JP2835930B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JP2835930B2 JP2835930B2 JP6169439A JP16943994A JP2835930B2 JP 2835930 B2 JP2835930 B2 JP 2835930B2 JP 6169439 A JP6169439 A JP 6169439A JP 16943994 A JP16943994 A JP 16943994A JP 2835930 B2 JP2835930 B2 JP 2835930B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工装置に関し、
特にレーザ照射を行うノズル部を三次元的に駆動可能と
したレーザ加工装置に関する。
特にレーザ照射を行うノズル部を三次元的に駆動可能と
したレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のレーザ加工装置の一例として、
支持枠に回転自在に軸支した第１の回転体と、この第１
の回転体を回転駆動する第１のモータと、前記第１の回
転体に回転自在に軸支した第２の回転体と、この第２の
回転体を回転駆動する第２のモータと、前記第２の回転
体よりも先端部側に設けたノズル部と、前記第１の回転
体に設けられ、その軸線上に放射されたレーザ光を前記
第２の回転体に案内する第１の反射手段と、前記第２の
回転体に設けられ、その軸線上に放射されたレーザ光を
前記ノズル部に向けて案内する第２の反射手段とを備
え、該第２の反射手段で反射されたレーザ光を前記ノズ
ル部からワーク（被加工物）へ向けて照射する三次元レ
ーザ加工装置であって、前記支持枠に揺動フレームを揺
動可能に設けると共に、該揺動フレームに前記第１の回
転体を回転自在に軸支して、該揺動フレームで前記第１
の回転体、第２の回転体、ノズル部、第１の反射手段、
第２の反射手段、第１のモータ及び第２のモータを一体
的に支持させ、更に前記揺動フレームを通常は所定の非
作動位置に保持する保持手段を設けるとともに、該揺動
フレームが前記非作動位置から揺動したことを検出する
検出手段を設けたものが知られている（例えば、特公平
３−５５２３４号）。
支持枠に回転自在に軸支した第１の回転体と、この第１
の回転体を回転駆動する第１のモータと、前記第１の回
転体に回転自在に軸支した第２の回転体と、この第２の
回転体を回転駆動する第２のモータと、前記第２の回転
体よりも先端部側に設けたノズル部と、前記第１の回転
体に設けられ、その軸線上に放射されたレーザ光を前記
第２の回転体に案内する第１の反射手段と、前記第２の
回転体に設けられ、その軸線上に放射されたレーザ光を
前記ノズル部に向けて案内する第２の反射手段とを備
え、該第２の反射手段で反射されたレーザ光を前記ノズ
ル部からワーク（被加工物）へ向けて照射する三次元レ
ーザ加工装置であって、前記支持枠に揺動フレームを揺
動可能に設けると共に、該揺動フレームに前記第１の回
転体を回転自在に軸支して、該揺動フレームで前記第１
の回転体、第２の回転体、ノズル部、第１の反射手段、
第２の反射手段、第１のモータ及び第２のモータを一体
的に支持させ、更に前記揺動フレームを通常は所定の非
作動位置に保持する保持手段を設けるとともに、該揺動
フレームが前記非作動位置から揺動したことを検出する
検出手段を設けたものが知られている（例えば、特公平
３−５５２３４号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
レーザ加工装置を含め、これまでのものは、レーザの発
振源からノズル部までのレーザ導入経路が固定式であ
る。このため、三次元的に駆動可能であるとは言って
も、レーザ導入経路がノズル部の自在な動きを妨げ、ノ
ズル部の動きに制約が生じていた。
レーザ加工装置を含め、これまでのものは、レーザの発
振源からノズル部までのレーザ導入経路が固定式であ
る。このため、三次元的に駆動可能であるとは言って
も、レーザ導入経路がノズル部の自在な動きを妨げ、ノ
ズル部の動きに制約が生じていた。
【０００４】それ故、本発明の課題はレーザ光を照射す
るノズル部をレーザ導入経路に妨げられることなく自在
に駆動することのできるレーザ加工装置を提供すること
にある。
るノズル部をレーザ導入経路に妨げられることなく自在
に駆動することのできるレーザ加工装置を提供すること
にある。
【０００５】本発明の他の課題は、ノズル部が他の物
体、特にワークに接触した時のノズル部とこれらの駆動
機構ひいては装置本体の損傷を防止する機能を持たせた
レーザ加工装置を提供することにある。
体、特にワークに接触した時のノズル部とこれらの駆動
機構ひいては装置本体の損傷を防止する機能を持たせた
レーザ加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ｘ、ｙ、ｚ軸
の３軸のうちの少なくとも１軸方向に可動の可動フレー
ムに、レーザ照射用のノズル部を有するレーザ照射部を
実装したレーザ加工装置において、前記レーザ照射部
は、前記可動フレームに取り付けられて上下方向に延び
る第１の軸を中心とする回転駆動を行うための第１の回
転駆動機構と、該第１の回転駆動機構と共に回転可能に
連結された連結機構と、該連結機構に取り付けられ、前
記第１の軸に対して鋭角をもって交差する第２の軸を中
心とする回転駆動を行うための第２の回転駆動機構とを
有し、前記ノズル部はレーザ光導入用の光ファイバに接
続されると共に、前記第２の回転駆動機構に取り付けら
れて前記第１の軸及び前記第２の軸を中心とする回転が
可能なように構成され、前記連結機構は、前記第１の軸
を中心とする周方向に間隔をおいて配置された複数のば
ね手段により、変位自在に構成されていることを特徴と
する。
の３軸のうちの少なくとも１軸方向に可動の可動フレー
ムに、レーザ照射用のノズル部を有するレーザ照射部を
実装したレーザ加工装置において、前記レーザ照射部
は、前記可動フレームに取り付けられて上下方向に延び
る第１の軸を中心とする回転駆動を行うための第１の回
転駆動機構と、該第１の回転駆動機構と共に回転可能に
連結された連結機構と、該連結機構に取り付けられ、前
記第１の軸に対して鋭角をもって交差する第２の軸を中
心とする回転駆動を行うための第２の回転駆動機構とを
有し、前記ノズル部はレーザ光導入用の光ファイバに接
続されると共に、前記第２の回転駆動機構に取り付けら
れて前記第１の軸及び前記第２の軸を中心とする回転が
可能なように構成され、前記連結機構は、前記第１の軸
を中心とする周方向に間隔をおいて配置された複数のば
ね手段により、変位自在に構成されていることを特徴と
する。
【０００７】なお、前記連結機構は、その中心に上方に
向かって広がるテーパ部と該テーパ部の上端に設けられ
たフランジとを有するテーパ構造体を有して、前記フラ
ンジが前記第１の回転駆動機構の下部において内方に張
り出すように設けられた環状の張出し部により支持され
ており、しかも前記複数のばね手段は伸びる方向に付勢
力を生ずるコイルばねであってその一端が前記テーパ構
造体を固定している支持部に設けられていると共に、他
端が前記第１の回転駆動機構の下部に当接していること
により前記フランジを前記張出し部に圧接させている。
向かって広がるテーパ部と該テーパ部の上端に設けられ
たフランジとを有するテーパ構造体を有して、前記フラ
ンジが前記第１の回転駆動機構の下部において内方に張
り出すように設けられた環状の張出し部により支持され
ており、しかも前記複数のばね手段は伸びる方向に付勢
力を生ずるコイルばねであってその一端が前記テーパ構
造体を固定している支持部に設けられていると共に、他
端が前記第１の回転駆動機構の下部に当接していること
により前記フランジを前記張出し部に圧接させている。
【０００８】また、前記複数のコイルばねの前記一端側
にはそれぞれ、前記各コイルばねの付勢力を調整する調
整機構を設けられる。
にはそれぞれ、前記各コイルばねの付勢力を調整する調
整機構を設けられる。
【０００９】更に、前記張出し部には上方に延びるピン
が設けられ、該ピンが前記フランジに設けられた貫通孔
に挿通されている。
が設けられ、該ピンが前記フランジに設けられた貫通孔
に挿通されている。
【００１０】加えて、前記テーパ構造体の前記テーパ部
に隣接して周方向に間隔をおいて少なくとも３個の近接
センサを配置して前記テーパ構造体の変位を検出するよ
うにしている。
に隣接して周方向に間隔をおいて少なくとも３個の近接
センサを配置して前記テーパ構造体の変位を検出するよ
うにしている。
【００１１】
【作用】本発明によれば、ノズル部へのレーザ光の導入
を、ノズル部の周辺機構、すなわち第１、第２の回転駆
動機構とは分離状態にある光ファイバケーブルによって
じかに行うことにより、ノズル部の動きに対する制約を
できるだけ少なくしており、しかもノズル部は第１の軸
を中心に回転可能であるだけでなく、第２の軸を中心と
した回転も可能であることにより様々な姿勢をとること
ができる。更に、ノズル部とその周辺機構は、複数のば
ね手段を有する連結機構を介して装置本体側の可動フレ
ームに取り付けられることにより、ノズル部がワーク等
に接触して所定値以上の衝撃の力が加わった時にはばね
手段により衝撃が緩和される。
を、ノズル部の周辺機構、すなわち第１、第２の回転駆
動機構とは分離状態にある光ファイバケーブルによって
じかに行うことにより、ノズル部の動きに対する制約を
できるだけ少なくしており、しかもノズル部は第１の軸
を中心に回転可能であるだけでなく、第２の軸を中心と
した回転も可能であることにより様々な姿勢をとること
ができる。更に、ノズル部とその周辺機構は、複数のば
ね手段を有する連結機構を介して装置本体側の可動フレ
ームに取り付けられることにより、ノズル部がワーク等
に接触して所定値以上の衝撃の力が加わった時にはばね
手段により衝撃が緩和される。
【００１２】
【実施例】はじめに、図６、図７を参照して本発明によ
るレーザ加工装置を概略的に説明する。図６において、
第１の蛇腹機構６１によりワーク載置台６５を一方向
（ここではｘ軸方向と呼ぶ）に走行可能な門型の可動フ
レーム６０に、第２の蛇腹機構６２、第３の蛇腹機構６
３によりｙ軸方向、ｚ軸方向に移動可能な可動フレーム
６４を取り付けている。可動フレーム６４の下部には、
レーザ光照射用のノズル部とこれをｘ、ｙ、ｚの３軸方
向に駆動する駆動機構とから成るレーザ照射部１００が
取り付けられている。レーザ発振源等を内蔵した駆動ユ
ニット６６から光ファイバケーブル６７が導出され、こ
の光ファイバケーブル６７は可動フレーム６４、レーザ
照射部１００の動きに通過して変形可能な状態でレーザ
照射部１００に接続されている。６８は装置の起動、停
止を行うためのスイッチやリモコン操作用のボタン等を
実装した操作ボックスであり、可動フレーム６０に取り
付けられている。６９はワークを数値制御等によりレー
ザ加工するための設定値等を入力したり、各種データを
表示するための操作パネルである。
るレーザ加工装置を概略的に説明する。図６において、
第１の蛇腹機構６１によりワーク載置台６５を一方向
（ここではｘ軸方向と呼ぶ）に走行可能な門型の可動フ
レーム６０に、第２の蛇腹機構６２、第３の蛇腹機構６
３によりｙ軸方向、ｚ軸方向に移動可能な可動フレーム
６４を取り付けている。可動フレーム６４の下部には、
レーザ光照射用のノズル部とこれをｘ、ｙ、ｚの３軸方
向に駆動する駆動機構とから成るレーザ照射部１００が
取り付けられている。レーザ発振源等を内蔵した駆動ユ
ニット６６から光ファイバケーブル６７が導出され、こ
の光ファイバケーブル６７は可動フレーム６４、レーザ
照射部１００の動きに通過して変形可能な状態でレーザ
照射部１００に接続されている。６８は装置の起動、停
止を行うためのスイッチやリモコン操作用のボタン等を
実装した操作ボックスであり、可動フレーム６０に取り
付けられている。６９はワークを数値制御等によりレー
ザ加工するための設定値等を入力したり、各種データを
表示するための操作パネルである。
【００１３】図７はワーク載置台７５を、第１、第２の
蛇腹機構７１，７２によりｘ軸、ｙ軸方向に駆動し、第
３の蛇腹機構７３によりｚ軸方向に移動可能な可動フレ
ーム７４にレーザ照射部１００を取り付けている。レー
ザ照射部１００は、これと可動フレーム７４の動きに追
随して変形可能な光ファイバケーブル７７を介して駆動
ユニット７６に接続されている。７８は、図６において
説明した操作ボックス６８と操作パネル６９の機能を兼
ね備えたコンソールディスクである。
蛇腹機構７１，７２によりｘ軸、ｙ軸方向に駆動し、第
３の蛇腹機構７３によりｚ軸方向に移動可能な可動フレ
ーム７４にレーザ照射部１００を取り付けている。レー
ザ照射部１００は、これと可動フレーム７４の動きに追
随して変形可能な光ファイバケーブル７７を介して駆動
ユニット７６に接続されている。７８は、図６において
説明した操作ボックス６８と操作パネル６９の機能を兼
ね備えたコンソールディスクである。
【００１４】次に、図１を参照して本発明の要部である
レーザ照射部１００について説明する。本レーザ照射部
１００は、レーザ照射用のノズル部３０をｚ軸（第１の
軸）を中心に回転させるための第１の回転駆動機構１
０、ノズル部３０をｚ軸に対して鋭角（通常、４５°）
をなすθ軸（第２の軸）を中心に回転させるための第２
の回転駆動機構２０、第１の回転駆動機構１０と第２の
回転駆動機構２０とを連結するための連結機構４０とに
大別され、第２の回転駆動機構２０とノズル部３０との
間は回動アーム２７で連結されている。
レーザ照射部１００について説明する。本レーザ照射部
１００は、レーザ照射用のノズル部３０をｚ軸（第１の
軸）を中心に回転させるための第１の回転駆動機構１
０、ノズル部３０をｚ軸に対して鋭角（通常、４５°）
をなすθ軸（第２の軸）を中心に回転させるための第２
の回転駆動機構２０、第１の回転駆動機構１０と第２の
回転駆動機構２０とを連結するための連結機構４０とに
大別され、第２の回転駆動機構２０とノズル部３０との
間は回動アーム２７で連結されている。
【００１５】第１の回転駆動機構１０は、図６（あるい
は図７）に示された可動フレーム６４（あるいは７４）
に固定された固定ベース１１−１，１１−２を有し、固
定ベース１１−２にはモータ１２を取り付けている。モ
ータ１２の出力軸はカップリング機構１３を介して減速
機構１４に連結されている。減速機構１４により減速さ
れた回転は回転構造体１５に伝達される。回転構造体１
５は、減速機構１４に連結された回転板１５−１と、こ
れに固定され、下方には内方に張り出すように形成され
た環状の張り出し部１５−３を有する支持板１５−２と
から成る。張り出し部１５−３の内周面は上方に向けて
広がるようなテーパ状にされている。
は図７）に示された可動フレーム６４（あるいは７４）
に固定された固定ベース１１−１，１１−２を有し、固
定ベース１１−２にはモータ１２を取り付けている。モ
ータ１２の出力軸はカップリング機構１３を介して減速
機構１４に連結されている。減速機構１４により減速さ
れた回転は回転構造体１５に伝達される。回転構造体１
５は、減速機構１４に連結された回転板１５−１と、こ
れに固定され、下方には内方に張り出すように形成され
た環状の張り出し部１５−３を有する支持板１５−２と
から成る。張り出し部１５−３の内周面は上方に向けて
広がるようなテーパ状にされている。
【００１６】連結機構４０は、その中心に上方に向かっ
て広がるテーパ部４１−１とこのテーパ部４１−１の上
端に設けられたフランジ４１−２とを有するテーパ構造
体４１を有し、このテーパ構造体４１はフランジ４１−
２が張り出し部１５−３に載置された状態で支持され
る。テーパ構造体４１の下部には、斜め下方に向けて延
びる中空の連結部材４２−１を有する回転伝達部材４２
が固定されている。回転伝達部材４２と支持板１５−２
との間には、図２、図３にも示すように、ｚ軸を中心と
する周方向に９０°の角度間隔をおいて４つのコイルス
プリング４３−１〜４３−４が斜めに傾斜させた状態で
設けられている。コイルスプリング４３−１〜４３−４
は伸張方向に付勢力を生ずるものであり、これらの一端
はそれぞれ、回転伝達部材３２に設けられたシリンダ状
の支持筒４４−１〜４４−４により支持され、他端はそ
れぞれ支持板１５−２に当接した状態に置かれている。
て広がるテーパ部４１−１とこのテーパ部４１−１の上
端に設けられたフランジ４１−２とを有するテーパ構造
体４１を有し、このテーパ構造体４１はフランジ４１−
２が張り出し部１５−３に載置された状態で支持され
る。テーパ構造体４１の下部には、斜め下方に向けて延
びる中空の連結部材４２−１を有する回転伝達部材４２
が固定されている。回転伝達部材４２と支持板１５−２
との間には、図２、図３にも示すように、ｚ軸を中心と
する周方向に９０°の角度間隔をおいて４つのコイルス
プリング４３−１〜４３−４が斜めに傾斜させた状態で
設けられている。コイルスプリング４３−１〜４３−４
は伸張方向に付勢力を生ずるものであり、これらの一端
はそれぞれ、回転伝達部材３２に設けられたシリンダ状
の支持筒４４−１〜４４−４により支持され、他端はそ
れぞれ支持板１５−２に当接した状態に置かれている。
【００１７】支持筒４４−１〜４４−４にはそれぞれコ
イルスプリング４３−１〜４３−４の一端に当接させた
ピストン状の移動体を移動させることによりコイルスプ
リング４３−１〜４３−４の付勢力を調整する調整機構
４５−１〜４５−４が組み合わされている。コイルスプ
リング４３−１〜４３−４の付勢力により、テーパ構造
体４１のフランジ４１−２が張り出し部１５−３に圧接
され、その摩擦力により回転構造体１５の回転がテーパ
構造体４１に伝達される。
イルスプリング４３−１〜４３−４の一端に当接させた
ピストン状の移動体を移動させることによりコイルスプ
リング４３−１〜４３−４の付勢力を調整する調整機構
４５−１〜４５−４が組み合わされている。コイルスプ
リング４３−１〜４３−４の付勢力により、テーパ構造
体４１のフランジ４１−２が張り出し部１５−３に圧接
され、その摩擦力により回転構造体１５の回転がテーパ
構造体４１に伝達される。
【００１８】連結部材４２−１には、第２の回転駆動機
構２０が連結され、この第２の回転駆動機構２０は９０
°に折れた中空の筒状体内にモータ２１、カップリング
機構２２が収容されている。そして、カップリング機構
２２の出力軸に第１のベベルギヤ２３を設け、この第１
のベベルギヤ２３には第２のベベルギヤ２４を歯合させ
ることで、モータ２１の回転をθ軸を中心とする回転運
動に変換するように構成している。第２のベベルギヤ２
４の回転軸には、減速機構２５を介して回転体２６が連
結され、この回転体２６の回転が回動アーム２７を介し
てノズル部３０に伝達される。
構２０が連結され、この第２の回転駆動機構２０は９０
°に折れた中空の筒状体内にモータ２１、カップリング
機構２２が収容されている。そして、カップリング機構
２２の出力軸に第１のベベルギヤ２３を設け、この第１
のベベルギヤ２３には第２のベベルギヤ２４を歯合させ
ることで、モータ２１の回転をθ軸を中心とする回転運
動に変換するように構成している。第２のベベルギヤ２
４の回転軸には、減速機構２５を介して回転体２６が連
結され、この回転体２６の回転が回動アーム２７を介し
てノズル部３０に伝達される。
【００１９】ノズル部３０の上部には図６（あるいは図
７）に示された光ファイバケーブル６７（あるいは７
７）がコネクタ３１を介して連結され、コネクタ３１を
通して導入されたレーザ光はノズル部３０の上部に内蔵
された反射鏡３２により９０°の角度で反射されて中心
軸（図１の状態ではｚ軸）に沿って下方に向かう。な
お、このコネクタ３１と反射鏡３２とは、ノズル部３０
本体に対して回転自在に組み付けられており、ノズル部
３０本体がその中心軸を中心に回転しても回転を妨げ
ず、しかも常に光ファイバケーブル６７（あるいは７
７）からのレーザ光を中心軸方向に反射できるようにさ
れている。この他、ノズル部３０には、反射鏡３２から
のレーザ光を焦点位置３３に集光させるための手段や焦
点調整機構が組み合わされるが、これらはいずれも周知
であるので固定、説明は省略する。
７）に示された光ファイバケーブル６７（あるいは７
７）がコネクタ３１を介して連結され、コネクタ３１を
通して導入されたレーザ光はノズル部３０の上部に内蔵
された反射鏡３２により９０°の角度で反射されて中心
軸（図１の状態ではｚ軸）に沿って下方に向かう。な
お、このコネクタ３１と反射鏡３２とは、ノズル部３０
本体に対して回転自在に組み付けられており、ノズル部
３０本体がその中心軸を中心に回転しても回転を妨げ
ず、しかも常に光ファイバケーブル６７（あるいは７
７）からのレーザ光を中心軸方向に反射できるようにさ
れている。この他、ノズル部３０には、反射鏡３２から
のレーザ光を焦点位置３３に集光させるための手段や焦
点調整機構が組み合わされるが、これらはいずれも周知
であるので固定、説明は省略する。
【００２０】以上のように構成することにより、図１の
状態では、第１の回転駆動機構１０よりノズル部３０は
ｚ軸を中心に回転駆動される。また、図１の状態で第２
の回転駆動機構２０のみを駆動すると、ノズル部３０は
θ軸を中心に回転駆動される。そして、第１、第２の回
転駆動機構１０，２０を共に駆動することにより、ノズ
ル部３０の先端が様々な方向を向く、いわゆる三次元の
姿勢制御を行うことができる。なお、ｚ軸とθ軸のなす
角を９０°近くすれば、上方に向けたレーザ光照射も可
能となる。
状態では、第１の回転駆動機構１０よりノズル部３０は
ｚ軸を中心に回転駆動される。また、図１の状態で第２
の回転駆動機構２０のみを駆動すると、ノズル部３０は
θ軸を中心に回転駆動される。そして、第１、第２の回
転駆動機構１０，２０を共に駆動することにより、ノズ
ル部３０の先端が様々な方向を向く、いわゆる三次元の
姿勢制御を行うことができる。なお、ｚ軸とθ軸のなす
角を９０°近くすれば、上方に向けたレーザ光照射も可
能となる。
【００２１】ところで、上記構成に加えて、本実施例で
は、ノズル部３０が万一、ワークと衝突した場合を考慮
して、次のような手段を講じている。第１の手段は、張
り出し部１５−３に上方に向けてピン４６を設け、この
ピン４６をテーパ構造体４１のフランジ４１−２に設け
た貫通孔に挿通させて成る。第２の手段は、テーパ構造
体４１のテーパ部４１−１に隣接した張り出し部１５−
３のテーパ部に、その周方向に１２０°の角度間隔をお
いて３個の近接センサ４７−１（１個のみ図示）を配設
して成る。これらの近接センサ４７−１の検出信号は、
前述した駆動ユニット６６（あるいは７６）に内蔵され
た第１〜第３の蛇腹機構の制御部に送出される。
は、ノズル部３０が万一、ワークと衝突した場合を考慮
して、次のような手段を講じている。第１の手段は、張
り出し部１５−３に上方に向けてピン４６を設け、この
ピン４６をテーパ構造体４１のフランジ４１−２に設け
た貫通孔に挿通させて成る。第２の手段は、テーパ構造
体４１のテーパ部４１−１に隣接した張り出し部１５−
３のテーパ部に、その周方向に１２０°の角度間隔をお
いて３個の近接センサ４７−１（１個のみ図示）を配設
して成る。これらの近接センサ４７−１の検出信号は、
前述した駆動ユニット６６（あるいは７６）に内蔵され
た第１〜第３の蛇腹機構の制御部に送出される。
【００２２】これら第１、第２の手段の機能について図
４、図５を参照して説明する。図４は、ノズル部３０が
ワークに衝突して図中下方に白抜きの矢印で示す上方向
に所定値以上の力、すなわちコイルスプリング４３−１
〜４３−４による付勢力を越えるような力が作用した状
態を示している。この場合には、テーパ構造体４１は、
そのフランジ４１−２が張り出し部１５−３から離れて
上方に浮き上がるように変位することでノズル部３０、
第２の回転駆動機構２０、連結機構４０に加わる衝撃力
を吸収すると共に、上記各部を介して可動フレーム６４
（あるいは７４）に衝撃力が加わることを防止する。
４、図５を参照して説明する。図４は、ノズル部３０が
ワークに衝突して図中下方に白抜きの矢印で示す上方向
に所定値以上の力、すなわちコイルスプリング４３−１
〜４３−４による付勢力を越えるような力が作用した状
態を示している。この場合には、テーパ構造体４１は、
そのフランジ４１−２が張り出し部１５−３から離れて
上方に浮き上がるように変位することでノズル部３０、
第２の回転駆動機構２０、連結機構４０に加わる衝撃力
を吸収すると共に、上記各部を介して可動フレーム６４
（あるいは７４）に衝撃力が加わることを防止する。
【００２３】しかも、テーパ構造体４１は、そのフラン
ジ４１−２に設けられた貫通孔にピン４６が挿通されて
いることにより、上方に変位しても周方向の位置ずれが
規制され、テーパ構造体４１を元の位置に戻す時の復元
作業を容易にする。加えて、図４のような変位の場合、
３個の近接センサ４７−１のすべてがテーパ構造体４１
の変位を検出して検出信号を送出する。これらの検出信
号を受けた制御部ではノズル部３０に対して下方から力
が作用していると判定し、レーザ照射部１００を上方に
移動させるような蛇腹機構の制御動作を行う。
ジ４１−２に設けられた貫通孔にピン４６が挿通されて
いることにより、上方に変位しても周方向の位置ずれが
規制され、テーパ構造体４１を元の位置に戻す時の復元
作業を容易にする。加えて、図４のような変位の場合、
３個の近接センサ４７−１のすべてがテーパ構造体４１
の変位を検出して検出信号を送出する。これらの検出信
号を受けた制御部ではノズル部３０に対して下方から力
が作用していると判定し、レーザ照射部１００を上方に
移動させるような蛇腹機構の制御動作を行う。
【００２４】次に、図５は、ノズル部３０がワークに衝
突して図中下方に白抜きの矢印で示す横方向に所定値以
上の力が作用した状態を示している。この場合には、テ
ーパ構造体４１は、フランジ４１−２が傾いた状態で一
部が張り出し部１５−３から離れるように変位すること
で、図４の場合と同様に衝撃力の吸収を行う。そして、
この場合にもピン４６がフランジ４１−２の貫通孔から
抜けることはない（反対方向の変位でも同じ）ので、テ
ーパ構造体４１の周方向の位置ずれが規制される。
突して図中下方に白抜きの矢印で示す横方向に所定値以
上の力が作用した状態を示している。この場合には、テ
ーパ構造体４１は、フランジ４１−２が傾いた状態で一
部が張り出し部１５−３から離れるように変位すること
で、図４の場合と同様に衝撃力の吸収を行う。そして、
この場合にもピン４６がフランジ４１−２の貫通孔から
抜けることはない（反対方向の変位でも同じ）ので、テ
ーパ構造体４１の周方向の位置ずれが規制される。
【００２５】更に、図５のような変位の場合には、３個
の近接センサ４７−１のすべてが変位を検出することは
なく、１個あるいは２個の近接センサ４７−１から検出
信号が送出される。この場合、制御部では、近接センサ
４７−１からの検出信号が１つである場合には、その近
接センサ４７−１の設置箇所と反対の方向から力が作用
していると判定し、この力を回避する方向にレーザ照射
部１００を移動させるように蛇腹機構の駆動制御を行
う。一方、近接センサ４７−１からの検出信号が２つで
ある場合には、制御部はこれら２つの近接センサ４７−
１の設置箇所の中間部と反対の方向から力が作用してい
ると判定する。そして、このような力を回避する方向に
レーザ照射部１００を移動させるように蛇腹機構の駆動
制御を行う。
の近接センサ４７−１のすべてが変位を検出することは
なく、１個あるいは２個の近接センサ４７−１から検出
信号が送出される。この場合、制御部では、近接センサ
４７−１からの検出信号が１つである場合には、その近
接センサ４７−１の設置箇所と反対の方向から力が作用
していると判定し、この力を回避する方向にレーザ照射
部１００を移動させるように蛇腹機構の駆動制御を行
う。一方、近接センサ４７−１からの検出信号が２つで
ある場合には、制御部はこれら２つの近接センサ４７−
１の設置箇所の中間部と反対の方向から力が作用してい
ると判定する。そして、このような力を回避する方向に
レーザ照射部１００を移動させるように蛇腹機構の駆動
制御を行う。
【００２６】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。例えば、第１、第２の回転駆動機構１０，２０、ノ
ズル部３０の内部構造は、他の周知のものを利用しても
良い。また、近接センサの設置数は３個に限らず、例え
ば４個でも良い。
明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。例えば、第１、第２の回転駆動機構１０，２０、ノ
ズル部３０の内部構造は、他の周知のものを利用しても
良い。また、近接センサの設置数は３個に限らず、例え
ば４個でも良い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ばノズル部に対するレーザ光の導入をノズル部の駆動機
構とは分離した光ファイバケーブルを通して、ノズル部
の動きを極力妨げることの無いようにして実現したこと
により、ノズル部の姿勢を第１、第２の回転駆動機構に
より様々に制御することができる。また、第１、第２の
回転駆動機構の間に連結機構を介在させ、この連結機構
にはワーク等への衝突によりノズル部に作用する外力を
吸収する機構や外力の方向を検出するためのセンサを設
けたことにより、オペレータの教示作業中の操作ミスや
加工時のワークのセッティングが位置ずれ等によりノズ
ル部がワーク等に衝突した時でも、この衝撃力を吸収し
てレーザ照射部及びこれを設置したフレームの破損を防
止し、しかも制御部によって速やかにレーザ照射部を衝
突部位から回避させる動作を行うことができる。
ばノズル部に対するレーザ光の導入をノズル部の駆動機
構とは分離した光ファイバケーブルを通して、ノズル部
の動きを極力妨げることの無いようにして実現したこと
により、ノズル部の姿勢を第１、第２の回転駆動機構に
より様々に制御することができる。また、第１、第２の
回転駆動機構の間に連結機構を介在させ、この連結機構
にはワーク等への衝突によりノズル部に作用する外力を
吸収する機構や外力の方向を検出するためのセンサを設
けたことにより、オペレータの教示作業中の操作ミスや
加工時のワークのセッティングが位置ずれ等によりノズ
ル部がワーク等に衝突した時でも、この衝撃力を吸収し
てレーザ照射部及びこれを設置したフレームの破損を防
止し、しかも制御部によって速やかにレーザ照射部を衝
突部位から回避させる動作を行うことができる。
【図１】本発明によるレーザ加工装置のレーザ照射部の
内部構造を示した断面図である。
内部構造を示した断面図である。
【図２】図１の矢印Ｂからの部分断面図である。
【図３】図１のレーザ照射部を矢印Ｃ−Ｃ´方向から見
た図である。
た図である。
【図４】図１に示したレーザ照射部のノズル部に下方か
ら外力が作用した時の連結機構の動作を説明するための
部分断面図である。
ら外力が作用した時の連結機構の動作を説明するための
部分断面図である。
【図５】図１に示されたレーザ照射部のノズル部に横方
向から外力が作用した場合の連結機構の動作を説明する
ための部分断面図である。
向から外力が作用した場合の連結機構の動作を説明する
ための部分断面図である。
【図６】本発明によるレーザ加工装置の第１の例を示し
た概略斜視図である。
た概略斜視図である。
【図７】本発明によるレーザ加工装置の第２の例を示し
た概略斜視図である。
た概略斜視図である。
１０ 第１の回転駆動機構 ２０ 第２の回転駆動機構 ３０ ノズル部 ４０ 連結機構 １００ レーザ照射部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−321089（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−314167（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−23093（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−7975（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−306090（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−190471（ＪＰ，Ｕ) 特公 平３−55234（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/18
Claims (5)
- 【請求項１】 ｘ、ｙ、ｚ軸の３軸のうちの少なくとも
１軸方向に可動の可動フレームに、レーザ照射用のノズ
ル部を有するレーザ照射部を実装したレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ照射部は、前記可動フレームに取り
付けられて上下方向に延びる第１の軸を中心とする回転
駆動を行うための第１の回転駆動機構と、該第１の回転
駆動機構と共に回転可能に連結された連結機構と、該連
結機構に取り付けられ、前記第１の軸に対して鋭角をも
って交差する第２の軸を中心とする回転駆動を行うため
の第２の回転駆動機構とを有し、前記ノズル部はレーザ
光導入用の光ファイバに接続されると共に、前記第２の
回転駆動機構に取り付けられて前記第１の軸及び前記第
２の軸を中心とする回転が可能なように構成され、前記
連結機構は、前記第１の軸を中心とする周方向に間隔を
おいて配置された複数のばね手段により、変位自在に構
成されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のレーザ加工装置におい
て、前記連結機構は、その中心に上方に向かって広がる
テーパ部と該テーパ部の上端に設けられたフランジとを
有するテーパ構造体を有して、前記フランジが前記第１
の回転駆動機構の下部において内方に張り出すように設
けられた環状の張出し部により支持されており、しかも
前記複数のばね手段は伸びる方向に付勢力を生ずるコイ
ルばねであってその一端が前記テーパ構造体を固定して
いる支持部に設けられていると共に、他端が前記第１の
回転駆動機構の下部に当接していることにより前記フラ
ンジを前記張出し部に圧接させていることを特徴とする
レーザ加工装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のレーザ加工装置におい
て、前記複数のコイルばねの前記一端側にはそれぞれ、
前記各コイルばねの付勢力を調整する調整機構を設けた
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項４】 請求項２あるいは３記載のレーザ加工装
置において、前記張出し部には上方に延びるピンが設け
られ、該ピンが前記フランジに設けられた貫通孔に挿通
されていることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載のレーザ
加工装置において、前記テーパ構造体の前記テーパ部に
隣接して周方向に間隔をおいて少なくとも３個の近接セ
ンサを配置して前記テーパ構造体の変位を検出するよう
にしたことを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6169439A JP2835930B2 (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6169439A JP2835930B2 (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0833995A JPH0833995A (ja) | 1996-02-06 |
| JP2835930B2 true JP2835930B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=15886630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6169439A Expired - Fee Related JP2835930B2 (ja) | 1994-07-21 | 1994-07-21 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2835930B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000117480A (ja) * | 1998-10-15 | 2000-04-25 | Fanuc Ltd | レーザ加工機 |
| WO2020246107A1 (ja) * | 2019-06-03 | 2020-12-10 | 三菱電機株式会社 | 加工ヘッドおよびこの加工ヘッドを用いる３次元レーザ加工機 |
-
1994
- 1994-07-21 JP JP6169439A patent/JP2835930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0833995A (ja) | 1996-02-06 |
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