JP2001071169A - Laser beam machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置に
関し、より詳細には、レーザ発振器から出射されるレー
ザ光を被加工体に照射させて加工するレーザ加工装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to a laser processing apparatus that irradiates a workpiece with laser light emitted from a laser oscillator to perform processing.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、レーザ光を出射しつつ加工を
おこなうレーザ加工装置は、基本的には図3に示す構造
のものが使用されている。例えば、YAG(Yttrium A
lminumGarnett)の母体結晶にネオジウムイオン(Nd
3+)を活性物質として混入したNd:YAGロッド2及
びNd:YAGロッド3が縦列に設けられ、その両端に
平行なミラーが設けられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a laser processing apparatus that performs processing while emitting laser light has basically used a laser processing apparatus having a structure shown in FIG. For example, YAG (Yttrium A
neodymium ion (Nd)
Nd: YAG rods 2 and Nd: YAG rods 3 containing 3+ ) as an active substance are provided in tandem, and parallel mirrors are provided at both ends thereof.
【0003】この平行なミラーは、片側が、YAGレー
ザを全反射させる全反射ミラー1及びある透過率でYA
Gレーザを透過させるハーフミラー4から構成されてお
り、全反射ミラーとハーフミラー間でレーザが発振し、
ハーフミラーからYAGレーザが出射される。One side of this parallel mirror is a total reflection mirror 1 for totally reflecting a YAG laser and a YA with a certain transmittance.
It is composed of a half mirror 4 that transmits the G laser, and the laser oscillates between the total reflection mirror and the half mirror,
A YAG laser is emitted from the half mirror.
【0004】また、加工時は、外部シャッタ6が開いて
おり、YAGレーザは結合レンズ9で集光し、光ファイ
バに入射され、被加工体(図示せず)まで導光され、出
射光学系(図示せず)によって被加工体面上に集光さ
れ、集光されたYAGレーザのエネルギにより被加工体
を加工する。During processing, the external shutter 6 is open, and the YAG laser is condensed by the coupling lens 9 and is incident on the optical fiber, guided to a workpiece (not shown), and emitted. (Not shown), the light is focused on the surface of the workpiece, and the workpiece is processed by the energy of the focused YAG laser.
【0005】従って、従来から、レーザ発振器の調整や
特性評価を行う場合に、通常、発振器から出力されたY
AGレーザをパワーメータ等を用いてその特性値等を測
定するのが一般的である。Therefore, conventionally, when adjusting or evaluating the characteristics of a laser oscillator, the Y output from the oscillator is usually used.
Generally, the characteristic value and the like of the AG laser are measured using a power meter or the like.
【0006】また、光ファイバにレーザ光を導入するに
際しては、結合光学系及び光ハイバの光軸調整をおこな
って、光ファイバ部材にレーザ光を導入させる。この光
ファイバにYAGレーザ光を導入させるに際には、上述
する発振器から出力されたレーザ出力と光ファイバ透過
後のレーザ出力の比(以下、透過率と記す)によりレー
ザ光が正常に光ファイバに導入されているかどうかを判
断される。In introducing laser light into the optical fiber, the optical axis of the coupling optical system and the optical hiber is adjusted, and the laser light is introduced into the optical fiber member. When the YAG laser light is introduced into the optical fiber, the laser light is normally transmitted according to the ratio of the laser output output from the oscillator to the laser output after transmission through the optical fiber (hereinafter referred to as transmittance). It is determined whether it has been introduced.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
透過率を測定すると、物性的に決定される光ファイバ部
材の端面のレーザ光反射率を考慮した透過率よりも高い
透過率が実測される。However, when the transmittance is actually measured, the transmittance is actually measured to be higher than the transmittance in consideration of the laser light reflectance of the end face of the optical fiber member which is determined physically.
【0008】これは、光ファイバの端面から反射したレ
ーザ光が、発振器内に戻り、この戻り光によりレーザ発
振が、増幅されるためと考えられる。It is considered that this is because the laser light reflected from the end face of the optical fiber returns to the inside of the oscillator, and the laser oscillation is amplified by the returned light.
【0009】従って、実際には、光ファイバからの戻り
光により増幅される前のレーザ発振器出力と増幅された
レーザ光の光ファイバ透過後の出力に比較することにな
るため、レーザ光の光ファイバ透過率が、見かけ上高く
測定(又は算出)されてしまうのが実状である。Therefore, actually, the output of the laser oscillator before amplification by the return light from the optical fiber is compared with the output of the amplified laser light after transmission through the optical fiber. The reality is that the transmittance is measured (or calculated) apparently high.
【0010】その結果、正常な光ファイバ透過率を確認
することなく、レーザ出力特性を評価しなければならな
いという問題があった。また、外部シャッタの開き直後
は、レーザ光が光ファイバに導入され、同時に発振器に
光ファイバ端面からの戻り光が戻り出力を増幅されるた
め、出力が、一時的(又は一瞬)に不安定になるという
問題があった。As a result, there is a problem that the laser output characteristics must be evaluated without confirming the normal optical fiber transmittance. Immediately after the opening of the external shutter, the laser light is introduced into the optical fiber, and at the same time, the return light from the end face of the optical fiber is returned to the oscillator and the output is amplified, so that the output is temporarily (or momentarily) unstable. There was a problem of becoming.
【0011】そこで、本発明の目的は、上述する従来の
YAGレーザ加工装置が抱える課題を解消することがで
き、正確なYAGレーザのファイバ透過率を把握し、ま
た外部シャッタの開き時でも、レーザ発振器から発振さ
れるレーザ出力が安定しているYAGレーザ加工装置を
提供することである。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional YAG laser processing apparatus, to accurately grasp the fiber transmittance of the YAG laser, and even to open the laser even when the external shutter is opened. An object of the present invention is to provide a YAG laser processing device in which a laser output oscillated from an oscillator is stable.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】以上から、本発明者は、
上述する課題に鑑みて、その課題を解決するために鋭意
検討を行った結果、レーザ発振器から出射され、外部シ
ャッタの開閉時に生ずるレーザ光の出力差に注目するこ
とで、従来からの課題であった、その不安定さを解消
し、レーザ発振レベルを一定にして加工でき、ファイバ
透過率も正確に把握できる方法を見出し、本発明を完成
するに至った。From the above, the present inventor has set forth the following.
In view of the problems described above, as a result of intensive studies to solve the problems, the conventional problems have been addressed by focusing on the output difference of laser light emitted from the laser oscillator and generated when the external shutter is opened and closed. Further, the present inventors have found a method of eliminating the instability, making it possible to process the laser at a constant laser oscillation level, and accurately grasping the fiber transmittance, and completed the present invention.
【0013】すなわち、本発明は、レーザ発振器から出
射されるレーザ光を、被加工体に照射してレーザ加工を
するレーザ加工装置において、レーザ発振器から出射さ
れたレーザ光の出射制御をする外部シャッタには、その
開閉制御に影響されることなく、発振レーザのレベルを
一定にできるように、外部シャッタの発振器側であっ
て、しかも、レーザ光を集光する前に、ファイバ部材の
レーザ光の導入側の端面と同等の反射率を有するレーザ
透過板を設けることにより、外部シャッタを開き制御時
にファイバ端面からの戻り光により増幅されるレーザ発
振レベルと同等の発振レベルにすることを可能にするレ
ーザ加工装置を提供する。That is, the present invention relates to an external shutter for controlling the emission of laser light emitted from a laser oscillator in a laser processing apparatus for irradiating a workpiece with laser light emitted from a laser oscillator. In order to keep the level of the oscillating laser constant without being affected by the opening / closing control, the oscillator side of the external shutter, and before condensing the laser light, By providing a laser transmission plate having the same reflectance as the end face on the introduction side, it is possible to make the oscillation level equal to the laser oscillation level amplified by the return light from the fiber end face during opening control of the external shutter. A laser processing device is provided.
【0014】従って、この本発明によるレーザ加工装置
は、レーザ発振器外に出射されたレーザ光を、外部シャ
ッタの開閉制御で出射制御するに際して、この外部シャ
ッタの閉じ制御時においても、この外部シャッタの開き
制御時におけると同等の発振レベルが得られる。Therefore, in the laser processing apparatus according to the present invention, when the laser beam emitted outside the laser oscillator is controlled to be opened and closed by controlling the opening and closing of the external shutter, even when the external shutter is controlled to be closed, An oscillation level equivalent to that during the opening control can be obtained.
【0015】すなわち、開き制御時には、結合レンズで
集光された光ファイバに導入されたYAGレーザの一部
が、光ファイバのレーザ入射端面で反射されて、発振器
に折り返され、この戻り光によりレーザ発振が増幅され
る。That is, at the time of opening control, a part of the YAG laser introduced into the optical fiber condensed by the coupling lens is reflected by the laser incident end face of the optical fiber and is turned back to the oscillator. The oscillation is amplified.
【0016】そこで、本発明において、この外部シャッ
タには、上述するごとくの光ファイバ部材の端面と同等
の反射率を有する透過板を設けているので、外部シャッ
タ閉じ制御時でも、外部シャッタ開き制御時の発振器へ
のYAGレーザ光の戻り光と同等レベルのYAGレーザ
が、発振器に戻るため、レーザ発振レベルは、外部シャ
ッタの開閉に関係なく、一定のレベルとなり、ファイバ
透過率の把握が正確になるのである。Therefore, in the present invention, since the external shutter is provided with a transmission plate having the same reflectance as that of the end face of the optical fiber member as described above, the external shutter opening control can be performed even when the external shutter is closed. Since the YAG laser returns to the oscillator at the same level as the return light of the YAG laser light to the oscillator at the time, the laser oscillation level is constant regardless of the opening and closing of the external shutter, and the fiber transmittance can be accurately grasped. It becomes.
【0017】また、外部シャッタ開き制御時のレーザ発
振レベルの変動がなくなり、安定した発振レベルで、レ
ーザ加工をすることを可能にするレーザ加工装置を提供
できるのである。Further, it is possible to provide a laser processing apparatus capable of performing laser processing at a stable oscillation level without fluctuation of the laser oscillation level at the time of controlling the opening of the external shutter.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下に、図1及び図2を参照しな
がら、本発明によるレーザ加工装置について、その実施
の形態について、さらに説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a laser processing apparatus according to the present invention will be further described with reference to FIGS.
【0019】そこで、図1及び図2に示すごとく、レー
ザ光の出射制御に使用する外部シャッタ16の発振器側
にファイバ部材20の端面と同等のレーザ反射率を有す
るレーザ透過板15を設けている。このレーザ透過板1
5の面を、常にレーザ光軸と垂直に位置するように設け
られている。また、このレーザ透過板15の面は、外部
シャッタ16と同時に開閉する機構である。Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, a laser transmitting plate 15 having the same laser reflectance as the end face of the fiber member 20 is provided on the oscillator side of the external shutter 16 used for controlling the emission of laser light. . This laser transmission plate 1
5 is provided so as to be always perpendicular to the laser optical axis. The surface of the laser transmission plate 15 is a mechanism that opens and closes simultaneously with the external shutter 16.
【0020】従って、上述するごとく、レーザ透過板1
5の面がレーザ光軸と垂直に位置し、また外部シャッタ
16とともに開閉する機構であるため、図1に示すよう
に外部シャッタ16が閉じ制御の時は、このレーザ光軸
にあるレーザ透過板15に出射されたレーザ光は、図示
するごとく、光ファイバのレーザ入射端面と同等のレー
ザ反射率で、そのレーザの一部が発振器に戻り、それ以
外のレーザ透過板15を透過したレーザ光18は外部シ
ャッタ16によりパワーメータ17方向に偏向される。Therefore, as described above, the laser transmission plate 1
Since the surface 5 is perpendicular to the laser optical axis and is a mechanism that opens and closes together with the external shutter 16, when the external shutter 16 is controlled to close as shown in FIG. As shown in the figure, the laser beam emitted to the laser beam 15 has the same laser reflectivity as the laser incident end face of the optical fiber, and a part of the laser beam returns to the oscillator, and the other laser beam 18 transmitted through the laser transmission plate 15. Is deflected by the external shutter 16 toward the power meter 17.
【0021】そこで、実際にこのレーザ加工機でレーザ
加工を行っている状態が、図2に示すものである。すな
わち、図2に示すごとく、外部シャッタ16が開き制御
にあり、図示するごとく、結合レンズ19で集光してフ
ァイバ20に入射させたYAGレーザ光は、光ファイバ
20により被加工体まで導光され、また、光ファイバの
レーザ入射端面のレーザ反射率に相当して、レーザの一
部が結合レンズ19を折り返して発振器に戻り、レーザ
発振レベルを増幅させる。FIG. 2 shows a state in which laser processing is actually performed by this laser processing machine. That is, as shown in FIG. 2, the external shutter 16 is under opening control, and as shown in the figure, the YAG laser light condensed by the coupling lens 19 and made incident on the fiber 20 is guided to the workpiece by the optical fiber 20. In addition, a part of the laser turns the coupling lens 19 back to the oscillator corresponding to the laser reflectance of the laser incident end face of the optical fiber, and amplifies the laser oscillation level.
【0022】また、必要に応じて、この外部シャッタが
開き制御時、図2に示すごとく、YAGレーザ光がファ
イバ導光後、パワーメータ17に照射すれば、レーザ出
力を実測することができる。If necessary, when the external shutter is controlled to open, as shown in FIG. 2, if the YAG laser beam is guided to the fiber and then irradiated to the power meter 17, the laser output can be measured.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上から、本発明によれば、外部シャッ
タに、光ファイバ端面のレーザ反射率と同等のレーザ反
射率を有するレーザ透過板を設けることにより、外部シ
ャッタの開閉制御で出射制御するに際して、レーザ発振
レベルの変動がなくなる。As described above, according to the present invention, the external shutter is provided with a laser transmission plate having a laser reflectance equal to the laser reflectance of the end face of the optical fiber, so that the emission control is performed by controlling the opening and closing of the external shutter. In this case, the fluctuation of the laser oscillation level is eliminated.
【0024】これにより、この外部シャッタが閉じ状態
から開き状態に変わっても、レーザ発振レベルは一定に
維持され、外部シャッタの開き時におけるレーザ発振レ
ベルの変動を抑制でき、安定したレーザ加工が可能にな
り、また、レーザの光ファイバ透過率測定も正確に測定
可能なレーザ加工装置を提供できる。As a result, even if the external shutter changes from the closed state to the open state, the laser oscillation level is kept constant, the fluctuation of the laser oscillation level when the external shutter is opened can be suppressed, and stable laser processing can be performed. In addition, it is possible to provide a laser processing apparatus capable of accurately measuring the optical fiber transmittance of a laser.
【図1】レーザ光の出射制御に使用する本発明による外
部シャッタを閉じた構成を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration in which an external shutter according to the present invention used for emission control of laser light is closed.
【図2】図1において外部シャッタを開いた構成を示す
概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a configuration in which an external shutter is opened in FIG.
【図3】レーザ光の出射制御に使用する従来の外部シャ
ッタを閉じた構成を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration in which a conventional external shutter used for laser beam emission control is closed.
1,11 全反射ミラー 2,3,12,13 Nd:YAGロッド 4,14 ハーフミラー 5,15 レーザ透過板 6,16 外部シャッタ 7,17 パワーメータ 8,18 レーザ光 9,19 結合レンズ 10,20 光ファイバ 1,11 Total reflection mirror 2,3,12,13 Nd: YAG rod 4,14 Half mirror 5,15 Laser transmission plate 6,16 External shutter 7,17 Power meter 8,18 Laser beam 9,19 Coupling lens 10, 20 Optical fiber
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田嶋 孝広 神奈川県相模原市相模原四丁目3番14号 エヌイーシーレーザ・オートメーション株 式会社内 Fターム(参考) 4E068 CA02 CA17 CD10 CE08 CK01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takahiro Odashima 4-3-1 Sagamihara, Sagamihara-shi, Kanagawa F-Term in NEC Laser Automation Co., Ltd. (Reference) 4E068 CA02 CA17 CD10 CE08 CK01
Claims (4)
加工体をレーザ加工するレーザ加工装置において、 前記レーザ光の出射を制御する開閉式の外部シャッタ
と、 前記外部シャッタの開き制御時に、前記レーザ光を集光
させる結合レンズと、 前記結合レンズで集光されるレーザ光を導入させて、被
加工体まで前記レーザ光を導光させる光ファイバ部材
と、 前記外部シャッタの部位に設けるレーザ透過板とを有
し、 前記レーザ透過板のレーザ光反射率が、前記光ファイバ
部材のレーザ光導入側の端面と同等であることを特徴と
するレーザ加工装置。1. A laser processing apparatus for laser processing a workpiece with laser light emitted from a laser oscillator, comprising: an openable / closable external shutter for controlling the emission of the laser light; A coupling lens for condensing the laser light, an optical fiber member for introducing the laser light condensed by the coupling lens and guiding the laser light to a workpiece, and a laser transmission provided at a portion of the external shutter A laser processing apparatus, comprising: a laser transmission plate having a laser beam reflectance equal to a laser light introduction side end surface of the optical fiber member.
レーザ透過板をレーザー光路外に移動させるレーザ透過
板移動機構を有することを特徴とする請求項1に記載の
レーザ加工装置。2. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising a laser transmission plate moving mechanism for moving the laser transmission plate out of a laser beam path when the external shutter is controlled to open.
て垂直のまま移動することを特徴とする請求項1に記載
のレーザ加工装置。3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser transmission plate moves while being perpendicular to a laser optical axis.
レーザ発振器から出射されるレーザ光を、前記レーザ透
過板に透過させ、前記外部シャッタの面で全反射させ
て、パワーメータに向けて偏光させ、レーザ出力を実測
することを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加
工装置。4. When the external shutter is controlled to be closed, laser light emitted from the laser oscillator is transmitted through the laser transmitting plate, totally reflected by the surface of the external shutter, and polarized toward a power meter. 3. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein a laser output is measured.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24683799A JP3308942B2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Laser processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24683799A JP3308942B2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Laser processing equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001071169A true JP2001071169A (en) | 2001-03-21 |
JP3308942B2 JP3308942B2 (en) | 2002-07-29 |
Family
ID=17154444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24683799A Expired - Fee Related JP3308942B2 (en) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | Laser processing equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3308942B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7432471B2 (en) * | 2004-05-28 | 2008-10-07 | Yamazaki Mazak Kabushiki Kaisha | Laser beam hardening tool |
JP2011096808A (en) * | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Laser processing device, and laser processing method |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24683799A patent/JP3308942B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7432471B2 (en) * | 2004-05-28 | 2008-10-07 | Yamazaki Mazak Kabushiki Kaisha | Laser beam hardening tool |
JP2011096808A (en) * | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Laser processing device, and laser processing method |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3308942B2 (en) | 2002-07-29 |
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