JP2003260583A

JP2003260583A - レーザ加工装置

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Publication number: JP2003260583A
Application number: JP2002065817A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Sakai; 辰彦坂井; Atsushi Sugibashi; 敦史杉橋; Naoya Hamada; 直也浜田; Motoi Kido; 基城戸; Hirofumi Imai; 浩文今井; Hideyuki Hamamura; 秀行濱村; Hiroyuki Yamamoto; 博之山本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2022-03-11
Also published as: JP4116800B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加工を高速化して作業能率の向上を図るとと
もに複雑な形状の製品も低価格で加工できるレーザ加工
装置を提供する。【解決手段】複数のレーザ発振装置１２と、各レーザ
発振装置１２から出力されたレーザ光を加工面にそれぞ
れ独立して集光する集光光学系１８とを備えたレーザ加
工装置１０であって、加工線に沿って集光するように前
記集光光学系１８が配置されている。各レーザ発振装置
１２からレーザ光が同時に出力され、加工物１は極めて
短い時間で溶接される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属、セラミッ
クなどの加工物を溶接、切断、あるいは表面処理するレ
ーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、金属、セラミックなどの加工分野
で溶接、切断、穴あけ、表面処理その他の加工にレーザ
が広く用いられている。これらの加工では１本のレーザ
ビームで、溶接、切断などの加工を行なっている。この
ために、溶接加工では溶接速度が遅く、切断加工では装
置構成が複雑であるため集光レンズなどの調整に長時間
を要し、上記いずれのレーザ加工の場合でも作業能率の
向上の余地があった。また、従来のレーザ加工装置で
は、複雑な形状の製品を加工する場合、自動倣い装置あ
るいは精密なダイス、ポンチなどの工具を要し、設備費
あるいは製品価格が、特に多品種少量生産の場合に高く
なっていた。

【０００３】鋼管などの円柱状加工物をレーザ光で切
断、溶接するなどのレーザ加工装置が広く用いられてい
る。従来、これらレーザ加工装置では、単一のレーザ光
を集光光学系により加工物表面に点状に集光し、集光光
学系を含む加工ヘッドを固定したまま加工物をこれの中
心軸回りに回転させさせる方法が一般的であった。加工
物が大きいなどの理由から加工物を回転できない場合に
は、加工ヘッドを加工物の回りを回転させていた。

【０００４】上記いずれの装置でも、集光点を加工物の
円周上を１回転させる必要があるために、加工時間の短
縮が困難であるという問題がある。また、実際の連続加
工プロセスでは、加工物をレーザ光の焦点位置に設
置、集光点の円周上移動、という一連の機械動作が必
要であるため、加工プロセスが複雑化する問題がある。
また、レーザ光と加工物との位置合せ精度を維持する必
要があることから、特に自動加工システムでは極力この
ような機械的動作は少ないことが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、加
工を高速化して作業能率の向上を図るとともに複雑な形
状の製品も低価格で加工できるレーザ加工装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のレーザ加工装
置は、複数のレーザ発振装置と、各レーザ発振装置から
出力されたレーザ光を加工面にそれぞれ独立して集光す
る集光光学系とを備えたレーザ加工装置であって、加工
線に沿って集光するように前記集光光学系が配置されて
いることを特徴としている。

【０００７】上記レーザ加工装置において、レーザ発振
装置としてファイバレーザ発振装置、半導体レーザ発振
装置、ＹＡＧレーザ発振装置、ＣＯ₂レーザ発振装置な
どが用いられる。レーザ発振装置の種類は、加工の種
類、所要出力などによって選ばれる。レーザ発振装置の
台数は、レーザの種類および出力、加工物の形状および
寸法、加工の種類などによって異なるが、２台以上が必
要である。加工線の形状は、直線、多角形、閉曲線のい
ずれであってもよい。レーザ発振装置がファイバレーザ
発振装置である場合、能動光ファイバ（レーザ発振用光
ファイバ）の出力端に受動光ファイバ（パワー伝送用光
ファイバ）を融着により接続するようにしてもよい。こ
のようにすると、ファイバレーザ発振装置を高温、多湿
など作業環境の悪い現場から離して設置する場合、能動
光ファイバより廉価な受動光ファイバを使用することに
より設備費を低減することができる。

【０００８】この発明のレーザ加工装置では、加工線に
沿って集光するように集光光学系が配置されているの
で、単一のレーザ発振装置および集光光学系からなる加
工装置に比べて高速で加工することができる。特に、隣
り合う集光点が密着するようにすると、ほとんど瞬時に
加工することができる。また、加工線は任意形状でよい
ので、複雑な形状の製品の溶接、切断、穴あけ、形抜き
などの加工が可能である。

【０００９】この発明の前記レーザ加工装置において、
レーザ発振装置がファイバレーザ発振装置であり、円柱
状加工物を外周円に沿って加工するレーザ加工装置であ
って、前記集光光学系が前記加工物が貫通するリング状
集光レンズからなり、前記ファイバレーザ発振装置の能
動光ファイバまたは能動光ファイバに接続された受動光
ファイバが前記リング状集光レンズの外側面に円周方向
に沿い密に接続された構造とすることができる。このレ
ーザ加工装置では、加工の際にリング状集光レンズを加
工物の外側に、かつ加工物と同軸心となるように配置す
る。金属管などをほとんど瞬時に突合せ溶接または切断
が可能である。加工物または加工装置を加工物の中心軸
回りに回転する必要がないので、特に大形の加工物の加
工に適している。また、加工時のレーザ光と加工物との
相対移動がないので、加工プロセスの自動化が容易とな
る。

【００１０】また、この発明の前記レーザ加工装置にお
いて、レーザ発振装置がファイバレーザ発振装置であっ
て、集光光学系が板状加工物の多角形または閉曲線から
なる加工線に沿い密に集光するようにしてもよい。この
レーザ加工装置では、任意の形状の板状製品をダイス、
ポンチなどの工具を用いないで製造することができ、多
品種少量生産に適している。

【００１１】この発明の前記レーザ加工装置において、
集光点が板状加工物の直線状加工線に沿い所定の間隔を
おいて並ぶように前記集光光学系を配置するようにして
もよい。このレーザ加工装置では、一定方向に移動する
板状加工物の加工に用いられる。加工の際、板状加工物
は加工線方向に移送される。加工物は、複数本のレーザ
光により段階的に溶接または切断される。この結果、全
体として大きな熱量が加工物に供給され、加工時間は大
幅に短縮される。

【００１２】この発明の前記レーザ加工装置において、
光ファイバからの出力が、それぞれ独立して調節できる
ようにしてもよい。これにより、光強度分布を加工に適
した分布にすることができる。例えば、板材の熱処理の
場合、温度降下の生じやすいエッジ部の光強度を中央部
の光強度より高めて、板全体を均一に加熱することがで
きる。

【００１３】この発明の前記レーザ加工装置において、
能動光ファイバまたは受動光ファイバの先端部に球状レ
ンズを設けるようにしてもよい。球状レンズの直径は光
ファイバの直径の２〜５倍（あるいは、０．２〜１mm）
程度であるので、集光レンズを大幅に小型化することが
できる。

【００１４】さらに、この発明の前記レーザ加工装置が
円柱状加工物の外周円に沿って加工する装置であって、
前記レーザ発振装置と集光光学系とからなる複数の加工
ユニットが前記加工物の回りに円周方向に間隔をおいて
配置されており、前記集光光学系は光軸が前記加工物の
中心軸線に対し直角であり、前記外周円に接する接線方
向に線状または楕円状に集光するようにしてもよい。こ
れにより、円柱状加工物を高速で加工することができ
る。また、加工時のレーザ光と加工物との相対移動がな
いので、自動加工プロセスに適している。

【００１５】また、上記レーザ加工装置において、円周
方向に隣り合う加工ユニットからのレーザ光の円周方向
の両端部が、加工面で重畳するようにしてもよい。レー
ザ光の両端部は、加工物への入射角が０度より大きくな
るため、実効パワーが減少する。上記のように重畳する
ことにより、実効パワーの減少を補い、光強度の分布を
一様にして均一な加工を行なうことができる。

【００１６】上記レーザ加工装置において、集光光学系
の光軸と加工面との交点を中心とする、加工面の接線方
向の光強度分布が、中央部より両端部の光強度が高くな
るようにしてもよい。上述のように、レーザ光の両端部
では実効パワーが減少する。光強度分布をこのようにす
ることにより、加工物表面での光強度分布をほぼ一様に
することができる。

【００１７】上記レーザ加工装置において、集光光学系
が２個の円柱レンズの組合せからなり、一方の円柱レン
ズが集光光学系の光軸と加工面との交点を通り、かつ加
工物外周円に接する接線方向に集光し、他方の円柱レン
ズが加工物の母線方向に集光する構成としてもよい。こ
のように、２個の円柱レンズを組み合わせることによ
り、簡単な構成で加工物の円周方向に延びる細長のレー
ザ光を得ることができる。

【００１８】上記レーザ加工装置において、レーザ発振
装置がアレイ半導体レーザからなり、遅軸を前記加工物
の外周円の接線方向に、速軸を母線方向に一致させてア
レイ半導体レーザを配置するようにしてもよい。このよ
うにアレイ半導体レーザとすることにより、レーザ加工
装置をコンパクトにすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１および図２は、この発明の１
実施の形態を示している。図１は鋼管溶接装置の主要部
の正面断面図であり、図２は図１のＡ―Ａ断面を拡大し
て模式的に示す断面図である。

【００２０】鋼管溶接装置１０は、複数台（簡単のため
に３台しか図示していない）のレーザ発振装置１２およ
び集光レンズ１８を備えている。ここでは、レーザ発振
装置１２をファイバレーザ発振装置として説明する。フ
ァイバレーザ発振装置１２は、励起装置１４として半導
体レーザ発振装置を備えている。半導体レーザ発振装置
として、例えばＧａ−Ａｓ系半導体レーザ発振装置を用
いることができる。半導体レーザ発振装置から能動光フ
ァイバ（レーザ発振用光ファイバ）１３に励起レーザ光
（波長：約０．８μm）を照射すると、能動光ファイバ
１３でレーザ光（波長：約１．０６μm）が発振する。
能動光ファイバ１３の出力は例えば１kWであり、コア径
は５０μm、クラッド断面は３００×６００μmの長方形
である。能動光ファイバ１３の端部がレーザ光出力端と
なっており、この出力端に受動光ファイバ（パワー伝送
用光ファイバ）１６が融着により接続されている。

【００２１】集光レンズ１８は断面が円形のリング状を
しており、鋼管１と同軸心に配置されている。集光レン
ズ１８の外側面に受動光ファイバ１６の先端面が融着に
より接続されている。図面では受動光ファイバ１６は円
周に沿って疎らに描かれているが、実際は多数の受動光
ファイバ１６が隣り合うものどうし密着するように配置
されている。集光レンズ１８は断面が円形のリング状を
しているので、鋼管１の突合せ部に形成されるレーザ光
７の断面形状は、円周方向に沿った細長の楕円形状とな
る。

【００２２】上記のように構成された鋼管溶接装置１０
では、レーザ光の集光点が突き合わせた鋼管１の突合せ
部にくるように装置位置を調整する。そして、すべての
受動光ファイバ１６にレーザ光を供給し、突き合わせた
鋼管１を溶接する。この鋼管溶接装置１０では多数本の
レーザ光で溶接するので、極めて短い時間で溶接が完了
する。また、溶接トーチまたは鋼管を回転しなくてす
む。

【００２３】上記鋼管切断装置で、レーザ出力、加工レ
ーザ光本数などを切断条件に応じて変更することによ
り、鋼管の切断にも利用することができる。

【００２４】図３は、形抜きおよび穴あけの同時加工に
より、板材から所要の形状の板材を得るレーザ加工装置
の例を示している。レーザ発振装置２２は、ファイバレ
ーザ発振装置である。多数の受動光ファイバを束ねた光
ファイバケーブル２４が、レーザ発振装置２２からファ
イバホルダ２６まで延びている。ファイバホルダ本体２
７に、加工線に沿う多数の位置決め孔（図示しない）が
設けられている。位置決め孔に導かれた光ファイバの先
端は、孔出口まで達している。集光光学系（図示しな
い）は、各光ファイバの先端に取り付けられた後述の微
小球状レンズからなっている。集光光学系からのレーザ
光７は、形抜き加工線４aおよび穴あけ加工線４b上に集
光される。図３ではレーザ光は加工線に沿って疎らに照
射されているが、実際には密に照射されている。加工線
４a、４bに各光ファイバからレーザ光を一斉に照射して
板材を溶断する。板材２から孔のあいた形抜き材３が得
られる。このレーザ加工装置２０によれば任意の形状の
製品をダイス、ポンチなどの工具を用いることなく製造
することができ、多品種少量生産に適している。板材は
金属に限られることはなく、例えばセラミックであって
もよい。

【００２５】図４はこの発明の他の実施の形態を示して
おり、鋼板切断装置の模式的斜視図である。

【００２６】鋼板切断装置３０は、５台の切断機３１a
〜３１e群からなっている。各切断機はファイバレーザ
発振装置３２、受動光ファイバ３６、ファイバホルダ３
７、および集光レンズ３９を備えている。ファイバレー
ザ発振装置３２は、能動光ファイバ３３および励起装置
３４を備えている。

【００２７】能動光ファイバ３３の先端部に、受動光フ
ァイバ３６の後端部が融接により接続されている。接続
部は、保持板３５で保持されている。保持板３５の下方
に、ファイバホルダ３７が配置されている。ファイバホ
ルダ３７は角ブロックからなり、長手方向に所定の間隔
をおいて１列に並ぶ位置決め孔３８が、ファイバホルダ
３７の本体を垂直方向に貫通している。保持板３５から
延びる受動光ファイバ３６は先端が位置決め孔３８の下
端まで挿入され、受動光ファイバ３６の先端部は正確に
位置決めされる。各位置決め孔３８の直下に、集光レン
ズ３９がそれぞれ配置されている。

【００２８】上記のように構成された鋼板切断装置３０
では、鋼板２をこれの長手方向に２分割する。位置決め
孔３８列の中心線の鋼板面への投影線に切断線５が一致
するように、鋼板２を通板する。第１切断機３１aは第
１切断深さまでの金属を溶融除去し、ついで第２切断機
３１bで第２切断深さまで達し、同様に第４切断機３１d
まで切断深さを順次深めて行く。最後に第５切断機３１
eで鋼板２を完全に切断４し、２分割する。５基の切断
機３１a〜３１eで切断するので、切断時間を１基で切断
する場合に比べて大幅に短縮できる。各切断段階で、切
断レーザ光の焦点位置を下げて行く。なお、レーザ出力
を各切断機ごとに調整してもよい。また、隣り合う切断
機間の距離を切断機間ごとに変えてもよい。

【００２９】上記鋼板切断装置３０で、レーザ出力、加
工レーザ光本数などを溶接条件に応じて変更することに
より、鋼板の溶接にも利用することができる。

【００３０】図５は、集光光学系の他の態様を示してい
る。前記２つの実施の形態では、集光光学系が断面が円
形のリング状レンズあるいは通常の凸レンズであった
が、この態様では、微小の球状レンズ４２となってい
る。図５で、光ファイバ４１は、能動光ファイバおよび
受動光ファイバのいずれであってもよい。光ファイバ４
１の先端に球状レンズ４２を接着剤で取り付けている。
球状レンズの直径は前述のように、０．２〜１mmである
ので、光ファイバ４１を密に配列することができる。

【００３１】図６は、上記球状レンズ付き光ファイバ４
０により鋼板２を焼入れ処理する例を示している。球状
レンズ付き光ファイバ４０を、鋼板幅方向に一列に全幅
にわたって鋼板直上に配列し、鋼板表面にレーザ光６を
照射する。図７および図８は、鋼板幅方向の出力密度
（ａ）と温度分布（ｂ）を模式的に示したグラフであ
る。図７は鋼板幅方向にほぼ一定出力の場合であり、鋼
板２の両エッジ部では放熱量が大きいために温度低下が
生じている。一方、図８の場合、温度低下を補うように
両エッジ部に配置された光ファイバ出力を高めているの
で、ほぼ一定の温度分布となっている。

【００３２】図９および１０は、この発明の更に他の実
施の形態を示しており、加工物は円柱状（例えば、鋼
管）である。図９はレーザ加工装置全体を模式的に示す
正面図であり、図１０は上記レーザ加工装置を構成する
加工ユニットの斜視図である。

【００３３】加工ユニット５１は、レーザ発振装置５２
と集光光学系５５とからなっている。この実施の形態で
は、レーザ発振装置５１はアレイ半導体レーザである。
１アレイ当りの出力は、例えば３０〜５０W程度であ
る。半導体レーザの速軸方向は集光性が高く、つまり小
さく絞ることができ、遅軸方向は集光性が低い。したが
って、半導体レーザ素子の遅軸が加工物１の外周円（加
工線）Ｗの接線Ｔの方向に、速軸が母線Ｇの方向に一致
するように、アレイ半導体レーザ５２を配置する。

【００３４】集光光学系５５は、第１円柱レンズ５６お
よび第２円柱レンズ５７の２個の円柱レンズの組合せか
らなっている。第１円柱レンズ５６は集光光学系５５の
光軸５８と加工面との交点Оを通り、かつ加工物外周円
Ｗに接する接線Ｔの方向に集光する。第２円柱レンズは
加工物１の母線Ｇの方向に集光する。この結果、加工物
面に照射されたレーザ光７は、加工物面の円周方向に延
びる細長の線状または楕円状になる。

【００３５】レーザ加工装置５０は、上記のように構成
された８台の加工ユニット５１a〜５１hが加工物１の回
りに円周方向に等間隔に配置されている。円周方向に隣
り合う加工ユニット５１a〜５１hからのレーザ光７は、
両端部が加工物面で重畳している。レーザ光７の両端部
は、加工物１への入射角が０度より大きくなるため、実
効パワーが減少する。上記のように重畳することによ
り、実効パワーの減少を補い、光強度分布を一様にして
均一な加工を行なうことができる。レーザ光７の重畳幅
は、レーザ光の出力、強度分布、加工物の寸法などによ
り決める。各加工ユニット５１a〜５１hの出力は、同じ
となるように調整される。

【００３６】上記のように構成されたレーザ加工装置５
０では、加工物１を中心軸線が水平となるようにして保
持し、各加工ユニット５１a〜５１hから同時にレーザ光
７を出力する。したがって、加工物１をこれの中心軸回
りに回転する、あるいは加工ヘッドを加工物周りに回転
して加工する必要はないので、従来装置に比べて極めて
短い時間で切断または溶接などの加工を終えることがで
きる。

【００３７】図１１は、加工ユニットの他の態様を示し
ている。図１１(a) はレーザ光の強度分布、図１１(b)
は加工ユニットおよび加工物の正面図、図１１(c) は加
工ユニットおよび加工物の平面図である。

【００３８】加工ユニット６１は、レーザ発振装置６２
がＣＯ₂レーザ発振装置であり、集光光学系５５は図１
０に示すものと同じである。上述のように、レーザ光の
両端部では実効パワーが減少する。このために、この加
工ユニット６１では、図１１(a) に示すように両端部で
高い光強度分布８を示すレーザ発振装置６２を採用して
いる。このような光強度分布８は、例えばモードパター
ンがＴＥＭ01のレーザ発振装置により得ることができ
る。図１１(a) において、光強度分布８aは加工物１の
中心軸線方向の光強度分布を示している。

【００３９】集光光学系５５で集光した光強度分布９お
よび９aを、図１１(a)に示している。光強度分布９は集
光光学系５５の光軸６４と加工物面との交点を含む接線
方向の分布を示し、光強度分布９aは円柱状加工物１の
中心軸方向の分布を示している。光強度分布をこのよう
にすることにより、加工物表面での光強度分布をほぼ一
様にすることができ、均一な加工を行なうことができ
る。

【００４０】

【発明の効果】この発明のレーザ加工装置では、集光点
が加工線に沿って配列されるので、加工を高速化するこ
とができる。特に、隣り合う集光点が密着するように集
光レンズを配置すると、ほとんど瞬時に加工することが
できる。加工の高速化により、作業能率の向上を図るこ
とができる。また、加工線は任意形状でよいので、複雑
な形状の製品の穴あけ、あるいは形抜きなどの加工が可
能である。また、自動倣い装置やダイス、ポンチなどの
工具が不要なので、設備費が安くなり、複雑な形状の穴
あけまたは形抜き製品を廉価に提供することができる。

【００４１】特に加工物が円柱状である場合、加工物を
高速で加工することができ、また加工時のレーザ光と加
工物との相対移動がないので、加工プロセスの自動化が
容易である。さらに、加工物の円周方向に沿う細長のレ
ーザ光像となるように集光されるので、レーザ光の本数
を減らすことができ、レーザ加工装置の構成が簡単とな
るなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施の形態を示すもので、鋼管溶
接装置の主要部の正面断面図である。

【図２】図１のＡ―Ａ断面を拡大して模式的に示す断面
図である。

【図３】この発明の他の実施の形態を示すもので、レー
ザ加工装置により板材から形抜き加工および穴あけ加工
する例の模式的斜視図である。

【図４】この発明の更に他の実施の形態を示すもので、
鋼板切断装置の模式的斜視図である。

【図５】集光光学系の他の態様を示すもので、先端部に
球状レンズが取り付けられた光ファイバの正面図であ
る。

【図６】図５に示す集光光学系を備えたレーザ加工装置
により鋼板を焼入れしている状態を示す斜視図である。

【図７】上記鋼板の焼入れにおいて、鋼板幅方向の出力
密度をほぼ一定にした場合の出力密度分布（ａ）と温度
分布（ｂ）とを模式的に示したグラフである

【図８】上記鋼板の焼入れにおいて、両エッジ部に配置
された光ファイバの出力密度を高めた場合の出力密度分
布（ａ）と温度分布（ｂ）とを模式的に示したグラフで
ある。

【図９】この発明の他の実施の形態を示しており、レー
ザ加工装置の正面図である。

【図１０】図９のレーザ加工装置を構成する加工ユニッ
トを模式的に示す斜視図である。

【図１１】レーザ発振装置の他の態様を示しており、図
１１(a) はレーザ光の強度分布、図１１(b)は加工ユニ
ットおよび加工物の正面図、図１１(c) は加工ユニット
および加工物の平面図である。

【符号の説明】

１加工物（鋼管）２加工物（鋼
板）３加工線７レーザ光１０レーザ加工装置１２ファイバ
レーザ発振装置１３能動光ファイバ１４励起装置１６受動光ファイバ１８リング状
集光レンズ２０レーザ加工装置２６ファイバ
ホルダ３０レーザ加工装置２２ファイバ
レーザ発振装置２６ファイバホルダ３１切断機３２ファイバレーザ発振装置３３能動光フ
ァイバ３４励起装置３６受動光フ
ァイバ３７ファイバホルダ３９集光レン
ズ４０球状レンズ付き光ファイバ４１光ファイ
バ４２球状レンズ５０レーザ加
工装置５１加工ユニット５２アレイ半
導体レーザ５５集光光学系５６第１円柱
レンズ５７第２円柱レンズ６１加工ユニ
ット６２ＣＯ₂レーザ発振装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜田直也千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者城戸基千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者今井浩文千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者濱村秀行千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者山本博之千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内Ｆターム(参考） 4E068 CD02 CD14 CE08 CK01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレーザ発振装置と、各レーザ発振
装置から出力されたレーザ光を加工面にそれぞれ独立し
て集光する集光光学系とを備えたレーザ加工装置であっ
て、加工線に沿って集光するように前記集光光学系が配
置されていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】前記レーザ発振装置がファイバレーザ発
振装置であり、円柱状加工物を外周円に沿って加工する
レーザ加工装置であって、前記集光光学系が前記加工物
が貫通するリング状集光レンズからなり、前記ファイバ
レーザ発振装置の能動光ファイバまたは能動光ファイバ
に接続された受動光ファイバが前記リング状集光レンズ
の外側面に円周方向に沿い密に接続された請求項１記載
のレーザ加工装置。
【請求項３】前記レーザ発振装置がファイバレーザ発
振装置であって、前記集光光学系が板状加工物の多角形
または閉曲線からなる加工線に沿い密に集光する請求項
１記載のレーザ加工装置。
【請求項４】集光点が板状加工物の直線状加工線に沿
い所定の間隔をおいて並ぶように前記集光光学系を配置
した請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項５】前記光ファイバからの出力がそれぞれ独
立して調節可能である請求項４記載のレーザ加工装置。
【請求項６】前記集光光学系が能動光ファイバまたは受
動光ファイバの出力端に設けられた球状レンズからなる
請求項１、３〜５のいずれか１項に記載のレーザ加工装
置。
【請求項７】円柱状加工物の外周円に沿って加工する
レーザ加工装置であって、レーザ発振装置と集光光学系
とからなる複数の加工ユニットが前記加工物の回りに円
周方向に間隔をおいて配置されており、前記集光光学系
は光軸が前記加工物の中心軸線に対し直角であり、前記
外周円に接する接線方向に線状または楕円状に集光する
請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項８】円周方向に隣り合う加工ユニットからの
レーザ光の円周方向の両端部が、加工面で重畳している
請求項７記載のレーザ加工装置。
【請求項９】前記集光光学系の光軸と加工面との交点
を中心とする、加工面の接線方向の光強度分布が、中央
部より両端部の光強度が高い請求項７記載のレーザ加工
装置。
【請求項１０】前記集光光学系が２個の円柱レンズの
組合せからなり、一方の円柱レンズが集光光学系の光軸
と加工面との交点を通り、かつ加工物外周円に接する接
線方向に集光し、他方の円柱レンズが加工物の母線方向
に集光する請求項７、８または９記載のレーザ加工装
置。
【請求項１１】前記レーザ発振装置がアレイ半導体レ
ーザからなり、遅軸を前記加工物の外周円の接線方向
に、速軸を母線方向にそれぞれ一致させてアレイ半導体
レーザを配置した請求項７〜１０のいずれか１項に記載
のレーザ加工装置。