[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5675396B2 - Laser processing equipment - Google Patents

Laser processing equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5675396B2
JP5675396B2 JP2011019721A JP2011019721A JP5675396B2 JP 5675396 B2 JP5675396 B2 JP 5675396B2 JP 2011019721 A JP2011019721 A JP 2011019721A JP 2011019721 A JP2011019721 A JP 2011019721A JP 5675396 B2 JP5675396 B2 JP 5675396B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing
lens
laser beam
laser
leaf spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011019721A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012157892A (en
Inventor
岡本 達樹
達樹 岡本
直幸 中村
直幸 中村
孝洋 中井
孝洋 中井
樋口 峰夫
峰夫 樋口
福島 一彦
一彦 福島
進士 忠彦
忠彦 進士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2011019721A priority Critical patent/JP5675396B2/en
Publication of JP2012157892A publication Critical patent/JP2012157892A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5675396B2 publication Critical patent/JP5675396B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

この発明は、加工ヘッドからレーザビームを出射すると同時に加工ガスを噴出し、切断加工を行うレーザ加工装置に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus that emits a laser beam from a processing head and simultaneously ejects a processing gas to perform cutting processing.

従来の加工ガスを用いたレーザ切断加工では、加工ガスを噴出する加工ノズルの中心と、レーザビームの光軸中心を偏芯させ、レーザビームの光軸を加工ノズルの開口中心より、加工進行方向に片寄らせることで、溶融物の流れ方向、スパッタ付着領域を制御し高品質な切断加工が可能であることが広く知られている。
加工ノズル中心とレーザビームの光軸を偏芯させる方式としては、加工ノズルを駆動装置である2つの駆動モータを用いてレーザビームに直交する平面上を任意の位置へ移動する方法、あるいはレーザビーム光軸を法線とした曲面上を任意の位置へ移動する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、他の方式として、レーザビーム光軸に対する加工ノズル中心の偏心量を加工するワークの材質、板厚などによって予め設定し、加工ノズルを駆動モータによりハウジングごと回転させることにより、加工方向と偏心方向を維持する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
これに対して、ミラー、加工レンズを小型モータを用い、クランク機構により揺動する方法も開示されている(例えば、特許文献3)。
In conventional laser cutting using a processing gas, the center of the processing nozzle that ejects the processing gas and the center of the optical axis of the laser beam are decentered, and the optical axis of the laser beam is shifted from the center of the processing nozzle to the direction of processing It is widely known that the high-quality cutting process can be performed by controlling the flow direction of the melt and the sputter adhesion region.
As a method of decentering the machining nozzle center and the optical axis of the laser beam, a method of moving the machining nozzle to an arbitrary position on a plane orthogonal to the laser beam by using two drive motors as drive devices, or a laser beam A method of moving to an arbitrary position on a curved surface with the optical axis as a normal is disclosed (for example, see Patent Document 1).
As another method, the amount of eccentricity at the center of the machining nozzle relative to the laser beam optical axis is set in advance depending on the workpiece material, plate thickness, etc. A method for maintaining the direction is disclosed (for example, see Patent Document 2).
On the other hand, a method of swinging a mirror and a processed lens by a crank mechanism using a small motor is also disclosed (for example, Patent Document 3).

特許第3287112号公報(段落[0009]、図1から図4)Japanese Patent No. 3287112 (paragraph [0009], FIGS. 1 to 4) 特開平11−90663号公報(段落[0012]から[0015]、図3、図4)JP-A-11-90663 (paragraphs [0012] to [0015], FIGS. 3 and 4) 特開平5−169285号公報(段落[0010]、[0011]、図1から図7)JP-A-5-169285 (paragraphs [0010] and [0011], FIGS. 1 to 7)

しかしながら、上記特許文献1及び2のものによれば、加工ヘッド本体は、加工ガスの圧力が常にかかっており、気密を保ったままで移動するための構造と、ガス圧力に対する耐圧構造が必要であり、加工ヘッド本体の構造が複雑になると共に、重量が増加する問題点があった。
さらに、加工ヘッド本体を走査するレーザ加工装置の場合、加工ヘッド本体の重量が重くなると、加工ヘッド本体の走査機構にも負荷がかかり、走査速度が低下し、走査精度が悪くなる問題点があった。
また、上記特許文献3のものによれば、駆動モータの回転運動を直線運動に変換するためには、ボールネジ、スパーギア(平歯車)、クランク機構等の機械的機構を必要とし、このような機械的送り機構にはバックラッシュ等を避けがたく、そのために位置決め精度に限界があるという問題点があった。
However, according to the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, the machining head main body is always subjected to the pressure of the machining gas, and requires a structure for moving while maintaining airtightness and a pressure-resistant structure against the gas pressure. However, there is a problem that the structure of the processing head main body becomes complicated and the weight increases.
Further, in the case of a laser processing apparatus that scans the processing head body, if the weight of the processing head body increases, a load is applied to the scanning mechanism of the processing head body, the scanning speed decreases, and the scanning accuracy deteriorates. It was.
Further, according to the above-mentioned Patent Document 3, a mechanical mechanism such as a ball screw, a spur gear (spur gear), or a crank mechanism is required to convert the rotational motion of the drive motor into a linear motion. The conventional feed mechanism has a problem in that it is difficult to avoid backlash and the like, and therefore positioning accuracy is limited.

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、高速に高精度で加工ノズルの開口の中心とレーザビームの光軸を偏芯することができるレーザ加工装置に提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to solve the above problems, and a laser processing apparatus capable of decentering the center of the opening of the processing nozzle and the optical axis of the laser beam with high accuracy at high speed. It is intended to be provided to.

この発明に係るレーザ加工装置は、レーザビームを発振するレーザ発振器と、
前記レーザビームがレーザビーム伝送系を介して伝送される加工ヘッド本体と、この加工ヘッド本体の端部に取付けられ開口がワークに指向した加工ノズルと、 この加工ノズルに前記加工ガスを供給するガス供給装置と、前記加工ノズルまたは前記加工ヘッド本体に設けられ前記加工ガスが加工ノズルを通じて前記加工ヘッド本体の内部に侵入するのを阻止する仕切板とを備え、
前記加工ヘッド本体は、前記レーザビームを前記ワークに向けて集光させる加工レンズと、この加工レンズを囲い周縁部を保持した加工レンズ保持機構と、前記加工レンズを、前記レーザビームの光軸に対し垂直な平面内で電磁石による磁気駆動で2軸直線移動させる磁気移動機構を備え
前記磁気移動機構は、前記加工レンズの駆動平面に対して直立して設けられ前記加工レンズが前記光軸の方向に移動するのを規制する弾性ヒンジを備え
前記弾性ヒンジは、前記駆動平面に沿った一方向に変形可能な第1の板ばねと、前記駆動平面に沿った前記一方向に対して垂直方向に変形可能な第2の板ばねとから構成されており、
前記第1の板ばねは、一端部が前記磁気移動機構に支持された固定台に固定され、他端部が前記磁気移動機構の前記固定台と反対側に設けられた中間板に固定されており、
前記第2の板ばねは、一端部が前記加工レンズ保持機構に固定され、他端部が前記中間板に固定されている。
A laser processing apparatus according to the present invention includes a laser oscillator that oscillates a laser beam,
A processing head main body to which the laser beam is transmitted via a laser beam transmission system, a processing nozzle attached to an end of the processing head main body and having an opening directed toward the work, and a gas for supplying the processing gas to the processing nozzle A supply device, and a partition plate provided in the processing nozzle or the processing head main body and preventing the processing gas from entering the processing head main body through the processing nozzle,
The processing head body includes a processing lens for condensing the laser beam toward the workpiece, a processing lens holding mechanism that surrounds the processing lens and holds a peripheral edge, and the processing lens on the optical axis of the laser beam. A magnetic movement mechanism that moves linearly in two axes by magnetic drive with an electromagnet in a vertical plane is provided .
The magnetic movement mechanism includes an elastic hinge that is provided upright with respect to a driving plane of the processing lens and restricts the processing lens from moving in the direction of the optical axis .
The elastic hinge includes a first leaf spring that can be deformed in one direction along the drive plane and a second leaf spring that can be deformed in a direction perpendicular to the one direction along the drive plane. Has been
The first plate spring has one end fixed to a fixed base supported by the magnetic movement mechanism and the other end fixed to an intermediate plate provided on the opposite side of the magnetic movement mechanism from the fixed base. And
One end of the second leaf spring is fixed to the processing lens holding mechanism, and the other end is fixed to the intermediate plate.

また、この発明に係るレーザ加工装置は、レーザビームを発振するレーザ発振器と、前記レーザビームがレーザビーム伝送系を介して伝送される加工ヘッド本体と、この加工ヘッド本体の端部に取付けられ開口がワークに指向した加工ノズルと、この加工ノズルに前記加工ガスを供給するガス供給装置と、前記加工ノズルまたは前記加工ヘッド本体に設けられ前記加工ガスが加工ノズルを通じて前記加工ヘッド本体の内部に侵入するのを阻止する仕切板とを備え、
前記加工ヘッド本体は、前記レーザビームを前記ワークに向けて集光させる加工レンズと、この加工レンズを囲い周縁部を保持した加工レンズ保持機構と、前記加工レンズを、前記レーザビームの光軸に対し垂直な曲面内で電磁石による磁気駆動で2軸曲線移動させる磁気移動機構を備え、
前記磁気移動機構は、前記加工レンズの駆動平面に対して直立して設けられ前記加工レンズが前記光軸の方向に移動するのを規制する弾性ヒンジを備え
前記弾性ヒンジは、前記駆動平面に沿った一方向に変形可能な第1の板ばねと、前記駆動平面に沿った前記一方向に対して垂直方向に変形可能な第2の板ばねとから構成されており、
前記第1の板ばねは、一端部が前記磁気移動機構に支持された固定台に固定され、他端部が前記磁気移動機構の前記固定台と反対側に設けられた中間板に固定されており、
前記第2の板ばねは、一端部が前記加工レンズ保持機構に固定され、他端部が前記中間板に固定されている。
A laser processing apparatus according to the present invention includes a laser oscillator that oscillates a laser beam, a processing head body that transmits the laser beam via a laser beam transmission system, and an opening that is attached to an end of the processing head body. A machining nozzle directed to the workpiece, a gas supply device for supplying the machining gas to the machining nozzle, and the machining gas provided in the machining nozzle or the machining head main body enters the machining head main body through the machining nozzle And a partition plate for preventing
The processing head body includes a processing lens for condensing the laser beam toward the workpiece, a processing lens holding mechanism that surrounds the processing lens and holds a peripheral edge, and the processing lens on the optical axis of the laser beam. A magnetic movement mechanism that moves the biaxial curve by magnetic drive with an electromagnet within a vertical curved surface,
The magnetic movement mechanism includes an elastic hinge that is provided upright with respect to a driving plane of the processing lens and restricts the processing lens from moving in the direction of the optical axis .
The elastic hinge includes a first leaf spring that can be deformed in one direction along the drive plane and a second leaf spring that can be deformed in a direction perpendicular to the one direction along the drive plane. Has been
The first plate spring has one end fixed to a fixed base supported by the magnetic movement mechanism and the other end fixed to an intermediate plate provided on the opposite side of the magnetic movement mechanism from the fixed base. And
One end of the second leaf spring is fixed to the processing lens holding mechanism, and the other end is fixed to the intermediate plate.

この発明に係るレーザ加工装置によれば、仕切板により加工ガスが加工ヘッド本体の内部に侵入するのが阻止されているので、加工ヘッド本体は、加工ガスに対する気密及び耐圧構造を必要とせず、構造を簡略化することができるとともに軽量化を図ることができる。
また、加工レンズは、機械的送り機構ではなく小型化が可能な磁気移動機構により2軸直線移動または2軸曲線移動するので、加工ヘッド本体は、小型化させる。
また、加工レンズは、電磁石に流れる電流により生じた磁気吸引力で、高速で移動し、かつ高精度で位置決めされる。
According to the laser processing apparatus according to the present invention, since the processing gas is prevented from entering the processing head main body by the partition plate, the processing head main body does not need an airtight and pressure-resistant structure against the processing gas, The structure can be simplified and the weight can be reduced.
Further, since the processing lens is moved biaxially or biaxially by a magnetic movement mechanism that can be miniaturized instead of a mechanical feed mechanism, the machining head body is miniaturized.
Further, the processing lens moves at high speed and is positioned with high accuracy by the magnetic attraction generated by the current flowing through the electromagnet.

この発明の実施の形態1によるレーザ加工装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the laser processing apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図1の加工ヘッド本体、加工ノズル及びワークの使用態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the usage condition of the process head main body of FIG. 1, a process nozzle, and a workpiece | work. 図1の加工ヘッド本体、加工ノズル及びワークの別の使用態様を示す断面図ある。It is sectional drawing which shows another usage condition of the process head main body of FIG. 1, a process nozzle, and a workpiece | work. 図2の磁気移動機構を示す構成図である。It is a block diagram which shows the magnetic moving mechanism of FIG. 図2の磁気移動機構の一使用態様を示す構成図である。It is a block diagram which shows the usage condition of the magnetic moving mechanism of FIG. この発明の実施の形態2によるレーザ加工装置の磁気移動機構を示す構成図である。It is a block diagram which shows the magnetic moving mechanism of the laser processing apparatus by Embodiment 2 of this invention. 図7(a)は、この発明の実施の形態3によるレーザ加工装置の磁気移動機構4Bを示す構成図、図7(b)は、図7(a)のA-A’線に沿った断面図、図7(c)は、図7(a)のB-B’線に沿った断面図である。FIG. 7A is a block diagram showing a magnetic movement mechanism 4B of the laser machining apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 7B is a cross section taken along the line AA ′ of FIG. 7A. FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 図8(a)は、この発明の実施の形態4によるレーザ加工装置の磁気移動機構を示す構成図、図8(b)は、図8(a)のA-A’線に沿った断面図、図8(c)は、図8(a)のB-B’線に沿った断面図である。FIG. 8A is a block diagram showing the magnetic movement mechanism of the laser machining apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. FIG. 8C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 図9(a)〜図9(c)はこの発明の実施の形態4によるレーザ加工装置の加工レンズ移動時の各模式図である。9 (a) to 9 (c) are schematic diagrams of the laser machining apparatus according to Embodiment 4 of the present invention when the machining lens is moved. この発明の実施の形態4のy方向移動用板ばねの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the leaf | plate spring for y direction movements of Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5によるレーザ加工装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the laser processing apparatus by Embodiment 5 of this invention.

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1によるレーザ加工装置を示すブロック図である。
なお、各図において、切断加工を行う面は、xy平面で、それに垂直な方向をz軸と定義する。
このレーザ加工装置30は、レーザビーム7を発振するレーザ発振器11と、レーザビーム7を加工ヘッド本体3内に複数のミラー12を介して伝送するレーザビーム伝送系20と、この加工ヘッド本体3に取付けられた加工ノズル2と、この加工ノズル2に加工ガス6を供給するガス供給装置と、ワーク5の種類、加工条件に基づいて、加工ガス6の供給量、レーザ発振器11のビーム出力、加工ヘッド本体3の駆動をそれぞれ制御する制御装置16とを備えている。
ここで、ワーク5は金属、樹脂、セラミック、ガラス、結晶等、様々な材料が対象である。特にワーク5が金属である場合、加工ガス6により、金属の酸化熱を発生し切断をより高速に行うことができる。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a laser processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In each figure, the surface to be cut is the xy plane, and the direction perpendicular to it is defined as the z-axis.
The laser processing apparatus 30 includes a laser oscillator 11 that oscillates a laser beam 7, a laser beam transmission system 20 that transmits the laser beam 7 into the processing head main body 3 via a plurality of mirrors 12, and the processing head main body 3. Based on the attached processing nozzle 2, a gas supply device for supplying the processing gas 6 to the processing nozzle 2, the type of the work 5 and the processing conditions, the supply amount of the processing gas 6, the beam output of the laser oscillator 11, the processing And a control device 16 for controlling the driving of the head body 3.
Here, the workpiece 5 is made of various materials such as metal, resin, ceramic, glass, and crystal. In particular, when the workpiece 5 is a metal, the processing gas 6 can generate a metal oxidation heat and perform cutting at a higher speed.

図2は、図1の加工ヘッド本体3、加工ノズル2及びワーク5の断面図であり、ピアッシング時(切断加工の開始位置に貫通穴を開ける加工)の詳細構成を示している。
加工ヘッド本体3は、内部の中心軸線上に配置された円形の加工レンズ13と、この加工レンズ13を囲い周縁部を保持した加工レンズ保持機構17と、この加工レンズ保持機構17の周囲に設けられ加工レンズ13をレーザビーム7の光軸1に対して垂直な平面内で2軸直線移動させる磁気移動機構4と、加工レンズ13に対向して設けられ、加工ガス6が加工ノズル2を通じて加工ヘッド本体3の内部に侵入するのを阻止する仕切板21とを備えている。
加工ノズル2は、加工ガス導入パイプ22の先端部が内部に臨んでおり、先端にワーク5に対向した開口が形成されている。
ガス供給装置は、例えば、酸素(O)ガスや窒素(N)ガスを収容したガスボンベ14と、このガスボンベ14と加工ノズル2とを接続した加工ガス導入パイプ22と、この加工ガス導入パイプ22に取付けられ加工ガス6の供給量を調整するガスバルブ15とを備えている。
なお、ガスボンベ14の代わりに高圧空気を供給するコンプレッサを用いてもよい。
制御装置16は、ガスバルブ15、レーザ発振器11及び磁気移動機構4とそれぞれ接続され、ワークの種類、加工条件に基づいて、加工ガス6の供給量、レーザ発振器11のビーム出力、及び加工レンズ13の位置を制御する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the processing head main body 3, the processing nozzle 2, and the workpiece 5 of FIG. 1, and shows a detailed configuration at the time of piercing (processing for forming a through hole at a cutting processing start position).
The processing head body 3 is provided around the processing lens holding mechanism 17, a circular processing lens 13 disposed on the central axis of the processing head, a processing lens holding mechanism 17 that surrounds the processing lens 13 and holds a peripheral edge portion. The processing lens 13 is provided opposite to the processing lens 13 and the magnetic movement mechanism 4 for linearly moving the processing lens 13 in a plane perpendicular to the optical axis 1 of the laser beam 7, and the processing gas 6 is processed through the processing nozzle 2. And a partition plate 21 for preventing entry into the head main body 3.
In the processing nozzle 2, the tip end of the processing gas introduction pipe 22 faces the inside, and an opening facing the workpiece 5 is formed at the tip.
The gas supply device includes, for example, a gas cylinder 14 containing oxygen (O 2 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas, a processing gas introduction pipe 22 that connects the gas cylinder 14 and the processing nozzle 2, and the processing gas introduction pipe. 22 and a gas valve 15 that adjusts the supply amount of the processing gas 6.
A compressor that supplies high-pressure air may be used instead of the gas cylinder 14.
The control device 16 is connected to the gas valve 15, the laser oscillator 11, and the magnetic movement mechanism 4. Based on the type of workpiece and the processing conditions, the control device 16 supplies the processing gas 6, the beam output of the laser oscillator 11, and the processing lens 13. Control the position.

このレーザ加工装置30は、レーザ発振器11から発振したレーザビーム7は、レーザビーム伝送系20を介して加工ヘッド本体3内に導かれ、この加工ヘッド本体3では加工レンズ13により集光され加工ノズル2の先端の開口8を通じてワーク5に照射される。 図2に示されたレーザ加工装置30は、ピアッシング加工時であるため、ワーク5は静止しており、レーザビーム7の光軸1は、加工レンズ13の中心及び加工ノズル2の開口8の開口中心9と一致している。
一方、加工ガス6は、加工ガス導入パイプ22から加工ノズル2に導入され、加工ノズル2の開口8からワーク5に噴出される。ワーク5では、レーザビーム7と加工ガス6により材料が加熱、溶融され、吹き飛ばされる。この動作により、ピアッシング穴5aが形成され、切断の開始位置となる貫通穴が形成される。
In this laser processing apparatus 30, the laser beam 7 oscillated from the laser oscillator 11 is guided into the processing head main body 3 through the laser beam transmission system 20, and is condensed by the processing lens 13 in the processing head main body 3. The workpiece 5 is irradiated through the opening 8 at the tip of 2. Since the laser processing apparatus 30 shown in FIG. 2 is during piercing processing, the workpiece 5 is stationary, and the optical axis 1 of the laser beam 7 is the center of the processing lens 13 and the opening 8 of the processing nozzle 2. It coincides with the center 9.
On the other hand, the processing gas 6 is introduced into the processing nozzle 2 from the processing gas introduction pipe 22 and is ejected to the workpiece 5 from the opening 8 of the processing nozzle 2. In the work 5, the material is heated, melted and blown off by the laser beam 7 and the processing gas 6. By this operation, the piercing hole 5a is formed, and a through hole serving as a cutting start position is formed.

図3は、図1の加工ヘッド本体3、加工ノズル2及びワーク5の断面図であり、切断加工時の詳細を示すものである。
ワーク5においてレーザビーム7が走査した部分に切断溝5bが形成されて、切断加工が行われる。
ここで、加工レンズ13が磁気移動機構4により、光軸1に対して加工レンズ中心軸23を符号24の方向に移動すると、レーザビーム7は、加工レンズ中心軸23の方向に曲げられ、加工レンズ中心軸23上で集光される。レーザビーム7が曲げられたことで、レーザビーム7の加工ノズル2の開口8での位置は、開口中心9から離れた位置になる。
例えば、図3に示すように、開口中心9に対して、レーザビーム7の位置を加工進行方向に偏心させた場合、切断溝5bが形成された後においては加工ガス6と溶融物10が切断溝5bに沿ってスムーズに流れる。
ここで、磁気移動機構4は、2軸直線移動を行う機構の組み合わせになっており、ワーク5の種類、加工条件に基づいて、任意の位置に制御される。
ここで、レーザビーム7の偏心量は、ワーク5の加工材料、厚み、加工ガス6の種類、吹き付け量、加工速度、レーザビーム7の強度等のパラメータによって選択される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the processing head main body 3, the processing nozzle 2, and the workpiece 5 of FIG. 1, and shows details during the cutting process.
A cutting groove 5b is formed in a portion of the workpiece 5 scanned with the laser beam 7, and cutting is performed.
Here, when the processing lens 13 moves the processing lens central axis 23 in the direction of reference numeral 24 with respect to the optical axis 1 by the magnetic movement mechanism 4, the laser beam 7 is bent in the direction of the processing lens central axis 23 and processed. The light is collected on the lens center axis 23. As the laser beam 7 is bent, the position of the laser beam 7 at the opening 8 of the processing nozzle 2 is away from the opening center 9.
For example, as shown in FIG. 3, when the position of the laser beam 7 is decentered with respect to the opening center 9 in the processing progress direction, the processing gas 6 and the melt 10 are cut after the cutting groove 5b is formed. It flows smoothly along the groove 5b.
Here, the magnetic movement mechanism 4 is a combination of mechanisms that perform biaxial linear movement, and is controlled to an arbitrary position based on the type of workpiece 5 and processing conditions.
Here, the amount of eccentricity of the laser beam 7 is selected according to parameters such as the processing material of the workpiece 5, the thickness, the type of the processing gas 6, the spraying amount, the processing speed, and the intensity of the laser beam 7.

図4は、図2の磁気移動機構4を示す構成図である。
加工レンズ13を保持した加工レンズ保持機構17には、第1のアクチュエータ25a、第2のアクチュエータ25b、第3のアクチュエータ25c及び第4のアクチュエータ25dが4方向から取り付けられている。
第1のアクチュエータ25aと、この第1のアクチュエータ25aに対向して設けられた第2のアクチュエータ25bとが、加工レンズ13をx方向に移動させる。
第3のアクチュエータ25cと、この第3のアクチュエータ25cに対向して設けられた第4のアクチュエータ25dとが、加工レンズ13をy方向に移動させる。
第1のアクチュエータ25a〜第4のアクチュエータ25dは、それぞれ四角形状の固定台48に固定された電磁石26と、各電磁石26に対向して加工レンズ保持機構17に固定された磁性体ターゲット27とから構成されている。
図4では、図2に示すように、加工レンズ13の光軸1がレーザビーム7の中心を通過するように、制御装置16がそれぞれの第1のアクチュエータ25a〜第4のアクチュエータ25dの各電磁石26に流れる電流を制御している。
FIG. 4 is a configuration diagram showing the magnetic movement mechanism 4 of FIG.
A first actuator 25a, a second actuator 25b, a third actuator 25c, and a fourth actuator 25d are attached to the processing lens holding mechanism 17 that holds the processing lens 13 from four directions.
The first actuator 25a and the second actuator 25b provided to face the first actuator 25a move the processing lens 13 in the x direction.
The third actuator 25c and the fourth actuator 25d provided to face the third actuator 25c move the processing lens 13 in the y direction.
The first actuator 25 a to the fourth actuator 25 d are each composed of an electromagnet 26 fixed to a rectangular fixed base 48 and a magnetic target 27 fixed to the processing lens holding mechanism 17 so as to face each electromagnet 26. It is configured.
In FIG. 4, as shown in FIG. 2, the control device 16 controls each electromagnet of each of the first actuator 25 a to the fourth actuator 25 d so that the optical axis 1 of the processing lens 13 passes through the center of the laser beam 7. 26 controls the current flowing through 26.

一方、図5では、図3に示すように、光軸1から加工レンズ中心軸23を偏心させた状態を示す。
ここでは、第1のアクチュエータ25aの電磁石26に流れる電流を大きくして、磁性体ターゲット27を電磁石26に引き寄せることで磁性体ターゲット27と一体の加工レンズ保持機構17をxマイナス側に引き寄せることで、加工レンズ13をxマイナス方向に移動させている。
この例は一例であり、各第1のアクチュエータ25a〜第4のアクチュエータ25dの各電磁石26に流れる電流値を変えることで、電磁石26と磁性体ターゲット27とが接触しない範囲で加工レンズ保持機構17をxy平面の任意の位置に移動させることができる、即ち加工レンズ13をxy平面の任意の位置に移動させることができる。
On the other hand, FIG. 5 shows a state where the processing lens central axis 23 is decentered from the optical axis 1 as shown in FIG.
Here, by increasing the current flowing through the electromagnet 26 of the first actuator 25a and pulling the magnetic target 27 toward the electromagnet 26, the processed lens holding mechanism 17 integrated with the magnetic target 27 is pulled toward the x negative side. The processing lens 13 is moved in the x minus direction.
This example is an example, and the processing lens holding mechanism 17 is within a range in which the electromagnet 26 and the magnetic target 27 do not contact each other by changing the value of the current flowing through each electromagnet 26 of each of the first actuator 25a to the fourth actuator 25d. Can be moved to an arbitrary position on the xy plane, that is, the processing lens 13 can be moved to an arbitrary position on the xy plane.

この実施の形態1のレーザ加工装置30によれば、仕切板21により加工ガス6が加工ヘッド本体3の内部に侵入するのが阻止されているので、加工ヘッド本体3は、加工ガス6に対する気密及び耐圧構造を必要とせず、構造を簡略化することができるとともに軽量化を図ることができる。
また、加工レンズ13は、機械的送り機構ではなく小型化が可能な磁気移動機構4により2軸直線移動するので、加工ヘッド本体3は、小型化させる。
また、加工レンズ13は、電磁石26に流れる電流により生じた磁気吸引力で、高速で移動し、かつ高精度で位置決めされる。
従って、加工ノズル2の中心とレーザビーム7の光軸1とを高速度、高精度で偏芯させ、レーザビーム7の光軸1を加工ノズル2の開口中心9より加工進行方向に偏らせることで、加工ガス6と溶融物10が切断溝5bに沿ってスムーズに流れることを可能とし、高品質の切断加工を行うことができる。
According to the laser processing apparatus 30 of the first embodiment, since the processing gas 6 is prevented from entering the processing head main body 3 by the partition plate 21, the processing head main body 3 is airtight against the processing gas 6. In addition, the pressure-resistant structure is not required, the structure can be simplified and the weight can be reduced.
Further, since the processing lens 13 is linearly moved biaxially by the magnetic movement mechanism 4 that can be reduced in size instead of the mechanical feed mechanism, the processing head main body 3 is reduced in size.
Further, the processing lens 13 moves at high speed and is positioned with high accuracy by a magnetic attraction generated by the current flowing through the electromagnet 26.
Therefore, the center of the processing nozzle 2 and the optical axis 1 of the laser beam 7 are eccentric with high speed and high accuracy, and the optical axis 1 of the laser beam 7 is offset from the opening center 9 of the processing nozzle 2 in the processing progress direction. Thus, the processing gas 6 and the melt 10 can flow smoothly along the cutting groove 5b, and high-quality cutting can be performed.

実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2におけるレーザ加工装置30の磁気移動機構4Aを示す構成図である。
この発明の実施の形態2では、四角形状の加工レンズ保持機構17Aの四隅のそれぞれに第1板のばね41の一端部が接続されている。図6において上下方向に延びた各第1の板ばね41の他端部には、第1の板ばね41に対してほぼ直角で外側方向に延びた第2の板ばね42の一端部が接続されている。対向した、第1の板ばね41と第2の板ばね42との接続部位間は、保持部材40で接続されている。第2の板ばね42の他端部は固定台48に接続されている。
板ばね41,42は、z方向に幅広で、x方向またはy方向に肉薄であり、加工レンズ保持機構17Aは、z方向への動きが規制され、レーザビーム7の光軸1に垂直なxy平面内を移動することができる。
第1支持板ばね41は、例えばステンレス、リン青銅、ベリリウム銅などのばね鋼材の薄板を矩形平板に打ち抜いて作製されている。第2支持板ばね42は、第1支持板ばね41と同じ材料を用い、同じ形状に作製されている。
また、保持部材40は、例えばアルミニウムなどの厚い板材を矩形平板に成形して作製されている。
なお、第1の板ばね41、第2の板ばね42及び保持部材40により、加工レンズ13が光軸1の方向であるz方向に移動するのを規制する弾性ヒンジを構成している。
他の構成は、実施の形態1のレーザ加工装置30と同じである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a magnetic movement mechanism 4A of the laser machining apparatus 30 according to Embodiment 2 of the present invention.
In Embodiment 2 of the present invention, one end of the spring 41 of the first plate is connected to each of the four corners of the rectangular processed lens holding mechanism 17A. In FIG. 6, one end of a second leaf spring 42 extending outward at a substantially right angle to the first leaf spring 41 is connected to the other end of each first leaf spring 41 extending in the vertical direction. Has been. The connecting portions of the first plate spring 41 and the second plate spring 42 that face each other are connected by a holding member 40. The other end of the second leaf spring 42 is connected to the fixed base 48.
The leaf springs 41 and 42 are wide in the z direction and thin in the x or y direction, and the processing lens holding mechanism 17A is restricted in movement in the z direction and is perpendicular to the optical axis 1 of the laser beam 7. It can move in the plane.
The first support plate spring 41 is produced by punching a thin plate of a spring steel material such as stainless steel, phosphor bronze, beryllium copper or the like into a rectangular flat plate. The second support plate spring 42 is made of the same material as the first support plate spring 41 and is formed in the same shape.
Further, the holding member 40 is manufactured by forming a thick plate material such as aluminum into a rectangular flat plate.
The first leaf spring 41, the second leaf spring 42, and the holding member 40 constitute an elastic hinge that restricts the processing lens 13 from moving in the z direction that is the direction of the optical axis 1.
Other configurations are the same as those of the laser processing apparatus 30 of the first embodiment.

図6では、加工レンズ13がxマイナス方向に移動している状態を示す。
この状態のときには、第1のアクチュエータ25a及び第2のアクチュエータ25bの電磁石26に流れる電流を制御装置16からの信号により制御し、第1の板ばね41がxy平面内で曲げられ、アクチュエータ25a,25bの電磁力と第1の板ばね41の弾性力との釣り合った位置で加工レンズ保持機構17Aの位置が保持されている。
また、加工レンズ13をy方向に移動するには、第3のアクチュエータ25c、第4のアクチュエータ25dの電磁石26に流れる電流を制御装置16からの信号により制御し、両端部が保持部材40と固定台48とにそれぞれ固定された4枚の第2の板ばね42がxy平面内で曲げられ、アクチュエータ25c,25dの電磁力と第2の板ばね42の弾性力との釣り合った位置で加工レンズ保持機構17Aの位置が保持されている。
FIG. 6 shows a state where the processing lens 13 is moving in the x minus direction.
In this state, the current flowing through the electromagnet 26 of the first actuator 25a and the second actuator 25b is controlled by a signal from the control device 16, and the first leaf spring 41 is bent in the xy plane, and the actuators 25a, 25a, The position of the processing lens holding mechanism 17A is held at a position where the electromagnetic force of 25b and the elastic force of the first leaf spring 41 are balanced.
Further, in order to move the processing lens 13 in the y direction, the current flowing through the electromagnet 26 of the third actuator 25c and the fourth actuator 25d is controlled by a signal from the control device 16, and both ends are fixed to the holding member 40. Four second leaf springs 42 fixed to the base 48 are bent in the xy plane, and the processing lens is positioned at a position where the electromagnetic force of the actuators 25c and 25d and the elastic force of the second leaf spring 42 are balanced. The position of the holding mechanism 17A is held.

この実施の形態によるレーザ加工装置30によれば、実施の形態1のレーザ加工装置30と同様の効果を得ることができるとともに、磁気移動機構4Aは、加工レンズ13が光軸1の方向であるz方向に移動するのを規制する弾性ヒンジを備えたので、実施の形態1のレーザ加工装置30と比較して、加工レンズ13とワーク5との間の距離をより確実に一定に確保することができる。   According to the laser processing apparatus 30 according to this embodiment, the same effect as that of the laser processing apparatus 30 according to the first embodiment can be obtained, and the magnetic moving mechanism 4A has the processing lens 13 in the direction of the optical axis 1. Since the elastic hinge that restricts the movement in the z direction is provided, the distance between the processing lens 13 and the workpiece 5 can be more reliably and constant compared with the laser processing apparatus 30 of the first embodiment. Can do.

実施の形態3.
図7(a)は、この発明の実施の形態3によるレーザ加工装置30の磁気移動機構4Bを示す構成図、図7(b)は、図7(a)のA-A’線に沿った断面図、図7(c)は、図7(a)のB-B’線に沿った断面図であり、図7(a)では、加工レンズ13の中心がレーザビーム7の光軸1と一致している状態を示す。
この発明の実施の形態では、加工レンズ保持機構17Bに、各電磁石26に対向した部位にプリロード用磁性体ターゲット44がそれぞれ埋設されている。また四角形状の加工レンズ保持機構17Bには、各隅部に磁性流体用磁性体ターゲット46がそれぞれ埋設されている。
固定台48には、プリロード用磁性体ターゲット44と対向してプリロード用電磁石43が埋設されており、また磁性流体用磁性体ターゲット46と対向して磁性流体用電磁石45が埋設されている。磁性流体用磁性体ターゲット46と磁性流体用電磁石45の間には、磁性流体47が挟み込まれている。
磁性流体用磁性体ターゲット46及び磁性流体用電磁石45は、磁性流体47の流出を防ぐための磁場を形成する。
また、プリロード用磁性体ターゲット44と磁性流体用電磁石45は、加工レンズ保持機構17を固定台48に対しz方向に一定の距離に保つための磁力を発生する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7A is a configuration diagram showing the magnetic movement mechanism 4B of the laser machining apparatus 30 according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 7B is along the line AA ′ of FIG. 7A. 7C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 7A. In FIG. 7A, the center of the processing lens 13 is the optical axis 1 of the laser beam 7. Indicates a matching state.
In the embodiment of the present invention, the preload magnetic target 44 is embedded in a portion facing each electromagnet 26 in the processed lens holding mechanism 17B. Further, in the rectangular processed lens holding mechanism 17B, magnetic target 46 for magnetic fluid is embedded in each corner.
A preloading electromagnet 43 is embedded in the fixed base 48 so as to be opposed to the preloading magnetic target 44, and a magnetic fluid electromagnet 45 is embedded so as to be opposed to the magnetic fluid magnetic target 46. A magnetic fluid 47 is sandwiched between the magnetic target 46 for magnetic fluid and the electromagnet 45 for magnetic fluid.
The magnetic target 46 for magnetic fluid and the electromagnet 45 for magnetic fluid form a magnetic field for preventing the magnetic fluid 47 from flowing out.
Further, the preload magnetic target 44 and the magnetic fluid electromagnet 45 generate magnetic force for keeping the processing lens holding mechanism 17 at a constant distance in the z direction with respect to the fixed base 48.

なお、ここでは、磁場により保持でき、2次元静圧案内として、2次元のシール材を必要としない磁性流体47を静圧案内に用いた構成について示したが、水、油、空気等の他の材料を用いた静圧案内でもよい。
ここで、プリロード用電磁石43,プリロード用磁性体ターゲット44、磁性流体用電磁石45及び磁性流体用磁性体ターゲット46及び磁性流体47により、静圧案内手段を構成しており、この静圧案内手段により、加工レンズ13が光軸1の方向に移動するのを静圧案内で規制している。
他の構成は、実施の形態1のレーザ加工装置30と同じである。
Here, a configuration in which the magnetic fluid 47 that can be held by a magnetic field and does not require a two-dimensional sealing material as a two-dimensional static pressure guide is used for the static pressure guide, but other than water, oil, air, etc. Static pressure guides using these materials may be used.
Here, the preload electromagnet 43, the preload magnetic material target 44, the magnetic fluid electromagnet 45, the magnetic fluid magnetic target 46 and the magnetic fluid 47 constitute a static pressure guide means. The movement of the processing lens 13 in the direction of the optical axis 1 is regulated by static pressure guidance.
Other configurations are the same as those of the laser processing apparatus 30 of the first embodiment.

この実施の形態によるレーザ加工装置30では、実施の形態1のレーザ加工装置30と同様の効果を得ることができるとともに、磁気移動機構4Bは、加工レンズ13が光軸1の方向であるz方向に移動するのを規制する静圧案内手段を備えたので、実施の形態1のレーザ加工装置30と比較して、加工レンズ13とワーク5との間の距離をより確実に一定に確保することができる。   The laser processing apparatus 30 according to this embodiment can obtain the same effects as those of the laser processing apparatus 30 according to the first embodiment, and the magnetic movement mechanism 4B has a z-direction in which the processing lens 13 is in the direction of the optical axis 1. Since the static pressure guide means for restricting the movement is provided, the distance between the processing lens 13 and the workpiece 5 can be ensured more reliably and consistently as compared with the laser processing apparatus 30 of the first embodiment. Can do.

実施の形態4.
図8(a)は、この発明の実施の形態4によるレーザ加工装置30の磁気移動機構4Cを示す構成図、図8(b)は、図8(a)のA-A’線に沿った断面図、図8(c)は、図8(a)のB-B’線に沿った断面図であり、図8(a)では、加工レンズ13の中心がレーザビーム7の光軸1と一致している状態を示す。
この発明の実施の形態では、4枚のx方向移動用板ばね51は、それぞれ下端部が固定台48に固定され、上端部が四角形状の中間板49のx方向の隅部に固定されている。
また、4枚のy方向移動用板ばね52は、それぞれ下端部が加工レンズ保持機構17Cのy方向の隅部に、上端部が四角形状の中間板49のy方向の隅部に固定されている。
ここで、x、y方向移動用の板ばね51,52は、例えばステンレス、リン青銅、ベリリウム銅などのばね鋼材の薄板を矩形平板に打ち抜いて作製されている。
また、電磁石26と対向した磁性体ターゲット27は、加工レンズ保持機構17Cに埋設されている。
他の構成は、実施の形態1のレーザ加工装置30と同じである。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8A is a configuration diagram showing the magnetic movement mechanism 4C of the laser machining apparatus 30 according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 8B is along the line AA ′ in FIG. 8A. 8C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 8A. In FIG. 8A, the center of the processing lens 13 is the optical axis 1 of the laser beam 7. In FIG. Indicates a matching state.
In the embodiment of the present invention, each of the four x-direction moving leaf springs 51 is fixed at the lower end to the fixing base 48 and the upper end is fixed to the corner in the x direction of the rectangular intermediate plate 49. Yes.
Further, the four leaf springs 52 for moving in the y direction are respectively fixed at the lower ends at the corners in the y direction of the processing lens holding mechanism 17C and at the upper ends at the corners in the y direction of the rectangular intermediate plate 49. Yes.
Here, the leaf springs 51 and 52 for moving in the x and y directions are produced by punching a thin plate of a spring steel material such as stainless steel, phosphor bronze, and beryllium copper into a rectangular flat plate.
The magnetic target 27 facing the electromagnet 26 is embedded in the processing lens holding mechanism 17C.
Other configurations are the same as those of the laser processing apparatus 30 of the first embodiment.

このレーザ加工装置30では、第1のアクチュエータ25a及び第2のアクチュエータ25bの各電磁石26に電流を流すことで、電磁石26は磁性体ターゲット27を吸引し、加工レンズ保持機構17Cは、x方向に移動する。この移動の際には、y方向移動用板ばね52、中間板49もx方向に移動し、またx方向移動用板ばね51は弾性変形する。
また、第3のアクチュエータ25c及び第4のアクチュエータ25dの各電磁石26に電流を流すことで、電磁石26は磁性体ターゲット27を吸引し、加工レンズ保持機構17Cは、y方向に移動する。この移動の際には、x方向移動用板ばね51、中間板49もy方向に移動し、またy方向移動用板ばね52は弾性変形する。
In this laser processing apparatus 30, by passing a current through each electromagnet 26 of the first actuator 25a and the second actuator 25b, the electromagnet 26 attracts the magnetic target 27, and the processing lens holding mechanism 17C moves in the x direction. Moving. During this movement, the y-direction moving leaf spring 52 and the intermediate plate 49 also move in the x direction, and the x-direction moving leaf spring 51 is elastically deformed.
Further, by passing a current through each electromagnet 26 of the third actuator 25c and the fourth actuator 25d, the electromagnet 26 attracts the magnetic target 27, and the processed lens holding mechanism 17C moves in the y direction. During this movement, the x-direction moving leaf spring 51 and the intermediate plate 49 also move in the y direction, and the y-direction moving leaf spring 52 is elastically deformed.

図9(a)は、実施の形態4による磁気移動機構4Cにおいて、加工レンズ13の中心とレーザビーム7の光軸1とが一致しているときを示す模式図である。
このときは、x方向移動用板ばね51が直立しており、加工レンズ13とワーク5との距離LAは最大となる。
一方、図9(b)に示すように、x方向移動用板ばね51の長さが変わらないことから、加工レンズ13の中心がレーザビーム7の光軸1から離れることに連動してx方向移動用板ばね51は傾き、加工レンズ13は、固定台48に若干接近し、結果としてワーク5との距離LBが短くなる。これにより、ワーク5におけるレーザビーム7の焦点位置60が変化する。
なお、y方向移動用板ばね52についても、x方向移動用板ばね51と同様の挙動であり、加工レンズ13は、ワーク5との距離LBが短くなり、ワーク5におけるレーザビーム7の焦点位置60が変化する。
FIG. 9A is a schematic diagram showing a case where the center of the processing lens 13 and the optical axis 1 of the laser beam 7 coincide with each other in the magnetic movement mechanism 4C according to the fourth embodiment.
At this time, the x-direction moving leaf spring 51 is upright, and the distance LA between the processing lens 13 and the workpiece 5 is maximized.
On the other hand, as shown in FIG. 9B, the length of the x-direction moving leaf spring 51 does not change, so that the center of the processing lens 13 moves away from the optical axis 1 of the laser beam 7 in the x direction. The moving leaf spring 51 is tilted, and the processing lens 13 slightly approaches the fixed base 48. As a result, the distance LB from the workpiece 5 is shortened. Thereby, the focal position 60 of the laser beam 7 on the workpiece 5 changes.
The y-direction moving leaf spring 52 also has the same behavior as the x-direction moving leaf spring 51, and the distance LB between the processing lens 13 and the workpiece 5 becomes short, and the focal position of the laser beam 7 on the workpiece 5 is reduced. 60 changes.

通常、加工レンズ13のx方向、y方向の移動量は、加工ノズル2の開口8の大きさよりも小さく、1mm程度以下であり、ワーク5における焦点位置60の変化量は数十μm以下になり、実際のワーク5の加工には影響を及ぼさない。
しかし、高精度な緻密なワーク5の加工が必要な場合には、焦点位置60の変化が、ワーク5の加工結果に影響を与える場合がある。
Usually, the movement amount of the processing lens 13 in the x direction and the y direction is smaller than the size of the opening 8 of the processing nozzle 2 and is about 1 mm or less, and the change amount of the focal position 60 in the workpiece 5 is several tens of μm or less. The actual machining of the workpiece 5 is not affected.
However, when it is necessary to process the precise workpiece 5 with high accuracy, the change in the focal position 60 may affect the machining result of the workpiece 5.

ところで、図9(c)に示すように、加工レンズ13の中心をレーザビーム7が通過したとときの第1の焦点位置61に対し、加工レンズ13の中心に対して偏心してレーザビーム67を通過させることで第2の焦点位置62を短くさせることができる。
従って、ワーク5における焦点位置60の変化による影響がある場合には、加工レンズ13がワーク5に対して接近する方向に若干移動しても、ワーク5における焦点位置60が変化しないような加工レンズ13を設計するようにすればよい。
即ち、通常の球面単レンズにおいては、レンズ中心の光に対し外周の光の焦点位置が短いという特性(球面収差)があり、この収差を利用して、加工レンズ13の形状あるいはレンズの組み合わせを選べばよい。
Incidentally, as shown in FIG. 9C, the laser beam 67 is decentered with respect to the center of the processing lens 13 with respect to the first focal position 61 when the laser beam 7 passes through the center of the processing lens 13. The second focal position 62 can be shortened by passing through.
Therefore, when there is an influence due to the change of the focal position 60 in the workpiece 5, the machining lens in which the focal position 60 in the workpiece 5 does not change even if the machining lens 13 moves slightly in the direction approaching the workpiece 5. 13 may be designed.
In other words, a normal spherical single lens has a characteristic (spherical aberration) that the focal position of the outer peripheral light is short with respect to the light at the center of the lens. By using this aberration, the shape of the processing lens 13 or the combination of the lenses can be changed. Just choose.

図10は、この発明の実施の形態4におけるy方向移動用板ばね52の変形例を示す図である。
このy方向移動用板ばね52は、一端部が中間板49に接続された第1の板ばね部位53、一端部が加工レンズ保持機構17Cに接続された第2の板ばね部位55、及び第1の板ばね部位53の他端部と第2の板ばね部位55の他端部とを結合した結合部材54で構成された折り返しばね構造である。
図8に示されたy方向移動用板ばね52は、一端部が中間板49に接続され、他端部が加工レンズ保持機構17Cに接続されており、y方向移動用板ばね52の全長は、固定台48から垂直方向に延びたx方向移動用板ばね51と比較して短い。
加工レンズ保持機構17Cがy方向に移動する場合、y方向移動用板ばね52は、y方向に弾性変形するが、折り返し構造のy方向移動用板ばね52では、第1の板ばね部位53及び第2の板ばね部位55が弾性変形し、y方向の弾性変形量を大きくすることができる。
従って、折り返し構造のy方向移動用板ばね52を採用し、併せて直線状のx方向移動用板ばね51の全長を短くすることで、z方向に短い磁気移動機構4Cを実現することができる。
FIG. 10 is a view showing a modification of the y-direction moving leaf spring 52 in the fourth embodiment of the present invention.
This plate spring 52 for moving in the y direction includes a first plate spring portion 53 having one end connected to the intermediate plate 49, a second plate spring portion 55 having one end connected to the processing lens holding mechanism 17C, and a second plate spring portion 55. This is a folding spring structure constituted by a coupling member 54 in which the other end portion of the first leaf spring portion 53 and the other end portion of the second leaf spring portion 55 are joined.
The y-direction moving leaf spring 52 shown in FIG. 8 has one end connected to the intermediate plate 49 and the other end connected to the processing lens holding mechanism 17C. The x-direction moving leaf spring 51 extending in the vertical direction from the fixed base 48 is shorter.
When the processing lens holding mechanism 17C moves in the y direction, the y-direction moving leaf spring 52 is elastically deformed in the y-direction, but the y-direction moving leaf spring 52 having the folded structure has the first leaf spring portion 53 and The second leaf spring portion 55 is elastically deformed, and the amount of elastic deformation in the y direction can be increased.
Therefore, the magnetic movement mechanism 4C that is short in the z direction can be realized by adopting the folded spring spring 52 for moving in the y direction and shortening the overall length of the linear leaf spring 51 for moving in the x direction. .

実施の形態5.
図11は、この発明の実施の形態5によるレーザ加工装置30を示すブロック図である。
この発明の実施の形態では、レーザ加工装置30のレーザビーム伝送系20のレーザ経路の一部を伸縮可能とし、加工ヘッド本体3及び加工ノズル2で移動体31を構成し、この移動体31をワーク5に対して平行な方向、または光軸1に対して垂直な方向に移動させながらワーク5の加工を行うものである。
他の構成は、実施の形態1のレーザ加工装置30と同様である。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing a laser processing apparatus 30 according to the fifth embodiment of the present invention.
In the embodiment of the present invention, a part of the laser path of the laser beam transmission system 20 of the laser processing apparatus 30 can be expanded and contracted, and the moving body 31 is constituted by the processing head main body 3 and the processing nozzle 2. The workpiece 5 is processed while being moved in a direction parallel to the workpiece 5 or in a direction perpendicular to the optical axis 1.
Other configurations are the same as those of the laser processing apparatus 30 of the first embodiment.

この発明の実施の形態5によるレーザ加工装置30では、加工ヘッド本体3には、実施の形態1の磁気移動機構4が加工ヘッド本体3に組み込まれており、加工レンズ13を移動させるのに、ボールネジ、スパーギア(平歯車)、クランク機構等の機械的機構を採用するのではなく、磁気移動機構4Cを用いて直接移動しており、移動体31の加減速時にもバックラッシュ等の機械的な遅延の発生が抑えられ、高速で、高精度なワーク5の加工が可能になる。
なお、加工ヘッド本体3に、実施の形態2の磁気移動機構4A、実施の形態3の磁気移動機構4B、実施の形態4の磁気移動機構4Cを組み入れても同様に、高速で、高精度なワーク5の加工が可能なレーザ加工装置30を得ることができる。
In the laser processing apparatus 30 according to the fifth embodiment of the present invention, the magnetic movement mechanism 4 of the first embodiment is incorporated in the processing head main body 3 in the processing head main body 3, and the processing lens 13 is moved. Rather than adopting a mechanical mechanism such as a ball screw, spur gear (spur gear), crank mechanism, etc., it moves directly using the magnetic moving mechanism 4C, and even during acceleration / deceleration of the moving body 31, mechanical such as backlash The occurrence of delay is suppressed, and the workpiece 5 can be machined at high speed and with high accuracy.
In addition, even if the magnetic movement mechanism 4A of the second embodiment, the magnetic movement mechanism 4B of the third embodiment, and the magnetic movement mechanism 4C of the fourth embodiment are incorporated in the processing head main body 3, it is similarly fast and highly accurate. A laser processing apparatus 30 capable of processing the workpiece 5 can be obtained.

なお、上記各実施の形態1〜5のレーザ加工装置30は、仕切板21は加工ヘッド本体3に設けられているが、加工ノズルに仕切板を設けるようにしてもよい。   In the laser processing apparatuses 30 of the first to fifth embodiments, the partition plate 21 is provided in the processing head main body 3, but a partition plate may be provided in the processing nozzle.

1 光軸、2 加工ノズル、3 加工ヘッド本体、4,4A,4B,4C 磁気移動機構、5 ワーク、5a ピアッシング穴、5b 切断溝、6 加工ガス、7 レーザビーム、8 開口、9 開口中心、10 溶融物、11 レーザ発振器、12 ミラー、13 加工レンズ、14 ガス供給装置、15 ガスバルブ、16 制御装置、17,17A,17B,17C 加工レンズ保持機構、20 レーザビーム伝送系、21 仕切板、22 加工ガス導入パイプ、23 加工レンズ中心軸、24 加工レンズ移動方向、25a 第1のアクチュエータ、25b 第2のアクチュエータ、25c 第3のアクチュエータ、25d 第4のアクチュエータ、26 電磁石、27 磁性体ターゲット、30 レーザ加工装置、31 移動体、40 保持部材、41 第1の板ばね、42 第2の板ばね、43 プリロード用電磁石、44 プリロード用磁性体ターゲット、45 磁性流体用電磁石、46 磁性流体用磁性体ターゲット、47 磁性流体、48 固定台、49 中間板、51 x方向板ばね、52 y方向板ばね、52 y方向移動用板ばね、53 第1の板ばね部位、54 結合部材、55 第2の板ばね部位、60 集光位置、61 第1の集光位置、62 第2の集光位置、67 レーザビーム、LA 加工レンズとワークとの距離、LB 加工レンズとワークとの距離。   1 optical axis, 2 machining nozzle, 3 machining head body, 4, 4A, 4B, 4C magnetic movement mechanism, 5 workpiece, 5a piercing hole, 5b cutting groove, 6 machining gas, 7 laser beam, 8 aperture, 9 aperture center, 10 Melt, 11 Laser oscillator, 12 Mirror, 13 Processing lens, 14 Gas supply device, 15 Gas valve, 16 Control device, 17, 17A, 17B, 17C Processing lens holding mechanism, 20 Laser beam transmission system, 21 Partition plate, 22 Processing gas introduction pipe, 23 processing lens central axis, 24 processing lens moving direction, 25a first actuator, 25b second actuator, 25c third actuator, 25d fourth actuator, 26 electromagnet, 27 magnetic target, 30 Laser processing apparatus, 31 movable body, 40 holding member, 41 1 leaf spring, 42 second leaf spring, 43 preload electromagnet, 44 preload magnetic target, 45 magnetic fluid electromagnet, 46 magnetic fluid magnetic target, 47 magnetic fluid, 48 fixing base, 49 intermediate plate, 51 x-direction leaf spring, 52 y-direction leaf spring, 52 y-direction moving leaf spring, 53 first leaf spring portion, 54 coupling member, 55 second leaf spring portion, 60 condensing position, 61 first collection Light position, 62 Second focusing position, 67 Laser beam, LA Distance between processing lens and workpiece, LB Distance between processing lens and workpiece.

Claims (5)

レーザビームを発振するレーザ発振器と、
前記レーザビームがレーザビーム伝送系を介して伝送される加工ヘッド本体と、
この加工ヘッド本体の端部に取付けられ開口がワークに指向した加工ノズルと、
この加工ノズルに前記加工ガスを供給するガス供給装置と、
前記加工ノズルまたは前記加工ヘッド本体に設けられ前記加工ガスが加工ノズルを通じて前記加工ヘッド本体の内部に侵入するのを阻止する仕切板とを備え、
前記加工ヘッド本体は、前記レーザビームを前記ワークに向けて集光させる加工レンズと、この加工レンズを囲い周縁部を保持した加工レンズ保持機構と、前記加工レンズを、前記レーザビームの光軸に対し垂直な平面内で電磁石による磁気駆動で2軸直線移動させる磁気移動機構を備え、
前記磁気移動機構は、前記加工レンズの駆動平面に対して直立して設けられ前記加工レンズが前記光軸の方向に移動するのを規制する弾性ヒンジを備え
前記弾性ヒンジは、前記駆動平面に沿った一方向に変形可能な第1の板ばねと、前記駆動平面に沿った前記一方向に対して垂直方向に変形可能な第2の板ばねとから構成されており、
前記第1の板ばねは、一端部が前記磁気移動機構に支持された固定台に固定され、他端部が前記磁気移動機構の前記固定台と反対側に設けられた中間板に固定されており、
前記第2の板ばねは、一端部が前記加工レンズ保持機構に固定され、他端部が前記中間板に固定されているレーザ加工装置。
A laser oscillator for oscillating a laser beam;
A machining head main body through which the laser beam is transmitted via a laser beam transmission system;
A machining nozzle attached to the end of the machining head body and whose opening is directed to the workpiece;
A gas supply device for supplying the processing gas to the processing nozzle;
A partition plate provided in the processing nozzle or the processing head main body and preventing the processing gas from entering the processing head main body through the processing nozzle;
The processing head body includes a processing lens for condensing the laser beam toward the workpiece, a processing lens holding mechanism that surrounds the processing lens and holds a peripheral edge, and the processing lens on the optical axis of the laser beam. A magnetic movement mechanism that moves linearly in two axes by magnetic drive with an electromagnet in a vertical plane is provided.
The magnetic movement mechanism includes an elastic hinge that is provided upright with respect to a driving plane of the processing lens and restricts the processing lens from moving in the direction of the optical axis .
The elastic hinge includes a first leaf spring that can be deformed in one direction along the drive plane and a second leaf spring that can be deformed in a direction perpendicular to the one direction along the drive plane. Has been
The first plate spring has one end fixed to a fixed base supported by the magnetic movement mechanism and the other end fixed to an intermediate plate provided on the opposite side of the magnetic movement mechanism from the fixed base. And
The second plate spring is a laser processing apparatus in which one end is fixed to the processing lens holding mechanism and the other end is fixed to the intermediate plate.
レーザビームを発振するレーザ発振器と、
前記レーザビームがレーザビーム伝送系を介して伝送される加工ヘッド本体と、
この加工ヘッド本体の端部に取付けられ開口がワークに指向した加工ノズルと、
この加工ノズルに前記加工ガスを供給するガス供給装置と、
前記加工ノズルまたは前記加工ヘッド本体に設けられ前記加工ガスが加工ノズルを通じて前記加工ヘッド本体の内部に侵入するのを阻止する仕切板とを備え、
前記加工ヘッド本体は、前記レーザビームを前記ワークに向けて集光させる加工レンズと、この加工レンズを囲い周縁部を保持した加工レンズ保持機構と、前記加工レンズを、前記レーザビームの光軸に対し垂直な曲面内で電磁石による磁気駆動で2軸曲線移動させる磁気移動機構を備え、
前記磁気移動機構は、前記加工レンズの駆動平面に対して直立して設けられ前記加工レンズが前記光軸の方向に移動するのを規制する弾性ヒンジを備え、
前記弾性ヒンジは、前記駆動平面に沿った一方向に変形可能な第1の板ばねと、前記駆動平面に沿った前記一方向に対して垂直方向に変形可能な第2の板ばねとから構成されており、
前記第1の板ばねは、一端部が前記磁気移動機構に支持された固定台に固定され、他端部が前記磁気移動機構の前記固定台と反対側に設けられた中間板に固定されており、
前記第2の板ばねは、一端部が前記加工レンズ保持機構に固定され、他端部が前記中間板に固定されているレーザ加工装置。
A laser oscillator for oscillating a laser beam;
A machining head main body through which the laser beam is transmitted via a laser beam transmission system;
A machining nozzle attached to the end of the machining head body and whose opening is directed to the workpiece;
A gas supply device for supplying the processing gas to the processing nozzle;
A partition plate provided in the processing nozzle or the processing head main body and preventing the processing gas from entering the processing head main body through the processing nozzle;
The processing head body includes a processing lens for condensing the laser beam toward the workpiece, a processing lens holding mechanism that surrounds the processing lens and holds a peripheral edge, and the processing lens on the optical axis of the laser beam. A magnetic movement mechanism that moves the biaxial curve by magnetic drive with an electromagnet within a vertical curved surface,
The magnetic movement mechanism includes an elastic hinge that is provided upright with respect to a driving plane of the processing lens and restricts the processing lens from moving in the direction of the optical axis.
The elastic hinge includes a first leaf spring that can be deformed in one direction along the drive plane and a second leaf spring that can be deformed in a direction perpendicular to the one direction along the drive plane. Has been
The first plate spring has one end fixed to a fixed base supported by the magnetic movement mechanism and the other end fixed to an intermediate plate provided on the opposite side of the magnetic movement mechanism from the fixed base. And
The second plate spring is a laser processing apparatus in which one end is fixed to the processing lens holding mechanism and the other end is fixed to the intermediate plate.
前記第2の板ばねは、一端部が前記中間板に接続された第1の板ばね部位、一端部が前記加工レンズ保持機構に接続された第2の板ばね部位、及び前記第1の板ばね部位の他端部と前記第2の板ばね部位の他端部とを結合した結合部材で構成された折り返しばね構造である請求項1または2に記載のレーザ加工装置。 The second leaf spring includes a first leaf spring portion whose one end is connected to the intermediate plate, a second leaf spring portion whose one end is connected to the processing lens holding mechanism, and the first plate. 3. The laser processing apparatus according to claim 1 , wherein the laser processing apparatus has a folded spring structure configured by a coupling member that couples the other end of the spring part and the other end of the second leaf spring part. 前記加工ヘッド本体、前記加工ノズルは前記ワークに対して平行な方向、または前記光軸に対し垂直な方向に移動が可能であることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載のレーザ加工装置。 The said processing head main body and the said processing nozzle are movable in the direction parallel to the said workpiece | work, or a perpendicular | vertical direction with respect to the said optical axis, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Laser processing equipment. 前記加工レンズの中心軸は、前記加工ノズルの前記開口の中心よりも加工進行方向側に位置していることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載のレーザ加工装置。 The central axis of the uncut lens, the laser machining apparatus according to any one of claim 1 to 4, characterized in that located in the processing advancing direction than the center of the opening of the processing nozzle.
JP2011019721A 2011-02-01 2011-02-01 Laser processing equipment Expired - Fee Related JP5675396B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011019721A JP5675396B2 (en) 2011-02-01 2011-02-01 Laser processing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011019721A JP5675396B2 (en) 2011-02-01 2011-02-01 Laser processing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012157892A JP2012157892A (en) 2012-08-23
JP5675396B2 true JP5675396B2 (en) 2015-02-25

Family

ID=46838875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011019721A Expired - Fee Related JP5675396B2 (en) 2011-02-01 2011-02-01 Laser processing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5675396B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6027852B2 (en) * 2012-10-26 2016-11-16 コマツ産機株式会社 Laser processing machine head
CN118752060A (en) * 2024-09-03 2024-10-11 苏州创鑫激光科技有限公司 Handheld laser processing device supporting laser swing welding

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07204877A (en) * 1994-01-19 1995-08-08 Amada Co Ltd Method and device for laser beam machining
JP3745899B2 (en) * 1998-04-13 2006-02-15 ヤマザキマザック株式会社 Laser processing machine
JP2000202676A (en) * 1999-01-14 2000-07-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laser beam machining head
JP2003019585A (en) * 2001-07-03 2003-01-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd Device and method for laser beam machining
JP2010078920A (en) * 2008-09-26 2010-04-08 Kyocera Corp Lens holder

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012157892A (en) 2012-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5570459B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method
KR101050177B1 (en) Processing device, processing method and manufacturing method of leaf spring
JP5346090B2 (en) XY adjustable optical mount
JP4426516B2 (en) Apparatus for focusing a laser beam
EP3042733A1 (en) Composite processing device and composite processing method
US11342864B2 (en) Three-degrees-of-freedom angle adjustment device driven by piezoelectric ceramics and adjusting method thereof
EP3692397B1 (en) Coaxial setup for light detection and ranging, lidar, measurements
KR20050111745A (en) Laser beam tertiary positioner apparatus and method
US12042880B2 (en) Device and method for laser cutting a workpiece and producing workpiece parts
CN113924184A (en) Machining device for laser machining a workpiece and method for laser machining a workpiece
JP5675396B2 (en) Laser processing equipment
US11835699B2 (en) Focusing device and EUV radiation generating device having same
US7238914B2 (en) Laser processing method
EP3246614B1 (en) Movable table system
JP2008221254A (en) Laser beam machining apparatus
JP5705390B1 (en) Galvano scanner and laser processing device
CN114985911A (en) Device for three-dimensional five-axis laser cutting head
JP2009039733A (en) Laser beam machining apparatus
JP2011000600A (en) Condenser lens and laser beam machining device
KR101756800B1 (en) Movable table system
US12083621B2 (en) Apparatus and method for focus adjustment for a material processing device, and device for laser material processing
KR20060088278A (en) Laser and vision equal axis processing apparatus which includes controller of the laser beam width
US20240201481A1 (en) Optical part assembly
KR100613616B1 (en) High speed, great space laser finishing machine that control position by nano-meter scale
Koch Positioning and Scanning Systems

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121022

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20121022

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131015

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131022

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140527

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140625

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141125

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141224

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5675396

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees