JPH06335791A - レーザ集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集光したレーザ光を被加工物に照射したとき
に発生するスパッタの飛散で集光レンズなどの光学部品
が受ける損傷を極力低減する。 【構成】 レーザヘッド１１の下端部に、集光レンズ１
３を保持したレンズホルダ１４を設ける。レンズホルダ
１４の下方には支柱１５，１６を介して遮蔽板１７を配
置する。遮蔽板１７は、熱伝導性が良い銅板により形成
され、中央部にレーザ光透過孔１８が形成されている。
遮蔽板１７と集光レンズ１３との間の空間部Ａに、レー
ザ光Ｌに向けて高圧の乾燥空気を噴射するノズル１９を
複数配設する。集光されたレーザ光Ｌで被加工物Ｐを加
工すると、スパッタが発生して上方に飛散する。このス
パッタは、遮蔽板１７により上方への飛散が防止され、
レーザ光透過孔１８を介して上方に飛散する成分はノズ
ル１９から噴射される乾燥空気により側方に吹き飛ばさ
れ、集光レンズ１３の損傷を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工を行うため
のレーザ光を光学集光手段により集光して照射させるよ
うにしたレーザ集光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のレーザ集光装置としては、例え
ば、図３に示すようなものがある。すなわち、レーザヘ
ッド１からガイドカバー２を介して下方に向けてレーザ
光Ｌが出力されると、ガイドカバー２の先端部に取り付
けられたレンズホルダ３を通過するときに、そのレンズ
ホルダ３に保持される集光レンズ４を通過して集光され
るようになっている。レンズホルダ３の下部には逆円錐
状をなすカバー５が配設されており、その先端部に形成
された開口部５ａから集光されたレーザ光Ｌが照射され
るようになっている。そして、このように集光されたレ
ーザ光Ｌにより被加工物Ｐに対して溶接，切断等のレー
ザ加工が施されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
光Ｌが被加工物Ｐに照射されると、その集光点である加
工点Ｓにおいてはスパッタが発生するので、上述のよう
な従来構成のものにおいては、そのスパッタがレーザ光
Ｌを出力した経路と同じ経路を逆方向に戻ることがあ
り、集光レンズ４を損傷する不具合がある。また、集光
レンズ４のみならず、スパッタは他の周辺の部品類に対
しても飛散して損傷を与える不具合がある。このような
不具合は、特に、被加工物Ｐのレーザ加工としてアルミ
ニウムなどの溶接を行う場合に顕著に発生するため、集
光レンズ４などの光学部品が早期損傷してその寿命を著
しく短くしてしまうものであった。

【０００４】この場合、レーザ光Ｌが被加工物Ｐの加工
点に照射される部分には、加工用の補助ガスが供給され
るようにしているが、その補助ガスは噴出圧力が低いた
め、スパッタ損傷防止には十分な効果が得られていない
のが実情である。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、レーザ加工により発生するスパッタに
対して、光学集光手段や周辺機器の損傷を極力防止する
ことができるレーザ集光装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ加工を
行うためのレーザ光を光学集光手段により集光して照射
させるようにしたレーザ集光装置を対象とするものであ
り、レーザ光透過孔を有し、前記光学集光手段により集
光される前記レーザ光の集光点近傍に位置されるよう
に、前記光学集光手段から空間部を存して支柱により保
持される遮蔽板と、前記空間部に向けて高圧ガスを噴射
可能なノズルとを設けて構成したところに特徴を有す
る。

【０００７】また、遮蔽板を、銅板等の高熱伝導性を有
する材料で構成すると良い。

【０００８】そして、ノズルを空間部のレーザ光の出力
方向に沿って複数設けることもできる。

【０００９】

【作用】請求項１記載のレーザ集光装置によれば、光学
集光手段を介して集光されたレーザ光は遮蔽板のレーザ
光透過孔を介して被加工物の加工部位に照射されるよう
になり、その被加工物により発生されるスパッタは、遮
蔽板を介してレーザ光の出力経路を逆方向に進行する成
分があるが、このとき光学集光手段に至る経路にはノズ
ルから高圧ガスが噴射されているのでスパッタが光学集
光手段に達する途中で空間部の側方に吹き飛ばされるよ
うになり、光学集光手段の損傷を防止することができる
ようになる。

【００１０】請求項２記載のレーザ集光装置によれば、
遮蔽板を高熱伝導性を有する材料により構成しているの
で、被加工物の加工部位から飛散するスパッタのうち遮
蔽板に達してその進行を遮られる成分が遮蔽板に付着す
るのを抑制することができ、遮蔽板へのスパッタ付着集
積が軽減されるようになる。

【００１１】請求項３記載のレーザ集光装置によれば、
被加工物から発生したスパッタが遮蔽板のレーザ光透過
孔を介して光学集光手段側に進行したときに空間部を介
して移動するうちに複数のノズルから噴射される高圧ガ
スにより側方に吹き飛ばされるようになるので、光学集
光手段に達するスパッタの量をさらに少なくすることが
でき、光学集光手段の損傷防止の効果を高めることがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１および
図２を参照しながら説明する。全体構成を示す図１にお
いて、レーザヘッド１１は、加工用のレーザ光Ｌを出力
するもので、ガイドカバー１２を介して下方に向けて出
力されるようになっている。ガイドカバー１２の下端部
には光学集光手段としての集光レンズ１３が保持された
レンズホルダ１４が取着されており、レーザ光Ｌはこの
集光レンズ１３を介して集光されながら下方に出力され
るようになっている。

【００１３】レンズホルダ１４の下部には支柱１５，１
６が下方に向けて取り付けられ、その先端部に遮蔽板１
７が取着され、遮蔽板１７との間に空間部Ａが形成され
た状態とされている。この遮蔽板１７は、図２に示すよ
うに、熱伝導性に優れた材料である例えば銅板を矩形状
に形成してなるもので、その中央部には集光されたレー
ザ光Ｌが透過可能な程度の寸法のレーザ光透過孔１８が
形成されている。なお、遮蔽板１７の対向する頂点近傍
に設けられた孔部１７ａ，１７ｂは支柱１５，１６への
取り付け孔である。

【００１４】遮蔽板１７とレンズホルダ１４との間の空
間部Ａには複数のノズル１９が上下方向に配置されてお
り、各ノズル１９の基端部はレンズホルダ１４の外側に
取着された支持部１４ａに保持されている。そして、各
ノズル１９の先端部には、例えば高さ１ｍｍ程度で幅が
レーザ光Ｌの径と同程度のスリットが形成されており、
吹出口１９ａからはレーザ光Ｌの出力方向に対してほぼ
直交する方向に高圧ガスとしての高圧の乾燥空気が吹き
出されるようになっている。また、遮蔽板１７の下方に
はレーザ光Ｌが集束される加工点Ｓに対応する部位にレ
ーザ加工用ガスを供給するように加工ノズル２０が配設
されている。

【００１５】次に、本実施例の作用について説明する。
すなわち、レーザ加工を行うべくレーザ光Ｌがレーザヘ
ッド１１から下方に向けて出力されると、集光レンズ１
３を通過する際に屈折された状態で下方に出力される。
このレーザ光Ｌは遮蔽板１７のレーザ光透過孔１８を介
して集光レンズ１３の焦点に対応する集光点としての加
工点Ｓに至ると集光されたレーザ光Ｌとなる。そして、
このレーザ光Ｌにより加工点Ｓに配置された被加工物Ｐ
が加工されるようになっている。

【００１６】このとき、被加工物Ｐからはレーザ加工を
行うことにより発生するスパッタが上方に飛散されるよ
うになる。そして、上方に飛散したスパッタのうち、遮
蔽板１７に衝突した成分はこれにより上方への飛散が遮
断される。遮蔽板１７は銅板製であることから熱伝導性
が良好であるので、衝突したスパッタが遮蔽板１７に付
着し難く、累積的にスパッタが付着する量を大きく低減
することができる。

【００１７】また、被加工物Ｐから上方に飛散したスパ
ッタのうち、遮蔽板１７のレーザ光透過孔１８を介して
上方の空間部Ａに飛散した成分は、レーザ光Ｌの出力経
路に沿って上方に向かう途中で、複数のノズル１９から
噴射される高圧の乾燥空気により側方に吹き飛ばされる
ようになり、したがって、集光レンズ１３の下面部に到
達することが防止されて集光レンズ１３がスパッタによ
り損傷を受けるのが防止されるようになる。

【００１８】このような効果としては、例えば、直径２
インチで焦点距離が７．５インチの集光レンズ１３を用
い、被加工物Ｐとしてアルミニウムを溶接するレーザ加
工を行った場合に、従来のものに比べて、集光レンズ１
３を含めた光学部品へのスパッタの付着を大幅に低減す
ることができ、それら光学部品の寿命に換算すると、１
／１００以下になることが確認できた。

【００１９】このような本実施例によれば、集光レンズ
１３により集光されたレーザ光Ｌを空間部Ａを存して設
けた遮蔽板１７のレーザ光透過孔１８を介して被加工物
Ｐに照射すると共に、その空間部Ａに複数のノズル１９
を設けてレーザ光Ｌに向けてほぼ直交する方向に高圧の
乾燥空気を噴射するようにしたので、レーザ加工により
被加工物Ｐから発生するスパッタが集光レンズ１３など
の光学部品に損傷を与えるのを極力防止でき、それらの
長寿命化を図ることができるようになる。

【００２０】また、本実施例によれば、遮蔽板１７に熱
伝導性が高い銅板を用いているので、スパッタの付着を
低減でき、累積的に付着するスパッタの量を低減するこ
とができる。

【００２１】さらに、本実施例によれば、集光レンズ１
３と遮蔽板１７との間の空間部Ａに複数のノズル１９を
設けて集光レンズ１３側に向かうスパッタを吹き飛ばす
ようにしたので、集光レンズ１３などの光学部品に到達
するスパッタの量をさらに低減することができる。

【００２２】尚、上記実施例においては、本発明を集光
レンズ１３を用いたレーザ集光装置に適用した場合につ
いて説明したが、光学集光手段として凹面鏡等の鏡を用
いて構成したものに適用できることは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ集
光装置によれば、以下のような効果を得ることができ
る。すなわち、請求項１記載のレーザ集光装置によれ
ば、光学集光手段により集光されたレーザ光を空間部を
存して設けた遮蔽板のレーザ光透過孔を介して照射する
と共に、その空間部に複数のノズルを設けてレーザ光に
向けてほぼ直交する方向に高圧ガスを噴射するようにし
たので、レーザ加工により被加工物から発生するスパッ
タが光学集光手段に損傷を与えるのを極力防止でき、そ
れらの長寿命化を図ることができるようになるという優
れた効果を奏する。

【００２４】請求項２記載のレーザ集光装置によれば、
遮蔽板に銅板等の熱伝導性が高い材料を用いているの
で、遮蔽板へのスパッタの付着を低減でき、累積的に付
着するスパッタの量を極力低減することができるという
優れた効果を奏する。

【００２５】請求項３記載のレーザ集光装置によれば、
光学集光手段と遮蔽板との間の空間部に複数のノズルを
設けて光学集光手段側に向かうスパッタを吹き飛ばすよ
うにしたので、光学集光手段などの光学部品に到達する
スパッタの量をさらに低減して長寿命化を図ることがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的な全体構成の縦
断側面図

【図２】遮蔽板の平面図

【図３】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

１１はレーザヘッド、１３は集光レンズ（光学集光手
段）、１４はレンズホルダ、１５，１６は支柱、１７は
遮蔽板、１８はレーザ光透過孔、１９はノズル、Ｌはレ
ーザ光、Ｐは被加工物、Ｓは加工点（集光点）である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ加工を行うためのレーザ光を光学
   集光手段により集光して照射させるようにしたレーザ集
   光装置において、 レーザ光透過孔を有し、前記光学集光手段により集光さ
   れる前記レーザ光の集光点近傍に位置されるように、前
   記光学集光手段から空間部を存して支柱により保持され
   る遮蔽板と、 前記空間部に向けて高圧ガスを噴射可能なノズルとを具
   備したことを特徴とするレーザ集光装置。
2. 【請求項２】 遮蔽板は、銅板等の高熱伝導性を有する
   材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   レーザ集光装置。
3. 【請求項３】 ノズルは、空間部のレーザ光の出力方向
   に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１
   または２記載のレーザ集光装置。