JPH0114670Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は、走査光学系により被加工物を走査
するように振られたレーザ光の両端部をカツトす
るレーザ光カツト装置を有するレーザ加工装置に
関する。

〔考案の技術的背景とその問題点〕

レーザ光による表面焼入れまたは合金化の一例
として、第５図に示すように、被加工物Ｗをテー
ブルに搭載して矢失１方向に移動させるととも
に、レーザ発振器から放出されたレーザ光を、上
記被加工物Ｗの移動方向と直交する方向に振らせ
て、それらの相対運動により、破線２で示すよう
に被加工物Ｗの表面をジグザグ状に走査する方法
がある。この場合、所要深さの焼入れ層あるいは
合金化層が得られるように、レーザ光のパワー密
度およびスポツト径が調整され、また被加工物Ｗ
についてもレーザ光の吸収をよくするために、そ
の表面にレーザ光吸収部材を塗布することがあ
る。

ところで上記方法により被加工物Ｗの所要部分
を焼入れ（または合金化）すると、レーザ光の走
査方向両端部にレーザ光の重なり部分ができ、ま
たレーザ光の走査を揺動反射鏡などでおこなう場
合は、レーザ光の走査速度が走査領域の中央部に
くらべて両端部で遅くなるため、第６図に示すよ
うに、両端部の焼入れ層（または合金化層）３の
深さが中央部にくらべて深くなる。それ故、従来
よりレーザ光を過剰に振つてその両端部を遮光す
ることにより、所要部分を均一に焼入れまたは合
金化しようとする方法がある。

たとえば特開昭54−118848号公報には、被加工
物とレーザ光走査装置との間に、振られたレーザ
光の両端部を遮光する熱伝導性のよい金属からな
る遮光板を配置することが示されている。また実
願昭57−1800号には、第７図に示すように、被加
工物Ｗとレーザ光走査光学系４との間に、遮光に
より発生する熱を放散する熱放散部５の設けられ
た遮光板６を配置することが示されている。

しかしこのような遮光板では、走査光学系で振
られかつ被加工物上で所定のスポツト径が得られ
るように集束されたレーザ光が直角に近い鋭角で
入射するため、過熱されやすく、特にパワー密度
の大きい大出力レーザ光に耐えられない。

〔考案の目的〕

この考案は、レーザ光の入射に対して十分な強
度をもち、パワー密度の大きいレーザ光に耐える
レーザ光カツト装置をもつレーザ加工装置を構成
することにある。

〔考案の概要〕

この考案は、走査光学系により被加工物を走査
するように振られたレーザ光の両端部をカツトす
るようにしたレーザ加工装置において、そのレー
ザ光カツト装置を、レーザ光をその外側方に発散
する如く反射する凸曲面を有する一対の遮光部
と、反射されたレーザ光を吸収する凹曲面を有す
る一対のレーザ光吸収部とで構成するとともに、
一対の遮光部間隔を任意に変更できるようにし
て、パワー密度の大きいレーザ光に耐え、かつ走
査領域を容易に調整できるようにしたものであ
る。

〔考案の実施例〕

以下、図面を参照してこの考案を実施例に基づ
いて説明する。

第１図にこの考案の一実施例であるレーザ光カ
ツト装置を、また第４図にその配置を示す。この
レーザ光カツト装置１０は、被加工物Ｗと、矢印
１１で示すように揺動して、レーザ発振器１２か
ら放出されたレーザ光Ｌを上記被加工物Ｗを走査
するように振る走査光学系４との間に配置され、
上記走査光学系４により振られたレーザ光の走査
方向の両端部を遮光する一対の遮光部１４と、こ
の遮光部１４で反射されたレーザ光を吸収する一
対のレーザ光吸収部１５と、これら遮光部１４お
よびレーザ光吸収部１５を支持する支持体１６
と、一対の遮光部間隔を変化させる調整機構１７
とから構成されている。

上記一対の各遮光体１４は、基体１９と、この
基体１９と一体かつその一端部上から走査光学系
４方向に突設された凸曲面部２０とからなり、無
酸素銅で構成されている。上記凸曲面部２０は、
その一側面が凸曲面２１をなし、また背面２２が
その凸曲面２１と鋭角に交差する傾斜面で構成さ
れており、一対の遮光部１４は、この凸曲面２１
がレーザ光の走査方向外側方に向けて、背面２２
が互に対向する如く配置されている。

上記凸曲面部２０の凸曲面２１は、振られたレ
ーザ光の一部すなわち走査方向両端部のレーザ光
を反射させるように鏡面をなし、かつ第２図に示
すように、先端部が基体１９上面の延長上に中心
をもつ所定半径ｒの円筒面２３で構成され、その
基体１９側（円筒面の半径ｒが基体１９上面と角
度αをなす点から基体１９までその接線２４を含
む平面で構成され、破線２５で示すように入射し
たレーザ光を発散する如く反射する。また背面２
２は、偏向されたレーザ光に沿つて傾斜し、その
傾斜は基体１９の一端面におよび、この面に振ら
れたレーザ光が入射しても、ごくわずかしか入射
しないようになつている。

また上記一対の各レーザ光吸収部１５は、上記
遮光部１４の凸曲面部２０と同一幅をもつＬ字形
ブロツク状に形成され、その内側に形成された凹
曲面２７が上記凸曲面部２０の凸曲面２１と対向
するように遮光体１４の基体１９に一体に取り付
けられている。この基体１９に取り付けられた一
対のレーザ光吸収部１５の上端部の端面間隔Ｄ
は、凸曲面部２０の先端部間隔ｄよりも広く（Ｄ
＞ｄ）、かつその端面は、上記凸曲面部２０の背
面２２とほぼ同じ角度で傾斜し振られたレーザ光
の入射をさまたげないようになつている。

上記凹曲面２７は、上記凸曲面部２０の凸曲面
２１で反射されたレーザ光を吸収させるための面
であり、この反射レーザ光を有効に吸収するよう
に、粗面化された耐熱性黒色被膜で覆われてい
る。また、このレーザ光吸収部１５の内部には、
第３図に示すように、このレーザ光吸収部１５の
幅方向両側面部に取り付けられた導管２８に連通
する中空部２９が設けられている。この導管２８
および中空部２９は、上記凹曲面２７のレーザ光
吸収による発熱を放散させるための熱交換部であ
り、冷却媒体が流通する。

支持体１６は、中央部に開孔３１に形成された
底板３２と、この底板３２の周辺部上に取り付け
られた各一対の端部ブロツク３３および側部ブロ
ツク３４からなる。上記レーザ光吸収部１５が一
体に取り付けられた一対の遮光部１４の各基体１
９は、この支持体１６の底板３２上に支持され、
かつ側部ブロツク３４をガイドとしてこの底板３
２上を任意に変位できるようになつている。

調整機構１７は、上記一対の端部ブロツク３３
を回転自在に貫通して、先端部が上記一対のレー
ザ光吸収部１５にそれぞれ螺合する一対の調整ね
じ３６を有する。各調整ねじ（３６は、端部ブロ
ツク３３を挟んで各調整ねじ３６に取り付けられ
たストツプリング３７で軸方向に移動しないよう
なつており、後端部のつまみ部３８を回転するこ
とにより、一対のレーザ光吸収部１５およびこれ
と一体の遮光部１４を独立させることができ、ま
た一対の遮光部間隔ｄを任意に設定できるように
なつている。なお、第３図に示されている３８
は、上記調整ねじ３６の先端部が螺合するねじ孔
である。

ところで上記のようにレーザ光カツト装置を構
成すると、相対向する一対の遮光部１４により、
振られたレーザ光の走査方向両端部を確実に遮光
し、しかも振られたレーザ光に沿つて傾斜した凸
曲面部２０の背面は、一対の遮光部１４間を通つ
て被加工物Ｗに走査するレーザ光をさまたげない
ので、シヤープな走査領域が得られる。またこの
レーザ光カツト装置の凸曲面部２０を構成する凸
曲面２１がこの面に入射するレーザ光を発散する
ように反射するので、その反射光を吸収するレー
ザ光吸収部１５の凹曲面２７に対して、反射光の
局部的な集中をなくし、この凹曲面２７の加熱に
対する負担を軽減する。また凸曲面部１４の凸曲
面からなる反射面は、この面に入射するレーザ光
のスポツト径を大きくし、パワー密度の大きいレ
ーザ光に対しても損傷することなく、大出力レー
ザ光に対して十分に耐える。さらに、このレーザ
光カツト装置は、一対の遮光部１４をそれぞれ独
立に動かすことができ、かつ一対の遮光部間隔ｄ
を任意に調整でき、被加工物Ｗに対する走査領域
を容易に調整できるという便利さがある。

〔考案の効果〕

被加工物を走査するように走査光学系により振
られたレーザ光をその走査方向外側方に発散する
如く遮光部の凸曲面部で反射させ、その反射光を
レーザ光吸収部の凹曲面で吸収するようにすると
ともに、凸曲面部の背面を振られたレーザ光に沿
つて傾斜させたので、パワー密度の大きいレーザ
光に対しても、損傷することなく走査方向両端部
のレーザ光を遮光でき、かつ被加工物上にシヤー
プな走査領域を形成することができる。また一対
の遮光部を任意に動かすことができるので、走査
領域を容易に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの考案の一実施例説明
図で、第１図ＡおよびＢ図はそれぞれレーザ光カ
ツト装置の平面図および一部断面で示した正面
図、第２図はその遮光部の形状を示す断面図、第
３図ＡおよびＢ図はそれぞれレーザ光吸収部の断
面で示した正面図および一部断面で示した側面
図、第４図はレーザ光カツト装置の配置を示す
図、第５図は被加工物に対するレーザ光の走査方
法説明図、第６図はレーザ光による表面焼入状態
を示す断面図、第７図は従来の遮光板の配置およ
びその構成を示す図である。 ４……走査光学系、１０……レーザ光カツト装
置、１２……レーザ発振器、１４……遮光部、１
５……レーザ光吸収部、１６……支持体、１７…
…調整機構、２０……凸曲面部、２１……凸曲
面、２２……背面、２７……凹曲面、２８……導
管、２９……中空部、３６……調整ねじ、Ｗ……
被加工物。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 レーザ発振器と、被加工物を走査するようにこ
   のレーザ発振器から放出されたレーザ光を振らせ
   る走査光学系と、上記被加工物と上記走査光学系
   との間に配設され、上記走査光学系により振られ
   たレーザ光の両端部を遮光するレーザ光カツト装
   置とを具備し、 上記レーザ光カツト装置は上記レーザ光の端部
   をその外側方に発散する如く反射する鏡面からな
   る凸曲面を有しかつこの凸曲面の背面が上記レー
   ザ光に沿つて傾斜した一対の遮光部と、上記レー
   ザ光の一対の遮光部間通過をさまたげないように
   上記一対の遮光部の凸曲面に対向してこの凸曲面
   で反射されたレーザ光を吸収する少くとも表面が
   レーザ吸収部材で構成された凹曲面を有しかつこ
   の凹曲面のレーザ光吸収による発熱を放散させる
   熱交換部が一体に設けられた一対のレーザ光吸収
   部と、上記各一対の遮光部およびレーザ光吸収部
   を一体に変位させて上記一対の遮光部の相対向す
   る背面間隔を調整する調整機構とから構成されて
   いることを特徴とするレーザ加工装置。