JPH0315273Y2 - - Google Patents

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JPH0315273Y2
JPH0315273Y2 JP1984145464U JP14546484U JPH0315273Y2 JP H0315273 Y2 JPH0315273 Y2 JP H0315273Y2 JP 1984145464 U JP1984145464 U JP 1984145464U JP 14546484 U JP14546484 U JP 14546484U JP H0315273 Y2 JPH0315273 Y2 JP H0315273Y2
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saddle
laser
laser beam
workpiece
work table
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Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、レーザビームを集光して、ワークに
所定のレーザ加工を施すための装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Technical Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for condensing a laser beam to perform predetermined laser processing on a workpiece.

従来技術 レーザビームは、一般にレーザ発振器から放射
され、集光レンズによつてワークの加工面に照射
される。このようなレーザビームの光路過程で
は、レーザビームそのものが厳密に平行な状態で
直進しないため、レーザビームの散乱および拡散
が避けられない。
Prior Art A laser beam is generally emitted from a laser oscillator and is irradiated onto the processing surface of a workpiece by a condenser lens. In such an optical path process of a laser beam, since the laser beam itself does not travel straight in a strictly parallel state, scattering and diffusion of the laser beam are unavoidable.

また、このようなレーザビームの進行の途中
に、複数の反射鏡がある場合には、それらの反射
鏡が厳密な平面に加工できず、わずかな凹面また
は凸面となつているため、反射後のレーザビーム
は、再度の拡散またはわずかな収れん作用を受け
る。したがつて、このようなレーザビームを集光
レンズによつてワークの加工面に集束させると
き、その集光レンズを光軸方向に移動させると、
集光レンズの中心位置およびその焦点位置がレー
ザビームの光路内で変化する。集光状態のレーザ
ビームは、光路途中の拡散または収れん現象の影
響を受け、焦点が変化する。このような焦点位置
の変化は、焦点位置での光束密度の増減となり、
直ちにレーザ加工の精度に悪影響を与える。
In addition, if there are multiple reflecting mirrors in the path of such a laser beam, these reflecting mirrors cannot be machined into exact flat surfaces and have slightly concave or convex surfaces, so the The laser beam undergoes re-spreading or slight convergence. Therefore, when such a laser beam is focused on the processing surface of the workpiece by a condensing lens, if the condensing lens is moved in the optical axis direction,
The central position of the condenser lens and its focal position change within the optical path of the laser beam. A laser beam in a focused state is influenced by diffusion or convergence phenomena during the optical path, and its focus changes. Such a change in the focal position results in an increase or decrease in the luminous flux density at the focal position,
This will immediately have a negative effect on the accuracy of laser processing.

考案の目的およびその解決手段 そこで、本考案は、レーザビームの光路長を加
工中においても常に一定とし、これによつてレー
ザビームの光路の途中での拡散および収れんの影
響を受けないようにすることである。
Purpose of the invention and its solution Therefore, the invention aims to keep the optical path length of the laser beam constant even during processing, thereby avoiding the effects of diffusion and convergence in the middle of the optical path of the laser beam. That's true.

そこで、本考案は、レーザ発振装置の光源と集
光レンズとの間を屈曲自在で光路長に変化のない
ビームガイドによつて連結するようにしている。
また、本考案は、集光レンズを支えるサドルがワ
ークを支えるワークテーブルに対して平行な平面
内で一定の距離を保ちながら支持され、かつレー
ザビームをこれらの平面に対して直光させること
によつて、集光レンズとレーザビームの集束点す
なわちワークの加工面とを常に一定の距離に保つ
ようにしている。
Therefore, in the present invention, the light source of the laser oscillation device and the condensing lens are connected by a bendable beam guide whose optical path length does not change.
In addition, the present invention allows the saddle that supports the condensing lens to be supported while maintaining a constant distance in a plane parallel to the work table that supports the workpiece, and to direct the laser beam to these planes. Therefore, the distance between the condenser lens and the focal point of the laser beam, that is, the processing surface of the workpiece, is always maintained at a constant distance.

考案の構成 以下、本考案の構成を図に示す一実施例に基づ
いて具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the present invention will be specifically described below based on an embodiment shown in the drawings.

本考案のレーザ加工装置1は、主要部として、
レーザ発振器2を備えている。このレーザ発振装
置2は定位置に設置されており、その光源2aか
らの出力すなわちレーザビーム3は、筒状のビー
ムガイド4の内部を通り、サドル5によつて支持
されたヘツド6に達している。
The laser processing device 1 of the present invention has as main parts:
It is equipped with a laser oscillator 2. This laser oscillation device 2 is installed at a fixed position, and the output from its light source 2a, that is, the laser beam 3, passes through a cylindrical beam guide 4 and reaches a head 6 supported by a saddle 5. There is.

このビームガイド4は、例えば3本のチユーブ
7,8,9を連結することによつて構成されてい
る。そしてこれらのチユーブ7,8,9は、例え
ば3つの垂直方向のZ軸を中心として、回転継手
10,11,12によつて回動自在、すなわち平
面的にみて屈曲自在に連結されており、その内部
の屈曲位置のミラー13によつてレーザビーム3
をヘツド6の内部の集光レンズ14まで常に一定
の光路長で導いている。そして、この集光レンズ
14の光軸は、X−Y平面に対して直交状態に設
定されている。
This beam guide 4 is constructed by connecting three tubes 7, 8, and 9, for example. These tubes 7, 8, and 9 are connected to each other by rotary joints 10, 11, and 12 so as to be freely rotatable, that is, to be freely bent when viewed in a plane, for example, about three vertical Z axes. The laser beam 3 is
is always guided with a constant optical path length to the condenser lens 14 inside the head 6. The optical axis of this condensing lens 14 is set to be perpendicular to the XY plane.

そして上記サドル5は、水平方向のクロスビー
ム15の案内面15aによつてX軸方向に摺動自
在に取付けられている。なお、このクロスビーム
15は、コラム16によつて、ベース17の上に
取付けられている。またこのベース17は、その
上面の案内面17aによりワーク18を支持する
ためのワークテーブル19を摺動自在に支持して
いる。この案内面17aは、上記のクロスビーム
15と立体的に直交する方向すなわちY軸方向に
形成され、かつワークテーブル19の上面がクロ
スビーム15と平行してある。
The saddle 5 is mounted so as to be slidable in the X-axis direction by a guide surface 15a of a horizontal cross beam 15. Note that this cross beam 15 is mounted on a base 17 by a column 16. The base 17 also slidably supports a work table 19 for supporting a work 18 by means of a guide surface 17a on its upper surface. The guide surface 17a is formed in a direction three-dimensionally orthogonal to the cross beam 15, that is, in the Y-axis direction, and the upper surface of the work table 19 is parallel to the cross beam 15.

なお、このビームガイド4は両端部でいわゆる
両持ちの状態で支持されているが、その途中で回
り対偶の回転継手10,11,12を備えている
から、必要ならば、レーザ発振器2などに取付け
られた支柱20、回転吊り具22、および支柱2
0と例えばチユーブ8の一端部とに架け渡した吊
りワイヤー21などによつて支えるようにしても
よい。このような支え手段があるとビームガイド
4がその自重などによつて変形しないからレーザ
ビーム3の光路長がより一層正確に固定化する。
The beam guide 4 is supported at both ends in a so-called double-supported state, but since it is provided with pair of rotating joints 10, 11, and 12 in the middle, it can be attached to the laser oscillator 2, etc., if necessary. Attached strut 20, rotating sling 22, and strut 2
0 and one end of the tube 8, for example, by a hanging wire 21 or the like. With such support means, the beam guide 4 will not be deformed by its own weight, so the optical path length of the laser beam 3 can be fixed even more accurately.

考案の作用 次に、上記レーザ加工装置1の作用を説明す
る。
Function of the invention Next, the function of the laser processing apparatus 1 will be explained.

ワーク18は、ワークテーブル19の所定の位
置に乗せられ、かつ位置決め状態で固定される。
この状態で、図示しない数値制御装置によつて、
ヘツド6にX軸方向の運動が与えられ、またワー
クテーブル19にY軸方向の運動が与えられる。
これによつて、集光レンズ14の光軸上の焦点位
置つまり加工点23は、ワーク18の上面に対し
任意の位置に移動できることになる。この移動時
に、X軸を含む平面とY軸を含む平面とが平面的
に平行な状態にあるため、集光レンズ14の中心
点とワーク18の上面との距離は、常に一定に保
たれている。
The work 18 is placed on a predetermined position on the work table 19 and fixed in a positioned state.
In this state, a numerical control device (not shown)
The head 6 is given a motion in the X-axis direction, and the work table 19 is given a motion in the Y-axis direction.
Thereby, the focal position on the optical axis of the condensing lens 14, that is, the processing point 23, can be moved to an arbitrary position with respect to the upper surface of the workpiece 18. During this movement, the plane containing the X-axis and the plane containing the Y-axis are parallel in plane, so the distance between the center point of the condensing lens 14 and the top surface of the workpiece 18 is always kept constant. There is.

一方、レーザ発振装置2の光源2aから出力さ
れたレーザビーム3は、ビームガイド4の内部を
通り、その内部のミラー13によつて反射し、集
光レンズ14に達し、そこで集束され、焦点すな
わちワーク18の加工点23に照射され、その加
工点23でワーク18に必要なレーザ加工を施
す。
On the other hand, the laser beam 3 output from the light source 2a of the laser oscillation device 2 passes through the inside of the beam guide 4, is reflected by the mirror 13 inside, reaches the condensing lens 14, is focused there, and is focused at the focal point, i.e. The laser beam is irradiated to a processing point 23 of the workpiece 18, and the necessary laser processing is performed on the workpiece 18 at the processing point 23.

このような加工時に、サドル5がX軸方向に移
動したとしても、ビームガイド4が屈曲するた
め、レーザ発振器2の光源2aから加工点23す
なわち集光レンズ14の焦点位置までの距離は、
常に一定である。したがつて、レーザビーム3の
光路途中で拡散現象や収れん現象が現れたとして
も、それらの量的な変化がないため、レーザビー
ム3の加工点23での集束度は、常に一定とな
る。この結果、常に安定な加工精度が確保でき
る。
During such processing, even if the saddle 5 moves in the X-axis direction, the beam guide 4 is bent, so the distance from the light source 2a of the laser oscillator 2 to the processing point 23, that is, the focal position of the condenser lens 14, is
Always constant. Therefore, even if a diffusion phenomenon or a convergence phenomenon occurs in the optical path of the laser beam 3, there is no quantitative change in these phenomena, so that the degree of convergence of the laser beam 3 at the processing point 23 is always constant. As a result, stable machining accuracy can always be ensured.

なお、この実施例では、サドル5がX軸方向
に、また、ワークテーブル19がY軸方向に、そ
れぞれ別々に案内されるため、ヘツド6またはワ
ーク18がX軸方向にY軸方向に同時に案内され
る形式のものに比較して、案内摺動部の誤差が累
積せず、位置決め制御の精度が高められる。
In addition, in this embodiment, since the saddle 5 is guided separately in the X-axis direction and the work table 19 is guided in the Y-axis direction, the head 6 or the workpiece 18 is guided in the X-axis direction and the Y-axis direction simultaneously. Compared to the conventional type, errors in the guide sliding portion do not accumulate, and the accuracy of positioning control is improved.

考案の変形例 上記実施例は、ビームガイド4の3つの回転継
手10,11,12を最小限度の数にとどめてい
るが、必要に応じてそれ以上設けることもでき
る。また回転継手10,11,12の回転軸線
は、垂直方向だけでなく、他の方向でもよい。さ
らにサドル5およびワークテーブル19の移動方
向は、平面的に平行であればよく、したがつて必
ずしも水平方向でなくてもよい。集光レンズ14
から投射するレーザビーム3の方向も必ずしも下
方でなくてもよい。
Modification of the Idea In the embodiment described above, the three rotary joints 10, 11, 12 of the beam guide 4 are kept to the minimum number, but more can be provided if necessary. Further, the rotational axes of the rotary joints 10, 11, 12 may be in not only the vertical direction but also in other directions. Furthermore, the moving directions of the saddle 5 and the work table 19 only need to be parallel in a plane, and therefore do not necessarily have to be horizontal. Condensing lens 14
The direction of the laser beam 3 projected from the front panel does not necessarily have to be downward.

なお、第4図は、ワークテーブル19を固定し
て、コラム16を案内面17aによりY軸方向に
移動させる例を示している。この変形例では、ヘ
ツド6がX−Y軸の方向に運動することになる。
Note that FIG. 4 shows an example in which the work table 19 is fixed and the column 16 is moved in the Y-axis direction by the guide surface 17a. In this variant, the head 6 moves in the direction of the X-Y axis.

考案の効果 本考案では、下記の特有の効果が得られる。Effect of invention The present invention provides the following unique effects.

まず第1に、サドルの移動量に関係なく、レー
ザ発振装置の光源と集光レンズの焦点すなわちワ
ークの加工点とが常に一定となり、しかもビーム
ガイドの屈曲時においてもレーザビームの光路長
に変化がなく、したがつてその光路中にミラー等
が介在しても、その反射面での拡散や収れん、さ
らに収差の影響を受けず、加工点でのレーザビー
ムの集束度が常に一定となり、高精度で、安定な
レーザ加工が実現できる。
First of all, regardless of the amount of movement of the saddle, the light source of the laser oscillator and the focal point of the condensing lens, that is, the processing point of the workpiece, are always constant, and even when the beam guide is bent, the optical path length of the laser beam changes. Therefore, even if a mirror or the like is present in the optical path, it will not be affected by diffusion or convergence on the reflecting surface or aberration, and the degree of convergence of the laser beam at the processing point will always be constant, resulting in high Accurate and stable laser processing can be achieved.

第2に、サドルの移動軌跡を含む平面とワーク
テーブルの移動軌跡を含む平面とが平面的に平行
な状態にあるため、集光レンズの光軸が上記平面
の加工点との距離が常に一定となり、上記理由に
より常に安定なレーザ加工が行える。
Second, because the plane containing the saddle movement trajectory and the plane containing the work table movement trajectory are parallel in plane, the distance between the optical axis of the condenser lens and the processing point on the plane is always constant. Therefore, stable laser processing can always be performed for the above reasons.

第3として、サドルおよびワークテーブルがそ
れぞれ直交する方向に独立に移動できるようにな
つているから、サドルがX軸およびY軸方向に同
時に駆動される形式、またはワークテーブルがX
軸およびY軸方向に同時に駆動される形式のもの
に比較して、摺動的な案内面での誤差が累積せ
ず、また可動部分が軽量化できるため、機械的な
案内機構が高い精度のもとに構成できる。
Third, since the saddle and work table are designed to be able to move independently in orthogonal directions, it is possible to drive the saddle in the X-axis and Y-axis directions simultaneously, or to move the work table in the
Compared to a type that is driven simultaneously in the axial and Y-axis directions, errors do not accumulate on the sliding guide surface, and the weight of the moving parts can be reduced, allowing the mechanical guide mechanism to achieve high precision. Can be configured based on

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案のレーザ加工装置の正面図、第
2図は同装置の平面図、第3図は光学系の光路
図、第4図は本考案の変形によるレーザ加工装置
の一部の正面図である。 1……レーザ加工装置、2……レーザ発振装
置、2a……光源、3……レーザビーム、4……
ビームガイド、5……サドル、6……ヘツド、
7,8,9……チユーブ、13……ミラー、14
……集光レンズ、15……クロスビーム、16…
…コラム、17……ベース、18……ワーク、1
9……ワークテーブル。
Fig. 1 is a front view of the laser processing device of the present invention, Fig. 2 is a plan view of the same device, Fig. 3 is an optical path diagram of the optical system, and Fig. 4 is a part of the laser processing device according to a modification of the present invention. It is a front view. 1... Laser processing device, 2... Laser oscillation device, 2a... Light source, 3... Laser beam, 4...
Beam guide, 5...saddle, 6...head,
7, 8, 9...Tube, 13...Mirror, 14
...Condenser lens, 15...Cross beam, 16...
...Column, 17...Base, 18...Work, 1
9...Work table.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 定位置に設置されたレーザ発振装置と、この
レーザ発振装置の光源から放射される一方向の
レーザビームを自由に屈曲させて一定の光路長
のもとに導くことのできるビームガイドと、こ
のビームガイドから放出されるレーザビームを
集光する集光レンズと、上記ビームガイドの一
端を回転自在に支えかつ上記集光レンズを保持
するサドルと、このサドルを平面内で一方向に
移動可能とするクロスビームと、上記集光レン
ズの焦点位置で加工対象のワークを位置決め状
態で固定するワークテーブルとを具備し、 加工時に上記ワークの上面が上記サドルの移
動方向と平行に設定されていて、上記サドルの
如何なる位置においても、上記レーザ発振装置
から集光レンズの焦点までの光路長に変化がな
いことを特徴とするレーザ加工装置。 (2) 上記ビームガイドを複数のチユーブ、このチ
ユーブ連結位置に設けられた3つ以上の回転継
手および回転継手の位置に設けられた複数のミ
ラーにより構成することを特徴とする実用新案
登録請求の範囲第1項記載のレーザ加工装置。 (3) 上記ワークテーブルを上記サドルの移動平面
に対して平行な平面内で上記サドルの移動方向
と直角な方向に移動自在に取り付けてなること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項記
載のレーザ加工装置。 (4) 上記ワークテーブルを定位置に固定し、上記
クロスビームを上記サドルの移動方向と直交す
る方向にコラムにより移動自在に取付けてなる
ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第1
項記載のレーザ加工装置。
[Claims for Utility Model Registration] (1) A laser oscillation device installed in a fixed position and a unidirectional laser beam emitted from the light source of this laser oscillation device that is freely bent to create a constant optical path length. a beam guide capable of guiding a laser beam to a laser beam, a condensing lens that condenses a laser beam emitted from the beam guide, a saddle that rotatably supports one end of the beam guide and holds the condensing lens, and the saddle. The machine is equipped with a cross beam that can move the workpiece in one direction within a plane, and a work table that positions and fixes the workpiece to be processed at the focal position of the condensing lens, so that the top surface of the workpiece is aligned with the saddle during processing. A laser processing device, which is set parallel to a moving direction, and has no change in optical path length from the laser oscillation device to the focal point of the condenser lens at any position on the saddle. (2) A utility model registration claim characterized in that the beam guide is constituted by a plurality of tubes, three or more rotary joints provided at the tube connection positions, and a plurality of mirrors provided at the rotary joint positions. A laser processing device according to scope 1. (3) Utility model registration claim 1, characterized in that the work table is mounted so as to be movable in a plane parallel to the plane of movement of the saddle in a direction perpendicular to the direction of movement of the saddle. The laser processing device described. (4) Utility model registration claim 1, characterized in that the work table is fixed in a fixed position, and the cross beam is movably mounted by a column in a direction perpendicular to the moving direction of the saddle.
The laser processing device described in Section 1.
JP1984145464U 1984-09-25 1984-09-25 Expired JPH0315273Y2 (en)

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JP2005034866A (en) * 2003-07-18 2005-02-10 Yamazaki Mazak Corp Laser beam machine

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