JPS5947639B2 - レ−ザ用ビ−ムベンダ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ用ビームベンダーに関するものである。

ビームベンダーはレーザ発振器から発射されるレーザビ
ームを被加工物の加工面へ正確に’０導くもので、一般
にビームの方向変換、集光、焦点位置調整機能を有して
いる。本発明はこれら従来の機能を拡大するとともに安
全性と操作性を高めたもので、ビームシャッター、ビー
ム回転機構、ノズル微調整機構に特徴を有する。！５
第１図は、ビームベンダーを備えたレーザ加工機の概略
構成を示すものであり、図において１はレーザ発振器、
２は電源及び操作盤、３がビームベンダー、４は被加工
物、５は加エアープル、６は架台である。

ビームベンダー３はビームシヤツ■ｏ 夕部□、ベンダ
ーミラー３３ａ）集光レンズ３５ａ）ノズル３５等から
構成されている。以下各部分について従来例を説明する
。まずビームシタツタ部Ｔであるが、従来のビームシャ
ッターは単にレーザ光線を平面鏡で遮断し、！５反射光
線を出力計のセンサーに導入し、出力を測定するもので
あつた。

すなわち、第２図にその詳細を示す様に、従来のものは
シャツターミラーヘ、３１ｃの反射面が平面で入射光３
６ｂと反射光３６ｃの光束の断面積３６ｄ１３６ｅが等
しいので高出力でエネルギー密度の高いレーザ光線が入
射光線と同じエネルギー密度で出力計のセンサー部３１
ｄに入射することになりセンサの受光面が著しく破損さ
れることが多かつた。

また同平面鏡も固定位置が一定で常時同一場所に光が当
るので受光部のみ反射率が低下し、受光部が全く損傷を
受けていない反射鏡でも新品と交換しなければならなか
つた。次にビーム回転機構であるが、従来のビームベン
ダーでは特に回転専用の機構を設けたものはなく、ベン
ダーを構成する部品の組立ねじをゆるめることにより、
任意の角度にビームを取り出すことが可能であるものが
多い。

この方法では任意の角度が選択できて便利であるが、選
択後の固定が確実でなく、また角度を変えて固定する塵
に光軸がずれてノズル穴のセンターからビームが取り出
せなくなるという不便があつた。第３図にその詳細を記
す。第３図において、３２は本体、３４はペンダーミラ
一３３ａを有するビームガイド、３２ｄは本体３０とビ
ームガイド３４を固定するねじである。この例ではビー
ムの回転はすべり面３０ｄで行なうことができるが、位
置決め後、固定ねじ３２ｄによつてロツクする時に光軸
とビームガイドの回転軸がずれるために回転角度を変更
する毎に光軸調整が必要であるという欠点があつた。次
にノズル微調機構であるが、ベンダーの取付及びベンダ
ーミラーの傾き微調整によりビームガイドの軸芯をビー
ムが通る様に調整された後、このビーム中心とノズル穴
中心で正確に合せるためにノズルを光軸と垂直な面で微
動させることが一般に行なわれるが、従来は平面を三等
分する１２０間隔に設けられた４本のスプリングピンと
２本ｂ微調ねじとで構成されていた。その具体例を第４
図に示す。第４図は従来の三点支持による調整法を示す
もので３５がノズルで、微調整用キヤツプ３５ｂ内で微
動可能である。３５ｃは微調整ねじで１２０の開き角で
２本取付けてある。

３５ｅは〜 更に１２０開いた角度に設けられたスプリングである。

３５ｄは微調整ねじの当り面で円筒の外周である。

三点支持法は支持の点では常に三点が接触し安定である
が、位置合せの微調整が二軸直交四点支持に比較して困
難であり、また一点がスプリングピンのため固定が確実
でない欠点がある。本発明は上記欠点を解消するもので
、ビームシヤツタ部の反射手段として凸面鏡を利用し、
簡易４点支持になるノズル微調機構を有し、かつ新機構
のビーム回転機構を備え、シヤツターミラ一及び出力計
センサの劣化を防ぎ、ビーム角度の選択が容易であり、
ノズルの位置合せが確実に行えるビームベンダーを提供
することを目的とする。第５図に本発明の一実施例にお
けるビームベンダーの構成を示す。５０はビームシヤツ
タ部を示し、３０はビームシヤツタ部本体、３０ａは本
体固定用フランジで、これを介してレーザ発振器本体に
固定される。

３１はビームシヤツターボツクス、３１ａはロータリー
ソレノイド、３１ｂはシヤツターアーム、３１ｃはシヤ
ツターミラ一、３１ｄは出力検出器、３０ｂはビームシ
ヤツタ部本体３０とベンダーのベンダーミラー部４０を
接続するためのフランジ、３０ｃはフランジ３０ｂに設
けられたノツクピン用穴、３２はベンダーミラー部本体
、３２ｂはノツクピン、３２ｃはビームシヤツタ一部本
体３０とベンダーミラー部本体３２とを固定するナツト
、３３はベンダーミラーボツクス、３３ａはベンダーミ
ラー、３４はビームガイド、３５はノズル、３５ａは集
光レンズ、３５ｂは微調整用キヤツプ、３５ｃは微調整
ねじである。

入射した光３６ａは３６ｂとなシシヤツターミラ一３１
ｃで反射され反射光線３６ｃが出力検出器３１ｄに入射
する。ビームシヤツタ一が作動していない時は光３６ｂ
は直進して３６ｄとなりベンダーミラー３３ａで方向が
変えられノズル３５の穴中心より出力光３６ｅとして放
出され、被加工物（図示されていない）に照射される。
矢印３７はシヤツタ一の開閉時のアーム３１ｂの回転方
向を示しまた出力検出器３１ｄは矢印３８の方向に回転
可能に取付けられている。ベンダーミラー部４０はフラ
ンジ３０ｂに設けられたノツクピン用穴３０ｃにノツク
ピン３２ｂを挿入することにより矢印３９の方向に回転
が可能である。次に本発明に係るビームベンダーの各部
位について詳細に説明する。第６図は本発明のビームベ
ンダーのビームシヤツタ部の詳細、すなわちビームシヤ
ツターボツクス３１内のシヤツターミラ一３１ｃ及び出
力検出器３１ｄを示す。

本発明は、反射手段を凸面鏡にして反射光線のビームを
広げエネルギー密度を低下させて出力検出器の受光面に
導入することにした点が特徴で、シヤツターミラ一３１
ｃの反射面が凸面鏡であるので入射光３６ｂの断面積よ
り反射光３６ｃの断面積が大きく、すなわち反射光３６
ｃのエネルギー密度が小さくなシ出力検出器３１ｄの受
光面の劣化を防止し測定の信頼性を高めている。

また出力検出器３１ｄの受光面の中心位置と受光面への
入射光３６ｂの中心位置とをオフセンターｘとなる様に
取付けかつ出力検出器３１ｄは受光面の中心位置を中心
に自由に回転と固定ができる構造となつているので、回
転角度を少しづつずらせることにより受光面の位置を簡
単に変えることができ、局所的な劣化を防ぎ受光面全体
を有効にかつ長時間にわたつて使用することができる。
さらに第７図にシヤツターミラ一３１ｃの固定法を示す
。

シヤツターミラ一３１ｃは９０に分割された取付穴４個
を介してその中心点が、入射光３６ｂの受光部３６ｄ′
よりｙだけ偏心した位置に止めビス３１ｅでシヤツタア
ーム３１ｂに固定されているので、ねじ穴の選択により
受光面を移動できるので局部的な劣化を防止し、鏡の寿
命を増大させることができる。

次にビーム回転機構についてであるが、本発明は第２図
に示した如く、回転量を選択するための専用のフランジ
を設け、回転軸保証のためのはめ合い部と位置決め後の
ずれを起さない様にノツクピンを用いているところに特
徴がある。

すなわち、本発明はベンダー本体を二体に分割し回転量
選択用のフランジを設け、フランジのはめ合いで回転軸
を保証するとともに一方のフランジにノツクピンを、も
う一方のフランジに同ピン穴を設けて固定し、ベンダー
の先端に外力が加わつても角度ずれが発生しない構造に
している。

本発明によれば、発振器へビームベンダーを取付けてベ
ンダーミラーの傾きを調整後はビーム取出し角度を変え
ても常にノズル穴の中心からビームが取出せ、また外力
によつてビームの角度がずれる様な危険性もなくなる。
取出し角度がステツプ状となるが実用上はあまク問題と
ならない。第８図と第９図はノズル部を示すもので、３
５がノズル、３５ａは集光レンズ、３５ｂは微調整用キ
ヤツプ、３５ｃは９０の開き角で配置された微調整ねじ
、３４はビームガイドである。

３５ｄは微調整ねじの当り面でθが５゜以上４５’以下
の傾きを有する平面である。

この様に４本のねじで微調整ねじを用いればＸＹ二軸方
向独立に微調整が可能で調整がし易いのと、調整後相対
する微調整ねじで二軸方向共確実に固定できるので外力
等により位置ずれを起すこともなく安全である。微調整
ねじの当り面は５以上４５以下の斜面を有しており、ノ
ズルをビームガイド本体３４に密着させることができ、
ノズルの垂直性を常に保証することができる。以上のよ
うに本発明は、レーザ発振器からの出力ビームを被加工
物等に照射するためのレーザ用ビームレーザにおいて、
このビームベンダーが、レーザ出力検出器付．きのビー
ムシヤツタ部と、ビーム回転機構を有するベンダーミラ
ー部と、微調整機構を有するノズル部とから少なくとも
構成されたことを特徴とするもので以下に示すような利
点を有する。

１ シヤツターミラ一、及び出力計センサの劣化を防ぎ
長寿命化が計れる。

２ レーザビームの取出し角度を変えても常にノズル穴
の中心からビームが発射されるのでその都度微調整が不
要で操作性が向上する。

３ ノズルの位置合せが直角二方向独立に行なえるので
調整し易く、固定も確実である。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なレーザ加工機の概観図、第２図は従来
のビームシヤツタ部の断面図、第３図は従来のベンダー
ミラー部の詳細を示す断面図、第４図は従来のノズル部
の断面図、第５図は本発明の一実施例におけるビームベ
ンダーの斜視図、第６図は本発明の同ビームシヤツタ部
の断面図、第Ｔ図はシヤツターミラ一である凸面鏡の取
付け状態を説明するためのものでａは断面図、ｂは正面
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振器からの出力ビームを受けるビームシャ
   ッタ部と、ビームの取出し角度が可変であるベンダーミ
   ラー部と、微調整機構を有するノズル部とを有し、前記
   ビームシャッタ部が回動可能に取付けられたシャッター
   アームと、シャッターアームの先端に配された凸面鏡と
   、凸面鏡で反射された光を受光しかつレーザビームの照
   射位置に対して受光面の中心位置を偏心させて配した出
   力検出器とを備えたことを特徴とするレーザ用ビームベ
   ンダー２ 出力検出器が受光面の中心位置のまわりに回
   転自在である特許請求の範囲第１項記載のレーザ用ビー
   ムベンダー。 ３ ビームシャッタ部とベンダーミラー部とがフランジ
   により接続され、一方のフランジに設けられた複数個の
   ピン穴に、他方のフランジに設けられたノックピンを挿
   入することにより、ベンダーミラー部を経た反射光が入
   射光軸を中心として入射光軸と垂直な面内で回転できる
   ごとく構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のレーザ用ビームベンダー。 ４ 微調整機構が、ベンダーミラーにより反射され集光
   レンズを経たビームの光軸と直角に配された４本の微調
   整ねじを有し、前記４本の微調整ねじと当接するノズル
   の側面がノズル先端に向かつて先細るごとく構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレー
   ザ用ビームベンダー。