JPH07108393A - レーザ加工方法及び装置 - Google Patents
レーザ加工方法及び装置Info
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- JPH07108393A JPH07108393A JP5277715A JP27771593A JPH07108393A JP H07108393 A JPH07108393 A JP H07108393A JP 5277715 A JP5277715 A JP 5277715A JP 27771593 A JP27771593 A JP 27771593A JP H07108393 A JPH07108393 A JP H07108393A
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 厚板レーザ切断，穴あけ，溶接等の熱加工に
適する高エネルギー密度のＹＡＧレーザビームを得るこ
とができる加工システムを構築する。 【構成】 複数のレーザ発振器，光学伝送系及び集光装
置による複数のレーザビームの焦点を，加工物の１点も
しくはその極近傍に同時に集中させることにより，レー
ザエネルギーを増大させることを特徴とする。こうする
ことにより，従来の大出力レーザ発振器や光伝送路およ
び集光装置や冷却機構等の大掛かりな設備を要せずに厚
板レーザ加工に適する高パワー密度のＹＡＧレーザビー
ムが得られるなど，設備コストを飛躍的に低減し，保守
も容易になる。
適する高エネルギー密度のＹＡＧレーザビームを得るこ
とができる加工システムを構築する。 【構成】 複数のレーザ発振器，光学伝送系及び集光装
置による複数のレーザビームの焦点を，加工物の１点も
しくはその極近傍に同時に集中させることにより，レー
ザエネルギーを増大させることを特徴とする。こうする
ことにより，従来の大出力レーザ発振器や光伝送路およ
び集光装置や冷却機構等の大掛かりな設備を要せずに厚
板レーザ加工に適する高パワー密度のＹＡＧレーザビー
ムが得られるなど，設備コストを飛躍的に低減し，保守
も容易になる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，複数のレーザビームに
よる加工方法及び装置に関し，とくに，ＹＡＧレーザの
熱加工エネルギーを増大させるシステムに関する。
よる加工方法及び装置に関し，とくに，ＹＡＧレーザの
熱加工エネルギーを増大させるシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，レーザビームによる切断，穴あ
け，溶接等の加工は，一般に一台のレーザ発振器によっ
て発生させたレーザビームを，ミラーを内蔵した中空管
や光フアイバなどの光学伝送系によって導き，その先の
パラボリックミラーや集光レンズなどによって焦点に集
光させ，加工位置にエネルギーを集中させることにより
熱加工を行っている。
け，溶接等の加工は，一般に一台のレーザ発振器によっ
て発生させたレーザビームを，ミラーを内蔵した中空管
や光フアイバなどの光学伝送系によって導き，その先の
パラボリックミラーや集光レンズなどによって焦点に集
光させ，加工位置にエネルギーを集中させることにより
熱加工を行っている。
【０００３】とくに，板厚の厚い金属等を溶接加工する
場合，通常の溶接においては数キロワット以上の高パワ
ー密度のレーザ出力が必要で，一般にＣＯ2レーザ溶接
では１０ないし２０キロワット程度のレーザ発振器が実
用化されている。しかしＹＡＧレーザ溶接においては１
ないし２キロワットが限度であるため，厚板の溶接には
十分なレーザ出力が得られない。
場合，通常の溶接においては数キロワット以上の高パワ
ー密度のレーザ出力が必要で，一般にＣＯ2レーザ溶接
では１０ないし２０キロワット程度のレーザ発振器が実
用化されている。しかしＹＡＧレーザ溶接においては１
ないし２キロワットが限度であるため，厚板の溶接には
十分なレーザ出力が得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＣＯ2レーザ溶接によ
り厚板鋼板を溶接する場合，レーザ発振器を複数組合わ
せたシステムで高エネルギー密度のレーザビームを得た
としても高エネルギーのレーザビームを伝達する光学伝
送系のミラーや光フアイバ及び集光装置のパラボリック
ミラーや集光レンズなどのレーザビーム吸収による発熱
が増大し，それらの寿命を短縮したり，大ががりな冷却
機構が必要になるなどの不具合があった。
り厚板鋼板を溶接する場合，レーザ発振器を複数組合わ
せたシステムで高エネルギー密度のレーザビームを得た
としても高エネルギーのレーザビームを伝達する光学伝
送系のミラーや光フアイバ及び集光装置のパラボリック
ミラーや集光レンズなどのレーザビーム吸収による発熱
が増大し，それらの寿命を短縮したり，大ががりな冷却
機構が必要になるなどの不具合があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は，上記の問題を
解決するためのレーザ加工システムを構築したもので，
複数のレーザ発振器，光学伝送系及び集光装置による複
数のレーザビームの焦点を，加工物の１点若しくはその
極近傍に同時に集中させることにより，加工エネルギー
を増大させることを主要な特徴とする。
解決するためのレーザ加工システムを構築したもので，
複数のレーザ発振器，光学伝送系及び集光装置による複
数のレーザビームの焦点を，加工物の１点若しくはその
極近傍に同時に集中させることにより，加工エネルギー
を増大させることを主要な特徴とする。
【０００６】さらに本発明は，レーザ発振器，光学伝送
系及び集光装置を備えた複数台のレーザ加工機におい
て，これら複数台の加工機から取り出される複数のレー
ザビームを，複数の光学伝送路を介して円周状または直
線状など任意に配列した複数の集光レンズにより定めら
れた焦点位置に同時に集中させる手段を備えたことを特
徴とする。
系及び集光装置を備えた複数台のレーザ加工機におい
て，これら複数台の加工機から取り出される複数のレー
ザビームを，複数の光学伝送路を介して円周状または直
線状など任意に配列した複数の集光レンズにより定めら
れた焦点位置に同時に集中させる手段を備えたことを特
徴とする。
【０００７】
【作用】本発明のシステムは，大出力パワーのレーザ発
振器や大容量の光学伝送系，および集光装置を使用する
ことなく，加工位置に高エネルギー密度のレーザビーム
を集光させる高出力パワーのＹＡＧレーザによる板厚溶
接に適する加工方法を提供する。すなわち，ＹＡＧレー
ザ溶接において，複数のレーザ発振器から得られる複数
のレーザビームの焦点を加工物の同一焦点位置，つまり
加工位置の一点に同時に集中することで，厚板加工物の
一点に高パワー密度のレーザビームを照射し，深い溶け
込みの溶融部を形成することができる。また，複数のＹ
ＡＧレーザビームを一つに組み合わせた熱加工システム
であるから，従来のＣＯ2レーザに比べ，レーザ発振
器，光伝送路，集光レンズ等の設備に無理がなく，大が
かりな冷却機構も不要で，装置コストを大幅に低減する
ことができる。
振器や大容量の光学伝送系，および集光装置を使用する
ことなく，加工位置に高エネルギー密度のレーザビーム
を集光させる高出力パワーのＹＡＧレーザによる板厚溶
接に適する加工方法を提供する。すなわち，ＹＡＧレー
ザ溶接において，複数のレーザ発振器から得られる複数
のレーザビームの焦点を加工物の同一焦点位置，つまり
加工位置の一点に同時に集中することで，厚板加工物の
一点に高パワー密度のレーザビームを照射し，深い溶け
込みの溶融部を形成することができる。また，複数のＹ
ＡＧレーザビームを一つに組み合わせた熱加工システム
であるから，従来のＣＯ2レーザに比べ，レーザ発振
器，光伝送路，集光レンズ等の設備に無理がなく，大が
かりな冷却機構も不要で，装置コストを大幅に低減する
ことができる。
【０００８】
【実施例】図１は，本発明のレーザ加工方法を実施する
ための装置に関する実施例を示す構想図で，本実施例で
は最適な例としてＹＡＧレーザ加工機の場合について説
明する。
ための装置に関する実施例を示す構想図で，本実施例で
は最適な例としてＹＡＧレーザ加工機の場合について説
明する。
【０００９】周知のとおりＹＡＧレーザは，ネオジムイ
オンをイットリウム・アルミニウム・ガーネットの母体
結晶にドービングしてレーザ活性媒体として使う，発振
波長は１．０６μｍの固体レーザである。
オンをイットリウム・アルミニウム・ガーネットの母体
結晶にドービングしてレーザ活性媒体として使う，発振
波長は１．０６μｍの固体レーザである。
【００１０】図中の１は２台のＹＡＧレーザ発振器を示
す。２はＹＡＧレーザ発振器１に内蔵された高反射ミラ
ーである。３は励起ランプである。各レーザ発振器１の
励起ランプの強力な発光によって励起されたＹＡＧロッ
ド４からそれぞれレーザ光が放出される。放出された各
レーザ光は反射ミラー２と出力ミラー５の間を反射して
ＹＡＧロッド４を通過するごとに，光は増幅され，この
増幅を繰り返してレーザビームが発振される。発振され
た複数のレーザビームは出力ミラー５から取り出され，
入射レンズ６を通過し，光フアイバー７でレーザエネル
ギーを伝送する。光フアイバーの伝送路先端には出射光
ノズル８が連結され，出射光ノズルに内蔵された集光レ
ンズ９及び集光レンズ１０により定められた焦点位置
に，二つのレーザビームの焦点が同時に集束され，同一
点に高密度エネルギーが集められることにより厚板金属
のレーザ切断，穴あけ，または溶接等の熱加工が進めら
れる。
す。２はＹＡＧレーザ発振器１に内蔵された高反射ミラ
ーである。３は励起ランプである。各レーザ発振器１の
励起ランプの強力な発光によって励起されたＹＡＧロッ
ド４からそれぞれレーザ光が放出される。放出された各
レーザ光は反射ミラー２と出力ミラー５の間を反射して
ＹＡＧロッド４を通過するごとに，光は増幅され，この
増幅を繰り返してレーザビームが発振される。発振され
た複数のレーザビームは出力ミラー５から取り出され，
入射レンズ６を通過し，光フアイバー７でレーザエネル
ギーを伝送する。光フアイバーの伝送路先端には出射光
ノズル８が連結され，出射光ノズルに内蔵された集光レ
ンズ９及び集光レンズ１０により定められた焦点位置
に，二つのレーザビームの焦点が同時に集束され，同一
点に高密度エネルギーが集められることにより厚板金属
のレーザ切断，穴あけ，または溶接等の熱加工が進めら
れる。
【００１１】なお，本実施例では二つのレーザ発振器を
組み合わせた加工システムについて説明したが，本発明
はエネルギー密度を増幅させるうえで，前記発振器の台
数を任意数とし，このｎ数のレーザを円周状または直線
状など任意に配列したｎ数の集光レンズを通すことによ
り，その円周状などの任意配列の集光レンズにより定め
られた焦点位置に同時に全光束を集中させるなど，本発
明の技術的思想の範疇において種々の変化が可能であ
る。
組み合わせた加工システムについて説明したが，本発明
はエネルギー密度を増幅させるうえで，前記発振器の台
数を任意数とし，このｎ数のレーザを円周状または直線
状など任意に配列したｎ数の集光レンズを通すことによ
り，その円周状などの任意配列の集光レンズにより定め
られた焦点位置に同時に全光束を集中させるなど，本発
明の技術的思想の範疇において種々の変化が可能であ
る。
【００１２】
【発明の効果】以上で説明したように，本発明のレーザ
加工方法によれば，レーザビームを複数同時に加工位置
に集光させることで，厚板加工に適する高ネルギー密度
のレーザビームが得られる。すなわち，ＹＡＧレーザ加
工において，複数台のレーザ発振器から得られる複数の
レーザビームの焦点が，厚板加工物の一点に集中し高パ
ワー密度のレーザエネルギーが集められ，深い溶け込み
の溶融部を形成することができるから溶接強度を飛躍的
に高めることができる。
加工方法によれば，レーザビームを複数同時に加工位置
に集光させることで，厚板加工に適する高ネルギー密度
のレーザビームが得られる。すなわち，ＹＡＧレーザ加
工において，複数台のレーザ発振器から得られる複数の
レーザビームの焦点が，厚板加工物の一点に集中し高パ
ワー密度のレーザエネルギーが集められ，深い溶け込み
の溶融部を形成することができるから溶接強度を飛躍的
に高めることができる。
【００１３】一方，本発明装置によれば，複数のレーザ
加工機から複数の伝送路を介して伝送される複数のＹＡ
Ｇレーザ光を伝送路末端にて任意に配列された複数の集
光レンズを通して一つに組み合わせた集光束加工システ
ムであるから，従来のＣＯ2レーザよりレーザ発振器，
光伝送路，集光装置等の設備に無理がなく，装置コスト
を大幅に低減することができ，保守も簡単である。
加工機から複数の伝送路を介して伝送される複数のＹＡ
Ｇレーザ光を伝送路末端にて任意に配列された複数の集
光レンズを通して一つに組み合わせた集光束加工システ
ムであるから，従来のＣＯ2レーザよりレーザ発振器，
光伝送路，集光装置等の設備に無理がなく，装置コスト
を大幅に低減することができ，保守も簡単である。
【図１】本発明の加工方法の一例を実施するための装置
を示す概略図である。
を示す概略図である。
１ ＹＡＧレーザ発振器 ２ 反射ミラー ３ 励起ランプ ４ ＹＡＧランプ ５ 出力ミラー ６ 入射レンズ ７ 光伝送路（光フアイバ） ８ 出射光ノズル ９，１０ 集光レンズ
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のレーザ発振器，光学伝送系及び集
光装置による複数のレーザビームの焦点を，加工物の１
点若しくはその極近傍に同時に集中させることにより，
加工エネルギーを増大させることを特徴とするレーザ加
工方法。 - 【請求項２】 レーザ発振器，光学伝送系及び集光装置
を備えた複数台のレーザ加工機において，これら複数台
の加工機から取り出される複数のレーザビームを，複数
の光学伝送路を介して円周状または直線状など任意に配
列した複数の集光レンズにより定められた焦点位置に同
時に集中させる手段を備えたレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5277715A JPH07108393A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | レーザ加工方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5277715A JPH07108393A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | レーザ加工方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07108393A true JPH07108393A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17587315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5277715A Pending JPH07108393A (ja) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | レーザ加工方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07108393A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6339207B1 (en) * | 1997-03-06 | 2002-01-15 | Bob Bishop | Multiple beam laser welding apparatus |
-
1993
- 1993-10-08 JP JP5277715A patent/JPH07108393A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6339207B1 (en) * | 1997-03-06 | 2002-01-15 | Bob Bishop | Multiple beam laser welding apparatus |
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