JPS5927993Y2 - レ−ザ光走査装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はレーザ発振器から放出されるレーザ光を走査す
るレーザ光走査装置の改良に関する。

この種装置は、例えばレーザ光を集光レンズにより集光
して被加工物に照射スポットにより径大な孔等を加工す
る場合に用いられている。

実際には集光レンズを回転させ１．二の回転軸と集光レ
ンズの光軸とを偏心させて回転軸の回りにレンズの焦点
すなわち照射スポットが円形を描くようにしと示なわれ
ており、この偏心量によって加工される孔の大きさが決
定されている。

したがって、この偏心量を変化させることにより大小様
々な孔を所望に応じて加工することができる。

しかしながら、この種の装置の偏心量設定は、すべて手
動にて行なわれているので集光レンズ等の回転中に行な
うことができず、その都度回転を停止させる必要がある
。

この為、頻繁に偏心量を変化させる必要のある用途に使
用する場合には、操作が煩雑となり不向きである。

さらに、照射スポットを固定しておき、別に設けた被加
工物の載置する回転テーブルを照射スポットに対して、
回転中心より距離が変化するように動かして被加工物に
所望径の穴を加工するようにしている。

しかし、この場合には被加工物を回転させなければなら
ないために被加工物が大きい場合やこの被加工物が他の
物と接触させておく必要があるような場合には不向きな
構成である。

本考案は上記実情に対拠してなされたもので、集光レン
ズの回転中においても被加工物に対する焦点位置を自在
に調整可能にし、かつ焦点位置を変えて種々の加工を容
易に行なうようにするレーザ光走査装置を提供するもの
である。

以下、本考案の一実施例について第１図ないし第３図を
参照して説明する。

図において１０は本装置の種々の構成部材等を支持する
固定架台であり、また１１はレーザ光を発振するレーザ
発振器である。

而して、この固定架台１０にあっては、レーザ発振器１
１より得られるレーザ光の光軸と略同軸をなすように貫
通孔を形成し、この部分にレーザ光の光軸と同軸もしく
は平行で、かつ先端側で集光レンズ１２を支持する円筒
状のレンズ支持体１３を包囲するようにした回転体１４
が配置されている。

なお、この回転体１４の先端部は固定架台１０より充分
外側に突出するとともに、互いに対向する両側部で光軸
と直光する方向に孔部１５，１６を設け、一方の孔部１
５にはスプリング１７を内蔵し常にレンズ支持体１３の
側部を押圧するように設定された押ピン１８が挿通され
、また他方の孔部１６にあっては外力によりレンズ支持
体１３の側部を押圧する駆動ピン１９が挿通されている
。

なお、レンズ支持体１３の先端部は第２図に示すように
（第１図のＡ−Ａ線断面図）、レーザ光の光軸に対して
スライドする部分であり、このために駆動ピン１９でレ
ンズ支持体１３を押圧したとき直線方向にスライドする
ように直線状のガイドレール２０を設けている。

２１は第１の駆動モータであり、このモータ２１はギヤ
２２を介して回転体１４を回転するようにしている。

２３．２４は固定架台１０に対し回転体１４の回転を可
能にするベアリングである。

また、２５は固定架台１０に対し第１の駆動モータ２２
の回転軸を回転可能にするベアリングである。

さらに、固定架台１０より突出する部分に位置する回転
体１４の外側に円筒状の昇降体２６を配置するとともに
、この昇降体２６の先端内側を傾斜部２６ ａに形成し
てこの部分を駆動ピン１９の頭部に当接するようにして
いる。

さらに、昇降体２６の外周には環状のガイド溝２７を形
成している。

そして、昇降体２６を例えば下降させたとき、駆動ピン
１９が傾斜部２６ ａに押圧されて光軸と直角方向に移
動し、これに伴なって集光レンズ１２の焦点位置を移動
するようにしている。

而して、昇降体２６の昇降は次のような機構で行なう。

即ち、固定架台１０に支点２８を突設してこれにレバー
２９を枢着し、さらにレバー２９の一端部にローラ３０
を取り付けて前記回転体１４のガイド溝２７に係合し、
またレバ−２９他端部は第２の駆動モータ３１の回転を
直線運動に変える送りねじ３２と係合している。

そして送りねじ３２の上下動によって支点２８を中心に
してレバー２９を回動させ、レバー２９先端のローラ３
０により昇降体２６を昇降するようにしている。

３３．３４はギヤである。なお、本装置によって加工す
る被加工物４０．４０’として振動子に適用する場合、
その振動子の周波数調節は例えば第１図の示すような構
成を採用して行なう。

即ち、４１は密閉容器であって、その一部にレーザ光を
外部より導入する透過窓４２を設け、さらに内部にあっ
ては第３の駆動モータ４３で回転される回転載物台４４
に振動子４０．４０’を載置し、かつこの振動子４０．
４０’の電極４５．４５’よりリード線４６を引き出し
て周波数測定部４７に接続している。

４８は周波数測定部４７の測定周波数と基準周波数信号
発生部４９の基準周波数とを比較する比較部であって、
設定基準周波数に振動孔４０の測定周波数が致達したと
きレーザ発振器１１の発振を開始させる。

また、密閉容器４１の内部はフィルタ５０を通して真空
ポンプ５１で真空にしている。

このフィルタ５０は真空ポンプ５１からの不純物を拡散
防止するためのものである。

次に、第１図に示すレーザ光走査装置の作用を説明する
。

（１）先ず、本装置を用いて被加工物４０に第３図に示
すようならせん状の溝５２を加工する場合について説明
する。

即ち、通常の状態では集光レンズ１２の光軸はレーザ光
の光軸と同軸となる。

さて、この状態において前記レーザ発振器１１からレー
ザ光５３を放出させると同時に、前記第１および第２の
駆動モータ２２，３１を回転させる。

これによって、先ず、レーザ光は被加工物４０の一点４
０ａに照射される。

而して、第１および第２の駆動モータ２２，３１のうち
、特に第２の駆動モータ３１により送りねじ３２を上昇
するように操作すると、これに係合しているレバー２９
が支点２８を中心にして回動し、レバー２９先端のロー
ラ３０により昇降体２６を下降させる。

このとき駆動ピン１９は昇降体２６の傾斜部２６ ａに
当接しているので、傾斜部２６ ａに押圧されて図示矢
印方向に進行する。

このためレンズ支持体１３は押ピン１８側のスプリング
１７のばね力に抗して徐々に移動する。

これにより集光レンズ１２の焦点位置が徐々に変化する
。

このとき同時に第１の駆動モータ２２によって回転体１
４が回転しているので、回転体１４および昇降体２６と
共にレンズ支持体１３も回転し、これによって集光レン
ズ１２の光軸がレーザ光５３の光軸より偏心される。

従って、レーザ発振器１１から放出されたレーザ光５３
′は第３図に示すように偏心して集光し被加工物４０に
らせん状の溝５２を加工することができる。

（２）次に、被加工物４０に第４図に示すような所望径
の穴を加工する場合について説明する。

この場合には、第１の駆動モータ２２を停止したままで
第２の駆動モータ３１を回転する。

これによってレバー２９を介して昇降体２６が昇降し駆
動ピン１９の進退によってレンズ支持体１３即ち集光レ
ンズ１２の焦点位置が変化する。

このような状態に設定した後、第１の駆動モータ２２を
回転すると、集光レンズ１２の焦点位置はレーザ光５３
の光軸より偶奇した距離で保持して回転するため、ある
径の穴を加工することができる。

従って、以上のように第２および第１の駆動モータ３１
，２２を交互に回転すれば、第４図に示すように所望径
の穴５５，５５′、５５′１を加工することができる。

このように本装置は２つの駆動モータ２２，３１の駆動
制御により各種の軌跡の加工を行なうことができるとと
もに、その目的用途に応じて予めプログラミングして加
工することも可能となる。

なお、本考案は上記実施例に限定されないのはもとより
である。

例えば本装置の第１、第２の駆動モータ２２，３１を駆
動すると同時に、被加工物４０側をも移動制御して種々
の加工を行なうことが可能であり、またレバー２９を回
動する駆動源としてモータ以外の動力源を使用すること
も可能である。

例えばソレノイドコイル、エアーシリンダなどを用いて
もよい。

レーザ光の照射対象としては水晶振動子に限らないこと
は言うまでもなく、例えばエレクトロメカニカルフィル
タの周波数調節、音叉振動子、コンデンサの容量調節、
各種加工物の穴あけ、金属表面にビームを走査して表面
に熱処理を施すこと、さらに溶接を行なう工程に利用す
るなど各種の用途に利用できる。

以上詳記したように本考案によれば、第１の駆動モータ
を備えた回転機構によってレンズ支持体を回転するので
高速走査が可能であるばかりでなく、昇降機構によって
焦点レンズの焦点位置を時々刻々変化できるので、種々
の加工を容易に行なうことができる。

例えば小さい径から大きい径に走査範囲を変えることは
もとより、その反対の走査も容易にできる等目的用途に
応じて任意に変えることができ、さらに予めプログラミ
ングして自動的に制御し加工することもできる。

また振動子の周波数調節に適用する場合には大径から小
径にすれば加工調節速度が低下するから振動数の測定を
必要とする場合は十分な高精度の測定ができるだけの時
間がとれ調節精度の向上にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るレーザ光走査装置の一実施例を示
す断面図、第２図は第１図に示すＡ−Ａ矢視断面図、第
３図および第４図は本装置によって加工せられた被加工
物の加工状態を示す平面図である。 １０・・・・・・固定架台、１１・・・・・・レーザ発
振器、１２・・・・・・集光レンズ、１３・・・・・・
レンズ支持体、１４・・・・・・回転体、１７・・・・
・・スプリング、１８・・・・・・押ピン、１９・・・
・・・駆動ピン、２１・・・・・・第１の駆動モータ、
２６・・・・・・昇降体、２６ ａ・・・・・・傾斜部
、２９・・・・・・レバー、３０・・・・・・ローラ、
３１・・・・・・第２の駆動モータ、３２・・・・・・
送りねじ、４０・・・・・・被加工物、４７・・・・・
・周波数測定部、４８・・・・・・比較部、４９・・・
・・・基準周波数信号発生部。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）レーザ光を発振するレーザ発振器と、この発振器
   から放出されたレーザ光の光軸と平行に位置し、かつ被
   加工物と対向する集光レンズをその先端に支持するレン
   ズ支持体と、この支持体の外側に当接し該支持体を光軸
   と直交する方向にスライドさせるスライド機構と、この
   スライド機構の外側に位置し該スライド機構を光軸と直
   交する方向に進退させる昇降機構とを具備してなること
   を特徴とするレーザ光走査装置。
2. （２）回転機構を有するレンズ支持体を備えた実用新案
   登録請求の範囲第（１）項のレーザ光走査装置。
3. （３）被加工物の周波数を測定し特定周波数信号でレー
   ザ光を放出させるレーザ発振器を有する実用新案登録請
   求の範囲第（１）項記載のレーザ光走査装置。
4. （４）レンズ支持体の一方外側に弾性部材を介して押ピ
   ンを当接するとともに、この押ピンと反対側に位置する
   レンズ支持体外側に駆動ピンを当接して該レンズ支持体
   をスライドするスライド機構を有する実用新案登録請求
   の範囲第（１）項記載のレーザ光走査装置。