JPH01130894A

JPH01130894A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH01130894A
Application number: JP62287530A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kaneoka; 優金岡; Motoi Kitani; 木谷　基
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1989-05-23
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JP2581574B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野〕この発明はレーザ加工装置、特にレーザビーム揺動の安
定化に関するものである。

［従来の技術］第３図は例えば実公昭８０−３７１８２号公報に開示さ
れている従来のビーム揺動レーザ加工装置を示す断面図
である。第３図において（２）は不図示のレーザ発振器
から出射したレーザビーム、（６）はレーザビーム（２
）を集光する集光光学系、（２０）は集光されたレーザ
ビーム（２）の方向を変換する全反射鏡、（２１）は全
反射鏡（２０）で反射したレーザビームを被加工物（９
）上に照射する全反射鏡である。

この全反射ｖＬ（２０）と全反射鏡（２１）のいずれか
一方は一定角度だけ回動可能となっており、集光光学系
（６）と２枚の全反射鏡（２０）、（２１）で加工ヘッ
ド（２２）を構成している。（１０）は被加工物（９）
を載置した加工テーブルである。

上記のように構成したレーザ加工装置の動作を説明する
。集光光学系（６）で集光したレーザビーム（２）は全
反射鏡（２０）と全反射鏡（２１）で反射して被加工物
（９）の加工位置に照射する。この状態で全反射鏡（２
０）、（２１）のいずれか一方を図面に垂直な軸を中心
として一定角度回動することにより被加工物（９）上に
照射しているレーザビーム（２）を揺動することかでき
る。このレーザビーム（２）の揺動幅は回動する全反射
鏡の回転角で制御することができる。

上記のように被加工物（９）上に照射しているレーザビ
ーム（２）を揺動しながら加工ヘッド（２２）自体ある
いは加工テーブル（１０）をレーザビーム（２）、　　
の揺動方向と垂直方向へ移動することにより、幅の広い
均一な加工、例えば溶接では第４図に示すように幅の広
い均一なビーム（２３）を形成することかでき、焼入れ
も幅の広い均一な焼入層を得ることができる。

［発明か解決しようとする問題点コ上記のように構成した従来のレーザ加工装置においては
、全反射鏡を一方向に回動することによりレーザビーム
（２）を走査しているため、被加工物（９）上を揺動す
るレーザビーム（２）の揺動方向は一方向に限る。した
がって加工中のレーザビーム（２）の揺動方向と加工ヘ
ッド（２２）あるいは加工テーブル（１０）の移動方向
が垂直である場合は幅広い溶接や焼入加工が可能である
が、レーザビーム（２）の揺動方向と加工ヘッド（２２
）、加工テーブル（９）の移動方向が同一方向の場合は
幅広い加工が不可能であり、例えば第５図に示すように
幅の狭いビード（２４）Ｌか形成することがてきないと
いう問題点があった。

また、このために複雑な形状の加工を行なう場合に加工
幅が不均一となる問題点もあった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、加工ヘッドあるいは加工テーブルの移動方向に
関係なく幅広い均一な加工を行なうことができるレーザ
加工装置を得ることを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］この発明に係るレーザ加工装置は、レーザビームの方向
を変換する方向変換系を集光光学系の前段に設け、この
方向変換系に集光光学系に入射するレーザビームの方向
を集光光学系の光軸の方向とずらすように反射面を傾け
た全反射鏡とこの全反射鏡を加工ヘッドあるいは加工テ
ーブルを移動する駆動装置と同期して回転させる回転装
置とを備えたことを特徴とする。

［作用コこの発明においては、集光光学系の光軸方向と反射方向
をずらしたレーザビームを集光光学系に入射し、かつこ
の状態で全反射鏡を回転することにより、集光光学系に
入射するレーザビームを集光光学系の光軸を中心に回転
することができる。

したがって集光光学系から出射して被加工物上を照射す
るレーザビームも被加工物上で回転する。

〔実施例コ第１図はこの発明の一実施例を示す構成図であり、第１
図において、（１）はレーザビーム（２）を出射するレ
ーザ発振器、（３）　、　（４）はレーザ発振器（１）
から出射したレーザビーム（２）の方向を変換するため
反射面を固定した全反射鏡である。（５）は集光光学系
（６）にレーザピームク２）を入射する全反射鏡であり
、この全反射鏡（５）は集光光学系〈６〉に入射するレ
ーザビーム（２）の方向を集光光学系（６）の光軸（７
）の方向とずらすために、その反射面（５ａ）を全反射
鏡（４）の反射面（４ａ）に対して傾けて取付けである
。（８）は全反射鏡（５）を回転する回転装置であり、
全反射鏡（３）〜（５）及び回転装置（８）でレーザビ
ーム（２）の方向を変換する方向変換系を構成し、この
方向変換系と集光光学系（６）で加工ヘッドを構成して
いる。（９）は被加工物、（１０）は被加工物を載置し
た加工テーブルであり、（１１）は加工テーブル（１０
）を移動するＸ軸駆動モータ、（１２）はＹ軸部゛動モ
ータ、（１３）はＸ軸駆動モータ（１１〉とＹ軸駆動モ
ータを駆動する駆動装置である。

上記のように構成したレーザ加工装置の動作を説明する
。レーザ発振器（１）から出射したレーザビーム（２）
は全反射鏡（３）と全反射鏡（４）で反射して全反射鏡
（５）に入射する。全反射鏡（５）に入射したレーザビ
ーム（２）は全反射鏡（５）の反射面（５ａ）で集光光
学系（６）の光軸（７）の方向と傾いた方向に反射し、
集光光学系（６）に斜光線となったレーザビーム（２）
を入射する。この斜光線となったレーザビーム（２）が
集光光学系（６）に入射することにより、集光光学系（
６）から出射したレーザビーム（２）は被加工物（９）
上で集光光学系（６）の光軸（７）からずれた位置に集
光する。この状態で加工テーブル（１０）を移動するＸ
軸駆動モータ（１１）とＹ軸駆動モータ（１２）を加工
形状に合わせて駆動装置（１３）で駆動して被加工物（
９）を移動しながら、同時に駆動装置（１３）から回転
装置（８）に回転信号を送って回転装置（８）を駆動し
て全反射鏡（５）を回転する。この全反射鏡（５）の回
転により全反射ｔｍ（５）で反射したレーザビーム（２
）は集光光学系（６）の光軸（７）を中心として円錐状
に回転するため、集光光学系（６）から出射したレーザ
ビーム（２）の被加工物（９）上の集光点の軌跡（１４
）は光軸（７）を中心として回転し、この回転直径に応
じた加工幅を得ることができる。

このように被加工物（９）上に集光したレーザビーム（
２）を回転するため、加工テーブル（１０）の移動方向
に関係なく幅の広い均一な加工幅を得ることができる。

また、全反射鏡（５）で反射するレーザビーム（２）と
集光光学系（６）の光軸（７）とのなす角（θ）を変え
るように全反射鏡（５）の反射面（５ａ）の傾きを変え
ることにより任意の幅を有する加工幅を得ることができ
る。

さらに、全反射鏡（５）を回転させる、かつその回転半
径を変えるのみで任意の幅の加工幅を得ることができる
ため、機構が簡単となり、機械的な信頼性を高めること
ができる。

なお、上記実施例においては方向変換系のうちの１つの
全反射鏡（５）を回転することにより集光光学系（６）
に斜光線となって入射するレーザビーム（２）を回転す
る場合について説明したか、第２図に示すように反射面
の方向を異ならせた複数の全反射鏡（５）、（１５）を
それぞれ回転装置（８）　、　（１Ｇ）で回転しても上
記実施例と同様な効果を奏することができる。

さらに、上記実施例では加工テーブル（１０）を加工形
状に合わせて移動した場合について説明したが、加工ヘ
ッドを移動した場合も上記実施例と同様な効果を奏する
ことができる。

［発明の効果］この発明は以上説明したように、方向変換系の全反射鏡
により集光光学系の光軸方向と反射方向をずらしたレー
ザビームを集光光学系に入射し、かつ全反射鏡を回転す
ることにより集光光学系に斜光線として入射するレーザ
ビームを集光光学系の光軸を中心として回転するように
したから、集光光学系から出射して被加工物上に照射す
るレーザビームを被加工物で回転することができ、被加
工物を載置した加工テーブルあるいは加工ヘッドの移動
方向と関係なしに幅広い均一な加工幅を得ることができ
る。

また、斜光線として集光光学系に入射するレーザビーム
の集光光学系の主軸に対する角度を変えるのみで任意な
幅の加工幅を均一に得ることができる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はこの
発明の他の実施例を示す構成図、第３図は従来例を示す
断面図、第４図は幅の広いビードを示す断面図、第５図
は幅の狭いビードを示す断面図である。（１）・・・レーザ発振器、（２）・・・レーザビーム
、（３）　、（４）　、　（５）　、　（１５）・・・
全反射鏡、（６）・・・集光光学系、（７）・・・集光
光学系の光軸、（８）、（１６）・・・回転装置、（９
）・・・被加工物、（１０）・・・加工テーブル、（１
３）・・・駆動装置、（１４）・・・レーザビーム集光
点の軌跡。なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】レーザビームを発生させるレーザ発振器と、１個又は複
数個の全反射鏡を有しレーザ発振器から出射したレーザ
ビームの進行方向を変換する方向変換系と、方向変換系
で方向が変換されたレーザビームを集光する集光光学系
からなる加工ヘッドと、加工ヘッドで集光されたレーザ
ビームで加工する被加工物を載置した加工テーブルと、
加工ヘッド又は加工テーブルを加工形状にしたがって移
動する駆動装置とを有するレーザ加工装置において、方向変換系の全反射鏡で反射し集光光学系に入射するレ
ーザビームの方向を前記集光光学の光軸の方向とずらす
ように反射面を傾けた全反射鏡と、該全反射鏡を上記駆
動装置と同期して回転する回転装置とを前記方向変換系
に備えたことを特徴とするレーザ加工装置。