(57)【要約】  レーザ加工装置（１）は、１つのレーザ光（１１０）の光路を、第１のファイバ（１１）を有する第１の光路と、第１のファイバ（１１）よりもコア径の大きな第２のファイバ（２１）を有する第２の光路とに切り替えるレーザ光切り替え機（７０）と、第１の光路又は第２の光路を通過したレーザ光を、被加工材（９００）における同一の加工点に照射する加工ヘッド（８０）とを備えている。レーザ光切り替え機（７０）は、第１の光路を通過したレーザ光の照射時間が所定時間を経過した場合に、第１の光路から第２の光路へとレーザ光の光路を切り替える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのレーザ光の光路を、第１のファイバを有する第１の光路と、前記第１のファイバよりもコア径の大きな第２のファイバを有する第２の光路とに選択的に切り替えるレーザ光切り替え部と、
前記第１の光路を通過したレーザ光及び前記第２の光路を通過したレーザ光を、被加工材における同一の加工点に照射するレーザ照射部と、
所定の条件を満たした場合に、前記第１の光路から前記第２の光路へとレーザ光の光路を切り替えるように前記レーザ光切り替え部の切り替え動作を制御する制御部とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御部は、前記第１の光路を通過したレーザ光の照射時間が所定時間を経過した場合に、前記レーザ光切り替え部の切り替え動作を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記被加工材に照射されたレーザ光の反射光の変化を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部において反射光の変化が検出された場合に、前記レーザ光切り替え部の切り替え動作を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
１つのレーザ光の光路を切り替えて第１の光路を通過させた第１のレーザ光を、所定の条件を満たすまでの間、被加工材の加工点に対して照射する第１の照射工程と、
前記所定の条件を満たした場合に、前記１つのレーザ光の光路を切り替えて第２の光路を通過させることで前記第１のレーザ光よりも出力密度が低くなった第２のレーザ光を、前記被加工材における同一の加工点に照射する第２の照射工程とを備えたことを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項５】
請求項４において、
前記第２の照射工程では、前記第１の光路を通過した前記第１のレーザ光の照射時間が所定時間を経過した場合に、前記第２のレーザ光を照射することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項６】
請求項４において、
前記第２の照射工程では、前記被加工材に照射された前記第１のレーザ光の反射光の変化が検出された場合に、前記第２のレーザ光を照射することを特徴とするレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工速度を向上させるためのレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、代表的な被加工材である金属におけるレーザ光の吸収率は、固体状態では低く、溶融状態では高くなることが知られている（例えば、特許文献１参照）。つまり、レーザ加工の開始時には、被加工材が固体であるのでレーザ光の吸収率は低いが、被加工材の溶融が始まると、レーザ光の吸収率が高くなる。【０００３】
また、レーザ加工においては、その加工に適するレーザ光の集光径が知られている（例えば、特許文献２参照）。【０００４】
そして、溶融に適した集光径のレーザ光と、レーザ加工に適した集光径のレーザ光とを使い分けるために、複数のレーザ発振器から出射された複数のレーザ光を、時間差を設けて照射することで、レーザ光を重畳してレーザ加工を行うレーザ加工装置が知られている（例えば、特許文献３，４参照）。【０００５】
具体的に、特許文献４に記載のレーザ加工装置では、第１のレーザ発振器からレーザ光を出射し、集光レンズにより集光して加工点に照射することで、レーザ加工を開始する。その後、第２のレーザ発振器からレーザ光を出射し、ファイバを伝搬させ、加工ヘッドにより集光して加工点に照射することで、２つのレーザ光を重畳してレーザ加工を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５２７７６号公報（図１３）
【特許文献２】特開平７−２５６４７７号公報（図２〜図４）
【特許文献３】特開２０１５−２１７４２２号公報（図５）
【特許文献４】米国特許第５２７２３０９号明細書（図８）
【発明の概要】
【０００７】
しかしながら、従来のレーザ加工装置では、２台のレーザ発振器を用いてレーザ加工を行っているため、２台のレーザ発振器を制御してそのレーザ光の出射タイミングを勘案する必要があり、制御が複雑となってしまう。
【０００８】
また、２台のレーザ発振器を使用する場合における２台目のレーザ発振器の立ち上がり、つまり、レーザ光の停止時間又は低出力時間が必要となり、加工速度が遅くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加工材の溶融に適する溶融用集光径を持ったレーザ光の照射と、レーザ加工に適する加工用集光径を持ったレーザ光の照射とを両立させるとともに、レーザ加工速度を向上できるレーザ加工装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、１つのレーザ光の光路を、第１のファイバを有する第１の光路と、前記第１のファイバよりもコア径の大きな第２のファイバを有する第２の光路とに選択的に切り替えるレーザ光切り替え部と、前記第１の光路を通過したレーザ光及び前記第２の光路を通過したレーザ光を、被加工材における同一の加工点に照射するレーザ照射部と、所定の条件を満たした場合に、前記第１の光路から前記第２の光路へとレーザ光の光路を切り替えるように前記レーザ光切り替え部の切り替え動作を制御する制御部とを備えている。
【００１１】
このような構成によれば、１つのレーザ光の光路を切り替えるだけで、レーザ加工を早く開始するために被加工材の溶融に適する溶融用集光径を持ったレーザ光の照射と、レーザ加工に適する加工用集光径を持ったレーザ光の照射とを両立させることができる。
【００１２】
つまり、レーザ加工の開始時には、小径で出力密度の高いレーザ光で被加工材の溶融を行い、その後、レーザ加工に適する集光径を持ったレーザ光で被加工材の加工を継続して行うことができる。
【００１３】
また、従来のような２台のレーザ発振器を使用する場合における２台目のレーザ発振器の立ち上がり、つまり、レーザ光の停止時間又は低出力時間が不要であるため、レーザ加工速度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の一態様によれば、１つのレーザ光の光路を切り替えるだけで、レーザ加工開始時には小径で出力密度の高いレーザ光で加工し、その後、継続して、レーザ加工に適する集光径を持つレーザ光でレーザ加工できる。これにより、レーザ加工速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態１に係るレーザ加工装置の主要構成を示す要素配置図である。
【図２】レーザ光の光路を切り替えたときの図１相当図である。
【図３】本実施形態２に係るレーザ加工装置の主要構成を示す要素配置図である。
【図４】レーザ光の光路を切り替えたときの図３相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１７】
《実施形態１》
図１及び図２に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ光源としてのレーザ発振器１００と、レーザ光１１０の光路を第１の光路と第２の光路とに選択的に切り替えるレーザ光切り替え機７０（レーザ光切り替え部）と、被加工材９００にレーザ光を照射する加工ヘッド８０（レーザ照射部）と、第１の光路及び第２の光路を構成する第１のファイバ１１及び第２のファイバ２１とを備えている。
【００１８】
レーザ発振器１００は、例えば、中心波長９７６ｎｍで４ｋＷの近赤外波長の高出力レーザ光を出射する。レーザ発振器１００には、レーザ加工装置１の動作に関する各種制御を行う制御部１０１が設けられている。
【００１９】
レーザ光切り替え機７０は、レーザ発振器１００から出射されたレーザ光を屈折させることで光路を変更して伝送させるベンドモジュール７２と、レーザ光を第１のファイバ１１に導く第１のファイバ結合モジュール１３と、レーザ光を第２のファイバ２１に導く第２のファイバ結合モジュール２３と、レーザ光を吸収するビームダンパ１０とを備えている。
【００２０】
ベンドモジュール７２は、２つのベンドミラー１６，２６を備えている。ベンドミラー１６，２６は、例えば、３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ３ｍｍである平行平板の角形石英で構成されており、反射面に高反射コートが施されている。
【００２１】
ベンドミラー１６は、ベンドミラーホルダ１７に固定されている。ベンドミラーホルダ１７は、シャフト１８を介してモータ１９に接続されている。モータ１９は、制御部１０１からの指令に応じて回転するものであり、モータ１９の回転に伴ってベンドミラー１６が可動する。
【００２２】
これにより、ベンドミラー１６を下方に下げてレーザ光１１０の光路を水平面内直角に屈折させる屈折位置と、ベンドミラー１６を上方に上げてレーザ光１１０を直進させる直進位置との間で、ベンドミラー１６を可動させることができる。
【００２３】
同様に、ベンドミラー２６は、ベンドミラーホルダ２７に固定されている。ベンドミラーホルダ２７は、シャフト２８を介してモータ２９に接続されている。モータ２９は、制御部１０１からの指令に応じて回転するものであり、モータ２９の回転に伴ってベンドミラー２６が可動する。
【００２４】
これにより、ベンドミラー２６を下方に下げてレーザ光１１０の光路を水平面内直角に屈折させる屈折位置と、ベンドミラー２６を上方に上げてレーザ光１１０を直進させる直進位置との間で、ベンドミラー２６を可動させることができる。
【００２５】
第１及び第２のファイバ結合モジュール１３，２３は、ベンドミラー１６，２６によって水平面内直角に屈折されてベンドモジュール７２から出射するレーザ光１１２（図１参照），２１２（図２参照）の出射位置に対応して配置されている。
【００２６】
第１のファイバ結合モジュール１３は、レーザ光１１２を集光する集光レンズ１２と、第１のファイバ１１の入射端側を保持するレセプタクル１４とを備えている。
【００２７】
集光レンズ１２は、例えば、硝材が合成石英、直径３０ｍｍ、焦点距離５０ｍｍのレンズで構成されている。集光レンズ１２で集光されたレーザ光１１４は、第１のファイバ１１に入射する。
【００２８】
第１のファイバ１１は、例えば、コア直径５０μｍ、クラッド直径４００μｍの石英系シングルコアファイバで構成されている。第１のファイバ１１は、ベンドミラー１６によって屈折されたレーザ光１１２が通過する第１の光路を構成している。
【００２９】
同様に、第２のファイバ結合モジュール２３は、レーザ光２１２を集光するための集光レンズ２２と、第２のファイバ２１の入射端側を保持するレセプタクル２４とを備えている。
【００３０】
集光レンズ２２は、硝材が合成石英、直径３０ｍｍ、焦点距離６０ｍｍのレンズで構成されている。集光レンズ２２で集光されたレーザ光２１４は、第２のファイバ２１に入射する。
【００３１】
第２のファイバ２１は、コア直径１００μｍ、インナークラッド直径２００μｍ、アウタークラッド直径４００μｍの石英系ダブルクラッドファイバで構成されている。第２のファイバ２１は、第１のファイバ１１よりも大きなコア径を有する。第２のファイバ２１は、ベンドミラー２６によって屈折されたレーザ光２１２が通過する第２の光路を構成している。
【００３２】
ビームダンパ１０は、レーザ光１１０が出射される出射口に相対向して配設されており、循環する冷却水が内部に満たされている。
【００３３】
加工ヘッド８０は、被加工材９００のレーザ加工（本実施形態ではレーザ切断）に用いられるものである。被加工材９００は、例えば、厚さ１．６ｍｍの軟鋼板（ＳＳ４００）である。
【００３４】
加工ヘッド８０は、ヘッド本体８１と、第１のファイバ１１の出射端が接続されてその出射光をヘッド本体８１に導く第１のファイバ結合モジュール３３と、第２のファイバ２１の出射端が接続されてその出射光をヘッド本体８１に導く第２のファイバ結合モジュール４３とを備えている。
【００３５】
第１のファイバ結合モジュール３３は、レーザ光１１６をコリメートするためのコリメートレンズ３２と、第１のファイバ１１の出射端側を保持するレセプタクル３４とを備えている。コリメートレンズ３２は、例えば、硝材が合成石英、直径３０ｍｍ、焦点距離５０ｍｍのレンズで構成されている。
【００３６】
同様に、第２のファイバ結合モジュール４３は、レーザ光２１６をコリメートするためのコリメートレンズ４２と、第２のファイバ２１の出射端側を保持するレセプタクル４４を備えている。コリメートレンズ４２は、例えば、硝材が合成石英、直径３０ｍｍ、焦点距離５０ｍｍのレンズで構成されている。
【００３７】
ヘッド本体８１は、その内部に導かれるレーザ光の光路を屈折させて変更する反射ミラー５０と、反射ミラー５０で屈折されたレーザ光を集光して切断に供するための集光レンズ６２とを備えている。
【００３８】
集光レンズ６２は、例えば、硝材が合成石英、直径５０ｍｍ、焦点距離１００ｍｍのレンズで構成されている。反射ミラー５０は、例えば、硝材が合成石英、長軸７０ｍｍ×短軸５０ｍｍ×厚さ５ｍｍ、反射面に高反射コートが施されたミラーで構成されている。
【００３９】
反射ミラー５０は、反射ミラーホルダ５２により保持されている。反射ミラーホルダ５２は、シャフト５４を介してモータ５６に接続されている。モータ５６は、ヘッド本体８１の外部に設けられ、制御部１０１からの指令に応じて回転するものであり、モータ５６の回転に伴って反射ミラー５０が可動する。
【００４０】
これにより、第１のファイバ１１を有する第１の光路を通過したレーザ光１１８と、第２のファイバ２１を有する第２の光路を通過したレーザ光２１８とを、被加工材９００の同一の加工点に照射できるようになっている。
【００４１】
〈レーザ加工装置の動作〉
以下、レーザ加工装置１の動作について説明する。図１に示すように、ベンドミラー１６は、モータ１９を回転させることで下方に下げられる。レーザ発振器１００から出射されたレーザ光１１０は、ベンドミラー１６によって光路が屈折され、レーザ光１１２として第１のファイバ結合モジュール１３に入射する。
【００４２】
第１のファイバ結合モジュール１３に入射したレーザ光１１２は、集光レンズ１２により所定の位置に集光されて、第１のファイバ１１の入射端からコアに入射して第１のファイバ１１内を伝播され、第１のファイバ１１の出射端から出射する。
【００４３】
第１のファイバ１１の出射端から出射したレーザ光１１６は、コリメートレンズ３２により、略平行なレーザ光１１８に変換されてヘッド本体８１の内部に入射する。
【００４４】
反射ミラー５０は、モータ５６の回転に伴って、反射面がコリメートレンズ３２に対向するように回転した後で停止される。レーザ光１１８は、反射ミラー５０によって光路が屈折され、レーザ光１２０となる。
【００４５】
レーザ光１２０は、集光レンズ６２により収束するレーザ光１２２に変換されて被加工材９００に照射される。レーザ光１２２の焦点でレーザ切断が行われる。このとき、焦点におけるレーザ光１２２の集光径は１００μｍである。
【００４６】
レーザ光１２２を照射し始めると、レーザ光１２２の照射点、つまり、加工点において、被加工材９００が溶融し始める。つまり、レーザ光１２２の集光径１００μｍが溶融用集光径である。
【００４７】
ここで、被加工材９００が溶融し始めるのに要する時間は、予め計測しておくことが可能である。そして、本実施形態では、第１のファイバ１１を有する第１の光路を通過したレーザ光１２２の照射時間が所定時間を経過した場合に、第２のファイバ２１を有する第２の光路へとレーザ光１１０の光路を切り替えるように、制御部１０１がレーザ光切り替え機７０の切り替え動作を制御している。
【００４８】
具体的に、レーザ発振器１００からレーザ光１１０を出射したままの状態で、下方に下げられていたベンドミラー１６を、モータ１９を回転させることで上方に上げる一方、モータ２９を回転させることでベンドミラー２６を下方に下げる。この後の動作を、図２を用いて説明する。
【００４９】
図２に示すように、レーザ発振器１００から出射されたレーザ光１１０は、ベンドミラー２６によって光路が屈折され、レーザ光２１２として第２のファイバ結合モジュール２３に入射する。
【００５０】
第２のファイバ結合モジュール２３に入射したレーザ光２１２は、集光レンズ２２により所定の位置に集光されて、第２のファイバ２１の入射端からコアに入射して第２のファイバ２１内を伝播され、第２のファイバ２１の出射端から出射する。
【００５１】
第２のファイバ２１の出射端から出射したレーザ光２１６は、コリメートレンズ４２により、略平行なレーザ光２１８に変換されてヘッド本体８１の内部に入射する。
【００５２】
反射ミラー５０は、モータ５６の回転に伴って、反射面がコリメートレンズ４２に対向するように回転した後で停止される。レーザ光２１８は、反射ミラー５０によって光路が屈折され、レーザ光２２０となる。
【００５３】
レーザ光２２０は、集光レンズ６２により収束するレーザ光２２２に変換されて被加工材９００に照射される。レーザ光２２２の焦点でレーザ切断が行われる。このとき、焦点におけるレーザ光２２２の集光径は２００μｍである。
【００５４】
レーザ光２２２は、レーザ光１２２によって被加工材９００が溶融された同一の加工点に照射される。レーザ光２２２は、１つのレーザ光１１０の光路を切り替えて第２の光路を通過させることでレーザ光１２２よりも低い出力密度を有することになる。そして、レーザ光２２２は、レーザ光１２２によって溶融し始めた被加工材９００のレーザ加工に続けて、レーザ光１２２の代わりに照射されることで、被加工材９００のレーザ切断を続行する。つまり、レーザ光２２２の集光径２００μｍが加工用集光径である。
【００５５】
なお、本実施形態では、被加工材９００の表面におけるレーザ光の加工用集光径を、レーザ切断に適する０．２ｍｍとしたが、これに加えて、裏面におけるレーザ光の集光径をレーザ切断に適する３ｍｍ以下になるように、加工ヘッド８０を構成しても良い。
【００５６】
また、本実施形態では、第１のファイバ１１を有する第１の光路を通過するレーザ光１２２の照射時間が所定時間を経過した場合に、被加工材９００が溶融したと推定して、レーザ光切り替え機７０の切り替え動作を行うようにしたが、この形態に限定するものではない。制御部１０１は、所定の条件を満たした場合に、レーザ光切り替え機７０の切り替え動作を行うこととしてもよい。所定の条件は、被加工材９００の溶融を推定する又は示す条件であることとしてもよい。例えば、図示しない溶融モニタによって被加工材９００の溶融状態を監視しておき、その信号に基づいて、レーザ光切り替え機７０の切り替え動作を行うようにしても良い。
【００５７】
また、第２のファイバ２１のコアにレーザ光を入射する構成としたが、インナークラッドに入射して、その出射光の横モードをドーナッツ状にしてレーザ加工に用いても良い。
【００５８】
以上のように、本実施形態に係るレーザ加工装置１によれば、１つのレーザ光１１０、つまり、１台のレーザ発振器１００で、被加工材９００の溶融に適する集光径のレーザ光１２２の照射と、レーザ加工に適する集光径のレーザ光２２２の照射とを両立させることができる。
【００５９】
また、レーザ加工開始は、小さな集光径を用いるため、その出力密度が大きくなり、被加工材９００の溶融が短時間で開始され、その後、引き続いて、加工に適した集光径で加工を行うため、レーザ加工速度が向上して、加工時間を短縮することができる。
【００６０】
また、レーザ光切り替え機７０を用いているので、２台のレーザ発振器１００を制御してそのレーザ光の出射タイミングを勘案する必要がない。さらに、２台のレーザ発振器１００を使用する場合に必要な、２台目のレーザ発振器１００の立ち上がり、つまり、レーザ光の停止時間又は低出力時間が不要になる。
【００６１】
《実施形態２》
以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００６２】
図３及び図４に示すように、加工ヘッド３８０は、被加工材９０１，９０２のレーザ加工（本実施形態ではレーザ溶接）に用いられるものである。被加工材９０１，９０２は、例えば、両方とも、厚さ０．８ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ）である。
【００６３】
加工ヘッド３８０は、ヘッド本体３８１と、第１のファイバ１１の出射端が接続されてその出射光をヘッド本体３８１に導く第１のファイバ結合モジュール３３と、第２のファイバ２１の出射端が接続されてその出射光をヘッド本体３８１に導く第２のファイバ結合モジュール４３とを備えている。
【００６４】
ヘッド本体３８１は、その内部に導かれるレーザ光の光路を屈折させて変更する反射ミラー３５０と、反射ミラー３５０で屈折されたレーザ光を集光して溶接に供するための集光レンズ３６２とを備えている。
【００６５】
集光レンズ３６２は、例えば、硝材が合成石英、直径５０ｍｍ、焦点距離２００ｍｍのレンズで構成されている。反射ミラー３５０は、例えば、硝材が合成石英、長軸７０ｍｍ×短軸５０ｍｍ×厚さ５ｍｍ、反射面に高反射コートが施されたミラーで構成されている。
【００６６】
反射ミラー３５０は、中空で筒状の反射ミラーホルダ３５２により保持されている。反射ミラーホルダ３５２は、図示しないプーリーを介してモータ３５６に結合されている。
【００６７】
モータ３５６は、ヘッド本体３８１の外部に設けられ、制御部１０１からの指令に応じて回転するものであり、モータ３５６の回転に伴って反射ミラー３５０が可動する。
【００６８】
これにより、第１のファイバ１１を有する第１の光路を通過したレーザ光３２２と、第２のファイバ２１を有する第２の光路を通過したレーザ光４２２とを、被加工材９０１，９０２の同一の加工点に照射できるようになっている。
【００６９】
また、ヘッド本体３８１の上部には、レーザ加工時に発生する反射光を測定して反射光の変化を検出するためのフォトダイオード４５０（検出部）が設けられている。
【００７０】
〈レーザ加工装置の動作〉
以下、レーザ加工装置１の動作について説明する。図３に示すように、レーザ発振器１００から出射するレーザ光１１０は、ベンドミラー１６によって光路が屈折されて第１のファイバ１１を通過した後、レーザ光１１８としてヘッド本体３８１に入射する。
【００７１】
反射ミラー３５０は、モータ３５６の回転に伴って、反射面がコリメートレンズ３２に対向するように回転した後で停止される。レーザ光１１８は、反射ミラー３５０によって光路が屈折され、レーザ光３２０となる。
【００７２】
レーザ光３２０は、集光レンズ３６２により収束するレーザ光３２２に変換されて被加工材９０１と被加工材９０２の突合せ部分に照射される。レーザ光３２２の焦点でレーザ溶接が行われる。このとき、焦点におけるレーザ光３２２の集光径は２００μｍである。
【００７３】
レーザ光３２２を照射し始めると、レーザ光３２２の照射点、つまり、加工点において、被加工材９０１と被加工材９０２の突合せ部分の溶融が始まり、レーザ溶接が開始する。つまり、レーザ光３２２の集光径２００μｍが溶融用集光径である。
【００７４】
ここで、被加工材９０１，９０２のレーザ加工時に発生する反射光は、フォトダイオード４５０により観測される。そして、レーザ加工開始後にフォトダイオード４５０への反射光の入力が低下すると、制御部１０１は、被加工材９０１，９０２が溶融したと判断し、レーザ発振器１００からのレーザ光１１０の出射を停止させるための信号を出力する。
【００７５】
次に、前記実施形態１において説明したのと同様に、第１のファイバ１１を有する第１の光路から第２のファイバ２１を有する第２の光路へとレーザ光１１０の光路を切り替えるように、レーザ光切り替え機７０の切り替え動作が行われる。
【００７６】
つまり、レーザ発振器１００からレーザ光１１０を再出射させ、第１のファイバ１１を通過するレーザ光１１６から、第２のファイバ２１を通過するレーザ光２１６に切り替える。
【００７７】
なお、このレーザ光１１０の停止から再出射までの時間は、レーザ光３２２により溶融した溶融箇所が、放熱して硬化を開始するまでの間よりも短い時間である。
【００７８】
図４に示すように、レーザ発振器１００から出射されたレーザ光１１０は、ベンドミラー２６によって光路が屈折されて第２のファイバ２１を通過した後、レーザ光２１８としてヘッド本体３８１に入射する。
【００７９】
反射ミラー３５０は、モータ３５６の回転に伴って、反射面がコリメートレンズ４２に対向するように回転した後で停止される。レーザ光２１８は、反射ミラー３５０によって光路が屈折され、レーザ光４２０となる。
【００８０】
レーザ光４２０は、集光レンズ３６２により収束するレーザ光４２２に変換されて被加工材９０１と被加工材９０２の突合せ部分に照射される。レーザ光４２２の焦点でレーザ溶接が行われる。このとき、焦点におけるレーザ光４２２の集光径は４００μｍである。
【００８１】
レーザ光４２２は、レーザ光３２２によって被加工材９０１，９０２が溶融された同じ加工点に照射される。そして、レーザ光４２２は、レーザ光３２２によって溶融し始めた被加工材９０１，９０２のレーザ加工に続けて、レーザ光３２２の代わりに照射されることで、被加工材９０１，９０２のレーザ溶接を続行する。つまり、レーザ光４２２の集光径４００μｍが加工用集光径である。
【００８２】
なお、本実施形態では、加工点における集光径に言及して、その集光径の大小を基準としたが、集光径は、光強度分布、つまり、横モードに基づいて定まるため、レーザ光３２２とレーザ光４２２の横モードの違いを基準としても良い。換言すると、レーザ光３２２は、レーザ光４２２に比較して、より低次のモードであると言える。
【００８３】
また、被加工材９０１，９０２が溶融したかを検出するために、フォトダイオード４５０の代わりに、ＣＣＤ等のカメラを設けるようにしても良い。
【００８４】
以上のように、本実施形態２に係るレーザ加工装置１によれば、１つのレーザ光、つまり、１台のレーザ発振器１００で、被加工材９０１，９０２の溶融に適する集光径のレーザ光の照射と、レーザ加工に適する集光径のレーザ光の照射とを両立させることができる。
【００８５】
また、中空で筒状の反射ミラーホルダ３５２における回転中心の上方に、反射光の変化を検出するためのフォトダイオード４５０を配設したから、フォトダイオード４５０を被加工材９０１，９０２の加工点と相対向させて、リアルタイムで溶融、溶接、切断等の加工状態を把握することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明のレーザ加工装置は、加工速度を向上することができ、レーザ加工等に有用である。
【符号の説明】
【００８７】
１    レーザ加工装置
１１    第１のファイバ
２１    第２のファイバ
７０    レーザ光切り替え機
８０    加工ヘッド（レーザ照射部）
１００    レーザ発振器
１０１    制御部
１１０    レーザ光
１１２    レーザ光
１１４    レーザ光
１１６    レーザ光
１１８    レーザ光
１２０    レーザ光
１２２    レーザ光
２１２    レーザ光
２１４    レーザ光
２１６    レーザ光
２１８    レーザ光
２２０    レーザ光
２２２    レーザ光
３２０    レーザ光
３２２    レーザ光
３８０    加工ヘッド（レーザ照射部）
４２０    レーザ光
４２２    レーザ光
４５０    フォトダイオード（検出部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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