(57)【要約】【課題】ＡＯＤとガルバノスキャナ＋ｆθレンズの故障が重なった場合は、４つの加工軸が使用不可能となってしまう場合があった。【解決手段】レーザ発振器（６）とＡＯＤの間にハーフミラー（１３）と全反射ミラー（１５）あるいは全透過ウィンドー（１４）の切替器を設置するのみならず、後段のＡＯＤ（１２ａ，１２ｂ）とガルバノスキャナ（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）の間に光路切替ミラー３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂを光路に出し入れ自在に設置すると良い。【選択図】図１
2014065041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを載置するための、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動自在なＸＹテーブル、
レーザ発振器、
前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを２つに分割するためのハーフミラー、
２つに分割された前記レーザビームをそれぞれ２つに分割して４つのレーザビームにするための２つの音響光学偏向器、
前記４つのレーザビームをそれぞれＸ軸及びＹ軸に位置決めするための４式のガルバノスキャナ、
前記ガルバノスキャナによって偏向された前記４つのレーザビームをそれぞれ集光するための４つのｆθレンズを有する多重ビームレーザ加工機において、
前記レーザ発振器と前記ＡＯＤの間にハーフミラー、全反射ミラー、全透過ウィンドーの切替器、
前記ＡＯＤと前記ガルバノスキャナの間に、光路に出し入れ自在に設置した光路切替ミラー、
を有することを特徴とする多重ビームレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器から出たレーザビームを４つに分割して４箇所を同時に加工するレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来のレーザ加工機の光学系の構成図である（例えば、特許文献１又は特許文献２参照。）。ＸＹテーブル２は、図示しない駆動装置によりベッド１上を水平なＸ，Ｙ方向に移動自在である。ＸＹテーブル２には、内部に真空源に接続された中空部を有し、表面に該中空部に貫通する多数の孔を設けて真空吸着機能を持たせたサブテーブル３が固定されている。サブテーブルにはワーク４が吸着保持される。門形のコラム５はベッド１に固定されている。コラム５に固定されたレーザ発振器６から出射されたレーザビームは、コーナーミラー７１，７２により光路を偏向され、直交する方向に固定されたＸ軸及びＹ軸ガルバノスキャナ８のそれぞれに取り付けられたミラーにより位置決めされ、ｆθレンズ９により集光されてワーク４を加工する。本図には図示されていないが、図１を参照してわかるように、コーナーミラー７１とコーナーミラー７２の間にハーフミラー１３と２つのＡＯＤ（音響光学偏向器）１２ａ，１２ｂが設置されており、レーザ発振器６から出射されたレーザビームを４つに分割して、４箇所Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４（以後、加工軸という。）（又は４つのワーク）を同時に加工できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４９３６４号公報
【特許文献２】特開２００６−２８１２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来装置では２台のＡＯＤのうちの１台の故障、４台のガルバノスキャナ＋ｆθレンズのうちの３台までの故障の何れかが発生した場合には、少なくとも１軸での加工が可能だが、ＡＯＤの故障とガルバノスキャナ＋ｆθレンズの故障が重なった場合には、４つの加工軸の全てが使用不可能になる場合があるという欠点があった。また、特許文献１や特許文献２記載のレーザ加工機には、レーザ発振器の後段にハーフミラーと全反射ミラーあるいは全透過ウィンドーの切替器を有しており、レーザ発振器の出力低下の場合には片方の光路に集中させて２つの加工軸を使用できるが、同様に切り替えた光路のさらに後段のＡＯＤとガルバノスキャナ＋ｆθレンズの故障が重なった場合は、４つの加工軸が使用不可能となってしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、ＡＯＤとガルバノスキャナ＋ｆθレンズの故障が重なった場合でも、少なくとも一つの加工軸で加工を継続することができる多重ビームレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、図１を参照して、レーザ発振器（６）とＡＯＤの間にハーフミラー（１３）と全反射ミラー（１５）あるいは全透過ウィンドー（１４）の切替器を設置するのみならず、後段のＡＯＤ（１２ａ，１２ｂ）とガルバノスキャナ（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）の間に光路切替ミラー３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂを光路に出し入れ自在に設置すると良い。
【０００７】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、ＡＯＤとガルバノスキャナ＋ｆθレンズの故障が重なった場合でも、少なくとも一つの加工軸で加工を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る光学系の模式図である。（実施例１）
【図２】実施例１の動作例である。
【図３】本発明に係る光学系の模式図である。（実施例２）
【図４】実施例２の動作例である。
【図５】本発明に係る光学系の模式図である。（実施例３）
【図６】実施例３の動作例である。
【図７】実施例３の他の動作例である。
【図８】本発明に係る故障ケース１〜８を示す。
【図９】本発明に係る故障ケース９〜１４を示す。
【図１０】本発明に係る故障ケース２１〜２８を示す。
【図１１】本発明に係る故障ケース２９〜３４を示す。
【図１２】従来のレーザ加工装置の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施の形態を実施例を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明に係る実施例１の光学系の模式図である。レーザ発振器６から出射されたレーザビームはズーム整形ユニット１１でビームサイズ及びビーム発散角を調整され、ハーフミラー１３によりＺ１，Ｚ２軸の方へ行くレーザビームＬ−Ｚ１２とＺ３，Ｚ４軸の方へ行くレーザビームＬ−Ｚ３４に分割される。それぞれのレーザビームはＡＯＤ（音響光学偏向器）１２ａと１２ｂで時分割され、各加工軸Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４のそれぞれのガルバノスキャナ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄで偏向されてそれぞれのｆθレンズ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄで集光されて、図示しないワーク２を加工する。ハーフミラー１３は全反射ミラー１５と全透過ウィンドー（ガラス板）１４に切り替えることが出来るようになっている。光路切替ミラー３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂは光路切替ミラーユニット（４ミラー型）２０に固定されており、光路切替ミラーユニット２０ごとスライドして光路に出し入れできる。また、光路切替ミラー３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂは光路切替ミラーユニット（４ミラー型）２１に固定されており、光路切替ミラーユニット２１ごとスライドして光路に出し入れできる。ここで、光路を偏向させるためのコーナーミラーは、簡略化のために図示を省略した。
【００１２】
図２は本実施例１の動作例を示す。レーザ発振器６の出力が低下し、ＡＯＤ１２ａとガルバノスキャナ＋ｆθレンズ系Ｚ３軸とＺ４軸の故障が重なった場合を示す。従来の場合、これは全ての加工軸が使用できない状態であった。しかるに本発明の実施例１では、光路切替ミラーユニット２０をスライドして光路切替ミラー３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂを光路に挿入することにより、レーザビームＬ−Ｚ３４がＺ１軸、Ｚ２軸に導かれるため、加工軸Ｚ１，Ｚ２を使用可能と出来ることがわかる。
【００１３】
その他の故障例に関して図８〜図１１にまとめた。図８〜図１１は、片側のＡＯＤ１２ａが故障した場合を例にとり、それとガルバノスキャナ＋ｆθレンズの故障の組合せの全ての場合をケース１〜１４とし、これにさらにレーザ発振器６の出力低下が加わった場合の全ての場合をケース２１〜３４としてそれに対して本発明の実施例がどのように対処できるかを示したものである。ここで、○印は正常動作を示す。そして矢印の中に「実施例１」と記載されているものは、本実施例１で対処できる場合を示す。また、表中に記載された矢印は当該実施例により切り替えた光路を示す。図２の例は、図１０のケース２５に相当する。
【実施例２】
【００１４】
図３は本発明に係る実施例２の光学系の模式図である。図１と同一の符号のものは説明を省略する。光路切替ミラー３１ａ，３１ｂは光路切替ミラーユニット（２ミラー型）２２に固定されており、光路切替ミラーユニット２２ごとスライドして光路に出し入れできる。また、光路切替ミラー３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂも組合せ毎にそれぞれの光路切替ミラーユニット（２ミラー型）２３，２４，２５に固定されており、光路切替ミラーユニット２３，２４，２５ごとスライドして光路に出し入れできる。本例では、光路切替ミラーのそれぞれの組合せが光路切替ミラーユニット２２，２３，２４，２５によって独立に出し入れできる点が特徴である。
【００１５】
図４は本実施例２の動作例を示す。レーザ発振器６の出力が低下し、ＡＯＤ１２ａとガルバノスキャナ＋ｆθレンズ系Ｚ２軸とＺ３軸の故障が重なった場合を示す。従来の場合、これは一つの加工軸しか使用できない状態であった。しかるに本発明の実施例２では、光路切替ミラーユニット２２をスライドして光路切替ミラー３１ａ，３１ｂを光路に挿入することにより、Ｚ３軸側のレーザビームがＺ１軸に導かれるため、加工軸Ｚ１，Ｚ４を使用可能と出来ることがわかる。
【００１６】
その他の故障例に関しては同様に図８〜図１１に「実施例２」に関する対処可能な場合が記載されている。図４の例は図１０のケース２８であり、これは実施例１の場合には対処できないものである。即ち、実施例２によれば、実施例１で対処できなかったケース７，８，２７，２８について対処できるようになり、この場合でも２軸での加工が可能となる。
【実施例３】
【００１７】
図５は本発明に係る実施例３の光学系の模式図である。図１と同一の符号のものは説明を省略する。光路切替ミラー３１ａ，３１ｂは光路切替ミラーユニット（ミラー間隔可変型）２６に固定されており、光路切替ミラーユニット２２ごとスライドして光路に出し入れできる。また、光路切替ミラー３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂも組合せ毎にそれぞれの光路切替ミラーユニット（ミラー間隔可変型）２３，２４，２５に固定されており、光路切替ミラーユニット２３，２４，２５ごとスライドして光路に出し入れできる。本例では、光路切替ミラーのそれぞれの組合せが光路切替ミラーユニット２２，２３，２４，２５によって独立に出し入れでき、かつミラー間隔を変更することができる点が特徴である。
【００１８】
図６は本実施例３の動作例を示す。レーザ発振器６の出力が低下し、ＡＯＤ１２ａとガルバノスキャナ＋ｆθレンズ系Ｚ２軸とＺ４軸の故障が重なった場合を示す。従来の場合、これは一つの加工軸しか使用できない状態であった。しかるに本発明の実施例３では、光路切替ミラーユニット２６をスライドして光路切替ミラー３１ｂをＺ１軸の光路に挿入し、光路切替ミラー３１ａを移動してＺ４軸の光路に挿入することにより、Ｚ４軸側のレーザビームがＺ１軸に導かれるため、加工軸Ｚ１，Ｚ３を使用可能と出来ることがわかる。
【００１９】
図７は本実施例３の他の動作例を示す。レーザ発振器６の出力が低下し、ＡＯＤ１２ａとガルバノスキャナ＋ｆθレンズ系Ｚ１軸とＺ３軸の故障が重なった場合を示す。従来の場合、これは一つの加工軸しか使用できない状態であった。しかるに本発明の実施例３では、光路切替ミラーユニット２７をスライドして光路切替ミラー３２ｂをＺ２軸の光路に挿入し、光路切替ミラー３２ａを移動してＺ３軸の光路に挿入することにより、Ｚ３軸側のレーザビームがＺ２軸に導かれるため、加工軸Ｚ２，Ｚ４を使用可能と出来ることがわかる。
【００２０】
その他の故障例に関しては同様に図８〜図１１に「実施例３」に関する対処可能な場合が記載されている。図６の例は図１０のケース２６であり、図７の例は図１１のケース２９であり、これは実施例１や実施例２の場合には対処できないものである。即ち、実施例３によれば、実施例１や実施例２で対処できなかったケース６，９，２６，２９について対処できるようになり、この場合でも２軸での加工が可能となる。そして、実施例３によれば、ケース１〜１４、２１〜３４の全てにおいて、２軸又は１軸での加工が可能となる。
【符号の説明】
【００２１】
１  ベッド
２  ＸＹテーブル
３  サブテーブル
４  ワーク
５  コラム
６  レーザ発振器
７１、７２  コーナーミラー
８  ガルバノスキャナ
９  ｆθレンズ
１０  Ｚ軸駆動ユニット
１１  ズーム整形ユニット
１２  ＡＯＤ
１３  ハーフミラー
１４  全透過ウィンドー（ガラス板）
１５  全反射ミラー
２０、２１  光路切替ミラーユニット（４ミラー型）
２２、２３、２４、２５  光路切替ミラーユニット（２ミラー型）
２６、２７、２８、２９  光路切替ミラーユニット（ミラー間隔可変型）
３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ  全反射ミラー
【図１】
2014065041.tif 000003
【図２】
2014065041.tif 000004
【図３】
2014065041.tif 000005
【図４】
2014065041.tif 000006
【図５】
2014065041.tif 000007
【図６】
2014065041.tif 000008
【図７】
2014065041.tif 000009
【図８】
2014065041.tif 000010
【図９】
2014065041.tif 000011
【図１０】
2014065041.tif 000012
【図１１】
2014065041.tif 000013
【図１２】
2014065041.tif 000014