JP2011056522A - Laser beam machining apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining apparatus in which a head part for scanning laser beam transmitted via an optical fiber cable from a body part having a laser beam amplifying means can be miniaturized while suppressing degradation of the machining accuracy. <P>SOLUTION: The laser beam machining apparatus includes a body part 2, and a head part 4 for scanning laser beam transmitted from the body part 2 via an optical fiber cable 3. The head part 4 has a Z scanner 27 capable of adjusting the focal position of the laser beam in the direction of the optical axis, an XY scanner 28 for scanning the laser beam in the direction across the optical axis, and an XY scanner control circuit 31 for controlling the XY scanner 28. The body part 2 has a laser beam amplifier 15 for amplifying the laser beam by using optical fiber which the laser medium is added to a core, and a main control circuit 11 for controlling the Z scanner 27. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ加工装置に係り、さらに詳しくは、レーザ光増幅手段を有する本体部からレーザ光を走査させるヘッド部まで光ファイバーケーブルによってレーザ光を伝送させるレーザ加工装置の改良に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly to an improvement of a laser processing apparatus that transmits laser light by an optical fiber cable from a main body having laser light amplification means to a head part that scans the laser light.

近年、レーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工装置として、XYスキャナによってレーザ光を光軸と交差する方向に走査させるだけでなく、レーザ光の焦点位置を光軸方向に移動させるZスキャナを備えた装置が提案されている(例えば、特許文献1)。XYスキャナが、直交する回転軸を中心として2つのミラーをそれぞれ回転させることによってレーザ光を走査させるのに対して、Zスキャナは、光路上に配置されたレンズを移動させてビームの拡がり角を調整することによってレーザ光の焦点位置を移動させている。この様なXYスキャナやZスキャナを有するヘッド部は、ワークの製造ラインなどへ設置する際の作業性やスペース効率を良くするという点で小型である方が望ましい。しかし、特許文献1に記載のレーザ加工装置では、ヘッド部の筐体内にレーザ光を増幅するための固体レーザを内蔵するレーザ発振部が設けられているため、ヘッド部の長さをレーザ発振部の全長よりも短くすることができない。しかも、そのレーザ発振部は、レーザ媒体の両側に配置されたミラー間をレーザ光が往復することによって光増幅を行っており、レーザ加工に必要なエネルギーを蓄積させるためには一定の全長を確保しなければならない。このため、レーザ発振部の全長は、一定の長さよりも短くすることもできない。   In recent years, as a laser processing apparatus that processes a workpiece by irradiating a laser beam, a Z scanner that not only scans the laser beam in a direction intersecting the optical axis by an XY scanner but also moves the focal position of the laser beam in the optical axis direction Has been proposed (for example, Patent Document 1). The XY scanner scans the laser beam by rotating the two mirrors around the orthogonal rotation axes, whereas the Z scanner moves the lens arranged on the optical path to increase the beam divergence angle. By adjusting, the focal position of the laser beam is moved. Such a head portion having an XY scanner or a Z scanner is desirably small in view of improving workability and space efficiency when installed on a workpiece production line or the like. However, in the laser processing apparatus described in Patent Document 1, a laser oscillation unit that incorporates a solid-state laser for amplifying laser light is provided in the casing of the head unit. Cannot be shorter than the total length. In addition, the laser oscillation unit amplifies the light by reciprocating the laser beam between the mirrors arranged on both sides of the laser medium, ensuring a certain total length to accumulate the energy required for laser processing. Must. For this reason, the total length of the laser oscillation part cannot be made shorter than a certain length.

この点、レーザ発振部がヘッド部内になければヘッド部を小型化することができる。すなわち、レーザ発振部をヘッド部とは異なる本体部に配設し、レーザ発振部によって増幅されたレーザ光を本体部からヘッド部まで光ファイバーケーブルなどの伝送媒体に伝送させれば、ヘッド部を小型化できると考えられる。しかし、この場合、本体部内のレーザ発振部から一度出射されたレーザ光を光ファイバーケーブルなどの伝送媒体に入射させることは極めて困難である。そこで、コアにレーザ媒質として希土類元素がドープされた希土類ドープ光ファイバーを使用するファイバーレーザをレーザ光増幅器として本体部内に配設し、レーザ光増幅器と光ファイバーケーブルを直接連結することにより、増幅後のレーザ光を光ファイバー外に出射させることなく、当該レーザ光を本体部からヘッド部まで伝送させることが考えられる(例えば、特許文献2)。特許文献2に記載のレーザ加工装置によれば、レーザ光増幅器が本体部内に配設されるので、ヘッド部の長さを短くすることができる。   In this regard, if the laser oscillation unit is not in the head unit, the head unit can be reduced in size. That is, if the laser oscillation unit is arranged in a main body unit different from the head unit, and the laser light amplified by the laser oscillation unit is transmitted from the main body unit to the head unit to a transmission medium such as an optical fiber cable, the head unit is reduced in size. It is considered that However, in this case, it is extremely difficult to make the laser beam once emitted from the laser oscillation unit in the main body unit enter a transmission medium such as an optical fiber cable. Therefore, a fiber laser that uses a rare earth-doped optical fiber doped with a rare earth element as a laser medium in the core is disposed as a laser optical amplifier in the main body, and the laser optical amplifier and the optical fiber cable are directly connected to each other to thereby amplify the laser. It is conceivable to transmit the laser light from the main body to the head without emitting light outside the optical fiber (for example, Patent Document 2). According to the laser processing apparatus described in Patent Document 2, since the laser optical amplifier is disposed in the main body portion, the length of the head portion can be shortened.

特開2008−62260号公報JP 2008-62260 A 特開2000−340872号公報JP 2000-340872 A

最近では、ヘッド部の更なる小型化が求められている。そこで、XYスキャナやZスキャナを制御するための制御回路が設けられたスキャナ制御基板をヘッド部内に設けるのに代えて、本体部内に配設し、スキャナ制御用の駆動信号を本体部からヘッド部に伝送させることが考えられる。しかしながら、駆動信号の伝送途中で付加されたノイズの影響によってレーザ光の走査にブレが生じ、加工精度が低下してしまうという問題があった。   Recently, further downsizing of the head portion has been demanded. Therefore, a scanner control board provided with a control circuit for controlling the XY scanner and the Z scanner is provided in the main body instead of being provided in the main body, and a drive signal for scanner control is transmitted from the main body to the head. It is conceivable that the data is transmitted. However, there is a problem that the scanning accuracy of the laser beam is blurred due to the influence of noise added during the transmission of the drive signal, and the processing accuracy is lowered.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、加工精度の低下を抑制しつつ、レーザ光増幅手段を有する本体部から光ファイバーケーブルを介して伝送されたレーザ光を走査させるヘッド部を小型化することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。特に、XYスキャナやZスキャナを有するヘッド部を小型化することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a head unit that scans a laser beam transmitted from a main body unit having a laser beam amplifying unit via an optical fiber cable is suppressed while suppressing a decrease in processing accuracy. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus that can be realized. In particular, it is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of reducing the size of a head unit having an XY scanner or a Z scanner.

第1の本発明によるレーザ加工装置は、コアにレーザ媒質が添加された光ファイバーを用いてレーザ光を増幅するレーザ光増幅手段を有する本体部と、上記本体部から光ファイバーケーブルを介して伝送された上記レーザ光を走査させるヘッド部とを備え、上記ヘッド部が、上記レーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZスキャナと、上記レーザ光を光軸に交差する方向に走査させるXYスキャナと、上記XYスキャナを制御するXYスキャナ制御手段とを有し、上記本体部が、上記Zスキャナを制御するZスキャナ制御手段を有するように構成される。   A laser processing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a main body having laser light amplification means for amplifying laser light using an optical fiber having a laser medium added to a core, and transmitted from the main body via an optical fiber cable. A Z scanner capable of adjusting a focal position of the laser beam in the optical axis direction, and an XY scanner that scans the laser beam in a direction intersecting the optical axis. And an XY scanner control means for controlling the XY scanner, and the main body is configured to have a Z scanner control means for controlling the Z scanner.

この様な構成によれば、ヘッド部のZスキャナを制御するZスキャナ制御手段が本体部内に設けられるので、Zスキャナ制御手段がヘッド部内に設けられる場合に比べて、ヘッド部を小型化することができる。また、XYスキャナを制御するXYスキャナ制御手段はヘッド部内に設けられるので、XYスキャナ制御用の駆動信号にノイズが付加されるのを抑制することができる。ここで、Zスキャナを用いた焦点位置の調整では、駆動信号に付加されるノイズの影響によって焦点位置の誤差が生じた場合であっても、レーザ光の焦点深度により誤差の影響が軽微であるのに対して、XYスキャナを用いたX方向及びY方向の走査では、ノイズの影響による走査位置の誤差の影響が大きくなってしまう。本発明によるレーザ加工装置では、この様なスキャナの特性に注目して、スキャナの制御手段をヘッド部と本体部とに割り振ることにより、加工精度の低下を抑制しつつ、ヘッド部を小型化することができる。   According to such a configuration, since the Z scanner control means for controlling the Z scanner of the head section is provided in the main body section, the head section can be reduced in size compared to the case where the Z scanner control means is provided in the head section. Can do. Further, since the XY scanner control means for controlling the XY scanner is provided in the head unit, it is possible to suppress the addition of noise to the drive signal for controlling the XY scanner. Here, in the focus position adjustment using the Z scanner, even if a focus position error occurs due to the influence of noise added to the drive signal, the influence of the error is slight due to the focal depth of the laser beam. On the other hand, in the X-direction and Y-direction scanning using the XY scanner, the influence of the scanning position error due to the influence of noise becomes large. In the laser processing apparatus according to the present invention, focusing on such characteristics of the scanner, the control unit of the scanner is allocated to the head portion and the main body portion, thereby reducing the head portion size while suppressing a decrease in processing accuracy. be able to.

第2の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加え、上記ヘッド部が、光軸がフレーム面と交差するように上記光ファイバーケーブルが取り付けられる第1フレームと、上記光ファイバーケーブルの端面から出射された上記レーザ光を通過させ、戻り光を抑制する戻り光抑制手段と、上記戻り光抑制手段を介在させて、フレーム面が第1フレームのフレーム面と対向配置される第2フレームと、第1フレーム及び第2フレームを連結し、フレーム面が上記戻り光抑制手段の長手方向と略平行に配置される第3フレームとを有し、上記XYスキャナ制御手段が、X方向走査用の制御回路が設けられたXスキャナ制御基板と、Y方向走査用の制御回路が設けられたYスキャナ制御基板とからなり、上記Xスキャナ制御基板及び上記Yスキャナ制御基板が第3フレームの上記フレーム面と略平行に配置されるように構成される。   In the laser processing apparatus according to the second aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the head portion is emitted from the first frame to which the optical fiber cable is attached so that the optical axis intersects the frame surface, and from the end surface of the optical fiber cable. A return light suppression means that transmits the laser light and suppresses return light; a second frame in which the frame surface is disposed opposite to the frame surface of the first frame with the return light suppression means interposed; The frame and the second frame are connected to each other, and the frame surface has a third frame arranged substantially parallel to the longitudinal direction of the return light suppression means. The XY scanner control means has an X-direction scanning control circuit. An X scanner control board provided and a Y scanner control board provided with a control circuit for Y-direction scanning, the X scanner control board and the Y scanner Configured control board is disposed substantially parallel to the said frame surface of the third frame.

この様な構成によれば、X方向走査用の制御回路が設けられたXスキャナ制御基板と、Y方向走査用の制御回路が設けられたYスキャナ制御基板とが第3フレームのフレーム面と略平行に配置されるので、第3フレームのフレーム面と交差する方向に関して、ヘッド部を薄型化することができる。また、XYスキャナ制御手段をXスキャナ制御基板とYスキャナ制御基板とに割り振ることにより、X方向走査用の制御回路及びY方向走査用の制御回路が1つの基板上に設けられる場合に比べて、基板のサイズを小さくすることができる。   According to such a configuration, the X scanner control board provided with the control circuit for X direction scanning and the Y scanner control board provided with the control circuit for Y direction scanning are substantially the frame surface of the third frame. Since they are arranged in parallel, the head portion can be thinned in the direction intersecting the frame surface of the third frame. Further, by allocating the XY scanner control means to the X scanner control board and the Y scanner control board, compared with the case where the control circuit for X direction scanning and the control circuit for Y direction scanning are provided on one board, The size of the substrate can be reduced.

第3の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加え、上記Zスキャナが、第2フレームに関して上記戻り光抑制手段とは反対側で光軸を第2フレームのフレーム面と略平行にして配置され、上記XYスキャナが、第1フレーム及び第2フレーム間に配置され、上記Zスキャナを通過した上記レーザ光が上記戻り光抑制手段の長手方向と略平行に入射されるように構成される。この様な構成によれば、Zスキャナを第1フレーム及び第2フレーム間に配置させる場合に比べて、これらのフレーム間の距離が短いので、ヘッド部の長さを短くすることができる。   In the laser processing apparatus according to a third aspect of the present invention, in addition to the above configuration, the Z scanner is disposed on the side opposite to the return light suppression means with respect to the second frame so that the optical axis is substantially parallel to the frame surface of the second frame. The XY scanner is arranged between the first frame and the second frame, and the laser beam that has passed through the Z scanner is configured to be incident substantially parallel to the longitudinal direction of the return light suppression unit. According to such a configuration, since the distance between these frames is shorter than when the Z scanner is disposed between the first frame and the second frame, the length of the head portion can be shortened.

第4の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加え、上記Xスキャナ制御基板が、第3フレームに関して、上記Yスキャナ制御基板とは反対側に配置されるように構成される。この様な構成によれば、Xスキャナ制御基板とYスキャナ制御基板とが、第3フレームに関して互いに反対側に配置されるので、XYスキャナに駆動電流を供給する増幅器などの発熱源をこれらのスキャナ制御基板間で離間させることができる。その結果、Xスキャナ制御基板及びYスキャナ制御基板の放熱効果を高めることができる。   In addition to the above configuration, the laser processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention is configured such that the X scanner control board is disposed on the opposite side of the Y scanner control board with respect to the third frame. According to such a configuration, since the X scanner control board and the Y scanner control board are arranged on the opposite sides with respect to the third frame, a heat source such as an amplifier that supplies a drive current to the XY scanner is used as the scanner. The control boards can be spaced apart. As a result, the heat radiation effect of the X scanner control board and the Y scanner control board can be enhanced.

第5の本発明によるレーザ加工装置は、上記構成に加え、上記戻り光抑制手段を通過した上記レーザ光を受光し、レーザパワーを検出するパワーモニタが、第2フレームに関して上記戻り光抑制手段とは反対側に配置されるように構成される。この様な構成によれば、パワーモニタを第1フレーム及び第2フレーム間に配置させる場合に比べて、これらのフレーム間の距離が短いので、ヘッド部の長さを短くすることができる。特に、戻り光抑制手段を通過したレーザ光をそのままパワーモニタに受光させるので、戻り光抑制手段の通過後のレーザ光をミラーで反射させてからパワーモニタに受光させる場合に比べて、パワーモニタの受光面の大きさに相当する分だけ、ヘッド部の長さを短くすることができる。   A laser processing apparatus according to a fifth aspect of the present invention, in addition to the above-described configuration, receives the laser light that has passed through the return light suppression unit, and a power monitor that detects laser power includes the return light suppression unit with respect to the second frame. Are configured to be disposed on opposite sides. According to such a configuration, since the distance between these frames is shorter than when the power monitor is disposed between the first frame and the second frame, the length of the head portion can be shortened. In particular, since the laser light that has passed through the return light suppression means is received as it is by the power monitor, the laser power after passing through the return light suppression means is reflected by the mirror and then received by the power monitor. The length of the head portion can be shortened by an amount corresponding to the size of the light receiving surface.

本発明によるレーザ加工装置によれば、ヘッド部のZスキャナを制御するZスキャナ制御手段が本体部内に設けられるので、Zスキャナ制御手段がヘッド部内に設けられる場合に比べて、ヘッド部を小型化することができる。また、XYスキャナを制御するXYスキャナ制御手段はヘッド部内に設けられるので、XYスキャナ制御用の駆動信号にノイズが付加されるのを抑制することができる。従って、加工精度の低下を抑制しつつ、レーザ光増幅手段を有する本体部から光ファイバーケーブルを介して伝送されたレーザ光を走査させるヘッド部を小型化することができる。   According to the laser processing apparatus of the present invention, since the Z scanner control means for controlling the Z scanner of the head portion is provided in the main body portion, the head portion can be reduced in size compared to the case where the Z scanner control means is provided in the head portion. can do. Further, since the XY scanner control means for controlling the XY scanner is provided in the head unit, it is possible to suppress the addition of noise to the drive signal for controlling the XY scanner. Therefore, it is possible to reduce the size of the head unit that scans the laser beam transmitted from the main body unit having the laser beam amplification means via the optical fiber cable, while suppressing a decrease in processing accuracy.

本発明の実施の形態によるレーザ加工装置100の概略構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of schematic structure of the laser processing apparatus 100 by embodiment of this invention. 図1のレーザ加工装置100におけるZ方向のスキャン動作の一例を示した説明図であり、レンズ間の距離を短くして焦点位置が遠ざかる様子が示されている。It is explanatory drawing which showed an example of the scanning operation | movement of the Z direction in the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and the mode that the distance between lenses is shortened and a focus position moves away is shown. 図1のレーザ加工装置100におけるZ方向のスキャン動作の一例を示した説明図であり、レンズ間の距離を長くして焦点位置が近づく様子が示されている。It is explanatory drawing which showed an example of the scanning operation | movement of the Z direction in the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and the mode that the distance between lenses is lengthened and a focus position approaches is shown. 図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を模式的に示した展開図であり、ヘッド部4内の様子が示されている。FIG. 2 is a development view schematically showing a configuration example of the head unit 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and shows the inside of the head unit 4. 図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図であり、リアカバーが取り外されたヘッド部4を右前方から見た様子が示されている。It is the perspective view which showed the structural example of the head part 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and the mode that the head part 4 from which the rear cover was removed was seen from the right front is shown. 図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図であり、リアカバーが取り外されたヘッド部4を左前方から見た様子が示されている。It is the perspective view which showed the structural example of the head part 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and the mode that the head part 4 from which the rear cover was removed was seen from the left front is shown. 図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図であり、リアカバーが取り外されたヘッド部4を下側から見た様子が示されている。It is the perspective view which showed the structural example of the head part 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and the mode that the head part 4 from which the rear cover was removed was seen from the lower side is shown. 図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図であり、フロントカバー4aが取り外されたヘッド部4を左前方から見た様子が示されている。It is the perspective view which showed the structural example of the head part 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and the mode that the head part 4 from which the front cover 4a was removed was seen from the left front is shown. 図8のヘッド部4の構成例を示した図であり、シャッタ24の駆動機構24b周辺の切断面が示されている。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the head unit 4 in FIG. 図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図であり、ダイクロイックミラー26周辺のレーザ光の光路が示されている。FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration example of the head unit 4 of the laser processing apparatus 100 in FIG. 1, and illustrates an optical path of laser light around the dichroic mirror 26. 図10のヘッド部4の構成例を示した平面図であり、ヘッド部4を上から見た様子が示されている。It is the top view which showed the structural example of the head part 4 of FIG. 10, and the mode that the head part 4 was seen from the top is shown.

<レーザ加工装置>
図1は、本発明の実施の形態によるレーザ加工装置100の概略構成の一例を示したブロック図である。このレーザ加工装置100は、レーザ光を走査させてワークWを加工する加工装置であり、コンソール1、本体部2、光ファイバーケーブル3及びヘッド部4からなる。コンソール1は、ワークWの加工条件などを入力するための入力装置である。
<Laser processing equipment>
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a laser processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The laser processing apparatus 100 is a processing apparatus that processes a workpiece W by scanning a laser beam, and includes a console 1, a main body 2, an optical fiber cable 3, and a head 4. The console 1 is an input device for inputting machining conditions of the workpiece W and the like.

本体部2は、メイン制御回路11、ワーク加工情報記憶部12、電源回路13、励起光源14及びレーザ光増幅器15により構成されるレーザ発振器ユニットであり、レーザ発振の制御やレーザ光の走査制御を行っている。励起光源14は、レーザ媒質を励起するための励起光を生成し、レーザ光増幅器15へ出射する光源装置であり、LD(レーザダイオード)などの発光素子と、集光レンズによって構成される。   The main body 2 is a laser oscillator unit including a main control circuit 11, a workpiece processing information storage unit 12, a power supply circuit 13, an excitation light source 14, and a laser light amplifier 15, and performs laser oscillation control and laser light scanning control. Is going. The excitation light source 14 is a light source device that generates excitation light for exciting the laser medium and emits the excitation light to the laser light amplifier 15, and includes a light emitting element such as an LD (laser diode) and a condenser lens.

レーザ光増幅器15は、コアにレーザ媒質が添加された光ファイバーを用いてレーザ光を増幅するファイバーレーザであり、エネルギー密度の高い高出力のレーザ光が生成される。このレーザ光増幅器15は、低出力の種光を発生させるマスターオシレータ部、種光を増幅するパワーアンプ部、ポンピング用光源装置、アイソレータなどによって構成され、光ファイバーケーブル3と直接連結している。マスターオシレータ部及びパワーアンプ部は、レーザ媒質としてイッテルビウム(Yb)などの希土類元素が添加された希土類ドープ光ファイバーによって構成される。   The laser light amplifier 15 is a fiber laser that amplifies laser light using an optical fiber having a laser medium added to the core, and generates high-power laser light with high energy density. The laser light amplifier 15 is composed of a master oscillator unit that generates low-output seed light, a power amplifier unit that amplifies the seed light, a pumping light source device, an isolator, and the like, and is directly connected to the optical fiber cable 3. The master oscillator unit and the power amplifier unit are configured by a rare earth-doped optical fiber to which a rare earth element such as ytterbium (Yb) is added as a laser medium.

レーザ光増幅器15では、励起光によって励起されたレーザ媒質の誘導放射によりレーザ光を増幅し、増幅されたレーザ光を光ファイバーの外へ出射させることなく、そのまま光ファイバーケーブル3に伝送する。   The laser light amplifier 15 amplifies the laser light by the induced radiation of the laser medium excited by the excitation light, and transmits the amplified laser light to the optical fiber cable 3 as it is without emitting it out of the optical fiber.

レーザ光増幅器15には、例えば、レーザ発振を制御するためのQスイッチが設けられており、Qスイッチの切り替えにより、連続発振をパルス発振に変換することができ、ピークパワーの大きなパルス波を生成することができる。なお、レーザ光増幅器15としては、種光を生成するLDを直接にオン又はオフすることによって、パルス発振可能な発振器のように、Qスイッチを備えないものであっても良い。   The laser optical amplifier 15 is provided with, for example, a Q switch for controlling laser oscillation. By switching the Q switch, continuous oscillation can be converted into pulse oscillation, and a pulse wave with high peak power is generated. can do. Note that the laser optical amplifier 15 may not be provided with a Q switch like an oscillator capable of pulse oscillation by directly turning on or off an LD that generates seed light.

光ファイバーケーブル3は、レーザ光増幅器15によって増幅されたレーザ光をヘッド部4に伝送するデリバリファイバーである。ヘッド部4は、本体部2のレーザ光増幅器15から光ファイバーケーブル3を介して伝送されたレーザ光を走査させるスキャナユニットであり、レーザ光をワークWに向けて出射する。   The optical fiber cable 3 is a delivery fiber that transmits the laser light amplified by the laser light amplifier 15 to the head unit 4. The head unit 4 is a scanner unit that scans the laser beam transmitted from the laser beam amplifier 15 of the main unit 2 via the optical fiber cable 3, and emits the laser beam toward the workpiece W.

このヘッド部4は、光アイソレータ21、ビームエキスパンダ22、ビームサンプラー23、シャッタ24、フォトインタラプタ25、ダイクロイックミラー26、Zスキャナ27、XYスキャナ28、パワーモニタ29、ガイド光源30及びXYスキャナ制御回路31からなる。   The head unit 4 includes an optical isolator 21, a beam expander 22, a beam sampler 23, a shutter 24, a photo interrupter 25, a dichroic mirror 26, a Z scanner 27, an XY scanner 28, a power monitor 29, a guide light source 30, and an XY scanner control circuit. 31.

光アイソレータ21は、光ファイバーケーブル3の端面から出射されたレーザ光を通過させ、戻り光を抑制する戻り光抑制手段であり、光ファイバーケーブル3を介して伝送されたレーザ光をビームエキスパンダ22へ出射する。この光アイソレータ21により、光アイソレータ21の光ファイバーケーブル3側の端面からビームエキスパンダ22側の端面に向う方向を順方向として、レーザ光は、順方向にのみ伝送され、逆方向への伝送は制限される。   The optical isolator 21 is a return light suppression unit that transmits the laser light emitted from the end face of the optical fiber cable 3 and suppresses the return light. The optical isolator 21 emits the laser light transmitted through the optical fiber cable 3 to the beam expander 22. To do. With this optical isolator 21, the laser light is transmitted only in the forward direction, with the direction from the end surface on the optical fiber cable 3 side of the optical isolator 21 toward the end surface on the beam expander 22 side being forward, and transmission in the reverse direction is restricted. Is done.

この様な光アイソレータ21は、例えば、アパーチャ、偏光子、ファラデー回転子によって構成され、光軸方向に長いデバイスとなっている。アパーチャは、通過光を制限するための遮断板である。偏光子は、複屈折結晶からなるロッド状の光学素子である。ファラデー回転子は、磁界の印加によって偏光面を回転させる磁気光学素子である。   Such an optical isolator 21 includes, for example, an aperture, a polarizer, and a Faraday rotator, and is a device that is long in the optical axis direction. The aperture is a blocking plate for limiting the passing light. The polarizer is a rod-shaped optical element made of a birefringent crystal. A Faraday rotator is a magneto-optical element that rotates a plane of polarization by applying a magnetic field.

ビームエキスパンダ22は、レーザ光のビーム径を拡大させるビーム径拡大機構であり、光アイソレータ21と光軸を一致させて配置される。このビームエキスパンダ22は、光路上に配置された複数のレンズによって構成され、レンズ間の距離を調整することにより、ビーム径を所望の値に変換している。ビームサンプラー23は、ビームエキスパンダ22を通過したレーザ光の一部をダイクロイックミラー26に向けて反射させ、他の一部をパワーモニタ29側へ透過させる光学素子である。   The beam expander 22 is a beam diameter enlarging mechanism that enlarges the beam diameter of the laser light, and is arranged with the optical isolator 21 and the optical axis aligned. The beam expander 22 includes a plurality of lenses arranged on the optical path, and converts the beam diameter to a desired value by adjusting the distance between the lenses. The beam sampler 23 is an optical element that reflects part of the laser light that has passed through the beam expander 22 toward the dichroic mirror 26 and transmits the other part to the power monitor 29 side.

パワーモニタ29は、ビームサンプラー23を透過したレーザ光を受光し、レーザパワーを検出するレーザパワー検出用センサであり、レーザパワーの検出結果をパワーレベル検出信号として本体部2内のメイン制御回路11へ出力する。この様なパワーモニタ29としては、例えば、サーモパイル(熱電堆)、或いは、フォトダイオードが用いられる。   The power monitor 29 is a laser power detection sensor that receives the laser beam transmitted through the beam sampler 23 and detects the laser power. The main control circuit 11 in the main body 2 uses the detection result of the laser power as a power level detection signal. Output to. As such a power monitor 29, for example, a thermopile or a photodiode is used.

シャッタ24は、レーザ光を必要に応じて遮断するための遮断装置であり、遮断板や遮断板を移動させる駆動機構によって構成される。このシャッタ24は、ビームサンプラー23及びダイクロイックミラー26間に配置されている。   The shutter 24 is a blocking device for blocking the laser light as necessary, and is configured by a driving mechanism that moves the blocking plate and the blocking plate. The shutter 24 is disposed between the beam sampler 23 and the dichroic mirror 26.

フォトインタラプタ25は、シャッタ24が閉じているか否かを光学的に検出する光学センサである。ダイクロイックミラー26は、特定波長の光のみを反射し、他の波長の光を透過させる光学素子であり、シャッタ24を通過したレーザ光をZスキャナ27に向けて反射し、ガイド光源30からのガイド光をそのまま透過させる。   The photo interrupter 25 is an optical sensor that optically detects whether or not the shutter 24 is closed. The dichroic mirror 26 is an optical element that reflects only light of a specific wavelength and transmits light of other wavelengths, reflects the laser light that has passed through the shutter 24 toward the Z scanner 27, and guides from the guide light source 30. Transmit light as it is.

Zスキャナ27は、光路上に配置された1又は2以上のレンズと、レンズを移動させるレンズ駆動用モーターによって構成されるレーザ光の走査機構であり、レンズを移動させることによって、ヘッド部4から出射されるレーザ光の焦点位置を光軸方向に移動させている。また、Zスキャナ27は、レーザ光の集光機能を有している。なお、このZスキャナ27は、ワークWの高さに追随してレーザ光の焦点位置を光軸方向に移動させることが可能な走査機構である。   The Z scanner 27 is a laser beam scanning mechanism including one or two or more lenses arranged on the optical path and a lens driving motor that moves the lens. By moving the lens, the Z scanner 27 moves from the head unit 4. The focal position of the emitted laser light is moved in the optical axis direction. The Z scanner 27 has a laser beam condensing function. The Z scanner 27 is a scanning mechanism capable of moving the focal position of the laser light in the optical axis direction following the height of the workpiece W.

Zスキャナ27のレンズ駆動用モーターとしては、例えば、メイン制御回路11からのパルス信号に基づいて動作するステッピングモーターやボイスコイルモーターが用いられる。   As the lens driving motor of the Z scanner 27, for example, a stepping motor or a voice coil motor that operates based on a pulse signal from the main control circuit 11 is used.

XYスキャナ28は、交差する回転軸にそれぞれ配置された2つのミラーと、これらのミラーを回転させるミラー駆動用モーターによって構成されるレーザ光の走査機構であり、回転軸を中心としてミラーを回転させることによって、レーザ光を光軸と交差する方向に走査させる。ここでは、XYスキャナ28が、X方向走査用のガルバノミラー28b及びその駆動用モーター28aからなるXスキャナと、Y方向走査用のガルバノミラー28d及びその駆動用モーター28cからなるYスキャナによって構成されるものとする。   The XY scanner 28 is a laser beam scanning mechanism composed of two mirrors respectively arranged on intersecting rotation axes and a mirror driving motor for rotating these mirrors, and rotates the mirror around the rotation axis. As a result, the laser beam is scanned in a direction crossing the optical axis. Here, the XY scanner 28 includes an X scanner composed of a galvano mirror 28b for X-direction scanning and its driving motor 28a, and a Y scanner composed of a galvano mirror 28d for Y-direction scanning and its driving motor 28c. Shall.

XYスキャナ28のミラー駆動用モーターとしては、例えば、ロータリエンコーダなどの位置センサを有し、XYスキャナ制御回路31からの高周波信号に基づいて動作するサーボモーターが用いられる。   As the mirror driving motor of the XY scanner 28, for example, a servo motor having a position sensor such as a rotary encoder and operating based on a high frequency signal from the XY scanner control circuit 31 is used.

Zスキャナ27を通過したレーザ光は、XYスキャナ28のガルバノミラーによって反射され、ワークWに照射される。ガイド光源30は、レーザ光の照射位置をワークW上で可視化するためのガイド光を生成する光源装置である。ガイド光源30から出射されたガイド光は、ダイクロイックミラー26を透過し、レーザ光の光路に入る。レーザ光の光路に入ったガイド光は、Zスキャナ27及びXYスキャナ28を経てワークWに照射される。   The laser beam that has passed through the Z scanner 27 is reflected by the galvanometer mirror of the XY scanner 28 and is irradiated onto the workpiece W. The guide light source 30 is a light source device that generates guide light for visualizing the irradiation position of the laser light on the workpiece W. The guide light emitted from the guide light source 30 passes through the dichroic mirror 26 and enters the optical path of the laser light. The guide light that has entered the optical path of the laser light is applied to the workpiece W via the Z scanner 27 and the XY scanner 28.

ワーク加工情報記憶部12は、ワークWのレーザ加工に関する情報をワーク加工情報として保持するメモリであり、ワーク加工情報として、レーザ光の照射目標を示す3次元位置情報、レーザ発振を制御するためのレーザ出力制御情報などが保持される。3次元位置情報としては、例えば、座標データが保持される。また、レーザ出力制御情報としては、例えば、レーザ光のピークパワー、パルス幅、繰返し周波数などが保持される。   The workpiece machining information storage unit 12 is a memory that holds information relating to laser machining of the workpiece W as workpiece machining information. As workpiece machining information, three-dimensional position information indicating an irradiation target of laser light and laser oscillation are controlled. Laser output control information and the like are held. For example, coordinate data is held as the three-dimensional position information. Further, as the laser output control information, for example, the peak power, pulse width, repetition frequency, and the like of the laser light are held.

ピークパワーは、パルスエネルギーをパルス幅で除算することによって得られる物理量である。パルス幅は、ピークパワーの半分程度のパワーレベルにおけるパルス波の時間長であり、繰返し周波数は、パルス発振の周波数である。また、中心波長は、レーザ光増幅器15により生成されるレーザ光の波長である。   The peak power is a physical quantity obtained by dividing the pulse energy by the pulse width. The pulse width is the time length of the pulse wave at a power level that is about half of the peak power, and the repetition frequency is the frequency of pulse oscillation. The center wavelength is the wavelength of the laser beam generated by the laser beam amplifier 15.

メイン制御回路11は、ワーク加工情報記憶部12内に保持されているワーク加工情報に基づいて、励起光源14、レーザ光増幅器15及びZスキャナ27を制御する制御部である。具体的には、レーザ出力制御情報に基づいて、ヘッド部4から出射されるレーザ光のピークパワーやパルス幅を調整するための発振器制御信号を生成し、励起光源14及びレーザ光増幅器15へ出力する動作が行われる。   The main control circuit 11 is a control unit that controls the excitation light source 14, the laser light amplifier 15, and the Z scanner 27 based on the workpiece machining information held in the workpiece machining information storage unit 12. Specifically, based on the laser output control information, an oscillator control signal for adjusting the peak power and pulse width of the laser light emitted from the head unit 4 is generated and output to the excitation light source 14 and the laser light amplifier 15. Is performed.

また、レーザ出力制御情報や3次元位置情報に基づいて、Zスキャナ27のレンズ駆動用モーターを制御するための駆動信号としてパルス信号を生成し、Zスキャナ27へ出力する動作が行われる。電源回路13は、励起光源14やレーザ光増幅器15、ヘッド部4内の駆動用モーターなどに電力を供給する電源装置である。   Also, based on the laser output control information and the three-dimensional position information, an operation of generating a pulse signal as a drive signal for controlling the lens driving motor of the Z scanner 27 and outputting it to the Z scanner 27 is performed. The power supply circuit 13 is a power supply device that supplies power to the excitation light source 14, the laser light amplifier 15, the drive motor in the head unit 4, and the like.

XYスキャナ制御回路31は、XYスキャナ28を制御する制御部であり、本体部2のワーク加工情報記憶部12からメイン制御回路11を介して転送されたワーク加工情報やXYスキャナ28からの位置情報に基づいてXYスキャナ28を駆動制御する。具体的には、3次元位置情報とサーボモーターの位置情報とに基づいて、XYスキャナ28のミラー駆動用モーターを制御するための駆動信号として高周波信号を生成し、XYスキャナ28へ出力する動作が行われる。つまり、XYスキャナ制御回路31では、XYスキャナ28のサーボモーターの位置センサによって検出された位置情報に基づいて、当該サーボモーターが入力指示位置に正しく追従するように、フィードバック制御が行われる。   The XY scanner control circuit 31 is a control unit that controls the XY scanner 28, and workpiece processing information transferred from the workpiece processing information storage unit 12 of the main body 2 via the main control circuit 11 and position information from the XY scanner 28. Based on the above, the XY scanner 28 is driven and controlled. Specifically, an operation of generating a high-frequency signal as a drive signal for controlling the mirror drive motor of the XY scanner 28 based on the three-dimensional position information and the position information of the servo motor and outputting it to the XY scanner 28 is performed. Done. That is, the XY scanner control circuit 31 performs feedback control based on the position information detected by the position sensor of the servo motor of the XY scanner 28 so that the servo motor correctly follows the input instruction position.

Zスキャナ27は、レンズ駆動用モーターを駆動してレンズを光軸方向に移動させるという走査特性により、レンズ駆動モーターの応答性がXYスキャナ28に比べて遅いので、ノイズの影響を受けにくい。   The Z scanner 27 is less susceptible to noise because the responsiveness of the lens drive motor is slower than that of the XY scanner 28 due to the scanning characteristics of driving the lens drive motor to move the lens in the optical axis direction.

この様なレーザ加工装置100としては、例えば、レーザ光を照射することによってワークWの表面に文字や図形をマーキングするレーザマーカが考えられる。また、ワーク加工情報としての3次元位置情報やレーザ出力制御情報は、コンソール1からの入力情報に基づいて手動で設定され、或いは、自動的に設定される。或いは、PC(パーソナルコンピュータ)をレーザ加工装置100に接続し、PCのモニター画面を見ながらマウスを使ってワーク加工情報を設定することもできる。   As such a laser processing apparatus 100, for example, a laser marker that marks characters and figures on the surface of the workpiece W by irradiating laser light can be considered. Further, the three-dimensional position information and the laser output control information as the workpiece machining information are manually set based on the input information from the console 1 or automatically set. Alternatively, a PC (personal computer) can be connected to the laser processing apparatus 100, and workpiece processing information can be set using a mouse while viewing the PC monitor screen.

<Z方向スキャン>
図2及び図3は、図1のレーザ加工装置100におけるZ方向のスキャン動作の一例を模式的に示した説明図であり、ヘッド部4内のZスキャナ27及びXYスキャナ28が示されている。図2には、入射レンズ27a及び出射レンズ27b間の距離Rd1を短くすることによってレーザ光の焦点位置がヘッド部4から遠ざかる様子が示されている。また、図3には、入射レンズ27a及び出射レンズ27b間の距離Rd2を長くすることによって焦点位置がヘッド部4に近づく様子が示されている。
<Z-direction scan>
2 and 3 are explanatory views schematically showing an example of the scanning operation in the Z direction in the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, in which the Z scanner 27 and the XY scanner 28 in the head unit 4 are shown. . FIG. 2 shows a state in which the focal position of the laser beam is moved away from the head unit 4 by shortening the distance Rd1 between the incident lens 27a and the emission lens 27b. Further, FIG. 3 shows how the focal position approaches the head unit 4 by increasing the distance Rd2 between the incident lens 27a and the outgoing lens 27b.

このZスキャナ27は、ダイクロイックミラー26側に配置される入射レンズ27aと、ミラー32側に配置される出射レンズ27bと、入射レンズ27aを光軸方向に移動させるレンズ駆動用モーター(図示せず)により構成される。入射レンズ27aと出射レンズ27bとの間の距離Rd1を短くすれば、ビームの拡がり角が大きくなるので、ヘッド部4から出射されるレーザ光の光軸方向の焦点位置は、レーザ光の出射面、すなわち、ヘッド部4のアンダーフレーム33に設けられた開口面から遠ざかり、ワーキングディスタンスLd1が長くなる。   The Z scanner 27 includes an incident lens 27a disposed on the dichroic mirror 26 side, an exit lens 27b disposed on the mirror 32 side, and a lens driving motor (not shown) that moves the incident lens 27a in the optical axis direction. Consists of. If the distance Rd1 between the entrance lens 27a and the exit lens 27b is shortened, the beam divergence angle is increased. Therefore, the focal position of the laser beam emitted from the head unit 4 in the optical axis direction is the exit surface of the laser beam. That is, the working distance Ld1 becomes longer as the distance from the opening surface provided in the underframe 33 of the head portion 4 increases.

一方、入射レンズ27aと出射レンズ27bとの間の距離Rd2(Rd2>Rd1)を長くすれば、ビームの拡がり角が小さくなるので、ヘッド部4から出射されるレーザ光の光軸方向の焦点位置は、出射面に近づき、ワーキングディスタンスLd2(Ld2<Ld1)が短くなる。   On the other hand, if the distance Rd2 (Rd2> Rd1) between the entrance lens 27a and the exit lens 27b is increased, the beam divergence angle is reduced. Therefore, the focal position of the laser light emitted from the head unit 4 in the optical axis direction is reduced. Approaches the exit surface, and the working distance Ld2 (Ld2 <Ld1) becomes shorter.

つまり、入射レンズ27aを出射レンズ27bに近づくように移動させることによって、焦点位置を遠ざけることができ、また、入射レンズ27aを出射レンズ27bから遠ざかるように移動させることによって、焦点位置を近づけることができる。   In other words, the focal position can be moved away by moving the incident lens 27a closer to the outgoing lens 27b, and the focal position can be moved closer by moving the incident lens 27a away from the outgoing lens 27b. it can.

<ヘッド部>
図4は、図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を模式的に示した展開図であり、フロントカバー及びリアカバーが取り外されたヘッド部4内の様子が示されている。ヘッド部4は、アンダーフレーム33、リアフレーム34、フロントフレーム35及びセンターフレーム36によって3つの領域に区分され、これらの領域内に各デバイスが収容される。
<Head>
FIG. 4 is a developed view schematically showing a configuration example of the head unit 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and shows the inside of the head unit 4 with the front cover and the rear cover removed. The head portion 4 is divided into three regions by an under frame 33, a rear frame 34, a front frame 35, and a center frame 36, and each device is accommodated in these regions.

アンダーフレーム33、リアフレーム34、フロントフレーム35及びセンターフレーム36は、いずれも矩形形状の金属板、例えば、アルミ板からなる部材であり、リアフレーム34、フロントフレーム35及びセンターフレーム36は、いずれもアンダーフレーム33上に立てた状態で配置されている。   The under frame 33, the rear frame 34, the front frame 35, and the center frame 36 are all members made of a rectangular metal plate, for example, an aluminum plate, and the rear frame 34, the front frame 35, and the center frame 36 are all members. It is arranged in a standing state on the under frame 33.

リアフレーム34の後面には、光ファイバーケーブル3が、カバー部3aを介して取り付けられる。光ファイバーケーブル3は、その光軸がリアフレーム34のフレーム面と交差するように取り付けられる。フロントフレーム35は、そのフレーム面をリアフレーム34のフレーム面と対向させて配置されている。センターフレーム36は、これらのフレーム34及び35を連結し、互いに対向する端面がそれぞれフレーム34,35に固着されている。リアフレーム34及びフロントフレーム35は、いずれもアンダーフレーム33上に固着されている。   The optical fiber cable 3 is attached to the rear surface of the rear frame 34 via a cover portion 3a. The optical fiber cable 3 is attached so that its optical axis intersects the frame surface of the rear frame 34. The front frame 35 is disposed with its frame surface facing the frame surface of the rear frame 34. The center frame 36 connects these frames 34 and 35, and end faces facing each other are fixed to the frames 34 and 35, respectively. The rear frame 34 and the front frame 35 are both fixed on the under frame 33.

フロントフレーム35及びリアフレーム34間の領域のうち、センターフレーム36の右側の領域には、光アイソレータ21、ビームエキスパンダ22及びXスキャナ制御基板31aが収容される。光アイソレータ21及びビームエキスパンダ22は、その光軸を光ファイバーケーブル3と一致させて配置される。Xスキャナ制御基板31aは、Xスキャナを制御するための制御回路が形成された配線基板であり、センターフレーム36のフレーム面と略平行に配置される。なお、図4では、説明の便宜上、光アイソレータ21と光ファイバーケーブル3とを分離させて記載しているが、光アイソレータ21及び光ファイバーケーブル3は、一体的に構成されていても良い。   Of the region between the front frame 35 and the rear frame 34, the region on the right side of the center frame 36 accommodates the optical isolator 21, the beam expander 22, and the X scanner control board 31a. The optical isolator 21 and the beam expander 22 are arranged with their optical axes aligned with the optical fiber cable 3. The X scanner control board 31 a is a wiring board on which a control circuit for controlling the X scanner is formed, and is arranged substantially parallel to the frame surface of the center frame 36. In FIG. 4, for convenience of explanation, the optical isolator 21 and the optical fiber cable 3 are illustrated separately, but the optical isolator 21 and the optical fiber cable 3 may be configured integrally.

フロントフレーム35及びリアフレーム34間の領域のうち、センターフレーム36の左側の領域には、Yスキャナ制御基板31c及びヘッド制御基板37が収容される。XYスキャナ28は、X方向走査用のガルバノミラー28b及びその駆動用モーター28aからなるXスキャナと、Y方向走査用のガルバノミラー28d及びその駆動用モーター28cからなるYスキャナによって構成される。Yスキャナ制御基板31cは、Yスキャナを制御するための制御回路が形成された配線基板であり、センターフレーム36のフレーム面と略平行に配置される。なお、本実施の形態では、センターフレーム36の左側の領域にYスキャナ制御基板31c、右側の領域にXスキャナ制御基板31aが収容されているが、センターフレーム36の左側の領域にXスキャナ制御基板31a、右側の領域にYスキャナ制御基板31cを収容するものであっても良い。   Of the area between the front frame 35 and the rear frame 34, the area on the left side of the center frame 36 accommodates the Y scanner control board 31c and the head control board 37. The XY scanner 28 includes an X scanner including a galvano mirror 28b for X-direction scanning and a driving motor 28a thereof, and a Y scanner including a galvano mirror 28d for Y-direction scanning and a driving motor 28c thereof. The Y scanner control board 31 c is a wiring board on which a control circuit for controlling the Y scanner is formed, and is arranged substantially parallel to the frame surface of the center frame 36. In this embodiment, the Y scanner control board 31c is accommodated in the left area of the center frame 36, and the X scanner control board 31a is accommodated in the right area, but the X scanner control board 31 is accommodated in the left area of the center frame 36. The Y scanner control board 31c may be accommodated in the right area 31a.

フロントフレーム35の前側の領域には、Zスキャナ27、ミラー32などが収容される。Zスキャナ27は、光軸方向に移動可能に配置される可動レンズと、可動レンズの位置を調整するための駆動用モーターによって構成され、その光軸がフロントフレーム35のフレーム面と略平行になるように配置される。ミラー32は、Zスキャナ27を通過したレーザ光の光軸を垂直面内で略90度曲げるように配置される。   In the area on the front side of the front frame 35, a Z scanner 27, a mirror 32, and the like are accommodated. The Z scanner 27 includes a movable lens arranged to be movable in the optical axis direction and a drive motor for adjusting the position of the movable lens, and the optical axis thereof is substantially parallel to the frame surface of the front frame 35. Are arranged as follows. The mirror 32 is arranged so that the optical axis of the laser beam that has passed through the Z scanner 27 is bent by approximately 90 degrees in the vertical plane.

X方向走査用のガルバノミラー28bには、Zスキャナ27を透過し、ミラー32によって反射されたレーザ光が、光アイソレータ21の長手方向及びビームエキスパンダ22の光軸方向と略平行に入射される。   Laser light that has passed through the Z scanner 27 and reflected by the mirror 32 is incident on the galvano mirror 28b for X-direction scanning substantially parallel to the longitudinal direction of the optical isolator 21 and the optical axis direction of the beam expander 22. .

この様に、XYスキャナ28は、センターフレーム36に取り付けられた光アイソレータ21の下方であって、かつ、Xスキャナ制御基板31a及びYスキャナ制御基板31cの前方の領域(空間)に配置されている。つまり、XYスキャナ28は、Zスキャナ27とXスキャナ制御基板31a及びYスキャナ制御基板31cとの間に介在するように配置されている。   As described above, the XY scanner 28 is disposed below the optical isolator 21 attached to the center frame 36 and in a region (space) in front of the X scanner control board 31a and the Y scanner control board 31c. . That is, the XY scanner 28 is disposed so as to be interposed between the Z scanner 27 and the X scanner control board 31a and the Y scanner control board 31c.

図5〜図7は、図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図であり、リアカバーが取り外されたヘッド部4内の様子が示されている。図5には、ヘッド部4を右前方から見た様子が示され、図6には、ヘッド部4を左前方から見た様子が示されている。また、図7には、ヘッド部4を下側から見た様子が示されている。   5 to 7 are perspective views showing a configuration example of the head unit 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and show the inside of the head unit 4 with the rear cover removed. FIG. 5 illustrates a state in which the head unit 4 is viewed from the right front, and FIG. 6 illustrates a state in which the head unit 4 is viewed from the left front. FIG. 7 shows a state in which the head unit 4 is viewed from below.

このヘッド部4は、図示しないリアカバー、フロントカバー4a、アンダーフレーム33及びリアフレーム34からなる直方体形状の箱体内部が、フロントフレーム35及びセンターフレーム36によって3つの領域に区分され、これらの領域内に各デバイスが収容されている。   The head portion 4 has a rectangular parallelepiped box made up of a rear cover (not shown), a front cover 4a, an under frame 33, and a rear frame 34, which is divided into three regions by a front frame 35 and a center frame 36. Each device is housed in

リアフレーム34は、光ファイバーケーブル3が後面に取り付けられ、前面に光アイソレータ21などが取り付けられるフレームである。光ファイバーケーブル3は、カバー部3aを介して光軸がリアフレーム34のフレーム面と交差するように取り付けられている。光アイソレータ21は、光ファイバーケーブル3と光軸を一致させて配置されている。   The rear frame 34 is a frame in which the optical fiber cable 3 is attached to the rear surface and the optical isolator 21 or the like is attached to the front surface. The optical fiber cable 3 is attached via the cover portion 3a so that the optical axis intersects the frame surface of the rear frame 34. The optical isolator 21 is arranged with the optical axis aligned with the optical fiber cable 3.

フロントフレーム35は、光アイソレータ21及びビームエキスパンダ22を介在させて、リアフレーム34と対向配置されるフレームである。センターフレーム36は、リアフレーム34とフロントフレーム35とを連結するフレームであり、リアフレーム34及びフロントフレーム35と交差させて配置されている。   The front frame 35 is a frame disposed to face the rear frame 34 with the optical isolator 21 and the beam expander 22 interposed therebetween. The center frame 36 is a frame that connects the rear frame 34 and the front frame 35, and is arranged so as to intersect the rear frame 34 and the front frame 35.

このセンターフレーム36は、光アイソレータ21やビームエキスパンダ22と略平行に配置され、フレーム34〜36は、上から見てH形状に配置されている。フロントフレーム35よりも前側の領域は、フロントカバー4aで覆われており、ビームサンプラー23、シャッタ24、フォトインタラプタ25、ダイクロイックミラー26、Zスキャナ27、ミラー32、パワーモニタ29及びガイド光源30が収容されている。   The center frame 36 is disposed substantially parallel to the optical isolator 21 and the beam expander 22, and the frames 34 to 36 are disposed in an H shape when viewed from above. A region in front of the front frame 35 is covered with a front cover 4a, and accommodates a beam sampler 23, a shutter 24, a photo interrupter 25, a dichroic mirror 26, a Z scanner 27, a mirror 32, a power monitor 29, and a guide light source 30. Has been.

フロントフレーム35とリアフレーム34との間でセンターフレーム36の右側の領域には、光アイソレータ21、ビームエキスパンダ22及びXスキャナ制御基板31aが収容されている。光アイソレータ21及びビームエキスパンダ22は、光軸がセンターフレーム36と平行になるように配置されている。   An optical isolator 21, a beam expander 22, and an X scanner control board 31a are accommodated in a region on the right side of the center frame 36 between the front frame 35 and the rear frame 34. The optical isolator 21 and the beam expander 22 are arranged so that the optical axis is parallel to the center frame 36.

一方、フロントフレーム35とリアフレーム34との間でセンターフレーム36の左側の領域には、Yスキャナ制御基板31c及びヘッド制御基板37が収容されている。つまり、Xスキャナ制御基板31aとYスキャナ制御基板31cとは、センターフレーム36に関して、互いに反対側に配置されている。   On the other hand, a Y scanner control board 31 c and a head control board 37 are accommodated in the left region of the center frame 36 between the front frame 35 and the rear frame 34. That is, the X scanner control board 31a and the Y scanner control board 31c are arranged on the opposite sides with respect to the center frame 36.

X方向走査用のガルバノミラー28b及びその駆動用モーター28aからなるXスキャナと、Y方向走査用のガルバノミラー28d及びその駆動用モーター28cからなるYスキャナは、上記右側の領域と上記左側の領域とに跨って収容されている。そのため、センターフレーム36には、XYスキャナ28を収容するための欠け部36a(図4参照)が形成されている。欠け部36aにXYスキャナ28の一部が入り込むことにより、ヘッド部4の高さを低くすることができる。   An X scanner composed of a galvano mirror 28b for X-direction scanning and its driving motor 28a, and a Y scanner composed of a galvano mirror 28d for Y-direction scanning and its driving motor 28c consist of the above-mentioned right region and the above-mentioned left region. It is housed across. Therefore, the center frame 36 is formed with a notch 36a (see FIG. 4) for accommodating the XY scanner 28. When a part of the XY scanner 28 enters the chipped portion 36a, the height of the head portion 4 can be reduced.

Xスキャナ制御基板31aは、Xスキャナを制御するための制御回路が形成された配線基板であり、Yスキャナ制御基板31cは、Yスキャナを制御するための制御回路が形成された配線基板である。Xスキャナ制御基板31aには、Xスキャナの駆動用モーターに駆動電流を供給する増幅器として、オペアンプ31bが設けられている。このオペアンプ31bは、平板形状の部品であり、Xスキャナ制御基板31a上に立設され、放熱面をリアフレーム34に密着させて固定されている。   The X scanner control board 31a is a wiring board on which a control circuit for controlling the X scanner is formed, and the Y scanner control board 31c is a wiring board on which a control circuit for controlling the Y scanner is formed. The X scanner control board 31a is provided with an operational amplifier 31b as an amplifier for supplying a drive current to a drive motor for the X scanner. The operational amplifier 31b is a flat plate-like component, is erected on the X scanner control board 31a, and is fixed with the heat radiating surface in close contact with the rear frame 34.

一方、Yスキャナ制御基板31cには、Yスキャナの駆動用モーターに駆動電流を供給する増幅器としてのオペアンプ31dが設けられている。このオペアンプ31dも、平板形状の部品であり、Yスキャナ制御基板31c上に立設され、放熱面をリアフレーム34に密着させて固定されている。スキャナ制御基板31a,31c上に配設されたオペアンプ31b、31dをリアフレーム34に密着させることにより、放熱性を向上させている。   On the other hand, the Y scanner control board 31c is provided with an operational amplifier 31d as an amplifier for supplying a drive current to a drive motor for the Y scanner. The operational amplifier 31d is also a flat plate-like component, is erected on the Y scanner control board 31c, and is fixed with the heat radiating surface in close contact with the rear frame 34. The operational amplifiers 31b and 31d disposed on the scanner control boards 31a and 31c are brought into close contact with the rear frame 34 to improve heat dissipation.

ヘッド制御基板37は、シャッタ24、フォトインタラプタ25、パワーモニタ29、ガイド光源30、図示しない各種のインジケータを制御するための制御回路が形成された配線基板である。   The head control board 37 is a wiring board on which a control circuit for controlling the shutter 24, the photo interrupter 25, the power monitor 29, the guide light source 30, and various indicators (not shown) is formed.

ここで、Xスキャナ制御基板31a、Yスキャナ制御基板31c及びヘッド制御基板37は、センターフレーム36と交差する方向に関してヘッド部4の厚さを薄くするために、いずれも当該センターフレーム36と略平行に配置されている。また、Xスキャナ制御基板31aは、センターフレーム36の右面に取り付けられ、Yスキャナ制御基板31c及びヘッド制御基板37は、センターフレーム36の左面に取り付けられている。この例では、Xスキャナ制御基板31a、Yスキャナ制御基板31c及びヘッド制御基板37が、いずれも互いに対向させて配置された複数の基板上に制御回路を分散させた多段式の基板となっている。   Here, the X scanner control board 31a, the Y scanner control board 31c, and the head control board 37 are all substantially parallel to the center frame 36 in order to reduce the thickness of the head portion 4 in the direction intersecting the center frame 36. Is arranged. The X scanner control board 31 a is attached to the right side of the center frame 36, and the Y scanner control board 31 c and the head control board 37 are attached to the left side of the center frame 36. In this example, the X scanner control board 31a, the Y scanner control board 31c, and the head control board 37 are all multistage boards in which control circuits are distributed on a plurality of boards arranged to face each other. .

ヘッド部4の底面を構成するアンダーフレーム33には、XYスキャナ28によって走査されたレーザ光を出射するための開口33aが形成されており、カバーレンズが配置される。ダイクロイックミラー26により反射されたレーザ光は、Zスキャナ27を通過後、X方向走査用のガルバノミラー28bによって反射される。そして、Y走査用のガルバノミラー28dによって反射され、開口33aを介してワークWに照射される。   An opening 33a for emitting laser light scanned by the XY scanner 28 is formed in the under frame 33 constituting the bottom surface of the head unit 4, and a cover lens is disposed. The laser beam reflected by the dichroic mirror 26 passes through the Z scanner 27 and then is reflected by the X-direction scanning galvanometer mirror 28b. Then, the light is reflected by the Y-scanning galvanometer mirror 28d and irradiated onto the workpiece W through the opening 33a.

図8及び図9は、図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図であり、リアカバー及びフロントカバー4aが取り外されたヘッド部4を左前方から見た様子が示されている。図8には、フロントフレーム35よりも前側の領域内の各デバイスが示され、図9には、シャッタ24の駆動機構24b周辺の切断面が示されている。   8 and 9 are perspective views showing a configuration example of the head unit 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and shows a state in which the head unit 4 with the rear cover and the front cover 4a removed is viewed from the left front. Has been. FIG. 8 shows each device in a region in front of the front frame 35, and FIG. 9 shows a cut surface around the drive mechanism 24b of the shutter 24.

フロントフレーム35の前側の領域には、パワーモニタ29、パワーモニタ用アンプ29a、シャッタ24の遮断板24a、その駆動機構24b、粉塵落下防止カバー24c、フォトインタラプタ25、Zスキャナ27などが配置されている。   In the front region of the front frame 35, a power monitor 29, a power monitor amplifier 29a, a blocking plate 24a of the shutter 24, a driving mechanism 24b thereof, a dust fall prevention cover 24c, a photo interrupter 25, a Z scanner 27, and the like are arranged. Yes.

光ファイバーケーブル3を介して伝送されたレーザ光は、光アイソレータ21及びビームエキスパンダ22を通過した後、ビームサンプラー23によって、その一部がダイクロイックミラー26に向けて反射され、他の一部が透過してパワーモニタ29に入射される。   The laser light transmitted through the optical fiber cable 3 passes through the optical isolator 21 and the beam expander 22, and then is reflected by the beam sampler 23 toward the dichroic mirror 26 and the other part is transmitted. Then, it enters the power monitor 29.

光アイソレータ21及びビームエキスパンダ22は、互いに光軸を一致させて配置されており、ビームエキスパンダ22の通過後のレーザ光は、その一部がそのまま直進してパワーモニタ29に入射する。一方、ビームエキスパンダ22の通過後のレーザ光の他の一部は、ビームサンプラー23で反射され、遮断板24aを介してダイクロイックミラー26に入射する。   The optical isolator 21 and the beam expander 22 are arranged so that their optical axes coincide with each other, and a part of the laser light after passing through the beam expander 22 advances straight and enters the power monitor 29. On the other hand, another part of the laser light after passing through the beam expander 22 is reflected by the beam sampler 23 and enters the dichroic mirror 26 through the blocking plate 24a.

パワーモニタ29は、フロントフレーム35に関して光アイソレータ21やビームエキスパンダ22とは反対側に配置されている。パワーモニタ29の受光面は、フロントフレーム35を介しビームエキスパンダ22の出射側端面と対向させて配置されている。   The power monitor 29 is disposed on the opposite side of the front frame 35 from the optical isolator 21 and the beam expander 22. The light receiving surface of the power monitor 29 is disposed so as to face the exit side end surface of the beam expander 22 via the front frame 35.

Zスキャナ27は、フロントフレーム35に関して光アイソレータ21やビームエキスパンダ22とは反対側で光軸を当該フロントフレーム35と略平行にして配置されている。一方、XYスキャナ28は、リアフレーム34及びフロントフレーム35間に配置され、Zスキャナ27を通過したレーザ光が光アイソレータ21及びビームエキスパンダ22と略平行に入射される。   The Z scanner 27 is arranged on the opposite side of the front frame 35 from the optical isolator 21 and the beam expander 22 so that the optical axis is substantially parallel to the front frame 35. On the other hand, the XY scanner 28 is disposed between the rear frame 34 and the front frame 35, and the laser light that has passed through the Z scanner 27 is incident substantially parallel to the optical isolator 21 and the beam expander 22.

シャッタ24は、レーザ光を遮断するための遮断板24aと、遮断板24aを回転させる駆動機構24bと、粉塵が周囲に散逸するのを防ぐための粉塵落下防止カバー24cにより構成される。駆動機構24bとしては、例えば、回転軸方向の磁気力を回転トルクに変換するロータリーソレノイドが用いられる。粉塵落下防止カバー24cは、駆動機構24bのロータリーソレノイドや遮断板24aの摺動部分を覆うカバーである。   The shutter 24 includes a blocking plate 24a for blocking laser light, a drive mechanism 24b for rotating the blocking plate 24a, and a dust fall prevention cover 24c for preventing dust from being scattered around. As the drive mechanism 24b, for example, a rotary solenoid that converts a magnetic force in the rotation axis direction into a rotation torque is used. The dust fall prevention cover 24c is a cover that covers the sliding part of the rotary solenoid and the blocking plate 24a of the drive mechanism 24b.

図10及び図11は、図1のレーザ加工装置100のヘッド部4の構成例を示した斜視図であり、ダイクロイックミラー26周辺のレーザ光の光路が示されている。図10には、ヘッド部4を左前方から見た様子が示され、図11には、ヘッド部4を上から見た様子が示されている。   10 and 11 are perspective views showing a configuration example of the head unit 4 of the laser processing apparatus 100 of FIG. 1, and show the optical path of the laser light around the dichroic mirror 26. FIG. 10 shows a state where the head unit 4 is viewed from the left front, and FIG. 11 illustrates a state where the head unit 4 is viewed from above.

フロントフレーム35の前側の領域には、ビームサンプラー23、パワーモニタ29、遮断板24a、駆動機構24b、粉塵落下防止カバー24c、ダイクロイックミラー26、ガイド光源30及びZスキャナ27などが配置されている。   A beam sampler 23, a power monitor 29, a blocking plate 24a, a drive mechanism 24b, a dust drop prevention cover 24c, a dichroic mirror 26, a guide light source 30, a Z scanner 27, and the like are disposed in a front region of the front frame 35.

光ファイバーケーブル3を介して伝送されたレーザ光は、光アイソレータ21及びビームエキスパンダ22を通過した後、ビームサンプラー23によって反射され、水平面内で光軸が直角に曲げられる。そして、レーザ光は、遮断板24aを介してダイクロイックミラー26に入射し、垂直面内で下方向に反射される。   The laser light transmitted via the optical fiber cable 3 passes through the optical isolator 21 and the beam expander 22, and then is reflected by the beam sampler 23, and the optical axis is bent at a right angle in the horizontal plane. The laser light then enters the dichroic mirror 26 via the blocking plate 24a and is reflected downward in the vertical plane.

ダイクロイックミラー26によって反射されたレーザ光は、Zスキャナ27を通過後、ミラー32によって反射され、垂直面内で光軸が直角に曲げられてXYスキャナ28に水平方向から入射する。一方、ガイド光源30から出射されたガイド光は、ダイクロイックミラー26をそのまま下方向に透過して、レーザ光の光路に入る。   The laser light reflected by the dichroic mirror 26 passes through the Z scanner 27, is reflected by the mirror 32, and is incident on the XY scanner 28 from the horizontal direction with the optical axis bent at a right angle in the vertical plane. On the other hand, the guide light emitted from the guide light source 30 passes through the dichroic mirror 26 as it is and enters the optical path of the laser light.

ガイド光源30は、レーザ光の遮断時であってもガイド光を照射可能とするために、シャッタ24の遮断板24aよりも下流側に配置しなければならない。このため、ビームサンプラー23及びダイクロイックミラー26を水平面内に配置して、ビームサンプラー23及びダイクロイックミラー26間にシャッタ24を配設するとともに、ダイクロイックミラー26の真上にガイド光源30を配置している。Zスキャナ27は、光軸を下方向に向けてダイクロイックミラー26の真下に配置されている。   The guide light source 30 must be disposed on the downstream side of the blocking plate 24a of the shutter 24 so that the guide light can be irradiated even when the laser beam is blocked. Therefore, the beam sampler 23 and the dichroic mirror 26 are arranged in a horizontal plane, the shutter 24 is arranged between the beam sampler 23 and the dichroic mirror 26, and the guide light source 30 is arranged directly above the dichroic mirror 26. . The Z scanner 27 is disposed directly below the dichroic mirror 26 with the optical axis directed downward.

パワーモニタ29が、フロントフレーム35に関して光アイソレータ21やビームエキスパンダ22とは反対側に配置されるので、パワーモニタ29をリアフレーム34及びフロントフレーム35間に配置させる場合に比べて、これらのフレーム間の距離が短いので、ヘッド部4の長さを短くすることができる。特に、光アイソレータ21及びビームエキスパンダ22を通過したレーザ光をそのままパワーモニタ29に受光させるので、ビームエキスパンダ22の通過後のレーザ光をミラーで反射させてからパワーモニタ29に受光させる場合、すなわち、受光面がセンターフレーム36のフレーム面と平行になるようにパワーモニタ29が配置される場合に比べて、パワーモニタ29の受光面の大きさに相当する分だけ、ヘッド部4の長さを短くすることができる。   Since the power monitor 29 is disposed on the opposite side of the front frame 35 from the optical isolator 21 and the beam expander 22, these frames are compared with the case where the power monitor 29 is disposed between the rear frame 34 and the front frame 35. Since the distance between them is short, the length of the head part 4 can be shortened. In particular, since the laser light that has passed through the optical isolator 21 and the beam expander 22 is received by the power monitor 29 as it is, when the laser light after passing through the beam expander 22 is reflected by a mirror and then received by the power monitor 29, That is, the length of the head unit 4 is equivalent to the size of the light receiving surface of the power monitor 29 as compared with the case where the power monitor 29 is arranged so that the light receiving surface is parallel to the frame surface of the center frame 36. Can be shortened.

また、Zスキャナ27が、光軸を下方向に向けて配置されるので、ヘッド部4の左右方向の厚さを薄くすることができる。また、粉塵落下防止カバー24cを設けているので、シャッタ24内部で発生した金属粉が落下して、Zスキャナ27などの光学系に付着するのを防止することができる。   Further, since the Z scanner 27 is arranged with the optical axis facing downward, the thickness of the head portion 4 in the left-right direction can be reduced. Further, since the dust fall prevention cover 24 c is provided, it is possible to prevent the metal powder generated inside the shutter 24 from dropping and adhering to the optical system such as the Z scanner 27.

本実施の形態によれば、Zスキャナ27を制御するメイン制御回路11が本体部2内に設けられるので、ヘッド部4内に設けられる場合に比べて、ヘッド部4を小型化することができる。また、XYスキャナ28を制御するXYスキャナ制御回路31はヘッド部4内に設けられるので、XYスキャナ制御用の駆動信号にノイズが付加されるのを抑制することができる。さらに、Zスキャナ27用の制御回路が本体部2内に設けられるので、ヘッド部4内の発熱を抑制することができる。   According to the present embodiment, since the main control circuit 11 that controls the Z scanner 27 is provided in the main body 2, it is possible to reduce the size of the head 4 compared to the case where it is provided in the head 4. . Further, since the XY scanner control circuit 31 for controlling the XY scanner 28 is provided in the head unit 4, it is possible to suppress the addition of noise to the drive signal for controlling the XY scanner. Furthermore, since a control circuit for the Z scanner 27 is provided in the main body 2, heat generation in the head 4 can be suppressed.

また、Xスキャナ制御基板31aとYスキャナ制御基板31cとがセンターフレーム36と略平行に配置されるので、センターフレーム36と交差する方向に関して、ヘッド部4を薄型化することができる。また、XYスキャナ制御回路31をXスキャナ制御基板31aとYスキャナ制御基板31cとに割り振ることにより、X方向走査用の制御回路及びY方向走査用の制御回路が1つの基板上に設けられる場合に比べて、基板のサイズを小さくすることができる。さらに、Xスキャナ制御基板31aとYスキャナ制御基板31cとが、センターフレーム36に関して互いに反対側に配置されるので、オペアンプ31b,31dをこれらのスキャナ制御基板間で離間させることができる。   In addition, since the X scanner control board 31a and the Y scanner control board 31c are arranged substantially in parallel with the center frame 36, the head unit 4 can be thinned in the direction intersecting the center frame 36. Further, when the XY scanner control circuit 31 is allocated to the X scanner control board 31a and the Y scanner control board 31c, the X direction scanning control circuit and the Y direction scanning control circuit are provided on one board. In comparison, the size of the substrate can be reduced. Further, since the X scanner control board 31a and the Y scanner control board 31c are arranged on the opposite sides with respect to the center frame 36, the operational amplifiers 31b and 31d can be separated from each other.

1 コンソール
2 本体部
3 光ファイバーケーブル
3a カバー部
4 ヘッド部
4a フロントカバー
11 メイン制御回路
12 ワーク加工情報記憶部
13 電源回路
14 励起光源
15 レーザ光増幅器
21 光アイソレータ
22 ビームエキスパンダ
23 ビームサンプラー
24 シャッタ
24a 遮断板
24b 駆動機構
24c 粉塵落下防止カバー
25 フォトインタラプタ
26 ダイクロイックミラー
27 Zスキャナ
28 XYスキャナ
28a,28c 駆動用モーター
28b,28d ガルバノミラー
29 パワーモニタ
29a パワーモニタ用アンプ
30 ガイド光源
31 XYスキャナ制御回路
31a Xスキャナ用制御基板
31b Xスキャナ用オペアンプ
31c Yスキャナ用制御基板
31d Yスキャナ用オペアンプ
32 ミラー
33 アンダーフレーム
33a 開口
34 リアフレーム
35 フロントフレーム
36 センターフレーム
36a 欠け部
37 ヘッド制御基板
100 レーザ加工装置
W ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Console 2 Main body part 3 Optical fiber cable 3a Cover part 4 Head part 4a Front cover 11 Main control circuit 12 Work processing information storage part 13 Power supply circuit 14 Excitation light source 15 Laser light amplifier 21 Optical isolator 22 Beam expander 23 Beam sampler 24 Shutter 24a Blocking plate 24b Drive mechanism 24c Dust fall prevention cover 25 Photo interrupter 26 Dichroic mirror 27 Z scanner 28 XY scanner 28a, 28c Driving motor 28b, 28d Galvano mirror 29 Power monitor 29a Power monitor amplifier 30 Guide light source 31 XY scanner control circuit 31a X-scanner control board 31b X-scanner operational amplifier 31c Y-scanner control board 31d Y-scanner operational amplifier 32 Mirror 33 Underframe 33a Opening 34 Rear frame 35 Front frame 36 Center frame 36a Notch 37 Head control board 100 Laser processing apparatus W Workpiece

Claims (5)

コアにレーザ媒質が添加された光ファイバーを用いてレーザ光を増幅するレーザ光増幅手段を有する本体部と、
上記本体部から光ファイバーケーブルを介して伝送された上記レーザ光を走査させるヘッド部とを備え、
上記ヘッド部は、上記レーザ光の光軸方向の焦点位置を調整可能なZスキャナと、
上記レーザ光を光軸に交差する方向に走査させるXYスキャナと、
上記XYスキャナを制御するXYスキャナ制御手段とを有し、
上記本体部が、上記Zスキャナを制御するZスキャナ制御手段を有することを特徴とするレーザ加工装置。
A main body having laser light amplification means for amplifying laser light using an optical fiber having a laser medium added to the core;
A head unit that scans the laser beam transmitted from the main body unit via an optical fiber cable,
The head unit includes a Z scanner capable of adjusting a focal position of the laser beam in the optical axis direction;
An XY scanner that scans the laser beam in a direction crossing the optical axis;
XY scanner control means for controlling the XY scanner,
The laser processing apparatus, wherein the main body has Z scanner control means for controlling the Z scanner.
上記ヘッド部は、光軸がフレーム面と交差するように上記光ファイバーケーブルが取り付けられる第1フレームと、
上記光ファイバーケーブルの端面から出射された上記レーザ光を通過させ、戻り光を抑制する戻り光抑制手段と、
上記戻り光抑制手段を介在させて、フレーム面が第1フレームの上記フレーム面と対向配置される第2フレームと、
第1フレーム及び第2フレームを連結し、フレーム面が上記戻り光抑制手段の長手方向と略平行に配置される第3フレームとを有し、
上記XYスキャナ制御手段は、X方向走査用の制御回路が設けられたXスキャナ制御基板と、Y方向走査用の制御回路が設けられたYスキャナ制御基板とからなり、上記Xスキャナ制御基板及び上記Yスキャナ制御基板が第3フレームの上記フレーム面と略平行に配置されることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
The head portion includes a first frame to which the optical fiber cable is attached such that the optical axis intersects the frame surface;
A return light suppression means for passing the laser light emitted from the end face of the optical fiber cable and suppressing the return light;
A second frame having a frame surface opposed to the frame surface of the first frame with the return light suppressing means interposed therebetween;
A third frame connecting the first frame and the second frame, the frame surface being arranged substantially parallel to the longitudinal direction of the return light suppression means,
The XY scanner control means includes an X scanner control board provided with a control circuit for X-direction scanning, and a Y scanner control board provided with a control circuit for Y-direction scanning. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the Y scanner control board is disposed substantially parallel to the frame surface of the third frame.
上記Zスキャナが、第2フレームに関して上記戻り光抑制手段とは反対側で光軸を第2フレームの上記フレーム面と略平行にして配置され、
上記XYスキャナが、第1フレーム及び第2フレーム間に配置され、上記Zスキャナを通過した上記レーザ光が上記戻り光抑制手段の長手方向と略平行に入射されることを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。
The Z scanner is disposed on the side opposite to the return light suppression means with respect to the second frame so that the optical axis is substantially parallel to the frame surface of the second frame;
3. The XY scanner is disposed between a first frame and a second frame, and the laser light that has passed through the Z scanner is incident substantially in parallel with a longitudinal direction of the return light suppressing means. The laser processing apparatus as described in.
上記Xスキャナ制御基板が、第3フレームに関して、上記Yスキャナ制御基板とは反対側に配置されることを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 2, wherein the X scanner control board is disposed on the opposite side of the Y scanner control board with respect to the third frame. 上記戻り光抑制手段を通過した上記レーザ光を受光し、レーザパワーを検出するパワーモニタが、第2フレームに関して上記戻り光抑制手段とは反対側に配置されることを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。   3. The power monitor that receives the laser light that has passed through the return light suppression means and detects laser power is disposed on the opposite side of the return light suppression means with respect to the second frame. The laser processing apparatus as described.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102937573A (en) * 2012-11-26 2013-02-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 Z-scan optical nonlinear measuring device and method
US8389963B2 (en) 2011-01-19 2013-03-05 Keyence Corporation Laser processing device
JP2015533652A (en) * 2012-09-14 2015-11-26 トルンプフ レーザー マーキング システムズ アクチエンゲゼルシャフトTRUMPF Laser Marking Systems AG Laser processing equipment
CN105414745A (en) * 2015-12-23 2016-03-23 华中科技大学 Replaceable two-coordinate laser machining head of multi-axis numerical control machining system for preventing optical fiber from winding
JP2018199140A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 ダイセルポリマー株式会社 Rough-surfacing processing jig

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001300746A (en) * 2000-04-26 2001-10-30 Sunx Ltd Device for laser beam marking
JP2004230443A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Toppan Forms Co Ltd Laser printing system of sheet with card, and sheet with card printed by the same
JP2004337970A (en) * 2003-03-14 2004-12-02 Sunx Ltd Laser marking device
JP2007061849A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Sunx Ltd Laser beam machining apparatus
JP2008062260A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Keyence Corp Laser beam machining apparatus
JP2009058792A (en) * 2007-08-31 2009-03-19 Sunx Ltd Laser beam machining apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001300746A (en) * 2000-04-26 2001-10-30 Sunx Ltd Device for laser beam marking
JP2004230443A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Toppan Forms Co Ltd Laser printing system of sheet with card, and sheet with card printed by the same
JP2004337970A (en) * 2003-03-14 2004-12-02 Sunx Ltd Laser marking device
JP2007061849A (en) * 2005-08-31 2007-03-15 Sunx Ltd Laser beam machining apparatus
JP2008062260A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Keyence Corp Laser beam machining apparatus
JP2009058792A (en) * 2007-08-31 2009-03-19 Sunx Ltd Laser beam machining apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8389963B2 (en) 2011-01-19 2013-03-05 Keyence Corporation Laser processing device
JP2015533652A (en) * 2012-09-14 2015-11-26 トルンプフ レーザー マーキング システムズ アクチエンゲゼルシャフトTRUMPF Laser Marking Systems AG Laser processing equipment
US10386631B2 (en) 2012-09-14 2019-08-20 Trumpf Schweiz Ag Laser machining device
CN102937573A (en) * 2012-11-26 2013-02-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 Z-scan optical nonlinear measuring device and method
CN105414745A (en) * 2015-12-23 2016-03-23 华中科技大学 Replaceable two-coordinate laser machining head of multi-axis numerical control machining system for preventing optical fiber from winding
JP2018199140A (en) * 2017-05-26 2018-12-20 ダイセルポリマー株式会社 Rough-surfacing processing jig

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