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公開番号2024072449
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-28
出願番号2022183272
出願日2022-11-16
発明の名称レーザ加工機
出願人株式会社アマダ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B23K 26/073 20060101AFI20240521BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】光学部品の点数を増やすことなく、高い光効率でリング型のビームプロファイルを実現する。
【解決手段】レーザ加工機は、レーザビームを出力するレーザ発振器と、レーザビームをワークに照射するためのレーザ加工光学系と、を備え、レーザ加工光学系は、レーザビームをコリメート光に変換するコリメートレンズと、レーザビームを集束させて、ワーク上にビームスポットを形成する集束レンズと、レーザビームのビームプロファイルを変換するビーム形成素子7と、を含む。ビーム形成素子7は、レーザビームが入射する入射面70と、レーザビームLBを出射させる出射面75と、入射面70に設けられ、光軸又は光軸と平行な軸を中心軸とする円錐状に形成された複数の円錐部72と、を有する。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
レーザビームを出力するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出力された前記レーザビームの光軸上に配置され、前記レーザビームをワークに照射するための光学系と、を備え、
前記光学系は、
前記レーザビームをコリメート光に変換するコリメートレンズと、
前記レーザビームを集束させて、前記ワーク上にビームスポットを形成する集束レンズと、
前記レーザビームのビームプロファイルを変換するビーム形成素子と、を含み、
前記ビーム形成素子は、
前記レーザビームが入射する入射面と、
前記レーザビームを出射させる出射面と、
前記入射面及び前記出射面のうち一方の対象面に設けられ、前記光軸又は前記光軸と平行な軸を中心軸とする円錐状に形成された複数の円錐部と、を有する
レーザ加工機。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
前記入射面及び前記出射面は、それぞれ前記光軸に対して直交する平面部で構成されており、
前記複数の円錐部は、前記平面部が隙間として残るように近接して配置されている
請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記対象面に分布する前記複数の円錐部は、前記対象面の面内方向の１つである基準方向にかけて、前記平面部に対する円錐状の斜面の角が相違する
請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記対象面に分布する前記複数の円錐部は、前記対象面における面内方向の１つである基準方向にかけて、前記円錐部の面積に対する前記平面部の面積の割合が異なる
請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項５】
前記ビーム形成素子を、前記基準方向に沿って移動させる移動機構をさらに有する
請求項３又は４に記載のレーザ加工機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザ加工では、板金などのワークに照射されるレーザビームのビームプロファイルが加工品質に大きく影響する。加工の状況に応じて、適切なビームプロファイルを用いることが重要となる。例えば板厚が厚いワークを切断加工する場合、ビーム径の大きなレーザビームを照射する必要があり、レーザビーム周縁の強度が加工品質に影響する。リング型のビームプロファイルは、中央部の強度が弱く、周辺部の強度が強いビームプロファルであるため、板厚が厚いワークの切断加工においても切断品質の向上を図ることができる。
【０００３】
例えば特許文献１、２には、リング型のビームプロファイルを得るための技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－０２８４２８号公報
米国特許出願公開第２０１７／００３１１０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に開示される手法は、リング型のビームプロファイルを得るために複数の光学部品が必要となる。このため、光学系全体での光学部品の数が多くなり、光効率及びコストの面で不利となる。
【０００６】
一般に、１～２μｍレベルの微細な凹凸又は縞模様を素子表面に形成した回折光学素子が知られている。回折光学素子は、光の回折を利用して光線を制御するものであり、素子表面のパターン設計により、リング型を含む任意の形状のビームプロファイルを形成することができる。しかしながら、回折光学素子は、高次回折光による光のロスが大きく、光効率が低下するというデメリットがある。特にノイズ光のうち、二次回折光はビームスポット周辺にゴーストとして現れるため、レーザ加工においては加工品質に大きく影響する。
【０００７】
また、ファセットレンズと呼ばれる、レンズが規則的に配列されたレンズアレイは、通常レンズと同じく光の屈折を利用した光学素子である。このファセットレンズは、中央部が平坦状となるトップハット型のビームプロファイルを得ることができるが、リング型のビームプロファイルを得ることはできない。
【０００８】
このように、従来より、光学部品の点数を増やすことなく、高い光効率でリング型のビームプロファイルを実現したいという要求があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様のレーザ加工機は、レーザビームを出力するレーザ発振器と、レーザ発振器から出力されたレーザビームの光軸上に配置され、レーザビームをワークに照射するための光学系と、を備え、光学系は、レーザビームをコリメート光に変換するコリメートレンズと、レーザビームを集束させて、ワーク上にビームスポットを形成する集束レンズと、レーザビームのビームプロファイルを変換するビーム形成素子と、を含み、ビーム形成素子は、レーザビームが入射する入射面と、レーザビームを出射させる出射面と、入射面及び出射面のうち一方の対象面に設けられ、光軸又は光軸と平行な軸を中心軸とする円錐状に形成された複数の円錐部と、を有する。
【００１０】
このレーザ加工機によれば、複数の円錐部が設けられたビーム形成素子により、環状のリング成分を含むビームプロファイルを得ることができる。従来の光学系にビーム形成素子を追加するだけでよいので、光学部品の点数の増加を抑制することができる。また、ビーム形成素子は、光の回折を利用することなく、屈折を利用するものであるので、光効率が低下するというデメリットも抑制される。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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