JP2001001177A - Method for laser beam machining and device therefor - Google Patents

Method for laser beam machining and device therefor

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JP2001001177A
JP2001001177A JP11169675A JP16967599A JP2001001177A JP 2001001177 A JP2001001177 A JP 2001001177A JP 11169675 A JP11169675 A JP 11169675A JP 16967599 A JP16967599 A JP 16967599A JP 2001001177 A JP2001001177 A JP 2001001177A
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Japan
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laser beam
processing
work
laser
substantially parallel
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JP11169675A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Takeuchi
清 武内
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Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for laser beam machining and a device therefor capable of improving velocity of processing a work. SOLUTION: By making nearly parallel laser beams 21a pass through a cylindrical lens 19, a laser beam 21b having a long and narrow transverse section is generated, and thus generated laser beam 21b is projected on a work 6, and at the same time a spot S of the laser beam 21b on the work 6 is moved in the direction of working 22 so that the longitudinal direction of the spot S may coinside with the direction of working.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工方法及
びレーザ加工装置に関する。
[0001] The present invention relates to a laser processing method and a laser processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】ワークにレーザを照射することにより、
ワークに種々の加工を施すレーザ加工方法が知られてい
る。かかるレーザ加工方法では、一般的に、レーザ発振
器で発生させたレーザビームを凸レンズで収束してエネ
ルギ密度を高め、そのエネルギ密度を高めたレーザビー
ムをワークに照射することにより、ワークに所要の加工
を施している。
2. Description of the Related Art By irradiating a work with a laser,
2. Description of the Related Art Laser processing methods for performing various types of processing on a work are known. In such a laser processing method, generally, a laser beam generated by a laser oscillator is converged by a convex lens to increase the energy density, and the laser beam having the increased energy density is irradiated on the work, thereby performing a required processing on the work. Has been given.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
レーザ加工方法では、ワーク上のレーザビームの照射部
分(以下、スポットという)の形状は、通常、円形に設
定されている。このスポットの形状は、主として、レー
ザを発生させるレーザ発振器の制約によりそのように設
定されたもので、ワークの加工速度の向上という観点か
ら設定されたものではなく、従って、必ずしも、最適な
ものではない。
By the way, in the above-mentioned conventional laser processing method, the shape of a portion irradiated with a laser beam (hereinafter, referred to as a spot) on a work is usually set to a circle. The shape of this spot is mainly set as such due to the limitation of the laser oscillator that generates the laser, and is not set from the viewpoint of improving the processing speed of the work, and therefore, is not necessarily the optimum one. Absent.

【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、ワークの加工速度を向上することができるレーザ
加工方法及びレーザ加工装置を提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a laser processing method and a laser processing apparatus capable of improving the processing speed of a work.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るレーザ加工方法及びレーザ加工装置
は、略平行レーザビームを、シリンドリカルレンズを通
過させることにより、細長い横断面を有するレーザビー
ムを生成し、該生成したレーザビームをワークに照射す
るとともに、該ワーク上の該レーザビームの照射部分
を、該照射部分の長手方向が加工方向に一致するように
して、該加工方向に移動させることにより、該ワークを
加工する(請求項1,4)。かかる構成とすると、ワー
クの加工速度を向上することができる。また、シリンド
リカルレンズを用いるので、所望の横断面形状を有する
レーザビームを容易に生成することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, a laser processing method and a laser processing apparatus according to the present invention provide a laser having an elongated cross section by passing a substantially parallel laser beam through a cylindrical lens. A beam is generated, and the generated laser beam is irradiated on the workpiece, and the irradiated part of the laser beam on the workpiece is moved in the processing direction such that the longitudinal direction of the irradiated part matches the processing direction. Then, the work is processed (claims 1 and 4). With this configuration, the processing speed of the work can be improved. In addition, since a cylindrical lens is used, a laser beam having a desired cross-sectional shape can be easily generated.

【0006】また、本発明に係るレーザ加工方法及びレ
ーザ加工装置は、略平行レーザビームを、該略平行レー
ザビームの光軸に対し斜めに配置した凸レンズを通過さ
せることにより、細長い横断面を有するレーザビームを
生成し、該生成したレーザビームをワークに照射すると
ともに、該ワーク上の該レーザビームの照射部分を、該
照射部分の長手方向が加工方向に一致するようにして、
該加工方向に移動させることにより、該ワークを加工す
る(請求項2,5)。かかる構成としても、ワークの加
工速度を向上することができる。また、通常の凸レンズ
を用いるので構成が簡素化される。
Further, the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present invention have an elongated cross section by passing a substantially parallel laser beam through a convex lens arranged obliquely to the optical axis of the substantially parallel laser beam. A laser beam is generated, and the generated laser beam is irradiated on the work, and the irradiated portion of the laser beam on the work is arranged such that the longitudinal direction of the irradiated portion matches the processing direction,
The workpiece is machined by moving the workpiece in the machining direction (claims 2 and 5). Even with such a configuration, the processing speed of the work can be improved. In addition, since a normal convex lens is used, the configuration is simplified.

【0007】また、本発明に係るレーザ加工方法及びレ
ーザ加工装置は、略平行レーザビームを、順次、シリン
ドリカルレンズ及び凸レンズを通過させることにより、
その中心部のエネルギ密度を他の部分より高めた細長い
横断面を有するレーザビームを生成し、該生成したレー
ザビームをワークに照射するとともに、該ワーク上の該
レーザビームの照射部分を、該照射部分の長手方向が加
工方向に一致するようにして、該加工方向に移動させる
ことにより、該ワークを加工する(請求項3,6)。か
かる構成とすると、ワーク上のレーザビームの照射部分
において、加工方向前側部分で予熱が行われ、同中央部
分で加工が行われ、同後側部分で除冷が行われる。その
ため、加工が容易となる。また、シリンドリカルレンズ
と凸レンズとを組み合わせて用いるので、所望の横断面
形状及び横断面におけるエネルギ密度分布を有するレー
ザビームを容易に生成することができる。
Further, the laser processing method and the laser processing apparatus according to the present invention are such that a substantially parallel laser beam is sequentially passed through a cylindrical lens and a convex lens.
A laser beam having an elongated cross section whose energy density at the center is higher than that of the other portions is generated, and the generated laser beam is irradiated on the work, and the irradiated portion of the laser beam on the work is irradiated with the laser beam. The workpiece is machined by moving the portion in the machining direction such that the longitudinal direction of the portion coincides with the machining direction (claims 3 and 6). With this configuration, in the portion of the workpiece irradiated with the laser beam, preheating is performed in the front portion in the processing direction, processing is performed in the center portion, and cooling is performed in the rear portion. Therefore, processing becomes easy. In addition, since the cylindrical lens and the convex lens are used in combination, a laser beam having a desired cross-sectional shape and an energy density distribution in the cross-section can be easily generated.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明の実施の形態に係るレーザ加
工装置の概略構成を示す平面図、図2は同じく右側面
図、図3は同じく背面図である。これらの図では炉を中
央部における断面図で示している。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a right side view thereof, and FIG. 3 is a rear view thereof. In these figures, the furnace is shown in cross section at the center.

【0010】これらの図において、レーザ加工装置1
は、炉2とレーザ照射装置7とを備えている。炉2は、
ここでは直方体形状の筐体からなり、前面及び後面に、
開口2a,2bと該開口2a,2bを開閉する扉4,5がそれ
ぞれ設けられている。前面の開口2a及び扉4はワーク
を6を出し入れするため、後面の開口2b及び扉5はワ
ーク6にレーザビームを照射するためのものである。炉
2の内部には、ワーク6を載置するための水平なターン
テーブル3が、鉛直方向の軸(Z軸)の周りに回動可能
にかつ水平面のX軸方向に移動可能に配設されている。
In these figures, a laser processing apparatus 1
Has a furnace 2 and a laser irradiation device 7. Furnace 2
Here, it consists of a rectangular parallelepiped housing, and on the front and back,
Openings 2a, 2b and doors 4, 5 for opening and closing the openings 2a, 2b are provided, respectively. The front opening 2a and the door 4 allow the work 6 to enter and leave the work, and the rear opening 2b and the door 5 allow the work 6 to be irradiated with a laser beam. Inside the furnace 2, a horizontal turntable 3 for mounting a workpiece 6 is disposed so as to be rotatable around a vertical axis (Z axis) and to be movable in a horizontal X-axis direction. ing.

【0011】レーザ照射装置7はレーザ発振器(図示せ
ず)及び枠体8を有している。枠体8は、門型に形成さ
れ、上記炉2の背後に、その上辺枠8aが水平面のY軸
方向を向くように立設されている。上辺枠8aには、該
上辺枠8aに沿って(Y軸方向に)移動可能な摺動体20
が配設されている。摺動体20には、Z軸方向に延びる筒
状の昇降体10が、その中心軸10a方向に移動(昇降)可
能なように取り付けられている。昇降体10の下部には、
円筒状の第1の旋回体11が、その中心軸12の周りに旋回
可能なようにX軸方向に突設されている。第1の旋回体
11の先端部には、円筒状の第2の旋回体14が、その中心
軸13の周りに旋回可能なように、第1の旋回体11の中心
軸12に直角な方向に突設されている。第2の旋回体14の
周面には、中空の切頭円錐状の加工ヘッド15が、第2の
旋回体14の中心軸14に直角な方向に突設されている。加
工ヘッド15の基部には、ワーク6で反射されたレーザ光
から第1,第2の旋回体11,14を保護するための反射板16
が配設されている。ターンテーブル3、摺動体20、昇降
体10、第1の旋回体11、及び第2の旋回体14は、それぞ
れ図示されない駆動モータによって駆動され、該駆動モ
ータは図示されない制御装置によって制御される。これ
により、加工ヘッド15は、ワーク6に対し3次元方向に
相対移動が可能であり、かつ所定の角度範囲で自由に方
向を変えることができる。
The laser irradiation device 7 has a laser oscillator (not shown) and a frame 8. The frame body 8 is formed in a gate shape, and is erected behind the furnace 2 so that the upper side frame 8a faces the Y-axis direction of the horizontal plane. A sliding body 20 movable along the upper side frame 8a (in the Y-axis direction) is provided on the upper side frame 8a.
Are arranged. A cylindrical elevating body 10 extending in the Z-axis direction is attached to the sliding body 20 so as to be movable (elevated) in the direction of its central axis 10a. At the bottom of the lifting body 10,
A cylindrical first revolving body 11 is protruded in the X-axis direction so as to be rotatable around a central axis 12 thereof. First revolving superstructure
A cylindrical second revolving body 14 is provided at a tip of the first revolving body 11 in a direction perpendicular to the center axis 12 of the first revolving body 11 so as to be rotatable around a center axis 13 thereof. I have. A hollow frusto-conical processing head 15 is provided on the peripheral surface of the second revolving unit 14 in a direction perpendicular to the center axis 14 of the second revolving unit 14. A reflecting plate 16 for protecting the first and second revolving units 11 and 14 from the laser beam reflected by the work 6 is provided at the base of the processing head 15.
Are arranged. The turntable 3, the sliding body 20, the elevating body 10, the first slewing body 11, and the second slewing body 14 are each driven by a drive motor (not shown), and the drive motor is controlled by a control device (not shown). Thus, the processing head 15 can move relative to the work 6 in the three-dimensional direction, and can change the direction freely within a predetermined angle range.

【0012】また、摺動体20には、他端をレーザ発振器
の出力端に接続された伸縮自在な案内筒9の一端が接続
されている。この案内筒9は、摺動体20、昇降体10、第
1の旋回体11、及び第2の旋回体14の内部空間を介して
加工ヘッド15に連通している。また、案内筒9、摺動体
20、及び昇降体10は、案内筒9の中心軸9aと昇降体10
の中心軸10aとが、摺動体20中で相互に直交するように
配設されている。さらに、昇降体10と第1の旋回体11同
士、第1の旋回体11と第2の旋回体14同士、及び第2の
旋回体14と加工ヘッド15同士は、互いの中心軸(10a及
び12、12及び13、13及び18)が、直交するように配設さ
れている。そして、これらの中心軸同士の交点に、双方
の中心軸に対し45度の角度をなすように反射ミラー17が
配設されている。また、加工ヘッド15の手前の該加工ヘ
ッド15の中心軸18上には集光レンズ19が配設されてい
る。これにより、レーザ発振器で発生したレーザビーム
21が、案内筒9、昇降体10、第1の旋回体11、及び第2
の旋回体14、及び加工ヘッド15の各中心軸に沿って進
み、集光レンズ19で収束されて加工ヘッド15の先端から
出射される。
Further, one end of an extendable guide cylinder 9 having the other end connected to the output end of the laser oscillator is connected to the sliding body 20. The guide cylinder 9 communicates with the processing head 15 via the internal space of the sliding body 20, the elevating body 10, the first rotating body 11, and the second rotating body 14. In addition, the guide cylinder 9, the sliding body
20 and the elevating body 10 are connected to the center axis 9a of the guide cylinder 9 and the elevating body 10
And a central axis 10a of the sliding member 20 are arranged to be orthogonal to each other. Further, the lifting and lowering body 10 and the first revolving bodies 11, the first revolving body 11 and the second revolving bodies 14, and the second revolving body 14 and the processing head 15 are mutually central axes (10 a and 10 a). 12, 12 and 13, 13 and 18) are arranged orthogonally. At the intersection of these central axes, a reflection mirror 17 is arranged so as to form an angle of 45 degrees with both central axes. In addition, a condensing lens 19 is provided on the center axis 18 of the processing head 15 before the processing head 15. As a result, the laser beam generated by the laser oscillator
21 includes a guide cylinder 9, a lifting / lowering body 10, a first revolving body 11, and a second
The laser beam travels along the central axis of the revolving body 14 and the processing head 15, is converged by the condenser lens 19, and is emitted from the tip of the processing head 15.

【0013】次ぎに、集光レンズ19について詳細に説明
する。図4は、集光レンズ19とワーク上のスポットとの
関係を示す模式図であって、(a)はワークの加工面に対
し斜め手前から見た図、(b)は加工方向に直角な方向か
ら見た図、(c)は加工方向から見た図、(d)はワークの加
工面に直角な方向から見た図である。図では加工ヘッド
及び第2の旋回体を省略して描いてある。
Next, the condenser lens 19 will be described in detail. 4A and 4B are schematic diagrams showing the relationship between the condensing lens 19 and the spot on the work, wherein FIG. 4A is a diagram viewed from the oblique front of the work surface of the work, and FIG. FIG. 3C is a diagram viewed from a direction, FIG. 4C is a diagram viewed from a processing direction, and FIG. In the drawing, the processing head and the second rotating body are omitted.

【0014】図示するように、集光レンズ19は、ここで
はシリンドリカルレンズで構成されている。シリンドリ
カルレンズ19は、一方の主面が平坦に形成され、他方の
主面が円筒の周面の一部をなす形状に形成されている。
すなわち、該他方の主面は、シリンドリカルレンズ19の
縦断面(その光軸101に平行な断面)の中心軸(以下、
延在軸という)102に直角な方向に一定の曲率で湾曲す
るように形成されている。そして、シリンドリカルレン
ズ19は、その光軸101が加工ヘッド15の中心軸18に一致
するように配設されている(図2参照)。
As shown in the figure, the condenser lens 19 here is constituted by a cylindrical lens. The cylindrical lens 19 has one main surface formed to be flat, and the other main surface formed to be a part of a peripheral surface of a cylinder.
That is, the other main surface is a central axis (hereinafter, referred to as a vertical section) of the cylindrical lens 19 (a section parallel to the optical axis 101).
It is formed so as to be curved at a constant curvature in a direction perpendicular to the extension axis 102. The cylindrical lens 19 is disposed such that its optical axis 101 coincides with the central axis 18 of the processing head 15 (see FIG. 2).

【0015】次ぎに、以上のように構成されたレーザ加
工装置の動作(レーザ加工方法)を図1〜図4を用いて
説明する。
Next, the operation (laser processing method) of the laser processing apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS.

【0016】これらの図において、ワーク6をレーザ加
工するには、まず、ワーク6に対する加工方法(加工方
向、加工条件等)を予め設定する。この際、図4(a)に
示すように、スポットSの長手方向が加工方向(ワーク
6に対する加工ヘッド15の相対移動方向)22に常に一致
するように設定しておく。換言すれば、シリンドリカル
レンズ19の延在軸102と加工方向22とが常に同一平面内
にあるように設定しておく。その後、炉2の前面の扉4
を開けてワーク6をターンテーブル3上に載置し、該扉
4を閉める。次いで、炉2の後面の扉5を開け、レーザ
加工装置1を起動する。すると、ワーク6と加工ヘッド
15とが予め設定された方向に相対移動するとともに、加
工ヘッド15の先端からワーク6に向けレーザビーム21が
照射される。それにより、ワーク6上をスポットSが加
工方向22に移動して、ワーク6に対し上記設定されたレ
ーザ加工が施される。この際、第1の旋回体11、及び第
2の旋回体14が旋回して、シリンドリカルレンズ19の延
在軸102と加工方向22とが常に同一平面内にあるように
加工ヘッド15の方向が制御される。
In these figures, in order to perform laser processing on the work 6, first, a processing method (processing direction, processing conditions, etc.) for the work 6 is set in advance. At this time, as shown in FIG. 4A, the longitudinal direction of the spot S is set so as to always coincide with the processing direction (direction of relative movement of the processing head 15 with respect to the workpiece 6) 22. In other words, it is set so that the extending axis 102 of the cylindrical lens 19 and the processing direction 22 are always on the same plane. Then, the door 4 on the front of the furnace 2
Is opened, the work 6 is placed on the turntable 3, and the door 4 is closed. Next, the door 5 on the rear surface of the furnace 2 is opened, and the laser processing apparatus 1 is started. Then, the work 6 and the processing head
15 are relatively moved in a preset direction, and a laser beam 21 is irradiated toward the workpiece 6 from the tip of the processing head 15. Thereby, the spot S moves on the workpiece 6 in the processing direction 22, and the laser processing set as described above is performed on the workpiece 6. At this time, the direction of the processing head 15 is changed so that the first rotating body 11 and the second rotating body 14 rotate, and the extending axis 102 of the cylindrical lens 19 and the processing direction 22 are always in the same plane. Controlled.

【0017】ここで、ワーク6に対するレーザビーム21
の照射動作を詳しく説明する。図4(a)に示すように、
レーザ発振器からは円形の横断面(光軸に直角な断面)
を有する略平行ビーム21aが出射され、これがシリンド
リカルレンズ19に入射する。すると、図4(b),(c)に示
すように、入射した略平行ビーム21aは、シリンドリカ
ルレンズ19の延在軸102方向には収束されず、延在軸102
に直角な方向にのみ収束されて、延在軸102方向に細長
い横断面を有する収束ビーム21bとなる。従って、この
収束ビーム21bのワーク6上のスポットSは、該延在軸
方向102、すなわち、加工方向22に細長い形状となる。
これにより、ワーク6の加工速度が向上する。
Here, the laser beam 21 for the workpiece 6 is
Will be described in detail. As shown in FIG.
Circular cross section from laser oscillator (cross section perpendicular to optical axis)
Is emitted, and this enters the cylindrical lens 19. Then, as shown in FIGS. 4B and 4C, the incident substantially parallel beam 21a is not converged in the direction of the extension axis 102 of the cylindrical lens 19, but is
Is converged only in a direction perpendicular to the direction, and becomes a convergent beam 21b having an elongated cross section in the direction of the extension axis 102. Accordingly, the spot S of the convergent beam 21b on the workpiece 6 has an elongated shape in the extending axial direction 102, that is, the processing direction 22.
Thereby, the processing speed of the work 6 is improved.

【0018】次ぎに、本実施の形態の変形例を説明す
る。
Next, a modified example of this embodiment will be described.

【0019】図5は、集光レンズの他の構成例を示す模
式図であって、(a)は加工方向に対し直角な方向から見
た図、(b)はワークの加工面に直角な方向から見た図で
ある。図では加工ヘッド及び第2の旋回体を省略して描
いてある。
FIGS. 5A and 5B are schematic views showing another configuration example of the condenser lens, wherein FIG. 5A is a view seen from a direction perpendicular to the processing direction, and FIG. 5B is a view perpendicular to the processing surface of the workpiece. It is the figure seen from the direction. In the drawing, the processing head and the second rotating body are omitted.

【0020】図示するように、ここでは、集光レンズ19
は通常の円形の凸レンズで構成され、該凸レンズ19が、
レーザ発振器からの略平行ビーム21aの光軸18(ここで
は加工ヘッドの中心軸)に対し斜めに配設されている。
かかる構成とすると、凸レンズ19に入射した略平行ビー
ム21aは、該凸レンズ19の傾斜方向においては収束する
度合いが小さくなり、そのため、該傾斜方向に細長い横
断面を有する収束ビーム21bとなる。従って、この収束
ビーム21bのワーク6上のスポットSも凸レンズ19の傾
斜方向に細長い形状となる。よって、ワーク6のレーザ
加工時に、スポットSの長手方向が加工方向22に常に一
致するように、換言すれば、凸レンズ19の傾斜方向と加
工方向とが常に同一平面内にあるように、加工ヘッドを
ワーク6に対し相対移動させることにより、ワーク6の
加工速度を向上させることができる。
As shown in the figure, here, the condenser lens 19
Is composed of a normal circular convex lens, the convex lens 19,
It is disposed obliquely with respect to the optical axis 18 (here, the center axis of the processing head) of the substantially parallel beam 21a from the laser oscillator.
With such a configuration, the degree of convergence of the substantially parallel beam 21a incident on the convex lens 19 in the inclination direction of the convex lens 19 becomes small, so that a convergent beam 21b having an elongated cross section in the inclination direction is obtained. Accordingly, the spot S of the convergent beam 21b on the workpiece 6 also has a shape elongated in the direction of inclination of the convex lens 19. Therefore, at the time of laser processing of the work 6, the processing head is set so that the longitudinal direction of the spot S always coincides with the processing direction 22, in other words, the inclination direction of the convex lens 19 and the processing direction are always in the same plane. Is relatively moved with respect to the work 6, the processing speed of the work 6 can be improved.

【0021】図6は、集光レンズのさらなる他の構成例
を示す模式図であって、(a)は集光レンズの下方斜視
図、(b)は加工方向に直角な方向から見た図、(c)は加工
方向から見た図、(d)はワークの加工面に直角な方向か
ら見た図、(e)はワーク上のスポットの加工方向におけ
るエネルギ密度分布を模式的に示す図である。図では加
工ヘッド及び第2の旋回体を省略して描いてある。
FIGS. 6A and 6B are schematic views showing still another configuration example of the condenser lens. FIG. 6A is a lower perspective view of the condenser lens, and FIG. 6B is a view seen from a direction perpendicular to the processing direction. , (C) is a diagram viewed from the processing direction, (d) is a diagram viewed from a direction perpendicular to the processing surface of the workpiece, and (e) is a diagram schematically illustrating an energy density distribution of the spot on the workpiece in the processing direction. It is. In the drawing, the processing head and the second rotating body are omitted.

【0022】図示するように、集光レンズ19は、シリン
ドリカルレンズ(以下、シリンドリカルレンズ部とい
う)19aと該シリンドリカルレンズ部19aより径が小さい
円形の凸レンズ(以下、凸レンズ部という)19bとが、
双方の光軸101,103が一致し、かつ互いにその平坦な主
面同士で接するように形成された複合レンズで構成され
ている。シリンドリカルレンズ部19aと凸レンズ部19bと
は一体であっても別体であっても構わない。この複合レ
ンズ19は、その光軸101,103が加工ヘッド15の中心軸18
に一致するように配設される(図2参照)。
As shown, the condenser lens 19 includes a cylindrical lens (hereinafter, referred to as a cylindrical lens portion) 19a and a circular convex lens (hereinafter, referred to as a convex lens portion) 19b having a smaller diameter than the cylindrical lens portion 19a.
It is composed of a compound lens in which both optical axes 101 and 103 coincide and are formed so that their flat main surfaces are in contact with each other. The cylindrical lens portion 19a and the convex lens portion 19b may be integrated or separate. This compound lens 19 has its optical axes 101 and 103
(See FIG. 2).

【0023】かかる構成において、複合レンズ19のシリ
ンドリカルレンズ部19aの延在軸102と加工方向とが同一
平面内にあるように加工ヘッドをワーク6に対し相対移
動させて、ワーク6のレーザ加工を行うと、複合レンズ
19のシリンドリカルレンズ部19aに入射した略平行ビー
ム21aは、該シリンドリカルレンズ部19aの延在軸102方
向に細長い横断面を有する収束ビーム21bとなり、さら
に、その収束ビーム21bの中心部分が凸レンズ部19bによ
って収束され(21c)、光強度が大きくなる。そして、
この収束ビーム21bがワーク6に照射され、(d)に示すよ
うに、加工方向22に細長くかつその中心部に光強度の大
きい部分S0を有するスポットSが生じる。このスポッ
トSの加工方向22におけるエネルギ密度分布は、(e)に示
すように、スポットSの中心部分R1のエネルギ密度が
その前後の部分R2のエネルギ密度より大きくなってい
る。従って、スポットSの加工方向22における前側部分
で予熱が行われ、その中央部分で加工が行われ、その後
側部分で除冷が行われる。そのため、加工が容易とな
り、特に、複数のワークを融着する場合に最適なものと
なる。
In such a configuration, the processing head is relatively moved with respect to the workpiece 6 so that the extending direction of the cylindrical lens portion 19a of the compound lens 19 and the processing direction are in the same plane, and the laser processing of the workpiece 6 is performed. Do it, compound lens
The substantially parallel beam 21a that has entered the cylindrical lens portion 19a of FIG. 19 becomes a convergent beam 21b having an elongated cross section in the direction of the extending axis 102 of the cylindrical lens portion 19a, and further, the central portion of the convergent beam 21b is a convex lens portion 19b. (21c), and the light intensity increases. And
The convergent beam 21b is applied to the work 6, and as shown in (d), a spot S which is elongated in the processing direction 22 and has a portion S0 having a large light intensity at the center thereof is generated. In the energy density distribution of the spot S in the processing direction 22, the energy density of the central portion R1 of the spot S is larger than the energy density of the portion R2 before and after the central portion R1 as shown in FIG. Therefore, preheating is performed in a front portion of the spot S in the processing direction 22, processing is performed in a central portion thereof, and cooling is performed in a rear portion thereof. For this reason, machining is facilitated, and it is particularly suitable when a plurality of workpieces are fused.

【0024】なお、上記の説明では、複合レンズ19にお
いて、シリンドリカルレンズ部19aと凸レンズ部19bとを
隣接して配置したが、離隔して配置してもよい。
In the above description, in the compound lens 19, the cylindrical lens portion 19a and the convex lens portion 19b are arranged adjacent to each other, but they may be arranged separately.

【0025】また、レーザビーム21の横断面形状を丸ま
ったものとしたが、角張ったものとしてもよい。
Although the cross section of the laser beam 21 is rounded, it may be square.

【0026】また、レーザビーム21をワーク6の加工面
に直角に照射するようにしたが、これを加工方向の前後
に傾けて照射してもよい。
Although the laser beam 21 is irradiated at right angles to the processing surface of the workpiece 6, the laser beam 21 may be irradiated at an angle before and after the processing direction.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下に記載されるような効果を奏する。 (1)細長い横断面を有するレーザビームを用いてレーザ
加工を行うと、ワークの加工速度を向上することができ
る。また、その細長い横断面を有するレーザビームを生
成するのに、シリンドリカルレンズを用いると、所望の
横断面形状を有するレーザビームを容易に生成すること
ができ、凸レンズを光軸に対し傾けて用いると、構成を
簡素化することができる。 (2)中心部のエネルギ密度を他の部分より高めた細長い
横断面を有するレーザビームを用いてレーザ加工を行う
と、加工が容易となる。また、所望の横断面形状及び横
断面におけるエネルギ密度分布を有するレーザビームを
容易に生成することができる。
The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects. (1) When laser processing is performed using a laser beam having an elongated cross section, the processing speed of a workpiece can be improved. In addition, when a cylindrical lens is used to generate a laser beam having the elongated cross section, a laser beam having a desired cross sectional shape can be easily generated. Thus, the configuration can be simplified. (2) When laser processing is performed using a laser beam having a narrow cross section in which the energy density of the central portion is higher than that of other portions, the processing is facilitated. Further, a laser beam having a desired cross-sectional shape and energy density distribution in the cross-section can be easily generated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の概
略構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の概
略構成を示す右側面図である。
FIG. 2 is a right side view showing a schematic configuration of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の概
略構成を示す背面図である。
FIG. 3 is a rear view showing a schematic configuration of the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図4】集光レンズとワーク上のスポットとの関係を示
す模式図であって、ワークの加工面に対し斜め手前から
見た図(a)、加工方向に直角な方向から見た図(b)、加工
方向から見た図(c)、及びワークの加工面に直角な方向
から見た図(d)である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between a condenser lens and a spot on a work, and is a diagram (a) viewed obliquely from the processing surface of the work, and a diagram viewed from a direction perpendicular to the processing direction ( b), a view (c) as viewed from the processing direction, and (d) as viewed from a direction perpendicular to the processing surface of the work.

【図5】集光レンズの他の構成例を示す模式図であっ
て、加工方向に直角な方向から見た図(a)、及びワーク
の加工面に直角な方向から見た図(b)である。
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams illustrating another configuration example of the condenser lens, as viewed from a direction perpendicular to a processing direction (a) and a view from a direction perpendicular to a processing surface of a workpiece (b). It is.

【図6】集光レンズのさらなる他の構成例を示す模式図
であって、集光レンズの下方斜視図(a)、加工方向に直
角な方向から見た図(b)、加工方向から見た図(c)、ワー
クの加工面に直角な方向から見た図(d)、及びワーク上
のスポットの加工方向におけるエネルギ密度分布を模式
的に示す図(e)である。
FIG. 6 is a schematic view showing still another example of the configuration of the condenser lens, in which a lower perspective view of the condenser lens (a), a view seen from a direction perpendicular to the processing direction (b), and a view from the processing direction. FIG. 5C is a diagram (c), a diagram (d) as viewed from a direction perpendicular to the work surface of the work, and a diagram (e) schematically showing the energy density distribution of the spot on the work in the work direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ加工装置 2 炉 2a,2b 開口 3 ターンテーブル 4,5 扉 6 ワーク 7 レーザ照射装置 8 枠体 8a 上辺枠 9 案内筒 9a 中心軸 10 昇降体 10a 中心軸 11 第1の旋回体 12 中心軸 13 中心軸 14 第2の旋回体 15 加工ヘッド 16 反射板 17 反射ミラー 18 中心軸 19 集光レンズ 19a シリンドリカルレンズ部 19b 凸レンズ部 20 摺動体 21 レーザビーム 21a 略平行レーザビーム 21b 収束ビーム 22 加工方向 101 光軸 102 延在軸 103 光軸 S スポット S0 中心部分 R1 中心部分 R2 前後の部分 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser processing apparatus 2 Furnace 2a, 2b opening 3 Turntable 4,5 Door 6 Work 7 Laser irradiation apparatus 8 Frame 8a Upper side frame 9 Guide cylinder 9a Center axis 10 Elevating body 10a Center axis 11 First revolving body 12 Center axis 13 Central axis 14 Second revolving unit 15 Processing head 16 Reflector 17 Reflector mirror 18 Central axis 19 Condensing lens 19a Cylindrical lens unit 19b Convex lens unit 20 Sliding body 21 Laser beam 21a Substantially parallel laser beam 21b Convergent beam 22 Processing direction 101 Optical axis 102 Extension axis 103 Optical axis S Spot S0 Central part R1 Central part R2 Front and rear parts

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 略平行レーザビームを、シリンドリカル
レンズを通過させることにより、細長い横断面を有する
レーザビームを生成し、 該生成したレーザビームをワークに照射するとともに、
該ワーク上の該レーザビームの照射部分を、該照射部分
の長手方向が加工方向に一致するようにして、該加工方
向に移動させることにより、該ワークを加工するレーザ
加工方法。
A laser beam having an elongated cross section is generated by passing a substantially parallel laser beam through a cylindrical lens, and the generated laser beam is irradiated on a workpiece.
A laser processing method for processing the work by moving an irradiation part of the laser beam on the work in the processing direction such that a longitudinal direction of the irradiation part coincides with the processing direction.
【請求項2】 略平行レーザビームを、該略平行レーザ
ビームの光軸に対し斜めに配置した凸レンズを通過させ
ることにより、細長い横断面を有するレーザビームを生
成し、 該生成したレーザビームをワークに照射するとともに、
該ワーク上の該レーザビームの照射部分を、該照射部分
の長手方向が加工方向に一致するようにして、該加工方
向に移動させることにより、該ワークを加工するレーザ
加工方法。
2. A laser beam having an elongated cross section is generated by passing a substantially parallel laser beam through a convex lens arranged obliquely with respect to the optical axis of the substantially parallel laser beam. And irradiate
A laser processing method for processing the work by moving an irradiation part of the laser beam on the work in the processing direction such that a longitudinal direction of the irradiation part coincides with the processing direction.
【請求項3】 略平行レーザビームを、順次、シリンド
リカルレンズ及び凸レンズを通過させることにより、そ
の中心部のエネルギ密度を他の部分より高めた細長い横
断面を有するレーザビームを生成し、 該生成したレーザビームをワークに照射するとともに、
該ワーク上の該レーザビームの照射部分を、該照射部分
の長手方向が加工方向に一致するようにして、該加工方
向に移動させることにより、該ワークを加工するレーザ
加工方法。
3. A laser beam having an elongated cross section whose energy density at the center thereof is higher than that of other portions by passing a substantially parallel laser beam sequentially through a cylindrical lens and a convex lens. While irradiating the work with the laser beam,
A laser processing method for processing the work by moving an irradiation part of the laser beam on the work in the processing direction such that a longitudinal direction of the irradiation part coincides with the processing direction.
【請求項4】 略平行レーザビームを、シリンドリカル
レンズを通過させることにより、細長い横断面を有する
レーザビームを生成する手段と、 該生成したレーザビームをワークに照射する手段と、 該ワーク上の該レーザビームの照射部分を、該照射部分
の長手方向が加工方向に一致するようにして、該加工方
向に移動させる手段とを備えたレーザ加工装置。
4. A means for generating a laser beam having an elongated cross section by passing a substantially parallel laser beam through a cylindrical lens; a means for irradiating the generated laser beam to a work; Means for moving the laser beam irradiation part in the processing direction such that the longitudinal direction of the irradiation part coincides with the processing direction.
【請求項5】 略平行レーザビームを、該略平行レーザ
ビームの光軸に対し斜めに配置した凸レンズを通過させ
ることにより、細長い横断面を有するレーザビームを生
成する手段と、 該生成したレーザビームをワークに照射する手段と、 該ワーク上の該レーザビームの照射部分を、該照射部分
の長手方向が加工方向に一致するようにして、該加工方
向に移動させる手段とを備えたレーザ加工装置。
5. A means for generating a laser beam having an elongated cross section by passing a substantially parallel laser beam through a convex lens arranged obliquely with respect to an optical axis of the substantially parallel laser beam, and the generated laser beam. A laser processing apparatus comprising: means for irradiating a laser beam onto a work; and means for moving an irradiated portion of the laser beam on the work in the processing direction such that a longitudinal direction of the irradiated part coincides with the processing direction. .
【請求項6】 略平行レーザビームを、順次、シリンド
リカルレンズ及び凸レンズを通過させることにより、そ
の中心部のエネルギ密度を他の部分より高めた細長い横
断面を有するレーザビームを生成する手段と、 該生成したレーザビームをワークに照射する手段と、 該ワーク上の該レーザビームの照射部分を、該照射部分
の長手方向が加工方向に一致するようにして、該加工方
向に移動させる手段とを備えたレーザ加工装置。
6. A means for generating a laser beam having an elongated cross section whose energy density at a central portion thereof is higher than that of other portions by sequentially passing a substantially parallel laser beam through a cylindrical lens and a convex lens; Means for irradiating the work with the generated laser beam; and means for moving an irradiation part of the laser beam on the work in the processing direction such that the longitudinal direction of the irradiation part coincides with the processing direction. Laser processing equipment.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017064736A (en) * 2015-09-29 2017-04-06 株式会社ディスコ Laser processing device
CN114453730A (en) * 2022-03-09 2022-05-10 西安中科微精光子科技股份有限公司 Laser processing method of hemispherical revolving body

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