JP2003320471A - 工具ホルダ及び工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザー発振器を備え、レーザーの引き回し
距離を必要最低限にし、レーザーの出力低下を抑え、エ
ネルギー効率を向上する工具ホルダを提供する。また、
工具ホルダを交換可能であり、刻印、彫刻、焼入れ、溶
接、切断、穴開け、計測等の様々なレーザー加工及び切
削加工が行える工作機械を提供する。 【解決手段】 少なくともレーザー発振器１３を備えた
工具ホルダ１である。工具ホルダの交換を行うことが可
能であり、少なくともレーザー発振器１３を備えた工具
ホルダ１を着脱可能に装着する主軸１０１と、レーザー
発振器１３に電力を供給するレーザー発振器用電源１０
４を備えた工作機械１００である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、レーザー発振器を
備えた工具ホルダ及びこの工具ホルダが装着される工作
機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、レーザー発振器は、加工，計
測，分析等の分野において広く用いられるようになって
いる。特に加工の分野においては、レーザー発振器から
加工が行われる部分までのレーザービームの伝送は、光
ファイバを用いて行われることが多く、レーザー発振器
は、光ファイバへの入射光学系と光ファイバとを組み合
わせて使用される。

【０００３】また、レーザー加工に加えて、パンチング
加工、タッピング加工等のサブ加工を行うことが可能な
レーザー複合加工装置が提案されている。このようなレ
ーザー複合加工装置としては、例えば、特開平４−２０
１１４２号公報に記載されたものがある。このレーザー
複合加工装置は、ワークを支持したワークキャリッジを
Ｘ軸方向に移動位置決め自在に設け、該軸ワークキャリ
ッジの上方の位置に、前記ワークキャリッジの移動方向
に直交するＹ軸方向に移動位置決め自在の複合加工ヘッ
ドを設けた構成を備えている。

【０００４】また、近年では、例えば特開平９−２２０
６８０号公報に記載されているように、前記加工に加
え、ドリル加工、ミーリング加工等の切削加工が可能な
レーザー複合加工装置も提案されている。この公報に記
載されたレーザー複合加工装置では、レーザー加工と切
削加工の加工中心位置を同一にすると共に、複数のレー
ザー加工ヘッドと複数の切削工具とを装着したツールマ
ガジンを備えた自動工具交換装置によって、レーザー加
工ヘッドと切削工具とが交換可能となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のレーザー発振器やレーザー複合加工装置は、レーザ
ー発振器からレーザーが到達されるべきワークに至るま
でのレーザーの引き回し距離が長く、出力低下を招くと
いう問題がある。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、少なくともレーザー
発振器を備えることで、レーザーの引き回し距離を必要
最低限にし、レーザーの出力低下を抑え、エネルギー効
率を向上することが可能な工具ホルダを提供することを
目的とする。

【０００７】また、工具ホルダを交換可能であり、当該
工具ホルダを交換することで、種々の切削加工を行うこ
とができることは勿論のこと、レーザー発振器を備えた
工具ホルダの交換も可能であり、刻印、彫刻、焼入れ、
溶接、切断、穴開け、計測等の様々なレーザー加工も行
うことができる工作機械を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、工作機械主軸に装着される工具ホルダで
あって、少なくともレーザー発振器を備えた工具ホルダ
を提供するものである。

【０００９】この構成を備えた工具ホルダは、レーザー
加工すべきワークにレーザ発振器を極力近づけることが
できる。したがって、レーザーの引き回し距離を必要最
低限に抑えることができ、レーザーの出力低下を防止
し、エネルギー効率を向上することができる。

【００１０】また、本発明にかかる工具ホルダは、レー
ザー発振器と、当該レーザー発振器に電力を供給するレ
ーザー発振器用電源と、を備えることができる。

【００１１】そしてまた、前記レーザー発振器には、前
記工作機械から電力を供給することができる。

【００１２】また、レーザー発振器と、当該レーザー発
振器に電力を供給するレーザー発振器用電源と、を備え
た工具ホルダにおいては、前記レーザー発振器用電源
に、前記工作機械から電力を供給することができる。

【００１３】さらにまた、前記レーザー発振器を制御す
る制御信号は、前記工作機械から供給することができ
る。

【００１４】また、本発明にかかる工具ホルダは、前記
工作機械に対し着脱可能な電気的接続機構をさらに備
え、当該電気的接続機構を介して工作機側から電力を供
給することができる。

【００１５】そしてまた、この電気的接続機構を介して
工作機側から前記レーザー発振器を制御する制御信号を
供給することもできる。

【００１６】さらにまた、本発明にかかる工具ホルダ
は、レーザーを照射する位置を制御する位置制御機構を
さらに備えることもできる。この場合、前記位置制御機
構を制御する位置制御信号は、前記工作機械から供給す
ることができる。

【００１７】そしてまた、本発明は、工具ホルダの交換
を行うことが可能な工作機械であって、少なくともレー
ザー発振器を備えた工具ホルダを着脱可能に装着する主
軸と、前記レーザー発振器に電力を供給するレーザー発
振器用電源と、を備えた工作機械を提供するものであ
る。

【００１８】さらにまた、本発明は、工具ホルダの交換
を行うことが可能な工作機械であって、少なくともレー
ザー発振器と、当該レーザー発振器に電力を供給するレ
ーザー発振器用電源と、を備えた工具ホルダを着脱可能
に装着する主軸と、前記レーザー発振器用電源に電力を
供給する主電源と、を備えた工作機械を提供するもので
ある。

【００１９】これらの構成を備えた工作機械は、工具ホ
ルダを交換することで、種々の切削加工を行うことがで
きることは勿論のこと、レーザー発振器を備えた工具ホ
ルダの交換も可能であるため、前記切削加工に加え、刻
印、彫刻、焼入れ、溶接、切断、穴開け、計測等の様々
なレーザー加工も行うことができる。また、この工作機
械によってレーザー加工を行う際には、レーザー発振器
を備えた工具ホルダを使用することができるため、レー
ザーの引き回し距離を必要最低限に抑えることができ、
レーザーの出力低下を防止し、エネルギー効率を向上す
ることができる。

【００２０】なお、本発明でいう工具ホルダの交換は、
自動交換であってもよく、マニュアル交換（人手による
交換）であってもよい。

【００２１】また、本発明にかかる工作機械は、前記レ
ーザー発振器を制御する制御信号を出力する制御信号出
力手段を備えることができる。

【００２２】さらにまた、本発明にかかる工作機械は、
前記工具ホルダが、レーザーを照射する位置を制御する
位置制御機構をさらに備え、前記位置制御機構を制御す
る位置制御信号を出力する位置制御信号出力手段をさら
に備えることができる。

【００２３】そしてまた、本発明にかかる工作機械は、
前記工具ホルダが第１の電気的接続機構をさらに備え、
前記第１の電気的接続機構を着脱可能であり、かつ当該
第１の電気的接続機構を介して少なくとも電力または電
気的信号を、前記工具ホルダ側に供給する第２の電気的
接続機構をさらに備えることができる。

【００２４】この構成により、工具ホルダは工作機械に
対し、簡単に電気的接続及び非接続を行うことができ
る。このため、例えば、様々なタイプのレーザー発振器
を各々設けた工具ホルダを用意し、この工具ホルダを所
望により交換すれば、１つの工作機械で、刻印や彫刻、
焼入れ、溶接、切断、穴開け、計測等の様々なレーザー
加工を行うことができる。この時、ツールマガジンに、
切削工具等を保持した種々の工具ホルダも保持しておけ
ば、前記様々なレーザー加工に加え、様々な切削加工も
行うことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態にかか
る工具ホルダ及び工作機械について図面を参照して説明
する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１にかか
る工具ホルダ及び工作機械の概念図である。

【００２６】図１に示すように、実施の形態１にかかる
工具ホルダ１は、工具ホルダ本体１１と、工作機械１０
０の主軸１０１に形成されたテーパ孔１０２に装着さ
れ、工具ホルダ本体１１に接続されて工具ホルダ本体１
１を主軸１０１に固定するテーパシャンク部１２と、工
具ホルダ本体１１に内蔵されたレーザー発振器１３と、
を備えて構成されている。

【００２７】工具ホルダ本体１１には、後に詳述する工
作機械１００の接続用ブロック１０３に接続される接続
用アーム２１が取付けられている。この接続用アーム２
１は、一端部が工具ホルダー本体１１に、これとほぼ直
交するように連結されたＬ字状の角筒から構成されてい
る。この接続用アーム２１の先端面（すなわち、工具ホ
ルダ１を工作機械１００に装着した際に、工作機械１０
０側となる面）には、接続用電極２３が配設されてい
る。また、接続用アーム２１の内部には、配線用通路２
２が形成されており、接続用電極２３に接続された複数
のリード線２４が挿通されている。この接続用電極２３
は、工作機械１００の接続用ブロック１０３の先端に配
設された接続用電極１０５に、着脱可能に接続可能とな
っている。一方、リード線２４の他端は、レーザー発振
器１３に接続されている。

【００２８】レーザー発振器１３は、ホルダ本体１１の
先端側に内蔵されており、前述したリード線２４を介し
て接続用電極２３に接続されている。このレーザー発振
器１３には、後に詳述するが、工作機械１００側に設置
されたＲＦ電源ユニット１０４から電力と制御信号が供
給される。このようなレーザー発振器１３としては、例
えば、固体レーザー（例えばＹＡＧ、ルビー、ガラス
等）、半導体レーザー（例えばＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ等）、液体レーザー（例えば色素レーザー等）、気体
レーザー（例えば、ＣＯ_２、エキシマ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｎ
ｅ等）、種々のものが使用可能である。

【００２９】工作機械１００は、レーザー発振器１３に
電力を供給するレーザー発振器用電源と、レーザー発振
器１３に制御信号を出力する制御部と、を備えたＲＦ電
源ユニット１０４を備えている。このＲＦ電源ユニット
１０４の制御部は、後に詳述するが、外部に設置された
ＰＣや、ＮＣ等から供給される制御信号に応じて、レー
ザー発振器１３から発射されるレーザービーム１４の照
射位置やエネルギー等を制御する。

【００３０】また、この工作機械１００の工具ホルダ装
着側には、工具ホルダ１を装着した際に、接続用アーム
２１が接続される接続用ブロック１０３が設けられてい
る。この接続用ブロック１０３の先端には、工具ホルダ
１の接続用電極２３が電気的に接続される接続用電極１
０５が配設されている。工作機械１００の内部には、配
線用通路１０７が形成されており、接続用電極１０５に
接続された複数のリード線１０６が挿通されている。ま
た、これらのリード線１０６の他端は、ＲＦ電源ユニッ
ト１０４に接続されている。そしてまた、ＲＦ電源ユニ
ット１０４には、交流電源１１０が接続されており、こ
こからＲＦ電源ユニット１０４に電力が供給される。

【００３１】また、工作機械１００には、図示しない公
知の自動工具交換装置が設けられており、工具ホルダの
交換を自動的に行うことができるようになっている。

【００３２】次に、実施の形態１にかかる工具ホルダ１
及び工作機械１００の具体的動作について説明する。

【００３３】先ず、工具ホルダ１のテーパーシャンク部
１２を工作機械１００のテーパー孔１０２に嵌合し、工
作機械１００に工具ホルダ１を装着する。この時、工作
機械１００の接続用ブロック１０３に設けられた接続用
電極１０５に、工具ホルダ１の接続用アーム２１の先端
に形成された接続用電極２３が装着され、両者が電気的
に接続される。この工具ホルダ１の装着によって、交流
電源１１０がＯＮ状態となり、ＲＦ電源ユニット１０４
に電力が供給される。この交流電源１１０からの電力の
供給によって、ＲＦ電源ユニット１０４のレーザー発振
器用電源がＯＮ状態となり、リード線１０６、接続用電
極１０５、接続用電極２３及びリード線２４を経て、電
力がレーザー発振器１３に供給される。すなわち、交流
電源１１０及びＲＦ電源ユニット１０４は、常時ＯＦＦ
状態にあり、工具ホルダ１が工作機械１００に装着され
た時（工具ホルダが自動交換された時）にＯＮ状態とな
り、電力の供給が可能になる。このため、ＲＦ電源１０
４のレーザー発振器用電源のＯＮ／ＯＦＦを制御する必
要がない。

【００３４】次に、予め設定されたＮＣプログラムに基
づいて、ＲＦ電源ユニット１０４の制御部に、工作機械
１００のＸＹ軸制御に基づいてレーザーＯＮ／ＯＦＦ信
号を供給し、レーザー発振器１３から照射されるレーザ
ービーム１４の平面位置を制御（決定）する。このた
め、大きな位置移動が可能となる。

【００３５】また、予め設定されたＮＣプログラムに基
づいて、工作機械１００のＺ軸が移動し、レーザー発振
器１３から照射されるレーザービーム１４の焦点合わせ
がなされる。すなわち、ＮＣプログラムによって焦点合
わせが行われるため、凹凸のあるワーク１１１であって
も良好なレーザー加工を行うことができる。

【００３６】以上の動作により、ワーク１１１に対する
レーザービーム１４による所望の加工がなされる。この
時、レーザー発振器１３が工具ホルダ１に装着されてい
るため、レーザー加工すべきワーク１１１にレーザ発振
器１３を極力近づけることができる。したがって、レー
ザーの引き回し距離を必要最低限に抑えることができ、
レーザーの出力低下を防止し、エネルギー効率を向上す
ることができる。

【００３７】その後、前記とは異なった種類のレーザー
加工を行いたい時は、そのレーザー加工を行うことがで
きるレーザー発振器を備えた工具ホルダに自動交換すれ
ばよい。また、切削加工を行う際には、所望の切削工具
が装着された工具ホルダに自動交換すればよい。

【００３８】なお、実施の形態１では、工具ホルダ１の
接続用電極２３を工作機械１００の接続用電極１０５に
装着して、両者を電気的に接続した場合について説明し
たが、これに限らず、ＲＦ電源ユニット１０４から電力
や必要な信号を工具ホルダ１のレーザー発振器１３に供
給することが可能であれば、例えば、非接触による電気
的な接続等、他の方法を採用できることは勿論である。

【００３９】また、実施の形態１では、交流電源１１０
を常時ＯＦＦ状態にしておき、工具ホルダ１のテーパー
シャンク部１２を工作機械１００のテーパー孔１０２に
装着することによってＯＮ状態にした場合について説明
したが、これに限らず、交流電源１１０は、常時ＯＦＦ
状態にしておき、カップリング装着によってＯＮ状態に
してもよい。また、常時ＯＦＦ状態にしておき、ＮＣプ
ログラムに基づいて必要な時にＯＮ状態としてもよい。
この場合、例えば、工具ホルダ１を装着する間のみ等、
ＲＦ電源１０４に任意のタイミングで電力を供給するこ
とができる。

【００４０】そしてまた、交流電源１１０は、常時ＯＮ
状態にしておいてもよい。この場合、交流電源１１０の
ＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する必要がないという利点があ
る。

【００４１】さらにまた、実施の形態１では、ＲＦ電源
ユニット１０４を常時ＯＦＦ状態にしておき、交流電源
１１０からの電力の供給によって、ＯＮ状態にした場合
について説明したが、これに限らず、ＲＦ電源ユニット
１０４が、それ自身にＯＮ／ＯＦＦスイッチ（図示せ
ず）を有し、このＯＮ／ＯＦＦスイッチを常時ＯＮ状態
にしておき、例えば、ＮＣプログラムに基づいて必要な
時にＯＦＦ状態となるように設定してもよい。この場
合、例えば、レーザービーム１４を照射する間のみレー
ザー発振器１３に電力を供給することもできる。そして
また、ＲＦ電源ユニット１０４を常時ＯＮ状態にしてお
き、例えば、工具ホルダ１のテーパーシャンク部１２を
工作機械１００のテーパー孔１０２から外した時、ある
いはカップリング装着を外した時にＯＦＦ状態となるよ
うにしてもよい。この場合、工具ホルダ１を工作機械１
００に装着した時に、レーザー発振器１３に電力が供給
することが可能である。

【００４２】また、実施の形態１では、レーザービーム
１４の照射位置を制御する位置制御機構を設けずに、レ
ーザー発振器１３からレーザービーム１４をワーク１１
１に直射する場合について説明したが、これに限らず、
例えば、図２に示すように、レーザー発振器１３からあ
る程度離れた位置に、レーザー発振器１３から発振され
たレーザービーム１４のＸＹ平面における照射位置を制
御する位置制御機構１５を別途設置してもよい。

【００４３】この位置制御機構１５は、例えば、レーザ
ービーム１４の方向を変更する折り返しミラー１６と、
折り返しミラー１６によって反射されたレーザービーム
１４の方向を変更する折り返しミラー１７と、を備えて
構成されており、例えば、工作機械１００に接続された
ＰＣや、ＮＣプログラムから供給される位置制御信号に
よって、レーザービーム１４のワーク１１１に対する照
射位置を制御することができる。この場合、レーザービ
ーム１４の照射範囲は、前述した構成に比べ小さくなる
が、レーザービーム１４の移動速度が速いという利点が
ある。

【００４４】レーザービーム１４の焦点距離について
も、予め設定されたＮＣプログラムに基づいて、ＲＦ電
源ユニット１０４の制御部に焦点距離制御信号を供給
し、この焦点距離制御信号に基づいて、レーザー発振器
１３から照射されるレーザービーム１４の焦点合わせを
行ってもよい。

【００４５】そしてまた、実施の形態１にかかる工具ホ
ルダ１は、前述したように工作機械１００に対し分離可
能（着脱可能）であるため、様々なタイプのレーザー発
振器を各々設けた工具ホルダを用意し、公知の自動工具
交換装置のツールマガジンにこれらを保持しておけば、
任意に自動交換することができる。このように、様々な
タイプのレーザー発振器が各々設けられた工具ホルダを
所望により自動交換すれば、１つの工作機械で、刻印や
彫刻、焼入れ、溶接、切断、穴開け、計測等の様々なレ
ーザー加工を行うことができる。この時、前記ツールマ
ガジンに、切削工具等を保持した種々の工具ホルダも保
持しておけば、前記様々なレーザー加工に加え、様々な
切削加工も行うことができる。

【００４６】なお、実施の形態１では、各々の工具ホル
ダ１を自動工具交換装置によって自動交換した場合につ
いて説明したが、これに限らず、工具ホルダ１は、作業
員等の手によって交換してもよい。 （実施の形態２）次に、本発明の実施の形態２にかかる
工具ホルダ及び工作機械について図面を参照して説明す
る。

【００４７】図３は、本発明の実施の形態２にかかる工
具ホルダ及び工作機械の概念図である。

【００４８】なお、実施の形態２では、実施の形態１に
かかる工具ホルダ１及び工作機械１００と同様の部材に
は、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００４９】図３に示すように、実施の形態２にかかる
工具ホルダ２の、実施の形態１にかかる工具ホルダ１と
異なる点は、工具ホルダ本体３１の形状と、工作機械２
００側との電気的接続を、工具ホルダ本体３１の外周面
に設置したスリップリング２１を用いて行う点である。
また、工作機械２００側において異なる点は、ＲＦ電源
ユニット１３４に、レーザー発振器１３を制御するため
の信号が供給される制御部を設けず、ＲＦ電源ユニット
１３４を介さずに外部から制御信号をレーザー発振器１
３に直接供給するようにしたことである。

【００５０】より具体的には、工具ホルダ２は、工具ホ
ルダ本体３１と、工具ホルダ本体３１に接続されて工具
ホルダ本体３１を工作機械２００の主軸１０１に固定す
るテーパシャンク部１２と、工具ホルダ本体３１に内蔵
されたレーザー発振器１３と、を備えて構成されてい
る。

【００５１】工具ホルダ本体３１は、主軸１０１方向の
略中央部分に、テーパーシャンク部１２側に向けて径が
小さくなるよう構成された傾斜面３３に、スリップリン
グ３２が形成されている。工具ホルダ本体３１の内部に
は、配線用通路３４が形成されており、スリップリング
３２に接続された複数のリード線２４が挿通されてい
る。なお、リード線２４の他端は、実施の形態１と同様
にレーザー発振器１３に接続されている。

【００５２】工作機械２００は、レーザー発振器１３に
電力を供給するレーザー発振器用電源を備えたＲＦ電源
ユニット１３４を備えている。工作機械２００の工具ホ
ルダ装着側には、工具ホルダ２を装着した際に、工具ホ
ルダ２のスリップリング３２と電気的に接続される接続
用アーム１３５が接続されている。この接続用アーム１
３５の先端には、工具ホルダ２のスリップリング３２と
電気的に接続される接続用電極１３６が配設されてい
る。接続用アーム１３５の内部には、配線用通路１３７
が形成されており、接続用電極１３７に接続された複数
のリード線１０６が挿通されている。これらのリード線
１０６の一部は、ＲＦ電源ユニット１３４に接続されて
いる。また、ＲＦ電源ユニット１３４には、交流電源１
１０が接続されており、ここからＲＦ電源ユニット１３
４に電力が供給される。一方、他のリード線１０６は、
外部に設置されたＰＣやＮＣに接続され、これらの装置
からレーザー発振器１３を制御するための信号が直接供
給される。

【００５３】また、工作機械２００には、図示しない公
知の自動工具交換装置が設けられており、工具ホルダの
交換を自動的に行うことができるようになっている。

【００５４】次に、実施の形態２にかかる工具ホルダ２
及び工作機械２００の具体的動作について説明する。

【００５５】先ず、実施の形態１と同様に、工具ホルダ
２を工作機械２００に装着する。この時、工作機械２０
０の接続用アーム１３７に設けられた接続用電極１３６
が、工具ホルダ２のスリップリング３２と電気的に接続
可能となる。この工具ホルダ２の装着によって、交流電
源１１０がＯＮ状態となり、ＲＦ電源ユニット１３４に
電力が供給される。この交流電源１１０からの電力の供
給によって、ＲＦ電源ユニット１３４のレーザー発振器
用電源がＯＮ状態となり、リード線１０６、接続用電極
１３６、スリップリング３２及びリード線２４を経て、
電力がレーザー発振器１３に供給される。

【００５６】また、実施の形態１と同様に、予め設定さ
れたＮＣプログラムに基づいて、レーザー発振器１３か
ら照射されるレーザービーム１４の平面位置が制御（決
定）される。

【００５７】以上の動作により、ワーク１１１に対する
レーザービーム１４による各種加工がなされる。この
時、レーザー発振器１３が工具ホルダ２に装着されてい
るため、レーザー加工すべきワーク１１１にレーザ発振
器１３を極力近づけることができる。したがって、レー
ザーの引き回し距離を必要最低限に抑えることができ、
レーザーの出力低下を防止し、エネルギー効率を向上す
ることができる。

【００５８】また、実施の形態２にかかる工具ホルダ２
は、工作機械２００側との電気的接続にスリップリング
３２を用いたため、工作機械２００に対して工具ホルダ
本体３１が回転したとしても、電気的接続に悪影響を及
ぼすことがない。

【００５９】なお、交流電源１１０のＯＮ／ＯＦＦ状態
や、ＲＦ電源ユニット１３４のＯＮ／ＯＦＦ状態、及び
これらの切換タイミングは、実施の形態１に準じて行う
ことができる。

【００６０】そしてまた、実施の形態２においても、図
２に示すような位置制御機構１５を別途設置し、実施の
形態１と同様の操作を行ってもよい。

【００６１】レーザービーム１４の焦点距離について
も、予め設定されたＮＣプログラムに基づいて、レーザ
ー発振器１３の制御部に焦点距離制御信号を供給し、こ
の焦点距離制御信号に基づいて、レーザー発振器１３か
ら照射されるレーザービーム１４の焦点合わせを行って
もよい。

【００６２】さらにまた、実施の形態２においても、工
具ホルダの交換を行うことで、１つの工作機械で、刻印
や彫刻、焼入れ、溶接、切断、穴開け、計測等の様々な
レーザー加工を行うことができるし、前記ツールマガジ
ンに、切削工具等を保持した工具ホルダも保持しておけ
ば、前記様々なレーザー加工に加え、切削加工も行うこ
とができることは勿論である。 （実施の形態３）次に、本発明の実施の形態３にかかる
工具ホルダ及び工作機械について図面を参照して説明す
る。

【００６３】図４は、本発明の実施の形態３にかかる工
具ホルダ及び工作機械の概念図である。

【００６４】なお、実施の形態３では、実施の形態１に
かかる工具ホルダ１及び工作機械１００と同様の部材に
は、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００６５】図４に示すように、実施の形態３にかかる
工具ホルダ３の、実施の形態１にかかる工具ホルダ１と
異なる点は、工具ホルダ本体１１にＲＦ電源４４を内蔵
した点である。また、工作機械３００側において異なる
点は、ＲＦ電源ユニットが設置されていない点である。

【００６６】より具体的には、実施の形態３にかかる工
具ホルダ３は、工具ホルダ本体１１と、工具ホルダ本体
１１に接続されて工具ホルダ本体１１を工作機械３００
の主軸１０１に固定するテーパシャンク部１２と、工具
ホルダ本体１１に内蔵されたレーザー発振器１３と、レ
ーザー発振器１３に電力を供給するＲＦ電源４４と、を
備えて構成されている。

【００６７】ＲＦ電源４４には、接続用電極２３から延
びたリード線２４が接続されており、さらにＲＦ電源４
４から延びたリード線２４がレーザー発振器１３に接続
されている。

【００６８】工作機械３００は、ＲＦ電源４４に電力を
供給する交流電源１１０を備え、工作機械３００の工具
ホルダ装着側には、工具ホルダ３を装着した際に、接続
用アーム２１が接続される接続用ブロック１０３が設け
られている。この接続用ブロック１０３の先端には、工
具ホルダ３の接続用電極２３が電気的に接続される接続
用電極１０５が配設されている。工作機械３００の内部
には、配線用通路１０７が形成されており、接続用電極
１０５に接続された複数のリード線１０６が挿通されて
いる。また、これらのリード線１０６の一部は、交流電
源１１０が接続されており、交流電源１１０からこれら
のリード線１０６を介してＲＦ電源４４に電力が供給さ
れる。一方、他のリード線１０６は、外部に設置された
ＰＣやＮＣに接続され、これらの装置からレーザー発振
器１３を制御するための信号が、ＲＦ電源４４を介して
レーザー発振器１３に供給される。

【００６９】また、工作機械３００には、図示しない公
知の自動工具交換装置が設けられており、工具ホルダの
交換を自動的に行うことができるようになっている。

【００７０】次に、実施の形態３にかかる工具ホルダ３
及び工作機械３００の具体的動作について説明する。

【００７１】先ず、実施の形態１と同様に、工具ホルダ
３を工作機械３００に装着すると、工作機械３００の接
続用ブロック１０３に設けられた接続用電極１０５に、
工具ホルダ１の接続用アーム２１の先端に形成された接
続用電極２３が装着され、両者が電気的に接続される。

【００７２】この工具ホルダ３の装着によって、交流電
源１１０がＯＮ状態となり、リード線１０６、接続用電
極１０５、接続用電極２３及びリード線２４を介してＲ
Ｆ電源４４に電力が供給される。この交流電源１１０か
らの電力の供給によって、ＲＦ電源４４がＯＮ状態とな
り、電力がレーザー発振器１３に供給される。

【００７３】また、実施の形態１と同様に、予め設定さ
れたＮＣプログラムに基づいて、レーザー発振器１３か
ら照射されるレーザービーム１４の平面位置が制御（決
定）される。

【００７４】以上の動作により、ワーク１１１に対する
レーザービーム１４による各種加工がなされる。この
時、レーザー発振器１３が工具ホルダ３に装着されてい
るため、レーザー加工すべきワーク１１１にレーザ発振
器１３を極力近づけることができる。したがって、レー
ザーの引き回し距離を必要最低限に抑えることができ、
レーザーの出力低下を防止し、エネルギー効率を向上す
ることができる。

【００７５】なお、交流電源１１０のＯＮ／ＯＦＦ状態
や、ＲＦ電源ユニット１３４のＯＮ／ＯＦＦ状態、及び
これらの切換タイミングは、実施の形態１に準じて行う
ことができる。

【００７６】そしてまた、実施の形態３においても、図
２に示すような位置制御機構１５を別途設置し、実施の
形態１と同様の操作を行ってもよい。

【００７７】レーザービーム１４の焦点距離について
も、予め設定されたＮＣプログラムに基づいて、ＲＦ電
源４４に焦点距離制御信号を供給し、この焦点距離制御
信号に基づいて、レーザー発振器１３から照射されるレ
ーザービーム１４の焦点合わせを行ってもよい。

【００７８】また、実施の形態３においても、工具ホル
ダを交換することにより、１つの工作機械で、刻印や彫
刻、焼入れ、溶接、切断、穴開け、計測等の様々なレー
ザー加工を行うことができるし、前記ツールマガジン
に、切削工具等を保持した工具ホルダも保持しておけ
ば、前記様々なレーザー加工に加え、切削加工も行うこ
とができることは勿論である。 （実施の形態４）次に、本発明の実施の形態４にかかる
工具ホルダ及び工作機械について図面を参照して説明す
る。

【００７９】図５は、本発明の実施の形態４にかかる工
具ホルダ及び工作機械の概念図である。

【００８０】なお、実施の形態４では、実施の形態３に
かかる工具ホルダ３及び工作機械３００と同様の部材に
は、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００８１】図５に示すように、実施の形態４にかかる
工具ホルダ４の、実施の形態３にかかる工具ホルダ３と
異なる点は、工具ホルダ本体５１の形状と、工具ホルダ
５１に内蔵したレーザー発振器５３に、レーザービーム
１４の照射位置を制御する位置制御機構５５を設けた点
である。

【００８２】より具体的には、実施の形態４にかかる工
具ホルダ４は、工具ホルダ本体５１と、工具ホルダ本体
５１に接続されて工具ホルダ本体５１を工作機械３００
の主軸１０１に固定するテーパシャンク部１２と、工具
ホルダ本体５１に内蔵されたレーザー発振ユニット５３
と、レーザー発振ユニット５３に電力を供給するＲＦ電
源４４と、を備えて構成されている。

【００８３】工具ホルダ本体５１は、略円筒形を有して
いる。工具ホルダ本体５１に内蔵されたレーザー発振ユ
ニット５３は、レーザー発振器１３と、レーザー発振器
１３からある程度離れた位置に、レーザー発振器１３か
ら発振されたレーザービーム１４のＸＹ平面における照
射位置を制御する位置制御機構５５と、を備えて構成さ
れている。

【００８４】位置制御機構５５は、レーザービーム１４
の方向を変更する折り返しミラー５６と、折り返しミラ
ー５６によって反射されたレーザービーム１４の方向を
変更する折り返しミラー５７と、を備えて構成されてい
る。この位置制御機構５５は、外部のＰＣあるいはＮＣ
から供給される制御信号に基づいて、折り返しミラー５
６及び５７の各々の角度等を自動調整可能となってい
る。すなわち、外部のＰＣあるいはＮＣから供給される
制御信号に基づいて、レーザー発振器１３から照射され
るレーザービーム１４のＸＹ平面位置が制御されるよう
になっている。なお、レーザー発振器１３から照射され
るレーザービーム１４の焦点合わせは、実施の形態３と
同様に行えばよい。

【００８５】次に、実施の形態４にかかる工具ホルダ４
及び工作機械３００の具体的動作について説明する。

【００８６】先ず、実施の形態３と同様に、工具ホルダ
４を工作機械３００に装着すると、工作機械３００の接
続用ブロック１０３に設けられた接続用電極１０５に、
工具ホルダ１の接続用アーム２１の先端に形成された接
続用電極２３が装着され、両者が電気的に接続される。

【００８７】この工具ホルダ４の装着によって、交流電
源１１０がＯＮ状態となり、リード線１０６、接続用電
極１０５、接続用電極２３及びリード線２４を介してＲ
Ｆ電源４４に電力が供給される。この交流電源１１０か
らの電力の供給によって、ＲＦ電源４４がＯＮ状態とな
り、電力がレーザー発振器１３に供給される。

【００８８】また、外部のＰＣあるいはＮＣから供給さ
れる制御信号に基づいて、折り返しミラー５６及び５７
の各々の角度を自動調整し、レーザー発振器１３から照
射されるレーザービーム１４の平面位置が制御（決定）
される。また、予め設定されたＮＣプログラムに基づい
て、ＲＦ電源ユニット１０４の制御部に工作機械１００
のＺ軸制御信号を供給し、このＺ軸制御信号に基づい
て、レーザー発振器１３から照射されるレーザービーム
１４の焦点合わせがなされる。

【００８９】以上の動作により、ワーク１１１に対する
レーザービーム１４による各種加工がなされる。この
時、レーザー発振器１３が工具ホルダ４に装着されてい
るため、レーザー加工すべきワーク１１１にレーザ発振
器１３を極力近づけることができる。したがって、レー
ザーの引き回し距離を必要最低限に抑えることができ、
レーザーの出力低下を防止し、エネルギー効率を向上す
ることができる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる工
具ホルダは、少なくともレーザー発振器を備えているた
め、レーザー加工すべきワークにレーザ発振器を極力近
づけることができる。したがって、レーザーの引き回し
距離を必要最低限に抑えることができ、レーザーの出力
低下を防止し、エネルギー効率を向上することができ
る。

【００９１】また、本発明にかかる工作機械は、工具ホ
ルダを交換することで、種々の切削加工を行うことがで
きることは勿論のこと、レーザー発振器を備えた工具ホ
ルダの交換も可能であるため、前記切削加工に加え、刻
印、彫刻、焼入れ、溶接、切断、穴開け、計測等の様々
なレーザー加工も行うことができる。また、この工作機
械によってレーザー加工を行う際には、レーザー発振器
を備えた工具ホルダを使用することができるため、レー
ザーの引き回し距離を必要最低限に抑えることができ、
レーザーの出力低下を防止し、エネルギー効率を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる工具ホルダ及び
工作機械の概念図である。

【図２】実施の形態２にかかる工具ホルダに設けられた
レーザー発振器と、このレーザー発振器から発振された
レーザービームの照射位置を制御する位置制御機構を示
す概念図である。

【図３】本発明の実施の形態２にかかる工具ホルダ及び
工作機械の概念図である。

【図４】本発明の実施の形態３にかかる工具ホルダ及び
工作機械の概念図である。

【図５】本発明の実施の形態４にかかる工具ホルダ及び
工作機械の概念図である。

【符号の説明】

１、２、３、４ 工具ホルダ １１、３１、５１ 工具ホルダ本体 １２ テーパーシャンク部 １３ レーザー発振器 １５、５５ 位置制御機構 ２１、１３５ 接続用アーム ２３、１０５、１３６ 接続用電極 ３２ スリップリング ４４ ＲＦ電源 １００、２００、３００ 工作機械 １０３ 接続用ブロック １０４、１３４ ＲＦ電源ユニット

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械主軸に装着される工具ホルダで
   あって、 少なくともレーザー発振器を備えた工具ホルダ。
2. 【請求項２】 レーザー発振器と、当該レーザー発振器
   に電力を供給するレーザー発振器用電源と、 を備えた請求項１記載の工具ホルダ。
3. 【請求項３】 前記レーザー発振器に、前記工作機械か
   ら電力が供給される請求項１記載の工具ホルダ。
4. 【請求項４】 前記レーザー発振器用電源に、前記工作
   機械から電力が供給される請求項２記載の工具ホルダ。
5. 【請求項５】 前記レーザー発振器を制御する制御信号
   が、前記工作機械から供給される請求項１ないし請求項
   ４のいずれか一項に記載の工具ホルダ。
6. 【請求項６】 前記工作機械に対し着脱可能な電気的接
   続機構をさらに備え、当該電気的接続機構を介して工作
   機側から電力が供給される請求項１ないし請求項５のい
   ずれか一項に記載の工具ホルダ。
7. 【請求項７】 前記電気的接続機構を介して工作機側か
   ら前記レーザー発振器を制御する制御信号が供給される
   請求項６記載の工具ホルダ。
8. 【請求項８】 レーザーを照射する位置を制御する位置
   制御機構をさらに備えた請求項１ないし請求項７のいず
   れか一項に記載の工具ホルダ。
9. 【請求項９】 前記位置制御機構を制御する位置制御信
   号が、前記工作機械から供給される請求項８記載の工具
   ホルダ。
10. 【請求項１０】 工具ホルダの交換を行うことが可能な
    工作機械であって、 少なくともレーザー発振器を備えた工具ホルダを着脱可
    能に装着する主軸と、 前記レーザー発振器に電力を供給するレーザー発振器用
    電源と、を備えた工作機械。
11. 【請求項１１】 工具ホルダの交換を行うことが可能な
    工作機械であって、 少なくともレーザー発振器と、当該レーザー発振器に電
    力を供給するレーザー発振器用電源と、を備えた工具ホ
    ルダを着脱可能に装着する主軸と、 前記レーザー発振器用電源に電力を供給する主電源と、
    を備えた工作機械。
12. 【請求項１２】 前記レーザー発振器を制御する制御信
    号を出力する制御信号出力手段を備えた請求項１０また
    は請求項１１記載の工作機械。
13. 【請求項１３】 前記工具ホルダが、レーザーを照射す
    る位置を制御する位置制御機構をさらに備え、 前記位置制御機構を制御する位置制御信号を出力する位
    置制御信号出力手段をさらに備えた請求項１０ないし請
    求項１２のいずれか一項に記載の工作機械。
14. 【請求項１４】 前記工具ホルダが第１の電気的接続機
    構をさらに備え、 前記第１の電気的接続機構を着脱可能であり、かつ当該
    第１の電気的接続機構を介して少なくとも電力または電
    気的信号を、前記工具ホルダ側に供給する第２の電気的
    接続機構をさらに備えた請求項１０ないし請求項１３の
    いずれか一項に記載の工作機械。