JP2001087884A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多関節ロボットの手首にレーザ発振器を備え
て構成しても、被加工物や治具等の接触による衝撃から
レーザ発振器を保護し得るレーザ加工装置を提供する。 【解決手段】 レーザ加工装置１０は、多関節ロボット
の手首部６０ａに固定される接続構造部３０を備えると
ころ、接続構造部３０を介してレーザ発振器４０と集光
光学系５０とを間接的に接続しながら、手首部６０ａに
両者を固定する。これにより、多関節ロボットの故障等
により集光光学系５０自体が被加工物Ｗや治具９５等に
接触しても、その接触による衝撃が、接続構造部３０の
介在によって集光光学系５０から直接、レーザ発振器４
０に伝わることがない。したがって、レーザ発振器４０
の性能劣化や故障を抑制できるから、多関節ロボットの
手首部６０ａにレーザ発振器４０を備えて構成しても、
被加工物Ｗや治具９５の接触による衝撃からレーザ発振
器４０を保護することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器を備
えた多関節ロボットによるレーザ加工装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多関節ロボットによるレーザ
加工装置には、図８に示すようなロボットの腕１０３に
レーザ発振器１０６を備えたレーザ加工装置１００や、
特開平５−１０４２７１号公報に開示される「円形穴加
工装置」等がある。

【０００３】図８に示すレーザ加工装置１００では、多
関節ロボットの腕１０３に取り付けられたレーザ発振器
１０６から発射するレーザ光を、多関節による加工動作
に応じて配置された複数のミラー１０５によって反射さ
せ、被加工物Ｗまで伝達する構成を採用している。ま
た、前述の公報に開示される「円形穴加工装置」では、
多関節による移動ロボットの手首部の先端に直接、レー
ザ加工装置（レーザ発振器を内蔵するもの）を固定する
とともに、このレーザ加工装置の出力ミラー側に集光光
学系を取り付けた構成を採用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すレーザ加工装置１００によると、腕１０３のレーザ
発振器１０６から発射したレーザ光は、複数のミラー１
０５によって反射されて被加工物Ｗまで伝達することか
ら、複数のミラー１０５相互間のアライメント、即ち鏡
面角度誤差に関する信頼性が、多関節動作に伴う振動や
歪み等によって低くならざるを得えず実用に適さないと
いう問題がある。この問題は、多関節ロボットの腕１０
３、手首、手１０４の中を通す光ファイバーによってレ
ーザ光を伝送すれば解決するように考えられるが、光フ
ァイバーによる減衰や光ファイバー自体が破損し易いこ
と、また比較的波長の長いＣＯ_２ レーザは光ファイバ
ーに通らないこと等を考慮すると、あまり現実的ではな
い。

【０００５】また、特開平５−１０４２７１号公報に開
示される「円形穴加工装置」によれば、移動ロボットの
手首部の先端に直接、レーザ加工装置を固定する構成を
採ることにより、ミラー１０５が不要になるため図８に
よるレーザ加工装置１００の前述した問題を解決してい
る。ところが、移動ロボットの故障や誤操作によりレー
ザ加工装置や集光光学系自体が被加工物や治具に接触し
た場合、レーザ加工装置本体に被加工物等が接触したと
きは勿論のこと、集光光学系に被加工物等が接触したと
きにも、レーザ加工装置本体に直接的に取り付けられた
集光光学系を介してレーザ加工装置本体にも衝撃が加わ
ることから、レーザ加工装置本体に機械的、光学的な歪
みを生ずる原因になる。したがって、集光光学系に被加
工物等が接触しても比較的高価なレーザ加工装置本体の
性能劣化や故障を招くことなるという新たなる問題が生
ずる。

【０００６】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、多関節
ロボットの手首にレーザ発振器を備えて構成しても、被
加工物や治具等の接触による衝撃からレーザ発振器を保
護し得るレーザ加工装置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、請求項１のレーザ加工装置では、レーザ発振器を備
えた多関節ロボットによるレーザ加工装置であって、レ
ーザ光を発射し得るレーザ発振器と、前記レーザ光の光
路上に位置し、前記レーザ光を集光し照射し得る集光部
と、多関節ロボットの手首に固定されるとともに、前記
レーザ発振器と前記集光部とが各々独立して取り付けら
れる接続構造部材と、を備えることを技術的特徴とす
る。

【０００８】また、請求項２のレーザ加工装置では、請
求項１において、前記接続構造部材は、前記レーザ発射
方向に平行な前記レーザ発振器の面に沿って配置される
とともに該面側から見た外縁形状が前記レーザ発振器の
ものより大きい発振器取付部と、前記発振器取付部から
前記レーザ光の光路を遮断する方向に突出するとともに
前記レーザ発射方向から見た外縁形状が前記レーザ発振
器のものよりも大きい集光部取付部と、を有することを
技術的特徴とする。

【０００９】さらに、請求項３のレーザ加工装置では、
請求項２において、前記発振器取付部と前記集光部取付
部とは、補強部により互いに固定されていることを技術
的特徴とする。

【００１０】さらにまた、請求項４のレーザ加工装置で
は、請求項１、２または３において、前記集光部による
レーザ照射方向は、前記手首の回転軸方向にほぼ一致す
ることを技術的特徴とする。

【００１１】請求項１の発明では、レーザ光を発射し得
るレーザ発振器と、レーザ光を集光し照射し得る集光部
とを備え、さらにこれらが各々独立して取り付けられ
て、多関節ロボットの手首に固定される接続構造部材を
備える。これにより、接続構造部材を介してレーザ発振
器と集光部とを間接的に接続しながら、多関節ロボット
の手首にこれらを固定することができる。

【００１２】請求項２の発明では、接続構造部材は、レ
ーザ発射方向に平行なレーザ発振器の面に沿って配置さ
れるとともに該面側から見た外縁形状がレーザ発振器の
ものより大きい発振器取付部と、発振器取付部からレー
ザ光の光路を遮断する方向に突出するとともにレーザ発
射方向から見た外縁形状がレーザ発振器のものよりも大
きい集光部取付部とを有する。これにより、発振器取付
部に取り付けたレーザ発振器が、発振器取付部の外周縁
より内側に位置することで、発振器取付部の外周方向か
ら接近する被加工物や治具等の接触を発振器取付部の外
縁によって阻止することができる。また発振器取付部に
取り付けたレーザ発振器が、レーザ発射方向から見て集
光部取付部の外周縁より内側に位置することで、集光部
取付部の方向から接近する被加工物や治具等の接触を集
光部取付部によって阻止することができる。

【００１３】請求項３の発明では、発振器取付部と集光
部取付部とは、補強部により互いに固定されている。こ
れにより、発振器取付部から突出する集光部取付部が、
例えば比較的変形し易い板形状であっても、その突出位
置、角度等の変動を抑制することができる。

【００１４】請求項４の発明では、集光部によるレーザ
照射方向は、多関節ロボットの手首の回転軸方向にほぼ
一致する。これにより、多関節ロボットの手に対する制
御方向とレーザ照射方向を一致させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ加工装置の
実施形態について図１〜図７を参照して説明する。ま
ず、本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全体構
成の概要を図２に基づいて説明する。図２に示すよう
に、レーザ加工装置１０は、主に、多関節ロボット６０
と、その手首部６０ａに取り付けられたレーザ加工ヘッ
ド２０とから構成されており、レーザ加工ヘッド２０の
ノズルから発射されるレーザ光を被加工物に照射して任
意箇所に孔あけや切断等の加工を施すものである。この
多関節ロボット６０は、例えば汎用の６軸ロボット等が
用いられ、図示しない制御装置による制御プログラムに
よって自動的に制御されるものである。なお、多関節ロ
ボット６０の手首部６０ａには、その手首回転軸βを中
心に回動自在な回動部６１が取り付けられており、また
この回動部６１にはプレート６２がボルト６３によって
固定されている。

【００１６】次に、レーザ加工ヘッド２０の構成を図
１、図３、図４に基づいて説明する。図１および図３に
示すように、レーザ加工ヘッド２０は、主に、接続構造
部３０，レーザ発振器４０、集光光学系５０、カバー３
６から構成されている。接続構造部３０は、長板状に形
成された鋼板からなる発振器取付プレート３２と、正方
形に近い矩形状に形成された鋼板からなる集光系取付プ
レート３４と構成されており、発振器取付プレート３２
の一端部に集光系取付プレート３４が発振器取付プレー
ト３２に対しほぼ垂直に立ち上がることでＬ字形状を形
成するように、両者がボルト３３によって組み付け固定
されている。

【００１７】発振器取付プレート３２は、その一方の面
に後述するレーザ発振器４０がボルト３８により取り付
けられるように平板状に形成されるとともに、他方の面
には前述した多関節ロボット６０の手首部６０ａがプレ
ート６２を介してボルト６５により取り付けられるよう
に平板状に形成されている。ここで、図４を参照して発
振器取付プレート３２の形状とレーザ発振器４０の面４
０ｋ側から見た外縁形状とを比較すると、同図(A) から
長方形状の発振器取付プレート３２の外縁形状の方が、
斜線部により表されたレーザ発振器４０の面４０ｋ側か
ら見た外縁形状４０ａよりも大きく設定されていること
がわかる。即ち、発振器取付プレート３２からレーザ発
振器４０がはみ出ることなく、レーザ発振器４０が発振
器取付プレート３２の外周縁３２ａより内側に位置する
ように、発振器取付プレート３２の形状が設定されてい
る。これにより、発振器取付プレート３２の外縁方向か
ら被加工物や治具等が接近しても、この発振器取付プレ
ート３２の外周縁３２ａによってその接近が阻止される
ことから、レーザ発振器４０に被加工物や治具等が直接
接触することを防止できる。

【００１８】一方、正方形に近い矩形状に形成される集
光系取付プレート３４には、図１および図３に示すよう
に、後述する集光光学系５０を取り付ける取付穴３４ａ
が偏心した位置に形成されている。このように偏心した
位置に取付穴３４ａを形成するのは、レーザ発振器４０
から発射されたレーザ光の光路Ｌ上に集光光学系５０を
位置させ集光系取付プレート３４に取り付けるためであ
る。ここでまた、図４を参照し、集光系取付プレート３
４の形状とレーザ発振器４０のレーザ発射方向から見た
外縁形状とを比較すると、同図(B) からほぼ正方形状の
集光系取付プレート３４の外縁形状の方が、斜線部によ
り表されたレーザ発振器４０のレーザ発射方向から見た
外縁形状４０ｂよりも大きく設定されていることがわか
る。即ち、集光系取付プレート３４からレーザ発振器４
０がはみ出ることなく、レーザ発振器４０が集光系取付
プレート３４の外周縁３４ｂより内側に位置するよう
に、集光系取付プレート３４の形状が設定されている。
これにより、集光系取付プレート３４の外縁方向から被
加工物や治具等が接近しても、この集光系取付プレート
３４の外周縁３４ｂによってその接近が阻止されること
から、レーザ発振器４０に被加工物や治具等が直接接触
することを防止できる。

【００１９】つまり、発振器取付プレート３２と集光系
取付プレート３４とをＬ字形状に組み合わせて接続構造
部３０を構成することによって、図４(C) に示すよう
に、発振器取付プレート３２と集光系取付プレート３４
とにより仕切られる仮想空間Ｘが形成されるため、この
仮想空間Ｘ内にレーザ発振器４０を位置させることで、
レーザ発振器４０に被加工物等が直接接触することを防
止できる。なお、本実施形態では、発振器取付プレート
３２および集光系取付プレート３４に鋼板を用いたが、
レーザ発振器４０および集光光学系５０を取り付けた状
態で撓み等の変形を生じないものであれば本発明ではこ
れに限られることはなく、例えばアルミニウム、チタ
ン、その他各種合金、樹脂、セラミック等からなるもの
であっても良い。またこれらの材料の選択により、接続
構造部３０の軽量化を図ることも可能になる。

【００２０】レーザ発振器４０は、光共振部４２、出力
部４４等から構成されている。光共振部４２は、レーザ
媒質で増幅される光ビームを正帰還させてレーザ発振を
実現し得る働きをする。レーザ媒質の種類により気体レ
ーザや固体レーザ等があり、気体レーザの代表的なもの
にＣＯ_２ レーザ、固体レーザの代表的なものにＹＡＧ
レーザがある。出力部４４は、光共振部４２により得ら
れたレーザ光を外部に向けて所定方向に導出する働きを
有する。これにより、出力部４４からは図１に示す一点
鎖線上にレーザ光の光路Ｌが形成される。このように構
成されるレーザ発振器４０は、前述した接続構造部３０
の発振器取付プレート３２の外周縁３２ａより内側に位
置するように複数のボルト３８によってねじ固定され
る。

【００２１】集光光学系５０は、主に、集光部本体５
１、導入部５３から構成されており、前述したレーザ発
振器４０から発射されたレーザ光を導入部５３から導入
し、集光部本体５１によってレーザビームを絞り込む働
きを有する。つまり、集光部本体５１の内部には、図示
しないビームエキスパンダと呼ばれるレンズ群、レーザ
ビームを絞り込む集光レンズ等が収容されており、これ
らによってレーザビームがピンポイント状に絞り込まれ
る。これにより、レーザビームのエネルギ密度が増加す
るので、整ったレーザ加工面が形成され得る。また、集
光部本体５１内には、アシストガスと呼ばれる加圧ガス
が図示しないチューブによって導入されており、集光部
本体５１の端部にボルト５９で取り付けられるノズル５
７の照射孔５８からレーザビームとともに被加工物に対
して噴射される。これにより、レーザ加工の際に生ずる
被加工物の切り屑等がアシストガスによって吹き飛ばさ
れる。

【００２２】このように構成される集光光学系５０は、
前述した接続構造部３０の集光系取付プレート３４の取
付穴３４ａに通されて、集光系取付プレート３４の外周
縁３４ｂよりも内側に位置するように複数のボルト５５
によってねじ固定される。また集光光学系５０は、接続
構造部３０にのみ固定され、レーザ発振器４０には一切
固定されていない。つまり、接続構造部３０を介してレ
ーザ発振器４０と集光光学系５０とを間接的に接続して
いるにすぎない。これにより、レーザ発振器４０の光路
Ｌ上に集光光学系５０が位置しても、両者は直接接続さ
れることなく、接続構造部３０によって多関節ロボット
６０の手首部６０ａに固定されているので、多関節ロボ
ット６０の故障や誤操作により集光光学系５０自体が被
加工物や治具等に接触しても、その接触による衝撃が、
接続構造部３０の介在によって集光光学系５０から直
接、レーザ発振器４０に伝わることがなく、また集光光
学系５０の接触による衝撃によってレーザ発振器４０自
体に機械的な歪み等を与えない。したがって、集光光学
系５０が被加工物等に接触しても、その衝撃によるレー
ザ発振器４０の性能劣化や故障を抑制することができ
る。

【００２３】なお、レーザ発振器４０の出力部４４と集
光光学系５０の導入部５３との間の光路Ｌの途中に一つ
以上のミラーを介在させても良い。これにより、光路Ｌ
を光学的に延長させることができるので、光路Ｌが延長
された分、レーザビームの幅が拡がることから、集光部
本体５１に内装された集光レンズによる絞り込みを一層
高めることができる。したがって、さらに絞り込まれた
よりシャープなレーザビームを得る効果がある。

【００２４】カバー３６は、薄板状の鋼板等をコ字形状
に折り曲げて形成されており、前述した発振器取付プレ
ート３２と集光系取付プレート３４とにより仕切られて
形成される仮想空間Ｘ（図４(C) 参照）を覆うように接
続構造部３０にボルト３７により取り付けられている。
これにより、外部からこの仮想空間Ｘ内に異物等が侵入
することを防止するとともに、接続構造部３０だけでは
防ぐことのできない接続構造部３０の外縁方向以外から
接近する物体がレーザ発振器４０や集光光学系５０の一
部に接触することを防止することができる。また、カバ
ー３６は、ボルト３７によって発振器取付プレート３２
と集光系取付プレート３４の双方の側面に固定されるこ
とから（図１参照）、発振器取付プレート３２からほぼ
垂直立ち上がる集光系取付プレート３４に対し、いわゆ
る筋交いの役割を果たす。これにより、集光系取付プレ
ート３４の位置や角度等の変動を抑制することができる
ため、集光系取付プレート３４に取り付けられた集光光
学系５０の位置や角度の変動を抑制し、集光系取付プレ
ート３４に多少の外力が加わっても集光光学系５０の位
置や角度をレーザ光の光路Ｌに一致させたまま保持する
ことができる。

【００２５】なお、カバー３６の代わりに補強部とし
て、発振器取付プレート３２と集光系取付プレート３４
との間に、三角板形状に形成されたアングル部を両者に
固定しても良い。即ち、組み合わせることによりＬ字形
状を形成する発振器取付プレート３２と集光系取付プレ
ート３４との側面に三角板形状のアングル部を固定して
も、いわゆる筋交いの役割をこのアングル部に持たせる
ことができるので、これによっても、集光系取付プレー
ト３４の位置や角度等の変動を抑制することができる。
したがって、カバー３６と同様に、集光系取付プレート
３４に多少の外力が加わっても集光光学系５０の位置や
角度をレーザ光の光路Ｌに一致させたまま保持すること
ができる。

【００２６】続いて、レーザ加工ヘッド２０の改変例を
図５および図６に基づいて説明する。なお、前述したレ
ーザ加工ヘッド２０と実質的に同一の構成部分には同一
符号を付す。図５および図６に示すレーザ加工ヘッド１
２０は、前述したレーザ加工ヘッド２０に対しアタッチ
メント７０を装着することによって、多関節ロボット６
０の手首部６０ａの取付方向を９０度変化させたもので
ある。即ち、レーザ加工ヘッド１２０は、多関節ロボッ
ト６０の手首回転軸β方向にレーザ照射方向を一致させ
ている点がレーザ加工ヘッド２０と異なる。

【００２７】図５に示すように、アタッチメント７０
は、ベースプレート７１、手首プレート７３、Ｌアング
ル部７５により構成されており、長板状のベースプレー
ト７１に対しほぼ直角にベースプレート７１とともにＬ
字形状を形成するように手首プレート７３が取り付けら
れている。そして、ベースプレート７１と手首プレート
７３との間に、Ｌ字形状に形成されたＬアングル部７５
が筋交い状態に両者に固定されている。即ち、直角三角
形でいうところの垂辺と底辺をベースプレート７１と手
首プレート７３とにより構成し、斜辺をＬアングル部７
５によって構成するように、ベースプレート７１と手首
プレート７３とにＬアングル部７５が溶接等により固定
されている。

【００２８】このように構成したアタッチメント７０の
ベースプレート７１側を接続構造部３０を構成する発振
器取付プレート３２にボルト７６により取り付ける一方
で、手首プレート７３側に多関節ロボット６０の手首部
６０ａをボルト６５により取り付けることによって、発
振器取付プレート３２に対して垂直に立ち上がった面、
即ち集光系取付プレート３４と平行な面に手首部６０ａ
が取り付けられる。これにより、多関節ロボット６０の
手首回転軸β方向とレーザ照射方向軸（光路Ｌの延びる
方向）Ｌ’とを一致させることができる。また、図６に
示すように、レーザ照射方向軸Ｌ’と手首回転軸βとを
多関節ロボット６０の腕中心軸αを交わるように位置さ
せるように接続構造部３０の取付位置を設定することに
よって、手首回転軸β方向とレーザ照射方向軸Ｌ’とを
一致させながら、しかも腕中心軸αに沿ってレーザ照射
方向を制御することができる。

【００２９】ここで、レーザ加工ヘッド１２０を備えた
レーザ加工装置１０の稼働状態を図７に基づいて説明す
る。図７は、レーザ加工装置１０を設置したレーザ孔あ
け加工室９０の概要を示すものである。このレーザ孔あ
け加工室９０の一方側の壁９１には、窓９１ａが形成さ
れており、シャッター９２により開閉自在に構成されて
いる。またこの窓９１ａを使ってターンテーブル９３が
レーザ孔あけ加工室９１の内外に跨って設置されてお
り、このターンテーブル９３のワーク受け治具９４上に
は孔あけ加工がなされる被加工物Ｗが載置されている。
またワーク受け治具９４には、孔あけ加工により生ずる
切り屑等を吸引する集塵ダクト９６が接続されており、
レーザ孔あけ加工室９１の外部に設置された集塵機９７
によって集められる。そして、レーザ孔あけ加工室９１
のほぼ中央にはレーザ加工装置１０が設置されており、
３次元で任意の方向に移動可能な手首部６０ａにレーザ
加工ヘッド１２０を備えている。

【００３０】このため、ワーク受け治具９４上の載置さ
れた被加工物Ｗに対して、任意の位置に孔あけ加工する
ことができる一方で、多関節ロボット６０の故障やプロ
グラムミスによる誤動作等により、被加工物Ｗやその周
囲に位置する治具９５、壁９１等にレーザ加工ヘッド１
２０が接触するおそれがある。つまり、被加工物Ｗの位
置ずれによってレーザ加工ヘッド１２０の先端、即ちノ
ズル５７に被加工物Ｗ自体が接触する場合があるほか、
多関節ロボット６０の誤動作による予期せぬ腕等の旋回
によりレーザ加工ヘッド１２０の接続構造部３０自体が
治具９５や壁９１に接触する場合がある。

【００３１】しかしながら、このような事態が生じても
本実施形態に係るレーザ加工ヘッド２０、１２０では、
レーザ発振器４０と集光光学系５０とは、接続構造部３
０を介して間接的に接続されているので、被加工物Ｗの
接触による集光光学系５０が受けた衝撃が接続構造部３
０の介在によってレーザ発振器４０に直接伝わることが
なく、また前述の如く発振器取付プレート３２と集光系
取付プレート３４とにより仕切られて形成される仮想空
間Ｘ内にレーザ発振器４０を位置させているので、レー
ザ発振器４０に治具９５や壁９１等が直接接触すること
がない。したがって、上述した事態が生じても、被加工
物Ｗ、治具９５、壁９１等の接触による衝撃からレーザ
発振器４０の性能劣化や故障を抑制することができる。

【００３２】以上説明したように、本実施形態に係るレ
ーザ加工装置１０によると、レーザ光を発射し得るレー
ザ発振器４０と、レーザ光を集光し照射し得る集光光学
系５０とを備え、さらにこれらが各々独立して取り付け
られて、多関節ロボット６０の手首部６０ａに固定され
る接続構造部３０を備えるところ、接続構造部３０を介
してレーザ発振器４０と集光光学系５０とを間接的に接
続しながら、多関節ロボット６０の手首部６０ａに両者
を固定することができる。これにより、多関節ロボット
６０の故障や誤操作により集光光学系５０自体が被加工
物Ｗや治具９５等に接触しても、その接触による衝撃
が、接続構造部３０の介在によって集光光学系５０から
直接、レーザ発振器４０に伝わることがないため、集光
光学系５０の接触による衝撃によってレーザ発振器４０
自体に機械的な歪み等を与えない。したがって、集光光
学系５０が被加工物Ｗや治具９５等に接触しても、その
衝撃によるレーザ発振器４０の性能劣化や故障を抑制す
ることができるから、多関節ロボット６０の手首部６０
ａにレーザ発振器４０を備えて構成しても、被加工物Ｗ
や治具９５の接触による衝撃からレーザ発振器４０を保
護し得る効果がある。

【００３３】また、本実施形態に係るレーザ加工装置１
０によると、接続構造部３０は、レーザ発射方向に平行
なレーザ発振器４０の面４０ｋに沿って配置されるとと
もにこの面４０ｋ側から見た外縁形状４０ａがレーザ発
振器４０のものより大きい発振器取付プレート３２と、
発振器取付プレート３２からレーザ光の光路Ｌを遮断す
る方向に突出するとともにレーザ発射方向から見た外縁
形状４０ｂがレーザ発振器４０のものよりも大きい集光
系取付プレート３４とを有する。つまり、発振器取付プ
レート３２に取り付けたレーザ発振器４０が、発振器取
付プレート３２の外周縁３２ａより内側に位置すること
で、発振器取付プレート３２の外周方向から接近する被
加工物Ｗや治具９５等の接触を発振器取付プレート３２
の外周縁３２ａによって阻止することができ、また発振
器取付プレート３２に取り付けたレーザ発振器４０が、
レーザ発射方向から見て集光系取付プレート３４の外周
縁外周縁３４ｂより内側に位置することで、集光系取付
プレート３４の方向から接近する被加工物Ｗや治具９５
等の接触を集光系取付プレート３４によって阻止するこ
とができる。

【００３４】これにより、多関節ロボット６０の故障や
誤操作等によって、発振器取付プレート３２の外周方向
や集光系取付プレート３４の方向から被加工物Ｗや治具
９５等が接触するような事態が発射しても、発振器取付
プレート３２や集光系取付プレート３４によりレーザ発
振器４０への接触を阻止することができる。つまり、接
続構造部３０の外周縁３２ａ、３４ｂによって被加工物
Ｗや治具９５等がレーザ発振器４０に直接接触すること
を防止することができる。したがって、被加工物Ｗや治
具９５等に接続構造部３０が接触しても、その衝撃によ
るレーザ発振器４０の性能劣化や故障を抑制することが
できるから、多関節ロボット６０の手首部６０ａにレー
ザ発振器４０を備えて構成しても、被加工物Ｗや治具９
５の接触による衝撃からレーザ発振器４０を保護し得る
効果がある。

【００３５】さらに、本実施形態に係るレーザ加工装置
１０によると、発振器取付プレート３２と集光系取付プ
レート３４とは、カバー３６により互いに固定されてい
るところ、発振器取付プレート３２から突出する集光系
取付プレート３４が、例えば比較的変形し易い板形状で
あっても、その突出位置、角度等の変動を抑制すること
ができる。これにより、集光系取付プレート３４に取り
付けられた集光光学系５０の位置や角度の変動を抑制し
得るため、集光系取付プレート３４に多少の外力が加わ
っても集光光学系５０の位置や角度をレーザ光の光路Ｌ
に一致させたまま保持することができる。したがって、
被加工物Ｗや治具９５が集光系取付プレート３４に接触
しても、その衝撃により生じ得る集光光学系５０の位置
変動や角度変動を抑制し得る効果もある。

【００３６】さらにまた、本実施形態に係るレーザ加工
装置１０によると、集光光学系５０によるレーザ照射方
向軸Ｌ’は、多関節ロボット６０の手首回転軸βにほぼ
一致するところ、多関節ロボット６０の手首部６０ａに
対する制御方向とレーザ照射方向を一致させることがで
きる。これにより、多関節ロボット６０の手首部６０ａ
を制御するのと同様の方向でレーザを照射する方向を制
御することができるため、多関節ロボット６０の制御プ
ログラムの作成に際し、手首部６０ａを制御する方向感
覚でレーザ照射の方向を設定することができる。したが
って、レーザ加工における制御プログラムの作成を容易
にし得る効果もある。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明では、レーザ光を発射し
得るレーザ発振器と、レーザ光を集光し照射し得る集光
部とを備え、さらにこれらが各々独立して取り付けられ
て、多関節ロボットの手首に固定される接続構造部材を
備えるところ、接続構造部材を介してレーザ発振器と集
光部とを間接的に接続しながら、多関節ロボットの手首
にこれらを固定することができる。これにより、多関節
ロボットの故障や誤操作により集光部自体が被加工物や
治具等に接触しても、その接触による衝撃が、接続構造
部材の介在によって集光部から直接、レーザ発振器に伝
わることがないため、集光部の接触による衝撃によって
はレーザ発振器自体に機械的な歪み等を与えない。した
がって、集光部が被加工物や治具等に接触しても、その
衝撃によるレーザ発振器の性能劣化や故障を抑制するこ
とができるから、多関節ロボットの手首にレーザ発振器
を備えて構成しても、被加工物や治具の接触による衝撃
からレーザ発振器を保護し得る効果がある。

【００３８】請求項２の発明では、接続構造部材は、レ
ーザ発射方向に平行なレーザ発振器の面に沿って配置さ
れるとともに該面側から見た外縁形状がレーザ発振器の
ものより大きい発振器取付部と、発振器取付部からレー
ザ光の光路を遮断する方向に突出するとともにレーザ発
射方向から見た外縁形状がレーザ発振器のものよりも大
きい集光部取付部とを有するところ、発振器取付部に取
り付けたレーザ発振器が、発振器取付部の外周縁より内
側に位置することで、発振器取付部の外周方向から接近
する被加工物や治具等の接触を発振器取付部の外縁によ
って阻止することができる。また発振器取付部に取り付
けたレーザ発振器が、レーザ発射方向から見て集光部取
付部の外周縁より内側に位置することで、集光部取付部
の方向から接近する被加工物や治具等の接触を集光部取
付部によって阻止することができる。これにより、多関
節ロボットの故障や誤操作等によって、発振器取付部の
外周方向や集光部取付部の方向から被加工物や治具等が
接触するような事態が発射しても、発振器取付部や集光
部取付部によりレーザ発振器への接触を阻止することが
できる。つまり、接続構造部材の外縁によって被加工物
や治具等がレーザ発振器に直接接触することを防止する
ことができる。したがって、被加工物や治具等に接続構
造部材が接触しても、その衝撃によるレーザ発振器の性
能劣化や故障を抑制することができるから、多関節ロボ
ットの手首にレーザ発振器を備えて構成しても、被加工
物や治具の接触による衝撃からレーザ発振器を保護し得
る効果がある。

【００３９】請求項３の発明では、発振器取付部と集光
部取付部とは、補強部により互いに固定されているとこ
ろ、発振器取付部から突出する集光部取付部が、例えば
比較的変形し易い板形状であっても、その突出位置、角
度等の変動を抑制することができる。これにより、集光
部取付部に取り付けられた集光部の位置や角度の変動を
抑制し得るため、集光部取付部に多少の外力が加わって
も集光部の位置や角度をレーザ光の光路に一致させたま
ま保持することができる。したがって、被加工物や治具
が集光部取付部に接触しても、その衝撃により生じ得る
集光部の位置変動や角度変動を抑制し得る効果もある。

【００４０】請求項４の発明では、集光部によるレーザ
照射方向は、多関節ロボットの手首の回転軸方向にほぼ
一致するところ、多関節ロボットの手に対する制御方向
とレーザ照射方向を一致させることができる。これによ
り、多関節ロボットの手を制御するのと同様の方向でレ
ーザを照射する方向を制御することができるため、多関
節ロボットの制御プログラムの作成に際し、ロボットの
手を制御する方向感覚でレーザ照射の方向を設定するこ
とができる。したがって、レーザ加工における制御プロ
グラムの作成を容易にし得る効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置のヘ
ッド部を示す側面図である。

【図２】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成の
概要を示す説明図である。

【図３】本実施形態に係るレーザ加工装置のヘッド部を
示す平面図である。

【図４】本実施形態のヘッド部を構成するレーザ発振器
および接続構造部材のそれぞれの外縁形状の大小関係を
示す模式図で、図４(A) はレーザ発振器の面側から見た
もの、図４(B) は同図(A) に示すＢ矢印の方向から見た
もの、図４(C) は同図(B) に示すＣ矢印方向から見たも
のである。

【図５】本実施形態の改変例に係るレーザ加工装置のヘ
ッド部を示す側面図である。

【図６】図５に示すIV方向矢視による側面図である。

【図７】本実施形態に係るレーザ加工装置を設置したレ
ーザ孔あけ加工室の概要を示す説明図である。

【図８】従来の多関節ロボットによるレーザ加工装置の
模式的な斜視図である。

【符号の説明】

１０ レーザ加工装置 ２０ レーザ加工ヘッド ３０ 接続構造部 （接続構造部材） ３２ 発振器取付プレート（発振器取付部） ３２ａ 外周縁３２ａ （発振器取付部の外形） ３４ 集光系取付プレート（集光部取付部） ３４ａ 外周縁３４ｂ （集光部取付部の外形） ３６ カバー （補強部） ４０ レーザ発振器 ４０ａ 外縁形状 （レーザ発振器の面側から
見た外縁形状） ４０ｂ 外縁形状 （レーザ発射方向から見た
外縁形状） ４０ｋ 面 （レーザ発振器の面） ５０ 集光光学系 （集光部） ５７ ノズル ６０ 多関節ロボット ６０ａ 手首部 （多関節ロボットの手首） ７０ アタッチメント Ｌ 光路 Ｘ 仮想空間 α 腕中心軸 β 手首回転軸 （手首の回転軸）

フロントページの続き (72)発明者 小幡 省吾 愛知県刈谷市一里山町金山100番地 トヨ タ車体株式会社内 Ｆターム(参考） 3F060 AA05 BA00 HA01 4E068 CE05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器を備えた多関節ロボットに
   よるレーザ加工装置であって、 レーザ光を発射し得るレーザ発振器と、 前記レーザ光の光路上に位置し、前記レーザ光を集光し
   照射し得る集光部と、 多関節ロボットの手首に固定されるとともに、前記レー
   ザ発振器と前記集光部とが各々独立して取り付けられる
   接続構造部材と、 を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 前記接続構造部材は、 前記レーザ発射方向に平行な前記レーザ発振器の面に沿
   って配置されるとともに該面側から見た外縁形状が前記
   レーザ発振器のものより大きい発振器取付部と、 前記発振器取付部から前記レーザ光の光路を遮断する方
   向に突出するとともに前記レーザ発射方向から見た外縁
   形状が前記レーザ発振器のものよりも大きい集光部取付
   部と、 を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装
   置。
3. 【請求項３】 前記発振器取付部と前記集光部取付部と
   は、補強部により互いに固定されていることを特徴とす
   る請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 【請求項４】 前記集光部によるレーザ照射方向は、前
   記手首の回転軸方向にほぼ一致することを特徴とする請
   求項１、２または３記載のレーザ加工装置。