CO2レーザー加工機(カッター) 構造編 ミラー レンズ

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レーザー加工機(カッター)の構造 光路

構造
レーザー加工機(カッター)の構造編です。今回は反射ミラーと集光レンズを見ていきましょう。
レーザー加工機(カッター)ではX軸、Y軸に光を移動させる必要があります。そのため反射ミラーを使ってレーザー光を近い場所や遠い場所に届けてあげる必要があります。

反射ミラー

構造
通常、このようなミラーマウントを使用してミラーを配置します。ミラーマウントには2軸調整や4軸調整ができるものがあります。写真のものは2調整用ミラーマウントです。レーザー光は直進する光(指向性が高い)ですので、その光をよりまっすぐなものにする必要があります。レーザー加工機(カッター)の光軸調整と呼ばれていますが、とても重要な項目になります。

一般的に入手できる反射ミラーには以下のものがあります。

  1. Siミラー
  2. K9ミラー
  3. Moミラー

「Siミラー」はシリコン材料です。表面には金コーティングがしてあります。

構造
こちらは「K9ミラー」です。同じく表面には金のコーティングがしてあります。

構造
「Moミラー」です。モリブデンという素材を磨いて製作しており、表面がとても耐久性が高いものになっています。反射ミラーの選定としては高反射率で遠くでも高いレーザー光の伝導性を重要視します。また、レーザー光も指向性が高いといっても遠くに行くにつれ広がってしまいます。それを軽減するミラーを使う場合もあります。

集光レンズ

構造
反射ミラーによって運ばれたレーザー光は加工直前に「集光レンズ」によって非常に密度の高い光にして精密な加工を行います。写真のものはZnSe(セレン化亜鉛)※1 の凸レンズで凸側からレーザー光を通します。とても一般的に広く使われており、集光レンズには焦点距離というレンズからの焦点距離が違うものが多々あります。基本的にはインチでの計算になり、2インチ(50.8mm)や、2.5インチ(63.5mm)....のように決められています。
それぞれの距離で最も細くなる「スポット径」がことなりますので、用途によって集光レンズを選ぶ必要があります。

光路の作り方

構造
赤色レーザーポインタを反射ミラーに放射した写真です。レーザー管から放射されたレーザー光を45°に傾けた反射ミラーを介して加工ヘッドまで誘導して光路を作ります。レーザー加工機(カッター)では第2反射ミラーや第3反射ミラーを含む加工ヘッド部分がX軸、Y軸に搭載されていることが多いので、振動やケーブルの這い回し、レーザーの光路などには注意しなければなりません。次回は加工ヘッド、その他部分をご説明します。

※1 ZnSeは有毒性です。酸性物質に反応してガスを発生させます。一般ごみではなく産業廃棄物として処理をします。

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