JPH05154679A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザ加工用ヘッド側の集光レンズの焦点位置
を自動的に調整することができるとともに、レーザ加工
用ヘッドの小型、軽量化を図る。 【構成】ハウジング１１内に集光レンズ１７を保持した
レンズホルダ１５を収容し、レンズホルダ１５の外周面
にウォームホイール１７を螺合する。このウォームホイ
ール１７を所定位置において回転可能に支持し、被回転
操作軸２１に取り付けたウォーム２２により前記ウォー
ムホイール１９を回転可能に構成する。前記被回転操作
軸２１の外端部に形成した六角柱状部２１ａは、レーザ
加工装置のコラム１の支柱５側に設けた回転駆動機構３
４の六角穴付ボルト４４の六角穴４４ａに前記六角柱状
部２１ａを係合した状態で回転されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザ加工装置に関わ
り、さらに詳しくはレーザ加工ヘッド内部に収容した集
光レンズの焦点を自動的に調整することができる焦点調
整機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ加工ヘッド本体の内部には
ヘッド本体側から出力されたレーザ光をアシストガスと
ともに噴射ノズルの噴射孔から被加工物（以下単にワー
クという）に照射して、ワークの切断加工を行なうよう
になっている。前記集光レンズはレーザ光を材質や厚さ
の異なるワークに対し最も効率的に照射するため、焦点
を調整して照射することができるようになっている。そ
の一つとして、集光レンズの焦点を手動操作するため、
レンズホルダ内でレンズマウントを往復動するための操
作突部に、操作ハンドルを係合して手動操作するように
したものが提案されている。（実開昭６２−６１３８９
号公報） ところが、この従来の焦点調整装置は、手作業のため焦
点の調整作業が面倒であるばかりでなく、正確な焦点調
整を行うことが難しいという問題があった。

【０００３】又、レーザ加工ヘッド本体に集光レンズの
焦点を調整する電動式のモータを取着した自動焦点調整
機構も提案されている。（実公昭５７−２９９９９号公
報）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この電動焦
点調整装置は、加工ヘッド本体の外側に焦点調整用のモ
ータを装着しなければならないので、加工ヘッド本体が
大型、大重量化するとともに、重量の増大により加工ヘ
ッドの動作特性が低下するという問題があった。

【０００５】この発明の目的は、レーザ加工ヘッド側の
構成を小型、軽量化することができるとともに、集光レ
ンズの焦点を確実かつ迅速に行うことができるレーザ加
工装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、コラムに移動自在に装着されたレーザ加工
用のヘッド本体に取付けられたホルダ本体と、このホル
ダ本体に光軸方向に移動可能に取り付けられ内部にヘッ
ド本体からのレーザ光を集光して被加工物に照射する集
光レンズを内蔵したレンズホルダと、前記ホルダ本体に
取付けられ先端にノズルを保持したノズルホルダと、前
記ホルダ本体に設けられ、前記ノズルホルダと係合して
レンズホルダを光軸方向に移動する調整部材を有し、集
光レンズの焦点位置を調整する焦点調整機構と、前記コ
ラム側に設けられ、前記焦点調整機構の調整部材に対し
着脱自在に係合して、該調整部材を駆動操作する操作部
材を有する操作駆動部とにより構成している。

【０００７】

【作用】この発明はレーザ加工ヘッドを移動して、調整
駆動部の駆動部材と、レーザ加工ヘッド側の焦点調整機
構の調整部材とを互いに係合した状態で、調整駆動機構
を動作して操作部材を駆動すると、調整部材が操作さ
れ、集光レンズの焦点位置が調整される。調整後は、加
工ヘッドを移動して調整部材を操作駆動部の操作部材か
ら離脱させる。

【０００８】この発明はレーザ加工ヘッド側に操作駆動
部を装着する必要がないので、レーザ加工ヘッドを小
型、軽量化することができ、レーザ加工ヘッドの動作信
頼性を向上し、集光レンズの焦点調整を確実かつ迅速に
行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に基づいて説明する。図５に平面で示すように１は門形
のコラムで、テーブル基台２に一体に取付けられてい
る。テーブル基台２の上面には加工テーブル３が水平Ｘ
軸方向に往復動可能に支持され、このテーブル基台２の
両側には前記コラム１の対の支柱４，５が上方に立設さ
れている。又、コラム１の上部前面には図示しない支持
機構を介してレーザ加工用ヘッド６が水平Ｙ軸方向及び
上下Ｚ軸方向に移動可能に装着されている。そして、前
記テーブル３上に載置されたワークＷに対しレーザ加工
用ヘッド６のノズル７からレーザ光をアシストガスとと
もに噴射してワークの切断を行うことができるようにな
っている。

【００１０】図１に示すようにレーザ加工用ヘッド６を
構成するヘッド本体１０には、ハウジング１１と、該ハ
ウジング１１の上面に固定したケース１２と、該ケース
１２の上面に接合固定した蓋状のケース１３とからなる
ホルダ本体９が着脱自在に装着されている。さらに、前
記ハウジング１１の下部に噴射ノズル７を支持するノズ
ルホルダ１４が締付けナット８を介して取着されてい
る。

【００１１】前記ハウジング１１の内周面及びケース１
２の内周面には円筒状のレンズホルダ１５が上下方向の
移動可能に、かつ後述する検出アーム２４とケース１
２，１３の切欠き１３ａとの規則により回動不能に収容
されており、該レンズホルダ１５の下部内周面に螺合固
定した円筒状のレンズマウント１６の内周面には集光レ
ンズ１７が嵌入され、レンズマウント１６の下部内周面
に螺合固定したレンズ押え１８によって集光レンズ１７
をレンズマウント１６に固定している。

【００１２】前記レンズホルダ１５の上部外周面に形成
した雄ネジ部１５ａには、円筒リング状のウォームホイ
ール１９の内周面に形成した雌ネジ部１９ａが螺合さ
れ、該ウォームホイール１９の上下両端面は、前記ケー
ス１３の内側下面とケース１２の底部に係合したリング
状のカラー２０との間において回動可能に、かつ上下方
向への移動不能に位置規制されている。又、前記ケース
１２には調整部材としての被回転操作軸２１が水平方向
に貫通支持され、図２に示すように被回転操作軸２１上
にはウォーム２２が嵌合固定され、このウォーム２２は
前記ウォームホイール１９に噛合されている。又、前記
被回転操作軸２１の中間部には大径部２１ｂが一体に形
成され、ケース１２にボルト着した位置規制リング２３
によって大径部２１ｂを軸線方向の移動不能に位置規制
している。この実施例では前述したレンズホルダ１５、
ウォーム２２及びウォームホイール１９等により、集光
レンズ１７の焦点調整機構Ｋを構成している。そして、
被回転操作軸２１の外端部に一体に形成した六角柱状部
２１ａが後述する操作駆動部としての回転駆動機構３４
により回転操作されると、ウォーム２２が回転されて、
ウォームホイール１９が回転され、図１においてレンズ
ホルダ１５が集光レンズ１７とともに上下方向に位置調
整され、その集光レンズ１７を透過したレーザ光の焦点
位置が調整される。

【００１３】前記レンズホルダ１５の上端面には検出ア
ーム２４が押えリング２５及びボルト２６によって水平
に支持され、ケース１２の底部下面に取付た直線変位セ
ンサ２７の検出ロッド２８の上端面に前記検出アーム２
４の先端下面をバネ２９の弾性により押圧している。

【００１４】従って、前記集光レンズ１７の焦点調整時
に、検出アーム２４が検出ロッド２８を押動すると直線
変位センサ２７により、焦点調整時の集光レンズ１７の
移動距離が検出され、この検出信号は後述する回転駆動
機構３４のモータ４０の回転数の制御信号として使用さ
れる。

【００１５】次に、図４を中心に回転駆動機構３４の構
成を説明する。前記コラム５の側面には、支持ロッド３
５がブラケット３６により水平に支持され、該支持ロッ
ド３５上にはハウジング３７の一側に取付けた横円筒状
の支持筒部３７ａが水平方向の取付位置の調整可能に支
持されている。

【００１６】前記ハウジング３７の内周面にはベアリン
グ３８を介して回転支持筒３９が回転可能に支持され、
その支持筒３９の一端部にはハウジング３７の右端面に
固定したモータ４０の回転軸４１先端部が一体回転可能
に連結されている。さらに、前記回転支持筒３９の内部
には回転支持ロッド４２の基端部が支持筒３９と同期回
転可能に、かつ支持筒３９の軸線方向への往復動可能に
スライド嵌合され、該回転支持ロッド４２の先端部には
継手４３を介して六角穴４４ａを備えた操作部材として
の六角穴付ボルト４４が螺合固定され、モータの回転軸
４１の回転により、回転支持筒３９、継手４３を介して
六角穴付ボルト４４が同期回転されるようにしている。
そして、六角穴４４ａに前記被回転操作軸２１の六角柱
状部２１ａが係合された状態で、モータ４０の回転軸４
１により被回転操作軸２１を回転操作できるようにして
いる。

【００１７】前記回転支持筒３９の端部にはバネ収容筒
４５がボルトにより固定され、又、前記継手４３の先端
面とボルト４４との間にはバネ収容筒４６の底部が挾着
固定され、両収容筒４５，４６の間にはコイル状のバネ
４７が介在されている。そして、常には回転支持ロッド
４２、継手４３及び六角穴付ボルト４４を図４において
左方に押圧付勢するようにしている。

【００１８】次に、前記のように構成したレーザ加工装
置についてその作用を説明する。今、図５において、レ
ーザ加工用ヘッド６内部に収容した集光レンズ１７の焦
点位置を調整する場合には、加工用ヘッド６を同図にお
いて、Ｐ矢印に示すように回転駆動機構３４側に移動
し、図２に示すように加工用ヘッド６側の被回転操作軸
２１の六角柱状部２１ａを回転駆動機構３４側のボルト
４４の六角穴４４ａ内に係合する。このとき、六角柱状
部２１ａが六角穴４４ａ内に嵌入される際、ボルト４４
が図４において右方向へ押動されると、バネ４７の弾力
に抗して継手４３及び回転支持ロッド４２が右方向へ押
動されて、係合時の衝撃が緩和される。

【００１９】その後、モータ４０の回転軸４１を回転す
ると、回転支持筒３９、回転支持ロッド４２、継手４３
を介してボルト４４が回動され、このため被回転操作軸
２１が回転され、その上部に設けたウォーム２２により
ウォームホイール１９が回動される。すると、図１に示
す取付筒体１５が上下方向に往復動され、これに伴って
レンズマウント１６、集光レンズ１７が同期して上下に
往復動され、集光レンズ１７の焦点位置が調整される。
すなわち、ノズル７先端に対するレーザ光の集光点Ｐが
高さ方向に移動調整される。

【００２０】前記取付筒体１５の昇降動作に伴って、検
出アーム２４が検出ロッド２８を押動するので、直線変
位センサ２７により集光レンズ１７の昇降移動距離が検
出され、この変位センサ２７からの信号に基づいて、前
記モータ４０の回転数を制御するようにすれば、自動的
に集光レンズ１７の焦点が所望する焦点距離に調整され
る。

【００２１】又、集光レンズ１７の焦点調整動作が終了
した後は、レーザ加工用ヘッド６を回転駆動機構３４か
ら離脱させればよい。さて、この発明の実施例において
は、レーザ加工用ヘッド６側には、集光レンズ１７の焦
点を調整する被回転操作軸２１を設け、それを操作する
回転駆動機構３４はコラム５側の側面に装着したので、
レーザ加工用ヘッド６には重量の大きな回転駆動機構３
４を設ける必要がなく、このためレーザ加工用ヘッド６
の小型、軽量化を図ることができるとともに、集光レン
ズ１７の自動焦点調整を容易に行なうことができる。

【００２２】又、レーザ加工用ヘッド６側にモータを設
けた従来例と異なり、この発明はレーザ加工用ヘッド６
とコラム１側に配置された回転駆動機構３４の制御装置
（図示略）とを結ぶ焦点調整用の可動配線を不要にして
動作信頼性及び耐久信頼性を向上することもできる。

【００２３】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、レーザ加工ヘッド６側の集光レンズ１７
の焦点調整機構Ｋをウォームホイール１９とウォーム２
２に代えて、ベベルギヤ機構を使用したり、操作駆動部
の構造を適宜変更して具体化したりすることも可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は、レー
ザ加工用ヘッド側の集光レンズの焦点を自動的に調整す
ることができるとともに、レーザ加工用ヘッドの小型、
軽量化を図ることができ、動作信頼性及び耐久信頼性を
向上することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ加工用ヘッドの縦断面図である。

【図２】図１のウォームとウォームホイール部における
平断面図である。

【図３】レーザ加工用ヘッドの正面図である。

【図４】回転駆動機構を示す断面図である。

【図５】レーザ加工装置の略体平断面図である。

【符号の説明】

１ コラム、４，５ 支柱、６ レーザ加工用ヘッド、
９ ホルダ本体、１０ヘッド本体、１５ レンズホル
ダ、１６ レンズマウント、１７ 集光レンズ、１９
ウォームホイール、２１ 調整部材としての被回転操作
軸、２１ａ 六角柱状部、２２ ウォーム、３４ 操作
駆動部としての回転駆動機構、４０ モータ、４１ 回
転軸、４２ 回転支持ロッド、４４ 六角穴付ボルト、
４４ 六角穴、Ｋ 焦点調整機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コラムに移動自在に装着されたレーザ加
   工用のヘッド本体に取付けられたホルダ本体と、 このホルダ本体に光軸方向に移動可能に取り付けられ内
   部にヘッド本体からのレーザ光を集光して被加工物に照
   射する集光レンズを内蔵したレンズホルダと、 前記ホルダ本体に取付けられ先端にノズルを保持したノ
   ズルホルダと、 前記ホルダ本体に設けられ、前記ノズルホルダと係合し
   てレンズホルダを光軸方向に移動する調整部材を有し、
   集光レンズの焦点位置を調整する焦点調整機構と、 前記コラム側に設けられ、前記焦点調整機構の調整部材
   に対し着脱自在に係合して、該調整部材を駆動操作する
   操作部材を有する操作駆動部とにより構成したことを特
   徴とするレーザ加工装置。