JPS62142095A - レ−ザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーせ加工装置のレーザ切断加工Ｃζおけ
るレーザ光の偏光に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来のレーザ加工装置を示す構成図であり、図
において、（１）はレーザ発振器で、部分透過鏡（２）
、全反射鏡（３）と図ホしないレー廿媒質及ζに励起手
段を有し、フリュースターウィンドウ（４）等の偏光素
子により直線偏光のレーザ光（５）を出力する。（６）
はフェイスリターテーションミラー（以後リタータと略
すうであり、１／４波長板の作用をし、直線偏光のレー
ザ光（５）を円偏光のレーザ光（７）に変換する。

ここで、上記リタータ（６）が−９０°の位相差を持つ
波長板として作用すれば、円偏光のレーザ光（７）は左
回りの円偏光となり、−２７０°まｒこは＋９０゜の位
相差であれば、右回りの円偏光となる。

そして、円偏光のレーザ光（７）をレンズ（８）により
集光して、このレンズ（８）の焦点位置近傍に被加工物
（９）を置き、し・ンズ（８）と被加工物（９）とを〜
Ｃ装置等（図示せて−）の制御により相対的（こ移動す
ることで、任意の形状の切断加工が高精度に行なえるの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら発明者は、鉄やステンレス等の金属からな
る被加工物（９）を切断加工する場合、レーザ光が完全
な円偏光のレーザ光であってで・切断スリ、リドに傾き
が生じ、その傾さ方向は左回りと右回りの円偏光とで１
ｉスリ・・トの傾きか逆になることを見い出しｔ：匈の
である。即ち、その傾きの方向は、左回りの円偏光の場
合では第６図（ａ口こ示すように、矢印を切断方向とす
ると切断スリ、−、Ｉ−Ｑｌｌは左側（ζ畑き、右回り
の円偏光の場合では第６開山）Ｉと示すように、切断ヌ
リリトＯＤは右側に傾くことＣζなろ。ま１こ、第７図
（ａｌ〜（ｄ）は左回りの円偏光のし・−廿光を用いて
切ＩＦＩ？　１．、７：場合の被加工物（９）の形状を
示し１：　Ｆ、のでＪ・ろが、矢印の方向Ｃで切断する
と被加工物（９）の切断面０３に１は　図に示すような
顛きか生するこ乏か判る。この傾きは、０．３〜０．４
度であり　例えは被加工物（９）の板厚が２Ｎで鉄板の
場合、被加工物（９）の表面側と裏面側とでは２゜＝３
（１μｍのずれが生ずることになるのである。−役（こ
、ＮＯ装置の精度ぽ１〜５μｍ程度であろＴコめ、上記
切＠面０３の傾き（ζ誹−・て加工精度が低下するこ、
ト（ζなる。し、１こがって、円他光０）レー→光（７
）が完全な円偏光であってｂ被加工物（９）の切断面０
３には傾きが伍（−１加工精度が劣る等の問題点がｊト
つ１こ９ この発明１ｆ上記のまうな問題点を解消する１こめシζ
なさオ］１こｂので、被加工物の切断面を垂直に切断す
ることができるレーザ加工ｈａを得ることを目的とする
。

〔問題点を解決するｔコめの手段〕

この発明に係るレーザ加工装置は、周波数の異つｆこ左
回りと右回りの円偏光のレーせ光を同一ビームに合成し
、レンズＥζより集光して切断加工を行うｂのである。

〔作用〕

この発明においては、周波数の異なる左回りと右回り円
偏光のレーザ光を同一ビームに合成することにより、ビ
ーム同志が干渉し周波数の差で左回りと右回りの円偏光
が父方に被加工物に作用し、切断スリ・リドが垂直とな
る。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図１ζついて説明する。第
１図において、（１）〜（９）は従来のものと同様であ
る。α４１１ま第２の発振器で部分透過鏡（２）と全反
射鏡（３）とにより構成される共振器間隔を第１の発振
器（１）に対して変化させ、異る周波数の直線偏光のレ
ーザ光α９を出力する。そして、リタータＯＱは十９０
’または一２７０°　の位相差を持つ波長板として作用
し、直線偏光のレーザ光α９を右回り円偏光ル−”ｌ’
光Ｑ力に変換する。ま１こ、ビームスブリ、。

り（至）は、第１の発振器（１）から出力さゎ１こ左回
り円偏光のレーザ光（７）と、第２の発振器α荀から出
力され１こ右回り円偏光のレーザ光α力とを同一ビーム
に合成スる。この合成され１こビームα９はレンズ（８
）ニより集光され、被加工物（９）を焦点ｖ首近傍で切
断加工する。

なお　ビームスブ’Ｊ　−、９（至）による、左回り円
偏光のレーザ光（７）の反射光と、右回り帰日偏光αη
の透過光との合成ビーム（イ）は、加工に不要である１
こめダンパ（２１）ζこより吸収される。

次にレーザ光の円偏光とベクトルの関係（ζついて説明
する。

第２図（ａ）は右回り円偏光を示し、このときのベクト
ル（イ）は第２図（ｈ）の矢印で示すように右回りに周
ｅ数ｔ」ｔで（ロ）っている。第２図（Ｃ）は左回り円
偏光を示し、ベクトルりは第２図（ｄ）の矢印のように
左回りに周波数ｆｒ、で師１っている。そして第２図（
ｅ）は、第２図（ａ）による右回り円偏光と第２図（Ｃ
）による左回り円偏光を合成し１こ状態を示し１こもの
で、第２図げ）の矢印で示すように左回りと右回りのベ
クトル１２４．（至）がそれぞれ周波数ｆＬ、および周
波数「Ｒで回っていると考えられる。ま１こ、第２図（
ｇ）は第２図（ｆ）におけるベクトルｃ２４１（ハ）が
回る時の合成ベクトル（イ）を示し１こｂので、合成べ
々トル（ホ）は周波数ｆｔ、とｆｘ（が等しζすれば、
第２因げ）によるベクトル（ハ）とベクトル（ハ）の和
の強度を持つ直線偏光として作用する。しかし、周波数
ｆＬと「Ｒが異る周波数である場合、例えは周波数ｆｔ
、かｆｎより周波数ｆｆごけ高ければ、合成ベクトル（
ホ）は左回りとなり、周波数ｆｔ、とｆａの差の周波数
ｆで回転することとなる。

ここで、例えばＣＯ２（炭酸ガスル−ザの周波数は２８
Ｘ１ｄ２ｆ（ｚであるので、部分透過鏡（２）と全反射
鏡（３）で形成される共振器間隔２７、りのレーザ発振
器の共振器間隔を入／１０．すなわち１μｍ変化させる
と周波数変化は６０　Ｘ　１０’Ｈｚ程度（こなろこと
になる。まｆこ、Ｃ０２レーザは９．６μｍの波長で発
振ケすることで）可能であるので、う常使用されろ１０
．６μｍの波長に対して周波数の差は３．０ＸＩＯ”Ｒ
Ｚ程度となる。

このような発振周波数の異なるレーザ発振器を、第１の
発振器（１）および第２の発振器α荀として第１図のよ
う（こ構成して使用すれば、合成されｆこビーム０９は
直線偏光ではあるが、円偏光レーせ光の回る速度より連
く偏光の方向か回転するビームとなる。

被加工物（９）の切断スリ・・・トが傾く要因さして、
円偏光の回る右回と周波数および進む速度（光速）Ｉこ
よって決る被加工物へ作用する方向が、被加工物（９）
の反射率の角度により違うことか考えられる。従って、
左回り又は石回りの円偏光によって切断スリ・・トの傾
きは逆となるが上記合成ビーム０９により加工すれば、
合成ビームα１の回転速反は８ｅ数の差ｆであり、合成
ぎσのビームの周波数に対して非常に遅い回転である１
こめ、これは無視できる値となる。

なお、上記共倣器間隔を変え１こ場合は２．ｌＸ１０倍
、９．６μｍの波長を利用し１こ場合０．１倍となり、
切断ス１１　＝、　トの傾きに対する作用は非常に少な
くなる。

まＴコ、合成ビームｑ１］の回転速度は切断現象から比
べろと非常〔こ速く、被加工物Ｑｌｉζ対しては均一に
作用すると見なせ、この合成ビーム０９が直線偏光のｔ
こめに切断スリ・・・トが畑くこと１マ無い。

以上によって切断加工を行つ１こ場合の切断スリ・・・
トは、第３図（ζ示すよ′″ｉｊζｉｊζ垂直しｆこが
って、第４図（ａｌ、　（ｂ）ｉζホ才ような形状昏こ
切断加工するとｘｂその切断面日は垂直ｔ（（）のが得
られることζζなるのである。

以上のよう＋５．−ａ明によれば、左回りと右回りの円
偏光レーザ光を（ロ）−ビームに合成するよう（こ構成
し１こので、レーザ切断加工（７おいては切断スリ＋７
トが埜直に加工できる１こめ、加工精度の高いレーザ加
工賃なか得られる効果かある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例によるレーザ汀工裂宵を示
す構成図、第２図はレーザ光の円偏光とベクトルの関係
ケ説明する図、第３図はレーザ加工による切断スリー・
トの説明図、第４図は加工形状による切断面を説明する
図、第５図は従来のレー今ド加工袋固を示す構成図、第
６図はレー→ＦＩＮＤ工ζこよろ切断スリ・・・トの説
明図、第７図は加工形状による切断面を説明する図であ
る。図において、（１）は第１の発振器、（４）はブリ
ュースタウィンド、＋６）　、　ｕｄ　ｌ；ｔリターダ
、（７）は左回り円偏光、（８ンはレンス、（９）は被
加工物、圓は第２の発Ｊ辰器、Ｕのは右回り円偏光、ｃ
ａｉｉビームスブリー’ｌ夕、Ｑｌ　ｉｉ合成ビームで
ある。 ｆζお、図中、同一符号（ｉ同一部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光により被加工物の切断加工を行うレーザ加工装
   置において、周波数の異なる左回りの円偏光と右回りの
   円偏光のレーザ光を同一ビームに合成したことを特徴と
   するレーザ加工装置。