(57)【要約】【課題】被加工物Ｗの穴明け加工中に、集光レンズ１７、プロセスファイバー１３等の光学部品の焼損を十分に防止すること。【解決手段】成形パンチ３１のパンチ先端部３５における第１パンチ傾斜面３５ａ及び第２パンチ傾斜面３５ｂによって被加工物Ｗの穴明け箇所に被加工物Ｗの厚み方向に対して傾斜した第１凹部傾斜面Ｃａ及び第２凹部傾斜面Ｃｂを有した凹部Ｃを形成し、レーザ加工ヘッド１１から被加工物Ｗの凹部Ｃの第１凹部傾斜面Ｃａに向かってアシストガスを噴射しつつレーザ光ＬＢを照射すること。【選択図】  図１
2014046338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して被加工物に穴明け加工を行うレーザ加工装置において、
被加工物を支持する加工テーブルと、
前記加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に前記加工テーブルに対して相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動可能に設けられ、前記レーザ発振器に光学的に接続され、前記被加工物に向かってレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドと、
前記加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に前記加工テーブルに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に設けられ、Ｚ軸方向へ移動可能な成形パンチを備え、前記成形パンチの先端に前記成形パンチの軸心に平行な方向に対して傾斜したパンチ傾斜面が形成され、前記被加工物の穴明け箇所に凹部を形成する凹部形成ユニットと、を具備したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記平行な方向に対する前記パンチ傾斜面の傾斜角が１０〜８０度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記成形パンチの先端に前記パンチ傾斜面に隣接しかつ前記平行な方向に対して傾斜した別のパンチ傾斜面が形成されてい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装置。
【請求項４】
前記成形パンチにおける前記パンチ傾斜面と前記別のパンチ傾斜面との交角が９５〜１２０度に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して被加工物に穴明け加工を行う際に用いられ、前記被加工物の穴明け箇所に前記被加工物の厚み方向に対して傾斜した凹部傾斜面を有した凹部を形成するための成形パンチにおいて、
先端に前記成形パンチの軸心に平行な方向に対して傾斜したパンチ傾斜面が形成され、前記平行な方向に対する前記パンチ傾斜面の傾斜角が１０〜８０度に設定されていることを特徴とする成形パンチ。
【請求項６】
先端に前記パンチ傾斜面に隣接しかつ前記平行な方向に対して傾斜した別のパンチ傾斜面が形成され、前記パンチ傾斜面と前記別のパンチ傾斜面との交角が９５〜１２０度に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の成形パンチ。
【請求項７】
レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して被加工物に穴明け加工を行うレーザ穴明け加工方法において、
加工テーブルに被加工物を支持させた状態で、前記加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に設けられかつＺ軸方向へ移動可能な成形パンチを用い、前記成形パンチを前記被加工物に対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれかの方向へ移動させることにより、前記成形パンチを前記被加工物の穴明け箇所にＺ軸方向に対向する位置に位置決めし、続いて、前記成形パンチを前記被加工物に接近するＺ軸方向へ移動させることにより、前記被加工物の前記穴明け箇所に前記被加工物の厚み方向に対して傾斜した凹部傾斜面を有した凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部形成工程の終了後に、前記加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に設けられかつ前記レーザ発振器に光学的に接続されたレーザ加工ヘッドを用い、前記レーザ加工ヘッドを前記被加工物に対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれかの方向へ移動させることにより、前記レーザ加工ヘッドの先端部を前記被加工物の前記凹部の前記凹部傾斜面にＺ軸方向に対向する位置に位置決めし、続いて、前記レーザ発振器の作動により前記レーザ加工ヘッドから前記被加工物の前記凹部の前記凹部傾斜面にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、を具備したことを特徴とするレーザ穴明け加工方法。
【請求項８】
前記被加工物の厚み方向にする前記凹部の前記凹部傾斜面の傾斜角が１０〜８０度に設定されていることを特徴とする請求項７に記載のレーザ穴明け加工方法。
【請求項９】
前記凹部は、前記凹部傾斜面の他に、前記凹部傾斜面に隣接しかつ前記被加工物の厚み方向に対して傾斜した別の凹部傾斜面を有していることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のレーザ穴明け加工方法。
【請求項１０】
前記凹部における前記凹部傾斜面と前記別の凹部傾斜面との交角が９５〜１２０度に設定されていることを特徴とする請求項９に記載のレーザ穴明け加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して被加工物に穴明け加工を行うレーザ加工装置及びレーザ穴明け加工方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭酸ガスレーザ発振器、ファイバーレーザ発振器等のレーザ発振器から発振されたレーザ光を利用した穴明け加工について簡単に説明すると、次のようになる。
【０００３】
加工テーブルに被加工物を支持させた状態でセットする。次に、加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に設けられかつレーザ発振器に光学的に接続されたレーザ加工ヘッドを用い、レーザ加工ヘッドを被加工物（換言すれば、加工テーブル）に対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれかの方向へ移動させることにより、レーザ加工ヘッドの先端部を被加工物の穴明け箇所にＺ軸方向に対向する位置に位置決めする。そして、レーザ発振器の作動によりレーザ加工ヘッドの先端部から被加工物の穴明け箇所に向かってレーザ光を照射する。これにより、レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して被加工物に穴明け加工を行うことができる。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１から特許文献３に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２４７７８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４０６８９号公報
【特許文献３】特開２００９−２２６４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、銅、銅合金、アルミ、又はアルミ合金等の高反射材からなる被加工物に穴明け加工を行う場合には、大量の反射光（戻り光）が発生して、反射光の一部がレーザ加工ヘッド内に進入してしまう。そのため、レーザ加工ヘッド内からレーザ発振器側にかけて配設した集光レンズ、プロセスファイバー等の光学部品に反射光の一部が到達すると、光学部品の焼損が発生し易くなるとと共に、光学部品の焼損に伴って光学部品の交換が必要になり、作業が煩雑化するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のレーザ加工装置及びレーザ穴明け加工方法等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して被加工物（ワーク）に穴明け加工を行うレーザ加工装置において、
被加工物を支持する加工テーブルと、
前記加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に前記加工テーブルに対して相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動可能に設けられ、前記レーザ発振器に光学的に接続され、前記被加工物に向かってレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドと、
前記加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に前記加工テーブルに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に設けられ、Ｚ軸方向へ移動可能な成形パンチを備え、前記成形パンチの先端に前記成形パンチの軸心に平行な方向に対して傾斜したパンチ傾斜面が形成され、前記被加工物の穴明け箇所に凹部を形成する凹部形成ユニットと、を具備したこと要旨とする。
【０００９】
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「穴明け加工」とは、切断加工の前のピアス加工を含む意であって、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。また、「Ｚ軸方向」とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向のことをいい、「Ｘ軸方向」とは、前記加工テーブルのテーブル長さ方向のことをいい、「Ｙ軸方向」とは、テーブル長さ方向に直交するテーブル幅方向のことをいう。更に、「前記被加工物の穴明け箇所に凹部を形成する」とは、前記被加工物の穴明け箇所を有するエリアに凹部を形成することを含む意である。
【００１０】
第１の特徴によると、まず、前記加工テーブルに前記被加工物を支持させた状態でセットする。そして、前記凹部形成ユニットを前記被加工物（換言すれば、前記加工テーブル）に対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれかの方向へ移動させることにより、前記成形パンチの前記パンチ傾斜面を前記被加工物の前記穴明け箇所にＺ軸方向に対向する位置に位置決めする。続いて、前記成形パンチを前記被加工物に接近するＺ軸方向へ移動させることにより、前記成形パンチのパンチ傾斜面によって前記被加工物の前記穴明け箇所に前記被加工物の厚み方向に対して傾斜した凹部傾斜面を有した前記凹部を形成する。
【００１１】
前記被加工物に前記凹部を形成した後に、前記レーザ加工ヘッドを前記被加工物（換言すれば、前記加工テーブル）に対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれかの方向へ移動させることにより、前記レーザ加工ヘッドの先端部を前記被加工物の前記凹部の前記凹部傾斜面にＺ軸方向に対向する位置に位置決めする。続いて、前記レーザ発振器の作動により前記レーザ加工ヘッドから前記被加工物の前記凹部の前記凹部傾斜面にレーザ光を照射する。これにより、前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して前記被加工物に穴明け加工を行うことができる。
【００１２】
ここで、前記レーザ加工ヘッドから前記被加工物の前記穴明け箇所である前記凹部の前記凹部傾斜面にレーザ光を照射しているため、前記被加工物が銅、銅合金、アルミ、又はアルミ合金等の高反射材からなるものであっても、前記被加工物の穴明け加工中に、レーザ光が前記レーザ加工ヘッド側に向かって反射すること、換言すれれば、反射光の一部が前記レーザ加工ヘッド内に進入することを抑止することができる。
【００１３】
本発明の第２の特徴は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して被加工物に穴明け加工を行う際に用いられ、前記被加工物の穴明け箇所に前記被加工物の厚み方向に対して傾斜した凹部傾斜面を有した凹部を形成するための成形パンチにおいて、
先端に前記成形パンチの軸心に平行な方向に対して傾斜したパンチ傾斜面が形成され、前記平行な方向に対する前記パンチ傾斜面の傾斜角が１０〜８０度に設定されていることを特徴とする。
【００１４】
第２の特徴からなる前記成形パンチを用いて、前記被加工物に穴開け加工を行う場合にも、第１の特徴による作用と同様の作用を奏する。
【００１５】
本発明の第３の特徴は、レーザ発振器から発振されたレーザ光を利用して被加工物（ワーク）に穴明け加工を行うレーザ穴明け加工方法において、
加工テーブルによって被加工物を支持した状態で、前記加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に設けられかつＺ軸方向へ移動可能な成形パンチを用い、前記成形パンチを前記被加工物に対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれかの方向へ移動させることにより、前記成形パンチを前記被加工物の穴明け箇所にＺ軸方向に対向する位置に位置決めし、続いて、前記成形パンチを前記被加工物に接近するＺ軸方向へ移動させることにより、前記被加工物の穴明け箇所に前記被加工物の厚み方向（換言すれば、レーザ光の照射方向）に対して傾斜した凹部傾斜面を有した凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部形成工程の終了後に、前記加工テーブルにＺ軸方向に対向する側に設けられかつ前記レーザ発振器に光学的に接続されたレーザ加工ヘッドを用い、前記レーザ加工ヘッドを前記加工テーブルに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくともいずれかの方向へ移動させることにより、前記レーザ加工ヘッドの先端部を前記被加工物の前記凹部の前記凹部傾斜面にＺ軸方向に対向する位置に位置決めし、続いて、前記レーザ発振器の作動により前記レーザ加工ヘッドから前記被加工物の前記凹部の前記凹部傾斜面に向かってレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、を具備したことを要旨とする。
【００１６】
第３の特徴によると、前記レーザ加工ヘッドから前記被加工物の前記穴明け箇所である前記凹部の前記凹部傾斜面にレーザ光を照射しているため、前記被加工物が銅、銅合金、アルミ、又はアルミ合金等の高反射材からなるものであっても、前記被加工物の穴明け加工中に、レーザ光が前記レーザ加工ヘッド側に向かって反射すること、換言すれれば、反射光の一部が前記レーザ加工ヘッド内に進入することを抑止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、前記被加工物が高反射材からなるものであっても、反射光の一部が前記レーザ加工ヘッド内に進入することを抑止できるため、前記被加工物の穴明け加工中に、前記レーザ加工ヘッド内から前記レーザ発振器側に配設した光学部品の焼損を十分に防止することができると共に、それに伴って、前記光学部品の交換を極力減らして、作業の煩雑化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す図、図１（ｂ）は、本発明の実施形態に係る成形パンチを示す図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）における矢視部ICを示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の斜視図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の動作及び本発明の実施形態に係るレーザ穴明け加工方法を説明する図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の動作及び本発明の実施形態に係るレーザ穴明け加工方法を説明する図、図４（ｂ）は、図４（ａ）における矢視部IVBの拡大図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の動作及び本発明の実施形態に係るレーザ穴明け加工方法を説明する図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の別の実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す図、図６（ｂ）は、本発明の別の実施形態に係る成形パンチを示す図、図６（ｃ）は、図６（ｂ）における矢視部VICを示す図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の別の実施形態に係るレーザ加工装置の動作及び本発明の別の実施形態に係るレーザ穴明け加工方法を説明する図であって、図４（ａ）に対応する図、図７（ｂ）は、図７（ａ）における矢視部VIIBの拡大図である。
【図８】図８は、銅製の被加工物の穴明け箇所に凹部を形成した場合、銅製の被加工物に凹部を形成しない場合におけるレーザ光の反射試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施形態）
本発明の実施形態について図１から図５を参照して説明する。
【００２０】
図２に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１は、ファイバーレーザ発振器３から発振されたレーザ光ＬＢを利用して、銅、銅合金、アルミ、又はアルミ合金等の高反射材からなる板状の被加工物（ワーク）Ｗに穴明け加工を行う装置である。以下、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１の構成等について説明する。なお、ファイバーレーザ発振器３の構成は、前述の特許文献１に示すように公知の構成からなるものである。
【００２１】
レーザ加工装置１は、ファイバーレーザ発振器３を具備する他に、被加工物Ｗを支持する加工テーブル５を具備しており、この加工テーブル５は、Ｘ軸方向（前後方向）へ延びてあって、被加工物Ｗを点接触で支持する多数の支持部（図示省略）、及び多数の支持部に対して被加工物Ｗを固定するクランプ部材（図示省略）等を備えている。また、加工テーブル５には、門型のＸ軸可動フレーム（Ｘ軸キャリッジ）７がＸ軸方向へ延びたＸ軸ガイド部材（図示省略）を介してＸ軸方向へ移動可能に設けられており、このＸ軸可動フレーム７は、Ｘ軸サーボモータ（図示省略）の駆動によりＸ軸方向へ移動するようになっている。更に、Ｘ軸可動フレーム７の水平部７ａには、Ｙ軸キャリッジ９がＹ軸方向へ延びたＹ軸ガイド部材（図示省略）を介してＹ軸方向へ移動可能に設けられており、このＹ軸キャリッジ９は、Ｙ軸サーボモータ（図示省略）の駆動によりＹ軸方向へ移動するようになっている。
【００２２】
図１（ａ）及び図２に示すように、Ｙ軸キャリッジ９には、被加工物Ｗに向かってアシストガスを噴射しつつレーザ光ＬＢを照射するレーザ加工ヘッド１１がＺ軸方向（上下方向）へ延びたＺ軸ガイド部材（図示省略）を介してＺ軸方向へ移動可能に設けられている。換言すれば、加工テーブル５にＺ軸方向に対向する側（加工テーブル５の上方側）には、レーザ加工ヘッド１１がＸ軸可動フレーム７及びＹ軸キャリッジ９を介してＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向へ移動可能に設けられている。また、レーザ加工ヘッド１１は、Ｚ軸サーボモータ（図示省略）の駆動によりＺ軸方向へ移動すると共に、Ｘ軸サーボモータの駆動によりＸ軸可動フレーム７と一体的にＸ軸方向へ移動しかつＹ軸サーボモータの駆動によりＹ軸キャリッジ９と一体的にＹ軸方向へ移動するようになっている。
【００２３】
レーザ加工ヘッド１１は、ファイバーレーザ発振器３にプロセスファイバー１３を介して光学的に接続されてあって、プロセスファイバー１３の出射端から出射されたレーザ光ＬＢを平行光に変換するコリメートレンズ１５、及びこのコリメートレンズ１５から出射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ１７を備えている。また、レーザ加工ヘッド１１は、アシストガスを供給するガス供給源（図示省略）に接続されている。
【００２４】
Ｙ軸キャリッジ９におけるレーザ加工ヘッド１１に隣接した位置には、被加工物Ｗの穴明け箇所に凹部Ｃ（図４（ａ）参照）を形成する凹部形成ユニット１９が設けられており、換言すれば、加工テーブル５にＺ軸方向に対向する側には、凹部形成ユニット１９がＸ軸可動フレーム７及びＹ軸キャリッジ９を介してＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に設けられている。また、凹部形成ユニット１９は、Ｘ軸サーボモータの駆動によりＸ軸可動フレーム７と一体的にＸ軸方向へ移動しかつＹ軸サーボモータの駆動によりＹ軸キャリッジ９と一体的にＹ軸方向へ移動するようになっている。ここで、凹部Ｃは、図４（ｂ）に示すように、被加工物Ｗの厚み方向（換言すれば、レーザ光ＬＢの照射方向）に対して傾斜した矩形の第１凹部傾斜面Ｃａ、及び第１凹部傾斜面Ｃａに隣接しかつ被加工物Ｗの厚み方向に対して傾斜した矩形の第２凹部傾斜面Ｃｂを有している。そして、凹部形成ユニット１９の具体的な構成は、次のようになる。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、Ｙ軸キャリッジ９には、パンチ保持部材２１がＺ軸方向へ延びた一対のＺ軸ガイドレール２３がＺ軸方向へ移動可能に設けられており、Ｙ軸キャリッジ９の上部には、パンチ保持部材２１をＺ軸方向へ移動させるアクチュエータとしてＺ軸サーボモータ２５が設けられている。また、Ｙ軸キャリッジ９には、Ｚ軸方向へ延びかつＺ軸サーボモータ２５の出力軸に連動連結したねじ部材２７が回転可能に設けられており、パンチ保持部材２１には、ねじ部材２７に螺合したナット部材２９が設けられている。
【００２６】
パンチ保持部材２１の下部（先端部）には、成形パンチ３１が着脱可能に装着されており、この成形パンチ３１は、Ｚ軸サーボモータ２５の駆動によりパンチ保持部材２１と一体的にＺ軸方向へ移動するようになっている。また、図１（ｂ）（ｃ）に示すように、成形パンチ３１は、円柱状のパンチ基部３３、及びこのパンチ基部３３の先端側（下端側）に一体形成された角片状のパンチ先端部３５を備えている。更に、成形パンチ３１のパンチ先端部３５（成形パンチ３１の先端）には、成形パンチ３１の軸心（パンチ基部３３の軸心）３１ｓに平行な方向に対して傾斜した矩形の第１パンチ傾斜面３５ａ、及びこの第１パンチ傾斜面３５ａに隣接しかつ前記平行な方向に対して傾斜した矩形の第２パンチ傾斜面３５ｂがそれぞれ形成されている。なお、成形パンチ３１のパンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａは、凹部Ｃの第１凹部傾斜面Ｃａを成形するものであって、成形パンチ３１のパンチ先端部３５の第２パンチ傾斜面３５ｂは、凹部Ｃの第２凹部傾斜面Ｃｂを成形するものである。
【００２７】
ここで、図１（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、前記平行な方向に対するパンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａの傾斜角αは、１０〜８０度、好ましくは１０〜５０度に設定されている。パンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａの傾斜角αが１０度以上に設定されるようにしたのは、１０度未満に設定されると、被加工物Ｗの厚み方向に対する凹部Ｃの第１凹部傾斜面Ｃａの傾斜角α’が１０度未満になって、凹部Ｃの深さが深くなりすぎるからである。一方、パンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａの傾斜角αが８０度以下に設定されるようにしたのは、８０度を超えて設定されると、レーザ加工ヘッド１１側への反射光（戻り光）ＬＢ’を十分に低減することが困難になるからである。なお、パンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａの傾斜角αが５０度以下に設定されることが好ましいとしたのは、５０度を超えて設定されると、被加工物Ｗの厚み方向に対する凹部Ｃの第１凹部傾斜面Ｃａの傾斜角α’が５０度を超えて、被加工物Ｗに対するレーザ光ＬＢの吸収率が低下するからである。特に、被加工物Ｗが銅又は銅合金からなる場合には、成形パンチ３１の軸心に対するパンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａの傾斜角αを５０度に近づけることが望ましい。
【００２８】
成形パンチ３１のパンチ先端部３５における第１パンチ傾斜面３５ａと第２パンチ傾斜面３５ｂとの交角βは、９５〜１２０度に設定されている。成形パンチ３１のパンチ先端部３５における第１パンチ傾斜面３５ａと第２パンチ傾斜面３５ｂとの交角βを９５度以上に設定されるようにしたのは、９５度未満に設定されると、凹部Ｃにおける第１凹部傾斜面Ｃａと第２凹部傾斜面Ｃｂとの交角β’が９５度未満になって、レーザ加工ヘッド１１側への反射光（戻り光）ＬＢ’を十分に低減することが困難になるからである。一方、成形パンチ３１のパンチ先端部３５における第１パンチ傾斜面３５ａと第２パンチ傾斜面３５ｂとの交角βを１２０度以下に設定されるようにしたのは、１２０度を超えて設定されると、凹部Ｃにおける第１凹部傾斜面Ｃａと第２凹部傾斜面Ｃｂとの交角β’が１２０度を超えて、凹部Ｃの深さが浅くなりすぎるからである。
【００２９】
続いて、本発明の実施形態に係るレーザ穴明け加工方法について説明する。
【００３０】
本発明の実施形態に係るレーザ穴明け加工方法は、ファイバーレーザ発振器３から発振されたレーザ光ＬＢを利用して、銅、銅合金、アルミ、又はアルミ合金等の高反射材からなる板状の被加工物Ｗに穴明け加工を行う方法であって、凹部形成工程と、レーザ光照射工程とを具備している。そして、本発明の実施形態に係るレーザ穴明け加工方法における各工程の具体的な内容は、次のようになる。
【００３１】
凹部形成工程
図１（ａ）に示すように、加工テーブル５に被加工物Ｗを支持させた状態で、Ｘ軸サーボモータ及びＹ軸サーボモータの駆動により凹部形成ユニット１９をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させることにより、成形パンチ３１のパンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａを被加工物Ｗの穴明け箇所にＺ軸方向に対向する位置に位置決めする。続いて、図３（ａ）に示すように、Ｚ軸サーボモータ２５の駆動により成形パンチ３１を被加工物Ｗ（換言すれば、加工テーブル５）に接近するＺ軸方向（下方向）へ移動させる。これにより、成形パンチ３１のパンチ先端部３５における第１パンチ傾斜面３５ａ及び第２パンチ傾斜面３５ｂによって被加工物Ｗの穴明け箇所に被加工物Ｗの厚み方向（換言すれば、レーザ光ＬＢの照射方向）に対して傾斜した第１凹部傾斜面Ｃａ及び第２凹部傾斜面Ｃｂを有した凹部Ｃを形成することができる（図４（ｂ）参照）。ここで、前述の理由から、被加工物Ｗの表面にする凹部Ｃの第１凹部傾斜面Ｃａの傾斜角α’は、１０〜８０度、好ましくは、１０〜５０度に設定されており、凹部Ｃにおける第１凹部傾斜面Ｃａと第２凹部傾斜面Ｃｂとの交角β’は、９５〜１２０度に設定されている。
【００３２】
なお、被加工物Ｗの穴明け箇所に凹部Ｃを形成した後に、Ｚ軸サーボモータ２５の駆動により成形パンチ３１を被加工物Ｗ（換言すれば、加工テーブル５）に離反するＺ軸方向（上方向）へ移動させて、元の高さ位置に復帰させる。
【００３３】
レーザ光照射工程
凹部形成工程の終了後に、図３（ｂ）に示すように、Ｙ軸サーボモータの駆動によりレーザ加工ヘッド１１をＹ軸方向へ移動させることにより、レーザ加工ヘッド１１の先端部（下端部）を被加工物Ｗの凹部Ｃの第１凹部傾斜面ＣａにＺ軸方向に対向する位置に位置決めする。続いて、図４（ａ）（ｂ）に示すように、Ｚ軸サーボモータの駆動によるレーザ加工ヘッド１１のＺ軸方向の移動によってレーザ光ＬＢの焦点位置を調節した状態の下で、ファイバーレーザ発振器３及びガス供給源の作動によりレーザ加工ヘッド１１から被加工物Ｗの凹部Ｃの第１凹部傾斜面Ｃａに向かってアシストガスを噴射しつつレーザ光ＬＢを照射する。これにより、図５に示すように、ファイバーレーザ発振器３から発振されたレーザ光ＬＢを利用して被加工物Ｗに穴明け加工を行って、加工穴Ｈを形成することができる。
【００３４】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３５】
レーザ加工ヘッド１１から被加工物Ｗの穴明け箇所である凹部Ｃの第１凹部傾斜面Ｃａにレーザ光ＬＢを照射しているため、被加工物Ｗが銅、銅合金、アルミ、又はアルミ合金等の高反射材からなるものであっても、被加工物Ｗの穴明け加工中に、レーザ光ＬＢがレーザ加工ヘッド１１側に向かって反射すること、換言すれれば、反射光ＬＢ’の一部がレーザ加工ヘッド１１内に進入することを抑止することができる。特に、成形パンチ３１のパンチ先端部３５における第１パンチ傾斜面３５ａと第２パンチ傾斜面３５ｂとの交角β、換言すれば、凹部Ｃにおける第１凹部傾斜面Ｃａと第２凹部傾斜面Ｃｂとの交角β’が９５〜１２０度に設定されているため、レーザ加工ヘッド１１側への反射光ＬＢ’を十分に低減することができる（後述の実施例参照）。
【００３６】
また、成形パンチ３１の軸心に対するパンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａの傾斜角α、換言すれば、被加工物Ｗの表面に対する凹部Ｃの第１凹部傾斜面Ｃａの傾斜角α’が１０〜５０度に設定されているため、被加工物Ｗに対するレーザ光ＬＢの吸収率を十分に高めることができる。
【００３７】
従って、本発明の実施形態によれば、被加工物Ｗが高反射材からなるものであっても、反射光ＬＢ’の一部がレーザ加工ヘッド１１内に進入することを抑止できるため、被加工物Ｗの穴明け加工中に、集光レンズ１７、プロセスファイバー１３等の光学部品の焼損を十分に防止することができると共に、それに伴って、集光レンズ１７、プロセスファイバー１３等の光学部品の交換を極力減らして、作業の煩雑化を抑えることができる。また、被加工物Ｗに対するレーザ光ＬＢの吸収率を十分に高めることができるため、被加工物Ｗに安定した穴明け加工を行うことができる。
【００３８】
（別の実施形態）
本発明の別の実施形態について図６及び図７を参照して説明する。
【００３９】
成形パンチ３１のパンチ先端部３５には２つのパンチ傾斜面（第１パンチ傾斜面３５ａと第２パンチ傾斜面３５ｂ）が形成される（図１（ａ）（ｂ）（ｃ）参照）代わりに、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、成形パンチ３１のパンチ先端部３５に１つのパンチ傾斜面（第１パンチ傾斜面）３５ａだけが形成されるようにしても構わなく、成形パンチ３１の軸心３１ｓに平行な方向に対するパンチ先端部３５の第１パンチ傾斜面３５ａの傾斜角αは、前述の理由から、１０〜８０度、好ましくは１０〜５０度に設定されている。この場合には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、被加工物Ｗの穴明け箇所に１つの凹部傾斜面（第１凹部傾斜面）Ｃａだけを有した凹部Ｃを形成することになる。
【００４０】
そして、本発明の別の実施形態においても、本発明の実施形態と同様の作用及び効果を奏するものである。
【００４１】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、凹部Ｃにおける第１凹部傾斜面Ｃａ及び第２凹部傾斜面Ｃｂが矩形をそれぞれ呈するように、成形パンチ３１のパンチ先端部３５における第１パンチ傾斜面３５ａ及び第２パンチ傾斜面３５ｂが円形又は円錐形をそれぞれ呈する等、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
【実施例】
【００４２】
本発明の実施例について図８を参照して説明する。
【００４３】
図８に示すように、銅製の被加工物の穴明け箇所に凹部を形成した場合（発明例の場合）、銅製の被加工物に凹部を形成しない場合（従来例の場合）に比べて、レーザ加工ヘッド側に向かって反射する反射光の光量を大幅に低減できることがレーザ光の反射試験によって確認された。ここで、凹部の第１凹部傾斜面の傾斜角が３０度に設定してあって、凹部における第１凹部傾斜面と第２凹部傾斜面との交角が１００度に設定してある。また、レーザ光の反射試験においては、銅製の被加工物の表面から１．０ｍｍの深さ位置に焦点になるようにレーザ光を照射した。なお、図７中における反射光の光量の大きさは、従来例の場合を１００％として無次元化してある。
【符号の説明】
【００４４】
Ｗ    被加工物
Ｃ    凹部
Ｃａ  第１凹部傾斜面
Ｃｂ  第２凹部傾斜面
Ｈ    加工穴
ＬＢ    レーザ光
ＬＢ’  反射光
１    レーザ加工装置
３    ファイバーレーザ発振器
５    加工テーブル
７    Ｘ軸可動フレーム
７ａ  水平部
９    Ｙ軸キャリッジ
１１    レーザ加工ヘッド
１３    プロセスファイバー
１５    コリメートレンズ
１７    集光レンズ
１９    凹部形成ユニット
２１    パンチ保持部材
２３    Ｚ軸ガイドレール
２５    Ｚ軸サーボモータ
２７    ねじ部材
２９    ナット部材
３１    成形パンチ
３３    パンチ基部
３５    パンチ先端部
３５ａ  第１パンチ傾斜面
３５ｂ  第２パンチ傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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