JP2000167682A - レーザ加工ヘッド - Google Patents

レーザ加工ヘッド

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JP2000167682A
JP2000167682A JP10344490A JP34449098A JP2000167682A JP 2000167682 A JP2000167682 A JP 2000167682A JP 10344490 A JP10344490 A JP 10344490A JP 34449098 A JP34449098 A JP 34449098A JP 2000167682 A JP2000167682 A JP 2000167682A
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JP
Japan
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optical system
processing head
head body
holder
rotating member
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Pending
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JP10344490A
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English (en)
Inventor
Shunei Kato
俊英 加藤
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏心用光学系を回転せしめる回転装置を小型
化にすると共に、偏心用光学系を加工ヘッド本体から取
外すことなく傾斜角度を変更可能にする。 【解決手段】 加工ヘッド本体3の内部における上部に
レーザビームLBを集光せしめる集光レンズ11を設
け、この集光レンズの下方位置における加工ヘッド本体
の内部に、偏心用光学系33を備えた光学系用ホルダ3
5を上部回転部材17と下部回転部材27との間に設
け、前記上部回転部材を装着した回転体19を前記加工
ヘッド本体に対してエアにより回転可能に設け、前記下
部回転部材27に軸受け25を介して上下用可動ブロッ
ク23を前記加工ヘッド本体に対して設け、前記光学系
用ホルダ35の一端を支点として前記上下用可動ブロッ
クの上下動より光学系用ホルダを水平に対して任意の位
置へ傾斜可能に設けてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビームを
使用してワークにレーザ加工を行うときに用いるレーザ
加工ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ワークにレーザ加工を行うときに
用いるレーザ加工ヘッドとして、加工ヘッド本体の内部
における上部にはレーザビームを集光せしめる集光レン
ズが備えられている。しかも、この集光レンズの下方位
置における加工ヘッド本体の内部には偏心用光学系を備
えた光学用ホルダが回転可能に設けられている。この光
学用ホルダを回転させるために、加工ヘッド本体の外部
にモータなどの駆動源が配置され、ベルト、歯車などの
動力伝達機構を用いて、前記光学用ホルダを回転させて
いる。
【0003】また、光学用ホルダに備えた偏心用光学系
は、光学用ホルダに予め一定の角度でマウントされてい
るので、マウント毎交換する方式が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のレーザ加工ヘッドでは偏心光学系を備えた光学用ホ
ルダを回転せしめるのに、加工ヘッド本体の外部にモー
タ、動力伝達機構を設けているので、レーザ加工ヘッド
自体が大きくなってしまう。また、駆動源にサーボモー
タを使用した場合、回転用装置の脱着の際に、モータの
信号線の切断、接続に複雑な作業が必要となる。
【0005】偏心用光学系の傾斜角度が固定の場合、回
転装置を加工ヘッド本体から取外して傾斜角度の異なる
偏心用光学系と交換し、再び回転装置を加工ヘッド本体
に取付ける必要があるため、交換に時間がかかるという
問題があった。
【0006】この発明の目的は、偏心用光学系を回転せ
しめる回転装置を小型化にすると共に、偏心用光学系を
加工ヘッド本体から取外すことなく傾斜角度を変更可能
にしたレーザ加工ヘッドを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1によるこの発明のレーザ加工ヘッドは、加工
ヘッド本体の内部における上部にレーザビームを集光せ
しめる集光レンズを設け、この集光レンズの下方位置に
おける加工ヘッド本体の内部に、偏心用光学系を備えた
光学系用ホルダを上部回転部材と下部回転部材との間に
設け、前記上部回転部材を装着した回転体を前記加工ヘ
ッド本体に対してエアにより回転可能に設け、前記下部
回転部材に軸受けを介して上下用可動ブロックを前記加
工ヘッド本体に対して設け、前記光学系用ホルダの一端
を支点として前記上下用可動ブロックの上下動より光学
系用ホルダを水平に対して任意の位置へ傾斜可能に設け
てなることを特徴とするものである。
【0008】したがって、回転体を加工ヘッド本体に対
してエアにより回転せしめると、上部回転部材が回転さ
れることにより、上部回転部材と下部回転部材との間に
設けられた光学系用ホルダを介して偏心用光学系が回転
される。また、上下用可動ブロックを加工ヘッド本体に
対して下降せしめると、光学系用ホルダが一端を支点と
して水平に対して任意の位置へ傾斜される。
【0009】而して、偏心用光学系は加工ヘッド本体の
外部に駆動モータを配置することなく回転されるから、
レーザ加工ヘッドそのもの自体が小型化される。また、
偏心用光学系を備えた光学系用ホルダを加工ヘッド本体
から取外すことなく、偏心用光学系が水平より任意の位
置へ傾斜されるから、偏心用光学系の傾斜角度の変更が
容易に行われる。
【0010】請求項2によるこの発明のレーザ加工ヘッ
ドは、請求項1のレーザ加工ヘッドにおいて、前記回転
体の外周部に適宜な間隔で複数の羽根を設けると共に、
この各羽根にエアを噴射せしめるエア入口、出口を前記
加工ヘッド本体に相対向して設けてなることを特徴とす
るものである。
【0011】したがって、加工ヘッド本体に相対向して
設けられたエア入口からエアを供給せしめると、各羽根
に当ることにより回転体が回転されると共にエアはエア
出口より排出されるので、光学系用ホルダを介して偏心
用光学系が回転される。而して、偏心用光学系がエアの
力で容易に回転される。
【0012】請求項3によるこの発明のレーザ加工ヘッ
ドは、請求項1又は2のレーザ加工ヘッドにおいて、前
記上下用可動ブロックに外方へ突出した操作レバーを設
けると共に、この操作レバーを水平方向および上下方向
へ移動せしめる切欠き溝を、前記加工ヘッド本体に設け
てなることを特徴とするものである。
【0013】したがって、操作レバーを切欠き溝内で水
平方向へ回転せしめ、次いで下降せしめることにより、
上下用ブロックが下降するから、光学系用ホルダが一端
を支点として水平に対して任意の位置へ傾斜される。
【0014】而して、偏心用光学系を備えた光学用ホル
ダを加工ヘッド本体から取外すことなく、偏心用光学系
が水平より任意の位置へ傾斜されるから、偏心用光学系
の傾斜角度の変更がなお一層容易に行われる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基いて詳細に説明する。
【0016】図1〜図4を参照するに、レーザ加工ヘッ
ド1は加工ヘッド本体3を備えており、この加工ヘッド
本体3は、図1〜図3において上方から下方へ向けて第
1中空円筒3A、第2中空円筒3B、第3中空円筒3
C、第4中空円筒3D、第5中空円筒3Eおよび第6中
空円筒3Fで構成されている。この第6中空円筒3Fに
は、先端(下端)にノズル5を着脱可能に設けたノズル
ホルダ7が螺合され、しかも押えリング9で押えられて
いる。
【0017】前記第1中空円筒3Aの内部にはレーザビ
ームLBを集光せしめる集光レンズ11を備えたレンズ
ホルダ13が装着されている。また、第2中空円筒3B
の内部には軸受け15を介して上部回転部材17が設け
られている。さらに、前記第3中空円筒3Cの内部には
上部回転部材17が設けられていると共にこの上部回転
部材17の外周には図4も併せて参照するに、回転体1
9が装着されている。しかも、この回転体19の円周に
は適宜な間隔で複数の羽根21が備えられている。
【0018】前記第4中空円筒3Dの内部には、中空円
筒形状の上下用可動ブロック23が設けられており、こ
の上下用可動ブロック23内には軸受け25を介して下
部回転部材27が設けられている。前記上下用可動ブロ
ック23、下部回転部材27のそれぞれの下面は中空形
状のプレート29にボルト31で取付けられている。
【0019】前記上部回転部材17のフランジ部17F
と下部回転部材27との間には、偏心光学系であるウイ
ンドウ33を備えた光学系用ホルダ35が設けられてい
る。図1に示されているように、光学系用ホルダ35と
前記下部回転部材27とにはすべり止めピン37が上下
方向へはまり込んでおり、すべり止めの役目を果たして
いる。
【0020】前記第4中空円筒3Dにはヒンジピン39
が設けられており、このヒンジピン39により光学系用
ホルダ35が図1において上下方向へ揺動可能に設けら
れている。しかも、前記上部回転部材17のフランジ部
17Fと光学系用ホルダ35との間には上方向へ付勢し
た付勢部材の一例としてのスプリング41が介在されて
いる。
【0021】前記第4中空円筒3Dにおける外周には図
3に示されているように、ほぼ逆U字形をした切欠き溝
43が形成されていると共に、この切欠き溝43には前
記上下用可動ブロック23に取付けられた操作レバー4
5が外方へ突出して設けられている。前記第5中空円筒
3Eの内部には保護ウインドウ47を備えたホルダ49
が装着されている。
【0022】図4によく示されているように、回転体1
9の羽根21にエアを吹き付けて回転体19を回転せし
めるのに、前記第3中空円筒3Cには相対向して2本の
空気供給通路51、空気排出通路53が設けられてい
る。この各空気供給通路51、空気排出通路53の先端
には空気入口55、空気出口57となっている。
【0023】上記構成により、レーザビームLBは集光
レンズ11で集光された後、ウインドウ33および保護
ウインドウ47を経てノズル5からワークWへ向けて照
射されてワークWにレーザ加工が行われることになる。
また、2つの空気入口55よりエアを供給せしめると、
エアは各空気供給通路51を経て回転体19の羽根21
に当ることで回転体19が回転される。この回転体19
の回転により、上部回転部材17、光学系用ホルダ35
および下部回転部材27が第2回転円筒3B、第3回転
円筒3Cおよび第4回転円筒3Dに対して回転されるか
ら、ウインドウ33も回転されることとなる。なお、エ
アは空気排出通路53、空気出口57を経て外部へ排出
される。
【0024】また、作業者が操作レバー45を持って図
3において右方向へ水平に移動せしめると上下用可動ブ
ロック23が回転され、さらに操作レバー45を図3に
おいて下降せしめて溝部43Aにはまり込むと、図5に
示されているように、上下用可動ブロック23が下降す
るので、光学系用ホルダ35がヒンジピン39を支点と
して図5において時計方向廻りにスプリング41の付勢
力に抗して回動し、ヒンジピン39の中心から下部回転
部材27の上面までの距離が例えば7.9mmとなり、
しかも光学系用ホルダ35すなわち、ウインドウ33の
傾斜角度が3.75度となる。
【0025】作業者が操作レバー45を持って図3にお
いて左方向へ水平に移動せしめると上下用可動ブロック
23が回転され、さらに操作レバー45を図3において
下降せしめて溝部43Bにはまり込むと、図6に示され
ているように、上下用可動ブロック23が下降するの
で、光学系用ホルダ35がヒンジピン39を支点として
図6において時計方向回りにスプリング41の付勢力に
抗して回動し、ヒンジピン39の中心から下部回転部材
27の上面までの距離が例えば9.2mmとなり、しか
も光学系用ホルダ35すなわちウインドウ33の傾斜角
度が5度となる。
【0026】したがって、ウインドウ33は加工ヘッド
本体3の外部に駆動モータを配置することなく、エアの
力で回転体19を介して回転されるから、レーザ加工ヘ
ッド1そのもの自体を小型化せしめることができる。ま
た、ウインドウ33を備えた光学系用ホルダ35を加工
ヘッド本体3から取外すことなく、ウインドウ33が水
平の0度より任意の位置例えば3.75度又は5度に傾
斜されるから、ウインドウ33の傾斜角度の変更を容易
に行うことができる。また、回転体19の回転数はエア
の流量を調整することによって種々変更せしめることが
できる。
【0027】ウインドウ33の傾斜角度は、レーザ加工
を行うプロセスに異なるものである。例えばピアス加工
時は傾斜角度は5度が最適であるが、切断加工時の傾斜
角度は3.75度が適している。
【0028】ウインドウ33を回転させてレーザビーム
LBを回転させるとレーザ照射面積が広くなる。このレ
ーザ照射面積がなくなるようなレーザ加工ヘッド1を用
いてワークWに溶接加工例えば突き合わせ継ぎ手を行う
と、ワークWの突き合わせの隙間の許容値が、使用しな
い場合と比較すると大きくなる。このとき、溶接線の隙
間を検出する検出装置をレーザ加工ヘッド1における進
行方向の前部に取付けて、隙間を演算して隙間に応じた
傾斜角度を設定することで、効率のよい溶接を実現する
ことができる。
【0029】なお、この発明は、前述した発明の実施の
形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによ
り、その他の態様で実施し得るものである。
【0030】
【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態の説明か
ら理解されるように、請求項1の発明によれば、回転体
を加工ヘッド本体に対してエアにより回転せしめると、
上部回転部材が回転されることにより、上部回転部材と
下部回転部材との間に設けられた光学系用ホルダを介し
て偏心用光学系が回転される。また、上下用可動ブロッ
クを加工ヘッド本体に対して下降せしめると、光学系用
ホルダが一端を支点として水平に対して任意の位置へ傾
斜される。
【0031】而して、偏心用光学系は加工ヘッド本体の
外部に駆動モータを配置することなく回転されるから、
レーザ加工ヘッドそのもの自体を小型化せしめることが
できる。また、偏心用光学系を備えた光学系用ホルダを
加工ヘッド本体から取外すことなく、偏心用光学系が水
平より任意の位置へ傾斜されるから、偏心用光学系の傾
斜角度の変更を容易に行うことができる。
【0032】請求項2の発明によれば、加工ヘッド本体
に相対向して設けられたエア入口からエアを供給せしめ
ると、各羽根に当ることにより回転体が回転されると共
にエアはエア出口より排出されるので、光学系用ホルダ
を介して偏心用光学系が回転される。而して、偏心用光
学系をエアの力で容易に回転せしめることができる。
【0033】請求項3の発明によれば、操作レバーを切
欠き溝内で水平方向へ回転せしめ、次いで下降せしめる
ことにより、上下用ブロックが下降するから、光学系用
ホルダが一端を支点として水平に対して任意の位置へ傾
斜される。
【0034】而して、偏心用光学系を備えた光学用ホル
ダを加工ヘッド本体から取外すことなく、偏心用光学系
が水平より任意の位置へ傾斜されるから、偏心用光学系
の傾斜角度の変更をなお一層容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のレーザ加工ヘッドの正面断面図であ
る。
【図2】図1におけるII−II線に沿った断面図である。
【図3】図1における側面図である。
【図4】図1におけるIV−IV線に沿った断面図である。
【図5】偏心光学系のウインドウを例えば3.75度傾
斜せしめる説明図である。
【図6】偏心光学系のウインドウを例えば5度傾斜せし
める説明図である。
【符号の説明】
1 レーザ加工ヘッド 3 加工ヘッド本体 11 集光レンズ 15,25 軸受け 17 上部回転部材 19 回転体 21 羽根 23 上下用可動ブロック 27 下部回転部材 33 ウインドウ(偏心光学系) 35 光学系用ホルダ 39 ヒンジピン 41 スプリング(付勢部材) 43 切欠き溝 45 操作レバー 51 空気供給通路 53 空気排出通路 LB レーザビーム

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工ヘッド本体の内部における上部にレ
    ーザビームを集光せしめる集光レンズを設け、この集光
    レンズの下方位置における加工ヘッド本体の内部に、偏
    心用光学系を備えた光学系用ホルダを上部回転部材と下
    部回転部材との間に設け、前記上部回転部材を装着した
    回転体を前記加工ヘッド本体に対してエアにより回転可
    能に設け、前記下部回転部材に軸受けを介して上下用可
    動ブロックを前記加工ヘッド本体に対して設け、前記光
    学系用ホルダの一端を支点として前記上下用可動ブロッ
    クの上下動より光学系用ホルダを水平に対して任意の位
    置へ傾斜可能に設けてなることを特徴とするレーザ加工
    ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記回転体の外周部に適宜な間隔で複数
    の羽根を設けると共に、この各羽根にエアを噴射せしめ
    るエア入口、出口を前記加工ヘッド本体に相対向して設
    けてなることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工ヘ
    ッド。
  3. 【請求項3】 前記上下用可動ブロックに外方へ突出し
    た操作レバーを設けると共に、この操作レバーを水平方
    向および上下方向へ移動せしめる切欠き溝を、前記加工
    ヘッド本体に設けてなることを特徴とする請求項1又は
    2記載のレーザ加工ヘッド。
JP10344490A 1998-12-03 1998-12-03 レーザ加工ヘッド Pending JP2000167682A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952819B2 (en) 2005-04-12 2011-05-31 Sony Corporation Optical device, light irradiation apparatus and light irradiation method
KR101373836B1 (ko) * 2012-05-18 2014-03-17 한국기계연구원 수직커팅용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치
JP2015205279A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 株式会社Wel−Ken レーザ加工装置用加工ヘッド
JP2019005795A (ja) * 2017-06-28 2019-01-17 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置

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