JP2017064751A - レーザ光出射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザ光を遮断可能なレーザ光出射装置でありながら、装置の小型化が可能なレーザ光出射装置を提供することを目的とする。【解決手段】レーザ光出射装置は、レーザ光発振部と、レーザ光のレーザ光路上に配置されレーザ光を反射させてレーザ光の進行方向を変更する折返しミラーと、前記折返しミラーを所定方向に移動可能に支持する支持部と、前記折返しミラーを移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を有し、前記折返しミラーは、全反射面である第1面と、光吸収率が前記第1面の光吸収率より大きい第2面とを有し、前記制御部は、前記第1面が前記レーザ光路上に配置される第1制御と、前記第2面が前記レーザ光路上に配置される第2制御と、を切り替える。【選択図】 図4

Description

本発明は、レーザ光を出射するレーザ光出射装置に関する。
従来、レーザ光出射装置は、例えば、レーザ加工装置の一部として用いられている。レーザ加工装置は、当該レーザ光出射装置からのレーザ光を加工対象物に照射することによって、加工対象物に加工を施している。
レーザ光出射装置の発明として、特許文献1記載の発明が知られている。特許文献1記載のレーザ光出射装置は、レーザ光を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたレーザ光を反射する折返しミラーとを有している。レーザ発振器から発振されたレーザ光は、折返しミラーによって反射されることにより、レーザ光の進行方向が変更される。
特許文献1記載のレーザ加工装置は、シャッタを有して構成されている。特許文献1記載のレーザ加工装置において、当該シャッタは、レーザ発振器と折返しミラーとの間に配設されている。当該シャッタは、レーザ光の光路上に定められる遮断位置と、レーザ光の光路から退避した退避位置と、の2つの位置に移動可能に構成されている。監視制御装置によって異常の発生を検出した場合に、当該シャッタは遮断位置に移動される。シャッタが光路上に移動されることによりレーザ光が遮断される。
また、特許文献1記載の発明においては、レーザ加工装置はビームダンパをさらに有している。ビームダンパは、レーザ光の吸収率が高い部材から構成されている。シャッタによってレーザ光の光路が遮断されると、レーザ光は、シャッタによって反射される。反射されたレーザ光はビームダンパに入射し、吸収される。
特開2002−001555号公報
しかしながら、当該特許文献1記載のレーザ加工装置のように、折返しミラーから独立した部材としてシャッタを配設した場合、レーザ発振器と折返しミラーとの間に当該シャッタを配設する為のスペースが必要となり、レーザ発振器からのレーザ出射方向においてレーザ光出射装置の小型化を妨げてしまう場合があった。
本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ光を遮断可能なレーザ光出射装置でありながら、装置の小型化が可能なレーザ光出射装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明の一側面に係るレーザ光出射装置は、レーザ光を発振するレーザ光発振部と、前記レーザ光発振部から出射されたレーザ光のレーザ光路上に配置され、レーザ光を反射させてレーザ光の進行方向を変更する折返しミラーと、前記折返しミラーを所定方向に移動可能に支持する支持部と、前記折返しミラーを移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、を有し、前記折返しミラーは、第1面と第2面とを有し、前記第1面は、入射されたレーザ光を全反射する全反射面であり、前記第2面は、当該第2面の光吸収率が前記第1面の光吸収率より大きい面であり、前記制御部は、前記第1面が前記レーザ光路上に配置されるように、前記駆動部を制御する第1制御と、前記第2面が前記レーザ光路上に配置されるように、前記駆動部を制御する第2制御と、を切り替えることを特徴とする。
当該レーザ光出射装置では、折返しミラーが第1面と第2面とを有する。当該レーザ光出射装置は、全反射面である第1面を光路上に配置することにより、第1面でレーザ光を反射させてレーザ光の進行方向を変更することができる。そして、当該レーザ光出射装置は、第2面を光路上に配置することにより、レーザ光を遮断することができる。又、第2面は、折返しミラーの一部として折返しミラーと一体に構成される。つまり、当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光を遮断する為の構成を別に配設することがないので、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項1記載のレーザ光出射装置であって、前記第2面の前記レーザ光が入射する面に、前記レーザ光が入射する方向に向かって突出する突起構造が形成されていることを特徴とする。
当該レーザ光出射装置では、第2面の前記レーザ光が入射する面に、レーザ光が入射する方向に向かって突出する突起構造が形成されている。従って、第2面に入射したレーザ光は、突起構造で吸収される。即ち、当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光を突起構造で吸収することができるので、簡単な構成でレーザ光を吸収できると共に、レーザ光を遮断する為の構成を別に配設することがないので、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項1または2に記載のレーザ光出射装置であって、レーザ光を吸収する吸収材をさらに有し、前記第2面が前記レーザ光路上に配置されたときの前記第2面のレーザ光路に対する角度は、前記第2面に入射したレーザ光が前記吸収材へ反射する角度であることを特徴とする。
当該レーザ光出射装置では、第2面の角度が、第1面の角度と異なる。従って、第2面に入射したレーザ光は、第1面に反射される方向と異なる方向に反射される。即ち、当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光を、第1面に反射される方向と異なる方向に進行させることができるので、異なる方向に進行するレーザ光を吸収材で吸収できると共に、レーザ光を遮断する為の構成を別に配設することがないので、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項1から3のいずれか記載のレーザ光出射装置であって、前記支持部は、前記折返しミラーが回転するように前記折返しミラーを支持することを特徴とする。
第1面が光路上に配置される折返しミラーの位置と、第2面が光路上に配置される折返しミラーの位置と、の間で折返しミラーの移動のためのスペースが必要となる。しかし、当該レーザ光出射装置では、支持部は、折返しミラーが回転するように折返しミラーを支持するので、折返しミラーの移動のためのスペースを小さくできる。つまり、当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項4記載のレーザ光出射装置であって、前記折返しミラーが回転する回転軸が、前記第1面と垂直に設けられることを特徴とする。
当該レーザ光出射装置では、折返しミラーが回転する回転軸が、第1面と垂直である。従って、折返しミラーの移動のためのスペースを小さくできる。つまり、当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項1から3のいずれか記載のレーザ光出射装置であって、前記支持部は、前記折返しミラーが前記光路と交差する方向に移動するように前記折返しミラーを支持することを特徴とする。
当該レーザ光出射装置では、支持部は、折返しミラーが光路と交差する方向に移動するように折返しミラーを支持する。従って、第1面が光路上に配置される折返しミラーの位置と、第2面が光路上に配置される折返しミラーの位置と、の間で折返しミラーの移動のための構成を簡単にできる。つまり、当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項6記載のレーザ光出射装置であって、前記支持部は、前記折返しミラーの前記第1面と平行な方向に前記折返しミラーが移動するように前記折返しミラーを支持することを特徴とする。
当該レーザ光出射装置では、折返しミラーが移動する方向は、折返しミラーの第1面と平行である。従って、第1面が光路上に配置される折返しミラーの位置と、第2面が光路上に配置される折返しミラーの位置と、の間での折返しミラーの移動のためのスペースを小さくできる。つまり、当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項1から7のいずれか記載のレーザ光出射装置であって、前記駆動部は、前記折返しミラーに対してレーザ光発振部の反対側に配置されることを特徴とする。
当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光発振部と折返しミラーとの間に駆動部を設ける場合と比較して、レーザ光発振部と折返しミラーとの間の距離を小さくすることができる。したがって、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項1から8のいずれか記載のレーザ光出射装置であって、前記第1面の傾斜位置を、前記レーザ光の光路に対して調整する調整部をさらに有し、前記調整部は、前記レーザ光路に対する位置が固定される本体部と、前記駆動部を介して前記支持部を保持する保持部と、前記本体部に対して前記保持部を位置の変更可能に連結する連結部と、を有し、前記駆動部は、前記保持部に固定されることを特徴とする。
当該レーザ光出射装置は、第1面の位置をレーザ光に対して調整する調整部を有する。従って、第1面で反射するレーザ光の進行方向を調整することができる。
本発明の他の側面に係るレーザ光出射装置は、請求項1から9のいずれか記載のレーザ光出射装置であって、前記レーザ光出射装置からレーザ光を発振させるか否かを受け付ける受付部を、さらに有し、前記制御部は、受付部がレーザ光を発振させる指示を受け付けた場合、前記第1制御を実行する、ことを特徴とする。
当該レーザ光出射装置は、レーザ光を発振させる場合に、第1制御を実行して、第1面をレーザ光路に配置させることができる。従って、レーザ光出射装置からレーザ光を出射することができる。
前記目的を達成するため、本発明の一側面に係るレーザ光出射装置は、レーザ光を発振するレーザ光発振部と、前記レーザ光発振部から出射されたレーザ光のレーザ光路上に配置され、レーザ光を反射させてレーザ光の進行方向を変更する折返しミラーと、前記折返しミラーを所定方向に移動可能に支持する支持部と、前記折返しミラーを移動させる駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、レーザ光を吸収する吸収材と、を有し、前記折返しミラーは、第1面と第2面とを有し、前記第1面は、入射されたレーザ光を全反射する全反射面であり、前記第2面が前記レーザ光路上に配置されたときの前記第2面の前記レーザ光路に対する角度は、前記第2面に入射したレーザ光を前記吸収材へ反射するように定められた角度であり、前記制御部は、前記第1面が前記レーザ光路上に配置されるように、前記駆動部を制御する第1制御と、前記第2面が前記レーザ光路上に配置されるように、前記駆動部を制御する第2制御と、を切り替えることを特徴とする。
当該レーザ光出射装置では、前記折返しミラーが第1面と第2面とを有する。当該レーザ光出射装置は、全反射面である第1面を光路上に配置することにより、第1面でレーザ光を反射させてレーザ光の進行方向を変更することができる。そして、当該レーザ光出射装置は、第2面を光路上に配置することにより、レーザ光を遮断することができる。又、第2面は、折返しミラーの一部として折返しミラーと一体に構成される。つまり、当該レーザ光出射装置によれば、レーザ光を遮断する為の構成を別に配設することがないので、レーザ光出射装置の小型化を実現し得る。
本実施形態のレーザ加工システム1の概略構成を示す説明図である。 レーザ加工システム1におけるレーザ加工装置本体11の構成を示す説明図である。(a)は、折返しミラーユニット60が出射位置に位置する場合を示す。(b)は、折返しミラーユニット60が遮断位置に位置する場合を示す。 レーザ加工システム1の制御系を示すブロック図である。 本実施形態における折返しミラーユニット60の構成を示す説明図である。 本実施形態における折返しミラー61の構成を示す説明図である。 本実施形態に関するメイン処理プログラムのフローチャートである。 折返しミラー61の変形例である折返しミラー61の構成を示す説明図である。(c)は、(a)の一部を拡大した説明図である。 折返しミラーユニット60の変形例である折返しミラーユニット60bの構成を示す説明図である。
以下、本発明に係るレーザ光出射装置をレーザ加工システムについて具体化した一実施形態に基づき、詳細に説明する。
(レーザ加工システム1の概略構成)
図1、図2は、本実施形態の概略構成を示す図である。本実施形態に係るレーザ加工システム1は、加工対象物Wに対してレーザ光を出射する。レーザ加工システム1は、加工対象物Wに出射されたレーザ光を、加工対象物Wに対して走査する。レーザ加工システム1は、レーザ光を走査することにより、加工対象物Wの表面にレーザマーキング加工を行う。
以下の説明において、図1の左方向、右方向、上方向、下方向を、レーザ加工システム1の前方向、後方向、上方向、下方向とし、図2の左方向、右方向、上方向、下方向を、レーザ加工システム1の前方向、後方向、左方向、右方向とする。
レーザ加工システム1は、レーザ加工装置本体11と、励起光部12と、レーザコントローラ13と、PC14と、から構成されている。
レーザ加工装置本体11は、レーザ光を出射し、加工対象物Wに対してレーザ光を走査する。レーザ加工装置本体11は、レーザ発振ユニット50、折返しミラーユニット60、吸収材70、反射ミラー80、走査ユニット90、本体ベース100から構成される。
励起光部12は、励起光を発する。励起光部12は、レーザコントローラ13と電気的に接続する。励起光部12は、光ファイバ55を介して、レーザ加工装置本体11と接続する。励起光部12は、励起光源120と、レーザドライバ121と、から構成される。
レーザコントローラ13は、コンピュータで構成される。レーザコントローラ13は、レーザ加工装置本体11と電気的に接続するとともに、励起光部12と電気的に接続する。また、レーザコントローラ13は、PC14と電気的に接続する。レーザコントローラ13は、PC14から受け取った印字情報や指示情報に基づいて、レーザ加工装置本体11や励起光部12を制御する。
PC14は、パーソナルコンピュータ等で構成される。PC14は、入力部141を有しており、入力部141から各種の指示を受け付ける。PC14は、入力部141から受け付けた指示に基づいて、レーザコントローラ13に印字情報や指示情報を与える。
レーザ発振ユニット50は、レーザ加工装置本体11の後端付近に本体ベース100に固定して配置される。レーザ発振ユニット50は、レーザコントローラ13からの指示に基づいて、レーザ光を前方向に向けて出射する。
レーザ発振ユニット50は、レーザ発振器51とビームエキスパンダ52とから構成される。レーザ発振器51は、レーザ光を出射する。レーザ発振器51は、共振器ミラー、レーザ媒質、受動Qスイッチ、ファイバ接続部等から構成される。ファイバ接続部は、光ファイバに接続する。ファイバ接続部は、光ファイバ55を介して、励起光部12から発せられた励起光を受ける。レーザ媒質は、励起光を受けて励起されてレーザ発振する。レーザ媒質としては、例えば、Nd:YAG結晶やNd:GdVO結晶やNd:YVO結晶等を用いることができる。共振器ミラーは、レーザ媒質を挟んで配置される一対のミラーとして構成される。共振器ミラーは、レーザ媒質から発振されたレーザ光を増幅する。受動Qスイッチは、内部に蓄えられたエネルギーが受動Qスイッチの構成により定まる固有の閾値を超えると透過率が高くなる結晶である。受動Qスイッチは、レーザ光をパルス状のレーザとして発振する。ビームエキスパンダ52は、レーザ発振器51の前側に設けられている。ビームエキスパンダ52は、レーザ発振器51から発振されたレーザ光のビーム径を調整する。
折返しミラーユニット60は、レーザ発振ユニット50より前側に、本体ベース100に固定して配置される。折返しミラーユニット60は、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光の光路P上に配置される。折返しミラーユニット60は、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光を反射して、レーザ光の進行方向を変える。折返しミラーユニット60は、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光をレーザ加工装置本体11から出射させる出射位置と、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光をレーザ加工装置本体11から出射させない遮断位置と、のいずれかの位置に切替可能に構成されている。折返しミラーユニット60は、電源がオフ状態の時などレーザ加工が実行されないときには、遮断位置に位置する。折返しミラーユニット60は、レーザ加工時には、出射位置に位置する。折返しミラーユニット60は、PC14から加工中断指示が入力された場合等に、遮断位置に位置する。折返しミラーユニット60が出射位置に位置する場合、折返しミラーユニット60は、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光を左方向に折り返す。折返しミラーユニット60が遮断位置に位置する場合、折返しミラーユニット60は、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光の一部を吸収するとともに、レーザ光の一部を左方向より後方向に傾いた方向に折り返す。
吸収材70は、レーザ光の吸収率が高い材料で構成される。例えば板金に亜鉛メッキ黒加工を施したものや、表面に凹凸を形成してレーザ光を吸収しやすくしたものが使用される。吸収材70は、前後方向において、レーザ発振ユニット50と折返しミラーユニット60との間に配置され、左右方向において、レーザ発振ユニット50及び折返しミラーユニット60よりも左側に配置される。吸収材70は、折返しミラーユニット60が遮断位置に位置するときに、折返しミラーユニット60から反射されたレーザ光の光路上に配置される。したがって、折返しミラーユニット60が遮断位置に位置するときに、吸収材70は、反射されたレーザ光を吸収する。
反射ミラー80は、入射されたレーザ光をほぼすべて反射するミラーである。反射ミラー80は、折返しミラーユニット60の左側に、反射面が折返しミラーユニット60から反射したレーザ光の光路に対して45度の角度になるように、配置される。反射ミラー80は、折返しミラーユニット60が出射位置に位置するときに、折返しミラーユニット60から反射されたレーザ光の光路上に配置される。反射ミラー80は、折返しミラーユニット60で反射されたレーザ光を、右方向から受け、前方向へ反射させる。
走査ユニット90は、折返しミラーユニット60より前側に、本体ベース100に固定して配置される。走査ユニット90は、反射ミラー80に反射されたレーザ光の光路上に配置される。走査ユニット90は、反射ミラー80からレーザ光を受け、レーザ光を下方向に向けて出射する。走査ユニット90は、レーザ光を走査する。
走査ユニット90は、ガルバノスキャナと、fθレンズとを有して構成される。ガルバノスキャナは、X軸ガルバノモータ91と、Y軸ガルバノモータ92とを有する。X軸ガルバノモータ91及びY軸ガルバノモータ92には、それぞれガルバノミラーが回動可能に保持されている。X軸ガルバノモータ91の回転軸とY軸ガルバノモータ92の回転軸とは直交するように配置されている。X軸ガルバノモータ91とY軸ガルバノモータ92との回転が制御されることにより、レーザ光が走査される。fθレンズは、ガルバノスキャナによって走査されたレーザ光を集光し、焦平面で等速走査させる構成である。
(回路構成)
次に、レーザ加工システム1の電気的構成について、図3に基づいて説明する。
レーザ加工システム1は、レーザ加工装置本体11および励起光部12を制御するレーザコントローラ13、ガルバノドライバ95、レーザドライバ121等から構成されている。レーザコントローラ13は、ガルバノドライバ95、レーザドライバ121、モータ63、PC14等と電気的に接続している。
レーザコントローラ13は、CPU131と、RAM132と、ROM133とを有する。RAM132は、印字パターンのXY座標データ等を一時的に保存する。ROM133は、各種のプログラムを記憶する。CPU131は、ROM133に記憶されているプログラムに従って各種の演算及び制御を行う。
また、CPU131は、PC14から入力された印字情報に基づいてガルバノ駆動情報を決定し、ガルバノ駆動情報をガルバノドライバ95に出力する。CPU131は、PC14から入力された印字情報に基づいてレーザ発振器51を駆動させるレーザ駆動情報を決定し、レーザ駆動情報をレーザドライバ121に出力する。
また、CPU131は、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光をレーザ加工装置本体11から出射させる出射位置に折返しミラーユニット60を位置させる出射指示信号と、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光をレーザ加工装置本体11から出射させない遮断位置に折返しミラーユニット60を位置させる遮断指示信号と、をモータ63に出力する。
PC14は、ユーザの指示が入力される入力部141を有する。入力部141は、例えば、キーボードやマウス等で構成される。PC14は、入力部141から入力された指示に基づいて、レーザコントローラ13に印字情報を出力する。
(折返しミラーユニットの説明)
次に、折返しミラーユニット60の構成について、図4及び図5に基づいて詳述する。
折返しミラーユニット60は、折返しミラー61と、支持部62と、モータ63と、調整部64とから構成される。
折返しミラー61は、略円柱形状に形成された部材であり、円柱の中心軸方向の端の面は、第1面611と第2面612とから構成される。第1面611は、円柱の中心軸とその法線が一致した平面である。第2面612は、円柱の軸方向に対してその法線が所定の角度だけ傾斜した平面である。第1面611は、反射率が高い鏡面として形成される。第1面611は、レーザ光を反射する。第2面612は、第1面611より反射率が低い面として形成される。第2面612は、表面に艶消し黒アルマイト加工処理が施され、レーザ光の吸収率が高くなるように形成されている。第2面612は、レーザ光の一部を吸収し、一部を反射する。第2面612は、遮断位置に配置されたときに、光路Pに対する角度が、第2面612で反射したレーザ光が吸収材70に向かうような角度に配置される。
支持部62は、折返しミラー61を支持する。支持部62は、折返しミラー61の第1面611及び第2面612と反対側の端部に配置され、折返しミラー61を支持する。支持部62は、折返しミラー61と反対側の端部に、モータ63のモータ軸631が挿入される穴部を有する。穴部は、支持部62の中心に形成され、折返しミラー61の中心軸方向に延びるように形成される。
モータ63は、ステッピングモータ等で構成されている。モータ63のモータ軸631は、支持部62の穴部に挿入される。モータ63は、折返しミラー61に対して、折返しミラー61の第1面611及び第2面612が形成された側とは、反対側に配置されている。モータ63は、モータ軸631が、レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光の光路Pの方向と45度の角度をなす方向に延びるように、固定される。図4において、レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光の光路Pの方向は、前後方向である。図4において、レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光の光路Pの方向と45度の角度をなす方向は、右前から左後に向う方向である。モータ軸631は、第1面611と垂直な方向に配置されている。モータ63が回転駆動すると、支持部62が回転する。支持部62の回転に伴って、支持部62に支持された折返しミラー61は、回転する。よって、モータ63が回転駆動することにより、折返しミラー61は、モータ63のモータ軸631を中心として回転する。
折返しミラー61が、折返しミラー61の中心軸を中心として回転移動することにより、折返しミラーユニット60は、レーザ光路P上に第1面611が配置される出射位置と、レーザ光路P上に第2面612が配置される遮断位置と、のいずれかの位置に切替える。レーザ光路P上に第1面611が配置されたとき、第1面611は、レーザ光路Pに対して45度の傾斜位置に配置され得る。第1面611は、入射されたレーザ光を反射して、レーザ光の進行方向を90度変更する。第1面611に反射されたレーザ光は、反射ミラー80に入射する。レーザ光路P上に第2面612が配置されたときの、レーザ光路Pに対する第2面612の角度は、レーザ光路P上に第1面611が配置されたときの、レーザ光路Pに対する第1面611の角度と、異なっている。したがって、レーザ光路P上に第2面612が配置されたとき、レーザ光の一部は第2面612で吸収されるとともに、レーザ光の他の一部は、反射ミラー80とは異なる方向に反射される。第2面612で反射されたレーザ光の光路上に吸収材70が配置されることにより、第2面612で反射されたレーザ光は吸収材70に吸収される。レーザ光路P上に第2面612が配置されたとき、レーザ光は、レーザ加工装置本体11から外部へ出射されない。
(調整部)
調整部64は、モータ63及び支持部62を介して、折返しミラー61を本体ベース100に固定する。また、調整部64は、折返しミラー61の傾斜位置を、レーザ発振ユニット50から出射されたレーザ光の光路Pに対して、調整可能に構成される。
調整部64は、第1金属板641、第2金属板642、第3金属板643、リベット644a、ボルト645a、リベット644b、及び、ボルト645bから構成される。
第1金属板641は、金属板を略コの字形状に曲げて構成される。第1金属板641は、底部641aと、底部641aから垂直方向に延びる垂直部641bと、垂直部641bの上端から水平方向に延びる頂部641cとから構成される。底部641aには取付用の孔が形成されており、孔にボルト等を挿入することにより、底部641aは、本体ベース100に固定される。垂直部641bは、円形の開口を有している。円形の開口は、レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光が通過する経路となる。また、垂直部641bには、リベット644aが取付けられる孔と、ボルト645aが取付けられる孔とが形成される。
第2金属板642は、金属板を略Lの字形状に曲げて構成される。第2金属板642は、垂直部642aと、垂直部642aの上端から水平方向に延びる頂部642bとから構成される。垂直部642aは、円形の開口を有している。円形の開口は、レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光が通過する経路となる。また、垂直部642aには、リベット644aが取付けられる孔と、ボルト645aが取付けられる孔とが形成される。頂部642bには、リベット644bが取付けられる孔と、ボルト645bが取付けられる孔とが形成される。
第3金属板643は、金属板を略Lの字形状に曲げて構成される。第3金属板643は、垂直部643aと、垂直部643aの上端から水平方向に延びる頂部643bとから構成される。頂部643bには、リベット644bが取付けられる孔と、ボルト645bが取付けられる孔とが形成される。垂直部643aには、モータ63のモータ軸631が通されるための開口が形成されている。垂直部643aには、モータ軸631が開口に通された状態で、モータ63が固定される。
リベット644aは、第1金属板641と第2金属板642とを回動自在に連結する。リベット644aは、第1金属板641の垂直部641bに形成された孔と、第2金属板642の垂直部641aに形成された孔と、が位置合わせされた状態で、孔に挿入される。リベット644aが第1金属板641と第2金属板642とを連結した状態では、第2金属板642は第1金属板641に対して回動可能に連結されている。
ボルト645aは、第1金属板641と第2金属板642とを固定する。ボルト645aは、第1金属板641に対して第2金属板642を位置決めした後に、孔に挿入され、第1金属板641と第2金属板642とを固定する。
リベット644bは、第2金属板642と第3金属板643とを回動自在に連結する。リベット644bは、第2金属板642の頂部642bに形成された孔と、第3金属板643の頂部643bに形成された孔と、が位置合わせされた状態で、孔に挿入される。リベット644bが第2金属板642と第3金属板643とを連結した状態では、第3金属板643は第2金属板642に対して回動可能に連結されている。
ボルト645bは、第2金属板642と第3金属板643とを固定する。ボルト645bは、第2金属板642に対して第3金属板643を位置決めした後に、孔に挿入され、第2金属板642と第3金属板643とを固定する。
したがって、リベット644a及びリベット644bが挿入された状態では、第2金属板642は第1金属板641に対して回動自在であり、第3金属板643は第2金属板642に対して回動自在であるので、作業者は、第2金属板642及び第3金属板643の回動を調整することができる。第2金属板642及び第3金属板643の回動を調整することにより、作業者は、レーザ光の光路Pに対する折返しミラー61の角度を調整することができる。
折返しミラー61は、第1面611が、レーザ光の光路Pに対して45度の角度になるように、調整されて配置される。折返しミラー61は、モータ63が回転駆動すると、回転する。折返しミラー61は、第1面611がレーザ光の光路P上に配置された状態から180度回転した状態では、レーザ光の光路P上に第2面612が配置されるように配置される。
(フロー)
次に、レーザ加工システム1について折返しミラー61を駆動させる処理内容について、図6を用いて説明する。
電源がオン状態にされると、折返しミラー61を駆動させる処理が開始される。折返しミラーユニット60は、遮断位置に位置している。
S1においては、CPU131は、加工指令を受付けたかどうかを判断する。加工指令は、PC14からレーザコントローラ13に伝えられる。S1において、加工指令を受付けた場合、CPU131は、S2に処理を移行する。S1において、加工指令を受付けていない場合、CPU131は、折返しミラー61を駆動させる処理を終了する。
S2においては、CPU131は、モータ63に対し出射指示信号を送信する。CPU131は、モータ63に対し出射指示信号としてモータ63が180度回転駆動するような信号を送信する。モータ63は、出射指示信号を受け、回転駆動する。モータ63が回転駆動することにより、折返しミラー61の位置が変更される。モータ63が180度回転駆動することにより、折返しミラー61は、第2面612がレーザ光路P上にある遮断位置から、第1面611がレーザ光路P上にある出射位置に、回転移動する。第1面611がレーザ光路P上に配置されると、CPU131は、S3に処理を移行する。
S3においては、CPU131は、レーザ加工装置本体11及びレーザ発振ユニット50を制御して、レーザ加工装置本体11からレーザ光を出射させる。レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光は、第1面611に入射する。第1面611に入射したレーザ光は、第1面611で反射され、反射ミラー80に入射する。反射ミラー80に入射したレーザ光は、反射ミラー80で反射して、走査ユニット90に入射する。走査ユニット90に入射したレーザ光は、走査ユニット90により走査される。これによって、印字対象物Wは、マーキング加工される。レーザ加工装置本体11からレーザ光を出射すると、CPU131は、S4に処理を移行する。
S4においては、CPU131は、加工中断指令を受けたか否かを判断する。ユーザによって、加工を中断する指示が入力部141に入力されると、PC14が加工中断指令をCPU131に送信する。加工中断指令を受けた場合、CPU131は、S9に処理を移行する。加工中断指令を受けていない場合、CPU131は、S5に処理を移行する。加工中断指令は、PC14からレーザコントローラ13に伝えられる。
S9においては、CPU131は、モータ63に対し遮断指示信号を送信する。CPU131は、モータ63に対し遮断指示信号としてモータ63が180度回転駆動するような信号を送信する。モータ63が180度回転駆動することにより、折返しミラー61は、第1面611がレーザ光路P上にある出射位置から、第2面612がレーザ光路P上にある遮断位置に、回転移動する。第2面612がレーザ光路P上に配置されると、CPU131は、S10に処理を移行する。
S10においては、CPU131は、加工再開指令を受けたか否かを判断する。ユーザによって、加工を再開する指示が入力部141に入力されると、PC14が加工再開指令をCPU131に送信する。加工再開指令を受けた場合、CPU131は、S2に処理を移行する。加工再開指令を受けていない場合、CPU131は、S10に処理を移行する。
S5においては、CPU131は、加工停止指令を受けたか否かを判断する。ユーザによって、加工を停止する指示が入力部141に入力されると、PC14が加工停止指令をCPU131に送信する。また、不図示の異常検知手段が異常を検知した場合、CPU131は加工停止指令を受ける。加工停止指令を受けた場合、CPU131は、S7に処理を移行する。加工中断指令を受けていない場合、CPU131は、S6に処理を移行する。
S6においては、CPU131は、加工が完了したか否かを判断する。加工が完了したと判断された場合、CPU131は、S7に処理を移行する。加工が完了していないと判断された場合、CPU131は、S3に処理を移行する。
S7においては、CPU131は、モータ63に対し遮断指示信号を送信する。CPU131は、モータ63に対し遮断指示信号としてモータ63が180度回転駆動するような信号を送信する。モータ63が180度回転駆動することにより、折返しミラー61は、第1面611がレーザ光路P上にある出射位置から、第2面612がレーザ光路P上にある遮断位置に、回転移動する。第2面612がレーザ光路P上に配置されると、CPU131は、S8に処理を移行する。
S8においては、CPU131は、加工指令を受付けたかどうかを判断する。加工指令は、PC14からレーザコントローラ13に伝えられる。S8において、加工指令を受付けた場合、CPU131は、S2に処理を移行する。S8において、加工指令を受付けていない場合、CPU131は、折返しミラー61を駆動させる処理を終了する。
なお、上述の実施形態において、レーザ加工システム1は、本発明におけるレーザ光出射装置の一例である。レーザ発振ユニット50は、本発明におけるレーザ光発振部に相当する。折返しミラーユニット60、折返しミラー61は、本発明における折返しミラーに相当する。支持部62は、本発明における支持部に相当する。モータ63は、本発明における駆動部に相当する。レーザコントローラ13は、本発明における制御部に相当する。第1面611は、本発明における第1面に相当する。第2面612は、本発明における第2面に相当する。モータ軸631は、本発明における回転軸に相当する。調整部64は、本発明における調整部に相当する。第1金属板641は、本発明における本体部に相当する。第3金属板643は、本発明における保持部に相当する。第2金属板642、リベット644a、リベット644b、ボルト645a、ボルト645bは、本発明における連結部に相当する。吸収材70は、本発明における吸収材に相当する。光路Pは、本発明におけるレーザ光路に相当する。レーザコントローラ13は、本発明における受付部に相当する。S2の処理が、本発明における第1制御に相当する。S7の処理、S9の処理が、本発明における第2制御に相当する。
(折返しミラーの変形例の説明)
以上、本発明をレーザ加工システム1に適用した場合について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
上述した実施形態においては、第2面612に艶消しアルマイト加工を施すことによってレーザ光の反射率を低くさせていたが、この形態に限定されるものではない。本発明は、レーザ光を遮断することができれば種々の構成を採用することができる。例えば、図7に示すように、第2面612の表面に突起構造613を形成してもよい。突起構造613は、第2面612が光路P上に配置されるときに、レーザ光が第2面612に入射する方向に向かって突出して構成される。突起構造613を設けることにより、突起構造613の山613Aと山613Aとの間でレーザ光が反射し、レーザ光が減衰する。このとき、例えば突起構造613の、ある山613Aの斜面と隣り合う山613Aの斜面とがなす谷の角度Rを、90度以下の角度に構成してもよい。ある山613Aの斜面と斜面とがなす角度Sを45度以下の角度に構成してもよい。突起構造613の山613Aは、それぞれ同一の形状に形成されている。谷の角度Rが90度以下の場合、突起構造613に入射されたレーザ光は、突起構造613の山613Aの斜面に入射する。突起構造613に入射されたレーザ光と山613Aの斜面との間の角度は、45度以下となる。山613Aの斜面での反射によるレーザ光の進行方向の変化は、90度以下である。山613Aの斜面に入射したレーザ光は、山613Aの斜面で反射し、反射したレーザ光は、隣り合う山613Aに入射する。谷の角度Rが90度以下の場合、突起構造613に入射されたレーザ光は、2回以上突起構造613に入射することになる。よって、第2面612から反射するレーザ光が確実に減衰される。
また、上述の実施形態では、レーザ光路P上に第2面612が配置されたときの、レーザ光路Pに対する第2面612の角度が、レーザ光路P上に第1面611が配置されたときの、レーザ光路Pに対する第1面611の角度と、異なるように配置されていた。しかし、レーザ光路P上に第2面612が配置されたときの、レーザ光路Pに対する第2面612の角度を、レーザ光路P上に第1面611が配置されたときの、レーザ光路Pに対する第1面611の角度と、同一の角度となる折返しミラーユニット60としてもよい。この場合、第2面612の吸収率を大きくして、第2面612に入射したレーザ光を吸収するようにすればよい。
また、上述の実施形態では、第2面612を光吸収率が高くなるように構成した。しかし、第2面612の光反射率を第1面611の光反射率と同等にして、第2面612がレーザ光路P上に配置されたときの第2面612の前記レーザ光路Pに対する角度を、第1面611がレーザ光路P上に配置されたときの第1面611のレーザ光路Pに対する角度と異なるように配置してもよい。第2面612に入射したレーザ光を吸収材70へ反射するよう配置することにより、レーザ光を遮断し、吸収材70でレーザ光を吸収することができる。
(折返しミラーユニットの変形例)
また、上述の実施形態における折返しミラーユニット60は、モータ63の回転軸とともに折返しミラー61を回転させることで、レーザ光路P上に第1面611が配置される出射位置と、レーザ光路P上に第2面612が配置される遮断位置とが切り替えられる構成であった。しかし、折返しミラー61を移動させることで、出射位置と遮断位置とを切り替えられる構成ならば、種々の構成を採用することができる。例えば、図8に示すように、ソレノイド63bによって、折返しミラー61bをレーザ光の光路Pに対してスライド移動させる構成でも良い。
図8において、折返しミラーユニット60bは、折返しミラー61と、支持部62bと、ソレノイド63bと、調整部64とから構成される。
ソレノイド63bは、調整部64に固定されて配置される。ソレノイド63bは、可動軸63b1の移動方向を、レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光の光路Pの方向と45度の角度をなす方向にして、調整部64に固定される。図8において、レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光の光路Pの方向は、前後方向である。図8において、レーザ発振ユニット50から発振されたレーザ光の光路Pの方向と45度の角度をなす方向は、右後から左前に向う方向である。
支持部62bは、略L字形状に形成された金属板である。支持部62bは、ソレノイド63bの可動軸63b1に固定される第1支持部62b1と、第1支持部62b1の端部から垂直に形成された第2支持部62b2とを有する。支持部62bは、ソレノイド63bの駆動に伴って、可動軸63b1の移動方向に移動する。第2支持部62b2は、折返しミラー61を固定的に支持する。
折返しミラー61は、上述の実施形態における折返しミラー61と同一のものが使用でき、第1面611と第2面612と有する。折返しミラー61は、支持部62bに固定されているので、支持部62bの移動に伴って移動する。したがって、ソレノイド63bの駆動により、折返しミラー61は、第1面611と平行な方向に移動する。折返しミラー61が、第1面611と平行な方向に移動することにより、折返しミラーユニット60bは、レーザ光路P上に第1面611が配置される出射位置と、レーザ光路P上に第2面612が配置される遮断位置との何れかの位置に切替える。レーザ光路P上に第2面612が配置されたときの、レーザ光路Pに対する第2面612の角度は、レーザ光路P上に第1面611が配置されたときの、レーザ光路Pに対する第1面611の角度と、異なっている。したがって、レーザ光路P上に第2面612が配置されたとき、レーザ光の一部は第2面612で吸収されるとともに、レーザ光の他の一部は、反射ミラー80とは異なる方向に反射される。吸収材70が第2面612で反射されたレーザ光の光路P上に配置されることにより、第2面612で反射されたレーザ光は吸収材70に吸収される。レーザ光路P上に第2面612が配置されたとき、レーザ光は、レーザ加工装置本体11から外部へ出射されない。
上述の実施形態において、第2面612は、第1面611より反射率が低い面として形成され、レーザ光の吸収率が高くなるように形成されていた。しかしながら、第2面612の反射率はこれに限らない。第1面611の反射率と同等の反射率としてもよい。この場合、折返しミラー61が遮断位置に配置されたときに、光路Pに対する第2面612の角度が、第2面612で反射したレーザ光が吸収材70に向かう角度に、第2面612を配置する。第2面612では、レーザ光は吸収されず、第2面612から反射させたレーザ光が吸収材70で吸収される。第2面612を光路に配置することにより、レーザ光路P上に第2面612が配置されたとき、レーザ光は、レーザ加工装置本体11から外部へ出射されない。
1 レーザ加工システム
11 レーザ加工装置本体
12 励起光部
13 レーザコントローラ
14 PC
50 レーザ発振ユニット
60 折返しミラーユニット
61 折返しミラー
611 第1面
612 第2面
613 突起構造
62 支持部
63 モータ
631 モータ軸
64 調整部
641 第1金属板
642 第2金属板
643 第3金属板
644a リベット
644b リベット
645a ボルト
645b ボルト
70 吸収材
80 反射ミラー
90 走査ユニット
91 X軸ガルバノモータ
92 Y軸ガルバノモータ
95 ガルバノドライバ
100 本体ベース
62b 支持部
63b ソレノイド
P 光路
W 印字対象物

Claims (11)

  1. レーザ光を発振するレーザ光発振部と、
    前記レーザ光発振部から出射されたレーザ光のレーザ光路上に配置され、レーザ光を反射させてレーザ光の進行方向を変更する折返しミラーと、
    前記折返しミラーを所定方向に移動可能に支持する支持部と、
    前記折返しミラーを移動させる駆動部と、
    前記駆動部を制御する制御部と、
    を有し、
    前記折返しミラーは、第1面と第2面とを有し、
    前記第1面は、入射されたレーザ光を全反射する全反射面であり、
    前記第2面は、当該第2面の光吸収率が前記第1面の光吸収率より大きい面であり、
    前記制御部は、
    前記第1面が前記レーザ光路上に配置されるように、前記駆動部を制御する第1制御と、
    前記第2面が前記レーザ光路上に配置されるように、前記駆動部を制御する第2制御と、を切り替える
    ことを特徴とするレーザ光出射装置。
  2. 前記第2面のレーザ光が入射する面に、レーザ光が入射する方向に向かって突出する突起構造が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光出射装置。
  3. レーザ光を吸収する吸収材をさらに有し、
    前記第2面が前記レーザ光路上に配置されたときの前記第2面の前記レーザ光路に対する角度は、前記第2面に入射したレーザ光が前記吸収材へ反射するように定められた角度であることを特徴とする請求項1または2記載のレーザ光出射装置。
  4. 前記支持部は、前記折返しミラーが回転するように前記折返しミラーを支持する
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のレーザ光出射装置。
  5. 前記折返しミラーが回転する回転軸が、前記第1面と垂直に設けられることを特徴とする請求項4に記載のレーザ光出射装置。
  6. 前記支持部は、前記折返しミラーが前記光路と交差する方向に移動するように前記折返しミラーを支持することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のレーザ光出射装置。
  7. 前記支持部は、前記折返しミラーの前記第1面と平行な方向に前記折返しミラーが移動するように前記折返しミラーを支持することを特徴とする請求項6に記載のレーザ光出射装置。
  8. 前記駆動部は、前記折返しミラーに対して前記レーザ光発振部の反対側に配置されることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のレーザ光出射装置。
  9. 前記第1面の傾斜位置を、前記レーザ光の光路に対して調整する調整部をさらに有し、
    前記調整部は、
    前記レーザ光路に対する位置が固定される本体部と、
    前記駆動部を介して前記支持部を保持する保持部と、
    前記本体部に対して前記保持部を位置の変更可能に連結する連結部と、
    を有し、
    前記駆動部は、前記保持部に固定されることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のレーザ光出射装置。
  10. 前記レーザ光出射装置からレーザ光を発振させるか否かを受け付ける受付部を、さらに有し、
    前記制御部は、
    受付部が、レーザ光を発振させる指示を受け付けた場合、前記第1制御を実行することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のレーザ光出射装置。
  11. レーザ光を発振するレーザ光発振部と、
    前記レーザ光発振部から出射されたレーザ光のレーザ光路上に配置され、レーザ光を反射させてレーザ光の進行方向を変更する折返しミラーと、
    前記折返しミラーを所定方向に移動可能に支持する支持部と、
    前記折返しミラーを移動させる駆動部と、
    前記駆動部を制御する制御部と、
    レーザ光を吸収する吸収材と、
    を有し、
    前記折返しミラーは、第1面と第2面とを有し、
    前記第1面は、入射されたレーザ光を全反射する全反射面であり、
    前記第2面が前記レーザ光路上に配置されたときの前記第2面の前記レーザ光路に対する角度は、前記第2面に入射したレーザ光を前記吸収材へ反射するように定められた角度であり、
    前記制御部は、
    前記第1面が前記レーザ光路上に配置されるように、前記駆動部を制御する第1制御と、
    前記第2面が前記レーザ光路上に配置されるように、前記駆動部を制御する第2制御と、を切り替える
    ことを特徴とするレーザ光出射装置。
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