(57)【要約】【課題】それぞれの系統における加工位置が互いに異なる場合であっても、作業能率を向上させることができる多軸のレーザ加工機を提供すること。【解決手段】軸Ｊ１におけるレーザ３の光路を位置決めするレーザ位置決め装置６ａと、軸Ｊ２におけるレーザ３の光路を位置決めするレーザ位置決め装置６ｂを互いに独立して位置決め動作を行わせる。調停手段５は、レーザ位置決め装置６ａ、６ｂが位置決めを終了したかどうかを監視し、偏向手段（ＡＯＭ）４を動作させて位置決めが終了したレーザ位置決め装置にレーザ３を供給する。なお、レーザ位置決め装置６ａ、６ｂが同時に位置決めを終了した場合は、予め定める順序に従ってレーザ３を供給する、【選択図】        図１
2004195495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを出力する１つのレーザ発振器と、前記レーザの光路を複数の方向に切り替える偏向装置と、前記複数の光路のそれぞれに配置された前記光路と同数のレーザ位置決め装置と、を備え、前記レーザを前記レーザ位置決め装置のいずれかに供給して加工をする多軸のレーザ加工機において、
前記複数のレーザ位置決め装置を互いに独立して動作させるとともに、前記レーザを位置決めが終了した前記レーザ位置決め装置に供給し、前記複数のレーザ位置決め装置が同時に位置決めを終了した場合は、前記レーザを予め定める順序に従って供給する調停手段を備えていることを特徴とするレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つのレーザ発振器から出力されたレーザを複数の加工ヘッドに供給し、加工ヘッド毎にレーザを位置決めして加工対象物を加工するようにした、いわゆる多軸のレーザ加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、加工ヘッドの数が２個である従来の２軸レーザ加工機には、レーザ発振器を２つ設け、レーザ発振器から最終的な加工対象物に至るレーザの経路を２系統にしたものがある。このように構成された２軸レーザ加工機は各軸をほぼ独立して制御できるので、加工効率は１軸レーザ加工機の約２倍になる。しかし、２つのレーザ発振器を使用するため、装置の価格および保守費用が高価になる。
【０００３】
また、１つのレーザ発振器から出力されたレーザをハーフミラーを用いて２系統に分岐させて２軸レーザ加工機を構成したものもある。このように構成された２軸レーザ加工機は、前者に比べて装置を安価に構成できる。
【０００４】
しかし、２系統のレーザが同時に出力されるので、レーザが出力される前に各系統のレーザ位置決め装置の動作を完了させておく必要がある。すなわち、先に位置決めが終了した系統は他の系統の位置決めが終了するまで待機しなければならない。このため、加工能率が向上するとは限らない。
【０００５】
そこで、特開２０００−２６３２７１号公報記載の発明では、１つのレーザ発振器から出力されたレーザを偏向素子（音響光学素子）により２方向に偏向させるようにして、２軸レーザ加工機を構成している。このように構成された２軸レーザ加工機は、装置単価を安価にすることができるだけでなく、レーザ発振器の稼働率を向上させることができた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２６３２７１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２０００−２６３２７１号公報記載の発明では、総ての系統におけるレーザ位置決め時間とレーザ出力時間が同じであることが前提になっている。
【０００８】
一般に、それぞれの系統における加工位置は互いに異なる場合がほとんどである。このため、位置決め時間として位置決めに要する時間の最大値を設定しなければならず、作業能率が向上するとは限らなかった。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、それぞれの系統における加工位置が互いに異なる場合であっても、作業能率を向上させることができる多軸のレーザ加工機を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、レーザを出力する１つのレーザ発振器と、前記レーザの光路を複数の方向に切り替える偏向装置と、前記複数の光路のそれぞれに配置された前記光路と同数のレーザ位置決め装置と、を備え、前記レーザを前記レーザ位置決め装置のいずれかに供給して加工をする多軸のレーザ加工機において、前記複数のレーザ位置決め装置を互いに独立して動作させるとともに、前記レーザを位置決めが終了した前記レーザ位置決め装置に供給し、前記複数のレーザ位置決め装置が同時に位置決めを終了した場合は、前記レーザを予め定める順序に従って供給する調停手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施形態に係る２軸レーザ加工機の構成図である。
【００１３】
レーザコントローラ２は、調停装置５からの信号により、レーザ発振器１の出力を制御する。レーザ発振器１から出力されるレーザ３の光路（図中に点線で示す）上には、音響光学偏向器（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ。以下、ＡＯＭという。）４が配置されている。ＡＯＭ４は調停装置５から制御信号が入力されると入射したレーザ３を角度θ偏向させ、その他の場合はそのまま透過させる（以下、透過したレーザ３を「レーザ３ａ」、偏向側のレーザ３すなわち角度θ偏向されたレーザ３を「レーザ３ｂ」という。）。
【００１４】
レーザ３ａの光路上には、第１の軸Ｊ１に保持されたレーザ位置決め装置６ａが配置されている。また、レーザ３ｂの光路上には、第２の軸Ｊ２に保持されたレーザ位置決め装置６ｂが配置されている。レーザ位置決め装置６ａ、６ｂは、調停装置５およびＮＣ装置７に接続されている。加工対象８は加工物位置決め装置９上に固定されている。
【００１５】
次に、各部の動作を説明する。
【００１６】
図２は、レーザ位置決め装置６ａ（すなわち軸Ｊ１）の動作を示すフローチャートである。
【００１７】
図示を省略する起動ボタンがオンされると、レーザ位置決め装置６ａはＮＣ装置７から指示された加工箇所の座標を確認し（手順Ｓ１００）、次の加工箇所がある場合は手順Ｓ１１０の処理を行い、その他の場合は加工完了信号をＮＣ装置７に出力して（手順Ｓ１４０）、処理を終了する。手順Ｓ１１０では、レーザ位置決め装置６ａの図示を省略する機構部を動作させてレーザ３ａの光路を位置決めし、位置決めが終了すると位置決め終了信号を調停装置５に出力する（手順Ｓ１２０）。そして、調停装置５から出力されるレーザ出力完了信号を受け取るまで待機し（手順Ｓ１３０）、レーザ出力完了信号を受け取ると、手順Ｓ１００の処理を行う。
【００１８】
レーザ位置決め装置６ｂ（すなわち軸Ｊ２）は、レーザ位置決め装置６ａと同様に、上記手順Ｓ１００〜手順Ｓ１４０の処理を行う。なお、レーザ位置決め装置６ａとレーザ位置決め装置６ｂは、互いに独立して、上記手順Ｓ１００〜手順Ｓ１４０の処理を行う。
【００１９】
図３は、調停装置５の動作を示すフローチャートである。
【００２０】
図示を省略する起動ボタンがオンされると、調停装置５は、レーザ位置決め装置６ａが位置決めを終了したかどうかを確認し（手順Ｓ３００）、レーザ位置決め装置６ａが位置決めを終了している場合は、手順Ｓ３１０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ３３０の処理を行う。手順Ｓ３１０ではレーザコントロール２にレーザ３を出力するように指示し、レーザ３を予め定められた回数照射させる。そして、レーザ３の照射が完了すると、レーザ出力完了信号をレーザ位置決め装置６ａに出力して（手順Ｓ３２０）、手順Ｓ３００の処理を行う。
【００２１】
また、手順Ｓ３３０では、レーザ位置決め装置６ｂが位置決めを終了したかどうかを確認し、レーザ位置決め装置６ｂが位置決めを終了している場合は、手順Ｓ３４０の処理を行い、その他の場合は手順Ｓ３００の処理を行う。手順Ｓ３４０では、ＡＯＭ４をオンした後、レーザコントロール２にレーザ３を出力するように指示し、レーザ３を予め定められた回数照射させる（手順Ｓ３５０）。そして、レーザ３の照射が完了すると、レーザ出力完了信号をレーザ位置決め装置６ｂに出力すると共に（手順Ｓ３６０）、ＡＯＭ４をオフした後（手順Ｓ３７０）、手順Ｓ３００の処理を行う。
【００２２】
次に、装置全体の動作を説明する。
【００２３】
図示を省略する起動ボタンがオンされると、ＮＣ装置７はレーザ位置決め装置６ａ、６ｂに対して加工位置を指令する。指令を受けたレーザ位置決め装置６ａ、６ｂは、ＮＣ装置７から指令されたデータに基づきレーザ３ａ、３ｂの光路を加工対象８上の加工位置に位置決めし、位置決めが終了すると、それぞれ位置決め終了信号を調停装置５に出力する。
【００２４】
例えば、レーザ位置決め装置６ａの位置決めがレーザ位置決め装置６ｂよりも先に終了したとする。レーザ位置決め装置６ａから位置決め終了信号を受けた調停装置５は、レーザ発振器２を動作させ、レーザ３を出力させる。ＡＯＭ４がオフであるので、レーザ３ａがレーザ位置決め装置６ａ入力され、加工対象８上の加工位置に照射される。レーザ３ａの照射が完了し、調停装置５からレーザ出力完了信号を受け取ると、レーザ位置決め装置６ａはレーザ３ａの光路を次の加工位置に位置決めする動作を開始する。
【００２５】
次に、レーザ位置決め装置６ｂの位置決めが終了したとすると（このとき、レーザ位置決め装置６ａは位置決め中である。）、位置決め終了を受けた調停装置５は、ＡＯＭ４をオンしてから、レーザ発振器２を動作させ、レーザ３を出力させる。ＡＯＭ４がオンであるので、レーザ３ｂがレーザ位置決め装置６ｂに入力され、加工対象８上の加工位置に照射される。レーザ３ｂの照射が完了し、調停装置５からレーザ出力完了信号を受け取ると、レーザ位置決め装置６ｂはレーザ３ｂの光路を次の加工位置に位置決めする動作を開始する。以下、加工が完了するまで、上記の動作を繰り返す。
【００２６】
なお、上記フローチャートから明らかなように、レーザ位置決め装置６ａ、６ｂの一方が加工中に他方の位置決めが終了した場合、他方は一方の作業が終了するまで待機させられる。また、レーザ位置決め装置６ａとレーザ位置決め装置６ｂの位置決めが同時に終了した場合、レーザ位置決め装置６ａ（すなわち軸Ｊ１）が優先される。
【００２７】
このように、レーザ３を光路の位置決めが終了した軸に供給するので、レーザ発信器２の稼働率を向上させることができる。
【００２８】
ところで、この実施形態の場合、加工対象物上に照射されるレーザ３ａ、３ｂの強度波形はレーザ発振器２から出力されたレーザ３の強度波形とほぼ同一になる。後述するように、レーザ３の強度は一定ではないので、例えば、ＡＯＭ４とレーザ位置決め装置６ａ、６ｂとの間にそれぞれ波形整形器を配置してレーザ３の強度を制御可能に構成すると、加工品質あるいは加工形状を向上させることができる。
【００２９】
図４は本発明の変形例を示すレーザ加工機の構成図であり、図１と同じもの、または同一機能のものは、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
波形整形器（ここではＡＯＭ）１０は、レーザ３の光路上のＡＯＭ４の後方に配置され、ＡＯＭ１０の後方にはレーザ・ストッパ１１が配置されている。ＡＯＭ１０は調停装置５に接続されている。レーザ位置決め装置６ａはＡＯＭ１０の偏向側に、レーザ位置決め装置６ｂはＡＯＭ４の偏向側に、それぞれ配置されている。
【００３１】
次に、この実施形態の動作を説明する。
【００３２】
図５は、この実施形態の動作タイムチャート図である。なお、特に指令をしない限り、ＡＯＭ４、１０はオフである。
【００３３】
例えば、レーザ位置決め装置６ａの位置決めがレーザ位置決め装置６ｂよりも先に終了したとする（時刻Ｔ０）。レーザ位置決め装置６ａから位置決め終了信号を受けた調停装置５は、レーザ発振器２を動作させ、レーザ３を出力させると共に、経過時間ｔの計測を開始する。ＡＯＭ４、１０がオフであるので、レーザ３はＡＯＭ４、１０を透過してレーザ・ストッパ１１に入射する。調停装置５は、経過時間ｔがレーザ３の強度が略一定になるのに要する時間ｔ１になると（時刻Ｔ１）、ＡＯＭ１０をオンする。この結果、レーザ３はレーザ位置決め装置６ａにより位置決めされて加工部に入射する。また、時刻Ｔ１から照射時間ｔ２が経過すると（時刻Ｔ２）、ＡＯＭ１０をオフする。以下、同様にして、指定された回数、レーザ３を照射し、レーザ３の照射が完了すると、レーザ位置決め装置６ａはレーザ３ａの光路を次の加工位置に位置決めする動作を開始する。
【００３４】
次に、レーザ位置決め装置６ｂの位置決めが終了したとすると（このとき、レーザ位置決め装置６ａは位置決め動作中である。）（時刻Ｔ３）、位置決め終了を受けた調停装置５は、レーザ発振器２を動作させ、レーザ３を出力させる。レーザ３はＡＯＭ４、１０を透過してレーザ・ストッパ１１に入射する。調停装置５は、経過時間ｔが時間ｔ１になると（時刻Ｔ４）、ＡＯＭ４をオンする。この結果、レーザ３はレーザ位置決め装置６ｂにより位置決めされて加工部に入射する。また、時刻Ｔ４から照射時間ｔ２が経過すると（時刻Ｔ５）、ＡＯＭ４をオフする。以下、同様にして、指定された回数、レーザ３を照射する。レーザ３ｂの照射が完了すると、レーザ３ｂの光路を次の加工位置に位置決めする動作を開始する。
【００３５】
以下、加工が完了するまで、上記の動作を繰り返す。
【００３６】
このようにすると、加工部には、ほぼ一定の強度のレーザ３が供給されるので、加工品質が均質になる。
【００３７】
なお、加工ヘッドが２個である２軸レーザ加工機について説明したが、上記に基づき。さらに加工ヘッドを増やすことができることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各軸のそれぞれに配置されたレーザ位置決め装置を互いに独立して動作させ、光路の位置決めが終了した軸にレーザを供給するので、それぞれの軸の加工位置が異なる場合であっても、待ち時間を最小限にすることができ、加工効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ加工機の構成図である。
【図２】本発明に係るレーザ位置決め装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る調停装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の変形例を示すレーザ加工機の構成図である。
【図５】本発明の変形例における動作タイムチャート図である。
【符号の説明】
３  レーザ
４  偏向手段（ＡＯＭ）
５  調停手段
６ａ，６ｂ  レーザ位置決め装置
Ｊ１，Ｊ２  軸
【図１】
2004195495.tif 000003
【図２】
2004195495.tif 000004
【図３】
2004195495.tif 000005
【図４】
2004195495.tif 000006
【図５】
2004195495.tif 000007