JPS61232076A - レ−ザ加工装置 - 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〕 この発明はレーザビームによって加工を行うレーザビー
ム加工装置、特にそのレーザビーム発振器と加工系との
間のレーザビームの伝送特性を向上させるようにしたレ
ーザビーム加工装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のレーザビーム加工装置としては、第４図に示す構
成のものがある。

第４図において、（１）は高出力ＣＯ，レーザ発振器、
（２）はその出力側に配設されたレーザビーム出射鏡、
（３）はレーザビーム出射＊（２）から出射されたレー
ザビーム（４）を伝搬させるＬ字状のダク）、（５）は
ダクト（３）内に配設された光路変更用反射鏡、（６）
は反射鏡（５）で反射されたレーザビーム（７）を集光
する集光レンズ、（８）は集光レンズ（６）で集光され
たレーザビーム（９）が照射される被加工物、（ｌＯ）
は加工ガス供給口である。

次に動作について説明する。レーザビーム発振器（１）
の出射鏡（２）から水平方向に出射されたレーザビーム
（４）は、ダクト（３）内の大気中を伝搬し、光路変更
用反射鏡（５）に・よって垂直方向に反射され、その反
射レーザビーム（７）が集光レンズ（６）で集光され、
その集光レーザビーム（９）が被加工物（８）上に照射
され、加工ガス供給口（１０）に供給される加工ガスの
助けを受けて溶接等の加工を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のレーザ加工装置は以上のように構成されておシ、
レーザビーム発振器（１）から出射されたレーザビーム
（４）、（７）がダクト（３）内の大気中を伝搬するの
で、（ａ）ダクト（３）内の温度分布による大気の゛屈
折率分布の変化、（ｂ）大気がレーザビームを吸収する
ことによシ生じる温度上昇に基づく屈折率分布の変化、
（Ｃ）ダクト（３）内に工場内に浮遊するＥＩ？、等の
不純ガス、塵埃が混入することによる大気の密度不均一
、もしくはそれらのレーザビーム吸収による温度上昇に
基づく屈折率分布の変化等が生じる。そして、おもに上
記（ａ）〜（ｃ）の現象が原因となってレーザビームの
波面が乱れ、これにより被加工物を加工する加工系まで
レーザビームを伝送する間に、モード形状も崩れると共
に、集光特性が悪化するという問題点があった。特に、
（Ｃ）の不純ガスによる影響は顕著でｓｐ６等の不純ガ
スを使用する工場内ではレーザ加工を行うことができな
かった。

この発明は係る問題点を解決するためになされたもので
、工場内の雰囲気の影響を受けることなく、しかも屈折
率分布の影響もなく安定したレーザ加工を行うことがで
きるレーザ加工装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器から出
射されるレーザビームを加工系に導く真空に維持された
伝送系路を有するものである。

〔作用〕

この発明におけるレーザビームを伝搬させる伝送系路は
真空に維持されるので、外部からの大気、不純ガス等の
侵入を防ぐと共に、レーザビームによる光路上の気体の
温度上昇も防止する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明に係るレーザ加工装置の一実施例を示
す構成図であシ、図中、（１）はレーザ発振器、（２）
はその出力側に配設されたレーザビーム出射鏡、（３）
はレーザビーム出射鏡（２）から出射されたレーザビー
ム（４）を伝搬させる気密に形成された伝送系路として
のＬ字状のダクト、（５）はダクト（３）内に配設され
た光路変更用反射鏡、（６）は反射鏡（５）で反射され
たレーザビーム（７）を集光する集光レンズ、（８）は
集光レンズ（６）で集光されたレーザビーム（９）が照
射される被加工物、（ｌＯ）は加工ガス供給口、（１１
）はダクト（３）内を真空に維持する真空ポンプである
。

次に動作について説明する。レーザ発振器（１）内に発
生したレーザビームは、出射鏡（２）から外部にレーザ
ビーム（４）として水平方向に出射される。このレーザ
ビーム（４）は、伝送系路となるダクト（３）内を伝搬
し、反射鏡（５）で垂直方向に反射されてレーザビーム
（７）として集光レンズ（６）に導かれ、これにより集
光されたレーザビーム（９）が加工ガス供給口（１０）
から供給される加工ガスを伴って被加工物（８）上に照
射されレーザ加工を行う。

このとき、ダクト（３）内は真空ポンプ（１１）によっ
て真空に維持されており、レーザビーム（４）、（７）
が大気、不純ガス等による影響及び光路上の気体の温度
上昇の影響を受けることなく集光レンズ（６）に伝搬さ
れる。

ここで、真空とは数十Ｔｏｒｒ以下のことを言い、以下
にその理由を説明する。

すなわち、空気についての７６０　Ｔａｒｒ、　ｒ）℃
＝２７３°ＫにおけるナトリウムのＤ線（波長約０．５
μｍ）を使用した場合の屈折率は、 ｎ−ｘ＝ｏ、ｏｏｏａ　　　・・・・・・・・・・・・
・・・（１）であシ、左辺の（ｎ−１）は可視光よシ長
波長であるときには次式で表わされる。

ｎ　−１＝　ｋ６０・ρ　　　・・・・・・・・・・・
・・・・（２）ここで、ｋＧＤはブラッドストーン−デ
ィル（Ｇｌａｄｓｔｏｎｅ　−Ｄａｌｅ　）定数であシ
、波長（μｍ）との関係を第２図に示す。また、ρは気
体の密度であり、理想気体を仮定すると、気体の圧力を
Ｐ、温度をＴ（０Ｋ）とすると次式の関係が成立する。

ρｏｃ−ｆ　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・
（３）したがって、（２）式及び（３）式から（ｎ−１
）Ｏｃ−ｖ　　・・・・・・・・・・・・（４）となり
、この（４）式と（１）式とから、圧力Ｐ　（Ｔｏｒｒ
　）、温度Ｔ（０Ｋ）のときの空気の屈折率は可視光に
対して次式のようになる。

（ｎｓ　）　＝ｏ、ｏ　ｏ　ｏ　３ｘ　−ｒ　ｓ　ｏ　
ｘ　　。

＝０．０００１０８−　　・・・・・・・・・・・・・
・・（５）したがって、屈折率分布は圧力に比例して大
きくなり、通常の１／］　ＯＯの屈折率分布とするには
圧力を７６０　Ｘ　１／１００　＝　７．６　Ｔｏｒｒ
にすれば良いことになる。

以上は可視光レーザ光を例にとったときの説明であるが
、可視光より長波長のレーザ光例えばＹＡＧレーザ、Ｃ
Ｏ，レーザについては、第２図から明らかなように、定
数ｋＧＤは可視光と略同−であるので、前記（５）式が
そのまま成立し、可視光よシ短波長のレーザ光例えばエ
キシマレーザについては定数ｋＧＤは可視光の場合の値
よシも増大するので、より高真空が要求されることにな
る。

なお、上記実施例においては、レーザ発振器（１）と集
光レンズ（６）との間の伝送系路を真空とする場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、加工
ガスを使用しないレーザ加工においては、第３図に示す
ように、被加工物（８）の加工系とダク）（１０）とを
通路（１２）を介して連通させ、レーザビームを被加工
物（８）に達するまで真空中を伝搬させるようにしても
よく、この場合はより安定なレーザ加工を行うことがで
きる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおシ、レーザ発振器からのレ
ーザビームを真空に維持した伝送系路を通じて被加工物
の加工系に導く構造によシ、伝送系路内への大気、不純
ガス等の侵入を防止することができると共に、光路上の
気体の温度上昇による影響を受けることがなく、レーザ
ビームの伝送特性を向上させて安定したレーザ加工を行
うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は屈
折率定数ｋ（）Ｄの波長依存性を示す特性曲線図、第３
図はこの発明の他の実施例を示す構成図、ｇ４図は従来
例を示す構成図である。 図において、（１）けレーザ発振器、（３）はダクト、
（４）、（７）、（９）はレーザビーム、（ｓ）Ｊｄ光
路変更用反射鏡、（６）は集光レンズ、（８）は被加工
物である。 なお、各図中同一符号は同一または相轟部分を示す。 代理人　　弁理士　　大　岩　増　雄 （ほか２名） 第１図 トレーサ”１ｙｌｔ爪器 ３コイ云ＪＬ系ｊ番 ８：禎加ｊ−才竹 第２図 〃ｔ　長（μ真Ｊ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器から出射されたレーザビームを、真
   空状態に維持された伝送系路を通じて加工系に導くこと
   を特徴とするレーザ加工装置。
2. （２）伝送系路と加工系とが連通していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置。