JPH06339785A - 数値制御される工作機械用のレーザー・加工ヘッド及び補助装置 - Google Patents

数値制御される工作機械用のレーザー・加工ヘッド及び補助装置

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JPH06339785A
JPH06339785A JP5260724A JP26072493A JPH06339785A JP H06339785 A JPH06339785 A JP H06339785A JP 5260724 A JP5260724 A JP 5260724A JP 26072493 A JP26072493 A JP 26072493A JP H06339785 A JPH06339785 A JP H06339785A
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tool
machining head
machining
machine tool
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JP5260724A
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Juergen Klose
クローゼ ユルゲン
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Aclas Lasertechnik and Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Aclas Lasertechnik and Maschinenbau GmbH
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 工作機械の機械的なシステム及び光学的なシ
ステムにおけるミス調整に基づき不可避であるような、
レーザー光線の幾何学軸線のずれ及び／又はレーザー光
線の角度偏位を、常時比較的簡単な形式で修正できるよ
うにする。 【構成】 数値制御される工作機械用のレーザー・加工
ヘッドが、機械加工工具に交換するために、機械加工工
具の工具シャフトに相応して構成された工具シャフトを
備え、加工ヘッドが工具シャフトを有する部分とレーザ
ー光学機構を有する部分とを備え、これら部分の空間的
な位置が互いに調節可能であり、これにより所要の調整
作業を加工ヘッド自体において実施できる。工具シャフ
ト内のコントロールスイッチとレーザー光学機構を有す
る部分内の位置検出器と工具ボックス内の安全スイッチ
とが共通の安全回路内で互いに連結され、該安全回路に
より、加工ヘッドが正しく緊定されかつ調整された場合
にのみレーザーが接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、数値制御される工作機
械用のレーザー・加工ヘッドであって、機械加工工具に
交換するためにレーザー・加工ヘッドが工具シャフトを
備えていて、この工具シャフトが工作機械の工具支持体
に連結可能でかつ機械加工工具の工具シャフトに相応し
て構成されかつ機械加工工具の軸線に対して同軸的なレ
ーザー・加工ヘッドの配置を可能にする形式のものに関
する。
【０００２】更に、本発明は、工作機械の工具支持体に
連結可能なこのようなレーザー・加工ヘッドを有する数
値制御される工作機械用の補助装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】ヨーロッパ特許第０１５８８６６号明細
書から、工作物を選択的に加工するために、機械加工工
具又はレーザー・切断装置を備えた数値制御される工作
機械が公知である。
【０００４】公知の工作機械の場合、機械加工工具、例
えば押抜き工具及びレーザー・加工ヘッドはそれぞれ同
一に構成されたシャフトを備えていて、このシャフトに
よって機械加工工具及びレーザー・加工ヘッドは工作機
械の工具受容部内に差し込まれる。
【０００５】レーザー・加工ヘッドが工具受容部内に差
し込まれた場合には、レーザー・加工ヘッドの幾何学軸
線は機械加工工具の幾何学軸線に合致する。従ってこの
ような工作機械の場合、それぞれの工具とは無関係に同
じプログラムを使用することができる。
【０００６】前記公知の工作機械の場合、交換可能なレ
ーザー・加工ヘッドは自体剛性的な装置として構成され
ている。レーザー・加工ヘッドは円筒状の中空体から構
成されかつ工作物に向けられたノズル及び、レーザー光
線を工作物に向けて集束するレンズを備えたレンズ系を
有している。
【０００７】レーザー光線はレーザー・加工ヘッドの外
部に配置された偏向ミラーを介して軸線方向に偏向され
かつ円筒状の中空体を貫通してレンズに向けられる。
【０００８】更に、レーザー光線がレーザーから光ケー
ブルを介してレーザー・加工ヘッドに伝送される冒頭に
述べた形式の装置が公知である（日本国特公平３−１６
５９８３号明細書）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の工作機械を改良して、このような工作機
械の機械的なシステム及び光学的なシステムにおけるミ
ス調整に基づき不可避であるような、レーザー光線の幾
何学軸線のずれ及び／又はレーザー光線の角度偏位を、
常時比較的簡単な形式で修正できるようにすることにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、レーザー・加工ヘッドが、工具シャフトを有する部
分とレーザー光学機構を有する部分とから構成されてい
て、これら部分の空間的な位置が互いに調節可能である
ことによって解決された。
【００１１】
【発明の効果】本発明により構成されたレーザー・加工
ヘッドによって、工作機械自体に何等かの措置を講ずる
必要なしに、場合によって必要をされる調整作業をレー
ザー・加工ヘッド自体において簡単な形式で実施するこ
とができる。レーザー・加工ヘッドには容易に接近でき
るので、このような調整作業は著しい費用をかけること
なしにしかも比較的迅速に実施することができる。
【００１２】レーザー・加工ヘッドを工具受容部内、即
ち工具支持体の連結片内に差し込むのに役立つ工具シャ
フトは有利には、切削工具用の工具シャフトの規格寸法
を有する工具シャフトであるので、本発明によるレーザ
ー・加工ヘッドは工作機械の一般的な規格化された工具
支持体内に緊定することができる。
【００１３】本発明の別の構成では有利には、レーザー
・加工ヘッドの工具シャフトを有する部分とレーザー光
学機構を有する部分とが自動調心軸受けを介して互いに
結合されていて、この場合、両部分相互の角度位置が調
整ねじによって調節可能である。
【００１４】自動調心軸受けを介してレーザー・加工ヘ
ッドの両部分を結合する場合有利には、工具シャフトを
有する部分内に配置された自動調心軸受けの支承シェル
は調整ねじを介して工作機械の工具支持体の軸線方向に
対して垂直方向で調節可能である。
【００１５】本発明の別の有利な構成では、レーザー光
線は定置に配置されたレーザーから光ケーブルを介して
レーザー・加工ヘッドに伝送され、この光ケーブルはレ
ーザー・加工ヘッドから発せられるレーザー光線の方向
に対して直角を成して側方でレーザー・加工ヘッドに連
結されており、レーザー光線を工具支持体の軸線方向に
偏向するためにレーザー・加工ヘッド内に光学機構が配
置されている。
【００１６】本発明は特に、数値制御される工作機械用
の補助装置が準備されるように、実現でき、前記補助装
置は工作機械の工具支持体に連結可能な工具シャフトを
備えたレーザー・加工ヘッドと、光ケーブルを介してレ
ーザー・加工ヘッドに接続されるレーザーと、レーザー
・加工ヘッドを待機位置で収容する工具ボックスと、レ
ーザー及び工作機械を制御する制御回路とを有してい
て、この場合、レーザー・加工ヘッドは工具シャフトを
有する部分とレーザー光学機構を有する部分とから構成
されていて、これら部分の空間的な位置が互いに調節可
能であり、レーザー・加工ヘッドが緊定作用を制御する
コントロールスイッチと緊定位置を検出する位置検出器
とを有しており、コントロールスイッチ及び／又は位置
検出器がレーザーを接続するための、制御回路の一部を
形成する安全回路を制御するようになっている。
【００１７】このような補助装置によって事実上、工作
物を純粋に機械加工するために装備されたあらゆる工作
機械を極めて安価に短時間でレーザー・工作機械内に装
備することができる。レーザー・加工ヘッドを機械加工
工具に交換することによって工作機械を短時間で機械的
な工作機械に変換することができる。
【００１８】
【実施例】第１図では工作機械１、例えば数値制御され
るフライス機械が概略的に図示されていて、この場合ク
ロススライダは工具支持体を備えていて、この工具支持
体は工具支持体内に工具支持体に対して同心的に配置さ
れた、電動機によって駆動される工具スピンドルを有し
ている。工具スピンドルは、フライス工具が工具支持体
内に固定された場合に、回転するフライス工具に連結さ
れる。
【００１９】このような配置形式の代りに、回転する工
具スピンドル自体を直接工具支持体として用いることも
できる。
【００２０】更に工作機械１として例えば数値制御され
る旋盤を使用することもでき、この場合、工具はクロス
スライダ上に配置されかつ緊定された回転する工作物の
回転軸線に対して縦方向及び横方向でずらされる。
【００２１】本発明のために下記に詳述するコンピュー
タ数値制御されるフライス機械（ＣＮＣ）の場合、工作
機械１内に統合された数値制御機構（概略的に図示）を
介して、クロススライダのＸ軸・Ｙ軸方向の行程制御並
びに工具スピンドル用の駆動モータの制御及びその他の
駆動モータ、例えば機械加工時の冷却液体用の駆動モー
タ及びレーザー・加工ヘッド使用時に作業ガスを供給す
るベンチレータの駆動モータの制御が行なわれる。
【００２２】フライス機械の工具支持体は、例えばＳＫ
４０・急勾配テーパ用の規格化された締付け連結部材を
備えている。この限りにおいては工作機械は、工作物を
切削加工するのに使用されかつ市販されているような一
般的な工作機械である。
【００２３】工作機械１の工具支持体によって、一般的
な切削加工工具の代りに、工具支持体の連結片に相応す
る工具シャフトを備えたレーザー・加工ヘッド２が緊定
される（レーザー・加工ヘッドの構造は後で詳述す
る）。
【００２４】レーザー・加工ヘッド２にはフレキシブル
な光ケーブル３が連結され、この光ケーブル３を介し
て、レーザー４内で発生したレーザー光線がレーザー・
加工ヘッド２に供給される。レーザー４は工作機械１の
適当な個所に定置に配置される。
【００２５】機械の正しい運転を保証するために及び場
合によって生ずる危険発生源を排除するために、レーザ
ー・加工ヘッド２、レーザー４及びレーザー・制御装置
５の他に、安全装置が設けられていて、この安全装置は
工具ボックス６を有しかつレーザー・制御装置５に接続
されている。
【００２６】工具ボックス６は、レーザー・加工ヘッド
２が使用されずかつ工具支持体によって緊定されない場
合に、レーザー・加工ヘッド２を収容するのに用いられ
る。このために工具ボックス６の上側にはレーザー・加
工ヘッド２に適合した凹所が設けられていて、この凹所
内にレーザー・加工ヘッド２が差し込まれる。
【００２７】工具ボックス６内には単数又は複数の安全
スイッチ１３が配置されていて、この安全スイッチ１３
は、レーザー・加工ヘッド２が工具ボックス６内に位置
した場合に、レーザー・加工ヘッド２によって操作され
る。
【００２８】更に、安全装置にはレーザー・加工ヘッド
２内に配置されたコントロールスイッチ９が属する。コ
ントロールスイッチ９は、レーザー・加工ヘッド２が正
しく工具支持体内に緊定されているかを、検出する。
【００２９】更に、安全装置には位置検出器１０が属
し、この位置検出器１０は、レーザー光線を発するレー
ザー・加工ヘッド部分が正確に所望の作業位置で調整さ
れた場合にのみ、作動し、前記作業位置においては作業
員及び機械の周辺が適当な安全手段によって防護されて
いる。
【００３０】工具ボックス６内の単数又は複数の安全ス
イッチ１３、レーザー・加工ヘッド２の工具シャフトを
有する部分内のコントロールスイッチ９及びレーザー・
加工ヘッド２のレーザー・光学機構を有する部分内の位
置検出器１０は共通の安全回路内で、以下の安全基準が
満たされるように、互いに連結されている。
【００３１】イ）レーザー・加工ヘッド２が工具ボック
ス６内に位置する場合には、レーザー４は接続されな
い。
【００３２】ロ）レーザー・加工ヘッド２内のコントロ
ールスイッチ９が閉じられている場合、即ちレーザー・
加工ヘッド２が工作機械内に緊定されている場合にの
み、レーザー４が接続される。
【００３３】ハ）更に、レーザー・加工ヘッド２内の位
置検出器１０の接点が閉じられている場合にのみ、レー
ザー４が接続される。
【００３４】ニ）回転する作業スピンドルを有する工作
機械を使用した場合レーザー・加工ヘッド２が工具ボッ
クス６内に位置する場合にのみ、作業スピンドル用の駆
動モータが接続される。
【００３５】このような基準を満たす安全回路によっ
て、一面ではレーザー光線により機械作業員及び作業範
囲周辺に危害が及ぼされなくなる。それというのも、レ
ーザー・加工ヘッド２が不動に緊定されていない限り及
びレーザー光線が所望の方向を有していない限り、即ち
フライス機械において正確に下向きに調整されていない
限り、レーザー４は接続されないからである。
【００３６】他面では付加的に、作業スピンドルひいて
はレーザー・加工ヘッド２は作業位置で回転することは
ない。
【００３７】前記安全回路から到達する制御信号は有利
には別の付加的な機能をも担う。従ってこの制御信号
は、レーザー及び作業スピンドルの駆動モータを断続す
るため以外に、冷媒ポンプの駆動モータを断続するため
に及びレーザー・加工ヘッド用の作業ガスを搬送するガ
スポンプの駆動モータを断続するために利用される。
【００３８】換言すれば、安全回路から到達する制御信
号によって工作機械の別の装置をも切換えることがで
き、この装置の切換えは、工作機械を機械的な運転から
レーザー運転に又は逆に切換えるために必要である。
【００３９】レーザー・加工ヘッド２の詳細な構造は第
２図で図示されている。レーザー・加工ヘッド２は所定
の範囲内で互いに運動可能に結合される２つの部分、即
ち固有の工具シャフト１２とレーザー・光学機構を備え
た下側部分１４とを有している。
【００４０】工具シャフト１２の内部には皿ばね１５に
よって負荷されたスライダ１６が配置されていて、この
スライダ１６内には管状の締付け溝を備えた締付け受容
部材１７が係合している。
【００４１】スライダ１６の下側で工具シャフト１２内
にはコントロールスイッチ９が配置されていて、このコ
ントロールスイッチ９は、工具シャフト１２が正しく緊
定された場合に、スライダ１６によって操作される。
【００４２】工具シャフト１２の内部には、レーザー・
光学機構を備えた下側部分１４を支承するための自動調
心軸受けが設けられている。自動調心軸受けは中空円筒
体としての支承シェル１９を有していて、中空円筒体の
上側の支承面２０は中空球形状に形成されている。
【００４３】支承シェル１９は外ねじ山を備えたディス
ク２１に載設し、このディスクは工具シャフト内の適当
なねじ孔内にねじ込まれている。半径方向で工具シャフ
ト内に配置された例えば３本の調整ねじ２３を介して支
承シェル１９を調整できるので、レーザー・加工ヘッド
２から流出するレーザー光線は工作機械のスピンドル回
転軸線に対して同心的に延びることができる。
【００４４】支承シェル１９には球欠体状の支承片２５
が載設していて、この支承片には、自体レーザー・光学
機構を備えた下側部分１４に固定されたロッド２６が固
定されている。このようにしてレーザー・加工ヘッド２
の下側部分１４はあらゆる方向で揺動可能に支承されて
いる。下側部分１４の角度調整ひいてはレーザー光線の
正確な調整は例えば３本の調整ねじ２８を介して行なわ
れる。
【００４５】レーザーから案内された光ケーブル３は側
方でレーザー・加工ヘッド２の下側部分１４の接続され
ている。このために側方に、光ケーブルのプラグが挿入
される接続ブシュ２９が設けられている。
【００４６】レーザー光線は下側部分１４内に配置され
た偏向ミラー３０に衝突しかつこの偏向ミラー３０か
ら、レーザー光線を集束するレンズ又はレンズ系３１に
向けて偏向される。
【００４７】図示の実施例ではレーザー・加工ヘッド２
は切断ノズル３２を備えていて、この切断ノズル３２を
介して、一方ではレーザー光線及び他方では作業ガスが
流出せしめられる。図面を明瞭にするために作業ガス用
の接続部は図示されていない。切断ノズルの代りに例え
ば溶接装置を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】数値制御される工作機械用の本発明による補助
装置の概略図。
【図２】本発明によるレーザー・加工ヘッドの部分断面
図。
【符号の説明】
１ 工作機械 ２ レーザー・加工ヘッド ３ 光ケーブル ４ レーザー ５ レーザー・制御装置 ６ 工具ボックス ９ コントロールスイッチ １０ 位置検出器 １２ 工具シャフト １３ 安全スイッチ １４ 下側部分 １５ 皿ばね １６ スライダ １７ 締付け受容部材 １９ 支承シェル ２０ 支承面 ２１ ディスク ２３， ２８ 調整ねじ ２５ 支承片 ２６ ロッド ２９ 接続ブシュ ３０ 偏向ミラー ３１ レンズ系 ３２ 切断ノズル

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 数値制御される工作機械用のレーザー・
    加工ヘッドであって、機械加工工具に交換するためにレ
    ーザー・加工ヘッドが工具シャフトを備えていて、この
    工具シャフトが、工作機械の工具支持体に連結可能でか
    つ機械加工工具の工具シャフトに相応して構成されかつ
    機械加工工具の軸線に対して同軸的なレーザー・加工ヘ
    ッドの配置を可能にする形式のものにおいて、レーザー
    ・加工ヘッド（２）が工具シャフト（１２）を有する部
    分とレーザー光学機構（３０，３１）を有する部分（１
    ４）とから構成されていて、これら部分の空間的な位置
    が互いに調節可能であること特徴とする、数値制御され
    る工作機械用のレーザー・加工ヘッド。
  2. 【請求項２】 レーザー・加工ヘッド（２）の工具シャ
    フト（１２）を有する部分とレーザー光学機構（３０，
    ３１）を有する部分（１４）とが自動調心軸受け（１
    ９，２５，２６）を介して互いに結合されており、両部
    分相互の角度位置が調整ねじ（２８）によって調節可能
    である、請求項１記載のレーザー・加工ヘッド。
  3. 【請求項３】 レーザー・加工ヘッド（２）の工具シャ
    フト（１２）を有する部分内に配置された自動調心軸受
    けの支承シェル（１９）が、調整ねじ（２３）を介して
    工作機械（１）の工具支持体の軸線方向に対して垂直方
    向で調節可能である、請求項２記載のレーザー・加工ヘ
    ッド。
  4. 【請求項４】 レーザー・加工ヘッド（２）内に、工具
    支持体内に工具シャフト（１２）を緊定した場合に操作
    されるコントロールスイッチ（９）が配置されている、
    請求項１から３までのいずれか１項記載のレーザー・加
    工ヘッド。
  5. 【請求項５】 レーザー・加工ヘッド(２)のレーザー光
    学機構(３０，３１)を有する部分（１４）内に、緊定位
    置を検出する位置検出器（１０）が配置されている、請
    求項１から４までのいずれか１項記載のレーザー・加工
    ヘッド。
  6. 【請求項６】 コントロールスイッチ（９）及び／又は
    位置検出器（１０）が、レーザー（４）を制御する制御
    回路（５）の一部である、請求項４又は５記載のレーザ
    ー・加工ヘッド。
  7. 【請求項７】 レーザー光線を定置に配置されたレーザ
    ー（４）からレーザー・加工ヘッド（２）に伝送する光
    ケーブル（３）が、レーザー・加工ヘッドから発せられ
    るレーザー光線の方向に対して直角を成して側方でレー
    ザー・加工ヘッド（２）に連結されており、レーザー光
    線を工具支持体の軸線方向に偏向するためにレーザー・
    加工ヘッド（２）内に光学機構（３０）が配置されてい
    る、請求項１から６までのいずれか１項記載のレーザー
    ・加工ヘッド。
  8. 【請求項８】 工作機械（１）の工具支持体に連結可能
    な工具シャフト（１２）を備えたレーザー・加工ヘッド
    （２）と、光ケーブル（３）を介してレーザー・加工ヘ
    ッド（２）に接続されるレーザー（４）と、レーザー・
    加工ヘッド（２）を待機位置で収容する工具ボックス
    （６）と、レーザー（４）及び工作機械（１）を制御す
    る制御回路（５）とを有する、数値制御される工作機械
    用の補助装置において、レーザー・加工ヘッド（２）
    が、工具シャフト（１２）を有する部分とレーザー光学
    機構（３０，３１）を有する部分とから構成されてい
    て、これら部分の空間的な位置が互いに調節可能であ
    り、レーザー・加工ヘッド（２）が緊定作用を制御する
    コントロールスイッチ（９）と緊定位置を検出する位置
    検出器（１０）とを有しており、コントロールスイッチ
    （９）及び／又は位置検出器（１０）がレーザー（４）
    を接続するための、制御回路（５）の一部を形成する安
    全回路を制御するようになっていることを特徴とする、
    数値制御される工作機械用の補助装置。
  9. 【請求項９】 工具ボックス（６）内に、レーザー・加
    工ヘッド（２）の有無を検出しかつレーザー（４）を接
    続するための安全回路を制御するスイッチ（１３）が配
    置されている、請求項８記載の補助装置。
  10. 【請求項１０】 工具ボックス(６)内のスイッチ(１３)
    並びにレーザー・加工ヘッド（２）内のコントロールス
    イッチ（９）及び位置検出器（１０）が、共通の安全回
    路内で互いに連結されている、請求項８又は９記載の補
    助装置。
  11. 【請求項１１】 工具ボックス（６）内のスイッチ（１
    ３）及び／又はコントロールスイッチ（９）及び／又は
    位置検出器（１０）が制御回路の一部であり、これらス
    イッチ及び検出器によって付加的に、工作機械を機械的
    な運転からレーザー運転に及びレーザー運転から機械的
    な運転に切換える場合に断続される別の装置用の駆動装
    置が制御されるようになっている、請求項８から１０ま
    でのいずれか１項記載の補助装置。
  12. 【請求項１２】 数値制御される工作機械が駆動される
    作業スピンドルを有しており、工具ボックス（６）内の
    スイッチ（１３）が工具スピンドルを駆動するための制
    御回路（５）の一部であり、この場合、制御回路（５）
    が、スイッチ（１３）が待機位置を占めるレーザー・加
    工ヘッド（２）によって作動された場合にのみ、工具ス
    ピンドル用の駆動装置を解放するようになっている、請
    求項８から１１までのいずれか１項記載の補助装置。
JP5260724A 1992-10-22 1993-10-19 数値制御される工作機械用のレーザー・加工ヘッド及び補助装置 Pending JPH06339785A (ja)

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