JP2798530B2 - レーザ加工機 - Google Patents

レーザ加工機

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    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザビームによりワー
クの切断加工等を行うレーザ加工機に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図9は例えば刊行物(三菱電機(株)製
炭酸ガスレーザ加工機カタログ)に示された従来のレー
ザ加工機を示す構成図であり、図において、1はテーブ
ル2に固定された被加工体としてのワーク、3はワーク
1に対し略直交してレーザビーム4を照射する加工ヘッ
ド、5はテーブル2を水平X軸方向に駆動させるX軸駆
動機構、6は水平X軸方向と直交する水平Y軸方向に後
記のZ軸駆動機構を駆動させるY軸駆動機構、7は保持
した加工ヘッド3をワーク1の面に対し直交する鉛直Z
軸方向に駆動させるZ軸駆動機構部であり、このZ軸駆
動機構部7は上記Y軸駆動機構6によって水平Y軸方向
に駆動されるようになっている。
【0003】図10はワーク1およびレーザビーム4の
動きの説明図であり、図10において、33および34
はレーザ発振器(図示せず)から送られてきたレーザビ
ーム4の進行方向を曲げるミラーである。
【0004】次に動作について説明する。ワーク1はテ
ーブル2の上にセットされ、水平X軸駆動機構5により
図9の如くX軸方向に移動される。また、図10に示す
ように、Y軸駆動機構6により、ミラー34および加工
ヘッド3の位置がY軸方向に移動され、鉛直Z軸駆動機
構部7により加工ヘッド3の位置がZ軸方向に移動され
て、高さが変化される。これら3軸の駆動機構の作動を
組合せることにより、ワーク1と加工ヘッド3の相対位
置を変化させ、加工ヘッド3から照射するレーザビーム
4によりワーク1の加工を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ加工機は
上記のように構成されているため、微細な形状を加工す
る場合でも、重いテーブル2などを移動することが必要
であり、急加減速しようとしても、駆動機構の駆動力が
不足したり、振動が発生し、加工精度が悪化する。その
ため、加工精度を確保するためには急加減速せずに低速
で加工することを余儀なくされ、加工効率が非常に悪い
という問題点があった。
【0006】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、微細な形状や小径穴加工などの曲
線加工などを、精度よく高速に行うことができるレーザ
加工機を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ加
工機は、ワークに対してレーザビームを照射する加工ヘ
ッドと該加工ヘッドを鉛直方向に移動させる鉛直Z軸方
向駆動部(鉛直Z軸駆動機構部)との間に、上記レーザ
ビームの方向を変える第1、第2、第3のミラーを設
け、この第1のミラーと第2および第3のミラーとの相
対位置を該第2および第3のミラーを一体として上記レ
ーザビームが第1のミラーから第2のミラーへ進む方向
に移動させて変化させる第1の駆動手段と、上記第2の
ミラーと第3のミラーとの相対位置を上記レーザビーム
が第2のミラーから第3のミラーへ進む方向に移動させ
て変化させる第2の駆動手段とを具備したものである。
【0008】
【作用】この発明におけるレーザ加工機は、加工ヘッド
を保持し鉛直Z軸方向に移動させる鉛直Z軸駆動機構部
に、上記加工ヘッドを直交する水平2軸方向に移動可能
に設けたことにより、軽量な加工ヘッドを急加減速する
ことができ、微細な形状の加工や小径穴加工を高速に精
度よく行うことができる。
【0009】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の概要を示す説明図であり、図1
0に示す従来のものと同一部分または相当部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。
【0010】図1において、30,31,32はミラー
である。ミラー34で鉛直下方に曲げられて進んできた
レーザビームはミラー30により水平方向に90度曲げ
られ、さらにミラー31により水平方向に90度曲げら
れた後、ミラー32により鉛直方向に90度曲げて加工
ヘッド3に入る。この場合、ミラー30はZ軸駆動機構
部7に固定され、ミラー32は加工ヘッド3に固定され
ており、Z軸駆動機構部7によりミラー30より先の加
工ヘッド3までが同時にZ軸方向に移動される。
【0011】図2はこの発明の一実施例によるレーザ加
工機の概観図であり、図9に示す従来のものと同一部分
または相当部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。図2において、8はZ軸駆動機構部7と加工ヘッド
3の間に備えられた加工ヘッド微動機構であり、この加
工ヘッド微動機構8の中に、第1、第2、第3のミラ
ー、および、第1、第2の駆動手段が構成されている。
【0012】この加工ヘッド微動機構の詳細な断面正面
図を図3に示す。図3において、9はZ軸駆動機構部7
固定されたベースプレート、10はベースプレート9
に固定された第1プレート、11は第1プレート10に
対して水平Y軸方向に移動可能に設けられた第2プレー
ト、12は第2プレート11に対して水平Y軸方向と直
交する水平X軸方向に移動可能に設けられた第3プレー
ト、13は第1プレート10に対し第2プレート11を
水平Y軸方向に移動自在に接続するガイド、17は水平
X軸方向に移動するボールネジを内蔵したテーブル、1
8はテーブル17を駆動するサーボモータ、19はサー
ボモータ18の回転角度を検出するエンコーダ、15は
第3プレート12とテーブル17をつなぐ継ぎ手、16
はカムフォロア、25は継ぎ手レール、30は第1プレ
ート10に固定されたミラー、31は第2プレート11
に固定されたミラー、32は第3プレート12に固定さ
れたミラー、20は第3プレート12に固定されたカバ
ー、3はカバー20に固定された加工ヘッドである。
【0013】図4は図3の側面図、図5は図3の底面図
である。図4、図5において、14は第2プレート11
に対し第3プレート12を水平X軸方向に移動自在に接
続するガイド、22は水平Y軸方向に移動するボールネ
ジを内蔵したテーブル、23はテーブル22を駆動する
サーボモータ、24はサーボモータ23の回転角度を検
出するエンコーダ、21は第2プレート11とテーブル
22をつなぐ継ぎ手である。
【0014】次に動作について説明する。まず、レーザ
ビームの進み方について説明する。Z軸駆動機構部7を
鉛直下方に進んできたレーザビームはベースプレート
9、第1から第3のプレート10〜12に開けられた穴
9a,10a,11a,12aを通過して第1のミラー
30で水平Y軸方向に曲げられる。次に、第2のミラー
31で水平X軸方向に90度曲げられた後、第3のミラ
ー32で鉛直下方に曲げられて加工ヘッド3に入射され
る。
【0015】次に、各ミラーの移動について説明する。
第1プレート10はベースプレート9に固定されてお
り、第1のミラー30はこの第1プレート10に固定さ
れているので移動しない。第2のミラー31が固定され
ている第2プレート11はガイド13を介して、第1プ
レート10と水平Y軸方向に移動自在に接続されてい
る。テーブル22は第2プレート11と継ぎ手21で接
続されており、サーボモータ23により水平Y軸方向に
移動される。この結果、第1のミラー30と第2のミラ
ー31の相対位置をレーザビームの進む方向である水平
Y軸方向に変化することができる。相対位置の変化量は
サーボモータ23に取り付けられたエンコーダ24によ
り検出される。
【0016】第3プレート12はガイド14を介して第
2プレート11と水平X軸方向に移動自在に接続されて
いる。そのため、第2プレート11が水平Y軸方向に移
動されると第3プレート12もY軸方向に移動され、
3のプレート12に固定されている第3のミラー32も
同様に移動する。
【0017】また、テーブル17は第3プレート12
と、継ぎ手15、カムフォロア16、および、継ぎ手レ
ール25により水平Y軸方向に移動自在に接続されてい
る。第2プレート11が水平Y軸方向に移動されたと
き、この継ぎ手部分により水平Y軸方向の動きはテーブ
ル17に伝わらない。テーブル17はサーボモータ18
により、水平X軸方向に移動される。
【0018】この結果、第2のミラー31と第3のミラ
ー32の相対位置をビームの進む方向である水平X軸方
向に変化することができる。相対位置の変化量はサーボ
モータ18に取り付けられたエンコーダ19により検出
される。加工ヘッド3はカバー20を介して第3プレー
ト12に固定されているので、第3のミラー32と加工
ヘッド3の相対位置は変化せず、固定されていることに
なる。
【0019】図5に示すように、第2プレート11と第
3プレート12には第2プレート11が水平Y軸方向に
移動したときに第1のミラー30と干渉しないように開
口部11a,12aが設けられている。また、第3プレ
ート12の開口部12aは第3プレートが水平X軸方向
に移動したときに、第2のミラー31と干渉しないよう
に第2のプレート11の開口部11aより大きく設けら
れている。Z軸駆動機構部7が上下した場合加工ヘッド
3まですべてが上下する。
【0020】実施例2.前記実施例1では、ワーク1が
水平X軸方向に移動されるレーザ加工機について述べた
が、図6に示すようにワーク1が水平X軸方向と水平Y
軸方向の両方に移動されるレーザ加工機についても同様
の動作が期待できる。このとき、発振器から進んできた
レーザビーム4はミラー35で鉛直下方に曲げられてく
る。
【0021】実施例3.上記実施例2では、ワーク1が
水平X,Y軸両方向に移動されるレーザ加工機について
述べたが、図7に示すようにワーク1は移動せず、ミラ
ー33から加工ヘッド3までが水平X軸方向に移動する
レーザ加工機についても同様の動作が期待できる。
【0022】実施例4.前記実施例1では水平X軸、水
平Y軸それぞれプレートとテーブルを直列に配置して接
続していたが、図8に示す実施例4のように、プレート
とテーブルを横に並べて配置し継ぎ手で接続する構成で
も同様の動作が期待できる。この図によれば、全体の長
さをよりコンパクトにすることができる。
【0023】実施例5.前記実施例1では、ミラー3
0、31、および32の相対位置を変化させるための駆
動手段としてボールねじを内蔵したテーブル17および
22と、サーボモータ18および23を用いたが、リニ
アモータを用いても同様の動作を期待できる。
【0024】実施例6.前記実施例1では、相対位置の
検出にサーボモータに取り付けられたエンコーダ19お
よび24を用いていたが、第1プレート10と第2プレ
ート11の間にリニアスケールを装着し、水平Y軸方向
の相対位置を検出し、第2プレート11と第3プレート
12の間にリニアスケールを装着し、水平X軸方向の相
対位置を検出することもできる。こうすれば、ボールネ
ジや継ぎ手に存在するガタの影響を排除して正確な相対
位置を検出することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ワークにレーザビームを照射する加工ヘッドと該加
工ヘッドを鉛直Z軸方向に駆動させるZ軸駆動機構部と
の間に、レーザビームの方向を変える複数のミラーを有
する加工ヘッド微動機構を設けたので、軽量な加工ヘッ
ドを急加減速することができ、従って、微細な形状の加
や小径穴加工などの曲線加工を、X軸駆動機構、Y軸
駆動機構および上記加工ヘッド微動機構を作動させるこ
とにより、水平X軸方向および水平Y軸方向の長いスト
ロークにわたって、小さな駆動力で振動を発生させるこ
となく、高速に精度よく行うことができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の概要を示す説明図であ
る。
【図2】この発明の実施例1を示す概観図である。
【図3】この発明の実施例1を示す断面正面図である。
【図4】この発明の実施例1を示す断面側面図である。
【図5】この発明の実施例1を示す断面下面図である。
【図6】この発明の実施例2の概要を示す説明図であ
る。
【図7】この発明の実施例3の概要を示す説明図であ
る。
【図8】この発明の実施例4を示す断面下面図である。
【図9】従来のレーザ加工機を示す概観図である。
【図10】従来のレーザ加工機を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ワーク 3 加工ヘッド 4 レーザビーム 30 第1のミラー 31 第2のミラー 32 第3のミラー 17 テーブル(第1の駆動手段) 18 サーボモータ(第1の駆動手段) 22 テーブル(第2の駆動手段) 23 サーボモータ(第2の駆動手段)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークを固定するテーブルと、該ワーク
    に対してレーザビームを照射する加工ヘッドと、該加工
    ヘッドを鉛直Z軸方向に移動させる鉛直Z軸方向駆動部
    と、上記テーブルと上記加工ヘッドとの相対位置を水平
    X軸方向に変化させるX軸駆動機構と、上記テーブルと
    上記加工ヘッドとの相対位置を水平Y軸方向に変化させ
    るY軸駆動機構と、上記加工ヘッドと上記鉛直Z軸方向
    駆動部との間に設けられ該加工ヘッドを水平X軸方向お
    よび水平Y軸方向に移動させる加工ヘッド微動機構とを
    備え、 該加工ヘッド微動機構が、上記 鉛直Z軸方向駆動部に
    定され鉛直Z軸方向に進行するレーザービームを水平Y
    軸方向に曲げる第1のミラーと、前記第1のミラーで曲
    げられたレーザビームを水平X軸方向に90度曲げる第
    2のミラーと、前記加工ヘッドに固定され前記第2のミ
    ラーで曲げられたレーザビームを鉛直方向に曲げる第3
    のミラーと、前記第1のミラーと第2および第3のミラ
    ーとの相対位置を該第2および第3のミラーを一体とし
    て前記レーザビームが第1のミラーから第2のミラーへ
    進む方向に移動させて変化させる第1の駆動手段と、前
    記第2のミラーと前記第3のミラーとの相対位置を前記
    レーザビームが該第2のミラーから該第3のミラーへ進
    む方向に移動させて変化させる第2の駆動手段とを備え
    ことを特徴とするレーザ加工機。
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