JP2008087012A - Laser beam irradiation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工物に溶接を施すレーザ照射装置に関する。 The present invention relates to a laser irradiation apparatus for welding a workpiece.
従来のレーザ照射装置として、作業者の手動操作によって移動するレーザヘッドと、被加工部の面を走行するローラを有し上部が球面とされた走行ガイドと、レーザヘッドに設けられて走行ガイドの球面に回動自在に係合する走行ガイド受けとを備え、走行ガイド受けによってレーザの焦点が球面の中心に合わせられるとともに、レーザヘッドが走行ガイドにガイドされながら移動することによって、当該被加工部に溶接を施すものが知られている(例えば、特許文献1)。
ここで、上記装置にあっては、作業者はかがんだ状態で溶接作業を行わなくてはならず、姿勢を維持するため作業者に負担がかかってしまうという問題があった。また、仮に装置を大きくして、立った状態で作業できるようにした場合であっても、特に、重ね合わせ溶接を行うときは、重ね合わせた部材を押さえつけて隙間無く加工する必要があるとともに力のかけ過ぎによる被加工物の傷付きを防止しなくてはならないが、立った状態では、かがんでいるときと違って、加工部付近を観察して力の調節をしながら作業することができないため、良好に重ね合わせ溶接をすることができないなどの問題があった。 Here, in the said apparatus, the worker had to perform welding work in the crouched state, and there existed a problem that an operator was burdened in order to maintain an attitude | position. Even if the device is made larger so that it can work in a standing position, especially when performing overlap welding, it is necessary to press the overlapped members and work without gaps. It is necessary to prevent the workpiece from being scratched by excessive application, but when standing, it is possible to work while adjusting the force by observing the vicinity of the processed part, unlike when bent. Since it was not possible, there was a problem that it was not possible to perform overlap welding well.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、作業者が立った状態で手動操作を行う場合に、良好に重ね合わせ溶接を行うことのできるレーザ照射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a laser irradiation apparatus capable of performing overlay welding satisfactorily when a manual operation is performed while an operator is standing. With the goal.
本発明に係るレーザ照射装置によれば、被加工物に対してレーザ光を照射するレーザヘッドと、被加工物をレーザヘッド側から押さえつけるための支持部と、レーザヘッドと支持部の間に設けられ、レーザヘッドに荷重が加わるに伴って変形する変形部と、変形部の変形量が所定の値となったことを検出する検出部と、を備え、検出部の検出によって、レーザヘッドがレーザ光を出力することを特徴とする。 According to the laser irradiation apparatus of the present invention, a laser head that irradiates a workpiece with laser light, a support portion for pressing the workpiece from the laser head side, and a gap between the laser head and the support portion are provided. A deformation portion that deforms as a load is applied to the laser head, and a detection portion that detects that the amount of deformation of the deformation portion has reached a predetermined value. It is characterized by outputting light.
このレーザ照射装置では、作業者がレーザヘッドを押して荷重を与えると、変形部と支持部を介して、被加工物が押さえつけられる。また、レーザヘッドが押されるに伴って変形部が変形し、適度な押さえつけ力が得られる位置まで変形すると、その変形量が検出部によって検出され、レーザヘッドからレーザ光が出力されて溶接を行うことができる。更に、その変形量まで変形部が変形したときのレーザ光の焦点位置を、被加工部と一致するようにそれぞれの部品の位置関係を定めることができる。以上のようにして、被加工部を観察しなくても、被加工部にレーザ光の焦点を合わせることができるとともに、特に、重ね合わせ溶接を行うときは被加工物を傷つけることなく押さえつけて部材同士の隙間を無くすことができる。従って、作業者が立った状態で手動操作を行う場合に、良好に重ね合わせ溶接を行うことができる。 In this laser irradiation apparatus, when an operator applies a load by pressing the laser head, the workpiece is pressed through the deforming portion and the support portion. Further, when the laser head is pressed, the deformed portion is deformed, and when it is deformed to a position where an appropriate pressing force can be obtained, the amount of deformation is detected by the detecting portion, and laser light is output from the laser head to perform welding. be able to. Furthermore, the positional relationship of each component can be determined so that the focal position of the laser beam when the deformed portion is deformed up to the deformation amount coincides with the processed portion. As described above, the laser beam can be focused on the processed portion without observing the processed portion. In particular, when performing overlap welding, the member is pressed without damaging the workpiece. The gap between each other can be eliminated. Therefore, when manual operation is performed while the operator is standing, the overlap welding can be performed satisfactorily.
本発明に係るレーザ照射装置において、支持部には、被加工物の被加工部に沿って走行する走行ガイドが設けられていることが好ましい。これによれば、被加工部に沿って正確な重ね合わせ溶接を行うことができる。 In the laser irradiation apparatus according to the present invention, it is preferable that the support portion is provided with a traveling guide that travels along the workpiece portion of the workpiece. According to this, accurate overlay welding can be performed along the workpiece.
本発明に係るレーザ照射装置において、被加工物に対してレーザヘッドを垂直に保つ維持手段を更に備えることが好ましい。これによれば、被加工部を観察しなくてもレーザヘッド、すなわちレーザ光を垂直に保つことができるので、作業者が立った状態で手動操作を行う場合に、良好に重ね合わせ溶接を行うことができる。 In the laser irradiation apparatus according to the present invention, it is preferable that the laser irradiation apparatus further includes a maintaining unit that keeps the laser head perpendicular to the workpiece. According to this, since the laser head, that is, the laser beam can be kept vertical without observing the workpiece, when performing manual operation while the operator is standing, the overlap welding is performed well. be able to.
本発明に係るレーザ照射装置によれば、作業者が立った状態で手動操作を行う場合に、良好に重ね合わせ溶接を行うことができる。 According to the laser irradiation apparatus according to the present invention, when manual operation is performed with an operator standing, it is possible to perform lap welding satisfactorily.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
図1は、本発明の実施の形態に係るレーザ照射装置1の構成を示す斜視図であり、図2は、図1に示すII−II線に沿っての断面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
図1に示すように、レーザ照射装置1は、2枚の部材50a,50bを重ね合わせることにより形成される被加工物50に対して重ね合わせ溶接を施すものである。また、レーザ照射装置1は、被加工物50に対してレーザ光8を照射するレーザヘッド2と、被加工物50に対してレーザヘッドを垂直に保つ水準器(維持手段)3と、内部にスプリング機構を備えたスプリング部4と、被加工物50を下方へ向かって押さえつける爪(支持部)6a,6bと、レーザヘッド2のレーザの出力を制御するレーザ発振制御部20とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the
レーザヘッド2は、図1及び図2に示すように、内部に空間を有する円筒からなる。その空間の上方には、水準器3を介して光ファイバ7が接続されており、図示されないレーザ発振装置から発振されたレーザ光8が光ファイバ7から下方へ向かって出射される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
レーザヘッド2の内部の空間の上端側及び下端側にはレーザ光を集光する集光レンズ11,12がそれぞれ設けられており、光ファイバ7から出射されたレーザ光8を集光して被加工物50の被加工部50cへ照射する。
また、レーザヘッド2の上端側の外周面から外側へ向かって取手9aが延在し、取手9aの反対側の外周面からは取手9bが延在する。作業者はこの取手9a,9bを持ってレーザヘッド2を被加工物50側へ荷重を与える。
Further, the handle 9a extends outward from the outer peripheral surface on the upper end side of the
水準器3は、中央部に貫通穴が形成された円板形状からなり、簡易的なジャイロ機構とされている。このジャイロ機構によって、レーザヘッド2の垂直性が保たれる為、被加工物50に対してレーザ光8を垂直に出力することができる。
The
なお、水準器3には、レーザヘッド2が垂直にされたときに信号を発信する電気接点を設ける。
The
スプリング部4は、スプリングボックス4aの内部にレーザヘッド2の下側部と、レーザヘッド2の下端部2aに接続されたスプリング機構13とを配置することにより構成されている。
The
スプリングボックス4aは、内部に空間を有する円柱状の箱体であり、その上面壁の中央部にはレーザヘッド2の外周と同径の穴部4bが形成され、下面壁の中央部にはレーザヘッド2の外周より小さく内周より大きい径を有する穴部4cが形成される。その穴部4bにレーザヘッド2が挿入され、穴部4cの内側の縁部がレーザヘッド2の下端部2aに対するストッパ4dとなる。
The
スプリング機構13は、レーザヘッド2の下側部を取り囲むスプリング(変形部)14の下端がスプリングボックス4aの下面壁に固定され、上端側がレーザヘッド2の外周面に設けられた保持部16に保持されることによって構成されている。これによって、レーザヘッド2の取手9a,9bに荷重が与えられ、下側部がスプリングボックス4a内部に入りこむに従い、スプリング14は変形する。
In the
なお、ストッパ4dとレーザヘッド2の下端部2aには電気接点(検出部)17が設けられており、下端部2aがストッパ4dに係止されることによって、それぞれの電気接点17同士が接触する。
An electrical contact (detection unit) 17 is provided on the
爪6a,6bは、スプリングボックス4aの下面壁の下側面から被加工物50へ向かって延在することで形成され、その先端部が部材50aと接触する。レーザヘッド2に荷重がかけられると、爪6a,6bが部材50aを押し付けることとなる。
The
レーザ発振制御部20は、水準器3に設けられた電気接点及びスプリング部4に設けられた電気接点17と接続されている。水準器3によって、レーザヘッド2の垂直性が保たれたとき、及び、スプリングボックス4aのストッパ4dとレーザヘッド2の下端部2aが接触したときに、それぞれの電気接点から信号が発信され、レーザ発振制御部20は、それらを受信することによって、レーザ発振装置がレーザ光8を発振するように制御する。
The laser
なお、レーザ照射装置1には、被加工部50cを確認するために、レーザ光8の同軸上にCCDカメラがもうけられている。
The
次に、上述のように構成されたレーザ照射装置1の動作について説明する。
Next, the operation of the
図3は、レーザ照射装置1の断面図であって、(a)はレーザヘッド2の取手9a,9bに荷重がかけられない状態、(b)は荷重Fがかけられ、レーザ光が出力された状態を示す図である。
3A and 3B are cross-sectional views of the
取手9a,9bに荷重がかけられる前は、図3(a)に示すように、部材50aの上面すなわち被加工部とレーザヘッド2の下端部2aとの距離はH0、スプリング14の長さはh0であり、これが初期値となる。
Before a load is applied to the handles 9a and 9b, the distance between the upper surface of the
作業者が取手9a,9bにFの荷重をかけると、図3(b)に示すように、レーザヘッド2が水準器3によって垂直に保たれた状態で下方へ押されるとともに、スプリング14が変形する。そして、スプリング14の長さがh´となるまで変形すると、レーザヘッド2がストッパ4dによって係止され、レーザヘッド2からはレーザ光8が出力される。このとき、被加工物50にかかる荷重は、部材50a,50b同士の隙間が無くなるとともに部材に傷が付かない大きさとされている。更に、被加工部50cとレーザヘッド2の下端部2aとの距離はH´とされ、この距離は、レーザ光8の焦点位置が被加工部50cと一致する距離である。
When the operator applies a load of F to the handles 9a and 9b, the
以上のように、本実施形態に係るレーザ照射装置1によれば、被加工部50cを観察しなくても、被加工部50cにレーザ光の焦点を合わせることができるとともに、被加工物50を傷つけることなく押さえつけて部材50a,50b同士の隙間を無くすことができる。従って、作業者が立った状態で手動操作を行う場合に、良好に重ね合わせ溶接を行うことができる。
As described above, according to the
また、水準器3によってレーザヘッド2の垂直性が保たれるまでレーザ発振制御部20へ信号が発せられずレーザ光8が出力されない構成とされているため、被加工部50cを観察しなくてもレーザヘッド2、すなわちレーザ光8を垂直に保つことができるので、一層良好に重ね合わせ溶接を行うことができる。
Further, since the signal is not emitted to the laser
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、爪の先端部を直接部材に押し当てているが、先端部に、被加工部に沿って走行する走行ガイドを設けてもよい。これによれば、被加工部に沿って正確な重ね合わせ溶接を行うことができる。 As mentioned above, although this invention was concretely demonstrated based on the embodiment, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above-described embodiment, the tip of the nail is directly pressed against the member, but a travel guide that travels along the part to be processed may be provided at the tip. According to this, accurate overlay welding can be performed along the workpiece.
また、爪は2本設けられているが、更に設けてもよい。 Further, although two nails are provided, they may be further provided.
更に、スプリング機構をスプリングボックスの内部に設けているが、どの位置に設けてもよく、例えば、爪の付け根の部分に設けてもよい。 Furthermore, although the spring mechanism is provided inside the spring box, it may be provided at any position, for example, at the base of the claw.
更にまた、変形部としてスプリングを利用しているが、密閉された箱体にガスを充填し、レーザヘッドが押し込まれるに従いガスが圧縮される構成とされた圧縮装置を利用してもよい。 Furthermore, although the spring is used as the deforming portion, a compression device configured to fill the sealed box with gas and compress the gas as the laser head is pushed may be used.
1…レーザ照射装置、2…レーザヘッド、3…水準器(維持手段)、6a,6b…爪(支持部)、8…レーザ光、14…スプリング(変形部)、17…電気接点(検出部)、50…被加工物、50c…被加工部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記被加工物を前記レーザヘッド側から押さえつけるための支持部と、
前記レーザヘッドと前記支持部の間に設けられ、前記レーザヘッドに荷重が加わるに伴って変形する変形部と、
前記変形部の変形量が所定の値となったことを検出する検出部と、
を備え、
前記検出部の検出によって、前記レーザヘッドが前記レーザ光を出力することを特徴とするレーザ照射装置。 A laser head for irradiating a workpiece with laser light;
A support for pressing the workpiece from the laser head side;
A deforming portion that is provided between the laser head and the support portion and deforms as a load is applied to the laser head;
A detection unit for detecting that the deformation amount of the deformation unit has reached a predetermined value;
With
The laser irradiation apparatus, wherein the laser head outputs the laser light by the detection of the detection unit.
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