JPH04288987A - レーザ加工装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工装置に関し、
板材に貫通孔を形成する加工を行うレーザ加工装置に関
する。

【０００２】レーザを利用して金属板に貫通孔を形成す
る場合に、まず、レーザを照射して熱的に貫通孔を形成
し、その後に工具を使用した機械加工によって貫通孔を
仕上げるのが一般的である。

【０００３】

【従来の技術】上記の加工を行う場合、従来は、レーザ
加工機及びＮＣボール盤を用意し、まず被加工物である
金属板をレーザ加工機に位置決めしてレーザによって貫
通孔を形成し、続いて金属板をレーザ加工機により取り
外してＮＣボール盤に位置決めして固定し、レーザによ
って形成された貫通孔をリーマを使用した機械加工によ
って仕上げていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、被加工物で
ある金属板をレーザ加工機からＮＣボール盤に移し変え
、再度位置決めして固定するという面倒な作業が必要と
なり、加工の能率が良くなかった。本発明は、一台の装
置によってレーザによって貫通孔を形成する加工とリー
マ等によって貫通孔を仕上げる機械加工との両方を行な
いうるようにして、加工能率の向上を図ることを可能と
したレーザ加工装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、図１
に示すように、レーザ加工装置本体１に設けられたレー
ザ加工用光学ヘッド２と、レーザ加工用光学ヘッド２と
一体に設けてあり、レーザ加工用光学ヘッド２により被
加工板３に形成された貫通孔４を工具５によって加工す
るボール盤ヘッド６と、上記レーザ加工用光学ヘッド２
によってレーザ加工を行う部位を確認するためのレーザ
を利用して、上記被加工板３に貫通孔４が形成されたこ
とを確認する貫通孔確認手段７と、貫通孔確認手段７が
上記貫通孔４が形成されたことを確認して、上記ボール
盤６を駆動するように制御する制御手段８とよりなる構
成としたものである。

【０００６】

【作用】ボール盤ヘッド６をレーザ加工用光学ヘッド２
と一体に設けた構成は、レーザ加工用光学ヘッド２によ
りレーザによって貫通孔４を形成した後、ボール盤６に
よって工具５を使用して仕上げ加工をする際に、被加工
板３を位置決めし直す作業を不要とする。

【０００７】貫通孔確認手段７及び制御手段８は、工具
５が貫通孔４が形成されていない部位に当たることを防
止する。

【０００８】

【実施例】図２中、レーザ加工用光学ヘッド２は、鏡筒
１０と、この先端の集光レンズ１１とよりなる。

【０００９】ボール盤ヘッド６は、円板状のヘッド本体
１２とモータ１３等よりなり、自動工具交換機能を有し
ている。

【００１０】ヘッド本体１２は、光学ヘッド２より延出
しているＬ字状のアーム９の先端と光学ヘッド２との間
に横架されている中空の軸１４に支持されて、光学ヘッ
ド２の側面側に設けてある。１５は工具としてのリーマ
であり、ヘッド本体１２に取り付けてある。ヘッド本体
１２には、図示はしないけれどもタップ等の別の工具も
取り付けてある。ヘッド本体１２は矢印Ａ方向に適宜回
動されて、二次加工に適合した工具が真下を向くように
位置決めされる。

【００１１】モータ１３は光学ヘッド２の側面側に取り
付けてある。

【００１２】１６は油圧シリンダであり、ギヤ１７を位
置Ｐ１　及びＰ２　に動かす。ギヤ１７は通常はＰ１　
に位置する。

【００１３】上記中空軸１４は、レーザの光路として利
用されており、内部には、可動反射鏡１８と、固定反射
鏡１９とが設けてある。

【００１４】可動反射鏡１８は、通常は、鏡筒１０の壁
内に後退した位置Ｐ３　に位置しており、必要に応じて
油圧シリンダ２０によって鏡筒１０の内部の位置Ｐ４　
に移動されて、加工位置を指定するＨｅ−Ｎｅレーザを
、固定反射鏡１９に向くように反射させる。

【００１５】固定反射鏡１９は、リーマ１５に対応する
位置に固定してあり、反射鏡１８により反射されたＨｅ
−Ｎｅレーザを、リーマ１５の先端に向くように反射さ
せる。

【００１６】光学ヘッド２及びボール盤ヘッド６は、矢
印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向のみ移動可能である。次に、図
１中の貫通孔確認手段７の構成について、図３を参照し
て説明する。３０はスリット板であり、光学ヘッド２の
真下の位置に第１のスリット３１及びボール盤ヘッド６
の真下の位置に第２のスリット３２が夫々Ｙ方向に延在
して形成してある。このスリット板３０はレーザ加工機
本体１に固定して設けてある。

【００１７】３３は上記スリット３２に対応する細長形
状の受光素子であり、スリット板３０の下側の部位に設
けてある。

【００１８】この受光素子３３は、通常は、第２のスリ
ット３２より偏倚した位置Ｐ５　に位置しており、必要
に応じて移動機構３４によって、第２のスリット３２の
真下の位置Ｐ６　に移動される。

【００１９】３５は被加工板３が載置固定される矩形枠
状のテーブルであり、レーザ加工機本体１に、矢印Ｘ方
向に移動可能に設けてある。

【００２０】スリット板３０とテーブル３５とは、スリ
ット体３０がテーブル３５の両側の細長開口３６，３７
を通って、テーブル３５の内部を貫通する関係にある。

【００２１】次に、図１中の制御手段８について説明す
る。

【００２２】図３中、４０は制御手段８を構成するマイ
クロコンピュータであり、受光素子３３よりの信号によ
って後述するように動作する。

【００２３】次に、上記構成のレーザ加工装置の動作に
ついて、図４に示すように、被加工板３に貫通孔４５を
形成し、被加工板３を製品４６の形に切断することを例
にとって説明する。

【００２４】光学ヘッド２及びボール盤ヘッド６におい
て、ギヤ１７は位置Ｐ１　、可動反射鏡１８は位置Ｐ３
　に位置している。

【００２５】まず、被加工板固定工程５０を行い、図１
及び図３に示すように、被加工板３を、テーブル３５上
に、スリット板３０を覆うように載置して固定する。

【００２６】次いで、レーザ穴あけ工程５１を行う。

【００２７】ここでは、図２に示すように、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ５２によりレーザ穴あけ位置を確認し、図２，図
３に示すように、例えばＹＡＧレーザ５３を集光レンズ
１１を通して被加工板３上に集光させ、被加工板３を加
熱溶融させて貫通孔４を形成する。

【００２８】第１のスリット３１はＹＡＧレーザ５３が
通り抜ける通路を構成する。

【００２９】次に、ボール盤加工のための被加工板位置
決め工程５４を行う。

【００３０】この工程５４は、以下の手順で自動的に行
われる。

【００３１】■テーブル３５の原点位置を、レーザ５２
（５３）の光軸とボール盤ヘッド６の工具５の位置との
間の寸法Ｌ分オフセットする。

【００３２】■テーブル３５をテーブル移動機構（図示
せず）により上記寸法Ｌ移動させる。

【００３３】これにより、被加工板３は、図６に示すよ
うに、レーザ加工によって形成された貫通孔４が工具５
，１５の真下（ボール盤ヘッド６内のＨｅ−Ｎｅレーザ
の光軸）に位置するように位置決めされる。

【００３４】次に、貫通孔確認工程５５を行う。

【００３５】ここでは、図２に示すように、可動反射鏡
１８を位置Ｐ４　に移動させ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ５２を
、図７に示すように、可動反射鏡１８で反射させてボー
ル盤ヘッド６内に導き、固定反射鏡１９で反射させて下
向きとし、被加工板３のうち工具５，１５が降りる位置
を照射する。また、受光素子３３が位置Ｐ６　に移動し
て、第２のスリット３２に対向する。被加工板３に貫通
孔４が形成されている場合には、Ｈｅ−Ｎｅレーザ５２
は、貫通孔４を通り抜け、第２のスリット３２を通って
受光素子３３に到る。

【００３６】従って、受光素子３３が照射されたことに
よって、被加工板３に貫通孔４が形成されていることが
確認される。

【００３７】この後、受光素子３３は元の位置Ｐ５　に
戻される。

【００３８】受光素子３３がＨｅ−Ｎｅレーザ５２を受
光したか否かによって次の工程が異なる。この判断はマ
イクロコンピュータ４０により行う。

【００３９】被加工板３に貫通孔４が形成されているこ
とが確認されると、ボール盤ヘッド６が動作される。

【００４０】まず、工具選択工程５６を行う。

【００４１】ここでは、図２中、ヘッド本体１２を矢印
Ａ方向に回動させて、次の二次加工に適した工具（例え
ばリーマ１５）を真下に向ける。

【００４２】次に、リーマ加工工程５７を行う。

【００４３】ここでは、図２中、ギヤ１７が位置Ｐ２　
に移動され、モータ１３が駆動される。これにより、リ
ーマ１５がモータ１３によってギヤ１７を介して高速回
転される。また、ボール盤ヘッド６が下動されリーマ１
５が貫通孔４内に入り込む。

【００４４】これにより、貫通孔４がリーマ１５によっ
て仕上げられ、被加工板３には、図４に示すように、仕
上げられた貫通孔４５が形成される。

【００４５】貫通孔４が形成されていない場合には、ボ
ール盤ヘッド６による加工動作は行われず、リーマ１５
が被加工板３の表面に押し当たることはなく、然してリ
ーマ１５が折れる事故は未然に防止される。

【００４６】次にＮＣプログラムにもとづいたレーザに
よる外形切断を行う。

【００４７】まず、切断開始点位置決め工程５８を行う
。

【００４８】ここでは、テーブル３５がＸ方向に適宜移
動され、更には光学ヘッド２がＹ方向に移動され、被加
工板３のうち図４中の切断開始点５９が光学ヘッド２の
真下に対向するように位置決めされる。

【００４９】続いて、外形切断工程６０を行う。

【００５０】ここでは、テーブル３５及び光学ヘッド２
が移動されて、光学ヘッド２が図４中矢印６１で示すよ
うに、被加工板３上を走査し、ＹＡＧレーザによって被
加工板３が製品４６の形状に切断される。次に、図３中
のマイクロコンピュータ４０の動作を図８を参照して説
明する。まず、ステップ７０を行い、受光素子３３から
の貫通孔確認信号が入来したか否かを判断する。

【００５１】判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステッ
プ７１を行い、ボール盤ヘッド駆動信号を出力する。

【００５２】

【発明の効果】以上説明した様に、請求項１の発明によ
れば、被加工板を途中で位置決めし直す作業が不要であ
るから、レーザにより貫通孔を形成し、この貫通孔を工
具によって仕上げる加工を、従来に比べて能率良く行う
ことが出来、加工能率を向上させることが出来る。

【００５３】また工具は必ずレーザによって予め形成さ
れている貫通孔内に入り込むことになり、工具が被加工
板の表面に直接当たることが無く、工具が破損すること
を未然に防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工装置の原理構成図である。

【図２】図１中のレーザ加工用光学ヘッド及びボール盤
ヘッドを示す図である。

【図３】図１中の貫通孔確認手段７を示す図である。

【図４】本発明のレーザ加工装置によって被加工板を加
工する１例を示す図である。

【図５】本発明のレーザ加工装置によって図４に示す加
工を行うときの動作を説明する図である。

【図６】図５中、ボール盤加工のための被加工板位置決
め工程５４後の状態を示す図である。

【図７】図５中の貫通孔確認工程５５を説明する図であ
る。

【図８】図３中のマイクロコンピュータ４０のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１　　レーザ加工装置本体 ２　　レーザ加工用光学ヘッド ３　　被加工板 ４　　貫通孔 ５　　工具 ６　　ボール盤ヘッド ７　　貫通孔確認手段 １０　　鏡筒 １１　　集光レンズ １２　　ヘッド本体 １３　　モータ １４　　中空軸 １５　　リーマ １６，２０　　油圧シリンダ １７　　ギヤ １８　　可動反射鏡 １９　　固定反射鏡 ３０　　スリット板 ３１　　第１のスリット ３２　　第２のスリット ３３　　受光素子 ３４　　移動機構 ３５　　テーブル ３６，３７　　細長開口 ４０　　マイクロコンピュータ ４５　　リーマ仕上げされた貫通孔 ４６　　製品 ５０　　被加工板固定工程 ５１　　レーザ穴あけ工程 ５２　　Ｈｅ−Ｎｅレーザ ５３　　ＹＡＧレーザ ５４　　ボール盤加工のための被加工板位置決め工程５
５　　貫通孔確認工程 ５６　　工具選択工程 ５７　　リーマ加工工程 ５８　　切断開始位置決め工程 ５９　　切断開始点 ６０　　外形切断工程 ６１　　矢印

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ加工装置本体（１）に設けられ
   たレーザ加工用光学ヘッド（２）と、該レーザ加工用光
   学ヘッド（２）と一体に設けてあり、該レーザ加工用光
   学ヘッドにより被加工板（３）に形成された貫通孔（４
   ）を工具（５，１５）によって加工するボール盤ヘッド
   （６）と、上記レーザ加工用光学ヘッド（２）によって
   レーザ加工を行う部位を確認するためのレーザ（５２）
   を利用して、レーザ加工用光学ヘッド（２）により上記
   被加工板に上記貫通孔（４）が形成されことを確認する
   貫通孔確認手段（７，３２，３３）と、該貫通孔確認手
   段（７）が上記貫通孔（４）が形成されたことを確認し
   て、上記ボール盤ヘッド（６）を駆動するよう制御する
   制御手段（８，４０）とよりなることを特徴とするレー
   ザ加工装置。