JP2012152822A - 加工用レーザ光スポットの調整方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ装置1はレーザ光線6を放出するレーザ、レーザ光線6を集束する少なくとも1つの集光レンズ4及びレーザ光線6の径を調整する操作素子を含んで構成される。前記操作素子として回折素子5を用いて、レーザ光線6を複数の部分レーザ光線に分割し、該部分レーザ光線が集束されて被加工物7にレーザ光スポット12として照射される。回折素子5の設計により、レーザ光スポット12の径の調整、特に拡大が可能となる。
【選択図】図1
Description
(上記数式1において、bは所定の径(定数)、Pは全強度を示す。)
2 光ファイバ
3 コリメータレンズ
4 集光レンズ
5 回折素子
6 (光ファイバ2からの)レーザ光線
7 被加工素材
8 (集光後の)レーザ光線
9 (回折後の)部分レーザ光線
10 焦点面
11 被加工素材の表面
12 レーザ光スポット
13 スキャナー
14 (レーザ光線8の)強度分布
15 (部分レーザ光線9の)強度分布
16 光点
Claims (15)
- レーザ装置(1、1′)による被加工物(7)の加工において、加工部分に照射されるレーザ光スポット(12)を調整する方法であって、
前記レーザ装置(1、1′)は、レーザ光線(6)を放出する少なくとも1つのレーザ、レーザ光線(6)を集束する少なくとも1つの集光レンズ(4)並びにレーザ光線(6)の径を調整する操作素子(5)を含んで構成され、
前記操作素子として回折素子(5)を用い、元のレーザ光線(6)を複数の部分レーザ光線(9)へと分割して被加工物(7)へ向けて照射されるレーザ光スポット(12)を生成し、
レーザ光スポット(12)の径は、集光面(10)において回折素子(5)により元のレーザ光線(6)の径より大きな所望の径に拡大されて、
元のレーザ光線(6)から分割された複数の部分レーザ光線(9)は、被加工物(7)へ向けて照射されて互いに重なり合うか、又は互いに離間して単一の加工部分に向かう束ねられたレーザ光線(8)を形成し、
部分レーザ光線(9)の数及び径、並びに部分レーザ光線(9)が束ねられたレーザ光線(8)の径は回折素子(5)により決められることを特徴とするレーザ光スポットの調整方法。 - 回折素子(5)により生成された複数の部分レーザ光線(9)は互いに端部において重なり合って、連続した強度分布(14)を有するレーザ光スポット(12)を生成することを特徴とする請求項1に記載のレーザ光スポットの調整方法。
- 回折素子(5)により生成された複数の部分レーザ光線(9)は互いに端部において重なり合わず、離間した一次元又は二次元に配置された光点から成る強度分布(14)を有するレーザ光スポット(12)を生成することを特徴とする請求項1に記載のレーザ光スポットの調整方法。
- 被加工物(7)内の熱伝導により、離間した光点が束ねられ、レーザ光スポット(12)は連続した活性な断面形状に変化することを特徴とする請求項3に記載のレーザ光スポットの調整方法。
- 回折素子(5)により生成された複数の部分レーザ光線(9)は、その強度及び/又は出力が加重平均されて、レーザ光スポット(12)の強度分布(14)が得られることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のレーザ光スポットの調整方法。
- 異なった強度分布を有するレーザ光スポット(12)を得るために、レーザからのレーザ光線(6)に対して側方の位置調製を必要としない交換可能な回折素子(5)を用いることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のレーザ光スポットの調整方法。
- 一連の基準セルを互いに間隔をおいてか、又は互いに接して配置することにより回折素子(5)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のレーザ光スポットの調整方法。
- コリメートレンズ(3)と集光レンズ(4)の間に回折素子(5)が配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のレーザ光スポットの調整方法。
- 被加工物(7)を加工するレーザ装置(1、1′)であって、
レーザ光線(6)を放出する少なくとも1つのレーザ、レーザ光線(6)を集束する少なくとも1つの集光レンズ(4)並びにレーザ光線(6)の径を調整する操作素子(5)を含んで構成され、
集光レンズ(4)は、被加工物(7)上に高強度のレーザ光スポット(12)を生成し、
前記操作素子は回折素子(5)として構成され、レーザ光線(6)を複数の部分レーザ光線(9)へと分割して再構成して集光面(10)に向かう所定の強度分布(14)を有するレーザ光スポット(12)を生成し、
レーザ光スポット(12)の径は、被加工物(7)において回折素子(5)により元のレーザ光線(6)の径よりも大きな所望の径に拡大され、
元のレーザ光線(6)から分割された複数の部分レーザ光線(9)は、被加工物(7)へ向けて照射されて互いに重なり合うか、又は離間して単一の加工部分に向かう束ねられたレーザ光線(8)を形成することを特徴とするレーザ装置。 - 一連の基準セルを互いに間隔をおいてか、又は互いに接して配置することにより回折素子(5)が形成されていることを特徴とする請求項10に記載のレーザ装置。
- 回折素子(5)により生成された複数の部分レーザ光線(9)は、その強度及び/又は出力が加重平均されて、レーザ光スポット(12)の強度分布(14)が得られることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のレーザ装置。
- コリメートレンズ(3)と集光レンズ(4)の間に回折素子(5)が配置されていることを特徴とする請求項10ないし請求項12のいずれか1項に記載のレーザ装置。
- レーザからのレーザ光線(6)に対して側方の位置調製を必要としない交換可能な回折素子(5)が備えられていることを特徴とする請求項10ないし請求項13のいずれか1項に記載のレーザ装置。
- 請求項10ないし請求項14のいずれか1項に記載のレーザ装置(1、1′)が、少なくとも1つのスキャナー(13)を含んで構成された樹脂溶接装置の加工ヘッドに装着されていることを特徴とするレーザ装置。
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