JP2012148313A - Laser beam machining apparatus - Google Patents

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康史 岡本
Mamoru Idaka
護 井高
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining apparatus capable of executing high-accuracy laser beam machining.SOLUTION: The laser beam machining apparatus includes a laser oscillator 41 for generating the laser beam L, an XY scanner 47 to scan the irradiation position of the laser beam L on a workpiece W in the XY direction, a telecentric lens 48 for realizing the constant outgoing angle of the laser beam L outgoing toward the workpiece W irrespective of the angle of incidence of the laser beam L to be incident from the XY scanner 47, and an integrally formed casing frame 60 for accommodating the laser oscillator 41 and the XY scanner 47. The casing frame 60 has a partition plate 61 arranged across the outgoing optical axis of the laser oscillator 41.

Description

本発明は、レーザー加工装置に係り、さらに詳しくは、レーザー光を照射して加工対象物の加工を行うレーザー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 processes a workpiece by irradiating a laser beam.

レーザーマーカは、レーザー光を照射することにより加工対象物(ワーク)を加工するレーザー加工装置であり、レーザー光の照射位置を走査させることにより、ワーク上に文字、記号、図形などを印字することができる。   A laser marker is a laser processing device that processes a workpiece (work) by irradiating a laser beam, and prints characters, symbols, figures, etc. on the workpiece by scanning the irradiation position of the laser beam. Can do.

この種のレーザー加工装置は、金属などの遮光性部材からなる防塵構造のヘッド筐体を有し、レーザー光を出射させるための光学系を当該ヘッド筐体内に収容することにより、レーザー光の漏出を防止するとともに、粉塵などの影響による性能劣化を防止している。例えば、加工用のレーザー光を生成するレーザー発振器やレーザー光を走査させるスキャナが、ヘッド筐体内に収容されている。   This type of laser processing apparatus has a head housing with a dust-proof structure made of a light-shielding member such as metal, and leaks laser light by housing an optical system for emitting laser light in the head housing. As well as performance degradation due to dust and other effects. For example, a laser oscillator that generates laser light for processing and a scanner that scans the laser light are housed in the head casing.

また、ヘッド筐体内におけるレーザー光の光路を屈曲させることによってヘッド筐体の長さを短縮させ、小型化を図るレーザー加工装置が知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載されたレーザー加工装置では、レーザー発振器から水平方向に出射されたレーザー光が前方に配置された第1の固定ミラーにより直角に曲げられ、下方に配置されたZスキャナに入射する。そして、Zスキャナを通過したレーザー光は、第2の固定ミラーにより直角に曲げられ、後方に配置されたXYスキャナに入射し、ワークに向けて出射される。   Further, there is known a laser processing apparatus that shortens the length of the head casing by bending the optical path of the laser light in the head casing and reduces the size (for example, Patent Document 1). In the laser processing apparatus described in Patent Document 1, laser light emitted in a horizontal direction from a laser oscillator is bent at a right angle by a first fixed mirror disposed in front and enters a Z scanner disposed below. . Then, the laser beam that has passed through the Z scanner is bent at a right angle by the second fixed mirror, enters the XY scanner disposed behind, and is emitted toward the workpiece.

この様な構成を採用した場合、ヘッド筐体を小型化することができるが、固定ミラーの光学特性の誤差やばらつきにより、レーザー光を固定ミラーで反射させるごとにレーザー光の特性が劣化し、高精度のレーザー加工を行うことができないという課題があった。そこで、レーザー発振器から出射されたレーザー光を屈曲させずにXYスキャナへ入射させることが考えられるが、この様な構成を採用すれば、ヘッド筐体が長くなることにより、ヘッド筐体の剛性が低下し、加工精度が低下してしまうという問題があった。   When such a configuration is adopted, the head housing can be reduced in size, but due to errors and variations in the optical characteristics of the fixed mirror, the characteristics of the laser light deteriorate each time the laser light is reflected by the fixed mirror, There was a problem that high-precision laser processing could not be performed. Therefore, it is conceivable that the laser beam emitted from the laser oscillator is incident on the XY scanner without being bent. However, if such a configuration is adopted, the head casing becomes longer, so that the rigidity of the head casing is increased. There is a problem that the processing accuracy decreases.

特に、レーザー加工の精度を上げるために、XYスキャナを介して入射したレーザー光をテレセントリックレンズを介してワークに照射するレーザー加工装置の場合、テレセントリックレンズの重さによってヘッド筐体が変形することが考えられる。   In particular, in order to increase the accuracy of laser processing, in the case of a laser processing apparatus that irradiates a work with laser light incident through an XY scanner through a telecentric lens, the head housing may be deformed by the weight of the telecentric lens. Conceivable.

特開2009−78280号公報JP 2009-78280 A

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、高精度のレーザー加工を行うことができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at providing the laser processing apparatus which can perform a highly accurate laser processing.

特に、固定ミラーの光学特性の誤差やばらつきによる加工精度の低下を抑制することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。また、光学ユニットの配置の誤差による加工精度の低下を抑制することができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。   In particular, it is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of suppressing a decrease in processing accuracy due to errors and variations in optical characteristics of a fixed mirror. Moreover, it aims at providing the laser processing apparatus which can suppress the fall of the processing precision by the error of arrangement | positioning of an optical unit.

また、光ファイバーにおける損失を抑制しつつ、レーザー光の出射経路の防塵性を確保し、加工精度を向上させることができるレーザー加工装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a laser processing apparatus capable of ensuring the dustproof property of the laser light emission path and improving the processing accuracy while suppressing the loss in the optical fiber.

第1の本発明によるレーザー加工装置は、レーザー光を生成するレーザー発振器と、加工対象物上における上記レーザー光の照射位置を2次元方向に走査させるXYスキャナと、上記XYスキャナから入射する上記レーザー光の入射角にかかわらず、上記加工対象物に向けて出射する上記レーザー光の出射角を一定にするテレセントリックレンズと、上記レーザー発振器及び上記XYスキャナを収容する一体成形された筐体とを備え、上記筐体が、上記レーザー発振器の出射光軸に交差するように配置された隔壁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 laser oscillator that generates laser light, an XY scanner that scans an irradiation position of the laser light on a workpiece in a two-dimensional direction, and the laser that is incident from the XY scanner. A telecentric lens that makes the emission angle of the laser beam emitted toward the workpiece to be fixed irrespective of the incident angle of light, and an integrally molded housing that houses the laser oscillator and the XY scanner. The housing is configured to have a partition wall disposed so as to intersect with the outgoing optical axis of the laser oscillator.

このレーザー加工装置は、一体成形することにより剛性を向上させた筐体に対し、レーザー発振器及びXYスキャナを収容させることにより、これらの光学ユニットの配置の誤差を低減し、加工精度を向上させている。さらに、レーザー発振器の出射光軸に交差する隔壁を形成することにより、筐体の剛性を更に向上させることができる。この様な構成によれば、XYスキャナがレーザー光を2次元走査させても、加工対象物に対し一定の角度でレーザー光を照射することができるので、レーザー加工の精度を向上させることができる。しかも、一体成形するとともに、隔壁を形成することによって筐体の剛性を向上させているので、テレセントリックレンズの重さの影響による筐体の変形を抑制することができる。   This laser processing device accommodates a laser oscillator and an XY scanner in a housing whose rigidity has been improved by integral molding, thereby reducing the placement error of these optical units and improving the processing accuracy. Yes. Furthermore, the rigidity of the housing can be further improved by forming a partition that intersects the outgoing optical axis of the laser oscillator. According to such a configuration, even if the XY scanner scans the laser beam two-dimensionally, it is possible to irradiate the workpiece with the laser beam at a certain angle, so that the accuracy of the laser processing can be improved. . In addition, since the rigidity of the housing is improved by forming the partition wall integrally, deformation of the housing due to the influence of the weight of the telecentric lens can be suppressed.

第2の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記レーザー光の焦点距離を制御するZスキャナを備え、上記レーザー発振器、上記Zスキャナ及び上記XYスキャナが、略直線上に整列した状態で上記筐体に固着されるように構成される。   A laser processing apparatus according to a second aspect of the present invention includes a Z scanner that controls the focal length of the laser light in addition to the above-described configuration, and the laser oscillator, the Z scanner, and the XY scanner are aligned on a substantially straight line. It is comprised so that it may adhere to the said housing | casing in a state.

このレーザー加工装置は、レーザー発振器、Zスキャナ及びXYスキャナを略直線上に配置することにより、レーザー発振器及びXYスキャナ間にレーザー光の光路を屈曲させるための固定ミラーを配置することなく構成される。このため、固定ミラーの光学特性の誤差やばらつきによる加工精度の低下を抑制することができる。さらに、光学ユニットを略直線上に配置するのに伴って、レーザー発振器及びXYスキャナ間の距離が長くなり、加工精度が低下するのを抑制することができる。   This laser processing apparatus is configured without arranging a fixed mirror for bending the optical path of the laser beam between the laser oscillator and the XY scanner by arranging the laser oscillator, the Z scanner, and the XY scanner on a substantially straight line. . For this reason, it is possible to suppress a decrease in processing accuracy due to errors or variations in the optical characteristics of the fixed mirror. Further, as the optical unit is arranged on a substantially straight line, the distance between the laser oscillator and the XY scanner becomes longer, and it is possible to suppress a reduction in processing accuracy.

第3の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記筐体の内部空間が、上記隔壁によって第1収容部及び第2収容部に分割され、第1収容部は、上記レーザー発振器を収容するとともに、励起光を伝送するための光ファイバーが外部から引き込まれ、第2収容部は、上記Zスキャナ及び上記XYスキャナを収容するように構成される。   In addition to the above configuration, the laser processing apparatus according to the third aspect of the invention divides an internal space of the housing into a first housing portion and a second housing portion by the partition, and the first housing portion includes the laser oscillator. In addition, an optical fiber for transmitting excitation light is drawn from the outside, and the second accommodating portion is configured to accommodate the Z scanner and the XY scanner.

このレーザー加工装置は、隔壁により筐体の内部空間を第1収容部及び第2収容部に分割し、第1収容部に光ファイバーを引き込み、第2収容部にZスキャナ及び上記XYスキャナを収容している。このため、第2収容部の気密性を第1収容部よりも高くすることにより、光ファイバーに過大なストレスをかけることなく、第2収容部の防塵性を確保することができる。従って、光ファイバーにおける損失を抑制しつつ、加工精度を向上させることができる。   The laser processing apparatus divides the internal space of the housing into a first housing portion and a second housing portion by a partition, draws an optical fiber into the first housing portion, and houses the Z scanner and the XY scanner in the second housing portion. ing. For this reason, by making the airtightness of the second housing portion higher than that of the first housing portion, it is possible to ensure the dustproof property of the second housing portion without applying excessive stress to the optical fiber. Therefore, processing accuracy can be improved while suppressing loss in the optical fiber.

第4の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記Zスキャナが、上記レーザー光のビーム径を拡大し、上記レーザー発振器が、一端に上記レーザー光を出力するための出力窓が形成された出力筒が固着され、上記出力筒は、上記出力窓が第2収容部に配置されるように、上記隔壁を貫通して配置されている。   In addition to the above configuration, the laser processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes the Z scanner that expands the beam diameter of the laser beam, and the laser oscillator has an output window for outputting the laser beam at one end. The formed output cylinder is fixed, and the output cylinder is disposed through the partition so that the output window is disposed in the second housing portion.

このレーザー加工装置は、第1収容部に収容されたレーザー発振器の出力窓を第2収容部内に配置することにより、レーザー発振器及びZスキャナ間における防塵性を確保している。このため、レーザー発振器から出力され、ビーム径が拡大される前のレーザー光が粉塵の影響を受けるのを抑制し、加工精度を向上させることができる。   In this laser processing apparatus, the dust-proof property between the laser oscillator and the Z scanner is ensured by arranging the output window of the laser oscillator accommodated in the first accommodating part in the second accommodating part. For this reason, it can suppress that the laser beam which is output from a laser oscillator and a beam diameter is not expanded is influenced by dust, and can improve processing accuracy.

第5の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、配線ケーブルが着脱可能に接続されるコネクタが両面に設けられた配線基板を備え、上記配線基板が、上記隔壁に形成される配線用の貫通孔を塞いでいるように構成される。この様な構成によれば、隔壁に形成される配線用の貫通孔を確実にシールすることができる。   A laser processing apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes, in addition to the above configuration, a wiring board provided with connectors on both sides to which the wiring cable is detachably connected, and the wiring board is formed on the partition wall. It is constituted so as to close the through-hole for use. According to such a structure, the through-hole for wiring formed in the partition can be reliably sealed.

第6の本発明によるレーザー加工装置は、上記構成に加えて、上記レーザー発振器、上記Zスキャナ及び上記XYスキャナの配列方向の重心位置が上記隔壁よりも上記XYスキャナ側となるように配置され、上記筐体下面を支持する3つの支持脚を備えて構成される。この様な構成によれば、テレセントリックレンズやレーザー発振器、隔壁などが配置された筐体をバランス良く支持させることができる。   In addition to the above configuration, the laser processing apparatus according to the sixth aspect of the present invention is arranged such that the center of gravity in the arrangement direction of the laser oscillator, the Z scanner, and the XY scanner is closer to the XY scanner than the partition. It comprises three support legs that support the lower surface of the housing. According to such a configuration, the casing in which the telecentric lens, the laser oscillator, the partition wall, and the like are arranged can be supported in a balanced manner.

本発明によるレーザー加工装置は、一体成形するとともに、隔壁を設けることにより剛性を向上させた筐体に対し、レーザー発振器及びXYスキャナを収容させることにより、これらの光学ユニットの配置の誤差を低減し、加工精度の向上させることができる。特に、光学ユニットを略直線上に配置することにより、レーザー発振器及びXYスキャナ間の距離が長くなり、加工精度が低下するのを抑制することができる。   The laser processing apparatus according to the present invention reduces the placement error of these optical units by housing a laser oscillator and an XY scanner in a casing that is integrally molded and has improved rigidity by providing a partition wall. The processing accuracy can be improved. In particular, by disposing the optical unit on a substantially straight line, the distance between the laser oscillator and the XY scanner becomes long, and the processing accuracy can be prevented from being lowered.

また、本発明によるレーザー加工装置は、レーザー発振器、Zスキャナ及びXYスキャナを略直線上に配置し、レーザー光の光路を屈曲させるための固定ミラーを配置することなく構成される。このため、固定ミラーの光学特性の誤差やばらつきによる加工精度の低下を抑制することができる。   Further, the laser processing apparatus according to the present invention is configured without arranging a laser oscillator, a Z scanner, and an XY scanner on a substantially straight line, and arranging a fixed mirror for bending the optical path of the laser beam. For this reason, it is possible to suppress a decrease in processing accuracy due to errors or variations in the optical characteristics of the fixed mirror.

また、本発明によるレーザー加工装置は、隔壁により筐体の内部空間を第1収容部及び第2収容部に分割し、第2収容部の気密性を第1収容部よりも高くすることにより、光ファイバーに過大なストレスをかけることなく、第2収容部の防塵性を確保することができる。従って、光ファイバーにおける損失を抑制しつつ、加工精度を向上させることができる。   Further, the laser processing apparatus according to the present invention divides the internal space of the housing into the first housing part and the second housing part by the partition, and makes the airtightness of the second housing part higher than that of the first housing part, The dust-proof property of the second housing part can be ensured without applying excessive stress to the optical fiber. Therefore, processing accuracy can be improved while suppressing loss in the optical fiber.

また、本発明によるレーザー加工装置は、第1収容部に収容されたレーザー発振器の出力窓を第2収容部内に配置することにより、レーザー発振器及びZスキャナ間における防塵性を確保している。このため、レーザー発振器から出力され、ビーム径が拡大される前のレーザー光が粉塵の影響を受けるのを抑制し、加工精度を向上させることができる。   Further, the laser processing apparatus according to the present invention secures the dustproof property between the laser oscillator and the Z scanner by arranging the output window of the laser oscillator accommodated in the first accommodating portion in the second accommodating portion. For this reason, it can suppress that the laser beam which is output from a laser oscillator and a beam diameter is not expanded is influenced by dust, and can improve processing accuracy.

本発明の実施の形態によるレーザーマーカ20を含むレーザーマーキングシステム1の概略構成の一例を示したシステム図である。1 is a system diagram showing an example of a schematic configuration of a laser marking system 1 including a laser marker 20 according to an embodiment of the present invention. 図1のレーザーマーカ20の詳細構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the detailed structure of the laser marker 20 of FIG. 図2のテレセントリックレンズ48の作用の一例を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the telecentric lens 48 in FIG. 2. 図2の光学ユニット41〜48,51〜56の空間的配置を示した図である。It is the figure which showed the spatial arrangement | positioning of the optical units 41-48 and 51-56 of FIG. 図1のマーカヘッド21の内部構造を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the internal structure of the marker head 21 of FIG. 図5のマーカヘッド21における筐体フレーム60の詳細構成を示した斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a detailed configuration of a housing frame 60 in the marker head 21 of FIG. 5. 図5のレーザー発振器41の出力筒41Bの一構成例を示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of an output cylinder 41B of the laser oscillator 41 of FIG. Zスキャナ45、XYスキャナ47、制御基板71〜73間の配線を示した図である。It is the figure which showed the wiring between Z scanner 45, XY scanner 47, and control boards 71-73. Zスキャナ45側から見た中継基板ユニット720の一構成例を示した図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a relay board unit 720 viewed from the Z scanner 45 side. レーザー発振器41側から見た中継基板ユニット720の一構成例を示した図である。It is the figure which showed one structural example of the relay board | substrate unit 720 seen from the laser oscillator 41 side. 仕切り板61に取り付けられた中継基板ユニット720の断面図である。7 is a cross-sectional view of a relay board unit 720 attached to a partition plate 61. FIG. 図6の配線引出孔63cを封止する配線ガイド板75の一構成例を示した斜視図である。It is the perspective view which showed one structural example of the wiring guide board 75 which seals the wiring extraction hole 63c of FIG. 図12の配線ガイド板75の取り付け時の様子を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the mode at the time of attachment of the wiring guide board 75 of FIG.

<レーザーマーキングシステム1>
図1は、本発明の実施の形態によるレーザー加工装置を含むレーザーマーキングシステム1の概略構成の一例を示したシステム図であり、レーザー加工装置の一例としてレーザーマーカ20が示されている。このレーザーマーキングシステム1は、レーザー光Lを照射してワークWを加工するレーザーマーカ20と、その加工条件を編集するための端末装置10とにより構成される。また、レーザーマーカ20は、レーザー光Lの生成及び走査を行うマーカヘッド21と、マーカヘッド21の動作制御を行うマーカコントローラ22とからなる。
<Laser marking system 1>
FIG. 1 is a system diagram showing an example of a schematic configuration of a laser marking system 1 including a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. A laser marker 20 is shown as an example of the laser processing apparatus. The laser marking system 1 includes a laser marker 20 that irradiates a laser beam L to process a workpiece W, and a terminal device 10 for editing the processing conditions. The laser marker 20 includes a marker head 21 that generates and scans the laser light L, and a marker controller 22 that controls the operation of the marker head 21.

端末装置10は、レーザーマーカ20を制御するための装置であり、例えば、レーザーマーカ用のアプリケーションプログラムがインストールされたパーソナルコンピュータを用いることができる。ユーザは、端末装置10を用いることにより、レーザーマーカ20の加工条件を規定する加工設定データを作成し、編集することができる。   The terminal device 10 is a device for controlling the laser marker 20, and for example, a personal computer in which an application program for a laser marker is installed can be used. By using the terminal device 10, the user can create and edit processing setting data that defines the processing conditions of the laser marker 20.

マーカコントローラ22は、端末装置10から受信した加工設定データに基づいて、マーカヘッド21の動作制御を行っている。また、レーザー発振用の励起光は、マーカコントローラ22において生成され、光ファイバー23を介してマーカヘッド21へ伝送される。   The marker controller 22 controls the operation of the marker head 21 based on the processing setting data received from the terminal device 10. Further, excitation light for laser oscillation is generated in the marker controller 22 and transmitted to the marker head 21 via the optical fiber 23.

マーカヘッド21は、マーカコントローラ22からの励起光に基づいて、レーザー光Lを生成し、ワークWへ照射する。このとき、マーカコントローラ22からの制御信号に基づいてレーザー光Lの出射軸を走査することにより、ワークW上に文字、記号、図形などのシンボルを印字することができる。また、マーカヘッド21内には、図示しない照明光源及びカメラが内蔵され、当該カメラにより撮影されたワークWの撮影画像が、マーカコントローラ22を介して端末装置10に転送され、ディスプレイ上に表示される。ユーザは、この撮影画像を閲覧することにより、ワークW上の加工位置の確認、調整などを行うことができる。   The marker head 21 generates laser light L based on the excitation light from the marker controller 22 and irradiates the workpiece W with it. At this time, by scanning the emission axis of the laser light L based on the control signal from the marker controller 22, symbols such as characters, symbols and figures can be printed on the workpiece W. In addition, an illumination light source and a camera (not shown) are built in the marker head 21, and a photographed image of the work W photographed by the camera is transferred to the terminal device 10 via the marker controller 22 and displayed on the display. The The user can check and adjust the processing position on the workpiece W by browsing the captured image.

<レーザーマーカ20>
図2は、図1のレーザーマーカ20の詳細構成を示したブロック図であり、マーカヘッド21及びマーカコントローラ22の内部構成の一例が示されている。このレーザーマーカ20は、テレセントリックレンズ48を介してレーザー光Lを照射することにより、高精度のレーザー加工を行うことができる。
<Laser marker 20>
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the laser marker 20 of FIG. 1, and shows an example of the internal configuration of the marker head 21 and the marker controller 22. The laser marker 20 can perform high-precision laser processing by irradiating the laser beam L through the telecentric lens 48.

<マーカコントローラ22>
マーカコントローラ22は、電源30、励起光生成部31及び制御部32からなる。電源30は、商用電源を利用して、マーカヘッド21、励起光生成部31及び制御部32へ電力を供給する。励起光生成部31は、レーザー発振のための励起光を生成する。この励起光は、光ファイバー23を介してマーカヘッド21に伝送される。制御部32は、端末装置10から転送された加工設定データに基づいて励起光生成部31及びマーカヘッド21を制御し、レーザー光Lの出力制御及び走査制御を行う。
<Marker controller 22>
The marker controller 22 includes a power supply 30, an excitation light generation unit 31, and a control unit 32. The power supply 30 supplies electric power to the marker head 21, the excitation light generation unit 31, and the control unit 32 using a commercial power supply. The excitation light generator 31 generates excitation light for laser oscillation. This excitation light is transmitted to the marker head 21 via the optical fiber 23. The control unit 32 controls the excitation light generation unit 31 and the marker head 21 based on the processing setting data transferred from the terminal device 10, and performs output control and scanning control of the laser light L.

<マーカヘッド21>
マーカヘッド21は、レーザー発振器41、ビームサンプラー42、発振器用シャッタ43、ミキシングミラー44、Zスキャナ45、偏光ビームスプリッタ46、XYスキャナ47、テレセントリックレンズ48、パワーモニタ51、ガイド光源52、照明光源53、ハーフミラー54、カメラ用シャッタ55及びカメラ56により構成される。
<Marker head 21>
The marker head 21 includes a laser oscillator 41, a beam sampler 42, an oscillator shutter 43, a mixing mirror 44, a Z scanner 45, a polarization beam splitter 46, an XY scanner 47, a telecentric lens 48, a power monitor 51, a guide light source 52, and an illumination light source 53. , A half mirror 54, a camera shutter 55, and a camera 56.

レーザー発振器41は、励起光を吸収してレーザービームからなるレーザー光Lを生成するレーザー生成器であり、レーザー媒質、共振器、Qスイッチなどによって構成される。ここでは、レーザー発振器41が、パルス発振する固体レーザー発振器、例えば、SHG型レーザー発振器であるものとする。SHG型レーザー発振器は、レーザー媒質として、Nd(ネオジム)がドープされたYVO(イットリウム・バナデート)結晶を用い、第2高調波を利用して波長532nmの緑色光を出力する。上記レーザー媒質を励起するための励起光には、波長808nmのレーザー光が用いられる。レーザー発振器41によって生成されたレーザー光Lは、ビームサンプラー42、ミキシングミラー44、Zスキャナ45、偏光ビームスプリッタ46、XYスキャナ47及びテレセントリックレンズ48を順に経由してワークWに照射される。 The laser oscillator 41 is a laser generator that absorbs excitation light and generates laser light L including a laser beam, and includes a laser medium, a resonator, a Q switch, and the like. Here, it is assumed that the laser oscillator 41 is a solid-state laser oscillator that pulsates, for example, an SHG type laser oscillator. The SHG type laser oscillator uses a YVO 4 (yttrium vanadate) crystal doped with Nd (neodymium) as a laser medium, and outputs green light having a wavelength of 532 nm using the second harmonic. Laser light having a wavelength of 808 nm is used as excitation light for exciting the laser medium. The laser light L generated by the laser oscillator 41 is applied to the workpiece W via the beam sampler 42, the mixing mirror 44, the Z scanner 45, the polarization beam splitter 46, the XY scanner 47, and the telecentric lens 48 in order.

ビームサンプラー42は、レーザー発振器41から出力されるレーザー光Lのうち、一定割合をサンプリングビームとして分岐させる光学スプリッタである。例えば、透明基板の表面反射などを利用することにより、入射したレーザー光Lの全光量の約3%が分光され、サンプリングビームとしてパワーモニタ51へ入射される。パワーモニタ51は、レーザー発振器41の出力パワーを検出するための光強度検出手段であり、例えば、サーモパイルなどの感熱素子からなり、その検出結果はレーザー発振器41の出力制御に用いられる。   The beam sampler 42 is an optical splitter that branches a certain proportion of the laser light L output from the laser oscillator 41 as a sampling beam. For example, by utilizing the surface reflection of the transparent substrate, about 3% of the total amount of the incident laser light L is dispersed and incident on the power monitor 51 as a sampling beam. The power monitor 51 is a light intensity detection means for detecting the output power of the laser oscillator 41, and is composed of, for example, a thermal element such as a thermopile, and the detection result is used for output control of the laser oscillator 41.

発振器用シャッタ43は、レーザー光Lの出射経路を開閉可能に遮断し、レーザー光Lの漏出を防止する漏出防止用遮断手段であり、偏光ビームスプリッタ46よりも上流側に配置される。ここでは、ビームサンプラー42及びミキシングミラー44間に発振器用シャッタ43が設けられ、レーザー光Lの出力制御信号に基づいて、レーザー光Lの照射時を除き、レーザー光Lの出射経路を遮断している。このため、カメラ56によるワークWの撮影時には、レーザー光Lの出射経路が、発振用シャッタ43により遮断されている。   The oscillator shutter 43 is a leakage prevention blocking means for blocking the laser light L emission path so that the laser light L can be opened and closed, and is disposed upstream of the polarization beam splitter 46. Here, an oscillator shutter 43 is provided between the beam sampler 42 and the mixing mirror 44, and the emission path of the laser light L is blocked based on the output control signal of the laser light L except when the laser light L is irradiated. Yes. For this reason, when the work 56 is photographed by the camera 56, the emission path of the laser light L is blocked by the oscillation shutter 43.

ミキシングミラー44は、ガイド光の出射軸をレーザー光Lの出射軸と略一致させる光混合用光学スプリッタであり、レーザー発振器41からのレーザー光Lを透過させ、ガイド光源52からのガイド光を反射させることにより、ともにZスキャナ45へ送り出している。ガイド光源52は、加工位置をワークW上に表示するガイド光を生成する光源装置であり、LD(レーザーダイオード)などの発光素子からなる。ガイド光の点灯制御と、ガイド光の出射軸の高速スキャンとによって、印字しようとするシンボルパターンを照射スポットの残像として視認させることができる。   The mixing mirror 44 is an optical mixing optical splitter that substantially matches the emission axis of the guide light with the emission axis of the laser light L, transmits the laser light L from the laser oscillator 41, and reflects the guide light from the guide light source 52. Both are sent to the Z scanner 45. The guide light source 52 is a light source device that generates guide light for displaying a processing position on the workpiece W, and includes a light emitting element such as an LD (laser diode). The symbol pattern to be printed can be visually recognized as an afterimage of the irradiation spot by the lighting control of the guide light and the high-speed scanning of the emission axis of the guide light.

Zスキャナ45は、レーザー光Lのビーム径を調整するビーム径制御手段であり、ビーム径の拡大率を調整することにより、レーザー光Lの焦点距離を制御している。このZスキャナ45は、レーザー光Lの光軸上に配置された2枚のレンズからなり、これらのレンズの相対距離を変化させることにより、例えば、入射されるレーザー光Lのビーム径2mmφを最大8mmφまで拡大させることができる。レーザー光Lのビーム径を拡大すれば、焦点距離が長くなり、加工対象物上のスポット径が拡大する。この様にしてレーザー光のスポット径を拡大させることにより、スポット内におけるエネルギー密度を低下させるデフォーカス制御を行うことができる。   The Z scanner 45 is beam diameter control means for adjusting the beam diameter of the laser light L, and controls the focal length of the laser light L by adjusting the expansion ratio of the beam diameter. The Z scanner 45 is composed of two lenses arranged on the optical axis of the laser beam L. By changing the relative distance between these lenses, for example, the beam diameter 2 mmφ of the incident laser beam L is maximized. It can be expanded to 8mmφ. If the beam diameter of the laser beam L is increased, the focal length becomes longer and the spot diameter on the workpiece is increased. By increasing the spot diameter of the laser light in this way, defocus control for reducing the energy density in the spot can be performed.

偏光ビームスプリッタ46は、レーザー光Lの出射経路上であって、XYスキャナ47よりも上流側に配置され、Zスキャナ45からのレーザー光Lを透過させる一方、カメラ56の受光軸をレーザー光Lの出射軸と略一致させるカメラ用光学スプリッタである。すなわち、ワークWによる反射光のうち、テレセントリックレンズ48に入射してレーザー光Lの出射経路を遡る戻り光は、偏光ビームスプリッタ46で反射されることにより、レーザー光Lの出射軸から分離され、カメラ56の方へ向かう。また、偏光ビームスプリッタ46は、ハーフミラー54を介して入射される照明光をXYスキャナ47に向けて反射し、照明光の出射軸をレーザー光Lの出射軸と一致させている。例えば、レーザー発振器41により、P偏光のレーザー光Lが生成される場合、P偏光成分を選択的に透過させ、S偏光成分を反射させる偏光ビームスプリッタ46を用いることにより、レーザー光Lを通過させる一方、S偏光成分を含む戻り光及び照射光をそれぞれ反射させることができる。   The polarization beam splitter 46 is disposed on the upstream side of the XY scanner 47 on the emission path of the laser light L, and transmits the laser light L from the Z scanner 45, while the light receiving axis of the camera 56 is used as the laser light L. This is an optical splitter for a camera that substantially coincides with the output axis of the camera. That is, of the reflected light from the workpiece W, the return light that enters the telecentric lens 48 and goes back through the emission path of the laser light L is reflected by the polarization beam splitter 46, thereby being separated from the emission axis of the laser light L, Head towards the camera 56. The polarization beam splitter 46 reflects the illumination light incident through the half mirror 54 toward the XY scanner 47 so that the emission axis of the illumination light coincides with the emission axis of the laser light L. For example, when the P-polarized laser light L is generated by the laser oscillator 41, the laser light L is allowed to pass by using the polarization beam splitter 46 that selectively transmits the P-polarized component and reflects the S-polarized component. On the other hand, the return light and the irradiation light including the S-polarized component can be reflected, respectively.

XYスキャナ47は、レーザー光Lの出射光軸を2次元走査させる走査装置であり、レーザー光Lを反射させる走査用ミラーなどの光学系と、走査用ミラーを回動させる駆動部からなる。走査用ミラーは、ガルバノミラーと呼ばれ、レーザー光Lの出射経路上に配置される。このXYスキャナ47は、マーカコントローラ22からの位置制御信号に基づいて、上記走査用ミラーを回動させる。XYスキャナ47により、ワークW上におけるレーザー光Lの照射位置がXY方向に走査される。   The XY scanner 47 is a scanning device that two-dimensionally scans the emission optical axis of the laser light L, and includes an optical system such as a scanning mirror that reflects the laser light L and a drive unit that rotates the scanning mirror. The scanning mirror is called a galvanometer mirror, and is arranged on the emission path of the laser light L. The XY scanner 47 rotates the scanning mirror based on the position control signal from the marker controller 22. The irradiation position of the laser beam L on the workpiece W is scanned in the XY direction by the XY scanner 47.

テレセントリックレンズ48は、レーザー光LをワークWに向けて出射させる出射光学系であり、レーザー光Lの出射経路においてXYスキャナ47よりも下流側、すなわち、ワークW側に配置される。このテレセントリックレンズ48は、複数の光学レンズやカバーガラスによって構成され、ワークW側の画角が略0°となるオブジェクト側テレセントリック光学系からなる。つまり、テレセントリックレンズ48は、レーザー光Lの入射角度に関わらず、レーザー光の主光線がレンズ光軸と略平行となるように、ワークWに向けてレーザー光Lを出射させる。   The telecentric lens 48 is an emission optical system that emits the laser beam L toward the workpiece W, and is disposed downstream of the XY scanner 47 in the emission path of the laser beam L, that is, on the workpiece W side. The telecentric lens 48 is composed of a plurality of optical lenses and a cover glass, and includes an object side telecentric optical system in which the angle of view on the workpiece W side is approximately 0 °. That is, the telecentric lens 48 emits the laser light L toward the workpiece W so that the principal ray of the laser light is substantially parallel to the lens optical axis regardless of the incident angle of the laser light L.

照明光源53は、ワークWを照明するための照明光を生成する光源装置であり、LED(発光ダイオード)などの発光素子からなる。この照明光源53は、少なくともレーザー光Lと略同一の波長を含む照明光を生成し、ハーフミラー54へ出射する。   The illumination light source 53 is a light source device that generates illumination light for illuminating the workpiece W, and includes a light emitting element such as an LED (light emitting diode). The illumination light source 53 generates illumination light including at least the same wavelength as the laser light L and emits the illumination light to the half mirror 54.

ハーフミラー54は、カメラ56の受光経路上に配置され、偏光ビームスプリッタ46からの戻り光を透過させる一方、照明光の出射軸をカメラ56の受光軸と略一致させる照明用光学スプリッタである。すなわち、偏光ビームスプリッタ46からの戻り光を透過させ、カメラ56に入射する一方、照明光源53からの照明光を偏光ビームスプリッタに向けて反射する。   The half mirror 54 is an optical splitter for illumination that is disposed on the light receiving path of the camera 56 and transmits the return light from the polarization beam splitter 46, while making the emission axis of the illumination light substantially coincide with the light receiving axis of the camera 56. That is, the return light from the polarization beam splitter 46 is transmitted and incident on the camera 56, while the illumination light from the illumination light source 53 is reflected toward the polarization beam splitter.

カメラ用シャッタ55は、カメラ56の受光経路を開閉可能に遮断し、レーザー光Lの照射時に戻り光がカメラ56に入射するのを防止するためのカメラ保護用遮断手段であり、偏光ビームスプリッタ46よりも上流側に配置される。ここでは、ハーフミラー54及びカメラ56間にカメラ用シャッタ55が設けられ、レーザー光Lの出力制御信号に基づいて開閉され、少なくともレーザー光Lの照射期間中は、カメラ56の受光経路を遮断している。このため、レーザー照射のタイミングと、カメラ撮影のタイミングを異ならせれば、レーザー光Lの戻り光によってカメラ56が損傷を受けるのを防止することができる。   The camera shutter 55 is a camera protection blocking means for blocking the light receiving path of the camera 56 so that it can be opened and closed, and preventing the return light from entering the camera 56 when the laser beam L is irradiated. It arrange | positions rather than the upstream. Here, a camera shutter 55 is provided between the half mirror 54 and the camera 56 and is opened and closed based on the output control signal of the laser light L, and the light receiving path of the camera 56 is cut off at least during the irradiation period of the laser light L. ing. For this reason, if the timing of laser irradiation is different from the timing of camera shooting, it is possible to prevent the camera 56 from being damaged by the return light of the laser light L.

カメラ56は、ワークWを撮影し、撮影画像を生成するための撮像ユニットであり、マーカコントローラ22からの撮像制御信号に基づいて撮影を行い、得られた撮影画像をマーカコントローラ22へ出力する。ここでは、カメラ56が、レーザー光と略同一の波長を受光し、撮影画像を生成しているものとする。   The camera 56 is an imaging unit that captures the workpiece W and generates a captured image. The camera 56 captures an image based on an imaging control signal from the marker controller 22, and outputs the obtained captured image to the marker controller 22. Here, it is assumed that the camera 56 receives substantially the same wavelength as the laser light and generates a captured image.

<テレセントリックレンズ48>
図3は、図2のテレセントリックレンズ48の作用の一例を示した説明図である。図中の(a)には、印字可能エリアの中央にレーザー光Lを照射する場合、(b)には、印字可能エリアの左端付近にレーザー光Lを照射する場合、(c)には、印字可能エリアの右端付近にレーザー光Lを照射する場合がそれぞれ示されている。
<Telecentric lens 48>
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the operation of the telecentric lens 48 of FIG. In (a) in the figure, when the laser beam L is irradiated to the center of the printable area, (b), when the laser beam L is irradiated near the left end of the printable area, (c), A case where the laser beam L is irradiated near the right end of the printable area is shown.

このテレセントリックレンズ48は、レーザー光Lの入射角度にかかわらず、その主光線がテレセントリックレンズ48の光軸と略平行となるようにレーザー光Lを出射させる。このため、XYスキャナ47の走査角が深くなり、テレセントリックレンズ48への入射角が大きくなった場合であっても、ワークW上に形成されるレーザー光Lのスポット径は変化せず、高精度のレーザー加工を行うことができる。   The telecentric lens 48 emits the laser light L so that its principal ray is substantially parallel to the optical axis of the telecentric lens 48 regardless of the incident angle of the laser light L. For this reason, even when the scanning angle of the XY scanner 47 becomes deep and the incident angle to the telecentric lens 48 becomes large, the spot diameter of the laser beam L formed on the workpiece W does not change, and high accuracy is achieved. Laser processing can be performed.

この様なレーザーマーカ2において、レーザー光Lの出射軸と略一致させた受光軸を有するカメラ56を用いてワークWを撮影すれば、歪みの少ない撮影画像を得ることができる。すなわち、XYスキャナ47の走査角が深くなり、テレセントリックレンズ48への入射角が大きくなった場合であっても、撮影画像が歪むことはない。さらに、XYスキャナ47の走査角にかかわらず、撮影画像内において周辺の画像が歪むこともなくなる。従って、歪みの少ない撮影画像に基づいて、加工位置の確認又は調整を高い精度で行うことができる。   In such a laser marker 2, if the workpiece W is photographed using a camera 56 having a light receiving axis substantially coincident with the emission axis of the laser light L, a photographed image with little distortion can be obtained. That is, even if the scanning angle of the XY scanner 47 becomes deep and the incident angle to the telecentric lens 48 becomes large, the captured image is not distorted. Furthermore, regardless of the scanning angle of the XY scanner 47, surrounding images are not distorted in the captured image. Therefore, the processing position can be confirmed or adjusted with high accuracy based on the captured image with little distortion.

<光学ユニットの空間的配置>
図4は、図2の光学ユニット41〜48,51〜56の空間的配置を示した図である。レーザー発振器41、ビームサンプラー42、ミキシングミラー44、Zスキャナ45、偏向ビームスプリッタ46及びXYスキャナ47は、水平方向の略直線上に整列配置され、レーザー光Lは、レーザー発振器41からXYスキャナ47まで略直線の経路を通り、XYスキャナ47によって下方へ曲げられ、テレセントリックレンズ48に入射する。このような直線配置を採用することにより、従来のレーザー加工装置のように、レーザー発振器41及びXYスキャナ47間に固定ミラーを配置し、レーザー光の出射経路を屈曲させる必要がない。従って、固定ミラーの光学特性の誤差やばらつきにより、レーザー加工の精度が低下するのを防止することができる。
<Spatial arrangement of optical unit>
FIG. 4 is a diagram showing a spatial arrangement of the optical units 41 to 48 and 51 to 56 of FIG. The laser oscillator 41, the beam sampler 42, the mixing mirror 44, the Z scanner 45, the deflecting beam splitter 46, and the XY scanner 47 are aligned on a substantially straight line in the horizontal direction, and the laser light L is transmitted from the laser oscillator 41 to the XY scanner 47. It passes through a substantially straight path, is bent downward by the XY scanner 47, and enters the telecentric lens 48. By adopting such a linear arrangement, it is not necessary to arrange a fixed mirror between the laser oscillator 41 and the XY scanner 47 and bend the laser light emission path as in the conventional laser processing apparatus. Therefore, it is possible to prevent the laser processing accuracy from being lowered due to errors or variations in the optical characteristics of the fixed mirror.

レーザー発振器41は、T字型の形状からなり、右下の入力端子41Tから励起光が入力され、左上の出力筒41Bの先端に形成された出力窓41Wからレーザー光Lが出力される。   The laser oscillator 41 has a T-shape, receives excitation light from the lower right input terminal 41T, and outputs laser light L from an output window 41W formed at the tip of the upper left output tube 41B.

ビームサンプラー42及びミキシングミラー44は、レーザー光Lの出射軸に対し、45°傾斜させて配置されている。   The beam sampler 42 and the mixing mirror 44 are disposed with an inclination of 45 ° with respect to the emission axis of the laser light L.

偏向ビームスプリッタ46は、レーザー光Lの出射軸に対して約56.6°傾斜させて配置され、レーザー光Lの入射角をブリュースター角と略一致させている。このため、レーザー光Lを概ね100%透過させることができる。戻り光は、偏向ビームスプリッタ46で反射され、水平方向のレーザー光Lの出射軸に対し、約66.8°の角度をもって上に向かう。   The deflecting beam splitter 46 is disposed so as to be inclined by about 56.6 ° with respect to the emission axis of the laser beam L, and makes the incident angle of the laser beam L substantially coincide with the Brewster angle. For this reason, the laser beam L can be transmitted almost 100%. The return light is reflected by the deflecting beam splitter 46 and travels upward with an angle of about 66.8 ° with respect to the emission axis of the laser beam L in the horizontal direction.

照明モジュール530は、紙面手前側に照明光源53が配置され、紙面奥側にハーフミラー54が配置されたモジュールであり、手前から奥に向けて照射された照明光は、ハーフミラー54で反射され、左下方向の偏向ビームスプリッタ46に入射する。また、偏向ビームスプリッタ46から入射する戻り光は、ハーフミラー54を透過して、右上方向のカメラモジュール560へ入射される。   The illumination module 530 is a module in which the illumination light source 53 is arranged on the front side of the paper and the half mirror 54 is arranged on the back side of the paper. The illumination light irradiated from the front to the back is reflected by the half mirror 54. , And enters the deflection beam splitter 46 in the lower left direction. The return light incident from the deflection beam splitter 46 passes through the half mirror 54 and enters the camera module 560 in the upper right direction.

カメラモジュール560は、カメラ56及びレンズ鏡筒57により構成されるモジュールであり、カメラ56は、レンズ鏡筒57に対して交換可能に取り付けられている。   The camera module 560 is a module composed of a camera 56 and a lens barrel 57, and the camera 56 is attached to the lens barrel 57 in an exchangeable manner.

<マーカヘッド21の内部構造>
図5は、図1のマーカヘッド21の内部構造を示した斜視図である。マーカヘッド21は、図2に示した光学ユニット41〜48,51〜56のうち、テレセントリックレンズ48及びカメラ56を除く各光学ユニットが、筐体フレーム60内に収容されている。また、筐体フレーム60の内部空間は、仕切り板61によって2つの収容部62,63に分割されている。この図は、右側がマーカヘッド21の後方であり、左側が前方である。
<Internal structure of marker head 21>
FIG. 5 is a perspective view showing the internal structure of the marker head 21 of FIG. In the marker head 21, the optical units other than the telecentric lens 48 and the camera 56 among the optical units 41 to 48 and 51 to 56 illustrated in FIG. 2 are accommodated in the housing frame 60. Further, the internal space of the housing frame 60 is divided into two accommodating portions 62 and 63 by a partition plate 61. In this figure, the right side is the rear of the marker head 21 and the left side is the front.

右側(後方)の収容部62は、レーザー発振器41が収容されるとともに、光ファイバー23のケーブル接続部231が外壁に取り付けられ、光ファイバー23が壁面を貫通している。励起光は、光ファイバー23を介して、レーザー発振器41の右下部へ入射され、レーザー発振器41の左上部の出力窓41Wからレーザー光Lが出射される。この出力窓41Wは、仕切り板61を貫通するレーザー発振器41の出力筒の先端、つまり、左側(前方)の収容部63内に配置されている。   The right (rear) accommodation portion 62 accommodates the laser oscillator 41, the cable connection portion 231 of the optical fiber 23 is attached to the outer wall, and the optical fiber 23 passes through the wall surface. The excitation light is incident on the lower right portion of the laser oscillator 41 via the optical fiber 23, and the laser light L is emitted from the output window 41 </ b> W at the upper left portion of the laser oscillator 41. The output window 41W is disposed in the tip of the output cylinder of the laser oscillator 41 that penetrates the partition plate 61, that is, in the left side (front) housing 63.

左側の収容部63には、レーザー発振器41、テレセントリックレンズ48及びカメラ56を除く、各光学ユニットが収容されている。この収容部63は、防塵構造を有し、粉塵の影響によるレーザー加工の精度低下を防止している。   Each optical unit excluding the laser oscillator 41, the telecentric lens 48 and the camera 56 is accommodated in the left accommodating portion 63. The housing portion 63 has a dustproof structure, and prevents a reduction in accuracy of laser processing due to the influence of dust.

筐体フレーム60には、マーカヘッド21を支持するための3本の高さ調整可能な支持脚65が取り付けられている。各支持脚65は、テレセントリックレンズ48の光軸方向に延びる円柱状の支持部材であり、個別に長さを調整することができる。各支持脚65は、共通のアタッチメントプレート66に取り付けられ、マーカヘッド21は、アタッチメントプレート66を介して作業台などの上に設置される。また、各支持脚65は、レーザー発振器41、Zスキャナ45及びXYスキャナ47の配列方向の重心位置が仕切り板61よりもXYスキャナ47側となるように配置されている。すなわち、仕切り板61は、レーザー発振器41、Zスキャナ45及びXYスキャナ47の配列方向に関し、3つの支持脚65の重心よりもレーザー発振器41側に配置されている。   Three support legs 65 capable of adjusting the height for supporting the marker head 21 are attached to the housing frame 60. Each support leg 65 is a columnar support member extending in the optical axis direction of the telecentric lens 48, and the length can be individually adjusted. Each support leg 65 is attached to a common attachment plate 66, and the marker head 21 is installed on a work table or the like via the attachment plate 66. Each support leg 65 is arranged such that the center of gravity in the arrangement direction of the laser oscillator 41, the Z scanner 45 and the XY scanner 47 is closer to the XY scanner 47 than the partition plate 61. In other words, the partition plate 61 is disposed closer to the laser oscillator 41 than the center of gravity of the three support legs 65 in the arrangement direction of the laser oscillator 41, the Z scanner 45, and the XY scanner 47.

右側の収容部62内には、マーカコントローラ22と通信するための通信回路や、マーカヘッド21内の光学ユニットを制御するための制御回路が形成されたメイン基板71が配置されている。各種制御信号は、信号伝送ケーブル70を介してメイン基板71に入力される。メイン基板71は、レーザー発振器41の出射光軸に平行な鉛直面内に配置されている。   A main board 71 on which a communication circuit for communicating with the marker controller 22 and a control circuit for controlling the optical unit in the marker head 21 are formed is disposed in the right accommodating portion 62. Various control signals are input to the main board 71 via the signal transmission cable 70. The main substrate 71 is arranged in a vertical plane parallel to the outgoing optical axis of the laser oscillator 41.

一方、左側の収容部63内には、中継基板72が配置されている。中継基板72は、Zスキャナ45やXYスキャナ47の制御基板と、メイン基板71とを中継する配線基板である。この中継基板72は、仕切り板61に固着されている。   On the other hand, a relay substrate 72 is arranged in the left accommodating portion 63. The relay board 72 is a wiring board that relays the control board of the Z scanner 45 and the XY scanner 47 and the main board 71. The relay substrate 72 is fixed to the partition plate 61.

<筐体フレーム60>
図6は、図5の筐体フレーム60の詳細構成を示した斜視図である。この筐体フレーム60は、アルミニウムなどの金属からなる一体成形されたヘッド筐体であり、底板601と、底板601の外縁に沿って立設された側壁602と、収容部62,63を区分する仕切り板61とからなり、砂型鋳造によって一体的に形成される。このような高剛性の筐体フレーム60に対し、各光学ユニット41〜48,51〜56を固定することにより、これらの光学ユニットの配置精度を向上させ、レーザー加工の精度を向上させている。
<Housing frame 60>
FIG. 6 is a perspective view showing a detailed configuration of the housing frame 60 of FIG. The housing frame 60 is an integrally formed head housing made of a metal such as aluminum, and separates the bottom plate 601, the side wall 602 erected along the outer edge of the bottom plate 601, and the accommodating portions 62 and 63. The partition plate 61 is integrally formed by sand casting. By fixing the optical units 41 to 48 and 51 to 56 to the highly rigid housing frame 60, the arrangement accuracy of these optical units is improved, and the accuracy of laser processing is improved.

特に、本実施の形態によるマーカヘッド21では、レーザー発振器41からXYスキャナ47までの各光学ユニットを直線配置している。このような構成を採用することにより、固定ミラーが不要になり、固定ミラーの誤差やばらつきによる加工精度の低下を抑制できるが、レーザー発振器41及びXYスキャナ47間の距離が長くなり、筐体フレーム60の歪みが加工精度に与える影響が大きくなる。そこで、筐体フレーム60の剛性を向上させることにより、光学ユニットの直線配置に伴う加工精度の低下を抑制している。   In particular, in the marker head 21 according to the present embodiment, the optical units from the laser oscillator 41 to the XY scanner 47 are linearly arranged. Adopting such a configuration eliminates the need for a fixed mirror and suppresses a reduction in processing accuracy due to errors and variations in the fixed mirror, but increases the distance between the laser oscillator 41 and the XY scanner 47 and increases the housing frame. The influence of the distortion of 60 on the machining accuracy increases. Therefore, by improving the rigidity of the housing frame 60, a reduction in processing accuracy due to the linear arrangement of the optical unit is suppressed.

仕切り板61は、筐体フレーム60の内部空間を収容部62,63に分割する隔壁であり、レーザー発振器41、Zスキャナ45及びXYスキャナ47の整列方向に交差するように配置されている。すなわち、レーザー発振器41の出射光軸に垂直な壁面からなり、底板601及び互いに対向する側壁602にそれぞれ連結され、筐体フレーム60の内部空間を分割するとともに、筐体フレーム60の剛性を向上させている。   The partition plate 61 is a partition wall that divides the internal space of the housing frame 60 into the accommodating portions 62 and 63, and is arranged so as to intersect the alignment direction of the laser oscillator 41, the Z scanner 45, and the XY scanner 47. That is, it is made of a wall surface perpendicular to the outgoing optical axis of the laser oscillator 41 and is connected to the bottom plate 601 and the side walls 602 facing each other, dividing the internal space of the housing frame 60 and improving the rigidity of the housing frame 60. ing.

右側の収容部62は、右手の側壁602に光ファイバー引込孔62a及び配線引込孔62bが形成されている。光ファイバー引込孔62aは、光ファイバー23を外部から引き込むための貫通孔であり、配線引込孔62bは、信号伝送ケーブル70の接続部が取り付けられる貫通孔である。   The right accommodating portion 62 is formed with an optical fiber drawing hole 62 a and a wiring drawing hole 62 b in the right-hand side wall 602. The optical fiber drawing hole 62a is a through hole for drawing the optical fiber 23 from the outside, and the wiring drawing hole 62b is a through hole to which a connection portion of the signal transmission cable 70 is attached.

左側の収容部63は、下方の側壁602にレンズ鏡筒取付孔63aが形成され、上方の側壁602にレンズ鏡筒引出孔63bが形成され、底板601に配線引出孔63cが形成されている。レンズ鏡筒取付孔63aは、テレセントリックレンズ48のレンズ鏡筒の上端を収容部63内に挿入するための円形状の貫通孔である。レンズ鏡筒引出孔63bは、カメラモジュール560のレンズ鏡筒57を収容部63から筐体フレーム60外に引き出すための矩形状の貫通孔である。配線引出孔63cは、XYスキャナ47を制御するための配線ケーブルを引き出すための矩形状の貫通孔である。   The left receiving portion 63 has a lens barrel attachment hole 63 a formed in the lower side wall 602, a lens barrel extraction hole 63 b formed in the upper side wall 602, and a wiring extraction hole 63 c formed in the bottom plate 601. The lens barrel attachment hole 63 a is a circular through-hole for inserting the upper end of the lens barrel of the telecentric lens 48 into the accommodating portion 63. The lens barrel lead-out hole 63b is a rectangular through hole for pulling out the lens barrel 57 of the camera module 560 from the housing portion 63 to the outside of the housing frame 60. The wiring lead-out hole 63 c is a rectangular through-hole for drawing out a wiring cable for controlling the XY scanner 47.

仕切り板61には、レーザー発振器41の出力筒41Bを挿通させ、出力窓41Wを収容部63内に配置するための円形状の出力筒挿通孔61aと、配線ケーブルを貫通させる長孔からなる配線孔61bが形成されている。レーザー発振器41は、出力筒41Bを出力筒挿通孔61a内に挿入した状態で底板601に固定される。一方、Zスキャナ45は、底板601のZスキャナ配置領域631に固定され、XYスキャナ47は、XYスキャナ配置領域632に固定される。これらのスキャナ45,47は、その光軸をレーザー発振器41の出射光軸と略一致させて配置される。   The partition plate 61 is inserted into the output tube 41B of the laser oscillator 41, and the wiring formed by a circular output tube insertion hole 61a for placing the output window 41W in the accommodating portion 63 and a long hole through which the wiring cable passes. A hole 61b is formed. The laser oscillator 41 is fixed to the bottom plate 601 with the output tube 41B inserted into the output tube insertion hole 61a. On the other hand, the Z scanner 45 is fixed to the Z scanner arrangement area 631 of the bottom plate 601, and the XY scanner 47 is fixed to the XY scanner arrangement area 632. These scanners 45 and 47 are arranged with their optical axes substantially coincident with the outgoing optical axis of the laser oscillator 41.

レンズ鏡筒取付孔63a、レンズ鏡筒引出孔63b、配線引出孔63c、出力筒挿通孔61a及び配線孔61bは、Oリングなどの所定のシール部材を用いて封止される。また、側壁602及び仕切り板61の端面には、Oリング用の溝が形成され、Oリング62c及び63dがそれぞれ収容部62,63を取り囲むように配置されている。このため、図示しない上板を筐体フレーム60に被せることにより、収容部62及び63をそれぞれ密封することができる。   The lens barrel attachment hole 63a, the lens barrel lead-out hole 63b, the wiring lead-out hole 63c, the output tube insertion hole 61a, and the wiring hole 61b are sealed using a predetermined sealing member such as an O-ring. In addition, O-ring grooves are formed on the end surfaces of the side wall 602 and the partition plate 61, and the O-rings 62c and 63d are arranged so as to surround the accommodating portions 62 and 63, respectively. For this reason, the housing parts 62 and 63 can be sealed by covering the housing frame 60 with an upper plate (not shown).

光ファイバー引込孔62aは、光ファイバー23のケーブル接続部231によって塞がれるが、密封しようとすると、光ファイバー23に過大なストレスをかけることになり、伝送ロスによるパワー低下や光学特性の劣化が生じてしまう。このため、収容部62は、光ファイバー引込孔62aを介して、外部から粉塵が流入するのを許容している。   The optical fiber lead-in hole 62a is blocked by the cable connection portion 231 of the optical fiber 23. However, if the optical fiber drawing hole 62a is sealed, an excessive stress is applied to the optical fiber 23, resulting in a reduction in power and optical characteristics due to transmission loss. . For this reason, the accommodating part 62 is allowing the dust from flowing in through the optical fiber drawing hole 62a.

これに対し、収容部63は、仕切り板61を隔てて収容部62と分離され、収容部62よりも気密性の高い空間として形成される。このため、収容部62内の粉塵が、収容部63に侵入し、Zスキャナ45及びXYスキャナ47が故障するのを防止している。また、粉塵がレーザー光Lの光路上に侵入し、レーザー光Lの特性を劣化させ、加工精度を低下させるのを防止している。   On the other hand, the accommodating portion 63 is separated from the accommodating portion 62 with the partition plate 61 therebetween, and is formed as a space that is more airtight than the accommodating portion 62. For this reason, the dust in the accommodating part 62 penetrates into the accommodating part 63, and the Z scanner 45 and the XY scanner 47 are prevented from malfunctioning. Further, dust is prevented from entering the optical path of the laser light L, deteriorating the characteristics of the laser light L, and lowering the processing accuracy.

側壁602の外壁面には、支持脚65を取り付けるための3つの脚取付孔603が形成されている。各脚取付孔603は、支持脚65を固着するための係合孔であり、3つの支持脚65の重心が仕切り板61よりもテレセントリックレンズ48側となるように配置されている。   Three leg attachment holes 603 for attaching the support legs 65 are formed on the outer wall surface of the side wall 602. Each leg attachment hole 603 is an engagement hole for fixing the support leg 65, and is arranged so that the center of gravity of the three support legs 65 is closer to the telecentric lens 48 side than the partition plate 61.

<出力筒41B>
図7は、図5のレーザー発振器41の出力筒41Bの一構成例を示した断面図であり、レーザー発振器41の出射光軸を含む鉛直面によってマーカヘッド21を切断した場合の様子が示されている。
<Output tube 41B>
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the output cylinder 41B of the laser oscillator 41 of FIG. 5, and shows a state in which the marker head 21 is cut by a vertical plane including the emission optical axis of the laser oscillator 41. ing.

レーザー発振器41は、出力レンズ411を介してレーザー光Lを出射する。出力レンズ411は、出力レンズ係止フランジ413を発振器筐体410に螺入することにより発振器筐体410内に係止されている。発振器筐体410の内部空間は、出力レンズ411と発振器筐体410との間に配置されたOリング412によって密閉されている。   The laser oscillator 41 emits laser light L through the output lens 411. The output lens 411 is locked in the oscillator housing 410 by screwing the output lens locking flange 413 into the oscillator housing 410. The internal space of the oscillator housing 410 is sealed by an O-ring 412 disposed between the output lens 411 and the oscillator housing 410.

出力筒41Bは、レーザー発振器41の出射光軸方向に延びる鏡筒であり、一端にレーザー光Lを出力するための出力窓41Wが形成され、他端にフランジ部が形成されている。この出力筒41Bは、出力レンズ係止フランジ413と螺合させることによってレーザー発振器41に固着されている。出力筒41Bと発振器筐体410との間には、Oリング421が配置されている。また、出力筒41Bは、出力窓41Wが収容部63内に配置されるように、出力筒挿通孔61aを介して仕切り板61を貫通している。   The output cylinder 41B is a lens barrel extending in the direction of the emission optical axis of the laser oscillator 41. An output window 41W for outputting the laser light L is formed at one end, and a flange portion is formed at the other end. The output cylinder 41B is fixed to the laser oscillator 41 by screwing with the output lens locking flange 413. An O-ring 421 is disposed between the output tube 41B and the oscillator housing 410. Further, the output cylinder 41B penetrates the partition plate 61 through the output cylinder insertion hole 61a so that the output window 41W is disposed in the housing portion 63.

出力筒41Bの外周面には、ネジ溝が形成されており、出力筒係止ナット431を螺合させることによって、仕切り板61が出力筒係止ナット431と出力筒41Bのフランジ部との間に挟持され、出力筒41Bが仕切り板61に対し固定される。また、出力筒係止ナット431と出力筒41Bの間にはOリング432が配置されるとともに、出力筒係止ナット431と仕切り板61との間にはOリング433が配置され、出力筒挿通孔61aが完全に封止されている。この様な構成により、収容部62側から収容部63内に粉塵が進入するのを防止することができる。   A thread groove is formed on the outer peripheral surface of the output tube 41B, and the partition plate 61 is interposed between the output tube locking nut 431 and the flange portion of the output tube 41B by screwing the output tube locking nut 431. The output cylinder 41B is fixed to the partition plate 61. Further, an O-ring 432 is disposed between the output tube locking nut 431 and the output tube 41B, and an O-ring 433 is disposed between the output tube locking nut 431 and the partition plate 61 so that the output tube is inserted. The hole 61a is completely sealed. With such a configuration, it is possible to prevent dust from entering the housing portion 63 from the housing portion 62 side.

<配線図>
図8は、Zスキャナ45、XYスキャナ47、制御基板71〜73間の配線を示した図であり、配線引出孔63cを通る水平面によってマーカヘッド21を切断した場合の切断面が模式的に示されている。このマーカヘッド21には、XYスキャナドライバ基板73及びヒートシンク76が取り付けられている。
<Wiring diagram>
FIG. 8 is a diagram showing wiring between the Z scanner 45, the XY scanner 47, and the control boards 71 to 73, and schematically shows a cut surface when the marker head 21 is cut by a horizontal plane passing through the wiring lead-out hole 63c. Has been. An XY scanner driver board 73 and a heat sink 76 are attached to the marker head 21.

XYスキャナドライバ基板73は、XYスキャナ47を制御するための制御回路が形成された制御基板であり、筐体フレーム60の外側に配置されている。XYスキャナドライバ基板73とXYスキャナ47とを接続する配線ケーブル74や、XYスキャナドライバ基板73と中継基板72とを接続する配線ケーブル74は、配線引出孔63cを介して外部へ引き出され、配線ガイド板75を貫通してXYスキャナドライバ基板73に接続されている。   The XY scanner driver board 73 is a control board on which a control circuit for controlling the XY scanner 47 is formed, and is arranged outside the housing frame 60. The wiring cable 74 that connects the XY scanner driver board 73 and the XY scanner 47 and the wiring cable 74 that connects the XY scanner driver board 73 and the relay board 72 are drawn out to the outside through the wiring lead-out hole 63c, and are connected to the wiring guide. The plate 75 passes through and is connected to the XY scanner driver board 73.

配線ガイド板75は、配線ケーブルのシール部材であり、筐体フレーム60の配線引出孔63cを塞ぐように配置される。ヒートシンク76は、XYスキャナドライバ基板73を放熱させるための放熱部材である。   The wiring guide plate 75 is a sealing member for the wiring cable, and is disposed so as to close the wiring drawing hole 63 c of the housing frame 60. The heat sink 76 is a heat radiating member for radiating heat from the XY scanner driver board 73.

中継基板72は、収容部63内において仕切り板61の配線孔61bを塞ぐように配置され、配線ケーブル74を介してXYスキャナドライバ基板73、Zスキャナ45及びメイン基板71が接続されている。   The relay board 72 is disposed in the accommodating portion 63 so as to close the wiring hole 61 b of the partition plate 61, and the XY scanner driver board 73, the Z scanner 45, and the main board 71 are connected via the wiring cable 74.

<中継基板72>
図9は、Zスキャナ45側から見た中継基板ユニット720の一構成例を示した斜視図である。図10は、レーザー発振器41側から見た中継基板ユニット720の一構成例を示した図である。図11は、仕切り板61に取り付けられた中継基板ユニット720の断面図であり、レーザー発振器41の出射光軸に平行な鉛直面により切断した面が示されている。中継基板ユニット720は、中継基板72と、中継基板72が固着されるシール用補強板721とからなり、配線孔61bを塞ぐように、収容部63側から仕切り板61に取り付けられる。
<Relay board 72>
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration example of the relay board unit 720 as viewed from the Z scanner 45 side. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the relay board unit 720 as viewed from the laser oscillator 41 side. FIG. 11 is a cross-sectional view of the relay board unit 720 attached to the partition plate 61, and shows a plane cut by a vertical plane parallel to the emission optical axis of the laser oscillator 41. The relay board unit 720 includes a relay board 72 and a sealing reinforcing plate 721 to which the relay board 72 is fixed, and is attached to the partition plate 61 from the accommodating portion 63 side so as to close the wiring hole 61b.

中継基板72には、配線ケーブル74を着脱可能に接続するための複数のコネクタ723が両主面上に配置されている。シール用補強板721は、配線ケーブル74を貫通させる貫通孔726を有し、Zスキャナ45側には、この貫通孔726を取り囲むように環状溝が形成され、Oリング722が配置されている。中継基板72は、取付ネジをシール用補強板721に螺入させることによりシール用補強板721に固着され、中継基板72及びシール用補強板721間はOリング722によってシールされる。   On the relay substrate 72, a plurality of connectors 723 for detachably connecting the wiring cable 74 are disposed on both main surfaces. The sealing reinforcing plate 721 has a through hole 726 that allows the wiring cable 74 to pass therethrough. On the Z scanner 45 side, an annular groove is formed so as to surround the through hole 726, and an O-ring 722 is disposed. The relay board 72 is fixed to the seal reinforcing plate 721 by screwing attachment screws into the seal reinforcing plate 721, and the gap between the relay board 72 and the seal reinforcing plate 721 is sealed by an O-ring 722.

一方、シール用補強板721のレーザー発振器41側には、外縁に沿って環状溝が形成され、Oリング724が配置されている。中継基板ユニット720は、取付ネジを仕切り板61に螺入させることによって仕切り板61に固着され、中継基板72及び仕切り板61間はOリング724によってシールされる。従って、配線孔61bは、Oリング722,724によって完全に封止される。   On the other hand, on the laser oscillator 41 side of the sealing reinforcing plate 721, an annular groove is formed along the outer edge, and an O-ring 724 is disposed. The relay board unit 720 is fixed to the partition board 61 by screwing attachment screws into the partition board 61, and a gap between the relay board 72 and the partition board 61 is sealed by an O-ring 724. Accordingly, the wiring hole 61b is completely sealed by the O-rings 722 and 724.

<配線ガイド板75>
図12は、図6の配線引出孔63cを封止する配線ガイド板75の一構成例を示した斜視図である。また、図13は、図12のガイド板75の取り付け時の様子を示した斜視図である。配線ガイド板75は、配線用ブロック片751及び752からなり、これらのブロック片の端面を対向させることにより、配線ケーブル74を貫通させる複数の貫通孔が形成される。これらの貫通孔に配線ケーブル74を挿通し、筐体フレーム60の配線引出孔63cを塞ぐように配線ガイド板75を配置することにより、配線引出孔63cが、配線ケーブル74を挿通させた状態で封止される。
<Wiring guide plate 75>
FIG. 12 is a perspective view showing a configuration example of the wiring guide plate 75 that seals the wiring lead-out hole 63c of FIG. FIG. 13 is a perspective view showing a state when the guide plate 75 of FIG. 12 is attached. The wiring guide plate 75 includes wiring block pieces 751 and 752, and a plurality of through holes through which the wiring cable 74 passes are formed by making the end faces of these block pieces face each other. The wiring cable 74 is inserted into these through holes, and the wiring guide plate 75 is disposed so as to close the wiring drawing hole 63c of the housing frame 60, so that the wiring drawing hole 63c is inserted into the wiring cable 74. Sealed.

配線引出孔63cから引き出された各配線ケーブル74は、配線用ブロック751の係合溝757に収容され、Oリング756及び係止フランジ755に順に挿通される。配線用ブロック片751,752には、複数の係合溝757がそれぞれ設けられ、対向する係合溝757によって貫通孔が形成される。これらの貫通孔の内径は、筐体フレーム60側において狭小化しており、係止フランジ755を用いて、Oリング756を外側から貫通孔に押し込めば、Oリング756は、貫通孔内において係合溝757の内壁と係止フランジ755間に挟まれる。このため、配線ケーブル74を挿通させた状態で、Oリング756によって貫通孔がシールされる。   Each wiring cable 74 drawn out from the wiring lead-out hole 63c is accommodated in the engaging groove 757 of the wiring block 751, and is inserted through the O-ring 756 and the locking flange 755 in order. The wiring block pieces 751 and 752 are provided with a plurality of engaging grooves 757, and through holes are formed by the opposing engaging grooves 757. The inner diameters of these through holes are narrowed on the housing frame 60 side, and if the O-ring 756 is pushed into the through-hole from the outside using the locking flange 755, the O-ring 756 is engaged in the through-hole. It is sandwiched between the inner wall of the groove 757 and the locking flange 755. For this reason, the through-hole is sealed by the O-ring 756 in a state where the wiring cable 74 is inserted.

また、配線用ブロック片751,752間には、シール用ゴムシート753が配置され、シールされている。さらに、筐体フレーム60の外壁面上には、配線引出孔63cを取り囲むようにOリング754が配置されている。このため、配線用ブロック片751及び752を係合させた配線ガイド板75を筐体フレーム60に固着することにより、配線引出孔63cが完全に封止される。   A rubber sheet for sealing 753 is disposed between the wiring block pieces 751 and 752 and sealed. Further, an O-ring 754 is disposed on the outer wall surface of the housing frame 60 so as to surround the wiring lead hole 63c. For this reason, the wiring lead-out hole 63c is completely sealed by fixing the wiring guide plate 75 engaged with the wiring block pieces 751 and 752 to the housing frame 60.

本実施の形態によれば、レーザー発振器41、Zスキャナ45及びXYスキャナ47を略直線上に配置することにより、レーザー発振器41及びXYスキャナ47間のレーザー光Lの出射経路を略直線状とし、ミラーによって屈曲させる回数を少なくしたので、光学ユニットの誤差による加工精度の低下を抑制することができる。また、レーザー発振器41、Zスキャナ45及びXYスキャナ47を一体成形された筐体フレーム60に固着させるので、これらの光学ユニットの配置の誤差を低減し、加工精度を向上させることができる。さらに、仕切り板61(隔壁)を形成することにより、筐体フレーム60の剛性を向上させ、光学ユニットの配置の誤差がより低減されるので、加工精度を大幅に向上させることができる。   According to the present embodiment, by arranging the laser oscillator 41, the Z scanner 45, and the XY scanner 47 on a substantially straight line, the emission path of the laser light L between the laser oscillator 41 and the XY scanner 47 is made substantially linear, Since the number of times of bending by the mirror is reduced, it is possible to suppress a decrease in processing accuracy due to an error of the optical unit. Further, since the laser oscillator 41, the Z scanner 45, and the XY scanner 47 are fixed to the integrally formed housing frame 60, it is possible to reduce errors in the arrangement of these optical units and improve processing accuracy. Furthermore, by forming the partition plate 61 (partition wall), the rigidity of the housing frame 60 is improved, and errors in the arrangement of the optical unit are further reduced, so that the processing accuracy can be greatly improved.

また、Zスキャナ45及びXYスキャナ47を収容部63に収容する一方、レーザー発振器41を収容部62に収容し、収容部62に光ファイバー23を引き込むことにより、収容部63を収容部62よりも高気密とすれば、励起光を伝送する光ファイバー23に過大なストレスをかけることなく、収容部63の防塵性を確保することができる。このため、光ファイバー23における損失を抑制しつつ、加工精度を向上させることができる。   The Z scanner 45 and the XY scanner 47 are accommodated in the accommodating portion 63, while the laser oscillator 41 is accommodated in the accommodating portion 62, and the optical fiber 23 is drawn into the accommodating portion 62, so that the accommodating portion 63 is made higher than the accommodating portion 62. If airtight, the dust-proof property of the accommodating portion 63 can be ensured without applying excessive stress to the optical fiber 23 that transmits the excitation light. For this reason, it is possible to improve processing accuracy while suppressing loss in the optical fiber 23.

なお、本実施の形態では、レーザーマーカ20がSHG型レーザーマーキング装置である場合の例について説明したが、本発明によるレーザー加工装置はこれに限定されるものではない。例えば、ファイバーレーザー型のマーキング装置にも本発明は適用することができる。ファイバーレーザー型マーキング装置は、Yb(イッテルビウム)をドープしたファイバーを増幅器として用いるレーザーマーカである。   In the present embodiment, an example in which the laser marker 20 is an SHG type laser marking device has been described. However, the laser processing device according to the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a fiber laser type marking apparatus. The fiber laser type marking device is a laser marker using a fiber doped with Yb (ytterbium) as an amplifier.

20 レーザーマーカ
21 マーカヘッド
22 マーカコントローラ
23 光ファイバー
231 ケーブル接続部
41 レーザー発振器
41T 入力端子
41B 出力筒
41W 出力窓
410 発振器筐体
411 出力レンズ
412 発振器内シール用のOリング
413 出力レンズ係止フランジ
421,432,433 Oリング
431 出力筒係止ナット
45 Zスキャナ
47 XYスキャナ
48 テレセントリックレンズ
560 カメラモジュール
57 カメラ用のレンズ鏡筒
60 筐体フレーム
601 底板
602 側壁
603 脚取付孔
61 仕切り板
61a 出力筒挿通孔
61b 配線孔
62 右側の収容部
62a 光ファイバー引込孔
62b 配線引込孔
62c 発振器収容部シール用のOリング
63 左側の収容部
63a レンズ鏡筒取付孔
63b レンズ鏡筒引出孔
63c 配線引出孔
63d スキャナ収容部シール用のOリング
631 Zスキャナ配置領域
632 XYスキャナ配置領域
70 信号伝送ケーブル
71 メイン基板
72 中継基板
720 中継基板ユニット
721 シール用補強板
722,724 配線孔シール用のOリング
723 コネクタ
726 貫通孔
73 XYスキャナドライバ基板
74 配線ケーブル
75 配線ガイド板
751,752 配線用ブロック片
753 シール用ゴムシート
754,756 配線孔シール用のOリング
755 配線ケーブル係止フランジ
76 ヒートシンク
L レーザー光
20 Laser Marker 21 Marker Head 22 Marker Controller 23 Optical Fiber 231 Cable Connection Portion 41 Laser Oscillator 41T Input Terminal 41B Output Tube 41W Output Window 410 Oscillator Housing 411 Output Lens 412 O Ring 413 for Sealing in the Oscillator Output Lens Locking Flange 421 432, 433 O-ring 431 Output tube locking nut 45 Z scanner 47 XY scanner 48 Telecentric lens 560 Camera module 57 Camera lens barrel 60 Housing frame 601 Bottom plate 602 Side wall 603 Leg mounting hole 61 Partition plate 61a Output tube insertion hole 61b Wiring hole 62 Right housing part 62a Optical fiber lead hole 62b Wiring lead hole 62c O-ring 63 for oscillator housing part seal Left housing part 63a Lens barrel mounting hole 63b Lens barrel lead hole 63c Wiring lead hole 63d O-ring 631 for scanner accommodating portion seal Z scanner placement area 632 XY scanner placement area 70 Signal transmission cable 71 Main board 72 Relay board 720 Relay board unit 721 Seal reinforcement plate 722,724 O for wiring hole seal Ring 723 Connector 726 Through hole 73 XY scanner driver board 74 Wiring cable 75 Wiring guide plates 751, 752 Wiring block pieces 753 Sealing rubber sheets 754, 756 Wiring hole sealing O-ring 755 Wiring cable locking flange 76 Heat sink L Laser light

Claims (6)

レーザー光を生成するレーザー発振器と、
加工対象物上における上記レーザー光の照射位置を2次元方向に走査させるXYスキャナと、
上記XYスキャナから入射する上記レーザー光の入射角にかかわらず、上記加工対象物に向けて出射する上記レーザー光の出射角を一定にするテレセントリックレンズと、
上記レーザー発振器及び上記XYスキャナを収容する一体成形された筐体とを備え、
上記筐体は、上記レーザー発振器の出射光軸に交差するように配置された隔壁を有することを特徴とするレーザー加工装置。
A laser oscillator that generates laser light;
An XY scanner that scans the irradiation position of the laser beam on the workpiece in a two-dimensional direction;
A telecentric lens that makes the emission angle of the laser beam emitted toward the object to be processed constant regardless of the incidence angle of the laser beam incident from the XY scanner;
An integrally molded housing that houses the laser oscillator and the XY scanner,
The said housing | casing has a partition arrange | positioned so that the output optical axis of the said laser oscillator may be crossed, The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned.
上記レーザー光の焦点距離を制御するZスキャナを備え、
上記レーザー発振器、上記Zスキャナ及び上記XYスキャナは、略直線上に整列した状態で上記筐体に固着されることを特徴とする請求項1に記載のレーザー加工装置。
A Z scanner for controlling the focal length of the laser beam,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the laser oscillator, the Z scanner, and the XY scanner are fixed to the housing in a state of being aligned on a substantially straight line.
上記筐体の内部空間は、上記隔壁によって第1収容部及び第2収容部に分割され、
第1収容部は、上記レーザー発振器を収容するとともに、励起光を伝送するための光ファイバーが外部から引き込まれ、
第2収容部は、上記Zスキャナ及び上記XYスキャナを収容することを特徴とする請求項2に記載のレーザー加工装置。
The internal space of the housing is divided into a first housing part and a second housing part by the partition wall,
The first accommodating portion accommodates the laser oscillator, and an optical fiber for transmitting excitation light is drawn from the outside.
The laser processing apparatus according to claim 2, wherein the second storage unit stores the Z scanner and the XY scanner.
上記Zスキャナは、上記レーザー光のビーム径を拡大し、
上記レーザー発振器は、一端に上記レーザー光を出力するための出力窓が形成された出力筒が固着され、
上記出力筒は、上記出力窓が第2収容部に配置されるように、上記隔壁を貫通して配置されていることを特徴とする請求項3に記載のレーザー加工装置。
The Z scanner enlarges the beam diameter of the laser beam,
In the laser oscillator, an output tube in which an output window for outputting the laser beam is formed at one end is fixed,
The laser processing apparatus according to claim 3, wherein the output cylinder is disposed through the partition wall so that the output window is disposed in the second housing portion.
配線ケーブルが着脱可能に接続されるコネクタが両面に設けられた配線基板を備え、
上記配線基板が、上記隔壁に形成される配線用の貫通孔を塞いでいることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のレーザー加工装置。
Provided with a wiring board provided on both sides with connectors to which the wiring cable is detachably connected,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the wiring board closes a wiring through hole formed in the partition wall.
上記レーザー発振器、上記Zスキャナ及び上記XYスキャナの配列方向の重心位置が上記隔壁よりも上記XYスキャナ側となるように配置され、上記筐体下面を支持する3つの支持脚を備えたことを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のレーザー加工装置。   The laser oscillator, the Z scanner, and the XY scanner are arranged such that the center of gravity in the arrangement direction is closer to the XY scanner than the partition, and includes three support legs that support the lower surface of the housing. The laser processing apparatus according to claim 2.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017056481A (en) * 2015-09-17 2017-03-23 ファナック株式会社 Laser processing system having cleaning function of laser optical path
JP2021104511A (en) * 2019-12-26 2021-07-26 ブラザー工業株式会社 Laser machining device
JP2022531926A (en) * 2019-05-09 2022-07-12 トルンプフ レーザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング A processing head for guiding a laser beam, and a laser processing device provided with the processing head.

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017056481A (en) * 2015-09-17 2017-03-23 ファナック株式会社 Laser processing system having cleaning function of laser optical path
US10456864B2 (en) 2015-09-17 2019-10-29 Fanuc Corporation Laser processing system having function of cleaning laser optical path
JP2022531926A (en) * 2019-05-09 2022-07-12 トルンプフ レーザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング A processing head for guiding a laser beam, and a laser processing device provided with the processing head.
JP7315709B2 (en) 2019-05-09 2023-07-26 トルンプフ レーザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Processing head for directing a laser beam and laser processing apparatus comprising the processing head
JP2021104511A (en) * 2019-12-26 2021-07-26 ブラザー工業株式会社 Laser machining device
JP7338459B2 (en) 2019-12-26 2023-09-05 ブラザー工業株式会社 Laser processing equipment

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