JPH069780U - レーザ加工機の加工ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ノズル７は本体部６に対して昇降可能となっ
ており、調整機構１７によって本体部６に対して昇降さ
れる様になっている。そして、上記調整機構１７は、ノ
ズル７に設けた雌ねじ部７ａと、それに螺合貫通させた
ねじ軸１５と、このねじ軸１５に連動させたモータ１６
とから構成している。 【効果】 本体部６を昇降させて集光レンズ５の焦点位
置を変更した場合には、上記調整機構１７によってノズ
ル７の高さを調整することで、被加工物４とノズル７の
下端部７ｂとの間隔を一定に維持することができる。ノ
ズル７を本体部６に固定するためのロック機構が必要な
いので、そのようなロック機構を設けていた従来と比較
して、構成が簡単で汎用性の高い加工ヘッドを提供する
ことができる。

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案はレーザ加工機の加工ヘッドの改良に関する。

【従来の技術】

従来、レーザ加工機の加工ヘッドとして、レーザ光線を集光する集光レンズを 収納した本体部と、この本体部の下方側に設けられて該本体部に対してレーザ光 線の光軸に沿って相対変位可能なノズルと、被加工物に対して上記本体部を昇降 させる昇降機構とを備えて、上記集光レンズで集光したレーザ光線を被加工物に 照射して該被加工物に所要のレーザ加工を施すものは知られている（例えば特公 平２−５７４７８号公報）。 上記公報の装置では、上記ノズルをばねによって本体部に対して下方側に付勢 するとともに、ロック，アンロック機構を設けてノズルを本体部の所要位置に固 定できるようにしている。 上記公報の装置では、このような構成としたことによってレーザ加工時の集光 レンズの高さ位置を変更してもノズルと被加工物との間隔を一定に維持すること ができ、それによって加工ヘッドの汎用性の向上させることができる。

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、上記公報の装置では、本体部にノズルを固定するために、該本体部 下方にロック，アンロック機構を設ける必要があったので、加工ヘッドの構成が 複雑になるという欠点があった。

【課題を解決するための手段】

上述した事情に鑑み、本考案は、レーザ光線を集光する集光レンズを収納した 本体部と、この本体部の下方側に設けられて該本体部に対してレーザ光線の光軸 に沿って相対変位可能なノズルと、被加工物に対して上記本体部を昇降させる昇 降機構とを備えて、上記集光レンズで集光したレーザ光線を被加工物に照射して 該被加工物に所要のレーザ加工を施すレーザ加工機の加工ヘッドにおいて、 上記ノズルを本体部に対して相対移動させて該ノズルの下端部と被加工物との 間隔を調整する調整機構を設け、この調整機構を、上記本体部に設けた駆動源と 、上記ノズルに設けられ、かつ上記駆動源に連動して作動される作動部とから構 成したものである。

【作用】

このような構成によれば、集光レンズの焦点位置を変更する際には、上記昇降 機構によって本体部そのものを被加工物に対して昇降させればよい。また、その 時に上記調整機構によって本体部に対してノズルを相対移動させれば、ノズルの 下端部と被加工物との間隔を一定に維持することができる。他方、集光レンズの 焦点位置を所定位置に維持したまま、つまり本体部を所定位置に維持したままノ ズルの下端部と被加工物との位置を変更する場合には、上記調整機構によってノ ズルを本体部に対して相対移動させればよい。 そして、上記調整機構を上述のように構成しているので、上記従来の装置で必 要であったロック，アンロック機構を省略することができる。 したがって、従来に比較して構成が簡単で、かつ汎用性の高い加工ヘッドを提 供することができる。

【実施例】

以下図示実施例について本考案を説明すると、図１において、１はレーザ加工 機の加工ヘッドであり、この加工ヘッド１は図示しない可動フレームに鉛直下方 に向けて取り付けられている。上記可動フレームがＸ方向に移動されることによ って、加工ヘッド１もＸ方向に移動することができる。 加工ヘッド１は上記可動フレームに対して昇降自在に設けられており、かつ、 後述する昇降機構２によって昇降されて所定の高さ位置に停止されるようになっ ている。これによって、加工テーブル３上の被加工物４にレーザ光線Ｌを照射す る際の集光レンズ５の焦点位置を調整することができる。 被加工物４を載置した加工テーブル３は、上記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動 可能となっているので、加工テーブル３と加工ヘッド１とをＸＹ方向に相対移動 させることにより、被加工物４に切断、穿孔等の所要のレーザ加工を施すことが できる。 加工ヘッド１は、上記可動フレームに昇降自在に設けた円筒状の本体部６と、 この本体部６の下方内周に摺動自在に嵌合したノズル７とを備えており、上記本 体部６の上方内周部に、上記集光レンズ５を固定して設けている。なお、上記本 体部６に固定した集光レンズ５の軸心はレーザ光線Ｌの光軸と一致させるように している。 また、本体部６の側面に突設した雌ねじ部６ａには、鉛直下方に向けたねじ軸 ８を螺合貫通させてあり、このねじ軸８は上記可動フレームに取り付けた第１モ ータ９に連動させている。そして、上記雌ねじ部６ａ、ねじ軸８および第１モー タ９によって昇降機構２を構成している。 したがって、第１モータ９が作動されると、上記ねじ軸８が正逆に回転して本 体部６を昇降させることができる。これにより本体部６内に保持した集光レンズ ５をレーザ光線Ｌの光軸に沿って移動させることができ、集光レンズ５の焦点位 置を被加工物４の板厚、材質等の加工条件に応じて変更することができる。 さらに、上記本体部６の下方外周部にはタッチセンサ１０を取り付けてあり、 このタッチセンサ１０の下端部を加工テーブル３上の被加工物４に接触させるこ とによって、被加工物４と集光レンズ５との間隔を検出できるようになっている 。そして、このタッチセンサ１０によって検出した集光レンズ５と被加工物４と の間隔は信号に変換されてから、後述する制御装置１１に伝達されるようになっ ている。 また、上記本体部６の所要位置にはガス供給管１２の端部を接続してあり、被 加工物４にレーザ加工を施す際に、このガス供給管１２を介して本体部６内にア シストガスを供給し、ノズル７の下端開口から被加工物４の加工部分にアシスト ガスを供給するようにしている。 次に、上記本体部６に昇降可能に設けたノズル７は、その外周部に雌ねじ部７ ａを突設してあり、この雌ねじ部７ａに、鉛直下方を向けたねじ軸１５を螺合貫 通させている。ねじ軸１５は、本体部６に取り付けた第２モータ１６に連動させ ている。そして、上記雌ねじ部７ａ、ねじ軸１５および第２モータ１６によって ノズル７の高さを調整する調整機構１７を構成している。 したがって、第２モータ１６が作動されるとねじ軸１５が正逆に回転し、本体 部６に対してノズル７を昇降させることができ、該ノズル７の下端部７ｂと被加 工物４との間隔を調整することができる。 次に制御装置１１について説明すると、本実施例の制御装置１１は、集光レン ズ５の焦点位置を設定する第１設定部１１ａと、ノズル７の下端部７ｂと被加工 物４との間隔を設定する第２設定部１１ｂと、上記昇降機構２を制御する第１制 御部１１ｃと、さらに上記調整機構１６を制御する第２制御部１１ｄとから構成 している。 第１設定部１１ａは、被加工物４にレーザ加工を施す際の集光レンズ５の焦点 位置を設定するものであり、より具体的には、被加工物４の表面から１ｍｍ上方 位置、あるいは被加工物４の表面から１ｍｍだけ下方となる被加工物４の内部と いうように、被加工物４の表面を基準とした焦点位置に関するデータが入力され ると、そのデータを信号に変換して両制御部１１ｃ，１１ｄに伝達するようにな っている。 第２設定部１１ｂは、ノズル７の下端部７ｂと被加工物４との間隔を設定する ものであり、被加工物４の表面からノズル７の下端部７ｂまでの所要の寸法を入 力されると、該入力されたデータを信号に変換して、第２制御部１１ｄに伝達す るようになっている。 次に、第１制御部１１ｃは、上記タッチセンサ１０によって検出した被加工物 ４と集光レンズ５との距離に関する信号を受信するとともに、このタッチセンサ １０からの信号と上記第１設定部１１ａから伝達された焦点位置に関する信号と を比較して、本体部６を昇降させるべき昇降量を演算し、その演算結果に基づい て上記昇降機構２の第１モータ９を所要量だけ正逆に回転させる。これによって 、本体部６に保持した集光レンズ５は、その焦点位置が第１設定部に１１ｃ入力 されたデータと一致する高さ位置に停止する。上述のように第１制御部１１ｃに よって集光レンズ５を保持した本体部６が所定位置に停止すると、該本体部６の 停止位置に関するデータが信号に変換されて第１制御部１１ｃから第２制御部１ １ｄに伝達される。 第２制御部１１ｄは、上述のように昇降機構２による調整が完了した集光レン ズ５の位置に関する信号を第１制御部１１ｃから受信すると、第２設定部１１ｂ から既に伝達を受けているノズル７の下端部７ｂと被加工物４との間隔に関する 信号とを比較し、次に第２制御部１１ｄは、本体部６に対するノズル７の必要な 昇降量を演算し、その演算結果に基づいて、上記調整機構１７の第２モータ１６ を所要量だけ正逆に回転させる。これにより、本体部６に対してノズル７が昇降 されてから停止され、したがって、ノズル７の下端部７ｂと被加工物４との間隔 が第２設定部１１ｂに入力した間隔に調整される。 （作動） 以上の構成において、被加工物４にレーザ加工を施すに当たって、ノズル７の 下端部７ｂと被加工物４との間隔を一定に維持したまま集光レンズ５の焦点位置 を例えば１ｍｍ下降させる必要が生じた場合には、上記第１設定部１１ａにその 旨の集光レンズ５の焦点位置に関するデータを入力する。 これにより、第１制御部１１ｃは、上述した要領によって昇降機構２を制御し て本体部６を１ｍｍだけ下降させる。したがって、本体部６に収納した集光レン ズの焦点位置を１ｍｍ降下させることができる。 第１制御部１１ｃは本体部６が１ｍｍ降下したことを第２制御部１１ｄに伝達 するので、この後、第２制御部１１ｄは、上記調整機構１７を制御してノズル７ を１ｍｍだけ上昇させる。 これによって、集光レンズ５の焦点位置を１ｍｍ降下させることができ、しか も被加工物４とノズル７の下端７ａとの間隔は一定に維持することができる。 他方、集光レンズ５の焦点位置を所定位置に維持したまま、つまり本体部６を 所定高さに維持したまま、ノズル７の下端部７ｂと被加工物４との位置を変更し たい場合には、上記第２設定部１１ｂにノズル７の下端部７ｂと被加工物４との 間隔に関する新たなデータを入力すれば、上記第２制御部１１ｄは調整機構１７ を制御してノズル７を昇降させて該ノズル７を所要の高さ位置に位置させる。 このような本実施例によれば、被加工物４の板厚、材料等の加工条件に応じて 集光レンズ５の焦点位置およびノズル７の下端部７ｂと被加工物４との間隔を調 整することができるので、汎用性の高い加工ヘッドを提供することができる。 また、本実施例では本体部６内に集光レンズ５を固定して設けているので、上 述のように集光レンズ５の焦点位置を変更するために本体部６を昇降させたとし ても、集光レンズ５の軸心とレーザ光線Ｌの光軸とがずれるようなことがない。 このような本実施例に対して、従来知られている加工ヘッドでは、集光レンズ ５を円筒状のホルダに保持して、該ホルダを上記本体部６の内周面に軸方向に移 動可能に設けていたものである。このような従来のものでは、集光レンズ５の焦 点位置を変更する際に、本体部６に対してホルダを相対移動させていたので、焦 点位置の調整完了後に、本体部６とホルダとの間隙が原因となって集光レンズ５ の軸心とレーザ光線Ｌの光軸がずれるという欠点が生じていたものである。 さらに、本実施例では、調整機構を１７を上述のように構成しているので、ノ ズル７を本体部６に固定するためのロック，アンロック機構を設ける必要がなく 、そのような機構を必要とした従来のものと比較すると、加工ヘッド１の構成を 簡略化することができる。 なお、上記タッチセンサ１０の代わりに静電容量センサ、磁気センサ、光セン サ等を用いても良い。また、上記ねじ軸１５と雌ねじ部７ａによる構成の代わり に、ラックとピニオンを用いても良い。

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、従来に比較して構成が簡単で、かつ汎用性の 高い加工ヘッドを提供することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す概略の構成図

【符号の説明】

１ 加工ヘッド ２ 昇降機構 ４ 被加工物 ５ 集光レンズ ６ 本体部 ７ ノズル ７ａ 雌ねじ部（作動部） １５ ねじ軸 １６ モータ（駆動源） １７ 調整機構

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光線を集光する集光レンズを収納
   した本体部と、この本体部の下方側に設けられて該本体
   部に対してレーザ光線の光軸に沿って相対変位可能なノ
   ズルと、被加工物に対して上記本体部を昇降させる昇降
   機構とを備えて、上記集光レンズで集光したレーザ光線
   を被加工物に照射して該被加工物に所要のレーザ加工を
   施すレーザ加工機の加工ヘッドにおいて、 上記ノズルを本体部に対して相対移動させて該ノズルの
   下端部と被加工物との間隔を調整する調整機構を設け、
   この調整機構を、上記本体部に設けた駆動源と、上記ノ
   ズルに設けられ、かつ上記駆動源に連動して作動される
   作動部とから構成したことを特徴とするレーザ加工機の
   加工ヘッド。