JP3617384B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ発振器を備えた多関節ロボットによるレーザ加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、多関節ロボットによるレーザ加工装置には、図8に示すようなロボットの腕103にレーザ発振器106を備えたレーザ加工装置100や、特開平5−104271号公報に開示される「円形穴加工装置」等がある。
【0003】
図8に示すレーザ加工装置100では、多関節ロボットの腕103に取り付けられたレーザ発振器106から発射するレーザ光を、多関節による加工動作に応じて配置された複数のミラー105によって反射させ、被加工物Wまで伝達する構成を採用している。また、前述の公報に開示される「円形穴加工装置」では、多関節による移動ロボットの手首部の先端に直接、レーザ加工装置(レーザ発振器を内蔵するもの)を固定するとともに、このレーザ加工装置の出力ミラー側に集光光学系を取り付けた構成を採用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図8に示すレーザ加工装置100によると、腕103のレーザ発振器106から発射したレーザ光は、複数のミラー105によって反射されて被加工物Wまで伝達することから、複数のミラー105相互間のアライメント、即ち鏡面角度誤差に関する信頼性が、多関節動作に伴う振動や歪み等によって低くならざるを得ず実用に適さないという問題がある。この問題は、多関節ロボットの腕103、手首、手104の中を通す光ファイバーによってレーザ光を伝送すれば解決するように考えられるが、光ファイバーによる減衰や光ファイバー自体が破損し易いこと、また比較的波長の長いCO2 レーザは光ファイバーに通らないこと等を考慮すると、あまり現実的ではない。
【0005】
また、特開平5−104271号公報に開示される「円形穴加工装置」によれば、移動ロボットの手首部の先端に直接、レーザ加工装置を固定する構成を採ることにより、ミラー105が不要になるため図8によるレーザ加工装置100の前述した問題を解決している。ところが、移動ロボットの故障や誤操作によりレーザ加工装置や集光光学系自体が被加工物や治具に接触した場合、レーザ加工装置本体に被加工物等が接触したときは勿論のこと、集光光学系に被加工物等が接触したときにも、レーザ加工装置本体に直接的に取り付けられた集光光学系を介してレーザ加工装置本体にも衝撃が加わることから、レーザ加工装置本体に機械的、光学的な歪みを生ずる原因になる。したがって、集光光学系に被加工物等が接触しても比較的高価なレーザ加工装置本体の性能劣化や故障を招くことになるという新たなる問題が生ずる。
【0006】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、多関節ロボットの手首にレーザ発振器を備えて構成しても、被加工物や治具等の接触による衝撃からレーザ発振器を保護し得るレーザ加工装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1のレーザ加工装置では、
レーザ発振器を備えた多関節ロボットによるレーザ加工装置であって、
レーザ光を発射し得るレーザ発振器と、
前記レーザ光の光路上に位置し、前記レーザ光を集光し照射し得る集光部と、
多関節ロボットの手首に固定されるとともに、前記レーザ発振器と前記集光部とが各々独立して取り付けられる接続構造部材と、を備え、
前記接続構造部材は、前記レーザ発射方向に平行な前記レーザ発振器の面に沿って配置されるとともに該面側から見た外縁形状が前記レーザ発振器のものより大きい発振器取付部と、前記発振器取付部から前記レーザ光の光路を遮断する方向に突出するとともに前記レーザ発射方向から見た外縁形状が前記レーザ発振器のものよりも大きい集光部取付部と、を有することを技術的特徴とする。
【0009】
また、請求項2のレーザ加工装置では、請求項1において、
前記発振器取付部と前記集光部取付部とは、補強部により互いに固定されていることを技術的特徴とする。
【0010】
さらに、請求項3のレーザ加工装置では、請求項1または2において、前記集光部によるレーザ照射方向は、前記手首の回転軸方向にほぼ一致することを技術的特徴とする。
【0011】
請求項1の発明では、レーザ光を発射し得るレーザ発振器と、レーザ光を集光し照射し得る集光部とを備え、さらにこれらが各々独立して取り付けられて、多関節ロボットの手首に固定される接続構造部材を備える。これにより、接続構造部材を介してレーザ発振器と集光部とを間接的に接続しながら、多関節ロボットの手首にこれらを固定することができる。また、接続構造部材は、レーザ発射方向に平行なレーザ発振器の面に沿って配置されるとともに該面側から見た外縁形状がレーザ発振器のものより大きい発振器取付部と、発振器取付部からレーザ光の光路を遮断する方向に突出するとともにレーザ発射方向から見た外縁形状がレーザ発振器のものよりも大きい集光部取付部とを有する。これにより、発振器取付部に取り付けたレーザ発振器が、発振器取付部の外周縁より内側に位置することで、発振器取付部の外周方向から接近する被加工物や治具等の接触を発振器取付部の外縁によって阻止することができる。また発振器取付部に取り付けたレーザ発振器が、レーザ発射方向から見て集光部取付部の外周縁より内側に位置することで、集光部取付部の方向から接近する被加工物や治具等の接触を集光部取付部によって阻止することができる。
【0013】
請求項2の発明では、発振器取付部と集光部取付部とは、補強部により互いに固定されている。これにより、発振器取付部から突出する集光部取付部が、例えば比較的変形し易い板形状であっても、その突出位置、角度等の変動を抑制することができる。
【0014】
請求項3の発明では、集光部によるレーザ照射方向は、多関節ロボットの手首の回転軸方向にほぼ一致する。これにより、多関節ロボットの手に対する制御方向とレーザ照射方向を一致させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ加工装置の実施形態について図1〜図7を参照して説明する。まず、本発明の一実施形態によるレーザ加工装置の全体構成の概要を図2に基づいて説明する。
図2に示すように、レーザ加工装置10は、主に、多関節ロボット60と、その手首部60aに取り付けられたレーザ加工ヘッド20とから構成されており、レーザ加工ヘッド20のノズルから発射されるレーザ光を被加工物に照射して任意箇所に孔あけや切断等の加工を施すものである。この多関節ロボット60は、例えば汎用の6軸ロボット等が用いられ、図示しない制御装置による制御プログラムによって自動的に制御されるものである。なお、多関節ロボット60の手首部60aには、その手首回転軸βを中心に回動自在な回動部61が取り付けられており、またこの回動部61にはプレート62がボルト63によって固定されている。
【0016】
次に、レーザ加工ヘッド20の構成を図1、図3、図4に基づいて説明する。
図1および図3に示すように、レーザ加工ヘッド20は、主に、接続構造部30,レーザ発振器40、集光光学系50、カバー36から構成されている。
接続構造部30は、長板状に形成された鋼板からなる発振器取付プレート32と、正方形に近い矩形状に形成された鋼板からなる集光系取付プレート34とで構成されており、発振器取付プレート32の一端部に集光系取付プレート34が発振器取付プレート32に対しほぼ垂直に立ち上がることでL字形状を形成するように、両者がボルト33によって組み付け固定されている。
【0017】
発振器取付プレート32は、その一方の面に後述するレーザ発振器40がボルト38により取り付けられるように平板状に形成されるとともに、他方の面には前述した多関節ロボット60の手首部60aがプレート62を介してボルト65により取り付けられるように平板状に形成されている。ここで、図4を参照して発振器取付プレート32の形状とレーザ発振器40の面40k側から見た外縁形状とを比較すると、同図(A) から長方形状の発振器取付プレート32の外縁形状の方が、斜線部により表されたレーザ発振器40の面40k側から見た外縁形状40aよりも大きく設定されていることがわかる。即ち、発振器取付プレート32からレーザ発振器40がはみ出ることなく、レーザ発振器40が発振器取付プレート32の外周縁32aより内側に位置するように、発振器取付プレート32の形状が設定されている。これにより、発振器取付プレート32の外縁方向から被加工物や治具等が接近しても、この発振器取付プレート32の外周縁32aによってその接近が阻止されることから、レーザ発振器40に被加工物や治具等が直接接触することを防止できる。
【0018】
一方、正方形に近い矩形状に形成される集光系取付プレート34には、図1および図3に示すように、後述する集光光学系50を取り付ける取付穴34aが偏心した位置に形成されている。このように偏心した位置に取付穴34aを形成するのは、レーザ発振器40から発射されたレーザ光の光路L上に集光光学系50を位置させ集光系取付プレート34に取り付けるためである。ここでまた、図4を参照し、集光系取付プレート34の形状とレーザ発振器40のレーザ発射方向から見た外縁形状とを比較すると、同図(B) からほぼ正方形状の集光系取付プレート34の外縁形状の方が、斜線部により表されたレーザ発振器40のレーザ発射方向から見た外縁形状40bよりも大きく設定されていることがわかる。即ち、集光系取付プレート34からレーザ発振器40がはみ出ることなく、レーザ発振器40が集光系取付プレート34の外周縁34bより内側に位置するように、集光系取付プレート34の形状が設定されている。これにより、集光系取付プレート34の外縁方向から被加工物や治具等が接近しても、この集光系取付プレート34の外周縁34bによってその接近が阻止されることから、レーザ発振器40に被加工物や治具等が直接接触することを防止できる。
【0019】
つまり、発振器取付プレート32と集光系取付プレート34とをL字形状に組み合わせて接続構造部30を構成することによって、図4(C) に示すように、発振器取付プレート32と集光系取付プレート34とにより仕切られる仮想空間Xが形成されるため、この仮想空間X内にレーザ発振器40を位置させることで、レーザ発振器40に被加工物等が直接接触することを防止できる。
なお、本実施形態では、発振器取付プレート32および集光系取付プレート34に鋼板を用いたが、レーザ発振器40および集光光学系50を取り付けた状態で撓み等の変形を生じないものであれば本発明ではこれに限られることはなく、例えばアルミニウム、チタン、その他各種合金、樹脂、セラミック等からなるものであっても良い。またこれらの材料の選択により、接続構造部30の軽量化を図ることも可能になる。
【0020】
レーザ発振器40は、光共振部42、出力部44等から構成されている。
光共振部42は、レーザ媒質で増幅される光ビームを正帰還させてレーザ発振を実現し得る働きをする。レーザ媒質の種類により気体レーザや固体レーザ等があり、気体レーザの代表的なものにCO2 レーザ、固体レーザの代表的なものにYAGレーザがある。出力部44は、光共振部42により得られたレーザ光を外部に向けて所定方向に導出する働きを有する。これにより、出力部44からは図1に示す一点鎖線上にレーザ光の光路Lが形成される。
このように構成されるレーザ発振器40は、前述した接続構造部30の発振器取付プレート32の外周縁32aより内側に位置するように複数のボルト38によってねじ固定される。
【0021】
集光光学系50は、主に、集光部本体51、導入部53から構成されており、前述したレーザ発振器40から発射されたレーザ光を導入部53から導入し、集光部本体51によってレーザビームを絞り込む働きを有する。つまり、集光部本体51の内部には、図示しないビームエキスパンダと呼ばれるレンズ群、レーザビームを絞り込む集光レンズ等が収容されており、これらによってレーザビームがピンポイント状に絞り込まれる。これにより、レーザビームのエネルギ密度が増加するので、整ったレーザ加工面が形成され得る。
また、集光部本体51内には、アシストガスと呼ばれる加圧ガスが図示しないチューブによって導入されており、集光部本体51の端部にボルト59で取り付けられるノズル57の照射孔58からレーザビームとともに被加工物に対して噴射される。これにより、レーザ加工の際に生ずる被加工物の切り屑等がアシストガスによって吹き飛ばされる。
【0022】
このように構成される集光光学系50は、前述した接続構造部30の集光系取付プレート34の取付穴34aに通されて、集光系取付プレート34の外周縁34bよりも内側に位置するように複数のボルト55によってねじ固定される。また集光光学系50は、接続構造部30にのみ固定され、レーザ発振器40には一切固定されていない。つまり、接続構造部30を介してレーザ発振器40と集光光学系50とを間接的に接続しているにすぎない。これにより、レーザ発振器40の光路L上に集光光学系50が位置しても、両者は直接接続されることなく、接続構造部30によって多関節ロボット60の手首部60aに固定されているので、多関節ロボット60の故障や誤操作により集光光学系50自体が被加工物や治具等に接触しても、その接触による衝撃が、接続構造部30の介在によって集光光学系50から直接、レーザ発振器40に伝わることがなく、また集光光学系50の接触による衝撃によってレーザ発振器40自体に機械的な歪み等を与えない。したがって、集光光学系50が被加工物等に接触しても、その衝撃によるレーザ発振器40の性能劣化や故障を抑制することができる。
【0023】
なお、レーザ発振器40の出力部44と集光光学系50の導入部53との間の光路Lの途中に一つ以上のミラーを介在させても良い。これにより、光路Lを光学的に延長させることができるので、光路Lが延長された分、レーザビームの幅が拡がることから、集光部本体51に内装された集光レンズによる絞り込みを一層高めることができる。したがって、さらに絞り込まれたよりシャープなレーザビームを得る効果がある。
【0024】
カバー36は、薄板状の鋼板等をコ字形状に折り曲げて形成されており、前述した発振器取付プレート32と集光系取付プレート34とにより仕切られて形成される仮想空間X(図4(C) 参照)を覆うように接続構造部30にボルト37により取り付けられている。これにより、外部からこの仮想空間X内に異物等が侵入することを防止するとともに、接続構造部30だけでは防ぐことのできない接続構造部30の外縁方向以外から接近する物体がレーザ発振器40や集光光学系50の一部に接触することを防止することができる。また、カバー36は、ボルト37によって発振器取付プレート32と集光系取付プレート34の双方の側面に固定されることから(図1参照)、発振器取付プレート32からほぼ垂直立ち上がる集光系取付プレート34に対し、いわゆる筋交いの役割を果たす。これにより、集光系取付プレート34の位置や角度等の変動を抑制することができるため、集光系取付プレート34に取り付けられた集光光学系50の位置や角度の変動を抑制し、集光系取付プレート34に多少の外力が加わっても集光光学系50の位置や角度をレーザ光の光路Lに一致させたまま保持することができる。
【0025】
なお、カバー36の代わりに補強部として、発振器取付プレート32と集光系取付プレート34との間に、三角板形状に形成されたアングル部を両者に固定しても良い。即ち、組み合わせることによりL字形状を形成する発振器取付プレート32と集光系取付プレート34との側面に三角板形状のアングル部を固定しても、いわゆる筋交いの役割をこのアングル部に持たせることができるので、これによっても、集光系取付プレート34の位置や角度等の変動を抑制することができる。したがって、カバー36と同様に、集光系取付プレート34に多少の外力が加わっても集光光学系50の位置や角度をレーザ光の光路Lに一致させたまま保持することができる。
【0026】
続いて、レーザ加工ヘッド20の改変例を図5および図6に基づいて説明する。なお、前述したレーザ加工ヘッド20と実質的に同一の構成部分には同一符号を付す。
図5および図6に示すレーザ加工ヘッド120は、前述したレーザ加工ヘッド20に対しアタッチメント70を装着することによって、多関節ロボット60の手首部60aの取付方向を90度変化させたものである。即ち、レーザ加工ヘッド120は、多関節ロボット60の手首回転軸β方向にレーザ照射方向を一致させている点がレーザ加工ヘッド20と異なる。
【0027】
図5に示すように、アタッチメント70は、ベースプレート71、手首プレート73、Lアングル部75により構成されており、長板状のベースプレート71に対しほぼ直角にベースプレート71とともにL字形状を形成するように手首プレート73が取り付けられている。そして、ベースプレート71と手首プレート73との間に、L字形状に形成されたLアングル部75が筋交い状態に両者に固定されている。即ち、直角三角形でいうところの垂辺と底辺をベースプレート71と手首プレート73とにより構成し、斜辺をLアングル部75によって構成するように、ベースプレート71と手首プレート73とにLアングル部75が溶接等により固定されている。
【0028】
このように構成したアタッチメント70のベースプレート71側を接続構造部30を構成する発振器取付プレート32にボルト76により取り付ける一方で、手首プレート73側に多関節ロボット60の手首部60aをボルト65により取り付けることによって、発振器取付プレート32に対して垂直に立ち上がった面、即ち集光系取付プレート34と平行な面に手首部60aが取り付けられる。これにより、多関節ロボット60の手首回転軸β方向とレーザ照射方向軸(光路Lの延びる方向)L’とを一致させることができる。また、図6に示すように、レーザ照射方向軸L’と手首回転軸βとを多関節ロボット60の腕中心軸αを交わるように位置させるように接続構造部30の取付位置を設定することによって、手首回転軸β方向とレーザ照射方向軸L’とを一致させながら、しかも腕中心軸αに沿ってレーザ照射方向を制御することができる。
【0029】
ここで、レーザ加工ヘッド120を備えたレーザ加工装置10の稼働状態を図7に基づいて説明する。図7は、レーザ加工装置10を設置したレーザ孔あけ加工室90の概要を示すものである。このレーザ孔あけ加工室90の一方側の壁91には、窓91aが形成されており、シャッター92により開閉自在に構成されている。またこの窓91aを使ってターンテーブル93がレーザ孔あけ加工室90の内外に跨って設置されており、このターンテーブル93のワーク受け治具94上には孔あけ加工がなされる被加工物Wが載置されている。またワーク受け治具94には、孔あけ加工により生ずる切り屑等を吸引する集塵ダクト96が接続されており、レーザ孔あけ加工室91の外部に設置された集塵機97によって集められる。そして、レーザ孔あけ加工室91のほぼ中央にはレーザ加工装置10が設置されており、3次元で任意の方向に移動可能な手首部60aにレーザ加工ヘッド120を備えている。
【0030】
このため、ワーク受け治具94上に載置された被加工物Wに対して、任意の位置に孔あけ加工することができる一方で、多関節ロボット60の故障やプログラムミスによる誤動作等により、被加工物Wやその周囲に位置する治具95、壁91等にレーザ加工ヘッド120が接触するおそれがある。つまり、被加工物Wの位置ずれによってレーザ加工ヘッド120の先端、即ちノズル57に被加工物W自体が接触する場合があるほか、多関節ロボット60の誤動作による予期せぬ腕等の旋回によりレーザ加工ヘッド120の接続構造部30自体が治具95や壁91に接触する場合がある。
【0031】
しかしながら、このような事態が生じても本実施形態に係るレーザ加工ヘッド20、120では、レーザ発振器40と集光光学系50とは、接続構造部30を介して間接的に接続されているので、被加工物Wの接触による集光光学系50が受けた衝撃が接続構造部30の介在によってレーザ発振器40に直接伝わることがなく、また前述の如く発振器取付プレート32と集光系取付プレート34とにより仕切られて形成される仮想空間X内にレーザ発振器40を位置させているので、レーザ発振器40に治具95や壁91等が直接接触することがない。したがって、上述した事態が生じても、被加工物W、治具95、壁91等の接触による衝撃からレーザ発振器40の性能劣化や故障を抑制することができる。
【0032】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ加工装置10によると、レーザ光を発射し得るレーザ発振器40と、レーザ光を集光し照射し得る集光光学系50とを備え、さらにこれらが各々独立して取り付けられて、多関節ロボット60の手首部60aに固定される接続構造部30を備えるところ、接続構造部30を介してレーザ発振器40と集光光学系50とを間接的に接続しながら、多関節ロボット60の手首部60aに両者を固定することができる。これにより、多関節ロボット60の故障や誤操作により集光光学系50自体が被加工物Wや治具95等に接触しても、その接触による衝撃が、接続構造部30の介在によって集光光学系50から直接、レーザ発振器40に伝わることがないため、集光光学系50の接触による衝撃によってレーザ発振器40自体に機械的な歪み等を与えない。したがって、集光光学系50が被加工物Wや治具95等に接触しても、その衝撃によるレーザ発振器40の性能劣化や故障を抑制することができるから、多関節ロボット60の手首部60aにレーザ発振器40を備えて構成しても、被加工物Wや治具95の接触による衝撃からレーザ発振器40を保護し得る効果がある。
【0033】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置10によると、接続構造部30は、レーザ発射方向に平行なレーザ発振器40の面40kに沿って配置されるとともにこの面40k側から見た外縁形状40aがレーザ発振器40のものより大きい発振器取付プレート32と、発振器取付プレート32からレーザ光の光路Lを遮断する方向に突出するとともにレーザ発射方向から見た外縁形状40bがレーザ発振器40のものよりも大きい集光系取付プレート34とを有する。つまり、発振器取付プレート32に取り付けたレーザ発振器40が、発振器取付プレート32の外周縁32aより内側に位置することで、発振器取付プレート32の外周方向から接近する被加工物Wや治具95等の接触を発振器取付プレート32の外周縁32aによって阻止することができ、また発振器取付プレート32に取り付けたレーザ発振器40が、レーザ発射方向から見て集光系取付プレート34の外周縁外周縁34bより内側に位置することで、集光系取付プレート34の方向から接近する被加工物Wや治具95等の接触を集光系取付プレート34によって阻止することができる。
【0034】
これにより、多関節ロボット60の故障や誤操作等によって、発振器取付プレート32の外周方向や集光系取付プレート34の方向から被加工物Wや治具95等が接触するような事態が発射しても、発振器取付プレート32や集光系取付プレート34によりレーザ発振器40への接触を阻止することができる。つまり、接続構造部30の外周縁32a、34bによって被加工物Wや治具95等がレーザ発振器40に直接接触することを防止することができる。したがって、被加工物Wや治具95等に接続構造部30が接触しても、その衝撃によるレーザ発振器40の性能劣化や故障を抑制することができるから、多関節ロボット60の手首部60aにレーザ発振器40を備えて構成しても、被加工物Wや治具95の接触による衝撃からレーザ発振器40を保護し得る効果がある。
【0035】
さらに、本実施形態に係るレーザ加工装置10によると、発振器取付プレート32と集光系取付プレート34とは、カバー36により互いに固定されているところ、発振器取付プレート32から突出する集光系取付プレート34が、例えば比較的変形し易い板形状であっても、その突出位置、角度等の変動を抑制することができる。これにより、集光系取付プレート34に取り付けられた集光光学系50の位置や角度の変動を抑制し得るため、集光系取付プレート34に多少の外力が加わっても集光光学系50の位置や角度をレーザ光の光路Lに一致させたまま保持することができる。したがって、被加工物Wや治具95が集光系取付プレート34に接触しても、その衝撃により生じ得る集光光学系50の位置変動や角度変動を抑制し得る効果もある。
【0036】
さらにまた、本実施形態に係るレーザ加工装置10によると、集光光学系50によるレーザ照射方向軸L’は、多関節ロボット60の手首回転軸βにほぼ一致するところ、多関節ロボット60の手首部60aに対する制御方向とレーザ照射方向を一致させることができる。これにより、多関節ロボット60の手首部60aを制御するのと同様の方向でレーザを照射する方向を制御することができるため、多関節ロボット60の制御プログラムの作成に際し、手首部60aを制御する方向感覚でレーザ照射の方向を設定することができる。したがって、レーザ加工における制御プログラムの作成を容易にし得る効果もある。
【0037】
【発明の効果】
請求項1の発明では、レーザ光を発射し得るレーザ発振器と、レーザ光を集光し照射し得る集光部とを備え、さらにこれらが各々独立して取り付けられて、多関節ロボットの手首に固定される接続構造部材を備えるところ、接続構造部材を介してレーザ発振器と集光部とを間接的に接続しながら、多関節ロボットの手首にこれらを固定することができる。これにより、多関節ロボットの故障や誤操作により集光部自体が被加工物や治具等に接触しても、その接触による衝撃が、接続構造部材の介在によって集光部から直接、レーザ発振器に伝わることがないため、集光部の接触による衝撃によってはレーザ発振器自体に機械的な歪み等を与えない。したがって、集光部が被加工物や治具等に接触しても、その衝撃によるレーザ発振器の性能劣化や故障を抑制することができるから、多関節ロボットの手首にレーザ発振器を備えて構成しても、被加工物や治具の接触による衝撃からレーザ発振器を保護し得る効果がある。また、接続構造部材は、レーザ発射方向に平行なレーザ発振器の面に沿って配置されるとともに該面側から見た外縁形状がレーザ発振器のものより大きい発振器取付部と、発振器取付部からレーザ光の光路を遮断する方向に突出するとともにレーザ発射方向から見た外縁形状がレーザ発振器のものよりも大きい集光部取付部とを有するところ、発振器取付部に取り付けたレーザ発振器が、発振器取付部の外周縁より内側に位置することで、発振器取付部の外周方向から接近する被加工物や治具等の接触を発振器取付部の外縁によって阻止することができる。また発振器取付部に取り付けたレーザ発振器が、レーザ発射方向から見て集光部取付部の外周縁より内側に位置することで、集光部取付部の方向から接近する被加工物や治具等の接触を集光部取付部によって阻止することができる。これにより、多関節ロボットの故障や誤操作等によって、発振器取付部の外周方向や集光部取付部の方向から被加工物や治具等が接触するような事態が発射しても、発振器取付部や集光部取付部によりレーザ発振器への接触を阻止することができる。つまり、接続構造部材の外縁によって被加工物や治具等がレーザ発振器に直接接触することを防止することができる。したがって、被加工物や治具等に接続構造部材が接触しても、その衝撃によるレーザ発振器の性能劣化や故障を抑制することができるから、多関節ロボットの手首にレーザ発振器を備えて構成しても、被加工物や治具の接触による衝撃からレーザ発振器を保護し得る効果がある。
【0039】
請求項2の発明では、発振器取付部と集光部取付部とは、補強部により互いに固定されているところ、発振器取付部から突出する集光部取付部が、例えば比較的変形し易い板形状であっても、その突出位置、角度等の変動を抑制することができる。これにより、集光部取付部に取り付けられた集光部の位置や角度の変動を抑制し得るため、集光部取付部に多少の外力が加わっても集光部の位置や角度をレーザ光の光路に一致させたまま保持することができる。したがって、被加工物や治具が集光部取付部に接触しても、その衝撃により生じ得る集光部の位置変動や角度変動を抑制し得る効果もある。
【0040】
請求項3の発明では、集光部によるレーザ照射方向は、多関節ロボットの手首の回転軸方向にほぼ一致するところ、多関節ロボットの手に対する制御方向とレーザ照射方向を一致させることができる。これにより、多関節ロボットの手を制御するのと同様の方向でレーザを照射する方向を制御することができるため、多関節ロボットの制御プログラムの作成に際し、ロボットの手を制御する方向感覚でレーザ照射の方向を設定することができる。したがって、レーザ加工における制御プログラムの作成を容易にし得る効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置のヘッド部を示す側面図である。
【図2】本実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成の概要を示す説明図である。
【図3】本実施形態に係るレーザ加工装置のヘッド部を示す平面図である。
【図4】本実施形態のヘッド部を構成するレーザ発振器および接続構造部材のそれぞれの外縁形状の大小関係を示す模式図で、図4(A) はレーザ発振器の面側から見たもの、図4(B) は同図(A) に示すB矢印の方向から見たもの、図4(C) は同図(B) に示すC矢印方向から見たものである。
【図5】本実施形態の改変例に係るレーザ加工装置のヘッド部を示す側面図である。
【図6】図5に示すIV方向矢視による側面図である。
【図7】本実施形態に係るレーザ加工装置を設置したレーザ孔あけ加工室の概要を示す説明図である。
【図8】従来の多関節ロボットによるレーザ加工装置の模式的な斜視図である。
【符号の説明】
10 レーザ加工装置
20 レーザ加工ヘッド
30 接続構造部 (接続構造部材)
32 発振器取付プレート(発振器取付部)
32a 外周縁32a (発振器取付部の外形)
34 集光系取付プレート(集光部取付部)
34a 外周縁34b (集光部取付部の外形)
36 カバー (補強部)
40 レーザ発振器
40a 外縁形状 (レーザ発振器の面側から見た外縁形状)
40b 外縁形状 (レーザ発射方向から見た外縁形状)
40k 面 (レーザ発振器の面)
50 集光光学系 (集光部)
57 ノズル
60 多関節ロボット
60a 手首部 (多関節ロボットの手首)
70 アタッチメント
L 光路
X 仮想空間
α 腕中心軸
β 手首回転軸 (手首の回転軸)
Claims (3)
- レーザ発振器を備えた多関節ロボットによるレーザ加工装置であって、
レーザ光を発射し得るレーザ発振器と、
前記レーザ光の光路上に位置し、前記レーザ光を集光し照射し得る集光部と、
多関節ロボットの手首に固定されるとともに、前記レーザ発振器と前記集光部とが各々独立して取り付けられる接続構造部材と、を備え、
前記接続構造部材は、
前記レーザ発射方向に平行な前記レーザ発振器の面に沿って配置されるとともに該面側から見た外縁形状が前記レーザ発振器のものより大きい発振器取付部と、
前記発振器取付部から前記レーザ光の光路を遮断する方向に突出するとともに前記レーザ発射方向から見た外縁形状が前記レーザ発振器のものよりも大きい集光部取付部と、
を有することを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記発振器取付部と前記集光部取付部とは、補強部により互いに固定されていることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工装置。
- 前記集光部によるレーザ照射方向は、前記手首の回転軸方向にほぼ一致することを特徴とする請求項1または2記載のレーザ加工装置。
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