JPH07328785A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ発振器からレーザ加工ヘッドまでの光
路長を一定に維持すると共に、光導管の運動時に生じる
自重，モーメントおよび慣性を制御して相殺し、また、
レーザ加工ヘッドの上下時に光導管に外部から粉塵など
が進入するのを防止して光導管内のレーザガスの移動量
を常に一定に保つようにしたレーザ加工装置を提供する
ことにある。 【構成】 レーザ発振器３から出力されたレーザビーム
を複数の反射ミラー４１，４５，４９，５３，５７を介
して前記レーザ加工ヘッド２９に案内し、このレーザ加
工ヘッド２９の任意の移動により任意のレーザ加工を行
うレーザ加工装置１にして、前記レーザ発振器３とレー
ザ加工ヘッド２９との間に光路長を一定にする屈曲自在
な複数の光導管４３，５１を設け、この各光導管４３，
５１に光導管の自重，モーメントおよび慣性を相殺すべ
くバランサとして働く光導管内ガス量調整器６３，６５
とダンパ７１，７３を設けてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工装置に係
り、更に詳細にはレーザ発振器からレーザ加工ヘッドま
での光路長を一定にしたレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ発振器からレーザ加工ヘッ
ドまでの光路長を一定にしてレーザ加工を行うレーザ加
工装置としては、例えば実公平３−１５２７３号公報な
どですでに公知となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の同公報によるレーザ加工装置の構成では、ビームガ
イドおよびサドルの運動により生じる慣性（イナーシ
ャ）を制御するような構造となっておらず実施において
は困難で、加工精度を要求するレーザ加工には不向きで
ある。

【０００４】また、レーザ加工ヘッドが加工面（ワー
ク）へ下降し、上下方向（Ｚ軸方向）の位置を決定する
際のビームガイド内のレーザガスの移動に対し考慮され
ておらず、ビームガイド内のベンドミラー（反射ミラ
ー）に、外部より進入した粉塵などが焼き付き、ベンド
ミラーの劣化を早めてしまうという問題があった。

【０００５】この発明の目的は、レーザ発振器からレー
ザ加工ヘッドまでの光路長を一定に維持すると共に、光
導管の運動時に生じる自重，モーメントおよび慣性を制
御して相殺し、また、レーザ加工ヘッドの上下時に光導
管に外部から粉塵などが進入するのを防止して光導管内
のレーザガスの移動量を常に一定に保つようにしたレー
ザ加工装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明のレーザ加工装置は、Ｘ軸方向へ移動自在な
Ｘ軸移動体を設けると共にこのＸ軸移動体にＹ軸方向へ
移動自在なＹ軸移動体を設け、このＹ軸移動体にレーザ
加工ヘッドを設け、レーザ発振器から出力されたレーザ
ビームを複数の反射ミラーを介して前記レーザ加工ヘッ
ドに案内し、このレーザ加工ヘッドの任意の移動により
任意のレーザ加工を行うレーザ加工装置にして、前記レ
ーザ発振器とレーザ加工ヘッドとの間に光路長を一定に
する屈曲自在な複数の光導管を設け、この各光導管に光
導管の自重，モーメントおよび慣性を相殺すべくバラン
サとして働く光導管内ガス量調整器とダンパを設けてな
ることを特徴とするものである。

【０００７】前記レーザ加工装置において、前記光導管
の回動支点の近傍に光導管に一体化されたジャバラを介
装せしめてなるバランサとして働く光導管内ガス量調整
器を備えたことが望ましいものである。

【０００８】

【作用】以上のようなレーザ加工装置とすることによ
り、Ｘ軸移動体がＸ軸方向へまたＹ軸移動体がＹ軸方向
へ移動されることにより、レーザ加工ヘッドが任意の位
置に移動位置決めされると共にレーザ発振器から出力さ
れたレーザビームが複数の反射ミラーで曲げられてレー
ザ加工ヘッドから加工すべきワークに向けて照射されて
任意のレーザ加工が行われる。

【０００９】レーザ加工ヘッドが任意の位置に移動位置
決めされる際、複数の光導管が屈曲されて運動されるこ
とによりレーザ発振器とレーザ加工ヘッドとの間の光路
長が一定に維持される。そして複数の光導管が屈曲して
運動した際に生じる各光導管の自重，モーメントおよび
慣性は各光導管に設けられたバランサとして働く光導管
内ガス量調整器とダンパにより相殺される。

【００１０】また、レーザ加工ヘッドが上下方向へわず
か移動した際にも、光導管に一体に設けられた内部にジ
ャバラを内装した光導管内ガス量調整器が設けてあるこ
とにより、光導管に外部から粉塵などが進入するのが防
止されるので、光導管内のレーザガスの移動量を常に一
定に保たれる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。

【００１２】図１および図２を参照するに、レーザ加工
装置１は立設されたレーザ発振器３を備えており、この
レーザ発振器３の前部にはＸ軸方向（図１において左右
方向）へ延伸した複数の平行なガイドレール５が敷設さ
れていると共にＸ軸方向へ延伸したボールねじ７が設け
られている。

【００１３】このボールねじ７の一端は前記レーザ発振
器３の前部における右側に取付けられた軸受９に回転自
在に支承されていると共に、ボールねじ９の他端は前記
レーザ発振器３の前部における左側に取付けられたＸ軸
駆動モータ１１に連結されている。また、Ｙ軸方向（図
１において前後方向）へ延伸したＸ軸移動体１３が前記
レーザ発振器３の前側に設けられ、Ｘ軸移動体１３の後
部が前記ガイドレール５に摺動自在に設けられていると
共に前記ボールねじ７に螺合されている。

【００１４】上記構成により、Ｘ軸駆動モータ１１を駆
動せしめると、ボールねじ７が回転されることによりＸ
軸移動体１３がガイドレール５に案内されてＸ軸方向へ
移動されることになる。

【００１５】前記Ｘ軸移動体１３の右側壁にはＹ軸方向
へ延伸した複数のガイドレール１５が敷設されていると
共にＹ軸方向へ延伸したボールねじ１７が設けられてい
る。このボールねじ１７の一端は前記Ｘ軸移動体１３の
後部に取付けられた図示省略の軸受に回転自在に支承さ
れていると共に、ボールねじ１７の他端は前記Ｘ軸移動
体１３の前部に取付けられたＹ軸駆動モータ１９に連結
されている。前記ガイドレール１５にはＹ軸移動体２１
が摺動自在に設けられていると共に、このＹ軸移動体２
１は前記ボールねじ１７に螺合されている。

【００１６】上記構成により、Ｙ軸駆動モータ１９を駆
動せしめると、ボールねじ１７が回転されることにより
Ｙ軸移動体２１がガイドレール１５に案内されながらＹ
軸方向へ移動されることになる。

【００１７】前記Ｙ軸移動体２１内には図２によく示さ
れているように、ジャバラ２３を介してブラケット２５
が設けられており、このブラケット２５の下部には集光
レンズ２７を収納したレーザ加工ヘッド２９が取付けら
れている。しかも、前記Ｙ軸移動体２１の上部とブラケ
ット２１との間にはジャバラ３１が介装されている。し
かも、前記レーザ加工ヘッド２９は図示省略されている
が、すでに公知の駆動モータなどによりＺ軸方向（図２
において上下方向）へわずかに移動されるようになって
いる。

【００１８】前記レーザ発振器３の左側面には左右方向
へ延伸した第１光導管３３の一端が接続されていると共
に光導管３３の他端は上下方向へ延伸した軸受３５の下
部にシール３７を介して連結されており、前記光電管３
３と軸受３５とが連結された開口部にはシール３９を介
して第１反射ミラー４１が４５度の角度をなして設けら
れている。

【００１９】前記軸受３５の上部には第２光導管４３の
一端が連結されていると共に軸受３５と第２光導管４３
とが連結された開口部には第２反射ミラー４５が４５度
の角度をなして設けられている。前記第２光導管４３の
他端には軸受４７の下部が連結されていると共に軸受４
７の下部における開口部には４５度の角度をなして第３
反射ミラー４９が設けられている。

【００２０】前記軸受４７の上部には第３光導管５１の
一端が連結されていると共に軸受４７と第３光導管５１
とが連結された開口部には第４反射ミラー５３が４５度
の角度をなして設けられている。前記第３光導管５１の
他端には軸受５５の上部が連結されていると共に第３光
導管５１と軸受５５とが連結された開口部には第５反射
ミラー５７が４５度の角度をなして設けられている。

【００２１】前記軸受３５，５５にはアーム５９，６１
を介してバランサとして働く光導管内ガス量調整器６
３，６５が設けられている。このバランサとして働く光
導管内ガス量調整器６３，６５の内部には光導管４３，
５１内のガス量を調整するジャバラ７４が介装されてい
る。また、前記軸受３５，５５に取付けられたブラケッ
ト６７，６９にはダンパ７１，７３としての流体シリン
ダ７５，７７が設けられており、この流体シリンダ７
５，７７に装着されたピストンロッド７９，８１の先端
が前記アーム５９，６１にそれぞれ取付けられている。

【００２２】上記構成により、Ｘ軸移動体１３，Ｙ軸移
動体２１をそれぞれＸ軸，Ｙ軸方向へ移動されることに
より、レーザ加工ヘッド２９がＸ−Ｙ平面において任意
の位置に移動位置決めされる。レーザ加工ヘッド２９が
移動位置決めされると、レーザ発振器３から出力された
レーザビームは第１反射ミラー４１，第２反射ミラー４
５，第３反射ミラー４９，第４反射ミラー５３および第
５反射ミラー５７で折り曲げられてレーザ加工ヘッド２
９内に備えられた集光レンズ２７に集光される。この集
光レンズ２７で集光されたレーザビームは加工すべきワ
ークに向けて照射されてワークに任意のレーザ加工が行
われることになる。

【００２３】例えば図３に示されているように、レーザ
加工ヘッド２９が実線の位置に位置決めされているとき
には、ダンパー７１，７３の流体シリンダ７５，７７が
作動されてピストンロッド７９，８１を伸縮させてバラ
ンサとして働く光導管内ガス量調整器６３，６５が実線
の位置に位置して第２，第３光導管４３，５１の運動時
に生じる第２，第３光導管４３，５１の自重、モーメン
トおよび慣性をバランサ６３，６５によって相殺せしめ
ている。

【００２４】そしてＸ軸移動体１３を例えば図３におい
て右方向へ移動せしめて２点鎖線の位置に位置決めする
とレーザ加工ヘッド２９が２点鎖線の位置に位置決めさ
れる。すなわち、第２，第３光導管４３，５１が屈曲運
動をして２点鎖線の位置へ移動位置決めされる。この状
態においてはダンパ７３の流体シリンダ７７は前の状態
に維持されてバランサとして働く光導管内ガス量調整器
６５は２点鎖線の位置に保持されるが、ダンパ７１の流
体シリンダ７５を作動せしめてピストンロッド７９を縮
めてバランサとして働く光導管内ガス量調整器６３を実
線の位置から２点鎖線の位置に移動し位置決めされる。
そして、第２，第３光導管４３，５１の運動時に生じる
第２，第３光導管４３，５１の自重，モーメントおよび
慣性をバランサとして働く光導管内ガス量調整器６３，
６５によって相殺せしめている。

【００２５】また、図３においてＹ軸移動体２１を上方
向へ移動せしめて２点鎖線の位置から点線の位置へ位置
決めすると、レーザ加工ヘッド２９も同様に２点鎖線の
位置から点線の位置へ位置決めされる。すなわち、第２
光導管４３は２点鎖線の位置を維持すると共に第３光導
管５１が２点鎖線の位置から点線の位置へ移動して位置
決めされる。この状態においてはダンパ７１の流体シリ
ンダ７９は前の状態（２点鎖線の状態）に維持されてバ
ランサとして働く光導管内ガス量調整器６３は２点鎖線
の位置に保持されるが、ダンパ７３の流体シリンダ７７
を作動せしめてピストンロッド８１を縮めてバランサと
して働く光導管内ガス量調整器６５を２点鎖線の位置か
ら点線の位置に移動し位置決めされる。そしてこの場合
にも第２，第３光導管４３，５１の運動時に生じる第
２，第３光導管４３，５１の自重、モーメントおよび慣
性をバランサとして働く光導管内ガス量調整器６３，６
５によって相殺せしめている。

【００２６】このようにレーザ加工ヘッド２９がＸ軸、
Ｙ軸方向へ移動せしめると、第２，第３光導管４３，５
１は屈曲運動される。この第２，第３光導管４３，５１
の屈曲運動時に生じる第２．第３光導管４３，５１の自
重、モーメントおよび慣性は、ダンパ７１，７３を作動
せしめてバランサとして働く光導管内ガス量調整器６
３，６５を制御することによりバランサとして働く光導
管内ガス量調整器６３，６５で相殺せしめることができ
る。

【００２７】したがって、第２，第３光導管４３，５１
の回動軸である軸受３５，４７，５５への重力の偏荷重
による負担を防ぐことができ、連続（繰り返し）運動と
微小から大加工域までの連続的移動を高速にて行うこと
ができる。

【００２８】しかも、第２，第３光導管４３，５１が屈
曲運動しても光路長（第２，第３光導管４３，５１の長
さを加えた長さ）は変らずに常に一定に維持されること
は言うまでもない。

【００２９】図２に示されているように、例えば加工す
べきワークが比較的薄板で、ワークの厚さが変った場合
にはレーザ加工ヘッド２９をわずか上下方向へ移動せし
めるが、その際、ブラケット２５の上，下部とＹ軸移動
体２１の下，上部との間にそれぞれジャバラ３１，２３
が設けてあることにより、外部から粉塵，湿気などが進
入するのを防止できる。したがって、第１〜第５反射ミ
ラー４１，４５，４９，５３，５７の劣化を防止し、特
に加工精度（レーザビームの出力）の安定を保つことが
できる。

【００３０】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他
の態様で実施し得るものである。

【００３１】

【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、この発明によれば、レーザ発振器からレーザ
加工ヘッドまでの光路長を一定に維持すると共に、光導
管の運動時に生じる自重、モーメントおよび慣性をダン
パ，バランサとして働く光導管内ガス量調整器の作用で
相殺せしめることができる。したがって、光導管の回動
軸への重力の偏荷重による負担を防ぐことができ、連続
（繰り返し）運動と微小から大加工域までの連続的移動
を高速に行うことができる。

【００３２】また、光導管に一体となる光導管内ガス量
調整器を設け、内部にジャバラ等を内装したことによ
り、外部から粉塵などが進入するのを防止できる。した
がって、複数の反射ミラーの劣化を防止し、特に加工精
度（レーザビームの出力）の安定を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すレーザ加工装置の斜
視図である。

【図２】レーザ発振器からレーザ加工ヘッドまでのレー
ザビームの経路を示した側面図である。

【図３】この発明の作用を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ レーザ加工装置 ３ レーザ発振器 １１ Ｘ軸駆動モータ １３ Ｘ軸駆動体 １９ Ｙ軸駆動モータ ２１ Ｙ軸移動体 ２３，３１，７４ ジャバラ ２５ ブラケット ２７ 集光レンズ ２９ レーザ加工ヘッド ３３，４３，５１ 第１，第２，第３光導管 ３５，４７，５５ 軸受 ４１，４５，４９，５３，５７ 第１，第２，第３，第
４，第５反射ミラー ６３，６５ バランサとして働く光導管内ガス量調整器 ７１，７３ ダンパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ軸方向へ移動自在なＸ軸移動体を設け
   ると共にこのＸ軸移動体にＹ軸方向へ移動自在なＹ軸移
   動体を設け、このＹ軸移動体にレーザ加工ヘッドを設
   け、レーザ発振器から出力されたレーザビームを複数の
   反射ミラーを介して前記レーザ加工ヘッドに案内し、こ
   のレーザ加工ヘッドの任意の移動により任意のレーザ加
   工を行うレーザ加工装置にして、前記レーザ発振器とレ
   ーザ加工ヘッドとの間に光路長を一定にする屈曲自在な
   複数の光導管を設け、この各光導管に光導管の自重，モ
   ーメントおよび慣性を相殺すべくバランサとして働く光
   導管内ガス量調整器とダンパを設けてなることを特徴と
   するレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 前記光導管の回動支点の近傍に光導管に
   一体化されたジャバラを介装せしめてなるバランサとし
   て働く光導管内ガス量調整器を備えたことを特徴とする
   請求項１記載のレーザ加工装置。