JPS58154479A - Laser machining device - Google Patents

Laser machining device

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Publication number
JPS58154479A
JPS58154479A JP57036049A JP3604982A JPS58154479A JP S58154479 A JPS58154479 A JP S58154479A JP 57036049 A JP57036049 A JP 57036049A JP 3604982 A JP3604982 A JP 3604982A JP S58154479 A JPS58154479 A JP S58154479A
Authority
JP
Japan
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laser beam
laser
lens
visible
axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP57036049A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Ohara
大原 尊文
Naoya Horiuchi
直也 堀内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP57036049A priority Critical patent/JPS58154479A/en
Publication of JPS58154479A publication Critical patent/JPS58154479A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/035Aligning the laser beam

Abstract

PURPOSE:To make the focusing positions of an invisible laser beam and a visible one coincident, in a laser machining device wherein the latter beam is superposed on the former, by providing a divergent lens which diverges only the visible laser beam. CONSTITUTION:The visible laser beam 3 superposed around the axis 5 of an invisible laser (CO2 laser) beam 1 is reflected by a plane reflection mirror 11 and is conducted to a condenser lens 12 of which the axis is aligned to the axis 5. Since the laser 3 is diverged by the peripheral convex of a divergent lens 16, the focal position past the lens 12 can be made longer. The focal length of the lens 16 is so selected as to extend the beam 3 to the surface of the work 8, whereby the beam 1 and the beam 3 are both focused at the point 9.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はCO2レーザなどの非rjT祝レーザを用い
たし〜ザ加丁装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a cutting device using a non-RJT laser such as a CO2 laser.

従来C02レーザなどの非町視光レーザはビームの出力
パワーが50δvy〜5KVVであり、・くワー密度が
106〜10’ vV / cm  と高いので、金属
や絶縁物の切屑、溶接、焼入れなどに広く用いられてい
る。しかしながら波長領域がYAGレーザの場合には1
.06μm、CO2レーザの場合には10.6μm、l
!:可視領域外にあるため、レーザビームの取扱いには
非常な危険が伴ない、レーザ装置のみならず、人体にも
危険を及ぼすことがあり得る。そこでレーザ装置に非町
視光レーザビームと同一の光路を通る様に、t(e −
rJ eレーザなどの可視光ビームを重畳して途中の光
路を見える様にしてレーザ共振器から出た非可視光レー
ザビームを加工点まで導き、捷だ加工点を可視光ビーム
で照射指示することが行われている。
Conventional non-town vision lasers such as C02 lasers have a beam output power of 50 δvy to 5 KVV and a high hoe density of 106 to 10' vV/cm, so they are suitable for cutting metal and insulating materials, welding, hardening, etc. Widely used. However, if the wavelength range is YAG laser, 1
.. 06μm, 10.6μm for CO2 laser, l
! : Since it is outside the visible range, handling the laser beam is extremely dangerous, and it can be dangerous not only to the laser equipment but also to the human body. Therefore, we set the laser device to pass through the same optical path as the non-town visibility laser beam, t(e −
A method of superimposing a visible light beam such as an rJ e laser so that the optical path along the way is visible, guiding the invisible laser beam emitted from the laser resonator to the processing point, and directing irradiation of the distorted processing point with the visible light beam. is being carried out.

第1図はMe −rJe L/−ザビームと重畳したC
O2レーザビームを凹面鏡で被加工物上に集束している
、従来のレーザ加工装置の部分図である。CO2レーザ
ビームは点線1で示されており、通常レーザビームの軸
5に軸対称な分布のビームである。
Figure 1 shows C superimposed on Me -rJe L/-the beam.
1 is a partial view of a conventional laser processing apparatus in which an O2 laser beam is focused onto a workpiece with a concave mirror; FIG. The CO2 laser beam is indicated by a dotted line 1, and is usually a beam whose distribution is symmetrical about the axis 5 of the laser beam.

rie−NefX、どの可視光レーザビーム3はCO2
レーザの軸6と同軸に配置されている。可視光レーザビ
ーム3は円環状であることもあり、また、軸5を中心に
円周上に線又は点ビームとして離散的に分布しているこ
ともある。レーザビームは凹面鏡6を用いて、被加工物
8の表面9に集束される。
rie-NefX, which visible laser beam 3 is CO2
It is arranged coaxially with the axis 6 of the laser. The visible light laser beam 3 may be annular, or may be discretely distributed as a line or point beam on the circumference about the axis 5. The laser beam is focused onto the surface 9 of the workpiece 8 using a concave mirror 6 .

凹面鏡6を用いることにより、同軸に配置されているC
O2レーザビーム1,2とHe−Neレーザビーム3,
4は凹面鏡6の材質にかかわらず被加工物8上のほぼ同
一点の9に集束される。しかしながら凹面鏡6の軸7と
レーザビームの軸6のなす角は0度にできないので、集
束されたスポットはコマ収差を含むことになり、し〜ザ
加工にとって良質なスポットを得ることはできない。
By using the concave mirror 6, the C
O2 laser beams 1 and 2 and He-Ne laser beam 3,
4 is focused on substantially the same point 9 on the workpiece 8 regardless of the material of the concave mirror 6. However, since the angle formed by the axis 7 of the concave mirror 6 and the axis 6 of the laser beam cannot be 0 degrees, the focused spot will include coma aberration, making it impossible to obtain a good quality spot for laser processing.

第2図はコマ収差の低減をはかった従来のレーザ加工装
置の集光系を示すもので、平向反射鏡11と集光レンズ
12を使用したものである。
FIG. 2 shows a condensing system of a conventional laser processing apparatus designed to reduce coma aberration, using a flat reflecting mirror 11 and a condensing lens 12.

軸6を共用し、互いに平行に入射されたCO2レーザビ
ーム1.2と、i(e −N eレーザビーム3.4は
平面反射鏡11で集束し/ズ12の方へ反射される。1
2は集光レンズであり、集光し/ズ12が透過性の光学
部品であるので、Y7ズ12の軸と、レーザビームの軸
6は正確に軸合せすることが出来る。従って、被加工物
8上のスポット9のコマ収差は非常に少く出来る。この
時、レンズ12の焦点距離fは、 ここにnは屈折率、r 1. r 2はレンズ表面の曲
率である。ところが一般に屈折率nは光の波長の関数で
あり、たとえばCO2レーザの光学部品に使われる材質
のZn5eについて言うならば、0.633μmの波長
のt(e−Neレーザビームに対してはn ”= 2.
6. 10.6 p mの波長のCO2レーザビームに
対してはn=2.4であるため、第2図の場合CO2レ
ーザビームとr(e −N oレーザビームとの焦点距
離に差が生じる。すなわちfHe−N8:fco2= 
1.4 : 1.6となる。そのためC02レーザビー
ム1.2を被加工物8上の点9に集光させると、J(e
 −N eレーザビームは13.14[示す如く広がっ
てしまい、加工点を正確に指示することかできない。 
     1・・ 本発明は上記従来の欠点を解決し、加工用の非i’T視
光レーザビームとガイド用のり視光レーザビームを同一
点に集光させるようにしたレーザ加T装置を提供するも
のである。
The CO2 laser beam 1.2 and the i(e-N e laser beam 3.4, which share the same axis 6 and are incident parallel to each other, are focused by the plane reflector 11 and reflected toward the /z 12.1
2 is a condensing lens, and since the condensing lens 12 is a transparent optical component, the axis of the Y7 lens 12 and the axis 6 of the laser beam can be precisely aligned. Therefore, the comatic aberration of the spot 9 on the workpiece 8 can be extremely reduced. At this time, the focal length f of the lens 12 is: where n is the refractive index and r 1. r2 is the curvature of the lens surface. However, in general, the refractive index n is a function of the wavelength of light. For example, in the case of Zn5e, a material used in the optical components of a CO2 laser, the refractive index n is a function of the wavelength t of 0.633 μm (for an e-Ne laser beam, n ” = 2.
6. Since n=2.4 for a CO2 laser beam with a wavelength of 10.6 pm, there is a difference in focal length between the CO2 laser beam and the r(e-N o laser beam in the case of FIG. 2). That is, fHe−N8:fco2=
1.4: 1.6. Therefore, when the C02 laser beam 1.2 is focused on a point 9 on the workpiece 8, J(e
-Ne The laser beam spreads out as shown in 13.14, making it impossible to accurately indicate the processing point.
1. The present invention solves the above-mentioned conventional drawbacks and provides a laser machining T device in which a non-i'T viewing laser beam for processing and a guiding laser beam are focused on the same point. It is something.

第3図に本発明の一実施例におけるレーザ加T装置を示
す。本実施例の場合C02レーザビーム1の軸5のまわ
りに重畳された可視光ビーム3は、平面反射鏡11で反
射され、軸6と軸の合った集光し/ズ12に導かれる。
FIG. 3 shows a laser T-apparatus according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the visible light beam 3 superimposed around the axis 5 of the C02 laser beam 1 is reflected by a plane reflecting mirror 11 and guided to a converging lens 12 aligned with the axis 6.

本発明の場合、非OT視尤レーザ(C02レーザ)ビー
ム1は軸6の中心部に存在し、可視光レーザビーム3は
、非可視光し〜ザビーム1の外側の領域に設けられてい
る。可視光レーザビーム3はリング状であっても、非可
視光レーザビーム1の外周に沿って離散するスポット状
であっても良い。
In the case of the present invention, a non-OT optical laser (C02 laser) beam 1 is present in the center of the axis 6, and a visible laser beam 3 is provided in the outer region of the non-visible laser beam 1. The visible laser beam 3 may be ring-shaped or may be spot-shaped discretely along the outer periphery of the non-visible laser beam 1.

集光レンズ12はホルダー15に支持されており、し7
ズ12の軸と光軸5を一致させるため微動できる調整機
構を有している。16は平向反射鏡11と集光し/ズ1
2との間に設けられた発散レンズで、この発散レンズ1
6は中央部に開孔が設けられており、この開孔を通って
非可視光レーザビーム1を通過させる。−カリ視光レー
ザ3は発散し/ズ16の周辺凹部により発散されるため
、集光レンズ12通過後の焦点位置を長くすることかで
きる。第4図及び第6図に発散レンズ16の具体的構成
を示す。第4図は表面が凹状をなしておりその中央部に
開孔が設けられた構造をしており、第6図は表向凹状の
レンズを非可視光レーザビーム1,2の径の幅で帯状に
除去したものである。
The condensing lens 12 is supported by a holder 15, and
In order to align the axis of the lens 12 and the optical axis 5, it has an adjustment mechanism that can be slightly moved. 16 condenses light with the flat reflecting mirror 11/Z1
2, this diverging lens 1
Reference numeral 6 has an opening in the center, through which the invisible laser beam 1 passes. - Since the optical laser 3 is diverged by the peripheral concave portion of the lens 16, the focal position after passing through the condenser lens 12 can be made longer. 4 and 6 show the specific structure of the diverging lens 16. Figure 4 shows a lens with a concave surface and an opening in the center, and Figure 6 shows a lens with a concave surface and a width equal to the diameter of the invisible laser beams 1 and 2. It was removed in strips.

いずれの場合も発散し/ズ16の焦点距離を選択するこ
とにより、可視光レーザビーム3を被加工物8の表面上
まで伸ばすことができ、非可視光レーザビーム1と可視
光レーザビーム3の集光点9を一致させることができる
。CO2レーザビームとtie−1”Jeレーザビーム
の組合せで、集光し/ズ12としてZn5eを使用した
場合には、fde−No  ”fC○−1,4: 1.
eの関係を補償するように発散し/ズ16の焦点距離を
定めれば良い。
In either case, by selecting a focal length of divergence/z 16, the visible laser beam 3 can be extended to the surface of the workpiece 8, and the invisible laser beam 1 and the visible laser beam 3 can be The focal points 9 can be made coincident. When a CO2 laser beam and a tie-1" Je laser beam are combined and Zn5e is used as the condensing lens 12, fde-No"fC○-1,4: 1.
The focal length of the diverging lens 16 may be determined so as to compensate for the relationship e.

17は重畳用可視光レーザビームを発散させる発散レン
ズ16のホルダーで、光軸5と発散レンズのI紬とを一
致させるように上下、左右方向に微動できるようにな・
〕でいる。
17 is a holder for the diverging lens 16 that diverges the visible light laser beam for superimposition, and can be moved slightly in the vertical and horizontal directions so as to align the optical axis 5 with the I-pongee of the diverging lens.
].

射鏡11と集光し/ズ12との間に設ける場合について
述べたが、発散し/ズ16は集光レンズ12と被加工物
8との間に挿入しても1つたく同様の効果を有する。
Although we have described the case where the diverging lens 16 is installed between the focusing lens 11 and the condensing lens 12, the same effect can be obtained even if the diverging lens 16 is inserted between the condensing lens 12 and the workpiece 8. has.

本発明により、可視光し〜ザビ〜ムと非可視光レーザビ
ームの照射点を一致させることができ、レーザ加工の精
度の向上がはかられる。
According to the present invention, it is possible to match the irradiation points of the visible laser beam and the non-visible laser beam, thereby improving the accuracy of laser processing.

以]二のように本発明は、加工用非可視レーザビームに
可視光レーザビ−ムを重畳させたレーザ加工装置におい
て、可視光レーザビームのみを発散させる発散し/ズを
設けることにより、前記両レーザビームの集光位置を一
致させるようにしたもので、レーザ加工点の位置を正確
に指示して、精度の高いレーザ加工を行なうことができ
る。
As described in [2] above, the present invention provides a laser processing device in which a visible laser beam is superimposed on an invisible laser beam for processing, by providing a divergence/splash that causes only the visible laser beam to diverge. Since the laser beams are focused at the same position, the position of the laser processing point can be accurately specified and highly accurate laser processing can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は凹面鏡を使った従来のレーザ加工装置の概略構
成図、第2図は乎面鏡とレンズの組合せた従来のレーザ
加工装置の概略−成因、第3図は本発明の一実施例にお
けるレーザ加工装置の概略構成図、第4図および第5図
は本発明で使用される発散レンズの構成例を示す斜視図
である。 1 ・・・−・加工用COレーザビーム、3・・・・・
・可視光レーザビーム、5・・・・・・レーザビームの
中心軸、6・・・・・・凹面鏡、7・・・・・・凹面鏡
の軸、8・・・・・・被加工物、9・−・−・・レーザ
ビームの焦点距離、11・・・・・−反射鏡、12・・
・−・・集束レンズ、1314・−・・・He−11e
レーザの被加工物照射点、15・・・・・レンズホルダ
ー、16・・・・・・可視光ビーム用発散レンズ、17
・・・・・−可視光ビーム用発散レンズホルダー。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名11
111゜ 第1図 第2図 第3図 第4図    第5図
Fig. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional laser processing device using a concave mirror, Fig. 2 is a schematic diagram of a conventional laser processing device using a combination of a concave mirror and a lens, and Fig. 3 is an embodiment of the present invention. FIGS. 4 and 5 are perspective views showing an example of the configuration of a diverging lens used in the present invention. 1...-CO laser beam for processing, 3...
・Visible laser beam, 5... Central axis of laser beam, 6... Concave mirror, 7... Axis of concave mirror, 8... Workpiece, 9...Focal length of laser beam, 11...-Reflector, 12...
---Focusing lens, 1314 ---He-11e
Laser irradiation point on workpiece, 15...Lens holder, 16...Divergent lens for visible light beam, 17
・・・・・・−Divergent lens holder for visible light beam. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person11
111゜Figure 1Figure 2Figure 3Figure 4Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ρ1視光レーザビームを重畳した非町視尤レーザビーム
を集光レンズを介して集光するように構成され、前記可
視光レーザビームは非町視尤レーザビームと同軸をなし
かつ非可視光レーザビームの外周部に設けられており、
前記集光レンズの前捷たは後に、非町視光レーザビーム
領域を貫通させる欠除部を有する 表向凹状の発散レン
ズを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
It is configured to condense a non-visible laser beam on which a ρ1 visible laser beam is superimposed through a condenser lens, and the visible laser beam is coaxial with the non-visible laser beam, and the non-visible laser beam is coaxial with the non-visible laser beam. It is provided on the outer periphery of the beam,
A laser processing device characterized in that a diverging lens having a concave surface and having a cutout portion that penetrates a non-town vision laser beam region is provided at the front or rear of the condensing lens.
JP57036049A 1982-03-08 1982-03-08 Laser machining device Pending JPS58154479A (en)

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