ブログ について レーザー ビーム スイッチ 工業 応用 の 精度 を 向上 さ せる

高価なレーザーシステムが1つのワークステーション専用になっていると想像してみてください。これは、リソースが十分に活用されていない明らかな例です。この非効率性の解決策は、ビームスイッチと呼ばれる独創的なデバイスにあります。これは、1つのレーザー光源が時分割を通じて複数のワークステーションにサービスを提供できるようにし、機器の利用率と生産効率を劇的に向上させます。

その名の通り、ビームスイッチはレーザービームの伝播経路を変更できるデバイスです。ミラーの精密な制御を通じて、レーザーエネルギーをさまざまなターゲット位置またはワークステーションに導きます。このビーム分割機能により、1つのレーザー光源が複数のタスクを順番に実行できるようになり、機器の利用率が大幅に向上し、生産コストが削減されます。

ビームスイッチのコアコンポーネントは、通常、フレキシブルなモーションステージに取り付けられた1つ以上の高精度ミラーで構成されています。これらのミラーは、リニアガイド機構または同様のシステムを介して正確に配置および角度調整されます。ビームの方向転換が必要な場合、制御システムはミラーを所定の位置に駆動し、レーザービームを新しいターゲット位置に反射させます。

ビームスイッチは、その制御方法によって分類されます。

• 手動ビームスイッチ：切り替え頻度が低く、動作速度が低いアプリケーションに適しています。オペレーターは、ミラーの位置を手動で調整してビームの方向を変えます。これらのシステムはシンプルで低コストですが、切り替えの精度と効率が損なわれます。
• 自動ビームスイッチ：迅速かつ正確なビーム方向転換のために、空気圧または電気制御システムを採用しています。センサーと制御回路を搭載し、プリセットプログラムに従ってビームパスを自動的に切り替えます。これらのシステムは、生産性を大幅に向上させることができる高度に自動化された生産ラインに最適です。

適切なビームスイッチを選択するには、いくつかの技術的パラメータを慎重に検討する必要があります。

• レーザー波長範囲：異なるレーザーは異なる波長で動作し、ミラーの反射率は波長に依存します。ビームスイッチは、互換性のある波長範囲（例：UV、可視光、またはIR）を指定する必要があります。
• レーザー出力：高出力レーザー（例：1kWを超えるCO2レーザー）は、熱蓄積によるミラーの損傷を防ぐために、水冷ビームスイッチが必要です。低出力システムは、空冷の代替品を使用できます。
• ビームアパーチャ：スイッチのクリアアパーチャは、ビーム品質を低下させるクリッピングまたは回折効果を防ぐために、レーザービーム径を超える必要があります。一般的なアパーチャサイズは19mmから50mmです。
• ミラー寸法：ミラー径は、ビーム全体をカバーするためにビームアパーチャをわずかに超える必要があり、一般的なサイズは1インチから75mmです。
• 切り替え速度：高周波アプリケーションでは不可欠であり、空気圧システムは迅速な切り替え（例：250msの遷移）を提供します。
• 位置決め精度と再現性：一貫した処理品質を維持するために不可欠であり、これらのパラメータは、システムがターゲット位置にビームをどの程度正確に方向転換できるかを決定します。

ビームスイッチは、レーザー処理において多様な役割を果たします。

• レーザー溶接：ワークステーション間でビームを迅速に方向転換することにより、多点溶接または複雑な接合構成を可能にします。
• レーザー切断：複数のワークピースの切断パスを切り替えることにより、効率的な材料処理を容易にします。
• レーザーマーキング：単一のレーザー光源から複数のワークステーションで同時にマーキング操作を実行できます。
• レーザー肉盛り：異なる肉盛り位置にビームを順番に方向転換することにより、多層堆積プロセスをサポートします。
• 科学研究：実験環境で実験セットアップ間の迅速なビーム切り替えを可能にします。

レーザービーム管理のための多用途ツールとして、ビームスイッチは産業用レーザーアプリケーションにおいてますます重要になっています。これらのシステムの適切な選択と実装は、機器の利用率を最適化し、運用コストを削減し、さまざまなレーザーベースの製造プロセス全体の処理品質を向上させることができます。