JPS6245037B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザー光を利用して材料加工を行う
レーザー加工機に関するものである。

従来例の構成とその問題点 レーザー加工機はレーザー発振器とレーザー光
を導き収束する光学系とによつて構成される。

レーザー加工機を用いた生産システムを構成す
る場合、同時に数ケ所で加工を行うことができな
ければならない。そのために、大出力のレーザー
発振器を１台設け、光学系にレーザー光を分岐す
るビームスプリツターを設けて、数ケ所でレーザ
ー加工を行えるように構成する方法が従来から行
われている。このビームスプリツターを用いたレ
ーザー光の分岐法を第１図を用いて説明する。

１はレーザー発振器である。２はレーザー光を
半分透過させ半分反射させるビームスプリツター
である。３はレーザー光を反射させるミラーであ
る。４，５はそれぞれレーザー加工の被加工材で
ある。６，７，８はレーザー光である。レーザー
発振器１より発振するレーザー光６をビームスプ
リツタ２によりレーザー光７と８に分岐する。レ
ーザー光７はそのまま被加工材４へレーザー光８
はミラー３により偏向させて被加工材５へ照射さ
れる。このビームスプリツター２を用いたレーザ
ー光の分岐法では次のような問題がある。第１に
例えば百ワツトのレーザ光を２つに分岐する場合
分岐後のレーザー光は50ワツトにしかすぎない。
第２に、ビームスプリツター２により分岐したレ
ーザー光（７及び８）はすべて同じ比率出力にな
る。そのためそれぞれで加工条件を変えることが
できない。第３に、レーザ発振器１として大出力
のものが必要となる。第４に、ビームスプリツタ
ー２によるレーザー光のエネルギー損失があり、
出力の均等割ができない高出力の発振子はミラー
損傷が激しくピーク値が半減し加工性能が劣る。

以上示したように、ビームスプリツター２を用
いたレーザー光を分割するレーザー加工機は多く
の問題がある。

発明の目的 本発明は、以上に示した問題点を解決しレーザ
ー加工機を生産システムとして幅広く用いるため
に、各分岐先での加工法を任意に行うことがで
き、エネルギーの損失を小さくしたレーザー加工
機を提供することを目的とするものである。

発明の構成 レーザー加工機で加工を行う場合に、加工材
料、加工法（切断，溶接，微細加工等）に応じ
て、レーザー発振器の出力のコントロールが必要
であり、本発明はレーザー光の発振をパルス発振
させ、そのパルスの周波数とパルスデユテイ比を
変えてレーザー発振器の出力のコントロールを可
能にすることにより上記目的を達成するもので、
レーザー発振器と、前記レーザー発振器の光軸上
に設けられた少なくとも１個の回転チヨツパーミ
ラーと、前記回転チヨツパーミラーの窓部とミラ
ー部とを検出する検出器とを備え、前記検出器の
出力波形に基づいてレーザー発振器の発振周波
数、パルスデユテイ比を整形しレーザーの発振を
行うことによつて、レーザー発振器１つで複数の
加工を同時に行えるレーザー加工機を提供するも
のである。

実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

第２図は本発明の一実施例であるレーザー加工
機の概観図を示す。

図は一つの発振器で三つの加工材を加工する場
合の例を示している。

第２図ａにおいて、９はレーザー発振器でパル
ス発振しレーザー光１０を発振する。１１，１２
は回転数制御装置１３によつて制御される回転駆
動部である。１４，１５は回転チヨツパーミラー
で、第２図ｂに示すように、窓部２６とミラー部
２７が２：１の比に４つの窓が開いているアルミ
素材を無電解ニツケルメツキし鏡面加工後に金蒸
着し反射率を98％以上にしたものである。

回転チヨツパーミラーは、レーザーの発振が窓
部，ミラー部を検出しているため特に穴形状につ
いて問題とはならないが、レーザー光のビーム径
と発振オンタイムと回転数とにより制限され設計
されている。１６，１７はセンサーで、第２図ｃ
に示す発光素子１８と受光素子１９とよりなり回
転チヨツパーミラー１４，１５のミラー部２６の
有無を検出する機能を果たす。２１はセンサー１
６，１７の検出信号に基づいてパルス信号を合成
しレーザー発振器の発振を制御する装置である。
２２はレーザー光を偏向させる反射ミラーであ
る。２３，２４，２５はレーザー光により加工さ
れる被加工材である。

本実施例の動作について、第３図に示すレーザ
ー発振制御のタイミングチヤートによつて説明す
る。回転数制御装置１３により回転チヨツパーミ
ラー１４，１５は全く同じ回転数で回転してい
る。加工に用いる発振周波数は20〜220Hzである
ので、回転チヨツパーミラーの回転数は４つの窓
を用いているので300〜3300rpmとなる。

第３図１〜１２は本実施例の加工動作を示す各
種波形を示し、各波形の横軸は時間を表してい
る。第３図１，２にセンサー１６，１７の出力波
形を示すように、回転チヨツパーミラー１４と１
５は1/3Ｐの位相ずれで回転している。出力信号
のＨがミラー部、Ｌが窓部である。第３図３〜７
は１つのレーザー発振器で同時に３ケ所での加工
を行う場合の波形を示しており、第３図３はレー
ザー発振制御装置２１から発射される、レーザー
を発振させるパルス信号である。

第３図３に示すパルス信号に基づきレーザー発
振器９は第３図４に示すレーザー光１０を発射す
る。レーザー光１０のうち、回転チヨツパーミラ
ー１４のミラー部により反射されたものは第３図
５に示すレーザー光１０―ａとなり被加工材２３
の加工に供される。

一方回転チヨツパーミラー１４の窓部を通過し
たレーザー光のうち、回転チヨツパーミラー１５
のミラー部で反射されたものは第３図６に示すレ
ーザー光１０―ｂとなり被加工材２４へ、回転チ
ヨツパーミラー１５の窓部を通過したものは反射
ミラー２２で偏向されてレーザー光１０―ｃとな
り被加工材２５へ導かれ、それぞれ加工に供す
る。このように一つの発振器で同時に３ケ所での
加工が可能である。このほか、３ケ所のうち１ケ
所だけで加工する場合、３ケ所それぞれ加工法が
異なる場合も制御が可能であるのでその例を以下
に説明する。

第３図８は、被加工材料２４のみの加工を行う
場合のレーザー発振制御パルスを示している。こ
れによつてレーザー発振器９は第３図６に示す波
形でレーザー光を出力する。回転チヨツパーミラ
ー１４の窓部２６が光軸上にあり、回転チヨツパ
ーミラー１５の鏡部２７が光軸上にある時間のみ
レーザー光が出力されるので、被加工材２４のみ
にレーザー光が照射されることになる。

第３図９〜１２に被加工材２３は厚板の切断、
被加工材２４は薄板の切断、被加工材２５は溶接
というそれぞれ異なつた加工を行う場合の波形を
示し、第３図９はレーザーの発振制御パルスを示
す。第３図１０〜１２にその場合の各レーザー光
１０―ａ，１０―ｂ，１０―ｃの波形を示す。前
述のように、レーザー光のパルス発振のオンタイ
ム，オフタイムのデユーテイ比及び、レーザー出
力の印加電流の増減によつて加工を変えることが
できることを生かし１つの発振器で３ケ所でそれ
ぞれ異なつた加工が可能となる。

なおこの場合のレーザー発振器９からの出力パ
ルスは第３図４の波形に限定されることなく、例
えば間欠的であつても良くその選択は加工法によ
り自由である。

また発振周波数を変えることでも加工法を変え
ることが可能であり、この場合は回転チヨツパー
ミラーの回転数を変えることによつて行うことが
できる。

発明の効果 以上要するに本発明のレーザー加工機は、回転
チヨツパーミラーとその回転に同期させてレーザ
ーパルス発振を行うことにより、レーザー発振器
１台で複数個所の加工を同時に行うことが可能で
ある。さらに、その加工法も、各加工場所でそれ
ぞれ異なつた加工法が同時に可能となる。したが
つて、１つのレーザー発振器を用いて同時に複数
個所で異なる加工作業を行うことができるため
に、レーザー発振器を効率よく利用することが可
能となり、本発明のレーザー加工機を導入した生
産システムの効率が非常に高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザー加工機の概略図、第２
図ａは本発明の一実施例であるレーザー加工機の
概略図、第２図ｂは上記実施例の回転チヨツパー
ミラーの概観図、第２図ｃは上記実施例に用いた
センサーの構成図、第３図は本発明のレーザー加
工機の加工動作を示すタイミングチヤートであ
る。 ９……レーザー発振器、１０……レーザー光、
１１，１２……回転駆動部、１３……回転数制御
装置、１４，１５……回転チヨツパーミラー、１
６，１７……センサー、２１……レーザー発振制
御装置、２２……ミラー、２３，２４，２５……
被加工材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザー発振器と、前記レーザー発振器の光
   軸上に設けられた少なくとも１個の回転チヨツパ
   ーミラーと、前記回転チヨツパーミラーの窓部と
   ミラー部とを検出する検出器とを備え、前記検出
   器の出力波形に基づいてタイミングパルスを発生
   させレーザー発振器の発振制御を行うことを特徴
   とするレーザー加工機。