JPH05212571A - レーザ加工ヘッド - Google Patents

レーザ加工ヘッド

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JPH05212571A
JPH05212571A JP4019155A JP1915592A JPH05212571A JP H05212571 A JPH05212571 A JP H05212571A JP 4019155 A JP4019155 A JP 4019155A JP 1915592 A JP1915592 A JP 1915592A JP H05212571 A JPH05212571 A JP H05212571A
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laser beam
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lens
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lens holder
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JP4019155A
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Eikichi Hayashi
栄吉 林
Mitsunobu Oshimura
光信 押村
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 C02 レーザやYAGレーザ等の大出力レー
ザによる加工において、レーザ加工ヘッド自体を安価で
コンパクトに構成できると共に、加工レンズの熱歪が少
なく加工不良の発生しないレーザ加工ヘッドを得る。 【構成】 レーザビーム1を集光するための加工レンズ
2を保持するレンズホルダ5のレーザビーム1の入射側
を、レーザビーム1の反射体13で構成し、レンズホル
ダ5に入射する以前のレーザビーム1の径路に位置する
ハウジング4の内壁面を、反射体13により反射された
レーザビーム1の吸収体14で構成したものである。 【効果】 加工レンズの熱歪を低減して、ワークを安定
して精度良く加工できるレーザ加工ヘッドを安価でコン
パクトに構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームを加工
レンズで集光し、集光されたレーザビームをワーク(被
加工物)に照射して加工するレーザ加工機で用いるレー
ザ加工ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ発振器から出射されたレー
ザビームを加工レンズで集光し、集光されたレーザビー
ムをワークに照射して加工するレーザ加工機で用いるレ
ーザ加工ヘッドとしては、例えば特開昭62−6785
号公報等に開示されているように種々の形式のものが提
案されている。
【0003】図2は従来のレーザ加工ヘッドの構成を示
す断面図である。図において、1はレーザビームであ
り、1aはレーザビーム1をターゲットに照射した時の
レーザビーム1の平面形状を示し、1bはレーザビーム
1のビーム断面強度分布を示し、1cはレーザビーム1
の裾野部を示している。2はレーザビーム1を集光し、
集光されたレーザビーム1をワーク(被加工物)3に照
射するための加工レンズである。加工レンズ2はハウジ
ング4内にてレンズホルダ5,スペーサ6及び押えネジ
7によって保持されている。
【0004】加工レンズ2により集光されたレーザビー
ム1のワーク3側のハウジング4の開口部には、レーザ
ビーム1が通過する開口9を有するノズル8が取り付け
られ、このノズル8の側面には開口9よりレーザビーム
1と共に出射される加工ガスの加工ガス導入口10が設
けられている。11a,11b,11cはそれぞれ加工
ガスの洩れを防止するためのOリングである。又、ハウ
ジング4には加工レンズ2を間接的に冷却するための冷
却水を流す冷却水路12が設けられている。
【0005】次に、上記従来のレーザ加工ヘッドの動作
について説明する。レーザ発振器(図示しない)から出
射されたレーザビーム1はハウジング4内のレンズホル
ダ5に保持された加工レンズ2に入射し、この加工レン
ズ2により集光されたレーザビーム1はワーク3に照射
される。通常、レーザ加工に用いられるレーザはCO2
レーザやYAGレーザ等が一般的であり、レーザ発振器
から出射されたレーザビーム1のモード(レーザビーム
1の強度分布)は図2に示されるビーム断面強度分布1
bのようなガウス分布をしている。レーザビーム1の強
度分布のピークが複数存在するマルチモードと呼ばれる
ものでも、同様にレーザビーム1の強度分布は中心より
周囲に向って激減していくが全く無くなることなく無限
に存在する分布となる。
【0006】従って、加工レンズ2に入射する以前のレ
ーザビーム1が通過する径路で、例えばレンズホルダ5
の開口部分は加工レンズ2と共にレーザビーム1に対し
て十分に大きな口径を備えている。又、レンズホルダ5
は、例えばCO2 レーザ加工機のレーザ加工ヘッドの場
合に、アルミニウムにアルマイト(Al23)メッキを
施したものが用いられており、これがCO2 のレーザの
波長の10.6μmに対して吸収体となる。そのため
に、図2に示されるレーザビーム1の裾野部1cの部分
が加工レンズ2に入射する以前にレンズホルダ5に当射
して、このレンズホルダ5が加熱されること、加工レン
ズ2がレーザビーム1の透過によってこのレーザビーム
1を若干吸収して温度上昇することなどを抑制するため
に、ハウジング4の冷却水路12には冷却水を流してレ
ンズホルダ5や加工レンズ2を間接的に冷却するように
している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のレーザ
加工ヘッドは以上のように構成されているので、レーザ
ビーム1の裾野部1cの部分がレンズマウントであるレ
ンズホルダ5に当射すると、レーザビーム1を吸収して
レンズホルダ5は発熱する。そのために、ハウジング4
の冷却水路12に流す冷却水により加工レンズ2を間接
的に冷却するようにしているが、その効果は少なく、加
工レンズ2の熱歪によって集光特性が変化して加工不良
を発生するという問題点があった。
【0008】又、レーザビーム1の裾野部1cの部分が
なるべくレンズマウントであるレンズホルダ5に当射し
ないように、加工レンズ2の口径を大きなものとした場
合には、必然的に装置自体の価格が高価なものとなって
しまうという問題点があった。更に、例えば実開平3−
18979号公報に開示されているように加工レンズ2
の手前側にアパーチャ部を挿入した構成のものが提案さ
れているが、このような構成のものではアパーチャ部に
より加工レンズ2へのレーザビーム1の入射ビーム径の
カット量を変化させると、出射エネルギーが変化してワ
ーク3に対する加工品質が不安定なものになるという問
題点があった。
【0009】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、レーザ加工ヘッド自体を安価で
コンパクトに構成でき、かつ加工レンズでの熱歪が少な
く加工不良の発生しないレーザ加工ヘッドを得ることを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ加
工ヘッドは、レーザビームを集光するための加工レンズ
を保持するレンズホルダのレーザビームの入射側を、レ
ーザビームの反射体で構成し、レンズホルダに入射する
以前のレーザビームの径路に位置するハウジングの内壁
面を、反射体により反射されたレーザビームの吸収体で
構成したものである。
【0011】
【作用】この発明におけるレーザ加工ヘッドは、加工レ
ンズを保持するレンズホルダのレーザビームの入射側
を、レーザビームの反射体で構成することにより、加工
レンズに入射するレーザビームの裾野部の部分を反射体
によってすべてを反射し、反射体により反射されたレー
ザビームは、レンズホルダに入射する以前のレーザビー
ムの径路に位置するハウジングの内壁面に構成された吸
収体によって吸射するようにしているので、加工レンズ
の発熱を防止して加工の安定化を図ることができる。
【0012】
【実施例】
実施例1.図1はこの発明の実施例であるレーザ加工ヘ
ッドの構成を示す断面図である。図において、1はレー
ザビームであり、1aはレーザビーム1をターゲットに
照射した時のレーザビーム1の平面形状を示し、1bは
レーザビーム1のビーム断面強度分布を示し、1cはレ
ーザビーム1の裾野部を示している。2はレーザビーム
1を集光し、集光されたレーザビーム1をワーク(被加
工物)3に照射するための加工レンズである。加工レン
ズ2はハウジング4内にてレンズホルダ5,スペーサ6
及び押えネジ7によって保持されている。
【0013】加工レンズ2により集光されたレーザビー
ム1のワーク3側のハウジング4の開口部には、レーザ
ビーム1が通過する開口9を有するノズル8が取り付け
られ、このノズル8の側面には開口9よりレーザビーム
1と共に出射される加工ガスの加工ガス導入口10が設
けられている。11a,11b,11cはそれぞれ加工
ガスの洩れを防止するためのOリングである。レンズホ
ルダ5のレーザビーム1の入射側は、レーザビーム1を
反射する反射体13で構成されており、レンズホルダ5
に入射する以前のレーザビーム1の径路に位置するハウ
ジング4の内壁面は、反射体13により反射されたレー
ザビーム1を吸収する吸収体14で構成されている。ハ
ウジング4には加工レンズ2を間接的に冷却するための
冷却水を流す冷却水路15が設けられ、又、ハウジング
4の外周面には冷却機能を有する放熱フィン16が設け
られている。
【0014】次に、上記この発明の実施例であるレーザ
加工ヘッドの動作について説明する。レーザ発振器(図
示しない)から出射されたレーザビーム1はハウジング
4内のレンズホルダ5に保持された加工レンズ2に入射
し、この加工レンズ2により集光されたレーザビーム1
はワーク3に照射される。上記図2に示される従来例で
説明したように、レーザビーム1はそのモードの差こそ
あれ周囲に向って無限に存在するレーザビーム1の裾野
部1cを持っている。この発明の実施例によれば、上記
レーザビーム1の裾野部1cは、加工レンズ2に入射す
る以前にレンズホルダ5のレーザビーム1の入射側に構
成された反射体13によってすべてが反射され、反射体
13により反射されたレーザビーム1は、レンズホルダ
5に入射する以前のレーザビーム1の径路に位置するハ
ウジング4の内壁面に構成された吸収体14によってす
べてが吸収されるようになる。
【0015】大出力加工用CO2 レーザ等の場合に、例
えばレーザビーム1の波長の10.6μmに対してレン
ズホルダ5のレーザビーム1の入射側は金メッキ等の反
射体13で構成され、又、ハウジング4の内壁面はアル
マイト(Al23)メッキ等の吸収体14で構成されて
いる。このような大出力加工用CO2 レーザでは、反射
体13によって反射されるレーザビーム1のエネルギー
が大きいために、ハウジング4に設けられた冷却水路1
5に冷却水を流したり、又、ハウジング4の外周面に設
けられた放熱フィン16によってハウジング4を強制的
に冷却するようにしている。
【0016】
【発明の効果】以上のように、この発明のレーザ加工ヘ
ッドによれば、レーザビームを集光するための加工レン
ズを保持するレンズホルダのレーザビームの入射側を、
レーザビームの反射体で構成し、レンズホルダに入射す
る以前のレーザビームの径路に位置するハウジングの内
壁面を、反射体により反射されたレーザビームの吸収体
で構成したので、レーザ加工ヘッド自体を安価でコンパ
クトに構成でき、かつ加工レンズでの熱歪が少なく加工
不良の発生しないレーザ加工ヘッドを提供することがで
きるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例であるレーザ加工ヘッドの構
成を示す断面図である。
【図2】従来のレーザ加工ヘッドの構成を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 レーザビーム 1a レーザビーム1の平面形状 1b レーザビーム1のビーム断面強度分布 1c レーザビーム1の裾野部 2 加工レンズ 3 ワーク(被加工物) 4 ハウジング 5 レンズホルダ 6 スペーサ 7 押えネジ 8 ノズル 9 開口 10 加工ガス導入口 11a,11b,11c Oリング 12 冷却水路 13 反射体 14 吸収体 15 冷却水路 16 放熱フィン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザビームを集光する加工レンズと、
    この加工レンズを保持すると共に照射されたレーザビー
    ムを反射する反射体をレーザビームの入射側に備えたレ
    ンズホルダと、このレンズホルダを内部に備え、このレ
    ンズホルダと端部との間に形成されるレーザビームの通
    過孔の内壁面にレーザビームの吸射体が設けられたハウ
    ジングとを備えたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。
JP4019155A 1992-02-04 1992-02-04 レーザ加工ヘッド Expired - Lifetime JP2757649B2 (ja)

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