WO2020065997A1 - レーザ加工機 - Google Patents

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賢一 矢田
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株式会社牧野フライス製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a laser beam machine that irradiates a laser light to a work placed on a table and changes the irradiation position of the laser light on the surface of the work to process the work.
  • Patent Document 1 when forming a circuit by irradiating a laser beam onto the surface of a three-dimensional substrate, the three-dimensional substrate is placed on a jig whose posture is controlled by a positioning mechanism combining a parallel link mechanism and a serial link mechanism.
  • a positioning mechanism combining a parallel link mechanism and a serial link mechanism.
  • the size of the apparatus can be reduced while irradiating the laser light to each surface of the three-dimensional substrate.
  • the positioning jig must be corrected for both the mechanism and the serial link mechanism. Therefore, there is a problem that the setup work is complicated and time-consuming.
  • the present invention has a technical problem to solve the problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a laser processing machine capable of performing high-precision processing with a short processing time and a small setup process.
  • a laser processing machine comprising: a laser oscillator; and a laser irradiation head for irradiating a laser beam from the laser oscillator toward a work, and a galvano scanner for moving an irradiation position of the laser light on the work surface in two directions.
  • a laser irradiation head for changing the attitude of the laser irradiation head, a slide member for supporting the parallel manipulator, and a linear feed shaft for relatively moving the slide member relative to the table in at least two orthogonal directions.
  • the laser processing machine provided with the apparatus is provided.
  • the present invention it is possible to change the posture of the laser irradiation head with respect to the slide member movable in the two orthogonal axes directions, so that it is possible to irradiate the laser beam in a direction that could not be processed conventionally. For example, it is possible to process the side surface extending parallel to the optical axis of the laser irradiation head. Further, according to the present invention, it is possible to change the attitude of the laser irradiation head with respect to the slide member movable in the two orthogonal axes directions. Becomes wider.
  • the laser irradiation head is attached to the slide member via the parallel manipulator, once the laser irradiation head is positioned with respect to the slide member, the work to be processed will change, Even if it is changed, it is not necessary to position the laser irradiation head again with respect to the slide member, so that setup can be performed in a short time.
  • FIG. 1 is a schematic view of a laser processing machine according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a mounting portion of a laser irradiation head of the laser beam machine in FIG. 1. It is a schematic perspective view which shows a galvano scanner. It is a schematic perspective view which shows a parallel link mechanism. It is a schematic diagram explaining the effect
  • a laser beam machine 100 has a bed 102 serving as a base fixed to a floor surface of a factory or the like.
  • a column 104 is erected on a rear portion of the upper surface of the bed 102, and a table 108 is reciprocated along a pair of Y-axis guide rails 106 extending in a horizontal front-rear direction on a front portion of the upper surface of the bed 102. Mounted as possible.
  • a Z-axis slider 140 is attached to the column 104 so as to be able to reciprocate along a pair of Z-axis guide rails 142 extending vertically on the front surface of the column 104.
  • a headstock 144 as a slide member is attached to the Z-axis slider 140 so as to be able to reciprocate along a pair of X-axis guide rails 146 extending in the horizontal direction on the front surface of the Z-axis slider 140.
  • the headstock 144 has at least an upright wall 144a and a lateral wall 144b (FIG. 2) and is formed in a substantially L-shape.
  • the laser irradiation head 110 is attached to the lower surface of the horizontal wall 144b of the head stock 144 via the parallel link mechanism 130. Laser light is introduced into the laser irradiation head 110 from a laser oscillator 156 via a light guide member 158 such as an optical fiber.
  • the headstock 144, the table 108, and the Z-axis slider 140 are driven and positioned in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by X-axis, Y-axis, and Z-axis linear feed shaft devices (not shown).
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis linear feed shaft devices include a ball screw (not shown) extending in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, a headstock 144, a table 108, and a Z-axis slider 140, respectively.
  • a nut (not shown) that is attached to each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis ball screws, and an X-axis, Y that is coupled to one end of each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis ball screws
  • Axis and Z axis servo motors can be provided.
  • the servo motor 150 represents the X-axis, Y-axis, and Z-axis servo motors
  • the ball screw 152 represents the X-axis, Y-axis, and Z-axis ball screws.
  • the control device 160 includes a reading / interpreting unit 162, a parallel link control unit 164, a galvanomirror control unit 166, a positioning control unit 168, and a laser control unit 170 as main components.
  • the processing program is input to the reading and interpreting unit 162, and commands are output from the reading and interpreting unit 162 to the parallel link control unit 164, the galvano mirror control unit 166, the positioning control unit 168, and the laser control unit 168 according to the processing program.
  • the reading interpretation unit 162, the parallel link control unit 164, the galvanometer mirror control unit 166, the positioning control unit 168, and the laser control unit 170 are similar to a CPU (central processing element), a RAM (random access memory), and a ROM (read only memory).
  • Memory devices storage devices such as HDDs (hard disk drives) and SSDs (solid state drives), computer devices including input / output ports and bidirectional buses interconnecting them, related software and X-axis and Y-axis , Z-axis servo motors 150, an X-scan motor 112, a Y-scan motor 116 of a galvano scanner described later, and a power supply for driving actuators such as linear actuators 138-1 to 138-6. it can.
  • the control device 160 may be configured as software as a part of the NC device or the PLC for the laser beam machine 100.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis servo motors 150 are connected to a positioning control unit 168 of the control device 160.
  • the positioning control unit 168 is an NC device, and controls the position of the headstock 144 by controlling the servomotors 150 for the X axis, the Y axis, and the Z axis.
  • the laser oscillator 156 is connected to the laser control unit 170, and is controlled on and off by the laser control unit 170.
  • the parallel link mechanism 130 is a parallel manipulator that supports one end effector by a plurality of serial manipulators provided in parallel.
  • the base 132 is swingably connected to the base 132 as shown in FIG. A Stewart platform having six jacks or linear motion joints 136-1 to 136-6 and an end effector 134 swingably connected to the other end of the linear motion joints 136-1 to 136-6. it can.
  • the base 132 is fixed to the side wall 144b of the head stock 144, and the laser irradiation head 110 is attached to the end effector 134.
  • the plurality of serial manipulators of the parallel link mechanism 130 are connected to the parallel link control unit 164 of the control device 160, and the positions of the end effector 134 relative to the head stock 144 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and , The rotational position is controlled.
  • the linear motion joints 136-1 to 136-6 are linear motion actuators 138-1 to 138 such as, for example, a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder, a servomotor or a stepping motor coupled to a ball screw. -6 can be provided.
  • the linear motion actuators 138-1 to 138-6 are connected to the parallel link control unit 164 of the control device 160, and the lengths of the linear motion joints 136-1 to 136-6 are controlled by the parallel link control unit 164. You. Thus, the position of the end effector 134 relative to the head stock 144 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and the rotational position are controlled.
  • the laser irradiation head 110 includes a galvano scanner that moves the irradiation position of the laser light on the surface of the work W in two directions in the housing 122. More specifically, the laser irradiation head 110 includes a first mirror or X scan mirror 114 forming a galvano mirror, a second mirror or Y scan mirror 118, an X scan motor 112 forming a galvano mirror driving motor, and a Y scan. A motor 116 is provided. The laser irradiation head 110 further includes an f ⁇ lens 120 that is a scanning lens. The laser irradiation head 110 includes a condenser lens (not shown) that collects laser light.
  • the X scan mirror 114, the Y scan mirror 118, the X scan motor 112, the Y scan motor 116, and the f ⁇ lens 120 are disposed in a housing 122.
  • a nozzle 124 for irradiating a laser beam is provided on a lower end surface of the housing 122.
  • the X scan mirror 114 is driven to rotate about an axis parallel to the Z axis by the X scan motor 112.
  • the Y scan mirror 118 is driven to rotate about an axis parallel to the X axis by a Y scan motor 116.
  • the X scan motor 112 and the Y scan mirror 116 are controlled by the galvano mirror control unit 166 of the control device 160.
  • the laser light output from the laser oscillator 156 is introduced into the housing 122 via a light guide member 158 such as an optical fiber, reflected by the X scan mirror 114 and the Y scan mirror 118, passes through the f ⁇ lens 120, and Irradiated from 124 toward the work W (laser light BL).
  • the incident angles ⁇ x and ⁇ y of the laser light BLi incident on the f ⁇ lens 120 with respect to the optical axis O are controlled.
  • the position of the upper laser spot PLS is continuously controlled in two directions perpendicular to the optical axis O of the laser irradiation head 110.
  • the incident angle ⁇ x is an angle between the optical axis O and a straight line Lx formed when the laser beam BLi incident on the f ⁇ lens 120 is projected on the ZX plane
  • the incident angle ⁇ y is the incident laser beam BLi on the YZ plane.
  • the optical axis O of the laser irradiation head 110 is the optical axis of the f ⁇ lens 120, and extends parallel to the Z axis when the parallel link mechanism 130 is at the home position.
  • the end effector 134 is parallel to the base 132.
  • the f ⁇ lens 120 as a scanning lens may be movable in the optical axis direction, and the position of the f ⁇ lens 120 in the optical axis direction may be controlled by the control device 160.
  • the scanning lens may be a telecentric lens instead of the f ⁇ lens.
  • the range that can be irradiated with the laser light indicated by AM in FIG. ′ is not limited.
  • a laser beam applied to a work is condensed by a condensing lens and thus has a tapered conical shape. Therefore, when a groove Gv is formed in the work W, FIG. As shown, the tip side is formed in a narrow tapered shape in cross section.
  • the attitude of the laser irradiation head 110 is changed by the parallel link mechanism 130 so that the optical axis O of the laser irradiation head 110 is inclined with respect to the Z axis, and the groove is set by the galvanometer scanners 112 to 118.
  • the work W has a recess or a pocket as shown in FIG. 8, it is possible to laser-process the side surface of the recess or the pocket.
  • FIG. 2 there is an imaging device 126 fixed to the laser irradiation unit 110 and the end effector 134.
  • the imaging device 126 is used for detecting the irradiation position of the laser light on the surface of the work, and for detecting whether the focus of the laser light is on the work surface or not.
  • Each of the three control means can accurately control the irradiation position, but each has a slight error.
  • the imaging device 126 collectively obtains the errors between the laser irradiation unit 110 and the work without discriminating the three errors, drives the parallel link mechanism 130 to cancel the errors, and collectively obtains the errors. Correct the error.
  • a CCD camera is used as the imaging device 126, but a camera using a CMOS sensor may be used.
  • the parallel link mechanism 130 is used as the control means used for error correction, the error can be corrected by any of the X-axis, Y-axis, and Z-axis linear feed shaft devices and the galvano scanner. .
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis linear feed axes are provided by three irradiation position control means of the X-axis, Y-axis, and Z-axis linear feeders, the parallel link mechanism 130, and the galvano scanner.
  • a positioning program in which a command for controlling the apparatus is described, a parallel link program in which a command for controlling the parallel link mechanism 130 is described, and a galvano program in which a command for controlling the galvano scanner are described.
  • a laser oscillator program for controlling ON / OFF of the laser oscillator is also required.
  • a positioning program is input from a positioning program input unit, and a parallel link program is input from a parallel link program input unit. Since a galvano program is input from the galvano program input unit and a program integration unit that integrates these programs is provided, it can be input to the reading / interpreting unit 162 of the control device 160.
  • Reference Signs List 100 laser processing machine 102 bed 104 column 106 Y-axis guide rail 108 table 110 laser irradiation head 112 X scan motor 114 X scan mirror 116 Y scan motor 118 Y scan mirror 120 f ⁇ lens 122 housing 124 nozzle 130 parallel link mechanism 132 base 134 end Effector 136-1 Linear joint 136-2 Linear joint 136-3 Linear joint 136-4 Linear joint 136-5 Linear joint 136-6 Linear joint 138-1 Linear actuator 138-2 Linear actuator 138 -3 Linear actuator 138-4 Linear actuator 138-5 Linear actuator 138-6 Linear actuator 140 Z-axis slider 142 Z-axis guide rail 14 Headstock 144a upright wall 144b lateral walls 146 X-axis guide rails 150 servomotor 152 ball screw 156 laser oscillator 158 light guiding member 160 controller 162 reading interpreting section 164 parallel link control unit 166 galvanometer mirror controller 168 positioning control section 170 laser controller

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Abstract

テーブル（１０８）に載置、固定したワーク（Ｗ）に対してレーザ光を照射しつつ、ワーク上におけるレーザ光の照射位置を移動して、該ワークを加工するレーザ加工機（１００）が、レーザ発振器（１５６）と、レーザ発振器からのレーザ光をワークへ向けて照射するレーザ照射ヘッド（１１０）であって、レーザ光のワーク表面上の照射位置を２方向に移動させるガルバノスキャナを備えたレーザ照射ヘッドと、レーザ照射ヘッドの姿勢を変更するパラレルマニピュレータ（１３０）と、パラレルマニピュレータを支持するスライド部材（１１４）と、直交する少なくとも２つの方向にスライド部材をテーブルに対して相対移動させる直線送り軸装置（１５０、１５２）とを備える。

Description

レーザ加工機
　本発明は、テーブルに載置されたワークへ向けてレーザ光を照射し、該ワーク表面におけるレーザ光の照射位置を変化させて該ワークを加工するレーザ加工機に関する。
　特許文献１には、立体基板の表面に対するレーザー光照射によって回路を形成するにあたり、パラレルリンク機構とシリアルリンク機構とを組み合わせた位置決め機構で姿勢制御されるジグ上に立体基板を載置し、該位置決め機構と、レーザー光照射位置決め機構により立体基板の複数面に回路を形成するようにしたレーザ加工機が記載されている。
特開２００１－０６８８１７号公報
　特許文献１のレーザ加工機では、立体基板の各面へのレーザー光照射を可能としつつ装置の小型化を図ることができるが、ワーク（立体基板）の取付ジグを交換するたびに、パラレルリンク機構とシリアルリンク機構の双方に対する取付ジグの位置決め補正を行わなければならず、そのため、段取り作業が複雑で時間を要する作業となる問題がある。
　本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、高精度の加工を短い加工時間、少ない段取り工程で実施可能なレーザ加工機を提供することを目的としている。
　上述の目的を達成するために、本発明によれば、テーブルに載置、固定したワークに対してレーザ光を照射しつつ、ワーク上におけるレーザ光の照射位置を移動して、該ワークを加工するレーザ加工機において、レーザ発振器と、レーザ発振器からのレーザ光をワークへ向けて照射するレーザ照射ヘッドであって、レーザ光のワーク表面上の照射位置を２方向に移動させるガルバノスキャナを備えたレーザ照射ヘッドと、前記レーザ照射ヘッドの姿勢を変更するパラレルマニピュレータと、前記パラレルマニピュレータを支持するスライド部材と、直交する少なくとも２つの方向に前記スライド部材を前記テーブルに対して相対移動させる直線送り軸装置とを備えたレーザ加工機が提供される。
　本発明によれば、直交２軸方向に移動可能なスライド部材に対してレーザ照射ヘッドの姿勢を変更することが可能であるので、従来加工できなかった方向へレーザ光を照射することが可能となり、例えば、レーザ照射ヘッドの光軸に平行に延在する側面の加工が可能となる。また、本発明によれば、直交２軸方向に移動可能なスライド部材に対してレーザ照射ヘッドの姿勢を変更することが可能であるので、例えば特許文献１のレーザ加工機と比較して加工範囲が広くなる。
　レーザ照射ヘッドがパラレルマニピュレータを介してスライド部材に取り付けられるので、一旦、レーザ照射ヘッドをスライド部材に対して位置決めしてしまえば、加工すべきワークが変更になったり、加工工程や加工の種類が変更になっても、再びレーザ照射ヘッドをスライド部材に対して位置決めする必要がないので、短時間で段取りすることが可能となる。
本発明の好ましい実施形態によるレーザ加工機の略示図である。 図１のレーザ加工機のレーザ照射ヘッドの取り付け部分を拡大して示す斜視図である。 ガルバノスキャナを示す略示斜視図である。 パラレルリンク機構を示す略示斜視図である。 本発明の作用を説明する略図である。 本発明の作用を説明する略図である。 本発明の作用を説明する略図である。 本発明の作用を説明する略図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
　図１において、本発明の好ましい実施形態によるレーザ加工機１００は、工場等の床面に固定される基台となるベッド１０２を有している。ベッド１０２の上面の後方部分にはコラム１０４が立設され、ベッド１０２の上面の前方部分には、テーブル１０８が、水平前後方向に延設された一対のＹ軸案内レール１０６に沿って往復動可能に取り付けられている。
　コラム１０４には、Ｚ軸スライダ１４０が、コラム１０４の前面に上下方向に延設された一対のＺ軸案内レール１４２に沿って往復動可能に取り付けられている。Ｚ軸スライダ１４０には、スライド部材としてのヘッドストック１４４が、Ｚ軸スライダ１４０の前面に水平左右方向に延設された一対のＸ軸案内レール１４６に沿って往復動可能に取り付けられている。ヘッドストック１４４は、本実施形態では、少なくとも立壁１４４ａと横壁１４４ｂ（図２）とを有して概ねＬ字形に形成されている。ヘッドストック１４４の横壁１４４ｂの下面には、レーザ照射ヘッド１１０が、パラレルリンク機構１３０を介して取り付けられている。レーザ照射ヘッド１１０には、レーザ発振器１５６からレーザ光が光ファイバーのような導光部材１５８を介して導入される。
　ヘッドストック１４４、テーブル１０８およびＺ軸スライダ１４０は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸装置（図示せず）によってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に駆動、位置決めされる。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸装置は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）と、ヘッドストック１４４、テーブル１０８、Ｚ軸スライダ１４０に取り付けられＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各ボールねじに係合するナット（図示せず）、および、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各ボールねじの一端に結合されたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータ（図示せず）を具備することができる。図１では、サーボモータ１５０がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータを代表し、ボールねじ１５２がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各ボールねじを代表している。
　Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータ１５０は制御装置１６０に接続されている。制御装置１６０は、読取解釈部１６２、パラレルリンク制御部１６４、ガルバノミラー制御部１６６、位置決め制御部１６８およびレーザ制御部１７０を主要な構成要素として具備している。加工プログラムが読取解釈部１６２に入力され、読取解釈部１６２から加工プログラムに従って、パラレルリンク制御部１６４、ガルバノミラー制御部１６６、位置決め制御部１６８およびレーザ制御部１６８に指令が出力される。
　読取解釈部１６２、パラレルリンク制御部１６４、ガルバノミラー制御部１６６、位置決め制御部１６８およびレーザ制御部１７０は、CPU（中央演算素子）、RAM（ランダムアクセスメモリ）やROM（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、HDD（ハードディスクドライブ）やSSD（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータ装置、関連するソフトウェアおよびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータ１５０、後述するガルバノスキャナのＸスキャンモータ１１２、Ｙスキャンモータ１１６、および、直動アクチュエータ１３８－１～１３８－６等のアクチュエータを駆動する電源を含んで構成することができる。制御装置１６０は、レーザ加工機１００のためのＮＣ装置やPLCの一部としてソフトウェア的に構成しててもよい。
　Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータ１５０は制御装置１６０の位置決め制御部１６８に接続されている。位置決め制御部１６８はＮＣ装置であり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のサーボモータ１５０を制御することによって、ヘッドストック１４４の位置が制御される。また、レーザ発振器１５６は、レーザ制御部１７０に接続されており、該レーザ制御部１７０によってオンーオフ制御される。
　パラレルリンク機構１３０は、並列に設けられた複数のシリアルマニピュレータによって１つのエンドエフェクタを支持するパラレルマニピュレータであり、例えば、図４に示すような、ベース１３２と、ベース１３２に揺動可能に連結された６つのジャッキまたは直動関節１３６－１～１３６－６と、直動関節１３６－１～１３６－６の他端に揺動可能に連結されたエンドエフェクタ１３４とを有するスチュワートプラットフォームとすることができる。本実施形態では、ベース１３２がヘッドストック１４４の横壁１４４ｂに固定され、エンドエフェクタ１３４にレーザ照射ヘッド１１０が取り付けられる。
　パラレルリンク機構１３０の複数のシリアルマニピュレータは、制御装置１６０のパラレルリンク制御部１６４に接続されており、ヘッドストック１４４に対するエンドエフェクタ１３４の相対的なＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置、および、回転位置が制御される。図４に示す例では、直動関節１３６－１～１３６－６は、例えば、空圧シリンダ、油圧シリンダ、ボールねじに結合されたサーボモータまたはステッピングモータのような直動アクチュエータ１３８－１～１３８－６を備えることができる。直動アクチュエータ１３８－１～１３８－６は、制御装置１６０のパラレルリンク制御部１６４に接続されており、直動関節１３６－１～１３６－６の長さが該パラレルリンク制御部１６４によって制御される。これによって、ヘッドストック１４４に対するエンドエフェクタ１３４の相対的なＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置、および、回転位置が制御される。
　レーザ照射ヘッド１１０は、ハウジング１２２内にレーザ光のワークＷの表面上の照射位置を２方向に移動させるガルバノスキャナを備えている。より詳細には、レーザ照射ヘッド１１０は、ガルバノミラーを構成する第１のミラーまたはＸスキャンミラー１１４、第２のミラーまたはＹスキャンミラー１１８、ガルバノミラー駆動モータを構成するＸスキャンモータ１１２およびＹスキャンモータ１１６を具備する。レーザ照射ヘッド１１０は、更に、走査レンズであるｆθレンズ１２０を具備している。レーザ照射ヘッド１１０は、レーザ光を集光する集光レンズ（図示せず）を具備している。Ｘスキャンミラー１１４、Ｙスキャンミラー１１８、Ｘスキャンモータ１１２、Ｙスキャンモータ１１６およびｆθレンズ１２０はハウジング１２２内に配設されている。ハウジング１２２の下端面には、レーザ光を照射するノズル１２４が設けられている。
　Ｘスキャンミラー１１４は、Ｘスキャンモータ１１２によってＺ軸に平行な軸線周りに回転駆動される。Ｙスキャンミラー１１８はＹスキャンモータ１１６によってＸ軸に平行な軸線周りに回転駆動される。Ｘスキャンモータ１１２およびＹスキャンミラー１１６は、制御装置１６０のガルバノミラー制御部１６６によって制御される。レーザ発振器１５６から出力されたレーザ光は、光ファイバーのような導光部材１５８を介してハウジング１２２内に導入され、Ｘスキャンミラー１１４およびＹスキャンミラー１１８で反射され、ｆθレンズ１２０を通過してノズル１２４からワークＷへ向けて照射される（レーザ光ＢL）。
　Ｘスキャンモータ１１２およびＹスキャンモータ１１６をガルバノミラー制御部１６６によって制御することによって、光軸Ｏに対するｆθレンズ１２０へ入射するレーザ光ＢＬiの入射角θx、θyが制御され、これによってワークＷの表面上のレーザスポットPLSの位置が、レーザ照射ヘッド１１０の光軸Ｏに対して垂直な２方向に連続的に制御される。入射角θxは、ｆθレンズ１２０に入射するレーザ光ＢＬiをＺＸ平面に投影したときにできる直線Ｌxと光軸Ｏとがなす角であり、入射角θyは、入射するレーザ光ＢＬiをＹＺ平面に投影したときにできる直線Ｌyと光軸Ｏとがなす角である。なお、図３の例では、レーザ照射ヘッド１１０の光軸Ｏは、ｆθレンズ１２０の光軸であり、パラレルリンク機構１３０がホームポジションにあるときＺ軸に平行に延びている。パラレルリンク機構１３０がホームポジションにあるとき、エンドエフェクタ１３４はベース１３２に対して平行となっている。
　また、走査レンズとしてのｆθレンズ１２０を光軸方向に移動可能として、該ｆθレンズ１２０の光軸方向の位置を制御装置１６０によって制御するようにしてもよい。また、走査レンズは、ｆθレンズではなくテレセントリックレンズであってもよい。
　本実施形態によれば、図２においてＡＭで示すレーザ光を照射可能な範囲が、つまり加工可能な範囲が、パラレルリンク機構１３０によりレーザ照射ヘッド１１０の姿勢を変更することによって、二点鎖線ＡＭ′で示すように拡大される。
　また、従来、レーザ加工機では、ワークに照射されるレーザ光は集光レンズによって集光されるために先細りの円錐形状となり、従って、ワークＷに溝Ｇvを形成するような場合、図５に示すように、断面において先端側が狭いテーパ状に形成される。本実施形態によれば、パラレルリンク機構１３０によって、レーザ照射ヘッド１１０の光軸ＯがＺ軸に対して傾斜するように、レーザ照射ヘッド１１０の姿勢を変更し、ガルバノスキャナ１１２～１１８によって、溝Ｇvの側面上へのレーザ光の照射位置を移動させることによって、図６において、参照符号Ｃで示すように、側面を垂直に加工しつつ、レーザ照射ヘッド１１０をレーザ加工機１００のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り軸装置によって直交３軸方向に直線送りして、図７に示すように、垂直な側面を有した溝Ｇsを形成することが可能となる。
　また、本実施形態によれば、図８に示すような、ワークＷが凹所またはポケットを有している場合に、凹所またはポケットの側面をレーザ加工することが可能となる。
　本実施形態では、図２に示すように、レーザ照射ユニット１１０やエンドエフェクタ１３４に対し固定された撮像装置１２６を有する。撮像装置１２６は、ワークの表面上のレーザ光の照射位置を検出すること、およびワーク表面上にレーザ光の焦点が合致しているか合っているか検出することに用いられる。本実施形態では、レーザ光の照射位置の制御を行うことが可能なＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸装置、パラレルリンク機構１３０、ガルバノスキャナの３つの照射位置の制御手段がある。３つの制御手段は、それぞれ精度よく照射位置を制御することができるが、それぞれにおいて僅かながら誤差を有する。そのため、誤差の要素が３つ重なり、誤差の補正が難しくなる。そこで、撮像装置１２６で、３つの誤差をそれぞれ区別せずに、レーザ照射ユニット１１０とワークとの間の誤差として一括して求め、パラレルリンク機構１３０を誤差を打ち消すように駆動し、一括して誤差を補正する。これにより、本発明のレーザ加工機のように３つの照射位置の制御手段があっても速やかに効率よく誤差の補正ができる。本実施形態では、撮像装置１２６にＣＣＤカメラを用いているが、ＣＭＯＳセンサを用いたカメラでもよい。また、誤差補正に用いる制御手段としてパラレルリンク機構１３０を用いているが、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸装置、ガルバノスキャナのいずれかであっても、誤差を補正することができる。
　本発明では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸装置、パラレルリンク機構１３０、ガルバノスキャナの３つの照射位置の制御手段があることにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り軸装置を制御するための指令が記載された位置決めプログラムと、パラレルリンク機構１３０を制御するための指令が記載されたパラレルリンクプログラムと、ガルバノスキャナを制御するための指令が記載されたガルバノプログラムとを必要とする。これらに加え、レーザ発振器のＯＮ／ＯＦＦなどの制御を行うレーザ発振器プログラムも必要とする。そのため、加工プログラムを入力することが煩雑になるが、これらについては、それぞれのプログラムを作成した後に、位置決めプログラム入力部から位置決めプログラムを入力し、パラレルリンクプログラム入力部からパラレルリンクプログラムを入力し、ガルバノプログラム入力部からガルバノプログラムを入力し、これらプログラム群を統合するプログラム統合部を有しているため、制御装置１６０の読取解釈部１６２に入力することが可能となっている。
　１００　　レーザ加工機
　１０２　　ベッド
　１０４　　コラム
　１０６　　Ｙ軸案内レール
　１０８　　テーブル
　１１０　　レーザ照射ヘッド
　１１２　　Ｘスキャンモータ
　１１４　　Ｘスキャンミラー
　１１６　　Ｙスキャンモータ
　１１８　　Ｙスキャンミラー
　１２０　　ｆθレンズ
　１２２　　ハウジング
　１２４　　ノズル
　１３０　　パラレルリンク機構
　１３２　　ベース
　１３４　　エンドエフェクタ
　１３６－１　　直動関節
　１３６－２　　直動関節
　１３６－３　　直動関節
　１３６－４　　直動関節
　１３６－５　　直動関節
　１３６－６　　直動関節
　１３８－１　　直動アクチュエータ
　１３８－２　　直動アクチュエータ
　１３８－３　　直動アクチュエータ
　１３８－４　　直動アクチュエータ
　１３８－５　　直動アクチュエータ
　１３８－６　　直動アクチュエータ
　１４０　　Ｚ軸スライダ
　１４２　　Ｚ軸案内レール
　１４４　　ヘッドストック
　１４４ａ　　立壁
　１４４ｂ　　横壁
　１４６　　Ｘ軸案内レール
　１５０　　サーボモータ
　１５２　　ボールねじ
　１５６　　レーザ発振器
　１５８　　導光部材
　１６０　　制御装置
　１６２　　読取解釈部
　１６４　　パラレルリンク制御部
　１６６　　ガルバノミラー制御部
　１６８　　位置決め制御部
　１７０　　レーザ制御部

Claims (3)

  1. 　テーブルに載置、固定したワークに対してレーザ光を照射しつつ、ワーク上におけるレーザ光の照射位置を移動して、該ワークを加工するレーザ加工機において、
    　レーザ発振器と、
    　レーザ発振器からのレーザ光をワークへ向けて照射するレーザ照射ヘッドであって、レーザ光のワーク表面上の照射位置を２方向に移動させるガルバノスキャナを備えたレーザ照射ヘッドと、
    　前記レーザ照射ヘッドの姿勢を変更するパラレルマニピュレータと、
    　前記パラレルマニピュレータを支持するスライド部材と、
    　直交する少なくとも２つの方向に前記スライド部材を前記テーブルに対して相対移動させる直線送り軸装置と、
    　を備えることを特徴としたレーザ加工機。
  2. 　前記パラレルマニピュレータは、前記スライド部材に固定されたベースと、前記ベースに対して並列に設けられた複数の直動関節を介して前記ベースに連結されたエンドエフェクタとを備え、前記レーザ照射ヘッドは前記エンドエフェクタに取り付けられている請求項１に記載のレーザ加工機。
  3. 　レーザ光のワーク表面上の照射位置を撮像する撮像装置を更に備えた請求項１に記載のレーザ加工機。
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