JPH10128569A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加工物の一対の部分間に形成される溶融層
を過度に溶け込ませることなく、精度の良いレーザ加工
を行なうこと。 【解決手段】 レーザ加工装置はレーザ発振器１５と、
レーザ発振器１５からのレーザ光を集光させる集光レン
ズ８とを備えている。集光レンズ８は、光軸を通る切断
面１６によって二分割された一対の半レンズ８ａ，８ｂ
からなっている。半レンズ８ａ，８ｂは焦点距離が異な
っている。半レンズ８ａによって集光されたレーザ光１
の焦点位置は、一対の部分３，４からなる被加工物のう
ち部分３の表面からずれているが、半レンズ８ｂによっ
て集光されたレーザ光の焦点位置は部分４の表面に一致
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を照射して
加工を施すレーザ加工装置に係り、とりわけ一対の部分
からなる被加工物を精度良く加工することができるレー
ザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からレーザ光を用いたレーザ加工装
置が知られている。このレーザ加工装置は、図４（ａ）
（ｂ）（ｃ）に示すように、レーザ光１を集光する集光
レンズ２を備え、集光レンズ２によって集光されたレー
ザ光が一対の部分３，４からなる被加工物に照射され
る。

【０００３】被加工物の一対の部分３，４はその端縁同
志が突き合わされ、一対の部分３，４の端縁に沿ってレ
ーザ光１を照射することにより、一対の部分３，４に対
する突き合せ加工が施され、一対の部分３，４間に溶融
層５が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように被加工物
の一対の部分３，４に対してレーザ光１により突き合せ
加工が施されるが、この場合被加工物の一対の部分３，
４が異なる材料からなりレーザ光の吸収率が異なること
がある。

【０００５】この場合は、例えば吸収率が高い部分３に
おいて溶融層５の溶け込みが深くなり、部分３の裏面お
よび周囲に熱影響を及ぼしてしまう（図４（ｂ）（ｃ）
参照）。

【０００６】また被加工物の一対の部分６，７が同一材
料からなっていても、部分６，７の厚みが相互に異なる
場合は、薄い部分６において溶融層５の溶け込みが深く
なってしまう（図５参照）。

【０００７】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、レーザ光の吸収率が異なっていたりあるい
は厚みが異なる一対の部分からなる被加工物に対し、精
度良く突き合せ加工を行なうことができるレーザ加工装
置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】請求項１記載の発明は、
レーザ光を発振させるレーザ発振器と、レーザ発振器か
らのレーザ光を被加工物へ集光する集光レンズとを備
え、集光レンズは光軸を通る切断面によって二分割され
た一対の半レンズからなり、各半レンズはその焦点距離
が異なって、各半レンズで集光されたレーザ光の焦点位
置を光軸方向に互いにずらしたことを特徴とするレーザ
加工装置である。

【０００９】請求項２記載の発明は、レーザ光を発振さ
せるレーザ発振器と、レーザ発振器からのレーザ光を被
加工物へ集光する集光レンズとを備え、集光レンズは光
軸を通る切断面によって二分割された一対の半レンズか
らなり、各半レンズは光軸方向にずれ、各半レンズで集
光されたレーザ光の焦点位置を光軸方向に互いにずらし
たことを特徴とするレーザ加工装置である。

【００１０】本発明によれば、各半レンズによって集光
されたレーザ光の焦点位置を互いにずらすことができる
ので、レーザ光の吸収率または厚みの異なる一対の部分
からなる被加工物について、吸収率が小さいかまたは厚
みの大きな部分にレーザ光の焦点位置を一致、またはよ
り近づけ、吸収率が高いかまたは厚みの小さな部分につ
いてはレーザ光の焦点位置がずれるように被加工物を配
置することにより、被加工物の一対の部分間に形成され
る溶融層の過度な溶け込みを防止できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１および図２は本発明に
よるレーザ加工装置の一実施の形態を示す図である。

【００１２】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、レ
ーザ加工装置はレーザ光を発振させるレーザ発振器１５
と、レーザ発振器１５からのレーザ光１を集光して被加
工物３，４へ集光する集光レンズ８とを備えている。

【００１３】被加工物３，４は、レーザ光の吸収率が異
なる一対の部分３，４からなり、このうち部分３の方が
部分４より吸収率が高くなっている。また一対の部分
３，４は、その端縁において互いに突き合されている。

【００１４】また集光レンズ８は、レーザ光１の光軸１
ａを通る切断面１６によって二分割された一対の半レン
ズ８ａ，８ｂからなっている。

【００１５】一対の半レンズ８ａ，８ｂは、焦点距離が
互いに異なっており、このため半レンズ８ａによって集
光されたレーザ光１の焦点位置と半レンズ８ｂによって
集光されたレーザ光１の焦点位置は光軸１ａの方向に互
いにずれている。

【００１６】また図１（ａ）（ｂ）（ｃ）において、半
レンズ８ａによって集光されたレーザ光１は被加工物の
うち部分３に入射するが、半レンズ８ａによって集光さ
れたレーザ光１の焦点位置は部分３表面に対してずれて
いる。一方、半レンズ８ｂによって集光されたレーザ光
１は部分４に入射するとともに、半レンズ８ｂによって
集光されたレーザ光の焦点位置は部分４表面に一致する
ようになっている。

【００１７】次にこのような構成からなる本実施の形態
の作用について説明する。

【００１８】レーザ発振器１５によって発振されたレー
ザ光１は、集光レンズ８によって集光され互いに突き合
された一対の部分３，４からなる被加工物３，４へ照射
され、一対の部分３，４間に溶融層５が形成される。こ
の場合、集光レンズ８の半レンズ８ａで集光されたレー
ザ光１は、レーザ光の焦点位置からずれた部分３の表面
に照射され、半レンズ８ｂで集光されたレーザ光１はレ
ーザ光の焦点位置にある部分４の表面に照射される。

【００１９】被加工物のうち部分３は、レーザ光の吸収
率が高くなっているが部分３の表面はレーザ光１の焦点
位置からずれているので、焦点位置に配置された場合に
比較して照射強度が小となることから溶融層５の溶け込
みは浅くなり、部分３の裏面および周囲に及ぼす影響は
小さくなる。

【００２０】これに対して部分４の表面はレーザ光の焦
点位置に一致しているが、部分４はレーザ光の吸収率が
低くなっているので、溶融層５の溶け込みは同じく浅く
なる。

【００２１】このように、本実施の形態によれば一対の
部分３，４間に形成される溶融層５の溶け込み深さを過
大にすることなく、精度の良い突き合せ加工を行なうこ
とができる。

【００２２】なお上記実施の形態において、半レンズ８
ａで集光されたレーザ光１の焦点位置を部分３表面に対
してずらし、半レンズ８ｂによって集光されたレーザ光
１の焦点位置を部分４表面に一致させているが、これに
限らず半レンズ８ａおよび半レンズ８ｂによって集光さ
れたレーザ光１の焦点位置を、いずれも被加工物３，４
表面に対してずらせてもよい（図６（ａ）（ｂ））。

【００２３】すなわち図６（ａ）に示すように、半レン
ズ８ａおよび半レンズ８ｂによって集光されたレーザ光
１の焦点位置をいずれも被加工物３，４の奥側にもって
くるとともに、半レンズ８ａによって集光されたレーザ
光１の焦点位置を、半レンズ８ｂによって集光されたレ
ーザ光１の焦点位置より被加工物３，４に対して大きく
ずらせること（離すこと）もできる。このように半レン
ズ８ａによって集光されたレーザ光１の部分３に対する
焦点位置のずれを、半レンズ８ｂによって集光されたレ
ーザ光１の部分４に対する焦点位置のずれより大きくす
ることにより、レーザ光の吸収率の高い部分３と、レー
ザ光の吸収率の低い部分４間における溶融層５の溶け込
み深さを均一化することができる。

【００２４】また図６（ｂ）に示すように、半レンズ８
ａおよび半レンズ８ｂによって集光されたレーザ光１の
焦点位置をいずれも被加工物３，４の手前側にもってく
るとともに、半レンズ８ａによって集光され部分（吸収
率が低い部分）４に入射するレーザ光１の焦点位置を、
半レンズ８ｂによって集光され部分（吸収率が高い部
分）３に入射するレーザ光１の焦点位置より被加工物
３，４に対して小さくずらす（接近させる）ことができ
る。このように部分４に入射するレーザ光１の焦点位置
を、部分３に入射するレーザ光１の焦点位置より被加工
物３，４に対して接近させることにより、レーザ光の吸
収率の高い部分３とレーザ光の吸収率の低い部分４間に
おける溶融層５の溶け込み深さを均一化することができ
る。

【００２５】次に図２により、被加工物６，７が同一材
料の異なる厚みを有する一対の部分６，７からなる場合
について述べる。図２において、被加工物のうち薄い部
分６および厚い部分７が、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示
す吸収率の高い部分３および吸収率の低い部分４に各々
対応して配置されている。図２において図１（ａ）
（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す場合と同様、薄い部分６の表
面はレーザ光１の焦点距離からずれ、厚い部分７の表面
はレーザ光１の焦点距離に一致しているので、精度の良
い突き合せ加工を行なうことができる。

【００２６】次に図３により本発明によるレーザ加工装
置の変形例について述べる。図３に示す変形例は、集光
レンズの構造が異なるのみであり、他は図１に示す実施
の形態と略同一である。

【００２７】すなわち図３に示すように、集光レンズ１
０はレーザ光１の光軸１ａを通る切断面１６によって二
分割された一対の半レンズ１０ａ，１０ｂからなってい
る。また半レンズ１０ａ，１０ｂは同一焦点距離を有し
ているが、光軸１ａ方向に互いにずれている。このため
半レンズ１０ａ，１０ｂによって集光されたレーザ光の
焦点位置は光軸１ａ方向にずれている。

【００２８】すなわち、半レンズ１０ａによって集光さ
れたレーザ光１の焦点位置は、レーザ光の吸収率の高い
部分３表面に対してずれている。一方、半レンズ８ｂに
よって集光されたレーザ光１の焦点位置は、レーザ光の
吸収率が低い部分４表面と一致している。

【００２９】図３において、被加工物のうち部分３はレ
ーザ光の吸収率が高くなっているが部分３の表面はレー
ザ光１の焦点位置からずれているので、溶融層５（図１
（ｂ）（ｃ）参照）の溶け込みが浅くなる。また部分４
はレーザ光の吸収率が低いので、溶融層５の溶け込みは
同様に浅くなる。このため一対の部分３，４間に形成さ
れる溶融層５の溶け込み深さを過大とすることなく精度
の良好な突き合せ加工を施すことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被加工物
を構成する一対の部分間に形成された溶融層の過度な溶
け込みを防止できる。このため一対の部分間において、
精度の良いレーザ加工を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザ加工装置の一実施の形態を
示す図。

【図２】厚みの異なる一対の部分からなる被加工物を示
す図。

【図３】本発明によるレーザ加工装置の変形例を示す
図。

【図４】従来のレーザ加工装置を示す図。

【図５】従来のレーザ加工装置において厚みの異なる一
対の部分からなる被加工物を示す図。

【図６】本発明によるレーザ加工装置の変形例を示す
図。

【符号の説明】

１ レーザ光 １ａ 光軸 ３，４，６，７ 一対の部分 ８，１０ 集光レンズ ８ａ，８ｂ，１０ａ，１０ｂ 半レンズ １５ レーザ発振器 １６ 切断面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を発振させるレーザ発振器と、 レーザ発振器からのレーザ光を被加工物へ集光する集光
   レンズとを備え、 集光レンズは光軸を通る切断面によって二分割された一
   対の半レンズからなり、 各半レンズはその焦点距離が異なって、各半レンズで集
   光されたレーザ光の焦点位置を光軸方向に互いにずらし
   たことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】レーザ光を発振させるレーザ発振器と、 レーザ発振器からのレーザ光を被加工物へ集光する集光
   レンズとを備え、 集光レンズは光軸を通る切断面によって二分割された一
   対の半レンズからなり、 各半レンズは光軸方向にずれ、各半レンズで集光された
   レーザ光の焦点位置を光軸方向に互いにずらしたことを
   特徴とするレーザ加工装置。