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JPS6245037B2 - - Google Patents
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JPS6245037B2 - - Google Patents

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JPS6245037B2
JPS6245037B2 JP58208520A JP20852083A JPS6245037B2 JP S6245037 B2 JPS6245037 B2 JP S6245037B2 JP 58208520 A JP58208520 A JP 58208520A JP 20852083 A JP20852083 A JP 20852083A JP S6245037 B2 JPS6245037 B2 JP S6245037B2
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JP
Japan
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laser
mirror
processing
oscillator
laser oscillator
Prior art date
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JP58208520A
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Japanese (ja)
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JPS60102287A (en
Inventor
Takeshi Masaki
Koichi Kawada
Yukio Sakagaito
Katsumasa Yamaguchi
Hiromichi Jodai
Hirokado Toba
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067Dividing the beam into multiple beams, e.g. multi-focusing
    • B23K26/0673Dividing the beam into multiple beams, e.g. multi-focusing into independently operating sub-beams, e.g. beam multiplexing to provide laser beams for several stations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザー光を利用して材料加工を行う
レーザー加工機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a laser processing machine that processes materials using laser light.

従来例の構成とその問題点 レーザー加工機はレーザー発振器とレーザー光
を導き収束する光学系とによつて構成される。
Conventional configuration and its problems A laser processing machine is composed of a laser oscillator and an optical system that guides and focuses laser light.

レーザー加工機を用いた生産システムを構成す
る場合、同時に数ケ所で加工を行うことができな
ければならない。そのために、大出力のレーザー
発振器を1台設け、光学系にレーザー光を分岐す
るビームスプリツターを設けて、数ケ所でレーザ
ー加工を行えるように構成する方法が従来から行
われている。このビームスプリツターを用いたレ
ーザー光の分岐法を第1図を用いて説明する。
When configuring a production system using a laser processing machine, it is necessary to be able to perform processing at several locations at the same time. For this purpose, a conventional method has been used in which a single high-output laser oscillator is provided and a beam splitter is provided in the optical system to split the laser beam, so that laser processing can be performed at several locations. A method of splitting laser light using this beam splitter will be explained with reference to FIG.

1はレーザー発振器である。2はレーザー光を
半分透過させ半分反射させるビームスプリツター
である。3はレーザー光を反射させるミラーであ
る。4,5はそれぞれレーザー加工の被加工材で
ある。6,7,8はレーザー光である。レーザー
発振器1より発振するレーザー光6をビームスプ
リツタ2によりレーザー光7と8に分岐する。レ
ーザー光7はそのまま被加工材4へレーザー光8
はミラー3により偏向させて被加工材5へ照射さ
れる。このビームスプリツター2を用いたレーザ
ー光の分岐法では次のような問題がある。第1に
例えば百ワツトのレーザ光を2つに分岐する場合
分岐後のレーザー光は50ワツトにしかすぎない。
第2に、ビームスプリツター2により分岐したレ
ーザー光(7及び8)はすべて同じ比率出力にな
る。そのためそれぞれで加工条件を変えることが
できない。第3に、レーザ発振器1として大出力
のものが必要となる。第4に、ビームスプリツタ
ー2によるレーザー光のエネルギー損失があり、
出力の均等割ができない高出力の発振子はミラー
損傷が激しくピーク値が半減し加工性能が劣る。
1 is a laser oscillator. 2 is a beam splitter that transmits half the laser beam and reflects the other half. 3 is a mirror that reflects the laser beam. 4 and 5 are workpieces for laser processing, respectively. 6, 7, and 8 are laser beams. A laser beam 6 oscillated by a laser oscillator 1 is split into laser beams 7 and 8 by a beam splitter 2. Laser light 7 is directly transmitted to workpiece 4 as laser light 8
is deflected by the mirror 3 and irradiated onto the workpiece 5. This laser beam splitting method using the beam splitter 2 has the following problems. First, for example, when a 100 watt laser beam is split into two, the laser beam after the split is only 50 watts.
Second, the laser beams (7 and 8) split by the beam splitter 2 all have the same ratio output. Therefore, it is not possible to change the processing conditions for each. Thirdly, the laser oscillator 1 needs to have a high output. Fourth, there is energy loss of the laser light due to the beam splitter 2,
High-power oscillators whose output cannot be divided evenly are severely damaged by mirrors, and the peak value is halved, resulting in poor processing performance.

以上示したように、ビームスプリツター2を用
いたレーザー光を分割するレーザー加工機は多く
の問題がある。
As shown above, the laser processing machine that uses the beam splitter 2 to split laser light has many problems.

発明の目的 本発明は、以上に示した問題点を解決しレーザ
ー加工機を生産システムとして幅広く用いるため
に、各分岐先での加工法を任意に行うことがで
き、エネルギーの損失を小さくしたレーザー加工
機を提供することを目的とするものである。
Purpose of the Invention In order to solve the above-mentioned problems and widely use a laser processing machine as a production system, the present invention has been devised to provide a laser beam processing machine that can perform any processing method at each branch point and reduces energy loss. The purpose is to provide processing machines.

発明の構成 レーザー加工機で加工を行う場合に、加工材
料、加工法(切断,溶接,微細加工等)に応じ
て、レーザー発振器の出力のコントロールが必要
であり、本発明はレーザー光の発振をパルス発振
させ、そのパルスの周波数とパルスデユテイ比を
変えてレーザー発振器の出力のコントロールを可
能にすることにより上記目的を達成するもので、
レーザー発振器と、前記レーザー発振器の光軸上
に設けられた少なくとも1個の回転チヨツパーミ
ラーと、前記回転チヨツパーミラーの窓部とミラ
ー部とを検出する検出器とを備え、前記検出器の
出力波形に基づいてレーザー発振器の発振周波
数、パルスデユテイ比を整形しレーザーの発振を
行うことによつて、レーザー発振器1つで複数の
加工を同時に行えるレーザー加工機を提供するも
のである。
Structure of the Invention When processing with a laser processing machine, it is necessary to control the output of the laser oscillator depending on the processing material and processing method (cutting, welding, microfabrication, etc.), and the present invention The above purpose is achieved by making it possible to control the output of the laser oscillator by oscillating pulses and changing the frequency and pulse duty ratio of the pulses.
comprising a laser oscillator, at least one rotating chopper mirror provided on the optical axis of the laser oscillator, and a detector for detecting a window portion and a mirror portion of the rotating chopper mirror, and based on the output waveform of the detector. By shaping the oscillation frequency and pulse duty ratio of the laser oscillator and oscillating the laser, the present invention provides a laser processing machine that can simultaneously perform a plurality of processes using a single laser oscillator.

実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は本発明の一実施例であるレーザー加工
機の概観図を示す。
FIG. 2 shows an overview of a laser processing machine which is an embodiment of the present invention.

図は一つの発振器で三つの加工材を加工する場
合の例を示している。
The figure shows an example of processing three workpieces with one oscillator.

第2図aにおいて、9はレーザー発振器でパル
ス発振しレーザー光10を発振する。11,12
は回転数制御装置13によつて制御される回転駆
動部である。14,15は回転チヨツパーミラー
で、第2図bに示すように、窓部26とミラー部
27が2:1の比に4つの窓が開いているアルミ
素材を無電解ニツケルメツキし鏡面加工後に金蒸
着し反射率を98%以上にしたものである。
In FIG. 2a, a laser oscillator 9 oscillates a laser beam 10 by oscillating pulses. 11,12
is a rotation drive section controlled by the rotation speed control device 13. Reference numerals 14 and 15 are rotating chopper mirrors, and as shown in Fig. 2b, the window portion 26 and the mirror portion 27 are made of an aluminum material with four windows opened at a ratio of 2:1, electroless nickel plated, mirror-finished, and then gold evaporated. It has a reflectance of 98% or more.

回転チヨツパーミラーは、レーザーの発振が窓
部,ミラー部を検出しているため特に穴形状につ
いて問題とはならないが、レーザー光のビーム径
と発振オンタイムと回転数とにより制限され設計
されている。16,17はセンサーで、第2図c
に示す発光素子18と受光素子19とよりなり回
転チヨツパーミラー14,15のミラー部26の
有無を検出する機能を果たす。21はセンサー1
6,17の検出信号に基づいてパルス信号を合成
しレーザー発振器の発振を制御する装置である。
22はレーザー光を偏向させる反射ミラーであ
る。23,24,25はレーザー光により加工さ
れる被加工材である。
Since the rotating chopper mirror detects the window and mirror parts by laser oscillation, there is no particular problem with the hole shape, but the design is limited by the beam diameter of the laser beam, the oscillation on-time, and the rotation speed. 16 and 17 are sensors, Fig. 2c
The light emitting element 18 and the light receiving element 19 shown in FIG. 1 function to detect the presence or absence of the mirror portion 26 of the rotating chopper mirrors 14 and 15. 21 is sensor 1
This device controls the oscillation of a laser oscillator by synthesizing pulse signals based on the detection signals of 6 and 17.
22 is a reflecting mirror that deflects the laser beam. 23, 24, and 25 are workpieces processed by laser light.

本実施例の動作について、第3図に示すレーザ
ー発振制御のタイミングチヤートによつて説明す
る。回転数制御装置13により回転チヨツパーミ
ラー14,15は全く同じ回転数で回転してい
る。加工に用いる発振周波数は20〜220Hzである
ので、回転チヨツパーミラーの回転数は4つの窓
を用いているので300〜3300rpmとなる。
The operation of this embodiment will be explained with reference to a timing chart of laser oscillation control shown in FIG. The rotation speed control device 13 causes the rotating chopper mirrors 14 and 15 to rotate at exactly the same rotation speed. Since the oscillation frequency used for processing is 20 to 220 Hz, the rotation speed of the rotary chopper mirror is 300 to 3300 rpm since four windows are used.

第3図1〜12は本実施例の加工動作を示す各
種波形を示し、各波形の横軸は時間を表してい
る。第3図1,2にセンサー16,17の出力波
形を示すように、回転チヨツパーミラー14と1
5は1/3Pの位相ずれで回転している。出力信号
のHがミラー部、Lが窓部である。第3図3〜7
は1つのレーザー発振器で同時に3ケ所での加工
を行う場合の波形を示しており、第3図3はレー
ザー発振制御装置21から発射される、レーザー
を発振させるパルス信号である。
3. FIGS. 1 to 12 show various waveforms representing the machining operations of this embodiment, and the horizontal axis of each waveform represents time. As shown in the output waveforms of the sensors 16 and 17 in FIGS. 1 and 2, the rotating chopper mirrors 14 and 1
5 rotates with a phase shift of 1/3P. H of the output signal is a mirror portion, and L is a window portion. Figure 3 3-7
3 shows a waveform when processing is performed at three locations simultaneously with one laser oscillator, and FIG. 3 shows a pulse signal emitted from the laser oscillation control device 21 to oscillate the laser.

第3図3に示すパルス信号に基づきレーザー発
振器9は第3図4に示すレーザー光10を発射す
る。レーザー光10のうち、回転チヨツパーミラ
ー14のミラー部により反射されたものは第3図
5に示すレーザー光10―aとなり被加工材23
の加工に供される。
Based on the pulse signal shown in FIG. 3, the laser oscillator 9 emits the laser beam 10 shown in FIG. 34. Of the laser beams 10, those reflected by the mirror portion of the rotating chopper mirror 14 become laser beams 10-a shown in FIG.
used for processing.

一方回転チヨツパーミラー14の窓部を通過し
たレーザー光のうち、回転チヨツパーミラー15
のミラー部で反射されたものは第3図6に示すレ
ーザー光10―bとなり被加工材24へ、回転チ
ヨツパーミラー15の窓部を通過したものは反射
ミラー22で偏向されてレーザー光10―cとな
り被加工材25へ導かれ、それぞれ加工に供す
る。このように一つの発振器で同時に3ケ所での
加工が可能である。このほか、3ケ所のうち1ケ
所だけで加工する場合、3ケ所それぞれ加工法が
異なる場合も制御が可能であるのでその例を以下
に説明する。
On the other hand, among the laser beams that passed through the window of the rotating chopper mirror 14, the rotating chopper mirror 15
The laser beam reflected by the mirror section becomes laser beam 10-b shown in FIG. Then, they are guided to the workpieces 25 and subjected to processing. In this way, machining can be performed at three locations simultaneously using one oscillator. In addition, control is also possible when processing is performed at only one of the three locations and when the processing methods are different for each of the three locations, and an example will be described below.

第3図8は、被加工材料24のみの加工を行う
場合のレーザー発振制御パルスを示している。こ
れによつてレーザー発振器9は第3図6に示す波
形でレーザー光を出力する。回転チヨツパーミラ
ー14の窓部26が光軸上にあり、回転チヨツパ
ーミラー15の鏡部27が光軸上にある時間のみ
レーザー光が出力されるので、被加工材24のみ
にレーザー光が照射されることになる。
FIG. 38 shows laser oscillation control pulses when only the workpiece material 24 is processed. As a result, the laser oscillator 9 outputs laser light with the waveform shown in FIG. 36. Since the laser beam is output only when the window portion 26 of the rotating chopper mirror 14 is on the optical axis and the mirror portion 27 of the rotating chopper mirror 15 is on the optical axis, only the workpiece 24 is irradiated with the laser beam. become.

第3図9〜12に被加工材23は厚板の切断、
被加工材24は薄板の切断、被加工材25は溶接
というそれぞれ異なつた加工を行う場合の波形を
示し、第3図9はレーザーの発振制御パルスを示
す。第3図10〜12にその場合の各レーザー光
10―a,10―b,10―cの波形を示す。前
述のように、レーザー光のパルス発振のオンタイ
ム,オフタイムのデユーテイ比及び、レーザー出
力の印加電流の増減によつて加工を変えることが
できることを生かし1つの発振器で3ケ所でそれ
ぞれ異なつた加工が可能となる。
In Figs. 3 9 to 12, the workpiece 23 is a thick plate cut;
The workpiece 24 shows waveforms when a thin plate is cut, and the workpiece 25 shows waveforms when different processes are performed, such as welding. FIG. 3 shows a laser oscillation control pulse. FIGS. 3 10 to 12 show the waveforms of the respective laser beams 10-a, 10-b, and 10-c in that case. As mentioned above, by taking advantage of the fact that the processing can be changed by changing the duty ratio of the on-time and off-time of the laser light pulse oscillation and the increase or decrease of the applied current of the laser output, it is possible to perform different processing at three locations with one oscillator. becomes possible.

なおこの場合のレーザー発振器9からの出力パ
ルスは第3図4の波形に限定されることなく、例
えば間欠的であつても良くその選択は加工法によ
り自由である。
Note that the output pulse from the laser oscillator 9 in this case is not limited to the waveform shown in FIG. 3 and FIG. 4, and may be, for example, intermittent, and its selection is free depending on the processing method.

また発振周波数を変えることでも加工法を変え
ることが可能であり、この場合は回転チヨツパー
ミラーの回転数を変えることによつて行うことが
できる。
It is also possible to change the processing method by changing the oscillation frequency, and in this case, this can be done by changing the rotation speed of the rotating chopper mirror.

発明の効果 以上要するに本発明のレーザー加工機は、回転
チヨツパーミラーとその回転に同期させてレーザ
ーパルス発振を行うことにより、レーザー発振器
1台で複数個所の加工を同時に行うことが可能で
ある。さらに、その加工法も、各加工場所でそれ
ぞれ異なつた加工法が同時に可能となる。したが
つて、1つのレーザー発振器を用いて同時に複数
個所で異なる加工作業を行うことができるため
に、レーザー発振器を効率よく利用することが可
能となり、本発明のレーザー加工機を導入した生
産システムの効率が非常に高くなる。
Effects of the Invention In short, the laser processing machine of the present invention uses a rotating chopper mirror and oscillates laser pulses in synchronization with the rotation of the mirror, thereby making it possible to simultaneously process multiple locations with a single laser oscillator. Furthermore, different processing methods can be used simultaneously at each processing location. Therefore, different machining operations can be performed at multiple locations at the same time using one laser oscillator, making it possible to use the laser oscillator efficiently and improving production systems incorporating the laser processing machine of the present invention. Efficiency becomes very high.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のレーザー加工機の概略図、第2
図aは本発明の一実施例であるレーザー加工機の
概略図、第2図bは上記実施例の回転チヨツパー
ミラーの概観図、第2図cは上記実施例に用いた
センサーの構成図、第3図は本発明のレーザー加
工機の加工動作を示すタイミングチヤートであ
る。 9……レーザー発振器、10……レーザー光、
11,12……回転駆動部、13……回転数制御
装置、14,15……回転チヨツパーミラー、1
6,17……センサー、21……レーザー発振制
御装置、22……ミラー、23,24,25……
被加工材。
Figure 1 is a schematic diagram of a conventional laser processing machine, Figure 2
Figure a is a schematic diagram of a laser processing machine that is an embodiment of the present invention, Figure 2 b is an overview diagram of the rotating chopper mirror of the above embodiment, Figure 2 c is a configuration diagram of the sensor used in the above embodiment, and Figure 2 FIG. 3 is a timing chart showing the processing operation of the laser processing machine of the present invention. 9... Laser oscillator, 10... Laser light,
11, 12... Rotation drive unit, 13... Rotation speed control device, 14, 15... Rotating chopper mirror, 1
6, 17...Sensor, 21...Laser oscillation control device, 22...Mirror, 23, 24, 25...
Work material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 レーザー発振器と、前記レーザー発振器の光
軸上に設けられた少なくとも1個の回転チヨツパ
ーミラーと、前記回転チヨツパーミラーの窓部と
ミラー部とを検出する検出器とを備え、前記検出
器の出力波形に基づいてタイミングパルスを発生
させレーザー発振器の発振制御を行うことを特徴
とするレーザー加工機。
1 comprises a laser oscillator, at least one rotating chopper mirror provided on the optical axis of the laser oscillator, and a detector for detecting a window portion and a mirror portion of the rotating chopper mirror, the output waveform of the detector A laser processing machine characterized by generating a timing pulse based on the timing pulse and controlling the oscillation of a laser oscillator.
JP58208520A 1983-11-07 1983-11-07 Laser processing machine Granted JPS60102287A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58208520A JPS60102287A (en) 1983-11-07 1983-11-07 Laser processing machine
US06/668,855 US4701591A (en) 1983-11-07 1984-11-06 Apparatus for processing multiple workpieces utilizing a single laser beam source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58208520A JPS60102287A (en) 1983-11-07 1983-11-07 Laser processing machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60102287A JPS60102287A (en) 1985-06-06
JPS6245037B2 true JPS6245037B2 (en) 1987-09-24

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ID=16557530

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62137189A (en) * 1985-12-09 1987-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Laser processing equipment
JPS62101683U (en) * 1985-12-12 1987-06-29
JPS63192581A (en) * 1987-02-04 1988-08-09 Washino Kikai Kk Laser beam machine

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JPS60102287A (en) 1985-06-06

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