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JP3487928B2 - Laser power pulse control method - Google Patents
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JP3487928B2 - Laser power pulse control method - Google Patents

Laser power pulse control method

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JP3487928B2
JP3487928B2 JP28544194A JP28544194A JP3487928B2 JP 3487928 B2 JP3487928 B2 JP 3487928B2 JP 28544194 A JP28544194 A JP 28544194A JP 28544194 A JP28544194 A JP 28544194A JP 3487928 B2 JP3487928 B2 JP 3487928B2
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隆 助川
潔 今井
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明はレーザ電源のパルス制
御方法に係り、さらに詳しくは、微細形状加工に適する
パルス状のレーザ出力をするためのレーザ電源のパルス
制御方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来より、レーザ加工においては加工目
的に応じてレーザ出力を制御しなければならないため、
図4に示されるような矩形パルス波形を用いて行われて
いる。図中τonはパルスオン時間であり、τoffはパル
スオフ時間である。τon及びτoffはともに一定時間で
ある。また、Tはパルス周期であり、τon+τoffで与
えられ、パルス周波数fは1/Tで与えられる。従っ
て、パルスオンとなる比率を示すデューティ比はτon/
Tで与えられる。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな矩形パルスは、CW波形(連続波形)に比して微細
形状の加工に適しているが、中板厚以上の微細形状の切
断には限界がある。即ち、中板厚以上の材料の、例えば
小穴や鋭角のエッジ等の微細形状の切断では、加工形状
等にも大きく左右されるように、レーザ光の入熱とアシ
ストガス流量のコントロールが重要となる。つまり、材
料の酸化反応を適度に抑制する必要がある。このコント
ロールがうまくいかないと切断途中でバーニングを起こ
したりして加工が極端に不安定になってしまう。 【0004】従って、微細加工を安定性よく行なうため
には、パルスオフ時間を長くして加工に伴って発生した
熱により温度上昇した材料を冷却し、また加工部に発生
したプラズマを消すことが重要になってくる。 【0005】しかし、パルスオフ時間を長くするために
は、パルスの周波数を下げてパルスオン時間をできるだ
け短くする必要があるが、この方法をとると加工速度を
同様に下げておかないとガウジングを起こして切断不能
となってしまう。 【0006】このため、微細加工を行なう時には、加工
安定性を求めるために加工速度を極端におとすので加工
効率が非常に悪くなってランニングコストのアップにつ
ながるという問題がある。 【0007】また、ステンレス等の加工には、クロムの
酸化物の粘性が高いため、アシストガス流量を極端に上
げる必要があり、さらにランニングコストのアップをも
たらすという問題がある。 【0008】一方、パルスオン時間では、レーザ光によ
るエネルギーと酸化反応によるエネルギーの両方を効率
よく消費するが、τonの幅があまり長いとパルスの後半
部では材料の温度上昇や加工部のプラズマ発生で加工効
率が低下すること、及びτoffがあまり長いと加工速度
が低下してしまうこと等が実験で確認されている。即
ち、加工にはパルス周波数が高い方が好ましいと言え
る。 【0009】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、高速加工に適した高
い周波数と、安定加工に適した長いパルスオフ時間の二
つを同時に満足させるパルス波形を供給できるレーザ電
源のパルス制御方法を提供することにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】請求項1による発明のレ
ーザ電源のパルス制御方法は、上記の目的を達成するた
めに、レーザ発振器からのレーザ光を単一の加工ヘッド
からワークに照射してレーザ加工を行うレーザ加工シス
テムにおいて、レーザ光を出力すべく高周波電源に指令
するパルスオン信号と出力を停止すべく高周波電源に指
令するパルスオフ信号から構成される高周波電源制御用
パルス列を用いて行なうレーザ電源の制御方法であっ
て、前記パルス列を周波数の低い第1パルスオン信号と
第1パルスオフ信号から構成するとともに、前記第1パ
ルスオン信号を周波数の高い複数の第2パルスオン信号
と第2パルスオフ信号から構成し、前記第1パルスオン
信号の時間に比べて前記第1パルスオフ信号の時間を短
く、かつ、前記第1パルスオフ信号の時間に比べて各一
つの前記第2パルスオフ信号の時間を短くし、前記第2
パルスオン信号の出力を一定に保ってその時間を一つの
第1パルスオン信号内において段階的に短くし、及び/
又は、前記第2パルスオフ信号の時間を一つの第1パル
スオン信号内において段階的に長くすることを特徴とす
るものである。 【0011】 【作用】請求項1によるレーザ電源のパルス制御方法で
は、高周波電源制御用パルス列のパルスオン信号が高周
波電源を制御してレーザ光を出力し、同じくパルスオフ
信号が高周波電源を制御してレーザ光の出力を停止す
る。ここで、高周波電源制御用パルス列を周波数の低い
第1パルスオン信号と第1パルスオフ信号から構成し、
第1パルスオン信号を周波数の高い複数の第2パルスオ
ン信号と第2パルスオフ信号から構成する。また、第1
パルスオン信号の時間に比べて第1パルスオフ信号の時
間を短くし、第1パルスオフ信号の時間に比べて各一つ
の第2パルスオフ信号の時間を短くする。さらに、第2
パルスオン信号の出力を一定に保ってその時間を一つの
第1パルスオン信号内において段階的に短くし、及び/
又は、第2パルスオフ信号の時間を一つの第1パルスオ
ン信号内において段階的に長くする。そのため、材料へ
の入熱量をコントロールするものであり、及び/又は、
材料に蓄えられた熱の冷却を促進するものである。 【0012】 【実施例】以下、この発明の好適な一実施例を図面に基
づいて説明する。 【0013】図2にはこの発明に係るレーザ電源のパル
ス制御方法を用いたレーザ加工システム1の一実施例が
示されている。X軸方向及びY軸方向に移動位置決め自
在に設けられた加工テーブル3と、この加工テーブル3
上に位置決めされたパレット5とを有し、このパレット
5上にワークWが載置されている。従って、加工テーブ
ル3のX軸,Y軸方向移動によりワークWは加工位置に
位置決めされる。 【0014】一方、自動加工プログラム7に従ってレー
ザ加工すべく制御装置9が設けられており、この制御装
置9により制御されるレーザ発振器11が設けられてい
る。このレーザ発振器11は、高周波電源13及びこの
高周波電源13を制御する制御部15及び共振部17か
らなっている。さらに、レーザ発振器11からのレーザ
光LBを加工ヘッド19へ導くベンドミラー21及び集
光レンズ23が設けられている。 【0015】従って、制御装置9の制御により加工テー
ブル3をX軸及びY軸方向へ移動位置決めし、レーザ発
振器11を制御して加工テーブル3上のワークWにレー
ザ光LBを照射してレーザ加工を行なうものである。 【0016】図3には、この発明に用いられるパルスを
発生するパルス列発生装置25の一実施例が示されてい
る。 【0017】このパルス列発生装置25は、高周波電源
13を制御してレーザ光LBを発すべくパルスを発生す
るものであり、CPU27、PC(プログラムカウン
タ)29及びCLK(クロック)31を備えている。従
って、図示しない入力装置やメモリ装置からτon,τof
fに関する設定値がCPU27に送られ、この情報に基
づいてCPU27がPC29を制御してパルス列を発生
させ、このパルス列が高周波電源13へ送られて放電パ
ルスとなり、所望の光パルスが得られる。 【0018】図1にはこの発明に係るレーザ電源のパル
ス制御方法に用いる種々のパルス列が示されている。図
1(A)には図1(B)〜図1(E)に示す各実施例の
パルス列に共通する特徴が示されている。図1(A)に
示すように、このパルスは二つのパルス群からなってい
る。一つは周波数の低い第1パルスであり、第1パルス
オンと第1パルスオフから成る。また、もう一つは第1
パルスオン内において、一定間隔で第2パルスオンと第
2パルスオフが繰り返す周波数の高い第2パルスであ
る。すなわち、図1(A)のパルス波形では、第1パル
スオンがτon1〜τon3とτoff2及びτoff3から構成さ
れ、第1パルスオフがτoff4(τoff1)に相当すること
になる。 【0019】従って、このパルスは図4に示される通常
のパルスと同じ平均出力を得るために、第1パルスオン
時間を長くし、第1パルスオフ時間を短くしている。こ
れは周波数をあげることと同様の効果を有するので加工
速度のアップができる。 【0020】一方、通常パルスでパルスオフ時間を短く
していくと、入熱過多のために微細な加工ができなくな
るが、これは第1パルスオン時間内に設けられている第
2パルスオフ時間が冷却期間としての役目をするため回
避できる。これにより、加工速度を上昇させた状態で微
細加工を安定して行なうことが可能になる。 【0021】図1(B)にはこの発明に係るレーザ電源
のパルス制御方法に用いるパルス波形の実施例が示さ
れている。このパルスも前述の図1(A)と同様に、二
つのパルス群からなっていると考えられるが、周波数の
高い第2パルスオンの出力を図示のように一定に保って
その時間が段階的に短くなるように制御するタウオン
(τon)制御である点に特徴がある。平均出力は通常の
パルスと同じになるように設定されている。 【0022】このパルス波形では、一つの第1パルスオ
ン時間内において第2パルスオン時間は徐々に短くなる
が、第2パルスオフ時間は一定であり、パルスオフ時間
は第1パルスオフと第2パルスオフの2段階で変化する
ようになっている。すなわち、τoff2をτoff1と同じ幅
にすれば冷却や消プラズマは十分行えるが、加工速度が
著しく低下してしまうため、τoff2〜τoff5はτoff1
(τoff6)よりも小さく設定されている。 【0023】従って、図1(B)のパルス波形では、第
1パルスオンがτon1〜τon5とτoff2〜τoff5から構成
され、第1パルスオフがτoff6(τoff1)に相当するこ
とになる。 【0024】このようなパルスを用いると、τoff1で材
料の冷却及び加工部の消プラズマが十分に行われるの
で、τon1の幅を大きくできる。このため、この部分に
おいては加工速度が大きくできる。 【0025】また、τoff2によって、τon1で発生した
熱を冷却し、プラズマを消滅させることができるが、そ
の効果は前述のτoff1よりも小さい。従って、次のτon
2は、τon1より短くすることにより単位パルス幅当たり
の加工効率を低下させないようにする。このとき、τon
2をτon1と同様の幅とすると、材料の熱と加工部のプラ
ズマにより加工効率が低下するばかりでなく、加工に対
して、例えばエッジ部の溶け落ちやバーニング現象等の
悪影響を及ぼすこととなるからである。 【0026】同様にして、τon3,τon4,τon5と段階
的に短くしていくことにより、パルス幅当たりの加工効
率を低下させることなく加工を行なうことが可能にな
る。そして、τoff6において第1パルスオフとなるので
再び材料の冷却及び加工部の消プラズマを十分行うこと
ができ、安定した加工をすることができる。 【0027】図1(C)にはこの発明に係るレーザ電源
のパルス制御方法に用いるパルス波形の他の実施例が示
されている。このパルスは前述の図1(A)における第
2パルスオン時間を一定とし、第2パルスオフ時間を段
階的に長くするタウオフ(τoff)制御としたものであ
る。 【0028】このようなパルス波形を用いると、第1パ
ルスオフに相当するτoff1で材料の冷却および加工部の
消プラズマが十分に行われているので、τon1の加工後
のτoff2はあまり長い時間である必要はない。しかし、
加工が進行するに従って材料の温度上昇と加工部のプラ
ズマ発生は無視できなくなるので、τoffを段階的に大
きくする必要がある。これにより、各τonの加工効率を
低下させることなく加工を行なうことができる。 【0029】図1(D)及び(E)にはこの発明に係る
レーザ電源のパルス制御方法に用いるパルス波形のさら
に他の実施例が示されている。このパルス波形は前述の
図1(B)におけるタウオン(τon)制御と、図1
(C)におけるタウオフ(τoff)制御を併せたもので
あり、第2パルスオンの出力を図示のように一定に保っ
たままその時間を段階的に短くするとともに、第2パル
スオフ時間を段階的に長くするものである。さらに、図
1(E)においては、第1パルスオフ時間も変化させた
場合である。すなわち、τoff1とτoff6の長さを変化さ
せている。これらの場合は、超微細加工に適する。 【0030】この発明に係るレーザ電源のパルス制御方
法の効果を確認する実験によると、例えば軟鋼6tを同
じ平均出力でレーザ加工する場合において、通常パルス
によるレーザ加工の約2倍の加工速度が得られた。同時
に、複雑な形状の微細加工においても、通常パルスを用
いた場合に比してより高い加工速度でより安定な加工を
行なうことができ、ランニングコストの低減と、レーザ
加工の新分野への応用が可能となった。 【0031】また、ステンレス鋼においても安定加工で
きる領域が約2倍となり、加工速度が約2倍にアップし
た。同時に、従来使用していたアシストガス流量を半分
程度に減少することができ、さらにランニングコストの
低減化が図れる。 【0032】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。例えば、レーザ加工
とはレーザによる切断加工ばかりでなく溶接加工も含む
ものである。 【0033】 【発明の効果】この発明は以上のように、レーザ発振器
からのレーザ光を単一の加工ヘッドからワークに照射し
てレーザ加工を行うレーザ加工システムにおいて、レー
ザ光を出力すべく高周波電源に指令するパルスオン信号
と出力を停止すべく高周波電源に指令するパルスオフ信
号から構成される高周波電源制御用パルス列を用いて行
なうレーザ電源の制御方法であって、前記パルス列を周
波数の低い第1パルスオン信号と第1パルスオフ信号か
ら構成するとともに、第1パルスオン信号を周波数の高
い複数の第2パルスオン信号と第2パルスオフ信号から
構成し、第1パルスオン信号の時間に比べて第1パルス
オフ信号の時間を短く、かつ、第1パルスオフ信号の時
間に比べて各一つの第2パルスオフ信号の時間を短く
し、さらに、第2パルスオン信号の出力を一定に保って
その時間を一つの第1パルスオン信号内において段階的
に短くし、及び/又は、第2パルスオフ信号の時間を一
つの第1パルスオン信号内において段階的に長くするよ
うに構成したので、同じ平均出力で加工する場合におい
ても通常パルスを用いて出力する場合に比して材料への
入熱量が減少する。これにより、加工速度をアップする
ことができ、加工速度をアップした状態で安定した加工
を行なうことができる。また、入熱量を容易にコンロト
ールすることが可能で、複雑な形状の微細加工を高い加
工速度で安定して行なうことができる。さらに、加工速
度をアップすることで、アシストガスの使用量が減少
し、加工コストの低減を図ることができる。 【0034】また、第2パルスオン信号の出力を一定に
保ってその時間を一つの第1パルスオン信号内において
段階的に短くするように構成した場合は、加工の進行に
応じて第2パルスオン信号、すなわち、レーザ出力の指
令時間が段階的に短くなる。すなわち、第1パルスオフ
時間は長いので材料の冷却や加工部の消プラズマが十分
に行われており、その次にくる最初の第2パルスオン時
間は長くとることができるので高速の加工が可能であ
る。その後、加工の進行に応じて第2パルスオンによる
熱やプラズマの影響が徐々に蓄積されるので、第2パル
スオン時間を徐々に短くすることにより、材料への入熱
量を制限する。このため、微細加工においても高速度か
つ高精度の加工が実現できる。 【0035】また、第2パルスオフ信号の時間を一つの
第1パルスオン信号内において段階的に長くするように
構成した場合は、加工の進行に応じて第2パルスオフ信
号、すなわち、レーザ出力停止の指令時間が段階的に長
くなる。すなわち、第1パルスオフ時間は長いので材料
の冷却や加工部の消プラズマが十分に行われており、そ
の次にくる最初の第2パルスオン時間による加工ではま
だ材料には熱やプラズマが蓄積していないため第2パル
スオフ時間は短くてすむ。その後、第2パルスオフ時間
が徐々に長くなっているので、加工の進行に応じて第2
パルスオンによる熱やプラズマの影響が徐々に蓄積され
ることが防止でき、微細加工においても高速度かつ高精
度の加工が実現できる。 【0036】さらに、第2パルスオン信号の出力を一定
に保ってその時間を一つの第1パルスオン信号内におい
て段階的に短くするとともに、第2パルスオフ信号の時
間を一つの第1パルスオン信号内において段階的に長く
するように構成した場合は、加工の進行に応じて行われ
る材料への入熱量の制限が一層効果的に行われる。これ
により、微細加工においても高速度かつ高精度の加工が
実現できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling a pulse of a laser power supply, and more particularly, to a method of controlling a laser power supply for outputting a pulsed laser suitable for fine shape processing. The present invention relates to a pulse control method. [0002] Conventionally, in laser processing, the laser output must be controlled in accordance with the processing purpose.
This is performed using a rectangular pulse waveform as shown in FIG. In the figure, τon is a pulse on time, and τoff is a pulse off time. τon and τoff are both fixed times. T is a pulse period, which is given by τon + τoff, and a pulse frequency f is given by 1 / T. Therefore, the duty ratio indicating the pulse-on ratio is τon /
It is given by T. [0003] However, such a rectangular pulse is suitable for processing a fine shape as compared with a CW waveform (continuous waveform), but is used for cutting a fine shape having a thickness of a middle plate or more. Has limitations. That is, when cutting a material having a thickness greater than the medium thickness, for example, when cutting a fine shape such as a small hole or an acute-angled edge, it is important to control the heat input of the laser beam and the flow rate of the assist gas so as to be greatly affected by the processing shape and the like. Become. That is, it is necessary to appropriately suppress the oxidation reaction of the material. If this control is not successful, burning will occur during cutting and the machining will be extremely unstable. Therefore, in order to perform fine processing with good stability, it is important to increase the pulse-off time to cool the material whose temperature has increased due to the heat generated during the processing and to eliminate the plasma generated in the processed part. It becomes. However, in order to lengthen the pulse-off time, it is necessary to reduce the pulse frequency to shorten the pulse-on time as much as possible. However, if this method is employed, gouging occurs unless the processing speed is similarly reduced. It cannot be cut. [0006] For this reason, when performing fine processing, the processing speed is extremely reduced in order to obtain processing stability, so that there is a problem that the processing efficiency is extremely deteriorated and the running cost is increased. Further, in processing stainless steel or the like, since the viscosity of chromium oxide is high, it is necessary to extremely increase the flow rate of the assist gas, and there is a problem that the running cost is further increased. On the other hand, during the pulse-on time, both the energy from the laser beam and the energy from the oxidation reaction are efficiently consumed. However, if the width of τon is too long, the latter half of the pulse may be caused by a rise in the temperature of the material or the generation of plasma in the processed part. Experiments have confirmed that the processing efficiency is reduced, and that the processing speed is reduced if τoff is too long. That is, it can be said that a higher pulse frequency is preferable for processing. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to pay attention to the above-described conventional techniques, and simultaneously satisfies both a high frequency suitable for high-speed processing and a long pulse-off time suitable for stable processing. An object of the present invention is to provide a pulse control method of a laser power supply that can supply a pulse waveform. [0010] pulse control method of the laser power of the present invention according to claim 1 Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a single processing head of the laser beam from the laser oscillator
Laser processing system that irradiates the workpiece from above and performs laser processing
A method of controlling a laser power supply using a high-frequency power supply control pulse train composed of a pulse-on signal instructing a high-frequency power supply to output laser light and a pulse-off signal instructing the high-frequency power supply to stop output. The pulse train is composed of a first pulse-on signal and a first pulse-off signal having a low frequency, and the first pulse-on signal is composed of a plurality of second pulse-on signals and a second pulse-off signal having a high frequency; time shorten the time of the first pulse-off signal in comparison with the, and to shorten the time of each one of said second pulse-off signal compared to the time of the first pulse-off signal, the second
Keep the pulse-on signal output constant and
Stepwise shortening within the first pulse-on signal; and / or
Alternatively, the time of the second pulse-off signal is set to one first pulse.
It is characterized in that it is lengthened stepwise within the Soon signal . In the pulse control method for a laser power supply according to the first aspect, the pulse-on signal of the high-frequency power supply control pulse train controls the high-frequency power supply to output a laser beam, and the pulse-off signal controls the high-frequency power supply to produce a laser. Stop the light output. Here, the high-frequency power supply control pulse train is composed of a low-frequency first pulse-on signal and a low-frequency first pulse-off signal,
The first pulse-on signal is composed of a plurality of high-frequency second pulse-on signals and second pulse-off signals . Also, the first
The time of the first pulse-off signal is shorter than the time of the pulse-on signal, and the time of each second pulse-off signal is shorter than the time of the first pulse-off signal . Furthermore, the second
Keep the pulse-on signal output constant and
Stepwise shortening within the first pulse-on signal; and / or
Alternatively, the time of the second pulse off signal is set to one first pulse off signal.
In the signal. Therefore, to the material
And / or controls the amount of heat input to the
It promotes cooling of the heat stored in the material. A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows an embodiment of a laser processing system 1 using a pulse control method for a laser power supply according to the present invention. A processing table 3 provided so as to be movable and positioned in the X-axis direction and the Y-axis direction;
And a work W is placed on the pallet 5. Therefore, the workpiece W is positioned at the processing position by moving the processing table 3 in the X-axis and Y-axis directions. On the other hand, a control device 9 is provided to perform laser processing according to the automatic processing program 7, and a laser oscillator 11 controlled by the control device 9 is provided. The laser oscillator 11 includes a high-frequency power supply 13, a control unit 15 for controlling the high-frequency power supply 13, and a resonance unit 17. Further, a bend mirror 21 and a condenser lens 23 for guiding the laser beam LB from the laser oscillator 11 to the processing head 19 are provided. Therefore, the processing table 3 is moved and positioned in the X-axis and Y-axis directions under the control of the controller 9, and the laser oscillator 11 is controlled to irradiate the work W on the processing table 3 with laser light LB to perform laser processing. Is performed. FIG. 3 shows an embodiment of a pulse train generator 25 for generating pulses used in the present invention. The pulse train generator 25 controls the high frequency power supply 13 to generate a pulse to emit a laser beam LB, and includes a CPU 27, a PC (program counter) 29, and a CLK (clock) 31. Therefore, τon, τof can be obtained from an input device or a memory device (not shown).
The set value relating to f is sent to the CPU 27, and based on this information, the CPU 27 controls the PC 29 to generate a pulse train, and this pulse train is sent to the high frequency power supply 13 to become a discharge pulse, and a desired light pulse is obtained. FIG . 1 shows a pallet of a laser power supply according to the present invention.
Various pulse trains used in the pulse control method are shown. Figure
1 (A) shows an example of each embodiment shown in FIGS. 1 (B) to 1 (E).
Features common to pulse trains are shown. In FIG. 1 (A)
As shown, this pulse consists of two pulse groups. One is a first pulse having a low frequency, which includes a first pulse on and a first pulse off. Another is the first
Within the pulse on, the second pulse is a high frequency second pulse in which the second pulse on and the second pulse off are repeated at regular intervals. That is, in the pulse waveform of FIG. 1A, the first pulse on is composed of τon1 to τon3, τoff2 and τoff3, and the first pulse off is equivalent to τoff4 (τoff1). Therefore, in order to obtain the same average output as that of the normal pulse shown in FIG. 4, this pulse has a longer first pulse on time and a shorter first pulse off time. Since this has the same effect as increasing the frequency, the processing speed can be increased. On the other hand, if the pulse-off time is shortened with a normal pulse, fine processing cannot be performed due to excessive heat input. This is because the second pulse-off time provided within the first pulse-on time is a cooling period. Can be avoided because it serves as Thereby, it is possible to stably perform the fine processing with the processing speed increased. FIG. 1B shows an embodiment of a pulse waveform used in the pulse control method for a laser power supply according to the present invention . This pulse is considered to be composed of two pulse groups as in the case of FIG. 1A, but the output of the second pulse-on having a high frequency is kept constant as shown in the figure.
It is characterized by the tau-on (τon) control in which the time is controlled so as to be gradually reduced . The average output is set to be the same as a normal pulse. In this pulse waveform, the second pulse-on time is gradually shortened within one first pulse-on time, but the second pulse-off time is constant, and the pulse-off time is divided into two stages, the first pulse-off and the second pulse-off. It is changing. That is, if τoff2 is set to the same width as τoff1, cooling and extinction plasma can be sufficiently performed, but since the processing speed is significantly reduced, τoff2 to τoff5 are τoff1
(Τoff6). Therefore, in the pulse waveform of FIG. 1B, the first pulse on is composed of τon1 to τon5 and τoff2 to τoff5, and the first pulse off is equivalent to τoff6 (τoff1). When such a pulse is used, the cooling of the material and the extinction of the plasma in the processed portion are sufficiently performed at τoff1, so that the width of τon1 can be increased. Therefore, the processing speed can be increased in this portion. The heat generated at τon1 can be cooled by τoff2 to extinguish the plasma, but the effect is smaller than τoff1. Therefore, the following τon
2 prevents processing efficiency per unit pulse width from being reduced by making it shorter than τon1. At this time, τon
When 2 is set to the same width as τon1, not only the processing efficiency is reduced due to the heat of the material and the plasma of the processing portion, but also the processing has a bad influence such as burn-through of an edge portion or a burning phenomenon. Because. In the same manner, by gradually shortening to τon3, τon4, and τon5, processing can be performed without lowering the processing efficiency per pulse width. Then, since the first pulse is turned off at τoff6, the material can be cooled again and the plasma depleted in the processed portion can be sufficiently performed again, and stable processing can be performed. FIG. 1C shows another embodiment of the pulse waveform used in the pulse control method of the laser power supply according to the present invention . This pulse is a tau-off (τoff) control in which the second pulse-on time in FIG. 1A is made constant and the second pulse-off time is gradually increased. When such a pulse waveform is used, the material is cooled sufficiently at τoff1 corresponding to the first pulse-off, and the plasma depleted in the processed portion is sufficiently performed. Therefore, τoff2 after processing τon1 is too long. No need. But,
Since the temperature rise of the material and the generation of plasma in the processed part cannot be ignored as the processing proceeds, τoff must be increased stepwise. Thereby, processing can be performed without reducing the processing efficiency of each τon. [0029] The in FIG. 1 (D) is and (E) further pulse waveform used in the pulse control method of the laser power according to the present invention
Shows another embodiment . This pulse waveform is
And Tauon (τon) control in FIG. 1 (B), the 1
(C) is combined with the tau-off (τoff) control, and the output of the second pulse on is kept constant as shown in the figure.
This time is gradually reduced while the second pulse off time is gradually increased. Further, FIG. 1E shows a case where the first pulse off time is also changed. That is, the lengths of τoff1 and τoff6 are changed. These cases are suitable for ultrafine processing. According to an experiment for confirming the effect of the pulse control method of the laser power supply according to the present invention, for example, when laser processing 6t of mild steel with the same average output, a processing speed approximately twice as high as that of laser processing using normal pulses is obtained. Was done. At the same time, even in fine processing of complex shapes, more stable processing can be performed at a higher processing speed than when using normal pulses, reducing running costs and applying to new fields of laser processing. Became possible. In the case of stainless steel, the area in which stable processing can be performed is approximately doubled, and the processing speed is approximately doubled. At the same time, the flow rate of the assist gas conventionally used can be reduced to about half, and the running cost can be further reduced. The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be embodied in other modes by making appropriate changes. For example, laser processing includes not only cutting processing by laser but also welding processing. As described above, the present invention provides a laser oscillator
Irradiates the workpiece with laser light from a single processing head
Laser processing systems that perform laser processing
A pulse-on signal that commands the high-frequency power supply to output the light
And pulse-off signal to command the high-frequency power supply to stop output
Using a high-frequency power supply control pulse train composed of
A method of controlling a laser power supply, comprising:
Whether the first pulse-on signal and the first pulse-off signal have a low wave number
And the first pulse-on signal has a high frequency.
From a plurality of second pulse-on signals and second pulse-off signals
The first pulse is compared with the time of the first pulse on signal.
When the off signal time is short and the first pulse off signal
The time of each second pulse-off signal is shorter than
And the output of the second pulse-on signal is kept constant.
The time is stepped within one first pulse-on signal.
And / or shorten the time of the second pulse off signal.
In the first pulse-on signal.
With this configuration , even when processing is performed with the same average output, the amount of heat input to the material is reduced as compared with the case where output is performed using a normal pulse. As a result, the processing speed can be increased, and stable processing can be performed with the processing speed increased. In addition, the amount of heat input can be easily controlled, and fine processing of a complicated shape can be stably performed at a high processing speed. Further, by increasing the processing speed, the usage amount of the assist gas is reduced, and the processing cost can be reduced. Further, the output of the second pulse-on signal is kept constant.
Keep that time within one first pulse-on signal
In the case where the configuration is such that the step length is shortened stepwise, the second pulse-on signal, that is, the command time of the laser output is shortened stepwise according to the progress of the processing. That is, since the first pulse-off time is long, the cooling of the material and the erasing plasma of the processing portion are sufficiently performed, and the first second pulse-on time that comes next can be long, so that high-speed processing is possible. . Thereafter, the influence of heat and plasma due to the second pulse on gradually accumulates as the processing progresses. Therefore, the amount of heat input to the material is limited by gradually shortening the second pulse on time. Therefore, high-speed and high-precision processing can be realized even in fine processing. The time of the second pulse-off signal is set to one
So that it gradually increases in the first pulse-on signal
In this case, the second pulse-off signal, that is, the command time for stopping the laser output, increases stepwise according to the progress of the processing. That is, since the first pulse-off time is long, the material is cooled sufficiently and the plasma in the processed portion is sufficiently removed, and heat and plasma are still accumulated in the material in the next processing using the second pulse-on time. Since there is no second pulse off time, the second pulse off time can be short. After that, the second pulse-off time gradually increases, so that the second pulse
The influence of heat or plasma due to pulse-on can be prevented from gradually accumulating, and high-speed and high-precision processing can be realized even in fine processing. Further, the output of the second pulse-on signal is kept constant.
And keep that time within one first pulse-on signal.
At the time of the second pulse off signal.
The interval is gradually increased within one first pulse-on signal.
In such a case, the amount of heat input to the material performed according to the progress of processing is more effectively restricted. Thereby, high-speed and high-precision processing can be realized even in fine processing.

【図面の簡単な説明】 【図1】この発明に係るレーザ電源のパルス制御方法に
用いられる種々のパルス列を示すグラフである。 【図2】この発明に係るレーザ電源のパルス制御方法に
用いられるレーザ加工システムを示す構成図である。 【図3】この発明に係るレーザ電源のパルス制御方法に
用いられるパルス列発生装置の一実施例を示すブロック
図である。 【図4】従来より使用されている矩形パルス波形を示す
グラフである。 【符号の説明】 13 高周波電源 LB レーザ光 τon パルスオン信号 τoff パルスオフ信号
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing various pulse trains used in a pulse control method for a laser power supply according to the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing a laser processing system used in a laser power supply pulse control method according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of a pulse train generating device used in the pulse control method of the laser power supply according to the present invention. FIG. 4 is a graph showing a rectangular pulse waveform conventionally used. [Description of Signs] 13 High-frequency power supply LB Laser light τon Pulse-on signal τoff Pulse-off signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 布施 直紀 神奈川県海老名市国分北1−6−43 (56)参考文献 特開 平4−313476(JP,A) 特開 平4−313475(JP,A) 特開 平6−681(JP,A) 特開 平1−254392(JP,A) 特開 平2−205281(JP,A) 特開 平1−278982(JP,A) 特開 平7−214348(JP,A) 特開 平7−185851(JP,A) 特開 平8−141758(JP,A) 特開 平7−246482(JP,A) 特開 昭63−313681(JP,A) 特開 昭64−5686(JP,A) 特開 昭63−248585(JP,A) 特開 昭59−174288(JP,A) 特開 昭59−78793(JP,A) 特開 昭63−207485(JP,A) 特開 昭63−207484(JP,A) 特開 昭56−160892(JP,A) 特開 昭63−224886(JP,A) 特開 昭59−92190(JP,A) 実開 平1−139988(JP,U) 実開 昭58−81084(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/0 - 26/42 H01S 3/00 - 3/30 JICSTファイル(JOIS) WPI(DIALOG)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naoki Fuse 1-6-43, Kokubukita, Ebina-shi, Kanagawa (56) References JP-A-4-313476 (JP, A) JP-A-4-313475 (JP, A) JP-A-6-681 (JP, A) JP-A-1-254392 (JP, A) JP-A-2-205281 (JP, A) JP-A-1-278982 (JP, A) JP-A-7 JP-A-214348 (JP, A) JP-A-7-185851 (JP, A) JP-A-8-141758 (JP, A) JP-A-7-246482 (JP, A) JP-A-63-313681 (JP, A) JP-A-64-5686 (JP, A) JP-A-63-248585 (JP, A) JP-A-59-174288 (JP, A) JP-A-59-78793 (JP, A) JP-A 63-248793 207485 (JP, A) JP-A-63-207484 (JP, A) JP-A-56-160892 (JP, A) JP-A-63-224886 (J , A) JP Akira 59-92190 (JP, A) JitsuHiraku flat 1-139988 (JP, U) JitsuHiraku Akira 58-81084 (JP, U) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB Name) B23K 26/0-26/42 H01S 3/00-3/30 JICST file (JOIS) WPI (DIALOG)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 レーザ発振器からのレーザ光を単一の加
工ヘッドからワークに照射してレーザ加工を行うレーザ
加工システムにおいて、レーザ光を出力すべく高周波電
源に指令するパルスオン信号と出力を停止すべく高周波
電源に指令するパルスオフ信号から構成される高周波電
源制御用パルス列を用いて行なうレーザ電源の制御方法
であって、 前記パルス列を周波数の低い第1パルスオン信号と第1
パルスオフ信号から構成するとともに、前記第1パルス
オン信号を周波数の高い複数の第2パルスオン信号と第
2パルスオフ信号から構成し、 前記第1パルスオン信号の時間に比べて前記第1パルス
オフ信号の時間を短く、かつ、前記第1パルスオフ信号
の時間に比べて各一つの前記第2パルスオフ信号の時間
を短くし、 前記第2パルスオン信号の出力を一定に保ってその時間
を一つの第1パルスオン信号内において段階的に短く
し、及び/又は、前記第2パルスオフ信号の時間を一つ
の第1パルスオン信号内において段階的に長くすること
を特徴とするレーザ電源のパルス制御方法。
(57) [Claim 1] A laser beam from a laser oscillator is applied to a single
Laser that irradiates the workpiece from the machining head and performs laser processing
In a processing system, a method of controlling a laser power supply using a high-frequency power supply control pulse train including a pulse-on signal instructing a high-frequency power supply to output laser light and a pulse-off signal instructing the high-frequency power supply to stop output. The first pulse-on signal having a low frequency and the first pulse-on signal.
The first pulse-on signal is composed of a plurality of high-frequency second pulse-on signals and a second pulse-off signal, and the time of the first pulse-off signal is shorter than the time of the first pulse-on signal. and, the shorter the time for each one of said second pulse-off signal compared to the time of the first pulse-off signal, a first one that time <br/> keeping the output of the second pulse-on signal constant Stepwise shorter within the pulse-on signal
And / or increasing the time of the second pulse-off signal stepwise within one first pulse-on signal.
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