ミラーシステムとリニア切断システムの構造的違い

レーザー加工分野において、レーザー切断システムは主にガルバノスキャニング方式とリニアモーション切断方式に分けられます。これらは構造設計、駆動メカニズム、および適用シーンにおいて顕著な違いを示します。構造上の特徴を理解することは、装置選定および工程最適化において極めて重要です。

1. ガルバノスキャニング方式の構造

ガルバノスキャニング方式は、高速ミラーを用いてレーザー光のスキャニング経路を制御します。主な構成部品は以下の通りです：

レーザーソース
レーザーは平行光を形成するようにコリメートされたビームを発射し、スキャン用の安定した光源を提供します。

ガルバノスキャニングユニット
このシステムは、互いに直交する二つの高速ミラー（XおよびYガルバノ鏡）を使用して、レーザービームの水平および垂直方向の偏向を制御します。ガルバノ鏡は高速モーターによって駆動され、正確な角度位置決めのためのセンサーを備えています。

集光光学系
偏向されたレーザービームは、集光レンズまたはF-θレンズを通じて加工物表面に焦点を合わせられ、一定のスポットサイズとエネルギー密度を確保します。

制御システム
ガルバノコントローラーは切断パスに基づいて駆動信号を生成し、高速ビームスキャンを実現します。切断はビームの偏向によって行われるため、ガルバノシステムにおける機械的動きは最小限であり、迅速な応答が可能になります。

構造的特徴

小型で、小～中規模の作業領域に適しています。

高いスキャン速度により、効率的な処理が保証されます。

精度はガルバノ鏡の角度精度および光学的集光品質に依存します。

2. リニアモーション切断システムの構造

直線運動切断システムは、レーザー加工ヘッドまたはワークを機械ガイドに沿って移動させることで切断を行います。主な構成要素は以下の通りです。

レーザーソース
レーザー光はファイバーまたは自由空間光学系を介して切断ヘッドに伝送されます。

直線運動機構
レーザー加工ヘッドまたはワークがX軸およびY軸の直線ガイドに沿って移動します。ガイドは通常、ねじ式またはギア式の伝動機構と組み合わされ、サーボモーターによって駆動され、正確な位置決めと安定した切断を実現します。

集光切断ヘッド
レーザー光は切断ヘッド内のレンズによって材料表面に集光されます。レーザー加工ヘッドは計画された軌道に沿って機械的に移動し、材料を切断します。

制御システム
CNCコントローラーが経路計画と同期された運動制御を管理します。機械的慣性が大きく、加速／減速は構造設計によって制限されます。

構造的特徴

大面積の加工領域および厚い材料の切断に適しています。

切断経路の長さは光学スキャン範囲によって制限されません。

機械構造が複雑で、システムの体積が大きく、速度は慣性によって制約される。

3. 主な構造的相違点

ガルバノスキャニングシステムと直線運動切断システムの核心的な構造的違いは、駆動機構と機械的負荷の点にある。

駆動機構

ガルバノシステム：レーザー光線の偏向によって切断を実現し、機械的な動きは極めて少ない。

直線システム：ガイドに沿ってレーザーヘッドまたは被加工物を移動させることで切断を実現し、大きな機械的動きを伴う。

機械的慣性

ガルバノシステム：慣性が低く、応答が高速。

直線システム：慣性が高く、加速および減速は機械構造によって制限される。

光学設計

ガルバノシステム：高速ミラーおよび集光レンズに依存しており、光学経路は固定されている。

リニアシステム：光学経路は比較的固定されており、レーザーヘッドが機械的に移動して切断領域をカバーします。

アプリケーションシナリオ

ガルバノシステム：薄い材料、小さい作業領域、および高精度切断に適しています。

リニアシステム：厚い材料および大面積の作業領域に適しています。精度はガイドレールおよび伝達システムに依存します。

ガルバノスキャンシステムとリニアモーション切断システムは、構造設計の根本において異なります。ガルバノシステムは、ビームの偏向を主な駆動機構として利用しており、高速・高精度切断に最適です。リニアモーションシステムは機械式ガイドに依存し、大面積および厚い材料の切断に適しています。これらの構造的違いを理解することは、適切なレーザー切断装置の選定および加工ワークフローの最適化に不可欠です。