(57)【要約】【課題】  簡単な構造で拡散光が減衰し得るレーザー光の遮蔽機構を提供する。【解決手段】  レーザー光を入射し、内部にて複数回減衰反射させることによりレーザ光を減衰させる減衰部１０と、レーザー光の光路に減衰部１０を進退させる駆動装置２０とを備えたレーザー光の遮蔽機構１とした。【選択図】  図１
2011033699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を入射し、内部にて複数回反射させることにより前記レーザー光を減衰させる減衰部と、
前記レーザー光の光路に対して前記減衰部を進退させる駆動装置と、
を備えることを特徴とするレーザー光の遮蔽機構。
【請求項２】
前記減衰部は、前記レーザー光の入射側に開く円錐状または角錐状の入射部を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザー光の遮蔽機構。
【請求項３】
前記入射部の反射面は、耐熱黒色材により処理されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザー光の遮蔽機構。
【請求項４】
前記減衰部は、前記駆動装置と伝熱的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザー光の遮蔽機構。
【請求項５】
前記駆動装置は、非通電時に前記減衰部が前記レーザー光の光路を遮断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザー光の遮蔽機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光の遮蔽機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光の光路を変更する光路変更手段と、光路変更手段を駆動する駆動装置とを備えた加工用レーザー装置が知られており、この様な加工用レーザー装置は、レーザー光を加工物に照射しない時には、光路変更手段をレーザー光の光路中に挿入し、レーザー光の光路を変更し、レーザー光受け手段へと導くように構成されている。光路変更手段としては、ミラー、プリズム、又は平行板が使用され、レーザー光受け手段は、冷却水により冷却又は空冷されている構成が特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−６２５８３号公報（第１頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の加工用レーザー装置では、光路変更手段によってレーザー光の光路を変更してレーザー光受け手段に導く際、光路変更手段およびレーザー光受け手段において拡散光が発生する。この場合、拡散光の発生を防ぐためには、光路変更手段や光受け手段等の各部に遮光用フード等を設けることも考えられるが、遮光用フードを用いると複雑で大がかりな装置になり、コンパクト化や低コスト化が難しくなる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で拡散光が減衰し得るレーザー光の遮蔽機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、レーザー光を入射し、内部にて複数回反射させることにより前記レーザー光を減衰させる減衰部と、前記レーザー光の光路に対して前記減衰部を進退させる駆動装置とを備える構成としたことである。
【０００７】
この場合、前記減衰部は、前記レーザー光の入射側に開く円錐状または角錐状の入射部を有すると良い。
【０００８】
また、前記入射部の反射面は、耐熱黒色材により処理されていると良い。
【０００９】
また、前記減衰部は、前記駆動装置と伝熱的に接続されていると良い。
【００１０】
また、前記駆動装置は、非通電時に前記減衰部が前記レーザー光の光路を遮断すると良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、レーザー光を内部にて複数回反射させる減衰部を駆動装置によってレーザー光の光路に進退させるという、簡単な構造で、レーザー光からの拡散光の発生を抑制し得るレーザー光の遮蔽機構を提供することが出来る。
【００１２】
この場合、減衰部のレーザー光の入射側に開く円錐状または角錐状の入射部で反射させて、レーザー光を複数回減衰させて反射させることにより、減衰部の外側への光の拡散を防ぐことが出来る。
【００１３】
また、減衰部の凹部反射面を耐熱黒色材により処理されているので、その処理によりレーザー光の減衰反射が得られると共に、減衰部の熱による劣化を抑制することが出来る。
【００１４】
また、レーザー光により減衰部に生じる熱を、前記駆動装置へと逃がすことが出来るため、放熱面積を増大させ、効率的な放熱が可能となる。
【００１５】
万一、駆動装置に不具合が起きて通電しない、又は通電しても駆動出来ない等の事態が発生したとしても、レーザー光は減衰部により遮断されるため、より安全側で遮蔽機構は動作するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係るレーザー光の遮蔽機構の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す遮蔽機構のレーザー光の入射側から見た正面図である。
【図３】図１に示す遮蔽機構の減衰部（θ＝６０°）での反射の様子を示す説明図である。
【図４】図１に示す遮蔽機構の減衰部（θ＝４５°）での反射の様子を示す説明図である。
【図５】図１に示す遮蔽機構の減衰部（θ＝３０°）での反射の様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施例に係るレーザー光の遮蔽機構１の構成を示す側面図であり、図２は、本実施例に係るレーザー光の遮蔽機構１をレーザー光の入射側から見た正面図である。
【００１９】
本実施例のレーザー光の遮蔽機構１は、レーザー光を入射し、内部で複数回反射させることにより減衰させる減衰部１０と、減衰部１０をレーザー光の光路に進退させるように回転または直線駆動するアクチュエータ（駆動装置）２０とを備える。減衰部１０はレーザー光の遮蔽を行うクランク状に形成された遮蔽板３０の一方の端部近傍に固定され、遮蔽板３０は図１においてはアクチュエータ２０の出力である回転軸２１に対してネジまたはカシメにより固定され、回転軸２１と一体的に動く。アクチュエータ２０は、本実施例ではロータリーソレノイドを用いており、遮蔽機構１の取り付け板４０に取り付けられ、取り付け板４０はレーザー装置の図示しないケーシングに取り付けられる。取り付け板４０には、レーザー光が通過するレーザー光の通過穴４１が設けられ、レーザー光通過穴４１をレーザー光が透過する。尚、本実施例ではアクチュエータ２０を用いているが、ロータリーソレノイドに限定されるものではなく、モータや歯車機構であっても良い。また、直線的に減衰部１０を動作させ、レーザー光の光路を遮蔽するものであればこれに限定されない。
【００２０】
図３は、本実施例に係るレーザー光の遮蔽機構１の減衰部１０での反射状態を示す減衰部１０の説明図である。減衰部１０は、レーザー光の入射側に開いた円錐状の反射面１２を有する。この円錐状の凹部１１の開口径は、入射するレーザー光のビーム径以上であることが必要である。
【００２１】
本実施例では、減衰部１０は、伝熱性の良いアルミ材を用いている。減衰部１０の凹部１１の反射面１２は、レーザー光を反射させて減衰させるために、耐熱黒色材である黒色アルマイトで表面処理されている。なお、減衰部１０及び遮蔽板３０の材質は、アルミ材に限られず、その他の金属材、炭素繊維、耐熱樹脂等でも可能である。また、減衰部１０と遮蔽板３０は、必ずしも同じ材質でなくても良いが、同じ材質の方が伝熱性の面から好ましい。
【００２２】
図１において、遮蔽板３０の形状はクランク状に屈曲しており、減衰部１０をレーザー光通過穴４１に近づける構成となっている。これにより、レーザー光の遮蔽機構１をコンパクトに構成することが出来、レーザー装置の外側への漏れ光（拡散光）を防ぐことができる。尚、遮蔽板３０の形状は、特にクランク形状に限られるものではなく、平板でもよいし、弓状に形成することにより減衰部１０を遮蔽板４１に近づける構成にしてもよい。
【００２３】
また、減衰部１０、減衰部１０の一方の端面が当接して取り付けられるクランク状の遮蔽板３０は伝熱的に接続されていると共に、遮蔽板３０を駆動するアクチュエータ２０とアクチュエータ２０の取り付け板４０は、伝熱的に接続され、遮蔽機構１にて発生する熱が取り付け板４０を介してケーシング側に逃げる構成となっている。
【００２４】
駆動装置としては、特にアクチュエータ２０に限定されず、ステッピングモータ、直動型ソレノイドなどを採用することも出来る。
【００２５】
減衰部１０の凹部１１の形状は円錐形に限らず、レーザー光の入射側に開いた角錐状などレーザー光を複数回反射させて減衰させる形状であれば良い。減衰部１０の凹部１１が角錐形である場合、角錐形の前記凹部の開口は前記レーザー光のビーム断面と同等又はそれよりも大きいものとすることができる。なお、凹部が角錐形である場合の側面図は、円錐形である場合のものと同様であるので、円錐形のもので代用することが出来る。
【００２６】
次に、本実施例に係るレーザー光の遮蔽機構１の動作について説明する。アクチュエータ２０は通電により動作し、アクチュエータ２０の非通電時には、遮蔽板３０及び減衰部１０は、図２の実線で示された位置（第１位置：レーザー光が通過穴４１を通過することができない遮蔽位置）にあり、図１のように、この位置では減衰部１０はレーザー光を確実に遮断することが出来る。一方、アクチュエータ２０の通電時には、アクチュエータ２０の回転軸２１が図２に示す時計方向に一定の範囲で回動し、回転軸２１に固定された遮蔽板３０及び遮蔽板３０に固定された減衰部１０は、図２に示す点線で描かれた位置（第２位置：レーザー光が通過穴４１を通過する開放位置）へと回動する。よって、この位置ではレーザー光は遮蔽機構１に遮断されることなく、図１に示す取り付け板４０に設けられたレーザー光の通過穴４１を確実に通過する。従って、万一、アクチュエータ２０に不具合等が発生してアクチュエータ２０に通電できない又は通電してもアクチュエータ２０が所望の動作により駆動出来ない等の事態になったとしても、レーザー光は減衰部１０により非通電時と同じように確実に遮断されるものとなるので、より安全側に遮蔽機構１を動作させるようにすることが可能となる。
【００２７】
図３のように、反射面１２がθ＝６０°の場合には、レーザー光が減衰部１０に入射すると、円錐状の凹部１１に形成された黒色アルマイト処理された反射面１２において、複数回反射して減衰して入射側へ戻る。この時、黒色アルマイトの反射率は約２０％（但し、波長１０４０ｎｍの時）なので、１回の減衰反射でレーザー光は約８０％減衰する。図３のように、凹部１１の円錐状の頂角θ＝６０°の時、レーザー光は２回目の反射面１２では反射板１２に対して直角に入射し、入射した角度で反射され、減衰部１０の凹部１１の反射面１２で３回減衰反射されるので、０．２３＝０．００８倍程度に減衰されて入射経路と反射経路が同じ経路をたどり入射側へ戻るものとなる。黒色アルマイトによりレーザー光が減衰される際、レーザー光のエネルギーは、黒色アルマイトにより吸収され、熱エネルギーとなる。減衰部１０の凹部１１の反射面１２で生じた熱は、伝熱的に接続された減衰部１０、減衰部１０の端面が取り付けられる遮蔽板３０、遮蔽板３０を駆動するアクチュエータ２０、取り付け板４０を順次介してケーシング側に放熱されるものとなる。
【００２８】
この場合、減衰部１０の凹部１１は円錐状であるので、円錐形の立体角方向の外側への光の拡散を防ぐことが出来る。また、凹部１１の円錐形の頂角θが約６０度の時、頂角θの二等分線に平行に凹部１１へと入射したレーザー光は、減衰反射されて元の光路に戻るため、入射レーザーの光路の外側に広がらない利点がある。
【００２９】
以上のように、本発明の遮蔽機構１によれば、レーザー光を遮断する際の減衰部１０での反射光及び拡散光を十分に減衰出来る。また、遮蔽機構１そのものが放熱作用を奏するため、別途大型な吸熱部または放熱装置を設ける必要がなく、装置の小型軽量化に有効である。
【００３０】
また、減衰部１０の凹部１１が円錐状や角錐状等の単純な形状で、凹部１１へのレーザー光に対する減衰率を幾何光学的に容易に算出出来るので、容易に設計・開発をすることが出来、低コスト化が可能である。また、実験値と算出値とは良い一致が得られるので、信頼性も高い。さらに、軽量な遮蔽板３０及び減衰部１０で遮蔽機構１を構成出来るので、高速な加工レーザー用（例えば、シャッター開閉時間５〜１０ｍｓ）にも採用出来る。
【００３１】
なお、減衰部１０及び遮蔽板３０の材質は、必要とされる軽量性、耐熱性、熱伝導性を考慮して適切なものを選択可能である。シャッター速度を上昇させるにはより軽量な材質が良い。受けるレーザー光のエネルギーが大きい場合には、レーザー光を受けて減衰部１０に生じ遮蔽板３０に伝わる熱も大きいため、耐熱性の高いものが望ましい。減衰部１０及び遮蔽板３０の熱伝導性が良い場合、減衰部１０が局所的に高温になるのを防げるのと同時に、熱伝導を介した放熱を迅速に行うことが出来る。遮蔽板３０の形状は、十分な放熱が得られる限りにおいて特に限定されず、例えば、遮蔽板３０を高速で駆動するために複数の穴を設けても良い。但し、穴を設けると熱伝導性が低下するので留意が必要である。
【００３２】
図４は、頂角の角度を変えた変形例であり減衰部１０の凹部１１の反射を示す説明図である。例えば、図４のように、減衰部１０の円錐状の凹部１１の頂角θ＝４５°の時、レーザー光は減衰部１０の円錐形の凹部１１の反射面で２回減衰反射され、０．２２＝０．０４倍程度に減衰されて入射側へ戻る構成とすることができる。
【００３３】
図５は、更に頂角の角度を変えた変形例であり、減衰部１０の凹部１１での反射を示す説明図である。例えば、図５のように、減衰部１０の円錐状の凹部１１の頂角θ＝３０°の時、レーザー光は減衰部１０の円錐状の凹部１１の反射面１２で５回反射して減衰され、入射のレーザー光の光量を「１」とした場合、入射に対して０．２５＝０．０００３倍程度に減衰されて入射側へ戻る。
【００３４】
このように、減衰部１０の円錐状の凹部１１の頂角θを変更することで、入射光の減衰率を容易に変更することが出来る。円錐状の頂角θが小さくなるほど、高い減衰率を得ることが出来る。よって、レーザー光の減衰要求と装置の小型化要求を考慮することによって、妥当な円錐形の頂角θを決めることが出来る。
【００３５】
なお、アクチュエータ２０等の駆動装置の取り付け板４０を取り付ける場所は、必ずしもレーザー装置のケーシングに限られない。また、レーザー装置のケーシングそのものにアクチュエータ等の駆動装置を取り付ける構成としても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１  レーザー光の遮蔽機構
１０  減衰部
１１  凹部
１２  反射面
２０  アクチュエータ（駆動装置）
【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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