JPH06190581A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH06190581A
JPH06190581A JP43A JP34412492A JPH06190581A JP H06190581 A JPH06190581 A JP H06190581A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34412492 A JP34412492 A JP 34412492A JP H06190581 A JPH06190581 A JP H06190581A
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JP
Japan
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laser
laser processing
work
optical fiber
processing head
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JP43A
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English (en)
Inventor
Takeji Arai
武二 新井
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Amada Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ発振器39とレーザ加工ヘッド9とを
光ファイバ41を介して接続した構成であっても、死角
を生じることなく三次元加工を行なうことのできるレー
ザ加工装置を提供することを目的とする。 【構成】 上記目的を達成するために、レーザ加工すべ
きワークWを支持するワークテーブル11を2軸制御に
より傾斜自在かつ回転自在に設け、上記ワークWのレー
ザ加工を行なうレーザ加工ヘッド9に、レーザ発振器3
9からのレーザ光を導く光ファイバ41或いは導波管を
接続してなるものである。また、レーザ加工すべきワー
クWを支持するワークテーブル11を2軸制御により傾
斜自在かつ回転自在に設け、レーザ発振器39からのレ
ーザ光をレーザ加工ヘッド9へ導くための光ファイバ4
1或いは導波管を、上記レーザ光を平行光線化するため
のコリメート部43に接続して設け、このコリメート部
43において平行光線化したレーザ光を前記レーザ加工
ヘッドへ導く構成としてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工装置に係
り、さらに詳細には、レーザ発振器からのレーザ光を光
ファイバ或いは導波管を用いてレーザ加工ヘッドへ導く
構成のレーザ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ発振器からのレーザ光をレ
ーザ加工ヘッドへ導く手段として光ファイバを用いた構
成としては、YAGレーザ加工機が知られている。また
近年においては、CO2 レーザ用の光ファイバも研究開
発されつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】レーザ発振器からのレ
ーザ光を光ファイバを用いてレーザ加工ヘッドへ導く構
成においては、複数の反射鏡を用いた光学系に比較して
メンテナンスの容易性やフレキシブル性において優れて
いる。
【0004】しかし、上述のごとく光ファイバを用いた
構成においては、光ファイバの曲げに限界があるので、
例えば産業用ロボットのアームにレーザ加工ヘッドを装
着し、このレーザ加工ヘッドを多軸制御して立体形状の
ワークを加工しようとするとき、加工の死角を生じるこ
とがある。
【0005】そこで、光ファイバの曲げ半径を小さくす
べく光ファイバを小径にすると、伝送可能な加工出力が
低下するので、光ファイバを必要以上に小径にすること
ができないものである。
【0006】さらに光ファイバを用いてレーザ光をレー
ザ加工ヘッドに導く構成においては、上記光ファイバ内
を通って来た屈折光を平行光線化することが必要であ
る。上記平行光線化するためのコリメート部をレーザ加
工ヘッド内に設けると、レーザ加工ヘッドが大型化する
という問題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述のごとき従来の問題
に鑑みて、本発明は、レーザ加工すべきワークを支持す
るワークテーブルを2軸制御により傾斜自在かつ回転自
在に設け、上記ワークのレーザ加工を行なうレーザ加工
ヘッドに、レーザ発振器からのレーザ光を導く光ファイ
バ或いは導波管を接続してなるものである。
【0008】また、レーザ加工すべきワークを支持する
ワークテーブルを2軸制御により傾斜自在かつ回転自在
に設け、レーザ発振器からのレーザ光をレーザ加工ヘッ
ドへ導くための光ファイバ或いは導波管を、上記レーザ
光を平行光線化するためのコリメート部に接続して設
け、このコリメート部において平行光線化したレーザ光
を前記レーザ加工ヘッドへ導く構成としてなるものであ
る。
【0009】
【作用】上記構成により、レーザ発振器からのレーザ光
を光ファイバ或いは導波管を介してレーザ加工ヘッドに
導いてワークテーブル上のワークの加工を行なうとき、
上記光ファイバの弯曲に限界があることによってレーザ
加工ヘッドの自由度にある程度の限界が生じる場合であ
っても、ワークテーブルが傾斜すること及び回転するこ
とにより、ワークの加工部分をレーザ加工ヘッドに対応
して位置せしめることができ、加工の死角を生じるよう
なことがないものである。
【0010】また前記構成により、例えば光ファイバを
通って来た屈折光としてのレーザ光はコリメート部にお
いて平行光線化され、その後にレーザ加工ヘッドへ導か
れるので、レーザ加工ヘッドにコリメート部を備える必
要がなく、レーザ加工ヘッドの小型化を図ることができ
る。
【0011】また、光ファイバ或いは導波管を用いる
と、従来の加工機の様に加工機内をミラーを使って光を
導く必要がないので、ミラーの冷却やミラーホルダのワ
イヤリング光路維持へのメンテナンスが不要になり、光
路中継点が不要なため中継点の光軸調整を省くことがで
きる。
【0012】
【実施例】図1を参照するに、レーザ加工装置1はベー
ス3を備えており、このベース3上にはレーザ加工すべ
きワークWを支持するワークテーブル装置5が装着して
ある。また、上記ベース3上のフレーム7には、前記ワ
ークWのレーザ加工を行なうレーザ加工ヘッド9が適宜
に装着してある。
【0013】前記ワークテーブル装置5は、前記ワーク
Wを支持するワークテーブル11を傾斜自在かつ回転自
在に備えている。より詳細には、ワークテーブル装置5
は前記ベース3上に取付けた機台13を備えており、こ
の機台13には傾斜台15が軸15Sを介して傾斜自在
に支持されている。この傾斜台15の傾斜角は、前記機
台13に装着したサーボモータM1を制御することによ
って調節されるものである。
【0014】前記傾斜台15には架台17が一体に取付
けてあり、この架台17には前記軸15Sと直交する方
向の回転軸19が回転自在に支承されている。そして、
上記回転軸19の先端部に前記ワークテーブル11が一
体に取付けてある。また、回転軸19にはウォームギア
21が取付けてあり、このウォームギア21には、架台
17に装着したサーボモータM2によって制御回転され
るウォーム23が噛合してある。
【0015】上記構成により、サーボモータM1を適宜
に制御することによりワークテーブル11を任意に傾斜
することができ、また、サーボモータモータM2を適宜
に制御することによりワークテーブル11を適宜に回転
でき、また所望の位置を所定位置に割出し位置決めする
ことができる。したがって、ワークテーブル11に取付
けたワークWを適宜に傾斜しかつ回転することができ、
例えば上記ワークWに傾斜部がある場合、この傾斜部が
水平状態となるようにワークWの姿勢を変えることが可
能である。
【0016】前記レーザ加工ヘッド9は、前記ワークW
をレーザ加工すべくX,Y,Z軸方向へ移動自在に構成
してある。すなわち、前記フレーム7にはY軸方向(図
1において紙面に垂直な方向)へ延伸した複数のガイド
部材25が設けてあり、このガイド部材25にY軸スラ
イダ27が移動自在に支承されている。上記Y軸スライ
ダ27を上記ガイド部材25に沿って移動するために、
本実施例においてはサーボモータM3によって駆動され
るボールネジ機構27が設けられている。
【0017】上記Y軸スライダ27はX軸方向に延伸し
ており、このY軸スライダ27に取付けたX軸ガイド部
材29にX軸スライダ31が移動自在に支承されてい
る。そして、上記X軸スライダ31をX軸方向へ移動す
るために、前記Y軸スライダ27にはサーボモータM4
によって回転駆動されるボールネジ機構33が設けられ
ている。
【0018】さらに、前記X軸スライダ31には、上下
方向(Z軸方向)のガイド部材35が設けてあり、この
ガイド部材35には前記レーザ加工ヘッド9が上下動自
在に案内支承されている。そして、上記X軸スライダ3
1には、レーザ加工ヘッド9を上下動するために、サー
ボモータM5によって駆動されるボールネジ機構37が
設けられている。
【0019】さらに、前記レーザ加工ヘッド9における
ノズル部9Nは、サーボモータM6(図示省略)を駆動
することによりZ軸方向の軸心回りに回転自在(A軸回
転)に構成してあり、かつサーボモータM7(図示省
略)を駆動することにより水平軸の軸心回りに回転自在
(B軸回転)に構成してある。
【0020】上記構成より理解されるように、レーザ加
工ヘッド9は、サーボモータM3,M4,M5をそれぞ
れ適宜に制御駆動することによりX,Y,Z軸方向へ適
宜に移動することができ、かつA軸回転の制御を行なう
ことによりノズル部9Nを水平に回転制御でき、さらに
B軸回転を制御することにより、ノズル部9Nの指向方
向を垂直方向、水平方向、傾斜下方向及び傾斜上方向に
制御することができる。
【0021】したがって、前記ワークテーブル装置5に
おけるワークテーブル11の傾斜、回転の制御と前記レ
ーザ加工ヘッド9のX,Y,Z軸方向の移動制御及びA
軸、B軸の回転制御とを適宜に関連制御することによ
り、ワークWが複雑な形状であっても死角を生じること
なく三次元加工を行なうことができることとなる。
【0022】本実施例においては、レーザ発振器39と
してYAGレーザを使用し、このレーザ発振器39と前
記レーザ加工ヘッド9は光ファイバ41を介して接続し
てあり、かつレーザ加工ヘッド9内には上記光ファイバ
41内を通って来た屈折光を平行光線化するためのコリ
メータよりなるコリメート部43を備えている。
【0023】上述のごとく、本実施例においてはレーザ
発振器39とレーザ加工ヘッド9とを光ファイバ(導波
管でも良い)41を介して接続した構成であり、上記光
ファイバ41の弯曲に制限があって、レーザ加工ヘッド
9の自由度がある程度拘束される構成であるが、前述し
たように、ワークテーブル装置5におけるワークテーブ
ル11の傾斜、回転とレーザ加工ヘッド9の各軸方向へ
の移動およびノズル部9Nの各回転とが相俟って、ワー
クWに死角を生じることなくレーザ加工を行なうことが
できるものである。
【0024】図2は第2実施例を概略的に例示したもの
である。この第2実施例においては、コリメータ43を
Y軸スライダ27に装着し、レーザ加工ヘッド9の上部
と上記コリメータ43とを、ジャバラ或いはテレスコピ
ック接続管のごとき伸縮自在の接続具45を介して接続
してある。そして、レーザ加工ヘッド9を固定した上側
部分9Uと上下動自在の下側部分9Lとに区画した構成
である。
【0025】上記構成においてはコリメータ43がレー
ザ加工ヘッド9の外部に設けてあるので、レーザ加工ヘ
ッド9の構成をより簡素化でき、かつ小型化できるもの
である。
【0026】なお、前記実施例においては、レーザ加工
ヘッド9がX,Y,Z軸方向へ移動する構成について説
明したが、ワークテーブル装置5をXYテーブルに装着
し、かつ上下動する構成とすることも可能である。すな
わち、レーザ加工ヘッド9をXYZ方向へ移動するか、
ワークテーブル装置5を移動するかは相対的なことであ
る。
【0027】また、レーザ発振器としては、YAGレー
ザに限ることなく、光ファイバ或いは導波管を使用可能
であれば、任意のレーザ発振器とすることができる。
【0028】図3、図4は第3実施例を示す正面図およ
び右側面図である。この第3実施例においては、ベース
3の凹部3C内にワークテーブル装置5を配置し、また
フレーム7を門形にしたものである。他の構成は、前記
第1実施例の構成と同様の構成であるので、同一機構を
奏する部分には同一符号を付することとしてより詳細な
説明は省略する。
【0029】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、本発明によれば、レーザ発振器とレーザ加工
ヘッドとを光ファイバ或いは導波管を介して接続した構
成であっても、レーザ加工ヘッドの移動制御とワークテ
ーブルの傾斜,回転制御とが相俟って、複雑な形状のワ
ークであっても死角を生じることなしに三次元加工を行
なうことができるものである。
【0030】また、負荷軸を除いて三次元5軸同時制御
を用いることにより、より効果的な無死角加工が実現す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るレーザ加工装置の概
略的な説明図である。
【図2】第1実施例の一部分の変更例を示した第2実施
例の概略的な説明図である。
【図3】第3実施例を示す装置の正面図である。
【図4】同上の右側面図である。
【符号の説明】
5 ワークテーブル装置 9 レーザ加工ヘッド 11 ワークテーブル 39 レーザ発振器 41 光ファイバ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ加工すべきワークを支持するワー
    クテーブルを2軸制御により傾斜自在かつ回転自在に設
    け、上記ワークのレーザ加工を行なうレーザ加工ヘッド
    に、レーザ発振器からのレーザ光を導く光ファイバ或い
    は導波管を接続してなることを特徴とするレーザ加工装
    置。
  2. 【請求項2】 レーザ加工すべきワークを支持するワー
    クテーブルを2軸制御により傾斜自在かつ回転自在に設
    け、レーザ発振器からのレーザ光をレーザ加工ヘッドへ
    導くための光ファイバ或いは導波管を、上記レーザ光を
    平行光線化するためのコリメート部に接続して設け、こ
    のコリメート部において平行光線化したレーザ光を前記
    レーザ加工ヘッドへ導く構成としてなることを特徴とす
    るレーザ加工装置。
JP43A 1992-12-24 1992-12-24 レーザ加工装置 Pending JPH06190581A (ja)

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ID=18366826

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