JPH10328870A - レーザー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘッド - Google Patents
レーザー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘッドInfo
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- JPH10328870A JPH10328870A JP9142519A JP14251997A JPH10328870A JP H10328870 A JPH10328870 A JP H10328870A JP 9142519 A JP9142519 A JP 9142519A JP 14251997 A JP14251997 A JP 14251997A JP H10328870 A JPH10328870 A JP H10328870A
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏心レーザービームを回転させるレーザー切
断方法において、切断される製品が常に良好な切断面で
切断できる切断方法と同切断方法に使用するレーザー加
工ヘッドの提供。 【解決手段】 レーザービームＬＢを集光する集光レン
ズ３の下方位置に、該レーザービームを前記集光レンズ
の光軸４から偏心させる回転駆動自在の偏心用光学系７
を設けると共に、前記偏心用光学系からのレーザービー
ムを通過させると共に、アシストガスを同軸に噴射させ
るアシストガスノズル１１とを設けたレーザー加工ヘッ
ドにして、前記偏心用光学系を回転駆動するサーボモー
ター９を設け、該サーボモーターの回転方向を切断進行
方向と切断される製品との位置関係により変更制御する
と共に、該サーボモーターの回転数を製品切断速度から
演算制御するＮＣ装置３３を設けたことを特徴とするレ
ーザー加工ヘッド。
断方法において、切断される製品が常に良好な切断面で
切断できる切断方法と同切断方法に使用するレーザー加
工ヘッドの提供。 【解決手段】 レーザービームＬＢを集光する集光レン
ズ３の下方位置に、該レーザービームを前記集光レンズ
の光軸４から偏心させる回転駆動自在の偏心用光学系７
を設けると共に、前記偏心用光学系からのレーザービー
ムを通過させると共に、アシストガスを同軸に噴射させ
るアシストガスノズル１１とを設けたレーザー加工ヘッ
ドにして、前記偏心用光学系を回転駆動するサーボモー
ター９を設け、該サーボモーターの回転方向を切断進行
方向と切断される製品との位置関係により変更制御する
と共に、該サーボモーターの回転数を製品切断速度から
演算制御するＮＣ装置３３を設けたことを特徴とするレ
ーザー加工ヘッド。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザー切断方法お
よび同切断方法に使用するレーザー加工ヘッドに関す
る。
よび同切断方法に使用するレーザー加工ヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】本願出願人は本願発明に関連するレーザ
ー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘ
ッドの発明を出願中（特願平８−３０５０３１号）であ
る。
ー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘ
ッドの発明を出願中（特願平８−３０５０３１号）であ
る。
【０００３】前記出願中の発明のレーザー切断方法は、
軟鋼板の厚板（１９〜２５ｍｍ程度）を実用的な精度で
切断できる方法であって、例えば、図６および図７に示
す如き板厚ｔの軟鋼板のワークＷを切断する場合、レー
ザー加工ヘッド（図示省略）の軸心からδだけ偏心して
集光されたレーザービームを、この加工ヘッドの軸心を
中心として半径δで高速で回転させると共に、アシスト
ガスをワークＷの切断部に噴射し、ワークＷをレーザー
加工ヘッドに対して切断ライン１０１に沿って相対的に
移動させるものである。
軟鋼板の厚板（１９〜２５ｍｍ程度）を実用的な精度で
切断できる方法であって、例えば、図６および図７に示
す如き板厚ｔの軟鋼板のワークＷを切断する場合、レー
ザー加工ヘッド（図示省略）の軸心からδだけ偏心して
集光されたレーザービームを、この加工ヘッドの軸心を
中心として半径δで高速で回転させると共に、アシスト
ガスをワークＷの切断部に噴射し、ワークＷをレーザー
加工ヘッドに対して切断ライン１０１に沿って相対的に
移動させるものである。
【０００４】前記レーザー切断方法においては、集光さ
れたレーザーの微小なビームスポット１０３が半径δで
回転しながら切断ライン１０１方向に移動して、切断フ
ロント（切断過程にある領域）１０５の一部分を少しず
つ高速度で切断または除去していく。この切断フロント
１０５部分の深さΔＨは微小量であるので、酸素などの
アシストガスが切断フロント１０５の底部まで十分に供
給され、酸化反応が活発となり反応熱が発生すると共
に、アシストガスによって溶融した金属の排出が直ちに
行われワークＷは切断幅Ａ（２δ）で切断が進行するこ
とになる。
れたレーザーの微小なビームスポット１０３が半径δで
回転しながら切断ライン１０１方向に移動して、切断フ
ロント（切断過程にある領域）１０５の一部分を少しず
つ高速度で切断または除去していく。この切断フロント
１０５部分の深さΔＨは微小量であるので、酸素などの
アシストガスが切断フロント１０５の底部まで十分に供
給され、酸化反応が活発となり反応熱が発生すると共
に、アシストガスによって溶融した金属の排出が直ちに
行われワークＷは切断幅Ａ（２δ）で切断が進行するこ
とになる。
【０００５】前記切断過程において、レーザービームが
１回転したときに除去される切断フロント部１０５の体
積は、三日月状部分の面積（Ｓ）×深さΔＨからなる微
小体積となる。さらに、レーザービームの度重なる回転
によって、切断フロント部１０５は結果的に予熱されて
いる状態が形成されて昇温が助長されるので、２ｋＷ程
度の中出力レーザーによる厚板鋼板（１９〜２５ｍｍ）
切断を実用的精度で可能としたものである。
１回転したときに除去される切断フロント部１０５の体
積は、三日月状部分の面積（Ｓ）×深さΔＨからなる微
小体積となる。さらに、レーザービームの度重なる回転
によって、切断フロント部１０５は結果的に予熱されて
いる状態が形成されて昇温が助長されるので、２ｋＷ程
度の中出力レーザーによる厚板鋼板（１９〜２５ｍｍ）
切断を実用的精度で可能としたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記本願出願人の出願
中の発明のレーザー切断方法においては、切断移動中に
レーザービームを回転させるので、切断溝の左右におけ
るレーザービームのワークに対する相対速度が相違す
る。このことから、例えば、ワークＷ上面から見てレー
ザービームが反時計方向に回転している場合には、切断
進行方向に向かって切断溝左岸の切断品質が右岸より良
好となり、右岸の下面は「面えぐれ」、「ドロス付着」
などが発生し切断品質が悪化する。したがって、この切
断方法においては切断された片側を生かす切断方法が必
要とされる。
中の発明のレーザー切断方法においては、切断移動中に
レーザービームを回転させるので、切断溝の左右におけ
るレーザービームのワークに対する相対速度が相違す
る。このことから、例えば、ワークＷ上面から見てレー
ザービームが反時計方向に回転している場合には、切断
進行方向に向かって切断溝左岸の切断品質が右岸より良
好となり、右岸の下面は「面えぐれ」、「ドロス付着」
などが発生し切断品質が悪化する。したがって、この切
断方法においては切断された片側を生かす切断方法が必
要とされる。
【０００７】本発明は前述の如き問題に鑑みてなされた
ものであり、本発明の課題は偏心レーザービームを回転
させるレーザー切断方法において、切断される製品が常
に良好な切断面で切断できる切断方法と同切断方法に使
用するレーザー加工ヘッドを提供することである。
ものであり、本発明の課題は偏心レーザービームを回転
させるレーザー切断方法において、切断される製品が常
に良好な切断面で切断できる切断方法と同切断方法に使
用するレーザー加工ヘッドを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項１に記載のレーザー切断方法は、偏心レ
ーザービームを回転させるレーザー切断方法において、
切断進行方向と切断される製品との位置関係により、前
記偏心レーザービームの回転方向を変更することを要旨
とするものである。
として、請求項１に記載のレーザー切断方法は、偏心レ
ーザービームを回転させるレーザー切断方法において、
切断進行方向と切断される製品との位置関係により、前
記偏心レーザービームの回転方向を変更することを要旨
とするものである。
【０００９】請求項２に記載のレーザー切断方法は、請
求項１に記載のレーザー切断方法において、前記偏心レ
ーザービームの回転方向を、前記切断進行方向と切断さ
れる製品との位置関係において、切断される製品が切断
進行方向に対して左側に位置するときは反時計方向に、
切断される製品が切断進行方向に対して右側に位置する
ときは時計方向に変更することを要旨とするものであ
る。
求項１に記載のレーザー切断方法において、前記偏心レ
ーザービームの回転方向を、前記切断進行方向と切断さ
れる製品との位置関係において、切断される製品が切断
進行方向に対して左側に位置するときは反時計方向に、
切断される製品が切断進行方向に対して右側に位置する
ときは時計方向に変更することを要旨とするものであ
る。
【００１０】したがって、請求項１または請求項２のレ
ーザー切断方法によれば、切断溝の左右の切断面品質が
相違する偏心レーザービームを回転させる切断方法を使
用しても、切断面に「面えぐれ」やドロスの付着が少な
い良好な製品を得ることができる。
ーザー切断方法によれば、切断溝の左右の切断面品質が
相違する偏心レーザービームを回転させる切断方法を使
用しても、切断面に「面えぐれ」やドロスの付着が少な
い良好な製品を得ることができる。
【００１１】請求項３に記載のレーザー加工ヘッドは、
レーザービームを集光する集光レンズの下方位置に、該
レーザービームを前記集光レンズの光軸から偏心させる
回転駆動自在の偏心用光学系を設けると共に、前記偏心
用光学系からのレーザービームを通過させると共に、ア
シストガスを同軸に噴射させるアシストガスノズルとを
設けたレーザー加工ヘッドにして、前記偏心用光学系を
回転駆動するサーボモーターを設け、該サーボモーター
の回転方向を切断進行方向と切断される製品との位置関
係により変更制御すると共に、該サーボモーターの回転
数を製品切断速度から演算制御するＮＣ装置を設けたこ
とを要旨とするものである。
レーザービームを集光する集光レンズの下方位置に、該
レーザービームを前記集光レンズの光軸から偏心させる
回転駆動自在の偏心用光学系を設けると共に、前記偏心
用光学系からのレーザービームを通過させると共に、ア
シストガスを同軸に噴射させるアシストガスノズルとを
設けたレーザー加工ヘッドにして、前記偏心用光学系を
回転駆動するサーボモーターを設け、該サーボモーター
の回転方向を切断進行方向と切断される製品との位置関
係により変更制御すると共に、該サーボモーターの回転
数を製品切断速度から演算制御するＮＣ装置を設けたこ
とを要旨とするものである。
【００１２】請求項４に記載のレーザー加工ヘッドは、
請求項３に記載のレーザー加工ヘッドにおいて、前記サ
ーボモーターの回転方向を、前記切断進行方向と切断さ
れる製品との位置関係において、切断される製品が切断
進行方向に対して左側に位置するときは反時計方向に、
切断される製品が切断進行方向に対して右側に位置する
ときは時計方向に回転制御すると共に、前記サーボモー
ターの回転数の演算を製品切断速度とレーザービームの
回転数との関係式から演算することを要旨とするもので
ある。
請求項３に記載のレーザー加工ヘッドにおいて、前記サ
ーボモーターの回転方向を、前記切断進行方向と切断さ
れる製品との位置関係において、切断される製品が切断
進行方向に対して左側に位置するときは反時計方向に、
切断される製品が切断進行方向に対して右側に位置する
ときは時計方向に回転制御すると共に、前記サーボモー
ターの回転数の演算を製品切断速度とレーザービームの
回転数との関係式から演算することを要旨とするもので
ある。
【００１３】したがって、請求項３または請求項４に記
載のレーザー加工ヘッドによれば、切断進行方向と切断
される製品との位置関係と、製品切断速度とレーザービ
ームの回転数の関係式とから、製品切断面に「面えぐ
れ」やドロスの付着が少ない偏心レーザービームの回転
方向と回転数とを自動的に設定することができる。
載のレーザー加工ヘッドによれば、切断進行方向と切断
される製品との位置関係と、製品切断速度とレーザービ
ームの回転数の関係式とから、製品切断面に「面えぐ
れ」やドロスの付着が少ない偏心レーザービームの回転
方向と回転数とを自動的に設定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図１は本発明に係わるレーザー加工
ヘッドの実施の形態を示したものである。図１を参照す
るに、レーザー加工ヘッド１は、レーザービームＬＢを
集光する集光レンズ３と、この集光レンズからのレーザ
ービームＬＢをこの集光レンズの光軸から偏心させる偏
心用光学系としてのオプチカルフラット７と、このオプ
チカルフラット７を回転駆動するサーボモーター９と、
アシストガスノズル１１などから構成してある。
によって説明する。図１は本発明に係わるレーザー加工
ヘッドの実施の形態を示したものである。図１を参照す
るに、レーザー加工ヘッド１は、レーザービームＬＢを
集光する集光レンズ３と、この集光レンズからのレーザ
ービームＬＢをこの集光レンズの光軸から偏心させる偏
心用光学系としてのオプチカルフラット７と、このオプ
チカルフラット７を回転駆動するサーボモーター９と、
アシストガスノズル１１などから構成してある。
【００１５】前記集光レンズ３は中空円筒状の光学系支
持部材１３の内径部にレンズホルダー１５を介して交換
可能に螺着してある。また、光学系支持部材１３には集
光レンズ３の下方位置にあってレーザービームＬＢを前
記集光レンズ３の光軸から偏心させる偏心用光学系とし
てオプチカルフラット７が設けてある。
持部材１３の内径部にレンズホルダー１５を介して交換
可能に螺着してある。また、光学系支持部材１３には集
光レンズ３の下方位置にあってレーザービームＬＢを前
記集光レンズ３の光軸から偏心させる偏心用光学系とし
てオプチカルフラット７が設けてある。
【００１６】前記オプチカルフラット７は中空の回転筒
１９の上端部に集光レンズ３の光軸と適宜な角度に傾斜
させて設けてある。そして、この回転筒１９は前記光学
系支持部材１３の内径部に離隔して設けた上下のベアリ
ング１７を介して回転自在に設けてあり、回転筒１９の
ほぼ中間位置の外径部に従動プーリー２１が取付けてあ
る。
１９の上端部に集光レンズ３の光軸と適宜な角度に傾斜
させて設けてある。そして、この回転筒１９は前記光学
系支持部材１３の内径部に離隔して設けた上下のベアリ
ング１７を介して回転自在に設けてあり、回転筒１９の
ほぼ中間位置の外径部に従動プーリー２１が取付けてあ
る。
【００１７】前記光学系支持部材１３にはモーターブラ
ケット２３が側方に張出して設けてあり、このモーター
ブラケット２３に前記サーボモーター９が取付けてあ
る。そして、このサーボモーター９の出力軸に設けた駆
動プーリー２５と前記従動プーリー２１との間にはベル
ト２７が掛け回してある。なお前記従動プーリー２１お
よび駆動プーリー２５などには歯付きプーリーを使用す
るのが望ましい。
ケット２３が側方に張出して設けてあり、このモーター
ブラケット２３に前記サーボモーター９が取付けてあ
る。そして、このサーボモーター９の出力軸に設けた駆
動プーリー２５と前記従動プーリー２１との間にはベル
ト２７が掛け回してある。なお前記従動プーリー２１お
よび駆動プーリー２５などには歯付きプーリーを使用す
るのが望ましい。
【００１８】前記光学系支持部材１３の下端には前記オ
プチカルフラット７からのレーザービームを通過させる
と共に、アシストガスを同軸に噴射させるアシストガス
ノズル１１が設けてある。また、このアシストガスノズ
ル１１の上部には酸素、窒素または空気などのアシスト
ガスおよび空気中の塵埃が前記オプチカルフラット７の
方に侵入するのを防止するための光学的に透明なウイン
ド２９が取付けてあり、このノズル１１においてウイン
ド２９の下方で側方位置には切断加工時に供給するアシ
ストガス供給口３１が設けてある。
プチカルフラット７からのレーザービームを通過させる
と共に、アシストガスを同軸に噴射させるアシストガス
ノズル１１が設けてある。また、このアシストガスノズ
ル１１の上部には酸素、窒素または空気などのアシスト
ガスおよび空気中の塵埃が前記オプチカルフラット７の
方に侵入するのを防止するための光学的に透明なウイン
ド２９が取付けてあり、このノズル１１においてウイン
ド２９の下方で側方位置には切断加工時に供給するアシ
ストガス供給口３１が設けてある。
【００１９】上記構成において、集光レンズ３からオプ
チカルフラット７に入射されたレーザービームＬＢは、
回転筒１９の上端部に集光レンズ３の光軸５と適宜な角
度に傾斜させて設けたオプチカルフラット７によって、
ワークＷの表面において光軸５からδだけ偏心した位置
に集光照射することができる。したがって、サーボモー
ター９を回転駆動すれば、オプチカルフラット７を支持
した回転筒１９が回転させられるので、ワークＷの表面
に集光されたレーザービームＬＢは前記光軸５を中心に
半径δで円運動することになる。
チカルフラット７に入射されたレーザービームＬＢは、
回転筒１９の上端部に集光レンズ３の光軸５と適宜な角
度に傾斜させて設けたオプチカルフラット７によって、
ワークＷの表面において光軸５からδだけ偏心した位置
に集光照射することができる。したがって、サーボモー
ター９を回転駆動すれば、オプチカルフラット７を支持
した回転筒１９が回転させられるので、ワークＷの表面
に集光されたレーザービームＬＢは前記光軸５を中心に
半径δで円運動することになる。
【００２０】なお、前記アシストガスノズル１１のアシ
ストガスガス噴射口の口径はレーザービームの円運動に
干渉しないように直径が２＊δ以上に設けてある。ま
た、前記偏心用光学系としてのオプチカルフラット７に
代えて光学ウエッジを使用することもできる。また、前
記アシストガスノズル１１のノズル先端は交換自在なノ
ズルチップとすることができる。
ストガスガス噴射口の口径はレーザービームの円運動に
干渉しないように直径が２＊δ以上に設けてある。ま
た、前記偏心用光学系としてのオプチカルフラット７に
代えて光学ウエッジを使用することもできる。また、前
記アシストガスノズル１１のノズル先端は交換自在なノ
ズルチップとすることができる。
【００２１】図１に示すように、前記サーボモーター９
はＮＣ装置３３の制御の下に、その回転数（回転速度）
および回転方向が図示省略のＣＰＵによって制御される
ようになっている。さらに詳細には、ＮＣ装置３３には
加工条件記憶部３５と切断形状プログラム部３７および
回転数演算部３９とが設けてあり、回転数演算部３９で
は、加工条件記憶部３５からの加工速度データを基にし
て回転数が演算され、この回転数に基づいてモーター駆
動部４１からサーボモーター９に適宜な制御指令（電圧
値）を出力するようになっている。また、切断形状プロ
グラム部３７からの回転方向指令に基づいてモーター駆
動部４１においてサーボモーター９の回転方向が制御さ
れる。なお、前記サーボモーター９にはＡＣサーボモー
ター、ＤＣサーボモーターまたはステッピングモーター
などを使用できる。
はＮＣ装置３３の制御の下に、その回転数（回転速度）
および回転方向が図示省略のＣＰＵによって制御される
ようになっている。さらに詳細には、ＮＣ装置３３には
加工条件記憶部３５と切断形状プログラム部３７および
回転数演算部３９とが設けてあり、回転数演算部３９で
は、加工条件記憶部３５からの加工速度データを基にし
て回転数が演算され、この回転数に基づいてモーター駆
動部４１からサーボモーター９に適宜な制御指令（電圧
値）を出力するようになっている。また、切断形状プロ
グラム部３７からの回転方向指令に基づいてモーター駆
動部４１においてサーボモーター９の回転方向が制御さ
れる。なお、前記サーボモーター９にはＡＣサーボモー
ター、ＤＣサーボモーターまたはステッピングモーター
などを使用できる。
【００２２】前記加工条件記憶部３５には、後述の各種
材質の板厚ｔと最大切断速度Ｆmaxとの関係式および切
断速度Ｆとレーザービーム回転数Ｎとの関係式が登録し
てある。また、前記切断形状プログラム部３７には、自
動プログラミング装置４３によって作成された切断形状
プログラムが外部記憶装置４５を介して入力され、その
切断形状プログラムが記憶してある。この切断形状プロ
グラム部３７の中には、前述の偏心して回転するレーザ
ービームの回転方向、材質および板厚指定、加工開始位
置（ピアシング位置）、切断進行方向などの指令が含ま
れている。
材質の板厚ｔと最大切断速度Ｆmaxとの関係式および切
断速度Ｆとレーザービーム回転数Ｎとの関係式が登録し
てある。また、前記切断形状プログラム部３７には、自
動プログラミング装置４３によって作成された切断形状
プログラムが外部記憶装置４５を介して入力され、その
切断形状プログラムが記憶してある。この切断形状プロ
グラム部３７の中には、前述の偏心して回転するレーザ
ービームの回転方向、材質および板厚指定、加工開始位
置（ピアシング位置）、切断進行方向などの指令が含ま
れている。
【００２３】なお、前記ＮＣ装置３３はレーザー制御部
４７を介してレーザー発振器４９の出力を制御すると共
に、レーザー加工機（図示省略）のワーク移動装置また
はレーザー加工ヘッドを軸制御部５１、サーボアンプ５
３および駆動モーター５５を介して位置決め制御できる
ようになっている。なお、前記加工条件記憶部３５の内
容は表示装置を備えた加工条件編集部５７で適宜に編集
することができる。
４７を介してレーザー発振器４９の出力を制御すると共
に、レーザー加工機（図示省略）のワーク移動装置また
はレーザー加工ヘッドを軸制御部５１、サーボアンプ５
３および駆動モーター５５を介して位置決め制御できる
ようになっている。なお、前記加工条件記憶部３５の内
容は表示装置を備えた加工条件編集部５７で適宜に編集
することができる。
【００２４】図２は、前述の自動プログラミング装置４
３で、ワークＷの内側に製品Ｐを切断する場合の作業プ
ロセスを説明したものである。まず、ワークＷの材質、
板厚および使用するレーザー加工機を設定する。次に、
切断形状（穴および外周）を自動プログラミング装置４
３のディスプレー上に作成する。
３で、ワークＷの内側に製品Ｐを切断する場合の作業プ
ロセスを説明したものである。まず、ワークＷの材質、
板厚および使用するレーザー加工機を設定する。次に、
切断形状（穴および外周）を自動プログラミング装置４
３のディスプレー上に作成する。
【００２５】この切断形状（穴および外周）の作成プロ
セスにおいては、切断開始点となるピアシング開始位置
を指定すると共に、切断される製品Ｐが工具軌跡（切断
線）が作る閉ループ曲線の内側になるのか外側になるの
かを設定する。また、穴および外周の両方において、切
断方向を時計回りとするのか、または反時計回りとする
のかを設定し、製品Ｐの外周切断か内周切断かによって
「工具径補正右」または「工具径補正左」（切断位置を
進行方向に向かって右側または左側にずらすＮＣコー
ド；Ｇ４２，Ｇ４１）かのどちらかのオフセットを指定
する。すなわち、図２の製品Ｐの例においては、切断方
向を時計回り、製品Ｐは閉ループ曲線の内側、製品Ｐの
外周切断経路においては「工具径補正左」を、製品Ｐ内
の穴部では「工具径補正右」を指定することになる。
セスにおいては、切断開始点となるピアシング開始位置
を指定すると共に、切断される製品Ｐが工具軌跡（切断
線）が作る閉ループ曲線の内側になるのか外側になるの
かを設定する。また、穴および外周の両方において、切
断方向を時計回りとするのか、または反時計回りとする
のかを設定し、製品Ｐの外周切断か内周切断かによって
「工具径補正右」または「工具径補正左」（切断位置を
進行方向に向かって右側または左側にずらすＮＣコー
ド；Ｇ４２，Ｇ４１）かのどちらかのオフセットを指定
する。すなわち、図２の製品Ｐの例においては、切断方
向を時計回り、製品Ｐは閉ループ曲線の内側、製品Ｐの
外周切断経路においては「工具径補正左」を、製品Ｐ内
の穴部では「工具径補正右」を指定することになる。
【００２６】なお、前記切断形状（穴および外周）の作
成プロセスにおいて、偏心レーザービームの回転方向６
１は、図３に示す４種類のパターンから自動プログラミ
ング装置４３が自動的に判断してプログラム指令を設定
する。
成プロセスにおいて、偏心レーザービームの回転方向６
１は、図３に示す４種類のパターンから自動プログラミ
ング装置４３が自動的に判断してプログラム指令を設定
する。
【００２７】前記４種類のパターンは、切断進行方向５
９と製品Ｐとの相対的位置関係から次の４種類のパター
ンに分類される。（ａ）切断進行方向５９が反時計回り
で、製品Ｐが切断経路が作る閉ループ曲線Ｃの内側、
（ｂ）切断進行方向が反時計回りで、製品Ｐが切断経路
が作る閉ループ曲線Ｃの外側、（ｃ）切断進行方向が時
計回りで、製品Ｐが切断経路が作る閉ループ曲線Ｃの内
側、（ｄ）切断進行方向が時計回りで、製品Ｐが切断経
路が作る閉ループ曲線Ｃの外側。
９と製品Ｐとの相対的位置関係から次の４種類のパター
ンに分類される。（ａ）切断進行方向５９が反時計回り
で、製品Ｐが切断経路が作る閉ループ曲線Ｃの内側、
（ｂ）切断進行方向が反時計回りで、製品Ｐが切断経路
が作る閉ループ曲線Ｃの外側、（ｃ）切断進行方向が時
計回りで、製品Ｐが切断経路が作る閉ループ曲線Ｃの内
側、（ｄ）切断進行方向が時計回りで、製品Ｐが切断経
路が作る閉ループ曲線Ｃの外側。
【００２８】前記４種類のパターンにおいて、（ａ）と
（ｄ）の場合は、ビームの回転方向６１は反時計回りの
設定が選択され、（ｂ）と（ｃ）の場合はビームの回転
方向６１は時計回りの設定が選択されるようになってい
る。すなわち、切断進行方向５９と切断される製品Ｐと
の位置関係において、切断される製品Ｐが切断進行方５
９向に対して左側に位置するときは反時計方向が、切断
される製品Ｐが切断進行方向５９に対して右側に位置す
るときは時計方向の回転が選択されるようになってい
る。したがって、切断される製品Ｐ側の切断品質は常に
良好になる。
（ｄ）の場合は、ビームの回転方向６１は反時計回りの
設定が選択され、（ｂ）と（ｃ）の場合はビームの回転
方向６１は時計回りの設定が選択されるようになってい
る。すなわち、切断進行方向５９と切断される製品Ｐと
の位置関係において、切断される製品Ｐが切断進行方５
９向に対して左側に位置するときは反時計方向が、切断
される製品Ｐが切断進行方向５９に対して右側に位置す
るときは時計方向の回転が選択されるようになってい
る。したがって、切断される製品Ｐ側の切断品質は常に
良好になる。
【００２９】以上の如き切断形状作成プロセスを経て、
切断加工プログラムが自動プログラミング装置４３によ
って自動作成されて前記外部記憶装置４５に出力され、
そして、この外部記憶装置４５から前記ＮＣ装置３３に
入力されることになる。
切断加工プログラムが自動プログラミング装置４３によ
って自動作成されて前記外部記憶装置４５に出力され、
そして、この外部記憶装置４５から前記ＮＣ装置３３に
入力されることになる。
【００３０】図４および図５を参照するに、図４はＳＵ
Ｓ３０４における板厚と最大切断速度の関係を実験によ
って求めた結果をプロットしたものであり、横軸は切断
板厚ｔ（ｍｍ）、縦軸は最大切断速度Ｆmax （ｍｍ／ｍ
ｉｎ）を表す。なお、図４の中に示した関係式は、この
実験データを自然対数曲線、Ｆmax ＝−２４７．７１Ｌ
ｎ（ｔ）＋９７１．０６で近似したものである。したが
って、このグラフ示される範囲の板厚ｔにおける最大切
断速度Ｆmax （ｍｍ／ｍｉｎ）を上限として、プログラ
ム中に切断速度Ｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）を設定することがで
きる。
Ｓ３０４における板厚と最大切断速度の関係を実験によ
って求めた結果をプロットしたものであり、横軸は切断
板厚ｔ（ｍｍ）、縦軸は最大切断速度Ｆmax （ｍｍ／ｍ
ｉｎ）を表す。なお、図４の中に示した関係式は、この
実験データを自然対数曲線、Ｆmax ＝−２４７．７１Ｌ
ｎ（ｔ）＋９７１．０６で近似したものである。したが
って、このグラフ示される範囲の板厚ｔにおける最大切
断速度Ｆmax （ｍｍ／ｍｉｎ）を上限として、プログラ
ム中に切断速度Ｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）を設定することがで
きる。
【００３１】図５は図４と同じくＳＵＳ３０４における
切断速度とレーザービームの回転数との関係を実験によ
って求めた結果をプロットしたものであり、横軸は切断
速度Ｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）、縦軸はビーム回転数Ｎ（ｒｐ
ｍ）を表す。なお、図５の中に示した関係式は、この実
験データを自然対数曲線、Ｎ＝−６１５．５１Ｌｎ
（Ｆ）＋２０３１．４で近似したものである。したがっ
て、プログラムによって切断速度Ｆが指定されれば、レ
ーザービームの回転数Ｎを前記関係式から演算によって
求めることができる。
切断速度とレーザービームの回転数との関係を実験によ
って求めた結果をプロットしたものであり、横軸は切断
速度Ｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）、縦軸はビーム回転数Ｎ（ｒｐ
ｍ）を表す。なお、図５の中に示した関係式は、この実
験データを自然対数曲線、Ｎ＝−６１５．５１Ｌｎ
（Ｆ）＋２０３１．４で近似したものである。したがっ
て、プログラムによって切断速度Ｆが指定されれば、レ
ーザービームの回転数Ｎを前記関係式から演算によって
求めることができる。
【００３２】なお、前記図４および図５のグラフと関係
式はＳＵＳ３０４の例であるが、その他の材質において
も同様に関係式が求められている。
式はＳＵＳ３０４の例であるが、その他の材質において
も同様に関係式が求められている。
【００３３】
【発明の効果】請求項１または請求項２に記載の発明に
よれば、切断溝の左右の切断面品質が相違する偏心レー
ザービームを回転させる切断方法を使用しても、切断面
に「面えぐれ」やドロスの付着が少ない良好な製品を得
ることができる。
よれば、切断溝の左右の切断面品質が相違する偏心レー
ザービームを回転させる切断方法を使用しても、切断面
に「面えぐれ」やドロスの付着が少ない良好な製品を得
ることができる。
【００３４】請求項３または請求項４に記載の発明によ
れば、切断進行方向と切断される製品との位置関係と、
製品切断速度とレーザービームの回転数の関係式とか
ら、製品切断面に「面えぐれ」やドロスの付着が少ない
レーザービームの回転方向と回転数とを自動的に設定す
ることができので、レーザービームの回転方向を間違え
て製品側を不良にするようなことがない。また、材質、
板厚および切断速度に係わるレーザービームの回転数が
自動的に制御されるのでオペレーターによる調整誤差や
ミスを防止することができる。
れば、切断進行方向と切断される製品との位置関係と、
製品切断速度とレーザービームの回転数の関係式とか
ら、製品切断面に「面えぐれ」やドロスの付着が少ない
レーザービームの回転方向と回転数とを自動的に設定す
ることができので、レーザービームの回転方向を間違え
て製品側を不良にするようなことがない。また、材質、
板厚および切断速度に係わるレーザービームの回転数が
自動的に制御されるのでオペレーターによる調整誤差や
ミスを防止することができる。
【図１】本発明に係わるレーザー加工ヘッドの構成図。
【図２】自動プログラミング装置における作業プロセス
の説明図。
の説明図。
【図３】切断進行方向と製品との相対的位置関係の４パ
ターンにおけるレーザービームの回転方向の説明図。
ターンにおけるレーザービームの回転方向の説明図。
【図４】ＳＵＳ３０４における板厚と最大切断速度の関
係のグラフおよび関係式。
係のグラフおよび関係式。
【図５】ＳＵＳ３０４における切断速度とレーザービー
ムの回転数との関係のグラフおよび関係式。
ムの回転数との関係のグラフおよび関係式。
【図６】レーザー加工ヘッドの軸心からδだけ偏心して
集光されたレーザービームを半径δで回転させて厚板を
切断する方法の説明図。
集光されたレーザービームを半径δで回転させて厚板を
切断する方法の説明図。
【図７】図６の断面図
１ レーザー加工ヘッド ３ 集光レンズ ５ 集光レンズの光軸 ７ オプチカルフラット ９ サーボモーター １１ アシストガスノズル １９ 回転筒 ３３ ＮＣ装置 ３５ 加工条件記憶部 ３７ 切断形状プログラム部 ３９ 回転数演算部 ４１ モーター駆動部 ４３ 自動プログラミング装置 ４５ 外部記憶装置 ５７ 加工条件編集部 ５９ 切断進行方向 ６１ ビームの回転方向 Ｃ 閉ループ曲線 Ｐ 製品 Ｗ ワーク
Claims (4)
- 【請求項１】 偏心レーザービームを回転させるレーザ
ー切断方法において、切断進行方向と切断される製品と
の位置関係により、前記偏心レーザービームの回転方向
を変更することを特徴とするレーザー切断方法。 - 【請求項２】 前記偏心レーザービームの回転方向を、
前記切断進行方向と切断される製品との位置関係におい
て、切断される製品が切断進行方向に対して左側に位置
するときは反時計方向に、切断される製品が切断進行方
向に対して右側に位置するときは時計方向に変更するこ
とを特徴とする請求項１に記載のレーザー切断方法。 - 【請求項３】 レーザービームを集光する集光レンズの
下方位置に、該レーザービームを前記集光レンズの光軸
から偏心させる回転駆動自在の偏心用光学系を設けると
共に、前記偏心用光学系からのレーザービームを通過さ
せると共に、アシストガスを同軸に噴射させるアシスト
ガスノズルとを設けたレーザー加工ヘッドにして、前記
偏心用光学系を回転駆動するサーボモーターを設け、該
サーボモーターの回転方向を切断進行方向と切断される
製品との位置関係により変更制御すると共に、該サーボ
モーターの回転数を製品切断速度から演算制御するＮＣ
装置を設けたことを特徴とするレーザー加工ヘッド。 - 【請求項４】 前記サーボモーターの回転方向を、前記
切断進行方向と切断される製品との位置関係において、
切断される製品が切断進行方向に対して左側に位置する
ときは反時計方向に、切断される製品が切断進行方向に
対して右側に位置するときは時計方向に回転制御すると
共に、前記サーボモーターの回転数の演算を製品切断速
度とレーザービームの回転数との関係式から演算するこ
とを特徴とする請求項３に記載のレーザー加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14251997A JP3943190B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | レーザー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14251997A JP3943190B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | レーザー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10328870A true JPH10328870A (ja) | 1998-12-15 |
| JP3943190B2 JP3943190B2 (ja) | 2007-07-11 |
Family
ID=15317253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14251997A Expired - Fee Related JP3943190B2 (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | レーザー切断方法および同切断方法に使用するレーザー加工ヘッド |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3943190B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007313511A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Nippon Steel Corp | 金属板材の接合方法及び接合装置 |
| US7564006B2 (en) * | 2003-05-16 | 2009-07-21 | Lasag Ag | Apparatus for generating a rotating laser beam |
| CN103831537A (zh) * | 2013-12-29 | 2014-06-04 | 武汉唯拓光纤激光工程有限公司 | 一种激光切割头 |
| CN111702344A (zh) * | 2019-03-18 | 2020-09-25 | 发那科株式会社 | 切断工件的激光加工机 |
| CN111702343A (zh) * | 2019-03-18 | 2020-09-25 | 发那科株式会社 | 切断工件的激光加工方法 |
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| US20220001489A1 (en) * | 2018-10-22 | 2022-01-06 | Amada Co., Ltd. | Laser machining apparatus, method for setting machining conditions, and control device for laser machining apparatus |
| CN115012091A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 上海洲康医疗器械有限公司 | 一种医用编织管及其切割工艺 |
| US11433485B2 (en) | 2018-03-12 | 2022-09-06 | Amada Co., Ltd. | Cutting processing machine and cutting processing method |
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| JPH0746487A (ja) * | 1993-08-02 | 1995-02-14 | Nec Corp | 画像処理装置 |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP14251997A patent/JP3943190B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US11953875B2 (en) | 2018-03-12 | 2024-04-09 | Amada Co., Ltd. | Cutting processing machine and cutting processing method |
| US20220001489A1 (en) * | 2018-10-22 | 2022-01-06 | Amada Co., Ltd. | Laser machining apparatus, method for setting machining conditions, and control device for laser machining apparatus |
| US11975406B2 (en) * | 2018-10-22 | 2024-05-07 | Amada Co., Ltd. | Laser machining apparatus, method for setting machining conditions, and control device for laser machining apparatus |
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| US11691219B2 (en) | 2019-03-18 | 2023-07-04 | Fanuc Corporation | Laser machining method for cutting workpiece |
| CN111702344A (zh) * | 2019-03-18 | 2020-09-25 | 发那科株式会社 | 切断工件的激光加工机 |
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| CN115012091A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-06 | 上海洲康医疗器械有限公司 | 一种医用编织管及其切割工艺 |
| CN115012091B (zh) * | 2022-06-14 | 2024-04-05 | 上海洲康医疗器械有限公司 | 一种医用编织管及其切割工艺 |
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