JPH0324780A - レーザ加工装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ加工装置に関する。

（従来の技術） 従来のレーザ加工装置の一例を示す第７図において、レ
ーザ発振器１から出射されたレーザ光２は、図示しない
レーザ伝送路の保持機構に取付られた反射鏡３Ａ，　３
Ｂ，　３Ｃで反射され、集光ミラー４で集光されてワー
ク５に照射される。

ところで，このレーザ発振器１の内部の共振器の構成に
は、第８図のようなものがある。すなわち、（ａ）は安
定形で、レーザ媒質７を挟んで左側に凹面の後部鏡８と
右側に出力ｔＡ９が設けられて、出力鏡９からレーザ光
１０Ａを出射する。そして、この共振器でＴＥＡ０。モ
ードのレーザ光を発生させると、第７図の位相状態６＾
，　６Ｂで示すように位相の揃ったレーザ光２が得られ
、集光特性がよいので切断加工に使われる。又、マルチ
モードのレーザ光を発生させると、溶け込み幅の広い溶
接や熱処理に適したレーザ光となる。

次に，第８図（ｂ）は不安定形共振器を示し、左端の後
部鏡８とレーザ媒質７を挟んで右側端には直径の小さい
凸面鏡１１が、このすぐ内側には環状の結合鏡１２が設
けられ、この結合鏡１２の横には出力窓１３が設けられ
ている。この共振器では、後部鏡８と凸面鏡１ｌの曲率
の比で決まる拡大率で集光特性をかえることができるの
で、溶け込み幅を変える溶接や熱処理に適したレーザ光
１０Ｂとなる。

又、第８図（ｃ）は位相整合形共振器で、右側には中心
部と外周部とでは光の透過率の異なる等位相拡大鏡ｌ４
が設けられている。この共振器では、出力されたレーザ
光ＩＯＣは位相状態ｌ５のように揃っていて，集光特性
がよいので、溶け込み幅が狭く深さの深い溶接に適した
レーザ光１０Ｃとなる．（発明が解決しようとする課題
） ところで、レーザ加工は多種小量生産の熱処理や溶接・
切断に使われている。そのため，従来では、例えば異な
る板厚の溶接をするときには、その都度発振器内の共振
器を取り換えていた。すると、その間加工できないので
稼動率が落ちるだけでなく、出射光の安定性も落ちるお
れがある．そこで本発明の目的は、出力光の安定性を損
うことなく、種別の異なる加工に短時間に対応すること
のできるレーザ加工装置を得ることである．・〔発明の
構成〕 （課題を解決するための手段および作用）本発明は、レ
ーザ発振器から出射されたレーザ光を伝送路端の集光部
で集光してワークに照射するレーザ加工装置において、
発振器から集光部までの少なくとも一個のミラーに対し
てレーザ光の光軸方向に高さ調整自在の凸部を設け、凸
部を通過するレーザ光又は凸部で反射されるレーザ光の
位相を変えることで、出力光の安定性を損うことなく、
種別の異なる加工に短時間に対応でき、稼動率と加工品
質をあげたレーザ加工装置である。

（実施例） 以下、本発明のレーザ加工装置の一実施例を図面を参照
して説明する。但し，従来と重複する部分は省く． 第ｌ図のレーザ加工装置において、レーザ発振器１内に
は第８図（Ｃ）の位相整合形共振器が収納されているが
、後部鏡１８は第２図のようになっている。第２図にお
いて、中心部に円形の穴が設けられた凹面鏡８ｅの中心
穴には右側に小径の凹面鏡８ｄが挿入され，この凹面＠
８ｄの左側には凹面鏡８ｄと同径の外径のピエゾ素子で
なる駆動部８ｆが挿入されていて、凹面鏡８ｄの右側面
は駆動部８ｆで右方に押されて突き出ている。

このような構或のレーザ加工装置では、発振器１から出
射されたレーザ光２は位相状態６ｃのように中央部が周
辺部に比べて遅れた位相となり、集光ミラー４に入射さ
れるレーザ光も同様となるので、ワーク５に照射される
レーザ光は集光状態ｌ７のようになる。そして、このレ
ーザ光２の集光状態ｌ７を変えるときには、駆動部８ｆ
のピエゾ素子に印加された電圧を変えることで、凹面鏡
８ｄの右側面を凹面鏡８ｅと同一面とすることで集光状
態１６のようなレーザ光を得ることができる。

なお、ピエゾ素子の代りに空圧を使ってもよい。

第３図はこのような構或のレーザ加工装置で集光された
レーザ光の強度分布を示す。但し、透過形拡大鏡の拡大
率＝１．５、同じく中央部の透過率＝５（１％、周辺部
の透過率＝ｌ００％のときで、曲，ｍＡは位相整合状態
を示し、曲線Ｂは位相がπ／３だけ゜ずれたときを示す
。

第３図において、位相整合状態（Ａ）では広がり角（θ
）＝Ｏ方向のレーザ強度が高く，集光性能が優れている
．一方不整合状態（Ｂ）では広がり角（θ）＝０方向で
のレーザ強度は曲線Ａに比べて低いが、広い範囲に分布
している． なお、上記実施例では、中心の凹面鏡８ｄは凹面鏡８ｅ
と同心円としたが、偏心させてもよく、又、複数として
もよい。更に、入射面に設けたが、出射面に設けてもよ
い。又、形状は円形でなくてもよい。

第４図は、本発明のレーザ加工装置の他の実施例を示す
．同図において図示しない伝送路に取付られた反射鏡３
Ｄには、その詳細を示す第５図のように、反射面の中心
に台形の凸部３ｄが設けられて、揃った位相状６Ａのレ
ーザ光２が反射で不整合の位相状ｆｉ６ｃに変換される
位相変換鏡となっている。

なお，第５図において、入射角度によるレーザ光２のエ
ネルギー損失や凸部３ｄの端部３ｄエでの影響を減らす
ために、入射角は４５度未満に抑えることが望ましい。

又、凸部３ｄでレーザ光の位相を変えるときには、第２
図のように凸部３ｄを嵌合させてピエゾ素子などで凸部
３ｄの高さを変えてもよい。

又、上記実施例では、位相を不整合にするときで説明し
たが、逆に不整合のレーザ光を整合したレーザ光に変え
てもよい。

更に上記例ではレーザ光の位相を共振器内や伝送路の反
射鏡で変えたが、集光系で変えてもよい。

第６図（ａ），　（ｂ）はその一例を示し、同図（ａ）
は材料がＺｎＳｅの凸レンズｌ４の両面に無反射コーテ
ィング膜１４ａ　（例えば、ＴｈＦ４，　ＺｎＳｅの二
層コーティング）を施した後、片側中央に同じ材料で位
相変換用コーティング１４ｂを施して突部を形成したも
ので、同図（ｂ）は同じく凸レンズ１４の左側中央にＺ
ｎＳｅを蒸着して突出部１４ｃを形威した後全周に無反
射コーティング膜１４ａを施したものである。

なお、この集光ミラーはコーティングや蒸着によったが
、レンズを切削して凸部を形成してもよい。又，凸レン
ズだけでなく、集光系に使われる・反射形光学部品（例
えば軸外し放物面鏡など）を使うときには、第２図、第
５図のような凸部を設けてもよい。

更に上記実施例では、位相整合形の共振器の例で説明し
たが、他の形の共振器のレーザ加工装置にも適用しても
よい。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば，レーザ発振器から出射されたレ
ーザ光を伝送路の終端の集光部で集光してワークに照射
するレーザ加工装置において、レーザ発振器から集光部
までの少なくとも一個のミラーに対して、レーザ光の光
軸方向に移動自在の凸部を設けて入射されたレーザ光の
位相を変えたので、レーザ光の安定性を損うことなく、
多様な加工に容易に応ずることのできるレーザ加工装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ加工装置の一実施例を示す図、
第２図は第１図の要部を示す縦断面詳細図、第３図は本
発明のレーザ加工装置の作用を示す図、第４図は本発明
のレーザ加工装置の他の実施例を示す゜図、第５図は第
４図の要部を示す縦断面詳細図、第６図（ａ），　（ｂ
）は本発明のレーザ加８図は従来のレーザ加工装置の作
用を示す図である。 １・・・レーザ発振器　　　　２・・・レーザ光３Ａ　
，　３８　．　３Ｃ・・・反射鏡　　　　４・・・集光
ミラー８ｄ・・・凸部　　　　　　　　８ｆ・・・駆動
部（８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（
ほかｌ名）第３図 第 マ 図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） １４ 第 ８ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ発振器から出射されたレーザ光を伝送路端の集光
   部で集光してワークに照射するレーザ加工装置において
   、前記レーザ発振器から前記集光部間の少くとも一個の
   ミラーに対して前記レーザ光の光軸方向に高さ調整自在
   の凸部を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。