JPS60247488A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
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- JPS60247488A JPS60247488A JP60095903A JP9590385A JPS60247488A JP S60247488 A JPS60247488 A JP S60247488A JP 60095903 A JP60095903 A JP 60095903A JP 9590385 A JP9590385 A JP 9590385A JP S60247488 A JPS60247488 A JP S60247488A
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- Japan
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- laser
- laser beam
- attenuator
- optical path
- shielding
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ装置、特に゛レーザビームを利用して加
工を行なう加工装置において、レーザビームを光学的に
制御する機構の改良に関するものである。
工を行なう加工装置において、レーザビームを光学的に
制御する機構の改良に関するものである。
従来一般に用いられているこの種の加工装置の構成図を
第１図に示す。同図において、電涼装置菫において発生
した高圧電源は、ケーブル２を経てレーザ発掘器３に供
給される。これにより該レーザ発振器３はレーザ発振を
起こし１発生したレーザビーム４は加工光学装置５に導
かれ、そこに具備された２個のビームエキスパンダーレ
ンズ６゜７によってビーム径を拡大される。更に収束レ
ンズ８によって集光されてエネルギ密度を高めた後、被
加工物９の加工条件に合わせて被加工点ｐに熱エネルギ
を供給し、溶接、切断等の加工を行なう。
第１図に示す。同図において、電涼装置菫において発生
した高圧電源は、ケーブル２を経てレーザ発掘器３に供
給される。これにより該レーザ発振器３はレーザ発振を
起こし１発生したレーザビーム４は加工光学装置５に導
かれ、そこに具備された２個のビームエキスパンダーレ
ンズ６゜７によってビーム径を拡大される。更に収束レ
ンズ８によって集光されてエネルギ密度を高めた後、被
加工物９の加工条件に合わせて被加工点ｐに熱エネルギ
を供給し、溶接、切断等の加工を行なう。
このようなレーザ加工装置において、レーザビームの起
動停止は、通常レーザ発振器のビーム発振を電気信号等
により０Ｎ−ＯＦＦ制御することによって行なう。とこ
ろが、例えば第２図に示すように、１台のレーザ発振器
３のレーザビームをノ＼−フミラー１０によＪ）４ａ、
４ｂに分割して複数の被加工物９ａ、９ｂの加工を行な
うような場合には、各被加工物の状況に応じてレーザビ
ーム４ａ、４ｂのいずれか一方のみの照射全選択的に停
止したい場合が生じ得る。このため、各光路にレーザビ
ームの遮へい機構１１を設け、加工の可否に従って外部
から信号を与えてレーザビーム光路の開閉を行なってい
る。
動停止は、通常レーザ発振器のビーム発振を電気信号等
により０Ｎ−ＯＦＦ制御することによって行なう。とこ
ろが、例えば第２図に示すように、１台のレーザ発振器
３のレーザビームをノ＼−フミラー１０によＪ）４ａ、
４ｂに分割して複数の被加工物９ａ、９ｂの加工を行な
うような場合には、各被加工物の状況に応じてレーザビ
ーム４ａ、４ｂのいずれか一方のみの照射全選択的に停
止したい場合が生じ得る。このため、各光路にレーザビ
ームの遮へい機構１１を設け、加工の可否に従って外部
から信号を与えてレーザビーム光路の開閉を行なってい
る。
第３図に、従来用いられている遮へいａ！構の一例を示
す。同図において、ブラヶッ）１２に取付けたロータリ
ソレノイドＩ３の出力軸１４に、レバー１５ｆｔねじＩ
６によって締結しである。この１／／（−１５の先端部
には、更にビーム遮へい板１７を固定してあ・る。外部
よシビーム遮へい指令が与えられると、出力軸＋４が揺
動し、レバー１５ｆ！−介してビーム遮へい板＋７を矢
印θのように回転し、レーザビーム４の光路を遮断する
。
す。同図において、ブラヶッ）１２に取付けたロータリ
ソレノイドＩ３の出力軸１４に、レバー１５ｆｔねじＩ
６によって締結しである。この１／／（−１５の先端部
には、更にビーム遮へい板１７を固定してあ・る。外部
よシビーム遮へい指令が与えられると、出力軸＋４が揺
動し、レバー１５ｆ！−介してビーム遮へい板＋７を矢
印θのように回転し、レーザビーム４の光路を遮断する
。
上述したような遮へい機構を用いた場合、レーザ出力が
連続発振で数ワット、パルス発振で■ジュール以下程度
で、かつビームスポット径が■。
連続発振で数ワット、パルス発振で■ジュール以下程度
で、かつビームスポット径が■。
鵡以下の小型レーザ加工装置においては比較的問題はな
いが、より大型の装置の場合、ビーム遮へい板１７は遮
へい時にエネルギ＠度の高いし′−ザビームを吸収して
者しく加熱される。例えば、ビーム遮へい板１７として
外径２ Ｑ ＋ｍ 、板厚１ＷＵＬの黒色金属板（吸収
率０．８）’ｅ用い、これに定格出力５００ワツトのレ
ーザビーム（効率１０％）を１０秒間照射した場合、３
００°Ｃ程度の昇温か起こる。照射時間およびレーザ出
力が増大すればこの加熱温度は更に上昇する。加えてこ
の種の蓮へい機ｍは通常０Ｎ−ＯＦＦ動作の繰返しで使
用されることが多いため、蓄熱により鉾へい板１７の寿
命が極端に低下し、その交換に要する時間が装置の稼動
時間を低下させる一因となっている。また、遮へい叡１
７で吸収されずに反射したレーザビーム４Ｆｉ、光路内
で反射吸収を繰返しながら減衰するが、その一部は光路
外へ漏洩する危険もあり、安全管理上も問題がある。
いが、より大型の装置の場合、ビーム遮へい板１７は遮
へい時にエネルギ＠度の高いし′−ザビームを吸収して
者しく加熱される。例えば、ビーム遮へい板１７として
外径２ Ｑ ＋ｍ 、板厚１ＷＵＬの黒色金属板（吸収
率０．８）’ｅ用い、これに定格出力５００ワツトのレ
ーザビーム（効率１０％）を１０秒間照射した場合、３
００°Ｃ程度の昇温か起こる。照射時間およびレーザ出
力が増大すればこの加熱温度は更に上昇する。加えてこ
の種の蓮へい機ｍは通常０Ｎ−ＯＦＦ動作の繰返しで使
用されることが多いため、蓄熱により鉾へい板１７の寿
命が極端に低下し、その交換に要する時間が装置の稼動
時間を低下させる一因となっている。また、遮へい叡１
７で吸収されずに反射したレーザビーム４Ｆｉ、光路内
で反射吸収を繰返しながら減衰するが、その一部は光路
外へ漏洩する危険もあり、安全管理上も問題がある。
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、大出方、長時間のビーム遮へいを安全
かつ確実に行ない得る匙へい機溝全備えたレーザ装置を
提供することにある。
り、その目的は、大出方、長時間のビーム遮へいを安全
かつ確実に行ない得る匙へい機溝全備えたレーザ装置を
提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明によるレーザ
装置は、遮へい板として反射＆を用いると共に、該反射
板で反射したレーザビームを受光して減衰させる減衰器
を設けたものである。以下、実施例を用いて本発明によ
るレーザ装置を詳細に説明する。
装置は、遮へい板として反射＆を用いると共に、該反射
板で反射したレーザビームを受光して減衰させる減衰器
を設けたものである。以下、実施例を用いて本発明によ
るレーザ装置を詳細に説明する。
第４図は１本発明によるレーザ装置の一実施例を示す構
成図でめシ、第１図もしくは第２図と同一部分は同一記
号を用いてその詳細説明を省略する。市４りにおいて、
加工光学装置５Ｃの内部のビームエキスパンダーレンズ
６ 、７ ト収束レンズ８勺の間に、シリンダ１８の出
力軸１９に取付けた反射板２０を設けである。この反射
板２０は、シリンダ１８に外部から与えられる信号に従
って、出力軸１９の方向に往復運動を行ない、ビームエ
キスパンダーレンズ６．７から収束レンズ８に向かう光
路の開閉を行なうように配置しである。更に、この反射
＆２０の遮へい時の反射光路方向に減衰器２！を設けで
ある。この減衰器２Ｉは、耐熱材でありかつビーム吸収
率の高い材質によって構成した減衰ブロック２２からな
り、凹球面状の減衰室２３を備えている。このような材
質としては、例えばカーボン、レンガ、コンクリート等
を挙げることができる。また、減衰室２３の内板はビー
ム吸収効果を高めるように凹凸状に加工しである。この
減衰室２３の投入口には、当該減衰器内部を外部の加工
光路側雰囲気から遮断するためのシールドガラス板２４
と、拡散レンズ２５とが設けである。以上、ハーフミラ
−１Ｏで分割されたレーザビームの一方４ａについての
み説明し、他方のレーザビーム４ｂについても、上述し
たと同様の遮へい機構および減衰器を具備している。
成図でめシ、第１図もしくは第２図と同一部分は同一記
号を用いてその詳細説明を省略する。市４りにおいて、
加工光学装置５Ｃの内部のビームエキスパンダーレンズ
６ 、７ ト収束レンズ８勺の間に、シリンダ１８の出
力軸１９に取付けた反射板２０を設けである。この反射
板２０は、シリンダ１８に外部から与えられる信号に従
って、出力軸１９の方向に往復運動を行ない、ビームエ
キスパンダーレンズ６．７から収束レンズ８に向かう光
路の開閉を行なうように配置しである。更に、この反射
＆２０の遮へい時の反射光路方向に減衰器２！を設けで
ある。この減衰器２Ｉは、耐熱材でありかつビーム吸収
率の高い材質によって構成した減衰ブロック２２からな
り、凹球面状の減衰室２３を備えている。このような材
質としては、例えばカーボン、レンガ、コンクリート等
を挙げることができる。また、減衰室２３の内板はビー
ム吸収効果を高めるように凹凸状に加工しである。この
減衰室２３の投入口には、当該減衰器内部を外部の加工
光路側雰囲気から遮断するためのシールドガラス板２４
と、拡散レンズ２５とが設けである。以上、ハーフミラ
−１Ｏで分割されたレーザビームの一方４ａについての
み説明し、他方のレーザビーム４ｂについても、上述し
たと同様の遮へい機構および減衰器を具備している。
上記構成を有するレーザ装置において、反射板２０が鎖
線で示す位置にある場合、レーザ発振器３から発射した
レーザビーム４は加工光学装置５ｃに導入され、ハーフ
ミラ−１Ｏで４ａと４ｂとに分割される。その後、これ
らのレーザビーム４ａ。
線で示す位置にある場合、レーザ発振器３から発射した
レーザビーム４は加工光学装置５ｃに導入され、ハーフ
ミラ−１Ｏで４ａと４ｂとに分割される。その後、これ
らのレーザビーム４ａ。
４ｂは従来と同様にエキスパンダーレンズ６．７および
収束レンズ８によシ拡、大集光され、それぞれ被加工物
９ａおよび９ｂ（図示せず）の被加工点Ｐ、ＩおよびＰ
ｂ （図示せず）に照射されて溶接。
収束レンズ８によシ拡、大集光され、それぞれ被加工物
９ａおよび９ｂ（図示せず）の被加工点Ｐ、ＩおよびＰ
ｂ （図示せず）に照射されて溶接。
切断、穿孔等の加工を行なう。
と仁で、例えば被加工物９ａに不良が発生し、レーザビ
ーム４ａのみを趣向したい場合、ビーム辿へい指令を与
えて反射板２ｏを動かし、第４図ニ実線で示すように、
エキスパンダーレンズ７と収束レンズ８との間の光路を
趣へいする。加工用の制御光路を遮断され、反射板２ｏ
で反射されたレーザビーム４ｃは、減ｆ！に、器２１に
向がい、シールドガラス叡２４に通過して減衰室２３に
入る。
ーム４ａのみを趣向したい場合、ビーム辿へい指令を与
えて反射板２ｏを動かし、第４図ニ実線で示すように、
エキスパンダーレンズ７と収束レンズ８との間の光路を
趣へいする。加工用の制御光路を遮断され、反射板２ｏ
で反射されたレーザビーム４ｃは、減ｆ！に、器２１に
向がい、シールドガラス叡２４に通過して減衰室２３に
入る。
減衰室２３に入ったレーザビーム４ａは、拡散レンズ２
５によってビーム径を拡大される。レーザビーム４ａの
レーザエネルギ密度は、拡大されるビーム径に比例して
減少する。こうしてエネルギ密度を低下させられたレー
ザビーム４ａは、減衰室２３の内壁に照射されて吸収さ
れ、一部吸収されなかった光も、乱反射を繰返して減衰
する。この場合、減衰室２３の最適形状は、レーザパワ
ー。
５によってビーム径を拡大される。レーザビーム４ａの
レーザエネルギ密度は、拡大されるビーム径に比例して
減少する。こうしてエネルギ密度を低下させられたレー
ザビーム４ａは、減衰室２３の内壁に照射されて吸収さ
れ、一部吸収されなかった光も、乱反射を繰返して減衰
する。この場合、減衰室２３の最適形状は、レーザパワ
ー。
効率、ビーム遮へい時間と繰返し頻度、エキスバンダー
レンズ６．７によるビーム拡大率等の設定条件と、減衰
器側の拡散レンズ２５によるビーム拡大率および減衰ブ
ロック２２を構成する材質のビーム吸収率咎の諸条件と
から、容易に設足できる。また、前述したように、減衰
室２３の内壁に凹凸を設けて表面粗度を高くすることに
ょシ、減衰効果を更に高めることができる。
レンズ６．７によるビーム拡大率等の設定条件と、減衰
器側の拡散レンズ２５によるビーム拡大率および減衰ブ
ロック２２を構成する材質のビーム吸収率咎の諸条件と
から、容易に設足できる。また、前述したように、減衰
室２３の内壁に凹凸を設けて表面粗度を高くすることに
ょシ、減衰効果を更に高めることができる。
このように、従来の蓮へい機構が、制御光路中に差入れ
た平板状の遮へい板にレーザビームを照射して直接吸収
させ、またそこで吸収されない一部のビームについては
光学部品に吸収させて減衰させる方式を用いていたのに
対し、本発明においては、制御光路中に差入れた反射板
によって光路を分岐してバイパス光路を設け、このバイ
パス光路のビームを減衰器に導いてその内部で確実に減
衰消滅させる方式をとっている。このためビームの瀞洩
が確実に防止できると共に、遮へいビームが加工光学部
品を加熱する不都合を除去することが可能となる。第４
図において、定格出力５００Ｗのレーザビームを１分間
連続発振させ、反射１ｆｌＬ２０の開閉動作を１０秒間
毎に切換えて減衰器２１および光学部品の温度を測定し
た結果、約５０°Ｃの。
た平板状の遮へい板にレーザビームを照射して直接吸収
させ、またそこで吸収されない一部のビームについては
光学部品に吸収させて減衰させる方式を用いていたのに
対し、本発明においては、制御光路中に差入れた反射板
によって光路を分岐してバイパス光路を設け、このバイ
パス光路のビームを減衰器に導いてその内部で確実に減
衰消滅させる方式をとっている。このためビームの瀞洩
が確実に防止できると共に、遮へいビームが加工光学部
品を加熱する不都合を除去することが可能となる。第４
図において、定格出力５００Ｗのレーザビームを１分間
連続発振させ、反射１ｆｌＬ２０の開閉動作を１０秒間
毎に切換えて減衰器２１および光学部品の温度を測定し
た結果、約５０°Ｃの。
昇温に留ま夛、加工光学装置５Ｃの構成部品がビーム遮
へい時の′昇温から有効に保膿されている仁とが確認さ
れた。
へい時の′昇温から有効に保膿されている仁とが確認さ
れた。
なお、上述した実施例においては、減衰室２３を凹球面
状に形成し九が、本発明はこれに限定されるものではな
く、この形状は、前述し庚ように加工用の制御光路側お
よび減衰器側の諸条件に従って、その最適状態金定める
ことができる。
状に形成し九が、本発明はこれに限定されるものではな
く、この形状は、前述し庚ように加工用の制御光路側お
よび減衰器側の諸条件に従って、その最適状態金定める
ことができる。
また、上述した実施例においては減衰室２３０投入口に
拡散レンズ２５を設けて減衰室２３に入るビームのエネ
ルギ密度を減少させたが、特にレ−ｆ パワーが小さい
場合には、との拡散レンズ２５を省略してもよい。
拡散レンズ２５を設けて減衰室２３に入るビームのエネ
ルギ密度を減少させたが、特にレ−ｆ パワーが小さい
場合には、との拡散レンズ２５を省略してもよい。
更に、上述した実施例においては、１台のレーザ発振器
３のビームを複数のと−ムに分割し、各被加工物の状況
に応じて各ビームを制御する場合についてのみ説明した
。本発明が以上のような状況において、特に有効である
ことは百９までもないが、それに限定されるものではな
い。例えばビームを分割しない場合においても、レーザ
加工タイミング以外は遮へい状態にしておくことにょシ
、電源装置の娯動作等で発振が開始されても、レーザビ
ームの異常照射を未然圧防止し得る機構として使用でき
ることは勿論である。
３のビームを複数のと−ムに分割し、各被加工物の状況
に応じて各ビームを制御する場合についてのみ説明した
。本発明が以上のような状況において、特に有効である
ことは百９までもないが、それに限定されるものではな
い。例えばビームを分割しない場合においても、レーザ
加工タイミング以外は遮へい状態にしておくことにょシ
、電源装置の娯動作等で発振が開始されても、レーザビ
ームの異常照射を未然圧防止し得る機構として使用でき
ることは勿論である。
以上説明したように、本発明によるレーザ装置によれば
、レーザビームの制御光路を分岐し得る可動反射板と、
該反射板によって反射されたレーザビームを受光する減
衰器を設けたことにょシ。
、レーザビームの制御光路を分岐し得る可動反射板と、
該反射板によって反射されたレーザビームを受光する減
衰器を設けたことにょシ。
レーザビームを安全かつ確実に題へいすることが可能に
なるという優れた効果を有し、レーザビームの熱エネル
ギを利用して溶接、穿孔、切断、剥離等％あらゆる分野
の加工を行なうレーザ装置として極めて利用価値の高い
ものである。
なるという優れた効果を有し、レーザビームの熱エネル
ギを利用して溶接、穿孔、切断、剥離等％あらゆる分野
の加工を行なうレーザ装置として極めて利用価値の高い
ものである。
第１図および第２図はそれぞれ従来のレーザ装置の一例
を示す構成図、第３図は第２図のレーザ装置におけるビ
ーム遮へい機構を示す構成図、第４図は本発明によるレ
ーザ装置の一実施例を示す構成図である。 ３・・・・レーザ発振器、４，４ａ、４ｂ、４ｃ・・・
・レーザビーム、２０・・・・反射板、２１・・・・減
衰器、２３・・・・減。 良家、２４・・・・７−ルドガラス板、２５・・・・波
数レンズ。 第１図 第２図
を示す構成図、第３図は第２図のレーザ装置におけるビ
ーム遮へい機構を示す構成図、第４図は本発明によるレ
ーザ装置の一実施例を示す構成図である。 ３・・・・レーザ発振器、４，４ａ、４ｂ、４ｃ・・・
・レーザビーム、２０・・・・反射板、２１・・・・減
衰器、２３・・・・減。 良家、２４・・・・７−ルドガラス板、２５・・・・波
数レンズ。 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 レーザビーム制御光路に遮へい動作によって当該
制御光路を分岐し得る可動反射板を配設すると共に、遮
へい動作時に該反射板によって反射されたレーザビーム
を受光する減衰器を配設したことを特徴とするレーザ装
置。 ２、 減衰器は、反射板によって反射されたレーザビー
ムを拡散してそのエネルギ密度を減少させる拡散レンズ
と、該拡散レンズによって拡散されたレーザビームを受
光する凹面状の内壁を備えた減衰室とを有していること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ装置。 ３、 減衰器は、減衰室のレーザビーム投入口に該減衰
室内を外部雰囲気から遮断する透光性のシールド板を備
えていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60095903A JPS60247488A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60095903A JPS60247488A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247488A true JPS60247488A (ja) | 1985-12-07 |
| JPH037477B2 JPH037477B2 (ja) | 1991-02-01 |
Family
ID=14150251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60095903A Granted JPS60247488A (ja) | 1985-05-08 | 1985-05-08 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60247488A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6333186A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-12 | Fujita Corp | レ−ザ−光線照射ビ−ムの安全装置 |
| JPH01246885A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-02 | Fanuc Ltd | レーザ装置 |
| JPH02281678A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-11-19 | General Electric Co <Ge> | コヒーレント高エネルギ連続波レーザ・ビームを多重化する装置と方法 |
| EP0786680A1 (en) * | 1996-01-25 | 1997-07-30 | Cymer, Inc. | Beam diverting shutter for a laser beam |
| WO2004038775A1 (en) * | 2002-10-22 | 2004-05-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of polycyrstallization, method of manufacturing polysilicon thin film transistor, and laser irradiation device therefor |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5260995U (ja) * | 1975-10-30 | 1977-05-04 |
-
1985
- 1985-05-08 JP JP60095903A patent/JPS60247488A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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| JPS5260995U (ja) * | 1975-10-30 | 1977-05-04 |
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