JP2004202558A - Laser processing machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光により三次元形状のワークの加工を行うようにしたレーザ加工機に関する。
【0002】
【従来の技術】
三次元形状のワークを加工するレーザ加工機は、レーザ発振器と、該レーザ発振器で発振されたレーザ光をワークの任意の加工位置へ導くための加工ヘッドを有している。前記加工ヘッドには、トーチを水平面内で回転駆動するために、Z軸を中心として回転駆動するA軸が設けられており、さらにトーチを、水平面に対し平行な軸を中心に回転駆動するためにY軸を中心として回転駆動するB軸が設けられている。
【0003】
そして、トーチをA軸及びB軸方向に回転駆動するために、従来は、レーザ光をトーチに向けて伝達するスリーブ部材を、互いに回転駆動自在な、内スリーブ部材と外スリーブ部材の二重管に構成して、トーチをA軸方向に回転駆動する駆動力とB軸方向に回転駆動する駆動力を、それら二重管のスリーブ部材に独立的に伝達して、トーチを駆動していた(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−129089号公報(第3−5頁 図2−3)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなレーザ加工機においては、前記外スリーブ部材と内スリーブ部材とを同一軸心上に二重に配置した構成になっている。このため、その支持構造が複雑化して、加工ヘッドが重量化する不都合がある。また、既に述べたように、前記外スリーブ部材と内スリーブ部材との間には、ベアリング等の軸受部材が配置され、それぞれ独立して回転できるようになっているが、例えば、前記軸受部材に供給されている潤滑剤の粘着力等によって、外スリーブ部材と内スリーブ部材が連れ回りすることがあり、トーチの三次元加工空間中での位置が変わってしまう場合がある。このため、構造が複雑であるだけでなく、A軸を回転しようとすると、B軸も回転してしまい、制御がしにくかった。
【0006】
前記の事情に鑑み、本発明は、加工ヘッドの小型化、軽量化が可能で、三次元の立体形状をしたワークに対するレーザ光の照射位置を、確実に制御し得るようにしたレーザ加工機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、加工ヘッド(15)と、
前記加工ヘッド(15)に、第1の軸(CT1)を中心として回転駆動自在に支持され、レーザ光の投射方向を第1の方向から、該第1の方向と直交する方向に偏向させる旋回部材(17、18、22)と、
レーザ光を出射させるトーチ(33)を備え、前記旋回部材(17、18、22)に、前記第1の軸(CT1)に対して直交する第2の軸(CT2)を中心として回転自在に支持され、該レーザ光を、前記第1の軸(CT1)と平行な平面内の任意の一方向に向けて偏向させるトーチ取付け部材(28)、及び、
前記旋回部材(17、18、22)に設けられ、前記トーチ取付け部材(28)を前記第2の軸(CT2)を中心に回転駆動することのできる駆動源(27)を、有して構成される。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1記載のレーザ加工機において、前記旋回部材(17)に設けられたスリップリング手段(37)と、
前記加工ヘッド(15)と前記駆動源(27)との間に設けられ、前記スリップリング手段(37)を介して前記駆動源(27)に対して電力を供給する給電手段と、を設けて構成される。
【0009】
なお、括弧内の符号等は、図面と対照するためのものであり、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであって、特許請求の範囲に何ら影響を及ぼすものではない。
【0010】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によると、旋回部材に回転自在に配置されたトーチ取付け部材の駆動源を、前記旋回部材に配置したので、該旋回部材とトーチ取付け部材の何れか一方を回転駆動したとき、他方の部材の連れ回りをなくすことができ、ワークWに対するレーザ光の照射位置を高精度に制御することができる。また、減速機をなくすことにより、加工ヘッドの小型化、軽量化を実現することができる。また、バックラッシュを小さくできるので、加工トーチを高精度に制御することができる。また、余裕ある加工空間とを形成しワークとの干渉を最小限にすることができる。
【0011】
請求項2に係る発明によると、駆動源に簡単な構成で確実に電力を供給し、トーチ取付け部材を駆動することができるので、レーザ加工機における加工ヘッドをさらに小型化することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1及び図2は、本発明の実施の一形態を示すもので、図1は、本発明によるレーザ加工機の一例を示す全体斜視図、図2は、図1のレーザ加工機におけるサドルを示した詳細正面(一部断面)図である。
【0013】
図1に示すように、レーザ加工機1は、ベース2を有しており、該ベース2には、上面に水平なワーク載置面3aが形成されたテーブル3が、水平方向である矢印X方向に移動自在に載置されている。なお、該テーブル3は、ボールねじ等の図示しない公知の移動駆動手段により移動される。
【0014】
前記ベース2には、前記テーブル3を跨ぐ形でコラム5が設けられている。該コラム5には、水平方向であり矢印X方向と直交する矢印Y方向に伸延した形でサドル用レール6、6が設けられている。該サドル用レール6、6には、サドル11が矢印Y方向に移動自在に設けられている。該サドル11の上端には、レーザ光受入部材7が配置されている。なお、該サドル11は、ボールねじ等の図示しない公知の移動駆動手段により移動される。
【0015】
前記コラム5には、レーザ発振器8が設けられている。前記サドル11とレーザ発振器8の間は、一端がレーザ発振器8に接続された光路管10aと、一端がレーザ光受入部材7を介して該サドル11に接続され、他端が該光路管10aに接続された伸縮管10bにより接続されている。なお、該伸縮管10bは、該サドル11の移動に伴って伸縮する公知のテレスコーピック機構を有したものとなっている。従って、前記レーザ発振器8により発信されたレーザ光は、光路管10aと伸縮管10bの内部を通過する形でレーザ光受入部材7に到達する。
【0016】
前記レーザ光受入部材7の内部には、図示しない反射鏡が配置され、前記伸縮管10bを通過して到達したレーザ光を、前記反射鏡で前記サドル11に向けて矢印Z方向(下方に向けて)に反射(投射)するようになっている。
【0017】
図2に示すように、前記サドル11は、前記サドル用レール6、6(図1参照)に沿って移動するサドル本体12を有している。該サドル本体12には、鉛直方向である矢印Z方向に伸延した形で設けられたヘッド用レール13、13と、図示しないボールねじを有する移動駆動装置14が設けられている。
【0018】
加工ヘッド15は、前記ヘッド用レール13、13に沿って移動自在に支持され、前記該移動駆動装置14により、該ヘッド用レール13、13に沿って矢印Z方向に移動駆動されるヘッド本体16と、該ヘッド本体16に、Z軸に平行な、A軸の軸心CT1(鉛直方向に投射されたレーザ光の光軸でもある)を中心に矢印G、H方向(A軸方向)に回転自在に支持された旋回部材17を有している。
【0019】
前記旋回部材17は、矢印Z方向(Z軸方向)に延伸され、内部にレーザ光を通過させるレーザ光通過空間KR1を有する円筒形に形成され、前記ヘッド本体16に前記軸心CT1を中心に矢印G、H方向(A軸方向)に回転自在に支持されたスリーブ部材18と、該スリーブ部材18の下端に固定され、前記レーザ光を矢印Z方向(第1の方向)から、該第1の方向と直交する方向に偏向させる下部旋回部材22とにより構成される。
【0020】
前記スリーブ部材18の上端は、前記レーザ光受入部材7に接続するためのジョイント部18bとなっている。該レーザ光受入部材7とジョイント部18bの間は、公知のテレスコーピック機構を有し、矢印Z方向に伸縮自在なジョイント光路管21により接続されている。
【0021】
前記ヘッド本体16には、第1モータ20が設けられ、該第1モータ20の出力軸には、第1駆動歯車20aが固定されている。また、前記スリーブ部材18には、前記第1駆動歯車20aと噛合う形でスリーブ歯車18aが固定されている。従って、スリーブ部材18(旋回部材17)は、前記第1モータ20によって旋回駆動される。
【0022】
前記下部旋回部材22の内部には、反射鏡23が配置されている。また、該下部旋回部材22の、該反射鏡23で反射されたレーザ光が投射される側面には、レーザ光を出射させる形で窓25が形成されている。また、該窓25には、該窓25の外周部を覆うように位置する形で、後述するトーチ取付け部材28に形成された歯車26が、前記A軸の軸心CT1と直交するB軸の軸心CT2(水平方向に投射されたレーザ光の光軸でもある)を中心としてトーチ取付け部材28と共に、回転自在に支持されている。
【0023】
前記下部旋回部材22の窓25が形成された側面と直行する側面(下面でも良い)には、第2モータ27が固定されている。該第2モータ27の出力軸には、前記歯車26と噛合う形で第2駆動歯車27aが固定されている。従って、前記トーチ取付け部材28は、該第2モータ27により旋回駆動される。
【0024】
前記スリーブ部材18には、環状のベース35に複数の導電性リング36を互いに絶縁した形でZ軸方向に配列したスリップリング手段37が、ヘッド本体16との間に位置するように固定されている。該スリップリング37手段の導電性リング36には、前記ヘッド本体16(加工ヘッド15)に、該スリップリングに対向する形で設けられた図示しない導電性ブラシを介して、図示しない電力供給手段から電力が供給される。そして、導電性リング36に供給された電力は、前記スリーブ部材18に沿って配置された図示しない給電ケーブルを通して前記第2のモータ27に供給される。
【0025】
前記歯車26は、トーチ取付け部材28の図中左側面に固定されている。該トーチ取付け部材28の内部には、反射鏡30とレーザ光をワークWに集光させるためのレンズ31が配置されている。該トーチ取付け部材28の反射鏡30で反射されたレーザ光が投射される面(図2では、下面)には、レーザ光を出射させる形で窓32が形成されている。該トーチ取付け部材28の窓32が形成された面には、該窓32の外周を囲う形でトーチ33が固定されている。
【0026】
レーザ加工機1は、前記のように構成されているので、該レーザ加工機1により三次元の立体的なワークWを加工するには、以下のように行う。即ち、図1に示すように、テーブル3のワーク載置面3aにワークWを設置する。ワークWを設置したテーブル3を、前記図示しない移動駆動手段を介して矢印X方向に移動させる。一方、加工ヘッド15を支持したサドル11を、前記図示しない移動駆動手段を介して矢印Y方向に移動させる。また、加工ヘッド15を、移動駆動装置14を介して矢印Z方向に移動させ、ワークWと加工ヘッド15の矢印X、Y、Z(X、Y、Z軸)方向の相対位置を設定する。
【0027】
加工ヘッド15の第1モータ20により第1駆動歯車20aを回転駆動させ、スリーブ歯車18aを介してスリーブ部材18(旋回部材17)を、前記Z軸と平行なA軸の軸心CT1を中心として回転させ、下部旋回部材22を旋回させる。このとき、下部旋回部材22と共に、トーチ取付け部材28も前記A軸の軸心CT1を中心として旋回する。しかし、トーチ取付け部材28および第2モータ27は、下部旋回部材22に支持されているため、下部旋回部材22とトーチ取付け部材28及び第2モータ27の相対位置が変化することはない。
【0028】
また、第2モータ27により第2駆動歯車27aを回転駆動させ、歯車26を介してトーチ取付け部材28を、前記X、Y軸を含む水平面と平行なB軸の軸心CT2を中心として旋回させ、トーチ33の先端をワークWの加工位置に対向させる。このとき、第2モータ27の回転駆動力が軸心CT1を中心として旋回する下部旋回部材22に回転力として作用することはないので、下部旋回部材22は静止した状態に保持される。
【0029】
従って、第1モータ20及び第2モータ27を作動させ、下部旋回部材22(旋回部材17)及びトーチ取付け部材27を旋回駆動しても、いずれか一方の部材の旋回により他方の部材が連れ回りすることはなく、トーチ33をワークWの加工位置に正確に対向させることができる。また、部材の連れ回りによって制御不能となることもない。
【0030】
そして、レーザ発振器8から発振されたレーザ光を、光路管10a、伸縮管10b、を通してレーザ光受入部材7に導き、該レーザ光をレーザ光受入部材7に配置された反射鏡で反射して、下部旋回部材22に向けてA軸方向に投射する。レーザ光受入部材7で投射されたレーザ光を、スリーブ部材18の軸心を通して下部旋回部材22に導き、該レーザ光を下部旋回部材22の反射鏡23で反射して、トーチ取付け部材28に向けてB軸方向に投射する。下部旋回部材22から投射されたレーザ光を、窓25を通してトーチ取付け部材28に導き、該レーザ光をトーチ取付け部材28の反射鏡30で反射して、トーチ33と対向するワークWの加工位置に向けて投射する。トーチ取付け部材28で投射されたレーザ光を、トーチ33を通してワークWの加工位置に照射して、ワークWの加工を行う。
【0031】
前記のように、ワークWの加工位置とトーチ33の先端との相対位置を三次元的に変化させながら、トーチ33の先端からレーザ光を出射させることにより、ワークWの加工を行う。なお、ワークWにレーザ光を照射する際には、トーチ33の先端もしくは、その近傍からワークWの加工位置に向けてアシストガスを噴出させる。
【0032】
前述のように、前記の実施の形態によれば、旋回部材17、即ち、スリーブ部材18の下部旋回部材22に、トーチ取付け部材28とその回転駆動手段である第2モータ27を配置したので、旋回部材17とトーチ取付け部材28の2つの駆動系を分離することができる。従って、旋回部材17とトーチ取付け部材28のいずれか一方を回転駆動しても、その回転駆動力が他方の部材に影響を与えることがないので、連れ回りをなくし、ワークWに対するレーザ光の照射位置を高精度に制御することができる。
【0033】
また、従来の二重管における内スリーブ部材に相当する部材がなく、前記第2モータ27は、トーチ取付け部材28のみを回転駆動するので、駆動対象部材の軽量化により、第2モータ27の小型化を図ることができる。また、駆動対象部材の軽量化により、駆動停止時の低慣性化を実現することができ、第2モータ27による位置決め精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるレーザ加工機の一例を示す全体斜視図。
【図2】図1のレーザ加工機におけるサドルを示した詳細正面(一部断面)図。
【符号の説明】
1…レーザ加工機
15…加工ヘッド
16…ヘッド本体
17…旋回部材
18…スリーブ部材
22…下部旋回部材
27…駆動源(第2モータ)
28…トーチ取付け部材
33…トーチ
37…スリップリング手段
CT1…第1の軸(軸心)
CT2…第2の軸(軸心)
W…ワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser processing machine configured to process a three-dimensional workpiece by laser light.
[0002]
[Prior art]
A laser processing machine for processing a three-dimensional workpiece has a laser oscillator and a processing head for guiding laser light oscillated by the laser oscillator to an arbitrary processing position of the workpiece. The machining head is provided with an A-axis that rotates about the Z axis in order to rotate the torch in a horizontal plane, and further to rotate the torch about an axis parallel to the horizontal plane. Is provided with a B-axis that rotates around the Y-axis.
[0003]
In order to rotationally drive the torch in the A-axis and B-axis directions, conventionally, a sleeve member that transmits laser light toward the torch is rotatable with respect to each other. The driving force for rotationally driving the torch in the A-axis direction and the driving force for rotationally driving in the B-axis direction are independently transmitted to the sleeve members of the double pipes to drive the torch ( For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-129089 (page 3-5, FIG. 2-3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Such a laser processing machine has a configuration in which the outer sleeve member and the inner sleeve member are arranged in duplicate on the same axis. For this reason, there is a disadvantage that the support structure becomes complicated and the processing head becomes heavy. Further, as described above, a bearing member such as a bearing is disposed between the outer sleeve member and the inner sleeve member so that each of them can be rotated independently. The outer sleeve member and the inner sleeve member may be rotated by the adhesive force of the supplied lubricant, and the position of the torch in the three-dimensional processing space may change. For this reason, not only is the structure complicated, but when the A axis is rotated, the B axis is also rotated, which makes it difficult to control.
[0006]
In view of the above circumstances, the present invention provides a laser processing machine capable of reducing the size and weight of a processing head and reliably controlling the irradiation position of laser light on a three-dimensional solid workpiece. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
Turning that is supported by the machining head (15) so as to be rotatable about the first axis (CT1) and deflects the projection direction of the laser light from the first direction to a direction orthogonal to the first direction. Members (17, 18, 22);
A torch (33) for emitting laser light is provided, and the swiveling member (17, 18, 22) is rotatable about a second axis (CT2) orthogonal to the first axis (CT1). A torch mounting member (28) that is supported and deflects the laser light in any one direction within a plane parallel to the first axis (CT1), and
A drive source (27) provided on the swivel member (17, 18, 22) and capable of rotationally driving the torch mounting member (28) about the second shaft (CT2). Is done.
[0008]
The invention according to claim 2 is the laser processing machine according to
A power supply means provided between the machining head (15) and the drive source (27) and supplying power to the drive source (27) via the slip ring means (37); Composed.
[0009]
Note that the reference numerals and the like in parentheses are for contrast with the drawings, and are for convenience of understanding the invention and do not affect the scope of the claims. Absent.
[0010]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the drive source of the torch mounting member that is rotatably arranged on the turning member is arranged on the turning member, when any one of the turning member and the torch mounting member is driven to rotate The rotation of the other member can be eliminated, and the irradiation position of the laser beam on the workpiece W can be controlled with high accuracy. Further, by eliminating the speed reducer, the processing head can be reduced in size and weight. Further, since the backlash can be reduced, the machining torch can be controlled with high accuracy. Further, it is possible to form a sufficient machining space and minimize interference with the workpiece.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, power can be reliably supplied to the drive source with a simple configuration and the torch mounting member can be driven, so that the processing head in the laser processing machine can be further downsized.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall perspective view showing an example of a laser processing machine according to the present invention. FIG. 2 shows a saddle in the laser processing machine of FIG. It is the detailed front (partial cross section) figure shown.
[0013]
As shown in FIG. 1, the
[0014]
A
[0015]
The
[0016]
A reflection mirror (not shown) is disposed inside the laser
[0017]
As shown in FIG. 2, the
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The upper end of the
[0021]
The
[0022]
A reflecting
[0023]
A
[0024]
Slip ring means 37 in which a plurality of
[0025]
The
[0026]
Since the
[0027]
The
[0028]
Further, the
[0029]
Therefore, even if the
[0030]
Then, the laser light oscillated from the laser oscillator 8 is guided to the laser
[0031]
As described above, the workpiece W is processed by emitting laser light from the tip of the
[0032]
As described above, according to the above-described embodiment, the
[0033]
In addition, there is no member corresponding to the inner sleeve member in the conventional double pipe, and the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing an example of a laser beam machine according to the present invention.
2 is a detailed front (partial cross-sectional) view showing a saddle in the laser beam machine in FIG. 1; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
28 ... Torch mounting
CT2 ... Second axis (axis)
W ... Work
Claims (2)
前記加工ヘッドに、第1の軸を中心として回転駆動自在に支持され、レーザ光の投射方向を第1の方向から、該第1の方向と直交する方向に偏向させる旋回部材と、
レーザ光を出射させるトーチを備え、前記旋回部材に、前記第1の軸に対して直交する第2の軸を中心として回転自在に支持され、該レーザ光を、前記第1の軸と平行な平面内の任意の一方向に向けて偏向させるトーチ取付け部材、及び、前記旋回部材に設けられ、前記トーチ取付け部材を前記第2の軸を中心に回転駆動することのできる駆動源を、有して構成されるレーザ加工機。A machining head;
A swiveling member supported by the machining head so as to be rotatable about a first axis, and deflecting the laser beam projection direction from the first direction to a direction perpendicular to the first direction;
A torch for emitting laser light, and supported by the swivel member so as to be rotatable about a second axis orthogonal to the first axis, the laser light being parallel to the first axis A torch mounting member that deflects in any one direction in a plane, and a drive source that is provided on the pivot member and that can rotationally drive the torch mounting member about the second axis; A laser processing machine configured.
前記加工ヘッドと前記駆動源との間に設けられ、前記スリップリング手段を介して前記駆動源に対して電力を供給する給電手段と、を設けたことを特徴とする請求項1記載のレーザ加工機。Slip ring means provided on the swivel member;
The laser processing according to claim 1, further comprising: a power supply unit that is provided between the processing head and the drive source and supplies power to the drive source via the slip ring unit. Machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002376416A JP2004202558A (en) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | Laser processing machine |
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JP (1) | JP2004202558A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019047347A1 (en) * | 2017-09-11 | 2019-03-14 | 山东镭鸣数控激光装备有限公司 | Optical fiber three-dimensional laser cutting apparatus |
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2002
- 2002-12-26 JP JP2002376416A patent/JP2004202558A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019047347A1 (en) * | 2017-09-11 | 2019-03-14 | 山东镭鸣数控激光装备有限公司 | Optical fiber three-dimensional laser cutting apparatus |
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