JP2001334380A

JP2001334380A - レーザ加工方法及びその装置

Info

Publication number: JP2001334380A
Application number: JP2000152929A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sako; 宏迫
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: JP4499248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ワークの板厚に適した集光ビーム径にてレー
ザ加工を実現し、高出力レーザにも対応でき、レンズ方
式よりも構造的な簡略化を図り、アラインメントズレに
対する調整困難さをも軽減する。【解決手段】レーザ発振器３から出力されたレーザ光
ＬＢを複数のミラーで反射させた後、ワークＷに対して
相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動自在なレーザ加工
ヘッド９内の集光レンズ１１で集光せしめてワークＷに
レーザ加工を行う。レーザ光ＬＢの光路中に２つの第
１、第２曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２を配置する。第１、
第２曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２のうち一方の曲率半径を
凹面とし、他方の曲率半径を凸面とするように対で制御
する。しかも、ワークＷのレーザ加工点での有効焦点距
離Feをほぼ一定となるように第２曲率可変ミラーＭ２の
曲率半径を制御せしめる。薄板用と厚板用のワークのレ
ーザ加工が容易に確実に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークにレーザ加
工を行うレーザ加工方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワークにレーザ加工を行うレーザ
加工装置において、異なる板厚を加工する場合、例えば
薄板を加工する場合、レーザ加工点での集光ビーム径は
できるだけ小さい方が高速・高精度切断が可能であるた
め短焦点集光レンズが用いられている。

【０００３】また、板厚が厚い場合には、その板厚に適
した集光ビーム径が存在するために大きめの集光ビーム
径が得られる長焦点集光レンズを用いてレーザ加工が行
われる。

【０００４】そこで、レーザ加工装置の中で、自動化・
省力化を図るとしても、オペレータがマニュアルに基づ
いて加工すべき板材に応じて集光レンズを短焦点レンズ
あるいは長焦点レンズに交換するシステムでは、全体的
に製品を完成するまでの時間が長くなり、不具合を生じ
る。

【０００５】したがって、一般的には図１４（Ａ），
（Ｂ）に示されているような透過レンズ型ズーミングシ
ステムが提案されて商品化されている。ただし、このズ
ーミング方式は1000〜2000Ｗ以下の低パワーのみであ
る。

【０００６】例えば、図１４（Ａ）、（Ｂ）において、
図示せざるレーザ加工ヘッド内にはレーザ光ＬＢをワー
クＷのレーザ加工点へ集光せしめる集光レンズ１０１が
設けられており、この集光レンズ１０１の上方には凸レ
ンズ１０３と凹レンズ１０５がそれぞれ上下動自在に設
けられている。すなわち、有効焦点距離Feは集光レンズ
１０１自体の焦点距離に対して入射する集光レンズ１０
１上のビーム径Ｄや発散角により影響を受けて変化する
ので、有効焦点距離Feをほぼ一定に保持しながらレーザ
加工点の集光ビーム径ｄ_０を大きくしたり小さくしたり
するために上記の凸レンズ１０３と凹レンズ１０５が組
み合わされて上下動される。

【０００７】凸レンズ１０３と凹レンズ１０５の上下動
により、図１４（Ａ）では集光レンズ１０１上のビーム
径Ｄが小さく（小ビーム径に）されてレーザ加工点の集
光ビーム径ｄ_０を大きくしており、逆に図１４（Ｂ）で
は集光レンズ１０１上のビーム径Ｄが大きく（大ビーム
径に）されて集光ビーム径ｄ_０を小さくしている。

【０００８】また、図１５を参照するに、従来の光軸移
動型レーザ加工装置１０７においては、レーザ発振器１
０９から出力されたレーザ光ＬＢは９枚の反射ミラー
（Ｍ１０〜Ｍ３及びＭ１）を介して集光レンズ１１１に
より集光される。また、このレーザ加工装置１０７では
６軸制御の３次元レーザ加工機として示されている。例
えば、加工テーブル（図示省略）上にセットされたワー
クＷの上方にはＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動自在なレーザ
加工ヘッド（図示省略）が設けられており、しかも、こ
のレーザ加工ヘッド内には集光レンズ１１１が備えられ
ている。レーザ加工ヘッドは、Ｘ軸モータ１１３にリン
クして図示省略のＸキャレッジによりＸ軸方向へ、Ｙ軸
モータ１１５によりリンクして図示省略のＹキャレッジ
によりＹ軸方向へ移動されるように構成されている。ま
た、集光レンズ１１１はＺ軸方向に上下動自在に構成さ
れている。

【０００９】また、ＸキャレッジにはミラーＭ６が設け
られていると共にＹキャレッジには複数のミラーＭ５，
Ｍ４，Ｍ３並びにミラーＭ１が設けられている。さら
に、光伝播特性の立場からミラーＭ９に凸ミラー、ミラ
ーＭ８に凹ミラーが採用され、近場加工点から遠場加工
点までの光路差Δ＝4.5ｍに対して平滑ビームとなるよ
うにミラーＭ９及びミラーＭ８の曲率が決定され固定さ
れている。

【００１０】また、上記のミラーＭ５には曲率可変ミラ
ー（アダプティグ・オプティクスで、「ＡＯ」という）
が採用されており、近場加工点から遠場加工点の間で生
じる有効焦点距離Feの差Δ＝（Fe）_遠−（Fe）_近≒1.5
〜2mmを補正して全加工領域において一定の有効焦点距
離Feで加工できるようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のレー
ザ加工装置における透過組合せレンズズーミング方式で
は、以下の問題点があった。

【００１２】(1)レーザ出力2000Ｗ以上のシステムで
は、高出力に伴う熱レンズ効果のために、理論通りの集
光ビーム径が形成されない。

【００１３】(2)透過型レンズの組合せでは、光路系の
汚れ等がレンズに付着した場合、上記の(1)と同様に熱
レンズ効果を助長する。

【００１４】(3)レーザ光ＬＢと組合せレンズとの正確
なビームアラインメントが要求され、一枚レンズ当たり
の微小なアラインメントずれでも最終加工点では結像が
困難となる。

【００１５】(4)レンズを最低２枚以上を別個に上下動
しなければならないために、最大２個のステッピングモ
ータが必要となり、構造が複雑となり、また可動部分が
多くなるために故障の原因となりやすい。

【００１６】(5)小さな集光ビーム径と大きな集光ビー
ム径の２条件に対して、最終端集光レンズ１０１により
形成される有効焦点距離Feに差が生じる場合が多く、ノ
ズルと集光ビームＬＢが干渉する等の不具合が生じる。

【００１７】(6)組合せレンズが汚れなどにより交換の
必要が発生したとき、再び３枚のレンズ１０１，１０
３，１０５の正確なアラインメントが必要となりメンテ
ナンスがやりにくい。

【００１８】(7)レーザ出力3000Ｗ以上の棚付の自動化
セルシステムでは、薄板加工と厚板加工とが混在してお
り、現在薄板の5”レンズ、厚板のとき7.5”レンズをオ
ペレータ自身が交換するために、実際のレーザ加工時間
以外の機械停止時間が長く、トータルとして加工システ
ムの効率低下となっていた。

【００１９】また、図１５に示されている従来の光軸移
動型レーザ加工装置１０７においては、曲率可変ミラー
Ｍ５からパスラインＰＬまでの距離が1000〜1500mm程度
と短いので、曲率可変ミラーＭ５を利用しても集光レン
ズ１１１に入射するレーザ光ＬＢのビーム径Ｄの最大変
化量が約2〜3mmと小さいためにレーザ加工点での集光ビ
ーム径ｄ_０を大きく変化させることは困難であった。

【００２０】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、透過型組合せレンズを採用せ
ずに、ワークの板厚に適した集光ビーム径にてレーザ加
工を実現し、高出力レーザにも対応でき、レンズ方式よ
りも構造的な簡略化を図り、アラインメントズレに対す
る調整困難さをも軽減し得るレーザ加工方法及びその装
置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明のレーザ加工方法は、レーザ
発振器から出力されたレーザビームを複数のミラーで反
射させた後、ワークに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸
方向へ移動自在なレーザ加工ヘッド内に設けた集光レン
ズで集光せしめ、この集光レンズで集光されたレーザビ
ームを加工テーブルに載置したワークへ向けて照射せし
めると共に、前記加工テーブルとレーザ加工ヘッドを相
対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動せしめ、前記ワークに
レーザ加工を行うレーザ加工方法において、レーザビー
ムの光路中に第１曲率可変ミラーを配置し且つ第２曲率
可変ミラーを前記集光レンズの近傍に配置し、前記第１
及び第２曲率可変ミラーのうち一方の曲率半径を凹面と
し、他方の曲率半径を凸面とするように対で制御すると
共にワークのレーザ加工点での有効焦点距離をほぼ一定
となるように前記第２曲率可変ミラーの曲率半径を制御
せしめることを特徴とするものである。

【００２２】したがって、２枚組の第１及び第２曲率可
変ミラーによるズーム式のレーザ加工システムであるの
でレーザ出力3000Ｗ以上も適用可能となる。２枚組の第
１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径が大ビームあるい
は小ビームに応じて対で制御されるので、レーザ加工点
の集光ビーム径を小さくしたり大きくしたりできる。こ
の理由で、薄板用と厚板用のワークのレーザ加工がレン
ズの交換なしで容易に行われる。

【００２３】しかも、第２曲率可変ミラーの曲率半径が
自動的に制御されることによりワークのレーザ加工点で
の有効焦点距離をほぼ一定とすることが容易に行われ、
安定したレーザ加工が行われる。

【００２４】請求項２によるこの発明のレーザ加工方法
は、請求項１記載のレーザ加工方法において、前記第１
及び第２曲率可変ミラーの曲率半径を対で制御する際
に、レーザ加工点で小さな集光ビーム径を形成すると
き、第１曲率可変ミラーの曲率半径を凸面とし且つ第２
曲率可変ミラーの曲率半径を凹面とし、レーザ加工点で
大きな集光ビーム径を形成するとき、第１曲率可変ミラ
ーの曲率半径を凹面とし且つ第２曲率可変ミラーの曲率
半径を凸面とすることを特徴とするものである。

【００２５】したがって、２枚組の第１及び第２曲率可
変ミラーの曲率半径が大ビームあるいは小ビームに応じ
て対で制御されるので、レーザ加工点の集光ビーム径を
小さくしたり大きくしたりできる。この理由で、薄板用
と厚板用のワークのレーザ加工がレンズの交換なしで容
易に行われる。

【００２６】請求項３によるこの発明のレーザ加工方法
は、請求項１記載のレーザ加工方法において、第１及び
第２曲率可変ミラーの曲率半径を対で制御する際に、レ
ーザ発振器からレーザ加工点までのレーザビームの光路
長が近場加工点又は遠場加工点のいずれにおいても有効
焦点距離をほぼ一定とすべき前記第１及び第２曲率可変
ミラーの曲率半径と前記レーザビームの光路長との一次
関数式を予め光伝播計算により求め、この一次関数式に
基づいて前記第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径を
制御することを特徴とするものである。

【００２７】したがって、光軸移動型レーザ加工装置に
おいては、レーザ発振器からレーザ加工点までの距離に
対して近場加工点又は遠場加工点のいずれにおいても有
効焦点距離をほぼ一定に保ちながら一次関数式に基づい
て直線的に第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径を対
で制御することで安定切断が行われる。

【００２８】請求項４によるこの発明のレーザ加工装置
は、レーザ発振器から出力されたレーザビームを複数の
ミラーで反射させた後、レーザ加工ヘッド内に設けた集
光レンズで集光せしめ、この集光レンズで集光されたレ
ーザビームを加工すべきワークへ向けて照射せしめると
共に、前記加工テーブルとレーザ加工ヘッドを相対的に
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向へ移動せしめ、前記ワークにレーザ
加工を行うレーザ加工装置において、レーザビームの光
路中に配置した第１曲率可変ミラーと、レーザビームの
光路中に集光レンズの近傍に配置した第２曲率可変ミラ
ーと、前記第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径を制
御する曲率制御装置と、前記第１及び第２曲率可変ミラ
ーのうち一方の曲率半径を凹面とし且つ他方の曲率半径
を凸面とするように対で制御すべく曲率制御装置に指令
を与えると共にワークのレーザ加工点での有効焦点距離
をほぼ一定となるように前記第２曲率可変ミラーの曲率
半径を調整する指令を与える制御装置と、を備えてなる
ことを特徴とするものである。

【００２９】したがって、請求項１記載の作用と同様で
あり、２枚組の第１及び第２曲率可変ミラーによるズー
ム式のレーザ加工システムであるのでレーザ出力3000Ｗ
以上も適用可能となる。２枚組の第１及び第２曲率可変
ミラーの曲率半径が大ビームあるいは小ビームに応じて
対で制御されるので、レーザ加工点の集光ビーム径を小
さくしたり大きくしたりできる。この理由で、薄板用と
厚板用のワークのレーザ加工がレンズの交換なしで容易
に行われる。

【００３０】しかも、第２曲率可変ミラーの曲率半径が
自動的に制御されることによりワークのレーザ加工点で
の有効焦点距離をほぼ一定とすることが容易に行われ、
安定したレーザ加工が行われる。

【００３１】請求項５によるこの発明のレーザ加工装置
は、請求項４記載のレーザ加工装置において、前記制御
装置が、レーザ加工点で小さな集光ビーム径を形成する
とき、第１曲率可変ミラーの曲率半径を凸面とし且つ第
２曲率可変ミラーの曲率半径を凹面とする指令を与える
と共に、加工点で大きな集光ビーム径を形成するとき、
第１曲率可変ミラーの曲率半径を凹面とし且つ第２曲率
可変ミラーの曲率半径を凸面とする指令を与える指令部
を備えてなることを特徴とするものである。

【００３２】したがって、請求項２記載の作用と同様で
あり、２枚組の第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径
が大ビームあるいは小ビームに応じて対で制御されるの
で、レーザ加工点の集光ビーム径を小さくしたり大きく
したりできる。この理由で、薄板用と厚板用のワークの
レーザ加工がレンズの交換なしで容易に行われる。

【００３３】請求項６によるこの発明のレーザ加工装置
は、請求項４記載のレーザ加工装置において、前記制御
装置が、レーザ発振器からレーザ加工点までのレーザビ
ームの光路長が近場加工点又は遠場加工点のいずれにお
いても有効焦点距離をほぼ一定とすべき前記第１及び第
２曲率可変ミラーの曲率半径と前記レーザビームの光路
長との一次関数式を記憶するメモリと、この一次関数式
に基づいてレーザビームの任意の光路長に対応する前記
第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径を計算する演算
装置と、この演算装置で求めた計算値に基づいて前記第
１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径を対で制御する指
令を与える指令部と、を備えてなることを特徴とするも
のである。

【００３４】したがって、請求項３記載の作用と同様で
あり、光軸移動型レーザ加工装置においては、レーザ発
振器からレーザ加工点までの距離に対して近場加工点又
は遠場加工点のいずれにおいても有効焦点距離をほぼ一
定に保ちながら一次関数式に基づいて直線的に第１及び
第２曲率可変ミラーの曲率半径を対で制御することで安
定加工が行われる。

【００３５】請求項７によるこの発明のレーザ加工装置
は、請求項４、５又は６記載のレーザ加工装置におい
て、前記レーザ加工ヘッドをＹ軸方向へ移動するＹキャ
レッジを設け、このＹキャレッジをＸ軸方向に移動する
Ｘキャレッジを設け、前記第１及び第２曲率可変ミラー
をそれぞれ前記Ｙキャレッジおよびレーザ加工ヘッドに
設けてなることを特徴とするものである。

【００３６】したがって、２枚組の第１及び第２曲率可
変ミラーがそれぞれＹキャレッジおよびレーザ加工ヘッ
ドに設けられることにより、第１及び第２曲率可変ミラ
ーの間の距離が短くても集光レンズ上のビーム径が大き
く変化されるので、結果としてレーザ加工点での集光ビ
ーム径が大きく変化されるためにワークの板厚に幅広い
対応が可能となる。

【００３７】請求項８によるこの発明のレーザ加工装置
は、請求項４、５又は６記載のレーザ加工装置におい
て、前記加工テーブルをＸ軸方向へ移動自在に設け、前
記レーザ加工ヘッドをＹ軸方向へ移動するＹキャレッジ
を設け、前記第１曲率可変ミラーを前記レーザ発振器の
近傍に設け、前記第２曲率可変ミラーを前記Ｙキャレッ
ジ又はレーザ加工ヘッド内に設けてなることを特徴とす
るものである。

【００３８】したがって、一軸テーブル移動、一軸光軸
移動式のレーザ加工装置にも幅広く適用できる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００４０】図１を参照するに、本実施の形態に係わる
光軸移動型レーザ加工装置１は、反射型曲率可変ミラー
によるズームシステムが適用されたものである。なお、
図１５に示されている従来の光軸移動型レーザ加工装置
１と比較するために、便宜上、同様の構造のミラーには
同符号が用いられている。

【００４１】レーザ加工装置１には、レーザ発振器３が
備えられており、このレーザ発振器３内には出力ミラー
５が設けられていると共にレーザ発振器３の前方近傍に
は複数のミラーＭ１０，Ｍ９，Ｍ８，Ｍ７が設けられて
いる。

【００４２】なお、光伝播特性の立場からミラーＭ９に
は凸ミラー、ミラーＭ８には凹ミラーが採用され、近場
加工点から遠場加工点までの光路差Δ＝4.5ｍに対して
平滑ビームとなるようにミラーＭ９及びミラーＭ８の曲
率が決定され固定されている。

【００４３】加工すべきワークＷは加工テーブル７上に
図示せざるクランプ装置によりクランプされており、こ
のワークＷの上方にはＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動自在な
レーザ加工ヘッド９が設けられており、しかも、このレ
ーザ加工ヘッド９内には集光レンズ１１が備えられてい
る。レーザ加工ヘッド９は、Ｘ軸モータ１３にリンクし
て図示省略のＸキャレッジによりＸ軸方向へ、Ｙ軸モー
タ１５によりリンクして図示省略のＹキャレッジにより
Ｙ軸方向へ移動されるように構成されている。

【００４４】なお、Ｘキャレッジ、Ｙキャレッジの駆動
は例えばラックアンドピニオンあるいはボールネジによ
って行われる。ＸキャレッジにはミラーＭ６が設けられ
ていると共にＹキャレッジには２つの第１曲率可変ミラ
ーＭ５（本実施の形態では「ＡＯ１」とも称する）と第
２曲率可変ミラーＭ２（本実施の形態では「ＡＯ２」と
も称する）並びに複数のミラーＭ４，Ｍ３，Ｍ１が設け
られている。なお、上記のＸ軸モータ１３及びＹ軸モー
タ１５は制御装置１７に電気的に接続されている。

【００４５】上記構成により、レーザ発振器３から出力
されたレーザ光ＬＢ（レーザビーム）は複数のミラーＭ
１０〜Ｍ７を経て、さらにミラーＭ６、第１曲率可変ミ
ラーＭ５及び複数のミラーＭ４，Ｍ３及び第２曲率可変
ミラーＭ２及びミラーＭ１を経て、すなわち本実施の形
態では合計１０枚の反射ミラー（Ｍ１０〜Ｍ１）を経て
レーザ加工ヘッド９内に備えられた集光レンズ１１で集
光される。この集光レンズ１１で集光されたレーザ光Ｌ
Ｂは、加工すべきワークＷへ向けて照射されてレーザ加
工が行われる。

【００４６】なお、制御装置１７には曲率制御装置１９
が接続されており、制御装置１７から出力されるアナロ
グ信号により曲率制御装置１９を介して第１及び第２曲
率可変ミラーＭ５，Ｍ２の曲率半径を変化させるように
なっている。

【００４７】一般的に、レーザ光ＬＢには発散角がある
ために一様なビーム径で進行するのではなく徐々に広が
っていくので、図３（Ａ），（Ｂ）に示されているよう
にレーザ加工点におけるレーザ光ＬＢの集光ビーム径ｄ
_０は集光レンズ１１に入射するレーザ光ＬＢのビーム径
Ｄの大きさに左右されるものであり、集光レンズ１１に
おけるレーザ光ＬＢの有効焦点距離Feは集光レンズ１１
自体の焦点距離F_０に対して入射するレーザ光ＬＢの発
散角（光伝播波面曲率半径Reにより表される）の影響が
付加されるものである。換言すれば、入射するレーザ光
ＬＢのビーム径Ｄとレーザ光ＬＢの光伝播波面曲率半径
Reが異なると、集光ビーム径ｄ_０と有効焦点距離Feは変
化する。

【００４８】また、集光レンズ１１に入射するビーム径
Ｄの大きさと集光ビーム径ｄ_０の関係は、ｄ_０＝１．２
７λＭ^２Fe／Ｄで表されるので、図３（Ａ）に示されて
いるようにビーム径Ｄが小さくなれば集光ビーム径ｄ_０
が大きくなる。逆に、図３（Ｂ）に示されているように
ビーム径Ｄが大きくなれば集光ビーム径ｄ_０が小さくな
る。

【００４９】上述したように、本実施の形態では２枚の
第１及び第２曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２を組み合わせた
ズーミングシステムが形成されている。ワークＷに対し
て最適なレーザ加工点の集光ビーム径ｄ_０にて加工がで
きるように第１曲率可変ミラーＭ５と第２曲率可変ミラ
ーＭ２の曲率半径を対で制御し、またこれに伴って集光
レンズ１１の加工点での有効焦点距離Feが常に一定とな
るように第２曲率可変ミラーＭ２の曲率を調整するのが
本発明の基本的な特徴である。

【００５０】なお、第１曲率可変ミラーＭ５からパスラ
インＰＬ（レーザ加工点）までの距離は1000〜1500mm程
度と短いため、この間にミラーＭ５とミラーＭ２の２枚
の曲率可変ミラーが配置されてもほとんどレーザ光ＬＢ
の発散角の影響はない。

【００５１】図２を参照するに、制御装置１７は、ＣＰ
Ｕ２１を備えており、このＣＰＵ２１には種々のデータ
を入力せしめるためのキーボードのごとき入力装置２３
が接続されていると共に種々のデータを出力するためＣ
ＲＴのごとき表示装置２５が接続されている。

【００５２】また、ＣＰＵ２１には、入力装置２３から
入力されたデータや後述する演算装置で計算された計算
値を記憶するメモリ２７が接続されている。なお、この
メモリ２７には近場加工点と遠場加工点のいずれにおい
ても有効焦点距離Feがほぼ一定となるように、第１及び
第２曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２の曲率半径と出力ミラー
５からレーザ加工点までのレーザ光路長との一次関数式
が、予めレーザ光ＬＢの光伝播計算に基づいて得られた
データが記憶されている。

【００５３】また、ＣＰＵ２１には、上記の一次関数式
に基づいて各レーザ加工点に対応する第１及び第２曲率
可変ミラーＭ５，Ｍ２の曲率半径を計算する演算装置２
９が接続されている。

【００５４】また、ＣＰＵ２１には、第１及び第２曲率
可変ミラーＭ５，Ｍ２のうち一方の曲率半径を凹面とし
且つ他方の曲率半径を凸面とするように対で制御すべく
曲率制御装置１９に指令を与える指令部３１が接続され
ている。

【００５５】例えば、レーザ加工点で小さな集光ビーム
径ｄ_０を形成するときは、第１曲率可変ミラーＭ５の曲
率半径を凸面とし且つ第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半
径を凹面とする指令を与える。レーザ加工点で大きな集
光ビーム径ｄ_０を形成するときは、第１曲率可変ミラー
Ｍ５の曲率半径を凹面とし且つ第２曲率可変ミラーＭ２
の曲率半径を凸面とする指令を与えるものである。

【００５６】また、上記の指令部３１は、ワークＷのレ
ーザ加工点での有効焦点距離Feをほぼ一定となるように
第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半径を調整する指令も曲
率制御装置１９に与える。

【００５７】また、上記の指令部３１は、レーザ発振器
３からレーザ加工点までのレーザビームの光路の距離が
近場加工点又は遠場加工点のいずれにおいても有効焦点
距離Feをほぼ一定とすべく、予めメモリ２７に記憶され
ている一次関数式により演算装置２９で計算された計算
値に基づいて第１及び第２曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２の
曲率半径を対で制御する指令を曲率制御装置１９に与え
るものでもある。

【００５８】より詳しく説明すると、図４及び図５を参
照するに、レーザ発振器３の出力ミラー５からの距離が
9576mmの近場加工点において集光レンズ１１上のビーム
径Ｄが小ビーム（Φ16）及び大ビーム（Φ35）となるよ
うに第１曲率可変ミラーＭ５と第２曲率可変ミラーＭ２
を制御される一例が示されている。換言すれば、上述し
たように小ビーム（Φ16）のときはレーザ加工点での集
光ビーム径ｄ_０が大きくなるので厚板のワークＷのレー
ザ加工に適しており、大ビーム（Φ35）のときは集光ビ
ーム径ｄ_０が小さくなるので薄板のワークＷのレーザ加
工に適している。

【００５９】図４を参照するに、集光レンズ１１上の小
ビーム形成（大きい集光ビーム径ｄ _０形成）の例に基づ
いて光伝播の様子を説明すると、出力ミラー５から出射
されたレーザ光ＬＢはミラーＭ９の凸ミラーにて拡大さ
れてからミラーＭ８の凹ミラーによりほぼ平滑に制御さ
れる。次に、第１曲率可変ミラーＭ５が８ｍＲ凹面に設
定されることによりレーザ光ＬＢは縮小され、最後に第
２曲率可変ミラーＭ２が5.2ｍＲ凸面に設定されること
により、集光レンズ１１上でＤ＝φ16の平滑ビームが形
成される。

【００６０】図５を参照するに、集光レンズ１１上の大
ビーム形成（小さい集光ビーム径ｄ _０形成）の例に基づ
いて光伝播の様子を説明すると、ミラーＭ９及びミラー
Ｍ８は図４の小ビーム形成の場合と同様に設定され、第
１曲率可変ミラーＭ５が５ｍＲ凸面に設定されることに
よりレーザ光ＬＢは拡大され、第２曲率可変ミラーＭ２
が7.5ｍＲ凹面に設定されることにより、集光レンズ１
１上でＤ＝φ35の平滑ビームが形成される。

【００６１】以上のように、加工対象板厚に応じて小ビ
ーム径や大ビーム径が形成できるように第１曲率可変ミ
ラーＭ５と第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半径が対で制
御される。なお、この時に形成されるレーザ加工点での
集光ビーム径ｄ_０は、レンズ焦点距離F_０＝190.5mmの集
光レンズ１１が使用されたとき、それぞれ小ビーム（Φ
16）ではｄ_０＝462μm、大ビーム（Φ35）ではｄ_０＝25
4μmとなり、厚板切断用と薄板切断用に使用可能とな
る。

【００６２】なお、ワークＷとしては軟鋼材の薄板から
厚板のみならず、ステンレスＳＵＳ（アシストガスがＮ
_２）の切断やアルミニウムＡｌ等の切断にも材料特性に
応じて適切に第１及び第２曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２の
曲率半径を制御して実施可能となる。

【００６３】図６を参照するに、次に重要なパラメータ
は有効焦点距離Feであるので、集光レンズ１１上の波面
曲率半径Reと有効焦点距離Feとの関係について説明す
る。レーザ光路中の第１曲率可変ミラーＭ５及び第２曲
率可変ミラーＭ２が変化されることにより、集光レンズ
１１上の波面曲率半径Reは、正及び負の極性を持って変
化することは良く知られている。一般に、│Re│≫F_０
（レンズ焦点距離）のとき、有効焦点距離Ｆeは（１）
式で近似される。

【００６４】 Fe≒F_０（１＋F_０／Re）＝F_０＋F_０ ^２／Re）……（１）（１）式は重要な近似式で、有効焦点距離Feがレンズ焦
点距離F_０を中心として、波面曲率半径Reの極性に応じ
て前後にF_０ ^２／Reだけ変化することになる。

【００６５】この有効焦点距離Feのパラメータの重要性
の理由は、実際のレーザ加工の際に集光レンズ１１上で
小ビームや大ビームを採用するときに、有効焦点距離Fe
が大きく変化すると加工用ノズル（図示省略）と集光さ
れたレーザ光ＬＢが干渉して加工不良が発生する場合が
あるからである。したがって、有効焦点距離Feを一定と
なるように第１曲率可変ミラーＭ５及び第２曲率可変ミ
ラーＭ２が制御される必要がある。

【００６６】そこで、図５において集光レンズ１１上で
大ビーム（φ35）が形成される場合のレーザ加工点での
集光レンズ１１上の波面曲率半径Reは、Re＝−171.4(m
R)と計算されるので、有効焦点距離Feは、190.3mmとな
る。

【００６７】次に、図４において小ビーム（φ16）が形
成される場合で、有効焦点距離Feが上記の図５における
大ビーム形成の場合と同様な値となるように第２曲率可
変ミラーＭ２の曲率半径を決定するまでの方法について
説明する。

【００６８】図７を参照するに、このグラフは、加工点
9576mmの近場で、第１曲率可変ミラーＭ５の曲率が８mR
凹に固定された場合において、第２曲率可変ミラーＭ２
の曲率半径に対する集光レンズ１１上の波面曲率半径Re
及び有効焦点距離Feの関係を示している。

【００６９】図７に示されているように第２曲率可変ミ
ラーＭ２の曲率半径が−5.15〜−5.1 mR（凸面）の間に
変曲点があり、波面曲率半径Reの極性が変化することが
判る。

【００７０】したがって、（１）式により有効焦点距離
Feは、（２）式のような一次関数式で表される。

【００７１】Fe＝2.65・Ｒ_ＡＯ２＋204.1………（２）ただし、Ｒ_ＡＯ２は第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半径
である。

【００７２】そこで、（２）式により、Fe＝190.3mmと
なるためにはＲ_ＡＯ２＝−5.2ｍが決定される。

【００７３】以上のように、ワークＷの加工対象に合わ
せてレーザ加工点の集光ビーム径ｄ _０を適切に制御する
場合には、有効焦点距離Feが一定となるように第２曲率
可変ミラーＭ２を適切に制御しなければならない。

【００７４】図８を参照するに、このグラフでは、上記
の概念を取り入れて、加工点9576mmの近場で、集光ビー
ム径ｄ_０が235〜462μmまで変化する場合の第１曲率可
変ミラーＭ５及び第２曲率可変ミラーＭ２の制御の方法
が示されている。

【００７５】このグラフからも明らかなように、集光ビ
ーム径ｄ_０が約320μmより小さい領域では、第１曲率可
変ミラーＭ５の曲率半径Ｒ_ＡＯ５は負（凸面）、第２曲
率可変ミラーＭ２の曲率半径Ｒ_ＡＯ２は正（凹面）に設
定されなければならない。また、集光ビーム径ｄ_０が約
350μmより大きい領域では、設定するミラーの曲率半径
を反転させ、第１曲率可変ミラーＭ５の曲率半径Ｒ
_ＡＯ５は正（凹面）、第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半
径Ｒ_ＡＯ２は負（凸面）に設定されなければならない。

【００７６】また、図９を参照するに、このグラフは上
記の図８の制御方法で得られた結果を集光レンズ１１上
のビーム直径に対する集光ビーム径ｄ_０及び有効焦点距
離Feの関係でまとめたものである。グラフから集光ビー
ム径ｄ_０の変化に対して有効焦点距離Feが一定に制御さ
れていることが判る。

【００７７】以上のことから、最終的には、光軸移動型
レーザ加工装置１の近場加工点から遠場加工点までの全
領域に対して均一な集光ビーム径ｄ_０及び有効焦点距離
Feの基で安定加工が得られなければならない。

【００７８】図１０を参照するに、このグラフは小ビー
ム径Ｄを得る条件で、出力ミラー５からレーザ加工点ま
での距離に対する集光レンズ１１上のビーム径Ｄの関係
が近場加工点9576mmと遠場加工点13656mの場合に示され
ている。この時、遠場加工点でのレンズ上の波面曲率半
径Reと有効焦点距離FeはそれぞれRe＝20.1（m）、Fe＝1
92.3（mm）となり、近場加工点のFe＝190.3（mm）より
も２mm程度長くなり、均一な有効焦点距離Feとはならな
い。

【００７９】そこで、図１１を参照するに、このグラフ
は遠場領域においても有効焦点距離Feを近場加工点とほ
ぼ同じになるように調整すべく第１曲率可変ミラーＭ５
及び第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半径を調整した結果
を示したものである。このときの設定条件は第１曲率可
変ミラーＭ５が10mR（凹面）で、第２曲率可変ミラーＭ
２が−8.15 mR（凸面）となる。その結果として、遠場
領域においても有効焦点距離FeはFe＝190.3（mm）とな
る。以上のように、出力ミラー５からのレーザ光路長に
対して第１曲率可変ミラーＭ５及び第２曲率可変ミラー
Ｍ２の曲率半径が変化される必要がある。

【００８０】図１２を参照するに、このグラフは、集光
レンズ１１上の小ビーム径を得るための第１及び第２曲
率可変ミラーＭ５，Ｍ２の曲率半径の設定方法を示すも
ので、出力ミラー５からの距離に対する第１曲率可変ミ
ラーＭ５及び第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半径の関係
が示されている。このグラフから、第１曲率可変ミラー
Ｍ５及び第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半径は、出力ミ
ラー５からの距離に対して一次関数式で近似できる。そ
の関係式が下記の（３）式及び（４）式に示される。

【００８１】Ｒ_ＡＯ１＝0.4367・Ｌ＋4.04………（３）Ｒ_ＡＯ２＝−0.644・Ｌ＋0.757………（４）ただし、Ｌは出力ミラー５からの距離である。

【００８２】上記の場合と同様、集光レンズ１１上の大
ビーム径を得るための第１及び第２曲率可変ミラーＭ
５，Ｍ２の曲率半径を設定するために、第１曲率可変ミ
ラーＭ５及び第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半径は出力
ミラー５からの距離に対する一次関数式で予め近似でき
る。

【００８３】したがって、上記の一次関数式は予めメモ
リ２７に記憶され、この一次関数式に基づいて演算装置
２９により出力ミラー５からレーザ加工点までの距離に
応じて第１曲率可変ミラーＭ５及び第２曲率可変ミラー
Ｍ２の曲率半径が計算され、この計算値に基づいて制御
すべく指令部３１から曲率制御装置１９を経て第１曲率
可変ミラーＭ５及び第２曲率可変ミラーＭ２へ指令が与
えられる。

【００８４】以上のように、本発明の２枚の第１及び第
２曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２によるズーム式のレーザ加
工システムが採用されることで、２枚組の第１及び第２
曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２の曲率半径が大ビームあるい
は小ビームに応じて対で、しかも正負の曲率で制御さ
れ、さらに、光軸移動型レーザ加工装置１においては、
出力ミラー５からの距離に対して直線的に制御されるこ
とで安定切断が可能となる。

【００８５】前述した実施の形態では、レーザ加工ヘッ
ド９がワークＷに対してＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動自
在な光軸移動型レーザ加工装置１に適用されたもので説
明したのであるが、一軸テーブル移動、一軸光軸移動型
のレーザ加工装置にも適用される。

【００８６】以下、後者のレーザ加工装置３３につい
て、前述した実施の形態の場合と同様の構造については
同符号を付して説明する。

【００８７】図１３を参照するに、レーザ加工装置３３
は、ワークＷは加工テーブル３７上にクランプ装置３５
によりクランプされ、加工テーブル３７がＸ軸方向に移
動自在に構成されている。また、レーザ加工装置３３に
は、レーザ発振器３が備えられており、レーザ発振器３
の前方近傍には複数のミラーＭ１６，Ｍ１５並びに第１
曲率可変ミラーＭ１４（前述した実施の形態と同様「Ａ
Ｏ１」と称する）、ミラーＭ１３が設けられている。

【００８８】また、加工テーブル３７の上方にはレーザ
加工ヘッド９がＹ軸モータ１５によりリンクして図示省
略のＹキャレッジによりＹ軸方向へ移動されるように構
成されており、レーザ加工ヘッド９内には集光レンズ１
１が備えられている。

【００８９】Ｙキャレッジには第２曲率可変ミラーＭ１
２（前述した実施の形態と同様「ＡＯ２」と称する）並
びにミラーＭ１１が設けられている。

【００９０】上記構成により、レーザ発振器３から出力
されたレーザ光ＬＢは複数のミラーＭ１６、Ｍ１５を経
て第１曲率可変ミラーＭ１４、さらにミラーＭ１３、及
び第２曲率可変ミラーＭ１２、ミラーＭ１を経てレーザ
加工ヘッド９内に備えられた集光レンズ１１で集光され
る。このとき、第１曲率可変ミラーＭ１４及び第２曲率
可変ミラーＭ１２の曲率半径が前述した実施の形態と同
様に有効焦点距離Feがほぼ一定となるようにして大ビー
ムあるいは小ビームに応じて対で、しかも正負の曲率で
制御され、さらに、出力ミラーからの距離に対して直線
的に制御される。集光レンズ１１で集光されたレーザ光
ＬＢは、加工すべきワークＷへ向けて照射されてレーザ
加工が行われる。

【００９１】以上のことから全体的にまとめると、本発
明のレーザ加工のシステムでは従来の透過レンズ型ズー
ミングシステムに比較して考慮すると以下の利点があ
る。

【００９２】(1)反射ミラー型曲率可変ミラーが採用さ
れているのでレーザ出力3000Ｗ以上にも適用可能であ
る。

【００９３】(2)透過レンズ型のような熱レンズ効果が
発生しないのでレーザ加工システムとして安定する。

【００９４】(3)レーザ光ＬＢと組合せレンズとのビー
ムアラインメントが透過レンズ型より簡単である。

【００９５】(4)メカ的構造が簡略となりうる。

【００９６】(5)集光レンズ１１上のビーム径Ｄを拡大
あるいは縮小させたり、また有効焦点距離Feを変化させ
たりする基本動作において、透過レンズ型ではレンズ間
の距離を変化させることにより制御する必要があり、こ
のときにレンズ間のアラインメントずれにより、加工点
でのノズルとの干渉が生じやすいが、本発明のレーザ加
工システムでは第１及び第２曲率可変ミラーＭ５，Ｍ２
の位置は動的に変化しないので、結果として安定集光状
態が得られる。

【００９７】(6)レーザ出力が3000Ｗ以上においても集
光レンズ１１の交換なしに250〜450μmの集光ビーム径
ｄ_０が得られるので、薄板から厚板までのワークＷの棚
付の自動化用セルシステムなどが効率よく稼動可能とな
ることから、無人化、省力化を図ることができる。

【００９８】(7)集光レンズ１１に近い位置に配置され
た第２曲率可変ミラーＭ２では、図７に示されているよ
うに曲率半径の変化に対して焦点位置のみが変化するの
で、レーザ加工点の焦点位置を大きく上下動したいと
き、レンズを上下動するのではなく、制御装置１７によ
り第２曲率可変ミラーＭ２の曲率半径を制御することに
より自動焦点が可能となる。

【００９９】なお、この発明は前述した実施の形態に限
定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他
の態様で実施し得るものである。

【０１００】

【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態の説明か
ら理解されるように、請求項１の発明によれば、２枚組
の第１及び第２曲率可変ミラーによるズーム式のレーザ
加工システムであるのでレーザ出力3000Ｗ以上も適用で
きる。２枚組の第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径
を大ビームあるいは小ビームに応じて対で制御するの
で、レーザ加工点の集光ビーム径を小さくしたり大きく
したりできる。したがって、薄板用と厚板用のワークの
レーザ加工をレンズの交換なしで容易に行うことができ
る。

【０１０１】しかも、第２曲率可変ミラーの曲率半径を
自動的に制御することにより、ワークのレーザ加工点で
の有効焦点距離をほぼ一定とすることを容易に確実に行
えるので安定したレーザ加工を行うことができる。

【０１０２】請求項２の発明によれば、２枚組の第１及
び第２曲率可変ミラーの曲率半径を大ビームあるいは小
ビームに応じて対で制御するので、レーザ加工点の集光
ビーム径を小さくしたり大きくしたりできる。したがっ
て、薄板用と厚板用のワークのレーザ加工をレンズの交
換なしで容易に行うことができる。

【０１０３】請求項３の発明によれば、光軸移動型レー
ザ加工装置においては、レーザ発振器からレーザ加工点
までの距離に対して近場加工点又は遠場加工点のいずれ
においても有効焦点距離をほぼ一定に保ちながら一次関
数式に基づいて直線的に第１及び第２曲率可変ミラーの
曲率半径を対で容易に制御でき安定切断を行うことがで
きる。

【０１０４】請求項４の発明によれば、請求項１記載の
効果と同様であり、２枚の第１及び第２曲率可変ミラー
によるズーム式のレーザ加工システムであるのでレーザ
出力3000Ｗ以上も適用できる。２枚組の第１及び第２曲
率可変ミラーの曲率半径を大ビームあるいは小ビームに
応じて対で制御するので、レーザ加工点の集光ビーム径
を小さくしたり大きくしたりできる。したがって、薄板
用と厚板用のワークのレーザ加工をレンズの交換なしで
容易に行うことができる。

【０１０５】しかも、第２曲率可変ミラーの曲率半径を
自動的に制御することにより、ワークのレーザ加工点で
の有効焦点距離をほぼ一定とすることを容易に確実に行
えるので安定したレーザ加工を行うことができる。

【０１０６】請求項５の発明によれば、請求項２記載の
効果と同様であり、２枚組の第１及び第２曲率可変ミラ
ーの曲率半径を大ビームあるいは小ビームに応じて対で
制御するので、レーザ加工点の集光ビーム径を小さくし
たり大きくしたりできる。したがって、薄板用と厚板用
のワークのレーザ加工をレンズの交換なしで容易に行う
ことができる。

【０１０７】請求項６の発明によれば、請求項３記載の
効果と同様であり、光軸移動型レーザ加工装置において
は、レーザ発振器からレーザ加工点までの距離に対して
近場加工点又は遠場加工点のいずれにおいても有効焦点
距離をほぼ一定に保ちながら一次関数式に基づいて直線
的に第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径を対で容易
に制御でき安定切断を行うことができる。

【０１０８】請求項７の発明によれば、２枚組の第１及
び第２曲率可変ミラーをＹキャレッジ又はレーザ加工ヘ
ッドに設けたので、第１及び第２曲率可変ミラーの間の
距離が短くても集光レンズ上のビーム径を大きく変化で
きる。その結果、レーザ加工点での集光ビーム径を大き
く変化できるので幅広いワークの板厚に対してレーザ加
工を行える。

【０１０９】請求項８の発明によれば、一軸テーブル移
動、一軸光軸移動式のレーザ加工装置にも幅広く適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工装置の概略的な説明図であ
る。

【図２】レーザ加工装置を制御せしめる制御装置の構成
ブロック図である。

【図３】（Ａ）はレーザ光が大きな集光ビーム径となる
状態説明図で、（Ｂ）はレーザ光が小さな集光ビーム径
となる状態説明図である。

【図４】出力ミラーから近場加工点までの距離に対する
小ビーム径を得るときのグラフである。

【図５】出力ミラーから近場加工点までの距離に対する
大ビーム径を得るときのグラフである。

【図６】集光レンズ上での波面曲率半径Reと有効焦点距
離Feを示すもので、（Ａ）は波面曲率半径Reが負のとき
を示し、（Ｂ）は波面曲率半径Reが正のときを示す状態
説明図である。

【図７】ＡＯ２の曲率半径に対する集光レンズ上の波面
曲率半径Reと有効焦点距離Feの関係を示すグラフであ
る。

【図８】集光ビーム径に対するＡＯ１とＡＯ２の曲率半
径との関係を示すグラフである。

【図９】集光レンズ上でのビーム径に対する集光ビーム
径と有効焦点距離との関係を示すグラフである。

【図１０】出力ミラーから近場加工点と遠場加工点まで
の距離に対する小ビーム径を得るときのグラフである。

【図１１】出力ミラーから遠場加工点までの距離に対す
る小ビーム径を得るときのグラフである。

【図１２】小ビーム径の場合で、出力ミラーからの距離
に対するＡＯ１及びＡＯ２の設定を示すグラフである。

【図１３】本発明の他の実施の形態のレーザ加工装置の
概略的な説明図である。

【図１４】従来のレーザ加工装置における透過組合せレ
ンズのズーミング方式を示すもので、（Ａ）はレーザ光
が大きな集光ビーム径となる状態説明図で、（Ｂ）はレ
ーザ光が小さな集光ビーム径となる状態説明図である。

【図１５】従来のレーザ加工装置の概略的な説明図であ
る。

【符号の説明】

１レーザ加工装置３レーザ発振器５出力ミラー９レーザ加工ヘッド１１集光レンズ１３Ｘ軸モータ１５Ｙ軸モータ１７制御装置１９曲率制御装置２７メモリ２９演算装置３１指令部３３レーザ加工装置３７加工テーブルＭ１，Ｍ３〜Ｍ４，Ｍ６〜Ｍ１０ミラーＭ５第１曲率可変ミラー（ＡＯ１）Ｍ２第２曲率可変ミラー（ＡＯ２）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムを複数のミラーで反射させた後、レーザ加工ヘッド内
に設けた集光レンズで集光せしめ、この集光レンズで集
光されたレーザビームを加工テーブルに載置したワーク
へ向けて照射せしめると共に、前記加工テーブルとレー
ザ加工ヘッドを相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動せし
め、前記ワークにレーザ加工を行うレーザ加工方法にお
いて、レーザビームの光路中に第１曲率可変ミラーを配置し且
つ第２曲率可変ミラーをレーザビームの光路中における
前記集光レンズの近傍に配置し、前記第１及び第２曲率
可変ミラーのうち一方の曲率半径を凹面とし、他方の曲
率半径を凸面とするように対で制御すると共にワークの
レーザ加工点での有効焦点距離をほぼ一定となるように
前記第２曲率可変ミラーの曲率半径を制御せしめること
を特徴とするレーザ加工方法。
【請求項２】前記第１及び第２曲率可変ミラーの曲率
半径を対で制御する際に、レーザ加工点で小さな集光ビ
ーム径を形成するとき、第１曲率可変ミラーの曲率半径
を凸面とし且つ第２曲率可変ミラーの曲率半径を凹面と
し、レーザ加工点で大きな集光ビーム径を形成すると
き、第１曲率可変ミラーの曲率半径を凹面とし且つ第２
曲率可変ミラーの曲率半径を凸面とすることを特徴とす
る請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径
を対で制御する際に、レーザ発振器からレーザ加工点ま
でのレーザビームの光路長が近場加工点又は遠場加工点
のいずれにおいても有効焦点距離をほぼ一定とすべき前
記第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径と前記レーザ
ビームの光路長との一次関数式を予め光伝播計算により
求め、この一次関数式に基づいて前記第１及び第２曲率
可変ミラーの曲率半径を制御することを特徴とする請求
項１記載のレーザ加工方法。
【請求項４】レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムを複数のミラーで反射させた後、レーザ加工ヘッド内
に設けた集光レンズで集光せしめ、この集光レンズで集
光されたレーザビームを加工すべきワークへ向けて照射
せしめると共に、前記加工テーブルとレーザ加工ヘッド
を相対的にＸ軸方向、Ｙ軸方向へ移動せしめ、前記ワー
クにレーザ加工を行うレーザ加工装置において、レーザビームの光路中に配置した第１曲率可変ミラー
と、レーザビームの光路中における集光レンズの近傍に
配置した第２曲率可変ミラーと、前記第１及び第２曲率
可変ミラーの曲率半径を制御する曲率制御装置と、前記
第１及び第２曲率可変ミラーのうち一方の曲率半径を凹
面とし且つ他方の曲率半径を凸面とするように対で制御
すべく曲率制御装置に指令を与えると共にワークのレー
ザ加工点での有効焦点距離をほぼ一定となるように前記
第２曲率可変ミラーの曲率半径を調整する指令を与える
制御装置と、を備えてなることを特徴とするレーザ加工
装置。
【請求項５】前記制御装置が、レーザ加工点で小さな
集光ビーム径を形成するとき、第１曲率可変ミラーの曲
率半径を凸面とし且つ第２曲率可変ミラーの曲率半径を
凹面とする指令を与えると共に、加工点で大きな集光ビ
ーム径を形成するとき、第１曲率可変ミラーの曲率半径
を凹面とし且つ第２曲率可変ミラーの曲率半径を凸面と
する指令を与える指令部を備えてなることを特徴とする
請求項４記載のレーザ加工装置。
【請求項６】前記制御装置が、レーザ発振器からレー
ザ加工点までのレーザビームの光路長が近場加工点又は
遠場加工点のいずれにおいても有効焦点距離をほぼ一定
とすべき前記第１及び第２曲率可変ミラーの曲率半径と
前記レーザビームの光路長との一次関数式を記憶するメ
モリと、この一次関数式に基づいてレーザビームの任意
の光路長に対応する前記第１及び第２曲率可変ミラーの
曲率半径を計算する演算装置と、この演算装置で求めた
計算値に基づいて前記第１及び第２曲率可変ミラーの曲
率半径を対で制御する指令を与える指令部と、を備えて
なることを特徴とする請求項４記載のレーザ加工装置。
【請求項７】前記レーザ加工ヘッドをＹ軸方向へ移動
するＹキャレッジを設け、このＹキャレッジをＸ軸方向
に移動するＸキャレッジを設け、前記第１及び第２曲率
可変ミラーを前記Ｙキャレッジに設けてなることを特徴
とする請求項４、５又は６記載のレーザ加工装置。
【請求項８】前記第２曲率可変ミラーを前記Ｙキャレ
ッジ又はレーザ加工ヘッド内に設けてなることを特徴と
する請求項４、５又は６記載のレーザ加工装置。