JPH03174995A - レーザ加工装置の加工ヘッド - Google Patents
レーザ加工装置の加工ヘッドInfo
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- JPH03174995A JPH03174995A JP1310772A JP31077289A JPH03174995A JP H03174995 A JPH03174995 A JP H03174995A JP 1310772 A JP1310772 A JP 1310772A JP 31077289 A JP31077289 A JP 31077289A JP H03174995 A JPH03174995 A JP H03174995A
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 2
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- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 7
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
- B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
Landscapes
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザ加工装置の加工ヘッドに関し、特にレ
ーザビームの集光光学系の焦点距離を変化できる加工ヘ
ッドに関するものである。
ーザビームの集光光学系の焦点距離を変化できる加工ヘ
ッドに関するものである。
（従来の技術）
レーザ加工装置の加工ヘッドは、一般に、集光レンズ等
により構成された集光光学系を有し、レーザビームを所
定の焦点距離をもって集光させ、集光状態にてレーザビ
ームを被加工物に照射するようになっている。
により構成された集光光学系を有し、レーザビームを所
定の焦点距離をもって集光させ、集光状態にてレーザビ
ームを被加工物に照射するようになっている。
レーザ加工には大別して切断と溶接とがあり、切断と溶
接とでは被加工物に対するレーザビームの集光光学系の
最適焦点距離が異なり、また被加工物の板厚によって最
適焦点深度が異なることから、被加工物の板厚によって
も前記最適焦点距離が異なる。
接とでは被加工物に対するレーザビームの集光光学系の
最適焦点距離が異なり、また被加工物の板厚によって最
適焦点深度が異なることから、被加工物の板厚によって
も前記最適焦点距離が異なる。
従来一般に、レーザ加工装置の加工ヘッドに於ける集光
光学系は、−枚の集光レンズにより構成された単一焦点
距離式のものである。
光学系は、−枚の集光レンズにより構成された単一焦点
距離式のものである。
（発明が解決しようとする課題）
このため、従来は、切断、溶接の如き加工種類別に、又
被加工物の板厚に応じて各々異なった黒点距離の集光光
学系を有する加工ヘッドを必要個数準備し、これを加工
内容に応じて交換する必要があった。この加工ヘッドの
交換の手間を省くためには、目的別に複数個のレーザ加
工装置を使い分けなければならない。
被加工物の板厚に応じて各々異なった黒点距離の集光光
学系を有する加工ヘッドを必要個数準備し、これを加工
内容に応じて交換する必要があった。この加工ヘッドの
交換の手間を省くためには、目的別に複数個のレーザ加
工装置を使い分けなければならない。
加工ヘッドの集光光学系として、変倍式の、即ち可変焦
点距離式の集光光学系を用いることが考えられるが、し
かしこの集光光学系は複数個のレンズ及びレンズ駆動系
を必要とし、このため装置が複雑且つ大型化し、またレ
ーザビームの損失量が増大するようになる。
点距離式の集光光学系を用いることが考えられるが、し
かしこの集光光学系は複数個のレンズ及びレンズ駆動系
を必要とし、このため装置が複雑且つ大型化し、またレ
ーザビームの損失量が増大するようになる。
本発明は、上述の如き不具合に鑑み、複数個のレンズを
必要とすることなく構造簡単にして且つレーザビームの
損失量を増大することなくレーザビームの焦点距離を変
化できる新しい加工ヘッドを提供することを目的として
いる。
必要とすることなく構造簡単にして且つレーザビームの
損失量を増大することなくレーザビームの焦点距離を変
化できる新しい加工ヘッドを提供することを目的として
いる。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
上述の如き目的は、本発明によれば、レーザビーム通路
の途中にレーザビームを照射されるべく配置され反射面
の曲率が変化すべく弾性変形可能な曲率可変反射鏡と、
前記曲率可変反射鏡に流体圧を噴付は前記曲率可変反射
鏡を弾性変形させて該曲率可変反射鏡の曲率を変化させ
る流体圧噴出手段とを有していることを特徴とするレー
ザ加工装置の加工ヘッドによって遠戚される。
の途中にレーザビームを照射されるべく配置され反射面
の曲率が変化すべく弾性変形可能な曲率可変反射鏡と、
前記曲率可変反射鏡に流体圧を噴付は前記曲率可変反射
鏡を弾性変形させて該曲率可変反射鏡の曲率を変化させ
る流体圧噴出手段とを有していることを特徴とするレー
ザ加工装置の加工ヘッドによって遠戚される。
（作用）
上述の如き構成によれば、流体圧噴出手段より曲率可変
反射鏡へ向けて噴付ける流体圧の圧力に応じて曲率可変
反射鏡が弾性変形してこれの反射面の曲率が変化し、こ
の曲率の変化に応して反射面に照射されたレーザビーム
の焦点距離が変化する。
反射鏡へ向けて噴付ける流体圧の圧力に応じて曲率可変
反射鏡が弾性変形してこれの反射面の曲率が変化し、こ
の曲率の変化に応して反射面に照射されたレーザビーム
の焦点距離が変化する。
（実施例）
以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。
に説明する。
第４図は本発明による加工ヘッドが用いられるレーザ加
工装置の一例を示している。第４図に於て、１はレーザ
加工装置全体を示しており、レザ加工装置１は、レーザ
ビーム発生装置３、制御装置５等を有する装置本体７と
、装置本体７に連設された水平なワークテーブル９と、
装置本体７より延出されてワークテーブル９の上方を水
平方向に延在する上部水平アーム１１と、上部水平アム
１１の先端に取付けられた加工ヘッド１３と、ワークテ
ーブル９上にて被加工物の支持及びこれの移動を行うワ
ーククランプ装置１５とを有している。
工装置の一例を示している。第４図に於て、１はレーザ
加工装置全体を示しており、レザ加工装置１は、レーザ
ビーム発生装置３、制御装置５等を有する装置本体７と
、装置本体７に連設された水平なワークテーブル９と、
装置本体７より延出されてワークテーブル９の上方を水
平方向に延在する上部水平アーム１１と、上部水平アム
１１の先端に取付けられた加工ヘッド１３と、ワークテ
ーブル９上にて被加工物の支持及びこれの移動を行うワ
ーククランプ装置１５とを有している。
第１図は本発明による加工ヘッドの一つの実施例を示し
ている。加工ヘッド１３は、上部水平アム１１に固定接
続されるレーザビーム案内ダクト１７を有しており、レ
ーザビーム案内ダクト１７はその上側よりレーザビーム
発生装置３よりのレーザビームを与えられる垂直部１９
と、垂直部１つの下端部に連通接続された水平部２１と
を有している。レーザビーム案内ダクト１７の垂直部１
９と水平部２１との折曲部には平面反射鏡２３が固定配
置されており、平面反射鏡２３は垂直部１つのレーザビ
ームを反射により水平部２１へ導くようになっている。
ている。加工ヘッド１３は、上部水平アム１１に固定接
続されるレーザビーム案内ダクト１７を有しており、レ
ーザビーム案内ダクト１７はその上側よりレーザビーム
発生装置３よりのレーザビームを与えられる垂直部１９
と、垂直部１つの下端部に連通接続された水平部２１と
を有している。レーザビーム案内ダクト１７の垂直部１
９と水平部２１との折曲部には平面反射鏡２３が固定配
置されており、平面反射鏡２３は垂直部１つのレーザビ
ームを反射により水平部２１へ導くようになっている。
レーザビーム案内ダクト１７の水平部２１の先端部分に
は可動ヘッド部材２５が水平部２１の水平な中心軸線周
りに回転可能に取付けられている。
は可動ヘッド部材２５が水平部２１の水平な中心軸線周
りに回転可能に取付けられている。
可動ヘッド部材２５は水平部２１との底金部外周に円環
状の歯車２７を有しており、この歯車２７にはレーザビ
ーム案内ダクト１７に取付けられた電動機２つの駆動歯
車３１が噛合している。電動機２つは駆動歯車３１の回
転によって歯車２７と共に可動ヘッド部材２５を水平部
２１の中心軸線周りに回転駆動するようになっている。
状の歯車２７を有しており、この歯車２７にはレーザビ
ーム案内ダクト１７に取付けられた電動機２つの駆動歯
車３１が噛合している。電動機２つは駆動歯車３１の回
転によって歯車２７と共に可動ヘッド部材２５を水平部
２１の中心軸線周りに回転駆動するようになっている。
可動ヘッド部材２５は、水平部２１と直接連通接続され
た水平部３３と、該水平部に対し直角に折曲りで延在す
る先端部３５とを有しており、先端部３５の先端部にレ
ーザビームノズル３７が取付けられている。
た水平部３３と、該水平部に対し直角に折曲りで延在す
る先端部３５とを有しており、先端部３５の先端部にレ
ーザビームノズル３７が取付けられている。
可動ヘッド部材２５の水平部３３と先端部３５との折曲
部には水平部３３よりのレーザビームを先端部３５を経
てし〜ザビームノズル３７へ導くための反射鏡３つが設
けられている。
部には水平部３３よりのレーザビームを先端部３５を経
てし〜ザビームノズル３７へ導くための反射鏡３つが設
けられている。
反射鏡３つは、第２図及び第３図によく示されている如
く、円盤状をなしていてその外周縁部を円環状のフレー
ム４１より支持され、第２図に於て仮想線で示されてい
る如く、反射面４３の曲率が変化すべく弾性変形可能に
なっている。この反ａ・を鏡３９は、謂ゆる曲率可変反
射鏡であり、上述の如く弾性変形し得るよう、薄いガラ
ス鎖酸いは金属鏡により膜状に構成されている。
く、円盤状をなしていてその外周縁部を円環状のフレー
ム４１より支持され、第２図に於て仮想線で示されてい
る如く、反射面４３の曲率が変化すべく弾性変形可能に
なっている。この反ａ・を鏡３９は、謂ゆる曲率可変反
射鏡であり、上述の如く弾性変形し得るよう、薄いガラ
ス鎖酸いは金属鏡により膜状に構成されている。
可動ヘッド部材２５には反射鏡３つの両側よりこれの中
心光軸に沿って反射鏡３つへ向けて各々空気の如き流体
圧を噴出する流体圧噴出ノズル４５．４７が各々反射鏡
３９を挟んで互いに対向配置されている。流体圧噴射ノ
ズル４５及び４７は、各々フレキシブルホース４９．５
１によってレーザビーム案内ダクト１７に取付けられた
圧力制御ユニットボックス５３に接続され、これより圧
力調整された流体圧を選択的に供給されるようになって
いる。
心光軸に沿って反射鏡３つへ向けて各々空気の如き流体
圧を噴出する流体圧噴出ノズル４５．４７が各々反射鏡
３９を挟んで互いに対向配置されている。流体圧噴射ノ
ズル４５及び４７は、各々フレキシブルホース４９．５
１によってレーザビーム案内ダクト１７に取付けられた
圧力制御ユニットボックス５３に接続され、これより圧
力調整された流体圧を選択的に供給されるようになって
いる。
尚、レーザビームノズル３７にはアシストガスホース５
５によってアシストガスが供給されるようになっており
、このアシストガスと流体圧噴出ノズル４５及び４７よ
りの流体圧とが混り合わないよう、レーザビームノズル
３７にはレーザビームの透過を許すウィンドシールド部
材５７が設けられている。
５によってアシストガスが供給されるようになっており
、このアシストガスと流体圧噴出ノズル４５及び４７よ
りの流体圧とが混り合わないよう、レーザビームノズル
３７にはレーザビームの透過を許すウィンドシールド部
材５７が設けられている。
上述の如き構成によれば、流体圧噴出ノズル４５と４７
の何れからも流体圧が噴出されていない時には、反射鏡
３９の何れの面にも流体圧が作用しないことから、これ
は全反射平面鏡をなしている。流体圧噴出ノズル４５よ
り流体圧が噴出されると、この流体圧によって反射鏡３
９が弾性変形し、これが球面状の凸面鏡になり、これに
対し流体圧噴出ノズル４７より流体圧が噴出されている
時には反射鏡４９は、流体圧噴出ノズル４７よりの流体
圧の噴付けによって弾性変形し、球面状の凹面鏡になる
。凹凸何れの場合に於ても反射鏡３つが弾性変形により
形成する凹凸何れの球面鏡の曲率も流体圧噴出ノズル４
５或いは４７よりの流体圧の圧力に応じて変化する。
の何れからも流体圧が噴出されていない時には、反射鏡
３９の何れの面にも流体圧が作用しないことから、これ
は全反射平面鏡をなしている。流体圧噴出ノズル４５よ
り流体圧が噴出されると、この流体圧によって反射鏡３
９が弾性変形し、これが球面状の凸面鏡になり、これに
対し流体圧噴出ノズル４７より流体圧が噴出されている
時には反射鏡４９は、流体圧噴出ノズル４７よりの流体
圧の噴付けによって弾性変形し、球面状の凹面鏡になる
。凹凸何れの場合に於ても反射鏡３つが弾性変形により
形成する凹凸何れの球面鏡の曲率も流体圧噴出ノズル４
５或いは４７よりの流体圧の圧力に応じて変化する。
従って、圧力制御ボックス５３によって流体圧噴出ノズ
ル４５或いは４７に供給する流体圧の圧力が段階的に或
いは無段階に調節されることによって反射鏡３つがなす
凸面鏡或いは凹面鏡の曲率が段階的に或いは無段階に変
化し、この曲率の変化に応じてレーザビームの黒点距離
が段階的に或いは無段階に変化するようになる。
ル４５或いは４７に供給する流体圧の圧力が段階的に或
いは無段階に調節されることによって反射鏡３つがなす
凸面鏡或いは凹面鏡の曲率が段階的に或いは無段階に変
化し、この曲率の変化に応じてレーザビームの黒点距離
が段階的に或いは無段階に変化するようになる。
これによりレーザビームの焦点距離が切断、溶接等の加
工種類別に、また被加工物の板厚に応じて加工ヘッドの
交換を必要とすることなく最適値に設定され得るように
なる。
工種類別に、また被加工物の板厚に応じて加工ヘッドの
交換を必要とすることなく最適値に設定され得るように
なる。
流体圧噴出ノズル４５或いは４７より噴出する流体圧の
圧力が脈動状に繰返し変化されれば、反射鏡３９が振動
状態にて弾性変形し、この場合にはレーザビームの焦点
距離が繰返し微小変動するようになり、これは溶接加工
或いは表面処理加工に於て有用である。
圧力が脈動状に繰返し変化されれば、反射鏡３９が振動
状態にて弾性変形し、この場合にはレーザビームの焦点
距離が繰返し微小変動するようになり、これは溶接加工
或いは表面処理加工に於て有用である。
また流体圧噴出ノズル４５或いは４７より反射鏡３９へ
向けて噴出される流体圧は反射鏡３つの冷却効果も生じ
る。
向けて噴出される流体圧は反射鏡３つの冷却効果も生じ
る。
電動機２つによって可動ヘッド部材２５が水平軸線周り
に回動変位されることにより、三次元のレーザ加工か行
われるようになる。
に回動変位されることにより、三次元のレーザ加工か行
われるようになる。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。
［発明の効果］
上述の如き構成によれば、流体圧噴出手段より曲率可変
反射鏡へ向けて噴付ける流体圧の圧力に応じて曲率可変
反射鏡が弾性変形してこれの反射面の曲率が変化し、こ
の曲率の変化に応じて反射面に照射されたレーザビーム
の焦点距離が変化するようになり、これにより流体圧制
御のみによって複数個のレンズを必要とすることなく構
造簡単にして且つレーザビームの損失量を増大すること
なくレーザビームの焦点距離が変化し、切断、溶接の如
き加工種類別毎に、又被加工物の板厚に応じて加工ヘッ
ドを交換する必要がない。
反射鏡へ向けて噴付ける流体圧の圧力に応じて曲率可変
反射鏡が弾性変形してこれの反射面の曲率が変化し、こ
の曲率の変化に応じて反射面に照射されたレーザビーム
の焦点距離が変化するようになり、これにより流体圧制
御のみによって複数個のレンズを必要とすることなく構
造簡単にして且つレーザビームの損失量を増大すること
なくレーザビームの焦点距離が変化し、切断、溶接の如
き加工種類別毎に、又被加工物の板厚に応じて加工ヘッ
ドを交換する必要がない。
第１図は本発明によるレーザ加工装置の加工ヘッドの一
つの実施例を示す概略構成図、第２図は本発明によるレ
ーザ加工装置の加工ヘッドに用いられる反射鏡の縦断面
図、第３図はそれの平面図、第４図は本発明による加工
ヘッドが用いられるレーザ加工装置の一例を示す全体図
である。 ３・・・レーザビーム発生装置 １３・・・加工ヘッド １７・・・レーザビーム案内ダクト ２５・・・可動ヘッド部材 ３７・・・レーザビームノズル ３９・・・反射鏡 ４５．４７・・・流体圧噴出ノズル ５３・・・圧力制御ボックス
つの実施例を示す概略構成図、第２図は本発明によるレ
ーザ加工装置の加工ヘッドに用いられる反射鏡の縦断面
図、第３図はそれの平面図、第４図は本発明による加工
ヘッドが用いられるレーザ加工装置の一例を示す全体図
である。 ３・・・レーザビーム発生装置 １３・・・加工ヘッド １７・・・レーザビーム案内ダクト ２５・・・可動ヘッド部材 ３７・・・レーザビームノズル ３９・・・反射鏡 ４５．４７・・・流体圧噴出ノズル ５３・・・圧力制御ボックス
Claims (1)
- レーザビーム通路の途中にレーザビームを照射されるべ
く配置され反射面の曲率が変化すべく弾性変形可能な曲
率可変反射鏡と、前記曲率可変反射鏡に流体圧を噴付け
前記曲率可変反射鏡を弾性変形させて該曲率可変反射鏡
の曲率を変化させる流体圧噴出手段とを有していること
を特徴とするレーザ加工装置の加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1310772A JPH03174995A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | レーザ加工装置の加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1310772A JPH03174995A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | レーザ加工装置の加工ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174995A true JPH03174995A (ja) | 1991-07-30 |
Family
ID=18009289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1310772A Pending JPH03174995A (ja) | 1989-12-01 | 1989-12-01 | レーザ加工装置の加工ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03174995A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19506522A1 (de) * | 1994-02-24 | 1995-12-21 | Mitsubishi Electric Corp | Verfahren und Vorrichtung zum Laserschneiden |
| JPH08169100A (ja) * | 1994-08-24 | 1996-07-02 | Schablonentechnik Kufstein Ag | 印刷用ステンシル作製装置 |
| US5667707A (en) * | 1994-05-02 | 1997-09-16 | Trumpf Gmbh & Co. | Laser cutting machine with focus maintaining beam delivery |
| US5889256A (en) * | 1995-05-24 | 1999-03-30 | Mitsubushi Denki Kabushiki Kaisha | Laser machining apparatus with deformable mirror |
| WO2001053873A1 (fr) * | 2000-01-17 | 2001-07-26 | Commissariat A L'energie Atomique | Dispositif de balayage d'un foyer de faisceau de laser |
| US6407363B2 (en) | 2000-03-30 | 2002-06-18 | Electro Scientific Industries, Inc. | Laser system and method for single press micromachining of multilayer workpieces |
-
1989
- 1989-12-01 JP JP1310772A patent/JPH03174995A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19506522A1 (de) * | 1994-02-24 | 1995-12-21 | Mitsubishi Electric Corp | Verfahren und Vorrichtung zum Laserschneiden |
| US5688418A (en) * | 1994-02-24 | 1997-11-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for laser cutting |
| DE19506522B4 (de) * | 1994-02-24 | 2004-08-26 | Mitsubishi Denki K.K. | Verfahren und Vorrichtung zum Laserstrahlschneiden |
| DE19506522C5 (de) * | 1994-02-24 | 2012-04-19 | Mitsubishi Denki K.K. | Verfahren zum Laserstrahlschneiden |
| US5667707A (en) * | 1994-05-02 | 1997-09-16 | Trumpf Gmbh & Co. | Laser cutting machine with focus maintaining beam delivery |
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| US6631020B2 (en) | 2000-01-17 | 2003-10-07 | Commissariat A L'energie Atomique | Scanning device for a laser beam focus |
| US6407363B2 (en) | 2000-03-30 | 2002-06-18 | Electro Scientific Industries, Inc. | Laser system and method for single press micromachining of multilayer workpieces |
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