JP6887502B2 - レーザ加工装置および方法 - Google Patents
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Description
−各々が少なくとも1つの第1の光供給ファイバに第1のレーザビームを提供する、少なくとも1つの第1のレーザ装置と、
−各々が少なくとも1つの第2の光供給ファイバに第2のレーザビームを提供する、少なくとも1つの第2のレーザ装置と、
−第1および第2の光供給ファイバ、ならびにマルチコア光ファイバに接続された、ビーム結合手段であって、少なくとも1つの第1の光供給ファイバをマルチコア光ファイバの第1のコアと位置合わせし、かつ少なくとも1つの第2の光供給ファイバをマルチコア光ファイバの少なくとも1つの第2のコアと位置合わせすることによって、複合レーザビームを形成するようになっており、マルチコア光ファイバの第1のコアが円形の断面を有し、第2のコアが第1のコアと同心の円環形状を有する、ビーム結合手段と、
−第1および第2のコアと接続可能なレーザ加工ヘッドであって、第1および第2の出力レーザビームを含む複合レーザビームを切断するワークに向ける、レーザ加工ヘッドと、
−第1および第2のレーザ装置に機能的に接続され、第1および第2の出力レーザビームにおける出力密度を個別に制御する、制御ユニットであって、切断進行方向における変化点への接近に応じて、および、切断するワークの厚さに従って第1の出力レーザビームの出力密度と第2の出力レーザビームの出力密度との関係に変化をもたらすように、のうち少なくとも1つにおいて、第1および第2の出力レーザビームの少なくとも一方の出力密度を適合させるように構成された、制御ユニットと、を備える。
−少なくとも1つの第1のレーザ装置に接続された少なくとも1つの第1の光供給ファイバから、少なくとも1つの第1のレーザビームを供給するステップと、
−少なくとも1つの第2のレーザ装置に接続された少なくとも1つの第2の光供給ファイバから、少なくとも1つの第2のレーザビームを供給するステップと、
−少なくとも1つの第1の光供給ファイバをマルチコア光ファイバの第1のコアと位置合わせし、かつ少なくとも1つの第2の光供給ファイバをマルチコア光ファイバの第2のコアと位置合わせすることによって、マルチコア光ファイバ内の第1および第2のレーザビームを結合するステップであって、マルチコア光ファイバの第1のコアが円形の断面を有し、第2のコアが第1のコアと同心の円環形状を有するステップと、
−マルチコア光ファイバからの第1および第2の出力ビームを含む複合レーザビームを、切断するワークに向けるステップと、
−第1および第2の出力レーザビームの出力密度を、制御ユニットによって個別に制御するステップであって、切断進行方向における変化点(22)への接近に応じて、および、切断するワークの厚さに従って第1の出力レーザビームの出力密度と第2の出力レーザビームの出力密度との関係に変化をもたらすように、のうち少なくとも1つにおいて、第1および第2のレーザビームの少なくとも一方の出力密度を適合させるステップと、を含む。
第2の光供給ファイバの数は、限定しないが、4つの代わりに、例えば、8、16、または32であることを理解されたい。第2の導光コア71aは、互いの間に90°の角度距離を有する出力ビームを提供するために、中心コア72aに対して対称的に配置されていることが好ましい。
Claims (25)
- レーザ加工装置であって、
−各々の第1のレーザ装置(30)が第1のレーザビームを供給するための少なくとも1つの第1の光供給ファイバ(32)を有する、少なくとも1つの前記第1のレーザ装置(30)と、
−各々の第2のレーザ装置(31)が第2のレーザビームを供給するための少なくとも1つの第2の光供給ファイバ(33)を有する、少なくとも1つの前記1つの第2のレーザ装置(31)と、
−前記第1および第2の光供給ファイバ、ならびにマルチコア光ファイバ(35,50)に接続された、ビーム結合手段(34)であって、前記マルチコア光ファイバの中心に位置する円形の断面を有する第1のコア(51)および前記第1のコアに同心の円環形状を有する第2のコア(53)を有する前記マルチコア光ファイバにおいて、前記第1の光供給ファイバの中心が、前記第1のコアに位置合わせされ、かつ、前記第2の光供給ファイバの中心が環状の第2のコアの内径と外径との間に位置合わせされ、かつ、前記第1および第2の光供給ファイバの端の各々が、ガラス管内で溶着され、前記ガラス管が、前記マルチコア光ファイバに溶着されることによって、複合レーザビームを形成するようになっており、前記ビーム結合手段は、ガラスからなり、光パワーは、ビーム結合手段構造全体を通ってガラスの内部を伝搬する、前記ビーム結合手段と、
−前記第1および第2のコアと接続可能なレーザ加工ヘッド(20)であって、第1および第2の出力レーザビーム(1,2)を含む複合レーザビーム(40)を、切断するワーク(21)に向け、前記第2の出力レーザビームは、前記ワークにて前記第1のレーザ出力ビームに同心の円環形状を有する、レーザ加工ヘッド(20)と、
−前記第1および第2のレーザ装置(30,31)に機能的に接続され、前記第1および第2のレーザ装置の出力レベルを個別に制御して、前記レーザ加工ヘッドの前記ワークに対する速度に応じて前記第1および第2の出力レーザビームの両方における出力密度を、前記第1の出力レーザビームの前記出力密度が、前記第2の出力レーザビームの前記出力密度よりも高い又は低い状態のいずれかに制御する、制御ユニット(10)と、を備える、レーザ加工装置。 - 前記装置は、切断動作の進行方向における少なくとも1つの変化を含む、所定の加工プロファイルに従って前記ワークを加工するように構成されており、前記制御ユニットは、前記加工プロファイルに対する現在の切断位置に基づいて、前記第1および第2の出力レーザビーム(1,2)の少なくとも一方の前記出力密度を適合させるように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、切断進行方向における変化点(22)への接近に応じて、前記第1の出力レーザビーム(1)の前記出力密度を低減するように構成されている、請求項2に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、切断進行方向における変化点(22)への接近時に、前記第1の出力レーザビームの前記出力密度を徐々に低減するように構成されている、請求項2に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、前記レーザ加工ヘッドの切断進行方向における変化点への接近に応じて前記第1の出力レーザビーム(1)をオフにし、前記変化点の後に前記第1の出力レーザビーム(1)をオンにするように構成されている、請求項2に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、切断進行方向における変化点(22)への接近時に、および/または、前記ワークの厚さの変化に応じて、前記第1および第2の出力レーザビーム(1,2)の少なくとも一方の変調を変更するように構成されている、請求項2に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、前記第1の出力レーザビームおよび前記第2の出力レーザビームの両方によって、前記ワークを穿孔するように構成されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、環状のレーザビームをオフにするための所定の厚さ制限値を下回る前記ワークの厚さに応じて、前記第2の出力レーザビーム(2)をオフにするように構成されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制限値が4〜8ミリメートルの範囲である、請求項8に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、前記第2の出力レーザビームの出力密度が前記第1の出力レーザビームの出力密度の3倍になるように、前記第1および/または前記第2のレーザ装置(30,31)を制御するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、前記第1のレーザ装置及び第2のレーザ装置の少なくとも一方の光パルスのパルス幅および/または周波数を変更して、前記第1および第2の出力レーザビームの少なくとも一方の前記出力密度を制御するように構成されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御ユニットは、前記ワーク(21)に関するユーザ入力に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の出力レーザビームおよび前記第2の出力レーザビームのいずれかまたは両方の前記出力密度の関係を制御するように構成されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ワークの厚さを感知するためのセンサ(17)が前記制御ユニットに接続されており、前記制御ユニットは、前記ワーク(21)の厚さを示す受信したセンサ出力に基づいて、前記第1および第2の出力レーザビームの前記出力密度の関係を適合させるように構成されている、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの第1のレーザ装置(30)がファイバレーザである、請求項1〜13のいずれか一項に記載の装置。
- ワークをレーザビームで切断する方法であって、
−少なくとも1つの第1のレーザ装置(30)に接続された少なくとも1つの第1の光供給ファイバ(32)から、少なくとも1つの第1のレーザビームを供給するステップと、
−少なくとも1つの第2のレーザ装置(31)に接続された少なくとも1つの第2の光供給ファイバ(33)から、少なくとも1つの第2のレーザビームを供給するステップと、
−マルチコア光ファイバ内の前記第1および第2のレーザビームをビーム結合手段によって結合するステップであって、前記マルチコア光ファイバは、前記マルチコア光ファイバの中心に位置する円形の断面を有する第1のコア(51)および前記第1のコアに同心の円環形状を有する第2のコア(53)を有し、前記第1の光供給ファイバの中心が、前記第1のコアに位置合わせされ、かつ、前記第2の光供給ファイバの中心が環状の第2のコアの内径と外径との間に位置合わせされ、かつ、前記第1および第2の光供給ファイバの端の各々が、ガラス管内で溶着され、前記ガラス管が、前記マルチコア光ファイバに溶着され、前記ビーム結合手段は、ガラスからなり、光パワーは、ビーム結合手段構造全体を通ってガラスの内部を伝搬する、ステップと、
−前記マルチコア光ファイバ(12,50)からの第1および第2の出力レーザビーム(1,2)を含む複合レーザビームを、切断するワーク(21)に向けるステップであって、前記第2の出力レーザビームは、前記ワークにて前記第1のレーザ出力ビームに同心の円環形状を有する、ステップと、
−制御ユニット(10)によって、前記第1および第2のレーザ装置の出力レベルを制御して、前記複合ビームが前記ワークに対して移動する速度に応じて前記第1および第2の出力レーザビームの両方における出力密度を、前記第1の出力レーザビームの前記出力密度が、前記第2の出力レーザビームの前記出力密度よりも高い又は低い状態のいずれかに制御する、ステップと、を含む、方法。 - 前記ワーク(21)を、切断動作の進行方向における少なくとも1つの変化を含む、所定の加工プロファイルに従って加工し、前記加工プロファイルに対する現在の切断位置に基づいて、前記第1および第2の出力レーザビーム(1,2)の少なくとも一方の前記出力密度を適合させる、請求項15に記載の方法。
- 切断進行方向における変化点(22)への接近に応じて、前記第1の出力レーザビーム(1)の前記出力密度を低減する、請求項16に記載の方法。
- 切断進行方向における変化点(22)への接近時に、前記第1の出力レーザビームの前記出力密度を徐々に低減する、請求項16に記載の方法。
- レーザ加工ヘッドの切断進行方向における変化点(22)への接近に応じて前記第1の出力レーザビーム(1)をオフにし、前記変化点の後に前記第1の出力レーザビームをオンにする、請求項16に記載の方法。
- 切断進行方向における変化点への接近に応じて、および/または、前記ワークの厚さの変化に応じて、前記第1および第2の出力レーザビーム(1,2)の少なくとも一方の変調を変更する、請求項16に記載の方法。
- 前記第1の出力レーザビームおよび前記第2の出力レーザビーム(1,2)の両方によって前記ワークを穿孔する、請求項15に記載の方法。
- 環状レーザビームをオフにするための所定の厚さ制限値を下回る前記ワーク(21)の厚さに応じて、前記第2のレーザビーム(2)をオフにする、請求項15に記載の方法。
- 前記制限値が4〜8ミリメートルの範囲である、請求項22に記載の方法。
- 前記第2の出力レーザビームの出力密度が前記第1の出力レーザビームの出力密度の3倍になるように、前記第1および第2のレーザ装置を制御する、請求項22または23に記載の方法。
- 前記第1のレーザ装置および前記第2のレーザ装置の少なくとも一方の光パルスのパルス幅および/または周波数を変更して、前記第1および第2の出力レーザビームの少なくとも一方の前記出力密度を制御する、請求項15〜24のいずれか一項に記載の方法。
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