JPS6232717Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、切り代が少なくしかも厚物の切断を
可能としたレーザーカツタに関する。

レーザーカツタはあらゆる物質の切断に応用す
ることができることや被切断部材に切断力が加わ
らないこと等の多くの利点がある。このため、
種々の分野での使用が検討されており、段ボール
紙等の紙の裁断にみられるように一部では実用化
されているものも多い。

このような従来のレーザーカツタは、レーザー
発振器から射出するエネルギビームを集光用の球
面レンズで収束させているため、ビームが円錐状
となつて切り代が多くなる欠点があり、例えば段
ボール紙を積み重ねた状態でこれを裁断しようと
した場合には、集光用の球面レンズの焦点距離を
非常に長くする必要があつた。しかし、これによ
つてレーザーカツタの占有空間が大幅に増加して
しまうこととなるため、レーザーカツタは本質的
に厚物の切断には向かないものとされていたので
ある。

本考案は、このような従来のレーザーカツタに
おける本質的欠点を解消し、厚物の切断を可能と
した新規な構造のレーザーカツタを提供すること
を目的とする。

この目的を達成する本考案のレーザーカツタに
かかる構成は、平行なエネルギビームを射出する
レーザー発振器の先に曲率中心軸から一定な曲率
半径の円弧面で形成され且つ前記エネルギビーム
を線状に収束させる第一収束用光学系を配置し、
この第一収束用光学系の焦線位置或いはその近傍
に前記曲率中心軸と直角な方向の面成分が該第一
収束用光学系と等しい焦線距離を有して線状に収
束した前記エネルギビームを膜状の平行ビームに
変換する円弧状をなすと共に前記曲率中心軸と平
行な方向の面成分が前記膜状の平行ビームを点状
に収束させる円弧状をなす鞍形の彎曲面を具えた
第二収束用光学系を配置したことを特徴とするも
のである。

つまり、本考案の原理を表す第１図に示すよう
に、レーザー発振器１１の先にこのレーザー発振
器１１から連続的に射出するエネルギビーム１２
の平行光束を線状に収束させる凸形シリンドリカ
ルレンズ１３を第一収束用光学系として配置し、
この凸形シリンドリカルレンズ１３の焦線位置或
いはその近傍に当該凸形シリンドリカルレンズ１
３と等しい焦線距離を有して線状に収束した前記
エネルギビーム１２′を膜状の平行ビーム１２″に
変換する凹形シリンドリカルレンズ１４を配置
し、更にこの凹形シリンドリカルレンズ１４の前
方に膜状の平行ビーム１２″を点状に収束させる
凸形シリンドリカルレンズ１５をその曲率中心軸
の位置が凸形シリンドリカルレンズ１３の曲率中
心軸と90度異なるように配置することでもワーク
テーブル１６上に固定されたワーク１７を切断す
ることが可能であるが、本考案は前述した凹形シ
リンドリカルレンズ１４と凸形シリンドリカルレ
ンズ１５とがそれぞれ有する機能を一つの光学系
で実現したものである。

以下、本考案によるレーザーカツタの一実施例
についてその概略構造を表わす第２図を参照しな
がら詳細に説明すると、レーザー発振器１１の先
にはこのレーザー発振器１１から連続的に射出す
るエネルギビーム１２の平行光束を線状に収束さ
せる第一収束用光学系として、本実施例では曲率
中心軸から一定曲率半径の円弧面で形成された凸
形シリンドリカルレンズ１３が配置されている。
この凸形シリンドリカルレンズ１３の焦線位置或
いはその近傍には、凸形シリンドリカルレンズ１
３の曲率中心軸と直角な方向の面成分が凸形シリ
ンドリカルレンズ１３と等しい焦線距離を有して
線状に収束したエネルギビーム１２′を膜状の平
行ビームに変換する凸状の円弧状をなし、且つ前
記曲率中心軸と平行な方向の面成分が前記膜状の
平行ビームを点状に収束させる凹状の円弧状をな
す鞍形の彎曲面１８を具えた反射鏡１９が第二収
束用光学系として配置されている。この反射鏡１
９の外観を表す第２図ｂに示すように、彎曲面１
８には金めつきが施されており、凸形シリンドリ
カルレンズ１３の曲率中心軸と直角な方向の面成
分が第１図に示した凹形シリンドリカルレンズ１
４として機能すると共に前記曲率中心軸と平行な
方向の面成分が第１図に示した凸形シリンドリカ
ルレンズ１５として機能する。

これら凸形シリンドリカルレンズ１３及び反射
鏡１９は防塵筒２０内に収納され、この防塵筒２
０には凸形シリンドリカルレンズ１３の円弧面及
び反射鏡１９の彎曲面１８に塵埃が付着して熱吸
収による破損を防止するため、凸形シリンドリカ
ルレンズ１３及び反射鏡１９の彎曲面１８に清浄
な窒素ガスを吹き付けるガス供給管２１が組み付
けられている。ワーク１７は凸形シリンドリカル
レンズ１３の光軸に対して傾斜する反射鏡１９の
斜め前方に設置され且つ凸形シリンドリカルレン
ズ１３の曲率中心軸と平行な方向に送り移動し得
るワークテーブル１６上に固定されており、前記
防塵筒２０とレーザー発振器１１との間には、ワ
ーク１７に対するエネルギビーム１２の送給を制
御するミラーシヤツタ２２がエネルギビーム１２
の光軸に対して45度傾斜状態で設置され、このミ
ラーシヤツタ２２で側方に90度折り曲げられたエ
ネルギビーム１２の熱吸収を行なう水槽２３がレ
ーザー発振器１１の側方に設置されている。

ワーク１７の切断に際しては、その切断位置に
応じてワークテーブル１６を左右に移動させたの
ち、ミラーシヤツタ２２を開くと共にワークテー
ブル１６を上昇させ、ワーク１７を切断して行
く。この場合、切り代は切断ビーム１２の幅に
依存するが、本実施例では凸形シリンドリカルレ
ンズ１３をその光軸方向に移動させることにより
調整でき、0.5ミリメートル程度の線状にまで絞
ることが可能であるから、極めて少なくすること
ができる。又、これによつて切断ビーム１２の収
束度が高まつているため、従来のものより光軸方
向に厚いワーク１７の切断も可能となつた。

なお、本実施例では反射鏡１９の裏面に冷却水
を散布してこの反射鏡１９の冷却を行なうための
冷却水供給管２４が防塵筒２０に組み込まれてい
る。

上述した実施例では300ワツト程度までの出力
のレーザー発振器１１に好適であるが、更に高出
力のレーザー発振器１１に対しては、すべて反射
光学系を使用することが好ましく、第２図ａで示
した凸形シリンドリカルレンズ１３の代りにシリ
ンドリカル凹面鏡２５で構成した本考案の他の一
実施例を表わす第３図に示すように、この場合に
は空冷フイン２６を具えたヒートパイプ２７に反
射鏡２２及びシリンドリカル凹面鏡２５をそれぞ
れ取り付け、冷却効率を高めるように工夫すると
よい。

なお、エネルギビーム１２が強すぎる時にはあ
らかじめその径を拡げたのち、第一収束用光学径
に入射させることが望ましい。

上記実施例は反射鏡１９により本考案の目的を
達成したが、周知のように反射鏡をレンズに代え
ても同一な目的を達成することができる。第４図
は反射鏡１９に代えてレンズ１９′を用いた場合
の本考案の更に他の一実施例を表している。すな
わち、凸形シリンドリカルレンズ１３の焦線位置
或いはその近傍には、凸形シリンドリカルレンズ
１３の曲率中心軸と直角な方向の面成分が凸形シ
リンドリカルレンズ１３と等しい焦線距離を有し
て線状に収束したエネルギビーム１２′を膜状の
平行ビームに変換する凹状の円弧状をなし、且つ
前記曲率中心軸と平行な方向の面成分が前記膜状
の平行ビームを点状に収束させる凸状の円弧状を
なす鞍形の彎曲面１８′を具えたレンズ１９′が第
二収束用光学系として配置されている。このレン
ズ１９′はその外観を表す第４図ｂに示すよう
に、第２図ａに示した反射鏡１９と各面成分で凹
凸関係が逆転しており、凸形シリンドリカルレン
ズ１３の曲率中心軸と直角な方向の面成分が第１
図に示した凹形シリンドリカルレンズ１４として
機能すると共に前記曲率中心軸と平行な方向の面
成分が第１図に示した凸形シリンドリカルレンズ
１５として機能する。従つて、レンズ１９′を用
いた本実施例においても、前記反射鏡１９を用い
た実施例と同様に、優れた切断を達成する。

尚、これらの実施例では炭酸ガスレーザー発振
器を使用しているため、赤外域での透明物質でレ
ンズを製作するか或いは金めつきを施した銅製の
反射鏡を使用することが好ましい。

このように本考案のレーザーカツタによると、
レーザー発振器からのエネルギビームを膜状の平
行ビームに変換したのち、そのまま点状に収束さ
せてワークを切断するようにしたため、切り代を
大幅に少なくすることが可能であり、又、切り代
が減少した分だけ厚いワークを切断することがで
きる。また、第１図に示した２つの光学要素１
４，１５の機能を１つの光学要素１９または１
９′で達成するためレーザーカツタの部品点数が
削減されると共に小型化が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるレーザーカツタの原理
図、第２図ａはその一実施例の概略構造を表す平
面図、第２図ｂは第２図ａで示した反射鏡の外観
を表す斜視図、第３図は本考案における他の一実
施例の光学系の概略構造を表す平面図、第４図ａ
は本考案の更に一実施例の概略構造を表す平面
図、第４図ｂは第４図ａで示したレンズの外観を
表す斜視図であり、図中の符号で １１……レーザー発振器、１２，１２′，１
２″……エネルギビーム、１３……凸形シリンド
リカルレンズ、１７……ワーク、１８……彎曲
面、１８′……彎曲面、１９……反射鏡、１９′…
…レンズ、２５……シリンドリカル凹面鏡であ
る。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 平行なエネルギビームを射出するレーザー発振
   器の先に曲率中心軸から一定な曲率半径の円弧面
   で形成され且つ前記エネルギビームを線状に収束
   させる第一収束用光学系を配置し、この第一収束
   用光学系の焦線位置或いはその近傍に前記曲率中
   心軸と直角な方向の面成分が前記第一収束用光学
   系と等しい焦線距離を有して線状に収束した前記
   エネルギビームを膜状の平行ビームに変換する円
   弧状をなすと共に前記曲率中心軸と平行な方向の
   面成分が前記膜状の平行ビームを点状に収束させ
   る円弧状をなす鞍形の彎曲面を具えた第二収束用
   光学系を配置したことを特徴とするレーザーカツ
   タ。