JP6608885B2 - ガルバノスキャナ及びレーザ加工システム - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を対象物に照射して加工を行うガルバノスキャナ、及び、これを備えたレーザ加工システムに関する。

ワーク（対象物）に向けてレーザ光を照射することにより、溶接等の加工を行うレーザ加工システムとして、多軸ロボットのアームの先端に、レーザ光を出射するガルバノスキャナを備えるものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

ガルバノスキャナとは、互いに直交する２つの回転軸まわりにそれぞれ回転可能な２つのミラーを備え、これらミラーをサーボモータで回転駆動することにより、レーザ光源から出射されるレーザ光を走査する装置である。ガルバノスキャナは、レーザ加工時にワークから飛散した飛散物が、レーザ光を出射する出射部に付着することを防ぐため、出射部に保護ガラスが設置されている。

図１１は、従来のガルバノスキャナを模式的に示す図である。ガルバノスキャナ１００は、レーザ光Ｌを出射する出射部１０１に保護ガラス１０２を備えている。保護ガラス１０２は、保守性向上のために２重化して設置されることが一般的であり、最下層の第１保護ガラス１０３と、その上層の第２保護ガラス１０４とで構成される。

２重化された保護ガラス１０２のうち、第２保護ガラス１０４はガルバノスキャナ１００の出射部１０１に固定されている。一方、最下層の第１保護ガラス１０３は、クランプ１０５やネジ等によって第２保護ガラス１０４に着脱可能に取り付けられている。

ところで、最下層の第１保護ガラス１０３には、レーザ加工時に飛散した飛散物による汚れ２００が付着することがある。第１保護ガラス１０３に汚れ２００が付着すると、レーザ光の一部が汚れ２００によって遮られ、ワークに照射されるレーザ光量が減少して加工品質を低下させる要因となる。このため、レーザ加工システムは、第１保護ガラス１０３に汚れ２００が付着したかどうかを監視しており、第１保護ガラス１０３に汚れ２００が付着したことを検出した場合、その第１保護ガラス１０３は交換されるようになっている。

保護ガラスに汚れが付着したことを検出する方法は従来から知られている。例えば、保護ガラスに汚れが付着すると、レーザ光が汚れに当たって散乱するため、その散乱光を光検出器によって光学的に検出する方法（例えば、特許文献２参照）や、保護ガラスの近傍にカメラを配置し、このカメラによって保護ガラスに付着した汚れを検出する方法（例えば特許文献３参照）等がある。

特開２０１５−１５７２９７号公報 特表２００１−５０９８８９号公報 特開２０１０−２４０６７４号公報

汚れ２００が付着した第１保護ガラス１０３を交換する際には、安全性確保のため、一旦ラインを停止させた後に、作業員が人手でクランプ１０５やネジ等を操作して、汚れた第１保護ガラス１０３を取り外し、次いで、新しい別の第１保護ガラスを取り付ける作業を行っていた。ロボットはクランプ１０５やネジ等を操作することができず、自動化が困難なためである。このため、ラインのダウンタイムが大きくなり、作業効率が低下してしまう問題があった。

そこで、本発明は、汚れた保護ガラスを人手によらず、自動的に取り外すことができ、ダウンタイムを最小化することができるガルバノスキャナ及びレーザ加工システムを提供することを目的とする。

（１） 本発明に係るガルバノスキャナは、レーザ光を対象物に照射して加工を行うガルバノスキャナ（例えば、後述のガルバノスキャナ３）であって、レーザ光（例えば、後述のレーザ光Ｌ）を出射する出射部（例えば、後述の出射部３０）と、加工時に発生する飛散物から前記出射部を保護する保護ガラス（例えば、後述の保護ガラス５）と、前記保護ガラスを保持するガラス保持機構（例えば、後述のガラス保持機構６、７）を備え、前記保護ガラスは、少なくとも上下方向に３重構造を備え、前記ガラス保持機構は、前記３重構造の前記保護ガラスのうち、最下層の前記保護ガラス（例えば、後述の第１保護ガラス５１）を下方に脱落可能に保持するものである。

（２） （１）に記載のガルバノスキャナにおいて、前記ガルバノスキャナはロボット（例えば、後述のロボット２）のアーム（例えば、後述のアーム２１）の先端に設けられ、前記ガラス保持機構は、最下層の前記保護ガラスが前記ロボットの動作により下方に脱落する構成を有するものであってもよい。

（３） （１）又は（２）に記載ガルバノスキャナにおいて、前記ガラス保持機構は、最下層の前記保護ガラスに設けられ、最下層の前記保護ガラスの上層の前記保護ガラス（例えば、後述の第２保護ガラス５２）に対して、直接的に又は間接的に係止及びその解除をすることが可能な係止機構（例えば、後述の係止機構６０）と、ピン（例えば、後述のピン４３）が挿通可能な通し穴（例えば、後述の通し穴６３）とを有し、前記通し穴への前記ピンの挿入によって前記係止機構が解除されることにより、最下層の前記保護ガラスが下方に脱落する構成を有するものであってもよい。

（４） （１）又は（２）に記載ガルバノスキャナにおいて、前記ガラス保持機構は、最下層の前記保護ガラスの外側面を直接的に又は間接的に押圧し、摩擦力によって最下層の前記保護ガラスを保持する摩擦機構（例えば、後述の摩擦機構７０）を有し、最下層の前記保護ガラスが前記摩擦機構による前記摩擦力に抗して下方に引き抜かれることにより、最下層の前記保護ガラスが下方に脱落する構成を有するものであってもよい。

（５） 本発明に係るレーザ加工システムは、（１）〜（４）のいずれかに記載のガルバノスキャナ（例えば、後述のガルバノスキャナ３）と、前記ガルバノスキャナを移動させる移動手段（例えば、後述のロボット２）と、前記ガルバノスキャナ及び前記移動手段の動作を制御する制御部（例えば、後述のスキャナ制御部１２、ロボット制御部１１）と、前記ガルバノスキャナの最下層の前記保護ガラスの汚れを検知する汚れ検知部（例えば、後述の汚れ検知部１４）と、を備えるレーザ加工システム（例えば、後述のレーザ加工システム１）であって、前記ガルバノスキャナから下方に脱落する最下層の前記保護ガラスを受ける保護ガラス受け部（例えば、後述の保護ガラス受け部４）を更に備え、前記制御部は、前記汚れ検知部によって最下層の前記保護ガラスの汚れが検知された場合に、前記ガルバノスキャナを前記保護ガラス受け部に移動させ、前記ガラス保持機構によって保持される最下層の前記保護ガラスを前記保護ガラス受け部に脱落させるように、前記移動手段の動作を制御するものである。

本発明に係るガルバノスキャナ及びレーザ加工システムによれば、汚れた保護ガラスを人手によらず、自動的に取り外すことができ、ダウンタイムを最小化することができる。

本発明に係るガルバノスキャナを備えたレーザ加工システムの一例を示す図である。 本発明に係るガルバノスキャナの一例の構成を模式的に示す図である。 図１に示すレーザ加工システムの機能ブロック図である。 本発明に係るガルバノスキャナの保護ガラスの構成を模式的に示す図である。 第１実施形態に係るガラス保持機構を有する最下層の保護ガラスを下から見た図である。 図５に示すガラス保持機構が最下層の保護ガラスを保持している様子を説明する部分断面図である。 図５に示すガラス保持機構が最下層の保護ガラスを脱落させる様子を説明する部分断面図である。 第２実施形態に係るガラス保持機構を有する最下層の保護ガラスを下から見た図である。 図８に示すガラス保持機構が最下層の保護ガラスを保持している様子を説明する部分断面図である。 図８に示すガラス保持機構が最下層の保護ガラスを脱落させる様子を説明する部分断面図である。 保護ガラスを備えた状態の従来のガルバノスキャナの構成を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るガルバノスキャナを備えたレーザ加工システムの一例を示す図である。図２は、本発明に係るガルバノスキャナの一例の構成を模式的に示す図である。図１は、レーザ加工システムとしてのリモートレーザ溶接システムを例示している。
図１に示すように、リモートレーザ溶接システム１は、ロボット２と、ガルバノスキャナ３と、保護ガラス受け部４と、を備えている。

ロボット２は多軸ロボットからなり、基部２０と、この基部２０から延びるアーム２１と、アーム２１を回転させる複数の関節軸２２ａ〜２２ｅと、各関節軸２２ａ〜２２ｅを駆動するサーボモータからなる図示しないロボットモータと、を備える。ロボット２は、後述するロボット制御部によりその動作が制御される。このロボット２は、本発明における移動手段の一例である。

ガルバノスキャナ３は、ロボット２のアーム２１の先端に設けられている。ガルバノスキャナ３は、後述するレーザ光源からのレーザ光Ｌを出射し、ワークＷの突合せ加工点（突合せ溶接点）に向けてレーザ光Ｌを走査するレーザ加工ヘッドとして機能する。ガルバノスキャナ３は、後述のスキャナ制御部によりその動作が制御される。

このリモートレーザ溶接システム１は、ロボット２の動作によりアーム２１の先端のガルバノスキャナ３を搬送し、自動車ボディ等のワークＷの突合せ加工点（突合せ溶接点）に向けてガルバノスキャナ３からレーザ光Ｌを揺動させながら照射することで、例えばウィービング溶接を実行する。

ガルバノスキャナ３は、図２に示すように、レーザ光源からのレーザ光Ｌを順次反射させる２つのガルバノミラー３１、３２と、ガルバノミラー３１、３２のそれぞれを各回転軸Ｘ１、Ｘ２まわりに回転駆動させる２つのガルバノモータ３３、３４と、レーザ光Ｌを集光して出射する集光レンズ３５とを有する。これらガルバノミラー３１、３２、ガルバノモータ３３、３４及び集光レンズ３５は、出射部３０を構成する。また、ガルバノスキャナ３は、出射部３０を保護する保護ガラス５と、保護ガラス５を保持するガラス保持機構６とを更に備える。

ガルバノミラー３１、３２は、互いに直交する２つの回転軸Ｘ１、Ｘ２まわりにそれぞれ回転可能に構成される。ガルバノモータ３３、３４は、サーボモータで構成され、ガルバノミラー３１、３２を回転駆動することにより、レーザ光源（図２には示されていない）から出射されるレーザ光Ｌを走査する。

図２に示すように、レーザ光源からのレーザ光Ｌは、２つのガルバノミラー３１、３２で順次反射される。レーザ光Ｌは、集光レンズ３５で集光され、出射部３０を保護する保護ガラス５を透過した後、ワークＷに向けて照射される。このとき、ガルバノモータ３３、３４により２つのガルバノミラー３１、３２をそれぞれ回転駆動させると、これらガルバノミラー３１、３２に入射するレーザ光Ｌの入射角が連続的に変化する。その結果、ガルバノミラー３１、３２で順次反射してワークＷに到達するレーザ光Ｌが、ワークＷ上の所定の走査経路に沿って走査される。

保護ガラス受け部４は、詳細には後述するが、ガルバノスキャナ３から下方に脱落する保護ガラスを受ける部位であり、ロボット２のアーム２１の移動範囲内に配置されている。保護ガラス受け部４は、基台４１と、その基台４１の上に、保護ガラスを下方に脱落させる際に使用される治具４２とを有する。

図３は、図１に示すリモートレーザ溶接システム１の機能ブロック図である。図３に示すように、リモートレーザ溶接システム１は、主として、上述のロボット２と、ガルバノスキャナ３と、ロボット２を制御するロボット制御部１１と、ガルバノスキャナ３を制御するスキャナ制御部１２と、ガルバノスキャナ３にレーザ光Ｌを出射するレーザ光源１３と、保護ガラス５の汚れを検知する汚れ検知部１４と、により構成される。

ロボット制御部１１は、上述のロボット２の各ロボットモータに対して制御指令を出力することで、各関節軸２２ａ〜２２ｅを駆動し、アーム２１の先端に設けられたガルバノスキャナ３を所望の位置に搬送する。

スキャナ制御部１２は、上述のガルバノスキャナ３のガルバノモータ３３、３４に対して制御指令を出力することで、各ガルバノミラー３１、３２に入射するレーザ光Ｌの入射角を調整する。これにより、ガルバノスキャナ３からワークＷに向けて出射されるレーザ光Ｌの照射位置が調整される。また、スキャナ制御部１２は、レーザ光源１３からガルバノスキャナ３へのレーザ光の出射を制御する。

汚れ検知部１４は、レーザ加工（レーザ溶接）時に、ワークＷから飛散した飛散物がガルバノスキャナ３の保護ガラス５に付着したことを検知する。本発明において、この汚れ検知部１４を構成する具体的な汚れ検知手段の制限はない。例えば、上述したように、レーザ光が汚れに当たって散乱した散乱光を光検出器によって光学的に検出する手段や、保護ガラスの近傍にカメラを配置し、このカメラによって保護ガラスに付着した汚れを検出する手段等の公知の手段を採用することができる。汚れ検知部１４によって保護ガラス５に汚れが付着したことが検知されると、汚れ検知部１４は、ロボット制御部１１及びスキャナ制御部１２にそれぞれ検知信号を出力する。ロボット制御部１１は、この検知信号の入力があると、ロボット２を制御して、ガルバノスキャナ３を保護ガラス受け部４に移動させる。スキャナ制御部１２は、この検知信号の入力があると、レーザ光源１３からガルバノスキャナ３へのレーザ光の出射を停止させる。

次に、保護ガラス５について更に詳細に説明する。
図４は、本発明に係るガルバノスキャナ３の保護ガラス５の構成を模式的に示す図である。保護ガラス５は、ガルバノスキャナ３のレーザ光Ｌの出射部３０に取り付けられている。

本実施形態に示す保護ガラス５は、下から順に、第１保護ガラス５１、第２保護ガラス５２及び第３保護ガラス５３の３枚の保護ガラスを有し、これら３枚の保護ガラス５１〜５３が、上下方向に積層された３重構造を有している。第１保護ガラス５１は、本発明における「最下層の保護ガラス」に対応する。第２保護ガラス５２は、本発明における「最下層の保護ガラスの上層の保護ガラス」に対応する。なお、ここでいう上下方向とは、ガルバノスキャナ３の出射部３０から出射されるレーザ光Ｌの出射方向に沿う方向であり、第３保護ガラス５３を上、第１保護ガラス５１を下とする方向である。

各保護ガラス５１〜５３は、それぞれ薄い円柱状のガラス板からなる。各保護ガラス５１〜５３の外周は、それぞれガラスホルダ５１ａ〜５３ａを有している。これらの保護ガラス５１〜５３のうち、最上層の第３保護ガラス５３だけは、ガラスホルダ５３ａを介してガルバノスキャナ３の出射部３０に固定されており、交換不可能となっている。また、第２保護ガラス５２は、ガラスホルダ５２ａを介して、公知のクランプ又はネジ等（図４には示されていない）によって第３保護ガラス５３のガラスホルダ５３ａに対して着脱可能に取り付けられている。一方、第１保護ガラス５１は、後述するガラス保持機構を備えている。ガラス保持機構は、第１保護ガラス５１を、その上層の第２保護ガラス５２から重力方向の下方に容易に脱落可能となるように保持している。
なお、以下の説明において、「保護ガラス」というとき、特に記載がない限り、ガラスホルダを含むものとする。

［ガラス保持機構の第１実施形態］
次に、ガラス保持機構の具体的構成について説明する。
図５は、第１実施形態に係るガラス保持機構を有する最下層の保護ガラスを下から見た図である。図６は、図５に示すガラス保持機構が最下層の保護ガラスを保持している様子を説明する部分断面図である。図７は、図５に示すガラス保持機構が最下層の保護ガラスを脱落させる様子を説明する部分断面図である。

第１実施形態に係るガラス保持機構６は、最下層の第１保護ガラス５１が容易に下方に脱落できるように第１保護ガラス５１を保持するものであり、第１保護ガラス５１のガラスホルダ５１ａに設けられている。ガラス保持機構６は、係止爪６１と、この係止爪６１の端部を付勢する弾性部材６２とで構成される係止機構６０と、ピンが挿通可能な通し穴６３と、を有する。本実施形態では、これら係止機構６０及び通し穴６３を有するガラス保持機構６が、ガラスホルダ５１ａの周方向に約１２０°の角度で離隔するように３か所配置されている。

係止機構６０が配置されるガラスホルダ５１ａの内部に、溝部６４が形成されている。係止爪６１は、溝部６４内に配置される回転軸６５に回転可能に取り付けられている。係止爪６１の回転軸６５よりも先端側（径方向の外側）は、ガラスホルダ５１ａの外周から径方向に突出し、上層の第２保護ガラス５２のガラスホルダ５２ａに向けて係止可能に屈曲する爪部６１ａを有している。係止爪６１の回転軸６５よりも内端側（径方向の内側）は、溝部６４内に配置され、爪部６１ａによる係止又はその係止の解除をするための操作部６１ｂを有している。操作部６１ｂは、通し穴６３を横断し、この通し穴６３を挟んで回転軸６５とは反対側（径方向の内側）に延びている。

弾性部材６２は溝部６４内に収容されている。弾性部材６２は、係止爪６１の操作部６１ｂに対して下方（第２保護ガラス５２から離れる方向）に向けて押圧するように付勢力を作用させている。これにより、係止爪６１は、回転軸６５を中心にして図６に示す矢印方向（時計方向）に回転し、爪部６１ａによって上層の第２保護ガラス５２のガラスホルダ５２ａの周縁部５２ｂに係止する係止状態に保持される。初期状態のガルバノスキャナ３の保護ガラス５は、この係止機構６０によって、最下層の第１保護ガラス５１がその上層の第２保護ガラス５２に対して保持された状態とされる。

なお、本実施形態に示す弾性部材６２は、コイルばねによって構成されているが、コイルばねに制限されない。弾性部材６２は、係止爪６１の操作部６１ｂに対して下方向に付勢力を作用させるものであればよく、例えばねじりばね等のコイルばね以外のばねであってもよいし、また、弾性を有するゴムや樹脂等によって構成してもよい。

次に、このガラス保持機構６によって保持される第１保護ガラス５１を下方に脱落させる方法及びその際のシステムの動作について説明する。
先ず、初期状態の３重構造の保護ガラス５を有するガルバノスキャナ３によって、ワークＷに対して所定のレーザ加工（レーザ溶接）が実行される。その過程で、飛散した飛散物による汚れが最下層の第１保護ガラス５１に付着すると、汚れが汚れ検知部１４によって検知される。汚れ検知部１４は、汚れを検知すると、ロボット制御部１１とスキャナ制御部１２に検知信号を出力する。

スキャナ制御部１２は、汚れ検知部１４から検知信号の入力があると、レーザ光源１３からのレーザ光Ｌの出射を一時中断させる。一時中断のタイミングは、検知信号の入力の直後でもよく、検知信号の入力後であって一連のレーザ加工が完了した後でもよい。一方、ロボット制御部１１は、汚れ検知部１４から検知信号の入力があると、レーザ光Ｌの出射停止の後、ロボット２を制御してガルバノスキャナ３を保護ガラス受け部４に移動させる。

保護ガラス受け部４は、基台４１と、その上に設けられる治具４２とを有している。治具４２の上面には、図７に示すように、ピン４３が立設されている。本実施形態に示す治具４２は、３本のピン４３を有している。３本のピン４３は、第１保護ガラス５１のガラスホルダ５１ａに形成された通し穴６３の位置と一致するように、約１２０°の角度で離隔して配置されている。

ロボット２は、ガルバノスキャナ３を保護ガラス受け部４の上方の所定の位置まで移動させ、保護ガラス受け部４の治具４２の３本のピン４３の位置とガラスホルダ５１ａの３つの通し穴６３の位置とが一致するように位置合わせした後、ガルバノスキャナ３を保護ガラス受け部４の治具４２に向けて下降させる。ガルバノスキャナ３が下降すると、治具４２上の３本のピン４３が通し穴６３内に挿入される。通し穴６３内に挿入されたピン４３の先端は、通し穴６３を横断している係止爪６１の操作部６１ｂに突き当たる。その後、ガルバノスキャナ３が更に下降することにより、ピン４３は操作部６１ｂを弾性部材６２の付勢力に抗して押し上げる。これにより、係止爪６１は回転軸６５を中心にして図７に示す矢印方向（反時計方向）に回転し、第２保護ガラス５２に対する爪部６１ａの係止状態が解除される。爪部６１ａによる係止状態が解除されているため、その後、ガルバノスキャナ３が上昇すると、第１保護ガラス５１は保持を失って重力によって下方に脱落し、治具４２に落下する。

以上の動作によって、ガルバノスキャナ３の最下層に配置される汚れた第１保護ガラス５１が自動的に取り外される。第１保護ガラス５１が取り外されたガルバノスキャナ３は、第１保護ガラス５１の上層の第２保護ガラス５２が新たに「最下層の保護ガラス」となる２重構造の保護ガラス５を備えた状態とされる。その後、ガルバノスキャナ３は、ロボット２の動作によって再びラインに戻された後、レーザ光源１３からレーザ光Ｌの供給を受けて、ワークＷに対するレーザ加工（レーザ溶接）を再開する。

このガラス保持機構６を備えたリモートレーザ溶接システム１において、汚れた第１保護ガラス５１を取り外すための一連の動作は、作業者の手を一切介することなく、ロボット２の動作のみによって自動的に行われる。このため、第１保護ガラス５１の取り外し作業は極めて短時間で完了し、直ぐに加工作業に復帰することができる。従って、ラインの停止時間も極めて短時間で済み、ダウンタイムは最小化される。

なお、２重構造の保護ガラス５を備えたガルバノスキャナ３は、従来と同様の構成となるため、新たに最下層となった第２保護ガラス５２に汚れが付着した場合は、従来通り、作業者の手によって交換される。保護ガラスに対する汚れの付着は、加工作業中に必ずしも頻繁に発生するものではないため、汚れが付着した第２保護ガラス５２の交換は、例えば一連の作業の終了後、一日の作業の終了後、定期的なロボット２やガルバノスキャナ３のメンテナンス時等のタイミングで行えばよい。

また、以上説明したガラス保持機構６は、第２保護ガラス５２に対して、ガラスホルダ５２ａを介して間接的に係止及びその解除をするように構成されているが、第２保護ガラス５２に対して、直接的に係止及びその解除をするように構成されてもよい。

［ガラス保持機構の第２実施形態］
次に、他のガラス保持機構の具体的構成について説明する。特に説明しない点については、第１実施形態の前述した説明が適宜適用又は援用される。
図８は、第２実施形態に係るガラス保持機構を有する最下層の保護ガラスを下から見た図である。図９は、図８に示すガラス保持機構が最下層の保護ガラスを保持している様子を説明する部分断面図である。図１０は、図８に示すガラス保持機構が最下層の保護ガラスを脱落させる様子を説明する部分断面図である。

第２実施形態に係るガラス保持機構７は、最下層の第１保護ガラス５１が容易に下方に脱落できるように、第１保護ガラス５１を保持するものである。ガラス保持機構７は、ガルバノスキャナ３の下面において、保護ガラス５の外周を取り囲むように設けられた筒部３６と、第１保護ガラス５１の間に配置されている。ガラス保持機構７は、第１保護ガラス５１の径方向の対向する２箇所からガラスホルダ５１ａの外側面を押圧し、摩擦力によって第１保護ガラス５１を保持する２つの摩擦機構７０を有する。

各摩擦機構７０は、第１保護ガラス５１のガラスホルダ５１ａの外側面に当接する保持部材７１と、この保持部材７１と筒部３６との間に配置され、保持部材７１をガラスホルダ５１ａの外側面に向けて押圧する弾性部材７２とで構成されている。保持部材７１の端面７１ａは、ガラスホルダ５１ａの外側面に沿う円弧面となるように形成されている。この摩擦機構７０により、第１保護ガラス５１は、両側から保持部材７１で挟まれて押圧され、保持部材７１の摩擦力によって、保護ガラス５の最下層の位置に保持される。

第１保護ガラス５１のガラスホルダ５１ａの下面には、約１８０°の角度で離隔する２箇所に引っ掛け部７３が形成されている。引っ掛け部７３は、後述する治具４２に形成された引っ掛けピン４４と係合するように、内向きに形成されている。

次に、このガラス保持機構７によって保持される第１保護ガラス５１を下方に脱落させる方法及びその際のシステムの動作について説明する。
先ず、初期状態の３重構造の保護ガラス５を有するガルバノスキャナ３によって、ワークＷに対して所定のレーザ加工（レーザ溶接）が実行される。その過程で、飛散した飛散物による汚れが最下層の第１保護ガラス５１に付着すると、汚れが汚れ検知部１４によって検知される。汚れ検知部１４は、汚れを検知すると、ロボット制御部１１とスキャナ制御部１２に検知信号を出力する。

スキャナ制御部１２は、汚れ検知部１４から検知信号の入力があると、レーザ光源１３からのレーザ光Ｌの出射を一時中断させる。一方、ロボット制御部１１は、汚れ検知部１４から検知信号の入力があると、レーザ光Ｌの出射停止の後、ロボット２を制御してガルバノスキャナ３を保護ガラス受け部４に移動させる。

保護ガラス受け部４は、基台４１と、その上に設けられる治具４２とを有している。治具４２の上面には、図１０に示すように、引っ掛けピン４４が立設されている。本実施形態に示す治具４２は、２本の引っ掛けピン４４を有している。２本の引っ掛けピン４４は、第１保護ガラス５１のガラスホルダ５１ａに形成された引っ掛け部７３の位置と一致するように、約１８０°の角度で離隔して配置されている。各引っ掛けピン４４の先端は、外向きに形成された爪部４４ａを有している。各引っ掛けピン４４は、例えば金属板や合成樹脂等によって、内側に向けて弾性的に変形可能に形成されている。

ロボット２は、ガルバノスキャナ３を保護ガラス受け部４の上方の所定の位置まで移動させ、保護ガラス受け部４の治具４２の２本の引っ掛けピン４４の位置とガラスホルダ５１ａの２つの引っ掛け部７３の位置とが一致するように位置合わせした後、ガルバノスキャナ３を保護ガラス受け部４の治具４２に向けて下降させる。ガルバノスキャナ３が下降すると、治具４２上の２本の引っ掛けピン４４の爪部４４ａが引っ掛け部７３によって内側に向けて押されることにより、２本の引っ掛けピン４４が内側に向けて弾性的に変形する。引っ掛けピン４４の爪部４４ａが引っ掛け部７３を乗り越えると、引っ掛けピン４４は弾性的に復帰する。これにより、引っ掛けピン４４の爪部４４ａが引っ掛け部７３に引っ掛かり、引っ掛けピン４４と引っ掛け部７３とが係止状態となる。その後、ガルバノスキャナ３が上昇すると、第１保護ガラス５１が摩擦機構７０による摩擦力に抗して下方に引き抜かれる。下方に引き抜かれた第１保護ガラス５１は、ガラス保持機構７から下方に脱落し、治具４２に落下する。

以上の動作によって、ガルバノスキャナ３の最下層に配置される汚れた第１保護ガラス５１が自動的に取り外される。第１保護ガラス５１が取り外されたガルバノスキャナ３は、上記と同様に、第２保護ガラス５２が最下層の保護ガラスとなる２重構造の保護ガラス５を備えた状態となる。その後、ガルバノスキャナ３は、ロボット２の動作によって再びラインに戻された後、レーザ光源７からレーザ光Ｌの供給を受けて、ワークＷに対するレーザ加工（レーザ溶接）を再開する。

このガラス保持機構７を備えたリモートレーザ溶接システム１においても、汚れた第１保護ガラス５１を取り外すための一連の動作は、作業者の手を一切介することなく、ロボット２の動作のみによって自動的に行われる。このため、第１保護ガラス５１の取り外し作業は極めて短時間で完了し、直ぐに作業に復帰することができる。従って、ラインの停止時間も極めて短時間で済み、ダウンタイムは最小化される。

なお、以上説明したガラス保持機構７は、第１保護ガラス５１に対して、ガラスホルダ５１ａを介して間接的に押圧するように構成されているが、これに制限されず、第１保護ガラス５１に対して、直接的に押圧するように構成されてもよい。

本発明において、保護ガラスは少なくとも上下方向に３重構造を備えるものであればよい。従って、本発明における保護ガラスは、以上説明した３重構造に制限されず、４重構造以上であってもよい。４重構造以上の場合、出射部３０に固定される最上層の保護ガラスと、それに隣接する下層の保護ガラスを除く２枚以上の保護ガラスに、以上説明したガラス保持機構６又は７を設けることができる。そして、そのうちの最下層の第１保護ガラスが汚れた場合、上記の通りに下方に脱落させて取り外した後は、その上層の第２保護ガラスが新たに「最下層の保護ガラス」（第１保護ガラス）となる。従って、この新たな第１保護ガラスが汚れた場合は、再度、上記の通りに下方に脱落させて自動的に取り外すことができる。但し、保護ガラスによるレーザ光の拡散、吸収を考慮すると、保護ガラスの枚数はなるべく少ない方が望ましいため、保護ガラスは３重構造であることが好ましい。

以上説明したレーザ加工システムは、ガルバノスキャナ３をロボット２により搬送するように構成されるものを例示したが、これに制限されない。レーザ加工システムは、例えばガルバノスキャナ３をガイドレールに沿って移動させ、保護ガラス受け部４に対して昇降させるように構成されるものであってもよい。ガラス保持機構が有する「最下層の保護ガラスが下方に脱落する構成」は、前述の実施形態における構成に制限されない。

１ リモートレーザ溶接システム（レーザ加工システム）
１１ ロボット制御部（制御部）
１２ スキャナ制御部（制御部）
１３ レーザ光源
１４ 汚れ検知部
２ ロボット（移動手段）
２１ アーム
３ ガルバノスキャナ
３０ 出射部
４ 保護ガラス受け部
４３ ピン
５ 保護ガラス
５１ 第１保護ガラス（最下層の保護ガラス）
５２ 第２保護ガラス（最下層の保護ガラスの上層の保護ガラス）
６、７ ガラス保持機構
６０ 係止機構
６３ 通し穴
７０ 摩擦機構
Ｌ レーザ光

Claims (4)

1. ロボットのアームの先端に設けられ、レーザ光を対象物に照射して加工を行うガルバノスキャナであって、
   レーザ光を出射する出射部と、加工時に発生する飛散物から前記出射部を保護する保護ガラスと、前記保護ガラスを保持するガラス保持機構を備え、
   前記保護ガラスは、少なくとも上下方向に３重構造を備え、
   前記ガラス保持機構は、前記３重構造の前記保護ガラスのうち最下層の前記保護ガラスを、下方に脱落可能に保持すると共に前記ロボットの動作により下方に脱落させる構成を有する、ガルバノスキャナ。
2. 前記ガラス保持機構は、最下層の前記保護ガラスに設けられ、最下層の前記保護ガラスの上層の前記保護ガラスに対して、直接的に又は間接的に係止及びその解除をすることが可能な係止機構と、ピンが挿通可能な通し穴とを有し、前記通し穴への前記ピンの挿入によって前記係止機構が解除されることにより、最下層の前記保護ガラスが下方に脱落する構成を有する、請求項１に記載のガルバノスキャナ。
3. 前記ガラス保持機構は、最下層の前記保護ガラスの外側面を直接的に又は間接的に押圧し、摩擦力によって最下層の前記保護ガラスを保持する摩擦機構を有し、最下層の前記保護ガラスが前記摩擦機構による前記摩擦力に抗して下方に引き抜かれることにより、最下層の前記保護ガラスが下方に脱落する構成を有する、請求項１に記載のガルバノスキャナ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のガルバノスキャナと、
   前記ガルバノスキャナを移動させる移動手段と、
   前記ガルバノスキャナ及び前記移動手段の動作を制御する制御部と、
   前記ガルバノスキャナの最下層の前記保護ガラスの汚れを検知する汚れ検知部と、を備えるレーザ加工システムであって、
   前記ガルバノスキャナから下方に脱落する最下層の前記保護ガラスを受ける保護ガラス受け部を更に備え、
   前記制御部は、前記汚れ検知部によって最下層の前記保護ガラスの汚れが検知された場合に、前記ガルバノスキャナを前記保護ガラス受け部に移動させ、前記ガラス保持機構によって保持される最下層の前記保護ガラスを前記保護ガラス受け部に脱落させるように、前記移動手段の動作を制御する、レーザ加工システム。

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