JP7357739B2

JP7357739B2 - 反射鏡ユニット及びレーザ加工装置

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Publication number: JP7357739B2
Application number: JP2022150379A
Authority: JP
Inventors: 智彦石塚; 正彦長谷川; 彰倫西尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-11-19
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2023-10-06
Anticipated expiration: 2038-11-19
Also published as: JP7170513B2; JP2020085985A; JP2022179531A

Description

本発明は、光を反射する反射鏡ユニット及びレーザ加工装置に関する。

特許文献１には、ミラーと、円弧形状の断面を呈する凸形状部を外周に有し、ミラーの周縁部を保持するミラー保持部材である球面体と、ミラーを球面体に固定する押圧部材と、球面体を支持固定する支持体とを有する反射鏡ユニットが開示されている。特許文献１に開示される反射鏡ユニットの支持体は、第１の支持体である反射面側支持体と、第２の支持体である背面側支持体とに分割された構造となっている。特許文献１に開示される反射鏡ユニットは、球面体と支持体との相対的な位置関係を変更することにより、ミラーの角度を調整可能である。

上記特許文献１に開示される反射鏡ユニットは、ミラーの角度を調整する場合に、反射面側支持体のテーパ穴の表面と球面体の表面及び、背面側支持体のテーパ穴の表面と球面体の表面とが当接状態にて摺動する。

特許第３９１５７００号公報

しかしながら、特許文献１に開示される反射鏡ユニットは、ミラーの角度調整を行う際に反射側支持体又は背面側支持体と球面体の表面とが摺動し、各当接部位にて摩耗粉塵が発生し、発生した摩耗粉塵はミラーの反射面側の光路に侵入する。

光路に侵入した摩耗粉塵は反射鏡ユニットのミラーの反射面又は光路上に配置されているその他の光学部品に付着することによって、レーザ照射時に摩耗粉塵に起因してミラーの反射面及び光学部品の光学面が損傷する場合がある。ミラーの反射面及び光学部品の光学面が損傷した場合には、光路を伝搬するレーザ光の強度分布が空間的に変化し、所望のレーザ光の強度分布を伝送することができず、正常な加工が実施できないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、角度調整時に摺動部分で発生する摩耗粉塵が反射面に移動することを防止した反射鏡ユニットを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、反射面及び反射面の裏面である背面を有するミラーと、ミラーの周縁部を保持し、反射面を通る第１の回転軸上の互いに対向する２箇所に第１の止まり穴が形成された円筒状の第１のミラー保持部材と、第１の止まり穴に挿入される第１の回転軸部材と、第１の回転軸部材を保持し、反射面を通り第１の回転軸と直交する第２の回転軸上の互いに対向する２箇所に第２の止まり穴が形成された円筒状の第２のミラー保持部材と、第２の止まり穴に挿入される第２の回転軸部材と、第２の回転軸部材を保持するミラー保持部材支持体とを備える反射鏡ユニットである。反射鏡ユニットは、第１のミラー保持部材に当接して、ミラーの向きを第１の回転軸回りで調整し、第１のミラー保持部材に当接した状態で保持される第１の調整部材と、第１のミラー保持部材に当接して、ミラーの向きを第２の回転軸回りで調整し、第１のミラー保持部材に当接した状態で保持される第２の調整部材と、第１のミラー保持部材と第２のミラー保持部材とに接触して、第１の回転軸部材と反射面とを隔離する第１の弾性部材と、第２のミラー保持部材とミラー保持部材支持体とに接触して、第２の回転軸部材と反射面とを隔離する第２の弾性部材とを備える。

本発明によれば、角度調整時に摺動部分で発生する摩耗粉塵が反射面に移動することを防止した反射鏡ユニットを得られるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る反射鏡ユニットのユニット本体部の断面図実施の形態１に係る反射鏡ユニットの断面図実施の形態１に係る反射鏡ユニットの分解斜視図本発明の実施の形態２に係る反射鏡ユニットの反射体の断面図本発明の実施の形態３に係る反射鏡ユニットの反射体の断面図本発明の実施の形態４に係る反射鏡ユニットの分解斜視図実施の形態４に係る反射鏡ユニットの断面図実施の形態４に係る反射鏡ユニットの断面図本発明の実施の形態５に係る反射鏡ユニットの分解斜視図実施の形態５に係る反射鏡ユニットの断面図実施の形態５に係る反射鏡ユニットの断面図本発明の実施の形態６に係るレーザ加工装置の構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る反射鏡ユニット及びレーザ加工装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る反射鏡ユニットのユニット本体部の断面図である。図２は、実施の形態１に係る反射鏡ユニットの断面図である。図３は、実施の形態１に係る反射鏡ユニットの分解斜視図である。図２及び図３は、本体部５０に角度調整部６０を取り付けた状態を示している。図１に示すように、反射鏡ユニット４００の本体部５０は、反射面１ａ及び反射面１ａの裏面である背面１ｂを有するミラー１と、ミラー１の外周部を保持するミラー保持部材である球面体２と、ミラー１を球面体２に固定する押圧部材３とを有する。球面体２は、円弧形状の断面を呈する凸形状部を外周部に有し、ミラー１が配置される側とは反対側の端部に円周状の溝２ｂが形成されている。球面体２の開口部２ｃは円周状に限定されるものではなく、楕円形及び多角形形状でもよい。また、球面体２の溝２ｂも円周状に限定されるものではなく、楕円形及び多角形形状でもよい。以下の説明において、ミラー１、球面体２及び押圧部材３を一纏めにして反射体１００と称する。ミラー１は、球面体２の球面の中心点に反射面１ａの中心が位置するように配置されている。

支持体４は、球面体２を支持固定する。支持体４は、第１の支持体である反射面側支持体４ａと、第２の支持体である背面側支持体４ｂとに分割された構造となっている。反射面側支持体４ａの背面側支持体４ｂと対向する面にはテーパ穴４ｃが形成されている。テーパ穴４ｃの内側面は、円錐台状のテーパ面となっている。背面側支持体４ｂの反射面側支持体４ａと対向する面にはテーパ穴４ｄが形成されている。テーパ穴４ｄの内側面は、円錐台状のテーパ面となっている。図１に示すように、反射面側支持体４ａのテーパ穴４ｃのテーパ面と球面体２の外周部とは、断面で見ると、直線と円弧とが点接触する。したがって、反射面側支持体４ａは、反射面１ａ側から球面体２に線接触して球面体２を保持固定する。背面側支持体４ｂのテーパ穴４ｄのテーパ面と球面体２の外周部とも同様に線接触する。したがって、背面側支持体４ｂは、背面１ｂ側から球面体２に線接触して球面体２を保持固定する。

弾性部材５は、球面体２が反射面側支持体４ａに対して摺動する範囲において、球面体２と反射面側支持体４ａとの間の気密状態を保持する。弾性部材５は、球面体２の円周状の溝２ｂに保持される。弾性部材５には、Ｖシール及びＯリングを例示できる。

ねじ６は、固定用ねじ穴４ｆに挿入することによって、ミラー１の角度の調整が終了した球面体２を固定する圧接固定部材である。

角度調整部６０は、調整板７、調整板７を支持体４に固定する調整板仮固定用ねじ８及び球面体２を角度調整するアジャストボルト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを有する。角度調整部６０は、本体部５０に着脱可能であり、球面体２と反射面側支持体４ａとが当接した状態でミラー１の向きを調整可能である。以下の説明において、アジャストボルト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを区別せず全体を指す場合は、アジャストボルト９と称する。アジャストボルト９ａ，９ｃがＸ軸方向に並び、アジャストボルト９ｂ，９ｄがＹ軸方向に並んでいる。調整板７には、アジャストボルト９用のねじ穴７ａがあって、押圧部材３側の突出量が可変である。

図３に示すＸＹＺ座標系に基づいて、ミラー１の角度調整及び固定について説明する。まず、反射体１００すなわち球面体２が当接されている状態の反射面側支持体４ａに直接的に、又は背面側支持体４ｂを介して間接的に、調整板仮固定用ねじ８によって調整板７を固定する。調整板７を反射面側支持体４ａに固定した状態において、背面側支持体４ｂを押圧固定する４本のねじ６は、緩められている。次にアジャストボルト９を押圧部材３に当て、アジャストボルト９ａとアジャストボルト９ｃとの押し引きにより、ミラー１のＹ軸回りの角度調整を行い、アジャストボルト９ｂとアジャストボルト９ｄの押し引きにより、ミラー１のＸ軸回りの角度調整を行う。

アジャストボルト９の押し引きによる角度調整範囲においては、弾性部材５は溝２ｂ及び端部対向面４ｅから離れることのない寸法関係となっている。そのため、ミラー１の角度調整を実施した時に、球面体２と反射面側支持体４ａのテーパ穴４ｃのテーパ面とが当接しているＡ点において発生する摩耗粉塵は、球面体２と支持体４との間の空間を移動する。摩耗粉塵がミラー１の反射面１ａに移動することは、弾性部材５により防がれる。

ミラー１の角度調整が終了した状態で、反射面側支持体４ａ及び背面側支持体４ｂで反射体１００を挟み込み、ねじ６を締めることにより、ミラー１を固定する。

最後に、調整板仮固定用ねじ８を緩めて、調整板７を反射面側支持体４ａから取り外す。すなわち、本体部５０から角度調整部６０を取り外す。

反射面側支持体４ａと反射体１００との接触面での応力集中による塑性変形を防止するために、接触面に硬化処理を施してもよい。硬化処理には、無電解ニッケル処理及びアルマイト処理を例示できる。

反射体１００は、ミラー１、球面体２及び押圧部材３の３部品に分割可能な構造とすることにより、ミラー１の交換を容易に行える。例えば、反射体１００を支持体４に固定した後でも、球面体２の背面側から押圧部材３を取り外すことで、球面体２にミラー１を着脱することは可能となる。したがって、ミラー１を交換する場合でも、その都度、光軸調整を行う必要がない。なお、軽量化及び部品点数の削減が必要であり、かつミラー１を頻繁に交換する必要がないと想定される場合は、球面体２とミラー１とを一体成形品としてもよい。

また、球面体２の球面の中心点にミラー１の反射面１ａの中心を配置することによって、ミラー１の角度調整をした場合でも、球面体２の回転中心軸が反射面１ａの中心を通るため、反射光の角度のみ調整することができる。弾性部材５は、球面体２の溝２ｂと反射面側支持体４ａの端部対向面４ｅとに接触することにより球面体２と反射面側支持体４ａとの間を気密封止しているが、球面体２側を溝の無い平面状とし、反射面側支持体４ａの端部対向面４ｅに溝を形成してもよい。球面体２と反射面側支持体４ａとの隙間が気密封止される構造であれば、球面体２及び反射面側支持体４ａに溝を形成しなくてもよい。

実施の形態１に係る反射鏡ユニット４００は、球面体２と反射面側支持体４ａとに弾性部材５が接触するため、球面体２と反射面側支持体４ａのテーパ穴４ｃのテーパ面とが当接している箇所において発生する摩耗粉塵がミラー１の反射面１ａに移動することを防止できる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る反射鏡ユニットの反射体の断面図である。上記実施の形態１で説明した同様のものには、同じ符号を付している。実施の形態２に係る反射体１００は、弾性部材５の光路側からの散乱光等による焼損を低減するための遮蔽構造が追加されている点で、実施の形態１の反射体１００と相違する。具体的には、実施の形態２に係る反射体１００において、反射面側支持体４ａは、端部対向面４ｅから反射面１ａの中心側に突出する光遮蔽突起部４ｈを備えている。この他は、実施の形態１に係る反射体１００と同様である。

光遮蔽突起部４ｈは、端部対向面４ｅから突出し、弾性部材５よりも反射面１ａの中心に近く、かつ端部２ａよりもミラー１の近い位置まで達している。また、光遮蔽突起部４ｈは、反射体１００の角度調整範囲においては、球面体２と接触しない寸法及び形状とされている。

実施の形態２に係る反射体１００は、光遮蔽突起部４ｈを備えるため、弾性部材５が直接散乱光に照射されることを防ぎ、散乱光によって弾性部材５が焼損することを防ぐことができる。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る反射鏡ユニットの反射体の断面図である。実施の形態１及び実施の形態２と同様の部分には、同じ符号を付している。実施の形態３に係る反射体１００は、球面体２に押圧部材３を用いてミラー１を固定する際のミラー１の変形を低減する保持機構を備える点で、実施の形態１又は実施の形態２に係る反射体１００と相違する。具体的には、球面体２には、押圧部材３を固定するためのねじ穴２ｄが２箇所以上に設けられている。また、押圧部材３には、環状の溝３ａが設けられている。また、押圧部材３には、締結部材である押圧部材固定用ねじ１０が挿入される挿入穴３ｂが形成されている。ミラー固定用弾性部材１１は、ミラー１と押圧部材３の環状の溝３ａとの間に挟まれて保持されている。

ミラー１の反射面１ａは球面体２と接触し、ミラー１の背面１ｂは、面内方向においては、反射面１ａと球面体２との接触箇所と同位置でミラー固定用弾性部材１１と接触する。球面体２にミラー１を挿入し、ミラー固定用弾性部材１１が取り付けられている押圧部材３を球面体２に組み付け、押圧部材固定用ねじ１０を球面体２のねじ穴２ｄにねじ止めすることによってミラー１が固定される。

ミラー１の外形及び開口部２ｃの形状は円形に限定されることはなく、楕円状又は多角形状であってもよい。また押圧部材３の環状の溝３ａも円形に限定されるものではなく、ミラー１の外形状と球面体２の開口部２ｃの縁との間の位置に配置されているのであれば楕円状又は多角形状でもよい。また、図５に示す押圧部材固定用ねじ１０は皿ねじであるが、反射体１００を小型化する必要がなければ、六角穴付きボルト等であってもよい。

実施の形態３に係る反射体１００は、ミラー１と押圧部材３との間にミラー固定用弾性部材１１を配置しているため、球面体２に押圧部材３を用いてミラー１を固定する際のミラー１の変形を低減できる。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る反射鏡ユニットの分解斜視図である。図７及び図８は、実施の形態４に係る反射鏡ユニットの断面図である。図７は、図６中のVII-VII線に沿った断面を示しており、図８は、図６中のVIII-VIII線に沿った断面を示している。図６に示すＸＹＺ座標系に基づいて、反射鏡ユニット４００の構造を説明する。

ミラー１は、一端部に反射面１ａを有する円柱状である。

第１のミラー保持部材１２は、開口部１２ａが形成された円筒状であり、ミラー１の反射面１ａとは反対側となる＋Ｚ方向を向く端部には、押圧部材固定用ねじ１０を固定するためのねじ穴１２ｂが四つ形成されている。第１のミラー保持部材１２の＋Ｚ方向を向く端部には、フランジ１２ｆが拡径方向に張り出している。また、第１のミラー保持部材１２の外周部には、反射面１ａを通る第１の回転軸上の互いに対向する２箇所に第１の回転軸部材であるＸ支軸１３が挿入される挿入穴１２ｃが形成されている。ここで、第１の回転軸は、Ｘ軸に平行な軸である。Ｘ支軸１３は、Ｘ軸回りの角度調整用の軸部材である。挿入穴１２ｃは、第１のミラー保持部材１２を貫通していない第１の止まり穴である。また、第１のミラー保持部材１２の外周部には、第１の弾性部材１４を位置決めする溝１２ｄが形成されている。第１のミラー保持部材１２は、ミラー１の外周部を保持し、Ｘ支軸１３を中心にＸ軸回りで回転する。

第１の弾性部材１４は、第１のミラー保持部材１２と第２のミラー保持部材１５との間の隙間を気密封止する。具体的には、第１の弾性部材１４は、第１のミラー保持部材１２と第２のミラー保持部材１５とに接触して、Ｘ支軸１３と反射面１ａとを隔離する。第１の弾性部材１４は、第１のミラー保持部材１２が回転する範囲において、第１のミラー保持部材１２と第２のミラー保持部材１５との間の隙間を気密封止できる弾性体であればよい。第１の弾性部材１４には、Ｏリング及びＶシールを例示できるが、これらに限定されない。第１の弾性部材１４の厚さ及び溝１２ｄの深さは第１のミラー保持部材１２をＸ軸回りで角度調整を実施する範囲内で、第１のミラー保持部材１２と第２のミラー保持部材１５との間の隙間の気密を保持できる寸法関係とする。

挿入穴１２ｃの中心軸は、ミラー１の反射面１ａと同一面上にあることが望ましい。第１のミラー保持部材１２は、挿入穴１２ｃの中心軸が回転軸となってＸ軸回りに回転するため、挿入穴１２ｃの中心軸がミラー１の反射面１ａと同一面上にある場合には、Ｘ軸回りの角度調整を実施してもミラー１の中心位置は移動しない。

押圧部材３は、円板状である。押圧部材３の外形は、ミラー１の外形と同じか、ミラー１の外形よりも大きい。押圧部材３は、ミラー１と対向する面に環状の溝３ａが形成されている。溝３ａには、ミラー固定用弾性部材１１が設置される。

ミラー１の反射面１ａは第１のミラー保持部材１２と接触し、ミラー１の背面１ｂはミラー固定用弾性部材１１と接触する。背面１ｂとミラー固定用弾性部材１１との接触箇所の面内方向の位置は、反射面１ａと第１のミラー保持部材１２との接触箇所と同じである。

第１のミラー保持部材１２にミラー１を挿入し、ミラー固定用弾性部材１１が取り付けられている押圧部材３を第１のミラー保持部材１２に組み付け、押圧部材固定用ねじ１０を第１のミラー保持部材１２のねじ穴１２ｂにねじ止めすることによってミラー１が固定される。

ミラー１の外形及び開口部１２ａの形状は円形に限定されることはなく、楕円状又は多角形状であってもよい。また押圧部材３の環状の溝３ａも円形に限定されるものではなく、楕円状又は多角形状でもよい。また、ねじ穴１２ｂ及び押圧部材固定用ねじ１０は、図６に示す四つに限定されるものではなく、二つ以上でありかつミラー１の保持が可能であればよい。また、図６に示す押圧部材固定用ねじ１０は六角穴付きボルトであるが、反射鏡ユニット４００を小型化する必要がある場合は、皿ねじでもよい。

第２のミラー保持部材１５は、開口部１５ａが形成された円筒状である。第２のミラー保持部材１５の外周部には、Ｘ支軸１３を固定するための挿入穴１５ｂが形成されている。開口部１５ａは、第１のミラー保持部材１２の外周部の外形よりも大きく、第１のミラー保持部材１２のＸ軸回りの角度調整を実施する範囲内で気密を保持できる寸法関係とする。開口部１５ａは、第１のミラー保持部材１２のフランジ１２ｆの外形よりも小さくなっている。

第２のミラー保持部材１５の外周部には、反射面１ａを通る第１の回転軸と直交する第２の回転軸上の互いに対向する２箇所に第２の回転軸部材であるＹ支軸１６が挿入される挿入穴１５ｃが形成されている。ここで、第２の回転軸は、Ｙ軸と平行な軸である。Ｙ支軸１６はＹ軸回りの角度調整用の軸部材である。Ｙ軸回りのミラー１の角度調整用の挿入穴１５ｃは、第２のミラー保持部材１５を貫通していない第２の止まり穴である。また、第２のミラー保持部材１５の外周部には、第２の弾性部材１７を位置決めする溝１５ｄが形成されている。第２のミラー保持部材１５は、Ｙ支軸１６を中心にＹ軸回りに回転する。

挿入穴１５ｃの中心軸は、挿入穴１５ｂと同一面上にて直交することが望ましい。つまり、挿入穴１５ｃがミラー１の反射面１ａと同一面上となることが好ましい。第２のミラー保持部材１５は、挿入穴１５ｃの中心軸が回転軸となってＹ軸回りに回転するため、挿入穴１５ｃの中心軸がミラー１の反射面１ａと同一面上にある場合には、Ｙ軸回りの角度調整を実施してもミラー１の中心位置は移動しない。

ミラー保持部材支持体１８は、開口部１８ａが形成された筒状である。開口部１８ａは、第２のミラー保持部材１５の挿入部の外形よりも大きく、Ｙ軸回りの角度調整を実施する範囲内では、第２の弾性部材１７により第２のミラー保持部材１５との間の気密が保持される寸法関係である。ミラー保持部材支持体１８は、反射面１ａが配置される側の端部に、光遮蔽突起部１８ｂを備えている。光遮蔽突起部１８ｂの部分での内径寸法は、第１のミラー保持部材１２の溝１２ｄの内径寸法よりも小さい。光遮蔽突起部１８ｂは、ミラー１の調整範囲においては、第１のミラー保持部材１２及び第２のミラー保持部材１５と接触しない寸法である。ミラー保持部材支持体１８の側面には、Ｙ支軸１６を固定するための挿入穴１８ｃが形成されている。ミラー保持部材支持体１８は、ミラー１の反射面１ａとは反対側となる＋Ｚ方向を向く端部に、調整支持板固定用ねじ１９を固定するためのねじ穴１８ｄが四つ形成されている。

第２の弾性部材１７は、第２のミラー保持部材１５とミラー保持部材支持体１８との間の隙間を気密封止する。具体的には、第２の弾性部材１７は、第２のミラー保持部材１５とミラー保持部材支持体１８とに接触して、Ｙ支軸１６と反射面１ａとを隔離する。第２の弾性部材１７は、第２のミラー保持部材１５が回転する範囲において、第２のミラー保持部材１５とミラー保持部材支持体１８との間の隙間を気密封止できる弾性体であればよい。第２の弾性部材１７には、Ｏリング及びＶシールを例示できるが、これらに限定されない。

第２の弾性部材１７の厚さ及び溝１５ｄの深さは第２のミラー保持部材１５をＹ軸回りで角度調整を実施する範囲内で、ミラー保持部材支持体１８と第２のミラー保持部材１５の間の隙間の気密を保持できる寸法関係とする。

調整支持板２０は、押圧部材３よりも外形が大きい開口部２０ａが形成されている。開口部２０ａには、２箇所に切り欠き２０ｄが形成されている。調整支持板２０は、調整支持板固定用ねじ１９が挿入される挿入穴２０ｂが四つ形成されている。また、調整支持板２０には、アジャストボルト９が挿入されるねじ穴２０ｃが四つ形成されている。第２の調整部材であるアジャストボルト９ａ，９ｃがＸ軸方向に並び、第１の調整部材であるアジャストボルト９ｂ，９ｄがＹ軸方向に並んでいる。

次に、実施の形態４に係る反射鏡ユニット４００によるミラー１の角度調整及び固定について、図６に示すＸＹＺ座標系に基づいて説明する。まず、アジャストボルト９を第１のミラー保持部材１２に当て、アジャストボルト９ａとアジャストボルト９ｃとの押し引きにより、Ｙ支軸１６の回転軸であるＹ軸回りのミラー１の角度調整を行い、アジャストボルト９ｂとアジャストボルト９ｄの押し引きにより、Ｘ支軸１３の回転軸であるＸ軸回りのミラー１の角度調整を行う。

アジャストボルト９の押し引きによる角度調整範囲においては、第１の弾性部材１４は、第１のミラー保持部材１２の溝１２ｄ及び第２のミラー保持部材１５の開口部１５ａと離れることがない。かつ、アジャストボルト９の押し引きによる角度調整範囲においては、第２の弾性部材１７は、第２のミラー保持部材１５の溝１５ｄ及びミラー保持部材支持体１８の開口部１８ａと離れることがない。そのため、ミラー１のＸ軸回りの角度調整を実施した際に、第１のミラー保持部材１２の挿入穴１２ｃ及び第２のミラー保持部材１５の挿入穴１５ｂとＸ支軸１３とが当接している部分において発生する摩耗粉塵は、第１のミラー保持部材１２と第２のミラー保持部材１５との間の空間を移動する。摩耗粉塵がミラー１の反射面１ａに移動することは、第１の弾性部材１４により防がれる。

また、ミラー１のＹ軸回りの角度調整を実施した際に、第２のミラー保持部材１５の挿入穴１５ｃ及びミラー保持部材支持体１８の挿入穴１８ｃとＹ支軸１６とが当接している部分において発生する摩耗粉塵は、第２のミラー保持部材１５とミラー保持部材支持体１８との間の空間を移動する。摩耗粉塵がミラー１の反射面１ａに移動することは、第２の弾性部材１７により防がれる。

角度調整が終了した状態で、アジャストボルト９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを全て第１のミラー保持部材１２に当てた状態とし、その状態から全てのアジャストボルト９に均等にトルクを付与することによりミラー１を固定する。

ミラー１を固定した後でも、アジャストボルト９を緩める必要はなく、背面側から押圧部材固定用ねじ１０を緩めて押圧部材３を取り外すことができる。また、切り欠き２０ｄが形成されているため、切り欠き２０ｄに２本の指を挿入することにより、第１のミラー保持部材１２へのミラー１の着脱が可能である。したがって、ミラー１を交換する場合でも、その都度、光軸調整を行う必要がない。

光遮蔽突起部１８ｂが構成されることによって、第１の弾性部材１４及び第２の弾性部材１７が直接散乱光に照射されることを防ぐことができる。したがって、散乱光により第１の弾性部材１４及び第２の弾性部材１７が焼損することを防ぐことができる。

実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５に係る反射鏡ユニットの分解斜視図である。図１０及び図１１は、実施の形態５に係る反射鏡ユニットの断面図である。図１０は、図９中のX-X線に沿った断面を示しており、図１１は、図９中のXI-XI線に沿った断面を示している。図９に示すＸＹＺ座標系に基づいて、反射鏡ユニット４００の構造を説明する。実施の形態５に係る反射鏡ユニット４００は、ミラー１の角度調整を実施した際に、ミラー１の反射面１ａに摩耗粉塵が移動するのを防ぐ構造が実施の形態４に係る反射鏡ユニット４００とは異なる。これに伴い、散乱光等による第１の弾性部材１４の焼損を低減する遮蔽構造も異なっている。以下、実施の形態４とは異なる点についてのみ説明し、同様の部分の説明は省略する。

実施の形態５に係る反射鏡ユニット４００では、第１のミラー保持部材１２の溝１２ｄは、反射面１ａ側の端部１２ｅに形成されている。また、実施の形態５に係る反射鏡ユニット４００は、第２のミラー保持部材１５に溝１５ｄが形成されていない。また、実施の形態５に係る反射鏡ユニット４００は、第２の弾性部材１７を備えていない。また、実施の形態５に係る反射鏡ユニット４００では、光遮蔽突起部１８ｂは、反射面１ａ側の端部１８ｅから突出し、第１の弾性部材１４よりも反射面１ａの中心に近く、かつ第１のミラー保持部材１２の反射面１ａ側の端部１２ｅよりもミラー１に近い位置まで達する。なお、光遮蔽突起部１８ｂは、ミラー１の調整範囲においては、第１のミラー保持部材１２及び第２のミラー保持部材１５に接触しない寸法とされている。第１の弾性部材１４は、第１のミラー保持部材１２とミラー保持部材支持体１８とに接触して、Ｙ支軸１６及びＸ支軸１３と反射面１ａとを隔離する。

ミラー１のＸ軸回りの角度調整を実施した際に、挿入穴１２ｃ及び挿入穴１５ｂとＸ支軸１３とが当接している部分において発生し、第１のミラー保持部材１２と第２のミラー保持部材１５との間の空間を移動する摩耗粉塵がミラー１の反射面１ａに移動することは、第１の弾性部材１４によって防がれる。また、ミラー１のＹ軸回りの角度調整を実施した際に、挿入穴１５ｃ及びミラー保持部材支持体１８の挿入穴１８ｃとＹ支軸１６とが当接している部分において発生し、第２のミラー保持部材１５とミラー保持部材支持体１８との間の空間を移動する摩耗粉塵がミラー１の反射面１ａに移動することは、第１の弾性部材１４により防がれる。

また、光遮蔽突起部１８ｂは、第１の弾性部材１４が直接散乱光に照射されることを防ぎ、散乱光により第１の弾性部材１４が焼損することを防ぐことができる。

実施の形態５において、第１の弾性部材１４は、第１のミラー保持部材１２と第２のミラー保持部材１５とが回転する範囲において、第１のミラー保持部材１２とミラー保持部材支持体１８との間を気密保持できる弾性体であればよい。

上記の例では、第１の弾性部材１４は、第１のミラー保持部材１２の溝１２ｄとミラー保持部材支持体１８の反射面１ａ側の端部１８ｅとの接触により気密されているが、第１のミラー保持部材１２を溝のない平面状とし、ミラー保持部材支持体１８の反射面１ａ側の端部１８ｅに溝を形成してもよい。また、第１の弾性部材１４が保持される構造であれば第１のミラー保持部材１２及びミラー保持部材支持体１８のどちらにも溝がなくてもよい。

実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態６に係るレーザ加工装置の構成を示す図である。レーザ加工装置２００は、レーザビームＬＢの光源であるレーザ発振器２１０、レーザ発振器２１０から発振されたレーザビームＬＢを伝送する伝送ファイバ２１１、及びレーザビームＬＢを不図示の被加工物に向けて出射する加工ヘッド３００を有する。加工ヘッド３００は、伝送ファイバ２１１からのレーザビームＬＢを発振するファイバ出射端部２１２と、ファイバ出射端部２１２から出射されるレーザビームＬＢを平行光とするコリメーション光学系２１３と、平行光となったレーザビームＬＢを反射伝送する二つの反射鏡２０１と、レーザビームＬＢを被加工物に向けて集光する集光光学系２１４と、被加工物からの飛散物を防ぐための保護ウィンドウ２１５とを備えている。二つの反射鏡２０１のうち少なくとも一方には、実施の形態１から実施の形態５のいずれかに係る反射鏡ユニット４００が用いられている。

加工ヘッド３００は、レーザビームＬＢを伝送する光路２１６が含まれており、外部からの粉塵等の混入を防ぐため、気密性が求められている。また、加工ヘッド３００では、２個の反射鏡２０１がいずれも９０度の反射に用いられているが、９０度に限定されるものではない。加工ヘッド３００に構成される反射鏡２０１は二つに限定されるものでなく、一つ又は三つ以上備えていてもよい。加工ヘッド３００が備える反射鏡２０１の少なくとも一つを実施の形態１から実施の形態５のいずれかにかかる反射鏡ユニット４００とすることによって、レーザビームＬＢの光軸調整を実施した場合でも光路２１６の気密性が保たれる。またミラー１の角度調整時に反射鏡ユニット４００の摺動部にて発生する摩耗粉塵が光路２１６に侵入することを防ぐことができる。ここでは、加工ヘッド３００の光路２１６の部分に用いられる反射鏡２０１に適用する例について記載しているが、加工ヘッド３００以外の部分に実施の形態１から実施の形態５のいずれかに係る反射鏡ユニット４００を配置して光路を構成することもできる。

実施の形態６に係るレーザ加工装置２００は、レーザビームＬＢの光路２１６上で角度調整を行う反射鏡２０１において、反射面１ａに粉塵摩耗が付くことを防止することができる。したがって、反射鏡２０１の角度調整を実施しても、角度調整時に発生する摩耗粉塵が光路２１６内に侵入するのを防ぎ、光学レンズ、保護ウィンドウ２１５及び複数の反射鏡２０１の焼損を防ぐことが可能な、レーザ加工装置２００を得ることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ミラー、１ａ反射面、１ｂ背面、２球面体、２ａ，１２ｅ，１８ｅ端部、２ｂ，３ａ，１２ｄ，１５ｄ溝、２ｃ，１２ａ，１５ａ，１８ａ，２０ａ開口部、２ｄ，７ａ，１２ｂ，１８ｄ，２０ｃねじ穴、３押圧部材、３ｂ，１２ｃ，１５ｂ，１５ｃ，１８ｃ，２０ｂ挿入穴、４支持体、４ａ反射面側支持体、４ｂ背面側支持体、４ｃ，４ｄテーパ穴、４ｅ端部対向面、４ｆ固定用ねじ穴、４ｈ，１８ｂ光遮蔽突起部、５弾性部材、６ねじ、７調整板、８調整板仮固定用ねじ、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄアジャストボルト、１０押圧部材固定用ねじ、１１ミラー固定用弾性部材、１２第１のミラー保持部材、１２ｆフランジ、１３Ｘ支軸、１４第１の弾性部材、１５第２のミラー保持部材、１６Ｙ支軸、１７第２の弾性部材、１８ミラー保持部材支持体、１９調整支持板固定用ねじ、２０調整支持板、２０ｄ切り欠き、５０本体部、６０角度調整部、１００反射体、２００レーザ加工装置、２０１反射鏡、２１０レーザ発振器、２１１伝送ファイバ、２１２ファイバ出射端部、２１３コリメーション光学系、２１４集光光学系、２１５保護ウィンドウ、２１６光路、３００加工ヘッド、４００反射鏡ユニット。

Claims

反射面及び前記反射面の裏面である背面を有するミラーと、
前記ミラーの周縁部を保持し、前記反射面を通る第１の回転軸上の互いに対向する２箇所に第１の止まり穴が形成された円筒状の第１のミラー保持部材と、
前記第１の止まり穴に挿入される第１の回転軸部材と、
前記第１の回転軸部材を保持し、前記反射面を通り前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸上の互いに対向する２箇所に第２の止まり穴が形成された円筒状の第２のミラー保持部材と、
前記第２の止まり穴に挿入される第２の回転軸部材と、
前記第２の回転軸部材を保持するミラー保持部材支持体と、
前記第１のミラー保持部材に当接して、前記ミラーの向きを前記第１の回転軸回りで調整し、前記第１のミラー保持部材に当接した状態で保持される第１の調整部材と、
前記第１のミラー保持部材に当接して、前記ミラーの向きを前記第２の回転軸回りで調整し、前記第１のミラー保持部材に当接した状態で保持される第２の調整部材と、
前記第１のミラー保持部材と前記第２のミラー保持部材とに接触して、前記第１の回転軸部材と前記反射面とを隔離する第１の弾性部材と、
前記第２のミラー保持部材と前記ミラー保持部材支持体とに接触して、前記第２の回転軸部材と前記反射面とを隔離する第２の弾性部材とを備えることを特徴とする反射鏡ユニット。
前記第１のミラー保持部材の外周部に、前記第１の弾性部材を位置決めする溝が形成されており、
前記第２のミラー保持部材の外周部に、前記第２の弾性部材を位置決めする溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡ユニット。
前記ミラー保持部材支持体は、前記反射面側の端部から突出し、前記第１の弾性部材よりも前記反射面の中心に近く、かつ前記第１のミラー保持部材の前記反射面側の端部よりも前記ミラーに近い位置まで達する光遮蔽突起部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射鏡ユニット。
前記第１の止まり穴の中心軸は、前記反射面と同一平面上にあることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の反射鏡ユニット。
前記第２の止まり穴の中心軸は、前記反射面と同一平面上にあることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の反射鏡ユニット。
反射面及び前記反射面の裏面である背面を有するミラーと、
前記ミラーの周縁部を保持し、前記反射面を通る第１の回転軸上の互いに対向する２箇所に第１の止まり穴が形成された円筒状の第１のミラー保持部材と、
前記第１の止まり穴に挿入される第１の回転軸部材と、
前記第１の回転軸部材を保持し、前記反射面を通り前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸上の互いに対向する２箇所に第２の止まり穴が形成された円筒状の第２のミラー保持部材と、
前記第２の止まり穴に挿入される第２の回転軸部材と、
前記第２の回転軸部材を保持するミラー保持部材支持体と、
前記第１のミラー保持部材の前記背面側の端部に当接して、前記ミラーの向きを前記第１の回転軸回りで調整し、前記第１のミラー保持部材に当接した状態で保持される第１の調整部材と、
前記第１のミラー保持部材の前記背面側の端部に当接して、前記ミラーの向きを前記第２の回転軸回りで調整し、前記第１のミラー保持部材に当接した状態で保持される第２の調整部材と、
前記第１のミラー保持部材と前記ミラー保持部材支持体とに接触して、前記第１の回転軸部材及び前記第２の回転軸部材と前記反射面とを隔離する弾性部材とを備え、
前記第１の止まり穴の中心軸は、前記反射面と同一平面上にあり、
前記第２の止まり穴の中心軸は、前記反射面と同一平面上にあることを特徴とする反射鏡ユニット。
前記ミラー保持部材支持体の前記第１のミラー保持部材の端部と対向する面又は前記第１のミラー保持部材の前記反射面側の端部に前記弾性部材を位置決めする溝が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の反射鏡ユニット。
前記ミラー保持部材支持体は、前記反射面側の端部から突出し、前記弾性部材よりも前記反射面の中心に近く、かつ前記第１のミラー保持部材の前記反射面側の端部よりも前記ミラーに近い位置まで達する光遮蔽突起部を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の反射鏡ユニット。
反射面及び前記反射面の裏面である背面を有するミラーと、
前記ミラーの周縁部を保持し、前記反射面を通る第１の回転軸上の互いに対向する２箇所に第１の止まり穴が形成された円筒状の第１のミラー保持部材と、
前記第１の止まり穴に挿入される第１の回転軸部材と、
前記第１の回転軸部材を保持し、前記反射面を通り前記第１の回転軸と直交する第２の回転軸上の互いに対向する２箇所に第２の止まり穴が形成された円筒状の第２のミラー保持部材と、
前記第２の止まり穴に挿入される第２の回転軸部材と、
前記第２の回転軸部材を保持するミラー保持部材支持体と、
前記第１のミラー保持部材の前記背面側の端部に当接して、前記ミラーの向きを前記第１の回転軸回りで調整し、前記第１のミラー保持部材に当接した状態で保持される第１の調整部材と、
前記第１のミラー保持部材の前記背面側の端部に当接して、前記ミラーの向きを前記第２の回転軸回りで調整し、前記第１のミラー保持部材に当接した状態で保持される第２の調整部材と、
前記第１のミラー保持部材と前記ミラー保持部材支持体とに接触して、前記第１の回転軸部材及び前記第２の回転軸部材と前記反射面とを隔離する弾性部材とを備え、
前記ミラー保持部材支持体は、前記反射面側の端部から突出し、前記弾性部材よりも前記反射面の中心に近く、かつ前記第１のミラー保持部材の前記反射面側の端部よりも前記ミラーに近い位置まで達する光遮蔽突起部を備えることを特徴とする反射鏡ユニット。
前記第１の止まり穴の中心軸は、前記反射面と同一平面上にあることを特徴とする請求項９に記載の反射鏡ユニット。
前記第２の止まり穴の中心軸は、前記反射面と同一平面上にあることを特徴とする請求項９に記載の反射鏡ユニット。
前記ミラーの前記背面側に配置されたミラー固定用弾性部材と、
前記ミラー固定用弾性部材を前記反射面と垂直な方向に圧縮する押圧部材と、
前記第１のミラー保持部材と前記押圧部材とを固定する締結部材とを有し、
前記ミラー固定用弾性部材が前記背面に接する部分の前記背面の面内方向における位置は、前記第１のミラー保持部材が前記反射面に接触する部分と同じ位置であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の反射鏡ユニット。
レーザビームを発振するレーザ発振器と、
少なくとも一つの反射鏡、少なくとも一つの光学レンズ、及び少なくとも一つの保護ウィンドウを有し、前記レーザ発振器から発振されたレーザビームを被加工物まで伝送する光路を有する加工ヘッドとを備え、
前記反射鏡の少なくとも一つに、請求項１から１２のいずれか１項に記載の反射鏡ユニットを用いたことを特徴とするレーザ加工装置。