JP7339951B2 - 工作物をレーザービームによって加工するための装置及び方法 - Google Patents
工作物をレーザービームによって加工するための装置及び方法 Download PDFInfo
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Description
特許文献6は、位置固定レーザーと、加工される工作物を支持してレーザーに対して位置決めする調節構成と、を備えたレーザー加工装置を開示している。この目的のために、調節装置は、3つのキャリッジ構成を有し、これらのキャリッジ構成上で回転可能なスタンド上に傾倒装置によって傾倒可能である、工作物を緊締するスピンドルを備えた工作物支持体を設けている。
特許文献7は、キャリッジ構成上に加工される工作物を回転可能に支持する、回転可能なスタンドが設けられたレーザー加工装置を開示している。
工作物を工作物支持体の受容装置に受容するステップであって、受容装置は、その中に受容された工作物と共に受容装置の第1の回転軸心を中心に回転可能である、ステップと、
高エネルギー加工ビームを、加工装置の加工ビーム源によって生成するステップと、
高エネルギー加工ビームを、加工装置の集束装置によって焦点に集束させるステップと、を含む。
態様(1)において、工作物(W)を高エネルギー加工ビーム(12)によって、特に、刃先を有する工作物を、レーザービームによって加工するための装置(10)であって、前記装置(10)は、基部(22)と、工作物(W)を受容するための受容装置(18)を備えた工作物支持体(14)であって、前記受容装置(18)は、その中に受容された工作物(W)と共に前記受容装置(18)の第1の回転軸心(R1)を中心に回転可能とされた、工作物支持体(14)と、前記高エネルギー加工ビーム(12)を生成するための加工ビーム源と、前記高エネルギー加工ビーム(12)を焦点(B)に集束させるための集束装置と、を備えた加工装置(16)と、を備えており、前記工作物支持体(14)は、少なくとも1つのリニアキャリッジを備えたキャリッジ構成(24)上に配置されており、前記工作物支持体(14)は、キャリッジ構成(24)上で前記リニアキャリッジに割り当てられた少なくとも1つの直線軸(X、Y)に沿って前記基部(22)に対して相対的に変位可能であるものにおいて、前記キャリッジ構成(24)が割り当てられた前記工作物支持体(14)及び加工装置(16)は、前記第1の回転軸心(R1)に対して横断し、かつ、前記高エネルギー加工ビーム(12)の光軸に対して横断する第2の回転軸心(R2)を中心に、互いに相対的に回転可能であること、及び、前記装置(10)は、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記焦点(B)が、加工中に、加工される工作物(W)の表面上、又は、その近傍にある現加工位置が、前記第2の回転軸心(R2)上、又は、その直近に位置するように、相互に依存して、前記受容装置(18)を前記第1の回転軸心(R1)を中心に回転させ、かつ/又は、前記工作物支持体(14)を前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転させ、かつ/又は、前記加工装置(16)を前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転させるように設定されていること、を特徴とする装置。
態様(1)において、前記第2の回転軸心(R2)は、前記基部(22)の上方側(20)の面に対して垂直に延びている、ことを特徴とする装置(10)。
態様(1)又は(2)において、前記加工装置(16)は、前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転可能に前記基部(22)に、好ましくは保持具(26)によって、取り付けられている、ことを特徴とする装置(10)。
態様(1)から(3)の何れか1つにおいて、前記キャリッジ構成(24)は、前記工作物支持体(14)を、互いに実質的に垂直な第1の前記直線軸(X)と第2の前記直線軸(Y)とに沿って変位させるために、2つの実質的に互いに垂直に配置されたリニアキャリッジを有する、ことを特徴とする装置(10)。
態様(1)から(4)の何れか1つにおいて、前記第2の回転軸心(R2)は、前記第1の回転軸心(R1)に対して実質的に垂直に延びている、ことを特徴とする装置(10)。
態様(1)から(5)の何れか1つにおいて、前記第2の回転軸心(R2)は、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記光軸に対して実質的に垂直に延びている、ことを特徴とする装置(10)。
態様(1)から(6)の何れか1つにおいて、第1の前記直線軸(X)は、前記工作物支持体(14)が、前記工作物支持体(14)の縦軸心の方向に変位可能であるように配置されていること、及び、第2の前記直線軸(Y)は、前記工作物支持体が、前記工作物支持体(14)の縦軸心を横断して延びる横軸心の方向に変位可能であるように配置されており、前記工作物支持体(14)の縦軸心は、好ましくは、前記受容装置(18)の前記第1の回転軸心(R1)に対応しており、前記装置(10)は、加工中に、前記現加工位置が、前記第2の回転軸心(R2)上、若しくは、その直近に位置するように、前記工作物支持体(14)を、さらに第1の前記直線軸(X)及び第2の前記直線軸(Y)に沿って変位させるように設定されていること、を特徴とする装置(10)。
態様(1)から(7)の何れか1つにおいて、前記集束装置は、変位可能な集束レンズを有しており、前記集束レンズは、前記高エネルギー加工ビーム(12)のビーム経路内に配置されており、かつ、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記焦点(B)の位置を調整するために、前記高エネルギー加工ビーム(12)の光軸方向に変位可能であり、前記装置(10)は、加工中に、前記現加工位置が、前記第2の回転軸心(R2)上、若しくは、その直近に位置するように、変位可能な前記集束レンズを、さらに変位させるように設定されている、ことを特徴とする装置(10)。
態様(1)から(8)の何れか1つにおいて、前記集束装置は、少なくとも1つの変位可能な偏向装置を有しており、前記偏向装置は前記高エネルギー加工ビーム(12)のビーム経路内に配置されており、かつ、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記焦点(B)を前記第2の回転軸心(R2)上で変位させるために、前記高エネルギー加工ビーム(12)を偏向させるように設定されており、前記装置(10)は、加工中に、前記現加工位置が、前記第2の回転軸心(R2)上、若しくは、その直近に位置するように、変位可能な前記偏向装置をさらに変位させるように設定されている、ことを特徴とする装置(10)。
態様(9)において、少なくとも1つの変位可能な前記偏向装置は、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記光軸を横断して移動可能なコリメーションレンズ、2軸スキャナシステム、特に2つの揺動軸の周りを揺動可能なガルバノメータスキャナ、ポリゴンミラー、又は、これらに類するものを有する、ことを特徴とする装置(10)。
態様(1)から(10)の何れか1つにおいて、前記工作物支持体(14)及び/又は前記加工装置(16)は、それぞれ、前記第2の回転軸心(R2)に対して実質的に平行に延び、かつ、第1の前記直線軸(X)及び第2の前記直線軸(Y)に対して実質的に垂直に延びる別の軸(Z)に沿って互いに相対的に変位可能である、ことを特徴とする装置(10)。
態様(12)において、工作物(W)を高エネルギー加工ビーム(12)によって、好ましくは、刃先を有する工作物を、レーザービームによって加工するための方法であって、前記方法は請求項1から請求項11の何れか1項に記載の装置(10)を用いて実施され、前記工作物(W)を、前記工作物支持体(14)の前記受容装置(18)に受容するステップであって、前記受容装置(18)は、その中に受容された前記工作物(W)と共に前記受容装置(18)の前記第1の回転軸心(R1)を中心に回転可能である、ステップと、前記高エネルギー加工ビーム(12)を前記加工装置(16)の加工ビーム源によって生成するステップと、前記高エネルギー加工ビーム(12)を前記加工装置(16)の前記集束装置によって焦点(B)に集束させるステップと、を含み、前記工作物支持体(14)は、少なくとも1つのリニアキャリッジを備えたキャリッジ構成(24)上に配置されており、前記工作物支持体(14)は前記キャリッジ構成(24)上において前記リニアキャリッジに割り当てられた少なくとも1つの直線軸(X、Y)に沿って前記基部(22)に対して相対的に変位可能であるものにおいて、前記キャリッジ構成(24)が割り当てられた前記工作物支持体及び前記加工装置(16)は、前記第1の回転軸心(R1)を横断して、かつ、前記高エネルギー加工ビーム(12)の光軸を横断している前記第2の回転軸心(R2)を中心に、互いに相対的に回転可能であること、及び、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記焦点(B)が、前記工作物(W)の加工される表面上又はその近傍にある、現加工位置が、加工中に、前記第2の回転軸心(R2)上、又は、その直近に位置するように、相互に依存して、前記受容装置(18)を前記第1の回転軸心(R1)を中心に回転させ、かつ/又は、前記工作物支持体(14)を前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転させ、かつ/又は、前記加工装置(16)を前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転させること、を特徴とする方法。
Claims (12)
- 工作物(W)を高エネルギー加工ビーム(12)によって、特に、刃先を有する工作物を、レーザービームによって加工するための装置(10)であって、前記装置(10)は、
基部(22)と、
工作物(W)を受容するための受容装置(18)を備えた工作物支持体(14)であって、前記受容装置(18)は、その中に受容された工作物(W)と共に前記受容装置(18)の第1の回転軸心(R1)を中心に回転可能とされた、工作物支持体(14)と、
前記高エネルギー加工ビーム(12)を生成するための加工ビーム源と、前記高エネルギー加工ビーム(12)を焦点(B)に集束させるための集束装置と、を備えた加工装置(16)と、を備えており、
前記工作物支持体(14)は、少なくとも1つのリニアキャリッジを備えたキャリッジ構成(24)上に配置されており、前記工作物支持体(14)は、キャリッジ構成(24)上で前記リニアキャリッジに割り当てられた少なくとも1つの直線軸(X、Y)に沿って前記基部(22)に対して相対的に変位可能であるものにおいて、
前記キャリッジ構成(24)が割り当てられた前記工作物支持体(14)及び加工装置(16)は、前記第1の回転軸心(R1)に対して横断し、かつ、前記高エネルギー加工ビーム(12)の光軸に対して横断する第2の回転軸心(R2)を中心に、互いに相対的に回転可能であること、及び、
前記装置(10)は、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記焦点(B)が、加工中に、加工される工作物(W)の表面上、又は、その近傍にある現加工位置が、前記第2の回転軸心(R2)上、又は、その直近に位置するように、相互に依存して、前記受容装置(18)を前記第1の回転軸心(R1)を中心に回転させ、かつ/又は、前記工作物支持体(14)を前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転させ、かつ/又は、前記加工装置(16)を前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転させるように設定されていること、を特徴とする装置(10)。 - 前記第2の回転軸心(R2)は、前記基部(22)の上方側(20)の面に対して垂直に延びている、ことを特徴とする、請求項1に記載の装置(10)。
- 前記加工装置(16)は、前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転可能に前記基部(22)に、保持具(26)によって、取り付けられている、ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の装置(10)。
- 前記キャリッジ構成(24)は、前記工作物支持体(14)を、互いに垂直な第1の前記直線軸(X)と第2の前記直線軸(Y)とに沿って変位させるために、2つの互いに垂直に配置されたリニアキャリッジを有する、ことを特徴とする、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の装置(10)。
- 前記第2の回転軸心(R2)は、前記第1の回転軸心(R1)に対して垂直に延びている、ことを特徴とする、請求項1から請求項4の何れか1項に記載の装置(10)。
- 前記第2の回転軸心(R2)は、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記光軸に対して垂直に延びている、ことを特徴とする、請求項1から請求項5の何れか1項に記載の装置(10)。
- 第1の前記直線軸(X)は、前記工作物支持体(14)が、前記工作物支持体(14)の縦軸心の方向に変位可能であるように配置されていること、及び、第2の前記直線軸(Y)は、前記工作物支持体が、前記工作物支持体(14)の縦軸心を横断して延びる横軸心の方向に変位可能であるように配置されており、前記工作物支持体(14)の縦軸心は、前記受容装置(18)の前記第1の回転軸心(R1)に対応しており、前記装置(10)は、加工中に、前記現加工位置が、前記第2の回転軸心(R2)上、若しくは、その直近に位置するように、前記工作物支持体(14)を、さらに第1の前記直線軸(X)及び第2の前記直線軸(Y)に沿って変位させるように設定されていること、を特徴とする、請求項1から請求項6の何れか1項に記載の装置(10)。
- 前記集束装置は、変位可能な集束レンズを有しており、前記集束レンズは、前記高エネルギー加工ビーム(12)のビーム経路内に配置されており、かつ、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記焦点(B)の位置を調整するために、前記高エネルギー加工ビーム(12)の光軸方向に変位可能であり、前記装置(10)は、加工中に、前記現加工位置が、前記第2の回転軸心(R2)上、若しくは、その直近に位置するように、変位可能な前記集束レンズを、さらに変位させるように設定されている、ことを特徴とする、請求項1から請求項7の何れか1項に記載の装置(10)。
- 前記集束装置は、少なくとも1つの変位可能な偏向装置を有しており、前記偏向装置は前記高エネルギー加工ビーム(12)のビーム経路内に配置されており、かつ、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記焦点(B)を前記第2の回転軸心(R2)上で変位させるために、前記高エネルギー加工ビーム(12)を偏向させるように設定されており、前記装置(10)は、加工中に、前記現加工位置が、前記第2の回転軸心(R2)上、若しくは、その直近に位置するように、変位可能な前記偏向装置をさらに変位させるように設定されている、ことを特徴とする、請求項1から請求項8の何れか1項に記載の装置(10)。
- 少なくとも1つの変位可能な前記偏向装置は、前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記光軸を横断して移動可能なコリメーションレンズ、2軸スキャナシステム、2つの揺動軸の周りを揺動可能なガルバノメータスキャナ、又は、ポリゴンミラーを有する、ことを特徴とする、請求項9に記載の装置(10)。
- 前記工作物支持体(14)及び/又は前記加工装置(16)は、それぞれ、前記第2の回転軸心(R2)に対して平行に延び、かつ、第1の前記直線軸(X)及び第2の前記直線軸(Y)に対して垂直に延びる別の軸(Z)に沿って互いに相対的に変位可能である、ことを特徴とする、請求項1から請求項10の何れか1項に記載の装置(10)。
- 工作物(W)を高エネルギー加工ビーム(12)によって、又は、刃先を有する工作物をレーザービームによって加工するための方法であって、前記方法は請求項1から請求項11の何れか1項に記載の装置(10)を用いて実施され、
前記工作物(W)を、前記工作物支持体(14)の前記受容装置(18)に受容するステップであって、前記受容装置(18)は、その中に受容された前記工作物(W)と共に前記受容装置(18)の前記第1の回転軸心(R1)を中心に回転可能である、ステップと、
前記高エネルギー加工ビーム(12)を前記加工装置(16)の加工ビーム源によって生成するステップと、
前記高エネルギー加工ビーム(12)を前記加工装置(16)の前記集束装置によって焦点(B)に集束させるステップと、を含み、
前記工作物支持体(14)は、少なくとも1つのリニアキャリッジを備えたキャリッジ構成(24)上に配置されており、前記工作物支持体(14)は前記キャリッジ構成(24)上において前記リニアキャリッジに割り当てられた少なくとも1つの直線軸(X、Y)に沿って前記基部(22)に対して相対的に変位可能であるものにおいて、
前記キャリッジ構成(24)が割り当てられた前記工作物支持体及び前記加工装置(16)は、前記第1の回転軸心(R1)を横断して、かつ、前記高エネルギー加工ビーム(12)の光軸を横断している前記第2の回転軸心(R2)を中心に、互いに相対的に回転可能であること、及び、
前記高エネルギー加工ビーム(12)の前記焦点(B)が、前記工作物(W)の加工される表面上又はその近傍にある、現加工位置が、加工中に、前記第2の回転軸心(R2)上、又は、その直近に位置するように、相互に依存して、前記受容装置(18)を前記第1の回転軸心(R1)を中心に回転させ、かつ/又は、前記工作物支持体(14)を前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転させ、かつ/又は、前記加工装置(16)を前記第2の回転軸心(R2)を中心に回転させること、を特徴とする方法。
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