JPH037477B2 - - Google Patents
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- JPH037477B2 JPH037477B2 JP60095903A JP9590385A JPH037477B2 JP H037477 B2 JPH037477 B2 JP H037477B2 JP 60095903 A JP60095903 A JP 60095903A JP 9590385 A JP9590385 A JP 9590385A JP H037477 B2 JPH037477 B2 JP H037477B2
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- laser beam
- laser
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- attenuator
- shielding
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Classifications
-
- 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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- 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)
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。
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。
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、電源装置
1において発生した高圧電源は、ケーブル2を経
てレーザ発振器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、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によつてビーム径を拡大される。更に収束
レンズ8によつ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。
構成図を第1図に示す。同図において、電源装置
1において発生した高圧電源は、ケーブル2を経
てレーザ発振器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、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によつてビーム径を拡大される。更に収束
レンズ8によつ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ON−OFF制御することに
よつて行なう。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4を
ハーフミラー10により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を選択的に
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
否に従つて外部から信号を与えてレーザビーム光
路の開閉を行なつている。
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ON−OFF制御することに
よつて行なう。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4を
ハーフミラー10により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を選択的に
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
否に従つて外部から信号を与えてレーザビーム光
路の開閉を行なつている。
第3図に、従来用いられている遮へい機構11
の一例を示す。同図において、ブラケツト12に
取付けたロータリソレノイド13の出力軸14
に、レバー15をねじ16qよつて締結してあ
る。このレバー15の先端部には、更にビーム遮
へい板17が固定してある。外部よりビーム遮へ
い指令が与えられると、出力軸14が揺動し、レ
バー15を介してビーム遮へい板17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。
の一例を示す。同図において、ブラケツト12に
取付けたロータリソレノイド13の出力軸14
に、レバー15をねじ16qよつて締結してあ
る。このレバー15の先端部には、更にビーム遮
へい板17が固定してある。外部よりビーム遮へ
い指令が与えられると、出力軸14が揺動し、レ
バー15を介してビーム遮へい板17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11を用いた場合、
レーザ出力が連続発振で数ワツト、パルス発振で
1ジユール以下程度で、かつビームスポツト径10
mm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密度の高いレーザ
ビーム4を吸収して著しく加熱される。例えば、
ビーム遮へい板17として外径20mm、板厚1mmの
黒色金属板(吸収率0.8)を用い、これに定格出
力500ワツトのレーザビーム4(効率10%)を10
秒間照射した場合、300℃程度の昇温が起こる。
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。加えてこの種の遮へい機構
11は通常のON−OFF動作の繰返しで使用され
ることが多いため、蓄熱により遮へい板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つている。ま
た、遮へい板17で吸収されずに反射したレーザ
ビーム4は、光路内で反射吸収を繰返しながら減
衰するが、その一部は路外へ漏洩する危険もあ
り、安全管理上も問題がある。
レーザ出力が連続発振で数ワツト、パルス発振で
1ジユール以下程度で、かつビームスポツト径10
mm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密度の高いレーザ
ビーム4を吸収して著しく加熱される。例えば、
ビーム遮へい板17として外径20mm、板厚1mmの
黒色金属板(吸収率0.8)を用い、これに定格出
力500ワツトのレーザビーム4(効率10%)を10
秒間照射した場合、300℃程度の昇温が起こる。
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。加えてこの種の遮へい機構
11は通常のON−OFF動作の繰返しで使用され
ることが多いため、蓄熱により遮へい板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つている。ま
た、遮へい板17で吸収されずに反射したレーザ
ビーム4は、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、大出力、長時間のビー
ム遮へいを安全かつ確実に行ない得る遮へい機構
を備えたレーザ装置を提供することにある。
ものであり、その目的は、大出力、長時間のビー
ム遮へいを安全かつ確実に行ない得る遮へい機構
を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、ビーム遮へい機構として反射板
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。
るレーザ装置は、ビーム遮へい機構として反射板
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、本発明によるレーザ装置の一実施例
を示す構成図であり、第1図もしくは第2図と同
一部分は同一信号を用いてその詳細説明を省略す
る。第4図において、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と収束レンズ
8との間に、シリンダ18の出力軸19に取付け
た反射板20を設けてある。この可動反射板20
は、シリンダ18に外部から与えられる信号に従
つて、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に向かうレーザビーム制御光路の開閉を行なう
ことによつて当該制御光路を分岐し得るように配
置してある。更に、この可動反射板20の遮へい
時の反射光路方向に、該反射板20によつて反射
されたレーザビーム4cを受光するための減衰器
21を設けてある。この減衰器21は、耐熱材で
ありかつビーム吸収率の高い材質によつて構成し
た減衰ブロツク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、コンクリート等を拳げる
ことができる。また、減衰室23の内壁はビーム
吸収効果を高めるように凹凸状に加工してある。
この減衰室23のレーザビーム4c投入口には、
当該減衰室23内部を外部の加工用の制御光路側
雰囲気から遮断するための透光性のシールドガラ
ス板24と、前記レーザビーム4cを拡散してそ
のエネルギ密度を減少させる拡散レンズ25とが
設けてある。以上、ハーフミラー10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。
を示す構成図であり、第1図もしくは第2図と同
一部分は同一信号を用いてその詳細説明を省略す
る。第4図において、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と収束レンズ
8との間に、シリンダ18の出力軸19に取付け
た反射板20を設けてある。この可動反射板20
は、シリンダ18に外部から与えられる信号に従
つて、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に向かうレーザビーム制御光路の開閉を行なう
ことによつて当該制御光路を分岐し得るように配
置してある。更に、この可動反射板20の遮へい
時の反射光路方向に、該反射板20によつて反射
されたレーザビーム4cを受光するための減衰器
21を設けてある。この減衰器21は、耐熱材で
ありかつビーム吸収率の高い材質によつて構成し
た減衰ブロツク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、コンクリート等を拳げる
ことができる。また、減衰室23の内壁はビーム
吸収効果を高めるように凹凸状に加工してある。
この減衰室23のレーザビーム4c投入口には、
当該減衰室23内部を外部の加工用の制御光路側
雰囲気から遮断するための透光性のシールドガラ
ス板24と、前記レーザビーム4cを拡散してそ
のエネルギ密度を減少させる拡散レンズ25とが
設けてある。以上、ハーフミラー10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、可動反
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、ハーフミラー10で4aと4
b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により拡大集光さ
れ、それぞれ被加工物9aおよび9b(図示せず)
の被加工点PaおよびPb(図示せず)に照射されて
溶接、切断、穿孔等の加工を行なう。
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、ハーフミラー10で4aと4
b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により拡大集光さ
れ、それぞれ被加工物9aおよび9b(図示せず)
の被加工点PaおよびPb(図示せず)に照射されて
溶接、切断、穿孔等の加工を行なう。
ここで、例えば被加工物9aに不良が発生し、
レーザビーム4aのみを遮断したい場合、ビーム
遮へい指令を与えて可動反射板20を動かし、第
4図に実線で示すように、エキスパンダーレンズ
7と収束レンズ8との間のレーザビーム制御光路
を遮へいする。加工用の制御光路を遮断され、可
動反射板20で反射されたレーザビーム4cは、
減衰器21に向かい、透光性のシールドガラス板
24を通過して減衰室23に入る。減衰室23に
入つたレーザビーム4cは、拡散レンズ25によ
つてビーム径を拡大される。レーザビーム4c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4cは、減衰室23の内壁
に照射されて吸収され、一部吸収されなかつた光
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
ム遮へい時間繰返し頻度、エキスパンダーレンズ
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よび減
衰ブロツク22を構成する材質のビーム吸収率等
の諸条件とから、容易に設定できる。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より、減衰効果を更に高
めることができる。
レーザビーム4aのみを遮断したい場合、ビーム
遮へい指令を与えて可動反射板20を動かし、第
4図に実線で示すように、エキスパンダーレンズ
7と収束レンズ8との間のレーザビーム制御光路
を遮へいする。加工用の制御光路を遮断され、可
動反射板20で反射されたレーザビーム4cは、
減衰器21に向かい、透光性のシールドガラス板
24を通過して減衰室23に入る。減衰室23に
入つたレーザビーム4cは、拡散レンズ25によ
つてビーム径を拡大される。レーザビーム4c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4cは、減衰室23の内壁
に照射されて吸収され、一部吸収されなかつた光
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
ム遮へい時間繰返し頻度、エキスパンダーレンズ
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よび減
衰ブロツク22を構成する材質のビーム吸収率等
の諸条件とから、容易に設定できる。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より、減衰効果を更に高
めることができる。
このように、従来の遮へい機構が、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つて光路
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つている。このためビーム
の漏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、可動反射
板20の開閉動作を10秒間毎に切換えて減衰器2
1および光学部品の温度を測定した結果、約50℃
の昇温に留まり、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護されている
ことが確認された。
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つて光路
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つている。このためビーム
の漏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、可動反射
板20の開閉動作を10秒間毎に切換えて減衰器2
1および光学部品の温度を測定した結果、約50℃
の昇温に留まり、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護されている
ことが確認された。
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たが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、この形状は、前述したように
加工用の制御光路側および減衰器側の諸条件に従
つて、その最適状態を定めることができる。
を凹球面状に形成したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、この形状は、前述したように
加工用の制御光路側および減衰器側の諸条件に従
つて、その最適状態を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23の
レーザビーム40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、特にレザーパワーが小さい場合には、
この拡散レンズ25を省略してもよい。
レーザビーム40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、特にレザーパワーが小さい場合には、
この拡散レンズ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のビームを複数のビーム分割し、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言うまでもない
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より、
電源装置の誤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に防止し得る機構とし
て使用できることは勿論である。
ザ発振器3のビームを複数のビーム分割し、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言うまでもない
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より、
電源装置の誤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に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、該反射板によつて反射されたレー
ザビームを受光する減衰器を設けたことにより、
レーザビームを安全かつ確実に遮へいすることが
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。
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、該反射板によつて反射されたレー
ザビームを受光する減衰器を設けたことにより、
レーザビームを安全かつ確実に遮へいすることが
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。
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……可動反射板、21……
減衰器、23……減衰室、24……シールドガラ
ス板、25……拡散レンズ。
置の一例を示す構成図、第3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……可動反射板、21……
減衰器、23……減衰室、24……シールドガラ
ス板、25……拡散レンズ。
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つて
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つて反射さ
れたレーザビームを受光する減衰器を配設し、該
減衰器は、前記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、
該拡散レンズによつて拡散されたレーザビームを
受光する減衰室とを有していることを特徴とする
レーザ装置。 2 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
ルドガラス板を備え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。
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 JPS60247488A (ja) | 1985-12-07 |
JPH037477B2 true 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) |
Families Citing this family (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 |
JP2672324B2 (ja) * | 1988-03-29 | 1997-11-05 | ファナック株式会社 | レーザ装置 |
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-
1985
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