JP3174653B2 - レ−ザ加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、移動可能に設けられ
た加工ヘッドから出射したレーザ光により切断や溶接等
の加工を行うレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来一般に、レーザ加工装置において、レ
ーザ発振器から出射されたレーザ光は、ミラーを介して
光導入路を通過し、加工ヘッドに導かれる。この光導入
路は、図８に示す様に、加工ヘッド１が図中Ｙ軸方向に
移動自在に設けられているので、このＹ軸方向に伸縮自
在のジャバラ状の導入ダクト２により、レーザ発振器側
の導入口３と加工ヘッド１側の反射ミラー４が設けられ
た導入口５との間が覆われて形成されている。この導入
ダクト２内は、レーザ光が通過する空間部となっており
埃等が侵入しないようにクリーンエアが所定の加圧状態
で供給されている。そして、ヘッド１のＹ軸方向の移動
に伴ってジャバラ２が伸縮するものである。

【０００３】また、レーザ光は完全な平行光ではなく、
わずかながらの発散角を有するので、上記の様に加工に
伴う光路長の変動が大きいと、加工ヘッド内の集光レン
ズでワーク表面の所定位置にレーザ光を集光させようと
しても、ビームスポットの大きさが大きくなったりして
加工性能が落ちてしまう場合があった。そこで、実公平
３−１５２７３号公報に開示されている様に、レーザ光
路を、回転可能な垂直方向の光導入管路と、揺動可能に
水平方向に設けられた一対の光導入管路とを組み合わせ
て、この光導入管路を連結してリンク機構を形成し、加
工ヘッドが移動しても、このリンク機構による管路が揺
動するのみでレーザ光の光路長はリンク長に固定されて
変動しないレーザ加工装置も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術の前者の場合、上述の様に、加工ヘッドの移動により
レーザ光のビーム径が変動し、加工性能にばらつきが生
じるという問題があった。また、上記従来の技術の後者
の場合、装置が複雑になるという欠点があり、さらに、
レーザ光が複雑なリンク機構内を通過するため、レーザ
光の反射箇所が多くなり、多数のミラーの調整を行わな
ければならず、しかも、ミラーの調整は難しく、数が多
いためより面倒なものであった。また、この反射ミラー
面の性状によっては、反射時にレーザ光の拡散角度がさ
らに広がったりする場合もあるという問題もある。

【０００５】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
てなされたもので、構造が簡単であり、加工ヘッドの移
動に際しても、レーザ光の光路長の変動が極めて少ない
レ−ザ加工装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、レーザ発振
器から出射されたレーザ光を導く発振器側光導入路と、
ワークと対面して設けられた加工ヘッドと、コラムに対
してワークと平行な方向に移動自在に設けられたＹ軸サ
ドルと、上記加工ヘッドを保持し上記Ｙ軸サドルに対し
てワークと垂直方向に移動自在に設けられたヘッド保持
筒と、上記Ｙ軸サドルに一端が固定され他端が上記ヘッ
ド保持筒に接続されて伸縮自在に設けられたヘッド側光
導入路とを有し、上記発振器側光導入路の固定先端部に
一端が接続され上記ヘッド側光導入路に他端が接続され
て上記発振器側光導入路の固定先端部を中心に揺動自在
に取り付けられレーザ光が通過する直線状の可動光導入
路を設け、この可動光導入路の上記発振器側光導入路側
の端部に、光軸方向に伸縮自在な伸縮部を設けたレーザ
加工装置である。

【０００７】

【作用】この発明のレーザ加工装置は、基端部が固定さ
れ揺動自在な可動光導入路により加工ヘッドにレーザ光
を導いたので、レーザ光の光路長の変動は、上記発振器
側光導入路先端部から、上記加工ヘッドまでの位置の最
大値と最小値との差のみとなり、特にＹ軸方向に大きく
移動する加工ヘッドの移動距離と比べて非常に少ない変
動距離に抑えることができるものである。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面に基
づいて説明する。この実施例のレ−ザ加工装置は、図
１，図２，図７に示すように、ワーク１０が載置され移
動可能に設けられた可動テ−ブル１１が、ワーク１０と
平行な方向である図面上Ｘ軸方向に移動自在に設けられ
ている。また、固定のコラム１２の前面には、Ｙ軸サド
ル１３がワーク１０の表面と平行な方向である図面上Ｙ
軸方向に移動自在に設けられている。さらに、上記Ｙ軸
サドル１３に、Ｚ軸サドル１４が、ワーク１０の表面と
直交する方向である図面上Ｚ軸方向に移動自在に取り付
けられている。そして、このＺ軸サドル１４に、ヘッド
保持筒１６が取り付けられ、このヘッド保持筒１６にレ
−ザ加工ヘッド１８が装着されている。このＹ軸サドル
１３は、図７に示すように、駆動モータ２０により回転
するねじ軸２２により、ガイドバー２４にガイドされて
Ｙ軸方向に移動自在に設けられている。

【０００９】可動テーブル１１の移動範囲の側方には、
レーザ発振器２６が設けられ、このレーザ発振器２６か
ら出射されたレーザ光を導くための固定された発振器側
光導入路２８が、レーザ発振器２６に接続され、コラム
１２側からサポート２９を介して支持されている。この
発振器側光導入路２８は、水平方向にレーザ光を導く水
平部２８ａと垂直方向にレーザ光を導く垂直部２８ｂと
を有している。また、Ｙ軸サドル１３には、Ｚ軸方向に
伸縮可能なヘッド側光導入路３０が設けられ、このヘッ
ド側光導入路３０は、一端がＹ軸サドル１３に固定され
他端がヘッド保持筒１６に接続されて設けられている。

【００１０】そして、上記発振器側光導入路２８の垂直
部２８ｂの固定先端部と、上記ヘッド側光導入路３０の
基端部との間に、可動光導入路３２が設けられている。
可動光導入路３２の基端部３２ａは、図５に示すよう
に、上記垂直部２８ｂに設けられた軸受部３４の内筒３
４ａに固定され、水平方向の平面内で揺動可能に設けら
れている。そして、軸受部３４の内筒３４ａが上記垂直
部２８ｂを形成し、外筒３４ｂがサポート２９に固定さ
れている。また、ヘッド側光導入路３０の基端部には、
図６に示すように、Ｙ軸サドル１３に内筒３６ａが固定
された軸受部３６が設けられ、可動光導入路３２の先端
部３２ｂが軸受部３６の外筒３６ｂに固定され、回動可
能に軸支されている。さらに、可動光導入路３２の両端
部３２ａ，３２ｂには、レーザ光を９０度の角度で偏向
するミラー３８，３９が設けられている。ミラー３８
は、発振器側光導入路２８の垂直部２８ｂから入射した
レーザ光を可動光導入路３２内に導くもので、ミラー３
９は、可動光導入路３２に導かれたレーザ光を、ヘッド
側光導入路３０に偏向するものである。

【００１１】この可動光導入路３２には、光軸方向に伸
縮自在に設けられたジャバラ状の伸縮部４０が発振器側
光導入路２８側の端部に形成されている。この伸縮部４
０には、伸びた時にジャバラ部４０ａが垂れ下がらない
ように保持ガイド４２が設けられている。また、可動光
導入路３２の伸縮部４０との連結端部４３には、スライ
ダ４５が取り付けられ、ガイド部材４６に沿って長さ方
向に摺動自在に設けられている。このガイド部材４６
は、可動光導入路３２の基端部３２ａに固定され、ミラ
ー３８とともに揺動自在に設けられている。

【００１２】この実施例のレーザ加工装置の動作は、所
定の加工プログラムにより、Ｘ軸方向に加工テーブル１
１を移動させ、Ｙ軸方向にＹ軸サドル１３を移動させて
平面的な加工を行うものである。この時、Ｙ軸方向にＹ
軸サドル１３を移動させると、ヘッド保持筒１６ととも
にレーザ加工ヘッド１８及びヘッド側光導入路３０がＹ
軸方向に移動し、ヘッド側光導入路３０の移動に伴っ
て、可動光導入路３２が、軸受部３４を中心に揺動す
る。ヘッド側光導入路３０はＹ軸方向に直線状に移動す
るので、可動光導入路３２は、揺動とともに伸縮部４０
が伸縮する。この伸縮によって可動光導入路３２は、ヘ
ッド側光導入路３０の移動範囲の始端及び終端部に位置
した時が最長になり、この移動直線上に可動光導入路３
２の揺動中心から下ろした垂線の足の位置が、可動光導
入路３２が最短になる位置である。

【００１３】この実施例のレーザ加工装置のレーザ光導
入路は、レーザ加工ヘッド１８の移動範囲の中心位置か
ら延ばした垂線上に揺動中心の軸受部３４を置いて、可
動光導入路３２を形成したので、レーザ加工ヘッド１８
の移動に対して、最小の光路長変化でレーザ光導入路を
形成することができる。しかも、可動光導入路３２に入
射するレーザ光及びこの可動光導入路３２から出射する
レーザ光は、垂直方向に偏向するようにし、可動光導入
路３２の移動によっても正確にレーザ光が加工ヘッド１
８に導入されるようにしている。

【００１４】なお、この発明の可動光導入路の揺動中心
は、レーザ加工ヘッドの移動中心からの垂線上に位置し
なくても良く、適宜の位置に設定し得るものである。ま
た、伸縮部の形状は、ジャバラ以外に、一対の摺動筒に
より構成しても良く、光路長を変えられるように形成さ
れたものであれば良い。また、上記実施例では、コラ
ム、発振器固定で、テーブル移動型のレーザ加工装置に
ついて説明したが、この形式に限らず、例えば、テーブ
ル固定で、発振器搭載のコラムトラバース型のレーザ加
工装置においても、この発明を同様に用いることができ
るものである。

【００１５】

【発明の効果】この発明は、発振器側光導入路の固定先
端部に一端が接続され上記ヘッド側光導入路に他端が接
続されて揺動自在に取り付けられレーザ光が通過する直
線状の可動光導入路を設け、この可動光導入路の上記発
振器側光導入路側の端部に、光軸方向に伸縮自在な伸縮
部を設けたので、加工ヘッドの移動距離に対して、レー
ザ光の光路長の変化を相対的に極めて小さいものにする
ことができ、しかも構造が簡単であり組み立てや調整も
容易なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のレ−ザ加工装置の一実施例の平面図
である。

【図２】この実施例のレーザ加工装置の右側面図であ
る。

【図３】この実施例の可動光導入路の平面図である。

【図４】この実施例の可動光導入路の右側面図である。

【図５】この実施例の発振器側光導入路の軸受部の縦断
面図である。

【図６】この実施例のヘッド側光導入路の軸受部の縦断
面図である。

【図７】この実施例のレーザ加工ヘッドの正面図であ
る。

【図８】従来の技術のレーザ加工ヘッドの正面図であ
る。

【符号の説明】

１２ コラム １３ Ｙ軸サドル １６ ヘッド保持筒 １８ 加工ヘッド ２６ 発振器 ２８ 発振器側光導入路 ３０ ヘッド側光導入路 ３２ 可動光導入路 ３４，３６ 軸受部 ４０ 伸縮部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器から出射されたレーザ光を
   導く発振器側光導入路と、ワークと対面して設けられた
   加工ヘッドと、コラムに対してワークと平行な方向に移
   動自在に設けられたＹ軸サドルと、上記加工ヘッドを保
   持し上記Ｙ軸サドルに対してワークと垂直方向に移動自
   在に設けられたヘッド保持筒と、上記Ｙ軸サドルに一端
   が固定され他端が上記ヘッド保持筒に接続されて伸縮自
   在に設けられたヘッド側光導入路とを有したレーザ加工
   装置において、上記発振器側光導入路の固定先端部に一
   端が接続され上記ヘッド側光導入路に他端が接続されて
   上記発振器側光導入路の固定先端部を中心に揺動自在に
   取り付けられレーザ光が通過する直線状の可動光導入路
   を設け、この可動光導入路の上記発振器側光導入路側の
   端部に、光軸方向に伸縮自在な伸縮部を設けたことを特
   徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 上記発振器側光導入路の先端部を、上記
   加工ヘッドの移動範囲を底辺とする二等辺三角形の頂点
   に配置したことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工
   装置。
3. 【請求項３】 上記可動光導入路の両端にレーザ光を９
   ０度の角度で反射するミラーが固定され、上記可動光導
   入路の両端と上記発振器側光導入路及び上記ヘッド側光
   導入路との各接続部には回動自在に上記可動光導入路の
   両端部を各々支持した軸受部が各々設けられ、上記発振
   器側光導入路と上記ヘッド側光導入路は上記可動光導入
   路の揺動平面に対して直角方向にレーザ光の光導入路が
   形成されていることを特徴とする請求項１または２記載
   のレーザ加工装置。