CN1701898A - 激光加工机中的反射镜的驱动轴控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光加工机中的反射镜的驱动轴控制装置，从激光加工机中的激光振荡器(550)输出的激光光线，经由输出镜(560)被反射镜(570)反射，并导入到加工头的激光加工工具(60)中。当加工头在X轴方向移动时，为了保持光路长一定，反射镜沿着与X轴平行的U轴控制移动。通过对该U轴的控制赋予偏移量(α)，使加工透镜的入射光束直径D变化，形成对加工物的板厚的最佳的加工光线。由此可提供在激光加工机中能够通过修正激光反射镜的控制轴来调整对应于板厚的最佳的光线的装置。

Description

激光加工机中的反射镜的驱动轴控制装置
技术领域
本发明涉及一种在激光加工机中能够进行非熟练化操作的，对于不同的各材质及板厚的加工能力，能够最大限度地提高产质量量及生产率，以最佳的加工条件达到长时间无人运行的反射镜的驱动轴控制装置。
背景技术
历来，所谓激光加工，是通过在从激光振荡器所射出的激光光线的光路的终端设置加工透镜并在该透镜的焦点附近设置加工物，使加工物瞬时气化而进行加工的方法。
由于加工透镜的焦点距离对加工有很大的影响，对于材质与板厚存在有最佳值，所以需要经常准备具有各种焦距的加工透镜，根据材质与板厚而选择最适合的焦距，由手动进行可靠的设置。选择对于加工物的材质及板厚的最合适的焦点的透镜。
但是，在材质及板厚连续变化的情况下，加工透镜的焦距连续变化，且无级地准备实际上是不可能的，必须根据经验分等级式地准备具有代表性焦距的多种加工透镜(例如2.5英寸、3.5英寸、5.0英寸、7.5英寸等)。
而且，还有通过由设置于聚光透镜下方的激光光束检测器所检测的光束直径，能够将聚光透镜与工件的距离总是控制为最佳值的方法(例如参照专利文献1)。
[专利文献1]特开平7-51875号公报。
在选择了具有某一焦距的透镜的情况下，应该将该透镜设定为加工某一板厚的区域(例如板厚a～bmm)的透镜。
在这种情况下，由具有所选择的焦距的加工透镜的加工质量，在上述a与b之间呈正态分布。
在a与b之间的一处的板厚上加工质量具有最大值，而对于其它的板厚，虽然不能得到最大值，但由操作者的判断，也能够达到实用上不受影响的程度。
换言之，对某一值以外的板厚，并不能得到质量的最佳值。
加工速度也是在上述a与b之间存在有最大值，对于各板厚，由于不能得到最大的加工速度，所以也不能得到最大的生产率。
发明内容
本发明为了解决上述问题，其目的在于提供一种激光加工机中的反射镜的驱动轴控制装置。
本发明的激光加工机，作为基本的装置设置有：台座，和配置于台座上以支撑工件的托台，和沿台座的长度方向的轴、即X轴移动控制的支柱，和由支柱支撑并沿着与X轴垂直的Y轴移动控制的滑鞍，和由滑鞍支撑并沿着与由X轴和Y轴所形成的平面垂直的Z轴移动控制的加工头，和激光振荡器，和输出镜，和将激光导入激光加工工具的反射镜，以及具有聚集激光的加工透镜的光路系统。
而且，还设置有为了将激光振荡器与加工透镜之间的光路长保持为一定而沿驱动轴移动控制的反射镜，还设置有通过对反射镜的移动赋予偏移量来调整加工透镜的入射光束的直径尺寸并的装置。
另外，对反射镜的移动赋予的偏移量，是加工透镜在加工物的激光加工中形成最佳加工光束的偏移量。
(发明效果)
本发明由于通过可自由移动地设置具有NC驱动轴的反射镜而使入射到加工透镜上的光线连续地变化，所以在a与b之间全部的板厚区域都能够得到加工质量及加工速度的最大值。
所以，由具有一个焦距的加工透镜，能够在a与b之间全部的板厚区域得到最高的加工质量及生产率。
附图说明
图1是本发明的激光加工机的整体立体图。
图2是本发明的激光加工机的俯视图。
图3是本发明的激光加工机的主要部分的主视图。
图4是本发明的激光加工机的主要部分的立体图。
图5是本发明的激光加工机的主要部分的侧视图。
图6是激光加工工具的更换工作站的主视图。
图7是激光加工工具的更换工作站的俯视图。
图8是反射镜的驱动轴控制装置的说明图。
图9是表示加工透镜的入射光束直径与焦点位置的关系的说明图。
图10是表示加工物的板厚与加工质量、加工速度的关系的说明图。
图11是表示偏移量的效果的说明图。
图中：1-激光加工机，10-台座，20-托台，30-支柱，40-滑鞍，50-加工头，60-激光加工工具，62-加工透镜，70-强电盘，72-激光振荡器，80-控制盘，90-罩，100-激光加工工具的更换工作站，200-激光加工机的工具工作站，300-激光加工机的喷嘴工作站，550-激光振荡器，570-反射镜。
具体实施方式
图1是表示本发明的激光加工机的整体结构的立体图，图2是俯视图，图3是主视图，图4是主要部分的立体图，图5是侧视图。
由符号1表示整体的激光加工机，具有在台座10上配置的托台(工作台)20，并装载有板状的工件W1，在台座10的长度方向的延长线上设置有托台交换装置12，准备有装载了下一个加工用的工件W2的托台20a。
在台座10的两侧，沿长度方向安装有一对导轨34，在导轨34上，装配有可沿X轴方向自由移动的支柱30。
支柱30的X轴上驱动装置，例如可以使用线性马达，在导轨34上设置的固定元件与直动引导件32上设置的移动元件之间形成线性马达。
在支柱30上，沿着与X轴垂直的Y轴设置有导轨44，在Y轴上可自由移动地设置有滑鞍40。滑鞍40具有结合于导轨44的直动引导件42，在导轨44与直动轨道42之间形成线性马达。
滑鞍40在与由X轴、Y轴形成的平面垂直的Z轴方向上设置有导轨，沿Z轴可自由移动地装配有加工头50。加工头50设置有导入从激光振荡装置72送来的激光的光学系统。
在加工头50中装配有可自由更换的激光加工工具60。加工区域由罩90所覆盖，以确保安全。与台座10相邻接配置有强电盘70及激光振荡装置72。操作者指示各种驱动的操作盘80，被配置在台座10的长度方向的端部。在台座10的接近控制盘80的一方的端部，准备有激光加工工具的更换工作站100。
图6是从工作台一侧看激光加工工具的更换工作站100的主视图，图7是俯视图。
激光加工工具的更换工作站100设置有工具工作站200与喷嘴工作站300，其中，工具工作站200设置有具有喷枪与喷嘴的激光加工工具的工具交换盒；喷嘴工作站300设置有激光加工工具的喷嘴的喷嘴交换盒。
图8是表示激光加工机中的激光光线LB的光路的说明图。图9是表示入射光束直径与焦点位置的关系的说明图。
从激光振荡器550输出的激光光线LB，由反射镜570反射折回，作为具有入射光束直径D的光束被送到加工头的激光加工工具60一侧。
激光加工工具60内的加工透镜62，对入射光束直径D的光束聚光，在加工透镜的焦点位置形成直径d的加工光线LC。
激光光线的直径具有随着光路长度的变化而扩展的性质，即具有发散角。虽然加工头可以移动到工作台上的任意位置，但激光振荡器550的位置固定。
因此，采用了通过伴随着支柱30在X轴方向上的移动、反射镜570沿着与X轴平行的U轴以X轴的一半的速度移动来保持光路长为一定的装置。
图10是表示选择了具有某一焦点位置的加工透镜的情况下、加工质量对于加工物的板厚的分布的说明图。
特定的加工透镜，能够在加工物的板厚为a到b的区域实行加工，加工质量、加工速度表现为在特定的板厚C为最大值的正态分布曲线K1。
在本发明中，在反射镜570的控制轴、即U轴上添加了通常的光路长度为一定的控制，实行给予偏移量α的控制。通过该偏移量α的控制，使反射镜移动微小位置，从而改变激光光线的入射光束直径D。加工透镜，根据该变化的入射光束直径D而变化在焦点位置的加工激光LC，将加工质量、加工速度的正态分布曲线向加工物的板厚方向S1移动。
利用该功能来决定、控制反射镜的U轴上的偏移量，使特定的加工透镜原封不动地对应于加工物的板厚，并使加工质量、加工速度成为表现出最大值的曲线。
由该结构，仅需要通过在NC控制中添加偏移量，就能够提高加工的生产率。
还有，在上述实施例中，对X轴及Y轴上的驱动装置，是以线性马达为例进行了说明，但即使是使用滚珠丝杠，也能够应用本发明。

Claims (3)

1.一种激光加工机中的反射镜的驱动轴控制装置，所述激光加工机具有：台座，和配置于台座上以支撑工件的托台，和沿台座的长度方向的轴、即X轴移动控制的支柱，和由支柱支撑并沿着与X轴垂直的Y轴移动控制的滑鞍，和由滑鞍支撑并沿着与由X轴和Y轴所形成的平面垂直的Z轴移动控制的加工头，和激光振荡器，和输出镜，和将激光导入激光加工工具的反射镜，以及具有聚集激光的加工透镜的光路系统；其特征在于：
设置有为了将激光振荡器与加工透镜之间的光路长保持为一定而沿驱动轴移动控制的反射镜，还设置有通过对反射镜的移动赋予偏移量来调整加工透镜的入射光束的直径尺寸并使其保持一定的装置。
2.根据权利要求1所述的激光加工机中的反射镜的驱动轴控制装置，其特征在于：激光加工工具具有：设有包括聚光透镜的光学系统的装置的喷枪，以及在喷枪的前端可自由更换安装的喷嘴。
3.根据权利要求1所述的激光加工机中的反射镜的驱动轴控制装置，其特征在于：对反射镜的移动赋予的偏移量，是加工透镜在加工物的激光加工中形成最佳加工光束的偏移量。
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