(57)【要約】【課題】石定盤と金属定盤とに温度差が発生しても金属定盤に熱歪みが発生することを防止し、伝送光学系を所定の状態に維持することができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】石材製の石定盤１１上に支持部材１２を介して金属製の金属定盤を設置し、該金属定盤上にレーザの伝送光学系を設置したレーザ加工装置において、前記金属定盤を伝送光学系の光軸方向に複数の金属定盤１３，１４に分割し、該分割した複数の金属定盤上に前記伝送光学系を構成する部品をそれぞれ配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石材製の石定盤上に支持部材を介して金属製の金属定盤を設置し、該金属定盤上にレーザの伝送光学系を設置したレーザ加工装置において、前記金属定盤を伝送光学系の光軸方向に複数に分割し、該分割した複数の金属定盤上に前記伝送光学系を構成する部品をそれぞれ配置したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
石材製の石定盤上に支持部材を介して金属製の金属定盤を設置し、該金属定盤上にレーザの伝送光学系を設置したレーザ加工装置において、前記金属定盤に、伝送光学系の光軸方向に対して直交する方向で、かつ、金属定盤の異なる方向からの複数の切り込みを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
前記伝送光学系は、レーザ発振器から加工ヘッドまでの間に複数のミラーを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に関し、詳しくは、石材製の石定盤上に支持部材を介して金属製の金属定盤を設置し、該金属定盤上にレーザの伝送光学系を設置したレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザによって金属板を切断したり、孔明け加工したり、あるいは、溶接したりするレーザ加工装置では、精密な加工を行うため、被加工物の位置及びレーザの照射位置を確実に保持する必要がある。レーザ溶接では、溶接時の熱によって定盤が加熱されて昇温し、定盤上に溶接する部材を設置した際に、定盤からの熱影響によって部材が膨張し、部材間の溶接部の隙間が拡がることがある。このため、定盤を冷却媒体によって強制的に冷却し、熱影響を排除することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、振動防止や熱影響の低減などを目的として、温度変化に対する形状変化が少なく、平面度にも優れ、高い硬度を有する石材を用いて定盤を形成することが行われており（例えば、特許文献２参照。）、レーザ加工装置におけるレーザ発振器から加工ヘッドに至る伝送光学系の各機器は、石材製の石定盤上に設置した金属製の金属定盤にボルトなどの締結手段を用いて設置するようにしている。
【０００４】
さらに、レーザ加工装置には使用温度範囲が設定されており、レーザ加工装置を設置した室内の温度を常に一定の範囲、例えば１８〜２８℃に保つことで、各機器の動作及び定盤をはじめとする加工装置全体の熱歪みを管理している。
【特許文献１】特開２００５−６６６０４号公報
【特許文献２】特開平９−１３１６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、空調を連続運転させて室内の温度を一定に保つことは、近年の省エネルギーや地球温暖化防止の観点からも好ましくないため、連休中だけでなく、夜間にも空調を切るようになってきている。このような場合、空調の運転開始直後は、室温は所定の範囲内に収まっていても、石定盤や金属定盤の温度が室温に一致せず、例えば冬期では、空調停止中に温度が低下した石定盤と金属定盤とにおける熱特性の相違から温度差が発生し、また、熱膨張整数の違いから石定盤と金属定盤との間に熱歪みが発生するおそれがある。
【０００６】
例えば、図４の正面図及び図５の平面図に示すように、１枚の石定盤５１の上面の長手方向両端部に設けられた一対の支持部材５２を介して１枚の金属定盤５３を設置し、この金属定盤５３の上面に、レーザ発振器５４から複数のミラー５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄを介して加工ヘッド５６に至る伝送光学系５７を設置した場合、温度差によって石定盤５１よりも金属定盤５３の方が大きく膨張すると、支持部材５２の下端部は石定盤５１に固定され、支持部材５２の上端部は金属定盤５３に固定されていることから、両側の支持部材５２，５２は金属定盤５３の膨張に伴って上方が外側に開く方向に曲がった状態に変形し、これに伴って金属定盤５３には、中間部が上方に向かって湾曲するような熱歪みが発生する。
【０００７】
このような熱歪みが発生すると、金属定盤５３の両端部に配置されている各ミラー５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄの反射面が僅かに上方に向かって傾斜した状態となる。金属定盤５３の歪みが小さく、各ミラーの傾斜が極めて僅かであっても、光路長が長い場合には、レーザ発振器５４から各ミラーで反射して加工ヘッド５６に至るレーザ光Ｌに数ｍｍの狂いが生じるおそれがある。たとえ加工ヘッド５６に到達するレーザ光の狂いが水平方向に対して１ｍｍ以下であったとしても、数μｍ程度の精度で金属板に孔明け加工を行うレーザ加工装置の場合には、加工不良の発生原因となる。
【０００８】
そこで本発明は、石定盤と金属定盤とに温度差が発生しても金属定盤に熱歪みが発生することを防止し、伝送光学系を所定の状態に維持することができるレーザ加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のレーザ加工装置における第１の構成は、石材製の石定盤上に支持部材を介して金属製の金属定盤を設置し、該金属定盤上にレーザの伝送光学系を設置したレーザ加工装置において、前記金属定盤を伝送光学系の光軸方向に複数に分割し、該分割した複数の金属定盤上に前記伝送光学系を構成する部品をそれぞれ配置したことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のレーザ加工装置における第２の構成は、石材製の石定盤上に支持部材を介して金属製の金属定盤を設置し、該金属定盤上にレーザの伝送光学系を設置したレーザ加工装置において、前記金属定盤に、伝送光学系の光軸方向に対して直交する方向で、かつ、金属定盤の異なる方向からの複数の切り込みを設けたことを特徴としている。
【００１１】
さらに、両構成のレーザ加工装置において、前記伝送光学系は、レーザ発振器から加工ヘッドまでの間に複数のミラーを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のレーザ加工装置における第１の構成によれば、金属定盤を複数に分割して設置しているので、石定盤と金属定盤とに温度差が発生しても、金属定盤に熱歪みが発生することはなく、ミラーを含む伝送光学系に狂いが生じることを回避できる。また、本発明のレーザ加工装置における第２の構成によれば、金属定盤に複数の切り込みを設けているので、金属定盤に熱歪みが発生するような膨張力や収縮力が作用しても、これらの力を切り込みの部分が変形することによって吸収することができ、金属定盤に熱歪みが発生することを抑え、前記同様に、ミラーを含む伝送光学系に狂いが生じることを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び図２は、本発明のレーザ加工装置の第１形態例を示すもので、図１はレーザ加工装置の概略を示す正面図、図２は同じく平面図である。
【００１４】
このレーザ加工装置は、花崗岩などの石材からなる１枚の石定盤１１の上に、金属製の支持部材１２を介して金属製の複数の金属定盤１３，１４を設置し、各金属定盤１３，１４の上面に、レーザ発振器１５から加工ヘッド１６に至るレーザの伝送経路１７を設置している。支持部材１２及び金属定盤１３，１４は、アルミニウムやステンレス鋼などからなる各部材をボルトなどで固定して形成されており、基本的に、一つの支持部材１２によって一つの金属定盤１３、１４を支持するようにしている。また、加工ヘッド１６は、ガイド１８に沿って水平方向に移動するように設けられている。
【００１５】
レーザの伝送経路は、外部から遮断された複数の箱体１９や伸縮可能な筒体２０などの内部を通るように形成されており、レーザ発振器１５から加工ヘッド１６までの間のレーザの伝送経路には、４枚のミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂを備えている。レーザ発振器１５から水平方向に発振されたレーザ光は、４枚のミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂでそれぞれ水平方向に直角に反射することによって加工ヘッド１６に導かれ、加工ヘッド１６内のミラー１６ａで被加工物の方向に反射して被加工物のレーザ加工を行う。
【００１６】
図１及び図２において左側に配置されている一対のミラー２１ａ，２１ｂは、石定盤１１の左側に設置された金属定盤１３によって支持されており、右側に配置されている一対のミラー２２ａ，２２ｂは、石定盤１１の左側に設置された金属定盤１４によって支持されている。
【００１７】
このように、上面が水平になるように設けられている石定盤１１の長手方向一端の左側部分と、長手方向他端の右側部分とに、支持部材１２，１２を介して金属定盤１３，１４を離間させてそれぞれ設置することにより、石定盤１１と金属定盤１３，１４とに温度差が発生して両者の熱膨張量や熱収縮量に差が生じたとしても、両金属定盤１３，１４は離間して独立して設けられていることから、両金属定盤１３，１４同士の間には熱伸縮が相互に影響を及ぼすことはなく、石定盤１１の熱伸縮に伴って支持部材１２と共に水平方向にそれぞれ僅かに移動するだけとなる。
【００１８】
したがって、両金属定盤１３，１４の上に設置された伝送光学系を所定の状態に維持することができ、特に、各ミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの角度が変化することを防止できるので、レーザ発振器１５から水平方向に発振されたレーザ光Ｌを、水平状態を保ったまま加工ヘッド１６に導かれるため、被加工物の加工部位を確実に加工することができる。
【００１９】
なお、本形態例では、石定盤１１の長手方向両端部に設けた２個の支持部材１２，１２でそれぞれ金属定盤１３，１４を支持しているが、金属定盤を３枚以上に分割して各金属定盤毎に支持部材を設けることも可能である。
【００２０】
図３は、本発明のレーザ加工装置の第２形態例を示す概略平面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示したレーザ加工装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２１】
本形態例に示す金属定盤３１は、その長手方向中間部に、伝送光学系の光軸方向に対して直交する方向で、かつ、金属定盤３１の異なる方向からの３個の切り込み３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けている。３個の切り込み３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、互いに平行であり、かつ、３個の切り込み３２ａ，３２ｂ，３２ｃのうち、両側の２個の切り込み３２ａ，３２ｃは後方（反加工ヘッド側）から前方に向けて、中間の１個の切り込み３２ｂは前方（加工ヘッド側）から後方に向けて設けられている。
【００２２】
各切り込みの幅は金属定盤３１の長さや支持部材間の距離に応じて設定されるが、通常は数ｍｍで十分であり、切り込みの長さは、その先端３３が金属定盤３１の長辺３１ａの近傍に達する長さで、長手方向両端部が一対の支持部材１２によって支持された金属定盤３１の中間部、特に、両側の２個の切り込み３２ａ，３２ｃの間の部分が下方に垂れ下がらない程度の強度を有する接続部分３４を残すようにしている。
【００２３】
この金属定盤３１は、前述の従来の金属定盤（５３）と同様に、該金属定盤３１の長手方向両端部に設けられた２個の支持部材（図示省略）によって石定盤１１の上に設置されており、金属定盤３１の上には、前記同様のレーザ発振器１５、箱体１９や筒体２０、ミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂが設けられている。
【００２４】
前述のような複数の切り込み３２ａ，３２ｂ，３２ｃを設けた金属定盤３１は、石定盤１１と金属定盤３１との温度差によって両者の熱伸縮量が異なった場合、例えば金属定盤３１の熱膨張量が石定盤１１よりも大きい場合は、切り込み３２ａ，３２ｂ，３２ｃの幅が狭まるように変形して金属定盤３１の熱膨張を吸収し、金属定盤３１の熱膨張量が小さい場合には切り込み３２ａ，３２ｂ，３２ｃの幅が拡がる方向に変形して吸収する。
【００２５】
これにより、金属定盤３１の全体が湾曲するように変形することを防止することができ、金属定盤３１の水平度を保つことができる。したがって、前記第１形態例と同様に、各ミラー２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに角度変化が生じることはなく、レーザ発振器１５からのレーザ光Ｌを加工ヘッド１６に確実に伝送することができる。
【００２６】
この第２形態例では、伝送光学系のすべてを１枚の金属定盤３１上に配置することができるため、伝送光学系を構成する各部品の位置決め精度を高めることができる。一方、前記第１形態例に示したものは、金属定盤の大きさや厚さに関係なく、熱歪みをより確実に防止できる。したがって、レーザ加工装置に要求される加工精度や伝送光学系の長さ及び構成、設置場所の温度変化幅などの条件に応じていずれかを選択すればよい。
【００２７】
なお、両形態例では、４枚のミラーを備えた伝送光学系を例示したが、ミラーの枚数は限定されるものではなく、レーザ発振器１５と加工ヘッド１６とを金属定盤上に設置してミラーを介さずにレーザ発振器１５から加工ヘッド１６へ直接レーザ光Ｌを伝送する光学系を備えたレーザ加工装置にも適用が可能である
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のレーザ加工装置の第１形態例を示す概略正面図である。
【図２】同じく概略平面図である。
【図３】本発明のレーザ加工装置の第２形態例を示す概略平面図である。
【図４】従来のレーザ加工装置の一例を示す概略正面図である。
【図５】同じく概略平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１…石定盤、１２…支持部材、１３，１４…金属定盤、１５…レーザ発振器、１６…加工ヘッド、１６ａ…ミラー、１７…伝送経路、１８…ガイド、１９…箱体、２０…筒体、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…ミラー、３１…金属定盤、３１ａ…長辺、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…切り込み、３３…先端、３４…接続部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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