JPH07236987A

JPH07236987A - レーザ切断方法及びその装置

Info

Publication number: JPH07236987A
Application number: JP6030091A
Authority: JP
Inventors: Yoshimizu Takeno; 祥瑞竹野; Hisao Isaka; 久夫井坂; Masaharu Moriyasu; 雅治森安; Masayuki Kaneko; 雅之金子; Masaru Kaneoka; 優金岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1994-02-28
Publication date: 1995-09-12
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP3534806B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被加工物切断面の下部における溶融物滞留を
解消し、切断面粗さの生じない高品質切断を実現できる
レーザ切断方法及びその装置を得ること。【構成】切断加工中に、被加工物６に対するレーザビ
ーム１の照射位置あるいは照射径を振動させて切断加工
し、その切断加工を実行するために、上記被加工物６と
上記レーザビーム１とを相対的に移動させる移動手段９
あるいはビーム径制御手段１１、切り換え手段１８を具
備したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被加工物にレーザビ
ームを照射し該レーザビームのエネルギで該被加工物を
切断するレーザ切断方法及びその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図２７は従来のレーザ切断方法を説明す
る模式図であり、図２７において、１０１は厚板の被加
工物１０６に照射するレーザビーム、１０３は切断前
面、１０７はレーザビーム１０１を集光する加工レン
ズ、１３５はアシストガス１２１をレーザビーム１０１
の照射される切断部１０２ａへ吹き付けるノズル、矢印
は被加工物１０６の移動方向を示している。図２７で
は、焦点距離の長い加工レンズ１０７でレーザビーム１
０１を集光し、焦点位置Ｏを被加工物表面から距離Ｋだ
け離し、被加工物表面でのビーム径を拡げて切断してい
る状態を示している。この従来のレーザ切断方法では、
被加工物１０６の板厚が厚くなった場合、被加工物１０
６の下部までレーザエネルギが有効に伝わるように焦点
距離の長い加工レンズ１０７を使用したり、加工レンズ
１０７へ入射するビーム径を小さくすることで焦点深度
を深くしても、安定に切断溝を形成することができなく
なる。例えば、被加工物１０６が軟鋼の場合、３ｋＷの
レーザビーム１０１は板厚が２２ｍｍを越えると、切断
が非常に困難で、切断できた場合でも図２８に示すよう
に被加工物切断面の下部においては、上部条痕１０４に
比べ下部条痕１２２のように切断面粗さは非常に粗くな
っており、加工製品の劣化という問題が発生していた。

【０００３】このような事態が発生する原因は、焦点深
度を深くしたために、ビームの集光スポット径が大きく
なりすぎ、切断溝深部に入射するレーザエネルギが減少
するためである。集光スポット径が大きくなると、図２
９に示されるように、加工しきい値以下の切断溝１０２
中に入射しないビームスポット周辺部１０１ａのエネル
ギが多く、切断溝１０２の中に入射するビームスポット
中央部１０１ｂのエネルギが少なくなる。このため、切
断溝１０２内へのレーザ入射熱量が減少し、切断溝深部
で入熱不足が発生して、溶融物の温度が下がり粘性が高
くなる。

【０００４】その結果、被加工物切断面の下部におい
て、溶融物の滞留が生じて切断面粗さが非常に粗くな
る。また、切断溝深さが深くなり、溝深部でアシストガ
ス流による溶融物の除去作用が低下することも、前記被
加工物切断面の下部に溶融物が滞留し切断面粗さが非常
に粗くなることの要因となっている。

【０００５】この場合、レーザビーム１０１をデフォー
カスし、溝幅を広げて溝深部でアシストガス流による溶
融物の除去作用を増加させると、ビームスポット径が拡
がってしまうので、上述したように溝内に入射するレー
ザエネルギが減少し、適当でない。

【０００６】さらに、レーザ切断が可能とされる中板厚
の被加工物の場合でも、例えば軟鋼では板厚が２２ｍｍ
以下の場合でも、切断面の上部と比較すると下部では板
厚が２２ｍｍ以上の被加工物と同様に切断面粗さが粗く
なる。特に、角部を切断した時に生じる角部頂点の溶け
落ちに起因する切断面粗さの低下が問題となっている。

【０００７】これらの問題を解決するレーザ切断方法と
して、例えば、特開平４−２８４９９０号公報に示され
たレーザ切断方法がある。このレーザ切断方法は、被加
工物表面におけるレーザビームの断面形状を切断進行方
向に細長い形状、被加工物内部の所定深さ以上では切断
進行方向と直交する方向に細長いビーム形状とし、被加
工物の裏面近くの溝幅を広くし、被加工物切断面の下部
での溶融物の滞留と切断面粗さを改善するものである。
しかし、この方法では、切断面粗さの低下は改善できる
ものの、切断溝の深さ方向での溝幅が大きく変化するた
め、加工後の切断面は平面にならない。このため、切断
後の部品の組立精度や溶接性が悪化してしまう等の問題
点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な問題点を解消するためになされたもので、請求項１〜
１１記載の発明は、被加工物切断面の下部における溶融
物の滞留を解消し、切断面粗さの生じない高品質切断を
実現できるレーザ切断方法を得ることを目的とする。

【０００９】請求項１２〜１４記載の発明は、切断溝深
部の入熱不足を解消し、切断面粗さ低下の生じない高品
質切断を実現できるレーザ切断装置を得ることを目的と
する。

【００１０】請求項１５，１６記載の発明は、溶融物の
除去作用を向上させ、切断面粗さの生じない高品質切断
を実現できるレーザ切断方法を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
るレーザ切断方法は、切断加工中に被加工物とレーザビ
ームとを相対的に移動させて、前記被加工物に対する前
記レーザビームの位置あるいはビーム径を振動させるも
のである。

【００１２】請求項２記載の発明に係るレーザ切断方法
は、レーザビームの振動周波数を、前記レーザビームを
振動させないときに被加工物の切断面に生じる条痕のピ
ッチと切断速度から計算される条痕の生成周波数より大
きく設定したものである。

【００１３】請求項３記載の発明に係るレーザ切断方法
は、レーザビームの振動方向を、切断進行方向と平行と
したものである。

【００１４】請求項４記載の発明に係るレーザ切断方法
は、レーザビームの切断進行方向と平行な振動振幅を、
前記レーザビームを振動させないときの前記被加工物表
面と裏面の切断溝長さの差と該被加工物表面での切断溝
幅から算出した値より小さく設定したものである。

【００１５】請求項５記載の発明に係るレーザ切断方法
は、レーザビームの振動方向を、切断進行方向と直交と
したものである。

【００１６】請求項６記載の発明に係るレーザ切断方法
は、レーザビームの切断進行方向と直交な振動振幅を、
前記被加工物表面での切断溝幅より小さく設定したもの
である。

【００１７】請求項７記載の発明に係るレーザ切断方法
は、レーザビームのスポットの中心軸を、前記被加工物
表面で回転半径上を回転移動させるものである。

【００１８】請求項８記載の発明に係るレーザ切断方法
は、レーザビームが回転移動する切断進行方向と平行な
成分を、前記レーザビームを回転させないときの前記被
加工物の表裏面の切断溝長さの差と該被加工物表面での
切断溝幅から算出した値より小さくし、前記切断進行方
向と直交な成分を、前記被加工物表面での切断溝幅より
小さく設定したものである。

【００１９】請求項９記載の発明に係るレーザ切断方法
は、切断進行方向の変化する方向と反対の方向にレーザ
ビームの回転移動方向を設定したものである。

【００２０】請求項１０記載の発明に係るレーザ切断方
法は、レーザビームの振動方向を、このレーザビームの
入射軸方向と平行としたものである。

【００２１】請求項１１記載の発明に係るレーザ切断方
法は、被加工物表面におけるレーザビーム径の最大値
を、切断溝幅の略１．５倍よりも小さく設定したもので
ある。

【００２２】請求項１２記載の発明に係るレーザ切断装
置は、切断進行方向が変化しても、前記被加工物に対す
る前記レーザビームの振動方向の角度を一定に保つよう
に、前記被加工物と前記レーザビームを相対的に移動さ
せる移動手段を具備したものである。

【００２３】請求項１３記載の発明に係るレーザ切断装
置は、被加工物表面でレーザビーム径を変化させるビー
ム径制御手段を具備したものである。

【００２４】請求項１４記載の発明に係るレーザ切断装
置は、被加工物表面に至る伝送距離の異なる複数のレー
ザビーム伝送路と、加工中に前記レーザビーム伝送路を
切り換える切り換え手段とを具備したものである。

【００２５】請求項１５記載の発明に係るレーザ切断方
法は、アシストガスを冷却して切断部に吹き付けるもの
である。

【００２６】請求項１６記載の発明に係るレーザ切断方
法は、冷却したアシストガスを、レーザビームの照射さ
れる切断部より切断進行方向後方から該切断部に吹き付
けるものである。

【００２７】

【作用】請求項１記載の発明におけるレーザビームは、
被加工物に対する位置あるいはビーム径を振動させるこ
とにより、切断溝深部に照射されるレーザエネルギを増
加させることができ、切断溝深部の入熱不足が解消さ
れ、溶融物の温度が上昇し粘性が低くなる。その結果、
被加工物切断面の下部において、溶融物の滞留が解消さ
れ、切断面粗さ低下の生じない高品質切断が実現され
る。

【００２８】請求項２記載の発明におけるレーザビーム
は、振動周波数を切断面に生じる条痕の生成周波数より
も大きくしたことにより、レーザビームの振動が切断現
象を不安定にすることを防止できる。

【００２９】請求項３記載の発明におけるレーザビーム
は、切断進行方向と平行に振動させ、また請求項４記載
の発明では、上記振動振幅を切断溝幅より小さく設定し
たことにより切断溝深部にパワー密度の高いビームの中
心軸付近が直接照射され、切断溝深部の入熱不足が解消
され、溶融物の温度が上昇し粘性が低くなる。その結
果、被加工物切断面の下部において、溶融物の滞留が解
消され、切断面粗さ低下の生じない高品質切断が実現さ
れる。

【００３０】請求項５記載の発明におけるレーザビーム
は、集光スポット径が小さいビームを切断進行方向と直
交する垂直方向に振動させ、また請求項６記載の発明で
は、上記振動振幅を切断溝幅より小さく設定したことに
より、溝内に入射するレーザエネルギ、レーザのパワー
密度Ｐが増加し、切断溝深部の入熱不足が解消され、溶
融物の温度が上昇し粘性が低くなる。その結果、被加工
物切断面の下部において、溶融物の滞留が解消され、切
断面粗さ低下の生じない高品質切断が実現される。

【００３１】請求項７記載の発明におけるレーザビーム
は、集光スポット径が小さいビームを回転させ、請求項
８記載の発明では、上記回転径の切断進行方向と平行な
成分を、切断溝の長さと幅から算出した値より小さく
し、切断進行方向と直交する成分を、切断溝幅より小さ
くしたことにより、ビームを切断進行方向と平行に振動
させる効果と、ビームを切断進行方向に直交して振動さ
せる効果によって、切断溝深部の入熱不足が解消され、
溶融物の温度が上昇し粘性が低くなる。その結果、被加
工物切断面の下部において、溶融物の滞留が解消され、
切断面粗さ低下の生じない高品質切断が実現される。

【００３２】請求項９記載の発明におけるレーザビーム
は、回転移動方向を切断進行方向の変化と反対の方向に
したことにより、溶融物がコーナエッジ部に流れること
を防止でき、コーナエッジ部の温度上昇を抑制できる。
その結果、コーナエッジ部の溶け落ちが解消され、切断
面粗さ低下の生じない高品質なコーナ切断が実現され
る。

【００３３】請求項１０記載の発明におけるレーザビー
ムは、レーザビームの入射軸方向に焦点位置を振動さ
せ、請求項１１記載の発明では、レーザビーム径の最大
値を切断溝幅の略１．５倍より小さく設定したことによ
り、切断溝幅は最大ビーム径付近で規定され、それ以下
のビーム径の時は全てのレーザエネルギが切断溝内へ入
射し、切断溝深部の入熱不足が解消され、溶融物の温度
が上昇し粘性が低くなる。その結果、被加工物切断面の
下部において、溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低
下の生じない高品質切断が実現される。

【００３４】請求項１２記載の発明における移動手段
は、切断進行方向が変化しても、切断進行方向と被加工
物表面でのレーザビームの振動方向の角度を常に一定に
保つため、形状切断においても切断溝深部の入熱不足が
解消され、切断面粗さ低下の生じない高品質形状切断が
実現される。

【００３５】請求項１３記載の発明におけるビーム径制
御手段は、被加工物表面のビーム径を変化させ、請求項
１４記載の発明では、レーザビーム伝送路を切り換え手
段で切り換えてビーム径を変化させていることにより、
切断溝幅は最大ビーム径付近で規定され、それ以下のビ
ーム径の時は全てのレーザエネルギが切断溝内へ入射
し、切断溝深部の入熱不足が解消され、溶融物の温度が
上昇し粘性が低くなる。その結果、被加工物切断面の下
部において、溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低下
の生じない高品質切断が実現される。

【００３６】請求項１５記載の発明におけるアシストガ
スは、冷却したことにより、進直性が増加し、溶融物の
除去作用が向上する。その結果、被加工物切断面の下部
において、溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低下の
生じない高品質切断が実現される。

【００３７】請求項１６記載の発明におけるアシストガ
スは、レーザビームの照射される切断部より切断進行方
向後方から該切断部に吹き付けることにより、アシスト
ガス吹き付け用ノズル内をレーザビームが通過しないた
め、ノズル設計の自由度が拡がり、アシストガス流速を
向上させることが可能となる。その結果、被加工物切断
面の下部において、溶融物の滞留が解消され、切断面粗
さ低下の生じない高品質切断が実現される。

【００３８】

【実施例】

実施例１．図１は請求項１〜４記載の発明の一実施例に
よるレーザ切断方法を示す模式図である。図１におい
て、１はレーザビーム、２は被加工物６に形成された切
断溝である。本実施例１では、被加工物６として厚さ
４．５ｍｍ、１２ｍｍ、２５ｍｍの軟鋼を用い、レーザ
ビーム１は各々１．５ｋＷ、１．７５Ｗ、３ｋＷの連続
波出力で、焦点距離１９０．５ｍｍのＺｎＳｅ製レンズ
（図示せず）で被加工物表面から各々０．５ｍｍ、１．
５ｍｍ、１．５ｍｍ上に焦点を結ぶように被加工物表面
に照射した。切断速度は各々２．５ｍ／分、１．０ｍ／
分、０．５ｍ／分で、この時レーザビーム１と同軸の穴
径２ｍｍのノズル（図示せず）から、ノズル元圧を各々
１．０ｋｇｆ／ｃｍ² 、０．６ｋｇｆ／ｃｍ² 、０．５
ｋｇｆ／ｃｍ² として、アシストガスとしての酸素を切
断部へ吹き付けた。このレーザビーム１を被加工物表面
から５００ｍｍ上方に設置した図示しないビームスキャ
ナを用いて被加工物表面で矢示の切断進行方向と平行に
振動させた。このような操作により、図２に示すよう
に、切断溝深部にパワー密度の高いビームの中心軸付近
が直接照射され、被加工物６の下部への入熱量が多くな
る。この結果、溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低
下の生じない高品質切断が実現された。図中、３は切断
前面である。

【００３９】図３はビームの振動振幅を０．３ｍｍとし
たときの、板厚４．５ｍｍ、１２ｍｍ、２５ｍｍの軟鋼
材料に対する、ビーム振動の周波数Ｆと切断面下部の切
断面粗さＲの関係を示す図である。図３から明らかなよ
うに、切断面粗さＲは周波数Ｆがある周波数になると急
激に悪化し、それ以上の周波数では粗さＲは悪化以前よ
りも急激に改善され、ある程度周波数が高くなると飽和
する。本実施例１では、この粗さＲが急激に悪化する周
波数は板厚４．５ｍｍでは約２５０Ｈｚ、板厚１２ｍｍ
では約１００Ｈｚ、板厚２５ｍｍでは約５０Ｈｚであっ
た。この値は図４に示すレーザビーム１の振動を行わな
いときの切断面上部に形成される条痕４のピッチＰと切
断速度Ｖから計算される条痕４の生成周波数Ｈ＝Ｐ／Ｖ
とほぼ一致していた。なお、条痕４のピッチＰおよび切
断速度Ｖは被加工物の材質、板厚、及び加工形状によっ
て異なってくるが、どのような場合においても、条痕４
の生成周波数より大きくレーザビーム１の振動周波数を
設定したところ、切断面粗さの改善効果が得られた。図
５は被加工物としての板厚４．５ｍｍ、１２ｍｍ、２５
ｍｍの軟鋼材料に対するビーム周波数を各々３００Ｈ
ｚ、２００Ｈｚ、２００Ｈｚとしたときのビーム振動の
被加工物表面での振幅Ａと切断面下部の切断面粗さＲの
関係を示す図である。切断面粗さＲは振幅がある値まで
改善されるが、各板厚とも振幅のある値で切断面粗さＲ
の改善効果は見られなくなり、粗さがビーム振動しない
とき、つまり横軸のＯ点におけるよりも悪くなってい
る。

【００４０】本実施例では、この振幅の値は板厚４．５
ｍｍでは約０．４ｍｍ、板厚１２ｍｍでは約１．０ｍ
ｍ、板厚２５ｍｍでは約１．５ｍｍであった。この値は
図６に示すビームの振動を行わないときの切断前面３の
上部と下部の差Ｂから被加工物表面での切断前面３とビ
ーム中心Ｏとの距離Ｄ（被加工物表面での切断溝幅Ｗの
１／２にほぼ等しい）から計算される（Ｂ−Ｗ／２）／
２の値Ｃとほぼ一致している。図７は板厚に対する切断
前面３の遅れ、切断溝幅Ｗ、計算値Ｃを示す加工条件図
である。

【００４１】なお、被加工物表面でのビーム振幅が同じ
であっても、切断前面３の遅れＢ及び切断溝幅Ｗは被加
工物の材質、板厚、及び加工形状によって異なってくる
が、どんな場合においても、レーザビーム１の振動を行
わないときの切断前面３の上部と下部の差Ｂと被加工物
表面での切断溝幅Ｗの１／２から計算される計算値Ｃよ
り小さくビームの振幅を設定したところ、切断面粗さＲ
の改善効果が得られた。

【００４２】実施例２．図８は請求項５、６記載の発明
の一実施例によるレーザ切断方法を示す模式図であり、
前記図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。本実施例２では、レーザビーム１を被加工物表
面から５００ｍｍ上方に設置した図示しないビームスキ
ャナを用いて、各々周波数３００Ｈｚ、２００Ｈｚ、２
００Ｈｚで被加工物表面において、矢示の切断進行方向
と直交する垂直方向に振動させるもので、図９に示すよ
うに、加工しきい値Ｓ以上の構内に入射するレーザエネ
ルギ、レーザのパワー密度Ｐが増加する。このため、切
断溝深部の入熱不足が解消され、溶融物の温度が上昇し
粘性が低くなる。この結果、被加工物６の材質、厚さ、
レーザビーム１の出力、切断速度、アシストガスとして
の酸素の吹き付け圧力等を前記実施例１と同一とするこ
とにより、溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低下の
生じない高品質切断が実現された。

【００４３】図１０は本実施例２において、板厚４．５
ｍｍ、１２ｍｍ、２５ｍｍの軟鋼材料の被加工物表面で
のビーム振動の振幅Ａと切断面下部の切断面粗さＲの関
係を示す図であり、図１０から明らかなように、切断面
粗さＲは振幅Ａがある範囲で改善されている。本実施例
２では、板厚４．５ｍｍでは１．５ｍｍ以下、板厚１２
ｍｍでは約１．２ｍｍ以下、板厚２５ｍｍでは約１．０
ｍｍ以下であった。この上限値は切断溝Ｗの１／２の値
とほぼ等しくなる。

【００４４】なお、レーザビーム１の振幅Ａが同じでも
切断溝幅Ｗは被加工物の材質、板厚、及び加工形状によ
って異なってくるが、どんな場合においても、切断幅Ｗ
／２より小さい範囲内にビーム振幅を設定したところ、
切断面粗さの改善効果が得られた。

【００４５】実施例３．図１１は請求項７、８記載の発
明の一実施例によるレーザ切断方法を示す模式図であ
る。図１１において、１はレーザビーム、２は被加工物
に形成された切断溝である。本実施例３では、被加工物
６として厚さ４．５ｍｍ、１２ｍｍ、２５ｍｍの軟鋼を
用い、レーザビーム１は各々１．５ｋＷ、１．７５ｋ
Ｗ、３ｋＷの連続波出力で、焦点距離１９０．５ｍｍの
ＺｎＳｅ製レンズ（図示せず）で被加工物表面から各々
０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、１．５ｍｍ上に焦点を結ぶよ
うに被加工物表面に照射した。切断速度は各々２．５ｍ
／分、１．０ｍ／分、０．５ｍ／分で、この時レーザビ
ーム１と同軸の穴径２ｍｍのノズル（図示せず）から、
ノズル元圧を各々１．０ｋｇｆ／ｃｍ² 、０．６ｋｇｆ
／ｃｍ² 、０．５ｋｇｆ／ｃｍ² として、アシストガス
としての酸素を切断部へ吹き付けた。このレーザビーム
１を被加工物表面から５００ｍｍ上方に設置した図示し
ない２枚のビームスキャナを用いて、各々周波数３００
Ｈｚ、２００Ｈｚ、２００Ｈｚで被加工物表面で回転さ
せた。このような操作により、被加工物６の下部への入
熱量が多くなるため、溶融物の滞留が解消され、切断面
粗さ低下の生じない高品質切断が実現された。本実施例
３では、前記実施例１と実施例２で述べた被加工物表面
でのレーザビーム１の振動振幅の条件を満足するように
することで、適正な回転運動の半径の範囲が決定でき
る。すなわち、被加工物表面での回転半径の切断進行方
向と平行な方向の成分の長さが、レーザビーム１の振動
を行わないときの切断前面上部と下部の差Ｂから被加工
物表面での切断溝幅Ｗの１／２を差し引いた値の１／２
より小さく、被加工物表面での回転半径の切断進行方向
と直交方向の成分の長さが切断幅Ｗ／２より小さい範囲
内に被加工物表面でのレーザビーム１の振動振幅を設定
すれば、切断面粗さＲの改善効果が得られた。

【００４６】なお、レーザビーム１の被加工物表面での
径、振動振幅が同じでも、切断溝幅Ｗは被加工物６の材
質、板厚、及び加工形状によって異なってくるが、どん
な場合においても、前記の回転半径の範囲を守り、被加
工物表面での回転半径を設定したところ、切断面粗さの
改善効果が得られた。

【００４７】特に、レーザビーム１の被加工物表面での
回転軌跡を真円とし、前記被加工物表面での回転半径の
条件を満足した場合には、ビーム照射部中心を軸とした
軸対象状態になるため、切断の方向性がなくなるので、
切断進行方向に応じて振動方向を変更することなく、高
品質な形状切断が可能となった。

【００４８】実施例４．図１２は請求項９の発明の一実
施例によるコーナ部のレーザ切断方法を示す模式図であ
る。図１２において、１はレーザビーム、２は被加工物
６に形成された切断溝である。本実施例４では、被加工
物として厚さ４．５ｍｍ、１２ｍｍ、２５ｍｍの軟鋼を
用い、レーザビーム１は各々１．５ｋＷ、１．７５ｋ
Ｗ、３ｋＷの連続波出力で、焦点距離１９０．５ｍｍの
ＺｎＳｅ製レンズ（図示せず）で被加工物表面から各々
０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、１．５ｍｍ上に焦点を結ぶよ
うに被加工物表面に照射した。切断速度は各々２．５ｍ
／分、１．０ｍ／分、０．５ｍ／分で、この時レーザビ
ーム１と同軸の穴径２ｍｍのノズル（図示せず）からノ
ズル元圧を各々１．０ｋｇｆ／ｃｍ² 、０．６ｋｇｆ／
ｃｍ² 、０．５ｋｇｆ／ｃｍ² として、アシストガスと
しての酸素を切断部へ吹き付けた。このレーザビーム１
を被加工物表面から５００ｍｍ上方に設置した図示しな
い２枚のビームスキャナを用いて、切断進行方向が変化
する場合、その変化の方向と反対の方向にレーザビーム
１の回転移動の方向を設定し、各々周波数３００Ｈｚ、
２００Ｈｚ、２００Ｈｚで被加工物表面で回転運動しな
がら切断進行方向に移動させた。この時の切断進行方向
に平行な方向の振幅は０．２ｍｍ、切断進行方向に直交
する方向の振幅は０．２ｍｍとした。このような操作に
より、被加工物６の下部への入熱量が多くなり、コーナ
部への溶融物の滞留が解消されるとともに、外側の切断
面に流れる溶融物が多くなり、エッジ部の温度上昇が抑
えられるため、エッジ部の溶け落ちによる切断面粗さ低
下の生じない高品質コーナ切断が実現された。

【００４９】実施例５．図１３、１４は請求項１０、１
１記載の発明の一実施例によるレーザ切断方法を示す模
式図である。図１３、１４において、１はレーザビー
ム、３は切断前面、４は上部条痕、５は下部条痕、６は
被加工物である。本実施例５では、被加工物として厚さ
２５ｍｍの軟鋼を用い、レーザビーム１は３ｋＷの連続
波出力で、焦点距離１９０．５ｍｍのＺｎＳｅ製加工用
レンズ（図示せず）で被加工物表面から１．０ｍｍ上方
に焦点を結ぶように集光した。

【００５０】ここで、加工用レンズの５０ｍｍ手前のレ
ーザビーム１の伝送路に焦点距離５００ｍｍのビーム径
制御用ＺｎＳｅ製レンズ（図示せず）を配置し、このビ
ーム径制御用レンズをビーム伝送方向に２００Ｈｚで前
後させ、加工用レンズに入射するビーム径を変化させ
た。

【００５１】これにより、加工用レンズ透過後のビーム
焦点位置が振幅１．０ｍｍでビーム入射方向と平行方向
（図１４の矢示５０方向）に２００Ｈｚで振動した。ま
た、切断速度は０．５ｍ／分で、レーザビーム１と同軸
の穴径２ｍｍのノズル（図示せず）からノズル元圧を
０．５ｋｇｆ／ｃｍ² として、アシストガスとしての酸
素を切断部へ吹き付けた。この時、被加工物表面でのビ
ーム径は０．３ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲で変化し、切断
溝幅は０．８ｍｍとなった。このような操作により、被
加工物６の下部への入熱量が多くなるため、溶融物の滞
留が解消され、切断面粗さ低下の生じない高品質切断が
実現された。

【００５２】図１５は被加工物６としての板厚２５ｍｍ
の軟鋼材料に対するレーザビーム１の焦点位置の振動振
幅Ａと切断面下部の切断面粗さＲの関係を示す図であ
る。切断面粗さＲは焦点位置の振動振幅がある範囲で改
善される。本実施例５では、焦点位置の振動振幅の適正
範囲は約３．０ｍｍであった。この値は被加工物表面で
の最大ビーム径に換算すると、約２．０ｍｍであった。
この時の溝幅は約１．４ｍｍであり、最大ビーム径の約
１／１．５倍となった。

【００５３】なお、レーザビーム１の被加工物表面での
変化条件が同じでも、切断溝幅Ｗは被加工物の材質、板
厚、及び加工形状によって異なってくるが、どんな場合
においても、被加工物表面での最大ビーム径が溝幅の
１．２倍より小さくなるように焦点位置の振動中心、振
幅を設定したところ切断面粗さＲの改善効果が得られ
た。

【００５４】本実施例５では、レーザビーム１が常に軸
対象状態を保って変化するため、切断の方向性がなくな
るので、切断進行方向に応じて振動方向を変更すること
なく、高品質な形状切断が可能となった。

【００５５】実施例６．図１６は請求項１２記載の発明
の一実施例によるレーザ切断装置（請求項１〜４記載の
発明に係るレーザ切断方法を実行する装置）を示す模式
図である。前記図１〜図１３と同一部分には同一符号を
付して重複説明を省略した図１６において、７は加工レ
ンズ、８はレーザビーム１を出力するレーザ発振器、９
は不図示の揺動モータにより矢示方向に駆動される移動
手段としてのガルバノスキャナ（以下、反射ミラーと略
称する）、１０は被加工物６を載置して直交軸Ｘ，Ｙ，
Ｚ方向に移動可能な加工テーブル、１９は折り返しミラ
ー、２０はノズルである。図１７は制御回路を示すブロ
ック図であり、図１６と同一部分には同一符号を付して
重複説明を省略する。図１７において、１１は反射ミラ
ー揺動信号を出力するミラー揺動回路であり、この反射
ミラー揺動回路１１は、例えばＮＣ装置１２のＣＰＵ１
２ａから揺動スタート命令を受けるとトリガパルスＴＰ
を出力する第１のパルスジェネレータ１１ａと、上記ト
リガパルスＴＰとＣＰＵ１２ａから位相差、振幅値命令
を受けると反射ミラー揺動信号Ｍを出力する第２のパル
スジェネレータ１１ｂとで構成されており、第２のパル
スジェネレータ１１ｂの出力信号をアンプ２７で増幅
し、このアンプ２７の出力信号で不図示の揺動モータを
駆動して反射ミラー９を揺動させる。

【００５６】１３はＣＰＵ１２ａから加工テーブル移動
信号を受けると加工テーブル１０を、直交するＸ，Ｙ，
Ｚ軸方向に移動させるサーボ制御回路であり、例えば位
置制御回路１３ａ、サーボアンプ１３ｂ、サーボモータ
１３ｃとで構成されている。１４はＣＰＵ１２ａから指
令信号を受けてレーザ発振器８を駆動する励起用電源で
ある。

【００５７】以下、本実施例６の動作を説明する。本実
施例６では、被加工物６として厚さ２５ｍｍの軟鋼を用
い、レーザビーム１は３ｋＷの連続波出力で、焦点距離
１９０．５ｍｍのＺｎＳｅ製加工用レンズで、被加工物
表面から１．５ｍｍ上方に焦点を結ぶようにした。切断
速度は０．５ｍ／分で、アシストガスとして、レーザビ
ーム１と同軸の穴径２ｍｍのノズル（図示せず）からノ
ズル元圧を０．５ｋｇｆ／ｃｍ² として、アシストガス
として酸素を切断部へ吹き付けた。

【００５８】被加工物６はＮＣ装置１２により制御され
る加工テーブル１０上に固定し、この加工テーブル１０
を加工形状に従ってＸ，Ｙ，Ｚの直交軸方向に移動させ
た。この時、ＮＣ装置１２からの加工テーブル移動信号
を反射ミラー揺動回路１１に伝送し、反射ミラー９を矢
示方向に揺動させてレーザビーム１を振動させた。この
場合、反射ミラー揺動回路１１はＮＣ装置１２からの信
号を受け、テーブル移動方向とビーム振動方向が常に一
定となるように反射ミラー９の揺動または加工テーブル
１０の移動を制御する。

【００５９】なお、本実施例６では、レーザビーム１を
前記揺動する反射ミラー９により被加工物表面で切断進
行方向と平行または直交する垂直な方向に２００Ｈｚで
振動させた。このような操作により、形状切断を行って
もビーム振動方向と切断進行方向がなす角度を一定に保
つことができるようになり、切断面粗さ低下の生じない
高品質な形状切断が実現された。

【００６０】実施例７．図１８は請求項１２記載の発明
の他の実施例によるレーザ切断装置を示す斜視図、図１
９はその正面図である。上記実施例６では、反射ミラー
９を揺動させて、被加工物６に対するレーザビーム１の
位置を振動させているが、本実施例７は反射ミラー９は
固定し、被加工物６を振動させるようにしたもので、図
１８、図１９において、２２は加工テーブル１０上にコ
ロ２３を介して載置した加工台、２４は被加工物６を加
工台２２上に固定する固定治具、２５ａ，２５ｂは加工
台２２を直交軸Ｘ，Ｙ方向に振動させる加振器、２６は
ＣＰＵ１２ａから駆動信号を受けて、加振器２５ａ，２
５ｂのいずれか一方または双方を同時に駆動する加振器
駆動回路である。本実施例７は上記の構成であるから、
レーザ発振器８からのレーザビーム１を加工レンズ７を
介して被加工物６に照射して切断加工を行う。この切断
加工中に加振器２５ａ，２５ｂのいずれか一方を駆動さ
せると、加工台２２が直交軸ＸまたはＹ方向に振動し、
実施例６と同様の効果が得られる。

【００６１】実施例８．図２０は請求項１２記載の発明
のさらに他の実施例によるレーザ切断装置（請求項７〜
９記載の発明に係るレーザ切断方法を実行する装置）を
示す模式図であり、実施例６における反射ミラー９とし
て揺動軸（図示せず）を直交させた２枚の反射ミラー９
ａ，９ｂを用いたものである。図２１は上記反射ミラー
９ａ，９ｂを揺動させる反射ミラー揺動回路１１を示す
ブロック図であり、ＮＣ装置１２のＣＰＵ１２ａから揺
動スタート命令を受けるとトリガパルスＴＰを出力する
第１のパルスジェネレータ１１ａと、上記トリガパルス
ＴＰとＣＰＵ１２ａから位相差、振幅値命令を受けると
反射ミラー揺動信号Ｍを出力する２つの第２のパルスジ
ェネレータ１１ｂ−１，１１ｂ−２とで構成され、その
第２のパルスジェネレータ１１ｂ−１，１１ｂ−２の出
力信号はアンプ２７ａ，２７ｂを介して反射ミラー９
ａ，９ｂを揺動する反射ミラー揺動モータ２８ａ，２８
ｂに供給される。

【００６２】本実施例８では、反射ミラー揺動モータ２
８ａ，２８ｂによって、それぞれ独立して２枚の反射ミ
ラー９ａ，９ｂを揺動させることにより、前記実施例６
と同様の作用効果が得られるとともに、レーザビーム１
のスポットの中心軸を、被加工物表面で回転半径上を回
転移動させ、また、切断進行方向が変化する場合、その
変化の方向と反対の方向にレーザビーム１の回転移動の
方向を設定することができ、高品質なコーナ切断を実現
できる。

【００６３】実施例９．図２２は請求項１３、１４記載
の発明の一実施例によるレーザ切断装置を示す模式図で
あり、前記図１４に示す実施例６と同一部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。図２２において、２９
ａ，２９ｂは軸対称に一部が欠除された切り換え手段と
しての回転円盤ミラー、３０ａ，３０ｂは回転円盤ミラ
ー２９ａ，２９ｂの位置を検出する光電センサ、３１
ａ，３１ｂはレーザビーム１の光路（レーザビーム伝送
路）３２ａとは別の光路（レーザビーム伝送路）３２ｂ
を作る折り曲げミラー、３３ａ，３３ｂは回転円盤ミラ
ー２９ａ，２９ｂを回転させるパルスモータ、３４は光
電センサ３０ａ，３０ｂの検出信号を入力し、パルスモ
ータ３３ａ，３３ｂに駆動信号を供給するビーム径制御
手段としての回転円盤ミラー制御回路である。

【００６４】図２３は上記回転円盤ミラー制御回路３４
の一例を示すブロック図であり、ＮＣ装置１２のＣＰＵ
１２ａから回転速度命令を受けてパルスモータ３３ａ，
３３ｂに駆動信号を供給するドライバ３４ａ−１，３４
ａ−２と、光電センサ３０ａ，３０ｂから検出信号Ｓ
１，Ｓ２を入力し、両信号の和を計算してマッチング信
号をＣＰＵ１２ａに供給する演算回路３４ｂとで構成さ
れている。本実施例９では、被加工物６として厚さ２５
ｍｍの軟鋼を用い、レーザビーム１は３ｋＷの連続波出
力で、焦点距離１９０．５ｍｍのＺｎＳｅ製加工用レン
ズ７を用いて集光し、被加工物６に照射した。切断速度
は０．５ｍ／分で、レーザビーム１と同軸の穴径２ｍｍ
のノズル（図示せず）からノズル元圧を０．５ｋｇｆ／
ｃｍ² として、アシストガスとしての酸素を切断部２ａ
へ吹き付けた。

【００６５】この時、回転円盤ミラー２９ａ，２９ｂの
光反射部２９ａ−１，２９ｂ−１と透過部２９ａ−２，
２９ｂ−２の位置を光電センサ３０ａ，３０ｂでモニタ
し、レーザ伝送路が図２４（ａ），（ｂ）の如く、光路
３２ａと光路３２ｂに所望の周波数で順次切り換わるよ
うに、回転円盤ミラー２９ａ，２９ｂの回転数と位相の
ズレを回転円盤ミラー制御回路３４で制御した。なお、
本実施例では、光路３２ａと光路３２ｂの切り換えを２
００Ｈｚで行った。

【００６６】このような操作により、加工レンズ７に入
射するビーム径が２００Ｈｚで振動し、焦点位置が被加
工物表面から０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲でビーム軸方向
へ振動した。この結果、被加工物６の下部への入熱量が
多くなり、溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低下の
生じない高品質切断が実現された。

【００６７】実施例１０．図２５は請求項１５の発明の
一実施例によるレーザ切断方法を示す模式図である。図
２５において、１はレーザビームであり、加工レンズ７
を介して被加工物６に照射している。本実施例１０で
は、被加工物６として厚さ４．５ｍｍ、１２ｍｍ、２５
ｍｍの軟鋼を用い、レーザビーム１は各々１．５ｋＷ、
１．７５ｋＷ、３ｋＷの連続波出力で、焦点距離１９
０．５ｍｍのＺｎＳｅ製加工レンズ７で被加工物表面か
ら各々０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、１．５ｍｍ上に焦点を
結ぶように被加工物表面に照射した。切断速度は各々
２．５ｍ／分、１．０ｍ／分、０．５ｍ／分で、この
時、レーザビームと同軸の穴径２ｍｍのノズル２０から
ノズル元圧を各々１．０ｋｇｆ／ｃｍ² 、０．６ｋｇｆ
／ｃｍ² 、０．５ｋｇｆ／ｃｍ² として、アシストガス
として酸素２１を切断部２ａへ吹き付けた。この時、液
体窒素を用い、ガス冷却装置２２により−５０℃まで冷
却した。このような操作により、アシストガスとしての
酸素の溶融物の除去能力が向上し、滞留が解消され、切
断面粗さ低下の生じない高品質切断が実現された。

【００６８】実施例１１．図２６は請求項１６の発明の
一実施例によるレーザ切断方法を示す模式図である。図
２６において、１はレーザビームであり、加工レンズ７
を介して被加工物６に照射している。本実施例１１で
は、被加工物６として厚さ４．５ｍｍ、１２ｍｍ、２５
ｍｍの軟鋼を用い、レーザビーム１は各々１．５ｋＷ、
１．７５ｋＷ、３ｋＷの連続波出力で、焦点距離１９
０．５ｍｍのＺｎＳｅ製加工レンズ７で被加工物表面か
ら各々０．５ｍｍ、１．５ｍｍ、１．５ｍｍ上に焦点を
結ぶように被加工物表面に照射した。切断速度は各々
２．５ｍ／分、１．０ｍ／分、０．５ｍ／分で、この時
レーザビーム１と同軸の穴径２ｍｍのノズル２０からノ
ズル元圧を各々１．０ｋｇｆ／ｃｍ² 、０．６ｋｇｆ／
ｃｍ² 、０．５ｋｇｆ／ｃｍ² として、アシストガスと
しての酸素を切断部２ａへ吹き付けた。さらに、ＬＰガ
ス切断用のストレート形、火口番号＃２（切断酸素出口
径１．３ｍｍ）ノズル２０により、切断進行方向後方よ
り切断進行面下部を狙って、液体窒素を用いたガス冷却
装置２２により−５０℃まで冷却された酸素をノズル元
圧３ｋｇｆ／ｃｍ² で吹き付けた。このような操作によ
り、被加工物６の下部での滞留が解消され、切断面粗さ
低下の生じない高品質切断が実現された。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、被加工物に対するレーザビームの位置あるいは径
を振動させるように構成したので、切断溝深部に照射さ
れるレーザエネルギを増加させることができ、切断溝深
部の入熱不足が解消され、溶融物の温度が上昇し粘性が
低くなる。その結果、被加工物切断面の下部において、
溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低下の生じない高
品質切断を実現できる効果がある。

【００７０】請求項２記載の発明によれば、レーザビー
ムの振動周波数を切断面に生じる条痕の生成周波数より
も大きくするように構成したので、レーザビームの振動
が切断現象を不安定にすることを防止できる効果があ
る。

【００７１】請求項３記載の発明によれば、レーザビー
ムを切断進行方向と平行に振動させ、請求項４記載の発
明によれば、上記振動振幅を切断溝幅より小さくなるよ
うに構成したので、切断溝深部にパワー密度の高いビー
ムの中心軸付近が直接照射され、切断溝深部の入熱不足
が解消され、溶融物の温度が上昇し粘性が低くなる。そ
の結果、被加工物切断面の下部において、溶融物の滞留
が解消され、切断面粗さ低下の生じない高品質切断を実
現できる効果がある。

【００７２】請求項５記載の発明によれば、レーザビー
ムを切断進行方向と平行に振動させ、請求項６記載の発
明によれば、上記振動振幅を切断溝幅より小さくなるよ
うに構成したので、切断溝内に入射するレーザエネル
ギ、レーザのパワー密度Ｐが増加し、切断溝深部の入熱
不足が解消され、溶融物の温度が上昇し粘性が低くな
る。その結果、被加工物切断面の下部において、溶融物
の滞留が解消され、切断面粗さ低下の生じない高品質切
断を実現できる効果がある。

【００７３】請求項７記載の発明によれば、集光スポッ
トが小さいビームを回転させ、請求項８記載の発明によ
れば、上記回転径の切断進行方向と平行な成分を、切断
溝の長さと幅から算出した値より小さくし、切断進行方
向と直交する成分を、切断溝幅より小さくするように構
成したので、ビームを切断進行方向と平行に振動させる
効果と、ビームを切断進行方向に直交して振動させる効
果によって、切断溝深部の入熱不足が解消され、溶融物
の温度が上昇し粘性が低くなる。その結果、被加工物切
断面の下部において、溶融物の滞留が解消され、切断面
粗さ低下の生じない高品質切断を実現できる効果があ
る。

【００７４】請求項９記載の発明によれば、レーザビー
ムの回転移動方向を切断進行方向の変化と反対の方向に
するように構成したので、溶融物がコーナエッジ部に流
れることを防止でき、コーナエッジ部の温度上昇を抑制
できる。その結果、コーナエッジ部の溶け落ちが解消さ
れ、切断面粗さ低下の生じない高品質なコーナ切断を実
現できる効果がある。

【００７５】請求項１０記載の発明によれば、レーザビ
ームの入射軸方向に焦点位置を振動させ、請求項１１記
載の発明によれば、レーザビーム径の最大値を切断溝幅
の略１．５倍より小さくなるように構成したので、切断
溝幅は最大ビーム径付近で規定され、それ以下のビーム
径の時は全てのレーザエネルギが切断溝内へ入射し、切
断溝深部の入熱不足が解消され、溶融物の温度が上昇し
粘性が低くなる。その結果、被加工物切断面の下部にお
いて、溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低下の生じ
ない高品質切断を実現できる効果がある。

【００７６】請求項１２記載の発明によれば、切断進行
方向が変化しても、切断進行方向と被加工物表面でのレ
ーザビームの振動方向の角度を常に一定に保つように構
成したので、形状切断においても切断溝深部の入熱不足
が解消され、切断面粗さ低下の生じない高品質形状切断
を実現できる効果がある。

【００７７】請求項１３記載の発明によれば、被加工物
表面のビーム径を変化させ、請求項１４記載の発明によ
れば、レーザビーム伝送路を切り換え手段で切り換えて
ビーム径を変化させるように構成したので、切断溝幅は
最大ビーム径付近で規定され、それ以下のビーム径の時
は全てのレーザエネルギが切断溝内へ入射し、切断溝深
部の入熱不足が解消され、溶融物の温度が上昇し粘性が
低くなる。その結果、被加工物切断面の下部において、
溶融物の滞留が解消され、切断面粗さ低下の生じない高
品質切断を実現することができる効果がある。

【００７８】請求項１５記載の発明によれば、アシスト
ガスを冷却するように構成したので、進直性が増加し、
溶融物の除去作用が向上する。その結果、被加工物切断
面の下部において、溶融物の滞留が解消され、切断面粗
さ低下の生じない高品質切断を実現できる効果がある。

【００７９】請求項１６記載の発明によれば、アシスト
ガスをレーザビームの照射される切断部より切断進行方
向後方から該切断部に吹き付けるように構成したので、
アシストガス吹き付け用ノズル内をレーザビームが通過
しないため、ノズル設計の自由度が拡がり、アシストガ
ス流速を向上させることが可能となる。その結果、被加
工物切断面の下部において、溶融物の滞留が解消され、
切断面粗さ低下の生じない高品質切断を実現することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜４記載の発明の一実施例によるレー
ザ切断方法を示す模式図である。

【図２】図１のレーザ切断方法の作用を説明する模式図
である。

【図３】図１のレーザ切断方法の作用を説明する特性図
である。

【図４】図１のレーザ切断方法により切断した切断面の
正面図である。

【図５】図１のレーザ切断方法の作用を説明する特性図
である。

【図６】図１のレーザ切断方法により切断した切断面の
正面図である。

【図７】図１のレーザ切断方法における加工条件図であ
る。

【図８】請求項５、６記載の発明の一実施例によるレー
ザ切断方法を示す模式図である。

【図９】図８のレーザ切断方法の作用を説明する模式図
である。

【図１０】図８のレーザ切断方法の作用を説明する模式
図である。

【図１１】請求項７、８記載の発明の一実施例によるレ
ーザ切断方法を示す模式図である。

【図１２】請求項９記載の発明の一実施例によるレーザ
切断方法を示す模式図である。

【図１３】請求項１０、１１記載の発明の一実施例によ
るレーザ切断方法を示す模式図である。

【図１４】図１３のレーザ切断方法により切断した切断
面の正面図である。

【図１５】図１３のレーザ切断方法の作用を説明する特
性図である。

【図１６】請求項１２記載の発明の一実施例によるレー
ザ切断装置を示す模式図である。

【図１７】図１６のレーザ切断方法を実行する制御回路
のブロック図である。

【図１８】請求項１２記載の発明の他の実施例によるレ
ーザ切断装置を示す斜視図である。

【図１９】図１８のレーザ切断装置の正面図である。

【図２０】請求項１２記載の発明のさらに他の実施例に
よるレーザ切断装置を示す模式図である。

【図２１】図２０のレーザ切断装置における反射ミラー
揺動回路のブロック図である。

【図２２】請求項１３、１４記載の発明の一実施例によ
るレーザ切断装置を示す模式図である。

【図２３】図２２のレーザ切断装置における回転円盤ミ
ラー制御回路のブロック図である。

【図２４】図２２のレーザ切断装置における伝送路の説
明図である。

【図２５】請求項１５記載の発明の一実施例によるレー
ザ切断方法を示す模式図である。

【図２６】請求項１６記載の発明の一実施例によるレー
ザ切断方法を示す模式図である。

【図２７】従来のレーザ切断方法を示す模式図である。

【図２８】図２７のレーザ切断方法で切断した切断面の
正面図である。

【図２９】図２７のレーザ切断方法の作用を説明する模
式図である。

【符号の説明】

１レーザビーム２切断溝２ａ切断部３切断前面４上部条痕５下部条痕６被加工物７加工レンズ８レーザ発振器９，９ａ，９ｂ反射ミラー（移動手段）１１反射ミラー揺動回路２１アシストガス２２ガス冷却装置２９ａ，２９ｂ回転円盤ミラー（切り換え手段）３２ａ光路（レーザビーム伝送路）３２ｂ光路（レーザビーム伝送路）３４回転円盤ミラー制御回路（ビーム径制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 26/14 ＺＧ０２Ｂ 26/10 Ｃ (72)発明者金子雅之尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社生産技術研究所内 (72)発明者金岡優名古屋市東区矢田南五丁目１番14号三菱電機株式会社名古屋製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物にレーザビームを照射し該レー
ザビームのエネルギで該被加工物を切断するレーザ切断
方法において、切断加工中に前記被加工物と前記レーザ
ビームとを相対的に移動させて、前記被加工物に対する
前記レーザビームの位置あるいは該レーザビーム径を振
動させることを特徴とするレーザ切断方法。
【請求項２】前記レーザビームの振動周波数を、前記
レーザビームを振動させないときに前記被加工物の切断
面に生じる条痕のピッチと切断速度から計算される条痕
の生成周波数より大きく設定することを特徴とする請求
項１記載のレーザ切断方法。
【請求項３】前記レーザビームの振動方向を、切断進
行方向と平行としたことを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ切断方法。
【請求項４】前記レーザビームの切断進行方向と平行
な振動振幅を、前記レーザビームを振動させないときの
前記被加工物表面と裏面の切断溝長さの差と該被加工物
表面での切断溝幅から算出した値より小さく設定するこ
とを特徴とする請求項３記載のレーザ切断方法。
【請求項５】前記レーザビームの振動方向を、切断進
行方向と直交としたことを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ切断方法。
【請求項６】前記レーザビームの切断進行方向と直交
な振動振幅を、前記被加工物表面での切断溝幅の略１／
２より小さく設定することを特徴とする請求項５記載の
レーザ切断方法。
【請求項７】前記レーザビームのスポットの中心軸
を、前記被加工物表面で回転半径上を回転移動させるこ
とを特徴とする請求項１記載のレーザ切断方法。
【請求項８】前記レーザビームのスポットの中心軸が
回転移動する回転径の切断進行方向と平行な成分を、前
記レーザビームを回転させないときの前記被加工物表面
と裏面の切断溝長さの差と該被加工物表面での切断溝幅
から算出した値より小さくし、前記切断進行方向と直交
な成分を、前記被加工物表面での切断溝幅の略１／２よ
り小さく設定することを特徴とする請求項７記載のレー
ザ切断方法。
【請求項９】切断加工中に切断進行方向が変化する場
合、その変化の方向と反対の方向に前記レーザビームの
回転移動の方向を設定することを特徴とする請求項７記
載のレーザ切断方法。
【請求項１０】前記レーザビームの振動方向を、前記
レーザビームの入射軸方向と平行としたことを特徴とす
る請求項１記載のレーザ切断方法。
【請求項１１】前記レーザビームを該レーザビームの
入射軸方向と平行に振動させる場合、前記被加工物表面
におけるレーザビーム径の最大値を、前記被加工物表面
での切断溝幅の略１．５倍よりも小さく設定することを
特徴とする請求項１０記載のレーザ切断方法。
【請求項１２】被加工物にレーザビームを照射し該レ
ーザビームのエネルギで該被加工物を切断するレーザ切
断装置において、切断進行方向が変化しても、前記被加
工物に対する前記レーザビームの振動方向の角度を一定
に保つように、前記被加工物と前記レーザビームを相対
的に移動させる移動手段を具備したレーザ切断装置。
【請求項１３】被加工物にレーザビームを照射し該レ
ーザビームのエネルギで該被加工物を切断するレーザ切
断装置において、前記被加工物表面での前記レーザビー
ム径を変化させるビーム径制御手段を具備したレーザ切
断装置。
【請求項１４】前記被加工物表面に至る伝送距離の異
なる複数のレーザビーム伝送路と、加工中に前記レーザ
ビーム伝送路を切り換える切り換え手段とを具備したこ
とを特徴とする請求項１３記載のレーザ切断装置。
【請求項１５】被加工物にレーザビームを照射し該レ
ーザビームのエネルギで該被加工物を溶融させ、溶融物
をアシストガスにより除去して前記被加工物を切断する
レーザ切断方法において、前記アシストガスを冷却して
切断部に吹き付けることを特徴とするレーザ切断方法。
【請求項１６】前記冷却したアシストガスを、前記レ
ーザビームの照射される切断部より切断進行方向後方か
ら該切断部に吹き付けることを特徴とする請求項１５記
載のレーザ切断方法。