JPH02500628A - 物のレーザー加工方法 - Google Patents
物のレーザー加工方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は物に対してレーザービームを向けることによる物の加工方法に関する。
さらに詳しくは、高い切断速度を維持しつつ切断部の品質を向上せしめる物のレ
ーザーカッティング方法に関する。
背景技術
銅やアルミニウムのような物のレーザーカッティングは、それらの高い反射率(
reNectivity)、高い熱伝導率および高い熱拡散率のために困難であ
る。これらの問題を克服するには、集束点(focused 5pot)の直径
を最小にすることによって、切断される物に対して向けられるレーザービームの
集束点において可能なかぎり高い出力密度(poνer density)を発
生させる必要がある。これは、TEMooのような低いオーダーのモードのレー
ザー出力を用い、最小の収差(abberat ton)を与えるように集束す
る光(focusing optics)を最適化することによって、達成され
うる。
アルミニウムを切断する際の代表的な条件の一例はつぎのとおりである。
物の厚さ 0.090インチ
出力1000ワツトeV (連続波)
モードTEMo。
速度80インチ/分
切断みぞ(Kerf)の幅0.005インチ上記条件を採用しながら完全な貫通
が達成されつる。
しかしながら、切断部の下側に強く付着する金属製のパリのために切断部の品質
はわるい。0.090インチのアルミニウムのばあい、このパリは0.020〜
0.040インチの高さになりうる。かかるパリが付着するおもな理由は、溶融
アルミニウムおよびその酸化物が粘性であるため、ならびに切断チャンネルを通
る下向きの切断ガスがせまい切断みぞのために溶融物を排出するほど充分には流
れることができないためである。
このパリの問題は、切断される物に対して向けられるレーザービームの集束点の
直径を大きくして切断みぞの幅を広げることによって解決しうろことが知られて
いる。
しかしながら、切断みぞの幅を広げると反射率の問題を克服するのに必要な出力
密度を維持するために要求されるレーザー出力が非常に高くなり、切断プロセス
が実施不能になったりまたはその効率が非常に低くなったりするので、この解決
法はあまり好ましくない。たとえば、切断みぞの幅を2倍にしたばあいには、反
射率の問題を克服するのに必要な出力密度を維持するために、レーザー出力を係
数×4だけ増加しなくてはならない。切断みぞの幅を広げることはまた、切断時
に排出されるべきドロス(dross)の量が増加するという点からも好ましく
ない。
従来より、物のレーザー加工は連続波(eV)または2種のタイプのパルスのう
ちの1種によって行なわれてきた。
これらのタイプのパルスのひとつはゲートパルス(gatedpulsing)
であり、添付図の第1図に示されるような時間に対する出力波形ををするもので
ある。ゲートパルスにおいては、出力は2つのCW出力レしルP1およびPlの
あいだで切り換えられ、Plが最大Cv比出力ある。
CO2レーザー加工において用いられる第2のタイプのパルスは、スーパーパル
ス(superpulsing)または拡張パルス(enhanced pul
sing)といわれるものである。スーパーパルスにおけるレーザービームは添
付図の第2図に示されるような時間に対する波形を有する。スーパーパルスにお
ける出力は、ゲートパルスのごとく2つのC警出力しベルP3およびPlのあい
だで切り換えられ、加えて、代表的には(W出力レベルP1の3倍のピーク出力
P5を存する。これは出力拡張係数(power enhancesentfa
ctor)といわれる。平均出力は使用率(duty cycle)によって決
まるが、代表的にはCWレベルP4よりも20〜50%低い。銅やアルミニウム
ムのような物のレーザーカッティングにおけるパリの問題を解決するためのすで
に知られている第2の方法はスーパーパルスを採用することである。これによっ
てパリは減少せしめられるが、しかし低い平均出力およびプロセスの不連続性の
ために処理速度は低く、代表的にはCMの速度の半分である。
発明の開示
本発明は、すでに知られている物のレーザービーム加工方法における前述の問題
点や欠点を回避する、物に対してレーザービームを向けることによる物の改良さ
れた加工方法を提供することを目的とする。さらに詳しくは、本発明は高い切断
速度を維持しつつ切断された物に残存するパリの高さを減少させることによって
切断部の品質が向上せしめられる物のレーザーカッティング方法を提供すること
を目的とする。
レーザー装置が連続的に運転されうる最大連続波(CV)出力レベルをこえる複
数のピーク出力パルスと、かかるピーク出力パルスのあいだの時間において実質
的に一定・ に維持されるあらかじめ定められたCv出力レベルとによって特徴
づけられる時間に対する出力波形を有し、物の加工に際し物に対して向けられる
レーザービームを提供することによって、本発明の前述のおよび他の目的は本発
明にしたがって達成される。本発明のもうひとつの特徴によれば、CM出力レベ
ルはピーク出力パルスの各々のあとに直接続き、レーザー出力波形の平均出力レ
ベルはあらかじめ定められたCW出力レベルに比べ等しいかまたは大きい。
切断のための本発明の開示された好ましい形態においては、レーザービームはT
EMooのようにレーザーの低いオーダーのモードのレーザー出力であり、物に
対して向けられるビームの直径または点の大きさを最小にするように集束せしめ
られ、それによって物の加工のためにビームの比較的高い出力密度かえられる。
ピーク出力パルスの出力は、好ましくは、CV出力レベルの出力の少なくとも約
3倍である。好ましい実施態様によれば、Cv出力レベルはピーク出力パルスの
あいだでは連続的に維持される。この開示された実施態様においては各ピーク出
力パルスの継続時間はピーク出力パルスのあいだの時間の半分より短い。ピーク
出力パルスの周波数はプロセス要求によって変更しうるが、本発明の方法の開示
された実施態様においては、好ましくは、少なくともひとつの1kHzである。
本発明の方法によれば、ほかの金属や非金属と同様にアルミニウム、銅およびス
テンレスも、C警し−ザービームで達成される切断速度で、レーザーカッティン
グ後の切断端部に残存するパリがC警し−ザービームのばあいに発生する高さよ
りも低い高さに減少せしめられて切断される。本発明の方法は、溶接、表面エツ
チング、機械加工などを含む他のタイプの物の加工にも適用することができ、良
好な結果を伴う。
本発明の一実施態様を単に図示のみの目的で示した添付図面と関連させて参照す
れば、以下の記述により本発明のこれらおよび他の目的、特徴および利点はより
明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
第1図はCO2レーザーからのゲートパルスレーザ−ビームの時間に対する出力
波形を示す線図、第2図はレーザービームのゲートパルスの立上がり部に出力パ
ルスのピークを設けるために拡張パルスまたはスーパーパルスを伴ったゲートパ
ルスレーザ−ビームの時間に対する出力波形、
第3図は本発明の方法による物の加工のためのレーザービームの時間に対する出
力波形、および第4図は本発明にかかわる出力波形を有するレーザービームを製
造する回路を含むレーザー装置のブロック線図である。
第5図は第4図の種々の部分における時間に対する波形を示す波形線図、および
第6図は第4図のパルス盤12の概略線図である。
発明を実施するための最良の形態
図面を参照して説明するが、本発明の物の加工方法は、第4図に概略的に示され
るレーザー装置1からのレーザービームが加工される物2に対して向けられる工
程を含む。物2に対して向けられるかかる装置1からのレーザービーム3は添付
図面の第3図に示されるような時間に対する出力波形4を有している。かかる出
力波形は、複数のピーク出力パルス5と、維持されている平均ビーム出力8がビ
ームの低位CM (連続波)出力レベル6と比べ等しいかまたは大きくなるよう
なピーク出力パルス5間の低位Cv出力レベル6とによって特徴づけられる。
本発明の物のCO2レーザー加工に際し、切断部の下側に強く付着した金属のパ
リの大きさは、GWレーザービームの使用で発生する 0.020〜0.040
インチの高さから最大0.010インチに減少せしめられ、切断速度は、たとえ
ば0.090インチ厚さのアルミニウムシートの0Mレーザービームでの切断の
ばあいと同じ速度に維持されることが見出された。さらに詳しくは、本発明の方
法において、維持される平均ビーム出力P8がビームのCv出力レしルP6と比
べ等しいかまたは大きくなるように、300Dワツトのピーク出力P7を有する
ピーク出力パルスのあいだで連続的な1000ワツトの出力P6を有するC讐出
力レベル6を用いて0.090インチ厚さのアルミニウムが切断された。レーザ
ーモードはTEMooで、切断みぞの幅は0.005インチであった。ピーク出
力パルスの周波数は1 kHzで、ピーク出力パルスの継続時間は150μs
(マイクロ秒)であった。達成された切断速度は80インチ/分であった。前記
のとおり、アルミニウムの下側の切断部付近に付着したパリの大きさは、同じ物
が1000ワツトのCvレーザービームで、モードTEMooで、80インチ/
分で、0.090インチ厚さのアルミニウム材料において切断みぞ幅が0.00
5インチで切断されたときのパリの最大高さ0.040インチと比較して最大0
.010インチに減少せしめられた。
開示された方法の好ましい形態によれば、C警出力しベルP6はピーク出力パル
ス5のあいだで連続的に維持される。前記(W出力レベルP6は、レーザーが破
壊されずに連続的に運転されうる最大出力(すなわち最大CW出力レベル)の見
地からのレーザー限界(laser Iia!t)と同じ程度の高さでありうる
。短かいパルスの期間この最大Cv出力レベルをこえることは可能であるが、レ
ーザーがこれらのレベルを上回って連続的に運転されれば破壊されるであろう。
なお、この最大CW出力レベルP6は第1図に示されるCv出力レしルP2およ
び第2図に示される出力レベルP4に対応しうるちのである。最大CW出力レベ
ルP6は、はるかに低いCVレベルである第1図のPlのごとき出力レベルとは
異なる。いいかえれば、ここで用いられているような「最大CW出力レベル」と
いう語句は、レーザーが連続的に運転されうる最大出力をいうのであって、レー
ザーが運転されうる最大レベルよりははるかに低いPlのごとき低位の0w出力
レベルをいうのではない。
第3図のピーク出力パルスの周波数は、物が加工される速度などのようなプロセ
ス要求によって変更しうる。
同様に、ピーク出力パルスの継続時間も開示された例に示された150μsから
プロセス要求によって変更しうるる。レーザーモードはTEM00で、ビームの
比較的高い出力密度が達成されるように加工される物に対して向けられるレーザ
ービームのビーム直径または点の大きさを最小にするようにビームが集束せしめ
られることが好ましい。かかる方法は、前に言及したアルミニウムおよびアルミ
ニウム合金、銅および銅合金、ステンレス鋼ならびに当業者には容易に理解され
るであろうように他の金属および非金属材料を含む広範囲の種々の物の加工に適
用しうる。
第4図は前述の方法を実施しつるレーザー装置のブロック線図である。第5図は
第4図のブロック線図の種々の点での波形を示している。
第4図に見られるように、レーザー装置1は、受信盤10、パルス盤12および
油絶縁/冷却出力調整器14として示される3個の高速回路からなっている。受
信盤lOは、12ビットデジタル電流制御信号Aおよびファイバーオプティック
パルスBを受信するための高速オプティカルリンク入力を有している。これらの
分離したオプティカルリンクによって、本発明のパルス動作(pulsingo
perat ton)の遂行に必要な非常に速いライズタイム(rise ti
mes)が可能になる。
受信盤lOは、システムのための動作電流(operatingcurrent
)を設定するためにデジタル12ビツト電流制御信号Aをアナログ出力Fに変換
するデジタルからアナログへの変換器を含んでいる。第5図の波形線図かられか
るように、受信盤10は、その出力のレベルが受信盤によって所望のレベルに設
定されるようなパルス人力Bに対応するパルス出力Cを提供するであろう。たと
えば、第5図には、ファイバーオプティックパルス人力Bがオンのときは5ボル
トのレベル、ファイバーオプティック入力パルスBがオフのときは0ボルトのレ
ベルを提供するパルス出力Cを示している。もちろん、これらの図示されたレベ
ルは純粋に例示のためのものであり、所望であれば異なったレベルが設定されて
もよい。
パルス盤12は、ブリサイスタイマー16、増幅器利得制御器18、高速電圧増
幅器20、高速定電流増幅器22および高速定電流駆動トランジスタからなるド
ライバーステージ24の5個の回路を有している。受信盤10のアナログ出力F
は、高速電圧増幅器20の入力に用いられる。これに対して、受信盤10のパル
ス出力Cは、第5図に示されるDのごときタイマー出力信号を発生させるために
タイマー16に与られる。このタイマー出力信号りは、たち代わって、利得制御
回路18を制御する。本質的にこの利得制御回路18は、電圧増幅器20に与え
られる二位置信号Eを発生するために、高速電圧増幅器20からのフィードバッ
クとタイマー出力りとによって操作される電気スイッチである。
高速電圧増幅器20は、そのアナログ人力Fおよびその利得制御人力Eによって
、第5図に示されるパルス信号Gのごとき出力をつくり出すようにはたらく。示
されてる5、49ボルトおよび1.83ボルトの電圧レベルは、単に増幅器20
からの代表的な出力の例示を目的としている。そこに見られるように、出力Gの
低位のレベルは0ボルトのレベルではない。
増幅器20の出力Gは高速定電流増幅回路22へのひとつの入力として提供され
る。この高速定電流増幅回路22への他の入力はドライバーステージ24からの
フィードバック信号Iである。このフィードバック信号lは第5図に示される波
形を有することになるであろう。これらふたつの入力Gおよびlを受取り次第、
定電流増幅器22は第5図にHで示されるもののような出力を発生するであろう
。
増幅器22の出力Hはドライバーステージ24に送られる。
このドライバーステージ24は、信号Hを受けることによって、増幅された高電
圧出力Jを発生させるように作動することになる高速トランジスタからなってい
る。
ドライバーステージ24の高電圧出力信号Hは、たち代わって、油絶縁/冷却出
力調整器14内の定電流出力調整器26に送られる。この定電流出力調整器26
は、高電圧信号Jを受けることによって、低位の75gaレベルおよびパルスの
225maレベルを有するレーザー駆動信号Kを発生させるように作動するであ
ろう。このレーザー駆動信号には(電気エネルギーをレーザービーム3に変換す
る)CO2レーザー共振器3oのレーザー放出器28と関連して、信号Kが75
mmのレベルを有するときは第3図の1000ワツトCW出力を、信号Kが22
5iaのレベルを有するときは3000ワツトパルスレベルを発生させるように
作動するであろう。本発明はこれに限定されるものではないが、この例において
は、10(toワットレベルが最大Cvレベルでありうる。
定電流出力調整器の重要な一面は油絶縁されていることである。この油絶縁にお
いては、空気絶縁においてえられうるよりも良好な冷却が許容される。このこと
は、たち代わって、調整器14とパルス盤12とのあいだで、より短かいリード
線が使用されることを許容する。より短かいリード線長さは、たち代わって、そ
の他のばあいにおいて可能であるよりも速いライズタイムを許容する。
第4図に示される回路の動作に関し、パルスのファイバーオプティックが受信盤
12にパルス入力されたばあい、それが、たち代わって、ピークレーザー出力の
ために最適なパルス長さに設定されるタイマー16を作動させる。
パルス幅は光学出力検出器(図示されていない)を使用して定められる。パルス
長さは、共振器30からの光学的な出力がもはや増大せずちょうど落ち始めるま
で長さが増加せしめられる。
このパルス幅のあいだに、高速電圧増幅器20の利得は増幅器利得制御回路18
によって正確な量だけ増加せしめられる。このことにより、高速定電流増幅器2
2および駆動回路24の駆動トランジスタへの増加されたドライブが提供される
。このことにより、たち代わって、定電流出力調整器26を通して共振器30に
送られる電流がアナログ電圧によって設定されるレベルよりも大きく増加せしめ
られる。このことは最大ピークレーザー出力のための時間の正確な長さのために
行なわれる。
第6図は、第4図のブロック線図を構成するのに使用しつる回路配置の概略図で
ある。図示されているように、受信盤10からのアナログ出力Fは、ボルテージ
ディバイダを通って高速電圧増幅回路20内の動作増幅器(operation
al asplHler)32の正側(positive)端子に与えられる。
受信盤10からのパルス出力Cはレベルコンバーター回路を通ってタイマー16
内のタイミング回路34に送られる。第6図に示されるように、タイマー16の
ための前述のパルス持続時間の調整は、可変抵抗器を有するRe回路を使用して
達成される。例示のためにいえば、タイミング回路34はコードCD4047で
識別される市販されているタイマーで構成されうる。
タイミング回路の出力りは、たち代わって、増幅器利得制御回路18内のスイッ
チ3Bに接続される。このスイッチ36の一例はコード表示CD406Bのちと
に販売されている。
パルス振幅調整は動作増幅器32の出力からのフィードバック中の可変抵抗装置
によって達成される。
スイッチ3Bの出力は、動作増幅器32の負側(negatiνe)入力にその
動作を制御するために接続される利得制御信号Eを構成する。
高速定電流増幅器22は、定電流増幅器として動作するために図示されているよ
うに接続された動作増幅器38によって形成されている。ついでながら、動作増
幅器32および38は、所望であれば、同じタイプの動作増幅器で構成されてい
てもよい(もちろん、所望の相異なる増幅工程を提供するために、相異なった接
続配置を伴なう)。
好適な動作増幅器の一例としては、コード表示741のもとに市販されているも
のがあげられる。
動作増幅器38の出力Hは、たち代わって、駆動回路24のバイポーラトランジ
スタ40の入力に送られる。第6図に見られるように、このトランジスタ40は
、定電流駆動トランジスタとして機能するように接続されている。図示されてい
るように、トランジスタ40は、そのエミッタから動作増幅器38の入力へのフ
ィードバック信号1を提供するように接続されている。それは、そのコレクタお
よびエミッタに接続された端子間に渡る出力Jをも提供する。ツニナーダイオー
ド42および高電圧サプレッサ44(これはバック・ツー・バック(back−
to−back) ツzナーダイオードで形成されつる)が、電圧サージのばあ
いに出力調整器26へのIMfAを防ぐために設けられている。
なお、図示を簡単にするために、増幅820および22としてそれぞれ単一の(
single)動作増幅器のみが示されており、駆動回路24として単一のトラ
ンジスタが示されている。複数の動作増幅器およびトランジスタが、実際の実施
においてはその出力レベルによってしばしば用いられること、とくに定電流増幅
器22および駆動回路24に対してそうであることは、もちろん理解されること
である。
前述したように、定電流出力調整器は駆動回路24からの電圧出力Hを、第3図
に示されるような出力を提供するためにレーザー放出を制御するための電流信号
Kに変換するように動作する。本発明はこのことに限定されるものではないが、
定電流出力調整器2Bは、定電流配置形(constant current
configuration)に接続されたビーム出力ドライオード(t+1o
de)管(tube)で形成されうる。これらのトライオード管は、駆動回路2
4のトランジスタ40からの出力Jによって制御されるフィラメントを有するこ
とになるであろう。さらに詳しくは、第5図のJとKの波形の比較によってわか
るように、トライオードは、管のフィラメント巻線が引き下げられたときに、管
がより大きな範囲までコンダクト(conduct)するように動作するであろ
う。いいかえれば、トランジスタ40からの出力の電圧(すなわち、Jのレベル
)が低いほど、トライオードから発生されるであろう電流が高くなる。したがっ
てJ出力がその低い25ボルトレベルのときに225maの高いパルススパイク
(pulse 5p1kes>が発生されながら、Kにおいて示される特性かえ
られ、信号Jが75ボルトというその高い制御レベルのときに一定な751aレ
ベルがえられる。225aaレベルの断続時間は、もちろん、特定の環境のもと
て最良のレーザー出力をうるために必要なように変更しうるが、示された例にお
いては、225aaレベルの継続時間は0.125■secにほぼ等しい。
本発明は、44図ないし1#!6図に示された装置の好ましい実施例の詳細に関
連して詳しく記述されてきたが、これは単に例示のためであることは理解される
ことである。いいかえれば、第3図に示されるレーザー出力波形の発生に関する
本発明は第4図ないし第6図の好ましい実施例のみに限定されるものではなく、
かかる波形に到達する他の回路配置もまた使用しうる。また、第4図ないし第6
図自身の構成に変更を加えることもでき、それがなお本発明の構成の範囲内であ
ろうことも理解されることである。
私は本発明の実施例を1つのみ示し記述してきたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、当業者に知られているような多くの改変や変更が可能である。本
発明の方法は切断以外にも、溶接、表面仕上げ、機械加工などを含む物のレーザ
ー加工に適用しつる。したがって、私は、ここに示され記載された詳細内容に限
定されることを望むものではなく、そのような改変や変更のすべてを付属する請
求の範囲に含まれる内容としてカバーすることを望むものである。
FIG、 5゜
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の7第1項)昭和63年8月12日
特許庁長官 吉田文毅 殿 二」
1特許出願の表示
PCT/US 8710333 g
2発明の名称
物のレーザー加工方法および装置
3特許出願人
住 所 アメリカ合衆国、07850ニユー シャーシー州、ランディング、ノ
ース フロンテージロード(番地なし)
名 称 ビー・アール・シー・コーポレーション4代理人〒540
(ほか1名)
5補正書の提出年月日
請求の範囲
1 (補正後)レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波(CM)出力レベ
ルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスのあいだの時間のあい
だ実質的に一定に維持されるCW出力レベルとを特徴とする時間に対する出力波
形を有し、該レーザー出力波形の平均出力レベルが前記ピーク出力パルスのあい
だの時間のあいだ実質的に一定に維持される前記Cv出力レベルに比べ等しいか
または大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置の連続的な出力
として発生させること、および物に対して前記レーザービームを向けることとか
らなる物の加工方法。
”2 前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請
求の範囲第1項記載の物の加工方法。
前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第2項記載の物
の加工方法。
4 前記物が銅または銅合金である請求の範囲第2項記載の物の加工方法。
前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲第2項
記載の物の加工方法。
6 前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最小にするため
に集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高い
出力密度かえられるような、低いオーダーのモードのレーザー装置のレーザー出
力である請求の範囲第1項記載の物の加工方法。
7 (補正後)前記ピーク出力パルスの出力が前記ピーク出力パルスのあいだ維
持されるCW出力レベルのそれの約3倍である請求の範囲第1項記載の物の加工
方法。
8 前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだの
時間の半分よりも短かい請求の範囲第1項記載の物の加工方法。
9 前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約1kHzである請求の範囲第
1項記載の物の加工方法。
10(補正後)前記ピーク出力パルスのあいだ維持される圓出力レベルが前記最
大IJ出力レベルに実質的に等しい請求の範囲第1項記載の物の加工方法。
11 前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求
の範囲第1項記載の物の加工方法。
12 (補正後)レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波(CW) ff
l力レベルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスの各々のあと
に直接続<Cv出カレベルとを特徴とする時間に対する出力波形を有し、該レー
ザー出力波形の平均出力レベルが前記パルスのあとに続<CV出力レベルに比べ
等しいかまたは大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置によっ
て発生させること、および物に対して前記レーザービームを向けることとからな
る物の加工方法。
13 前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請
求の範囲第12項記載の物の加工方法。
14 前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第13項
記載の物の加工方法。
15 前記物が銅または銅合金である請求の範囲第13項の記載の物の加工方法
。
16 前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲
第13項記載の物の加工方法。
17 前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最少にするた
めに集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高
い出力密度かえられるような、低いオーダーのモードのレーザーのレーザー出力
である請求の範囲第12項記載の物の加工方法。
1B (補正後)前記ピーク出力パルスの出力が前記パルスのあとに続<(W出
力レベルのそれの約3倍である請求の範囲第12項記載の物の加工方法。
19 前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだ
の時間の半分よりも短かい請求の範囲第12項記載の物の加工方法。
20 前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約1kHzである請求の範囲
第12項記載の物の加工方法。
21 (補正後)前記パルスのあとに続<CW出力レベルが前記最大0M出力レ
ベルに実質的に等しい請求の範囲第12項記載の物の加工方法。
22 前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求
の範囲第12項記載の物の加工方法。
23(補正後)デジタル電流制御信号を受信し、該デジタル電流制御信号に対応
するアナログ出力を発生する受信手段と;
該受信手段の前記アナログ出力を第1および第2の制御レベルを有する制御信号
に変換する手段と:前記制御信号を受信し、前記制御信号に基づき、前記制御信
号が前記第1制御レベルを有するときには高位のパルスレベルを有し前記制御信
号が第2制御レベルを有するときには低位のパルスレベルを有することを特徴と
する波形を有するパルス信号を発生する出力調整手段と;
前記出力調整手段からのパルス信号を受信するように接続され、前記パルス信号
が高位のパルスレベルを有するときの高いパルス出力レベルによりて、および前
記パルス信号が低位のパルスレベルを有するときの連続波(CW)出力レベルに
よって特徴づけられるレーザー出力波形を有する連続的なレーザービームを発生
する手段を含み、前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レー
ザービーム発生手段が連続的に動作しつる最大0M出力レベルをこえるものであ
り、パルス信号が低位のパルスレベルを有するときに、前記レーザー出力波形の
平均出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだ実質的に一定に維持され
る前記CW出力レベルに比べ等しいかまたは大きいという関係を有するように、
前記CV出力レベルが前記高いパルス出力レベルのあいだ実質的に一定に維持さ
れるレーザービーム発生手段
とからなる物に対してレーザービームを向ける装置。
24 前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レーザー発生手
段が連続的に動作しうる最大0w出力レベルをこえるものであり、前記あらかじ
め定められた0w出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだで実質的に
一定に維持される請求の範囲第21項記載の装置。
25(補正後)前記レーザービームの前記Cv出力レベルが、パルス信号が低位
のレベルを有するときに前記最大Cv出力レベルと実質的に等しい請求の範囲第
23項記載の装置。
26(補正後)前記レーザービームの前記0w出力レベルが、パルス信号が低位
のレベルを有するときに前記高いパルス出力レベルのあとに直接続くものであり
、前記レーザービームの平均出力が前記C警出力レベルに比べ等しいかまたは大
きい請求の範囲第23項記載の装置。
27(補正後)連続波レーザービームを発生させる手段と該レーザービームを加
工される物に対して向ける手段とからなるレーザー装置において、レーザー装置
が連続的に動作しうる最大連続波(C警)出力レベルをこえる複数のピーク出力
パルスと該ピーク出力パルスの各々のあとに直接続く圓出力レベルとを特徴とす
る時間に対する出力波形を有し、該レーザーの平均出力レベル゛が前記ピーク出
力パルスのあとに直接続く前記Cv出力レベルに比べ等しいかまたは大きいとい
う関係を有する前記連続波レーザービームを提供する前記レーザービームを発生
させる前記手段からなる改良。
28 前記ピーク出力パルスの各々が少なくとも約125マイクロ秒の継続時間
を存する請求の範囲第1項記載の物の加工方法。
29 前記ピーク出力パルスの各々が少なくとも約125マイクロ秒の継続時間
を有する請求の範囲第12項記載の物の加工方法。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)1特許出願の表示
PCT/US 8710333 g
2発明の名称
物のレーザー加工方法および装置
3特許出願人
住 所 アメリカ合衆国、07850ニ二一 シャーシー州、ランディング、ノ
ース フロンチージロートメ番地なし)
名 称 ビー・アール・シー・コーポレーショ2代表者 ニルセン、カール・ジ
エイー
国 籍 アメリカ合衆国
4代理人〒540
住 所 大阪市中央区谷町2丁目2番22号5補正書の提出年月日
1989年3月16日
6添付書類の目録
7 (補正後)前記ピーク出力パルスの出力が前記ピー請求の範囲
1 (補正後)レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波<CW>出力レベ
ルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスのあいだの時間のあい
だ実質的に一定に維持されるCV出力レベルとを特徴とする時間に対する出力波
形を有し、該レーザー出力波形の平均出力レベルが前記ピーク出力パルスのあい
だの時間のあいだ実質的に一定に維持される前記C警出力レベルに比べ等しいか
または大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置の連続的な出力
として発生させること、および物に対して前記レーザービームを向けることとか
らなる物の加工方法。
2 前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請求
の範囲第1項記載の物の加工方法。
3 前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第2項記載
の物の加工方法。
4 前記物が銅または銅合金である請求の範囲第2項記載の物の加工方法。
5 前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲第
2項記載の物の加工方法。
6 前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最小にするため
に集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高い
出力密度かえられるような、低いオーダーのモードのレーザー装置のレーザー出
力である請求の範囲M1項記載の物の加工方法。
15 前記物が銅または銅合金である請求の範囲第13項のりdカパルスのあい
だ維持されるCv出力レベルのそれの約3倍である請求の範囲第1項記載の物の
加工方法。
8 前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだの
時間の半分よりも短かい請求の範囲第1項記社の物の加工方法。
9 前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約1kHzである請求の範囲第
1項記載の物の加工方法。
10(補正後)前記ピーク出力パルスのあいだ維持される回出力レベルが前記最
大CW出力レベルに実質的に等しい請求の範囲第1項記載の物の加工方法。
11 前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求
の範囲第1項記載の物の加工方法。
12 (補正後)レーザー装置が連続的に動作しつる最大連続波(C顕出力レベ
ルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスの各々のあとに直接続
<CW出力レベルとを特徴とする時間に対する出力波形を存し、該レーザー出力
波形の平均出力レベルが前記パルスのあとに続<Cv出力レベルに比べ等しいか
または大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置によって発生さ
せること、および物に対して前記レーザービームを向けることとからなる物の加
工方法。
13 前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請
求の範囲第12項記載の物の加工方法。
14 前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第13項
記載の物の加工方法。
記載の物の加工方法。
16 前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲
第13項記載の物の加工方法。
17 前記レーザービームが、物に対して向けられたビー御レベルを存する制御
信号に変換する手段と;前記制御信号を受信し、前記制御信号に基づき、前記制
御信号が前記第1制御レベルを有するときには高位のパルスレベルを冑し前記制
御信号が第2制御レベルを有するときには低位のパルスレベルを有することを特
徴とする波形を存するパルス信号を発生する出力調整手段と;
前記出力調整手段からのパルス信号を受信するように接続され、前記パルス信号
が高位のパルスレベルを有するときの高いパルス出力レベルによって、および前
記パルス信号が低位のパルスレベルを有するときの連続波(CM)出力レベルに
よって特徴づけられるレーザー出力波形を有する連続的なレーザービームを発生
する手段を含み、前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レー
ザービーム発生手段が連続的に動作しうる最大Cv出力レベルをこえるものであ
り、パルス信号が低位のパルスレベルを有するときに、前記レーザー出力波形の
平均出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだ実質的に一定に維持され
る前記CW出力レベルに比べ等しいかまたは大きいという関係を有するように、
前記CW出力レベルが前記高いパルス出力レベルのあいだ実質的に一定に維持さ
れるレーザービーム発生手段
とからなる物に対してレーザービームを向ける装置。
24 前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レーザー発生手
段が連続的に動作しつる最大CW出カレベルをこえるものであり、前記あらかじ
め定められたCV出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだで実質的に
一定に維持される請求の範囲第21項記載の装置。
25(補正後)前記レーザービームの前記Cν出力レベルが、パルス信号が低位
のレベルを有するときに前記最大C警出力レベルと実質的に等しい請求の範囲第
23項記載の装置。
26(補正後)前記レーザービームの前記CW出力レベルが、パルス信号が低位
のレベルを有するときに前記高いパルス出力レベルのあとに直接続くものであり
、前記レーザービームの平均出力が前記CW出力レベルに比べ等しいかまたは大
きい請求の範囲第23項記載の装置。
27(補正後)連続波レーザービームを発生させる手段と該レーザービームを加
工される物に対して向ける手段とからなるレーザー装置において、レーザー装置
が連続的に動作しうる最大連続波((W)出力レベルをこえる複数のピーク出力
パルスと該ピーク出力パルスの各々のあとに直接続<C−1出力レベルとを特徴
とする時間に対する出力波形を有し、該レーザーの平均出力レベルが前記ピーク
出力パルスのあとに直接続く前記CW出カレベルに比べ等しいかまたは大きいと
いう関係を有する前記連続波レーザービームを提供する前記レーザービームを発
生させる前記手段からなる改良。
28前記ピーク出力パルスの各々が少なくとも約125マイクロ秒の継続時間を
有する請求の範囲第1項記載の物の加工方法。
29前記ピーク出力パルスの各々が少なくとも約125マイクロ秒の継続時間を
有する請求の範囲第12項記載の物の加工方法。
国際調査報告
Claims (1)
- 1.レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波(CW)出力レベルをこえる 複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスのあいだの時間のあいだ実質的に 一定に維持されるあらかじめ定められたCW出力レベルとを特徴とする時間に対 する出力波形を有するレーザービームをレーサー装置によって発生させること、 および物に対して前記レーザービームを向けることとからなる物の加工方法。 2 前記レーザービームが、前記物を切断するために物に対して向けられる請求 の範囲第1項記載の物の加工方法。 3 前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第2項記載 の物の加工方法。 4 前記物が銅または銅合金である請求の範囲第2項記載の物の加工方法。 5 前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲第 2項記載の物の加工方法。 6 前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最小にするため に集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高い 出力密度がえられるような、低いオーダーのモードのレーザー装置のレーザー出 力である請求の範囲第1項記載の物の加工方法。 7 前記ピーク出力パルスの出力があらかじめ定められたCW出力レベルのそれ の少なくとも約3倍である請求の範囲第1項記載の物の加工方法。 8 前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだの 時間の半分よりも短かい請求の範囲第1項記載の物の加工方法。 9 前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約1KHzである請求の範囲第 1項記載の物の加工方法。 10 あらかじめ定められたCW出力レベルが前記最大CW出力レベルに実質的 に等しい請求の範囲第1項記載の物の加工方法。 11 前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求 の範囲第1項記載の物の加工方法。 12 レーザー装置が連続的に動作しうる最大連続波(CW)出力レベルをこえ る複数のピーク出力パルスと該ピーク出力パルスの各々のあとに直接続くあらか じめ定められたCW出力レベルとを特徴とする時間に対する出力波形を有し、該 レーザー出力波形の平均出力レベルが前記あらかじめ定められたCW出力レベル に比べ等しいかまたは大きいという関係を有するレーザービームをレーザー装置 によって発生させること、および物に対して前記レーザービームを向けることと からなる物の加工方法。 13 前記レーザーピームガ、前記物を切断するために物に対して向けられる請 求の範囲第12項記載の物の加工方法。 14 前記物がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求の範囲第13項 記載の物の加工方法。 15 前記物が銅または銅合金である請求の範囲第13項の記載の物の加工方法 。 16 前記物が前記レーザービームで切断されるステンレス鋼である請求の範囲 第13項記載の物の加工方法。 17 前記レーザービームが、物に対して向けられたビーム直径を最少にするた めに集束せしめられ、それによって前記物の加工のための前記ビームの比較的高 い出力密度がえられるような、低いオーダーのモードのレーザーのレーザー出力 である請求の範囲第12項記載の物の加工方法。 18 前記ピーク出力パルスの出力があらかじめ定められたCW出力レベルのそ れの少なくとも約3倍である請求の範囲第12項記載の物の加工方法。 19 前記ピーク出力パルスの各々の継続時間が前記ピーク出力パルスのあいだ の時間の半分よりも短かい請求の範囲第12項記載の物の加工方法。 20 前記ピーク出力パルスの周波数が少なくとも約1kHzである請求の範囲 第12項記載の物の加工方法。 21 あらかじめ定められたCW出力が前記最大CW出力レベルに実質的に等し い請求の範囲第12項記載の物の加工方法。 22 前記レーザービームが前記物を溶接するために物に対して向けられる請求 の範囲第12項記載の物の加工方法。 23 デジタル電流制御信号を受信し、該デジタル電流制御信号に対応するアナ ログ出力を発生する受信手段と;該受信手段の前記アナログ出力を第1および第 2の制御レベルを有する制御信号に変換する手段と;前記制御信号を受信し、前 記制御信号に基づき、前記制御信号が第1制御レベルを有するときには高位のパ ルスレベルを有し前記制御信号が第2制御レベルを有するときには低位のレベル を有することを特徴とする波形を有するパルス信号を発生する出力調整手段と; 前記出力調整手段からのパルス信号を受信するように接続され、前記パルス信号 が高位のパルスレベルを有するときの高いパルス出力レベルによって、および前 記パルス信号が低位のレベルを有するときのあらかじめ定められた連続波(CW )出力レベルによって特徴づけられる波形を有するレーザービームを発生する手 段を含むレーザー発生手段 とからなる物に対してレーザービームを向ける装置。 24 前記レーザービームの前記高いパルス出力レベルが、前記レーザー発生手 段が連続的に動作しうる最大CW出力レベルをこえるものであり、前記あらかじ め定められたCW出力レベルが、前記高いパルス出力レベルのあいだで実質的に 一定に維持される請求の範囲第21項記載の装置。 25 前記レーザービームの定められた(CW)出力レベルが前記最大CW出力 レベルと実質的に等しい請求の範囲第22項記載の装置。 26 前記レーザービームの前記あらかじめ定められたCW出力レベルが前記高 位のパルスレベルのあとに直接続くものであり、前記レーザービームの平均出力 が前記あらかじめ定められたCW出力レベルに比べ等しいかまたは大きい請求の 範囲第21項記載の装置。 27 レーザービームを発生させる手段と該レーザービームを加工される物に対 して向ける手段とからなるレーザー装置において、レーザー装置が連続的に動作 しうる最大連続波(CW)出力レベルをこえる複数のピーク出力パルスと該ピー ク出力パルスの各々のあとに直接続くあらかじめ定められたCW出力レベルとを 特徴とする時間に対する出力波形を有し、該レーザーの平均出力レベルである前 記レーザービームを提供する前記レーザービームを発生させる前記手段からなる 改良。
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