JPH04200990A - 光路移動型レーザ切断機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光路移動型レーザ切断機に関し、特にレーザ発
振器から切断加工位置までの距離が長く、大ストローク
を有する光路移動型レーザ切断機に関する。

〔従来の技術〕

従来、レーザ発振器からの出力ビームを、位置が移動す
る集光用光学系で集光しワーク上に照射して加工を行う
光路移動型レーザ切断機が知られている。

第３図は従来の光路移動型レーザ切断機の概略図である
。光路移動型レーザ切断機は、レーザ共振器１及び集光
用光学系１０から構成される。切断加工時には、集光用
光学系１０全体を矢印１１の方向に移動し、または、ワ
ーク２０を紙面に垂直方向に移動しながら、ワーク２０
を切断する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の光路移動型レーザ切断機には、レーザ共
振器１から集光用光学系１０までの距離ｄに制約がある
という問題点があった。これを第４図によって説明する
。

第４図は従来技術によるビーム径の伝播特性を示す図で
ある。レーザ共振器１から射出されるレーザビーム３０
のビーム径φは、第４図に示すように、空間を伝播する
際に回折現象によって拡大する。すなわち、ビーム径φ
は距離ｄに応じて拡大する。

ビーム径φが拡大すると、集光レンズ１２で集光する際
に回折限界が小さくなるため、焦点径が減少する。この
集光特性の変化は切断特性に影響を与える。

安定した切断特性を得ようとする時、これは望ましくな
いので、ビーム径φがほぼ一定となるような範囲Ｄ（例
えば２〜８ｍ）でしか用いることができない。

点Ａが許容ビーム径φの上限値φ。を示ずものとすれば
、距離ｄｌを越えた所では切断ができない。また、距離
ｄが小さずぎるとモード構偕がニアフィールドパターン
となり、切断特性に変化を与えるので距離ｄには下限値
ｄ。がある。距離ｄの下限値ｄ。は実用」二問題となら
ないが、」二限値ｄ１はレーザ切断機のストローク（ａ
ｏ　　ｄ＋に相当）を限定するので問題である。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、レ
ーザ共振器の近接点から遠距離まで、拡大されたストロ
ークで−様な切断を行うことができる光路移動型レーザ
切断機を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、レーザ発振器か
らの出力ビームを、位置が移動する集光用光学系で集光
しワーク上に照射して切断加工を行う光路移動型レーザ
切断機において、前記レーザ発振器と前記集光用光学系
との間の光路上に出し入れ可能にレーザビーム収束用光
学系を設けたことを特徴とする光路移動型レーザ切断機
が、提供される。

〔作用〕

レーザビーム収束用光学系が、レーザ発振器と集光用光
学系との間の光路上に出し入れ可能に設けられる。レー
ザ発振器からワークの加工点までの距離が近い場合は、
レーザビーム収束用光学系を用いずに、本来のレーザビ
ームによって切断加工を行う。一方、レーザ発振器から
ワークの加工点までの距離が遠い場合は、レーザビーム
収束用光学系を光路上に設けてレーザビームを集光し、
ビーム径を縮小する。

したがって、レーザ共振器の近い場所から遠方まで−様
な切断ができ、ストロークの拡大を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の光路移動型レーザ切断機の概略図であ
る。図中１は、レーザ共振器であり、全反射鏡２及び出
力結合鏡３から構成される。

レーザ共振器１内のレーザ光定在波４は、その一部が出
力結合鏡３を透過して出力ビーム３０になる。この出力
ビーム３０は、レーザビーム収束用光学系５　（例えば
凸レンズ、詳細は後述する）を経由して、反射鏡１３に
よって下方に曲げられた後、集光レンズ１２でワーク２
０の」−に集光する。ワーク２０上では、焦点における
１００万Ｗ／ｃＩ１１以上の極めて高いエネルギー密度
による加熱によって蒸発、熔融などが発生し、それによ
ってワーク２０の穿孔、切断が行われる。

切断加工時には、」−述したように、集光用光学系１０
全体を矢印１１の方向に移動し、または、ワーク２０を
紙面に垂直方向に移動しながら、ワーク２０上に形状切
断を行う。

上記したレーザビーム収束用光学系５は、レーザ共振器
１と集光用光学系１０の間の光路」−に、出し入れ可能
に設置される。ずなわち、レーザ共振器１から集光用光
学系１０までの距離ｄが遠い場合（例えば８ｍ以上の場
合）に光路上に設置され、近い場合（例えば８ｍ以下の
場合）には光路から外され、Ｐ側に設置される。

第２図は本発明によるビーム径φの伝播特性を示す図で
ある。ワーク２０の加工点がレーザ共振器１の近くにあ
る場合、ずなわぢ、切断加工が範囲Ｄ（ｄｏくｄくｄＩ
）で行われる場合は、レーザビーム収束用光学系５はＰ
側に設置され、通常の切断加工が行われる。

ワーク２０の加工点がレーザ共振器１から遠い場合、ず
なわぢ、切断加工がｄ＞ｄ、の範囲で行われる場合は、
レーザビーム収束用光学系５は光路上に設置される。こ
のとき、ビーム径φは、レーザビーム収束用光学系５の
集光作用によって縮小され、ｄｌ、１２間の実線で示す
ようになる。

集光レンズ１２による集光特性はｄ、からｄ２までの範
囲ではｄｌより近い範囲りの場合とほぼ同一になる。し
たがって、ｄ、、１２間でも範囲りと同様に−様な切断
加工を行うことができる。

この方法で従来技術ではｄ。−ｄｌまでであったストロ
ークをｄ。−ｄ２まで拡大することができる。

また、同様にして、レーザビーム収束用光学系５を複数
設置すれば、ｄ　＞　ｄ　２の範囲でも−様な切断加工
を行うことができ、ストロークをさらにｄ−ｏ　　ｄ２
以上まで拡大することができる。

」−記の説明では、レーザビーム収束用光学系５が凸レ
ンズである場合を説明したが、反射鏡の場合でも本発明
の趣旨は同様に実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、レーザビーム収束用光
学系をレーザ発振器と集光用光学系との間の光路上に出
し入れ可能に設けるように構成しだので、レーザ共振器
の近接点から遠距離まで拡大されたストロークで−様な
切断加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光路移動型レーザ切断機の概略図、 第２図は本発明によるビーム径φの伝播特性を示す図、 第３図は従来の光路移動型レーザ切断機の概略図、 第４図は従来技術によるビーム径の伝播特性を示す図で
ある。 １　　　　　レーザ共振器 ５　　　　　レーザビーム収束用光学系１０　　　　　
集光用光学系 ２０　　　　　　ワーク ｄ　　　　　レーザ共振器と集光用光学系間の距離 φ　　　　　ビーム径 特許出願人　　　ファナック株式会社 代理人　　　　　弁理士　　服部毅巖

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器からの出力ビームを、位置が移動す
   る集光用光学系で集光しワーク上に照射して切断加工を
   行う光路移動型レーザ切断機において、 前記レーザ発振器と前記集光用光学系との間の光路上に
   出し入れ可能にレーザビーム収束用光学系を設けたこと
   を特徴とする光路移動型レーザ切断機。
2. （２）前記レーザビーム収束用光学系は、前記レーザ発
   振器から前記ワークの加工点までの距離が近い場合、前
   記光路上から外し、遠い場合、前記光路上に設置するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１記載の光路移動
   型レーザ切断機。
3. （３）前記レーザビーム収束用光学系は凸レンズから成
   ることを特徴とする請求項１記載の光路移動型レーザ切
   断機。
4. （４）前記レーザビーム収束用光学系は反射鏡から成る
   ことを特徴とする請求項１記載の光路移動型レーザ切断
   機。
5. （５）前記レーザビーム収束用光学系は複数であること
   を特徴とする請求項１記載の光路移動型レーザ加工機。