JPH06679A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH06679A
JPH06679A JP4159810A JP15981092A JPH06679A JP H06679 A JPH06679 A JP H06679A JP 4159810 A JP4159810 A JP 4159810A JP 15981092 A JP15981092 A JP 15981092A JP H06679 A JPH06679 A JP H06679A
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Yozo Nagata
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 内部に第1ミラー28が配設された第1ミラ
ー台車14を、Y軸方向に駆動可能に設ける一方、加工
ヘッド12の上方に、XY平面に垂直なZ軸方向に駆動
可能に、内部に第2ミラー30が配設された第2ミラー
台車18を設ける。そして、加工ヘッド12をY軸方向
に移動させる際には、該加工ヘッド12の移動量に応じ
て、第1ミラー台車14及び第2ミラー台車18を移動
させ、レーザ発振器20から加工ヘッド12に至る光路
長が常に一定となるように制御する。このとき、X軸方
向視における三角形ABCが常に相似な直角三角形とな
るように、第1ミラー台車14及び第2ミラー台車18
を移動させる。 【効果】 加工範囲の全範囲に渡って加工ヘッド12の
位置によらず、光路長を一定にすることができ、エネル
ギー密度の変化しない、安定したレーザ加工を行うこと
ができる。しかも、レーザ発振器20から加工ヘッド1
2に至るまでの光路において、ミラーの使用枚数を少な
くできるので、レーザーパワーの伝達効率がよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光を利用して
金属板、プラスチック板等の被加工物を加工するレーザ
加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来、この種のレーザ加工
装置の一つとして、ヘッド固定型のレーザ加工装置があ
る。このヘッド固定型のレーザ加工装置は、レーザ光を
発振するレーザ発振器と、該レーザ発振器からのレーザ
光を集光して被加工物に照射する集光光学器を有する加
工ヘッドとを備え、前記加工ヘッドを固定して被加工物
を移動させることにより、被加工物の切断加工等を行う
ものである。
【0003】このヘッド固定型のレーザ加工装置におい
ては、レーザ発振器から加工ヘッドまでの光路長が加工
中、常に一定であるため、品質の一定した加工を行うこ
とができるという利点を有する。しかし、その反面、被
加工物を移動させねばならないため、被加工物の4倍の
大きさの作業領域を必要とし、長大な被加工物の加工を
行うのには不向きであるという問題があった。
【0004】これを解決するものとして、被加工物を固
定し、加工ヘッドを移動して該被加工物の加工を行う、
ヘッド移動型のレーザ加工装置があるが、いまだ満足す
べき性能をもつものは得られていない。本発明は、この
ような課題を解決することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ加工装置
は、X軸方向に移動可能に設けられた加工機本体と、前
記加工機本体と一体となって前記X軸上を移動せしめら
れるレーザ発振器と、前記X軸方向に前記加工機本体と
ともに移動可能に設けられるとともに、前記X軸方向と
直交するY軸方向に移動可能に設けられ、前記レーザ発
振器から出力されて所定方向から入力されたレーザを、
被加工物上に照射する加工ヘッドとを備えたレーザ加工
装置において、前記加工機本体とともに前記X軸方向に
移動可能に設けられ、所定の傾斜角度を保持したまま、
前記Y軸方向に移動可能に設けられた第1ミラーと、前
記第1ミラーを前記Y軸方向に駆動する第1駆動手段
と、前記加工ヘッドとともに前記X軸方向及び前記Y軸
方向に移動可能に設けられ、所定の傾斜角度を保持した
まま、前記X軸方向と前記Y軸方向とに直交するZ軸方
向に移動可能に設けられた第2ミラーと、前記第2ミラ
ーを前記Z軸方向に駆動する第2駆動手段と、前記加工
ヘッドの前記Y軸方向への移動時、X軸方向視において
前記第1ミラーと前記第2ミラーを結ぶ直線がXY平面
となす角度が常に一定値を保ちつつ、前記レーザ発振器
から前記加工ヘッドに至る光路長が一定となるように前
記第1駆動手段と前記第2駆動手段を駆動制御する制御
手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0006】
【作用】上記構成に係るレーザ加工装置にあっては、レ
ーザ発振器からY軸方向に照射されたレーザを第1ミラ
ーで反射させて第2ミラーに導き、さらに第2ミラーで
反射させて加工ヘッドに導き、該加工ヘッドで集光して
被加工物上に照射する。加工ヘッドのY軸方向への移動
中、制御手段は、第1の駆動手段及び第2の駆動手段を
駆動して、X軸方向視において前記第1ミラーと前記第
2ミラーを結ぶ直線がXY平面となす角度が常に一定値
を保ちつつ、前記レーザ発振器から前記加工ヘッドに至
る光路長が一定となるように駆動制御する。
【0007】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図1は本発明の一実施例に係るレーザ加工装
置の側面図であり、図2は同実施例に係るレーザ加工装
置の平面図である。ここで、本明細書において、X軸方
向とは、被加工物Hに対して想定した加工平面上の任意
の一直線の方向をいい、Y軸方向とは、前記加工平面上
の、前記一直線(X軸)に直交する直線の方向をいい、
Z軸方向とは、前記X軸方向と前記Y軸方向の双方に直
交する方向、即ちXY平面の垂線の方向をいうものとす
る。
【0008】これらの図において、符号2は加工機本体
であり、X軸方向に平行に敷設されたレール8上を移動
せしめられるメインフレーム4と、該メインフレーム4
にY軸方向と平行に接続されたガーダ6とから構成され
ている。ガーダ6の端部側の一部は、レール8と平行に
設けられたレール10上を摺動可能となっている。
【0009】前記ガーダ6には、加工ヘッド12及び第
1ミラー台車14が、該ガーダ6の側面を走行可能に設
けられている。加工ヘッド12の側方には、ガーダ6へ
の取付部の上方に、Z軸方向に沿って延びるレール部材
16が立設され、また、加工ヘッド12のZ軸方向の上
方には、第2ミラー台車18がレール部材16に沿って
上下動可能に配設されている。
【0010】前記加工ヘッド12及び第1ミラー台車1
4の内部には、図示されないコントローラに接続された
サーボモータ(図示省略)と、該サーボモータによって
駆動される駆動輪(図示省略)とがそれぞれ配設され、
ガーダ6に沿ってY軸方向の任意の位置に駆動可能とな
っている。なお、加工ヘッド12のY軸方向の移動に伴
って、レール部材16及び第2ミラー台車18もY軸方
向に移動することは勿論である。
【0011】また、前記メインフレーム4の内部にも、
前記コントローラに接続されたサーボモータ(図示省
略)と該サーボモータによって駆動される駆動輪(図示
省略)とが設けられており、これにより加工機本体2
は、レール8に沿ってX軸方向の任意の位置に駆動可能
となっている。また、前記第2ミラー台車18の内部に
は、前記コントローラに接続されたサーボモータと該サ
ーボモータによって駆動されるピニオン(図示省略)と
が設けられ、このピニオンがレール部材16の内部に設
けられたラック(図示省略)に噛合しており、これによ
り第2ミラー台車18はレール部材16に沿ってZ軸方
向の任意の位置に駆動可能となっている。
【0012】前記メインフレーム4の上部には、図1に
示すように、炭酸ガスレーザ発振器(以下、「発振器」
という。)20が固設されており、この発振器20から
照射されたレーザは、同じくメインフレーム4上に固設
された円偏光ミラー22、反射鏡24及びレンズ26を
経て、ガーダ6上を、Y軸方向と平行に直進するように
なっている。
【0013】前記第1ミラー台車14の内部には、図1
に示すように、第1ミラー(反転ミラー)28が、所定
角度傾斜した状態で、第1ミラー台車14に固定して設
けられている。この第1ミラー14の傾斜角度は、発振
器20から照射され、Y軸方向に直進したレーザが、該
第1ミラー28で反射されて、X軸方向視においてXY
平面と45゜の角度をなす方向に進行するように調整さ
れている。
【0014】同様に、第2ミラー台車18の内部には、
図1に示すように第2ミラー(反転ミラー)30が、所
定角度傾斜した状態で、第2ミラー台車18に固定して
設けられている。この第2ミラー30の傾斜角度は、第
1ミラー28で反射されてX軸方向視においてXY平面
と45゜の角度をなす方向に進行してきたレーザが、該
第2ミラー30で反射されてZ軸方向下方に向かうよう
に調整されている。そして、該第2ミラー30で反射さ
れたレーザが、加工ヘッド12の内部に設けられた集光
レンズ32に導かれ、被加工物H上に照射されるように
なっている。
【0015】なお、前記第1ミラー28は、Z軸と平行
な直線の回りに微小量回転した状態とされており、これ
により、レンズ26から第1ミラー28に向かうレーザ
と、第2ミラー30から集光レンズ32に向かうレーザ
とが交差せず、干渉が起こらない配慮がなされている。
また、以下の説明の便宜上、X軸方向視(図1)におい
て、第1ミラー28の中心を点A、第2ミラー30の中
心を点B、レンズ26から第1ミラー28に向かうレー
ザ光路と、第2ミラー30から集光レンズ32に向かう
レーザ光路とがクロスする部分の中心を点Cとする。こ
の場合、X軸方向視における三角形ABCは直角二等辺
三角形となる。
【0016】上記構成に係るレーザ加工装置において
は、加工ヘッド12がY軸方向に移動せず、加工機本体
2のみがX軸方向に移動する場合においては、第1ミラ
ー台車14はガーダ6上に、第2ミラー台車18はレー
ル部材16上に、それぞれ静止するように制御され、こ
れにより発振器20から加工ヘッド12に至るまでの光
路長Lc(以下、「光路長Lc」という。)は変化せず、
常に一定に保たれる。
【0017】また、加工ヘッド12がガーダ6上をY軸
方向に移動するときにおいては、第1ミラー台車14及
び第2ミラー台車18は以下のように制御されて、光路
長Lcが一定に保たれるようになっている。
【0018】まず、図1に想像線で示されるように、加
工ヘッド12が被加工物Hに対してY軸方向レール10
側の端部にあるときの位置を初期位置とし、この初期位
置から加工ヘッド12を、Y軸方向レール8側に距離L
だけ移動させる場合を考える。
【0019】但しこの場合、X軸方向視における三角形
ABCが、初期位置における直角二等辺三角形と常に相
似な三角形(従って直角二等辺三角形)となるように第
1ミラー14及び第2ミラー18を制御することを原則
とする。従って、この原則を守りつつ、光路長Lcを一
定とするためには、三角形ABCの各辺の長さを同一の
比率で増加させればよい。
【0020】辺ACの長さをkとすると、三角形ABC
の3つの辺の長さの合計は、(2+20.5)kとなるか
ら、辺ACを増加させる長さをΔkとすると、
【0021】(2+20.5)Δk=L となる。上式を変形して、
【0022】Δk=(1−20.5/2)L を得る。従って、第1ミラー14の、初期位置からのY
軸方向レール8側(図1の矢印P方向)の移動量を、
【0023】L−Δk=(20.5/2)Lとし、第2ミ
ラー18の、初期位置からのZ軸方向上側への移動量を
【0024】Δk=(1−20.5/2)L とするように、第1ミラー台車14及び第2ミラー台車
18を駆動すれば、光路長Lcが一定に保たれる。
【0025】なお、X軸方向視における三角形ABC
が、上述のように直角二等辺三角形である必要はない。
例えば、上述の初期位置において、X軸方向視における
三角形ABCが図3に示すように30゜と60゜の底角
を持つ直角三角形である場合には、辺BCの長さをnと
すると、三角形ABCの3つの辺の長さの合計は、(3
+30.5)nとなるから、上記の場合と同様に初期位置
から加工ヘッド12を、Y軸方向レール8側に距離Lだ
け移動させた時の辺BCを増加させる長さをΔnとする
と、
【0026】(3+30.5)Δn=L となる。上式を変形して、
【0027】Δn=(0.5−30.5/6)L を得る。従って、第1ミラー14の、初期位置からのY
軸方向レール8側(図1の矢印P方向)の移動量を、
【0028】L−30.5×Δn=(1.5−30.5/2)
Lとし、第2ミラー18の、初期位置からのZ軸方向上
側への移動量を
【0029】Δn=(0.5−30.5/6)L とするように、第1ミラー台車14及び第2ミラー台車
18を駆動すれば、光路長Lcが一定に保たれる。
【0030】上述のように加工ヘッド12のY軸方向へ
の移動量に応じて第1ミラー台車14のY軸方向の移動
及び第2ミラー台車18のZ軸方向の移動を制御するこ
とにより、加工ヘッド12の、XY平面の任意の位置に
おいて光路長Lcが一定となる。
【0031】上記構成に係るレーザ加工装置によれば、
加工ヘッド12のY軸方向移動中においては、レーザ発
振器20から加工ヘッド12に至るまでの光路長Lcを
一定に保つことができ、加工ヘッド12のX軸方向移動
中においては光路が固定されたままであるので、常に光
路長が一定の状態で、長尺状の被加工物HをX軸方向及
びY軸方向の広範囲にわたって加工することができる。
従って、加工範囲の全範囲に渡って加工ヘッド12の位
置によらず、エネルギー密度が変化せず、安定したレー
ザ加工を行うことができる。しかも、レーザ発振器20
から加工ヘッド12に至るまでの光路において、ミラー
(反射鏡)の使用枚数を少なくできるので、レーザーパ
ワーの伝達効率がよい。
【0032】また、上記のX軸方向視における三角形A
BCの形状の初期設定を適宜選択することにより、第1
ミラー14及び第2ミラー18の可動範囲長を任意に調
整することができ、装置全体をコンパクト化できる。ま
た、簡易な構成であるため、低コストで容易に実施する
ことができる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、加工ヘッドのY軸方向移動中においては、レーザ発
振器から加工ヘッドに至るまでの光路長を一定に保つこ
とができ、加工ヘッドのX軸方向移動中においては光路
が固定されたままであるので、常に光路長が一定の状態
で、長尺状の被加工物をX軸方向及びY軸方向の広範囲
にわたって加工することができる。従って、加工範囲の
全範囲に渡って加工ヘッドの位置によらず、エネルギー
密度が変化せず、安定したレーザ加工を行うことができ
る。しかも、レーザ発振器から加工ヘッドに至るまでの
光路において、ミラー(反射鏡)の使用枚数を少なくで
きるので、レーザーパワーの伝達効率がよい。
【0034】また、本発明は加工ヘッドの移動に応じて
第1駆動手段及び第2駆動手段を一定の比率で制御する
簡易な構成であるため、装置全体をコンパクト化できる
とともに、低コストで容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るレーザ加工装置の側面
図である。
【図2】同実施例に係るレーザ加工装置の平面図であ
る。
【図3】第1ミラーと第2ミラーの駆動制御に係る説明
図である。
【符号の説明】
2 加工機本体 14 第1ミラー台車 12 加工ヘッド 18 第2ミラー台車 20 レーザ発振器 28 第1ミラー 30 第2ミラー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X軸方向に移動可能に設けられた加工機本
    体と、前記加工機本体と一体となって前記X軸上を移動
    せしめられるレーザ発振器と、前記X軸方向に前記加工
    機本体とともに移動可能に設けられるとともに、前記X
    軸方向と直交するY軸方向に移動可能に設けられ、前記
    レーザ発振器から出力されて所定方向から入力されたレ
    ーザを、被加工物上に照射する加工ヘッドとを備えたレ
    ーザ加工装置において、前記加工機本体とともに前記X
    軸方向に移動可能に設けられ、所定の傾斜角度を保持し
    たまま、前記Y軸方向に移動可能に設けられた第1ミラ
    ーと、前記第1ミラーを前記Y軸方向に駆動する第1駆
    動手段と、前記加工ヘッドとともに前記X軸方向及び前
    記Y軸方向に移動可能に設けられ、所定の傾斜角度を保
    持したまま、前記X軸方向と前記Y軸方向とに直交する
    Z軸方向に移動可能に設けられた第2ミラーと、前記第
    2ミラーを前記Z軸方向に駆動する第2駆動手段と、前
    記加工ヘッドの前記Y軸方向への移動時、X軸方向視に
    おいて前記第1ミラーと前記第2ミラーを結ぶ直線がX
    Y平面となす角度が常に一定値を保ちつつ、前記レーザ
    発振器から前記加工ヘッドに至る光路長が一定となるよ
    うに前記第1駆動手段と前記第2駆動手段を駆動制御す
    る制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ加工装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010099667A (ja) * 2008-10-21 2010-05-06 Disco Abrasive Syst Ltd 光学系、レーザ加工装置およびスキャン装置

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BR112020023802B1 (pt) 2018-05-29 2023-10-31 Pola Chemical Industries, Inc Agente iluminador de pele

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