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JP2002178182A - Laser beam machine - Google Patents

Laser beam machine

Info

Publication number
JP2002178182A
JP2002178182A JP2000380523A JP2000380523A JP2002178182A JP 2002178182 A JP2002178182 A JP 2002178182A JP 2000380523 A JP2000380523 A JP 2000380523A JP 2000380523 A JP2000380523 A JP 2000380523A JP 2002178182 A JP2002178182 A JP 2002178182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mirror
optical path
laser
path shifter
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000380523A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Aoyama
博志 青山
Sadao Mori
貞雄 森
Hiroyuki Sugawara
弘之 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Via Mechanics Ltd
Original Assignee
Hitachi Via Mechanics Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Via Mechanics Ltd filed Critical Hitachi Via Mechanics Ltd
Priority to JP2000380523A priority Critical patent/JP2002178182A/en
Publication of JP2002178182A publication Critical patent/JP2002178182A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042Automatically aligning the laser beam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382Removing material by boring or cutting by boring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machine which can surely position laser beams oscillated from a laser oscillator at a high speed to a deflection point of an fθ lens. SOLUTION: The deflection point of the fθ lens 14 is previously aligned to a center Os of a reflecting surface 13a of a mirror 13 and an optical path shifter 7 is arranged between a mirror 5 and the mirror 13. The laser beam reflected by a reflecting surface 5a of the mirror 5 is parallelly moved by the optical path shifter 7 and is made incident on the center of the reflecting surface 13a of the mirror 13. All the laser beams pass the deflection point and intersect with the central axis of the fθ lens 14 at an angle determined by a processing position and therefore the laser beams transmitted through the fθ lens 14 are made incident perpendicularly on the processing surface. Consequently, the axis of the processed hole is perpendicular. The laser beams are parallelly moved by rotating the transmission type optical path shifter and therefore the responsive speed and the processing speed are made faster.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光軸が固定の光源
から出力されたレーザ光を、2個のミラーによりfθレ
ンズの予め定めた位置に入射させ、fθレンズで集光し
たレーザ光により加工を行うレーザ加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam emitted from a light source having a fixed optical axis, which is made incident on a predetermined position of an f.theta. The present invention relates to a laser processing device for performing processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ光によりプリント基板に穴明けを
するためのレーザ加工装置やマーキングを行うレーザ加
工装置では、一般にレーザ発振器を固定しておく。そし
て、レーザ発振器から発振されたレーザ光を、回軸軸を
ねじれの位置に配置した回転自在の2個の反射鏡を介し
てfθレンズに入射させ、ワーク上に集光させて加工を
行う。ここで、焦点距離fのfθレンズは、fθレンズ
の中心軸上の予め定めた点(偏向点という。)を通り中
心軸に対する角度θの光線が、焦点面内におけるfθレ
ンズの中心軸から距離f×θかつ光軸が焦点面に垂直に
入射(集光)するように設計されている。したがって、
偏向点におけるレーザ光の中心軸に対する角度θを変更
することにより、レーザ光を任意の位置に位置決めする
ことができる。
2. Description of the Related Art In a laser processing apparatus for making a hole in a printed circuit board with a laser beam or a laser processing apparatus for making a mark, a laser oscillator is generally fixed. Then, the laser light oscillated from the laser oscillator is made incident on the fθ lens via two rotatable reflecting mirrors whose rotation axes are arranged at twisted positions, and the laser beam is condensed on the work to perform processing. Here, the fθ lens having the focal length f is such that a ray passing through a predetermined point (referred to as a deflection point) on the central axis of the fθ lens and having an angle θ with respect to the central axis is at a distance from the central axis of the fθ lens in the focal plane. It is designed such that f × θ and the optical axis are incident (condensed) perpendicular to the focal plane. Therefore,
By changing the angle θ of the laser light at the deflection point with respect to the central axis of the laser light, the laser light can be positioned at an arbitrary position.

【0003】しかし、例えば、fθレンズの偏向点を、
fθレンズに近い側の反射鏡の反射面上に位置決めした
場合、レーザ発振器側の反射鏡を回転させると、レーザ
光の光軸は偏向点を通過しなくなってしまう。このた
め、ワークの表面を略焦点面に合わせて穴明けをする場
合、穴が斜めに明き、プリント基板の表と裏(或いは穴
底)で穴の位置ずれが発生する。また、マーキングを行
う場合、集光点が反射鏡で設定する位置からずれてしま
い、加工精度が低下する。
However, for example, the deflection point of the fθ lens is
When the reflector is positioned on the reflection surface of the reflector closer to the fθ lens, the optical axis of the laser beam does not pass through the deflection point when the reflector on the laser oscillator is rotated. For this reason, when drilling a hole by aligning the surface of the workpiece substantially with the focal plane, the hole is obliquely drilled, and a positional shift of the hole occurs between the front and back of the printed circuit board (or the bottom of the hole). In addition, when performing marking, the focal point deviates from the position set by the reflecting mirror, and processing accuracy is reduced.

【0004】そこで、特開平5−228673号公報で
は、レーザ発振器とレーザ発振器に近い側の反射鏡との
間に第3の反射鏡を配置し、第3の反射鏡をレーザ光の
光軸方向に移動させることにより、レーザ発振器に近い
側の反射鏡で反射されたレーザ光の中心が、前記第2の
ミラーの中心に照射するように制御している。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-228673, a third reflector is disposed between a laser oscillator and a reflector closer to the laser oscillator, and the third reflector is moved in the optical axis direction of the laser beam. Is controlled so that the center of the laser beam reflected by the reflector closer to the laser oscillator irradiates the center of the second mirror.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】マーキングを行う場
合、すなわち加工部が連続な場合には、上記特開平5−
228673号公報に開示された技術により、加工速度
および加工精度を向上させることができる。
In the case where marking is performed, that is, when the processed portion is continuous, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No.
According to the technique disclosed in Japanese Patent No. 228673, the processing speed and the processing accuracy can be improved.

【0006】しかし、プリント基板に穴明け加工をする
場合、加工位置が不連続であり、しかも毎秒1000個
程度の穴を加工しなければならない。このため、上記特
開平5−228673号公報に開示された技術では応答
が遅く、毎秒1000個程度の穴を加工するような装置
に適用することはできない。
However, when drilling holes in a printed circuit board, the drilling positions are discontinuous, and about 1000 holes must be drilled per second. For this reason, the technique disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-228673 has a slow response and cannot be applied to an apparatus for processing about 1000 holes per second.

【0007】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、レーザ発振器から発
振されたレーザ光をfθレンズの偏向点に高速かつ確実
に位置決めすることができるレーザ加工装置を提供する
にある。
The present invention has been made in view of such a situation of the prior art, and an object thereof is to position a laser beam oscillated from a laser oscillator at a deflection point of an fθ lens quickly and reliably. An object of the present invention is to provide a laser processing device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、レーザ光を発振する光源と、前記レーザ
光の光軸上に配置され、光軸に対する角度を回転軸の回
りに位置決め自在な第1のミラーと、回転軸が前記第1
のミラーの回転軸に対してねじれの位置に配置され、当
該回転軸の回りに位置決め自在な第2のミラーと、前記
2つのミラーで偏向されたレーザ光を集光するfθレン
ズとを備えたレーザ加工装置において、前記光源と前記
fθレンズとの間に、前記レーザ光を平行移動させる透
過型光路シフタを設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source that oscillates a laser beam, and the light source is arranged on the optical axis of the laser beam, and the angle of the laser beam to the optical axis is set around the rotation axis. A first mirror that can be positioned freely and a rotation axis that is the first mirror;
A second mirror disposed at a position twisted with respect to the rotation axis of the mirror, and capable of being positioned around the rotation axis, and an fθ lens for condensing the laser light deflected by the two mirrors. In the laser processing apparatus, a transmission type optical path shifter that translates the laser light is provided between the light source and the fθ lens.

【0009】そして、第2のミラーの中心をfθレンズ
の偏向点とする場合には、前記透過型光路シフタを、前
記光源と前記第1のミラーとの間に配置し、前記第1の
ミラーで偏向されたレーザ光の光軸が前記第2のミラー
の予め定める点に入射するように、前記透過型光路シフ
タ位置決めする。
When the center of the second mirror is the deflection point of the fθ lens, the transmission type optical path shifter is disposed between the light source and the first mirror, and the first mirror is provided. The transmission-type optical path shifter is positioned so that the optical axis of the laser light deflected in the step (c) enters a predetermined point of the second mirror.

【0010】また、第1のミラーの中心をfθレンズの
偏向点とする場合には、前記透過型光路シフタを、前記
第1のミラーと前記第2のミラーとの間に配置し、前記
第1のミラーで反射された前記レーザ光の光軸をLta
n2ε(ただし、εは前記第2のミラーの回転角度、ま
た、Lは前記第1のミラーの回転の軸心と前記第2のミ
ラーの回転の軸心との距離)移動させるように、位置決
めすることができる。
In the case where the center of the first mirror is the deflection point of the fθ lens, the transmission type optical path shifter is disposed between the first mirror and the second mirror. The optical axis of the laser beam reflected by the first mirror is Lta
n2ε (where ε is the rotation angle of the second mirror, and L is the distance between the axis of rotation of the first mirror and the axis of rotation of the second mirror). can do.

【0011】前記透過型光路シフタとしては、一方の頂
角を他方の底辺側と対向させ、かつ対向する面を平行に
配置した2個のくさび型透明体で形成し、あるいは、両
面が平行な板状の透明体から形成することができる。
The transmission type optical path shifter is formed of two wedge-shaped transparent bodies in which one apex is opposed to the other base and the opposed faces are arranged in parallel, or both faces are parallel. It can be formed from a plate-shaped transparent body.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on the illustrated embodiment.

【0013】図1、2は本発明の第1の実施の形態に係
るレーザ加工機の構成例を示す図であり、図1は平面
図、図2は側面図である。レーザ発振器1の光軸P上に
は、アパーチャ2、固定のミラー3、第1のミラー5、
光路シフタ7、第2のミラー13およびfθレンズ14
が配置されている。
FIGS. 1 and 2 show a configuration example of a laser beam machine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view and FIG. 2 is a side view. On the optical axis P of the laser oscillator 1, an aperture 2, a fixed mirror 3, a first mirror 5,
Optical path shifter 7, second mirror 13, and fθ lens 14
Is arranged.

【0014】ミラー5はモータ6に支持され、紙面に垂
直な回転の軸線Mの回りに、任意の角度に位置決め自在
である。
The mirror 5 is supported by a motor 6 and can be positioned at any angle around a rotation axis M perpendicular to the plane of the drawing.

【0015】光路シフタ7は、レーザ光に対して透明な
材質で形成され、表面に反射防止コーティングが施され
たくさび8とくさび9で構成されている。くさび8、9
は、頂角が等しく、対向する面が平行かつ頂角側と底辺
側が向き合うようにして、ホルダ10aに保持されてい
る。ホルダ10aはモータ10に支持され、図1におけ
る紙面と垂直な方向を回転軸として、任意の角度に位置
決め自在である。
The optical path shifter 7 is composed of a wedge 8 and a wedge 9 which are formed of a material transparent to laser light and whose surface is provided with an antireflection coating. Wedges 8, 9
Are held by the holder 10a such that the apex angles are equal, the opposing surfaces are parallel and the apex side and the base side face each other. The holder 10a is supported by the motor 10, and can be positioned at an arbitrary angle with the direction perpendicular to the plane of FIG. 1 as a rotation axis.

【0016】光路シフタ7の基準位置は、基準位置にあ
る反射面5aで反射されたレーザ光がくさび8の側面8
aに垂直に入射する位置である。
The reference position of the optical path shifter 7 is such that the laser light reflected by the reflection surface 5a at the reference position is positioned on the side surface 8 of the wedge 8.
This is a position where the light is perpendicularly incident on a.

【0017】ミラー13は、モータ12の回転軸に支持
され、紙面と平行(すなわち、軸線Mと90度ねじれの
位置にある)軸線Nの回りに、任意の角度に位置決め自
在である。また、反射面13aの中心Os(軸線N上の
点であり、ミラー13の幅方向および長手方向の中心で
ある。)は、くさび8の側面8aに垂直に入射したレー
ザ光のくさび9からの透過光が軸線Nに直角に入射する
位置に位置決めされている。
The mirror 13 is supported by a rotating shaft of the motor 12 and is freely positionable at an arbitrary angle about an axis N parallel to the plane of the drawing (that is, at a position twisted by 90 degrees with respect to the axis M). The center Os of the reflecting surface 13a (the point on the axis N, which is the center in the width direction and the longitudinal direction of the mirror 13) is located at the center Os of the mirror 13 from the wedge 9 of the laser beam that is perpendicularly incident on the side surface 8a of the wedge 8. It is positioned at a position where the transmitted light is incident on the axis N at right angles.

【0018】fθレンズ14は中心軸Sが紙面に垂直、
かつ偏向点Hが反射面13aの中心Osに一致するよう
に位置決めされている。
Lens 14 has a central axis S perpendicular to the paper surface,
In addition, the deflection point H is positioned so as to coincide with the center Os of the reflection surface 13a.

【0019】制御装置16は、モータ6、モータ10、
モータ12およびレーザ発振器1を制御する。
The control device 16 includes a motor 6, a motor 10,
The motor 12 and the laser oscillator 1 are controlled.

【0020】ワーク15は、加工領域の中心を中心軸S
に合わせて固定されている。
The workpiece 15 has a center axis S
It is fixed to fit.

【0021】ここで、光路シフタの機能を図3を用いて
説明する。くさび8、9の頂角は等しく、かつ、対向す
る面は平行であるから、くさび8に入射する入射光Kと
くさび9から出射する透過光k1は平行である。したが
って、同図(a)に示すように、ホルダ10aを左に回
転させ、くさび8、9を点線で示す位置から実線で示す
位置に回転させると、透過光k2は透過光k1に対して
図の下方に移動する。また、同図(b)に示すように、
ホルダ10aを右に回転させると、透過光k3は透過光
k1に対して図の上方に移動する。すなわち、ホルダ1
0aを回転させることにより、入射光の位置を変えず
に、透過光を平行に移動させることができる。
Here, the function of the optical path shifter will be described with reference to FIG. Since the apex angles of the wedges 8 and 9 are equal and the opposing surfaces are parallel, the incident light K incident on the wedge 8 and the transmitted light k1 emitted from the wedge 9 are parallel. Therefore, as shown in FIG. 2A, when the holder 10a is rotated to the left and the wedges 8 and 9 are rotated from the positions indicated by the dotted lines to the positions indicated by the solid lines, the transmitted light k2 is different from the transmitted light k1. To move down. Also, as shown in FIG.
When the holder 10a is rotated right, the transmitted light k3 moves upward in the figure with respect to the transmitted light k1. That is, the holder 1
By rotating Oa, the transmitted light can be moved in parallel without changing the position of the incident light.

【0022】このように構成された第1の実施形態に係
るレーザ加工機の動作は以下のようになる。
The operation of the laser beam machine according to the first embodiment configured as described above is as follows.

【0023】制御装置16は、加工プログラムに記載さ
れた加工個所のY座標に基づき、反射面5aの基準位置
からの角度θyを、また加工個所のX座標に基づき、反
射面13aの基準位置からの角度θxを演算する。ま
た、求めた角度θyに基づき、光路シフタ7から出射し
たレーザ光を中心Osに入射させることができるホルダ
10aの角度αを演算あるいは予め記憶されたテーブル
から求める。そして、反射面5aを角度θy、反射面1
3aを角度θx、ホルダ10aを角度αだけ回転させた
後、レーザ発振器1を動作させ、レーザ光を発振させ
る。
The control device 16 calculates the angle θy from the reference position of the reflecting surface 5a based on the Y coordinate of the processing location described in the processing program, and calculates the angle θy from the reference position of the reflecting surface 13a based on the X coordinate of the processing location. Is calculated. Further, based on the obtained angle θy, the angle α of the holder 10a that allows the laser light emitted from the optical path shifter 7 to enter the center Os is calculated or obtained from a table stored in advance. Then, the reflecting surface 5a is set to the angle θy,
After rotating the holder 3a by the angle θx and the holder 10a by the angle α, the laser oscillator 1 is operated to oscillate laser light.

【0024】レーザ発振器1から発振されたレーザ光
は、アパーチャ2により外形を整形され、固定のミラー
3、反射面5aを介して光路シフタ7に入射する。そし
て、光路シフタ7により透過光の光軸が平行移動して、
中心Osに入射する。そして、fθレンズ14を通り、
ワーク15の表面に集光され(アパーチャ2の像が結像
され)、ワーク15を加工する。なお、光路シフタ7を
回転させない場合、図1中に1点鎖線で示すように、透
過光は中心Osから外れた点Os1に入射する。
The laser beam oscillated from the laser oscillator 1 is shaped by the aperture 2 and enters the optical path shifter 7 via the fixed mirror 3 and the reflecting surface 5a. Then, the optical axis of the transmitted light is translated by the optical path shifter 7,
The light enters the center Os. Then, through the fθ lens 14,
The light is focused on the surface of the work 15 (an image of the aperture 2 is formed), and the work 15 is processed. When the optical path shifter 7 is not rotated, as shown by a dashed line in FIG. 1, the transmitted light is incident on a point Os1 deviated from the center Os.

【0025】図4は、ワーク15に入射するY軸方向の
レーザ光の入射角度を説明する図である。この実施の形
態では、反射面5aで反射されたレーザ光は、光路Aか
ら光路Bに平行に移動し、反射角度2θy(反射面5a
を基準位置からθy回転させると、反射光は2θy回転
する。)を維持した状態で中心Os、すなわち偏向点H
に入射する。この結果、レーザ光はY軸方向に関してワ
ーク15の表面に垂直に入射する。また、偏向点Hは軸
線N上にあるから、X軸方向に関しても、レーザ光はワ
ーク15の表面に垂直に入射する。したがって、加工し
た穴の軸線が垂直になる。一方、光路シフタ7を回転さ
せないとすると、2点鎖線で示すように、レーザ光は偏
向点Hを通らないため、Y軸方向に関して、ワーク15
の表面に斜めに入射するため、加工した穴の軸線が傾
く。
FIG. 4 is a view for explaining the incident angle of the laser beam in the Y-axis direction incident on the work 15. In this embodiment, the laser light reflected by the reflection surface 5a moves from the optical path A in parallel to the optical path B, and has a reflection angle 2θy (the reflection surface 5a
Is rotated θy from the reference position, the reflected light rotates 2θy. ), The center Os, that is, the deflection point H
Incident on. As a result, the laser light is perpendicularly incident on the surface of the work 15 in the Y-axis direction. In addition, since the deflection point H is on the axis N, the laser beam also enters the surface of the work 15 perpendicularly in the X-axis direction. Therefore, the axis of the processed hole becomes vertical. On the other hand, if the optical path shifter 7 is not rotated, the laser beam does not pass through the deflection point H, as indicated by the two-dot chain line, so that the work 15
, The axis of the processed hole is inclined.

【0026】この実施例では、光路シフタとして1組の
くさびを組み合わせたものを用いたので、回転角に対す
る光路のシフト量(平行移動させる距離)が大きい。し
たがって、必要なシフト量を得るための回転量を小さく
でき、光路シフタの応答速度を向上させることができ
る。
In this embodiment, a combination of a pair of wedges is used as the optical path shifter, so that the amount of shift of the optical path with respect to the rotation angle (the distance to translate) is large. Therefore, the rotation amount for obtaining the required shift amount can be reduced, and the response speed of the optical path shifter can be improved.

【0027】また、レーザー光はミラー13の中心Os
に入射するから、反射面13aを大きくする必要がな
い。この結果、ミラー13を小形にでき、ミラー13の
位置決め速度を向上させることができる。
Further, the laser beam is applied to the center Os of the mirror 13.
, It is not necessary to enlarge the reflecting surface 13a. As a result, the size of the mirror 13 can be reduced, and the positioning speed of the mirror 13 can be improved.

【0028】なお、光路シフタ7によるレーザ光のシフ
ト量が多少ずれても、偏向点に対するずれ量はほぼ補償
されているので、光路シフタ7の回転角の制御精度はそ
れほど必要としない。
It should be noted that even if the shift amount of the laser beam by the optical path shifter 7 is slightly shifted, the shift amount with respect to the deflection point is almost compensated, so that the control accuracy of the rotation angle of the optical path shifter 7 is not so required.

【0029】また、くさび8とくさび9の頂角は同じに
しなくてもよい。この場合、入射光と出射光は平行でな
くなるが、光路シフタを回転させることにより、頂角を
同じにした場合と同様に、透過光を平行に移動させるこ
とができる。
The apex angles of the wedges 8 and 9 need not be the same. In this case, the incident light and the outgoing light are no longer parallel. However, by rotating the optical path shifter, the transmitted light can be moved in parallel, as in the case where the apex angle is the same.

【0030】また、後述する第2の実施の形態の場合と
同様に、光路シフタ7を光源とミラー3との間に配置し
てもよい。
The optical path shifter 7 may be disposed between the light source and the mirror 3 as in the case of a second embodiment described later.

【0031】図5は本発明の第2の実施の形態に係るレ
ーザ加工機の構成例を示す平面図であり、図1、2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。
FIG. 5 is a plan view showing an example of the configuration of a laser beam machine according to a second embodiment of the present invention. A duplicate description will be omitted.

【0032】光路シフタ20は両面が平行な板状の透明
体で形成され、モータ22により回転自在である。光路
シフタ20はミラー3とミラー5の間に配置されてい
る。光路シフタ20の基準位置は、ミラー3で反射され
たレーザ光が光路シフタ20の側面に垂直に入射する位
置である。なお、上記第1の実施の形態のと同様に、f
θレンズ14は中心軸Sが紙面に垂直かつ偏向点Hが反
射面13aの中心Osに一致するように位置決めされて
いる。
The optical path shifter 20 is formed of a plate-shaped transparent body having two parallel surfaces, and is rotatable by a motor 22. The optical path shifter 20 is disposed between the mirror 3 and the mirror 5. The reference position of the optical path shifter 20 is a position where the laser light reflected by the mirror 3 is perpendicularly incident on the side surface of the optical path shifter 20. Note that, as in the first embodiment, f
lens 14 is positioned such that center axis S is perpendicular to the paper surface and deflection point H coincides with center Os of reflection surface 13a.

【0033】このように構成された第2の実施の形態に
係るレーザ加工機の動作は以下のようになる。
The operation of the laser beam machine according to the second embodiment configured as described above is as follows.

【0034】制御装置16は、加工プログラムに記載さ
れた加工個所のY座標に基づき、反射面5aの基準位置
からの角度θyを、また加工個所のX座標に基づき、反
射面13aの基準位置からの角度θxを演算する。
The control device 16 calculates the angle θy from the reference position of the reflection surface 5a based on the Y coordinate of the processing location described in the processing program, and calculates the angle θy from the reference position of the reflection surface 13a based on the X coordinate of the processing location. Is calculated.

【0035】また、求めた角度θyに基づき、反射面5
aで反射されたレーザ光を中心Osに入射させることが
できる反射面5a上の位置Qを求めた後、ミラー3で反
射されたレーザ光を位置Qに入射させることができる光
路シフタ20の回転角度βを演算あるいは予め記憶され
たテーブルから求める。そして、反射面5aを角度θ
y、反射面13aを角度θx、光路シフタ20を角度β
だけ回転させた後、レーザ発振器1を動作させ、レーザ
光を発振させる。
Further, based on the obtained angle θy, the reflection surface 5
After determining the position Q on the reflecting surface 5a where the laser light reflected by the mirror 3 can be incident on the center Os, the rotation of the optical path shifter 20 that can cause the laser light reflected by the mirror 3 to be incident on the position Q The angle β is calculated or obtained from a table stored in advance. Then, the reflection surface 5a is set at an angle θ.
y, the reflection surface 13a has an angle θx, and the optical path shifter 20 has an angle β.
Then, the laser oscillator 1 is operated to emit laser light.

【0036】この実施の形態では、光路シフタ20を両
面が平行な板状の透明体としたので、信頼性が高く、か
つ製作が容易である。
In this embodiment, since the optical path shifter 20 is a plate-shaped transparent body whose both surfaces are parallel, the reliability is high and the manufacture is easy.

【0037】また、この実施の形態では、光路シフタ2
0をミラー3とミラー5の間に配置したが、光路シフタ
20はレーザ発振器1とミラー13との間であれば、ど
こに配置してもよい(実用的には、アパーチャ2とミラ
ー13との間)ため、設計の自由度が大きくなる。
In this embodiment, the optical path shifter 2
0 is disposed between the mirror 3 and the mirror 5, but the optical path shifter 20 may be disposed anywhere between the laser oscillator 1 and the mirror 13 (in practice, the optical path shifter 20 is disposed between the aperture 2 and the mirror 13). Therefore, the degree of freedom in design increases.

【0038】なお、光路シフト20の両面を平行にしな
くてもよい。この場合、入射光と出射光は平行でなくな
るが、光路シフタを回転させることにより、両面が平行
な場合と同様に、透過光を平行に移動させることができ
る。
The optical path shift 20 need not be parallel on both sides. In this case, the incident light and the outgoing light are not parallel, but by rotating the optical path shifter, the transmitted light can be moved in parallel, as in the case where both surfaces are parallel.

【0039】図6は、本発明の第3の実施の形態に係る
レーザ加工機の構成例を示す側面図であり、図1、2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。
FIG. 6 is a side view showing a configuration example of a laser beam machine according to a third embodiment of the present invention, in which the same reference numerals as those in FIGS. And a duplicate description will be omitted.

【0040】この実施の形態では、fθレンズ14の偏
向点Hが、ミラー5の反射面5aの中心Ofに位置決め
されている。光路シフタ30は、ミラー5とミラー13
との間に配置されている。なお、光路シフタ30として
は、上記の光路シフタ7あるいは光路シフタ20のいず
れであってもよい。また、軸線Mと軸線Nの距離はLで
ある。
In this embodiment, the deflection point H of the fθ lens 14 is positioned at the center Of of the reflection surface 5a of the mirror 5. The optical path shifter 30 includes the mirror 5 and the mirror 13
And is located between. The optical path shifter 30 may be any one of the optical path shifter 7 and the optical path shifter 20 described above. The distance between the axis M and the axis N is L.

【0041】このように構成された第3の実施の形態に
係るレーザ加工機の動作は以下のようになる。
The operation of the laser beam machine according to the third embodiment thus configured is as follows.

【0042】制御装置16は、加工プログラムに記載さ
れた加工個所のY座標に基づき、反射面5aの基準位置
からの角度θyを、また加工個所のX座標に基づき、反
射面13aの基準位置からの角度εを演算する。また、
求めた角度εに基づき、光路シフタ30を、ミラー5で
反射されたレーザ光の光軸が、Ltan2εだけ移動さ
せる角度γを、演算あるいは予め記憶されたテーブルか
ら求める。そして、反射面5aを角度θy、反射面13
aを角度ε、光路シフタ30を角度γだけ回転させた
後、レーザ発振器1を動作させ、レーザ光を発振させ
る。
The control device 16 calculates the angle θy from the reference position of the reflection surface 5a based on the Y coordinate of the processing location described in the processing program, and calculates the angle θy from the reference position of the reflection surface 13a based on the X coordinate of the processing location. Is calculated. Also,
Based on the obtained angle ε, the angle γ at which the optical axis of the laser beam reflected by the mirror 5 moves the optical path shifter 30 by Ltan2ε is calculated or obtained from a previously stored table. Then, the reflecting surface 5a is set to the angle θy,
After rotating a by an angle ε and the optical path shifter 30 by an angle γ, the laser oscillator 1 is operated to oscillate laser light.

【0043】光路シフタ30がないとすると、N軸方向
から見たミラー5で反射したレーザ光は、図中2点鎖線
で示すように、図の右方に直進して反射面13aに入射
し、反射光Cは、N軸上から角度2εでfθレンズ14
に入射する。ここで、反射光Cを光源側に逆にたどる
と、図中点線で示すように、点OfからLtan2ε離
れた点Of1から出力されるレーザ光になっている。点
Of1から出力されるレーザ光は偏光点Hを通らないレ
ーザ光であるから、fθレンズ14を透過したレーザ光
は、X方向に関して、ワーク15に対して斜めに入射す
る。
Assuming that the optical path shifter 30 is not provided, the laser beam reflected by the mirror 5 viewed from the N-axis direction travels rightward in the figure and enters the reflection surface 13a as shown by a two-dot chain line in the figure. , The reflected light C from the N axis at an angle 2ε
Incident on. Here, when the reflected light C is traced back to the light source side, as shown by a dotted line in the figure, it becomes a laser beam output from a point Of1 Ltan2ε away from the point Of. Since the laser light output from the point Of1 does not pass through the polarization point H, the laser light transmitted through the fθ lens 14 is obliquely incident on the work 15 in the X direction.

【0044】これに対し、この実施の形態では、図中実
線で示すように、光路シフタ30を用いることにより、
ミラー5で反射したレーザ光を光路をLtan2εだけ
平行移動させて反射面13aに入射させる。すなわち、
反射面13aに入射させるレーザ光を点Ofすなわち偏
向点Hを通るレーザ光とするので、fθレンズ14を透
過したレーザ光は、X方向に関して、ワーク15に垂直
に入射する。また、偏向点Hは反射面5aの点Ofに一
致しているから、Y方向に関して、レーザ光はワーク1
5に垂直に入射する。したがって、加工した穴の軸線が
垂直になる。
On the other hand, in this embodiment, as shown by a solid line in FIG.
The laser beam reflected by the mirror 5 is parallel-shifted in the optical path by Ltan2ε and is incident on the reflection surface 13a. That is,
Since the laser light to be incident on the reflection surface 13a is the laser light passing through the point Of, that is, the deflection point H, the laser light transmitted through the fθ lens 14 is incident on the work 15 perpendicularly in the X direction. In addition, since the deflection point H coincides with the point Of of the reflection surface 5a, the laser light is applied to the work 1 in the Y direction.
5 is perpendicularly incident. Therefore, the axis of the processed hole becomes vertical.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源とfθレンズとの間に、レーザ光を平行移動させる
透過型光路シフタを設けるから、総てのレーザ光が加工
位置で決まる角度を維持した状態で前記fθレンズの偏
向点を通るように制御することができる。この結果、穴
明け加工の場合、ワークに対して垂直の穴を加工するこ
とができる。
As described above, according to the present invention,
Since a transmission type optical path shifter that translates the laser light is provided between the light source and the fθ lens, control is performed so that all the laser light passes through the deflection point of the fθ lens while maintaining an angle determined by the processing position. can do. As a result, in the case of drilling, a hole perpendicular to the workpiece can be formed.

【0046】また、透過型光路シフタを、2個のくさび
型透明体、あるいは、両面が平行な板状の透明体とし
て、これらを回転させることにより、前記レーザ光を平
行移動させるので、応答速度を速くでき、加工速度を速
くすることができる。
Further, the transmission type optical path shifter is made of two wedge-shaped transparent bodies or a plate-shaped transparent body whose both surfaces are parallel to each other. And the processing speed can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るレーザ加工機
の構成例を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a laser beam machine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係るレーザ加工機
の構成例を示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing a configuration example of the laser beam machine according to the first embodiment of the present invention.

【図3】光路シフタの機能を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a function of an optical path shifter.

【図4】ワーク15に入射するY軸方向のレーザ光の入
射角度を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an incident angle of a laser beam in a Y-axis direction incident on a work 15;

【図5】本発明の第2の実施の形態に係るレーザ加工機
の構成例を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a configuration example of a laser beam machine according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施の形態に係るレーザ加工機
の構成例を示す側面図である。
FIG. 6 is a side view showing a configuration example of a laser beam machine according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 ミラー 5a ミラー5の反射面 7 光路シフタ 13 ミラー 13a ミラー13の反射面 14 fθレンズ Os 反射面の中心 Reference Signs List 5 mirror 5a reflection surface of mirror 5 7 optical path shifter 13 mirror 13a reflection surface of mirror 13 fθ lens Os center of reflection surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 弘之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Fターム(参考) 2H041 AA12 AB26 AC01 AZ02 AZ05 2H045 AB13 AB53 4E068 CA06 CB05 CD08 CD12 DA11 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Hiroyuki Sugawara 502 Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki F-term in the Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (Reference) 2H041 AA12 AB26 AC01 AZ02 AZ05 2H045 AB13 AB53 4E068 CA06 CB05 CD08 CD12 DA11

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を発振する光源と、前記レーザ
光の光軸上に配置され、光軸に対する角度を回転軸の回
りに位置決め自在な第1のミラーと、回転軸が前記第1
のミラーの回転軸に対してねじれの位置に配置され、当
該回転軸の回りに位置決め自在な第2のミラーと、前記
2つのミラーで偏向されたレーザ光を集光するfθレン
ズとを備えたレーザ加工装置において、 前記光源と前記fθレンズとの間に、前記レーザ光を平
行移動させる透過型光路シフタを設けたことを特徴とす
るレーザ加工装置。
1. A light source for oscillating laser light, a first mirror disposed on an optical axis of the laser light and capable of positioning an angle with respect to the optical axis around a rotation axis, and a rotation axis of the first mirror.
A second mirror disposed at a position twisted with respect to the rotation axis of the mirror, and capable of being positioned around the rotation axis, and an fθ lens for condensing the laser light deflected by the two mirrors. In the laser processing apparatus, a transmission type optical path shifter that translates the laser light is provided between the light source and the fθ lens.
【請求項2】 前記透過型光路シフタが前記光源と前記
第1のミラーとの間に配置され、前記第1のミラーで偏
向されたレーザ光の光軸が前記第2のミラーの予め定め
る点に入射するように、前記透過型光路シフタが位置決
めされることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工
装置。
2. The transmission type optical path shifter is disposed between the light source and the first mirror, and the optical axis of the laser light deflected by the first mirror is set at a predetermined point on the second mirror. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the transmission type optical path shifter is positioned so as to be incident on the laser beam.
【請求項3】 前記透過型光路シフタが前記第1のミラ
ーと前記第2のミラーとの間に配置され、前記第1のミ
ラーで反射された前記レーザ光の光軸をLtan2ε
(ただし、εは前記第2のミラーの回転角度、また、L
は前記第1のミラーの回転軸と前記第2のミラーの回転
軸との距離)移動させるように、前記透過型光路シフタ
が位置決めされることを特徴とする請求項1に記載のレ
ーザ加工装置。
3. The transmission type optical path shifter is disposed between the first mirror and the second mirror, and sets the optical axis of the laser light reflected by the first mirror to Ltan2ε.
(Where ε is the rotation angle of the second mirror, and L
2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the transmission type optical path shifter is positioned so as to move (a distance between a rotation axis of the first mirror and a rotation axis of the second mirror). 3. .
【請求項4】 前記透過型光路シフタが、一方の頂角を
他方の底辺側と対向させ、かつ対向する面を平行に配置
した2個のくさび型透明体で形成されていることを特徴
とする請求項1ないし請求項3いずれか1項に記載のレ
ーザ加工装置。
4. The transmission-type optical path shifter is formed of two wedge-shaped transparent bodies having one apex angle facing the other bottom side and facing surfaces parallel to each other. The laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 前記透過型光路シフタが、両面を平行に
形成した板状の透明体からなることを特徴とする請求項
1ないし請求項3いずれか1項に記載のレーザ加工装
置。
5. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the transmission type optical path shifter is formed of a plate-shaped transparent body having both surfaces formed in parallel.
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