JP2019195822A - ハンディトーチ及びレーザ溶接機 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載されたレーザ加工ヘッドは、シリンドリカルレンズを保持したレンズホルダをモータによって回動させて、レーザ光の光束の長軸方向を変更できるようになっている。
一般に、ハンディトーチには、レーザ発振器から出力されたレーザ光がフレキシブルな光ケーブルによって供給される。
一方、ハンディトーチを用いたレーザ溶接においては、ハンディトーチ自体の姿勢の自由度は高い反面、比較的堅牢に形成されている光ケーブルを肩にかついで作業するのが一般的である。
そのため、ハンディトーチを、出射するレーザ光の長軸方向を溶接ラインに併せた姿勢にしてその溶接ラインに沿って移動させる作業は、溶接ラインの向きや曲がり度合いによって光ケーブルを支える身体への負担が大きくなる場合があった。
楕円光束の長軸方向の調整を、特許文献1に記載されているようなモータで行うことも検討されるが、ハンディトーチにモータを搭載すると、把持するトーチが大きくかつ重くなって作業者の負担が大きくなる、という問題が生じる。
1)把持可能な本体部と、
前記本体部の内部に配置されレーザ光の光束を楕円光束に整形するシリンドリカルレンズと、
前記楕円光束に整形された前記レーザ光を出射するノズル部と、
前記本体部を把持した手の指によって操作可能とされ、前記シリンドリカルレンズを前記レーザ光の光軸まわりに回動させる操作部と、
を備えたハンディトーチである。
2)前記操作部は、前記光軸まわりに回動可能であり、前記シリンドリカルレンズは、前記操作部の回動と連動して回動することを特徴とする1)に記載のハンディトーチである。
3)前記操作部の回動において、所定の回動角度間隔でクリック感を生成するクリック感生成部を有していることを特徴とする2)に記載のハンディトーチである。
4)前記操作部を前記指で操作することによって、前記ノズル部から出射する前記レーザ光の楕円光束の長軸方向を、前記光軸まわりの任意の方向に設定可能であることを特徴とする1)〜3)のいずれか一つに記載のハンディトーチである。
5)レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記レーザ光が供給され把持可能な本体部と、前記本体部の内部に配置されて供給された前記レーザ光の光束を楕円光束に整形するシリンドリカルレンズと、前記楕円光束に整形された前記レーザ光を出射するノズル部と、前記本体部を把持した手の指によって操作可能とされ、前記シリンドリカルレンズを前記レーザ光の光軸まわりに回動させる操作部と、を有するハンディトーチと、
を備えたレーザ溶接機である。
レーザ溶接機51は、被溶接部材としてのワークに対しレーザ溶接を行うための装置である。
まず、レーザ溶接機51の全体構成を、図1を参照して説明する。
レーザ発振器3は、例えばファイバレーザ発振器であって、レーザ光を制御装置2の制御により生成し出力する。
ハンディトーチ1は、把持可能な直棒状を呈し、レーザ発振器3からフレキシブルな光ケーブル61を介して供給されたレーザ光Lsを、内蔵したレンズ群7により所望の光束形状などにしてノズル部13の先端から出射する。
ハンディトーチ1は、レーザ光の出射のON/OFF操作をするためのスイッチボックス14及びスイッチレバー14aを備えている。
スイッチレバー14aは、指で押し下げ可能であり、指を離すと自動的に復帰する。スイッチレバー14aの押し下げ/復帰に伴い、スイッチボックス14からON/OFF情報が制御ケーブル62を介して制御装置2に伝達される。
制御装置2は、レーザ発振器3の動作を、伝達されたON/OFF情報に基づいて制御する。
図2はハンディトーチ1の左側面図であり、図3はハンディトーチ1の先端側の部分縦断面図である。説明の便宜上、前後上下の各方向を、図2及び図3に示した矢印により規定する。左右方向は紙面表裏方向であって、左方が紙面の表方側であり右方が紙面の裏方側である。
本体部11は、把持可能な太さの直棒状に形成されており、前後方向の中央部に、窓となる切り込み部11aを有する。切り込み部11aにおいて、環状の操作部15の一部が露出している。
操作部15は、本体部11の軸線CL11を中心として回動可能となっている。
本体部11の後方端からは、光ファイバが内部に通された光ケーブル61が延び出ている。
また、スイッチボックス14の後端からは、制御ケーブル62が延び出ている。
本体部11は、スイッチレバー14a及び操作部15の配置位置及び形状等が、作業者が本体部11を上方から把持した際に、親指でスイッチレバー14aを押し下げでき、かつ人差し指で操作部15を回動できるようになっている。
レンズ群7は、後方側から順に配置されたコリメーションレンズ71,集光レンズ72,及びシリンドリカルレンズ73を含んで構成されている。
レンズ群7にシリンドリカルレンズ73を含むことで、ノズル部13の先端から出射するレーザ光Lsの光束は、横断面形状が楕円となる。
これにより、シリンドリカルレンズ73の長軸の方向を、操作部15を回動させることで光軸CLsとなる軸線CL11まわりの180°の範囲の任意の方向に設定できる。
すなわち、本体部11を把持した手の指で操作部15を回動して、出射するレーザ光の楕円光束の長軸方向を180°の範囲内の任意の方向に変えることができる。
図3は、ハンディトーチ1の前方側部分の縦断面図である。
貫通孔11bには、後方側から光ケーブル61が、その前端部61aの位置が概ねスイッチレバー14aの位置に対応するように挿入されている。
貫通孔11bにおける前後方向中央部付近には、既述の操作部15が、光ケーブル61の外側に嵌められて回動自在に配置されている。
この例における操作部15は環状部材である。操作部15は、本体部11に取り付けられた状態での後方側の基部15bと、前方側の指掛かり部15aと、を有する。基部15bは外周面に凹凸がなく、指掛かり部15aは外周面に平目のローレットが形成されている。
基部15bには、周方向において90°間隔に、内側に窪む凹部15cが形成されている。
これにより、操作部15を回動させた際に、通常時に基部15bの当接によって退避させられているプランジャ11cのボールは、回動角度が90°毎に凹部15c内に進入し操作部15の更なる回動で凹部15cから離脱する。
これにより、使用者は、操作部15の回動に伴いクリック感を得られるようになっている。すなわち、凹部15cとプランジャ11cとは、クリック感生成部8として機能する。
連結筒16は、摺動性に優れた樹脂又は摺動性を向上させる内面処理をした金属で形成された支持筒17の内側に摺動回動可能に挿入されている。支持筒17は、本体部11の貫通孔11bの内周面に固定されている。
これにより、操作部15を回動させると、連結筒16は、操作部15と一体的にスムースに回動する。
ノブリング19及びノズル部13は、本体部11の前端部11eから前方に露出している。
レンズ支持筒18は、貫通孔11bにおける前方部分の内側に、軸線CL11を中心に回動可能に挿着されている。
レンズ群7のコリメーションレンズ71は、光ケーブル61の前端部61aからの円形光束の拡散光として出射したレーザ光Ls1を、円形光束の平行光であるレーザ光Ls2にする。
集光レンズ72は、レーザ光Ls2を、所定の位置に集光する円形光束の収束光であるレーザ光Ls3にする。
シリンドリカルレンズ73は、入射光の光束を、直交2軸の一方の軸方向に整形する。例えば、図3においては、レーザ光Ls3の光束を、上下方向について収束するように整形する。
シリンドリカルレンズ73が図3に示される姿勢では、レーザ光Ls3は、上下方向が短軸で左右方向が長軸Lsa(図7における実線参照)の楕円光束のレーザ光Lsとしてノズル部13内へ出射する。
例えば、図7に実線で示される長軸Lsaは、操作部15を例えば45°回動させることで、45°傾いた破線で示される長軸Lsaに方向を変更することができる(矢印DRa)。
図5は、図2におけるノズル部13及び本体部11の先端部分を拡大した左側面図である。
ノブ19aは、ノブリング19の周方向の一箇所において、径方向外方に延びる部分であり、プランジャ11dのボールに当接可能な径方向位置まで延びている。
これにより、作業者は、操作部15を回動させたときに45°感覚でクリック感が得られ、概ねの回動量を触感で把握することができる。
この場合、2つのプランジャ11dそれぞれの本体にノブ19aが当接することにより、ノブリング19の回動が規制される。
そのため、シリンドリカルレンズ73の回動範囲を所望の角度範囲内に規制することができる。
図6は、操作部15の変形例である操作部15Aの横断面図であり、図7は、ノズル部13から出射したレーザ光Lsの光束の横断面図である。
これにより、作業者は、レーザ光Lsを出射させなくても、操作部15を少なくとも180°回動させることで、レーザ光Lsの光束の長軸方向が左右方向である操作部15Aの回動位置を把握できる。
操作部15,連結筒16,及びレンズ支持筒18の3つの部材は、それぞれが独立したものであることに限定されない。
3つの部材のうちの少なくとも2つを、一つの部材として形成してもよい。
ただし、指掛かり部15aをレバー状とした場合、切り込み部11aの形状の制約から、操作部15は所定の回動角度の間で回動させるものとする。所定の回動角度は、レーザ光Lsの光束の長軸Lsaを180°以上回動させることが好ましいことから、長軸Lsaに連動するよう少なくとも180°以上の回動を可能とするよう切り込み部11aを形成するとよい。
すなわち、操作部15は、本体部11を把持した手の指で操作できるものであればよい。
11 本体部、 11a 切り込み部、 11b 貫通孔
11c1,11d,11d1 プランジャ, 11e 前端部
13 ノズル部、 14 スイッチボックス、 14a スイッチレバー
15,15A 操作部、 15a 指掛かり部、 15b 基部
15c 凹部、 16 連結筒、 17 支持筒
18 レンズ支持筒、 19 ノブリング、 19a ノブ
2 制御装置
3 レーザ発振器
7 レンズ群
71 コリメーションレンズ、 72 集光レンズ
73 シリンドリカルレンズ
61 光ケーブル、 61a 前端部
62 制御ケーブル
8 クリック感生成部
CLs 光軸、 CL11 軸線
Ls,Ls1〜Ls3 レーザ光、 Lsa 長軸
Claims (5)
- 把持可能な本体部と、
前記本体部の内部に配置されレーザ光の光束を楕円光束に整形するシリンドリカルレンズと、
前記楕円光束に整形された前記レーザ光を出射するノズル部と、
前記本体部を把持した手の指によって操作可能とされ、前記シリンドリカルレンズを前記レーザ光の光軸まわりに回動させる操作部と、
を備えたハンディトーチ。 - 前記操作部は、前記光軸まわりに回動可能であり、前記シリンドリカルレンズは、前記操作部の回動と連動して回動することを特徴とする請求項1記載のハンディトーチ。
- 前記操作部の回動において、所定の回動角度間隔でクリック感を生成するクリック感生成部を有していることを特徴とする請求項2記載のハンディトーチ。
- 前記操作部を前記指で操作することによって、前記ノズル部から出射する前記レーザ光の楕円光束の長軸方向を、前記光軸まわりの任意の方向に設定可能であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のハンディトーチ。
- レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記レーザ光が供給され把持可能な本体部と、前記本体部の内部に配置されて供給された前記レーザ光の光束を楕円光束に整形するシリンドリカルレンズと、前記楕円光束に整形された前記レーザ光を出射するノズル部と、前記本体部を把持した手の指によって操作可能とされ、前記シリンドリカルレンズを前記レーザ光の光軸まわりに回動させる操作部と、を有するハンディトーチと、
を備えたレーザ溶接機。
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