JPS61105886A - レ−ザ加工装置における加工ヘツド装置 - 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】 （ａ）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
ザ加工装置における加工ヘッド装置に関する。

（ｂ　）従来技術 主として平板状のワークピースのレーザ加工を行なうレ
ーザ加工装置には、加工ヘッドが定位置に設りられてい
て、この加工ヘッドに対してワークピースがＸ軸、ｙｉ
Ｐｌｈ方向へ移動される形式のものと、定位置に固定さ
れたワークピースに対して加工ヘッドが二次的あるいは
三次元的に移動する形式のものとがある。ワークピース
が移動される形式のレーザ加工装置においては、ワーク
移動イ◇買決め装置に備えられたワーククランプ装置に
よってワークピースの端縁部がクランプされており、ワ
ークピースの移動時に、前記ワーククランプ装置が加工
ヘッドに衝突することがある。また、加工ヘッドが移動
する形式のものにａ３いては、ワークピースを固定する
だめの固定具に加工ヘッドが衝突することがある。

したがって、従来においては、加工ヘッドにワーククラ
ンプ装置等が近接したことを検１１１する近接検出装置
を設りたり、あるいは加工ヘッドにりッチセンサ等を設
ける構成が採られている。そして、近接検出装置によっ
てワーククランプ装置等が加工ヘッドに近接したことを
検出されたとき、あるいはタッチセンサにワーククラン
プ装置等が当接したとぎに、加工ヘッドとワークピース
との相対的な移動を停止するように構成されている。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 上述のごとぎ従来のレーザ加工装置においては、近接検
出装置やタッチセンサ等が充分に機能しないとぎゃ、加
工ヘッドとワークピースとの相対的な移動速度が大きく
、制動作用が充分に行なわれることなしに加工ヘッドに
対するワーククランプ装置等の当接が衝撃的であるとき
には、時として、加工ヘッドを損傷したり、あるいは他
の重要な光学系に悪影響を与えることがある。

本発明は、上述のごとき従来の問題に鑑みて発明したも
ので、加工ヘッドに夕・］シてクランプ装置等が衝突し
た場合であっても、他の重要な光学系へ悪影響を与える
ことのないレーザ加工装置を提供しようとするものであ
る。

（ｄ　）問題を解決づるための手段 前述のごとき従来の問題を解決するために、本発明は、
レーザ加工装置にお（ブる昇降筒部材と集光レンズユニ
ットとの間に介設した仲介部材の１部に、外力によって
容易に変形を生じ易い変形容易部を形成してなるもので
ある。

（ｅ　）作用 仲介部材の１部に、外力によって容易に変形を生じ易い
変形容易部を形成したことにより、加工ヘッドにクラン
プ装置等が衝突したとぎには、仲介部材の変形容易部が
変形して衝撃を吸収することとなる。したがって、仲介
部材の変形容易部を越えて他の重要な光学系へ衝撃等が
伝達されるようなことがなく、重要な光学系を保護する
ことができる。

（ｆ）実施例 第１図を参照するに、総括的に符＠１で示されるレーザ
加工装置は、例えば炭酸ガスレーザ発振器のごとき適宜
のレーザ発振器３と適宜に連結されている。レーザ発振
器３は一般的なものであつて、レーザビームＬＢをレー
ザ加工装置１の方向へ照射するように構成されている。

レーザ加工装置１は、ベース５と、ベース５の一端部に
垂直に設けられたボスト７と、ベース５の上方位置に水
平にかつボスト７に片持式に支持されたオー−バーヘッ
ドビーム９により構成されている。ベース５の上部には
、加工すべく水平におかれた板状のワークピースＷを支
持するワークテーブル１１が設けられている。前記オー
バーへラドビーム９の先端部には、加工ヘッド装置１３
が設けられている。この加工ヘッド装置１３ば、ミラー
組立体１５、集光レンズ１７およびノズルユニット１９
を備えている。上記ミラー組立体１５は、レーザ発振器
３から照射されたレーザビーｌ＼Ｌ　Ｂを集光レンズ１
７およびノズルユニット１９を経てワークピースＷの方
向へ反射するように構成されており、ノズルユニット１
９はワークピースＷに対するレーザビームＬＢの照射と
同時に適宜のアシストガスをワークピースＷへ噴射する
ように構成されている。

加ＴすべきワークピースＷの移動位置決めを行なうため
に、レーザ加工装置１は水平に移動自在な第１キヤリツ
ジ２１および第２キヤリツジ２３を備えている。この第
２キヤリツジ２３は第１キヤリツジ２１上に摺動自在に
支承されており、かつワークピースＷを把持づるための
ワーククランプ装置２５を複数備えている。上記第１キ
↑・リッジ２１は、ベース５の上部に互に平行に固定さ
れた一対のレール２７に摺動自在に支承されており、前
記加工ヘッド装置１３の直下の加工領域に対して接近離
反自在である。より詳細には、第１キヤリツジ２１は、
本実施例においては第２キヤリツジ２３およびワークク
ランプ装置２５を前記加工領域に対し接近離反する方向
へ移動するために、サーボモータ２９、リードスクリュ
ー３１おＪ：びナツト部材３３よりなる駆動機構によっ
てワークテーブル１１の上面に沿って水平に移動するよ
う構成されている。また、ワーククランプ装置２５を備
えた第２キヤリツジ２３は第１キ１１リツジ２１に支承
されており、図示を省略したサーボモー夕により前記レ
ール２７に対し直交する方向へ水平に移動するように構
成されている。したがって、ワーククランプ装置２５に
把持されたワークピースＷは、第１．第２キ１７リツジ
２１．２３を移動することにより、ワークデープル１１
上で前記加工ヘッド装置１３の下方位置へ移動すること
ができる。上記加工ヘッド装置１３の下方位置に位置決
めされたワークピースＷは、レーザ発振器３がら発振さ
れ、かつ加工ヘッド装置１３を経て照射されるレーザビ
ームＬ　Ｂによって適宜に加工される。

第２図を参照するに、前記加工ヘッド装置１３は、昇降
筒部材３５と、前記集光レンズ１７を備えた集光レンズ
ユニット３７および前記ノズルユニット１９等により構
成されている。上記昇降筒部ｖＪ３５と集光レンズユニ
ット３７は、仲介筒部材３つを介して連結してあり、ま
た前記ノズルユニット１９は集光レンズユニット３７の
下部に着脱自在に装着されている。

前記昇降筒部材３５は、前記ミラー組立体１５の下側に
上下動自在に設Ｇプられた上下調節自在月４１の下端部
に適宜に連結されている。詳細な図示は省略する（ブれ
ども、上下調節筒部材４１は、図示を省略した上下調節
用サーボモータの駆動ににって上下動するように構成さ
れていおり、この上下調節筒部材７！１１が上下動され
ることにより、前記昇降筒部材３５が一体的に上下動さ
れる。

前記仲介筒部材３９を連結を連結するために、昇降筒部
材３５の下端外周部には螺子部３５Ｓが形成されており
、下端面には位置決めビン４３が固定されている。仲介
筒部材３９の上端部には、位置決めビン４３と嵌合する
位置決め孔４５を備えたフランジ部３９Ｆが形成しであ
る。前記螺子部３５Ｓに螺合した環状の袋ナツト部材４
７によって上記フランジ部３９Ｆを昇降筒部材３５の下
端面へ押圧づることにより、仲介筒部材３９は昇降筒部
材３５に着脱自在に連結されている。

仲介筒部材３９のＦ端部には複数のボルトのごとき固定
具４９によって環状のフランジ部材５１が着脱可能に固
定してあり、フランジ部材５１は複数の固定具５３によ
って前記集光レンズユニット３７に連結されている。上
記仲介筒部材３９の適宜位置には、外力によって容易に
変形を生じ易い変形容易部３９Ｔが形成されている。本
実施例においては、変形容易部３９Ｔとして、仲介筒部
材３９の１部を薄肉に形成しであるけれども、この実施
例に限ることなく、例えばゴム体のごとき適宜の弾性体
を介在した構成や、仲介筒部材３９自体を弾性体により
構成することも可能である。

上記構成により、集光レンズユニット３７等に外力が作
用した場合には、仲介筒部材３９の変形容易部３９Ｔが
変形して、外力が昇降筒部材３５等へ伝達されるのを阻
止し、例えばミラー組立体１５等の光学系への悪影響が
防止される。すなわちミラー組立体１５等の光学系が外
力から保護されることとなる。

前記集光レンズユニット３７は、前記集光レンズ１７を
上下調節自在かつ着脱交換自在に備えている。より詳細
には、集光レンズ１７を保持したレンズ保持筒５５は調
節筒部材５７の下端部に肴脱自在に螺着されでいる。調
節筒部材５７は筒状のハウジング５９の中央部に上下動
可能に支承されており、上部の外周部には螺子部５７ｓ
が形成されいる。調節筒部利５７を１−下調加重るため
に、調節筒部材５７の螺子部５７Ｓには、外周面に複数
の工具孔６１Ｈを備えた環状のナツト部材６１が螺合し
である。ナツト部材６１は軸承６３を介して環状の軸承
ボルダ６５に回転のみ自在に支承されており、軸承ボル
ダ６５は複数の固定具６７によってハウジング５９に固
定されていると共に前記固定具５３を介して前記フラン
ジ部材５１に連結されている。

上記構成により、調節筒部材５７に対してレンズ保持筒
５５を＠脱することにより、集光レンズ１７を着脱交換
することができる。したがって、ワークピースＷの厚さ
に対応して焦点距離の異なる最適な集光レンズ１７を使
用することができ、加工精度をより向上することができ
る。また、ナツト部材６１の工具孔６１１」に適宜の工
具を係合してナツト部材６１を回動することにより、調
節筒部材５７の上下位置を調節することができる。

したがって、集光レンズ１７の焦点位置をワークピース
Ｗの上面等の適宜位置合わせることができる。

前記調節筒部材５７を介して集光レンズ１７を冷却する
ために、ハウジング５９の中央部には、調節筒部材５７
を囲繞した環状の冷却水室６９が形成してあり、この冷
却水室６９には冷却水の給排孔７１が接続しである。し
たがって、集光レンズ１７は冷却水によって冷却される
。

後述するように、集光レンズユニット３７に対してノズ
ルユニット１９を着脱自在に取付けるために、集光レン
ズユニツＬ・３７におりる前記ハウジング５９の下部に
は係合凹部７３が形成されている。またハウジング５７
の下端部には内方向へ突出した環状のフランジ部７５が
形成されており、このフランジ部７５には適宜間隔で切
欠部７５Ｎが形成されている。またハウジング５７には
、前記係合凹部７３に連通してアシストガス供給孔７７
が穿設されている。

前記ノズルホルダ［−１９は、アシストガスをワークピ
ースＷへ噴則する作用をなづ−もので、前記ハウジング
５つの係合凹部７３に係脱自在な環状の連結部′）！Ａ
７つを備えでいる。この連結部月７９の外周面には、前
記フランジ部７５に形成された切欠部７５Ｎを通過自在
な係ＩＶ部７９１−１が切欠部７５Ｎと同じ間隔に形成
されている。したがって、フランジ部７５の切欠部７５
Ｎに連結部月７９の係止部７９Ｈを係合し、通過せしめ
た後に連結部材７９を適宜に回りことにＪ二り、係止部
７９１−１がフランジ部７５に係止されることとなり、
連結部材７つはハウジング５９の係合凹部７３に係合保
持される。すでに理解されるように、）ル結部材７９は
ハウジング５つに対して省ＩＢ、！自在に設（プらてい
るものである。

前記連結部＋Ａ７９の下部には、ノズル８１を下端部に
備えた筒状のノズルホルダ８３が水平方向へ調節自在に
装置しである。？ｌなわち、連結部＋２７９の下面には
四部７９Ｃか形成されており、この凹部７９Ｃ内にはノ
ズルホルダ８３の上部に形成されたフランジ部８３Ｆが
配置され、連結部材７９の下面に固定したホルダリング
８５にＪ：っで保持されている。ノズルホルダ８３のフ
ランジ部８３Ｆの外周面の複数箇所には適宜間隔で適宜
大ぎさの四部８３Ｃが形成してあり、この凹部８３Ｃに
は、連結部月７９の下部に水平に螺着した複数のアジャ
ストボルト８７の先端部が当接係合しである。したがっ
て、各アジャストボルト８７を調節することにより、ノ
ズルホルダ８３が水平に調節され、ノズル８１の軸心が
レーザビームＩＢの軸心と一致される。

前記ノズルホルダ８３の外周部には、ストロークベアリ
ング８９を介して筒状のキャスクホルダ９１が上下動自
在に保持されている。このキャスクホルダ９１とノズル
ホルダ８３との間にはコイルスプリング９３が弾装され
ており、キャスタボルダ９１は常に下方向へ付勢されて
いる。このキャスタホルダ９１の下端部には、ワークピ
ースＷの上面を転勤自在な複数のボール９５が回転自在
に取イ」けである。上記ポール９５は、前述したワ一り
クランプ装置２５に対向する側面を避けて配置してあり
、キャスクホルダ９１がワーククランプ装置２５に対向
する側面は、デッドゾーンを少なくするために可能な限
り薄肉に切欠いである。

前記キャスクホルダ９１が下方向へ部１脱するのを防止
するために、キャスクホルダ９１の外周面の複数箇所に
は切欠溝９１０が形成してあり、この切欠溝９１Ｇには
前記ホルダリング８５の下面に取イ・１けた係止片９７
の爪部が係合しである。また、キャスタホルダ９１の十
不゛動を検出する１ζめに、前記ホルダリング８５には
ブラケッ１−９９を介して近接センサ１０１が取付けて
あり、キャスタボルダ９１には被検知部材１０３が取付
けられている。上記近接センナ１０１は被検知部材１０
３との間隙にター１応して出力するもので、この近接セ
ンナ１０１の出ツノに応じて前述した上下調節用サーボ
モータが制御され、被検知部材１０３と近接センサ１０
１との間隙は常に一定に保持されるように構成されてい
る。

以上のごとき構成において、ワーククランプ装貿２５に
ワークピースＷを把持し、移動位置決めを行イｆってワ
ークピースＷのレーザ加工を行なうしのである。上記ワ
ークピースＷに反りやうねり等がある場合、その反りや
うねりに応じてキャスタホルダ９１が上下動づる。この
キャスタホルダ９１の上下動は、被検知部材１０３と近
接ゼンザ１０１によって検知され、この検知によって上
下調節用サーボモータが制御されて上下調節筒部材／１
１が−Ｌ下調節される。」二下調節筒部材４１の上下動
に従って集光レンズユニット３７等も一体的に上下調節
されて、被検知部材１０３と近接ゼン（ブ１０１との間
隙は常に一定に制御される。したがって、ワークピース
Ｗに対する集光レンズ１７の焦点位置は常に一定に保持
され、加工精度は変動することなく一定に保持される。

前述のごとくワークピースＷを移動位置決めして加工を
行イｆうとき、仮りにワーククランプ装置２５′８−が
ノズルユニット１９等に当接したときには、前述したよ
うに、仲介筒部材３９の変形容易部３９Ｔが変形して衝
撃等を吸収するので、他の重要な部分に大ぎな悪影響を
与えるＪ：うなことがイｆい。なｉｌＪ、仲介筒部材３
９が変形したようなときには名月（１交換することによ
って容易にス・］応づることができるものである。

（０）発明の効果 加工ヘッド装置におけるノズル：７−ニットや集光レン
ズユニットに外方が作用した場合には、仲介筒部材の変
形容易部が容易に変形して衝撃等を吸収し、他の重要な
部分への大きな悪影響を防止でき、重要な部分を保護す
ることができる。

なお、本発明は前］小の実施例のみに限るものではなく
、適宜の変更を行なうことにより、−での伯の態様でも
実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザ加工装置の正面図、第２図は主要な部分
の拡大Ｗ断面図である。 ３５・・・ｔ７１（？筒部′＋Ａ−３７・・・集光レン
ズユニット３つ・・・仲介筒部＋Ｊ　　３９Ｔ・・・変
形容易部代理人　　弁理士　　三　好　　保　男手続ネ
ｒ１１正書（自発） 昭和５９年／】月７２日 特許庁長官　志　賀　　　学　　殿 １、事件の表示 昭和４Ｚ年　特許願第Ｘ乃９号 事件との関係　　　特許出願人 住所（Ｏ所）　　　ネ吠怒用鼻建勺胃先Φ石日２００＋
２も氏名〈名称）　　　オキベント牡　Ｔマ９゛イＸｉ
者　　　　　大　　ＥＢ　　　シ馬　８ハ４、代理人 住　所　　　　〒１０５東京都港区虎ノ門１丁目２番３
号虎ノ門第−ビル５階 Ｇ　ネ爪正のτＬ亀 （１）図面。浄主 ／７ネ甫正。内は ＳジＡ何害類ω邑什

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ加工装置における昇降筒部材と集光レンズ
   ユニットとの間に仲介筒部材を着脱交換自在に介在して
   設け、この仲介筒部材の１部に、外力によつて容易に変
   形を生じ易い変形容易部を形成してなることを特徴とす
   るレーザ加工装置における加工ヘッド装置。
2. （２）仲介筒部材の変形容易部は薄肉に形成してあるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の加工ヘッ
   ド装置。
3. （３）仲介筒部材の変形容易部が弾性体により構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   加工ヘッド装置。