(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向へ間隔を置いて夫々基準点を有する二つの第一の位置検出器を備え且つ各第一の位置検出器で生じた光電流によりレーザ光の光軸の前記二つの第一の位置検出器の各基準点に対するずれを検出し得るようにしたキャビティ原器を、光学定盤の所定位置に載置、固定し、折り返しミラーの傾き角度を調整してレーザ発振器から発振されたレーザ光の光軸が前記キャビティ原器の二つの第一の位置検出器の各基準点若しくはその近傍を通るよう調整した後、前記キャビティ原器を前記光学定盤から撤去し、次いで、軸線方向へ間隔を置いて夫々基準点を有する二つの第二の位置検出器を備え且つ各第二の位置検出器で生じた光電流によりレーザ光の光軸の前記二つの第二の位置検出器の各基準点に対するずれを検出し得るようにしたキャビティが設置された、高さ方向及び左右方向において分離可能なアライメントベースを、前記光学定盤上の前記キャビティ原器が設置されていた位置へ配置して固定し、前記二つの第二の位置検出器により、レーザ光の光軸の前記二つの第二の位置検出器の各基準点に対するずれを検出し、ずれがある場合には、前記アライメントベースの分離箇所にシムを挟んで、前記キャビティの軸心の高さ及び左右位置を調整することを特徴とするキャビティ軸心の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はキャビティ軸心の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、金属の溶接や加工、医療等の分野において、例えばＹＡＧロッドを用いたレーザ装置が使用されるようになってきており、斯かるレーザ装置の一例としては、図１１に示すごときものがある。
【０００３】
図中、１は直線偏波Ｈｅ−Ｎｅをレーザ光２として発振するようにしたコリメータ付のレーザ発振器、３はレーザ発振器１から出力されたレーザ光２を反射、屈折させて９０度向きを変える折り返しミラー、４は折り返しミラー３で反射、屈折されて向きを変え送られて来たレーザ光２を更に反射、屈折させて９０度向きを変える折り返しミラー、５は折り返しミラー４で反射、屈折されて向きを変え送られて来たレーザ光２を共振させて増幅し発振させるための共振器であり、各折り返しミラー３，４は図１１の紙面と平行な方向へ回動し得るようになっている。
【０００４】
共振器５は、例えば、寸法や水平度を高精度に加工されて光学定盤６上に設置された複数のアライメントベース７と、各アライメントベース７上に夫々設置されたキャビティ８と、レーザ発振器１を基準としてレーザ光２進行方向最前方のキャビティ８の前方及びレーザ光２進行方向最後方のキャビティ８の後方に配設された反射ミラー９，１０を備えている。
【０００５】
上述のレーザ装置においては、レーザ発振器１から発振されたレーザ光２は折り返しミラー３，４で反射し屈折されて共振器５へ導入され、反射ミラー９，１０間で共振、増幅され出力される。
【０００６】
而して、上述のレーザ装置では、何らかの原因によりキャビティ８に欠陥や故障が生じたような場合には、キャビティ８を交換しなければならないが、交換の際には、新たに設置したキャビティ８の軸心（具体的にはキャビティ８に内蔵されたＹＡＧロッドの軸心）をレーザ光２の光軸と一致するよう調整しなければならない。
【０００７】
従来、新たに設置したキャビティ８の軸心をレーザ光２の光軸と一致するよう調整する場合には、例えば、予めレーザ装置の外でアライメントベース７上にキャビティ８及び小孔を設けた板状のアパーチャを配置すると共に、キャビティ８とアパーチャにおける小孔の軸心が一直線上に一致するよう正確に位置決めを行い、キャビティ８及びアパーチャが配置されて位置決めされたアライメントベース７を光学定盤６上に載せ、折り返しミラー３，４の傾き角度を調整しつつアライメントベース７を上下及び左右方向へ移動、調整し、アパーチャの小孔をレーザ光２が通るようにしてキャビティ８の軸心がレーザ光２の光軸と一致するよう調整を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の調整方法では、キャビティ８の交換時には全てのキャビティ８を交換する必要があるうえアパーチャの小孔は小径であるため、レーザ光２が全ての小孔を通るようキャビティ８の位置を調整するのに時間が掛かり、能率の良い交換作業が困難なうえレーザ光２の光軸とキャビティ８の軸心が一致したか否かの判断は作業員が目視で行う必要があるため、高い調整精度を得ることが困難であると言う問題がある。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、キャビティ軸心のレーザ光の光軸に対する調整を容易且つ迅速に能率良く行い得るようにすると共に、高い調整精度を得ることができるようにしたキャビティ軸心の調整方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のキャビティ軸心の調整方法は、軸線方向へ間隔を置いて夫々基準点を有する二つの第一の位置検出器を備え且つ各第一の位置検出器で生じた光電流によりレーザ光の光軸の前記二つの第一の位置検出器の各基準点に対するずれを検出し得るようにしたキャビティ原器を、光学定盤の所定位置に載置、固定し、折り返しミラーの傾き角度を調整してレーザ発振器から発振されたレーザ光の光軸が前記キャビティ原器の二つの第一の位置検出器の各基準点若しくはその近傍を通るよう調整した後、前記キャビティ原器を前記光学定盤から撤去し、次いで、軸線方向へ間隔を置いて夫々基準点を有する二つの第二の位置検出器を備え且つ各第二の位置検出器で生じた光電流によりレーザ光の光軸の前記二つの第二の位置検出器の各基準点に対するずれを検出し得るようにしたキャビティが設置された、高さ方向及び左右方向において分離可能なアライメントベースを、前記光学定盤上の前記キャビティ原器が設置されていた位置へ配置して固定し、前記二つの第二の位置検出器により、レーザ光の光軸の前記二つの第二の位置検出器の各基準点に対するずれを検出し、ずれがある場合には、前記アライメントベースの分離箇所にシムを挟んで、前記キャビティの軸心の高さ及び左右位置を調整する
ものである。
【００１１】
本発明のキャビティ軸心の調整方法によれば、キャビティの軸心のレーザ光の光軸に対する調整を容易且つ迅速に能率良く行い得ることができると共に、高い調整精度を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１３】
図１〜図１０は発明を実施する形態の一例であって、レーザ装置自体の構成は図１１に示すものと同じである。
【００１４】
図１、２中、１１はキャビティ８の軸心をレーザ光２の光軸と一致するよう調整する際に使用するキャビティ原器であり、このキャビティ原器１１は、テーブル状のアライメントベース１２と、アライメントベース１２上面に載置された２組の光軸位置決め治具１３，１３により構成されている。
【００１５】
アライメントベース１２は、上面が平坦な上面板１４及び上面板１４の四隅に下方へ延在するよう垂直状に設けられた脚板１５並びに脚板１５の下端に上面板１４と平行になるよう設けられた基板１６により構成されており、全体としては、ブロック状の鋼材から削り出されて一体構成となっている。
【００１６】
各基板１６には、図１、２に示すように、例えばリーマ孔のようなボルト孔１７が一箇所あたり、２個ずつ上下に貫通するよう穿設されており、ボルト孔１７に挿通されたボルト１８を光学定盤６の上面に螺設した雌ねじ１９に螺合することにより、アライメントベース１２を光学定盤６上に固定し得るようになっている。
【００１７】
光軸位置決め治具１３は、上面板１４の上面に溶接により固設されたブロック状のフレーム２０と、フレーム２０に水平に貫通した中空孔に嵌入した位置検出器２１を備えている。
【００１８】
而して位置検出器２１は、ＰＳＤ位置検出器といわれるもので、その断面形状の一例は図３に示されている。すなわち、位置検出器２１は平板状のシリコン表面にＰ層２２、裏面にＮ層２３、そして中間にあるＩ層２４の三層から構成されており、位置検出器２１に入射した光は光電変換され、光電流Ｉ１，Ｉ２としてＰ層２２に接続された電極２５，２６から分割されて出力されるようになっている。
【００１９】
図３では、電極２５，２６は一方向から見て２本示されているが、実際には、図３に対し９０度位相を異ならせた位置にも電極２５，２６と同様な２本の電極が、光電流を検出して出力し得るよう設けられており、Ｘ軸−Ｙ軸の２方向において、夫々光電流Ｉ１，Ｉ２等の光電流を検出し得るようになっている。
【００２０】
而してＸ軸−Ｙ軸の２方向において夫々光電流Ｉ１，Ｉ２等の値を知れば、位置検出器２１に入射した光の原点２７に対するずれ量及びずれの方向を検知することができるようになっており、キャビティ原器１１における前後の位置検出器２１の原点２７，２７を結んで形成される仮想の線は、上面板１４の上面と平行になるよう形成されている。
【００２１】
キャビティ原器１１における基板１６の底面から位置検出器２１の原点２７までの高さ、基板１６の底面と前後の位置検出器２１の原点２７，２７を結んで形成される仮想の線との平向度、各ボルト孔１７，１７間の左右及び前後方向へのピッチ等必要な部分の精度は予め工場において、正確に加工されている。
【００２２】
本図示例に適用するキャビティ８は図４、５に示されており、キャビティブロック２８の軸線方向先後端部には、図３に示すのと同一の原理で位置検出を行うようにしたＰＳＤ位置検出器といわれる位置検出器２９が嵌め込まれている。而して前後の位置検出器２９の原点３０，３０を結んで形成される仮想の線はキャビティ８の軸心と一致している。
【００２３】
又、本例において、キャビティ８が載置されるアライメントベース３１の組み立てられた場合の外形々状は、キャビティ原器１１のアライメントベース１２と同様な形状であるが、一体構成ではなく、図４〜図８に示すごとく、１枚の上面板３２、４本の脚板３３、４枚の基板３４に分離し得るようになっている。
【００２４】
而して、上面板３２の周縁側部における左右前後部には、１箇所当り２本の雌ねじ３５が長手方向へ所定の間隔で螺設されていると共に、脚板３３の上部には、水平方向へ所定の間隔でボルト孔３６が板厚方向へ向けて穿設されており、ボルト孔３６に挿通されたボルト３７を雌ねじ３５に螺合することにより、脚板３３を上面板３２の側部に対し固定し得るようになっている。
【００２５】
各脚板３３の底面には、上下方向へ延在する２本の雌ねじ３８が板幅方向へ所定の間隔を隔てて螺設されていると共に、各基板３４の脚板３３下端が当接する部分には、雌ねじ３８と同一間隔で板厚方向へ貫通するボルト孔３９が穿設されており、ボルト孔３９に挿通されたボルト４０を雌ねじ３８に螺合することにより、基板３４を脚板３３に対し固定し得るようになっている。尚、ボルト４０の頭は図５に示すように、基板３４の下面に没入し得るようになっている。
【００２６】
基板３４のボルト孔３９を設けた側とは反対側の先端部には、ボルト孔３９と平行に２本のボルト孔４１が穿設されており、ボルト孔４１に挿通されたボルト４２を光学定盤６に螺設されている雌ねじ１９に螺合することにより、基板３４延いては、アライメントベース３１を光学定盤６に対し固定し得るようになっている。
【００２７】
キャビティブロック２８の下端周縁部に設けたフランジ４３には、周縁方向に向けて所定の間隔でボルト孔４４が穿設されていると共に、上面板３２には雌ねじ４５が螺設されており、ボルト孔４４に挿通したボルト４６を雌ねじ４５に螺合することにより、キャビティ８を上面板３２の上面、延いてはアライメントベース３１に固定し得るようになっている。
【００２８】
又、上述のアライメントベース３１における基板３４の底面からキャビティ８のキャビティブロック２８に嵌合した位置検出器２９の原点３０までの高さは、キャビティ原器１１のアライメントベース１２における基板１６の底面から光軸位置決め治具１３のフレーム２０に嵌合した位置検出器２１の原点２７までの高さよりも多少低く形成されている。このようにするのは、アライメントベース３１に設置されるキャビティ８の軸心の高さ位置の調整を容易に行い得るようにするためである。
【００２９】
図９中、４７は上面板３２の周縁側部と脚板３３との間に介在させるためのシム、図１０中、４８は脚板３３の下端と基板３４上面との間に介在させるためのシムである。
【００３０】
次に、新しく交換したキャビティ８の軸心をレーザ光２の光軸に一致させるよう調整を行う場合の手順について説明する。
【００３１】
交換すべきキャビティ８をアライメントベース３１と共に光学定盤６から撤去し、キャビティ原器１１を光学定盤６上に搭載してボルト１８により、キャビティ原器１１を光学定盤６上に固定する。例えばボルト１８が挿通される基板１６のボルト孔１７はリーマ孔であるため、キャビティ原器１１の光学定盤６に対する位置決めは正確に行なわれる。
【００３２】
キャビティ原器１１が光学定盤６に対して設置されたら、図１１に示す折り返しミラー３，４の傾き角度を、レーザ発振器１から発振されたレーザ光２の光軸が位置検出器２１の原点２７を通るように調整する。レーザ光２の光軸が位置検出器２１の原点２７を通るように調整されたか否かは、例えば制御装置において、位置検出器２１の電極２５，２６等から出力された光電流Ｉ１，Ｉ２等の差が零に近い所定の値になったか否かにより判断される。而して、レーザ光２の光軸が位置検出器２１の原点２７若しくはその近傍を通るように調整されれば、レーザ光２の光軸の原点２７に対するＸ軸−Ｙ軸方向のずれはなくなり、レーザ光２の光軸はキャビティ原器１１の軸心と一致したことになる。
【００３３】
レーザ光２の光軸とキャビティ原器１１の軸心とが一致したら、ボルト１８を取り外してキャビティ原器１１を光学定盤６から撤去し、次に、上面板３２及び脚板３３並びに基板３４をボルト３７，４０により一体的に締結してアライメントベース３１を組み立てると共に、アライメントベース３１の上面板３２上に、キャビティ８を予め正確に位置決めしてボルト４６により固定した当該アライメントベース３１を光学定盤６上に載置し、折り返しミラー３，４の傾き角度を固定した状態でレーザ発振器１から発振されたレーザ光２をキャビティ８の位置検出器２９に通し、位置検出器２９の電極２５，２６等から出力される光電流Ｉ１，Ｉ２等の差を検出する。
【００３４】
而して光電流Ｉ１，Ｉ２等の差を検出すれば、その大きさからキャビティ８の軸心のレーザ光２光軸に対するずれ量及びずれの方向が求められる。そこで、光電流Ｉ１，Ｉ２等の差が所定の値よりも大きい場合には、ボルト３７若しくは４０を緩め、ずれ量及びずれ方向に対応して、上面板３２の側縁部と脚板３３背面との間、或いは脚板３３下端と基板３４上面との間にシム４７或いは４８を挟み、キャビティ８の軸心の左右方向位置及び高さ方向位置を調整し、再びボルト３７，４０を締結する。
【００３５】
而して位置検出器２９で検出した光電流Ｉ１，Ｉ２等の差が所定の範囲内に収まれば、キャビティ８の軸心はレーザ光２の光軸に合致したことになる。
【００３６】
本図示例によれば、キャビティ８の軸心のレーザ光２の光軸に対する調整を容易且つ迅速に能率良く行うことができると共に、高い調整精度を得ることができる。
【００３７】
尚、本発明のキャビティ軸心の調整方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１記載のキャビティ軸心の調整方法によれば、キャビティの軸心のレーザ光の光軸に対する調整を容易且つ迅速に能率良く行い得ると共に、高い調整精度を得ることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のキャビティ軸心の調整方法に適用するキャビティ原器を示す斜視図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】本発明のキャビティ軸心の調整方法に適用する位置検出器の原理を示す断面図である。
【図４】本発明のキャビティ軸心の調整方法において、キャビティをアライメントベースと共に光学定盤に設置した状態を示す斜視図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】図４、５に示すアライメントベースの上面板の斜視図である。
【図７】図４、５に示すアライメントベースの脚板の斜視図である。
【図８】図４、５に示すアライメントベースの基板の斜視図である。
【図９】本発明のキャビティ軸心の調整方法において、上面板と脚板との間に適用するシムの一例の正面図である。
【図１０】本発明のキャビティ軸心の調整方法において、脚板と基板との間に適用するシムの一例の斜視図である。
【図１１】一般的なレーザ装置の一例の平面図である。
【符号の説明】
１  レーザ発振器
２  レーザ光
３  折り返しミラー
４  折り返しミラー
６  光学定盤
８  キャビティ
１１  キャビティ原器
２１  位置検出器
２７  原点（基準点）
２９  位置検出器
３０  原点（基準点）
３１  アライメントベース
４７  シム
４８  シム
Ｉ１  光電流
Ｉ２  光電流
【図１】
0004247370.tif 000002
【図２】
0004247370.tif 000003
【図３】
0004247370.tif 000004
【図４】
0004247370.tif 000005
【図５】
0004247370.tif 000006
【図６】
0004247370.tif 000007
【図７】
0004247370.tif 000008
【図８】
0004247370.tif 000009
【図９】
0004247370.tif 000010
【図１０】
0004247370.tif 000011
【図１１】
0004247370.tif 000012