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JP2025037353A - Laser processing machine - Google Patents

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JP2025037353A JP2023144233A JP2023144233A JP2025037353A JP 2025037353 A JP2025037353 A JP 2025037353A JP 2023144233 A JP2023144233 A JP 2023144233A JP 2023144233 A JP2023144233 A JP 2023144233A JP 2025037353 A JP2025037353 A JP 2025037353A
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淳 梁瀬
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Abstract

To provide a laser beam machine that can suppress heat generation of a galvanometer mirror and vibrate the galvanometer mirror at high frequency.SOLUTION: A first galvanometer mirror 32a has a reflective coating applied to a first incident plane on which a laser beam is incident, and reflects the laser beam incident on the first incident plane. A second galvanometer mirror 32b has a reflective coating applied to a second incident plane on which the laser beam is incident, and reflects the laser beam incident on the second incident plane. The first galvanometer mirror 32a and the second galvanometer mirror 32b are formed of a glass material that transmits a portion of the laser beam that is incident on the first and second incident planes and is not reflected by the reflective coating but is transmitted through the reflective coating and penetrates into an interior. A first damper 41 and a second damper 42 absorb the laser beam transmitted through the first galvanometer mirror 32a and the second galvanometer mirror 32b.SELECTED DRAWING: Figure 15

Description

本発明は、レーザ加工機に関する。 The present invention relates to a laser processing machine.

特許文献1~3には、加工ヘッドから射出されるレーザビームをガルバノスキャナユニットのガルバノミラーによって振動させて、被加工材を加工するレーザ加工機が記載されている。 Patent documents 1 to 3 describe a laser processing machine that processes a workpiece by vibrating a laser beam emitted from a processing head using a galvanometer mirror in a galvanometer scanner unit.

特許第5388948号公報Patent No. 5388948 特許第6272587号公報Patent No. 6272587 特許第6748150号公報Patent No. 6748150

レーザビームを高周波数で振動させるためには、ガルバノミラーを、その剛性を高めることができるケイ素(Si)または炭化ケイ素(SiC)を材料として形成するのが一般的である。ガルバノミラーの表面には反射コーティングが施されており、入射するレーザビームを反射する。近年、レーザ発振器が射出するレーザビームは高出力化している。反射コーティングによるレーザビームの反射率が例えば99.9%であったとしても、ケイ素または炭化ケイ素の光吸収率はほぼ100%であるので、反射コーティングで反射されずに透過する高出力のレーザビームによってガルバノミラーが発熱する。ガルバノミラーを大型化すれば、ガルバノミラーの発熱を抑えることができる。 To make the laser beam oscillate at a high frequency, the galvanometer mirror is generally made of silicon (Si) or silicon carbide (SiC), which can increase its rigidity. The surface of the galvanometer mirror is coated with a reflective coating to reflect the incident laser beam. In recent years, the laser beams emitted by laser oscillators have become increasingly powerful. Even if the reflectivity of the laser beam due to the reflective coating is, for example, 99.9%, the light absorption rate of silicon or silicon carbide is nearly 100%, so the galvanometer mirror will generate heat due to the high-power laser beam that passes through without being reflected by the reflective coating. If the galvanometer mirror is made larger, the heat generation of the galvanometer mirror can be reduced.

一方で、ガルバノミラーの振動周波数を1kHz以上の高周波数とすることが要求されることがある。ガルバノミラーを大型化するとイナーシャが大きくなるから、要求される高周波数でガルバノミラーを振動させることが困難となる。そこで、ガルバノミラーの発熱を抑えることができ、ガルバノミラーを高周波数で振動させることができるレーザ加工機の登場が望まれている。 On the other hand, there is a demand for the vibration frequency of the galvanometer mirror to be high, at 1 kHz or more. Increasing the size of the galvanometer mirror increases the inertia, making it difficult to vibrate the galvanometer mirror at the required high frequency. Therefore, there is a demand for a laser processing machine that can suppress heat generation in the galvanometer mirror and vibrate the galvanometer mirror at a high frequency.

1またはそれ以上の実施形態の一態様は、発散光のレーザビームをコリメート光に変換するコリメーションレンズと、前記コリメーションレンズより射出されたレーザビームが入射され、加工対象の被加工材に照射されるレーザビームを振動させるガルバノスキャナユニットと、前記ガルバノスキャナユニットより射出されたレーザビームを集束させて、前記被加工材に照射する集束レンズを有する加工ヘッドとを備え、前記ガルバノスキャナユニットは、レーザビームが入射する第1の入射平面に反射コーティングが施されており、前記第1の入射平面に入射したレーザビームを反射させる第1のガルバノミラーと、前記第1のガルバノミラーを回転させるよう駆動する第1のガルバノモータと、レーザビームが入射する第2の入射平面に反射コーティングが施されており、前記第2の入射平面に入射したレーザビームを反射させる第2のガルバノミラーと、前記第2のガルバノミラーを回転させるよう駆動する第2のガルバノモータとを有し、前記第1及び第2のガルバノミラーは、それぞれ、前記第1及び第2の入射平面に入射したレーザビームのうち、前記反射コーティングで反射せず、前記反射コーティングを透過して内部へと侵入したレーザビームを透過させる硝材で形成され、前記第1及び第2のガルバノミラーを透過したレーザビームを吸収する第1及び第2のダンパをさらに備えるレーザ加工機を提供する。 One aspect of one or more embodiments includes a collimation lens that converts a diverging laser beam into collimated light, a galvanometer scanner unit that receives the laser beam emitted from the collimation lens and vibrates the laser beam to be irradiated onto a workpiece to be processed, and a processing head having a focusing lens that focuses the laser beam emitted from the galvanometer scanner unit and irradiates the workpiece, and the galvanometer scanner unit has a first incident plane on which the laser beam is incident and a first galvanometer mirror that reflects the laser beam incident on the first incident plane, and a focusing lens that rotates the first galvanometer mirror. The laser processing machine includes a first galvanometer motor that drives the first galvanometer mirror, a second incident plane on which the laser beam is incident is coated with a reflective coating, a second galvanometer mirror that reflects the laser beam that is incident on the second incident plane, and a second galvanometer motor that drives to rotate the second galvanometer mirror, the first and second galvanometer mirrors are each made of a glass material that transmits a laser beam that is not reflected by the reflective coating and penetrates the reflective coating and enters the inside of the first and second incident planes, and the laser processing machine further includes a first and second damper that absorbs the laser beam that is transmitted through the first and second galvanometer mirrors.

1またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機によれば、ガルバノミラーの発熱を抑えることができ、ガルバノミラーを高周波数で振動させることができる。 The laser processing machine according to one or more of the embodiments can suppress heat generation in the galvanometer mirror and can vibrate the galvanometer mirror at a high frequency.

図1は、1またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a laser processing machine according to one or more embodiments. 図2は、1またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機が備えるガルバノスキャナユニットを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a galvano scanner unit included in the laser processing machine according to one or more embodiments. 図3は、第1の構成例のガルバノミラーを背面から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the galvanometer mirror of the first configuration example as seen from behind. 図4は、第1の構成例のガルバノミラーの正面図である。FIG. 4 is a front view of the galvanometer mirror of the first configuration example. 図5は、第1の構成例のガルバノミラーの背面図である。FIG. 5 is a rear view of the galvanometer mirror of the first configuration example. 図6Aは、直方体のサファイアガラス板から第1の構成例のガルバノミラーを形成するための4つの角部の面取りを示す平面図である。FIG. 6A is a plan view showing the chamfering of four corners for forming a galvanometer mirror of the first configuration example from a rectangular sapphire glass plate. 図6Bは、直方体のサファイアガラス板から第1の構成例のガルバノミラーを形成するための部分的な厚みの面取りを示す側面図である。FIG. 6B is a side view showing partial thickness chamfering for forming the galvanometer mirror of the first configuration example from a rectangular sapphire glass plate. 図7は、第1の構成例のガルバノミラーのガルバノモータの軸への取り付け構造を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a mounting structure of a galvanometer mirror to a shaft of a galvanometer motor in the first configuration example. 図8は、第2の構成例のガルバノミラーを背面から見た斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of the galvanometer mirror of the second configuration example as seen from behind. 図9は、第2の構成例のガルバノミラーの正面図である。FIG. 9 is a front view of the galvanometer mirror of the second configuration example. 図10は、第2の構成例のガルバノミラーの背面図である。FIG. 10 is a rear view of the galvanometer mirror of the second configuration example. 図11は、直方体の合成石英板から第2の構成例のガルバノミラーを形成するための部分的な厚みの面取りを示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing partial thickness chamfering for forming a galvanometer mirror of the second configuration example from a rectangular parallelepiped synthetic quartz plate. 図12は、第2の構成例の変形例のガルバノミラーを背面から見た斜視図である。FIG. 12 is a perspective view of a galvanometer mirror according to a modification of the second configuration example, as viewed from behind. 図13は、第2の構成例の変形例のガルバノミラーの変形例の正面図である。FIG. 13 is a front view of a modified galvanometer mirror according to the second configuration example. 図14は、第2の構成例の変形例のガルバノミラーの変形例の背面図である。FIG. 14 is a rear view of a modified galvanometer mirror according to the second configuration example. 図15は、第1実施形態に係るレーザ加工機が備えるコリメータユニットの詳細な構成例を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a detailed configuration example of the collimator unit included in the laser processing machine according to the first embodiment. 図16は、第2実施形態に係るレーザ加工機が備えるコリメータユニットの詳細な構成例を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a detailed configuration example of a collimator unit provided in the laser processing machine according to the second embodiment. 図17は、第2実施形態に係るレーザ加工機が備えるコリメータユニットの詳細な構成例を示す上面図である。FIG. 17 is a top view showing a detailed configuration example of a collimator unit included in the laser processing machine according to the second embodiment.

以下、1またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機について、添付図面を参照して説明する。まず、1またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工機の全体的な構成例を説明する。図1において、レーザ加工機100は、レーザ発振器10、プロセスファイバ12、レーザ加工ユニット20、NC装置50、アシストガス供給装置80を備える。 A laser processing machine according to one or more embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of the overall configuration of a laser processing machine according to one or more embodiments will be described. In FIG. 1, the laser processing machine 100 includes a laser oscillator 10, a process fiber 12, a laser processing unit 20, an NC device 50, and an assist gas supply device 80.

レーザ発振器10はレーザビームを生成して射出し、プロセスファイバ12はレーザ発振器10より射出されたレーザビームをレーザ加工ユニット20へと伝送する。典型的には、レーザ発振器10は、波長1060nm~1080nmのレーザビームを射出するファイバレーザ発振器である。レーザ発振器10はファイバレーザ発振器に限定されない。NC装置50は、レーザ加工機100の各部を制御する制御装置の一例である。 The laser oscillator 10 generates and emits a laser beam, and the process fiber 12 transmits the laser beam emitted from the laser oscillator 10 to the laser processing unit 20. Typically, the laser oscillator 10 is a fiber laser oscillator that emits a laser beam with a wavelength of 1060 nm to 1080 nm. The laser oscillator 10 is not limited to a fiber laser oscillator. The NC device 50 is an example of a control device that controls each part of the laser processing machine 100.

レーザ加工ユニット20は、加工対象の被加工材である板金Wを載せる加工テーブル21、門型のX軸キャリッジ22、Y軸キャリッジ23、Y軸キャリッジ23に固定されたコリメータユニット30、加工ヘッド35を有する。X軸キャリッジ22は、加工テーブル21上でX軸方向に移動自在に構成されている。Y軸キャリッジ23は、X軸キャリッジ22上でX軸に垂直なY軸方向に移動自在に構成されている。X軸キャリッジ22及びY軸キャリッジ23は、加工ヘッド35を板金Wの面に沿って、X軸方向、Y軸方向、または、X軸方向とY軸方向との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。 The laser processing unit 20 has a processing table 21 on which the sheet metal W, which is the workpiece to be processed, is placed, a gate-shaped X-axis carriage 22, a Y-axis carriage 23, a collimator unit 30 fixed to the Y-axis carriage 23, and a processing head 35. The X-axis carriage 22 is configured to be freely movable in the X-axis direction on the processing table 21. The Y-axis carriage 23 is configured to be freely movable in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis on the X-axis carriage 22. The X-axis carriage 22 and the Y-axis carriage 23 function as a movement mechanism that moves the processing head 35 along the surface of the sheet metal W in the X-axis direction, Y-axis direction, or any composite direction of the X-axis direction and the Y-axis direction.

加工ヘッド35を板金Wの面に沿って移動させる代わりに、加工ヘッド35は位置が固定されていて、板金Wが移動するように構成されていてもよい。レーザ加工機100は、板金Wの面に対して加工ヘッド35を相対的に移動させる移動機構を備えていればよい。 Instead of moving the processing head 35 along the surface of the metal sheet W, the processing head 35 may be configured to be fixed in position and the metal sheet W may move. The laser processing machine 100 may be provided with a movement mechanism that moves the processing head 35 relative to the surface of the metal sheet W.

加工ヘッド35には、先端部に円形の開口36aを有し、開口36aよりレーザビームを射出するノズル36が取り付けられている。ノズル36の開口36aより射出されたレーザビームは板金Wに照射される。アシストガス供給装置80は、アシストガスとして窒素または酸素等を加工ヘッド35に供給する。板金Wの加工時に、アシストガスは開口36aより板金Wへと吹き付けられる。 The processing head 35 is fitted with a nozzle 36 that has a circular opening 36a at its tip and emits a laser beam from the opening 36a. The laser beam emitted from the opening 36a of the nozzle 36 is irradiated onto the metal sheet W. The assist gas supply device 80 supplies nitrogen, oxygen, or the like as an assist gas to the processing head 35. When the metal sheet W is processed, the assist gas is sprayed onto the metal sheet W from the opening 36a.

図2に示すように、コリメータユニット30は、コリメーションレンズ301、ガルバノスキャナユニット302、ベンドミラー303を備える。コリメーションレンズ301は、プロセスファイバ12より射出された発散光のレーザビームを平行光(コリメート光)に変換する。ガルバノスキャナユニット302は、ガルバノミラー32a(第1のガルバノミラー)及びガルバノミラー32b(第2のガルバノミラー)をそれぞれ所定の角度の範囲で回転させるよう駆動するガルバノモータ33a(第1のガルバノモータ)及びガルバノモータ33b(第2のガルバノモータ)を有する。 As shown in FIG. 2, the collimator unit 30 includes a collimation lens 301, a galvanometer scanner unit 302, and a bend mirror 303. The collimation lens 301 converts the divergent laser beam emitted from the process fiber 12 into parallel light (collimated light). The galvanometer scanner unit 302 includes a galvanometer motor 33a (first galvanometer motor) and a galvanometer motor 33b (second galvanometer motor) that drive the galvanometer mirror 32a (first galvanometer mirror) and the galvanometer mirror 32b (second galvanometer mirror) to rotate within a predetermined angle range, respectively.

ガルバノミラー32aには、コリメーションレンズ301より射出されたコリメート光のレーザビームが入射して、入射するレーザビームを反射させる。ガルバノミラー32bにはガルバノミラー32aで反射したレーザビームが入射して、入射するレーザビームを反射させる。ガルバノミラー32bで反射したレーザビームはベンドミラー303に入射する。ベンドミラー303は、ガルバノスキャナユニット302より射出されたレーザビームをX軸及びY軸に垂直なZ軸方向下方に向けて反射させる。 The collimated laser beam emitted from the collimation lens 301 is incident on the galvanometer mirror 32a, which reflects the incident laser beam. The laser beam reflected by the galvanometer mirror 32a is incident on the galvanometer mirror 32b, which reflects the incident laser beam. The laser beam reflected by the galvanometer mirror 32b is incident on the bend mirror 303. The bend mirror 303 reflects the laser beam emitted from the galvanometer scanner unit 302 downward in the Z-axis direction, which is perpendicular to the X-axis and Y-axis.

図2において、ガルバノモータ33a及び33bは、図示を省略している支持部材に固定され、ガルバノミラー32a及び32bのコリメータユニット30の空間内の位置が設定されている。ガルバノミラー32a及び32bをガルバノミラー32と総称し、ガルバノモータ33a及び33bをガルバノモータ33と総称することがある。コリメータユニット30の詳細な構成については後述する。 In FIG. 2, the galvanometer motors 33a and 33b are fixed to a support member (not shown), and the positions of the galvanometer mirrors 32a and 32b in the space of the collimator unit 30 are set. The galvanometer mirrors 32a and 32b may be collectively referred to as the galvanometer mirror 32, and the galvanometer motors 33a and 33b may be collectively referred to as the galvanometer motor 33. The detailed configuration of the collimator unit 30 will be described later.

加工ヘッド35は、ベンドミラー303で反射したレーザビームを集束させて、板金Wに照射する集束レンズ304を備える。 The processing head 35 is equipped with a focusing lens 304 that focuses the laser beam reflected by the bend mirror 303 and irradiates it onto the metal sheet W.

レーザ加工機100は、ノズル36の開口36aより射出されるレーザビームが開口36aの中心に位置するように芯出しされている。基準の状態では、レーザビームは、開口36aの中心より射出する。ガルバノスキャナユニット302は、加工ヘッド35内を進行して開口36aより射出されるレーザビームを、開口36a内で振動させるビーム振動機構として機能する。NC装置50は、ガルバノミラー32aを回転させるようガルバノモータ33aを制御し、ガルバノミラー32bを回転させるようガルバノモータ33bを制御する。 The laser processing machine 100 is centered so that the laser beam emitted from the opening 36a of the nozzle 36 is located at the center of the opening 36a. In the standard state, the laser beam is emitted from the center of the opening 36a. The galvanometer scanner unit 302 functions as a beam vibration mechanism that vibrates the laser beam, which travels through the processing head 35 and is emitted from the opening 36a, within the opening 36a. The NC device 50 controls the galvanometer motor 33a to rotate the galvanometer mirror 32a, and controls the galvanometer motor 33b to rotate the galvanometer mirror 32b.

ガルバノスキャナユニット302は、NC装置50による制御に従って、板金Wに照射されるレーザビームを、X軸方向、Y軸方向、またはX軸方向とY軸方向との任意の合成方向に変位させることができる。これにより、ガルバノスキャナユニット302は、レーザビームを、加工ヘッド35(レーザビーム)の進行方向と平行方向に振動させたり、直交方向に振動させたり、ビームスポットが円を描くように振動させたりすることができる。 The galvano scanner unit 302, under the control of the NC device 50, can displace the laser beam irradiated onto the metal sheet W in the X-axis direction, the Y-axis direction, or any combined direction of the X-axis and Y-axis directions. This allows the galvano scanner unit 302 to vibrate the laser beam in a direction parallel to the traveling direction of the processing head 35 (laser beam), in a direction perpendicular to the traveling direction, or to vibrate the beam spot so that it draws a circle.

次に、ガルバノミラー32の構成例を詳細に説明する。ガルバノミラー32の第1の構成例は、硝材をサファイアガラスとしてガルバノミラー32が形成されている。第1の構成例であるサファイアガラスで形成されたガルバノミラー32をガルバノミラー32Sと称することとする。ガルバノミラー32の第2の構成例は、硝材を合成石英としてガルバノミラー32が形成されている。第2の構成例である合成石英で形成されたガルバノミラー32をガルバノミラー32Q(または32Q’)と称することとする。図2におけるガルバノミラー32a及び32bとして、ガルバノミラー32S、32Q、32Q’のうちのいずれかが用いられる。ガルバノミラー32S、32Q、32Q’を順に詳細に説明する。 Next, a detailed description will be given of an example of the configuration of the galvanometer mirror 32. In a first example of the configuration of the galvanometer mirror 32, the galvanometer mirror 32 is formed using sapphire glass as the glass material. The first example of the configuration of the galvanometer mirror 32 formed using sapphire glass will be referred to as the galvanometer mirror 32S. In a second example of the configuration of the galvanometer mirror 32, the galvanometer mirror 32 is formed using synthetic quartz as the glass material. The second example of the configuration of the galvanometer mirror 32 formed using synthetic quartz will be referred to as the galvanometer mirror 32Q (or 32Q'). Any of the galvanometer mirrors 32S, 32Q, and 32Q' is used as the galvanometer mirrors 32a and 32b in FIG. 2. The galvanometer mirrors 32S, 32Q, and 32Q' will be described in detail in order.

<第1の構成例>
図3~図5は、それぞれ、ガルバノミラー32Sを背面から見た斜視図、正面図、背面図である。サファイアガラスは、高純度の酸化アルミニウムを人工的に大きく結晶化することによって形成される。ガルバノミラー32Sは、後述するように直方体のサファイアガラス板の複数の面を面取りすることによって、図3~図5に示すような形状とされている。
<First Configuration Example>
3 to 5 are respectively a perspective view, a front view, and a rear view of the galvanometer mirror 32S as seen from the back. Sapphire glass is formed by artificially crystallizing high-purity aluminum oxide to a large size. The galvanometer mirror 32S is shaped as shown in Figs. 3 to 5 by chamfering multiple faces of a rectangular sapphire glass plate, as described later.

図3~図5において、入射平面S11にはレーザビームが入射する。入射平面S11には所定の波長帯域のレーザビームを反射する、誘電体多層膜よりなる反射コーティングが施されている。入射平面S11は、波長1040nm~1150nmのレーザビームの反射率が99.5%以上である。よって、入射平面S11は入射したレーザビームを99.5%以上反射させる。 In Figures 3 to 5, a laser beam is incident on the plane of incidence S11. The plane of incidence S11 is coated with a reflective coating made of a dielectric multilayer film that reflects a laser beam in a predetermined wavelength band. The plane of incidence S11 has a reflectance of 99.5% or more for laser beams with wavelengths of 1040 nm to 1150 nm. Therefore, the plane of incidence S11 reflects 99.5% or more of the incident laser beam.

後述するように、図3におけるガルバノミラー32Sの下端部は、ガルバノモータ33の軸331(図7参照)の先端部と連結される端部である。下端部側に位置する第1の端面321は、入射平面S11と連結している。軸331の方向に沿った第1の端面321とは反対側に位置する第2の端面322も、入射平面S11と連結している。第1の端面321と第2の端面322とを結ぶ方向を長さ方向とする。 As described later, the lower end of the galvanometer mirror 32S in FIG. 3 is the end that is connected to the tip of the shaft 331 (see FIG. 7) of the galvanometer motor 33. The first end face 321 located on the lower end side is connected to the incident plane S11. The second end face 322 located on the opposite side of the first end face 321 along the direction of the shaft 331 is also connected to the incident plane S11. The direction connecting the first end face 321 and the second end face 322 is defined as the length direction.

図4に示すように、第1の端面321から第2の端面322までの長さはL32である。最幅広部32WPは、長さ方向と直交する幅方向に最も幅が広い部分である。最幅広部32WPの幅はW32である。長さL32と幅W32とは、L32>W32の関係を有する。一例として、長さL32は33mm程度であり、幅W32は22mm程度である。最幅広部32WPは、ガルバノミラー32Sの長さL32の中央よりも第2の端面322側に位置している。最幅広部32WPの長さ方向の全範囲が、長さL32の中央よりも第2の端面322側に位置している。 As shown in FIG. 4, the length from the first end face 321 to the second end face 322 is L32. The widest part 32WP is the part that is widest in the width direction perpendicular to the length direction. The width of the widest part 32WP is W32. The length L32 and the width W32 have a relationship of L32>W32. As an example, the length L32 is about 33 mm, and the width W32 is about 22 mm. The widest part 32WP is located on the second end face 322 side of the center of the length L32 of the galvanometer mirror 32S. The entire range of the widest part 32WP in the length direction is located on the second end face 322 side of the center of the length L32.

図3~図5において、第1の側端面323及び第2の側端面324は、それぞれ、第1の端面321の幅方向の両端と最幅広部32WPの幅方向の両端とを連結する。第1の側端面323及び第2の側端面324は、第1の端面321から最幅広部32WPに向かうに従って幅方向の互いの間隔が広がっていく。第3の側端面325及び第4の側端面326は、それぞれ、第2の端面322の幅方向の両端と最幅広部32WPの幅方向の両端とを連結する。第3の側端面325及び第4の側端面326は、第2の端面322から最幅広部32WPに向かうに従って幅方向の互いの間隔が広がっていく。 In Figures 3 to 5, the first side end surface 323 and the second side end surface 324 respectively connect both ends in the width direction of the first end surface 321 to both ends in the width direction of the widest portion 32WP. The first side end surface 323 and the second side end surface 324 are spaced apart in the width direction from each other as they move from the first end surface 321 toward the widest portion 32WP. The third side end surface 325 and the fourth side end surface 326 respectively connect both ends in the width direction of the second end surface 322 to both ends in the width direction of the widest portion 32WP. The third side end surface 325 and the fourth side end surface 326 are spaced apart in the width direction from each other as they move from the second end surface 322 toward the widest portion 32WP.

ガルバノミラー32Sの幅方向の中央部には、最も板厚の厚い最板厚部327が設けられている。一例として、最板厚部327の板厚は3mmである。ガルバノミラー32Sにおいては、最板厚部327は第1の端面321から第2の端面322までの全範囲に形成されている。最板厚部327の表面は平面S12となっている。第1の側方部328及び第2の側方部329は、最板厚部327の幅方向の両側方に設けられている。第1の側方部328及び第2の側方部329は、最板厚部327から幅方向の両端に向かうに従って板厚が薄くなっていく。第1の側方部328及び第2の側方部329それぞれの表面は平面S13及びS14となっている。 The thickest part 327, which has the greatest thickness, is provided in the center of the width of the galvanometer mirror 32S. As an example, the thickness of the thickest part 327 is 3 mm. In the galvanometer mirror 32S, the thickest part 327 is formed over the entire range from the first end face 321 to the second end face 322. The surface of the thickest part 327 is a flat surface S12. The first side part 328 and the second side part 329 are provided on both sides of the thickest part 327 in the width direction. The first side part 328 and the second side part 329 are thinner from the thickest part 327 toward both ends in the width direction. The surfaces of the first side part 328 and the second side part 329 are flat surfaces S13 and S14, respectively.

以上のような形状を有するガルバノミラー32Sは、図6Aに示すように、直方体のサファイアガラス板320Sのハッチングを付している4つの角部C1~C4を面取りし、図6Bに示すように、サファイアガラス板320Sのハッチングを付している領域T1及びT2を厚み方向に面取りすることによって形成することができる。 The galvanometer mirror 32S having the above-mentioned shape can be formed by chamfering the four hatched corners C1 to C4 of the rectangular sapphire glass plate 320S as shown in FIG. 6A, and by chamfering the hatched areas T1 and T2 of the sapphire glass plate 320S in the thickness direction as shown in FIG. 6B.

入射平面S11に入射したレーザビームのうち、反射コーティングで反射しなかったわずかなレーザビームは、反射コーティングを透過してガルバノミラー32Sの内部へと侵入する。ガルバノミラー32Sを形成する硝材であるサファイアガラスの光吸収率は1%未満であるので、ガルバノミラー32Sは内部へと侵入したレーザビームを99%以上透過させる。よって、ガルバノミラー32Sは、反射コーティングで反射されずに透過するレーザビームによってほとんど発熱しない。従って、コリメーションレンズ301より射出されるコリメート光のビーム径を細くしても発熱が抑えられるから、ガルバノミラー32Sを大型化する必要はなく、最小限の大きさとすることができる。 Of the laser beams incident on the incident plane S11, a small portion that is not reflected by the reflective coating passes through the reflective coating and enters the inside of the galvanometer mirror 32S. Since the light absorption rate of sapphire glass, the glass material that forms the galvanometer mirror 32S, is less than 1%, the galvanometer mirror 32S transmits more than 99% of the laser beam that enters the inside. Therefore, the galvanometer mirror 32S hardly generates heat due to the laser beam that passes through without being reflected by the reflective coating. Therefore, since heat generation is suppressed even if the beam diameter of the collimated light emitted from the collimation lens 301 is narrowed, there is no need to enlarge the galvanometer mirror 32S, and it can be made as small as possible.

平面S12~S14に、誘電体多層膜よりなる反射防止コーティングが施されているとよい。反射防止コーティングが施されている平面S12~S14は、波長1040nm~1150nmのレーザビームの透過率が98%以上である。 The flat surfaces S12 to S14 are preferably coated with an anti-reflective coating made of a dielectric multilayer film. The flat surfaces S12 to S14 on which the anti-reflective coating is applied have a transmittance of 98% or more for laser beams with wavelengths of 1040 nm to 1150 nm.

図7に示すように、ガルバノモータ33の軸331の先端部には、ガルバノミラー32Sの第1の端面321側の端部を固定するための固定部332が設けられている。ガルバノミラー32Sは、第1の端面321側の端部が固定部332の一対の突出壁の間に挿入され、かつ接着剤によって接着されることによって、固定部332に固定される。このようにして、ガルバノミラー32Sはガルバノモータ33の軸331と連結されて、軸331の回転によりガルバノミラー32Sが一体的に回転する。 As shown in FIG. 7, a fixing part 332 for fixing the end part of the galvanometer mirror 32S on the first end face 321 side is provided at the tip part of the shaft 331 of the galvanometer motor 33. The end part of the galvanometer mirror 32S on the first end face 321 side is inserted between a pair of protruding walls of the fixing part 332 and is fixed to the fixing part 332 by being adhered with an adhesive. In this way, the galvanometer mirror 32S is connected to the shaft 331 of the galvanometer motor 33, and the galvanometer mirror 32S rotates integrally with the shaft 331 due to the rotation of the shaft 331.

ガルバノミラー32Sによれば、4つの角部C1~C4の面取り及び領域T1及びT2の厚み方向の面取りによって、直方体のサファイアガラス板320Sにおけるイナーシャと比較してイナーシャを大幅に小さくすることができる。ガルバノミラー32Sによれば、発熱を抑えることができるからガルバノミラー32Sを小型化することができ、小型化に伴ってイナーシャを小さくすることができる。よって、レーザ加工機100は、ガルバノミラー32としてガルバノミラー32Sを用いれば、ガルバノミラー32を高周波数で振動させることができる。なお、高周波数とは例えば1kHz以上である。 The galvanometer mirror 32S can significantly reduce inertia compared to that of the rectangular sapphire glass plate 320S by chamfering the four corners C1 to C4 and the thickness direction of the regions T1 and T2. The galvanometer mirror 32S can reduce heat generation, making it possible to miniaturize the galvanometer mirror 32S, which in turn reduces inertia. Therefore, if the laser processing machine 100 uses the galvanometer mirror 32S as the galvanometer mirror 32, it can vibrate the galvanometer mirror 32 at a high frequency. Note that a high frequency is, for example, 1 kHz or higher.

ところで、ガルバノミラー32Sをガルバノモータ33によって所定の角度の範囲で回転させるとき、ガルバノミラー32Sの振動によってガルバノミラー32Sが変形すると、ガルバノミラー32Sから射出されるレーザビームのビームプロファイルが悪化する。レーザビームのビームプロファイルが悪化すると、板金Wの表面でのレーザビームの輝度が低くなる。ガルバノモータ33がガルバノミラー32Sを駆動していない状態でガルバノミラー32Sから射出されたレーザビームが板金Wに照射されたときの、板金Wの表面でのレーザビームの輝度を100%とする。最板厚部327の板厚を、ガルバノモータ33がガルバノミラー32Sを駆動してガルバノミラー32Sが変形した状態でガルバノミラー32Sから射出されたレーザビームが板金Wに照射されたとき、少なくとも98%の輝度が得られるような板厚とすることが好ましい。 When the galvanometer mirror 32S is rotated by the galvanometer motor 33 within a predetermined angle range, if the galvanometer mirror 32S is deformed by the vibration of the galvanometer mirror 32S, the beam profile of the laser beam emitted from the galvanometer mirror 32S deteriorates. If the beam profile of the laser beam deteriorates, the brightness of the laser beam on the surface of the sheet metal W decreases. The brightness of the laser beam on the surface of the sheet metal W is set to 100% when the laser beam emitted from the galvanometer mirror 32S is irradiated onto the sheet metal W in a state in which the galvanometer motor 33 is not driving the galvanometer mirror 32S. It is preferable that the thickness of the thickest part 327 is set to a thickness such that a brightness of at least 98% is obtained when the laser beam emitted from the galvanometer mirror 32S is irradiated onto the sheet metal W in a state in which the galvanometer motor 33 drives the galvanometer mirror 32S and the galvanometer mirror 32S is deformed.

ガルバノミラー32Sは4つの角部C1~C4及び厚み方向の領域T1及びT2を面取りした形状であるので、直方体のサファイアガラス板320Sと比較すれば変形しやすい。最板厚部327の板厚を上記のように98%以上のレーザビームの最高輝度が得られるような板厚とすれば、ガルバノミラー32Sの変形は実質的には問題とならない。 The galvanometer mirror 32S has a shape in which the four corners C1 to C4 and the areas T1 and T2 in the thickness direction are chamfered, so it is more susceptible to deformation than the rectangular sapphire glass plate 320S. If the thickness of the thickest part 327 is set to a thickness that can obtain the maximum brightness of the laser beam of 98% or more as described above, deformation of the galvanometer mirror 32S is not substantially a problem.

<第2の構成例>
図8~図10は、それぞれ、ガルバノミラー32Qを背面から見た斜視図、正面図、背面図である。ガルバノミラー32Qは、後述するように直方体の合成石英板の複数の面を面取りすることによって、図8~図10に示すような形状とされている。第2の構成例において、第1の構成例と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
<Second Configuration Example>
8 to 10 are respectively a perspective view, a front view, and a rear view of the galvanometer mirror 32Q as seen from the rear. The galvanometer mirror 32Q is shaped as shown in Figs. 8 to 10 by chamfering a plurality of faces of a rectangular parallelepiped synthetic quartz plate, as described below. In the second configuration example, parts that are substantially the same as those in the first configuration example are given the same reference numerals, and their description may be omitted.

図8~図10において、入射平面S21にはレーザビームが入射する。入射平面S21には所定の波長帯域のレーザビームを反射する、誘電体多層膜よりなる反射コーティングが施されている。入射平面S21は、波長1040nm~1150nmのレーザビームの反射率が99.5%以上である。よって、入射平面S21は入射したレーザビームを99.5%以上反射させる。第1の端面321及び第2の端面322は、入射平面S21と連結している。 In Figures 8 to 10, a laser beam is incident on the incident plane S21. The incident plane S21 is coated with a reflective coating made of a dielectric multilayer film that reflects a laser beam in a predetermined wavelength band. The incident plane S21 has a reflectance of 99.5% or more for laser beams with wavelengths of 1040 nm to 1150 nm. Therefore, the incident plane S21 reflects 99.5% or more of the incident laser beam. The first end face 321 and the second end face 322 are connected to the incident plane S21.

図9に示すように、第1の端面321から第2の端面322までの長さはL32であり、最幅広部32WPの幅はW32である。ガルバノミラー32Sと同様に、長さL32と幅W32とは、L32>W32の関係を有する。一例として、長さL32は33mm程度であり、幅W32は22mm程度である。最幅広部32WPは、ガルバノミラー32Qの長さL32の中央よりも第2の端面322側に位置している。 As shown in FIG. 9, the length from the first end face 321 to the second end face 322 is L32, and the width of the widest part 32WP is W32. As with the galvanometer mirror 32S, the length L32 and the width W32 have a relationship of L32>W32. As an example, the length L32 is about 33 mm, and the width W32 is about 22 mm. The widest part 32WP is located closer to the second end face 322 than the center of the length L32 of the galvanometer mirror 32Q.

図8~図10において、第1の側端面323及び第2の側端面324は、それぞれ、第1の端面321の幅方向の両端と最幅広部32WPの幅方向の両端とを連結する。第1の側端面323及び第2の側端面324は、第1の端面321から最幅広部32WPに向かうに従って幅方向の互いの間隔が広がっていく。第3の側端面325及び第4の側端面326は、それぞれ、第2の端面322の幅方向の両端と最幅広部32WPの幅方向の両端とを連結する。第3の側端面325及び第4の側端面326は、第2の端面322から最幅広部32WPに向かうに従って幅方向の互いの間隔が広がっていく。 8 to 10, the first side end surface 323 and the second side end surface 324 respectively connect both ends in the width direction of the first end surface 321 to both ends in the width direction of the widest portion 32WP. The first side end surface 323 and the second side end surface 324 are spaced apart in the width direction from the first end surface 321 toward the widest portion 32WP. The third side end surface 325 and the fourth side end surface 326 respectively connect both ends in the width direction of the second end surface 322 to both ends in the width direction of the widest portion 32WP. The third side end surface 325 and the fourth side end surface 326 are spaced apart in the width direction from the second end surface 322 toward the widest portion 32WP.

ガルバノミラー32Qの幅方向の中央部には、最も板厚の厚い最板厚部327が設けられている。一例として、最板厚部327の板厚は4.4mm程度である。ガルバノミラー32Qにおいては、最板厚部327は第1の端面321から第2の端面322までの全範囲ではなく、第1の端面321から第2の端面322までの範囲のうち、第1の端面321から最幅広部32WPまでの範囲に形成されている。最板厚部327の第2の端面322側の端部は、最幅広部32WPの長さ方向の所定の位置に位置している。最板厚部327の表面は平面S22となっている。 The thickest part 327 is provided in the center of the width of the galvanometer mirror 32Q. As an example, the thickness of the thickest part 327 is about 4.4 mm. In the galvanometer mirror 32Q, the thickest part 327 is not formed in the entire range from the first end face 321 to the second end face 322, but in the range from the first end face 321 to the second end face 322, from the first end face 321 to the widest part 32WP. The end of the thickest part 327 on the second end face 322 side is located at a predetermined position in the length direction of the widest part 32WP. The surface of the thickest part 327 is a flat surface S22.

第1の側方部328及び第2の側方部329は、最板厚部327の幅方向の両側方に設けられている。第1の側方部328及び第2の側方部329は、最板厚部327から幅方向の両端に向かうに従って板厚が薄くなっていく。第1の側方部328及び第2の側方部329それぞれの表面は平面S23及びS24となっている。 The first side portion 328 and the second side portion 329 are provided on both sides in the width direction of the thickest portion 327. The thickness of the first side portion 328 and the second side portion 329 decreases from the thickest portion 327 toward both ends in the width direction. The surfaces of the first side portion 328 and the second side portion 329 are planes S23 and S24, respectively.

ガルバノミラー32Qにおいては、第2の端面322側に傾斜先端部330が形成されている。傾斜先端部330は、最板厚部327の第2の端面322側の端部から第2の端面322に向かうに従って板厚が薄くなっていく。傾斜先端部330の表面は平面S25となっている。 In the galvanometer mirror 32Q, an inclined tip portion 330 is formed on the second end face 322 side. The thickness of the inclined tip portion 330 becomes thinner from the end of the thickest portion 327 on the second end face 322 side toward the second end face 322. The surface of the inclined tip portion 330 is a flat surface S25.

以上のような形状を有するガルバノミラー32Qは、図11に示す直方体の合成石英板320Qを、図6A及び図6Bに示すサファイアガラス板320Sと同様に面取りし、さらに、ハッチングを付している領域T3を厚み方向に面取りすることによって形成することができる。即ち、ガルバノミラー32Qは、直方体の合成石英板320Qの4つの角部C1~C4及び厚み方向の領域T1~T3を面取りすることによって形成することができる。 The galvanometer mirror 32Q having the above-mentioned shape can be formed by chamfering the rectangular parallelepiped synthetic quartz plate 320Q shown in FIG. 11 in the same manner as the sapphire glass plate 320S shown in FIGS. 6A and 6B, and further chamfering the hatched area T3 in the thickness direction. In other words, the galvanometer mirror 32Q can be formed by chamfering the four corners C1 to C4 of the rectangular parallelepiped synthetic quartz plate 320Q and the areas T1 to T3 in the thickness direction.

入射平面S21に入射したレーザビームのうち、反射コーティングで反射しなかったわずかなレーザビームは、反射コーティングを透過してガルバノミラー32Qの内部へと侵入する。ガルバノミラー32Qを形成する硝材である合成石英の光吸収率はほぼ0%であるので、ガルバノミラー32Qは内部へと侵入したレーザビームをほぼ100%透過させる。よって、ガルバノミラー32Qは、反射コーティングで反射されずに透過するレーザビームによってほとんど発熱しない。従って、ガルバノミラー32Qを大型化する必要はなく、最小限の大きさでよい。 Of the laser beams incident on the incident plane S21, a small portion that is not reflected by the reflective coating passes through the reflective coating and enters the inside of the galvanometer mirror 32Q. Since the optical absorption rate of synthetic quartz, the glass material that forms the galvanometer mirror 32Q, is nearly 0%, the galvanometer mirror 32Q transmits nearly 100% of the laser beam that enters the inside. Therefore, the galvanometer mirror 32Q generates almost no heat due to the laser beam that passes through without being reflected by the reflective coating. Therefore, there is no need to enlarge the galvanometer mirror 32Q, and a minimum size is sufficient.

平面S22~S25に、誘電体多層膜よりなる反射防止コーティングが施されているとよい。反射防止コーティングが施されている平面S22~S25は、波長1040nm~1150nmのレーザビームの透過率が98%以上である。 The flat surfaces S22 to S25 are preferably coated with an anti-reflective coating made of a dielectric multilayer film. The flat surfaces S22 to S25 on which the anti-reflective coating is applied have a transmittance of 98% or more for laser beams with wavelengths of 1040 nm to 1150 nm.

ガルバノミラー32Qのガルバノモータ33の軸331への取り付け構造は、図7に示すガルバノミラー32Sのガルバノモータ33の軸331への取り付け構造と同じである。ガルバノミラー32Qは、第1の端面321側の端部が固定部332の一対の突出壁の間に挿入され、かつ接着剤によって接着されることによって、固定部332に固定される。ガルバノミラー32Qは、ガルバノモータ33の軸331と連結されて、軸331の回転によりガルバノミラー32Qが一体的に回転する。 The attachment structure of the galvanometer mirror 32Q to the shaft 331 of the galvanometer motor 33 is the same as the attachment structure of the galvanometer mirror 32S to the shaft 331 of the galvanometer motor 33 shown in FIG. 7. The galvanometer mirror 32Q is fixed to the fixed part 332 by inserting the end on the first end face 321 side between a pair of protruding walls of the fixed part 332 and adhering with an adhesive. The galvanometer mirror 32Q is connected to the shaft 331 of the galvanometer motor 33, and the rotation of the shaft 331 rotates the galvanometer mirror 32Q as a unit.

ガルバノミラー32Qによれば、4つの角部C1~C4の面取り及び領域T1~T3の厚み方向の面取りによって、直方体の合成石英板320Qにおけるイナーシャと比較してイナーシャを大幅に小さくすることができる。ガルバノミラー32Qによれば、発熱を抑えることができるからガルバノミラー32Qを小型化することができ、小型化に伴ってイナーシャを小さくすることができる。よって、レーザ加工機100は、ガルバノミラー32としてガルバノミラー32Qを用いれば、ガルバノミラー32を高周波数で振動させることができる。なお、高周波数とは例えば1kHz以上である。 The galvanometer mirror 32Q can significantly reduce the inertia compared to that of the rectangular synthetic quartz plate 320Q by chamfering the four corners C1 to C4 and the thickness direction of the regions T1 to T3. The galvanometer mirror 32Q can reduce heat generation, making it possible to miniaturize the galvanometer mirror 32Q, which in turn reduces the inertia. Therefore, if the laser processing machine 100 uses the galvanometer mirror 32Q as the galvanometer mirror 32, it can vibrate the galvanometer mirror 32 at a high frequency. Note that a high frequency is, for example, 1 kHz or higher.

ガルバノミラー32Qにおいても、ガルバノモータ33がガルバノミラー32Qを駆動していない状態でガルバノミラー32Qから射出されたレーザビームが板金Wに照射されたときの、板金Wの表面でのレーザビームの輝度を100%とする。最板厚部327の板厚を、ガルバノモータ33がガルバノミラー32Qを駆動してガルバノミラー32Qが変形した状態でガルバノミラー32Qから射出されたレーザビームが板金Wに照射されたとき、少なくとも98%の輝度が得られるような板厚とすることが好ましい。 In the case of the galvanometer mirror 32Q, when the laser beam emitted from the galvanometer mirror 32Q is irradiated onto the metal sheet W while the galvanometer motor 33 is not driving the galvanometer mirror 32Q, the brightness of the laser beam on the surface of the metal sheet W is set to 100%. It is preferable that the thickness of the thickest part 327 is set to a thickness that provides a brightness of at least 98% when the laser beam emitted from the galvanometer mirror 32Q is irradiated onto the metal sheet W while the galvanometer motor 33 is driving the galvanometer mirror 32Q and the galvanometer mirror 32Q is deformed.

ところで、硝材を合成石英としたガルバノミラー32Qにおいて、領域T3を厚み方向に面取りした傾斜先端部330を設けているのは、次の理由による。ガルバノミラー32を振動させると、硝材をサファイアガラスとしたガルバノミラー32Sよりも硝材を合成石英としたガルバノミラー32Qの方が変形しやすい。そこで、ガルバノミラー32Sよりもガルバノミラー32Qの方が、最板厚部327の板厚を厚くする必要がある場合がある。ガルバノミラー32Qの最板厚部327の板厚をガルバノミラー32Sの最板厚部327の板厚よりも厚くした場合には、イナーシャをより小さくするために傾斜先端部330を設けることが好ましい。 The reason why the galvanometer mirror 32Q, whose glass material is synthetic quartz, has an inclined tip 330 that is chamfered in the thickness direction in the region T3 is as follows. When the galvanometer mirror 32 is vibrated, the galvanometer mirror 32Q, whose glass material is synthetic quartz, is more likely to deform than the galvanometer mirror 32S, whose glass material is sapphire glass. Therefore, there are cases where the thickness of the thickest part 327 of the galvanometer mirror 32Q needs to be made thicker than that of the galvanometer mirror 32S. When the thickness of the thickest part 327 of the galvanometer mirror 32Q is made thicker than that of the thickest part 327 of the galvanometer mirror 32S, it is preferable to provide the inclined tip 330 in order to reduce the inertia.

<第2の構成例の変形例>
図12~図14は、ガルバノミラー32Qの変形例であるガルバノミラー32Q’を示している。図12~図14は、それぞれ、ガルバノミラー32Q’を背面から見た斜視図、正面図、背面図である。ガルバノミラー32Q’において、ガルバノミラー32Qと実質的に同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略することがある。
<Modification of the second configuration example>
12 to 14 show a galvanometer mirror 32Q', which is a modified example of the galvanometer mirror 32Q. 12 to 14 are a perspective view, a front view, and a rear view, respectively, of the galvanometer mirror 32Q' as seen from the rear. In the galvanometer mirror 32Q', parts that are substantially the same as those in the galvanometer mirror 32Q are given the same reference numerals, and descriptions thereof may be omitted.

図12及び図14に示すように、ガルバノミラー32Q’においては、幅方向の中央部に位置する最板厚部を台形状の最板厚部327’としている。最板厚部327’の表面は台形状の平面S22’となっている。ガルバノミラー32Qにおける長方形状の最板厚部327及び平面S22を台形状の最板厚部327’及び平面S22’に変更することに伴って、第1の側方部328及び第2の側方部329はそれぞれ第1の側方部328’及び第2の側方部329’とされ、傾斜先端部330は傾斜先端部330’とされている。第1の側方部328’及び第2の側方部329’それぞれの表面は平面S23’及びS24’となっており、傾斜先端部330’の表面は平面S25’となっている。 As shown in Figures 12 and 14, in the galvanometer mirror 32Q', the thickest part located in the center of the width direction is a trapezoidal thickest part 327'. The surface of the thickest part 327' is a trapezoidal flat surface S22'. By changing the rectangular thickest part 327 and flat surface S22 in the galvanometer mirror 32Q to the trapezoidal thickest part 327' and flat surface S22', the first side part 328 and the second side part 329 are respectively a first side part 328' and a second side part 329', and the inclined tip part 330 is an inclined tip part 330'. The surfaces of the first side part 328' and the second side part 329' are flat surfaces S23' and S24', respectively, and the surface of the inclined tip part 330' is a flat surface S25'.

以上のような形状を有するガルバノミラー32Q’は、ガルバノミラー32Qと同様に直方体の合成石英板320Qの4つの角部を面取りし、第1の側方部328’、第2の側方部329’、及び傾斜先端部330’を形成するよう部分的な厚みを面取りすることによって形成することができる。ガルバノミラー32Q’のガルバノモータ33の軸331への取り付け構造は、ガルバノミラー32Qのガルバノモータ33の軸331への取り付け構造と同じである。 The galvanometer mirror 32Q' having the above-mentioned shape can be formed by chamfering the four corners of the rectangular parallelepiped synthetic quartz plate 320Q in the same manner as the galvanometer mirror 32Q, and by chamfering the partial thickness to form the first side portion 328', the second side portion 329', and the inclined tip portion 330'. The attachment structure of the galvanometer mirror 32Q' to the shaft 331 of the galvanometer motor 33 is the same as the attachment structure of the galvanometer mirror 32Q to the shaft 331 of the galvanometer motor 33.

ガルバノミラー32Q’によれば、長さL32、幅W32、及び最板厚部327’の板厚がガルバノミラー32Qにおける長さL32、幅W32、及び最板厚部327の板厚と同じであるとき、ガルバノミラー32Qにおけるイナーシャよりもイナーシャを小さくすることができる。 When the length L32, width W32, and thickness of the thickest portion 327' of the galvanometer mirror 32Q are the same as the length L32, width W32, and thickness of the thickest portion 327 of the galvanometer mirror 32Q, the inertia can be made smaller than that of the galvanometer mirror 32Q.

ところで、硝材をサファイアガラスとしたガルバノミラー32Sにおいては領域T3を厚み方向に面取りした傾斜先端部330を設けていないが、イナーシャをさらに小さくするために傾斜先端部330を設けてもよい。また、硝材を合成石英としたガルバノミラー32Qまたは32Q’において、傾斜先端部330または330’を設けない構成としてもよい。 Incidentally, the galvanometer mirror 32S, whose glass material is sapphire glass, does not have the inclined tip 330, which is chamfered in the thickness direction in the region T3, but the inclined tip 330 may be provided to further reduce the inertia. Also, the galvanometer mirror 32Q or 32Q', whose glass material is synthetic quartz, may be configured without the inclined tip 330 or 330'.

次に、図15~図17を用いて、レーザ加工機100が備えるコリメータユニット30の詳細な構成例を説明する。図15は、第1実施形態に係るレーザ加工機100が備えるコリメータユニット30を示し、図16及び図17は、第2実施形態に係るレーザ加工機が備えるコリメータユニット30を示している。図15~図17においては、ガルバノミラー32としてガルバノミラー32Sを用いた場合を示している。 Next, a detailed configuration example of the collimator unit 30 equipped in the laser processing machine 100 will be described with reference to Figures 15 to 17. Figure 15 shows the collimator unit 30 equipped in the laser processing machine 100 according to the first embodiment, and Figures 16 and 17 show the collimator unit 30 equipped in the laser processing machine according to the second embodiment. Figures 15 to 17 show the case where the galvanometer mirror 32S is used as the galvanometer mirror 32.

<第1実施形態>
図15において、コリメータユニット30は、ベース30C上に固定された筐体30Bと、筐体30Bと連結された筐体30Aとを有する。筐体30A、30B、及びベース30Cは、アルミニウムまたは銅等の金属によって形成されている。筐体30Aは、プロセスファイバ12を連結し、筐体30B側の端部にコリメーションレンズ301を収納している。コリメーションレンズ301は、コリメーションレンズ取付部311に取り付けられている。筐体30Aには、円筒状のレーザビーム進行路30A1が形成されている。プロセスファイバ12より射出された発散光のレーザビームは、レーザビーム進行路30A1を通ってコリメーションレンズ301に入射する。
First Embodiment
15, the collimator unit 30 has a housing 30B fixed on a base 30C and a housing 30A connected to the housing 30B. The housings 30A, 30B, and the base 30C are made of metal such as aluminum or copper. The housing 30A connects the process fiber 12 and houses a collimation lens 301 at the end on the housing 30B side. The collimation lens 301 is attached to a collimation lens attachment portion 311. A cylindrical laser beam path 30A1 is formed in the housing 30A. The divergent laser beam emitted from the process fiber 12 passes through the laser beam path 30A1 and enters the collimation lens 301.

筐体30Bは、ガルバノスキャナユニット302を収納している。筐体30Bには、コリメーションレンズ301より射出して、ガルバノミラー32aの入射平面S11(第1の入射平面)に入射し、入射平面S11で反射してガルバノミラー32bの入射平面S11(第2の入射平面)で反射するレーザビームを進行させるレーザビーム進行路30B1が形成されている。筐体30Bの上方には、モータホルダ33hによってガルバノモータ33aが取り付けられており、ガルバノミラー32aはレーザビーム進行路30B1内に位置している。筐体30Bの側方には、モータホルダ33hによってガルバノモータ33bが取り付けられており、ガルバノミラー32bはレーザビーム進行路30B1内に位置している。 The housing 30B houses the galvanometer scanner unit 302. The housing 30B is formed with a laser beam path 30B1 that propagates the laser beam that is emitted from the collimation lens 301, enters the incident plane S11 (first incident plane) of the galvanometer mirror 32a, is reflected by the incident plane S11, and is reflected by the incident plane S11 (second incident plane) of the galvanometer mirror 32b. A galvanometer motor 33a is attached to the top of the housing 30B by a motor holder 33h, and the galvanometer mirror 32a is located within the laser beam path 30B1. A galvanometer motor 33b is attached to the side of the housing 30B by a motor holder 33h, and the galvanometer mirror 32b is located within the laser beam path 30B1.

レーザビーム進行路30B1には、ガルバノミラー32aを透過したレーザビームを筐体30Bの外部へと向けて進行させる第1の透過光進行路30B2と、ガルバノミラー32bを透過したレーザビームを筐体30Bの外部へと向けて進行させる第2の透過光進行路30B3が連結されている。 Connected to the laser beam path 30B1 are a first transmitted light path 30B2 that guides the laser beam transmitted through the galvanometer mirror 32a toward the outside of the housing 30B, and a second transmitted light path 30B3 that guides the laser beam transmitted through the galvanometer mirror 32b toward the outside of the housing 30B.

筐体30Bの外面には、第1の透過光進行路30B2の終端を塞ぐように第1のダンパ41が取り付けられ、第2の透過光進行路30B3の終端を塞ぐように第2のダンパ42が取り付けられている。第1のダンパ41及び第2のダンパ42は、アルミニウムまたは銅の金属板に黒色めっきを施すことによって形成することができる。黒色めっきとしては、例えば黒色Niめっきまたは黒色Crめっきを用いることができる。第1のダンパ41及び第2のダンパ42は、レーザビームの波長帯で70%以上の吸収率を有するとよい。 A first damper 41 is attached to the outer surface of the housing 30B so as to close the end of the first transmitted light path 30B2, and a second damper 42 is attached to close the end of the second transmitted light path 30B3. The first damper 41 and the second damper 42 can be formed by black plating an aluminum or copper metal plate. For example, black Ni plating or black Cr plating can be used as the black plating. The first damper 41 and the second damper 42 should have an absorptivity of 70% or more in the wavelength band of the laser beam.

第1のダンパ41は、ガルバノミラー32aを透過したレーザビームを吸収して熱に変換する。第2のダンパ42は、ガルバノミラー32bを透過したレーザビームを吸収して熱に変換する。第1のダンパ41及び第2のダンパ42には、それぞれ、放熱シートまたは放熱ゲルを介して第1のヒートシンク43及び第2のヒートシンク44が取り付けられている。第1のヒートシンク43及び第2のヒートシンク44は、それぞれ、第1のダンパ41及び第2のダンパ42に接触または近接している。第1のヒートシンク43及び第2のヒートシンク44は、それぞれ、第1のダンパ41及び第2のダンパ42で発生した熱を放熱する。 The first damper 41 absorbs the laser beam transmitted through the galvanometer mirror 32a and converts it into heat. The second damper 42 absorbs the laser beam transmitted through the galvanometer mirror 32b and converts it into heat. The first damper 41 and the second damper 42 are respectively attached with a first heat sink 43 and a second heat sink 44 via a heat dissipation sheet or heat dissipation gel. The first heat sink 43 and the second heat sink 44 are in contact with or close to the first damper 41 and the second damper 42, respectively. The first heat sink 43 and the second heat sink 44 dissipate the heat generated in the first damper 41 and the second damper 42, respectively.

第1のダンパ41と第1のヒートシンク43とが一体化されていてもよく、第2のダンパ42と第2のヒートシンク44とが一体化されていてもよい。即ち、コリメータユニット30は、第1のダンパ41及び第2のダンパ42それぞれと別体または一体の第1のヒートシンク43及び第2のヒートシンク44を備える。 The first damper 41 and the first heat sink 43 may be integrated, and the second damper 42 and the second heat sink 44 may be integrated. That is, the collimator unit 30 includes the first heat sink 43 and the second heat sink 44, which are separate from or integrated with the first damper 41 and the second damper 42, respectively.

ベンドミラー303はベンドミラー取付板313に取り付けられており、ベンドミラー取付板313は筐体30Bに固定されている。集束レンズ304は、集束レンズ取付部314に取り付けられている。 The bend mirror 303 is attached to a bend mirror mounting plate 313, which is fixed to the housing 30B. The focusing lens 304 is attached to a focusing lens mounting portion 314.

図15に示す構成を備えるレーザ加工機100によれば、ガルバノミラー32が反射コーティングを透過して内部へと侵入したレーザビームを透過させる硝材で形成されているから、ガルバノミラー32の発熱を抑えることができる。ガルバノミラー32を透過したレーザビームは第1のダンパ41及び第2のダンパ42で吸収され、第1のダンパ41及び第2のダンパ42は第1のヒートシンク43及び第2のヒートシンク44によって空冷されるから、ガルバノミラー32を透過したレーザビームによる発熱が問題となることはない。 According to the laser processing machine 100 having the configuration shown in FIG. 15, the galvanometer mirror 32 is formed of a glass material that transmits the laser beam that has penetrated the reflective coating and entered the interior, so heat generation by the galvanometer mirror 32 can be suppressed. The laser beam that has passed through the galvanometer mirror 32 is absorbed by the first damper 41 and the second damper 42, and the first damper 41 and the second damper 42 are air-cooled by the first heat sink 43 and the second heat sink 44, so heat generation by the laser beam that has passed through the galvanometer mirror 32 does not become a problem.

ガルバノミラー32の発熱を抑えることができるからガルバノミラー32を小型化することができる。よって、レーザ加工機100はガルバノミラー32を高周波数で振動させることができる。 The heat generated by the galvanometer mirror 32 can be suppressed, so the galvanometer mirror 32 can be made smaller. Therefore, the laser processing machine 100 can vibrate the galvanometer mirror 32 at a high frequency.

<第2実施形態>
図16及び図17において、図15と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。図16において、筐体30Bには、レーザビーム進行路30B1、第1の透過光進行路30B2、及び第2の透過光進行路30B3に代えて、レーザビーム進行路30B4が形成されている。ガルバノミラー32a及び32bは、レーザビーム進行路30B4内に位置している。
Second Embodiment
In Fig. 16 and Fig. 17, the same parts as in Fig. 15 are given the same reference numerals, and their explanation may be omitted. In Fig. 16, a laser beam path 30B4 is formed in the housing 30B, instead of the laser beam path 30B1, the first transmitted light path 30B2, and the second transmitted light path 30B3. The galvanometer mirrors 32a and 32b are located in the laser beam path 30B4.

レーザビーム進行路30B4は、ガルバノミラー32aの平面S12~S14側のガルバノミラー32aと所定の距離だけ離れた位置に、第1の終端面B41を有する。第1の終端面B41は、ガルバノミラー32aを透過したレーザビームの進行を妨げる。また、レーザビーム進行路30B4は、ガルバノミラー32bの平面S12~S14側のガルバノミラー32bと所定の距離だけ離れた位置に、第2の終端面B42を有する。第2の終端面B42は、ガルバノミラー32bを透過したレーザビームの進行を妨げる。 The laser beam path 30B4 has a first end face B41 at a position a predetermined distance away from the galvanometer mirror 32a on the plane S12-S14 side of the galvanometer mirror 32a. The first end face B41 prevents the laser beam that has passed through the galvanometer mirror 32a from traveling. The laser beam path 30B4 also has a second end face B42 at a position a predetermined distance away from the galvanometer mirror 32b on the plane S12-S14 side of the galvanometer mirror 32b. The second end face B42 prevents the laser beam that has passed through the galvanometer mirror 32b.

少なくとも第1の終端面B41及び第2の終端面B42には、黒色めっきが施されている。第1実施形態と同様に、黒色めっきとしては、例えば黒色Niめっきまたは黒色Crめっきを用いることができる。第1の終端面B41及び第2の終端面B42に黒色めっきが施されていることにより、第1の終端面B41及び第2の終端面B42はレーザビームを吸収する第1及び第2のダンパとして機能する。第1の終端面B41及び第2の終端面B42は、レーザビームの波長帯で70%以上の吸収率を有するとよい。なお、第1の終端面B41及び第2の終端面B42のみに黒色めっきを施すことは容易ではないので、筐体30Bの全体に黒色めっきを施してもよい。 At least the first end face B41 and the second end face B42 are black plated. As in the first embodiment, black Ni plating or black Cr plating can be used as the black plating. By black plating the first end face B41 and the second end face B42, the first end face B41 and the second end face B42 function as first and second dampers that absorb the laser beam. The first end face B41 and the second end face B42 preferably have an absorption rate of 70% or more in the wavelength band of the laser beam. Note that since it is not easy to black plate only the first end face B41 and the second end face B42, the entire housing 30B may be black plated.

図17に示すように、筐体30Bには、第1の終端面B41及び第2の終端面B42の近傍に、第1の終端面B41及び第2の終端面B42を冷却する水路45が通されている。水路45には、冷却水を流すチューブ46a及び46bがそれぞれ菅継手47a及び47bによって接続されている。冷却水は、筐体30Bの一方の側のチューブ(例えばチューブ46a)から水路45を通り、他方の側のチューブ(例えばチューブ46b)へと流れる。 As shown in FIG. 17, a water passage 45 for cooling the first end face B41 and the second end face B42 is provided in the vicinity of the first end face B41 and the second end face B42 of the housing 30B. Tubes 46a and 46b through which cooling water flows are connected to the water passage 45 by pipe joints 47a and 47b, respectively. The cooling water flows from a tube on one side of the housing 30B (e.g., tube 46a) through the water passage 45 to a tube on the other side (e.g., tube 46b).

図16及び図17に示す構成を備えるレーザ加工機100によれば、ガルバノミラー32が反射コーティングを透過して内部へと侵入したレーザビームを透過させる硝材で形成されているから、ガルバノミラー32の発熱を抑えることができる。ガルバノミラー32を透過したレーザビームは、第1及び第2のダンパとして機能する第1の終端面B41及び第2の終端面B42で吸収される。第1の終端面B41及び第2の終端面B42は、水路45を流れる冷却水によって水冷されるから、ガルバノミラー32を透過したレーザビームによる発熱が問題となることはない。 According to the laser processing machine 100 having the configuration shown in Figures 16 and 17, the galvanometer mirror 32 is formed of a glass material that transmits the laser beam that has penetrated the reflective coating and entered the interior, so heat generation by the galvanometer mirror 32 can be suppressed. The laser beam that has passed through the galvanometer mirror 32 is absorbed by the first end face B41 and the second end face B42, which function as the first and second dampers. The first end face B41 and the second end face B42 are water-cooled by the cooling water flowing through the water passage 45, so heat generation by the laser beam that has passed through the galvanometer mirror 32 does not become a problem.

図16及び図17に示す構成を備えるレーザ加工機100においても、ガルバノミラー32の発熱を抑えることができるからガルバノミラー32を小型化することができる。よって、レーザ加工機100はガルバノミラー32を高周波数で振動させることができる。 Even in the laser processing machine 100 having the configuration shown in Figures 16 and 17, the heat generation of the galvanometer mirror 32 can be suppressed, so the galvanometer mirror 32 can be made smaller. Therefore, the laser processing machine 100 can vibrate the galvanometer mirror 32 at a high frequency.

本発明は以上説明した1またはそれ以上の実施形態に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において種々変更可能である。 The present invention is not limited to one or more of the embodiments described above, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

10 レーザ発振器
12 プロセスファイバ
20 レーザ加工ユニット
21 加工テーブル
22 X軸キャリッジ
23 Y軸キャリッジ
30 コリメータユニット
30A,30B 筐体
30C ベース
35 加工ヘッド
32a,32b,32Q,32Q’,32S ガルバノミラー
32WP 最幅広部
33a,33b ガルバノモータ
36 ノズル
36a 開口
41 第1のダンパ41
42 第2のダンパ
43 第1のヒートシンク
44 第2のヒートシンク
45 水路
46a,46b チューブ
47a,47b 菅継手
50 NC装置
80 アシストガス供給装置
100 レーザ加工機
301 コリメーションレンズ
302 ガルバノスキャナユニット
303 ベンドミラー
304 集束レンズ
321 第1の端面
322 第2の端面
323 第1の側端面
324 第2の側端面
325 第3の側端面
326 第4の側端面
327,327’ 最板厚部
328,328’ 第1の側方部
329,329’ 第2の側方部
330,330’ 傾斜先端部
S11,S21 入射平面
S12~S14,S22~S25,S22’~S25’ 平面
W 板金(被加工材)
REFERENCE SIGNS LIST 10 Laser oscillator 12 Process fiber 20 Laser processing unit 21 Processing table 22 X-axis carriage 23 Y-axis carriage 30 Collimator unit 30A, 30B Housing 30C Base 35 Processing head 32a, 32b, 32Q, 32Q', 32S Galvanometer mirror 32WP Widest portion 33a, 33b Galvanometer motor 36 Nozzle 36a Opening 41 First damper 41
Description of the Reference Signs 42 Second damper 43 First heat sink 44 Second heat sink 45 Water passage 46a, 46b Tube 47a, 47b Pipe joint 50 NC device 80 Assist gas supply device 100 Laser processing machine 301 Collimation lens 302 Galvano scanner unit 303 Bend mirror 304 Focusing lens 321 First end face 322 Second end face 323 First side end face 324 Second side end face 325 Third side end face 326 Fourth side end face 327, 327' Thickest part 328, 328' First side part 329, 329' Second side part 330, 330' Inclined tip part S11, S21 Incident plane S12~S14, S22~S25, S22'~S25' Plane W Sheet metal (work material)

Claims (5)

発散光のレーザビームをコリメート光に変換するコリメーションレンズと、
前記コリメーションレンズより射出されたレーザビームが入射され、加工対象の被加工材に照射されるレーザビームを振動させるガルバノスキャナユニットと、
前記ガルバノスキャナユニットより射出されたレーザビームを集束させて、前記被加工材に照射する集束レンズを有する加工ヘッドと、
を備え、
前記ガルバノスキャナユニットは、
レーザビームが入射する第1の入射平面に反射コーティングが施されており、前記第1の入射平面に入射したレーザビームを反射させる第1のガルバノミラーと、
前記第1のガルバノミラーを回転させるよう駆動する第1のガルバノモータと、
レーザビームが入射する第2の入射平面に反射コーティングが施されており、前記第2の入射平面に入射したレーザビームを反射させる第2のガルバノミラーと、
前記第2のガルバノミラーを回転させるよう駆動する第2のガルバノモータと、
を有し、
前記第1及び第2のガルバノミラーは、それぞれ、前記第1及び第2の入射平面に入射したレーザビームのうち、前記反射コーティングで反射せず、前記反射コーティングを透過して内部へと侵入したレーザビームを透過させる硝材で形成され、
前記第1及び第2のガルバノミラーを透過したレーザビームを吸収する第1及び第2のダンパをさらに備える
レーザ加工機。
a collimation lens for converting a diverging laser beam into a collimated beam;
a galvano scanner unit that receives the laser beam emitted from the collimation lens and vibrates the laser beam to be irradiated onto a workpiece to be processed;
a processing head having a focusing lens for focusing the laser beam emitted from the galvano scanner unit and irradiating the laser beam onto the workpiece;
Equipped with
The galvano scanner unit includes:
a first galvanometer mirror having a first incident plane on which a laser beam is incident and having a reflective coating applied thereto, the first galvanometer mirror reflecting the laser beam incident on the first incident plane;
a first galvanometer motor that drives the first galvanometer mirror to rotate;
a second galvanometer mirror having a second incident plane on which the laser beam is incident and having a reflective coating applied thereto, the second galvanometer mirror reflecting the laser beam incident on the second incident plane;
a second galvanometer motor that drives the second galvanometer mirror to rotate;
having
the first and second galvanometer mirrors are formed of a glass material that transmits a laser beam that is incident on the first and second incident planes and is not reflected by the reflective coating but penetrates the reflective coating to enter inside the mirror,
The laser processing machine further comprises first and second dampers that absorb the laser beam transmitted through the first and second galvanometer mirrors.
前記ガルバノスキャナユニットを収納する筐体には、
前記コリメーションレンズより射出して前記第1の入射平面に入射し、前記第1の入射平面で反射して前記第2の入射平面に入射し、前記第2の入射平面で反射するレーザビームを進行させるレーザビーム進行路と、
前記レーザビーム進行路と連結し、前記第1及び第2のガルバノミラーを透過したレーザビームを前記筐体の外部へと向けて進行させる第1及び第2の透過光進行路と、
が形成され、
前記第1及び第2のダンパは、それぞれ、前記第1及び第2の透過光進行路の終端を塞ぐように、前記筐体の外面に取り付けられている
請求項1に記載のレーザ加工機。
The housing for accommodating the galvano scanner unit includes:
a laser beam path for propagating a laser beam that exits the collimation lens, enters the first incident plane, is reflected by the first incident plane, enters the second incident plane, and is reflected by the second incident plane;
first and second transmitted light paths connected to the laser beam path and configured to cause the laser beam transmitted through the first and second galvanometer mirrors to travel toward the outside of the housing;
is formed,
2. The laser processing machine according to claim 1, wherein the first and second dampers are attached to an outer surface of the housing so as to close terminal ends of the first and second transmitted light paths, respectively.
前記第1及び第2のダンパそれぞれと別体または一体の第1及び第2のヒートシンクをさらに備える請求項2に記載のレーザ加工機。 The laser processing machine according to claim 2, further comprising first and second heat sinks separate from or integral with the first and second dampers, respectively. 前記ガルバノスキャナユニットを収納する筐体には、前記コリメーションレンズより射出して前記第1の入射平面に入射し、前記第1の入射平面で反射して前記第2の入射平面に入射し、前記第2の入射平面で反射するレーザビームを進行させるレーザビーム進行路が形成され、
前記レーザビーム進行路は、前記第1及び第2のガルバノミラーをそれぞれ透過したレーザビームの進行を妨げる第1及び第2の終端面を有し、
少なくとも前記第1及び第2の終端面に黒色めっきが施されていることにより、前記第1及び第2の終端面が前記第1及び第2のダンパとして機能する
請求項1に記載のレーザ加工機。
A housing that houses the galvano scanner unit has a laser beam traveling path along which a laser beam travels, the laser beam being emitted from the collimation lens, incident on the first incident plane, reflected by the first incident plane, incident on the second incident plane, and reflected by the second incident plane;
the laser beam path has first and second end faces that impede the propagation of the laser beam transmitted through the first and second galvanometer mirrors, respectively;
2. The laser processing machine according to claim 1, wherein at least the first and second end faces are black-plated, so that the first and second end faces function as the first and second dampers.
前記筐体には、前記第1及び第2の終端面の近傍に、前記第1及び第2の終端面を冷却する水路が通されている請求項4に記載のレーザ加工機。 The laser processing machine according to claim 4, wherein the housing has water passages near the first and second end faces for cooling the first and second end faces.
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