(57)【要約】【課題】レーザ加工ヘッドのＸ軸方向又はＹ軸方向の移動を利用して、レーザ加工ヘッドに備えたノズルの中心軸とレーザ光の光軸とを一致すべく調節することのできるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】ワークテーブル上に載置した板状のワークに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置であって、前記レーザ加工ヘッド１５に備えたレンズハウジング３３内に、集光レンズ３９を保持したレンズホルダ４１をＸ，Ｙ軸方向に位置調節可能に備え、前記レンズホルダ４１をＸ軸方向及びＹ軸方向に位置調節する一対の調節ネジ６１の調節ノブ６３を、前記レンズハウジング３３の外部に備え、前記レーザ加工ヘッド１５が移動するときに、前記調節ノブ６３に接触して回転を付与するための回転付与部材７５を、前記レーザ加工装置の固定部に備えている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークテーブル上に載置した板状のワークに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置であって、前記レーザ加工ヘッドに備えたレンズハウジング内に、集光レンズを保持したレンズホルダをＸ，Ｙ軸方向に位置調節可能に備え、前記レンズホルダをＸ軸方向及びＹ軸方向に位置調節する一対の調節ネジの調節ノブを、前記レンズハウジングの外部に備え、前記レーザ加工ヘッドが移動するときに、前記調節ノブに接触して回転を付与するための回転付与部材を、前記レーザ加工装置の固定部に備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記各調節ネジは、前記レンズホルダをレンズハウジング内においてＸ軸方向及びＹ軸方向に押圧移動するスライダを備えており、前記レンズハウジングには、前記レンズホルダを前記スライダへ常に押圧する押圧付勢手段を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ加工装置において、前記レンズハウジングは、前記調節ネジの回転を阻止自在なロック機構を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記ロック機構は、前記調節ノブの外周面を押圧する押圧部を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ加工装置において、前記回転付与部材は、前記レーザ加工装置の固定部であって、前記レーザ加工ヘッドに対して着脱交換する複数のノズルを格納したノズル格納部又はその近傍に備えられていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ加工装置において、前記回転付与部材は、レーザ加工ヘッドに対して上下動可能に備えられていることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置に係り、さらに詳細には、レーザ加工ヘッドに着脱交換自在に備えたノズルの軸心と、ワークへ照射するレーザビームの光軸とを一致するように、容易に調節することのできるレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
板状のワークのレーザ切断加工を行うレーザ加工装置においては、ワークを水平に支持するワークテーブルを備えている。そして、前記ワークへレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドは、前記ワークに対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在に備えられている。上記構成において、レーザ加工ヘッドの先端部に備えたノズルの交換を行うことがある。
【０００３】
上述のように、レーザ加工ヘッドに対してノズルの着脱交換を行った場合、ノズルの軸心とレーザビームの光軸とを一致させる調節（調整）が行われている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２８２８１号公報
【特許文献２】特開平７−１４４２８９号公報
【特許文献３】特開平１０−２４９５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザ光の光軸とノズルの軸心とを一致するように調節するには、前記特許文献１に記載のように、集光レンズをＸ，Ｙ軸方向に微調節する方法がある。または、特許文献２，３に記載のように、ノズルをＸ，Ｙ軸方向に微調節する方法がある。
【０００６】
上述のように、集光レンズの位置を微調節する構成やノズルの位置を微調節する構成においては、集光レンズやノズルを微調節するためのアクチュエータが必要である。すなわち、レーザ加工ヘッドをＸ，Ｙ軸方向に位置調節するためのアクチュエータとは別個のアクチュエータを必要とするものである。したがって、構成が高価な構成、複雑な構成となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、ワークテーブル上に載置した板状のワークに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工装置であって、前記レーザ加工ヘッドに備えたレンズハウジング内に、集光レンズを保持したレンズホルダをＸ，Ｙ軸方向に位置調節可能に備え、前記レンズホルダをＸ軸方向及びＹ軸方向に位置調節する一対の調節ネジの調節ノブを、前記レンズハウジングの外部に備え、前記レーザ加工ヘッド移動するときに、前記調節ノブに接触して回転を付与するための回転付与部材を、前記レーザ加工装置の固定部に備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記レーザ加工装置において、前記各調節ネジは、前記レンズホルダをレンズハウジング内においてＸ軸方向及びＹ軸方向に押圧移動するスライダを備えており、前記レンズハウジングには、前記レンズホルダを前記スライダへ常に押圧する押圧付勢手段を備えている。
【０００９】
また、前記レーザ加工装置において、前記レンズハウジングは、前記調節ネジの回転を阻止自在なロック機構を備えている。
【００１０】
また、前記レーザ加工装置において、前記ロック機構は、前記調節ノブの外周面を押圧する押圧部を備えている。
【００１１】
また、前記レーザ加工装置において、前記回転付与部材は、前記レーザ加工装置の固定部であって、前記レーザ加工ヘッドに対して着脱交換する複数のノズルを格納したノズル格納部又はその近傍に備えられている。
【００１２】
また、前記レーザ加工装置において、前記回転付与部材は、レーザ加工ヘッドに対して上下動可能に備えられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ加工ヘッド内において集光レンズを備えたレンズホルダは、Ｘ，Ｙ軸方向に位置調節自在に備えている。そして、前記レンズホルダを位置調節するための調節ネジに備えたノブは、レーザ加工ヘッドが移動されるときに、回転付与部材に接触して回転されるものである。
【００１４】
したがって、前記調節ネジを回転するためのアクチュエータが不要であり、構成の簡素化を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の全体的構成を概念的、概略的に示した平面説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレーザ加工装置におけるレーザ加工ヘッドの斜視説明図である。
【図３】レーザ加工ヘッドにおいて集光レンズを備えたレンズハウジングの斜視説明図である。
【図４】レンズハウジングの平面説明図である。
【図５】レンズハウジングの側断面説明図である。
【図６】レンズハウジングにおいて、レンズホルダを位置調節するための主要部分の側断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１の全体的構成を概念的、概略的に示した説明図である。
【００１７】
レーザ加工装置１は、ベースフレーム３を備えており、このベースフレーム３には、板状のワークＷを支持するワークテーブル５が備えられている。前記ベースフレーム３における前後方向（Ｙ軸方向）の両側には、左右方向（Ｘ軸方向）のガイドレール７が備えられている。そして、前記ガイドレール７には、Ｙ軸方向に長いキャリッジベース９の両側がＸ軸方向に移動自在に支持されている。
【００１８】
前記キャリッジベース９にはＹ軸方向のガイドレール１１が備えられている。前記ガイドレール１１にはキャリッジ１３が移動自在に備えられている。そして、前記キャリッジ１３には、ワークＷのレーザ加工を行うレーザ加工ヘッド１５が上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在に備えられている。
【００１９】
ところで、前記キャリッジベース９のＸ軸方向への移動位置決め、前記キャリッジ１３のＹ軸方向への移動位置決め、及び前記レーザ加工ヘッド１５のＺ軸方向への移動位置決めは、ぞれぞれのサーボ機構（図示省略）によって行われるものである。そして、レーザ加工ヘッド１５をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動位置決めする構成は既に良く知られた構成である。また、レーザ加工ヘッド１５にレーザ光を導く構成も既によく知られている。したがって、前記レーザ加工ヘッド１５をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動位置決めする構成及びレーザ加工ヘッド１５に対してレーザ光を導く構成についての詳細な説明は省略する。
【００２０】
図２に示すように、前記レーザ加工ヘッド１５は、前記キャリッジ１３に備えたブラケット１７の下面に外力による損傷防止のために揺動可能に備えられている。すなわち、レーザ加工ヘッド１５において垂直な外筒１９の上部にはリング形状のフランジ２１が一体的に備えられている。そして、このフランジ２１の複数箇所に備えた吊ボルト２３は前記ブラケット１７に備えた上下方向の貫通孔２７を貫通してある。この吊ボルト２３の上部に備えたスプリング座２５と前記ブラケット１７に形成した座ぐり穴２７Ｈの底部との間には、コイルスプリング２９が介在してある。前記座ぐり穴２７Ｈは、前記貫通孔２７の内側に、コイルスプリング２９を支持する段部（図示省略）を備えた形態である。
【００２１】
すなわち、レーザ加工ヘッド１５は、移動加工中や停止中の常態においては、複数のコイルスプリング２９を介して前記ブラケット１７に垂直（Ｚ軸）方向に吊り下げられた構成である。しかし、レーザ加工ヘッドがワーク等に衝突しレーザ加工ヘッド１５に外力が作用したとき、適宜のコイルスプリング２９が撓むことにより、レーザ加工ヘッド１５は外力に追従して垂直（Ｚ軸）方向に対して傾斜するものである。よって、水平方向の外力を吸収することができ、外力による損傷を防止できるものである。
【００２２】
前記レーザ加工ヘッド１５において、前記外筒１９の下端部にはベースプレート３１が備えられている。このベースプレート３１の下面には、レンズハウジング３３が備えられている。そして、このレンズハウジング３３の下部には、ノズル３５を着脱交換自在に備えた筒状のノズルホルダ３７が備えられている。前記ノズルホルダ３７に対してノズル３５を着脱交換する構成は、既によく知られた構成である。したがって、ノズルホルダ３７に対してノズル３５を着脱交換する構成についての詳細な説明は省略する。
【００２３】
前記レンズハウジング３３内には、集光レンズ３９（図３〜６参照）を保持したリング状のレンズホルダ４１がＸ，Ｙ軸方向へ位置調節可能に備えられている。すなわち、前記レンズハウジング３３には比較的大きな円形状の収容穴４３が形成してあり、この収容穴４３内に、前記レンズホルダ４１がＸ，Ｙ軸方向へ僅かに移動可能（微動可能）に遊嵌してある。したがって、前記収容穴４３の内周面と前記レンズホルダ４１の外周面との間に形成された環状の間隙（遊隙）４３Ｃ（図４参照）において、レンズホルダ４１をＸ，Ｙ軸方向へ微調節することができるものである。
【００２４】
前記レンズホルダ４１の位置調節を行うために、前記レンズハウジング３３のＸ軸方向の一側には、レンズホルダ４１の一側をＸ軸方向の他側へ押圧付勢するスプリングなどのごとき押圧付勢手段４５が備えられている。すなわち、押圧付勢手段４５は、レンズホルダ４１の中心に向って、収容穴４３内でＸ軸方向に押圧付勢してある。そして、前記押圧付勢手段４５の付勢力に抗して前記レンズホルダ４１のＸ軸方向の他側を支持する一対の支持部材（スライダ）４７Ａ，４７ＢがＸ軸方向へ位置調節可能に備えられている。
【００２５】
前記一対の支持部材４７Ａ，４７Ｂは、図４に示すように、レンズハウジング３３のＹ軸方向の中心線を間にして対称位置に備えられている。すなわち、前記支持部材４７Ａ，４７Ｂは、前記レンズハウジング３３においてＸ軸方向の他端側に、Ｙ軸方向の対称位置に形成したＸ軸方向のガイド溝４９Ａ，４９Ｂ内に移動可能に係合してある。そして、前記各支持部材４７Ａ，４７Ｂは、取付ボルト５１を介して前記ベースプレート３１の下面に取付けたスライドシュー５３（図６参照）によって上面を摺動可能に押圧されている。すなわち、支持部材４７Ａ，４７Ｂは、ガイド溝４９Ａ，４９Ｂ内においてＸ軸方向への移動のみが許容された状態にある。
【００２６】
前記各支持部材４７Ａ，４７Ｂが前記レンズホルダ４１の外周面に接触し押圧する押圧面は、傾斜面５５Ａ，５５Ｂに形成してある。この傾斜面５５Ａ，５５Ｂは、支持部材４７Ａ，４７Ｂがレンズホルダ４１を、前記押圧付勢手段４５の付勢力に抗して、図４において右方向（Ｘ軸方向）に押圧するとき、前記レンズホルダ４１の中心方向への分力が作用する傾斜面に形成してある。
【００２７】
したがって、前記支持部材４７Ａによってレンズホルダ４１を、図４において右方向に押圧移動すると、図４に示す矢印Ａ方向（収容穴４３のほぼ中心方向）の力が作用する。よって、支持部材４７ＡをＸ軸方向に位置を微調節することにより、レンズホルダ４１は、Ｘ軸方向及び図４においての矢印Ａ方向（収容穴４３のほぼ中心方向）又はその逆方向に微調節される。また、支持部材４７Ｂによってレンズホルダ４１をＸ軸方向に位置を微調節するときには、矢印Ｂ方向（収容穴４３のほぼ中心方向）又はその逆方向に微調節される。したがって、支持部材４７ＢをＸ軸方向に微調節することにより、レンズホルダ４１は、Ｘ軸方向及び矢印Ｂ方向（逆方向も含む）に微調節されることになる。
【００２８】
既に理解されるように、前記各支持部材４７Ａ，４７ＢをＸ軸方向に微調節することにより、レンズホルダ４１はＸ軸方向及び矢印Ａ，Ｂ（逆方向も含む）方向に微調節されることになる。したがって、レンズホルダ４１に保持された集光レンズ３９の位置を、収容穴４３内で任意に位置調節することができるものである。
【００２９】
前記各支持部材４７Ａ，４７ＢをＸ軸方向に位置調節してレンズホルダ４１の位置を微調節するために、前記レンズハウジング３３には、ホルダ位置調節機構５７（図６参照）が備えられている。より詳細には、前記レンズハウジング３３には、すべり軸受５９を介してＸ軸方向の一対の調節ネジ６１が回転自在に備えられている。この調節ネジ６１の先端部にはネジ部６１Ｓが形成してある。そして、このネジ部６１Ｓは、前記支持部材４７Ａ，４７Ｂに形成したＸ軸方向のネジ穴４７Ｓに螺合してある。そして、前記調節ネジ６１を回転するために、調節ネジ６１の基端部には、前記レンズハウジング３３の外部に位置する調節ノブ６３が一体的に備えられている。
【００３０】
したがって、前記調節ノブ６３を回して調節ネジ６１を一体的に回転することにより、支持部材４７Ａ，４７Ｂを、図６において左右方向（Ｘ軸方向）に微調節することができる。よって、前述したように、集光レンズ３９を保持するレンズホルダ４１の位置を、収容穴４３の内で任意に位置調節することができる。
【００３１】
前記調節ノブ６３を回転してレンズホルダ４１の位置を調節した後、前記調節ノブ６３の回転を防止（阻止）するためロック機構６５が備えられている。より詳細には、前記レンズハウジング３３は、前記調節ノブ６３の外周面に対向してエアシリンダ等のごとき流体圧シリンダ６７を備えている。この流体圧シリンダ６７内に摺動自在に備えたピストンロッド６９は、流体圧シリンダ６７内に内装したスプリングなどのごとき弾性部材７１によって前記調節ノブ６３方向へ押圧付勢されている。そして、流体圧シリンダ６７から突出したピストンロッド６９の先端部は、前記調節ノブ６３の外周面を押圧した状態にある。
【００３２】
したがって、常態においては、前記調節ノブ６３は、ピストンロッド６９の押圧によって回転を阻止された状態にある。なお、作動流体供給孔７３から流体圧シリンダ６７内へ圧縮エアなどの作動流体を供給すると、ピストンロッド６９は、弾性部材７１の付勢力に抗して、図６において上方向へ移動される。したがって、ピストンロッド６９は調節ノブ６３から離隔する。よって、調節ノブ６３は回転可能になる。すなわち、調節ノブ６３を回転する場合には、ロック機構６５によるロックを解除するものである。
【００３３】
前述のように、ロック機構６５によるロックを解除した状態において前記調節ノブ６３を回転するために、回転付与部材７５が備えられている。この回転付与部材７５は、図１に示すように、レーザ加工ヘッド１５に対して着脱交換する複数のノズル３５を格納したノズル格納部７７又はノズル格納部７７に近接した位置にあるベースフレーム３又はワークテーブル５等のレーザ加工装置１の固定部に備えられている。前記回転付与部材７５は、前記レーザ加工ヘッド１５に対して相対的に上下動自在に備えられている。
【００３４】
本実施形態においては、前記回転付与部材７５は、前記ノズル格納部７７に上下動自在に備えられている。すなわち、ノズル格納部７７において、レーザ加工ヘッド１５に対してノズル３５の着脱交換を行うとき、レーザ加工ヘッド１５との干渉を回避するために、前記回転付与部材７５は、例えばエアーシリンダ（図示省略）などのアクチュエータによって上下動自在に備えられている。
【００３５】
そして、前記回転付与部材７５は、本実施形態においては、Ｙ軸方向に長く形成してある。この回転付与部材７５の長さは、前記各調節ネジ６１に備えた各調節ノブ６３の間隔寸法より短く形成してある。換言すれば、前記回転付与部材７５は、両方の調節ノブ６３に同時に接触することのない長さに形成してある。
【００３６】
したがって、前記回転付与部材７５を、レーザ加工ヘッド１５に対して相対的に上昇することにより、適宜一方の調節ノブ６３と回転付与部材７５とを接触することができる。よって、調節ノブ６３と回転付与部材７５とを接触した状態に保持して、レーザ加工ヘッド１５を、前記回転付与部材７５の長手方向へ相対的に移動することにより、各調節ノブ６３を個別に回転することができる。すなわち、各支持部材４７Ａ，４７ＢをＸ軸方向に個別に位置調節することができる。
【００３７】
さて、以上のごとき構成において、レーザ加工ヘッド１５に対してノズル３５の着脱交換を行う場合には、キャリッジベース９をＸ軸方向に移動する。そして、キャリッジ１３をＹ軸方向に移動し、レーザ加工ヘッド１５に備えていたノズル３５を、ノズル格納部７７の空きスペースに格納する。その後、装着すべきノズル３５に対応した位置へレーザ加工ヘッド１５を位置決めし、レーザ加工ヘッド１５に新たなノズル３５を装着する。
【００３８】
そして、例えば特許文献１〜３などに示されているような適宜の方法、構成によってノズル３５からワークへ照射されるレーザ光の軸心と、ノズル３５の中心軸とが一致しているか否かを確認する。ここで、ノズル３５の中心軸とレーザ光の軸心とが不一致の場合には、回転付与部材７５を相対的に上昇し、レーザ加工ヘッド１５に備えた一方の調節ノブ６３に接触する。その後、レーザ加工ヘッド１５を、回転付与部材７５の長手方向へ相対的に移動する。そして、一方の支持部材４７Ａ（又は４７Ｂ）をＸ軸方向に微動位置決めし、集光レンズ３９の位置を調節する。
【００３９】
上述のように、集光レンズ３９の位置を調節した後、レーザ光の光軸とノズル３５の中心軸とが一致しているか否かを再度確認する。一致していない場合には、一方の調節ノブ６３又は他方の調節ノブ６３に回転付与部材７５を再度接触させる。そして、レーザ加工ヘッド１５を回転付与部材７５の長手方向へ再度移動して、一方の支持部材４７Ａ又は他方の支持部材４７Ｂの位置を調節して、集光レンズ３９の位置を調節することを繰り返す。
【００４０】
以上のごとき説明から理解されるように、本実施形態によれば、回転付与部材７５に対するレーザ加工ヘッド１５の相対的な移動によって調節ネジ６１を回転する構成である。すなわち、レーザ加工ヘッド１５の移動を利用して調節ネジ６１の回転を調節する構成である。したがって、前記調節ネジ６１を回転するためのアクチュエータをレーザ加工ヘッド１５に備える必要がない。よって、レーザ加工ヘッド１５の構成の簡素化を図ることができる。
【００４１】
また、回転付与部材７５は、ノズル格納部７７又はノズル格納部７７に近接した位置に備えられている。したがって、レーザ加工ヘッド１５に対するノズル３５の着脱交換後に直に、ノズル３５の中心軸とレーザ光の光軸とが一致しているか否かを確認して一致するように調節できる。よって、レーザ加工装置１における加工能率向上を図ることができる。
【００４２】
ところで、本実施形態においては、前記回転付与部材７５はＹ軸方向に長く備えられている。しかし、ノズル格納部７７が、例えば、工具タレットのように回転する構成や、回転付与部材７５を配置するスペース等の関係において、Ｘ軸方向に長く備えること、又はＸ，Ｙ軸方向に対して傾斜した方向に長く備えることも可能である。さらには、回転付与部材７５を円弧状に備えることも可能である。また回転付与部材７５をＺ軸（上下）方向に長く備えることも可能であり、この場合はレーザ加工ヘッド１５による調整ノブ６３の動作はＺ軸（上下）方向となる。
【符号の説明】
【００４３】
１  レーザ加工装置
５  ワークテーブル
９  キャリッジベース
１３  キャリッジ
１５  レーザ加工ヘッド
３３  レンズハウジング
３５  ノズル
３７  ノズルホルダ
３９  集光レンズ
４１  レンズホルダ
４３  収容穴
４５  押圧付勢手段（スプリング）
４７Ａ，４７Ｂ  支持部材
５３  スライドシュー
５５Ａ，５５Ｂ  傾斜面
５７  ホルダ位置調節機構
６１  調節ネジ
６３  調節ノブ
６５  ロック機構
７５  回転付与部材
７７  ノズル格納部
【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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【図６】
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