JPS6037285A - レ−ザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ加工装置に関する。

レーザ光を集束レンズによって集束し、被加工体に上記
レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ加工装置は公知
であり広く利用されている。

従来のレーザ加工装置は、レーザ発振器から発振された
レーザ光を複数の反射鏡によって光路変更せしめ、然る
後、上記レーザ光を集束レンズで集束し、被加工体の加
工部分に照射することによって加工が行われるように構
成されていた。

然しなから、上記の如きレーザ加工装置はレーザ発振器
を高出力で使用すると反射鏡がレーザ光によって損傷さ
れてしまうため、上記レーザ発振器の出力を余り高くす
ることができず、特に、長時間の加工を行うような場合
には、上記反射鏡を加工の都度交換しなければならなか
った。また、複数の反射鏡によって光路変更を行ってい
たため多少の振動等によっても上記レーザ光の照射が位
置が変ってしまい、特に、被加工体に精密な加工を施す
ような場合には、上記レーザ加工装置全体に振動等がお
よぼすことがないような措置を施さなければならないと
云う問題点があった。

本発明は畝上の観点にたってなされたものであって、そ
の目的とするところは、レーザ発振器を高出力で長時間
にわたって動作させることにより、被加工体に短時間で
加工を施すことができるようにすると共に、振動等にも
左右されず、特に、精密加工であっても短時間に行うこ
とができるレーザ加工装置を提供しようとするものであ
る。

而して、上記の目的は、レーザ発振器から発振出力され
たレーザ光を集束レンズによって集束せしめ被加工体に
上記レーザ光を照射しつつ加工を行うレーザ加工装置に
於て、上記レーザ発振器のレーザ光発振出力方向に上記
被加工体を相対向して設けると共に、加工条件及び被加
工体の材質等に応じて加工に適応した集束レンズを選択
する集束レンズ選択装置を設けることによって達成され
る。

即ち、レーザ発振器から発振出力されたレーザ光を反射
鏡等によって光路変更することなく、上記レーザ光を直
接集束レンズで集束せしめ、被加工体に照射させるので
ある。しかも上記集束レンズは被加工体の材質及び加工
形状等に適応した集束レンズを加工の都度選択して使用
するので、短時間に能率よく、且つ振動等に左右される
ことなくレーザ加工を行うことができるのである。

また、同種の多数のレンズを輪番的に使用することによ
り、レンズが高温となることを防止できる。

以下、図面により本発明の詳細を具体的に説明する。

第１図は、本発明にがかるレーザ加工装置の一実施例を
示す説明図、第２図は、他の実施例を示す説明図、第３
図は、第２図中Ａ−Ａ断面図、第４図は、更に他の実施
例を示す説明図、第５図は、更にまた他の実施例を示す
説明図である。

先ず、第１図より説明する。

第１図中、１はレーザ発振器、２はハウジング、２８は
上記ハウジング２に形成された孔、３ａ１３ｂ及び３ｃ
は集束レンズ、４は上記集束レンズ３ａ、　３ｂ及び３
ｃを固定する集束レンズ固定部材、５は上記集束レンズ
固定部材の４の一輪にその長手方向に取り付けられたラ
ック、６はハウジング２の外周壁面に取り付けられたモ
ータ、７は上記モータ６のシャフトに取り付けられ、上
記ラック５と噛み合っているビニオンギア、８及び９は
加工用ガス供給管、１０及び１１は上記加工用ガス供給
管８及び９を介してハロゲンガス等の加工用ガスを供給
する加工用ガス供給装置、１２は被加工体、１３及び１
４は上記被加工体１２をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向
へ移動させるクロススライドテーブル、１５は上記被加
工体１２に回転運動を与えるため上記クロススライドテ
ーブル１３上に設けられたターンテーブル、１６．１７
及び】８はそれぞれクロススライドテーブル１３及び１
４、ターンテーブル１５を駆動するモータ、１９は予め
定められたプログラムに従ってレーザ発振器１の出力及
びその加工に最適な集束レンズ３ａｓ３ｂ及び３ｃを選
択すると共に、レーザ光のビームスポットの大きさ、加
工用ガス供給袋Ｗ１０及び１１から供給される加工用ガ
スの供給量、クロススライドテーブル１３及び１４、タ
ーンテーブル１５をそれぞれ移動せしめるモータ１６．
１７及び１８等を一括制御する数値１ｉｉ御装置を含む
制御装置である。

而して、レーザ発振器１はハウジング２内にそのレーザ
光発振出力方向に被加工体１２と相対向するように納め
られており、上記レーザ発振器１から発振されたレーザ
光が、反射鏡等によって光路変更せしめられることなく
、発振器１から出力光が直接集束レンズ３ａ、　３ｂ又
は３ｃで集束せしめられ、被加工体１２の加工部分に照
射されるように構成されている。

レーザ発振器１にはＣ０２レーザやｌｌ５−Ｎｅレーザ
等の気体レーザ、ルビーレーザやＹ　Ａ、　Ｇレニザ等
の固体レーザその他を用い、また必要に応じてはＱスイ
ッチ法等によってより出力を高めることができるように
構成されている。なお、上記レーザ発振器１は制御装置
１９によってその出力及び焦点が適宜に制御せしめられ
ると共に、上記レーザ発振器１のレーザ光出力を連続又
は強弱若しくはパルス状とすることができる。　゛ 集束レンズ固定部材４はハウジング２の孔２ａにハウジ
ング２を横断挿通し、且つ摺動自在に納めるられており
、上１１束レンズ固定部材４には複数の集束レンズ３ａ
、　３ｂ及び３ｃが固定されていると共に、その一端に
はラック５が取りイ寸けられている。

上記ラック５はハウジ゛ング２の外周壁面に固定された
モータ６のシ４・フトに取り付けられたビニオンギア７
と噛め合っており、上記モータ６の回動に伴って、集束
レンズ固定部材４が図中左右の方向に移動して集束レン
ズ３ａ、３ｂ及び３ｃが切り換えられるように構成され
ている。

而して、本発明にかかるレーザ加工装置によってレーザ
加■が行われる場合には、被加工体１２の材質及び加工
形状等に応じて制御装ｗ１９が予め定められプロゲラｌ
、に従って、モータ６に信号を送り、集束レンズ固定部
材４を移動させ゛、レーザ発振器１からのレーザ光を集
束する為の集束レンズを集束レンズ固定部材４に取り付
けられた集束レンズ３８．３ｂ及び３ｃのうちからプロ
グラムされた所定のものが選択設定された後に加工が行
われる。

即ち、精密な切断加工が行われる場合には、レーザ発振
器１から発振されたレーザ光を充分に集束する必要があ
るので集束率の高い集束レンズが選択され、溶接作業等
の場合には集束率の低い集束レンズが選択される。

また、どのよう′な加工をする場合でも同種のレンズを
多数用意しておき、輪番的に使用することによりレンズ
がレーザ光吸収により高温となることを防止することが
できる。　・ 而して、゛被加工体１２と相対向したレーザ発振器１か
ら発振されたレーザ光は、上記制御装置１９によって選
択された集束レンズ３ｂによって被加工体１２の加工す
べき部分に、加工に最速なビームスポットにされて照射
されると共に、上記部分に加工用ガス供給管８及び９を
介して加工用ガス供給装置１０及び１１からハロゲンガ
ス等の加工用ガスが供給されて加工が施される。なお、
加工用ガスとしてはハロゲンガスに限定されず、被加工
体１２の材質及び加工形状等に応じて各種のフロン系ガ
ス、水蒸気、酸素ガス等又はこれらを適宜に混合した混
合ガス等が利用される。

被加工体１２の加工送りは、上記制御装置１９中の数値
制御装置が予め定められたプログラムに従って、クロス
スライドテーブル１３及び１４、ターンテーブル１５を
それぞれ移動さｉるモータ１６．１７及び１８に信号を
送り、加工送り速度が制御されつつ加工が行われるので
、上記被加工体１２には短時間に極めて精度の高い加工
が施される。

上記の如く、本発明にかかるレーザ加工装置に於ては、
レーザ発ｉ器１から発振されたレーザ光を反射鎮等によ
って光路変更することなり、集束レンズ３ａ、　３ｂ又
は３ｃを介して直接被加工体１２に照射させて加工を行
なうので、レーザ加工装置に多少の振動等が加わっても
そのビームスポットの位置が変ってしまうこともないの
である。

次に、第２図、第３図及び第４図について説明する。

第２図、第３図及′び第４図中、第１図に付した番号と
同一の番号を付したものは同一の構成要素を示しており
、２０は加工液等の流体供給装置、２０ａは上記流体供
給装置２０のノズル、２１は回転盤、２２は回転盤取付
座、２３はクランクギア、２４はモータ、２５は上記モ
ータ２４のシャフトに取り付けられ上記クランクギア２
３と噛み合っているビニオンギアである。

而して、第２図に示した装置は、集束し、ンズ固定部材
４を円板状とし、その中心にモータ６のシャフトを固定
すると共に、上記集束レンズ固定部材４にそれぞれ集束
率の異なる４枚の集束レンズ３ａ、　３ｂ、　３ｃ及び
３ｄを取り付けたものである。従って、本装置に於ては
、集束率をより広範囲にわたって変えることかでＷ＊で
あるので、更に種々の加工に対応することができる。

第４図に示した装置は、第２図に示した装置に加工液等
の流体供給装置２０を付加したものであって、加工時に
被加工体１２の加工部分にレーザ光が集束レンズ３ａに
よって充分に集束せしめられて被加工体１ｚの加工すべ
き部分に供給されると共に、上記部分に加工用ガス供給
管８及び９を介して加工用ガス供給装置ｌｏ及び１１か
らハロゲンガス等の加工用ガスが供給され、更に流体供
給装置２０から上記被加工体１２の材質、加工条件等に
連合した加工液、例えば、ＩＩｃＬ　、希Ｈ２ｓｏ４、
ＫＯＪ１水溶液、１１Ｆ水溶液、炭化水素等の酸又はア
ルカリの加工液が或いは洗浄用外の液やガスの高圧噴射
用液体供給装置２０先端のノズル２０ａから細い噴射流
又は霧滴として、或いは不活性ガス等適宜のガスによる
スプレー噴霧として所定の制限された量で供給されて加
工が施されるので、上記被加工体１２に短時間でより精
度の高い加工を施すことができるのである。

次に、第５図について説明する。

第５図中、第１図、第２図及び第３図と同一の番号を付
したものは同一の構成要素を示しており、２６はレーザ
発振器、２７はハウジング、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及
び２８ｄ（但し、図では２８ｂ及び２８ｄは省略されて
いる。）は集束レンズ、２９は上記集束レンズを固定す
る集束レンズ固定部材、３０モータ、３１及び３２は加
工用ガス供給管、３３及び３４はハロゲンガス等の加工
用ガスを供給する加工用ガス供給装置、３５及び３６は
クロススライドテーブル、３７は上記クロススライドテ
ーブル３５及び３６が搭載される基台、３８及び３９は
上記クロススライドテーブル３５及び３６をＸ軸方向及
びＹ軸方向に移動させるモータ、４０は予め定められた
プログラムに従ってレーザ発振器１及び２６、集束レン
ズ固定部材を駆動するモークロ及び３０、加工ガス供給
装置１０．１１．３３及び３４、クロススライドテーブ
ル３５及び３６を駆動するモータ３８及び３９を一括制
御する数値制御装置を含む制御装置である。

而して、本実施例に於ては、レーザ発振器１及び２６を
相対向して設け、その間に被加工体１２を取り付けて加
工を行うものであって、上記被加工体１２が取り付けら
れるクロススライドテーブル３５．３６及び上記クロス
スライドテーブル３５及び３６が取り付けられる基台３
７の中央部は剖り貫かれて枠状に形成されており、両レ
ーザ発振器１及び２６から発射されたレーザ光を被加工
体１２を挾んで相対向させて照射しつつ加工を行う際に
、上記レーザ光の照射を妨げることがないように構成さ
れている。

レーザ加工を行う場合には、第１図、第２図及び第４図
の装置と同様に、被加工体１２の材質及び加工形状等に
応じて制御装置４０が予め定められプログラムに従、っ
て、モータ６及び３０に信号を送り、′集束レンズ固定
部材４及び２９を移動さ（、レーザ発振器１及び２６か
らのレーザ光を集束する為の集束レンズを集束レンズ固
定部材４及び２９に取り付けられた集束レンズ３ａ、３
ｂ、　３ｃ、３ｄ及び２８ａ　、２８ｂ　、　２８ｃ　
、　２８ｄのうちからプログラムされた所定のものが選
択された後に加工が行われる。

而して、選択された集束レンズ３ａ及び２８ａによっ−
ご充分に集束して被加工体１２の加工すべき部分に照射
し、数値制御装置が予め定められたプログラムに従って
、上記レーザ発振器１及び２６の発振周波数を制御する
と共に、加工用ガス供給装置１０、ＩＬ３３及び３４、
クロススライドテーブル３５及び３６をそれぞれ移動さ
せるモータ３８及び３９に信号を送り制御するので、上
記被加工体１２に短時間で精度の＾い加工を施すことが
できるのである。

特に、本実施例に於てはレーザ発振器１及び２６が相対
向して設けられているので、一方のレーザ発振器１から
のレーザ光が被加工体１２の加工すべき部分に供給され
ると、他方のレーザ発振器２６からは上記被加工体１２
の＆１ｉｉｉから上記レーザ発振器１によって照射され
た照射点に対応する位置若しくはその加工進行方向に多
少先行する位置に１４射がなされて加工が行われるので
、上記被加工体１２に短時間でより精度の高い加工を施
すことができるのである。

本発明は畝上の如く構成されるので、本発明にかかるレ
ーザ加工装置による時には、レーザ発振器から発振され
たレーザ光を反射鏡等により光路変更することがないの
で、上記レーザ発振器を高出力で長時間にわたって動作
さ仕るこができ、更に、振動等によりレーザ光のビーム
スポットの位置か凝ることもないので、被加工体に短時
間に精度の高い加工を施すことができるのである。

なお、本発明は畝上の実施例に限定されるものではない
。即し、例えば、本実施例に於ては集束レンズ固定部材
をモータによって駆動するようにしたカベこれは他の公
知の駆動装置をト１１用することができるものであって
、使用中の集束レンズ、又は使用後か使用中の所定の加
工中断期間中に、上記集束レンズを冷却ガスや冷却液に
よっ゛（冷却する冷却装置を付設するようにしたり、集
束レンズとレーザ発振器又は被加工体間の距離の一方又
は両方をレーザ光の集束度や集束位置のａｌｌ整設定の
ために相対的に変更調整可能に構成するようにしてもよ
い。また、集束レンズ固定部材に取り付ける集束レンズ
の数及びその取り付は方法、加工液供枯装置による加工
液の供給方法及び加工用ガス供給装置からの加工用ガス
の供給方法等は本発明の目的の範囲内で自由に設置１変
更できるものであって、本発明はそれらの総てを包摂す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にがかるレーザ加工装置の一実施例を
示す説明図、第２図は、他の実施例を示す説明図、第３
図は、第２図中Ａ−Ａ断面図、第４図は、更に他の実施
例を示す説明図、第５図は、更にまた他の実施例を示す
説明図である。 １．２６−・−一−−−−−−−−−−−−−−−−−
−一一−−レーザ発振２■２．２７−−−−−−−−−
−−−−−−−−−ハウジング２ａ、　２Ｔａ−−−−
−−−−−−−〜−−−−−一孔３ａ、　３ｂ、　３ｒ
、、　３ｄ ２８ａ、　２８ｂ　、　２８ｃ　、　２８ｄ　−一集束
レンズ４．２９−−−−一・・−−−−−一−−−−−
−−−−−−−簗束レンズ固定部材８．９．３１．３２
−−−−−−−・・−一一−−−加工用ガス供給管１０
．１１．３３．３４−−ｍ−−−−・−−−−・・・加
工用ガス供給装置１２−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−・−−一−〜−−被加工体１３．１４．３
５．３６−−−−−−−・−・−クロススライドテーブ
ル１３−−−−−−−−−−−−−・−−−−−一−−
−−−−−−−−−−ターンテーブル６．１６．１７．
１８ ３０、３８．３！１−−−−・−−−−−−−一一−−
−モータ１９．４（１−−−−−−−−−−−・−−一
−−−−・−−−−一制御装置２０−−−−・−−−−
一−−−−・・・−・−一−−・−一一−−−−流体供
給装置２０　ａ　−−−−−−・−・・−−−−−−一
−−−−・−−−−ノズル２１−・−−−一・・−−−
一・〜−−−−−−−−−−−−−−・・−回転盤２２
−・−・−−一−−−−−−−−・−ｍ−−−−−・−
−−−一一一回転盤取付座２３−−−−−−・−・−・
−一−−−−−−−−−−・−・−−−−−クランクギ
ア２４−一−−〜−−−−−−−−−−−−−−−−−
−・−−−一一−−ビニオンギア３７−　・−−ｍ−・
−・−一−−−−−−−−−−−−−−−・・−基台特
許出願人　株式会社　井上ジャパックス研究所代理人（
７５２４）最上正太部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ発振器から発振出力されたレーザ光を集束レンズ
   によって集束せしめ被加工体に上記レーザ光を照射しつ
   つ加工を行うレーザ加工装置に於て、 上記レーザ発振器のレーザ光発振出力方向に上記被加工
   体を相対向して設けると共に、加工条件及び被加工体の
   材質等に応じて加工に適応した集束レンズを選択する集
   束レンズ選択装置を設けたことを特徴とする」二記のレ
   ーザ加工装置。