JPH04250677A - レーザ光軸調整器 - 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】

〔発明の目的〕

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光軸調整器に係
り、特に肉眼で光軸を視認することができない不可視レ
ーザ光の光軸を、レーザ装置本体や周辺機器の汚損や損
傷を引き起すことなく容易かつ迅速に調整することが可
能なレーザ光軸調整器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年誘導放出により発振されるレーザ光
は、医療機器、金属加工機器、計測機器、測量機器など
の広い分野で利用されている。特に炭酸ガスレーザ光な
どのように出力が大きいレーザ光は切断、溶接、焼入れ
加工、表面処理などの加工分野で利用されており、従来
加工が困難であった小物部品や脆性材料の加工を可能に
し、さらに短時間で大量かつ精密に加工できる特色を活
かして精密機械や電子機器の製造に利用されている。

【０００３】レーザ発振器で発振したレーザ光は、光路
に配設された数枚の反射鏡で屈光され、レーザヘッド内
に装填したレンズで被加工物表面の所定位置に集光され
、レーザ光が照射された狭い領域にエネルギーを集中し
、被加工物に穴を形成したり、切断、溶接、表面処理を
行うために使用される。

【０００４】ところで、炭酸ガスレーザ光などを利用し
たレーザ加工機を長時間運転すると、レーザ発振機本体
、共振器、ベンダーミラー（曲折用鏡）に熱変形が生じ
て、光軸調整状態が当初の状態から経時的に変化し、レ
ーザ光の利用効率が低下してしまう。

【０００５】一方、実際のレーザシステムにおいては、
レーザ光の伝達距離は１０〜２０ｍに及ぶ場合がある。 しかし、この場合においてもレーザ光の利用効率を維持
するためには、レーザヘッドから出力されたレーザ光の
集光点位置は、０．１ｍｍ程度の位置精度を再現性良く
保つことが必要である。従って、加工操作開始時および
メンテナンス時にはレーザ発振器のレーザ伝送系の光軸
を高い精度で調整する操作が必要とされている。

【０００６】このようにレーザ加工機器においてはレー
ザ光の発振効率および利用効率を高めるため、その光軸
は常に適正な位置に保持されることが必要である。その
ため適宜、光軸位置を検出し調整する作業が実施される
。

【０００７】ところが炭酸ガスレーザのように目視でき
ない不可視のレーザ光の光軸を検出し調整する場合は、
従来、図３に示すように、レーザ光１の光路に当る部位
にアクリル板２を介在せしめ、レーザ光１が照射された
部位が融解したり、焼けたりすることにより形成される
バーンパターン３の位置によってビーム中心位置を検出
し、その中心位置を目安にレーザ光１の光軸を調整して
いる。

【０００８】より具体的に説明すると、まずＨｅ−Ｎｅ
レーザ光などの視準用の可視レーザ光を発振せしめて、
レーザ光が通るべき光軸を定め、その光軸に実際に使用
する炭酸ガスレーザ光などの不可視レーザ光を重ね合わ
せて両者の光軸を一致させて光軸調整を行っている。不
可視レーザ光の位置検出および確認は図３に示したよう
にバーンパターン３の形成位置の適否で判定される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の光
軸調整方法によって光軸調整を行うためには、予め視準
用のＨｅ−Ｎｅレーザ光を発振させて光軸を所定位置に
調整し、しかる後に、不可視レーザ光を発振させて、こ
の不可視レーザ光の光軸を、バーンパターンによって検
出しながら上記Ｈｅ−Ｎｅレーザ光に重ねる煩雑な作業
を繰り返すことが必要になる。

【００１０】また光路外周部には、通常、光路を塵芥や
衝撃から保護するための被覆用パイプ等が配設されてお
り、このパイプ内の光路上にアクリル板を介在させて、
バーンパターンを形成すると、アクリル板が焼ける際に
発生した煙がパイプ内に残留するため、再起動して発振
させたレーザ光に悪影響を及ぼしたり、煙が反射鏡やレ
ンズなどの光学部品に付着して汚損したり機能を低下さ
せるおそれもある。そのため、通常は被覆用パイプの一
部を取外して、バーンパターンを形成するなど煩雑な操
作が必要となる上に、被覆用パイプを取外して開放され
た部位を通り、塵芥が光路内に混入してレーザ光の伝送
効率を低下させるという問題点もある。さらに一般にレ
ーザ加工機において、発振したレーザ光は、周辺機器の
狭い間隙部や高所を経由して、最終的な使用場所へ伝送
されるため、光軸を検出調整するために運転員が、その
伝送経路にアクセスすることが困難な場合が多く、レー
ザ光軸の調整に多大な労力を要するという問題点があっ
た。

【００１１】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、レーザ装置本体や周辺機器の汚損や
損傷を引き起すことなく、不可視レーザ光の光軸を容易
かつ迅速に調整することが可能なレーザ光軸調整器を提
供することを目的とする。 〔発明の構成〕

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明に係るレーザ光軸調整器はレーザ光の伝送光路
内に進退自在に配置され、光路内に進入させたときにレ
ーザー光を反射した光路外に導く少くとも２基の進退型
反射鏡を光路の軸方向に沿って間隔をおいて配設し、上
記進退型反射鏡によって光路外に導かれた反射レーザ光
の光軸に合致するように位置調整が可能なターゲットを
それぞれの反射レーザ光の軸方向に配置したことを特徴
とする。

【００１３】

【作用】上記構成に係るレーザ光軸調整器を使用して光
軸調整を行う場合は、まず視準用可視レーザ光を正規の
光軸に沿って発振させた状態で進退型反射鏡を光路内に
進入させる。そして進退型反射鏡において反射し光路外
に導かれた反射レーザ光の光軸に各ターゲットの中心を
合わせて固定する。このターゲット位置の調整を光路に
沿って配設された少くとも２基の進退型反射鏡について
同様に繰り返すことにより、視準用の可視レーザ光の光
軸位置が検出される。

【００１４】次に実際に使用する不可視レーザ光を発振
させてその光軸が上記固定した各ターゲットの中心を通
るように不可視レーザ光の光軸を調整することにより、
不可視レーザ光の光軸は一義的に所定位置に設定される
。不可視レーザ光の光軸位置の確認は、ターゲットの背
面に設置されたアクリル板に形成されるバーンパターン
などによって確認される。

【００１５】上記構成に係るレーザ光軸調整器によれば
、各進退型反射鏡を順次、伝送光路に進入させ、進退型
反射鏡によって反射し光路外に導かれた反射レーザ光の
光軸に合致するようにターゲットが固定される。そして
固定されたターゲットの中心を通過するように不可視レ
ーザ光の光軸を調整することにより、不可視レーザ光の
光軸を視準用レーザ光の光軸と一致した所定位置に調整
することができる。

【００１６】上記調整器によれば、進退型反射鏡によっ
てレーザ光を光路外の操作が容易な場所に導いて光軸位
置を検出することができるため、従来のように光路被覆
用パイプを着脱する煩雑な操作が無用であり、また光路
への塵芥の侵入やバーンパターン形成時に発生する煙の
滞留などがなくなり、容易かつ迅速にレーザ光軸を調整
することができる。

【００１７】

【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。第１図は本発明に係るレーザ光軸調整
器の一実施例を示す系統図であり、レーザ光として視準
用レーザ光であるＨｅ−Ｎｅレーザ光および不可視レー
ザ光であるＣＯ２　レーザ光を使用する例で示す。

【００１８】すなわち本実施例に係るレーザ光軸調整器
は、レーザ光１の伝送光路内に進退自在に配置され、光
路内に進入させたときにレーザー光１を反射し光路外に
導く２基の進退型反射鏡４ａ，４ｂを光路の軸方向に沿
って間隔をおいて配設し、上記各進退型反射鏡４ａ，４
ｂによって光路外に導かれた反射レーザ光５ａ，５ｂの
光軸に合致するように位置調整が可能なターゲット６ａ
，６ｂをそれぞれの反射レーザ光５ａ，５ｂの軸方向に
配置して構成される。

【００１９】各ターゲット６ａ，６ｂは反射レーザ光５
ａ，５ｂに対して水平方向および垂直方向に位置調整が
可能な可動テーブル７ａ，７ｂ上にそれぞれ取付けられ
ており、この可動テーブル７ａ，７ｂはそれぞれ基台８
上を水平方向に移動する水平移動台９と、水平移動台９
に突設された支軸１０と、支軸１０に昇降自在に装着さ
れた垂直移動台１１とから成る。また水平移動台９およ
び垂直移動台１１は任意の位置に移動後、その位置で固
定できるように構成されている。

【００２０】また反射レーザ光５ａ，５ｂの光軸位置を
検出するターゲット６ａ，６ｂの背面直後には、不可視
レーザ光のバーンパターンを形成するためのアクリル板
２ａ，２ｂを配置するためのスペースが確保されている
。さらに伝送光路中に進退自在に配設される２基の進退
型反射鏡の相対位置は、振動等によって変動しないよう
に強固に固定されている。本実施例のレーザ光軸調整器
を使用して不可視レーザ光の光軸を調整する操作を以下
に説明する。

【００２１】まず可視レーザ光である視準用Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ光１２を正規の光路に沿って発振させる。次に光
源に近い方の進退型反射鏡４ａを光路内に進入させてＨ
ｅ−Ｎｅレーザ光１２を反射させる。そして反射した反
射レーザ光５ａを運転員が操作し易い位置に配設された
ターゲット６ａの中心Ｃへ入射するように可動テーブル
７ａの水平移動台９および垂直移動台１１を移動せしめ
、反射レーザ光５ａとターゲット６ａの中心とが一致し
た位置で可動テーブル７ａを固定する。

【００２２】次に光源に近い方の進退型反射鏡４ａを光
路から退出させるとともに、光源から遠い方の進退型反
射鏡４ｂを光路内に進入させ、同様に反射レーザ光（Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ光）５ｂの光軸をターゲット６ｂの中心
Ｃに一致させるように可動テーブル７ｂを移動し、両者
が一致した位置で可動テーブル７ｂを固定する。

【００２３】以上のように光路の軸方向に配置した２基
の進退型反射鏡４ａ，４ｂによって光路外に視準用Ｈｅ
−Ｎｅレーザ光を導きそのそれぞれの光軸をターゲット
６ａ，６ｂにより検出したことにより、正規のレーザ光
が通過すべき２点の位置がターゲット６ａ，６ｂによっ
て明示される。ここで各進退型反射鏡４ａ，４ｂの光路
に対する傾斜角度は不変であるため、各反射鏡４ａ，４
ｂに入射するＨｅ−Ｎｅレーザ光の入射角が一定であれ
ば、各反射鏡４ａ，４ｂからの反射角も一定になり、各
ターゲット６ａ，６ｂによって位置決めされた光軸位置
は、再現性を有することとなる。

【００２４】次に実際に加工用に使用する不可視レーザ
光であるＣＯ２　レーザ光１３を発振させ、各進退型反
射鏡４ａ，４ｂを順次光路内に進入させて、ＣＯ２　レ
ーザ光１３を反射させ、反射レーザ光（ＣＯ２　レーザ
光）５ａ，５ｂの光軸がそれぞれ上記ターゲット６ａ，
６ｂの中心Ｃを通過するようにＣＯ２　レーザ光１３の
光軸を調整する。この場合、ターゲット６ａ，６ｂの中
心を通過した、反射レーザ光５ａ，５ｂとしてのＣＯ２
　レーザ光の光軸は、各ターゲット６ａ，６ｂの背面に
形成したアクリル板２ａ，２ｂにそれぞれ形成したバー
ンパターンによって確認される。このバーンパターンの
中心と各ターゲット６ａ，６ｂの中心とが軸方向に一致
させることにより、ＣＯ２　レーザ光の光軸は視準用Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ光の光軸に重なり、ＣＯ２　レーザ光の
光軸は所定位置に調整される。

【００２５】すなわち各ターゲット６ａ，６ｂの中心位
置Ｃは、視準用Ｈｅ−Ｎｅレーザ光１２で最初に位置調
整を実施された後には不動であり、２基のターゲット６
ａ，６ｂの位置関係も固定されているため、２基のター
ゲット６ａ，６ｂの中心Ｃ，Ｃによって、使用されるレ
ーザ光（ＣＯ２　レーザ光）が通過すべき２点が明示さ
れることになる。そして、この２点が明示されれば光軸
は一義的に決定される。以降、ＣＯ２　レーザ光軸を再
び調整する必要が生じた場合にも、上記２基のターゲッ
ト６ａ，６ｂの中心を通過するようにＣＯ２　レーザ光
の光軸を調整すればよい。

【００２６】このように本実施例によれば、進退型反射
鏡４ａ，４ｂによって視準用Ｈｅ−Ｎｅレーザ光１２お
よびＣＯ２　レーザ光１３を光路から導出して、運転員
が確認し易い位置で、その光軸位置を検出することが可
能になり光軸調整を容易迅速に行うことができる。また
ＣＯ２　レーザ光１３の光軸位置を確認するためのバー
ンパターンの採取を光伝送光路中ではなく、光路から離
れた位置で行うため、バーンパターン形成時に発生する
煙等が光路に残留してレーザ光の伝送効率を低下させた
り、煙による光学部品の汚損または損傷が発生したりす
るおそれが解消される。

【００２７】また従来のように光路保護のための被覆用
パイプ等を着脱する煩雑な操作がなくなり、またパイプ
を取外した際に塵芥が光路内に混入する問題も解決でき
、レーザ加工機器の取扱いを大幅に簡素化することがで
きる。

【００２８】上記実施例においてはＣＯ２　レーザ光の
光軸位置を検出する手段としてアクリル板２ａ，２ｂを
使用した例で示しているが、ＣＯ２レーザ光の出力レベ
ルが比較的に低い場合には、上記アクリル板によるバー
ンパターンを形成する代わりに、アルミニウム板に蛍光
塗料を塗布したサーマルイメージプレートを使用するこ
とも可能である。このサーマルイメージプレートにＣＯ
２　レーザ光を照射すると、紫外線を照射した場合と同
様に照射部分のみが黒色に変化し、この変色部位によっ
て光軸位置を検出することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明の通り本発明に係るレーザ光軸
調整器によれば、各進退型反射鏡を順次、伝送光路に進
入させ、進退型反射鏡によって反射し光路外に導かれた
反射レーザ光の光軸に合致するようにターゲットが固定
される。そして固定されたターゲットの中心を通過する
ように不可視レーザ光の光軸を調整することにより、不
可視レーザ光の光軸を視準用レーザ光の光軸と一致した
所定位置に調整することができる。

【００３０】上記調整器によれば、進退型反射鏡によっ
てレーザ光を光路外の操作が容易な場所に導いて光軸位
置を検出することができるため、従来のように光路被覆
用パイプを着脱する煩雑な操作が無用であり、また光路
への塵芥の侵入やバーンパターン形成時に発生する煙の
滞留などがなくなり、容易かつ迅速にレーザ光軸を調整
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ光軸調整装置の一実施例を
示す系統図。

【図２】ターゲット部の構成を示す側面図。

【図３】従来のレーザ光軸調整方法を示す斜視図。

【符号の説明】

１　　レーザ光 ２，２ａ，２ｂ　　アクリル板 ３　　バーンパターン ４ａ，４ｂ　　進退型反射鏡 ５ａ，５ｂ　　反射レーザ光 ６ａ，６ｂ　　ターゲット ７ａ，７ｂ　　可動テーブル ８　　基台 ９　　水平移動台 １０　　支軸 １１　　垂直移動台 １２　　Ｈｅ−Ｎｅレーザ光 １３　　ＣＯ２　レーザ光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ光の伝送光路内に進退自在に配
   置され、光路内に進入させたときにレーザー光を反射し
   光路外に導く少くとも２基の進退型反射鏡を光路の軸方
   向に沿って間隔をおいて配設し、上記進退型反射鏡によ
   って光路外に導かれた反射レーザ光の光軸に合致するよ
   うに位置調整が可能なターゲットをそれぞれの反射レー
   ザ光の軸方向に配置したことを特徴とするレーザ光軸調
   整器。