JPS6229149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザによる穴加工装置、特に形成せ
んとする穴径の大小に拘らず精度よく穴加工を行
いうる穴加工装置に関するものである。

この種の穴加工装置として従来種々の型式のも
のが提案されている。その一例は第１図に示すよ
うに、回転駆動される回転加工ヘツド１０内に入
射されるレーザ光１２を反射させて集光レンズ１
４に伝送させる一対の反射用平面鏡１６Ａ，１６
Ｂと、集光レンズ１４の集光方向にガスを噴射さ
せるノズル１８とが配設された構成を有する。

然し乍ら、第１図の構成によると、加工ヘツド
１０をレーザ光１２の光軸を中心として回転させ
ることによつて穴加工を行い得るものであるが、
２枚の平面鏡１６Ａ，１６Ｂを使用してレーザ光
１２をクランク状に反射させるので、大径の穴加
工には好適であるが、平面鏡１６Ａ，１６Ｂの寸
法的制約により小径の穴加工には限界がある欠点
を有する。

又小径の穴加工を行う穴加工装置として第２図
に示すように４枚の平面鏡１６Ａ〜１６Ｄを使用
してレーザ光１２をコ字状に曲げた後再度入射光
と同方向にレーザ光を出射するように構成したも
のがあるが、この場合は４枚の平面鏡１６Ａ〜１
６Ｄを使用するのでその位置調整が面倒である欠
点を有する。

さらに、第３図に示すように円錘レンズ２０と
集光レンズ１４とを組み合わせて、一挙に穴を形
成する方法もあるが、この方法は生産性が良い反
面被加工物に垂直に集光ビームが照射されず、穴
の精度が低下する欠点があると共にノズル１８を
集光ビームと同軸に配設することが難しい上、加
工穴の径を円錘レンズ２０と集光レンズ１４との
２枚１組のレンズ系だけでは任意に設定すること
ができない欠点を有している。

尚更に、第４図に示すように集光レンズ１４を
その軸心から外れた位置を回動中心軸として回転
させ穴加工を行う方法もあるが、この方法は１枚
の集光レンズ１４が加工が可能である利点を有す
るが、回転軸心からレンズ軸心までの距離が加工
穴の半径となり、レーザ光１２の径と集光レンズ
１４の大きさで加工できる穴径が規制されると共
に回転中心の設定が面倒である上装置が複雑化
し、さらに第３図の場合と同様に集光ビームが被
加工物に斜めに照射される欠点を有する。

又第５図に示すように、加工ヘツド１０及び集
光ビームを固定しておき、数値制御等の制御装置
２５で被加工物２２を載置した加工テーブル２４
を所望の穴径で水平移動させて穴加工を行うもの
もあるが、このように加工テーブル２４を移動さ
せる方式は第１図乃至第４図の光を走査する方式
に比べ重量移動が大きいため経済的でないと共に
精度もでにくい欠点がある。

このように従来装置では穴径の大小に拘らず高
精度で穴加工を行うことができないものであつ
た。

本発明は、前述の従来の課題に鑑み為されたも
のであり、その目的は３枚の平面鏡と１枚の集光
レンズを収納した軽量加工ヘツドによつて高精度
で任意径の穴加工、特に小穴加工を可能とするレ
ーザにより穴加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、２枚の
平面鏡が反射面を外側として組み合わされたレー
ザ光の入出射用のく字状平面鏡と、その両反射面
と対向して進退自在に配設された１枚の平面鏡
と、上記レーザ光を集光する集光レンズと、該集
光されたレーザ光の出射方向にガスを噴射させる
ノズルと、該ノズルを上記対向平面鏡と連動させ
て駆動する直線駆動機構と、上記く字状平面鏡に
入射されるレーザ光の光軸に対して上記く字状平
面鏡、対向平面鏡及びノズルを一体的に回転させ
る回転駆動機構と、上記直線駆動機構及び回転駆
動機構を制御する制御装置とを具備することを特
徴とする。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を
説明する。

第６図は本発明装置の一実施例を示す断面構成
図である。

図中、第１図乃至第５図との対応部分には同一
符号を付してその詳細説明は省略するが、本発明
においては、加工ヘツド１０内に２枚の平面鏡２
６，２８が反射面３０を外側としかつレーザ光１
２の光軸と直交する線に対して対称的に組み合わ
されたく字状平面鏡３２がその平面鏡２６をレー
ザ光１２に対向させて固定配設され、このく字状
平面鏡３２を両平面鏡２６，２８の反射面と対向
して平面鏡２６での反射光を反射して平面鏡２８
に伝送する対向平面鏡３４がく字状平面鏡３２に
対して進退自在に配設されていると共に集光レン
ズ１４を配設したノズル１８がレーザ光１２の光
軸と平行に摺動自在に配設されている。

３６は対向平面鏡３４とノズル１８とを連動さ
せて互に逆方向に平行移動させる直線駆動機構、
３８は加工ヘツド１０をレーザ光１２の光軸を中
心として回転させる駆動モータ等の回転駆動機
構、４０は両駆動機構を制御する数値制御装置で
ある。

以上が本発明装置の一例構成であるが、次にそ
の動作を説明する。

加工ヘツド１０に導入されるレーザ光１２は平
面鏡２６で反射され、次いで対向平面鏡３４で反
射され、次いで平面鏡２８で反射されて入射光と
平行な反射光として集光レンズ１４に入射され被
加工物（図示せず）に照射される。この状態で数
値制御装置４０の指令によつて回転駆動機構３８
を駆動して加工ヘツド１０をレーザ光１２の光軸
を中心として回動させることによつて穴加工を行
うことができる。この場合穴径を設定するには、
第７図に示すように、加工穴の半径をｘとしたと
き、対向平面鏡３４の穴径零に対応する位置から
の前進変位量をｌとし、平面鏡２６へのレーザ光
１２の入射角を（90゜−θ）としたとき、加工穴
の半径ｘはｘ＝2lcos2θと表わすことができる。
この場合θ＝30゜に設定するとｘ＝ｌとなり対向
平面鏡３４の変位量ｌがそのまま加工穴の半径と
なる。

また集光レンズ１４及びノズル１８も対向平面
鏡３４と逆方向に同一量だけ移動させれば、ノズ
ル１８の中心軸と集光ビームの光軸とが一致する
ことになる。

従つて、数値制御装置４０の指令に基づいて直
線駆動機構３６を駆動することによつて対向平面
鏡３４と、集光レンズ１４及びノズル１８が互に
逆方向に同一距離移動され、所望の加工穴の半径
を設定することができる。

なお、上記実施例においては、く字状平面鏡３
２及び対向平面鏡３４で反射されたレーザ光を集
光レンズ１４で集光する場合について説明した
が、この集光レンズ１４をノズル１８に設けず、
く字状平面鏡の入射側に配置して集光レンズを前
記く字状平面鏡、対向平面鏡及びノズルが取り付
けられた部分と別体あるいは一体的に取り付け、
く字状平面鏡にレーザ光を入射する前に前記集光
レンズにてレーザ光を集光するようにする。この
構成によれば、加工ヘツドの回転軸と集光レンズ
にて集光されるレーザ光の光軸とを容易に一致さ
せることができ、ノズル１８に集光レンズ１４を
設ける構成と比較すると、加工ヘツド１０が回転
するときに発生する回転モーメンタム、つまり加
工穴径に応じてレーザ光の回転半径を変える際に
生じるレーザ光軸の運動量の変化を軽減できると
いう効果がある。

また、上記説明では本発明を穴加工に利用する
場合について述べたが、時間の経過と共に対向平
面鏡３４を移動させることにより光走査を行い表
面処理を行う場合にも本発明を適用できること勿
論である。

以上のように本発明によれば、く字状平面鏡に
対して対向平面鏡を進退させることによつてレー
ザ光の照射位置を制御することができるので、加
工穴の大小に拘らず高精度で穴加工を行うことが
でき、しかもそのための構成が簡易軽量である等
の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は従来装置を示す構成図、第
６図は本発明装置の一実施例を示す構成図、第７
図は本発明装置の穴加工の原理を示す原理構成図
である。 各図中同一部材には同一符号を付し、１０は加
工ヘツド、１２はレーザ光、１４は集光レンズ、
１８はノズル、３２はく字状平面鏡、３４は対向
平面鏡、３６は直線駆動機構、３８は回転駆動機
構、４０は数値制御装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２枚の平面鏡が反射面を外側として組み合わ
   されたレーザ光の入出射用のく字状平面鏡と、そ
   の両反射面と対向して進退自在に配設された１枚
   の対向平面鏡と、上記レーザ光を集光する集光レ
   ンズと、該集光されたレーザ光の出射方向にガス
   を噴射させるノズルと、該ノズルを上記対向平面
   鏡に連動させて駆動する直線駆動機構と、上記く
   字状平面鏡に入射されるレーザ光の光軸に対して
   上記く字状平面鏡、対向平面鏡及びノズルを一体
   的に回転させる回転駆動機構と、上記直線駆動機
   構及び回転駆動機構を制御する制御装置とを具備
   することを特徴とするレーザによる穴加工装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   集光レンズがノズル内に配設されく字状平面鏡の
   出射光を集光するようにしてなることを特徴とす
   るレーザによる穴加工装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   集光レンズがく字状平面鏡の入射側に配設され、
   集光されたレーザ光をく字状平面鏡に導くことを
   特徴とするレーザによる穴加工装置。