JP6895621B2 - Laser processing head and laser processing equipment - Google Patents
Laser processing head and laser processing equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP6895621B2 JP6895621B2 JP2016169571A JP2016169571A JP6895621B2 JP 6895621 B2 JP6895621 B2 JP 6895621B2 JP 2016169571 A JP2016169571 A JP 2016169571A JP 2016169571 A JP2016169571 A JP 2016169571A JP 6895621 B2 JP6895621 B2 JP 6895621B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- condensing lens
- laser processing
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、加工対象物をレーザ加工する際に用いられるレーザ加工ヘッドおよびこれを備えるレーザ加工装置に関し、特に、レーザ加工ヘッドの集光レンズの改良に関する。 The present invention relates to a laser processing head used for laser processing an object to be processed and a laser processing apparatus including the laser processing head, and more particularly to an improvement of a condenser lens of the laser processing head.
レーザ発振器により発振されるレーザ光は、単色性および指向性に優れており、かつ、コヒーレントな光であるため、切断、穴あけ、溶接、表面処理、マーキング等の様々な工業的な加工に用いられている。 The laser light oscillated by the laser oscillator has excellent monochromaticity and directivity, and is coherent, so it is used for various industrial processing such as cutting, drilling, welding, surface treatment, and marking. ing.
従来のレーザ加工装置およびレーザ加工ヘッドについて、図5を参照しながら説明する。図5は、レーザ加工装置の構成を模式的に示す斜視図である。図中、同様の構成および機能を備える部材には、同じ符号を付している。 A conventional laser processing apparatus and a laser processing head will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view schematically showing the configuration of the laser processing apparatus. In the figure, members having the same configuration and function are designated by the same reference numerals.
レーザ加工装置2000は、レーザビームLBを出射するレーザ発振器2100と、レーザビームLBを導光するプロセスファイバ2300と、レーザビームLBを加工対象物(ワークW)に向けて照射するレーザ加工ヘッド2400と、を備える。
The
レーザ加工ヘッド2400は、コリメータレンズ2410および集光レンズ2420を備える。レーザ加工ヘッド2400に到達したレーザビームLBは、コリメータレンズ2410を介して集光レンズ2420(例えば、アクロマートレンズ)に入射し、密度が高められた状態でワークWに照射される。ワークWは、加工テーブル2500上に固定されている。一方、レーザ加工ヘッド2400は、X軸モータ2710およびY軸モータ2720によって移動可能であり、レーザ加工ヘッド2400をワークWに対して相対的に移動させながら、所定の加工が施される。レーザ発振器2100、X軸モータ2710およびY軸モータ2720は、加工制御部2600により制御されており、その状態は、加工制御部2600に同期されている。
The
加工精度および生産性の高いレーザ加工を行うには、レーザビームLBの密度だけではなく、ワークWに照射されるレーザビームLBの集光ビームプロファイルが重要である。集光ビームプロファイルとは、集光レンズによって集光されたレーザビームLBが、集光レンズから出射する際に描く軌跡であり、例えば、そのレーザビームLBの焦点深度DFや最小のビーム径DWを表している(図2A〜2C、図6参照)。集光ビームプロファイルは、例えば、レーザ加工ヘッド2400に配置される集光レンズ2420の光学的物性等に応じて変化する。
In order to perform laser machining with high processing accuracy and productivity, not only the density of the laser beam LB but also the focused beam profile of the laser beam LB irradiated to the work W is important. The focused beam profile is a locus drawn when the laser beam LB focused by the focusing lens emits light from the focusing lens. For example, the depth of focus DF of the laser beam LB and the minimum beam diameter DW can be obtained. It is represented (see FIGS. 2A-2C, FIG. 6). The focused beam profile changes according to, for example, the optical properties of the focusing
特許文献1および2には、複数の波長を有するレーザビームを、複数の焦点が形成されるように集光レンズで集光させることにより、焦点深度DFを深くする方法が教示されている。図6に、特許文献1の方法により形成される集光ビームプロファイルを模式的に示す。特許文献1では、波長の異なる複数のレーザビームLBを単一の集光レンズ2421で集光することにより、複数の焦点を形成している。
Patent Documents 1 and 2 teach a method of increasing the depth of focus DF by condensing a laser beam having a plurality of wavelengths with a condensing lens so that a plurality of focal points are formed. FIG. 6 schematically shows a focused beam profile formed by the method of Patent Document 1. In Patent Document 1, a plurality of focal points are formed by condensing a plurality of laser beams LB having different wavelengths with a single
図7に、それぞれ異なる焦点深度を有する3種類のレーザビームLBを用いてワークW(ステンレス鋼板)を切断加工する場合の、ワークWの厚みと切断速度との関係を表すグラフを示す。レーザビームLBは、いずれも出力4kWのレーザ発振器から出射され、その焦点深度DFは、それぞれ3mm、6mmおよび9mmである。 FIG. 7 shows a graph showing the relationship between the thickness of the work W and the cutting speed when the work W (stainless steel plate) is cut using three types of laser beams LB having different depths of focus. The laser beam LB is emitted from a laser oscillator having an output of 4 kW, and its depth of focus DF is 3 mm, 6 mm, and 9 mm, respectively.
このグラフからわかるように、切断速度は、レーザビームLBの焦点深度およびワークWの厚みに影響される。例えば、ワークWの厚みが2mm未満である場合、3mmの焦点深度を有するレーザビームLBを用いると、他の焦点深度を有するレーザビームLBと比較して切断速度は速くなる。ワークWの厚みが2〜8mm程度である場合、6mmの焦点深度を有するレーザビームLBを用いると、他の焦点深度を有するレーザビームLBと比較して切断速度は速くなる。ワークWの厚みが8mmを超える場合、9mmの焦点深度を有するレーザビームLBを用いると、他の焦点深度を有するレーザビームLBと比較して切断速度は速くなる。板厚16mm以上の軟鋼を切断加工する場合も、9mmの焦点深度を有するレーザビームLBを用いると、切断速度は速くなる。なお、焦点深度とは、ビーム径が光学的に同じであると見なされる範囲であって、具体的には、ビーム半径の2√2倍の径に拡がるまでの範囲(レイリーの範囲)である。 As can be seen from this graph, the cutting speed is affected by the depth of focus of the laser beam LB and the thickness of the work W. For example, when the thickness of the work W is less than 2 mm, when the laser beam LB having a depth of focus of 3 mm is used, the cutting speed becomes faster as compared with the laser beam LB having another depth of focus. When the thickness of the work W is about 2 to 8 mm, when the laser beam LB having a depth of focus of 6 mm is used, the cutting speed becomes faster as compared with the laser beam LB having another depth of focus. When the thickness of the work W exceeds 8 mm, the cutting speed becomes faster when the laser beam LB having a depth of focus of 9 mm is used as compared with the laser beam LB having another depth of focus. Even when cutting mild steel having a plate thickness of 16 mm or more, if a laser beam LB having a depth of focus of 9 mm is used, the cutting speed becomes high. The depth of focus is a range in which the beam diameters are considered to be optically the same, and specifically, is a range (Rayleigh's range) until the beam diameter is expanded to a diameter of 2√2 times the beam radius. ..
一般的に、レーザビームLBの最小のビーム径(以下、ビームウエスト径DW)が大きくなると、焦点深度DFは大きくなる。つまり、9mmの焦点深度を有するレーザビームLBのビームウエスト径DWは、他のレーザビームLBのビームウエスト径DWよりも大きい。レーザビームLBによる切断加工は、溶融されたワークWの一部(ドロス)に高圧ガスを噴射して、ドロスを切断部分から吹き飛ばしながら、行われる。そのため、上記の場合、ビームウエスト径DWの大きい(つまり、切断の幅がより広くなる)9mmの焦点深度を有するレーザビームLBを用いる場合に、切断速度が最も早くなる。溶接等の切断加工以外のレーザ加工においても、ワークWの材質等により、適切な焦点深度は異なる。 In general, the depth of focus DF increases as the minimum beam diameter of the laser beam LB (hereinafter, beam waist diameter DW) increases. That is, the beam waist diameter DW of the laser beam LB having a depth of focus of 9 mm is larger than the beam waist diameter DW of the other laser beam LB. The cutting process by the laser beam LB is performed while injecting a high-pressure gas onto a part (dross) of the molten work W and blowing the dross from the cut portion. Therefore, in the above case, the cutting speed is the fastest when the laser beam LB having a large beam waist diameter DW (that is, a wider cutting width) and a depth of focus of 9 mm is used. Even in laser processing other than cutting processing such as welding, the appropriate depth of focus differs depending on the material of the work W and the like.
しかし、従来のレーザ加工装置では、ワークWあるいは加工条件に応じてレーザビームLBの焦点深度(すなわち、集光ビームプロファイル)を変えることはできない。そのため、加工精度および生産性が低下し易く、また加工されるワークの品質も低下し易い。 However, in the conventional laser processing apparatus, the depth of focus (that is, the focused beam profile) of the laser beam LB cannot be changed according to the work W or the processing conditions. Therefore, the processing accuracy and productivity are likely to decrease, and the quality of the workpiece to be processed is also likely to decrease.
本発明の一局面は、複数の波長を有するレーザビームが入射する入射口と、前記レーザビームを集光する第1集光レンズと、前記第1集光レンズにより集光された前記レーザビームをさらに集光する第2集光レンズと、前記第1集光レンズおよび前記第2集光レンズの少なくとも一方を、前記レーザビームの進行方向に沿って移動させる位置調整機構と、を備える、レーザ加工ヘッドである。 One aspect of the present invention is an incident port into which a laser beam having a plurality of wavelengths is incident, a first condensing lens that condenses the laser beam, and the laser beam condensed by the first condensing lens. Laser processing including a second condensing lens that further condenses light, and a position adjusting mechanism that moves at least one of the first condensing lens and the second condensing lens along the traveling direction of the laser beam. The head.
本発明の他の一局面は、複数の波長を有するレーザビームを出射するレーザ発振器と、前記レーザビームが入射する上記レーザ加工ヘッドと、を備える、レーザ加工装置である。 Another aspect of the present invention is a laser processing apparatus including a laser oscillator that emits a laser beam having a plurality of wavelengths and the laser processing head that the laser beam is incident on.
本発明のレーザ加工ヘッドによれば、様々なワークに応じた最適な集光ビームプロファイルを有するレーザビームを照射することができる。よって、これを備えるレーザ加工装置を用いると、加工精度および生産性に優れるレーザ加工が可能となるとともに、高品質のレーザ加工品が得られる。 According to the laser processing head of the present invention, it is possible to irradiate a laser beam having an optimum focused beam profile according to various workpieces. Therefore, if a laser processing apparatus equipped with this is used, laser processing having excellent processing accuracy and productivity becomes possible, and a high-quality laser processed product can be obtained.
レーザビームLBの集光レンズによる屈折率は、波長によって異なる。そのため、複数の波長を含むレーザビームLBを集光レンズにより集光させると、分散して、色収差が発生する。色収差の程度によって、集光ビームプロファイルは変化する。本実施形態のレーザ加工ヘッドは、この色収差を利用して集光ビームプロファイルを変化させて、種々のレーザ加工条件に対応するレーザビームLBを生成する。 The refractive index of the laser beam LB due to the condenser lens differs depending on the wavelength. Therefore, when the laser beam LB containing a plurality of wavelengths is focused by a condenser lens, it is dispersed and chromatic aberration is generated. The focused beam profile changes depending on the degree of chromatic aberration. The laser processing head of the present embodiment uses this chromatic aberration to change the focused beam profile to generate a laser beam LB corresponding to various laser processing conditions.
具体的には、レーザ加工ヘッドに複数の集光レンズを配置し、これらの間の距離を変化させることにより、レーザビームLBの集光ビームプロファイルを適宜変化させる。これにより、ワークWに、加工内容、ワークWの厚みや材質、さらには加工形状等に応じた焦点深度を有するレーザビームLBを照射することができる。本実施形態は、特に、広い波長域にわたる複数の波長を有するレーザビームLBを用いたレーザ加工に適している。 Specifically, a plurality of condensing lenses are arranged on the laser processing head, and the condensing beam profile of the laser beam LB is appropriately changed by changing the distance between them. As a result, the work W can be irradiated with a laser beam LB having a depth of focus according to the processing content, the thickness and material of the work W, the processing shape, and the like. This embodiment is particularly suitable for laser processing using a laser beam LB having a plurality of wavelengths over a wide wavelength range.
以下、本実施形態を、図1〜図4を参照しながら説明する。図1は、本実施形態のレーザ加工ヘッドの構成を模式的に示す断面図である。図2A〜2Cは、2枚の集光レンズの位置関係と、これにより集光されたレーザビームの集光ビームプロファイルと、を示す模式図である。図3は、2枚の集光レンズ間の距離Dと焦点深度DFとの関係を示すグラフである。図4は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す斜視図である。図中、同様の構成および機能を備える部材には、同じ符号を付している。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the laser processing head of the present embodiment. 2A to 2C are schematic views showing the positional relationship between the two focusing lenses and the focused beam profile of the laser beam focused thereby. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the distance D between the two condenser lenses and the depth of focus DF. FIG. 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the laser processing apparatus according to the present embodiment. In the figure, members having the same configuration and function are designated by the same reference numerals.
(レーザ加工ヘッド)
レーザ加工ヘッド400は、レーザビームLBが入射する入射口440と、入射したレーザビームLBを集光する第1集光レンズ421と、第1集光レンズ421により集光されたレーザビームLBをさらに集光する第2集光レンズ422と、位置調整機構430と、を備える。入射口440に入射するレーザビームLBは、複数の波長を有する。位置調整機構430は、第1集光レンズ421および第2集光レンズ422の少なくとも一方を、レーザビームLBの進行方向に沿って移動させる。
(Laser processing head)
The
レーザ加工ヘッド400は、さらに、コリメータレンズ410を備えていてもよい。図4に示すように、レーザビームLBは、レーザ発振器100から出射された後、プロセスファイバ300の内部を伝搬し、レーザ加工ヘッド400に到達する。レーザ加工ヘッド400に到達したレーザビームLBは、コリメータレンズ410を経た後、第1集光レンズ421および第2集光レンズ422によって密度が高められて、ワークWに照射される。
The
ワークWは、加工テーブル500上に固定されている。一方、レーザ加工ヘッド400は、X軸モータ710およびY軸モータ720によって移動可能であり、レーザ加工ヘッド400をワークWに対して相対的に移動させながら、所定の加工が行われる。レーザ発振器100、X軸モータ710およびY軸モータ720は、加工制御部600により制御されており、その状態は、加工制御部600に同期されている。
The work W is fixed on the processing table 500. On the other hand, the
第1集光レンズ421および第2集光レンズ422の少なくとも一方は可動であり、両者の間の距離Dを変えることができる。図示例では、第1集光レンズ421および第2集光レンズ422のいずれもが、位置調整機構430(431、432)により、レーザビームLBの進行方向に沿って可動である。この場合、第1集光レンズ421と第2集光レンズ422との間の距離Dとともに、コリメータレンズ410と第1集光レンズ421との間の距離を変えることができる。
At least one of the
図2Aに示すように、第1集光レンズ421と第2集光レンズ422との少なくとも一部が接触した状態(距離D=0)を、基準位置D0とする。これは、光学系で一般的に使用されるアクロマートレンズと同じ構成である。アクロマートレンズを用いる場合、レーザビームLBの焦点はほぼ一点に収束される。つまり、第1集光レンズ421と第2集光レンズ422とが基準位置D0にある場合、レーザビームLBの色収差はもっとも小さくなって、その焦点深度DF0は最小になる。よって、密度の高いレーザビームLBが得られる。このレーザビームLBは、例えば、薄いワークWを切断加工するのに適している。
As shown in FIG. 2A, a state in which at least a part of the
第1集光レンズ421および/または第2集光レンズ422を基準位置D0から移動させて、集光レンズ間の距離Dを大きくすると、レーザビームLBの集光ビームプロファイルは変化する。例えば、図2Bおよび2Cに示すように、ビームウエスト径DWのより大きいレーザビームLBが得られる。図2Bにおける集光レンズ間の距離が距離D1、図2Cにおける集光レンズ間の距離が距離D2であって、距離D1<D2である場合、それぞれの焦点深度はDF1<DF2になり、それぞれのビームウエスト径はDW1<DW2になる。つまり、レンズ間の距離Dを大きくすると、焦点深度DFおよびビームウエスト径DWもまた大きくなる。ビームウエスト径DWの最も大きい図2CのレーザビームLBは、例えば、より厚いワークを切断加工するのに適している。
When the
集光レンズ間の距離Dと焦点深度DFとの関係の一例を表すグラフを、図3に示す。ここで、レーザビームLBは、図4に示すレーザ加工装置1000のレーザ加工ヘッド400から照射されている。レーザビームLBは、コア径100μmのプロセスファイバ300を介して、レーザ加工ヘッド400まで伝搬されている。レーザビームLBは、波長域950nm〜1000nmの複数の波長を有している。コリメータレンズ410の焦点距離は100mm、基準位置D0にある集光レンズ420(第1集光レンズ421および第2集光レンズ422が少なくとも一部で接触し、1枚の集光レンズとみなされるレンズ)の焦点距離は150mmである。
A graph showing an example of the relationship between the distance D between the condenser lenses and the depth of focus DF is shown in FIG. Here, the laser beam LB is irradiated from the
図3では、集光レンズ間の距離Dが0mmのとき、焦点深度DFは約3mmである。また、結像比は1.5倍であり、ビームウエスト径は150μmである。この場合における結像比は、コリメータレンズ410に入射するレーザビームLBのビーム径(具体的には、プロセスファイバ300のコア径100μm)に対する、コリメータレンズ410を経由して、集光レンズ420から出射するレーザビームLBのビームウエスト径DWの比である。結像比は、集光レンズ間の距離Dによって変化する。集光レンズ間の距離Dが4mmの場合、焦点深度DFは約6mmとなり、集光レンズ間の距離Dが8mmの場合、焦点深度DFは約9mmとなる。
In FIG. 3, when the distance D between the condenser lenses is 0 mm, the depth of focus DF is about 3 mm. The imaging ratio is 1.5 times, and the beam waist diameter is 150 μm. The imaging ratio in this case is emitted from the
位置調整機構430は特に限定されず、位置決めに用いられる公知の機構を用いればよい。位置調整機構430としては、例えば、サーボモータ等が挙げられる。位置調整機構430は、レーザ加工ヘッド400に配置される集光レンズ420の少なくとも1つを移動することができればよい。
The
レーザ加工ヘッド400には、第1集光レンズ421および第2集光レンズ422以外の集光レンズ420が配置されてもよい。この場合、それぞれの集光レンズ420間の距離を適宜調整して、集光ビームプロファイルを制御すればよい。
A
集光レンズ420の形状も特に限定されない。図示例のように、2つの凸面を備える両凸レンズ(第1集光レンズ421)と、凹メニスカスレンズ(第2集光レンズ422)と、を組み合わせて配置してもよいし、これ以外のレンズを組み合わせてもよい。集光レンズ420としては、上記の両凸レンズおよび凹メニスカスレンズの他、凸面と平面とを備える平凸レンズ、凸面と凹面とを備えるとともにレンズの中央が周縁よりも厚い凸メニスカスレンズ、2つの凹面を備える両凹レンズ、凹面と平面とを備える平凹レンズ等が挙げられる。これらは、所望の集光ビームプロファイルに応じて、2以上を適宜組み合わせて用いられる。
The shape of the
(レーザ加工装置)
本実施形態に係るレーザ加工装置1000は、図4に示されるように、レーザビームLBを出射するレーザ発振器100と、レーザ発振器100から出射されるレーザビームLBが入射するレーザ加工ヘッド400と、を備える。レーザビームLBは、レーザ加工ヘッド400からワークWに向けて照射される。レーザ発振器100から出射されるレーザビームLBは、プロセスファイバ300により導光されて、レーザ加工ヘッド400に入射してもよい。レーザ発振器100からは、プロセスファイバ300内を伝搬できる複数の波長(通常、可視光域から近赤外域)を有するレーザビームLBが出射される。
(Laser processing equipment)
As shown in FIG. 4, the
レーザ加工装置1000によりワークWを切断あるいは穴あけする場合(以下、まとめてレーザ切断と称す)、レーザ加工ヘッド400には、ワークWにレーザビームLBと同軸上で高圧ガス(高圧の酸素、窒素、大気等)を吹き付けるためのガス孔と、当該ガス孔に高圧ガスを供給するガス経路が配置される(いずれも図示せず)。レーザ切断では、レーザビームLBにより溶融されたワークWの一部を高圧ガスにより除去しながら、ワークWが切断あるいは穴あけされる。
When the work W is cut or drilled by the laser machining apparatus 1000 (hereinafter collectively referred to as laser cutting), the
レーザ加工装置1000により2以上のワークWを溶接する場合(レーザ溶接)、レーザ加工ヘッド400には、ワークWに不活性ガス(アルゴン、ヘリウム等)を低圧で吹き付けるためのガス孔と、当該ガス孔に不活性ガスを供給するガス経路が配置される(いずれも図示せず)。レーザビームLBにより溶融されたワークWの酸化を不活性ガスにより抑制しながら、ワークW同士が溶接される。レーザ加工装置1000によりワークWを表面処理する場合も、上記と同様に、ワークWに、例えば不活性ガスを吹き付けながらレーザビームLBを照射する。レーザ加工装置1000によりワークWにマーキングする場合、ワークWに、所望の色に応じたガスを吹き付けながらレーザビームLBを照射する。
When two or more workpieces W are welded by the laser processing apparatus 1000 (laser welding), the
上記のとおり、レーザ加工ヘッド400に配置される集光レンズの数、形状、および、プロセスファイバ300のコア径が決まれば、集光レンズ間の距離Dに応じた焦点深度DFが算出される。そこで、ワークWの厚み等に応じた焦点深度DFとこれに対応する距離Dとを、図示しない記憶装置に記憶させておいてもよい。このとき、レーザ加工装置1000に、位置調整機構430を制御する位置制御部800を配置する。位置制御部800は、ワークWに応じて設定された焦点深度DFに対応する距離Dを満たすように、第1集光レンズ421および第2集光レンズ422の少なくとも一方をレーザビームLBの進行方向に沿って移動させるよう、位置調整機構430を制御する。これにより、レーザ加工の際に、例えば、位置制御部800に接続する入力部(図示せず)に所望の焦点深度DFを入力することにより、記憶装置に記憶された焦点深度DFと距離Dとの関係に基づいて距離Dが設定され、この距離Dを満たすように、自動的に第1集光レンズ421および/または第2集光レンズ422が移動する。このシステムにより、生産性はさらに向上する。
As described above, if the number and shape of the condensing lenses arranged on the
レーザ発振器100のレーザ発振機構は特に限定されず、レーザ発振の媒体として半導体を用いる半導体レーザの他、媒体として炭酸ガス(CO2)等の気体を用いる気体レーザ、YAG等を用いる固体レーザ、および、ファイバレーザ等が挙げられる。これらは単独で、あるいは、2以上を組み合わせて用いられる。なかでも、光品質および発振効率に優れる点で、半導体レーザが好ましい。
The laser oscillation mechanism of the
半導体レーザからは、その特性上、複数のレーザ光が合波されたレーザビームLBが出射される。これら複数のレーザ光の波長の差は比較的大きく、レーザビームLBには、950〜1000nmの広い波長域にわたるレーザ光が含まれ得る。そのため、半導体レーザから出射されるレーザビームLBに対して、本実施形態のレーザ加工ヘッド400を用いると、集光ビームプロファイルの変化の程度が大きくなる。よって、より広範囲の加工条件あるいはワークWに対応させることができる。
Due to its characteristics, the semiconductor laser emits a laser beam LB in which a plurality of laser beams are combined. The difference in wavelength between these plurality of laser beams is relatively large, and the laser beam LB may include laser beams over a wide wavelength range of 950 to 1000 nm. Therefore, when the
本発明のレーザ加工ヘッドによれば、加工内容、ワークの厚みや材質、加工形状等に応じた集光ビームプロファイルを有するレーザビームを出射できるため、種々のレーザ加工に適用できる。また、このレーザ加工ヘッドを備えるレーザ加工装置は、加工精度および生産性に優れるとともに、高い汎用性を備える。 According to the laser processing head of the present invention, since a laser beam having a focused beam profile according to the processing content, the thickness and material of the work, the processing shape, etc. can be emitted, it can be applied to various laser processing. Further, the laser processing apparatus provided with this laser processing head is excellent in processing accuracy and productivity, and also has high versatility.
1000:レーザ加工装置
100:レーザ発振器
300:プロセスファイバ
400:レーザ加工ヘッド
410:コリメータレンズ
420:集光レンズ
421:第1集光レンズ
422:第2集光レンズ
430、431、432:位置調整機構
440:入射口
500:加工テーブル
600:加工制御部
710:X軸モータ
720:Y軸モータ
800:位置制御部
2000:レーザ加工装置
2100:レーザ発振器
2300:プロセスファイバ
2400:レーザ加工ヘッド
2410:コリメータレンズ
2420、2421:集光レンズ
2500:加工テーブル
2600:加工制御部
2710:X軸モータ
2720:Y軸モータ
1000: Laser processing device 100: Laser oscillator 300: Process fiber 400: Laser processing head 410: Collimeter lens 420: Condensing lens 421: 1st condensing lens 422: 2nd condensing
Claims (3)
前記レーザビームが入射するレーザ加工ヘッドであって、複数の波長を有するレーザビームが入射する入射口と、前記レーザビームを集光する第1集光レンズと、前記第1集光レンズにより集光された前記レーザビームをさらに集光する第2集光レンズであって、前記第1集光レンズと接触した状態で前記第1集光レンズと共にアクロマートレンズとして機能する第2集光レンズと、前記第1集光レンズおよび前記第2集光レンズの少なくとも一方を、前記レーザビームの進行方向に沿って移動させる位置調整機構と、を有するレーザ加工ヘッドと、
前記位置調整機構を制御する位置制御部と、を備え、
前記位置制御部が、加工対象物に応じて設定された前記第1集光レンズと前記第2集光レンズとの間の距離を満たすように、前記第1集光レンズおよび前記第2集光レンズの少なくとも一方を前記レーザビームの進行方向に沿って移動させるよう、前記位置調整機構を制御する、レーザ加工装置。 A laser oscillator that emits a laser beam with multiple wavelengths,
A laser processing head into which the laser beam is incident, an incident port into which a laser beam having a plurality of wavelengths is incident, a first condensing lens that condenses the laser beam, and condensing by the first condensing lens. A second condensing lens that further condenses the laser beam, which functions as an achromat lens together with the first condensing lens in contact with the first condensing lens, and the above. A laser processing head having a position adjusting mechanism for moving at least one of the first condensing lens and the second condensing lens along the traveling direction of the laser beam.
A position control unit for controlling the position adjustment mechanism is provided.
The first condensing lens and the second condensing lens so that the position control unit satisfies the distance between the first condensing lens and the second condensing lens set according to the object to be processed. A laser processing apparatus that controls the position adjusting mechanism so as to move at least one of the lenses along the traveling direction of the laser beam.
前記位置調整機構は、前記第1集光レンズおよび前記第2集光レンズの両方を、前記レーザビームの進行方向に沿って移動させる、請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 The laser processing head further has a collimator lens provided between the incident port and the first condensing lens.
The laser processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the position adjusting mechanism moves both the first condensing lens and the second condensing lens along the traveling direction of the laser beam.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016169571A JP6895621B2 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Laser processing head and laser processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016169571A JP6895621B2 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Laser processing head and laser processing equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018034185A JP2018034185A (en) | 2018-03-08 |
JP6895621B2 true JP6895621B2 (en) | 2021-06-30 |
Family
ID=61566634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016169571A Active JP6895621B2 (en) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | Laser processing head and laser processing equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6895621B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230142998A1 (en) * | 2020-04-15 | 2023-05-11 | Nikon Corporation | Processing apparatus |
JP7416246B2 (en) * | 2020-07-01 | 2024-01-17 | 株式会社ニコン | Processing system and optical equipment |
JP7384349B2 (en) * | 2022-01-19 | 2023-11-21 | 国立大学法人京都大学 | Laser irradiation method and laser irradiation device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103765296B (en) * | 2011-08-31 | 2016-05-25 | 住友电气工业株式会社 | Collimator apparatus and LASER Light Source |
JP2014079802A (en) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Laser processing method and laser beam irradiation device |
JP2015226919A (en) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | Laser processing device |
JP6025798B2 (en) * | 2014-10-07 | 2016-11-16 | 三菱重工業株式会社 | Laser processing equipment |
-
2016
- 2016-08-31 JP JP2016169571A patent/JP6895621B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018034185A (en) | 2018-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7119094B2 (en) | Laser processing apparatus and method | |
US11351633B2 (en) | Laser processing apparatus and method | |
JP5580129B2 (en) | Solid state laser processing equipment | |
JP5361999B2 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
US9987709B2 (en) | Method for cutting stainless steel with a fiber laser | |
RU2750313C2 (en) | Method for laser processing of metal material with a high level of dynamic control of the axes of movement of the laser beam along a pre-selected processing path, as well as a machine and a computer program for implementing this method | |
JP5033693B2 (en) | Condensing diameter conversion control method and apparatus in fiber laser processing machine | |
JP2020513325A (en) | Laser processing apparatus and method | |
US9346126B2 (en) | Laser processing head, laser processing apparatus, optical system of laser processing apparatus, laser processing method, and laser focusing method | |
JP5639046B2 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
JP6895621B2 (en) | Laser processing head and laser processing equipment | |
US20220168841A1 (en) | Method for flame cutting by means of a laser beam | |
JP2013180295A (en) | Machining apparatus and machining method | |
US10471537B2 (en) | Direct diode laser processing apparatus and sheet metal processing method using the same | |
JP2009178720A (en) | Laser beam machining apparatus | |
WO2012050098A1 (en) | Laser processing device and laser processing method | |
JP2006150433A (en) | Laser beam machining apparatus | |
JP2020199513A (en) | Laser processing machine and control method of laser processing machine | |
JP2016078073A (en) | Processing method for sheet metal with direct diode laser beam and direct laser processing apparatus for executing the same | |
JP2016078051A (en) | Direct diode laser processing device and processing method for metal plate using the same | |
US20210260703A1 (en) | Laser machining apparatus and laser machining method | |
JP2013176800A (en) | Processing device and processing method | |
JP2018043256A (en) | Laser machining device | |
JP2018043257A (en) | Laser machining device | |
JP2020009851A (en) | Laser oscillator and control method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20180709 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190626 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200608 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200707 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201110 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210511 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210519 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6895621 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |