特許 5919356 レーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するレーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5919356

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】レーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するレーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/38 20140101AFI20160428BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20160428BHJP

   B23K 26/064 20140101ALI20160428BHJP

   H01S 5/022 20060101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/38 A

   B23K26/00 N

   B23K26/064 K

   H01S5/022

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-211001(P2014-211001)

(22)【出願日】2014年10月15日

(65)【公開番号】特開2016-78072(P2016-78072A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2015年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】石黒 宏明

(72)【発明者】

【氏名】杉山 明彦

(72)【発明者】

【氏名】迫 宏

【審査官】 青木 正博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１１４０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９０１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０１８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００９６３７６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００−２６／７０

Ｈ０１Ｓ ５／０２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

厚さが1mm以上で５mm以下の軟鋼板の切断方法であって、
多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、 前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドと、酸素からなる圧力0.05(MPa)〜0.2(MPa)のアシストガスとを使用し、切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下である軟鋼板の切断方法。

【請求項2】

前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は150(mm)〜250(mm)である請求項1に記載の切断方法。

【請求項3】

BPPが10.3(mm*mrad)の場合において、 前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)〜2000(W)であり、パワー密度は8.9x10^5(W/cm^2)〜2.8x10^6(W/cm^2)であり、ビームウェスト径は300(um)〜480(um)であり、レイリー長は2.2(mm)〜5.6(mm)である請求項１又は２に記載の切断方法。

【請求項4】

アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、0.8(mm)〜4(mm)であり、ノズル高さは0.5(mm)〜1.5(mm)である請求項1乃至３の何れかに記載の切断方法。

【請求項5】

厚さが1mm以上で５mm以下のアルミニウム板の切断方法であって、
多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、 前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドと、窒素からなる圧力0.8MPa以上のアシストガスとを使用し、切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下であるアルミニウム板の切断方法。

【請求項6】

前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は120(mm)〜190(mm)である請求項５に記載の切断方法。

【請求項7】

BPP は10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)〜2000(W)であり、パワー密度は1.5x 10^6(W/cm^2)〜4.8x10^6(W/cm^2)であり、ビームウェスト径は230(um)〜364(um)であり、レイリー長は1.3(mm)〜3.4(mm)である請求項５又は６に記載の切断方法。

【請求項8】

アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、1.5(mm)〜4(mm)であり、ノズル高さは0.3(mm)〜1.0(mm)である請求項５乃至７の何れかに記載の切断方法。

【請求項9】

多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、 前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドを有するレーザ加工機であって、
厚さが1mm以上で５mm以下の軟鋼板を切断するとき、酸素からなる圧力0.05(MPa)〜0.2(MPa)のアシストガスを使用し、切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であり、
厚さが1mm以上で５mm以下のアルミニウム板を切断するとき、窒素からなる圧力0.8MPa以上のアシストガスを使用し、切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下であるレーザ加工機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ光による板金の加工方法及びこれを実行するレーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、板金加工用のレーザ加工装置として、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ発振器やＹＡＧレーザ発振器、ファイバレーザ発振器をレーザ光源として用いたものが知られている。ファイバレーザ発振器は、ＹＡＧレーザ発振器よりも光品質に優れ、発振効率が極めて高い等の利点を有する。このため、ファイバレーザ発振器を用いたファイバレーザ加工装置は、産業用、特に板金加工用（切断又は溶接等）に利用されている。

【0003】

更に近年では、ダイレクトダイオードレーザ（ＤＤＬ：Direct Diode Laser）モジュールをレーザ光源として用いるレーザ加工機が開発されている。ＤＤＬモジュールは、複数のレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）で生成された多波長（multiple-wavelength）のレーザ光を重畳し、伝送ファイバを用いて加工ヘッドまで伝送する。そして、伝送ファイバの端面から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ及び集光レンズ等により被加工材（ワーク）上に集光されて照射される。

【0004】

ところで、レーザ加工においては、切断面の表面粗さが均一となるような加工方法が追求されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−２５９８８０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１では、定量的議論までされておらず、均一性の保障が十分ではなかった。

【0007】

また、上記種々の発生源からのレーザ光のうち何れのレーザ発生源からのレーザ光が均一性の保証に最適かも検討されていなかった。

【0008】

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、切断面の均一性を定量的に保障するレーザ加工方法及びこれを実行するレーザ加工機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、 前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドを有するレーザ加工機を使用して、厚さが1mm以上で５mm以下の軟鋼板を切断する切断方法であって、
切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下である軟鋼板の切断方法である。

【0010】

前記方法において、アシストガスは、酸素であり、その圧力は0.05(MPa)〜0.2(MPa)であるのが好ましい。

【0011】

前記方法において、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は150(mm)〜250(mm)であるのが好ましい。

【0012】

前記方法において、例えばBPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600 (W)〜2000(W)であり、パワー密度は8.9x10^5(W/cm^2)〜2.8x10^6(W/cm^2)であり、ビームウェスト径は300〜480(um)であり、レイリー長は2.2(mm)〜5.6(mm)であるのが好ましい。ここに10^5は、10⁵（10の５乗）を意味する（以下、同様）。

【0013】

前記方法において、前記アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、0.8(mm)〜4(mm)であり、ノズル高さは0.5(mm)〜1.5(mm)であるのが好ましい。

【0014】

本発明の他の態様は、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、 前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドを有するレーザ加工機を使用して、厚さが1mm以上で５mm以下のアルミニウム板を切断する方法であって、
切断されたアルミニウム板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下であるアルミニウム板の切断方法である。

【0015】

前記方法において、アシストガスは、窒素であり、その圧力は0.8MPa以上であるのが好ましい。

【0016】

前記方法において、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は120(mm)〜190(mm)であるのが好ましい。

【0017】

前記方法において、例えばBPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)〜2000(W)であり、パワー密度は1.5x 10^6(W/cm^2)〜4.8x10^6(W/cm^2)であり、ビームウェスト径は230(um)〜364(um)であり、レイリー長は1.3(mm)〜3.4(mm)であるのが好ましい。

【0018】

前記方法において、アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、1.5(mm)〜4(mm)であり、ノズル高さは0.3(mm)〜1.0(mm)であるのが好ましい。

【0019】

本発明の更に他の態様は、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、
前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドを有するレーザ加工機であって、
厚さが1mm以上で５mm以下の軟鋼板を切断するとき、切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下であり、
厚さが1mm以上で５mm以下のアルミニウム板を切断するとき、切断された軟鋼板の切断面の表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下であるレーザ加工機である。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、軟鋼板、アルミニウム板を定量的に保障された表面粗さ（Ｒａ）で切断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係るレーザ加工機の一例を示す斜視図である。

【図2】図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るレーザ発振器の一例を示す側面図である。図２（ｂ）は、前記レーザ発振器の正面図である。

【図3】本発明の実施形態に係るＬＤモジュールの一例を示す概略図である。

【図4】板厚１ｍｍから約４．５ｍｍの軟鋼板を、ＣＯ２レーザ加工機、ファイバレーザ加工機、ＤＤＬレーザ加工機で切断した場合の、切断面の表面粗さを示すグラフである。

【図5】板厚１ｍｍから５ｍｍのアルミ板を、ＣＯ２レーザ加工機、ファイバレーザ加工機、ＤＤＬレーザ加工機で切断した場合の、切断面の表面粗さを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

【0023】

図１は、本発明の実施形態に係るＤＤＬレーザ加工機の全体構成を示す。同図に示すように、前記実施形態に係るＤＤＬレーザ加工機は、多波長のレーザ光ＬＢを発振するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１により発振されたレーザ光ＬＢを伝送する伝送ファイバ（プロセスファイバ）１２と、伝送ファイバ１２により伝送されたレーザ光ＬＢを高エネルギー密度に集光させて被加工材（ワーク）Ｗに照射するレーザ加工機（レーザ加工機本体部）１３とを備える。

【0024】

レーザ加工機１３は、伝送ファイバ１２から射出されたレーザ光ＬＢをワークへ照射する加工ヘッド１７を有する。この加工ヘッド１７は、前記ファイバ１２からのレーザ光を、コリメータレンズ１５で略平行光に変換するコリメータユニット１４と、略平行光に変換されたレーザ光ＬＢを、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射するベンドミラー１６と、ベンドミラー１６により下方へ反射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ１８とを有する。コリメータレンズ１５及び集光レンズ１８としては、例えば石英製の平凸レンズ等の一般的なレンズが使用可能である。

【0025】

なお、図１では図示を省略するが、コリメータユニット１４内には、コリメータレンズ１５を光軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に駆動するレンズ駆動部が設置されている。また、レーザ加工機は、レンズ駆動部を制御する制御部を更に備える。

【0026】

レーザ加工機１３は更に、被加工材（ワーク）Ｗが載置される加工テーブル２１と、加工テーブル２１上においてＸ軸方向に移動する門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｘ軸キャリッジ２２上においてＸ軸方向に垂直なＹ軸方向に移動するＹ軸キャリッジ２３とを備える。コリメータユニット１４内のコリメータレンズ１５、ベンドミラー１６、及び加工ヘッド１７内の集光レンズ１８は、予め光軸の調整が成された状態でＹ軸キャリッジ２３に固定され、Ｙ軸キャリッジ２３と共にＹ軸方向に移動する。なおＹ軸キャリッジ２３に対して上下方向へ移動可能なＺ軸キャリッジを設け、当該Ｚ軸キャリッジに集光レンズ１８を設けることも出来る。

【0027】

本発明の実施形態に係るレーザ加工機は、集光レンズ１８により集光されて所定集光直径のレーザ光ＬＢを被加工材Ｗに照射し、また同軸にアシストガスを噴射して溶融物を除去しながら、Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３を移動させる。これにより、レーザ加工機は被加工材Ｗを切断加工することができる。被加工材Ｗとしては、ステンレス鋼、軟鋼、アルミニウム等の種々の材料が挙げられる。被加工材Ｗの板厚は、例えば０．１ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。

【0028】

図２及び図３は、レーザ発振器１１の詳細を示す。レーザ発振器１１には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、筐体６０と、筐体６０内に収容され、伝送ファイバ１２に接続されているＬＤモジュール１０と、筐体６０内に収容され、ＬＤモジュール１０に電力を供給する電源部６１と、筐体６０内に収容され、ＬＤモジュール１０の出力等を制御する制御モジュール６２等が設けられている。また、筐体６０の外側には、筐体６０内の温度及び湿度を調整する空調機器６３が設置されている。

【0029】

ＬＤモジュール１０は、図３に示すように、多波長（multiple-wavelength）λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光を重畳して出力する。ＬＤモジュール１０は、複数のレーザダイオード（以下、「ＬＤ」という。）３_１，３_２，３_３,・・・３_ｎ（ｎは４以上の整数）と、ＬＤ３_１，３_２，３_３,・・・３_ｎにファイバ４_１，４_２，４_３,・・・４_ｎを介して接続され、多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光に対してスペクトルビーム結合（spectral beam combining）を行うスペクトルビーム結合部５０を備える。

【0030】

複数のＬＤ３_１，３_２，３_３,・・・３_ｎとしては、各種の半導体レーザが採用可能であり、その種類と数の組み合わせは特に限定されず、板金加工の目的に合わせて適宜選択可能である。ＬＤ３_１，３_２，３_３,・・・３_ｎの波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎは、例えば１０００ｎｍ未満で選択したり、８００ｎｍ〜９９０ｎｍの範囲で選択したり、９１０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲で選択したりすることができるが、この実施形態では、９１０ｎｍ〜９５０ｎｍに設定されている。

【0031】

多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光は、例えば、波長帯域毎に群（ブロック）管理されて制御される。そして、波長帯域毎に個別に出力を可変調節することができる。また、ワークへの所望の吸収率となるように、全波長帯域の出力を調整することができる。

【0032】

切断加工に際しては、ＬＤ３_１，３_２，３_３,・・・３_ｎを同時に動作させると共に、酸素、窒素等の適宜のアシストガスを焦点位置近傍へ吹き付ける。これにより、当該各ＬＤからの各波長のレーザ光が、相互に協働すると共に、酸素等のアシストガスとも協働してワークを高速で溶融する。また当該溶融ワーク材料がアシストガスにより吹き飛ばされてワークが高速で切断される。

【0033】

スペクトルビーム結合部５０は、ファイバ４_１，４_２，４_３,・・・４_ｎの射出端側を束ねて固定しファイバアレイ４とする固定部５１と、ファイバ４_１，４_２，４_３,・・・４_ｎからのレーザ光を平行光にするコリメータレンズ５２と、多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光を回折する回折格子（diffraction grating）５３と、回折格子５３からのレーザ光を集光して伝送ファイバ１２へ入射させる集光レンズ５４とを備える。なお、回折格子５３と、集光レンズ５４との間には、ＬＤユニット３_１，３_２，３_３,・・・３_ｎ後端部に設けた反射面と共に共振器を構成する部分反射カプラ５５が設けてある。この部分反射カプラ５５は、コリメータレンズ５２と集光レンズ５４との間に配置されるのが好ましい。

【0034】

再び図１を参照するに、このようなレーザ加工機１３による切断加工等の加工においては、多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光の波長毎のビームウエストは、例えば１００μｍ〜４００μｍ程度であって、これら複数の径で以って多焦点をなす。ビームウエストは、集光レンズ１８の入射径が２ｍｍ〜２０ｍｍ程度であって、焦点距離が５０ｍｍ〜３００ｍｍである光学要素により形成される。被加工材Ｗの板厚は例えば０．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。レーザ発振器１１の波長毎又は波長帯域毎の制御の出力可変調節において、被加工材Ｗの切断面に垂直な軸を入射角０°として、入射角が０〜４０°においては短波長側の波長帯域の出力を、長波長側の出力より大きくすることができる。被加工材Ｗの切断速度は、例えば２ｍ／ｍｉｎ〜２５０ｍ／ｍｉｎの範囲で選択できる。

【0035】

（板金切断加工方法）
以下、前記レーザ加工機を用いて、板厚１ｍｍから約４．５ｍｍの軟鋼板及び、板厚１ｍｍから５ｍｍのアルミ板を切断する本発明の板金加工方法の一実施形態を説明する。

【0036】

１．板厚１ｍｍから約４．５ｍｍの軟鋼板を切断する方法
この方法は、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、
前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドとを有するレーザ加工機を使用して、厚さが1mm以上で４．５mmの軟鋼板を切断し、
表面粗さ（Ｒａ）が０．４μｍ以下である切断面を得るものである。

【0037】

ここに表面粗さ（面粗度（Ra））は、算術平均荒さを意味する。

【0038】

前記表面粗さ（Ｒａ＝０．４μｍ）は、同じ厚さの軟鋼板をＣＯ2レーザ加工機で切断したときに比べてはるかに小さいものである（ＣＯ2レーザ加工機で切断したときは表面粗さはＲａ＞１．２μｍとなる）。

【0039】

前記方法において、アシストガスは、酸素であり、その圧力は0.05(MPa)〜0.2(MPa)であるのが好ましい。

【0040】

前記方法において、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は150(mm)〜250(mm)であるのが好ましい。

【0041】

前記方法において、例えばBPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)〜2000(W)であり、パワー密度は.9x10^5(W/cm^2)〜2.8x10^6(W/cm^2)であり、ビームウェスト径は300(um)〜480(um)であり、レイリー長は2.2(mm)〜5.6(mm)であるのが好ましい。

【0042】

前記方法において、前記アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、0.8(mm)〜4(mm)であり、ノズル高さは0.5(mm)〜1.5(mm)であるのが好ましい。

【0043】

２．板厚１ｍｍから約５ｍｍのアルミ板を切断する方法
この方法は、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬモジュールと、 前記ＤＤＬモジュールからの多波長レーザ光を伝送する伝送ファイバと、前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を集光して板金へ照射する加工ヘッドとを有するレーザ加工機を使用して、厚さが1mm以上で５mm以下のアルミニウム板を切断し、表面粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以下である切断面を得るものである。

【0044】

この表面粗さ（Ｒａ＝２．５μｍ）は、同じ厚さのアルミニウム板をファイバレーザ加工機で切断したときに比べて小さいものである（ファイバレーザ加工機で切断したときは表面粗さはＲａ＞２．７μｍとなる）。なおこれは板厚2ｍｍの場合であり、後述するように板厚が2ｍｍ以上の場合は、その差は更に大きくなる。

【0045】

前記方法において、アシストガスは、窒素であり、その圧力は0.8MPa以上であるのが好ましい。

【0046】

前記方法において、前記加工ヘッドに搭載される集光レンズの焦点距離は120(mm)〜190(mm)であるのが好ましい。

【0047】

前記方法において、例えばBPPが10.3(mm*mrad)の場合において、前記加工ヘッドからのレーザ光のパワーは1600(W)〜2000(W)であり、パワー密度は1.5x 10^6(W/cm^2)〜4.8x10^6(W/cm^2)であり、ビームウェスト径は230(um)〜364(um)であり、レイリー長は1.3(mm)〜3.4(mm)であるのが好ましい。

【0048】

前記方法において、アシストガスを噴出するノズルのノズル径は、1.5(mm)〜4(mm)であり、ノズル高さは0.3(mm)〜1.0(mm)であるのが好ましい。

【実施例】

【0049】

以下、前記実施形態の実施例を説明する。

【0050】

１．加工評価の指標
以下の実施例では、前記実施形態のレーザ加工機（ＤＤＬモジュールを用いたレーザ加工機）で軟鋼板及びアルミ板を切断した実施例、及び、ＣＯ2レーザ発振器を有するＣＯ2レーザ加工機で軟鋼板及びアルミ板を切断した比較例、及び、ファイバレーザ発振器を有するファイバレーザ加工機で軟鋼板及びアルミ板を切断した比較例を示す。

【0051】

そしてこの発明の実施形態によるＤＤＬモジュールからのレーザ光及び、ＣＯ2レーザ発振器からのレーザ光及び、イットリビウムファイバレーザ発振器からのレーザ光により前記板金を切断しその切断面の表面粗さを比較した。

【0052】

なお、前記表面粗さ（面粗度（Ra））は算術平均荒さを意味する。これは「粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にX軸を、縦倍率の方向にY軸を取り、粗さ曲線をy=f (x)で表したときに、次の式によって求められる値をマイクロメートル（μm）で表したもの」をいう（JIS B 0601(1994), JIS B 0031 (1994))。

【数1】

【0053】

２．実施例１（軟鋼板の切断方法）
図４は、厚さ１ｍｍ〜４．５ｍｍの軟鋼板を、前記実施形態のＤＤＬモジュールを有するレーザ加工機で切断した実施例と、ＣＯ2レーザ加工機で切断した比較例１と、ファイバレーザ加工機で切断した比較例２の試験結果を示すものである。

【0054】

ここに、ＤＤＬモジュールを用いるレーザ加工機におけるレーザ光及び光学要素のパラメータの値は以下の表１に示すとおりであった。

【0055】

【表1】

【0056】

なお図４において、横軸は軟鋼板の厚さを意味し、縦軸は切断面の表面粗さを示す。また、実線（▲三角印）は前記実施形態のレーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示し、点線（◆菱形印）は、ＣＯ２レーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示し、一点鎖線（■四角印）は、ファイバレーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示す。

【0057】

図４から分かるように、厚さ１ｍｍ〜４．５ｍｍの軟鋼板を、前記実施形態のレーザ加工機で切断した場合、切断面の表面粗さは、Ｒａ＝０．２〜０．４の程度となる。これに対して、前記軟鋼板を、ＣＯ２レーザ加工機で切断した場合、切断面の表面粗さは、Ｒａ＝１．２〜１．６の大きさとなる。

【0058】

従って、前記実施形態のレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さは、ＣＯ２レーザ加工機で切断した切断面の表面粗さよりも遙かに小さくなることが理解される。

【0059】

なお、ファイバレーザを用いたレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さは、前記実施形態のレーザ加工機での切断面とほぼ同様となる。

【0060】

以上により、前記軟鋼板を、実施形態のレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さは、ファイバレーザを用いたレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さとほぼ同様の大きさになるが、ＣＯ２レーザ加工機で切断した切断面の表面粗さよりも遙かに小さくなることが分かる。

【0061】

３．実施例２（アルミニウム板の切断加工方法）
図５は、板厚1mm〜５mmのアルミニウム板を、前記実施形態のレーザ加工機で切断した実施例と、ＣＯ2レーザを有するレーザ加工機で切断した比較例１と、ファイバレーザを有するレーザ加工機で切断した比較例２とを示すものである。

【0062】

この場合において前記実施例のレーザ加工機におけるレーザ光の及び光学要素のパラメータは以下のとおりである。

【0063】

【表2】

【0064】

図５において、横軸はアルミニウム板の厚さを意味し、縦軸は切断面の表面粗さを示す。また、実線（▲三角印）は前記実施形態のレーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示し、点線（◆菱形印）は、ＣＯ２レーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示し、一点鎖線（■四角印）は、ファイバレーザ加工機を用いて切断した切断面の表面粗さを示す。

【0065】

図５から理解されるように、板厚１ｍｍ〜５ｍｍのアルミニウム板を、前記実施形態のレーザ加工機で切断した場合には、切断面の表面粗さはＲａ＝１μｍ〜２．５μｍとなる。

【0066】

これに対してファイバレーザ加工機で当該アルミニウム板を切断した場合には、切断面の表面粗さは２．５μｍ以上となる。また、板厚３ｍｍ以上では表面粗さは３．０μｍ以上となる。

【0067】

従って、前記アルミ板を、実施例のレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さは、ファイバレーザ加工機で切断した切断面の表面粗さよりも相当に小さくなることが理解される。

【0068】

なおＣＯ2レーザ加工機で前記アルミニウム板を切断加工した場合にはその切断面の表面粗さは１．５ｕｍ〜２．５ｕｍ程度であった。

【0069】

従ってこの試験例によれば、前記アルミニウム板を切断する場合、ファイバレーザ加工機による切断面よりも、本発明の実施形態によるレーザ加工機による切断面の方が、表面粗さＲａが相当小さいことが分かる。

【0070】

４．上記２，３によれば、前記実施形態のレーザ加工機を使用すれば、軟鋼板とアルミニウム板の両方を切断加工する場合、何れの板金の場合にも、表面粗さが非常に小さい切断面を得ることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】