(57)【要約】【課題】  レーザ発振器を有効に活用することができ、かつ種々のワークを加工することができるレーザ加工機を提供すること。【解決手段】  ビームスプリッタ３０は、レーザビーム２と干渉する動作位置およびレーザビーム２と干渉しない待機位置に位置決め自在である。また、全反射ミラー２４は、反射されるレーザビーム２ｑの光軸が全反射ミラー３４で反射されて全反射ミラー２５に入射する反射ビーム２ｂと同軸になる反射位置と、反射ビーム２ｂに干渉しない待避位置に位置決め自在である。加工ヘッド７ａ、７ｂのいずれかにレーザビームを供給する場合は、ビームスプリッタ３０を待機位置に、全反射ミラー２４を反射位置に位置決めする。また、加工ヘッド７ａ、７ｂの両者同時にレーザビームを供給する場合は、ビームスプリッタ３０を動作位置に配置すると共に、全反射ミラー２４を待避位置に位置決めする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、入射する前記レーザ発振器から出力されたレーザを第１の方向または第１の方向に対して所定の角度偏向した第２の方向に出射する光路偏向器と、第１と第２の２個のレーザ照射部と、前記光路偏向器から出射される第１の方向の前記レーザを前記第１のレーザ照射部に導く第１の光学系と、前記光路偏向器から出射される第２の方向の前記レーザを前記第２のレーザ照射部に導く第２の光学系と、を備え、前記レーザ発振器から出力される前記レーザを前記２個のレーザ照射部に供給するようにしたレーザ加工機において、
入射するレーザを、光軸が入射するレーザの光軸と同軸の第１の分岐レーザと、光軸が入射するレーザの光軸と交差する第２の分岐レーザに分岐して出射させるビームスプリッタと、
このビームスプリッタを、前記レーザ発振器と前記光路偏向器との間で、前記レーザ発振器から出力される前記レーザの光軸に交差させる動作位置と前記レーザの光軸から外れる待機位置との間で移動させる移動手段と、
動作位置に位置決めされた前記ビームスプリッタから分岐される前記第２の分岐レーザを前記第１の分岐レーザが供給されない方の前記レーザ照射部に導く第３の光学系と、を設け、
前記レーザを、前記２個のレーザ照射部のいずれか一方または両方に供給することを選択できるようにしたことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
第２の光路偏向器を設け、この第２の光路偏向器を前記第３の光学系に配置することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２個のレーザ照射部を備え、１個のレーザ発振器から出力されたレーザを２個のレーザ照射部に供給するようにしたレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のレーザ加工機の光学系の構成図である（特許文献１）。レーザ発振器１は、パルス状のレーザビーム２を出力する。ハーフミラー３は、入射するレーザビーム２の約５０％を透過させ、残りを反射する。以下、ハーフミラー３を透過したレーザビーム２を透過ビーム２ａ、反射したレーザビーム２を反射ビーム２ｂという。全反射コーナミラー４ａ〜４ｅの反射面は固定されている。ガルバノミラー５ａ〜５ｄは、図中矢印で示すように、回転軸の回りに回転自在であり、反射面を任意の角度に位置決めすることができる。ガルバノミラー５ａ、５ｂは集光レンズ（ｆθレンズ）６ａと共に図示を省略する支持手段に支持され第１の加工ヘッド７ａを構成している。ガルバノミラー５ｃ、５ｄは集光レンズ６ｂと共に図示を省略する支持手段に支持され第２の加工ヘッド７ｂを構成している。プリント基板８は、Ｘ−Ｙテーブル９に固定されている。ガルバノミラー５ａ、５ｂのスキャン領域１０ａおよびガルバノミラー５ｃ、５ｄのスキャン領域１０ｂは、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の大きさである。
【０００３】
次に、従来のレーザ加工機の動作を説明する。レーザ発振器１から発振されたレーザビーム２は、ハーフミラー３により透過ビーム２ａと反射ビーム２ｂに分けられる。透過ビーム２ａは、全反射コーナミラー４ａ、４ｂにより反射されてガルバノミラー５ａに入射し、ガルバノミラー５ａ、５ｂで定まる光路を通り、集光レンズ６ａで集光され、スキャン領域１０ａ内の穴を加工する。また、反射ビーム２ｂは、全反射コーナミラー４ｃ〜４ｅにより反射されてガルバノミラー５ｃに入射し、ガルバノミラー５ｃ、５ｄで定まる光路を通り、集光レンズ６ｂで集光され、スキャン領域１０ｂ内の穴を加工する。
【０００４】
そして、ガルバノミラー５ａ〜５ｄを動作させ、加工ヘッド７ａはスキャン領域１０ａ内の穴を、加工ヘッド７ｂはスキャン領域１０ｂ内の穴を、順に加工する。スキャン領域１０ａ、１０ｂ内の穴の加工が終了したら、Ｘ−Ｙテーブル９を移動させ、それぞれ次のスキャン領域内の加工を行う。なお、加工ヘッド７ａと加工ヘッド７ｂの間隔Ｌは調整できるように構成されており、間隔Ｌはスキャン領域１０ａとスキャン領域１０ｂが重複せず、かつＸ−Ｙテーブル９の移動回数が最小になるように予め調整される。
【０００５】
しかし、このレーザ加工機の場合、加工に必要な１ヘッド当たりのピーク値がＷＰである２本の分割ビームを得るためには、ピーク値が２ＷＰの容量が大きいレーザ発振器を準備する必要がある。
【０００６】
また、ハーフミラー（あるいは一対の４５度反射ミラー等）によりレーザビームを分割する場合、透過ビーム２ａと反射ビーム２ｂが同時に発生するため、スキャン領域１０ａとスキャン領域１０ｂの加工個所は同数でなければならず、加工できるプリント基板の種類が限定される。また、ヘッドの数を奇数にすることは困難である。
【０００７】
そこで、レーザビームの光路を偏向可能な光路偏向手段を加工ヘッドと同数準備して光路に直列に配置し、パルス状のレーザビームを加工ヘッドのいずれか１個に供給するように構成したレーザ加工機がある（特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３０８９８３号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２の技術に依れば、レーザ発振器を有効に活用することができる。また、加工エネルギを正確に制御することが可能であり、品質に優れる穴を加工することができる。
【００１０】
しかし、特許文献２のレーザ加工機は、例えば２個のヘッドがそれぞれ同一のワークを加工する場合、特許文献１のレーザ加工機に比べて加工速度が遅くなる。
【００１１】
本発明の目的は、レーザ発振器を有効に活用することができ、かつ種々のワークを加工することができるレーザ加工機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、レーザ発振器（１）と、入射する前記レーザ発振器から出力されたレーザを第１の方向（２ｐ）または第１の方向に対して所定の角度偏向した第２の方向（２ｑ）に出射する光路偏向器（２０，２１）と、第１と第２の２個のレーザ照射部（７ａ，７ｂ）と、前記光路偏向器（２０，２１）から出射される第１の方向（２ｐ）の前記レーザを前記第１のレーザ照射部（７ａ）に導く第１の光学系（２２，２３）と、前記光路偏向器（２０，２１）から出射される第２の方向（２ｑ）の前記レーザを前記第２のレーザ照射部（７ｂ）に導く第２の光学系（２４，２５）（３４，２５）と、を備え、前記レーザ発振器（１）から出力される前記レーザを前記２個のレーザ照射部（７ａ，７ｂ）に供給するようにしたレーザ加工機において、入射するレーザを、光軸が入射するレーザの光軸と同軸の第１の分岐レーザと、光軸が入射するレーザの光軸と交差する第２の分岐レーザに分岐して出射させるビームスプリッタ（３０）と、このビームスプリッタを、前記レーザ発振器（１）と前記光路偏向器（２０，２１）との間で、前記レーザ発振器から出力される前記レーザの光軸に交差させる動作位置と前記レーザの光軸から外れる待機位置との間で移動させる移動手段と、動作位置に位置決めされた前記ビームスプリッタから分岐される前記第２の分岐レーザを前記第１の分岐レーザが供給されない方の前記レーザ照射部（７ｂ）に導く第３の光学系（３２，３３，３４）（３２，４０，２４）と、を設け、前記レーザを、前記２個のレーザ照射部のいずれか一方または両方に供給することを選択できるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
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に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１４】
ワークに応じてビームスプリッタの位置および光学系を選択することにより、レーザ発振器を有効に活用することができると共に、種々のワークを加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係る第１のレーザ加工機の光学系の構成図であり、図４と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１７】
レーザ発振器１から出力されるレーザビーム２の光軸上には、光路偏向手段である音響光学素子２０、２１（以下、「光路偏向器」という。）が接近した状態で直列に配置されている。
【００１８】
光路偏向器２０は、予め定める超音波発生電圧が印加されている場合（以下、「オンの場合」という。）は、レーザビーム２の光軸を角度θ偏向させ、その他の場合（以下、「オフの場合」という。）はレーザビーム２を透過（すなわち直進）させる。また、光路偏向器２１は、オンの場合レーザビーム２の光軸を角度−θ偏向させ、オフの場合はレーザビーム２を透過させる。なお、この実施例の場合、光路偏向器２０によって偏向されたレーザビーム２は光路偏向器２１を透過するように構成されている。
【００１９】
以下、光路偏向器２０により光路を角度θ偏向されたレーザビーム２をレーザビーム２ｐ、光路偏向器２１により光路を角度−θ偏向されたレーザビーム２をレーザビーム２ｑという。
【００２０】
第１の光学系を構成する全反射ミラー２２、２３は、レーザビーム２ｐをガルバノミラー５ａに入射させる。なお、全反射ミラー２２、２３は固定されている。
【００２１】
第２の光学系を構成する全反射ミラー２４、２５は、レーザビーム２ｑをガルバノミラー５ｃに入射させる。なお、全反射ミラー２４は、図示を省略する全反射ミラー移動装置に保持され、図において実線で示す位置から点線で示す位置に移動されるようになっている。以下、全反射ミラー２４の実線で示す位置を「反射位置」、点線で示す位置を「待避位置」という。
【００２２】
ビームスプリッタ３０は、入射するレーザの５０％を透過させ、残りの５０％を反射する。図示を省略するビームスプリッタ移動装置はビームスプリッタ３０を、レーザ発振器１と光路偏向器２０との間で、点線で示すレーザビーム２の光軸上または実線で示すレーザビーム２と干渉しない位置に位置決めする。以下、実線で示すビームスプリッタ３０の位置を「待機位置」、点線で示すビームスプリッタ３０の位置を「動作位置」という。
【００２３】
ビームスプリッタ３０の反射側には、第３の光学系を構成する全反射ミラー３２と光路偏向器３３と全反射ミラー３４が配置されている。
【００２４】
光路偏向器３３は、光路偏向器２１と同様に、予め定める超音波発生電圧が印加されている場合は、入射する反射ビーム２ｂの光軸を角度−θ偏向させ、その他の場合は反射ビーム２ｂを透過させる。
【００２５】
全反射ミラー３４は、反射ビーム２ｂの光軸（図中の点線）が、全反射ミラー２４で反射されて全反射ミラー２５に入射するレーザビーム２ｑの光軸（図中の二点鎖線）と同軸になるように、すなわち、第２の光学系の光軸と同軸になるように位置決めされている。
【００２６】
次に、この実施形態の動作を説明する。
（１）加工ヘッド７ａと加工ヘッド７ｂの加工内容が異なる場合
予め、ビームスプリッタ３０を待機位置に、全反射ミラー２４を反射位置に、それぞれ位置決めしておく。
【００２７】
そして、レーザビーム２ｐを加工ヘッド７ａに導く場合は、光路偏向器２０をオン、光路偏向器２１をオフさせた状態でレーザ発振器１にレーザビーム２を出力させる。
【００２８】
また、レーザビーム２ｑを加工ヘッド７ｂに導く場合は、光路偏向器２０をオフ、光路偏向器２１をオンさせた状態でレーザ発振器１にレーザビーム２を出力させる。
【００２９】
（２）加工ヘッド７ａと加工ヘッド７ｂの加工内容が同じ場合
予め、ビームスプリッタ３０を動作位置に位置決めしておく。また、全反射ミラー２４を待避位置に位置決めしておく。
【００３０】
光路偏向器２０、３３をオン、光路偏向器２１をオフさせた状態でレーザ発振器１にレーザビーム２を出力させる。すると、ビームスプリッタ３０を透過した透過ビーム２ａは第１の光学系を介して加工ヘッド７ａに入射し、ビームスプリッタ３０で反射された反射ビーム２ｂは点線で示す光路を通り、第３の光学系および第２の光学系を介して加工ヘッド７ｂに入射する。この結果、スキャン領域１０ａ、１０ｂ内の加工を同時に行うことができる。
【００３１】
この実施例では、第１〜第３の総ての光学系に光路偏向器を配置したので、ビームスプリッタ３０を用いない場合だけでなくビームスプリッタ３０を用いてレーザビーム２を分岐する場合も、スキャン領域１０ａ、１０ｂに入射するレーザビームのエネルギ強度を正確に制御することができる。この結果、加工品質を均一なものとすることができる。
【００３２】
また、レーザビーム２ｐが光路偏向器２１を透過するように構成したので、レーザビーム２ｐのエネルギ強度はレーザビーム２ｑとほぼ同じになり、光路偏向器２０と光路偏向器２１の制御が容易である。
【００３３】
なお、通常、反射ビーム２ｂのエネルギは透過ビーム２ａのエネルギよりも大きくなるので、図２に示すように、光路偏向器３３に代えてエネルギ調節手段３５（例えば透明なガラス）を設け、反射ビーム２ｂのエネルギを減衰させて反射ビーム２ｂのエネルギ強度と透過ビーム２ａエネルギ強度がほぼ等しくなるように構成してもよい。
【００３４】
また、光路偏向器３３またはエネルギ調節手段３５は設けなくてもよい。
【実施例２】
【００３５】
図３は、本発明に係る第２のレーザ加工機の光学系の構成図であり、図１と同じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３６】
この実施例の場合、光路偏向器２０と光路偏向器２１は距離を隔てて直列に配置されており、レーザビーム２ｐは光路偏向器２１を透過しないように構成されていると共に、光路偏向器２１は出射方向が光路偏向器２０の出射方向と平行になるように構成されている。また、全反射ミラー２４は図示を省略する全反射ミラー２４移動装置により光路偏向器２０と光路偏向器２１との間に位置決め可能に配置されている。反射位置に配置された全反射ミラー２４により反射される反射ビーム２ｂの光軸は光路偏向器２１に入射するレーザビーム２の光軸と同軸である。
【００３７】
全反射ミラー３２と反射位置においた全反射ミラー２４との間には、全反射ミラー３２で反射された反射ビーム２ｂを全反射ミラー２４に入射させる固定の全反射ミラー４０が配置されている。そして、この実施例では、全反射ミラー３２、全反射ミラー４０および全反射ミラー２４により第３の光学系が構成されている。
【００３８】
次に、この実施形態の動作を説明する。
【００３９】
（１）加工ヘッド７ａと加工ヘッド７ｂの加工内容が異なる場合
予め、ビームスプリッタ３０を待機位置に、全反射ミラー２４を待避位置に、それぞれ位置決めしておく。
【００４０】
そして、レーザビーム２ｐを加工ヘッド７ａに導く場合は、光路偏向器２０をオンさせた状態でレーザ発振器１にレーザを出力させる。
【００４１】
また、レーザビーム２ｑを加工ヘッド７ｂに導く場合は、光路偏向器２０をオフ、光路偏向器２１をオンさせた状態でレーザ発振器１にレーザを出力させる。
【００４２】
（２）加工ヘッド７ａと加工ヘッド７ｂの加工内容が同じ場合
予め、ビームスプリッタ３０を動作位置に位置決めしておく。また、全反射ミラー２４を反射位置に決めしておく。
【００４３】
光路偏向器２０、２１をオンさせた状態でレーザ発振器１にレーザビーム２を出力させる。すると、ビームスプリッタ３０を透過した透過ビーム２ａは第１の光学系を介して加工ヘッド７ａに入射し、ビームスプリッタ３０で反射された反射ビーム２ｂは点線で示す光路を通り、第３の光学系および第２の光学系を介して加工ヘッド７ｂに入射する。この結果、スキャン領域１０ａ、１０ｂ内の加工を同時に行うことができる。
【００４４】
なお、上記実施例１，２では加工ヘッド７ａ，７ｂを１個としたが、それぞれに入射する入射光を２分割して４個のヘッドあるいは４個のヘッドのうちの２ヘッドに供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る第１のレーザ加工機の光学系の構成図である。（実施例１）
【図２】本発明に係る第１のレーザ加工機の光学系の変型例である。
【図３】本発明に係る第２のレーザ加工機の光学系の構成図である。（実施例２）
【図４】従来のレーザ加工機の光学系の構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
２  レーザビーム
２ｂ  反射ビーム
２ｑ  レーザビーム
７ａ  加工ヘッド
７ｂ  加工ヘッド
２４  全反射ミラー
２５  全反射ミラー
３０  ビームスプリッタ
３４  全反射ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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