エンジニアのための技術講座

ローコストオートメーション講座

掲載日:2013年03月15日

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第535回 自動化ノウハウ編:自動化機器の高能率化対応設計-2

・ここでは長時間連続加工時の稼働安定性を高めるために1本のレーザ光を分光したレーザ光のエネルギー分布形状の最適化について解説する。

・1本のレーザ光を加工可能な4本のレーザ光に分光するためにはレーザ発振器のパワーアップが必要となるが、オーバーSPECを可能な限り避けて投資抑制をすることが担当技術者の重要なテーマとなる。

・また、レーザ光のエネルギーが強すぎる場合、透過光や反射光により予期せぬトラブル(例:レーザ光成形スリッタの損傷、透過光によるテーブル損傷)に繋がるため、レーザ光のエネルギー形状を最適化することが好ましい。

・図1にレーザ光の形状と加工品質を維持するためのレーザ光位置ズレの許容幅の関係を示した。図1より、レーザ光位置ズレの許容幅は次式となる。

レーザ光位置ズレの許容幅W=<(使用可能なレーザ光幅)-(レーザスリット幅)>÷2・・(A)

・レーザ光の光路系は、周辺の温度変動等により経時的にビーム位置が変化するため光路上の構成部品の位置補正の再調整が必要であった。式(A)のズレの許容幅Wを大きくできるレーザ光形状の最適化により、ビーム位置の位置補正作業を削減でき、長時間安定した連続加工が可能となる。

・このため、分光したレーザ光のエネルギー密度分布を最適化(例:ガウス分布型ビーム⇒トップハット型ビームなど、図2)する技術が必要となる。

【図1】レーザ光の形状とレーザ光位置ズレ許容幅の関係

【図2】レーザエネルギー密度分布形状と加工領域

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