JP3534820B2

JP3534820B2 - レーザ加工方法及び該方法を実施するためのレーザ加工装置

Info

Publication number: JP3534820B2
Application number: JP10402694A
Authority: JP
Inventors: 英孝三宅
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 2004-06-07
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JPH07308789A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、加工対象物上にレー
ザ光を照射して凹所等を形成するためのレーザ加工方法
及び該加工方法を実施するためのレーザ加工装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は例えば特開平３−１１４６８８
号公報に示された従来のレーザ加工装置の構成図であ
り、図において、１はレーザ光、２はノズル、３は反射
鏡、４は揺動頭、５はハウジング、６は台であり、７は
加工対象物、８は回転テーブル（加工テーブル手段）、
９は加工対象物移動テーブルである。ノズル２は揺動頭
４に取り付けられ、ノズル２内部には反射鏡３が取り付
けられている。また、ノズル２はその先端が加工対象物
７に向けられるように設置されている。揺動頭４はハウ
ジング５に設置されており、ハウジング５は台６に設置
されている。加工対象物移動テーブル９上には回転テー
ブル８が取り付けられ、回転テーブル８上には加工対象
物７が取り付けられる。

【０００３】次に動作について説明する。反射鏡３によ
ってノズル２内部に導かれたレーザ光１は、回転テーブ
ル８上に設置された加工対象物７に照射される。このと
き、揺動頭４と回転テーブル８と加工対象物移動テーブ
ル９とを相対的に移動させることにより、加工対象物７
上のレーザ光照射位置を移動させてレーザ光１を加工対
象物７上を往復移動させ、加工対象物７に所望する凹所
を形成することができる。また、ノズル２を介してレー
ザ光と共にアシストガスを導くことができ、加工対象物
７のレーザ照射部にアシストガスを吹き付けるように構
成されている。

【０００４】また、特開平５−２６１５７８号公報に
は、レーザ光１を用いて加工対象物７を加工する際に、
基準点とレーザ光照射面との間の現在距離を求め、さら
に設定された目標距離との差異を求め、その差異に対応
する少なくとも一つの操作量を求めて、その操作量によ
ってレーザ光１を制御する方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ加工装置
は以上のように構成されているので、加工対象物７に凹
所を形成するためには所望領域内を数回レーザ光１を走
査することが必要である。しかし、かかる場合、レーザ
光を走査する際のビームスポットの走査速度がレーザ光
発振条件に対して不適当に設定されていると、加工対象
物７が溶融したものが形成された凹所内部に残留してし
まい、これによって、レーザ光１の照射が妨げられて加
工速度が低下し、さらには、凹所の内部側面や底面に加
工対象物７が溶融したものが付着して仕上げ面の品質が
低下するという問題点があった。

【０００６】また、このような点から、従来のレーザ光
による加工深さの測定方法だけでは、正確な加工量や加
工の進行状態を検出することは困難であった。さらに、
アシストガスがノズル２からレーザ光照射部分に吹き付
けられるために加工部分の除去深さが深くなるとアシス
トガスがレーザ光照射部分に十分に供給されず加工対象
物７のレーザ光照射部分で不完全燃焼を起こし、煤や溶
融した加工対象物７が加工側面や加工底面に付着して加
工面を劣化させたり、また、加工対象物７の燃焼によっ
て発生する燃焼ガスは回収されることなく周囲に拡散さ
れるため作業環境を悪化させるなどの問題点があった。

【０００７】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、加工対象物の溶融したも
のが形成された凹所内部に残留することを防止し、複雑
な３次元形状をも高速且つ高精度に加工するレーザ加工
方法を得ることを目的とする。

【０００８】請求項２の発明は、加工対象物に形成され
る３次元形状の仕上げの精度を向上させるレーザ加工方
法を得ることを目的とする。

【０００９】請求項３の発明は、加工対象物にスパッタ
の付着していない良好な仕上げ面を加工するレーザ加工
方法を得ることを目的とする。

【００１０】請求項４の発明は、加工対象物に複雑な３
次元形状を加工する際にスパッタ等の汚れを除去して良
好な仕上げ面を加工するレーザ加工方法を得ることを目
的とする。

【００１１】請求項５の発明は、加工対象物に形成され
るレーザ加工穴の直径を確実に求め、最適なレーザ光走
査速度を決定するためのレーザ加工方法を得ることを目
的とする。

【００１２】請求項６の発明は、加工対象物の溶融した
ものが形成された凹所内部に残留することを防止し、常
に最適で安定した加工状態を維持して複雑な３次元形状
をも高速且つ高精度に加工するレーザ加工方法を得るこ
とを目的とする。

【００１３】請求項７の発明は、レーザ光が不可視であ
っても常に最適で安定した加工状態を維持して複雑な３
次元形状をも高速且つ高精度に加工するレーザ加工方法
を得ることを目的とする。

【００１４】請求項８の発明は、レーザ光照射部分での
不完全燃焼を防止し、加工面を良好に仕上げるレーザ加
工方法を得ることを目的とする。

【００１５】請求項９の発明は、作業環境を良好に保つ
ことが可能なレーザ加工方法を得ることを目的とする。

【００１６】請求項１０の発明は、複雑な３次元形状の
電極等の加工物をも高速且つ高精度に加工するレーザ加
工方法を得ることを目的とする。

【００１７】請求項１１の発明は、加工対象物の溶融し
たものが形成された凹所内部に残留することを防止し、
複雑な３次元形状をも高速且つ高精度に加工するレーザ
加工装置を得ることを目的とする。

【００１８】請求項１２の発明は、加工対象物に形成さ
れるレーザ加工穴の直径を精度よく計測するためのレー
ザ加工装置を得ることを目的とする。

【００１９】請求項１３の発明は、レーザ光が不可視で
あっても常に最適で安定した加工状態を維持して複雑な
３次元形状をも高速且つ高精度に加工するレーザ加工装
置を得ることを目的とする。

【００２０】請求項１４の発明は、レーザ光照射部分で
の不完全燃焼を防止し、加工面を良好に仕上げるレーザ
加工装置を得ることを目的とする。

【００２１】請求項１５の発明は、作業環境を良好に保
つことが可能なレーザ加工装置を得ることを目的とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るレ
ーザ加工方法は、レーザ光を加工対象物の加工領域部分
に照射し、前記加工領域内でレーザ光を走査し加工対象
物を加工するレーザ加工方法において、前記加工対象物
上にレーザ光を照射した際に形成されるレーザ加工穴の
直径ｄに対するレーザ光のビームスポットの走査移動長
さの所望の割合Ｋと、前記レーザ加工穴の直径ｄと、前
記レーザ加工穴が形成された際のレーザ光繰り返し数ｆ
とからレーザ光走査速度ｖを決定し、Ｋ＝１−ｖ／（ｄ
×ｆ）で与えられるレーザ光重なり係数Ｋの値が０．２
５〜０．６となるようにレーザ発振条件又はレーザ光走
査条件を設定するものである。

【００２３】請求項２の発明に係るレーザ加工方法は、
加工対象物に３次元形状部分を形成する場合、加工対象
物の荒加工モードでは走査移動長さの割合をより小さく
設定し、これにより決定されるレーザ光走査速度にてレ
ーザ光を走査し、加工対象物の仕上げモードでは走査移
動長さの割合をより大きく設定し、これにより決定され
るレーザ光走査速度にて荒加工モードで加工された３次
元形状部分の側面部分を１回以上レーザ光を走査するも
のである。

【００２４】請求項３の発明に係るレーザ加工方法は、
目標とする３次元形状部分の既に形成された側面部にレ
ーザ光走査によって発生したスパッタが飛散しないよう
にスパッタの飛散方向を限定すべく側面部に対してレー
ザ光が近づくようにレーザ光を走査するものである。

【００２５】請求項４の発明に係るレーザ加工方法は、
加工対象物に３次元形状部分を形成した後、該３次元形
状部分の輪郭部に沿ってレーザ光を走査するものであ
る。

【００２６】請求項５の発明に係るレーザ加工方法は、
レーザ光走査速度を決定する際に、加工対象物上にレー
ザ光を照射した際に形成されるレーザ加工穴の直径を計
測するものである。

【００２７】請求項６の発明に係るレーザ加工方法は、
レーザ光を加工対象物の加工領域部分に照射し、前記加
工領域内でレーザ光を走査し加工対象物を加工するレー
ザ加工方法において、レーザ光照射中の加工対象物の燃
焼によって発生する炎の形状、炎の吹き出し方向の少な
くともいずれか一つを検出し、この検出結果から加工対
象物の加工量あるいは加工面形状の加工状態を決定し、
所望の加工状態を得るために所定の燃焼状態を維持すべ
くレーザ光照射状態を調整するものである。

【００２８】請求項７の発明に係るレーザ加工方法は、
レーザ光が不可視である場合、加工対象物近傍の不可視
レーザ光の光路付近に粉末状の可燃性物質を供給し、粉
末状の可燃性物質をレーザ光によって燃焼させることに
よってレーザ光路を可視化し、この可視化されたレーザ
光路をモニタすることによってレーザ光照射状態を検知
し且つ所定の燃焼状態を維持すべくレーザ光照射状態を
調整するものである。

【００２９】請求項８の発明に係るレーザ加工方法は、
レーザ光を照射した際の加工対象物の周囲を十分な濃度
の支燃性ガス雰囲気に保持すべく支燃性ガスを供給する
ものである。

【００３０】請求項９の発明に係るレーザ加工方法は、
レーザ光照射による加工対象物の燃焼によって発生する
燃焼ガスを大気中に放出することなく回収するものであ
る。

【００３１】請求項１０の発明に係るレーザ加工方法
は、レーザ光を加工対象物である導電性材料の加工領域
部分に照射し、加工領域内でレーザ光を走査し導電性材
料を加工して放電加工機用の電極等を製作するものであ
る。

【００３２】請求項１１の発明に係るレーザ加工装置
は、加工対象物上にレーザ光を照射した際に形成される
レーザ加工穴の直径に対するレーザ光のビームスポット
の走査移動長さの所望の割合とレーザ加工穴の直径とレ
ーザ加工穴が形成された際のレーザ光繰り返し数とから
レーザ光走査速度を決定し、該レーザ光走査速度を制御
手段に指示するレーザ光照射状態調整手段を備えたもの
である。

【００３３】請求項１２の発明に係るレーザ加工装置
は、レーザ光照射状態調整手段が、加工対象物上にレー
ザ光を照射した際に形成されるレーザ加工穴の直径を測
定するための撮影手段と、撮影手段から送られる画像情
報を処理してレーザ加工穴の直径を求める画像処理手段
とを具備したものである。

【００３４】請求項１３の発明に係るレーザ加工装置
は、加工対象物近傍の不可視レーザ光の光路付近に粉末
状の可燃性物質を供給し、粉末状の前記可燃性物質をレ
ーザ光によって燃焼させることによってレーザ光路を可
視化するレーザ光可視化手段をさらに備えており、レー
ザ光照射状態調整手段が、可視化されたレーザ光路をモ
ニタするためのモニタ手段を備えており、さらに、モニ
タ手段の出力する情報を基にレーザ光照射状態を検知
し、所定の燃焼状態を維持すべくレーザ光照射状態を調
整するように構成されている。

【００３５】請求項１４の発明に係るレーザ加工装置
は、レーザ光を照射した際の加工対象物の周囲を十分な
濃度の支燃性ガス雰囲気に保持すべく支燃性ガスを供給
する支燃性ガス供給手段をさらに備えたものである。

【００３６】請求項１５の発明に係るレーザ加工装置
は、レーザ光照射による加工対象物の燃焼によって発生
する燃焼ガスを大気中に放出することなく回収する手段
をさらに備えたものである。

【００３７】

【作用】請求項１の発明におけるレーザ加工方法は、レ
ーザ加工穴の直径に対するレーザ光のビームスポットの
走査移動長さの所望の割合とレーザ加工穴の直径とレー
ザ加工穴が形成された際のレーザ光繰り返し数とからレ
ーザ光走査速度を決定してレーザ光を走査する。従っ
て、レーザ光の発振条件に応じたレーザ光のビームスポ
ットの最適送り量である最適レーザ光走査速度の設定を
容易にし、常に除去量の安定した加工を進行させ得るた
めに加工速度を向上させ、また、加工面を良好に仕上げ
ることができる。

【００３８】請求項２の発明におけるレーザ加工方法
は、荒加工モードか仕上げモードかによって、レーザ光
の発振条件に応じたレーザ光のビームスポットの最適走
査速度を設定する。これによって、加工対象物に形成さ
れる３次元形状の仕上げの精度を向上させることが可能
となる。

【００３９】請求項３の発明におけるレーザ加工方法
は、目標とする３次元形状部分の既に形成された側面部
に対してレーザ光が近づくようにレーザ光を走査する。
従って、加工対象物にスパッタの付着していない良好な
仕上げ面を加工できる。

【００４０】請求項４の発明におけるレーザ加工方法
は、加工対象物に３次元形状部分を形成した後、該３次
元形状部分の輪郭部に沿ってレーザ光を走査する。従っ
て、加工対象物に複雑な３次元形状を加工する際にスパ
ッタ等の汚れを除去して良好な仕上げ面を加工できる。

【００４１】請求項５の発明におけるレーザ加工方法
は、レーザ照射時のレーザ加工穴の直径を計測する。従
って、レーザ加工時の加工対象物に形成されるレーザ加
工穴の直径を確実に求め、最適なレーザ光走査速度を決
定できる。

【００４２】請求項６の発明におけるレーザ加工方法
は、加工対象物の燃焼によって発生する炎の形状、炎の
吹き出し方向、スパッタの発生量、及びスパッタの飛散
方向を検出して燃焼状態を把握し、この燃焼状態から加
工対象物の少なくとも加工量及び加工面形状を求めて加
工状態を決定し、加工状態が安定していると認められる
所定の燃焼状態を維持すべくレーザ光照射状態を調整す
る。従って、加工対象物の溶融したものが形成された凹
所内部に残留することを防止し、常に最適で安定した加
工状態を維持して複雑な３次元形状をも高速且つ高精度
に加工できる。

【００４３】請求項７の発明におけるレーザ加工方法
は、レーザ光が不可視である場合、供給した粉末状の可
燃性物質をレーザ光によって燃焼させることによってレ
ーザ光路を可視化し且つこれをモニタすることによって
レーザ光照射状態を検知し、所定の燃焼状態を維持すべ
くレーザ光照射状態を調整する。従って、レーザ光が不
可視であっても常に最適で安定した加工状態を維持して
複雑な３次元形状をも高速且つ高精度に加工できる。

【００４４】請求項８の発明におけるレーザ加工方法
は、加工対象物の周囲を十分な濃度の支燃性ガス雰囲気
に保持する。従って、レーザ光照射部分での不完全燃焼
を防止し、加工面を良好に仕上げ得る。

【００４５】請求項９の発明におけるレーザ加工方法
は、加工対象物の燃焼によって発生する燃焼ガスを大気
中に放出することなく回収する。従って、作業環境を良
好に保つことができる。

【００４６】請求項１０の発明におけるレーザ加工方法
は、導電性材料である加工対象物に適用される。従っ
て、導電性材料が溶融したものが形成された凹所内部に
残留することを防止でき且つ良好な仕上げ面が得られる
ので、複雑な３次元形状の電極をも高速且つ高精度に加
工できる。

【００４７】請求項１１の発明におけるレーザ加工装置
は、レーザ加工穴の直径に対するレーザ光のビームスポ
ットの走査移動長さの所望の割合とレーザ加工穴の直径
とレーザ加工穴が形成された際のレーザ光繰り返し数と
からレーザ光走査速度を決定する。従って、加工対象物
の溶融したものが形成された凹所内部に残留することを
防止し、複雑な３次元形状をも高速且つ高精度に加工で
きる。

【００４８】請求項１２の発明におけるレーザ加工装置
は、撮影手段によってレーザ加工穴の直径を計測し、画
像処理手段によって撮影手段から送られる画像情報を処
理してレーザ加工穴の直径を求める。従って、加工対象
物に形成されるレーザ加工穴の直径を精度よく計測でき
る。

【００４９】請求項１３の発明におけるレーザ加工装置
は、供給した粉末状の可燃性物質をレーザ光によって燃
焼させることによってレーザ光路が可視化され、さらに
これがモニタ手段によってモニタされてレーザ光照射状
態が検知される。さらに、所定の燃焼状態を維持すべく
レーザ光照射状態が調整される。従って、レーザ光が不
可視であっても常に最適で安定した加工状態を維持して
複雑な３次元形状をも高速且つ高精度に加工できる。

【００５０】請求項１４の発明におけるレーザ加工装置
は、加工対象物の周囲を十分な濃度の支燃性ガス雰囲気
に保持する。従って、レーザ光照射部分での不完全燃焼
を防止し、加工面を良好に仕上げ得る。

【００５１】請求項１５の発明におけるレーザ加工装置
は、加工対象物の燃焼によって発生する燃焼ガスを大気
中に放出することなく回収する。従って、作業環境を良
好に保つことができる。

【００５２】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
は請求項１から１５の発明の一実施例によるレーザ加工
装置の構成を概略的に示すブロック図であり、図におい
て、１００はレーザ光照射部、２００はレーザ加工部、
３００はアシストガス供給部（支燃性ガス供給手段）、
４００は燃焼ガス回収部（回収手段）、５００は不可視
レーザ光可視化部（レーザ光可視化手段）、６００はレ
ーザ光照射状態調整部（レーザ光照射状態調整手段）で
あり、レーザ加工装置は少なくともこれら６つの構成部
分から構成されている。レーザ光照射部１００は、レー
ザ光１を放射するためのパルス発振のレーザ発振器（レ
ーザ光源）１０、レーザ発振器１０に電気的に接続され
ておりレーザ発振器１０より放射されるレーザ出力を制
御するためのレーザ出力制御装置１１、レーザ発振器１
０から放射されたレーザ光１をレーザ加工部２００へと
伝送するための反射鏡（伝送手段）３、及び反射鏡３よ
り反射されたレーザ光１をレーザ加工部２００に設置さ
れた加工対象物へと集光且つ照射するための集光レンズ
（照射手段）１２を含んでいる。

【００５３】レーザ加工部２００は、レーザ加工室１
３、２つの回転テーブル（加工テーブル手段）８ａ及び
８ｂ、２つの加工対象物移動テーブル（加工テーブル手
段）９ａ及び９ｂ、及びテーブル移動制御装置（制御手
段）１４を含んでおり、回転テーブル８ａは図中に示す
ｚ軸方向のある中心軸の回りに回転し、回転テーブル８
ｂはｘ軸方向のある中心軸の回りに回転するように構成
されている。

【００５４】加工対象物移動テーブル９ａ、９ｂ、及び
回転テーブル８ａ、８ｂはテーブル移動制御装置１４に
電気的に接続されており、その移動方向及び回転方向は
テーブル移動制御装置１４によって制御される。また、
回転テーブル８ａ上にはレーザ加工室１３が設置され、
その内部には加工対象物７が設置される。レーザ加工室
１３のレーザ光１が入射する入射窓（図示せず）は石英
ガラス、又はパイレックスガラスのようなレーザ光１が
透過する物質からできている。レーザ光照射部１００で
放射され、さらに伝送、集光されたレーザ光１はレーザ
加工室１３の入射窓を介してレーザ加工室１３内へと導
かれて加工対象物７へと到達する。

【００５５】この実施例では、レーザ発振器１０より放
射されたレーザ光１の伝送手段として反射鏡３を用い、
加工対象物７を移動させる手段として加工対象物移動テ
ーブル９ａ、９ｂ、及び回転テーブル８ａ、８ｂを使用
してレーザ光１の走査を行っているが、この発明はこれ
に限定されるものではない。他のレーザ光走査方法とし
ては、例えば、発振されたレーザ光１を光ファイバを使
用して、水平多関節ロボットのアーム先端に設けられた
レーザ集光ヘッドへと導き、ロボットのアームを自在に
動かすことによってビームスポットを加工対象物７上を
移動させてレーザ光を走査させてもよい。

【００５６】アシストガス供給部３００は、レーザ加工
室１３に取り付けられたアシストガス供給口１５と、ア
シストガス供給口１５に接続されたアシストガス供給装
置１７とを含む。アシストガス供給装置１７は、例えば
酸素ガスを貯蔵している。燃焼ガス回収部４００は、レ
ーザ加工室１３に取り付けられた燃焼ガス排出口１６
と、燃焼ガス排出口１６に接続された燃焼ガス回収装置
１８とを含む。不可視レーザ光路可視化部５００は、可
燃性粉末（粉末状の可燃性物質）２４を貯えた可燃性粉
末供給装置１９を備えており、この可燃性粉末供給装置
１９は開閉バルブ２０及びアシストガス供給口１５を介
してレーザ加工室１３に接続されている。

【００５７】レーザ光照射状態調整部６００は、レーザ
加工室１３周辺に設置されたファイバスコープ２１と、
反射鏡３の上方に設置されたレーザ加工穴直径測定用カ
メラ（撮影手段）３９と、ファイバースコープ２１及び
レーザ加工穴直径測定用カメラ３９に電気的に接続され
た計測用モニタ２２と、計測用モニタ２２に電気的に接
続された画像処理装置（画像処理手段）２３とを具備し
ている。また、この画像処理装置２３はテーブル移動制
御装置１４に電気的に接続されている。尚、モニタ手段
は、ファイバースコープ２１及び計測用モニタ２２を含
む。

【００５８】次に動作について説明する。レーザ光照射
部１００では、レーザ出力制御装置１１及びレーザ発振
器１０によって出力調整されたレーザ光１が反射鏡３に
よって集光レンズ１２に導かれ、さらに、レーザ加工室
１３内に設置された加工対象物７に集光、照射される。
レーザ加工部２００は、回転テーブル８ａ及び８ｂ、加
工対象物移動９ａ及び９ｂ、並びにテーブル移動制御装
置１４によってレーザ加工室１３を移動させて、その内
部に設置される加工対象物７におけるレーザ光１の照射
位置を制御することで複雑な３次元形状を加工する。

【００５９】アシストガス供給部３００では、レーザ加
工室１３内にレーザ加工室１３の側面上部からアシスト
ガス供給口１５を介して、例えば、高純度の酸素ガスの
ようなアシストガスがアシストガス供給装置１７から供
給される。これによって、レーザ加工室１３内は酸素ガ
スで満たされるので、加工対象物７にレーザ光１を照射
した際には加工対象物７は完全燃焼して所望の成形がな
される。従って、供給された酸素ガスによって加工対象
物７の不完全燃焼が抑制され、これにより、レーザ加工
室１３のレーザ光入射窓用ガラスにスパッタや燃焼によ
る煤が付着することが防止される。

【００６０】燃焼ガス回収部４００では、レーザ加工に
よって発生した燃焼ガスは燃焼ガス排出口１６から燃焼
ガス回収装置１８へ排出される。この燃焼ガス回収装置
１８は、二酸化炭素ガスを溶解させるための水を満たし
た水槽を備えており、この水槽内の水中にレーザ加工室
１３から排出された燃焼ガスが通過せしめられる。これ
によって、燃焼ガス内の二酸化炭素ガスが水に溶解され
るので二酸化炭素ガスが大気中へ放出されるのを防止す
ることが可能となる。また、二酸化炭素ガス溶解水の二
酸化炭素濃度が飽和濃度に近づけばこの水は交換され
る。二酸化炭素の溶解状態は、例えば、燃焼ガス回収装
置１８の二酸化炭素ガス溶解水にＢＴＢ溶液又は石灰水
を混入しておくことで二酸化炭素ガス溶解量に伴う水溶
液の変色状態から容易にわかり、これによって二酸化炭
素ガス溶解水の交換時期を知ることができる。

【００６１】不可視レーザ光路可視化部５００では、可
燃性粉末供給装置１９に、例えば、グラファイト粉末の
ような可燃性粉末２４を収容しており、開閉バルブ２０
を開成するとアシストガス供給装置１７からレーザ加工
室１３へ供給されるアシストガスの流れによって可燃性
粉末供給装置１９から可燃性粉末２４が吸い出され、ア
シストガスと共にレーザ加工室１３へと搬送されレーザ
加工室１３内に散布される。このようにして、レーザ加
工室１３内でレーザ光路中に存在する可燃性粉末２４は
照射されたレーザ光１によって燃焼し、これによって不
可視レーザ光路は可視化される。

【００６２】レーザ光照射状態調整部６００では、レー
ザ光走査開始前に加工対象物７にレーザ光１を少なくと
も１パルス照射して形成された加工穴の直径が、レーザ
加工穴直径測定用カメラ３９によって撮影される。この
映像は計測用モニタ２２及び画像処理装置２３に送ら
れ、レーザ加工穴直径が測定され、レーザ光走査速度の
設定に利用される。

【００６３】画像処理装置２３はレーザ出力制御装置１
１に電気的に接続されており、レーザ出力制御装置１１
からレーザ発振器１０のレーザ光の繰り返し数（ないし
繰り返し発振周波数）を知り得る。また、レーザ加工室
１３の周囲に設置されたファイバースコープ２１と計測
用モニタ２２とにより、レーザ加工室１３内部でレーザ
加工されている加工対象物７の燃焼時の炎の発生状態、
又は、スパッタの飛散状態をモニタする事により加工の
進行状態を把握し、さらに、不可視レーザ光路可視化部
５００で可視化された不可視レーザ光路の可視化画像を
撮影し、撮影画像を画像処理装置２３で画像計測して焦
点装置やレーザ光照射角を補正して最適の加工状態を保
つようにレーザ光照射状態を調整する。

【００６４】次に、図１に示したレーザ加工装置によっ
て実施される請求項１の発明によるレーザ加工方法、及
び請求項１１の発明によるレーザ光照射状態調整手段に
ついて詳細に説明する。図２は、加工対象物７上を移動
するビームスポットの挙動を表すものである。集光され
たレーザ光１は、例えばその焦点位置が既に加工されて
露出しているレーザ照射面２５に合わされており、図２
に示すようにレーザ光走査経路２７に沿って走査され
る。尚、２６はレーザ光未照射面を示している。

【００６５】上記した方法で計測されるレーザ加工穴直
径ｄとレーザ光繰り返し数ｆと加工対象物７上のレーザ
光走査速度ｖとを用いると、レーザ加工穴直径ｄに対す
る連続する２つのパルスのレーザ光１のビームスポット
の重なり合う割合（走査移動長さの割合）、即ちレーザ
光重なり係数Ｋは次式Ｋ＝１−ｖ／（ｄ×ｆ）で表わされる。

【００６６】発明者の実験によれば、レーザ光重なり係
数Ｋが０．５付近の値を取るようにレーザ光走査速度ｖ
を設定した場合に加工速度が最大になる傾向がみられ
た。例えば、グラファイトを加工対象物７としてレーザ
パワー５０Ｗでレーザ光１の焦点位置をグラファイト表
面に合わせてレーザ光照射して形成される加工穴直径が
１５０μｍのとき、Ｋ＝０．５として上記のレーザ光重
なり係数の式から得られるレーザ光走査速度（ないしビ
ームスポット送り速度）でレーザ光走査する場合、加工
進行に伴うレーザ光照射面の位置の変動に関係なく焦点
位置を加工開始位置に固定した状態で一面あたり８回の
レーザ光走査を繰り返すだけで加工速度約３０ｍｇ／ｍ
ｉｎ、加工側面粗さ約３０μｍＲｍａｘ、加工底面粗さ
約４０μｍＲｍａｘの加工が実現できる。

【００６７】図３はグラファイトを加工対象としてレー
ザ光重なり係数Ｋと除去量（任意単位）との関係をレー
ザ光走査回数によって分類したグラフ図である（除去量
は除去速度に対応している）。横軸はレーザ光重なり係
数、縦軸は除去量を表している。この図から、レーザ光
重なり係数Ｋが０．２５〜０．６の範囲の値になるよう
に、レーザ光発振条件又はレーザ光走査速度を設定して
レーザ光走査することによって、溶融した加工対象物７
が効率よく加工領域外へ排出し、加工領域内の溶融物の
残留を防ぎ、最適加工速度が得られるがわかる。また、
このようなレーザ光走査速度又はレーザ光発振条件の決
定方法は、例えば、鉄、鋼、窒化珪素等の他の加工対象
物７に対しても適用できる。

【００６８】上記実施例では、レーザ光重なり係数Ｋ
は、レーザ光照射状態調整部６００の画像処理装置２３
で予め設定されるように構成されている。即ち、レーザ
光重なり係数Ｋは加工対象物等の加工条件及びレーザ発
振条件、さらには後記するように加工面の仕上げの条件
に応じて設定できる。この設定は、加工工程に応じてプ
ログラミングすることも、オペレータによって入力する
こともできるように構成されているのが好ましい。ま
た、かかる機能は画像処理装置２３が有しているとは限
らず、このためにコンピュータ装置及び適当な入力装置
を設けてもよいことは当業者には明らかである。

【００６９】図４ａから４ｃはレーザ加工の進行状態に
よって異なる加工対象物７の燃焼炎３８の形状変化を示
すものである。図４ａに示すように、レーザ照射面２５
がレーザ光１の焦点位置３０にある場合は、一般的に、
比較的浅い角度α₁で短い燃焼炎３８を吹き上げ、スパ
ッタ３２を広い角度範囲にわたって飛散する傾向がみら
れる。加工が進行してレーザ照射面が焦点位置３０から
はずれるに従って、図４ｂに示すように燃焼炎３８は長
く吹き上げるようになり、スパッタ３２は燃焼炎３８の
方向に限定されるようになる。さらに加工が進行してレ
ーザ照射面が焦点位置３０から大きくはずれると、燃焼
炎３８は長く垂直に吹き上がり、スパッタ３２はほとん
ど発生しなくなる。図４ａから４ｃに示す例では、一般
的に、燃焼炎３８の照射面に対する角度αには、α₃＞
α₁、α₂の関係が成り立ち、燃焼炎３８の長さＬに
は、Ｌ₁＜Ｌ₂＜Ｌ₃の関係が成り立つ。

【００７０】この状態変化を図１のようなファイバース
コープ２１及び計測用モニタ２２で監視することによっ
て加工進行状態を把握することが可能となり、加工面に
対する焦点位置補正やレーザ光照射角補正の目安とな
る。例えば、この燃焼炎３８の吹き上がる角度αがレー
ザ照射面２５に対して８０゜以上となれば焦点位置補正
量をテーブル移動制御装置１４に送り焦点位置３０を補
正したり、レーザ光走査を続けても燃焼炎３８の形状が
ある一定の状態が続けば加工を停止するというようにレ
ーザ加工を自動化できる。

【００７１】次に、不可視レーザ光路可視化方法につい
て詳しく説明する。レーザ光照射中のレーザ加工室１３
へアシストガス供給口１５から、例えば、上記したよう
に、グラファイトのような可燃性物質の粉末を酸素ガス
を混入させて送り込むと、レーザ加工室１３内に散布さ
れた可燃性粉末１９はレーザ光路に入ったものだけが燃
焼するため、図５に示すように燃焼時に発生する炎によ
ってレーザ光路が可視化される。図５のハッチングで示
されている可視化されたレーザ光路を、例えば、ファイ
バースコープ２１と計測用モニタ２２とによって撮影
し、これを画像処理装置２３へと送り画像計測すること
によって不可視レーザ光の加工対象物７表面に対する入
射角、焦点位置、ビームスポット径などの情報が安全且
つ正確に得られる。また、ファイバースコープ２１の設
置位置を変えて可視化画像を撮影することで、レーザ光
照射角などをさらに詳しく知ることができる。また、可
視化されたレーザ光１はインスタントカメラによっても
写真撮影できるため、短時間に低コストでレーザ光１の
照射状態を得ることもできる。この方法によってレーザ
光１の照射状態を安全に且つ正確に把握でき、レーザ光
照射状態の調整が確実に実施できるために加工精度を向
上させることができる。尚、燃焼しなかった可燃性粉末
１９は燃焼ガス排出口１６から燃焼ガス回収装置１８に
送られて、燃焼ガスと共に回収される。

【００７２】上記のように構成されたレーザ加工装置
は、レーザ光１の発振条件に応じたレーザ光１の最適な
走査速度の設定を容易にし、常に除去量の安定した加工
が進行するための加工速度を向上させることができ、ま
た、加工面を良好に仕上げることができる。さらに、か
かるレーザ加工装置によれば、レーザ光可視化手段及び
レーザ光照射状態調整手段によって加工対象物７へのレ
ーザ光照射状態を正確且つ容易に調整することができ加
工精度を向上させ得る。即ち、レーザ光可視化手段及び
レーザ光照射状態調整手段によって常にレーザ光照射状
態及び加工状態が監視できるために加工に異常が発生し
た場合に、素早く対処することができ、また、加工面の
仕上げ状態を把握することができるため、必要に応じて
レーザ照射回数や照射方向、焦点位置を補正することが
できる。さらに、支燃性ガスの供給によって加工対象物
７の不完全燃焼が改善され、加工面への加工対象物７の
溶融物や煤の付着が無くなり良好な加工面を得ることが
できる。また、加工対象物の燃焼により発生するガスは
回収手段によって回収され、外部へ拡散することなく作
業環境を良好に保つ。

【００７３】実施例２．次に、請求項２の発明の一実施例のレーザ加工方法につ
いて説明する。この実施例によるレーザ加工方法は、図
１に示した実施例１によるレーザ加工装置を用いて実施
し得る。従って、レーザ加工装置の説明は省略する。上
記実施例１の加工条件でレーザ光走査した場合、加工面
粗さは実施例１で示した値となるが、レーザ光重なり係
数Ｋの値を大きくしてレーザ光走査することによって加
工面粗さをさらに向上させることができる。

【００７４】図６は、一例としてグラファイトを加工対
象物７に選んだ場合のレーザ光走査して形成された加工
側面粗さの測定値を示すグラフ図である。横軸はレーザ
光重なり係数、縦軸は加工面粗さμｍＲｍａｘを表して
いる。この図は、一面あたり８回のレーザ光走査の内、
最後の１回のレーザ走査時のレーザ光重なり係数Ｋの値
を大きくしてレーザ光１を走査したときの加工側面粗さ
の測定結果を示しており、これからレーザ光重なり係数
Ｋを１に近づけると加工側面粗さは１０μｍＲｍａｘま
で向上することがわかる。例えば、Ｋ＝０．２５〜０．
６程度で荒加工した後、Ｋ＝０．７５〜０．９８程度で
仕上げ面を数回レーザ光走査することによって全体の加
工速度を低下させることなく加工面粗さを大きく向上さ
せることができる。また、この加工面粗さを向上させる
レーザ光走査方法は、例えば、鉄、鋼、窒化珪素などの
他の加工対象物７に対しても適用できる。

【００７５】参考例１．図７ａから７ｃは、参考例１によるレーザ加工方法を示
すための説明図であり、形成される３次元形状の側面を
垂直に加工するためのレーザ光照射方法を示している。
この実施例によるレーザ加工方法は、図１に示した実施
例１によるレーザ加工装置を用いて実施し得る。従っ
て、レーザ加工装置の説明は省略する。

【００７６】レーザ光１を加工対象物７表面に対し単に
垂直に照射するだけでは加工側面を垂直に形成すること
はできないため、図７ａに示すように加工対象物７表面
に対するレーザ光１の入射角θ₁を例えば、３０゜程度
にしてレーザ光走査して逆テーパ状の側面を形成する。
その逆テーパ状部分の最先端部が加工目標形状２９の側
面付近に達すると、図７ｂに示すようにレーザ光１の入
射角θ₂を５゜程度補正し、逆テーパ状となって突き出
した側面上部を削り取るように光走査する。次に、図７
ｃに示すように、仕上げ加工として焦点位置３０からは
ずれた位置のレーザ光１の外周が加工側面に接触するよ
うにレーザ光１を照射し、さらに、焦点位置３０を加工
対象物７表面の上方へ移動して側面上部が予定寸法以上
に加工されないようにレーザ光１のパワー密度分布を落
としてレーザ光１を走査する。この際、レーザ光１の出
力制御はレーザ出力制御装置１１を介して実行される。

【００７７】実施例３．図８ａ及び８ｂは、請求項３の発明の一実施例によるレ
ーザ加工方法を示すための説明図であり、加工対象物７
が溶融してスパッタ３２として飛散する方向がレーザ光
走査方向によって制御され、スパッタ３２が加工側面へ
再付着することが防止されることを示している。この実
施例によるレーザ加工方法は、図１に示した実施例１に
よるレーザ加工装置を用いて実施し得る。従って、レー
ザ加工装置の説明は省略する。

【００７８】レーザ光走査で３次元形状を形成する場
合、図８ａに示すように、加工底面はレーザ光１の走査
回数の違いによって加工深さに違いが生じるため、照射
されているビームスポット近傍では微小段差３１が生じ
ており、スパッタ３２はこの微小段差３１によって飛散
方向が限定され、既に形成された側面から遠ざかる方向
にレーザ光１を走査するとスパッタ３２は側面方向へ飛
散してしまう。従って、図８ｂに示すように、形成され
た側面にレーザ光１を常に近づけるようにレーザ光走査
して微小段差３１を加工目標形状２９の如く加工するこ
とでスパッタ３２は加工側面へ向かって飛散することが
無くなり、スパッタ３２に付着しない良好な仕上げ面を
得ることができる。

【００７９】実施例４．次に、請求項４の発明の一実施例のレーザ加工方法につ
いて説明する。この実施例によるレーザ加工方法は、図
１に示した実施例１によるレーザ加工装置を用いて実施
し得る。従って、レーザ加工装置の説明は以下省略す
る。加工領域が狭い場合や複雑な場合において、例え
ば、上記参考例１の方法を適用した際には、対面の加工
側面に対してスパッタ３２が付着するために、上記実施
例２の仕上げ加工を行うときのレーザ光重なり係数Ｋの
値になるようなレーザ光のビームスポットの走査速度で
加工領域の輪郭部分をレーザ光走査することにより側面
に付着したスパッタ３２などの汚れを除去することが可
能となり良好な仕上げ面を得ることができる。

【００８０】実施例５．図９は、請求項１０の発明の一実施例の、形彫り放電加
工機用の電極加工のためのレーザ加工方法を適用して製
作された微細形状電極を示す図である。また、この実施
例では、上記実施例１によるレーザ加工装置が適用さ
れ、さらに、上記実施例２から４のレーザ加工方法が適
用され得る。従って、レーザ加工装置の説明は省略す
る。

【００８１】図９に示すように、例えば、電極材料をグ
ラファイトとすると、レーザパワー５０Ｗ，ビームスポ
ット径１５０μｍで上記実施例１に示したレーザ光走査
条件によって厚さが１００μｍ以下の直線形状の薄リブ
を２００μｍ程度の間隔で数枚加工することができた。
この形状の電極は機械加工では加工困難であり、また、
この実施例によるレーザ加工方法によれば、ワイヤ放電
加工と比較するとリブ枚数が多い場合や不規則に並んだ
リブを加工する場合などは加工時間を大幅に短縮するこ
とが可能である。

【００８２】実施例６．図１０ａ及び１０ｂは、請求項１０の発明の他の実施例
のレーザ加工方法を適用して製作された複雑形状を有す
る電極を示す図である。また、この実施例においても上
記実施例５と同様に、上記実施例１によるレーザ加工装
置が適用され、さらに、上記実施例２から４のレーザ加
工方法が適用され得る。従って、レーザ加工装置の説明
は省略する。曲線形状のような複雑形状のリブ電極加工
については、ＮＣ装置を組み合わせることで、図１０ａ
のような曲線スリット加工電極、及び図１０ｂのような
加工電極を容易に加工でき、さらに、不規則に並んだリ
ブ電極、化繊用ノズル加工電極、ガスや燃料の噴霧ノズ
ル加工電極加工等にも適用でき、従来のワイヤ放電加工
では加工困難な形状だけでなく、ワイヤ放電加工機によ
る電極加工に比べて加工工程が大幅に短縮できる。

【００８３】実施例７．図１１ａ及び１１ｂは、請求項１０の発明の更なる他の
実施例の、形彫り放電加工機用の電極加工のためのレー
ザ加工方法を適用して製作された電極を示す図である。
また、この実施例においても上記実施例５及び６と同様
に、上記実施例１によるレーザ加工装置が適用され、さ
らに、上記実施例２から４のレーザ加工方法が適用され
得る。従って、レーザ加工装置の説明は省略する。

【００８４】図１１ａに示すように、凹型電極３３の凹
型部分底部に対して外側又は内側、もしくは、その両側
からレーザ光１を加工対象物７に照射することにより、
直径数百μｍ、長さ１０ｍｍ程度の貫通孔を高速に加工
することができる。これは、放電加工時に発生するガス
が凹型電極３３の凹部に留まることを防ぐためのガス抜
き孔３４加工に適用でき、例えば、凸部分のある金型な
どを加工する場合、従来は、凹部ができないように分割
した電極を順番に使用して凸部を形成していたが、この
ガス抜き孔加工法によって、凹型電極３３による加工が
可能となり、複雑な段取りを必要とせず加工時間を短縮
できる。

【００８５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、レーザ光を加工対象物の加工領域部分に照射し、前
記加工領域内でレーザ光を走査し加工対象物を加工する
レーザ加工方法において、前記加工対象物上にレーザ光
を照射した際に形成されるレーザ加工穴の直径ｄに対す
るレーザ光のビームスポットの走査移動長さの所望の割
合Ｋと、前記レーザ加工穴の直径ｄと、前記レーザ加工
穴が形成された際のレーザ光繰り返し数ｆとからレーザ
光走査速度ｖを決定し、Ｋ＝１−ｖ／（ｄ×ｆ）で与え
られるレーザ光重なり係数Ｋの値が０．２５〜０．６と
なるようにレーザ発振条件又はレーザ光走査条件を設定
するように構成したので、レーザ光の発振条件に応じた
レーザ光のビームスポットの最適送り量である最適移動
長さの設定を容易にし、常に除去量の安定した加工を進
行させ得るために加工速度を向上させ、また、加工面を
良好に仕上げることができる効果がある。

【００８６】請求項２の発明によれば、加工対象物に３
次元形状部分を形成する場合、加工対象物の荒加工モー
ドでは走査移動長さの割合をより小さく設定し、これに
より決定されるレーザ光走査速度にてレーザ光を走査
し、加工対象物の仕上げモードでは走査移動長さの割合
をより大きく設定し、これにより決定されるレーザ光走
査速度にて荒加工モードで加工された３次元形状部分の
側面部分を１回以上レーザ光を走査するように構成した
ので、加工対象物に形成される３次元形状の仕上げの精
度を向上させる効果がある。

【００８７】請求項３の発明によれば、目標とする３次
元形状部分の既に形成された側面部にレーザ光走査によ
って発生したスパッタが飛散しないようにスパッタの飛
散方向を限定すべく側面部に対してレーザ光が近づくよ
うにレーザ光を走査するように構成したので、加工対象
物にスパッタの付着していない良好な仕上げ面を加工で
きる効果がある。

【００８８】請求項４の発明によれば、加工対象物に３
次元形状部分を形成した後、該３次元形状部分の輪郭部
に沿ってレーザ光を走査するように構成したので、加工
対象物に複雑な３次元形状を加工する際にスパッタ等の
汚れを除去して良好な仕上げ面を加工できる効果があ
る。

【００８９】請求項５の発明によれば、レーザ光走査速
度を決定する際に、加工対象物上にレーザ光を照射した
際に形成されるレーザ加工穴の直径が計測されるように
構成したので、加工対象物に形成されるレーザ加工穴の
直径を確実に計測し、最適なレーザ光走査速度を決定で
きる効果がある。

【００９０】請求項６の発明によれば、レーザ光を加工
対象物の加工領域部分に照射し、前記加工領域内でレー
ザ光を走査し加工対象物を加工するレーザ加工方法にお
いて、レーザ光照射中の加工対象物の燃焼によって発生
する炎の形状、炎の吹き出し方向の少なくともいずれか
一つを検出し、この検出結果から加工対象物の加工量あ
るいは加工面形状の加工状態を決定し、所望の加工状態
を得るために所定の燃焼状態を維持すべくレーザ光照射
状態を調整するように構成したので、加工対象物の溶融
したものが形成された凹所内部に残留することを防止
し、常に最適で安定した加工状態を維持して複雑な３次
元形状をも高速且つ高精度に加工できる効果がある。

【００９１】請求項７の発明によれば、レーザ光が不可
視である場合、加工対象物近傍の不可視レーザ光の光路
付近に粉末状の可燃性物質を供給し、粉末状の可燃性物
質をレーザ光によって燃焼させることによってレーザ光
路を可視化し、この可視化されたレーザ光路をモニタす
ることによってレーザ光照射状態を検知し且つ所定の燃
焼状態を維持すべくレーザ光照射状態を調整するように
構成したので、レーザ光が不可視であっても常に最適で
安定した加工状態を維持して複雑な３次元形状をも高速
且つ高精度に加工できる効果がある。

【００９２】請求項８の発明によれば、加工対象物の周
囲を十分な濃度の支燃性ガス雰囲気に保持すべく支燃性
ガスを供給するように構成したので、レーザ光照射部分
での不完全燃焼を防止し、加工面を良好に仕上げる効果
がある。

【００９３】請求項９の発明によれば、レーザ光照射に
よる加工対象物の燃焼によって発生する燃焼ガスを大気
中に放出することなく回収するように構成したので、作
業環境を良好に保つ効果がある。

【００９４】請求項１０の発明によれば、加工対象物が
導電性材料であるので、導電性材料が溶融したものが形
成された凹所内部に残留することを防止し、複雑な３次
元形状の電極をも高速且つ高精度に加工できる効果があ
る。

【００９５】請求項１１の発明によれば、加工対象物上
にレーザ光を照射した際に形成されるレーザ加工穴の直
径に対するレーザ光のビームスポットの走査移動長さの
所望の割合とレーザ加工穴の直径とレーザ加工穴が形成
された際のレーザ光繰り返し数とからレーザ光走査速度
を決定し、該レーザ光走査速度を制御手段に指示するレ
ーザ光照射状態調整手段を備えるように構成したので、
加工対象物の溶融したものが形成された凹所内部に残留
することを防止し、複雑な３次元形状をも高速且つ高精
度に加工できる効果がある。

【００９６】請求項１２の発明によれば、レーザ光照射
状態調整手段が、加工対象物上にレーザ光を照射した際
に形成されるレーザ加工穴の直径を測定するための撮影
手段と、撮影手段から送られる画像情報を処理してレー
ザ加工穴の直径を求める画像処理手段とを具備するよう
に構成したしたので、加工対象物に形成されるレーザ加
工穴の直径を精度よく計測できる効果がある。

【００９７】請求項１３の発明によれば、加工対象物近
傍の不可視レーザ光の光路付近に粉末状の可燃性物質を
供給し、粉末状の前記可燃性物質をレーザ光によって燃
焼させることによってレーザ光路を可視化するレーザ光
可視化手段をさらに備え、レーザ光照射状態調整手段
が、可視化されたレーザ光路をモニタするためのモニタ
手段を備えており、さらに、モニタ手段の出力する情報
を基にレーザ光照射状態を検知し、所定の燃焼状態を維
持すべくレーザ光照射状態を調整するように構成したの
で、レーザ光が不可視であっても常に最適で安定した加
工状態を維持して複雑な３次元形状をも高速且つ高精度
に加工できる効果がある。

【００９８】請求項１４の発明によれば、加工対象物の
周囲を十分な濃度の支燃性ガス雰囲気に保持すべく支燃
性ガスを供給する支燃性ガス供給手段を備えるように構
成したので、レーザ光照射部分での不完全燃焼を防止
し、加工面を良好に仕上げる効果がある。

【００９９】請求項１５の発明によれば、加工対象物の
燃焼によって発生する燃焼ガスを大気中に放出すること
なく回収する手段を備えるように構成したので、作業環
境を良好に保つ効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１から１５による発明の一実施例によ
るレーザ加工装置の全体構成図である。

【図２】加工対象物状のレーザ光走査時のビームスポ
ットの挙動を示す説明図である。

【図３】レーザ光重なり係数と除去量との関係を示す
実験結果のグラフ図である。

【図４】レーザ加工進行中の燃焼炎の状態を示す図で
ある。

【図５】請求項７の発明の一実施例による不可視レー
ザ光路可視化を説明するための構成図である。

【図６】レーザ光重なり係数と加工面粗さとの関係を
示す実験結果のグラフ図である。

【図７】参考例１である、垂直側面を形成するための
レーザ加工方法によるレーザ光走査の説明図である。

【図８】加工側面へのスパッタの付着を伴うレーザ光
走査の説明図である。

【図９】請求項１０の発明の一実施例によって加工し
た放電加工機用薄リブ電極の一例を示す図である。

【図１０】請求項１０の発明の他の実施例によって加
工した放電加工機用複雑微細形状電極の一例を示す図で
ある。

【図１１】請求項１０の発明の他の実施例による放電
加工機用凹型電極のガス抜き孔加工例を示す説明図であ
る。

【図１２】従来のレーザ加工装置の構成図である。

【符号の説明】

１レーザ光、３反射鏡（伝送手段）、７加工対象
物、８ａ，８ｂ回転テーブル（加工テーブル手段）、
９ａ，９ｂ加工対象物移動テーブル（加工テーブル手
段）、１０レーザ発振器（レーザ光源）、１２集光
レンズ（照射手段）、１４テーブル移動制御装置（制
御手段）、１５アシストガス供給口（支燃性ガス供給
手段）、１６燃焼ガス排出口（回収手段）、１７ア
シストガス供給装置（支燃性ガス供給手段）、１８燃
焼ガス回収装置（回収手段）、１９可燃性粉末供給装
置（レーザ光可視化手段）、２０開閉バルブ（レーザ
光可視化手段）、２１ファイバースコープ（モニタ手
段）、２２計測用モニタ（モニタ手段）、２３画像
処理装置（画像処理手段）、２４可燃性粉末（粉末状
の可燃性物質）、３２スパッタ、３９レーザ加工穴
直径測定用カメラ（撮影手段）。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を加工対象物の加工領域部分に
照射し、前記加工領域内でレーザ光を走査し加工対象物
を加工するレーザ加工方法において、前記加工対象物上
にレーザ光を照射した際に形成されるレーザ加工穴の直
径ｄに対するレーザ光のビームスポットの走査移動長さ
の所望の割合Ｋと、前記レーザ加工穴の直径ｄと、前記
レーザ加工穴が形成された際のレーザ光繰り返し数ｆと
からレーザ光走査速度ｖを決定し、Ｋ＝１−ｖ／（ｄ×ｆ）で与えられるレーザ光重なり係数Ｋの値が０．２５〜
０．６となるようにレーザ発振条件又はレーザ光走査条
件を設定することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】前記加工対象物に３次元形状部分を形成
する場合、前記加工対象物の荒加工モードでは前記走査
移動長さの割合をより小さく設定し、これにより決定さ
れるレーザ光走査速度にてレーザ光を走査し、前記加工
対象物の仕上げモードでは前記走査移動長さの割合をよ
り大きく設定し、これにより決定されるレーザ光走査速
度にて前記荒加工モードで加工された３次元形状部分の
側面部分を１回以上レーザ光を走査することを特徴とす
る請求項１に記載のレーザ加工方法。
【請求項３】目標とする３次元形状部分の既に形成さ
れた側面部にレーザ光走査によって発生したスパッタが
飛散しないようにスパッタの飛散方向を限定すべく前記
側面部に対してレーザ光が近づくようにレーザ光を走査
することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレ
ーザ加工方法。
【請求項４】前記加工対象物に３次元形状部分を形成
した後、該３次元形状部分の輪郭部に沿ってレーザ光を
走査することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載のレーザ加工方法。
【請求項５】レーザ光を走査する際に、前記加工対象
物上にレーザ光を照射した際に形成されるレーザ加工穴
の前記直径を計測することを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項６】レーザ光を加工対象物の加工領域部分に
照射し、前記加工領域内でレーザ光を走査し加工対象物
を加工するレーザ加工方法において、レーザ光照射中の
加工対象物の燃焼によって発生する炎の形状、炎の吹き
出し方向の少なくともいずれか一つを検出し、この検出
結果から加工対象物の加工量あるいは加工面形状の加工
状態を決定し、所望の加工状態を得るために所定の燃焼
状態を維持すべくレーザ光照射状態を調整することを特
徴とするレーザ加工方法。
【請求項７】レーザ光が不可視である場合、前記加工
対象物近傍の不可視レーザ光の光路付近に粉末状の可燃
性物質を供給し、粉末状の前記可燃性物質をレーザ光に
よって燃焼させることによってレーザ光路を可視化し、
この可視化されたレーザ光路をモニタすることによって
レーザ光照射状態を検知し、所定の燃焼状態を維持すべ
くレーザ光照射状態を調整することを特徴とする請求項
６に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】レーザ光を照射する際の前記加工対象物
の周囲を十分な濃度の支燃性ガス雰囲気に保持すべく支
燃性ガスを供給することを特徴とする請求項１〜７のい
ずれかに記載のレーザ加工方法。
【請求項９】レーザ光照射による前記加工対象物の燃
焼によって発生する燃焼ガスを大気中に放出することな
く回収することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに
記載のレーザ加工方法。
【請求項１０】加工対象物が導電性材料であることを
特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のレーザ加工
方法。
【請求項１１】加工対象物を保持しつつ移動させるた
めの加工テーブル手段と、レーザ光源から放射されるレ
ーザ光を伝送する伝送手段と、レーザ光を集光し加工対
象物へと照射するための照射手段と、レーザ光を走査し
て加工対象物上に所望の３次元形状部分を形成すべく前
記加工テーブル手段及び前記レーザ光源の少なくとも一
方の位置を制御する制御手段とを具備したレーザ加工装
置において、前記加工対象物上にレーザ光を照射した際
に形成されるレーザ加工穴の直径に対するレーザ光のビ
ームスポットの走査移動長さの所望の割合と前記レーザ
加工穴の直径と前記レーザ加工穴が形成された際のレー
ザ光繰り返し数とからレーザ光走査速度を決定し、該レ
ーザ光走査速度を前記制御手段に指示するレーザ光照射
状態調整手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装
置。
【請求項１２】前記レーザ光照射状態調整手段は、前
記加工対象物上にレーザ光を照射した際に形成されるレ
ーザ加工穴の前記直径を計測するための撮影手段と、前
記撮影手段から送られる画像情報を処理してレーザ加工
穴の前記直径を求める画像処理手段とを具備したことを
特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】前記レーザ加工装置は、前記加工対象
物近傍の不可視レーザ光の光路付近に粉末状の可燃性物
質を供給し、粉末状の前記可燃性物質をレーザ光によっ
て燃焼させることによってレーザ光路を可視化するレー
ザ光可視化手段をさらに備えており、前記レーザ光照射
状態調整手段は、可視化されたレーザ光路をモニタする
ためのモニタ手段を備えており、さらに、前記モニタ手
段の出力する情報を基にレーザ光照射状態を検知し、所
定の燃焼状態を維持すべくレーザ光照射状態を調整する
ように構成されていることを特徴とする請求項１２に記
載のレーザ加工装置。
【請求項１４】レーザ光を照射する際の前記加工対象
物の周囲を十分な濃度の支燃性ガス雰囲気に保持すべく
支燃性ガスを供給する支燃性ガス供給手段をさらに備え
たことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載
のレーザ加工装置。
【請求項１５】レーザ光照射による前記加工対象物の
燃焼によって発生する燃焼ガスを大気中に放出すること
なく回収する回収手段をさらに備えたことを特徴とする
請求項１１〜１４のいずれかに記載のレーザ加工装置。