JPS6250094A - レ−ザ光線による切断機械 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明はレーザ光線による切断機械に係り、特に金ｉｓ
板又は他の同様な板状材料の切断に使用するのに適した
レーザ光線による切断機械に関する。

［発明の技術的背頭およびその問題点コ今日、レーザ光
線を利用した切断機械において、焦点集中ヘッドは、関
節接合してある支持構造によって可動的に支えられてお
り、該支持構造が予め定められた切断経路にそって上記
ヘッドを移動せしめるように駆動され、その経路はより
精巧な機械では三次元とすることのできる切断機械は公
知である。この方法においては、平らな薄板でも漏斗状
の薄板にもどのような形状の切断をも実施できる。

上記の機械に用いられるレーザは極めて高い完成度に達
しており、かつ金属薄板又は著く厚い他の同様の板状材
料を切断することができるにも拘わらず、若干の場合に
は、実際に得られた結果の品質が満足なものではない。

実際に行われた切断が時どき所望のきれいさ及び精！度
に欠けている。

上記の欠陥は一般に焦点集中レンズによるものではなく
、薄板に不規則に分布している小さな凸凹による。これ
らの凸凹はヘッドの運動プログラムで考慮に入れること
ができず、混乱の大きな原因である。実際に完璧な切断
を得るには、レーザ切断すべき薄板の表面から特定かつ
厳密に不変の距離に保たれるように、焦点集中しなくて
はならないことは公知である。明らかに、切断線にそっ
て分布した凸凹の各々に対応して、上記距離が変動し、
その結果レーザ光線束のエネルギーの一部のみが切断す
べき薄板へ伝達されることになる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記の不都合を解消することのできる
レーザ光線による切断機械を提供することである。

本発明の別の目的は切断Ｊべぎ薄板の極部的異形から導
かれる不都合が、実質上有意でない惰力及び振動を生じ
るように実現される焦点運動によって、極めて明確に排
除される切断機械を提供することである。

［発明の概要］ 上記の目的は焦点集中ヘッド、該ヘッド支持の関節接合
構造、制御ユニット、該関節接合構造により支持され、
何らかの形状の切断経路にそって空間内で該ヘッドを動
かすため１．また作動中に切断すべき板状材料の表面か
ら特定の理論的距離に出口ノズルを保って該ヘッドを保
持するため該制御ユニットにより制御される駆動手段を
包含するものであって、該ヘッドには相対的に該ノズル
の軸に平行な方向に可動の第１及び２の部分の画部分の
一方が相互に一体的な該ノズルと焦点集中レンズとを包
含しているもの、及び作動中の該ノズルを該表面から特
定の距離に保つように該制御ユニットとは無関係に軸方
向運動を制御するために該画部分の間に介在させである
サーボａｍがあることを特徴とするレーザ光線による切
断機械に関する本発明により達成される。

本発明のその他の特徴及び利点は以下の限定的ではない
実施形式を示す添付図面を′参照しての記述から明らか
になる。

［発明の実施例］ 第１図には、以下において軸Ｙと称される水平方向にそ
って光線束３を発振し得る強力なレーザ発生ｔｉ２と、
関節接合構造４とを含み、構造４の下方に水平姿勢にか
つ軸Ｙに直角で軸×と称される水平方向に可動に配置し
てある載物台５に支えられている対象（図示せず）上に
光線３の焦点を集中することのできる切％ＦｊＭ械１を
示す。

構造４は軸Ｙの方向に向けられたビーム７を支持しかつ
モータ９によってその位置が制御されるキャリッジ８の
ための案内として機能する２本の支柱６を包含する。キ
ャリッジ８は軸Ｘ及び軸Ｙに垂直な軸Ｚと称される方向
にそって配向され、そして軸Ｚにそってモータ１１の作
用により可動の支柱１０のための案内として機能する。

図示してない一変形によると、キャリッジ８は省略され
、かつ支柱１０は単に軸Ｚにそってのみ可動であり、一
方載物台５は軸Ｘの方向にも軸Ｙの方向にも可動である
。

第２図に示してあるものによると、支柱１０の断面形状
は、レーザ発生機２に向けられた部分が解放したＣ字形
であり、その内部に鏡１２を受入れている。鏡１２はキ
ャリッジ８に対して固定してあり、この鏡１２に入射す
る光線束３を軸Ｚにそって下方の角度要素１４内部に収
容された第２の鏡１３へ反射することができる。要素１
４は軸２に平行な第１の筒状突起１５を備え、該突起１
５は支柱１０の下端に回転可能連結されてモータ１６及
び関連の伝導装置１７によって軸Ｚを中心にして回転で
きる。さらに、要素１４には、平面ＸＹに平行の第２の
筒状突起１８が設けである。

該突起１８には、これと同軸で焦点集中ヘッド２０から
半径方向に延びている筒状突起１９が回転可能に嵌合し
てある。ヘッド２０はモータ２１によって突起１８の軸
を中心にして回転でき、モータの出力ビ二Ａン２２はそ
のヘッド２０に取付けられた歯車２３と噛合してある。

載物台５上に置かれた切断すべき物品の特定の切断線に
沿うヘッド２０の相対運動はコンピュータ等のごとき制
御装置２４によって制御される。

制御装置２４は、上記相対運動中、ヘッド２０がつねに
切断点において切断すべき物品の表面に垂直に保たれる
ように制御する。

とくに第４図及び第５図に図示してあるものによると、
突起１９は筒状体２５から半径方向に延びており、筒状
体２５の上端は突起１９と係合してある部分と対向する
部分において切断してある。

この切断部分は、外部にフィンつき放熱器２９の設けで
ある枠２８上にねじ２７に取付けられている鏡２６によ
って閉じられている。

筒状体２５は、外部の四つの平な側面３０１３１．３２
及び３３によって画成されるほぼ正方形の断面形状を成
している。突起１９は、表面３１及び３３の間に配置さ
れ、表面３２と対向している表面３０から水平に延びて
いる。

筒状体２５は凹面を下へ向けて湾曲した天井３５と２つ
の側壁３６とを包含するほぼＵ字形の空洞体３４の内部
に滑動可能に取付けられている。

前記各側壁３６には空所３７があり、内側は表面３１及
び３３と対をなす平坦表面３８によって限定されている
。

各空所３７が要素１４の方へ向けられた部分は、壁３９
によって閉じられている。壁３９の外面は表面３０とほ
ぼ同一平面上にあり、それに隣接する部分に縦の凹所４
０がある。凹所４０はその内部に特に第５図及び第６図
に示すボール使用の案内４１を受入れ、それの第２レー
ル４４はねじ４３によって壁３９に結合されており、ま
たそれの第２レール４４はねじ４５により歯車２３の端
面４６に結合され、かつ筒状体２５の軸と平行に延びて
いるリブ４７と接触している。

空洞体３４の下部には、断面形状の外形がほぼ正方形の
環４８があり、空洞体３４の壁３５からの距離は筒状体
２５の長さより良い。環４８は壁３６の下端と関連して
おり、かつ筒状体２５の下端より下方に配置してある。

筒状体２５は、その下端と環４８の上端との間に遊びを
保持して位置している外側中央のフランジ５０を備え、
かつ環４８に堅固に結合してある円筒形短管４９に嵌合
連結してある。短管４９の７ランジ５０の上方の部分は
筒状体２５にそって延びている軸方向の円筒導管５１の
内周面と滑動可能に、また液密的に嵌合し、一方短管４
９の７ランジ５０の下方の部分は、冷却用流体のための
環状室５２を規定するため環４８の内周面と嵌合してあ
る。環状室５２は一方では外部の該流体の供給導管５３
と、また他方では環状の隙間５４を通って短管４９によ
って画成され、かつ環状室５２と同軸の導管５５と連通
している。

隙間５４は該冷却用流体を焦点集中レンズ５６の内面上
へ向ける方向に形成してある。レンズ５６は導管５５を
密封しかつ環４８の下端と堅固に結合してある第２のｙ
Ａ５７に取付けられている。

ｆｆｊ５７のレンズ５６の下方の部分には、環５７と一
体的でかつ導管５５と同軸の導管６０によって形成され
る第３の環５９の軸方向筒状突起５８が取付けである。

突起５８は外部導管６２によって環状室６１へ供給され
かつ室内６１と導管６０との間の連通の環状管隙間６３
を通ってレンズ５６の外面へ向けられる冷却用流体用環
状室を画成するために環５７に嵌入されている。

導管６０の下部の内周面には、出力ノズル６５がねじ６
４によって調節可蛯に固定してある。ノズル６５は一方
の、場合によっては双方の空所３７内に収容されかつ電
線６７によりノズル６５と連結された回路要素６６とと
もに會ナーボ機構６８のための間隔検出器としての誘導
性トランジューサを構成する。サーボ機構６８には論理
ユニット６９があり、論理ユニット６９は、壁３５の上
方に配置されかつ歯車２３に固定された金具７０により
支えられている。ユニット６９は、一方では回路要素６
６から発振されるところの、ノズル６５の下端と切断す
べき薄板の（図示せず）の特定の平面（以下基準面どし
て示されるもの）との間の有効距離に比例した電気信号
を、また使方では該距離の正しい値に比例する一定の電
気信号を受けることができる。さらに、サーボ機構６８
は金具７０に支えられかつ筒状体２５の軸に平行な出力
軸７２をそなえた線形作動装置７１を含んでいる。出力
軸７２はねじ付き端部７３を有し、該端部がら空胴体３
４、短管４９、環５７及び５９、レンズ５６及びノズル
６５がつるされており、これらは、７ランジ５０が筒状
体２５の下端に接触している上昇位置と、筒状体２５の
全長と壁３５及び環４８の両者間の距離との差だけ離れ
ている下降位置（第４図）との間で軸方向に動かすこと
ができ、この移動距離は数ミリである。切断作用中、ヘ
ッド２０は構造４の内部において、薄板がどのように曲
げてあろうと、薄板を切るために制御装置２４の制御の
下に特定の切断経路にそって動かされる。

切断中、ヘッド２０はそれ自体のノズル６５を、切断す
べき薄板から最適の特定の距離に保持する。

この距離はレンズ５６の焦点がサーボ機構６８の作動の
結果として薄板の基準面上で動かされるようになってい
る。サーボ機構が制御装置２４によって制御される動き
に拘束されることなしに、ノズル６５及びレンズ５６と
それに面している薄板の表面との間の距離を、検出器に
よって連続的に測定検出する。この距離は外部から入力
可能で、もし存在するならば、前記の表面と切断すべき
薄板の基準面との間の距離に等しい一定の値を加えて、
ユニット６９内部においてレンズ５６の焦点距離に等し
い固定値と比較される。構造４が正しく機能じて制御装
置２４によりヘッド２０が正しく配向されるときは、上
記二つの値は一定であり、切断すべき薄板が同じ制御装
置２４に入力してあるプログラムにない変形を有すると
きにのみ相違する。これらの変形の各々は切断すべき薄
板の基準面からレンズ５６の焦点が遠ざかる動作に対応
する。この動作はユニット６９が作動装置７１を作動さ
せてレンズ５６の焦点が切断すべき薄板に対し最適の位
置に保たれるように軸方向に動かことにより制御される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の教示に従って作られた切断機械を略示
する正面図であり、第２図は第１図の細部を略示する断
面図、第３図は第２図の細部の正面図、第４図は第３図
の線ｒｖ　−ｒｖにそった断面図、第５図は第４図の線
ｖ−■にそった断面図、第６図は第４及び５図の細部の
一部断面正面図である。 ２０・・・ヘッド　　　２４・・・制御装置６５・・・
ノズル　　　６８・・・サーボｍ構５６・・・レンズ　
　　２５・・・筒状体７１・・・作動装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光線により板状材料を切断する切断機械で
   あって、焦点集中用ヘッド２０、該ヘッド２０の支持用
   の間接構造４、制御ユニット２４、該ヘッド２０を何ら
   かの形状の切断経路にそつて空間内で動かすために、ま
   た使用中にヘッド２０を、出口ノズル６５をもつて切断
   すべき板状材料の表面から特定の理論的距離に保つため
   に該制御ユニット２４によって制御され、かつ該間接構
   造４によって支えられる駆動手段を包含し、該ヘッド２
   ０は該ノズル６５の軸方向に相対的に可動の第１及び第
   ２の部分２５、３４およびサーボ機構６８を有し、該部
   分の一方は相互に連結された該ノズル６５と焦点集中レ
   ンズ５６とを包含し、前記サーボ機構６８を、該ノズル
   ６５を該表面から特定の距離に保つべく該制御ユニット
   ２４とは無関係に該軸方向運動を制御するために該両部
   分間に介在させてあることを特徴とするレーザ光線によ
   る切断機械。
2. （２）該ノズル６５は該サーボ機構６８のための誘導性
   トランスジューサを構成することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の切断機械。
3. （３）該ヘッド２０の該第１の部分には該ノズル６５と
   同軸の筒状体２５があり、該第２の部分３４は案内４１
   にそって滑動可能に筒状体２５に取付けてあることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の切断
   機械。
4. （４）該案内４１は該筒状体２５と一体的な歯車２３の
   端面にかつ前記筒状体２５に対して垂直の軸に設けてあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の切断
   機械。
5. （５）該第２の部分３４は反射鏡２６を支えていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項ま
   たは第４項に記載の切断機械。
6. （６）該サーボ機構６８は該第１の部分２５によって支
   えられかつ該第２の部分３４に結合してある出力軸７２
   を備えている作動装置７１を包含することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項または
   第５項に記載の切断機械。
7. （７）該作動装置７１が該歯車２３によって支えられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の切
   断機械。