JPH07116880A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
- Publication number
- JPH07116880A JPH07116880A JP5284312A JP28431293A JPH07116880A JP H07116880 A JPH07116880 A JP H07116880A JP 5284312 A JP5284312 A JP 5284312A JP 28431293 A JP28431293 A JP 28431293A JP H07116880 A JPH07116880 A JP H07116880A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- optical fiber
- laser
- mirror
- processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 長時間にわたる加工，大きい使用出力，外部
から受ける大きい幅射熱，加工時に受ける汚染に対して
もレンズ系等の損傷を防止する耐久性に優れた高性能か
つ経済的なレーザ加工装置を提供する。 【構成】 ＹＡＧレーザなどの光ファイバを透過するレ
ーザを用いて、金属等の溶融，肉盛り，焼入れなどを行
うレーザ加工装置において、光ファイバ１から出射され
たレーザ光９を、軸はずし楕円ミラー６で集束する機構
と、上記レーザ光集束機構に配設された水冷パイプ５等
による冷却機構を具備したこと。
から受ける大きい幅射熱，加工時に受ける汚染に対して
もレンズ系等の損傷を防止する耐久性に優れた高性能か
つ経済的なレーザ加工装置を提供する。 【構成】 ＹＡＧレーザなどの光ファイバを透過するレ
ーザを用いて、金属等の溶融，肉盛り，焼入れなどを行
うレーザ加工装置において、光ファイバ１から出射され
たレーザ光９を、軸はずし楕円ミラー６で集束する機構
と、上記レーザ光集束機構に配設された水冷パイプ５等
による冷却機構を具備したこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを利用した
レーザ加工装置に関する。
レーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＹＡＧレーザなどのように光ファイバを
透過可能で、比較的大きな出力を伝送できるレーザ光
は、そのエネルギー伝送の容易性から、狭隘な箇所の溶
接等に使用されている。この種のＹＡＧレーザにおいて
は、従来、図３に示すように、光ファイバ１より出射さ
れるレーザ光は光ファイバ１の開口比に従って広がるの
で、加工に必要なエネルギ密度を得るために、集光系が
必要となる。この集光系には、従来、例えば、ＹＡＧレ
ーザでは、石英系の材質を用いたレンズ１２を使用して
おり、レンズ１２には通常反射を防止するためのコーテ
ィングが施されている。
透過可能で、比較的大きな出力を伝送できるレーザ光
は、そのエネルギー伝送の容易性から、狭隘な箇所の溶
接等に使用されている。この種のＹＡＧレーザにおいて
は、従来、図３に示すように、光ファイバ１より出射さ
れるレーザ光は光ファイバ１の開口比に従って広がるの
で、加工に必要なエネルギ密度を得るために、集光系が
必要となる。この集光系には、従来、例えば、ＹＡＧレ
ーザでは、石英系の材質を用いたレンズ１２を使用して
おり、レンズ１２には通常反射を防止するためのコーテ
ィングが施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加工時
間が長時間に及ぶ場合、あるいは使用出力が大きい場
合、施工点から施工工具までの距離が近く、幅射熱をか
なり受ける場合などは、熱伝導率の小さな石英レンズ１
２は冷却が難しく、過熱によるコーティング破損，レン
ズ１２そのものの破壊等の不具合を生ずる場合がある。
さらに、レンズ系は、加工時に発生するヒューム，スパ
ッタなどの異物による汚染に弱く、これらにより一旦汚
染されれば、透過率が急速に低下し、冷却能力が十分で
ないために破壊につながる惧れがある。
間が長時間に及ぶ場合、あるいは使用出力が大きい場
合、施工点から施工工具までの距離が近く、幅射熱をか
なり受ける場合などは、熱伝導率の小さな石英レンズ１
２は冷却が難しく、過熱によるコーティング破損，レン
ズ１２そのものの破壊等の不具合を生ずる場合がある。
さらに、レンズ系は、加工時に発生するヒューム，スパ
ッタなどの異物による汚染に弱く、これらにより一旦汚
染されれば、透過率が急速に低下し、冷却能力が十分で
ないために破壊につながる惧れがある。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、長時間にわたる加工，大きい使用出力，外部
から受ける大きい幅射熱，加工時に受ける汚染に対して
もレンズ系等の損傷を防止する耐久性に優れた高性能か
つ経済的なレーザ加工装置を提供することを目的とす
る。
たもので、長時間にわたる加工，大きい使用出力，外部
から受ける大きい幅射熱，加工時に受ける汚染に対して
もレンズ系等の損傷を防止する耐久性に優れた高性能か
つ経済的なレーザ加工装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、Ｙ
ＡＧレーザなどの光ファイバを透過するレーザを用い
て、金属等の溶融，肉盛り，焼入れなどを行うレーザ加
工装置において、光ファイバから出射されたレーザ光
を、軸はずし楕円ミラーで集束する機構と、上記レーザ
光集束機構に配設された水冷等による冷却機構を具備し
たことを特徴とする。
ＡＧレーザなどの光ファイバを透過するレーザを用い
て、金属等の溶融，肉盛り，焼入れなどを行うレーザ加
工装置において、光ファイバから出射されたレーザ光
を、軸はずし楕円ミラーで集束する機構と、上記レーザ
光集束機構に配設された水冷等による冷却機構を具備し
たことを特徴とする。
【０００６】
【作用】このような構成によれば、図１に示すように、
光ファイバから照射されたレーザ光を、軸はずし楕円ミ
ラーの一方の焦点に光ファイバ端を配設することによ
り、レーザ光を他方の焦点に集光し、加工に用いること
が可能である。さらに、このとき、焦点と被加工物との
距離を変化させることにより、エネルギ密度を変化さ
せ、溶融，焼入れ，クラッディングなどの種々の加工に
適した熱源を作ることが可能となる。この場合、集光の
ための光学系は、楕円ミラーのみであり、水冷等の冷却
手段により、楕円ミラーは容易に過熱を防ぐことが可能
であるから、比較的大出力で長時間加工を行っても、加
工特性は安定に保つことが可能であり、光学系の破損も
生じない。また、場合によっては、楕円ミラーの軸はず
し角度を９０°以外に採ることにより、加工面より垂直
に飛び出す確率の高いスパッタの本装置内部への侵入を
防ぐことができ、光学系の寿命を伸ばすのに有効とな
る。
光ファイバから照射されたレーザ光を、軸はずし楕円ミ
ラーの一方の焦点に光ファイバ端を配設することによ
り、レーザ光を他方の焦点に集光し、加工に用いること
が可能である。さらに、このとき、焦点と被加工物との
距離を変化させることにより、エネルギ密度を変化さ
せ、溶融，焼入れ，クラッディングなどの種々の加工に
適した熱源を作ることが可能となる。この場合、集光の
ための光学系は、楕円ミラーのみであり、水冷等の冷却
手段により、楕円ミラーは容易に過熱を防ぐことが可能
であるから、比較的大出力で長時間加工を行っても、加
工特性は安定に保つことが可能であり、光学系の破損も
生じない。また、場合によっては、楕円ミラーの軸はず
し角度を９０°以外に採ることにより、加工面より垂直
に飛び出す確率の高いスパッタの本装置内部への侵入を
防ぐことができ、光学系の寿命を伸ばすのに有効とな
る。
【０００７】
【実施例】本発明をＹＡＧレーザ装置に適用した一実施
例を図面について説明すると、図１はその加工装置を示
す縦断面図、図２は図１の加工装置によるレーザ加工要
領を示す部分縦断面図である。
例を図面について説明すると、図１はその加工装置を示
す縦断面図、図２は図１の加工装置によるレーザ加工要
領を示す部分縦断面図である。
【０００８】上図において、図３と同一の符号はそれぞ
れ同図と同一の部材を示し、本発明が同図の構造と大き
く相違するところは、レンズ系の代わりに、軸はずし楕
円ミラーを採用した点にある。
れ同図と同一の部材を示し、本発明が同図の構造と大き
く相違するところは、レンズ系の代わりに、軸はずし楕
円ミラーを採用した点にある。
【０００９】すなわち、図１において、ケーシング４内
にファイバシース２を介して光ファイバ押さえ治具３で
固定された光ファイバ１によって伝送されたＹＡＧレー
ザ光９は、その先端に設けられた楕円ミラー６により、
その進行方向を変化させられると同時に集光されて、被
加工物８に照射され、レーザ溶融部１０を得て、加工に
供せられる。
にファイバシース２を介して光ファイバ押さえ治具３で
固定された光ファイバ１によって伝送されたＹＡＧレー
ザ光９は、その先端に設けられた楕円ミラー６により、
その進行方向を変化させられると同時に集光されて、被
加工物８に照射され、レーザ溶融部１０を得て、加工に
供せられる。
【００１０】ちなみに、従来は、前記したように、図３
に示すようなケーシング４にスペーサ１３及びレンズホ
ルダー１１で固定したレンズ１２及びミラー１４系で行
っていたので、長時間にわたる加工はレンズ系の冷却が
十分行われないため、困難であった。
に示すようなケーシング４にスペーサ１３及びレンズホ
ルダー１１で固定したレンズ１２及びミラー１４系で行
っていたので、長時間にわたる加工はレンズ系の冷却が
十分行われないため、困難であった。
【００１１】しかしながら、本発明の装置（図１）で
は、集光をケーシング４のミラーホルダー７に取り付け
た楕円ミラー６で行い、かつ、その楕円ミラー６を水冷
パイプ５により冷却することによって、従来のようなレ
ンズ＋ミラー系による装置に比べ、装置の小型化を図
り、かつ、施工の安定度が高くなるのである。
は、集光をケーシング４のミラーホルダー７に取り付け
た楕円ミラー６で行い、かつ、その楕円ミラー６を水冷
パイプ５により冷却することによって、従来のようなレ
ンズ＋ミラー系による装置に比べ、装置の小型化を図
り、かつ、施工の安定度が高くなるのである。
【００１２】図１では、楕円ミラー６の冷却を水冷で行
っているが、ヒートパイプ，電子冷却あるいは、あまり
過熱の程度が少ない場合などでは、空冷を用いることも
可能である。また、楕円ミラー６の軸はずし角度は、曲
面の設定により、変化できるので、図１では９０°軸は
ずしを想定したものとなっているが、スパッタなどのケ
ーシング４内への異物混入を防ぐために、９０°以外の
角度を採ることも可能である。
っているが、ヒートパイプ，電子冷却あるいは、あまり
過熱の程度が少ない場合などでは、空冷を用いることも
可能である。また、楕円ミラー６の軸はずし角度は、曲
面の設定により、変化できるので、図１では９０°軸は
ずしを想定したものとなっているが、スパッタなどのケ
ーシング４内への異物混入を防ぐために、９０°以外の
角度を採ることも可能である。
【００１３】このような本発明のレーザ加工装置によれ
ば、管内面のような狭隘部においても、図２に示すよう
に、ミラーの曲面形状と、ワークとミラー間の距離の組
み合わせを適正に設定することによって、施工点でのエ
ネルギ密度を自由に設定し、駆動系で、移動させること
により稼働することができる。
ば、管内面のような狭隘部においても、図２に示すよう
に、ミラーの曲面形状と、ワークとミラー間の距離の組
み合わせを適正に設定することによって、施工点でのエ
ネルギ密度を自由に設定し、駆動系で、移動させること
により稼働することができる。
【００１４】すなわち、本発明装置は、図２（Ａ）に示
すように、溶接，表面溶融に、また、エネルギ密度を小
にした場合は同図（Ｂ）に示すように、焼入れに、ある
いは、同図（Ｃ）に示すように、合金材供給ノズル１５
から粉末送給等の手段により他の合金材等を施工点に搬
送する手段を組み合わせてクラッディングなどの種々な
施工に供することが可能となる。
すように、溶接，表面溶融に、また、エネルギ密度を小
にした場合は同図（Ｂ）に示すように、焼入れに、ある
いは、同図（Ｃ）に示すように、合金材供給ノズル１５
から粉末送給等の手段により他の合金材等を施工点に搬
送する手段を組み合わせてクラッディングなどの種々な
施工に供することが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】このような発明によれば、光ファイバを
透過するレーザを用いた加工において、加工に必要なエ
ネルギ密度を得るための集光系として、軸はずし楕円ミ
ラーを具え、かつ長時間の加工においても、楕円ミラー
の過熱が生じない冷却機構を具えたことにより、光ファ
イバ利用によるエネルギの伝送性の容易さによる狭隘部
の施工可能性に加えて、加工の長時間にわたる安定性を
発揮することができる。
透過するレーザを用いた加工において、加工に必要なエ
ネルギ密度を得るための集光系として、軸はずし楕円ミ
ラーを具え、かつ長時間の加工においても、楕円ミラー
の過熱が生じない冷却機構を具えたことにより、光ファ
イバ利用によるエネルギの伝送性の容易さによる狭隘部
の施工可能性に加えて、加工の長時間にわたる安定性を
発揮することができる。
【００１６】要するに本発明によれば、ＹＡＧレーザな
どの光ファイバを透過するレーザを用いて、金属等の溶
融，肉盛り，焼入れなどを行うレーザ加工装置におい
て、光ファイバから出射されたレーザ光を、軸はずし楕
円ミラーで集束する機構と、上記レーザ光集束機構に配
設された水冷等による冷却機構を具備したことにより、
長時間にわたる加工，大きい使用出力，外部から受ける
大きい幅射熱，加工時に受ける汚染に対してもレンズ系
等の損傷を防止する耐久性に優れた高性能かつ経済的な
レーザ加工装置を得るから、本発明は産業上極めて有益
なものである。
どの光ファイバを透過するレーザを用いて、金属等の溶
融，肉盛り，焼入れなどを行うレーザ加工装置におい
て、光ファイバから出射されたレーザ光を、軸はずし楕
円ミラーで集束する機構と、上記レーザ光集束機構に配
設された水冷等による冷却機構を具備したことにより、
長時間にわたる加工，大きい使用出力，外部から受ける
大きい幅射熱，加工時に受ける汚染に対してもレンズ系
等の損傷を防止する耐久性に優れた高性能かつ経済的な
レーザ加工装置を得るから、本発明は産業上極めて有益
なものである。
【図１】本発明をＹＡＧレーザ装置に適用した一実施例
を示す加工装置の縦断面図である。
を示す加工装置の縦断面図である。
【図２】図１の加工装置によるレーザ加工例を示す模式
図である。
図である。
【図３】従来のレーザ加工装置を示す縦断面図である。
１ 光ファイバ ２ ファイバシース ３ 光ファイバ押さえ治具 ４ ケーシング ５ 水冷パイプ ６ 軸はずし楕円ミラー ７ ミラーホルダー ８ 被加工物 ９ レーザ光 １０ レーザ溶融部 １１ レンズホルダー １２ レンズ １３ スペーサ １４ ミラー系 １５ 合金材供給ノズル
Claims (1)
- 【請求項１】 ＹＡＧレーザなどの光ファイバを透過す
るレーザを用いて、金属等の溶融，肉盛り，焼入れなど
を行うレーザ加工装置において、光ファイバから出射さ
れたレーザ光を、軸はずし楕円ミラーで集束する機構
と、上記レーザ光集束機構に配設された水冷等による冷
却機構を具備したことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284312A JPH07116880A (ja) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5284312A JPH07116880A (ja) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07116880A true JPH07116880A (ja) | 1995-05-09 |
Family
ID=17676920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5284312A Withdrawn JPH07116880A (ja) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07116880A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009160658A (ja) * | 2009-04-06 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | レーザー照射装置 |
| JP2010172963A (ja) * | 2009-01-12 | 2010-08-12 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | レーザ蒸着を用いた溶接によりブリスクドラムのブレードを修復する装置 |
| WO2011063801A1 (de) * | 2009-11-25 | 2011-06-03 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Abbildungsvorrichtung mit reflektiver fokussieroptik |
-
1993
- 1993-10-19 JP JP5284312A patent/JPH07116880A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010172963A (ja) * | 2009-01-12 | 2010-08-12 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | レーザ蒸着を用いた溶接によりブリスクドラムのブレードを修復する装置 |
| JP2009160658A (ja) * | 2009-04-06 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | レーザー照射装置 |
| WO2011063801A1 (de) * | 2009-11-25 | 2011-06-03 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Abbildungsvorrichtung mit reflektiver fokussieroptik |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001226 |