JPH058073A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
- Publication number
- JPH058073A JPH058073A JP3157954A JP15795491A JPH058073A JP H058073 A JPH058073 A JP H058073A JP 3157954 A JP3157954 A JP 3157954A JP 15795491 A JP15795491 A JP 15795491A JP H058073 A JPH058073 A JP H058073A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- diameter
- laser
- beam diameter
- stabilizing device
- 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
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 巨大なワークを加工する場合でもレーザービ
ームの集光点がワーク上からはずれることなく、ジャス
トフォーカスを常に維持できるレーザ加工装置を得る。 【構成】 ワーク１にレーザービーム８を集光させる集
光レンズ３のレーザービーム入射側にビーム径と同じ、
もしくは小さい口径の開口部12を持つビーム径安定化装
置９を設ける。 【効果】 ジャストフォーカスを常に維持するため、レ
ーザービームのぼやけによる加工不良がなくなった。
ームの集光点がワーク上からはずれることなく、ジャス
トフォーカスを常に維持できるレーザ加工装置を得る。 【構成】 ワーク１にレーザービーム８を集光させる集
光レンズ３のレーザービーム入射側にビーム径と同じ、
もしくは小さい口径の開口部12を持つビーム径安定化装
置９を設ける。 【効果】 ジャストフォーカスを常に維持するため、レ
ーザービームのぼやけによる加工不良がなくなった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザービームを用いて
被加工物（以下ワークと称する）の切断、溶接、熱処
理、トリミング等を行うレーザ加工装置に関するもので
ある。
被加工物（以下ワークと称する）の切断、溶接、熱処
理、トリミング等を行うレーザ加工装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図８は、例えば特開昭64-87098号公報に
示された従来技術の一例を示したものである。１はワー
ク、２は集光レンズ３によって一点に集められたレーザ
ービームのビーム集光点で、この点で最適な加工が行え
る。４は集光レンズ３を取り付ける加工ヘッド、５はレ
ーザービームを反射して方向を変えるベンドミラー、６
は可変長のビーム伝送路、７はレーザービーム発振器、
８はレーザービームである。図中（ａ）はワークの加工
中においてレーザービームの伝送距離が最も短くなると
きであり、（ｂ）は最も長くなるときである。Ｄ１は
（ａ）の場合に集光レンズ３に入射するレーザービーム
のビーム径、Ｄ２は（ｂ）の場合に集光レンズ３に入射
するレーザービームのビーム径である。
示された従来技術の一例を示したものである。１はワー
ク、２は集光レンズ３によって一点に集められたレーザ
ービームのビーム集光点で、この点で最適な加工が行え
る。４は集光レンズ３を取り付ける加工ヘッド、５はレ
ーザービームを反射して方向を変えるベンドミラー、６
は可変長のビーム伝送路、７はレーザービーム発振器、
８はレーザービームである。図中（ａ）はワークの加工
中においてレーザービームの伝送距離が最も短くなると
きであり、（ｂ）は最も長くなるときである。Ｄ１は
（ａ）の場合に集光レンズ３に入射するレーザービーム
のビーム径、Ｄ２は（ｂ）の場合に集光レンズ３に入射
するレーザービームのビーム径である。
【０００３】従来のレーザ加工装置は上記のように構成
されているので、レーザービーム８はレーザービーム発
振器７より射出され、ビーム伝送路６内を通りベンドミ
ラー５によって反射されワーク１の方向に変えられる。
このレーザービーム８は加工ヘッド４に取り付けられた
集光レンズ３によって集光され、ビーム集光点２で一点
に集められる。このビーム集光点２がワーク１の表面上
にある状態（図８−ａ）が最適な加工条件であり、これ
をジャストフォーカスと称している。
されているので、レーザービーム８はレーザービーム発
振器７より射出され、ビーム伝送路６内を通りベンドミ
ラー５によって反射されワーク１の方向に変えられる。
このレーザービーム８は加工ヘッド４に取り付けられた
集光レンズ３によって集光され、ビーム集光点２で一点
に集められる。このビーム集光点２がワーク１の表面上
にある状態（図８−ａ）が最適な加工条件であり、これ
をジャストフォーカスと称している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーザ加工装置ではワークが巨大な場合、図８の最短距離
（ａ）と最長距離（ｂ）ではレーザービーム発振器７か
ら集光レンズ３までのレーザービーム８の伝送距離が大
きく異なる。レーザービーム８のビーム径は発散角の影
響により、伝送距離が長くなるほど大きくなるので
（ｂ）の場合に集光レンズ３に入射するビーム径Ｄ２の
方が（ａ）の場合に集光レンズ３に入射するビーム径Ｄ
１よりも大きくなる。一般に集光レンズ３からビーム集
光点２の距離（以下焦点距離と称する）は、集光レンズ
３に入射するレーザビーム８のビーム径により変化する
ので（ｂ）の場合の焦点距離と（ａ）の場合の焦点距離
には差が生じてしまう。そのため（ａ）の位置ではジャ
ストフォーカスであったものが、（ｂ）の位置ではジャ
ストフォーカスからはずれてしまい、加工不良が発生す
るという問題点があった。
ーザ加工装置ではワークが巨大な場合、図８の最短距離
（ａ）と最長距離（ｂ）ではレーザービーム発振器７か
ら集光レンズ３までのレーザービーム８の伝送距離が大
きく異なる。レーザービーム８のビーム径は発散角の影
響により、伝送距離が長くなるほど大きくなるので
（ｂ）の場合に集光レンズ３に入射するビーム径Ｄ２の
方が（ａ）の場合に集光レンズ３に入射するビーム径Ｄ
１よりも大きくなる。一般に集光レンズ３からビーム集
光点２の距離（以下焦点距離と称する）は、集光レンズ
３に入射するレーザビーム８のビーム径により変化する
ので（ｂ）の場合の焦点距離と（ａ）の場合の焦点距離
には差が生じてしまう。そのため（ａ）の位置ではジャ
ストフォーカスであったものが、（ｂ）の位置ではジャ
ストフォーカスからはずれてしまい、加工不良が発生す
るという問題点があった。
【０００５】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので、レーザービームの伝送距離に関わら
ず、常にジャストフォーカスを保つレーザー加工装置を
得ることを目的としている。
なされたもので、レーザービームの伝送距離に関わら
ず、常にジャストフォーカスを保つレーザー加工装置を
得ることを目的としている。
【０００６】また該装置に用いられるビーム径安定化装
置は、焦点距離が異なる集光光学装置を用いるときも簡
単にジャストフォーカスを得られることを目的としてい
る。
置は、焦点距離が異なる集光光学装置を用いるときも簡
単にジャストフォーカスを得られることを目的としてい
る。
【０００７】さらに該装置に用いられるビーム径安定化
装置は、大出力のレーザ加工装置にも安定した性能を奏
することを目的としている。
装置は、大出力のレーザ加工装置にも安定した性能を奏
することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に関わるレーザ
加工装置は、集光光学装置のレーザービーム入射側のビ
ーム伝送路上に、ビーム径と同じ、もしくは小さい開口
部をもつビーム径安定化装置を設けたものである。
加工装置は、集光光学装置のレーザービーム入射側のビ
ーム伝送路上に、ビーム径と同じ、もしくは小さい開口
部をもつビーム径安定化装置を設けたものである。
【０００９】また該ビーム径安定化装置には、開口部の
口径を調節できる口径調節装置を設けている。
口径を調節できる口径調節装置を設けている。
【００１０】さらに、該ビーム径安定化装置には、レー
ザービームの外縁部を遮蔽するレーザービーム反射板、
これを冷却する冷却装置を付加している。
ザービームの外縁部を遮蔽するレーザービーム反射板、
これを冷却する冷却装置を付加している。
【００１１】
【作用】上記のように構成されたレーザ加工装置は、レ
ーザービームの伝送距離が長くなりビーム径が大きくな
っても、ビーム径安定化装置の開口部より大きい部分
（レーザービームの外縁部）は集光光学装置直前でカッ
トされ、集光光学装置に入射するレーザービームのビー
ム径は常に一定となる。
ーザービームの伝送距離が長くなりビーム径が大きくな
っても、ビーム径安定化装置の開口部より大きい部分
（レーザービームの外縁部）は集光光学装置直前でカッ
トされ、集光光学装置に入射するレーザービームのビー
ム径は常に一定となる。
【００１２】また開口部の口径を調節して集光光学装置
に入射するビーム径を自由に設定できる。
に入射するビーム径を自由に設定できる。
【００１３】さらに強制冷却することにより、ビーム径
安定化装置の発熱を抑えられる。
安定化装置の発熱を抑えられる。
【００１４】
実施例１．図１は本発明の一実施例によるレーザ加工装
置のシステム構成図である。図に於いて１〜８は上記従
来装置と全く同一のものである。９は集光レンズ３に入
射するレーザービーム８のビーム径を規定するビーム径
安定化装置である。図２は上記ビーム径安定化装置を示
す平面図で、図３は図２のIII-III 断面図である。図
２、３に於いて10はレーザービームを反射するレーザー
ビーム反射板で、レーザービーム高反射材料（例えばCO
2 レーザーの場合は銅もしくはアルミニウム等）で構成
されている。11はビーム径安定化装置を加工ヘッドに取
り付ける取付金具、12はレーザービーム反射板10の中央
部に直径Ｄ３で空けた開口部、９は上記構成からなるビ
ーム径安定化装置である。尚、図１において（ａ）はレ
ーザービーム発振器７から集光レンズ３までのレーザー
ビーム伝送距離が最も短い場合であり、Ｄ１はこのとき
集光レンズ３に入射するレーザービーム８のビーム径で
ある。（ｂ）はレーザービーム伝送距離が最も長い場合
であり、Ｄ２はこのとき集光レンズ３に入射しようとす
るレーザービーム８のビーム径である。Ｄ３はビーム径
安定化装置９の開口部12の口径である。
置のシステム構成図である。図に於いて１〜８は上記従
来装置と全く同一のものである。９は集光レンズ３に入
射するレーザービーム８のビーム径を規定するビーム径
安定化装置である。図２は上記ビーム径安定化装置を示
す平面図で、図３は図２のIII-III 断面図である。図
２、３に於いて10はレーザービームを反射するレーザー
ビーム反射板で、レーザービーム高反射材料（例えばCO
2 レーザーの場合は銅もしくはアルミニウム等）で構成
されている。11はビーム径安定化装置を加工ヘッドに取
り付ける取付金具、12はレーザービーム反射板10の中央
部に直径Ｄ３で空けた開口部、９は上記構成からなるビ
ーム径安定化装置である。尚、図１において（ａ）はレ
ーザービーム発振器７から集光レンズ３までのレーザー
ビーム伝送距離が最も短い場合であり、Ｄ１はこのとき
集光レンズ３に入射するレーザービーム８のビーム径で
ある。（ｂ）はレーザービーム伝送距離が最も長い場合
であり、Ｄ２はこのとき集光レンズ３に入射しようとす
るレーザービーム８のビーム径である。Ｄ３はビーム径
安定化装置９の開口部12の口径である。
【００１５】上記のように構成されたレーザ加工装置に
おいては、レーザービームの伝送距離が最短である
（ａ）の位置における集光レンズ３に入射するビーム径
Ｄ１が最も小さくなる。このときを基準として、集光レ
ンズ３の直前のビーム伝送路上に開口部12の口径Ｄ３が
ビーム径Ｄ１と同じ寸法のビーム径安定化装置９を、取
付金具11で加工ヘッド４に取り付ける。この状態で加工
条件をジャストフォーカスに設定しワーク１の加工を始
める。加工が進行し、レーザービーム発振器７から集光
レンズ３までの伝送距離が十分長くなった。（ｂ）の位
置では、発散角の影響からビーム径Ｄ２はビーム径安定
化装置９の開口部12の口径Ｄ３（＝Ｄ１）より大きくな
っている。ここで、レーザービーム８がビーム径安定化
装置９を通過する際、初めに設定した開口部12の口径Ｄ
３（＝Ｄ１）より大きな部分（レーザービームの外縁
部）はレーザービーム反射板10によりカットされ、集光
レンズ３に入射するビーム径は伝送距離に関わらず常に
Ｄ１となる。これにより集光レンズ３の焦点距離は一定
に保たれ、レーザービームの伝送距離の変化に関わら
ず、ジャストフォーカスを維持できるため、ワーク１が
巨大な場合も問題なく加工できる。
おいては、レーザービームの伝送距離が最短である
（ａ）の位置における集光レンズ３に入射するビーム径
Ｄ１が最も小さくなる。このときを基準として、集光レ
ンズ３の直前のビーム伝送路上に開口部12の口径Ｄ３が
ビーム径Ｄ１と同じ寸法のビーム径安定化装置９を、取
付金具11で加工ヘッド４に取り付ける。この状態で加工
条件をジャストフォーカスに設定しワーク１の加工を始
める。加工が進行し、レーザービーム発振器７から集光
レンズ３までの伝送距離が十分長くなった。（ｂ）の位
置では、発散角の影響からビーム径Ｄ２はビーム径安定
化装置９の開口部12の口径Ｄ３（＝Ｄ１）より大きくな
っている。ここで、レーザービーム８がビーム径安定化
装置９を通過する際、初めに設定した開口部12の口径Ｄ
３（＝Ｄ１）より大きな部分（レーザービームの外縁
部）はレーザービーム反射板10によりカットされ、集光
レンズ３に入射するビーム径は伝送距離に関わらず常に
Ｄ１となる。これにより集光レンズ３の焦点距離は一定
に保たれ、レーザービームの伝送距離の変化に関わら
ず、ジャストフォーカスを維持できるため、ワーク１が
巨大な場合も問題なく加工できる。
【００１６】実施例２．上記実施例１ではビーム径安定
化装置９の開口部12を固定にしたが、図４に示すように
開口部12を可変することもできる。即ち13は可変アパチ
ャーであり、これで開口部12の口径Ｄ３を調節する。14
は可変アパチャー13を駆動するアパチャー駆動機構であ
る。この場合、焦点距離の異なった集光レンズを用いて
も、そのレンズに最適な入射ビーム径を与えて焦点距離
を調節することができる。
化装置９の開口部12を固定にしたが、図４に示すように
開口部12を可変することもできる。即ち13は可変アパチ
ャーであり、これで開口部12の口径Ｄ３を調節する。14
は可変アパチャー13を駆動するアパチャー駆動機構であ
る。この場合、焦点距離の異なった集光レンズを用いて
も、そのレンズに最適な入射ビーム径を与えて焦点距離
を調節することができる。
【００１７】実施例３．また上記実施例ではビーム径安
定化装置は自然空冷であったが、強制的に冷却してもよ
い。それを、図５、６、７に示す。図５は本実施例のビ
ーム径安定化装置の一例を示す平面図であり、図６は図
５のVI−VI断面図、図７は本実施例のシステム構成図で
ある。図５〜７に於いて15は取付金具11に冷却ホース18
を取り付けるための口金部、16はレーザービーム反射板
10の内部を中空にして冷却液19が循環できるように形成
した冷却液通路、17は冷却液を循環および冷却する冷却
ユニットである。この場合、ビーム径安定化装置を大出
力のレーザー加工装置に用いても発熱することなく、安
定した性能を奏する。また本実施例では冷却液19が循環
するための出入口となる口金部15を２個しか設けていな
いが、この口金部15の個数は２個に限定するものでなく
複数個設けることもできる。さらに本実施例では、冷却
媒体として液体を使用しているが、気体を使用しても同
様の効果を期待できる。この場合、冷却液通路16に冷却
ガスを通す方法の他にレーザービーム反射板10に冷却ガ
スを吹き付けることもできる。
定化装置は自然空冷であったが、強制的に冷却してもよ
い。それを、図５、６、７に示す。図５は本実施例のビ
ーム径安定化装置の一例を示す平面図であり、図６は図
５のVI−VI断面図、図７は本実施例のシステム構成図で
ある。図５〜７に於いて15は取付金具11に冷却ホース18
を取り付けるための口金部、16はレーザービーム反射板
10の内部を中空にして冷却液19が循環できるように形成
した冷却液通路、17は冷却液を循環および冷却する冷却
ユニットである。この場合、ビーム径安定化装置を大出
力のレーザー加工装置に用いても発熱することなく、安
定した性能を奏する。また本実施例では冷却液19が循環
するための出入口となる口金部15を２個しか設けていな
いが、この口金部15の個数は２個に限定するものでなく
複数個設けることもできる。さらに本実施例では、冷却
媒体として液体を使用しているが、気体を使用しても同
様の効果を期待できる。この場合、冷却液通路16に冷却
ガスを通す方法の他にレーザービーム反射板10に冷却ガ
スを吹き付けることもできる。
【００１８】なお上記実施例では集光光学装置として集
光レンズを用いているが、レーザービームを光学的に集
光できれば良く、例えば放物面鏡等を使用することもで
きる。
光レンズを用いているが、レーザービームを光学的に集
光できれば良く、例えば放物面鏡等を使用することもで
きる。
【００１９】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２０】ビーム径安定化装置を取り付けることによ
り、集光光学装置に入射するビーム径が規定されるので
集光光学装置の焦点距離が一定となり、レーザービーム
の伝送距離に関わらずジャストフォーカスを維持するこ
とができる。
り、集光光学装置に入射するビーム径が規定されるので
集光光学装置の焦点距離が一定となり、レーザービーム
の伝送距離に関わらずジャストフォーカスを維持するこ
とができる。
【００２１】ビーム径安定化装置の開口部を可変にする
ことにより、異なった焦点距離の集光光学装置に対し、
該装置に最適な入射ビーム径を与えて焦点距離を調節
し、簡単にジャストフォーカスに設定できる。
ことにより、異なった焦点距離の集光光学装置に対し、
該装置に最適な入射ビーム径を与えて焦点距離を調節
し、簡単にジャストフォーカスに設定できる。
【００２２】ビーム径安定化装置を強制冷却することに
より発熱が抑えられるので、大出力のレーザ加工装置に
用いても発熱することなく安定した性能を奏する。
より発熱が抑えられるので、大出力のレーザ加工装置に
用いても発熱することなく安定した性能を奏する。
【図１】この発明の実施例１のシステム構成図である。
【図２】図１の主要部の平面図である。
【図３】図２のIII-III 線に沿う断面図である。
【図４】この発明の実施例２の主要部の平面図である。
【図５】この発明の実施例３の主要部を示す平面図であ
る。
る。
【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】この発明の実施例３のシステム構成図である。
【図８】従来のレーザ加工装置のシステム構成図であ
る。
る。
１ ワーク
２ ビーム集光点
３ 集光レンズ
４ 加工ヘッド
５ ベンドミラー
６ ビーム伝送路
７ レーザービーム発振器
８ レーザービーム
９ ビーム径安定化装置
10 レーザービーム反射板
11 取付金具
12 開口部
13 可変アパチャー
14 アパチャー駆動機構
15 口金部
16 冷却液通路
17 冷却ユニット
18 冷却ホース
19 冷却液
Claims (3)
- 【請求項１】 被加工物にレーザービームを集光させる
集光光学装置、この集光光学装置のレーザービーム入射
側に設けられ上記入射側のビーム径と同じ、もしくは小
さい口径の開口部を有し、上記集光光学装置に入射する
レーザービームのビーム径を規定するビーム径安定化装
置を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 ビーム径安定化装置は、その開口部の口
径を調節する口径調節装置を有することを特徴とする請
求項１項記載のレーザ加工装置。 - 【請求項３】 ビーム径安定化装置は、レーザービーム
の外縁部を遮蔽するレーザービーム反射板と、この反射
板を冷却する冷却装置を有することを特徴とする、請求
項１項または２項記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3157954A JPH058073A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3157954A JPH058073A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH058073A true JPH058073A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15661093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3157954A Pending JPH058073A (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH058073A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010179325A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6234985B2 (ja) * | 1978-10-09 | 1987-07-30 | Kyoritsu Kk | |
| JPH03124388A (ja) * | 1989-10-09 | 1991-05-27 | Toshiba Corp | レーザ加工装置 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3157954A patent/JPH058073A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6234985B2 (ja) * | 1978-10-09 | 1987-07-30 | Kyoritsu Kk | |
| JPH03124388A (ja) * | 1989-10-09 | 1991-05-27 | Toshiba Corp | レーザ加工装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010179325A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3141715B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| US11471979B2 (en) | Machining apparatus for laser machining a workpiece, set of parts for a machining apparatus for laser machining a workpiece and method for laser machining a workpiece using such machining apparatus | |
| EP0464213A1 (en) | Method of laser cutting work | |
| JP2720811B2 (ja) | レーザ集光方法及び装置 | |
| JP3292058B2 (ja) | レーザ光による配線基板の加工方法及びその装置 | |
| EP0459394B1 (en) | Laser machining apparatus and method of the same | |
| JP2009178720A (ja) | レーザ加工装置 | |
| EP0580867A1 (en) | Laser | |
| JP2670857B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH058073A (ja) | レーザ加工装置 | |
| US5298719A (en) | Laser beam heating method and apparatus | |
| WO1989005208A1 (en) | An optical system for laser marking | |
| JP4583652B2 (ja) | レーザ加工機 | |
| JP2005088078A (ja) | 走査型レーザ装置 | |
| JP2757649B2 (ja) | レーザ加工ヘッド | |
| JPS58190918A (ja) | レ−ザ走査装置 | |
| JPH05390A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP5021258B2 (ja) | レーザによる溝加工方法 | |
| CN208342003U (zh) | 一种激光焊接头 | |
| JP3366133B2 (ja) | 光軸移動レーザ加工装置 | |
| JPS62203117A (ja) | 光ビ−ムのスキヤンニング装置 | |
| JPH08300179A (ja) | レーザ集光方法及び装置 | |
| JP3439272B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| KR100623623B1 (ko) | 평판 트리밍을 위한 레이저 헤드 어셈블리 | |
| JP2003230973A (ja) | レーザ加工装置 |