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JPS60247488A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

Info

Publication number
JPS60247488A
JPS60247488A JP60095903A JP9590385A JPS60247488A JP S60247488 A JPS60247488 A JP S60247488A JP 60095903 A JP60095903 A JP 60095903A JP 9590385 A JP9590385 A JP 9590385A JP S60247488 A JPS60247488 A JP S60247488A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
laser beam
attenuator
optical path
shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP60095903A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH037477B2 (ja
Inventor
Soichi Omori
大森 宗一
Shigetomi Fukuhara
福原 茂富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60095903A priority Critical patent/JPS60247488A/ja
Publication of JPS60247488A publication Critical patent/JPS60247488A/ja
Publication of JPH037477B2 publication Critical patent/JPH037477B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ装置、特に゛レーザビームを利用して加
工を行なう加工装置において、レーザビームを光学的に
制御する機構の改良に関するものである。
従来一般に用いられているこの種の加工装置の構成図を
第1図に示す。同図において、電涼装置菫において発生
した高圧電源は、ケーブル2を経てレーザ発掘器3に供
給される。これにより該レーザ発振器3はレーザ発振を
起こし1発生したレーザビーム4は加工光学装置5に導
かれ、そこに具備された2個のビームエキスパンダーレ
ンズ6゜7によってビーム径を拡大される。更に収束レ
ンズ8によって集光されてエネルギ密度を高めた後、被
加工物9の加工条件に合わせて被加工点pに熱エネルギ
を供給し、溶接、切断等の加工を行なう。
このようなレーザ加工装置において、レーザビームの起
動停止は、通常レーザ発振器のビーム発振を電気信号等
により0N−OFF制御することによって行なう。とこ
ろが、例えば第2図に示すように、1台のレーザ発振器
3のレーザビームをノ\−フミラー10によJ)4a、
4bに分割して複数の被加工物9a、9bの加工を行な
うような場合には、各被加工物の状況に応じてレーザビ
ーム4a、4bのいずれか一方のみの照射全選択的に停
止したい場合が生じ得る。このため、各光路にレーザビ
ームの遮へい機構11を設け、加工の可否に従って外部
から信号を与えてレーザビーム光路の開閉を行なってい
る。
第3図に、従来用いられている遮へいa!構の一例を示
す。同図において、ブラヶッ)12に取付けたロータリ
ソレノイドI3の出力軸14に、レバー15ftねじI
6によって締結しである。この1//(−15の先端部
には、更にビーム遮へい板17を固定してあ・る。外部
よシビーム遮へい指令が与えられると、出力軸+4が揺
動し、レバー15f!−介してビーム遮へい板+7を矢
印θのように回転し、レーザビーム4の光路を遮断する
上述したような遮へい機構を用いた場合、レーザ出力が
連続発振で数ワット、パルス発振で■ジュール以下程度
で、かつビームスポット径が■。
鵡以下の小型レーザ加工装置においては比較的問題はな
いが、より大型の装置の場合、ビーム遮へい板17は遮
へい時にエネルギ@度の高いし′−ザビームを吸収して
者しく加熱される。例えば、ビーム遮へい板17として
外径2 Q +m 、板厚1WULの黒色金属板(吸収
率0.8)’e用い、これに定格出力500ワツトのレ
ーザビーム(効率10%)を10秒間照射した場合、3
00°C程度の昇温か起こる。照射時間およびレーザ出
力が増大すればこの加熱温度は更に上昇する。加えてこ
の種の蓮へい機mは通常0N−OFF動作の繰返しで使
用されることが多いため、蓄熱により鉾へい板17の寿
命が極端に低下し、その交換に要する時間が装置の稼動
時間を低下させる一因となっている。また、遮へい叡1
7で吸収されずに反射したレーザビーム4Fi、光路内
で反射吸収を繰返しながら減衰するが、その一部は光路
外へ漏洩する危険もあり、安全管理上も問題がある。
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、大出方、長時間のビーム遮へいを安全
かつ確実に行ない得る匙へい機溝全備えたレーザ装置を
提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明によるレーザ
装置は、遮へい板として反射&を用いると共に、該反射
板で反射したレーザビームを受光して減衰させる減衰器
を設けたものである。以下、実施例を用いて本発明によ
るレーザ装置を詳細に説明する。
第4図は1本発明によるレーザ装置の一実施例を示す構
成図でめシ、第1図もしくは第2図と同一部分は同一記
号を用いてその詳細説明を省略する。市4りにおいて、
加工光学装置5Cの内部のビームエキスパンダーレンズ
6 、7 ト収束レンズ8勺の間に、シリンダ18の出
力軸19に取付けた反射板20を設けである。この反射
板20は、シリンダ18に外部から与えられる信号に従
って、出力軸19の方向に往復運動を行ない、ビームエ
キスパンダーレンズ6.7から収束レンズ8に向かう光
路の開閉を行なうように配置しである。更に、この反射
&20の遮へい時の反射光路方向に減衰器2!を設けで
ある。この減衰器2Iは、耐熱材でありかつビーム吸収
率の高い材質によって構成した減衰ブロック22からな
り、凹球面状の減衰室23を備えている。このような材
質としては、例えばカーボン、レンガ、コンクリート等
を挙げることができる。また、減衰室23の内板はビー
ム吸収効果を高めるように凹凸状に加工しである。この
減衰室23の投入口には、当該減衰器内部を外部の加工
光路側雰囲気から遮断するためのシールドガラス板24
と、拡散レンズ25とが設けである。以上、ハーフミラ
−1Oで分割されたレーザビームの一方4aについての
み説明し、他方のレーザビーム4bについても、上述し
たと同様の遮へい機構および減衰器を具備している。
上記構成を有するレーザ装置において、反射板20が鎖
線で示す位置にある場合、レーザ発振器3から発射した
レーザビーム4は加工光学装置5cに導入され、ハーフ
ミラ−1Oで4aと4bとに分割される。その後、これ
らのレーザビーム4a。
4bは従来と同様にエキスパンダーレンズ6.7および
収束レンズ8によシ拡、大集光され、それぞれ被加工物
9aおよび9b(図示せず)の被加工点P、IおよびP
b (図示せず)に照射されて溶接。
切断、穿孔等の加工を行なう。
と仁で、例えば被加工物9aに不良が発生し、レーザビ
ーム4aのみを趣向したい場合、ビーム辿へい指令を与
えて反射板2oを動かし、第4図ニ実線で示すように、
エキスパンダーレンズ7と収束レンズ8との間の光路を
趣へいする。加工用の制御光路を遮断され、反射板2o
で反射されたレーザビーム4cは、減f!に、器21に
向がい、シールドガラス叡24に通過して減衰室23に
入る。
減衰室23に入ったレーザビーム4aは、拡散レンズ2
5によってビーム径を拡大される。レーザビーム4aの
レーザエネルギ密度は、拡大されるビーム径に比例して
減少する。こうしてエネルギ密度を低下させられたレー
ザビーム4aは、減衰室23の内壁に照射されて吸収さ
れ、一部吸収されなかった光も、乱反射を繰返して減衰
する。この場合、減衰室23の最適形状は、レーザパワ
ー。
効率、ビーム遮へい時間と繰返し頻度、エキスバンダー
レンズ6.7によるビーム拡大率等の設定条件と、減衰
器側の拡散レンズ25によるビーム拡大率および減衰ブ
ロック22を構成する材質のビーム吸収率咎の諸条件と
から、容易に設足できる。また、前述したように、減衰
室23の内壁に凹凸を設けて表面粗度を高くすることに
ょシ、減衰効果を更に高めることができる。
このように、従来の蓮へい機構が、制御光路中に差入れ
た平板状の遮へい板にレーザビームを照射して直接吸収
させ、またそこで吸収されない一部のビームについては
光学部品に吸収させて減衰させる方式を用いていたのに
対し、本発明においては、制御光路中に差入れた反射板
によって光路を分岐してバイパス光路を設け、このバイ
パス光路のビームを減衰器に導いてその内部で確実に減
衰消滅させる方式をとっている。このためビームの瀞洩
が確実に防止できると共に、遮へいビームが加工光学部
品を加熱する不都合を除去することが可能となる。第4
図において、定格出力500Wのレーザビームを1分間
連続発振させ、反射1flL20の開閉動作を10秒間
毎に切換えて減衰器21および光学部品の温度を測定し
た結果、約50°Cの。
昇温に留ま夛、加工光学装置5Cの構成部品がビーム遮
へい時の′昇温から有効に保膿されている仁とが確認さ
れた。
なお、上述した実施例においては、減衰室23を凹球面
状に形成し九が、本発明はこれに限定されるものではな
く、この形状は、前述し庚ように加工用の制御光路側お
よび減衰器側の諸条件に従って、その最適状態金定める
ことができる。
また、上述した実施例においては減衰室230投入口に
拡散レンズ25を設けて減衰室23に入るビームのエネ
ルギ密度を減少させたが、特にレ−f パワーが小さい
場合には、との拡散レンズ25を省略してもよい。
更に、上述した実施例においては、1台のレーザ発振器
3のビームを複数のと−ムに分割し、各被加工物の状況
に応じて各ビームを制御する場合についてのみ説明した
。本発明が以上のような状況において、特に有効である
ことは百9までもないが、それに限定されるものではな
い。例えばビームを分割しない場合においても、レーザ
加工タイミング以外は遮へい状態にしておくことにょシ
、電源装置の娯動作等で発振が開始されても、レーザビ
ームの異常照射を未然圧防止し得る機構として使用でき
ることは勿論である。
以上説明したように、本発明によるレーザ装置によれば
、レーザビームの制御光路を分岐し得る可動反射板と、
該反射板によって反射されたレーザビームを受光する減
衰器を設けたことにょシ。
レーザビームを安全かつ確実に題へいすることが可能に
なるという優れた効果を有し、レーザビームの熱エネル
ギを利用して溶接、穿孔、切断、剥離等%あらゆる分野
の加工を行なうレーザ装置として極めて利用価値の高い
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ従来のレーザ装置の一例
を示す構成図、第3図は第2図のレーザ装置におけるビ
ーム遮へい機構を示す構成図、第4図は本発明によるレ
ーザ装置の一実施例を示す構成図である。 3・・・・レーザ発振器、4,4a、4b、4c・・・
・レーザビーム、20・・・・反射板、21・・・・減
衰器、23・・・・減。 良家、24・・・・7−ルドガラス板、25・・・・波
数レンズ。 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 レーザビーム制御光路に遮へい動作によって当該
    制御光路を分岐し得る可動反射板を配設すると共に、遮
    へい動作時に該反射板によって反射されたレーザビーム
    を受光する減衰器を配設したことを特徴とするレーザ装
    置。 2、 減衰器は、反射板によって反射されたレーザビー
    ムを拡散してそのエネルギ密度を減少させる拡散レンズ
    と、該拡散レンズによって拡散されたレーザビームを受
    光する凹面状の内壁を備えた減衰室とを有していること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ装置。 3、 減衰器は、減衰室のレーザビーム投入口に該減衰
    室内を外部雰囲気から遮断する透光性のシールド板を備
    えていることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
    レーザ装置。
JP60095903A 1985-05-08 1985-05-08 レーザ装置 Granted JPS60247488A (ja)

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JPH037477B2 JPH037477B2 (ja) 1991-02-01

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