JP5081711B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus.
従来、レーザ光を加工対象物に照射して加工を行うレーザ加工装置がある。そのレーザ加工装置の1つとして、レーザマーキング装置がある。レーザマーキング装置は、金属、樹脂、セラミック、半導体装置、紙、図形等の多種多様の加工対象物の表面に、レーザを照射して多種多様な文字・記号・図形等のマーキングを行う。 Conventionally, there is a laser processing apparatus that performs processing by irradiating an object to be processed with laser light. As one of the laser processing apparatuses, there is a laser marking apparatus. The laser marking device irradiates a surface of a wide variety of workpieces such as metals, resins, ceramics, semiconductor devices, paper, and figures to mark various characters, symbols, and figures.
レーザマーキング装置は、加工対象物の素材に応じて、または、マーキング濃度に応じて、照射するレーザ光のパワーを調整する必要がある。そこで、レーザ光のパワーの調整として、1/2反射板の回動角度を変えることにより、その回動角度に応じて出力レーザとして取り出せるレーザ光のレーザパワーを調整することができるレーザ加工装置(レーザマーキング装置)が提案されている(例えば、特許文献1)。 The laser marking device needs to adjust the power of the laser beam to be irradiated according to the material of the workpiece or according to the marking concentration. Therefore, by adjusting the rotation angle of the ½ reflector as the adjustment of the power of the laser beam, the laser processing apparatus (which can adjust the laser power of the laser beam that can be extracted as the output laser in accordance with the rotation angle ( Laser marking devices) have been proposed (for example, Patent Document 1).
この種の1/2波長板は、0度から45度の回動角の範囲で回動することで、レーザ発振器から出力されたレーザ光のパワーを0%から100%の範囲で光学的に調整することができる。1/2波長板の回動は、ステッピングモータにて行われる。従って、ステッピングモータのステップ量によって、1/2波長板の回動角度は、段階的に変更される。その結果、レーザ光のパワーは、段階的に調整される。 This type of half-wave plate rotates optically within a rotation angle range of 0 ° to 45 °, so that the power of the laser beam output from the laser oscillator is optically controlled within a range of 0% to 100%. Can be adjusted. The half-wave plate is rotated by a stepping motor. Therefore, the rotation angle of the half-wave plate is changed in stages according to the step amount of the stepping motor. As a result, the power of the laser beam is adjusted in stages.
例えば、レーザ発振器から出力されるレーザ光のパワーが18[W]であって、ステッピングモータの18ステップで、1/2波長板が0度〜45度を回動すると、図6に示すように、1ステップ回動させる毎に1[W]ずつ、レーザ光のパワーが段階的に増減して行く。
ところで、上記したレーザ加工装置(レーザマーキング装置)において、レーザ光のパワーを0[W]〜18[W]の全範囲をフルに使用されてレーザ加工を行う場合には、レーザパワーは1[W]単位で18段階に制御される。しかしながら、加工対象物の素材によって、レーザ加工装置(レーザマーキング装置)を使用する際、レーザ光のパワーを0[W]〜18[W]の範囲から、0[W]〜9[W]の範囲で使用する場合がある。 By the way, in the laser processing apparatus (laser marking apparatus) described above, when laser processing is performed using the full range of the laser beam power from 0 [W] to 18 [W], the laser power is 1 [ W] is controlled in 18 steps. However, when a laser processing apparatus (laser marking apparatus) is used depending on the material of the object to be processed, the power of the laser light is in the range of 0 [W] to 18 [W], from 0 [W] to 9 [W]. May be used in a range.
このとき、0[W]〜9[W]の範囲で使用する場合、レーザパワーは1[W]単位で9段階に制御される。従って、レーザ加工装置(レーザマーキング装置)は0[W]〜9[W]の範囲を高分解能(0.5[W]単位で18段階)でパワー調整することができなかった。 At this time, when the laser beam is used in the range of 0 [W] to 9 [W], the laser power is controlled in 9 steps in units of 1 [W]. Therefore, the laser processing apparatus (laser marking apparatus) cannot adjust the power in the range of 0 [W] to 9 [W] with high resolution (18 steps in 0.5 [W] units).
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、用途に応じてレーザパワーの使用範囲を変更しても、その設定範囲毎に調整分解能が変わらないようにしたレーザ加工装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a laser whose adjustment resolution does not change for each setting range even if the laser power usage range is changed according to the application. It is to provide a processing apparatus.
請求項1に記載のレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ発生手段と、前記レーザ発生手段から出射されるレーザ光のパワーを外部からの操作で変更可能に設定する第1のパワー調整手段と、前記レーザ発生手段から入射したレーザ光のうち、予め定めた偏光方向のレーザ光のみを出射させる光通過手段と、前記レーザ発生手段及び前記光通過手段のうちの少なくとも1つをレーザ光の光軸を回動中心として回動させ、前記レーザ発生手段と前記光通過手段との相対的な回動角度を変更するための回動手段と、前記回動手段によって前記レーザ発生手段及び前記光通過手段のうちの少なくとも1つを回動させることで、前記光通過手段を通過し加工対象物に照射するためのレーザ光のパワーを光学的に調整可能とする外部から操作可能な第2のパワー調整手段とを備えた。 The laser processing apparatus according to claim 1, a laser generating unit that emits a laser beam, and a first power adjusting unit that sets the power of the laser beam emitted from the laser generating unit to be changeable by an external operation. And at least one of the light passing means for emitting only laser light having a predetermined polarization direction out of the laser light incident from the laser generating means, and at least one of the laser generating means and the light passing means Rotating means for changing the relative turning angle between the laser generating means and the light passing means by rotating around the optical axis, and the laser generating means and the light by the rotating means. By rotating at least one of the passing means, the power of the laser beam for passing through the light passing means and irradiating the object to be processed can be controlled externally. And a second power adjustment means.
請求項2に記載のレーザ加工装置は、請求項1に記載のレーザ加工装置において、前記回動手段は、前記光通過手段を前記レーザ発生手段に対してレーザ光の光軸を回動中心として回動させるようにした。 The laser processing apparatus according to claim 2 is the laser processing apparatus according to claim 1, wherein the rotating means uses the light passing means as the rotation center with respect to the laser generating means. It was made to rotate.
請求項3に記載のレーザ加工装置は、請求項2に記載のレーザ加工装置において、前記第2のパワー調整手段における前記光通過手段には、前記レーザ発生手段から出射された前記レーザ光の光軸を回動中心として回動される波長板と、前記波長板を通過したレーザ光のうち、予め定めた偏光方向のレーザ光のみを通過させる第1偏光部材とが設けられ、前記回動手段を駆動させて、前記波長板を、前記光軸を回動中心に回動させることで、前記波長板と前記第1偏光部材との相対的な回動角度に応じて、前記加工対象物に照射するためのレーザ光のパワーを光学的に調整する。
The laser processing apparatus according to
請求項4に記載のレーザ加工装置は、請求項1または2に記載のレーザ加工装置において、 前記レーザ発生手段には、レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光のうち、予め定めた偏光方向のみを通過させる第2偏光部材とが設けられ、前記第1のパワー調整手段は、前記第2偏光部材及び前記レーザ光源の少なくとも一方を、前記光軸を回動中心に回動させて光軸周りの相対回動角度を変更することにより、前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパワーを変更可能とする。 The laser processing apparatus according to claim 4, wherein the laser generator includes a laser light source and a predetermined polarization direction among laser light from the laser light source. A second polarizing member that passes only the optical axis, and the first power adjusting means rotates at least one of the second polarizing member and the laser light source around the optical axis as an optical axis. The power of the laser beam emitted from the laser light source can be changed by changing the surrounding relative rotation angle.
請求項5に記載のレーザ加工装置は、請求項4に記載のレーザ加工装置において、前記第2偏光部材と前記レーザ光源はそれぞれ所定の1ステップ回動角度で回動し、前記第2偏光部材の1ステップ回動角度と、前記レーザ光源の1ステップ回動角度が同一ステップ角度で設定されているとともに、前記第2偏光部材と前記レーザ光源とが、前記1ステップ回動角度の1/2の回動角度ずらして配置されている。 The laser processing apparatus according to claim 5 is the laser processing apparatus according to claim 4, wherein the second polarizing member and the laser light source are each rotated by a predetermined one-step rotation angle, and the second polarizing member is provided. The one-step rotation angle and the one-step rotation angle of the laser light source are set at the same step angle, and the second polarizing member and the laser light source are ½ of the one-step rotation angle. The rotation angle is shifted.
請求項6に記載のレーザ加工装置は、請求項1または2に記載のレーザ加工装置において、前記レーザ発生手段には、レーザ光源と、前記レーザ光源を駆動するレーザ駆動手段とが設けられ、前記第1のパワー調整手段は、前記レーザ駆動手段の駆動信号を変更させることにより、前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパワーを変更可能とする。 The laser processing apparatus according to claim 6 is the laser processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the laser generating means is provided with a laser light source and a laser driving means for driving the laser light source, The first power adjusting means can change the power of the laser light emitted from the laser light source by changing a drive signal of the laser driving means.
請求項7に記載のレーザ加工装置は、請求項1〜5のいずれか1つに記載のレーザ加工装置において、複数の材質毎に、その材質に照射するためのレーザ光の最適パワーのデータを記憶する記憶手段と、前記複数の材質を選択する材質選択手段とを備え、前記第1及び第2のパワー調整手段の少なくとも一方が、前記材質選択手段で選択された材質に対する前記記憶手段に記憶される最適パワーのデータを読み出し、その読み出した最適パワーのデータに基づいて前記レーザ発生手段から出射されるレーザ光のパワー、又は、前記光通過手段を通過し加工対象物に照射するためのレーザ光のパワーを設定する。 The laser processing device according to claim 7 is the laser processing device according to any one of claims 1 to 5, wherein for each of the plurality of materials, data on the optimum power of the laser beam for irradiating the material is obtained. Storage means for storing, and material selection means for selecting the plurality of materials, wherein at least one of the first and second power adjustment means stores in the storage means for the material selected by the material selection means. Read out the optimum power data, and the laser beam emitted from the laser generating means based on the read optimum power data, or a laser for irradiating the workpiece through the light passing means Set the light power.
請求項1に記載したレーザ加工装置によれば、第1のパワー調整手段によって、レーザ発生手段から出射されるレーザ光のパワーを、例えば、用途に応じて変更することがきる。そして、用途によって種々変更されたレーザ光のパワーは、回動手段を介してレーザ発生手段及び光通過手段を第2のパワー調整手段が回動調整させると、それぞれ光学的に調整される。従って、ユーザが用途に応じてレーザパワーの使用範囲を変更しても、その設定範囲毎に調整分解能が変わらない。 According to the laser processing apparatus of the first aspect, the power of the laser beam emitted from the laser generating unit can be changed by the first power adjusting unit, for example, according to the application. The power of the laser light variously changed depending on the application is optically adjusted when the second power adjusting means adjusts the laser generating means and the light passing means via the rotating means. Therefore, even if the user changes the laser power use range according to the application, the adjustment resolution does not change for each set range.
請求項2に記載したレーザ加工装置よれば、前記回動手段が、前記光通過手段を前記レーザ発生手段に対してレーザ光の光軸を回動中心として回動させることにより、レーザ光のパワーは光学的に調整される。 According to the laser processing apparatus of claim 2, the rotating means rotates the light passing means with respect to the laser generating means about the optical axis of the laser beam as a rotation center, thereby providing a laser beam power. Is optically adjusted.
請求項3に記載したレーザ加工装置によれば、第2のパワー調整手段は、回動手段を介して波長板を回動させると、レーザ発生手と第1偏光部材との相対的な回動角度に応じて、レーザ発生手段から出射されたレーザ光のパワーが光学的に調整される。 According to the laser processing apparatus of the third aspect, when the second power adjusting unit rotates the wave plate via the rotating unit, the relative rotation between the laser generating hand and the first polarizing member is achieved. The power of the laser beam emitted from the laser generating means is optically adjusted according to the angle.
請求項4に記載したレーザ加工装置によれば、レーザ光源から出射したレーザ光を、光通過手段を通過する前に、第2偏光部材を通過させる。そして、第2のパワー調整手段により第2偏光部材及びレーザ光源のいずれか一方についてその光軸周りの回動角度を変更することによって、レーザ光のパワーが第2調整手段により光学的に調整されるのとは別に、レーザ光源から出射されるレーザ光のパワーは変更することができる。 According to the laser processing apparatus of the fourth aspect, the laser light emitted from the laser light source is allowed to pass through the second polarizing member before passing through the light passing means. Then, the power of the laser beam is optically adjusted by the second adjusting means by changing the rotation angle around the optical axis of either the second polarizing member or the laser light source by the second power adjusting means. Apart from this, the power of the laser light emitted from the laser light source can be changed.
請求項5に記載したレーザ加工装置によれば、第2偏光部材とレーザ光源との相対配置を、1ステップ回動角度の1/2の回動角度分ずらして配置したので、第2偏光部材と前記レーザ光源の相対回動角度を、1ステップ回動角度の1/2の回動角度毎に増減させることができる。その結果、レーザ光源から出射されるレーザ光のパワーの増減を、その分だけ細かく変更することができる。 According to the laser processing apparatus of the fifth aspect, since the relative arrangement of the second polarizing member and the laser light source is shifted by a half rotation angle of one step, the second polarizing member. And the relative rotation angle of the laser light source can be increased or decreased for each rotation angle that is ½ of the one-step rotation angle. As a result, the increase / decrease in the power of the laser light emitted from the laser light source can be finely changed accordingly.
請求項6に記載したレーザ加工装置によれば、レーザ駆動手段は、レーザ光源を駆動するレーザ駆動手段は、第1のパワー調整手段によって、レーザ光源を駆動する駆動信号が変更される。その結果、レーザ発振器から出射されるレーザ光のパワーは、レーザ光源を駆動するレーザ駆動手段を介して電気的に調整制御されることから、その調整制御は非常に容易となる。 According to the laser processing apparatus of the sixth aspect, in the laser driving means, the driving signal for driving the laser light source is changed by the first power adjusting means in the laser driving means for driving the laser light source. As a result, the power of the laser light emitted from the laser oscillator is electrically adjusted and controlled via the laser driving means for driving the laser light source, so that the adjustment control becomes very easy.
請求項7に記載したレーザ加工装置によれば、材質選択手段にて材質を選択すると、記憶手段に記憶したその選択した材質に対するレーザ発生手段が出射するレーザ光の最適パワーのデータが読み出される。第1又は第2のパワー調整手段は、その読み出された最適パワーデータに基づいて最適パワーのレーザ光を出射させる。 According to the laser processing apparatus of the seventh aspect, when a material is selected by the material selecting means, data on the optimum power of the laser beam emitted from the laser generating means for the selected material stored in the storage means is read out. The first or second power adjusting unit emits laser light with the optimum power based on the read optimum power data.
従って、ユーザは、材質を選択入力するだけで、材質毎に最適なパワーのレーザ光を出射させることができ、高度で熟練を必要とするレーサ加工作業の前工程を短時間にしかも高い精度で行うことができる。 Therefore, the user can emit laser light with the optimum power for each material simply by selecting and inputting the material, and the process prior to the laser processing operation that requires advanced and skilled skills can be performed in a short time with high accuracy. It can be carried out.
以下、本発明のレーザ加工装置をレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1に示すように、レーザマーキング装置1は、レーザ発生手段又はレーザ光源としてのレーザ発振器2、光通過手段を構成する1/2波長板3、光通過手段又は第1偏光部材を構成する偏光ビームスプリッター4、ダンパ5、回動手段としての回動装置6、レーザ駆動手段としてのレーザ駆動装置7、第1のパワー調整手段又は第2のパワー調整手段を構成する制御装置9、第1のパワー調整手段を構成する第1の入力装置8a、第2のパワー調整手段を構成する第2の入力装置8b及び記憶手段としての記憶装置10を備えている。
Hereinafter, an embodiment in which a laser processing apparatus of the present invention is embodied in a laser marking apparatus will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a laser marking device 1 includes a laser generator 2 as a laser generation means or a laser light source, a half-
レーザ発振器2は、励起光を出射する半導体レーザを備え、半導体レーザから出射された励起光を入射し該励起光に基づいて共振してレーザ光を出射する。レーザ発振器2は、この励起光のパワーを調整することによってレーザ発振器2から出射するレーザ光のパワーが制御される。励起光のパワーは、励起光を出射する半導体レーザに供給する電気的駆動量としての駆動電流(パルス幅、波高値等)によって制御される。本実施形態では、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワーが、0〜18[W]の範囲で調整できるようになっている。 The laser oscillator 2 includes a semiconductor laser that emits excitation light. The laser oscillator 2 receives the excitation light emitted from the semiconductor laser, resonates based on the excitation light, and emits laser light. The laser oscillator 2 controls the power of the laser light emitted from the laser oscillator 2 by adjusting the power of the excitation light. The power of the pumping light is controlled by a driving current (pulse width, peak value, etc.) as an electric driving amount supplied to the semiconductor laser that emits the pumping light. In the present embodiment, the power of the laser light emitted from the laser oscillator 2 can be adjusted in the range of 0 to 18 [W].
1/2波長板3は、レーザ発振器2から出射されたレーザ光の光軸に対して垂直かつ該光軸を回動中心に回動可能に設けられていて、その回動角度(レーザ発振器2との相対的な回動角度)に応じて該レーザ光の偏光方向(向き)を変更するようになっている。例えば、1/2波長板3は、0°〜45°で回動されることにより、直線偏光(レーザ発振器2から出射されたレーザ光)の偏光面の角度を0°〜90°に偏光させ、水平な直線偏光を垂直な直線偏光に変える。
The half-
偏光ビームスプリッター4は、1/2波長板3を通過したレーザ光の光軸に対して垂直に設けられ、1/2波長板3を通過したレーザ光を入射する。偏光ビームスプリッター4は、1/2波長板3との相対回動角度(1/2波長板3との偏光面の相対回動角度)に応じて該レーザ光の偏光方向(向き)を変更させ且つ該レーザ光のうち、所定の偏光方向のレーザ光のみを通過させるようになっている。つまり、偏光ビームスプリッター4は、所定の偏光方向以外のレーザ光を通過させずに該レーザ光を予め設定した反射方向に反射させる。なお、偏光ビームスプリッター4は、本実施形態では針状結晶を透明のベースで支持(挟持)したものであって、そのベースがガラス製で構成されている。
The polarization beam splitter 4 is provided perpendicular to the optical axis of the laser beam that has passed through the half-
ダンパ5は、レーザ光が偏光ビームスプリッター4にて反射される反射方向に配置され、偏光ビームスプリッター4にて反射されたレーザ光を吸収する。ダンパ5は、レーザ光を良好に吸収するために、例えばつや消し黒色系金属から構成されている。 The damper 5 is disposed in a reflection direction in which the laser beam is reflected by the polarization beam splitter 4, and absorbs the laser beam reflected by the polarization beam splitter 4. The damper 5 is made of, for example, a matte black metal in order to absorb the laser beam well.
回動装置6は、ステッピングモータを備え、光軸に沿った軸中心で回動可能に支持された1/2波長板3を回動制御する。回動装置6は、駆動電流が供給されることで、本実施形態では1/2波長板3を、0°〜45°の範囲において1ステップの単位で回動させて所定の回動角度に回動させるようになっている。なお、本実施形態では、回動装置6(ステッピングモータ)による1ステップは、2.5度としている。従って、0°〜45°の範囲を、2.5度の単位で18段階に回動位置を設定することができる。
The rotation device 6 includes a stepping motor and controls the rotation of the half-
レーザ駆動装置7は、レーザ発振器2を発振駆動させる。レーザ駆動装置7は、レーザ発振器2に備えた励起光を出射する半導体レーザに対して、制御装置9からの励起光のパワーを決定するパルス幅、波高値を指定する制御信号に基づいて生成される駆動信号を供給する。そして、レーザ駆動装置7から半導体レーザに供給される駆動電流に基づいて、励起光のパワーが制御され、レーザ発振器2から出射されるレーザ光のパワーが変更される。 The laser driving device 7 drives the laser oscillator 2 to oscillate. The laser driving device 7 is generated based on a control signal for designating a pulse width and a peak value for determining the power of the excitation light from the control device 9 for the semiconductor laser that emits the excitation light provided in the laser oscillator 2. Supply a driving signal. Then, based on the drive current supplied from the laser driving device 7 to the semiconductor laser, the power of the excitation light is controlled, and the power of the laser light emitted from the laser oscillator 2 is changed.
第1の入力装置8aは、ユーザがレーザ発振器2から出射するレーザ光のパワーの上限値を設定(本実施形態では0[W]〜18[W]の範囲)するため操作スイッチを備え、操作スイッチを操作して設定した第1設定値(パワー上限値)を制御装置9に出力する。第2の入力装置8bは、ユーザが1/2波長板3の回動角度を設定(本実施形態では0度〜45度の範囲)するため操作スイッチを備え、操作スイッチを操作して設定した第2設定値(回動角度値)を制御装置9に出力する。 The first input device 8a includes an operation switch for the user to set an upper limit value of the power of the laser beam emitted from the laser oscillator 2 (in the present embodiment, a range of 0 [W] to 18 [W]). The first set value (power upper limit value) set by operating the switch is output to the control device 9. The second input device 8b includes an operation switch for the user to set the rotation angle of the half-wave plate 3 (in the present embodiment, a range of 0 to 45 degrees), and is set by operating the operation switch. The second set value (rotation angle value) is output to the control device 9.
制御装置9は、中央処理装置(CPU)を備え、第1の入力装置8aから出力された第1設定値、及び、第2の入力装置8bから出力された第2設定値を入力する。制御装置(CPU)9は記憶装置10に記憶した制御プログラム及びアプリケーションプログラムに従って、回動装置6及びレーザ駆動装置7を介して、1/2波長板3の回動制御やレーザ発振器2の駆動制御等、各種の処理動作を実行するようになっている。
The control device 9 includes a central processing unit (CPU), and inputs the first setting value output from the first input device 8a and the second setting value output from the second input device 8b. The control device (CPU) 9 controls the rotation of the half-
詳述すると、制御装置(CPU)9は、第2の入力装置8bから入力した第2設定値(回動角度値)に基づいて、回動装置6(ステッピングモータ)を駆動して、1/2波長板3を第2の入力装置8bで指定した第2設定値(回動角度値)に回動させる。つまり、1/2波長板3を回動させて、偏光ビームスプリッター4に対する1/2波長板3の相対回動角度を、第2設定値(回動角度値)で指定した回動角度にする。
More specifically, the control device (CPU) 9 drives the rotation device 6 (stepping motor) based on the second set value (rotation angle value) input from the second input device 8b, and 1 / The two-
従って、例えば、図2に示すように、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワーが最大の18[W]とのとき、1ステップ2.5度の単位で回動角度を増減させると、レーザ発振器2から出射したレーザ光のパワーが1[W]の単位で増減する。その結果、0[W]〜18[W]の範囲において、1[W]単位の18段階で所望のパワーに段階的に調整される。 Therefore, for example, as shown in FIG. 2, when the power of the laser beam emitted from the laser oscillator 2 is 18 [W] at the maximum, if the rotation angle is increased or decreased by a unit of 2.5 degrees, the laser The power of the laser beam emitted from the oscillator 2 increases or decreases in units of 1 [W]. As a result, in the range of 0 [W] to 18 [W], the desired power is adjusted step by step in 18 steps of 1 [W] units.
一方、制御装置(CPU)9は、第1の入力装置8aから入力した第1設定値(パワー上限値)に基づいて、レーザ駆動装置7からレーザ発振器2の励起光を出射する半導体レーザに、第1の入力装置8aで指定した第1設定値(パワー上限値)に相応する駆動電流を供給させて、レーザ発振器2から第1の入力装置8aで指定した第1設定値(パワー上限値)のパワーのレーザ光を出射せる。 On the other hand, the control device (CPU) 9 changes the semiconductor laser that emits the excitation light of the laser oscillator 2 from the laser driving device 7 based on the first set value (power upper limit value) input from the first input device 8a. A drive current corresponding to the first set value (power upper limit value) designated by the first input device 8a is supplied, and the first set value (power upper limit value) designated by the first input device 8a from the laser oscillator 2 is supplied. The laser beam with the power can be emitted.
従って、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワー上限値を、0[W]〜18[W]の範囲で調整することができる。その結果、例えば、図3に示すように、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワー上限値を、最大の18[W]からその半分の9[W]にすることができる。 Therefore, the power upper limit value of the laser light emitted from the laser oscillator 2 can be adjusted in the range of 0 [W] to 18 [W]. As a result, for example, as shown in FIG. 3, the power upper limit value of the laser light emitted from the laser oscillator 2 can be changed from the maximum 18 [W] to 9 [W], which is half of the maximum.
このとき、1/2波長板3は、パワー上限値が9[W]のときも18[W]のときと同様に、0°〜45°の範囲を、2.5度の単位で18段階に回動角度が段階的に設定される。従って、レーザ発振器2から出射したレーザ光のパワーは、0.5[W]の単位で増減することになる。その結果、0[W]〜9[W]の範囲において、0.5[W]単位の18段階で所望のパワーに段階的に調整される。
At this time, the half-
ガルバノミラー11は、偏光ビームスプリッター4と加工対象物12との間に配置される。ガルバノミラー11は、図示しないモータ等からなる駆動源にて駆動される。その駆動速度は、駆動を開始してから予め設定されている一定の駆動速度に到達するまで、つまり、マーキングする際の書き出し部分で加速するように構成されている。
The galvanometer mirror 11 is disposed between the polarization beam splitter 4 and the
上記した回動装置6は、ガルバノミラー11の駆動速度が一定の駆動速度に到達するまでの加速途中であるときには、レーザ光のパワーがユーザにより設定された設定値まで徐々に大きくなるように、1/2波長板3を回動させる。
When the rotation device 6 described above is in the middle of acceleration until the drive speed of the galvano mirror 11 reaches a constant drive speed, the power of the laser beam gradually increases to a set value set by the user. The half-
つまり、回動装置6はガルバノミラー11の駆動速度が一定の駆動速度に到達するまでの加速途中であるときは、加工対象物12上でのマーキング濃度が全ての箇所で均一となるように、1/2波長板3を回動させる。これにより、偏光ビームスプリッター4を通過したレーザ出力がガルバノミラー11を介して加工対象物12に照射され、多種多様な文字、記号、図形等がマーキングされる。
That is, when the rotation device 6 is in the middle of acceleration until the driving speed of the galvanometer mirror 11 reaches a constant driving speed, the marking density on the
次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
(1)上記実施形態によれば、1/2波長板3の回動角度(第2設定値)を指定して、レーザ発振器2から出力されたレーザ光のパワーを、段階的に調整する第1の入力装置8aとともに、レーザ発振器2から出力するレーザ光のパワーのパワー上限値(第1設定値)を指定する第1の入力装置8aを設けた。
Next, effects of the embodiment configured as described above will be described below.
(1) According to the above embodiment, the rotation angle (second set value) of the half-
そして、第1の入力装置8aで設定したパワー上限値に基づいて、制御装置9は、レーザ駆動装置7を介してレーザ発振器2を駆動制御し、レーザ発振器2から第1の入力装置8aで設定したパワー上限値のレーザ光を出射させるようにした。 Then, based on the power upper limit value set by the first input device 8a, the control device 9 drives and controls the laser oscillator 2 via the laser drive device 7, and is set by the first input device 8a from the laser oscillator 2. The laser beam with the power upper limit value was emitted.
従って、加工対象物12の材質に応じて、第1の入力装置8aにてレーザ発振器2から出射するレーザ光のパワー上限値を変更することができる。例えば、加工対象物12が金属に場合には、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワー上限値を18[W]とし、加工対象物12が樹脂に場合には、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワー上限値を9[W]とすることができる。
Therefore, the power upper limit value of the laser beam emitted from the laser oscillator 2 can be changed by the first input device 8a according to the material of the
このとき、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワーが、それぞれ18[W]又は9[W]であっても、レーザ発振器2から出射されたレーザ光のパワーを、共に第2の入力装置8bにてそれぞれ18段階で段階的に光学的に調整できる。 At this time, even if the power of the laser light emitted from the laser oscillator 2 is 18 [W] or 9 [W], respectively, the power of the laser light emitted from the laser oscillator 2 is changed to the second input device 8b. Can be optically adjusted step by step in 18 steps.
しかも、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワーが、0[W]〜18[W]と大きな範囲の場合には、1[W]に単位で段階的に、0[W]〜9[W]と小さな範囲の場合には、0.5[W]に単位で段階的に調整できようにした。従って、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワーに応じて、段階的に調整できる単位が変更されるので、加工対象物12の材質が変わっても、精度の高い加工を行うことができる。
In addition, when the power of the laser beam emitted from the laser oscillator 2 is in a large range of 0 [W] to 18 [W], 0 [W] to 9 [W] in steps of 1 [W]. In the case of a small range, adjustment can be made in steps of 0.5 [W]. Accordingly, since the unit that can be adjusted stepwise is changed according to the power of the laser beam emitted from the laser oscillator 2, even if the material of the
(2)上記実施形態によれば、レーザ発振器2に備えた励起光を出射する半導体レーザに対して、レーザ駆動装置7から駆動電流を出力し、半導体レーザが出射する励起光のパワーを調整して、指定された上限値パワーのレーザ光をレーザ発振器2から出射させるようにした。従って、レーザ発振器2から種々のパワーのレーザ光を、電気的制御にて出射させることができことから、そのパワーの調整制御が非常に容易に行える。 (2) According to the above embodiment, the driving current is output from the laser driving device 7 to the semiconductor laser that emits the excitation light provided in the laser oscillator 2, and the power of the excitation light emitted from the semiconductor laser is adjusted. Thus, the laser beam having the specified upper limit power is emitted from the laser oscillator 2. Therefore, since laser beams of various powers can be emitted from the laser oscillator 2 by electrical control, the power adjustment control can be performed very easily.
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、レーザ発振器2から出射したレーザ光を、光学的にパワー調整するため、偏光ビームスプリッター4に対して1/2波長板3を回動装置6にて回動させた。これを、1/2波長板3に対して偏光ビームスプリッター4を例えば回動装置6にて回動させて実施してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the half-
・上記実施形態では、レーザ発振器2から出射するレーザ光の最大パワーを、18[W]としたが、これに限定されるのではなく、レーザ光の最大パワーを18[W]を超えるパワーにて実施したり、又は、レーザ光の最大パワーを18[W]未満のパワーで実施してもよい。 In the above embodiment, the maximum power of the laser light emitted from the laser oscillator 2 is 18 [W]. However, the present invention is not limited to this, and the maximum power of the laser light exceeds 18 [W]. Or the maximum power of the laser beam may be less than 18 [W].
・上記実施形態では、レーザ発振器2に備えた励起光を出射する半導体レーザに対して、レーザ駆動装置7から駆動電流を出力して、レーザ発振器2から出射するレーザ光のパワー上限値を調整するようにした。これを、レーザ発振器2から出射されたレーザ光のパワー上限値を、1つの偏光板を使って変更してもよい。 In the above embodiment, the drive current is output from the laser driving device 7 to the semiconductor laser that emits the excitation light provided in the laser oscillator 2 to adjust the power upper limit value of the laser light emitted from the laser oscillator 2. I did it. This may be changed by using one polarizing plate for the power upper limit value of the laser light emitted from the laser oscillator 2.
例えば、図4に示すように、レーザ発振器2と1/2波長板3(図4に図示せず)との間に、第2偏光部材としての偏光板31を配置する。偏光板31は、レーザ発振器2から出射されたレーザ光の光軸Cに対して垂直かつ該光軸Cを回動中心に回動可能に設けられている。
For example, as shown in FIG. 4, a
そして、レーザ発振器2と偏光板31は、それぞれの図示しないステッピングモータにて、光軸Cを回動中心に回動されるようになっている。各ステッピングモータは、モータ駆動回路を介して制御装置9に駆動制御されるようになっている。制御装置9は、第1の入力装置8aで指定したパワー上限値に基づく制御信号を各モータ駆動回路に出力し、各モータ駆動回路を介して各ステッピングモータを駆動しレーザ発振器2と偏光板31を目的の回動角度にするようになっている。
The laser oscillator 2 and the
このとき、偏光板31のステッピングモータによる1ステップによる該偏光板31の1ステップ回動角度θ1は、レーザ発振器2のステッピングモータによる1ステップによる該レーザ発振器2の1ステップ回動角度θ2と、同一になるように設定されている。
At this time, the one-step rotation angle θ1 of the
しかも、レーザ発振器2と偏光板31の回動方向の相対位置が、その1ステップ回動角度θ1(=θ2)の1/2の角度(=θ1/2)だけ位相をずらして配置されている。
そして、レーザ発振器2と偏光板31の相対回動位置を、0度から90度の範囲で変更すると、レーザ発振器2から1/2波長板3に出射するレーザ光のパワー上限値を変更することができる。
In addition, the relative positions of the laser oscillator 2 and the
And if the relative rotation position of the laser oscillator 2 and the
しかも、レーザ発振器2と偏光板31との回動方向の相対位置が、その1ステップ回動角度θ1(=θ2)の1/2の角度(=θ1/2)だけ位相をずらして回動させることができるので、ずらさないで段階的にパワー調整する場合と比べて、2倍の分解能でもって段階的にパワー調整することができる。
In addition, the relative position in the rotation direction of the laser oscillator 2 and the
また、図5に示すように、偏光板31と1/2波長板3(図5に図示せず)との間に、新たな偏光部材32を設ける。そして、偏光板31と偏光板32を、レーザ発振器2から出射されたレーザ光の光軸Cに対して垂直かつ該光軸Cを回動中心に回動可能に設ける。
Further, as shown in FIG. 5, a new
そして、各偏光板31,32は、前記と同様に、それぞれの図示しないステッピングモータにて、光軸Cを回動中心に回動させるようにすれば、レーザ発振器2から1/2波長板3に出射するレーザ光のパワー上限値を変更することができる。
Similarly to the above, each of the
さらに、偏光板32を省略し、偏光板32に替えて偏光ビームスプリッター4にして、偏光ビームスプリッター4を偏光板31と協働して、レーザ発振器2から出射されたレーザ光のパワー上限値を変更してもよい。この場合、まず、偏光板31と偏光ビームスプリッター4との間の相対回動位置を設定して、レーザ光のパワー上限値を設定した後に、1/2波長板3を回動させて偏光ビームスプリッター4に対して相対回動位置を調整すれば、部品点数を減らして、光学的にレーザ光のパワーを調整することができる。
Further, the
・上記実施形態では、ユーザが、第1の入力装置8aの操作スイッチを操作してレーザ光のパワー上限値を変更するようにした。
これを、記憶装置10に、複数の加工対象物の材質12毎に、レーザ発振器2から出射されるレーザ光の最適パワーのデータ(パワー上限値のデータ)を予め記憶する。第1の入力装置8aは、材質選択手段として加工対象物12の材質を適宜選択して入力できるようにする。
In the above embodiment, the user operates the operation switch of the first input device 8a to change the power upper limit value of the laser beam.
This data is stored in advance in the
例えば、ステンレス(SUS)、アルマイト、ポリカーボネイト等毎に最適なパワー上限値のデータを予め記憶装置10に記憶する。一方、第1の入力装置8aには、ステンレス(SUS)、アルマイト、ポリカーボネイト等の加工対象物12の材質名が指標されたスイッチを設ける。
For example, optimal power upper limit data is stored in advance in the
そして、第1の入力装置8aにて、加工対象物12の材質名を入力すると、制御装置9は、第1の入力装置8aにて入力した材質に対するパワー上限値のデータを読み出す。制御装置9は、その記憶装置10から読み出した最適パワー上限値のデータに基づいて、第1の入力装置8aで入力した加工対象物の最適なパワー上限値となるレーザ光がレーザ発振器2から出射するための制御信号をレーザ駆動装置7に出力する。レーザ駆動装置7は、この制御信号に基づいて、第1の入力装置8aにて入力した材質名に対するパワー上限値をレーザ発振器2から出射させるための駆動電流をレーザ発振器2に供給する。
And if the material name of the
従って、ユーザは、加工対象物の材質を選択入力するだけで、加工対象物の材質毎に最適なパワー上限値となるレーザ光をレーザ発振器2から出射させることができ、高度で熟練を必要とするレーサ加工作業の前工程を短時間にしかも高い精度で行うことができる。 Therefore, the user can emit laser light having an optimum power upper limit value for each material of the processing object from the laser oscillator 2 only by selecting and inputting the material of the processing object, which requires a high degree of skill. It is possible to perform the pre-process of the laser processing operation to be performed in a short time and with high accuracy.
また、材質の選択は、第2の入力装置8bで行っても良い。この場合、回動装置6を駆動制御して、光学的にパワー調整が行われる。さらに、回動装置6及びレーザ駆動装置7の両方を適宜制御して、レーザのパワーを調整してもよい。 The material selection may be performed by the second input device 8b. In this case, the rotation device 6 is driven and controlled to optically adjust the power. Furthermore, the power of the laser may be adjusted by appropriately controlling both the rotating device 6 and the laser driving device 7.
・上記実施形態では、1/2波長板3を1ステップを2.5度としたが、これに限定されるものではなく、適宜変更して実施してもよい。
・上記実施形態では、波長板として1/2波長板3を用いたが、他の波長板、例えば1/4波長板等を用いて実施してもよい。この場合、1/4波長板を0度〜90度の範囲で回転させることで、レーザ発振器2から出射されるレーザ光のパワーを0%〜100%の間で変更される。
In the above embodiment, the half-
In the above embodiment, the half-
・上記実施形態では、1/2波長板3を偏光ビームスプリッター4に対して回動させるようにしたが、偏光ビームスプリッター4を1/2波長板3に対して回動させるように実施してもよい。
In the above embodiment, the half-
・上記実施形態では、本発明のレーザ加工装置をレーザマーキング装置に具体化したが、例えば、加工対象物の表面に溝を形成するレーザ加工装置等に応用してもよい。この場合、精度の高い深さの溝を形成することができる。 In the above embodiment, the laser processing apparatus of the present invention is embodied as a laser marking apparatus, but may be applied to, for example, a laser processing apparatus that forms a groove on the surface of an object to be processed. In this case, a highly accurate groove can be formed.
1…レーザマーキング装置、2…レーザ発振器、3…1/2波長板、4…偏光ビームスプリッター、5…レーザ駆動装置、6…回動装置、8a…第1の入力装置、8b…第2の入力装置、9…制御装置、10…記憶装置、11…ガルバノミラー、12…加工対象物、31,32…偏光板、C…光軸。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser marking apparatus, 2 ... Laser oscillator, 3 ... 1/2 wavelength plate, 4 ... Polarization beam splitter, 5 ... Laser drive apparatus, 6 ... Turning apparatus, 8a ... 1st input device, 8b ... 2nd Input device, 9 ... control device, 10 ... storage device, 11 ... galvanomirror, 12 ... workpiece, 31,32 ... polarizing plate, C ... optical axis.
Claims (7)
前記レーザ発生手段から出射されるレーザ光のパワーを外部からの操作で変更可能に設定する第1のパワー調整手段と、
前記レーザ発生手段から入射したレーザ光のうち、予め定めた偏光方向のレーザ光のみを出射させる光通過手段と、
前記レーザ発生手段及び前記光通過手段のうちの少なくとも1つをレーザ光の光軸を回動中心として回動させ、前記レーザ発生手段と前記光通過手段との相対的な回動角度を変更するための回動手段と、
前記回動手段によって前記レーザ発生手段及び前記光通過手段のうちの少なくとも1つを回動させることで、前記光通過手段を通過し加工対象物に照射するためのレーザ光のパワーを光学的に調整可能とする外部から操作可能な第2のパワー調整手段と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 Laser generating means for emitting laser light;
First power adjusting means for setting the power of laser light emitted from the laser generating means to be changeable by an external operation;
Of the laser light incident from the laser generating means, light passing means for emitting only laser light having a predetermined polarization direction;
At least one of the laser generating unit and the light passing unit is rotated about the optical axis of the laser beam, and the relative rotation angle between the laser generating unit and the light passing unit is changed. Rotation means for,
By rotating at least one of the laser generating means and the light passing means by the turning means, the power of the laser light for passing through the light passing means and irradiating the object to be processed is optically controlled. A laser processing apparatus comprising: a second power adjusting unit operable from outside to be adjustable.
前記回動手段は、前記光通過手段を前記レーザ発生手段に対してレーザ光の光軸を回動中心として回動させるようにしたことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus of Claim 1,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the rotating means rotates the light passing means with respect to the laser generating means about the optical axis of the laser beam as a rotation center.
前記第2のパワー調整手段における前記光通過手段には、
前記レーザ発生手段から出射された前記レーザ光の光軸を回動中心として回動される波長板と、
前記波長板を通過したレーザ光のうち、予め定めた偏光方向のレーザ光のみを通過させる第1偏光部材と
が設けられ、
前記回動手段を駆動させて、前記波長板を、前記光軸を回動中心に回動させることで、前記波長板と前記第1偏光部材との相対的な回動角度に応じて、前記加工対象物に照射するためのレーザ光のパワーを光学的に調整することを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus of Claim 2,
In the light passing means in the second power adjusting means,
A wave plate rotated about the optical axis of the laser beam emitted from the laser generating means;
A first polarizing member that passes only laser light having a predetermined polarization direction out of the laser light that has passed through the wave plate; and
By driving the rotating means and rotating the wavelength plate about the optical axis as a rotation center, the relative rotation angle between the wavelength plate and the first polarizing member is determined. A laser processing apparatus for optically adjusting the power of a laser beam for irradiating a processing object.
前記レーザ発生手段には、
レーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光のうち、予め定めた偏光方向のみを通過させる第2偏光部材と
が設けられ、
前記第1のパワー調整手段は、前記第2偏光部材及び前記レーザ光源の少なくとも一方を、前記光軸を回動中心に回動させて光軸周りの相対回動角度を変更することにより、前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパワーを変更可能とすることを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to claim 1 or 2,
The laser generating means includes
A laser light source;
A second polarizing member that passes only a predetermined polarization direction of the laser light from the laser light source is provided;
The first power adjusting means rotates at least one of the second polarizing member and the laser light source around the optical axis to change a relative rotation angle around the optical axis, thereby changing the relative rotation angle around the optical axis. A laser processing apparatus capable of changing the power of laser light emitted from a laser light source.
前記第2偏光部材と前記レーザ光源はそれぞれ所定の1ステップ回動角度で回動し、
前記第2偏光部材の1ステップ回動角度と、前記レーザ光源の1ステップ回動角度が同一ステップ角度で設定されているとともに、
前記第2偏光部材と前記レーザ光源とが、前記1ステップ回動角度の1/2の回動角度ずらして配置されていることを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus of Claim 4,
The second polarizing member and the laser light source are each rotated at a predetermined one-step rotation angle,
The one-step rotation angle of the second polarizing member and the one-step rotation angle of the laser light source are set at the same step angle,
The laser processing apparatus, wherein the second polarizing member and the laser light source are disposed with a rotation angle shifted by a half of the one step rotation angle.
前記レーザ発生手段には、
レーザ光源と、
前記レーザ光源を駆動するレーザ駆動手段と
が設けられ、
前記第1のパワー調整手段は、前記レーザ駆動手段の駆動信号を変更させることにより、前記レーザ光源から出射されるレーザ光のパワーを変更可能とすることを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to claim 1 or 2,
The laser generating means includes
A laser light source;
Laser driving means for driving the laser light source, and
The laser processing apparatus characterized in that the first power adjusting means can change the power of laser light emitted from the laser light source by changing a drive signal of the laser driving means.
複数の材質毎に、その材質に照射するためのレーザ光の最適パワーのデータを記憶する記憶手段と、
前記複数の材質を選択する材質選択手段と
を備え、
前記第1及び第2のパワー調整手段の少なくとも一方が、前記材質選択手段で選択された材質に対する前記記憶手段に記憶される最適パワーのデータを読み出し、その読み出した最適パワーのデータに基づいて前記レーザ発生手段から出射されるレーザ光のパワー、又は、前記光通過手段を通過し加工対象物に照射するためのレーザ光のパワーを設定することを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
Storage means for storing data of optimum power of laser light for irradiating the material for each of a plurality of materials;
Material selection means for selecting the plurality of materials,
At least one of the first and second power adjustment means reads the optimum power data stored in the storage means for the material selected by the material selection means, and based on the read optimum power data A laser processing apparatus that sets the power of laser light emitted from a laser generating means or the power of laser light that passes through the light passing means and irradiates a workpiece.
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