加工装置及加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及向加工对象的构件照射激光而进行加工的加工装置及加工方法。
【背景技术】
[0002]作为对被加工构件进行切断或开孔等加工的加工装置，存在使用激光的加工装置(例如，参照专利文献I及专利文献2)。专利文献I及专利文献2记载的加工装置通过向被加工构件照射激光，而对被加工构件进行切断或开孔。而且，在专利文献I中记载了一种向被加工构件照射至少2种波长的激光而进行孔加工的激光加工方法，所述加工方法具有:将点径比孔径小的第一激光沿着孔的内周进行照射加工的步骤；及将点径比孔径小且波长比第一激光长的第二激光向比孔的内周靠内侧处照射的步骤，利用后一步骤对在前一步骤未被加工而残留的部分进行加工。而且，在专利文献I中记载了使电流镜组合来使第一激光的照射位置错开的装置。在专利文献2中记载了如下技术:形成为在保持透镜的构造体上设置线圈且在基体上设置永久磁铁的结构，通过驱动线圈而使透镜进行旋转运动，从而使聚光点回转。
[0003]而且，在本申请人在先申请的专利文献3中记载了一种加工装置，具备CO2激光振荡器及受激准分子激光振荡器，使用0)2激光射束和受激准分子激光射束作为2个激光，通过照射0)2激光射束而进行了塑料构件或FRP构件的切断或开孔之后，接着将受激准分子激光射束向该切断面及附近照射而除去在该切断面产生的碳化层或热影响层。专利文献3记载的加工装置将受激准分子激光射束形成为其横截面为环状的激光射束，在该激光射束的中空部插通CO2激光射束，使两激光射束的光轴相同，之后，利用同一传送路径传送两激光射束，引导至塑料构件或FRP构件的切断或开孔加工部的附近，在该附近再次将两激光射束分离。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-110598号公报
[0007]专利文献2:日本专利第2828871号公报
[0008]专利文献3:日本专利第2831215号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的课题
[0010]如专利文献I及专利文献2记载的加工装置那样，通过使激光的照射位置回转，能够适当地对被加工构件进行加工。而且，如专利文献3记载的加工装置那样，通过使用2个激光能够对被加工构件适当地进行加工。然而，专利文献I至专利文献3记载的加工装置存在为了提高加工精度而需要使装置结构变得复杂这样的课题。
[0011]本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种简单的结构且能够进行更高精度的加工的加工装置及加工方法。
[0012]用于解决课题的方案
[0013]为了解决上述的课题，实现目的，本发明的加工装置向被加工构件照射激光而进行加工处理，其特征在于，具有:照射头，具有使所述激光相对于所述被加工构件回转的激光回转部和使在所述激光回转部回转后的所述激光聚光的聚光光学系统，且向所述被加工构件照射所述激光；及控制装置，控制所述照射头的动作，所述激光回转部具有使所述激光折射的第一棱镜、配置在与所述第一棱镜面对的位置并使从该第一棱镜输出的所述激光折射的第二棱镜、使所述第一棱镜旋转的第一旋转机构、及使所述第二棱镜旋转的第二旋转机构，所述控制装置至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度与向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度之间的关系，控制所述第一旋转机构及所述第二旋转机构，并调整所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。
[0014]另外，在上述加工装置中，优选的是，所述第一旋转机构具有保持所述第一棱镜且所述激光的光路的部分为中空的第一主轴、及将所述第一主轴旋转自如地内插并驱动该第一主轴旋转的第一中空电动机，所述第二旋转机构具有保持所述第二棱镜且所述激光的光路的部分为中空的第二主轴、及将所述第二主轴旋转自如地内插并驱动该第二主轴旋转的第二中空电动机。
[0015]另外，在上述加工装置中，优选的是，所述第一中空电动机与所述第二中空电动机的相位角之差的误差为0.1°以内。
[0016]另外，在上述加工装置中，优选的是，所述加工处理包括切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的至少I个。
[0017]另外，在上述加工装置中，优选的是，所述控制装置通过控制所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速来控制所述热影响层的允许厚度。
[0018]另外，在上述加工装置中，优选的是，所述热影响层包括再熔融层、氧化层、裂纹、粘渣中的至少I个。
[0019]另外，在上述加工装置中，优选的是，所述被加工构件由因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶器、钢、碳素钢、耐热钢、陶瓷、硅、钛、钨、树脂、塑料、纤维强化塑料、复合材料、Ni基耐热合金中的任一材料制成。
[0020]另外，在上述加工装置中，优选的是，所述控制装置至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度、向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度、所述激光的回转半径的关系，控制所述第一旋转机构及所述第二旋转机构，并调整所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。
[0021]为了解决上述的课题，实现目的，本发明的加工方法是向被加工构件照射激光而进行加工处理，其特征在于，具有如下步骤:输出步骤，输出激光；决定步骤，至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度与向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度之间的关系，来决定第一棱镜及第二棱镜的转速与相位角之差；旋转步骤，使第一旋转机构及第二旋转机构以决定了的转速与相位角之差进行旋转；及照射步骤，使所述激光相对于所述被加工构件回转并照射。
[0022]另外，在上述加工方法中，优选的是，所述加工处理包括切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的至少I个。
[0023]另外，在上述加工方法中，优选的是，所述热影响层包括再熔融层、氧化层、裂纹、粘渣中的至少I个。
[0024]另外，在上述加工方法中，优选的是，所述决定步骤至少基于所述被加工构件的热影响层的允许厚度、向所述被加工构件照射的所述激光的回转速度、所述激光的回转半径的关系，来决定所述第一棱镜及所述第二棱镜的转速与相位角之差。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明的加工装置及加工方法，仅通过改变第一棱镜与第二棱镜的相位角之差就能改变向被加工构件照射的激光的回转半径，因此起到能够形成为简单的结构这样的效果。而且，控制第一棱镜与第二棱镜的相位角之差并使向被加工构件照射的激光的回转半径可变，由此能够以更适合加工条件的回转半径进行加工处理。由此，能够满足要求的加工品质，起到能够高速地进行更高精度的加工这样的效果。
【附图说明】
[0027]图1是表示第一实施方式的加工装置的结构例的示意图。
[0028]图2是表示第一实施方式的照射头的概略结构的说明图。
[0029]图3是将第一实施方式的照射头的从激光回转部到喷嘴为止放大表示的放大示意图。
[0030]图4是向被加工构件照射的激光的照射位置的说明图。
[0031]图5是开孔加工后的被加工构件的截面的说明图。
[0032]图6是表示加工装置的控制动作的一例的流程图。
[0033]图7是加工装置照射的激光的照射动作的说明图。
[0034]图8是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。
[0035]图9是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。
[0036]图10是表示加工装置照射的激光的轨迹的一例的示意图。
[0037]图11是表示分多次进行开孔加工时的激光的轨迹的一例的示意图。
[0038]图12是由加工装置进行的切断加工的动作的说明图。
[0039]图13是被切断加工后的被加工构件的热影响层的说明图。
[0040]图14是由加工装置进行的焊接加工的动作的说明图。
[0041]图15是被焊接加工后的被加工构件的热影响层的说明图。
[0042]图16是由加工装置进行的包层加工的动作的说明图。
[0043]图17是包层加工后的被加工构件的热影响层的说明图。
[0044]图18是由加工装置进行的表面改性加工的动作的说明图。
[0045]图19是表面改性加工后的被加工构件的热影响层的说明图。
[0046]图20是表示第二实施方式的照射头的概略结构的说明图。
[0047]图21是表示由加工装置进行的被加工构件的加工例的图。
[0048]图22是图21所示的被加工构件的从相反侧观察到的图。
【具体实施方式】
[0049]参照附图，详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。没有通过以下的实施方式记载的内容来限定本发明。而且，以下记载的构成要素中包括本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素。此外，以下记载的结构可以适当组合。而且，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行结构的各种省略、置换或变更。
[0050][第一实施方式]
[0051]图1是表示第一实施方式的加工装置的结构例的示意图。
[0052]如图1所示，加工装置10包括激光振荡器12、引导光学系统14、照射头16、加工台20、X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28、控制装置30。加工装置10具有将加工台20包围的门型桥32。加工装置10向保持在加工台20上的被加工构件W照射激光，对被加工构件W进行加工。在此，在本实施方式中，将加工台20的水平面设为XY平面，将与加工台20的水平面正交的方向设为Z轴方向。而且，在本实施方式中，将绕Z轴的旋转方向设为C轴方向。
[0053]在此，被加工构件W例如是板状的构件。作为被加工构件W，可以使用由各种材料、例如因科内尔(注册商标)、哈斯特洛伊(注册商标)、不锈钢、陶器、钢、碳素钢、耐热钢、陶瓷、娃、钛、妈、树脂、塑料、Ni基耐热合金等制成的构件。而且，作为被加工构件W，还可以使用由碳纤维强化塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)、玻璃纤维强化塑料(GFRP:Glass Fiber Reinforced Plastics)、玻璃长纤维强化塑料(GMT:Glass_matReinforced Thermoplastics)等纤维强化塑料、钢板以外的铁合金、招合金等各种金属、各种复合材料等制成的构件。而且，在本实施方式中，加工处理是切断加工、开孔加工、焊接加工、包层加工、表面改性加工、表面精加工、激光层叠造形中的任一个，也可以将这些加工组入口 ο
[0054]激光振荡器12是输出激光的装置，并列设于加工装置10的门型桥32。激光振荡器12使用例如以光纤为介质而输出激光的光纤激光输出装置、或输出短脉冲的激光的短脉冲激光输出装置等。作为光纤激光输出装置，可以使用例如法布里一佩洛型光纤激光输出装置、