦点位置を被加工物３ａの表面近傍に設定し、最初の工
程よりも出力を増加して溶接を行うものである。しか
し、この方法では最初の工程での亜鉛メッキ焼却除去の
ための加工条件が出力を下げ、ディフォーカスにするた
め除去速度が低下する。また、レーザ光１の吸収率が大
きく、低融点の亜鉛メッキには適用できるが、吸収率が
小さく高融点物質の除去には適用できない。また、各種
物性の異なるコーティング材の除去には、柔軟に対応す
ることができない。更に、コーティング材の焼却除去に
は出力を増加させ速度も増加させることによって、高速
加工の状態でレーザ光のエネルギ密度をコーティングの
種類に応じて制御する必要があった。
３に示す最初の工程で、焦点位置を被加工物表面から上
方にずらし、且つ出力を下げて設定し、被加工物表面の
亜鉛メッキ層３ｂを剥離し、次に、図２４に示す工程で
焦点位置を被加工物３ａの表面近傍に設定し、最初の工
程よりも出力を増加して溶接を行うものである。しか
し、この方法では最初の工程での亜鉛メッキ焼却除去の
ための加工条件が出力を下げ、ディフォーカスにするた
め除去速度が低下する。また、レーザ光１の吸収率が大
きく、低融点の亜鉛メッキには適用できるが、吸収率が
小さく高融点物質の除去には適用できない。また、各種
物性の異なるコーティング材の除去には、柔軟に対応す
ることができない。更に、コーティング材の焼却除去に
は出力を増加させ速度も増加させることによって、高速
加工の状態でレーザ光のエネルギ密度をコーティングの
種類に応じて制御する必要があった。
【００１１】更にまた、軟鋼材料のほとんどは、その製
造行程の圧延時に材料表面に酸化膜を発生する。この酸
化膜はミルスケールとも呼ばれ、ミルスケール層の厚い
ものや厚い部分と薄い部分が斑に存在するものに対する
レーザ加工は、切断品質にばらつきを誘発させていた。
即ち、材料表面の酸化膜の厚さが不均一なものを切断す
ると、材料表面でのレーザ光の吸収率にもばらつきが生
じる。レーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工
品質にも不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収
率にばらつきがあると、溶込み深さにばらつきが生じ、
安定した加工がおこなえない。また、溶接部（溶接ビー
ド）に材料表面の酸化膜が巻き込まれると、溶接強度が
著しく低下する。
造行程の圧延時に材料表面に酸化膜を発生する。この酸
化膜はミルスケールとも呼ばれ、ミルスケール層の厚い
ものや厚い部分と薄い部分が斑に存在するものに対する
レーザ加工は、切断品質にばらつきを誘発させていた。
即ち、材料表面の酸化膜の厚さが不均一なものを切断す
ると、材料表面でのレーザ光の吸収率にもばらつきが生
じる。レーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工
品質にも不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収
率にばらつきがあると、溶込み深さにばらつきが生じ、
安定した加工がおこなえない。また、溶接部（溶接ビー
ド）に材料表面の酸化膜が巻き込まれると、溶接強度が
著しく低下する。
【００１２】加えて、材料表面の酸化膜がある厚さ以上
になると、レーザ加工中に熱衝撃によるクラックが不連
続に発生し、レーザ光の照射位置に酸化膜が存在したり
しなかったりすることが起きる。その結果、上述したよ
うに材料表面の酸化膜の厚さが不均一なものを切断する
と、材料表面でのレーザ光の吸収率にもばらつきが生じ
る。レーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工品
質にも不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収率
にばらつきがあると、溶込み深さにばらつきが生じ、安
定した加工が行えない。
になると、レーザ加工中に熱衝撃によるクラックが不連
続に発生し、レーザ光の照射位置に酸化膜が存在したり
しなかったりすることが起きる。その結果、上述したよ
うに材料表面の酸化膜の厚さが不均一なものを切断する
と、材料表面でのレーザ光の吸収率にもばらつきが生じ
る。レーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工品
質にも不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収率
にばらつきがあると、溶込み深さにばらつきが生じ、安
定した加工が行えない。
【００１３】また、軟鋼材料は長期間湿度の高い状態に
放置すると錆が発生する。材料表面が錆で覆われている
部分のレーザ切断では、異常燃焼が発生し切断品質に問
題を生じさせていた。又、レーザ溶接でも錆のある材料
を加工する場合には、溶接ビード内にブローホールが発
生していた。即ち、材料表面に錆があると、錆ありと錆
なしの部分でレーザ光の吸収率にばらつきが生じる。レ
ーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工品質にも
不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収率にばら
つきがあると、溶込み深さや幅にばらつきが生じ、安定
した加工が行えない。
放置すると錆が発生する。材料表面が錆で覆われている
部分のレーザ切断では、異常燃焼が発生し切断品質に問
題を生じさせていた。又、レーザ溶接でも錆のある材料
を加工する場合には、溶接ビード内にブローホールが発
生していた。即ち、材料表面に錆があると、錆ありと錆
なしの部分でレーザ光の吸収率にばらつきが生じる。レ
ーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工品質にも
不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収率にばら
つきがあると、溶込み深さや幅にばらつきが生じ、安定
した加工が行えない。
【００１４】材料表面の凹凸、即ち、表面粗さが粗い程
レーザ切断品質に不良を生じさせていた。更に、高反射
材料のレーザ溶接では、加工中にレーザ光の反射が起こ
り安定した加工を行うことができなかった。材料の表面
粗さは、粗くなる程レーザ光の吸収率にばらつきが起こ
り、粗さの大きなレーザ光の吸収率の大きな部分では加
工が大きく進行し、レーザ光の吸収率の小さな部分では
加工が遅れ、その結果、加工品質にばらつきが生じてい
た。また、レーザ光の照射方向に対して材料表面が垂直
でない場合は、切断溝内でのアシストガスの流れに乱れ
が生じ、切断不良が発生していた。
レーザ切断品質に不良を生じさせていた。更に、高反射
材料のレーザ溶接では、加工中にレーザ光の反射が起こ
り安定した加工を行うことができなかった。材料の表面
粗さは、粗くなる程レーザ光の吸収率にばらつきが起こ
り、粗さの大きなレーザ光の吸収率の大きな部分では加
工が大きく進行し、レーザ光の吸収率の小さな部分では
加工が遅れ、その結果、加工品質にばらつきが生じてい
た。また、レーザ光の照射方向に対して材料表面が垂直
でない場合は、切断溝内でのアシストガスの流れに乱れ
が生じ、切断不良が発生していた。
【００１５】そこで、この発明は、かかる不具合を解決
するためになされたもので、レーザ光を用い予備的な加
工条件で前加工を行い被加工物の表面改質を行ったの
ち、実際の加工条件で本加工を行うことで被加工物を適
切に加工できるレーザ加工方法及びその装置の提供を課
題としている。
するためになされたもので、レーザ光を用い予備的な加
工条件で前加工を行い被加工物の表面改質を行ったの
ち、実際の加工条件で本加工を行うことで被加工物を適
切に加工できるレーザ加工方法及びその装置の提供を課
題としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１にかかるレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の
加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて
前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工
物の表面物質を予め除去する前加工工程と、前記前加工
工程で前記表面物質が除去された前記被加工物の領域に
対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切
断加工または溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対
応させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからな
るものである。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の
加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて
前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工
物の表面物質を予め除去する前加工工程と、前記前加工
工程で前記表面物質が除去された前記被加工物の領域に
対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切
断加工または溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対
応させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからな
るものである。
【００１７】請求項２にかかるレーザ加工装置は、集光
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表面物質を予
め除去する前加工手段と、前記前加工手段で前記表面物
質が除去された前記被加工物の領域に対して前記レーザ
光のエネルギ密度を前記被加工物を切断加工または溶接
加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて
照射し加工を行う後加工手段とを具備するものである。
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表面物質を予
め除去する前加工手段と、前記前加工手段で前記表面物
質が除去された前記被加工物の領域に対して前記レーザ
光のエネルギ密度を前記被加工物を切断加工または溶接
加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて
照射し加工を行う後加工手段とを具備するものである。
【００１８】請求項３にかかるレーザ加工方法は、集光
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一な表面
粗さを予め均一とする前加工工程と、前記前加工工程で
加工表面が均一とされた前記被加工物の領域に対して前
記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断加工ま
たは溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変
化させて照射し加工を行う後加工工程とからなるもので
ある。
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一な表面
粗さを予め均一とする前加工工程と、前記前加工工程で
加工表面が均一とされた前記被加工物の領域に対して前
記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断加工ま
たは溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変
化させて照射し加工を行う後加工工程とからなるもので
ある。
【００１９】請求項４にかかるレーザ加工装置は、集光
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一な表面
粗さを予め均一とする前加工手段と、前記前加工手段で
加工表面が均一とされた前記被加工物の領域に対して前
記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断加工ま
たは溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変
化させて照射し加工を行う後加工手段とを具備するもの
である。
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一な表面
粗さを予め均一とする前加工手段と、前記前加工手段で
加工表面が均一とされた前記被加工物の領域に対して前
記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断加工ま
たは溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変
化させて照射し加工を行う後加工手段とを具備するもの
である。
【００２０】請求項５にかかるレーザ加工方法は、集光
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加
工工程と、前記前加工工程で前記溝が掘られた前記被加
工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記
被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件のエネ
ルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工
工程とからなるものである。
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加
工工程と、前記前加工工程で前記溝が掘られた前記被加
工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記
被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件のエネ
ルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工
工程とからなるものである。
【００２１】請求項６にかかるレーザ加工装置は、集光
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加
工手段と、前記前加工手段で前記溝が掘られた前記被加
工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記
被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件のエネ
ルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工
手段とを具備するものである。
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加
工手段と、前記前加工手段で前記溝が掘られた前記被加
工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記
被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件のエネ
ルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工
手段とを具備するものである。
【００２２】請求項７にかかるレーザ加工方法は、集光
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加
工工程と、前記前加工工程で前記溝が掘られた前記被加
工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記
被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件のエネ
ルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工
工程とからなり、前記前加工工程では前記レーザ光の照
射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加工物の加
工表面に対して傾斜させ、前記後加工工程では前記レー
ザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加
工物の加工表面に対して垂直とするものである。
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加
工工程と、前記前加工工程で前記溝が掘られた前記被加
工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記
被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件のエネ
ルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工
工程とからなり、前記前加工工程では前記レーザ光の照
射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加工物の加
工表面に対して傾斜させ、前記後加工工程では前記レー
ザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加
工物の加工表面に対して垂直とするものである。
【００２３】請求項８にかかるレーザ加工装置は、集光
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加
工手段と、前記前加工手段で前記溝が掘られた前記被加
工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記
被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件のエネ
ルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工
手段とを具備し、前記前加工手段では前記レーザ光の照
射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加工物の加
工表面に対して傾斜させ、前記後加工手段では前記レー
ザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加
工物の加工表面に対して垂直とするものである。
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加
工手段と、前記前加工手段で前記溝が掘られた前記被加
工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記
被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件のエネ
ルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工
手段とを具備し、前記前加工手段では前記レーザ光の照
射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加工物の加
工表面に対して傾斜させ、前記後加工手段では前記レー
ザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加
工物の加工表面に対して垂直とするものである。
【００２４】請求項９にかかるレーザ加工方法は、集光
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の溶接加工の加工条件と異なる前記被加工物の
表面を酸化させる酸素ガスを含むアシストガスの条件に
て前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加
工物の表面を酸化させる前加工工程と、前記前加工工程
で酸化された前記被加工物の領域に対して前記レーザ光
のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工工程とからなるものである。
光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光を
被加工物の溶接加工の加工条件と異なる前記被加工物の
表面を酸化させる酸素ガスを含むアシストガスの条件に
て前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加
工物の表面を酸化させる前加工工程と、前記前加工工程
で酸化された前記被加工物の領域に対して前記レーザ光
のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工工程とからなるものである。
【００２５】請求項１０にかかるレーザ加工装置は、集
光光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光
を被加工物の溶接加工の加工条件と異なる前記被加工物
の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシストガスの条件
にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被
加工物の表面を酸化させる前加工手段と、前記前加工手
段で酸化された前記被加工物の領域に対して前記レーザ
光のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加工する加工条
件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行
う後加工手段とを具備するものである。
光光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光
を被加工物の溶接加工の加工条件と異なる前記被加工物
の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシストガスの条件
にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被
加工物の表面を酸化させる前加工手段と、前記前加工手
段で酸化された前記被加工物の領域に対して前記レーザ
光のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加工する加工条
件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行
う後加工手段とを具備するものである。
【００２６】請求項１１にかかるレーザ加工方法は、集
光光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光
を被加工物の切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の
加工条件と異なるエネルギ密度及びエネルギ分布が得ら
れる加工条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に
照射し前記被加工物の表面物質を予め除去する前加工工
程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去された前記
被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度及
びエネルギ分布を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加
工のうち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射
し加工を行う後加工工程とからなるものである。
光光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光
を被加工物の切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の
加工条件と異なるエネルギ密度及びエネルギ分布が得ら
れる加工条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に
照射し前記被加工物の表面物質を予め除去する前加工工
程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去された前記
被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度及
びエネルギ分布を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加
工のうち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射
し加工を行う後加工工程とからなるものである。
【００２７】請求項１２にかかるレーザ加工装置は、集
光光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光
を被加工物の切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の
加工条件と異なるエネルギ密度及びエネルギ分布が得ら
れる加工条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に
照射し前記被加工物の表面物質を予め除去する前加工手
段と、前記前加工手段で前記表面物質が除去された前記
被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度及
びエネルギ分布を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加
工のうち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射
し加工を行う後加工手段とを具備するものである。
光光学系を利用して高エネルギ密度に集光したレーザ光
を被加工物の切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の
加工条件と異なるエネルギ密度及びエネルギ分布が得ら
れる加工条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に
照射し前記被加工物の表面物質を予め除去する前加工手
段と、前記前加工手段で前記表面物質が除去された前記
被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度及
びエネルギ分布を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加
工のうち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射
し加工を行う後加工手段とを具備するものである。
【００２８】
【作用】請求項１及び請求項２においては、まず、レー
ザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表面
物質（コーティング材、酸化膜、錆）が除去される。次
に、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断加
工または溶接加工の加工条件に合致するように変化され
被加工物の表面物質が除去された領域に照射され実際の
加工が実施される。
ザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表面
物質（コーティング材、酸化膜、錆）が除去される。次
に、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断加
工または溶接加工の加工条件に合致するように変化され
被加工物の表面物質が除去された領域に照射され実際の
加工が実施される。
【００２９】請求項３及び請求項４においては、まず、
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
不均一な表面粗さが均一にされる。次に、後加工として
レーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物の表面均
一とされた領域に照射され実際の加工が実施される。
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
不均一な表面粗さが均一にされる。次に、後加工として
レーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物の表面均
一とされた領域に照射され実際の加工が実施される。
【００３０】請求項５及び請求項６においては、まず、
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面に溝が掘られる。次に、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に
合致するように変化され被加工物の溝が掘られた領域に
照射され実際の加工が実施される。
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面に溝が掘られる。次に、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に
合致するように変化され被加工物の溝が掘られた領域に
照射され実際の加工が実施される。
【００３１】請求項７及び請求項８においては、まず、
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面に溝が掘られる。この前加工では、レーザ光の照射
方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物の加工表面
に対して傾斜される。次に、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に
合致するように変化され被加工物の溝が掘られた領域に
照射され実際の加工が実施される。この後加工では、レ
ーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工
物の加工表面に対して垂直とされる。
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面に溝が掘られる。この前加工では、レーザ光の照射
方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物の加工表面
に対して傾斜される。次に、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に
合致するように変化され被加工物の溝が掘られた領域に
照射され実際の加工が実施される。この後加工では、レ
ーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工
物の加工表面に対して垂直とされる。
【００３２】請求項９及び請求項１０においては、ま
ず、レーザ光が前加工として溶接加工の加工条件と異な
る被加工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシスト
ガスの条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面
上に照射され、その表面が酸化される。次に、後加工と
してレーザ光がそのエネルギ密度を溶接加工の加工条件
に合致するように変化され被加工物の表面が酸化された
領域に照射され実際の加工が実施される。
ず、レーザ光が前加工として溶接加工の加工条件と異な
る被加工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシスト
ガスの条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面
上に照射され、その表面が酸化される。次に、後加工と
してレーザ光がそのエネルギ密度を溶接加工の加工条件
に合致するように変化され被加工物の表面が酸化された
領域に照射され実際の加工が実施される。
【００３３】請求項１１及び請求項１２においては、ま
ず、レーザ光が前加工として切断、溶接、熱処理加工の
うち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ密度及びエネ
ルギ分布が得られる加工条件にて被加工物の最終的な加
工軌跡となる表面上に照射され、その表面物質（コーテ
ィング材、酸化膜、錆）が除去される。次に、後加工と
してレーザ光がそのエネルギ密度を切断、溶接、熱処理
加工のうち１つ以上の加工条件に合致するように変化さ
れ被加工物の表面物質が除去された領域に照射され実際
の加工が実施される。
ず、レーザ光が前加工として切断、溶接、熱処理加工の
うち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ密度及びエネ
ルギ分布が得られる加工条件にて被加工物の最終的な加
工軌跡となる表面上に照射され、その表面物質（コーテ
ィング材、酸化膜、錆）が除去される。次に、後加工と
してレーザ光がそのエネルギ密度を切断、溶接、熱処理
加工のうち１つ以上の加工条件に合致するように変化さ
れ被加工物の表面物質が除去された領域に照射され実際
の加工が実施される。
【００３４】
【実施例】以下、本発明のレーザ加工方法及び装置を具
体的な実施例に基づいて説明する。 〈第一実施例〉図１は本発明の第一実施例にかかるレー
ザ加工方法及び装置で亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッ
キ層を除去したのちのレーザ切断状態を示す斜視図であ
る。なお、前述の従来例と同様の構成または相当部分か
らなるものについては同一符号及び同一記号を付して示
す。図１において、１はレーザ光、３ａは被加工物、３
ｂは亜鉛メッキ層、３ｃは切断溝、３ｄは亜鉛メッキ層
３ｂを除去した被加工物表面である。加工の第一段階で
は、切断する形状と同一の加工プログラムを用いて、被
加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂを除去する加工条
件で加工を行う。次段階では、加工プログラムの加工開
始点にレーザ光１の位置を戻し、切断加工の加工条件を
選択したのち、被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂ
が除去された同一軌跡の切断を行う。この切断の過程で
は亜鉛蒸気の発生がなく、切断溝３ｃ内での酸素アシス
トガス純度が高いまま保たれるため加工品質が良好とな
る。
体的な実施例に基づいて説明する。 〈第一実施例〉図１は本発明の第一実施例にかかるレー
ザ加工方法及び装置で亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッ
キ層を除去したのちのレーザ切断状態を示す斜視図であ
る。なお、前述の従来例と同様の構成または相当部分か
らなるものについては同一符号及び同一記号を付して示
す。図１において、１はレーザ光、３ａは被加工物、３
ｂは亜鉛メッキ層、３ｃは切断溝、３ｄは亜鉛メッキ層
３ｂを除去した被加工物表面である。加工の第一段階で
は、切断する形状と同一の加工プログラムを用いて、被
加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂを除去する加工条
件で加工を行う。次段階では、加工プログラムの加工開
始点にレーザ光１の位置を戻し、切断加工の加工条件を
選択したのち、被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂ
が除去された同一軌跡の切断を行う。この切断の過程で
は亜鉛蒸気の発生がなく、切断溝３ｃ内での酸素アシス
トガス純度が高いまま保たれるため加工品質が良好とな
る。
【００３５】図２は亜鉛メッキ鋼板における亜鉛の目付
量Ｍ〔ｇ／ｍ2 〕とその除去に必要なレーザ光１の照射
部におけるエネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ2 〕との関係を示
す説明図である。ここで、エネルギ密度Ｅは、レーザ出
力Ｐ〔Ｗ〕、加工速度Ｖ〔ｃｍ／ｓ〕及び加工幅Ｌ〔ｃ
ｍ〕とから次式（１）の関係で表される。 Ｅ＝Ｐ／（Ｖ・Ｌ） ・・・（１） 図２に斜線で示す範囲が亜鉛を完全に除去できるエネル
ギ密度Ｅであり、亜鉛の目付量Ｍに応じて、除去可能な
最低のエネルギ密度になる高速度の条件を設定すること
が効率の面で好ましい。ここで、図２から各目付量Ｍに
対する除去可能な最小エネルギ密度Ｅとの間には次式
（２）の関係が成立する。 Ｅ＝７４・ｌn Ｍ＋１３０ ・・・（２）
量Ｍ〔ｇ／ｍ2 〕とその除去に必要なレーザ光１の照射
部におけるエネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ2 〕との関係を示
す説明図である。ここで、エネルギ密度Ｅは、レーザ出
力Ｐ〔Ｗ〕、加工速度Ｖ〔ｃｍ／ｓ〕及び加工幅Ｌ〔ｃ
ｍ〕とから次式（１）の関係で表される。 Ｅ＝Ｐ／（Ｖ・Ｌ） ・・・（１） 図２に斜線で示す範囲が亜鉛を完全に除去できるエネル
ギ密度Ｅであり、亜鉛の目付量Ｍに応じて、除去可能な
最低のエネルギ密度になる高速度の条件を設定すること
が効率の面で好ましい。ここで、図２から各目付量Ｍに
対する除去可能な最小エネルギ密度Ｅとの間には次式
（２）の関係が成立する。 Ｅ＝７４・ｌn Ｍ＋１３０ ・・・（２）
【００３６】図３は目付量Ｍ＝２０ｇ／ｍ2 の各種コー
ティング材の種類に対してその除去に必要なレーザ光の
エネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ2 〕の関係を示す説明図であ
る。コーティング材のレーザ光の吸収率や融点に応じて
最大速度で図３に斜線で示すエネルギ密度Ｅが得られる
条件設定が好ましい。実験結果では、亜鉛−アルミ系合
金、亜鉛−ニッケル系合金、鉄−亜鉛合金、亜鉛の順に
低いエネルギ密度Ｅで除去できる。これらのコーティン
グ材の目付量と除去に必要なエネルギ密度Ｅとの関係
は、エネルギ密度をそれぞれ亜鉛−アルミ系合金Ｅａ、
亜鉛−ニッケル系合金Ｅｎ、鉄−亜鉛合金Ｅｆ、亜鉛Ｅ
とすると次式（３）〜次式（６）の関係が成立する。 Ｅａ＝８０・ｌn Ｍ＋２６０ ・・・（３） Ｅｎ＝７８・ｌn Ｍ＋２４１ ・・・（４） Ｅｆ＝７６・ｌn Ｍ＋２２２ ・・・（５） Ｅ ＝７４・ｌn Ｍ＋１３０ ・・・（６） コーティング材の目付量や物性に応じて、その除去でき
るエネルギ密度を上式（３）〜上式（６）に示す形で制
御装置にメモリしておき、更に、上式（１）の関係から
要求加工幅や加工速度に応じた出力を設定できる。ま
た、図４は上述した本実施例の動作手順を示すが、この
動作は加工プログラム上で各種コード指令によって自動
的に実行することもできる。
ティング材の種類に対してその除去に必要なレーザ光の
エネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ2 〕の関係を示す説明図であ
る。コーティング材のレーザ光の吸収率や融点に応じて
最大速度で図３に斜線で示すエネルギ密度Ｅが得られる
条件設定が好ましい。実験結果では、亜鉛−アルミ系合
金、亜鉛−ニッケル系合金、鉄−亜鉛合金、亜鉛の順に
低いエネルギ密度Ｅで除去できる。これらのコーティン
グ材の目付量と除去に必要なエネルギ密度Ｅとの関係
は、エネルギ密度をそれぞれ亜鉛−アルミ系合金Ｅａ、
亜鉛−ニッケル系合金Ｅｎ、鉄−亜鉛合金Ｅｆ、亜鉛Ｅ
とすると次式（３）〜次式（６）の関係が成立する。 Ｅａ＝８０・ｌn Ｍ＋２６０ ・・・（３） Ｅｎ＝７８・ｌn Ｍ＋２４１ ・・・（４） Ｅｆ＝７６・ｌn Ｍ＋２２２ ・・・（５） Ｅ ＝７４・ｌn Ｍ＋１３０ ・・・（６） コーティング材の目付量や物性に応じて、その除去でき
るエネルギ密度を上式（３）〜上式（６）に示す形で制
御装置にメモリしておき、更に、上式（１）の関係から
要求加工幅や加工速度に応じた出力を設定できる。ま
た、図４は上述した本実施例の動作手順を示すが、この
動作は加工プログラム上で各種コード指令によって自動
的に実行することもできる。
【００３７】図５は、板厚１６ｍｍの軟鋼材料を亜鉛メ
ッキ層の存在する状態で切断加工したものを従来、亜鉛
メッキ層を除去したのちに切断加工したものを本実施例
として、亜鉛メッキ目付量〔ｇ／ｍ2 〕に対する切断面
の不良率〔％〕を比較した説明図である。コーティング
の除去は、式（２）から加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎで加工できる条件を使用し、切断条件は全て
出力２２００Ｗ、速度８００ｍｍ／ｍｉｎ、アシストガ
スは酸素（Ｏ2 ）でガス圧０．６ｋｇ／ｃｍ2 とした。
従来方法では亜鉛メッキ目付量（メッキ層の厚さ）にほ
ぼ比例して不良率が増加している。本実施例では、どの
亜鉛メッキ目付量（メッキ層の厚さ）でもほぼ２％の不
良率であった。
ッキ層の存在する状態で切断加工したものを従来、亜鉛
メッキ層を除去したのちに切断加工したものを本実施例
として、亜鉛メッキ目付量〔ｇ／ｍ2 〕に対する切断面
の不良率〔％〕を比較した説明図である。コーティング
の除去は、式（２）から加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎで加工できる条件を使用し、切断条件は全て
出力２２００Ｗ、速度８００ｍｍ／ｍｉｎ、アシストガ
スは酸素（Ｏ2 ）でガス圧０．６ｋｇ／ｃｍ2 とした。
従来方法では亜鉛メッキ目付量（メッキ層の厚さ）にほ
ぼ比例して不良率が増加している。本実施例では、どの
亜鉛メッキ目付量（メッキ層の厚さ）でもほぼ２％の不
良率であった。
【００３８】このように、本発明の第一実施例のレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの亜鉛
メッキ層３ｂからなる表面物質を予め除去する前加工工
程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去された被加
工物３ａの被加工物表面３ｄからなる領域に対してレー
ザ光１のエネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加
工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工工程とからなる実施例とすることができ
る。なお、本実施例のレーザ加工方法における各工程を
手段に読変えることにより、レーザ加工装置の実施例と
することができる。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの亜鉛
メッキ層３ｂからなる表面物質を予め除去する前加工工
程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去された被加
工物３ａの被加工物表面３ｄからなる領域に対してレー
ザ光１のエネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加
工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工工程とからなる実施例とすることができ
る。なお、本実施例のレーザ加工方法における各工程を
手段に読変えることにより、レーザ加工装置の実施例と
することができる。
【００３９】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その亜鉛メッキ層３ｂが除去される。次
に、後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断
加工の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物表面３ｄに照
射され実際の加工が実施される。故に、被加工物３ａで
は極めて良好な切断品質を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その亜鉛メッキ層３ｂが除去される。次
に、後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断
加工の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物表面３ｄに照
射され実際の加工が実施される。故に、被加工物３ａで
は極めて良好な切断品質を得ることができる。
【００４０】ところで、本実施例では亜鉛メッキによる
コーティングについて示したが、母材よりも低融点のコ
ーティング材であればどの材料においても同等な加工品
質が得られる。
コーティングについて示したが、母材よりも低融点のコ
ーティング材であればどの材料においても同等な加工品
質が得られる。
【００４１】〈第二実施例〉図６は本発明の第二実施例
にかかるレーザ加工方法及び装置で亜鉛メッキ層を除去
したのちに溶接したときの溶接ビードを示す断面図であ
る。被加工物３ａは板厚が２ｍｍで目付量５０ｇ／ｍ2
のＳＥＣＣである。コーティングの除去は上式（２）か
ら加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎで加工でき
る条件を使用し、溶接条件は出力１２００Ｗ、速度２５
００ｍｍ／ｍｉｎ、アシストガスはアルゴン（Ａr ）で
ガス流量２０ｌ／ｍｉｎである。本実施例では溶接ビー
ド３ｅにはブローホールが全く発生しなかった。
にかかるレーザ加工方法及び装置で亜鉛メッキ層を除去
したのちに溶接したときの溶接ビードを示す断面図であ
る。被加工物３ａは板厚が２ｍｍで目付量５０ｇ／ｍ2
のＳＥＣＣである。コーティングの除去は上式（２）か
ら加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎで加工でき
る条件を使用し、溶接条件は出力１２００Ｗ、速度２５
００ｍｍ／ｍｉｎ、アシストガスはアルゴン（Ａr ）で
ガス流量２０ｌ／ｍｉｎである。本実施例では溶接ビー
ド３ｅにはブローホールが全く発生しなかった。
【００４２】図７は板厚３ｍｍの亜鉛メッキ鋼板に出力
１８００Ｗ、速度１５００ｍｍ／ｍｉｎでビードオンプ
レートを行った際の亜鉛メッキ目付量〔ｇ／ｍ2 〕をパ
ラメータとし溶接ビード３ｅに占めるブローホールの断
面積の割合であるブローホール占有割合〔％〕を示す説
明図である。なお、亜鉛メッキ層の上から溶接した場合
のデータを従来、亜鉛メッキ層の除去後に溶接した場合
のデータを本実施例として示す。コーティングの除去は
上式（２）から加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍｍ／ｍｉ
ｎで溶接できる条件を使用した。
１８００Ｗ、速度１５００ｍｍ／ｍｉｎでビードオンプ
レートを行った際の亜鉛メッキ目付量〔ｇ／ｍ2 〕をパ
ラメータとし溶接ビード３ｅに占めるブローホールの断
面積の割合であるブローホール占有割合〔％〕を示す説
明図である。なお、亜鉛メッキ層の上から溶接した場合
のデータを従来、亜鉛メッキ層の除去後に溶接した場合
のデータを本実施例として示す。コーティングの除去は
上式（２）から加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍｍ／ｍｉ
ｎで溶接できる条件を使用した。
【００４３】このように、本発明の第二実施例のレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの溶接加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの亜鉛
メッキ層３ｂからなる表面物質を予め除去する前加工工
程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去された被加
工物３ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被
加工物３ａを溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対
応させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからな
る実施例とすることができる。なお、本実施例のレーザ
加工方法における各工程を手段に読変えることにより、
レーザ加工装置の実施例とすることができる。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの溶接加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの亜鉛
メッキ層３ｂからなる表面物質を予め除去する前加工工
程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去された被加
工物３ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被
加工物３ａを溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対
応させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからな
る実施例とすることができる。なお、本実施例のレーザ
加工方法における各工程を手段に読変えることにより、
レーザ加工装置の実施例とすることができる。
【００４４】したがって、レーザ光１が前加工として溶
接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その亜鉛メッキ層３ｂが除去される。次
に、後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を溶接
加工の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物表面３ｄに照
射され実際の加工が実施される。故に、被加工物３ａで
は極めて良好な溶接品質を得ることができる。
接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その亜鉛メッキ層３ｂが除去される。次
に、後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を溶接
加工の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物表面３ｄに照
射され実際の加工が実施される。故に、被加工物３ａで
は極めて良好な溶接品質を得ることができる。
【００４５】ところで、本実施例の亜鉛メッキ層を除去
したのちの溶接では、ブローホールの発生が大幅に減少
し、良好な溶接品質が得られる。なお、本実施例では亜
鉛メッキによるコーティング材について示したが、母材
よりも低融点のコーティング材であればどの材料におい
ても同様な加工品質が得られる。本実施例においても、
コーティング材の目付量や物性に応じて、その除去でき
るエネルギ密度を上式（３）〜上式（６）に示す形で制
御装置にメモリしておき、更に、上式（１）の関係から
要求加工幅や加工速度に応じた出力を設定できる。ま
た、図４は上述した本実施例の動作手順を示すが、この
動作は加工プログラム上で各種コード指令によって自動
的に実行することもできる。
したのちの溶接では、ブローホールの発生が大幅に減少
し、良好な溶接品質が得られる。なお、本実施例では亜
鉛メッキによるコーティング材について示したが、母材
よりも低融点のコーティング材であればどの材料におい
ても同様な加工品質が得られる。本実施例においても、
コーティング材の目付量や物性に応じて、その除去でき
るエネルギ密度を上式（３）〜上式（６）に示す形で制
御装置にメモリしておき、更に、上式（１）の関係から
要求加工幅や加工速度に応じた出力を設定できる。ま
た、図４は上述した本実施例の動作手順を示すが、この
動作は加工プログラム上で各種コード指令によって自動
的に実行することもできる。
【００４６】〈第三実施例〉図８は本発明の第三実施例
にかかるレーザ加工方法及び装置で材料表面に不均一な
ミルスケールと称される酸化膜の存在する被加工物の切
断状態を示す断面図である。材料表面の酸化膜３ｇの厚
さはレーザ光１の吸収率に影響している。通常、酸化膜
３ｇの厚さが不均一であっても、その厚さのばらつきを
認識して加工条件を制御して加工することはできない。
即ち、酸化膜３ｇの厚さが不均一であっても同一加工条
件で切断または溶接を行うため、レーザ光１の吸収率に
応じて加工品質にも不均一な状態が生じる。例え厚い酸
化膜が均一に生じている材料加工であっても、加工中に
酸化膜の剥離が頻繁に発生し、同様の不均一な状態が生
じ加工品質の低下が起こる。また、材料表面に錆の発生
したものの加工においても、同様な不均一な加工現象が
生じる。図９は板厚１２ｍｍの軟鋼材料（ＳＳ４００）
において酸化膜厚さ〔μｍ〕と加工した切断面粗さＲma
x 〔μｍ〕との関係を示す説明図である。ここで、酸化
膜を除去しないで加工したデータを従来、酸化膜を除去
したのちに切断したデータを本実施例として示す。切断
条件は出力１５００Ｗ、速度１０００ｍｍ／ｍｉｎで、
酸化膜を除去しない場合、除去した場合も同一条件で切
断した。一般に、酸化膜が厚くなる程レーザ光の吸収率
が大きくなり切断面が粗くなる。本実施例による加工結
果では、レーザ光の吸収率が均一であり、切断面品質が
常に良好である。
にかかるレーザ加工方法及び装置で材料表面に不均一な
ミルスケールと称される酸化膜の存在する被加工物の切
断状態を示す断面図である。材料表面の酸化膜３ｇの厚
さはレーザ光１の吸収率に影響している。通常、酸化膜
３ｇの厚さが不均一であっても、その厚さのばらつきを
認識して加工条件を制御して加工することはできない。
即ち、酸化膜３ｇの厚さが不均一であっても同一加工条
件で切断または溶接を行うため、レーザ光１の吸収率に
応じて加工品質にも不均一な状態が生じる。例え厚い酸
化膜が均一に生じている材料加工であっても、加工中に
酸化膜の剥離が頻繁に発生し、同様の不均一な状態が生
じ加工品質の低下が起こる。また、材料表面に錆の発生
したものの加工においても、同様な不均一な加工現象が
生じる。図９は板厚１２ｍｍの軟鋼材料（ＳＳ４００）
において酸化膜厚さ〔μｍ〕と加工した切断面粗さＲma
x 〔μｍ〕との関係を示す説明図である。ここで、酸化
膜を除去しないで加工したデータを従来、酸化膜を除去
したのちに切断したデータを本実施例として示す。切断
条件は出力１５００Ｗ、速度１０００ｍｍ／ｍｉｎで、
酸化膜を除去しない場合、除去した場合も同一条件で切
断した。一般に、酸化膜が厚くなる程レーザ光の吸収率
が大きくなり切断面が粗くなる。本実施例による加工結
果では、レーザ光の吸収率が均一であり、切断面品質が
常に良好である。
【００４７】このように、本発明の第三実施例のレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの酸化
膜３ｇからなる表面物質を予め除去する前加工工程と、
前記前加工工程で前記表面物質が除去された被加工物３
ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物
３ａを切断加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ
変化させて照射し加工を行う後加工工程とからなる実施
例とすることができる。なお、本実施例のレーザ加工方
法における各工程を手段に読変えることにより、レーザ
加工装置の実施例とすることができる。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの酸化
膜３ｇからなる表面物質を予め除去する前加工工程と、
前記前加工工程で前記表面物質が除去された被加工物３
ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物
３ａを切断加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ
変化させて照射し加工を行う後加工工程とからなる実施
例とすることができる。なお、本実施例のレーザ加工方
法における各工程を手段に読変えることにより、レーザ
加工装置の実施例とすることができる。
【００４８】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その酸化膜３ｇが除去される。次に、後加
工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの酸化膜
３ｇが除去された被加工物表面に照射され実際の加工が
実施される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断
品質を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その酸化膜３ｇが除去される。次に、後加
工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの酸化膜
３ｇが除去された被加工物表面に照射され実際の加工が
実施される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断
品質を得ることができる。
【００４９】〈第四実施例〉図１０は本発明の第四実施
例にかかるレーザ加工方法及び装置で傾斜した材料を切
断するときの原理を示す説明図である。なお、図１０
（ａ）には従来例としての傾斜した被加工物３ａに溝加
工されていない状態でノズル８からアシストガスを流し
たときのガスの流れを示し、図１０（ｂ）には本実施例
としての傾斜した被加工物３ａに予め切断溝３ｈが形成
されたのちにノズル８からアシストガスを流したときの
ガスの流れを示す。
例にかかるレーザ加工方法及び装置で傾斜した材料を切
断するときの原理を示す説明図である。なお、図１０
（ａ）には従来例としての傾斜した被加工物３ａに溝加
工されていない状態でノズル８からアシストガスを流し
たときのガスの流れを示し、図１０（ｂ）には本実施例
としての傾斜した被加工物３ａに予め切断溝３ｈが形成
されたのちにノズル８からアシストガスを流したときの
ガスの流れを示す。
【００５０】図１０（ａ）では被加工物３ａがガスの流
れ方向が傾斜の方向に固定され、レーザ光の照射で溶融
された溶融部分３ｋを押下げるモーメンタムが期待でき
ない。これに対して、図１０（ｂ）では、予め切断溝３
ｈを加工したのち、切断溝３ｈはアシストガスの流れを
方向づける一種のノズルの役割を果たし、溶融部分３ｋ
を押下げる役割を果たし、切断能力を大幅に向上させ
る。図１１は板厚１２ｍｍの軟鋼材料（ＳＳ４００）の
切断において、水平方向との傾斜角度θ〔ｄｅｇ〕に応
じて発生する不良率〔％〕との関係を示す説明図であ
る。ここで、切断溝３ｈなしで切断したデータを従来、
切断溝３ｈの加工後に切断したデータを本実施例として
示す。加工条件は出力１５００Ｗ、速度１０００ｍｍ／
ｍｉｎで、切断溝３ｈを予め形成しない場合、形成した
場合も同一条件で切断した。傾斜角度が大きくなる程予
め切断溝を形成するか形成しないかによる差は大きくな
っている。本実施例により、傾斜加工における加工の不
良率は大幅に改善される。
れ方向が傾斜の方向に固定され、レーザ光の照射で溶融
された溶融部分３ｋを押下げるモーメンタムが期待でき
ない。これに対して、図１０（ｂ）では、予め切断溝３
ｈを加工したのち、切断溝３ｈはアシストガスの流れを
方向づける一種のノズルの役割を果たし、溶融部分３ｋ
を押下げる役割を果たし、切断能力を大幅に向上させ
る。図１１は板厚１２ｍｍの軟鋼材料（ＳＳ４００）の
切断において、水平方向との傾斜角度θ〔ｄｅｇ〕に応
じて発生する不良率〔％〕との関係を示す説明図であ
る。ここで、切断溝３ｈなしで切断したデータを従来、
切断溝３ｈの加工後に切断したデータを本実施例として
示す。加工条件は出力１５００Ｗ、速度１０００ｍｍ／
ｍｉｎで、切断溝３ｈを予め形成しない場合、形成した
場合も同一条件で切断した。傾斜角度が大きくなる程予
め切断溝を形成するか形成しないかによる差は大きくな
っている。本実施例により、傾斜加工における加工の不
良率は大幅に改善される。
【００５１】このように、本発明の第四実施例のレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａに切断
溝３ｈを掘る前加工工程と、前記前加工工程で切断溝３
ｈが掘られた被加工物３ａの領域に対してレーザ光１の
エネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工条件の
エネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後
加工工程とからなる実施例とすることができる。なお、
本実施例のレーザ加工方法における各工程を手段に読変
えることにより、レーザ加工装置の実施例とすることが
できる。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａに切断
溝３ｈを掘る前加工工程と、前記前加工工程で切断溝３
ｈが掘られた被加工物３ａの領域に対してレーザ光１の
エネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工条件の
エネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後
加工工程とからなる実施例とすることができる。なお、
本実施例のレーザ加工方法における各工程を手段に読変
えることにより、レーザ加工装置の実施例とすることが
できる。
【００５２】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その切断溝３ｈが掘られる。次に、後加工
としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加工
条件に合致するように変化され被加工物３ａの切断溝３
ｈが掘られた被加工物表面に照射され実際の加工が実施
される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断品質
を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その切断溝３ｈが掘られる。次に、後加工
としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加工
条件に合致するように変化され被加工物３ａの切断溝３
ｈが掘られた被加工物表面に照射され実際の加工が実施
される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断品質
を得ることができる。
【００５３】ところで、本実施例では被加工物３ａを傾
斜して加工する場合について示したが、レーザ光１側を
傾斜させて加工する場合についても同様に加工品質の改
善を図ることができる。
斜して加工する場合について示したが、レーザ光１側を
傾斜させて加工する場合についても同様に加工品質の改
善を図ることができる。
【００５４】〈第五実施例〉図１２は本発明の第五実施
例にかかるレーザ加工方法及び装置でアルミニウム合金
（Ａ５０５２）の溶接において、予め酸素または酸素を
含んだ混合ガスを用いた加工条件で材料表面を酸化させ
たのちに溶接するときの加工速度〔ｍ／ｍｉｎ〕と溶込
み深さ〔ｍｍ〕との関係を従来方法の前処理なしに溶接
するときと比較して示す説明図である。表面を酸化させ
るための加工条件は出力２０００Ｗ、速度３０００ｍｍ
／ｍｉｎ、アシストガスは酸素（Ｏ2 ）でガス圧２ｋｇ
／ｃｍ2 のパルス条件を用いた。溶接条件は出力４ｋ
Ｗ、アシストガスはアルゴン（Ａr ）でガス流量２０ｌ
／ｍｉｎである。アルミニウム合金の表面が酸化されて
いない状態ではレーザ光の吸収率は５％以下であるのに
対し、酸化した状態では２〜３倍に吸収率が増すため、
本実施例の材料表面の酸化により溶接能力が大幅に向上
した。
例にかかるレーザ加工方法及び装置でアルミニウム合金
（Ａ５０５２）の溶接において、予め酸素または酸素を
含んだ混合ガスを用いた加工条件で材料表面を酸化させ
たのちに溶接するときの加工速度〔ｍ／ｍｉｎ〕と溶込
み深さ〔ｍｍ〕との関係を従来方法の前処理なしに溶接
するときと比較して示す説明図である。表面を酸化させ
るための加工条件は出力２０００Ｗ、速度３０００ｍｍ
／ｍｉｎ、アシストガスは酸素（Ｏ2 ）でガス圧２ｋｇ
／ｃｍ2 のパルス条件を用いた。溶接条件は出力４ｋ
Ｗ、アシストガスはアルゴン（Ａr ）でガス流量２０ｌ
／ｍｉｎである。アルミニウム合金の表面が酸化されて
いない状態ではレーザ光の吸収率は５％以下であるのに
対し、酸化した状態では２〜３倍に吸収率が増すため、
本実施例の材料表面の酸化により溶接能力が大幅に向上
した。
【００５５】このように、本発明の第五実施例のレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの溶接加工の加工条件
と異なる被加工物３ａの表面を酸化させる酸素ガスを含
むアシストガスの条件にて被加工物３ａの最終的な加工
軌跡上に照射し被加工物３ａの表面を酸化させる前加工
工程と、前記前加工工程で酸化された被加工物３ａの領
域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物３ａを
溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化さ
せて照射し加工を行う後加工工程とからなる実施例とす
ることができる。なお、本実施例のレーザ加工方法にお
ける各工程を手段に読変えることにより、レーザ加工装
置の実施例とすることができる。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの溶接加工の加工条件
と異なる被加工物３ａの表面を酸化させる酸素ガスを含
むアシストガスの条件にて被加工物３ａの最終的な加工
軌跡上に照射し被加工物３ａの表面を酸化させる前加工
工程と、前記前加工工程で酸化された被加工物３ａの領
域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物３ａを
溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化さ
せて照射し加工を行う後加工工程とからなる実施例とす
ることができる。なお、本実施例のレーザ加工方法にお
ける各工程を手段に読変えることにより、レーザ加工装
置の実施例とすることができる。
【００５６】したがって、レーザ光１が前加工として溶
接加工の加工条件と異なる被加工物３ａの表面を酸化さ
せる酸素ガスを含むアシストガスの条件にて被加工物３
ａの最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表
面が酸化される。次に、後加工としてレーザ光１がその
エネルギ密度を溶接加工の加工条件に合致するように変
化され被加工物３ａの切断溝３ｈが掘られた被加工物表
面に照射され実際の加工が実施される。故に、被加工物
３ａでは極めて良好な溶接品質を得ることができる。
接加工の加工条件と異なる被加工物３ａの表面を酸化さ
せる酸素ガスを含むアシストガスの条件にて被加工物３
ａの最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表
面が酸化される。次に、後加工としてレーザ光１がその
エネルギ密度を溶接加工の加工条件に合致するように変
化され被加工物３ａの切断溝３ｈが掘られた被加工物表
面に照射され実際の加工が実施される。故に、被加工物
３ａでは極めて良好な溶接品質を得ることができる。
【００５７】ところで、実施例ではアルミニウム合金の
加工品質について述べたが、他にもアルミニウム、銅、
銅合金等あらゆる高反射材料の加工についても同様の加
工品質の改善を図ることができる。
加工品質について述べたが、他にもアルミニウム、銅、
銅合金等あらゆる高反射材料の加工についても同様の加
工品質の改善を図ることができる。
【００５８】〈第六実施例〉図１４は本発明の第六実施
例にかかるレーザ加工方法及び装置でノズルを傾斜させ
た溝堀状態を示す説明図である。なお、図１３は、従来
の二度切りにおける被加工物３ａの表面に対し、垂直方
向からレーザ光１の照射とアシストガスの噴射を実施し
たときの溝堀状態を示す説明図である。レーザ切断で
は、レーザ光照射、アシストガスの噴射によって溶融さ
れた溶融部分３ｋは直上に吹上がるためノズル８に溶融
金属が付着し、その結果、アシストガスの流れが乱され
加工不良が起きる。このため、従来のレーザ加工では、
溶融金属を被加工物の下部から排出することで安定した
加工を継続しようとしていた。これに対して、本実施例
では溝堀工程で溶融し、吹上がる金属をノズル８に付着
しない方向に排出するために、図１４に示すように、ノ
ズル８を被加工物３ａに対して傾斜させるものである。
なお、本実施例では溝堀で溶融した溶融部分３ｋの排出
で、その溶融部分３ｋがノズル８に付着しないようにノ
ズル８とレーザ光１とを傾斜角度θに傾斜させている
が、ノズル８にガスを噴出するサイドノズルを設けて溶
融部分３ｋを吹飛ばし排出する構造でもよい。
例にかかるレーザ加工方法及び装置でノズルを傾斜させ
た溝堀状態を示す説明図である。なお、図１３は、従来
の二度切りにおける被加工物３ａの表面に対し、垂直方
向からレーザ光１の照射とアシストガスの噴射を実施し
たときの溝堀状態を示す説明図である。レーザ切断で
は、レーザ光照射、アシストガスの噴射によって溶融さ
れた溶融部分３ｋは直上に吹上がるためノズル８に溶融
金属が付着し、その結果、アシストガスの流れが乱され
加工不良が起きる。このため、従来のレーザ加工では、
溶融金属を被加工物の下部から排出することで安定した
加工を継続しようとしていた。これに対して、本実施例
では溝堀工程で溶融し、吹上がる金属をノズル８に付着
しない方向に排出するために、図１４に示すように、ノ
ズル８を被加工物３ａに対して傾斜させるものである。
なお、本実施例では溝堀で溶融した溶融部分３ｋの排出
で、その溶融部分３ｋがノズル８に付着しないようにノ
ズル８とレーザ光１とを傾斜角度θに傾斜させている
が、ノズル８にガスを噴出するサイドノズルを設けて溶
融部分３ｋを吹飛ばし排出する構造でもよい。
【００５９】図１５は本実施例のレーザ加工方法及び装
置で厚板の切断において、予め切断する軌跡に溝を形成
したのち、切断を行う加工状態を示す説明図である。被
加工物３ａの板厚がＴであっても溝堀り深さがｔであれ
ば実際の切断厚さは（Ｔ−ｔ）となり、実際の切断厚さ
は安定して加工することができる。図１５において、３
ｉは切断前の溝である。この切断前の溝３ｉの加工は、
溝堀り中に溶融した物質がノズル（図示略）に付着する
ことから、パルス加工条件を用いて一度に少量の溝堀を
複数回繰返すか、または加工ガス圧を切断条件より高く
し溶融した物質を高速に吹飛ばすか、またはレーザ光１
の照射とアシストガスの噴射を被加工物表面から溶融し
た物質がノズルに直接付着しない方向から行う必要があ
る。
置で厚板の切断において、予め切断する軌跡に溝を形成
したのち、切断を行う加工状態を示す説明図である。被
加工物３ａの板厚がＴであっても溝堀り深さがｔであれ
ば実際の切断厚さは（Ｔ−ｔ）となり、実際の切断厚さ
は安定して加工することができる。図１５において、３
ｉは切断前の溝である。この切断前の溝３ｉの加工は、
溝堀り中に溶融した物質がノズル（図示略）に付着する
ことから、パルス加工条件を用いて一度に少量の溝堀を
複数回繰返すか、または加工ガス圧を切断条件より高く
し溶融した物質を高速に吹飛ばすか、またはレーザ光１
の照射とアシストガスの噴射を被加工物表面から溶融し
た物質がノズルに直接付着しない方向から行う必要があ
る。
【００６０】図１６は板厚Ｔ＝１２ｍｍとＴ＝１９ｍｍ
とＴ＝２５ｍｍの軟鋼材料を切断する際の溝堀り深さｔ
〔ｍｍ〕と不良率〔％〕との関係を示す説明図である。
板厚が薄いほど不良率が低いが、どの板厚も溝堀り深さ
ｔが大きくなるほど不良率は低下している。いずれも溝
堀段階でのノズルの傾斜角度θ＝３０°で実施した。溝
堀の加工条件は溝堀り深さｔ＝１ｍｍでは、出力１００
０Ｗ、速度１．５ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、
溝堀り深さｔ＝２ｍｍでは、出力１５００Ｗ、速度１．
２ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝
３ｍｍでは、出力２０００Ｗ、速度１．２ｍ／ｍｉｎ、
ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝４ｍｍでは、出
力２２００Ｗ、速度１．０ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／
ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝５ｍｍでは、出力２４００Ｗ、
速度０．８ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 のパルス
条件で実施した。
とＴ＝２５ｍｍの軟鋼材料を切断する際の溝堀り深さｔ
〔ｍｍ〕と不良率〔％〕との関係を示す説明図である。
板厚が薄いほど不良率が低いが、どの板厚も溝堀り深さ
ｔが大きくなるほど不良率は低下している。いずれも溝
堀段階でのノズルの傾斜角度θ＝３０°で実施した。溝
堀の加工条件は溝堀り深さｔ＝１ｍｍでは、出力１００
０Ｗ、速度１．５ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、
溝堀り深さｔ＝２ｍｍでは、出力１５００Ｗ、速度１．
２ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝
３ｍｍでは、出力２０００Ｗ、速度１．２ｍ／ｍｉｎ、
ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝４ｍｍでは、出
力２２００Ｗ、速度１．０ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／
ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝５ｍｍでは、出力２４００Ｗ、
速度０．８ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 のパルス
条件で実施した。
【００６１】このように、本発明の第六実施例のレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａに切断
溝３ｈを掘る前加工工程と、前記前加工工程で切断溝３
ｈが掘られた被加工物３ａの領域に対してレーザ光１の
エネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工条件の
エネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後
加工工程とからなり、前記前加工工程ではレーザ光１の
照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物３ａの
加工表面に対して傾斜させ、前記後加工工程ではレーザ
光１の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物
３ａの加工表面に対して垂直とする実施例とすることが
できる。なお、本実施例のレーザ加工方法における各工
程を手段に読変えることにより、レーザ加工装置の実施
例とすることができる。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａに切断
溝３ｈを掘る前加工工程と、前記前加工工程で切断溝３
ｈが掘られた被加工物３ａの領域に対してレーザ光１の
エネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工条件の
エネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後
加工工程とからなり、前記前加工工程ではレーザ光１の
照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物３ａの
加工表面に対して傾斜させ、前記後加工工程ではレーザ
光１の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物
３ａの加工表面に対して垂直とする実施例とすることが
できる。なお、本実施例のレーザ加工方法における各工
程を手段に読変えることにより、レーザ加工装置の実施
例とすることができる。
【００６２】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その切断溝３ｈが掘られる。この前加工で
は、レーザ光１の照射方向とアシストガスの噴射方向と
が被加工物３ａの加工表面に対して傾斜される。次に、
後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａの切
断溝３ｈが掘られた被加工物表面に照射され実際の加工
が実施される。この後加工では、レーザ光１の照射方向
とアシストガスの噴射方向とが被加工物３ａの加工表面
に対して垂直とされる。故に、被加工物３ａでは極めて
良好な切断品質を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その切断溝３ｈが掘られる。この前加工で
は、レーザ光１の照射方向とアシストガスの噴射方向と
が被加工物３ａの加工表面に対して傾斜される。次に、
後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａの切
断溝３ｈが掘られた被加工物表面に照射され実際の加工
が実施される。この後加工では、レーザ光１の照射方向
とアシストガスの噴射方向とが被加工物３ａの加工表面
に対して垂直とされる。故に、被加工物３ａでは極めて
良好な切断品質を得ることができる。
【００６３】〈第七実施例〉図１７は本発明の第七実施
例にかかるレーザ加工方法及び装置で被加工物表面が機
械加工などで精度悪く仕上げられたものの切断におい
て、予め切断する軌跡を溶融させ切断面粗さを改善させ
たのち、切断を行う加工状態を示す説明図である。図１
７において、３ｊは切断前の溶融表面である。この切断
前の溶融表面３ｊを形成する加工では、低出力条件を用
いるか、焦点位置をディフォーカス設定にするか、アシ
ストガスに酸化反応を抑制する種類のガスを用いる必要
がある。図１８は板厚Ｔ＝１２ｍｍとＴ＝１９ｍｍの軟
鋼材料を切断する際の被加工物表面粗さＲmax と不良率
〔％〕との関係を示す説明図である。板厚が小さいほど
不良率が低いが、どの板厚も被加工物表面粗さＲmax が
大きいほど不良率は増加する。予め切断する軌跡を溶融
させ切断面粗さを改善させた場合の表面粗さは図１８中
にＷで示す約９μｍ（Ｒmax ）であり、不良率は板厚Ｔ
＝１２ｍｍで約５％、板厚Ｔ＝１９ｍｍで約９％であ
る。被加工物表面粗さＲmax を均一にするための条件
は、表面粗さの大きさによって異なるが、下記条件で良
好な結果が得られた。Ｒmax ＜５０μｍでは、出力３０
０Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス圧０．１ｋｇ／
ｃｍ2 であり、５０μｍ≦Ｒmax ≦１５０μｍでは、出
力４５０Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス圧０．１
ｋｇ／ｃｍ2 であり、１５０μｍ≦Ｒmax ＜３００μｍ
では、出力６００Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス
圧０．１ｋｇ／ｃｍ2 であった。
例にかかるレーザ加工方法及び装置で被加工物表面が機
械加工などで精度悪く仕上げられたものの切断におい
て、予め切断する軌跡を溶融させ切断面粗さを改善させ
たのち、切断を行う加工状態を示す説明図である。図１
７において、３ｊは切断前の溶融表面である。この切断
前の溶融表面３ｊを形成する加工では、低出力条件を用
いるか、焦点位置をディフォーカス設定にするか、アシ
ストガスに酸化反応を抑制する種類のガスを用いる必要
がある。図１８は板厚Ｔ＝１２ｍｍとＴ＝１９ｍｍの軟
鋼材料を切断する際の被加工物表面粗さＲmax と不良率
〔％〕との関係を示す説明図である。板厚が小さいほど
不良率が低いが、どの板厚も被加工物表面粗さＲmax が
大きいほど不良率は増加する。予め切断する軌跡を溶融
させ切断面粗さを改善させた場合の表面粗さは図１８中
にＷで示す約９μｍ（Ｒmax ）であり、不良率は板厚Ｔ
＝１２ｍｍで約５％、板厚Ｔ＝１９ｍｍで約９％であ
る。被加工物表面粗さＲmax を均一にするための条件
は、表面粗さの大きさによって異なるが、下記条件で良
好な結果が得られた。Ｒmax ＜５０μｍでは、出力３０
０Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス圧０．１ｋｇ／
ｃｍ2 であり、５０μｍ≦Ｒmax ≦１５０μｍでは、出
力４５０Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス圧０．１
ｋｇ／ｃｍ2 であり、１５０μｍ≦Ｒmax ＜３００μｍ
では、出力６００Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス
圧０．１ｋｇ／ｃｍ2 であった。
【００６４】このように、本発明の第七実施例のレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの不均
一な表面粗さを予め均一とする前加工工程と、前記前加
工工程で加工表面が均一とされた被加工物３ａの領域に
対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物３ａを切断
加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて
照射し加工を行う後加工工程とからなる実施例とするこ
とができる。なお、本実施例のレーザ加工方法における
各工程を手段に読変えることにより、レーザ加工装置の
実施例とすることができる。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの不均
一な表面粗さを予め均一とする前加工工程と、前記前加
工工程で加工表面が均一とされた被加工物３ａの領域に
対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物３ａを切断
加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて
照射し加工を行う後加工工程とからなる実施例とするこ
とができる。なお、本実施例のレーザ加工方法における
各工程を手段に読変えることにより、レーザ加工装置の
実施例とすることができる。
【００６５】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その加工表面が均一とされる。次に、後加
工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの加工表
面が均一とされた被加工物３ａの領域に照射され実際の
加工が実施される。故に、被加工物３ａでは極めて良好
な切断品質を得ることができる。ところで、本実施例で
は被加工物表面粗さと平行方向に加工する場合について
述べたが、粗さの凹凸を横切る方向に加工する場合にも
有効である。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その加工表面が均一とされる。次に、後加
工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの加工表
面が均一とされた被加工物３ａの領域に照射され実際の
加工が実施される。故に、被加工物３ａでは極めて良好
な切断品質を得ることができる。ところで、本実施例で
は被加工物表面粗さと平行方向に加工する場合について
述べたが、粗さの凹凸を横切る方向に加工する場合にも
有効である。
【００６６】〈第八実施例〉図１９は本発明の第八実施
例にかかるレーザ加工方法及び装置でレーザ光モードに
対するレーザ光状態を示す説明図である。なお、図１９
（ａ）はレーザ切断において集光特性が優れ最も好まし
いとされるシングルモード、図１９（ｂ）はレーザ光照
射部のエネルギ密度が均一になるレーザ光モードを示
す。図１９（ａ）のエネルギ密度の状態でディフォーカ
スにし、コーティング材の除去を行うと、中心部の密度
の高い部分が被加工物の表面溶融を起こすことがある。
そこで、本実施例では、図１９（ｂ）に示すようなレー
ザ光照射部のエネルギ密度が均一になるレーザ光モード
で被加工物の表面物質（コーティング材、酸化膜、錆）
を予め除去する処理を行い、実際の切断加工では図１９
（ａ）に示すようなシングルモードに切換えて加工する
ものである。一般に、レーザ光モードはレーザ発振器内
部のアパーチャ径によって切換えるが、加工条件を前加
工と後加工で切換えると同時に制御装置（図示略）から
の情報で自動的にモード切換を実施することができる。
また、外部ミラーを変更してレーザ光モードを切換える
ことも可能であるが、加工条件を前加工と後加工で切換
えると同時に制御装置（図示略）からの情報で自動的に
モード切換を実施することができる。
例にかかるレーザ加工方法及び装置でレーザ光モードに
対するレーザ光状態を示す説明図である。なお、図１９
（ａ）はレーザ切断において集光特性が優れ最も好まし
いとされるシングルモード、図１９（ｂ）はレーザ光照
射部のエネルギ密度が均一になるレーザ光モードを示
す。図１９（ａ）のエネルギ密度の状態でディフォーカ
スにし、コーティング材の除去を行うと、中心部の密度
の高い部分が被加工物の表面溶融を起こすことがある。
そこで、本実施例では、図１９（ｂ）に示すようなレー
ザ光照射部のエネルギ密度が均一になるレーザ光モード
で被加工物の表面物質（コーティング材、酸化膜、錆）
を予め除去する処理を行い、実際の切断加工では図１９
（ａ）に示すようなシングルモードに切換えて加工する
ものである。一般に、レーザ光モードはレーザ発振器内
部のアパーチャ径によって切換えるが、加工条件を前加
工と後加工で切換えると同時に制御装置（図示略）から
の情報で自動的にモード切換を実施することができる。
また、外部ミラーを変更してレーザ光モードを切換える
ことも可能であるが、加工条件を前加工と後加工で切換
えると同時に制御装置（図示略）からの情報で自動的に
モード切換を実施することができる。
【００６７】このように、本発明の第八実施例のレーザ
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断、溶接、熱処理
加工のうち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ密度及
びエネルギ分布が得られる加工条件にて被加工物３ａの
最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの表面物質を
予め除去する前加工工程と、前記前加工工程で前記表面
物質が除去された被加工物３ａの領域に対してレーザ光
１のエネルギ密度及びエネルギ分布を被加工物３ａの切
断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件に対応
させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからなる
実施例とすることができる。なお、本実施例のレーザ加
工方法における各工程を手段に読変えることにより、レ
ーザ加工装置の実施例とすることができる。
加工方法は、集光光学系を利用して高エネルギ密度に集
光したレーザ光１を被加工物３ａの切断、溶接、熱処理
加工のうち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ密度及
びエネルギ分布が得られる加工条件にて被加工物３ａの
最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの表面物質を
予め除去する前加工工程と、前記前加工工程で前記表面
物質が除去された被加工物３ａの領域に対してレーザ光
１のエネルギ密度及びエネルギ分布を被加工物３ａの切
断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件に対応
させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからなる
実施例とすることができる。なお、本実施例のレーザ加
工方法における各工程を手段に読変えることにより、レ
ーザ加工装置の実施例とすることができる。
【００６８】したがって、レーザ光１が前加工として切
断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異な
るエネルギ密度及びエネルギ分布が得られる加工条件に
て被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上に照射
され、その表面物質（コーティング材、酸化膜、錆）が
除去される。次に、後加工としてレーザ光１がそのエネ
ルギ密度を切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの表面物
質が除去された領域に照射され実際の加工が実施され
る。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断品質を得
ることができる。
断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異な
るエネルギ密度及びエネルギ分布が得られる加工条件に
て被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上に照射
され、その表面物質（コーティング材、酸化膜、錆）が
除去される。次に、後加工としてレーザ光１がそのエネ
ルギ密度を切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの表面物
質が除去された領域に照射され実際の加工が実施され
る。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断品質を得
ることができる。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び請求
項２のレーザ加工方法及び装置によれば、レーザ光が前
加工として切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物の最終的
な加工軌跡となる表面上に照射され、その表面物質が除
去されたのち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密
度を切断加工または溶接加工の加工条件に合致するよう
に変化され被加工物の表面物質が除去された領域に照射
され実際の加工が実施される。このため、加工機本体は
そのままで複雑とすることなく、極めて簡単に切断また
は溶接品質を向上することができる。
項２のレーザ加工方法及び装置によれば、レーザ光が前
加工として切断加工または溶接加工の加工条件と異なる
エネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物の最終的
な加工軌跡となる表面上に照射され、その表面物質が除
去されたのち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密
度を切断加工または溶接加工の加工条件に合致するよう
に変化され被加工物の表面物質が除去された領域に照射
され実際の加工が実施される。このため、加工機本体は
そのままで複雑とすることなく、極めて簡単に切断また
は溶接品質を向上することができる。
【００７０】請求項３及び請求項４のレーザ加工方法及
び装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工また
は溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる
加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その不均一な表面粗さが均一とされたの
ち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断加
工または溶接加工の加工条件に合致するように変化され
被加工物の表面均一とされた領域に照射され実際の加工
が実施される。このため、加工機本体はそのままで複雑
とすることなく、極めて簡単に切断または溶接品質を向
上することができる。
び装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工また
は溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる
加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その不均一な表面粗さが均一とされたの
ち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断加
工または溶接加工の加工条件に合致するように変化され
被加工物の表面均一とされた領域に照射され実際の加工
が実施される。このため、加工機本体はそのままで複雑
とすることなく、極めて簡単に切断または溶接品質を向
上することができる。
【００７１】請求項５及び請求項６のレーザ加工方法及
び装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工また
は溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる
加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その表面に溝が掘られたのち、後加工とし
てレーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加
工の加工条件に合致するように変化され被加工物の溝が
掘られた領域に照射され実際の加工が実施される。この
ため、加工機本体はそのままで複雑とすることなく、極
めて簡単に切断または溶接品質を向上することができ
る。
び装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工また
は溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる
加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その表面に溝が掘られたのち、後加工とし
てレーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加
工の加工条件に合致するように変化され被加工物の溝が
掘られた領域に照射され実際の加工が実施される。この
ため、加工機本体はそのままで複雑とすることなく、極
めて簡単に切断または溶接品質を向上することができ
る。
【００７２】請求項７及び請求項８のレーザ加工方法及
び装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工また
は溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる
加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その表面に溝が掘られるときにはレーザ光
の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物の加
工表面に対して傾斜され、こののち、後加工としてレー
ザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物の溝が掘られ
た領域に照射され実際の加工が実施されるときにはレー
ザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物
の加工表面に対して垂直とされる。このため、加工機本
体はそのままで複雑とすることなく、極めて簡単に切断
または溶接品質を向上することができる。
び装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工また
は溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる
加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その表面に溝が掘られるときにはレーザ光
の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物の加
工表面に対して傾斜され、こののち、後加工としてレー
ザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物の溝が掘られ
た領域に照射され実際の加工が実施されるときにはレー
ザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物
の加工表面に対して垂直とされる。このため、加工機本
体はそのままで複雑とすることなく、極めて簡単に切断
または溶接品質を向上することができる。
【００７３】請求項９及び請求項１０のレーザ加工方法
及び装置によれば、レーザ光が前加工として溶接加工の
加工条件と異なる被加工物の表面を酸化させる酸素ガス
を含むアシストガスの条件にて被加工物の最終的な加工
軌跡となる表面上に照射され、その表面が酸化されたの
ち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を溶接加
工の加工条件に合致するように変化され被加工物の表面
が酸化された領域に照射され実際の加工が実施される。
このため、加工機本体はそのままで複雑とすることな
く、極めて簡単に切断または溶接品質を向上することが
できる。
及び装置によれば、レーザ光が前加工として溶接加工の
加工条件と異なる被加工物の表面を酸化させる酸素ガス
を含むアシストガスの条件にて被加工物の最終的な加工
軌跡となる表面上に照射され、その表面が酸化されたの
ち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を溶接加
工の加工条件に合致するように変化され被加工物の表面
が酸化された領域に照射され実際の加工が実施される。
このため、加工機本体はそのままで複雑とすることな
く、極めて簡単に切断または溶接品質を向上することが
できる。
【００７４】請求項１１及び請求項１２のレーザ加工方
法及び装置によれば、レーザ光が前加工として切断、溶
接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異なるエネ
ルギ密度及びエネルギ分布が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面物質が除去されたのち、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以
上の加工条件に合致するように変化され被加工物の表面
物質が除去された領域に照射され実際の加工が実施され
る。このため、加工機本体はそのままで複雑とすること
なく、極めて簡単に切断または溶接品質を向上すること
ができる。
法及び装置によれば、レーザ光が前加工として切断、溶
接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異なるエネ
ルギ密度及びエネルギ分布が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面物質が除去されたのち、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以
上の加工条件に合致するように変化され被加工物の表面
物質が除去された領域に照射され実際の加工が実施され
る。このため、加工機本体はそのままで複雑とすること
なく、極めて簡単に切断または溶接品質を向上すること
ができる。
【図１】図１は本発明の第一実施例にかかるレーザ加工
方法及び装置で亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッキ層を
除去したのちのレーザ切断状態を示す斜視図である。
方法及び装置で亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッキ層を
除去したのちのレーザ切断状態を示す斜視図である。
【図２】図２は従来と本発明の第一実施例にかかるレー
ザ加工方法及び装置において、亜鉛メッキ鋼板における
亜鉛の目付量Ｍとその除去に必要なレーザ光の照射部に
おけるエネルギ密度Ｅとの関係を示す説明図である。
ザ加工方法及び装置において、亜鉛メッキ鋼板における
亜鉛の目付量Ｍとその除去に必要なレーザ光の照射部に
おけるエネルギ密度Ｅとの関係を示す説明図である。
【図３】図３は従来と本発明の第一実施例にかかるレー
ザ加工方法及び装置において、目付量Ｍ＝２０ｇ／ｍ2
の各種コーティング材の種類に対してその除去に必要な
レーザ光のエネルギ密度Ｅの関係を示す説明図である。
ザ加工方法及び装置において、目付量Ｍ＝２０ｇ／ｍ2
の各種コーティング材の種類に対してその除去に必要な
レーザ光のエネルギ密度Ｅの関係を示す説明図である。
【図４】図４は本発明の第一実施例にかかるレーザ加工
方法及び装置の動作手順を示す工程図である。
方法及び装置の動作手順を示す工程図である。
【図５】図５は従来と本発明の第一実施例にかかるレー
ザ加工方法及び装置において、亜鉛メッキ目付量に対す
る切断面の不良率を比較した説明図である。
ザ加工方法及び装置において、亜鉛メッキ目付量に対す
る切断面の不良率を比較した説明図である。
【図６】図６は本発明の第二実施例にかかるレーザ加工
方法及び装置で亜鉛メッキ層を除去したのちに溶接した
ときの溶接ビードを示す断面図である。
方法及び装置で亜鉛メッキ層を除去したのちに溶接した
ときの溶接ビードを示す断面図である。
【図７】図７は従来と本発明の第二実施例にかかるレー
ザ加工方法及び装置において、亜鉛メッキ目付量をパラ
メータとし溶接ビードに占めるブローホール占有割合を
示す説明図である。
ザ加工方法及び装置において、亜鉛メッキ目付量をパラ
メータとし溶接ビードに占めるブローホール占有割合を
示す説明図である。
【図８】図８は本発明の第三実施例にかかるレーザ加工
方法及び装置で材料表面に不均一な酸化膜の存在する被
加工物の切断状態を示す断面図である。
方法及び装置で材料表面に不均一な酸化膜の存在する被
加工物の切断状態を示す断面図である。
【図９】図９は従来と本発明の第三実施例にかかるレー
ザ加工方法及び装置における酸化膜厚さと加工した切断
面粗さＲmax との関係を示す説明図である。
ザ加工方法及び装置における酸化膜厚さと加工した切断
面粗さＲmax との関係を示す説明図である。
【図１０】図１０は本発明の第四実施例にかかるレーザ
加工方法及び装置で傾斜した材料を切断するときの原理
を示す説明図である。
加工方法及び装置で傾斜した材料を切断するときの原理
を示す説明図である。
【図１１】図１１は従来と本発明の第四実施例にかかる
レーザ加工方法及び装置において、水平方向との傾斜角
度θに応じて発生する不良率との関係を示す説明図であ
る。
レーザ加工方法及び装置において、水平方向との傾斜角
度θに応じて発生する不良率との関係を示す説明図であ
る。
【図１２】図１２は本発明の第五実施例にかかるレーザ
加工方法及び装置で予め酸素または酸素を含んだ混合ガ
スを用いた加工条件で材料表面を酸化させたのちに溶接
するときの加工速度と溶込み深さとの関係を示す説明図
である。
加工方法及び装置で予め酸素または酸素を含んだ混合ガ
スを用いた加工条件で材料表面を酸化させたのちに溶接
するときの加工速度と溶込み深さとの関係を示す説明図
である。
【図１３】図１３は従来の二度切りにおける被加工物の
表面に対し、垂直方向からレーザ光の照射とアシストガ
スの噴射を実施したときの溝堀状態を示す説明図であ
る。
表面に対し、垂直方向からレーザ光の照射とアシストガ
スの噴射を実施したときの溝堀状態を示す説明図であ
る。
【図１４】図１４は本発明の第六実施例にかかるレーザ
加工方法及び装置でノズルを傾斜させた溝堀状態を示す
説明図である。
加工方法及び装置でノズルを傾斜させた溝堀状態を示す
説明図である。
【図１５】図１５は本発明の第六実施例にかかるレーザ
加工方法及び装置で厚板の切断において、予め切断する
軌跡に溝を形成したのち、切断を行う加工状態を示す説
明図である。
加工方法及び装置で厚板の切断において、予め切断する
軌跡に溝を形成したのち、切断を行う加工状態を示す説
明図である。
【図１６】図１６は本発明の第六実施例にかかるレーザ
加工方法及び装置で板厚Ｔを変えて軟鋼材料を切断する
際の溝堀り深さｔと不良率との関係を示す説明図であ
る。
加工方法及び装置で板厚Ｔを変えて軟鋼材料を切断する
際の溝堀り深さｔと不良率との関係を示す説明図であ
る。
【図１７】図１７は本発明の第七実施例にかかるレーザ
加工方法及び装置で被加工物表面が機械加工などで精度
悪く仕上げられたものの切断において、予め切断する軌
跡を溶融させ切断面粗さを改善させたのち、切断を行う
加工状態を示す説明図である。
加工方法及び装置で被加工物表面が機械加工などで精度
悪く仕上げられたものの切断において、予め切断する軌
跡を溶融させ切断面粗さを改善させたのち、切断を行う
加工状態を示す説明図である。
【図１８】図１８は本発明の第七実施例にかかるレーザ
加工方法及び装置を板厚Ｔを変えて軟鋼材料を切断する
際の被加工物表面粗さＲmax と不良率との関係を示す説
明図である。
加工方法及び装置を板厚Ｔを変えて軟鋼材料を切断する
際の被加工物表面粗さＲmax と不良率との関係を示す説
明図である。
【図１９】図１９は本発明の第八実施例にかかるレーザ
加工方法及び装置でレーザ光モードに対するレーザ光状
態を示す説明図である。
加工方法及び装置でレーザ光モードに対するレーザ光状
態を示す説明図である。
【図２０】図２０は従来のレーザ加工方法及び装置を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２１】図２１は従来のレーザ加工方法及び装置での
切断加工の状況を示す斜視図である。
切断加工の状況を示す斜視図である。
【図２２】図２２は従来の他のレーザ加工方法及び装置
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２３】図２３は従来のレーザ加工方法及び装置によ
る溶接加工の予備加工を示す斜視図である。
る溶接加工の予備加工を示す斜視図である。
【図２４】図２４は従来のレーザ加工方法及び装置によ
る溶接加工の本加工を示す斜視図である。
る溶接加工の本加工を示す斜視図である。
【図２５】図２５は従来のレーザ加工方法による溶接不
良を示す断面図である。
良を示す断面図である。
１ レーザ光 ３ａ 被加工物 ３ｂ 亜鉛メッキ層 ３ｃ 切断溝 ３ｄ 被加工物表面 ３ｅ 溶接ビード ３ｇ 酸化膜（ミルスケール） ３ｈ 切断溝 ３ｋ 溶融部分
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 レーザ加工方法及びその装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を利用して金
属材料からなる被加工物の切断や溶接等を行うレーザ加
工方法及びその装置に関するもので、更に詳しくは、予
備的な加工条件で加工を行い被加工物の表面状態を改善
したのちに実際の加工条件で加工を行うレーザ加工方法
及びその装置に関するものである。
属材料からなる被加工物の切断や溶接等を行うレーザ加
工方法及びその装置に関するもので、更に詳しくは、予
備的な加工条件で加工を行い被加工物の表面状態を改善
したのちに実際の加工条件で加工を行うレーザ加工方法
及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニ
ウム等の金属材料からなる被加工物をレーザ加工する場
合は、被加工物へのレーザ光の照射とアシストガスの噴
射を行い加工を実施している。ここで、被加工物表面が
低融点物質でコーティングされているもののレーザ加工
では、加工中に低融点物質の蒸発物質が加工範囲に侵入
し、加工品質に欠陥を生じさせるという不具合があっ
た。
ウム等の金属材料からなる被加工物をレーザ加工する場
合は、被加工物へのレーザ光の照射とアシストガスの噴
射を行い加工を実施している。ここで、被加工物表面が
低融点物質でコーティングされているもののレーザ加工
では、加工中に低融点物質の蒸発物質が加工範囲に侵入
し、加工品質に欠陥を生じさせるという不具合があっ
た。
【０００３】この不具合に対処するため、先行技術文献
の特開平４−３３３３８６号公報では、図２０に示すよ
うに、低融点物質でコーティングされた材料のレーザ溶
接で、低融点物質の蒸発を抑制させるためのアシストガ
ス類を使用することで改善を図っている。図２０におい
て、１はレーザ光、２はレンズ、３ａは亜鉛メッキ鋼板
である被加工物、３ｂは被加工物３ａの表面の亜鉛メッ
キ層、４ａ，４ｂは酸素（Ｏ2 ）及びアルゴン（Ａr ）
のガスボンベ、６は混合器、７は加工ヘッド、８はノズ
ル、９は加工点である。
の特開平４−３３３３８６号公報では、図２０に示すよ
うに、低融点物質でコーティングされた材料のレーザ溶
接で、低融点物質の蒸発を抑制させるためのアシストガ
ス類を使用することで改善を図っている。図２０におい
て、１はレーザ光、２はレンズ、３ａは亜鉛メッキ鋼板
である被加工物、３ｂは被加工物３ａの表面の亜鉛メッ
キ層、４ａ，４ｂは酸素（Ｏ2 ）及びアルゴン（Ａr ）
のガスボンベ、６は混合器、７は加工ヘッド、８はノズ
ル、９は加工点である。
【０００４】次に、この作用について説明する。レーザ
発振器（図示略）より出射されたレーザ光１は、ベンド
ミラー（図示略）によって加工ヘッド７まで導かれる。
加工ヘッド７に導かれたレーザ光１はレンズ２によって
集束されノズル８から被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ
層３ｂの加工点９に照射される。この場合の被加工物３
ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂでのレーザ光１のエネルギ
密度は、被加工物の種類や板厚、加工する速度に応じて
変化させている。更に、酸素ガス４ａとアルゴンガス４
ｂは混合器６で混合され、加工ヘッド７に設けられた集
光レンズ２の下に導かれ、ノズル８からレーザ光１と同
時に被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂに噴射され
る。混合ガスを使用することで、その中の酸素ガスによ
って亜鉛メッキ鋼板の亜鉛を酸化させ酸化亜鉛、過酸化
亜鉛とすることで亜鉛が蒸発しなくなり、スパッタが減
少し、ブローホールの少ないレーザ溶接を可能とするも
のである。
発振器（図示略）より出射されたレーザ光１は、ベンド
ミラー（図示略）によって加工ヘッド７まで導かれる。
加工ヘッド７に導かれたレーザ光１はレンズ２によって
集束されノズル８から被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ
層３ｂの加工点９に照射される。この場合の被加工物３
ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂでのレーザ光１のエネルギ
密度は、被加工物の種類や板厚、加工する速度に応じて
変化させている。更に、酸素ガス４ａとアルゴンガス４
ｂは混合器６で混合され、加工ヘッド７に設けられた集
光レンズ２の下に導かれ、ノズル８からレーザ光１と同
時に被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂに噴射され
る。混合ガスを使用することで、その中の酸素ガスによ
って亜鉛メッキ鋼板の亜鉛を酸化させ酸化亜鉛、過酸化
亜鉛とすることで亜鉛が蒸発しなくなり、スパッタが減
少し、ブローホールの少ないレーザ溶接を可能とするも
のである。
【０００５】また、特開平４−１３８８８８号公報で
は、図２２に示すように、レーザ光を２分光し一方で低
融点物質の剥離、他方で実際の溶接加工を行っている。
図２２において、１０はレーザ発振器、Ｍｍは部分反射
鏡、Ｍｓは全反射鏡である。レーザ発振器１０より出射
したレーザ光は部分反射鏡Ｍｍによって２分光され、部
分反射鏡Ｍｍを通過して被加工物３ａに照射されるレー
ザ光は、被加工物表面にコーティングされている物質、
例えば、亜鉛メッキ層３ｂを除去する。他方、部分反射
鏡Ｍｍにて反射され全反射鏡Ｍｓに導かれたのち、被加
工物３ａに照射されたレーザ光によって溶接を行う。こ
れらにより、被加工物表面のコーティング物質の除去と
溶接とを同時に行うものである。
は、図２２に示すように、レーザ光を２分光し一方で低
融点物質の剥離、他方で実際の溶接加工を行っている。
図２２において、１０はレーザ発振器、Ｍｍは部分反射
鏡、Ｍｓは全反射鏡である。レーザ発振器１０より出射
したレーザ光は部分反射鏡Ｍｍによって２分光され、部
分反射鏡Ｍｍを通過して被加工物３ａに照射されるレー
ザ光は、被加工物表面にコーティングされている物質、
例えば、亜鉛メッキ層３ｂを除去する。他方、部分反射
鏡Ｍｍにて反射され全反射鏡Ｍｓに導かれたのち、被加
工物３ａに照射されたレーザ光によって溶接を行う。こ
れらにより、被加工物表面のコーティング物質の除去と
溶接とを同時に行うものである。
【０００６】更に、特開昭６３−１１２０８８号公報で
は、亜鉛メッキ鋼板の溶接方法において、図２３に示す
ような表面の亜鉛を剥離する工程、図２４に示すような
溶接を行う工程が開示されている。図２３及び図２４に
おいて、３ａは被加工物、３ｂは亜鉛メッキ層、３ｄは
亜鉛メッキ層３ｂの除去された被加工物表面、７は先端
にノズルが配設された加工ヘッドである。図２３に示す
ように、まず、加工ヘッド７を通常の加工位置よりも上
方に設定することによって焦点位置を被加工物表面から
上方にずらし、且つ出力を下げて設定し、被加工物表面
の亜鉛メッキ層３ｂを剥離する。次に、図２４に示す工
程で焦点位置を被加工物３ａの表面近傍に設定し、最初
の工程よりも出力を増加して溶接を行うものである。
は、亜鉛メッキ鋼板の溶接方法において、図２３に示す
ような表面の亜鉛を剥離する工程、図２４に示すような
溶接を行う工程が開示されている。図２３及び図２４に
おいて、３ａは被加工物、３ｂは亜鉛メッキ層、３ｄは
亜鉛メッキ層３ｂの除去された被加工物表面、７は先端
にノズルが配設された加工ヘッドである。図２３に示す
ように、まず、加工ヘッド７を通常の加工位置よりも上
方に設定することによって焦点位置を被加工物表面から
上方にずらし、且つ出力を下げて設定し、被加工物表面
の亜鉛メッキ層３ｂを剥離する。次に、図２４に示す工
程で焦点位置を被加工物３ａの表面近傍に設定し、最初
の工程よりも出力を増加して溶接を行うものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２０に示
すアシストガスに混合ガスを使用する方法では、材料表
面の亜鉛メッキ層の厚さが大きくなると良好な溶接が行
えなくなる。また、切断ではアシストガスに高純度の酸
素ガスを用いるのが一般的であり、アシストガスに混合
ガスを用いると加工能力が著しく低下する。そのため、
膜厚の厚い亜鉛メッキ鋼板の溶接をする方法が必要であ
る。また、図２５は膜厚が２００μｍの亜鉛メッキ鋼板
をアシストガスに混合ガスを用いて突合わせ溶接したと
きの溶接ビード３ｅを示す断面図である。溶接ビード３
ｅ内にはブローホール３ｆが発生している。
すアシストガスに混合ガスを使用する方法では、材料表
面の亜鉛メッキ層の厚さが大きくなると良好な溶接が行
えなくなる。また、切断ではアシストガスに高純度の酸
素ガスを用いるのが一般的であり、アシストガスに混合
ガスを用いると加工能力が著しく低下する。そのため、
膜厚の厚い亜鉛メッキ鋼板の溶接をする方法が必要であ
る。また、図２５は膜厚が２００μｍの亜鉛メッキ鋼板
をアシストガスに混合ガスを用いて突合わせ溶接したと
きの溶接ビード３ｅを示す断面図である。溶接ビード３
ｅ内にはブローホール３ｆが発生している。
【０００８】図２１は亜鉛メッキ鋼板のレーザ切断にお
いて加工品質の悪化原因を示す図である。図２１におい
て、３ａは被加工物、３ｂは被加工物３ａの表面の亜鉛
メッキ層、３ｃは切断溝、１１は切断溝３ｃ内に侵入し
た低融点物質である亜鉛蒸気である。亜鉛メッキ鋼板の
レーザ切断では、図２１に示すように、切断溝３ｃ内に
被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂが蒸発し、この
亜鉛蒸気１１が切断溝３ｃ内に入込む。その結果、切断
溝３ｃ内の酸素ガス純度が低下し切断面に大きな欠け
（キズ）が生じたり、裏面にドロスが発生する。即ち、
レーザ切断では切断溝３ｃ内に亜鉛蒸気１１が侵入しな
いようにして切断する必要があった。
いて加工品質の悪化原因を示す図である。図２１におい
て、３ａは被加工物、３ｂは被加工物３ａの表面の亜鉛
メッキ層、３ｃは切断溝、１１は切断溝３ｃ内に侵入し
た低融点物質である亜鉛蒸気である。亜鉛メッキ鋼板の
レーザ切断では、図２１に示すように、切断溝３ｃ内に
被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂが蒸発し、この
亜鉛蒸気１１が切断溝３ｃ内に入込む。その結果、切断
溝３ｃ内の酸素ガス純度が低下し切断面に大きな欠け
（キズ）が生じたり、裏面にドロスが発生する。即ち、
レーザ切断では切断溝３ｃ内に亜鉛蒸気１１が侵入しな
いようにして切断する必要があった。
【０００９】図２２では、レーザ発振器１０より出射し
たレーザ光１は部分反射鏡Ｍｍによって２分光されてい
る。そして、部分反射鏡Ｍｍを通過して被加工物３ａに
照射されるレーザ光が被加工物表面にコーティングされ
ている物質、例えば、亜鉛メッキ層３ｂを除去し、他
方、部分反射鏡Ｍｍにて反射され全反射鏡Ｍｓに導かれ
たのち、被加工物３ａに照射されたレーザ光によって溶
接を行うため、コーティング膜の剥離の際に発生する熱
が冷却する以前に本加工を実施するような状態となる。
このように、加工部が加熱された状態で本加工を実施す
ると入熱過多の現象になり、切断ではセルフバーニング
の状態、溶接では接合部の組織が肥大、脆化する。ま
た、部分反射鏡Ｍｍと全反射鏡Ｍｓとの位置関係が固定
の状態では、加工の軌跡が複雑になると、剥離の前加工
と本加工との軌跡が一致しないようなことが起こる。も
し、この軌跡を一致させるような構成とすると、装置自
体が複雑となり高価で実用的でないものとなってしま
う。更に、部分反射鏡Ｍｍと全反射鏡Ｍｓとを用いた構
成では直線的な加工にしか適用できないこととなる。
たレーザ光１は部分反射鏡Ｍｍによって２分光されてい
る。そして、部分反射鏡Ｍｍを通過して被加工物３ａに
照射されるレーザ光が被加工物表面にコーティングされ
ている物質、例えば、亜鉛メッキ層３ｂを除去し、他
方、部分反射鏡Ｍｍにて反射され全反射鏡Ｍｓに導かれ
たのち、被加工物３ａに照射されたレーザ光によって溶
接を行うため、コーティング膜の剥離の際に発生する熱
が冷却する以前に本加工を実施するような状態となる。
このように、加工部が加熱された状態で本加工を実施す
ると入熱過多の現象になり、切断ではセルフバーニング
の状態、溶接では接合部の組織が肥大、脆化する。ま
た、部分反射鏡Ｍｍと全反射鏡Ｍｓとの位置関係が固定
の状態では、加工の軌跡が複雑になると、剥離の前加工
と本加工との軌跡が一致しないようなことが起こる。も
し、この軌跡を一致させるような構成とすると、装置自
体が複雑となり高価で実用的でないものとなってしま
う。更に、部分反射鏡Ｍｍと全反射鏡Ｍｓとを用いた構
成では直線的な加工にしか適用できないこととなる。
【００１０】また、図２３及び図２４においては、図２
３に示す最初の工程で、焦点位置を被加工物表面から上
方にずらし、且つ出力を下げて設定し、被加工物表面の
亜鉛メッキ層３ｂを剥離し、次に、図２４に示す工程で
焦点位置を被加工物３ａの表面近傍に設定し、最初の工
程よりも出力を増加して溶接を行うものである。しか
し、この方法では最初の工程での亜鉛メッキ焼却除去の
ための加工条件が出力を下げ、ディフォーカスにするた
め除去速度が低下する。また、レーザ光１の吸収率が大
きく、低融点の亜鉛メッキには適用できるが、吸収率が
小さく高融点物質の除去には適用できない。また、各種
物性の異なるコーティング材の除去には、柔軟に対応す
ることができない。更に、コーティング材の焼却除去に
は出力を増加させ速度も増加させることによって、高速
加工の状態でレーザ光のエネルギ密度をコーティングの
種類に応じて制御する必要があった。
３に示す最初の工程で、焦点位置を被加工物表面から上
方にずらし、且つ出力を下げて設定し、被加工物表面の
亜鉛メッキ層３ｂを剥離し、次に、図２４に示す工程で
焦点位置を被加工物３ａの表面近傍に設定し、最初の工
程よりも出力を増加して溶接を行うものである。しか
し、この方法では最初の工程での亜鉛メッキ焼却除去の
ための加工条件が出力を下げ、ディフォーカスにするた
め除去速度が低下する。また、レーザ光１の吸収率が大
きく、低融点の亜鉛メッキには適用できるが、吸収率が
小さく高融点物質の除去には適用できない。また、各種
物性の異なるコーティング材の除去には、柔軟に対応す
ることができない。更に、コーティング材の焼却除去に
は出力を増加させ速度も増加させることによって、高速
加工の状態でレーザ光のエネルギ密度をコーティングの
種類に応じて制御する必要があった。
【００１１】更にまた、軟鋼材料のほとんどは、その製
造行程の圧延時に材料表面に酸化膜を発生する。この酸
化膜はミルスケールとも呼ばれ、ミルスケール層の厚い
ものや厚い部分と薄い部分が斑に存在するものに対する
レーザ加工は、切断品質にばらつきを誘発させていた。
即ち、材料表面の酸化膜の厚さが不均一なものを切断す
ると、材料表面でのレーザ光の吸収率にもばらつきが生
じる。レーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工
品質にも不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収
率にばらつきがあると、溶込み深さにばらつきが生じ、
安定した加工が行えない。また、溶接部（溶接ビード）
に材料表面の酸化膜が巻込まれると、溶接強度が著しく
低下する。
造行程の圧延時に材料表面に酸化膜を発生する。この酸
化膜はミルスケールとも呼ばれ、ミルスケール層の厚い
ものや厚い部分と薄い部分が斑に存在するものに対する
レーザ加工は、切断品質にばらつきを誘発させていた。
即ち、材料表面の酸化膜の厚さが不均一なものを切断す
ると、材料表面でのレーザ光の吸収率にもばらつきが生
じる。レーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工
品質にも不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収
率にばらつきがあると、溶込み深さにばらつきが生じ、
安定した加工が行えない。また、溶接部（溶接ビード）
に材料表面の酸化膜が巻込まれると、溶接強度が著しく
低下する。
【００１２】加えて、材料表面の酸化膜がある厚さ以上
になると、レーザ加工中に熱衝撃によるクラックが不連
続に発生し、レーザ光の照射位置に酸化膜が存在したり
しなかったりすることが起きる。その結果、上述したよ
うに材料表面の酸化膜の厚さが不均一なものを切断する
と、材料表面でのレーザ光の吸収率にもばらつきが生じ
る。レーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工品
質にも不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収率
にばらつきがあると、溶込み深さにばらつきが生じ、安
定した加工が行えない。
になると、レーザ加工中に熱衝撃によるクラックが不連
続に発生し、レーザ光の照射位置に酸化膜が存在したり
しなかったりすることが起きる。その結果、上述したよ
うに材料表面の酸化膜の厚さが不均一なものを切断する
と、材料表面でのレーザ光の吸収率にもばらつきが生じ
る。レーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工品
質にも不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収率
にばらつきがあると、溶込み深さにばらつきが生じ、安
定した加工が行えない。
【００１３】また、軟鋼材料は長期間湿度の高い状態に
放置すると錆が発生する。材料表面が錆で覆われている
部分のレーザ切断では、異常燃焼が発生し切断品質に問
題を生じさせていた。又、レーザ溶接でも錆のある材料
を加工する場合には、溶接ビード内にブローホールが発
生していた。即ち、材料表面に錆があると、錆ありと錆
なしの部分でレーザ光の吸収率にばらつきが生じる。レ
ーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工品質にも
不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収率にばら
つきがあると、溶込み深さや幅にばらつきが生じ、安定
した加工が行えない。
放置すると錆が発生する。材料表面が錆で覆われている
部分のレーザ切断では、異常燃焼が発生し切断品質に問
題を生じさせていた。又、レーザ溶接でも錆のある材料
を加工する場合には、溶接ビード内にブローホールが発
生していた。即ち、材料表面に錆があると、錆ありと錆
なしの部分でレーザ光の吸収率にばらつきが生じる。レ
ーザ光の吸収にばらつきがあると、切断の加工品質にも
不良が生じる。溶接においてもレーザ光の吸収率にばら
つきがあると、溶込み深さや幅にばらつきが生じ、安定
した加工が行えない。
【００１４】材料表面の凹凸、即ち、表面粗さが粗い程
レーザ切断品質に不良を生じさせていた。更に、高反射
材料のレーザ溶接では、加工中にレーザ光の反射が起こ
り安定した加工を行うことができなかった。材料の表面
粗さは、粗くなる程レーザ光の吸収率にばらつきが起こ
り、粗さの大きなレーザ光の吸収率の大きな部分では加
工が大きく進行し、レーザ光の吸収率の小さな部分では
加工が遅れ、その結果、加工品質にばらつきが生じてい
た。また、レーザ光の照射方向に対して材料表面が垂直
でない場合は、切断溝内でのアシストガスの流れに乱れ
が生じ、切断不良が発生していた。
レーザ切断品質に不良を生じさせていた。更に、高反射
材料のレーザ溶接では、加工中にレーザ光の反射が起こ
り安定した加工を行うことができなかった。材料の表面
粗さは、粗くなる程レーザ光の吸収率にばらつきが起こ
り、粗さの大きなレーザ光の吸収率の大きな部分では加
工が大きく進行し、レーザ光の吸収率の小さな部分では
加工が遅れ、その結果、加工品質にばらつきが生じてい
た。また、レーザ光の照射方向に対して材料表面が垂直
でない場合は、切断溝内でのアシストガスの流れに乱れ
が生じ、切断不良が発生していた。
【００１５】そこで、この発明は、かかる不具合を解決
するためになされたもので、レーザ光を用い予備的な加
工条件で前加工を行い被加工物の表面改質を行ったの
ち、実際の加工条件で本加工を行うことで被加工物を適
切に加工できるレーザ加工方法及びその装置の提供を課
題としている。
するためになされたもので、レーザ光を用い予備的な加
工条件で前加工を行い被加工物の表面改質を行ったの
ち、実際の加工条件で本加工を行うことで被加工物を適
切に加工できるレーザ加工方法及びその装置の提供を課
題としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１にかかるレーザ
加工方法は、高エネルギ密度に集光したレーザ光の先端
を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異な
るエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の
最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表面物質を
予め除去する前加工工程と、前記前加工工程で前記表面
物質が除去された前記被加工物の領域に対して前記レー
ザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断加工または溶
接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させ
て照射し加工を行う後加工工程とからなるものである。
加工方法は、高エネルギ密度に集光したレーザ光の先端
を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と異な
るエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の
最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表面物質を
予め除去する前加工工程と、前記前加工工程で前記表面
物質が除去された前記被加工物の領域に対して前記レー
ザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断加工または溶
接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させ
て照射し加工を行う後加工工程とからなるものである。
【００１７】請求項２にかかるレーザ加工装置は、高エ
ネルギ密度に集光したレーザ光の先端を被加工物の切断
加工または溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が
得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡
上に照射し前記被加工物の表面物質を予め除去する前加
工手段と、前記前加工手段で前記表面物質が除去された
前記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密
度を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条
件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行
う後加工手段とを具備するものである。
ネルギ密度に集光したレーザ光の先端を被加工物の切断
加工または溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が
得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡
上に照射し前記被加工物の表面物質を予め除去する前加
工手段と、前記前加工手段で前記表面物質が除去された
前記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密
度を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条
件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行
う後加工手段とを具備するものである。
【００１８】請求項３にかかるレーザ加工方法は、レー
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一
な表面粗さを予め均一とする前加工工程と、前記前加工
工程で加工表面が均一とされた前記被加工物の領域に対
して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断
加工または溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応
させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからなる
ものである。
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一
な表面粗さを予め均一とする前加工工程と、前記前加工
工程で加工表面が均一とされた前記被加工物の領域に対
して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断
加工または溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応
させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからなる
ものである。
【００１９】請求項４にかかるレーザ加工装置は、レー
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一
な表面粗さを予め均一とする前加工手段と、前記前加工
手段で加工表面が均一とされた前記被加工物の領域に対
して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断
加工または溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応
させ変化させて照射し加工を行う後加工手段とを具備す
るものである。
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一
な表面粗さを予め均一とする前加工手段と、前記前加工
手段で加工表面が均一とされた前記被加工物の領域に対
して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を切断
加工または溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応
させ変化させて照射し加工を行う後加工手段とを具備す
るものである。
【００２０】請求項５にかかるレーザ加工方法は、レー
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘
る前加工工程と、前記前加工工程で前記溝が掘られた前
記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度
を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工工程とからなるものである。
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘
る前加工工程と、前記前加工工程で前記溝が掘られた前
記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度
を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工工程とからなるものである。
【００２１】請求項６にかかるレーザ加工装置は、レー
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘
る前加工手段と、前記前加工手段で前記溝が掘られた前
記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度
を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工手段とを具備するものである。
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘
る前加工手段と、前記前加工手段で前記溝が掘られた前
記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度
を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工手段とを具備するものである。
【００２２】請求項７にかかるレーザ加工方法は、レー
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘
る前加工工程と、前記前加工工程で前記溝が掘られた前
記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度
を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工工程とからなり、前記前加工工程では前記レーザ
光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加工
物の加工表面に対して傾斜させ、前記後加工工程では前
記レーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前
記被加工物の加工表面に対して垂直とするものである。
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘
る前加工工程と、前記前加工工程で前記溝が掘られた前
記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度
を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工工程とからなり、前記前加工工程では前記レーザ
光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加工
物の加工表面に対して傾斜させ、前記後加工工程では前
記レーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前
記被加工物の加工表面に対して垂直とするものである。
【００２３】請求項８にかかるレーザ加工装置は、レー
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘
る前加工手段と、前記前加工手段で前記溝が掘られた前
記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度
を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工手段とを具備し、前記前加工手段では前記レーザ
光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加工
物の加工表面に対して傾斜させ、前記後加工手段では前
記レーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前
記被加工物の加工表面に対して垂直とするものである。
ザ光を被加工物の切断加工または溶接加工の加工条件と
異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて前記被加工
物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘
る前加工手段と、前記前加工手段で前記溝が掘られた前
記被加工物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度
を前記被加工物を切断加工または溶接加工する加工条件
のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う
後加工手段とを具備し、前記前加工手段では前記レーザ
光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前記被加工
物の加工表面に対して傾斜させ、前記後加工手段では前
記レーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを前
記被加工物の加工表面に対して垂直とするものである。
【００２４】請求項９にかかるレーザ加工方法は、レー
ザ光を被加工物の溶接加工の加工条件と異なる前記被加
工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシストガスの
条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前
記被加工物の表面を酸化させる前加工工程と、前記前加
工工程で酸化された前記被加工物の領域に対して前記レ
ーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加工する加
工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工工程とからなるものである。
ザ光を被加工物の溶接加工の加工条件と異なる前記被加
工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシストガスの
条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前
記被加工物の表面を酸化させる前加工工程と、前記前加
工工程で酸化された前記被加工物の領域に対して前記レ
ーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加工する加
工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工工程とからなるものである。
【００２５】請求項１０にかかるレーザ加工装置は、レ
ーザ光を被加工物の溶接加工の加工条件と異なる前記被
加工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシストガス
の条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し
前記被加工物の表面を酸化させる前加工手段と、前記前
加工手段で酸化された前記被加工物の領域に対して前記
レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加工する
加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加
工を行う後加工手段とを具備するものである。
ーザ光を被加工物の溶接加工の加工条件と異なる前記被
加工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシストガス
の条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡上に照射し
前記被加工物の表面を酸化させる前加工手段と、前記前
加工手段で酸化された前記被加工物の領域に対して前記
レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加工する
加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加
工を行う後加工手段とを具備するものである。
【００２６】請求項１１にかかるレーザ加工方法は、レ
ーザ光を被加工物の切断、溶接、熱処理加工のうち１つ
以上の加工条件と異なるエネルギ密度とエネルギ分布と
の両方または一方が均一に得られる加工条件にて前記被
加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表
面物質を予め除去する前加工工程と、前記前加工工程で
前記表面物質が除去された前記被加工物の領域に対して
前記レーザ光のエネルギ密度とエネルギ分布との両方ま
たは一方を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加工のう
ち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工工程とからなるものである。
ーザ光を被加工物の切断、溶接、熱処理加工のうち１つ
以上の加工条件と異なるエネルギ密度とエネルギ分布と
の両方または一方が均一に得られる加工条件にて前記被
加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表
面物質を予め除去する前加工工程と、前記前加工工程で
前記表面物質が除去された前記被加工物の領域に対して
前記レーザ光のエネルギ密度とエネルギ分布との両方ま
たは一方を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加工のう
ち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工工程とからなるものである。
【００２７】請求項１２にかかるレーザ加工装置は、レ
ーザ光を被加工物の切断、溶接、熱処理加工のうち１つ
以上の加工条件と異なるエネルギ密度とエネルギ分布と
の両方または一方が均一に得られる加工条件にて前記被
加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表
面物質を予め除去する前加工手段と、前記前加工手段で
前記表面物質が除去された前記被加工物の領域に対して
前記レーザ光のエネルギ密度とエネルギ分布との両方ま
たは一方を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加工のう
ち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工手段とを具備するものである。
ーザ光を被加工物の切断、溶接、熱処理加工のうち１つ
以上の加工条件と異なるエネルギ密度とエネルギ分布と
の両方または一方が均一に得られる加工条件にて前記被
加工物の最終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表
面物質を予め除去する前加工手段と、前記前加工手段で
前記表面物質が除去された前記被加工物の領域に対して
前記レーザ光のエネルギ密度とエネルギ分布との両方ま
たは一方を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加工のう
ち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工手段とを具備するものである。
【００２８】
【作用】請求項１及び請求項２においては、まず、レー
ザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表面
物質（コーティング材、酸化膜、錆）が除去される。次
に、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断加
工または溶接加工の加工条件に合致するように変化され
被加工物の表面物質が除去された領域に照射され実際の
加工が実施される。
ザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工条件
と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物
の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表面
物質（コーティング材、酸化膜、錆）が除去される。次
に、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断加
工または溶接加工の加工条件に合致するように変化され
被加工物の表面物質が除去された領域に照射され実際の
加工が実施される。
【００２９】請求項３及び請求項４においては、まず、
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
不均一な表面粗さが均一にされる。次に、後加工として
レーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物の表面均
一とされた領域に照射され実際の加工が実施される。
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
不均一な表面粗さが均一にされる。次に、後加工として
レーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物の表面均
一とされた領域に照射され実際の加工が実施される。
【００３０】請求項５及び請求項６においては、まず、
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面に溝が掘られる。次に、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に
合致するように変化され被加工物の溝が掘られた領域に
照射され実際の加工が実施される。
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面に溝が掘られる。次に、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に
合致するように変化され被加工物の溝が掘られた領域に
照射され実際の加工が実施される。
【００３１】請求項７及び請求項８においては、まず、
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面に溝が掘られる。この前加工では、レーザ光の照射
方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物の加工表面
に対して傾斜される。次に、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に
合致するように変化され被加工物の溝が掘られた領域に
照射され実際の加工が実施される。この後加工では、レ
ーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工
物の加工表面に対して垂直とされる。
レーザ光が前加工として切断加工または溶接加工の加工
条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加
工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その
表面に溝が掘られる。この前加工では、レーザ光の照射
方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物の加工表面
に対して傾斜される。次に、後加工としてレーザ光がそ
のエネルギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に
合致するように変化され被加工物の溝が掘られた領域に
照射され実際の加工が実施される。この後加工では、レ
ーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工
物の加工表面に対して垂直とされる。
【００３２】請求項９及び請求項１０においては、ま
ず、レーザ光が前加工として溶接加工の加工条件と異な
る被加工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシスト
ガスの条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面
上に照射され、その表面が酸化される。次に、後加工と
してレーザ光がそのエネルギ密度を溶接加工の加工条件
に合致するように変化され被加工物の表面が酸化された
領域に照射され実際の加工が実施される。
ず、レーザ光が前加工として溶接加工の加工条件と異な
る被加工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むアシスト
ガスの条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表面
上に照射され、その表面が酸化される。次に、後加工と
してレーザ光がそのエネルギ密度を溶接加工の加工条件
に合致するように変化され被加工物の表面が酸化された
領域に照射され実際の加工が実施される。
【００３３】請求項１１及び請求項１２においては、ま
ず、レーザ光が前加工として切断、溶接、熱処理加工の
うち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ密度とエネル
ギ分布との両方または一方が均一に得られる加工条件に
て被加工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射さ
れ、その表面物質（コーティング材、酸化膜、錆）が除
去される。次に、後加工としてレーザ光がそのエネルギ
密度とエネルギ分布との両方または一方を切断、溶接、
熱処理加工のうち１つ以上の加工条件に合致するように
変化され被加工物の表面物質が除去された領域に照射さ
れ実際の加工が実施される。
ず、レーザ光が前加工として切断、溶接、熱処理加工の
うち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ密度とエネル
ギ分布との両方または一方が均一に得られる加工条件に
て被加工物の最終的な加工軌跡となる表面上に照射さ
れ、その表面物質（コーティング材、酸化膜、錆）が除
去される。次に、後加工としてレーザ光がそのエネルギ
密度とエネルギ分布との両方または一方を切断、溶接、
熱処理加工のうち１つ以上の加工条件に合致するように
変化され被加工物の表面物質が除去された領域に照射さ
れ実際の加工が実施される。
【００３４】
【実施例】以下、本発明のレーザ加工方法及びその装置
を具体的な実施例に基づいて説明する。 実施例１．図１は本発明の第１実施例にかかるレーザ加
工方法及びその装置で亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッ
キ層を除去したのちのレーザ切断状態を示す斜視図であ
る。なお、前述の従来例と同様の構成または相当部分か
らなるものについては同一符号及び同一記号を付して示
す。図１において、１はレーザ光、３ａは被加工物、３
ｂは亜鉛メッキ層、３ｃは切断溝、３ｄは亜鉛メッキ層
３ｂを除去した被加工物表面である。加工の第一段階で
は、切断する形状と同一の加工プログラムを用いて、被
加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂを除去する加工条
件で加工を行う。次段階では、加工プログラムの加工開
始点にレーザ光１の位置を戻し、切断加工の加工条件を
選択したのち、被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂ
が除去された同一軌跡の切断を行う。この切断の過程で
は亜鉛蒸気の発生がなく、切断溝３ｃ内での酸素アシス
トガス純度が高いまま保たれるため加工品質が良好とな
る。
を具体的な実施例に基づいて説明する。 実施例１．図１は本発明の第１実施例にかかるレーザ加
工方法及びその装置で亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッ
キ層を除去したのちのレーザ切断状態を示す斜視図であ
る。なお、前述の従来例と同様の構成または相当部分か
らなるものについては同一符号及び同一記号を付して示
す。図１において、１はレーザ光、３ａは被加工物、３
ｂは亜鉛メッキ層、３ｃは切断溝、３ｄは亜鉛メッキ層
３ｂを除去した被加工物表面である。加工の第一段階で
は、切断する形状と同一の加工プログラムを用いて、被
加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂを除去する加工条
件で加工を行う。次段階では、加工プログラムの加工開
始点にレーザ光１の位置を戻し、切断加工の加工条件を
選択したのち、被加工物３ａの表面の亜鉛メッキ層３ｂ
が除去された同一軌跡の切断を行う。この切断の過程で
は亜鉛蒸気の発生がなく、切断溝３ｃ内での酸素アシス
トガス純度が高いまま保たれるため加工品質が良好とな
る。
【００３５】図２は亜鉛メッキ鋼板における亜鉛の目付
量Ｍ〔ｇ／ｍ2 〕とその除去に必要なレーザ光１の照射
部におけるエネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ2 〕との関係を示
す説明図である。ここで、エネルギ密度Ｅは、レーザ出
力Ｐ〔Ｗ〕、加工速度Ｖ〔ｃｍ／ｓ〕及び加工幅Ｌ〔ｃ
ｍ〕とから次式（１）の関係で表される。 Ｅ＝Ｐ／（Ｖ・Ｌ） ・・・（１） 図２に斜線で示す範囲が亜鉛を完全に除去できるエネル
ギ密度Ｅであり、亜鉛の目付量Ｍに応じて、除去可能な
最低のエネルギ密度になる高速度の条件を設定すること
が効率の面で好ましい。ここで、図２から各目付量Ｍに
対する除去可能な最小エネルギ密度Ｅとの間には次式
（２）の関係が成立する。 Ｅ＝７４・ｌn Ｍ＋１３０ ・・・（２）
量Ｍ〔ｇ／ｍ2 〕とその除去に必要なレーザ光１の照射
部におけるエネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ2 〕との関係を示
す説明図である。ここで、エネルギ密度Ｅは、レーザ出
力Ｐ〔Ｗ〕、加工速度Ｖ〔ｃｍ／ｓ〕及び加工幅Ｌ〔ｃ
ｍ〕とから次式（１）の関係で表される。 Ｅ＝Ｐ／（Ｖ・Ｌ） ・・・（１） 図２に斜線で示す範囲が亜鉛を完全に除去できるエネル
ギ密度Ｅであり、亜鉛の目付量Ｍに応じて、除去可能な
最低のエネルギ密度になる高速度の条件を設定すること
が効率の面で好ましい。ここで、図２から各目付量Ｍに
対する除去可能な最小エネルギ密度Ｅとの間には次式
（２）の関係が成立する。 Ｅ＝７４・ｌn Ｍ＋１３０ ・・・（２）
【００３６】図３は目付量Ｍ＝２０ｇ／ｍ2 の各種コー
ティング材の種類に対してその除去に必要なレーザ光の
エネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ2 〕の関係を示す説明図であ
る。コーティング材のレーザ光の吸収率や融点に応じて
最大速度で図３に斜線で示すエネルギ密度Ｅが得られる
条件設定が好ましい。実験結果では、亜鉛−アルミ系合
金、亜鉛−ニッケル系合金、鉄−亜鉛合金、亜鉛の順に
低いエネルギ密度Ｅで除去できる。これらのコーティン
グ材の目付量と除去に必要なエネルギ密度Ｅとの関係
は、エネルギ密度をそれぞれ亜鉛−アルミ系合金Ｅａ、
亜鉛−ニッケル系合金Ｅｎ、鉄−亜鉛合金Ｅｆ、亜鉛Ｅ
とすると次式（３）〜次式（６）の関係が成立する。 Ｅａ＝８０・ｌn Ｍ＋２６０ ・・・（３） Ｅｎ＝７８・ｌn Ｍ＋２４１ ・・・（４） Ｅｆ＝７６・ｌn Ｍ＋２２２ ・・・（５） Ｅ ＝７４・ｌn Ｍ＋１３０ ・・・（６） コーティング材の目付量や物性に応じて、その除去でき
るエネルギ密度を上式（３）〜上式（６）に示す形で制
御装置にメモリしておき、更に、上式（１）の関係から
要求加工幅や加工速度に応じた出力を設定できる。ま
た、図４は上述した本実施例の動作手順を示すが、この
動作は加工プログラム上で各種コード指令によって自動
的に実行することもできる。
ティング材の種類に対してその除去に必要なレーザ光の
エネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ2 〕の関係を示す説明図であ
る。コーティング材のレーザ光の吸収率や融点に応じて
最大速度で図３に斜線で示すエネルギ密度Ｅが得られる
条件設定が好ましい。実験結果では、亜鉛−アルミ系合
金、亜鉛−ニッケル系合金、鉄−亜鉛合金、亜鉛の順に
低いエネルギ密度Ｅで除去できる。これらのコーティン
グ材の目付量と除去に必要なエネルギ密度Ｅとの関係
は、エネルギ密度をそれぞれ亜鉛−アルミ系合金Ｅａ、
亜鉛−ニッケル系合金Ｅｎ、鉄−亜鉛合金Ｅｆ、亜鉛Ｅ
とすると次式（３）〜次式（６）の関係が成立する。 Ｅａ＝８０・ｌn Ｍ＋２６０ ・・・（３） Ｅｎ＝７８・ｌn Ｍ＋２４１ ・・・（４） Ｅｆ＝７６・ｌn Ｍ＋２２２ ・・・（５） Ｅ ＝７４・ｌn Ｍ＋１３０ ・・・（６） コーティング材の目付量や物性に応じて、その除去でき
るエネルギ密度を上式（３）〜上式（６）に示す形で制
御装置にメモリしておき、更に、上式（１）の関係から
要求加工幅や加工速度に応じた出力を設定できる。ま
た、図４は上述した本実施例の動作手順を示すが、この
動作は加工プログラム上で各種コード指令によって自動
的に実行することもできる。
【００３７】図５は、板厚１６ｍｍの軟鋼材料を亜鉛メ
ッキ層の存在する状態で切断加工したものを従来、亜鉛
メッキ層を除去したのちに切断加工したものを本実施例
として、亜鉛メッキ目付量〔ｇ／ｍ2 〕に対する切断面
の不良率〔％〕を比較した説明図である。コーティング
の除去は、式（２）から加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎで加工できる条件を使用し、切断条件は全て
出力２２００Ｗ、速度８００ｍｍ／ｍｉｎ、アシストガ
スは酸素（Ｏ2 ）でガス圧０．６ｋｇ／ｃｍ2 とした。
従来方法では亜鉛メッキ目付量（メッキ層の厚さ）にほ
ぼ比例して不良率が増加している。本実施例では、どの
亜鉛メッキ目付量（メッキ層の厚さ）でもほぼ２％の不
良率であった。
ッキ層の存在する状態で切断加工したものを従来、亜鉛
メッキ層を除去したのちに切断加工したものを本実施例
として、亜鉛メッキ目付量〔ｇ／ｍ2 〕に対する切断面
の不良率〔％〕を比較した説明図である。コーティング
の除去は、式（２）から加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍ
ｍ／ｍｉｎで加工できる条件を使用し、切断条件は全て
出力２２００Ｗ、速度８００ｍｍ／ｍｉｎ、アシストガ
スは酸素（Ｏ2 ）でガス圧０．６ｋｇ／ｃｍ2 とした。
従来方法では亜鉛メッキ目付量（メッキ層の厚さ）にほ
ぼ比例して不良率が増加している。本実施例では、どの
亜鉛メッキ目付量（メッキ層の厚さ）でもほぼ２％の不
良率であった。
【００３８】このように、本発明の第１実施例のレーザ
加工方法は、高エネルギ密度に集光したレーザ光１の先
端を被加工物３ａの切断加工の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて被加工物３ａの最終的な
加工軌跡上に照射し被加工物３ａの亜鉛メッキ層３ｂか
らなる表面物質を予め除去する前加工工程と、前記前加
工工程で前記表面物質が除去された被加工物３ａの被加
工物表面３ｄからなる領域に対してレーザ光１のエネル
ギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工条件のエネル
ギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工工
程とからなる実施例とすることができる。なお、本実施
例のレーザ加工方法における各工程を手段に読変えるこ
とにより、レーザ加工装置の実施例とすることができ
る。
加工方法は、高エネルギ密度に集光したレーザ光１の先
端を被加工物３ａの切断加工の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて被加工物３ａの最終的な
加工軌跡上に照射し被加工物３ａの亜鉛メッキ層３ｂか
らなる表面物質を予め除去する前加工工程と、前記前加
工工程で前記表面物質が除去された被加工物３ａの被加
工物表面３ｄからなる領域に対してレーザ光１のエネル
ギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工条件のエネル
ギ密度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工工
程とからなる実施例とすることができる。なお、本実施
例のレーザ加工方法における各工程を手段に読変えるこ
とにより、レーザ加工装置の実施例とすることができ
る。
【００３９】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その亜鉛メッキ層３ｂが除去される。次
に、後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断
加工の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物表面３ｄに照
射され実際の加工が実施される。故に、被加工物３ａで
は極めて良好な切断品質を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その亜鉛メッキ層３ｂが除去される。次
に、後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断
加工の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物表面３ｄに照
射され実際の加工が実施される。故に、被加工物３ａで
は極めて良好な切断品質を得ることができる。
【００４０】ところで、本実施例では亜鉛メッキによる
コーティングについて示したが、母材よりも低融点のコ
ーティング材であればどの材料においても同等な加工品
質が得られる。
コーティングについて示したが、母材よりも低融点のコ
ーティング材であればどの材料においても同等な加工品
質が得られる。
【００４１】実施例２．図６は本発明の第２実施例にか
かるレーザ加工方法及びその装置で亜鉛メッキ層を除去
したのちに溶接したときの溶接ビードを示す断面図であ
る。被加工物３ａは板厚が２ｍｍで目付量５０ｇ／ｍ2
のＳＥＣＣである。コーティングの除去は上式（２）か
ら加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎで加工でき
る条件を使用し、溶接条件は出力１２００Ｗ、速度２５
００ｍｍ／ｍｉｎ、アシストガスはアルゴン（Ａr ）で
ガス流量２０ｌ／ｍｉｎである。本実施例では溶接ビー
ド３ｅにはブローホールが全く発生しなかった。
かるレーザ加工方法及びその装置で亜鉛メッキ層を除去
したのちに溶接したときの溶接ビードを示す断面図であ
る。被加工物３ａは板厚が２ｍｍで目付量５０ｇ／ｍ2
のＳＥＣＣである。コーティングの除去は上式（２）か
ら加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎで加工でき
る条件を使用し、溶接条件は出力１２００Ｗ、速度２５
００ｍｍ／ｍｉｎ、アシストガスはアルゴン（Ａr ）で
ガス流量２０ｌ／ｍｉｎである。本実施例では溶接ビー
ド３ｅにはブローホールが全く発生しなかった。
【００４２】図７は板厚３ｍｍの亜鉛メッキ鋼板に出力
１８００Ｗ、速度１５００ｍｍ／ｍｉｎでビードオンプ
レートを行った際の亜鉛メッキ目付量〔ｇ／ｍ2 〕をパ
ラメータとし溶接ビード３ｅに占めるブローホールの断
面積の割合であるブローホール占有割合〔％〕を示す説
明図である。なお、亜鉛メッキ層の上から溶接した場合
のデータを従来、亜鉛メッキ層の除去後に溶接した場合
のデータを本実施例として示す。コーティングの除去は
上式（２）から加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍｍ／ｍｉ
ｎで溶接できる条件を使用した。
１８００Ｗ、速度１５００ｍｍ／ｍｉｎでビードオンプ
レートを行った際の亜鉛メッキ目付量〔ｇ／ｍ2 〕をパ
ラメータとし溶接ビード３ｅに占めるブローホールの断
面積の割合であるブローホール占有割合〔％〕を示す説
明図である。なお、亜鉛メッキ層の上から溶接した場合
のデータを従来、亜鉛メッキ層の除去後に溶接した場合
のデータを本実施例として示す。コーティングの除去は
上式（２）から加工幅５ｍｍ、速度２０００ｍｍ／ｍｉ
ｎで溶接できる条件を使用した。
【００４３】このように、本発明の第２実施例のレーザ
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの溶接加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂからなる表面物質を予め除去する前
加工工程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去され
た被加工物３ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密
度を被加工物３ａを溶接加工する加工条件のエネルギ密
度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工工程と
からなる実施例とすることができる。なお、本実施例の
レーザ加工方法における各工程を手段に読変えることに
より、レーザ加工装置の実施例とすることができる。
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの溶接加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂからなる表面物質を予め除去する前
加工工程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去され
た被加工物３ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密
度を被加工物３ａを溶接加工する加工条件のエネルギ密
度に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工工程と
からなる実施例とすることができる。なお、本実施例の
レーザ加工方法における各工程を手段に読変えることに
より、レーザ加工装置の実施例とすることができる。
【００４４】したがって、レーザ光１が前加工として溶
接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その亜鉛メッキ層３ｂが除去される。次
に、後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を溶接
加工の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物表面３ｄに照
射され実際の加工が実施される。故に、被加工物３ａで
は極めて良好な溶接品質を得ることができる。
接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その亜鉛メッキ層３ｂが除去される。次
に、後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を溶接
加工の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａ
の亜鉛メッキ層３ｂが除去された被加工物表面３ｄに照
射され実際の加工が実施される。故に、被加工物３ａで
は極めて良好な溶接品質を得ることができる。
【００４５】ところで、本実施例の亜鉛メッキ層を除去
したのちの溶接では、ブローホールの発生が大幅に減少
し、良好な溶接品質が得られる。なお、本実施例では亜
鉛メッキによるコーティング材について示したが、母材
よりも低融点のコーティング材であればどの材料におい
ても同様な加工品質が得られる。本実施例においても、
コーティング材の目付量や物性に応じて、その除去でき
るエネルギ密度を上式（３）〜上式（６）に示す形で制
御装置にメモリしておき、更に、上式（１）の関係から
要求加工幅や加工速度に応じた出力を設定できる。ま
た、図４は上述した本実施例の動作手順を示すが、この
動作は加工プログラム上で各種コード指令によって自動
的に実行することもできる。
したのちの溶接では、ブローホールの発生が大幅に減少
し、良好な溶接品質が得られる。なお、本実施例では亜
鉛メッキによるコーティング材について示したが、母材
よりも低融点のコーティング材であればどの材料におい
ても同様な加工品質が得られる。本実施例においても、
コーティング材の目付量や物性に応じて、その除去でき
るエネルギ密度を上式（３）〜上式（６）に示す形で制
御装置にメモリしておき、更に、上式（１）の関係から
要求加工幅や加工速度に応じた出力を設定できる。ま
た、図４は上述した本実施例の動作手順を示すが、この
動作は加工プログラム上で各種コード指令によって自動
的に実行することもできる。
【００４６】実施例３．図８は本発明の第３実施例にか
かるレーザ加工方法及びその装置で材料表面に不均一な
ミルスケールと称される酸化膜の存在する被加工物の切
断状態を示す断面図である。材料表面の酸化膜３ｇの厚
さはレーザ光１の吸収率に影響している。通常、酸化膜
３ｇの厚さが不均一であっても、その厚さのばらつきを
認識して加工条件を制御して加工することはできない。
即ち、酸化膜３ｇの厚さが不均一であっても同一加工条
件で切断または溶接を行うため、レーザ光１の吸収率に
応じて加工品質にも不均一な状態が生じる。例え厚い酸
化膜が均一に生じている材料加工であっても、加工中に
酸化膜の剥離が頻繁に発生し、同様の不均一な状態が生
じ加工品質の低下が起こる。また、材料表面に錆の発生
したものの加工においても、同様な不均一な加工現象が
生じる。
かるレーザ加工方法及びその装置で材料表面に不均一な
ミルスケールと称される酸化膜の存在する被加工物の切
断状態を示す断面図である。材料表面の酸化膜３ｇの厚
さはレーザ光１の吸収率に影響している。通常、酸化膜
３ｇの厚さが不均一であっても、その厚さのばらつきを
認識して加工条件を制御して加工することはできない。
即ち、酸化膜３ｇの厚さが不均一であっても同一加工条
件で切断または溶接を行うため、レーザ光１の吸収率に
応じて加工品質にも不均一な状態が生じる。例え厚い酸
化膜が均一に生じている材料加工であっても、加工中に
酸化膜の剥離が頻繁に発生し、同様の不均一な状態が生
じ加工品質の低下が起こる。また、材料表面に錆の発生
したものの加工においても、同様な不均一な加工現象が
生じる。
【００４７】図９は板厚１２ｍｍの軟鋼材料（ＳＳ４０
０）において酸化膜厚さ〔μｍ〕と加工した切断面粗さ
Ｒmax 〔μｍ〕との関係を示す説明図である。ここで、
酸化膜を除去しないで加工したデータを従来、酸化膜を
除去したのちに切断したデータを本実施例として示す。
切断条件は出力１５００Ｗ、速度１０００ｍｍ／ｍｉｎ
で、酸化膜を除去しない場合、除去した場合も同一条件
で切断した。一般に、酸化膜が厚くなる程レーザ光の吸
収率が大きくなり切断面が粗くなる。本実施例による加
工結果では、レーザ光の吸収率が均一であり、切断面品
質が常に良好である。
０）において酸化膜厚さ〔μｍ〕と加工した切断面粗さ
Ｒmax 〔μｍ〕との関係を示す説明図である。ここで、
酸化膜を除去しないで加工したデータを従来、酸化膜を
除去したのちに切断したデータを本実施例として示す。
切断条件は出力１５００Ｗ、速度１０００ｍｍ／ｍｉｎ
で、酸化膜を除去しない場合、除去した場合も同一条件
で切断した。一般に、酸化膜が厚くなる程レーザ光の吸
収率が大きくなり切断面が粗くなる。本実施例による加
工結果では、レーザ光の吸収率が均一であり、切断面品
質が常に良好である。
【００４８】このように、本発明の第３実施例のレーザ
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
の酸化膜３ｇからなる表面物質を予め除去する前加工工
程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去された被加
工物３ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被
加工物３ａを切断加工する加工条件のエネルギ密度に対
応させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからな
る実施例とすることができる。なお、本実施例のレーザ
加工方法における各工程を手段に読変えることにより、
レーザ加工装置の実施例とすることができる。
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
の酸化膜３ｇからなる表面物質を予め除去する前加工工
程と、前記前加工工程で前記表面物質が除去された被加
工物３ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被
加工物３ａを切断加工する加工条件のエネルギ密度に対
応させ変化させて照射し加工を行う後加工工程とからな
る実施例とすることができる。なお、本実施例のレーザ
加工方法における各工程を手段に読変えることにより、
レーザ加工装置の実施例とすることができる。
【００４９】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その酸化膜３ｇが除去される。次に、後加
工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの酸化膜
３ｇが除去された被加工物表面に照射され実際の加工が
実施される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断
品質を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その酸化膜３ｇが除去される。次に、後加
工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの酸化膜
３ｇが除去された被加工物表面に照射され実際の加工が
実施される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断
品質を得ることができる。
【００５０】実施例４．図１０は本発明の第４実施例に
かかるレーザ加工方法及びその装置で傾斜した材料を切
断するときの原理を示す説明図である。なお、図１０
（ａ）には従来例としての傾斜した被加工物３ａに溝加
工されていない状態でノズル８からアシストガスを流し
たときのガスの流れを示し、図１０（ｂ）には本実施例
としての傾斜した被加工物３ａに予め切断溝３ｈが形成
されたのちにノズル８からアシストガスを流したときの
ガスの流れを示す。
かかるレーザ加工方法及びその装置で傾斜した材料を切
断するときの原理を示す説明図である。なお、図１０
（ａ）には従来例としての傾斜した被加工物３ａに溝加
工されていない状態でノズル８からアシストガスを流し
たときのガスの流れを示し、図１０（ｂ）には本実施例
としての傾斜した被加工物３ａに予め切断溝３ｈが形成
されたのちにノズル８からアシストガスを流したときの
ガスの流れを示す。
【００５１】図１０（ａ）では被加工物３ａがガスの流
れ方向が傾斜の方向に固定され、レーザ光の照射で溶融
された溶融部分３ｋを押下げるモーメンタムが期待でき
ない。これに対して、図１０（ｂ）では、予め切断溝３
ｈを加工したのち、切断溝３ｈはアシストガスの流れを
方向づける一種のノズルの役割を果たし、溶融部分３ｋ
を押下げる役割を果たし、切断能力を大幅に向上させ
る。図１１は板厚１２ｍｍの軟鋼材料（ＳＳ４００）の
切断において、水平方向との傾斜角度θ〔ｄｅｇ〕に応
じて発生する不良率〔％〕との関係を示す説明図であ
る。ここで、切断溝３ｈなしで切断したデータを従来、
切断溝３ｈの加工後に切断したデータを本実施例として
示す。加工条件は出力１５００Ｗ、速度１０００ｍｍ／
ｍｉｎで、切断溝３ｈを予め形成しない場合、形成した
場合も同一条件で切断した。傾斜角度が大きくなる程予
め切断溝を形成するか形成しないかによる差は大きくな
っている。本実施例により、傾斜加工における加工の不
良率は大幅に改善される。
れ方向が傾斜の方向に固定され、レーザ光の照射で溶融
された溶融部分３ｋを押下げるモーメンタムが期待でき
ない。これに対して、図１０（ｂ）では、予め切断溝３
ｈを加工したのち、切断溝３ｈはアシストガスの流れを
方向づける一種のノズルの役割を果たし、溶融部分３ｋ
を押下げる役割を果たし、切断能力を大幅に向上させ
る。図１１は板厚１２ｍｍの軟鋼材料（ＳＳ４００）の
切断において、水平方向との傾斜角度θ〔ｄｅｇ〕に応
じて発生する不良率〔％〕との関係を示す説明図であ
る。ここで、切断溝３ｈなしで切断したデータを従来、
切断溝３ｈの加工後に切断したデータを本実施例として
示す。加工条件は出力１５００Ｗ、速度１０００ｍｍ／
ｍｉｎで、切断溝３ｈを予め形成しない場合、形成した
場合も同一条件で切断した。傾斜角度が大きくなる程予
め切断溝を形成するか形成しないかによる差は大きくな
っている。本実施例により、傾斜加工における加工の不
良率は大幅に改善される。
【００５２】このように、本発明の第４実施例のレーザ
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
に切断溝３ｈを掘る前加工工程と、前記前加工工程で切
断溝３ｈが掘られた被加工物３ａの領域に対してレーザ
光１のエネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工
条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を
行う後加工工程とからなる実施例とすることができる。
なお、本実施例のレーザ加工方法における各工程を手段
に読変えることにより、レーザ加工装置の実施例とする
ことができる。
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
に切断溝３ｈを掘る前加工工程と、前記前加工工程で切
断溝３ｈが掘られた被加工物３ａの領域に対してレーザ
光１のエネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工
条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を
行う後加工工程とからなる実施例とすることができる。
なお、本実施例のレーザ加工方法における各工程を手段
に読変えることにより、レーザ加工装置の実施例とする
ことができる。
【００５３】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その切断溝３ｈが掘られる。次に、後加工
としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加工
条件に合致するように変化され被加工物３ａの切断溝３
ｈが掘られた被加工物表面に照射され実際の加工が実施
される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断品質
を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その切断溝３ｈが掘られる。次に、後加工
としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加工
条件に合致するように変化され被加工物３ａの切断溝３
ｈが掘られた被加工物表面に照射され実際の加工が実施
される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断品質
を得ることができる。
【００５４】ところで、本実施例では被加工物３ａを傾
斜して加工する場合について示したが、レーザ光１側を
傾斜させて加工する場合についても同様に加工品質の改
善を図ることができる。
斜して加工する場合について示したが、レーザ光１側を
傾斜させて加工する場合についても同様に加工品質の改
善を図ることができる。
【００５５】実施例５．図１２は本発明の第５実施例に
かかるレーザ加工方法及びその装置でアルミニウム合金
（Ａ５０５２）の溶接において、予め酸素または酸素を
含んだ混合ガスを用いた加工条件で材料表面を酸化させ
たのちに溶接するときの加工速度〔ｍ／ｍｉｎ〕と溶込
み深さ〔ｍｍ〕との関係を従来方法の前処理なしに溶接
するときと比較して示す説明図である。表面を酸化させ
るための加工条件は出力２０００Ｗ、速度３０００ｍｍ
／ｍｉｎ、アシストガスは酸素（Ｏ2 ）でガス圧２ｋｇ
／ｃｍ2 のパルス条件を用いた。溶接条件は出力４ｋ
Ｗ、アシストガスはアルゴン（Ａr ）でガス流量２０ｌ
／ｍｉｎである。アルミニウム合金の表面が酸化されて
いない状態ではレーザ光の吸収率は５％以下であるのに
対し、酸化した状態では２〜３倍に吸収率が増すため、
本実施例の材料表面の酸化により溶接能力が大幅に向上
した。
かかるレーザ加工方法及びその装置でアルミニウム合金
（Ａ５０５２）の溶接において、予め酸素または酸素を
含んだ混合ガスを用いた加工条件で材料表面を酸化させ
たのちに溶接するときの加工速度〔ｍ／ｍｉｎ〕と溶込
み深さ〔ｍｍ〕との関係を従来方法の前処理なしに溶接
するときと比較して示す説明図である。表面を酸化させ
るための加工条件は出力２０００Ｗ、速度３０００ｍｍ
／ｍｉｎ、アシストガスは酸素（Ｏ2 ）でガス圧２ｋｇ
／ｃｍ2 のパルス条件を用いた。溶接条件は出力４ｋ
Ｗ、アシストガスはアルゴン（Ａr ）でガス流量２０ｌ
／ｍｉｎである。アルミニウム合金の表面が酸化されて
いない状態ではレーザ光の吸収率は５％以下であるのに
対し、酸化した状態では２〜３倍に吸収率が増すため、
本実施例の材料表面の酸化により溶接能力が大幅に向上
した。
【００５６】このように、本発明の第５実施例のレーザ
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの溶接加工の加
工条件と異なる被加工物３ａの表面を酸化させる酸素ガ
スを含むアシストガスの条件にて被加工物３ａの最終的
な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの表面を酸化させる
前加工工程と、前記前加工工程で酸化された被加工物３
ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物
３ａを溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ
変化させて照射し加工を行う後加工工程とからなる実施
例とすることができる。なお、本実施例のレーザ加工方
法における各工程を手段に読変えることにより、レーザ
加工装置の実施例とすることができる。
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの溶接加工の加
工条件と異なる被加工物３ａの表面を酸化させる酸素ガ
スを含むアシストガスの条件にて被加工物３ａの最終的
な加工軌跡上に照射し被加工物３ａの表面を酸化させる
前加工工程と、前記前加工工程で酸化された被加工物３
ａの領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物
３ａを溶接加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ
変化させて照射し加工を行う後加工工程とからなる実施
例とすることができる。なお、本実施例のレーザ加工方
法における各工程を手段に読変えることにより、レーザ
加工装置の実施例とすることができる。
【００５７】したがって、レーザ光１が前加工として溶
接加工の加工条件と異なる被加工物３ａの表面を酸化さ
せる酸素ガスを含むアシストガスの条件にて被加工物３
ａの最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表
面が酸化される。次に、後加工としてレーザ光１がその
エネルギ密度を溶接加工の加工条件に合致するように変
化され被加工物３ａの切断溝３ｈが掘られた被加工物表
面に照射され実際の加工が実施される。故に、被加工物
３ａでは極めて良好な溶接品質を得ることができる。
接加工の加工条件と異なる被加工物３ａの表面を酸化さ
せる酸素ガスを含むアシストガスの条件にて被加工物３
ａの最終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表
面が酸化される。次に、後加工としてレーザ光１がその
エネルギ密度を溶接加工の加工条件に合致するように変
化され被加工物３ａの切断溝３ｈが掘られた被加工物表
面に照射され実際の加工が実施される。故に、被加工物
３ａでは極めて良好な溶接品質を得ることができる。
【００５８】ところで、実施例ではアルミニウム合金の
加工品質について述べたが、他にもアルミニウム、銅、
銅合金等あらゆる高反射材料の加工についても同様の加
工品質の改善を図ることができる。
加工品質について述べたが、他にもアルミニウム、銅、
銅合金等あらゆる高反射材料の加工についても同様の加
工品質の改善を図ることができる。
【００５９】実施例６．図１４は本発明の第６実施例に
かかるレーザ加工方法及びその装置でノズルを傾斜させ
た溝堀状態を示す説明図である。なお、図１３は、従来
の二度切りにおける被加工物３ａの表面に対し、垂直方
向からレーザ光１の照射とアシストガスの噴射を実施し
たときの溝堀状態を示す説明図である。レーザ切断で
は、レーザ光照射、アシストガスの噴射によって溶融さ
れた溶融部分３ｋは直上に吹上がるためノズル８に溶融
金属が付着し、その結果、アシストガスの流れが乱され
加工不良が起きる。このため、従来のレーザ加工では、
溶融金属を被加工物の下部から排出することで安定した
加工を継続しようとしていた。
かかるレーザ加工方法及びその装置でノズルを傾斜させ
た溝堀状態を示す説明図である。なお、図１３は、従来
の二度切りにおける被加工物３ａの表面に対し、垂直方
向からレーザ光１の照射とアシストガスの噴射を実施し
たときの溝堀状態を示す説明図である。レーザ切断で
は、レーザ光照射、アシストガスの噴射によって溶融さ
れた溶融部分３ｋは直上に吹上がるためノズル８に溶融
金属が付着し、その結果、アシストガスの流れが乱され
加工不良が起きる。このため、従来のレーザ加工では、
溶融金属を被加工物の下部から排出することで安定した
加工を継続しようとしていた。
【００６０】これに対して、本実施例では溝堀工程で溶
融し、吹上がる金属をノズル８に付着しない方向に排出
するために、図１４に示すように、ノズル８を被加工物
３ａに対して傾斜させるものである。なお、本実施例で
は溝堀で溶融した溶融部分３ｋの排出で、その溶融部分
３ｋがノズル８に付着しないようにノズル８とレーザ光
１とを傾斜角度θに傾斜させているが、ノズル８にガス
を噴出するサイドノズルを設けて溶融部分３ｋを吹飛ば
し排出する構造でもよい。
融し、吹上がる金属をノズル８に付着しない方向に排出
するために、図１４に示すように、ノズル８を被加工物
３ａに対して傾斜させるものである。なお、本実施例で
は溝堀で溶融した溶融部分３ｋの排出で、その溶融部分
３ｋがノズル８に付着しないようにノズル８とレーザ光
１とを傾斜角度θに傾斜させているが、ノズル８にガス
を噴出するサイドノズルを設けて溶融部分３ｋを吹飛ば
し排出する構造でもよい。
【００６１】図１５は本実施例のレーザ加工方法及びそ
の装置で厚板の切断において、予め切断する軌跡に溝を
形成したのち、切断を行う加工状態を示す説明図であ
る。被加工物３ａの板厚がＴであっても溝堀り深さがｔ
であれば実際の切断厚さは（Ｔ−ｔ）となり、実際の切
断厚さは安定して加工することができる。図１５におい
て、３ｉはレーザで加工した切断前の溝である。この切
断前の溝３ｉの加工は、溝堀り中に溶融した物質がノズ
ル（図示略）に付着することから、パルス加工条件を用
いて一度に少量の溝堀を複数回繰返すか、または加工ガ
ス圧を切断条件より高くし溶融した物質を高速に吹飛ば
すか、またはレーザ光１の照射とアシストガスの噴射を
被加工物表面から溶融した物質がノズルに直接付着しな
い方向から行う必要がある。
の装置で厚板の切断において、予め切断する軌跡に溝を
形成したのち、切断を行う加工状態を示す説明図であ
る。被加工物３ａの板厚がＴであっても溝堀り深さがｔ
であれば実際の切断厚さは（Ｔ−ｔ）となり、実際の切
断厚さは安定して加工することができる。図１５におい
て、３ｉはレーザで加工した切断前の溝である。この切
断前の溝３ｉの加工は、溝堀り中に溶融した物質がノズ
ル（図示略）に付着することから、パルス加工条件を用
いて一度に少量の溝堀を複数回繰返すか、または加工ガ
ス圧を切断条件より高くし溶融した物質を高速に吹飛ば
すか、またはレーザ光１の照射とアシストガスの噴射を
被加工物表面から溶融した物質がノズルに直接付着しな
い方向から行う必要がある。
【００６２】図１６は板厚Ｔ＝１２ｍｍとＴ＝１９ｍｍ
とＴ＝２５ｍｍの軟鋼材料を切断する際の溝堀り深さｔ
〔ｍｍ〕と不良率〔％〕との関係を示す説明図である。
板厚が薄いほど不良率が低いが、どの板厚も溝堀り深さ
ｔが大きくなるほどアシストガスが安定するため不良率
は低下している。いずれも溝堀段階でのノズルの傾斜角
度θ＝３０°で実施した。溝堀の加工条件は溝堀り深さ
ｔ＝１ｍｍでは、出力１０００Ｗ、速度１．５ｍ／ｍｉ
ｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝２ｍｍで
は、出力１５００Ｗ、速度１．２ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３
ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝３ｍｍでは、出力２００
０Ｗ、速度１．２ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、
溝堀り深さｔ＝４ｍｍでは、出力２２００Ｗ、速度１．
０ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝
５ｍｍでは、出力２４００Ｗ、速度０．８ｍ／ｍｉｎ、
ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 のパルス条件で実施した。
とＴ＝２５ｍｍの軟鋼材料を切断する際の溝堀り深さｔ
〔ｍｍ〕と不良率〔％〕との関係を示す説明図である。
板厚が薄いほど不良率が低いが、どの板厚も溝堀り深さ
ｔが大きくなるほどアシストガスが安定するため不良率
は低下している。いずれも溝堀段階でのノズルの傾斜角
度θ＝３０°で実施した。溝堀の加工条件は溝堀り深さ
ｔ＝１ｍｍでは、出力１０００Ｗ、速度１．５ｍ／ｍｉ
ｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝２ｍｍで
は、出力１５００Ｗ、速度１．２ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３
ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝３ｍｍでは、出力２００
０Ｗ、速度１．２ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、
溝堀り深さｔ＝４ｍｍでは、出力２２００Ｗ、速度１．
０ｍ／ｍｉｎ、ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 、溝堀り深さｔ＝
５ｍｍでは、出力２４００Ｗ、速度０．８ｍ／ｍｉｎ、
ガス圧３ｋｇ／ｃｍ2 のパルス条件で実施した。
【００６３】このように、本発明の第６実施例のレーザ
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
に切断溝３ｈを掘る前加工工程と、前記前加工工程で切
断溝３ｈが掘られた被加工物３ａの領域に対してレーザ
光１のエネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工
条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を
行う後加工工程とからなり、前記前加工工程ではレーザ
光１の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物
３ａの加工表面に対して傾斜させ、前記後加工工程では
レーザ光１の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被
加工物３ａの加工表面に対して垂直とする実施例とする
ことができる。なお、本実施例のレーザ加工方法におけ
る各工程を手段に読変えることにより、レーザ加工装置
の実施例とすることができる。
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
に切断溝３ｈを掘る前加工工程と、前記前加工工程で切
断溝３ｈが掘られた被加工物３ａの領域に対してレーザ
光１のエネルギ密度を被加工物３ａを切断加工する加工
条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照射し加工を
行う後加工工程とからなり、前記前加工工程ではレーザ
光１の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物
３ａの加工表面に対して傾斜させ、前記後加工工程では
レーザ光１の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被
加工物３ａの加工表面に対して垂直とする実施例とする
ことができる。なお、本実施例のレーザ加工方法におけ
る各工程を手段に読変えることにより、レーザ加工装置
の実施例とすることができる。
【００６４】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その切断溝３ｈが掘られる。この前加工で
は、レーザ光１の照射方向とアシストガスの噴射方向と
が被加工物３ａの加工表面に対して傾斜される。次に、
後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａの切
断溝３ｈが掘られた被加工物表面に照射され実際の加工
が実施される。この後加工では、レーザ光１の照射方向
とアシストガスの噴射方向とが被加工物３ａの加工表面
に対して垂直とされる。故に、被加工物３ａでは極めて
良好な切断品質を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その切断溝３ｈが掘られる。この前加工で
は、レーザ光１の照射方向とアシストガスの噴射方向と
が被加工物３ａの加工表面に対して傾斜される。次に、
後加工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａの切
断溝３ｈが掘られた被加工物表面に照射され実際の加工
が実施される。この後加工では、レーザ光１の照射方向
とアシストガスの噴射方向とが被加工物３ａの加工表面
に対して垂直とされる。故に、被加工物３ａでは極めて
良好な切断品質を得ることができる。
【００６５】実施例７．図１７は本発明の第７実施例に
かかるレーザ加工方法及びその装置で被加工物表面が機
械加工などで精度悪く仕上げられたものの切断におい
て、予め切断する軌跡を溶融させ切断面粗さを改善させ
たのち、切断を行う加工状態を示す説明図である。図１
７において、３ｊは切断前の溶融表面である。この切断
前の溶融表面３ｊを形成する加工では、低出力条件を用
いるか、焦点位置をディフォーカス設定にするか、アシ
ストガスに酸化反応を抑制する種類のガスを用いる必要
がある。
かかるレーザ加工方法及びその装置で被加工物表面が機
械加工などで精度悪く仕上げられたものの切断におい
て、予め切断する軌跡を溶融させ切断面粗さを改善させ
たのち、切断を行う加工状態を示す説明図である。図１
７において、３ｊは切断前の溶融表面である。この切断
前の溶融表面３ｊを形成する加工では、低出力条件を用
いるか、焦点位置をディフォーカス設定にするか、アシ
ストガスに酸化反応を抑制する種類のガスを用いる必要
がある。
【００６６】図１８は板厚Ｔ＝１２ｍｍとＴ＝１９ｍｍ
の軟鋼材料を切断する際の被加工物表面粗さＲmax と不
良率〔％〕との関係を示す説明図である。板厚が小さい
ほど不良率が低いが、どの板厚も被加工物表面粗さＲma
x が大きいほど不良率は増加する。予め切断する軌跡を
溶融させ切断面粗さを改善させた場合の表面粗さは図１
８中にＷで示す約９μｍ（Ｒmax ）であり、不良率は板
厚Ｔ＝１２ｍｍで約５％、板厚Ｔ＝１９ｍｍで約９％で
ある。被加工物表面粗さＲmax を均一にするための条件
は、表面粗さの大きさによって異なるが、下記条件で良
好な結果が得られた。Ｒmax ＜５０μｍでは、出力３０
０Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス圧０．１ｋｇ／
ｃｍ2 であり、５０μｍ≦Ｒmax ≦１５０μｍでは、出
力４５０Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス圧０．１
ｋｇ／ｃｍ2 であり、１５０μｍ≦Ｒmax ＜３００μｍ
では、出力６００Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス
圧０．１ｋｇ／ｃｍ2 であった。
の軟鋼材料を切断する際の被加工物表面粗さＲmax と不
良率〔％〕との関係を示す説明図である。板厚が小さい
ほど不良率が低いが、どの板厚も被加工物表面粗さＲma
x が大きいほど不良率は増加する。予め切断する軌跡を
溶融させ切断面粗さを改善させた場合の表面粗さは図１
８中にＷで示す約９μｍ（Ｒmax ）であり、不良率は板
厚Ｔ＝１２ｍｍで約５％、板厚Ｔ＝１９ｍｍで約９％で
ある。被加工物表面粗さＲmax を均一にするための条件
は、表面粗さの大きさによって異なるが、下記条件で良
好な結果が得られた。Ｒmax ＜５０μｍでは、出力３０
０Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス圧０．１ｋｇ／
ｃｍ2 であり、５０μｍ≦Ｒmax ≦１５０μｍでは、出
力４５０Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス圧０．１
ｋｇ／ｃｍ2 であり、１５０μｍ≦Ｒmax ＜３００μｍ
では、出力６００Ｗ、速度２０００ｍｍ／ｍｉｎ、ガス
圧０．１ｋｇ／ｃｍ2 であった。
【００６７】このように、本発明の第７実施例のレーザ
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
の不均一な表面粗さを予め均一とする前加工工程と、前
記前加工工程で加工表面が均一とされた被加工物３ａの
領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物３ａ
を切断加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化
させて照射し加工を行う後加工工程とからなる実施例と
することができる。なお、本実施例のレーザ加工方法に
おける各工程を手段に読変えることにより、レーザ加工
装置の実施例とすることができる。
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断加工の加
工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
の不均一な表面粗さを予め均一とする前加工工程と、前
記前加工工程で加工表面が均一とされた被加工物３ａの
領域に対してレーザ光１のエネルギ密度を被加工物３ａ
を切断加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化
させて照射し加工を行う後加工工程とからなる実施例と
することができる。なお、本実施例のレーザ加工方法に
おける各工程を手段に読変えることにより、レーザ加工
装置の実施例とすることができる。
【００６８】したがって、レーザ光１が前加工として切
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その加工表面が均一とされる。次に、後加
工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの加工表
面が均一とされた被加工物３ａの領域に照射され実際の
加工が実施される。故に、被加工物３ａでは極めて良好
な切断品質を得ることができる。
断加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その加工表面が均一とされる。次に、後加
工としてレーザ光１がそのエネルギ密度を切断加工の加
工条件に合致するように変化され被加工物３ａの加工表
面が均一とされた被加工物３ａの領域に照射され実際の
加工が実施される。故に、被加工物３ａでは極めて良好
な切断品質を得ることができる。
【００６９】ところで、本実施例では被加工物表面粗さ
と平行方向に加工する場合について述べたが、粗さの凹
凸を横切る方向に加工する場合にも有効である。
と平行方向に加工する場合について述べたが、粗さの凹
凸を横切る方向に加工する場合にも有効である。
【００７０】実施例８．図１９は本発明の第８実施例に
かかるレーザ加工方法及びその装置でレーザ光モードに
対するレーザ光状態を示す説明図である。なお、図１９
（ａ）はレーザ切断において集光特性が優れ最も好まし
いとされるシングルモード、図１９（ｂ）はレーザ光照
射部のエネルギ密度が均一になるレーザ光モードを示
す。図１９（ａ）のエネルギ密度の状態でディフォーカ
スにし、コーティング材の除去を行うと、中心部の密度
の高い部分が被加工物の表面溶融を起こすことがある。
そこで、本実施例では、図１９（ｂ）に示すようなレー
ザ光照射部のエネルギ密度が均一になるレーザ光モード
で被加工物の表面物質（コーティング材、酸化膜、錆）
を予め除去する処理を行い、実際の切断加工では図１９
（ａ）に示すようなシングルモードに切換えて加工する
ものである。
かかるレーザ加工方法及びその装置でレーザ光モードに
対するレーザ光状態を示す説明図である。なお、図１９
（ａ）はレーザ切断において集光特性が優れ最も好まし
いとされるシングルモード、図１９（ｂ）はレーザ光照
射部のエネルギ密度が均一になるレーザ光モードを示
す。図１９（ａ）のエネルギ密度の状態でディフォーカ
スにし、コーティング材の除去を行うと、中心部の密度
の高い部分が被加工物の表面溶融を起こすことがある。
そこで、本実施例では、図１９（ｂ）に示すようなレー
ザ光照射部のエネルギ密度が均一になるレーザ光モード
で被加工物の表面物質（コーティング材、酸化膜、錆）
を予め除去する処理を行い、実際の切断加工では図１９
（ａ）に示すようなシングルモードに切換えて加工する
ものである。
【００７１】一般に、レーザ光モードはレーザ発振器内
部のアパーチャ径によって切換えるが、加工条件を前加
工と後加工で切換えると同時に制御装置（図示略）から
の情報で自動的にモード切換を実施することができる。
また、外部ミラーを変更してレーザ光モードを切換える
ことも可能であるが、加工条件を前加工と後加工で切換
えると同時に制御装置（図示略）からの情報で自動的に
モード切換を実施することができる。
部のアパーチャ径によって切換えるが、加工条件を前加
工と後加工で切換えると同時に制御装置（図示略）から
の情報で自動的にモード切換を実施することができる。
また、外部ミラーを変更してレーザ光モードを切換える
ことも可能であるが、加工条件を前加工と後加工で切換
えると同時に制御装置（図示略）からの情報で自動的に
モード切換を実施することができる。
【００７２】このように、本発明の第８実施例のレーザ
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断、溶接、
熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ
密度及びエネルギ分布が均一に得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
の表面物質を予め除去する前加工工程と、前記前加工工
程で前記表面物質が除去された被加工物３ａの領域に対
してレーザ光１のエネルギ密度及びエネルギ分布を被加
工物３ａの切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加
工条件に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工工
程とからなる実施例とすることができる。なお、本実施
例のレーザ加工方法における各工程を手段に読変えるこ
とにより、レーザ加工装置の実施例とすることができ
る。
加工方法は、レーザ光１を被加工物３ａの切断、溶接、
熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ
密度及びエネルギ分布が均一に得られる加工条件にて被
加工物３ａの最終的な加工軌跡上に照射し被加工物３ａ
の表面物質を予め除去する前加工工程と、前記前加工工
程で前記表面物質が除去された被加工物３ａの領域に対
してレーザ光１のエネルギ密度及びエネルギ分布を被加
工物３ａの切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加
工条件に対応させ変化させて照射し加工を行う後加工工
程とからなる実施例とすることができる。なお、本実施
例のレーザ加工方法における各工程を手段に読変えるこ
とにより、レーザ加工装置の実施例とすることができ
る。
【００７３】したがって、レーザ光１が前加工として切
断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異な
るエネルギ密度及びエネルギ分布が均一に得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その表面物質（コーティング材、酸化膜、
錆）が除去される。次に、後加工としてレーザ光１がそ
のエネルギ密度を切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以
上の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａの
表面物質が除去された領域に照射され実際の加工が実施
される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断品質
を得ることができる。
断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異な
るエネルギ密度及びエネルギ分布が均一に得られる加工
条件にて被加工物３ａの最終的な加工軌跡となる表面上
に照射され、その表面物質（コーティング材、酸化膜、
錆）が除去される。次に、後加工としてレーザ光１がそ
のエネルギ密度を切断、溶接、熱処理加工のうち１つ以
上の加工条件に合致するように変化され被加工物３ａの
表面物質が除去された領域に照射され実際の加工が実施
される。故に、被加工物３ａでは極めて良好な切断品質
を得ることができる。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び請求
項２のレーザ加工方法及びその装置によれば、レーザ光
が前加工として切断加工または溶接加工の加工条件と異
なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物の最
終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表面物質
が除去されたのち、後加工としてレーザ光がそのエネル
ギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に合致する
ように変化され被加工物の表面物質が除去された領域に
照射され実際の加工が実施される。このため、後加工の
とき邪魔になる被加工物の各種物性の異なる表面物質に
対応させ除去速度を向上することができる。
項２のレーザ加工方法及びその装置によれば、レーザ光
が前加工として切断加工または溶接加工の加工条件と異
なるエネルギ密度が得られる加工条件にて被加工物の最
終的な加工軌跡となる表面上に照射され、その表面物質
が除去されたのち、後加工としてレーザ光がそのエネル
ギ密度を切断加工または溶接加工の加工条件に合致する
ように変化され被加工物の表面物質が除去された領域に
照射され実際の加工が実施される。このため、後加工の
とき邪魔になる被加工物の各種物性の異なる表面物質に
対応させ除去速度を向上することができる。
【００７５】請求項３及び請求項４のレーザ加工方法及
びその装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工
または溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得ら
れる加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表
面上に照射され、その不均一な表面粗さが均一とされた
のち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断
加工または溶接加工の加工条件に合致するように変化さ
れ被加工物の表面均一とされた領域に照射され実際の加
工が実施される。このため、加工機本体はそのままで複
雑とすることなく、極めて簡単に切断または溶接品質を
向上することができる。
びその装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工
または溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得ら
れる加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表
面上に照射され、その不均一な表面粗さが均一とされた
のち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断
加工または溶接加工の加工条件に合致するように変化さ
れ被加工物の表面均一とされた領域に照射され実際の加
工が実施される。このため、加工機本体はそのままで複
雑とすることなく、極めて簡単に切断または溶接品質を
向上することができる。
【００７６】請求項５及び請求項６のレーザ加工方法及
びその装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工
または溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得ら
れる加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表
面上に照射され、その表面に溝が掘られたのち、後加工
としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶
接加工の加工条件に合致するように変化され被加工物の
溝が掘られた領域に照射され実際の加工が実施される。
このため、加工機本体はそのままで複雑とすることな
く、極めて簡単に切断または溶接品質を向上することが
できる。
びその装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工
または溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得ら
れる加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表
面上に照射され、その表面に溝が掘られたのち、後加工
としてレーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶
接加工の加工条件に合致するように変化され被加工物の
溝が掘られた領域に照射され実際の加工が実施される。
このため、加工機本体はそのままで複雑とすることな
く、極めて簡単に切断または溶接品質を向上することが
できる。
【００７７】請求項７及び請求項８のレーザ加工方法及
びその装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工
または溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得ら
れる加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表
面上に照射され、その表面に溝が掘られるときにはレー
ザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物
の加工表面に対して傾斜され、こののち、後加工として
レーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物の溝が掘
られた領域に照射され実際の加工が実施されるときには
レーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加
工物の加工表面に対して垂直とされる。このため、加工
機本体はそのままで複雑とすることなく、極めて簡単に
切断または溶接品質を向上することができる。
びその装置によれば、レーザ光が前加工として切断加工
または溶接加工の加工条件と異なるエネルギ密度が得ら
れる加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡となる表
面上に照射され、その表面に溝が掘られるときにはレー
ザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加工物
の加工表面に対して傾斜され、こののち、後加工として
レーザ光がそのエネルギ密度を切断加工または溶接加工
の加工条件に合致するように変化され被加工物の溝が掘
られた領域に照射され実際の加工が実施されるときには
レーザ光の照射方向とアシストガスの噴射方向とを被加
工物の加工表面に対して垂直とされる。このため、加工
機本体はそのままで複雑とすることなく、極めて簡単に
切断または溶接品質を向上することができる。
【００７８】請求項９及び請求項１０のレーザ加工方法
及びその装置によれば、レーザ光が前加工として溶接加
工の加工条件と異なる被加工物の表面を酸化させる酸素
ガスを含むアシストガスの条件にて被加工物の最終的な
加工軌跡となる表面上に照射され、その表面が酸化され
たのち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を溶
接加工の加工条件に合致するように変化され被加工物の
表面が酸化された領域に照射され実際の加工が実施され
る。このため、加工機本体はそのままで複雑とすること
なく、極めて簡単に切断または溶接品質を向上すること
ができる。
及びその装置によれば、レーザ光が前加工として溶接加
工の加工条件と異なる被加工物の表面を酸化させる酸素
ガスを含むアシストガスの条件にて被加工物の最終的な
加工軌跡となる表面上に照射され、その表面が酸化され
たのち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度を溶
接加工の加工条件に合致するように変化され被加工物の
表面が酸化された領域に照射され実際の加工が実施され
る。このため、加工機本体はそのままで複雑とすること
なく、極めて簡単に切断または溶接品質を向上すること
ができる。
【００７９】請求項１１及び請求項１２のレーザ加工方
法及びその装置によれば、レーザ光が前加工として切
断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異な
るエネルギ密度とエネルギ分布との両方または一方が均
一に得られる加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡
となる表面上に照射され、その表面物質が除去されたの
ち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度とエネル
ギ分布との両方または一方を切断、溶接、熱処理加工の
うち１つ以上の加工条件に合致するように変化され被加
工物の表面物質が除去された領域に照射され実際の加工
が実施される。このため、加工機本体は大きな変更を要
することなく、極めて簡単に切断または溶接品質を向上
することができる。
法及びその装置によれば、レーザ光が前加工として切
断、溶接、熱処理加工のうち１つ以上の加工条件と異な
るエネルギ密度とエネルギ分布との両方または一方が均
一に得られる加工条件にて被加工物の最終的な加工軌跡
となる表面上に照射され、その表面物質が除去されたの
ち、後加工としてレーザ光がそのエネルギ密度とエネル
ギ分布との両方または一方を切断、溶接、熱処理加工の
うち１つ以上の加工条件に合致するように変化され被加
工物の表面物質が除去された領域に照射され実際の加工
が実施される。このため、加工機本体は大きな変更を要
することなく、極めて簡単に切断または溶接品質を向上
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の第１実施例にかかるレーザ加
工方法及びその装置で亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッ
キ層を除去したのちのレーザ切断状態を示す斜視図であ
る。
工方法及びその装置で亜鉛メッキ鋼板の表面の亜鉛メッ
キ層を除去したのちのレーザ切断状態を示す斜視図であ
る。
【図２】 図２は従来と本発明の第１実施例にかかるレ
ーザ加工方法及びその装置において、亜鉛メッキ鋼板に
おける亜鉛の目付量Ｍとその除去に必要なレーザ光の照
射部におけるエネルギ密度Ｅとの関係を示す説明図であ
る。
ーザ加工方法及びその装置において、亜鉛メッキ鋼板に
おける亜鉛の目付量Ｍとその除去に必要なレーザ光の照
射部におけるエネルギ密度Ｅとの関係を示す説明図であ
る。
【図３】 図３は従来と本発明の第１実施例にかかるレ
ーザ加工方法及びその装置において、目付量Ｍ＝２０ｇ
／ｍ2 の各種コーティング材の種類に対してその除去に
必要なレーザ光のエネルギ密度Ｅの関係を示す説明図で
ある。
ーザ加工方法及びその装置において、目付量Ｍ＝２０ｇ
／ｍ2 の各種コーティング材の種類に対してその除去に
必要なレーザ光のエネルギ密度Ｅの関係を示す説明図で
ある。
【図４】 図４は本発明の第１実施例にかかるレーザ加
工方法及びその装置の動作手順を示す工程図である。
工方法及びその装置の動作手順を示す工程図である。
【図５】 図５は従来と本発明の第１実施例にかかるレ
ーザ加工方法及びその装置において、亜鉛メッキ目付量
に対する切断面の不良率を比較した説明図である。
ーザ加工方法及びその装置において、亜鉛メッキ目付量
に対する切断面の不良率を比較した説明図である。
【図６】 図６は本発明の第２実施例にかかるレーザ加
工方法及びその装置で亜鉛メッキ層を除去したのちに溶
接したときの溶接ビードを示す断面図である。
工方法及びその装置で亜鉛メッキ層を除去したのちに溶
接したときの溶接ビードを示す断面図である。
【図７】 図７は従来と本発明の第２実施例にかかるレ
ーザ加工方法及びその装置において、亜鉛メッキ目付量
をパラメータとし溶接ビードに占めるブローホール占有
割合を示す説明図である。
ーザ加工方法及びその装置において、亜鉛メッキ目付量
をパラメータとし溶接ビードに占めるブローホール占有
割合を示す説明図である。
【図８】 図８は本発明の第３実施例にかかるレーザ加
工方法及びその装置で材料表面に不均一な酸化膜の存在
する被加工物の切断状態を示す断面図である。
工方法及びその装置で材料表面に不均一な酸化膜の存在
する被加工物の切断状態を示す断面図である。
【図９】 図９は従来と本発明の第３実施例にかかるレ
ーザ加工方法及びその装置における酸化膜厚さと加工し
た切断面粗さＲmax との関係を示す説明図である。
ーザ加工方法及びその装置における酸化膜厚さと加工し
た切断面粗さＲmax との関係を示す説明図である。
【図１０】 図１０は本発明の第４実施例にかかるレー
ザ加工方法及びその装置で傾斜した材料を切断するとき
の原理を示す説明図である。
ザ加工方法及びその装置で傾斜した材料を切断するとき
の原理を示す説明図である。
【図１１】 図１１は従来と本発明の第４実施例にかか
るレーザ加工方法及びその装置において、水平方向との
傾斜角度θに応じて発生する不良率との関係を示す説明
図である。
るレーザ加工方法及びその装置において、水平方向との
傾斜角度θに応じて発生する不良率との関係を示す説明
図である。
【図１２】 図１２は本発明の第５実施例にかかるレー
ザ加工方法及びその装置で予め酸素または酸素を含んだ
混合ガスを用いた加工条件で材料表面を酸化させたのち
に溶接するときの加工速度と溶込み深さとの関係を示す
説明図である。
ザ加工方法及びその装置で予め酸素または酸素を含んだ
混合ガスを用いた加工条件で材料表面を酸化させたのち
に溶接するときの加工速度と溶込み深さとの関係を示す
説明図である。
【図１３】 図１３は従来の二度切りにおける被加工物
の表面に対し、垂直方向からレーザ光の照射とアシスト
ガスの噴射を実施したときの溝堀状態を示す説明図であ
る。
の表面に対し、垂直方向からレーザ光の照射とアシスト
ガスの噴射を実施したときの溝堀状態を示す説明図であ
る。
【図１４】 図１４は本発明の第６実施例にかかるレー
ザ加工方法及びその装置でノズルを傾斜させた溝堀状態
を示す説明図である。
ザ加工方法及びその装置でノズルを傾斜させた溝堀状態
を示す説明図である。
【図１５】 図１５は本発明の第６実施例にかかるレー
ザ加工方法及びその装置で厚板の切断において、予め切
断する軌跡に溝を形成したのち、切断を行う加工状態を
示す説明図である。
ザ加工方法及びその装置で厚板の切断において、予め切
断する軌跡に溝を形成したのち、切断を行う加工状態を
示す説明図である。
【図１６】 図１６は本発明の第６実施例にかかるレー
ザ加工方法及びその装置で板厚Ｔを変えて軟鋼材料を切
断する際の溝堀り深さｔと不良率との関係を示す説明図
である。
ザ加工方法及びその装置で板厚Ｔを変えて軟鋼材料を切
断する際の溝堀り深さｔと不良率との関係を示す説明図
である。
【図１７】 図１７は本発明の第７実施例にかかるレー
ザ加工方法及びその装置で被加工物表面が機械加工など
で精度悪く仕上げられたものの切断において、予め切断
する軌跡を溶融させ切断面粗さを改善させたのち、切断
を行う加工状態を示す説明図である。
ザ加工方法及びその装置で被加工物表面が機械加工など
で精度悪く仕上げられたものの切断において、予め切断
する軌跡を溶融させ切断面粗さを改善させたのち、切断
を行う加工状態を示す説明図である。
【図１８】 図１８は本発明の第７実施例にかかるレー
ザ加工方法及びその装置を板厚Ｔを変えて軟鋼材料を切
断する際の被加工物表面粗さＲmax と不良率との関係を
示す説明図である。
ザ加工方法及びその装置を板厚Ｔを変えて軟鋼材料を切
断する際の被加工物表面粗さＲmax と不良率との関係を
示す説明図である。
【図１９】 図１９は本発明の第８実施例にかかるレー
ザ加工方法及びその装置でレーザ光モードに対するレー
ザ光状態を示す説明図である。
ザ加工方法及びその装置でレーザ光モードに対するレー
ザ光状態を示す説明図である。
【図２０】 図２０は従来のレーザ加工方法及びその装
置を示す斜視図である。
置を示す斜視図である。
【図２１】 図２１は従来のレーザ加工方法及びその装
置での切断加工の状況を示す斜視図である。
置での切断加工の状況を示す斜視図である。
【図２２】 図２２は従来の他のレーザ加工方法及びそ
の装置を示す概略図である。
の装置を示す概略図である。
【図２３】 図２３は従来のレーザ加工方法及びその装
置による溶接加工の予備加工を示す斜視図である。
置による溶接加工の予備加工を示す斜視図である。
【図２４】 図２４は従来のレーザ加工方法及びその装
置による溶接加工の本加工を示す斜視図である。
置による溶接加工の本加工を示す斜視図である。
【図２５】 図２５は従来のレーザ加工方法による溶接
不良を示す断面図である。
不良を示す断面図である。
【符号の説明】 １ レーザ光、３ａ 被加工物、３ｂ 亜鉛メッキ層、
３ｃ 切断溝、３ｄ被加工物表面、３ｅ 溶接ビード、
３ｇ 酸化膜（ミルスケール）、３ｈ 切断溝、３ｋ
溶融部分。
３ｃ 切断溝、３ｄ被加工物表面、３ｅ 溶接ビード、
３ｇ 酸化膜（ミルスケール）、３ｈ 切断溝、３ｋ
溶融部分。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２０】
Claims (12)
- 【請求項１】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて、前記被加工物の最終的
な加工軌跡上に照射し、前記被加工物の表面物質を予め
除去する前加工工程と、 前記前加工工程で前記表面物質が除去された前記被加工
物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被
加工物を加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変
化させて照射し加工を行う後加工工程とからなることを
特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項２】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な
加工軌跡上に照射し前記被加工物の表面物質を予め除去
する前加工手段と、 前記前加工手段で前記表面物質が除去された前記被加工
物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被
加工物を加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変
化させて照射し加工を行う後加工手段とを具備すること
を特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項３】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な
加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一な表面粗さを
予め均一とする前加工工程と、 前記前加工工程で加工表面が均一とされた前記被加工物
の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加
工物を加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化
させて照射し加工を行う後加工工程とからなることを特
徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項４】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な
加工軌跡上に照射し前記被加工物の不均一な表面粗さを
予め均一とする前加工手段と、 前記前加工手段で加工表面が均一とされた前記被加工物
の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加
工物を加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化
させて照射し加工を行う後加工手段とを具備することを
特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項５】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な
加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加工工程
と、 前記前加工工程で前記溝が掘られた前記被加工物の領域
に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を
加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて
照射し加工を行う後加工工程とからなることを特徴とす
るレーザ加工方法。 - 【請求項６】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な
加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加工手段
と、 前記前加工手段で前記溝が掘られた前記被加工物の領域
に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を
加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて
照射し加工を行う後加工手段とを具備することを特徴と
するレーザ加工装置。 - 【請求項７】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な
加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加工工程
と、 前記前加工工程で前記溝が掘られた前記被加工物の領域
に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を
加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて
照射し加工を行う後加工工程とからなり、 前記前加工工程では前記レーザ光の照射方向とアシスト
ガスの噴射方向とを前記被加工物の加工表面に対して傾
斜させ、前記後加工工程では前記レーザ光の照射方向と
アシストガスの噴射方向とを前記被加工物の加工表面に
対して垂直とすることを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項８】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の加工条件と異なるエネル
ギ密度が得られる加工条件にて前記被加工物の最終的な
加工軌跡上に照射し前記被加工物に溝を掘る前加工手段
と、 前記前加工手段で前記溝が掘られた前記被加工物の領域
に対して前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を
加工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて
照射し加工を行う後加工手段とを具備し、 前記前加工手段では前記レーザ光の照射方向とアシスト
ガスの噴射方向とを前記被加工物の加工表面に対して傾
斜させ、前記後加工手段では前記レーザ光の照射方向と
アシストガスの噴射方向とを前記被加工物の加工表面に
対して垂直とすることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項９】 集光光学系を利用して高エネルギ密度に
集光したレーザ光を被加工物の溶接加工の加工条件と異
なる前記被加工物の表面を酸化させる酸素ガスを含むア
シストガスの条件にて前記被加工物の最終的な加工軌跡
上に照射し前記被加工物の表面を酸化させる前加工工程
と、 前記前加工工程で酸化された前記被加工物の領域に対し
て前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加
工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照
射し加工を行う後加工工程とからなることを特徴とする
レーザ加工方法。 - 【請求項１０】 集光光学系を利用して高エネルギ密度
に集光したレーザ光を被加工物の溶接加工の加工条件と
異なる前記被加工物の表面を酸化させる酸素ガスを含む
アシストガスの条件にて前記被加工物の最終的な加工軌
跡上に照射し前記被加工物の表面を酸化させる前加工手
段と、 前記前加工手段で酸化された前記被加工物の領域に対し
て前記レーザ光のエネルギ密度を前記被加工物を溶接加
工する加工条件のエネルギ密度に対応させ変化させて照
射し加工を行う後加工手段とを具備することを特徴とす
るレーザ加工装置。 - 【請求項１１】 集光光学系を利用して高エネルギ密度
に集光したレーザ光を被加工物の切断、溶接、熱処理加
工のうち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ密度及び
エネルギ分布が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表面物質を予
め除去する前加工工程と、 前記前加工工程で前記表面物質が除去された前記被加工
物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度及びエネ
ルギ分布を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加工のう
ち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工工程とからなることを特徴とするレーザ加
工方法。 - 【請求項１２】 集光光学系を利用して高エネルギ密度
に集光したレーザ光を被加工物の切断、溶接、熱処理加
工のうち１つ以上の加工条件と異なるエネルギ密度及び
エネルギ分布が得られる加工条件にて前記被加工物の最
終的な加工軌跡上に照射し前記被加工物の表面物質を予
め除去する前加工手段と、 前記前加工手段で前記表面物質が除去された前記被加工
物の領域に対して前記レーザ光のエネルギ密度及びエネ
ルギ分布を前記被加工物の切断、溶接、熱処理加工のう
ち１つ以上の加工条件に対応させ変化させて照射し加工
を行う後加工手段とを具備することを特徴とするレーザ
加工装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03026294A JP3159593B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | レーザ加工方法及びその装置 |
| DE19506768A DE19506768B4 (de) | 1994-02-28 | 1995-02-27 | Laserstrahlbearbeitungsverfahren und Laserstrahlmaschine |
| DE19549666A DE19549666B4 (de) | 1994-02-28 | 1995-02-27 | Laserstrahlbearbeitungsverfahren und Laserstrahlmaschine |
| DE19549667.1A DE19549667B4 (de) | 1994-02-28 | 1995-02-27 | Laserstrahlbearbeitungsverfahren und Laserstrahlbearbeitungsgerät |
| KR1019950004129A KR0158278B1 (ko) | 1994-02-28 | 1995-02-28 | 레이저 가공방법 및 그의 장치 |
| CN95102750A CN1087205C (zh) | 1994-02-28 | 1995-02-28 | 激光机械加工法和激光机器 |
| US08/816,528 US5889253A (en) | 1994-02-28 | 1997-03-13 | Laser beam machining apparatus and method which employs a laser beam to pretreat and machine a workpiece |
| US08/816,502 US5767479A (en) | 1994-02-28 | 1997-03-13 | Laser beam machining apparatus and corresponding method which employs a laser beam to pretreat and machine a workpiece |
| US08/949,394 US6040549A (en) | 1994-02-28 | 1997-10-14 | Laser beam machining apparatus and corresponding method which employs a laser beam to pretreat and machine a workpiece |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03026294A JP3159593B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | レーザ加工方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07236984A true JPH07236984A (ja) | 1995-09-12 |
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ID=12298798
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03026294A Expired - Fee Related JP3159593B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | レーザ加工方法及びその装置 |
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|---|---|
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| KR (1) | KR0158278B1 (ja) |
| CN (1) | CN1087205C (ja) |
| DE (2) | DE19549667B4 (ja) |
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| JP2013140016A (ja) * | 2013-04-22 | 2013-07-18 | Ngk Spark Plug Co Ltd | グロープラグの製造方法 |
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| WO2017199879A1 (ja) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | 株式会社アマダホールディングス | 複合加工システム、及び、レーザ切断加工方法 |
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| KR20190013738A (ko) | 2016-05-18 | 2019-02-11 | 닛신 세이코 가부시키가이샤 | 도금 강판의 레이저 절단 가공 방법, 레이저 절단 가공 제품, 열 절단 가공 방법, 열 절단 가공 제품, 표면 처리 강판, 레이저 절단 방법 및 레이저 가공 헤드 |
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