JP2003340577A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JP2003340577A JP2003340577A JP2002150680A JP2002150680A JP2003340577A JP 2003340577 A JP2003340577 A JP 2003340577A JP 2002150680 A JP2002150680 A JP 2002150680A JP 2002150680 A JP2002150680 A JP 2002150680A JP 2003340577 A JP2003340577 A JP 2003340577A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】切断加工時のレーザ条件を変えることなく、光
量の減少したレーザ光でマーキング加工ができるレーザ
加工装置を提供する。 【解決手段】切断加工時は、レーザ発振器１から出射さ
れたレーザ光２をビームエキスパンダ３を介して集光レ
ンズ５へ入射し、薄肉金属板Ｗ上に微小なスポットに集
光する。そして、マーキング加工時にはビームエキスパ
ンダ３と集光レンズ５の間のレーザ光路にレーザ光２の
一部を遮蔽する遮蔽部材１１を装着し、レーザ光２の被
加工物Ｗへの照射量を減少させる。
量の減少したレーザ光でマーキング加工ができるレーザ
加工装置を提供する。 【解決手段】切断加工時は、レーザ発振器１から出射さ
れたレーザ光２をビームエキスパンダ３を介して集光レ
ンズ５へ入射し、薄肉金属板Ｗ上に微小なスポットに集
光する。そして、マーキング加工時にはビームエキスパ
ンダ３と集光レンズ５の間のレーザ光路にレーザ光２の
一部を遮蔽する遮蔽部材１１を装着し、レーザ光２の被
加工物Ｗへの照射量を減少させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置に
関し、特に薄肉金属板の切断加工に加えてその表面にマ
ーキング加工が行えるレーザ加工装置に関するものであ
る。
関し、特に薄肉金属板の切断加工に加えてその表面にマ
ーキング加工が行えるレーザ加工装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】例えばメタルマスクなどのように薄肉金
属板をレーザ光によって高精度に切断加工した後、ＩＤ
をマーキングするような製品では、被加工物の脱着に時
間がかかるので、切断加工とマーキング加工を別工程に
するのは好ましくない。
属板をレーザ光によって高精度に切断加工した後、ＩＤ
をマーキングするような製品では、被加工物の脱着に時
間がかかるので、切断加工とマーキング加工を別工程に
するのは好ましくない。
【０００３】そこで、出願人は先にレーザによる切断加
工に続けてマーキング加工を簡便に行うことができるレ
ーザ加工装置を開発した（特開２００２−５９２７９
号）。このレーザ加工装置は図５に示すように、平面移
動可能に保持した薄肉金属板に、ビームエキスパンダ３
と集光レンズ５を介したレーザ光を照射するようにし、
集光レンズ５への光路に可動レンズ２０を脱着可能に設
けている。
工に続けてマーキング加工を簡便に行うことができるレ
ーザ加工装置を開発した（特開２００２−５９２７９
号）。このレーザ加工装置は図５に示すように、平面移
動可能に保持した薄肉金属板に、ビームエキスパンダ３
と集光レンズ５を介したレーザ光を照射するようにし、
集光レンズ５への光路に可動レンズ２０を脱着可能に設
けている。
【０００４】この装置は、切断加工時には可動レンズ２
０をレーザ光の光路から外し、被加工物Ｗの表面に微小
なスポット径にしたレーザ光を照射し、被加工物Ｗを移
動制御している。そして、マーキング加工時には、可動
レンズ２０を光路に挿入し、集光点をｓ上方のＡ１に移
動させ、被加工物Ｗの表面に大きなスポット径にしてレ
ーザ光のエネルギ密度を減少させて照射するようにして
いる。
０をレーザ光の光路から外し、被加工物Ｗの表面に微小
なスポット径にしたレーザ光を照射し、被加工物Ｗを移
動制御している。そして、マーキング加工時には、可動
レンズ２０を光路に挿入し、集光点をｓ上方のＡ１に移
動させ、被加工物Ｗの表面に大きなスポット径にしてレ
ーザ光のエネルギ密度を減少させて照射するようにして
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の特開平２００２
−５９２７９号のレーザ加工装置は、切断加工時のレー
ザ条件（レーザ発振パラメータ、集光点のスポッと径、
加工ヘッドと被加工物との相対位置関係）を変えること
なくマーキング加工が行える。
−５９２７９号のレーザ加工装置は、切断加工時のレー
ザ条件（レーザ発振パラメータ、集光点のスポッと径、
加工ヘッドと被加工物との相対位置関係）を変えること
なくマーキング加工が行える。
【０００６】しかしながら、このレーザ加工装置ではマ
ーキング加工時にエネルギ密度は小さいものの切断加工
時と同じエネルギのレーザ光が被加工物に供給されるの
で、被加工物に熱歪みを生じさせることがあるという問
題がある。そこで、本発明は、切断用に設定されている
レーザ条件を変えることなく、マーキング加工時には被
加工物表面に照射されるレーザ光のエネルギを低減した
レーザ加工装置を提供することを目的とするものであ
る。
ーキング加工時にエネルギ密度は小さいものの切断加工
時と同じエネルギのレーザ光が被加工物に供給されるの
で、被加工物に熱歪みを生じさせることがあるという問
題がある。そこで、本発明は、切断用に設定されている
レーザ条件を変えることなく、マーキング加工時には被
加工物表面に照射されるレーザ光のエネルギを低減した
レーザ加工装置を提供することを目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では次の手段を採った。即ち、レーザ発振器
からビームエキスパンダを介し集光レンズで微小なスポ
ットに集光したレーザ光を平面移動可能に支持した薄肉
金属板に照射して切断加工し、該薄肉金属板の表面にマ
ーキング加工も行うレーザ加工装置において、マーキン
グ加工時にレーザ光の一部を遮蔽する遮蔽部材を該ビー
ムエキスパンダと該集光レンズの間に設けたことを特徴
としている。
め、本発明では次の手段を採った。即ち、レーザ発振器
からビームエキスパンダを介し集光レンズで微小なスポ
ットに集光したレーザ光を平面移動可能に支持した薄肉
金属板に照射して切断加工し、該薄肉金属板の表面にマ
ーキング加工も行うレーザ加工装置において、マーキン
グ加工時にレーザ光の一部を遮蔽する遮蔽部材を該ビー
ムエキスパンダと該集光レンズの間に設けたことを特徴
としている。
【０００８】このレーザ加工装置は、切断加工に続けて
マーキング加工を簡便に行えるようにしたもので、マー
キング加工時には遮蔽部材を光路に挿入して被加工物へ
のレーザ光の照射量を低減するようにしたものである。
遮蔽部材の挿入位置はビームエキスパンダと集光レンズ
の間である。遮蔽部材をビームエキスパンダの後方に設
けることにより、遮蔽部材が受けるレーザ光のエネルギ
密度を小さくでき、また、レーザ光軸に対する位置の調
整も簡便に行うことができる。
マーキング加工を簡便に行えるようにしたもので、マー
キング加工時には遮蔽部材を光路に挿入して被加工物へ
のレーザ光の照射量を低減するようにしたものである。
遮蔽部材の挿入位置はビームエキスパンダと集光レンズ
の間である。遮蔽部材をビームエキスパンダの後方に設
けることにより、遮蔽部材が受けるレーザ光のエネルギ
密度を小さくでき、また、レーザ光軸に対する位置の調
整も簡便に行うことができる。
【０００９】遮蔽部材はレーザ光の一部を遮蔽できるも
のであれば、その形状や材質は特に問わないが、請求項
２に記載のように、遮蔽部材を光軸と同心状のものとす
れば、マーク全体が濃淡のない一様なものにできる。こ
の場合、レーザ光の外径部または軸心部のいずれを遮蔽
してもよいが、薄肉金属板のレーザ加工装置ではシング
ルモードのレーザビームを発振するレーザ発振器が多い
ので、請求項３に記載のようにレーザ光の光軸部を遮蔽
するのが望ましい。
のであれば、その形状や材質は特に問わないが、請求項
２に記載のように、遮蔽部材を光軸と同心状のものとす
れば、マーク全体が濃淡のない一様なものにできる。こ
の場合、レーザ光の外径部または軸心部のいずれを遮蔽
してもよいが、薄肉金属板のレーザ加工装置ではシング
ルモードのレーザビームを発振するレーザ発振器が多い
ので、請求項３に記載のようにレーザ光の光軸部を遮蔽
するのが望ましい。
【００１０】シングルモードのレーザビームの場合は、
レーザ光のエネルギは図４に示すように、光軸を中心と
した正規分布であるので、光軸部を遮蔽することによ
り、レーザの光量を効果的に減少させることができる。
遮蔽する面積は、レーザ光を低減する量によって任意に
決めればよい。また、遮蔽部材の脱着はＮＣ制御装置か
ら指令し、シリンダで作動するのが望ましい。
レーザ光のエネルギは図４に示すように、光軸を中心と
した正規分布であるので、光軸部を遮蔽することによ
り、レーザの光量を効果的に減少させることができる。
遮蔽する面積は、レーザ光を低減する量によって任意に
決めればよい。また、遮蔽部材の脱着はＮＣ制御装置か
ら指令し、シリンダで作動するのが望ましい。
【００１１】なお、マークの線を太くしたいなどの要望
があるときは、集光点の位置を上下方向に移動させる可
動レンズ（凸レンズまたは凹レンズ）を遮蔽部材に一体
的に設けるとよい。
があるときは、集光点の位置を上下方向に移動させる可
動レンズ（凸レンズまたは凹レンズ）を遮蔽部材に一体
的に設けるとよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ加工装置の
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はレーザ加
工装置の全体構成を示すもので、１はＹＡＧレーザ形式
のレーザ発振器、３はレーザ光２を拡大するビームエキ
スパンダ、４は反射ミラー、５は加工ヘッド１０内に設
けられたレーザ光を集光する集光レンズである。
実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はレーザ加
工装置の全体構成を示すもので、１はＹＡＧレーザ形式
のレーザ発振器、３はレーザ光２を拡大するビームエキ
スパンダ、４は反射ミラー、５は加工ヘッド１０内に設
けられたレーザ光を集光する集光レンズである。
【００１３】また、加工ヘッド１０の下部にはノズル６
が設けられ、アシストガスＡＧを噴射できるようにして
いる。そして、ビームエキスパンダ３と反射ミラー４と
の間にはＮＣ制御装置８からの指令によってレーザ光の
光路へ脱着する遮蔽部材１１が設けられている。
が設けられ、アシストガスＡＧを噴射できるようにして
いる。そして、ビームエキスパンダ３と反射ミラー４と
の間にはＮＣ制御装置８からの指令によってレーザ光の
光路へ脱着する遮蔽部材１１が設けられている。
【００１４】遮蔽部材１１は図２に示すように、円板状
であり中央でクロスする十字の遮蔽部１１ａを備えてい
る。したがって、遮蔽部材１１が光路に挿入されたとき
は、レーザ光は４個の扇状の通光部１１ｂを通過し、光
軸部１１ｃを含む遮蔽部１１ａでは遮られる。
であり中央でクロスする十字の遮蔽部１１ａを備えてい
る。したがって、遮蔽部材１１が光路に挿入されたとき
は、レーザ光は４個の扇状の通光部１１ｂを通過し、光
軸部１１ｃを含む遮蔽部１１ａでは遮られる。
【００１５】図３は別の遮蔽部材１２を示すもので、上
記と同じく円板状であり、中央を横切る１個の遮蔽部１
２ａを備えている。この場合レーザ光は２個の半円状の
通光部１２ｂを通過し、光軸部１２ｃを含む遮蔽部１１
ａでは遮られる。なお、遮蔽部材１１の光路への着脱は
電動シリンダによっている。
記と同じく円板状であり、中央を横切る１個の遮蔽部１
２ａを備えている。この場合レーザ光は２個の半円状の
通光部１２ｂを通過し、光軸部１２ｃを含む遮蔽部１１
ａでは遮られる。なお、遮蔽部材１１の光路への着脱は
電動シリンダによっている。
【００１６】加工ヘッド１０の下方にはＮＣ制御装置８
の指令によって平面移動するＸＹテーブル７が設けら
れ、被加工物Ｗはこれに固定される。なお、７ａはＸ軸
駆動装置、７ｂはＹ軸駆動装置である。次に、上記のレ
ーザ加工装置によって切断加工およびマーキング加工を
行う作用について説明する。
の指令によって平面移動するＸＹテーブル７が設けら
れ、被加工物Ｗはこれに固定される。なお、７ａはＸ軸
駆動装置、７ｂはＹ軸駆動装置である。次に、上記のレ
ーザ加工装置によって切断加工およびマーキング加工を
行う作用について説明する。
【００１７】まず、切断加工するときは、薄肉金属板で
ある被加工物ＷをＸＹテーブル７に固定し、遮蔽部材１
１をレーザ光の光路から外して行う。レーザ発振器１を
ＯＮにすると、出射されたレーザビーム２はビームエキ
スパンダ３を通して径のより大きな平行ビームに拡大さ
れ、反射ミラー４を介して集光レンズ５を通して微小な
スポット径にして被加工物Ｗの表面の一定の位置Ａに集
光される。そして、ＮＣ制御装置８からの指令に基づい
て、被加工物ＷをＸ，Ｙ方向へ移動させることにより所
定の形状に切断加工が行われる。このとき、ノズル６か
らアシストガスＡＧとして酸素ガスを噴射させ溶融物を
除去する。
ある被加工物ＷをＸＹテーブル７に固定し、遮蔽部材１
１をレーザ光の光路から外して行う。レーザ発振器１を
ＯＮにすると、出射されたレーザビーム２はビームエキ
スパンダ３を通して径のより大きな平行ビームに拡大さ
れ、反射ミラー４を介して集光レンズ５を通して微小な
スポット径にして被加工物Ｗの表面の一定の位置Ａに集
光される。そして、ＮＣ制御装置８からの指令に基づい
て、被加工物ＷをＸ，Ｙ方向へ移動させることにより所
定の形状に切断加工が行われる。このとき、ノズル６か
らアシストガスＡＧとして酸素ガスを噴射させ溶融物を
除去する。
【００１８】切断加工が終了すると、ＮＣ制御装置８か
ら遮蔽部材１１を光路に挿入する指令が出される。遮蔽
部材１１が光路に挿入されると、レーザ光２は遮蔽部材
１１の遮蔽部１１ａによって光軸と同心状に一部が遮ら
れ、その分照射量の低下したものとなって被加工物Ｗの
表面に集光する。そして、ＸＹテーブル７を移動させて
マーキング加工を行う。
ら遮蔽部材１１を光路に挿入する指令が出される。遮蔽
部材１１が光路に挿入されると、レーザ光２は遮蔽部材
１１の遮蔽部１１ａによって光軸と同心状に一部が遮ら
れ、その分照射量の低下したものとなって被加工物Ｗの
表面に集光する。そして、ＸＹテーブル７を移動させて
マーキング加工を行う。
【００１９】マーキング加工が終わると、遮蔽部材１１
を光路から外すとともに被加工物Ｗを取り外し、次に加
工する被加工物ＷをＸＹテーブル７に取り付けて切断加
工を行う。このように、このレーザ加工装置では、切断
加工に続けてマーキング加工が行われ、この場合に操作
されるのは遮蔽部材１１の着脱のみである。
を光路から外すとともに被加工物Ｗを取り外し、次に加
工する被加工物ＷをＸＹテーブル７に取り付けて切断加
工を行う。このように、このレーザ加工装置では、切断
加工に続けてマーキング加工が行われ、この場合に操作
されるのは遮蔽部材１１の着脱のみである。
【００２０】なお、上記の実施の形態では、遮蔽部材１
１、１２を円板状のものとしたが、矩形でもよく、ま
た、遮蔽部１１ａ，１２ａもこれに限るものではない。
また、マークの線の太さを変えたい場合には、レーザ光
の集光点を上下方向に移動させるための可動レンズ（従
来技術で説明した図５における符号２０）を遮蔽部材１
１と一体的に脱着可能に設ければよい。
１、１２を円板状のものとしたが、矩形でもよく、ま
た、遮蔽部１１ａ，１２ａもこれに限るものではない。
また、マークの線の太さを変えたい場合には、レーザ光
の集光点を上下方向に移動させるための可動レンズ（従
来技術で説明した図５における符号２０）を遮蔽部材１
１と一体的に脱着可能に設ければよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ加
工装置は、マーキング加工時にレーザ光の一部を遮蔽す
る遮蔽部材を該ビームエキスパンダと該集光レンズの間
に設けたので、マーキング加工時にはレーザ発振パラメ
ータやレーザトーチと被加工物との相対位置関係など切
断加工時のレーザ条件を変えることなく、被加工物の表
面に光量の低減された適正なレーザ光が照射される。ま
た、切断加工とマーキング加工の切り換えも極めて簡便
に行うことができる。さらに、レーザ発振器の光軸のア
ライメント（再調製）時においても遮蔽部材の位置の調
整は必要がなく、取り扱いが簡便である。
工装置は、マーキング加工時にレーザ光の一部を遮蔽す
る遮蔽部材を該ビームエキスパンダと該集光レンズの間
に設けたので、マーキング加工時にはレーザ発振パラメ
ータやレーザトーチと被加工物との相対位置関係など切
断加工時のレーザ条件を変えることなく、被加工物の表
面に光量の低減された適正なレーザ光が照射される。ま
た、切断加工とマーキング加工の切り換えも極めて簡便
に行うことができる。さらに、レーザ発振器の光軸のア
ライメント（再調製）時においても遮蔽部材の位置の調
整は必要がなく、取り扱いが簡便である。
【図１】本発明のレーザ加工装置の実施の形態の全体構
成を示す側面図である。
成を示す側面図である。
【図２】同 遮蔽部材１１の平面図である。
【図３】同 遮蔽部材１２の平面図である。
【図４】レーザ光のエネルギ密度の分布状態を示す説明
図である。
図である。
【図５】従来の切断加工とマーキング加工を行うレーザ
加工装置の構成を示す説明図である。
加工装置の構成を示す説明図である。
１…レーザ発振器 ２…レーザ光
３…ビームエキスパンダ ４…反射ミラー
５…集光レンズ ６…ノズル
７…ＸＹテーブル ７ａ…Ｘ軸駆動装置
７ｂ…Ｙ軸駆動装置 ８…ＮＣ制御装置
１０…加工ヘッド １１…遮蔽部材
１１ａ…遮蔽部 １１ｂ…通光部
１１ｃ…光軸部 １２…遮蔽部材
１２ａ…遮蔽部 １２ｂ…通光部
１２ｃ…光軸部 ２０…可動レンズ
Ｗ…被加工物 Ａ，Ａ１…集光点
ＡＧ…アシストガス
Claims (3)
- 【請求項１】レーザ発振器からビームエキスパンダを介
し集光レンズで微小なスポットに集光したレーザ光を平
面移動可能に支持した薄肉金属板に照射して切断加工
し、該薄肉金属板の表面にマーキング加工も行うレーザ
加工装置において、マーキング加工時にレーザ光の一部
を遮蔽する遮蔽部材を該ビームエキスパンダと該集光レ
ンズの間に設けたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】前記遮蔽部材はレーザ光の一部を光軸と同
心状に遮蔽することを特徴とする請求項１記載のレーザ
加工装置。 - 【請求項３】前記遮蔽部材はレーザ光の光軸部を遮蔽す
ることを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150680A JP2003340577A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150680A JP2003340577A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003340577A true JP2003340577A (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=29768477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002150680A Pending JP2003340577A (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003340577A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008238247A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Hitachi Via Mechanics Ltd | レーザエネルギ測定装置とレーザ加工装置 |
| CN102626828A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-08-08 | 江苏大学 | 一种基于激光冲击波的高效微凹坑制造方法及装置 |
| JP2014514164A (ja) * | 2011-05-02 | 2014-06-19 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | レーザベースのマーキングの方法及び装置 |
| CN104175001A (zh) * | 2014-08-26 | 2014-12-03 | 江苏大学 | 一种激光微凹坑阵列制造装置和方法 |
| CN105665942A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-15 | 深圳华工激光设备有限公司 | 一种用于薄膜加工中的激光设备及其方法 |
| US20160250718A1 (en) * | 2014-09-03 | 2016-09-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser machining apparatus |
| JP2016175120A (ja) * | 2015-03-23 | 2016-10-06 | 村田機械株式会社 | レーザ加工システム、条件補正装置、及びレーザ加工方法 |
| CN106735866A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 背向多焦点激光和电化学复合加工半导体材料的装置和方法 |
-
2002
- 2002-05-24 JP JP2002150680A patent/JP2003340577A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008238247A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Hitachi Via Mechanics Ltd | レーザエネルギ測定装置とレーザ加工装置 |
| JP4514767B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2010-07-28 | 日立ビアメカニクス株式会社 | レーザエネルギ測定装置とレーザ加工装置 |
| US7929127B2 (en) | 2007-03-28 | 2011-04-19 | Hitachi Via Mechanics | Laser energy measuring unit and laser machining apparatus |
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| CN104175001B (zh) * | 2014-08-26 | 2016-04-27 | 江苏大学 | 一种激光微凹坑阵列制造装置和方法 |
| US20160250718A1 (en) * | 2014-09-03 | 2016-09-01 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser machining apparatus |
| US9687938B2 (en) * | 2014-09-03 | 2017-06-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser machining apparatus |
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| CN105665942A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-15 | 深圳华工激光设备有限公司 | 一种用于薄膜加工中的激光设备及其方法 |
| CN106735866A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 江苏大学 | 背向多焦点激光和电化学复合加工半导体材料的装置和方法 |
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