JP2011125877A - Laser beam machining method and apparatus - Google Patents

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Kaoru Kishikawa
薫 基志川
Yasuyuki Fujitani
泰之 藤谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining apparatus and method preventing deterioration in quality of laser cut surface due to dross or the like by removing fusion gas, the dross or the like produced by laser cutting even when an assist gas can not be blown to an object to be machined coaxially with a laser beam with which the object to be machined is irradiated. <P>SOLUTION: When the laser beam from a laser oscillator is deflected and scanned by a remote head 20 and is applied to a member 2 to be machined to machine the member 2 to be machined, a first box body 3 with which the total laser beam irradiation range formed of a material capable of transmitting the laser beam is covered is arranged on a laser beam irradiation surface of the member to be machined, a second box body 4 with which the total of a part corresponding to the back surface of the laser beam irradiation range is covered is arranged on the back surface of the member to be machined, gas is supplied such that the interior of the first box body keeps a positive pressure, the interior of the second box body is evacuated such that the interior of the second box body keeps a pressure lower than the pressure in the interior of the first box body and, at the same time, the member to be machined is irradiated with the laser beam and is machined. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ発振器からのレーザ光をリモートヘッドで偏向して走査し被加工部材に照射して切断するレーザ加工方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a laser processing method and apparatus for deflecting and scanning laser light from a laser oscillator with a remote head and irradiating a workpiece to be cut.

従来、金属板やプラスチック板等の切断にレーザ光を用いたレーザ切断が使用されている。レーザ切断は、主に、高速加工や同一形状の繰り返し加工が必要な場合に使用される。   Conventionally, laser cutting using laser light has been used for cutting metal plates, plastic plates, and the like. Laser cutting is mainly used when high-speed machining or repeated machining of the same shape is required.

図４は、従来のレーザ加工装置の構成の一例を示す斜視図である。
図４に示されるように、レーザ切断装置１０１は、金属板などの被加工部材１０２が載置されるＸＹテーブル１３０と、被加工部材１０２の加工面に対して上方からレーザ光１２４を照射するレーザ加工ヘッド１３４と、レーザ光を発振する発振器１１６と、発振器１１６で発振されたレーザをレーザ加工ヘッド１３４に伝送する光ファイバー１２２と、レーザ加工ヘッド１３４の位置を水平方向に移動させることができる多関節ロボット１３２とを有する。 FIG. 4 is a perspective view showing an example of the configuration of a conventional laser processing apparatus.
As shown in FIG. 4, the laser cutting device 101 irradiates the XY table 130 on which the workpiece 102 such as a metal plate is placed and the processing surface of the workpiece 102 with the laser beam 124 from above. The laser processing head 134, the oscillator 116 that oscillates the laser light, the optical fiber 122 that transmits the laser oscillated by the oscillator 116 to the laser processing head 134, and the position of the laser processing head 134 can be moved in the horizontal direction. Joint robot 132.

図４に示したレーザ切断装置１０１を用いて被加工部材１０２を切断する際には、多関節ロボット１３２によりレーザ加工ヘッド１３４の位置を固定し、ＸＹテーブル１３０をＸＹ方向（水平方向）に移動させることで、レーザ光１２４を走査させて被加工部材１０２に照射して所望の形状に切断する。また、ＸＹテーブル１３０を移動させずに固定して、多関節ロボット１３２を駆動してレーザ加工ヘッド１３４を水平方向に移動させることで、レーザ光１２４を走査させて被加工部材１０２に照射して所望の形状に切断することもできる。さらに、ＸＹテーブル１３０をＸＹ方向に移動させながら、多関節ロボット１３２を駆動させてレーザ光１２４を走査させることも可能である。   When the workpiece 102 is cut using the laser cutting device 101 shown in FIG. 4, the position of the laser processing head 134 is fixed by the articulated robot 132 and the XY table 130 is moved in the XY direction (horizontal direction). Thus, the laser beam 124 is scanned and irradiated on the workpiece 102 to be cut into a desired shape. Further, the XY table 130 is fixed without being moved, and the articulated robot 132 is driven to move the laser processing head 134 in the horizontal direction, thereby scanning the laser beam 124 and irradiating the workpiece 102. It can also be cut into a desired shape. Furthermore, it is also possible to scan the laser beam 124 by driving the articulated robot 132 while moving the XY table 130 in the XY direction.

しかしながら、図４に示したレーザ切断装置１０１においては、多関節ロボット１３２やＸＹテーブル１３０自体が大型なものであるだけでなく、多関節ロボット１３２やＸＹテーブル１３０の駆動制御を行うための制御装置（不図示）も必要となり、装置全体が大型化するという問題がある。また、図４に示したレーザ切断装置においては、多関節ロボット１３２やＸＹテーブル１３０などの大型な機器を移動させてレーザ光１２４の走査を行うため、高速加工時における精度が充分でないという課題もある。
なお、図４に示したレーザ切断装置１０１においては、多関節ロボット１３２又はＸＹテーブル１３０の何れか一方を省略した装置としても、レーザ光１２４の走査は可能であるが、その場合においても多関節ロボット１３２又はＸＹテーブル１３０の何れか一方は必要であるため、装置全体の大型化は避けられない。 However, in the laser cutting device 101 shown in FIG. 4, the articulated robot 132 and the XY table 130 are not only large, but a control device for controlling the driving of the articulated robot 132 and the XY table 130. (Not shown) is also necessary, and there is a problem that the entire apparatus becomes large. Further, in the laser cutting apparatus shown in FIG. 4, since the laser beam 124 is scanned by moving a large device such as the articulated robot 132 or the XY table 130, there is a problem that the accuracy during high-speed machining is not sufficient. is there.
In the laser cutting apparatus 101 shown in FIG. 4, the laser beam 124 can be scanned even if either the articulated robot 132 or the XY table 130 is omitted. Since either the robot 132 or the XY table 130 is necessary, an increase in the size of the entire apparatus is inevitable.

そこで、レーザ光の走査方法として長焦点のガルバノミラーなどを使用したリモートヘッドを使用することで、前記多関節ロボットやＸＹテーブルなどの大型な機器が不要となるため、レーザ切断装置全体の小型化が可能となる。また、前記リモートヘッドを使用することで高速加工時における精度も向上する。   Therefore, by using a remote head that uses a long-focus galvanometer mirror or the like as a laser beam scanning method, large-sized devices such as the articulated robot and XY table are not required. Is possible. In addition, the accuracy during high-speed machining is improved by using the remote head.

図５は、ガルバノヘッドを使用したレーザ切断装置の構成の一例を示す斜視図である。
図５に示されるように、レーザ切断装置１０１’は、被加工部材１０２の加工面に対して上方からレーザ光１２５を走査して照射するガルバノミラーを使用したガルバノヘッド１２０と、ガルバノヘッド１２０を支持する支持台１１８と、レーザ光を発振する発振器１１６と、発振器１１６で発振されたレーザをガルバノヘッド１２０に伝送する光ファイバー１２２とを有する。 FIG. 5 is a perspective view showing an example of the configuration of a laser cutting device using a galvano head.
As shown in FIG. 5, the laser cutting device 101 ′ includes a galvano head 120 that uses a galvano mirror that scans and irradiates a processing surface of the workpiece 102 with a laser beam 125 from above, and a galvano head 120. A support base 118 to be supported, an oscillator 116 that oscillates laser light, and an optical fiber 122 that transmits the laser oscillated by the oscillator 116 to the galvano head 120 are provided.

図５に示したレーザ切断装置１０１’を用いて被加工部材１０２を切断する際には、ガルバノヘッド１２０によりレーザ光１２５を走査させて被加工部材１０２に照射し、所望の形状に切断する。   When cutting the workpiece 102 using the laser cutting device 101 ′ shown in FIG. 5, the workpiece 102 is irradiated with the laser beam 125 scanned by the galvano head 120 and cut into a desired shape.

しかしながら、図５に示したレーザ切断装置１０１’のように、リモートヘッドを使用したレーザ切断装置を使用して被加工物を切断する場合、リモートヘッドから被加工部材までの距離が大きいため、レーザ光と同軸でアシストガスを被加工物に吹き付けることができない。そのため、レーザ切断によって生じる溶融ガス、ドロス等をアシストガスによって除去することができず、レーザ切断後にドロス等の一部が残留し、切断面の品質が低下する可能性がある。   However, when a workpiece is cut using a laser cutting device using a remote head, such as the laser cutting device 101 ′ shown in FIG. 5, the distance from the remote head to the workpiece is large. The assist gas cannot be sprayed on the work piece coaxially with the light. Therefore, molten gas, dross, and the like generated by laser cutting cannot be removed by the assist gas, and part of dross or the like remains after laser cutting, which may reduce the quality of the cut surface.

そこで、レーザ切断面の品質向上のため、被加工物に対するレーザ加工ヘッドの加速度の大きさ又は加速度の時間変化の大きさを制限する技術が特許文献１に開示されている。   Therefore, Patent Document 1 discloses a technique for limiting the magnitude of the acceleration of the laser machining head relative to the workpiece or the magnitude of the time change of the acceleration in order to improve the quality of the laser cut surface.

特開２００８−２９０１３５号公報JP 2008-290135 A

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、レーザ加工速度に起因するレーザ切断面の品質悪化を防止してレーザ切断面の品質向上を達成するものであって、レーザ切断によって生じる溶融ガス、ドロス等を除去できるものではない。そのため、特許文献１に開示された技術を、リモートヘッドを使用し、レーザ光と同軸でアシストガスを被加工物に吹き付けることができないレーザ切断装置に適用しても、ドロス等が残留することに起因するレーザ切断面の品質低下を防止することはできない。   However, the technique disclosed in Patent Document 1 achieves improvement in the quality of the laser cut surface by preventing the deterioration of the quality of the laser cut surface due to the laser processing speed. Etc. cannot be removed. Therefore, even if the technique disclosed in Patent Document 1 is applied to a laser cutting device that uses a remote head and is coaxial with laser light and cannot spray assist gas onto a workpiece, dross or the like remains. The resulting deterioration in the quality of the laser cut surface cannot be prevented.

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、レーザ発振器からのレーザ光をリモートヘッドで偏向して走査し被加工部材に照射して加工するものであって、被加工物に照射するレーザ光と同軸でアシストガスを被加工物に吹き付けることができなくても、レーザ加工によって生じる溶融ガス、ドロス等を除去し、該ドロス等起因のレーザ切断面の品質低下を防止することができるレーザ加工装置及び方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the problems of the prior art, the present invention is to perform processing by deflecting and scanning a laser beam from a laser oscillator with a remote head and irradiating a workpiece to be processed. Even if it is not possible to spray assist gas coaxially with the workpiece, laser processing can be performed to remove molten gas, dross, etc. generated by laser processing, and to prevent degradation of the quality of the laser cut surface caused by the dross, etc. An object is to provide an apparatus and method.

上記課題を解決するための方法の発明として、レーザ発振器からのレーザ光をリモートヘッドで偏向して走査し被加工部材に照射して加工するレーザ切断方法において、前記被加工部材のレーザ光照射面に、レーザ光入射方向が前記レーザ光を透過する材料で形成されたレーザ光照射範囲全体を覆う第１の箱体を配置し、前記被加工部材のレーザ光照射面の裏面に、前記レーザ光照射範囲の裏面に当たる部分全体を覆う第２の箱体を配置し、その後、前記第１の箱体内に前記第１の箱体内が正圧を維持するようにガスを供給するとともに、前記第２の箱体内が前記第１の箱体内より圧力が低い状態を維持するように前記第２の箱体内を減圧しながら、前記リモートヘッドで変更して走査したレーザ光を被加工部材に照射して加工することを特徴とする。
ここで、本発明における加工とは、レーザ光を照射することによって被加工部材を貫通する部分が生じる加工のことを意味し、例えば被加工部材の切断、穴あけが該当する。 As an invention of a method for solving the above-mentioned problems, in a laser cutting method in which a laser beam from a laser oscillator is deflected and scanned by a remote head and irradiated to a workpiece, the laser beam irradiation surface of the workpiece is processed A first box that covers the entire laser light irradiation range formed of a material that transmits the laser light, and the laser light is disposed on the back surface of the laser light irradiation surface of the workpiece. A second box that covers the entire portion corresponding to the rear surface of the irradiation range is disposed, and then the gas is supplied into the first box so that the first box maintains a positive pressure, and the second box While evacuating the second box so that the pressure in the box remains lower than that in the first box, the member to be processed is irradiated with a laser beam changed and scanned by the remote head. Specially for processing To.
Here, the processing in the present invention means processing in which a portion penetrating the workpiece is generated by irradiating the laser beam, and for example, cutting and drilling of the workpiece are applicable.

これにより、第１の箱体内が第２の箱体内よりも圧力が高い状態が維持されるため、レーザ加工中に第１の箱体内（被加工部材のレーザ照射面）から第２の箱体内（被加工部材のレーザ小斜面の裏面）に向けて前記ガスの流れが生じる。該ガスの流れにより、レーザ加工によって生じる溶融ガス、ドロス等を除去し、該ドロス起因のレーザ加工面の品質低下を防止することができる。
即ち、被加工物に照射するレーザ光と同軸でアシストガスを被加工物に吹き付けることができなくても、レーザ加工によって生じる溶融ガス、ドロス等を除去し、該ドロス等起因のレーザ切断面の品質低下を防止することができる。 As a result, since the first box is maintained in a state in which the pressure is higher than that of the second box, the second box is moved from the first box (laser irradiation surface of the workpiece) during laser processing. The gas flows toward (the back surface of the laser small slope of the workpiece). The gas flow can remove molten gas, dross, and the like generated by laser processing, and can prevent degradation of the quality of the laser processed surface caused by the dross.
That is, even if the assist gas cannot be sprayed on the workpiece coaxially with the laser beam irradiated to the workpiece, the molten gas, dross, etc. generated by the laser processing are removed, and the laser cut surface caused by the dross is removed. Quality deterioration can be prevented.

また、前記第１の箱体内と、前記第２箱体内との差圧を一定に保ちながら、前記被加工部材を加工するとよい。   Moreover, it is good to process the said to-be-processed member, keeping the differential pressure | voltage between the said 1st box and the said 2nd box constant.

レーザ加工による加工部分の品質を安定するためには、加工部周辺のガス流速を一定に保つことが必要である。ここで、第１の箱体内から第２の箱体内へ流れるガス流速は、第１の箱体内から第２の箱体内の差圧に比例する。従って、第１の箱体内と第２の箱体内の差圧を一定に保ちながら被加工部材を加工することで、レーザ加工による加工部分の品質を安定させることができる。   In order to stabilize the quality of the processed part by laser processing, it is necessary to keep the gas flow velocity around the processed part constant. Here, the flow velocity of the gas flowing from the first box to the second box is proportional to the differential pressure in the second box. Therefore, by processing the member to be processed while keeping the differential pressure between the first box and the second box constant, it is possible to stabilize the quality of the processed part by laser processing.

また、課題を解決するための装置の発明として、レーザ発振器と、該レーザ発振器からのレーザ光を偏向して走査し被加工部材に照射するリモートヘッドとを有するレーザ加工装置において、
前記被加工部材のレーザ光照射面に配置され、レーザ光入射方向が前記レーザ光を透過する材料で形成されたレーザ光照射範囲全体を覆う第１の箱体と、前記被加工部材のレーザ光照射面の裏面に配置され、前記レーザ光照射範囲の裏面に当たる部分全体を覆う第２の箱体と、前記第１の箱体内に、前記第１の箱体内が正圧を維持するようにガスを供給するガス供給手段と、前記第２の箱体内が前記第１の箱体内より圧力が低い状態を維持するように、前記第２の箱体内を減圧する減圧手段を設けたことを特徴とする。 In addition, as an invention of an apparatus for solving the problem, in a laser processing apparatus having a laser oscillator and a remote head that deflects and scans the laser light from the laser oscillator and irradiates a workpiece,
A first box that is disposed on the laser beam irradiation surface of the workpiece and has a laser beam incident direction that is formed of a material that transmits the laser beam and covers the entire laser beam irradiation range; and the laser beam of the workpiece A second box that is disposed on the back surface of the irradiation surface and covers the entire portion corresponding to the back surface of the laser light irradiation range, and a gas so that the first box maintains a positive pressure in the first box. And a gas supply means for supplying pressure, and a pressure reducing means for reducing the pressure in the second box so that the pressure in the second box is lower than that in the first box. To do.

また、前記第１の箱体内と、前記第２の箱体内の差圧を検知する差圧計を設け、前記差圧が一定になるように、前記ガス供給手段によるガス供給量及び前記減圧手段による減圧量を調整するとよい。
これにより、該差圧計の検知値に基づき前記減圧手段で第２の箱体内を減圧することで、確実に第１の箱体３内から第２の箱体１２の差圧を一定に保つことができる。 Further, a differential pressure gauge for detecting a differential pressure in the first box and the second box is provided, and the gas supply amount by the gas supply means and the pressure reducing means are set so that the differential pressure becomes constant. The amount of decompression should be adjusted.
As a result, the pressure inside the second box 12 is reliably kept constant from the inside of the first box 3 by reducing the pressure inside the second box by the pressure reducing means based on the detected value of the differential pressure gauge. Can do.

以上記載のごとく本発明によれば、レーザ発振器からのレーザ光をリモートヘッドで偏向して走査し被加工部材に照射して加工するものであって、被加工物に照射するレーザ光と同軸でアシストガスを被加工物に吹き付けることができなくても、レーザ加工によって生じる溶融ガス、ドロス等を除去し、該ドロス等起因のレーザ加工面の品質低下を防止することができる。   As described above, according to the present invention, the laser beam from the laser oscillator is deflected and scanned by the remote head and irradiated to the member to be processed, which is coaxial with the laser beam irradiated to the workpiece. Even if the assist gas cannot be sprayed on the workpiece, the molten gas, dross, etc. generated by the laser processing can be removed, and the deterioration of the quality of the laser machined surface due to the dross can be prevented.

実施例に係るレーザ加工装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the laser processing apparatus which concerns on an Example. 図１におけるＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. レーザ切断時における第１の箱体内と第２の箱体内の圧力の時間変化を示したグラフである。It is the graph which showed the time change of the pressure in the 1st box and the 2nd box at the time of laser cutting. 従来のレーザ切断装置の構成の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a structure of the conventional laser cutting device. ガルバノヘッドを使用した従来のレーザ切断装置の構成の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a structure of the conventional laser cutting device using a galvano head.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.

図１は、実施例に係るレーザ加工装置の構成を示す斜視図である。また図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
まず、図１及び図２を用いて実施例に係るレーザ加工装置の構成について説明する。
図１に示されるように、レーザ加工装置１は、金属板などの被加工部材２の加工面に対して上方からレーザ光２４を走査して照射するガルバノミラーを使用したガルバノヘッド２０と、ガルバノヘッド２０を支持する支持台１１８と、レーザ光を発振する発振器１６と、発振器１６で発振されたレーザをガルバノヘッド２０に伝送する光ファイバー２２とを有する。 FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
First, the configuration of the laser processing apparatus according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus 1 includes a galvano head 20 using a galvano mirror that scans and irradiates a processing surface of a workpiece 2 such as a metal plate with a laser beam 24 from above, and a galvano head. A support base 118 that supports the head 20, an oscillator 16 that oscillates laser light, and an optical fiber 22 that transmits the laser oscillated by the oscillator 16 to the galvano head 20.

さらに、被加工部材２の切断を行う際には、第１の箱体３、第２の箱体１２、ガスボンベ８、吸引装置１４が配置される。   Furthermore, when cutting the workpiece 2, the first box 3, the second box 12, the gas cylinder 8, and the suction device 14 are arranged.

ここで、第１の箱体３は、被加工部材２のレーザ光２４を照射する加工面（図１においては上面）に、図１にＢで示した被加工部材２のレーザ照射範囲即ち加工範囲全体を覆うように配置される。第１の箱体３は、側面部４と、上面部６とから構成されている。   Here, the first box 3 has a laser irradiation range of the workpiece 2 shown by B in FIG. 1, that is, a machining, on the machining surface (upper surface in FIG. 1) on which the laser beam 24 is irradiated. It is arranged so as to cover the entire range. The first box 3 is composed of a side surface portion 4 and an upper surface portion 6.

側面部４は、第１の箱体３の側面を構成するものであって、レーザ光２４の経路に位置しない部位を構成するものである。側面部４を形成する材料は、後述するガスの圧力に耐えうる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばコスト、加工の容易性の面での優位性から鉄板、アルミニウム板などを使用するとよい。   The side surface portion 4 constitutes a side surface of the first box 3 and constitutes a portion that is not located in the path of the laser beam 24. The material for forming the side surface portion 4 is not particularly limited as long as it can withstand the gas pressure described later. For example, an iron plate or an aluminum plate is used because of superiority in cost and ease of processing. Good.

また、上面部６は、第１の箱体３の上面を構成するものであって、レーザ光２４の経路上に位置する部分を構成するものである。上面部６を形成する材料は、後述するガスの圧力に耐えうる材料であり、且つレーザ光２４を透過可能なものである必要があり、例えば石英ガラスを使用することができる。   Further, the upper surface portion 6 constitutes the upper surface of the first box 3 and constitutes a portion located on the path of the laser light 24. The material for forming the upper surface portion 6 needs to be a material that can withstand the gas pressure described later and be capable of transmitting the laser beam 24. For example, quartz glass can be used.

第１の箱体３には、第１の箱体３内にガスを供給可能なガスボンベ８が接続されている。ガスボンベ８から第１の箱体３内に供給されるガスは、後述するレーザ切断時に発生する溶融ガスやドロス等を除去するために使用されるものであって、ＡｒガスやＮ２ガスなどの不活性ガスが使用される。また、被加工部材２が金属である場合には、レーザ光２４の入熱に加えて酸化反応熱を切断のエネルギーに利用するために酸素ガスを使用することもある。
なお、ガスボンベ８と第１の箱体３とを接続する管には、ガスボンベ８から第１の箱体３へのガスの供給を開始又は停止するためのバルブ１０が設けられている。 A gas cylinder 8 capable of supplying gas into the first box 3 is connected to the first box 3. The gas supplied from the gas cylinder 8 into the first box 3 is used to remove molten gas, dross, etc. generated during laser cutting, which will be described later. An active gas is used. Further, when the workpiece 2 is a metal, oxygen gas may be used in order to use the heat of oxidation reaction in addition to the heat input of the laser beam 24 for the energy of cutting.
In addition, the pipe | tube which connects the gas cylinder 8 and the 1st box 3 is provided with the valve | bulb 10 for starting or stopping the supply of the gas from the gas cylinder 8 to the 1st box 3. FIG.

また、第２の箱体１２は、被加工部材２のレーザ光２４を照射する加工面の裏面（図１においては下面）に、図１にＢで示した被加工部材２のレーザ照射範囲即ち加工範囲の裏面に当たる部分全体を覆うように配置されている。
第２の箱体１２を形成する材料は、後述する吸引に耐えうる材料であれば特に限定されるものではなく、例えばコスト、加工の容易性の面での優位性から鉄板、アルミニウム板などを使用するとよい。
第２の箱体１２には、第２の箱体１２内を吸引する吸引器１４が設けられている。 Further, the second box 12 has a laser irradiation range of the workpiece 2 shown by B in FIG. 1 on the back surface (lower surface in FIG. 1) of the processing surface to which the laser beam 24 of the workpiece 2 is irradiated. It arrange | positions so that the whole part which hits the back surface of a process range may be covered.
The material for forming the second box 12 is not particularly limited as long as it can withstand suction, which will be described later. For example, an iron plate, an aluminum plate, or the like is used from the viewpoint of cost and ease of processing. It is good to use.
The second box 12 is provided with a suction device 14 for sucking the inside of the second box 12.

なお、第１の箱体３の側面部４及び第２の箱体１２の被加工部材２との接触部分を、ゴム等の弾力性のある材料としておくと、側面部４及び第２の箱体１２と被加工部材２との接触部分で隙間ができにくく、後述するガスの漏れが生じにくい。   In addition, if the contact part with the to-be-processed member 2 of the side part 4 of the 1st box 3 and the 2nd box 12 is made into elastic materials, such as rubber | gum, the side part 4 and the 2nd box It is difficult for a gap to be formed at the contact portion between the body 12 and the workpiece 2, and gas leakage described later is unlikely to occur.

次に、以上の構成のレーザ加工装置１を用いたレーザ切断方法について説明する。
まず、被加工部材２の加工範囲Ｂがガルバノヘッド２０の下方に位置するように被加工部材２を配置し、その上面に第１の箱体３、下面に第２の箱体１２を配置する。そして、第１の箱体３にバルブ１０が閉状態でガスボンベ８を接続するとともに、第２の箱体１２に吸引器１４を接続する。 Next, a laser cutting method using the laser processing apparatus 1 having the above configuration will be described.
First, the workpiece 2 is arranged so that the machining range B of the workpiece 2 is positioned below the galvano head 20, and the first box 3 is arranged on the upper surface and the second box 12 is arranged on the lower surface. . The gas cylinder 8 is connected to the first box 3 while the valve 10 is closed, and the suction device 14 is connected to the second box 12.

次いで、バルブ１０を開とし、ガスボンベ８内のガスを第１の箱体３内を送る。これにより、第１の箱体３内には前記ガスが充填され、内部は正圧となる。   Next, the valve 10 is opened, and the gas in the gas cylinder 8 is sent into the first box 3. Thereby, the first box 3 is filled with the gas, and the inside becomes a positive pressure.

次いで、発振器１６を起動し、レーザ光を発振する。発振器１６では、被加工部材２の板厚、種類、切断時に求められる加工精度などによってレーザの出力等を使い分けてレーザ光を発振する。   Next, the oscillator 16 is activated to oscillate laser light. The oscillator 16 oscillates the laser light by properly using the output of the laser depending on the plate thickness and type of the workpiece 2 and the processing accuracy required at the time of cutting.

発振器１６で発振されたレーザ光は、光ファイバー２２によってガルバノヘッド２０に伝送される。   The laser light oscillated by the oscillator 16 is transmitted to the galvano head 20 through the optical fiber 22.

そして、ガルバノヘッド２０で、レーザ光２４を走査させて被加工部材１０２に照射することで、所望の形状に切断する。
この際、切断が進行し被加工部材２の一部にレーザ光の照射面から裏面まで貫通する部分が生じると、第１の箱体３内のガスが第２の箱体１２内に流れ始める。このとき、吸引器１４によって第２の箱体１２内のガスを吸引し、第２の箱体１２内を減圧する。ガスの吸引は、第１の箱体３内の圧力と、第２の箱体１２内の圧力との差圧が一定になるように吸引する。 Then, the galvano head 20 scans the laser beam 24 and irradiates the workpiece 102 to cut into a desired shape.
At this time, when the cutting progresses and a part penetrating from the laser light irradiation surface to the back surface is generated in a part of the workpiece 2, the gas in the first box 3 starts to flow into the second box 12. . At this time, the gas in the second box 12 is sucked by the suction device 14 and the pressure in the second box 12 is reduced. The gas is sucked so that the differential pressure between the pressure in the first box 3 and the pressure in the second box 12 is constant.

図３は、レーザ切断時における第１の箱体３内と第２の箱体１２内の圧力の時間変化を示したグラフである。図３において縦軸は圧力、横軸はレーザ切断開始からの時間を示しており、横軸における０はガルバノヘッド２０から被加工部材２へのレーザ光２４照射開始時を意味する。また表側と注釈を付けた実線は第１の箱体３内の圧力、裏側と注釈をつけた破線は第２の箱体１２内の圧力を意味している。   FIG. 3 is a graph showing temporal changes in pressure in the first box 3 and the second box 12 during laser cutting. In FIG. 3, the vertical axis represents pressure, and the horizontal axis represents time from the start of laser cutting, and 0 on the horizontal axis represents the start of irradiation of laser light 24 from the galvano head 20 to the workpiece 2. The solid line annotated with the front side means the pressure in the first box 3, and the broken line annotated with the back side means the pressure in the second box 12.

図３に示したように、レーザ光２４照射開始時（時間０）においては、第１の箱体３内の圧力はガスボンベ８より充填されたガスの存在により大気圧より高い正圧状態となっている。また、第２の箱体１２内の圧力は大気圧となっている。   As shown in FIG. 3, at the start of laser beam 24 irradiation (time 0), the pressure in the first box 3 is in a positive pressure state higher than the atmospheric pressure due to the presence of the gas filled from the gas cylinder 8. ing. The pressure in the second box 12 is atmospheric pressure.

そして、切断の進行に従い、第１の箱体３内に充填されたガスが第２の箱体１２内に移動し、第１の箱体３内の圧力は低下する。そして、第２の箱体１２内の圧力は、吸引器１４で吸引することにより低下する。つまり、第１の箱体３内の圧力と第２の箱体１２内の圧力は何れも切断の進行に連れて低下する。なお、吸引器１４での吸引速度を調整することで、第１の箱体３内の圧力と第２の箱体１２内の差圧が一定となるように調整する。   As the cutting progresses, the gas filled in the first box 3 moves into the second box 12, and the pressure in the first box 3 decreases. And the pressure in the 2nd box 12 falls by attracting | sucking with the suction device 14. FIG. That is, the pressure in the first box 3 and the pressure in the second box 12 both decrease as the cutting progresses. In addition, it adjusts so that the pressure in the 1st box 3 and the differential pressure in the 2nd box 12 may become fixed by adjusting the suction speed in the suction device 14. FIG.

以上の構成及び動作により、レーザ切断中に被加工部材２のレーザ照射面から裏面に向けて前記ガスの流れが生じる。該ガスの流れにより、レーザ切断によって生じる溶融ガス、ドロス等を除去し、該ドロス等起因のレーザ切断面の品質低下を防止することができる。このとき、前記ガスの流れによって除去されるドロス等は、ガスの流れとともに第２の箱体１２内に移動し、吸引器１４によって吸引されて回収される。
即ち、被加工物に照射するレーザ光と同軸でアシストガスを被加工物に吹き付けることができなくても、レーザ切断によって生じる溶融ガス、ドロス等を除去し、該ドロス等起因のレーザ切断面の品質低下を防止することができる。 With the above configuration and operation, the gas flows from the laser irradiation surface to the back surface of the workpiece 2 during laser cutting. The gas flow can remove molten gas, dross, and the like generated by laser cutting, and prevent the quality of the laser cut surface from being deteriorated due to the dross. At this time, dross or the like removed by the gas flow moves into the second box 12 along with the gas flow, and is sucked and collected by the suction device 14.
That is, even if the assist gas cannot be sprayed on the workpiece coaxially with the laser beam irradiated to the workpiece, the molten gas, dross, etc. generated by the laser cutting are removed, and the laser cut surface caused by the dross etc. is removed. Quality deterioration can be prevented.

また、レーザ切断による切断部分の品質を安定するためには、切断部周辺のガス流速を一定に保つことが必要である。ここで、第１の箱体３内から第２の箱体１２内へ流れるガス流速は、第１の箱体３内と第２の箱体１２内の差圧に比例する。即ち、レーザ切断時における第１の箱体３内と第２の箱体１２内の差圧を一定に保つことで、切断部周辺のガス流速を一定に保つことができ、レーザ切断による切断部分の品質を安定させることができる。
本発明においては、切断の進行に伴う第１の箱体３内の圧力低下に併せて、第２の箱体１２内を吸引して減圧し、前記差圧を一定に保っているため、レーザ切断による切断部分の品質を安定させることができる。 Moreover, in order to stabilize the quality of the cutting part by laser cutting, it is necessary to keep the gas flow velocity around the cutting part constant. Here, the flow velocity of the gas flowing from the first box 3 into the second box 12 is proportional to the pressure difference between the first box 3 and the second box 12. That is, by keeping the differential pressure in the first box 3 and the second box 12 at the time of laser cutting constant, the gas flow velocity around the cutting portion can be kept constant, and the cutting portion by laser cutting can be maintained. Can stabilize the quality.
In the present invention, since the pressure in the second box 12 is reduced by reducing the pressure in the first box 3 as the cutting progresses, the pressure difference is kept constant. The quality of the cut part by cutting can be stabilized.

なお、図１において点線で示したように、第１の箱体３内と第２の箱体１２との差圧を検知する差圧計３２を設け、差圧計３２の検知値を取り込み、差圧計３２による検知値が一定となるように吸引器１４の吸引速度を制御する制御装置を設けると、確実に第１の箱体３内から第２の箱体１２の差圧を一定に保ち、確実にレーザ切断による切断部分の品質を安定させることができる。   As shown by the dotted line in FIG. 1, a differential pressure gauge 32 for detecting the differential pressure between the first box 3 and the second box 12 is provided, and the detected value of the differential pressure gauge 32 is taken in. By providing a control device that controls the suction speed of the suction device 14 so that the detection value by 32 is constant, the differential pressure of the second box 12 from the inside of the first box 3 is reliably kept constant. In addition, the quality of the cut portion by laser cutting can be stabilized.

レーザ発振器からのレーザ光をリモートヘッドで偏向して走査し被加工部材に照射して切断するものであって、被加工物に照射するレーザ光と同軸でアシストガスを被加工物に吹き付けることができなくても、レーザ切断によって生じる溶融ガス、ドロス等を除去し、該ドロス等起因のレーザ切断面の品質低下を防止することができるレーザ加工装置及び方法として利用することができる。   A laser beam from a laser oscillator is deflected and scanned by a remote head, irradiated to a workpiece and cut, and an assist gas is blown onto the workpiece coaxially with the laser beam irradiated to the workpiece. Even if it is not possible, it can be used as a laser processing apparatus and method that can remove molten gas, dross, and the like generated by laser cutting and prevent the quality of the laser cut surface from being deteriorated due to the dross.

１ レーザ加工装置
２ 被加工部材
３ 第１の箱体
８ ガスボンベ（ガス供給手段）
１２ 第２の箱体
１４ 吸引器（減圧手段）
１６ 発振器
２０ ガルバノヘッド（リモートヘッド）
２４ レーザ光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing apparatus 2 Processed member 3 1st box 8 Gas cylinder (gas supply means)
12 Second box 14 Aspirator (pressure reduction means)
16 Oscillator 20 Galvano head (remote head)
24 Laser light

Claims (4)

レーザ発振器からのレーザ光をリモートヘッドで偏向して走査し被加工部材に照射して加工するレーザ加工方法において、
前記被加工部材のレーザ光照射面に、レーザ光入射方向が前記レーザ光を透過する材料で形成されたレーザ光照射範囲全体を覆う第１の箱体を配置し、
前記被加工部材のレーザ光照射面の裏面に、前記レーザ光照射範囲の裏面に当たる部分全体を覆う第２の箱体を配置し、
その後、前記第１の箱体内に前記第１の箱体内が正圧を維持するようにガスを供給するとともに、前記第２の箱体内が前記第１の箱体内より圧力が低い状態を維持するように前記第２の箱体内を減圧しながら、前記リモートヘッドで偏向して走査したレーザ光を被加工部材に照射して加工することを特徴とするレーザ加工方法。 In a laser processing method in which a laser beam from a laser oscillator is deflected and scanned by a remote head and irradiated to a workpiece to be processed,
On the laser light irradiation surface of the workpiece, a first box that covers the entire laser light irradiation range formed of a material in which the laser light incident direction transmits the laser light is disposed,
A second box that covers the entire portion of the workpiece that hits the back surface of the laser light irradiation range on the back surface of the laser light irradiation surface;
Thereafter, gas is supplied to the first box so that the first box maintains a positive pressure, and the second box maintains a lower pressure than the first box. In this way, a laser processing method is characterized in that processing is performed by irradiating a workpiece with a laser beam deflected and scanned by the remote head while reducing the pressure inside the second box. 前記第１の箱体内と、前記第２箱体内との差圧を一定に保ちながら、前記被加工部材を加工することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。   2. The laser processing method according to claim 1, wherein the workpiece is processed while a differential pressure between the first box and the second box is kept constant. レーザ発振器と、該レーザ発振器からのレーザ光を偏向して走査し被加工部材に照射するリモートヘッドとを有するレーザ加工装置において、
前記被加工部材のレーザ光照射面に配置され、レーザ光入射方向が前記レーザ光を透過する材料で形成されたレーザ光照射範囲全体を覆う第１の箱体と、
前記被加工部材のレーザ光照射面の裏面に配置され、前記レーザ光照射範囲の裏面に当たる部分全体を覆う第２の箱体と、
前記第１の箱体内に、前記第１の箱体内が正圧を維持するようにガスを供給するガス供給手段と、
前記第２の箱体内が前記第１の箱体内より圧力が低い状態を維持するように、前記第２の箱体内を減圧する減圧手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。 In a laser processing apparatus having a laser oscillator and a remote head that deflects and scans laser light from the laser oscillator and irradiates a workpiece to be processed,
A first box that is disposed on the laser beam irradiation surface of the workpiece and covers the entire laser beam irradiation range formed of a material in which the laser beam incident direction transmits the laser beam;
A second box that is disposed on the back surface of the laser light irradiation surface of the workpiece and covers the entire portion that corresponds to the back surface of the laser light irradiation range;
A gas supply means for supplying gas into the first box so that the first box maintains a positive pressure;
A laser processing apparatus, comprising: a decompression unit that decompresses the second box so that the second box maintains a lower pressure than the first box. 前記第１の箱体内と、前記第２の箱体内の差圧を検知する差圧計を設け、
前記差圧が一定になるように、前記ガス供給手段によるガス供給量及び前記減圧手段による減圧量を調整することを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装置。 A differential pressure gauge for detecting a differential pressure in the first box and the second box;
4. The laser processing apparatus according to claim 3, wherein a gas supply amount by the gas supply means and a pressure reduction amount by the pressure reduction means are adjusted so that the differential pressure becomes constant.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014226706A (en) * 2013-05-24 2014-12-08 パナソニック株式会社 Laser cutting device and laser cutting method
JP2016505389A (en) * 2012-12-20 2016-02-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Material processing Low inertia laser scanning end effector operation
JP2016196013A (en) * 2015-04-02 2016-11-24 新日鐵住金株式会社 Remote laser cutting method for thin steel sheet and apparatus therefor
CN111001934A (en) * 2019-12-30 2020-04-14 长沙理工大学 Welding method and system for inhibiting laser welding air holes
JP2022067269A (en) * 2020-10-20 2022-05-06 株式会社豊田中央研究所 Laser processing device and laser processing system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505389A (en) * 2012-12-20 2016-02-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Material processing Low inertia laser scanning end effector operation
US10399178B2 (en) 2012-12-20 2019-09-03 3M Innovative Properties Company Material processing system with low-inertia laser scanning and end effector manipulation
JP2014226706A (en) * 2013-05-24 2014-12-08 パナソニック株式会社 Laser cutting device and laser cutting method
JP2016196013A (en) * 2015-04-02 2016-11-24 新日鐵住金株式会社 Remote laser cutting method for thin steel sheet and apparatus therefor
CN111001934A (en) * 2019-12-30 2020-04-14 长沙理工大学 Welding method and system for inhibiting laser welding air holes
JP2022067269A (en) * 2020-10-20 2022-05-06 株式会社豊田中央研究所 Laser processing device and laser processing system
JP7268665B2 (en) 2020-10-20 2023-05-08 株式会社豊田中央研究所 Laser processing system

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