复合加工装置及复合加工方法_2

文档序号:9712791阅读:来源:国知局
置10也进行加工对象物8的计测。
[0046]复合加工装置10具有框架12、移动单元14、工作台单元16、包含机械加工头50的机械加工单元20、包含激光加工头60的激光加工单元22、及控制部24。复合加工装置10通过机械加工单元20对保持于工作台单元16的加工对象物8进行机械加工。而且,复合加工装置10通过激光加工单元22向保持于工作台单元16的加工对象物8照射激光,对加工对象物8进行激光加工。在此,在本实施方式中,将水平面设为包含X轴方向和与X轴正交的Y轴方向的XY平面,并将与水平面正交的方向设为Z轴方向。
[0047]框架12是复合加工装置10的框体,固定于地面、基座等的设置面。框架12具有门12a和插入到门12a的空间内的基座12b。框架12将移动单元14的固定部固定。复合加工装置10是所谓门型的加工装置,将移动单元14固定于框架12的门12a和基座12b,利用移动单元14使加工对象物8与机械加工单元20及激光加工单元22相对移动。
[0048]移动单元14使加工对象物8与机械加工头50相对移动,并使加工对象物8与激光加工头60相对移动。移动单元14具有Y轴移动机构30、第一 X轴移动机构32、第二 X轴移动机构34、第一 Z轴移动机构36、第二 Z轴移动机构383轴移动机构30配置在框架12的基座12b上,具有沿Y轴方向延伸的轨道30a和沿着轨道30a移动的Y轴移动构件30KY轴移动机构30在Y轴移动构件30b上固定工作台单元16。¥轴移动机构30使Y轴移动构件30b沿着轨道30a移动,由此使工作台单元16沿着Y轴方向移动。Y轴移动机构30可以使用各种机构作为使Y轴移动构件30b沿Y轴方向移动的机构。例如,可以使用向Y轴移动构件30b插入滚珠丝杠,并利用电动机等使滚珠丝杠旋转的机构、线性电动机机构、带机构等。第一 X轴移动机构32、第二 X轴移动机构34、第一 Z轴移动机构36、第二 Z轴移动机构38也可以同样地使用各种机构。
[0049]第一 X轴移动机构32配置在框架12的门12a上,具有沿X轴方向延伸的轨道33和沿着轨道33移动的X轴移动构件32a。第一 X轴移动机构32在X轴移动构件32a上固定第一 Z轴移动机构36。第一 X轴移动机构32使X轴移动构件32a沿着轨道33移动,由此使第一 Z轴移动机构36沿着X轴方向移动。第二 X轴移动机构34配置在框架12的门12a上,具有沿X轴方向延伸的轨道33和沿轨道33移动的X轴移动构件34a。轨道33是与第一 X轴移动机构32的轨道33共用的轨道。第二 X轴移动机构34在X轴移动构件34a上固定第二 Z轴移动机构38。第二 X轴移动机构34使X轴移动构件34a沿着轨道33移动,由此使第二 Z轴移动机构38沿着X轴方向移动。第一 Z轴移动机构36固定于X轴移动构件32a,具有沿Z轴方向延伸的轨道36a和沿轨道36a移动的Z轴移动构件36b。第一 Z轴移动机构36在Z轴移动构件36b上固定机械加工头50。第一 Z轴移动机构36使Z轴移动构件36b沿着轨道36a移动,由此使机械加工头50沿Z轴方向移动。第二 Z轴移动机构38固定于X轴移动构件34a,具有沿Z轴方向延伸的轨道38a和沿轨道38a移动的Z轴移动构件38b。第二 Z轴移动机构38在Z轴移动构件38b上固定激光加工头60。第二 Z轴移动机构38使Z轴移动构件38b沿轨道38a移动,由此使激光加工头60沿Z轴方向移动。
[0050]移动单元14使用Y轴移动机构30、第一X轴移动机构32、第一 Z轴移动机构36,使加工对象物8与机械加工头50分别沿X轴方向、Y轴方向及Z轴方向相对移动,使用Y轴移动机构30、第二 X轴移动机构34、第二 Z轴移动机构38,使加工对象物8与激光加工头60分别沿X轴方向、Y轴方向及Z轴方向相对移动。
[0051 ]工作台单元16配置在Y轴移动机构30的Y轴移动构件30b上。工作台单元16具有支承台40、工作台移动机构42、工作台44。支承台40是固定于Y轴移动构件30b的板状的构件,对工作台移动机构42进行支承。工作台移动机构42固定在支承台40上,使工作台44相对于支承台40移动。如图2及图3所示,工作台移动机构42具有B轴旋转机构46和C轴旋转机构48。B轴旋转机构46固定于支承台40,使C轴旋转机构48相对于支承台40向B轴旋转。在此,B轴是与X轴一致的轴。C轴旋转机构48固定于B轴旋转机构46,使工作台44相对于B轴旋转机构46绕C轴旋转。在此,C轴是与B轴即与X轴正交的轴方向。工作台移动机构42能够使工作台44相对于支承台40绕着正交的两轴分别旋转。而且,工作台44是对加工对象物8进行支承的机构。如图4所示,本实施方式的工作台44在板状构件上固定加工对象物8。而且,工作台44设有固定于板状构件且与加工对象物8接触的辊,辊抑制加工对象物8的旋转。工作台单元16设定于Y轴移动机构30,将加工对象物8固定在工作台44上。而且,工作台单元16通过工作台移动机构42而使工作台44旋转,由此调整加工对象物8的朝向、即调整姿势。
[0052]机械加工单元20具有机械加工头50和工具更换单元52。机械加工头50是对加工对象物8进行机械加工的机构,具有头主体54和能够向头主体54拆装的工具56。机械加工头50在使工具56与加工对象物8接触的状态下利用头主体54使工具56旋转或振动,由此对加工对象物8进行加工。机械加工头50通过向头主体54装配测定用的工具,也能够进行加工对象物8的计测。工具更换单元52具有支承部55,该支承部55具有多个对工具进行支承的支承机构,支承部55对多个工具56a、56b、56c进行支承。如图5所示,工具56a是细长的棒状的构件,是在前端的一部分设有砂轮面58a的工具。如图5所示,在使用时,工具56a的一方的端部装配于头主体54的接头部54a。如图6所示,工具56b是细长的棒状的构件,是在侧面设有砂轮面58b的工具。如图7所示,工具56c是计测用的工具,设有供给空气的空气通路59。机械加工单元20例如在将测定对象物(也是加工对象物)90密闭的状态下,计测通过从空气通路59供给空气并从测定对象物90的开口部92排出空气而产生的内压的变化,由此来计测内部空间的容积、开口部92的直径,或者计测开口部92是否开口。工具更换单元52配置在机械加工头50能够移动的范围内。工具更换单元52将装配于机械加工头50的工具保持在对支承部55的工具进行支承的支承机构中的未配置工具的支承机构上,由此,通过从头主体54拆卸工具56并将保持于支承机构的另一工具安装于头主体54,从而将另一工具装配于头主体54。机械加工单元20根据对加工对象物8的加工来切换向头主体54装配的工具,由此能够进行与目的对应的加工。而且,工具的个数没有特别限定。
[0053]激光加工单元22具有激光加工头60、纤维激光光源62、脉冲激光光源64。纤维激光光源62是以光纤为媒介而输出激光的装置。作为纤维激光输出装置,可以使用例如法布里一佩洛型纤维激光输出装置或环型纤维激光输出装置,上述的输出装置通过激励而振荡出激光。纤维激光输出装置的纤维可以使用添加有例如铒(Er)、钕(Nd)、镱(Yb)等稀土类元素的石英玻璃。脉冲激光光源64以短脉冲例如频率20kHz输出激光。作为脉冲激光输出装置,作为激光的振荡源,可以使用例如钛蓝宝石激光,可以对脉冲宽度为100皮秒以下的脉冲进行振荡。而且,也可以使用YAG激光或YV04激光等的进行纳秒级脉冲振荡的激光。
[0054]接下来,对激光加工头60进行说明。激光加工头60如图8所示,使从纤维激光光源62输出的纤维激光和从脉冲激光光源64输出的脉冲激光入射,并将入射的激光中的一方朝向加工对象物8照射,由此对加工对象物8进行激光加工。需要说明的是,从纤维激光光源62输出的纤维激光和从脉冲激光光源64输出的脉冲激光由光纤等的引导激光的光学构件引导至激光加工头60。
[0055]激光加工头60包括校准光学系统70、72、切换机构74、激光回旋部76、聚光光学系统80。校准光学系统70是对从纤维激光光源62输出的纤维激光进行校准的光学构件,将校准后的纤维激光朝向切换机构74射出。校准光学系统72是对从脉冲激光光源64输出的脉冲激光进行校准的光学构件,将校准后的脉冲激光朝向切换机构74射出。
[0056]切换机构74是对于使从纤维激光光源62输出的纤维激光向激光回旋部76入射,或者使从脉冲激光光源64输出的脉冲激光向激光回旋部入射进行切换的机构。切换机构74具有对激光进行反射的反射镜74a、与反射镜74a连结的支承棒74b、使支承棒74b移动的驱动部74c。切换机构74形成为如下状态:通过驱动部74c将反射镜74a配置在图8所示的位置,具体而言,配置在纤维激光与脉冲激光重叠的位置,
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