(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線（１３）を用いて工作物を加工する工作機械であって、レーザ光線源（１２）と、レーザ加工ヘッド（７）と、前記レーザ光線源（１２）から前記レーザ加工ヘッド（７）へレーザ光線（１３）を導くための光路（１４）とを有し、前記レーザ加工ヘッド（７）が工作物加工に際し前記レーザ光線源（１２）に対し相対的に運動可能であり、前記光路（１４）が偏光器（１９）を有する光線トロンボーン（２０）を有し、前記レーザ加工ヘッド（７）が前記レーザ光線源（１２）に対し相対的に運動した場合にこの運動に合わせて前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）が運動可能である形式のものにおいて、
・前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）のために、駆動モータ（２２）及び該駆動モータ（２２）により駆動されかつ前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）と運動結合された駆動歯車を有する少なくとも１つの駆動装置（２１）が設けられており、
・前記レーザ加工ヘッド（７）のために、駆動モータ（１０，１１）並びに該駆動モータ（１０，１１）により駆動されかつ前記レーザ加工ヘッド（７）と運動結合された駆動歯車を有する少なくとも１つの駆動装置（８，９）が設けられており、
・前記光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）のためと前記レーザ加工ヘッド（７）のためとの駆動モータ（１０，１１，２２）と駆動装置（８，９，２１）とが互いに異なっており、
・前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）と前記レーザ加工ヘッド（７）とが、前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）のためと前記レーザ加工ヘッド（７）のためとの前記駆動装置（８，９，２１）で、共通の運動軸線（ｘ軸）の方向に運動可能であり、その際、前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）と運動結合された少なくとも１つの駆動歯車と、前記レーザ加工ヘッド（７）と運動結合された駆動歯車とが、前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）と前記レーザ加工ヘッド（７）との共通の前記運動軸線（ｘ軸）の方向に延びかつ当該工作機械のフレーム（２）と結合された少なくとも１つの共通の駆動ロッドと結合されており、
・前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）のためと前記レーザ加工ヘッド（７）のためとの前記駆動装置（８，９，２１）がＣＮＣ制御装置を有し、該ＣＮＣ制御装置が前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）のためと前記レーザ加工ヘッド（７）のためとの前記駆動装置（８，９，２１）を互いに調和させて制御し、前記レーザ光線源（１２）に対し相対的に前記レーザ加工ヘッド（７）が運動する場合に、前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）が当該運動に調和させられて運動させられることを特徴とする、レーザ光線を用いて工作物を加工する工作機械。
【請求項２】
少なくとも１つの共通の前記駆動ロッドがラック（２６）として構成され、前記光線トロンボーン（２０）の前記偏光器（１９）と運動結合された少なくとも１つの駆動歯車並びに前記レーザ加工ヘッド（７）と運動結合された少なくとも１つの駆動歯車が、前記ラック（２６）と噛合う駆動ピニオン（２４，２５）として構成されている、請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
当該工作機械のフレーム（２）に前記少なくとも１つの共通の駆動ロッドに加えて、前記光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と前記レーザ加工ヘッド（７）とのための少なくとも１つの共通の案内レール（２７）が設けられ、該案内レール（２７）が前記光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と前記レーザ加工ヘッド（７）との共通の運動軸線（ｘ軸）の方向に延び、該案内レール（２７）が前記光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と前記レーザ加工ヘッド（７）とを前記共通の運動軸線（ｘ軸）の方向に案内している、請求項１又は２記載の工作機械。
【請求項４】
前記光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と、当該工作機械のフレーム（２）の、レーザ加工ヘッド（７）を支承する第２の案内構造（６）とが、前記光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と前記レーザ加工ヘッド（７）との共通の運動軸線（ｘ軸）の方向に、第１の案内構造（３，４）に沿って運動可能であり、この場合、前記第２の案内構造（６）が前記レーザ加工ヘッド（７）を第２の運動軸線（ｙ軸）の方向に案内しており、前記光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と前記第２の案内構造（６）とが、前記光線トロンボーンの偏光器（１９）又は前記第２の案内構造（６）に運動結合された少なくとも１つの駆動歯車を有するそれぞれ１つの駆動装置（２１，８，９）によって、前記光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と前記レーザ加工ヘッド（７）との共通の運動軸線（ｘ軸）の方向に運動可能であり、この場合、光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と運動結合された少なくとも１つの駆動歯車と第２の案内構造（６）と運動結合された少なくとも１つの駆動歯車とが少なくとも１つの共通の駆動ロッドと協働しており、該駆動ロッドが光線トロンボーン（２０）の偏光器（１９）と第２の案内構造（６）との共通の運動軸線（ｘ軸）の方向に延びかつ第１の案内構造（３，４）に結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線を用いて工作物を加工する工作機械であって、レーザ光線源、レーザ加工ヘッド、前記レーザ光線源からレーザ加工ヘッドへレーザ光線を導くための光路とを有し、前記レーザ加工ヘッドが工作物加工に際しレーザ光線源に対し相対的に運動可能であり、前記光路が偏光器を有する光線トロンボーンを有し、レーザ加工ヘッドがレーザ光線源に対し相対的に運動した場合に、前記偏光器がこの運動に合わせて運動可能である形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
前記形式の機械はＥＰ−Ａ−０５５９９１６号明細書並びにＪＰ−Ａ−６０１９９５８６号明細書により公知である。前記公知の機械においては、レーザ加工ヘッドは工作物テーブルを跨ぐブリッジに取付けられ、そこでブリッジ長手方向に移動可能である。ブリッジ自体はその長手方向に直交する方向に移動させられることができる。このようにして与えられたレーザ加工ヘッドの運動軸線は水平な平面を規定し、この水平な平面内に前記レーザ加工ヘッドの作業領域が存在している。前記両機械の光線トロンボーンはレーザ光線の長さ、すなわちレーザ光線源からレーザ加工ヘッドまでのレーザ光線の拡散距離の長さをレーザ加工ヘッドとレーザ光線源との相対運動にも拘わらずコンスタントに保つために働く。その結果、各レーザ加工ヘッドの全作業領域にてレーザ光線の統一的な加工特性が得られる。偏光器として公知の光線トロンボーンはそれぞれ２つの偏光ミラーを有する装置を備えている。当該装置でレーザ光線は光線トロンボーンの領域でほぼＵ字形の光路に沿って導かれる。
【０００３】
ＥＰ−Ａ−０５５９９１６号明細書による機械の偏光器は、レーザ加工ヘッドの作業領域に、レーザ加工ヘッドを案内するブリッジの横方向に近隣して配置されかつブリッジ長手方向に移動可能である。レーザ光線源はブリッジ長手方向へレーザ加工ヘッドの作業領域に対しずらされている。
【０００４】
ＪＰ−Ａ−６０１９９５８６号明細書に記載されている機械の場合にはそれぞれ個有の偏光器を有する２つの光線トロンボーンが設けられている。前記偏光器の１つはレーザ加工ヘッドと一緒に機械のブリッジにブリッジ長手方向に案内されている。第２の偏光器はブリッジと一緒にその横方向に移動可能である。
【特許文献１】ＥＰ−Ａ−０５５９９１６号明細書
【特許文献２】ＪＰ−Ａ−６０１９９５８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は冒頭に述べた公知技術から出発して、構造的にコンパクトな機械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】
【０００６】
本発明の課題は、請求項１の特徴の組合わせによって解決された。コンパクトな機械構造形式は請求項１の構成によって得られる。この場合には同一の駆動ロッドが光線トロンボーンの偏光器の駆動にもレーザ加工ヘッドの駆動にも用いられる。
【０００７】
請求項１の工作機械工作機械の特別な実施形態は従属請求項に記載してある。
【０００８】
請求項２には光線トロンボーンの偏光器とレーザ加工ヘッドとの駆動に１つの共通の駆動ロッドの使用を可能にする、機能的に確実でかつ製作的並びに組立技術的に簡単な構成の可能性が示されている。
【０００９】
請求項３によれば、コンパクトな全体構造を達成するために少なくとも１つの共通の駆動ロッドの他に、光線トロンボーンの偏光器とレーザ加工ヘッドとのために少なくとも１つの共通の案内レールが設けられている。
【００１０】
最後の請求項４もレーザ加工ヘッドが第２の案内構造に沿って運動可能で、第２の案内構造が光線トロンボーンの偏光器と一緒に第１の案内構造に沿って移動可能である構成に関するものである。この場合には本発明の有利な実施例では光線トロンボーンの偏光器と第２の案内構造とのために、少なくとも１つの駆動ロッドを共通に使用する駆動装置が設けられている。
【００１１】
以下、図示の実施例に基づき本発明を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示されているように、レーザ加工機、この場合にはレーザ切断機は、機械フレーム２を有し、機械フレーム２には機械長手方向保持体３，４と該長手方向保持体３，４の間にある工作物支持体５とが構成されている。機械長手方向保持体３，４の上にはブリッジ６が第１の運動軸線（ｘ軸）の方向に運動可能である。ブリッジ６自体はレーザ切断ヘッド７の形をしたレーザ加工ヘッドを支承しかつ第２の運動軸線（ｙ軸）の方向に案内する。これに相応して機械長手方向保持体３，４は第１の案内構造を形成し、ブリッジ６は第２の案内構造を形成する。
【００１３】
あとで詳細に説明する、電気的な駆動モータ１０，１１を有する駆動装置８，９は、ブリッジ６をそれに保持されたレーザ切断ヘッド７と一緒にｘ軸の方向に移動させる。つまり、簡易化を期して図示しなかった従来の構造の電気的な駆動装置はレーザ切断ヘッド７をｙ軸の方向に駆動するために役立つ。
【００１４】
ＣＯ２レーザ１２の形をしたレーザ光線源は機械長手方向保持体３の両方の端部の一方に位置している。ＣＯ２レーザ１２はレーザ光線１３を発生させるために役立ち、レーザ光線１３は光路１４を用いてＣＯ２レーザ１２から出発してレーザ切断ヘッド７へ導かれる。このためには光路１４は偏光ミラー１５，１６，１７，１８を有している。この場合、偏光ミラー１６，１７は光線トロンボーン２０の偏光器１９の構成部分である。
【００１５】
光線トロンボーン２０の偏光器１９は機械長手方向保持体３に沿ってｘ軸の方向に案内されかつ駆動装置２１を用いて駆動モータ２２を介して動かされる。偏光器１９の駆動装置２１についてもあとで詳細に説明する。
【００１６】
通常の形式で光線トロンボーン２０はレーザ光線１３の長さ、つまりＣＯ２レーザ１２からレーザ切断ヘッド７まで、詳細にはそこに設けられたフォーカスレンズまでのレーザ光線１３の拡散距離をコンスタントに保つために役立つ。この目的のためには偏光器１９は、レーザ切断ヘッド７が工作物の加工に際して、例えば工作物支持体５の上にある薄板２３の切断に際して実施する運動に合わせて移動させられる。レーザ切断ヘッド７が例えば図１にて所定の値だけｙ軸方向に機械長手方向保持体４に向かって移動させられると、偏光器１９は時間的に同時に機械長手方向保持体３に沿ってブリッジ６に向かって移動させられる。レーザ光線１３が偏光器１９によりＵ字形に偏向させられた後では、レーザ切断ヘッドによって実施された運動を補償するための偏光器１９の移動距離の長さはレーザ切断ヘッド７の移動距離の1／2にしかならない。相応して偏光器１９がｘ軸の方向に移動することによって、ｘ軸の方向でのブリッジ６の移動によって実施されるレーザ切断ヘッド７の運動も補償される。光線トロンボーン２０によるレーザ切断ヘッド７の運動の補償、ひいてはこれと関連してレーザ光線１３の長さがコンスタントであることによってレーザ切断ヘッド７の全作業領域に亘ってレーザ切断ヘッド７が統一的な加工質をもたらすことが達成される。
【００１７】
特に図２から判るようにＣＯ２レーザ１２は光線トロンボーン２０の偏光器１９よりも高位置に配置されている。この結果、偏光器１９はレーザ切断ヘッド７の走行運動を補償する運動に際しＣＯ２レーザ１２の下へ移動することができる。光路１４の偏光ミラー１５はＣＯ２レーザ１２から発進させられたレーザ光線１３を偏光器１９へ偏向させる光線案内エレメントとして役立つ。
【００１８】
図２においては偏光器１９はｘ軸の方向での運動終端位置で示されている。この場合にはブリッジ６もｘ軸の方向で運動終端位置を占めることになる。ｙ軸の方向ではレーザ切断ヘッド７は機械長手方向保持体３に向かって設置された終端位置へ移動させられている。ブリッジ６の反対側の端部における終端位置においてはレーザ切断ヘッド７は図２にて破線で示されている。レーザ切断ヘッド７が、図示の運動終端位置にブリッジ６がｙ軸の方向で留まっている状態で、実線で示された終端位置から破線で示された終端位置へ移動させられると、この運動を補償するためには、偏光器１９が図２に示された運動終端位置からレーザ切断ヘッド７の移動距離長さの1／2だけｘ軸の方向でブリッジ６に向かって移動させられる。相応に図２に示した運転状態ではｘ軸の方向で偏光器１９とブリッジ６との間の間隔が選択されている。この間隔とｘ軸の方向での偏光器１９の寸法とによって、図示の運動終端位置にあるブリッジ６に対する機械長手方向保持体３の突出長さが規定される。
【００１９】
図３から図５までにおいては、ブリッジ６のための駆動装置８の駆動ピニオン２４と偏光器１９のための駆動装置２１の駆動ピニオン２５とが示されている。駆動ピニオン２４，２５は電気的な駆動モータ１０，２２で駆動されかつ共通のラック２６と噛合う。このラック２６は機械長手方向保持体３にねじで固定され、そこでｘ軸の方向に延設されている。
【００２０】
ラック２６に対し平行には機械長手方向保持体３に案内レール２７，２８が延設され、これらの案内レール２７，２８も同様に機械長手方向保持体３にねじで固定されている。この場合、案内レール２７はブリッジ６と偏光器１９とのための共通の案内レールとしてかつ案内レール２８は偏光器１９だけを案内するために役立つ。案内レール２７，２８における偏光器１９の支承は案内台車２９，３０，３１，３２を介して行なわれ、案内レール２７に沿ったブリッジ６の案内は案内台車３３，３４を介して行なわれる。光線トロンボーン２０の偏光器１９の駆動装置２１を制御するため及びブリッジ６のための駆動装置８，９を制御するため及びレーザ切断ヘッド７のための駆動装置を制御するためには図示されていないＣＮＣ制御装置が設けられている。このＣＮＣ制御装置によって偏光器１９の駆動装置２１はブリッジ６の駆動装置８，９の制御に合わせてかつレーザ切断ヘッド７の駆動に合わせて制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】レーザ光線源と偏光器を有する光線トロンボーンとレーザ加工ヘッドを有するブリッジとを含めてレーザ加工機械を概略的に示した図。
【図２】図１の矢印ＩＩの方向から図１の工作機械を見た図。
【図３】図１と図２の光線トロンボーンの偏光器とブリッジとのための駆動及び案内装置を示した図。
【図４】光線トロンボーンの偏光器のために設けられた駆動及び案内装置を拡大して示した図。
【図５】ブリッジのために設けられた駆動及び案内装置を拡大して示した図。
【符号の説明】
【００２２】
１  レーザ切断機、  ２  機械フレーム、  ３，４  機械長手方向保持体、  ５  工作物支持体、  ６  ブリッジ、  ７  レーザ切断ヘッド、  ８，９駆動装置、  １０，１１  電気的な駆動モータ、  １２  ＣＯ２レーザ、  １３  レーザ光線、  １４  光路、  １５，１６，１７，１８  偏光ミラー、  １９  偏光器、  ２０  光線トロンボーン、  ２１  駆動装置、  ２２  駆動モータ、  ２３  薄板、  ２４  駆動ピニオン、  ２５  駆動ピニオン、  ２６  ラック、  ２７，２８  案内レール、  ２９，３０，３１，３２  案内台車
【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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