JP2000263269A - レーザ加工方法及びレーザ加工装置用のマルチ光学系 - Google Patents
レーザ加工方法及びレーザ加工装置用のマルチ光学系Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ワークに要求される切断品質に応じてレーザ
光のコーンアングルを容易に変更可能なレーザ加工装置
用のマルチ光学系を提供すること。 【解決手段】 レーザ発振器１と加工ヘッド２との間に
マルチ光学系３を設ける。マルチ光学系は、レーザ発振
器からのレーザ光をそのビーム径を小さくして加工ヘッ
ドに導く第１の光学経路３１と、レーザ発振器からのレ
ーザ光をそのまま加工ヘッドに導く第２の光学経路３２
と、第１の光学経路と第２の光学経路の一方をレーザ発
振器と加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを
行う光路切り替え手段とを含む。
光のコーンアングルを容易に変更可能なレーザ加工装置
用のマルチ光学系を提供すること。 【解決手段】 レーザ発振器１と加工ヘッド２との間に
マルチ光学系３を設ける。マルチ光学系は、レーザ発振
器からのレーザ光をそのビーム径を小さくして加工ヘッ
ドに導く第１の光学経路３１と、レーザ発振器からのレ
ーザ光をそのまま加工ヘッドに導く第２の光学経路３２
と、第１の光学経路と第２の光学経路の一方をレーザ発
振器と加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを
行う光路切り替え手段とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ発振器からの
レーザ光を加工ヘッドに導いて被加工部材に照射して切
断加工を行うレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関す
る。
レーザ光を加工ヘッドに導いて被加工部材に照射して切
断加工を行うレーザ加工方法及びレーザ加工装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光で金属やその他の材料を切断す
るレーザ加工装置は良く知られている。この種のレーザ
加工装置において、照射面に対するレーザ光の入射角度
により、切断品質に差が生じることも知られている。照
射面に対するレーザ光の入射角度はコーンアングルとも
呼ばれている。
るレーザ加工装置は良く知られている。この種のレーザ
加工装置において、照射面に対するレーザ光の入射角度
により、切断品質に差が生じることも知られている。照
射面に対するレーザ光の入射角度はコーンアングルとも
呼ばれている。
【０００３】従来、レーザ光による切断加工において
は、図２に示すように、ワーク４０に要求される切断品
質に応じてレーザ光のコーンアングルαが異なるように
される。この場合、切断幅の大きさは除き、切断品質を
見てみると、主に下記のことがある。
は、図２に示すように、ワーク４０に要求される切断品
質に応じてレーザ光のコーンアングルαが異なるように
される。この場合、切断幅の大きさは除き、切断品質を
見てみると、主に下記のことがある。
【０００４】（ａ）コーンアングルが大きい（α１）場
合、切断面で多重反射する回数が多く、面粗さが変化す
る。
合、切断面で多重反射する回数が多く、面粗さが変化す
る。
【０００５】（ｂ）コーンアングルが小さい（α１＞α
２）場合、切断面のエッジがシャープになり、切断幅ｗ
がワーク４０の表面と裏面で一様になる。
２）場合、切断面のエッジがシャープになり、切断幅ｗ
がワーク４０の表面と裏面で一様になる。
【０００６】レーザ発振器から出射されたレーザ光は同
一出力では、照射されるレーザ光のスポット径とコーン
アングルαとの組み合わせが決まっており、スポット径
とコーンアングルαをそれぞれ任意に変えることはでき
ない。これに対し、切断加工を行う上で、上記（ａ）と
（ｂ）の品質は同時に得たいという要望がある。
一出力では、照射されるレーザ光のスポット径とコーン
アングルαとの組み合わせが決まっており、スポット径
とコーンアングルαをそれぞれ任意に変えることはでき
ない。これに対し、切断加工を行う上で、上記（ａ）と
（ｂ）の品質は同時に得たいという要望がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、加工を２回行
い、１回目に上記（ｂ）で加工し、２回目に上記（ａ）
で加工する方法がある。これを実現する１つの手法とし
て、レーザ発振器から出たレーザ光を自動可変倍率ビー
ムエキスパンダにて拡大し、コーンアングルを変更する
方法がある。自動可変倍率ビームエキスパンダは、複数
の光学レンズを内蔵しており、これらの光学レンズ間の
距離を変えることでコーンアングルを変更するが、変更
した際には可動部分の位置合わせを行う必要がある。そ
して、コーンアングルの変更は加工が変わる毎に行わな
ければならず、その都度位置合わせを行うため面倒であ
り、可動部分の位置合わせ精度が問題となる。
い、１回目に上記（ｂ）で加工し、２回目に上記（ａ）
で加工する方法がある。これを実現する１つの手法とし
て、レーザ発振器から出たレーザ光を自動可変倍率ビー
ムエキスパンダにて拡大し、コーンアングルを変更する
方法がある。自動可変倍率ビームエキスパンダは、複数
の光学レンズを内蔵しており、これらの光学レンズ間の
距離を変えることでコーンアングルを変更するが、変更
した際には可動部分の位置合わせを行う必要がある。そ
して、コーンアングルの変更は加工が変わる毎に行わな
ければならず、その都度位置合わせを行うため面倒であ
り、可動部分の位置合わせ精度が問題となる。
【０００８】そこで、本発明の課題は、ワークに要求さ
れる切断品質に応じて複数種類のコーンアングルにて切
断加工を行うことのできるレーザ加工方法を提供するこ
とにある。
れる切断品質に応じて複数種類のコーンアングルにて切
断加工を行うことのできるレーザ加工方法を提供するこ
とにある。
【０００９】本発明の他の課題は、ワークに要求される
切断品質に応じてレーザ光のコーンアングルを容易に変
更可能なレーザ加工装置用のマルチ光学系を提供するこ
とにある。
切断品質に応じてレーザ光のコーンアングルを容易に変
更可能なレーザ加工装置用のマルチ光学系を提供するこ
とにある。
【００１０】本発明の更に他の課題は、コーンアングル
の変更に際して、構成要素の位置合わせの不要なレーザ
加工装置用のマルチ光学系を提供することにある。
の変更に際して、構成要素の位置合わせの不要なレーザ
加工装置用のマルチ光学系を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ加工
方法は、レーザ発振器からのレーザ光をそのビーム径を
小さくして加工ヘッドに導く第１の光学経路と、前記レ
ーザ発振器からのレーザ光をそのまま前記加工ヘッドに
導く第２の光学経路と、前記レーザ発振器からのレーザ
光をその断面形状がリング形状になるようにして前記加
工ヘッドに導く第３の光学経路と、前記第１〜第３の光
学経路のいずれか１つを選択して前記レーザ発振器と前
記加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを行う
光路切り替え手段とを含み、前記第１の光学系路からの
レーザ光で切断加工した後、前記第２もしくは前記第３
の光学経路からのレーザ光で仕上げ加工を行うか、ある
いは前記第２の光学系路からのレーザ光で切断加工した
後、前記第３の光学経路からのレーザ光で仕上げ加工を
行うことができるようにしたことを特徴とする。
方法は、レーザ発振器からのレーザ光をそのビーム径を
小さくして加工ヘッドに導く第１の光学経路と、前記レ
ーザ発振器からのレーザ光をそのまま前記加工ヘッドに
導く第２の光学経路と、前記レーザ発振器からのレーザ
光をその断面形状がリング形状になるようにして前記加
工ヘッドに導く第３の光学経路と、前記第１〜第３の光
学経路のいずれか１つを選択して前記レーザ発振器と前
記加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを行う
光路切り替え手段とを含み、前記第１の光学系路からの
レーザ光で切断加工した後、前記第２もしくは前記第３
の光学経路からのレーザ光で仕上げ加工を行うか、ある
いは前記第２の光学系路からのレーザ光で切断加工した
後、前記第３の光学経路からのレーザ光で仕上げ加工を
行うことができるようにしたことを特徴とする。
【００１２】本発明においてはまた、複数の光学経路を
有して光学経路別に異なる機能を持たせたマルチ光学系
をレーザ発振器のレーザ光出射側に組合せることで、上
記課題を達成するものである。
有して光学経路別に異なる機能を持たせたマルチ光学系
をレーザ発振器のレーザ光出射側に組合せることで、上
記課題を達成するものである。
【００１３】具体的には、レーザ発振器からのレーザ光
を加工ヘッドに導いて被加工部材に照射して切断加工を
行うレーザ加工装置において、前記レーザ発振器と前記
加工ヘッドとの間にマルチ光学系を設け、該マルチ光学
系として、前記レーザ発振器からのレーザ光をそのビー
ム径を小さくして前記加工ヘッドに導く第１の光学経路
と、前記レーザ発振器からのレーザ光をそのまま前記加
工ヘッドに導く第２の光学経路と、前記第１の光学経路
と前記第２の光学経路の一方を前記レーザ発振器と前記
加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを行う光
路切り替え手段とを含むものを用いることを特徴とす
る。
を加工ヘッドに導いて被加工部材に照射して切断加工を
行うレーザ加工装置において、前記レーザ発振器と前記
加工ヘッドとの間にマルチ光学系を設け、該マルチ光学
系として、前記レーザ発振器からのレーザ光をそのビー
ム径を小さくして前記加工ヘッドに導く第１の光学経路
と、前記レーザ発振器からのレーザ光をそのまま前記加
工ヘッドに導く第２の光学経路と、前記第１の光学経路
と前記第２の光学経路の一方を前記レーザ発振器と前記
加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを行う光
路切り替え手段とを含むものを用いることを特徴とす
る。
【００１４】前記光路切り替え手段は、前記第１及び第
２の光学経路の入射側に配置されて前記レーザ発振器か
らのレーザ光を前記第１の光学経路の入射側に反射させ
るための第１の可動反射ミラーと、前記第１及び第２の
光学経路の出射側に配置されて前記第１の光学経路から
のレーザ光を前記加工ヘッドの入射側に反射させるため
の第２の可動反射ミラーとを含み、前記第１及び第２の
可動反射ミラーは、前記第２の光学経路が選択される時
は、前記第２の光学経路から退避した位置におかれるこ
とを特徴とする。
２の光学経路の入射側に配置されて前記レーザ発振器か
らのレーザ光を前記第１の光学経路の入射側に反射させ
るための第１の可動反射ミラーと、前記第１及び第２の
光学経路の出射側に配置されて前記第１の光学経路から
のレーザ光を前記加工ヘッドの入射側に反射させるため
の第２の可動反射ミラーとを含み、前記第１及び第２の
可動反射ミラーは、前記第２の光学経路が選択される時
は、前記第２の光学経路から退避した位置におかれるこ
とを特徴とする。
【００１５】前記第１の光学経路は、入射したレーザ光
の径をあらかじめ定められた値に絞り込むためのアパチ
ャーブロックと、その後方に配置されたアパチャーリン
グとを含むことを特徴とする。
の径をあらかじめ定められた値に絞り込むためのアパチ
ャーブロックと、その後方に配置されたアパチャーリン
グとを含むことを特徴とする。
【００１６】上記のマルチ光学系は更に、前記レーザ発
振器からのレーザ光をその断面形状がリング形状になる
ようにして前記加工ヘッドに導く第３の光学経路を有し
ても良く、この場合、前記光路切り替え手段は、前記第
１〜前記第３の光学経路の一つを前記レーザ発振器と前
記加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを行う
ことを特徴とする。
振器からのレーザ光をその断面形状がリング形状になる
ようにして前記加工ヘッドに導く第３の光学経路を有し
ても良く、この場合、前記光路切り替え手段は、前記第
１〜前記第３の光学経路の一つを前記レーザ発振器と前
記加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを行う
ことを特徴とする。
【００１７】この場合、前記光路切り替え手段は更に、
前記第１の可動反射ミラーの入射側に配置されて前記レ
ーザ発振器からのレーザ光を前記第３の光学経路の入射
側に反射させるための第３の可動反射ミラーと、前記第
２の可動反射ミラーの出射側に配置されて前記第３の光
学経路からのレーザ光を前記加工ヘッドの入射側に反射
させるための第４の可動反射ミラーとを含み、前記第３
の可動反射ミラー、前記第４の可動反射ミラーはそれぞ
れ、前記第１あるいは第２の光学経路が選択される時
は、前記第１の可動反射ミラーへの入射経路、前記第２
の可動反射ミラーの出射経路から退避した位置におかれ
ることを特徴とする。
前記第１の可動反射ミラーの入射側に配置されて前記レ
ーザ発振器からのレーザ光を前記第３の光学経路の入射
側に反射させるための第３の可動反射ミラーと、前記第
２の可動反射ミラーの出射側に配置されて前記第３の光
学経路からのレーザ光を前記加工ヘッドの入射側に反射
させるための第４の可動反射ミラーとを含み、前記第３
の可動反射ミラー、前記第４の可動反射ミラーはそれぞ
れ、前記第１あるいは第２の光学経路が選択される時
は、前記第１の可動反射ミラーへの入射経路、前記第２
の可動反射ミラーの出射経路から退避した位置におかれ
ることを特徴とする。
【００１８】前記第３の光学経路は、第１、第２の円錐
プリズムをそれぞれ、それらの頂点を互いに反対向きの
外側に向けて組合わせた構成を含むことを特徴とする。
プリズムをそれぞれ、それらの頂点を互いに反対向きの
外側に向けて組合わせた構成を含むことを特徴とする。
【００１９】前記第１〜第４の可動反射ミラーはそれぞ
れ、駆動機構に組合わされており、各駆動機構は制御装
置からの指令信号により駆動されることを特徴とする。
れ、駆動機構に組合わされており、各駆動機構は制御装
置からの指令信号により駆動されることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。図１において、レーザ発振器１
と加工ヘッド２との間に本発明によるマルチ光学系３が
配置される。レーザ発振器１は、切断加工を行うための
レーザ光を発生できるものであれば良く、特にそのタイ
プに制約を受けるものではなく、例えばＣＯ2 レーザ発
振器のようなガスレーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器の
ような固体レーザ発振器のいずれでも良く、パルスレー
ザ、連続レーザのいずれでも良い。加工ヘッド２は、周
知のように、水平方向からレーザ光を受ける場合には、
それを９０度角度を変えて下方向に向けて反射させるた
めの折り返しミラー２１と、折り返しミラー２１からの
レーザ光を、被加工部材（ワーク）４上において焦点を
結ぶようにするための加工レンズ２２とを含む。このよ
うな加工ヘッド２の構成はあくまでも基本構成であり、
実際にはこれら以外の光学系を含む。
形態について説明する。図１において、レーザ発振器１
と加工ヘッド２との間に本発明によるマルチ光学系３が
配置される。レーザ発振器１は、切断加工を行うための
レーザ光を発生できるものであれば良く、特にそのタイ
プに制約を受けるものではなく、例えばＣＯ2 レーザ発
振器のようなガスレーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器の
ような固体レーザ発振器のいずれでも良く、パルスレー
ザ、連続レーザのいずれでも良い。加工ヘッド２は、周
知のように、水平方向からレーザ光を受ける場合には、
それを９０度角度を変えて下方向に向けて反射させるた
めの折り返しミラー２１と、折り返しミラー２１からの
レーザ光を、被加工部材（ワーク）４上において焦点を
結ぶようにするための加工レンズ２２とを含む。このよ
うな加工ヘッド２の構成はあくまでも基本構成であり、
実際にはこれら以外の光学系を含む。
【００２１】マルチ光学系３は、レーザ発振器１からの
レーザ光をそのビーム径を小さくして加工ヘッド２に導
く第１の光学経路３１と、レーザ発振器１からのレーザ
光をそのまま加工ヘッド２に導く第２の光学経路３２
と、レーザ発振器１からのレーザ光をその断面形状がリ
ング形状になるようにして加工ヘッド２に導く第３の光
学経路３３を有している。第１の光学経路３１は、第２
の光学経路３２からのレーザ光のコーンアングルよりも
小さなコーンアングルのレーザ光を生成するためのもの
であり、第３の光学経路３３は、第２の光学経路３２か
らのレーザ光のコーンアングル及びスポット径より大き
なコーンアングル及びスポット径のレーザ光を生成する
ためのものである。
レーザ光をそのビーム径を小さくして加工ヘッド２に導
く第１の光学経路３１と、レーザ発振器１からのレーザ
光をそのまま加工ヘッド２に導く第２の光学経路３２
と、レーザ発振器１からのレーザ光をその断面形状がリ
ング形状になるようにして加工ヘッド２に導く第３の光
学経路３３を有している。第１の光学経路３１は、第２
の光学経路３２からのレーザ光のコーンアングルよりも
小さなコーンアングルのレーザ光を生成するためのもの
であり、第３の光学経路３３は、第２の光学経路３２か
らのレーザ光のコーンアングル及びスポット径より大き
なコーンアングル及びスポット径のレーザ光を生成する
ためのものである。
【００２２】マルチ光学系３は更に、第１〜第３の光学
経路３１〜３３のうちの一つをレーザ発振器１と加工ヘ
ッド２との間に結合させるように切り替えを行う光路切
り替え手段を有している。光路切り替え手段は、第１及
び第２の光学経路３１及び３２の入射側に配置されてレ
ーザ発振器１からのレーザ光を第１の光学経路３１の入
射側に反射させるための第１の可動反射ミラー３４−１
と、第１及び第２の光学経路３１及び３２の出射側に配
置されて第１の光学経路３１からのレーザ光を加工ヘッ
ド２の入射側に反射させるための第２の可動反射ミラー
３４−２と、第１の可動反射ミラー３４−１の入射側に
配置されてレーザ発振器１からのレーザ光を第３の光学
経路３３の入射側に反射させるための第３の可動反射ミ
ラー３４−３と、第２の可動反射ミラー３４−２の出射
側に配置されて第３の光学経路３３からのレーザ光を加
工ヘッド２の入射側に反射させるための第４の可動反射
ミラー３４−４とを含む。
経路３１〜３３のうちの一つをレーザ発振器１と加工ヘ
ッド２との間に結合させるように切り替えを行う光路切
り替え手段を有している。光路切り替え手段は、第１及
び第２の光学経路３１及び３２の入射側に配置されてレ
ーザ発振器１からのレーザ光を第１の光学経路３１の入
射側に反射させるための第１の可動反射ミラー３４−１
と、第１及び第２の光学経路３１及び３２の出射側に配
置されて第１の光学経路３１からのレーザ光を加工ヘッ
ド２の入射側に反射させるための第２の可動反射ミラー
３４−２と、第１の可動反射ミラー３４−１の入射側に
配置されてレーザ発振器１からのレーザ光を第３の光学
経路３３の入射側に反射させるための第３の可動反射ミ
ラー３４−３と、第２の可動反射ミラー３４−２の出射
側に配置されて第３の光学経路３３からのレーザ光を加
工ヘッド２の入射側に反射させるための第４の可動反射
ミラー３４−４とを含む。
【００２３】第１、第２の可動反射ミラー３４−１、３
４−２は、図中上側に反射面を持ち、第３、第４の可動
反射ミラー３４−３、３４−４は、図中下側に反射面を
持つ。第１、第２の可動反射ミラー３４−１、３４−２
はそれぞれ、第２の光学経路３２が選択される時は、第
２の光学経路３２から退避した位置におかれる。一方、
第３、第４の可動反射ミラー３４−３、３４−４はそれ
ぞれ、第１あるいは第２の光学経路３１あるいは３２が
選択される時は、第１の可動反射ミラー３４−１への入
射経路、第２の可動反射ミラー３４−２の出射経路から
退避した位置におかれる。
４−２は、図中上側に反射面を持ち、第３、第４の可動
反射ミラー３４−３、３４−４は、図中下側に反射面を
持つ。第１、第２の可動反射ミラー３４−１、３４−２
はそれぞれ、第２の光学経路３２が選択される時は、第
２の光学経路３２から退避した位置におかれる。一方、
第３、第４の可動反射ミラー３４−３、３４−４はそれ
ぞれ、第１あるいは第２の光学経路３１あるいは３２が
選択される時は、第１の可動反射ミラー３４−１への入
射経路、第２の可動反射ミラー３４−２の出射経路から
退避した位置におかれる。
【００２４】上記のような可動反射ミラー３４−１〜３
４−４の駆動機構は周知の技術を利用して実現可能であ
るので、詳しい説明は省略するが、一例を言えば、各可
動反射ミラーを、その一端側を中心として９０度以上回
動させる回動駆動機構を組み合わせることで実現でき
る。そして、このような回動動作は、第１、第２の可動
反射ミラー３４−１、３４−２の組合せ、第３、第４の
可動反射ミラー３４−３、３４−４の組合せがそれぞれ
同時に回動するように、図示しない制御装置からの指令
信号に基づいて行われるようにすれば良い。
４−４の駆動機構は周知の技術を利用して実現可能であ
るので、詳しい説明は省略するが、一例を言えば、各可
動反射ミラーを、その一端側を中心として９０度以上回
動させる回動駆動機構を組み合わせることで実現でき
る。そして、このような回動動作は、第１、第２の可動
反射ミラー３４−１、３４−２の組合せ、第３、第４の
可動反射ミラー３４−３、３４−４の組合せがそれぞれ
同時に回動するように、図示しない制御装置からの指令
信号に基づいて行われるようにすれば良い。
【００２５】第１の光学経路３１は、第１の可動反射ミ
ラー３４−１で反射されて９０度角度を変えたレーザ光
の角度を更に９０度変える第１の折り返しミラー３５−
１と、入射したレーザ光の径をあらかじめ定められた値
に絞り込むためのアパチャーブロック３６と、その後方
に配置されたアパチャーリング３７と、アパチャーリン
グ３７からのレーザ光の角度を９０度変えて第２の可動
反射ミラー３４−２に入射させる第２の折り返しミラー
３５−２とを含む。
ラー３４−１で反射されて９０度角度を変えたレーザ光
の角度を更に９０度変える第１の折り返しミラー３５−
１と、入射したレーザ光の径をあらかじめ定められた値
に絞り込むためのアパチャーブロック３６と、その後方
に配置されたアパチャーリング３７と、アパチャーリン
グ３７からのレーザ光の角度を９０度変えて第２の可動
反射ミラー３４−２に入射させる第２の折り返しミラー
３５−２とを含む。
【００２６】第３の光学経路３３は、第３の可動反射ミ
ラー３４−３で反射されて９０度角度を変えたレーザ光
の角度を更に９０度変える第３の折り返しミラー３５−
３と、第３の折り返しミラー３５−３からのレーザ光を
受け、第１、第２の円錐プリズム３８Ａ、３８Ｂをそれ
ぞれ、それらの頂点を互いに反対向きの外側に向けて組
合わせて成る構成と、第２の円錐プリズム３８Ｂからの
レーザ光の角度を９０度変えて第４の可動反射ミラー３
４−４に入射させる第４の折り返しミラー３５−４とを
含む。第１、第２の円錐プリズム３８Ａ、３８Ｂは、断
面円形のレーザ光を断面リング形状に成形するためのも
ので、一方を他方に対して接近、離反可能にする駆動機
構に組合わされている。例えば、第２の円錐プリズム３
８Ｂを第１の円錐プリズム３８Ａに近付けると、レーザ
光のリング形状の内径、外径が小さくなる。
ラー３４−３で反射されて９０度角度を変えたレーザ光
の角度を更に９０度変える第３の折り返しミラー３５−
３と、第３の折り返しミラー３５−３からのレーザ光を
受け、第１、第２の円錐プリズム３８Ａ、３８Ｂをそれ
ぞれ、それらの頂点を互いに反対向きの外側に向けて組
合わせて成る構成と、第２の円錐プリズム３８Ｂからの
レーザ光の角度を９０度変えて第４の可動反射ミラー３
４−４に入射させる第４の折り返しミラー３５−４とを
含む。第１、第２の円錐プリズム３８Ａ、３８Ｂは、断
面円形のレーザ光を断面リング形状に成形するためのも
ので、一方を他方に対して接近、離反可能にする駆動機
構に組合わされている。例えば、第２の円錐プリズム３
８Ｂを第１の円錐プリズム３８Ａに近付けると、レーザ
光のリング形状の内径、外径が小さくなる。
【００２７】なお、第１の光学系路３１におけるアパチ
ャーブロック３６は、入射するレーザ光の断面の外側部
分を反射させてカットするためのもので、反射されたレ
ーザ光は冷却ブロック３９に導入される。冷却ブロック
３９内に導入されたレーザ光は照射ブロックに入射して
熱に変換される。この照射ブロックは水冷による冷却機
構を有している。アパチャーブロック３６は、金属製材
料が好ましいが、ガラス材料でも良い。アパチャーリン
グ３７は、アパチャーブロック３６でカットされなかっ
たレーザ光の回折分をカットするためのもので、カット
されなかったレーザ光のエッジ部分をきれいにするため
のものである。
ャーブロック３６は、入射するレーザ光の断面の外側部
分を反射させてカットするためのもので、反射されたレ
ーザ光は冷却ブロック３９に導入される。冷却ブロック
３９内に導入されたレーザ光は照射ブロックに入射して
熱に変換される。この照射ブロックは水冷による冷却機
構を有している。アパチャーブロック３６は、金属製材
料が好ましいが、ガラス材料でも良い。アパチャーリン
グ３７は、アパチャーブロック３６でカットされなかっ
たレーザ光の回折分をカットするためのもので、カット
されなかったレーザ光のエッジ部分をきれいにするため
のものである。
【００２８】以上のような構成により、レーザ発振器１
から出射されたレーザ光は、第１〜第３の光学経路３１
〜３３のいずれかを経由して加工ヘッド２１に導かれ、
加工レンズ２２を通して被加工部材（ワーク）４に照射
される。各光学経路別に機能を見てみると以下のように
なる。
から出射されたレーザ光は、第１〜第３の光学経路３１
〜３３のいずれかを経由して加工ヘッド２１に導かれ、
加工レンズ２２を通して被加工部材（ワーク）４に照射
される。各光学経路別に機能を見てみると以下のように
なる。
【００２９】（１）第１の光学経路３１ 第３、第４の可動反射ミラー３４−３、３４−４は、い
ずれも退避位置におかれ、レーザ発振器１から出射され
たレーザ光は第１の可動反射ミラー３４−１で反射され
て第１の光学経路３１に導入される。この第１の光学経
路３１では、途中にアパチャーブロック３６及びアパチ
ャーリング３７が設置されていることにより、レーザ光
の径が小さくカットされる。これにより、第２の可動反
射ミラー３４−２、折り返しミラー２１を通して加工レ
ンズ２２に導かれたレーザ光のコーンアングルは小さく
なる。この場合、第１〜第４の可動反射ミラー３４−１
〜３４−４は制御装置からの指令信号により、それらの
駆動機構が同時に駆動され、光路を切り替えている。
ずれも退避位置におかれ、レーザ発振器１から出射され
たレーザ光は第１の可動反射ミラー３４−１で反射され
て第１の光学経路３１に導入される。この第１の光学経
路３１では、途中にアパチャーブロック３６及びアパチ
ャーリング３７が設置されていることにより、レーザ光
の径が小さくカットされる。これにより、第２の可動反
射ミラー３４−２、折り返しミラー２１を通して加工レ
ンズ２２に導かれたレーザ光のコーンアングルは小さく
なる。この場合、第１〜第４の可動反射ミラー３４−１
〜３４−４は制御装置からの指令信号により、それらの
駆動機構が同時に駆動され、光路を切り替えている。
【００３０】（２）第２の光学経路３２ 第１〜第４の可動反射ミラー３４−１〜３４−４は、い
ずれも退避位置におかれることにより、レーザ発振器１
から出てきたレーザ光をそのまま折り返しミラー２１を
介して加工レンズ２２に導く。
ずれも退避位置におかれることにより、レーザ発振器１
から出てきたレーザ光をそのまま折り返しミラー２１を
介して加工レンズ２２に導く。
【００３１】（３）第３の光学経路３３ 第３の可動反射ミラー３４−３がレーザ発振器１から出
てきたレーザ光を反射する位置におかれ、第４の可動反
射ミラー３４−４は第４の折り返しミラー３５−４から
のレーザ光を折り返しミラー２１に導く位置におかれ
る。この第３の光学経路では、途中に第１、第２の円錐
プリズム３８Ａ、３８Ｂが設置されていることにより、
レーザ光の径が大きくされる。これにより、第４の可動
反射ミラー３４−４、折り返しミラー２１を通して加工
レンズ２２に導かれたレーザ光のコーンアングルは勿
論、スポット径も大きくなる。
てきたレーザ光を反射する位置におかれ、第４の可動反
射ミラー３４−４は第４の折り返しミラー３５−４から
のレーザ光を折り返しミラー２１に導く位置におかれ
る。この第３の光学経路では、途中に第１、第２の円錐
プリズム３８Ａ、３８Ｂが設置されていることにより、
レーザ光の径が大きくされる。これにより、第４の可動
反射ミラー３４−４、折り返しミラー２１を通して加工
レンズ２２に導かれたレーザ光のコーンアングルは勿
論、スポット径も大きくなる。
【００３２】以下に説明するように、本マルチ光学系に
おいては、１つの切断加工を行う上で、少なくとも２つ
の光学経路を使用して加工が行われる。すなわち、前述
したように、２度加工して切断品質の向上を図る場合、
１回目に第１の光学系路３１を使用してコーンアングル
の小さいレーザ光で切断加工を行い、２回目にコーンア
ングルの大きいレーザ光で切断面を加工する。動作手順
としては下記の例にて行う。
おいては、１つの切断加工を行う上で、少なくとも２つ
の光学経路を使用して加工が行われる。すなわち、前述
したように、２度加工して切断品質の向上を図る場合、
１回目に第１の光学系路３１を使用してコーンアングル
の小さいレーザ光で切断加工を行い、２回目にコーンア
ングルの大きいレーザ光で切断面を加工する。動作手順
としては下記の例にて行う。
【００３３】（１）第１の光学経路３１を使用して切断
加工した後、第２もしくは第３の光学系路３２、３３で
仕上げ加工を行う。
加工した後、第２もしくは第３の光学系路３２、３３で
仕上げ加工を行う。
【００３４】（２）第２の光学経路３２で切断加工した
後、第３の光学経路３３で仕上げ加工を行う。
後、第３の光学経路３３で仕上げ加工を行う。
【００３５】これにより、１回目の切断加工で切断面の
エッジがシャープになり、切断幅が被加工部材３の表面
と裏面とで一様になる。そして、２回目の仕上げ加工に
て切断面の面粗さを調整することができる。
エッジがシャープになり、切断幅が被加工部材３の表面
と裏面とで一様になる。そして、２回目の仕上げ加工に
て切断面の面粗さを調整することができる。
【００３６】なお、上記の形態では、第１〜第３の光学
経路を持つ場合について説明したが、本発明は図１の構
成に限定されるものではない。例えば、第３の光学経路
３３は省略されても良い。また、レーザ発振器１と加工
ヘッド２との間が、マルチ光学系３によりダイレクトで
結合されているが、レーザ発振器１とマルチ光学系３と
の間、マルチ光学系３と加工ヘッド２との間にそれぞ
れ、光ファイバが介在するような構成でも実現可能であ
る。これは、通常、加工ヘッド２は被加工部材４上にお
いて可動とされるので、加工ヘッド２はできるだけ小
型、軽量であることが望ましいからである。
経路を持つ場合について説明したが、本発明は図１の構
成に限定されるものではない。例えば、第３の光学経路
３３は省略されても良い。また、レーザ発振器１と加工
ヘッド２との間が、マルチ光学系３によりダイレクトで
結合されているが、レーザ発振器１とマルチ光学系３と
の間、マルチ光学系３と加工ヘッド２との間にそれぞ
れ、光ファイバが介在するような構成でも実現可能であ
る。これは、通常、加工ヘッド２は被加工部材４上にお
いて可動とされるので、加工ヘッド２はできるだけ小
型、軽量であることが望ましいからである。
【００３７】
【発明の効果】本発明によるマルチ光学系によれば、ワ
ークに要求される切断品質に応じてレーザ光のコーンア
ングルを可動部分の位置合せ調整無しで再現性良く変更
することができ、切断品質を向上させることができる。
ークに要求される切断品質に応じてレーザ光のコーンア
ングルを可動部分の位置合せ調整無しで再現性良く変更
することができ、切断品質を向上させることができる。
【図１】本発明によるマルチ光学系の実施の形態の構成
を示した図である。
を示した図である。
【図２】レーザ光のコーンアングルが変化した場合の切
断加工を説明するための図である。
断加工を説明するための図である。
１ レーザ発振器 ２ 加工ヘッド ３ マルチ光学系 ４ 被加工部材 ３１〜３３ 第１〜第３の光学経路 ３４−１〜３４−４ 第１〜第４の可動反射ミラー ３５−１〜３５−４ 第１〜第４の折り返しミラー ３６ アパチャーブロック ３７ アパチャーリング ３８Ａ、３８Ｂ 第１、第２の円錐プリズム ３９ 冷却ブロック
Claims (8)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザ光をそのビー
ム径を小さくして加工ヘッドに導く第１の光学経路と、 前記レーザ発振器からのレーザ光をそのまま前記加工ヘ
ッドに導く第２の光学経路と、 前記レーザ発振器からのレーザ光をその断面形状がリン
グ形状になるようにして前記加工ヘッドに導く第３の光
学経路と、 前記第１〜第３の光学経路のいずれか１つを選択して前
記レーザ発振器と前記加工ヘッドとの間に結合させるよ
うに切り替えを行う光路切り替え手段とを含み、 前記第１の光学系路からのレーザ光で切断加工した後、
前記第２もしくは前記第３の光学経路からのレーザ光で
仕上げ加工を行うか、あるいは前記第２の光学系路から
のレーザ光で切断加工した後、前記第３の光学経路から
のレーザ光で仕上げ加工を行うことができるようにした
ことを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項２】 レーザ発振器からのレーザ光を加工ヘッ
ドに導いて被加工部材に照射して切断加工を行うレーザ
加工装置において、 前記レーザ発振器と前記加工ヘッドとの間にマルチ光学
系を設け、 該マルチ光学系は、前記レーザ発振器からのレーザ光を
そのビーム径を小さくして前記加工ヘッドに導く第１の
光学経路と、 前記レーザ発振器からのレーザ光をそのまま前記加工ヘ
ッドに導く第２の光学経路と、 前記第１の光学経路と前記第２の光学経路の一方を前記
レーザ発振器と前記加工ヘッドとの間に結合させるよう
に切り替えを行う光路切り替え手段とを含むことを特徴
とするレーザ加工装置用のマルチ光学系。 - 【請求項３】 請求項２記載のマルチ光学系において、
前記光路切り替え手段は、前記第１及び第２の光学経路
の入射側に配置されて前記レーザ発振器からのレーザ光
を前記第１の光学経路の入射側に反射させるための第１
の可動反射ミラーと、前記第１及び第２の光学経路の出
射側に配置されて前記第１の光学経路からのレーザ光を
前記加工ヘッドの入射側に反射させるための第２の可動
反射ミラーとを含み、前記第１及び第２の可動反射ミラ
ーは、前記第２の光学経路が選択される時は、前記第２
の光学経路から退避した位置におかれることを特徴とす
るレーザ加工装置用のマルチ光学系。 - 【請求項４】 請求項３記載のマルチ光学系において、
前記第１の光学経路は、入射したレーザ光の径をあらか
じめ定められた値に絞り込むためのアパチャーブロック
と、その後方に配置されたアパチャーリングとを含むこ
とを特徴とするレーザ加工装置用のマルチ光学系。 - 【請求項５】 請求項３記載のマルチ光学系において、
更に、前記レーザ発振器からのレーザ光をその断面形状
がリング形状になるようにして前記加工ヘッドに導く第
３の光学経路を有し、前記光路切り替え手段は、前記第
１〜前記第３の光学経路の一つを前記レーザ発振器と前
記加工ヘッドとの間に結合させるように切り替えを行う
ことを特徴とするレーザ加工装置用のマルチ光学系。 - 【請求項６】 請求項５記載のマルチ光学系において、
前記光路切り替え手段は更に、前記第１の可動反射ミラ
ーの入射側に配置されて前記レーザ発振器からのレーザ
光を前記第３の光学経路の入射側に反射させるための第
３の可動反射ミラーと、前記第２の可動反射ミラーの出
射側に配置されて前記第３の光学経路からのレーザ光を
前記加工ヘッドの入射側に反射させるための第４の可動
反射ミラーとを含み、前記第３の可動反射ミラー、前記
第４の可動反射ミラーはそれぞれ、前記第１あるいは第
２の光学経路が選択される時は、前記第１の可動反射ミ
ラーへの入射経路、前記第２の可動反射ミラーの出射経
路から退避した位置におかれることを特徴とするレーザ
加工装置用のマルチ光学系。 - 【請求項７】 請求項６記載のマルチ光学系において、
前記第３の光学経路は、第１、第２の円錐プリズムをそ
れぞれ、それらの頂点を互いに反対向きの外側に向けて
組合わせた構成を含むことを特徴とするレーザ加工装置
用のマルチ光学系。 - 【請求項８】 請求項６記載のマルチ光学系において、
前記第１〜第４の可動反射ミラーはそれぞれ、駆動機構
に組合わされており、各駆動機構は制御装置からの指令
信号により駆動されることを特徴とするレーザ加工装置
用のマルチ光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11072782A JP2000263269A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置用のマルチ光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11072782A JP2000263269A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置用のマルチ光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000263269A true JP2000263269A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13499315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11072782A Withdrawn JP2000263269A (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置用のマルチ光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000263269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008018130A1 (de) | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugkarosserien |
| WO2019103277A1 (ko) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 주식회사 이오테크닉스 | 앵글제어 광학계를 포함하는 레이저 가공 장치 |
-
1999
- 1999-03-17 JP JP11072782A patent/JP2000263269A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008018130A1 (de) | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugkarosserien |
| WO2019103277A1 (ko) * | 2017-11-24 | 2019-05-31 | 주식회사 이오테크닉스 | 앵글제어 광학계를 포함하는 레이저 가공 장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050607 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20061205 |