JP2022142019A - レーザ光走査装置及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態について、図1ないし図7を用いて説明する。まず、本実施形態のレーザ加工装置の概略構成について、図1を用いて説明する。
図1は、レーザ光走査装置100を備えたレーザ加工装置200の全体構成図である。レーザ加工装置200は、レーザ発振器1、レーザ光走査装置100、テーブル10、制御部11などを有する。レーザ光走査装置100は、レーザ光分配器2、レーザ光偏向部3、レーザ光選択部6などを備え、レーザ発振器1から発振されたレーザ光を走査して、走査対象物であるワーク9に向けて照射する。
上述したように、第1ミラー4a、4b或いは第2ミラー5a、5bは、それぞれ第1アクチュエータ32a、32b或いは第2アクチュエータ33a、33bと共にアクチュエータミラーを構成する。これらのアクチュエータミラーについて、図2(a)、(b)を用いて説明する。なお、各アクチュエータミラーは、同じ構成を有するため、以下、代表して第1ミラー4aと第1アクチュエータ32aとから構成されるアクチュエータミラー50について説明する。
次に、第1ミラー4a、4b、第2ミラー5a、5bの反射面について、図3を用いて説明する。これらの各ミラーの反射面についても同じ形状であるため、以下、代表して第1ミラー4aの反射面について説明する。図3では、第1ミラー4aの反射面の断面をx軸およびy軸が交差した直交座標系で示し、0はx軸とy軸が交差する原点であり、凹面形状である第1ミラー4aの反射面は、次の関数(式1)で定義される。
∠QRM=∠PRM
となる。即ち、反射面は、二等辺三角形ΔPQRの反射点Rと底辺PQの中点Mとを結ぶ線分RMが反射点Rでの法線Nと重なるような断面形状となる。
次に、上述のようなアクチュエータミラーにおいて、ミラーを変位させた場合のレーザ光の偏向について説明する。以下でも、代表して第1ミラー4aを用いて説明する。図4では、第1ミラー4aの位置をx軸方向に5通りに変位させた場合に偏向されるレーザ光B2aを示している。図中上方から入射するレーザ光B1aは、第1ミラー4aの反射面上の反射点R(rx,ry)に入射する。
d=L1―L2
を満たす。
次に、上述のような第1偏向系30a、第2偏向系30b及び回転多面鏡7を備えるレーザ光走査装置100によるレーザ光の走査について、図6(a)、(b)を用いて説明する。図6(a)、(b)は、第2ミラー5a、5bから出射したレーザ光B3a、B3bがテーブル10に搭載されたワーク9に照射されるまでの部分のレーザ光走査装置100を描いた図である。図6(a)は正面図、(b)は(a)の右側面図である。
本実施形態では、上述のように、複数のレーザ光の偏向系である第1偏向系30a及び第2偏向系30bを備えている。制御部11は、レーザ発振器1、レーザ光分配器2、駆動部31及び回転多面鏡7を制御可能である。そして、制御部11は、複数の偏向系のうち、何れか1つの偏向系により偏向されたレーザ光をワーク9の加工位置に射出している間に、他の1つの偏向系により偏向されるレーザ光がワーク9の次の加工位置に向くように駆動部31を構成する第1アクチュエータ32a、第2アクチュエータ33aを制御する。
レーザ発振器1から出射されるレーザ光をレーザ光分配器2により、タイミングを制御しつつ複数の光路B1a、B1bに分配し、各光路に対応する2方向偏向を行う第1偏向系30a又は第2偏向系30bに入射させる。
第2の実施形態について、図1を参照しつつ、図8及び図9を用いて説明する。上述の第1の実施形態と異なる点は、レーザ光の偏向系をa系統からd系統まで4系統装備している点である。その他の構成及び作用、特に、各偏向系の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様である。このため、同様の構成には同じ符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
上述の第1の実施形態では2系統の、第2の実施形態では4系統のレーザ光の偏向系を設けたが、偏向系の数はこれに限らない。また、偏向系において駆動されるミラーの数は、上述の2個に限らず、1個、或いは、3個以上であっても良い。更に、各偏向系が有するミラーは、上述のように凹面形状のミラー以外に、平面状や凸面状のミラーでも良いし、アクチュエータミラーは、一般的なガルバノスキャナミラーであっても良い。
2:レーザ光分配器(選択手段)
3:レーザ光偏向部
4a、4b:第1ミラー
5a、5b、5c、5d:第2ミラー
7:回転多面鏡(反射手段)
8:fθレンズ
9:ワーク(走査対象物)
11:制御部
30a:第1偏向系(偏向手段)
30b:第2偏向系(偏向手段)
30c:第3偏向系(偏向手段)
30d:第4偏向系(偏向手段)
31:駆動部(駆動手段)
32a、32b:第1アクチュエータ(第1移動手段)
33a、33b:第2アクチュエータ(第2移動手段)
100:レーザ光走査装置
200:レーザ加工装置
Claims (7)
- 第1の光路上に配置され、レーザ光を偏向する第1の偏向手段と、
第2の光路上に配置され、レーザ光を偏向する第2の偏向手段と、
レーザ発振器から発振されたレーザ光が入射され、入射されたレーザ光を前記第1の光路若しくは前記第2の光路に向けて選択的に出射可能な選択手段と、
前記第1の偏向手段及び前記第2の偏向手段を駆動する駆動手段と、
前記第1の偏向手段及び前記第2の偏向手段によりそれぞれ偏向されたレーザ光を、走査対象物の所定位置に向けて反射させる反射手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光走査装置。 - 前記反射手段は、回転軸を中心に回転可能で、複数の反射面を有する回転多面鏡であり、
前記反射手段と前記走査対象物との間にはfθレンズが配置されており、
前記回転多面鏡及び前記fθレンズは、前記fθレンズの光軸が前記回転多面鏡の回転軸に直交して前記回転多面鏡の反射面を通ると共に、前記fθレンズの前側焦点が前記回転多面鏡の反射面上の反射点付近になるように配置され、
前記第1の偏向手段及び前記第2の偏向手段は、偏向したレーザ光の出射方向が、前記回転多面鏡の所定の回転角度における前記fθレンズの光軸の反射方向と一致するように、前記回転多面鏡の回転方向に関して異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ光走査装置。 - 前記第1の偏向手段及び前記第2の偏向手段は、それぞれ、
前記選択手段により光路を選択されたレーザ光が入射し、レーザ光の入射方向と直交する第1方向に中立位置を中心として移動可能であり、反射面が凹面形状である第1ミラーと、
前記第1ミラーで反射されたレーザ光が入射し、前記第1方向と直交する第2方向に中立位置を中心として移動可能であり、反射面が凹面形状である第2ミラーと、を有し、
前記駆動手段は、
前記第1ミラーを前記第1方向に移動させる第1移動手段と、
前記第2ミラーを前記第2方向に移動させる第2移動手段と、有することを特徴とする請求項1に記載のレーザ光走査装置。 - 前記第1ミラーの前記中立位置における反射点R1から偏向点P1までの距離をL1、前記第2ミラーの前記中立位置における反射点R2から偏向点P2までの距離をL2、前記反射点R1と前記反射点R2との間の距離をdとした場合、
d=L1-L2
を満たすことを特徴とする請求項3又は4に記載のレーザ光走査装置。 - レーザ光によりワークを加工するレーザ加工装置であって、
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を走査してワークに向けて照射するレーザ光走査装置と、を備え、
前記レーザ光走査装置は、請求項1ないし5の何れか1項に記載のレーザ光走査装置であり、
前記ワークは、前記走査対象物であることを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記レーザ発振器、前記選択手段、前記駆動手段及び前記反射手段を制御可能な制御部を備え、
前記制御部は、前記第1の偏向手段及び前記第2の偏向手段のうち、何れか1つの偏向手段により偏向されたレーザ光を前記ワークの加工位置に射出している間に、他の1つの偏向手段により偏向されるレーザ光が前記ワークの次の加工位置に向くように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項6に記載のレーザ加工装置。
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JP2021041974A JP7557401B2 (ja) | 2021-03-16 | レーザ光走査装置及びレーザ加工装置 |
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Publications (2)
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JP2022142019A true JP2022142019A (ja) | 2022-09-30 |
JP7557401B2 JP7557401B2 (ja) | 2024-09-27 |
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