JPH0780672A - レーザ切断方法および装置 - Google Patents
レーザ切断方法および装置Info
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- JPH0780672A JPH0780672A JP5226144A JP22614493A JPH0780672A JP H0780672 A JPH0780672 A JP H0780672A JP 5226144 A JP5226144 A JP 5226144A JP 22614493 A JP22614493 A JP 22614493A JP H0780672 A JPH0780672 A JP H0780672A
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- laser cutting
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ切断装置において、簡便な構成で、切
断可能なワークの板厚を厚くする。 【構成】 レーザ光を集光してワーク１２に照射する集
光レンズ８を、ワーク１２の表面１２ａまでの距離に対
応した焦点距離ｆ１を有する集光部分８ａと、裏面１２
ｂまでの距離に対応した焦点距離ｆ２を有する集光部分
８ｂとの２段構成にする。こうして、表面１２ａを速や
かに溶融させて切断速度を向上し、かつ裏面１２ｂにお
けるドロスの温度を高めて切断面を美しく仕上げること
を可能とするとともに、このように複数段の焦点距離を
実現するにあたって、加工ヘッド３を変位する必要をな
くし、構成を簡略化することができる。
断可能なワークの板厚を厚くする。 【構成】 レーザ光を集光してワーク１２に照射する集
光レンズ８を、ワーク１２の表面１２ａまでの距離に対
応した焦点距離ｆ１を有する集光部分８ａと、裏面１２
ｂまでの距離に対応した焦点距離ｆ２を有する集光部分
８ｂとの２段構成にする。こうして、表面１２ａを速や
かに溶融させて切断速度を向上し、かつ裏面１２ｂにお
けるドロスの温度を高めて切断面を美しく仕上げること
を可能とするとともに、このように複数段の焦点距離を
実現するにあたって、加工ヘッド３を変位する必要をな
くし、構成を簡略化することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、厚肉の金属材料の切断
に好適に実施されるレーザ切断方法および装置に関す
る。
に好適に実施されるレーザ切断方法および装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光を用いたワークの切断は、その
切断速度が速いなどの利点を有しており、したがって広
く普及しつつある。典型的な従来技術の切断装置では、
レーザ発振器から出力されたレーザ光を、凸レンズや凹
面鏡などの集光手段によって集光し、該集光手段の焦点
付近に配置されたワークに照射するように構成されてい
る。
切断速度が速いなどの利点を有しており、したがって広
く普及しつつある。典型的な従来技術の切断装置では、
レーザ発振器から出力されたレーザ光を、凸レンズや凹
面鏡などの集光手段によって集光し、該集光手段の焦点
付近に配置されたワークに照射するように構成されてい
る。
【０００３】前記集光手段の焦点は、ワークの表面付近
となるように選ばれており、これによって該表面のエネ
ルギ密度を高め、アシストガスによる除去効果と相まっ
て、ワークが該表面から裏面側に速やかに溶融してゆく
ことができる。なお、ワークが鉄系の材料であるときに
は、レーザ光と同軸またはレーザ光の側方から、酸素ガ
スなどで実現されるアシストガスを供給し、前記レーザ
光による発熱を予熱源として、鉄の酸化反応熱を利用し
て切断が行われる。
となるように選ばれており、これによって該表面のエネ
ルギ密度を高め、アシストガスによる除去効果と相まっ
て、ワークが該表面から裏面側に速やかに溶融してゆく
ことができる。なお、ワークが鉄系の材料であるときに
は、レーザ光と同軸またはレーザ光の側方から、酸素ガ
スなどで実現されるアシストガスを供給し、前記レーザ
光による発熱を予熱源として、鉄の酸化反応熱を利用し
て切断が行われる。
【０００４】しかしながらこのような従来技術では、凸
レンズや凹面鏡などの集光手段の冷却などの観点から、
使用できるレーザ発振器のパワーは、たとえば３Ｋｗ程
度であり、このため切断可能なワークの厚さは、鉄系材
料では２５ｍｍ程度が限界であり、またこの鉄系材料の
ような酸化反応熱を利用できない材料については１０ｍ
ｍ程度が限界となる。
レンズや凹面鏡などの集光手段の冷却などの観点から、
使用できるレーザ発振器のパワーは、たとえば３Ｋｗ程
度であり、このため切断可能なワークの厚さは、鉄系材
料では２５ｍｍ程度が限界であり、またこの鉄系材料の
ような酸化反応熱を利用できない材料については１０ｍ
ｍ程度が限界となる。
【０００５】このような不具合を解決するための基礎と
なる第２の従来技術が特開昭５７−１８１７８６に開示
されており、またこの考え方を利用した第３の従来技術
が特開平４−２８４９９３で開示されている。前記第２
の従来技術は、ワークへの孔明け加工時と、該ワークの
切断加工時とで、レーザ光の焦点位置を切換えるように
するものであり、たとえば焦点位置をワークの表面か
ら、孔明け加工時には板厚のほぼ２／３の位置となるよ
うに、また切断加工時には板厚の１／３となるように選
ぶことを示している。
なる第２の従来技術が特開昭５７−１８１７８６に開示
されており、またこの考え方を利用した第３の従来技術
が特開平４−２８４９９３で開示されている。前記第２
の従来技術は、ワークへの孔明け加工時と、該ワークの
切断加工時とで、レーザ光の焦点位置を切換えるように
するものであり、たとえば焦点位置をワークの表面か
ら、孔明け加工時には板厚のほぼ２／３の位置となるよ
うに、また切断加工時には板厚の１／３となるように選
ぶことを示している。
【０００６】この第２の従来技術の考え方を用いて前記
第３の従来技術では、前記集光手段を備える加工ヘッド
をワークに対して近接・離反変位可能とし、孔明け加工
時に、レーザ光の照射によるワークの表面から裏面への
溶融速度に合わせて、集光レンズをワークに近接変位さ
せてゆくことが示されている。
第３の従来技術では、前記集光手段を備える加工ヘッド
をワークに対して近接・離反変位可能とし、孔明け加工
時に、レーザ光の照射によるワークの表面から裏面への
溶融速度に合わせて、集光レンズをワークに近接変位さ
せてゆくことが示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の第３の従来技術
では、ワークの板厚方向に連続してレーザ光の焦点を形
成することができるので、孔明け加工時間を短縮するこ
とができるとともに、加工可能な板厚を厚くすることが
できる。
では、ワークの板厚方向に連続してレーザ光の焦点を形
成することができるので、孔明け加工時間を短縮するこ
とができるとともに、加工可能な板厚を厚くすることが
できる。
【０００８】しかしながら、集光レンズを変位駆動する
ための構成が必要となり、装置が大型化してコスト高と
なる。また、孔明け加工時にはその効果を発揮すること
ができるが、切断加工時には効果を利用することが困難
である。
ための構成が必要となり、装置が大型化してコスト高と
なる。また、孔明け加工時にはその効果を発揮すること
ができるが、切断加工時には効果を利用することが困難
である。
【０００９】本発明の目的は、簡便な構造で、切断可能
なワークの板厚を厚くすることができるレーザ切断方法
および装置を提供することである。
なワークの板厚を厚くすることができるレーザ切断方法
および装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振器
から出力されたレーザ光を、相互に異なる複数段の集光
点を有する集光手段で集光してワークに照射することを
特徴とするレーザ切断方法である。
から出力されたレーザ光を、相互に異なる複数段の集光
点を有する集光手段で集光してワークに照射することを
特徴とするレーザ切断方法である。
【００１１】また本発明は、レーザ発振器から出力され
たレーザ光を集光してワークに照射するレーザ切断装置
において、相互に異なる複数段の集光点を有する集光手
段を設けることを特徴とするレーザ切断装置である。
たレーザ光を集光してワークに照射するレーザ切断装置
において、相互に異なる複数段の集光点を有する集光手
段を設けることを特徴とするレーザ切断装置である。
【００１２】さらにまた本発明の前記集光手段は、前記
集光点に応じて分割された前記複数段の集光部分から成
り、少なくともいずれか１つの集光部分を残余の集光部
分に対して、レーザ光の光軸方向に相対的に変位可能と
することを特徴とする。
集光点に応じて分割された前記複数段の集光部分から成
り、少なくともいずれか１つの集光部分を残余の集光部
分に対して、レーザ光の光軸方向に相対的に変位可能と
することを特徴とする。
【００１３】また本発明の前記集光点は、少なくとも前
記ワークの表面付近と裏面付近とに焦点を有するように
選ばれることを特徴とする。
記ワークの表面付近と裏面付近とに焦点を有するように
選ばれることを特徴とする。
【００１４】さらにまた本発明は、前記焦点におけるレ
ーザ光のビーム形状が、前記表面付近では真円に近く、
前記裏面付近では切断方向あるいはそれに対して垂直方
向に長くなる楕円となるように、前記集光手段を形成す
ることを特徴とする。
ーザ光のビーム形状が、前記表面付近では真円に近く、
前記裏面付近では切断方向あるいはそれに対して垂直方
向に長くなる楕円となるように、前記集光手段を形成す
ることを特徴とする。
【００１５】
【作用】本発明に従えば、凸レンズや凹面鏡などで実現
され、レーザ発振器から出力されたレーザ光を集光して
ワークに照射するための集光手段を、相互に異なる複数
段の集光点を有するように形成し、ワークに対して、同
時に前記複数段の焦点距離でレーザ光を照射する。
され、レーザ発振器から出力されたレーザ光を集光して
ワークに照射するための集光手段を、相互に異なる複数
段の集光点を有するように形成し、ワークに対して、同
時に前記複数段の焦点距離でレーザ光を照射する。
【００１６】こうして、ワークの表面から裏面に亘って
エネルギ密度の大きなばらつきをなくすことができ、ド
ロスの温度を高めて切断可能な板厚を厚くすることがで
きる。またこのように複数段の集光点を形成するにあた
って、集光手段を備える加工ヘッドをワークに対して近
接・離反変位するような変位機構は不要となり、簡便な
構造で実現することができる。
エネルギ密度の大きなばらつきをなくすことができ、ド
ロスの温度を高めて切断可能な板厚を厚くすることがで
きる。またこのように複数段の集光点を形成するにあた
って、集光手段を備える加工ヘッドをワークに対して近
接・離反変位するような変位機構は不要となり、簡便な
構造で実現することができる。
【００１７】また好ましくは、前記集光手段を、前記集
光点に応じて分割された複数段の集光部分によって構成
し、少なくともいずれか１つの集光部分を残余の集光部
分に対して、レーザ光の光軸方向に相対的に変位可能、
すなわちワークに対して近接・離反変移可能とする。こ
れによって、たとえばワークの表面までの焦点距離を一
定とし、ワークの厚さに対応して裏面までの焦点距離を
変化するなどのワークの厚さの変更に対して、集光手段
の取換えの必要をなくすことができる。
光点に応じて分割された複数段の集光部分によって構成
し、少なくともいずれか１つの集光部分を残余の集光部
分に対して、レーザ光の光軸方向に相対的に変位可能、
すなわちワークに対して近接・離反変移可能とする。こ
れによって、たとえばワークの表面までの焦点距離を一
定とし、ワークの厚さに対応して裏面までの焦点距離を
変化するなどのワークの厚さの変更に対して、集光手段
の取換えの必要をなくすことができる。
【００１８】さらに好ましくは、前記集光手段を、少な
くともワークの表面付近と裏面付近とに焦点を有するよ
うに選ぶことによって、切断のきっかけとなるワークの
表面付近の温度を上げて切断する速度を向上することが
できるとともに、ワークの裏面付近の温度を向上させて
ドロスの付着を防止し、切断面を美しく仕上げることも
可能となる。
くともワークの表面付近と裏面付近とに焦点を有するよ
うに選ぶことによって、切断のきっかけとなるワークの
表面付近の温度を上げて切断する速度を向上することが
できるとともに、ワークの裏面付近の温度を向上させて
ドロスの付着を防止し、切断面を美しく仕上げることも
可能となる。
【００１９】また好ましくは、レーザ光のビーム形状
を、ワークの表面付近では真円に近く、また裏面付近で
は切断方向あるいはそれに対して垂直方向に長くなる楕
円とすることによって、さらに切断速度を向上し、また
切断面を美しく仕上げることができる。
を、ワークの表面付近では真円に近く、また裏面付近で
は切断方向あるいはそれに対して垂直方向に長くなる楕
円とすることによって、さらに切断速度を向上し、また
切断面を美しく仕上げることができる。
【００２０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例のレーザ切断装置
１の断面図である。このレーザ切断装置１は、大略的
に、レーザ発振器２と、加工ヘッド３とを備えて構成さ
れている。加工ヘッド３へは、レーザ発振器２から出力
されたレーザ光が、導波路４を介して入力される。加工
ヘッド３は、筒状のケーシング５を有し、前記レーザ発
振器２からのレーザ光が入射される入射口６から出射口
７側になるにつれてノズル状に絞り込まれて形成され
る。このケーシング５内には、凸状の集光レンズ８が設
けられている。
１の断面図である。このレーザ切断装置１は、大略的
に、レーザ発振器２と、加工ヘッド３とを備えて構成さ
れている。加工ヘッド３へは、レーザ発振器２から出力
されたレーザ光が、導波路４を介して入力される。加工
ヘッド３は、筒状のケーシング５を有し、前記レーザ発
振器２からのレーザ光が入射される入射口６から出射口
７側になるにつれてノズル状に絞り込まれて形成され
る。このケーシング５内には、凸状の集光レンズ８が設
けられている。
【００２１】前記集光レンズ８によって規定されたケー
シング５内の空間９には、管路１０を介して、ガス供給
源１１から高圧のアシストガスが供給される。前記アシ
ストガスには、ワーク１２が鉄系の材料から成るときに
は酸素ガスが用いられ、これによってレーザ光の照射熱
と、鉄の酸化反応熱とを利用して、前記鉄系以外の材料
よりも板厚ｔの厚いワークを切断することができる。
シング５内の空間９には、管路１０を介して、ガス供給
源１１から高圧のアシストガスが供給される。前記アシ
ストガスには、ワーク１２が鉄系の材料から成るときに
は酸素ガスが用いられ、これによってレーザ光の照射熱
と、鉄の酸化反応熱とを利用して、前記鉄系以外の材料
よりも板厚ｔの厚いワークを切断することができる。
【００２２】前記集光レンズ８は、相互に異なる２つの
曲率ρ１，ρ２を有する集光部分８ａ，８ｂが、相互に
同心となるように一体成形されて構成されており、大き
い曲率ρ１の集光部分８ａの外周縁部に、小さい曲率ρ
２の集光部分８ｂが配置されている。したがって、前記
入射口６から入射された、たとえば２０ｍｍのビーム径
を有するレーザ光は、前記集光レンズ８によって、たと
えば０．３〜０．４ｍｍ程度のビーム径に絞り込まれ、
その焦点距離は、前記集光部分８ａで参照符ｆ１で示さ
れるようにたとえば１９０ｍｍであり、集光部分８ｂで
参照符ｆ２で示される２３０ｍｍである。この焦点距離
ｆ１，ｆ２に対応して、ワーク１２は、その表面１２ａ
が前記焦点距離ｆ１の位置となるように、基台１３上に
載置される。
曲率ρ１，ρ２を有する集光部分８ａ，８ｂが、相互に
同心となるように一体成形されて構成されており、大き
い曲率ρ１の集光部分８ａの外周縁部に、小さい曲率ρ
２の集光部分８ｂが配置されている。したがって、前記
入射口６から入射された、たとえば２０ｍｍのビーム径
を有するレーザ光は、前記集光レンズ８によって、たと
えば０．３〜０．４ｍｍ程度のビーム径に絞り込まれ、
その焦点距離は、前記集光部分８ａで参照符ｆ１で示さ
れるようにたとえば１９０ｍｍであり、集光部分８ｂで
参照符ｆ２で示される２３０ｍｍである。この焦点距離
ｆ１，ｆ２に対応して、ワーク１２は、その表面１２ａ
が前記焦点距離ｆ１の位置となるように、基台１３上に
載置される。
【００２３】なお、集光レンズ８は、ワーク１２の板厚
ｔに対応して前記焦点距離ｆ１，ｆ２が選択され、たと
えばｔ＝４０ｍｍであるときには、上述のようにｆ１＝
１９０ｍｍ、ｆ２＝２１０〜２４０ｍｍとなる集光レン
ズが選ばれる。したがって、前記ワーク１２の表面１２
ａと裏面１２ｂとに、それぞれ集光部分８ａ，８ｂで、
集光されたレーザ光が合焦するので、表面１２ａから速
やかにワーク１２を溶解させ、かつ裏面１２ｂでのドロ
スの温度を高めて切断面を清浄に保ち、切断品質を向上
することができる。なお、大きい曲率ρ１を外周縁部
に、小さい曲率ρ２を内周部に配置した集光レンズでも
同様の効果が得られる。
ｔに対応して前記焦点距離ｆ１，ｆ２が選択され、たと
えばｔ＝４０ｍｍであるときには、上述のようにｆ１＝
１９０ｍｍ、ｆ２＝２１０〜２４０ｍｍとなる集光レン
ズが選ばれる。したがって、前記ワーク１２の表面１２
ａと裏面１２ｂとに、それぞれ集光部分８ａ，８ｂで、
集光されたレーザ光が合焦するので、表面１２ａから速
やかにワーク１２を溶解させ、かつ裏面１２ｂでのドロ
スの温度を高めて切断面を清浄に保ち、切断品質を向上
することができる。なお、大きい曲率ρ１を外周縁部
に、小さい曲率ρ２を内周部に配置した集光レンズでも
同様の効果が得られる。
【００２４】図２は本発明の他の実施例のレーザ切断装
置２１の断面図であり、この実施例は前述の実施例に類
似し、対応する部分には同一の参照符を付す。このレー
ザ切断装置２１では、集光手段として、前記集光レンズ
８に代えて、凹面鏡２８が用いられる。このため加工ヘ
ッド２３のケーシング２５は、大略的に、筒体が略Ｌ字
状に屈曲されて形成されており、その屈曲部付近に前記
凹面鏡２８が配置される。また、この凹面鏡２８よりも
ワーク１２側には透過素子２９が設けられており、この
透過素子２９によって規定されたケーシング２５内の空
間９を介して、前記ガス供給源１１からのアシストガス
がレーザ光と同軸でワーク１２に噴射される。
置２１の断面図であり、この実施例は前述の実施例に類
似し、対応する部分には同一の参照符を付す。このレー
ザ切断装置２１では、集光手段として、前記集光レンズ
８に代えて、凹面鏡２８が用いられる。このため加工ヘ
ッド２３のケーシング２５は、大略的に、筒体が略Ｌ字
状に屈曲されて形成されており、その屈曲部付近に前記
凹面鏡２８が配置される。また、この凹面鏡２８よりも
ワーク１２側には透過素子２９が設けられており、この
透過素子２９によって規定されたケーシング２５内の空
間９を介して、前記ガス供給源１１からのアシストガス
がレーザ光と同軸でワーク１２に噴射される。
【００２５】前記凹面鏡２８は、前記集光レンズ８と同
様に、大きい曲率ρ１を有する集光部分２８ａの外周縁
部に、小さい曲率ρ２を有する集光部分２８ｂが一体成
形されて構成されている。これによってもまた、ワーク
１２の表面１２ａと裏面１２ｂとにレーザ光を合焦する
ことができる。
様に、大きい曲率ρ１を有する集光部分２８ａの外周縁
部に、小さい曲率ρ２を有する集光部分２８ｂが一体成
形されて構成されている。これによってもまた、ワーク
１２の表面１２ａと裏面１２ｂとにレーザ光を合焦する
ことができる。
【００２６】図３は本発明のさらに他の実施例の集光レ
ンズ３８の断面図であり、前述の実施例に対応する部分
には同一の参照符を付す。この実施例の集光レンズ３８
は、２枚の集光部分３８ａ，３８ｂによって構成されて
いる。集光部分３８ａは、全面に亘って前記大きい曲率
ρ１を有する凸レンズであり、集光部分３８ｂは、前記
集光部分３８ａよりもレーザ発振器２側に設けられて、
前記集光部分３８ａを介するレーザ光のうち、その外周
縁部のレーザ光のみに介在されるリング状に形成された
凹レンズである。
ンズ３８の断面図であり、前述の実施例に対応する部分
には同一の参照符を付す。この実施例の集光レンズ３８
は、２枚の集光部分３８ａ，３８ｂによって構成されて
いる。集光部分３８ａは、全面に亘って前記大きい曲率
ρ１を有する凸レンズであり、集光部分３８ｂは、前記
集光部分３８ａよりもレーザ発振器２側に設けられて、
前記集光部分３８ａを介するレーザ光のうち、その外周
縁部のレーザ光のみに介在されるリング状に形成された
凹レンズである。
【００２７】したがって、前記集光部分３８ａの中央部
を介するレーザ光は、焦点距離ｆ１の位置に合焦し、こ
れに対して集光レンズ３８ｂを透過した後、集光部分３
８ａを透過する該集光部分３８ａの外周縁部のレーザ光
は、焦点距離ｆ２の位置に合焦する。このように２つの
焦点距離ｆ１，ｆ２を２枚の集光部分３８ａ，３８ｂの
組合わせで実現することによって、集光部分３８ａ，３
８ｂ間の間隔Ｌを相互に変化することによって、ワーク
１２の板厚ｔに対応して焦点距離ｆ１，ｆ２を容易に調
整可能として、該集光レンズ３８を交換する必要をなく
すことができる。
を介するレーザ光は、焦点距離ｆ１の位置に合焦し、こ
れに対して集光レンズ３８ｂを透過した後、集光部分３
８ａを透過する該集光部分３８ａの外周縁部のレーザ光
は、焦点距離ｆ２の位置に合焦する。このように２つの
焦点距離ｆ１，ｆ２を２枚の集光部分３８ａ，３８ｂの
組合わせで実現することによって、集光部分３８ａ，３
８ｂ間の間隔Ｌを相互に変化することによって、ワーク
１２の板厚ｔに対応して焦点距離ｆ１，ｆ２を容易に調
整可能として、該集光レンズ３８を交換する必要をなく
すことができる。
【００２８】なお、前記集光部分３８ｂは、上述のよう
に中央部が中空のリング状に形成されるのではなく、中
央部が外周縁部に連なる平板状としてもよく、これによ
って回折などの影響を低減することができる。
に中央部が中空のリング状に形成されるのではなく、中
央部が外周縁部に連なる平板状としてもよく、これによ
って回折などの影響を低減することができる。
【００２９】図４は本発明の他の実施例の集光レンズ４
８の断面図であり、この実施例は前述の図３で示される
実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付
す。この集光レンズ４８は、凸レンズである２枚の集光
部分４８ａ，４８ｂが組合わせられて構成される。
８の断面図であり、この実施例は前述の図３で示される
実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付
す。この集光レンズ４８は、凸レンズである２枚の集光
部分４８ａ，４８ｂが組合わせられて構成される。
【００３０】ワーク１２側に配置される集光部分４８ａ
は、前記曲率ρ２、すなわち焦点距離ｆ２を有し、これ
に対してレーザ発振器２側の集光部分４８ｂは、前記集
光部分４８ａの中央部を介するレーザ光の焦点距離を前
記焦点距離ｆ１とするように介在される凸レンズであ
る。このようにしてもまた、集光部分４８ａ，４８ｂの
間隔Ｌを変化することによって、ワーク１２の板厚ｔに
対応することができる。
は、前記曲率ρ２、すなわち焦点距離ｆ２を有し、これ
に対してレーザ発振器２側の集光部分４８ｂは、前記集
光部分４８ａの中央部を介するレーザ光の焦点距離を前
記焦点距離ｆ１とするように介在される凸レンズであ
る。このようにしてもまた、集光部分４８ａ，４８ｂの
間隔Ｌを変化することによって、ワーク１２の板厚ｔに
対応することができる。
【００３１】このように本発明の各実施例では、集光レ
ンズ８，３８，４８および凹面鏡２８が複数段の焦点距
離ｆ１，ｆ２を有するように形成されるので、ワーク１
２の板厚方向に対して局所的にエネルギが集中すること
なく、たとえば表面１２ａと裏面１２ｂとに、ともにレ
ーザ光を合焦させることができ、表面１２ａからは速や
かにワーク１２を溶融させて切断速度を向上し、また裏
面１２ｂ付近でのドロスの温度を高めて、ワーク１２の
板厚ｔが厚くても、美しい切断面で切断することができ
る。
ンズ８，３８，４８および凹面鏡２８が複数段の焦点距
離ｆ１，ｆ２を有するように形成されるので、ワーク１
２の板厚方向に対して局所的にエネルギが集中すること
なく、たとえば表面１２ａと裏面１２ｂとに、ともにレ
ーザ光を合焦させることができ、表面１２ａからは速や
かにワーク１２を溶融させて切断速度を向上し、また裏
面１２ｂ付近でのドロスの温度を高めて、ワーク１２の
板厚ｔが厚くても、美しい切断面で切断することができ
る。
【００３２】また、このように複数段の焦点距離ｆ１，
ｆ２を得るために加工ヘッド３，２３を変位駆動する必
要がなく、したがって簡便な構成で実現することができ
る。さらにまた、図３および図４の集光レンズ３８，４
８で示されるように、複数枚の集光部分３８ａ，３８
ｂ；４８ａ，４８ｂから構成し、それらを相互に変位可
能とすることによって、ワーク１２の板厚ｔの変化に容
易に対応することが可能となる。
ｆ２を得るために加工ヘッド３，２３を変位駆動する必
要がなく、したがって簡便な構成で実現することができ
る。さらにまた、図３および図４の集光レンズ３８，４
８で示されるように、複数枚の集光部分３８ａ，３８
ｂ；４８ａ，４８ｂから構成し、それらを相互に変位可
能とすることによって、ワーク１２の板厚ｔの変化に容
易に対応することが可能となる。
【００３３】なお、上述の各実施例では、集光レンズ
８，３８，４８および凹面鏡２８の焦点距離は、ｆ１，
ｆ２の２つであったけれども、本発明の他の実施例とし
て３つ以上に構成されてもよい。
８，３８，４８および凹面鏡２８の焦点距離は、ｆ１，
ｆ２の２つであったけれども、本発明の他の実施例とし
て３つ以上に構成されてもよい。
【００３４】また、レーザ光のビーム形状をワーク１２
の表面１２ａ側と裏面１２ｂ側とで相互に異なるように
してもよく、たとえば図５で示されるように、表面１２
ａ側を真円に近く、裏面１２ｂ側を矢符５９で示される
切断方向に長くなるように、あるいは図示しないが切断
方向に対して垂直方向に長くなるように形成することに
よって、表面１２ａ側では予熱効果を確保し、裏面１２
ｂ側ではドロスの温度を充分に高めることが可能とな
る。
の表面１２ａ側と裏面１２ｂ側とで相互に異なるように
してもよく、たとえば図５で示されるように、表面１２
ａ側を真円に近く、裏面１２ｂ側を矢符５９で示される
切断方向に長くなるように、あるいは図示しないが切断
方向に対して垂直方向に長くなるように形成することに
よって、表面１２ａ側では予熱効果を確保し、裏面１２
ｂ側ではドロスの温度を充分に高めることが可能とな
る。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ光
を複数段の集光点を有する集光手段で集光してワークに
照射するので、ワークの板厚方向に対して同時に前記複
数段だけ焦点を形成することができ、該ワークの板厚方
向に対して局所的にエネルギーが集中することなく、こ
れによって切断可能なワークの厚さを厚くすることがで
きる。また、上述のような複数段の焦点を得るにあたっ
て、集光手段を備える加工ヘッドを変位可能な構成とす
る必要はなく、構成を簡略化することができる。
を複数段の集光点を有する集光手段で集光してワークに
照射するので、ワークの板厚方向に対して同時に前記複
数段だけ焦点を形成することができ、該ワークの板厚方
向に対して局所的にエネルギーが集中することなく、こ
れによって切断可能なワークの厚さを厚くすることがで
きる。また、上述のような複数段の焦点を得るにあたっ
て、集光手段を備える加工ヘッドを変位可能な構成とす
る必要はなく、構成を簡略化することができる。
【００３６】また好ましくは、前記集光手段を前記集光
点に応じて分割された複数段の集光部分によって構成
し、少なくともいずれか１つの集光部分を、残余の集光
部分に対して、レーザ光の光軸方向に相対的に変位可
能、すなわちワークに対して近接・離反変移可能とす
る。これによって、たとえばワークの表面までの焦点距
離を一定とし、ワークの厚さに対応して裏面までの焦点
距離を変化するなどのワークの厚さの変更に対して、集
光手段全体を取換える必要をなくすことができる。
点に応じて分割された複数段の集光部分によって構成
し、少なくともいずれか１つの集光部分を、残余の集光
部分に対して、レーザ光の光軸方向に相対的に変位可
能、すなわちワークに対して近接・離反変移可能とす
る。これによって、たとえばワークの表面までの焦点距
離を一定とし、ワークの厚さに対応して裏面までの焦点
距離を変化するなどのワークの厚さの変更に対して、集
光手段全体を取換える必要をなくすことができる。
【００３７】さらにまた好ましくは、前記集光点を、少
なくともワークの表面付近と裏面付近とに焦点を有する
ように選ぶことによって、切断のきっかけとなるワーク
の表面付近の温度を上げて切断速度を向上することがで
きるとともに、ワークの裏面付近の温度を向上させてド
ロスの付着を防止し、切断面を美しく仕上げることも可
能となる。
なくともワークの表面付近と裏面付近とに焦点を有する
ように選ぶことによって、切断のきっかけとなるワーク
の表面付近の温度を上げて切断速度を向上することがで
きるとともに、ワークの裏面付近の温度を向上させてド
ロスの付着を防止し、切断面を美しく仕上げることも可
能となる。
【００３８】また好ましくは、レーザ光のビーム形状
を、ワークの表面付近における焦点では真円に近く、ま
た裏面付近では切断方向あるいはそれに対して垂直方向
に長くなる楕円とすることによって、さらに切断速度を
向上し、また切断面を美しく仕上げることができる。
を、ワークの表面付近における焦点では真円に近く、ま
た裏面付近では切断方向あるいはそれに対して垂直方向
に長くなる楕円とすることによって、さらに切断速度を
向上し、また切断面を美しく仕上げることができる。
【図１】本発明の一実施例のレーザ切断装置１の断面図
である。
である。
【図２】本発明の他の実施例のレーザ切断装置２１の断
面図である。
面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例の集光レンズ３８の
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の他の実施例の集光レンズ４８の断面図
である。
である。
【図５】本発明のさらに他の実施例のビーム形状を説明
するための斜視図である。
するための斜視図である。
１，２１ レーザ切断装置 ２ レーザ発振器 ３，２３ 加工ヘッド ８，３８，４８ 集光レンズ １１ ガス供給源 １２ ワーク ２８ 凹面鏡 ２９ 透過素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 犬塚 雅之 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 長谷 浩志 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内
Claims (8)
- 【請求項１】 レーザ発振器から出力されたレーザ光
を、相互に異なる複数段の集光点を有する集光手段で集
光してワークに照射することを特徴とするレーザ切断方
法。 - 【請求項２】 前記集光手段は、前記集光点に応じて分
割された前記複数段の集光部分から成り、少なくともい
ずれか１つの集光部分を残余の集光部分に対して、レー
ザ光の光軸方向に相対的に変位可能とすることを特徴と
する請求項１記載のレーザ切断方法。 - 【請求項３】 前記集光手段は、少なくとも前記ワーク
の表面付近と裏面付近とに焦点を有するように選ばれる
ことを特徴とする請求項１または２記載のレーザ切断方
法。 - 【請求項４】 前記集光点におけるレーザ光のビーム形
状が、前記表面付近では真円に近く、前記裏面付近では
切断方向あるいはそれに対して垂直方向に長くなる楕円
となるように、前記集光手段を形成することを特徴とす
る請求項３記載のレーザ切断方法。 - 【請求項５】 レーザ発振器から出力されたレーザ光を
集光してワークに照射するレーザ切断装置において、 相互に異なる複数段の集光点を有する集光手段を設ける
ことを特徴とするレーザ切断装置。 - 【請求項６】 前記集光手段は、前記集光点に応じて分
割された前記複数段の集光部分から成り、少なくともい
ずれか１つの集光部分を残余の集光部分に対して、レー
ザ光の光軸方向に相対的に変位可能とすることを特徴と
する請求項５記載のレーザ切断装置。 - 【請求項７】 前記集光点は、少なくとも前記ワークの
表面付近と裏面付近とに焦点を有するように選ばれるこ
とを特徴とする請求項５または６記載のレーザ切断装
置。 - 【請求項８】 前記焦点におけるレーザ光のビーム形状
が、前記表面付近では真円に近く、前記裏面付近では切
断方向あるいはそれに対して垂直方向に長くなる楕円と
なるように、前記集光手段を形成することを特徴とする
請求項７記載のレーザ切断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5226144A JP2664625B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | レーザ切断方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5226144A JP2664625B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | レーザ切断方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0780672A true JPH0780672A (ja) | 1995-03-28 |
| JP2664625B2 JP2664625B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=16840551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5226144A Expired - Fee Related JP2664625B2 (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | レーザ切断方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2664625B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2402230A (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-01 | Xsil Technology Ltd | Focusing laser beams to different points |
| JP2006130691A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Shibuya Kogyo Co Ltd | 脆性材料の割断方法とその装置 |
| EP1666188A3 (en) * | 2004-12-01 | 2006-08-16 | Fanuc Ltd | Laser processing device with a light gathering member for irradiating the workpiece with a shape other than a one-point like profile, i.e. like a circle or a ring |
| US7638729B2 (en) | 2004-11-05 | 2009-12-29 | Lg Display Co., Ltd. | Apparatus for cutting substrate and method using the same |
| CN103111755A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-05-22 | 武汉帝尔激光科技有限公司 | 一种双焦点激光加工系统 |
| CN104339084A (zh) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | Ap系统股份有限公司 | 使用非球面多焦点透镜加工脆性基底的设备 |
| JP2016221579A (ja) * | 2016-09-20 | 2016-12-28 | 株式会社アマダホールディングス | ダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法 |
| CN107335915A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-11-10 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光焊接装置及其焊接方法 |
| JP2020116640A (ja) * | 2016-09-20 | 2020-08-06 | 株式会社アマダ | ダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法 |
| TWI794589B (zh) * | 2020-02-21 | 2023-03-01 | 海納光電股份有限公司 | 硬脆板材高溫環境加工裝置及方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2105239B1 (en) | 2006-11-30 | 2016-01-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light condensing optical system, laser processing method and apparatus, and method of manufacturing fragile material |
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|---|---|---|---|---|
| JPH01143783A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 同軸多焦点式レーザビーム集光装置 |
| JPH04344882A (ja) * | 1991-05-22 | 1992-12-01 | Matsushita Electric Works Ltd | レーザ切断方法 |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP5226144A patent/JP2664625B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| US7858901B2 (en) | 2003-05-30 | 2010-12-28 | Electro Scientific Industries, Inc. | Focusing an optical beam to two foci |
| JP2006525874A (ja) * | 2003-05-30 | 2006-11-16 | エグシル テクノロジー リミテッド | ２焦点への光ビームの集束 |
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| CN104339084A (zh) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | Ap系统股份有限公司 | 使用非球面多焦点透镜加工脆性基底的设备 |
| JP2016221579A (ja) * | 2016-09-20 | 2016-12-28 | 株式会社アマダホールディングス | ダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法 |
| JP2020116640A (ja) * | 2016-09-20 | 2020-08-06 | 株式会社アマダ | ダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法 |
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| TWI794589B (zh) * | 2020-02-21 | 2023-03-01 | 海納光電股份有限公司 | 硬脆板材高溫環境加工裝置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2664625B2 (ja) | 1997-10-15 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |