JPH05218531A - レーザ発振器のシャッタ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光軸の遮断及び遮断解除をするシャッ
タ機構を、高速に動作させる。 【構成】 右回動動作でレーザ光軸２を遮断し、左回動
動作でその遮断を解除するシャッタ板１を、回動自在に
軸支する。コイル５ａ及び５ｂ並びにコイル３１によ
り、シャッタ板１を左右に回動駆動する他、コイル６ａ
及び６ｂ並びにコイル３２により、シャッタ板１を回動
駆動する。開センサ７及び閉センサ８により、光軸２の
遮断状態及び遮断解除状態におけるシャッタ板１の回動
角度を検出する。この検出された回動角度に応じてコイ
ル６ａ等による駆動方向をコイル５ａ等による駆動方向
の逆方向とする。 【効果】 磁気回路で駆動するため、高速に開閉動作で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明はシャッタ機構に関し、特にレーザ
発振器におけるレーザ発振光の光軸を遮断及び遮断解除
するシャッタ機構に関する。

【０００２】

【従来技術】一般に、Ｑスイッチ変調器を用いた固体レ
ーザは尖頭出力値の極めて高いパルスを出力することが
知られており、マーキング装置、トリミング装置等多方
面に応用されている。

【０００３】例えば、マーキング装置に応用する場合、
Ｑスイッチパルスの繰返し周波数が２［ＫＨZ ］以上に
なると、レーザ光をオフ状態からオン状態にした第１発
目のＱスイッチパルスの尖頭値が大きく、この個所だけ
深く大きな加工軌跡を残す。したがって、被加工物の破
損、基板へのダメージ等を発生する場合がある。

【０００４】そこで、従来よりこの尖頭パルスを制御す
る方法としてレーザ共振器の外部にロータリソレノイド
等の駆動源を利用したシャッタ機構が知られている。こ
のシャッタ機構について図３を参照して説明する。図３
（ａ）において、ＹＡＧロッド３４の一端には出力ミラ
ー３３が設けられ、他端にはシャッタ機構３５を介して
Ｑスイッチ３６及び全反射ミラー３７が設けられてい
る。そしてシャッタ機構３５の開閉により、レーザ光軸
の遮断及び遮断解除がなされる。

【０００５】かかる構成において、Ｑスイッチ３６にお
けるパルス発振後にシャッタ機構３５を開き、尖頭パル
スの高い部分を削除して加工を行うのである。また、連
続発振の固体レーザはマーキング装置、溶接装置等に応
用され、レーザ光のオン・オフ制御を、シャッタ機構３
５により行っている。

【０００６】ここで、シャッタ機構３５は、同図（ｂ）
に示されているように、周知のロータリソレノイド３８
と、シャッタ板３０とから構成される。そして、図示せ
ぬ電源からリード線３９に通電すると、コイル及び回転
子によってロータリソレノイド３８のシャフトが回動
し、これによりシャッタ板３０が矢印Ｙのように動く。
よって、このシャッタ板３０により、レーザ光軸の遮断
（又は遮断解除）を行うのである。

【０００７】この通電状態において電流を遮断すると、
ロータリソレノイド３８のシャフトに付いている復帰バ
ネにより、シャフトが逆回動し、シャッタ板３０がもと
の状態に戻る。これにより、レーザ光軸の遮断解除（又
は遮断）を行うのである。

【０００８】しかし、このロータリソレノイドを利用し
た従来のシャッタ機構は機械的動作における遅れ時間と
電気的制御における遅れ時間とがあり繰返しの早い高速
動作が困難であった。このため、レーザ発振光のオンオ
フ制御を行う応用装置の処理能力を低下させる要因にな
っているという欠点があった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は上述した従来の欠点を解決する
ためになされたものであり、その目的は高速動作が可能
なシャッタ機構を提供することである。

【００１０】

【発明の構成】本発明のシャッタ機構は、レーザ発振器
におけるレーザ発振光の光軸を遮断及び遮断解除するシ
ャッタ機構であって、第１及び第２の方向に回動自在に
軸支され、その第１の方向の回動動作により前記光軸を
遮断し、その第２の方向の回動動作により前記光軸の遮
断を解除するシャッタ板と、外部指令に応答して前記シ
ャッタ板を前記第１及び第２の方向に回動駆動する磁気
回路とを含むことを特徴とする。

【００１１】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１２】図１は本発明によるシャッタ機構の一実施
例の概略構成図である。図において、本実施例のシャッ
タ機構は、従来のものとは異なり、シャッタ開動作及び
閉動作の両方を、磁気回路によって回動駆動するもので
ある。すなわち、本例では駆動コイル５ａ及び５ｂ並び
にシャッタコイル３１で磁気回路を構成し、この磁気回
路で支点１１を中心にシャッタ板１を矢印Ｙの如く左右
に回動駆動する他、駆動コイル６ａ及び６ｂ並びにシャ
ッタコイル３２で他の磁気回路を構成し、この磁気回路
で支点１１を中心にシャッタ板１を矢印Ｙの如く左右に
回動駆動するのである。

【００１３】ここで、シャッタ板１は、支点１１によ
り、回動自在に軸支されている。そして、シャッタ板１
が閉状態の時、レーザ光軸２の位置（破線部）で停止遮
断状態となる。一方、シャッタコイル３１，３２には一
定の低電流が制御回路４より供給され、駆動コイル５ａ
及び５ｂのいずれか一方、駆動コイル６ａ及び６ｂのい
ずれか一方の磁極に吸着されて外部振動などによる影響
を受けない状態にある。なお、制御回路４の出力はコ
イル３１のに、同出力はコイル３２のに夫々接続
される。

【００１４】また、駆動コイル５ａ及び５ｂ並びに駆動
コイル６ａ及び６ｂにおいては、シャッタコイル３１，
３２側の磁極が常に同一極性となるように結線されて制
御回路４に接続されている。

【００１５】さらに、本シャッタ機構にはシャッタの開
閉状態を検知するため、シャッタ板１の回動角度を検出
する開センサ７及び閉センサ８が設置されている。これ
ら両センサは制御回路４に接続されている。なお、これ
らセンサには、発光部及び受光部からなる周知の光セン
サを用いれば良い。

【００１６】制御回路４には各コイル及び制御回路４を
動作させるための電源回路９と、シャッタの開閉を指令
する制御信号１０を送出するスイッチ回路100 が接続さ
れている。

【００１７】かかる構成において、制御信号１０が閉状
態から開状態に変化した場合、及びその逆に変化した場
合の各部の動作を図２を参照して説明する。

【００１８】図２には、スイッチ回路100 からの制御信
号１０と、閉センサ８及び開センサ７の検出信号と、シ
ャッタコイル３１及び３２を流れる電流と、駆動コイル
５ａ及び５ｂ，６ａ及び６ｂを流れる電流とが示されて
いる。

【００１９】図において、制御信号１０が閉状態から開
状態に変化すると、制御回路４によりシャッタコイル３
１，３２への電流が高電流となり磁力が増加する。ま
た、駆動コイル５ａ及び５ｂ、駆動コイル６ａ及び６ｂ
に対しても、その両端の磁極が夫々同一磁極となるよう
に電流が印加され、シャッタ板１はこれらシャッタコイ
ル及び駆動コイルの発生する磁界の吸引力、反発力によ
りベアリングを用いた支点１１を中心に開センサ７側
（左）に回動する。

【００２０】シャッタ板１が回動を開始し、開センサ７
がシャッタ板１を検出すると、制御回路４によりシャッ
タコイル３１及び３２に印加される電流が減少し、低電
流となる。

【００２１】駆動コイル５ａ及び５ｂは制御回路４内の
タイマにより、ある時間遅れて駆動電流がオフされる。
それと共に、駆動コイル６ａ及び６ｂには駆動開始時と
反対の極性の電流が印加される。これにより、制動効果
が発生し、シャッタ板１に発生する振動が抑止される。

【００２２】また、駆動コイル６ａ及び６ｂに印加され
る電流は、開センサ７を検出後、電流の流れが逆になる
が制御回路４の制御により徐々に電流が減少する。よっ
て、最終的にはシャッタコイルの磁力により、開位置で
安定状態となる。

【００２３】次に、制御信号１０が開状態から閉状態に
変化すると、上述の場合と同様に、制御回路４によりシ
ャッタコイル３１，３２への電流が高電流となり、磁力
が増加する。また、駆動コイル５ａ及び５ｂ、駆動コイ
ル６ａ及び６ｂに対しても、上述の場合と同様に、シャ
ッタ板１は、これらシャッタコイル及び駆動コイルの発
生する磁界により支点１１を中心に閉センサ８側（右）
に回動する。

【００２４】シャッタ板１が回動を開始し、閉センサ８
がシャッタ板１を検出すると、制御回路４によりシャッ
タコイル３１及び３２に印加される電流は減少し、低電
流となる。

【００２５】駆動コイル５ａ及び５ｂは、上述の場合と
同様に、制御回路４内のタイマにより、ある時間遅れて
駆動電流がオフされる。それと共に、駆動コイル６ａ及
び６ｂには駆動開始時と反対の極性の電流が印加され
る。これにより、上述の場合と同様に、制動効果が発生
し、シャッタ板１に発生する振動が抑止される。

【００２６】また、上述の場合と同様に、駆動コイル６
ａ及び６ｂに印加される電流は、閉センサ８を検出後、
電流の流れが逆になるが、制御回路４の制御により徐々
に電流が減少する。よって、最終的にはシャッタコイル
の磁力により、閉位置で安定状態となる。

【００２７】以上のような制御を行うことによりシャッ
タの高速な開閉動作が可能となるのである。

【００２８】上述の実施例では、２つの磁気回路を用い
てシャッタ板を回動駆動しているが、１つの磁気回路を
用いた場合でも従来のシャッタ機構とは異なり、機械的
駆動ではないため、シャッタを高速に開閉できる。シャ
ッタ板に発生する振動を抑える必要がある場合には、２
つの磁気回路を用いて上述のように制御すれば良い。

【００２９】以上のように、レーザ発振器の共振器の外
部に、高速なシャッタ機構を設けることにより高速にＱ
スイッチパルス列の第１発目をオフすることができる。

【００３０】また、連続発振のレーザ光も高速シャッタ
を用いることによりレーザ光のオン・オフ制御が高速に
行え、タクトタイム、すなわち１個の物を加工処理する
のに必要とする時間の短縮が可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、磁気回路
を用いてシャッタの開動作及び閉動作を行うことによ
り、レーザ光を高速にオン・オフ制御できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるシャッタ機構の概略構成
図である。

【図２】図１の各部の動作を示す波形図である。

【図３】従来のシャッタ機構の概略構成図である。

【符号の説明】 １ シャッタ板 ２ レーザ光軸 ５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ 駆動コイル ７ 開センサ ８ 閉センサ １１ 支点 ３１，３２ シャッタコイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器におけるレーザ発振光の光
   軸を遮断及び遮断解除するシャッタ機構であって、第１
   及び第２の方向に回動自在に軸支され、その第１の方向
   の回動動作により前記光軸を遮断し、その第２の方向の
   回動動作により前記光軸の遮断を解除するシャッタ板
   と、外部指令に応答して前記シャッタ板を前記第１及び
   第２の方向に回動駆動する磁気回路とを含むことを特徴
   とするシャッタ機構。
2. 【請求項２】 前記磁気回路は、前記外部指令に応答し
   て前記シャッタ板を前記第１及び第２の方向に回動駆動
   する第１の駆動回路と、前記外部指令に応答して前記シ
   ャッタ板を前記第１及び第２の方向に回動駆動する第２
   の駆動回路と、前記光軸の遮断状態及び遮断解除状態に
   おける前記シャッタ板の回動角度を検出する角度検出手
   段と、この検出された回動角度に応じて前記第２の駆動
   回路の駆動方向を前記第１の駆動回路の駆動方向の逆方
   向になるよう制御する制御回路とを有することを特徴と
   する請求項１記載のシャッタ機構。