CN105008086A

CN105008086A - 加工装置及加工方法

Info

Publication number: CN105008086A
Application number: CN201380073713.4A
Authority: CN
Inventors: 吴屋真之; 木之内雅人; 团野实; 渡边俊哉; 石出孝; 山下贡丸; 藤田善仁; 山崎真; 铃木龙; 金冈耕平
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-11-22
Also published as: EP2962801A4; KR101747579B1; KR20150108922A; EP2962801B1; EP2962801A1; CN105008086B; TWI551384B; US9862055B2; US20160008920A1; JP6071641B2; TW201433394A; JP2014161904A; WO2014132504A1

Abstract

提供一种简单的结构且能够进行更高精度的加工的加工装置及加工方法。加工装置具有照射头(16)和控制装置，照射头(16)具有激光回转部(35)和聚光光学系统(37)，激光回转部(35)具有第一棱镜(51)、第二棱镜(52)、第一旋转机构(53)、第二旋转机构(54)。控制装置至少基于被加工构件的热影响层与激光的回转速度之间的关系来调整第一棱镜(51)及第二棱镜(52)的转速和相位角之差。

Description

加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及向加工对象的构件照射激光而进行加工的加工装置及加工方法。

背景技术

作为对被加工构件进行切断或开孔等加工的加工装置，存在使用激光的加工装置(例如，参照专利文献1及专利文献2)。专利文献1及专利文献2记载的加工装置通过向被加工构件照射激光，而对被加工构件进行切断或开孔。而且，在专利文献1中记载了一种向被加工构件照射至少2种波长的激光而进行孔加工的激光加工方法，所述加工方法具有：将点径比孔径小的第一激光沿着孔的内周进行照射加工的步骤；及将点径比孔径小且波长比第一激光长的第二激光向比孔的内周靠内侧处照射的步骤，利用后一步骤对在前一步骤未被加工而残留的部分进行加工。而且，在专利文献1中记载了使电流镜组合来使第一激光的照射位置错开的装置。在专利文献2中记载了如下技术：形成为在保持透镜的构造体上设置线圈且在基体上设置永久磁铁的结构，通过驱动线圈而使透镜进行旋转运动，从而使聚光点回转。

而且，在本申请人在先申请的专利文献3中记载了一种加工装置，具备CO₂激光振荡器及受激准分子激光振荡器，使用CO₂激光射束和受激准分子激光射束作为2个激光，通过照射CO₂激光射束而进行了塑料构件或FRP构件的切断或开孔之后，接着将受激准分子激光射束向该切断面及附近照射而除去在该切断面产生的碳化层或热影响层。专利文献3记载的加工装置将受激准分子激光射束形成为其横截面为环状的激光射束，在该激光射束的中空部插通CO₂激光射束，使两激光射束的光轴相同，之后，利用同一传送路径传送两激光射束，引导至塑料构件或FRP构件的切断或开孔加工部的附近，在该附近再次将两激光射束分离。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-110598号公报

专利文献2：日本专利第2828871号公报

专利文献3：日本专利第2831215号公报

发明内容

发明要解决的课题

如专利文献1及专利文献2记载的加工装置那样，通过使激光的照射位置回转，能够适当地对被加工构件进行加工。而且，如专利文献3记载的加工装置那样，通过使用2个激光能够对被加工构件适当地进行加工。然而，专利文献1至专利文献3记载的加工装置存在为了提高加工精度而需要使装置结构变得复杂这样的课题。

本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种简单的结构且能够进行更高精度的加工的加工装置及加工方法。

用于解决课题的方案

为了解决上述的课题，实现目的，本发明的加工装置向被加工构件照射激光而进行加工处理，其特征在于，具有：照射头，具有使所述激光相对于所述被加工构件回转的激光回转部和使在所述激光回转部回转后的所述激光聚光的聚光光学系统，且向所述被加工构件照射所述激光；及控制装置，控制所述照射头的动作，所述激光回转部具有使所述激光折射的第一棱镜、配置在与所述第一棱镜面对的位置并使从该第一棱镜输出的所述激光折射的第二棱镜、使所述第一棱镜旋转的第一旋转机构、及使所述第二棱镜旋转的第二旋转机构，所述控制装置至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度与向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度之间的关系，控制所述第一旋转机构及所述第二旋转机构，并调整所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。

另外，在上述加工装置中，优选的是，所述第一旋转机构具有保持所述第一棱镜且所述激光的光路的部分为中空的第一主轴、及将所述第一主轴旋转自如地内插并驱动该第一主轴旋转的第一中空电动机，所述第二旋转机构具有保持所述第二棱镜且所述激光的光路的部分为中空的第二主轴、及将所述第二主轴旋转自如地内插并驱动该第二主轴旋转的第二中空电动机。

另外，在上述加工装置中，优选的是，所述第一中空电动机与所述第二中空电动机的相位角之差的误差为0.1°以内。

另外，在上述加工装置中，优选的是，所述加工处理包括切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的至少1个。

另外，在上述加工装置中，优选的是，所述控制装置通过控制所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速来控制所述热影响层的允许厚度。

另外，在上述加工装置中，优选的是，所述热影响层包括再熔融层、氧化层、裂纹、粘渣中的至少1个。

另外，在上述加工装置中，优选的是，所述被加工构件由因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶器、钢、碳素钢、耐热钢、陶瓷、硅、钛、钨、树脂、塑料、纤维强化塑料、复合材料、Ni基耐热合金中的任一材料制成。

另外，在上述加工装置中，优选的是，所述控制装置至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度、向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度、所述激光的回转半径的关系，控制所述第一旋转机构及所述第二旋转机构，并调整所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。

为了解决上述的课题，实现目的，本发明的加工方法是向被加工构件照射激光而进行加工处理，其特征在于，具有如下步骤：输出步骤，输出激光；决定步骤，至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度与向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度之间的关系，来决定第一棱镜及第二棱镜的转速与相位角之差；旋转步骤，使第一旋转机构及第二旋转机构以决定了的转速与相位角之差进行旋转；及照射步骤，使所述激光相对于所述被加工构件回转并照射。

另外，在上述加工方法中，优选的是，所述加工处理包括切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的至少1个。

另外，在上述加工方法中，优选的是，所述热影响层包括再熔融层、氧化层、裂纹、粘渣中的至少1个。

另外，在上述加工方法中，优选的是，所述决定步骤至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度、向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度、所述激光的回转半径的关系，来决定所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。

发明效果

根据本发明的加工装置及加工方法，仅通过改变第一棱镜与第二棱镜的相位角之差就能改变向被加工构件照射的激光的回转半径，因此起到能够形成为简单的结构这样的效果。而且，控制第一棱镜与第二棱镜的相位角之差并使向被加工构件照射的激光的回转半径可变，由此能够以更适合加工条件的回转半径进行加工处理。由此，能够满足要求的加工品质，起到能够高速地进行更高精度的加工这样的效果。

附图说明

图1是表示第一实施方式的加工装置的结构例的示意图。

图2是表示第一实施方式的照射头的概略结构的说明图。

图3是将第一实施方式的照射头的从激光回转部到喷嘴为止放大表示的放大示意图。

图4是向被加工构件照射的激光的照射位置的说明图。

图5是开孔加工后的被加工构件的截面的说明图。

图6是表示加工装置的控制动作的一例的流程图。

图7是加工装置照射的激光的照射动作的说明图。

图8是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。

图9是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。

图10是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。

图11是表示分多次进行开孔加工时的激光的轨迹的一例的示意图。

图12是由加工装置进行的切断加工的动作的说明图。

图13是被切断加工后的被加工构件的热影响层的说明图。

图14是由加工装置进行的焊接加工的动作的说明图。

图15是被焊接加工后的被加工构件的热影响层的说明图。

图16是由加工装置进行的包层加工的动作的说明图。

图17是包层加工后的被加工构件的热影响层的说明图。

图18是由加工装置进行的表面改性加工的动作的说明图。

图19是表面改性加工后的被加工构件的热影响层的说明图。

图20是表示第二实施方式的照射头的概略结构的说明图。

图21是表示由加工装置进行的被加工构件的加工例的图。

图22是图21所示的被加工构件的从相反侧观察到的图。

具体实施方式

参照附图，详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。没有通过以下的实施方式记载的内容来限定本发明。而且，以下记载的构成要素中包括本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素。此外，以下记载的结构可以适当组合。而且，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行结构的各种省略、置换或变更。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式的加工装置的结构例的示意图。

如图1所示，加工装置10包括激光振荡器12、引导光学系统14、照射头16、加工台20、X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28、控制装置30。加工装置10具有将加工台20包围的门型桥32。加工装置10向保持在加工台20上的被加工构件W照射激光，对被加工构件W进行加工。在此，在本实施方式中，将加工台20的水平面设为XY平面，将与加工台20的水平面正交的方向设为Z轴方向。而且，在本实施方式中，将绕Z轴的旋转方向设为C轴方向。

在此，被加工构件W例如是板状的构件。作为被加工构件W，可以使用由各种材料、例如因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶器、钢、碳素钢、耐热钢、陶瓷、硅、钛、钨、树脂、塑料、Ni基耐热合金等制成的构件。而且，作为被加工构件W，还可以使用由碳纤维强化塑料(CFRP：Carbon Fiber ReinforcedPlastics)、玻璃纤维强化塑料(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)、玻璃长纤维强化塑料(GMT：Glass-mat Reinforced Thermoplastics)等纤维强化塑料、钢板以外的铁合金、铝合金等各种金属、各种复合材料等制成的构件。而且，在本实施方式中，加工处理是切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的任一个，也可以将这些加工组合。

激光振荡器12是输出激光的装置，并列设于加工装置10的门型桥32。激光振荡器12使用例如以光纤为介质而输出激光的光纤激光输出装置、或输出短脉冲的激光的短脉冲激光输出装置等。作为光纤激光输出装置，可以使用例如法布里－佩洛型光纤激光输出装置、环型光纤激光输出装置，通过对这些输出装置进行激励而使激光振荡。光纤激光输出装置的纤维可以使用添加了例如铒(Er)、钕(Nd)、镱(Yb)等稀土类元素的石英玻璃。作为短脉冲激光输出装置，可以使用例如钛蓝宝石激光作为激光的振荡源，能够进行脉冲宽度为100皮秒以下的脉冲的振荡。而且，也可以使用YAG激光或YVO4激光等的纳秒级脉冲振荡的激光。

引导光学系统14是将从激光振荡器12输出的激光向照射头16引导的光学系统。引导光学系统14在本实施方式中为例如光纤。引导光学系统14的一方的端部与激光振荡器12的激光出射口连接，另一方的端部与照射头16的激光入射端连接。引导光学系统14从激光振荡器12的激光出射口向照射头16的入射端引导激光。

照射头16使由引导光学系统14引导的激光回转并向被加工构件W照射。而且，照射头16利用棱镜使激光折射，由此使折射前的激光的光路与向被加工构件W照射的激光的光路偏离。此外，照射头16使激光聚光而向被加工构件W照射。而且，照射头16由照射头罩盖16a覆盖。关于照射头16的构造，在后文叙述。

加工台20是对载置于表面的被加工构件W进行保持的机构。加工台20的保持被加工构件W的表面相对于基准面(例如，加工装置10的设置面)来说是水平面(XY平面)。

X轴移动机构22是对加工台20进行支承的X轴台，使加工台20沿X轴方向移动，由此使被加工构件W移动到X轴方向的规定的位置。

C轴旋转机构24配置在X轴移动机构22与加工台20之间。即，C轴旋转机构24支承于X轴移动机构22，对加工台20进行支承。C轴旋转机构24驱动加工台20沿C轴方向旋转，由此使被加工构件W旋转到C轴方向的规定的位置。

Y轴移动机构26对Z轴移动机构28进行支承，并使照射头16沿Y轴方向移动。由此，Y轴移动机构26使照射头16移动到Y轴方向的规定的位置。

Z轴移动机构28对照射头16进行支承，并使照射头16移动到Z轴方向的规定位置。

加工装置10使用X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28，使加工台20、照射头16相对地沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、C轴方向这四轴方向移动，由此使被加工构件W与激光的相对位置关系沿四轴方向移动。

控制装置30分别与激光振荡器12、照射头16、X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28连接，对各部的动作进行控制。控制装置30例如调整从激光振荡器12输出的激光的各种条件，或者利用X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28使照射头16及加工台20移动来调整照射头16相对于被加工构件W的位置，或者根据被加工构件W的条件(材质、厚度等)、加工处理的条件来检测热影响层的允许厚度并进行设定，或者控制从照射头16向被加工构件W照射的激光的后述的回转速度、回转半径R。

接下来，使用图2至图4，对照射头16进行说明。图2是表示第一实施方式的照射头的概略结构的说明图。图3是将第一实施方式的照射头的从激光回转部到喷嘴为止放大表示的放大示意图。图4是向被加工构件照射的激光的照射位置的说明图。

如图2所示，照射头16包括校准光学系统34、激光回转部35、反射光学系统36、聚光光学系统37、喷嘴38、分度机构39、摄像单元40、间隙检测单元41。照射头16在从引导光学系统14输出的激光L的光路上，从上游侧朝向下游侧，按照校准光学系统34、激光回转部35、反射光学系统36、聚光光学系统37、喷嘴38的顺序配置。照射头16将从引导光学系统14输出的激光L朝向与喷嘴38面对的被加工构件W照射。

校准光学系统34与引导光学系统14的射出激光L的端面相对配置。即，校准光学系统34配置在引导光学系统14与激光回转部35之间。校准光学系统34具备准直透镜等，将从引导光学系统14输出的激光L作为校准光，朝向激光回转部35射出。

如图2及图4所示，激光回转部35使激光L绕着光路的中心P旋转，使照射激光、即激光L的照射位置IP向被加工构件W回转。如图2及图3所示，激光回转部35具有第一棱镜51、第二棱镜52、第一旋转机构53、第二旋转机构54。

第一棱镜51使激光L折射，且相对于光轴OA倾斜。第二棱镜52使由第一棱镜51折射后的激光L再次折射，对聚光的位置进行控制。由此，通过了激光回转部35的激光L利用相对于通过前的激光L的光路错开的光路输出。

第一旋转机构53具有保持第一棱镜51的第一主轴55、将第一主轴55插入到内部并使该第一主轴55旋转的第一中空电动机56。第二旋转机构54具有保持第二棱镜52的第二主轴57、将第二主轴57插入到内部并使该第二主轴57旋转的第二中空电动机58。第一主轴55和第二主轴57是激光L的光路的部分为中空的筒状构件，经由轴承59及轴承60而被支承。轴承59及轴承60例如是滚动球轴承等滚动轴承。第一旋转机构53及第二旋转机构54能够相互同步旋转及相对旋转。

第一中空电动机56具有在第一主轴55的外周面上固定的中空转子61和与中空转子61相对配置的定子62。第一中空电动机56使第一棱镜51与第一主轴55一起旋转。第二中空电动机58具有固定在第二主轴57的外周面上的中空转子63和与中空转子63相对配置的定子64。第二中空电动机58使第二棱镜52与第二主轴57一起旋转。

而且，第一旋转机构53及第二旋转机构54分别具备检测旋转部(第一主轴55及中空转子61、第二主轴57及中空转子63)与固定部(定子62、定子64)的相对的位置、转速的编码器65。编码器65具有固定在上述旋转部侧的标识符66、固定在上述固定部侧并检测标识符66的检测部67。编码器65利用检测部67来检测标识符66，由此能够检测上述旋转部的相对的位置。编码器65将检测到的上述旋转部的转速及旋转位置(相位角)的信息向控制装置30输出。而且，作为编码器65，优选使用例如利用几千分之一度(0.001度以下)的分辨率对旋转位置(相位角)进行检测的检测设备。

第一旋转机构53和第二旋转机构54能够改变第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差。由此，如图4所示，能够使激光照射点从旋转轴的光路的中心P偏心至离开了第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差所对应的距离(回转半径R)的照射位置IP。在维持该第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差并使第一旋转机构53和第二旋转机构54以相同旋转周期进行同步旋转的情况下，激光照射点描绘出回转半径R的圆轨道。而且，在使第一棱镜51和第二棱镜52非同步旋转(以不同的旋转周期旋转)的情况下，能够使激光照射点的回转半径增减并使激光照射点回转，也能够描绘出任意的曲线轨道。

需要说明的是，在本实施方式中，第一中空电动机56与第二中空电动机58的相位角之差是指第一中空电动机56与第二中空电动机58的旋转位置(相位角)的相对的偏离的角度。而且，第一中空电动机56与第二中空电动机58的相位角之差的误差是指第一中空电动机56与第二中空电动机58的相位的偏离的角度的误差。

而且，如图2及图4所示，回转半径R是指从光路的中心P到向被加工构件W照射的激光L的照射位置IP为止的距离，是指向被加工构件W照射的激光L绕着中心P回转的半径。关于回转半径R，通过改变第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，从而向被加工构件W照射的激光L的回转半径R变化，因此是可变的。回转速度是向被加工构件W照射的激光L的照射位置IP绕着中心P回转的每单位时间的次数。

如图2及图3所示，反射光学系统36具有对通过了激光回转部35的激光L进行反射的第一反射镜71、将由第一反射镜71反射后的激光L再次反射的第二反射镜72、筒部73、喷嘴装配部74。反射光学系统36利用第一反射镜71和第二反射镜72将从激光回转部35输出的激光L朝向聚光光学系统37反射。第二反射镜72是半透明反射镜，能够利用摄像单元40拍摄被加工构件W的加工部位。筒部73与喷嘴装配部74由接头部75连结。

聚光光学系统37具有多个透镜，利用这多个透镜，对由第二反射镜72反射后的激光L进行聚光，形成成为规定的焦点距离、焦点深度的激光L。聚光光学系统37向被加工构件W照射规定的点径的激光L。

喷嘴38是随着朝向激光L的行进方向的前侧而直径逐渐缩小的中空的圆锥形状。喷嘴38经由聚光光学系统37而装配于喷嘴装配部74。喷嘴38具有用于防止由于在被加工构件W的加工点产生的溅射等而聚光光学系统37受到污损的透光构件77。而且，喷嘴38从辅助气体供给源78供给辅助气体，能够将该辅助气体朝向被加工构件W喷射。

分度机构39具有分度轴81、中空电动机82、分度角度检测单元83。分度轴81与喷嘴装配部74连结，与喷嘴装配部74一体地旋转。分度轴81由轴承84支承为能够绕Y轴旋转。轴承84例如是静压轴承(流体轴承)。中空电动机82具有固定在分度轴81的外周面上的中空转子85和与中空转子85相对配置的定子86。中空电动机82以分度轴81为旋转中心，将装配于喷嘴装配部74的喷嘴38驱动成绕着分度轴81(箭头d方向)能够摆头。即，中空电动机82将喷嘴38驱动为绕着Y轴能够摆头。由此，分度机构39以分度轴81为旋转中心而使反射光学系统36的喷嘴装配部74旋转，伴随该旋转而能够使配置在分度轴81的同轴上的第二反射镜72旋转，因此即使变更分度角度也能够将由第二反射镜72反射后的激光L从喷嘴38照射。而且，分度机构39经由喷嘴装配部74而使喷嘴38摆头，因此能够抑制大型化。而且，分度角度检测单元83具备检测旋转部(分度轴81及中空转子85)与固定部(定子86)的相对的位置(分度角度)的编码器。编码器将检测到的上述旋转部的分度角度的信息向控制装置30输出。

摄像单元40例如是具有CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合元件)影像传感器等的相机。摄像单元40拍摄激光L的照射位置IP或回转半径R等，根据该拍摄到的图像来生成图像数据，并向控制装置30输出图像数据。摄像单元40在隔着喷嘴装配部74而与喷嘴38相对的位置处装配于喷嘴装配部74。摄像单元40配置在与光路的中心P同轴上。

间隙检测单元41是使用了激光的间隙测定装置。间隙检测单元41检测向被加工构件W照射的激光L的焦点与被加工构件W的间隙。间隙检测单元41将检测到的间隙向控制装置30输出。间隙检测单元41与摄像单元40连结，配置在与光路的中心P同轴上。

接着，使用图4至图6，说明由加工装置10进行的加工处理。图5是开孔加工后的被加工构件的截面的说明图。图6是表示加工装置的控制动作的一例的流程图。

首先，如图6所示，加工装置10(控制装置30)决定加工模式(步骤ST1)。例如，加工装置10(控制装置30)确认由操作员等作业员输入的表示执行切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的哪一个加工的操作，并基于确认到的操作，来决定加工模式。

接着，加工装置10(控制装置30)决定被加工构件W的材质、厚度(步骤ST2)。例如，加工装置10(控制装置30)确认由作业员输入的、输入被加工构件W的材质、厚度的操作，并基于确认到的操作，来决定被加工构件W的材质、厚度。

接着，加工装置10(控制装置30)决定加工条件(步骤ST3)。例如，加工装置10(控制装置30)确认由作业员输入的、输入在步骤ST1中决定的加工模式下向被加工构件W实施的加工处理的位置、形状、深度等加工条件的操作，基于确认到的操作，决定向被加工构件W实施的加工处理的位置、形状、深度等加工条件。

接着，加工装置10(控制装置30)决定热影响层Wa(参照图5)的允许厚度(步骤ST4)。例如，加工装置10(控制装置30)分别取得在步骤ST1中决定了的加工模式、在步骤ST2中决定了的被加工构件W的材质、厚度、在步骤ST3中决定了的加工条件，参照确定了加工模式与被加工构件W的材质或厚度、加工条件、热影响层Wa的允许厚度的相关关系的控制映射(加工条件控制映射)，决定热影响层Wa的允许厚度。

接着，加工装置10(控制装置30)决定激光L的允许回转速度、允许回转半径(步骤ST5)。例如，加工装置10(控制装置30)基于在步骤ST4中决定了的热影响层Wa的允许厚度，参照确定了热影响层Wa的厚度TH(参照图5)与激光L的回转速度、回转半径R的相关关系的控制映射(回转条件控制映射)，决定避免热影响层Wa的厚度TH超过允许厚度的激光L的允许回转速度范围及允许回转半径范围。需要说明的是，在步骤ST5中，当在步骤ST1中决定了的加工模式为开孔加工时，回转半径R并非必须，因此也可以仅决定回转速度。

接着，加工装置10(控制装置30)决定第一棱镜51及第二棱镜52的转速、相位角之差(步骤ST6)。例如，加工装置10(控制装置30)将在步骤ST5中决定了的激光L的允许回转速度范围中所包含的回转速度决定作为第一棱镜51及第二棱镜52的转速，参照确定了激光L的回转半径R与第一棱镜51及第二棱镜52的相位角之差的相关关系的控制映射(相位角控制映射)，将在步骤ST5中决定了的激光L的允许回转半径范围中所包含的相位角之差决定作为第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差。

接着，加工装置10(控制装置30)决定激光输出(步骤ST7)。例如，加工装置10(控制装置30)取得在步骤ST4中决定了的热影响层Wa的允许厚度，参照确定了热影响层Wa的厚度TH与激光L的输出之间的相关关系的控制映射(激光输出控制映射)，选择激光L的峰值输出及脉冲宽度，决定激光输出。

接着，加工装置10(控制装置30)对被加工构件W执行加工(步骤ST8)。例如，加工装置10(控制装置30)基于在步骤ST7中决定了的激光输出，使激光振荡器12振荡而射出激光L，同时基于在步骤ST6中决定了的转速与相位角之差来调整第一中空电动机56及第二中空电动机58的旋转，对被加工构件W照射激光L，执行加工。通过上述的步骤ST1至步骤ST8，加工装置10(控制装置30)向被加工构件W实施加工处理。

在此，在步骤ST1中决定了的加工模式为开孔加工的情况下，在步骤ST8中，从激光振荡器12射出的激光L经由引导光学系统14向照射头16的入射端入射，如图2、图4及图5所示，通过以在步骤ST6中决定了的转速和相位角之差向箭头a方向旋转的第一棱镜51及第二棱镜52进行折射，照射到从与折射前的激光L的光轴OA同轴的光路的中心P偏心的位置。在此状态下，当使第一棱镜51与第二棱镜52以相同旋转周期旋转时，激光照射点绕着与折射前的激光L的光轴OA同轴的旋转轴的光路的中心P进行回转，激光L的照射位置IP在以中心P为回转的中心的假想圆IC上移动，在被加工构件W上开设孔Wb。需要说明的是，当在步骤ST1中决定了的加工模式为开孔加工时，孔径通过设定值而大致决定。相对于此，焊接加工、包层加工等中，除了回转速度之外，热影响层Wa、表面、背面的飞散物量的控制还可以使用回转半径R。

接着，使用图7至图11，说明由加工装置10进行的激光L的照射动作。图7是加工装置照射的激光的照射动作的说明图。图8是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。图9是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。图10是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。图11是表示分多次进行开孔加工时的激光的轨迹的一例的示意图。

以一定周期进行打开/关闭而向被加工构件W照射激光L的情况下，如图7所示，加工装置10优选将激光L的打开/关闭的周期设为照射位置IP的回转周期的非整数倍。即，加工装置10通过使激光L的打开/关闭的周期与照射位置IP的回转周期错开，从而能够在第一周将激光L向照射位置IPa照射，在第二周将激光L向照射位置IPb照射。即，加工装置10在第三周以后也同样反复进行激光L的打开/关闭，由此能够使照射位置依次错开。由此，加工装置10使激光L的照射位置在各周中错开，能够向被加工构件W的加工对象的区域高效率地照射激光L。

而且，在使第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差连续变化并使第一棱镜51及第二棱镜52旋转的情况下，如图8所示，加工装置10能够以从中心P逐渐分离的涡旋状的轨迹TR将激光L向被加工构件W照射。由此，加工装置10呈涡旋状地照射激光L，由此对于具有激光L难以进入的厚度的被加工构件W也能够高精度地加工。

同样，如图9及图10所示，加工装置10也能够以椭圆状或心状的轨迹TR向被加工构件W照射激光L。即，加工装置10使第一棱镜51及第二棱镜52旋转，并使第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差连续变化，由此改变激光L的回转半径R，能够以各种轨迹TR将激光L向被加工构件W照射。即，加工装置10通过控制第一棱镜51与第二棱镜52的旋转及相位角之差，能够以各种形状的轨迹TR将激光L向被加工构件W照射。

而且，在根据光学上的理论值而算出了适合于对被加工构件W实施的加工处理的激光L的回转半径R之后，考虑热影响层Wa而对该回转半径R进行校正的情况下，如图11所示，加工装置10在第一周以比开孔加工的目标孔的孔径小的圆形状的轨迹TRa向被加工构件W照射激光L，在第二周以与开孔加工的目标孔的孔径相同大小的圆形状的轨迹TRb向被加工构件W照射激光L。这种情况下，优选第一周的激光L的回转半径Ra设为比目标孔小的回转半径，第二周的激光L的回转半径Rb设为如下的回转半径：根据光学上的理论值而算出了用于开设目标孔的回转半径之后，在目标孔内以使热影响层Wa的厚度TH成为允许厚度的范围内的方式进行了校正后的回转半径。由此，激光L在向被加工构件W首先照射的第一周，热量的扩散增大，但是加工装置10在第一周通过开设比目标孔小的孔而抑制热量的扩散，在第二周能够开设目标孔。即，加工装置10能够在第一周进行粗加工，在第二周进行精加工，因此能够以高精度进行加工。

而且，加工装置10在加工模式为开孔加工的情况下，以与目标孔的孔径相同大小的回转半径R向被加工构件W照射激光L，由此进行开孔加工，因此与驱动X轴移动机构22、Y轴移动机构26、C轴旋转机构24而进行开孔加工的情况相比，能够缩短加工时间。

而且，加工装置10优选将第一中空电动机56与第二中空电动机58的相位角之差的误差设为0.1°以内。即，加工装置10优选将第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差的误差设为0.1°以内。这种情况下，控制装置30基于从编码器65输出的第一主轴55及第二主轴57的转速、旋转位置(相位角)，将在上述的步骤ST6中决定了的第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差的误差设为0.1°以内。由此，加工装置10也受到第一棱镜51及第二棱镜52的光学特性的影响，但是能够使回转半径R的偏离为几十μm以内，对于被加工构件W能够高精度地照射激光L而进行加工。

而且，若激光L的输出频率小于1kHz的话，加工装置10优选使第一棱镜51及第二棱镜52以20rpm以上旋转，若激光L的输出频率为1kHz以上的话，加工装置10优选使第一棱镜51及第二棱镜52以200rpm以上旋转。即，若激光L的输出频率小于1kHz的话，则加工装置10优选将向被加工构件W照射的激光L的回转速度设为20rpm以上，若激光L的输出频率为1kHz以上的话，则加工装置10优选将向被加工构件W照射的激光L的回转速度设为200rpm以上。

加工装置10根据激光L的输出频率来调节第一棱镜51及第二棱镜52的转速，由此能够更高速地进行加工，进而能够进一步提高加工精度。即，加工装置10在激光L的输出频率相对高的情况下，向被加工构件W照射的激光L的能量相对升高，因此使激光L相对地高速回转，在激光L的输出频率相对低的情况下，向被加工构件W照射的激光L的能量相对降低，因此使激光L相对地低速回转。而且，通过使向被加工构件W照射的激光L相对地高速回转，能够在一定范围内均一地照射激光L，能够抑制激光L的输出集中于一部分的情况。由此，加工装置10容易进行热影响层Wa的厚度TH的控制，也能够提高加工精度。而且，通过使向被加工构件W照射的激光L相对地高速回转，即便使激光L相对地进行高输出也能抑制热影响(热损伤的影响)，能抑制热影响层Wa的厚度TH，能够维持加工品质并实现加工速度的高速化。

而且，加工装置10使用钢板等金属材料作为被加工构件W，由此能够良好地进行切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工或激光层叠造形，且能够将切断面形成为更良好的形状。由此，加工装置10能够提高加工精度。而且，加工装置10回转并照射激光L，由此能够抑制激光L的输出集中于一部分的情况，因此能够使用高输出的激光L，从而能够良好地使用焊接加工、包层加工，也能够良好地使用于耐热性高的材料。

而且，加工装置10利用第一中空电动机56驱动第一旋转机构53旋转，利用第二中空电动机58驱动第二旋转机构54旋转，因此能够实现第一中空电动机56及第二中空电动机58的径向的小型化，从而能够实现照射头16的小型化。即，能够抑制加工装置10的大型化。

而且，加工装置10通过控制装置30决定第一旋转机构53及第二旋转机构54的转速，从而能够使热影响层Wa的厚度TH为允许厚度以下并对被加工构件W进行加工。

接下来，使用图12至图19，说明由加工装置10进行的其他的加工例。图12是由加工装置进行的切断加工的动作的说明图。图13是切断加工后的被加工构件的热影响层的说明图。图14是由加工装置进行的焊接加工的动作的说明图。图15是焊接加工后的被加工构件的热影响层的说明图。图16是由加工装置进行的包层加工的动作的说明图。图17是包层加工后的被加工构件的热影响层的说明图。图18是由加工装置进行的表面改性加工的动作的说明图。图19是表面改性加工后的被加工构件的热影响层的说明图。

加工装置10在加工模式为切断加工的情况下，如图12及图13所示，沿着XY平面(水平面)中的任意的方向即箭头b方向使照射头16扫描，由此如轨迹TR那样使激光L回转并向箭头b方向照射，能够将热影响层Wa的厚度TH抑制成允许厚度以下。由此，加工装置10将激光L以照射宽度D向被加工构件W照射，能够以照射宽度D将被加工构件W切断。而且，加工装置10通过控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，能够控制向被加工构件W照射的激光L的回转速度，能够控制热影响层Wa的厚度TH的允许厚度。

而且，加工装置10在加工模式为焊接加工的情况下，如图14及图15所示，使照射头16沿箭头b方向(XY平面中的任意的方向)扫描，并向激光L的照射位置IP供给焊丝91等，由此如轨迹TR那样使激光L回转并向箭头b方向照射。由此，加工装置10能够将例如I形等坡口形状即一方的被加工构件W1和另一方的被加工构件W2在焊接部Wc进行焊接。而且，加工装置10通过控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，能够控制向一方的被加工构件W1和另一方的被加工构件W2的坡口照射的激光L的回转速度，并控制热影响层Wa的厚度TH的允许厚度。

而且，加工装置10在加工模式为包层加工的情况下，如图16及图17所示，使照射头16沿箭头b方向(XY平面中的任意的方向)扫描并向激光L的照射位置IP供给堆焊焊丝92等，由此如轨迹TR那样使激光L回转并向箭头b方向照射。由此，加工装置10能够在被加工构件W上形成堆焊部Wd。而且，加工装置10通过控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，来控制向被加工构件W照射的激光L的回转速度，能够控制热影响层Wa的厚度TH的允许厚度。

而且，加工装置10在加工模式为表面改性加工的情况下，如图18及图19所示，使照射头16沿箭头b方向(XY平面中的任意的方向)扫描，由此如轨迹TR那样使激光L回转并向箭头b方向照射。由此，加工装置10将激光L以照射宽度Da向被加工构件W照射，由此例如能够实现被加工构件W的表面的平滑化、或者实现被加工构件W的表面的材料粒子的微细化，并形成对被加工构件W的表面进行了改性的表面改性部We。而且，加工装置10通过控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，来控制向被加工构件W照射的激光L的回转速度，并能够控制热影响层Wa的厚度TH的允许厚度。

在本实施方式中，被加工构件W的热影响层Wa包含通过向被加工构件W照射的激光L而形成的再熔融层、氧化层、裂纹、粘渣中的至少1个。再熔融层是在加工时，通过激光L的照射而使被加工构件W的固体发生液体化并再次固体化的层。再熔融层因加工模式的不同而不同，在开孔加工、切断加工的情况下，不是在激光L的照射方向(行进方向)的前端形成的层，而是在与激光L的照射方向(行进方向)正交的方向上形成的层，形成于通过照射激光L而形成的孔Wb的内周面、切断的被加工构件W的切断面上。而且，再熔融层在加工模式为焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形的情况下，是在激光L的照射方向(行进方向)的前端和与照射方向正交的方向上形成的层，形成于通过照射激光L而形成的焊接部Wc的周围或下侧、堆焊部Wd的周围或下侧、表面改性部We的周围或下侧。

氧化层是在被加工构件W为金属等的情况下，使用氧作为辅助气体时，形成于被加工构件W的孔Wb的内周面或切断面上的氧化覆膜。裂纹是由于激光L的照射而被加工构件W被急速加热，在该急速加热时在被加工构件W的孔Wb的内周面或切断面上产生的微细的皲裂(微型裂纹)。粘渣是在被加工构件W的开孔时或切断时等发生了液体化的材料成为熔融物，附着于被加工构件W的孔Wb的内周面或切断面而固体化了的附着物。被加工构件W的热影响层Wa的厚度包括再熔融层的厚度、氧化覆膜的厚度、皲裂的深度、附着物的厚度。

允许厚度是在将包含切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的至少1个的加工处理向被加工构件W实施时，孔Wb的内周面、切断部分或焊接部Wc的热影响层Wa的厚度TH、堆焊部Wd、表面改性部We的热影响层Wa的厚度TH等在被实施了加工处理的作为产品的被加工构件W中能够允许的范围内的厚度。

而且，允许厚度因加工模式的不同而不同，在开孔加工、切断加工的情况下，是与激光L的照射方向(行进方向)正交的方向的长度。而且，允许厚度在加工模式为焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形的情况下，是激光L的照射方向(行进方向)的长度及与激光L的照射方向正交的方向的长度。

[第二实施方式]

接下来，说明第二实施方式的照射头16。图20是表示第二实施方式的照射头的概略结构的说明图。第二实施方式的照射头16的基本的结构与第一实施方式的加工装置10的照射头16同样，因此省略相同部分的结构的说明。第二实施方式的照射头16将校准光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37的各自的激光L的光路呈直线状(同轴上)地排列而一体地连结。

如图20所示，照射头16具有校准光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37、喷嘴38。照射头16在从引导光学系统14输出的激光L的光路上，从上游侧朝向下游侧，依次配置校准光学系统34、激光回转部35、聚光光学系统37、喷嘴38。照射头16将从引导光学系统14输出的激光L朝向配置在与喷嘴38面对的位置上的被加工构件W照射。

激光回转部35由第一旋转机构53驱动而旋转，具有对第一棱镜51进行支承的中空筒状的第一主轴55、由第二旋转机构54驱动而旋转并对第二棱镜52进行支承的中空筒状的第二主轴57。由此，照射头16使激光L绕着光路的中心P旋转，使向被加工构件W照射的激光L的照射位置IP回转。

而且，照射头16通过控制第一旋转机构53及第二旋转机构54的转速、第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，而能够使向被加工构件W照射的激光L的回转半径R、回转速度及轨迹TR等对应于加工模式等进行变化。

[实验例]

在此，说明使用加工装置10向被加工构件W实施的加工的试验例。图21是表示加工装置对被加工构件的加工例的图。图22是图21所示的被加工构件的从相反侧观察到的图。

向被加工构件W照射的激光L将激光峰值功率设为100W～20kW，将频率设为5Hz～10kHz，将脉冲宽度设为1μs～100ms，将照射时间设为10ms～10S，将焦点距离设为40～400mm，将回转速度设为20～5000rpm。辅助气体使用了压力为0.1～1MPa的氧，但也可以是空气或氮，还可以是氩气(Ar)、氙气(Xe)等稀有气体。而且，被加工构件W使用了厚度为0.5～10mm的因科内尔(注册商标)。

在上述条件下利用加工装置10进行了加工的结果如图21及图22所示。在此，图21表示被加工构件W的表面(激光的入射侧)，图22表示被加工构件W的背面。在本试验例中，如图21及图22所示，在被加工构件W上形成了孔Wb。可知，加工装置10在上述条件下进行加工，由此即便激光的照射时间为0.2S，在孔Wb的周围歪斜或凹凸也少，能够以高精度进行加工。

如以上那样，根据实施方式的加工装置10，仅通过改变第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，就能够改变向被加工构件W照射的激光L的回转半径R，因此起到能够使加工装置10即激光加工装置为简单且小型的结构这样的效果。而且，控制第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，并改变向被加工构件W照射的激光L的回转半径R，由此能够以更适合于加工模式、加工条件的回转半径R进行加工处理。由此，能够满足所要求的加工品质，起到能够高速地进行更高精度的加工这样的效果。

而且，根据实施方式的加工装置10，分别地控制第一棱镜51、第二棱镜52，因此能够将向被加工构件W照射的激光L的回转半径R设定为任意的回转半径R。即，加工装置10能够将适合于加工的种类(加工模式)的激光L向被加工构件W照射。

而且，根据实施方式的加工装置10，利用控制装置30来控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速，由此能够以使热影响层Wa的厚度TH成为允许厚度的方式进行控制，因此能够控制被加工构件W的热影响层Wa。因此，加工装置10能够高精度地对被加工构件W实施加工处理。

需要说明的是，在上述实施方式中，加工装置10使用光纤激光输出装置或短脉冲激光输出装置，但没有限定于此，只要是输出能够对被加工构件W实施加工处理的激光L的激光输出装置即可。由此，加工装置10能够利用各种激光输出装置，能够根据加工用途而使用适合的激光输出装置。

而且，光纤激光输出装置也可以是使用连续波振荡(ContinuousWave Operation)或脉冲振荡(Pulsed Operation)中的任一方式的激光输出装置。光纤激光输出装置在连续波振荡的情况下，容易得到高输出，因此能够良好地使用于切断加工或焊接加工等，在脉冲振荡的情况下，容易抑制热量的影响，因此能够良好地使用于微细加工等。

而且，光纤激光输出装置的向被加工构件W照射的激光L的截面的光强度分布也可以是高斯模式(单模式)或多模式。光纤激光输出装置在高斯模式的情况下，容易缩小照射位置IP的点径，容易得到高输出，因此能够良好地使用于焊接加工、切断加工及极微细的开孔加工等，在多模式的情况下，容易抑制对母材的热量的影响，因此能够良好地使用于表面改性加工、表面精加工及硬钎焊加工等。

而且，在上述实施方式中，加工装置10对板状的被加工构件W进行加工，但是被加工构件W的形状没有特别限定，可以设为各种形状。而且，加工装置10也可以将切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形组合而对被加工构件W实施加工处理。而且，加工装置10也能够通过控制激光L的照射位置IP，而以具有弯折点的轨迹TR进行照射，或以具有弯曲形状的轨迹TR进行照射。由此，加工装置10能够对被加工构件W实施使激光L回转并进行照射的各种加工处理。

而且，加工装置10能够提高加工精度，因此作为被加工构件W而优选使用钢板等金属材料，但没有限定于此，作为被加工构件W，只要由因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶器、钢、碳素钢、陶瓷、硅、钛、钨、树脂、塑料、纤维强化塑料、复合材料、Ni基耐热合金中的至少任一材料制成即可。而且，加工装置10能够减少或除去热影响(热损伤的影响)，因此可以使用需要减少或除去热影响而进行加工的各种材料、复合材料。由此，加工装置10可以对于各种材料实施加工处理。

而且，加工装置10为了使激光L的照射位置IP和被加工构件W的相对位置移动，可以使被加工构件W移动，也可以使照射头16移动，还可以使被加工构件W和照射头16移动。由此，加工装置10对于被加工构件W能够更高速地实施加工处理。

而且，在上述实施方式中，说明了在被加工构件W上使激光L回转并变更该激光的回转半径R的加工装置10，但是加工装置10也可以在改变照射的激光L的回转半径R的情况下，以使回转的激光的照射位置IP的移动速度(例如，假想圆IC上的线速度)成为一定的方式，控制第一棱镜51及第二棱镜52的转速。由此，加工装置10能够使向被加工构件W照射的激光L的照射位置IP的每单位时间的能量一定。

而且，加工装置10通过摄像单元40来拍摄在被加工构件W上开设的先导孔，根据拍摄到的先导孔的图像数据来测定孔径，根据测定了的孔径和照射了的激光L的条件(峰值输出、脉冲宽度、回转速度、回转半径R等)来推定热影响层Wa的厚度TH，根据推定出的热影响层Wa的厚度TH来决定成为该热影响层Wa的允许厚度的范围的激光L的回转速度和回转半径R，以决定了的激光L的回转速度和回转半径R，利用控制装置30来控制第一中空电动机56及第二中空电动机58的转速和相位角之差，来开设真正孔。由此，加工装置10能够以使被加工构件W的热影响层Wa的厚度TH成为允许厚度的范围内的方式更准确地进行控制。

而且，加工装置10也可以是，使用X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28、分度机构39，使加工台20和照射头16沿着由X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、C轴方向、摆头方向构成的5轴方向相对地移动，由此使被加工构件W与照射的激光L的相对位置关系沿5轴方向移动。

而且，第一中空电动机56及第二中空电动机58中的至少一方也可以是超声波电动机。由此，加工装置10能够容易地提高第一中空电动机56及第二中空电动机58的相位角(旋转位置)的定位精度。

而且，可以提高向被加工构件W照射的激光L的回转速度或缩短激光L的脉冲宽度。由此，加工装置10能够进一步减薄热影响层Wa的厚度TH。

而且，参照确定了来自被加工构件W上的激光L的照射位置IP的飞散物的量与激光L的回转速度的相关关系的控制映射(飞散物控制映射)，决定第一棱镜51及第二棱镜52的转速、第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，以决定了的转速和相位角之差来使第一中空电动机56及第二中空电动机58旋转。由此，加工装置10能够抑制热影响层Wa的厚度TH和飞散物的量。

而且，在上述实施方式中，引导光学系统14为光纤，但没有限定于此，也可以将反射镜、透镜组合，对激光L进行反射或聚光等而向照射头16引导。由此，照射头16能够利用于各种加工装置。

而且，在上述实施方式中，说明了利用X轴移动机构22进行相对移动的加工台20，但是加工台20也可以是XY台或XYZ台等。而且，可以使照射头16沿XYZ的三方向相对移动，也可以利用臂对照射头16进行支承，除了XYZ的3轴方向之外，还沿C方向移动。由此，加工装置10能够利用例如现有的加工装置。

标号说明

10 加工装置

12 激光振荡器

14 引导光学系统

16 照射头

16a 照射头罩盖

20 加工台

22X 轴移动机构

24 C轴旋转机构

26 Y轴移动机构

28 Z轴移动机构

30 控制装置

32 门形桥

34 校准光学系统

35 激光回转部

36 反射光学系统

37 聚光光学系统

38 喷嘴

39 分度机构

40 摄像单元

41 间隙检测单元

51 第一棱镜

52 第二棱镜

53 第一旋转机构

54 第二旋转机构

55 第一主轴

56 第一中空电动机

57 第二主轴

58 第二中空电动机

59、60 轴承

61、63 中空转子

62、64 定子

65 编码器

66 标识符

67 检测部

71 第一反射镜

72 第二反射镜

73 筒部

74 喷嘴装配部

75 接头部

77 透光构件

78 辅助气体供给源

81 分度轴

82 中空电动机

83 分度角度检测单元

84 轴承

85 中空转子

86 定子

91 焊丝

92 堆焊焊丝

a、b、d 箭头

IC 假想圆

D、Da 照射宽度

IP、IPa、IPb 照射位置

L 激光

OA 光轴

P 中心

R、Ra、Rb 回转半径

TH 厚度

TR、TRa、TRb 轨迹

W 被加工构件

W1 一方的被加工构件

W2 另一方的被加工构件

Wa 热影响层

Wb 孔

Wc 焊接部

Wd 堆焊部

We 表面改性部

Claims

1.一种加工装置，向被加工构件照射激光而进行加工处理，所述加工装置的特征在于，具有：

照射头，具有使所述激光相对于所述被加工构件回转的激光回转部和使在所述激光回转部回转后的所述激光聚光的聚光光学系统，且向所述被加工构件照射所述激光；及

控制装置，控制所述照射头的动作，

所述激光回转部具有使所述激光折射的第一棱镜、配置在与所述第一棱镜面对的位置并使从该第一棱镜输出的所述激光折射的第二棱镜、使所述第一棱镜旋转的第一旋转机构、及使所述第二棱镜旋转的第二旋转机构，

所述控制装置至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度与向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度之间的关系，控制所述第一旋转机构及所述第二旋转机构，并调整所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。

2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，

所述第一旋转机构具有保持所述第一棱镜且所述激光的光路的部分为中空的第一主轴、及将所述第一主轴旋转自如地内插并驱动该第一主轴旋转的第一中空电动机，

所述第二旋转机构具有保持所述第二棱镜且所述激光的光路的部分为中空的第二主轴、及将所述第二主轴旋转自如地内插并驱动该第二主轴旋转的第二中空电动机。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的加工装置，其特征在于，

所述第一中空电动机与所述第二中空电动机的相位角之差的误差为0.1°以内。

4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的加工装置，其特征在于，

所述加工处理包括切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的至少1个。

5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的加工装置，其特征在于，

所述控制装置通过控制所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速来控制所述热影响层的允许厚度。

6.根据权利要求1～权利要求5中任一项所述的加工装置，其特征在于，

所述热影响层包括再熔融层、氧化层、裂纹、粘渣中的至少1个。

7.根据权利要求1～权利要求6中任一项所述的加工装置，其特征在于，

所述被加工构件由因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶器、钢、碳素钢、耐热钢、陶瓷、硅、钛、钨、树脂、塑料、纤维强化塑料、复合材料、Ni基耐热合金中的任一材料制成。

8.根据权利要求1～权利要求7中任一项所述的加工装置，其特征在于，

所述控制装置至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度、向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度、所述激光的回转半径的关系，控制所述第一旋转机构及所述第二旋转机构，并调整所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。

9.一种加工方法，向被加工构件照射激光而进行加工处理，所述加工方法的特征在于，具有如下步骤：

输出步骤，输出激光；

决定步骤，至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度与向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度之间的关系，来决定第一棱镜及第二棱镜的转速与相位角之差；

旋转步骤，使第一旋转机构及第二旋转机构以决定了的转速与相位角之差进行旋转；及

照射步骤，使所述激光相对于所述被加工构件回转并照射。

10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，

11.根据权利要求9或权利要求10所述的加工方法，其特征在于，

12.根据权利要求9～权利要求11中任一项所述的加工方法，其特征在于，

所述决定步骤至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度、向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度、所述激光的回转半径的关系，来决定所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。