(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を集光して照射する照射手段と；
該照射手段を回動する第１の回動駆動手段と；
前記照射手段、前記第１の回動駆動手段、及び該第１の回動駆動手段の支持手段を一体とした部材を回動する第２の回動駆動手段とを備え；
前記第１の回動駆動手段の回動中心軸線と、第２の回動駆動手段の回動中心軸線とは一点で交差するように構成され；
前記照射手段を、前記第１の回動駆動手段及び第２の回動駆動手段の回動角度に応じて移動し、前記レーザ光の集光の焦点が加工対象物の加工部分に一致するように構成された；
レーザ加工装置。
【請求項２】
前記照射手段の重心が前記第１の回動駆動手段の回動中心軸線上にあり、又は／及び、前記照射手段、前記第１の回動駆動手段、及びその支持手段を一体とした部材の重心が前記第２の回動駆動手段の回動中心軸線上にある、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記照射手段、前記第１の回動駆動手段及びその支持手段を一体とした部材を含む全体の重心位置に、前記第２の回動駆動手段の回動中心軸線が通るように錘体を付加した、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記第１の回動駆動手段の回動中心軸線と、第２の回動駆動手段の回動中心軸線との交点が、前記レーザ光の光軸上にある、請求項２又は請求項３に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビーム加工装置に関する。特に、簡易な構造であって、レーザビームを高速・高精度に走査出来るレーザビーム加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を微小なスポットに集光して（以下、このように集光されたものを「レーザビーム」と言う）、被加工物に照射し、その高いエネルギー密度によって被加工物を溶接したり、被加工物の一部を除去するレーザビーム加工装置が広く使用されている。この加工装置では、レーザビームを被加工物に対して走査し、例えば予め定めた加工パターンで加工を行うことが多く行われる。レーザビームの走査を行うには、主として２つの方法が採用されている。一つは、被加工物を加工テーブルに載置し、該テーブルをＸＹ方向に移動することによって行う直動方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
他の方法は、被加工物を固定しておき、レーザビームを偏向する方法である。レーザビームを偏向するには、例えば、直交するＸ方向及びＹ方向対応に各々ガルバノミラーを配置し、これを回動させることでガルバノミラーに入射させたビームの反射光の方向を変えることでレーザビームを平面的に走査する光学スキャナ方式がある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００６−０９５５３０号公報（段落００３１、図１）
【特許文献２】特開２００６−２７２４３０号公報（段落０００７、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学スキャナ方式は、可動部分の質量が比較的少なく実現出来るので高速な走査が可能であり、１，０００ｍｍ／秒程度の走査速度が実現できる。しかし、レーザビームを走査ビームの角度に比例した位置に集光させるＦ−θレンズには口径の制限があり、限られた範囲でしか走査を行うことが出来ない。一方、これを解決するためＦ−θレンズの口径を大きくすると価格が上昇するという欠点がある。
【０００５】
直動方式を用いると、走査範囲としては広いものが得られるが、加工テーブル自体の重量が大きく、テーブルの重量による慣性により複雑な動きを高速に行うことが困難である。特に、直線的な走査と曲線的な走査ではその慣性により可能な走査速度が大きく相違するため、単位時間当たりのレーザビームのエネルギー密度を一定にするためには照射レーザビームの出力を走査速度に応じて制御する必要があった。
【０００６】
従って、本発明は、上記従来の光学スキャン方式、及び直動方式の問題点を解決するもので、簡易な構成で高速な走査が実行できるレーザビーム加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様としてのレーザビーム加工装置１００は、例えば、図１に示すように、レーザ光をビーム状にして照射する照射手段１と、照射手段１を回動する第１の回動駆動手段２と、照射手段１、第１の回動駆動手段２、及び第１の回動駆動手段２の支持手段８を一体とした部材を回動する第２の回動駆動手段６とを備え、第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａと、第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａとは一点Ｏで交差する。
【０００８】
ここで、「回動駆動手段」とは、照射手段等から出射されるレーザビームの方向を照射手段等に設けた回転軸を中心にして所定の角度だけ偏向させる手段である。尚、「回動」とは、回転軸に対して正逆の両方向に所定角度だけ回転することを言う。本発明の場合回転角度は±１８０度以内である。「回動駆動手段」は照射手段を回動することができれば、モータのような回転手段であっても、アクチュエータのような直線駆動手段であってもよい。「回動駆動手段の支持手段」とは、駆動手段全体を支持する部材等であって、例えば、駆動手段がモータの場合では、モータのステータを空間的に固定する部材を言う。尚、本発明では、支持手段８は空間に絶対的に固定されておらず、支持手段８がさらに別の駆動手段６により空間的に変移させられる。このようにして回動駆動手段２、６は照射手段を所定の方向に所定の角度だけ偏向させる。第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａと、第２の回動駆動手段の回動中心軸線７Ａとの角度αは典型的には９０°であるが、これに限定されるものではない。
【０００９】
このように構成すると、簡単な機構でレーザビームを走査することができる。また、この走査には比較的質量の小さな照射装置１を回動させればよいので加工テーブルを移動させる方式に比べてレーザビームを高速に走査することができる。また、レーザビームを複雑なパターンで走査しても一定の速度で走査を行うことができるので均一な加工を行うことができる。また、第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａと、第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａが１点で交差するため、これら２つの軸の周りの同じ回動角度は被照射物１０の表面上で同じビーム走査距離を与えるので、２つの軸３Ａ、７Ａに対して同じ寸法精度を与えることが出来る。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の第２の態様としてのレーザビーム加工装置１００は、本発明の第１の態様において、例えば、図５に示すように、照射手段の重心Ｇ１が第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａ上（Ｏで表示）にあり、又は／及び、照射手段１、第１の回動駆動手段２、及びその支持手段８を一体とした部材の重心Ｇ２が第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａ上（Ｏで表示）にあるものである。尚、図５には後の説明の便宜のため、重心Ｇ１、Ｇ２が回動中心軸線上に無い場合を、夫々、Ｇ１ｄ、Ｇ２ｄとして示してある。
【００１１】
ここで、「重心Ｇ１」は、第１の回動駆動手段の回動中心軸線３Ａに垂直な面に射影した照射手段１の重心の位置であり、「重心Ｇ２」は、第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａに垂直な面に射影した照射手段１、第１の回動駆動手段２、支持部材８を一体とした全体の部材の重心の位置である。
【００１２】
このように構成すると、回動する部材の重量分布が回動中心軸に対して釣り合いがとれて、重力の影響が少なくなり、回動がスムーズに行われ、振動のような問題を回避することができる。また、回転モーメントが小さくなるので応答が速くなり、モータの容量を小さくすることができる。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第３の態様としてのレーザビーム加工装置１００は、本発明の第２の態様において、例えば、図６に示すように、
照射手段１、第１の回動駆動手段２、及びその支持手段８を一体とした部材を含む全体の重心位置Ｇ２に、第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａが通るように錘体１４を付加したものである。
【００１４】
ここで、「重心Ｇ２」は、第２の回動駆動手段の回動中心軸線７Ａに垂直な面に射影した照射手段１、第１の回動駆動手段２、支持部材８全体の重心の位置である。
【００１５】
このように構成すると、図１、図５のような、照射手段１、第１の回動駆動手段２、及びその支持手段８を一体とした部材の重心位置Ｇ２が第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａ上からずれる（図１では左奥の第１の回動駆動手段２の方向に重心位置がずれる。図５（ｂ）で、その場合の重心の位置をＧ２ｄとして示した。）のを重心Ｇ２とＯが一致するように補償することができるので、回動がスムーズに行われ、振動のような問題を回避することができる。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の第４の態様としてのレーザビーム加工装置１００は、本発明の第２又は第３の態様において、例えば、図１のように、
第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａと、第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａとの交点Ｏが、レーザビーム５の光軸４上にあるものである。
【００１７】
このような構成になっているので、レーザビーム５が被照射物１０の表面に対して垂直に近い状態で照射されるため照射スポットの形状が拡がりにくく照射効率が高い。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の第５の態様としてのレーザビーム加工装置１００ａは、本発明の第１乃至第４の態様において、例えば、図１１に示すように、
照射手段１を、第１の回動駆動手段２（図１参照）、及び第２の回動駆動手段６の回動角度θに応じて移動し、レーザビーム５の焦点ｆが加工対象物１０の加工部分に略一致するようにしたものである。
【００１９】
このような構成になっているので、照射手段のビーム方向角度（θ）が変わっても常に目的とする加工対象物の加工部分にレーザビーム５が照射されることになり微細な加工が可能となるので、低コヒーレントな光源を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において、互いに同一又は相当する部分には同一符号を付し，重複した説明は省略する。また、「８ａ」「８ｂ」のように「英小文字」を伴うものは、８の構成と大部分の構成は共通するが一部相違するものを含む意である。また、下付き数字は、同一の構成のものが複数ある場合個々を区別するものであるが、特に区別する必要が無いときは下付き文字を付けずに説明する。
【００２１】
[第１の実施の形態]
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態としてのレーザビーム加工装置１００について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるレーザビーム加工装置１００の斜視図である。光源１２からのレーザ光は光ファイバ１３で照射手段１に導かれる。レーザ光源１２としては、ＹＡＧレーザ等が用いられ、その出力は加工物、加工内容によって異なるが数Ｗ〜１００Ｗ程度である。照射手段１は、入射したレーザ光をその中に設けたレンズシステム等を用いて集光し、焦点ｆにおいてスポットを有するレーザビーム５を生成する。このような照射手段は公知技術であるので詳細は省略する。
【００２２】
尚、近年小型で高出力の半導体レーザが開発され、照射手段１に光源１２を組み込むことができるようになり、そのような実施の形態も可能である。光源１２の構成については本発明の本質的な内容とは関係がないので詳細は省略する。
【００２３】
照射手段１は、レーザビームが加工対象物である被照射物（以下「被加工物」と言うことがある）１０の所定の位置に焦点を結ぶように位置決めされる。被照射物１０は被照射物支持体１１上に固定され、典型的には、図１のように被照射物１０１〜１０ｎは複数である。被照射物支持体１１は、更に基体９に対してその位置が所定の方向（図では、Ｘ及びＹ）に可動できるように支持される。被照射物支持体１１は典型的には、例えば、Ｘ−Ｙ可動ステージである。基体９は、レーザビーム加工装置１００のフレーム等に固定されており、レーザビーム装置の動作中終始動かない。
【００２４】
照射手段１の側面ａには第１の回動駆動手段２の回動駆動軸３が固定されており、照射手段１全体を第１の回動中心軸線３Ａの回りに回動させる。第１の回動駆動手段２は支持手段としての支持部材８に固定され、支持部材８に対して照射手段１を回動する。第１の回動駆動手段２には、例えばステップモータ等が使用できる。モータの回転力をギヤを介して回動駆動軸３に加えてもよい。また、ステップモータ以外にもアクチュエータ等の種々の駆動手段を用いることができることは当業者間に周知である。具体的には後述する。
【００２５】
支持部材８は、例えば、図１に示すようにＬ字形の部材が用いられる。支持部材８には、第２の回動駆動手段６の回動駆動軸７が固定される。第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａと第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａとは交点Ｏで交差する。従って、照射手段１は交点Ｏを中心にしてレーザビーム５を２軸方向に偏向させる。これら２つの軸の周りの同じ偏向角度は被照射物１０の表面上で同じビーム走査距離を与え、２つの軸３Ａ、７Ａに対して同じ寸法精度を与えることが出来る。第１の回動中心軸線３Ａと第２の回動中心軸線７Ａは、典型的には垂直である。この場合は、走査線は直交座標系を構成する。
【００２６】
尚、ここでは、支持部材８として、Ｌ字形のものを説明したが、この形状に限定されるのではなく、要は第１及び第２の回動駆動軸３，７を独立に駆動できる形状であればよい。また、図１では、交点Ｏがレーザビーム５の光軸上にある構成を示したが、これに限定されるものではない。このような光軸上にない構成は図７を参照して後述する。
【００２７】
駆動制御手段２０は、第１及び第２の回動駆動手段２，６、及び被照射物支持体１１の駆動を制御するもので、被加工物１０に照射するレーザビーム５の走査パターンに従って制御信号を送出する。レーザビーム５の走査パターンは、予め定めたレーザビーム５の位置データをメモリに蓄積しておき順次読み取ったり、位置データを計算で求めることにより得ることが出来る。
【００２８】
図２は、第１の実施の形態のレーザビーム加工装置１００を用いて被加工物１０を加工する手順を示したものある。以下、図１のような多数の被加工物１０１〜１０ｎとして金属パッケージの蓋をレーザ溶接によって封止する場合について、図２を、図１及び図３を参照しつつ説明する。
【００２９】
先ず、図３のように、被照射物１０１〜１０ｎを被照射物支持体１１に並べて固定する。次に、被照射物支持体１１を移動させて被照射物１０１を照射手段の真下の照射エリア内に設定する（ステップＳ１）。次に、照射手段を駆動し、被照射物の所定の位置にレーザビーム５が照射されるように初期位置決めを行う（ステップＳ２）。次に、光源１２の出力をオンとして所定のエネルギーで照射を行うと共に、第１及び第２の回動駆動手段２、６の回動駆動動作を行ってレーザビーム５を走査し、所定のパターンの溶接（図３で、溶接パターンの例をＷ１として示す）を行う（ステップＳ３）。照射工程が終わったら、更に未照射の被照射物があるかを判断し（ステップＳ４）、ある場合には、ステップＳ１に戻り、被照射物１０２を照射エリア内に移動し、同様の動作を行って溶接工程（図３で、溶接パターンの例をＷ２として示す）を行う。未照射の被照射物１０がない場合には一連の工程を終了させる。
【００３０】
［第２の実施の形態］
図４は、第１の回動中心軸線３Ａと第２の回動中心軸線７Ａとが直交しない、第２の実施の形態の構成例の平面図を示したものである。第１の回動駆動手段２が半円形状の支持部材８ｂによって固定され、第１の回動駆動軸３が照射手段１ａ（本実施の形態では、図１の場合と異なり円筒形の場合を示した）を回動させる。支持部材８ｂには、第２の回動駆動手段６の回動駆動軸７が固定され、第１の回動駆動手段２及び照射手段１の全体を回動させる。第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａは、第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａと１点（Ｏ）で交わっているが、２つの軸の交角αは直角ではない。このような構成は、レーザビーム５の走査方向によっては斜交座標系が好ましい場合に好適である。尚、当然のことであるが、前記二つの回動中心軸線３Ａと７Ａの方向が一致することはない（即ち、両中心軸線が平行ではない）。一致すれば、２次元的な走査が出来ないからである。第２の回動駆動手段６は第１の回動駆動手段２と同様のものを用いることができる。第２の回動駆動手段６は基体９に固定されている。
【００３１】
第２の回動駆動手段６を回動させると支持部材８ｂが回動中心軸線７Ａの回りに回動し、結果として、レーザビーム５を第１の回動駆動手段２による走査方向と所定の角度αを持って走査することが出来る。
【００３２】
[第３の実施の形態]
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるレーザビーム加工装置を説明する図である。図５（ａ）は、図１において、照射手段を回動中心軸線３Ａの方向に第１の回動駆動手段２と反対の側から見た図である。Ｏは第１の回動中心軸線３Ａと第２の回動中心軸線７Ａの交点であり、Ｇ１は照射手段の重心を第１の回動中心軸線３Ａに垂直な面に投影した点である。本実施の形態はＯとＧ１が一致するようにしている。また、図５（ｂ）は、照射手段を回動中心軸線７Ａの方向に第２の回動駆動手段６と反対の側から見た図面である。第２の回動中心軸線７Ａは交点Ｏを通過する。Ｇ２は照射手段１、第１の回動駆動手段２、及び支持部材８を含む部材全体の重心を回動中心軸線７Ａに垂直な面へ投影した点である。本実施の形態は、回動中心Ｏ、重心Ｇ１、Ｇ２が一致するようにしたものである。尚、図において、Ｇ１ｄ、Ｇ２ｄは重心が一致していない場合の重心の位置を示したものである。
【００３３】
このように構成すると、回動駆動に必要な力が左右の回動方向に対して均等となりスムーズな回動が可能となる。また、重力の影響を受けにくくなる。このため回動に伴う振動等の問題が少なくなる。
【００３４】
[第４の実施の形態]
ところで、各部材の形状によっては回動中心を重心に一致させられない場合が生じる。特に第２の回動駆動手段６の回動中心は、支持部材８、第１の回動駆動手段２の質量分布が第２の回動駆動手段の回動駆動軸線中心軸線に対して対称でないため回動中心を重心に一致させることが困難な場合が多い。
図６は、上記のような問題点を解決した第４の実施の形態におけるレーザビーム加工装置を説明する図である。図６（ａ）は、支持部材８に対し、第１の回動駆動手段２の固定部分と反対の側に錘体支持体１５を介して錘体１４を付加したものである。錘体１４の質量と錘体支持体１５の長さは、第２の回動駆動手段６の回動中心軸線７Ａに対し、左側、右側のモーメントが釣合うように設定する。
【００３５】
図６（ｂ）は、コの字型の支持部材８ａを使用したものである。このようにすると、支持部材の重量アンバランスを回避することが出来る。図６（ｃ）は、錘体１４を照射手段１に付加したものである。このような実施の形態でも図６(ａ)と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図６（ｄ）のようにコの字型支持部材８ａを用い、第１の回動駆動手段２と反対側に第３の回動駆動手段２ａを付加し、該第３の回動駆動手段２ａの回動中心軸線３Ａａを第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａに一致するようにしてもよい。このような構成で第１の回動駆動手段２及び第３の回動駆動手段２ａで照射手段１を駆動する。
【００３７】
［第５の実施の形態］
図７は、第５の実施の形態の構成を示したものである。図７（ａ）は、回動中心軸線７Ａの方向から第２の回動駆動手段６とは反対側から見た側面図であり、（ｂ）は、本実施の形態を上から見た平面図である。図のように、照射手段１が第２の回動中心軸軸線７Ａ上の位置Ｏから第１の回動駆動手段２とは反対の方向にレーザビーム５の光軸４が交点Ｏを通らないように構成されて、当該第１の回動駆動軸３に固定されている。このため、照射手段１の光軸（レーザビーム５の光軸４）は、被照射物１０の加工面の垂線に対して角度βだけ傾斜している。
【００３８】
このような構成においても、第１の回動駆動手段２の回動中心軸線３Ａと第２の回動手段６の回動中心軸線７Ａの交点Ｏに光軸４を設けた構成と同様な効果を得ることが出来る。さらに、このように構成すると、照射手段１を錘体としても使用することができ、全体の構成が簡単になる。
【００３９】
次に、図８を参照して、本発明における照射手段１と被照射物１０間の距離について説明する。
図８は、第１又は第２の回動中心軸線３Ａ（又は、７Ａ）方向から見た照射手段から出射されるレーザビーム５と被照射物１０との関係を模式的に示したものである。一般に高コヒーレントのレーザ光では照射手段から出射されるビームは出射角として非常に小さいものが得られるのでビームの広がりによるレーザビームの広がりは大きな問題にはならないが、レーザ加工に用いるような大出力のレーザではマルチモード発振によるものが殆どであり、高コヒーレントでない。そのため非常に微細な加工を行う場合にはレーザビーム５の拡がりが無視できない。図８のように、照射手段をある角度（図ではθ）傾けた場合でも焦点からのずれｄＺが許容範囲に入ることが要求される。
照射手段を傾けた時の被照射物上のレーザビームのスキャンエリア（Ｘ）と焦点からのずれ（ｄＺ）の関係は以下の式で表される。
ｄＺ＝Ｒ−Ｒ２／（Ｒ２−Ｘ２）１／２
図９は、レーザビームの焦点と被照射物１０とのずれｄＺを計算した図で、上式を照射手段の回動中心点（Ｏ）から被照射物１０の距離（Ｒ）をパラメータとして示したものである。ｄＺはＸが増加すると増加し、Ｒが増加すると減少する。従って、回動中心点Ｏと被照射物１０との距離（Ｒ）を大きくすることで、所定の移動距離（Ｘ）に対する焦点ズレは小さくなる。
【００４０】
図１０はレーザビームの形状を示す図で、照射手段から出射されるレーザビーム５を示したものである。一般的には、焦点ｆ付近で最もビーム径が狭くなったいわゆる「ウェスト状ビーム」となる。発明者の実験によれば、焦点ズレによるビーム径の変化を±１０％以内に収めるには、被照射物との距離の偏差（ｄＺ）を被照射物との距離Ｒの０．１％以内、大きくても１％以内にしなければならないことが分かっている。従って、例えば、ｄＺ＝０．１ｍｍの時、Ｒ＝１００ｍｍであれば、Ｘ≦４．４８ｍｍであり、又は、ｄＺ＝０．２ｍｍの時、Ｘ＝８ｍｍとしたいならば、Ｒ≧１６０ｍｍとなり、被照射物１０の大きさが１０ｍｍ角程度であれば十分実用になる。
【００４１】
［第６の実施の形態］
図１１は、照射手段の偏角θが更に大きくなった場合の焦点ｆからのずれを補償する第６の実施の形態におけるレーザビーム加工装置１００ａを説明する図である。本実施の形態は、偏角θに対応して照射手段１を移動し、照射手段１と被照射物１０の距離Ｒａを一定とするもので、偏角θが大きい場合は、照射手段１の回動中心と被照射物１０間の距離Ｒａを短くし、図１０で図示した範囲２ｄＺに被加工物の加工部分が入るようにする。このように制御するため、例えば図１１に示すように第２の回動駆動手段６と基体９の間に回動駆動手段６を上下に移動可能（この場合、同時に照射手段も移動）とする上下動駆動手段１６を設ける。制御駆動部２０には、第１の回動駆動手段２、第２の回動駆動手段６（及び／又は第３の回動駆動手段２ａ（図６（ｄ）参照））への駆動信号を作成する第１の制御駆動部２０Ａと、上下動駆動手段１６への駆動制御信号を作成する第２の制御駆動部２０Ｂを設ける。第２の制御駆動部２０Ｂは第１の制御駆動部２０Ａからの偏角θの情報に基づき距離Ｒａを一定とするような制御駆動信号を作成する。尚、ここでは、電気的な制御法について説明したが、ギヤやカム等を組み合わせた機械的な機構で同様の機能を実現することもできることは勿論である。
【００４２】
以上、回動駆動手段２，２ａ、６として、モータを用いたものについて説明した。しかし、モータに限定されるべきものではない。以下、図１２を参照して他の方法による実施の形態を説明する。
図１２（ａ）は、直動アクチュエータ１７を用いた実施の形態で、照射手段１の回動中心軸線３Ａと７Ａとの交点Ｏから離れたＰ点に直動アクチュエータ１７を連結させたものである。
図１２（ｂ）は、二つのアクチュエータ１９Ａ、１９Ｂを用いたチルト機構１８によって照射手段を回動させるものである。
【００４３】
次に、本発明の効果について実験結果を用いて説明する。
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示すような曲率半径ｒ＝０．２ｍｍのコーナを含むコーナ部をレーザ走査してレーザ溶接を行った場合の走査速度を従来技術と比較して示したものである。従来技術は、被照射物をＸ−Ｙステージを使って移動させるもので照射手段は固定である。（ア）は本発明の第１の実施の形態によるもの、（イ）は従来技術によるものである。図に示すように、従来技術では直線部分（ａ−ｂ、ｃ−ｄ部分）で走査速度は４０ｍｍ／秒であるが、コーナ部分（ｂ−ｃ）では１５ｍｍ／秒と半分以下になっている。これは、Ｘ−Ｙステージの重量が大きく急速な方向変化ができないためである。このように、コーナ部分では速度が低下するので照射するビームのエネルギーを速度に応じて制御する必要も生じる。これに対して、本発明による実験結果では、走査速度をほとんど変化する必要がない。以上により、高速なレーザビーム加工を実現することができる。
【００４４】
以上説明した複数の実施の形態は、個々で説明した構成の範囲に限定されるわけではなく、各々の実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるレーザビーム加工装置の斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかるレーザビーム加工装置を用いた加工手順
【図３】被加工物の被照射物支持体への支持状態を示す図
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかるレーザビーム加工装置を説明する図
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかるレーザビーム加工装置を説明する図
【図６】本発明の第４の実施の形態にかかるレーザビーム加工装置を説明する図
【図７】本発明の第５の実施の形態にかかるレーザビーム加工装置を説明する図
【図８】照射手段と被照射物の距離の関係を説明する図
【図９】レーザビームの焦点と被照射物とのずれを計算した図
【図１０】レーザビームの形状を示す図
【図１１】本発明の第６の実施の形態にかかるレーザビーム加工装置を説明する図
【図１２】回動駆動手段の他の形態を示す図
【図１３】本発明の効果を示す図
【符号の説明】
【００４６】
１００，１００ａ  レーザビーム加工装置
１，１ａ  照射手段
２  第１の回動駆動手段
２ａ  第３の回動駆動手段
３  第１の回動駆動軸
３Ａ  回動中心軸線（第１の回動駆動手段の）
４  光軸
５  レーザビーム（スポットビーム）
６  第２の回動駆動手段
７  第２の回動駆動軸
７Ａ  回動中心軸線（第２の回動駆動手段の）
８，８ａ，８ｂ  支持部材（支持手段）
９  基体
１０  被照射物（被加工物）
１１  被照射物（被加工物）支持体
１２  光源
１３  光ファイバ
１４  錘体
１５，１５ａ，１５ｂ  錘体支持体
１６  上下動駆動手段
１７  アクチュエータ
１８  チルト機構
１９  アクチュエータ
２０  制御駆動部
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ１ｄ、Ｇ２ｄ  重心
Ｏ  第１の回動中心軸線と第２の回動中心軸線の交点
Ｗ１，Ｗ２  溶接加工部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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