JP3768464B2 - レーザ光線を用いて工作物を加工する工作機械 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光線を用いて工作物を加工する工作機械であって、レーザ光線源と、レーザ加工ヘッドと、前記レーザ光線源から前記レーザ加工ヘッドへレーザ光線を導くための光路と第1の案内構造と第2の案内構造とを有し、
−前記レーザ加工ヘッドが工作物加工に際して前記レーザ光線源に対し相対的に運動可能であり、その際第2の案内構造が前記レーザ加工ヘッドと共に第1の運動軸(x軸)の方向に運動可能に案内されておりかつ第2の案内構造自体が前記レーザ加工ヘッドを、第1の運動軸(x軸)に対し角度を成して延びる第2の運動軸(y軸)の方向に運動可能に案内しており、
−前記光路が偏光器を備えた光線トロンボーンを有し、その際、前記レーザ光線源が前記光線トロンボーンの偏光器に対し高位置に配置されており、前記レーザ加工ヘッドがレーザ光線源に対して相対的に運動した場合に前記偏光器がこの運動に合わせて運動可能に第1の案内構造にて第1の運動軸(x軸)の方向に案内されており、さらに前記光路が少なくとも1つの光線案内エレメントを有し、該光線案内エレメントが前記レーザ光線源と前記光線トロンボーンの偏光器との間の光線の光路に設けられており、この光線案内エレメントで、前記レーザ光線源から発進されたレーザ光線が前記光線トロンボーンの偏光器へ偏向可能であり、
−第2の案内構造が第1の運動軸(x軸)の方向で前記レーザ光線源に向かって1つの運動終端位置へ運動可能でありかつ前記光線トロンボーンの前記偏光器が、前記運動終端位置に第2の案内構造が在る場合に、第1の運動軸(x軸)の方向で前記レーザ光線源(1の下へ運動可能である
形式のものに関する。
【0002】
【従来の技術】
このような工作機械はJP08052587A号明細書により公知である。この公知技術では、第1の案内構造として機械ベットが設けられかつ第2の案内構造として前記機械ベットからその横方向に突出する張出し部が設けられている。前記張出し部は機械ベットに沿って走行可能であり、それ自体レーザ加工ヘッドを機械ベットに対して横方向に案内している。公知の前記機械の光路はレザー光線をレーザ発生器からレーザ加工ヘッドへ導く。前記光路は特に光線トロンボーンを有し、該光線トロンボーンによってレーザ発生器とレーザ加工ヘッドとの間のレーザ光線の長さが、工作物の加工に際してレーザ加工ヘッドにより前記張出し部に沿って実施される運動及び/又は前記張出し部により機械ベットに沿って実施される運動にも拘らずコンスタントに保たれる。その際光線トロンボーンの光線偏向は同様に機械ベットの長手方向へ行なわれる。レーザ加工ヘッドの適当な移動運動に際して光線トロンボーンの光線偏向は機械ベットに当付けられた張出し部の部分の下を走行する必要がある。同時にレーザ発生器は機械ベットに対し、レーザ発生器の下を張出し部が走行できるように持ち上げられる。
【0003】
EP−A−0559916号明細書並びにJP−A−60199586号明細書によれば、レーザ加工ヘッドは工作物テーブルを跨ぐブリッジに取付けられ、そこでブリッジ長手方向に移動可能である機械が公知である。ブリッジ自体はその長手方向に直交する方向に移動させられることができる。このようにして与えられたレーザ加工ヘッドの運動軸は水平な平面を規定し、この水平な平面内に前記レーザ加工ヘッドの作業領域が存在している。前記両機械の光線トロンボーンはレーザ光線の長さ、すなわちレーザ光線源からレーザ加工ヘッドまでのレーザ光線の拡散距離の長さをレーザ加工ヘッドとレーザ光線源との相対運動にも拘わらずコンスタントに保つために働く。その結果、各レーザ加工ヘッドの全作業領域にてレーザ光線の統一的な加工特性が得られる。偏光器として公知の光線トロンボーンはそれぞれ2つの偏光ミラーを有する装置を備えている。当該装置でレーザ光線は光線トロンボーンの領域でほぼU字形の光路に沿って導かれる。
【0004】
EP−A−0559916号明細書による機械の偏光器は、レーザ加工ヘッドの作業領域に、レーザ加工ヘッドを案内するブリッジの横方向に近隣して配置されかつブリッジ長手方向に移動可能である。レーザ光線源はブリッジ長手方向へレーザ加工ヘッドの作業領域に対しずらされている。
【0005】
JP−A−60199586号明細書に記載されている機械の場合にはそれぞれ個有の偏光器を有する2つの光線トロンボーンが設けられている。前記偏光器の1つはレーザ加工ヘッドと一緒に機械のブリッジにブリッジ長手方向に案内されている。第2の偏光器はブリッジと一緒にその横方向に移動可能である。運動方向で見てこの偏光器はブリッジの一方の側に配置され、レーザ光線源はブリッジの他方の側に配置されている。ブリッジがレーザ光線源に向けて設けられた運動終端位置を占めると、ブリッジと一緒にその横方向に移動可能な偏光器、ブリッジ自体並びにレーザ光線源は、偏光器とブリッジとの運動方向で見て相前後して位置する。
【0006】
EP0559916A1号明細書及びJP60199586A号明細書により公知である機械は先きの構成に基づき比較的に大きな基面を有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は冒頭に述べた公知技術から出発して、構造的にコンパクトな機械を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、請求項1の特徴の組合わせによって解決された。請求項1に記載したレーザ光線源と光線トロンボーンの偏光器との相上下した配置並びにこの配置によって可能になるレーザ光線源の下への偏光器の移動に基づき、機械全体の基面は比較的に小さくなった。機械の第2の案内構造はレーザ加工ヘッドを保持し、同様に光線トロンボーンの偏光器のように第1の案内構造にて案内されている。光線トロンボーンは同時に第2の案内構造に沿ったレーザ加工ヘッドの運動を補償するため及び第1の案内構造における第2の案内構造の運動に基づくレーザ加工ヘッドの運動を補償するために役立つ。請求項による運動終端位置に第2の案内構造が位置する場合にはどんな場合でも第2の案内構造とレーザ光線源は、第2の案内構造と光線トロンボーンとに共通の運動軸の方向で相前後して位置している。この結果、この運動軸の方向で見て、レーザ光線源、光線トロンボーンの偏光器並びに第2の案内構造は比較的に小さな空間しか占めない。
【0009】
請求項1の工作機械の特別な実施形態は従属請求項に記載してある。
【0010】
コンパクトな機械構造に関しては、請求項2の特徴も提案されている。第 1 の案内構造の長さは、このような機械の場合には減じられる。
【0011】
同様にコンパクトな機械構造は請求項3の特徴によって達成される。この場合には光線トロンボーンの偏光器を駆動するためにもレーザ加工ヘッドを駆動するためにも同じ駆動ロッドが用いられる。
【0012】
請求項4には光線トロンボーンの偏光器と第2の案内構造との駆動に1つの駆動ロッドを共通して使用する、機能的に確実でかつ製作的並びに組立技術的に簡単な構成の可能性が示されている。
【0013】
請求項5によれば、コンパクトな全体構造を達成するために少なくとも1つの共通の駆動ロッドの他に、光線トロンボーンの偏光器と第2の案内構造とのために少なくとも1つの共通の案内レールが設けられている。
【0014】
以下、図示の実施例に基づき本発明を説明する。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1に示されているように、レーザ加工機、この場合にはレーザ切断機は、機械フレーム2を有し、機械フレーム2には機械長手方向保持体3,4と該長手方向保持体3,4の間にある工作物支持体5とが構成されている。機械長手方向保持体3,4の上にはブリッジ6が第1の運動軸(x軸)の方向に運動可能である。ブリッジ6自体はレーザ切断ヘッド7の形をしたレーザ加工ヘッドを支承しかつ第2の運動軸(y軸)の方向に案内する。これに相応して機械長手方向保持体3,4は第1の案内構造を形成し、ブリッジ6は第2の案内構造を形成する。
【0016】
あとで詳細に説明する、電気的な駆動モータ10,11を有する駆動装置8,9は、ブリッジ6をそれに保持されたレーザ切断ヘッド7と一緒にx軸の方向に移動させる。つまり、簡易化を期して図示しなかった従来の構造の電気的な駆動装置はレーザ切断ヘッド7をy軸の方向に駆動するために役立つ。
【0017】
CO2レーザ12の形をしたレーザ光線源は機械長手方向保持体3の両方の端部の一方に位置している。CO2レーザ12はレーザ光線13を発生させるために役立ち、レーザ光線13は光路14を用いてCO2レーザ12から出発してレーザ切断ヘッド7へ導かれる。このためには光路14は偏光ミラー15,16,17,18を有している。この場合、偏光ミラー16,17は光線トロンボーン20の偏光器19の構成部分である。
【0018】
光線トロンボーン20の偏光器19は機械長手方向保持体3に沿ってx軸の方向に案内されかつ駆動装置21を用いて駆動モータ22を介して動かされる。偏光器19の駆動装置21についてもあとで詳細に説明する。
【0019】
通常の形式で光線トロンボーン20はレーザ光線13の長さ、つまりCO2レーザ12からレーザ切断ヘッド7まで、詳細にはそこに設けられたフォーカスレンズまでのレーザ光線13の拡散距離をコンスタントに保つために役立つ。この目的のためには偏光器19は、レーザ切断ヘッド7が工作物の加工に際して、例えば工作物支持体5の上にある薄板23の切断に際して実施する運動に合わせて移動させられる。レーザ切断ヘッド7が例えば図1にて所定の値だけy軸方向に機械長手方向保持体4に向かって移動させられると、偏光器19は時間的に同時に機械長手方向保持体3に沿ってブリッジ6に向かって移動させられる。レーザ光線13が偏光器19によりU字形に偏向させられた後では、レーザ切断ヘッドによって実施された運動を補償するための偏光器19の移動距離の長さはレーザ切断ヘッド7の移動距離の1/2にしかならない。相応して偏光器19がx軸の方向に移動することによって、x軸の方向でのブリッジ6の移動によって実施されるレーザ切断ヘッド7の運動も補償される。光線トロンボーン20によるレーザ切断ヘッド7の運動の補償、ひいてはこれと関連してレーザ光線13の長さがコンスタントであることによってレーザ切断ヘッド7の全作業領域に亘ってレーザ切断ヘッド7が統一的な加工質をもたらすことが達成される。
【0020】
特に図2から判るようにCO2レーザ12は光線トロンボーン20の偏光器19よりも高位置に配置されている。この結果、偏光器19はレーザ切断ヘッド7の走行運動を補償する運動に際しCO2レーザ12の下へ移動することができる。光路14の偏光ミラー15はCO2レーザ12から発進させられたレーザ光線13を偏光器19へ偏向させる光線案内エレメントとして役立つ。
【0021】
図2においては偏光器19はx軸の方向での運動終端位置で示されている。この場合にはブリッジ6もx軸の方向で運動終端位置を占めることになる。y軸の方向ではレーザ切断ヘッド7は機械長手方向保持体3に向かって設置された終端位置へ移動させられている。ブリッジ6の反対側の端部における終端位置においてはレーザ切断ヘッド7は図2にて破線で示されている。レーザ切断ヘッド7が、図示の運動終端位置にブリッジ6がy軸の方向で留まっている状態で、実線で示された終端位置から破線で示された終端位置へ移動させられると、この運動を補償するためには、偏光器19が図2に示された運動終端位置からレーザ切断ヘッド7の移動距離長さの1/2だけx軸の方向でブリッジ6に向かって移動させられる。相応に図2に示した運転状態ではx軸の方向で偏光器19とブリッジ6との間の間隔が選択されている。この間隔とx軸の方向での偏光器19の寸法とによって、図示の運動終端位置にあるブリッジ6に対する機械長手方向保持体3の突出長さが規定される。
【0022】
図3から図5までにおいては、ブリッジ6のための駆動装置8の駆動ピニオン24と偏光器19のための駆動装置21の駆動ピニオン25とが示されている。駆動ピニオン24,25は電気的な駆動モータ10,22で駆動されかつ共通のラック26と噛合う。このラック26は機械長手方向保持体3にねじで固定され、そこでx軸の方向に延設されている。
【0023】
ラック26に対し平行には機械長手方向保持体3に案内レール27,28が延設され、これらの案内レール27,28も同様に機械長手方向保持体3にねじで固定されている。この場合、案内レール27はブリッジ6と偏光器19とのための共通の案内レールとしてかつ案内レール28は偏光器19だけを案内するために役立つ。案内レール27,28における偏光器19の支承は案内台車29,30,31,32を介して行なわれ、案内レール27に沿ったブリッジ6の案内は案内台車33,34を介して行なわれる。光線トロンボーン20の偏光器19の駆動装置21を制御するため及びブリッジ6のための駆動装置8,9を制御するため及びレーザ切断ヘッド7のための駆動装置を制御するためには図示されていないCNC制御装置が設けられている。このCNC制御装置によって偏光器19の駆動装置21はブリッジ6の駆動装置8,9の制御に合わせてかつレーザ切断ヘッド7の駆動に合わせて制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 レーザ光線源と偏光器を有する光線トロンボーンとレーザ加工ヘッドを有するブリッジとを含めてレーザ加工機械を概略的に示した図。
【図2】 図1の矢印IIの方向から図1の工作機械を見た図。
【図3】 図1と図2の光線トロンボーンの偏光器とブリッジとのための駆動及び案内装置を示した図。
【図4】 光線トロンボーンの偏光器のために設けられた駆動及び案内装置を拡大して示した図。
【図5】 ブリッジのために設けられた駆動及び案内装置を拡大して示した図。
【符号の説明】
1 レーザ切断機、 2 機械フレーム、 3,4 機械長手方向保持体、 5 工作物支持体、 6 ブリッジ、 7 レーザ切断ヘッド、 8,9駆動装置、 10,11 電気的な駆動モータ、 12 CO2レーザ、 13 レーザ光線、 14 光路、 15,16,17,18 偏光ミラー、 19 偏光器、 20 光線トロンボーン、 21 駆動装置、 22 駆動モータ、 23 薄板、 24 駆動ピニオン、 25 駆動ピニオン、 26 ラック、 27,28 案内レール、 29,30,31,32 案内台車
Claims (5)
- レーザ光線(13)を用いて工作物を加工する工作機械であって、レーザ光線源(12)と、レーザ加工ヘッド(7)と、前記レーザ光線源(12)から前記レーザ加工ヘッド(7)へレーザ光線(13)を導くための光路(14)と、第1の案内構造(3,4)と第2の案内構造(6)とを有し、
−前記レーザ加工ヘッド(7)が工作物加工に際して前記レーザ光線源(12)に対し相対的に運動可能であり、その際第2の案内構造(6)が前記レーザ加工ヘッド(7)と共に第1の運動軸(x軸)の方向に運動可能に第1の案内構造(3 , 4)に沿って案内されておりかつ第2の案内構造(6)自体が前記レーザ加工ヘッド(7)を、第1の運動軸(x軸)に対し角度を成して延びる第2の運動軸(y軸)の方向に運動可能に案内しており、
−前記光路(14)が偏光器(19)を備えた光線トロンボーン(20)を有し、その際、前記レーザ光線源(12)が前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)に対し高位置に配置されており、前記レーザ加工ヘッド(7)がレーザ光線源(12)に対して相対的に運動した場合に前記偏光器(19)がこの運動に合わせて運動可能に第1の案内構造(3,4)にて第1の運動軸(x軸)の方向に案内されており、さらに前記光路(14)が少なくとも1つの光線案内エレメント(15)を有し、該光線案内エレメント(15)が前記レーザ光線源(12)と前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)との間の光線(13)の光路に設けられており、この光線案内エレメント(15)で、前記レーザ光線源(12)から発進されたレーザ光線(13)が前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)へ偏向可能であり、
−第2の案内構造(6)が第1の運動軸(x軸)の方向で前記レーザ光線源(12)に向かって1つの運動終端位置へ運動可能でありかつ前記光線トロンボーン(20)の前記偏光器(19)が、前記運動終端位置に第2の案内構造(6)が在る場合に、第1の運動軸(x軸)の方向で前記レーザ光線源(12)の下へ運動可能である
形式のものにおいて、前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)が、レーザ光線源(12)に対して相対的にレーザ加工ヘッド(7)が運動した場合に、第1の運動軸(x軸)の方向で見て、常に第2の案内構造(6)の、前記レーザ光線源(12)に向かって位置する側にて第1の案内構造(3 , 4)に沿って第1の運動軸(x軸)の方向に運動することを特徴とする、レーザ光線を用いて工作物を加工する工作機械。 - 前記第1の案内構造(3,4)が、前記レーザ光線源(12)に向かって設けられた運動終端位置をとる第2の案内構造(6)に対し、該第2の案内構造(6)の、前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)に向いた側にて突出部を有しており、この突出部の、前記第1の運動軸(x軸)の方向の長さが、前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)の該当寸法に、前記レーザ加工ヘッド(7)が第2の運動軸(y軸)の方向に移動した場合に前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)が最大移動可能である距離の長さを加えたものにほぼ相応している、請求項1項記載の工作機械。
- 前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)と前記第2の案内構造(6)とがそれぞれ、前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)又は前記第2の案内構造(6)に運動結合された少なくとも1つの駆動歯車を有する少なくとも1つの駆動装置(8,9,21)を用いて第1の運動軸(x軸)の方向に運動可能であり、この場合、前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)に配属された少なくとも1つの駆動歯車と前記第2の案内構造(6)に配属された少なくとも1つの駆動歯車とが、少なくとも1つの共通の駆動ロッドと協働しており、この駆動ロッドが前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)と前記第2の案内構造(6)との運動軸(x軸)の方向に延びておりかつ当該工作機械の第1の案内構造(3,4)と結合されている、請求項1又は2記載の工作機械。
- 少なくとも1つの共通の駆動ロッドがラック(26)として構成され、前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)に配属された少なくとも1つの駆動歯車と前記第2の案内構造(6)に配属された少なくとも1つの駆動歯車とが前記ラック(26)と噛合う駆動ピニオン(24,25)として構成されている、請求項3記載の工作機械。
- 当該工作機械の前記第1の案内構造(3,4)に、前記少なくとも1つの共通の駆動ロッドに加えて、前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)と前記第2の案内構造(6)とのための少なくとも1つの共通の案内レール(27)が設けられ、該案内レール(27)が前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)と前記第2の案内構造(6)との第1の運動軸(x軸)の方向に延び、該案内レール(27)が前記光線トロンボーン(20)の偏光器(19)と前記第2の案内構造(6)とを前記第1の運動軸の方向に案内している、請求項3又は4記載の工作機械。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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