JPH04305389A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を用いて被加工
物を加工するレーザ加工装置に係り、特に、レーザ加工
学光系の光軸調整と被加工物が加工用テーブル上に無い
場合のレーザ発振器の動作インターロックに関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工装置において、レーザ光の光
軸がずれると、最適な加工が不可能となる。従来、この
ようなレーザ加工装置における加工光学系の光軸調整は
、ピンホールのあいた治具等を用いて、熟練した作業員
が目視によって行っているのが一般的である。

【０００３】なお、レーザ光を制御して最適加工を図る
技術に関しては、例えば特開昭５８−６７８５号公報、
特開昭６１−２０６８５号公報に記載されているが、レ
ーザ加工光学系の光軸調整については触れられていない
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記治具等で作業員が
目視によってレーザ加工光学系の光軸を調整する方法は
、精度の点で問題があるだけでなく、調整に時間がかか
り、また、熟練した作業員を必要とする問題がある。

【０００５】さらに、レーザ加工光学系の光軸は、一度
調整すれば、長い間最適状態を保持出来るとは限らない
。それ故に、常に光学系の状態をモニタする必要がある
。また、被加工物が加工用テーブル上に無い場合には、
安全面上、加工用レーザ発振器のインターロックを働か
せる必要がある。従来のレーザ加工装置においては、前
掲の公知文献等のものも含めて、これらの点について配
慮されていない。

【０００６】本発明の目的は、レーザ加工装置における
レーザ加工光学系の光軸調整の高精度化、調整時間の短
縮化を図ると共に、被加工物が加工用テーブル上にない
場合に加工用レーザ発振器の自動インターロックを可能
にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明のレーザ加工装置においては、加工用レーザ発
振器から出力されるレーザ光と同一の光軸をとる可視レ
ーザ光を出力する可視光レーザと、レーザ光の光路途中
に置かれ、加工用レーザ光は全反射し、可視レーザ光は
一部反射して残りを透過するところの角度調整が可能な
一つあるいはそれ以上のミラーと、前記ミラーからの透
過可視レーザ光の強度を測定する第１光強度測定器と、
被加工物が載置されていない場合、前記被加工物固定用
治具を通過する可視レーザ光の強度を測定する第２強度
測定器とを備え、前記第１および第２光強度測定器を用
いて前記ミラーの角度調整を行い、レーザ光の光軸の調
整を可能にしたことである。

【０００８】さらに、本発明のレーザ加工装置において
は、上記第２光強度測定器に入る光の有無にもとづいて
前記レーザ発振器の動作・不動作を自動的に制御する制
御手段を設けたことである。

【０００９】

【作用】被加工物固定用治具（加工用テーブル）に被加
工物がない場合、可視レーザ光は該治具を通過して光路
終端の第２光強度測定器に入る。光軸がずれていると、
この第２光強度測定器の光強度値が減少する。この場合
、該第２光強度測定器の光強度値が最適値になるように
、光路途中に置かれたミラーの角度を調整する（粗調整
）。また、光路途中においては、可視レーザ光の一部（
例えば５０％）はミラーを透過して第１光強度測定器に
入る。この第２光強度測定器の光強度値が最適値にない
場合、ミラーの角度をさらに調整する（微調整）。一方
、第２光強度測定器で可視レーザ光が検出されている場
合、制御手段は被加工物がないことを認識して加工レー
ザ発振器を不動作とする。

【００１０】光軸の調整が終了し、被加工物固定用治具
に被加工物を置くと、第２光強度測定器に入る可視レー
ザ光が消滅する。これを受けて制御手段は加工用レーザ
発振器を動作状態にする。可視光レーザは加工中も動作
し続けるため、ミラーを透過して第１光強度測定器に入
る可視レーザ光の光強度を監視することにより、一度合
わせた光軸の変化を知ることができる。そして、光軸が
変化した場合は、被加工物固定用治具から被加工物を除
去して再び光軸の調整を行うことになる。この時、制御
手段により加工レーザ発振器は再び自動的に不動作とな
る。

【００１１】

【実施例】図１は本発明のレーザ加工装置の一実施例の
全体構成図を示す。図中、１は加工用レーザ発振器、２
はレーザ加工光学系の光軸調整用の可視光レーザ、３は
可視光レーザ２の電源、４は加工用レーザ発振器１の電
源、５は可視レーザ光の光軸調整のための角度調整が可
能なミラーである。６は装置全体の動作、及びレーザ光
源４のインターロック制御を行うマイクロコンピュータ
である。７−１〜７−３は加工用レーザ光の光軸調整の
ための角度調整が可能なミラーで、その表面は加工用レ
ーザ光に対しては１００％反射し、可視レーザ光に対し
て５０％反射で５０％透過するような特殊コーティング
がされている。８−１〜８−３は各ミラー７−１〜７−
３の透過光を検出する光センサ、８−４は光軸の最終端
に位置する光センサ、９−１〜９−４は各光センサ８−
１〜８−４に接続されている光強度表示器で、それぞれ
光センサと表示器とで光強度測定器を構成している。ま
た、１０は加工用レンズ、１１は光の不要部分をカット
するマスク（アパーチャ）、１２は加工用固定用治具（
加工用テーブル）である。

【００１２】本実施例では、各光強度表示器９−１〜９
−４は数個の発光素子９１を表示面に配列し、それぞれ
光センサ８−１〜８−４で検出された光強度信号をディ
ジタル変換して発光素子の点灯個数で表示するとしてい
る。これは光学系のセット状態を一目でモニタできる利
点がある。なお、ミラー５は、可視光レーザ２から出力
される可視レーザ光が加工用レーザ発振器１の光軸を通
るように調整するためのものである。このミラー６によ
る調整は、例えば一度実施すればよく、通常は不使用と
しておく。

【００１３】以下に図１の動作を説明する。レーザ加工
光学系の光軸調整は被加工物固定用治具１２に該加工物
を載置しない状態で実施する。図１はこの状態を示して
いる。

【００１４】可視光レーザ２は常に電源３が入った状態
となっている。この可視光レーザ２から出力された可視
レーザ光は、加工用レーザ発振器１の光軸を通り、ミラ
ー７−１，７−２，７−３で順次５０％反射して加工用
レンズ１０の光軸へ導びかれ、該レンズ１０を通過後、
マスク１１を通って被加工物固定用治具１２の面に入射
する。治具１２に被加工物がないと、可視レーザ光は該
治具１２を通過し、光路最終端に位置する光センサ８−
４へ導びかれる。この光センサ８−４に入る可視レーザ
光の強度が、光強度表示器９−４において発光素子９１
の点灯個数で表示される。したがって、レーザ加工光学
系の光軸がずれている場合には、該光強度表示器９−４
での発光素子９１の点灯個数が極端に減少するため容易
に確認できる。この場合、該光強度表示器９−４の発光
素子９１が全て点灯するように、作業員はとりあえずミ
ラー７−１，７−２，７−３の角度を調整（粗調整）す
る。

【００１５】さらに、この光路最終端に位置する光セン
サ８−４で、ある程度レベル以上の光強度が検出される
と、光強度表示器９−４は信号線１３へ信号を出力する
。マイクロコンピュータ６は信号線１３の信号を監視し
、信号ありの場合、被加工物固定用治具１２に被加工物
がないと認識し、インターロック信号を信号線１４を介
してレーザ電源４に印加する。このインターロック信号
が存在する間、加工用レーザ発振器１は不動作となる。 即ち、被加工物固定用治具１２に被加工物がない場合、
加工用レーザ発振器１は自動的に発振不能となる。

【００１６】一方、光路途中の可視レーザ光は、ミラー
７−１，７−２，７−３で順次５００％透過し、それぞ
れ光センサ８−１，８−２，８−３へ導びかれる。これ
らの光センサ８−１，８−２，８−３に入る透過光強度
が、それぞれ光強度表示器９−１，９−２，９−３にお
いて発光素子９１の点灯個数で表示される。ここで、ミ
ラー７−１，７−２，７−３に対し、あらかじめ４５°
入射時（最適光軸位置）の可視レーザ光の透過光を光セ
ンサ８−１，８−２，８−３で検出し、この時、それぞ
れ光強度表示器９−１，９−２，９−３の発光素子９１
が全て点灯するものとしておく。したがって、光軸は多
少でもずれている場合には、光強度表示器９−１，９−
２，９−３の中で発光素子９１の点灯不足のものがでて
くる。このような場合、作業員は、各光強度表示器９−
１，９−２，９−３の発光素子９１が全て点灯状態にな
るまで、ミラー７−１，７−２，７−３の角度を調整（
微調整）する。これで、レーザ加工光学系の光軸調整が
完了する。

【００１７】光軸の調整が終ると、作業員は被加工物固
定用治具１２に所望の被加工物を載せる。この結果、光
路最終端に位置する光センサ８−４へは可視レーザ光が
入力されなくなり、光強度表示器９−４から信号線１３
へ出力される信号も消滅する。マイクロコンピュータ６
は、信号線１３の信号が消滅すると、被加工物固定用治
具１２に被加工物が置かれたと認識し、レーザ電源４に
信号線１４を介して印加しておいたインターロック信号
を解除する。これで加工用レーザ発振器１が動作状態と
なり、該レーザ発振器１から出力されたレーザ光はミラ
ー７−１，７−２，７−３で順次１００％反射して加工
用レンズ１０の光軸へ正確に導びかれ、マスク１１を通
って被加工物固定用治具１２上の被加工物を照射するこ
とになる。

【００１８】このレーザ加工中も可視光レーザ２は電源
３が入ったままであり、その可視レーザ光はミラー７−
１，７−２，７−３で順次５０％透過して、光センサ８
−１，８−２，８−３に入り、透過光の強度が光強度表
示器９−１，９−２，９−３においてそれぞれ発光素子
９１の点灯個数で表示される。このレーザ加工中、何ら
かの原因で光軸が変化すると、光強度表示器９−１，９
−２，９−３のいずれかで発光素子９１の点灯不足がお
きる。この場合、一時レーザ加工を中止すべく、被加工
物を治具１２から除去する。この結果、可視レーザ光は
再び光センサ８−４に入り、信号線１３に信号が再び出
力されるようになるため、マイクロコンピュータ６によ
りレーザ電源４がインターロックされ、レーザ発振器１
は不動作に戻る。この状態で、作業員は光強度表示器９
−１，９−２，９−３を見ながら再び光軸調整を実施す
ることになる。

【００１９】なお、図１において、あらかじめミラー７
−１，７−２，７−３に対し４５％入射時の可視レーザ
光の透過光強度を測定しておいて、その電圧値を基準電
圧とし、各々、光センサ８−１〜８−３で検出される電
圧と上記基準電圧を比較し、その差が零になるようにミ
ラー７−１，７−２７−３を回動せしめる構成にすれば
、自動調整も可能である。

【００２０】図２にミラー７−１，７−２，７−３の具
体例を示す。図２において、（ａ）が断面図、（ｂ）は
下面図である。ミラー７−１，７−２，７−３は、その
表面がコーティングされ、ミラー７２は石英または螢石
を用い、その裏面には、マスク７３が取付けられている
。このマスク７３は、光軸が極端にずれた場合に、光セ
ンサ８−１，８−２，８−３の出力がゼロとなる様に設
けられている。ミラー表面のコーティング部７１は、図
３に示すように、加工に用いるレーザ光（ＹＡＧ光）１
０１は１００％全反射し、光軸調整用に用いる可視レー
ザ光（Ｈｅ−Ｎｅ光）１０２は、５０％反射し残り５０
％は透過するように、コーティングが施される。

【００２１】図４は、ミラー７−１，７−２，７−３の
調整位置と可視レーザ光の透過強度および光センサ８−
１，８−２，８−３の出力電圧の関係を示したものであ
る。ミラー７−１，７−２，７−３はあらかじめ可視レ
ーザ光１０２の４５°入射に対する透過光強度が測定さ
れている。この透過光強度を基準として、ミラー７−１
，７−２，７−３での実際の透過光強度と比較する。 ミラー７−１，７−２，７−３が最適位置であるレーザ
光に対して４５°の傾きを有する時、あらかじめ測定し
てある強度に対し、実際の強度が近い値を示すので、そ
の位置がミラー最適位置となる。

【００２２】図５は、光路の最終端に置かれた光センサ
８−４の出力により、加工用レーザのインターロックを
働かせることを示したものである。被加工物固定用治具
１２に被加工物がある場合は、光軸終端に位置する光セ
ンサ８−４の出力がゼロとなり、インターロックも解除
となる。逆に加工物が無い場合は、光センサ８−４の出
力が所定の値をとり、インターロックが働く。

【００２３】

【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、レーザ加工装置における加工光学系の光軸調
整を、熟練した作業員によらなくとも高精度に、且つ、
短時間に行うことができ、さらに、作業中においても常
に光軸の変化をモニタすることができる。また、光路最
終端に置かれた光強度測定器に入る可視レーザ光の有無
により、被加工物がない場合、加工用レーザ発振器を自
動的にインターロックすることが可能であり、作業の安
全面からも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工装置の一実施例の全体構成
図である。

【図２】光路途中に置かれた光軸調整用のミラーの具体
例を示す図である。

【図３】光軸調整用ミラーの働きを示す図である。

【図４】光軸調整用ミラーの調整位置と可視レーザ光の
透過強度、光センサの出力電圧の関係を示す図である。

【図５】加工用レーザ発振器のインターロックを説明す
る図である。

【符号の説明】

１　　レーザ発振器 ２　　可視光レーザ ６　　マイクロコンピュータ ７−１〜７−３　　光軸調整用ミラー ８−１〜８−４　　光センサ ９−１〜９−４　　光強度表示器 １０　　光学系 １２　　被加工物固定用治具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ発振器から出力されるレーザ光
   を光学系を介して被加工物固定用治具に導びき、該治具
   に載置した被加工物を加工するレーザ加工装置において
   、前記レーザ光と同一の光軸をとる可視レーザ光を出力
   する可視光レーザと、レーザ光の光路途中に置かれ、レ
   ーザ光は全反射し、可視レーザ光は一部反射して残りを
   透過する、角度調整が可能な一つあるいはそれ以上のミ
   ラーと、前記ミラーからの透過可視レーザ光の強度を測
   定する第１光強度測定器と、被加工物が載置されていな
   い場合、前記被加工物固定用治具を通過する可視レーザ
   光の強度を測定する第２強度測定器とを備え、前記第１
   および第２光強度測定器を用いて前記ミラーの角度調整
   を行い、レーザ光の光軸の調整を可能にしたことを特徴
   とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】　　前記第２光強度測定器に入る光の有無
   にもとづいて前記レーザ発振器の動作・不動作を制御す
   る制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレ
   ーザ加工装置。