激光加工装置及激光加工方法制造方法及图纸

将激光(1)照射至加工对象物(W)而进行使加工对象物(W)分离为加工品(29)和边角料(28)的切断加工的激光加工装置(100)的特征在于，具有：喷嘴(15)，其朝向加工点喷射气体；旋转机构(16)，其使喷嘴(15)或加工对象物(W)绕光轴(1a)旋转；以及控制部，其在切断加工的期间，对旋转机构(16)进行控制以使得喷嘴(15)从加工品(29)侧朝向加工点喷射气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光加工装置及激光加工方法
本专利技术涉及将激光照射至加工对象物而将加工对象物切断的激光加工装置及激光加工方法。
技术介绍
近年，作为兼具高强度和轻量的材料，由如碳纤维强化塑料(CFRP：CarbonFiberReinforcedPlastic)这样的母材和强化纤维构成的纤维强化复合材料正在受到关注。纤维强化复合材料的母材和强化纤维各自具有不同的特性，因此已知加工困难。激光加工装置能够通过提高激光输出而提高加工速度，因此在要求加工速度的情况下，有时在纤维强化复合材料的加工中使用激光加工装置。在激光加工装置的领域中，有时一边喷射气体而将分解生成物吹飞，一边进行激光加工，以使得在加工时产生的分解生成物不会积存于加工部位。例如，在专利文献1中公开了具有朝向激光加工位置附近喷射气体的喷嘴的激光加工装置。在该激光加工装置中对喷嘴的位置进行控制以使得成为切断行进方向的前侧。专利文献1：日本特开平05－329679号公报
技术实现思路
但是，在使用专利文献1所记载的技术而对纤维强化复合材料进行加工的情况下，存在下述问题，即，在加工时生成的分解生成物会附着于加工对象物，导致加工品质降低。特别是在以高速进行切断的情况下，生成的分解生成物变多。具体地说，在纤维强化复合材料中，母材的熔点和强化纤维的熔点不同，强化纤维的熔点大多高于母材的熔点。在该情况下，与强化纤维的熔点相匹配地对激光的强度进行调整，因此分解生成物的温度成为与强化纤维的熔点相同的程度，高于母材的熔点。在对由单一材料构成的加工对象物进行激光加工的情况下，如果喷射气体而分解生成物的温度降低，低于加工对象物的熔点，则即使通过气体的喷射而被吹飞的分解生成物与加工对象物接触也没有问题。但是，例如在CFRP中，碳纤维的熔点为3500度，与此相对，作为母材的树脂的熔点低，为250度左右，因此难以使分解生成物的温度低于母材的熔点，如果与加工对象物接触，则分解生成物会附着于母材。本专利技术就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到能够提高纤维强化复合材料的加工品质的激光加工装置。为了解决上述的课题，达到目的，本专利技术所涉及的激光加工装置将激光照射至加工对象物而进行使加工对象物分离为加工品和边角料的切断加工，该激光加工装置的特征在于，具有：喷嘴，其向加工点喷射气体；旋转机构，其使喷嘴或加工对象物绕激光的光轴旋转；以及控制部，其在切断加工的期间，对旋转机构进行控制以使得喷嘴从加工品侧朝向加工点喷射气体。专利技术的效果本专利技术所涉及的激光加工装置具有下述效果，即，能够提高纤维强化复合材料的加工品质。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的激光加工装置的功能结构的图。图2是表示图1所示的激光加工装置的硬件结构例的图。图3是图2的俯视图。图4是图2所示的激光加工装置的效果的说明图。图5是表示用于实现图1所示的控制部的功能的硬件结构的图。具体实施方式下面，基于附图对本专利技术的实施方式所涉及的激光加工装置及激光加工方法详细地进行说明。此外，本专利技术不受本实施方式限定。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的激光加工装置100的功能结构的图。激光加工装置100具有激光振荡器11、光路12、加工头13、驱动部14、喷嘴15、旋转机构16、检测部17和控制部18。激光加工装置100具有下述功能，即，向加工对象物W照射激光1，进行加工对象物W的切断加工。加工对象物W是包含母材及强化纤维在内的纤维强化复合材料。作为纤维强化复合材料的一个例子而举出CFRP。在该情况下，强化纤维是直径为5～10微米的碳纤维，母材是以环氧树脂为代表的热硬化型的树脂。碳纤维的导热率为100～800W/m·K，高于树脂的导热率0.3W/m·K。碳纤维的熔点为2000～3500度，高于树脂的熔点250度。激光振荡器11使激光1振荡而射出。激光振荡器11例如是光纤激光振荡器、碳酸气体激光器、将YAG(YttriumAluminumGarnet)晶体等作为激励介质的固体激光器、直接二极管激光器等。从激光振荡器11射出的激光1经由光路12向加工头13供给。光路12是将由激光振荡器11射出的激光1传送至加工头13为止的路径，可以是使激光1在空中传输的路径，也可以是经过光纤使激光1传送的路径。光路12与激光1的特性相应地被设计。加工头13具有将激光1向加工对象物W聚光的光学系统。加工头13将供给的激光1向加工对象物W照射。加工头13优选具有在加工对象物W的表面附近聚焦这样的光学系统。驱动部14能够对加工头13和加工对象物W的相对位置关系进行控制而使其变化。此外，在激光加工装置100中，驱动部14通过使加工头13的位置变化，从而使加工头13和加工对象物W的相对位置关系变化，但驱动部14也可以使对加工对象物W进行载置的工作台的位置变化，也可以使加工头13及对加工对象物W进行载置的工作台这两者的位置变化。即，驱动部14只要具有使加工头13及加工对象物W中的至少1个位置变化的功能即可。驱动部14一边使加工头13和加工对象物W的相对位置关系变化，一边由加工头13对加工对象物W照射激光1，由此能够进行加工对象物W的切断加工。喷嘴15是朝向加工点喷射气体的气体喷射喷嘴。加工点是从加工头13照射的激光1照射至加工对象物W的点，也可以说是激光1的光轴1a和加工对象物W相交的点。喷嘴15从光轴1a之外朝向光轴1a喷射气体。喷嘴15的位置通过使喷嘴15绕光轴1a旋转的旋转机构16而发生变化。喷嘴15的旋转轴与光轴1a一致。旋转机构16在喷嘴15的前端朝向光轴1a的状态下，使喷嘴15绕光轴1a旋转。检测部17是对加工对象物W的状态或激光加工装置100的状态进行检测的传感器。检测部17对加工中的加工对象物W的位置、在加工中产生的光的强度及波长、声波、超声波这样的物理量的测量值进行测量而作为时间序列信号。检测部17例如是静电容量传感器、光电二极管、CCD(ChargeCoupledDevice)传感器、CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)传感器、光谱分光器、音响传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、距离传感器、位置检测器、温度传感器、湿度传感器等。检测部17将表示测量值的时间序列信号输入至控制部18。控制部18按照所设定的加工条件，对激光振荡器11、驱动部14、旋转机构16等进行控制，以使得激光1对加工对象物W上的加工路径进行扫描。加工条件例如包含加工对象物W的材质、厚度及表面的状态。加工条件还包含激光振荡器11的激光输出强度、激光输出频率、激光输出的占空比、模式、波形及波长等。加工条件能够包含激光1的焦点位置、激光的聚光直径、从喷嘴15喷射的气体的种类、气体压力、喷嘴的孔径、加工速度等。另外，加工条件也能够包含加工对象物W和加工头13之间的距离、温度、湿度等从检测部17输入的测量值。图2是表示图1所示的激光加工装置100的硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加工装置，其将激光照射至加工对象物而进行使所述加工对象物分离为加工品和边角料的切断加工，/n该激光加工装置的特征在于，具有：/n喷嘴，其向加工点喷射气体；/n旋转机构，其使所述喷嘴或所述加工对象物绕所述激光的光轴旋转；以及/n控制部，其在所述切断加工的期间，对所述旋转机构进行控制以使得所述喷嘴从所述加工品侧朝向所述加工点喷射所述气体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光加工装置，其将激光照射至加工对象物而进行使所述加工对象物分离为加工品和边角料的切断加工，
该激光加工装置的特征在于，具有：
喷嘴，其向加工点喷射气体；
旋转机构，其使所述喷嘴或所述加工对象物绕所述激光的光轴旋转；以及
控制部，其在所述切断加工的期间，对所述旋转机构进行控制以使得所述喷嘴从所述加工品侧朝向所述加工点喷射所述气体。


2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
还具有间隙传感器，该间隙传感器固定于所述喷嘴，对与所述加工对象物之间的距离进行检测，
包含所述光轴及所述喷嘴在内的面、和包含所述光轴及所述间隙传感器在内的面所成的角度小于90度。


3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述控制部在所述切断加工的期间，将包含所述光轴及所述激光的行进方向在内的面、和包含所述光轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：船冈幸治，佐伯政之，平野孝幸，芦泽弘明，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP