JP2001293589A

JP2001293589A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP2001293589A
Application number: JP2000109636A
Authority: JP
Inventors: Norio Karube; 規夫軽部; Atsushi Watanabe; 淳渡辺; Nobuaki Iehisa; 信明家久; Akihiro Terada; 彰弘寺田; Mitsuhiro Okuda; 満廣奥田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-23
Anticipated expiration: 2020-04-11
Also published as: JP3421633B2; EP1162024A3; DE60103812T2; US6555784B2; EP1162024B1; EP1162024A2; DE60103812D1; US20010042737A1

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ加工装置におけるレーザ光伝送ネット
ワークの簡素化。【解決手段】グループＧ１、Ｇ２にグループ分けされ
たレーザ発生装置ＬＳ＃１１〜ＬＳ＃２５の各出力光は
合流装置ＦＣ１、ＦＣ２で削減された本数の光ファイバ
Ｈ１、Ｈ２で最上流のレーザ光取出し口ＯＰ１まで伝送
される。レーザ光取出し口ＯＰ１以降は光ファイバＨ３
による伝送が行なわれる一方、支線ファイバＦＦ１、Ｆ
Ｆ８他へのレーザ光分配がレーザ光取出し口ＯＰ２〜Ｏ
Ｐ８を使って行なわれる。各支線ファイバから供給され
るレーザ光は、各ロボットＲＢ１〜ＲＢ８に支持された
加工ツールＴＬ１、ＴＬ８他で集光され、加工に使用さ
れる。レーザ発生装置として発振波長や偏光特性の異な
るものを用意し、各レーザ発生装置の出力レベルを制御
すれば、ブレンド比率を可変調整することが出来る。レ
ーザ光取出し口ＯＰ１他における分配率を調整すること
も出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工ツールから出
力されるレーザビームを用いて例えば自動車の製造ライ
ンにおける溶接、切断等の加工を行なうレーザ加工装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特に自動車の溶接ラインにおい
て、ＹＡＧレーザを光エネルギ供給源とするレーザ加工
が適用されるケースが増えている。これは、車体の設計
上、レーザ溶接はスポット溶接に比べて高剛性化、軽量
化を容易にするという利点があることによる。

【０００３】レーザ光をワークに向けて放射する加工ツ
ールの位置決めについては、既に、専用の位置決め装置
や移動軌跡のプログラミングが可能なロボットを用いる
ことが提案されている。また、複数のレーザ発生装置を
用意し、複数の溶接を行なう場所へレーザ光を光学式分
配装置を利用して分配供給するライン構成をも考慮した
例（特開平４−２３８６８９号公報）も報告されてい
る。

【０００４】しかし、例えば実際の自動車車体の加工ラ
インで使用する場合に、光ファイバのネットワークを簡
略化し、効率的にレーザ出力をラインに提供出来るよう
に自動化されたレーザ加工装置を得るには至っていな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の主た
る目的は、例えば実際の自動車車体の加工ラインで使用
する場合に、光ファイバのネットワークを簡略化し、効
率的にレーザ出力をラインに提供出来るように自動化さ
れたレーザ加工装置を得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発生装
置と、レーザ光を集光する加工ツールと、該加工ツール
を所望の軌跡で移動させるツール移動手段と、前記レー
ザ発生装置と前記加工ツールを結び前記レーザ発生装置
から出射されたレーザ光を加工ツールに導く光ファイバ
を備えたレーザ加工装置について、以下の態様で改良を
施すことによって上記課題を達成するものである。

【０００７】本発明に従ったレーザ加工装置において
は、レーザ加工装置を構成するために、複数のレーザ発
生装置が配置され、１つ以上の加工ツールと該加工ツー
ルを支持する加工ツール移動手段が設けれられる。

【０００８】そして、更に、複数のレーザ発生装置から
出射されたレーザ光の全部または一部を合流させること
により、前記レーザ発生装置よりも少ない数の光ファイ
バに入射させる手段と、該少ない数の光ファイバにより
導かれたレーザ光を複数のレーザ光取出し口に分配する
手段とが設けられ、レーザ光取出し口に分配されたレー
ザ光が前記加工ツールで集光され加工が行われるように
なっている。

【０００９】複数のレーザ発生装置を複数のグループに
分けて、各グループ毎にレーザ光の全部または一部を合
流させて、グループ毎にそのグループのレーザ発生装置
より少ない数の光ファイバに入射させ、その光ファイバ
により導かれたレーザ光を複数のレーザ光取出し口に分
配するようにしても良い。

【００１０】複数のレーザ発生装置から射出するレーザ
光をレーザ発生装置よりも少ない数の光ファイバに入射
させるに際しては、レーザ光の偏光方向の差異及びレー
ザ光波長の差異の内の少なくとも一方を利用したレーザ
光重畳用光学素子を利用することが出来る。

【００１１】また、レーザ加工を行なう複数の加工ツー
ルにおけるレーザ出力の総量に応じて各レーザ発生装置
の出力量を増減させるようになっていることも好まし
い。更に、ツール移動手段は、レーザ光取出し口に分配
されているレーザ光出力に応じてレーザ加工速度を変更
する手段を備えていることも好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の１つの実施形態
について説明するための概観図である。同図に示したよ
うに、本実施形態のレーザ加工装置は、５台のレーザ発
生装置ＬＳ＃１〜ＬＳ＃５と、各レーザ発生装置から供
給されるレーザ光を集光して加工を行なう８個の加工ツ
ールＴＬ１〜ＴＬ８（ＴＬ２〜ＴＬ７は符号描示を省
略）と、それぞれ１つの加工ツールを取り付けたロボッ
トＲＢ１〜ＲＢ８と、レーザ光合流装置ＦＣ１を備えて
いる。

【００１３】レーザ発生装置には、いわゆるＹＡＧレー
ザ発振器が多く利用されるが、場合によっては他種のレ
ーザ発振器も使用され得る。また、各レーザ発生装置Ｌ
Ｓ＃１〜ＬＳ＃５の発振波長、偏光特性、最大出力等
は、同一の場合、異なる場合の合いずれも有り得る（後
述の図３の例を参照）。

【００１４】ロボットＲＢ１〜ＲＢ８は、各ロボットに
接続されたロボットコントローラ（図１では不図示：後
述図６参照）で制御される通常のものである。各ロボッ
トはそれぞれ教示された加工プログラムに従って、加工
ツールＴＬ１〜ＴＬ８を所望の軌跡に沿って移動させ
る。加工プログラムデータには、移動命令の他に、加工
開始／終了、加工開始／終了、加工速度指定／変更等の
命令及び関連パラメータが含まれている。

【００１５】加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８は、ワークＷ上
の所要の加工個所についてレーザビームを用いた加工を
行なう。加工の種類としては、溶接、切断等がある。ワ
ークＷは、典型的には製造ライン上で位置決めされた車
体であるが、用途に応じて他のワークＷが加工対象物と
されることは言うまでもない。

【００１６】加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８と、それらの移
動手段であるロボットＲＢ１〜ＲＢ８は、ワークＷの周
辺に配置される。これらのものが配置される場所を加工
ステーションＰＳＴと呼ぶ。

【００１７】これに対して、加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８
に対するレーザ光の供給源となるレーザ発生装置ＬＳ＃
１〜ＬＳ＃５は、加工ステーションＰＳＴとは別の場所
にまとめて設置されている。この場所をレーザステーシ
ョンＬＳＳと呼ぶ。レーザステーションＬＳＳ内に設置
されたレーザ発生装置ＬＳ＃１〜ＬＳ＃５の各出力光は
短尺の光ファイバＧにより、レーザ光合流装置ＦＣ１の
入力側に導かれる。レーザ光合流装置ＦＣ１の出力側に
は、１本の光ファイバ（母線光ファイバ）Ｆ１が接続さ
れ、この光ファイバＦ１によりレーザ発生装置ＬＳ＃１
〜ＬＳ＃５の出力光がまとめて伝送される。

【００１８】更に、光ファイバＦ１の適所には、レーザ
光取出し口ＯＰ１〜ＯＰ８が設けられている。各レーザ
光取出し口ＯＰ１〜ＯＰ８は、支線ファイバＦＦ１〜Ｆ
Ｆ８（ＦＦ２〜ＦＦ７は符号描示を省略）を介して各加
工ツールＴＬ１〜ＴＬ８にレーザ光を分配供給する。

【００１９】図１に示した配置に代えて、複数のレーザ
を２つ以上のグループに分けて使用することも出来る。
その場合、各グループ毎に合流装置と１本のファイバ
（準母線光ファイバ）を設け、それらファイバの出力光
を更に１本の光ファイバ（母線光ファイバ）に合流させ
る。そして、この母線ファイバの適所に必要数（加工ツ
ール数）のレーザ光取出し口を設け、そこから各支線光
ファイバを経て各加工ツールに光を分配、供給すること
が出来る。

【００２０】図２に、そのようなグループ分けを行なっ
た１つの実施形態を示した。なお、符号については適宜
図１の例で用いたものを共用する。図２を参照すると、
レーザ加工装置は、レーザステーションＬＳＴに設置さ
れた１０台のレーザ発生装置ＬＳ＃１１〜ＬＳ＃１５、
ＬＳ＃２１〜ＬＳ＃２５と、各レーザ発生装置から供給
されるレーザ光を集光して加工ステーションＰＳＳで加
工を行なう８個の加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８（ＴＬ２〜
ＴＬ７は符号描示を省略）と、それぞれ１つの加工ツー
ルを取り付けたロボットＲＢ１〜ＲＢ８と、レーザ光合
流装置ＦＣ１、ＦＣ２を備えている。

【００２１】図１に示した実施形態の場合と同様、レー
ザ発生装置にはいわゆるＹＡＧレーザ発振器が多く利用
されるが、場合によっては他種のレーザ発振器も使用さ
れ得る。また、各レーザ発生装置ＬＳ＃１１〜ＬＳ＃１
４、ＬＳ＃２１〜ＬＳ＃２５の発振波長、偏光特性、最
大出力等は、同一の場合、異なる場合いずれも有り得
る。

【００２２】また、ロボットＲＢ１〜ＲＢ８は、各ロボ
ットに接続されたロボットコントローラ（図２では不図
示：後述図６参照）で制御される通常のものである。各
ロボットはそれぞれ教示された加工プログラムに従っ
て、加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８を所望の軌跡に沿って移
動させる。加工プログラムデータには、移動命令の他
に、加工開始／終了、加工速度指定／変更等の命令及び
関連パラメータが含まれている。

【００２３】加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８は、ワークＷ上
の所要の加工個所についてレーザビームを用いた加工を
行なう。加工の種類としては、溶接、切断等がある。ワ
ークＷは、典型的には製造ライン上で位置決めされた車
体であるが、用途に応じて他のワークＷが加工対象物と
されることは言うまでもない。

【００２４】図中に符号Ｇ１、Ｇ２で示したように、計
１０台のレーザ発生装置は、第１グループＧ１に属する
ＬＳ＃１１〜ＬＳ＃１４と、第２グループＧ２に属する
ＬＳ＃２１〜ＬＳ＃２５に分けられている。各レーザ発
生装置の発振波長、偏光特性、最大出力等は、同一の場
合、異なる場合のいずれも有り得る。

【００２５】グループＧ１に属するレーザ発生装置ＬＳ
＃１１〜ＬＳ＃１５の各出力光はレーザ光合流装置ＦＣ
１の入力側に導かれる。同様に、グループＧ２に属する
レーザ発生装置ＬＳ＃２１〜ＬＳ＃２５の各出力光はレ
ーザ光合流装置ＦＣ２の入力側に導かれる。

【００２６】そして、レーザ光合流装置ＨＣ１の出力側
には１本の光ファイバ（準母線光ファイバ）Ｈ１が接続
される一方、レーザ光合流装置ＨＣ２の出力側には別の
１本の光ファイバ（準母線光ファイバ）Ｈ２が接続され
ている。

【００２７】光ファイバＨ１、Ｈ２でそれぞれ伝送され
たグループＧ１、Ｇ２の出力光は、合流装置を介しても
う１本の光ファイバ（母線光ファイバ）Ｈ３に渡され
る。図１に示した実施形態では、最上流のレーザ光取出
し口ＯＰ１が合流装置を兼ねている。

【００２８】この最上流のレーザ光取出し口ＯＰ１以
下、計８個のレーザ光取出し口が設けられている。各レ
ーザ光取出し口ＯＰ１〜ＯＰ８は、支線ファイバＦＦ１
〜ＦＦ８（ＦＦ２〜ＦＦ７は符号描示を省略）を介して
各加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８にレーザ光を分配供給す
る。

【００２９】レーザ光の合流装置については、例えば図
３に示した構成を持つものが本発明で使用可能である。
ここでは、特性の異なる３台のレーザ発生装置ＬＳ＃１
〜ＬＳ＃３の出力光を合流させ、１本の光ファイバ５０
に入射させる場合について説明する。

【００３０】図中に記したように、本例で使用されてい
るレーザ発生装置ＬＳ＃１〜ＬＳ＃３の出力レーザ光Ｌ
Ｂ１〜ＬＢ３は、互いに異なる特性を有している。即
ち、出力レーザ光ＬＢ１は発振波長１．０６μｍのＰ偏
光、出力レーザ光ＬＢ２は発振波長１．０６μｍのＳ偏
光、出力レーザ光ＬＢ３は発振波長１．０３μｍのＰ偏
光である。

【００３１】これに対応して、上下方向に整列配置され
た光学素子１０、２０、３０は、以下のように設計され
ている。先ず光学素子１０は４５度傾斜した反射面１１
を持つ反射器で、反射面１１は出力レーザ光ＬＢ１
（１．０６μｍ：Ｐ偏光）に対して高反射率を示す鏡面
である。

【００３２】また、光学素子２０は２個の３角プリズム
の斜面同士を接合した形態を持つ素子で、接合部には出
力レーザ光ＬＢ１（１．０６μｍ：Ｐ偏光）に対して高
透過率を示す一方、出力レーザ光ＬＢ２（１．０６μ
ｍ：Ｓ偏光）に対しては高反射率を示す多層膜２１が形
成されている。

【００３３】更に、光学素子３０も２個の３角プリズム
の斜面同士を接合した形態を持つ素子で、接合部には出
力レーザ光ＬＢ１、ＬＢ２（１．０６μｍ）に対して高
透過率を示す一方、出力レーザ光ＬＢ３（１．０３μ
ｍ）に対しては高反射率を示す多層膜３１が形成されて
いる。

【００３４】レーザ発生装置ＬＳ＃１の出力レーザ光Ｌ
Ｂ１は、光学素子１０の反射面１１で反射され、光学素
子２０の多層膜２１に背面側から入射する。膜２１を透
過した成分は更に光学素子３０の多層膜３１に背面側か
ら入射し、同膜３１を透過した成分が集光レンズ４０で
集光され、出力側に配置された光ファイバ５０の一端に
入射する。

【００３５】レーザ発生装置ＬＳ＃２の出力レーザ光Ｌ
Ｂ２は、光学素子２０の多層膜２１に正面側から入射す
る。膜２１で反射した成分は更に光学素子３０の多層膜
３１に背面側から入射し、同膜３１を透過した成分が集
光レンズ４０で集光され、出力側に配置された光ファイ
バ５０の一端に入射する。

【００３６】更に、レーザ発生装置ＬＳ＃３の出力レー
ザ光ＬＢ３は、光学素子３０の多層膜３１に正面側から
入射する。同膜３１で反射した成分は集光レンズ４０で
集光され、出力側に配置された光ファイバ５０の一端に
入射する。

【００３７】入力側のレーザ発生装置び台数が４台、５
台・・と増えた場合には、光学素子２０、３０と同様の
素子を追加した構成を採用すれば、同様の態様でレーザ
光を合流させ、１本の光ファイバに入射させすることが
可能となる。なお、各光学素子１０〜３０において、一
部の成分は若干のロスとなる。

【００３８】このようにして、光ファイバ５０の一端に
は、複数台（ここでは３台）のレーザ発生装置ＬＳ＃１
〜ＬＳ＃３の出力レーザ光ＬＢ１〜ＬＢ３がブレンドさ
れて入射する。ブレンド割合及び合計出力レベルは、各
レーザ発生装置ＬＳ＃１〜ＬＳ＃３の出力レベルを調整
することで変更可能である。例えば、ワークＷの種類
（車種など）に応じて、各レーザ発生装置ＬＳ＃１〜Ｌ
Ｓ＃３の出力レベルを切り替えることで、適正な特性に
調整されたレーザ光を供給することが可能になる。

【００３９】次に、レーザ光取出し口におけるレーザ光
の支線光ファイバへの分配について図４、図５を参照し
て説明する。図４は、レーザ光の支線光ファイバへの分
配率を調整可能とする場合に使用される光学素子６０を
表わしている。

【００４０】光学素子６０は１種のビームスプリッタ
で、２個の３角プリズム６１、６２の斜面同士を接合し
た形態を有し、その接合部にはレーザ光ＬＢ１〜ＬＢ３
に対して一部を透過し、残りを反射する透過／反射膜６
３が形成されている。膜６３は、連続的あるいは段階的
に透過率／反射率が変化するように形成されている。例
えば図４中で上方から下方に向かって透過率が漸減し、
反射率が漸増する。図示した例では、Ｐ点では透過率５
０％、反射率５０％、Ｑ点では透過率４０％、反射率６
０％となっている。

【００４１】そこで、このような素子６０を可動に設け
れば、透過率／反射率が可変（制御可能）な可調整ビー
ムスプリッタを構成することが出来る。図５にその例を
示した。同図に示したように、図４に示した光学素子６
０をモータ等で駆動される適当な可動機構上に支持し、
その一方側から入力側の光ファイバ７０の出射ビームを
入射させる。光ファイバ７０の出射ビームは、上述した
ようにスプリットされ、光学素子６０の他方側に配置さ
れた光ファイバ８０と側方に配置された光ファイバ９０
に分配される。

【００４２】上述した原理により、光学素子６０の位置
を調整（矢印ＭＶ参照）することで、光ファイバ７０、
８０の分配割合を所定レンジ内で制御することが出来
る。例えば、図１、図２の配置におけるレーザ光取出し
口ＯＰ１〜ＯＰ７に図５の構成を適用した場合、光ファ
イバＦ１は光ファイバ７０、８０に対応し、光ファイバ
９０は支線光ファイバＦＦ１１、ＦＦ８他に対応する。
そして、一般的に言えば、上流側に位置するレーザ光取
出し口では比較的高い透過率が得られるように光学素子
６０の位置が調整され、下流に位置するレーザ光取出し
口ほど低い透過率が得られるように光学素子６０の位置
が調整される。

【００４３】なお、最下流のレーザ光取出し口ＯＰ８に
ついては、透過光は不要であるから、図３に示した素子
１０のように高反射率の反射面を持つものが使用されて
良い。

【００４４】また、図２の配置における最上流のレーザ
光取出し口ＯＰ１については、前述したように合流装置
（図３参照）を兼ねているので、図５における光ファイ
バ７０が、光ファイバＨ１、Ｈ２の合流出力を受け取る
光ファイバ（図３における光ファイバ５０に対応）とな
る。そして、光ファイバ８０が光ファイバＨ３に対応
し、光ファイバ９０が支線光ファイバＨＨ１に対応する
ことになる。

【００４５】以上の説明の中で言及したレーザ発生装置
の出力レベルの制御、及び光学素子６０の位置（透過率
／反射率）の制御は、ライン集中制御盤からの指令によ
って実行される。図６に、ライン集中制御盤を含むシス
テム構成例を示した、また、処理フローをブロック図で
図７に示した。なお、本例ではレーザ発生装置の設置数
等に関連して図２に示した配置に対応した要部構成を記
載したが、適宜図１に示した配置に対応した要部構成に
修正されて良いことは言うまでもない。

【００４６】図６において符号ＣＲはライン集中制御盤
で、ＣＰＵ、メモリ、各種外部信号のための入出力装置
Ｉ／Ｏをなどを備えている。メモリには、図７のフロー
に従った制御動作（前述したレーザ発生装置の出力レベ
ル調整及び／または可調整ビームスプリッタの調整）を
実行するためのプログラムデータが格納されている。ラ
イン集中制御盤ＣＲは、先ずロボットＲＢ１〜ＲＢ８を
制御するロボットコントローラＲＣ１〜ＲＣ８に接続さ
れている。各ロボットコントローラＲＣ１〜ＲＣ８に
は、加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８を所定の経路に従って移
動させながら、加工の開始／停止、加工速度の指定、加
工種別（溶接／切断の別）の指定、切替等を指定する命
令、並びに関連パラメータを含む加工プログラムデータ
が教示されている。各加工プログラムは、ライン集中制
御盤ＣＲからの指令で起動される。

【００４７】次に、ライン集中制御盤ＣＲはレーザステ
ーションＬＳＳの各レーザ発生装置ＬＳ＃１１〜ＬＳ＃
２５に接続されている。各レーザ発生装置ＬＳ＃１１〜
ＬＳ＃２５の出力レベルは、ライン集中制御盤ＣＲから
の指令により、個別に調整出来るようになっている。

【００４８】レーザステーションＬＳＳの各レーザ発生
装置ＬＳ＃１１〜ＬＳ＃２５の出力光は、前述したよう
な構成と機能を持つ光ファイバネットワークＦＮで、各
加工ツールＴＬ１〜ＴＬ８に分配・供給される。光ファ
イバネットワークＦＮには図４、図５を参照して説明し
た可調整ビームスプリッタ６０の透過率／反射率を調整
する駆動部ＢＳＤが含まれ、この駆動部ＢＳＤはライン
集中制御盤ＣＲに接続され、そこからの制御指令を受け
るようになっている。

【００４９】図７のブロック図は、加工作業実行時の制
御のフローの概要を表わしている。ライン集中制御盤
は、先ず加工対象の車種情報（ワークＷの種別情報）を
得る一方、ロボットコントローラＲＣ１〜ＲＣ８に教示
されている加工プログラムを起動する。車種情報は例え
ば製造ラインの上流側の機器からライン集中制御盤に伝
えられる。ライン集中制御盤は、同車種情報に基づいて
各レーザ発生装置に必要な出力を算出する。

【００５０】また、レーザ光取出し量指令をレーザ光取
出し口（可調整ビームスプリッタの駆動部）に送り、必
要に応じてレーザ光取出し素子（可調整ビームスプリッ
タ）の位置変更を行なう。更に、加工速度指令を作成し
て各ロボットコントローラＲＣ１〜ＲＣ８に伝え、必要
に応じて加工速度（ロボット移動速度）を変更する。そ
して、上記の算出された各レーザ発生装置出力値（出力
レベル）が、現状の出力設定値と異なる場合には、これ
を変更するレーザ出力値変更指令を作成して所要のレー
ザ発生装置に送り、レーザ発生装置の出力値（出力レベ
ル）を変更する。

【００５１】なお、上述した実施形態では、全てのレー
ザ発生装置の出力光（図１の場合）あるいは各グループ
に属する全レーザ発生装置の出力光（図２の場合）を１
本の光ファイバに合流させているが、これは例示であっ
て本発明を限定する趣旨のものではない。一般には、合
流後、全レーザ発生装置あるいは１つのグループに属す
る全レーザ発生装置よりも少数の光ファイバへの入射が
行なわれれば、それに応じて光伝送のネットワークの簡
素化が可能になる。

【００５２】一例として、５台のレーザ発生装置の出力
光を３本の光ファイバへ渡すケースを図８に示した。図
示されているように、５台のレーザ発生装置ＬＳ＃３１
〜ＬＳ＃３５がレーザステーションＬＳＳに配備され、
それらの出力光はそれぞれ短尺の光ファイバによりレー
ザ光合流装置ＪＣの入力側へ導かれる。レーザ光合流装
置ＪＣの出力側には、３本の光ファイバＪ１〜Ｊ３が接
続されており、レーザ発生装置ＬＳ＃３１〜ＬＳ＃３５
の出力光がこれら３本の光ファイバＪ１〜Ｊ３に集約さ
れ、加工ステーションに伝送される。

【００５３】５台のレーザ発生装置ＬＳ＃３１〜ＬＳ＃
３５の内、いずれの出力光を合流させてどの光ファイバ
ＪＣ１〜ＪＣ３に入射させるかは設計的に選択される。

【００５４】例えば、図３に示したような構造の合流光
学系を用いて、レーザ発生装置ＬＳ＃３１〜ＬＳ＃３３
の出力光を合流させて光ファイバＪＣ１に入射させ、レ
ーザ発生装置ＬＳ＃３４、ＬＳ＃３５の出力光は合流さ
せずに光ファイバＪ２、Ｊ３にそのまま渡すようにして
も良い。

【００５５】また、別の設計では、レーザ発生装置ＬＳ
＃３１、ＬＳ＃３２の出力光を合流させて光ファイバＪ
１へ渡し、レーザ発生装置ＬＳ＃３３、ＬＳ＃３４の出
力光を合流させて光ファイバＪ２へ渡し、レーザ発生装
置ＬＳ＃３５の出力光は合流させずに光ファイバＪ３に
そのまま渡すようにすることも考えられる。

【００５６】なお、ここでは加工ステーションの図示を
省略したが、例えば図１に示したものと同様のものであ
る。但し、母線の役割を果たす光ファイバが１本でなく
３本となっているので、図１のケースのようにレーザ光
取出し口が８個（ＯＰ１〜ＯＰ８）ある場合には、光フ
ァイバＪ１〜Ｊ３を振り分けて、例えばレーザ光取出し
口ＯＰ１〜ＯＰ３は光ファイバＪ１から、レーザ光取出
し口ＯＰ４〜ＯＰ６は光ファイバＪ２から、レーザ光取
出し口ＯＰ７、ＯＰ８は光ファイバＪ３から光の取入れ
を行うようにネットワークが構成される。

【００５７】一般には、各レーザ発生装置のパワー、母
線の役割を果たす光ファイバの熱的な伝送容量（熱によ
り、破壊、変形等の問題を生じない最大光伝送量）、各
加工ツールで必要となる光量（加工ビームの強度、例え
ば溶接個所に応じて相異する）などの諸ファクタを考慮
して、母線ファイバの本数、レーザ光取出し口の分担な
どが設計的に定められる。但し、いずれの設計において
も、複数のレーザ発生装置から出射されたレーザ光の全
部または一部を合流させ、レーザ発生装置よりも少ない
数の光ファイバに入射させる点に変わりはない。このレ
ーザ発生装置よりも少ない数の光ファイバで伝送された
レーザ光は、複数のレーザ光取出し口に分配された後、
各加工ツールで加工に使われる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、複数のレーザ発生装置
から各加工ツールへ至る加工用のレーザ光伝送を、簡素
なネットワークによって行なえるようになる。また、レ
ーザ光の合流と分配を組み合わせ、各レーザ発生装置の
出力や分配率の調整を柔軟に行なうネットワークを容易
に構成出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施形態について説明するため
の概観図である。

【図２】本発明の別の実施形態について説明するための
概観図である。

【図３】レーザ光の合流装置について説明する図であ
る。

【図４】レーザ光の支線光ファイバへの分配率を調整可
能とする場合に使用される光学素子について説明する図
である。

【図５】図４に示した素子を利用した可調整ビームスプ
リッタについて説明する図である。

【図６】システム構成の全体を表わす要部ブロック図で
ある。

【図７】処理フローの概要を説明するためのブロック図
である。

【図８】複数のレーザ発生装置の光をそれより少数の複
数本の光ファイバへ渡して伝送を行なう例を示した図で
ある。

【符号の説明】

１０〜３０光学素子（合流装置内）１１反射面２１、３１多層膜４０集光レンズ部６０可調整ビームスプリッタ６１、６２三角プリズム６３透過／反射膜５０、７０、８０、９０、Ｆ１、Ｈ１〜Ｈ３、Ｈ１１、
ＦＦ１、ＦＦ８、ＨＨ１、ＨＨ８、Ｊ１〜Ｊ３光ファ
イバＦＣＬ、ＦＣ１、ＦＣ２、ＨＣ１、ＨＣ２、ＪＣレー
ザ光合流装置ＬＢ１〜ＬＢ３レーザ出力光ＬＳＳレーザステーションＬＳ＃１〜ＬＳ＃５、ＬＳ＃１１〜ＬＳ＃２５、ＬＳ＃
３１〜ＬＳ＃３５レーザ発生装置ＯＰ１〜ＯＰ８レーザ光取出し口ＰＳＳ加工ステーションＲＢ１〜ＲＢ８ロボットＴＬ１〜ＴＬ８加工ツールＷワーク

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年４月１０日（２００１．４．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のレーザ
発生装置と、レーザ光を集光する複数の加工ツールと、
それらの加工ツールのそれぞれを所望の軌跡で移動させ
るツール移動手段と、前記レーザ発生装置と前記加工ツ
ールを結び前記レーザ発生装置から出射されたレーザ光
を加工ツールに導く光ファイバを備えたレーザ加工装置
について、以下の態様で改良を施すことによって上記課
題を達成するものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】本発明に従ったレーザ加工装置において
は、レーザ加工装置を構成するために、複数のレーザ発
生装置が配置され、複数の加工ツールと前記各加工ツー
ルを支持する加工ツール移動手段が設けれられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者家久信明山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内 (72)発明者寺田彰弘山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内 (72)発明者奥田満廣山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地ファナック株式会社内Ｆターム(参考） 4E068 CA02 CD02 CD03 CD16 CE08 5F072 AB01 HH03 JJ02 KK15 KK30 MM07 MM09 RR01 YY06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレーザ発生装置と、レーザ光を集
光する１つ以上の加工ツールと、前記加工ツールを所望
の軌跡で移動させるツール移動手段と、前記レーザ発生
装置と前記加工ツールを結び前記レーザ発生装置から出
射されたレーザ光を加工ツールに導く光ファイバを備え
たレーザ加工装置において、前記複数のレーザ発生装置から出射されたレーザ光の全
部または一部を合流させることにより、前記レーザ発生
装置よりも少ない数の光ファイバに入射させる手段と、前記光ファイバにより導かれたレーザ光を複数のレーザ
光取出し口に分配する手段とを備え、前記レーザ光取出し口に分配されたレーザ光が前記加工
ツールで集光され加工が行われるようになっている、レ
ーザ加工装置。
【請求項２】前記複数のレーザ発生装置を複数のグル
ープに分けて、各グループ毎にそのグループ内のレーザ
発生装置から出射されたレーザ光の全部または一部を合
流させることにより、そのグループ内のレーザ発生装置
よりも少ない数の光ファイバに入射させる手段と、前記全グループの光ファイバにより導かれたレーザ光を
複数のレーザ光取出し口に分配する手段とを備えた、請
求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】前記複数のレーザ発生装置から射出する
レーザ光を偏光方向の差異及びレーザ光波長の差異の内
の少なくとも一方を利用したレーザ光重畳用光学素子を
用いて、前記レーザ発生装置よりも少ない数の光ファイ
バに入射させる機構を備えた、請求項１または請求項２
に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】レーザ加工を行なう前記複数の加工ツー
ルにおけるレーザ出力の総量に応じて前記各レーザ発生
装置の出力量を増減させるようになっている、請求項１
または請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】前記ツール移動手段は、前記レーザ光取
出し口に分配されているレーザ光出力に応じてレーザ加
工速度を変更する手段を備えている、請求項１または請
求項２に記載のレーザ加工装置。