JPH0315273Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の技術分野 本考案は、レーザビームを集光して、ワークに
所定のレーザ加工を施すための装置に関する。

従来技術 レーザビームは、一般にレーザ発振器から放射
され、集光レンズによつてワークの加工面に照射
される。このようなレーザビームの光路過程で
は、レーザビームそのものが厳密に平行な状態で
直進しないため、レーザビームの散乱および拡散
が避けられない。

また、このようなレーザビームの進行の途中
に、複数の反射鏡がある場合には、それらの反射
鏡が厳密な平面に加工できず、わずかな凹面また
は凸面となつているため、反射後のレーザビーム
は、再度の拡散またはわずかな収れん作用を受け
る。したがつて、このようなレーザビームを集光
レンズによつてワークの加工面に集束させると
き、その集光レンズを光軸方向に移動させると、
集光レンズの中心位置およびその焦点位置がレー
ザビームの光路内で変化する。集光状態のレーザ
ビームは、光路途中の拡散または収れん現象の影
響を受け、焦点が変化する。このような焦点位置
の変化は、焦点位置での光束密度の増減となり、
直ちにレーザ加工の精度に悪影響を与える。

考案の目的およびその解決手段 そこで、本考案は、レーザビームの光路長を加
工中においても常に一定とし、これによつてレー
ザビームの光路の途中での拡散および収れんの影
響を受けないようにすることである。

そこで、本考案は、レーザ発振装置の光源と集
光レンズとの間を屈曲自在で光路長に変化のない
ビームガイドによつて連結するようにしている。
また、本考案は、集光レンズを支えるサドルがワ
ークを支えるワークテーブルに対して平行な平面
内で一定の距離を保ちながら支持され、かつレー
ザビームをこれらの平面に対して直光させること
によつて、集光レンズとレーザビームの集束点す
なわちワークの加工面とを常に一定の距離に保つ
ようにしている。

考案の構成 以下、本考案の構成を図に示す一実施例に基づ
いて具体的に説明する。

本考案のレーザ加工装置１は、主要部として、
レーザ発振器２を備えている。このレーザ発振装
置２は定位置に設置されており、その光源２ａか
らの出力すなわちレーザビーム３は、筒状のビー
ムガイド４の内部を通り、サドル５によつて支持
されたヘツド６に達している。

このビームガイド４は、例えば３本のチユーブ
７，８，９を連結することによつて構成されてい
る。そしてこれらのチユーブ７，８，９は、例え
ば３つの垂直方向のＺ軸を中心として、回転継手
１０，１１，１２によつて回動自在、すなわち平
面的にみて屈曲自在に連結されており、その内部
の屈曲位置のミラー１３によつてレーザビーム３
をヘツド６の内部の集光レンズ１４まで常に一定
の光路長で導いている。そして、この集光レンズ
１４の光軸は、Ｘ−Ｙ平面に対して直交状態に設
定されている。

そして上記サドル５は、水平方向のクロスビー
ム１５の案内面１５ａによつてＸ軸方向に摺動自
在に取付けられている。なお、このクロスビーム
１５は、コラム１６によつて、ベース１７の上に
取付けられている。またこのベース１７は、その
上面の案内面１７ａによりワーク１８を支持する
ためのワークテーブル１９を摺動自在に支持して
いる。この案内面１７ａは、上記のクロスビーム
１５と立体的に直交する方向すなわちＹ軸方向に
形成され、かつワークテーブル１９の上面がクロ
スビーム１５と平行してある。

なお、このビームガイド４は両端部でいわゆる
両持ちの状態で支持されているが、その途中で回
り対偶の回転継手１０，１１，１２を備えている
から、必要ならば、レーザ発振器２などに取付け
られた支柱２０、回転吊り具２２、および支柱２
０と例えばチユーブ８の一端部とに架け渡した吊
りワイヤー２１などによつて支えるようにしても
よい。このような支え手段があるとビームガイド
４がその自重などによつて変形しないからレーザ
ビーム３の光路長がより一層正確に固定化する。

考案の作用 次に、上記レーザ加工装置１の作用を説明す
る。

ワーク１８は、ワークテーブル１９の所定の位
置に乗せられ、かつ位置決め状態で固定される。
この状態で、図示しない数値制御装置によつて、
ヘツド６にＸ軸方向の運動が与えられ、またワー
クテーブル１９にＹ軸方向の運動が与えられる。
これによつて、集光レンズ１４の光軸上の焦点位
置つまり加工点２３は、ワーク１８の上面に対し
任意の位置に移動できることになる。この移動時
に、Ｘ軸を含む平面とＹ軸を含む平面とが平面的
に平行な状態にあるため、集光レンズ１４の中心
点とワーク１８の上面との距離は、常に一定に保
たれている。

一方、レーザ発振装置２の光源２ａから出力さ
れたレーザビーム３は、ビームガイド４の内部を
通り、その内部のミラー１３によつて反射し、集
光レンズ１４に達し、そこで集束され、焦点すな
わちワーク１８の加工点２３に照射され、その加
工点２３でワーク１８に必要なレーザ加工を施
す。

このような加工時に、サドル５がＸ軸方向に移
動したとしても、ビームガイド４が屈曲するた
め、レーザ発振器２の光源２ａから加工点２３す
なわち集光レンズ１４の焦点位置までの距離は、
常に一定である。したがつて、レーザビーム３の
光路途中で拡散現象や収れん現象が現れたとして
も、それらの量的な変化がないため、レーザビー
ム３の加工点２３での集束度は、常に一定とな
る。この結果、常に安定な加工精度が確保でき
る。

なお、この実施例では、サドル５がＸ軸方向
に、また、ワークテーブル１９がＹ軸方向に、そ
れぞれ別々に案内されるため、ヘツド６またはワ
ーク１８がＸ軸方向にＹ軸方向に同時に案内され
る形式のものに比較して、案内摺動部の誤差が累
積せず、位置決め制御の精度が高められる。

考案の変形例 上記実施例は、ビームガイド４の３つの回転継
手１０，１１，１２を最小限度の数にとどめてい
るが、必要に応じてそれ以上設けることもでき
る。また回転継手１０，１１，１２の回転軸線
は、垂直方向だけでなく、他の方向でもよい。さ
らにサドル５およびワークテーブル１９の移動方
向は、平面的に平行であればよく、したがつて必
ずしも水平方向でなくてもよい。集光レンズ１４
から投射するレーザビーム３の方向も必ずしも下
方でなくてもよい。

なお、第４図は、ワークテーブル１９を固定し
て、コラム１６を案内面１７ａによりＹ軸方向に
移動させる例を示している。この変形例では、ヘ
ツド６がＸ−Ｙ軸の方向に運動することになる。

考案の効果 本考案では、下記の特有の効果が得られる。

まず第１に、サドルの移動量に関係なく、レー
ザ発振装置の光源と集光レンズの焦点すなわちワ
ークの加工点とが常に一定となり、しかもビーム
ガイドの屈曲時においてもレーザビームの光路長
に変化がなく、したがつてその光路中にミラー等
が介在しても、その反射面での拡散や収れん、さ
らに収差の影響を受けず、加工点でのレーザビー
ムの集束度が常に一定となり、高精度で、安定な
レーザ加工が実現できる。

第２に、サドルの移動軌跡を含む平面とワーク
テーブルの移動軌跡を含む平面とが平面的に平行
な状態にあるため、集光レンズの光軸が上記平面
の加工点との距離が常に一定となり、上記理由に
より常に安定なレーザ加工が行える。

第３として、サドルおよびワークテーブルがそ
れぞれ直交する方向に独立に移動できるようにな
つているから、サドルがＸ軸およびＹ軸方向に同
時に駆動される形式、またはワークテーブルがＸ
軸およびＹ軸方向に同時に駆動される形式のもの
に比較して、摺動的な案内面での誤差が累積せ
ず、また可動部分が軽量化できるため、機械的な
案内機構が高い精度のもとに構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のレーザ加工装置の正面図、第
２図は同装置の平面図、第３図は光学系の光路
図、第４図は本考案の変形によるレーザ加工装置
の一部の正面図である。 １……レーザ加工装置、２……レーザ発振装
置、２ａ……光源、３……レーザビーム、４……
ビームガイド、５……サドル、６……ヘツド、
７，８，９……チユーブ、１３……ミラー、１４
……集光レンズ、１５……クロスビーム、１６…
…コラム、１７……ベース、１８……ワーク、１
９……ワークテーブル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 定位置に設置されたレーザ発振装置と、この
   レーザ発振装置の光源から放射される一方向の
   レーザビームを自由に屈曲させて一定の光路長
   のもとに導くことのできるビームガイドと、こ
   のビームガイドから放出されるレーザビームを
   集光する集光レンズと、上記ビームガイドの一
   端を回転自在に支えかつ上記集光レンズを保持
   するサドルと、このサドルを平面内で一方向に
   移動可能とするクロスビームと、上記集光レン
   ズの焦点位置で加工対象のワークを位置決め状
   態で固定するワークテーブルとを具備し、 加工時に上記ワークの上面が上記サドルの移
   動方向と平行に設定されていて、上記サドルの
   如何なる位置においても、上記レーザ発振装置
   から集光レンズの焦点までの光路長に変化がな
   いことを特徴とするレーザ加工装置。 (2) 上記ビームガイドを複数のチユーブ、このチ
   ユーブ連結位置に設けられた３つ以上の回転継
   手および回転継手の位置に設けられた複数のミ
   ラーにより構成することを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置。 (3) 上記ワークテーブルを上記サドルの移動平面
   に対して平行な平面内で上記サドルの移動方向
   と直角な方向に移動自在に取り付けてなること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記
   載のレーザ加工装置。 (4) 上記ワークテーブルを定位置に固定し、上記
   クロスビームを上記サドルの移動方向と直交す
   る方向にコラムにより移動自在に取付けてなる
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載のレーザ加工装置。