JP2002361450A - 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

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JP2002361450A
JP2002361450A JP2001166975A JP2001166975A JP2002361450A JP 2002361450 A JP2002361450 A JP 2002361450A JP 2001166975 A JP2001166975 A JP 2001166975A JP 2001166975 A JP2001166975 A JP 2001166975A JP 2002361450 A JP2002361450 A JP 2002361450A
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JP
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laser
mask
laser beam
work
processing
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Masanori Nakayama
正則 中山
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Nippei Toyama Corp
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Nippei Toyama Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インスツルメントパネルの表面に溝を簡単か
つ確実に形成することができると共に、装置の構成を簡
素化してコストを低減することができるレーザ加工装置
を提供する。 【解決手段】 レーザ発振器12に光学的に接続された
レーザヘッド14に対し支持ロッド17を介してマスク
18を支持する。レーザ発振器12から出力されるレー
ザビームBを例えば100ワットに設定し、そのレーザ
ビームBをレンズ15を透過してマスク18に照射し、
マスク18に形成した小孔18aを透過させる。30ワ
ット程度に減衰された透過レーザビームBaをパネルP
に照射する。この透過レーザビームBaによって溝Pa
が所定深さに形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、板状のワークに
所望肉厚を残して溝や凹部を形成するレーザ加工方法及
びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の自動車には、安全対策上からエア
バックシステムが搭載され、自動車の計器類を収容する
インスツルメントパネルには、エアバック用リッドが形
成された別部材が取り付けられるか、又はエアバック用
リッドがそのインスツルメントパネル自体に形成されて
いる。
【0003】エアバック用リッドは、エアバックが膨張
した時にその圧力で開いて、該エアバックを搭乗者側に
導き出すものであり、エアバック用リッドには、その目
的を達成するために、一定の薄い肉厚を残して溝が形成
されている。
【0004】上記インスツルメントパネルの裏面に溝を
レーザ加工する方法として、パネルの厚さを測定装置に
より測定した後、その厚みに応じたレーザビームの強度
を出力させるものが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
インスツルメントパネルの溝のレーザ加工方法は、パネ
ルの厚さ寸法の測定装置が高価であるばかりでなく、そ
のパネルの厚みに応じたレーザビームの強度を変化させ
ることが非常に難しい。低出力用発振器のしかも低出力
をレーザ加工速度に応じて制御しても、実際の照射出力
に達するまでの時間が長くなり、所望の形状での所望の
低レーザ出力を得るのが困難であるという問題があっ
た。インスツルメントパネルの溝加工には、20〜30
ワット程度の弱いレーザビームを照射するだけでよいに
も係わらず、高出力用のレーザ発振器を用いた場合に
は、そこから安定した低出力を得るのがさらに困難にな
るという問題があった。
【0006】照射出力の弱いレーザビームを得るにはパ
ルス発振モードも考えられるが、パルス発振はアベレー
ジ出力が弱い反面、ミシン針の如く局部的出力が強すぎ
てパネルに小さな穴を開けてしまう恐れがあった。
【0007】上記のような理由によりエアバック用のイ
ンスツルメントパネルの溝加工には、レーザビーム径が
小さく、かつ照射出力の弱いレーザビームが望まれてい
た。この発明は上記従来の技術に存する問題点を解消し
て、板状のワークに所望肉厚を残して多数の凹部又は溝
を簡単かつ確実に形成することができると共に、加工コ
ストを低減することができ、さらに装置を安価に提供す
ることができるレーザ加工方法及びその装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1に記載の発明は、レーザ発振器のレーザ
ビームをレンズを透過してビーム焦点から離れた光学通
路にマスクの小孔を通過したレーザビームをワークに照
射してワークを加工するレーザ加工方法において、前記
レーザビームの出力を80〜150ワットに設定すると
ともに、前記マスクの小孔を透過した透過レーザビーム
の強度を10〜50ワットにした状態でワークに照射し
て加工することを要旨とする。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1におい
て、前記マスクには単一の小孔が設けられ、その小孔を
透過した透過レーザビームをワークに走査してワークの
表面に溝加工を行うようにしたことを要旨とする。
【0010】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
において、前記マスクにはワークの加工形状に基づい
て、予め多数の小孔又は連続した貫通溝が設けられ、こ
のマスクをワークの表面に載置した状態で前記各小孔又
は貫通溝に透過レーザビームを照射してワークの表面に
多数の凹部又は溝加工を行うようにしたことを要旨とす
る。
【0011】請求項4に記載の発明は、レーザ発振器の
レーザビームをレンズを透過してビーム焦点から離れた
光学通路にマスクの小孔を通過したレーザビームをワー
クに照射してワークを加工するレーザ加工装置におい
て、前記レーザビームの出力を80〜150ワットに設
定する出力制御手段を備え、前記マスクの小孔を透過さ
せて透過レーザビームの強度を10〜50ワットに減衰
するように構成したことを要旨とする。
【0012】請求項5に記載の発明は、請求項4におい
て、ワークのレーザ加工動作中に前記マスクを冷却する
ための冷却手段を備えたことを要旨とする。請求項6に
記載の発明は、請求項4又は5において、前記加工ヘッ
ドのノズル近傍には前記マスクから反射したレーザビー
ムを遮蔽する遮蔽板が設けられ、該遮蔽板にはレーザビ
ームのビーム焦点とほぼ対応する位置に小孔が設けられ
ていることを要旨とする。
【0013】請求項7に記載の発明は、請求項4におい
て、前記マスクの表面には熱吸収材が設けられているこ
とを要旨とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明をインスツルメン
トパネルの溝加工を行うレーザ加工装置に具体化した一
実施形態を図1及び図2に基づいて説明する。
【0015】レーザ加工装置11を構成するレーザ発振
器12には、図示しないレーザビームBの案内管を介し
て反射ミラー13が設けられている。該反射ミラー13
には同じく図示しない案内管を介してレーザヘッド14
が設けられている。このレーザヘッド14の先端にはレ
ーザ光照射ノズル15が接続されている。前記レーザヘ
ッド14にはレンズ16が収容され、レーザ発振器12
から出力されたレーザビームBを透過集束してレーザ光
照射ノズル15の先端から外部に出力するようになって
いる。
【0016】レーザ加工装置11の加工テーブルTの上
面には、インスツルメントパネルPが載置されている。
前記レーザヘッド14には支持ロッド17を介してマス
ク18が水平に支持され、該マスク18の中心部には小
孔18aが形成されている。
【0017】前記マスク18にはジャケット18bが設
けられ、水源19から給水管20を介して冷却水がジャ
ケット18b内に循環供給されるようになっている。前
記小孔18aはレーザビームBの光軸上に形成されてい
る。前記支持ロッド17の上下方向の中間位置には遮蔽
板21が水平に支持され、その中央部には前記光軸上に
位置するように小孔21aが形成され、該小孔21aに
前記レーザビームBのビーム焦点Bfが対応するように
なっている。
【0018】前記レーザヘッド14、レーザ光照射ノズ
ル15、支持ロッド17、マスク18及び遮蔽板21
は、一体となって加工テーブルT上に支持されたパネル
Pの上面に対しマスク18の小孔18aから透過した透
過レーザビームBaをインスツルメントパネルPの上面
に照射する。
【0019】前記反射ミラー13及びレーザ光照射ノズ
ル15は、図示しないX,Y軸駆動装置により水平面内
で所定の移動経路に沿ってX軸方向及びY軸方向に移動
されるようになっている。又、レーザ光照射ノズル15
は図示しないZ軸駆動装置により上下方向に移動され
て、インスツルメントパネルPから所定高さ位置に保持
されるようになっている。さらに、前記レーザ発振器1
2のレーザビームBの出力強度は、出力制御手段として
の図示しない制御装置により例えば80〜150ワット
の範囲に設定するようにしている。前記マスク18の小
孔18aを透過した透過レーザビームBaの強度は、1
0〜50ワットの範囲に減衰されるようにしている。
【0020】次に、前記のように構成したレーザ加工装
置を用いて、パネルPの上面に所定深さの溝Paを加工
する方法を説明する。最初にレーザ発振器12から出力
されるレーザビームBの出力強度を例えば100ワット
に設定し、水源19から給水管20を介してマスク18
のジャケット18b内に冷却水を供給し循環させる。こ
の状態でマスク18の小孔18aを透過した透過レーザ
ビームBaをパネルPの上面に照射しつつレーザ光照射
ノズル15を図示しないX,Y,Z軸駆動装置により所
望する経路に沿って移動させ、パネルPの上面に所定パ
ターンの溝Paを加工する。
【0021】透過レーザビームBaの強度は、マスク1
8の小孔18aを透過して小径ビームとなる。例えばビ
ーム出力が100ワットの場合には、ビームBaの強度
は30ワットに減衰される。このため、パネルPの溝P
aは、所定の肉厚を残して所定深さだけ形成されること
になる。
【0022】次に、前記のように構成したレーザ加工装
置についてその効果を構成と共に記載する。 (1)前記実施形態では、レーザビームBの出力強度を
ほぼ100ワットに設定するとともに、レーザ光照射ノ
ズル15から出力されたビーム焦点Bfの下流側におい
てマスク18を配置する。そして、レーザビームBを前
記小孔18aを透過させて30ワットに低下した透過レ
ーザビームBaをパネルPに照射して溝Paを形成する
ようにした。このため、溝Paの加工に必要なレーザビ
ームBの強度を適正強度に簡単な構成によって減衰させ
ることができ、溝Paの加工を迅速かつ確実に行うこと
ができると共に、加工コストを低減することができる。
【0023】(2)前記実施形態はマスク18の内部に
ジャケット18bを設け、このジャケット18bに冷却
水を循環させるようにした。このため、ビーム焦点Bf
からマスク18の上面に照射されたレーザビームBによ
って、マスク18が過加熱になるのを防止することがで
き、マスク18の寿命を延ばすことができる。
【0024】(3)前記実施形態では、支持ロッド17
に対し遮蔽板21を設けたので、マスク18の上面に照
射されて反射したレーザビームBによってレーザ光照射
ノズル15が異常に加熱されるのを防止することがで
き、レーザ光照射ノズル15の耐久性を高めることがで
きる。
【0025】次に、この発明の別の実施形態を図3及び
図4に基づいて説明する。この実施形態では、前記マス
ク18を支持ロッド17に支持しないで、パネルPの上
面に載置する。又、このマスク18の貫通溝18cは、
予めパネルPの表面に形成しようとするパターンに基づ
いて多数箇所に形成されており、この貫通溝18cに沿
ってレーザ光照射ノズル15から出力されたレーザビー
ムBを照射することにより、ジャケット18bからパネ
ルP側に透過したレーザビームBによって所望深さの凹
部Pbが順次形成され、全体として四角形状の破裂凹部
が形成される。
【0026】この実施形態では、マスク18をパネルP
の上面に載置した状態で、レーザビームBを照射するよ
うにしたので、レーザ加工装置11をレーザ光照射ノズ
ル15と共に移動させる必要がなく、レーザ加工動作を
容易に行うことができる。
【0027】・図3に示す実施形態では、マスク18に
対し多数の貫通溝18cを形成して所定形状のパターン
を形成するようにしたが、これに代えて、図示しないが
全体として平面H字状の長穴(貫通溝)を設けるように
してもよい。
【0028】・インスツルメントパネルP以外の板状の
合成樹脂製品に実施するようにしてもよい。 ・レーザヘッド14及びレーザ光照射ノズル15を保護
するため遮蔽板21を設けたが、マスク18の表面に熱
吸収材を用いることにより遮蔽板21を省略してもよ
い。この熱吸収材として例えば、カーボン、石綿あるい
は石膏等がある。
【0029】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明は、板状
のワークに所望肉厚を残して多数の凹部又は溝を簡単か
つ確実に形成することができると共に、加工コストを低
減することができ、装置を安価に提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明を具体化したレーザ加工装置の略体
断面図。
【図2】 図1の装置により加工されたインスツルメン
トパネルの部分斜視図。
【図3】 この発明の別例を示す部分断面図。
【図4】 図3の装置により加工されたインスツルメン
トパネルの部分斜視図。
【符号の説明】
12…レーザ発振器、15…レーザ光照射ノズル、18
…マスク、18a…小孔、18b…ジャケット、21…
遮蔽板、P…インスツルメントパネル、Pa…溝。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振器のレーザビームをレンズを
    透過してビーム焦点から離れた光学通路にマスクの小孔
    を通過したレーザビームをワークに照射してワークを加
    工するレーザ加工方法において、 前記レーザビームの出力を80〜150ワットに設定す
    るとともに、前記マスクの小孔を透過した透過レーザビ
    ームの強度を10〜50ワットにした状態でワークに照
    射して加工することを特徴とするレーザ加工方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記マスクには単一
    の小孔が設けられ、その小孔を透過した透過レーザビー
    ムをワークに走査してワークの表面に溝加工を行うよう
    にしたレーザ加工方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、前記マスクに
    はワークの加工形状に基づいて、予め多数の小孔又は連
    続した貫通溝が設けられ、このマスクをワークの表面に
    載置した状態で前記各小孔又は貫通溝に透過レーザビー
    ムを照射してワークの表面に多数の凹部又は溝加工を行
    うようにしたレーザ加工方法。
  4. 【請求項4】 レーザ発振器のレーザビームをレンズを
    透過してビーム焦点から離れた光学通路にマスクの小孔
    を通過したレーザビームをワークに照射してワークを加
    工するレーザ加工装置において、 前記レーザビームの出力を80〜150ワットに設定す
    る出力制御手段を備え、前記マスクの小孔を透過させて
    透過レーザビームの強度を10〜50ワットに減衰する
    ように構成したレーザ加工装置。
  5. 【請求項5】 請求項4において、ワークのレーザ加工
    動作中に前記マスクを冷却するための冷却手段を備えた
    レーザ加工装置。
  6. 【請求項6】 請求項4又は5において、前記加工ヘッ
    ドのノズル近傍には前記マスクから反射したレーザビー
    ムを遮蔽する遮蔽板が設けられ、該遮蔽板にはレーザビ
    ームのビーム焦点とほぼ対応する位置に小孔が設けられ
    ているレーザ加工装置。
  7. 【請求項7】 請求項4において、前記マスクの表面に
    は熱吸収材が設けられているレーザ加工装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019509394A (ja) * 2016-01-22 2019-04-04 ポスコPosco 方向性電磁鋼板の磁区微細化方法及びその装置
JP2019511630A (ja) * 2016-01-22 2019-04-25 ポスコPosco 方向性電磁鋼板の磁区細分化方法とその装置
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JP2019512047A (ja) * 2016-01-22 2019-05-09 ポスコPosco 方向性電磁鋼板の磁区細分化方法および磁区細分化装置

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US11065720B2 (en) 2016-01-22 2021-07-20 Posco Method for refining magnetic domains of grain-oriented electrical steel plates, and apparatus therefor
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