JP2003236693A - レーザビームを用いて部品を機械加工するための装置 - Google Patents

レーザビームを用いて部品を機械加工するための装置

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JP2003236693A JP2002348936A JP2002348936A JP2003236693A JP 2003236693 A JP2003236693 A JP 2003236693A JP 2002348936 A JP2002348936 A JP 2002348936A JP 2002348936 A JP2002348936 A JP 2002348936A JP 2003236693 A JP2003236693 A JP 2003236693A
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Marcel Therond
テロン マルセル
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Technifor SA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】２つの反射鏡の位置を、特に融通性をもって容
易に変更できる、レーザビームを用いて部品を機械加工
するための装置を提供する。 【解決手段】レーザビームを用いて部品を機械加工する
ための装置は、シャシと、レーザビーム（ｆ1）を放射
するためのレーザ（２；５２）と、中間ビーム（ｆ2）
を反射するために前記放射されたビーム（ｆ1）の経路
上に設置された第１反射鏡（８；５８；１０８）と、加
工される該部品に向かって機械加工ビーム（ｆ3）を向
けるために中間ビームの経路上に設置された２反射鏡
（１２；６２；１１２）とを有する。装置はさらに、シ
ャシに対して第１及び第２反射鏡を移動させるための移
動手段を有し、この移動手段は少なくとも１つの第１リ
ニアモータ（４、１０；５４、６０；１０４、１１０）
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを用
いて部品を機械加工するための装置に関する。
【０００２】
【従来技術】本発明において機械加工とは、レーザビー
ムを部品に向けて部品を加工することとして理解される
べきものである。レーザビームによるマーキング、彫
刻、粉末等の材料の融合、切り出しなどの用途が挙げら
れるがこれらに限定されるものではない。
【０００３】周知のように、このような機械加工装置
は、ビームを放射するレーザさらには第１反射鏡及び第
２反射鏡を備える。これらの反射鏡のうち第１反射鏡
が、中間ビームを形成できるように、該レーザによって
放射されるビームの経路上に設置される。
【０００４】第２反射鏡は中間ビームの経路上に設置さ
れ、加工される該部品に向けることが可能な機械加工ビ
ームを生じさせる。これら２つの反射鏡の向きは、例え
ば、回転式モータを利用することによって修正できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、２つの反射鏡の位置を、特に融通性をもって容易に
変更できる、上記の形式の機械加工装置の提供にある。
【０００６】本発明のもう一つの目的は、十分に軽量で
あるが、反射鏡の正確な位置決めを保証し、運転中わず
かな摩擦だけを受けることを保証する機械加工装置の提
供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレーザビームを用いて部品を機械加工する
ための装置は、シャシと、レーザビームを放射するため
のレーザと、前記シャシに取り付けられた第１反射鏡と
第２反射鏡とを有し、前記第１反射鏡は、中間ビームを
反射するために前記放射されたビームの経路上に設置さ
れ、前記第２反射鏡は、加工される該部品に向かって機
械加工ビームを向けるために前記中間ビームの経路上に
設置されており、また、前記シャシに対して前記第１及
び第２反射鏡を移動させるための移動手段を有し、この
移動手段は少なくとも１つの第１リニアモータを備え
る。
【０００８】このため、第１及び第２反射鏡の位置を、
融通性をもって容易に変更できる。また、装置が軽量で
しかも反射鏡の正確な位置決めが保証され、運転中生じ
るのはわずかな摩擦だけで済む。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、添付図面を参照して、
非限定的な例として示した以下の説明を読むことによ
り、さらに容易に理解されるであろう。
【００１０】ここで図面を参照すると、図１に図示され
る機械加工装置は、ビームｆ1の放射を行う、例えばＣ
Ｏ2またはＹＡＧ型のレーザ２を備える。図示した実施
形態示では、このビームｆ1は水平である。
【００１１】さらに、固定部材４が取り付けられるブラ
ケット（図示しない）を装着したほぼ平行６面体形状の
シャシ（図示しない）が備えられている。固定部材４
は、該固定部材４の下面４Ａの近傍において、単一方向
Ｘ−Ｘ'に移動できる第１可動部材６と協働する。
【００１２】後述されるように、この第１可動部材６の
固定部材４に対する移動は、誘導現象を利用することに
より達成される。この可動部材６は、任意の適切な手段
によってそれに固定された第１反射鏡８を支持する。
【００１３】運転中、ビームｆ1は、第１可動部材６の
移動方向に対応する方向Ｘ−Ｘ'で移動する。第１反射
鏡８は、放射されるビームｆ1を反射し、それを水平面
に維持する一方で、例えば９０°、すなわち方向Ｙ−
Ｙ'に偏向させる。その結果、符号ｆ2によって表される
中間ビームが取得される。
【００１４】さらに、互いに垂直な２つの方向で、固定
部材４の下面４Ａの近傍において移動する第２可動部材
１０が備えられている。これらの方向の第１方向、Ｘ−
Ｘ'は、第１可動部材６の移動方向に対応し、第２方向
は、符号Ｙ−Ｙ'で与えられる。
【００１５】第１可動部材６の場合と同様、第２可動部
材１０の固定部材４に関する移動は、誘導現象を利用す
ることによって達成される。
【００１６】該第２可動部材１０に固定された第２反射
鏡１２は、中間ビームｆ2の経路上に介入されている。
この第２反射鏡１２は、中間ビームｆ2を下向きに反射
でき、それによって加工される部品１４に向かう、機械
加工ビームｆ3を生じさせる。
【００１７】集光レンズ１６が、機械加工ビームｆ3の
経路に介入されるていることに注目されたい。このよう
な構成により、機械加工ビームｆ3を集光して、それを
絞り、さらに強力にするのに役立つ。機械加工される部
品１４は、集光レンズ１６の集光面に配置するのが有利
であり、それによって、効率的な加工が保証される。
【００１８】ここで、第１及び第２の２つの可動部材６
と１０さらには、固定部材４に戻って説明する。
【００１９】固定子を形成する誘導体としての固定部材
４、及び可動台部を形成する可動アーマチュアとしての
第２可動部材１０が、第１平面リニアモータを構成す
る。それらは、例えば、本明細書に参照によって導入す
る、１９９８年４月１０日に出願された仏国特許第２７
７７２１７号に記載されたものに従っている。
【００２０】従って、第２可動部材１０は、それぞれが
コイル及びそれと関連する磁心を備えた４つのモジュー
ルのかたちで形成されている。これらの様々なコイル内
での電流の特性を変えることによって、可動台部すなわ
ち第２可動部材１０をＸ−Ｘ'とＹ−Ｙ' の２つの方向
に移動させることが可能である。
【００２１】空気（図示しない）の通路が第２可動部材
１０の本体内に形成されており、運転中における第２可
動部材１０と固定部材４の対向する面間の空気クッショ
ンの形成を可能にしていることに注目されたい。コイル
のへの電力供給は、電線（図示しない）によって周知の
方法で行われる。
【００２２】同様に、固定部材４と第１可動部材６と
は、構造が前述された該第１モータの構造に類似する別
の第２平面リニアモータを形成する。
【００２３】図２と図３は、本発明の第１変形実施形態
を示す。これらの図中、図１の機械部品と同様な機械部
品には、５０加えた同じ参照番号が付されている。
【００２４】可動台部としての第２可動部材６０が、方
向Ｙ−Ｙ'に延びる細長い管状のアーム６８を支持して
いる。このアーム６８は、別の可動台部としての第１可
動部材５６に取り付けられたガイドクランプ７０の中を
通っている。
【００２５】該第１反射鏡５８は、第１可動部材５６に
連結されている。この目的のため、湾曲棒７２が備えら
れており、その一方の端部はガイドクランプ７０の側壁
に取り付けられ、他方の端部は第１反射鏡５８を支持し
ていて、アーム６８の内部に位置している。
【００２６】第２反射鏡６２は、第２可動部材６０と反
対側のアーム６８の端部に配置されている。その結果、
この第２反射鏡６２は、第２可動部材６０とともに平行
移動するよう固定されている。さらに、このアーム６８
の一方の側壁には、第１反射鏡５８を支持する湾曲棒７
２の通過用だけではなく、該レーザ５２によって放射さ
れるレーザビームｆ1の通過用でもある、長手方向の切
り欠き７４が形成されている。
【００２７】図２及び図３に示した機械加工装置は、図
１の装置と同様に動作する。
【００２８】つまり、レーザ５２は、切り欠き７４を介
して、中間ビームｆ2を第２反射鏡６２に向かわせ、第
２反射鏡６２は、中間ビームｆ2を第２反射鏡６２に向
けて反射する。第２反射鏡６２は次いで、集光レンズ６
６の介在のもとで、機械加工ビームｆ3を下方に向け
る。
【００２９】図４は、本発明の第２変形実施形態を示
す。この図４に示される機械加工装置は、第１可動部材
５６'が図２の第１可動部材５６とは異なりそれ自体で
は動かないという点で、図２の機械加工装置と異なる。
【００３０】つまり、この第１可動部材５６'は案内棒
７６上に取り付けられ、この案内棒７６は固定部材５４
に固定された二つの側方部材７８に固定されている。従
って、第１可動部材５６'の方向Ｘ−Ｘ'での動きは、先
の実施形態のものと同様に可動な第２可動部材６０の移
動によって与えられる。
【００３１】アーム６８を利用した図２と図４に関連し
て説明した実施形態は、特別な利点が有る。
【００３２】効果として、固定部材４に対して位置がず
れている部品に達することが可能になる。その結果、マ
ーキングされる部品が設置される領域は、マーキング動
作中だけ干渉を受け、いったんこの動作が終了される
と、アーム６８を方向Ｙ−Ｙ'に退去させることができ
る。
【００３３】図５に示されるように、アーム６８を利用
した図２及び図４の機械加工装置は、並んで配置された
２つのチャンバ８０、８０'と関係付けられてもよい。
光が透過しないところの各チャンバ８０、８０'は、上
部扉８２、８２'さらには前部トラップ８４、８４'を備
えていいる。
【００３４】動作中、一方のチャンバの８０は、アーム
６８がこのチャンバ内に設置される部品を加工するため
にその中を通るようにする働きをする。このために、ト
ラップ８４は開くが、アクセス用の上部扉８２は閉じら
れる。
【００３５】その間、オペレータは、これらの他方のチ
ャンバの他方８０'の内部空間に、全く安全にアクセス
できる。このために、トラップ８４'は閉じられるが、
上部扉８２'は開かれる。オペレータは、このようにし
てレーザビームの偶発的な反射から保護されている。
【００３６】最大限の安全を与える目的で、アーム６８
が対応するチャンバ内に位置するときには、上部扉８
２、８２'の一方の開放を、例えば自動的に防止するこ
とができる。オペレータは、それによって、行いうるあ
らゆる不適当な操作から保護される。
【００３７】追加の変形実施形態（図示しない）とし
て、固定部材５４さらには第１可動部材５６または５
６'及び第２可動部材６０をそれぞれケーシングの内部
に配置することが考えられてよい。
【００３８】その場合、アーム５８はケーシングから突
出して、該ケーシングの開口部内に位置する支持部材に
対してその主軸方向に自由に摺動できる構成とされる。
さらに、この支持部材は、アームの主軸方向に関して横
方向に動き、一方で、この支持部材の移動の間におい
て、該ケーシングの気密性を維持するための手段が提供
される。
【００３９】この種の機構は、上記の仏国特許第２７７
７２１７号の図５〜図９に示されている。
【００４０】最後に、図６は本発明の第４変形実施形態
を示している。この図では、図２と図４の機械的部材に
類似した機械的部材には、５０を増加した同じ参照番号
が付されている。
【００４１】この図６の機械加工装置の第２可動部材１
１０は、側面視でほぼＵ字形のアーム１１８を支持して
いる。このアーム１１８は、第１可動部材１０６に取り
付けられたガイドグランプ１２０内を通っている。第１
可動部材１０６は図２の実施形態のようにそれ自体が能
動的に動くものであっても、あるいは図４の実施形態の
ように第１可動部材１１０によって受動的に動くもので
あっても良いことに注目されたい。
【００４２】第２反射鏡１１２は、中間ビームｆ2を上
方に向けることができるように方向付けられている。さ
らに、アーム１１８の角度内に収容される２つの追加の
反射鏡１１３、１１３'が備えられ、これらは固定部材
１０４の上面１０４Ｂに向かって機械加工ビームｆ3を
反射するようになっている。
【００４３】運転中、第１反射鏡（図示しない）は、レ
ーザによって放射されるビーム（図示しない）を受け、
そして中間ビームｆ2を第２反射鏡１１２に向ける。次
いで、機械加工ビームｆ3が反射鏡１１３の方向で上方
に向けられ、そして反射鏡１１３'の方向で水平に向け
られる。
【００４４】最後に、この反射鏡１１３'は、集光レン
ズ１１６を介して、機械加工ビームｆ3を下方に向け
る。その結果、固定部材１０４の上面１０４Ｂに加工す
べき部品を配置することが可能であり、従って、動力化
と部品の支持の二重の機能を果たす。
【００４５】本発明は以上に説明し図示した実施形態に
限定されるものではない。
【００４６】各反射鏡の角度方向はさらに変更できるも
のであってもよい。つまり、このような反射鏡は、この
場合には、アームまたはそれを支持する可動部材に対し
て回転動できる。
【００４７】以上で説明した本発明により、先に述べら
れた目的を達成することができる。
【００４８】事実、誘導子としての固定部材にかなりの
寸法を与えることができる。その結果、可動部材を広い
面積にわたって動かすことができ、その結果、反射鏡の
配置を、特に融通性をもって変更できる。
【００４９】さらに、少なくとも１台のリニアモータを
使用することにより、少数の構成部材を利用でき、これ
は特に機能隙間の点で有利である。さらに、運転中これ
らの構成部材のどれも変形不能であるので、これにより
さまざまな反射鏡を非常に正確に位置決めできるように
なる。
【００５０】最後に、このようなリニアモータを使用す
ることにより、誘導子及びアーマチュアの対向する面の
間に介在する空気クッションのおかげで、非常に少ない
摩擦が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態によるレーザビーム
を利用する機械加工装置を示す斜視図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態による機械加工装置
を示す斜視図である。
【図３】 図２の該機械加工装置の詳細を示す、さらに
大きな縮尺での斜視図である。
【図４】 図２と同様に、本発明の第３の実施形態によ
る機械加工装置を示す斜視図である。
【図５】 ２つの作業チャンバと関連付けられる、図２
に示される機械加工装置を示す斜視図である。
【図６】 本発明の第４の実施形態による機械加工装置
を示す側面図である。
【符号の説明】
２、５２ レーザ ４、５４ 固定部材 ６、５６、５６’、１０６ 第１可動部材 ８、５８、１０８ 第１反射鏡 １０、６０、１１０ 第２可動部材 １２，６２，１１２ 第２反射鏡 １４ 部品 １６ 集光レンズ ８０、８０' チャンバ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H043 CD03 CD04 CE00 2H045 AC01 BA12 DA31 4E068 CA05 CA18 CB05 CD12 CE02 CE07 CE11

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シャシと、レーザビーム（ｆ1）を放射
    するためのレーザ（２；５２）と、前記シャシに取り付
    けられた第１反射鏡（８；５８；１０８）と第２反射鏡
    （１２；６２；１１２）とを有し、前記第１反射鏡は、
    中間ビーム（ｆ2）を反射するために前記放射されたビ
    ーム（ｆ1）の経路上に設置され、前記第２反射鏡は、
    加工される該部品に向かって機械加工ビーム（ｆ3）を
    向けるために前記中間ビームの経路上に設置されてお
    り、また、前記シャシに対して前記第１及び第２反射鏡
    を移動させるための移動手段を有し、この移動手段は少
    なくとも１つの第１リニアモータ（４、１０；５４、６
    ０；１０４、１１０）を備える、レーザビームを用いて
    部品を機械加工するための装置。
  2. 【請求項２】 前記第１リニアモータが、固定部材
    （４；５４；１０４）と、互いに垂直な２つの方向（Ｘ
    −Ｘ'、Ｙ−Ｙ'）で前記固定部材に対して動かされる可
    動部材（１０；６０；１１０）とを備え、前記第１及び
    第２反射鏡の少なくとも一方（１２；６２；１１２）
    が、少なくとも並進移動について前記可動部材に固定さ
    れており、また位置合わせ手段（６；６８；１１８）が
    設けられていて、前記中間ビーム（ｆ2）を、運転中、
    前記第２反射鏡（１２；６２；１１２）に向けることが
    できる請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記第１リニアモータの可動部材（１
    ０；６０；１１０）が、運転中、前記中間ビームの方向
    （Ｙ−Ｙ'）、及び前記中間ビームの方向に垂直な方向
    （Ｘ−Ｘ'）に動くことができる請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 前記第２反射鏡（１２；６２；１１２）
    が、少なくとも並進移動について、前記可動部材に固定
    されている請求項２または３の装置。
  5. 【請求項５】 前記第２反射鏡（１２）が、前記第１リ
    ニアモータの前記可動部材（１０）に取り付けられてい
    ることを特徴とする、請求項４の装置。
  6. 【請求項６】 前記第２反射鏡（６２；１１２）が、該
    第１リニアモータの前記可動部材（６０；１１０）に固
    定されたアーム（６８；１１８）に取り付けられている
    請求項４の装置。
  7. 【請求項７】 前記アーム（６８）が、前記可動部材
    （６０）の移動方向のうちの１つの方向（Ｙ−Ｙ'）に
    延びている請求項６の装置。
  8. 【請求項８】 前記固定部材及び前記可動部材がケーシ
    ング内に配置されており、前記アームが前記ケーシング
    から突出していて、前記ケーシングの開口部に設けられ
    た支持部材に対して第１の方向に自由に摺動でき、前記
    支持部材が前記アームの前記第１の方向に対する横方向
    に移動するようになっており、また、前記支持部材の移
    動中における前記ケーシングの気密を維持するための手
    段が設けられている請求項７の装置。
  9. 【請求項９】それぞれがトラップ（８４、８４'）によ
    って閉じられる２つの隣接する光不透過のチャンバ（８
    ０、８０'）を備え、前記トラップが、対応するチャン
    バに向かう前記アーム（６８）の通過を可能とするため
    に、交互に開くようになっている請求項７または８の装
    置。
  10. 【請求項１０】 各チャンバ（８０、８０'）に、オペ
    レータがアクセスできるようにするための扉（８２、８
    ２'）が設けられている請求項９の装置。
  11. 【請求項１１】 前記アーム（１１８）が、側面視でＵ
    字形を有することと、少なくとも１つの追加の反射鏡
    （１１３、１１３'）が設けられていて、機械加工ビー
    ム（ｆ3）を前記固定部材（１０４）の上面（１０４
    Ｂ）に向けることができるようにする請求項６の装置。
  12. 【請求項１２】 前記位置合わせ手段が、前記第１反射
    鏡（８）が取り付けられる第２の可動部材（６）を備
    え、この第２の可動部材が第２リニアモータ（４、６）
    に属する請求項２〜１１のいずれか１つの装置。
  13. 【請求項１３】 該第２リニアモータ（４、６）の前記
    固定部材（４）が、前記第１のリニアモータ（４、１
    ０）の前記固定要素と合体されている請求項１０の装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記第１の反射鏡（５８；１０８）
    が、該アームの前記第１の方向（Ｙ−Ｙ'）に垂直な方
    向（Ｘ−Ｘ'）において、並進運動について前記アーム
    （６８；１１８）に固定されていることを特徴とする、
    請求項６〜１１のいずれか１つの装置。
  15. 【請求項１５】 前記機械加工ビーム（ｆ3）の経路に
    介入する集光レンズ（１６；６６；１１６）が備えられ
    ている請求項１〜１４のいずれか１つの装置。
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