JP2003088987A - Device for supporting laser beam machining head - Google Patents

Device for supporting laser beam machining head

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JP2003088987A
JP2003088987A JP2001278648A JP2001278648A JP2003088987A JP 2003088987 A JP2003088987 A JP 2003088987A JP 2001278648 A JP2001278648 A JP 2001278648A JP 2001278648 A JP2001278648 A JP 2001278648A JP 2003088987 A JP2003088987 A JP 2003088987A
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JP
Japan
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axis
laser processing
processing head
rotating body
hollow rotating
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Application number
JP2001278648A
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Japanese (ja)
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Satoru Uemura
悟 植村
Fumio Otake
文雄 大竹
Kazuhisa Sanpei
和久 三瓶
Satoru Takahashi
哲 高橋
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Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyoda Koki KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for supporting a laser beam machining head of a laser beam machining device with which the compactness is assured and a welding of high quality with an excellent working efficiency is performed. SOLUTION: A penetration hole is formed at the central part of a supporting body 41 for laser beam machining head supported on a Z-axis table 37 which is provided vertically slidably (in the Z-axis direction) and a hollow rotating body 50 at the central part of which a penetration hole 51 is formed is freely rotatably supported with a bearing 52 at the penetration hole of the supporting body. A laser beam machining head 43 is fixed on the lower end face of the hollow rotating body 50 with a supporting bracket 42 with an angle of approximately 45 degrees with respect to the vertical rotating shaft core V of the hollow rotating body 50 and the focusing point F of the laser beam is so arranged to coincide with the extension line of the vertical rotating shaft core V. A gear 53 is formed on the outer periphery of the upper end of the hollow rotating body 50 and is so constructed to be rotationally driven via a timing belt 54 by a gear 55 fixed on a servo motor M4 for rotating the laser machining head 43 fixed on the supporting body 41 for laser machining head. Wires 44 and pipes 45 for the laser beam machining head 43 are introduced through the penetration hole 51.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接機等の
レーザ加工機械におけるレーザ加工ヘッド支持装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing head supporting device in a laser processing machine such as a laser welding machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の直交3軸タイプのレーザ溶接機
は、さらに3軸の先端に垂直回転軸(第4軸)及び水平
回転軸(第5軸)を設け、第5軸にレーザ加工ヘッドを
垂直回転軸の延長線上に設けた機械が一般的に知られて
いる。そして、レーザ加工ヘッドは、X軸、Y軸で位置
制御し、X軸に直交するZ軸で垂直方向の位置制御を
し、水平回転軸(第5軸)でレーザ加工ヘッドを溶接箇
所に向けて傾け、垂直回転軸(第4軸)を回転制御しな
がら溶接を行っている。
2. Description of the Related Art A conventional orthogonal three-axis type laser welding machine is further provided with a vertical rotary shaft (fourth shaft) and a horizontal rotary shaft (fifth shaft) at the tips of the three shafts, and a laser processing head on the fifth shaft. A machine in which is provided on an extension of a vertical rotation axis is generally known. Then, the laser processing head is position-controlled by the X-axis and the Y-axis, and is vertically position-controlled by the Z-axis orthogonal to the X-axis, and the laser processing head is directed to the welding location by the horizontal rotation axis (the fifth axis). Welding is performed while tilting and controlling the rotation of the vertical rotation axis (fourth axis).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の5軸制御のレーザ溶接機においては、レーザ加工ヘ
ッドのレーザの集光点が垂直回転軸線からオフセットす
るので、溶接箇所に比較して大きな作動範囲を必要と
し、機械が大型となる問題がある。また、円形状或いは
楕円状の溶接を必要とする場合には、光ファイバーケー
ブル等の配線、配管が絡まるので、360度の連続溶接
ができない。例えば、図6に示されるような、平板60
に楕円状の貫通壁61をその上面の交差線に沿ってスミ
肉溶接63する場合には、レーザ加工ヘッドを、水平回
転軸(第5軸)でレーザ加工ヘッドをスミ肉溶接部分6
3に向け約45度に傾け、X軸に直交するZ軸で垂直方
向の位置制御し、溶接線に沿ってX軸、Y軸を制御しな
がらスミ肉溶接を行う。そして円弧部分は、垂直回転軸
(第4軸)によりレーザ加工ヘッドを回転させながら溶
接を行うので、光ファイバーケーブル等の配線、配管が
絡まり、1サイクルで360度回転させることができな
い。したがって、両端の円弧部分は少なくとも2サイク
ルに分けて180度づつ溶接作業を行わざるを得ず、作
業時間が長くなるとともに、溶接箇所の連続性がなくな
り溶接の品質が低下するという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional 5-axis control laser welding machine, since the laser focusing point of the laser processing head is offset from the vertical rotation axis, a large operation is performed as compared with the welding spot. There is a problem that the range is required and the machine becomes large. Also, when circular or elliptical welding is required, continuous welding at 360 degrees cannot be performed because the wiring and piping of optical fiber cables and the like are entangled. For example, a flat plate 60 as shown in FIG.
When the fillet-welding 63 of the elliptical through-wall 61 is performed along the intersection line of the upper surface of the penetrating wall 61, the laser-working head is mounted on the horizontal rotary shaft (fifth axis).
Inclining at about 45 degrees toward No. 3, vertical position control is performed with the Z axis orthogonal to the X axis, and fillet welding is performed while controlling the X axis and the Y axis along the welding line. Since the arc-shaped portion is welded while the laser processing head is rotated by the vertical rotation axis (fourth axis), wiring such as an optical fiber cable and piping are entangled, and it is impossible to rotate 360 degrees in one cycle. Therefore, there is a problem in that the arc portions at both ends have to be welded by 180 degrees in at least two cycles, the working time becomes long, and the continuity of the welded portions is lost, and the quality of welding is deteriorated.

【0004】そこで、本発明の目的は、上記問題点を解
消し、コンパクトさを確保し、しかも作業効率の良い高
品質の溶接が可能なレーザ加工機械のレーザ加工ヘッド
支持装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a laser processing head supporting device for a laser processing machine which solves the above problems, ensures compactness, and is capable of high quality welding with good working efficiency. is there.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のレーザ加工ヘッド支持装置は、レーザ加工
機械の先端軸に、中心部に貫通孔を有する中空回転体を
回転可能に支持し、該中空回転体の下面にレーザ加工ヘ
ッドをそのレーザ集光点が前記中空回転体の回転軸芯の
延長線上に一致するように前記回転軸芯に対して傾斜し
て取り付けたことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a laser processing head supporting device of the present invention rotatably supports a hollow rotating body having a through hole at its center on the tip shaft of a laser processing machine. Then, a laser processing head is attached to the lower surface of the hollow rotating body so as to be inclined with respect to the rotary shaft center such that the laser focusing point is aligned with an extension line of the rotary shaft center of the hollow rotary body. It is what

【0006】また、前記レーザ加工機械の先端軸は、直
交3軸制御されていること特徴とし、該直交3軸制御の
レーザ加工機械は、3軸直角座標型の片持ち梁式である
ことを特徴とするものである。さらに、前記レーザ加工
ヘッドは、前記中空回転体の回転軸芯に対して約45度
傾斜させて取り付けられていることを特徴とし、また、
前記中空回転体の回転軸芯が垂直線であることを特徴と
している。
Further, the tip axis of the laser processing machine is characterized by being controlled by orthogonal three axes, and the laser processing machine controlled by the orthogonal three axes is a cantilever type of three-axis rectangular coordinates. It is a feature. Further, the laser processing head is attached so as to be inclined about 45 degrees with respect to a rotation axis of the hollow rotating body, and
The axis of rotation of the hollow rotating body is a vertical line.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明のレーザ加工ヘッド支持装
置は、レーザ加工機械の先端軸に、中心部に貫通孔を有
する中空回転体を回転可能に支持し、該中空回転体の下
面にレーザ加工ヘッドをそのレーザ集光点が前記中空回
転体の回転軸芯の延長線上に一致するように前記回転軸
芯に対して傾斜して取り付けたので、レーザ加工ヘッド
に連結された光ファイバーケーブルを中空回転体の貫通
孔から導入することができ、光ファイバーケーブルが絡
まったり、折損することなくレーザ加工ヘッドの360
度の連続回転が可能となる。したがって、平板に円管、
楕円管等をスミ肉溶接する場合、360度を1サイクル
で溶接することができ、短時間で品質の良い溶接が可能
となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A laser processing head supporting apparatus of the present invention rotatably supports a hollow rotating body having a through hole at its center on the tip end shaft of a laser processing machine, and a laser is provided on the lower surface of the hollow rotating body. Since the processing head is attached so as to be inclined with respect to the rotary shaft center so that the laser condensing point coincides with the extension line of the rotary shaft core of the hollow rotating body, the optical fiber cable connected to the laser processing head is hollow. It can be introduced from the through hole of the rotating body, and the laser processing head 360 can be used without entanglement or breakage of the optical fiber cable.
A continuous rotation of a degree becomes possible. Therefore, a circular tube on a flat plate,
When fillet welding an elliptic tube or the like, 360 ° welding can be performed in one cycle, and high quality welding can be performed in a short time.

【0008】また、前記レーザ加工機械の先端軸は、直
交3軸制御されることにより、多種の形状のレーザ加工
が可能となり、3軸直角座標型の片持ち梁式直交3軸制
御のレーザ加工機械とすることにより、全体的にコンパ
クトで、工作物の取扱いが容易となる。さらに、前記レ
ーザ加工ヘッドは、前記中空回転体の回転軸芯に対して
約45度傾斜させて取り付ることにより、スミ肉溶接等
の加工に都合が良く、その場合の中空回転体の貫通孔
は、光ファイバーケーブルの曲率半径が約100mm程
度又はそれ以上を確保できる大きさとすることが好まし
い。前記中空回転体の回転軸芯を垂直線とすることによ
り、コンパクトで加工し易いレーザ加工機を提供でき
る。
Further, since the tip axis of the laser processing machine is controlled by three orthogonal axes, laser processing of various shapes becomes possible, and laser processing of three-axis rectangular coordinate type cantilever type orthogonal three-axis control laser processing. By using a machine, it is compact as a whole, and the work can be easily handled. Further, the laser processing head is attached at an angle of about 45 degrees with respect to the axis of rotation of the hollow rotating body, which is convenient for processing such as fillet welding. It is preferable that the hole has a size capable of ensuring a radius of curvature of the optical fiber cable of about 100 mm or more. By making the axis of rotation of the hollow rotating body vertical, it is possible to provide a compact and easy-to-machine laser processing machine.

【0009】[0009]

【実施例】本発明のレーザ加工ヘッド支持装置の実施例
を、図にしたがって説明する。図1は本実施例のレーザ
加工ヘッド支持装置を備えた片持ち梁式3軸直角座標型
レーザ加工機械の全体正面図、図2はその全体側面図、
図3はその全体平面図である。本実施例のレーザ加工ヘ
ッド支持装置は、側面からみて(図2)断面L字形をし
たL形イケール1がその主体であり、その水平基礎部1
1には工作物Wを載置、固定するワークテーブル13が
設けられ、その垂直部をなすコラム12は、図1の正面
図でみて左右方向(X軸方向)に幅広に形成されてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a laser processing head supporting device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall front view of a cantilever type three-axis rectangular coordinate type laser processing machine equipped with a laser processing head supporting device of this embodiment, and FIG. 2 is an overall side view thereof.
FIG. 3 is an overall plan view thereof. The laser processing head supporting device of this embodiment is mainly composed of an L-shaped scale 1 having an L-shaped cross section when viewed from the side (FIG. 2), and its horizontal base 1
1 is provided with a work table 13 on which a workpiece W is placed and fixed, and a column 12 which is a vertical portion of the work table 13 is formed wide in the left-right direction (X-axis direction) when viewed from the front view of FIG.

【0010】コラム12の上面は図1の正面図でみて左
右方向(X軸方向)に延びるX軸取付面14が形成さ
れ、その上にX軸ガイドユニット2を介して、X軸に直
交する方向(Y軸方向)に延びる片持ち梁式のY軸取付
ブラケット26がX軸方向に摺動可能に載置されてい
る。X軸ガイドユニット2に形成されたX軸ガイド溝に
嵌合するスライド体をX軸方向に沿って設けられた図略
の送りねじをX軸サーボモータM1を回転することによ
りスライド体に固定されたY軸取付ブラケット26をX
軸方向に摺動できるように構成されている。23は、前
記Y軸取付ブラケット26に固定されたL形ブラケット
であり、その下端に形成されたガイド溝25を、コラム
12の裏面にX軸ガイドに平行に形成されたX軸リニア
ガイド24に嵌合させることによりX軸ガイドユニット
の剛性を高めるために設けられている。その構成により
片持ち梁式のY軸取付ブラケット26の剛性が高くな
り、レーザ加工ヘッド43による偏荷重に対し、その撓
みを最小に押さえることができる。
When viewed from the front view of FIG. 1, an X-axis mounting surface 14 extending in the left-right direction (X-axis direction) is formed on the upper surface of the column 12, and the X-axis guide unit 2 is provided on the X-axis mounting surface 14 so as to be orthogonal to the X-axis. A cantilever type Y-axis mounting bracket 26 extending in the direction (Y-axis direction) is mounted slidably in the X-axis direction. A slide body fitted in the X-axis guide groove formed in the X-axis guide unit 2 is fixed to the slide body by rotating an X-axis servomotor M1 by a feed screw (not shown) provided along the X-axis direction. X-axis Y-axis mounting bracket 26
It is configured to be slidable in the axial direction. Reference numeral 23 denotes an L-shaped bracket fixed to the Y-axis mounting bracket 26, and a guide groove 25 formed at the lower end of the L-shaped bracket is provided on an X-axis linear guide 24 formed on the back surface of the column 12 in parallel with the X-axis guide. It is provided to increase the rigidity of the X-axis guide unit by fitting them. With this structure, the rigidity of the cantilever type Y-axis mounting bracket 26 is increased, and its deflection can be suppressed to a minimum against an eccentric load by the laser processing head 43.

【0011】Y軸取付ブラケット26には、その側面に
Y軸ガイドユニット3を介してY軸テーブル36が、Y
軸方向に摺動可能に載置されている。Y軸ガイドユニッ
ト3も、基本的には前記X軸ガイドユニット2と同様の
構成となっている。すなわち、Y軸テーブル36にはL
形ブラケット33が固定され、その下端に形成されたガ
イド溝35を、Y軸取付ブラケット26の裏面上部にY
軸方向に形成されたY軸リニアガイド34に嵌合させる
ことによりY軸ガイドユニットの剛性を高め、レーザ加
工ヘッド43による偏荷重に対し、その撓みを最小に押
さえることができる。
The Y-axis mounting bracket 26 has a Y-axis table 36 on its side surface via the Y-axis guide unit 3 and a Y-axis table 36.
It is mounted slidably in the axial direction. The Y-axis guide unit 3 also has basically the same configuration as the X-axis guide unit 2. That is, the Y-axis table 36 has L
The bracket 33 is fixed, and the guide groove 35 formed at the lower end of the bracket is fixed to the upper part of the rear surface of the Y-axis mounting bracket 26.
By fitting the Y-axis linear guide 34 formed in the axial direction, the rigidity of the Y-axis guide unit can be increased, and the deflection of the Y-axis guide unit against the unbalanced load by the laser processing head 43 can be suppressed to the minimum.

【0012】さらに、Y軸テーブル36には、Z軸ガイ
ドユニット4を介してZ軸テーブル37が垂直方向(Z
軸方向)に摺動可能に設けられ、該Z軸テーブル37に
はレーザ加工ヘッド43を回転可能に支持するレーザ加
工ヘッド支持体41が設けられている。そして、Y軸テ
ーブル36に設けられたZ軸送りねじ駆動用サーボモー
タM3により図略のZ軸送りねじを回転することにより
レーザ加工ヘッド43を垂直方向(Z軸方向)に摺動で
きるように構成されている。なお、M1はX軸取付面1
3に設けられたX軸送りねじ駆動用サーボモータであ
り、M2はY軸取付ブラケット26に設けられたY軸送
りねじ駆動用サーボモータであり、M3はY軸テーブル
36に設けられたZ軸送りねじ駆動用サーボモータであ
り、M4はレーザ加工ヘッド43回転用のサーボモータ
である。
Further, a Z-axis table 37 is vertically attached to the Y-axis table 36 via the Z-axis guide unit 4 (Z direction).
The Z-axis table 37 is provided so as to be slidable in the axial direction), and the Z-axis table 37 is provided with a laser processing head support 41 that rotatably supports the laser processing head 43. Then, the laser processing head 43 can be slid in the vertical direction (Z-axis direction) by rotating the Z-axis feed screw (not shown) by the Z-axis feed screw driving servomotor M3 provided on the Y-axis table 36. It is configured. M1 is the X-axis mounting surface 1
3 is an X-axis feed screw driving servo motor, M2 is a Y-axis feed screw driving servo motor provided on the Y-axis mounting bracket 26, and M3 is a Z-axis provided on the Y-axis table 36. A feed screw driving servomotor M4 is a servomotor for rotating the laser processing head 43.

【0013】次に、本実施例におけるレーザ加工ヘッド
支持装置を図4、図5について説明する。レーザ加工ヘ
ッド43は、スミ肉溶接が可能となるように、中空回転
体にその回転軸芯(垂直線)Vに対して約45度の角度
を保って支持されており、レーザ加工ヘッド43は前記
回転軸芯Vの回りを回転しながら加工を行うように構成
されている。図4は、レーザ加工ヘッド支持部分の断面
図であり、図5はレーザ加工ヘッドの断面図である。Y
軸テーブル36には、Z軸ガイドユニット4を介してZ
軸テーブル37が垂直方向(Z軸方向)に摺動可能に設
けられ、該Z軸テーブル37には中心部に貫通孔が形成
されたレーザ加工ヘッド支持体41が設けられている。
レーザ加工ヘッド支持体41にはその中心部に貫通孔が
形成され、その貫通孔には、中心部に貫通孔が形成され
ている中空回転体50が軸受52により回転自在に支持
されている。中空回転体50は、その上端部外周に歯車
53が形成されており、レーザ加工ヘッド支持体41に
固定されたレーザ加工ヘッド43回転用のサーボモータ
M4に固定された歯車55によりタイミングベルト54
を介して回転駆動されるように構成されている。中空回
転体50の下端面には支持ブラケット42によりレーザ
加工ヘッド43が固定され、該レーザ加工ヘッド43は
前記中空回転体50の垂直回転軸芯Vに対して約45度
の傾斜角で固定される。
Next, the laser processing head supporting device in this embodiment will be described with reference to FIGS. The laser processing head 43 is supported by the hollow rotating body at an angle of about 45 degrees with respect to the axis of rotation (vertical line) V of the laser processing head 43 so that fillet welding is possible. It is configured to perform processing while rotating around the rotation axis V. FIG. 4 is a sectional view of a laser processing head supporting portion, and FIG. 5 is a sectional view of the laser processing head. Y
The Z-axis table 36 is attached to the Z-axis guide unit 4 through the Z-axis guide unit 4.
An axis table 37 is provided slidably in the vertical direction (Z axis direction), and the Z axis table 37 is provided with a laser processing head support 41 having a through hole formed in the center thereof.
A through hole is formed in the center of the laser processing head support 41, and a hollow rotating body 50 having a through hole in the center thereof is rotatably supported by a bearing 52 in the through hole. A gear 53 is formed on the outer periphery of the upper end of the hollow rotating body 50, and a timing belt 54 is formed by a gear 55 fixed to a servomotor M4 for rotating the laser processing head 43 fixed to the laser processing head support 41.
It is configured to be rotationally driven via. A laser processing head 43 is fixed to the lower end surface of the hollow rotating body 50 by a support bracket 42, and the laser processing head 43 is fixed at an inclination angle of about 45 degrees with respect to the vertical rotation axis V of the hollow rotating body 50. It

【0014】レーザ加工ヘッド43の構成は、図5に示
されるように、光ファイバーケーブル44がコネクタ4
6により接続され、レーザ光線は反射鏡48、集光用レ
ンズ49により集光され、レーザ加工ヘッド43の外部
にレーザ集光点Fが形成されるように構成されている。
その際、レーザ集光点Fが前記垂直回転軸芯Vの延長線
上に一致するようにレーザ加工ヘッド43が固定されて
いる。図中、47はシールドガス供給手段であり、シー
ルドガス供給管45によりシールドガスが溶接部分に供
給される。光ファイバーケーブル44及びシールドガス
供給管45は、前記中空回転体50の中央貫通孔51を
通してレーザ加工ヘッド43の上方へ導かれている。な
お、本実施例においては、レーザ加工ヘッド43は垂直
回転軸芯Vに対して約45度になるように固定したが、
レーザ加工ヘッド43のレーザ集光点Fが垂直回転軸芯
Vの延長線上に一致していれば、その傾斜角は45度に
限られるものではない。
As shown in FIG. 5, the laser processing head 43 has a structure in which an optical fiber cable 44 is connected to a connector 4 as shown in FIG.
6, the laser beam is condensed by the reflecting mirror 48 and the condenser lens 49, and the laser condensing point F is formed outside the laser processing head 43.
At that time, the laser processing head 43 is fixed so that the laser focusing point F coincides with the extension line of the vertical rotation axis V. In the figure, 47 is a shield gas supply means, and the shield gas is supplied to the welded portion by the shield gas supply pipe 45. The optical fiber cable 44 and the shield gas supply pipe 45 are guided above the laser processing head 43 through the central through hole 51 of the hollow rotating body 50. In this embodiment, the laser processing head 43 is fixed at about 45 degrees with respect to the vertical rotation axis V, but
If the laser focusing point F of the laser processing head 43 coincides with the extension line of the vertical rotation axis V, the inclination angle is not limited to 45 degrees.

【0015】前記のように構成した本実施例のレーザ加
工ヘッド支持装置を備えたレーザ加工機械の作動につい
て説明する。レーザ溶接を行う工作物Wをワークテーブ
ル13上に載置、固定し、レーザ加工ヘッド43の垂直
回転軸芯V位置を、X軸方向、Y軸方向に夫々位置決め
制御し、さらに、レーザ加工ヘッド43をZ軸方向(垂
直方向)に制御し、レーザ光線の集光点F位置が工作物
Wの所定加工位置に来るように位置決め制御する。そこ
で、レーザ光線を照射しながら、レーザ光線の集光点F
位置が工作物Wの加工線に沿って移動できるように、X
軸、Y軸、Z軸の駆動用サーボモータM1,M2,M3
を制御することにより加工を行う。そして、円弧部分の
加工については、レーザ加工ヘッド43を回転駆動用サ
ーボモータM4を駆動制御することにより容易に加工を
行うことができる。
The operation of the laser processing machine provided with the laser processing head support device of the present embodiment having the above-described structure will be described. The workpiece W to be laser-welded is placed and fixed on the work table 13, the vertical rotation axis V position of the laser processing head 43 is positionally controlled in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. 43 is controlled in the Z-axis direction (vertical direction) to perform positioning control so that the position F of the condensing point F of the laser beam comes to a predetermined machining position of the workpiece W. Therefore, while irradiating the laser beam, the focal point F of the laser beam
X so that the position can move along the machining line of the workpiece W
Axis, Y axis, Z axis drive servomotors M1, M2, M3
Is controlled by controlling. Further, regarding the processing of the arc portion, the processing can be easily performed by driving and controlling the laser processing head 43 and the servomotor M4 for rotational drive.

【0016】すなわち、図6に示される形状の工作物を
レーザ溶接する。工作物は、平板60に楕円状の貫通壁
61をその上面においてスミ肉溶接63するものであ
る。平板60をワークテーブル13上に載置すれば、貫
通壁61は垂直となり、レーザ加工ヘッド43からのレ
ーザ光線は貫通壁61に対し45°で照射することにな
り、平板60と貫通壁61の交差線に沿ってスミ肉溶接
63を行うことができる。楕円状の貫通壁61に沿って
レーザ加工ヘッド43を移動させるために、X軸、Y
軸、Z軸の駆動用サーボモータM1,M2,M3を制御
するとともに、円弧部分については、レーザ加工ヘッド
43の回転駆動用サーボモータM4を駆動制御して行
う。全周のレーザ溶接を行うためには、レーザ加工ヘッ
ド43を360度回転させることになる。本実施例のレ
ーザ加工機械においては、レーザ加工ヘッド43が中心
部に貫通孔が形成されている中空回転体50に固定さ
れ、中空回転体50は、その上端部外周に形成された歯
車53により回転されるので、レーザ加工ヘッド43は
容易に360度回転することができる。その際、光ファ
イバーケーブル44、シールドガス供給管45は、中空
回転体50の中央貫通孔51を貫通して上方へ導かれて
いるので、絡まることがなく、1サイクルの作動で36
0度の加工が可能となる。また、中央貫通孔51はある
程度の広さを有しているので、レーザ加工ヘッド43に
接続した場合に生じる光ファイバーケーブル44の折れ
曲がり部は極端なものとならず、光ファイバーが折損す
ることなく、レーザ光線の伝搬がスムーズに行われる。
通常の光ファイバーの最小曲げ半径は約R=100mm
程度である(光ファイバーにより異なる)ので、それ以
上の曲げ半径を確保できる程度の大きさの中央貫通孔5
1とするのが好ましい。
That is, the workpiece having the shape shown in FIG. 6 is laser-welded. The work piece has a flat plate 60 and an elliptical through wall 61 formed on the upper surface thereof by fillet welding 63. When the flat plate 60 is placed on the work table 13, the penetrating wall 61 becomes vertical, and the laser beam from the laser processing head 43 irradiates the penetrating wall 61 at 45 °. The fillet weld 63 can be performed along the intersection line. In order to move the laser processing head 43 along the elliptical through wall 61, the X axis, Y
The servomotors M1, M2, M3 for driving the axis and the Z-axis are controlled and the servomotor M4 for driving the rotation of the laser processing head 43 is drive-controlled for the arc portion. In order to perform laser welding on the entire circumference, the laser processing head 43 is rotated 360 degrees. In the laser processing machine of the present embodiment, the laser processing head 43 is fixed to the hollow rotating body 50 having a through hole formed in the center thereof, and the hollow rotating body 50 is formed by the gear 53 formed on the outer periphery of the upper end portion thereof. Since it is rotated, the laser processing head 43 can easily rotate 360 degrees. At that time, since the optical fiber cable 44 and the shield gas supply pipe 45 are guided upward through the central through hole 51 of the hollow rotating body 50, they are not entangled and can be operated in one cycle of 36.
Processing of 0 degree is possible. Further, since the central through hole 51 has a certain size, the bent portion of the optical fiber cable 44 that occurs when it is connected to the laser processing head 43 does not become extremely extreme, and the optical fiber is not broken and the laser beam is not broken. Propagation of light rays is performed smoothly.
The minimum bending radius of an ordinary optical fiber is about R = 100mm
The size of the central through hole 5 is large enough to ensure a bending radius larger than that (depending on the optical fiber).
It is preferably 1.

【0017】本実施例のレーザ加工ヘッド支持装置は、
片持ち梁式直交3軸直角座標型機体に装着しているの
で、さらに構造簡単で、コンパクトなレーザ加工機械と
なる。また、本実施例のレーザ加工ヘッド支持装置を装
着している片持ち梁式直交3軸直角座標型機体には、X
軸ガイドユニット2及びY軸ガイドユニット3にそれぞ
れX軸リニアガイド24及びY軸リニアガイド34を追
加してあるので、片持ち梁式の摺動テーブルの剛性が高
くなり、片持ち梁式であるにも拘らず、レーザ加工ヘッ
ド43による偏荷重に対し、その撓みを最小に押さえる
ことができるので、溶接精度が向上する。
The laser processing head supporting device of this embodiment is
Since it is mounted on a cantilever type orthogonal three-axis Cartesian coordinate type machine body, the structure is simpler and the laser processing machine becomes more compact. In addition, the cantilever type orthogonal three-axis Cartesian coordinate type machine equipped with the laser processing head support device of this embodiment has X
Since the X-axis linear guide 24 and the Y-axis linear guide 34 are added to the axis guide unit 2 and the Y-axis guide unit 3, respectively, the rigidity of the cantilever type sliding table is high and the cantilever type is used. Nevertheless, the deflection can be suppressed to a minimum against an eccentric load by the laser processing head 43, so that welding accuracy is improved.

【0018】前記実施例においては、垂直回転軸芯Vに
約45度傾けたレーザ加工ヘッドを用いているが、垂直
中空回転体にストレートのレーザ加工ヘッドを取付けた
場合でも、その光ファイバーケーブルを中空回転体の貫
通孔から導入することができるので、コンパクトで、3
60度回転可能なレーザ溶接機を構成できる。
In the above-described embodiment, the laser processing head tilted about 45 degrees with respect to the vertical rotation axis V is used. However, even when the straight laser processing head is attached to the vertical hollow rotating body, the optical fiber cable is hollow. Compact because it can be introduced from the through hole of the rotating body, 3
A laser welder capable of rotating 60 degrees can be constructed.

【0019】なお、前記実施例においては、レーザ溶接
機について説明したが、本発明のレーザ加工機械は、レ
ーザ溶断機としても利用できるものである。
Although the laser welding machine has been described in the above embodiments, the laser processing machine of the present invention can also be used as a laser fusing machine.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明は、レーザ加工機械の先端軸に、
中心部に貫通孔を有する中空回転体を回転可能に支持
し、該中空回転体の下面にレーザ加工ヘッドをそのレー
ザ集光点が前記中空回転体の回転軸芯の延長線上に一致
するように前記回転軸芯に対して傾斜して取り付けたの
で、レーザ加工ヘッドに連結された光ファイバーケーブ
ル等を中空回転体の貫通孔から導入することができ、光
ファイバーケーブル等が絡まったり、折損することなく
レーザ加工ヘッドの360度の連続回転が可能となる。
したがって、平板に円管、楕円管等をスミ肉溶接する場
合、360度を1サイクルで溶接ができ、短時間で品質
の良い溶接が可能となる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to the tip axis of a laser processing machine,
A hollow rotating body having a through hole at its center is rotatably supported, and a laser processing head is provided on the lower surface of the hollow rotating body so that the laser focusing point is aligned with the extension line of the rotation axis of the hollow rotating body. Since the optical fiber cable connected to the laser processing head can be introduced from the through hole of the hollow rotating body because it is attached so as to be inclined with respect to the axis of rotation, the optical fiber cable can be entangled or broken without breaking the laser. The machining head can be continuously rotated by 360 degrees.
Therefore, when a circular pipe, an elliptical pipe or the like is welded to a flat plate by fillet welding, 360 ° welding can be performed in one cycle, and high-quality welding can be performed in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る片持ち梁式3軸直角座標
型レーザ加工機械の正面図。
FIG. 1 is a front view of a cantilever type three-axis rectangular coordinate laser processing machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る片持ち梁式3軸直角座標
型レーザ加工機械の側面図。
FIG. 2 is a side view of a cantilever type three-axis rectangular coordinate type laser processing machine according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例に係る片持ち梁式3軸直角座標
型レーザ加工機械の平面図。
FIG. 3 is a plan view of a cantilever type three-axis rectangular coordinate type laser processing machine according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例に係るレーザー加工ヘッド支持
装置の断面図。
FIG. 4 is a sectional view of a laser processing head support device according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例に係るレーザ加工ヘッドの断面
図。
FIG. 5 is a sectional view of a laser processing head according to an embodiment of the present invention.

【図6】スミ肉溶接の説明図。FIG. 6 is an explanatory view of fillet welding.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:L形イケール 2:X軸ガイドユニット 3:Y軸ガイドユニット 11:ベッド 12:コラム 13:ワークテーブル 14:X軸取付面 26:Y軸取付ブラケット 36:Y軸テーブル 37:Z軸テーブル 42:支持ブラケット 43:レーザ加工ヘッド 44:光ファイバーケーブル 50:中空回転体 51:貫通孔 52:軸受 M1,M2,M3,M4:駆動用サーボモータ W:工作物 V:垂直回転軸芯 F:レーザ集光点 1: L-shaped scale 2: X-axis guide unit 3: Y-axis guide unit 11: Bed 12: Column 13: Work table 14: X-axis mounting surface 26: Y-axis mounting bracket 36: Y-axis table 37: Z-axis table 42: Support bracket 43: Laser processing head 44: Optical fiber cable 50: Hollow rotating body 51: Through hole 52: Bearing M1, M2, M3, M4: Servo motor for driving W: Workpiece V: Vertical axis of rotation F: Laser focusing point

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大竹 文雄 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 三瓶 和久 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 高橋 哲 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 4E068 BD02 CD15 CE05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Fumio Otake             1-1 Asahi-cho, Kariya city, Aichi             Machine Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhisa Sanpei             1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Auto             Car Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Takahashi             1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Auto             Car Co., Ltd. F-term (reference) 4E068 BD02 CD15 CE05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ加工機械の先端軸に、中心部に貫通
孔を有する中空回転体を回転可能に支持し、該中空回転
体の下面にレーザ加工ヘッドをそのレーザ集光点が前記
中空回転体の回転軸芯の延長線上に一致するように前記
回転軸芯に対して傾斜して取り付けたことを特徴とする
レーザ加工ヘッド支持装置。
1. A hollow rotating body having a through hole at its center is rotatably supported on the tip axis of a laser processing machine, and a laser processing head is mounted on the lower surface of the hollow rotating body such that its laser focusing point is the hollow rotating body. A laser processing head supporting device, which is attached so as to be inclined with respect to the axis of rotation of the body so as to be aligned with an extension line of the axis of rotation of the body.
【請求項2】前記レーザ加工機械の先端軸は、直交3軸
制御されていることを特徴とする請求項1記載のレーザ
加工ヘッド支持装置。
2. The laser processing head support device according to claim 1, wherein the tip axis of the laser processing machine is controlled in three orthogonal axes.
【請求項3】前記直交3軸制御のレーザ加工機械は、3
軸直角座標型の片持ち梁式であることを特徴とする請求
項2記載のレーザ加工ヘッド支持装置。
3. The orthogonal three-axis control laser processing machine has three
3. The laser processing head supporting device according to claim 2, wherein the device is a cantilever type of an axis rectangular coordinate type.
【請求項4】前記レーザ加工ヘッドは、前記中空回転体
の回転軸芯に対して約45度傾斜させて取り付けられて
いることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
かに記載のレーザ加工ヘッド支持装置。
4. The laser processing head according to claim 1, wherein the laser processing head is mounted at an angle of about 45 degrees with respect to the axis of rotation of the hollow rotating body. Laser processing head support device.
【請求項5】前記中空回転体の回転軸芯が垂直線である
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに
記載のレーザ加工ヘッド支持装置。
5. The laser processing head support device according to claim 1, wherein the axis of rotation of the hollow rotating body is a vertical line.
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