DE4434504A1 - Laserschneidemaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtabtastende Laserschneidemaschine, bei der ein Schneidkopf zum Schneiden eines Werkstücks bewegt wird.

Fig. 19 ist ein Diagramm, welches eine herkömmliche freitragende lichtabtastende Laserschneidemaschine zeigt, die beispielsweise in der japanischen offengelegten Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. SHO58-134289 beschrieben ist, und Fig. 20 ist eine Draufsicht davon. In diesen Zeichnungen ist ein Y-Arm 1 in einer Richtung der Y-Achse bewegbar und eine Schiene 2 für die Y-Achse befindet sich unter dem Y-Arm 1 mit Y-Achsen-Schienenhalterungen 3, die orientiert sind, um die Y-Achsen-Schiene 2 zu halten. Ein Laserstrahl 4 wird durch einen Schneidkopf 5 gesammelt und strahlt den Strahl auf ein Werkstück 6. Ablenkungsspiegel 7, die den Laserstrahl 4 reflektieren, um ihn an den Schneidkopf 5 zu führen, umfassen einen ersten Ablenkungsspiegel 7a und einen zweiten Ablenkungsspiegel 7b. Ein Y-Achsen-Faltenbalg 8 wird verwendet, um die Strahlpfadöffnung und den Antrieb des Y-Arms 1 abzudecken und eine Halteplatte 9 ist an den Y-Achsen-Schienenhalterungen 3 befestigt, um den Y-Arm 1 und seinen Antrieb zu halten und ist in einer X-Achsenrichtung bewegbar. Ferner bilden X-Achsen-Schienen 10, X-Achsen- Schienenhalterungen 11, die auf der Unterseite der Halteplatte 9 angebracht sind, um die X-Achsen-Schienen 10 zu halten und ein X-Achsen-Faltenbalg 12, der einen Antrieb in die X-Achsenrichtung abdeckt, einen Teil der Maschine. Schließlich ist ein Schneidtisch 13, der das Werkstück 6 hält, eine Maschinenbasis 14, die alle voranstehend erwähnten Komponenten hält, eine Schneidkammer 15 und ein Laseroszillator 16, der den Laserstrahl 4 ausgibt, vorhanden.

Im Betrieb wird dem Y-Arm 1 ermöglicht, sich in der Y- Achsenrichtung durch die darunter angebrachte Y-Achsen- Schiene 2 und durch die auf der Halteplatte 9 installierten Y-Achsen-Schienenhalterungen 3 zu bewegen. Die Halteplatte 9 hält den Y-Arm 1 und seinen Antrieb und kann sich durch die an der Maschinenbasis 14, die alle Komponenten haltert, angebrachten X-Achsen-Schienen 10 und durch die auf der Unterseite der Halteplatte 9 angebrachten X-Achsen- Schienenhalterungen 10 in die Richtung der X-Achse bewegen.

Ferner wird der von dem Laseroszillator 16 ausgegebene Laserstrahl 4 durch den ersten Ablenkungsspiegel 7a, der in dem Y-Arm 1 enthalten und an der Halteplatte 9 befestigt ist (und sich deshalb nicht bewegt, wenn sich der Y-Arm 1 in die Richtung der Y-Achse bewegt), und dann durch den zweiten Ablenkungsspiegel 7b, der an dem Vorderende des Y-Arms 1 befestigt ist, reflektiert und an den unter dem zweiten Ablenkungsspiegel 7b angebrachten Schneidkopf 5 geführt. Der Laserstrahl 4 wird durch den Schneidkopf 5 gesammelt und auf das Werkstück 6 gestrahlt, welches auf dem Schneidtisch 13 gehalten wird, der durch die Maschinenbasis 14 gesichert ist.

Durch Bewegung des Y-Arms 1 in die Y-Achsenrichtung und der Halteplatte 9 in die X-Achsenrichtung dabei kann der Schneidkopf 5 in die Richtung irgendeiner Achse auf einer X-Y-Ebene bewegt werden, wodurch das Werkstück 6 in irgendeine gewünschte Form geschnitten werden kann.

Ferner ist der Y-Faltenbalg 8 an der Öffnung und dem Antrieb des Y-Arms 1 angebracht und der X-Faltenbalg 12 an dem Antrieb für die X-Achsenrichtung angebracht, um einen Staubschutz vorzusehen.

Ferner ist der gesamte Bereich des Y-Arms 1 und der gesamte Schneidbereich durch die Schneidkammer 15 umschlossen, um Sicherheitsmaßnahmen vorzusehen.

Um in der in Fig. 19 gezeigten herkömmlichen freitragenden lichtabtastenden Laserschneidemaschine, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, den Schneidkopf in die Richtung der Y-Achse zu bewegen, muß der Y-Arm selbst bewegt werden und wegen des schweren Gewichts des sich bewegenden Abschnitts nimmt eine Vibration während der Bewegung in die Y-Achse zu, was einen ungünstigen Einfluß auf die Schneidegenauigkeit ausübt.

Da ferner der Bewegungsbereich des Y-Arms in der Richtung der Y-Achse relativ groß ist, eröffnet der Y-Arm die Möglichkeit, daß er mit einem menschlichen Körper oder einem anderen Objekt kollidiert, was ein Sicherheitsproblem darstellt.

Deshalb ist in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. SHO61-242782, der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. HEI5-77075 eine Laserschneidemaschine offenbart, die derartige Probleme lösen kann, das heißt, eine Laserschneidemaschine, bei der nur der Schneidkopf bewegbar in der Y-Achsenrichtung auf einen Y-Arm angeordnet ist, der in die Richtung der X-Achse bewegbar ist.

Als ein alternatives herkömmliches Beispiel besitzt eine Laserschneidemaschine einen Laseroszillator zum Oszillieren eines Laserstrahls, einen ersten Ablenkungsspiegel zum Empfang des Laserstrahls, der sich auf einer ersten Ebene befindet, die die Achsenlinie des Laserstrahls schneidet, einen zweiten Ablenkungsspiegel, der gegenüberliegend zu dem ersten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der ersten Ebene und einer zweiten Ebene, die die erste Ebene schneidet, angeordnet ist, einen dritten Ablenkungsspiegel, der gegenüberliegend dem zweiten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der zweiten Ebene und einer dritten Ebene, die die zweite Ebene schneidet, angeordnet ist, einen vierten Ablenkungsspiegel, der gegenüberliegend zu dem dritten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der dritten Ebene und einer vierten Ebene, die die dritte Ebene schneidet, angeordnet ist und einen fünften Ablenkungsspiegel, der gegenüberliegend zu dem vierten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der vierten Ebene und einer fünften Ebene, die die vierte Ebene schneidet, angeordnet ist, um eine Strahlachse auf jeder der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ebenen zu bilden. In diesem System verändert sich ein Strahlachsenabstand zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel und dem dritten Ablenkungsspiegel und ein Strahlachsenabstand zwischen dem vierten Ablenkungsspiegel und dem fünften Ablenkungsspiegel. Das System ist in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. SHO63-16894 offenbart.

Als ein alternatives herkömmliches Beispiel ist in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. SHO61-296985 etc. eine Laserschneidemaschine offenbart, bei der ein Spiegel zum Empfang eines von einem Laseroszillator ausgegebenen linear polarisierten Laserstrahls ein zirkular polarisierender Spiegel ist.

Als ein weiteres alternatives herkömmliches Beispiel offenbart die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. HEI4-327394 eine Laserschneidemaschine, bei der ein Laserschneidkopf, der mit einem Ablenkungsspiegel und einem Kondensor ausgerüstet ist, bewegt wird, um die Länge eines Laserstrahls zwischen einem Laseroszillator und einem Schnittpunkt, an dem ein Werkstück mit einem Laserschneidevorgang geschnitten wird, zu verändern, wobei eine mittels eines Antriebsmotors bewegbare Kollimationseinrichtung zwischen dem Laseroszillator und dem Laserschneidkopf vorgesehen ist, um den Durchmesser des Laserstrahls und die Brennweite des Kondensors fast zu vereinheitlichen.

Von den wie voranstehend beschriebenen bezeichneten herkömmlichen Laserschneidemaschinen können die Laserschneidemaschinen, die in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. SHO61-242782, der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. HEI5-77075 etc. offenbart sind, die Nachteile der in Fig. 19 gezeigten Maschine lösen. Da jedoch die Schwerpunktsposition des Y-Arms immer außerhalb des Paars von X-Achsen-Schienen angeordnet ist, wird auf die Schienen eine große Lastdifferenz und ein großes Biegemoment ausgeübt. Demzufolge wird eine ungewöhnliche Zug- und Druckspannung vorgesehen und es ergibt sich ein Problem für die Lebensdauer der Schienen und Schienenhalterungen.

Auch die in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. SHO63-16894, der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. SHO61-296985 etc. offenbarten Laserschneidemaschinen weisen keine Einrichtung auf, um den zirkular polarisierten Laserstrahl an den Schneidepunkt ohne Verkleinerung eines zirkularen Polarisationsfaktors zu übertragen, wodurch der zirkulare Polarisationsfaktor während der Übertragung des zirkular polarisierten Laserstrahls an den Schneidepunkt verringert wird.

Ferner erfordert die in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. HEI4-327394 offenbarte Laserschneidemaschine, daß die Kollimationseinrichtung durch den Antriebsmotor bewegt wird, wodurch die Einrichtung zur Refuzierung einer Strahldurchmesseränderung in dem bewegbaren Bereich des Schneidkopfes kompliziert wird.

Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zu lösen, indem eine Konstruktion einer freitragenden Laserschneidemaschine vorgesehen wird, die die Lebensdauer der Schienen und Schienenhalterungen erhöht.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserschneidemaschine vorzusehen, die einen zirkular polarisierten Laserstrahl an einen Schneidepunkt übertragen kann, ohne den zirkularen Polarisationsfaktor zu verringern.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserschneidemaschine vorzusehen, die ermöglicht, daß eine Strahldurchmesserveränderung in dem bewegbaren Bereich eines Schneidkopfs durch eine einfache Anordnung verringert wird.

Wie nachstehend beschrieben, sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, die umfaßt: einen Laseroszillator, einen Arm, der in der Richtung einer ersten Achse auf einem Paar von auf der ersten Achse angeordneten Schienen bewegbar vorgesehen ist und einen Schneidkopf, der in der Richtung einer zweiten Achse senkrecht auf einer Ebene zu der ersten Achse auf Schienen, die auf dem Arm angeordnet sind, bewegbar vorgesehen ist, und bei der ein erster Ablenkungsspiegel und ein zweiter Ablenkungsspiegel zum Empfang des von dem Laseroszillator ausgegebenen Laserstrahls auf der ersten Achse vorgesehen sind, ein dritter Ablenkungsspiegel und ein vierter Ablenkungsspiegel auf dem Arm vorgesehen sind und ein fünfter Ablenkungsspiegel auf dem Schneidkopf vorgesehen ist, um einen Laserstrahlpfad zu bilden, und bei der die Schwerpunktsposition des Arms zwischen dem Paar von auf der ersten Achse angeordneten Schienen angeordnet ist, wodurch die Lastdifferenz und das Lastmoment des Arms etc., die auf die Schienen zum Halten des Arms ausgeübt werden, verringert werden können, um die Lebensdauer der Schienen und der Schienenhalterungen zu verbessern.

Die vorliegende Erfindung sieht ferner die Laserschneidemaschine vor, bei der der erste Ablenkungsspiegel, um den von dem Laseroszillator ausgegebenen Laserstrahl zuerst zu empfangen, wenigstens bewegbar in der Richtung einer dritten Achse senkrecht zu der zweiten Achse gehalten wird, wodurch der erste Ablenkungsspiegel bewegt werden kann, so daß er mit der Strahlachsenhöhe des Laseroszillators übereinstimmt, der Laseroszillator während einer Installation leicht im Niveau abgeglichen werden kann und die Maschine leicht auf unterschiedliche Ausgänge und unterschiedliche Strahlachsenhöhen ansprechen kann.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, bei der ein Drehtisch außerhalb des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfes vorgesehen ist, wodurch sogar ein zylindrisches Werkstück ohne Störung mit dem Schneidkopf mittels einer Laserbearbeitung geschnitten werden kann. Die Maschine sieht ferner eine Wirkung vor, so daß beim Schneiden eines flachen Werkstücks der Drehtisch den Schneidebereich nicht einengt.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, die ferner eine Einrichtung zum Aufwärts/Abwärtsbewegen oder Verschieben eines Drehtischkörpers umfaßt, wodurch der Drehtischkörper zurückgezogen werden kann, so daß, wenn ein großes Werkstück auf dem Schneidetisch angebracht ist, diese ohne Behinderung geladen/entladen werden kann.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, bei der ein Schneidetisch mit einem Hebewalzenzubringer versehen ist, wodurch das auf dem Schneidetisch plazierte Werkstück leicht bewegt werden kann.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, die eine Einrichtung zum Antrieb der Walze des Hebewalzenzubringers umfaßt, wodurch das Laden/Entladen des auf dem Schneidetisch plazierten Werkstücks automatisiert werden kann und ferner kann diese Laserschneidemaschine als Teil einer Fabrikautomationsfertigungstraße verwendet werden.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, die umfaßt: einen Laseroszillator zum Oszillieren eines linear polarisierten Laserstrahls, wobei ein erster Ablenkungsspiegel zum Empfang des Laserstrahls auf einer ersten Ebene, die die Achsenlinie des Laserstrahls schneidet, angeordnet ist, ein zweiter Ablenkungsspiegel gegenüberliegend zu dem ersten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der ersten Ebene und einer zweiten Ebene, die die erste Ebene schneidet, angeordnet ist, ein dritter Ablenkungsspiegel gegenüberliegend zu dem zweiten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der zweiten Ebene und einer dritten Ebene, die die zweite Ebene schneidet, angeordnet ist, ein vierter Ablenkungsspiegel gegenüberliegend zu dem dritten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der dritten Ebene und einer vierten Ebene, die die dritte Ebene schneidet, angeordnet ist, und ein fünfter Ablenkungsspiegel gegenüberliegend zu dem vierten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der vierten Ebene und einer fünften Ebene, die die vierte Ebene schneidet, angeordnet ist, um eine Strahlachse auf jeder der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ebenen zu bilden und wobei sich ein Strahlachsenabstand zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel und dem dritten Ablenkungsspiegel und ein Strahlachsenabstand zwischen dem vierten Ablenkungsspiegel und dem fünften Ablenkungsspiegel verändern, wobei der erste Ablenkungsspiegel ein zirkular polarisierender Spiegel ist und die zweiten bis fünften Ablenkungsspiegel angeordnet sind, um für die Ablenkungsspiegel spezifische Phasenverschiebebeträge auszugleichen, wodurch der durch den ersten Ablenkungsspiegel zirkular polarisierte Laserstrahl zur Erleichterung der Einstellung eines zirkularen Polarisationsfaktors, eine Einstellung der Strahlachse etc. an den Schneidkopf übertragen werden kann, ohne daß sein zirkularer Polarisationsfaktor verkleinert wird.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, wobei der erste Ablenkungsspiegel von einem X-Y-Bewegungs-Einstellmechanismus gehalten wird, wodurch der Laserstrahl an die Mitte des zweiten Ablenkungsspiegels gestrahlt werden kann, wobei der zirkulare Polarisationsfaktor einen gewünschten genauen Winkel aufrechterhält.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, wobei die zweiten bis fünften Ablenkungsspiegel ES- oder PS-beschichtete Spiegel sind, wodurch der zirkular polarisierte Laserstrahl an den Schneidkopf übertragen werden kann, ohne daß sein zirkularer Polarisationsfaktor während einer Übertragung mit verringerter Ausgangsdämpfung abnimmt.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, die einen Laseroszillator zum Oszillieren eines Laserstrahls umfaßt, bei der ein erster Ablenkungsspiegel zum Empfang des Laserstrahls auf einer ersten Ebene angeordnet ist, die die Achsenlinie des Laserstrahls schneidet, ein zweiter Ablenkungsspiegel gegenüberliegend zu dem ersten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der ersten Ebene und einer zweiten Ebene, die die erste Ebene schneidet, angeordnet ist, und ein dritter Ablenkungsspiegel gegenüberliegend zu dem zweiten Ablenkungsspiegel auf dem Schnittabschnitt der zweiten Ebene und einer dritten Ebene, die die zweite Ebene schneidet, angeordnet ist, um eine Strahlachse auf jeder der ersten und zweiten Ebenen zu bilden, und bei der ein Schneidkopf bewegt wird, um einen Strahlachsenabstand zu verändern, wobei sich eine Kollimationslinse oder ein Kollimationsspiegel an einer Position befindet, an der der Laserstrahl in der Nähe der Mitte des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfs fokussiert wird, wodurch die Strahldurchmesseränderung in dem bewegbaren Bereich des Schneidkopfs trotz der einfachen Anordnung extrem klein ist.

Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Laserschneidemaschine vor, bei der eine konkave Linse oder eine konvexe Linse zwischen dem Strahlausgang des Laseroszillators und der Kollimationslinse oder dem Kollimationsspiegel angeordnet ist, wobei der große Strahldurchmesser an dem Schneidkopf ermöglicht, daß der gesammelte Strahldurchmesser klein ist und ferner ein Schneiden mit hoher Genauigkeit erlaubt.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine gesamte lichtabtastende Laserschneidemaschine im Zusammenhang mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die Einzelheiten von Bewegungsmechanismen für die X-, Y- und Z-Achsenrichtung für einen ersten Ablenkungsspiegel im Zusammenhang mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Vorderansicht, die die Einzelheiten eines Ausgleichsfaltenbalgabschnitts in einem Y- Achsen-Strahlpfads im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Anordnung eines Gebläses zeigt, das veranlaßt, daß der innere Druck eines Schneidtisches negativ ist, und zwar im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Diagramm, welches die Einzelheiten eines Hebewalzenzubringers zeigt, der ein Werkstück in der X-Achsenrichtung transportiert, und zwar im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines Strahlpfadsystems zeigt, welche durch erste bis fünfte Ablenkungsspiegel und eine Kollimationslinse gebildet wird, im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein Diagramm, welches ein Prinzip zum Ausgleichen von Phasenverschiebebeträgen mit Hilfe der Ablenkungsspiegel im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 8 ein Diagramm, das eine Strahlausbreitungscharakteristik zeigt, wenn die Kollimationslinse oder ein Kollimationsspiegel angeordnet ist, im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines Strahlpfadsystems zeigt, wenn ein Kollimationsspiegel angeordnet ist, im Zusammenhang mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines Strahlpfadsystems zeigt, wenn eine konkave Linse zwischen einem Oszillatorstrahlausgang und der Kollimationslinse angeordnet ist, und zwar im Zusammenhang mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 ein Diagramm, welches eine Strahlausbreitungscharakteristik zeigt, wenn ein konvexer Spiegel zwischen dem Oszillatorstrahlausgang und dem Kollimationsspiegel angeordnet ist, und zwar im Zusammenhang mit der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ein Diagramm, welches eine Strahlausbreitungscharakteristik zeigt, wenn die konkave Linse oder der konvexe Spiegel zwischen dem Oszillatorstrahlausgang und der Kollimationslinse oder dem Kollimationsspiegel angeordnet ist, und zwar im Zusammenhang mit der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines Strahlpfadsystems mit einer gleichförmigen Strahlpfadlänge zeigt, im Zusammenhang mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 ein Diagramm, welches einen dreidimensionalen Schneidkopf zeigt, der mit einem zweiachsigen Rotationsmechanismus ausgerüstet ist, im Zusammenhang mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegende Erfindung;

Fig. 15 ein Diagramm, das einen Schneidkopf vom parabolischen Spiegel-Typ zum Schweißen zeigt, und zwar im Zusammenhang mit der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines Sicherheitsschutzes im Zusammenhang mit einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 17 ein Diagramm, welches eine Modifikation der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 18 ein Diagramm, das die Einzelheiten des Hebewalzenzubringers zeigt, der das Werkstück in die X-Achsenrichtung transportiert, und zwar im Zusammenhang mit der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 eine Vorderansicht, die eine herkömmliche lichtabtastende Laserschneidemaschine vom freitragenden Typ zeigt; und

Fig. 20 eine Draufsicht, die eine herkömmliche lichtabtastende Laserschneidemaschine vom freitragenden Typ zeigt.

ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 beschrieben. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine gesamte lichtabtastende Laserschneidemaschine zeigt. Einige Teile und Mechanismen, die in der Zeichnung zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen worden sind, sind in den Fig. 2 bis 5 gezeigt. Insbesondere zeigt Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die die Einzelheiten von Bewegungsmechanismen für die X-, Y- und Z-Achsenrichtung des ersten Ablenkungsspiegels zeigt, Fig. 3 ist eine Vorderansicht, die die Einzelzeiten eines Ausgleichsfaltenbalbabschnitts eines Y-Achsen-Strahlpfads zeigt, Fig. 4 zeigt die Anordnung eines Gebläses, die veranlaßt, daß der innere Druck eines Schneidetisches negativ ist, und Fig. 5 zeigt die Einzelheiten eines Hebewalzenzubringers, der zum Transport eines Werkstücks in der X-Achsenrichtung verwendet wird. Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines Strahlpfadsystems zeigt, das durch einen ersten bis einen fünften Ablenkungsspiegel und eine Kollimationslinse gebildet ist, Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Prinzip zum Ausgleichen eines Phasenverschiebebetrags mit Hilfe der Ablenkungsspiegel darstellt, und Fig. 8 zeigt eine Strahlausbreitungscharakteristik, wenn die Kollimationslinse oder ein Kollimationsspiegel angebracht worden sind.

Unter Bezugnahme auf die obigen Zeichnungen bezeichnen 17a bis 17e Ablenkungsspiegel, die einen ersten Ablenkungsspiegel 17a, einen zweiten Ablenkungsspiegel 17b, einen dritten Ablenkungsspiegel 17c, einen vierten Ablenkungsspiegel 17d und einen fünften Ablenkungsspiegel 17e umfassen, die den von dem Laseroszillator 16 ausgegebenen Laserstrahl reflektieren, um ihn an den Schneidkopf 5 zu führen. Der erste Ablenkungsspiegel 17a und der zweite Spiegel 17b befinden sich an dem Ende der X-Achse, der dritte Ablenkungsspiegel 17c und der vierte Ablenkungsspiegel 17d befinden sich auf einem Y-Arm 18 und ferner befindet sich der fünfte Ablenkungsspiegel 17e auf dem Schneidkopf 5.

Der erste Ablenkungsspiegel 17a ist ein zirkular polarisierender Spiegel (+90° Verzögerer) und der zweite Ablenkungsspiegel 17b bis zu dem fünften Ablenkungsspiegel 17e sind angeordnet, um die Phasenverschiebebeträge des zweiten Ablenkungsspiegels 17b und des dritten Ablenkungsspiegels 17c und diejenigen des vierten Ablenkungsspiegels 17d und des fünften Ablenkungsspiegels 17e auszugleichen, so daß der durch den ersten Ablenkungsspiegel 17a zirkular polarisierte Laserstrahl 4 an den Schneidkopf 5 übertragen werden kann, ohne den zirkularen Polarisationsfaktor des Laserstrahls 4 zu verringern. Dieses Prinzip einer Ausgleichung der Phasenverschiebebetrags wird nachstehend hauptsächlich im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben.

Es sein auch darauf hingewiesen, daß der zweite Ablenkungsspiegel 17b bis zu dem fünften Ablenkungsspiegel 17e aus Metallspiegeln, beispielsweise Kupferspiegeln, gebildet sind, die allgemein gebräuchlich sind.

Wie in Fig. 6 gezeigt, befindet sich eine Kollimationslinse 39 zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel 17b und dem dritten Ablenkungsspiegel 17c und zwar an einer Position, an der der Laserstrahl 4 in der Nähe der Mitte des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfes 5 fokussiert ist.

Der erste Ablenkungsspiegel 17a besitzt auch eine Winkeleinstellfunktion und ist ausgelegt, um in den X-, Y- und Z-Achsenrichtungen bewegbar zu sein, wie in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 bezeichnen 70a, 70b und 70c Verriegelungsschrauben, die verwendet werden, um Elemente zu fixieren, die den ersten Ablenkungsspiegel 17a veranlassen, sich in die X-, Y- und Z-Achsenrichtungen zu bewegen, 71 bezeichnet ein Bewegungselement für die Y-Achsenrichtung, 72 stellt einen Halter dar, der das Bewegungselement 71 für die Y-Achsenrichtung hält, 73 bezeichnet ein Bewegungselement für die Z-Achsenrichtung und 74 bezeichnet einen Ablenkungsblock, der den ersten Ablenkungsspiegel 17a hält.

18 bezeichnet einen Y-Arm, der in der Y-Achsenrichtung befestigt ist, in der X-Achsenrichtung bewegbar ist und auf seinen Basisteilen den dritten Ablenkungsspiegel 17c und den vierten Ablenkungsspiegel 17d hält, wie in Fig. 1 gezeigt. Der Y-Arm 18, an dem eine Z-Achseneinheit 21 angebracht ist, die den Schneidkopf 5 enthält und in der Y-Achsenrichtung bewegbar ist, ist an seinem Vorderende verdünnt und auch seine Dicke ist verringert, so daß sich seine Schwerpunktsposition zwischen den X-Achsen-Schienen 24a und 24b angeordnet ist, und zwar unabhängig von der Anordnung der Z-Achseneinheit.

Ein Paar von Y-Achsen-Schienen 19a und 19b befinden sich auf dem Y-Arm 18, während ein Paar von Y-Achsen- Schienenhalterungen 20a und 20b verwendet werden, um die Y- Achsen-Schienen 19a, 19b zu halten. Eine Z-Achseneinheit 21 ist an den Y-Achsen-Schienenhalterungen 20a, 20b angebracht, so daß sie auf dem Y-Arm 18 in der Y-Achsenrichtung bewegbar ist, und besitzt eine Funktion für die Bewegung des Schneidkopfes 5 aufwärts/abwärts und hält auf ihrer Oberseite den fünften Ablenkungsspiegel 17e.

Ein staubschützender Y-Achsen-Faltenbalg 22 deckt einen Y- Achsenantrieb (nicht dargestellt) einschließlich der Y- Achsen-Schienen 19a, 19b und die Y-Achsen-Schienenhalterungen 20a, 20b ab. Ein staubgeschützter Y-Achsen-Strahlpfad- Faltenbalg 23 deckt einen Y-Achsen-Strahlpfad (zwischen dem vierten Ablenkungsspiegel 17d und dem fünften Ablenkungsspiegel 17e) ab und ist so ausgeführt, wie in Fig. 3 gezeigt. Insbesondere ist der fünfte Ablenkungsspiegel 17e, wie in Fig. 3 gezeigt, mit einem Kasten 34 abgedeckt, ein durch eine Befestigungsstütze 36 gesicherter Ausgleichsfaltenbalg 35 ist gegenüberliegend zu dem Y-Achsen- Strahlpfad-Faltenbalg 23 vorgesehen, wobei sich der Kasten 34 dazwischen befindet, um einen inneren Raum kontinuierlich zu machen und um den inneren Druck der Faltenbälge unverändert zu halten, wenn sich die Z-Achseneinheit in die Y-Richtung bewegt, wodurch verhindert wird, daß Umgebungsluft in die Faltenbälge hinein gesaugt wird.

Ein Paar von X-Achsen-Schienen 24a und 24b befinden sich auf der X-Achse und X-Achsen-Schienenhalterungen 25a und 25b sind auf der Unterseite des Y-Armendes 18 angebracht, um die X-Achsen-Schienen 24a, 24b zu halten. Ein staubgeschützter X-Achsen-Faltenbalg 26 deckt einen (nicht dargestellten) X-Achsenantrieb mit den X-Achsen-Schienen 24a, 24b und die X-Achsen-Schienenhalterungen 25a, 25b und einen X-Achsen- Strahlpfad (zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel 17b und dem dritten Ablenkungsspiegel 17c) ab. Die X-Achsen-Schienen 24a, 24b befinden sich auf einer Schienenbasis 27, die auch alle Komponenten haltert. Ein Drehtisch 27, der ein zylindrisches Werkstück 29 hauptsächlich hält und dreht, befindet sich außerhalb des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfs 5 über einem Schneidtisch 31, um zu ermöglichen, daß ein großes Werkstück 6 ohne Behinderung geladen/entladen werden kann und ist durch ein Stellglied 75, beispielsweise einen Luftzylinder, aufwärts/abwärts bewegbar gehalten. Es läßt sich erkennen, daß dieser Drehtisch 28 ausgelegt sein kann, so daß er in eine zurückgezogene Position gleitet, ohne aufwärts/abwärts bewegt zu werden und von dem Drehtisch 31 unter Verwendung eines dem Drehtisch 28 zugeordneten Basisteils getrennt werden kann.

Messerschneidenförmige Halterungen 30 werden verwendet, um ein flaches Werkstück 6 zu halten und ein Schneidetisch 31 ist mit einem Gebläse 48 versehen, das den inneren Druck des Schneidtisches 31 negativ macht, um während eines Schneidvorgangs erzeugten Staub, Rauch etc. anzusaugen und auszustoßen. Da diese Laserschneidemaschine ein lichtabtastender Typ ist und ihr Schneidetisch 31 unabhängig und fest ist, kann dieser Schneidetisch 31 auch je nach Bedarf im Ansprechen auf die Ausgestaltung, Größe und anderer Faktoren des Werkstücks 6 verändert werden. Ferner ist dieser Schneidetisch 31 mit einem Hebewalzenzubringer 49 versehen, wie in Fig. 5 gezeigt, der durch ein Stellglied 75, beispielsweise einen Luftzylinder aufwärts/abwärts bewegbar gehalten wird, so daß, wenn er nach dem Ende eines Schneidevorgangs angehoben wird, das Werkstück 6 von den messerschneideförmigen Halterungen 30 abgehoben werden und leicht von Hand in die X-Richtung bewegt werden kann. Der Hebewalzenzubringer 49 ist ein freier Lageraufbau, so daß das Werkstück 6 in irgendeine horizontale Richtung bewegt werden kann.

Nachstehend wird der Betrieb und die Funktion dieser freitragenden lichtabtastenden Laserschneidemaschine beschrieben. Insbesondere bewegt sich der Y-Arm 18 nicht in die Y-Achsenrichtung und die Z-Achseneinheit 21 bewegt sich in die Y-Achsenrichtung auf den Y-Achsen-Schienen 19a, 19b, die auf dem Y-Arm 18 mit Hilfe der Y-Achsen- Schienenhalterungen 20a, 20b angeordnet sind. Der Y-Arm 18, an dem die X-Achsen-Schienenhalterungen 25a, 25b auf der Unterseite seines Endes angebracht sind, kann sich in die X- Achsenrichtung auf den X-Achsen-Schienen 24a, 24b, die auf der Maschinenbasis 27 angebracht sind, bewegen.

Dabei wird der von dem Laseroszillator 16 ausgegebene Laserstrahl 4 durch die Ablenkungsspiegel 17a bis 17e reflektiert, durch den an dem Boden der Z-Achseneinheit 21 angebrachten Schneidkopf 5 gesammelt und auf das Werkstück 6 gestrahlt, welches durch die messerschneideförmigen Halterungen 30 gehalten wird. Durch Bewegung der Z-Achseneinheit 21 in der Y-Achsenrichtung und des Y-Arms 18 in der X-Achsenrichtung kann dabei der Laserschneidekopf 5 in irgendeiner Richtung in der X-Y-Ebene bewegt werden, wodurch das Werkstück 6 mit einem Laser in irgendeine gewünschte Gestalt geschnitten werden kann.

In dieser Laserschneidemaschine ist der Y-Arm 18, an dem die Z-Achseneinheit 21 angebracht ist, die den Schneidekopf 5 umfaßt und in die Y-Achsenrichtung bewegbar ist, an dem Vorderende ausgedünnt und weist eine verringerte Dicke auf, wodurch sich seine Schwerpunktsposition unabhängig von der Anordnung der Z-Achseneinheit 21 zwischen den X-Achsen- Schienen 24a, 24b befindet. Somit wird die Last des Y-Arms 18 und anderer Teile ungefähr gleichmäßig auf die X-Achsen- Schienen 24a und 24b und die X-Achsen-Schienenhalterungen 25a und 25b angewendet.

Der Drehtisch 28, auf dem das zylindrische Werkstück 29 gehalten und gedreht werden kann, kann zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Schneidens des zylindrischen Werkstücks 29 verwendet werden. Da eine Schneidehöhe zur dieser Zeit höher ist als die beim Schneiden des flachen Werkstücks 6, sei ferner darauf hingewiesen, daß der Schneidekopf 5 durch die Z-Achseneinheit 21 vor einem Schneiden angehoben wird.

Der Drehtisch 28 befindet sich außerhalb des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfes 5, so daß das große Werkstück 6 ohne Behinderung geladen/entladen werden kann. Der Tisch wird ferner durch das Stellglied 75, z. B. einen Luftzylinder, gehalten, so daß er sich je nach Anforderung in die Rückzugsrichtung heben kann oder gleiten kann. Wenn der Drehtisch 28 beim Laserschneiden nicht verwendet wird, kann deshalb dieser Drehtisch 28 zurückgezogen werden, so daß er ein Schneiden nicht behindert.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Drehtisch 28 so ausgelegt sein kann, um aufwärts/abwärts bewegbar oder gleitbar zu sein und nur außerhalb des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfs 5 angeordnet sein kann, um das große Werkstück 6 mit geringer Behinderung zu laden/entladen.

Der Schneidetisch 31 ist mit dem Hebewalzenzubringer 49 verbunden, der durch das Stellglied 76, z. B. einen Luftzylinder, wie in Fig. 5 gezeigt, aufwärts/abwärts bewegt wird, wodurch das Werkstück 6 leicht von Hand in die X-Achsenrichtung bewegt werden kann, wenn der Hebewalzenzubringer 49 nach dem Ende eines Laserschneidevorgangs angehoben wird, um das Werkstück 6 von den messerschneideförmigen Halterungen 30 abzuheben.

Ferner kann bei Laden des Werkstücks 6 durch Anheben des Hebewalzenzubringers 49 in eine Position, in der seine Walzen höher als die Enden der messerschneideförmigen Halterungen 30 sind, auch das Werkstück 6 leicht geladen werden.

Um die Einstellung des zirkularen Polarisationsfaktors, der Strahlachse etc. zu erleichtern, ist der erste Ablenkungsspiegel 17a ein zirkular polarisierender Spiegel (+90° Verzögerer) in dieser Laserschneidemaschine. Um den von dem ersten Ablenkungsspiegel 17a zirkular polarisierten Laserstrahl 4 an den Schneidekopf 5 beim Laserschneiden zu übertragen, ohne seinen Faktor der zirkularen Polarisation zu verringern, sind der zweite Ablenkungsspiegel 17b bis zu dem fünften Ablenkungsspiegel 17e angeordnet, um die Phasenverschiebebeträge des zweiten Ablenkungsspiegels 17b und des dritten Ablenkungsspiegels 17c und diejenigen des vierten Ablenkungsspiegels 17d und des fünften Ablenkungsspiegels 17e auszugleichen, wodurch der durch den ersten Ablenkungsspiegel 17a zirkular polarisierte Laserstrahl 4 an den Schneidekopf 5 übertragen werden kann, ohne daß der Faktor einer zirkularen Polarisation verringert wird.

Das Prinzip einer Ausgleichung wird gemäß Fig. 7 beschrieben. Unmittelbar nachdem der Laserstrahl 4 durch den ersten Ablenkungsspiegel zirkular polarisiert worden ist, ist eine Phasendifferenz zwischen einer S-Wellenkomponente und einer P-Wellenkomponente 90°. Wenn der Strahl durch den zweiten Ablenkungsspiegel reflektiert und in der Richtung geändert wird, dann bewirkt der spezifische Phasenverschiebebetrag ΔPS° des Ablenkungsspiegels, das die P-Wellenkomponente der S-Wellenkomponente weiter um ΔPS° voranläuft. Durch Anordnung des dritten Ablenkungsspiegels, so daß im Gegensatz dazu die S-Wellenkomponente der P- Wellenkomponente um ΔPS° vorausläuft, jedoch der durch den dritten Ablenkungsspiegel reflektierte und in der Richtung geänderte Laserstrahl 4 die S-Wellenkomponente mit 0°+ΔPS° und die P-Wellenkomponenten mit 90°+ΔPS° aufweist, ist die Phasendifferenz zwischen den S- und P-Wellenkomponenten 90° und deshalb ist der zirkulare Polarisationsfaktor nicht herabgesetzt.

Wegen dieses Ausgleichungsprinzips wird bei der Spiegelanordnung der vorliegenden Erfindung der Laserstrahl 4, der durch den ersten Ablenkungsspiegel 17a zirkular polarisiert wird, an den Schneidekopf 5 übertragen, ohne daß sein zirkularer Polarisationsfaktor verringert wird.

Wenn in der Ausführungsform 1 der Laserstrahl 4, der durch den ersten Ablenkungsspiegel 17a zirkular polarisiert wird, so daß er die Phasendifferenz um 90° zwischen den S- und P-Wellenkomponenten aufweist, durch den zweiten Ablenkungsspiegel 17b reflektiert und in der Richtung geändert wird, dann bewirkt der spezifische Phasenverschiebebetrag ΔPS° des Ablenkungsspiegels, daß die P-Wellenkomponente der S-Wellenkomponente ferner um ΔPS° vorausläuft. Wenn der Laserstrahl 4 ferner durch den dritten Ablenkungsspiegel 17c reflektiert und in der Richtung geändert wird, dann bewirkt der spezifische Phasenverschiebebetrag ΔPS° des Ablenkungsspiegels, daß die P-Wellenkomponente ferner der S-Wellenkomponente um ΔPS° vorausläuft. Der vierte Ablenkungsspiegel 17d ist so angeordnet, daß die S-Wellenkomponente der P-Wellenkomponente um ΔPS° vorausläuft und der fünfte Ablenkungsspiegel 17e ist so angeordnet, daß ferner die S-Wellenkomponente der P-Wellenkomponente um ΔPS° vorausläuft. Insbesondere sind der vierte Ablenkungsspiegel 17d und der fünfte Ablenkungsspiegel 17e so angeordnet, daß der durch den fünften Ablenkungsspiegel 17e reflektierte und in der Richtung geänderte Laserstrahl 4 die S-Wellenkomponente mit 0°+2ΔPS° und die P-Wellenkomponente mit 90°+2ΔPS° aufweist, d. h. die Phasendifferenz zwischen den S- und P-Wellenkomponenten beträgt 90°.

Der erste Ablenkungsspiegel 17a besitzt eine Winkeleinstellfunktion und ist ausgelegt, so daß er in die X-, Y- und Z-Achsenrichtungen bewegbar ist, wie in Fig. 2 in näheren Einzelheiten dargestellt. Wenn der Winkel des ersten Ablenkungsspiegels 17a geändert wird, um den zirkularen Polarisationsfaktor einzustellen, ermöglicht deshalb eine Lockerung der Verriegelungsschraube 70a, daß der erste Ablenkungsspiegel 17a in die X-Achsenrichtung bewegt wird und eine Lockerung der Verriegelungsschraube 17b ermöglicht eine Bewegung des Bewegungselements 71 für die Y-Achsenrichtung in der Y-Achsenrichtung, wodurch der Laserstrahl 4 an die Mitte des zweiten Ablenkungsspiegels 17b gestrahlt werden kann, wobei der zirkulare Polarisationsfaktor den besten Winkel beibehält.

Ferner wird der erste Ablenkungsspiegel 17a durch den in die Z-Achsenrichtung bewegbaren Mechanismus gehalten, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei eine Lockerung der Verriegelungsschraube 70c ermöglicht, daß der erste Ablenkungsspiegel 17a in der vertikalen Richtung leicht eingestellt werden kann, um mit dem Höhenzentrum des Laserstrahls 4 nach der Installation des Laseroszillators 16 übereinzustimmen.

Wie in Fig. 6 gezeigt, befindet sich in dieser Laserschneidemaschine die Kollimationslinse 39 zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel 17b und dem dritten Ablenkungsspiegel 17c und in einer Position, an der der Strahl 4 in der Nähe der Mitte des bewegbaren Bereichs des Schneidekopfes 5 fokussiert wird, wodurch die Strahldurchmesseränderung in dem bewegbaren Bereich des Schneidekopfes 5 extrem klein ist, wie in Fig. 8 gezeigt.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

In der Ausführungsform 1 ist der zweite Ablenkungsspiegel 17b bis zu dem fünften Ablenkungsspiegel 17e wie voranstehend beschrieben angeordnet, um alle spezifischen Phasenverschiebebeträge des zweiten Ablenkungsspiegels 17b bis fünften Ablenkungsspiegels 17e auszugleichen, wodurch der durch den ersten Ablenkungsspiegel 17a zirkular polarisierte Laserstrahl 4 an den Schneidekopf 5 übertragen wird, ohne daß sein zirkularer Polarisationsfaktor verringert wird.

In einer derartigen Anordnung können deshalb die Metallspiegel, beispielsweise Kupferspiegel, die allgemein als der zweite Ablenkungsspiegel 17b bis der fünfte Ablenkungsspiegel 17e verwendet werden, durch mit ES (verstärktem Silber) beschichtete Spiegel oder mit PS (geschütztem Silber) beschichtete Spiegel ersetzt werden, die einen größeren Phasenverschiebebetrag, aber ein höheres Reflexionsvermögen als die allgemein verwendeten Metallspiegel aufweisen. Diese Spiegel können den durch den ersten Ablenkungsspiegel 17a zirkular polarisierten Laserstrahl 4 an den Schneidekopf 5 übertragen, ohne daß sein zirkularer Polarisationsfaktor verringert wird (nämlich durch das Prinzip einer Ausgleichung der Phasenverschiebebeträge wie in Fig. 7 beschrieben), und mit einer verringerten Ausgangsdämpfung während der Übertragung.

Wenn die Metallspiegel, die als der zweite Ablenkungsspiegel 17b bis der fünfte Ablenkungsspiegel 17e verwendet werden, durch die mit ES beschichten Spiegel oder die mit PS beschichteten Spiegel in einer herkömmlichen Anordnung ersetzt werden, wobei überdies der zweite Ablenkungsspiegel 17b bis der fünfte Ablenkungsspiegel 17e keine Ausgleichung von Phasenverschiebebeträgen vorsehen, kann eine Ausgangsdämpfung während der Übertragung verringert werden, aber der zirkulare Polarisationsfaktor wird während der Übertragung an den Schneidkopf 5 wegen der großen Phasenverschiebebeträge der mit ES beschichteten Spiegel oder der mit PS beschichteten Spiegel verringert.

DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

In der Ausführungsform 1 befindet sich die Kollimationslinse 39 zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel 17b und dem dritten Ablenkungsspiegel 17c und in einer Position, in der der Strahl 4 in der Nähe der Mitte des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfes 5 fokussiert wird, wie in Fig. 6 gezeigt. Anstelle der Kollimationslinse 39 kann ein ebener Spiegel 40 und ein Kollimationsspiegel 41 angeordnet werden, und zwar zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel 17b und dem dritten Ablenkungsspiegel 17c und in einer Position, an der der Strahl 4 in der Nähe der Mitte des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfes 5, wie in Fig. 9 gezeigt, fokussiert wird, um die Strahldurchmesseränderung in dem bewegbaren Bereich des Schneidkopfes 5 extrem zu verringern, wie in Fig. 8 gezeigt.

VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie in Fig. 10 gezeigt, kann eine konkave Linse 42 zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel 17b und der Kollimationslinse 39 angeordnet werden, oder der ebene Spiegel 40 kann durch eine konvexe Linse 43 ersetzt werden, wie in Fig. 11 gezeigt, um den Laserstrahl 4 aufzuweiten, um den Laserstrahl in der Nähe der Mitte des bewegbaren Bereichs des Schneidkopfes 5 zu fokussieren, wie in Fig. 12 gezeigt, wodurch die Strahldurchmesseränderung in dem bewegbaren Bereich des Schneidkopfes 5 herabgesetzt werden kann und der Sammeldurchmesser wegen dem großen Strahldurchmesser verkleinert werden kann.

FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wenn der erste Ablenkungsspiegel 17a und der zweite Ablenkungsspiegel 17b in die Y-Richtung bewegt werden und ein invertierender Spiegelkasten 38, der ein Paar von invertierenden Spiegeln 37a, 37b enthält, zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel 17b und dem umgedrehten dritten Ablenkungsspiegel 17c vorgesehen ist und ausgelegt ist, um in der X-Richtung um die Hälfte des Bewegungsabstands des Y-Arms 18 in der X-Richtung bewegt zu werden, wie in Fig. 13 gezeigt, dann kann der Übertragungsabstand des Laserstrahls 4 von dem ersten Ablenkungsspiegel 17a bis zu dem vierten Ablenkungsspiegel 17d gleichförmig gemacht werden, wodurch die Strahldurchmesseränderung des Laserstrahls 4 aufgrund der Bewegung in der X-Richtung des Y-Arms 18 eliminiert wird.

SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Der Y-Arm 18 kann aus einem Material mit einer hohen mechanischen Festigkeit hergestellt sein oder ausgelegt sein, so daß er eine hohe mechanische Festigkeit aufweist, um den Schneidkopf durch einen dreidimensionalen Schneidkopf zu ersetzen, der mit einem Zweiachsen-Rotationsmechanismus mit Rotationsachsen 44, 45, wie in Fig. 14 gezeigt, oder mit einem Schneidkopf zum Schweißen oder zur Oberflächenmodifikation (z. B. ein Schneidkopf vom Parabolspiegeltyp, ein Schneidkopf vom Strahlabtasttyp, ein Schneidkopf vom Integrationsspiegeltyp, ein Schneidkopf vom Kaleidoskoptyp oder dergleichen) ausgerüstet ist, wie in Fig. 15 gezeigt. Die Möglichkeit eines Austausches des Schneidkopfes in dieser Ausführungsform durch den dreidimensionalen Schneidkopf, der mit dem Zweiachsen- Rotationsmechanismus ausgerüstet ist, erlaubt das Schneiden eines dreidimensionalen Werkstücks und die Möglichkeit eines Austausches durch den Schneidkopf zum Schweißen oder zur Oberflächenmodifikation ermöglicht, daß ein Werkstück geschweißt oder eine Oberfläche modifiziert wird.

Fig. 15 zeigt von den Schneidköpfen zum Schweißen oder zur Oberflächenmodifikation den Schneidkopf vom Parabolspiegeltyp, wobei der durch den ebenen Spiegel 46 reflektierte Laserstrahl 4 durch einen Parabolspiegel 47 gesammelt wird und auf das Werkstück gestrahlt wird.

SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie in Fig. 16 gezeigt, kann eine Sicherheitsabdeckung 32 vorgesehen sein, die den Y-Arm 18 und den Schneidetisch 31 abdeckt, und ein Lade/Entladebereich für ein Werkstück 6 oder 29 kann aus transparenten Türen 33 gebildet sein, welche aus einem Material hergestellt sind, welches den Laserstrahl absorbiert, beispielsweise einem acryllischen Material, um eine Beobachtung des Innenraums zu ermöglichen und um zu verhindern, daß ein während des Schneidevorgangs von dem Werkstück reflektiertes Licht nach außen gestrahlt wird. In diesem Fall kann das Werkstück 6 oder 29 durch Schieben der transparenten Türen 33a, 33b in die Pfeilrichtung in der Figur an die Position der transparenten Türe 33c geladen/entladen werden.

Die in Fig. 16 gezeigten Sicherheitsmaßnahmen können mit einer Sperre versehen sein, um zu verhindern, daß die Maschine betrieben wird, wenn die transparenten Türen 33 offen sind. Wenn die transparenten Türen 33 nicht vorgesehen werden, kann eine photoelektrische Röhre 51 an dem Vorderende des Y-Arms 18 angebracht werden und ein Halteanschlag 52 kann mit einem lichtempfangenden Sensor 53 ausgerüstet werden, der das Licht der photoelektrischen Röhre 51 empfängt, um eine Sperre zum Stoppen der Maschine in Abhängigkeit von dem Vorliegen/Fehlen des Lichtes an dem lichtempfangenden Sensor 53 vorzusehen, wenn ein Benutzer zufällig in den bewegbaren Bereich des Y-Arms 18 hineingelangt.

ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM

In der Ausführungsform 1 kann ein Hebewalzenzubringer 49 mit einem Walzenantriebsmotor 77 versehen sein, um die Walzen über eine Kette 78 anzutreiben, wie in Fig. 18 gezeigt, wodurch das Werkstück 6 automatisch weitertransportiert werden kann.

Ferner ermöglicht die vorliegende Erfindung, daß die obigen Ausführungsformen in geeigneter Weise kombiniert werden, um mehrere verschiedene Laserschneidemaschinen-Konstruktionen zu bilden.

Obwohl diese Erfindung in wenigstens einer bevorzugten Ausführungsform mit einem gewissen Grad von Einzelheiten beschrieben worden ist, versteht es sich von selbst, daß die Offenbarung der bevorzugten Ausführungsform nur beispielhaft angeführt worden ist und daß vielerlei Änderungen der Einzelheiten und der Anordnung von Komponenten durchgeführt werden können, ohne von dem Grundgedanken und Umfang der Erfindung, so wie sie im folgenden beansprucht ist, abzuweichen.

Claims (15)

1. Laserschneidemaschine zum Strahlen eines bewegbaren Laserstrahls (4) auf ein Werkstück (6) zum Schneiden des Werkstücks (6), umfassend:
einen Laseroszillator (16) zur Bereitstellung des Laserstrahls (4);
einen ersten Schienenaufbau (24a, 24b) umfassend ein Paar von parallelen Schienen (24a, 24b), die zur Definition einer ersten Achse (X) angeordnet sind;
einen Arm (18), der bewegbar in der Richtung der ersten Achse (X) der ersten Schienenstruktur (24a, 24b) vorgesehen ist;
einen zweiten Schienenaufbau (19a, 19b), der sich auf dem Arm (18) befindet, um eine zweite Achse (Y) zu definieren, wobei die zweite Achse (Y) senkrecht auf einer Ebene zu der ersten Achse (X) steht;
einen Schneidkopf (5), der auf der zweiten Schienenstruktur (19a, 19b) in der Richtung der zweiten Achse (Y) bewegbar vorgesehen ist;
einen ersten Ablenkungsspiegel (17a), der auf der ersten Achse (X) zum Empfang des von dem Laseroszillator (16) ausgegebenen Laserstrahls (4) angeordnet ist;
einen zweiten Ablenkungsspiegel (17b), der auf der ersten Achse (X) zum Empfang des von dem ersten Spiegel (17a) reflektierten Laserstrahls (4) angeordnet ist;
einen dritten Ablenkungsspiegel (17c) und einen vierten Ablenkungsspiegel (17d), die auf dem Arm (18) vorgesehen sind; und
einen fünften Ablenkungsspiegel (17e), der auf dem Schneidkopf (5) vorgesehen ist;
wobei die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ablenkungsspiegel (17a-17e) einen Laserstrahlpfad (4, 44) definieren und sich die Schwerpunktsposition des Arms (18) zwischen dem Paar von Schienen (24a, 24b) befindet, die auf der ersten Achse (X) angeordnet sind.

2. Laserschneidemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ablenkungsspiegel (17a) wenigstens in der Richtung einer dritten Achse (Z) senkrecht zu der zweiten Achse (Y) bewegbar gehalten wird.

3. Laserschneidemaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Drehtisch (28), dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (28) außerhalb des Bewegungsbereichs des Schneidkopfs (5) vorgesehen ist.

4. Laserschneidemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehtisch (28) einen Tischkörper umfaßt und ferner eine Einrichtung (79) umfaßt, um den Drehtischkörper wenigstens in eine Aufwärts/Abwärts- oder Gleitbewegung zu bewegen.

5. Laserschneidemaschine nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schneidetisch (31) zur Aufnahme eines Werkstücks (6), wobei der Tisch (31) mit einem Hebewalzenzubringer (49) versehen ist.

6. Laserschneidemaschine nach Anspruch 5, ferner umfassend eine Einrichtung (77, 78) zum antriebsmäßigen Drehen der Walzen des Hebewalzenzubringers.

7. Laserschneidemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ablenkungsspiegel (17a) ein zirkular polarisierender Spiegel ist und der zweite bis fünfte Ablenkungsspiegel (17b-17e) angeordnet sind, um für die Ablenkungsspiegel spezifische Phasenverschiebebeträge (ΔPS°, 0°+ΔPS°, 90°+ΔPS°) auszugleichen.

8. Laserschneidemaschine, umfassend:
einen Laseroszillator (16) zur Bereitstellung eines linear polarisierten Laserstrahls (4), der eine erste Achsenlinie (X) definiert;
einen ersten Ablenkungsspiegel (17a) zum Empfang des linear polarisierten Laserstrahls (4), der auf einer ersten Ebene angeordnet ist, der die erste Achsenlinie (X) des Laserstrahls (4) schneidet;
einen zweiten Ablenkungsspiegel (17b) zum Empfang des von dem ersten Ablenkungsspiegel (17a) reflektierten Laserlichts (4), der in Bezug auf den ersten Ablenkungsspiegel (17a) auf dem Schnittabschnitt der ersten Ebene und einer zweiten Ebene, die die erste Ebene schneidet, angeordnet ist;
einen dritten Ablenkungsspiegel (17c) zum Empfang des von dem zweiten Ablenkungsspiegel (17b) reflektierten Laserlichts (4), der in Bezug auf den zweiten Spiegel (17b) auf dem Schnittabschnitt der zweiten Ebene und einer dritten Ebene, die die zweite Ebene schneidet, angeordnet ist;
einen vierten Ablenkungsspiegel (17d) zum Empfang des von dem dritten Ablenkungsspiegel (17c) reflektierten Laserlichts (4), der in Bezug auf den dritten Ablenkungsspiegel (17c) auf dem Schnittabschnitt der dritten Ebene und einer vierten Ebene, die die dritte Ebene schneidet, angeordnet ist; und
einen fünften Ablenkungsspiegel (17e) zum Empfang des von dem vierten Ablenkungsspiegel (17d) reflektierten Laserlichts (4), der in Bezug auf den vierten Ablenkungsspiegel (17d) auf dem Schnittabschnitt der vierten Ebene und einer fünften Ebene, die die vierte Ebene schneidet, angeordnet ist;
wobei eine Strahlachse (4) auf jedem der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ebenen gebildet wird und wobei sich ein Strahlachsenabstand zwischen dem zweiten Ablenkungsspiegel (17b) und dem dritten Ablenkungsspiegel (17c) und ein Strahlachsenabstand zwischen dem vierten Ablenkungsspiegel (17d) und dem fünften Ablenkungsspiegel (17e) verändern,
wobei der erste Ablenkungsspiegel (17a) ein zirkular polarisierender Spiegel ist und die zweiten bis fünften Ablenkungsspiegel (17b-17e) angeordnet sind, um Phasenverschiebebeträge (ΔPS°) auszugleichen, die für die Ablenkungsspiegel spezifisch sind.

9. Laserschneidemaschine nach Anspruch 8, ferner umfassend eine X-Y-Bewegungseinstelleinrichtung (70a-70c; 71, 74) zum Haltern des ersten Ablenkungsspiegels (17a).

10. Laserschneidemaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten bis fünften Ablenkungsspiegel (17b-17e) mit ES oder mit PS beschichtete Spiegel sind.

11. Laserschneidemaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten bis fünften Ablenkungsspiegel (17b-17e) mit ES oder PS beschichtete Spiegel sind.

12. Laserschneidemaschine, umfassend:
einen Laseroszillator (16) zur Erzeugung eines Laserstrahls (4) von einem Auslaß;
einen ersten Ablenkungsspiegel (17a) zum Empfang des Laserstrahls (4) von dem Laseroszillator (16), wobei der Spiegel (17a) auf einer ersten Ebene angeordnet ist, die die Achsenlinie (X) des Laserstrahls (4) schneidet;
einen zweiten Ablenkungsspiegel (17b), der gegenüberliegend zu dem ersten Ablenkungsspiegel (17a) angeordnet und auf einer ersten Achse (X) positioniert ist, die durch die Schnittortskurve der ersten Ebene und einer zweiten Ebene definiert ist;
einen dritten Ablenkungsspiegel (17c), der gegenüberliegend zu dem zweiten Ablenkungsspiegel (17b) angeordnet und auf einer zweiten Achse (Z) positioniert ist, die durch die Schnittortskurve der zweiten Ebene und einer dritten Ebene definiert ist;
einen Schneidkopf (5), der innerhalb eines Bewegungsbereichs zur Änderung eines Strahlachsenabstands bewegbar ist; und
eine optische Kollimationseinrichtung (39, 41), die angeordnet ist, so daß der Laserstrahl (4) an einer Position ungefähr an der Mitte des Bewegungsbereiches des Schneidkopfes (5) fokussiert wird.

13. Laserschneidemaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine konkave optische Einrichtung (43) zwischen dem Strahlausgang des Laseroszillators (16) und der optischen Kollimationseinrichtung (41) angeordnet ist.

14. Laserschneidemaschine zum Strahlen eines bewegbaren Laserstrahls (4) auf ein Werkstück (6, 29), um das Werkstück (6, 29) zu schneiden, umfassend:
einen Laseroszillator (16) zur Bereitstellung des Laserstrahls (4);
eine erste Schienenstruktur (24a, 24b) umfassend ein Paar von parallelen Schienen (24a, 24b), die zur Definition einer ersten Achse (X) angeordnet sind;
einen Arm (18), der in der Richtung der ersten Achse (X) auf der ersten Schienenstruktur (24a, 24b) bewegbar vorgesehen ist;
eine zweite Schienenstruktur (19a, 19b) die sich auf dem Arm (18) befindet, um eine zweite Achse (Y) zu definieren, wobei die zweite Achse (Y) senkrecht auf einer Ebene (24) der ersten Achse (X) steht;
einen Schneidkopf (5), der auf der zweiten Schienenstruktur (19a, 19b) in der Richtung der zweiten Achse (Y) bewegbar vorgesehen ist;
einen ersten Ablenkungsspiegel (17a), der sich auf der ersten Achse zum Empfang des von dem Laseroszillator (16) ausgegebenen Laserstrahls (4) befindet;
einen zweiten Ablenkungsspiegel (17b), der sich auf der ersten Achse (X) zum Empfang des von dem ersten Spiegel (17a) reflektierten Laserstrahls (4) befindet;
einen dritten Ablenkungsspiegel und einen vierten Ablenkungsspiegel (17c, 17d), die auf dem Arm (18) vorgesehen sind;
einen fünften Ablenkungsspiegel (17e), der auf dem Schneidkopf (5) vorgesehen ist;
wobei die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ablenkungsspiegel (17a-17e) einen Laserstrahlpfad (4) definieren, und der Schneidkopf (5) innerhalb eines Bewegungsbereichs bewegbar ist, um einen Strahlachsenabstand zu ändern; und
eine optische Kollimationseinrichtung (39, 41), die so angeordnet ist, daß der Laserstrahl (4) an einer Position ungefähr in der der Mitte des Bewegungsbereichs des Schneidkopfes (5) fokussiert wird.

15. Laserschneidemaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine konkave optische Einrichtung (43) zwischen dem Strahlausgang des Laseroszillators (16) und der optischen Kollimationseinrichtung (39, 41) angeordnet ist.