(57)【要約】【課題】加工用レーザ光を非同時（時分割）に多分岐させるときの信頼性および性能（特に切換速度）を大幅に向上させ、さらには一台で非同時多分岐および同時多分岐のいずれにも対応する。【解決手段】レーザ光分岐ユニット４２は、回転分岐部材６２と、この回転分岐部材６２に回転軸６４を介して結合されているモータ６６と、このモータ６６の本体を固定して支持する支持フレーム６８と、回転軸６４を回転可能に支持するために支持フレーム６８に固定されている軸受７０とを有している。支持フレーム６８は、ファイバレーザ発振器１０と共通の基台に取り付けられている。回転分岐部材６２は、回転中心ＲOの径方向外側で周回方向に反射部と透過部と半透鏡部とを並べて配置している。【選択図】  図３
2014065047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工用のレーザ光を非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐装置であって、
回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、所定のビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第２の分岐光路側へ透過させる透過部とを一体的に有する回転分岐部材と、
前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構と、
前記レーザ光を前記第１の分岐光路側に分岐させるときは、前記反射部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第２の分岐光路側に分岐させるときは、前記透過部を前記ビーム入射位置に合わせるように、前記回転機構を通じて前記回転分岐部材の回転角度を制御する制御部と
を有するレーザ光分岐装置。
【請求項２】
レーザ加工用のレーザ光を同時または非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐装置であって、
回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、所定のビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第２の分岐光路側へ透過させる透過部と、前記反射部および前記透過部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の一部を前記第１の分岐光路側へ反射させると同時に前記レーザ光の残部を前記第２の分岐光路側へ透過させる半透鏡部とを一体的に有する回転分岐部材と、
前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構と、
前記レーザ光を前記第１の分岐光路側のみに分岐させるときは、前記反射部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第２の分岐光路側のみに分岐させるときは、前記透過部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第１および第２の分岐光路側に同時に分岐させるときは、前記半透鏡部を前記ビーム入射位置に合わせるように、前記回転機構を通じて前記回転分岐部材の回転角度を制御する制御部と
を有するレーザ光分岐装置。
【請求項３】
前記半透鏡部は、前記レーザ光の波長に対する反射率および透過率が周回方向で連続的に変化するコーティング膜を有する、請求項２に記載のレーザ光分岐装置。
【請求項４】
前記透過部は、前記レーザ光を通すための開口部を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザ光分岐装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記回転分岐部材の回転角度を検出する回転検出部を有し、前記回転検出部の出力信号をフィードバックして前記回転分岐部材の回転角度を制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザ光分岐装置。
【請求項６】
前記回転分岐部材は円形の板体であり、その円の中心に前記回転中心が設けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザ光分岐装置。
【請求項７】
前記回転機構は、モータと、前記回転軸を回転可能に支持する軸受とを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザ光分岐装置。
【請求項８】
レーザ加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振部と、
前記レーザ発振部にレーザ発振用の電力を供給するレーザ電源と、
前記レーザ発振部からの前記レーザ光を非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐ユニットと、
前記第１の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第１の加工ポイントに向けて集光照射する第１のレーザ出射部と、
前記第２の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第２の加工ポイントに向けて集光照射する第２のレーザ出射部と、
前記レーザ電源および前記レーザ光分岐部を制御する制御部と
を具備し、
前記レーザ光分岐ユニットは、回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記レーザ発振部からの前記レーザ光の全部または大部分を所定のビーム入射位置で前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記レーザ発振部からの前記レーザ光の全部または大部分を前記ビーム入射位置で前記第２の分岐光路側へ透過させる透過部とを一体的に有する回転分岐部材と、前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構とを有し、
前記制御部は、前記レーザ光を前記第１の分岐光路側に分岐させるときは、前記反射部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第２の分岐光路側に分岐させるときは、前記透過部を前記ビーム入射位置に合わせるように、前記回転機構を介して前記回転分岐部材の回転角度を制御する回転制御部を有する、
レーザ加工装置。
【請求項９】
レーザ加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振部と、
前記レーザ発振部にレーザ発振用の電力を供給するレーザ電源と、
前記レーザ発振部からの前記レーザ光を非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐ユニットと、
前記第１の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第１の加工ポイントに向けて集光照射する第１のレーザ出射部と、
前記第２の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第２の加工ポイントに向けて集光照射する第２のレーザ出射部と、
前記レーザ電源および前記レーザ光分岐部を制御する制御部と
を具備し、
前記レーザ光分岐ユニットは、回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、所定のビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第２の分岐光路側へ透過させる透過部と、前記反射部および前記透過部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の一部を前記第１の分岐光路側へ反射させると同時に前記レーザ光の残部を前記第２の分岐光路側へ透過させる半透鏡部とを一体的に有する回転分岐部材と、前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構とを有し、
前記制御部は、前記レーザ光を前記第１の分岐光路側のみに分岐させるときは、前記反射部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第２の分岐光路側のみに分岐させるときは、前記透過部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第１および第２の分岐光路側に同時に分岐させるときは、前記半透鏡部を前記ビーム入射位置に合わせるように、前記回転機構を通じて前記回転分岐部材の回転角度を制御する回転制御部を有する、
レーザ加工装置。
【請求項１０】
前記半透鏡部は、前記レーザ光の波長に対する反射率および透過率が周回方向で連続的に変化するコーティング膜を有する、請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
レーザ加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振部と、
前記レーザ発振部にレーザ発振用の電力を供給するレーザ電源と、
前記レーザ発振部からの前記レーザ光を非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐ユニットと、
前記第１の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第１の加工ポイントに向けて集光照射する第１のレーザ出射部と、
前記第２の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第２の加工ポイントに向けて集光照射する第２のレーザ出射部と、
前記レーザ電源および前記レーザ光分岐部を制御する制御部と
を具備し、
前記レーザ光分岐ユニットは、回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記レーザ発振部からの前記レーザ光の全部または大部分を所定のビーム入射位置で前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記レーザ発振部からの前記レーザ光の全部または大部分を前記ビーム入射位置で前記第１の分岐光路側へ透過させる透過部とを一体的に有する回転分岐部材と、前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構とを有し、
前記制御部は、前記回転分岐部材の回転角度を検出する回転検出部を有し、前記レーザ光分岐部を制御して前記回転分岐部材を任意の回転速度で回転させながら、前記回転検出部の出力信号に基づいて、回転サイクルにおいて前記反射部が前記ビーム入射位置を通過する第１の期間と、前記透過部が前記ビーム入射位置を通過する第２の期間とをモニタし、前記第１の分岐光路側に分岐させるべき前記レーザ光については、前記レーザ電源を通じて前記レーザ発振部より前記第１の期間中に発振出力させ、前記第２の分岐光路側へ分岐させるべき前記レーザ光については、前記レーザ電源を通じて前記レーザ発振部より前記第２の期間中に発振出力させる、
レーザ加工装置。
【請求項１２】
前記透過部は、前記レーザ光を通すための開口部を有する、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記回転分岐部材の回転角度を検出する回転検出部を有し、前記回転検出部の出力信号をフィードバックして前記回転分岐部材の回転角度を制御する、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記回転分岐部材は円形の板体であり、その円の中心に前記回転中心が設けられる、請求項８〜１３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
前記回転機構は、モータと、前記回転軸を回転可能に支持する軸受とを有する、請求項８〜１４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物にレーザ光を照射して所望のレーザ加工を施すレーザ加工装置に係り、特に多分岐方式のレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接やレーザマーキング等のレーザ加工分野では、多点同時加工あるいはマルチポジション加工を行うために、１台のレーザ発振器で生成したレーザ光を同時または非同時（時分割）に複数のレーザ光に分岐させ、それらの分岐レーザ光を遠隔の加工場所まで伝送して所望の加工ポイントに照射する多分岐方式が採用されている。
【０００３】
従来より、非同時（時分割）の多分岐たとえば２分岐を行う場合は、レーザ発振部より出射されるレーザ光の主光路上に一定の斜めの角度（通常は４５°）で立ちはだかる折り返し位置と、主光路の外に出る退避位置との間で、可動ミラーの位置を切り換える構成が採られている。
【０００４】
可動ミラーが折り返し位置に在るときは、レーザ発振部からのレーザ光が主光路上で可動ミラーに入射し、そこで所定の反射角で反射して第１の分岐路上に出る。第１の分岐路は、たとえば光ファイバ等の光伝送系を含み、所望の加工場所に配置されている第１の出射ユニットに光学的に繋がっている。第１の分岐路上を伝搬したレーザ光は、第１の出射ユニット内の集光レンズを通って第１の加工ポイントに集光照射される。
【０００５】
可動ミラーが退避位置に在るときは、レーザ発振部からのレーザ光が主光路上で可動ミラーに入射することなく主光路の延長に位置する第２の分岐路上に出る。第２の分岐路も、たとえば光ファイバ等の光伝送系を含み、所望の加工場所に配置されている第２の出射ユニットに光学的に繋がっている。第２の分岐路上を伝搬したレーザ光は、第２の出射ユニット内の集光レンズを通って所定の第２の加工ポイントに集光照射される。第１および第２の加工ポイントは、独立しており、異なる被加工物上に設定されてもよく、あるいは同一の被加工物上に設定されてもよい。
【０００６】
従来のレーザ光分岐ユニットは、上記のように可動ミラーを折り返し位置と退避位置の間で移動させるために、ソレノイド等の往復動型駆動手段を用いている。具体的には、概して短冊状に形成される可動ミラーの一端部（基端部）をソレノイドの駆動軸に結合している。そして、レーザ光を第１の分岐路側つまり第１の出射ユニット側に分岐させるために可動ミラーを折り返し位置に切り換えるときは、ソレノイドの駆動軸を一方向に移動させる。また、レーザ光を第２の分岐路側つまり第２の出射ユニット側に分岐させるために可動ミラーを退避位置に切り換えるときは、ソレノイドの駆動軸を逆方向に移動させる。
【０００７】
非同時（時分割）の３分岐を行う場合は、第３の分岐路および第３の出射ユニットが増設されるとともに、第１の分岐路もしくは第２の分岐路と第３の分岐路との間に別個の可動ミラーが設けられる。４分岐以上も同様である。
【０００８】
同時分岐を行う場合は、レーザ発振部より出射されるレーザ光の主光路上に１つまたは一列に複数のビームスプリッタが配置される。たとえば、２分岐の同時分岐を等分に行う場合は、反射率５０％および透過率５０％のビームスプリッタが主光路上に配置される。また、３分岐の同時分岐を等分に行う場合は、反射率３３．３％および透過率６６．６％のビームスプリッタと、反射率５０％および透過率５０％のビームスプリッタがこの順序で主光路上に一列に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１９０５６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような非同時（時分割）の多分岐を行う従来のレーザ光分岐ユニットにおいては、ソレノイドが短冊状の可動ミラーを片持ち梁のように坦持して往復動させるので、ソレノイドの駆動軸を支持する軸受には周回方向またはラジアル方向で偏った応力が加わる。このため、非同時（時分割）多分岐のために折り返し位置と退避位置との間で可動ミラーを何度も切り換えるうちに、軸受にガタがきやすい。特に、非同時（時分割）多分岐の切り換えを短いタクトで交互に行うマルチポジション加工においては、可動ミラーの切り換え速度が生産効率の律速要因となっており、切り換え速度の可及的な向上が求められているところ、切り換え速度を上げるほど、軸受にガタがきやすくなる。
【００１１】
駆動軸の軸受にガタがくると、可動ミラーが折り返し位置でレーザ光の主光路上に立ちはだかるときの傾斜の姿勢または向きに誤差が生じ、第１の分岐光路上に分岐されたレーザ光と伝送用の光ファイバとの間で光軸がずれる。そうなると、レーザ伝送損失の増大を招き、第１の出射ユニットより第１の加工ポイントに集光照射されるレーザ光のパワーが低下する。このため、従来は、軸受にガタがくる前に（つまり短い寿命で）駆動部の部品交換を行わなければならなかった。しかし、可動ミラー用の駆動部の組立精度は、可動ミラーの位置および向きの精度に直結するため、部品交換の作業は非常に面倒で、多くの時間を費やしている。
【００１２】
また、従来は、非同時（時分割）多分岐用のレーザ光分岐ユニットと、同時多分岐用のレーザ光分岐ユニットとは、構成部品が異なる別タイプの装置であった。このため、従来の多分岐型レーザ加工装置にあっては、非同時（時分割）多分岐用のレーザ光分岐ユニットを搭載するタイプか、同時多分岐用のレーザ光分岐ユニットを搭載するタイプのどちらかであり、兼用型のレーザ光分岐ユニットを搭載するものがなかった。
【００１３】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、加工用レーザ光を非同時（時分割）に多分岐させるときの信頼性および性能（特に切換速度）を大幅に向上させ、さらには一台で非同時多分岐および同時多分岐のいずれにも対応できるレーザ光分岐装置およびレーザ加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点におけるレーザ光分岐装置は、レーザ加工用のレーザ光を非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐装置であって、回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、所定のビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第２の分岐光路側へ透過させる透過部とを一体的に有する回転分岐部材と、前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構と、前記レーザ光を前記第１の分岐光路側に分岐させるときは、前記反射部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第２の分岐光路側に分岐させるときは、前記透過部を前記ビーム入射位置に合わせるように、前記回転機構を通じて前記回転分岐部材の回転角度を制御する制御部とを有する。
【００１５】
本発明の第１の観点におけるレーザ加工装置は、レーザ加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振部と、前記レーザ発振部にレーザ発振用の電力を供給するレーザ電源と、前記レーザ発振部からの前記レーザ光を非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐ユニットと、前記第１の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第１の加工ポイントに向けて集光照射する第１のレーザ出射部と、前記第２の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第２の加工ポイントに向けて集光照射する第２のレーザ出射部と、前記レーザ電源および前記レーザ光分岐部を制御する制御部とを具備し、前記レーザ光分岐ユニットは、回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記レーザ発振部からの前記レーザ光の全部または大部分を所定のビーム入射位置で前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記レーザ発振部からの前記レーザ光の全部または大部分を前記ビーム入射位置で前記第２の分岐光路側へ透過させる透過部とを一体的に有する回転分岐部材と、前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構とを有し、前記制御部は、前記レーザ光を前記第１の分岐光路側に分岐させるときは、前記反射部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第２の分岐光路側に分岐させるときは、前記透過部を前記ビーム入射位置に合わせるように、前記回転機構を介して前記回転分岐部材の回転角度を制御する回転制御部を有する。
【００１６】
本発明の上記第１の観点においては、回転制御部により回転分岐部材の回転角度を制御して、回転分岐部材上に設定されているレーザ入射位置に反射部または透過部のいずれかを選択的に位置合わせすることにより、回転軸を支持する軸受に偏った応力を与えずに、分岐の切り換えをスムーズに行うことができる。これにより、反射部と透過部の切り換えを何度行っても、第１の分岐光路上に分岐（反射）したレーザ光は、光軸のずれを来さずにレーザ出射部まで伝送されるので、非同時多分岐におけるレーザ加工の信頼性を向上させることができる。また、レーザ光分岐ユニット内の部品交換や調整等のメンテナンスも大幅に軽減される。また、レーザ光分岐ユニット内の部品交換や調整等のメンテナンスも大幅に軽減される。
【００１７】
本発明の第２の観点におけるレーザ光分岐装置は、レーザ加工用のレーザ光を同時または非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐装置であって、回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、所定のビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第２の分岐光路側へ透過させる透過部と、前記反射部および前記透過部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の一部を前記第１の分岐光路側へ反射させると同時に前記レーザ光の残部を前記第２の分岐光路側へ透過させる半透鏡部とを一体的に有する回転分岐部材と、前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構と、前記レーザ光を前記第１の分岐光路側のみに分岐させるときは、前記反射部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第２の分岐光路側のみに分岐させるときは、前記透過部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第１および第２の分岐光路側に同時に分岐させるときは、前記半透鏡部を前記ビーム入射位置に合わせるように、前記回転機構を通じて前記回転分岐部材の回転角度を制御する制御部とを有する。
【００１８】
本発明の第２の観点におけるレーザ加工装置は、レーザ加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振部と、前記レーザ発振部にレーザ発振用の電力を供給するレーザ電源と、前記レーザ発振部からの前記レーザ光を非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐ユニットと、前記第１の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第１の加工ポイントに向けて集光照射する第１のレーザ出射部と、前記第２の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第２の加工ポイントに向けて集光照射する第２のレーザ出射部と、前記レーザ電源および前記レーザ光分岐部を制御する制御部とを具備し、前記レーザ光分岐ユニットは、回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、所定のビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の全部または大部分を前記第２の分岐光路側へ透過させる透過部と、前記反射部および前記透過部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記ビーム入射位置で前記レーザ光の一部を前記第１の分岐光路側へ反射させると同時に前記レーザ光の残部を前記第２の分岐光路側へ透過させる半透鏡部とを一体的に有する回転分岐部材と、前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構とを有し、前記制御部は、前記レーザ光を前記第１の分岐光路側のみに分岐させるときは、前記反射部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第２の分岐光路側のみに分岐させるときは、前記透過部を前記ビーム入射位置に合わせ、前記レーザ光を前記第１および第２の分岐光路側に同時に分岐させるときは、前記半透鏡部を前記ビーム入射位置に合わせるように、前記回転機構を通じて前記回転分岐部材の回転角度を制御する回転制御部を有する。
【００１９】
本発明の上記第２の観点においては、回転制御部により回転分岐部材の回転角度を制御して、回転分岐部材上に設定されているレーザ入射位置に反射部または透過部のいずれかを選択的に位置合わせすることにより、回転軸を支持する軸受に偏った応力を与えずに、分岐の切り換えをスムーズに行うことができる。これにより、反射部と透過部の切り換えを何度行っても、第１の分岐光路上に分岐（反射）したレーザ光は、光軸のずれを来さずにレーザ出射部まで伝送されるので、非同時多分岐におけるレーザ加工の信頼性を向上させることができる。また、レーザ光分岐ユニット内の部品交換や調整等のメンテナンスも大幅に軽減される。さらに、レーザ光分岐ユニットの回転分岐部材には、反射部および透過部だけでなく、それらと周回方向に並べて半透鏡部も設けられているので、回転分岐部材の回転角度を制御して、レーザ入射位置に半透鏡部を合わせることにより、同時多分岐にも対応することができる。
【００２０】
本発明の第３の観点におけるレーザ加工装置は、レーザ加工用のレーザ光を発振出力するレーザ発振部と、前記レーザ発振部にレーザ発振用の電力を供給するレーザ電源と、前記レーザ発振部からの前記レーザ光を非同時に第１および第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐ユニットと、前記第１の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第１の加工ポイントに向けて集光照射する第１のレーザ出射部と、前記第２の分岐光路に分岐された前記レーザ光を第２の加工ポイントに向けて集光照射する第２のレーザ出射部と、前記レーザ電源および前記レーザ光分岐部を制御する制御部とを具備し、前記レーザ光分岐ユニットは、回転中心と、前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記レーザ発振部からの前記レーザ光の全部または大部分を所定のビーム入射位置で前記第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、前記反射部と周回方向に並んで前記回転中心の径方向外側に設けられ、前記レーザ発振部からの前記レーザ光の全部または大部分を前記ビーム入射位置で前記第１の分岐光路側へ透過させる透過部とを一体的に有する回転分岐部材と、前記回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、前記回転軸を介して前記回転分岐部材を回転させる回転機構とを有し、前記制御部は、前記回転分岐部材の回転角度を検出する回転検出部を有し、前記レーザ光分岐部を制御して前記回転分岐部材を任意の回転速度で回転させながら、前記回転検出部の出力信号に基づいて、回転サイクルにおいて前記反射部が前記ビーム入射位置を通過する第１の期間と、前記透過部が前記ビーム入射位置を通過する第２の期間とをモニタし、前記第１の分岐光路側に分岐させるべき前記レーザ光については、前記レーザ電源を通じて前記レーザ発振部より前記第１の期間中に発振出力させ、前記第２の分岐光路側へ分岐させるべき前記レーザ光については、前記レーザ電源を通じて前記レーザ発振部より前記第２の期間中に発振出力させる。
【００２１】
本発明の上記第３の観点においては、非同時多分岐を行うときは、回転分岐部材を持続的に回転させたまま、レーザ入射位置を反射部または透過部のいずれかが通過する間にレーザ発振部よりレーザ光を発振出力させて、レーザ光を所望の分岐先に分岐させる。これにより、非同時多分岐の切り換え速度を可及的に高くすることが可能であるとともに、回転分岐部材の回転の始動と停止を極力少なくすることができるので、回転軸を支持する軸受に加わる応力をより一層低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のレーザ光分岐装置またはレーザ加工装置によれば、上記のような構成および作用により、加工用レーザ光を非同時（時分割）に多分岐させるときの信頼性および性能（特に切換速度）を大幅に向上させ、さらには一台で非同時多分岐にも時多分岐にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の構成および非同時多分岐の形態を示す図である。
【図２】上記レーザ加工装置における同時多分岐の形態を示す図である。
【図３】上記レーザ加工装置におけるレーザ光分岐ユニットの構成を示す図である。
【図４】上記レーザ光分岐ユニットの回転分岐部材における反射部・透過部・半透鏡部のレイアウト構成例を模式的に示す図である。
【図５】上記回転分岐部材の透過部に開口部を設ける構成を示す図である。
【図６】上記回転分岐部材におけるレイアウト構成の別の例を示す図である。
【図７Ａ】非同時多分岐において回転分岐部材の反射部をレーザ入射位置に合わせたときのレーザ光分岐の作用を示す図である。
【図７Ｂ】非同時多分岐において回転分岐部材の透過部をレーザ入射位置に合わせたときのレーザ光分岐の作用を示す図である。
【図７Ｃ】回転分岐部材の透過部に開口部を設ける場合のレーザ光分岐の作用を示す図である。
【図７Ｄ】同時多分岐において回転分岐部材の半透鏡部をレーザ入射位置に合わせたときのレーザ光分岐の作用を示す図である。
【図８】上記レーザ加工装置の制御部の機能的な構成を示すブロック図である。
【図９】制御部の回転位相検出部より得られる回転位相検出信号のタイミングと、非同時多分岐において分岐先を切り換える幾つかの例を示す図である。
【図１０】上記回転分岐部材におけるレイアウト構成の変形例を示す図である。
【図１１Ａ】直進移動型分岐部材の一構成例を示す図である。
【図１１Ｂ】直進移動型分岐部材の別の構成例を示す図である。
【図１２Ａ】回転分岐部材の一変形例を示す図である。
【図１２Ｂ】回転分岐部材の一変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
［レーザ加工装置全体の構成］
【００２５】
図１および図２に、本発明の一実施形態におけるレーザ加工装置の構成を示す。このレーザ加工装置は、ファイバレーザ発振器１０、レーザ電源１２、レーザ分岐部１４、レーザ入射部１６、ファイバ伝送系１８、レーザ出射部２０および制御部２２等から構成される。
【００２６】
ファイバレーザ発振器１０は、発振用の光ファイバ（以下「発振ファイバ」と称する。）２４と、この発振ファイバ２４の一端面にポンピング用の励起光ＭＢを照射する電気光学励起部２６と、発振ファイバ２４を介して光学的に相対向する一対の光共振器ミラー２８，３０とを有している。
【００２７】
電気光学励起部２６は、レーザダイオード（ＬＤ）３２および集光用の光学レンズ３４を有している。ＬＤ３２は、レーザ電源１２からの励起電流によって点灯駆動され、励起用のレーザ光ＭＢを発振出力する。光学レンズ３４は、ＬＤ３２からの励起用レーザ光ＭＢを発振ファイバ２４の一端面に集光入射させる。ＬＤ３２と光学レンズ３４との間に配置される光共振器ミラー２８は、ＬＤ３２側から入射した励起用レーザ光ＭＢを透過させ、発振ファイバ２４側から入射した発振光線を共振器の光軸上で全反射するように構成されている。
【００２８】
発振ファイバ２４は、図示省略するが、発光元素としてたとえば希土類元素のイオンをドープしたコアと、このコアを同軸に取り囲むクラッドとを有しており、コアを活性媒体とし、クラッドを励起光の伝播光路としている。上記のようにして発振ファイバ２４の一端面に入射した励起レーザ光ＭＢは、クラッド外周界面の全反射によって閉じ込められながら発振ファイバ２４の中を軸方向に伝搬し、その伝搬中にコアを何度も横切ることでコア中の希土類元素イオンを光励起する。こうして、コアの両端面から軸方向に所定波長の発振光線が放出され、この発振光線が光共振器ミラー２８，３０の間を何度も行き来して共振増幅され、部分反射ミラーからなる片側の光共振器ミラー３０より該所定波長を有するファイバレーザ光ＦＢが取り出される。
【００２９】
なお、光共振器において、光学レンズ３４，３６は、発振ファイバ２４の端面から放出されてきた発振光線を平行光にコリメートして光共振器ミラー２８，３０へ通し、光共振器ミラー２８，３０で反射して戻ってきた発振光線を発振ファイバ２４の端面に集光させる。また、発振ファイバ２４を通り抜けた励起用レーザ光ＭＢは、光学レンズ３６および光共振器ミラー３０を透過したのち折り返しミラー３８にて側方のレーザ吸収体４０に向けて折り返される。光共振器ミラー３０より出力されたレーザ加工用のレーザ光ＦＢは、この折り返しミラー３８をまっすぐ透過して隣のレーザ分岐部１４に入る。
【００３０】
レーザ分岐部１４は、たとえば２分岐型であり、非同時多分岐および同時多分岐兼用のレーザ光分岐ユニット４２と、折り返しミラー４４とを有している。レーザ光分岐ユニット４２は、レーザ光ＦＢの主光路Ｌ0上に一定の斜めの角度（たとえば４５°）で常時立ちはだかる回転可能な回転分岐部材６２（図４〜図６）を有しており、後に詳しく説明するように、この回転分岐部材６２の回転角度または回転位置を制御することによって、非同時多分岐および同時多分岐のいずれも行えるようになっている。
【００３１】
通常、非同時多分岐は、図１に示すように、互いに離れた別々の場所で、異なる被加工物Ｗ1，Ｗ2に対して独立した条件でレーザ加工を施す場面、いわゆるマルチポジション加工で採用される。たとえば、レーザ溶接加工では、生産性を高めるために、２つの加工ラインをそれぞれ流れる同種または異種製品の被加工物Ｗ1，Ｗ2に同一または異なるパワーおよびパルス幅でパルス波形のレーザ光ＦＢを交互に照射して、２つの被加工物Ｗ1，Ｗ2に対して時分割で並列的にレーザスポット溶接を施すことが行われている。
【００３２】
一方、同時多分岐は、典型的には図２に示すように、同じ場所で同一の被加工物Ｗ上の複数の加工ポイントに複数のレーザ光を同時に照射する場合に行われる。たとえば、円形の金属キャップの外周縁部を下地の本体（たとえば円筒状の金属容器）に接合するレーザシーム溶接においては、１回分の加工時間を短くするために、同時多分岐によって得られる同一のパワーおよびパルス幅を有する２つまたは３つの繰り返しパルスレーザ光を、周回方向に一定の間隔を置いて金属キャップの外周縁部の複数箇所に同時に照射しながら、ワーク（金属キャップおよび金属容器）を半回転または１／３回転させる手法が採られている。
【００３３】
このレーザ加工装置において、非同時多分岐を行う場合は、レーザ光分岐ユニット４２が、ファイバレーザ発振器１０からのレーザ光ＦＢを、主光路Ｌ0に対して直角（９０°）に折れ曲がる第１の分岐光路Ｌ1か、もしくは主光路Ｌ0の延長上に在る第２の分岐光路Ｌ2に選択的に分岐させる。
【００３４】
第１の分岐光路Ｌ1は、レーザ入射部１６の第１入射ユニット４６Ａ、ファイバ伝送系１８の第１伝送用光ファイバ（以下「伝送ファイバ」と称する。）４８Ａを介してレーザ出射部２０の第１出射ユニット５０Ａに光学的に繋がっている。したがって、レーザ光分岐ユニット４２により第１の分岐光路Ｌ1側に分岐（反射）したときのレーザ光ＦＢは、第１入射ユニット４６Ａ、第１伝送ファイバ４８Ａおよび第１出射ユニット５０Ａを通ってステージ５２Ａ上の被加工物Ｗ1に集光照射される。第１入射ユニット４６Ａ内には集光レンズ５４Ａが設けられ、第１出射ユニット５０Ａ内にはコリメートレンズ５６Ａおよび集光レンズ５８Ａが設けられている。
【００３５】
第２の分岐光路Ｌ2は、折り返しミラー４４、レーザ入射部１６の第２入射ユニット４６Ｂ、ファイバ伝送系１８の第２伝送ファイバ４８Ｂを介してレーザ出射部２０の第２出射ユニット５０Ｂに光学的に繋がっている。したがって、レーザ光分岐ユニット４２により第２の分岐光路Ｌ2上に分岐（透過）したときのレーザ光ＦＢは、折り返しミラー４４、第２入射ユニット４６Ｂ、第２伝送ファイバ４８Ｂおよび第２出射ユニット５０Ｂを通ってステージ５２Ｂ上の被加工物Ｗ2に集光照射される。第２入射ユニット４６Ｂ内には集光レンズ５４Ｂが設けられ、第２出射ユニット５０Ｂ内にはコリメートレンズ５６Ｂおよび集光レンズ５８Ｂが設けられている。
【００３６】
このように、非同時多分岐の場合は、レーザ光分岐ユニット４２により、ファイバレーザ発振器１０からのレーザ光ＦＢの分岐先として、一時に第１の分岐光路Ｌ1または第２の分岐光路Ｌ2のいずれかを任意に選択することができる。したがって、第１の分岐光路Ｌ1のみを、あるいは第２の分岐光路Ｌ2のみを持続的または固定的に選択することも可能であれば、任意のタイミングでそれまでの第１の分岐光路Ｌ1から第２の分岐光路Ｌ2に、あるいはそれまでの第２の分岐光路Ｌ2から第１の分岐光路Ｌ1に切り換えることも可能である。
【００３７】
同時多分岐の場合、レーザ光分岐ユニット４２は、ファイバレーザ発振器１０からのレーザ光ＦＢを、第１の分岐光路Ｌ1および第２の分岐光路Ｌ2のいずれにも所定のパワー分割比で同時に分岐させる。この場合、第１の分岐光路Ｌ1上に分岐（反射）したレーザ光ＦＢの一部つまり第１の分岐レーザ光ＦＢ1は、やはり第１入射ユニット４６Ａ、第１伝送ファイバ４８Ａおよび第１出射ユニット５０Ａを通ってステージ５２上の被加工物Ｗに集光照射される。一方、第２の分岐光路Ｌ2上に分岐（透過）したレーザ光ＦＢの残部つまり第２の分岐レーザ光ＦＢ2は、やはり折り返しミラー４４、第２入射ユニット４６Ｂ、第２伝送ファイバ４８Ｂおよび第２出射ユニット５０Ｂを通ってステージ５２上の被加工物Ｗに集光照射される。
【００３８】
なお、図１および図２からも理解されるように、非同時多分岐と同時多分岐とでは加工場所の状況ないし被加工物の形態が全く異なる。したがって、非同時多分岐と同時多分岐との間での切り換えは、相当の時間をかけて行われ、瞬時に行われることはない。
【００３９】
制御部２２は、マイクロコンピュータおよび各種インタフェース回路等を有しており、装置内の制御に関係する機能の全部を含み、表示部６０ａおよび入力部６０ｂを有するマンマシン・インタフェース用のタッチパネル６０や他の外部回路（図示せず）等とも接続されている。特に、制御部２２のマイクロコンピュータは、中央演算処理装置、プログラムメモリ、データメモリ等を含んでおり、プログラムメモリに格納されている各種プログラム（ソフトウェア）にしたがって装置全体ないし各部の動作を制御する。
［レーザ光分岐ユニットの構成］
【００４０】
図３に、レーザ光分岐ユニット４２の構成を示す。レーザ光分岐ユニット４２は、回転分岐部材６２と、この回転分岐部材６２に回転軸６４を介して結合されているモータ６６と、このモータ６６の本体を固定して支持する支持フレーム６８と、回転軸６４を回転可能に支持するために支持フレーム６８に固定されている軸受７０とを有している。支持フレーム６８は、ファイバレーザ発振器１０と共通の基台（図示せず）に取り付けられている。
【００４１】
回転分岐部材６２は、円の中心に回転中心ＲOを有する円形の合成石英板からなり、その回転中心ＲOにてたとえばボルト７２および押さえ板７４により回転軸６４の先端に固定されている。図４に示すように、回転分岐部材６２は、回転中心ＲOの径方向外側で周回方向に複数たとえば４つの領域Ｍ100，Ｍ0，Ｍ33，Ｍ50を並べて配置している。
【００４２】
ここで、第１の領域Ｍ100は、反射部であり、レーザ光ＦＢの波長に対して反射率が１００％、透過率が０％のコーティング膜が形成されている。第２の領域Ｍ0は、透過部であり、レーザ光ＦＢの波長に対して反射率が０％、透過率が１００％のコーティング膜が形成されている。第３の領域Ｍ33は、半透鏡部であり、レーザ光ＦＢの波長に対して反射率が３３．３％、透過率が６６．６％のコーティング膜が形成されている。第４の領域Ｍ50も、半透鏡部であり、レーザ光ＦＢの波長に対して反射率が５０％、透過率が５０％のコーティング膜が形成されている。なお、上記反射率および透過率の数値は設定値（目安）であり、実際には多少の誤差があっても構わない。
【００４３】
モータ６６は、たとえばＡＣモータ、ＤＣモータまたはステップモータのいずれであってもよく、双方向に回転してもよいが、一方向（たとえば時計回り）にだけ回転できるものでもよい。モータ６６には、たとえば光電式のロータリエンコーダ（ＥＣ）７６が取り付けられている。このロータリエンコーダ（ＥＣ）７６は、たとえばインクリメンタル方式またはアブソニュート方式によって回転分岐部材６２の回転角度または回転位置を検出する。制御部２２は、ロータリエンコーダ（ＥＣ）７６の出力信号（回転角度検出信号）ＲＳを入力し、後述する第１の実施例ではその回転角度検出信号ＲＳをフィードバックして回転分岐部材６２を回転方向で位置決めする。
【００４４】
あるいは、後述する第２の実施例においては、制御部２２が、ロータリエンコーダ（ＥＣ）７６の出力信号（回転角度検出信号）ＲＳに基づいて、回転分岐部材６２の回転サイクルにおいて反射部Ｍ100がビーム入射位置Ｐを通過する第１の期間Ｔ1と、透過部Ｍ0がビーム入射位置Ｐを通過する第２の期間Ｔ2とをモニタできるようになっている。
【００４５】
図５および図６に、回転分岐部材６２の変形例を示す。図５の変形例は、透過部Ｍ0にレーザ光ＦＢが通れる大きさのたとえば円形の開口部７８を設ける構成を特徴としている。後述するように、非同時多分岐において第２の分岐光路Ｌ2が選択されたときは、レーザ入射位置Ｐ（図３）にこの開口部７８を合わせる。この変形例によれば、透過部Ｍ0はコーティング膜が不要になる。
【００４６】
図６の変形例は、周回方向において反射部Ｍ100と透過部Ｍ0の領域を広範囲に設定し、かつ回転時の位相が１８０°異なるように点対称に配置する構成を特徴としている。このレイアウトは、後述する第２の実施例のように、非同時多分岐において交番的な分岐の切り換えを高速に行う場合に有利である。
［レーザ光分岐ユニットの一作用（第１の実施例）］
【００４７】
次に、図７Ａ〜図７Ｄにつき、レーザ光分岐ユニット４２の一作用（第１の実施例）を説明する。上述したように、回転分岐部材６２は、レーザ光ＦＢの主光路Ｌ0上に一定の傾斜角つまり４５°で常時立ちはだかる（図３）。これにより、ファイバレーザ発振器１０より発振出力されたレーザ光ＦＢは、主光路Ｌ0上の決まった位置つまりレーザ入射位置Ｐにて回転分岐部材６２に４５°の入射角で入射する。
【００４８】
制御部２２は、分岐のモードに応じて、回転分岐部材６２の回転角度を制御し、反射・透過特性の異なる４つの領域Ｍ100，Ｍ0，Ｍ33，Ｍ50のいずれかをレーザ入射位置Ｐに合わせる（位置合わせする）。
【００４９】
すなわち、非同時多分岐でファイバレーザ発振器１０からのレーザ光ＦＢを第１の分岐光路Ｌ1側（第１の出射ユニット５０Ａ側）に分岐させる場合は、図７Ａに示すように反射部Ｍ100をレーザ入射位置Ｐに合わせる。この場合、レーザ入射位置Ｐで反射部Ｍ100に入射したレーザ光ＦＢは、主光路Ｌ0に対して直角（９０°）に折れ曲がって第１の分岐光路Ｌ1上に分岐する。
【００５０】
また、非同時多分岐でファイバレーザ発振器１０からのレーザ光ＦＢを第２の分岐光路Ｌ2側（第２の出射ユニット５０Ｂ側）に分岐させる場合は、図７Ｂに示すように透過部Ｍ0をレーザ入射位置Ｐに合わせる。この場合、レーザ入射位置Ｐで透過部Ｍ0に入射したレーザ光ＦＢは、そのまま真っすぐ透過して第２の分岐光路Ｌ2上に分岐する。
【００５１】
なお、透過部Ｍ0に開口部７８を形成する構成（図５）においては、図７Ｃに示すように開口部７８をレーザ入射位置Ｐに合わせる。そうすると、レーザ光ＦＢは、開口部７８を通り抜けて第２の分岐光路Ｌ2上に分岐する。
【００５２】
また、同時多分岐でファイバレーザ発振器１０からのレーザ光ＦＢを第１の分岐光路Ｌ1側（第１の出射ユニット５０Ａ側）と第２の分岐光路Ｌ2側（第２の出射ユニット５０Ｂ側）とに等分つまり１：１のパワー分割比で同時に分岐させる場合は、図７Ｄに示すように半透鏡部Ｍ50をレーザ入射位置Ｐに合わせる。図示のように、レーザ入射位置Ｐで半透鏡部Ｍ50に入射したレーザ光ＦＢの半分は主光路Ｌ0に対して直角（９０°）に折れ曲がって第１の分岐光路Ｌ1上に分岐し、レーザ光ＦＢの残りの半分はそのまま真っすぐ透過して第２の分岐光路Ｌ2上に分岐する。
【００５３】
回転分岐部材６２上の半透鏡部Ｍ33は、レーザ光ＦＢを第１の分岐光路Ｌ1側と第２の分岐光路Ｌ2側とに１：２のパワー分割比で同時に分岐させる場合に用いられるが、通常は等分つまり１：１：１のパワー分割比で同時３分岐を行う場合に用いられる。その場合は、図示省略するが、半透鏡部Ｍ33をレーザ入射位置Ｐに合わせる。そうすると、レーザ入射位置Ｐで半透鏡部Ｍ33に入射したレーザ光ＦＢの１／３は主光路Ｌ0に対して直角（９０°）に折れ曲がって第１の分岐光路Ｌ1上に分岐し、レーザ光ＦＢの残りの２／３はそのまま真っすぐ透過して第２の分岐光路Ｌ2上に分岐する。そして、第２の分岐光路Ｌ2上に一定の傾斜角で配置されている反射率５０％、透過率５０％のビームスプリッタ（図示せず）に入射し、そこで等分つまり１：１のパワー分割比で第２の分岐光路Ｌ2および第３の分岐光路Ｌ3（図示せず）にそれぞれ分岐する。
【００５４】
このように、この実施形態において、レーザ光分岐ユニット４２は、ファイバレーザ発振器１０からのレーザ光ＦＢの主光路Ｌ0上に一定の傾斜角で常時立ちはだかる回転分岐部材６２と、制御部２２の制御の下で回転分岐部材６２を回転させるモータ６６とを有する。回転分岐部材６２は、その回転中心ＲOの径方向外側にレーザ光ＦＢの波長に対して反射率が１００％、透過率が０％の反射部Ｍ100と、レーザ光ＦＢの波長に対して反射率が０％、透過率が１００％の透過部Ｍ0とを周回方向に並べて配置している。
【００５５】
これにより、上述した第１の実施例のように、非同時多分岐では、制御部２２により回転分岐部材６２の回転角度を制御して、回転分岐部材６２上に設定されているレーザ入射位置Ｐに反射部Ｍ100または透過部Ｍ0のいずれかを選択的に位置合わせすることにより、分岐の切り換えをスムーズに行うことができる。すなわち、回転分岐部材６２の回転運動によって反射部Ｍ100と透過部Ｍ0を選択的に切り換えるので、回転軸６４を支持する軸受７０には回転駆動時に周回方向またはラジアル方向で偏った応力が加わらない。このため、軸受７０にガタがこない。したがって、回転分岐部材６２は、レーザ光ＦＢの主光路Ｌ0上で一定の傾斜姿勢を正確に保つことができる。これにより、反射部Ｍ100と透過部Ｍ0の切り換えを何度行っても、第１の分岐光路Ｌ1上に分岐（反射）したレーザ光ＦＢは、光軸のずれ（ひいてはレーザ伝送損失）を来さずに入射ユニット４６Ａを介して伝送ファイバ４８Ａに何時でも正しく入射するので、非同時多分岐におけるレーザ加工の信頼性を向上させることができる。また、レーザ光分岐ユニット４２内の部品交換や調整等のメンテナンスも大幅に軽減される。
【００５６】
さらに、レーザ光分岐ユニット４２の回転分岐部材６２には、反射部Ｍ100および透過部Ｍ0だけでなく、それらと周回方向に並べて半透鏡部Ｍ50,Ｍ33も設けられている。したがって、回転分岐部材６２の回転角度を制御して、レーザ入射位置Ｐに半透鏡部Ｍ50（Ｍ33）を合わせることにより、同時多分岐にも対応することができる。
［レーザ光分岐ユニットの別の作用（第２の実施例）］
【００５７】
次に、図８〜図１０につき、レーザ光分岐ユニット４２の別の作用（第２の実施例）を説明する。上述した第１の実施例では、非同時多分岐を行うときは、基本的には、レーザ入射位置Ｐに回転分岐部材６２の反射部Ｍ100または透過部Ｍ0のいずれかを選択的に位置合わせし、回転停止（静止）の状態でレーザ光ＦＢを分岐させる。制御部２２は、レーザ電源１２およびファイバレーザ発振器１０を通じてレーザ光ＦＢを任意のタイミングで発振出力させる。
【００５８】
これに対して、第２の実施例では、非同時多分岐を行うときは、回転分岐部材６２を持続的に回転させたまま、レーザ入射位置Ｐを反射部Ｍ100または透過部Ｍ0のいずれかが通過する間にファイバレーザ発振器１０よりレーザ光ＦＢを発振出力させて、レーザ光ＦＢを所望の分岐先（図示の例では第１の分岐光路Ｌ1側もしくは第２の分岐光路Ｌ2側）に分岐させる。
【００５９】
図８に、第２の実施例に好適な制御部２２内の機能的な構成を示す。この制御部２２の構成は、第１の実施例にも適用可能である。図示のように、制御部２２は、機能的には、設定部８０、シーケンス制御部８２、レーザ制御部８４、モータ制御部８６および回転位相検出部８８を有している。
【００６０】
設定部８０は、タッチパネル６０より入力した各種設定値をメモリに保持し、制御部２２内の各部、特にレーザ制御部８４およびシーケンス制御部８２に所要の設定値を与える。レーザ制御部８４は、レーザ光ＦＢのピークパワー、持続時間、波形等について設定値を基に、レーザ電源１２よりレーザ発振器１０内の励起ＬＤ３２に供給される励起電流を制御する。シーケンス制御部８２は、装置全体の動作のシーケンスないしタイミングについて設定値を基にレーザ制御部８４を制御するとともに、モータ制御部８６を介してレーザ光分岐ユニット４２の回転分岐部材６２の回転運動および回転角度を制御する。
【００６１】
回転位相検出部８８は、ロータリエンコーダ（ＥＣ）７６からの回転角度検出信号ＲＳに基づいて、回転の１サイクルの中で回転分岐部材６２の反射部Ｍ100および透過部Ｍ0がビーム入射位置Ｐをそれぞれ通過する第１および第２の期間Ｔ1，Ｔ2をパルス幅で表わす第１および第２の回転位相検出信号φ1，φ2（図９）を出力する。シーケンス制御部８２は、これらの回転位相検出信号φ1，φ2に基づいて、非同時多分岐において分岐先を切り換えるためのタイミングを計り、レーザ電源１２およびファイバレーザ発振器１０を通じてパルス波形のレーザ光ＦＢを発生させるタイミングを制御する。
【００６２】
図９に、図６の構成の回転分岐部材６２を用いた場合に回転位相検出部８８より得られる回転位相検出信号φ1，φ2のタイミングと、非同時多分岐において分岐先を切り換える態様の幾つかの例（ｃ）〜（ｆ）を示す。
【００６３】
図９の（ｃ）は、回転分岐部材６２が１回転する度毎に、第１および第２の期間Ｔ1，Ｔ2中にパルスのレーザ光ＦＢを１ショットずつ発振出力させる場合である。この場合、第１の期間Ｔ1中にファイバレーザ発振器１０より発せられたレーザ光ＦＢは、レーザ光分岐ユニット４２において回転分岐部材６２の反射部Ｍ100に入射して、第１の分岐光路Ｌ1側に分岐（反射）する。また、第２の期間Ｔ2中にファイバレーザ発振器１０より発せられたレーザ光ＦＢは、レーザ光分岐ユニット４２において回転分岐部材６２の透過部Ｍ0に入射して、第２の分岐光路Ｌ2側に分岐（透過）する。したがって、被加工物Ｗ1，Ｗ2の各々にレーザ光ＦＢが一定の周期Ｔcで繰り返し照射される。
【００６４】
図９の（ｄ）は、回転分岐部材６２が１回転する度毎に、第１および第２の期間Ｔ1，Ｔ2のいずれかで交互にパルスのレーザ光ＦＢを１ショットずつ発振出力させる場合である。
【００６５】
図９の（ｅ）は、回転分岐部材６２が１回転する度毎に、第２の期間Ｔ2中だけパルスのレーザ光ＦＢを１ショット発振出力させる場合である。この場合、レーザ光ＦＢは、被加工物Ｗ2のみに一定の周期Ｔcで繰り返し照射される。
【００６６】
図９の（ｆ）は、回転分岐部材６２が１回転する度毎に、第１の期間Ｔ1中にはパルスのレーザ光ＦＢを複数ショット（たとえば２ショット）発振出力させ、第２の期間Ｔ2中にはパルスのレーザ光ＦＢを１ショット発振出力させる場合である。
【００６７】
上記のような分岐の切り換え態様（ｃ）〜（ｆ）は一例にすぎず、多種多様の態様が可能である。回転分岐部材６２の回転速度はたとえば１ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの範囲で任意に可変することが可能であり、回転サイクルの周期Ｔc、第１および第２の期間Ｔ1，Ｔ2を任意に制御することができる。この第２の実施例によれば、回転分岐部材６２が回転し続けているので、分岐の切り換え速度を高くしても、回転軸６４を支える軸受７０の受ける応力は非常に小さく、軸受７０にガタがこない。したがって、マルチポジション加工においては、非同時多分岐の切り換え速度を可及的に高くすることが可能であり、生産効率を大幅に向上させることができる。また、各ショット毎にレーザ光ＦＢの特性（ピークパワー、パルス幅等）を任意に制御することも勿論可能である。
【００６８】
また、この第２の実施例によれば、レーザ光分岐ユニット４２において回転分岐部材６２の回転の始動と停止を極力少なくすることができるので、軸受７０に加わる応力をより一層低減することができる。その意味では、装置の電源スイッチがオンになっている限りは、回転分岐部材６２の回転運動を任意の速度で維持するのが好ましい。その場合、始めの回転始動時には回転分岐部材６２の回転速度を零からゆっくりと立ち上げ、終わりの回転停止時には回転分岐部材６２の回転速度をゆっくりと零に落とすことが可能であり、軸受７０の負担をさらに低減することができる。
［他の実施形態または変形例］
【００６９】
上記の実施形態では、レーザ光分岐ユニット４２において、回転分岐部材６２に設ける半透鏡部Ｍ50，Ｍ33の反射率（透過率）を各領域別に固定値とした。しかし、図１０に示すように、反射率（透過率）が周回（回転）方向に沿ってＫA（たとえば反射率２０％）からＫB（たとえば反射率５５％）まで連続的に変化するような半透鏡部ＭA-Bとすることも可能である。
【００７０】
上記実施形態の回転分岐部材６２と較べると、スペース性、制御性、信頼性、高速性のいずれも劣るが、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、反射部Ｍ100、透過部Ｍ0および半透鏡部Ｍ50（ＭA-B）を長手方向に一列に並べて設けた短冊状の分岐部材９０を直進駆動機構（図示せず）に結合し、直進駆動機構により短冊状の分岐部材９０を長手方向で直進移動させる駆動機構に結合し、短冊状の分岐部材９０上に設定されているレーザ入射位置（図示せず）に反射部Ｍ100、透過部Ｍ0または半透鏡部Ｍ50（ＭA-B）のいずれかを選択的に位置合わせして非同時多分岐または同時多分岐を行う方式も可能である。
【００７１】
回転分岐部材６２を備える上記実施形態において、回転分岐部材６２の回転角度を検出する手段としては、上記のようなロータリエンコーダ（ＥＣ）７６以外に、たとえばホール素子のような他の回転センサも使用可能である。回転分岐部材６２の形状は円形に限定されず、たとえば多角形であってもよい。
【００７２】
上記実施形態における回転分岐部材６２は、非同時多分岐と同時多分岐を兼用するために、反射部Ｍ100および透過部Ｍ0だけでなく半透鏡部Ｍ50，Ｍ33も備えた。しかし、非同時多分岐用に特化して、半透鏡部を一切省いて反射部Ｍ100と透過部Ｍ0だけを有する構成も可能である。
【００７３】
上記実施形態においては、回転分岐部材６２を周回方向で複数（たとえば４つ）の領域に分割して、それらの分割領域を反射部Ｍ100，透過部Ｍ0および半透鏡部Ｍ50，Ｍ33に用いた。しかし、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、回転分岐部材６２の母材を機械加工品９０で構成し、この機械加工品９０にそれぞれ光学板片９２，９４，９６，９８からなる反射部Ｍ100，半透鏡部Ｍ50，Ｍ33および透過部Ｍ0を貼り付ける構成も可能である。ここで、機械加工品９０の少なくとも透過部Ｍ0および半透鏡部Ｍ50，Ｍ33を貼り付ける場所には、透過光を通すための開口（点線で図示）が形成されている。
【００７４】
機械加工品９０は、回転運動中にブレが生じない任意の剛体からなり、一般的にはアルミ合金等の金属材料で構成されてよい。機械加工品９０の厚みは、回転運動に支障を来さなければ任意でよく（特に限定はないが）、通常は１０ｍｍ以下である。また、光学板片９２，９４，９６，９８は、レーザ分野の光学部品に用いられる一般的な透明部材たとえば合成石英あるいはＢＫ７等を母材とし、この母材の表面に誘電体多層膜（全反射膜、部分反射膜、反射防止膜等）をコーティングしており、接着または機械的な圧着により機械加工品９０に固定される。必要に応じて、各光学板片９２，９４，９６，９８と機械加工品９０との間に緩衝材を挿入してもよい。このように、反射部Ｍ100，透過部Ｍ0および半透鏡部Ｍ50，Ｍ33がレーザ光ＦＢの光軸に対して垂直になるように調整して機械加工品９０に貼り付けることができるので、回転運動による光軸のズレを防止することができる。なお、透過部Ｍ0においては、機械加工品９０に光学板片９８を貼り付けずに、図１２Ｂに示すように開口７８のままで済ますことも可能である。
【００７５】
上記実施形態においては、回転分岐部材６２を１つだけ備えた。しかし、複数の回転分岐部材６２を光学的に一列に配置する構成も可能である。その場合は、各々の回転分岐部材６２における反射部・透過部・半透鏡部のレイアウトを独立に設定してよく、より多様な形態の多分岐が可能である。特に、上記第２の実施例においては、上記のように回転分岐部材６２を回転させながら３分岐以上の非同時多分岐を行うことも可能である。
【００７６】
また、本発明のレーザ加工装置においては、レーザ光分岐ユニット４２以外の各部においても、たとえばファイバレーザ発振器１０を他の方式または形式のレーザ発振器（たとえばＹＡＧレーザ発振器）に置き換えることや、レーザ入射部１６およびファイバ伝送系１８を省くことや、レーザ出射部２０内にガルバノ・スキャナを搭載する等の変形が可能である。
【００７７】
本発明のレーザ加工装置は、溶接、穴あけ、切断、マーキング、トリミングなど任意のレーザ加工に使用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１０    ファイバレーザ発振器
１２    レーザ電源
１４    レーザ分岐部
１８    ファイバ伝送系
２０    レーザ出射部
２２    制御部
４２    レーザ光分岐ユニット
６２    回転分岐部材
６４    回転軸
６６    モータ
６８    支持フレーム
７０    軸受
７２    ボルト
７６    ロータリエンコーダ
８０    設定部
８２    シーケンス制御部
８４    レーザ制御部
８６    モータ制御部
８８    回転位相検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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