JP2012096255A - Laser beam machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ加工装置に関するものである。 The present invention relates to a laser processing apparatus.
従来から、例えば、レーザ媒質を励起させてレーザ光を出力(出射)するレーザ発振器を備えるとともに、レーザ発振器から出力されたレーザ光を加工対象物に照射することで、加工対象物に文字等をマーキングするレーザ加工装置がある。このようなレーザ加工装置の中には、レーザ発振器から出力されたレーザ光を測定して、レーザ光を制御する制御装置を備えたものが提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, for example, a laser oscillator that excites a laser medium and outputs (emits) laser light is provided, and the object to be processed is irradiated with laser light output from the laser oscillator. There is a laser processing device for marking. Among such laser processing apparatuses, an apparatus including a control device that controls laser light by measuring laser light output from a laser oscillator has been proposed (for example, Patent Document 1).
一般的に、レーザ発振器から出力されるレーザ光をモニタリング(測定)する際、分岐ミラーによりレーザ発振器から出力されたレーザ光の一部を分岐させて取り出すようにしている。そして、分岐させたレーザ光を受光して電気信号に変換する受光素子(光電変換器)、光電変換器の電気信号を増幅するオペアンプ、及び増幅された電気信号をA/D変換するA/D変換器により、レーザ光を測定している。そして、制御装置は、このレーザ光の測定データに基づき、レーザ光の出力が決められた出力(設定出力)となるようにレーザ発振器をフィードバック制御する等、各種制御を実行する。 In general, when monitoring (measuring) laser light output from a laser oscillator, a part of the laser light output from the laser oscillator is branched and extracted by a branch mirror. A light receiving element (photoelectric converter) that receives the branched laser light and converts it into an electrical signal, an operational amplifier that amplifies the electrical signal of the photoelectric converter, and A / D that performs A / D conversion on the amplified electrical signal Laser light is measured by the converter. Then, the control device performs various controls such as feedback control of the laser oscillator so that the output of the laser beam becomes a predetermined output (set output) based on the measurement data of the laser beam.
ところで、分岐させたレーザ光であっても、受光素子が許容できる受光量以上の光量が出力されてしまう。このため、特許文献1に示すように、受光素子にレーザ光を出力させる場合には、レーザ光を拡散させて受光量を少なくする拡散板を介してレーザ光を受光素子に出力させていた。 By the way, even if it is the branched laser light, the light quantity more than the light reception amount which a light receiving element can accept | permit will be output. For this reason, as shown in Patent Document 1, when laser light is output to the light receiving element, the laser light is output to the light receiving element through a diffusion plate that diffuses the laser light to reduce the amount of received light.
しかしながら、この拡散板は、レーザ光を透過することができる素材で製造された板の表面を凹凸形状に形成することにより、所謂スリガラス状に構成したり、不純物を混ぜて形成することによりレーザ光を拡散する構成にしたりしていた。このため、製造する際の手間が多くなり、コストが多くなっていた。また、受光素子が受光するレーザ光は均一化するような拡散板を形成する必要があるため、さらに製造する際の手間が多くなり、コストが多くなっていた。 However, this diffuser plate can be formed into a so-called ground glass shape by forming the surface of a plate made of a material that can transmit laser light into an uneven shape, or by mixing impurities and forming laser light. Or was configured to diffuse. For this reason, the effort at the time of manufacture increased and the cost increased. In addition, since it is necessary to form a diffuser plate that makes the laser light received by the light receiving element uniform, more labor is required for manufacturing and the cost is increased.
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、光電変換手段に出力されるレーザ光の光量を調整する調整手段であって、簡単に製造することができる調整手段を備えたレーザ加工装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. An object of the present invention is to provide a laser processing apparatus provided with an adjusting unit that adjusts the amount of laser light output to the photoelectric conversion unit and can be easily manufactured.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、加工対象物に照射するためのレーザ光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ光の光路に設けられ、前記レーザ光の一部を分岐して取り出すための分岐手段と、前記分岐手段により取り出されたレーザ光を検出する光電変換手段と、を備えたレーザ加工装置において、前記分岐手段により分岐された前記レーザ光の光量を調整する調整手段を備え、前記調整手段には、貫通孔が少なくとも3つ以上形成されていると共に、各貫通孔は、同一直線上に並ばないように配設されており、前記各貫通孔の断面積は、前記レーザ光の光芒の断面積よりもそれぞれ小さく構成されており、前記調整手段は、前記分岐手段により分岐された前記レーザ光を前記各貫通孔に通過させ、通過させたレーザ光を光電変換手段に出射することを要旨とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is provided in a laser oscillator that outputs a laser beam for irradiating a workpiece, and an optical path of the laser beam, and a part of the laser beam is provided. In a laser processing apparatus including a branching unit for branching out and a photoelectric conversion unit for detecting the laser beam extracted by the branching unit, the light amount of the laser beam branched by the branching unit is adjusted. The adjusting means includes at least three through holes, and the through holes are arranged so as not to be aligned on the same straight line. Are configured to be smaller than the cross-sectional area of the light beam of the laser light, and the adjusting means allows the laser light branched by the branching means to pass through the through-holes and allows the laser to pass therethrough. The is summarized in that to emit the photoelectric conversion means.
これにより、調整手段により光量が少なく調整されたレーザ光が光電変換手段に出射される。また、貫通孔は、同一直線上に並ばないように、3つ以上形成されているため、レーザ光の中心が何らかの理由でずれても、光電変換手段に出射するレーザ光の光量を均一化することができる。また、貫通孔を形成するだけであるため、調整手段の作成が容易となる。 Thereby, the laser beam adjusted to have a small amount of light by the adjusting unit is emitted to the photoelectric conversion unit. Further, since three or more through holes are formed so as not to be aligned on the same straight line, even if the center of the laser beam is deviated for some reason, the amount of laser beam emitted to the photoelectric conversion means is made uniform. be able to. Moreover, since only the through hole is formed, the adjustment means can be easily created.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記貫通孔の全てが、同一直線上に並ばないように配設されていることを要旨とする。
これにより、レーザ光の中心が調整手段の中心からずれたとしても、レーザ光の光量を均一化することができる。
The gist of the invention described in
Thereby, even if the center of the laser beam deviates from the center of the adjusting means, the light amount of the laser beam can be made uniform.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記貫通孔は、前記調整手段の中心から予め決められた均等距離に配置されていると共に、各貫通孔間の距離は、同一距離に設定されて配置されることを要旨とする。 According to a third aspect of the invention, in the invention of the first or second aspect, the through holes are arranged at a predetermined equal distance from the center of the adjusting means, and between the through holes. The gist is that the distances are set to the same distance.
これにより、レーザ光の中心が調整手段の中心からどのようにずれたとしても、レーザ光の光量をより均一化することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の発明において、前記調整手段は、その中心が前記レーザ光の中心が一致するような位置に配置されており、前記調整手段の中心に近い貫通孔ほど中心から遠い貫通孔と比較して、その断面積が小さく形成されていることを要旨とする。
Thereby, no matter how the center of the laser beam is deviated from the center of the adjusting means, the amount of laser beam can be made more uniform.
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects of the present invention, the adjusting means is disposed at a position such that the center of the adjusting unit coincides with the center of the laser beam. The gist is that the cross-sectional area of the through hole closer to the center of the adjusting means is smaller than that of the through hole far from the center.
レーザ光は、中心に近いほど光量(パワー)が大きくなる。このため、中心ほど、貫通孔の断面積を小さくして、光量を抑えるようにした。これにより、光電変換手段に出射するレーザ光の光量をより均一化することができる。 The closer the laser beam is to the center, the greater the amount of light (power). For this reason, the cross-sectional area of the through hole is made smaller toward the center so as to reduce the amount of light. Thereby, the light quantity of the laser beam radiate | emitted to a photoelectric conversion means can be made more uniform.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の発明において、前記調整手段は、その中心が前記レーザ光の中心が一致するような位置に配置されており、前記調整手段の中心から同一の距離に少なくとも3つの前記貫通孔が配設され、前記調整手段の中心から同一の距離に配設される前記貫通孔は、お互いの距離が同一になるように配設されることを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the adjusting means is disposed at a position such that the center thereof coincides with the center of the laser beam. The at least three through holes are arranged at the same distance from the center of the adjusting means, and the through holes arranged at the same distance from the center of the adjusting means have the same distance from each other. The gist is to be arranged as described above.
調整手段の中心から同一の距離に配設される貫通孔は、お互いの距離が同一になるように配設されるため、出射されるレーザ光に偏りがなくなり、光電変換手段に出射するレーザ光の光量をより均一化することができる。 Since the through holes arranged at the same distance from the center of the adjusting means are arranged so that the distance between them is the same, there is no bias in the emitted laser light, and the laser light emitted to the photoelectric conversion means Can be made more uniform.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の発明において、前記調整手段は、その中心が前記レーザ光の中心が一致するような位置に配置されており、前記調整手段の中心から遠くなるほど、前記貫通孔が多く配設されていることを要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the adjusting means is disposed at a position such that a center thereof coincides with a center of the laser beam. The gist of the invention is that more through-holes are arranged farther from the center of the adjusting means.
これにより、調整手段の中心から遠くなるほど、レーザ光の光量が少なくなるため、貫通孔を多くすることにより、光電変換手段に出射するレーザ光の光量をより均一化することができる。 Thereby, since the light quantity of a laser beam decreases so that it is far from the center of an adjustment means, the light quantity of the laser beam radiate | emitted to a photoelectric conversion means can be made more uniform by increasing a through-hole.
請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の発明において、前記調整手段は、その中心が前記レーザ光の中心が一致するような位置に配置されており、前記調整手段の中心には、1つの貫通孔が設けられていることを要旨とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, the adjusting means is disposed at a position such that a center of the adjusting unit coincides with a center of the laser beam. The gist of the invention is that one through hole is provided at the center of the adjusting means.
これにより、調整手段の中心が分かり易くなる。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜請求項7のうちいずれか一項に記載の発明において、前記調整手段は、その中心が前記レーザ光の中心が一致するような位置に配置されており、前記調整手段及び前記レーザ光の光芒は、円形に構成されており、前記調整手段の受光面積は、前記レーザ光の光芒の断面積よりも大きく形成されていることを要旨とする。
This makes it easy to understand the center of the adjusting means.
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to seventh aspects, the adjusting means is disposed at a position such that a center thereof coincides with a center of the laser beam. The adjustment means and the light beam of the laser light are configured in a circular shape, and the light receiving area of the adjustment means is formed larger than the cross-sectional area of the light beam of the laser light.
これにより、レーザ光の光量を確実に少なくなるように調整することができる。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜請求項8のうちいずれか一項に記載の発明において、ヘッド部に前記分岐手段、前記調整手段及び前記光電変換手段が配設されるとともに、本体部に前記レーザ発振器、及び前記ヘッド部に配設された制御対象機器を制御する機器制御手段が配設され、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光は、前記ヘッド部と前記本体部とを接続する光ファイバにより前記ヘッド部に伝送されることを要旨とする。
Thereby, it can adjust so that the light quantity of a laser beam may decrease reliably.
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8, wherein the branching unit, the adjusting unit, and the photoelectric conversion unit are disposed in the head portion, A device control means for controlling the laser oscillator and a control target device disposed in the head portion is disposed in the main body portion, and laser light output from the laser oscillator passes through the head portion and the main body portion. It is transmitted to the head unit through an optical fiber to be connected.
これによれば、レーザ発振器を本体部に配設するとともにレーザ光を光ファイバでヘッド部へ伝送するため、ヘッド部を小型化できる。そして、ヘッド部へ伝送されるレーザ光の出力が、光ファイバの設置状態(取り回し)の影響を受けて低下している場合であっても、レーザ光の出力を正確に検出することができる。 According to this, since the laser oscillator is disposed in the main body portion and the laser light is transmitted to the head portion by the optical fiber, the head portion can be reduced in size. And even if the output of the laser beam transmitted to the head unit is lowered due to the influence of the installation state (manipulation) of the optical fiber, the output of the laser beam can be accurately detected.
請求項10に記載の発明は、請求項1〜請求項8のうちいずれか一項に記載の発明において、前記光電変換手段によるレーザ光の出力に応じたレベルの電気信号を増幅して出力するオペアンプと、前記オペアンプの出力信号をA/D変換して出力するA/D変換手段と、を備え、ヘッド部に前記分岐手段、前記調整手段、前記光電変換手段、前記オペアンプ、及び前記A/D変換手段が配設されるとともに、本体部に前記レーザ発振器、及び前記ヘッド部に配設された制御対象機器を制御する機器制御手段が配設され、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光は、前記ヘッド部と前記本体部とを接続する光ファイバにより前記ヘッド部に伝送されることを要旨とする。
The invention according to
これによれば、レーザ発振器を本体部に配設するとともにレーザ光を光ファイバでヘッド部へ伝送するため、ヘッド部を小型化できる。そして、ヘッド部へ伝送されるレーザ光の出力が、光ファイバの設置状態(取り回し)の影響を受けて低下している場合であっても、レーザ光の出力を正確に検出することができる。また、ヘッド部で電気信号に変換するため、ヘッド部から本体部に出力しても、光ファイバの設置状態(取り回し)等の影響を受けて低下することがない。 According to this, since the laser oscillator is disposed in the main body portion and the laser light is transmitted to the head portion by the optical fiber, the head portion can be reduced in size. And even if the output of the laser beam transmitted to the head unit is lowered due to the influence of the installation state (manipulation) of the optical fiber, the output of the laser beam can be accurately detected. Moreover, since it is converted into an electric signal by the head part, even if it is output from the head part to the main body part, it does not deteriorate due to the influence of the installation state (handling) of the optical fiber.
請求項11に記載の発明は、請求項1〜請求項10のうちいずれか一項に記載の発明において、前記光電変換手段により検出されたレーザ光に基づいて、前記レーザ光の出力を表示する表示手段を備えたことを要旨とする。 The invention according to claim 11 displays the output of the laser beam based on the laser beam detected by the photoelectric conversion means in the invention according to any one of claims 1 to 10. The gist is that a display means is provided.
これによれば、前記光電変換手段により検出されたレーザ光に基づいてレーザ光の出力が表示手段にて表示される。このため、レーザ光の出力状態を表示手段により確認することができる。 According to this, the output of the laser beam is displayed on the display unit based on the laser beam detected by the photoelectric conversion unit. For this reason, the output state of the laser beam can be confirmed by the display means.
請求項12に記載の発明は、請求項1〜請求項11のうちいずれか一項に記載の発明において、前記光電変換手段により検出されたレーザ光に基づいて、予め決められた前記レーザ光の出力となるように前記レーザ発振器を制御する発振制御手段をさらに備えたことを要旨とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to eleventh aspects, the laser light determined in advance is based on the laser light detected by the photoelectric conversion means. The gist of the invention is that it further comprises an oscillation control means for controlling the laser oscillator so as to obtain an output.
これによれば、前記光電変換手段により検出されたレーザ光に基づいて、決められたレーザ光の出力となるようにレーザ発振器が制御される。このため、レーザ光の出力を管理者自ら調整しなくても、決められた出力のレーザ光をレーザ発振器から出力させることができる。 According to this, the laser oscillator is controlled based on the laser beam detected by the photoelectric conversion means so that the output of the determined laser beam is obtained. For this reason, even if the administrator does not adjust the output of the laser beam himself, the laser beam having the determined output can be output from the laser oscillator.
本発明によれば、光電変換手段に出力されるレーザ光の光量を調整する調整手段であって、簡単に製造することができる調整手段を備えたレーザ加工装置を提供することができる調整手段を備えたレーザ加工装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided an adjusting unit that adjusts the amount of laser light output to the photoelectric conversion unit, and can provide a laser processing apparatus including an adjusting unit that can be easily manufactured. The laser processing apparatus provided can be provided.
以下、本発明をレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
図1に示すように、レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置1は、レーザ光Lを出射(出力)するための本体部としてのコントローラ2を備えている。コントローラ2には、光ファイバからなるファイバケーブル3を介してヘッド部としてのヘッド4が接続されている。また、コントローラ2には、電気ケーブル5を介してヘッド4が接続されているとともに、コントローラ2には、電気ケーブル6を介してコンソール7が接続されている。そして、レーザマーキング装置1は、載置台8に載置された加工対象物Wのマーキング面Wa上に所望の文字、図形、記号(以下、文字等という)をマーキング(レーザ加工)するようになっている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a laser marking device will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a laser marking apparatus 1 as a laser processing apparatus includes a
ヘッド4の下面には、レーザ光Lが出射される窓部9が形成されている。そして、ヘッド4は、窓部9が加工対象物Wのマーキング面Waと対向するように配置される。
図2に示すように、コントローラ2は、レーザ発振器20(例えば、ファイバレーザ発振器)を備え、レーザ発振器20からレーザ光Lが出射される。レーザ発振器20から出射されたレーザ光Lは、ファイバケーブル3に送られ、ファイバケーブル3を通してヘッド4に送られる(伝送される)。図1に示すように、ヘッド4においてファイバケーブル3の一端(ヘッド側端)は、ビームエキスパンダ収納部10に接続されている。ヘッド4とコントローラ2とは、ファイバケーブル3、及び電気ケーブル5の一端(ヘッド側端)をヘッド4から取り外すことで接続状態を容易に解除できる。すなわち、ヘッド4は、コントローラ2に対して着脱可能に構成されている。ビームエキスパンダ収納部10には、ビームエキスパンダ30(図2参照)が収納されており、ファイバケーブル3からのレーザ光Lがビームエキスパンダ30に送られる。
A window portion 9 from which the laser beam L is emitted is formed on the lower surface of the
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、ヘッド4において、レーザ光Lの光路途中には、レーザ発振器20側から順に、第1ガルバノミラー40X、第2ガルバノミラー40Y、及び集光レンズ50が配設されている。そして、ビームエキスパンダ30からのレーザ光Lは、第1及び第2ガルバノミラー40X,40Yに入射される。
As shown in FIG. 2, in the
第1及び第2ガルバノミラー40X,40Yは、それぞれ対応する第1及び第2ガルバノモータ41X,41Yに対し、第1及び第2ガルバノモータ41X,41Yの駆動により回動可能に連結されている。第1及び第2ガルバノモータ41X,41Yは、第1及び第2ガルバノミラー40X,40Yを互いに略直交する軸を中心としてそれぞれ回動させるようになっている。そして、第1及び第2ガルバノミラー40X,40Yは、ビームエキスパンダ30からのレーザ光Lを反射し、その出射方向を変更させるようになっている。具体的には、第1ガルバノミラー40Xは、回動して加工対象物Wに向けて照射するレーザ光Lを、そのマーキング面Waの一方向(X方向、図1参照)に走査させるようになっている。また、第2ガルバノミラー40Yは、回動して加工対象物Wに向けて照射するレーザ光Lを、そのマーキング面WaのX方向に対して直交する方向(Y方向、図1参照)に走査させるようになっている。したがって、加工対象物Wに向けて照射するレーザ光Lは、第1及び第2ガルバノミラー40X,40Yにより、加工対象物Wのマーキング面Waに対して、X方向及びY方向に走査されるようになっている。
The first and second galvano mirrors 40X and 40Y are rotatably connected to the corresponding first and
また、レーザ光Lの光路上におけるビームエキスパンダ30と第1及び第2ガルバノミラー40X,40Yとの間には、レーザ光Lの一部(例えば1〜2%)を分岐して取り出すための分岐用ミラー70が設けられている。本実施形態では、分岐用ミラー70が分岐手段となる。分岐用ミラー70により取り出されたレーザ光Lsは、レーザ光Lsの光量を調整する調整手段としての調整板100を介して、光電変換手段(光電変換器)としてのフォトディテクタ71に送られる。フォトディテクタ71は、受光したレーザ光Lsの出力(強度)のレベル(高さ)に応じた電気信号を出力し、光電変換を行う。
Further, a part (for example, 1 to 2%) of the laser light L is branched and extracted between the
フォトディテクタ71には、第1オペアンプ72aが接続されているとともに、第1オペアンプ72aには、第2オペアンプ72bが接続されている。第1オペアンプ72aは、フォトディテクタ71から入力した光電変換後の電気信号を増幅して出力する。第2オペアンプ72bは、第1オペアンプ72aが出力した電気信号を増幅して出力する。
A first
第2オペアンプ72bには、A/D変換手段としてのA/D変換器(信号変換器)73が接続されている。A/D変換器73は、第2オペアンプ72bが出力する増幅後の電気信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換する。以下の説明では、アナログ信号からデジタル信号への変換を単に「A/D変換」とも示す。A/D変換器73は、電気ケーブル5を介してコントローラ2に接続されている。
An A / D converter (signal converter) 73 as A / D conversion means is connected to the second
コントローラ2には、前述のレーザ発振器20に加えて、レーザマーキング装置1の動作を統括的に制御するための制御装置80が設けられている。この制御装置80は、A/D変換器73と電気ケーブル5を介して接続されており、A/D変換器73が出力するデジタル信号を入力する。したがって、制御装置80は、分岐用ミラー70により分岐して取り出され、調整板100により光量が調整されたレーザ光Lsのレベル(強さ)に応じた出力値を取り込むことができる。
In addition to the
制御装置80は、メモリ80aを備えているとともに、このメモリ80aには、印字される文字等のマーキング情報が記憶されている。マーキング情報は、文字等を構成する各線分の始点及び終点の座標値、及びレーザ光Lの照射により形成される線分の太さ等の情報を含む。また、制御装置80は、レーザ発振器20、第1及び第2ガルバノモータ41X,41Yにそれぞれ接続されている。制御装置80は、レーザ発振器20を制御してレーザ光Lを出射させる。それとともに、制御装置80は、マーキング情報などに基づき第1及び第2ガルバノモータ41X,41Yを駆動制御することでレーザ光Lを2次元的に走査し、加工対象物Wのマーキング面Waに文字等をマーキングする。本実施形態では、第1及び第2ガルバノモータ41X,41Yが制御対象機器となり、制御装置80が機器制御手段として機能する。
The
また、制御装置80は、電気ケーブル6を介してコンソール7に接続されている。コンソール7は、設定機能と表示機能を有している。コンソール7には、レーザ発振器20から出射されているレーザ光Lの出力(ワット値)や、レーザマーキング装置1の設定情報を表示する表示手段としての表示部7aが設けられている。
The
また、コンソール7には、オペレータがレーザマーキング装置1の各種設定を行うためのボタンを備えた操作部7bが設けられている。レーザマーキング装置1では、操作部7bを操作することにより、文字等のマーキング(レーザ加工)を行う際の設定情報(例えば、X軸及びY軸での原点位置や、マーキングする文字等の種類、及びレーザ加工に用いるレーザ光Lの出力)を入力できる。また、操作部7bには、入力した設定情報(設定内容)でマーキング(レーザ加工)動作を開始させるための印字スタートボタンSBが設けられている。
In addition, the
コンソール7は、操作部7bの操作により入力された設定情報を示す設定信号を制御装置80に出力するとともに、その設定情報を表示部7aに表示させる。また、コンソール7は、印字スタートボタンSBの押下操作に基づき、加工開始指令としての加工トリガ信号を制御装置80に出力する。なお、制御装置80は、コンソール7から設定信号を入力すると、入力した設定信号に示される設定情報をメモリ80aに記憶させる。
The
次に、制御装置80がレーザ光Lの出力をモニタ(監視又は検出)するための制御内容について説明する。
図3に示すように、制御装置80は、コンソール7から加工トリガ信号としての印字スタートボタンSBの操作信号を入力したか否かを判定する(ステップS1)。印字スタートボタンSBが押下されると、制御装置80は、ステップS2に移行して、その時点でヘッド4(A/D変換器73)から入力しているA/D変換器73の出力値(A/D変換値)を初期値W1とし、その初期値W1をメモリ80aに記憶させる。すなわち、制御装置80は、加工トリガ信号に基づいて、レーザ光Lが出射されていない状態におけるA/D変換器73の出力値を初期値W1として記憶させる。
Next, the control contents for the
As shown in FIG. 3, the
次に、制御装置80は、ステップS3でレーザ発振器20を制御してレーザ光Lを出射させるとともに、メモリ80aに記憶した設定情報に基づき第1及び第2ガルバノモータ41X,41Yを駆動制御し、加工対象物Wのマーキング面Waに文字等をマーキングする。
Next, the
また、初期値W1を記憶させた制御装置80は、レーザ光Lの出力のモニタ(監視又は検出)を開始する。具体的には、まず、制御装置80は、ステップS4で、ヘッド4(A/D変換器73)から入力しているA/D変換器73の出力値(A/D変換値)を出力値W2として取得する。このとき、制御装置80は、レーザ光Lの出射を開始させてから、フォトディテクタ71がレーザ光Lsを受光して出力する電気信号のレベルが安定する(略一定になる)のに要する時間の経過後におけるA/D変換器73の出力値W2を取得する。次に、制御装置80は、ステップS5で、取得した出力値W2からメモリ80aに記憶させた初期値W1を減算して差分を算出するとともに、その差分をモニタ値Wmとする。
The
次に、制御装置80は、ステップS6において、ステップS5の処理で算出したモニタ値Wmに基づいてレーザ光Lの出力(ワット値)を取得する。それとともに、制御装置80は、その取得した出力の表示を指示する信号をコンソール7に出力し、レーザ光Lの出力(ワット値)を表示部7aに表示させる。なお、モニタ値Wmに基づきレーザ光Lの出力(ワット値)を取得するには、例えば、モニタ値Wmとレーザ光Lの出力(ワット値)を対応付けたマップデータにより取得したり、計算式により算出したりすればよい。
Next, in step S6, the
続けて、制御装置80は、ステップS7で、レーザ加工(マーキング)が終了したか否かを判定し、レーザ加工の終了でないとステップS3に戻る。その一方で、制御装置80は、ステップS7においてレーザ加工が終了であると、レーザ光Lの出力のモニタを終了する。したがって、制御装置80は、加工トリガ信号を入力してからレーザ加工(マーキング)が終了する迄の間(以下、レーザ加工期間という)、ステップS3〜S7の処理を繰り返し実行する。したがって、レーザ加工期間は、制御装置80がレーザ光Lの出力をモニタする出力モニタ期間ともいえる。
Subsequently, in step S7, the
次に、本実施形態のレーザ光Lsの光量を調整すると共に、均一化する調整板100について図4に基づき、説明する。
図4に示すように、調整板100は、円形の板状に形成されている。また、調整板100は、光を通さない遮光性の素材にて形成されている。そして、調整板100は、調整板100の中心がレーザ光Lsの光芒の中心とほぼ一致するように配置されている。なお、レーザ光Lsの光芒は、その断面積が円形となっている。光芒の断面積とは、レーザ光Lsの進行方向に対する断面積(進行方向に直交する方向から切断した面積)のことである。また、光芒は、レーザ光Lsのパワー(出力、発光量)が所定値以上である領域(範囲X、図5に示す)を指す。例えば、具体的には、図5で示すガウス関数(ガウシアン分布)で表されるビーム特性の放射強度のピーク値又は光軸上の値の1/e2(13.5%)となるビーム径とされている。
Next, the
As shown in FIG. 4, the
また、調整板100は、レーザ光Lsの進行方向に対して直交する方向にその面が配置されている。そして、調整板100の面積は、レーザ光Lsの光芒の断面積よりも大きくなっている。すなわち、調整板100内にレーザ光Lsの光芒が収まるようになっている。
Further, the surface of the
このような調整板100には、複数の貫通孔101〜103が形成されている。各貫通孔101〜103は、出射されるレーザ光Lsの進行方向に沿って貫通するように形成され、レーザ光Lsの光芒の範囲内に収まるように配置されるようになっている。すなわち、調整板100に出射されたレーザ光Lsの一部は、貫通孔101〜103を通過するようになっている。そして、当該貫通孔101〜103は、調整板100に少なくとも3つ以上形成されている。本実施形態では、合計10の貫通孔101〜103が調整板100に形成されている。そして、各貫通孔101〜103は、すべての貫通孔101〜103が同一直線上に配置されないように配設されている。
In such an
具体的には、調整板100の中心に第1貫通孔101が形成されている。第1貫通孔101は、その断面積が円形形状をしており、レーザ光Lsの光芒の断面積よりもその断面積が小さく形成されている。つまり、第1貫通孔101の半径が、レーザ光Lsの光芒の半径よりも小さく形成されている。なお、第1貫通孔101の断面積とは、出射されるレーザ光Lsの進行方向に対して直交する方向に切断した断面積である。本実施形態では、調整板100と同心円状に第1貫通孔101が形成されている。
Specifically, a first through
また、調整板100の中心から予め決められた距離M1だけ離れた位置に第2貫通孔102が形成されている。第2貫通孔102は、3つ形成されており、各第2貫通孔102の距離が等距離となるように配置されている。すなわち、調整板100を中心として、120度間隔離れた位置に第2貫通孔102が配設されている。
A second through
そして、第2貫通孔102は、第1貫通孔101と同様に、その断面積が円形形状をしており、レーザ光Lsの光芒の断面積よりもその断面積が小さく形成されている。また、第2貫通孔102は、第1貫通孔101よりもその半径が大きく形成されている。すなわち、第2貫通孔102の方が、第1貫通孔101よりも断面積が大きくなるように形成されている。
The second through-
そして、調整板100の中心から予め決められた距離M2だけ離れた位置に第3貫通孔103が形成されている。距離M2は、距離M1よりも大きな値となっている。すなわち、第3貫通孔103は、第2貫通孔102よりも中心から離れた位置に配置されている。第3貫通孔103は、6つ形成されており、各第3貫通孔103の距離が等距離となるように配置されている。すなわち、調整板100を中心として、60度ずつ間隔離れた位置に各第3貫通孔103が配設されている。また、第3貫通孔103のうち3つは、第1貫通孔101と第2貫通孔102を結ぶ直線上にそれぞれ1つずつ配設されている。また、各第2貫通孔102を結ぶ直線の中点M3と、第1貫通孔101とにより結ばれる直線上に残りの第3貫通孔103が配設されている。
A third through
そして、第3貫通孔103は、第1貫通孔101及び第2貫通孔102と同様に、その断面積が円形形状をしており、レーザ光Lsの光芒の断面積よりもその断面積が小さく形成されている。また、第3貫通孔103は、第1貫通孔101及び第2貫通孔102よりもその半径が大きく形成されている。すなわち、第3貫通孔103の方が、第1貫通孔101及び第2貫通孔102よりも断面積が大きくなるように形成されている。
The third through-
次に、このように形成された調整板100による作用について説明する。図5は、図4のB−B線断面図である。なお、図5の上部に、調整板100に出射されるレーザ光Lsの光量(強さ)を示したグラフを図示している。
Next, the effect | action by the
図5に示すように、レーザ光Lsが調整板100に出射されると、レーザ光Lsの一部が第1貫通孔101〜第3貫通孔103を通過する。このとき、レーザ光Lsの性質により、第1貫通孔101〜第3貫通孔103を通過したレーザ光Lsが回折し、放射状に広がる。つまり、レーザ光Lsは、光の性質を有するため、調整板100に照射されたレーザ光Lsは、障害物(調整板100)を回り込むように、広がる。なお、回折したレーザ光Lsが広がる角度は、貫通孔の大きさによって異なり、第1貫通孔101〜第3貫通孔103の大きさが小さければ小さいほど、広がりやすく構成されている。すなわち、第1貫通孔101を通過するレーザ光Lsは、第1貫通孔101よりも断面積が大きい第2貫通孔102、第3貫通孔103を通過するレーザ光Lsよりも大きく広がる。また、第2貫通孔102を通過するレーザ光Lsは、第2貫通孔102よりも断面積が大きい第3貫通孔103よりも大きく広がる。
As shown in FIG. 5, when the laser light Ls is emitted to the
そして、大きく広がるほど、レーザ光Lsの強さ(光量)が分散することとなる。すなわち、第1貫通孔101〜第3貫通孔103の大きさが小さければ小さいほど、レーザ光Lsの強さ(光量)が分散することとなる。具体的には、第1貫通孔101を通過するレーザ光Lsは、第1貫通孔101よりも断面積が大きい第2貫通孔102、第3貫通孔103を通過するレーザ光Lsよりも光量が分散する。また、第2貫通孔102を通過するレーザ光Lsは、第2貫通孔102よりも断面積が大きい第3貫通孔103よりも光量が分散する。
Then, the greater the spread, the more the intensity (light quantity) of the laser light Ls is dispersed. That is, the smaller the size of the first through
そして、図5に示すように、レーザ光Lsの光芒は、中心ほど強さ(光量)が大きくなっている。このため、中心から遠くなるにつれて断面積が小さくなるように、第1貫通孔101〜第3貫通孔103を配設することにより、貫通孔101〜103を通過したレーザ光Lsは、均一に光量が分散することとなる。
As shown in FIG. 5, the intensity (light quantity) of the light beam of the laser light Ls increases toward the center. For this reason, by arranging the first through
また、第1貫通孔101〜第3貫通孔103は、少なくとも3以上配設されていると共に、同一直線上に全て配置されているわけではない。このため、レーザ光Lsの中心が調整板100の中心からずれたとしても、光量が均一化したレーザ光Lsをフォトディテクタ71に受光させることとなる。
Further, at least three or more of the first through
また、前述したように、各第2貫通孔102は、中心から同一の距離、且つ、各第2貫通孔102間の距離が同一となるように配設されている。このように、中心からの距離が等距離で、且つ、各第2貫通孔102間の距離を同一としたため、同じ光量のレーザ光Lsが通過して、同じように回折(つまり、分散)するため、フォトディテクタ71が受光する光量は均一化する。このため、レーザ光Lsを減少すると共に、レーザ光Lsの受光場所にかかわらず均一化した光量を得ることができるため、正確にレーザ光Lsを検出することができる。
Further, as described above, the second through
同様に、各第3貫通孔103は、中心から同一の距離、且つ、各第3貫通孔103間の距離が同一となるように配設されている。このように、中心からの距離が等距離で、且つ、各第2貫通孔102間の距離を同一としたため、同じ光量のレーザ光Lsが通過して、同じように回折(つまり、分散)するため、フォトディテクタ71が受光する光量は均一化する。このため、レーザ光Lsの光量を減少すると共に、レーザ光Lsが調整板100の中心からずれて、多少受光位置がずれてしまっても、均一化した光量を得ることができるため、正確にレーザ光Lsの光量を検出することができる。また、第3貫通孔103は、第2貫通孔102よりも数を多くしている。そして、外側のレーザ光Lsは、図5に示すように、中心よりも光量が少なくなっているため、第3貫通孔103を多くして、通過するレーザ光Lsを多くすることにより、フォトディテクタ71に受光させる光量をより均一化することができる。また、第3貫通孔103のうち3つは、第1貫通孔101と第2貫通孔102を結ぶ直線上にそれぞれ1つずつ配設されている。また、各第2貫通孔102を結ぶ直線の中点M3と、第1貫通孔101とにより結ばれる直線上に残りの第3貫通孔103が配設されている。このため、第1貫通孔101〜第3貫通孔103の配置に偏りがないため、調整板100から出射されるレーザ光Lsの光量も偏りがなくなり、フォトディテクタ71に均一化したレーザ光Lsを受光させることができる。
Similarly, the third through
なお、フォトディテクタ71の位置は、第1貫通孔101〜第3貫通孔103から通過したレーザ光Lsが、重なり合う位置に配置される。これにより、フォトディテクタ71は、光量が少なくなると共に、光量が均一化したレーザ光Lsを受光することができる。そして、フォトディテクタ71に受光されたレーザ光Lsの強さは、前述したような処理を通じて、表示部7aに表示される。
In addition, the position of the photodetector 71 is arrange | positioned in the position where the laser beam Ls which passed from the 1st through-hole 101-the 3rd through-
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
(1)調整板100には、第1貫通孔101〜第3貫通孔103が少なくとも3つ以上形成されていると共に、第1貫通孔101〜第3貫通孔103は、同一直線上に並ばないように配設されている。そして、第1貫通孔101〜第3貫通孔103の断面積は、レーザ光Lsの光芒の断面積よりもそれぞれ小さく構成されている。また、調整板100は、分岐用ミラー70により分岐されたレーザ光Lsを第1貫通孔101〜第3貫通孔103に通過させ、通過させたレーザ光Lsをフォトディテクタ71に出射する。これにより、調整板100により光量が少なく調整されたレーザ光Lsがフォトディテクタ71に受光させることができる。また、第1貫通孔101〜第3貫通孔103は、同一直線上にすべて並ばないように、3つ以上形成されているため、レーザ光Lsの中心が何らかの理由でずれても、フォトディテクタ71に出射するレーザ光Lsの光量を均一化することができる。また、第1貫通孔101〜第3貫通孔103を形成するだけであるため、スリガラス状に形成したり、不純物を混ぜて製造したりするよりも、調整板100の作成が容易となる。さらに、第1貫通孔101〜第3貫通孔103を規則正しく配置することにより、フォトディテクタ71に受光するレーザ光Lsの光量を均一化することができるため、光量を均一化させる調整板100を容易に作成することができる。さらに言えば、第1貫通孔101〜第3貫通孔103の孔の大きさや配置を調整することにより、低減させる光量を調整することや均一化の程度を変更することができる。従って、レーザ光Lsの光量を適度な光量に調整することができる調整板100を容易に作成することができる。このため、調整板100製造の手間が簡単となり、製造コストを少なくすることができる。
As described above in detail, the present embodiment has the following effects.
(1) At least three or more first through
(2)そして、レーザ光Lsは、中心に近いほど光量(強さ)が大きくなる。このため、調整板100の中心に近い第1貫通孔101、第2貫通孔102ほど中心から遠い第3貫通孔103と比較して、その断面積が小さく形成して、レーザ光Lsを分散させて、光量を抑えるようにした。これにより、フォトディテクタ71に出射するレーザ光の光量をより均一化することができる。
(2) Then, the closer the laser beam Ls is to the center, the greater the amount of light (intensity). Therefore, the first through
(3)調整板100の中心から同一の距離に配設される第2貫通孔102は、同じ断面積を有している。そして、レーザ光Lsは、中心から同一距離離れた場合には、同程度の光量となる。このため、出射されるレーザ光Lsに受光位置による偏りがなくなり、フォトディテクタ71に出射するレーザ光Lsの光量を受光位置にかかわらず均一化することができる。また、第2貫通孔102は、お互いの距離が同一になるように配設される。このため、光量が均一化したレーザ光Lsをフォトディテクタ71に受光させることができる。なお、第3貫通孔103も第2貫通孔102と同様の効果を有する。
(3) The second through
(4)調整板100の中心から遠くなるほど、第3貫通孔103が多く配設されている。そして、調整板100の中心から遠くなるほど、レーザ光Lsの光量が少なくなる。このため、第3貫通孔103の数を多くすることにより、外側のレーザ光Lsを多く通過させて、光量を補うことができ、フォトディテクタ71に出射するレーザ光Lsの光量をより均一化することができる。
(4) As the distance from the center of the
(5)調整板100の中心には、1つの第1貫通孔101が設けられている。これにより、調整板100の中心が分かり易くなる。また、調整板100及びレーザ光Lsの光芒は、円形に構成されており、調整板100の受光面積は、レーザ光Lsの光芒の断面積よりも大きく形成されている。これにより、レーザ光Lsの光量を確実に少なくなるように調整することができる。
(5) One first through
(6)ヘッド4に分岐用ミラー70、調整板100及びフォトディテクタ71が配設される。これによれば、レーザ発振器20をコントローラ2に配設するとともにレーザ光Lをファイバケーブル3でヘッド4へ伝送するため、ヘッド4を小型化できる。そして、ヘッド4へ伝送されるレーザ光Lの出力が、ファイバケーブル3の設置状態(取り回し)の影響を受けて低下している場合であっても、ヘッド4側で、レーザ光Lを分岐させ、分岐させたレーザ光Lsを調整板100及びフォトディテクタ71により検出する。このため、ファイバケーブル3の設置状態に係わらずレーザ光Lの出力を正確にモニタすることができる。
(6) The branching
(7)また、フォトディテクタ71で検出されたレーザ光Lsをヘッド4に備えられた第1オペアンプ72a、第2オペアンプ72b及びA/D変換器73によりデジタル信号に変換される。このようにヘッド4でデジタル信号に変換するため、検出結果をヘッド4からコントローラ2に出力しても、電気ケーブル5により、検出結果に影響を与えることがない。
(7) The laser light Ls detected by the photodetector 71 is converted into a digital signal by the first
(8)フォトディテクタ71により検出されたレーザ光Lsに基づいて、レーザ光Lの出力を表示する表示部7aを備えた。これによれば、フォトディテクタ71により検出されたレーザ光Lsに基づいてレーザ光Lの出力(強さ)が表示部7aにて表示される。このため、レーザ光Lの出力状態を表示部7aにより確認することができる。
(8) The
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、ヘッド4にA/D変換器73の出力値(ログ)を記憶する記憶手段としての記憶装置(メモリ)を設けてもよい。この場合、A/D変換器73は、制御装置80、及びヘッド4の記憶装置にデジタル信号を出力してもよく、ヘッド4の記憶装置を介して制御装置80にデジタル信号を出力してもよい。このように構成すれば、ヘッド4において、A/D変換器73の出力値を記憶しておくことができる。このため、例えば、ヘッド4を異なるコントローラ2に接続した場合であっても、ヘッド4の記憶装置から記憶内容(ログ)を読み出すことで、過去のA/D変換器73の出力値を参照できる。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the
・上記実施形態において、制御装置80は、レーザ加工期間において、ステップS5で算出したモニタ値Wmから取得されるレーザ光Lの出力(ワット値)が、コンソール7から入力した設定信号(設定情報)に示されるレーザ光Lの出力(ワット値)と一致するようにレーザ発振器20を制御するフィードバック制御を行ってもよい。このように構成すれば、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、決められた出力のレーザ光Lをレーザ発振器20から出力させることができる。この場合、制御装置80が発振制御手段として機能する。
In the above embodiment, the
・上記実施形態において、制御装置80は、レーザ加工期間において、ステップS5で算出したモニタ値Wmから取得されるレーザ光Lの出力が、予め定めた閾値L1に達しているか否かのエラー判定を行ってもよい。このエラー判定の判定結果が否定の場合、制御装置80は、レーザ発振器20の劣化に伴うレーザ光の出力の低下を検知し、レーザ発振器20のエラー表示を指示する信号をコンソール7に出力する。この場合、コンソール7の表示部7aでは、レーザ発振器20のエラー報知がなされる(以下、別例(a)と示す)。このように構成すれば、環境変化といった外的要因が発生した場合であっても、レーザ光Lの出力の低下を正確に検知して報知することができる。本別例では、制御装置80が検知手段として機能するとともに、表示部7aが報知手段として機能する。なお、レーザ発振器20のエラー報知は、スピーカによる音声出力などにより行ってもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態、又は別例(a)において、制御装置80は、前記エラー判定の判定結果が否定の場合、レーザ発振器20を制御してレーザ光Lの出力を停止させてもよい(以下、別例(b)と示す)。また、この場合には、エラー報知をするためのエラー判定に用いる閾値L1とは別に、レーザ光Lの出力を規制するためのエラー判定に用いる閾値L2を設定するとともに、閾値L2として閾値L1より低い閾値を設定してもよい。このように構成すれば、レーザ光Lの出力の低下が軽度である場合にエラー報知を行う一方で、レーザ光Lの出力の低下がより大きい場合にレーザ光Lの出力を規制できる。本別例では、制御装置80がレーザ発振器20からレーザ光Lを出力することを規制する規制手段として機能する。
In the above embodiment or another example (a), the
・上記別例(a)又は(b)において、制御装置80は、レーザ発振器20からレーザ光Lの出射(出力)を開始した際の出力値W2、又はモニタ値Wmを基準値Wsとして記憶するとともに、基準値Wsに対応するその時々の値と基準値Wsとの差分が予め定めた閾値に達した場合にレーザ光Lの出力が低下したと判定するようにしてもよい(以下、別例(c)と示す)。この場合、制御装置80は、加工トリガ信号を入力してから初回のステップS4の処理において、A/D変換器73の出力値W2を基準値Wsとして記憶するか、又は1回目のステップS5の処理において、算出したモニタ値Wmを基準値Wsとして記憶すればよい。そして、出力値W2を基準値Wsとして記憶した場合には、その時々の出力値W2と基準値Wsとの差分に基づきエラー判定を行う一方で、モニタ値Wmを基準値Wsとして記憶した場合には、その時々のモニタ値Wmと基準値Wsとの差分に基づきエラー判定を行う。この場合にも、エラー報知をするためのエラー判定に用いる閾値L1とは別に、レーザ光Lの出力を規制するためのエラー判定に用いる閾値L2を設定してもよく、また閾値L2として閾値L1より高い閾値を設定してもよい。なお、本別例における閾値L1,L2は、基準値Wsを基準とした場合の変化量(減少量)を示す。したがって、本別例では、基準値Wsから閾値L1,L2に定めた変化量だけ対応する値が低下した場合に、レーザ光Lの出力が低下したと判定される。このように構成すれば、レーザ光Lの出力が環境変化といった外的要因とは別の原因で低下したことを正確に検出することができる。
In the other example (a) or (b), the
・上記実施形態、又は上記別例(a)〜(c)において、制御装置80は、加工トリガ信号の入力に代えて、又は加えて異なる制御信号の入力に基づきレーザ光Lの出力のモニタ(監視)を開始してもよい。具体的に言えば、制御装置80は、コンソール7に設けられたモニタ開始ボタンの操作信号を入力した場合、図2において二点鎖線で示すシャッタSTを遮蔽状態(位置)へ動作させ、レーザ光Lが加工対象物Wに向けて照射されないように遮断(遮蔽)する。次に、制御装置80は、モニタ開始信号に基づいて、レーザ光Lが出射されていない状態におけるA/D変換器73の出力値を初期値W1として記憶させる。次に、制御装置80は、レーザ発振器20を制御してレーザ光Lを出射させるとともに、ヘッド4(A/D変換器73)から入力しているA/D変換器73の出力値(A/D変換値)を出力値W2として取得する。次に、制御装置80は、取得した出力値W2からメモリ80aに記憶させた初期値W1を減算して差分を算出するとともに、その差分をモニタ値Wmとする。また、制御装置80は、モニタ値Wmに基づきコンソール7の表示部7aにレーザ光Lの出力を表示させる。そして、制御装置80は、モニタ開始ボタンの操作信号、又は加工トリガ信号を入力する迄の間、出力値W2の取得、モニタ値Wmの算出、及びレーザ光Lの出力の表示を繰り返し行う。また、制御装置80は、モニタ開始ボタンの操作信号を入力した場合、レーザ発振器20を制御してレーザ光Lの出力を停止させる。また、制御装置80は、加工トリガ信号を入力した場合、シャッタSTを非遮蔽状態(位置)へ動作させてレーザ光Lを加工対象物Wに照射させる。なお、この場合、レーザ加工期間中にレーザ光Lの出力のモニタを行わない構成としてもよい。本別例では、モニタ開始信号がモニタ開始指令となり、コンソール7がモニタ開始指令手段となる(以下、別例(d)と示す)。
In the embodiment or the other examples (a) to (c), the
・上記別例(a)〜(d)において、レーザ光Lの出力の表示を行わなくてもよい。ただし、レーザ光Lの出力をオペレータに把握させる観点から、上記別例(a)〜(d)のように構成することが好ましい。 In the other examples (a) to (d), the output of the laser beam L may not be displayed. However, from the viewpoint of allowing the operator to grasp the output of the laser beam L, it is preferable to configure as in the other examples (a) to (d).
・上記実施形態において、加工開始毎に初期値W1を記憶させたが、そのタイミングを変更してもよい。例えば、制御装置80は、初期値W1を記憶してから一定期間(例えば5分間)が経過する迄の間、加工トリガ信号を入力しても初期値W1の書き換えを行わないようにしてもよい。この場合、制御装置80は、前記一定期間の経過後、最初に入力した加工トリガ信号に基づいて初期値W1を記憶する。また、例えば、もっと長い周期となるレーザマーキング装置1の電源投入時毎に初期値W1を記憶させてもよい。他にも、コンソール7に初期設定ボタンを設け、その初期設定ボタンが操作されたことを契機に初期値W1を記憶させてもよい。さらに、制御装置80は、レーザ加工期間において、レーザ発振器20からレーザ光Lを出力していない期間におけるヘッド4(A/D変換器73)の出力値を初期値W1として記憶してもよい。
In the above embodiment, the initial value W1 is stored every time machining is started, but the timing may be changed. For example, the
・上記実施形態において、フォトディテクタ71に代えて、光電変換手段としてフォトダイオード(受光素子)を設けてもよい。
・上記実施形態において、表示部7aは、レーザ光Lの出力を数値で表示するもの以外にも、例えば、色などで表現してもよい。
In the above embodiment, a photodiode (light receiving element) may be provided as a photoelectric conversion unit instead of the photodetector 71.
In the above-described embodiment, the
・上記実施形態において、コントローラ2、ヘッド4、及びコンソール7のうち少なくとも2つを一体に形成したレーザ加工装置としてもよい。例えば、コントローラ2とヘッド4を一体に形成してもよく、全てを一体に形成してもよい。
In the above embodiment, a laser processing apparatus in which at least two of the
・上記実施形態において、第1オペアンプ72a、及び第2オペアンプ72bの何れかを省略してもよい。
・上記実施形態において、異なるレーザ加工装置に具体化してもよい。例えば、レーザ溶接機、レーザ穴あけ機、及びレーザ切断機などに具体化してもよい。
In the above embodiment, either the first
-In the said embodiment, you may actualize in a different laser processing apparatus. For example, the present invention may be embodied in a laser welding machine, a laser drilling machine, a laser cutting machine, and the like.
・上記実施形態では、調整板100とレーザ光Lsの中心が同じとしたが、ずれていても良い。
・上記実施形態では、調整板100、すなわち、レーザ光Lsの光芒の中心に近い第1貫通孔101〜第3貫通孔103ほどその断面積を小さく形成したが、任意に変更しても良い。例えば、中心に近い第1貫通孔101を大きくしても良い。
In the above embodiment, the center of the
In the above embodiment, the first through
・上記実施形態では、調整板100の形状を円形としたが、レーザ光Lsの光芒が調整板100内に収容されるのであれば、円形でなくても良い。また、貫通孔の断面形状を円形にしなくても良く、例えば、四角形や六角形などの多角形状にしてもよい。
In the above-described embodiment, the shape of the
・上記実施形態では、調整板100の中心から同一の距離に配設される第2貫通孔102(又は第3貫通孔103)は、お互いの距離が同一になるように配設されていたが、同一でなくてもよい。
In the above embodiment, the second through holes 102 (or the third through holes 103) arranged at the same distance from the center of the
・上記実施形態では、調整板100、すなわち、レーザ光Lsの中心から遠くなるほど、貫通孔が多く配設されていたが、任意に変更しても良い。例えば、第3貫通孔103と第2貫通孔102の数を同じにしても良い。
In the above embodiment, the farther from the
・上記実施形態では、レーザ光Lsの光芒の断面は、円形であったが、円形でなくても良い。
・上記実施形態において、貫通孔の配置を図6に示すようにしてもよい。詳しく説明すると、調整板200には、その中心に第1貫通孔201が形成されている。また、4つの第2貫通孔202が、中心から等距離となり、且つ、互いの距離が同一となるように配設されている。つまり、90度間隔で第2貫通孔202が配設されている。また、4つの第3貫通孔203が、中心から等距離となり、且つ、互いの距離が同一となるように配設されている。この第3貫通孔203は、90度間隔で配設されている。さらに言えば、第2貫通孔202間を結ぶ中点と中心を結ぶ直線上に、第3貫通孔203の中心が配置されている。なお、貫通孔201〜203の大きさは、それぞれ本実施形態の第1貫通孔101〜第3貫通孔103とそれぞれ同じとなっている。このように、規則正しく均等に配置することにより、レーザ光Lsの中心が調整板100に対してずれたとしても、フォトディテクタ71に受光させる光量を均一化することができる。
In the above embodiment, the cross section of the laser beam of the laser beam Ls is circular, but it may not be circular.
In the above embodiment, the arrangement of the through holes may be as shown in FIG. More specifically, the
・上記実施形態において、貫通孔の配置及び大きさを図7に示すようにしてもよい。詳しく説明すると、調整板300には、その中心を含む直線上に5つの第1貫通孔301が形成されている。この第1貫通孔301間の距離は等距離となっている。また、調整板300には、第1貫通孔301間の中点を通り、且つ、第1貫通孔301の直線と直交する直線上に第2貫通孔302が2つずつ形成されている。この第2貫通孔302と第1貫通孔301との間の距離は、第1貫通孔301間の距離と同じとなっている。これにより、第2貫通孔302は、合計8つ形成されることとなる。さらに、調整板300には、第2貫通孔302間の中点を通り、且つ、第1貫通孔301及び第2貫通孔302の直線と直交する直線上に第3貫通孔303が形成されている。この第3貫通孔303と第2貫通孔302との間の距離は、第1貫通孔301間及び第2貫通孔302間の距離と同じとなっている。これにより、第3貫通孔303は、合計6つ形成されることとなる。なお、第1貫通孔301〜第3貫通孔303の形状及び大きさは全て同じとなっている。このように、規則正しく均等に配置することにより、レーザ光Lsの中心が調整板100に対してずれたとしても、フォトディテクタ71に受光させる光量を均一化することができる。
In the above embodiment, the arrangement and size of the through holes may be as shown in FIG. More specifically, the
・上記実施形態では、調整板100及びフォトディテクタ71は、ヘッド4に設けられたが、コントローラ2側(レーザ光の出力側)に設けても良い。
・上記実施形態では、第1オペアンプ72a、第2オペアンプ72b及びA/D変換器73をヘッド4側に設けたが、コントローラ2側(レーザ光の出力側)に設けても良い。この場合、分岐用ミラー70により分岐されたレーザ光Lsは、電気ケーブル5によりコントローラ2側に伝送されることとなる。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the first
1…レーザマーキング装置(レーザ加工装置)、2…コントローラ、3…ファイバケーブル、4…ヘッド、5…電気ケーブル、6…電気ケーブル、7…コンソール、7a…表示部、20…レーザ発振器、41X…第1ガルバノモータ(制御対象機器)、41Y…第2ガルバノモータ(制御対象機器)、70…分岐用ミラー(分岐手段)、71…フォトディテクタ(光電変換手段)、72a…第1オペアンプ、72b…第2オペアンプ、73…A/D変換器(A/D変換手段)、80…制御装置、100…調整板(調整手段)、101…第1貫通孔、102…第2貫通孔、103…第3貫通孔、200…調整板(調整手段)、201…第1貫通孔、202…第2貫通孔、203…第3貫通孔、L,Ls…レーザ光、W…加工対象物。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser marking apparatus (laser processing apparatus), 2 ... Controller, 3 ... Fiber cable, 4 ... Head, 5 ... Electric cable, 6 ... Electric cable, 7 ... Console, 7a ... Display part, 20 ... Laser oscillator, 41X ... First galvano motor (control target device), 41Y ... second galvano motor (control target device), 70 ... branching mirror (branching means), 71 ... photo detector (photoelectric conversion means), 72a ... first operational amplifier, 72b ... first 2
Claims (12)
前記レーザ光の光路に設けられ、前記レーザ光の一部を分岐して取り出すための分岐手段と、
前記分岐手段により取り出されたレーザ光を検出する光電変換手段と、を備えたレーザ加工装置において、
前記分岐手段により分岐された前記レーザ光の光量を調整する調整手段を備え、
前記調整手段には、貫通孔が少なくとも3つ以上形成されており、
前記各貫通孔の断面積は、前記レーザ光の光芒の断面積よりもそれぞれ小さく構成されており、
前記調整手段は、前記分岐手段により分岐された前記レーザ光を前記各貫通孔に通過させ、通過させたレーザ光を光電変換手段に出射することを特徴とするレーザ加工装置。 A laser oscillator that outputs a laser beam for irradiating a workpiece;
A branching means provided in the optical path of the laser beam, for branching out and extracting a part of the laser beam;
In a laser processing apparatus comprising a photoelectric conversion means for detecting the laser light extracted by the branching means,
Adjusting means for adjusting the amount of the laser beam branched by the branching means;
The adjusting means has at least three through holes formed therein,
The cross-sectional area of each through-hole is configured to be smaller than the cross-sectional area of the light beam of the laser beam,
The laser processing apparatus characterized in that the adjusting means passes the laser light branched by the branching means through the through holes and emits the passed laser light to the photoelectric conversion means.
前記調整手段の中心に近い貫通孔ほど中心から遠い貫通孔と比較して、その断面積が小さく形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The adjusting means is arranged at a position such that the center thereof coincides with the center of the laser beam,
4. The cross-sectional area of the through hole closer to the center of the adjusting means is smaller than that of the through hole farther from the center. 4. Laser processing equipment.
前記調整手段の中心から同一の距離に少なくとも3つの前記貫通孔が配設され、
前記調整手段の中心から同一の距離に配設される前記貫通孔は、お互いの距離が同一になるように配設されることを特徴とする請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The adjusting means is arranged at a position such that the center thereof coincides with the center of the laser beam,
At least three of the through holes are disposed at the same distance from the center of the adjusting means;
The said through-hole arrange | positioned at the same distance from the center of the said adjustment means is arrange | positioned so that a mutual distance may become the same, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The laser processing apparatus as described in.
前記調整手段の中心から遠くなるほど、前記貫通孔が多く配設されていることを特徴とする請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The adjusting means is arranged at a position such that the center thereof coincides with the center of the laser beam,
The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the number of the through holes is increased as the distance from the center of the adjusting unit increases.
前記調整手段の中心には、1つの貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The adjusting means is arranged at a position such that the center thereof coincides with the center of the laser beam,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein a single through hole is provided at a center of the adjusting unit.
前記調整手段及び前記レーザ光の光芒は、円形に構成されており、前記調整手段の受光面積は、前記レーザ光の光芒の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項7のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 The adjusting means is arranged at a position such that the center thereof coincides with the center of the laser beam,
The adjusting means and the light beam of the laser beam are formed in a circular shape, and a light receiving area of the adjusting means is formed larger than a cross-sectional area of the light beam of the laser light. The laser processing apparatus according to claim 7.
本体部に前記レーザ発振器、及び前記ヘッド部に配設された制御対象機器を制御する機器制御手段が配設され、
前記レーザ発振器から出力されたレーザ光は、前記ヘッド部と前記本体部とを接続する光ファイバにより前記ヘッド部に伝送されることを特徴とする請求項1〜請求項8のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 While the branching unit, the adjusting unit and the photoelectric conversion unit are disposed in the head part,
A device control means for controlling the laser oscillator and a control target device disposed in the head portion is disposed in the main body,
9. The laser beam output from the laser oscillator is transmitted to the head unit through an optical fiber connecting the head unit and the main body unit. 9. The laser processing apparatus as described in.
前記オペアンプの出力信号をA/D変換して出力するA/D変換手段と、を備え、
ヘッド部に前記分岐手段、前記調整手段、前記光電変換手段、前記オペアンプ、及び前記A/D変換手段が配設されるとともに、
本体部に前記レーザ発振器、及び前記ヘッド部に配設された制御対象機器を制御する機器制御手段が配設され、
前記レーザ発振器から出力されたレーザ光は、前記ヘッド部と前記本体部とを接続する光ファイバにより前記ヘッド部に伝送されることを特徴とする請求項1〜請求項8のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 An operational amplifier that amplifies and outputs an electrical signal at a level corresponding to the output of the laser beam by the photoelectric conversion means;
A / D conversion means for A / D converting and outputting the output signal of the operational amplifier,
The branch unit, the adjustment unit, the photoelectric conversion unit, the operational amplifier, and the A / D conversion unit are disposed in the head unit,
A device control means for controlling the laser oscillator and a control target device disposed in the head portion is disposed in the main body,
9. The laser beam output from the laser oscillator is transmitted to the head unit through an optical fiber connecting the head unit and the main body unit. 9. The laser processing apparatus as described in.
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