JP2000042779A - レーザ加工装置 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
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- B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 次の〜のいずれかを達成する。．レー
ザビームの移動速度が速くても、十分な溶融深さが得ら
れる。．被加工物の位置がレーザビームの光軸方向に
変動しても、複数のレーザビームが分かれない。．レ
ーザビームの移動方向によって、溶融深さが変化しな
い。 【解決手段】 本発明のレーザ加工装置１０は、レーザ
ビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２Ｂ
と、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザビ
ームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合す
るビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合さ
れたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビー
ム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，Ｂ
ｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段１
８，２０とを備えている。
ザビームの移動速度が速くても、十分な溶融深さが得ら
れる。．被加工物の位置がレーザビームの光軸方向に
変動しても、複数のレーザビームが分かれない。．レ
ーザビームの移動方向によって、溶融深さが変化しな
い。 【解決手段】 本発明のレーザ加工装置１０は、レーザ
ビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２Ｂ
と、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザビ
ームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合す
るビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合さ
れたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビー
ム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，Ｂ
ｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段１
８，２０とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレーザビー
ムのエネルギを用いて、溶接、接合、穿設、切断、除
去、改質等を行うためのレーザ加工装置に関する。
ムのエネルギを用いて、溶接、接合、穿設、切断、除
去、改質等を行うためのレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ加工技術として、単一のレ
ーザビームを用いたものが広く普及している。また、複
数のレーザビームを用いたレーザ加工技術が、特開平9-
300087号公報等に開示されている。
ーザビームを用いたものが広く普及している。また、複
数のレーザビームを用いたレーザ加工技術が、特開平9-
300087号公報等に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
レーザ加工技術では、レーザビームの移動速度が速くな
るほど、キーホールが不安定となる。その結果、キーホ
ール深さが浅くなることにより、反射光も多くなる。す
なわち、レーザビームの移動速度が速い場合は、溶融深
さが浅くなるという問題があった。
レーザ加工技術では、レーザビームの移動速度が速くな
るほど、キーホールが不安定となる。その結果、キーホ
ール深さが浅くなることにより、反射光も多くなる。す
なわち、レーザビームの移動速度が速い場合は、溶融深
さが浅くなるという問題があった。
【０００４】後者のレーザ加工技術では、図９に示すよ
うに、互いに異なる光軸のレーザビーム９０，９２の焦
点９０ｆ，９２ｆを、被加工物９４の一点９６に集中さ
せて照射している。そのため、被加工物９４の位置がレ
ーザビーム９０，９２の光軸方向に変動すると、レーザ
ビーム９０，９２が被加工物９４上の一点に集まらなく
なるので、十分な加工ができなくなるという問題があっ
た。また、レーザビーム９０，９２を被加工物９４上で
移動させるとき、移動方向によって溶融深さが異なると
いう問題もあった。これは、レーザビーム９０，９２の
互いの位置関係に方向性があることに起因していると思
われる。
うに、互いに異なる光軸のレーザビーム９０，９２の焦
点９０ｆ，９２ｆを、被加工物９４の一点９６に集中さ
せて照射している。そのため、被加工物９４の位置がレ
ーザビーム９０，９２の光軸方向に変動すると、レーザ
ビーム９０，９２が被加工物９４上の一点に集まらなく
なるので、十分な加工ができなくなるという問題があっ
た。また、レーザビーム９０，９２を被加工物９４上で
移動させるとき、移動方向によって溶融深さが異なると
いう問題もあった。これは、レーザビーム９０，９２の
互いの位置関係に方向性があることに起因していると思
われる。
【０００５】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、次の〜の
いずれかを達成した、レーザ加工装置を提供することに
ある。．レーザビームの移動速度が速くても、十分な
溶融深さが得られる。．被加工物の位置がレーザビー
ムの光軸方向に変動しても、複数のレーザビームが分か
れない。．レーザビームの移動方向によって、溶融深
さが変化しない。
いずれかを達成した、レーザ加工装置を提供することに
ある。．レーザビームの移動速度が速くても、十分な
溶融深さが得られる。．被加工物の位置がレーザビー
ムの光軸方向に変動しても、複数のレーザビームが分か
れない。．レーザビームの移動方向によって、溶融深
さが変化しない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のレーザ加
工装置は、レーザビームを発生させる複数のレーザ共振
器と、これらのレーザ共振器から発生した複数のレーザ
ビームに対して光軸を一致させて混合するビーム混合手
段と、このビーム混合手段で混合されたレーザビームを
被加工物へ照射するビーム照射手段と、を備えたもので
ある。
工装置は、レーザビームを発生させる複数のレーザ共振
器と、これらのレーザ共振器から発生した複数のレーザ
ビームに対して光軸を一致させて混合するビーム混合手
段と、このビーム混合手段で混合されたレーザビームを
被加工物へ照射するビーム照射手段と、を備えたもので
ある。
【０００７】複数のレーザビームは光軸が一致したま
ま、被加工物へ照射される。そのため、被加工物の位置
がどのように変動しても、複数のレーザビームは分かれ
ない。また、被加工物上において複数のレーザビームの
互いの位置関係に方向性はないので、移動方向によって
溶融深さが変化することもない。
ま、被加工物へ照射される。そのため、被加工物の位置
がどのように変動しても、複数のレーザビームは分かれ
ない。また、被加工物上において複数のレーザビームの
互いの位置関係に方向性はないので、移動方向によって
溶融深さが変化することもない。
【０００８】請求項２記載のレーザ加工装置は、請求項
１記載のレーザ加工装置において、前記レーザビームの
焦点位置を自在に移動することができる焦点位置可変手
段を更に備えたものである。
１記載のレーザ加工装置において、前記レーザビームの
焦点位置を自在に移動することができる焦点位置可変手
段を更に備えたものである。
【０００９】請求項３記載のレーザ加工装置は、請求項
２記載のレーザ加工装置において、前記焦点位置可変手
段が、電気信号によって鏡面の曲率が変化する可変形ミ
ラーを有するものである。可変形ミラーは、鏡面の曲率
が変化するので、光学部品の光路長方向への移動を伴う
ことなく、焦点位置を変えることができる。
２記載のレーザ加工装置において、前記焦点位置可変手
段が、電気信号によって鏡面の曲率が変化する可変形ミ
ラーを有するものである。可変形ミラーは、鏡面の曲率
が変化するので、光学部品の光路長方向への移動を伴う
ことなく、焦点位置を変えることができる。
【００１０】請求項４記載のレーザ加工装置は、請求項
２記載のレーザ加工装置において、前記焦点位置可変手
段が、前記複数のレーザビームの焦点位置を互いに異な
らせるものである。光軸上に焦点が複数形成されるの
で、より深い溶融深さが得られる。
２記載のレーザ加工装置において、前記焦点位置可変手
段が、前記複数のレーザビームの焦点位置を互いに異な
らせるものである。光軸上に焦点が複数形成されるの
で、より深い溶融深さが得られる。
【００１１】請求項５記載のレーザ加工装置は、請求項
１記載のレーザ加工装置において、前記レーザ共振器か
ら発生したレーザビームの戻り光を反射する戻り光反射
膜付きミラーが、当該レーザ共振器に設けられたもので
ある。レーザビームの戻り光は、戻り光反射膜付きミラ
ーで反射されるので、レーザ共振器に戻らない。
１記載のレーザ加工装置において、前記レーザ共振器か
ら発生したレーザビームの戻り光を反射する戻り光反射
膜付きミラーが、当該レーザ共振器に設けられたもので
ある。レーザビームの戻り光は、戻り光反射膜付きミラ
ーで反射されるので、レーザ共振器に戻らない。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るレーザ加工
装置の第一実施形態を示す構成図である。以下、この図
面に基づき説明する。
装置の第一実施形態を示す構成図である。以下、この図
面に基づき説明する。
【００１３】本実施形態のレーザ加工装置１０は、レー
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段１
８，２０とを備えている。
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段１
８，２０とを備えている。
【００１４】レーザ共振器１２Ａは炭酸ガスレーザ（波
長10.6〔μｍ〕）であり、レーザ共振器１２ＢはＹＡＧ
レーザ（波長1.06〔μｍ〕）である。レーザ共振器１２
Ａ，１２Ｂには、それぞれ戻り光反射膜付きミラー２２
Ａ，２２Ｂが設けられている。戻り光反射膜付きミラー
２２Ａ，２２Ｂは、レーザビームＡ，Ｂの戻り光をレー
ザ共振器１２Ａ，１２へ入れないようにすることで、レ
ーザ共振器１２Ａ，１２Ｂを保護する。戻り光反射膜付
きミラー２２Ａとビーム混合手段１４との間には反射鏡
２４が設けられている。
長10.6〔μｍ〕）であり、レーザ共振器１２ＢはＹＡＧ
レーザ（波長1.06〔μｍ〕）である。レーザ共振器１２
Ａ，１２Ｂには、それぞれ戻り光反射膜付きミラー２２
Ａ，２２Ｂが設けられている。戻り光反射膜付きミラー
２２Ａ，２２Ｂは、レーザビームＡ，Ｂの戻り光をレー
ザ共振器１２Ａ，１２へ入れないようにすることで、レ
ーザ共振器１２Ａ，１２Ｂを保護する。戻り光反射膜付
きミラー２２Ａとビーム混合手段１４との間には反射鏡
２４が設けられている。
【００１５】ビーム混合手段１４は、レーザビームＡを
透過させるとともにレーザビームＢを反射させるダイク
ロイックミラー１４１と、ダイクロイックミラー１４１
を収容する防塵筐体１４２とからなる。レーザビームＡ
はダイクロイックミラー１４１を45°の入射角で透過
し、レーザビームＢはダイクロイックミラー１４１を45
°の入射角で反射することにより、それぞれの光軸Ａ
ａ，Ｂａが一致する。
透過させるとともにレーザビームＢを反射させるダイク
ロイックミラー１４１と、ダイクロイックミラー１４１
を収容する防塵筐体１４２とからなる。レーザビームＡ
はダイクロイックミラー１４１を45°の入射角で透過
し、レーザビームＢはダイクロイックミラー１４１を45
°の入射角で反射することにより、それぞれの光軸Ａ
ａ，Ｂａが一致する。
【００１６】ビーム照射手段１６は、凹面鏡１６１から
なり、図示しない移動機構により、所望の加工位置へ移
動させることができる。
なり、図示しない移動機構により、所望の加工位置へ移
動させることができる。
【００１７】焦点位置可変手段１８は可変形ミラー１８
１からなり、焦点位置可変手段２０は可変形ミラー２０
１，２０２からなる。可変形ミラー１８１，２０１，２
０２は、電流値に応じて変形するピエゾアクチュエータ
（図示せず）と、ピエゾアクチュエータで発生する力に
よって凹面から凸面まで連続的に変形する金属反射膜
（図示せず）とを備えることにより、電気信号によって
鏡面の曲率が変化するものである。可変形ミラー１８
１，…の凹凸を制御することによって、レーザビーム
Ａ，Ｂの集光点でのスポット径、焦点位置、焦点深度等
を、光学部品の光路長方向への移動を伴うことなく任意
に設定できる。このような可変形ミラーは、ドイツＤＩ
ＥＨＬ社から「Adaptive Optics」として販売されてい
る。
１からなり、焦点位置可変手段２０は可変形ミラー２０
１，２０２からなる。可変形ミラー１８１，２０１，２
０２は、電流値に応じて変形するピエゾアクチュエータ
（図示せず）と、ピエゾアクチュエータで発生する力に
よって凹面から凸面まで連続的に変形する金属反射膜
（図示せず）とを備えることにより、電気信号によって
鏡面の曲率が変化するものである。可変形ミラー１８
１，…の凹凸を制御することによって、レーザビーム
Ａ，Ｂの集光点でのスポット径、焦点位置、焦点深度等
を、光学部品の光路長方向への移動を伴うことなく任意
に設定できる。このような可変形ミラーは、ドイツＤＩ
ＥＨＬ社から「Adaptive Optics」として販売されてい
る。
【００１８】焦点位置可変手段２０は、戻り光反射膜付
きミラー２２Ｂとビーム混合手段１４との間に設けられ
ている。戻り光反射膜付きミラー２２Ｂを透過したレー
ザビームＢは、可変形ミラー２０１で反射した後、可変
形ミラー２０２で反射し、続いてビーム混合手段１４へ
進む。焦点位置可変手段２０によって、レーザビームＡ
の焦点位置に対して、レーザビームＢの焦点位置を任意
に設定できる。
きミラー２２Ｂとビーム混合手段１４との間に設けられ
ている。戻り光反射膜付きミラー２２Ｂを透過したレー
ザビームＢは、可変形ミラー２０１で反射した後、可変
形ミラー２０２で反射し、続いてビーム混合手段１４へ
進む。焦点位置可変手段２０によって、レーザビームＡ
の焦点位置に対して、レーザビームＢの焦点位置を任意
に設定できる。
【００１９】焦点位置可変手段１８は、ビーム混合手段
１４とビーム照射手段１６との間に設けられている。焦
点位置可変手段１８，２０によって、レーザビームＡ，
Ｂの集光状態を一致させたり異ならせたりすることが可
能となる。また、焦点Ａｆ，Ｂｆと被加工物９４との位
置ずれを検出するギャップセンサ（図示せず）と、ギャ
ップセンサから位置ずれのデータに基づき可変形ミラー
１８１の凹凸を制御するコントローラ（図示せず）とに
より、被加工物９４に対して焦点Ａｆ，Ｂｆの位置を補
正することができる。
１４とビーム照射手段１６との間に設けられている。焦
点位置可変手段１８，２０によって、レーザビームＡ，
Ｂの集光状態を一致させたり異ならせたりすることが可
能となる。また、焦点Ａｆ，Ｂｆと被加工物９４との位
置ずれを検出するギャップセンサ（図示せず）と、ギャ
ップセンサから位置ずれのデータに基づき可変形ミラー
１８１の凹凸を制御するコントローラ（図示せず）とに
より、被加工物９４に対して焦点Ａｆ，Ｂｆの位置を補
正することができる。
【００２０】レーザ加工装置１０は、二つの可変形ミラ
ー２０１，２０２からなる焦点位置可変手段２０を有す
るので、レーザビームＢの発散角がレーザビームＡより
も著しく大きい場合、及びレーザビームＡ，Ｂの合計出
力が５〔ｋＷ〕以下の場合に適している。
ー２０１，２０２からなる焦点位置可変手段２０を有す
るので、レーザビームＢの発散角がレーザビームＡより
も著しく大きい場合、及びレーザビームＡ，Ｂの合計出
力が５〔ｋＷ〕以下の場合に適している。
【００２１】図２は、レーザ加工装置１０による被加工
物９４の溶接状態を示し、図２〔１〕が平面図、図２
〔２〕が図２〔１〕におけるII−II線縦断面図である。
以下、図１及び図２に基づき、レーザ加工装置１０の動
作を説明する。
物９４の溶接状態を示し、図２〔１〕が平面図、図２
〔２〕が図２〔１〕におけるII−II線縦断面図である。
以下、図１及び図２に基づき、レーザ加工装置１０の動
作を説明する。
【００２２】レーザビームＡ，Ｂは被加工物９４上を矢
印２６の方向に進んでいる。レーザビームＡ，Ｂが照射
されている部分にはキーホール９４１が形成され、レー
ザビームＡ，Ｂが既に照射された部分には溶接ビード９
４２が形成されている。
印２６の方向に進んでいる。レーザビームＡ，Ｂが照射
されている部分にはキーホール９４１が形成され、レー
ザビームＡ，Ｂが既に照射された部分には溶接ビード９
４２が形成されている。
【００２３】レーザビームＡ，Ｂは光軸Ａａ，Ｂａが一
致したまま、被加工物９４へ照射される。そのため、被
加工物９４の位置が変動しても、レーザビームＡ，Ｂは
分かれない。また、被加工物９４上においてレーザビー
ムＡ，Ｂの互いの位置関係に方向性はないので、移動方
向によって溶融深さが変化することもない。更に、レー
ザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，Ｂｆの位置が異なることに
より、一本の光軸Ａａ，Ｂａ上に二つの焦点Ａｆ，Ｂｆ
が形成されるので、より深い溶融深さが得られる。した
がって、高速溶接時でも良好な溶接状態が維持される。
なお、焦点Ａｆ，Ｂｆの位置は、図のように焦点Ａｆを
浅く焦点Ｂｆを深くするのに限らず、焦点Ａｆを深く焦
点Ｂｆを浅くしてもよく、図８に示す例のようにしても
よい。
致したまま、被加工物９４へ照射される。そのため、被
加工物９４の位置が変動しても、レーザビームＡ，Ｂは
分かれない。また、被加工物９４上においてレーザビー
ムＡ，Ｂの互いの位置関係に方向性はないので、移動方
向によって溶融深さが変化することもない。更に、レー
ザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，Ｂｆの位置が異なることに
より、一本の光軸Ａａ，Ｂａ上に二つの焦点Ａｆ，Ｂｆ
が形成されるので、より深い溶融深さが得られる。した
がって、高速溶接時でも良好な溶接状態が維持される。
なお、焦点Ａｆ，Ｂｆの位置は、図のように焦点Ａｆを
浅く焦点Ｂｆを深くするのに限らず、焦点Ａｆを深く焦
点Ｂｆを浅くしてもよく、図８に示す例のようにしても
よい。
【００２４】図３は、本発明に係るレーザ加工装置の第
二実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づ
き説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号を付す
ことにより重複説明を省略する。
二実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づ
き説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号を付す
ことにより重複説明を省略する。
【００２５】本実施形態のレーザ加工装置３０は、レー
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段２
０，３２とを備えている。
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段２
０，３２とを備えている。
【００２６】焦点位置可変手段３２は、可変形ミラー３
２１からなり、戻り光反射膜付きミラー２２Ａとビーム
混合手段１４との間に設けられている。戻り光反射膜付
きミラー２２Ａを透過したレーザビームＡは、可変形ミ
ラー３２１で反射した後、ビーム混合手段１４へ進む。
可変形ミラー３２１によって、レーザビームＡの焦点Ａ
ｆの位置を任意に設定できる。また、ビーム混合手段１
４とビーム照射手段１６との間には、反射鏡３４が設け
られている。
２１からなり、戻り光反射膜付きミラー２２Ａとビーム
混合手段１４との間に設けられている。戻り光反射膜付
きミラー２２Ａを透過したレーザビームＡは、可変形ミ
ラー３２１で反射した後、ビーム混合手段１４へ進む。
可変形ミラー３２１によって、レーザビームＡの焦点Ａ
ｆの位置を任意に設定できる。また、ビーム混合手段１
４とビーム照射手段１６との間には、反射鏡３４が設け
られている。
【００２７】レーザ加工装置３０は、二つの可変形ミラ
ー２０１，２０２からなる焦点位置可変手段２０を有す
るので、レーザビームＢの発散角がレーザビームＡより
も著しく大きい場合、及びレーザビームＡ，Ｂの合計出
力が５〔ｋＷ〕以上の場合に適している。
ー２０１，２０２からなる焦点位置可変手段２０を有す
るので、レーザビームＢの発散角がレーザビームＡより
も著しく大きい場合、及びレーザビームＡ，Ｂの合計出
力が５〔ｋＷ〕以上の場合に適している。
【００２８】図４は、本発明に係るレーザ加工装置の第
三実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づ
き説明する。ただし、図１及び図３と同一部分は同一符
号を付すことにより重複説明を省略する。
三実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づ
き説明する。ただし、図１及び図３と同一部分は同一符
号を付すことにより重複説明を省略する。
【００２９】本実施形態のレーザ加工装置４０は、レー
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段３
２，４２とを備えている。
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段３
２，４２とを備えている。
【００３０】焦点位置可変手段４２は、可変形ミラー４
２１からなり、戻り光反射膜付きミラー２２Ｂとビーム
混合手段１４との間に、反射鏡４４とともに設けられて
いる。戻り光反射膜付きミラー２２Ｂを透過したレーザ
ビームＢは、反射鏡４４で反射した後、可変形ミラー４
２１で反射し、続いてビーム混合手段１４へ進む。可変
形ミラー４２１によって、レーザビームＢの焦点Ｂｆの
位置を任意に設定できる。
２１からなり、戻り光反射膜付きミラー２２Ｂとビーム
混合手段１４との間に、反射鏡４４とともに設けられて
いる。戻り光反射膜付きミラー２２Ｂを透過したレーザ
ビームＢは、反射鏡４４で反射した後、可変形ミラー４
２１で反射し、続いてビーム混合手段１４へ進む。可変
形ミラー４２１によって、レーザビームＢの焦点Ｂｆの
位置を任意に設定できる。
【００３１】レーザ加工装置４０は、可変形ミラー３２
１からなる焦点位置可変手段３２及び可変形ミラー４２
１からなる焦点位置可変手段４２を有するので、レーザ
ビームＡ，Ｂの発散角が比較的小さい場合、及びレーザ
ビームＡ，Ｂの合計出力が５〔ｋＷ〕以上の場合に適し
ている。
１からなる焦点位置可変手段３２及び可変形ミラー４２
１からなる焦点位置可変手段４２を有するので、レーザ
ビームＡ，Ｂの発散角が比較的小さい場合、及びレーザ
ビームＡ，Ｂの合計出力が５〔ｋＷ〕以上の場合に適し
ている。
【００３２】図５は、本発明に係るレーザ加工装置の第
四実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づ
き説明する。ただし、図１及び図４と同一部分は同一符
号を付すことにより重複説明を省略する。
四実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づ
き説明する。ただし、図１及び図４と同一部分は同一符
号を付すことにより重複説明を省略する。
【００３３】本実施形態のレーザ加工装置５０は、レー
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段１
８，４２とを備えている。
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段１
８，４２とを備えている。
【００３４】レーザ加工装置５０は、可変形ミラー１８
１からなる焦点位置可変手段１８、可変形ミラー３２１
からなる焦点位置可変手段３２及び可変形ミラー４２１
からなる焦点位置可変手段４２を有するので、レーザビ
ームＡ，Ｂの発散角が比較的小さい場合、及びレーザビ
ームＡ，Ｂの合計出力が５〔ｋＷ〕以下の場合に適して
いる。
１からなる焦点位置可変手段１８、可変形ミラー３２１
からなる焦点位置可変手段３２及び可変形ミラー４２１
からなる焦点位置可変手段４２を有するので、レーザビ
ームＡ，Ｂの発散角が比較的小さい場合、及びレーザビ
ームＡ，Ｂの合計出力が５〔ｋＷ〕以下の場合に適して
いる。
【００３５】図６は、本発明に係るレーザ加工装置の第
五実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づ
き説明する。ただし、図１及び図４と同一部分は同一符
号を付すことにより重複説明を省略する。
五実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づ
き説明する。ただし、図１及び図４と同一部分は同一符
号を付すことにより重複説明を省略する。
【００３６】本実施形態のレーザ加工装置６０は、レー
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段２
０，６２とを備えている。
ザビームＡ，Ｂを発生させるレーザ共振器１２Ａ，１２
Ｂと、レーザ共振器１２Ａ，１２Ｂから発生したレーザ
ビームＡ，Ｂに対して光軸Ａａ，Ｂａを一致させて混合
するビーム混合手段１４と、ビーム混合手段１４で混合
されたレーザビームＡ，Ｂを被加工物９４へ照射するビ
ーム照射手段１６と、レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，
Ｂｆを自在に移動することができる焦点位置可変手段２
０，６２とを備えている。
【００３７】焦点位置可変手段６２は、可変形ミラー６
２１，６２２からなり、戻り光反射膜付きミラー２２Ａ
とビーム混合手段１４との間に設けられている。戻り光
反射膜付きミラー２２Ａを透過したレーザビームＡは、
可変形ミラー６２１で反射した後、可変形ミラー６２２
で反射し、続いてビーム混合手段１４へ進む。可変形ミ
ラー６２１，６２２によって、レーザビームＡの焦点Ａ
ｆの位置を任意に設定できる。
２１，６２２からなり、戻り光反射膜付きミラー２２Ａ
とビーム混合手段１４との間に設けられている。戻り光
反射膜付きミラー２２Ａを透過したレーザビームＡは、
可変形ミラー６２１で反射した後、可変形ミラー６２２
で反射し、続いてビーム混合手段１４へ進む。可変形ミ
ラー６２１，６２２によって、レーザビームＡの焦点Ａ
ｆの位置を任意に設定できる。
【００３８】レーザ加工装置５０は、可変形ミラー２０
１，２０２からなる焦点位置可変手段２０及び可変形ミ
ラー６２１，６２２からなる焦点位置可変手段６２を有
するので、レーザビームＡ，Ｂの発散角がどちらも比較
的大きい場合、及びレーザビームＡ，Ｂの合計出力が５
〔ｋＷ〕以上の場合に適している。
１，２０２からなる焦点位置可変手段２０及び可変形ミ
ラー６２１，６２２からなる焦点位置可変手段６２を有
するので、レーザビームＡ，Ｂの発散角がどちらも比較
的大きい場合、及びレーザビームＡ，Ｂの合計出力が５
〔ｋＷ〕以上の場合に適している。
【００３９】図７は、本発明に係るレーザ加工装置の第
六実施形態を示す部分構成図である。以下、この図面に
基づき説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号を
付すことにより重複説明を省略する。
六実施形態を示す部分構成図である。以下、この図面に
基づき説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号を
付すことにより重複説明を省略する。
【００４０】本実施形態のレーザ加工装置は、ビーム混
合手段７４に特徴がある。ビーム混合手段７４は、レー
ザビームＡを透過させるとともにレーザビームＢを反射
させるダイクロイックミラー１４１と、ダイクロイック
ミラー１４１を収容する防塵筐体１４２と、ダイクロイ
ックミラー１４１を僅かに透過したレーザビームＢを検
出する光検出器７４１とからなる。
合手段７４に特徴がある。ビーム混合手段７４は、レー
ザビームＡを透過させるとともにレーザビームＢを反射
させるダイクロイックミラー１４１と、ダイクロイック
ミラー１４１を収容する防塵筐体１４２と、ダイクロイ
ックミラー１４１を僅かに透過したレーザビームＢを検
出する光検出器７４１とからなる。
【００４１】ダイクロイックミラー１４１のレーザビー
ムＢの照射面Ｓ１には、レーザビームＡ（炭酸ガスレー
ザ）を透過させるとともにレーザビームＢ（ＹＡＧレー
ザ）を反射させるコーティングが施されている。ダイク
ロイックミラー１４１のレーザビームＡの照射面Ｓ２に
は、レーザビームＡを透過させるコーティングが施され
ている。しかしながら、ＹＡＧレーザを100 〔％〕全反
射させるコーティングは無いので、レーザビームＢはダ
イクロイックミラー１４１を僅かに透過する。そこで、
ビーム混合手段７４では、ダイクロイックミラー１４１
を透過したレーザビームＢを検出する光検出器７４１を
設けることにより、ダイクロイックミラー１４１の劣化
や損傷を検出している。すなわち、光検出器７４１で検
出されたレーザビームＢが異常であれば、ダイクロイッ
クミラー１４１の劣化や損傷が生じたと判断できる。
ムＢの照射面Ｓ１には、レーザビームＡ（炭酸ガスレー
ザ）を透過させるとともにレーザビームＢ（ＹＡＧレー
ザ）を反射させるコーティングが施されている。ダイク
ロイックミラー１４１のレーザビームＡの照射面Ｓ２に
は、レーザビームＡを透過させるコーティングが施され
ている。しかしながら、ＹＡＧレーザを100 〔％〕全反
射させるコーティングは無いので、レーザビームＢはダ
イクロイックミラー１４１を僅かに透過する。そこで、
ビーム混合手段７４では、ダイクロイックミラー１４１
を透過したレーザビームＢを検出する光検出器７４１を
設けることにより、ダイクロイックミラー１４１の劣化
や損傷を検出している。すなわち、光検出器７４１で検
出されたレーザビームＢが異常であれば、ダイクロイッ
クミラー１４１の劣化や損傷が生じたと判断できる。
【００４２】図８は、本発明に係るレーザ加工装置にお
けるレーザビームの焦点位置を示す概略図であり、図８
〔１〕が第一例、図８〔２〕が第二例、図８〔３〕が第
三例、図８〔４〕が第四例である。以下、この図面に基
づき説明する。ただし、図２と同一部分は同一符号を付
すことにより重複説明を省略する。
けるレーザビームの焦点位置を示す概略図であり、図８
〔１〕が第一例、図８〔２〕が第二例、図８〔３〕が第
三例、図８〔４〕が第四例である。以下、この図面に基
づき説明する。ただし、図２と同一部分は同一符号を付
すことにより重複説明を省略する。
【００４３】レーザビームＡ，Ｂの焦点Ａｆ，Ｂｆは、
図２に示す以外にも、次のような位置関係をとり得る。
図８〔１〕の第一例は、焦点Ａｆ，Ｂｆがどちらも被加
工面９４０上にある。図８〔２〕の第二例は、焦点Ａ
ｆ，Ｂｆがどちらも被加工面９４０外にある。図８
〔３〕の第三例は、一方の焦点Ａｆが被加工面９４０上
にあり、他方の焦点Ｂｆが被加工面９４０上にある。図
８〔４〕の第四例は、一方の焦点Ａｆが被加工面９４０
上にあり、他方の焦点Ｂｆが被加工面９４０内にある。
図２に示す以外にも、次のような位置関係をとり得る。
図８〔１〕の第一例は、焦点Ａｆ，Ｂｆがどちらも被加
工面９４０上にある。図８〔２〕の第二例は、焦点Ａ
ｆ，Ｂｆがどちらも被加工面９４０外にある。図８
〔３〕の第三例は、一方の焦点Ａｆが被加工面９４０上
にあり、他方の焦点Ｂｆが被加工面９４０上にある。図
８〔４〕の第四例は、一方の焦点Ａｆが被加工面９４０
上にあり、他方の焦点Ｂｆが被加工面９４０内にある。
【００４４】図２の例は、焦点Ａｆ，Ｂｆのどちらも被
加工面９４０内にある。図示しないが、焦点Ａｆ，Ｂｆ
の一方が被加工面９４０内にあり他方が被加工面９４０
外にあるようにしてもよい。図面において、焦点Ａｆ，
Ｂｆの位置を逆にしてもよい。
加工面９４０内にある。図示しないが、焦点Ａｆ，Ｂｆ
の一方が被加工面９４０内にあり他方が被加工面９４０
外にあるようにしてもよい。図面において、焦点Ａｆ，
Ｂｆの位置を逆にしてもよい。
【００４５】なお、本発明は、いうまでもなく、上記実
施形態に限定されない。例えば、レーザビームは、炭酸
ガスレーザ及びＹＡＧレーザに限定されるものではな
く、本数も三本以上としてもよい。焦点位置可変手段
は、レンズ等によって構成することもできる。
施形態に限定されない。例えば、レーザビームは、炭酸
ガスレーザ及びＹＡＧレーザに限定されるものではな
く、本数も三本以上としてもよい。焦点位置可変手段
は、レンズ等によって構成することもできる。
【００４６】
【発明の効果】請求項１乃至５記載のレーザ加工装置に
よれば、複数のレーザビームに対して光軸を一致させて
混合するビーム混合手段を備えたことにより、複数のレ
ーザビームの光軸を一致させて被加工物へ照射すること
ができる。したがって、被加工物の位置の変動に伴い複
数のレーザビームが分かれることを防止できる。また、
レーザビームの互いの位置関係に方向性がないので、移
動方向によって溶融深さが変化することも防止できる。
よれば、複数のレーザビームに対して光軸を一致させて
混合するビーム混合手段を備えたことにより、複数のレ
ーザビームの光軸を一致させて被加工物へ照射すること
ができる。したがって、被加工物の位置の変動に伴い複
数のレーザビームが分かれることを防止できる。また、
レーザビームの互いの位置関係に方向性がないので、移
動方向によって溶融深さが変化することも防止できる。
【００４７】請求項２乃至４記載のレーザ加工装置によ
れば、レーザビームの焦点位置を自在に移動することが
できる焦点位置可変手段を備えたことにより、所望の溶
融深さを得ることができる。
れば、レーザビームの焦点位置を自在に移動することが
できる焦点位置可変手段を備えたことにより、所望の溶
融深さを得ることができる。
【００４８】請求項３記載のレーザ加工装置によれば、
電気信号によって鏡面の曲率が変化する可変形ミラーを
有する焦点位置可変手段を備えたので、光学部品の光路
長方向への移動を伴うことなく、焦点位置を変えること
ができる。したがって、焦点位置をレンズ等によって変
えるものと比較して、小型化及び高速応答化を達成でき
る。
電気信号によって鏡面の曲率が変化する可変形ミラーを
有する焦点位置可変手段を備えたので、光学部品の光路
長方向への移動を伴うことなく、焦点位置を変えること
ができる。したがって、焦点位置をレンズ等によって変
えるものと比較して、小型化及び高速応答化を達成でき
る。
【００４９】請求項４記載のレーザ加工装置によれば、
焦点位置可変手段によって複数のレーザビームの焦点位
置を互いに異ならせることにより、より深い溶融深さが
得られる。したがって、レーザビームの高速移動により
溶融深さが浅くなることを抑制できる。
焦点位置可変手段によって複数のレーザビームの焦点位
置を互いに異ならせることにより、より深い溶融深さが
得られる。したがって、レーザビームの高速移動により
溶融深さが浅くなることを抑制できる。
【００５０】請求項５記載のレーザ加工装置によれば、
レーザビームの戻り光を反射する戻り光反射膜付きミラ
ーをレーザ共振器に設けたことにより、戻り光によるレ
ーザ共振器の損傷を防止できる。
レーザビームの戻り光を反射する戻り光反射膜付きミラ
ーをレーザ共振器に設けたことにより、戻り光によるレ
ーザ共振器の損傷を防止できる。
【図１】本発明に係るレーザ加工装置の第一実施形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】図１のレーザ加工装置による被加工物の溶接状
態を示し、図２〔１〕が平面図、図２〔２〕が図２
〔１〕におけるII−II線縦断面図である。
態を示し、図２〔１〕が平面図、図２〔２〕が図２
〔１〕におけるII−II線縦断面図である。
【図３】本発明に係るレーザ加工装置の第二実施形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図４】本発明に係るレーザ加工装置の第三実施形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図５】本発明に係るレーザ加工装置の第四実施形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図６】本発明に係るレーザ加工装置の第五実施形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図７】本発明に係るレーザ加工装置の第六実施形態を
示す部分構成図である。
示す部分構成図である。
【図８】本発明に係るレーザ加工装置におけるレーザビ
ームの焦点位置を示す概略図であり、図８〔１〕が第一
例、図８〔２〕が第二例、図８〔３〕が第三例、図８
〔４〕が第四例である。
ームの焦点位置を示す概略図であり、図８〔１〕が第一
例、図８〔２〕が第二例、図８〔３〕が第三例、図８
〔４〕が第四例である。
【図９】従来のレーザ加工装置の問題点を示す説明図で
ある。
ある。
１０，３０，４０，５０，６０ レーザ加工装置 １２Ａ，１２Ｂ レーザ共振器 １４，７０ ビーム混合手段 １６ ビーム照射手段 １８，２０，３２，４２，６２ 焦点位置可変手段 ９４ 被加工物 Ａ，Ｂ レーザビーム Ａａ，Ｂａ レーザビームの光軸 Ａｆ，Ｂｆ レーザビームの焦点
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザビームを発生させる複数のレーザ
共振器と、これらのレーザ共振器から発生した複数のレ
ーザビームに対して光軸を一致させて混合するビーム混
合手段と、このビーム混合手段で混合されたレーザビー
ムを被加工物へ照射するビーム照射手段と、を備えたレ
ーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記レーザビームの焦点位置を自在に移
動することができる焦点位置可変手段を更に備えた、請
求項１記載のレーザ加工装置。 - 【請求項３】 前記焦点位置可変手段は、電気信号によ
って鏡面の曲率が変化する可変形ミラーを有する、請求
項２記載のレーザ加工装置。 - 【請求項４】 前記焦点位置可変手段は、前記複数のレ
ーザビームの焦点位置を互いに異ならせるものである、
請求項２又は３記載のレーザ加工装置。 - 【請求項５】 前記レーザ共振器から発生したレーザビ
ームの戻り光を反射する戻り光反射膜付きミラーが、当
該レーザ共振器に設けられた、請求項１記載のレーザ加
工装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22238798A JP3514129B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | レーザ加工装置 |
| DE19933825A DE19933825B4 (de) | 1998-07-22 | 1999-07-20 | Laserbearbeitungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22238798A JP3514129B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000042779A true JP2000042779A (ja) | 2000-02-15 |
| JP3514129B2 JP3514129B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=16781574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22238798A Expired - Fee Related JP3514129B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | レーザ加工装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| DE (1) | DE19933825B4 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002028795A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-29 | Miyachi Technos Corp | レーザ溶接方法及び装置 |
| JP2008093710A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Hitachi Zosen Corp | レーザ加工装置 |
| JP2010527793A (ja) * | 2007-05-25 | 2010-08-19 | フラウンホファー ゲゼルシャフト ツール フェルドルンク デル アンゲヴァントテン フォルシュンク エー ファウ | 材料除去方法及び材料除去装置 |
| JP2011218402A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ装置 |
| JP2016503348A (ja) * | 2012-11-30 | 2016-02-04 | ディレクトフォトニクス インダストリーズ ゲーエムベーハーＤｉｒｅｃｔｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｇｍｂｈ | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| JP2016215222A (ja) * | 2015-05-19 | 2016-12-22 | 株式会社アマダホールディングス | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| KR20180010372A (ko) * | 2016-07-20 | 2018-01-31 | 한국원자력연구원 | 레이저 가공 헤드 |
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