JP2002307182A - 3次元炭酸ガスレーザ加工機のレーザ加工ヘッド - Google Patents
3次元炭酸ガスレーザ加工機のレーザ加工ヘッドInfo
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Abstract
チング精度が高い3次元炭酸ガスレーザ加工機のレーザ
加工ヘッドの提供。 【解決手段】 Z軸を軸心とするA軸回りの回転と、前
記Z軸に直交するB軸回りの回動とを可能に設けた3次
元レーザ加工機のレーザ加工ヘッド17において、前記
B軸を軸に回動可能なノズル19を設け、該ノズル上部
にレーザ発振器からのレーザ光を集光する集光レンズ2
3を設けると共に該ノズル下部にギャップセンサ18を
備えたノズルコーン35を設け、該ノズルコーンと前記
集光レンズとの間に中間筒体33を設け、該中間筒体に
ワークWを撮像するCCDカメラ37とワークを照明す
るリング状照明装置39とを装着したカメラホルダ41
を着脱可能に設け、集光レンズを介さずにワークを撮像
できることを特徴とする3次元炭酸ガスレーザ加工機の
レーザ加工ヘッド。
Description
ザ加工機のレーザ加工ヘッドに関する。さらに詳細に
は、加工プログラムのティーチングに適した3次元炭酸
ガスレーザ加工機のレーザ加工ヘッドに関する。
ザ加工機を使用して立体的形状を有する被加工材を多数
個加工する場合、加工プログラムはティーチング(教
示)によって作成する。
の一般的な方法は、オペレータがレーザ加工機を実際に
操作して機械に対して加工に必要なデータをティーチン
グする方法である。例えば、立体的形状を有するワーク
のティーチングは、次のような手順で行われる。
はまずレーザ加工機の加工ヘッドのノズルを先端が針状
のティーチングノズルに交換し、次いで、ティーチング
用のコントロールボックスを操作してこのティーチング
ノズルをティーチングポイントに位置決めし、そのティ
ーチングポイントにおける3次元の座標(X、Y,
Z)、および加工ヘッドの姿勢を示すA軸およびB軸の
座標(θA,θB)その他を機械にティーチングする。
ントに加工ヘッドを移動させて同様にティーチングす
る。全てのティーチングポイントについて、このような
ティーチング作業を繰り返して加工プログラムが完成す
る。
業においては、オペレータがコントロールボックスを操
作して、目視によってティーチングノズルの先端をティ
ーチングポイントに移動位置決めさせるためティーチン
グの精度があまりよくない。またオペレータによりティ
ーチング精度のバラツキもある。
には、加工ヘッドに設けた近接センサなどの倣いセンサ
によって、ノズルギャップ(ノズルとワークとの間隙)
は自動的に一定に保持されるのでティーチング時には特
にノズルギャップを考慮する必要がない。
グの場合、突き合わせ部またはコーナー等ではワークと
のギャップ信号が正確に得られないため、上述の倣いセ
ンサが使用できないので、ノズルギャップもシビアにテ
ィーチングしなければならない。特に薄板どうしの溶接
では0.5mm程度の誤差でも溶接不良となる。
ドの近くにオペレータが接近してティーチングを行うの
で危険な作業である。
なされたものであり、本発明の課題は、安全にティーチ
ング操作ができ、かつティーチング精度が高い3次元レ
ーザ加工機、特に3次元炭酸ガスレーザ加工機のレーザ
加工ヘッドを提供することでる。
来のCCDカメラを用いた撮像装置を用いて、一般的で
あるZnSe製の集光レンズを通して撮像するには問題
が多かった。
段として請求項1に記載の3次元レーザ加工機のレーザ
加工ヘッドは、Z軸を軸心とするA軸回りの回転と、前
記Z軸に直交するB軸回りの回動とを可能に設けた3次
元レーザ加工機のレーザ加工ヘッドにおいて、前記B軸
を軸に回動可能なノズルを設け、該ノズル上部にレーザ
発振器からのレーザ光を集光する集光レンズを設けると
共に該ノズル下部にギャップセンサを備えたノズルコー
ンを設け、該ノズルコーンと前記集光レンズとの間に中
間筒体を設け、該中間筒体にワークを撮像するCCDカ
メラとワークを照明するリング状照明装置とを装着した
カメラホルダを着脱可能に設け、集光レンズを介さずに
ワークを撮像可能にしたことを要旨とするものである。
よって説明する。
レーザ加工機の全体的構成の一形態を示したものであ
る。
レーザ加工機1は床面から立設した4本の支柱3を有
し、この支柱3上部にX軸方向へ延伸する2本のX軸ガ
イド5(a,b)が取り付けてある。
部は、Y軸方向に延伸する梁部材7(a,b)で連結し
て四角形の枠組を形成している。そして、前記X軸ガイ
ド5(a,b)の上には、X軸キャリッジ9(a,b)
が図示しない駆動手段によりX軸方向へ移動位置決め可
能に設けてある。
はY軸ガイド11が懸架してあって、このY軸ガイド1
1上にY軸キャリッジ13が図示しない駆動手段によっ
て、Y軸方向に移動位置決め可能に設けてある。また、
このY軸キャリッジ13には図示しない駆動手段により
Z軸方向へ移動位置決め可能なZ軸キャリッジ15が設
けてある。
ジ15の下部にはレーザ加工ヘッド17が設けてあり、
このレーザ加工ヘッド17には静電容量式または渦電流
式などの非接触センサからなる環状のギャップセンサ1
8を備えたノズル19が設けてある。
は、レーザ加工ヘッド17の移動範囲をカバーできる大
きさのワークテーブル21が載置してある。また、前記
レーザ加工ヘッド17の下方のノズル19には、例え
ば、ZnSe製の集光レンズ23が内蔵されており、レ
ーザ発振器25からのレーザビームLBが複数のベンド
ミラーBMを介してこの集光レンズ23に導かれるよう
になっている。
ーザ加工機を制御するNC装置27とレーザ発振器25
の電源装置29が設置してある。
は、公知の回転機構によりZ軸を軸心とするA軸回りの
回転と、Z軸に直交する水平方向の軸であるB軸を軸心
とするB軸回りの回動とが可能に設けてある。
において、前記X、Y、Zの3軸とA軸およびB軸とを
前記NC装置27によって適宜に制御することにより、
レーザ加工ヘッド17を前記ワークテーブル21上に載
置された立体的ワークWの任意の加工表面に対し、設定
されたノズルギャップをもってかつ所望の姿勢に位置決
めすることが可能である。
はレンズ支持体31、中間筒体33およびノズルコーン
35などで構成してある。前記集光レンズ23は、ノズ
ル19上部のレンズ支持体31に適宜に固定してある。
間筒体33がボルトなどの締結手段により取付けてあ
り、さらに、この中間筒体33の下部に先端に前記ギャ
ップセンサ18を設けた漏斗状のノズルコーン35が上
下位置を微調節動可能に螺合してある。
前記集光レンズ23により集光されたレーザ光LBは前
記漏斗状のノズルコーン35の下端部に設けた環状ギャ
ップセンサ18の中心を通過して、ワーク表面に集光さ
れるように設けてある。
の内部には、CCDカメラ37とリング状照明装置39
とを上下に重ねて装着したカメラホルダ41が着脱可能
に設けてある。
の側面に設けた挿入口(図示省略)から水平方向に挿入
または取出し可能に設けてある。挿入されたカメラホル
ダ41は、中間筒体33外部に設けた固定ねじ34によ
り中間筒体33に固定してある。上述のリング状照明装
置39は、LEDからなる光源43をリング状に配列し
たものであり、このリング状光源43の中心を前記集光
レンズ23の光軸24に一致するように設けてある。
の表面からの光を直角に折り曲げてCCDカメラ37に
取り込むため、ペンタプリズム等からなるプリズムアダ
プタ45が光軸24上に配置してある。
定ねじ34をゆるめれば容易にカメラホルダ41を中間
筒体33から抜き取ることができる。
は、図8に示すように、前記中間筒体33と同径のリン
グ状スペーサ47を挿入口から挿入すると共に、中間筒
体33の外径部に嵌合するスリーブ49を挿入して前記
固定ねじ34でスペーサ47とスリーブ49とを中間筒
体33に固定してある。
3次元炭酸ガスレーザ加工機においてレーザ加工を行う
場合には、前記図8に示したレーザ加工ヘッド17を用
いてレーザ加工を行う。
には、中間筒体33からスペーサ47とスリーブ49と
を取り外して、図5に示すようにCCDカメラ37とリ
ング状照明装置39とを装着したカメラホルダ41を取
り付けて行う(図5)。
チングポイントの画像は、例えば、溶接加工の接合部を
撮像した画像は、図9に示す如くCCDカメラモニタ5
1に十字線53と共に表示される。
ーチングポイントTPは、レーザ光の光軸24と一致
し、またCCDカメラ37の焦点はレーザ光LBの焦点
と一致する様に設定してあるので、オペレータはティー
チングポイントTPにカメラモニタ51の十字線53を
一致する様にレーザ加工ヘッド17を操作すればよい。
Dカメラモニタ51に表示されるティーチングポイント
TPにカメラモニタ51の十字線53を一致させればよ
いので、人によるバラツキがなく、かつ高い精度のティ
ーチングを行うことができる。
ながらの遠隔操作によりティーチングを行うことができ
るので、加工ヘッドに接近する必要がなく安全にティー
チングを行うことができる。
ンズ23を介さずにティーチングポイントを直接撮像可
能な位置に設けたので明瞭な画像を得ることができる。
すなわち、炭酸ガスレーザに適したZnSe集光レンズ
23の可視光に対する透明領域が500nm〜2200nmと
可視光線の緑〜から赤および遠赤外線領域に偏っている
ため、ZnSe集光レンズを介して撮像した画像は不明
瞭となる。
ツキがなく、かつ高い精度のティーチングを行うことが
できる。また、カメラモニタを見ながらの遠隔操作によ
りティーチングを行うことができるので、加工ヘッドに
接近する必要がなく安全にティーチングを行うことがで
きる。
を介さずにティーチングポイントを直接撮像可能な位置
に設けたので明瞭な画像を得ることができる。
体的構成の一形態を示した図(正面図)。
体的構成の一形態を示した図(右側面図)。
体的構成の一形態を示した図(平面図)。
図。
(図5)から、カメラホルダ41を抜き去り、レーザ加
工時に使用するときのレーザ加工ヘッドの状態にした
図。
イントのモニタ画像。
Claims (1)
- 【請求項1】 Z軸を軸心とするA軸回りの回転と、前
記Z軸に直交するB軸回りの回動とを可能に設けた3次
元レーザ加工機のレーザ加工ヘッドにおいて、前記B軸
を軸に回動可能なノズルを設け、該ノズル上部にレーザ
発振器からのレーザ光を集光する集光レンズを設けると
共に該ノズル下部にギャップセンサを備えたノズルコー
ンを設け、該ノズルコーンと前記集光レンズとの間に中
間筒体を設け、該中間筒体にワークを撮像するCCDカ
メラとワークを照明するリング状照明装置とを装着した
カメラホルダを着脱可能に設け、集光レンズを介さずに
ワークを撮像可能にしたことを特徴とする3次元炭酸ガ
スレーザ加工機のレーザ加工ヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001108719A JP4505154B2 (ja) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | 3次元炭酸ガスレーザ加工機のレーザ加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001108719A JP4505154B2 (ja) | 2001-04-06 | 2001-04-06 | 3次元炭酸ガスレーザ加工機のレーザ加工ヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002307182A true JP2002307182A (ja) | 2002-10-22 |
JP4505154B2 JP4505154B2 (ja) | 2010-07-21 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013514187A (ja) * | 2009-12-17 | 2013-04-25 | マルチマティック パテントコ エルエルシー | 突合せ接合された閉断面中空構造体 |
JP2014036981A (ja) * | 2012-08-16 | 2014-02-27 | Amada Co Ltd | レーザ加工ヘッド |
Citations (4)
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-
2001
- 2001-04-06 JP JP2001108719A patent/JP4505154B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP4505154B2 (ja) | 2010-07-21 |
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