JPWO2010137475A1 - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に、従来の切断加工に使用される、炭酸ガスレーザ発振器を用いたレーザ切断加工装置について、図1で説明する。図1は、従来の炭酸ガスレーザ発振器1を用いたレーザ切断加工装置の概要を示す説明図である。
図10は、実施の形態2のレーザ加工装置の加工ヘッド213の構成の一例を示す図である。加工手段である加工ヘッド213は、実施の形態1の加工ヘッド13を改造した構造となっている。図10は、ファイバ20から出た光を加工ヘッド213の内部のビーム補正レンズ25で一度集光し、その集光点近辺にアパーチャー24を設けた構成例を示している。
2 ミラー
3 加工ヘッド
4 アシストガスポート
5 レーザ光
6 集光レンズ
7 被加工物
10 レーザ加工装置
13、213 加工ヘッド
14 アシストガスポート
15 レーザ光
16 集光レンズ
17(a) 実施の形態1におけるガウスビームの集光点でのビーム形状
17(b) 実施の形態1におけるトップハットビームの集光点でのビーム形状
18(a) 実施の形態1におけるガウスビームの集光後のビーム形状
18(b) 実施の形態1におけるトップハットビームの集光後のビーム形状
18(c) 実施の形態2におけるトップハットビームの集光後のビーム形状
19 ファイバレーザ発振器
20 ファイバ
21 コリメートレンズ
22 被加工物
23 ノズル
24 アパーチャー
25 ビーム補正レンズ
26 出口
Claims (14)
- トップハット形状のレーザ光を発振するレーザ発振手段と、
加工対象の加工閾値に対応する光強度となる位置での前記トップハット形状のレーザ光のビーム径が、前記トップハット形状のレーザ光と略同一のビーム品質を有するガウスモードのレーザ光の前記位置でのビーム径の約3倍となるように前記トップハット形状のレーザ光を集光し、前記加工対象に照射する集光手段および加工手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記ビーム品質は、全光量の内の約86%の光量が照射される位置でのビーム径が同等であること、
を特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。 - トップハット形状のレーザ光を発振するレーザ発振手段と、
加工対象の加工閾値に対応する光強度となる位置での前記レーザ光のビーム径の最小値の√2倍のビーム径となる焦点位置の範囲を表す焦点深度が、前記加工対象の厚さの約1/3となるように前記レーザ光を集光し、前記加工対象に照射する集光手段および加工手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 - トップハット形状のレーザ光を発振するレーザ発振手段と、
前記レーザ光の回折光のうち、加工対象の加工閾値に対応する光強度以上の前記回折光を除去する除去手段と、
前記回折光を除去した前記レーザ光を集光し、前記加工対象に照射する集光手段および加工手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記加工対象は、軟鋼または鉄であること、
を特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のレーザ加工装置。 - 前記加工対象は、前記加工閾値に対応する光強度が約50kW/cm2あるいはそれ以上の材料であること、
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のレーザ加工装置。 - 前記レーザ発振手段は、ファイバレーザ、ファイバカップル半導体レーザ、ファイバ伝送を伴う固体レーザ、のいずれかを含むこと、
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のレーザ加工装置。 - トップハット形状のレーザ光を発振するレーザ発振ステップと、
加工対象の加工閾値に対応する光強度となる位置での前記トップハット形状のレーザ光のビーム径が、前記トップハット形状のレーザ光と略同一のビーム品質を有するガウスモードのレーザ光の前記位置でのビーム径の約3倍となるように前記トップハット形状のレーザ光を集光し、前記加工対象に照射する集光ステップと、
を備えることを特徴とするレーザ加工方法。 - トップハット形状のレーザ光を発振するレーザ発振ステップと、
加工対象の加工閾値に対応する光強度となる位置での前記レーザ光のビーム径の最小値の√2倍のビーム径となる焦点位置の範囲を表す焦点深度が、前記加工対象の厚さの約1/3となるように前記レーザ光を集光し、前記加工対象に照射する集光ステップと、
を備えることを特徴とするレーザ加工方法。 - トップハット形状のレーザ光を発振するレーザ発振ステップと、
前記レーザ光の回折光のうち、加工対象の加工閾値に対応する光強度以上の前記回折光を除去する除去ステップと、
前記回折光を除去した前記レーザ光を集光し、前記加工対象に照射する集光ステップと、
を備えることを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記レーザ発振ステップにおけるレーザ出力を4〜5kWとし、6mmから16mmの厚さの前記加工対象に対して、前記集光ステップによる集光ビーム径を約0.7mmに設定すること、
を特徴とする請求項8〜10のいずれか1つに記載のレーザ加工方法。 - 前記加工対象へガスを噴射するノズルの径を1.2〜1.5mmとし、ガス圧を0.05〜0.12MPaとすること、
を特徴とする請求項11に記載のレーザ加工方法。 - 前記加工対象は、前記加工閾値に対応する光強度が約50kW/cm2あるいはそれ以上の材料であること、
を特徴とする請求項11または12に記載のレーザ加工装置。 - 前記レーザ発振ステップにおいて、ファイバレーザ、ファイバカップル半導体レーザ、ファイバ伝送を伴う固体レーザ、のいずれかを使用すること、
を特徴とする請求項8〜13のいずれか1つに記載のレーザ加工方法。
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