JPH01271089A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザビームの伝送系の保守、点検調整機能
を備えたレーザ加工装置に関するものである。

［従来の技術］ 第１２図は例えば浜崎正信著「実用レーザ加工」（１９
８６年チック出版（株）発行）に記載された従従来のレ
ーザ加工装置の一例を示す断面図である。

図において、（１）　、（ｌａ）は電極、（２）は高電
圧電源、（３）は電極（１）　、（ｌａ）間に発生した
放電である。

（４）は凸ミラー、（５）は凹ミラーで、凸ミラー（４
）と凹ミラー（５）とにより不安定レーザ共振器を構成
している。（８）、（７）はレーザ発振器内に発生した
レーザビーム、（８）は穴つき取出しミラー、（９）は
ウィンドー、（ｉｏ）はウィンドー（９）を通って外部
に取り出されたレーザビーム（放電（３）による放電光
を含む）である。（１１）は伝送反射ミラー、（１２）
は伝送反射ミラー（１１）を保持するホルダー、（１３
）はネジ、（１４）はバネ、（１９）は集光レンズ、（
２０）は被加工物、（１０１）は伝送ダクトで、これら
によりレーザビーム伝送系が構成されている。なお、（
１００）はレーザ容器で、その内部には例えばＣｏ　レ
ーザの場合は、Ｃｏ　　：ＣＯ：Ｎ２　：Ｈｅ　−８：
　４　二６　：　２８（７）割合で、圧力が１００Ｔ　
Ｏｒｒ程度のガスが封入されている。

次に動作について説明する。放電（３）により生成され
たレーザビームは、両ミラー（４）、（５）　間を往復
するあいだにレーザ媒質により増幅され、その一部はリ
ング状のレーザビーム（７）となって穴つきミラー（８
）により切り出され、ウィンドー（９）を通ってレーザ
共振器の外部に取り出される。

このようにして取り出されたレーザビーム（１０）は、
伝送ダクト（１０１）内に設けられた複数の伝送反射ミ
ラー（１１）により順次反射して伝送され、最終的に集
光レンズ（１９）に導かれて集光されて被加工物（２０
）のレーザ加工をおこなう。

このようなレーザ加工装置のミラーを保守、点検、調整
する場合、レーザ共振器を構成する凸ミラー（４）及び
凹ミラー（５）は一般に強固な基盤、容器上に設置され
ているため、その調整は日常的にはほとんど必要とされ
ない。しかしながら、伝送反射ミラー（１１）は一般に
ロボットのアーム上であるとか、ＸＹテーブル上などの
機械的に駆動される箇所に設置されているため、機械的
衝撃によりその配置が狂うことが多いので、日常的な点
検が不可欠である。この点検方法としては、大出力のＣ
０２レーザの場合は第１３図に示すように、例えばＡ部
分の伝送反射ミラー（１１）をとり外し、アクリルのよ
うな板（２００）にレーザビーム（ｌＯ）を焼き付けて
その位置を確認し、その焼けあとによりレーザビーム（
ｌＯ）の位置ずれが確認されたら、伝送反射ミラー（１
１）を保持するホルダー（１２）の傾きをネジ（１３）
で変化させて調整をおこなっていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成した従来のレーザ加工装置によれば、
複数の伝送反射ミラー（１１）の各位置におけるレーザ
ビームの伝送状態を確認するには、各伝送反射ミラー（
１１）をそれぞれとり外さなければならないのできわめ
て面倒であった。また、特に大出力のレーザ加工装置で
は、アクリルなどへの焼きつけにより有害ガスが多量に
発生するので安全上も問題があり、さらに伝送されるレ
ーザビームがこの有毒ガスに吸収されてレーザビームの
品質が大きく崩れてしまうという問題もあった。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、伝送反射ミラーをとり外すこともなく、またレ
ーザビームをアクリル等に焼き付けずに、伝送反射ミラ
ーの状態が容易に点検できるレーザ加工装置を得ること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、
光路上の伝送最終位置から各伝送反射ミラーを通してレ
ーザ媒質と各伝送ミラーを観測することにより、レーザ
ビーム伝送系の調整状態を判定するレーザ加工装置を提
供するものである。

［作　用］ レーザ媒質を光路上の伝送最終位置から観測し、レーザ
媒質と伝送反射ミラーとの相対関係をみてレーザビーム
の伝送状態を判断し、必要に応じて伝送反射ミラーを調
整する。

［発明の実施例］ 第１図は本発明の実施例を示す断面図である。

なお、第１２図と同−又は相当部分には同じ符号を付し
、説明を省略する。図において、（９ａ）は例えばＣＯ
２レーザの場゛合はＺｎ　Ｓｅよりなるウィンドー、（
１０ａ）はウィンドー（９ａ）を通して外部に取出され
たおもに放電による光、（１１０）、（１１１）。

（１１２）、（１１３）はレーザビーム伝送系中に設け
られた伝送反射ミラーである。（１５）はレーザビーム
伝送系の最終段に設けられた反射ミラーで、（１Ｂ）は
この反射ミラー（１５）を駆動するアームである。

（１７）は反射ミラー（１５）により反射された放電に
よる光（ｌｏｇ）　　Ｃ以下放電光という）が導入され
るテレビカメラ、（１Ｂ）はテレビカメラ（１７）に接
続されたテレビモニタで、これらによりレーザ媒質を観
測し、伝送反射ミラー（１１０）〜（１１３）の不具合
を判定する。

上記のように構成した本発明の詳細な説明すれば次の通
りである。凸ミラー（４）と凹ミラー（５）とはいわゆ
る不安定型共振器を構成し、両ミラー（４）、（５）間
を往復する光はレーザ媒質により増幅される。このため
放電（３）に投入されるエネルギーがある閾値（スレッ
シュホールド）を越えると発振状態となり、レーザビー
ムを放射する。しかしながら閾値以下ではレーザ共振器
内を往復する光（６）はおもに放電による可視光である
。従って閾値以下ではこの可視光（６）がリング状の光
（７）として穴つきミラー（８）により切り出され、ウ
ィンドー（９ａ）を通して外部に放電光（ｌｏｇ）とし
て取り出される。この放電光（１０ａ）は各伝送反射ミ
ラー　（１１０）〜（１１３）によりレーザビーム伝送
系を伝送されたのち、伝送最終端にあるレンズ（１９）
の上面で反射ミラー（１５）により曲げられ、テレビカ
メラ（■７）に導かれる。

第２図に実際にテレビカメラ（１７）で観測した場合の
テレビモニタ（１８）の画面上の様子を示す。本実施例
では、横流型大出力ＣＯ２レーザ装置を示しているため
、レーザ共振器の中心軸は電極（１）。

（１ａ）に流れるガスの下流端に設置しである。したが
って放電光（ｌｏａ）は半月状に観ＤＩされている。

ところで第２図は各伝送反射ミラー（１１０）〜（１１
３）が正常に配置されている場合を示しているので、放
電光（１０ａ）のほか各伝送反射ミラー（１１０）　〜
（１１３）の外縁が放電光（１０ａ）と同軸に観測され
ている。このように観測されるには、テレビカメラ（１
７）の目線がレーザ共振器の光軸と一致していなければ
ならず、このことは第３図に示すように電極（１）、　
（ｌａ）が上下対称に配設され、また、電極＜１）　、
　（ｌａ）の端部が伝送反射ミラー（１１０）の外縁の
中心にくるようにすることにより実現できる。

これがずれていると、例えば第４図又は第５図に示すよ
うに観測されることになる。第４図は光軸に向って右側
方向から、また第５図は上側方向から観測された場合を
示している。

このようにレーザビーム伝送系を点検調整するには、ま
ずテレビカメラ（１７）の目線をレーザ共振器の光軸と
一致させる。そののち、たとえば第６図に示すように伝
送反射ミラー（１１３）の外縁のみが同軸上にない場合
は、最終段の伝送反射ミラー（１１３）の配置が不具合
であることがわかるので、伝送反射ミラー（１１（）の
傾き、すなわちホルダ（１２）の傾きをネジ（１３）を
回転させることで変化させ、第２図に示す状態に修正す
る。他の伝送反射ミラーが配置ずれをおこした場合も同
様で、伝送反射ミラー（１１０）、（１１１）、（１１
２）、（１１３）の順に、放電光（ｌｏａ）と各伝送反
射ミラー（１１０）　〜（ｉｌｌ）の外縁が同軸上にあ
るように順次調整していけばよい。

このようにして伝送反射ミラー（１１０）〜（１１３）
が調整されたのち、第７図に示すようにアーム（１６）
を駆動させて放電光（１０ａ）が集光レンズ（１９）に
入射するようにし、さらに放電（３）への投入エネルギ
ーを上昇させて、閾値を越えるようにする。

このようにすると放電光（１０ａ）はレーザビーム（１
０ｂ）となり、集光レンズ（１９）により集光されて高
いパワー密度となり、被加工物（２０）を効率よくレー
ザ加工する。

なお、上記の説明では反射ミラー（１５）をアーム（１
６）により駆動して光軸内に挿入し、放電光（１０ａ）
をテレビカメラ（１７）に導入する場合を示したが、第
８図に示すように最終段の伝送ミラーとして、レーザビ
ーム（１０ｂ）を全反射し、放電光（ｌｏａ）を透過さ
せる波長選択性反射ミラー（３０）をもちいてもよい。

このような波長選択性反射ミラー　（３０）はたとえば
Ｚｎ　Ｓｅの基盤上にＺｎ５ｅ。

Ｔｈ　Ｆ４の複数の組合せからなる誘電体薄膜を形成し
、さらに波長１Ｏ０６−のレーザビームに対して９９％
の反射率、波長５００〜７００ｔｖの放電光（１０ａ）
に対して５０％〜８０％の透過率となるようにすれば容
易に実現できる。特にこのような構成にすると、レーザ
ビーム発振中、したがってレーザ加工中にも伝送路の調
整状態を確認することができる。

また、上記の説明ではリング状にレーザビームを発生さ
せる不安定型共振器を用いた場合について示したが、第
９図に示すように中づまり状のレーザビームを発生する
不安定型共振器を用いてもよく、あるいは第１Ｏ図に示
すような安定型共振器をもちいてもよい。この場合はウ
ィンドー（４０）に部分反射部（４１）を設けることに
なる。このようにすると、観測される放電光（１０ｃ）
は例えば第１１図に示すようになり、特に光軸中央部の
さまたげがないため、より高精度の調整が可能となる。

［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
ビーム伝送系の調整状態を、レーザビーム光路に添って
レーザビーム発振器内のレーザ媒質又は各伝送ミラーを
観測することにより判定するようにしたので、レーザビ
ーム伝送系の調整が容易にでき、かつ１か所で観測すれ
ばよいので短時間で保守、点検及び調整を行なうことが
できる。

また、レーザビームをアクリル板などに焼付ける必要が
ないので悪臭を発することもなく安全である等、実施に
よる効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図、第３図
、第４図、第５図及び第６図は本発明による観測状態を
示す説明図、第７図は第１図の作用説明図、第８図、第
９図及び第１Ｏ図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す
断面図、第１１図は第９図、第１０図の実施例による観
ｎ１状態を示す説明図、第１２図は従来のレーザ加工装
置の一例を示す断面図、第１３図は第１２図の作用説明
図である。 （１）、（ｌａ）・・・電極、（２）・・・高圧電源、
（３）・・・放電、（４）・・・凸ミラー、（５）・・
・凹ミラー、（８）　、　（７）　。 （１０ｂ）−・・レーザビーム、（１０ａ）、（１０ｃ
）　−放電光、（１５）・・・反射ミラー、（１Ｂ）・
・・アーム、（１７）・・・テレビカメラ、（１ｇ）・
・・テレビモニタ、（１９）・・・集光レンズ、（２０
）・・・被加工物、（３０）・・・波長選択性反射ミラ
ー、（４０）・・・ウィンドー、（４１）・・・部分反
射部、（１００）・・・容器、（１０１）・・・伝送ダ
クト、（１１０）　、　（１１１）、　（１１２）　。 （１１３）・・・伝送反射ミラー。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザビームの発生装置と、上記レーザビームの光路を
   形成する複数の伝送反射ミラーと、上記レーザビームの
   光路をレーザビームの出射方向と逆にたどって上記レー
   ザビームの発生装置内のレーザ媒質及び上記各伝送反射
   ミラーを観測する手段と、上記レーザ媒質と伝送反射ミ
   ラーとの相対関係から上記レーザビームの伝送状態を判
   定する手段とを備えてなるレーザ加工装置。