JPH1058181A - レーザビームの遮光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射ミラーの反射コーティングが十分に反射
できなくなった場合、反射ミラーの周辺の部材にダメー
ジを与えないようにする。 【解決手段】 レーザビームＬＢを透過する母材３７の
表面に備えた反射コーティングＲｃでレーザビームを反
射することによりレーザ光路を遮断する反射ミラー３１
をレーザ光路に開閉自在に設ける。遮光板３９は反射ミ
ラー３１の後方に配置され、反射ミラー３１の開閉動作
と同期して作動し、反射ミラー３１を透過したレーザビ
ームを遮断・吸収する。反射ミラー３１の反射コーティ
ンが十分に反射できなくなった場合、反射ミラー３１の
母材３７を透過したレーザビームは遮光板３９に吸収さ
れ加熱されるが、遮光板３９が加熱のために湾曲しても
反射ミラー３１は何ら影響を受けず、歪んだり割れたり
しない。遮光板３９の温度を検出する温度検出器３３に
より設定温度Ｔｓ以上に達したときは警告が発信され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームの遮
光装置に関し、特に反射ミラーの反射コーティンがダメ
ージを受けたために十分に反射できなくなった場合に前
記反射ミラーのダメージを検出するレーザビームの遮光
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザビームの遮光装置は、図５
（Ａ）に示すように、レーザ光路にレーザビームＬＢを
反射して遮断する反射ミラー１０１をレーザ光路に開閉
自在に設けている。この反射ミラー１０１で全反射され
たレーザビームＬＢは、反射光路に設けられた熱の吸収
率の高いダンパ１０３（ダンパブロック）で吸収され水
冷されている。なお、前記反射ミラー１０１を用いてレ
ーザ光路を開閉する装置としては、例えば反射ミラー１
０１を金属ブレード１０５に貼設し、このブレード１０
５をロータリソレノイド１０７等の回転駆動手段で回動
することにより前記反射ミラー１０１でレーザ光路を遮
断又は開放するように設けられている。

【０００３】また、レーザビームの遮光装置の他の例と
して、図５（Ｂ）に示されているように、上記のダンパ
自体をロータリソレノイド１０７等で回動自在に設ける
ことによりダンパ１０３をレーザ光路に開閉自在に設け
たものも知られている。

【０００４】なお、高出力レーザではダンパ１０３は受
光パワー密度を減少させないと受光面がダメージを受け
るため受光面積を大きくする必要があり、さらにダンパ
１０３で吸収した熱を放熱するために水冷するので非常
に大型で重いものである。

【０００５】したがって、図５（Ｂ）のようにダンパ自
体をレーザ光路に開閉自在に設けた遮光装置は高速で開
閉するには不適であるために、通常、図５（Ａ）のよう
に反射ミラー１０１を用いたものが多く使用されてい
る。

【０００６】可視光に近い１μｍ程度の波長のレーザ用
の反射ミラー１０１には、金属やガラス等の母材１０９
の表面に反射コーティングＲｃを施したものがあるが、
一般に、母材１０９が金属である反射ミラー１０１は熱
吸収率が高いことや価格、流通性に問題があるために、
石英ガラスに反射コーティングＲｃした反射ミラー１０
１を使用することが多い。

【０００７】しかし、反射コーティングＲｃがダメージ
を受けて十分に反射できなくなった場合には、母材１０
９の石英ガラスが１μｍ程度の波長のレーザビームＬＢ
を透過するので、反射ミラー１０１でレーザ光路を遮蔽
してもレーザビームＬＢは反射ミラー１０１の反射コー
ティングＲｃ及び母材１０９を透過し、レーザビームＬ
Ｂが外部に洩れるために他の部材が加熱されて非常に危
険である。

【０００８】そこで、図６に示すように、母材１０９が
石英ガラスの反射ミラー１０１を金属ブレード１０５に
固定し、金属ブレード１０５の温度を検出する温度検出
器１１１を金属ブレード１０５に設け、前記反射ミラー
１０１の反射コーティングＲｃがダメージを受けてレー
ザビームＬＢが石英ガラスを透過して金属ブレード１０
５が加熱されたとしても、この金属ブレード１０５の温
度が前記温度検出器１１１により検出され、金属ブレー
ド１０５の温度が設定温度まで上昇するとレーザ発振器
を停止する方法が採られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のレー
ザビームの遮光装置においては、金属ブレード１０５が
加熱されると、図７に示すように、金属ブレード１０５
が熱により湾曲するために反射ミラー１０１の反射面が
変化し、レーザビームＬＢの反射光がダンパ１０３の中
心に入らなくなるという問題点があった。しかも、ダン
パ１０３の大きさに十分な余裕がない場合、レーザビー
ムＬＢの反射光がダンパ１０３の外に洩れるという問題
があった。

【００１０】また、金属ブレード１０５に貼設されてい
る反射ミラー１０１は金属ブレード１０５の熱膨張率と
は大きく異なるので金属ブレード１０５から離れたり、
あるいは反射ミラー１０１が金属ブレード１０５に強固
に密着している場合は反射ミラー１０１に歪みが生じた
り割れたりするという問題があった。

【００１１】本発明は叙上の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、反射ミラーの反射コーティン
がダメージを受け十分に反射できなくなった場合に反射
ミラーのダメージを検出し反射ミラーの周辺の部材にダ
メージを与えないようにするレーザビームの遮光装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明のレーザビームの遮光装置
は、レーザビームを透過する母材の表面に備えた反射コ
ーティングでレーザビームを反射することによりレーザ
光路を遮断する反射ミラーをレーザ光路に開閉自在に設
けたレーザビームの遮光装置において、前記反射ミラー
の開閉動作と同期して作動すると共に、この反射ミラー
を透過したレーザビームを遮断・吸収する遮光板を反射
ミラーの後方に配置してなることを特徴とするものであ
る。

【００１３】したがって、反射ミラーの反射コーティン
がダメージを受け十分に反射できなくなった場合、レー
ザビームが反射ミラーの母材を透過し反射ミラーの後方
に配置された遮光板に吸収されこの遮光板が加熱される
が、この遮光板は反射ミラーとは別個に設けられている
ので、遮光板が加熱のために湾曲しても前記反射ミラー
は何ら影響を受けないので、従来のように反射ミラーが
歪んだり割れたりすることはない。

【００１４】請求項２によるこの発明のレーザビームの
遮光装置は、前記遮光板を反射ミラーとレーザ光路上の
後方に空間を介して配置してなることを特徴とするもの
である。

【００１５】したがって、遮光板と反射ミラーとの間に
空間が設けられているので、遮光板が加熱されても反射
ミラーは加熱されず又湾曲することがないので、遮光板
からの悪影響は全くない。

【００１６】請求項３によるこの発明のレーザビームの
遮光装置は、前記反射ミラーの母材がレーザビームの波
長を８０％以上透過する素材であることを特徴とするも
のである。

【００１７】したがって、反射ミラーの母材がレーザビ
ームの波長を８０％以上透過する素材であるので、反射
ミラーの反射コーティンがダメージを受け十分に反射で
きなくなった場合でも、レーザビームが反射ミラーの母
材が加熱されずに、反射ミラーを支持する支持部材が加
熱されて、反射ミラーが歪む等の悪影響を受けることが
ない。

【００１８】請求項４によるこの発明のレーザビームの
遮光装置は、前記遮光板の温度を検出する温度検出器を
設けてなることを特徴とするものである。

【００１９】したがって、レーザビームにより加熱され
た金属ブレードの温度は温度検出器により検出され、金
属ブレードの温度が設定温度まで上昇するとレーザ発振
器が停止される。レーザビームの遮光装置は新しい反射
ミラーに交換され、正常な機能に回復される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザビームの遮
光装置の実施の形態について、一般的なレーザ加工機を
例にとって図面を参照して説明する。

【００２１】図４を参照するに、本実施例に係わるレー
ザ加工機１は、レーザビームＬＢ（レーザ光）を発振す
るレーザ発振器３を内蔵し、このレーザ発振器３で発振
されたレーザビームＬＢは強度調整装置５を経てレーザ
ビームＬＢ案内照射部７の先端部に備えられたレーザ加
工ヘッド９の部分において反射鏡１１を介して垂直下方
向へ反射される。このレーザビームＬＢはレーザ加工ヘ
ッド９の内部に設けられた焦光レンズ１３で集光され
る。この集光されたレーザビームＬＢの照射光軸軸心１
５に対して、例えば数値制御の材料移送位置決め装置１
７で移送位置決めされたワークＷ上に、レーザビームＬ
Ｂの焦点を結ばせて、所望の形状に切断するなどのレー
ザ加工を行なう。尚、この種のレーザ加工装置１は公知
であるので、より詳細な説明は省略する。

【００２２】本実施例に係わるレーザビームの遮光装置
はレーザビームＬＢ（レーザ光）のレーザ光路に設けら
れる。図１および図２を参照するに、ロータリソレノイ
ド１９を支持するソレノイド支持部材２１が加工機本体
に固定され、このソレノイド支持部材２１にはロータリ
ソレノイド１９の先端側が固定されている。

【００２３】このロータリソレノイド１９のロッド２３
の先端には板状の遮光板用ブレード２５の一端側と、こ
の遮光板用ブレード２５にスペーサリング２７を介して
板状の反射ミラー用ブレード２９の一端側が固定されて
おり、この反射ミラー用ブレード２９と遮光板用ブレー
ド２５の各他端側が前記スペーサリング２７の厚さ分だ
け間隔を介して重なるように配置され、反射ミラー用ブ
レード２９と遮光板用ブレード２５が同期して回転自在
に設けられている。

【００２４】前記反射ミラー用ブレード２９の先端側の
表面には反射ミラー３１が貼着されており、反射ミラー
用ブレード２９が回転するときに反射ミラー３１の反射
面３３がレーザビームＬＢのレーザ光路に対して角度θ
°の傾きをなしてレーザビームＬＢを遮光可能な位置を
通過する回動軌跡を形成するよう配置されている。ま
た、反射ミラー用ブレード２９における前記反射ミラー
３１の裏面に位置する箇所には、反射ミラー３１を透過
したレーザビームＬＢが通過可能な貫通穴、換言すれば
レーザ通過穴３５が形成されている。

【００２５】なお、前記反射ミラー３１は熱吸収率が高
く又価格、流通性に優れた石英ガラスを母材３７として
この石英ガラスの表面に反射コーティングしたものであ
る。この石英ガラスを母材３７とした反射ミラー３１は
可視光に近い１μｍ程度の波長のレーザ用として用いる
ことができるが、他の波長のレーザ用としては例えばレ
ーザの波長が１０μｍ程度のレーザビームＬＢに対して
はＺｎＳｅなどを反射ミラー３１の母材３７として用い
ればよい。

【００２６】なお、反射ミラー３１の母材３７としては
８０％以上のレーザビームＬＢの透過率を持つ素材を用
いることが好ましい。

【００２７】前記遮光板用ブレード２５の先端側には前
記反射ミラー３１を透過したレーザビームＬＢを遮断・
吸収する遮光板３９が反射ミラー３１の後方に位置して
設けられている。この遮光板３９としては遮光板用ブレ
ード２５を金属板で形成しこの金属板の表面を遮光板３
９として用いることができるが、レーザビームＬＢの熱
の吸収効率を向上するために遮光板用ブレード２５自体
を黒色にするかあるいは部分的に黒色にすることもで
き、あるいは熱吸収率の高い材質を設けることもでき
る。

【００２８】したがって、反射ミラー３１の後方の反射
ミラー用ブレード２９の裏面と遮光板３９とはスペーサ
リング２７の厚み分だけ空間Ｓ（間隙）が形成されてい
る。

【００２９】また、前記遮光板用ブレード２５の遮光板
３９の裏面にはこの遮光板３９の温度を検出する温度検
出器４１が設けられており、この温度検出器４１は図示
省略の制御装置に電気的に接続されている。

【００３０】また、前記反射ミラー３１で全反射された
レーザビームＬＢの反射光路に熱の吸収率の高いダンパ
４３（ダンパブロック）が設けられており、このダンパ
４３にはレーザビームＬＢの反射光を吸収して加熱され
た熱を冷却するための冷却装置（図示省略）が設けられ
ている。

【００３１】以上の構成から、ロータリソレノイド１９
を回転することにより反射ミラー用ブレード２９と遮光
板用ブレード２５とは同期して回転し、反射ミラー３１
がレーザビームＬＢのレーザ光路に位置すると、レーザ
発振器３から発振されたレーザビームＬＢは反射ミラー
３１の表面の反射コーティングＲｃで形成された反射面
３３で全反射され、ダンパ３５に吸収される。

【００３２】しかし、反射ミラー３１の反射コーティン
グＲｃがダメージを受けて反射率が低下した場合、低下
した反射率の分のレーザビームＬＢは反射ミラー３１で
反射されずに反射コーティングＲｃを通過して母材３７
に当たるが、反射ミラー３１の母材３７の透過率が８０
％以上で高いので反射コーティングＲｃを通過したレー
ザビームＬＢの大部分が母材３７に吸収されずに透過す
る。

【００３３】反射ミラー３１の母材３７を透過したレー
ザビームＬＢは、反射ミラー用ブレード２９のレーザ通
過穴３５を通過して遮光板３９に照射される。したがっ
て、反射ミラー用ブレード２９はレーザビームＬＢの熱
影響を受けることがないので、従来例のように湾曲する
ことがない。換言すれば、反射ミラー用ブレード２９が
湾曲することがないので反射したレーザビームＬＢの光
軸がダンパ３５から外れたり、反射ミラー３１が反射ミ
ラー用ブレード２９から剥がされたり割れたりすること
がない。

【００３４】遮光板３９に照射されたレーザビームＬＢ
は遮光板３９に吸収され、確実に遮光されるので、レー
ザビームＬＢが洩れて他の部材に悪影響を及ぼすという
危険がない。しかも、遮光板３９がレーザビームＬＢに
より加熱されて温度が高くなったとしても、遮光板３９
の温度は遮光板用ブレード２５に備えられた温度検出器
４１により検出され、この検出された検出信号が制御装
置に送られ、遮光板３９の温度が設定温度Ｔｓに到達し
たときにレーザ発振器３が停止され、図示省略の警告灯
やサイレンサー等により作業者に知らされる。作業者は
新しい反射ミラー３１と交換した後にレーザ加工機を再
運転する。

【００３５】図３を参照するに、例えば遮光板３９の設
定温度Ｔｓを４０°Ｃとしたとき、１０００Ｗにて連続
発振されたレーザビームＬＢが前述した遮光装置の反射
ミラー３１で連続１０秒間ほど遮蔽された状態にある
と、反射ミラー３１の反射コーティングＲｃにダメージ
が見られ、温度検出器４１で検出された検出信号により
設定温度Ｔｓの４０°Ｃを越えるため「反射ミラー３１
コーティング不良」の警告が発信され、反射ミラー３１
の交換時期が知らされる。

【００３６】なお、前記遮光板用ブレード２５がレーザ
ビームＬＢの熱影響を受けてわずかに歪んだとしても、
遮光板用ブレード２５と反射ミラー用ブレード２９とは
別個のものであり特に反射ミラー３１と遮光板３９との
間に空間Ｓ（間隙）が設けられているゆえ、熱的にも機
械的にも連結されていないので、従来の装置のようにレ
ーザビームＬＢの光軸がずれる等の悪影響を与えるもの
ではない。

【００３７】なお、この発明は前述した実施の形態の例
に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりそ
の他の態様で実施し得るものである。本実施の形態の例
ではレーザ加工機としてレーザ加工ヘッドがアーム状の
固定式加工機本体に設けられたレーザ加工機を例にとっ
て説明したが、レーザ加工ヘッドが門型形状の固定式加
工機本体に設けられたレーザ加工機や加工機本体自体が
移動式のレーザ加工機およびその他のレーザ加工機であ
っても構わない。さらに、レーザビームの遮光装置とし
ても反射ミラー３１並びに遮光板３９を回動せしめる回
転駆動手段がロータリソレノイド１９でなくともモータ
等の他の回転駆動手段であっても構わない。

【００３８】

【発明の効果】以上のごとき実施の形態の例から理解さ
れるように、請求項１の発明によれば、反射ミラーの反
射コーティンがダメージを受け十分に反射できなくなっ
た場合、レーザビームが反射ミラーの母材を透過し反射
ミラーの後方に配置された遮光板に吸収されこの遮光板
が加熱されるが、この遮光板は反射ミラーとは別個に設
けられているので、遮光板が加熱のために湾曲しても前
記反射ミラーは何ら影響を受けないため、従来のように
反射ミラーが歪んだり割れたりすることを避けることが
できる。

【００３９】請求項２の発明によれば、遮光板と反射ミ
ラーとの間に空間が設けられているので、遮光板が加熱
されても反射ミラーが加熱されることがないので湾曲せ
ず、遮光板からの悪影響を全く避けることができる請求
項３の発明によれば、反射ミラーの反射コーティンがダ
メージを受け十分に反射できなくなった場合でも、反射
ミラーの母材がレーザビームの波長を８０％以上透過す
る素材であるので、レーザビームが反射ミラーの母材が
加熱されず、反射ミラーを支持する支持部材が加熱され
て、反射ミラーが歪む等の悪影響を避けることができ
る。

【００４０】請求項４の発明によれば、レーザビームに
より加熱された金属ブレードの温度は温度検出器により
検出でき、金属ブレードの温度が設定温度まで上昇する
と、前記温度検出器の検出信号によりレーザ発振器を停
止するので、レーザ加工機の部材がレーザビームにより
損傷を受ける等の危険を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例を示すもので、レーザ
ビームの遮光装置の側面図である。

【図２】図１のII矢視図である。

【図３】本発明の実施の形態の例を示すもので、遮光板
における時間的温度変化を示すグラフである。

【図４】本発明が使用される一例のレーザ加工機の側面
図である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は従来例を示すもので、レーザ
ビームの遮光装置の側面図である。

【図６】従来例を示すもので、遮光装置の反射コーティ
ングが正常の場合のレーザビームの反射状態を示す状態
図である。

【図７】従来例を示すもので、遮光装置の反射コーティ
ングがダメージを受けた場合のレーザビームの反射状態
を示す状態図である。

【符号の説明】

１ レーザ加工装置 ３ レーザ発振器 ９ レーザ加工ヘッド １１ 反射鏡 １９ ロータリソレノイド ２１ ソレノイド支持部材 ２３ ロッド ２５ 遮光板用ブレード ２７ スペーサリング ２９ 反射ミラー用ブレード ３１ 反射ミラー ３３ 温度検出器 ３５ レーザ通過穴 ３７ 母材 ３９ 遮光板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビームを透過する母材の表面に備
   えた反射コーティングでレーザビームを反射することに
   よりレーザ光路を遮断する反射ミラーをレーザ光路に開
   閉自在に設けたレーザビームの遮光装置において、 前記反射ミラーの開閉動作と同期して作動すると共に、
   この反射ミラーを透過したレーザビームを遮断・吸収す
   る遮光板を、反射ミラーの後方に配置してなることを特
   徴とするレーザビームの遮光装置。
2. 【請求項２】 前記遮光板を反射ミラーとレーザ光路上
   の後方に空間を介して配置してなることを特徴とする請
   求項１記載のレーザビームの遮光装置。
3. 【請求項３】 前記反射ミラーの母材がレーザビームの
   波長を８０％以上透過する素材であることを特徴とする
   請求項１又は２記載のレーザビームの遮光装置。
4. 【請求項４】 前記遮光板の温度を検出する温度検出器
   を設けてなることを特徴とする請求項１記載のレーザビ
   ームの遮光装置。