JPH03216288A - Laser processing method - Google Patents

Laser processing method

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Publication number
JPH03216288A
JPH03216288A JP2011256A JP1125690A JPH03216288A JP H03216288 A JPH03216288 A JP H03216288A JP 2011256 A JP2011256 A JP 2011256A JP 1125690 A JP1125690 A JP 1125690A JP H03216288 A JPH03216288 A JP H03216288A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
prism
optical axis
spot
laser processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011256A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Miki Kusao
幹 草尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2011256A priority Critical patent/JPH03216288A/en
Publication of JPH03216288A publication Critical patent/JPH03216288A/en
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  • Laser Beam Processing (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial Application Field" The present invention relates to a method of condensing laser light and performing laser processing such as cutting and drilling into a ring shape.

「従来の技術」 従来の通常のレーザ加工機においてはビームの強度分布
が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(一点)に集光し被加工物(ワーク)に照射して切
断、溶接、表面処理等のレーザ加工を行う。
``Conventional technology'' In conventional conventional laser processing machines, parallel laser beams with a cylindrical beam intensity distribution are focused into a spot (single point) using a lens, and the workpiece is irradiated and cut. , performs laser processing such as welding and surface treatment.

ところでリング状にレーザ加工即ち切断、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固定した
スポット(点)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特殊な光学部品を用
いて加工を行っていた。
By the way, when performing ring-shaped laser processing, that is, cutting, welding, and surface treatment, the workpiece is placed on a stage and rotated around a point away from a fixed spot, or the entire processing head is rotated in a circular shape. The focusing spot can be moved over the workpiece in a ring shape, or a special optical component called an axicon lens that has the function of focusing a cylindrical parallel beam of light into a ring shape can be used. It was being processed.

これに対し本発明者は片面が光軸直交面と傾斜した平面
あるいは光軸と傾斜した軸を有する球面を有するレンズ
、即ち偏芯レンズを光軸を中心として回転する方法を発
明して出願した。
In response to this, the present inventor invented and filed an application for a method of rotating an eccentric lens around the optical axis, that is, a lens having a spherical surface with one side inclined to a plane perpendicular to the optical axis or an axis inclined to the optical axis. .

「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つて
しまうという課題がある。
``Problems to be solved by the invention'' However, creating a mechanism to place the workpiece on a stage and rotate it, or to move the entire processing head in a circumferential manner, requires a large amount of space and weight, which increases cost. There is a problem.

一方アキシコンレンズ、或いは片面を光軸直交面と傾斜
したレンズ等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
On the other hand, when using an axicon lens or a lens whose one side is inclined with respect to a plane perpendicular to the optical axis, there is a problem that the shape of the lens is complicated, making it difficult to manufacture and increasing the cost of the lens.

「課題を解決するための手段」 この発明は、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、レンズとプリズムを近接し
てもうけて光軸から変位した位置に集光スポットを生ぜ
しめ、該プリズムもしくはレンズとプリズムを一体とし
て光軸を中心として回転することによって被加工物上の
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。
"Means for Solving the Problem" This invention provides a lens and a prism that are placed close to each other and focuses a light spot at a position displaced from the optical axis, without rotating the workpiece or moving the entire processing head in a ring shape. This is a processing method characterized by moving the focused spot of the laser beam on the workpiece in a ring shape by rotating the prism or the lens and the prism together around the optical axis. , which eliminates the drawbacks of the conventional method.

以下図面により本発明の具体例を説明する。Specific examples of the present invention will be explained below with reference to the drawings.

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3図はその原理を示す図面である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a processing head for the present invention, and FIG. 3 is a drawing showing the principle thereof.

第1図のようにレンズ(1)は加工ヘッド本体(3)に
光軸を一致させて固定されている。レンズ(1)に接近
して両面が相互に傾斜した平面を有するプリズム(2)
がプリズムマウント(4)に取りつけられ、該プリズム
マウント(4)は加工ヘッド本体(3)の周囲に回転自
在に保持されている。このプリズムマウント噛み合って
いる。ピニオン歯車(5)を軸(6)によって駆動し回
転するとプリズムマウント4)、及びプリズム(2)が
光軸を中心として回転する。加工ヘッド本体(3)の軸
は光の入射軸すなわち光軸と一致させてあり、レンズ(
1)は光軸上の点を曲率中心とした球面と平面とから形
成されている。
As shown in FIG. 1, the lens (1) is fixed to the processing head body (3) with its optical axis aligned. a prism (2) close to the lens (1) with planes on both sides inclined to each other;
is attached to a prism mount (4), and the prism mount (4) is rotatably held around the processing head body (3). This prism mount is meshed. When the pinion gear (5) is driven and rotated by the shaft (6), the prism mount 4) and the prism (2) rotate around the optical axis. The axis of the processing head body (3) is aligned with the incident axis of light, that is, the optical axis, and the lens (
1) is formed from a spherical surface and a plane whose center of curvature is a point on the optical axis.

このレンズ+プリズム光学系の原理を第3図に示す。同
図に示すように、円筒形の平行光線であるレーザ光(7
)はレンズ(1)により集光されるが、その集光光線は
プリズム(2)によって少し偏らせられ、光軸と変位r
だけずれた位置、すなわち焦点Fに集光する。この場合
にレンズの焦点距離をf、プノズムの両面の偏角をθ、
プリズムからレンズの焦点までの距離をfp1プリズム
の材料の屈折率をnとすると、この光学系の焦点スポッ
トは0が小さい場合には近似的に次式で示す変位r、r
=(n−1)θfp だけ光軸からずれた位置の焦点Fに集光する。レンズと
プリズムの間の距離は短い程fpの値が大となるので、
同じrを得るのにより小さな偏角θで良いことになる。
The principle of this lens+prism optical system is shown in FIG. As shown in the figure, a laser beam (7
) is focused by the lens (1), but the focused light beam is slightly biased by the prism (2), and the optical axis and displacement r
The light is focused at a position shifted by the amount, that is, the focal point F. In this case, the focal length of the lens is f, the declination angle of both sides of the pnosm is θ,
If the distance from the prism to the focal point of the lens is fp1 and the refractive index of the material of the prism is n, then the focal spot of this optical system has a displacement r, r approximately expressed by the following formula when 0 is small.
The light is focused on a focal point F at a position shifted from the optical axis by =(n-1)θfp. The shorter the distance between the lens and prism, the larger the fp value.
This means that a smaller deflection angle θ is sufficient to obtain the same r.

又この間隔を調整することによって焦点Fの光軸からの
ずれrを調節することができる。
Also, by adjusting this interval, the deviation r of the focal point F from the optical axis can be adjusted.

この光学系において、ピニオン歯車(5)を駆動してプ
リズム(2)を光軸を中心に回転すると集光スポットは
半径rの円を描くことになる。
In this optical system, when the pinion gear (5) is driven to rotate the prism (2) around the optical axis, the condensed spot draws a circle with a radius r.

第2図は他の具体例を示すものである。この場合にはレ
ンズ(1)とプリズム(2)は同じプリズムマウント(
4)に装着されており、加工ヘッド本体(3)の中で回
転自在となっている。この構造によってもレーザ光の焦
点Fは光軸から変位され、またレンズは回転しても作用
は変化しないので、レンズとプリズムを装着したプリズ
ムマウント(4)を回転すると焦点スポソトに半径rの
円を描かせることができる。
FIG. 2 shows another specific example. In this case, lens (1) and prism (2) have the same prism mount (
4), and is rotatable within the processing head body (3). With this structure, the focal point F of the laser beam is also displaced from the optical axis, and the effect does not change even if the lens is rotated. Therefore, when the prism mount (4) on which the lens and prism are attached is rotated, the focal point F is displaced from the optical axis. can be drawn.

「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
用いて光軸を軸としてプリズムのみを回転するか或いは
レンズとプリズムの組み合わせを一緒に回転すると、加
工ヘッド全体を移動したりワークを移動したりすること
なく焦点の面に置いた被加工物の表面上のレーザ光のス
ポットを光軸を中心として半径rの円周上を移動させる
ことができる。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。
"Operation" When the processing head of the present invention is used, the laser beam is focused at a position displaced by r from the optical axis, so the prism alone is rotated about the optical axis using a pinion, or the lens and When the prism combination is rotated together, the spot of laser light on the surface of the workpiece placed in the plane of focus can be fixed with a radius r around the optical axis without moving the entire processing head or moving the workpiece. It can be moved around the circumference. Therefore, a workpiece can be processed into a ring shape using this method.

以上はレンズとして平凸レンズを用いた場合を図示した
が、両面が球面である普通のレンズでもよい。またプリ
ズム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。
Although the case where a plano-convex lens is used as the lens is illustrated above, a normal lens having spherical surfaces on both sides may be used. Furthermore, although a case has been described in which the prism mount is rotated by coupling a gear and a pinion, in short, it is sufficient to rotate the lens around the optical axis, and it goes without saying that any rotation mechanism for this purpose may be used.

「発明の効果」 以上に詳しく説明したように、本発明はレンズとプリズ
ムを組み合わせた光学系を用いて光軸から外れた位置に
レーザ光のスポットを作り、プリズムのみ或いはレンズ
とプリズムを一緒に光軸の回りに岳耕す牛回転させるだ
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{こ効果的なものである。
"Effects of the Invention" As explained in detail above, the present invention uses an optical system that combines a lens and a prism to create a laser beam spot at a position off the optical axis, and uses the prism alone or the lens and prism together. The spot can be moved in a ring shape simply by rotating the beam around the optical axis, so it is extremely effective when used for laser processing such as cutting the workpiece into a ring shape and surface treatment. It is something.

さらにレンズとプリズムの間隔を調節するだけでレーザ
光の集光スポットの光軸からのずれを調節することがで
きて便利である。
Furthermore, it is convenient because it is possible to adjust the deviation of the focused spot of the laser beam from the optical axis simply by adjusting the distance between the lens and the prism.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図は本発明の具体例の断面図、第3図はそ
の原理を示す原理図である。 1:レンズ      2:プリズム 3:υ口エヘノド本体  4:プリズムマウント5:ピ
ニオン軸    6:軸 7:レーザ光     θ:傾斜角 F:焦点       f:焦点距離 fp : プリズムと焦点の距離 r :焦点ズレ
1 and 2 are sectional views of a specific example of the present invention, and FIG. 3 is a principle diagram showing the principle thereof. 1: Lens 2: Prism 3: υ mouth part body 4: Prism mount 5: Pinion axis 6: Axis 7: Laser beam θ: Inclination angle F: Focus f: Focal length fp: Distance between prism and focal point r: Focal shift

Claims (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、レンズとプリズ
ムを近接してもうけ、プリズムのみもしくは両者を一体
として回転して光軸から変位した集光スポットをリング
状に移動せしめて加工することを特徴とするレーザ加工
方法 2、レンズとプリズムの間隔を調整して集光スポットの
光軸からの変位量を調節することを特徴とする請求の範
囲1記載のレーザ加工方法
[Claims] 1. Ring the workpiece with a laser beam spot
A laser processing method for processing a lens and a prism in close proximity to each other, and processing by rotating the prism alone or both together to move a focused spot displaced from the optical axis in a ring shape. Laser processing method 2, the laser processing method according to claim 1, characterized in that the distance between the lens and the prism is adjusted to adjust the amount of displacement of the condensed spot from the optical axis.
JP2011256A 1990-01-20 1990-01-20 Laser processing method Pending JPH03216288A (en)

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