JP2000012939A

JP2000012939A - レーザ装置の光源ユニット用テーブル装置

Info

Publication number: JP2000012939A
Application number: JP10188119A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ino; 美明猪野; Shigeru Muramatsu; 繁村松
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2000-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】高さが低くて小型であり、光学ユニットのレー
ザ光の出射位置と出射角度を調整可能なレーザ装置の光
源ユニット用テーブル装置を提供する。【解決手段】上板１０をＸ軸回動ピン４０によって中板
２０に軸支し、中板をθ軸回動ピン５０によって下板３
０に軸支し、左右角度調整ねじ５１、スライド調整ねじ
４２、および上下角度調整ねじ４１を操作することによ
って、上板に載置される光源ユニット１０１のレーザ光
の出射位置と出射角度を調整する。また、θ軸回動ピン
およびＸ軸回動ピンをレーザ光の出射方向の先端部に配
置して左右角度調整ねじおよび上下角度調整ねじとの距
離を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上面に載置される
光源ユニット用から出射するレーザ光の光軸の出射位置
と出射角度を調整可能なレーザ装置の光源ユニット用テ
ーブル装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光は、各産業分野において幅広く
利用されているが、近年、主に非線形光学結晶の性能向
上により、高調波発生技術を使用した高出力の連続発振
する紫外線レーザ装置が実用化されている。そして、高
調波に変換されたレーザ光の利用分野のひとつに、ワー
クにレーザ光を照射して文字や図形などを描画するレー
ザマーキング法がある。レーザマーキング法としては、
例えば、連続発振するＹＡＧレーザ装置やＲｆ−ＣＯ2
レーザ装置のレーザビームの照射位置を一筆書き状に移
動制御して所定の文字や図形パターンをワークにマーキ
ングするものがある。

【０００３】図１は、ＹＡＧレーザの基本波長のレーザ
光を第１の非線形光学結晶によって第２高調波に変換
し、更に第２の非線形光学結晶によって第４高調波に変
換し、この第４高調波を出力するレーザ装置を示す。図
１において、光源ユニット１０１は、図示略のテーブル
装置に載置されて固定されている。この光源ユニット１
０１は、ＹＡＧレーザ装置の発振器内に第１の非線形光
学結晶が配置されたものであり、光源ユニット１０１か
らＹＡＧレーザの基本波長（１０６４ｎｍ）の第２高調
波である波長５３２ｎｍの光を放出し、この光は、平面
ミラー１０２とレンズ１０３を介して第２の非線形光学
結晶１０４に入射する。そして、第２の非線形光学結晶
１０４によって入射光の一部が波長２６６ｎｍの第４高
調波に変換される。第２の非線形光学結晶１０４から出
射した波長５３２ｎｍの第２高調波と波長２６６ｎｍの
第４高調波はレンズ１０５を介して分光ミラー１０６に
入射し、波長５３２ｎｍの第２高調波は分光ミラー１０
６を透過する。一方、波長２６６ｎｍの第４高調波は分
光ミラー１０６で反射し、平面ミラー１０８を介して出
射する。そして、レーザ光照射器を出射したレーザ光は
ビームスキャンユニットに導かれる。なお、第１の非線
形光学結晶としては、ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀（ＣＬＢＯ）、
ＬｉＢ₃Ｏ₅（ＬＢＯ）、β−ＢａＢ₂Ｏ₄（ＢＢＯ）など
が使用され、第２の非線形光学結晶としては、ＣＬＢ
Ｏ、ＢＢＯなどが使用される。

【０００４】図２はビームスキャンユニットを示す。ビ
ームスキャンユニット８４内には、回転角度の制御が可
能な２組のモータガルバノメータスキャナ９１，９２が
配置されており、スキャナ９１，９２の回転軸にはミラ
ー９３，９４がそれぞれ取り付けられている。スキャナ
９１，９２の回転軸は互いに直交しており、ミラー９４
に入射した波長２６６ｎｍの第４高調波はスキャナ９２
の回転軸と直交する面内で角度を制御されてミラー９３
に入射し、ミラー９３に入射した光はスキャナ９１の回
転軸と直交する面内で角度を制御され、ワーク８５に照
射される。つまり、スキャナ９１，９２の回転角度を制
御することによってミラー９３，９４の動作を組み合わ
せ、波長２６６ｎｍの第４高調波にて所定の文字や図形
パターンをワーク８５上に描いてマーキングする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、光源ユニ
ットから出射したレーザ光をワークに導くには、多くの
光学部品や結晶を通過させる必要がある。そして、これ
らの光学部品や結晶はレーザ光の光軸に対して精密な位
置調整をする必要がある。もし、光軸が所定の位置から
ずれたまま使用すると、予定する出力が得られず、更に
は光学部品や結晶が破損することがある。

【０００６】ところで、光源ユニットに内蔵されるＹＡ
Ｇレーザ励起用レーザダイオードや第２高調波発生用の
非線形光学結晶の寿命は１万時間程度であり、これらの
内臓部品の寿命が尽きる前に光学ユニットを交換する。
つまり、定期的に光学ユニットをレーザ装置のテーブル
装置から取り外し、新しい光学ユニットをテーブル装置
に固定する。

【０００７】光学ユニットは、製造上の誤差によって、
光学ユニットから照射されるレーザ光のビームポジショ
ン（レーザビームの出射位置）やビームポインティング
アキュラシー（レーザビームの出射角度）に個体差があ
る。光学ユニットによって、例えば、レーザ光の出射位
置は±０．５ｍｍ程度、出射角度は±１ｍｒａｄ程度の
バラツキがある。従って、レーザ装置内やビームスキャ
ンユニット内の光学部品や結晶の位置は既に調整されて
いるので、新しい光学ユニットのレーザ光の光軸を交換
前の光学ユニットのレーザ光の光軸と一致させる必要が
あり、このため、レーザ光の出射位置と出射角度を調整
する必要がある。

【０００８】テーブル装置の上面に固定された光学ユニ
ットのレーザ光の出射位置と出射角度を調整するために
は、光源ユニットのレーザ光が水平方向に出射する場合
は、テーブル装置の上面は、水平面において光軸に直交
するＸ軸方向に移動可能であり、かつ、レーザ光の光軸
の垂直面における上下角度（あおり角度）、および垂直
面において光軸に直交するθ軸を中心とした水平面にお
ける左右角度が調節可能である必要がある。

【０００９】このため従来は、図３に示すように、上部
材１１１ａと下部材１１１ｂが円弧面で接触して「あお
り」角度を調節可能なゴニオステージ１１１、上部材１
１２ａが下部材１１２ｂに対して水平方向にスライド可
能なＸ軸ステージ１１２、上部材１１３ａが下部材１１
３ｂに対して水平面において回動可能なθ軸ステージ１
１３を組み合せてテーブル装置とし、その上面に光学ユ
ニット１０１を固定していた。これらの精密移動が可能
なステージはそれぞれが汎用品であって市販されている
が、光学ユニット１０１は、大きく（例えば８５ｍｍ×
５００ｍｍ×１４０ｍｍ）て重い（約９ｋｇ）ので、か
かる光学ユニットに適合する市販の３種の汎用ステージ
を組み合わせると、高さが約１１０ｍｍ程度にもなり、
極めて大型化する不具合がある。

【００１０】そこで本発明は、高さが低くて小型であ
り、光学ユニットのレーザ光の出射位置と出射角度を調
整可能なレーザ装置の光源ユニット用テーブル装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、上面に載置された光源ユニッ
トから水平方向に出射するレーザ光の光軸の垂直面にお
ける上下角度、垂直面において光軸に直交するθ軸を中
心とした水平面における左右角度、および水平面におい
て光軸に直交するＸ軸方向の平行移動距離を調整可能な
レーザ装置の光源ユニット用テーブル装置において、光
源ユニットが載置される上板と、レーザ装置のベースプ
レートに固定される下板と、上板と下板の間に配置され
る中板とで構成し、中板を下板にθ軸回動ピンによって
軸支して上板とともに左右方向に回動可能とし、上板を
中板にＸ軸回動ピンによって軸支して上下方向に回動可
能とするとともに、Ｘ軸回動ピンに沿ってＸ軸方向にス
ライド可能とすることにより、光学ユニットのレーザ光
の出射位置と出射角度を調整する。

【００１２】また、請求項２の発明のように、θ軸回動
ピンおよびＸ軸回動ピンを光源ユニットのレーザ光の出
射方向の先端部に配置すると、上板および中板を回動さ
せる力の力点と支点であるθ軸回動ピンおよびＸ軸回動
ピンとの距離が、光学ユニットのレーザ光出射部と前記
の支点との距離に比べて大きくなり、上板および中板を
精度良く回動させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施の形態を具体的に説明する。本発明のテーブル装置
は、図４に示すように、上板１０、中板２０、下板３０
からなり、３枚の板材が重ね合わされた形状をしてい
る。上板１０の上面に光源ユニット１０１が載置されて
固定されており、光源ユニット１０１のレーザ光は水平
方向に出射する。下板３０はレーザ装置のベースプレー
ト（図示略）に固定さている。そして、上板１０は、以
下に説明するように、水平面において光軸に直交するＸ
軸方向に移動可能であり、かつ、レーザ光の光軸の垂直
面において光軸に直交するθ軸を中心とした水平面にお
ける左右角度、および垂直面における上下角度（あおり
角度）が調節可能であり、これらを調節することによ
り、光学ユニット１０１のレーザ光の出射位置と出射角
度を調整する。

【００１４】図５は本発明のテーブル装置の分解組立図
を示す。上板１０、中板２０、下板３０は、面積が４２
０ｍｍ×１５２ｍｍ、厚さが８ｍｍであり、アルミニウ
ムからなるの板材である。なお、図５において、左側が
レーザ光の出射方向である。

【００１５】上板１０の両側縁に一対の凹部１１、１１
が形成されている。上板１０左端下面の両側には、Ｘ軸
回動ピン保持用の孔１３を有する一対のＸ軸回動ピン保
持部材１２、１２が対向して形成されている。また、ね
じ孔６６，６６が形成されている。

【００１６】中板２０の両側縁には、上板１０の凹部１
１に填め込まれる一対の凸部２２、２２が形成されてい
る。凸部２２の厚みは凹部１１の奥行きよりも小さく、
凸部２２は凹部１１内においてＸ軸方向に移動可能にな
っている。凸部２２には、凸部２２を貫通するスライド
調整ねじ用のねじ孔２３がＸ方向に形成されている。中
板２０の左端（レーザ光の出射方向の先端部）には、θ
軸回動ピン挿通用の垂直方向の貫通孔２９およびＸ軸回
動ピン摺動用の水平方向の孔２８が形成されたブロック
２７が一体に連設されている。ブロック２７の巾は、上
板１０のＸ軸回動ピン固定部材１２，１２の間隔よりも
小さく、ブロック２７はＸ軸回動ピン固定部材１２，１
２の間を移動可能になっている。

【００１７】中板２０の右端近傍には矩形状の開口部２
１が形成されている。そして、中板２０の両側縁から開
口部２１に貫通する左右角度調整ねじ用のねじ孔２６、
２６が対向して形成されている。また、開口部２１の左
側には、一対の円弧状の透孔２４および同じく一対の円
弧状の透孔２５が形成されている。

【００１８】下板３０の右端近傍には中板２０の開口部
２１に填め込まれる矩形状の凸部３１が形成されてい
る。凸部３１は開口部２１より小さく、凸部３１は開口
部２１内において相対的に移動可能になっている。凸部
３１の左側には、中板２０の透孔２４に対応するねじ孔
３３、および中板２０のねじ孔２５に対応する円弧状の
透孔３２が形成されている。また、下板３０の左端に
は、θ軸回動ピン保持孔３４が形成されている。そし
て、下板３０中腹の上面にはすべり材３５が取り付けら
れている。

【００１９】以下に組立方法を説明すると、先ず、下板
３０の上に中板２０を重ね合わせ、下板３０のθ軸回動
ピン保持孔３４と中板２０の貫通孔２９を一致させる。
これによって、下板３０の円弧状の透孔３２と中板２０
の円弧状の透孔２５が一致し、下板３０のねじ孔３３と
中板２０の透孔２４とが一致する。また、下板３０の凸
部３１は中板２０の開口部２１内に位置する。そして、
下板３０のθ軸回動ピン保持孔３４と中板２０の貫通孔
２９にθ軸回動ピン５０を挿通し、このθ軸回動ピン５
０をセットねじ６１でθ軸回動ピン保持孔３４に固定す
る。また、中板２０のねじ孔２６、２６に左右角度調整
ねじ５１、５１をねじ込み、左右角度調整ねじ５１、５
１の先端を下板３０の凸部３１の側面にそれぞれ当接さ
せる。

【００２０】これによって、中板２０は下板３０にθ軸
回動ピン５０によって軸支される。そして、一対の左右
角度調整ねじ５１、５１を正逆回転させることによっ
て、中板２０を下板３０に対してθ軸回動ピン５０を中
心として左右方向に回動することができる。従って、光
源ユニット１０１が載置される上板１０もθ軸回動ピン
５０を中心として左右方向に回動する。

【００２１】次に、中板２０の上に上板１０を重ね合わ
せ、上板１０の凹部１１に中板２０の凸部２２を填め込
むとともに、上板１０の孔１３と中板２０の孔２８を一
致させる。このとき、上板１０のねじ孔６６も下板３０
の円弧状の透孔３２および中板２０の円弧状の透孔２５
と一致する。そして、一対のＸ軸回動ピン４０、４０を
上板１０の孔１３と中板２０の孔２８にそれぞれ挿通
し、セットねじ６３でＸ軸回動ピン４０、４０を上板１
０の孔１３に固定する。また、スライド調整ねじ４２、
４２を凸部２２のねじ孔２３にねじ込み、スライド調整
ねじ４２、４２の先端を上板１０の凹部１１の奥底面に
それぞれ当接させる。また、上下角度調整ねじ４１、４
１を下板３０の下側から下板３０のねじ孔３３にねじ込
んで中板２０の円弧状の透孔２４内を通し、上下角度調
整ねじ４１、４１の先端を上板１０の下面に当接させ
る。なお、下板３０はレーザ装置のベースプレートに固
定されるが、ベースプレートに上下角度調整ねじ４１、
４１を下側から操作できる開口部を設けておく。

【００２２】これによって、上板１０はＸ軸回動ピン４
０によって中板２０に軸支され、スライド調整ねじ４
２、４２を正逆回転させることによって、上板１０はＸ
方向であるＸ軸回動ピン４０に沿ってスライドさせるこ
とができる。また、上下角度調整ねじ４１、４１を正逆
回転させることによって、上板１０をＸ軸回動ピン４０
を中心にして上下方向に回動させることができる。

【００２３】このように、一対の左右角度調整ねじ５
１、５１を正逆回転させることによって、図６に示すよ
うに、上板１０をθ軸回動ピン５０を中心として左右方
向に回動することができ、スライド調整ねじ４２、４２
を正逆回転させることによって、図７に示すように、上
板１０をＸ軸回動ピン４０に沿ってＸ方向にスライドさ
せることができ、上下角度調整ねじ４１、４１を正逆回
転させることによって、図８に示すように、上板１０を
Ｘ軸回動ピン４０を中心にして上下方向に回動させるこ
とができる。上下角度調整ねじ４１、４１を正逆回転さ
せて上下方向の角度が定まると、大きな座金が取り付け
られた離反防止ねじ６５を下板３０の下側から円弧状の
透孔３２および中板２０の円弧状の透孔２５を通して上
板１０のねじ孔６６に螺合する。この離反防止ねじ６５
の作用により、上板１０と下板３０は離反することがな
い。

【００２４】従って、上板１０に載置された光源ユニッ
ト１０１から出射するレーザ光の出射位置と出射角度
は、左右角度調整ねじ５１、スライド調整ねじ４２、上
下角度調整ねじ４１を操作することによって容易に調整
することができる。このため、交換した光源ユニットの
レーザ光の光軸を交換前の光源ユニットのレーザ光の光
軸と容易に一致させることがてき、所定のレーザ光の出
力を得ることができるとともに、光学部品や結晶などが
破損することがない。

【００２５】そして、板厚が８ｍｍの上板１０、中板２
０、下板３０を重ね合わせてテーブル装置を構成するの
で、その全高は３０ｍｍ程度であり、極めてコンパクト
な構成にすることができる。また、Ｘ軸回動ピン４０と
θ軸回動ピン５０をレーザ光の出射方向の先端部である
左側に配置し、上下角度調整ねじ４１と左右角度調整ね
じ５１をこれと反対側に右側に配置したので、回動軸と
上板１０および中板２０を回動させる力の力点の距離が
大きい。このため、所定の角度回動させるために必要な
上下角度調整ねじ４１および左右角度調整ねじ５１の回
転量が大きくなり、回動軸に近い位置にある光学ユニッ
トのレーザ光の出射部の角度を精度良く調節することが
できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ装
置の光源ユニット用テーブル装置は、上板、中板、下板
の３枚の板材を重ね合わせた構造とし、上板をＸ軸回動
ピンによって中板に軸支し、中板をθ軸回動ピンによっ
て下板に軸支し、左右角度調整ねじ、スライド調整ね
じ、および上下角度調整ねじを操作することによって、
光源ユニットから出射するレーザ光の出射位置と出射角
度を調整できるようにしたので、高さが低くてコンパク
トなレーザ装置の光源ユニット用テーブル装置とするこ
とができる。また、上板及び中板を回動させるための支
点であるθ軸回動ピンおよびＸ軸回動ピンをレーザ光の
出射方向の先端部に配置し、前記支点から上板を回動さ
せるための力の力点である左右角度調整ねじおよび上下
角度調整ねじまでの距離を前記支点から光源ユニットの
レーザ光出射部までの距離に比べて大きくすることによ
り、精度良くレーザ光の光軸の回動角度を調節すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ装置の説明図である。

【図２】ビームスキャンユニットの説明図である。

【図３】従来例の説明図である。

【図４】本発明実施例の斜視図である。

【図５】本発明実施例の分解組立図である。

【図６】左右角度調整の説明図である。

【図７】Ｘ方向のスライド説明図である。

【図８】上下角度調整の説明図である。

【符号の説明】

１０上板２０中板３０下板４０Ｘ軸回動ピン４１上下角度調整ねじ４２スライド調整ねじ５０ θ軸回動ピン５１左右角度調整ねじ１０１光源ユニット１１１ゴニオステージ１１２Ｘ軸ステージ１１３ θ軸ステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4E068 CK01 5F072 AB01 JJ01 KK05 KK24 MM13 MM17 PP07 QQ02 YY07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に載置された光源ユニットから水平
方向に出射するレーザ光の光軸の垂直面における上下角
度、垂直面において光軸に直交するθ軸を中心とした水
平面における左右角度、および水平面において光軸に直
交するＸ軸方向の平行移動距離を調整可能なレーザ装置
の光源ユニット用テーブル装置において、前記光源ユニットが載置される上板と、レーザ装置のベ
ースプレートに固定される下板と、上板と下板の間に配
置される中板からなり、前記中板は、下板にθ軸回動ピンによって軸支されて上
板とともに左右方向に回動可能であり、前記上板は、中板にＸ軸回動ピンによって軸支されて上
下方向に回動可能であるとともに、Ｘ軸回動ピンに沿っ
てＸ軸方向にスライド可能であることを特徴とするレー
ザ装置の光源ユニット用テーブル装置。
【請求項２】前記θ軸回動ピンおよびＸ軸回動ピン
が、レーザ光の出射方向の先端部に配置されたことを特
徴とする請求項１記載のレーザ装置の光源ユニット用テ
ーブル装置。