JPH06190580A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光の光路長を一定に保つためのレーザ
光反転器の移動長を短くして、構成を小型にする。レー
ザ光反転器を低速度で移動させて、内蔵ミラーの振動に
より加工条件に変動が生じるのを防ぐ。 【構成】 レーザ発振器７から出力されるレーザ光Ｌを
加工ヘッド６に入射させ、加工ヘッド６を移動させて被
加工物Ｗに加工を施す。複数個のレーザ光反転器８，９
を設け、レーザ発振器８，９からのレーザ光Ｌを多段階
に反転させて加工ヘッド６に入射させる。これらのレー
ザ光反転器８，９は２組に分けてレーザ光Ｌの反転光路
方向に対向配置する。この２組のレーザ光反転器８，９
を加工ヘッド６の移動距離の２分の１で、互いに接近ま
たは離間する方向へ移動させる。これにより、レーザ発
振器７から加工ヘッド６までのレーザ光Ｌの光路長を一
定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被加工物にレーザ光
を照射して、穿孔や溶断等の加工を行うレーザ加工装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザ加工装置においては、レ
ーザ発振器から出力されるレーザ光を加工ヘッドに入射
させ、被加工物に対し相対的に加工ヘッドをＸ，Ｙ方向
へ移動させながら被加工物の所定位置に加工を施すよう
になっている。

【０００３】この種のレーザ加工装置では、加工ヘッド
の移動に伴って、レーザ発振器から加工ヘッドまでのレ
ーザ光の光路長が変化する。このため、集光性の差によ
り被加工物に照射されるレーザ光のスポット径にばらつ
きが生じて、同一条件で加工することができないという
問題があった。

【０００４】このような問題点を解消するために、例え
ば特公平１−５５０７６号公報に示すような構成のレー
ザ加工装置が従来から提案されている。この従来装置に
おいては、レーザ発振器からのレーザ光を反転させて加
工ヘッドに入射させるための１個のレーザ光反転器が設
けられ、このレーザ光反転器が加工ヘッドのＹ軸移動距
離の１／２で同方向へ移動されるようになっている。こ
れにより、レーザ発振器から加工ヘッドまでのレーザ光
の光路長が一定に保たれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
レーザ加工装置においては、レーザ光反転器が加工ヘッ
ドのＹ軸移動距離の１／２で移動されるようになってい
るため、レーザ光反転器の移動長を大きく確保する必要
があって、構成が大型になるという問題があった。

【０００６】また、この従来装置においては、前述した
ようにレーザ光反転器が加工ヘッドの移動速度の１／２
の高速度で移動されるため、レーザ光反転器に内蔵され
たミラーに振動等が発生して、加工条件に変動が生じや
すいという問題があった。

【０００７】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものであって、その目的
とするところは、レーザ光の光路長を一定に保つための
レーザ光反転器の移動長を短くすることができて、構成
を小型にすることができ、しかも、レーザ光反転器を低
速度で移動させることができて、レーザ光反転器に内蔵
されたミラーに振動等が発生して、加工条件に変動が生
じるおそれを確実に防止することができるレーザ加工装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明では、レーザ発振器から出力されるレー
ザ光を被加工物に対し相対的にＸ方向及びＹ方向へ移動
可能な加工ヘッドに入射させて、加工ヘッドから照射さ
れるレーザ光により被加工物を加工するようにしたレー
ザ加工装置において、前記レーザ発振器と加工ヘッドと
の間の光経路中に、各一対のミラーを有する複数のレー
ザ光反転器を相互に接近離間可能に設け、加工ヘッドの
移動にともないレーザ光反転器を相互に接近離間移動さ
せてレーザ発振器から加工ヘッドに至る光経路の長さを
一定に保持する保持手段を設けたものである。

【０００９】

【作用】上記のように構成されたレーザ加工装置におい
ては、レーザ発振器から出力されるレーザ光が、複数個
のレーザ光反転器により多段階に反転されて加工ヘッド
に入射される。そして、加工ヘッドが移動されながら被
加工物の所定位置に加工が施される。このとき、複数の
レーザ光反転器が保持手段により接近離間移動すし、レ
ーザ発振器から加工ヘッドまでのレーザ光の光路長を一
定に保つことができ、集光性の差により被加工物に照射
されるレーザ光のスポット径にばらつきが生じるおそれ
を防止することができて、同一条件で加工を行うことが
できる。

【００１０】また、例えばレーザ光反転器が２個の場合
には各レーザ光反転器の移動速度は加工ヘッドのそれの
４分の１になる。このため、レーザ光反転器の移動距離
も４分の１になって、レーザ光反転器の移動長を大きく
確保する必要がない。さらに、各レーザ光反転器が加工
ヘッドの移動速度が低速度であるため、レーザ光反転器
に内蔵されたミラーに振動等が発生して、加工条件に変
動が生じるおそれを確実に防止することができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を具体化したレーザ加工装置
の一実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１及び図２に示すように、基台１は長手
方向へ延びるように配設され、その上面にはＸ方向に延
びる一対のガイドレール２が敷設されている。移動テー
ブル３はガイドレール２上にＸ方向への移動可能に支持
され、その側部にはＹ方向に延びるコラム４が突設され
ている。サドル５はコラム４にＹ方向への移動可能に支
持され、その前面には加工ヘッド６がＺ方向へ移動可能
に支持されている。

【００１３】レーザ発振器７は前記移動テーブル３上に
載置され、その前側には複数個ｎ（実施例では２個）の
レーザ光反転器８，９及び反射ミラー１０が配設されて
いる。そして、このレーザ発振器７から出力されるレー
ザ光Ｌが、レーザ光反転器８，９により多段階に反転さ
れた後、反射ミラー１０を経て加工ヘッド６に入射さ
れ、加工ヘッド６がコラム４に沿って移動されながら、
被加工物Ｗの所定位置に穿孔や溶断等の加工が行われ
る。

【００１４】すなわち、前記レーザ光反転器８，９は２
組に分けてレーザ光Ｌの反転光路方向に対向配置される
ように、移動テーブル３上に接離移動可能に支持され、
それらの内部には各一対のミラー８ａ，８ｂ，９ａ，９
ｂが設けられている。そして、レーザ発振器７からのレ
ーザ光Ｌを最初に入光するミラー８ａのみが、特定波長
以外の光をカットする円偏光ミラーで構成され、他のミ
ラー８ｂ，９ａ，９ｂが全反射ミラーで構成されてい
る。

【００１５】また、前記レーザ光反転器８，９は後述す
る保持手段により、加工ヘッド６の移動距離の２ｎ分の
１（実施例ではｎ＝２であるため４分の１）で、互いに
接近または離間する方向へ移動されるようになってい
る。すなわち、加工ヘッド６が図１に実線で示す位置か
ら鎖線で示す位置まで所定距離Ｄだけ移動されたときに
は、レーザ光反転器８，９が同図に実線で示す位置から
鎖線で示す位置まで距離Ｄ／４分だけ接近移動される。

【００１６】これとは逆に、加工ヘッド６が図１の鎖線
位置から実線位置まで所定距離Ｄだけ移動されたときに
は、レーザ光反転器８，９が同図の鎖線位置から実線位
置まで距離Ｄ／４分だけ離間移動される。これによっ
て、加工ヘッドの移動にかかわらず、レーザ発振器７か
ら加工ヘッド６までのレーザ光Ｌの光路長が常に一定に
保たれる。

【００１７】そこで、前記レーザ光反転器８，９の支持
構成及び保持手段について詳細に説明する。図３〜図５
に示すように、一対の支持板１１は移動テーブル３上に
その移動方向と平行（Ｘ方向）に延長配置され、それら
の上面にはガイドレール１２が敷設されている。一対の
移動台１３，１４はガイドレール１２上に移動可能に支
持され、それらの上面に前記レーザ光反転器８，９が各
別に載置されている。

【００１８】保持手段を構成する移動機構１５は前記支
持板１１上に設けられている。すなわち、一対の回転軸
１６，１７は支持板１１間の両端に回転可能に支持さ
れ、その中間部にはタイミングプーリ１８，１９が嵌着
されている。無端状の第１タイミングベルト２０は両タ
イミングプーリ１８，１９間に張設され、その上方走行
部２０ａにはレーザ光反転器８側の移動台１３が連結板
２１を介して連結されるとともに、下方走行部２０ｂに
はレーザ光反転器９側の移動台１４が連結板２２を介し
て連結されている。これにより、反転器８と反転器９は
互いに対向して接離移動される。

【００１９】ネジ棒２３は前記コラム４内に回転可能に
配設され、図示しないモータにてこのネジ棒２３が回転
されることにより、加工ヘッド６を支持したサドル５が
ナット２４を介してコラム４の延長方向であるＹ方向に
移動される。また、Ｙ方向送り手段はねじ送り機構に限
らず、ラック・アンド・ピニオン機構を用いてもよい。
入射ミラー２５はサドル５上に一体移動可能に配設さ
れ、蛇腹状の遮蔽筒２６を介して前記反射ミラー１０に
連結されている。そして、反射ミラー１０からのレーザ
光Ｌがこの入射ミラー２５を介して加工ヘッド６に入射
される。

【００２０】一対のタイミングプーリ２７，２８は前記
コラム４の両端上面に回転可能に支持されている。有端
状の第２タイミングベルト２９は両タイミングプーリ２
７，２８間に張設され、その両端がサドル５の両側部に
固定されている。ジャバラカバー３０はサドル５とコラ
ム４との間に伸縮自在に取付けられている。伝達軸３１
は一方のタイミングプーリ２８の上方において支持板１
１の前面に回転可能に支持され、その一端にはタイミン
グプーリ３２が固定されている。ガイドローラ３３はタ
イミングプーリ３２の近傍に配設され、このガイドロー
ラ３３により第２タイミングベルト２９の一部がタイミ
ングプーリ３２に掛装されている。

【００２１】駆動傘歯車３４は前記伝達軸３１の他端に
固定され、この駆動傘歯車３４と噛合するように、回転
軸１６の端部には従動傘歯車３５が固定されている。そ
して、前記加工ヘッド６を支持したサドル５が移動され
たとき、第２タイミングベルト２９及びプーリ３２を介
して伝達軸３１が回転され、傘歯車３４，３５を介して
回転軸１６が回転される。それにより、第１タイミング
ベルト２０が図５の時計方向または反時計方向にサドル
５の移動速度の４分の１の走行速度で周回走行され、レ
ーザ光反転器８，９を支持した移動台１３，１４が、サ
ドル５の移動距離の４分の１の移動距離だけ接近方向ま
たは離間方向に移動される。

【００２２】図２及び図３に示すように、カバー３６は
前記レーザ光反転器８，９及び反射ミラー１０を覆うよ
うに装着され、その内部にはエアが供給されて内部圧力
が高められている。これにより、カバー３６内への塵埃
の侵入を防止して、レーザ光反転器８，９や反射ミラー
１０に塵埃が付着しないようになっている。

【００２３】次に、前記のように構成されたレーザ加工
装置について動作を説明する。さて、この実施例のレー
ザ加工装置において、被加工物Ｗに加工を施す場合に
は、レーザ発振器７からレーザ光Ｌが出力されて、複数
個ｎのレーザ光反転器８，９により多段階に反転され
る。その後、レーザ光Ｌが反射ミラー１０及び入射ミラ
ー２５を経て加工ヘッド６に入射され、被加工物Ｗに向
けて照射される。また、図示しないモータによりネジ棒
２３が回転され、加工ヘッド６を支持したサドル５が水
平面内においてＹ方向に移動される。これにより、被加
工物Ｗの所定位置に穿孔や溶断等の加工が施される。

【００２４】そして、この加工動作時には、前記サドル
５の移動に伴い、第２タイミングベルト２９及びプーリ
３２を介して伝達軸３１が回転され、傘歯車３４，３５
を介して回転軸１６が回転される。それにより、第１タ
イミングベルト２０が図５の時計方向または反時計方向
に周回走行され、レーザ光反転器８，９を支持した移動
台１３，１４が、サドル５の移動距離の４分の１の移動
距離だけそれぞれ接近方向または離間方向へ移動され
る。

【００２５】すなわち、加工ヘッド６が図１の実線位置
から鎖線位置まで所定距離Ｄだけ移動されたときには、
レーザ光反転器８，９が同図の実線位置から鎖線位置ま
でそれぞれ距離Ｄ／４分だけ接近移動される。これとは
逆に、加工ヘッド６が図１の鎖線位置から実線位置まで
所定距離Ｄだけ移動されたときには、レーザ光反転器
８，９が同図の鎖線位置から実線位置までそれぞれ距離
Ｄ／４分だけ離間移動される。

【００２６】これにより、加工ヘッド６の移動位置に関
係なく、レーザ発振器７から加工ヘッド６までのレーザ
光Ｌの光路長を常に一定に保つことができる。従って、
集光性の差により被加工物Ｗに照射されるレーザ光Ｌの
スポット径にばらつきが生じるおそれを防止することが
できて、同一条件で加工を行うことができる。

【００２７】また、この実施例のレーザ加工装置では、
各レーザ光反転器８，９の移動長を大きく確保する必要
がなく、加工ヘッド６の移動距離の４分の１まで短くす
ることができるため、レーザ光反転器８，９の部分の構
成を小型にすることができる。そして、このようにレー
ザ光反転器８，９の部分の構成を小型化できることよ
り、この部分を単独でユニット化することも可能とな
る。さらに、各レーザ光反転器８，９が加工ヘッド６の
移動速度の４分の１の低速度で移動されるため、レーザ
光反転器８，９に内蔵されたミラー８ａ，８ｂ，９ａ，
９ｂに振動等が発生して、加工条件に変動が生じるおそ
れを確実に防止することができる。

【００２８】

【別の実施例】次に、この発明のレーザ加工装置の別の
実施例を図６に従って説明する。さて、この実施例にお
いては、それぞれ２個のミラーを有する４個のレーザ光
反転器８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂが設けられている。この
レーザ光反転器が８ａ，８ｂの組と９ａ，９ｂの組との
２組に分けて、レーザ光Ｌの反転光路方向に対向配置さ
れている。そして、この２組のレーザ光反転器８ａ，８
ｂ及び９ａ，９ｂが、加工ヘッド６の移動距離の２ｎ分
の１（実施例ではｎ＝４であるため８分の１）で、互い
に接近または離間する方向へそれぞれ移動されるように
なっている。

【００２９】このため、加工ヘッド６が図６の実線位置
から鎖線で示す位置まで所定距離Ｄだけ移動されたとき
には、２組のレーザ光反転器８ａ，８ｂ及び９ａ，９ｂ
が同図の実線位置から鎖線位置まで距離Ｄ／８分だけそ
れぞれ接近移動される。これとは逆に、加工ヘッド６が
図１の鎖線位置から実線位置まで所定距離Ｄだけ移動さ
れたときには、２組のレーザ光反転器８ａ，８ｂ及び９
ａ，９ｂが同図の鎖線位置から実線位置まで距離Ｄ／８
分だけそれぞれ離間移動される。これによって、加工ヘ
ッド６の移動にかかわらず、レーザ発振器７から加工ヘ
ッド６までのレーザ光Ｌの光路長が常に一定に保たれ
る。

【００３０】従って、この実施例においては、前述した
実施例に比較して、レーザ光反転器８ａ，８ｂ，９ａ，
９ｂの移動距離を一層短くすることができるとともに、
その移動速度を一層低速にすることができる。

【００３１】なお、この発明は前記実施例の構成に限定
されるものではなく、例えば、レーザ光反転器８，９の
個数を前記各実施例とは異なった個数に変更したり、移
動機構１５として加工ヘッド６の移動源とは別に、レー
ザ光反転器８，９の移動源を設けて、両移動源を同期運
転するように構成する等、この発明の趣旨から逸脱しな
い範囲で、各部の構成を任意に変更して具体化すること
も可能である。

【００３２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているため、レーザ光の光路長を一定に保つためのレ
ーザ光反転器の移動長を短くすることができて、構成を
小型にすることができ、しかも、レーザ光反転器を低速
度で移動させることができて、レーザ光反転器に内蔵さ
れたミラーに振動等が発生して、加工条件に変動が生じ
るおそれを確実に防止することができるという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化したレーザ加工装置の一実施
例を示す概略平面図である。

【図２】そのレーザ加工装置の概略正面図である。

【図３】同じくレーザ加工装置において、レーザ光反転
器の配置構成を拡大して示す部分平面図である。

【図４】加工ヘッド及びレーザ光反転器の移動機構を拡
大して示す部分側面図である。

【図５】レーザ光反転器の移動機構を拡大して示す部分
正面図である。

【図６】この発明を具体化したレーザ加工装置の別の実
施例を示す概略平面図である。

【符号の説明】

６…加工ヘッド、７…レーザ発振器、８…レーザ光反転
器、９…レーザ光反転器、１５…保持手段としての移動
機構、２０…第１タイミングベルト、２３…ネジ棒、２
９…第２タイミングベルト、３１…伝達軸、３２…プー
リ、３４…駆動傘歯車、３５…従動傘歯車、Ｗ…被加工
物、Ｌ…レーザ光。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器から出力されるレーザ光を
   被加工物に対し相対的にＸ方向及びＹ方向へ移動可能な
   加工ヘッドに入射させて、加工ヘッドから照射されるレ
   ーザ光により被加工物を加工するようにしたレーザ加工
   装置において、 前記レーザ発振器と加工ヘッドとの間の光経路中に、各
   一対のミラーを有する複数のレーザ光反転器を相互に接
   近離間可能に設け、 加工ヘッドの移動にともないレーザ光反転器を相互に接
   近離間移動させてレーザ発振器から加工ヘッドに至る光
   経路の長さを一定に保持する保持手段を設けたことを特
   徴とするレーザ加工装置。