JPH0755388B2 - 高反射率材料のレ−ザ加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は反射光により加工材料の移動を制御し、反射
光による発振器の損傷防止を可能にした高反射率材料の
レーザ加工方法 （従来の技術） 従来高反射率材料のレーザ加工はその加工反射光によ
り、レーザ発振器内部を損傷させることがあるため、第
２図に示すようにレーザ光ｂと同一光路で発振器の方へ
帰る加工反射光ｃの出力鏡a₁を通過した光と発振器内レ
ーザ光を反射鏡a₂に部分通過させ、反射鏡a₂の背部に配
置した受光センサｈで検出し、レーザ光出力を制御する
方法が取られていた。

またレーザ光が高反射率材料の加工開始点を熔融（加工
反射光を少なく、または反射しない状態）するまで時間
がかかるので、材料移動を制御するプログラム中に加工
開始点停止指令と時間を入れ、材料移動を制御してい
た。

（発明が解決しようとする問題点） 加工反射光が反復してレーザ発振器へ帰還しても、受光
検出され、レーザ光出力が制御されれば、発振器を損傷
することはない。

しかし第２図に示すような材料ｇ表面からの光路長が長
い従来の装置では材料のわずかな角度のずれが加工反射
光の復路をずらし、レーザ発振器内へ部分的にずれて帰
還し、受光センサｈの検出が実際の光量より過小とな
り、出力制御が必要とする光量より過大となることがあ
り、発振器の損傷を確実に防止できなかった。

またレーザ光出力、加工材料により加工開始点の停止時
間は変化するので、レーザ加工前にテストを必要とし、
確実な加工をするため、停止時間に余裕を見ていたた
め、無駄な待ち時間があり、さらにレーザ光出力、加工
材料変更の都度プログラム中へ停止指令と時間を入れな
ければならず不便であった。

（問題点を解決するための手段） この発明は上記不具合を改善するために、レーザ発振器
からのレーザ光を反射鏡で略直角方向に折曲げて、集光
レンズを通し加工材料に照射して加工するレーザ加工に
おいて、前記反射鏡にビームスプリッタを用いてレーザ
光および加工反射光をそれぞれ分割し、各分割透過光を
受光体で検出し、出力信号を発し、レーザ光の出力と材
料の移動を制御するようにした高反射率材料のレーザ加
工方法を提供することにある。

（作用） 帰還した加工反射光を合成したレーザ光はビームスプリ
ッタにより定率の大部分は分割され反射し、集光レンズ
を透過し、高反射率材料を照射する。定率の小部分のレ
ーザ光はビームスプリッタを透過し、受光体により吸収
され、吸収光に応じた出力信号が形成され、レーザ光出
力制御装置へ入力され、レーザ光の出力を制御する。照
射されたレーザ光は高反射率材料により反射され、定率
の大部分の加工反射光はビームスプリッタにより反射
し、レーザ発振器へ帰還する。

定率の小部分の加工反射光はビームスプリッタを透過
し、受光体により吸収され、吸収光に応じた出力信号が
形成され、加工テーブル駆動NC制御装置へ入力され、出
力信号が一定値を超える時は材料移動を停止する。

（実施例） 第１図はこの発明の第一実施例を示すもので、１はレー
ザ発振器であって、出力鏡1a、反射鏡1bがその内部に配
設されている。

4a〜4dは屈折鏡で、レーザ発振器１と加工テーブル８の
配設位置に応じて、単数から複数で構成される。

５はビームスプリッタで集光レンズ６に近接して配設さ
れる。

加工テーブル８はNC駆動装置（図示せず）により前後、
左右方向に移動するよう構成され、上部に加工材料７を
保持し、集光レンズ６に近接して配設される。

加工テーブルは加工材料の端部を挟持するよう構成され
てもよく、移動も前後又は左右一方向のみでもよい。

９、12は受光体でビームスプリッタ５に近接して配設さ
れ、それぞれパワメータ10、13とレーザ光出力制御装置
11、加工テーブル駆動NC制御装置14に連設されている。

次に本発明の作動について説明する。レーザ発振器１に
より発振されたレーザ光２は反射鏡1bから出力鏡1aを通
り、数枚の屈折鏡4a〜4dによりビームスプリッタ５へ導
かれるようなされている。

このビームスプリッタ５は例えば反射率を97％で透過率
を３％に設定されているので、レーザ光２の97％は反射
光2aとして集光レンズ６により集光されて加工材料７の
表面に照射される。

レーザ光２のうちの残りの３％はビームスプリッタ５を
通過し透過光2bとして受光体９に吸収され、受光体９で
は透過光2bに応じた出力信号が形成され、その信号によ
りパワメータ10でレーザ光２の出力が換算表示され、さ
らにその信号がレーザ光出力制御装置11に入力され、設
定出力に見合う信号量と比較演算され、設定出力を保持
するよう作用する。

また加工材料７の表面より反射された加工反射光３はビ
ームスプリッタ５によりその97％は加工反射光3aとして
直角に折曲げられ屈折鏡4d〜4aを通り出力鏡1aの透過比
率に応じた光力がレーザ発振器１内に帰還し、発振器内
レーザ光と合流し、光力を増し、さらに出力鏡非透過光
も反射合流し、レーザ光２と同じ光路を増加レーザ光
２′として通り再び加工材料７に増加反射光2a′として
照射され、一部は増加透過光2b′として受光体９に達せ
られる。一方受光体９に吸収された増加透過光2b′は出
力信号を増加するよう作用し、パワメータ10に増加した
レーザ光の出力を換算表示させる。それと同時にレーザ
光出力制御装置11へも増加出力信号を送り、設定出力の
信号量と比較演算され、レーザ光出力を下げるよう作用
する。この繰り返しにより設定出力を保持し、発振器の
損傷を防止する。

前記加工反射光３は加工材料７が熔融した時少ないか、
または反射しないが、熔融前はビームスプリッタ５によ
りその97％は加工反射光3aとしてレーザ発振器に帰還
し、残りの３％はビームスプリッタ５を通り、加工反射
透過光3bとして受光体12に吸収され、受光体12では加工
反射透過光3bに応じた出力信号が形成され、その信号に
よりパワメータ13で加工反射光３の出力が換算表示さ
れ、さらにその信号が加工テーブル駆動NC制御装置14に
入力され、一定値を超える時は材料移動を停止させるよ
うになされている。

また前記増加レーザ光２′に応じ加工反射光３は増加加
工反射光３′、加工反射光3aは増加加工反射光3a′、加
工反射透過光3bは増加加工反射透過光3b′となり、設定
出力保持に応じ変動を繰り返す。

材料が熔融しはじめると加工反射光３、３′が少なくな
るか、反射しなくなるので、加工反射透過光3b、3b′も
少なくなり、受光体12の出力信号も一定値以下となり、
加工テーブル駆動NC制御装置14により、加工材料移動が
開始される。

（発明の効果） この発明は以上詳述したように集光レンズ６に近接し、
ビームスプリッタ５を配設し、レーザ光２とその加工反
射光３の各々を分割し、各分割透過光2bと3bの強弱を加
工点近くの受光体９と12で検出し、その出力信号でレー
ザ光の出力と加工材料の加工開始点の移動制御を行わせ
るようにしたことから、高反射率材料でもレーザ発振器
を損傷させることなく、またプログラム中に加工開始点
停止指令と時間を加工変更の都度入れる必要はなく、事
前に停止時間を知るためのテストも、停止時間に余裕を
取ることも不要とした。

また加工反射光３の加工反射透過光3bを受光体12で吸収
したため、従来の加工反射光の全量がレーザ発振器に帰
還するのに比し、一部減少させレーザ発振器への損傷割
合も減少させた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す説明図。 第２図は従来の説明図である。 ２、２′はレーザ光、 2b、2b′は透過光、 ３、３′は加工反射光、 3b、3b′は加工反射透過光、 ５はピームスプリッタ、 ７は加工材料、 ８は加工テーブル、 ９、12は受光体、 11はレーザ光出力制御装置、 14は加工テーブル駆動NC制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ発振器からのレーザ光を反射鏡で略
   直角方向に折曲げて、集光レンズを透し加工材料に照射
   して加工するレーザ加工において、前記反射鏡にビーム
   スプリッタを用いてレーザ光および加工反射光をそれぞ
   れ分割し、各分割透過光を受光体で検出し、出力信号を
   発し、レーザ光の出力と加工材料の移動を制御すること
   を特徴とする高反射率材料のレーザ加工方法