JPH09239578A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ加工の効率化。 【解決手段】 レーザ加工装置１０に搭載されたＹＡＧ
レーザ発振器１１の出力光は、光ファイバ１３、ビーム
分配ユニット１２、光ファイバ束１４（ＦＢ１，ＦＢ
２）を介して加工ヘッドＨ１，Ｈ２に伝送される。加工
ヘッドＨ２は、伸縮・旋回アーム１６を介して加工ヘッ
ドＨ１に取り付けられており、旋回用サーボモータ及び
伸縮駆動用サーボモータによって、加工ヘッドＨ１周り
（Ｚ軸周り）の旋回及び加工ヘッドＨ１，Ｈ２間の離接
が可能となっている。両加工ヘッドを担持するキャリア
アセンブリ１５は、Ｘ軸、Ｙ軸駆動リニアモータＬＭ
１，ＬＭ２、直動ベアリング１７，１８からなるＸＹ軸
駆動機構上に搭載される。コントローラ２０を用いて、
これらモータと、ＹＡＧレーザ発振器１１並びにビーム
分配ユニット１２を制御することで、加工ヘッドＨ１，
Ｈ２を協調的な移動と、選択的レーザ光照射を組み合わ
せた効率的な加工が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を利用して
材料の加工を行なうレーザ加工装置に関し、更に詳しく
言えば、加工ヘッドに改良を加えたレーザ加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を利用して材料の切断、穿孔、
溶接、表面処理等（本明細書では、これらをまとめて
「加工」と言う。）を行なうレーザ加工装置は、加工形
状を自由に選択出来る等の利点があるため、特に多品種
少量生産に適した加工手段として広く利用されている。
図６は、炭酸ガスレーザを利用したレーザ加工装置を例
にとり、従来のレーザ加工装置の概略構成を斜視図で示
したものである。

【０００３】同図において、全体を符号１で表されたレ
ーザ加工装置は、レーザビーム供給源として炭酸ガスレ
ーザ発振器２を備えている。炭酸ガスレーザ発振器２か
ら出力されたレーザビームＬＢは、図示を省略した遮光
ダクトを導光路として加工機本体部４に伝達され、ミラ
ーＭ１，Ｍ２を経て加工機本体部４の加工ヘッド５に伝
送される。

【０００４】加工ヘッド５の内部には集光レンズ（図示
省略）が組み込まれており、ミラーＭ２により下方に屈
曲された光はこの集光レンズによって集光され、加工ヘ
ッド５の先端部に設けられた加工ノズル６から被加工物
Ｗに投射される。なお、加工速度の向上あるいは加工面
の面粗度向上のために加工ヘッド５に取付けられたアシ
ストガスノズル（図示省略）から、加工面へ向けてアシ
ストガスが吹き付けられることが通例である。

【０００５】レーザビームＬＢが入射する加工点は、加
工ヘッド５の加工ノズル６の直下に位置する。従って、
加工ヘッド５をＸ軸及びＹ軸に関して位置決めすること
によって加工点が定められる。自由な加工形状の加工を
可能にするために、加工ヘッド５はＸＹ駆動機構上に搭
載されている。ＸＹ駆動機構は、加工ヘッド５を±Ｘ軸
及び±Ｙ軸方向に直線移動させる機構で、図示されてい
るように、Ｘ軸駆動のためのサーボモータ７、ボールネ
ジ７Ａ、直動ベアリング７Ｂ、Ｙ軸駆動のためのボール
ネジ８、サーボモータ９等で構成されるものが代表的で
ある。

【０００６】各サーボモータ７，９は、通常、コントロ
ーラ３に内蔵された数値制御装置（ＣＮＣ）によって制
御される。コントローラ３に加工プログラムを教示して
再生運転を行なうと、コントローラ３はレーザ発振器２
を制御しながら、加工プログラムに含まれる位置データ
に応じたＸ軸、Ｙ軸上の位置（場合によっては、Ｘ，
Ｙ，Ｚ各軸上の位置）に加工ヘッド５を順次位置決めす
る。これにより、加工プログラムに従った加工が達成さ
れる。

【０００７】加工ヘッド５のＺ方向位置は、別途、適当
なＺ軸移動機構によって位置調節可能とされることが多
いが、場合によっては、サーボモータと数値制御装置を
用いたＸ軸、Ｙ軸と同様の制御が行なわれることもあ
る。また、加工ヘッド５をＸＹ駆動機構で移動させる方
式に代えて、被加工物を載置するワークテーブルをＸＹ
駆動機構で移動させる方式を採用したレーザ加工装置も
知られている。

【０００８】なお、レーザビーム供給源としてＹＡＧレ
ーザ発振器を用いる場合には、レーザ発振器から加工ヘ
ッドまでの導光手段として、ミラーＭ１，Ｍ２に代え
て、光ファイバを利用することが出来る（後述する実施
形態を参照）。

【０００９】このように、従来のレーザ加工装置は、一
個の加工ヘッドから出射される一本のレーザビームをワ
ークに対して相対運動させながら加工を行なうものであ
る。従って、加工パターンの如何を問わず、その加工パ
ターンを一本のレーザビームで順次辿らせる形で加工が
遂行される。一般に、レーザビームの熱エネルギを用い
たワーク加工（切断、穿孔、溶接等）の過程はそれ程速
いとは言えず、また、離れた加工点間の移動にも時間が
かかる。そのため、従来のレーザ加工装置による加工速
度はパンチプレス等に比べて遅かった。

【００１０】より具体的に言えば、例えば、（１）多数
の加工図形について経時的な加工を実行する場合、一つ
の図形の加工から次の図形の加工への移行時にレーザビ
ーム照射を止めたロスタイムが多く生じること、（２）
多数の加工図形についての同時的な加工は、原理的に不
可能であること、（３）ワークの両面側からの加工が可
能な場合、あるいは両面についての加工が要求される場
合でも、ワーク両面の加工を同時的に進行させることは
原理的に不可能であること、等の問題点があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記従来技術の問題点を解決したレーザ加工装置を
提供することにある。即ち、本発明は、従来構造のレー
ザ加工装置に比して加工作業の効率化が可能なレーザ加
工装置を提供することにある。

【００１２】より具体的に言えば、本発明は、多数の加
工図形について経時的な加工を実行する場合の加工ヘッ
ドの移動のみのために消費されるロスタイムの削減、複
数の加工ヘッドからのレーザビームの同時照射による加
工の効率化、あるいは、場合によっては加工ヘッドの配
置を工夫してワークの両面側からの加工等を可能にしよ
うとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ加工装
置に複数の加工ヘッドを相互の相対的な変位を可能にし
た状態で装備させることで上記技術課題を解決したもの
である。即ち、本発明のレーザ加工装置は、少なくとも
一つのレーザ発振器を含むレーザ発振手段と、複数の加
工ヘッドと、レーザ発振手段の出力光を各加工ヘッドに
伝送する伝送手段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的
な変位を与える加工ヘッド相対変位手段と、前記レーザ
発振手段、加工ヘッド相対変位手段を制御する制御手段
を備えている。

【００１４】ワーク載置面の一方側にすべての加工ヘッ
ドを配置する形態を取る場合には、更に、複数の加工ヘ
ッドを一体的に且つワークに対して相対的に移動させる
一体的移動手段がレーザ加工装置に装備され、上記制御
手段によって制御される。

【００１５】加工ヘッド間の相対変位は、通常、加工ヘ
ッド間の離接変位と旋回変位を通して達成される。旋回
変位の旋回軸は一般にＺ軸方向に設計されるが、その位
置は複数の加工ヘッドの中の一つの加工ヘッドの主軸と
一致してもよく、また、一致しなくても良い。

【００１６】これら離接変位と旋回変位のために伸縮・
旋回アームを利用することが出来る。即ち、複数の加工
ヘッドの内の一部または全部を１本以上の伸縮・旋回ア
ームで支持し、伸縮・旋回アームの伸縮と旋回のための
駆動手段を設けることで、加工ヘッド間の離接変位と旋
回変位が可能になる。

【００１７】伸縮・旋回アームの旋回軸は、一般にＺ軸
方向に設計されるが、その位置は複数の加工ヘッドの中
の一つの加工ヘッドの主軸と一致してもよく、また、一
致しなくても良い。後者の場合、通常、旋回軸は前記伸
縮・旋回アームの中央部を通り前記伸縮・旋回アームの
主軸と直交する軸とされる。

【００１８】複数の加工ヘッドの内の一部と残りの加工
ヘッドとをワーク載置面を鋏んで両側に振り分けて配置
する場合には、通常、ワーク載置面の一方側と他方側に
配置される加工ヘッドを前記ワーク載置面に平行面内で
個別に移動させるための手段を設けることで、加工ヘッ
ド間の相対的変位を実現する。

【００１９】複数の加工ヘッドを一体的に移動させる手
段としては、複数の加工ヘッドを一体的に少なくとも一
軸方向に沿って並進移動させる機構、例えばリニアモー
タを利用したＸＹ駆動機構が利用出来る。また、レーザ
光の伝送手段は、レーザ発振手段の出力光を複数の加工
ヘッドに対応した複数のチャンネルに選択的に分配する
レーザ光分配手段を含み、分配手段による前記複数のチ
ャンネルに対するレーザ光の選択的分配が上記の制御手
段による制御を介して行なわれることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明をＹＡＧレーザ発
振器を用いたレーザ加工装置に適用した場合の概略構成
を斜視図で示したものである。同図に描かれているよう
に、全体を符号１０で指示したレーザ加工装置は、レー
ザビームの供給源としてＹＡＧレーザ発振器１１を備え
る。ＹＡＧレーザ発振器１１の前方にはビーム分配ユニ
ット１２が設けられて、両者は光ファイバ１３で光学的
に接続されている。

【００２１】ビーム分配ユニット１２は、公知のビーム
スプリッタユニットあるいはビーム時分割ユニットで構
成されるもので、ＹＡＧレーザ発振器１１から出力され
たレーザビームを入力として、同時にあるいは時分割
で、複数の出力チャンネルを通してレーザビームを出力
する。ビーム分配ユニット１２としてビームスプリッタ
ユニットを使用する場合、各出力チャンネルに個別に開
閉制御が可能なシャッタが装備されていることが好まし
い。また、ビーム分配ユニット１２としてビーム時分割
ユニットを使用する場合には、コントローラ２０からの
チャンネル制御信号によってレーザビーム（通常はパル
ス状）が各チャンネルに時分割方式で分配される。

【００２２】ビーム分配ユニット１２の各出力光は、ビ
ーム分配ユニット１２の２個の出力チャンネルに光学的
に接続されたファイバＦＢ１，ＦＢ２によって、後述す
る２個の加工ヘッドまで伝送される。ファイバＦＢ１，
ＦＢ２は、伝送区間の相当部分において１本の光ファイ
バ束１４に束ねられている。

【００２３】符号１５は、第１加工ヘッドＨ１と第２加
工ヘッドＨ２を支持するキャリアアセンブリを表わして
いる。第２加工ヘッドＨ２は、第１加工ヘッドＨ１に対
して伸縮・旋回アーム１６を介して取り付けられ、第１
加工ヘッドＨ１に対して自由な相対位置を取れるように
なっている。即ち、第１加工ヘッドＨ１に取り付けられ
た伸縮・旋回アーム１６は、キャリアアセンブリ１５内
に内蔵された旋回用サーボモータを含む旋回機構（図示
省略）により第１加工ヘッドＨ１の主軸線周り（Ｚ軸周
り）で旋回駆動が可能とされる一方、後述するように、
伸縮駆動用サーボモータによる伸縮駆動が可能な構造を
有している。

【００２４】光ファイバ束１４として束ねられたファイ
バＦＢ１，ＦＢ２は、キャリアアセンブリ１５の手前で
分散され、第１加工ヘッドＨ１と第２加工ヘッドＨ２に
光学的に接続されている。各加工ヘッドＨ１，Ｈ２内に
送り込まれたレーザ光は、加工ヘッド内部で集光レンズ
によって加工に適したビームに集光され、加工ヘッド先
端の加工ノズルからワークＷ上に照射される。なお、図
示は省略したが、各加工ヘッドＨ１，Ｈ２の上部あるい
は側部の壁面の適宜個所にはアシストガス導入口が形成
され、それらアシストガス導入口にはアシストガス供給
源から引き出された配管が接続される。アシストガス導
入口から導入された高圧のアシストガスは、加工ノズル
からワークＷへ向けて噴出される。

【００２５】加工ヘッドＨ１，Ｈ２を担持するキャリア
アセンブリ１５は、従来装置と同様、ＸＹ駆動機構上に
搭載されている。本例では、ＸＹ駆動機構として、Ｘ軸
駆動リニアモータＬＭ１と直動ベアリング１７、並び
に、Ｙ軸駆動リニアモータＬＭ２と直動ベアリング１８
が用られている。符号２０は、各リニアモータＬＭ１，
ＬＭ２、キャリアアセンブリ１５に内蔵されたサーボモ
ータ、伸縮駆動用サーボモータ、ＹＡＧレーザ発振器１
１並びにビーム分配ユニット１２に接続されたコントロ
ーラである。

【００２６】コントローラ２０に加工プログラムを教示
して再生運転を行えば、コントローラ２０はレーザ発振
器１１並びにビーム分配ユニット１２を制御しながら、
加工プログラムで指定された諸データに応じた位置（Ｘ
軸、Ｙ軸上の位置並びにＺ軸周りの姿勢）に両加工ヘッ
ドＨ１，Ｈ２を順次到来させる。

【００２７】第１加工ヘッドＨ１の位置は、リニアモー
タＬＭ１，ＬＭ２の位置で定まるが、第２加工ヘッドＨ
２の位置は、リニアモータＬＭ１，ＬＭ２に加えて、旋
回駆動用のサーボモータと伸縮駆動用のサーボモータの
位置に依存する。即ち、旋回用のサーボモータと伸縮駆
動用のサーボモータは、第２加工ヘッドＨ２の第１加工
ヘッドＨ１に対する相対的な位置を決定する役割を果た
す。

【００２８】両加工ヘッドＨ１，Ｈ２が移動、あるいは
停止している間、加工プログラムに従って加工ヘッドＨ
１，Ｈ２の一方または両方からのレーザビームが照射さ
れ、所定の加工が達成される。なお、一般に、本発明の
レーザ加工装置は従来装置に比して、レーザビームの非
照射期間（本装置では、加工ヘッドＨ１，Ｈ２のいずれ
からもレーザビームが照射されない期間）の短縮化が容
易であることが本発明の一つの特徴となっている。この
特徴が発揮される加工事例については後述する。

【００２９】図２は、図１に示したレーザ加工装置１０
の加工ヘッドＨ１，Ｈ２とその周辺部分の構造を拡大
し、（ａ）旋回・伸縮アーム１６、加工ヘッドＨ１，Ｈ
２の各主軸Ａ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’，Ｃ−Ｃ’が通る面に沿
った断面図、並びに（ｂ）各加工ヘッドＨ１，Ｈ２の基
部側から見た上面図で示したものである。

【００３０】図２（ａ）を参照すると、加工ヘッドＨ１
は、基部３０とこれに続く円筒部３１を有し、更に円筒
部３１の先端には先細形状の加工ノズルＮ１を備えてい
る。円筒部３１の内部には、光ファイバホルダ３２、集
光レンズＬＳ１１，ＬＳ１２が軸Ｂ−Ｂ’に沿って整列
しで設けられている。加工ヘッドＨ１にレーザ光を供給
する光ファイバＦＢ１の出射端３３が、この光ファイバ
ホルダ３２の中心に設けられた開口部に取り付けられて
いる。

【００３１】加工ヘッドＨ１の壁部の適宜個所には、１
つまたはそれ以上のアシストガス導入口ＡＧ１が設けら
れ、このアシストガス導入口ＡＧ１からは、図示を省略
したアシストガス配管を介して高圧のアシストガスが円
筒部３１の内部空洞に導入される。円筒部３１の内部空
洞に導入されたアシストガスは、レンズＬＳ１１，ＬＳ
１２で集光されたレーザ光と共に加工ノズルＮ１の突端
に形成された開口からワーク面へ向けて放出される。

【００３２】加工ヘッドＨ１の基部３０と円筒部３１を
繋ぐ部分には、旋回・伸縮アーム１６を駆動するための
ボールネジ５２が、加工ヘッドＨ１の軸Ｂ−Ｂ’と垂直
に交わる軸Ａ−Ａ’に沿って貫通するように取り付けら
れている。ボールネジ５２は、減速機構を内蔵したカッ
プリング５１を介して伸縮駆動用サーボモータ５０に結
合されている。

【００３３】キャリアアセンブリ１５（図１参照）の取
付部ＭＴには、ベアリング固定用ナット３８を用いて旋
回軸用ベアリング３４ａ，３４ｂが装着され、この旋回
軸用ベアリング３４ａ，３４ｂを介して加工ヘッドＨ１
の基部３０が軸Ｂ−Ｂ’周りで旋回可能に取り付けられ
ている。そして基部３０には、タイミングベルト３７、
タイミングギア３５ａ，３５ｂを含む伝動機構を介し
て、旋回駆動用サーボモータ３６に結合されている。

【００３４】一方、加工ヘッドＨ２は、基部４０とこれ
に続く円筒部４１を有している。円筒部４１の構造は加
工ヘッドＨ１と同様で、先端に先細形状の加工ノズルＮ
２を備え、内部には、光ファイバホルダ４２、集光レン
ズＬＳ２１，ＬＳ２２が軸Ｃ−Ｃ’に沿って整列しで設
けられている。加工ヘッドＨ２にレーザ光を供給する光
ファイバＦＢ２の出射端４３が、光ファイバホルダ４２
の中心に設けられた開口部に取り付けられている。

【００３５】また、加工ヘッドＨ２の壁部の適宜個所に
は１つまたはそれ以上のアシストガス導入口ＡＧ２が設
けられ、図示を省略したアシストガス配管を介して高圧
のアシストガスが内部空洞に導入される。導入されたア
シストガスは、加工ヘッドＨ１の場合と同じく、レンズ
ＬＳ２１，ＬＳ２２で集光されたレーザ光と共に加工ノ
ズルＮ２の突端に形成された開口からワーク面へ向けて
放出される。

【００３６】そして、加工ヘッドＨ２の基部４０と円筒
部４１を繋ぐ部分には、上述したボールネジ５２と係合
するボールナット５３が設けられている。ボールナット
５３の位置と姿勢は、ボールネジ５２の軸Ａ−Ａ’が加
工ヘッドＨ２の軸Ｃ−Ｃ’と垂直に交わる関係でボール
ネジ５２を貫通させるように設計されている。

【００３７】図２（ｂ）に示されているように、加工ヘ
ッドＨ１，Ｈ２には各々ボールスプライン３９ａ，３９
ｂ，４４ａ，４４ｂが設けられ、更に、それらと係合す
るスプラインガイド５３ａ，５３ｂがボールネジ５２と
平行に設けられている。この伸縮ガイド機構により、２
つの加工ヘッドＨ１，Ｈ２間の離接運動、即ち旋回・伸
縮アームの伸縮運動が、円滑にガイドされる。

【００３８】既に述べたように、第２の加工ヘッドＨ２
の第１の加工ヘッドＨ１に対する相対的な位置関係は、
両者間の離接変位（伸縮）、加工ヘッドＨ２の加工ヘッ
ドＨ１周り（軸Ｂ−Ｂ’周り）の旋回変位を通して変化
させることが可能である。

【００３９】即ち、コントローラ２０からからの移動指
令によって伸縮駆動用サーボモータ５０が回転すると、
カップリング５１を介してボールネジ５２が回転し、ボ
ールナット５３が軸Ａ−Ａ’に沿って図中右方または左
方に移動する。その結果、加工ヘッドＨ２と加工ヘッド
Ｈ１との間の距離が増大または縮小する。これが旋回・
伸縮アーム１６の伸縮運動である。

【００４０】また、コントローラ２０からからの移動指
令によって旋回駆動用サーボモータ３６が回転すると、
タイミングギア３５ａ，３５ｂ、タイミングベルト３７
を含む伝動機構を介して加工ヘッドＨ１の基部３０に回
転力が伝えられる。これにより、旋回軸用ベアリング３
４ａ，３４ｂを介して取付部ＭＴに支持された加工ヘッ
ドＨ１の基部３０は、軸Ｂ−Ｂ’周りで回転する。その
結果、ボールネジ５２、スプラインガイド５３ａ，５３
ｂと共に加工ヘッドＨ２が軸Ｂ−Ｂ’周りで旋回する。
これが旋回・伸縮アーム１６の旋回運動である。このよ
うな伸縮運動と旋回運動を組合わせることで、伸縮運動
と旋回運動のレンジの制限内で、加工ヘッドＨ２を加工
ヘッドＨ１に対して任意の位置関係を取らせることが可
能である。

【００４１】今仮に、加工ヘッドＨ１，Ｈ２間距離（軸
Ｂ−Ｂ’と軸Ｃ−Ｃ’の間の距離）をｒ，伸縮レンジを
Ｒ1 ≦ｒ≦Ｒ2 、Ｘ軸方向を基準（０°）として測った
加工ヘッドＨ２の方向（軸Ｂ−Ｂ’から見た軸Ｃ−Ｃ’
の方向）を角度φで表わし、旋回運動のレンジを実質無
制限−Ψ≦φ≦＋Ψ（但し、Ψは非常に大きな有限
値）、加工ヘッドＨ１（軸Ｂ−Ｂ’）の位置を（Ｘ1 ，
Ｙ1 ）とした時、加工ヘッドＨ２（軸Ｃ−Ｃ’）の位置
（Ｘ2 ，Ｙ2 ）は次式［１］で与えられる。本式は、加
工ヘッドＨ１，Ｈ２の位置制御を行なう際の基礎式とな
る。 （Ｘ2 ，Ｙ2 ）＝（Ｘ1 ＋ｒcos φ，Ｙ1 ＋ｒsin φ） ・・・［１］ 但し、Ｒ1 ≦ｒ≦Ｒ2 ，−Ψ≦φ≦＋Ψ 図３（ａ），（ｂ）は、上記説明した加工ヘッドＨ１，
Ｈ２を有するレーザ加工装置を用いることによって加工
の効率化が可能な加工パターンの２つの例を示した図で
ある。先ず図３（ａ）において、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３・・
・は、ワークテーブル上に位置決めされたワーク上に一
定の間隔で加工されるべき同径の多数の丸孔（３個のみ
図示）を表わしている。もし、このような加工を図６に
示したような従来のレーザ加工装置で行なう場合の通常
の加工手順は次のようになる。

【００４２】１．加工ヘッド６（単一）を最初の丸孔Ｑ
１の加工開始／終了点Ｐ1 の直上位置に位置決めする。 ２．レーザ発振器１を起動し、加工ヘッド６をＰ1 直上
位置から右周りまたは左周りで円弧軌道に沿って一周さ
せて、丸孔Ｑ１の加工を実行する。当然、加工ヘッド６
は、丸孔Ｑ１の加工完了時に再びＰ1 直上位置に戻って
いる。

【００４３】３．レーザ発振器１を消勢し、加工ヘッド
６を丸孔Ｑ１の加工開始／終了点Ｐ1 の直上位置から、
次の丸孔Ｑ２の加工開始／終了点Ｐ2 の直上位置まで移
動させる。 ４．レーザ発振器１を再起動し、加工ヘッド６をＰ2 直
上位置から右周りまたは左周りで円弧軌道に沿って一周
させて、丸孔Ｑ２の加工を実行する。丸孔Ｑ２の加工完
了時の加工ヘッド６の位置は、丸孔Ｑ１の場合と同様、
加工開始／終了点Ｐ2 である。 ５．以下、同様に、次の丸孔の加工開始／終了点への移
動（レーザビーム非照射）と丸孔一周分の移動による加
工（レーザビーム照射）を繰り返す。 このように、従来のレーザ加工装置で図３（ａ）に示し
た加工パターンについて加工を行なう場合には、各丸孔
の加工と次の丸孔の加工との間に専ら移動のために費や
されるデッドタイム（レーザビームによる加工を行い得
ない期間）が生じることになる。このようなデッドタイ
ムは、加工パターンが一筆書きが出来る単一形状でない
限り一般的に生じるもので、加工作業の効率向上の妨げ
になっていた。

【００４４】これに対して、図１、図２に示したレーザ
加工装置１０を用いれば、例えば次のような手順で加工
を行なうことが出来る。これらの手順は、加工プログラ
ムの形で、コントローラ２０に予め教示され、再生運転
時に加工が実行される。なお、上記説明した旋回・伸縮
アーム１６の旋回レンジは実質無制限であり、且つ、伸
縮レンジは、下記の手順を許容するように設計されてい
るものとする。即ち、下記手順の中で、加工ヘッドＨ
１，Ｈ２間距離Ｄ12が常に、Ｒ1 ≦Ｄ12≦Ｒ2 の範囲内
に収まっているものとする（加工図形のサイズと間隔が
過小あるいは過大でない）。

【００４５】１．コントローラ２０によるサーボ制御に
より、Ｘ軸、Ｙ駆動用の各サーボモータＬＭ１，ＬＭ
２、旋回駆動用サーボモータ３６、伸縮駆動用サーボモ
ータ５０を動作させ、一方の加工ヘッドＨ１を最初の丸
孔Ｑ１の加工開始／終了点Ｐ1の直上位置に、他方の加
工ヘッドＨ２を次の丸孔Ｑ２の加工開始／終了点Ｐ2 の
直上位置に各々位置決めする。

【００４６】２．（期間Ｔ１）コントローラ２０からの
指令により、レーザ発振器１を起動する一方、加工ヘッ
ドＨ１のみレーザ光照射状態とする。そして、Ｐ1 直上
位置から右周りまたは左周りで円弧軌道に沿って加工ヘ
ッドＨ１を一周させ、丸孔Ｑ１の加工を実行する。この
間、加工ヘッドＨ２は、レーザ非照射状態のまま丸孔Ｑ
２の加工開始／終了点Ｐ2 直上位置で待機する。

【００４７】なお、加工ヘッドＨ１，Ｈ２レーザ光照射
の選択的なオン／オフは、コントローラ２０からビーム
分配ユニット１２に指令を送り、各チャンネルのシャッ
タの開閉、偏向ミラーの偏向角度範囲等を制御すること
によって達成される。

【００４８】３．（期間Ｔ２）コントローラ２０からの
指令により、ビーム分配ユニット１２を制御して、レー
ザ光を送るチャンネルを加工ヘッドＨ１側から加工ヘッ
ドＨ２に切り換え、Ｐ2 直上位置から右周りまたは左周
りで円弧軌道に沿って加工ヘッドＨ２を一周させ、丸孔
Ｑ２の加工を実行する。この間を利用して、加工ヘッド
Ｈ１は、レーザ非照射状態のままＰ1 直上位置からＰ3
（丸孔Ｑ３の加工開始／終了点）直上位置まで移動す
る。

【００４９】４．（期間Ｔ３）コントローラ２０からの
指令により、ビーム分配ユニット１２を制御して、レー
ザ光を送るチャンネルを加工ヘッドＨ２側から加工ヘッ
ドＨ１に切り換え、Ｐ3 直上位置から右周りまたは左周
りで円弧軌道に沿って加工ヘッドＨ２を一周させ、丸孔
Ｑ３の加工を実行する。この間を利用して、加工ヘッド
Ｈ２は、レーザ非照射状態のままＰ2 直上位置から次の
丸孔Ｑ４の加工開始／終了点Ｐ4 （図示省略）直上位置
まで移動する。

【００５０】５．以下同様に、加工ヘッドＨ１，Ｈ２の
内、一方の加工ヘッドＨ１／Ｈ２が加工実行中に他方の
加工ヘッドＨ２／Ｈ１が次の丸孔へ先回り移動して次の
加工に備えるというプロセスを繰り返すことで、丸孔Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３・・・の加工が実行される。

【００５１】このような加工手順では、従来のレーザ加
工装置を用いた場合と異なり、加工ヘッドの移動のため
に費やされるデッドタイムが殆ど生じないので、加工作
業の効率が明らかに向上する。

【００５２】次に、図３（ｂ）のケースについて考察す
る。同図において、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３・・・，Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３・・・は、ワークテーブル上に位置決めされた
ワーク上に一定の間隔で加工されるべき同径の多数の丸
孔及び角孔（３個づつ計６個のみ図示）を表わしてい
る。もし、このような加工を図６に示したような従来の
レーザ加工装置で行なう場合の加工は、（ａ）の場合と
同様、丸孔あるいは角孔の加工（レーザビーム照射）
と、丸孔−角孔間、丸孔−丸孔間または角孔−角孔間の
移動（レーザビーム非照射）を繰り返す手順で行なわれ
ることになる。従って、専ら加工ヘッドの移動のために
費やされるデッドタイムが生じ、加工作業の効率向上の
妨げになることは、（ａ）の場合と同様である。

【００５３】これに対して、図１、図２に示したレーザ
加工装置１０を用いれば、例えば次のような手順で加工
を行なうことが出来る。これらの手順は、加工プログラ
ムの形で、コントローラ２０に予め教示され、再生運転
時に加工が実行されことや、旋回・伸縮アーム１６の旋
回レンジは実質無制限であり、且つ、伸縮レンジは、下
記の手順を許容するように設計されていることは、
（ａ）のケースと同様である。

【００５４】１．コントローラ２０によるサーボ制御に
より、Ｘ軸、Ｙ駆動用の各サーボモータＬＭ１，ＬＭ
２、旋回駆動用サーボモータ３６、伸縮駆動用サーボモ
ータ５０を動作させ、一方の加工ヘッドＨ１を最初の丸
孔Ｑ１の加工開始／終了点Ｐ11の直上位置に、他方の加
工ヘッドＨ２を丸孔Ｑ１と並ぶ最初の角孔Ｓ１の加工開
始／終了点Ｐ21の直上位置に各々位置決めする。

【００５５】２．（期間Ｔ１１）コントローラ２０から
の指令により、レーザ発振器１を起動する一方、ビーム
分配ユニット１２を制御して、加工ヘッドＨ１，Ｈ２の
双方にレーザ光を送るモードとする（時分割伝送も
可）。そして、加工ヘッドＨ１についてはＰ11直上位置
から右周りまたは左周りで丸孔Ｑ１を一周させる移動、
加工ヘッドＨ２については、Ｐ21直上位置から右周りま
たは左周りで角孔Ｓ１を一周させる移動を同時に行いな
がら、丸孔Ｑ１と角孔Ｓ１の加工を同時並行的に行な
う。なお、ここでは丸孔１個の加工に要する時間と角孔
１個の加工に要する時間とはほぼ等しいものとする（ビ
ーム分配ユニット１２に時分割ユニットを用いた場合、
時分割比を調整して、同時加工対象図形間の要加工時間
の差を小さくしても良い）。

【００５６】３．（期間Ｔ１２）最初の丸孔Ｑ１と角孔
Ｓ１の加工が完了したならば、コントローラ２０からの
指令により、ビーム分配ユニット１２を制御して、レー
ザ光を一旦消勢し、加工ヘッドＨ１と加工ヘッドＨ２を
次の丸孔Ｑ２、角孔Ｓ２の加工開始／終了点Ｐ12，Ｐ22
の直上位置に各々移動させる。この間の移動は、Ｘ軸、
Ｙ駆動用の各サーボモータＬＭ１，ＬＭ２のみを動作さ
せて行なうことが出来る（加工ヘッドＨ１，Ｈ２の相対
的な位置関係は不変に維持）。

【００５７】４．（期間Ｔ１３）コントローラ２０から
の指令により、レーザ発振器１を再起動し、加工ヘッド
Ｈ１についてはＰ12直上位置から右周りまたは左周りで
丸孔Ｑ２を一周させる移動、加工ヘッドＨ２について
は、Ｐ22直上位置から右周りまたは左周りで角孔Ｓ２を
一周させる移動を同時に行いながら、丸孔Ｑ２と角孔Ｓ
２の加工を同時並行的に行なう。

【００５８】５．以下同様に、加工ヘッドＨ１，Ｈ２を
用いた丸孔と角孔の同時並行的な加工と、次の丸孔と角
孔の加工開始／終了点への移動を繰り返すことで、丸孔
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３・・・，角孔Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３・・・
の加工が実行される。

【００５９】このような加工手順では、従来のレーザ加
工装置を用いた場合と異なり、２本（一般には、加工ヘ
ッドの本数）の加工ヘッドを同時に用いて別々の加工パ
ターンに従った加工が可能になるので、加工作業の効率
がやはり向上する。なお、複数の加工ヘッド間の相対位
置を変えられない構造（旋回・伸縮アーム１６が無い構
造）でも、２本以上の加工ヘッドを用いた同時加工が一
応可能であるが、本例のように、異なる図形からなる加
工パターンについての同時加工を行なうことは出来な
い。

【００６０】加工ヘッド間の相対的な位置関係を可変と
する構造は、図２に示したような構造（一つの加工ヘッ
ドに関して、他の加工ヘッドが旋回・離接可能）に限定
されるものではない。図４は、２本の加工ヘッドを相互
の位置関係を可変な状態で支持する構造の別の例（２個
の加工ヘッドが両者の中点に関して旋回・離接可能とし
た構造）を、図２と同様の形式で描示したものである。
即ち、図４（ａ）は、旋回・伸縮アーム、加工ヘッドＫ
１，Ｋ２の各主軸Ｄ−Ｄ’，Ｅ−Ｅ’，Ｆ−Ｆ’並びに
旋回軸（Ｚ軸）Ｇ−Ｇ’が通る面に沿った断面図、図４
（ｂ）は、各加工ヘッドＫ１，Ｋ２の基部側から見た上
面図で示したものである。なお、各要素の符号は図２で
使用したものを一部転用した。

【００６１】両図を参照すると、加工ヘッドＫ１，Ｋ２
は、図２に示した加工ヘッドＨ２と同様の構造を有して
いる。即ち、加工ヘッドＫ１は基部８０とこれに続く円
筒部８１を有し、更に円筒部８１の先端には先細形状の
加工ノズルＮ１１を備えている。円筒部８１の内部に
は、光ファイバホルダ８２、集光レンズＬＳ６１，ＬＳ
６２が軸Ｅ−Ｅ’に沿って整列しで設けられている。加
工ヘッドＫ１にレーザ光を供給する光ファイバＦＢ１の
出射端８３が、この光ファイバホルダ８２の中心に設け
られた開口部に取り付けられている。

【００６２】加工ヘッドＫ１の壁部の適宜個所には、１
つまたはそれ以上のアシストガス導入口ＡＧ１１が設け
られ、このアシストガス導入口ＡＧ１１からは、図示を
省略したアシストガス配管を介して高圧のアシストガス
が円筒部８１の内部空洞に導入される。円筒部８１の内
部空洞に導入されたアシストガスは、レンズＬＳ６１，
ＬＳ６２で集光されたレーザ光と共に加工ノズルＮ１１
の突端に形成された開口からワーク面へ向けて放出され
る。

【００６３】加工ヘッドＫ１の基部８０と円筒部８１を
繋ぐ部分には、ボールネジ左ネジ部１０７と係合するボ
ールナット８４が設けられている。ボールナット８４の
位置と姿勢は、ボールネジの軸Ｄ−Ｄ’が加工ヘッドＫ
１の軸Ｅ−Ｅ’と垂直に交わる関係でボールネジ左ネジ
部１０７を貫通させるように位置と姿勢が設計されてい
る。

【００６４】加工ヘッドＫ２も加工ヘッドＫ１と同等の
構造を有している。即ち、加工ヘッドＫ２は基部９０と
これに続く円筒部９１を有し、更に円筒部９１の先端に
は先細形状の加工ノズルＮ１２を備えている。円筒部９
１の内部には、光ファイバホルダ９２、集光レンズＬＳ
７１，ＬＳ７２が軸Ｆ−Ｆ’に沿って整列しで設けられ
ている。加工ヘッドＫ２にレーザ光を供給する光ファイ
バＦＢ２の出射端９３が、この光ファイバホルダ９２の
中心に設けられた開口部に取り付けられている。

【００６５】加工ヘッドＫ２の壁部の適宜個所には、１
つまたはそれ以上のアシストガス導入口ＡＧ１２が設け
られ、このアシストガス導入口ＡＧ１２からは、図示を
省略したアシストガス配管を介して高圧のアシストガス
が円筒部９１の内部空洞に導入される。円筒部９１の内
部空洞に導入されたアシストガスは、レンズＬＳ７１，
ＬＳ７２で集光されたレーザ光と共に加工ノズルＮ１２
の突端に形成された開口からワーク面へ向けて放出され
る。

【００６６】そして、加工ヘッドＫ２の基部９０と円筒
部９１を繋ぐ部分には、ボールネジ右ネジ部１０８と係
合するボールナット９４が設けられている。ボールナッ
ト９４の位置と姿勢は、ボールネジの軸Ｄ−Ｄ’が加工
ヘッドＫ２の軸Ｆ−Ｆ’と垂直に交わる関係でボールネ
ジ右ネジ部１０８を貫通させるように位置と姿勢が設計
されている。

【００６７】ボールネジの左右のネジ部１０７，１０８
を繋ぐ部分には、旋回・伸縮アームの旋回と伸縮のため
の駆動機構を含む中央機構部が設けられている。先ず、
中央機構部は、ボールネジの左右のネジ部１０７，１０
８を駆動するために、全体を符号１００で表わされた伸
縮駆動用サーボモータを有している。伸縮駆動用サーボ
モータ１００は、ステータ１０２の内側にロータ１０１
を有し、このロータ１０１にボールネジの左右のネジ部
１０７，１０８が結合されている。

【００６８】符号１０５，１０６は、ボールネジの左右
のネジ部１０７，１０８を回転可能に支持するための伸
縮駆動サーボモータ用ベアリングであり、符号１０３，
１０４は伸縮駆動サーボモータ用ベアリング１０５，１
０６を囲むように設けられたオイルシールである。

【００６９】キャリアアセンブリ１５（図１参照）の取
付部ＭＴの先端部には、ベアリング固定用ナット１１
３，１１４を用いて旋回軸用のベアリング１１１，１１
２が装着されている。伸縮駆動用サーボモータ１００を
備え、ボールネジを貫通させた中央機構部の基部１１０
は、旋回軸用ベアリング１１１，１１２を介して軸Ｇ−
Ｇ’周り（Ｚ軸方向周り）で回転可能にキャリアアセン
ブリ１５（図１参照）の取付部ＭＴに対して支持されて
いる。

【００７０】そして、中央機構部の基部１１０には、タ
イミングギア１１５，１１６、タイミングベルト１１７
を含む伝動機構を介して、モータホルダＭＨに装着され
た旋回駆動用サーボモータ１２０に結合されている。

【００７１】図４（ｂ）に示されているように、加工ヘ
ッドＫ１，Ｋ２及び中央機構部には各々ボールスプライ
ン８５ａ，８５ｂ，９５ａ，９５ｂ，１０９ｅ，１０９
ｆが設けられ、更に、それらと係合するスプラインガイ
ド１０９ａ〜１０９ｄがボールネジ左右ネジ部１０７，
１０８と平行に設けられている。このような機構によ
り、２つの加工ヘッドＫ１，Ｋ２間の離接運動、即ち旋
回・伸縮アームの伸縮運動が円滑にガイドされる。

【００７２】図４に示した実施形態においては、加工ヘ
ッドＫ１，Ｋ２間の相対的な位置関係は、両者間の離接
変位（伸縮）、両者間の軸Ｇ−Ｇ’周りの回転変位によ
って変化させることが出来る。即ち、コントローラ２０
からからの移動指令によって伸縮駆動用サーボモータ１
００が回転すると、ボールネジの左右ネジ部１０７，１
０８が回転し、ボールナット８４，９４が軸Ｄ−Ｄ’に
沿って、両者の中点から離れる方向あるいは接近する方
向に移動する。その結果、加工ヘッドＫ１，Ｋ２間の距
離が増大または縮小する。これが旋回・伸縮アームの伸
縮運動である。

【００７３】また、コントローラ２０からからの移動指
令によって旋回駆動用サーボモータ１２０が回転する
と、タイミングギア１１５，１１６、タイミングベルト
１１７を含む伝動機構を介して中央機構部の基部１１０
に回転力が伝えられる。これにより、旋回軸用ベアリン
グ１１１，１１２を介して取付部ＭＴに支持された中央
機構部の基部１１０は、軸Ｇ−Ｇ’（Ｚ軸）周りで回転
する。その結果、ボールネジ左右部１０７，１０８、ス
プラインガイド１０９ａ〜１０９ｄと共に加工ヘッドｋ
１，ｋ２が軸Ｇ−Ｇ’周りで旋回する。これが旋回・伸
縮アーム１６の旋回運動である。このような伸縮運動と
旋回運動を組合わせることで、伸縮運動と旋回運動のレ
ンジの制限内で、加工ヘッドＫ１，Ｋ２に任意の相対的
な位置関係を取らせることが可能である。

【００７４】今仮に、加工ヘッドＫ１，Ｋ２の中点（軸
Ｄ−Ｄ’と軸Ｇ−Ｇ’の交点）と各加工ヘッドＫ１，Ｋ
２の距離は常に等しくｄ（加工ヘッドＫ１，Ｋ２間の距
離は２ｄ）であり、伸縮レンジをＬ1 ≦ｄ≦Ｌ2 、Ｘ軸
方向を基準（０°）として測った加工ヘッドＫ１の方向
（軸Ｇ−Ｇ’から見た軸Ｅ−Ｅ’の方向）を角度ωで表
わし、旋回運動のレンジを実質無制限−Ψ≦ω≦＋Ψ
（但し、Ψは非常に大きな有限値）、中点（軸Ｇ−
Ｇ’）の位置を（Ｘ0 ，Ｙ0 ）とした時、加工ヘッドＫ
１（軸Ｅ−Ｅ’），Ｋ２（軸Ｆ−Ｆ’）の位置（Ｘ1 ，
Ｙ1 ），（Ｘ2 ，Ｙ2）は各々次式［２］，［３］で与
えられる。本式は、加工ヘッドＫ１，Ｋ２の位置制御を
行なう際の基礎式となる。 （Ｘ1 ，Ｙ1 ）＝（Ｘ0 ＋ｄcos ω，Ｙ0 ＋ｄsin ω） ・・・［２］ （Ｘ2 ，Ｙ2 ）＝（Ｘ0 −ｄcos ω，Ｙ0 −ｄsin ω） ・・・［３］ 但し、Ｌ1 ≦ｄ≦Ｌ2 ，−Ψ≦ω≦＋Ψ なお、式［３］は、次式［４］のようにも変形出来る。 （Ｘ2 ，Ｙ2 ）＝（Ｘ1 −２ｄcos ω，Ｙ1 −２ｄsin ω） ・・・［４］ これは、旋回・伸縮レンジの条件に抵触しない限り、伸
縮駆動用サーボモータ１００と旋回駆動用サーボモータ
１２０を制御を通して、加工ヘッドＫ１に対する加工ヘ
ッドＫ２の相対位置を任意に制御出来ることを意味して
いる。その意味では、この図４に示した実施形態は、図
２に示した実施形態と同等の機能を有している。

【００７５】従って、図３（ａ），（ｂ）に示した加工
パターンについて説明した加工手順は、各駆動モータＬ
Ｍ１，ＬＭ２，１００，１２０の制御内容に上記基礎式
［１］と［２］〜［４］の差異に相当した違いがある点
を除けば、基本的な変更なく、図４に示した実施形態に
ついても適用可能である。また、その際に図２に示した
実施形態におけると同様の効率の向上が期待出来ること
も言うまでもない。

【００７６】ここまでは、二組の実施形態とそれと適合
関係にある加工パターンについて説明したが、この他
に、ワーク載置面を鋏むように２つ（またはそれ以上）
の加工ヘッドを配置し、これらをワーク載置面と平行な
面内で協調的に動作させるようにしても良い。図５は、
そのような事例を簡素化して描示したものである。

【００７７】同図に示したように、２個の加工ヘッドＨ
A ，ＨB を個別のＸＹ駆動機構１３０，１４０上に搭載
し、ワーク載置面ＷＰを鋏むように配置する。そして、
各ＸＹ駆動機構１３０，１４０を数値制御装置を内蔵し
たコントローラに各々接続する。また、各加工ヘッドＨ
A ，ＨB には、図１に示したと同様に、レーザ光分配ユ
ニットを介してＹＡＧレーザ発振器の出力光を供給する
ための光ファイバＦＢ１，ＦＢ２が光学的に接続され
る。

【００７８】各加工ヘッドＨA ，ＨB の内部構造は、図
２、図４に関連したもの同様であるが、本実施形態では
レーザ光の照射を表面、裏面あるいは両面のいずれから
も行える。また、図２あるいは図４に示した実施形態で
は、加工ヘッド間距離を接近させることに構造上の理由
から生じる限界（伸縮レンジの下限）があったが、本実
施形態では、この制限が大幅に緩和される。

【００７９】但し、両者を近接させた状態でレーザ照射
を行なうと相手方の加工ヘッド、光伝送路、レーザ発振
器等を損傷する可能性があるので、同点を同時に表裏か
ら加工するようなことは避ける必要がある。例えば、コ
ントローラに加工プログラムをチェックするソフトウェ
アを教示しておき、レーザ光照射中に加工ヘッドＨA，
ＨB が予め定めた限界値を越えて接近しないことを確認
してから、加工プログラムを実行するなどの方策が考え
られる。

【００８０】なお、このような表裏照射型のレーザ加工
装置を用いても図３（ａ），（ｂ）に例示したような加
工パターンについて、効率化が図られることは、これま
での説明から明らかであろう。

【００８１】以上、三組の加工ヘッド配列・駆動形態と
それと適合関係にある加工パターンについて説明した
が、本発明はこれらの例に限定されるものでは無い。即
ち、多様な加工パターンについて加工の効率化を図るべ
く、加工ヘッドの個数、配列、運動の自由度（旋回、伸
縮等）などについて、種々変形することが許容されるこ
とは言うまでもない。例えば、図２に示した実施形態で
設けられている伸縮アームの本数を２本として、直線状
に並ぶ３個の加工ヘッド（中央の１個に対して他の２個
が離接、旋回）あるいは円周上に並ぶ４個の加工ヘッド
（４個が中央機構部に対して離接、旋回）を用いたレー
ザ加工装置を構成することも出来る。

【００８２】また、本実施形態では複数の加工ヘッドに
レーザビームを供給するために、１台のレーザ発振器の
出力をビーム分配ユニットで分配し、光ファイバで導光
する方式を採用したが、２台以上のレーザ発振器やビー
ム分配ユニットを使用して実効的な出力を上げても良
い。炭酸ガスレーザを用いる場合には光ファイバが使用
出来ないので、ミラーによる導光、光束分割等により各
加工ヘッドへのレーザビームの供給を行うことが必要と
なる。

【００８３】加工ヘッドを移動させるための駆動機構と
して、本実施形態で採用した「ＸＹ方向並進移動＋Ｚ軸
周りの回転＋加工ヘッド間の離接移動」以外のものを採
用しても良い。例えば、サーボモータを用いたＺ軸方向
並進移動機構（ワーク面との距離調整機構）を追加した
り、場合によっては、並進移動はＸ軸方向のみとするこ
となども考えられる。

【００８４】更に、加工ヘッドとワーク間の相対的な移
動の一部（例えば、広範囲のＸＹ並進移動）をワークテ
ーブル側で行ない、複数の加工ヘッドの一体的な移動
（キャリアアセンブリの並進、回転）と加工ヘッド相互
間の移動（伸縮、旋回）と組み合わせて各加工ヘッドの
位置決めを行なう方式を採用することも可能である。

【００８５】

【発明の効果】本発明のレーザ加工装置によれば、複数
の加工ヘッドを加工ヘッド相互間の位置関係に自由度を
持たせて協調的に移動させることが出来るため、従来構
造のレーザ加工装置を使用した場合に比して加工作業の
効率が向上する。

【００８６】例えば、状況に応じて次のような形で効率
化が図られる。 （１）多数の加工図形について経時的な加工を実行する
場合、従来の加工ヘッドを単独搭載したレーザ加工装置
では、一つの図形の加工から次の図形の加工への移行時
にレーザビーム照射を止めたロスタイムが多く生じてい
たが、本発明のレーザ加工装置によれば、一部の加工ヘ
ッドを選択した加工（レーザビーム照射）と他の加工ヘ
ッド（レーザビーム非照射）を次の加工図形の加工開始
点へ先行移動させることで、加工ヘッドの移動のみのた
めに消費されるロスタイムが削減される。

【００８７】（２）多数の加工図形についての同時的な
加工は、従来の単独の加工ヘッドを単独搭載したレーザ
加工装置では原理的に不可能であったが、本発明のレー
ザ加工装置によれば、加工図形の種類が単数、複数いず
れであっても、複数の加工ヘッドから同時的にレーザビ
ーム照射を行なう同時加工が可能になる。

【００８８】（３）ワークの両面側からの加工が可能な
場合、あるいは両面についての加工が要求される場合、
従来の単独の加工ヘッドを単独搭載したレーザ加工装置
では両面の加工を同時に進行させることは原理的に不可
能であったが、本発明のレーザ加工装置によれば、複数
の加工ヘッドの配置形態の設計を選択することで、ワー
クの両面側から同時的な加工が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をＹＡＧレーザ発振器を用いたレーザ加
工装置に適用した場合の概略構成を斜視図で示したもの
である。

【図２】図１に示したレーザ加工装置の加工ヘッドとそ
の周辺部分の構造を拡大し、（ａ）旋回・伸縮アーム、
加工ヘッドの各主軸Ａ−Ａ’，Ｂ−Ｂ’，Ｃ−Ｃ’が通
る面に沿った断面図、並びに（ｂ）各加工ヘッドの基部
側から見た上面図で示したものである。

【図３】（ａ），（ｂ）は、図１、図２に示したレーザ
加工装置を用いることによって加工の効率化が可能な加
工パターンの２つの例について説明する図である。

【図４】本発明に従ったレーザ加工装置の加工ヘッドと
その周辺部分の構造の別の例を拡大し、（ａ）旋回・伸
縮アーム、加工ヘッド、中央機構部の各主軸Ｄ−Ｄ’，
Ｅ−Ｅ’，Ｆ−Ｆ’，Ｇ−Ｇ’が通る面に沿った断面
図、並びに（ｂ）各加工ヘッドの基部側から見た上面図
で示したものである。

【図５】本発明の更に別の実施形態について説明する図
で、ワーク載置面を鋏むように２つの加工ヘッドを配置
し、これらをワーク載置面と平行な面内で協調的に動作
させるようにした事例が簡素化して描示されている。

【図６】炭酸ガスレーザを利用したレーザ加工装置を例
にとり、従来のレーザ加工装置の概略構成を斜視図で示
したものである。

【符号の説明】

１ レーザ加工装置（従来） ２ 炭酸ガスレーザ発振器 ３，２０ コントローラ ４ 加工機本体部 ５ 加工ヘッド ６ 加工ノズル ７ Ｘ軸駆動用ボールネジ ７Ａ Ｘ軸駆動用ボールネジ ７Ｂ Ｘ軸駆動用直動ベアリング ８ Ｙ軸駆動用ボールネジ ９ Ｙ軸駆動用サーボモータ １０ レーザ加工装置（本発明） １１ ＹＡＧレーザ発振器 １２ ビーム分配ユニット（ビームスプリッタユニット
またはビーム時分割ユニット） １３，ＦＢ１，ＦＢ２ 光ファイバ １４ 光ファイバ束 １５ キャリアアセンブリ １６ 旋回・伸縮アーム １７ Ｘ軸直動ベアリング １８ Ｙ軸直動ベアリング ３０ 加工ヘッドＨ１の基部 ３１ 加工ヘッドＨ１の円筒部 ３２，４２，８２，９２ 光ファイバホルダ ３３，４３，７３，８３ 光ファイバ出射端 ３４ａ，３４ｂ 旋回軸用ベアリング ３５ａ，３５ｂ，１１５，１１６ タイミングギア ３６ 旋回駆動用サーボモータ ３７，１１７ タイミングベルト ３８，１１３，１１４ ベアリング固定用ナット ３９ａ，３９ｂ，４４ａ，４４ｂ，８５ａ，８５ｂ，９
５ａ，９５ｂ，１０９ｅ，１０９ｆ ボールスプライン ４０ 加工ヘッドＨ２の基部 ４１ 加工ヘッドＨ２の円筒部 ５０ 伸縮駆動用サーボモータ ５１ カップリング ５２，１０８ ボールネジ ５３ａ，５３ｂ，１０９ａ〜１０９ｄ スプラインガイ
ド ８０ 加工ヘッドＫ１の基部 ８１ 加工ヘッドＫ１の円筒部 ８４，９４ ボールナット ９０ 加工ヘッドＫ２の基部 ９１ 加工ヘッドＫ２の円筒部 １００ 伸縮駆動用サーボモータ １０１ ロータ １０２ ステータ １０３，１０４ オイルシール １０５，１０６ 伸縮駆動サーボモータ用ベアリング １０７ ボールネジ左ネジ部 １０８ ボールネジ右ネジ部 １１０ 中央機構部の基部 １１１，１１２ 旋回軸用のベアリング １２０ 旋回駆動用サーボモータ １３０，１４０ ＸＹ駆動機構 ＡＧ１，ＡＧ２，ＡＧ１１，ＡＧ１２ アシストガス導
入口 Ｈ１，Ｈ２，Ｋ１，Ｋ２，ＨA ，ＨB 加工ヘッド ＬＢ レーザビーム ＬＭ１ Ｘ軸駆動リニアモータ ＬＭ２ Ｙ軸駆動リニアモータ ＬＳ１１，ＬＳ１２，ＬＳ２１・・・ＬＳ７２ 集光レ
ンズ Ｍ１，Ｍ２ ミラー ＭＨ モータホルダ ＭＴ キャリアアセンブリの取付部 Ｎ１，Ｎ２，Ｎ１１，Ｎ１２ 加工ノズル Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，Ｐ11 〜Ｐ23 加工開始／終了点 Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ 丸孔 Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 角孔 Ｗ ワーク ＷＰ ワーク載置面

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つのレーザ発振器を含むレ
   ーザ発振手段と、複数の加工ヘッドと、前記レーザ発振
   手段の出力光を前記複数の加工ヘッドに伝送する伝送手
   段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的な変位を与える
   加工ヘッド相対変位手段と、前記複数の加工ヘッドを一
   体的に且つワークに対して相対的に移動させる一体的移
   動手段と、前記レーザ発振手段、加工ヘッド相対変位手
   段並びに前記一体的移動手段を制御する制御手段を備え
   たレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 少なくとも一つのレーザ発振器を含むレ
   ーザ発振手段と、複数の加工ヘッドと、前記レーザ発振
   手段の出力光を前記複数の加工ヘッドに伝送する伝送手
   段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的な変位を与える
   加工ヘッド相対変位手段と、前記複数の加工ヘッドを一
   体的に且つワークに対して相対的に移動させる一体的移
   動手段と、前記レーザ発振手段、加工ヘッド相対変位手
   段並びに前記一体的移動手段を制御する制御手段を備
   え、 前記加工ヘッド相対変位手段は、前記複数の加工ヘッド
   に相互的な離接変位を与える手段を含んでいる、レーザ
   加工装置。
3. 【請求項３】 少なくとも一つのレーザ発振器を含むレ
   ーザ発振手段と、複数の加工ヘッドと、前記レーザ発振
   手段の出力光を前記複数の加工ヘッドに伝送する伝送手
   段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的な変位を与える
   加工ヘッド相対変位手段と、前記複数の加工ヘッドを一
   体的にワークに対して相対的に移動させる一体的移動手
   段と、前記レーザ発振手段、加工ヘッド相対変位手段並
   びに前記一体的移動手段を制御する制御手段を備え、 前記加工ヘッド相対変位手段は、前記複数の加工ヘッド
   の内の一つの加工ヘッドの主軸周りで前記複数の加工ヘ
   ッドの内の他の少なくとも一つの加工ヘッドを旋回変位
   させる手段を含んでいる、レーザ加工装置。
4. 【請求項４】 少なくとも一つのレーザ発振器を含むレ
   ーザ発振手段と、複数の加工ヘッドと、前記レーザ発振
   手段の出力光を前記複数の加工ヘッドに伝送する伝送手
   段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的な変位を与える
   加工ヘッド相対変位手段と、前記複数の加工ヘッドを一
   体的に且つワークに対して相対的に移動させる一体的移
   動手段と、前記レーザ発振手段、加工ヘッド相対変位手
   段並びに前記一体的移動手段を制御する制御手段を備
   え、 前記加工ヘッド相対変位手段は、前記複数の加工ヘッド
   に相互的な離接変位を与える手段と、前記複数の加工ヘ
   ッドの内の一つの加工ヘッドの主軸周りで前記複数の加
   工ヘッドの内の他の少なくとも一つの加工ヘッドを旋回
   変位させる手段を含んでいる、レーザ加工装置。
5. 【請求項５】 少なくとも一つのレーザ発振器を含むレ
   ーザ発振手段と、複数の加工ヘッドと、前記レーザ発振
   手段の出力光を前記複数の加工ヘッドに伝送する伝送手
   段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的な変位を与える
   加工ヘッド相対変位手段と、前記複数の加工ヘッドを一
   体的に且つワークに対して相対的に移動させる一体的移
   動手段と、前記レーザ発振手段、加工ヘッド相対変位手
   段並びに前記一体的移動手段を制御する制御手段を備
   え、 前記加工ヘッド相対変位手段は、前記複数の加工ヘッド
   の内の一部を支持する伸縮・旋回アームと該伸縮・旋回
   アームのための伸縮・旋回駆動手段を含み、 前記伸縮・旋回アームの伸縮によって前記相互的な離接
   変位が与えられ、前記伸縮・旋回アームの旋回によって
   前記複数の加工ヘッドの内の一つの加工ヘッドの主軸周
   りでの旋回変位が与えられるようになっている、レーザ
   加工装置。
6. 【請求項６】 少なくとも一つのレーザ発振器を含むレ
   ーザ発振手段と、複数の加工ヘッドと、前記レーザ発振
   手段の出力光を前記複数の加工ヘッドに伝送する伝送手
   段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的な変位を与える
   加工ヘッド相対変位手段と、前記複数の加工ヘッドを一
   体的にワークに対して相対的に移動させる一体的移動手
   段と、前記レーザ発振手段、加工ヘッド相対変位手段並
   びに前記一体的移動手段を制御する制御手段を備え、 前記加工ヘッド相対変位手段は、前記複数の加工ヘッド
   の内の一部を支持する伸縮・旋回アームと該伸縮・旋回
   アームのための伸縮・旋回駆動手段を含み、 前記伸縮・旋回アームの伸縮によって前記相互的な離接
   変位が与えられ、前記伸縮・旋回アームの旋回によって
   前記伸縮・旋回アームの中央部を通り前記伸縮・旋回ア
   ームの主軸と直交する軸周りでの旋回変位が与えられる
   ようになっている、レーザ加工装置。
7. 【請求項７】 少なくとも一つのレーザ発振器を含むレ
   ーザ発振手段と、複数の加工ヘッドと、前記レーザ発振
   手段の出力光を前記複数の加工ヘッドに伝送する伝送手
   段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的な変位を与える
   加工ヘッド相対変位手段と、前記レーザ発振手段、加工
   ヘッド相対変位手段を制御する制御手段を備え、 前記複数の加工ヘッドの内の一部と残りの加工ヘッドと
   は、ワーク載置面を鋏んで配置されている、レーザ加工
   装置。
8. 【請求項８】 少なくとも一つのレーザ発振器を含むレ
   ーザ発振手段と、複数の加工ヘッドと、前記レーザ発振
   手段の出力光を前記複数の加工ヘッドに伝送する伝送手
   段と、該複数の加工ヘッドの間に相対的な変位を与える
   加工ヘッド相対変位手段と、前記レーザ発振手段、加工
   ヘッド相対変位手段を制御する制御手段を備え、 前記複数の加工ヘッドの内の一部と残りの加工ヘッドと
   は、ワーク載置面を鋏んで配置されており、 前記加工ヘッド相対変位手段が、前記ワーク載置面の一
   方側に配置される加工ヘッドを前記ワーク載置面に平行
   面内で移動させるための手段と、前記ワーク載置面の他
   方側に配置される加工ヘッドを前記ワーク載置面に平行
   面内で移動させるための手段とを含んでいる、レーザ加
   工装置。
9. 【請求項９】 前記一体的移動手段が、前記複数の加工
   ヘッドを一体的に少なくとも一軸方向に沿って並進移動
   させる機構を含んでいる、請求項１〜請求項６のいずれ
   か１項に記載されたレーザ加工装置。
10. 【請求項１０】 前記伝送手段が、前記レーザ発振手段
    の出力光を前記複数の加工ヘッドに対応した複数のチャ
    ンネルに選択的に分配するレーザ光分配手段を含み、 前記分配手段による前記複数のチャンネルに対するレー
    ザ光の選択的分配が、前記制御手段による制御を介して
    行なわれる、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載
    されたレーザ加工装置。