JP2003251484A - Laser beam machining head and laser beam machining device equipped therewith - Google Patents
Laser beam machining head and laser beam machining device equipped therewithInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工ヘッド及
びこれを備えたレーザ加工装置に関し、レーザ溶接、レ
ーザ切断、レーザ肉盛り、レーザ表面処理などのレーザ
加工を行う場合に適用して有用なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing head and a laser processing apparatus having the same, which are useful when applied to laser processing such as laser welding, laser cutting, laser overlaying, and laser surface treatment. Is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザビームはレンズで集光することに
より高いエネルギ密度が得られるなどから、現在、溶
接、切断、肉盛り、表面処理などの様々な加工に利用さ
れている。2. Description of the Related Art Since a laser beam can obtain a high energy density by being condensed by a lens, it is currently used for various processes such as welding, cutting, padding and surface treatment.
【０００３】図１６（ａ）は従来のレーザ加工装置を概
略構成図である。同図にはワーク１Ａ，１Ｂの突合せ溶
接を行う場合の様子を示している。即ち、ＹＡＧレーザ
発振器などのレーザ発振器から出力されたレーザビーム
を、光ファイバ２によりレーザ加工ヘッド３まで伝送
し、ここで光ファイバ２の先端部２ａから出力させる。
その後、この光ファイバ先端部２ａから出力されたレー
ザビーム６を、レーザ加工ヘッド３に備えた複数枚のレ
ンズ４からなる集光光学系５により、高エネルギ密度に
集光してワーク１Ａ，１Ｂの被溶接部（突合せ部）７に
照射する。なお、図示は省略するが、光ファイバで伝送
することができないＣＯ2 レーザビームなどはミラーで
レーザ加工ヘッドまで伝送する。FIG. 16 (a) is a schematic block diagram of a conventional laser processing apparatus. The figure shows a state in which the butt welding of the works 1A and 1B is performed. That is, a laser beam output from a laser oscillator such as a YAG laser oscillator is transmitted to the laser processing head 3 by the optical fiber 2 and is output from the tip 2a of the optical fiber 2 here.
After that, the laser beam 6 output from the optical fiber tip portion 2a is condensed to a high energy density by a condensing optical system 5 including a plurality of lenses 4 provided in the laser processing head 3, and the workpieces 1A and 1B. Irradiate the welded part (butting part) 7. Although not shown, a CO 2 laser beam or the like that cannot be transmitted by an optical fiber is transmitted to a laser processing head by a mirror.
【０００４】しかし、このようにレーザ溶接ではレーザ
ビームを高エネルギ密度に集光することから、目外れ等
の不具合を防止するために溶接開先に対するレーザビー
ムの照射位置を高精度で設定する必要があった。また、
高エネルギ密度に集光されたレーザビーム６は横断面の
径が微小であるため、図１６（ｂ）に示すようにワーク
１Ａ，１Ｂの被溶接部７における開先ギャップが比較的
大きい場合には、当該開先ギャップをレーザビーム６が
透過してしまい、十分な溶接が行えなかった。この場
合、ワーク１Ａ，１Ｂを隙間なく突き合わせることは困
難であり、開先ギャップが生じることは避けられない。
更に、レーザビームは微小径のキーホールを形成する
が、その維持が困難であるため、不安定になったり、シ
ールドガス等を巻き込むことにより、ポロシティ等の欠
陥が発生することがある。また、重ね溶接などにおいて
は十分な溶融面積を確保するために複数回溶接を行う必
要がある場合があった。However, since the laser beam is focused at a high energy density in the laser welding as described above, it is necessary to set the irradiation position of the laser beam with respect to the welding groove with high accuracy in order to prevent problems such as misalignment. was there. Also,
Since the laser beam 6 focused at a high energy density has a small cross-sectional diameter, when the groove gap in the welded portion 7 of the works 1A and 1B is relatively large as shown in FIG. 16 (b). However, the laser beam 6 was transmitted through the groove gap, and sufficient welding could not be performed. In this case, it is difficult to bring the works 1A and 1B into contact with each other without a gap, and it is inevitable that a groove gap is formed.
Further, the laser beam forms a keyhole having a small diameter, but since it is difficult to maintain the keyhole, it may become unstable, or defects such as porosity may occur due to inclusion of shield gas or the like. Further, in lap welding or the like, it may be necessary to perform welding a plurality of times in order to secure a sufficient molten area.
【０００５】これらの問題点を解決するために従来は、
アーク等の熱源をウィービング（オシレート）すること
があった。同様に、レーザビームによる溶接において
も、レンズの回転やミラー駆動によりレーザビームを加
工面上で走査する技術が用いられていた。Conventionally, in order to solve these problems,
Weaving (oscillating) a heat source such as an arc in some cases. Similarly, in welding with a laser beam, a technique of scanning a laser beam on a processed surface by rotating a lens or driving a mirror has been used.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の手法ではワークとレーザビームとの相対位置を厳密に
設定する必要がある上、加工ヘッドや光学系を全体的に
駆動するものであるため、これを精密に駆動させるには
装置が大がかりになるという問題点があった。However, in these methods, the relative position between the workpiece and the laser beam must be set strictly, and since the machining head and the optical system are driven as a whole, However, there is a problem that the device becomes large in size to drive the motor accurately.
【０００７】従って、本発明は上記の事情に鑑み、簡便
な構成のウィービング駆動手段でレーザビームのウィー
ビングを実現することができるレーザ加工ヘッド及びこ
れを備えたレーザ加工装置を提供することを課題とす
る。Therefore, in view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a laser processing head and a laser processing apparatus including the same which can realize weaving of a laser beam with a weaving driving means having a simple structure. To do.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明のレーザ加工ヘッドは、光ファイバ先端部から出力
されるレーザビームを集光してワークへ照射する集光手
段と、光ファイバ先端部を駆動するウィービング駆動手
段とを備え、このウィービング駆動手段によって光ファ
イバ先端部を往復移動させることにより、レーザビーム
の集光先端部をウィービングさせるように構成したこと
を特徴とする。[Means for Solving the Problems] First to solve the above problems
The laser processing head of the invention comprises a condensing means for condensing the laser beam output from the optical fiber tip and irradiating the work, and a weaving drive means for driving the optical fiber tip, and the weaving drive means It is characterized in that the condensing tip of the laser beam is weaved by reciprocating the tip of the optical fiber.
【０００９】また、第２発明のレーザ加工ヘッドは、光
ファイバ先端部から出力されるレーザビームを集光して
ワークへ照射する集光手段と、レーザビームが光ファイ
バ先端部から出力されてワークに照射されるまでの光経
路の途中に配置したレンズ（集光手段を構成するレンズ
又はその他のレンズ）を駆動するウィービング駆動手段
とを備え、このウィービング駆動手段によってレンズを
往復移動させることにより、レーザビームの集光先端部
をウィービングさせるように構成したことを特徴とす
る。The laser processing head according to the second aspect of the invention comprises a focusing means for focusing the laser beam output from the tip of the optical fiber and irradiating the workpiece, and a laser beam output from the tip of the optical fiber to the workpiece. And a weaving drive unit for driving a lens (lens or other lens forming the light condensing unit) arranged in the middle of the light path until the irradiation of the lens, and by reciprocating the lens by this weaving drive unit, It is characterized in that the condensing tip of the laser beam is configured to be weaved.
【００１０】また、第３発明のレーザ加工ヘッドは、光
ファイバ先端部から出力されるレーザビームを集光して
ワークへ照射する集光手段と、レーザビームが光ファイ
バ先端部から出力されてワークに照射されるまでの光経
路の途中に配置したプリズムと、このプリズムを駆動す
るウィービング駆動手段とを備え、このウィービング駆
動手段によってプリズムを往復移動させることにより、
レーザビームの集光先端部をウィービングさせるように
構成したことを特徴とする。The laser processing head according to the third aspect of the present invention includes a focusing means for focusing the laser beam output from the optical fiber tip and irradiating the workpiece, and a laser beam output from the optical fiber tip. The prism disposed in the middle of the optical path until it is irradiated with, and the weaving drive means for driving this prism, by reciprocating the prism by this weaving drive means,
It is characterized in that the condensing tip of the laser beam is configured to be weaved.
【００１１】また、第４発明のレーザ加工ヘッドは、第
１，第２又は第３発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ウ
ィービング駆動手段は、光ファイバ先端部、レンズ又は
プリズムを支持するとともに長孔を有する支持部材と、
偏心回転軸を有し、この偏心回転軸の偏心部を支持部材
の長孔に挿通して、偏心回転軸を回転することにより、
支持部材とともに光ファイバ先端部、レンズ又はプリズ
ムを往復移動させる駆動モータと、この駆動モータによ
る支持部材の往復移動を案内する１本又は複数本のガイ
ドレールとを備えてなることを特徴とする。The laser processing head of the fourth invention is the laser processing head of the first, second or third invention, wherein the weaving drive means supports the optical fiber tip, the lens or the prism and has an elongated hole. A support member,
By having an eccentric rotation shaft, and inserting the eccentric portion of this eccentric rotation shaft into the elongated hole of the support member, and rotating the eccentric rotation shaft,
It is characterized by comprising a drive motor for reciprocally moving the optical fiber tip portion, the lens or the prism together with the support member, and one or a plurality of guide rails for guiding the reciprocal movement of the support member by the drive motor.
【００１２】また、第５発明のレーザ加工ヘッドは、第
４発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ガイドレールを光
ファイバ先端部から出力されたレーザビームの光軸方向
と直交する直線状のガイドレールとし、この直線状のガ
イドレールで支持部材の往復移動を案内をすることによ
り、レーザビーム集光先端部のウィービングをレーザビ
ーム照射方向と直交する直線状のウィービングとしたこ
とを特徴とする。The laser processing head of the fifth invention is the laser processing head of the fourth invention, wherein the guide rail is a linear guide rail orthogonal to the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. This linear guide rail guides the reciprocating movement of the support member, whereby the weaving of the laser beam condensing tip portion is linear weaving orthogonal to the laser beam irradiation direction.
【００１３】また、第６発明のレーザ加工ヘッドは、第
４発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ガイドレールを光
ファイバ先端部から出力されたレーザビームの光軸方向
に沿う直線状のガイドレールとし、この直線状のガイド
レールで支持部材の往復移動を案内することにより、レ
ーザビーム集光先端部のウィービングをレーザビーム照
射方向に沿った直線状のウィービングとしたことを特徴
とする。The laser machining head of the sixth invention is the laser machining head of the fourth invention, wherein the guide rail is a linear guide rail along the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. By guiding the reciprocating movement of the support member with a linear guide rail, the weaving of the laser beam focusing tip portion is linear weaving along the laser beam irradiation direction.
【００１４】また、第７発明のレーザ加工ヘッドは、第
４発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ガイドレールを光
ファイバ先端部から出力されたレーザビームの光軸方向
と直交する面内で湾曲した曲線状のガイドレールとし、
この曲線状のガイドレールで支持部材の往復移動を案内
することにより、レーザビーム集光先端部のウィービン
グをレーザビーム照射方向と直交する面内で湾曲する曲
線状のウィービングとしたことを特徴とする。A laser processing head according to a seventh aspect of the present invention is the laser processing head according to the fourth aspect of the invention, in which the guide rail is curved in a plane orthogonal to the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. And the guide rail of
By guiding the reciprocating movement of the support member with this curved guide rail, the weaving of the laser beam focusing tip is curved weaving curved in a plane orthogonal to the laser beam irradiation direction. .
【００１５】また、第８発明のレーザ加工ヘッドは、第
４発明のレーザ加工ヘッドにおいて、前記ガイドレール
を光ファイバ先端部から出力されたレーザビームの光軸
方向に沿う面内でレーザビーム出力方向の下流側又は上
流側に湾曲した曲線状のガイドレールとし、この曲線状
のガイドレールで支持部材の往復移動を案内することに
より、レーザビーム集光先端部のウィービングをレーザ
ビーム照射方向に沿う面内でレーザビーム照射方向の上
流側又は下流側に湾曲する曲線状のウィービングとした
ことを特徴とする。The laser processing head of the eighth invention is the laser processing head of the fourth invention, wherein the guide rail is in the laser beam output direction in a plane along the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. A curved guide rail on the downstream side or the upstream side, and by guiding the reciprocating movement of the support member by this curved guide rail, the weaving of the laser beam condensing front end surface along the laser beam irradiation direction. It is characterized in that the curved weaving is curved in the upstream side or the downstream side in the laser beam irradiation direction.
【００１６】また、第９発明のレーザ加工ヘッドは、第
１，第２又は第３発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ウ
ィービング駆動手段は、光ファイバ先端部、レンズ又は
プリズムの往復移動方向が、往路から復路への切り替わ
る時には復路方向への反発力を発生し、復路から往路へ
の切り替わる時には往路方向への反発力を発生する反発
力発生手段を備えたことを特徴とする。The laser processing head of the ninth invention is the laser processing head of the first, second or third invention, wherein the weaving driving means is such that the reciprocating movement direction of the optical fiber tip portion, the lens or the prism is from the forward path. It is characterized in that it is provided with a repulsive force generating means for generating a repulsive force in the return direction when switching to the return route and for generating a repulsive force in the outward direction when switching from the return route to the outward route.
【００１７】また、第１０発明のレーザ加工ヘッドは、
第９発明のレーザ加工ヘッドにおいて、反発力発生手段
はバネであることを特徴とする。The laser machining head according to the tenth aspect of the invention is
In the laser processing head of the ninth invention, the repulsive force generating means is a spring.
【００１８】また、第１１発明のレーザ加工ヘッドは、
第１０発明のレーザ加工ヘッドにおいて、反発力発生手
段は磁石であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。The laser processing head of the eleventh invention is
A laser processing head according to the tenth invention, wherein the repulsive force generating means is a magnet.
【００１９】また、第１２発明のレーザ加工ヘッドは、
第４発明乃至第１１発明の何れか１つに記載するレーザ
加工ヘッドにおいて、ガイドレールを複数本とし、支持
部材の長孔と偏心回転軸の偏心部との間、及び、支持部
材とガイドレールとの間にはベアリングを設け、且つ、
支持部材として軽量で摩擦抵抗の小さい材質のものを用
いたことを特徴とする。なお、摩擦抵抗の小さい材質と
してはテフロン（商品名）等のフッ素樹脂などがある。
また、光ファイバケーシングを有する場合には、この光
ファイバケーシングを軽量中空アルミ構造とすることな
ども有効である。The laser processing head of the twelfth invention is
In the laser processing head described in any one of the fourth to eleventh inventions, a plurality of guide rails are provided, and between the elongated hole of the support member and the eccentric portion of the eccentric rotation shaft, and between the support member and the guide rail. A bearing is provided between the
The supporting member is made of a material that is lightweight and has a low frictional resistance. A fluororesin such as Teflon (trade name) is used as a material having a small friction resistance.
Further, in the case of having an optical fiber casing, it is also effective to make this optical fiber casing a lightweight hollow aluminum structure.
【００２０】また、第１３発明のレーザ加工装置は、レ
ーザ発振器と、このレーザ発振器から出力されるレーザ
ビームをレーザ加工ヘッドへと伝送する光ファイバと、
この光ファイバの先端部に接続したレーザ加工ヘッド
と、このレーザ加工ヘッド又はワークを所定の加工方向
へ移動させる移動手段とを備えたレーザ加工装置であっ
て、レーザ加工ヘッドとして、第１発明乃至第１２発明
の何れか１つに記載のレーザ加工ヘッドを備えたことを
特徴とする。The laser processing apparatus according to the thirteenth aspect of the invention includes a laser oscillator, an optical fiber for transmitting a laser beam output from the laser oscillator to a laser processing head,
A laser processing apparatus comprising: a laser processing head connected to the tip of an optical fiber; and a moving means for moving the laser processing head or a work in a predetermined processing direction. The laser processing head according to any one of the twelfth invention is provided.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２２】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係るレーザ加工装置の概略構成図、図２は前記レ
ーザ加工装置のレーザ加工ヘッドに備えたウィービング
駆動装置の構成を示す断面図（図３のＡ−Ａ線矢視断面
図）、図３は図２のＢ方向矢視図（平面図）、図４は図
３のＣ−Ｃ線矢視断面図である。また、図５は前記ウィ
ービング駆動装置によるウィービングの様子を示す説明
図である。<Embodiment 1> FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration of a weaving drive unit provided in a laser processing head of the laser processing apparatus. 3 is a sectional view (a sectional view taken along the line AA of FIG. 3), FIG. 3 is a sectional view taken along a direction B of FIG. 2 (a plan view), and FIG. 4 is a sectional view taken along the line CC of FIG. In addition, FIG. 5 is an explanatory view showing a state of weaving by the weaving driving device.
【００２３】図１にはワーク１Ａ，１Ｂの突合せ溶接を
行う場合の様子を示している。同図に示すように、本実
施の形態１のレーザ加工装置では、ＹＡＧレーザ発振器
１２から出力されたレーザビームを、光ファイバ１３に
よりレーザ加工ヘッド１４まで伝送し、ここで光ファイ
バ１３の先端部１３ａから出力させる。その後、この光
ファイバ先端部１３ａから出力されたレーザビーム１５
を、レーザ加工ヘッド１４に備えた複数のレンズ１６か
らなる集光光学系１７により、高エネルギ密度に集光し
てワーク１１Ａ，１１Ｂの被溶接部（突合せ部）１８に
照射する。FIG. 1 shows a state in which the butt welding of the works 1A and 1B is performed. As shown in the figure, in the laser processing apparatus according to the first embodiment, the laser beam output from the YAG laser oscillator 12 is transmitted to the laser processing head 14 through the optical fiber 13, and here the tip portion of the optical fiber 13 is transmitted. Output from 13a. Then, the laser beam 15 output from the optical fiber tip portion 13a
Is condensed at a high energy density by a condensing optical system 17 including a plurality of lenses 16 provided in the laser processing head 14 and irradiated onto the welded parts (butting parts) 18 of the works 11A and 11B.
【００２４】そして、このレーザ加工ヘッド１４には、
詳細は後述するが、ウィービング駆動装置２０を備えて
おり、このウィービング駆動装置２０によって、光ファ
イバ先端部１３ａを矢印Ｄ方向、即ち、光ファイバ先端
部１３ａから出力されたレーザビーム１５の光軸方向
（図１中の上下方向）と直交する方向（図１中の左右方
向）に直線状に往復移動させる。その結果、レーザビー
ム１５の集光先端部１５ａは、図１中に一点鎖線で示す
ようにワーク１１Ａ，１１Ｂの被溶接部１８に対して矢
印Ｄ方向にウィービング（揺動）する。The laser processing head 14 has
Although details will be described later, the weaving drive device 20 is provided, and the weaving drive device 20 causes the optical fiber tip portion 13a to move in the direction of arrow D, that is, the optical axis direction of the laser beam 15 output from the optical fiber tip portion 13a. It is linearly reciprocated in a direction (horizontal direction in FIG. 1) orthogonal to (vertical direction in FIG. 1). As a result, the condensing tip portion 15a of the laser beam 15 weaves (swings) in the direction of the arrow D with respect to the welded portion 18 of the works 11A and 11B as indicated by the alternate long and short dash line in FIG.
【００２５】なお、このウィービングと同時にワーク１
Ａ，１Ｂを載置するＸＹテーブル３０などの移動手段に
よってワーク１Ａ，１Ｂを移動させることにより、相対
的にレーザ加工ヘッド１４（レーザビーム集光先端部１
５ａ）を、溶接方向（図１の紙面と直交する方向）へ移
動させる。或いは、ワーク１Ａ，１Ｂを移動させるので
はなく、レーザ加工ヘッド１４を門形の走行駆動装置や
ロボットアームなどの移動手段によって移動させてもよ
い。At the same time as this weaving, the work 1
By moving the works 1A and 1B by a moving means such as an XY table 30 on which the A and 1B are placed, the laser processing head 14 (the laser beam focusing tip 1) is relatively moved.
5a) is moved in the welding direction (direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1). Alternatively, instead of moving the works 1A and 1B, the laser processing head 14 may be moved by moving means such as a gate-shaped traveling drive device or robot arm.
【００２６】図２，図３及び図４に示すように、ウィー
ビング駆動装置２０は光ファイバ先端部１３ａを支持す
る支持部材としてのベース板２１と、偏心回転軸２６を
有する駆動モータ２２とを備えている。駆動モータ２２
は図示しない支持部材によって加工ヘッドに固定してい
る。ベース板２１は光ファイバ先端部１３ａから出力さ
れたレーザビーム１５の光軸方向と直交する方向（矢印
Ｄ方向）に配置している。光ファイバ先端部１３ａはシ
ース２３に挿入固定され、シース２３は光ファイバケー
シング２４に固定され、光ファイバケーシング２４はベ
ース板２１に固定されている。光ファイバ先端部１３ａ
の先端面１３ｂはベース板２１の裏面２１ａ側に露出し
ており、この光ファイバ先端面１３ｂから集光光学系１
７のレンズ１６に向けてレーザビーム１５が出力され
る。As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the weaving drive device 20 comprises a base plate 21 as a support member for supporting the optical fiber tip portion 13a, and a drive motor 22 having an eccentric rotation shaft 26. ing. Drive motor 22
Is fixed to the processing head by a support member (not shown). The base plate 21 is arranged in a direction (arrow D direction) orthogonal to the optical axis direction of the laser beam 15 output from the optical fiber tip portion 13a. The optical fiber tip portion 13a is inserted and fixed to the sheath 23, the sheath 23 is fixed to the optical fiber casing 24, and the optical fiber casing 24 is fixed to the base plate 21. Optical fiber tip 13a
Is exposed on the back surface 21a side of the base plate 21. From the optical fiber tip surface 13b, the focusing optical system 1 is exposed.
The laser beam 15 is output toward the lens 16 of No. 7.
【００２７】そして、ベース板２１の端部には長孔２５
が形成されており、この長孔２５に偏心回転軸２６の偏
心部２６ａが挿通されている。偏心回転軸２６は回転の
中心となる回転中心部２６ｂと、この回転中心部２６ｂ
に対して偏心量ｄ1 で偏心している偏心部２６ａと有し
ており、勿論、偏心部２６ａの回転半径は偏心量ｄ1で
ある。長孔２５の短辺の幅ｄ2 は偏心回転軸２６の偏心
部２６ａの径よりも僅かに大きくなっている。長孔２５
の長手方向（長辺）の長さｄ3 は偏心部２６ａの回転に
支障のない長さであればよい。また、ベース板２１の裏
面２１ａには一対のスライド部材２７が取り付けられて
おり、これらのスライド部材２７が、加工ヘッドに固定
の一対のガイドレール２８に摺動自在に係合している。
ガイドレール２８は光ファイバ先端部１３ａから出力さ
れたレーザビーム１５の光軸方向と直交する方向（矢印
Ｄ方向）の直線状のガイドレールとなっている。A long hole 25 is formed at the end of the base plate 21.
Is formed, and the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26 is inserted into the elongated hole 25. The eccentric rotation shaft 26 has a rotation center portion 26b which is a center of rotation, and the rotation center portion 26b.
It has an eccentric portion 26a which is eccentric with eccentricity d 1 with respect to, of course, the rotation radius of the eccentric portion 26a is eccentric amount d 1. The width d 2 of the short side of the long hole 25 is slightly larger than the diameter of the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26. Long hole 25
The length d 3 in the longitudinal direction (long side) may be any length that does not hinder the rotation of the eccentric portion 26a. A pair of slide members 27 is attached to the back surface 21a of the base plate 21, and these slide members 27 are slidably engaged with a pair of guide rails 28 fixed to the machining head.
The guide rail 28 is a linear guide rail in a direction (arrow D direction) orthogonal to the optical axis direction of the laser beam 15 output from the optical fiber tip portion 13a.
【００２８】従って、駆動モータ２２によって偏心回転
軸２６が回転すると、図５（ａ）に示すように偏心回転
軸２６の偏心部２６ａとベース板２１の長孔２５とが係
合して、矢印Ｄ1 ，Ｄ2 の如く長孔２５が往復移動す
る。即ち、ベース板２１が往復移動する。また、このと
きベース板２１は図１及び図２に示すように直線状のガ
イドレール２８に案内されて矢印Ｄ方向に直線状に往復
移動する。Therefore, when the eccentric rotary shaft 26 is rotated by the drive motor 22, the eccentric portion 26a of the eccentric rotary shaft 26 and the elongated hole 25 of the base plate 21 are engaged with each other as shown in FIG. The long hole 25 reciprocates like D 1 and D 2 . That is, the base plate 21 reciprocates. At this time, the base plate 21 is linearly reciprocated in the direction of arrow D by being guided by the linear guide rail 28 as shown in FIGS.
【００２９】その結果、ベース板２１とともに光ファイ
バ先端部１３ａが矢印Ｄ方向に直線状に往復移動して、
レーザビーム集光先端部１５ａがレーザビーム照射方向
と直交する方向（矢印Ｄ方向）に直線状にウィービング
する。このときのベース板２１（光ファイバ先端部１３
ａ）の往復移動幅は例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度と
し、往復移動周期は例えば１００Ｈｚ程度以下とする。
前記往復移動幅は長孔２５の短辺の幅ｄ2 や偏心回転軸
２６の偏心量ｄ1 の設定によって任意に設定することが
でき、また、前記往復移動周期は駆動モータ２２の回転
速度の設定によって任意に設定することができる。な
お、実際の往復移動幅や往復移動周期をどれくらいに設
定するかは、発生し得るワーク１１Ａ，１１Ｂの開先ギ
ャップの大きさや、レーザビームの走行速度、レーザビ
ームの出力、ワークの板厚などの諸条件によって決めれ
ばよい。なお、ベース板２１（光ファイバ先端部１３
ａ）の往復移動幅に対して、レーザビーム集光先端部１
５ａのウィービング幅は集光光学系１７の焦点距離によ
って異なり、往復移動幅と同じか、又は、その前後の値
となる。As a result, the optical fiber tip portion 13a linearly reciprocates in the direction of arrow D together with the base plate 21,
The laser beam condensing tip portion 15a linearly weaves in a direction orthogonal to the laser beam irradiation direction (direction of arrow D). At this time, the base plate 21 (the optical fiber tip portion 13
The reciprocating movement width of a) is, for example, about 0.1 mm to 10 mm, and the reciprocating movement period is, for example, about 100 Hz or less.
The width of the reciprocating movement can be arbitrarily set by setting the width d 2 of the short side of the long hole 25 and the eccentric amount d 1 of the eccentric rotation shaft 26, and the reciprocating movement period is set to the rotational speed of the drive motor 22. It can be set arbitrarily according to the setting. It should be noted that how much the actual reciprocating movement width and the reciprocating movement period are set depends on the size of the groove gap of the workpieces 11A and 11B that can occur, the traveling speed of the laser beam, the output of the laser beam, the plate thickness of the workpiece, and the like. It may be decided according to various conditions. The base plate 21 (the optical fiber tip portion 13
For the reciprocating movement width of a), the laser beam focusing tip 1
The weaving width of 5a differs depending on the focal length of the condensing optical system 17, and is the same as the reciprocating width or a value before and after that.
【００３０】また、レーザ溶接では、レーザビームの位
置変動や動作が溶接のためのキーホール形成現象に及ぼ
す影響が大きいことから、レーザビーム集光先端部１５
ａ（光ファイバ先端部１３ａ）を安定に往復移動させる
必要がある。このため、ガイドレール２８は複数本（図
示例では２本）とすることが望ましい。また、ベース板
２１の往復移動をスムーズに行うためには、駆動部の駆
動抵抗を低減する必要がある。即ち、図２に示すように
ベース板２１の長孔２５と偏心回転軸２６の偏心部２６
ａとの間にベアリング３２を設けたり、図４に示すよう
にベース板２１のスライド部材２７とガイドレール２８
との間にベアリング３３を設けて駆動抵抗を低減する。
更に、構成部材を軽量且つ摩擦抵抗の小さいものにす
る。例えば、光ファイバケーシング２４を軽量中空アル
ミ構造とし、また、ベース板２１をテフロン板等のフッ
素樹脂板とする。Further, in the laser welding, the position variation and operation of the laser beam have a great influence on the phenomenon of forming a keyhole for welding.
It is necessary to stably reciprocate a (the optical fiber tip portion 13a). Therefore, it is desirable that the guide rails 28 are plural (two in the illustrated example). Further, in order to smoothly reciprocate the base plate 21, it is necessary to reduce the drive resistance of the drive unit. That is, as shown in FIG. 2, the elongated hole 25 of the base plate 21 and the eccentric portion 26 of the eccentric rotation shaft 26 are arranged.
A bearing 32 is provided between the slide member 27 and the guide rail 28 of the base plate 21 as shown in FIG.
A bearing 33 is provided between and to reduce the driving resistance.
Further, the constituent members are made lightweight and have low frictional resistance. For example, the optical fiber casing 24 has a lightweight hollow aluminum structure, and the base plate 21 is a fluororesin plate such as a Teflon plate.
【００３１】以上のことから、本実施の形態１によれ
ば、ベース板２１の長孔２５と偏心回転軸２６の偏心部
２６ａとの係合によりベース板２１とともに光ファイバ
先端部１３ａを往復移動させるという簡便な構成のウィ
ービング駆動装置２０によって、レーザビーム１５のウ
ィービングを実現することができる。このため、装置の
製作が容易であり、また、装置コストの低減を図ること
もできる。From the above, according to the first embodiment, the elongated hole 25 of the base plate 21 and the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26 are engaged with each other to reciprocate the optical fiber tip portion 13a together with the base plate 21. Weaving of the laser beam 15 can be realized by the weaving drive device 20 having a simple structure. Therefore, the device can be easily manufactured, and the device cost can be reduced.
【００３２】しかも、ベース板２１の長孔２５と偏心回
転軸２６の偏心部２６ａとの係合によってベース板２１
（光ファイバ先端部１３ａ）を往復移動させる構成であ
るため、往復移動幅を５ｍｍ程度或いはそれ以下の僅か
な幅にも容易に設定することができる。また、往復移動
周期についても、駆動モータ２２の回転速度の設定によ
ってどのような値にも容易に設定することができる。な
お、駆動モータ２２の回転軸と偏心回転軸２６との間に
変速ギアを介在させるようにしてもよい。Moreover, the base plate 21 is engaged by the engagement of the elongated hole 25 of the base plate 21 and the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26.
Since the (optical fiber tip portion 13a) is configured to reciprocate, the reciprocating width can be easily set to a small width of about 5 mm or less. Further, the reciprocating period can be easily set to any value by setting the rotation speed of the drive motor 22. A gear may be interposed between the rotary shaft of the drive motor 22 and the eccentric rotary shaft 26.
【００３３】そして、図５（ｂ）に示すように、ＸＹテ
ーブル等の移動手段によってレーザビーム集光先端部１
５ａを溶接方向（矢印Ｅ方向）に移動させるとともにウ
ィービング駆動装置２０によって矢印Ｄ方向（溶接線に
対して左右方向）にウィービングさせると、レーザビー
ム集光先端部１５ａの動きはジグザグになるため、ワー
ク１Ａ，１Ｂの突合せ部１８の一部に比較的大きな開先
ギャップｄ4 があっても、当該部分の溶接も確実に行う
ことができる。即ち、開先ギャップに対する裕度が増
す。また、このウィービングにより、深溶け込み化、溶
融金属断面積拡大、冷却速度制御などが可能となる。Then, as shown in FIG. 5B, the laser beam condensing tip portion 1 is moved by moving means such as an XY table.
When 5a is moved in the welding direction (arrow E direction) and is weaved in the arrow D direction (horizontal direction with respect to the welding line) by the weaving drive device 20, the movement of the laser beam focusing tip portion 15a becomes zigzag. Even if there is a comparatively large groove gap d 4 in a part of the abutting portion 18 of the works 1A and 1B, the welding of that part can be performed reliably. That is, the margin for the groove gap increases. Further, this weaving enables deep penetration, enlargement of molten metal cross-sectional area, control of cooling rate, and the like.
【００３４】また、ベース板２１やガイドレール２８の
向きを上記構成とは９０度変えた設定とすれば、レーザ
ビーム集光先端部１５ａを溶接線方向にウィービングさ
せることもできるが、この場合にはキーホール安定化、
ポロシティ排出、深溶け込み化、冷却速度制御などが可
能となる。更に、上記のレーザ加工装置は切断にも適用
できるが、切断においてはレーザビーム集光先端部１５
ａのウィービングにより、カーフ前面の遅れ防止、切断
限界板厚の向上などを図ることができる。If the orientations of the base plate 21 and the guide rails 28 are changed by 90 degrees from the above-mentioned configuration, the laser beam focusing tip portion 15a can be weaved in the welding line direction, but in this case. Is keyhole stabilization,
Porosity discharge, deep penetration, cooling rate control, etc. are possible. Further, although the above laser processing apparatus can be applied to cutting, the laser beam focusing tip portion 15 is used for cutting.
By the weaving of a, it is possible to prevent delay of the front surface of the kerf, improve the cutting limit plate thickness, and the like.
【００３５】＜実施の形態２＞図６は本発明の実施の形
態２に係るウィービング駆動装置の構成を一部破断して
示す平面図、図７は前記ウィービング駆動装置によるウ
ィービングの様子を示す説明図である。<Embodiment 2> FIG. 6 is a partially cutaway plan view showing the structure of a weaving drive apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7 is an explanatory view showing a state of weaving by the weaving drive apparatus. It is a figure.
【００３６】図６に示すように、本実施の形態２ではウ
ィービング駆動装置２０のガイドレール２８を、光ファ
イバ先端部１３ａから出力されたレーザビーム１５の光
軸方向（図１中では上下方向）と直交する面（仮想の
面）内で湾曲した曲線状のガイドレールとしている。従
って、この曲線状のガイドレール２８でベース板２１の
往復移動を案内することにより、ベース板２１とともに
光ファイバ先端部１３ａは矢印Ｆのように同面内で曲線
状に往復移動する。As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the guide rail 28 of the weaving drive unit 20 is guided along the optical axis of the laser beam 15 output from the optical fiber tip 13a (vertical direction in FIG. 1). It is a curved guide rail curved in a plane (virtual plane) orthogonal to the. Therefore, by guiding the reciprocating movement of the base plate 21 by this curved guide rail 28, the optical fiber tip portion 13a together with the base plate 21 reciprocate in a curved shape in the same plane as indicated by an arrow F.
【００３７】その結果、レーザビーム集光先端部１５ａ
のウィービングは、レーザビーム照射方向（図１中では
下方向）と直交する面（仮想の面）内で湾曲する曲線状
のウィービングとなる。なお、その他の構成については
上記実施の形態１の構成（図１〜図４参照）と同様であ
るため、ここでの説明及び図示は省略する。As a result, the laser beam focusing tip portion 15a is formed.
The weaving is a curved weaving curved in a plane (imaginary plane) orthogonal to the laser beam irradiation direction (downward in FIG. 1). Note that other configurations are similar to those of the above-described first embodiment (see FIGS. 1 to 4), and therefore description and illustration thereof are omitted here.
【００３８】本実施の形態２によれば、図７に示すよう
にＸＹテーブル等の移動手段によってレーザビーム集光
先端部１５ａを溶接方向（矢印Ｅ方向）に移動させると
ともにウィービング駆動装置２０によって矢印Ｆ方向に
ウィービングさせると、レーザビーム集光先端部１５ａ
の動きはジグザグで且つ円弧状となる。このため、例え
ば、ワーク１Ａ，１Ｂの突合せ部１８の両側部分（レー
ザビーム集光先端部の折り返し部分）での入熱量を比較
的多くすることができることから、突合せ部１８に比較
的大きな開先ギャップｄ4 がある場合、更に良好な溶接
が可能となる。According to the second embodiment, as shown in FIG. 7, the laser beam focusing tip portion 15a is moved in the welding direction (arrow E direction) by moving means such as an XY table and the weaving drive device 20 moves the arrow. When weaving in the F direction, the laser beam focusing tip 15a
The movement is zigzag and arcuate. Therefore, for example, the amount of heat input at both sides of the abutting portion 18 of the workpieces 1A and 1B (the folded portion of the laser beam condensing tip) can be made relatively large, so that the abutting portion 18 has a relatively large groove. With the gap d 4 , better welding is possible.
【００３９】＜実施の形態３＞図８は本発明の実施の形
態３に係るウィービング駆動装置の構成を示す断面図、
図９は本発明の実施の形態３に係るウィービング駆動装
置の他の構成を示す断面図である。上記実施の形態２で
はガイドレール２８をレーザビーム１５の光軸方向と直
交する面内で湾曲した曲線状のガイドレールと対してい
るが、本実施の形態３ではガイドレール２８をレーザビ
ーム１５の光軸方向と沿う面内で湾曲した曲線状のガイ
ドレールとする。<Third Embodiment> FIG. 8 is a sectional view showing the structure of a weaving drive unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing another structure of the weaving drive device according to the third embodiment of the present invention. In the second embodiment, the guide rail 28 is opposed to the curved guide rail that is curved in the plane orthogonal to the optical axis direction of the laser beam 15. However, in the third embodiment, the guide rail 28 is used for the laser beam 15. The curved guide rail is curved in a plane along the optical axis direction.
【００４０】即ち、図８ではウィービング駆動装置２０
のガイドレール２８を、光ファイバ先端部１３ａから出
力されたレーザビーム１５の光軸方向（図１中では上下
方向）に沿う面（仮想の面）内でレーザビーム１５の出
力方向（図１中では下方向）の上流側に湾曲した曲線状
のガイドレールとしている。従って、この曲線状のガイ
ドレール２８でベース板２１の往復移動を案内すること
により、ベース板２１とともに光ファイバ先端部１３ａ
は矢印Ｇのように同面内で曲線状に往復移動する。その
結果、レーザビーム集光先端部１５ａのウィービング
は、レーザビーム照射方向（図１では下方向）に沿う面
（仮想の面）内でレーザビーム照射方向の上流側に湾曲
する曲線状のウィービングとなる。That is, in FIG. 8, the weaving drive device 20 is used.
The guide rail 28 of the laser beam 15 is output in the plane (virtual plane) along the optical axis direction (vertical direction in FIG. 1) of the laser beam 15 output from the optical fiber tip portion 13a (in FIG. 1). In the downward direction), the curved guide rail is curved on the upstream side. Therefore, by guiding the reciprocating movement of the base plate 21 by the curved guide rail 28, the optical fiber tip portion 13a together with the base plate 21 is guided.
Moves in a curved line in the same plane as indicated by arrow G. As a result, the weaving of the laser beam condensing tip portion 15a is a curved weaving curved in the surface (virtual surface) along the laser beam irradiation direction (downward in FIG. 1) to the upstream side in the laser beam irradiation direction. Become.
【００４１】また、図９ではウィービング駆動装置２０
のガイドレール２８を、光ファイバ先端部１３ａから出
力されたレーザビーム１５の光軸方向（図１中では上下
方向）に沿う面（仮想の面）内でレーザビーム１５の出
力方向（図１中では下方向）の下流側に湾曲した曲線状
のガイドレールとしている。従って、この曲線状のガイ
ドレール２８でベース板２１の往復移動を案内すること
により、ベース板２１とともに光ファイバ先端部１３ａ
は矢印Ｈのように同面内で曲線状に往復移動する。その
結果、レーザビーム集光先端部１５ａのウィービング
は、レーザビーム照射方向（図１では下方向）に沿う面
（仮想の面）内でレーザビーム照射方向の下流側に湾曲
する曲線状のウィービングとなる。Further, in FIG. 9, the weaving drive device 20 is used.
The guide rail 28 of the laser beam 15 is output in the plane (virtual plane) along the optical axis direction (vertical direction in FIG. 1) of the laser beam 15 output from the optical fiber tip portion 13a (in FIG. 1). In the downward direction), the curved guide rail is curved on the downstream side. Therefore, by guiding the reciprocating movement of the base plate 21 by the curved guide rail 28, the optical fiber tip portion 13a together with the base plate 21 is guided.
Moves in a curved shape in the same plane as indicated by an arrow H. As a result, the weaving of the laser beam condensing tip portion 15a is a curved weaving curved in the surface (virtual surface) along the laser beam irradiation direction (downward in FIG. 1) to the downstream side in the laser beam irradiation direction. Become.
【００４２】なお、その他の構成は上記実施の形態１の
構成（図１〜図４参照）と同様であるため、ここでの説
明及び図示は省略する。Since the other structures are the same as those of the first embodiment (see FIGS. 1 to 4), the description and illustration thereof are omitted here.
【００４３】本実施の形態３によれば、溶接部の形状が
レーザビーム照射方向の上流側又は下流側に湾曲してい
るような場合、この溶接部の形状に沿ってレーザビーム
集光先端部１５ａを曲線状にウィービングさせることが
できるため、より効率的にレーザビーム１５を溶接部に
照射して、より良好な溶接が可能となる。According to the third embodiment, when the shape of the welded portion is curved upstream or downstream in the laser beam irradiation direction, the laser beam condensing tip portion is conformed to the shape of the welded portion. Since it is possible to weave 15a in a curved shape, it is possible to more efficiently irradiate the welded portion with the laser beam 15 and perform better welding.
【００４４】例えば、図１０に示すようにワーク３４
Ａ，３４Ｂを隅肉溶接する場合には、隅肉溶接部３５が
レーザビーム照射方向（図中の矢印Ｉ方向）の下流側に
湾曲した形状となるため、図９に示すウィービング駆動
装置２０を用いれば、レーザビーム出力方向（図中の矢
印Ｉ方向）の下流側に湾曲した曲線状のガイドレール２
８でベース板２１（光ファイバ先端部１３ａ）の往復移
動を案内することにより、矢印Ｈのように隅肉溶接部３
５の形状に沿ってレーザビーム集光先端部１５ａをウィ
ービングすることができる。このため、より効率的にレ
ーザビーム１５を隅肉溶接部３５に照射して、より良好
な隅肉溶接が可能となる。即ち、隅肉溶接における脚長
確保と接触角安定化を図ることができる。For example, as shown in FIG.
When A and 34B are fillet welded, the fillet welded portion 35 has a curved shape on the downstream side in the laser beam irradiation direction (the direction of arrow I in the figure), so that the weaving drive device 20 shown in FIG. If used, the curved guide rail 2 curved downstream in the laser beam output direction (direction of arrow I in the figure).
By guiding the reciprocating movement of the base plate 21 (optical fiber tip portion 13a) at 8, the fillet welded portion 3 as shown by an arrow H is shown.
The laser beam condensing tip 15a can be weaved along the shape of FIG. Therefore, it is possible to more efficiently irradiate the fillet welded portion 35 with the laser beam 15 and perform better fillet welding. That is, it is possible to secure the leg length and stabilize the contact angle in fillet welding.
【００４５】＜実施の形態４＞図１１は本発明の実施の
形態４に係るウィービング駆動装置の構成を示す断面図
である。上記実施の形態１ではレーザビーム集光先端部
１５ａをレーザビーム照射方向と直交する方向に直線状
にウィービングさせるのに対し（図１参照）、本実施の
形態４ではレーザビーム集光先端部１５ａをレーザビー
ム照射方向に沿う方向に直線状にウィービングさせる。<Fourth Preferred Embodiment> FIG. 11 is a sectional view showing the structure of a weaving drive device according to a fourth preferred embodiment of the present invention. In the first embodiment, the laser beam focusing tip portion 15a is linearly weaved in the direction orthogonal to the laser beam irradiation direction (see FIG. 1), whereas in the fourth embodiment, the laser beam focusing tip portion 15a is moved. Is linearly weaved in the direction along the laser beam irradiation direction.
【００４６】詳述すると、図１１に示すように、本実施
の形態４ではベース板２１を、光ファイバ先端部１３ａ
から出力されたレーザビーム１５の光軸方向（矢印Ｊ方
向）に沿って配置しており、このベース板２１でシース
２３及び光ファイバケーシング２４を介して光ファイバ
先端部１３ａを支持している。偏心回転軸２６は駆動モ
ータ２２とともに横向きに配置しており、この偏心回転
軸２６の偏心部２６ａをベース板２１の長孔２５に挿通
している。また、直線状のガイドレール２８も前記光軸
方向（矢印Ｊ方向）に沿って配置しており、このガイド
レール２８にベース板２１のスライド部材２７が係合し
ている。More specifically, as shown in FIG. 11, in the fourth embodiment, the base plate 21 is replaced by the optical fiber tip portion 13a.
The base plate 21 supports the optical fiber tip portion 13a via the sheath 23 and the optical fiber casing 24. The eccentric rotation shaft 26 is arranged laterally together with the drive motor 22, and the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26 is inserted into the elongated hole 25 of the base plate 21. Further, a linear guide rail 28 is also arranged along the optical axis direction (arrow J direction), and the slide member 27 of the base plate 21 is engaged with the guide rail 28.
【００４７】従って、駆動モータ２２によって偏心回転
軸２６が回転されると、偏心回転軸２６の偏心部２６ａ
とベース板２１の長孔２５とが係合することにより、ベ
ース板２１は直線状のガイドレール２８に案内されて矢
印Ｊ方向に直線状に往復移動する。その結果、ベース板
２１とともに光ファイバ先端部１３ａが矢印Ｊ方向に直
線状に往復移動して、レーザビーム集光先端部１５ａが
レーザビーム照射方向（矢印Ｊ方向）に直線状にウィー
ビングする。つまり、レーザビーム集光先端部１５ａは
ワーク３６の板厚方向にウィービングする。この場合、
実際の往復移動幅や往復移動周期はワーク３６の板厚、
レーザビームの走行速度、レーザビームの出力などから
決定すればよい。なお、その他の構成については上記実
施の形態１（図１〜図４参照）と同様であるため、ここ
での説明は省略する。Therefore, when the drive motor 22 rotates the eccentric rotation shaft 26, the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26 is rotated.
By engaging with the long hole 25 of the base plate 21, the base plate 21 is guided by the linear guide rail 28 and linearly reciprocates in the arrow J direction. As a result, the optical fiber tip portion 13a linearly reciprocates together with the base plate 21 in the arrow J direction, and the laser beam focusing tip portion 15a linearly weaves in the laser beam irradiation direction (arrow J direction). That is, the laser beam focusing tip portion 15a is weaved in the plate thickness direction of the work 36. in this case,
The actual width of reciprocation and the cycle of reciprocation are the thickness of the workpiece 36,
It may be determined from the traveling speed of the laser beam, the output of the laser beam, and the like. Since the other configurations are the same as those in the above-described first embodiment (see FIGS. 1 to 4), description thereof will be omitted here.
【００４８】以上のことから、本実施の形態４によれ
ば、レーザビーム集光先端部１５ａをワーク３６の板厚
方向にウィービングすることができるため、特に、ワー
ク３６の切断加工に適用して有用なものとなり、より効
率的にワーク３６を切断することができて、より品質の
良い切断面が得られる。As described above, according to the fourth embodiment, since the laser beam focusing tip portion 15a can be weaved in the plate thickness direction of the work 36, it is particularly applied to the cutting work of the work 36. It becomes useful, the work 36 can be cut more efficiently, and a cut surface of higher quality can be obtained.
【００４９】＜実施の形態５＞図１２は本発明の実施の
形態５に係るウィービング駆動装置の構成を示す断面図
である。上記実施の形態１では光ファイバ先端部１３ａ
を往復移動させるのに対し、本実施の形態５ではレンズ
１６を往復移動させる。<Fifth Embodiment> FIG. 12 is a sectional view showing the structure of a weaving drive unit according to a fifth embodiment of the present invention. In the first embodiment, the optical fiber tip portion 13a
While the lens 16 is reciprocated, the lens 16 is reciprocated in the fifth embodiment.
【００５０】即ち、図１２に示すように本実施の形態５
ではベース板２１によって集光光学系１７を構成するレ
ンズ１６を支持している。従って、駆動モータ２２によ
り偏心回転軸２６が回転されると、偏心回転軸２６の偏
心部２６ａとベース板２１の長孔２５とが係合して、ベ
ース板２１とともにレンズ１６が、光ファイバ先端部１
３ａから出力されたレーザビーム１５の光軸方向と直交
する方向（矢印Ｄ方向）に直線状に往復移動する。その
結果、レーザビーム集光先端部１５ａがレーザビーム照
射方向と直交する方向（矢印Ｄ方向）に直線状にウィー
ビングする。なお、この場合、往復移動するレンズ１６
は一枚に限らず、複数枚であってもよい。その他の構成
は上記実施の形態１（図１〜図４参照）と同様であるた
め、ここでの説明及び図示は省略する。That is, as shown in FIG.
Then, the base plate 21 supports the lens 16 forming the condensing optical system 17. Therefore, when the eccentric rotation shaft 26 is rotated by the drive motor 22, the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26 and the elongated hole 25 of the base plate 21 are engaged with each other, and the lens 16 together with the base plate 21 and the optical fiber tip end. Part 1
The laser beam 15 output from 3a linearly reciprocates in a direction (direction of arrow D) orthogonal to the optical axis direction. As a result, the laser beam condensing tip portion 15a linearly weaves in the direction orthogonal to the laser beam irradiation direction (direction of arrow D). In this case, the lens 16 that reciprocates
Is not limited to one, and may be a plurality. Since other configurations are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 1 to 4), the description and illustration here are omitted.
【００５１】以上のことから、本実施の形態５によれ
ば、ベース板２１の長孔２５と偏心回転軸２６の偏心部
２６ａとの係合によりベース板２１とともにレンズ１６
を往復移動させるという簡便な構成のウィービング駆動
装置２０によって、レーザビーム１５のウィービングを
実現することができる。このため、装置の製作が容易で
あり、また、装置コストの低減を図ることもできる。な
お、上記本実施の形態４のウィービング駆動装置２０
（図１１参照）によってレンズ１６を矢印Ｊ方向に往復
移動させるようにしてもよい。また、ここでは集光光学
系１７を構成するレンズ１６をウィービング駆動装置で
駆動する場合について説明したが、これに限定するもの
ではなく、集光光学系１７の構成レンズ以外の駆動用レ
ンズを光路中に配置し、この駆動用レンズをウィービン
グ駆動装置によって駆動するようにしてもよい。前記駆
動用レンズはレーザビーム１５が光ファイバ先端部１３
ａから出力されてワークに照射されるまでの光経路の途
中に配置する。つまり、前記駆動用レンズは集光光学系
１７に対してレーザビーム出力方向（図中下方向）の上
流側又は下流側に設ける。更に、図１２では平凸形状の
レンズとしたが、両凸形状若しくは凹形状のレンズを用
いてもよい。From the above, according to the present fifth embodiment, the lens 16 along with the base plate 21 is engaged by the engagement between the elongated hole 25 of the base plate 21 and the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26.
Weaving of the laser beam 15 can be realized by the weaving drive device 20 having a simple structure of reciprocating. Therefore, the device can be easily manufactured, and the device cost can be reduced. The weaving drive device 20 according to the fourth embodiment described above is used.
The lens 16 may be reciprocally moved in the direction of arrow J (see FIG. 11). Further, here, the case where the lens 16 configuring the condensing optical system 17 is driven by the weaving drive device has been described, but the present invention is not limited to this, and a driving lens other than the constituent lenses of the condensing optical system 17 is used as an optical path. It may be arranged inside and the driving lens may be driven by a weaving driving device. The driving lens receives the laser beam 15 from the optical fiber tip portion 13.
It is arranged in the middle of the optical path from the output from a to the irradiation of the work. That is, the driving lens is provided upstream or downstream of the condensing optical system 17 in the laser beam output direction (downward direction in the drawing). Furthermore, although a plano-convex lens is used in FIG. 12, a biconvex lens or a concave lens may be used.
【００５２】＜実施の形態６＞図１３は本発明の実施の
形態６に係るウィービング駆動装置の構成を示す断面図
である。上記実施の形態１では光ファイバ先端部１３ａ
を往復移動させるの対し、本実施の形態６ではプリズム
３７を往復移動させる。<Sixth Embodiment> FIG. 13 is a sectional view showing the structure of a weaving drive device according to a sixth embodiment of the present invention. In the first embodiment, the optical fiber tip portion 13a
In the sixth embodiment, the prism 37 is moved back and forth.
【００５３】即ち、図１３に示すように本実施の形態６
ではベース板２１によってプリズム３７を支持してい
る。プリズム３７は、レーザビーム１５が光ファイバ先
端部１３ａから出力されてワークに照射されるまでの光
経路の途中に配置している。つまり、プリズム３７は集
光光学系１７に対してレーザビーム出力方向（図中下方
向）の上流側又は下流側に設ける。That is, as shown in FIG. 13, the sixth embodiment
Then, the prism 37 is supported by the base plate 21. The prism 37 is arranged in the middle of the optical path from the laser beam 15 being output from the optical fiber tip portion 13a to being irradiated on the work. That is, the prism 37 is provided on the upstream side or the downstream side in the laser beam output direction (downward direction in the drawing) with respect to the condensing optical system 17.
【００５４】従って、駆動モータ２２により偏心回転軸
２６が回転されると、偏心回転軸２６の偏心部２６ａと
ベース板２１の長孔２５とが係合して、ベース板２１と
ともにプリズム３７が、光ファイバ先端部１３ａから出
力されたレーザビーム１５の光軸方向と直交する方向
（矢印Ｄ方向）に直線状に往復移動する。その結果、レ
ーザビーム集光先端部１５ａがレーザビーム照射方向と
直交する方向（矢印Ｄ方向）に直線状にウィービングす
る。なお、その他の構成は上記実施の形態１（図１〜図
４参照）と同様であるため、ここでの説明及び図示は省
略する。Therefore, when the eccentric rotation shaft 26 is rotated by the drive motor 22, the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26 and the elongated hole 25 of the base plate 21 are engaged with each other, and the prism 37 is formed together with the base plate 21. The laser beam 15 output from the optical fiber tip portion 13a linearly reciprocates in a direction (arrow D direction) orthogonal to the optical axis direction. As a result, the laser beam condensing tip portion 15a linearly weaves in the direction orthogonal to the laser beam irradiation direction (direction of arrow D). The rest of the configuration is the same as that of the first embodiment (see FIGS. 1 to 4), and therefore the description and illustration thereof are omitted here.
【００５５】以上のことから、本実施の形態６によれ
ば、ベース板２１の長孔２５と偏心回転軸２６の偏心部
２６ａとの係合によりベース板２１とともにプリズム３
７を往復移動させるという簡便な構成のウィービング駆
動装置２０によって、レーザビーム１５のウィービング
を実現することができる。このため、装置の製作が容易
であり、また、装置コストの低減を図ることもできる。
なお、上記本実施の形態４のウィービング駆動装置２０
（図１１参照）によってプリズム１７を矢印Ｊ方向に往
復移動させるようにしてもよい。From the above, according to the sixth embodiment, the prism 25 along with the base plate 21 is engaged by the engagement between the elongated hole 25 of the base plate 21 and the eccentric portion 26a of the eccentric rotation shaft 26.
Weaving of the laser beam 15 can be realized by the weaving driving device 20 having a simple structure in which the laser beam 7 is moved back and forth. Therefore, the device can be easily manufactured, and the device cost can be reduced.
The weaving drive device 20 according to the fourth embodiment described above is used.
The prism 17 may be moved back and forth in the direction of arrow J (see FIG. 11).
【００５６】＜実施の形態７＞図１４は本発明の実施の
形態７に係るウィービング駆動装置の構成を示す断面
図、図１５は本発明の実施の形態７に係るウィービング
駆動装置の他の構成を示す断面図である。上記実施の形
態１等ではベース板２１の長孔２５と偏心回転軸２６の
偏心部２６ａとの係合によりベース板２１とともに光フ
ァイバ先端部１３ａなどを往復移動させるように構成し
ているが、本実施の形態７では他の構成によって光ファ
イバ先端部１３ａを往復移動させる。<Embodiment 7> FIG. 14 is a sectional view showing the structure of a weaving drive apparatus according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 15 is another structure of the weaving drive apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. FIG. In the above-described first embodiment and the like, the long hole 25 of the base plate 21 and the eccentric portion 26a of the eccentric rotary shaft 26 are engaged with each other to reciprocate the optical fiber tip portion 13a and the like together with the base plate 21. In the seventh embodiment, the optical fiber tip portion 13a is reciprocated by another configuration.
【００５７】即ち、図１４，図１５に示すように、往復
移動装置３８によって、長孔を有しないベース板２１と
ともに光ファイバ先端部１３ａを、光ファイバ先端部１
３ａから出力されたレーザビーム１５の光軸方向と直交
する方向（矢印Ｄ方向）に往復移動させる。このことに
よって、レーザビーム集光先端部１５ａがレーザビーム
照射方向と直交する方向（矢印Ｄ方向）にウィービング
する。この場合、往復移動装置３８としては、電磁力に
基づくリニアモータや、ラックアンドピニオン機構のも
のなどを用いる。That is, as shown in FIG. 14 and FIG. 15, the reciprocating device 38 moves the optical fiber tip 13a together with the base plate 21 having no elongated hole.
The laser beam 15 output from 3a is reciprocated in the direction (arrow D direction) orthogonal to the optical axis direction. As a result, the laser beam condensing tip portion 15a weaves in the direction (arrow D direction) orthogonal to the laser beam irradiation direction. In this case, as the reciprocating device 38, a linear motor based on electromagnetic force, a rack and pinion mechanism, or the like is used.
【００５８】しかも、図１４では、ベース板２１の両端
部と加工ヘッドに固定の支持部４０との間に反発力発生
手段としてばね３９を介設し、このばね３９によって、
往復移動方向が往路から復路への切り替わる時には復路
方向への反発力（ばね力）Ｆ 1 がベース板２１（光ファ
イバ先端部１３ａ）に対して発生し、復路から往路への
切り替わる時には往路方向への反発力（ばね力）Ｆ2 が
ベース板２１（光ファイバ先端部１３ａ）に対して発生
するようにしている。また、図１５では、反発力発生手
段としてベース板２１の両端部に磁石４１を設け、加工
ヘッドに固定の支持部４３にも磁石４２を設けることに
よって、往復移動方向が往路から復路への切り替わる時
には復路方向への反発力（磁力）Ｆ1 がベース板２１
（光ファイバ先端部１３ａ）に対して発生し、復路から
往路への切り替わる時には往路方向への反発力（磁力）
Ｆ2 がベース板２１（光ファイバ先端部１３ａ）に対し
て発生するようにしている。なお、その他の構成は上記
実施の形態１（図１〜図４参照）と同様であるため、こ
こでの説明及び図示は省略する。Moreover, in FIG. 14, both ends of the base plate 21 are
Of repulsive force between the machine part and the support part 40 fixed to the machining head
A spring 39 is provided as a means, and by this spring 39,
When the direction of reciprocal movement switches from the outward trip to the return trip, the return trip
Repulsive force (spring force) F 1Is the base plate 21 (optical fiber
It occurs on the tip of the rib 13a), and
When switching, the repulsive force (spring force) in the outward direction F2But
Generated for the base plate 21 (optical fiber tip 13a)
I am trying to do it. Also, in FIG.
As a step, magnets 41 are provided on both ends of the base plate 21 for processing.
The magnet 42 is also provided on the support portion 43 fixed to the head.
Therefore, when the reciprocating direction is switched from the forward path to the return path
Repulsive force (magnetic force) F in the return direction1Is the base plate 21
It occurs for (optical fiber tip 13a), and from the return path
Repulsive force (magnetic force) in the outward direction when switching to the outward path
F2To the base plate 21 (optical fiber tip 13a)
I am trying to occur. Other configurations are as above
Since this is the same as the first embodiment (see FIGS. 1 to 4),
Description and illustration here are omitted.
【００５９】以上のことから、本実施の形態７によれ
ば、往復移動装置３８によりベース板２１とともに光フ
ァイバ先端部１３ａを往復移動させるという簡便な構成
のウィービング駆動装置２０によって、レーザビーム１
５のウィービングを実現することができる。このため、
装置の製作が容易であり、また、装置コストの低減を図
ることもできる。しかも、ばね３９又は磁石４１，４２
の反発力Ｆ1 ，Ｆ1 によって往路から復路への切り換わ
り及び復路から往路への切り換わりを補助することによ
り、ベース板２１（光ファイバ先端部１３ａ）の往復移
動をスムーズして、レーザビーム集光先端部１５ａのウ
ィービングをスムーズにすることができる。なお、本実
施の形態７のウィービング駆動装置２０によってレンズ
１６やプリズム１７を矢印Ｄ方向に往復移動させるよう
にしてもよい。From the above, according to the seventh embodiment, the laser beam 1 is moved by the weaving drive device 20 having a simple structure in which the reciprocating device 38 reciprocally moves the optical fiber tip 13a together with the base plate 21.
Weaving of 5 can be realized. For this reason,
The device can be easily manufactured, and the device cost can be reduced. Moreover, the spring 39 or the magnets 41, 42
The repulsive forces F 1 and F 1 of the laser assist the switching from the forward path to the return path and the switching from the return path to the forward path, thereby smoothing the reciprocating movement of the base plate 21 (the optical fiber tip portion 13a), and the laser beam The weaving of the light collecting tip 15a can be made smooth. The lens 16 and the prism 17 may be reciprocally moved in the arrow D direction by the weaving drive device 20 of the seventh embodiment.
【００６０】また、上記実施の形態１〜７では溶接や切
断を例に挙げて説明したが、これに限定するものではな
く、本発明は肉盛り、表面処理などの様々なレーザ加工
に利用することができる。肉盛りでは広域ビード形成等
に有効なものとなることが期待できる。In the first to seventh embodiments, welding and cutting are described as examples, but the present invention is not limited to this, and the present invention is used for various laser processing such as padding and surface treatment. be able to. It is expected that the built-up meat will be effective for forming wide-area beads.
【００６１】[0061]
【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的
に説明したように、第１発明の光ファイバ先端部から出
力されるレーザビームを集光してワークへ照射する集光
手段と、光ファイバ先端部を駆動するウィービング駆動
手段とを備え、このウィービング駆動手段によって光フ
ァイバ先端部を往復移動させることにより、レーザビー
ムの集光先端部をウィービングさせるように構成したこ
とを特徴とする。As described above in detail with the embodiments of the invention, a condensing means for converging the laser beam output from the optical fiber tip portion of the first invention and irradiating it on the work, And a weaving drive means for driving the fiber tip portion. The weaving drive means reciprocates the optical fiber tip portion to weave the laser beam focusing tip portion.
【００６２】また、第２発明のレーザ加工ヘッドは、光
ファイバ先端部から出力されるレーザビームを集光して
ワークへ照射する集光手段と、レーザビームが光ファイ
バ先端部から出力されてワークに照射されるまでの光経
路の途中に配置したレンズを駆動するウィービング駆動
手段とを備え、このウィービング駆動手段によってレン
ズを往復移動させることにより、レーザビームの集光先
端部をウィービングさせるように構成したことを特徴と
する。The laser processing head according to the second aspect of the invention includes a focusing means for focusing the laser beam output from the optical fiber tip and irradiating the workpiece with the laser beam, and a laser beam output from the optical fiber tip to the workpiece. And a weaving drive means for driving a lens arranged in the middle of the optical path until the irradiation of the laser beam, and the lens is reciprocally moved by the weaving drive means so that the condensing tip of the laser beam is weaved. It is characterized by having done.
【００６３】また、第３発明のレーザ加工ヘッドは、光
ファイバ先端部から出力されるレーザビームを集光して
ワークへ照射する集光手段と、レーザビームが光ファイ
バ先端部から出力されてワークに照射されるまでの光経
路の途中に配置したプリズムと、このプリズムを駆動す
るウィービング駆動手段とを備え、このウィービング駆
動手段によってプリズムを往復移動させることにより、
レーザビームの集光先端部をウィービングさせるように
構成したことを特徴とする。The laser processing head according to the third aspect of the present invention includes a focusing means for focusing the laser beam output from the tip of the optical fiber and irradiating the workpiece, and a laser beam output from the tip of the optical fiber to the workpiece. The prism disposed in the middle of the optical path until it is irradiated with, and the weaving drive means for driving this prism, by reciprocating the prism by this weaving drive means,
It is characterized in that the condensing tip of the laser beam is configured to be weaved.
【００６４】従って、この第１，第２又は第３発明のレ
ーザ加工ヘッドによれば、ウィービング駆動手段によっ
て光ファイバ先端部、レンズ又はプリズムを往復移動さ
せるだけで、レーザビームのウィービングを実現するこ
とができる。このため、装置の製作が容易であり、ま
た、装置コストの低減を図ることもできる。Therefore, according to the laser processing head of the first, second or third invention, the weaving of the laser beam can be realized only by reciprocally moving the tip of the optical fiber, the lens or the prism by the weaving driving means. You can Therefore, the device can be easily manufactured, and the device cost can be reduced.
【００６５】そして、例えばＸＹテーブル等の移動手段
によってレーザビーム集光先端部１５ａを溶接方向（矢
印Ｅ方向）に移動させるとともにウィービング駆動手段
により溶接線に対して左右方向にウィービングさせる
と、レーザビーム集光先端部の動きはジグザグになるた
め、ワークの突合せ部の一部に比較的大きな開先ギャッ
プがあっても、当該部分の溶接も確実に行うことができ
る。即ち、開先ギャップに対する裕度が増す。また、こ
のウィービングにより、深溶け込み化、溶融金属断面積
拡大、冷却速度制御などが可能となる。また、レーザビ
ーム集光先端部を溶接線方向にウィービングさせれば、
キーホール安定化、ポロシティ排出、深溶け込み化、冷
却速度制御などが可能となる。更に、本レーザ加工ヘッ
ドは切断などにも適用できるが、切断においてはレーザ
ビーム集光先端部のウィービングにより、カーフ前面の
遅れ防止、切断限界板厚の向上などを図ることができ
る。Then, the laser beam focusing tip portion 15a is moved in the welding direction (arrow E direction) by a moving means such as an XY table and the weaving driving means weaves the laser beam in the left-right direction relative to the welding line. Since the movement of the light collecting tip portion becomes zigzag, even if there is a relatively large groove gap in a part of the abutting part of the work, the welding of the part can be surely performed. That is, the margin for the groove gap increases. Further, this weaving enables deep penetration, enlargement of molten metal cross-sectional area, control of cooling rate, and the like. Also, if weaving the laser beam focusing tip in the welding line direction,
Keyhole stabilization, porosity discharge, deep penetration, and cooling rate control are possible. Further, although the present laser processing head can be applied to cutting and the like, in cutting, the weaving of the laser beam condensing tip portion can prevent delay of the front surface of the kerf and improve the cutting limit plate thickness.
【００６６】また、第４発明のレーザ加工ヘッドは、第
１，第２又は第３発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ウ
ィービング駆動手段は、光ファイバ先端部、レンズ又は
プリズムを支持するとともに長孔を有する支持部材と、
偏心回転軸を有し、この偏心回転軸の偏心部を支持部材
の長孔に挿通して、偏心回転軸を回転することにより、
支持部材とともに光ファイバ先端部、レンズ又はプリズ
ムを往復移動させる駆動モータと、この駆動モータによ
る支持部材の往復移動を案内する１本又は複数本のガイ
ドレールとを備えてなることを特徴とする。The laser processing head of the fourth invention is the laser processing head of the first, second or third invention, wherein the weaving drive means supports the optical fiber tip, the lens or the prism and has a long hole. A support member,
By having an eccentric rotation shaft, and inserting the eccentric portion of this eccentric rotation shaft into the elongated hole of the support member, and rotating the eccentric rotation shaft,
It is characterized by comprising a drive motor for reciprocally moving the optical fiber tip portion, the lens or the prism together with the support member, and one or a plurality of guide rails for guiding the reciprocal movement of the support member by the drive motor.
【００６７】また、第５発明のレーザ加工ヘッドは、第
４発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ガイドレールを光
ファイバ先端部から出力されたレーザビームの光軸方向
と直交する直線状のガイドレールとし、この直線状のガ
イドレールで支持部材の往復移動を案内をすることによ
り、レーザビーム集光先端部のウィービングをレーザビ
ーム照射方向と直交する直線状のウィービングとしたこ
とを特徴とする。The laser processing head of the fifth invention is the laser processing head of the fourth invention, wherein the guide rail is a linear guide rail orthogonal to the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. This linear guide rail guides the reciprocating movement of the support member, whereby the weaving of the laser beam condensing tip portion is linear weaving orthogonal to the laser beam irradiation direction.
【００６８】従って、この第４又は第５発明のレーザ加
工ヘッドによれば、支持部材の長孔と偏心回転軸の偏心
部との係合により支持部材とともに光ファイバ先端部、
レンズ又はプリズムを往復移動させるという簡便な構成
のウィービング駆動手段によって、レーザビームのウィ
ービングを実現することができる。このため、装置の製
作が容易であり、また、装置コストの低減を図ることも
できる。しかも、支持部材の長孔と偏心回転軸の偏心部
との係合によって支持部材（光ファイバ先端部、レンズ
又はプリズム）を往復移動させる構成であるため、往復
移動幅を例えば５ｍｍ程度或いはそれ以下の僅かな幅に
も容易に設定することができる。また、往復移動周期に
ついても、駆動モータの回転速度の設定によってどのよ
うな値にも容易に設定することができる。Therefore, according to the laser processing head of the fourth or fifth aspect of the invention, the long hole of the support member and the eccentric portion of the eccentric rotation shaft engage with the support member together with the end portion of the optical fiber.
Weaving of the laser beam can be realized by the weaving driving means having a simple structure of reciprocating the lens or the prism. Therefore, the device can be easily manufactured, and the device cost can be reduced. Moreover, since the support member (optical fiber tip, lens or prism) is reciprocated by the engagement of the elongated hole of the support member and the eccentric portion of the eccentric rotation shaft, the reciprocating movement width is, for example, about 5 mm or less. Can be easily set to a small width. Further, the reciprocating period can be easily set to any value by setting the rotation speed of the drive motor.
【００６９】また、第６発明のレーザ加工ヘッドは、第
４発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ガイドレールを光
ファイバ先端部から出力されたレーザビームの光軸方向
に沿う直線状のガイドレールとし、この直線状のガイド
レールで支持部材の往復移動を案内することにより、レ
ーザビーム集光先端部のウィービングをレーザビーム照
射方向に沿った直線状のウィービングとしたことを特徴
とする。The laser machining head of the sixth invention is the laser machining head of the fourth invention, wherein the guide rail is a linear guide rail along the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. By guiding the reciprocating movement of the support member with a linear guide rail, the weaving of the laser beam focusing tip portion is linear weaving along the laser beam irradiation direction.
【００７０】従って、この第６発明のレーザ加工ヘッド
によれば、レーザビーム集光先端部をレーザビーム照射
方向に沿って直線状にウィービングすることができるた
め、例えばワークの切断加工に適用した場合には、より
効率的にワークを切断することができて、より品質の良
い切断面が得られる。Therefore, according to the laser processing head of the sixth aspect of the present invention, the laser beam focusing tip can be linearly weaved along the laser beam irradiation direction. In addition, the work can be cut more efficiently, and a higher quality cut surface can be obtained.
【００７１】また、第７発明のレーザ加工ヘッドは、第
４発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ガイドレールを光
ファイバ先端部から出力されたレーザビームの光軸方向
と直交する面内で湾曲した曲線状のガイドレールとし、
この曲線状のガイドレールで支持部材の往復移動を案内
することにより、レーザビーム集光先端部のウィービン
グをレーザビーム照射方向と直交する面内で湾曲する曲
線状のウィービングとしたことを特徴とする。The laser processing head of the seventh invention is the laser processing head of the fourth invention, in which the guide rail is curved in a plane orthogonal to the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. And the guide rail of
By guiding the reciprocating movement of the support member with this curved guide rail, the weaving of the laser beam focusing tip is curved weaving curved in a plane orthogonal to the laser beam irradiation direction. .
【００７２】従って、この第７発明のレーザ加工ヘッド
によれば、レーザビーム集光先端部をレーザビーム照射
方向と直交する面内で湾曲するように曲線状にウィービ
ングすることができるため、例えばワークを溶接する場
合、ＸＹテーブル等の移動手段によってレーザビーム集
光先端部を溶接方向に移動させるとともにウィービング
駆動手段によって溶接線の左右方向にウィービングさせ
ると、レーザビーム集光先端部の動きはジグザグで且つ
円弧状となるため、ワークの突合せ部の両側部分（レー
ザビーム集光先端部の折り返し部分）での入熱量を比較
的多くすることができることから、突合せ部に比較的大
きな開先ギャップがある場合、更に良好な溶接が可能と
なる。Therefore, according to the laser processing head of the seventh aspect of the present invention, the laser beam focusing tip can be weaved in a curved shape so as to be curved in a plane orthogonal to the laser beam irradiation direction. When welding, the laser beam focusing tip is moved in the welding direction by a moving means such as an XY table, and the weaving driving means is weaved in the left and right directions of the welding line. In addition, since it has an arc shape, it is possible to relatively increase the amount of heat input at both sides of the abutting portion of the workpiece (the folded portion of the laser beam condensing tip portion), so that the abutting portion has a relatively large groove gap. In this case, even better welding is possible.
【００７３】また、第８発明のレーザ加工ヘッドは、第
４発明のレーザ加工ヘッドにおいて、前記ガイドレール
を光ファイバ先端部から出力されたレーザビームの光軸
方向に沿う面内でレーザビーム出力方向の下流側又は上
流側に湾曲した曲線状のガイドレールとし、この曲線状
のガイドレールで支持部材の往復移動を案内することに
より、レーザビーム集光先端部のウィービングをレーザ
ビーム照射方向に沿う面内でレーザビーム照射方向の上
流側又は下流側に湾曲する曲線状のウィービングとした
ことを特徴とする。The laser processing head of the eighth invention is the laser processing head of the fourth invention, wherein the guide rail is in the laser beam output direction in a plane along the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. A curved guide rail on the downstream side or the upstream side, and by guiding the reciprocating movement of the support member by this curved guide rail, the weaving of the laser beam condensing front end surface along the laser beam irradiation direction. It is characterized in that the curved weaving is curved in the upstream side or the downstream side in the laser beam irradiation direction.
【００７４】従って、この第８発明のレーザ加工ヘッド
によれば、例えば溶接を行う場合、溶接部の形状がレー
ザビーム照射方向の上流側又は下流側に湾曲していて
も、この溶接部の形状に沿ってレーザビーム集光先端部
を曲線状にウィービングさせることができるため、より
効率的にレーザビームを溶接部に照射して、より良好な
溶接が可能となる。Therefore, according to the laser processing head of the eighth invention, for example, when welding is performed, even if the shape of the welded portion is curved upstream or downstream in the laser beam irradiation direction, the shape of this welded portion Since the laser beam condensing tip portion can be weaved in a curved shape along, the laser beam can be more efficiently applied to the welded portion, and better welding can be performed.
【００７５】また、第９発明のレーザ加工ヘッドは、第
１，第２又は第３発明のレーザ加工ヘッドにおいて、ウ
ィービング駆動手段は、光ファイバ先端部、レンズ又は
プリズムの往復移動方向が、往路から復路への切り替わ
る時には復路方向への反発力を発生し、復路から往路へ
の切り替わる時には往路方向への反発力を発生する反発
力発生手段を備えたことを特徴とする。The laser processing head of the ninth invention is the laser processing head of the first, second or third invention, wherein the weaving drive means is such that the reciprocating direction of the optical fiber tip, lens or prism is from the forward path. It is characterized in that it is provided with a repulsive force generating means for generating a repulsive force in the return direction when switching to the return route and for generating a repulsive force in the outward direction when switching from the return route to the outward route.
【００７６】また、第１０発明のレーザ加工ヘッドは、
第９発明のレーザ加工ヘッドにおいて、反発力発生手段
はバネであることを特徴とする。Further, the laser processing head of the tenth invention is
In the laser processing head of the ninth invention, the repulsive force generating means is a spring.
【００７７】また、第１１発明のレーザ加工ヘッドは、
第１０発明のレーザ加工ヘッドにおいて、反発力発生手
段は磁石であることを特徴とするレーザ加工ヘッド。The laser processing head of the eleventh invention is
A laser processing head according to the tenth invention, wherein the repulsive force generating means is a magnet.
【００７８】従って、この第９，第１０又は第１１発明
のレーザ加工ヘッドによれば、ばねや磁石など反発力発
生手段の反発力によって往路から復路への切り換わり及
び復路から往路への切り換わりを補助することにより、
支持部材（光ファイバ先端部、レンズ又はプリズム）の
往復移動をスムーズして、レーザビーム集光先端部のウ
ィービングをスムーズにすることができる。Therefore, according to the laser machining head of the ninth, tenth or eleventh invention, the repulsive force of the repulsive force generating means such as the spring and the magnet causes the switching from the forward path to the return path and the switching from the return path to the forward path. By assisting
It is possible to smooth the reciprocating movement of the support member (the optical fiber tip, the lens or the prism) and smooth the weaving of the laser beam focusing tip.
【００７９】また、第１２発明のレーザ加工ヘッドは、
第４発明乃至第１１発明の何れか１つに記載するレーザ
加工ヘッドにおいて、ガイドレールを複数本とし、支持
部材の長孔と偏心回転軸の偏心部との間、及び、支持部
材とガイドレールとの間にはベアリングを設け、且つ、
支持部材として軽量で摩擦抵抗の小さい材質のものを用
いたことを特徴とする。The laser processing head of the twelfth invention is
In the laser processing head described in any one of the fourth to eleventh inventions, a plurality of guide rails are provided, and between the elongated hole of the support member and the eccentric portion of the eccentric rotation shaft, and between the support member and the guide rail. A bearing is provided between the
The supporting member is made of a material that is lightweight and has a low frictional resistance.
【００８０】従って、この第１２発明のレーザ加工ヘッ
ドによれば、駆動抵抗が低減されて支持部材（光ファイ
バ先端部、レンズ又はプリズム）の往復移動を安定させ
ることがきるため、キーホールの安定化などを図ること
ができる。Therefore, according to the laser processing head of the twelfth invention, the driving resistance is reduced and the reciprocating movement of the supporting member (the tip of the optical fiber, the lens or the prism) can be stabilized, so that the keyhole is stabilized. It can be achieved.
【００８１】また、第１３発明のレーザ加工装置は、レ
ーザ発振器と、このレーザ発振器から出力されるレーザ
ビームをレーザ加工ヘッドへと伝送する光ファイバと、
この光ファイバの先端部に接続したレーザ加工ヘッド
と、このレーザ加工ヘッド又はワークを所定の加工方向
へ移動させる移動手段とを備えたレーザ加工装置であっ
て、レーザ加工ヘッドとして、第１発明乃至第１２発明
の何れか１つに記載のレーザ加工ヘッドを備えたことを
特徴とする。The laser processing apparatus of the thirteenth invention comprises a laser oscillator, an optical fiber for transmitting a laser beam output from the laser oscillator to a laser processing head,
A laser processing apparatus comprising: a laser processing head connected to the tip of an optical fiber; and a moving means for moving the laser processing head or a work in a predetermined processing direction. The laser processing head according to any one of the twelfth invention is provided.
【００８２】従って、この第１３発明のレーザ加工装置
によれば、上記第１発明乃至第１２発明の効果を有し、
容易にレーザビーム集光先端部のウィービングを行っ
て、より良好なレーザ加工（溶接、切断、肉盛り、表面
処理など）を行うことができる。Therefore, according to the laser processing apparatus of the thirteenth invention, there are the effects of the first invention to the twelfth invention,
Weaving of the laser beam focusing tip can be easily performed to perform better laser processing (welding, cutting, buildup, surface treatment, etc.).
【図１】本発明の実施の形態１に係るレーザ加工装置の
概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】前記レーザ加工装置のレーザ加工ヘッドに備え
たウィービング駆動装置の構成を示す断面図（図３のＡ
−Ａ線矢視断面図）である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a weaving drive device provided in a laser processing head of the laser processing apparatus (A in FIG. 3).
-A line arrow sectional view).
【図３】図２のＢ方向矢視図（平面図）である。FIG. 3 is a view (plan view) viewed in the direction of arrow B in FIG.
【図４】図３のＣ−Ｃ線矢視断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
【図５】前記ウィービング駆動装置によるウィービング
の様子を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of weaving by the weaving drive device.
【図６】本発明の実施の形態２に係るウィービング駆動
装置の構成を一部破断して示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a partially broken structure of a weaving drive device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】前記ウィービング駆動装置によるウィービング
の様子を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state of weaving by the weaving drive device.
【図８】本発明の実施の形態３に係るウィービング駆動
装置の構成を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a weaving drive device according to a third embodiment of the present invention.
【図９】本発明の実施の形態３に係るウィービング駆動
装置の他の構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing another configuration of the weaving drive device according to the third embodiment of the present invention.
【図１０】前記ウィービング駆動装置を用いた隅肉溶接
の様子を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view showing a state of fillet welding using the weaving drive device.
【図１１】本発明の実施の形態４に係るウィービング駆
動装置の構成を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a weaving drive device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の実施の形態５に係るウィービング駆
動装置の構成を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing a configuration of a weaving drive device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の実施の形態６に係るウィービング駆
動装置の構成を示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing the configuration of a weaving drive device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の実施の形態７に係るウィービング駆
動装置の構成を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing the configuration of a weaving drive device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の実施の形態７に係るウィービング駆
動装置の他の構成を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing another configuration of the weaving drive device according to the seventh embodiment of the present invention.
【図１６】（ａ）は従来のレーザ加工装置を概略構成
図、（ｂ）は開先ギャップが大きい場合の不具合を示す
説明図である。16A is a schematic configuration diagram of a conventional laser processing apparatus, and FIG. 16B is an explanatory diagram showing a problem when the groove gap is large.
１１Ａ，１１Ｂ ワーク １２ ＹＡＧレーザ発振器 １３ 光ファイバ １３ａ 光ファイバ先端部 １３ 先端面 １４ レーザ加工ヘッド １５ レーザビーム １５ａ レーザビーム集光先端部 １６ レンズ １７ 集光光学系 １８ 被溶接部（突合せ部） ２０ ウィービング駆動装置 ２１ ベース板 ２１ａ 裏面 ２２ 駆動モータ ２３ シース ２４ 光ファイバケーシング ２５ 長孔 ２６ 偏心回転軸 ２６ａ 偏心部 ２６ｂ 回転中心部 ２７ スライド部材 ２８ ガイドレール ３０ ＸＹテーブル ３２ ベアリング ３３ ベアリング ３４Ａ，３４Ｂ ワーク ３５ 隅肉溶接部 ３６ ワーク ３７ プリズム ３８ 往復移動装置 ３９ ばね ４０ 支持部 ４１，４２ 磁石 ４３ 支持部 11A, 11B Work 12 YAG laser oscillator 13 optical fiber 13a Optical fiber tip 13 Tip surface 14 Laser processing head 15 laser beam 15a Laser beam focusing tip 16 lenses 17 Focusing optical system 18 Welded part (butt part) 20 Weaving drive 21 base plate 21a back side 22 Drive motor 23 sheath 24 Optical fiber casing 25 long holes 26 Eccentric rotation axis 26a Eccentric part 26b Rotation center 27 Slide member 28 Guide rail 30 XY table 32 bearings 33 bearings 34A, 34B Work 35 fillet weld 36 work 37 Prism 38 Reciprocating device 39 spring 40 Support 41,42 magnets 43 Support
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 別府 征二 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 山口 健吾 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 高橋 浩 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 下楠 善昭 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 赤羽 崇 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 2H045 AE05 4E068 CE03 CE08 5F072 AB02 KK30 MM08 MM09 YY06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Seiji Beppu 2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture Takasago Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Kengo Yamaguchi 2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture Takasago Works, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Takahashi 2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture Takasago Works, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Yoshiaki Shimogusu 1-1 1-1 Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo No. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Kobe Shipyard (72) Inventor Takashi Akabane 1-1 1-1 Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo No. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Kobe Shipyard F-term (reference) 2H045 AE05 4E068 CE03 CE08 5F072 AB02 KK30 MM08 MM09 YY06
Claims (13)
ビームを集光してワークへ照射する集光手段と、光ファ
イバ先端部を駆動するウィービング駆動手段とを備え、
このウィービング駆動手段によって光ファイバ先端部を
往復移動させることにより、レーザビームの集光先端部
をウィービングさせるように構成したことを特徴とする
レーザ加工ヘッド。1. A converging means for converging a laser beam output from an optical fiber tip to irradiate a work, and a weaving driving means for driving the optical fiber tip,
A laser processing head, characterized in that the weaving driving means reciprocates the tip of the optical fiber to weave the condensing tip of the laser beam.
ビームを集光してワークへ照射する集光手段と、レーザ
ビームが光ファイバ先端部から出力されてワークに照射
されるまでの光経路の途中に配置したレンズを駆動する
ウィービング駆動手段とを備え、このウィービング駆動
手段によってレンズを往復移動させることにより、レー
ザビームの集光先端部をウィービングさせるように構成
したことを特徴とするレーザ加工ヘッド。2. A condensing means for condensing a laser beam output from the tip of the optical fiber and irradiating the work, and a light path of a light path from the tip of the optical fiber to the irradiation of the work. A laser processing head, comprising: a weaving drive means for driving a lens disposed on the way, and reciprocating the lens by the weaving drive means to weave the condensing tip of the laser beam. .
ビームを集光してワークへ照射する集光手段と、レーザ
ビームが光ファイバ先端部から出力されてワークに照射
されるまでの光経路の途中に配置したプリズムと、この
プリズムを駆動するウィービング駆動手段とを備え、こ
のウィービング駆動手段によってプリズムを往復移動さ
せることにより、レーザビームの集光先端部をウィービ
ングさせるように構成したことを特徴とするレーザ加工
ヘッド。3. A condensing means for condensing a laser beam output from the tip of the optical fiber and irradiating the work, and a light path of a light path from the tip of the optical fiber to the irradiation of the work. A prism arranged in the middle and a weaving drive unit for driving the prism are provided, and the weaving drive unit reciprocally moves the prism to weave the condensing tip of the laser beam. Laser processing head.
ヘッドにおいて、 ウィービング駆動手段は、 光ファイバ先端部、レンズ又はプリズムを支持するとと
もに長孔を有する支持部材と、 偏心回転軸を有し、この偏心回転軸の偏心部を支持部材
の長孔に挿通して、偏心回転軸を回転することにより、
支持部材とともに光ファイバ先端部、レンズ又はプリズ
ムを往復移動させる駆動モータと、 この駆動モータによる支持部材の往復移動を案内する１
本又は複数本のガイドレールとを備えてなることを特徴
とするレーザ加工ヘッド。4. The laser processing head according to claim 1, 2 or 3, wherein the weaving drive means has a support member that supports the optical fiber tip portion, the lens or the prism and has a long hole, and an eccentric rotation shaft. Then, by inserting the eccentric portion of the eccentric rotation shaft into the elongated hole of the support member and rotating the eccentric rotation shaft,
A drive motor that reciprocally moves the optical fiber tip, lens, or prism together with the support member, and guides the reciprocal movement of the support member by the drive motor.
A laser processing head comprising a book or a plurality of guide rails.
いて、 ガイドレールを光ファイバ先端部から出力されたレーザ
ビームの光軸方向と直交する直線状のガイドレールと
し、この直線状のガイドレールで支持部材の往復移動を
案内をすることにより、レーザビーム集光先端部のウィ
ービングをレーザビーム照射方向と直交する直線状のウ
ィービングとしたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。5. The laser processing head according to claim 4, wherein the guide rail is a linear guide rail orthogonal to the optical axis direction of the laser beam output from the optical fiber tip, and the linear guide rail is used. A laser processing head characterized in that the weaving of the laser beam focusing tip portion is linear weaving orthogonal to the laser beam irradiation direction by guiding the reciprocating movement of the support member.
いて、 ガイドレールを光ファイバ先端部から出力されたレーザ
ビームの光軸方向に沿う直線状のガイドレールとし、こ
の直線状のガイドレールで支持部材の往復移動を案内す
ることにより、レーザビーム集光先端部のウィービング
をレーザビーム照射方向に沿った直線状のウィービング
としたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。6. The laser processing head according to claim 4, wherein the guide rail is a linear guide rail along the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber, and is supported by the linear guide rail. A laser processing head characterized in that the weaving of the laser beam condensing tip portion is linear weaving along the laser beam irradiation direction by guiding the reciprocating movement of the member.
いて、 ガイドレールを光ファイバ先端部から出力されたレーザ
ビームの光軸方向と直交する面内で湾曲した曲線状のガ
イドレールとし、この曲線状のガイドレールで支持部材
の往復移動を案内することにより、レーザビーム集光先
端部のウィービングをレーザビーム照射方向と直交する
面内で湾曲する曲線状のウィービングとしたことを特徴
とするレーザ加工ヘッド。7. The laser processing head according to claim 4, wherein the guide rail is a curved guide rail curved in a plane orthogonal to the optical axis direction of the laser beam output from the tip of the optical fiber. Laser processing characterized in that the weaving of the laser beam condensing tip is curved weaving curved in a plane orthogonal to the laser beam irradiation direction by guiding the reciprocating movement of the support member with a guide rail. head.
いて、 前記ガイドレールを光ファイバ先端部から出力されたレ
ーザビームの光軸方向に沿う面内でレーザビーム出力方
向の下流側又は上流側に湾曲した曲線状のガイドレール
とし、この曲線状のガイドレールで支持部材の往復移動
を案内することにより、レーザビーム集光先端部のウィ
ービングをレーザビーム照射方向に沿う面内でレーザビ
ーム照射方向の上流側又は下流側に湾曲する曲線状のウ
ィービングとしたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。8. The laser processing head according to claim 4, wherein the guide rail is located on the downstream side or the upstream side in the laser beam output direction within a plane along the optical axis direction of the laser beam output from the optical fiber tip. A curved curved guide rail is used, and by guiding the reciprocating movement of the support member with this curved guide rail, the weaving of the laser beam condensing tip part is performed in the plane along the laser beam irradiation direction in the laser beam irradiation direction. A laser processing head having curved weaving which is curved upstream or downstream.
ヘッドにおいて、 ウィービング駆動手段は、光ファイバ先端部、レンズ又
はプリズムの往復移動方向が、往路から復路への切り替
わる時には復路方向への反発力を発生し、復路から往路
への切り替わる時には往路方向への反発力を発生する反
発力発生手段を備えたことを特徴とするレーザ加工ヘッ
ド。9. The laser processing head according to claim 1, 2, or 3, wherein the weaving driving means moves the reciprocating direction of the optical fiber tip portion, the lens, or the prism in the backward direction when the forward path is switched to the backward path. A laser processing head comprising: a repulsive force generating unit that generates a repulsive force and generates a repulsive force in a forward direction when switching from a return route to a forward route.
おいて、 反発力発生手段はバネであることを特徴とするレーザ加
工ヘッド。10. The laser processing head according to claim 9, wherein the repulsive force generating means is a spring.
において、 反発力発生手段は磁石であることを特徴とするレーザ加
工ヘッド。11. The laser processing head according to claim 10, wherein the repulsive force generating means is a magnet.
するレーザ加工ヘッドにおいて、 ガイドレールを複数本とし、支持部材の長孔と偏心回転
軸の偏心部との間、及び、支持部材とガイドレールとの
間にはベアリングを設け、且つ、支持部材として軽量で
摩擦抵抗の小さい材質のものを用いたことを特徴とする
レーザ加工ヘッド。12. The laser processing head according to claim 4, wherein a plurality of guide rails are provided between the elongated hole of the support member and the eccentric portion of the eccentric rotation shaft, and the support member. A laser processing head, characterized in that a bearing is provided between the guide rail and the guide rail, and that the supporting member is made of a material having a low friction resistance.
ら出力されるレーザビームをレーザ加工ヘッドへと伝送
する光ファイバと、この光ファイバの先端部に接続した
レーザ加工ヘッドと、このレーザ加工ヘッド又はワーク
を所定の加工方向へ移動させる移動手段とを備えたレー
ザ加工装置であって、 レーザ加工ヘッドとして、請求項１乃至１２の何れか１
項に記載のレーザ加工ヘッドを備えたことを特徴とする
レーザ加工装置。13. A laser oscillator, an optical fiber for transmitting a laser beam output from this laser oscillator to a laser processing head, a laser processing head connected to the tip of this optical fiber, and this laser processing head or workpiece. 13. A laser processing apparatus comprising: a moving means for moving a workpiece in a predetermined processing direction, wherein the laser processing head is a laser processing head.
A laser processing apparatus comprising the laser processing head described in the item.
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