JP2004130337A - Laser device and laser beam machine - Google Patents
Laser device and laser beam machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004130337A JP2004130337A JP2002296204A JP2002296204A JP2004130337A JP 2004130337 A JP2004130337 A JP 2004130337A JP 2002296204 A JP2002296204 A JP 2002296204A JP 2002296204 A JP2002296204 A JP 2002296204A JP 2004130337 A JP2004130337 A JP 2004130337A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- drive unit
- protective window
- unit
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ装置とレーザ加工機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
以下に従来のレーザ装置について説明する。図4は従来のレーザ装置の構成を示すものである。
【0003】
図4において101はレーザ駆動部、102はシャッタ部、103は電源、104は冷却装置、105は筐体、106はレンズ、107はノズル、108はガスボンベ、109はレーザ駆動部101のビーム出口、110はビーム出口から出射されたレーザ光である。
【0004】
以上のように構成されたレーザ装置について、その動作について説明する。
【0005】
まず、レーザ駆動部101に電源103、冷却装置104を接続する。レーザ駆動部101に電源103から電気エネルギーが供給される。レーザ駆動部101内部で電気エネルギーによりレーザ発振が起こり、レーザ光が発生する。発生したレーザ光はビーム出口109から、レーザ駆動部101外部へ出射される。
【0006】
このとき電気エネルギーのうちレーザ光に変換されない部分は熱となり、レーザ駆動部101が発熱するため、冷却装置104から冷媒がレーザ駆動部101に供給され冷却される。そして、レーザ駆動部101の熱を吸収し温度が上昇した冷媒は冷却装置104に戻り冷却された後、再びレーザ駆動部101に供給され、以下、これが繰り返される。
【0007】
レーザ装置にはシャッタ102がビーム出口109のレーザ光110の光軸上に設けられている。シャッタ102は可動式になっており、レーザ光110を筐体105外部へ出したくない場合には、レーザ光110の光軸上に配置されレーザ光110を吸収する。レーザ光110を筐体105外部へ出すときには、シャッタ102を光軸上から移動させる構造となっている。
【0008】
そしてレーザ光110がレンズ106を通過し集光された後、ワークに照射され溶接、切断などの加工を行う。また加工用途に応じて、レーザ光110の照射と同時に加工補助用のガスをガスボンベ108からワークに吹き付けることで、加工性能を高める手法などが行われている。そのときガスを効率良く吹き付けるため、ノズル107が設けられている。上記シャッタ102、レンズ106などの部品を一括してレーザ光学部と称している。
【0009】
これらレーザ駆動部101、シャッタ102、レンズ106、ノズル107は一括して筐体105内部に設けられていた。立体物などの複雑な形状のワークの加工にも対応するため、産業用ロボットのアーム先端にレーザ駆動部101などを具備した筐体105を取りつけたレーザ加工機とすることで複雑加工を可能にしていた。
【0010】
また従来例として、レンズ106と加工ワークとの間に保護窓を設ける構成(例えば特許文献1参照)もなされてきたが、レンズ106はレーザ光110が通過することで温度上昇、劣化するため定期的に交換をする必要があった。そのためレンズ106交換時には筐体105内に不純物が侵入していた。
【0011】
【特許文献1】
特許第3219077号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のレーザ装置の構成では、シャッタ102やレンズ106などのメンテナンス中に筐体105内部に不純物が侵入し、レーザ駆動部101に付着、寿命を低下させるといった問題点が存在した。
【0013】
通常、レーザ装置でワークを加工する場合、レンズ106にはワーク加工時に発生するスパッタ、ヒュームなどによりレンズ106表面に汚れが付着する。レンズ106に汚れが付着すると集光性が悪化するので、加工性能が低下する。
【0014】
また、レンズ106自身のレーザ光吸収率も増加するので温度が上昇し、耐熱温度を超えると破損に至るなどの損傷を受けることとなる。これらを防止するためにレンズ106表面は常に清浄な状態にする必要があり、定期的にレンズ106を筐体105から取り外して、表面をクリーニングするなどのメンテナンスを行っていた。
【0015】
また、シャッタ102は可動式のため摺動部があり、シャッタ102が動作を繰り返すことにより摺動部が劣化するため、定期的に交換する必要があった。シャッタ102にはレーザ光110を吸収するための受光部が設けられているが、その受光部もレーザ光110の照射により劣化するため、定期的に交換するなどのメンテナンスが必要であった。
【0016】
このようにシャッタ102、レンズ106は定期的に取り外しなどのメンテナンスが必要な部品であるが、その際にレーザ装置周囲の粉塵などの不純物が筐体105内部へ侵入していた。侵入した不純物は筐体105内部の各部品に付着し、レーザ駆動部101にも付着する。レーザ駆動部101は内部に、高い清浄度を必要とする精密な構成部品を有している。これら構成部品、特にレーザ駆動部101の光学部品に粉塵などの不純物が付着すると、局部的な歪み、割れといった問題が発生していた。
【0017】
レーザ駆動部101とシャッタ102、レンズ106を別々の筐体に入れる、あるいは両者の距離を離すなどの方法による粉塵対策も検討がなされてきた。
【0018】
しかし、いずれの方法もレーザ装置のサイズが大きくなるといった課題があり、産業用ロボットなどレーザ加工装置のアームの先端にレーザ装置が取りつかないという新たな問題が発生していた。また、取りついた場合でもレーザ装置寸法が大きくなるので、加工装置アームの可動範囲が小さくなるなどの不具合が発生した。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明のレーザ装置は、少なくともレーザ光を発生する駆動部と、少なくとも前記レーザ光を伝播する光学部とを収納した筐体を備え、前記駆動部と前記光学部とは取り外し可能であり、前記駆動部に保護窓を有しているため、光学部のメンテナンス時に筐体内に侵入した不純物がレーザ駆動部に付着することはなく、レーザ駆動部の劣化を防止し安定したレーザ光を長期間に渡って維持できるという作用を有するものである。
【0020】
また、本発明のレーザ加工機は、レーザ装置から出射されたレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機であって、前記レーザ装置は、少なくともレーザ光を発生する駆動部と、少なくとも前記レーザ光を伝播する光学部とを収納した筐体を備え、前記駆動部と前記光学部とは取り外し可能であり、前記駆動部に保護窓を有し、前記保護窓を通過したレーザ光により前記ワークが加工されるため、光学部のメンテナンス時に筐体内に侵入した不純物がレーザ駆動部に付着せずレーザ駆動部の劣化が低減され、安定した加工性能を長期間に渡って維持できるという作用を有するものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0022】
(実施の形態)
図1は本実施の形態におけるレーザ装置を示すものである。
【0023】
図1において1はレーザ駆動部、2はシャッタ部、3は電源、4は冷却装置、5は筐体、6はレンズ、7はノズル、8はガスボンベ、9はレーザ駆動部1のビーム出口、10はビーム出口から出射されたレーザ光、11は保護窓である。
【0024】
以上のように構成されたレーザ装置について、その動作について説明する。
【0025】
まず、レーザ駆動部1に電源3、冷却装置4を接続する。レーザ駆動部1に電源3から電気エネルギーが供給される。レーザ駆動部1内部で電気エネルギーによりレーザ発振が起こり、レーザ光が発生する。発生したレーザ光はビーム出口9から、レーザ駆動部1外部へ出射される。このとき電気エネルギーのうちレーザ光に変換されない部分は熱となり、レーザ駆動部1が発熱するため、冷却装置4から冷媒がレーザ駆動部1に供給され冷却する。レーザ駆動部の熱を吸収し温度が上昇した冷媒は冷却装置4に戻り冷却された後、再びレーザ駆動部1に供給される。
【0026】
レーザ装置にはシャッタ2がビーム出口9のレーザ光10の光軸上に設けられている。シャッタ2は可動式になっており、レーザ光10を筐体5外部へ出したくない場合には、レーザ光10の光軸上に配置されレーザ光10を吸収する。レーザ光10を筐体5外部へ出すときには、シャッタ2を光軸上から移動させる構造となっている。
【0027】
そしてレーザ光10がレンズ6を通過し集光された後、ワークに照射され溶接、切断などの加工を行う。また加工用途に応じて、レーザ光10の照射と同時に加工補助用のガスをガスボンベ8からワークに吹き付けることで、加工性能を高める手法などが行われている。そのときガスを効率良く吹き付けるため、ノズル7が設けられている。
【0028】
本実施の形態では、レーザ駆動部1と、シャッタ2やレンズ6部分との間には保護窓11とを設け、レーザ駆動部1と、シャッタ2やレンズ6などの光学部を遮断することにより、不純物の侵入によるレーザ駆動部1の劣化を低減できる。
【0029】
シャッタ2やレンズ6などの光学部は定常的にメンテナンスを行う必要があるため、その際に不純物が筐体5内部に入ってくる。しかし上記構成により、レーザ駆動部1は保護窓11により前記光学部と遮断されているため、侵入してきた不純物がレーザ駆動部に付着することはない。
【0030】
なお、上記のメンテナンス時は、筐体5が分割されるようにしておけば、より容易に光学部のメンテナンスができる。
【0031】
このようにすることにより、レーザ駆動部1に不純物が付着することによる局部的な歪み、割れといった問題の発生を防止することができる。保護窓11に不純物が付着することはあるが、定期的に表面の清掃、または交換することで対応することが可能であり、不純物の侵入によるレーザ装置の劣化、損傷を最小限にとどめることができる。
【0032】
この効果について図2を用いて説明する。図2はレーザ装置から出射されるレーザ出力の経時変化についての、従来と本実施の形態との比較図である。
【0033】
従来は光学部のメンテナンス時に侵入した粉塵などの不純物により、レーザ駆動部1が損傷、劣化するため、長期間に渡ってレーザ出力を維持することが困難であった。しかし本実施の形態では、保護窓11により、レーザ駆動部1が保護されるため、レーザ出力が安定する。また、保護窓11に不純物が付着することでレーザ出力の低下が発生する場合もあるが、保護窓11の表面清掃、交換により、レーザ出力は復帰する。保護窓11の交換によって発生する場合のコストは、レーザ駆動部1を交換する場合と比較して、はるかに安価である。そのため使用者にとって、ランニングコストが低減できるといった利点が存在する。
【0034】
レーザ駆動部1から出てきたレーザ光10が保護窓11を通過するが、保護窓11自体に吸収される分が存在する。吸収により温度が上昇するため、保護窓11には耐熱性が要求される。そのため、保護窓11の材質としては石英などのガラス材質のような耐熱性の高い材料を使用するのが適している。
【0035】
また発振するレーザの波長により材料の吸収率は変わるので、耐熱性だけでなく、保護窓11には吸収率の低い材料を選定することも重要である。例えば、波長が10μm前後の赤外領域のレーザだと、これら波長に対して吸収率の低いポリエチレンなどを保護窓11の材料として使用することも有効である。
【0036】
保護窓11はレーザ光10に対して吸収率が低い場合においても、吸収分は存在するため温度が上昇する。温度が耐熱限界を超えると保護窓11の損傷にいたる場合がある。耐熱限界を超えない場合でも、高温で使用すると保護窓11の劣化が促進されるので交換周期が短くなるなどの問題が発生するが、保護窓11を冷却することで、これら問題を防止することができる。
【0037】
図3は保護窓11の冷却方法を表したものである。12は保護窓11を保持するためのホルダ、13は冷媒の配管である。レーザ装置の冷却装置4から配管13を分岐させ冷媒がホルダ12にも流れる構成としている。保護窓11の熱はホルダ11に伝わり、その熱を冷媒が吸収、冷却する構造としている。
【0038】
また請求項4記載のように、レーザ駆動部1とシャッタ2、レンズ6などの光学部を保護窓11で遮断した構成のレーザ装置を有すレーザ加工機により、レーザ駆動部の劣化が低減され、安定した切断、溶接などの加工性能を長期間に渡って維持することが可能となる。
【0039】
【発明の効果】
以上のように、本発明のレーザ装置によれば、少なくともレーザ光を発生する駆動部と、少なくとも前記レーザ光を伝播する光学部とを収納した筐体を備え、前記駆動部と前記光学部とは取り外し可能であり、前記駆動部に保護窓を有したため、光学部のメンテナンス時に筐体内に侵入した不純物がレーザ駆動部に付着することはなく、レーザ駆動部の劣化を防止し安定したレーザ光を長期間に渡って維持できるという作用を有するものである。
【0040】
また、本発明のレーザ加工機によれば、レーザ装置から出射されたレーザ光によりワークを加工するレーザ加工機であって、前記レーザ装置は、少なくともレーザ光を発生する駆動部と、少なくとも前記レーザ光を伝播する光学部とを収納した筐体を備え、前記駆動部と前記光学部とは取り外し可能であり、前記駆動部に保護窓を有し、前記保護窓を通過したレーザ光により前記ワークが加工されることで、長期間に渡り安定した切断、溶接などの加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるレーザ装置の構成図
【図2】同実施の形態と従来のレーザ出力経時変化比較図
【図3】同実施の形態における保護窓冷却図
【図4】従来におけるレーザ装置の構成図
【符号の説明】
1 レーザ駆動部
4 冷却装置
5 筐体
6 レンズ
10 レーザ光
11 保護窓[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser device and a laser processing machine.
[0002]
[Prior art]
A conventional laser device will be described below. FIG. 4 shows the configuration of a conventional laser device.
[0003]
In FIG. 4, 101 is a laser drive unit, 102 is a shutter unit, 103 is a power supply, 104 is a cooling device, 105 is a housing, 106 is a lens, 107 is a nozzle, 108 is a gas cylinder, 109 is a beam exit of the
[0004]
The operation of the laser device configured as described above will be described.
[0005]
First, the
[0006]
At this time, the portion of the electric energy that is not converted into laser light becomes heat, and the
[0007]
In the laser device, a
[0008]
Then, after the
[0009]
The
[0010]
Further, as a conventional example, a configuration in which a protective window is provided between the
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3219077 [0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional laser apparatus has a problem in that impurities enter the
[0013]
Normally, when processing a workpiece with a laser device, the
[0014]
Further, the laser light absorptance of the
[0015]
Further, since the
[0016]
As described above, the
[0017]
Consideration has also been made for measures against dust by a method in which the
[0018]
However, each method has a problem that the size of the laser device becomes large, and a new problem has arisen that the laser device cannot be attached to the tip of an arm of a laser processing apparatus such as an industrial robot. Further, even when the laser apparatus is attached, the size of the laser apparatus becomes large, so that problems such as a small movable range of the processing apparatus arm occur.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a laser apparatus of the present invention includes a housing that houses at least a drive unit that generates laser light and at least an optical unit that propagates the laser light, and the drive unit and the optical unit Since the drive part has a protective window, impurities that have entered the housing during the maintenance of the optical part do not adhere to the laser drive part and prevent deterioration of the laser drive part In addition, it has an effect that a stable laser beam can be maintained for a long period of time.
[0020]
The laser processing machine of the present invention is a laser processing machine that processes a workpiece with laser light emitted from a laser device, wherein the laser device includes at least a drive unit that generates laser light, and at least the laser light. A housing containing a propagating optical unit; the drive unit and the optical unit are removable; the drive unit has a protective window; and the workpiece is processed by laser light that has passed through the protective window Therefore, impurities that enter the housing during the maintenance of the optical unit do not adhere to the laser driving unit, the deterioration of the laser driving unit is reduced, and stable processing performance can be maintained over a long period of time. is there.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0022]
(Embodiment)
FIG. 1 shows a laser device in the present embodiment.
[0023]
In FIG. 1, 1 is a laser drive unit, 2 is a shutter unit, 3 is a power supply, 4 is a cooling device, 5 is a housing, 6 is a lens, 7 is a nozzle, 8 is a gas cylinder, 9 is a beam exit of the
[0024]
The operation of the laser device configured as described above will be described.
[0025]
First, the
[0026]
The laser device is provided with a shutter 2 on the optical axis of the
[0027]
Then, after the
[0028]
In the present embodiment, a protective window 11 is provided between the
[0029]
Since optical parts such as the shutter 2 and the
[0030]
In the above maintenance, if the
[0031]
By doing so, it is possible to prevent the occurrence of problems such as local distortion and cracking due to impurities adhering to the
[0032]
This effect will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a comparison diagram between the prior art and the present embodiment regarding the temporal change of the laser output emitted from the laser device.
[0033]
Conventionally, since the
[0034]
The
[0035]
In addition, since the absorption rate of the material varies depending on the wavelength of the oscillating laser, it is important to select a material having a low absorption rate for the protective window 11 as well as heat resistance. For example, in the case of a laser in the infrared region having a wavelength of about 10 μm, it is effective to use polyethylene having a low absorptance with respect to these wavelengths as the material of the protective window 11.
[0036]
Even when the absorption rate of the protective window 11 is low with respect to the
[0037]
FIG. 3 shows a cooling method of the protective window 11.
[0038]
According to the fourth aspect of the present invention, the deterioration of the laser driving unit is reduced by the laser processing machine having the laser device having the configuration in which the
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the laser device of the present invention, it is provided with a housing that houses at least a driving unit that generates laser light and at least an optical unit that propagates the laser light, and the driving unit and the optical unit. Since the drive unit has a protective window, impurities that have entered the housing during the maintenance of the optical unit do not adhere to the laser drive unit and prevent the laser drive unit from deteriorating and stable laser light. Can be maintained over a long period of time.
[0040]
In addition, according to the laser processing machine of the present invention, the laser processing machine processes a workpiece with the laser light emitted from the laser device, the laser device including at least a driving unit that generates laser light and at least the laser. A housing containing an optical unit for propagating light; the drive unit and the optical unit are removable; the drive unit has a protective window; the laser beam that has passed through the protective window allows the workpiece to be removed. Can be processed stably for a long period of time, such as cutting and welding.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a comparison diagram of changes over time in the laser output with the conventional embodiment. FIG. Configuration diagram of conventional laser equipment 【Explanation of symbols】
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002296204A JP2004130337A (en) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Laser device and laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002296204A JP2004130337A (en) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Laser device and laser beam machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004130337A true JP2004130337A (en) | 2004-04-30 |
Family
ID=32286244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002296204A Pending JP2004130337A (en) | 2002-10-09 | 2002-10-09 | Laser device and laser beam machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004130337A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2882618A1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-01 | Commissariat Energie Atomique | Controlled dust accumulation enclosure for integrating e.g. laser integration line, has interface with closing unit having shape defining a recess receiving transfer box when transfer box is hooked to interface |
JP2008023547A (en) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Takei Electric Industries Co Ltd | Method and apparatus for removing thin film |
-
2002
- 2002-10-09 JP JP2002296204A patent/JP2004130337A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2882618A1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-09-01 | Commissariat Energie Atomique | Controlled dust accumulation enclosure for integrating e.g. laser integration line, has interface with closing unit having shape defining a recess receiving transfer box when transfer box is hooked to interface |
JP2008023547A (en) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Takei Electric Industries Co Ltd | Method and apparatus for removing thin film |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6104025B2 (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
JP5174910B2 (en) | Method for indirect surface cleaning | |
JP6231684B2 (en) | Laser cutting head for machine tools | |
JP4055353B2 (en) | Optical processing equipment | |
KR20090002784A (en) | Dry cleaning system and method | |
JP2020044574A (en) | Laser processing device | |
JP2004130337A (en) | Laser device and laser beam machine | |
US11285566B2 (en) | Laser machining apparatus | |
KR20150079301A (en) | Protective glass unit for laser optic head | |
KR102579196B1 (en) | Removal of photomask pellicle adhesive residue | |
CN211679117U (en) | Laser cleaning mechanism and laser cleaning device | |
JP4308055B2 (en) | Laser processing equipment | |
CN215145688U (en) | Auxiliary cleaning device of laser cutting machine | |
KR102486989B1 (en) | Laser crystallization apparatus and laser crystallization method | |
JP2000158173A (en) | Laser beam machining head and laser beam machine | |
KR20120100771A (en) | Laser machining apparatus | |
JP2005334924A (en) | Device for detecting stain on mirror or lens in optical path system in laser beam machine | |
Zhang et al. | Development and Application of Laser Cleaner for Disconnecting Switch Rust | |
KR101968260B1 (en) | Apparatus for laser processing | |
JP2004130338A (en) | Semi-conductor laser device | |
CN113518683A (en) | Device for a laser machining system and laser machining system having such a device | |
JPH07116880A (en) | Laser beam machine | |
CN213194881U (en) | Thermal battery sealing cover component oxide skin laser cleaning equipment | |
JPH01218081A (en) | Laser oscillator | |
JPS61286085A (en) | Work head for laser beam machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041115 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050707 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070518 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070529 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071030 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071227 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080318 |