(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多波長のレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器により発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を平行光に変換可能なコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの多波長のレーザ光を集光して被加工材に照射する集光レンズと、
を備え、
前記伝送ファイバの出射口と前記コリメータレンズとの距離をｄ０、前記コリメータレンズと前記集光レンズとの距離をｄ１、前記コリメータレンズの焦点距離をｆ１、前記集光レンズの焦点距離をｆ２としたとき、
ｄ０＞ｆ１且つｄ１＜ｆ１＋ｆ２の関係
を満たすことを特徴とするダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項２】
多波長のレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器により発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を平行光に変換可能なコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの多波長のレーザ光を集光して被加工材に照射する集光レンズと、
を備え、
前記伝送ファイバの出射口と前記コリメータレンズとの距離をｄ０、前記コリメータレンズと前記集光レンズとの距離をｄ１、前記コリメータレンズの焦点距離をｆ１、前記集光レンズの焦点距離をｆ２としたとき、
ｄ０＜ｆ１且つｄ１＞ｆ１＋ｆ２の関係、又は
ｄ０＞ｆ１且つｄ１＜ｆ１＋ｆ２の関係
のいずれかを満たし、
且つｄ０とｆ１の差は、ミリメートル(mm)のオーダーである
ことを特徴とするダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項３】
多波長のレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器により発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を平行光に変換可能なコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの多波長のレーザ光を集光して被加工材に照射する集光レンズと、
を備え、
前記伝送ファイバの出射口と前記コリメータレンズとの距離をｄ０、前記コリメータレンズと前記集光レンズとの距離をｄ１、前記コリメータレンズの焦点距離をｆ１、前記集光レンズの焦点距離をｆ２としたとき、
ｄ０＜ｆ１且つｄ１＞ｆ１＋ｆ２の関係、又は
ｄ０＞ｆ１且つｄ１＜ｆ１＋ｆ２の関係
のいずれかを満たし、
且つｄ０とｆ１の差は、ミリメートル(mm)のオーダーであり、
前記伝送ファイバの出射口と前記コリメータレンズとの距離が９０ｍｍ〜１１０ｍｍであることを特徴とする
ダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項４】
前記多波長のレーザ光は、９１０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項５】
色収差による焦点距離の差分が０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項６】
前記コリメータレンズと前記集光レンズとの距離が１００ｍｍ〜１０００ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項７】
前記被加工材の板厚が１ｍｍ〜９ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項８】
多波長のレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器により発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を平行光に変換可能なコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの多波長のレーザ光を集光して被加工材に照射する集光レンズと、
を備え、
前記伝送ファイバの出射口と前記コリメータレンズとの距離をｄ０、前記コリメータレンズと前記集光レンズとの距離をｄ１、前記コリメータレンズの焦点距離をｆ１、前記集光レンズの焦点距離をｆ２とするダイレクトダイオードレーザ加工装置用いて、板金を高速で切断する板金の加工方法であって、
厚さ１．５mm以下の薄い薄板を加工する場合は、ｄ１＞ｆ１＋ｆ２且つｄ０＜ｆ１となるようにｄ１，ｄ０を設定し、
厚さが１．５mmより厚い厚板を加工する場合には、ｄ１＞ｆ１＋ｆ２且つｄ０＞ｆ１となるようにｄ１，ｄ０を設定する板金の加工方法。
【請求項９】
多波長のレーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器により発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を平行光に変換可能なコリメータレンズと、
前記コリメータレンズからの多波長のレーザ光を集光して被加工材に照射する集光レンズと、
を備え、
前記伝送ファイバの出射口と前記コリメータレンズとの距離をｄ０、前記コリメータレンズと前記集光レンズとの距離をｄ１、前記コリメータレンズの焦点距離をｆ１、前記集光レンズの焦点距離をｆ２とするダイレクトダイオードレーザ加工装置用いて、板金を高速で切断する板金の加工方法であって、
厚さ１．５ｍｍ以下の薄板を加工する場合は、ｄ１＞ｆ１＋ｆ２且つｄ０＜ｆ１となるようにｄ１，ｄ０を設定し、
厚さ２ｍｍ以上の厚板を加工する場合には、ｄ１＞ｆ１＋ｆ２且つｄ０＞ｆ１となるようにｄ１，ｄ０を設定する
板金の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法
に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板金加工用のレーザ加工装置として、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ発振器やＹＡＧレーザ発振器、ファイバレーザ発振器をレーザ光源として用いたものが知られている。ファイバレーザ発振器は、ＹＡＧレーザ発振器よりも光品質に優れ、発振効率が極めて高い等の利点を有する。このため、ファイバレーザ発振器を用いたファイバレーザ加工装置は、産業用、特に板金加工用（切断又は溶接等）に利用されている。
【０００３】
更に近年では、ダイレクトダイオードレーザ（ＤＤＬ：Direct Diode Laser）発振器をレーザ光源として用いるＤＤＬ加工装置が開発されている。ＤＤＬ加工装置は、複数のレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）を用いて多波長（multiple-wavelength）のレーザ光を重畳し、伝送ファイバを用いて加工ヘッドまで伝送する。そして、伝送ファイバの端面から射出されたレーザ光は、コリメータレンズ及び集光レンズ等により被加工材上に集光されて照射される。
【０００４】
ところで、ＤＤＬ加工装置においては、多波長のレーザ光を集光レンズ等で集光して加工を行うため、波長に依存して色収差が発生し、被加工材の厚さ方向において異なる位置に集光される。このため、多波長のレーザ光で加工を行う際に、屈折率の異なるレンズを組み合わせた組レンズを用いて色収差を補正することが提案されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８０４９４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０３３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に記載のように組レンズを用いる場合には、部品数及びコストが増加するという課題がある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、多波長のレーザ光を用いて加工を行う際に、部品数を増加させず、且つ安価に、多波長のレーザ光の波長毎の色収差を補正することができるダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、多波長のレーザ光を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器により発振された多波長のレーザ光を伝送する伝送ファイバと、伝送ファイバにより伝送された多波長のレーザ光を平行光に変換可能なコリメータレンズと、コリメータレンズからの多波長のレーザ光を集光して被加工材に照射する集光レンズとを備え、伝送ファイバの出射口と前記コリメートレンズとの距離をｄ０、コリメートレンズと集光レンズとの距離をｄ１、コリメートレンズの焦点距離をｆ１、集光レンズの焦点距離をｆ２としたとき、ｄ０＜ｆ１且つｄ１＞ｆ１＋ｆ２の関係、又はｄ０＞ｆ１且つｄ１＜ｆ１＋ｆ２の関係のいずれかを満たすことを特徴とするダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多波長のレーザ光を用いて加工を行う際に、部品数を増加させず、且つ安価に、多波長のレーザ光の波長毎の色収差を補正することができるダイレクトダイオードレーザ加工装置及びこれを用いた板金の加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るＤＤＬ加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るレーザ発振器の一例を示す側面図である。図２（ｂ）は、本発明の実施形態に係るレーザ発振器の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るＤＤＬモジュールの一例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係るレーザ加工機の光学レイアウトの一例を示す概略図である。
【図５】本発明の実施例に係るｄ０、ｄ１、Δｄ２の関係を表すグラフである。
【図６】本発明の実施例に係る波長９１０ｎｍにおけるｄ０、ｄ１、集光点のビーム半径の関係を表すグラフである。
【図７】本発明の実施例に係る波長９５０ｎｍにおけるｄ０、ｄ１、集光点のビーム半径の関係を表すグラフである。
【図８】本発明の実施例に係る波長９１０ｎｍにおけるｄ０、ｄ１、パワー密度の関係を表すグラフである。
【図９】本発明の実施例に係る波長９５０ｎｍにおけるｄ０、ｄ１、パワー密度の関係を表すグラフである。
【図１０】本発明の実施例に係るｄ０、板厚ｔ、切断速度Ｖの関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００１２】
図１を参照して、本発明の実施形態に係るダイレクトダイオードレーザ（以下、「ＤＤＬ」という）加工装置の全体構成を説明する。本発明の実施形態に係るＤＤＬ加工装置は、図１に示すように、多波長のレーザ光ＬＢを発振するレーザ発振器１１と、レーザ発振器１１により発振されたレーザ光ＬＢを伝送する伝送ファイバ（プロセスファイバ）１２と、伝送ファイバ１２により伝送されたレーザ光ＬＢを高エネルギー密度に集光させて被加工材（ワーク）Ｗに照射するレーザ加工機１３とを備える。
【００１３】
レーザ加工機１３は、伝送ファイバ１２から射出されたレーザ光ＬＢをコリメータレンズ１５で略平行光に変換するコリメータユニット１４と、略平行光に変換されたレーザ光ＬＢを、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射するベンドミラー１６と、ベンドミラー１６により反射されたレーザ光ＬＢを集光レンズ１８で集光する加工ヘッド１７とを備える。コリメータレンズ１５及び集光レンズ１８としては、例えば石英製の平凸レンズ等の一般的なレンズが使用可能である。
【００１４】
なお、図１では図示を省略するが、コリメータユニット１４内には、コリメータレンズ１５を光軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に駆動するレンズ駆動部が設置されている。また、ＤＤＬ加工装置は、レンズ駆動部を制御する制御部を更に備える。
【００１５】
レーザ加工機１３は更に、被加工材Ｗが載置される加工テーブル２１と、加工テーブル２１上においてＸ軸方向に移動する門型のＸ軸キャリッジ２２と、Ｘ軸キャリッジ２２上においてＸ軸方向に垂直なＹ軸方向に移動するＹ軸キャリッジ２３とを備える。コリメータユニット１４内のコリメータレンズ１５、ベンドミラー１６、及び加工ヘッド１７内の集光レンズ１８は、予め光軸の調整が成された状態でＹ軸キャリッジ２３に固定され、Ｙ軸キャリッジ２３と共にＹ軸方向に移動する。なおＹ軸キャリッジ２３に対して上下方向へ移動可能なＺ軸キャリッジを設け、当該Ｚ軸キャリッジに集光レンズ１８を設けることも出来る。
【００１６】
本発明の実施形態に係るＤＤＬ加工装置は、集光レンズ１８により集光されて最も小さい集光直径（最小集光直径）のレーザ光ＬＢを被加工材Ｗに照射し、また同軸にアシストガスを噴射して溶融物を除去しながら、Ｘ軸キャリッジ２２及びＹ軸キャリッジ２３を移動させる。これにより、ＤＤＬ加工装置は被加工材Ｗを切断加工することができる。被加工材Ｗとしては、ステンレス鋼、軟鋼、アルミニウム等の種々の材料が挙げられる。被加工材Ｗの板厚は、例えば０．１ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照して、レーザ発振器１１について説明する。レーザ発振器１１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、筐体６０と、筐体６０内に収容され、伝送ファイバ１２に接続されているＤＤＬモジュール１０と、筐体６０内に収容され、ＤＤＬモジュール１０に電力を供給する電源部６１と、筐体６０内に収容され、ＤＤＬモジュール１０の出力等を制御する制御モジュール６２等が設けられている。また、筐体６０の外側には、筐体６０内の温度及び湿度を調整する空調機器６３が設置されている。
【００１８】
ＤＤＬモジュール１０は、図３に示すように、多波長（multiple-wavelength）λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光を重畳して出力する。ＤＤＬモジュール１０は、複数のレーザダイオード（以下、「ＬＤ」という）３１，３２，３３,・・・３ｎ（ｎは４以上の整数）と、ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎにファイバ４１，４２，４３,・・・４ｎを介して接続され、多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光に対してスペクトルビーム結合（spectral beam combining）を行うスペクトルビーム結合部５０と、スペクトルビーム結合部５０からのレーザ光を集光して伝送ファイバ１２へ入射させる集光レンズ５４とを備える。
【００１９】
複数のＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎとしては、各種の半導体レーザが採用可能である。ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎの種類と数の組み合わせは特に限定されず、板金加工の目的に合わせて適宜選択可能である。ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎの波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎは、例えば１０００ｎｍ未満で選択したり、８００ｎｍ〜９９０ｎｍの範囲で選択したり、９１０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲で選択したりすることができる。
【００２０】
多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光は、例えば、波長帯域毎に群（ブロック）管理されて制御される。そして、波長帯域毎に個別に出力を可変調節することができる。また、全波長帯域の出力を吸収率が一定となるよう調整することができる。
【００２１】
切断加工に際しては、ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎを同時に動作させると共に、酸素、窒素等の適宜のアシストガスを焦点位置近傍へ吹き付ける。これにより、ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎからの各波長のレーザ光が、相互に協働すると共に、酸素等のアシストガスとも協働してワークを高速で溶融する。また当該溶融ワーク材料がアシストガスにより吹き飛ばされてワークが高速で切断される。
【００２２】
スペクトルビーム結合部５０は、ファイバ４１，４２，４３,・・・４ｎの射出端側を束ねて固定しファイバアレイ４とする固定部５１と、ファイバ４１，４２，４３,・・・４ｎからのレーザ光を平行光にするコリメータレンズ５２と、多波長λ１，λ２，λ３，・・・，λｎのレーザ光を回折し光軸を一致させる回折格子（diffraction grating）５３と、ＬＤ３１，３２，３３,・・・３ｎ後端部に設けた反射面と共に共振器を構成する部分反射カプラ５５を備える。図３では一例として、部分反射カプラ５５がコリメータレンズ５２と集光レンズ５４との間に配置されているが、部分反射カプラ５５の配置位置はこれに限定されるものではない。
【００２３】
次に、図４を参照し、本発明の実施形態におけるレーザ加工機の光学レイアウトの一例を説明する。図４に示すように、伝送ファイバ１２とコリメータレンズ１５との距離をｄ０、コリメータレンズ１５と集光レンズ１８との距離をｄ１、集光レンズ１８とビームウエスト（加工点）との距離をｄ２とする。
【００２４】
ＤＤＬ加工装置において、一般的には、ｄ０は、コリメータレンズ１５の焦点距離ｆ１と一致する（ｄ０＝ｆ１）。ｄ０＝ｆ１とした場合、一般的にその後の光はコリメートしていると定義される。ｄ１は、コリメータレンズ１５の焦点距離ｆ１と集光レンズ１８の焦点距離ｆ２の和と一致する（ｄ１＝ｆ１＋ｆ２）。ｄ２は、集光レンズ１８の焦点距離ｆ２と一致する（ｄ２＝ｆ２）。
【００２５】
ここで、伝送ファイバ１２から出射後の光線行列は下記式（１）のように表される。
【００２６】
【数１】
0006035304.tif 000002
【００２７】
集光レンズ１８とビームウエストとの距離ｄ２は下記式（２）のように表される。
【００２８】
【数２】
0006035304.tif 000003
【００２９】
ここで、λはレーザ光の波長であり、ｗ１は伝送ファイバ１２の射出端でのビーム半径であり、Ｍ２は理想的なガウスモードの光線からのズレ量の比である。上記式の通り、ｄ２は、レーザ光の波長に依存して異なり、波長毎のｄ２のずれ量Δｄ２が色収差の影響である。
【００３０】
本発明の実施形態においては、ｄ０をｆ１と異ならせ（ｄ０≠ｆ１）、更に、ｄ１を、ｆ１とｆ２の和に対して異ならせる。より詳細には、ｄ０がｆ１よりも大きく（ｄ０＞ｆ１）、且つ、ｄ１がｆ１とｆ２の和よりも小さく（ｄ１＜ｆ１＋ｆ２）なるように、コリメータレンズ１５及び集光レンズ１８等を配置する。或いは、ｄ０がｆ１よりも小さく（ｄ０＜ｆ１）、且つ、ｄ１がｆ１とｆ２の和よりも大きく（ｄ１＞ｆ１＋ｆ２）なるように、コリメータレンズ１５及び集光レンズ１８等を配置する。
【００３１】
上記２通りの関係のいずれかを満たすことにより、多波長のレーザ光の波長毎の色収差の影響を低減することができ、被加工材Ｗの厚さ方向の集光点の位置ずれを低減することができる。したがって、特に薄板（例えば１ｍｍ〜３ｍｍ）の切断加工に適したビームを形成することができる。
【００３２】
＜実施例＞
次に、上記式（１）及び（２）を用いて、ｄ０を９０ｍｍ〜１１０ｍｍ、ｄ１を１００ｍｍ〜１０００ｍｍで変化させて、色収差による差分Δｄ２を算出する。
【００３３】
コリメータレンズ１５として、曲率Ｒ＝４４．９４４ｍｍの石英製の平凸レンズを使用し、集光レンズ１８として、曲率Ｒ＝６７．４１６ｍｍの石英製の平凸レンズを使用するものとする。レーザ発振器１１は、９１０ｎｍと９５０ｎｍの２つの波長のレーザ光を出力するものとする。この場合、１次近似すると、波長９１０ｎｍについては、ｆ１は９９．５１９ｍｍとなり、ｆ２は１４９．２７９ｍｍとなる。波長９５０ｎｍについては、ｆ１は９９．６４ｍｍとなり、ｆ２は１４９．４６ｍｍとなる。
【００３４】
上記式（２）において、ｗ１は０．１ｍｍとする。Ｍ２は、波長９１０ｎｍ、９５０ｎｍともにビームパラメータ積（ＢＰＰ）を８．５ｍｍ・ｍｒａｄとして、それぞれ２９．３８５、２８．１０９とする。これより、波長９１０ｎｍ、９５０ｎｍのｄ２をそれぞれ算出し、その差分Δｄ２を算出する。この結果を図５に示す。
【００３５】
図５において、ｄ０≒１００ｍｍ、ｄ１≒２５０ｍｍの場合が、ｄ０＝ｆ１且つｄ１＝ｆ１＋ｆ２を満たす一般的な条件である。例えば、図５から、この一般的な条件（ｄ０≒１００ｍｍ且つｄ１≒２５０ｍｍ）と比較して、ｄ０＝９０ｍｍ、且つｄ１＝５００ｍｍ又はｄ１＝１０００ｍｍの場合と、ｄ０＝１１０ｍｍ、且つｄ１＝１００ｍｍの場合に、Δｄ２が小さくなり、色収差の影響が抑制できていることが分かる。このとき、Δｄ２は０．４ｍｍ以下となっている。
【００３６】
図６及び図７はそれぞれ、波長９１０ｎｍ、９５０ｎｍのｄ０とｄ１に対する集光点のビーム半径を示す。図６及び図７において、ｄ０＝９０ｍｍ、且つｄ１＝５００ｍｍ又はｄ１＝１０００ｍｍの場合と、ｄ０＝１１０ｍｍ、且つｄ１＝１００ｍｍ又はｄ１＝２００の場合に、一般的な条件（ｄ０≒１００ｍｍ且つｄ１≒２５０ｍｍ）と比較して、ビーム半径が小さくなっていることが分かる。
【００３７】
図８及び図９はそれぞれ、波長９１０、９５０ｎｍのｄ０とｄ１に対するパワー密度を示す。各波長の光出力は５００Ｗとした。図６及び図７において、ｄ０＝９０ｍｍ、且つｄ１＝５００ｍｍ又はｄ１＝１０００ｍｍの場合と、ｄ０＝１１０ｍｍ、且つｄ１＝１００ｍｍ又はｄ１＝２００の場合に、一般的な条件（ｄ０≒１００ｍｍ且つｄ１≒２５０ｍｍ）と比較して、パワー密度が高いことが分かる。このような条件では、図５に示すようにΔｄ２も小さくなっているので、各波長の光出力が集中し、薄板切断加工に優位である。
【００３８】
次に、ｄ０、被加工材Ｗの板厚及び切断速度の関係について説明する。切断速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］は、下記式（３）により表すことができる。
【００３９】
【数３】
0006035304.tif 000004
【００４０】
ここで、Ｐ：レーザパワー［Ｗ］、Ａ：吸収率、Ｅ：融解エネルギー［Ｊ／ｍｍ３］、ｂ：ビーム直径［ｍｍ］、ｔ：板厚［ｍｍ］である。但し、すべてのエネルギーは吸収され、溶融材料はアシストガスによって完全に排出されるとする。
【００４１】
上記式（３）を用いて、ｄ１＝１０００ｍｍとし、ｄ０を９０ｍｍ〜１０５ｍｍで変化させ、板厚ｔを１ｍｍ〜９ｍｍで変化させたときの切断速度Ｖを算出する。レーザパワーは２０００Ｗ、吸収率はステンレスとして０．４、融解エネルギーはステンレスとして６．５５Ｊ／ｍｍ３、ビーム直径は９１０、９５０ｎｍの合成のビーム径、アシストガス、ガス圧は例えばそれぞれ窒素、０．０５ＭＰａ〜０．１５ＭＰａとする。この計算結果を図１０に示す。図１０から、ｄ０が小さく、板厚ｔが小さいほど、切断速度Ｖが速くなることが分かる。特に、ｄ０＝９０ｍｍのときに、板厚１ｍｍの薄板に対して切断速度が速いことが分かる。
【００４２】
＜加工方法＞
本発明の実施形態に係るＤＤＬ加工装置を使用して、鉄、アルミニウム等の薄板（板金）を加工するのが好ましい。ここに薄板とは、３ｍｍ以下の板厚を有する板金を意味し、より好ましくは１．５ｍｍ以下の板厚を有する板金を意味し、更に好ましくは１ｍｍ以下の板厚を有する板金を意味する。
【００４３】
厚板の場合は、切断に際しての溶融金属排出の観点から、集光点のビーム径が小さいだけでは高速加工（切断）を実現することは難しいが、薄板の場合は、前記障害がないため、集光点のビーム径が小さければ小さい程、高速加工を図ることができる。ここに高速とは、例えば１０ｍ／分以上の速度を意味する。従って、前記実施例のＤＤＬ加工装置を用いて、鉄、アルミニウム等の薄板を高速で加工（穴明け、切断等）することができる。
【００４４】
なお、上記装置を利用して板金を加工する際には、以下のようにすることが出来る。すなわち、薄板（例えば１．５ｍｍ以下の厚さ、好ましくは１ｍｍ以下の厚さを有する板金）を加工する場合には、ｄ１＞ｆ１＋ｆ２（例えばｄ１＝１０００ｍｍ）且つｄ０＜ｆ１となるようにｄ１，ｄ０を設定し、厚板（例えば１．５ｍｍ以上の厚さ、更に好ましくは２ｍｍ以上の厚さ、更に好ましくは３ｍｍ以上の厚さを有する板金）を加工する場合には、ｄ１＞ｆ１＋ｆ２（例えばｄ１＝１０００ｍｍ）且つｄ０＞ｆ１となるようにｄ１，ｄ０を設定する。これにより、前者では焦点位置での色収差を抑制し、薄板を高速で切断することが可能となり、後者では当該色収差を拡大して、厚板を高速で切断することが可能となる。
【００４５】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ｄ０＜ｆ１且つｄ１＞ｆ１＋ｆ２の関係、又はｄ０＞ｆ１且つｄ１＜ｆ１＋ｆ２の関係のいずれかを満たすことにより、
多波長のレーザ光の波長毎の色収差の影響を低減することができ、被加工材Ｗの厚さ方向の集光点の位置ずれを低減することができる。したがって、特に薄板の切断加工に適したビームを形成することができる。
【００４６】
（その他の実施形態）
本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４７】
本発明の実施形態に係るＤＤＬ加工装置による板金加工としては、切断加工の他にも、レーザフォーミング加工、焼鈍、アニーリング及びアブレーション等の種々の板金加工に適用可能である。
【００４８】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１０…ＤＤＬモジュール
１１…レーザ発振器
１２…伝送ファイバ（プロセスファイバ）
１３…レーザ加工機
１４…コリメータユニット
１５…コリメータレンズ
１６…ベンドミラー
１７…加工ヘッド
１８…集光レンズ
２１…加工テーブル
２２…Ｘ軸キャリッジ
２３…Ｙ軸キャリッジ
３１，３２，３３,・・・３ｎ…レーザダイオード（ＬＤ）
４１，４２，４３,・・・４ｎ…ファイバ
５０…スペクトルビーム結合部
５１…固定部
５２…コリメータレンズ（光学素子）
５３…回折格子（光学素子）
５４…集光レンズ（光学素子）
５５…部分反射カプラ
６０…筐体
６１…電源部
６２…制御モジュール
６３…空調機器
【図１】
0006035304.tif 000005
【図２】
0006035304.tif 000006
【図３】
0006035304.tif 000007
【図４】
0006035304.tif 000008
【図５】
0006035304.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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