JPH08264864A - 軸調整装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 参照用レーザの光軸と加工用レーザの光軸を
簡便に同軸にする。 【構成】 加工用レーザの出射口２ａから折返しミラー
１４までの距離Ｌ１と、参照用レーザの出射口３ａから
折返しミラー１４までの距離Ｌ２を等しくする。変動し
た加工用レーザＸの位置に、参照用レーザＹの位置を合
せるだけで、両レーザの角度も一致し、光軸は完全に同
軸となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工用レーザと同軸に
重ね合わせた参照用レーザを用いて加工用レーザの光軸
調整を行なう装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、レーザ加工機（51）は、図６に
示すように、加工用レーザ発振器（２）、参照用レーザ
発振器（３）、加工テーブル（４）、ベンドミラー（５
ａ〜５ｃ）、集光レンズ（６）を内蔵した加工ヘッド
（７）、三次元駆動装置（８ａ〜８ｃ）及びこれらを制
御する制御部（９）等から全体が構成される。

【０００３】加工用レーザ発振器（２）から照射される
加工用レーザ（Ｘ）は、ベンドミラー（５ａ〜５ｃ）や
集光レンズ（６）等の伝送路を介して、加工テーブル
（５）上のワーク（10）まで到達する。

【０００４】この加工用レーザ（Ｘ）を伝送路に正確に
通すために光軸調整が行われるが、一般にＣo₂レーザ等
の加工用レーザは、肉眼では確認できないため、その位
置を正確に捉えることが難しい。

【０００５】そこで、これらの加工用レーザと同軸に重
ね合わせた低出力で可視光の参照用レーザ（例えば、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ等）を使用して加工用レーザの光軸を調
整している。この場合、加工用レーザと参照用レーザの
位置及び角度が完全に一致していることが前提条件とな
る。

【０００６】両レーザの光軸を同軸にする従来の方法を
図７に例示する。この方法は、加工用レーザの光路上に
配設したアクリル板のようなターゲット（12）に、加工
用レーザ（Ｘ）を照射してバーンパターンを焼付け、こ
のバーンパターンの中心に参照用レーザ（Ｙ）の中心が
くるように、折返しミラー（14）の角度を調整するもの
である。あるいは、ターゲット（12）のかわりに配設し
たＰＳＤ（図示せず）によって、加工用レーザ（Ｘ）の
中心を確認し、この中心に参照用レーザ（Ｙ）の中心が
くるように、折返しミラー（14）の角度を調整する方法
も採られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ポインティングスタビ
リティー（ビームの位置の時間安定性）に劣る加工用レ
ーザの場合、図７中一点鎖線に示すように、時間経過と
共に光軸が変動する。

【０００８】この変動した加工用レーザ（Ｘ’）と参照
用レーザ（Ｙ’）を同軸に重ね合わせるためには、二点
鎖線で示すように、折返しミラー（14）上で両者
（Ｘ’）（Ｙ’）の位置を合わせただけでは足りず、折
返しミラー（14）の傾斜角度をさらに調整する必要があ
り極めて煩雑であった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、加工用レーザの
光軸調整を簡便かつ確実に行なう装置及び方法を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の光軸調整装置
は、加工用レーザの光軸調整のために加工用レーザと同
軸に重ね合せた参照用レーザを用いる光軸調整装置にお
いて、上記加工用レーザの出射口前方に参照用レーザを
同軸に重ねるための折返しミラーを配置し、上記加工用
レーザの出射口から上記折返しミラーの反射面までの距
離と、上記参照用レーザの出射口から上記折返しミラー
の反射面までの距離とを等しくしたものである。

【００１１】加工用レーザあるいは参照用レーザの出射
口から両レーザを同軸に重ねるための折返しミラーまで
に別の折返しミラーを配置した場合、該別の折返しミラ
ーの反射面から両レーザを同軸に重ねるための折返しミ
ラーの反射面までの距離と、いずれかのレーザの出射口
から両レーザを同軸に重ねるための折返しミラーの反射
面までの距離とを等しくする。

【００１２】この発明の光軸調整方法は、加工用レーザ
と同軸に重ね合せた参照用レーザを用いて加工用レーザ
の光軸を調整する光軸調整方法において、上記加工用レ
ーザの出射口前方に参照用レーザを同軸に重ねるための
折返しミラーを配置し、上記加工用レーザの出射口から
上記折返しミラーの反射面までの距離と、上記参照用レ
ーザの出射口から上記折返しミラーの反射面までの距離
とを等しくし、上記加工用レーザが変動した場合に、上
記折返しミラーの旋回手段によって上記参照用レーザを
上記折返しミラー上で変動した後の加工用レーザの位置
に合わせるようにしたものである。

【００１３】加工用レーザあるいは参照用レーザの出射
口から、両レーザを同軸に重ねるための折返しミラーま
でに別の折返しミラーを配置した場合、該別の折返しミ
ラーの反射面から両レーザを同軸に重ねるための折返し
ミラーの反射面までの距離と、いずれかのレーザの出射
口から両レーザを同軸に重ねるための折返しミラーの反
射面までの距離とを等しくし、上記加工用レーザが変動
した場合に、上記別の折返しミラーの旋回手段によって
その傾斜角度を調整することにより、参照用レーザを上
記折返しミラー上で変動した後の加工用レーザの位置に
合わせるようにしたものである。

【００１４】

【作用】本発明では、図５に示すように、部分透過型の
折返しミラー（14）、あるいは全部反射型の折返しミラ
ー（24）のいずれを使用してもよい。

【００１５】本発明によれば、加工用レーザの出射口か
ら折返しミラーの反射面までの距離と、参照用レーザの
出射口から折返しミラーの反射面までの距離とが等しい
ので、旋回手段で参照用レーザ発振器を旋回させること
により、折返しミラーの反射面における加工用レーザの
位置に参照用レーザを合わせてやれば、両レーザは折返
しミラーを中心として線対称になる。

【００１６】線対称であるから、参照用レーザ（Ｘ）の
折返しミラー（14）あるいは（24）からの反射角（Ａ）
と、その入射法線（Ｈ）と加工用レーザ（Ｙ）とのなす
角度（Ｂ）とが一致する。

【００１７】その結果、折返しミラー上において、変動
した後の加工用レーザの位置に参照用レーザを合わせる
だけで、両レーザの角度は自動的に一致する。従って、
折返しミラーの傾斜角度を全く調整することなく、両レ
ーザの光軸が同軸になる。

【００１８】加工用レーザあるいは参照用レーザから両
レーザを同軸に重ねるための折返しミラーまでに、さら
に別の折返しミラーを配置した場合は、当該別の折返し
ミラーの反射面から、両レーザを同軸に重ねるための折
返しミラーの反射面までの距離と、いずれかのレーザの
出射口から両レーザを同軸に重ねるための折返しミラー
の反射面までの距離とを等しくする。

【００１９】そして、当該別の折返しミラーの傾斜角度
を旋回手段によって調整して、両レーザを同軸に重ねる
ための折返しミラーの反射面で変動した加工用レーザの
位置に参照用レーザの位置を合わせてやれば、両レーザ
は折返しミラーを中心として線対称になり、両レーザの
角度も自動的に合い、両光軸は同軸になる。

【００２０】

【実施例】次に、図１及び図２により本発明の第１実施
例を説明する。加工用レーザ発振器（２）及び参照用レ
ーザ発振器（３）等の構成は従来例と同一である。

【００２１】この加工用レーザの光軸調整装置（１）
は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、加工用レーザの光
路上に、４５度傾斜した折返しミラー（14）を、待避手
段（15）によって進退自在に配置している。待避手段
（15）としては、折返しミラー（14）の傾斜角度を変え
ずに加工用レーザの光路から折返しミラー（14）全体を
出入させる周知のスライド機構等を使用できる。

【００２２】また、折返しミラー（14）は、加工用レー
ザの波長のみを透過する部分透過型の折返しミラーを使
用してもよく、この場合は加工用レーザの光路上に常駐
することもできる。

【００２３】一方、参照用レーザ発振器（３）は、加工
用レーザの出射口（２ａ）から反射面（14ａ）までの距
離（Ｌ１）と、参照用レーザの出射口（３ａ）から反射
面（14ａ）までの距離（Ｌ２）とが同長になるように、
加工用レーザ発振器（２）の据付け方向と直交するよう
に配設されている。また、参照用レーザ発振器（３）に
は、二点鎖線で示すように、出射口（３ａ）を中心とし
て参照用レーザ発振器（３）を旋回させる旋回手段（1
7）が接続されている。本装置（１）による光軸調整方
法を図２（ａ）〜（ｄ）により説明する。

【００２４】まず、図２（ａ）に示すように、加工用レ
ーザ（Ｘ）が図の下方に変動した場合について説明す
る。図２（ｂ）に示すように、待避手段（15）を作動さ
せて折返しミラー（14）を加工用レーザの光路上に配設
する。旋回手段（17）によって参照用レーザ発振器
（３）をその出射口（３ａ）を中心点として旋回させ、
参照用レーザ（Ｙ）を加工用レーザの光路上の反射面
（14ａ）に照射させて両レーザ（Ｘ）（Ｙ）の位置を合
わせる。

【００２５】このとき、両レーザ（Ｘ）（Ｙ）は、折返
しミラー（14）を中心として、線対称になるため、参照
用レーザ（Ｙ）の折返しミラー（14）からの反射角と、
その入射法線と加工用レーザ（Ｙ）とのなす角度が一致
する。

【００２６】その結果、自動的に両レーザ（Ｘ）（Ｙ）
の角度も一致し、両レーザの光軸は完全に同軸となる。

【００２７】また、図２（ｃ）に示すように、加工用レ
ーザ（Ｘ）が図の上方に変動した場合についても同様で
ある。図２（ｄ）に示すように、参照用レーザ（Ｙ）を
加工用レーザの光路上の反射面（14ａ）に照射させて両
レーザの加工用レーザ（Ｘ）（Ｙ）の位置を合わせる
と、両レーザ（Ｘ）（Ｙ）は折返しミラー（14）を中心
として線対称になるため、自動的に両レーザ（Ｘ）
（Ｙ）の角度も一致し、光軸が完全に同軸となる。

【００２８】以上説明したように、本実施例によれば、
距離（Ｌ１）と距離（Ｌ２）が等しいため、反射面（14
ａ）において両レーザの位置合せを行なえば、両レーザ
の角度を合わせる必要は全くなく、きわめて簡易かつ迅
速に両レーザの光軸を同軸にすることができる。

【００２９】次に、第２実施例を図３により説明する。
この加工用レーザの光軸調整装置（21）は、図３（ａ）
に示すように、折返しミラー（24）の材質を加工用レー
ザの波長のみを透過する部分透過型にして、加工用レー
ザの光路上に常駐させている。図３（ｂ）は加工用レー
ザが下方に変動した場合、図３（ｃ）は加工用レーザが
上方に変動した場合を示す。

【００３０】距離（Ｌ２）と距離（Ｌ１）が等しいた
め、加工用レーザ（Ｘ）が折返しミラー（24）を透過し
て出射する反射面（24ａ）上の位置に参照用レーザ
（Ｙ）を照射させてやれば、加工用レーザ（Ｘ）と、参
照用レーザ（Ｙ）は、折返しミラー（24）を中心として
線対称になる。そのため、本実施例でも、参照用レーザ
（Ｙ）の折返しミラー（24）からの反射角と、その入射
法線と加工用レーザ（Ｘ）とのなす角度が全て一致す
る。その結果、両レーザ（Ｘ）（Ｙ）の角度が自動的に
合って両レーザの光軸は完全に同軸となる。

【００３１】本実施例では、部分透過型の折返しミラー
（24）を使用しているため、上記待避手段（15）（図１
（ｂ））が不要となり、旋回手段（17）だけで両レーザ
（Ｘ）（Ｙ）の光軸を同軸にすることができる。

【００３２】次に、第３実施例を図４により説明する。
この加工用レーザの光軸調整装置（31）は、参照用レー
ザ発振器（３）と折返しミラー（24）との間に別の折返
しミラー（25）を配置している。本実施例においても、
加工用レーザの出射口（２ａ）から上記折返しミラー
（24）の反射面（24ａ）までの距離（Ｌ１）と、折返し
ミラー（25）の反射面（25ａ）から折返しミラー（24）
の反射面（24ａ）までの距離（Ｌ２’）とを等しくして
いる。

【００３３】距離（Ｌ１）と距離（Ｌ２’）が等しいの
で、反射面（24ａ）で両レーザ（Ｘ）（Ｙ）の位置を合
わせれば、両レーザ（Ｘ）（Ｙ）は、折返しミラー（2
4）を中心として線対称となる。

【００３４】線対称であるから、上述したように、自動
的に加工用レーザ（Ｘ）（Ｙ）の角度も一致し、その結
果両レーザの光軸は完全に同軸となる。

【００３５】また、図４中、加工用レーザ（Ｘ）が破線
あるいは一転鎖線の位置まで変動したら、別の折返しミ
ラー（25）を旋回手段（図示せず）によって破線あるい
は一転鎖線の位置まで傾斜させ、参照用レーザ（Ｙ）を
反射面の変動位置（24ａ’あるいは24ａ”）に照射す
る。

【００３６】加工用レーザ（Ｘ）と参照用レーザ（Ｙ）
は、折返しミラー（24）を中心として線対称となるた
め、自動的に加工用レーザ（Ｘ）（Ｙ）の角度も一致
し、その結果両レーザの光軸は完全に同軸となる。

【００３７】なお、加工用レーザ発振器（２）と折返し
ミラー（24）との間に、別の折返しミラー（25）を配置
する場合も同様である。

【００３８】本実施例は、例えば、設置スペースの制約
上、参照用レーザ発振器（３）を加工用レーザ発振器
（２）の据付け方向と直交するように据え付けることが
できない場合等に特に有効である。なお、上記レーザ
（Ｘ）（Ｙ）の位置合わせは、自動的、手動的を問わな
い。

【００３９】

【発明の効果】このように本発明は、加工用レーザの出
射口から折返しミラーの反射面までの距離と、参照用レ
ーザの出射口から折返しミラーの反射面までの距離を等
しくしたため、折返しミラー上で両レーザの位置を合わ
せれば、両レーザは折返しミラーを中心として線対称に
なる。そのため、両レーザの角度は自然に合い、光軸調
整が容易となる。

【００４０】また、両レーザを同軸に重ねるための折返
しミラーまでに別の折返しミラーを配置した場合、別の
折返しミラーの反射面から、両レーザを同軸に重ねるた
めの折返しミラーの反射面までの距離と、いずれかのレ
ーザの出射口から、両レーザを同軸に重ねるための折返
しミラーの反射面までの距離とを等しくし、両レーザの
位置を合わせれば、後は自動的に両レーザの角度が合う
ため、加工用レーザの光軸調整がたいへん簡便になり精
度も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の説明図であり、（ａ）は折返しミ
ラーを加工用レーザの光路上から退避させた状態を示
し、（ｂ）は折返しミラーを加工用レーザの光路上に配
設した状態を示す。

【図２】第１実施例の説明図であり、（ａ）（ｂ）は加
工用レーザが下方に変動したときの光軸調整方法を示
し、（ｃ）（ｄ）は加工用レーザが上方に変動したとき
の光軸調整方法を示す。

【図３】第２実施例の説明図であり、（ａ）は加工用レ
ーザが変動する前の光軸調整方法を示し、（ｂ）は加工
用レーザが下方に変動したときの光軸調整方法を示し、
（ｃ）は加工用レーザが上方に変動したときの光軸調整
方法を示す。

【図４】第３実施例の説明図。

【図５】折返しミラーで反射される参照用レーザと、加
工用レーザの説明図。

【図６】従来のレーザ加工機の全体構成図

【図７】従来の光軸調整方法の説明図。

【符号の説明】

１，２１，３１ 加工用レーザの光軸調整装置 ２ 加工用レーザ発振器 ２ａ，３ａ 出射口 ３ 参照用レーザ発振器 １４，２４ 折返しミラー １４ａ，２４ａ，２５ａ 反射面 １７ 旋回手段 ２５ 別の折返しミラー Ｌ１ 加工用レーザの出射口から折返しミラーの反射面
までの距離 Ｌ２ 参照用レーザの出射口から折返しミラーの反射面
までの距離 Ｘ 加工用レーザ Ｙ 参照用レーザ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工用レーザの光軸調整のために加工用レ
   ーザと同軸に重ね合せた参照用レーザを用いる光軸調整
   装置において、 上記加工用レーザの出射口前方に参照用レーザを同軸に
   重ねるための折返しミラーを配置し、上記加工用レーザ
   の出射口から上記折返しミラーの反射面までの距離と、
   上記参照用レーザの出射口から上記折返しミラーの反射
   面までの距離とを等しくしたことを特徴とする光軸調整
   装置。
2. 【請求項２】上記加工用レーザあるいは参照用レーザの
   出射口から、両レーザを同軸に重ねるための折返しミラ
   ーまでに別の折返しミラーを配置し、 該別の折返しミラーの反射面から、両レーザを同軸に重
   ねるための折返しミラーの反射面までの距離と、いずれ
   かのレーザの出射口から、両レーザを同軸に重ねるため
   の折返しミラーの反射面までの距離とを等しくしたこと
   を特徴とする請求項１の光軸調整装置。
3. 【請求項３】加工用レーザと同軸に重ね合せた参照用レ
   ーザを用いて加工用レーザの光軸を調整する光軸調整方
   法において、 上記加工用レーザの出射口前方に参照用レーザを同軸に
   重ねるための折返しミラーを配置し、 上記加工用レーザの出射口から上記折返しミラーの反射
   面までの距離と、上記参照用レーザの出射口から上記折
   返しミラーの反射面までの距離とを等しくし、上記加工
   用レーザが変動した場合に、上記参照用レーザを上記折
   返しミラー上で変動後の加工用レーザの位置に合わせる
   ことを特徴とする光軸調整方法。
4. 【請求項４】上記加工用レーザあるいは参照用レーザの
   出射口から、両レーザを同軸に重ねるための折返しミラ
   ーまでに別の折返しミラーを配置し、 該別の折返しミラーの反射面から、両レーザを同軸に重
   ねるための折返しミラーの反射面までの距離と、 いずれかのレーザの出射口から、両レーザを同軸に重ね
   るための折返しミラーの反射面までの距離とを等しく
   し、 上記加工用レーザが変動した場合に、上記別の折返しミ
   ラーの角度を調整することにより、参照用レーザを上記
   折返しミラー上で変動後の加工用レーザの位置に合わせ
   ることを特徴とする請求項３の光軸調整方法。