JP2837554B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JP2837554B2
JP2837554B2 JP3096234A JP9623491A JP2837554B2 JP 2837554 B2 JP2837554 B2 JP 2837554B2 JP 3096234 A JP3096234 A JP 3096234A JP 9623491 A JP9623491 A JP 9623491A JP 2837554 B2 JP2837554 B2 JP 2837554B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を用いて被加工
物を加工するレーザ加工装置に係り、特に、レーザ加工
学光系の光軸調整と被加工物が加工用テーブル上に無い
場合のレーザ発振器の動作インターロックに関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ加工装置において、レーザ光の光
軸がずれると、最適な加工が不可能となる。従来、この
ようなレーザ加工装置における加工光学系の光軸調整
は、ピンホールのあいた治具等を用いて、熟練した作業
員が目視によって行っているのが一般的である。
【0003】なお、レーザ光を制御して最適加工を図る
技術に関しては、例えば特開昭58−6785号公報、
特開昭61−20685号公報に記載されているが、レ
ーザ加工光学系の光軸調整については触れられていな
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記治具等で作業員が
目視によってレーザ加工光学系の光軸を調整する方法
は、精度の点で問題があるだけでなく、調整に時間がか
かり、また、熟練した作業員を必要とする問題がある。
【0005】さらに、レーザ加工光学系の光軸は、一度
調整すれば、長い間最適状態を保持出来るとは限らな
い。それ故に、常に光学系の状態をモニタする必要があ
る。また、被加工物が加工用テーブル上に無い場合に
は、安全面上、加工用レーザ発振器のインターロックを
働かせる必要がある。従来のレーザ加工装置において
は、前掲の公知文献等のものも含めて、これらの点につ
いて配慮されていない。
【0006】本発明の目的は、レーザ加工装置における
レーザ加工光学系の光軸調整の高精度化、調整時間の短
縮化を図ると共に、被加工物が加工用テーブル上にない
場合に加工用レーザ発振器の自動インターロックを可能
にすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレーザ加工装置においては、加工用レーザ
発振器から出力されるレーザ光と同一の光軸をとる可視
レーザ光を出力する可視光レーザと、レーザ光の光路途
中に置かれ、加工用レーザ光は全反射し、可視レーザ光
は一部反射して残りを透過するところの角度調整が可能
な一つあるいはそれ以上のミラーと、前記ミラーからの
透過可視レーザ光の強度を測定する第1光強度測定器
と、被加工物が載置されていない場合、前記被加工物固
定用治具を通過する可視レーザ光の強度を測定する第2
強度測定器とを備え、前記第1および第2光強度測定器
を用いて前記ミラーの角度調整を行い、レーザ光の光軸
の調整を可能にしたことである。
【0008】さらに、本発明のレーザ加工装置において
は、上記第2光強度測定器に入る光の有無にもとづいて
前記レーザ発振器の動作・不動作を自動的に制御する制
御手段を設けたことである。
【0009】
【作用】被加工物固定用治具(加工用テーブル)に被加
工物がない場合、可視レーザ光は該治具を通過して光路
終端の第2光強度測定器に入る。光軸がずれていると、
この第2光強度測定器の光強度値が減少する。この場
合、該第2光強度測定器の光強度値が最適値になるよう
に、光路途中に置かれたミラーの角度を調整する(粗調
整)。また、光路途中においては、可視レーザ光の一部
(例えば50%)はミラーを透過して第1光強度測定器
に入る。この第2光強度測定器の光強度値が最適値にな
い場合、ミラーの角度をさらに調整する(微調整)。一
方、第2光強度測定器で可視レーザ光が検出されている
場合、制御手段は被加工物がないことを認識して加工レ
ーザ発振器を不動作とする。
【0010】光軸の調整が終了し、被加工物固定用治具
に被加工物を置くと、第2光強度測定器に入る可視レー
ザ光が消滅する。これを受けて制御手段は加工用レーザ
発振器を動作状態にする。可視光レーザは加工中も動作
し続けるため、ミラーを透過して第1光強度測定器に入
る可視レーザ光の光強度を監視することにより、一度合
わせた光軸の変化を知ることができる。そして、光軸が
変化した場合は、被加工物固定用治具から被加工物を除
去して再び光軸の調整を行うことになる。この時、制御
手段により加工レーザ発振器は再び自動的に不動作とな
る。
【0011】
【実施例】図1は本発明のレーザ加工装置の一実施例の
全体構成図を示す。図中、1は加工用レーザ発振器、2
はレーザ加工光学系の光軸調整用の可視光レーザ、3は
可視光レーザ2の電源、4は加工用レーザ発振器1の電
源、5は可視レーザ光の光軸調整のための角度調整が可
能なミラーである。6は装置全体の動作、及びレーザ光
源4のインターロック制御を行うマイクロコンピュータ
である。7−1〜7−3は加工用レーザ光の光軸調整の
ための角度調整が可能なミラーで、その表面は加工用レ
ーザ光に対しては100%反射し、可視レーザ光に対し
て50%反射で50%透過するような特殊コーティング
がされている。8−1〜8−3は各ミラー7−1〜7−
3の透過光を検出する光センサ、8−4は光軸の最終端
に位置する光センサ、9−1〜9−4は各光センサ8−
1〜8−4に接続されている光強度表示器で、それぞれ
光センサと表示器とで光強度測定器を構成している。ま
た、10は加工用レンズ、11は光の不要部分をカット
するマスク(アパーチャ)、12は加工用固定用治具
(加工用テーブル)である。
【0012】本実施例では、各光強度表示器9−1〜9
−4は数個の発光素子91を表示面に配列し、それぞれ
光センサ8−1〜8−4で検出された光強度信号をディ
ジタル変換して発光素子の点灯個数で表示するとしてい
る。これは光学系のセット状態を一目でモニタできる利
点がある。なお、ミラー5は、可視光レーザ2から出力
される可視レーザ光が加工用レーザ発振器1の光軸を通
るように調整するためのものである。このミラー6によ
る調整は、例えば一度実施すればよく、通常は不使用と
しておく。
【0013】以下に図1の動作を説明する。レーザ加工
光学系の光軸調整は被加工物固定用治具12に該加工物
を載置しない状態で実施する。図1はこの状態を示して
いる。
【0014】可視光レーザ2は常に電源3が入った状態
となっている。この可視光レーザ2から出力された可視
レーザ光は、加工用レーザ発振器1の光軸を通り、ミラ
ー7−1,7−2,7−3で順次50%反射して加工用
レンズ10の光軸へ導びかれ、該レンズ10を通過後、
マスク11を通って被加工物固定用治具12の面に入射
する。治具12に被加工物がないと、可視レーザ光は該
治具12を通過し、光路最終端に位置する光センサ8−
4へ導びかれる。この光センサ8−4に入る可視レーザ
光の強度が、光強度表示器9−4において発光素子91
の点灯個数で表示される。したがって、レーザ加工光学
系の光軸がずれている場合には、該光強度表示器9−4
での発光素子91の点灯個数が極端に減少するため容易
に確認できる。この場合、該光強度表示器9−4の発光
素子91が全て点灯するように、作業員はとりあえずミ
ラー7−1,7−2,7−3の角度を調整(粗調整)す
る。
【0015】さらに、この光路最終端に位置する光セン
サ8−4で、ある程度レベル以上の光強度が検出される
と、光強度表示器9−4は信号線13へ信号を出力す
る。マイクロコンピュータ6は信号線13の信号を監視
し、信号ありの場合、被加工物固定用治具12に被加工
物がないと認識し、インターロック信号を信号線14を
介してレーザ電源4に印加する。このインターロック信
号が存在する間、加工用レーザ発振器1は不動作とな
る。即ち、被加工物固定用治具12に被加工物がない場
合、加工用レーザ発振器1は自動的に発振不能となる。
【0016】一方、光路途中の可視レーザ光は、ミラー
7−1,7−2,7−3で順次500%透過し、それぞ
れ光センサ8−1,8−2,8−3へ導びかれる。これ
らの光センサ8−1,8−2,8−3に入る透過光強度
が、それぞれ光強度表示器9−1,9−2,9−3にお
いて発光素子91の点灯個数で表示される。ここで、ミ
ラー7−1,7−2,7−3に対し、あらかじめ45°
入射時(最適光軸位置)の可視レーザ光の透過光を光セ
ンサ8−1,8−2,8−3で検出し、この時、それぞ
れ光強度表示器9−1,9−2,9−3の発光素子91
が全て点灯するものとしておく。したがって、光軸は多
少でもずれている場合には、光強度表示器9−1,9−
2,9−3の中で発光素子91の点灯不足のものがでて
くる。このような場合、作業員は、各光強度表示器9−
1,9−2,9−3の発光素子91が全て点灯状態にな
るまで、ミラー7−1,7−2,7−3の角度を調整
(微調整)する。これで、レーザ加工光学系の光軸調整
が完了する。
【0017】光軸の調整が終ると、作業員は被加工物固
定用治具12に所望の被加工物を載せる。この結果、光
路最終端に位置する光センサ8−4へは可視レーザ光が
入力されなくなり、光強度表示器9−4から信号線13
へ出力される信号も消滅する。マイクロコンピュータ6
は、信号線13の信号が消滅すると、被加工物固定用治
具12に被加工物が置かれたと認識し、レーザ電源4に
信号線14を介して印加しておいたインターロック信号
を解除する。これで加工用レーザ発振器1が動作状態と
なり、該レーザ発振器1から出力されたレーザ光はミラ
ー7−1,7−2,7−3で順次100%反射して加工
用レンズ10の光軸へ正確に導びかれ、マスク11を通
って被加工物固定用治具12上の被加工物を照射するこ
とになる。
【0018】このレーザ加工中も可視光レーザ2は電源
3が入ったままであり、その可視レーザ光はミラー7−
1,7−2,7−3で順次50%透過して、光センサ8
−1,8−2,8−3に入り、透過光の強度が光強度表
示器9−1,9−2,9−3においてそれぞれ発光素子
91の点灯個数で表示される。このレーザ加工中、何ら
かの原因で光軸が変化すると、光強度表示器9−1,9
−2,9−3のいずれかで発光素子91の点灯不足がお
きる。この場合、一時レーザ加工を中止すべく、被加工
物を治具12から除去する。この結果、可視レーザ光は
再び光センサ8−4に入り、信号線13に信号が再び出
力されるようになるため、マイクロコンピュータ6によ
りレーザ電源4がインターロックされ、レーザ発振器1
は不動作に戻る。この状態で、作業員は光強度表示器9
−1,9−2,9−3を見ながら再び光軸調整を実施す
ることになる。
【0019】なお、図1において、あらかじめミラー7
−1,7−2,7−3に対し45%入射時の可視レーザ
光の透過光強度を測定しておいて、その電圧値を基準電
圧とし、各々、光センサ8−1〜8−3で検出される電
圧と上記基準電圧を比較し、その差が零になるようにミ
ラー7−1,7−27−3を回動せしめる構成にすれ
ば、自動調整も可能である。
【0020】図2にミラー7−1,7−2,7−3の具
体例を示す。図2において、(a)が断面図、(b)は
下面図である。ミラー7−1,7−2,7−3は、その
表面がコーティングされ、ミラー72は石英または螢石
を用い、その裏面には、マスク73が取付けられてい
る。このマスク73は、光軸が極端にずれた場合に、光
センサ8−1,8−2,8−3の出力がゼロとなる様に
設けられている。ミラー表面のコーティング部71は、
図3に示すように、加工に用いるレーザ光(YAG光)
101は100%全反射し、光軸調整用に用いる可視レ
ーザ光(He−Ne光)102は、50%反射し残り5
0%は透過するように、コーティングが施される。
【0021】図4は、ミラー7−1,7−2,7−3の
調整位置と可視レーザ光の透過強度および光センサ8−
1,8−2,8−3の出力電圧の関係を示したものであ
る。ミラー7−1,7−2,7−3はあらかじめ可視レ
ーザ光102の45°入射に対する透過光強度が測定さ
れている。この透過光強度を基準として、ミラー7−
1,7−2,7−3での実際の透過光強度と比較する。
ミラー7−1,7−2,7−3が最適位置であるレーザ
光に対して45°の傾きを有する時、あらかじめ測定し
てある強度に対し、実際の強度が近い値を示すので、そ
の位置がミラー最適位置となる。
【0022】図5は、光路の最終端に置かれた光センサ
8−4の出力により、加工用レーザのインターロックを
働かせることを示したものである。被加工物固定用治具
12に被加工物がある場合は、光軸終端に位置する光セ
ンサ8−4の出力がゼロとなり、インターロックも解除
となる。逆に加工物が無い場合は、光センサ8−4の出
力が所定の値をとり、インターロックが働く。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、レーザ加工装置における加工光学系の光軸調
整を、熟練した作業員によらなくとも高精度に、且つ、
短時間に行うことができ、さらに、作業中においても常
に光軸の変化をモニタすることができる。また、光路最
終端に置かれた光強度測定器に入る可視レーザ光の有無
により、被加工物がない場合、加工用レーザ発振器を自
動的にインターロックすることが可能であり、作業の安
全面からも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレーザ加工装置の一実施例の全体構成
図である。
【図2】光路途中に置かれた光軸調整用のミラーの具体
例を示す図である。
【図3】光軸調整用ミラーの働きを示す図である。
【図4】光軸調整用ミラーの調整位置と可視レーザ光の
透過強度、光センサの出力電圧の関係を示す図である。
【図5】加工用レーザ発振器のインターロックを説明す
る図である。
【符号の説明】
1 レーザ発振器 2 可視光レーザ 6 マイクロコンピュータ 7−1〜7−3 光軸調整用ミラー 8−1〜8−4 光センサ 9−1〜9−4 光強度表示器 10 光学系 12 被加工物固定用治具

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振器から出力されるレーザ光を
    光学系を介して被加工物固定用治具に導びき、該治具に
    載置した被加工物を加工するレーザ加工装置において、
    前記レーザ光と同一の光軸をとる可視レーザ光を出力す
    る可視光レーザと、レーザ光の光路途中に置かれ、レー
    ザ光は全反射し、可視レーザ光は一部反射して残りを透
    過する、角度調整が可能な一つあるいはそれ以上のミラ
    ーと、前記ミラーからの透過可視レーザ光の強度を測定
    する第1光強度測定器と、被加工物が載置されていない
    場合、前記被加工物固定用治具を通過する可視レーザ光
    の強度を測定する第2強度測定器とを備え、前記第1お
    よび第2光強度測定器を用いて前記ミラーの角度調整を
    行い、レーザ光の光軸の調整を可能にしたことを特徴と
    するレーザ加工装置。
  2. 【請求項2】 前記第2光強度測定器に入る光の有無に
    もとづいて前記レーザ発振器の動作・不動作を制御する
    制御手段を有することを特徴とする請求項1記載のレー
    ザ加工装置。
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CN103532016B (zh) * 2013-10-29 2016-10-05 西安炬光科技有限公司 一种具有防光反馈作用的高功率半导体激光加工光源系统
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