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JP6955934B2 - Laser processing machine - Google Patents
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JP6955934B2 - Laser processing machine - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ光によって金属の板(板金)を加工するレーザ加工機に関する。 The present invention relates to a laser processing machine that processes a metal plate (sheet metal) by laser light.

レーザ発振器より射出されたレーザ光によって板金を切断または溶接したり、板金に対してマーキングを施したりするよう加工するレーザ加工機が普及している。レーザ加工機には、種々のレーザ発振器が用いられる。比較的板厚の薄い板金を高速に切断加工するためには、例えばファイバレーザ発振器がよく用いられる。 Laser processing machines that cut or weld sheet metal with laser light emitted from a laser oscillator or mark the sheet metal are widely used. Various laser oscillators are used in the laser processing machine. For example, a fiber laser oscillator is often used for cutting a relatively thin sheet metal at high speed.

特表2015−500571号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-500571 国際公開第2011/124671号International Publication No. 2011/124671

レーザ加工機は、板金に照射されるレーザビームのビームプロファイルを板金の加工条件に応じて適切に設定する必要がある。特許文献1及び2には、複数のビームプロファイルのうちからいずれかのビームプロファイルを選択して板金を加工することができるレーザ加工機が記載されている。 The laser processing machine needs to appropriately set the beam profile of the laser beam to be applied to the sheet metal according to the processing conditions of the sheet metal. Patent Documents 1 and 2 describe a laser processing machine capable of processing a sheet metal by selecting one of a plurality of beam profiles.

特許文献1及び2に記載のビームプロファイルを選択するための構成は煩雑であり、簡易で安価な構成でビームプロファイルを選択することができるレーザ加工機が望まれる。 The configuration for selecting the beam profile described in Patent Documents 1 and 2 is complicated, and a laser processing machine capable of selecting the beam profile with a simple and inexpensive configuration is desired.

本発明は、簡易で安価な構成で、複数のビームプロファイルのうちからいずれかのビームプロファイルを選択して板金を加工することができるレーザ加工機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a laser processing machine capable of processing a sheet metal by selecting one of a plurality of beam profiles with a simple and inexpensive configuration.

本発明は、レーザ光の入射面として凸曲面、レーザ光の射出面として凹アキシコン面を有し、ガウシアン型のビームプロファイルを有する発散光のレーザ光を透過させる凸凹アキシコンレンズと、レーザ光の入射面として凸アキシコン面、レーザ光の射出面として平面を有し、前記凸凹アキシコンレンズより射出されたレーザ光を透過させる平凸アキシコンレンズと、前記平凸アキシコンレンズより射出されたレーザ光を集束させて、加工対象の板金に照射する集束レンズと、前記凸凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第1の移動機構と、前記第1の移動機構によって前記凸凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第1の駆動部と、前記平凸アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第2の移動機構と、前記第2の移動機構によって前記平凸アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第2の駆動部と、前記凸凹アキシコンレンズと前記平凸アキシコンレンズとを互いに近接させて、前記集束レンズによって集束されるレーザ光のビームプロファイルをガウシアン型とする第1のモードと、前記凸凹アキシコンレンズと前記平凸アキシコンレンズとを互いに離隔させ、互いに離隔している状態の前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズを、前記凸凹アキシコンレンズが前記第1のモードにおける前記凸凹アキシコンレンズの位置と比較して、前記集束レンズから離れる方向の位置または前記集束レンズに近付く方向の位置に位置するように移動させて、前記集束レンズによって集束されるレーザ光の集束点よりも奥側または手前側においてレーザ光のビームプロファイルをリング型とする第2のモードとを切り替えるよう、前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズの位置を制御する制御装置とを備えるレーザ加工機を提供する。
また、本発明は、レーザ光の入射面として凸曲面、レーザ光の射出面として凹アキシコン面を有し、ガウシアン型のビームプロファイルを有する発散光のレーザ光を透過させる凸凹アキシコンレンズと、レーザ光の入射面として凸アキシコン面、レーザ光の射出面として平面を有し、前記凸凹アキシコンレンズより射出されたレーザ光を透過させる平凸アキシコンレンズと、前記平凸アキシコンレンズより射出されたレーザ光を集束させて、加工対象の板金に照射する集束レンズと、前記凸凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第1の移動機構と、前記第1の移動機構によって前記凸凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第1の駆動部と、前記平凸アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第2の移動機構と、前記第2の移動機構によって前記平凸アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第2の駆動部と、前記凸凹アキシコンレンズと前記平凸アキシコンレンズとを互いに近接させて、前記集束レンズによって集束されるレーザ光のビームプロファイルをガウシアン型とする第1のモードと、前記凸凹アキシコンレンズの位置を前記第1のモードにおける前記凸凹アキシコンレンズの位置と同じ位置とした状態で、前記平凸アキシコンレンズを前記凸凹アキシコンレンズから離隔させて、前記集束レンズによって集束されるレーザ光の集束点の手前側及び奥側の双方においてレーザ光のビームプロファイルをリング型とする第2のモードとを切り替えるよう、前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズの各位置を制御する制御装置とを備えるレーザ加工機を提供する。
The present invention comprises a concave-convex axicon lens having a convex curved surface as an incident surface of laser light, a concave axicon surface as an emission surface of laser light, and a Gaussian-type beam profile for transmitting divergent light laser light, and a laser light. A plano-convex axicon lens having a convex axicon surface as an incident surface and a flat surface as a laser beam emitting surface and transmitting the laser light emitted from the uneven axicon lens, and a laser emitted from the plano-convex axicon lens. A focusing lens that focuses light and irradiates the sheet metal to be processed, a first moving mechanism for moving the uneven axicon lens in the optical axis direction, and the uneven axicon lens by the first moving mechanism. A first driving unit for moving the plano-convex axicon lens in the optical axis direction, a second moving mechanism for moving the plano-convex axicon lens in the optical axis direction, and the plano-convex axicon by the second moving mechanism. The beam profile of the laser beam focused by the focusing lens by bringing the second driving unit that drives the conlens to move in the optical axis direction, the uneven axicon lens, and the plano-convex axicon lens close to each other. In the first mode in which the lens is of the Gaussian type, the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens are separated from each other, and the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens are separated from each other. The uneven axicon lens is moved so as to be located at a position away from the focusing lens or a position closer to the focusing lens as compared with the position of the uneven axicon lens in the first mode. The uneven axicon lens and the plano-convex axicon so as to switch between the second mode in which the beam profile of the laser light is ring-shaped on the back side or the front side of the focusing point of the laser light focused by the focusing lens. providing Relais chromatography the machine includes a controller for controlling each position of the lens.
Further, the present invention includes a concave-convex axicon lens having a convex curved surface as an incident surface of laser light and a concave axicon surface as an emission surface of laser light, and having a Gaussian-type beam profile to transmit divergent light laser light, and a laser. A plano-convex axicon lens that has a convex axicon surface as an incident surface of light and a flat surface as an emission surface of laser light and transmits laser light emitted from the uneven axicon lens, and a plano-convex axicon lens that is emitted from the plano-convex axicon lens. The focusing lens that focuses the laser beam and irradiates the sheet metal to be processed, the first moving mechanism for moving the uneven axicon lens in the optical axis direction, and the uneven axi by the first moving mechanism. A first driving unit that drives the conlens to move in the optical axis direction, a second moving mechanism for moving the plano-convex axicon lens in the optical axis direction, and the flatness by the second moving mechanism. A second driving unit that drives the convex axicon lens to move in the optical axis direction, the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens are brought close to each other, and the laser beam focused by the focusing lens. In the first mode in which the beam profile is Gaussian type and the position of the uneven axicon lens is the same as the position of the uneven axicon lens in the first mode, the plano-convex axicon lens is said to be the same. Separated from the uneven axicon lens, the second mode in which the beam profile of the laser light is ring-shaped is switched on both the front side and the back side of the focusing point of the laser light focused by the focusing lens. Provided is a laser processing machine including an uneven axicon lens and a control device for controlling each position of the plano-convex axicon lens.

さらに、本発明は、発散光のレーザ光が入射されて収束光に変換する凸レンズと、前記凸レンズより射出された収束光のレーザ光が入射される凹レンズとを有し、前記凸レンズから射出される収束光の収束角に応じて前記凹レンズより射出されるビーム径を可変させるビーム径可変装置と、前記凸レンズを光軸方向に移動させるための第1の移動機構と、前記第1の移動機構によって前記凸レンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第1の駆動部と、前記凹レンズを光軸方向に移動させるための第2の移動機構と、前記第2の移動機構によって前記凹レンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第2の駆動部と、前記ビーム径可変装置より射出されたレーザ光が入射され、レーザ光の入射面として平面、レーザ光の射出面として凹アキシコン面を有する平凹アキシコンレンズと、レーザ光の入射面として凸アキシコン面、レーザ光の射出面として凸曲面を有し、前記平凹アキシコンレンズより射出されたレーザ光を集束させて、加工対象の板金に照射する両凸アキシコンレンズと、前記平凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第3の移動機構と、前記第3の移動機構によって前記平凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第3の駆動部と、前記ビーム径可変装置が平行光を射出している状態で、前記平凹アキシコンレンズを前記両凸アキシコンレンズに近接させて、前記両凸アキシコンレンズによって集束されるレーザ光のビームプロファイルをガウシアン型とする第1のモードと、前記ビーム径可変装置が発散光を射出している状態で、前記平凹アキシコンレンズを前記両凸アキシコンレンズから離隔させて、前記両凸アキシコンレンズによって集束されるレーザ光の集束点の奥側においてレーザ光のビームプロファイルをリング型とする第2のモードとを切り替えるよう、前記凸レンズ、前記凹レンズ、及び前記平凹アキシコンレンズの各位置を制御する制御装置とを備えるレーザ加工機を提供する。 Further , the present invention has a convex lens in which a laser beam of divergent light is incident and converted into convergent light, and a concave lens in which a laser beam of convergent light emitted from the convex lens is incident, and is emitted from the convex lens. By a beam diameter variable device that changes the beam diameter emitted from the concave lens according to the convergence angle of the focused light, a first moving mechanism for moving the convex lens in the optical axis direction, and the first moving mechanism. A first driving unit that drives the convex lens to move in the optical axis direction, a second moving mechanism for moving the concave lens in the optical axis direction, and the second moving mechanism move the concave lens in the optical axis direction. A second drive unit that drives the light to move the beam, and the laser light emitted from the beam diameter variable device are incident, and the plano-concave axis having a flat surface as the incident surface of the laser light and a concave axicon surface as the emission surface of the laser light. It has a conlens, a convex axicon surface as an incident surface of laser light, and a convex curved surface as an emission surface of laser light, and focuses the laser light emitted from the plano-concave axicon lens to irradiate the sheet metal to be processed. The biconvex axicon lens, the third moving mechanism for moving the plano-concave axicon lens in the optical axis direction, and the third moving mechanism so as to move the plano-concave axicon lens in the optical axis direction. With the third driving unit to be driven and the beam diameter variable device emitting parallel light, the plano-concave axicon lens is brought close to the biconvex axicon lens, and the biconvex axicon lens is used. The plano-concave axicon lens is separated from the biconvex axicon lens in the first mode in which the beam profile of the focused laser light is of the Gaussian type and in the state where the beam diameter variable device emits divergent light. The convex lens, the concave lens, and the flat lens so as to switch between the second mode in which the beam profile of the laser light is ring-shaped behind the focusing point of the laser light focused by the biconvex axicon lens. and a control device for controlling the respective positions of the concave axicon lens provides Relais chromatography tHE machine.

本発明のレーザ加工機によれば、簡易で安価な構成で、複数のビームプロファイルのうちからいずれかのビームプロファイルを選択して板金を加工することができる。 According to the laser processing machine of the present invention, it is possible to process a sheet metal by selecting one of a plurality of beam profiles with a simple and inexpensive configuration.

第1実施形態のレーザ加工機の全体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the overall configuration example of the laser processing machine of 1st Embodiment. 第1実施形態のレーザ加工機におけるコリメータユニットの詳細な構成例を示す図である。It is a figure which shows the detailed configuration example of the collimator unit in the laser processing machine of 1st Embodiment. 第1実施形態のレーザ加工機におけるビームプロファイルの変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the beam profile in the laser processing machine of 1st Embodiment. ガウシアン型のビームプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the Gaussian type beam profile. 太いリング型のビームプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the beam profile of a thick ring type. 鋭いリング型のビームプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the beam profile of a sharp ring type. 太いリングの中央に所定の強度が存在するビームプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the beam profile in which a predetermined intensity exists in the center of a thick ring. 鋭いリングの中央に所定の強度が存在するビームプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the beam profile in which a predetermined intensity exists in the center of a sharp ring. 第2実施形態のレーザ加工機で用いる凸凹アキシコンレンズ及び平凸アキシコンレンズを示す図である。It is a figure which shows the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens used in the laser processing machine of 2nd Embodiment. 第3実施形態のレーザ加工機で用いる凸凹アキシコンレンズ及び平凸アキシコンレンズを示す図である。It is a figure which shows the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens used in the laser processing machine of 3rd Embodiment. 第4実施形態のレーザ加工機で用いる凸凹アキシコンレンズ及び平凸アキシコンレンズを示す図である。It is a figure which shows the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens used in the laser processing machine of 4th Embodiment. 第4実施形態のレーザ加工機におけるビームプロファイルの変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the beam profile in the laser processing machine of 4th Embodiment. 第5実施形態のレーザ加工機におけるコリメータユニットの詳細な構成例を示す図である。It is a figure which shows the detailed configuration example of the collimator unit in the laser processing machine of 5th Embodiment. 第5実施形態のレーザ加工機において、ビーム径可変装置によってビーム径を大きくした状態におけるビームプロファイルの変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the beam profile in the state which increased the beam diameter by the beam diameter variable apparatus in the laser processing machine of 5th Embodiment. 第5実施形態のレーザ加工機において、ビーム径可変装置によってビーム径を小さくした状態におけるビームプロファイルの変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of the beam profile in the state which reduced the beam diameter by the beam diameter variable apparatus in the laser processing machine of 5th Embodiment.

以下、第1〜第5実施形態のレーザ加工機について、添付図面を参照して説明する。第1〜第5実施形態のレーザ加工機において、同一の機能を有する部分には同一の符号を付し、その説明を省略することがある。 Hereinafter, the laser processing machines of the first to fifth embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. In the laser processing machine of the first to fifth embodiments, the same reference numerals are given to the portions having the same function, and the description thereof may be omitted.

<第1実施形態>
図1において、レーザ加工機100は、レーザ光を生成して射出するレーザ発振器10と、レーザ加工ユニット20と、レーザ発振器10より射出されたレーザ光をレーザ加工ユニット20へと伝送するプロセスファイバ12とを備える。また、レーザ加工機100は、操作部40と、レーザ発振器10及びレーザ加工ユニット20を制御するNC装置50とを備える。NC装置50は、制御装置の一例である。
<First Embodiment>
In FIG. 1, the laser processing machine 100 includes a laser oscillator 10 that generates and emits laser light, a laser processing unit 20, and a process fiber 12 that transmits the laser light emitted from the laser oscillator 10 to the laser processing unit 20. And. Further, the laser machining machine 100 includes an operation unit 40 and an NC device 50 that controls the laser oscillator 10 and the laser machining unit 20. The NC device 50 is an example of a control device.

レーザ発振器10としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザ光を射出するレーザ発振器、またはレーザダイオードより発せられるレーザ光を直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器10は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器(DDL発振器)である。 As the laser oscillator 10, a laser oscillator that amplifies the excitation light emitted from the laser diode and emits a laser beam having a predetermined wavelength, or a laser oscillator that directly uses the laser beam emitted from the laser diode is preferable. The laser oscillator 10 is, for example, a solid-state laser oscillator, a fiber laser oscillator, a disk laser oscillator, or a direct diode laser oscillator (DDL oscillator).

レーザ発振器10は、波長900nm〜1100nmの1μm帯のレーザ光を射出する。ファイバレーザ発振器及びDDL発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長1060nm〜1080nmのレーザ光を射出し、DDL発振器は、波長910nm〜950nmのレーザ光を射出する。 The laser oscillator 10 emits laser light in the 1 μm band having a wavelength of 900 nm to 1100 nm. Taking a fiber laser oscillator and a DDL oscillator as an example, the fiber laser oscillator emits a laser beam having a wavelength of 1060 nm to 1080 nm, and the DDL oscillator emits a laser beam having a wavelength of 910 nm to 950 nm.

レーザ加工ユニット20は、加工対象の板金Wを載せる加工テーブル21と、門型のX軸キャリッジ22と、Y軸キャリッジ23と、Y軸キャリッジ23に固定されたコリメータユニット30とを有する。X軸キャリッジ22は、加工テーブル21上でX軸方向に移動自在に構成されている。Y軸キャリッジ23は、X軸キャリッジ22上でX軸に垂直なY軸方向に移動自在に構成されている。 The laser machining unit 20 includes a machining table 21 on which the sheet metal W to be machined is placed, a portal-shaped X-axis carriage 22, a Y-axis carriage 23, and a collimator unit 30 fixed to the Y-axis carriage 23. The X-axis carriage 22 is configured to be movable in the X-axis direction on the processing table 21. The Y-axis carriage 23 is configured to be movable on the X-axis carriage 22 in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis.

コリメータユニット30は、プロセスファイバ12の射出端より射出した一点鎖線で示すレーザ光が入射される凸凹アキシコンレンズ31と、凸凹アキシコンレンズ31より射出したレーザ光が入射される平凸アキシコンレンズ32とを有する。また、コリメータユニット30は、平凸アキシコンレンズ32より射出したレーザ光をX軸及びY軸に垂直なZ軸方向下方に向けて反射させるベンドミラー33と、ベンドミラー33で反射したレーザ光を集束させる集束レンズ34と、加工ヘッド35とを有する。 The collimator unit 30 includes an uneven axicon lens 31 on which the laser beam indicated by a single point chain line emitted from the ejection end of the process fiber 12 is incident, and a plano-convex axicon lens on which the laser beam emitted from the uneven axicon lens 31 is incident. 32 and. Further, the collimator unit 30 reflects the laser beam emitted from the plano-convex axicon lens 32 downward in the Z-axis direction perpendicular to the X-axis and the Y-axis, and the laser beam reflected by the bend mirror 33. It has a focusing lens 34 for focusing and a processing head 35.

以上のように構成されるレーザ加工機100は、レーザ発振器10より射出されたレーザ光によって板金Wを加工する。板金Wの加工とは、板金Wの切断あるいは溶接、または、板金Wに対するマーキングのいずれであってもよい。 The laser processing machine 100 configured as described above processes the sheet metal W by the laser light emitted from the laser oscillator 10. The processing of the sheet metal W may be either cutting or welding of the sheet metal W or marking on the sheet metal W.

図2を用いて、コリメータユニット30の詳細な構成例を説明する。図2において、プロセスファイバ12の射出端12eより射出した一点鎖線で示す発散光のレーザ光は、凸凹アキシコンレンズ31に入射される。凸凹アキシコンレンズ31は、レーザ光の入射面31a1が凸曲面、レーザ光の射出面31b1が凹状の円錐面である凹アキシコン面となっている。射出面31b1の曲率は0である。 A detailed configuration example of the collimator unit 30 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the laser beam of the divergent light indicated by the alternate long and short dash line emitted from the emission end 12e of the process fiber 12 is incident on the uneven axicon lens 31. The uneven axicon lens 31 has a concave axicon surface in which the incident surface 31a1 of the laser light is a convex curved surface and the emission surface 31b1 of the laser light is a concave conical surface. The curvature of the injection surface 31b1 is 0.

凸凹アキシコンレンズ31は、凸凹アキシコンレンズ31を光軸方向に移動自在とするための移動機構311に取り付けられている。駆動部312が移動機構311を駆動することによって、凸凹アキシコンレンズ31は矢印で示すように光軸方向に移動する。 The uneven axicon lens 31 is attached to a moving mechanism 311 for making the uneven axicon lens 31 movable in the optical axis direction. When the driving unit 312 drives the moving mechanism 311, the uneven axicon lens 31 moves in the optical axis direction as shown by an arrow.

凸凹アキシコンレンズ31の射出面31b1より射出されたレーザ光は、平凸アキシコンレンズ32に入射される。平凸アキシコンレンズ32は、レーザ光の入射面32a1が凸状の円錐面である凸アキシコン面、レーザ光の射出面32b1が平面となっている。入射面32a1の曲率は0である。 The laser beam emitted from the ejection surface 31b1 of the uneven axicon lens 31 is incident on the plano-convex axicon lens 32. The plano-convex axicon lens 32 has a convex axicon surface in which the incident surface 32a1 of the laser light is a convex conical surface and a flat surface in the emission surface 32b1 of the laser light. The curvature of the incident surface 32a1 is 0.

平凸アキシコンレンズ32は、平凸アキシコンレンズ32を光軸方向に移動自在とするための移動機構321に取り付けられている。駆動部322が移動機構321を駆動することによって、平凸アキシコンレンズ32は、矢印で示すように光軸方向に移動する。 The plano-convex axicon lens 32 is attached to a moving mechanism 321 for making the plano-convex axicon lens 32 movable in the optical axis direction. When the driving unit 322 drives the moving mechanism 321, the plano-convex axicon lens 32 moves in the optical axis direction as shown by an arrow.

移動機構311及び321は、例えば、ギア、ベルト、ラック・ピニオン、ウォームギア、ボールねじ等のいずれか(またはこれらの任意の組み合わせ)でよく、駆動部312及び312は例えばモータである。NC装置50は、駆動部312を制御して凸凹アキシコンレンズ31を移動させ、駆動部322を制御して平凸アキシコンレンズ32を移動させる。駆動部312及び322は、NC装置50以外の制御装置によって制御されてもよい。 The moving mechanisms 311 and 321 may be, for example, any of gears, belts, rack and pinions, worm gears, ball screws and the like (or any combination thereof), and the drive units 312 and 312 are, for example, motors. The NC device 50 controls the drive unit 312 to move the uneven axicon lens 31, and controls the drive unit 322 to move the plano-convex axicon lens 32. The drive units 312 and 322 may be controlled by a control device other than the NC device 50.

凸凹アキシコンレンズ31の入射面31a1は、射出端12eから入射面31a1の表面までの距離がd1であるときに、発散光を平行光に変換するような曲率に設定されている。凸凹アキシコンレンズ31の射出面31b1は、平行光を発散光に変換する。平凸アキシコンレンズ32の入射面32a1には、発散光が入射される。射出面31b1と入射面32a1それぞれの光軸に対する角度は、双方の屈折作用によって発散光を平行光に変換するような角度に設定されている。 The incident surface 31a1 of the uneven axicon lens 31 is set to have a curvature that converts divergent light into parallel light when the distance from the ejection end 12e to the surface of the incident surface 31a1 is d1. The ejection surface 31b1 of the uneven axicon lens 31 converts parallel light into divergent light. Divergent light is incident on the incident surface 32a1 of the plano-convex axicon lens 32. The angles of the ejection surface 31b1 and the incident surface 32a1 with respect to the optical axes are set so as to convert the divergent light into parallel light by the refractive action of both.

射出面32b1は平面であるから、ベンドミラー33には平行光が入射される。ベンドミラー33で光軸が90度曲げられた平行光は、集束レンズ34によって焦点位置が板金Wの表面またはその近傍となるよう集束されて、板金Wに照射される。 Since the ejection surface 32b1 is flat, parallel light is incident on the bend mirror 33. The parallel light whose optical axis is bent by 90 degrees by the bend mirror 33 is focused by the focusing lens 34 so that the focal position is at or near the surface of the sheet metal W, and is applied to the sheet metal W.

コリメータユニット30は、X軸キャリッジ22及びY軸キャリッジ23によってX軸方向及びY軸方向に任意に移動自在であるから、加工ヘッド35から射出されるレーザ光を板金Wに照射する位置をX軸方向及びY軸方向に任意に移動させることができる。 Since the collimator unit 30 can be arbitrarily moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23, the position where the laser beam emitted from the processing head 35 irradiates the sheet metal W is set on the X-axis. It can be arbitrarily moved in the direction and the Y-axis direction.

図2では、図示していないが、集束レンズ34を光軸方向に移動自在に構成することによって、板金Wに照射するレーザ光の焦点位置を可変できるように構成してもよい。この場合、集束レンズ34を移動させるための移動機構及び駆動部を設ければよい。 Although not shown in FIG. 2, the focusing lens 34 may be configured to be movable in the optical axis direction so that the focal position of the laser beam irradiating the sheet metal W can be changed. In this case, a moving mechanism and a driving unit for moving the focusing lens 34 may be provided.

以上のように、第1実施形態のレーザ加工機100は、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32を備え、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32が光軸方向に移動自在に構成されている。よって、後述するように、第1実施形態のレーザ加工機100によれば、板金Wに照射するレーザ光のビームプロファイルを複数のビームプロファイルのうちから選択することができる。第1実施形態のレーザ加工機100は、選択したビームプロファイルを用いて板金Wを加工することができる。 As described above, the laser processing machine 100 of the first embodiment includes the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32, and the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 are movable in the optical axis direction. It is configured in. Therefore, as will be described later, according to the laser processing machine 100 of the first embodiment, the beam profile of the laser beam irradiating the sheet metal W can be selected from a plurality of beam profiles. The laser processing machine 100 of the first embodiment can process the sheet metal W using the selected beam profile.

図3を用いて、第1実施形態のレーザ加工機100において、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32の位置に応じてビームプロファイルがどのように変化するかを説明する。図3においては、ベンドミラー33を省略して、光軸が一直線となるように、凸凹アキシコンレンズ31、平凸アキシコンレンズ32、集束レンズ34を配置した状態を概念的に示している。図3において、Liは光束中の内側のビーム、Loは光束中の外側のビームを示す。 With reference to FIG. 3, how the beam profile changes according to the positions of the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 in the laser processing machine 100 of the first embodiment will be described. In FIG. 3, the bend mirror 33 is omitted, and the uneven axicon lens 31, the plano-convex axicon lens 32, and the focusing lens 34 are conceptually arranged so that the optical axis is in a straight line. In FIG. 3, Li indicates an inner beam in the luminous flux, and Lo indicates an outer beam in the luminous flux.

射出端12eから射出されたレーザ光は、図4Aに示すようなガウシアン型のビームプロファイルを有する。ビームプロファイルとはレーザ光を断面で見たときの強度分布を示す特性(形状)である。ガウシアン型のビームプロファイルは、周辺部から中央部に向かって強度が急峻に大きくなる特性を有する。 The laser beam emitted from the emission end 12e has a Gaussian-type beam profile as shown in FIG. 4A. The beam profile is a characteristic (shape) that shows the intensity distribution when the laser beam is viewed in cross section. The Gaussian-type beam profile has a characteristic that the intensity increases sharply from the peripheral portion to the central portion.

図3の(a)は、平凸アキシコンレンズ32を凸凹アキシコンレンズ31に近接するように移動させた状態を示している。凸凹アキシコンレンズ31でコリメートされているビームは平凸アキシコンレンズ32内部でもほぼ同じ位置でコリメートされる(そのまま平行光として進む)。互いに近接している凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32は、実質的に、平凸レンズと同様の働きをする。よって、所定の焦点距離を有する集束レンズ34によって集束されるレーザ光のビームプロファイルは図4Aに示すようなガウシアン型となる(請求項1における第1のモード)FIG. 3A shows a state in which the plano-convex axicon lens 32 is moved so as to be close to the uneven axicon lens 31. The beam collimated by the uneven axicon lens 31 is collimated at substantially the same position inside the plano-convex axicon lens 32 (it travels as parallel light as it is). The uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 that are close to each other function substantially in the same manner as the plano-convex lens. Therefore, the beam profile of the laser beam focused by the focusing lens 34 having a predetermined focal length is a Gaussian type as shown in FIG. 4A (first mode in claim 1) .

図3の(b)は、図3の(a)の状態から、平凸アキシコンレンズ32のみを凸凹アキシコンレンズ31から離れるように移動させた状態を示している。図3の(b)においては、内側のビームLiのさらに内側にはビームの存在しない領域が生じ、平凸アキシコンレンズ32から集束レンズ34へと伝搬するコリメートされたビームは、太いリングのような状態となる。集束レンズ34によって集束されるレーザ光のビームプロファイルは、集束点ではガウシアン型、集束点の手前側及び奥側(図3の左側及び右側)では、図4Bに示すような太いリング型となる(請求項7における第3のモード、請求項8における第2のモード)FIG. 3B shows a state in which only the plano-convex axicon lens 32 is moved away from the uneven axicon lens 31 from the state of FIG. 3A. In FIG. 3B, a region where no beam exists is generated inside the inner beam Li, and the collimated beam propagating from the plano-convex axicon lens 32 to the focusing lens 34 looks like a thick ring. It becomes a state. Beam profile of the laser beam focused by the focusing lens 34, the Gaussian type in focal points in front and rear side of the focal point (the left and right side of FIG. 3), a thick ring-shaped as shown in FIG. 4B ( The third mode in claim 7 and the second mode in claim 8) .

図3の(c)は、図3の(b)の状態から、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32を互いに同じ距離だけ、射出端12e側へと移動させた状態を示している。このとき、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32を透過する内側のビームLi及び外側のビームLoはそれぞれ発散光となり、ビームLoの発散角の方がビームLiの発散角よりも大きい。 FIG. 3C shows a state in which the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 are moved from the state of FIG. 3B to the injection end 12e side by the same distance from each other. .. At this time, the inner beam Li and the outer beam Lo passing through the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 become divergent light, respectively, and the divergence angle of the beam Lo is larger than the divergence angle of the beam Li.

集束レンズ34がビームLi及びLoを集束させると、ビームLoはビームLiよりも奥側(図3の右側)に集束するので、集束点は奥側に移動する。集束レンズ34によって集束されるレーザ光のビームプロファイルは、集束点よりも奥側では図4Cに示すような鋭いリング型となる(請求項1における第2のモード)。なお、集束点の手前側及び集束点では、図4Aに示すガウシアン型よりも中心に鋭いピークを有するビームプロファイルとなる。 When the focusing lens 34 focuses the beams Li and Lo, the beam Lo focuses on the back side (right side in FIG. 3) of the beam Li, so that the focusing point moves to the back side. The beam profile of the laser beam focused by the focusing lens 34 has a sharp ring shape as shown in FIG. 4C behind the focusing point (second mode in claim 1) . The beam profile on the front side of the focusing point and on the focusing point has a sharper peak at the center than the Gaussian type shown in FIG. 4A.

図3の(d)は、図3の(b)の状態から、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32を互いに同じ距離だけ、集束レンズ34側へと移動させた状態を示している。このとき、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32を透過する内側のビームLi及び外側のビームLoはそれぞれ収束光となり、ビームLoの収束角の方がビームLiの収束角よりも大きい。 FIG. 3D shows a state in which the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 are moved from the state of FIG. 3B to the focusing lens 34 side by the same distance from each other. .. At this time, the inner beam Li and the outer beam Lo passing through the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 become convergent light, respectively, and the convergence angle of the beam Lo is larger than the convergence angle of the beam Li.

集束レンズ34がビームLi及びLoを集束させると、ビームLoはビームLiよりも手前側に集束するので、集束点は手前側に移動する。集束レンズ34によって集束されるレーザ光のビームプロファイルは、集束点よりも手前側では図4Cに示すような鋭いリング型となる(請求項1における第2のモード)。なお、集束点及び集束点の奥側では中心に鋭いピークを有するビームプロファイルとなる。 When the focusing lens 34 focuses the beams Li and Lo, the beam Lo focuses on the front side of the beam Li, so that the focusing point moves to the front side. The beam profile of the laser beam focused by the focusing lens 34 has a sharp ring shape as shown in FIG. 4C on the front side of the focusing point (second mode in claim 1) . It should be noted that the beam profile has a sharp peak at the center at the focusing point and the back side of the focusing point.

図3の(a)に示すように、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32を互いに近接させて、ビームプロファイルをガウシアン型とするモードを第1のモードとする。図3の(c)または(d)に示すように、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32を互いに離隔させて、ビームプロファイルをリング型とするモードを第2のモードとする。NC装置50は、第1のモードと第2のモードとを切り替えることができる。 As shown in FIG. 3A, a mode in which the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 are brought close to each other and the beam profile is Gaussian type is defined as the first mode. As shown in (c) or (d) of FIG. 3, a mode in which the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 are separated from each other and the beam profile is ring-shaped is defined as the second mode. The NC device 50 can switch between the first mode and the second mode.

第1のモードにおいて、射出端12eから凸凹アキシコンレンズ31の入射面31a1までの距離を第1の距離とすると、第2のモードにおいては、射出端12eから入射面31a1までの距離は第1の距離とは異なる第2の距離である。 In the first mode, assuming that the distance from the injection end 12e to the incident surface 31a1 of the uneven axicon lens 31 is the first distance, in the second mode, the distance from the injection end 12e to the incident surface 31a1 is the first. It is a second distance that is different from the distance of.

第1実施形態のレーザ加工機100において、距離d1が120mmとなるように凸凹アキシコンレンズ31の入射面31a1の曲率を設定し、射出面31b1の凹アキシコン面の角度と、平凸アキシコンレンズ32における入射面32a1の凸アキシコン面の角度とを9度に設定したとする。凸凹アキシコンレンズ31を図3の(a)の状態から射出端12e側に5mm移動させ、凸凹アキシコンレンズ31と平凸アキシコンレンズ32との間隔を40mmとして、図3の(c)の状態にしたとする。すると、集束点よりも奥側において、直径400μm程度のリング型のビームプロファイルが形成される。 In the laser processing machine 100 of the first embodiment, the curvature of the incident surface 31a1 of the uneven axicon lens 31 is set so that the distance d1 is 120 mm, the angle of the concave axicon surface of the injection surface 31b1 and the plano-convex axicon lens. It is assumed that the angle of the convex axicon surface of the incident surface 32a1 at 32 is set to 9 degrees. The uneven axicon lens 31 is moved 5 mm from the state of (a) in FIG. 3 to the injection end 12e side, and the distance between the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 is 40 mm, and the uneven axicon lens 31 is shown in FIG. 3 (c). Suppose that it is in a state. Then, a ring-shaped beam profile having a diameter of about 400 μm is formed behind the focusing point.

<第2実施形態>
第2実施形態のレーザ加工機100は、図1における凸凹アキシコンレンズ31を図5に示す凸凹アキシコンレンズ31Bに置換した構成を有する。
<Second Embodiment>
The laser processing machine 100 of the second embodiment has a configuration in which the uneven axicon lens 31 in FIG. 1 is replaced with the uneven axicon lens 31B shown in FIG.

図5において、凸凹アキシコンレンズ31Bは入射面31a2が凸曲面、射出面31b2が凹アキシコン面となっている。入射面31a2の曲率は、二点鎖線にて示す凸凹アキシコンレンズ31の入射面31a1の曲率よりも小さい。 In FIG. 5, in the uneven axicon lens 31B, the incident surface 31a2 is a convex curved surface and the ejection surface 31b2 is a concave axicon surface. The curvature of the incident surface 31a2 is smaller than the curvature of the incident surface 31a1 of the uneven axicon lens 31 indicated by the alternate long and short dash line.

凸凹アキシコンレンズ31Bは、入射面31a2の曲率を入射面31a1の曲率よりも小さくした分を、射出面31b2に凸の所定の曲率を付与することによって補って、凸凹アキシコンレンズ31と同様の作用を奏するように構成している。射出面31b1と射出面31b2とを比較するため、射出面31b1を二点鎖線にて示している。 The uneven axicon lens 31B is similar to the uneven axicon lens 31 in that the curvature of the incident surface 31a2 is made smaller than the curvature of the incident surface 31a1 by imparting a predetermined convex curvature to the ejection surface 31b2. It is configured to work. In order to compare the injection surface 31b1 and the injection surface 31b2, the injection surface 31b1 is shown by a chain double-dashed line.

<第3実施形態>
第3実施形態のレーザ加工機100は、図1における凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32をそれぞれ図6に示す凸凹アキシコンレンズ31C及び平凸アキシコンレンズ32Cに置換した構成を有する。
<Third Embodiment>
The laser processing machine 100 of the third embodiment has a configuration in which the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 in FIG. 1 are replaced with the uneven axicon lens 31C and the plano-convex axicon lens 32C shown in FIG. 6, respectively. ..

図6において、凸凹アキシコンレンズ31Cは入射面31a2が凸曲面、射出面31b1が凹アキシコン面となっている。入射面31a2の曲率は、二点鎖線にて示す凸凹アキシコンレンズ31の入射面31a1の曲率よりも小さい。 In FIG. 6, in the uneven axicon lens 31C, the incident surface 31a2 is a convex curved surface and the ejection surface 31b1 is a concave axicon surface. The curvature of the incident surface 31a2 is smaller than the curvature of the incident surface 31a1 of the uneven axicon lens 31 indicated by the alternate long and short dash line.

平凸アキシコンレンズ32Cは入射面32a2が凸アキシコン面、射出面32b1が平面となっている。凸凹アキシコンレンズ31Cにおける入射面31a2の曲率を入射面31a1の曲率よりも小さくした分を、平凸アキシコンレンズ32Cの入射面32a2に凸の所定の曲率を付与することによって補っている。 In the plano-convex axicon lens 32C, the incident surface 32a2 is a convex axicon surface and the ejection surface 32b1 is a flat surface. The amount that the curvature of the incident surface 31a2 of the uneven axicon lens 31C is smaller than the curvature of the incident surface 31a1 is compensated by imparting a predetermined convex curvature to the incident surface 32a2 of the plano-convex axicon lens 32C.

これによって、凸凹アキシコンレンズ31C及び平凸アキシコンレンズ32Cが、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32と同様の作用を奏するように構成している。入射面31a1と入射面31a2とを比較するため、入射面31a1を二点鎖線にて示している。 As a result, the uneven axicon lens 31C and the plano-convex axicon lens 32C are configured to perform the same functions as the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32. In order to compare the incident surface 31a1 and the incident surface 31a2, the incident surface 31a1 is shown by a chain double-dashed line.

<第4実施形態>
第4実施形態のレーザ加工機100は、図1における凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32をそれぞれ図7に示す凸凹アキシコンレンズ31D及び平凸アキシコンレンズ32Dに置換した構成を有する。
<Fourth Embodiment>
The laser processing machine 100 of the fourth embodiment has a configuration in which the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 in FIG. 1 are replaced with the uneven axicon lens 31D and the plano-convex axicon lens 32D shown in FIG. 7, respectively. ..

図7に示すように、凸凹アキシコンレンズ31Dは凹アキシコン面である射出面31b3の中心部が平面31b4となっており、平凸アキシコンレンズ32Dは凸アキシコン面である入射面32a3の中心部が平面32a4となっている。 As shown in FIG. 7, the uneven axicon lens 31D has a flat surface 31b4 at the center of the injection surface 31b3 which is a concave axicon surface, and the plano-convex axicon lens 32D has a central portion of the incident surface 32a3 which is a convex axicon surface. Is a plane 32a4.

図8を用いて、第4実施形態のレーザ加工機100において、凸凹アキシコンレンズ31D及び平凸アキシコンレンズ32Dの位置に応じてビームプロファイルがどのように変化するかを説明する。図8においても、ベンドミラー33を省略して、光軸が一直線となるように、凸凹アキシコンレンズ31D、平凸アキシコンレンズ32D、集束レンズ34を配置した状態を概念的に示している。図8において、Liは内側のビーム、Loは外側のビーム、Lcは平面31b4及び32a4を通る中心側のビームを示す。 With reference to FIG. 8, how the beam profile changes depending on the positions of the uneven axicon lens 31D and the plano-convex axicon lens 32D in the laser processing machine 100 of the fourth embodiment will be described. Also in FIG. 8, the bend mirror 33 is omitted, and the uneven axicon lens 31D, the plano-convex axicon lens 32D, and the focusing lens 34 are conceptually arranged so that the optical axis is in a straight line. In FIG. 8, Li indicates an inner beam, Lo indicates an outer beam, and Lc indicates a central beam passing through planes 31b4 and 32a4.

内側のビームLi及び外側のビームLoに対する凸凹アキシコンレンズ31D及び平凸アキシコンレンズ32Dによる作用は、凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32による作用と同様である。よって、中心側のビームLcが存在することによる作用を説明する。 The action of the uneven axicon lens 31D and the plano-convex axicon lens 32D on the inner beam Li and the outer beam Lo is the same as the action of the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32. Therefore, the action due to the presence of the beam Lc on the central side will be described.

図8の(a)は、平凸アキシコンレンズ32Dを凸凹アキシコンレンズ31Dに近接するように移動させた状態を示している。図8の(a)は図3の(a)と同様であり、集束レンズ34によって集束されるレーザ光のビームプロファイルは図4Aに示すようなガウシアン型となる。 FIG. 8A shows a state in which the plano-convex axicon lens 32D is moved so as to be close to the uneven axicon lens 31D. FIG. 8A is the same as FIG. 3A, and the beam profile of the laser beam focused by the focusing lens 34 is a Gaussian type as shown in FIG. 4A.

図8の(b)は、図8の(a)の状態から、平凸アキシコンレンズ32Dのみを凸凹アキシコンレンズ31Dから離れるように移動させた状態を示している。図8の(b)においては、内側のビームLiよりも内側に平面31b4及び32a4を通る中心側のビームLcが存在するから、集束点の手前側及び奥側(図8の左側及び右側)では、図4Dに示すように、太いリングの中央にも所定の強度が存在するビームプロファイルとなる。 FIG. 8B shows a state in which only the plano-convex axicon lens 32D is moved away from the uneven axicon lens 31D from the state of FIG. 8A. In FIG. 8B, since the beam Lc on the center side passing through the planes 31b4 and 32a4 exists inside the inner beam Li, it is on the front side and the back side (left side and right side of FIG. 8) of the focusing point. As shown in FIG. 4D, the beam profile has a predetermined intensity even in the center of the thick ring.

図8の(c)は、図8の(b)の状態から、凸凹アキシコンレンズ31D及び平凸アキシコンレンズ32Dを互いに同じ距離だけ、射出端12e側へと移動させた状態を示している。集束点よりも奥側では、図4Eに示すように、鋭いリングの中央にも所定の強度が存在するビームプロファイルとなる。 FIG. 8C shows a state in which the uneven axicon lens 31D and the plano-convex axicon lens 32D are moved from the state of FIG. 8B to the injection end 12e side by the same distance from each other. .. Behind the focusing point, as shown in FIG. 4E, the beam profile has a predetermined intensity even in the center of the sharp ring.

図8の(d)は、図8の(b)の状態から、凸凹アキシコンレンズ31D及び平凸アキシコンレンズ32Dを互いに同じ距離だけ、集束レンズ34側へと移動させた状態を示している。集束点よりも手前側では、図4Eに示すビームプロファイルとなる。 FIG. 8D shows a state in which the uneven axicon lens 31D and the plano-convex axicon lens 32D are moved from the state of FIG. 8B to the focusing lens 34 side by the same distance from each other. .. The beam profile shown in FIG. 4E is on the front side of the focusing point.

第1実施形態のレーザ加工機100において、リング型のビームプロファイルのリングの直径を大きくすると、リング中心のエネルギが不足することがある。第4実施形態のレーザ加工機100によれば、リング中心のエネルギを補うことができる。 In the laser processing machine 100 of the first embodiment, if the diameter of the ring of the ring type beam profile is increased, the energy at the center of the ring may be insufficient. According to the laser processing machine 100 of the fourth embodiment, the energy at the center of the ring can be supplemented.

<第5実施形態>
図9に示すコリメータユニット30は、図2に示すコリメータユニット30における凸凹アキシコンレンズ31及び平凸アキシコンレンズ32がそれぞれ凸レンズ36及び凹レンズ37に置換されている。凸レンズ36は正の焦点距離を有する両凸レンズであり、凹レンズ37は負の焦点距離を有する両凹レンズである。
<Fifth Embodiment>
In the collimator unit 30 shown in FIG. 9, the uneven axicon lens 31 and the plano-convex axicon lens 32 in the collimator unit 30 shown in FIG. 2 are replaced with the convex lens 36 and the concave lens 37, respectively. The convex lens 36 is a biconvex lens having a positive focal length, and the concave lens 37 is a biconcave lens having a negative focal length.

また、図9に示すコリメータユニット30は、集束レンズ34が平凹アキシコンレンズ38及び両凸アキシコンレンズ39に置換されている。第5実施形態のレーザ加工機100は以上のような構成を有する。 Further, in the collimator unit 30 shown in FIG. 9, the focusing lens 34 is replaced with a plano-concave axicon lens 38 and a biconvex axicon lens 39. The laser processing machine 100 of the fifth embodiment has the above configuration.

凸レンズ36は、凸レンズ36を光軸方向に移動自在とするための移動機構361に取り付けられている。駆動部362が移動機構361を駆動することによって、凸レンズ36は矢印で示すように光軸方向に移動する。凹レンズ37は、凹レンズ37を光軸方向に移動自在とするための移動機構371に取り付けられている。駆動部372が移動機構371を駆動することによって、凹レンズ37は、矢印で示すように光軸方向に移動する。 The convex lens 36 is attached to a moving mechanism 361 for making the convex lens 36 movable in the optical axis direction. When the driving unit 362 drives the moving mechanism 361, the convex lens 36 moves in the optical axis direction as shown by an arrow. The concave lens 37 is attached to a moving mechanism 371 for making the concave lens 37 movable in the optical axis direction. When the driving unit 372 drives the moving mechanism 371, the concave lens 37 moves in the optical axis direction as shown by an arrow.

後述するように、凸レンズ36及び凹レンズ37は、ビーム径Dを可変させるビーム径可変装置367を構成する。 As will be described later, the convex lens 36 and the concave lens 37 constitute a beam diameter variable device 367 that changes the beam diameter D.

平凹アキシコンレンズ38は、レーザ光の入射面38aが平面、レーザ光の射出面38bが凹状の円錐面である凹アキシコン面となっている。射出面38bの曲率は0である。両凸アキシコンレンズ39は、レーザ光の入射面39aが凸アキシコン面、レーザ光の射出面39bが凸曲面となっている。入射面39aの曲率は0である。 The plano-concave axicon lens 38 has a concave axicon surface in which the incident surface 38a of the laser light is a flat surface and the emission surface 38b of the laser light is a concave conical surface. The curvature of the injection surface 38b is zero. In the biconvex axicon lens 39, the incident surface 39a of the laser beam is a convex axicon surface, and the emission surface 39b of the laser beam is a convex curved surface. The curvature of the incident surface 39a is zero.

平凹アキシコンレンズ38は、平凹アキシコンレンズ38を光軸方向に移動自在とするための移動機構381に取り付けられている。駆動部382が移動機構381を駆動することによって、平凹アキシコンレンズ38は、矢印で示すように光軸方向に移動する。 The plano-concave axicon lens 38 is attached to a moving mechanism 381 for making the plano-concave axicon lens 38 movable in the optical axis direction. When the driving unit 382 drives the moving mechanism 381, the plano-concave axicon lens 38 moves in the optical axis direction as shown by an arrow.

移動機構361、371、及び381は、移動機構311及び321と同様の機構でよく、駆動部362、372、及び382は例えばモータである。NC装置50は、駆動部362、372、及び382を制御してそれぞれ凸レンズ36、凹レンズ37、及び平凹アキシコンレンズ38を移動させる。 The moving mechanisms 361, 371, and 381 may have the same mechanism as the moving mechanisms 311 and 321. The drive units 362, 372, and 382 are, for example, motors. The NC device 50 controls the drive units 362, 372, and 382 to move the convex lens 36, the concave lens 37, and the plano-concave axicon lens 38, respectively.

図9において、凸レンズ36は、射出端12eから凸レンズ36までの距離が凸レンズ36の焦点距離以上となるように配置されている。よって、凸レンズ36は、レーザ光の発散光を収束光に変換する。NC装置50は、凸レンズ36を、射出端12eから凸レンズ36までの距離が凸レンズ36の焦点距離以上となる条件で光軸方向に移動させることができる。 In FIG. 9, the convex lens 36 is arranged so that the distance from the ejection end 12e to the convex lens 36 is equal to or greater than the focal length of the convex lens 36. Therefore, the convex lens 36 converts the divergent light of the laser light into the focused light. The NC device 50 can move the convex lens 36 in the optical axis direction under the condition that the distance from the ejection end 12e to the convex lens 36 is equal to or greater than the focal length of the convex lens 36.

仮に凹レンズ37が存在しないとすると、凸レンズ36から射出された収束光は所定の位置を集束点として集束する。凹レンズ37を、集束点より凸レンズ36側に、凹レンズ37の焦点距離と同じ距離だけずらした位置(基準位置)に配置れば、凹レンズ37は収束光を平行光に変換する。凹レンズ37を、集束点より凸レンズ36側に、凹レンズ37の焦点距離よりも長い距離だけずらした位置に配置すれば、凹レンズ37は収束光を発散光に変換する。 Assuming that the concave lens 37 does not exist, the focused light emitted from the convex lens 36 is focused at a predetermined position as a focusing point. The concave lens 37, the convex lens 36 side of the converging point, lever be placed in a position shifted by the same distance as the focal length of the concave lens 37 (reference position), the concave lens 37 converts the convergent light into parallel light. If the concave lens 37 is arranged on the convex lens 36 side from the focusing point at a position shifted by a distance longer than the focal length of the concave lens 37, the concave lens 37 converts the focused light into divergent light.

凹レンズ37から射出されるレーザ光のビーム径Dは、凸レンズ36から射出される収束光の収束角に応じて変化する。ビーム径可変装置367は、ビーム径Dを可変させることができる。 The beam diameter D of the laser beam emitted from the concave lens 37 changes according to the convergence angle of the convergent light emitted from the convex lens 36. The beam diameter variable device 367 can change the beam diameter D.

図10A及び図10Bを用いて、第5実施形態のレーザ加工機100において、ビーム径D及びビームプロファイルがどのように変化するかを説明する。図10A及び図10Bにおいては、ベンドミラー33を省略して、光軸が一直線となるように、凸レンズ36、凹レンズ37、平凹アキシコンレンズ38、両凸アキシコンレンズ39を配置した状態を概念的に示している。 With reference to FIGS. 10A and 10B, how the beam diameter D and the beam profile change in the laser processing machine 100 of the fifth embodiment will be described. In FIGS. 10A and 10B, the concept is that the bend mirror 33 is omitted and the convex lens 36, the concave lens 37, the plano-concave axicon lens 38, and the biconvex axicon lens 39 are arranged so that the optical axis is in a straight line. Is shown.

図10Aの(a)及び(b)は、凸レンズ36と凹レンズ37との間隔が短く、凹レンズ37が凸レンズ36に対して基準位置にあり、凹レンズ37が平行光を射出している状態を示している。このとき、凸レンズ36から射出する収束光の収束角が大きいためビーム径Dは大きくなる。 FIGS. 10A and 10A show a state in which the distance between the convex lens 36 and the concave lens 37 is short, the concave lens 37 is in the reference position with respect to the convex lens 36, and the concave lens 37 emits parallel light. There is. At this time, the beam diameter D becomes large because the convergence angle of the convergent light emitted from the convex lens 36 is large.

図10Aの(a)は、平凹アキシコンレンズ38を両凸アキシコンレンズ39に近接するように移動させた状態を示している。互いに近接している平凹アキシコンレンズ38及び両凸アキシコンレンズ39は、実質的に、平凸の集束レンズと同様の働きをする。よって、平凹アキシコンレンズ38及び両凸アキシコンレンズ39によって集束されるレーザ光のビームプロファイルは図4Aに示すようなガウシアン型となる(請求項9における第1のモード)FIG. 10A (a) shows a state in which the plano-concave axicon lens 38 is moved so as to be close to the biconvex axicon lens 39. The plano-concave axicon lens 38 and the biconvex axicon lens 39, which are in close proximity to each other, function substantially in the same manner as a plano-convex focusing lens. Therefore, the beam profile of the laser beam focused by the plano-concave axicon lens 38 and the biconvex axicon lens 39 is a Gaussian type as shown in FIG. 4A (first mode in claim 9) .

図10Aの(b)は、図10Aの(a)の状態から、平凹アキシコンレンズ38のみを両凸アキシコンレンズ39から離れるように移動させた状態を示している。両凸アキシコンレンズ39によって集束されるレーザ光のビームプロファイルは、集束点ではガウシアン型、集束点の手前側及び奥側(図10Aの左側及び右側)では、図4Bに示すような太いリング型となる(請求項10における第3のモード)FIG. 10A (b) shows a state in which only the plano-concave axicon lens 38 is moved away from the biconvex axicon lens 39 from the state of FIG. 10A (a). The beam profile of the laser beam focused by the biconvex axicon lens 39 is a Gaussian type at the focusing point, and a thick ring type as shown in FIG. 4B on the front side and the back side (left side and right side of FIG. 10A) of the focusing point. (Third mode in claim 10) .

図10Aの(c)は、図10Aの(b)の状態から、凹レンズ37を凸レンズ36側へと移動させた状態を示している。凹レンズ37は発散光を射出する。このとき、両凸アキシコンレンズ39によって集束されるレーザ光のビームプロファイルは、集束点よりも奥側では図4Cに示すような鋭いリング型(請求項9における第2のモード)となる。なお、図10Aの(b)及び(c)においては、レイリー長は比較的短い。 FIG. 10A (c) shows a state in which the concave lens 37 is moved to the convex lens 36 side from the state of FIG. 10A (b). The concave lens 37 emits divergent light. At this time, the beam profile of the laser beam focused by the biconvex axicon lens 39 becomes a sharp ring type (second mode in claim 9) as shown in FIG. 4C on the back side of the focusing point. In addition, in (b) and (c) of FIG. 10A, the Rayleigh length is relatively short.

図10Bの(a)及び(b)は、凸レンズ36を射出端12e側へと移動させて、凸レンズ36と凹レンズ37との間隔を図10Aの(a)及び(b)におけるそれよりも長くした状態を示している。凹レンズ37が凸レンズ36に対して基準位置にあり、凹レンズ37は平行光を射出している。このとき、凸レンズ36から射出する収束光の収束角は図10Aの(a)及び(b)におけるそれよりも小さいためビーム径Dは小さくなる。 In FIGS. 10B (a) and 10B, the convex lens 36 is moved toward the ejection end 12e so that the distance between the convex lens 36 and the concave lens 37 is longer than that in FIGS. 10A (a) and 10A. Indicates the state. The concave lens 37 is in the reference position with respect to the convex lens 36, and the concave lens 37 emits parallel light. At this time, since the convergence angle of the convergent light emitted from the convex lens 36 is smaller than that in FIGS. 10A (a) and 10A, the beam diameter D becomes small.

図10Bの(a)においては、図10Aの(a)の場合と同様に、集束されるレーザ光のビームプロファイルはガウシアン型となる。但し、図10Bの(a)における集束径は、図10Aの(a)におけるそれよりも小さくなる。図10Bの(b)及び(c)においても同様である。 In FIG. 10B (a), the beam profile of the focused laser beam is of the Gaussian type, as in the case of FIG. 10A (a). However, the focusing diameter in (a) of FIG. 10B is smaller than that in (a) of FIG. 10A. The same applies to (b) and (c) of FIGS. 10B.

図10Bの(b)は、図10Bの(a)の状態から、平凹アキシコンレンズ38のみを両凸アキシコンレンズ39から離れるように移動させた状態を示している。図10Bの(b)におけるビームプロファイルは図10Aの(b)と同様である。 FIG. 10B (b) shows a state in which only the plano-concave axicon lens 38 is moved away from the biconvex axicon lens 39 from the state of FIG. 10B (a). The beam profile in (b) of FIG. 10B is the same as that of (b) of FIG. 10A.

図10Bの(c)は、図10Bの(b)の状態から、凹レンズ37を凸レンズ36側へと移動させた状態を示している。凹レンズ37は発散光を射出する。図10Bの(c)におけるビームプロファイルは図10Aの(c)と同様である。なお、図10Bの(b)及び(c)においては、レイリー長は図10Aの(b)及び(c)におけるそれよりも長い。 FIG. 10B (c) shows a state in which the concave lens 37 is moved to the convex lens 36 side from the state of FIG. 10B (b). The concave lens 37 emits divergent light. The beam profile in (c) of FIG. 10B is the same as that of (c) of FIG. 10A. In addition, in (b) and (c) of FIG. 10B, the Rayleigh length is longer than that in (b) and (c) of FIG. 10A.

以上のように、第5実施形態のレーザ加工機100によれば、ガウシアン型のビームの集束径を可変させる機能と、ビームプロファイルを選択する機能と、リング型のビームのレイリー長を可変させる機能とを備える。 As described above, according to the laser processing machine 100 of the fifth embodiment, the function of changing the focusing diameter of the Gaussian type beam, the function of selecting the beam profile, and the function of changing the Rayleigh length of the ring type beam. And.

以上説明した第1〜第5実施形態のレーザ加工機100において、オペレータは、操作部40を操作して、板金Wの材料の種別、板金Wの板厚、レーザ光の集束径、焦点位置等の各種の加工条件を設定することができる。板金Wの材料は、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮である。板金Wの板厚は、例えば、0.1mm〜30mmを所定の範囲として、所定の範囲内のいずれかの板厚である。 In the laser processing machine 100 of the first to fifth embodiments described above, the operator operates the operation unit 40 to operate the operation unit 40, such as the type of material of the sheet metal W, the thickness of the sheet metal W, the focusing diameter of the laser beam, the focal position, and the like. Various processing conditions can be set. The material of the sheet metal W is, for example, iron, stainless steel, aluminum, copper, and brass. The plate thickness of the sheet metal W is, for example, any plate thickness within a predetermined range, with 0.1 mm to 30 mm as a predetermined range.

第1〜第4実施形態のレーザ加工機100において、NC装置50は、操作部40によって入力された板金Wの加工条件に応じて、凸凹アキシコンレンズ31、31B、31C、31D、及び、平凸アキシコンレンズ32、32C、32Dの位置を制御する。第5実施形態のレーザ加工機100において、NC装置50は、操作部40によって入力された板金Wの加工条件に応じて、凸レンズ36、凹レンズ37、平凹アキシコンレンズ38の位置を制御する。 In the laser processing machine 100 of the first to fourth embodiments, the NC device 50 has the uneven axicon lenses 31, 31B, 31C, 31D, and flat according to the processing conditions of the sheet metal W input by the operation unit 40. The positions of the convex axicon lenses 32, 32C and 32D are controlled. In the laser processing machine 100 of the fifth embodiment, the NC device 50 controls the positions of the convex lens 36, the concave lens 37, and the plano-concave axicon lens 38 according to the processing conditions of the sheet metal W input by the operation unit 40.

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。第1〜第5実施形態は互いに組み合わせが可能である。例えば、第2、第3、第5実施形態に第4実施形態におけるレンズの中心を平面にするという構成を組み合わせることができる。第5実施形態に第2、第3実施形態における凸曲面の曲率を小さくした分を、他の面に所定の曲率を付与することによって補うという構成を組み合わせることができる。 The present invention is not limited to the present embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. The first to fifth embodiments can be combined with each other. For example, the second, third, and fifth embodiments can be combined with the configuration in which the center of the lens in the fourth embodiment is flat. It is possible to combine the fifth embodiment with a configuration in which the portion of the convex curved surface reduced in curvature in the second and third embodiments is supplemented by imparting a predetermined curvature to the other surface.

10 レーザ発振器
12 プロセスファイバ
12e 射出端
20 レーザ加工ユニット
30 コリメータユニット
31,31B,31C,31D 凸凹アキシコンレンズ
31b4,32a4 平面
32,32C,32D 平凸アキシコンレンズ
33 ベンドミラー
34 集束レンズ
36 凸レンズ
37 凹レンズ
38 平凹アキシコンレンズ38
39 両凸アキシコンレンズ
40 操作部
50 NC装置(制御装置)
100 レーザ加工機
311,321,361,371,381 移動機構
312,322,362,372,382 駆動部
367 ビーム径可変装置
W 板金
10 Laser oscillator 12 Process fiber 12e Ejection end 20 Laser processing unit 30 Collimator unit 31, 31B, 31C, 31D Concavo-convex Axicon lens 31b4, 32a4 Plane 32, 32C, 32D Plano-convex Axicon lens 33 Bend mirror 34 Condenser lens 36 Convex lens 37 Concave lens 38 Planar concave axicon lens 38
39 Biconvex axicon lens 40 Operation unit 50 NC device (control device)
100 Laser Machining Machine 311, 321, 361, 371, 381 Moving Mechanism 312, 322, 362, 372, 382 Drive 367 Beam Diameter Variable Device W Sheet Metal

Claims (11)

レーザ光の入射面として凸曲面、レーザ光の射出面として凹アキシコン面を有し、ガウシアン型のビームプロファイルを有する発散光のレーザ光を透過させる凸凹アキシコンレンズと、
レーザ光の入射面として凸アキシコン面、レーザ光の射出面として平面を有し、前記凸凹アキシコンレンズより射出されたレーザ光を透過させる平凸アキシコンレンズと、
前記平凸アキシコンレンズより射出されたレーザ光を集束させて、加工対象の板金に照射する集束レンズと、
前記凸凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第1の移動機構と、
前記第1の移動機構によって前記凸凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第1の駆動部と、
前記平凸アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第2の移動機構と、
前記第2の移動機構によって前記平凸アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第2の駆動部と、
前記凸凹アキシコンレンズと前記平凸アキシコンレンズとを互いに近接させて、前記集束レンズによって集束されるレーザ光のビームプロファイルをガウシアン型とする第1のモードと、前記凸凹アキシコンレンズと前記平凸アキシコンレンズとを互いに離隔させ、互いに離隔している状態の前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズを、前記凸凹アキシコンレンズが前記第1のモードにおける前記凸凹アキシコンレンズの位置と比較して、前記集束レンズから離れる方向の位置または前記集束レンズに近付く方向の位置に位置するように移動させて、前記集束レンズによって集束されるレーザ光の集束点よりも奥側または手前側においてレーザ光のビームプロファイルをリング型とする第2のモードとを切り替えるよう、前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズの位置を制御する制御装置と、
を備えるレーザ加工機。
An uneven axicon lens that has a convex curved surface as the incident surface of the laser light, a concave axicon surface as the emission surface of the laser light, and has a Gaussian-type beam profile to transmit the laser light of the divergent light.
A plano-convex axicon lens that has a convex axicon surface as an incident surface of laser light and a flat surface as an emission surface of laser light and transmits the laser light emitted from the uneven axicon lens.
A focusing lens that focuses the laser light emitted from the plano-convex axicon lens and irradiates the sheet metal to be processed.
A first moving mechanism for moving the uneven axicon lens in the optical axis direction,
A first driving unit that drives the uneven axicon lens to move in the optical axis direction by the first moving mechanism, and
A second moving mechanism for moving the plano-convex axicon lens in the optical axis direction,
A second driving unit that drives the plano-convex axicon lens to move in the optical axis direction by the second moving mechanism, and
A first mode in which the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens are brought close to each other and the beam profile of the laser beam focused by the focusing lens is a Gaussian type, and the uneven axicon lens and the flat surface. The position of the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens in a state where the convex axicon lens is separated from each other and separated from each other, and the uneven axicon lens is the position of the uneven axicon lens in the first mode. Compared with, the lens is moved so as to be located at a position away from the focusing lens or a position closer to the focusing lens, and is located on the back side or the front side of the focusing point of the laser beam focused by the focusing lens. a control device a beam profile of the laser beam to switch and a second mode in which a ring-type, for controlling the respective positions of the convex-concave axicon lens and said planoconvex axicon lens in,
Relais over The machine equipped with.
前記凸凹アキシコンレンズには、プロセスファイバの射出端より射出されたレーザ光が入射され、前記射出端から前記凸曲面までの距離が第1の距離であり、前記凸凹アキシコンレンズと前記平凸アキシコンレンズとが互いに離隔しているとき、前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズによる屈折作用によって前記平凸アキシコンレンズが平行光を射出するように、前記凸曲面、前記凹アキシコン面、前記凸アキシコン面それぞれの曲率と、前記凹アキシコン面及び前記凸アキシコン面それぞれの光軸に対する角度とが設定されており、
前記制御装置は、
互いに近接している状態の前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズを、前記射出端から前記凸曲面までの距離を前記第1の距離とすることによって前記第1のモードとし、
互いに離隔している状態の前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズを、前記射出端から前記凸曲面までの距離を前記第1の距離とは異なる第2の距離とすることによって、前記第2のモードとする
求項1に記載のレーザ加工機。
Laser light emitted from the ejection end of the process fiber is incident on the uneven axicon lens, and the distance from the ejection end to the convex curved surface is the first distance, and the uneven axicon lens and the plano-convex. When the axicon lenses are separated from each other, the convex curved surface and the concave axicon so that the plano-convex axicon lens emits parallel light due to the refractive action of the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens. The curvature of each of the surface and the convex axicon surface and the angle with respect to the optical axis of each of the concave axicon surface and the convex axicon surface are set.
The control device is
The uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens in a state of being close to each other are set to the first mode by setting the distance from the ejection end to the convex curved surface as the first distance.
The uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens in a state of being separated from each other are described by setting the distance from the ejection end to the convex curved surface as a second distance different from the first distance. Set to the second mode
Laser processing machine according toMotomeko 1.
前記凹アキシコン面及び前記凸アキシコン面の曲率は0であり、
前記凸曲面は発散光を平行光に変換し、前記凹アキシコン面は平行光を発散光に変換し、前記凸アキシコン面は発散光を平行光に変換する
求項2に記載のレーザ加工機。
The curvature of the concave axicon surface and the convex axicon surface is 0.
The convex curved surface converts divergent light into parallel light, the concave axicon surface converts parallel light into divergent light, and the convex axicon surface converts divergent light into parallel light.
Laser processing machine according toMotomeko 2.
前記凹アキシコン面は凸の所定の曲率を有し、前記凸アキシコン面の曲率は0である請求項2に記載のレーザ加工機。 The concave axicon surface has a predetermined curvature of the convex, laser processing machine according toMotomeko 2 curvature Ru 0 der of the convex axicon surface. 前記凹アキシコン面の曲率は0であり、前記凸アキシコン面は凸の所定の曲率を有する請求項2に記載のレーザ加工機。 The curvature of the concave axicon surface is zero, the laser processing machine according the convex axicon surface inMotomeko 2 that have a predetermined curvature of the convex. 前記凹アキシコン面及び前記凸アキシコン面の中心部がそれぞれ平面となっている請求項1〜5のいずれか1項に記載のレーザ加工機。 The concave axicon surface and laser processing machine according to any one ofMotomeko 1-5 center of the convex axicon surface that have respectively a plane. 前記制御装置は、さらに、互いに離隔している状態の前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズを、前記凸凹アキシコンレンズが前記第1のモードにおける前記凸凹アキシコンレンズの位置と同じ位置に位置するように移動させて、前記集束点の手前側及び奥側の双方においてレーザ光のビームプロファイルを前記第2のモードにおけるリング型よりも太いリング型とする第3のモードに切り替えるよう、前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズの各位置を制御する請求項1〜6のいずれか1項に記載のレーザ加工機。The control device further places the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens in a state of being separated from each other at the same position as the uneven axicon lens in the first mode. To switch to a third mode in which the beam profile of the laser beam is a ring type thicker than the ring type in the second mode on both the front side and the back side of the focusing point. The laser processing machine according to any one of claims 1 to 6, which controls each position of the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens. レーザ光の入射面として凸曲面、レーザ光の射出面として凹アキシコン面を有し、ガウシアン型のビームプロファイルを有する発散光のレーザ光を透過させる凸凹アキシコンレンズと、
レーザ光の入射面として凸アキシコン面、レーザ光の射出面として平面を有し、前記凸凹アキシコンレンズより射出されたレーザ光を透過させる平凸アキシコンレンズと、
前記平凸アキシコンレンズより射出されたレーザ光を集束させて、加工対象の板金に照射する集束レンズと、
前記凸凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第1の移動機構と、
前記第1の移動機構によって前記凸凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第1の駆動部と、
前記平凸アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第2の移動機構と、
前記第2の移動機構によって前記平凸アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第2の駆動部と、
前記凸凹アキシコンレンズと前記平凸アキシコンレンズとを互いに近接させて、前記集束レンズによって集束されるレーザ光のビームプロファイルをガウシアン型とする第1のモードと、前記凸凹アキシコンレンズの位置を前記第1のモードにおける前記凸凹アキシコンレンズの位置と同じ位置とした状態で、前記平凸アキシコンレンズを前記凸凹アキシコンレンズから離隔させて、前記集束レンズによって集束されるレーザ光の集束点の手前側及び奥側の双方においてレーザ光のビームプロファイルをリング型とする第2のモードとを切り替えるよう、前記凸凹アキシコンレンズ及び前記平凸アキシコンレンズの位置を制御する制御装置と、
を備えるレーザ加工機。
An uneven axicon lens that has a convex curved surface as the incident surface of the laser light, a concave axicon surface as the emission surface of the laser light, and has a Gaussian-type beam profile to transmit the laser light of the divergent light.
A plano-convex axicon lens that has a convex axicon surface as an incident surface of laser light and a flat surface as an emission surface of laser light and transmits the laser light emitted from the uneven axicon lens.
A focusing lens that focuses the laser light emitted from the plano-convex axicon lens and irradiates the sheet metal to be processed.
A first moving mechanism for moving the uneven axicon lens in the optical axis direction,
A first driving unit that drives the uneven axicon lens to move in the optical axis direction by the first moving mechanism, and
A second moving mechanism for moving the plano-convex axicon lens in the optical axis direction,
A second driving unit that drives the plano-convex axicon lens to move in the optical axis direction by the second moving mechanism, and
The first mode in which the uneven axicon lens and the plano-convex axicon lens are brought close to each other and the beam profile of the laser beam focused by the focusing lens is a Gaussian type, and the position of the uneven axicon lens are set. At the same position as the position of the uneven axicon lens in the first mode, the plano-convex axicon lens is separated from the uneven axicon lens, and the focusing point of the laser beam focused by the focusing lens. a control device a beam profile of the laser beam to switch and a second mode in which a ring-type, for controlling the respective positions of the convex-concave axicon lens and said planoconvex axicon lens in both front and back side of,
Relais over The machine equipped with.
発散光のレーザ光が入射されて収束光に変換する凸レンズと、前記凸レンズより射出された収束光のレーザ光が入射される凹レンズとを有し、前記凸レンズから射出される収束光の収束角に応じて前記凹レンズより射出されるビーム径を可変させるビーム径可変装置と、
前記凸レンズを光軸方向に移動させるための第1の移動機構と、
前記第1の移動機構によって前記凸レンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第1の駆動部と、
前記凹レンズを光軸方向に移動させるための第2の移動機構と、
前記第2の移動機構によって前記凹レンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第2の駆動部と、
前記ビーム径可変装置より射出されたレーザ光が入射され、レーザ光の入射面として平面、レーザ光の射出面として凹アキシコン面を有する平凹アキシコンレンズと、
レーザ光の入射面として凸アキシコン面、レーザ光の射出面として凸曲面を有し、前記平凹アキシコンレンズより射出されたレーザ光を集束させて、加工対象の板金に照射する両凸アキシコンレンズと、
前記平凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるための第3の移動機構と、
前記第3の移動機構によって前記平凹アキシコンレンズを光軸方向に移動させるよう駆動する第3の駆動部と、
前記ビーム径可変装置が平行光を射出している状態で、前記平凹アキシコンレンズを前記両凸アキシコンレンズに近接させて、前記両凸アキシコンレンズによって集束されるレーザ光のビームプロファイルをガウシアン型とする第1のモードと、前記ビーム径可変装置が発散光を射出している状態で、前記平凹アキシコンレンズを前記両凸アキシコンレンズから離隔させて、前記両凸アキシコンレンズによって集束されるレーザ光の集束点の奥側においてレーザ光のビームプロファイルをリング型とする第2のモードとを切り替えるよう、前記凸レンズ、前記凹レンズ、及び前記平凹アキシコンレンズの各位置を制御する制御装置と、
を備えるレーザ加工機。
It has a convex lens on which a laser beam of divergent light is incident and converts it into convergent light, and a concave lens on which a laser beam of convergent light emitted from the convex lens is incident. A beam diameter variable device that changes the beam diameter emitted from the concave lens according to the above.
A first moving mechanism for moving the convex lens in the optical axis direction,
A first driving unit that drives the convex lens to move in the optical axis direction by the first moving mechanism, and
A second moving mechanism for moving the concave lens in the optical axis direction,
A second driving unit that drives the concave lens to move in the optical axis direction by the second moving mechanism, and
A plano-concave axicon lens that is incident with laser light emitted from the beam diameter variable device and has a flat surface as an incident surface of the laser light and a concave axicon surface as an emission surface of the laser light.
A biconvex axicon that has a convex axicon surface as the incident surface of the laser light and a convex curved surface as the emission surface of the laser light, and focuses the laser light emitted from the plano-concave axicon lens to irradiate the sheet metal to be processed. With the lens
A third moving mechanism for moving the plano-concave axicon lens in the optical axis direction,
A third driving unit that drives the plano-concave axicon lens to move in the optical axis direction by the third moving mechanism, and
With the beam diameter variable device emitting parallel light, the plano-concave axicon lens is brought close to the biconvex axicon lens to obtain a beam profile of laser light focused by the biconvex axicon lens. In the first mode of the Gaussian type and in a state where the beam diameter variable device emits divergent light, the plano-concave axicon lens is separated from the biconvex axicon lens, and the biconvex axicon lens is separated from the biconvex axicon lens. The positions of the convex lens, the concave lens, and the plano-concave axicon lens are controlled so as to switch between the second mode in which the beam profile of the laser light is ring-shaped behind the focusing point of the laser light focused by. Control device and
Relais over The machine equipped with.
前記制御装置は、さらに、前記ビーム径可変装置が平行光を射出している状態で、前記平凹アキシコンレンズを前記両凸アキシコンレンズから離隔させて、前記両凸アキシコンレンズによって集束されるレーザ光の集束点の奥側及び手前側の双方においてレーザ光のビームプロファイルを前記第2のモードにおけるリング型よりも太いリング型とする第3のモードに切り替えるよう、前記凸レンズ、前記凹レンズ、及び前記平凹アキシコンレンズの各位置を制御する請求項9に記載のレーザ加工機。The control device is further focused by the biconvex axicon lens by separating the plano-concave axicon lens from the biconvex axicon lens while the beam diameter variable device is emitting parallel light. The convex lens, the concave lens, and the convex lens, the concave lens, so as to switch the beam profile of the laser light to a third mode in which the beam profile of the laser light is a ring type thicker than the ring type in the second mode on both the back side and the front side of the focusing point of the laser light. The laser processing machine according to claim 9, wherein the laser processing machine controls each position of the plano-concave axicon lens. 前記ビーム径可変装置は、前記凸レンズの光軸方向の位置に対応して、前記凹レンズが、前記凸レンズより射出された収束光が集束する位置から前記凸レンズ側に、前記凹レンズの焦点距離と同じ距離だけずらした位置に位置しているときには、収束光を平行光に変換し、前記凹レンズが、前記凸レンズ側に前記凹レンズの焦点距離よりも長い距離だけずらした位置に位置しているときには、収束光を発散光に変換するように構成されている請求項9または10に記載のレーザ加工機。 The beam diameter variable device has the same distance as the focal length of the concave lens from the position where the convergent light emitted from the convex lens is focused to the convex lens side corresponding to the position of the convex lens in the optical axis direction. When it is located at a shifted position, the focused light is converted into parallel light, and when the concave lens is located at a position shifted to the convex lens side by a distance longer than the focal length of the concave lens, the focused light is shifted. The laser processing machine according to claim 9 or 10 , which is configured to convert light into divergent light.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7236371B2 (en) * 2019-11-26 2023-03-09 株式会社フジクラ Beam shaper, processing device, and beam shaping method
WO2023228397A1 (en) 2022-05-27 2023-11-30 三菱電機株式会社 Laser processing device, and method for controlling laser processing device
DE112022007130B4 (en) 2022-07-15 2026-01-08 Mitsubishi Electric Corporation Laser processing head and laser machine
CN116581630B (en) * 2023-06-26 2026-02-06 云南大学 Plane hollow vortex light field laser
TWI882668B (en) * 2024-01-29 2025-05-01 台灣光罩股份有限公司 Steel materials joined by laser welding and laser welding method thereof

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63189981A (en) * 1987-02-02 1988-08-05 Toshiba Corp Scanning pattern reader
US20040207829A1 (en) * 2003-04-17 2004-10-21 Asml Netherlands, B.V. Illuminator controlled tone reversal printing
JP2007029990A (en) * 2005-07-26 2007-02-08 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser processing apparatus and laser processing method
JP2009130091A (en) * 2007-11-22 2009-06-11 Canon Inc Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
EP2194404A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-09 Ecole Polytechnique Optical device comprising an axicon lens
JP6063670B2 (en) * 2011-09-16 2017-01-18 株式会社アマダホールディングス Laser cutting method and apparatus
US10401633B2 (en) * 2015-06-23 2019-09-03 TeraDiode, Inc. Optical element arrangements for varying beam parameter product in laser delivery systems
JP6114431B1 (en) * 2016-04-01 2017-04-12 株式会社アマダホールディングス Laser processing machine

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