JP6335590B2 - レーザ加工装置及びレンズユニット - Google Patents
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Description
上記課題を解決するレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査する走査部と、前記走査部を制御する制御部と、を備え、加工対象物にレーザ光を照射することで加工を行う。さらに、同レーザ加工装置は、前記走査部は、前記レーザ光源からのレーザ光を反射して走査する第1ガルバノミラーと、前記第1ガルバノミラーからのレーザ光を反射して走査する第2ガルバノミラーとを有し、前記第1及び第2ガルバノミラーをそれぞれ回動させることにより前記レーザ光源から出射されるレーザ光を直交する方向に二次元的に走査するガルバノスキャナであり、前記走査部が走査するレーザ光を屈折するレンズユニットを着脱可能に備え、前記レンズユニットは、入射されたレーザ光を同レンズユニットの光軸上の同一点に集光するように、前記レンズユニットの光軸から遠くに入射するレーザ光ほど内側に向かって屈折し、前記制御部は、前記走査部を制御して前記レンズユニットに入射するレーザ光を同レンズユニットの光軸を中心とする円状に走査させる際に、同光軸からレーザ光の照射位置までの距離を変更する。
上記レーザ加工装置において、前記レンズユニットは、第1のレンズと、前記第1のレンズよりも加工対象物側に設けられる第2のレンズと、を有することが望ましい。
図1に示すように、レーザ加工装置1は、コントローラ2と、コントローラ2にファイバケーブル3及び電気ケーブル4を介して接続された略直方体状のヘッド5と、コントローラ2に電気ケーブル6を介して接続されたコンソール7とを備えている。ヘッド5の下面には、レーザ光Lkを出射する窓部5aが設けられており、ヘッド5は、載置テーブル8の載置面8a上に載置された加工対象物Wの加工面(以下「表面Wa」ともいう。)と対向するように設置されている。そして、レーザ加工装置1は、ヘッド5からレーザ光Lkを出射することにより、加工対象物Wに穴あけ加工を行う。
図2に示すように、レンズユニット20は、レーザ光Lkの進行方向において、集光レンズ14と加工対象物Wとの間に着脱可能に設けられている。また、レンズユニット20は、集光レンズ14側に設けられる第1のレンズ21と、加工対象物W側に設けられる第2のレンズ22とを有している。ここで、第1のレンズ21は、例えば凹レンズなど、第1のレンズ21に入射したレーザ光Lkを、その光軸に沿うように屈折するレンズであることが望ましい。一方、第2のレンズ22は、例えば凸レンズなど、第2のレンズ22に入射したレーザ光Lkを、その光軸と交差するように屈折するレンズであることが望ましい。また、第1及び第2のレンズ21,22は、それぞれの光軸がともに集光レンズ14の光軸と同一直線上に位置するように配置されている。このため、以降の説明では、第1及び第2のレンズ21,22の光軸を「レンズユニット20の光軸」ともいい、第1及び第2のレンズ21,22並びにレンズユニット20の光軸を「光軸La」ともいう。
(1)入射側で入射されたレーザ光Lkを、出射側の光軸上の同一点(集光位置FP)に集光するように、光軸Laから遠くに入射するレーザ光Lkほど内側に向かって屈折するレンズユニット20を設けるようにした。これにより、レンズユニット20に入射するレーザ光Lkを、光軸Laを中心とする円状に走査させる際に、同光軸Laから入射位置までの距離(第1及び第2の距離R1,R2)を変更することで、加工対象物Wに加工されるテーパ穴(逆テーパ穴31,32)のテーパ角を変化させることができる。したがって、加工対象物Wにテーパ角の異なるテーパ穴の穴あけ加工を容易に行うことができる。
・図5に示すように、レンズユニット20Aは、第1のレンズ21と第2のレンズ22との間に、第1のレンズ21で屈折されたレーザ光Lkのビーム径を調整するビームエキスパンダ23を有していてもよい。この場合、レーザ加工装置1は、ビームエキスパンダ12を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。
・レンズユニット20における第1のレンズ21は、同第1のレンズ21に入射したレーザ光Lkを光軸Laに沿うように屈折するレンズであれば、凹レンズでなくてもよい。例えば、非球面レンズやコリメータレンズであってもよい。
・ガルバノスキャナ13は、レンズユニット20に対してその光軸Laを中心にレーザ光Lkを閉ループ状に走査するのであれば、同レーザ光Lkを円状に走査しなくてもよい。例えば、ガルバノスキャナ13は、レンズユニット20に対してその光軸Laを中心にレーザ光Lkを楕円状に走査してもよい。これによれば、レーザ加工装置1は、開口形状が楕円形状のテーパ穴を加工することができる。また、ガルバノスキャナ13は、レンズユニット20に対してその光軸Laを中心にレーザ光Lkを任意の閉ループ状に走査することで、任意の開口形状のテーパ穴を加工することができる。
Claims (4)
- レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査する走査部と、
前記走査部を制御する制御部と、を備え、加工対象物にレーザ光を照射することで加工を行うレーザ加工装置において、
前記走査部は、前記レーザ光源からのレーザ光を反射して走査する第1ガルバノミラーと、前記第1ガルバノミラーからのレーザ光を反射して走査する第2ガルバノミラーとを有し、前記第1及び第2ガルバノミラーをそれぞれ回動させることにより前記レーザ光源から出射されるレーザ光を直交する方向に二次元的に走査するガルバノスキャナであり、
前記走査部が走査するレーザ光を屈折するレンズユニットを着脱可能に備え、
前記レンズユニットは、入射されたレーザ光を同レンズユニットの光軸上の同一点に集光するように、前記レンズユニットの光軸から遠くに入射するレーザ光ほど内側に向かって屈折し、
前記制御部は、前記走査部を制御して前記レンズユニットに入射するレーザ光を同レンズユニットの光軸を中心とする円状に走査させる際に、同光軸からレーザ光の照射位置までの距離を変更する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査する走査部と、
前記走査部が走査するレーザ光を透過する透光部材と、
前記走査部を制御する制御部と、を備え、加工対象物にレーザ光を照射することで加工を行うレーザ加工装置において、
前記走査部は、前記レーザ光源からのレーザ光を反射して走査する第1ガルバノミラーと、前記第1ガルバノミラーからのレーザ光を反射して走査する第2ガルバノミラーとを有し、前記第1及び第2ガルバノミラーをそれぞれ回動させることにより前記レーザ光源から出射されるレーザ光を直交する方向に二次元的に走査するガルバノスキャナであり、
前記透光部材と交換可能とされ、前記走査部が走査するレーザ光を屈折するレンズユニットをさらに備え、
前記レンズユニットは、入射されたレーザ光を同レンズユニットの光軸上の同一点に集光するように、前記レンズユニットの光軸から遠くに入射するレーザ光ほど内側に向かって屈折し、
前記制御部は、前記走査部を制御して前記レンズユニットに入射するレーザ光を同レンズユニットの光軸を中心とする円状に走査させる際に、同光軸からレーザ光の照射位置までの距離を変更する
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記レンズユニットは、第1のレンズと、前記第1のレンズよりも加工対象物側に設けられる第2のレンズと、を有する
請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工装置。 - レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されるレーザ光を走査する走査部と、
前記走査部を制御する制御部と、を備え、前記走査部は、前記レーザ光源からのレーザ光を反射して走査する第1ガルバノミラーと、前記第1ガルバノミラーからのレーザ光を反射して走査する第2ガルバノミラーとを有し、前記第1及び第2ガルバノミラーをそれぞれ回動させることにより前記レーザ光源から出射されるレーザ光を直交する方向に二次元的に走査するガルバノスキャナであり、加工対象物にレーザ光を照射することで加工を行うレーザ加工装置に装着されるレンズユニットにおいて、
前記レンズユニットは、前記走査部と前記加工対象物との間に装着され、入射されたレーザ光を同レンズユニットの光軸上の同一点に集光するように、前記レンズユニットの光軸から遠くに入射するレーザ光ほど内側に向かって屈折し、入射するレーザ光を同レンズユニットの光軸を中心とする円状に走査させる際に、同光軸からレーザ光の照射位置までの距離を変更する
ことを特徴とするレンズユニット。
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