JPH0751877A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の加工点を備えたレーザ加工装置における
伝送路末端のレーザ光のパワー，モードやビーム径の変
動を防ぐ。 【構成】No.1ビーム切換機構３に２θ角度調整機構付反
射ミラー４を内蔵する。最終段のNo.4ビーム切換機構７
の下流側にビーム位置検出器８及びビームプロファイル
モニタ９とパワーメータ10を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ発振器から出射
されたレーザ光を分割又は切り換えて、複数の加工点に
伝送するレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ加工装置においては、ワー
クに照射されるレーザ光のパワー及びモードやビーム径
の測定は、レーザ発振器の出射口の直後で行われ、この
検出結果で、上記パワー，モード及びビーム径の管理を
行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このレーザ
発振器の出射口の直後でレーザ光のパワー，モード及び
ビーム径を測定する方法を、複数の加工点にレーザ光を
伝送するレーザ加工装置に採用すると、次のような問題
がある。

【０００４】(1) 伝送路が長くなると、レーザ光のモー
ドが変化する場合がある。

【０００５】(2) レーザ発振器の出力鏡の熱レンズ効果
により、時間の経過とともにビーム径が変化する場合が
ある。

【０００６】(3) 共振器のアライメント等により、ビー
ム出射角度が変化し、伝送路が長くなるとビームの位置
が大きく変動するときがある。

【０００７】(4) 伝送路が長くなると、気中の光吸収に
より、モードやパワーが変動する場合がある。

【０００８】そのため、各加工点で上記レーザビームの
変化をモニタする手段を設ける方法も考えられるが、価
格が高くなるだけでなく、モニタが増えて構造も複雑と
なり、ビームのアライメントは、全ての加工ステーショ
ンの反射ミラー角度を調整しなければならない。

【０００９】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するために、簡単な構成で、レーザビームの安定度を
上げ、高精度な加工を行うことのできるレーザ加工装置
を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、レーザ発振器から出射されたレーザ光を複数の分割
部で分割して加工点に供給するレーザ加工装置におい
て、初段の分割部にこの分割部で分割されたレーザ光の
光軸の角度を調整する角度調整機構を備え、終段の分割
部近傍にビーム位置検出器及びビームプロファイルモニ
タとパワーメータを設けたことを特徴とする。

【００１１】また、請求項２に記載の発明は、レーザ発
振器から出射されたレーザ光を複数の分割部で分割して
加工点に供給するレーザ加工装置において、初段の分割
部にこの分割部で分割されたレーザ光の光軸の角度を調
整する角度調整機構を備え、終段の分割部近傍にビーム
位置検出器及びビームプロファイルモニタとパワーメー
タを設け、各加工点の集光レンズの直前にビーム径を測
定するビーム径検出器を設け、レーザ発振器の出射口近
傍にビーム径を制御するコリメータを設け、ビーム径検
出器から入力されたビーム径の検出値に基づいて、コリ
メータのレンズ間隔を演算しレンズ間隔を補正する制御
装置を設けたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の発明においては、角度調整機
構は、ビーム位置検出器で検出された終段の分割部近傍
のレーザ光の位置検出信号によって駆動され、レーザ発
振器から出射されるレーザ光のパワーとモードは、終段
の分割部近傍に設けられたパワーメータとビームプロフ
ァイルモニタの検出信号によって制御される。

【００１３】また、請求項２に記載の発明においては、
角度調整機構は、ビーム位置検出器で検出された終段の
分割部近傍のレーザ光の位置検出信号によって駆動さ
れ、レーザ発振器から出射されるレーザ光のパワーとモ
ードは、終段の分割部近傍に設けられたパワーメータと
ビームプロファイルモニタの検出信号によって制御さ
れ、レーザ発振器から出射されたレーザ光のビーム径
は、各加工点の集光レンズの直前に設けられたビーム径
検出器の信号が入力されコリメータを制御する制御装置
によって制御される。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明のレーザ加工装置の一実施例
を示す斜視図である。図１において、レーザ発振器２か
ら出射されたレーザ光13は、コリメータ15を経てNo.1ビ
ーム切換機構３に内蔵された２θ角度調整機構付反射ミ
ラー４で大部分が反射され、レーザ光13の光軸と直交方
向に順に設けられたNo.2ビーム切換機構５及びNo.3ビー
ム切換機構６のビーム切換器を経て、終段のNo.4ビーム
切換機構７のビーム切換器で大部分が反射され、このビ
ーム切換器を透過した一部のレーザ光は、熱電対式のビ
ーム位置検出器８を経て、ビームプロファイルモニタ９
とパワーメータ10に入射される。

【００１５】このうち、No.2ビーム切換機構５で反射さ
れたレーザ光13Ｂは、詳細省略した加工点21Ｂに伝送さ
れ、No.3ビーム切換機構６で反射されたレーザ光13Ｃ
は、同じく加工点21Ｃに伝送され、No.4ビーム切換機構
７で反射されたレーザ光13Ｄは、同じく加工点21Ｄに伝
送される。一方、No.1ビーム切換機構３を透過したレー
ザ光13Ａは、レーザ光13Ａの伝送路の前端に設けられた
ビームベンダ17で下方に伝送され、回転ワイヤ式のレー
ザ光センサ18を経て集光レンズ20で集光され加工点21Ａ
に照射される。

【００１６】一方、ビーム位置検出器８で検出されたレ
ーザ光の光軸信号は、ビーム位置制御ボックス12に入力
され、このビーム位置制御ボックス12から出力された信
号によって最終的にNo.1ビーム切換機構３に内蔵された
２θ角度調整機構付反射ミラー４が駆動され、ビーム位
置検出器８の中心が光軸となるように２θ角度調整機構
付反射ミラー４の角度が制御される。

【００１７】また、ビームプロファイルモニタ９で検出
されたビームのモード信号は、共振器アライメント制御
ボックス11に入力され、異常であればアラームが出力さ
れるとともに、共振器のアライメントにフィードバック
され、モードが修整される。

【００１８】さらに、パワーメータ10では、レーザ光の
パワーの安定度が測定され、もし、設定値に対して異常
があればアラームを出すとともに、レーザ電源１にフィ
ードバックして、レーザ発振器２から安定した出力のレ
ーザ光13が出射される。

【００１９】以上のビーム位置検出器８からの信号によ
る２θ角度調整機構付反射ミラー４の角度調整及びビー
ムプロファイルモニタ９からの信号による共振器のモー
ド修整とパワーメータ10からの信号によるレーザ出力の
修整を行った後に、各ビーム切換機構５，６，７を動作
させ、各加工ステーションにレーザ光13を伝送する。

【００２０】上記作用によってビーム切換機構３より出
力，モード，位置が修整され、出力とモードが安定した
レーザ光13が送り出される。

【００２１】このレーザ光13を例えば、レーザ発振器２
の出射口から出射されたレーザ光の光軸の延長線上に設
けられた反射ミラー17によって下方へ伝送し、集光レン
ズ20を介して加工点21で集光する前の集光レンズ20に入
射するビーム径を回転ワイヤ方式のレーザ光センサ18に
より測定する。このレーザ光センサ18で測定したビーム
径信号をコリメータ制御ボックス19に伝送し、ビーム径
設定値に対して異常であれば、コリメータのレンズ間隔
量との相関をコリメータ制御ボックス19で演算し、コリ
メータレンズ駆動モータ16を駆動して、コリメータ15に
内蔵されたレンズ間隔を調整する。

【００２２】このように構成されたレーザ加工装置にお
いては、マルチステーション加工システムの各ステーシ
ョン毎にレーザ光の調整（モード，出力，位置，ビーム
径）が不必要となり、異常部を容易に検出することが可
能となる。また、マルチステーション全体の安定性向上
に大きく貢献することができ、価格的にも安価になるだ
けでなく、信頼性も向上する。

【００２３】さらに、レーザ光を長距離に伝送するため
に最終端にデコリメータを取り付け、その中に図１に示
す計測部およびシャッタを具備することにより、遠方の
加工ステーションまで安定したレーザ光を伝送すること
ができる。このレーザ加工装置では、デコリメータから
更に30ｍ先に、本発明で使用した計測部を付加すること
により、安定したレーザ光を加工ステーションに伝送す
ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
レーザ発振器から出射されたレーザ光を複数の分割部で
分割して加工点に供給するレーザ加工装置において、初
段の分割部にこの分割部で分割されたレーザ光の光軸の
角度を調整する角度調整機構を備え、終段の分割部近傍
にビーム位置検出器及びビームプロファイルモニタとパ
ワーメータを設けることで、角度調整機構を、ビーム位
置検出器で検出された終段の分割部近傍のレーザ光の位
置検出信号によって駆動し、レーザ発振器から出射され
るレーザ光のパワーとモードを、終段の分割部近傍に設
けられたパワーメータとビームプロファイルモニタの検
出信号によって制御したので、簡単な構成でレーザビー
ムを安定させ、高精度の加工を行うことのできるレーザ
加工装置を得ることができる。

【００２５】また、請求項２に記載の発明によれば、レ
ーザ発振器から出射されたレーザ光を複数の分割部で分
割して加工点に供給するレーザ加工装置において、初段
の分割部にこの分割部で分割されたレーザ光の光軸の角
度を調整する角度調整機構を備え、終段の分割部近傍に
ビーム位置検出器及びビームプロファイルモニタとパワ
ーメータを設け、各加工点の集光レンズの直前にビーム
径を測定するビーム径検出器を設け、レーザ発振器の出
射口近傍にビーム径を制御するコリメータを設け、ビー
ム径検出器から入力されたビーム径の検出値に基づい
て、コリメータのレンズ間隔を演算しレンズ間隔を補正
する制御装置を設けることで、角度調整機構を、ビーム
位置検出器で検出された終段の分割部近傍のレーザ光の
位置検出信号によって駆動し、レーザ発振器から出射さ
れるレーザ光のパワーとモードを、終段の分割部近傍に
設けられたパワーメータとビームプロファイルモニタの
検出信号によって制御し、レーザ発振器から出射された
レーザ光のビーム径を、各加工点の集光レンズの直前に
設けられたビーム径検出器の信号が入力されコリメータ
を制御する制御装置によって制御したので、簡単な構成
でレーザビームを安定させ、高精度の加工を行うことの
できるレーザ加工装置を得ることができる。

【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を示す斜視
図。

【符号の説明】 １…レーザ電源、２…レーザ発振器、３…No.1ビーム切
換機構、４…２θ角度調整機構付反射ミラー、５…No.2
ビーム切換機構、６…No.3ビーム切換機構、７…No.4ビ
ーム切換機構、８…ビーム位置検出器、９…ビームプロ
ファイルモニタ、10…パワーメータ、11，12…制御ボッ
クス、13，13Ａ，13Ｂ，13Ｃ，13Ｄ…レーザ光、14…ビ
ーム切換モニタ、15…コリメータ、21Ａ，21Ｂ，21Ｃ，
21Ｄ…加工点。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
   複数の分割部で分割して加工点に供給するレーザ加工装
   置において、初段の分割部にこの分割部で分割されたレ
   ーザ光の光軸の角度を調整する角度調整機構を備え、終
   段の分割部近傍にビーム位置検出器及びビームプロファ
   イルモニタとパワーメータを設けたことを特徴とするレ
   ーザ加工装置。
2. 【請求項２】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
   複数の分割部で分割して加工点に供給するレーザ加工装
   置において、初段の分割部にこの分割部で分割されたレ
   ーザ光の光軸の角度を調整する角度調整機構を備え、終
   段の分割部近傍にビーム位置検出器及びビームプロファ
   イルモニタとパワーメータを設け、各加工点の集光レン
   ズの直前にビーム径を測定するビーム径検出器を設け、
   レーザ発振器の出射口近傍にビーム径を制御するコリメ
   ータを設け、前記ビーム径検出器から入力された前記ビ
   ーム径の検出値に基づいて、前記コリメータのレンズ間
   隔を演算しレンズ間隔を補正する制御装置を設けたこと
   を特徴とするレーザ加工装置。