JPH1158058A - 光路長可変レーザー加工装置およびレーザー切断方法 - Google Patents
光路長可変レーザー加工装置およびレーザー切断方法Info
- Publication number
- JPH1158058A JPH1158058A JP9228506A JP22850697A JPH1158058A JP H1158058 A JPH1158058 A JP H1158058A JP 9228506 A JP9228506 A JP 9228506A JP 22850697 A JP22850697 A JP 22850697A JP H1158058 A JPH1158058 A JP H1158058A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- laser processing
- laser
- optical path
- path length
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 近場から遠場までの広い範囲の加工領域にお
いて、高速で安定した良好な高速切断が可能であり、厚
板においても安定切断が可能な光路長可変レーザー加工
装置およびレーザー切断方法の提供。 【解決手段】 １．コリメーションレンズ９を備えた光
路長可変レーザー加工装置１において、レーザー加工ヘ
ッド７の集光レンズ１１に入射するレーザービームを発
散拡大させる発散レンズ１３をレーザー加工ヘッド内の
光軸上に設けたことを特徴とする光路長可変レーザー加
工装置。２．前記発散レンズを光軸上に進退可能に設
け、該発散レンズを前記光軸上から退去させた状態で厚
板を切断することを特徴とする光路長可変レーザー加工
装置。
いて、高速で安定した良好な高速切断が可能であり、厚
板においても安定切断が可能な光路長可変レーザー加工
装置およびレーザー切断方法の提供。 【解決手段】 １．コリメーションレンズ９を備えた光
路長可変レーザー加工装置１において、レーザー加工ヘ
ッド７の集光レンズ１１に入射するレーザービームを発
散拡大させる発散レンズ１３をレーザー加工ヘッド内の
光軸上に設けたことを特徴とする光路長可変レーザー加
工装置。２．前記発散レンズを光軸上に進退可能に設
け、該発散レンズを前記光軸上から退去させた状態で厚
板を切断することを特徴とする光路長可変レーザー加工
装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光路長可変レーザー
加工装置およびレーザー切断方法に関する。
加工装置およびレーザー切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光路長可変タイプのレーザー加工装置に
おいては、レーザー発振器からレーザー加工ヘッドまで
の光路長が長いので、レーザービームのコリメーション
が必要かつ重要である。図４はコリメーションレンズを
備えた従来の光路長可変レーザー加工装置の代表的な例
を示したものであり、レーザー発振器１０３の出力ミラ
ー１０５から３．７ｍ離れた近場（Near Field,N/F）の
Ａ位置に位置するレーザー加工ヘッド１０７ａと、８．
２ｍ離れた遠場（Far Field,F/F ）のＢ位置に位置する
レーザー加工ヘッド１０７ｂの両方を同時に示してあ
り、また出力ミラー１０５からレーザー加工ヘッド１０
７ａまたは１０７ｂまでの光路はＸ軸方向とＹ軸方向の
光路とを直線に展開して示してある。
おいては、レーザー発振器からレーザー加工ヘッドまで
の光路長が長いので、レーザービームのコリメーション
が必要かつ重要である。図４はコリメーションレンズを
備えた従来の光路長可変レーザー加工装置の代表的な例
を示したものであり、レーザー発振器１０３の出力ミラ
ー１０５から３．７ｍ離れた近場（Near Field,N/F）の
Ａ位置に位置するレーザー加工ヘッド１０７ａと、８．
２ｍ離れた遠場（Far Field,F/F ）のＢ位置に位置する
レーザー加工ヘッド１０７ｂの両方を同時に示してあ
り、また出力ミラー１０５からレーザー加工ヘッド１０
７ａまたは１０７ｂまでの光路はＸ軸方向とＹ軸方向の
光路とを直線に展開して示してある。
【０００３】図４に示した光路長可変レーザー加工装置
１０１は、１軸光移動１軸テーブル移動形式のレーザー
加工装置であって、レーザー加工ヘッド１０７はワーク
テーブル（図示省略）上をＸ軸方向とＹ軸方向の２軸に
移動位置決めできるように設けられており、凸レンズか
らなるコリメーションレンズ１０９がレーザー発振器１
０３の出力ミラー１０５から一定距離に配置してある。
なお、前記レーザー加工装置１０１は２軸光移動形式の
場合もある。
１０１は、１軸光移動１軸テーブル移動形式のレーザー
加工装置であって、レーザー加工ヘッド１０７はワーク
テーブル（図示省略）上をＸ軸方向とＹ軸方向の２軸に
移動位置決めできるように設けられており、凸レンズか
らなるコリメーションレンズ１０９がレーザー発振器１
０３の出力ミラー１０５から一定距離に配置してある。
なお、前記レーザー加工装置１０１は２軸光移動形式の
場合もある。
【０００４】前記コリメーションレンズ１０９の作用に
よってほぼ平行光線になったレーザービームＬＢは、レ
ーザー加工ヘッド１０７に設けたベンドミラー１１１を
介して集光レンズ１１３に入射される。なお、前記Ａ位
置に位置するレーザー加工ヘッド１０７ａの集光レンズ
１１３への入射ビーム径をＤn 、焦点距離をｆn 、集光
スポット径をφn 、収斂角をθn （半角）とし、Ｂ位置
に位置するレーザー加工ヘッド１０７ｂの集光レンズ１
１３への入射ビーム径をＤf 、焦点距離をｆf、集光ス
ポット径をφf 、収斂角をθf （半角）とする。
よってほぼ平行光線になったレーザービームＬＢは、レ
ーザー加工ヘッド１０７に設けたベンドミラー１１１を
介して集光レンズ１１３に入射される。なお、前記Ａ位
置に位置するレーザー加工ヘッド１０７ａの集光レンズ
１１３への入射ビーム径をＤn 、焦点距離をｆn 、集光
スポット径をφn 、収斂角をθn （半角）とし、Ｂ位置
に位置するレーザー加工ヘッド１０７ｂの集光レンズ１
１３への入射ビーム径をＤf 、焦点距離をｆf、集光ス
ポット径をφf 、収斂角をθf （半角）とする。
【０００５】上記構成の光路長可変レーザー加工装置１
０１のコリメーションレンズにおいて、焦点距離６ｍの
凸単レンズのコリメーションレンズ１０９を出力ミラー
１０５から１．９７ｍの位置に配置し、集光レンズ１１
３に焦点距離１２７．０ｍｍ（５インチ）の凸レンズを
使用したときのコリメーション特性の計算結果を図５
に、また、実際に切断試験をした結果を図６に示してあ
る。なお、近場から遠場の加工領域は出力ミラー１０５
からそれぞれ、３．７ｍ〜８．２ｍの範囲にある。
０１のコリメーションレンズにおいて、焦点距離６ｍの
凸単レンズのコリメーションレンズ１０９を出力ミラー
１０５から１．９７ｍの位置に配置し、集光レンズ１１
３に焦点距離１２７．０ｍｍ（５インチ）の凸レンズを
使用したときのコリメーション特性の計算結果を図５
に、また、実際に切断試験をした結果を図６に示してあ
る。なお、近場から遠場の加工領域は出力ミラー１０５
からそれぞれ、３．７ｍ〜８．２ｍの範囲にある。
【０００６】図５は、横軸に集光レンズの集光位置（ｍ
ｍ）を、縦軸に集光レンズの集光スポット径（μｍ）を
とり、近場、中間位置および遠場における集光位置と集
光スポット径との関係を示したものである。図５のグラ
フからよく判る様に、遠場における最小集光スポット径
φf が得られる集光位置すなわち焦点距離ｆf と、近場
における最小集光スポット径φn が得られる集光位置す
なわち焦点距離ｆn との差ΔＦは、ΔＦ＝ｆf −ｆn ＝
１．００ｍｍとなり、遠場と近場における集光スポット
径の差ΔＳは、ΔＳ＝φf −φn ＝１９．１６μｍと計
算される。
ｍ）を、縦軸に集光レンズの集光スポット径（μｍ）を
とり、近場、中間位置および遠場における集光位置と集
光スポット径との関係を示したものである。図５のグラ
フからよく判る様に、遠場における最小集光スポット径
φf が得られる集光位置すなわち焦点距離ｆf と、近場
における最小集光スポット径φn が得られる集光位置す
なわち焦点距離ｆn との差ΔＦは、ΔＦ＝ｆf −ｆn ＝
１．００ｍｍとなり、遠場と近場における集光スポット
径の差ΔＳは、ΔＳ＝φf −φn ＝１９．１６μｍと計
算される。
【０００７】図６はワーク表面からの集光レンズの位置
に対する切断速度の変化を示したものである。なお、グ
ラフは横軸にワーク表面からの集光レンズの位置を位置
調節用ダイヤルゲージの読み（ｍｍ）で示し、縦軸に切
断速度（ｍ／ｍｉｎ）をとってある。
に対する切断速度の変化を示したものである。なお、グ
ラフは横軸にワーク表面からの集光レンズの位置を位置
調節用ダイヤルゲージの読み（ｍｍ）で示し、縦軸に切
断速度（ｍ／ｍｉｎ）をとってある。
【０００８】前記図６から、近場と遠場における切断時
の焦点距離の差ΔＦが１．７５ｍｍ（ΔＦ＝１１．００
−９．２５）も相違していることが判る。また、切断速
度は近場では９．２５ｍｍ（焦点距離ｆn に相当）の位
置が最も速く、遠場では１１．０ｍｍ（焦点距離ｆn に
相当）の位置が最も速いことが判る。さらに、近場、中
間位置および遠場における各加工位置における加工速度
がそれぞれ相違していることが判る。
の焦点距離の差ΔＦが１．７５ｍｍ（ΔＦ＝１１．００
−９．２５）も相違していることが判る。また、切断速
度は近場では９．２５ｍｍ（焦点距離ｆn に相当）の位
置が最も速く、遠場では１１．０ｍｍ（焦点距離ｆn に
相当）の位置が最も速いことが判る。さらに、近場、中
間位置および遠場における各加工位置における加工速度
がそれぞれ相違していることが判る。
【０００９】上述の如き、従来の光路長可変レーザー加
工装置において薄板の板金材料を高速切断した場合、近
場における加工品質と遠場における加工品質とに差が生
じるという問題がある。例えば、近場における加工品質
はドロスが付着する不良切断となるが、遠場ではドロス
無しの安定切断ができるなどの現象が生じる。
工装置において薄板の板金材料を高速切断した場合、近
場における加工品質と遠場における加工品質とに差が生
じるという問題がある。例えば、近場における加工品質
はドロスが付着する不良切断となるが、遠場ではドロス
無しの安定切断ができるなどの現象が生じる。
【００１０】なお、図７は、焦点距離６３．５ｍｍ
（２．５インチ）の短焦点レンズを使用して、板厚１ｍ
ｍの軟鋼板を試験切断したときの、ドロス無が付着しな
い切断速度と集光スポット径との関係である。
（２．５インチ）の短焦点レンズを使用して、板厚１ｍ
ｍの軟鋼板を試験切断したときの、ドロス無が付着しな
い切断速度と集光スポット径との関係である。
【００１１】前記図７から、集光スポット径が小さいほ
どエネルギー密度（Ｗ／ｃｍ2 ）が大きくなるが、切断
速度が最大になるのは、集光スポット径が最小のところ
では無いことが判る。すなわち、集光スポット径が１７
０μｍ前後で最大切断速度１０ｍ／ｍｉｎが得られてお
り、高速切断を実現するには、ただ集光スポット径を小
さくするだけではなく集光スポット径を適切な大きさに
する必要があることを示唆している。
どエネルギー密度（Ｗ／ｃｍ2 ）が大きくなるが、切断
速度が最大になるのは、集光スポット径が最小のところ
では無いことが判る。すなわち、集光スポット径が１７
０μｍ前後で最大切断速度１０ｍ／ｍｉｎが得られてお
り、高速切断を実現するには、ただ集光スポット径を小
さくするだけではなく集光スポット径を適切な大きさに
する必要があることを示唆している。
【００１２】例えば、短焦点の集光レンズを使用してス
ポット径を小さくしてエネルギー密度（Ｗ／ｃｍ2 ）を
大きくすれば、薄板板金においてはかなりの高速切断は
可能となるが、例えば、上述の焦点距離６３．５ｍｍ
（２．５インチ）の短焦点レンズの場合、焦点深度が浅
くなって板厚６ｍｍ以上の板金は良好に切断することが
できないという欠点がある。
ポット径を小さくしてエネルギー密度（Ｗ／ｃｍ2 ）を
大きくすれば、薄板板金においてはかなりの高速切断は
可能となるが、例えば、上述の焦点距離６３．５ｍｍ
（２．５インチ）の短焦点レンズの場合、焦点深度が浅
くなって板厚６ｍｍ以上の板金は良好に切断することが
できないという欠点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の如き問
題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、近場
から遠場までの広い範囲の加工領域において、高速で安
定した良好な高速切断が可能であり、厚板においても安
定切断が可能な光路長可変レーザー加工装置およびレー
ザー切断方法を提供することである。
題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、近場
から遠場までの広い範囲の加工領域において、高速で安
定した良好な高速切断が可能であり、厚板においても安
定切断が可能な光路長可変レーザー加工装置およびレー
ザー切断方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項１に記載の光路長可変レーザー加工装置
は、コリメーションレンズを備えた光路長可変レーザー
加工装置において、レーザー加工ヘッドの集光レンズに
入射するレーザービームを発散拡大させる発散レンズを
レーザー加工ヘッド内の光軸上に設けたことを要旨とす
るものである。
として、請求項１に記載の光路長可変レーザー加工装置
は、コリメーションレンズを備えた光路長可変レーザー
加工装置において、レーザー加工ヘッドの集光レンズに
入射するレーザービームを発散拡大させる発散レンズを
レーザー加工ヘッド内の光軸上に設けたことを要旨とす
るものである。
【００１５】したがって、集光レンズによる集光スポッ
ト径をより小さくすることができる。また、発散レンズ
をレーザー加工ヘッド内に一体的に設けたので、レーザ
ー加工ヘッドの位置に関係なくほぼ同一の集光スポット
径を得ることができる。すなわち光路長が変化しても同
一焦点位置で高速切断を行うことができる。
ト径をより小さくすることができる。また、発散レンズ
をレーザー加工ヘッド内に一体的に設けたので、レーザ
ー加工ヘッドの位置に関係なくほぼ同一の集光スポット
径を得ることができる。すなわち光路長が変化しても同
一焦点位置で高速切断を行うことができる。
【００１６】請求項２に記載の光路長可変レーザー加工
装置は、請求項１に記載の光路長可変レーザー加工装置
において、前記発散レンズを光軸上に進退可能に設けた
ことを要旨とするものである。
装置は、請求項１に記載の光路長可変レーザー加工装置
において、前記発散レンズを光軸上に進退可能に設けた
ことを要旨とするものである。
【００１７】したがって、薄板切断に適した光学系と厚
板切断に適した光学系とを適宜に使い分けることができ
る。
板切断に適した光学系とを適宜に使い分けることができ
る。
【００１８】請求項３に記載のレーザー切断方法は、コ
リメーションレンズを備えた光路長可変レーザー加工装
置において、レーザー加工ヘッドに設けた集光レンズに
入射するレーザービームを発散拡大させる発散レンズを
レーザー加工ヘッド内の光軸上に設け、光路長が変化し
ても同一焦点位置で高速切断を行うことを要旨とするも
のである。
リメーションレンズを備えた光路長可変レーザー加工装
置において、レーザー加工ヘッドに設けた集光レンズに
入射するレーザービームを発散拡大させる発散レンズを
レーザー加工ヘッド内の光軸上に設け、光路長が変化し
ても同一焦点位置で高速切断を行うことを要旨とするも
のである。
【００１９】したがって、集光レンズによる集光スポッ
ト径をより小さくすることができる。また、発散レンズ
をレーザー加工ヘッド内に一体的に設けたので、レーザ
ー加工ヘッドの位置に関係なくほぼ同一の集光スポット
径を得ることができる。すなわち光路長が変化しても同
一焦点位置で高速切断を行うことができる。
ト径をより小さくすることができる。また、発散レンズ
をレーザー加工ヘッド内に一体的に設けたので、レーザ
ー加工ヘッドの位置に関係なくほぼ同一の集光スポット
径を得ることができる。すなわち光路長が変化しても同
一焦点位置で高速切断を行うことができる。
【００２０】請求項４に記載のレーザー切断方法は、請
求項３に記載のレーザー切断方法において、前記発散レ
ンズを光軸上に進退可能に設け、該発散レンズを前記光
軸上から退去させた状態で厚板を切断することを要旨と
するものである。したがって、薄板切断に適した光学系
と厚板切断に適した光学系とを適宜に使い分けることが
できる。
求項３に記載のレーザー切断方法において、前記発散レ
ンズを光軸上に進退可能に設け、該発散レンズを前記光
軸上から退去させた状態で厚板を切断することを要旨と
するものである。したがって、薄板切断に適した光学系
と厚板切断に適した光学系とを適宜に使い分けることが
できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図１は、本発明に係わる光路長可変
レーザー加工装置１のレーザービーム伝送光学系を示し
たものであり、レーザー発振器３の出力ミラー５から
３．７ｍ離れた近場（Near Field,N/F）のＡ位置に位置
するレーザー加工ヘッド７ａと、８．２ｍＬ3 離れた遠
場（FarField,F/F ）のＢ位置に位置するレーザー加工
ヘッド７ｂの両方を同時に示してある。また出力ミラー
５からレーザー加工ヘッド７ａまたは７ｂまでの光路は
Ｘ軸方向とＹ軸方向の光路とを直線に展開して示してあ
る。
によって説明する。図１は、本発明に係わる光路長可変
レーザー加工装置１のレーザービーム伝送光学系を示し
たものであり、レーザー発振器３の出力ミラー５から
３．７ｍ離れた近場（Near Field,N/F）のＡ位置に位置
するレーザー加工ヘッド７ａと、８．２ｍＬ3 離れた遠
場（FarField,F/F ）のＢ位置に位置するレーザー加工
ヘッド７ｂの両方を同時に示してある。また出力ミラー
５からレーザー加工ヘッド７ａまたは７ｂまでの光路は
Ｘ軸方向とＹ軸方向の光路とを直線に展開して示してあ
る。
【００２２】図１を参照するに、前記光路長可変レーザ
ー加工装置１のレーザー加工ヘッド７は、ワークテーブ
ル（図示省略）上をＸ軸方向とＹ軸方向の２軸に移動位
置決めできるように設けてあって、前記出力ミラー５か
ら距離１．９７ｍの位置に焦点距離６ｍの凸単レンズか
らなるコリメーションレンズ９を配置してある。なお、
前記Ａ位置に位置するレーザー加工ヘッド７ａの集光レ
ンズへの入射ビーム径をＤn 、焦点距離をｆn 、集光ス
ポット径をφn 、収斂角をθn （半角）、またＢ位置に
位置するレーザー加工ヘッド７ｂの集光レンズへの入射
ビーム径をＤf、焦点距離をｆf 、集光スポット径をφ
f 、収斂角をθf （半角）とする。
ー加工装置１のレーザー加工ヘッド７は、ワークテーブ
ル（図示省略）上をＸ軸方向とＹ軸方向の２軸に移動位
置決めできるように設けてあって、前記出力ミラー５か
ら距離１．９７ｍの位置に焦点距離６ｍの凸単レンズか
らなるコリメーションレンズ９を配置してある。なお、
前記Ａ位置に位置するレーザー加工ヘッド７ａの集光レ
ンズへの入射ビーム径をＤn 、焦点距離をｆn 、集光ス
ポット径をφn 、収斂角をθn （半角）、またＢ位置に
位置するレーザー加工ヘッド７ｂの集光レンズへの入射
ビーム径をＤf、焦点距離をｆf 、集光スポット径をφ
f 、収斂角をθf （半角）とする。
【００２３】前記レーザー加工ヘッド７には、コリメー
ションレンズ９で直径Ｄ0 にコリメーションされたレー
ザービームを直径Ｄn （＝Ｄf ）に拡大して焦点距離１
２７ｍｍ（５インチ）の集光レンズ１１に入射するため
に焦点距離が−０．８ｍの凹レンズからなる発散レンズ
１３が設けてある。また、この発散レンズ１３と集光レ
ンズ１１との間にはレーザービームを直角に折曲げるた
めのベンドミラー１５が設けてある。
ションレンズ９で直径Ｄ0 にコリメーションされたレー
ザービームを直径Ｄn （＝Ｄf ）に拡大して焦点距離１
２７ｍｍ（５インチ）の集光レンズ１１に入射するため
に焦点距離が−０．８ｍの凹レンズからなる発散レンズ
１３が設けてある。また、この発散レンズ１３と集光レ
ンズ１１との間にはレーザービームを直角に折曲げるた
めのベンドミラー１５が設けてある。
【００２４】なお、前記発散レンズ１３はベンドミラー
１５と集光レンズ１１との間に設けることも可能であ
る。また集光レンズ１１は焦点距離に影響の大きい球面
収差を除去したものを使用し、発散レンズ１３は集光レ
ンズ１１の集光スポット径が適切になるように設計して
ある。
１５と集光レンズ１１との間に設けることも可能であ
る。また集光レンズ１１は焦点距離に影響の大きい球面
収差を除去したものを使用し、発散レンズ１３は集光レ
ンズ１１の集光スポット径が適切になるように設計して
ある。
【００２５】上記構成において、レーザー発振器３の出
力ミラー５から出たレーザービームは、前記コリメーシ
ョンレンズ９の作用によってほぼ平行光線（直径Ｄ0 ）
になされた状態で、レーザー加工ヘッド７に一体的設け
た前記発散レンズ１３に入射され、この発散レンズ１３
によって、計算された適宜なビーム径Ｄn （＝Ｄf ）に
拡大されてベンドミラーを介して前記集光レンズ１１に
入射されることになる。
力ミラー５から出たレーザービームは、前記コリメーシ
ョンレンズ９の作用によってほぼ平行光線（直径Ｄ0 ）
になされた状態で、レーザー加工ヘッド７に一体的設け
た前記発散レンズ１３に入射され、この発散レンズ１３
によって、計算された適宜なビーム径Ｄn （＝Ｄf ）に
拡大されてベンドミラーを介して前記集光レンズ１１に
入射されることになる。
【００２６】したがって、集光レンズ１１で集光される
レーザービームの集光スポット径φは入射径がＤ0 のと
きより小さくすることができる。なお、集光スポット径
φと入射ビームの径Ｄとの関係は次式で表わされる。
レーザービームの集光スポット径φは入射径がＤ0 のと
きより小さくすることができる。なお、集光スポット径
φと入射ビームの径Ｄとの関係は次式で表わされる。
【００２７】φ＝１．２７Ｍ2 λ（ｆ／Ｄ）、ここに、
Ｍ2 ：ビーム品質を表す定数、λ：波長、ｆ：焦点距
離、Ｄ：入射ビームの径。
Ｍ2 ：ビーム品質を表す定数、λ：波長、ｆ：焦点距
離、Ｄ：入射ビームの径。
【００２８】上記構成の光路長可変レーザー加工装置に
おいて、前記集光レンズ１１を用いたとき、近場N/F と
遠場F/F における焦点距離の変化ΔＦ（＝ｆf −
ｆn ）、および集光スポット径の差ΔＳ（＝φf −
φn ）をガウシアンビームの伝搬計算に基づいて求めた
結果を図２に示してある。
おいて、前記集光レンズ１１を用いたとき、近場N/F と
遠場F/F における焦点距離の変化ΔＦ（＝ｆf −
ｆn ）、および集光スポット径の差ΔＳ（＝φf −
φn ）をガウシアンビームの伝搬計算に基づいて求めた
結果を図２に示してある。
【００２９】図２からも明らかに読取れる様に、近場と
遠場における切断時の焦点距離の差ΔＦが、ΔＦ＝ｆf
−ｆn ＝０．３２ｍｍ、遠場と近場における集光スポッ
ト径の差ΔＳは、ΔＳ＝φf −φn ＝９．０８μｍとな
り、また焦点における集光スポット径φも約３００μｍ
から２００μｍと従来例に比べて大きく改善されてい
る。
遠場における切断時の焦点距離の差ΔＦが、ΔＦ＝ｆf
−ｆn ＝０．３２ｍｍ、遠場と近場における集光スポッ
ト径の差ΔＳは、ΔＳ＝φf −φn ＝９．０８μｍとな
り、また焦点における集光スポット径φも約３００μｍ
から２００μｍと従来例に比べて大きく改善されてい
る。
【００３０】なお、図２において中間点または遠場と近
場における実際の焦点距離が１２７ｍｍ（５インチ）か
らかなりずれているのは前記発散レンズ１３によりビー
ムが拡大された発散光として入射されたためである。
場における実際の焦点距離が１２７ｍｍ（５インチ）か
らかなりずれているのは前記発散レンズ１３によりビー
ムが拡大された発散光として入射されたためである。
【００３１】同様に上記構成の光路長可変レーザー加工
装置において切断試験をした結果を図３に示してある。
図３から明らかな様に、ΔＦが前記図６の１．７５ｍｍ
から０．２５ｍｍになり、最大切断速度は従来例の６．
５ｍｍ／ｍｉｎから９．０ｍ／ｍｉｎへと約３８％向上
した。その結果１ｍｍ前後の薄板は上述の如く高速で切
断が可能となり厚板６ｍｍ程度まで良好に切断すること
が可能となった。
装置において切断試験をした結果を図３に示してある。
図３から明らかな様に、ΔＦが前記図６の１．７５ｍｍ
から０．２５ｍｍになり、最大切断速度は従来例の６．
５ｍｍ／ｍｉｎから９．０ｍ／ｍｉｎへと約３８％向上
した。その結果１ｍｍ前後の薄板は上述の如く高速で切
断が可能となり厚板６ｍｍ程度まで良好に切断すること
が可能となった。
【００３２】なお、前記図２の実施の形態において、発
散レンズ１３を光軸に対して進退可能に設け、この発散
レンズ１３を光軸上から外れた位置に後退させた状態で
板金を切断すれば集光レンズ１１の集光スポット径がや
や大きめになって８ｍｍ程度の厚板を切断することが可
能となる。
散レンズ１３を光軸に対して進退可能に設け、この発散
レンズ１３を光軸上から外れた位置に後退させた状態で
板金を切断すれば集光レンズ１１の集光スポット径がや
や大きめになって８ｍｍ程度の厚板を切断することが可
能となる。
【００３３】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、レーザ
ー加工ヘッドの位置に関係なくほぼ同一の集光スポット
径を得ることができる。すなわち光路長が変化しても同
一焦点位置で高速切断を行うことができる。また焦点深
度が浅い短焦点集光レンズを使用していないので板厚６
ｍｍ程度まで良好切断が可能である。
ー加工ヘッドの位置に関係なくほぼ同一の集光スポット
径を得ることができる。すなわち光路長が変化しても同
一焦点位置で高速切断を行うことができる。また焦点深
度が浅い短焦点集光レンズを使用していないので板厚６
ｍｍ程度まで良好切断が可能である。
【００３４】請求項２に記載の発明によれば、発散レン
ズを光軸上から退去させることにより、８ｍｍ程度まで
の厚板切断が可能となる。
ズを光軸上から退去させることにより、８ｍｍ程度まで
の厚板切断が可能となる。
【００３５】請求項３に記載の発明によれば、レーザー
加工ヘッドの位置に関係なくほぼ同一の集光スポット径
を得ることができる。すなわち光路長が変化しても同一
焦点位置で高速切断を行うことができる。
加工ヘッドの位置に関係なくほぼ同一の集光スポット径
を得ることができる。すなわち光路長が変化しても同一
焦点位置で高速切断を行うことができる。
【００３６】請求項４に記載の発明によれば、薄板切断
に適した光学系と厚板切断に適した光学系とを適宜に使
い分けることができる。
に適した光学系と厚板切断に適した光学系とを適宜に使
い分けることができる。
【図１】本発明に係わる光路長可変レーザー加工装置の
レーザービーム伝送光学系を示した図。
レーザービーム伝送光学系を示した図。
【図２】本発明に係わる光路長可変レーザー加工装置の
伝送光学系における集光位置と集光スポット径との関
係。
伝送光学系における集光位置と集光スポット径との関
係。
【図３】本発明に係わる光路長可変レーザー加工装置を
使用したときの集光レンズ位置と切断速度との関係。
使用したときの集光レンズ位置と切断速度との関係。
【図４】コリメーションレンズを備えた従来の光路長可
変レーザー加工装置。
変レーザー加工装置。
【図５】従来の光路長可変レーザー加工装置の伝送光学
系における集光位置と集光スポット径との関係。
系における集光位置と集光スポット径との関係。
【図６】従来の光路長可変レーザー加工装置を使用した
ときの集光レンズ位置と切断速度との関係。
ときの集光レンズ位置と切断速度との関係。
【図７】短焦点レンズを使用して、板厚１ｍｍの軟鋼板
を試験切断したときの、ドロス無が付着しない切断速度
と集光スポット径との関係。
を試験切断したときの、ドロス無が付着しない切断速度
と集光スポット径との関係。
１ 光路長可変レーザー加工装置 ３ レーザー発振器 ５ 出力ミラー ７（ａ，ｂ） レーザー加工ヘッド ９ コリメーションレンズ １１ 集光レンズ １３ 発散レンズ １５ ベンドミラー
Claims (4)
- 【請求項１】 コリメーションレンズを備えた光路長可
変レーザー加工装置において、レーザー加工ヘッドの集
光レンズに入射するレーザービームを発散拡大させる発
散レンズをレーザー加工ヘッド内の光軸上に設けたこと
を特徴とする光路長可変レーザー加工装置。 - 【請求項２】 前記発散レンズを光軸上に進退可能に設
け、該発散レンズを前記光軸上から退去させた状態で厚
板を切断することを特徴とする請求項１に記載の光路長
可変レーザー加工装置。 - 【請求項３】 コリメーションレンズを備えた光路長可
変レーザー加工装置において、レーザー加工ヘッドに設
けた集光レンズに入射するレーザービームを発散拡大さ
せる発散レンズをレーザー加工ヘッド内の光軸上に設
け、光路長が変化しても同一焦点位置で高速切断を行う
ことを特徴とするレーザー切断方法。 - 【請求項４】 前記発散レンズを光軸上に進退可能に設
け、該発散レンズを前記光軸上から退去させた状態で厚
板を切断することを特徴とする請求項３に記載のレーザ
ー切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9228506A JPH1158058A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 光路長可変レーザー加工装置およびレーザー切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9228506A JPH1158058A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 光路長可変レーザー加工装置およびレーザー切断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158058A true JPH1158058A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16877517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9228506A Pending JPH1158058A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 光路長可変レーザー加工装置およびレーザー切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1158058A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010004084A1 (de) * | 2010-01-06 | 2011-07-07 | Held Systems Ag | Laserbearbeitungsvorrichtung für groß dimensionierte Bauteile |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP9228506A patent/JPH1158058A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010004084A1 (de) * | 2010-01-06 | 2011-07-07 | Held Systems Ag | Laserbearbeitungsvorrichtung für groß dimensionierte Bauteile |
| DE102010004084B4 (de) | 2010-01-06 | 2023-08-03 | Gunnar Held | Laserbearbeitungsvorrichtung für groß dimensionierte Bauteile |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5580129B2 (ja) | 固体レーザ加工装置 | |
| US8294062B2 (en) | Laser beam positioning systems for material processing and methods for using such systems | |
| EP2291700A2 (en) | Method and apparatus for controlling the size of a laser beam focal spot | |
| US6531680B2 (en) | Cube corner laser beam retroreflector apparatus for a laser equipped machine tool | |
| JP2003200286A (ja) | レーザマイクロスポット溶接装置 | |
| JP2000042779A (ja) | レーザ加工装置 | |
| CN108508595A (zh) | 一种基于旋转四光楔激光扫描切割光学系统 | |
| JP2009178720A (ja) | レーザ加工装置 | |
| CN107052570A (zh) | 一种激光精密加工装置 | |
| JP2670857B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2006150433A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH1158058A (ja) | 光路長可変レーザー加工装置およびレーザー切断方法 | |
| CN111515544A (zh) | 一种槽孔内壁表面材料去除加工的计算方法 | |
| US20050121428A1 (en) | Laser material processing system | |
| JPH11245074A (ja) | レーザ加工機におけるレーザビームの焦点スポット径可変装置 | |
| JP2000271775A (ja) | レーザ出射光学系 | |
| JP3084780B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JP2001047272A (ja) | レーザ溶接加工方法 | |
| JPH1158054A (ja) | 光路長可変レーザー加工機のビームコリメーション装置および同装置を使用したレーザー加工方法 | |
| JP6592564B1 (ja) | レーザ加工機及びレーザ加工方法 | |
| JP2001009580A (ja) | レーザ光集光装置 | |
| JPS59218292A (ja) | レ−ザ加工装置 | |
| CN111843246A (zh) | 一种基于离焦控制技术的激光纵向钻孔方法 | |
| CN216966624U (zh) | 激光成丝切割装置 | |
| JP7509820B2 (ja) | 金属部品の製造方法 |