JP6558834B2 - Laser processing head - Google Patents
Laser processing head Download PDFInfo
- Publication number
- JP6558834B2 JP6558834B2 JP2016174452A JP2016174452A JP6558834B2 JP 6558834 B2 JP6558834 B2 JP 6558834B2 JP 2016174452 A JP2016174452 A JP 2016174452A JP 2016174452 A JP2016174452 A JP 2016174452A JP 6558834 B2 JP6558834 B2 JP 6558834B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- axis
- optical fiber
- point
- fiber cable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
本発明は2軸制御によって照射角度を変更してレーザ加工するレーザ加工ヘッドに関するものである。 The present invention relates to a laser processing head that performs laser processing by changing an irradiation angle by biaxial control.
多関節型の3次元レーザ加工ヘッドにおいて、レーザ一点指向のヘッド装置が提案されている(例えば、特許文献1又は特許文献2参照)。このレーザ一点指向のヘッド装置では、集光レンズ、レーザの指向性を変更する俯仰軸としてのA軸と、旋回軸としてのC軸とを有し、これらA軸及びC軸の交差する点とレーザ焦点が設計上、一致する構造となっている。 In an articulated type three-dimensional laser processing head, a laser one-point head device has been proposed (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2). This laser one-point head device has a condensing lens, an A axis as an elevation axis for changing the directivity of the laser, and a C axis as a swivel axis, and a point where these A axis and C axis intersect. The laser focal points are designed to coincide.
このため、A軸及びC軸を動作してもレーザ焦点位置が移動しない特徴を有し、切断途中で切断面の角度が変わる場合や、レーザ戻り光対策としてワーク鉛直に対して、例えば、ヘッドを5°程度傾けることによって、面倒な計算や補正なく対応できる利点を有する。また、通常のレーザヘッドの場合、A軸の動作によって加工範囲が狭くなる場合が生じたが、一点指向においては、加工範囲は変わらないことも利点である。 For this reason, there is a feature that the laser focal position does not move even if the A axis and the C axis are operated. For example, when the angle of the cut surface changes during cutting, or as a countermeasure against laser return light, for example, the head By tilting about 5 °, there is an advantage that it can be handled without troublesome calculation and correction. Further, in the case of a normal laser head, the machining range may be narrowed by the operation of the A axis, but it is also advantageous that the machining range does not change in a single point orientation.
その一方で、これらレーザ一点指向ヘッドは内部に反射ミラーを複数枚内蔵しており、レーザヘッドの組立において反射ミラー角度を微調整してレーザ光の指向性を調整する光軸調整は非常に重要な作業であるが、非常に面倒な作業であった。即ち、複数枚のミラーの光軸調整を行う必要があるため、個々の反射ミラーの光軸調整は、作業量が非常に多くなる。反射ミラー1枚の光軸調整に対し、例えば前後の反射ミラー4枚の光軸調整も含まれるため、作業量が4倍をはるかに超える作業量になる。更に、光軸調整は反射ミラー間の距離が長いほど難易度が上がる。 On the other hand, these laser single-point heads have a plurality of reflecting mirrors inside, and it is very important to adjust the optical axis to adjust the laser beam directivity by finely adjusting the angle of the reflecting mirror when assembling the laser head. It was a troublesome work, but it was a very troublesome work. That is, since it is necessary to adjust the optical axes of a plurality of mirrors, adjusting the optical axes of the individual reflecting mirrors requires a large amount of work. The adjustment of the optical axis of one reflection mirror includes, for example, the adjustment of the optical axes of four front and rear reflection mirrors, so that the work amount is much more than four times. Furthermore, the difficulty of adjusting the optical axis increases as the distance between the reflecting mirrors increases.
このため、従来型のレーザ一点指向のヘッドはその複雑な構造のため、大柄な構造物となりミラー間の距離も必然的に長くなる傾向にある。即ち、従来型のレーザ一点指向のヘッドは、光ファイバケーブルから発散光を発し、これをコリメートレンズにて平行光にして反射ミラーでミラー伝送し、集光レンズで集光するが、平行光の経路の屈折が4〜6回あるので、少なくとも集光レンズが2枚、反射ミラーが4枚〜6枚必要であり、部品点数が多く、非常に複雑な構造である。 For this reason, the conventional laser single-point head has a complicated structure, so that it becomes a large structure and the distance between the mirrors inevitably tends to be long. That is, a conventional laser single-point head emits divergent light from an optical fiber cable, which is converted into parallel light by a collimating lens, mirror-transmitted by a reflection mirror, and condensed by a condensing lens. Since the path is refracted 4 to 6 times, at least two condenser lenses and four to six reflecting mirrors are necessary, and the number of parts is large and the structure is very complicated.
加えて、性能面からも、一般的に反射ミラーを1回通すとレーザパワーが98%程度に下がるため、4回通すと0.98の4乗=92%、6回通すと0.98の6乗=89%と、概ね90%程度に下がることになり、反射ミラーはエネルギー効率面において、無駄が生じる。 In addition, in terms of performance, the laser power generally decreases to about 98% when the reflecting mirror is passed once. Therefore, 0.98 is the fourth power = 92% when passing four times, and 0.98 when passing six times. The sixth power = 89%, which is approximately 90%, and the reflecting mirror is wasted in terms of energy efficiency.
本発明は、これらを鑑み、集光レンズと反射ミラーの使用数を削減して単純な構造としつつ、高いエネルギー効率を達成したレーザ加工ヘッドを得ることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to obtain a laser processing head that achieves high energy efficiency while reducing the number of condensing lenses and reflecting mirrors to be a simple structure.
請求項1に記載された発明に係るレーザ加工ヘッドは、平面又は立体ワークに対して第1回転軸及び第2回転軸の2軸制御によって照射角度を変更してレーザ加工するレーザ加工ヘッドであって、
ヘッド本体と、このヘッド本体に予め定められた回転軸廻りに回転自在に支持される第1回転軸ハウジングと、この第1回転軸ハウジングに予め定められた第2回転軸廻りに回転自在に支持される第2回転軸ハウジングと、この第2回転軸ハウジングの先端部に配されたレーザ照射手段と、このレーザ照射手段にレーザ光を伝送するレーザ光伝送手段とを備えた一点指向型レーザ加工ヘッドにおいて、
前記レーザ光伝送手段として、前記第2回転軸ハウジングに接続され、この第2回転軸ハウジング内の前記レーザ照射手段にレーザ光を伝送する光ファイバケーブルを備え、
前記光ファイバケーブルが、復元トルクが一定で変位量によって変化しない定荷重バネによって前記ヘッド本体の後端部で支持されていることを特徴とするものである。
The laser processing head according to the first aspect of the present invention is a laser processing head that performs laser processing by changing an irradiation angle with respect to a flat or three-dimensional workpiece by biaxial control of a first rotation axis and a second rotation axis. And
A head main body, a first rotary shaft housing that is rotatably supported by the head main body around a predetermined rotary shaft, and a first rotary shaft housing that is rotatably supported around a predetermined second rotary shaft. One-point laser processing comprising: a second rotating shaft housing that is provided; a laser irradiating means disposed at the tip of the second rotating shaft housing; and a laser light transmitting means for transmitting laser light to the laser irradiating means. In the head
As the laser light transmission means, an optical fiber cable connected to the second rotation shaft housing and transmitting laser light to the laser irradiation means in the second rotation shaft housing is provided .
The optical fiber cable is supported at a rear end portion of the head main body by a constant load spring having a constant restoring torque and not changing depending on a displacement amount .
請求項2に記載された発明に係るレーザ加工ヘッドは、請求項1に記載の光ファイバケーブルが、前記第2回転軸ハウジングに軸受を介して接続されていることを特徴とするものである。 A laser processing head according to a second aspect of the invention is characterized in that the optical fiber cable according to the first aspect is connected to the second rotating shaft housing via a bearing.
請求項3に記載された発明に係るレーザ加工ヘッドは、請求項1又は2に記載の第2回転軸が、前記第1回転軸と交差する点を有することを特徴とするものである。 A laser processing head according to a third aspect of the invention is characterized in that the second rotating shaft according to the first or second aspect has a point that intersects the first rotating shaft.
請求項4に記載された発明に係るレーザ加工ヘッドは、請求項1〜3の何れか1項に記載の第1回転軸と第2回転軸とが45°の角度で交差することを特徴とするものである。 A laser processing head according to a fourth aspect of the invention is characterized in that the first rotation axis and the second rotation axis according to any one of the first to third aspects intersect at an angle of 45 °. To do.
請求項5に記載された発明に係るレーザ加工ヘッドは、請求項3又は4に記載のレーザ照射手段が、前記第2回転軸と第1回転軸との交差する点を焦点とする1つの集光レンズを備えたことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the laser processing head according to the third aspect, wherein the laser irradiation means according to the third or fourth aspect focuses on a point where the second rotation axis and the first rotation axis intersect. An optical lens is provided.
請求項6に記載された発明に係るレーザ加工ヘッドは、請求項5に記載のレーザ照射手段が、前記光ファイバケーブルからのレーザ光を反射させて前記集光レンズに伝送する1つの反射ミラー手段を更に備えたことを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the laser processing head according to the sixth aspect, the laser irradiation means according to the fifth aspect reflects one laser beam from the optical fiber cable and transmits the reflected light to the condenser lens. Is further provided.
本発明は、集光レンズと反射ミラーの使用数を削減して単純な構造としつつ、高いエネルギー効率を達成したレーザ加工ヘッドを得ることができるという効果がある。 The present invention has an effect that it is possible to obtain a laser processing head that achieves high energy efficiency while reducing the number of condensing lenses and reflection mirrors to be a simple structure.
即ち、従来の加工ヘッドは部品点数が多く、構造が複雑であったが、本発明では、レーザ光伝送手段として、レーザ照射手段にレーザ光を伝送する光ファイバケーブルを備え、この光ファイバケーブルが、第2回転軸ハウジングに接続され、このハウジング内の集光レンズにレーザ光が伝送されるため、必然的に部品点数が減り、シンプルな構造となった。 In other words, the conventional processing head has a large number of parts and a complicated structure. However, in the present invention, the laser beam transmitting means includes an optical fiber cable for transmitting laser light to the laser irradiation means. Since the laser beam is connected to the second rotating shaft housing and transmitted to the condensing lens in the housing, the number of parts is inevitably reduced, resulting in a simple structure.
また、光ファイバケーブルを用いることにより、ヘッド内のレンズや反射ミラーを低減することができ、レンズや反射ミラーの通過によるレーザ光の減衰を極力抑えることができ、高いエネルギー効率を達成することができる。 In addition, the use of an optical fiber cable can reduce the number of lenses and reflection mirrors in the head, can suppress the attenuation of laser light due to the passage of the lenses and reflection mirrors, and achieve high energy efficiency. it can.
本発明においては、平面又は立体ワークに対して第1回転軸(C軸)及び第2回転軸(A軸)の2軸制御によって照射角度を変更してレーザ加工するレーザ加工ヘッドであって、ヘッド本体と、このヘッド本体に予め定められた回転軸廻りに回転自在に支持される第1回転軸ハウジングと、この第1回転軸ハウジングに予め定められた第2回転軸廻りに回転自在に支持される第2回転軸ハウジングと、この第2回転軸ハウジングの先端部に配されたレーザ照射手段と、このレーザ照射手段にレーザ光を伝送するレーザ光伝送手段とを備えたレーザ加工ヘッドである。 In the present invention, a laser processing head that performs laser processing by changing an irradiation angle by two-axis control of a first rotation axis (C axis) and a second rotation axis (A axis) with respect to a plane or a three-dimensional work, A head main body, a first rotary shaft housing that is rotatably supported by the head main body around a predetermined rotary shaft, and a first rotary shaft housing that is rotatably supported around a predetermined second rotary shaft. A laser processing head including a second rotary shaft housing, a laser irradiation unit disposed at a tip of the second rotary shaft housing, and a laser beam transmission unit that transmits a laser beam to the laser irradiation unit. .
このレーザ加工ヘッドにおいて、第2回転軸ハウジングに接続され、この第2回転軸ハウジング内の前記レーザ照射手段にレーザ光を伝送する光ファイバケーブルを備え、この光ファイバケーブルが第2回転軸ハウジングに接続されてこのハウジング内の集光レンズにレーザ光が伝送されるものである。このため、レーザレンズと反射ミラーの使用を削減して単純な構造としつつ、高いエネルギー効率を達成したレーザ加工ヘッドを得ることができる。 The laser processing head includes an optical fiber cable that is connected to the second rotary shaft housing and transmits laser light to the laser irradiation means in the second rotary shaft housing. The optical fiber cable is connected to the second rotary shaft housing. The laser beam is transmitted to the condensing lens in the housing by being connected. For this reason, it is possible to obtain a laser processing head that achieves high energy efficiency while reducing the use of the laser lens and the reflection mirror to make the structure simple.
即ち、本発明では、ヘッド本体でのミラーレンズの反射を極力抑えるため、第1回転軸ハウジング内を、光ファイバケーブルで通過させた上で、レーザ照射手段が配された第2回転軸ハウジングに接続させることで、従来は第1回転ハウジング内に配置されていたミラーレンズを省略することができ、単純な構造とすることができる。また、ミラーレンズを省略することで、レーザ光の減衰が少なくなるため、高いエネルギー効率を達成することができる。 That is, in the present invention, in order to suppress the reflection of the mirror lens at the head body as much as possible, after passing through the first rotating shaft housing with the optical fiber cable, the second rotating shaft housing provided with the laser irradiation means is arranged. By connecting, the mirror lens which has been conventionally arranged in the first rotating housing can be omitted, and a simple structure can be obtained. Further, by omitting the mirror lens, the attenuation of the laser light is reduced, so that high energy efficiency can be achieved.
本発明の光ファイバケーブルは、第2回転軸ハウジングに接続されるため、第1回転軸ハウジング内を光ファイバケーブルで通過される。このため、この第1回転軸ハウジング内としては、好ましくは、光ファイバケーブルの曲率半径以上の領域を有するものであればよい。 Since the optical fiber cable of the present invention is connected to the second rotary shaft housing, the optical fiber cable passes through the first rotary shaft housing with the optical fiber cable. For this reason, the first rotating shaft housing preferably has a region having a radius of curvature of the optical fiber cable or more.
本発明の光ファイバケーブルは、好ましくは、第2回転軸ハウジングに軸受を介して接続される。これにより、第1回転軸ハウジング及び第2回転軸ハウジングの回動によっても、光ファイバケーブルが捩れることがなく、加工に際して個々の回動に伴う制約がなくなる。尚、光ファイバケーブルの一端部は第2回転軸ハウジングに軸受を介して接続されるが、他端部は、好ましくは、復元トルクが一定で、変位量によって変化しない定荷重バネによってヘッド本体に支持されればよい。 The optical fiber cable of the present invention is preferably connected to the second rotary shaft housing via a bearing. As a result, the optical fiber cable is not twisted even when the first rotating shaft housing and the second rotating shaft housing are rotated, and there are no restrictions associated with the individual rotation during processing. One end of the optical fiber cable is connected to the second rotating shaft housing via a bearing, but the other end is preferably connected to the head body by a constant load spring that has a constant restoring torque and does not vary with the amount of displacement. It only has to be supported.
尚、光ファイバケーブルと第2回転軸ハウジングとの軸受としては、光ファイバケーブル及び第2回転軸ハウジングの一方の回動を他方に伝達しない軸受であればよく、すべり軸受、転がり軸受、磁気軸受、流体軸受等が採用されるが、ころ軸受や玉軸受等の転がり軸受が安価でメンテナンス面で有利である。 In addition, as a bearing of an optical fiber cable and a 2nd rotating shaft housing, what is necessary is just a bearing which does not transmit one rotation of an optical fiber cable and a 2nd rotating shaft housing to the other, A slide bearing, a rolling bearing, a magnetic bearing Although fluid bearings and the like are employed, rolling bearings such as roller bearings and ball bearings are inexpensive and advantageous in terms of maintenance.
本発明の第2回転軸ハウジングの先端部に配されたレーザ照射手段としては、光ファイバケーブルからのレーザ光を、第1回転軸と第2回転軸との交差する点を焦点とする1つの集光レンズを備えているため、第2回転軸ハウジング内のレーザ照射手段の寸前まで配される。このため、光ファイバケーブルからのレーザ光を平行光とすることなく、レーザ照射手段の集光レンズにレーザ光を伝送することとなる。 As the laser irradiation means disposed at the tip of the second rotating shaft housing of the present invention, the laser light from the optical fiber cable is focused on the point where the first rotating shaft and the second rotating shaft intersect. Since the condensing lens is provided, it is arranged just before the laser irradiation means in the second rotating shaft housing. For this reason, the laser light is transmitted to the condensing lens of the laser irradiation means without making the laser light from the optical fiber cable into parallel light.
この集光レンズによって、第1回転軸と第2回転軸との交差する点をレーザ焦点とすれば一点指向型とすることができる。これにより、平行光とするコリメートレンズを省略することができ、レーザレンズと反射ミラーの使用を更に削減して単純な構造としつつ、高いエネルギー効率を達成した一点指向型レーザ加工ヘッドを得ることができる。 With this condensing lens, if the point where the first rotation axis and the second rotation axis intersect is set as the laser focus, a one-point directing type can be obtained. As a result, a collimating lens for parallel light can be omitted, and a single-point laser processing head that achieves high energy efficiency while achieving a simple structure by further reducing the use of laser lenses and reflecting mirrors can be obtained. it can.
より好ましいレーザ照射手段としては、光ファイバケーブルからのレーザ光を反射させて前記集光レンズに伝送する1つのミラー手段を更に備える。即ち、光ファイバケーブルからのレーザ光を反射する1つのミラー手段と、ミラー手段のレーザ反射光を、第1回転軸と第2回転軸との交差する点を焦点とする1つの集光レンズを備える。 More preferable laser irradiation means further includes one mirror means for reflecting the laser light from the optical fiber cable and transmitting it to the condenser lens. That is, one mirror unit that reflects the laser light from the optical fiber cable, and one condenser lens that focuses the laser reflected light of the mirror unit at a point where the first rotation axis and the second rotation axis intersect. Prepare.
図1は本発明のレーザ加工ヘッドの一実施例の構成を示す説明図である。図2は図1のレーザ加工ヘッドの第2回転軸(A軸)ハウジングをA軸廻りに180°回転した状態の構成を示す説明図である。図3は図2のレーザ加工ヘッドの第1回転軸(C軸)ハウジングをC軸廻りに180°回転した状態の構成を示す説明図である。 FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of an embodiment of a laser processing head according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration in which the second rotating shaft (A axis) housing of the laser processing head of FIG. 1 is rotated by 180 ° around the A axis. FIG. 3 is an explanatory view showing a configuration in a state where the first rotating shaft (C-axis) housing of the laser processing head of FIG. 2 is rotated by 180 ° around the C-axis.
図に示す通り、本実施例のレーザ加工ヘッド10は、大きく分けてヘッド本体11と、このヘッド本体11に予め定められた第1回転軸であるC軸20廻りに回転自在に支持される第1回転軸ハウジングとしてのC軸ハウジング21と、このC軸ハウジング21に予め定められた第2回転軸であるA軸30廻りに回転自在に支持される第2回転軸ハウジングとしてのA軸ハウジング31とからなる。
As shown in the figure, the
ヘッド本体11は略円筒体の外観であり、この円筒体の一端部からC軸ハウジング21の円筒形の他端部が遊嵌されるように挿入され、ヘッド本体11の一端部とC軸ハウジング21との継合部にはA軸軸受として玉軸受のC軸ベアリング12が装着され、互いに回動自在に保持される。これらヘッド本体11の他端部の中央部の光ファイバケーブルガイド15からレーザ光伝送手段としての光ファイバケーブル40がヘッド本体11内部へ導入される。
The head
ヘッド本体11内部の後端部には、「コンストンバネ(商品名)」のように光ファイバケーブル40の自重を緩和させる定荷重バネ16が配設されている。この定荷重バネ16によって、レーザ加工ヘッド10が鉛直方向に設置されたとしても、光ファイバケーブル40の自重による下方向への移動を緩和させる利点がある。加えて、A軸ハウジング31が動作すると、内部の光ファイバケーブル40の曲げ半径が変るため、光ファイバケーブル40の飛び出し長さが変化する。これに追随するため、この定荷重バネ16を設けて光ファイバケーブル40の自重と相殺すると共に、光ファイバケーブル40の出入りを補助する利点もある。
A
後端部から導入された光ファイバケーブル40はヘッド本体11の円筒体の長手軸方向に導入され、先端部のC軸ハウジング21内部に導入される。ヘッド本体11は図において、左右に大まかに分かれており、先端部方向には、内部に光ファイバケーブル40を導くスライダ17が長手軸方向に延設され、このスライダ17がヘッド本体11の中央壁にスライダ廻り止めピン18で固定されている。
The
C軸ハウジング21のヘッド本体11に継合する部分は、ヘッド本体11のスライダ17を覆ってスライダ17内から導かれた光ファイバケーブル40に連通する円筒形の連通部26と、この連通部26からA軸ハウジング31に至る拡張部27とを有する。この拡張部27は光ファイバケーブル40の曲率半径以上の拡張された領域である。連通部26から拡張部27の途中までには、光ファイバケーブル40が内部を通るフレキ管41が配されている。このフレキ管41は光ファイバケーブル40の曲率半径よりも小さい状態へ折り曲げることが無いように補助する。
The portion of the C-
ヘッド本体11とC軸ハウジング21とは、C軸ベアリング12で互いにC軸20上を回動自在に保持される。図3に示す通り、C軸ハウジング21の連通部26の近傍の周縁には、ヘッド本体11の側壁に取付けられたC軸廻り駆動モータ13で駆動するC軸ギア14と噛合するC軸ハウジングギア25が形成されており、駆動モータ13を駆動するとC軸ハウジング21が回動される。
The
A軸ハウジング31は、C軸ハウジング21の拡張部のC軸20に対して45°傾斜した傾斜壁面28に継合される。A軸ハウジング31のC軸ハウジング21への継合端部は、拡張部27の傾斜壁面28に対して45°傾斜した後端円筒部36が継合している。A軸ハウジング31の後端円筒部36に連続して、この後端円筒部36に対して90°傾斜した先細りしたレーザ光照射部37が形成されている。
The
C軸ハウジング21とA軸ハウジング31とは、A軸軸受として玉軸受のA軸ベアリング22で互いにC軸20上を回動自在に保持される。A軸ハウジング31の後端縁当部36の端部には円盤状のA軸ハウジングギア35が形成されている。図2に示す通り、C軸ハウジング21の傾斜壁面28に取付けられたA軸周り駆動モータ23のハウジング内部に貫通した駆動軸で回動するA軸ギア24に噛合するこのA軸ハウジングギア35が形成されており、駆動モータ23を駆動するとA軸ハウジング31が回動される。
The C-
以上の通り、光ファイバケーブル40のコネクタに対し、A軸が45°傾斜する必要があるため、大口径のA軸ベアリング22内に45度傾斜した方向に光ファイバケーブル40のコネクタを配置した。A軸廻りにA軸ハウジング31が回動すると、ヘッド内の光ファイバケーブル40の曲げ半径が変るため、光ファイバケーブル40の飛び出し向きが変化する。これに追随するため、光ファイバケーブル40の引きこみ口にすべりの良いフレキ管を設けた。
As described above, since the A-axis needs to be inclined by 45 ° with respect to the connector of the
ヘッド本体11とC軸ハウジング21とを連通した光ファイバケーブル40の先端部はA軸ハウジング31の後端円筒部36に導入される。詳しくは、光ファイバケーブル40の先端部にはファイバ固定部43が固定され、これがファイバ用スイベルシャフト44に固定され、スイベルシャフト44と後端円筒部36とが軸受としてのファイバ用ベアリング42で回動自在に保持される。
The front end portion of the
以上の通り、C軸ハウジング21及びA軸ハウジング31が動作した場合、光ファイバケーブル40に捩れが生じるので、これを解消するために光ファイバケーブル40のカップリング部にボールベアリングを設けた。このファイバ用ベアリング42によって、C軸ハウジング21及びA軸ハウジング31の回動によっても、光ファイバケーブル40が捩れることがなく、レーザ加工に際しても個々の回動に伴う制約がなくなる。
As described above, when the C-
光ファイバケーブル40の先端部からのレーザ光は、レーザ照射手段としてのレーザ照射部50に伝送される。レーザ照射部50は反射ミラー51と集光レンズ52とを備える。A軸ハウジング31の後端縁当部36とレーザ光照射部37との曲折部に設置されたミラー手段としての反射ミラー51で反射し、反射されたレーザ光照射部37の集光レンズ52によってレーザ光が収束される。レーザ光の収束されたレーザ焦点Fは、C軸20とA軸30との交点に設定されている。これにより、本実施例のレーザ加工ヘッド10は一点指向型レーザ加工ヘッドとなる。
Laser light from the tip of the
尚、本実施例では光ファイバケーブル40はヘッド本体11及びC軸ハウジング21内部を経て、A軸ハウジング31に接続され、レーザ照射手段の反射ミラー51及び集光レンズ52に伝送したが、加工ヘッドの外方から直接A軸ハウジングに接続してもよい。
In this embodiment, the
以上の通り、本実施例のレーザ加工ヘッド10は、レーザ光を伝送する光ファイバケーブルを極眼まで集光レンズに近づけ、シンプルな構造とした。即ち、本実施例では、集光レンズ52が1枚、反射ミラー51が1枚の非常にシンプルな構成としたため、必然的に部品点数が減り、シンプルな構造となった。
As described above, the
従来の反射ミラーが4〜6枚に対し、本実施例では1枚になったため、レンズ及びミラーの調整作業の労力は1/4以下になった。また、光ファイバケーブル40の発散光源を経てミラーから焦点の距離も従来より短いため、より調整はより容易となっている。加えて、反射ミラーや集光レンズの低減によって、エネルギー効率が90%程度に対し、本実施例では98%が見込める。エネルギー効率を向上させることができる。
Since the number of conventional reflecting mirrors is 4 in this embodiment, the number of adjustment work for the lenses and mirrors is ¼ or less. Further, since the distance from the mirror through the divergent light source of the
10…レーザ加工ヘッド、
11…ヘッド本体、
12…C軸ベアリング(C軸軸受)、
13…C軸廻り駆動モータ、
14…C軸ギア、
15…光ファイバケーブルガイド、
16…定荷重バネ、
17…スライダ、
18…スライダ廻り止めピン、
20…C軸(第1回転軸)、
21…C軸ハウジング(第1回転軸ハウジング)、
22…A軸ベアリング(A軸軸受)、
23…A軸廻り駆動モータ、
24…A軸ギア、
25…C軸ハウジングギア、
26…連通部、
27…拡張部、
28…傾斜壁面、
30…A軸(第2回転軸)、
31…A軸ハウジング(第2回転軸ハウジング)、
35…A軸ハウジングギア、
36…後端円筒部、
37…レーザ光照射部、
40…光ファイバケーブル(レーザ光伝送手段)、
41…フレキ管、
42…ファイバ用ベアリング(軸受)、
43…ファイバ固定部、
44…ファイバ用スイベルシャフト、
50…レーザ照射部、
51…反射ミラー(ミラー手段)、
52…集光レンズ、
F …焦点、
10: Laser processing head,
11 ... head body,
12 ... C-axis bearing (C-axis bearing),
13 ... C-axis drive motor,
14 ... C-axis gear,
15 ... Optical fiber cable guide,
16 ... constant load spring,
17 ... slider,
18 ... Slider detent pin,
20 ... C axis (first rotation axis),
21 ... C-axis housing (first rotating shaft housing),
22 ... A-axis bearing (A-axis bearing),
23 ... A-axis drive motor,
24 ... A-axis gear,
25 ... C-axis housing gear,
26 ... communication part,
27 ... Expansion part,
28 ... inclined wall surface,
30 ... A axis (second rotation axis),
31 ... A-axis housing (second rotary shaft housing),
35 ... A-axis housing gear,
36 ... rear end cylindrical portion,
37 ... laser beam irradiation unit,
40: optical fiber cable (laser light transmission means),
41 ... Flexible pipe,
42 ... Fiber bearing (bearing),
43: Fiber fixing part,
44 ... Fiber swivel shaft,
50: Laser irradiation part,
51. Reflecting mirror (mirror means),
52 ... Condensing lens,
F: Focus,
Claims (6)
ヘッド本体と、このヘッド本体に予め定められた回転軸廻りに回転自在に支持される第1回転軸ハウジングと、この第1回転軸ハウジングに予め定められた第2回転軸廻りに回転自在に支持される第2回転軸ハウジングと、この第2回転軸ハウジングの先端部に配されたレーザ照射手段と、このレーザ照射手段にレーザ光を伝送するレーザ光伝送手段とを備えた一点指向型レーザ加工ヘッドにおいて、
前記レーザ光伝送手段として、前記第2回転軸ハウジングに接続され、この第2回転軸ハウジング内の前記レーザ照射手段にレーザ光を伝送する光ファイバケーブルを備え、
前記光ファイバケーブルが、復元トルクが一定で変位量によって変化しない定荷重バネによって前記ヘッド本体の後端部で支持されていることを特徴とする一点指向型レーザ加工ヘッド。 A laser processing head that performs laser processing by changing an irradiation angle by two-axis control of a first rotation axis and a second rotation axis with respect to a plane or a three-dimensional work;
A head main body, a first rotary shaft housing that is rotatably supported by the head main body around a predetermined rotary shaft, and a first rotary shaft housing that is rotatably supported around a predetermined second rotary shaft. One-point laser processing comprising: a second rotating shaft housing that is provided; a laser irradiating means disposed at the tip of the second rotating shaft housing; and a laser light transmitting means for transmitting laser light to the laser irradiating means. In the head
As the laser light transmission means, an optical fiber cable connected to the second rotation shaft housing and transmitting laser light to the laser irradiation means in the second rotation shaft housing is provided .
The one-point-oriented laser processing head , wherein the optical fiber cable is supported at a rear end portion of the head body by a constant load spring having a constant restoring torque and not changing depending on a displacement amount .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016174452A JP6558834B2 (en) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | Laser processing head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016174452A JP6558834B2 (en) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | Laser processing head |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018039029A JP2018039029A (en) | 2018-03-15 |
JP6558834B2 true JP6558834B2 (en) | 2019-08-14 |
Family
ID=61624736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016174452A Active JP6558834B2 (en) | 2016-09-07 | 2016-09-07 | Laser processing head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6558834B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3892414A1 (en) * | 2020-04-06 | 2021-10-13 | Bystronic Laser AG | Laser processing machine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04127992A (en) * | 1990-09-20 | 1992-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Laser cutting robot |
JP2003223213A (en) * | 2002-01-31 | 2003-08-08 | Nippei Toyama Corp | Teaching method and apparatus, and laser processing machine provided with the teaching method |
JP2006055954A (en) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Fanuc Ltd | Robot for laser beam machining, and robot system |
-
2016
- 2016-09-07 JP JP2016174452A patent/JP6558834B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018039029A (en) | 2018-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101236632B1 (en) | Scanner head and associated processing machine | |
US9946030B1 (en) | Beam branching device | |
US20050013021A1 (en) | Decentered optical system, light transmitting device, light receiving device, and optical system | |
KR880701161A (en) | Workhead device | |
WO1993020975A1 (en) | Composite machine tool capable of laser machining | |
JP6558834B2 (en) | Laser processing head | |
US4675499A (en) | Laser beam machining robot | |
US20100116796A1 (en) | System for High-Dynamic 3D Machining of a Workpiece by Means of a Laser Beam | |
KR20170121976A (en) | Coude type off-axis telescope and alignment method thereof | |
JP6783374B2 (en) | Material handling using a laser with a variable beam shape | |
JPH0255689A (en) | Joint structure of industrial articulated robot for laser apparatus | |
JP5129384B1 (en) | 3D measuring device | |
JPS59107785A (en) | Multijoint arm type robot for laser working | |
CN108057961B (en) | Nonmetal laser cutting light guide arm device and laser cutting machine | |
JP2662679B2 (en) | Articulated laser machining robot | |
JP5824916B2 (en) | Laser processing machine | |
JPH04361891A (en) | Mirror supporting device for laser robot | |
JPS6127191A (en) | Laser working machine | |
CN211438578U (en) | Curved surface cutting device | |
WO2021145205A1 (en) | Laser device, and laser processing device in which same is used | |
JP2559859B2 (en) | Polar coordinate multi-degree-of-freedom laser robot | |
CN110666346A (en) | Curved surface cutting device | |
JP2021034938A (en) | Beam reflection mechanism, reflector drive mechanism and reflector antenna device | |
JPH0476705B2 (en) | ||
JPH02200391A (en) | Multijoint arm type industrial laser robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180323 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181226 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190710 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190712 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6558834 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |