JP3256800B2 - レーザ光路開閉状態検出機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光路開閉状
態検出機構に係り、特に、反射ミラーによってレーザ光
の光路を開閉する場合のレーザ光路の閉状態を確実に検
出することのできるレーザ光路開閉検出機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザ発生装置から放射される
レーザ光を用いた各種のレーザ装置が知られている。こ
のようなレーザ装置として、工作機械の一種として、レ
ーザ光をレンズで集束させて被加工物に放射し、高密度
の熱エネルギによって穴あけ、切断、溶接などの加工を
行うＹＡＧレーザ加工機を例示して説明する。

【０００３】図４は従来のＹＡＧレーザ加工機の要部の
構成を示すものであり、従来のＹＡＧレーザ加工機１
は、所望のベース板２上にＹＡＧレーザ発生装置３が配
設されている。このＹＡＧレーザ発生装置３は、反射ミ
ラー４と出力ミラー５との間にＹＡＧロッド６を設け、
図示しない電源により駆動される励起ランプ７からの光
によりＹＡＧロッド６内の原子を励起させた後、出力ミ
ラー５を通してレーザ光Ｌを放射するようにされてい
る。この出力ミラー５から放射されたレーザ光Ｌは、出
力ミラー５の右方に配設された所望の分岐ミラー８、一
般的にシャッタと称される分岐シャッタ９、集光レンズ
１０を順に通して光コネクタなどからなるレーザ出力端
１１に導かれ複数に分岐出力可能にされている。また、
前記分岐シャッタ９を開閉させることにより、所望のレ
ーザ出力端１１にのみレーザ光Ｌを供給可能になってい
る。この時、各分岐シャッタ９の開閉状態は、図示しな
い開閉センサによって検出できるようにされている。

【０００４】そして、レーザ出力端１１に導かれたレー
ザ光Ｌは、光ファイバ１２を介して所望の位置に配設さ
れた２個のレンズ１３を有する適宜な出射ユニット１４
から所望の被加工物１５に放射されるようになってい
る。さらに、ＹＡＧロッド６と反射ミラー４および出力
ミラー５との間には、それぞれ安全保持用のメインシャ
ッタ１６が配設されている。また、反射ミラー４と後述
するガイドミラー２０との間には、モニタミラー１７が
配設されており、このモニタミラー１７により、レーザ
光Ｌを所望のパワーモニタ１８に導いて、レーザ光Ｌの
出力状態をチェックできるようにされている。

【０００５】前記ベース板２上の所望の位置には、適宜
なガイド光発生装置１９が配設されている。このガイド
光発生装置１９は、光路調整に用いられるものであり、
Ｈｅ−Ｎｅレーザなどの視認可能なビーム状のガイド光
Ｇが放射可能とされている。そして、ガイド光Ｇは、２
個のガイドミラー２０を用いてＹＡＧレーザ発生装置３
の反射ミラー４の背面から入射された後、レーザ出力端
１１に導かれるようにされている。

【０００６】このように形成されているＹＡＧレーザ加
工機１においては、始業前点検時や定期点検時などに、
光路調整、例えば、ＹＡＧレーザ発生装置３自身の光軸
（光路）調整や、ＹＡＧレーザ発生装置３から放射され
るレーザ光Ｌの出力光軸（光路）調整などが行われてい
る。

【０００７】前記光路調整は、ベース板２上の各機器を
上方から覆うようにして配設された図示しないカバーを
取り外したうえでメインシャッタ１６を開けるととも
に、ＹＡＧレーザ発生装置３およびガイド光発生装置１
９が駆動可能な状態にて行われるようになっている。さ
らに、出力光軸調整は、図示しないファイバースコープ
などの適宜なガイド光視認確認手段を用いてガイド光Ｇ
を視認することにより行われる。

【０００８】ところで、近年のＹＡＧレーザ加工機１な
どのレーザ装置においては、多種多様の被加工物を効率
よく加工することができるなどの理由により、高出力、
例えば１０Ｗを越える出力のものが提案されている。

【０００９】このような高出力のＹＡＧレーザ加工機１
においては、従来の薄板を開閉させる分岐シャッタ９で
は、分岐シャッタ９が閉状態において１０Ｗを越える高
出力のレーザ光Ｌに連続的もしくはパルス状に長時間さ
らされると損傷してしまい長期間の使用に耐えないとい
う問題点があった。なお、この種の問題点は、ＹＡＧレ
ーザ加工機１だけでなく、高出力のレーザ装置すべてに
共通する問題点である。

【００１０】そこで、このような問題点に対処するた
め、レーザ光Ｌの光路を反射ミラーによって開閉する開
閉シャッタなどと称されるシャッタが提案されている。

【００１１】図５および図６は従来のレーザ光の光路を
反射ミラーによって開閉するシャッタの要部の構成を示
すものであり、このシャッタ２５は、移動可能なシャッ
タ板２６を有している。このシャッタ板２６は、図５に
示すように、ほぼコ字形状に形成されている。このシャ
ッタ板２６の図５下部左方に示す部位は、図６に示すよ
うに図６下方に示す手前側に向かって所定角度で折曲形
成されたミラー取付部２６ａとされており、このミラー
取付部２６ａの図６上方に示す背面側には、平板状の反
射ミラー２７が接着剤（図示せず）により固着されてい
る。そして、シャッタ板２６は、シャッタ取付台２８の
上方に取着されたロータリソレノイドなどからなる駆動
手段２９により図５に符号Ｒにて示す回転中心を中心と
して回動可能とされており、シャッタ板２６は、図５に
実線にて示すレーザ光Ｌの光路を反射ミラー２７が遮蔽
する閉位置と、図５に想像線にて示すレーザ光Ｌの光路
を反射ミラー２７が開放する開位置との間を選択的に移
動するように形成されている。さらに、レーザ光Ｌの光
路を反射ミラー２７が遮蔽する閉位置に位置する場合、
反射ミラー２７により反射したレーザ光Ｌは、図６に実
線にて示すように、レーザ光Ｌを吸収するように構成さ
れた公知の受光体（レーザ吸収体）３０に向かうように
されている。なお、反射ミラー２７をボルトで固定する
などして機械的にシャッタ板２６に固着する構成も容易
に考えられるが、反射ミラー２７を機械的にシャッタ板
２６に固着する構成とした場合には、構造が複雑になる
とともに重量が増加してしまい、シャッタ板２６全体の
慣性モーメントが大きくなって、シャッタ板２６を短時
間で開位置から閉位置に移動させるのが困難になるとと
もに、シャッタ板２６を閉位置に正確に停止させるのが
困難になる。

【００１２】前記反射ミラー２７によるレーザ光Ｌの光
路の開閉状態は、レーザ光路開閉状態検出機構３３によ
り検出可能とされている。このレーザ光路開閉状態検出
機構３３は、図５に示すように、センサ取付台３４に固
着された開閉センサ３５としての上下１対の光りセンサ
（フォトインタラプタ）３５Ａ，３５Ｂを有しており、
シャッタ板２６が何れか一方の光りセンサ３５Ａ，３５
Ｂを遮蔽するのを検知して検出することができるように
なっている。

【００１３】さらに詳しく説明すると、図５に実線にて
示す閉状態に位置するシャッタ板２６が図５下方に示す
一方の光りセンサ３５Ａを遮蔽するとともに、前記シャ
ッタ板２６が図５上方に示す他方の光りセンサ３５Ｂか
ら離間して当該光りセンサ３５Ｂを開放することによ
り、反射ミラー２７によるレーザ光Ｌの光路の閉状態、
詳しくはレーザ光Ｌの光路が受光体３０に向かうように
変更するのを検出するようになっている。

【００１４】また、図５に想像線にて示す開状態に位置
するシャッタ板２６が図５下方に示す一方の光りセンサ
３５Ａから離間して当該光りセンサ３５Ａを開放すると
ともに、前記シャッタ板２６が図５上方に示す他方の光
りセンサ３５Ｂを遮蔽することにより反射ミラー３７に
よるレーザ光Ｌの光路の開状態を検出することができる
ようになっている。

【００１５】すなわち、図５下方に示す一方の光りセン
サ３５Ａは、反射ミラー２７がレーザ光Ｌの光路を遮蔽
したレーザ光Ｌの光路の閉状態をシャッタ板２６が閉位
置に位置することにより検出することができ、図５上方
に示す他方の光りセンサ３５Ｂは、反射ミラー２７がレ
ーザ光Ｌの光路から離間してレーザ光Ｌの光路を開放し
たレーザ光Ｌの光路の開状態をシャッタ板２６が開位置
に位置することにより検出することができるようになさ
れている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のレーザ光路開閉状態検出機構３３においては、
シャッタ板２６の位置を二つの光りセンサ３５Ａ，３５
Ｂで検出することにより、レーザ光Ｌの光路の開閉状態
を検出しているため、シャッタ板２６に接着によって固
着された反射ミラー２７が何らかの原因によりシャッタ
板２６から脱落した場合においても、シャッタ板２６が
移動しさえすればレーザ光Ｌの光路の開閉状態を検出し
てしまうという問題点があった。

【００１７】すなわち、反射ミラー２７がシャッタ板２
６から脱落した場合、反射ミラー２７がレーザ光Ｌの光
路を遮蔽しない状態であってもシャッタ板２６が閉位置
に位置すると、レーザ光Ｌの光路が閉状態であるという
誤検出を行うので危険であり、反射ミラー２７によるレ
ーザ光Ｌの光路の開閉状態を確実かつ適正に検出するこ
とができず安全性を確実に確保できない場合があるとい
う問題点があった。

【００１８】そこで、反射ミラーによるレーザ光の光路
の開閉状態を確実かつ適正に検出し、安全性を確実に確
保することのできるレーザ光路開閉状態検出機構が望ま
れている。

【００１９】本発明はこれらの点に鑑みてなされたもの
であり、反射ミラーによるレーザ光の光路の開閉状態を
確実かつ適正に検出し、安全性を確実に確保することの
できるレーザ光路開閉状態検出機構を提供することを目
的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため請求項１に記載の本発明のレーザ光路開閉状態検出
機構の特徴は、レーザ光を反射する反射ミラーを移動可
能なシャッタ板に固着し、前記シャッタ板の移動動作に
連動して前記反射ミラーがレーザ光の光路を開閉する際
のレーザ光の光路の開閉状態を開閉センサによって検出
するレーザ光路開閉状態検出機構において、前記反射ミ
ラーに検出子を固着し、この検出子を前記開閉センサに
よるレーザ光の光路の開閉状態の少なくとも閉状態の検
出に用いるように形成した点にある。ここでいう反射ミ
ラーに検出子を固着し、この検出子を開閉センサによる
レーザ光の光路の開閉状態の少なくとも閉状態の検出に
用いるとは、具体的には、反射ミラーがレーザ光の光路
を遮蔽した閉状態に位置する際の反射ミラーに固着した
検出子を開閉センサによって検出することにより達成す
ることができる。そして、このような構成を採用したこ
とにより、反射ミラーがシャッタ板から脱落した場合、
検出子は反射ミラーとともに脱落するので、開閉センサ
は、シャッタ板が閉位置に位置した場合においてもレー
ザ光の光路を遮蔽した閉状態を検出しないので、開閉セ
ンサによる誤検出を確実に防止することができ、その結
果、反射ミラーによるレーザ光の光路の開閉状態を確実
かつ適正に検出し、安全性を確実に確保することができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施形
態により説明する。

【００２２】図１から図３は本発明に係るレーザ光路開
閉状態検出機構の実施形態の一例を示すものであり、図
１は閉状態における要部の構成をシャッタとともに示す
正面図、図２は図１の左側面図、図３は図１の平面図で
ある。

【００２３】まず、説明の便宜上、本実施形態のレーザ
光路開閉状態検出機構が用いられるシャッタの説明を行
う。

【００２４】本実施形態のレーザ光路開閉状態検出機構
４０が用いられるシャッタ４５は、移動可能なほぼ平板
状に形成されたシャッタ板４６を有しており、このシャ
ッタ板４６の下部には、ほぼ円形に形成された反射ミラ
ー４７（図２）が接着剤（図示せず）により所定角度で
固着されている。そして、シャッタ板４６は、シャッタ
取付台４８の上方に取着されたロータリソレノイドなど
からなる駆動手段４９により図１に符号Ｒにて示す回転
中心を中心として回動可能とされており、シャッタ板４
６は、図１に実線にて示すレーザ光Ｌの光路を反射ミラ
ー４７が遮蔽する閉位置と、図１に想像線にて示すレー
ザ光Ｌの光路を反射ミラー２７が開放する開位置との間
を選択的に移動するように形成されている。さらに、レ
ーザ光Ｌの光路を反射ミラー４７が遮蔽する閉位置に位
置する場合、反射ミラー４７により反射したレーザ光Ｌ
は、図２に示すように、レーザ光Ｌを吸収するように構
成された受光体（レーザ吸収体）５０に向かうようにさ
れている。この受光体５０の下部には、受光体５０を冷
却するための冷却媒体が内部に給排可能とされた冷却ジ
ャケット５０Ａが固着されている。

【００２５】ここで、本実施形態のレーザ光路開閉状態
検出機構について説明する。

【００２６】本実施形態のレーザ光路開閉状態検出機構
４０は、前記反射ミラー４７によるレーザ光Ｌの光路の
開閉状態を検出するためのものである。このレーザ光路
開閉状態検出機構４０は、図１および図２に示すよう
に、センサ取付台４１に固着された開閉センサ４２とし
ての上下１対の光りセンサ（フォトインタラプタ）４２
Ａ，４２Ｂを有している。そして、図１に示すように、
図１下方に示す一方の光りセンサ４２Ａは、下部が前記
反射ミラー４７の背面（図２右方）に接着剤（図示せ
ず）により固着された検出子４３の上部によって遮蔽さ
れるようになっている。

【００２７】また、図１上方に示す他方の光りセンサ４
２Ｂは、図１に想像線にて示す開位置に位置するシャッ
タ板４６の上部によって遮蔽されるようになっている。

【００２８】なお、開閉センサ４２としては、近接スイ
ッチなどの非接触式センサ、リミットスイッチなどの接
触式センサなどの各種のセンサから、設計コンセプトな
どの必要に応じて選択して用いることができるつぎに、
前述した構成からなる本実施形態の作用について説明す
る。本実施形態のレーザ光路開閉状態検出機構４０は、
図１および図２に示すように、シャッタ板４６が閉位置
に移動して反射ミラー４７がレーザ光Ｌの光路を遮蔽し
たレーザ光Ｌの光路の閉状態に位置すると、検出子４３
の上部が図１下方に示す一方の光りセンサ４２Ａを遮蔽
するとともに、前記シャッタ板４６が図１上方に示す他
方の光りセンサ４２Ｂから離間して当該光りセンサ４２
Ｂを開放することにより、反射ミラー４７によるレーザ
光Ｌの光路の閉状態、詳しくはレーザ光Ｌの光路が受光
体５０に向かうように変更するのを検出することができ
る。

【００２９】また、図１に想像線にて示すように、シャ
ッタ板４６が開位置に移動すると、検出子４３の上部が
図１下方に示す一方の光りセンサ４２Ａから離間して当
該光りセンサ４２Ａを開放するとともに、前記シャッタ
板４６の上部が図１に想像線にて示すように図１上方に
示す他方の光りセンサ４２Ｂを遮蔽することにより反射
ミラー４７によるレーザ光Ｌの光路の開状態を検出する
ことができる。

【００３０】すなわち、図１下方に示す一方の光りセン
サ４２Ａは、反射ミラー４７がレーザ光Ｌの光路を遮蔽
したレーザ光Ｌの光路の閉状態を、シャッタ板４６が閉
位置に位置した際の反射ミラー４７に固着した検出子４
３により検出することができ、図１上方に示す他方の光
りセンサ４２Ｂは、反射ミラー４７がレーザ光Ｌの光路
から離間してレーザ光Ｌの光路を開放したレーザ光Ｌの
光路の開状態をシャッタ板４６が開位置に位置すること
により検出することができるようになされている。

【００３１】また、本実施形態の検出子４３は、前記開
閉センサ４２によるレーザ光Ｌの光路の開閉状態の少な
くとも閉状態の検出に用いるようになされている。

【００３２】したがって、本実施形態のレーザ光路開閉
状態検出機構４０によれば、反射ミラー４７がシャッタ
板４６から脱落した場合、反射ミラー４７とともに検出
子４３も脱落するので、開閉センサ４２、詳しくは光り
センサ４２Ａは、シャッタ板４６が閉位置に位置した場
合においてもレーザ光Ｌの光路を遮蔽した閉状態を検出
しないので、開閉センサ４２による誤検出を確実に防止
することができ、その結果、反射ミラー４７によるレー
ザ光の光路の開閉状態を確実かつ適正に検出し、安全性
を確実に確保することができる。

【００３３】なお、本発明のレーザ光路開閉状態検出機
構は、反射ミラーによってレーザ光の光路を開閉するシ
ャッタを用いた多種多様の高出力のレーザ装置に適用す
ることができる。

【００３４】また、本発明は、前記実施形態に限定され
るものではなく、必要に応じて変更することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明のレーザ光路
開閉状態検出機構によれば、反射ミラーがシャッタ板か
ら脱落した場合、検出子は反射ミラーとともに脱落する
ので、開閉センサは、シャッタ板が閉位置に位置した場
合においてもレーザ光の光路を遮蔽した閉状態を検出し
ないので、開閉センサによる誤検出を確実に防止するこ
とができ、その結果、反射ミラーによるレーザ光の光路
の開閉状態を確実かつ適正に検出し、安全性を確実に確
保することができるという極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るレーザ光路開閉状態検出機構の
実施形態の一例の閉状態における要部の構成をシャッタ
とともに示す正面図

【図２】 図１の左側面図

【図３】 図１の平面図

【図４】 従来のレーザ装置としてのＹＡＧレーザ加工
機の要部の構成を示す模式図

【図５】 従来のレーザ光路開閉状態検出機構の要部の
構成を示す正面図

【図６】 図５の平面図

【符号の説明】

４０ レーザ光路開閉状態検出機構 ４２ 開閉センサ ４２Ａ 光りセンサ ４２Ｂ 光りセンサ ４３ 検出子 ４５ シャッタ ４６ シャッタ板 ４７ 反射ミラー ５０ 受光体 Ｌ レーザ光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 B23K 26/06 B23K 26/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を反射する反射ミラーを移動可
   能なシャッタ板に固着し、前記シャッタ板の移動動作に
   連動して前記反射ミラーがレーザ光の光路を開閉する際
   のレーザ光の光路の開閉状態を開閉センサによって検出
   するレーザ光路開閉状態検出機構において、 前記反射ミラーに検出子を固着し、この検出子を前記開
   閉センサによるレーザ光の光路の開閉状態の少なくとも
   閉状態の検出に用いるように形成したことを特徴とする
   レーザ光路開閉状態検出機構。