JPH03210990A - レーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はレーザ光を集光して切断、穴あけ等のレーザ
加工をリング（環）状に行う方法に関するものである。

「従来の技術」 従来の通常のレーザ加工機においては円筒形をなす平行
光線のレーザ光をレンズによりスポット（−点）に集光
し被加工物（ワーク）に照射して切断、溶接、表面処理
等を行っている。

加工作業の内、ワークをリング状に切断、溶接、表面処
理する場合にはワークをステージの上に乗せてスポット
から外れた点を中心として回転させるか、または加工ヘ
ッド全体を円周状に移動させて集光スポットをリング状
にワークの上を移動させるか、或いはアキシコンレンズ
と言われる円筒形の平行光線のビームをリング状に集光
させる機能を有する光学部品を用いて加工を行っていた
。

「発明が解決しようとする課題」 しかしワークをステージの上に乗せて回転させたり、加
工ヘッド全体を円周状に移動させるような機構をもうけ
ることはスペース、重量が大きくなりコストが掛かって
しまうという課題がある。

一方アキシコンレンズを用いる場合にはレンズの形状が
複雑で製造が難しくまたレンズのコストが高くなる課題
があった。

「課題を解決するための手段」 この発明は、光軸と外れた位置にレーザ光を集光して焦
点を結ぶレンズを使用し、ワークを回転させたり加工ヘ
ッド全体をリング状に移動することなく、該レンズを光
軸を中心として回転することによって被加工物上にレー
ザ光の集光スポットをリング状に移動して加工すること
を特徴とする加工方法であり、従来方法の欠点を解消し
たものである。

以下図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明のための加工ヘッドの構造を示す断面図
、第２図はその原理を示す図面であり、これらの図面は
、片側（第１面）が球面、片面（第２面）が平面の平凸
の単レンズを使用する例を示すものである。

図面のようにレンズ（１）をレンズマウント（２）の中
に固定し、該レンズマウント（２）は加工ヘッド本体（
４）の中に回転自在に保持されている。このレンズマウ
ント（２）の先端の外側には歯車が切られており、その
歯車にはビニオン歯車（３）が噛み合っている。

ピニオン歯車（３）を回転するとレンズマウント（２）
、及びレンズ（１）が光軸を中心として回転する。加工
ヘッド（４）の軸は光の入射軸すなわち光軸と一致させ
である。レンズは光軸上の点Ａを曲率中心とし半径孔の
球面である第１面（７）と一方は平面の第２面（８）と
から形成されている。レンズ（１）は第１面（７）の中
心をこの光軸上にセットするが、一方の平面の第２面（
８）はその法線と光軸とのなす角度が（の、但しθ≠０
、となるように傾斜させたものである。

第２図に示すように００傾斜した平面を第２面とするし
゛ンズにおいては、θの小さな場合にはレンズの焦点距
離をｆ１焦点Ｆの光軸からの変位をｒとすると、平行な
レーザ光（６）はレンズ（１）によりレンズからｆの距
離で光軸から、 ｒ≠ｋｆθ 但し　ｋ＝レンズ材の屈折率による定数の関係のｒだけ
離れた位置に焦点を結ぶようになる。

「作用」 前記の本発明の加工ヘッドを用いると、レーザ光は光軸
からｒだけ変位した位置に集光されるので、ピニオンを
用いてレーザマウントすなわちレンズを光軸の回りに回
転すると、加工ヘッド全体を移動することなく焦点の面
に置いた被加工物の表面上をレーザ光のスポットは光軸
を中心として半径ｒの円周上を移動することになる。従
ってこの方法によってリング（環）状に被加工物を加工
することができる。

以上はレンズとして平凸レンズを用いた場合を説明した
が、第２面が光軸とずれた点を中心とする球面でもよい
。またレンズマウントを歯車とピニオンの結合によって
回転する場合を説明したが、要するに光軸を中心として
レンズを回転すればよく、そのための回転機構はどんな
ものでも良いことは勿論である。

「発明の効果」 以上に詳しく説明したように、本発明は光軸から外れた
位置に焦点を結ぶレンズ、例えば第２面を傾斜させた平
凸レンズを用いて、該レンズを光軸の回りに回転させる
だけでスポットをリング（環）状に移動できるので、被
加工物をリング状に切断、表面処理する等のレーザ加工
の際に利用すると非常に効果的なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体例の断面図、第２図はその原理を
示す原理図である。 １：レンズ　　　　　　２：レンズマウント３：ピニオ
ン　　　　　４：加工ヘッド本体５：ピニオン軸　　　
　６：レーザ光 ７：第１面　　　　　８：第２面 Ａ：球面中心　　　　　Ｒ二球面半径 θ：傾斜角　　　　　　Ｆ：焦点 ｆ：焦点距離　　　　　ｒ：焦点ズレ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被加工物をレーザ光のスポットによりリング（環）
   状に加工するレーザ加工方法において、光軸と外れた位
   置にレーザ光を集光して焦点を結ぶレンズを使用し、該
   レンズを光軸を中心として回転することによって被加工
   物上にレーザ光の集光スポットをリング状に移動して加
   工することを特徴とするレーザ加工方法 ２、レンズとして片面が球面であり、他の面が光軸に直
   角な面に傾斜した平面である平凸レンズを用いることを
   特徴とした請求項１記載のレーザ加工方法 ３、加工ヘッド本体に光軸と外れた位置に焦点を結ぶレ
   ンズを取り付けたレンズマウントを回転自在に取り付け
   て、該レンズマウントを外部から回転駆動するようにし
   たことを特徴とする請求項１もしくは２記載のレーザ加
   工方法