JPH04237588A - レーザビーム干渉縞除去方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属材料の切断に使用さ
れるレーザ加工装置におけるレーザビーム干渉縞除去方
法に関し、特にレーザ発振器から出射されたレーザビー
ムの拡散分が遮光ダクト等に反射することにより生じる
レーザビームの干渉縞を除去するレーザビーム干渉縞の
除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザビームが発振器出口から
外部に照射された時、有効なビームは所定の拡散角を有
しており、従ってビーム径は発振器出口からの距離に応
じて異なる。

【０００３】一方、実際のレーザビームは、本来有効で
あるビームの外側に伝送時の回折作用等が原因で生じる
ビームの拡散部分をかなり広範囲に有している場合があ
る。このビームの拡散部分は、エネルギー的には極めて
低レベルのものではあるが、コヒーレントなレーザ光線
に変わりはないため、これが遮光ダクトとの間で多重に
干渉を生じ、レーザ加工装置の加工に有効であるビーム
にも干渉を生ぜせしめ、加工に悪影響を及ぼすというこ
とが生じていた。

【０００４】そのため従来、発振器から出力されたレー
ザビームの伝送中の適当な位置に、金属製の母材から成
るレーザビーム用のアパーチャを設置し、これによりレ
ーザビームの拡散部分を反射したり吸収したりして、レ
ーザ加工装置の加工に有効であるビームのみを取り出す
という試みが行われてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のように
ビーム径は発振器出口からの距離に応じて異なるという
点から、このアパーチャの開口穴径を実際のビームの有
効径に正確に一致させることは事実上、不可能であり、
またアパーチャの開口中心をビーム中心に正確に一致さ
せるということも事実上、不可能である。

【０００６】そのため、このレーザビームに精度良く合
致させることが不可能なアパーチャの設置によってかえ
って、レーザ加工装置の加工に有効であるレーザビーム
に多くの干渉縞を発生させたり、エネルギの減少を生じ
させたりするという問題点があった。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、実際に発振器から出射されたレーザビームに
よりビーム伝送途中にアパーチャを形成して、レーザビ
ーム伝送途中に発生する干渉縞をなくすことを図ったレ
ーザビーム干渉縞除去方法を提供することを目的とする
。

【０００８】

【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、レーザビームを照射してワークを切断加
工するレーザ加工装置におけるレーザビーム干渉縞を除
去するレーザビーム干渉縞除去方法において、前記レー
ザビームの照射により燃焼蒸発する一方前記レーザビー
ムの拡散分の照射によっては燃焼蒸発しない材質から成
り、前記レーザビームの伝送途中に前記レーザビームの
伝送を遮断するように配置されたレーザビーム干渉縞除
去手段を、前記レーザビームの照射前に前記レーザビー
ムの伝送途中に配置し、ワークの切断加工時に前記レー
ザビームの照射により燃焼蒸発させることを特徴とする
レーザビーム干渉縞除去方法が提供される。

【０００９】

【作用】レーザビームの照射により燃焼蒸発する一方前
記レーザビームの拡散分の照射によっては燃焼蒸発しな
い材質から成るレーザビーム干渉縞除去手段を、レーザ
ビームの伝送途中に前記レーザビームの伝送を遮断する
ように配置し、レーザビームを照射することによってこ
のレーザビーム干渉縞除去手段に、レーザビームの拡散
分は通さず、切断加工に有効なレーザビーム分のみを通
す開口部を形成し、これによりレーザビーム伝送途中に
発生する干渉縞をなくすようにしている。

【００１０】

【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。

【００１１】図１は本発明のレーザビーム干渉縞除去方
法が適用されるレーザ加工装置の構成を示したブロック
図である。図において、プロセッサ１は図示されていな
いＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて、メモ
リ１０に格納された加工プログラムを読みだし、レーザ
加工装置全体の動作を制御する。出力制御回路２は内部
にＤ／Ａコンバータを内蔵しており、プロセッサ１から
出力された出力指令値を電流指令値に変換して出力する
。励起用電源３は商用電源を整流した後、スイッチング
動作を行って高周波の電圧を発生し、電流指令値に応じ
た高周波電流を放電管４に供給する。

【００１２】放電管４の内部にはレーザガス１９が循環
しており、レーザ用電源３から高周波電圧が印加される
と放電を生じてレーザガス１９が励起される。リア鏡５
は反射率９９．５％のゲルマニウム（Ｇｅ）製の鏡、出
力鏡６は反射率６５％のジンクセレン（ＺｎＳｅ）製の
鏡であり、これらはファブリペロー型共振器を構成し、
励起されたレーザガス分子から放出される１０．６μｍ
の光を増幅して一部を出力鏡６からレーザ光７として外
部に出力する。

【００１３】出力されたレーザ光（レーザビーム）７は
、後述するシャッタ２３ａが開いている時には、ベンダ
ミラー８で方向を変え、集光レンズ９によって０．２ｍ
ｍ以下のスポットに集光されてワーク１７の表面に照射
される。

【００１４】メモリ１０は加工プログラム、各種のパラ
メータ等を格納する不揮発性メモリであり、バッテリバ
ックアップされたＣＭＯＳが使用される。なお、この他
にシステムプログラムを格納するＲＯＭ、一時的にデー
タを格納するＲＡＭがあるが、本図ではこれらを省略し
てある。

【００１５】位置制御回路１１はプロセッサ１の指令に
よってサーボアンプ１２を介してサーボモータ１３を回
転制御し、ボールスクリュー１４及びナット１５によっ
てテーブル１６の移動を制御し、ワーク１７の位置を制
御する。図では１軸のみを表示してあるが、実際には複
数の制御軸がある。表示装置１８にはＣＲＴ或いは液晶
表示装置等が使用される。

【００１６】送風機２０にはルーツブロワが使用され、
レーザガス１９を冷却器２１ａ及び２１ｂを通して循環
する。冷却器２１ａはレーザ発振を行って高温となった
レーザガス１９を冷却するための冷却器であり、冷却器
２１ｂは送風器２０による圧縮熱を除去するための冷却
器である。

【００１７】シャッタ制御回路２２はプロセッサ１の指
令に基づいてシャッタ２３ａを開閉する。シャッタ２３
ａは表面に金メッキが施された銅板またはアルミ板で構
成されており、閉時には出力鏡６から出力されたレーザ
光７を反射してビームアブソーバ２３ｂに吸収させる。 シャッタ２３ａを開くとレーザ光７がワーク１７に照射
される。

【００１８】パワーセンサ２４は熱電あるいは光電変換
素子等で構成され、リア鏡５から一部透過して出力され
たレーザ光を入力してレーザ光７の出力パワーを測定す
る。Ａ／Ｄ変換器２５はパワーセンサ２４の出力をディ
ジタル値に変換してプロセッサ１に入力する。

【００１９】放電管４の出力鏡６からワーク１７までの
レーザビーム７の伝送経路にはレーザビーム干渉縞除去
板２６を設ける。このレーザビーム干渉縞除去板２６は
、レーザビーム７の照射により燃焼蒸発する一方、レー
ザビーム７の拡散分の照射によっては燃焼蒸発しない材
質、例えばアクリル樹脂で構成され、レーザビーム７の
伝送途中、例えば出力鏡６とシャッタ２３ａとの間のレ
ーザビーム７の伝送経路上に、レーザビーム７の伝送を
遮断するように配置される。

【００２０】またレーザビーム７の伝送経路は、図１に
示さないが、遮光ダクトによって覆われ、レーザビーム
７が外部へ漏れるのを防止している。

【００２１】以上のように構成されるレーザ加工装置に
おけるレーザビーム干渉縞除去板２６の動作について、
このレーザビーム干渉縞除去板２６の平面図である図２
も参照しながら以下に説明する。

【００２２】まずワーク１７の加工の開始前に、燃焼蒸
発が一切行われていないレーザビーム干渉縞除去板２６
を前述のレーザビーム７の伝送経路上に配置する。そし
てワーク１７の加工を開始すると同時に、レーザビーム
７がレーザビーム干渉縞除去板２６に照射される。

【００２３】レーザビーム７は、ワーク１７の加工に有
効なビームと、ビームの周辺に分散したこのビームの拡
散部分とを有しており、この加工に有効なビームは、レ
ーザビーム干渉縞除去板２６をそのビーム径だけ正確に
燃焼蒸発させて開口２６ａを形成する。一方、ビームの
拡散部分は、エネルギが低レベルであるので、このビー
ムの拡散部分の照射によってレーザビーム干渉縞除去板
２６を燃焼蒸発させることはない。即ち、ビームの拡散
部分は、レーザビーム干渉縞除去板２６の上に干渉縞２
６ｂを僅か発生させることはあっても、レーザビーム干
渉縞除去板２６を溶融させることはない。従って、レー
ザビーム７の拡散部分はレーザビーム干渉縞除去板２６
を通過することはできず、レーザビーム７がレーザビー
ム干渉縞除去板２６を通過後は、レーザビーム７にはビ
ームの拡散部分は含まれず、ワーク１７の加工に有効な
ビームのみが存在することになる。また当然、レーザビ
ーム干渉縞除去板２６の開口２６ａは、その開口径が、
その位置でのレーザビーム７のビーム径と正確に一致し
、開口中心もレーザビーム７の中心と正確に一致してい
るので、レーザビーム７に干渉縞を発生させることはな
い。

【００２４】上記レーザビーム７の拡散部分の除去によ
り、この拡散部分が遮光ダクト等に反射してレーザビー
ム７に干渉することが防止され、加工に有効なレーザビ
ーム７のエネルギの減少を防止できる。

【００２５】上記の説明では、レーザビーム干渉縞除去
板２６を、出力鏡６とシャッタ２３ａとの間のレーザビ
ーム７の伝送経路上に設けるようにしたが、出力鏡６と
シャッタ２３ａとの間以外のレーザビーム７の伝送経路
上に設けてもよいし、またこの伝送経路上に複数設けて
もよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、レーザ
ビームの照射により燃焼蒸発する一方レーザビームの拡
散分の照射によっては燃焼蒸発しない材質から成り、レ
ーザビームの伝送途中にレーザビームの伝送を遮断する
ように配置されたレーザビーム干渉縞除去手段をレーザ
ビームの照射前に前記レーザビームの伝送途中に配置し
、ワークの切断加工時にレーザビームの照射により燃焼
蒸発させるようにした。このため、レーザビーム伝送途
中に発生する干渉縞を正確になくすことができ、従って
加工に有効なレーザビームのエネルギの減少を防止でき
る。

【００２７】また従来、レーザビームの伝送路を覆う遮
光ダクトは、レーザビーム伝送途中にビーム拡散分の遮
光ダクトでの反射により発生する干渉縞をなくすために
、ビーム径（例えば２０ｍｍφ）に対して必要以上に大
きな内径（例えば１００ｍｍφ）のものを用意したり、
ダクト内面に特別な処理を施していたが、本発明により
、小さな内径（例えば５０ｍｍφ）の遮光ダクトが使用
できるようになり、また干渉縞をなくすための特別なダ
クト内面の処理も不必要となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザビーム干渉縞除去方法が適用さ
れるレーザ加工装置の構成を示したブロック図である。

【図２】レーザビーム干渉縞除去板の平面図である。

【符号の説明】

４　　放電管 ７　　レーザビーム １７　　ワーク ２６　　レーザビーム干渉縞除去板 ２６ｂ　　干渉縞

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザビームを照射してワークを切断
   加工するレーザ加工装置におけるレーザビーム干渉縞を
   除去するレーザビーム干渉縞除去方法において、前記レ
   ーザビームの照射により燃焼蒸発する一方前記レーザビ
   ームの拡散分の照射によっては燃焼蒸発しない材質から
   成り、前記レーザビームの伝送途中に前記レーザビーム
   の伝送を遮断するように配置されたレーザビーム干渉縞
   除去手段を、前記レーザビームの照射前に前記レーザビ
   ームの伝送途中に配置し、ワークの切断加工時に前記レ
   ーザビームの照射により燃焼蒸発させることを特徴とす
   るレーザビーム干渉縞除去方法。
2. 【請求項２】　　前記レーザビーム干渉縞除去手段はア
   クリル樹脂で構成されることを特徴とする請求項１のレ
   ーザビーム干渉縞除去方法。