JP7412662B1 - レーザ装置およびレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1にかかるレーザ装置110を備えるレーザ加工装置100を示した模式図である。レーザ加工装置100は、レーザビームrを被加工物140に照射することにより被加工物140を加工する装置である。加工とは、例えば、切断、溶接、穴あけである。被加工物140は、例えば、金属板、基板である。レーザ加工装置100は、レーザ装置110と、伝搬部材120と、加工ヘッド130と、加工テーブル150とを備えている。
(1)出力カプラ6から出射されるレーザビームrの出力は、2kW以上。
(2)レーザ光源1の数は、12個以上。
(3)透過型回折格子5から出射される透過1次回折光r1の回折角は、60度以上。
(4)透過型回折格子5に入射するレーザビームrの第2の角度θ2は、5度以上。
2kW/(200W×0.8)=12.5・・・(1)
次に、図9を参照して、実施の形態2にかかるレーザ装置110Aについて説明する。図9は、実施の形態2にかかるレーザ装置110Aを示した模式図である。本実施の形態では、レーザ装置110Aが出力モニタ部材13をさらに備える点が前記した実施の形態1と相違する。なお、実施の形態2では、前記した実施の形態1と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
次に、図10を参照して、実施の形態3にかかるレーザ装置110Bについて説明する。図10は、実施の形態3にかかるレーザ装置110Bを示した模式図である。本実施の形態では、レーザ装置110Bが遮蔽部材14をさらに備える点が前記した実施の形態1,2と相違する。なお、実施の形態3では、前記した実施の形態1,2と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。図10では、出力モニタ部材13および遮蔽部材14以外の部材を省略している。
次に、図11を参照して、実施の形態4にかかるレーザ装置110Cについて説明する。図11は、実施の形態4にかかるレーザ装置110Cを示した模式図である。本実施の形態では、レーザ装置110Cが物体側テレセントリックレンズ15をさらに備える点が前記した実施の形態1から3と相違する。なお、実施の形態4では、前記した実施の形態1から3と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。図11では、出力モニタ部材13および物体側テレセントリックレンズ15以外の部材を省略している。
次に、図12を参照して、実施の形態5にかかるレーザ装置110Dについて説明する。図12は、実施の形態5にかかるレーザ装置110Dを示した模式図である。本実施の形態では、レーザ装置110Dが減光光学素子16をさらに備える点が前記した実施の形態1から5と相違する。なお、実施の形態5では、前記した実施の形態1から4と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。図12では、出力モニタ部材13および減光光学素子16以外の部材を省略している。
次に、図13を参照して、実施の形態6にかかるレーザ装置110Eについて説明する。図13は、実施の形態6にかかるレーザ装置110Eを示した模式図である。本実施の形態では、レーザ装置110Eがダンパー17をさらに備える点が前記した実施の形態1から5と相違する。なお、実施の形態6では、前記した実施の形態1から5と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
次に、図14および図15を参照して、実施の形態7にかかるレーザ装置110Fについて説明する。図14は、実施の形態7にかかるレーザ装置110Fを示した模式図である。図15は、実施の形態7にかかるレーザ装置110Fを示した模式図であって、図14のY軸方向に沿って見たときの図である。本実施の形態では、レーザ光源1、第1の速軸コリメートレンズ2および遅軸コリメートレンズ3と第2の速軸コリメートレンズ4、透過型回折格子5および出力カプラ6とが同一の平面上に配置されていない点、レーザ装置110Fがミラー18をさらに備える点が前記した実施の形態1から6と相違する。なお、実施の形態7では、前記した実施の形態1から6と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
次に、図16および図17を参照して、実施の形態8にかかるレーザ装置110Gについて説明する。図16は、実施の形態8にかかるレーザ装置110Gを示した模式図である。図17は、実施の形態8にかかるレーザ装置110Gのビーム回転素子20を示した斜視図である。本実施の形態では、レーザ装置110Gがビーム回転素子20をさらに備える点が前記した実施の形態1から7と相違する。なお、実施の形態8では、前記した実施の形態1から7と重複する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
Claims (14)
- 同一の平面上に並べられて配置されて、レーザビームを出射する1つまたは複数の発光点を有する複数のレーザ光源と、
複数の前記レーザ光源のそれぞれから出射された前記レーザビームをコリメートする光学素子と、
前記光学素子から出射された前記レーザビームの一部を同軸上に重畳して、同軸上に重畳した前記レーザビームを透過1次回折光として出射する透過型回折格子と、
前記透過型回折格子から出射された前記透過1次回折光の一部を前記レーザ光源に向かって反射するとともに前記透過型回折格子から出射された前記透過1次回折光の残部を出射する出力カプラと、
を備え、
複数の前記レーザ光源のそれぞれから出射される前記レーザビームは、各前記レーザ光源から離れた位置で重なり合っており、
前記透過型回折格子は、複数の前記レーザ光源のそれぞれから出射される前記レーザビームが重なり合う重合位置に配置されるとともに、前記同一の平面と垂直な方向に平行に配置され、
複数の前記レーザ光源のうち隣り合う2つの前記レーザ光源の間には、前記透過型回折格子から出射される反射1次回折光の光路上に位置する第1の隙間が形成され、
前記第1の隙間を挟んで一方に配置されて前記第1の隙間に最も近い前記発光点と前記重合位置とを結んだ仮想直線と、前記第1の隙間を挟んで他方に配置されて前記第1の隙間に最も近い前記発光点と前記重合位置とを結んだ仮想直線とが成す第1の角度は、0.15度以上であることを特徴とするレーザ装置。 - 前記第1の角度は、1.0度以下であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置。
- 前記レーザ光源は、複数の発光点を有する半導体レーザアレイ素子であることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。
- 前記第1の隙間に配置されて、前記反射1次回折光の出力変動を測定する出力モニタ部材をさらに備え、
前記出力モニタ部材は、前記反射1次回折光が入射する入射面を有していることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。 - 前記出力モニタ部材に設置されて、前記入射面の周囲を囲む遮蔽部材をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載のレーザ装置。
- 前記出力モニタ部材の前記入射面に設置されて、前記入射面に垂直に入射する前記反射1次回折光のみを透過させる物体側テレセントリックレンズをさらに備えることを特徴とする請求項4に記載のレーザ装置。
- 前記出力モニタ部材は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項4に記載のレーザ装置。
- 前記出力モニタ部材の前記入射面と前記透過型回折格子との間に設置されて、前記出力モニタ部材に入射する前記反射1次回折光の光強度を減衰させる減光光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載のレーザ装置。
- 前記第1の隙間に配置されて、前記反射1次回折光を吸収するダンパーをさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。
- 前記光学素子は、
複数の前記レーザ光源のそれぞれに設けられて、複数の前記レーザ光源のそれぞれから出射された前記レーザビームを速軸方向にコリメートする複数の第1の速軸コリメートレンズと、
複数の前記レーザ光源のそれぞれに設けられて、複数の前記第1の速軸コリメートレンズのそれぞれから出射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートする複数の遅軸コリメートレンズと、
複数の前記遅軸コリメートレンズのそれぞれから出射された前記レーザビームを速軸方向にコリメートする第2の速軸コリメートレンズと、
を有し、
前記遅軸コリメートレンズと前記第2の速軸コリメートレンズとの間に配置されて、前記遅軸コリメートレンズから出射された前記レーザビームを前記第2の速軸コリメートレンズに向かって反射するミラーをさらに備え、
前記ミラーは、2つに分割されており、
隣り合う2つの前記ミラーの間には、前記反射1次回折光の光路上に位置する第2の隙間が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。 - 前記光学素子は、
複数の前記レーザ光源のそれぞれに設けられて、複数の前記レーザ光源のそれぞれから出射された前記レーザビームを速軸方向にコリメートする複数の第1の速軸コリメートレンズと、
複数の前記レーザ光源のそれぞれに設けられて、複数の前記第1の速軸コリメートレンズのそれぞれから出射された前記レーザビームを遅軸方向にコリメートする複数の遅軸コリメートレンズと、
複数の前記遅軸コリメートレンズのそれぞれから出射された前記レーザビームを速軸方向にコリメートする第2の速軸コリメートレンズと、
を有し、
前記第1の速軸コリメートレンズと前記遅軸コリメートレンズとの間に配置されて、前記レーザビームを前記レーザビームの光軸周りに90度回転させるビーム回転素子をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。 - 前記透過型回折格子から出射された前記透過1次回折光の回折角は、60度以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。
- 前記第1の隙間を挟んで一方に配置されて前記第1の隙間に最も遠い前記発光点と前記重合位置とを結んだ仮想直線と、前記第1の隙間を挟んで他方に配置されて前記第1の隙間に最も遠い前記発光点と前記重合位置とを結んだ仮想直線とが成す第2の角度は、5度以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置。
- 請求項1または2に記載のレーザ装置と、
前記レーザ装置から出射されたレーザビームを伝搬する伝搬部材と、
前記伝搬部材から伝搬された前記レーザビームを集光して被加工物上に照射する加工ヘッドと、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
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