JPS626785A

JPS626785A - レ−ザ加工装置

Info

Publication number: JPS626785A
Application number: JP60144349A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Sanbe; 和久三瓶; Kazumasa Itoga; 糸賀　一聖; Muneya Takagi; 高木　宗谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1987-01-13

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〕本発明は、合成樹脂材料等の低融点材料からなる被加工
物をレーザ光で切断するに通したレーザ加工装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

合成樹脂材料等の低融点材料からなる被加工物をレーザ
光で切断する際には、第２図の概略断面図に示すような
レーザ加工装置５０を利用して加工がなされている。

すなわち、筒状のヘッド本体５１内に固定された加工レ
ンズ５２でレーザ光５３を集光し、これを被加工物Ｗの
表面に照射すると共に、へ・ンド本体５１の側部の供給
路５４から供給された補助ガス５５をノズル５６よりレ
ーザ光５３と同軸に噴出させることによって、レーザ光
５３で加熱生成されたガスおよび溶融物を被加工物Ｗの
裏面側に吹き飛ばして、切断加工が行なわれている。

一方、被加工物Ｗの切断加工において、被加工物Ｗの表
面品質が重要視される場合には、レーザ光５３のエネル
ギ分布、特にその外周部の一般の金属切断加工では問題
とならない微少エネルギ領域でのエネルギ分布が重要な
問題となる。

つまり、第３図に示すようにレーザ光５３の全エネルギ
分布のうち、外周部Ａに微少エネルギ部分が不均一な分
布で存在するレーザ光５３ａを使用して被加工物Ｗの切
断加工を実施すると、第４図に示すように不均一なレー
ザ光部分５３ｂによって被加工物Ｗの表面側切断端部が
損傷Ｗａを受け、表面品質を低下させる問題があった。

そこで、この問題を解決するために、従来は第３図に示
すような微少エネルギ部分を有するレーザ光５３ａを第
５図の断面図に示すような円形、多角形等の適当な形状
の穴５７ａが形成され、かつレーザ発振器（図示せず）
内またはレーザ光伝送路中に配設されたアパーチャ５７
に通過させ、外周部に存在する不均一なレーザ光部分５
３ｂをアパーチャ５７の入射側端面部５７ｂにて吸収ま
たは反射させることによって、第５図および第６図に示
すような良好な方法がとられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、アパーチャ５７がレーザ発振器内または
レーザ光伝送光路中に配設された方法では、レーザ光５
３の放電光軸の中心５８とアパーチャ５７中心の同軸合
わせまたは伝送中のレーザ光５３中心とアパーチャ５７
中心の軸合わせを実施した上で、さらにヘッド本体５１
部でレーザ光５３中心と加工レンズ５２中心の同軸合わ
せを実施する必要があって、アパーチャ５７および加工
レンズ５２の保持部のそれぞれに調整機構を設ける必要
がある。このため、コストが高くなることはもとより、
同軸合わせの調整に多大の工数を必要とする不具合があ
る。

また、アパーチャ５７を通過した後のレーザ光５３は、
アパーチャ５７を通過する際に発生する回折光成分を含
んでいるため、このレーザ光５３を長距離伝送すると、
この回折光によって整形レーザ光５３の外周部に微少レ
ーザ光５３ａの広がりが発生し、整形前と同等の問題を
有するレーザ光５３ｂとなり、長距離の伝送が不可能と
なる不具合がある。

従って、この発明は、上記の不具合を解消するためにな
されたもので、レーザ光を整形するためのアパーチャを
ヘッド本体部に設けられている加工レンズの近傍に設け
ることによって、コストおよび工数の低減を図り、かつ
不均一なレーザ光の発生を防止することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕すなわち、この発明に係るレーザ加工装置においては、
筒状のヘッド本体に加工レンズを有する筒状のレンズマ
ウントを複数本の調整ネジで位置調整可能に設け、この
レンズマウントの加工レンズの周辺に冷却媒体の流通路
を形成し、さらに、レンズマウントの先端に筒状部材を
設け、この筒状部材に補助ガスを内側に供給する供給口
を形成すると共に、この筒状部材の先端にレーザ光を照
射するノズルを設けてなるレーザ加工装置であって、こ
のレーザ加工装置のレンズマウントの近傍に筒状のホル
ダを設け、このホルダにレーザ光を整形するアパーチャ
を設けると共に、ホルダのアパーチャの周辺に冷却媒体
の流通路を形成したものである。

〔作用〕

かかる、レーザ加工装置において、レーザ光を整形して
被加工物を切断する際には、ヘッド本体の所定位置にレ
ーザ光を導入し、複数本の調整ネジによってヘッド本体
に対するレンズマウントの位置を調整してレーザ光の光
軸中心に加工レンズの光軸中心とを合わせる。

これによって、加工レンズ、アパーチャおよびノズルの
それぞれの中心の全てが同軸に調整されると共に、加工
レンズを通過する際にレーザ光が集光され、アパーチャ
を通過する際に外周部の不均一な分布を示す微少エネル
ギ部分がカットされて良好なエネルギ分布を有するよう
に整形されたレーザ光となる。

そして、レーザ光の整形の後、筒状部材の内側に補助ガ
スを供給すると共に、整形されたレーザ光を被加工物に
照射して切断加工する。その際、被加工物の切断面に照
射されるレーザ光は不均一な分布を示す微少エネルギ部
分がカットされているので、切断表面に損傷のない良好
な切断を行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係るレーザ加工装置の断面図を示すも
のである。

第１図において、■は筒状に形成され、下方の断面がコ
の字形形状に形成されているヘッド本体であって、この
ヘッド本体１の内側には筒状に形成されたレンズマウン
ト２がコの字断面に沿って移動自在に設けられており、
複数本の調整ネジ３によって位置調整が可能になってい
る。そして、このレンズマウント２の通路２ａの下方に
は加工レンズ４が配設されており、０リング５とカラー
６ａおよび押さえネジ６ｂによってレンズマウント２の
下方に固定されている。

また、レンズマウント２には加工レンズ４の周辺に冷却
媒体である冷却水を通過させる流通路７が周設されてお
り、その一方には冷却水の供給源（図示せず）に通ずる
供給管８が接続され、他方には流通路７に供給された冷
却水を排出する排出管９が接続されている。そして、冷
却水を供給管８から流通路７に供給することによって、
加工レンズ４を間接的に冷却するようになっている。

また、レンズマウント２の先端部には筒状部材１０がネ
ジ締めとインロー構造によって、レンズマウント２と同
心を保って固定されており、その通路１０ａの周辺には
空気、アルゴンガス等の補助ガスを通過させる流通路１
１が周設されている。

そして、この流通路１１には通路１０ａに通ずる複数の
枝路１１ａが形成されている。また、流通路１１には補
助ガスの供給源（図示せず）に通ずる供給管１２が接続
されており、筒状部材１０の通路１０ａに補助ガスを供
給するようになっている。

また、筒状部材１０の先端には筒状に形成されたホルダ
１３がネジ締めとインロー構造によって、筒状部材１０
と同心を保って固定されている。そして、その通路１３
ａにはアパーチャ１４がインロー構造と固定ネジ１５に
よって、ホルダ１３と同心を保って固定されている。

そして、このアパーチャ１４は上方が大径とされており
、下方が小径とされ、その下端からラッパ状に拡大され
ている。また、ホルダ１３にはアパーチャ１４の周辺に
冷却媒体である冷却水を通過させる流通路１６が周設さ
れており、その一方には冷却水の供給源（図示せず）に
通ずる供給管１７が接続され、他方には流通路１６に供
給された冷却水を排する排出管１８が接続されている。

そして、冷却水を供給管１７から流通路１６に供給する
ことによって、アパーチャ１４を間接的に冷却するよう
になっている。

また、ホルダ１３の先端には筒状に形成されたノズルホ
ルダ１９がネジ締めとインロー構造によって、ホルダ１
３と同心を保って固定されている。

そして、このノズルホルダ１９の先端には先細形状に形
成されたノズル２０がネジ締めとインロー構造によって
、ノズルホルダ１９と同心を保って固定されている。

上記のように構成されたレーザ加工装置において、レー
ザ光を整形して被加工物を切断する際には、ホルダ本体
１の所定の位置にレーザ光Ｙを導入し、複数本の調整ネ
ジ３の突出し量を変化させてヘッド本体１に対するレン
ズマウント２の位置を調整してレーザ光Ｙの光軸中心と
加工レンズ４の光軸中心とを合わせる。

その際、加工レンズ４、アパーチャ１４およびノズル２
０のそれぞれの中心はインロー構造によって全て同軸に
保った状態で固定されているため、レーザ光２の光軸中
心に対してアパーチャ１４の中心およびノズル２０の中
心の全てが同軸となるように調整される。

また、加工レンズ４、アパーチャ１４およびノズル２０
のそれぞれの中心の全てが調整されることによって、導
入されたレーザ光Ｙは加工レンズ４を通過する際にレー
ザ光Ｙが集光され、アパーチャ１４を通過する際に外周
部の不均一な分布を示す微少エネルギ部分がカットされ
て良好なエネルギ分布を有するように整、形されたレー
ザ光Ｙａとなる。

そして、レーザ光Ｙの整形の後、筒状部材１０に接続さ
れている供給管１２から通路１０ａに補助ガスＧを供給
すると共に、この補助ガスＧと整形されたレーザ光Ｙａ
を被加工物Ｗに照射して切断加工する。その際、被加工
物Ｗの切断面に照射されるレーザ光２は不均一な分布を
示す微少エネルギ部分がカットされているので、切断表
面に損傷のない良好な切断を行なうことができる。また
、被加工物Ｗからの溶融物（図示せず）は補助ガスＧの
吹き付けによって、加工穴Ｗａから下方に向けて吹き飛
ばされる。

なお、この実施例においては、アパーチャ１４の取付は
位置を加工レンズ４とノズル２０との間に配設したが、
本発明においては、アパーチャ１４の取付は位置を加工
レンズ４０手前に配設される最終のペンドミラー（図示
せず）と加工レンズ４との間に配設することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るレーザ加工装置にお
いては、レーザ光を整形するためのアパーチャをヘッド
本体部に設けられている加工レンズの近傍に設けたから
、レーザ光の光軸中心と加工レンズの中心を調整するだ
けで、容易にエネルギ分布の良好なレーザ光を整形する
ことができる効果がある。

また、本発明に係るレーザ加工装置においては、従来の
ようにアパーチャの取付は位置に高価な調整機構を設け
る必要がないので、コストを低減することができると共
に、調整のための工数を大幅に低減することができる効
果がある。

また、本発明に係るレーザ加工装置においては、被加工
物の加工点近傍でレーザ光の整形を行なうことができる
ので、アパーチャ通過時の１回折光等によるレーザ光の
形状が再び不均一となることを防止することができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ加工装置の断面図である。第２図は従来技術に係るレーザ加工装置の概略断面図で
ある。第３図は従来のレーザ加工装置によるレーザ光のエネル
ギ分布状態を説明する図である。第４図は従来のレーザ加工装置による切断加工を説明す
る断面図である。第５図はレーザ加工におけるレーザ光をアパーチャで整
形する状態を示す説明図である。第６図は従来のレーザ加工装置にょるレーザ光のエネル
ギ分布状態を説明する図である。１・−−一−−ヘッド本体２−一一一・−レンズマウント３・−・−調整ネジ４・・・−加工レンズ７−−−−−・流通路１０・−・・−筒状部材１１−−−−−一流通路１１ａ−−一・−枝路１３−・−ホルダ１４−・−−−−アパーチャ１６・−一一一・流通路１９−−−〜−−ノズルホルダ１ｏ−−−−−−ノズル第１図第４図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

筒状のヘッド本体に加工レンズを有する筒状のレンズマ
ウントを複数本の調整ネジで位置調整可能に設け、この
レンズマウントの加工レンズの周辺に冷却媒体の流通路
を形成し、さらにレンズマウントの先端に筒状部材を設
け、この筒状部材に補助ガスを内側に供給する供給口を
形成すると共に、この筒状部材の先端にレーザ光を照射
するノズルを設けてなるレーザ加工装置であって、この
レーザ加工装置のレンズマウントの近傍に筒状のホルダ
を設け、このホルダにレーザ光を整形するアパーチャを
設けると共に、ホルダのアパーチャの周辺に冷却媒体の
流通路を形成したことを特徴とするレーザ加工装置。