JPH01321089A - Machining head for laser beam machine - Google Patents
Machining head for laser beam machineInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、光ファイバケーブルを用いレーザ光を伝送
・射出して加工作業を行なうレーザ加工機用の加工ヘッ
ドに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a processing head for a laser processing machine that performs processing operations by transmitting and emitting laser light using an optical fiber cable.
［従来の技術］
第２図は従来のレーザ加工機用加工ヘッドを示す断面図
であり、図において、１はレーザ光を図示しないレーザ
光源から伝送する光ファイバケーブル、２はこの光ファ
イバケーブル１からのレーザ光を集光するための光学レ
ンズ、３はこの光学レンズ２を保持するためのホルダ、
４はこのホルダ３の先端に取り付けられ加工時に加工ガ
スを流すためのノズル、５は加工ヘッドを移動させるべ
く外部からの駆動動力を伝達するための駆動軸、６はこ
の駆動軸５の回転に伴い回転駆動される回転軸、７，８
はこの回転軸６を支承する軸受、９は軸受７，８や回転
軸６を保持するハウジング、１ｏは回転軸６の軸端に設
けられホルダ３をボルト１０ａにより取り付けられるブ
ラケットで、ホルダ３は、ブラケット１０２回転軸６を
介して駆動軸５の駆動力を伝達され、所定方向へ回転揺
動されるようになっている。また、光ファイバケーブル
１は、その端部をホルダ３に固定されている。[Prior Art] Fig. 2 is a cross-sectional view showing a conventional processing head for a laser processing machine. an optical lens for condensing the laser beam from; 3 a holder for holding the optical lens 2;
4 is a nozzle attached to the tip of this holder 3 for flowing processing gas during processing; 5 is a drive shaft for transmitting driving power from the outside to move the processing head; 6 is for rotation of this drive shaft 5; Rotating shafts 7 and 8 that are rotationally driven
is a bearing that supports this rotating shaft 6; 9 is a housing that holds the bearings 7 and 8 and the rotating shaft 6; 1o is a bracket provided at the end of the rotating shaft 6 and to which the holder 3 is attached with a bolt 10a; The driving force of the drive shaft 5 is transmitted to the bracket 102 via the rotating shaft 6, so that the bracket 102 is rotated and swung in a predetermined direction. Further, the end portion of the optical fiber cable 1 is fixed to the holder 3.
次に動作について説明する。光ファイバケーブル１によ
り伝送されてきたレーザビームは、ホルダ３の内部で一
旦発散してから、光学レンズ２にて集光され、ノズル４
の先端から噴出される加工ガスとともに射出されて、ワ
ークの加工が行なわれる。特にワークが立体形状である
場合、ワーク加工面とノズル４とが直角で且つ光学レン
ズ２での集光点が加工面にくるように、駆動軸５を回転
させて、回転軸６およびブラケット１０を介しホルダ３
を回転駆動する。また、ハウジング９も、駆動軸５と同
軸について回転するとともに、上下左右前後の加工点へ
移動し位置決めされるようになっており、このハウジン
グ９の移動と駆動軸５の回転とによって、ノズル４の先
端が所定の加工点に所定の姿勢で位置決めされるように
なっている。Next, the operation will be explained. The laser beam transmitted through the optical fiber cable 1 diverges once inside the holder 3, is focused by the optical lens 2, and then passes through the nozzle 4.
The workpiece is machined by being injected together with the processing gas ejected from the tip. In particular, when the workpiece has a three-dimensional shape, the drive shaft 5 is rotated so that the surface to be processed on the workpiece and the nozzle 4 are at right angles and the focal point of the optical lens 2 is on the surface to be processed. Via holder 3
drive the rotation. Further, the housing 9 also rotates about the same axis as the drive shaft 5, and is moved and positioned to the machining points up, down, left, right, front and back. The tip of the machine is positioned at a predetermined processing point in a predetermined attitude.
［発明が解決しようとする課題］
従来のレーザ加工機用加工ヘッドは以上のように構成さ
れているので、加工ヘッドの任意の動きに対し光ファイ
バケーブル１の追随が必要であるが、特にホルダ３が回
転軸６まわりに回転した場合、光ファイバケーブル１が
許容曲げ半径以下になって損傷することがないように注
意しなければならなず、またホルダ３が回転した場合、
光ファイバケーブル１も回転するため、立体ワークと干
渉し易く、ハウジング９が駆動軸５まわりに回転した場
合、光ファイバケーブル１がねじれるほか。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional processing head for a laser processing machine is configured as described above, it is necessary for the optical fiber cable 1 to follow any movement of the processing head. When the holder 3 rotates around the rotation axis 6, care must be taken to ensure that the optical fiber cable 1 does not fall below the allowable bending radius and is damaged, and when the holder 3 rotates,
Since the optical fiber cable 1 also rotates, it is likely to interfere with the three-dimensional workpiece, and when the housing 9 rotates around the drive shaft 5, the optical fiber cable 1 will be twisted.
光ファイバケーブル１を接続されるホルダ３の長さが長
く外径寸法も大きくなるため制御性、操作性が劣るなど
の課題があった。Since the length of the holder 3 to which the optical fiber cable 1 is connected is long and the outer diameter thereof is also large, there are problems such as poor controllability and operability.
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、ホルダが回転しても光ファイバケーブルと立体
ワークとの干渉がなく、また、ホルダが任意に移動して
も光ファイバケーブルが許容曲げ半径以下となって損傷
したりねじれたりするのを防止できる、コンパクトで制
御性、操作性の良いレーザ加工機用加工ヘッドを得るこ
とを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems. Even when the holder rotates, there is no interference between the optical fiber cable and the three-dimensional workpiece, and even when the holder moves arbitrarily, the optical fiber cable does not interfere with the three-dimensional workpiece. The purpose of the present invention is to obtain a processing head for a laser processing machine that is compact and has good controllability and operability, and can prevent damage or twisting due to the bending radius being less than the allowable bending radius.
［課題を解決するための手段］
この発明に係るレーザ加工機用加工ヘッドは、ホルダを
、加工作業部のハウジングに対して回転駆動可能に支承
するとともに、光ファイバケーブルを、上記ハウジング
に対して回転可能に接続し、上記光ファイバケーブルに
より伝送されたレーザ光を上記ハウジング側から上記ホ
ルダ内へ案内する光学ミラーを設けたものである。[Means for Solving the Problems] A processing head for a laser processing machine according to the present invention supports a holder rotatably relative to a housing of a processing work section, and supports an optical fiber cable relative to the housing. An optical mirror is rotatably connected and guides the laser beam transmitted by the optical fiber cable from the housing side into the holder.
［作 用］
この発明におけるレーザ加工機用加工ヘッドでは、光フ
ァイバケーブルは、ハウジングに対して回転可能に接続
されているので、ハウジングの回転が許容され、光ファ
イバケーブルのねじれが防止される。また、光ファイバ
ケーブルは、従来と異なり回転駆動されるホルダではな
く、ハウジング側に接続されているので、ホルダを位置
決めのために駆動しても、ホルダの旋回が光ファイバケ
ーブルに影響を及ぼすことはない。[Function] In the processing head for a laser processing machine according to the present invention, since the optical fiber cable is rotatably connected to the housing, rotation of the housing is allowed and twisting of the optical fiber cable is prevented. Additionally, unlike conventional methods, the optical fiber cable is connected to the housing rather than to a rotationally driven holder, so even if the holder is driven for positioning, the rotation of the holder will not affect the optical fiber cable. There isn't.
［発明の実施例］
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１はレーザ光を図示しないレーザ光源から
伝送する光ファイバケーブル、２はこの光ファイバケー
ブル１からのレーザ光を集光するための光学レンズで、
光学レンズ２は２組そなえられており、一方はホルダ１
７内に保持されて、他方はホルダ１７に連結される筒状
の回転軸１１内に保持され、互いに直交するように配置
されている。[Embodiment of the Invention] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1st
In the figure, 1 is an optical fiber cable that transmits laser light from a laser light source (not shown), 2 is an optical lens for condensing the laser light from this optical fiber cable 1,
Two sets of optical lenses 2 are provided, one of which is attached to the holder 1.
7 and the other is held within a cylindrical rotating shaft 11 connected to a holder 17, and are arranged to be orthogonal to each other.
そして、回転軸１１は、その外周を軸受１２゜１３によ
り、レーザ加工機の加工作業部のハウジング１４に回転
可能に支承され、駆動軸５からの駆動動力がベベルギヤ
機構５ａを介して回転軸１１に伝達されるようになって
いて、これによりホルダ１７がハウジング１４に対して
回転駆動可能に支承されている。The rotary shaft 11 is rotatably supported on its outer periphery by a housing 14 of a processing section of the laser processing machine through bearings 12 and 13, and the driving power from the drive shaft 5 is transmitted to the rotary shaft 11 through a bevel gear mechanism 5a. As a result, the holder 17 is rotatably supported relative to the housing 14.
また、光ファイバケーブル１は、ハウジング１４に接続
され、その接続部において軸受１８により支承され、ハ
ウジング１４に対して回転可能になっている。さらに、
光ファイバケーブル１により伝送されたレーザ光をハウ
ジング１４側からホルダ１７内へ案内するために、光学
ミラー１５゜１６がそれぞれハウジング１４およびホル
ダ１６内に設けられており、各光学ミラー１５．１６に
よりレーザ光は９０度反射されるようになっている。Further, the optical fiber cable 1 is connected to the housing 14 and supported by a bearing 18 at the connection portion thereof, so that the optical fiber cable 1 is rotatable with respect to the housing 14. moreover,
In order to guide the laser light transmitted by the optical fiber cable 1 from the housing 14 side into the holder 17, optical mirrors 15 and 16 are provided in the housing 14 and the holder 16, respectively. The laser beam is reflected 90 degrees.
なお、従来と同様に、ホルダ１７の先端には、加工時に
加工ガスを流すためのノズル４が設けられている。Note that, as in the conventional case, a nozzle 4 for flowing processing gas during processing is provided at the tip of the holder 17.
次に動作について説明する。光ファイバケーブル１を通
ってレーザ光源（図示せず）から伝送されてきたレーザ
光は、ハウジング１４内の出射端にて発散し、光学ミラ
ー１５により９０度反射され、最初の光学レンズ２まで
発散しながら伝送される。Next, the operation will be explained. Laser light transmitted from a laser light source (not shown) through the optical fiber cable 1 diverges at the output end inside the housing 14, is reflected by an optical mirror 15 by 90 degrees, and is then diverged to the first optical lens 2. It is transmitted while
ここで、レーザ光の出射点は光学レンズ２の焦点位置に
なるように調整されており、最初の光学レンズ２に入射
したレーザ光は、平行な状態で伝送され、ホルダ１７内
の光学ミラー１６にて９０度反射され、次の光学レンズ
２に入射する。Here, the emission point of the laser beam is adjusted to be the focal position of the optical lens 2, and the laser beam that first enters the optical lens 2 is transmitted in a parallel state, and the optical mirror 16 in the holder 17 The light is reflected by 90 degrees and enters the next optical lens 2.
２つ目の光学レンズ２により、レーザ光は焦点位置に集
光され、ノズル４の先端からレーザビームとして加工ガ
スとともに射出されて、ワークの加工が行なわれる。The laser beam is focused at a focal position by the second optical lens 2, and is emitted from the tip of the nozzle 4 as a laser beam together with processing gas to process the workpiece.
ところで、ワークが立体形状の場合には、ワーク加工面
とノズル４とが直角で且つ光学レンズ２での集光点が加
工面にくるように、検出器（図示せず）にて検知しなが
ら外部からの駆動力により駆動軸５を回転駆動し、ベベ
ルギヤ機構５ａおよび回転軸１１を介してホルダ１７に
回転駆動力を伝達し、ホルダ１７を所定の加工点に位置
決め制御する。このとき、ホルダ１７内に端成された、
レンズ２．ミラー１６からなる加工光学系もそのままの
状態で回転移動する。実際には、このようなホルダ１７
の回転移動のほかに、ハウジング１４も、駆動軸５と同
軸について回転駆動されるとともに、上下左右前後の加
工点へ移動し位置決めされるようになっており、このハ
ウジング１４の移動と駆動軸５の回転とによって、ノズ
ル４の先端が所定の加工点に所定の姿勢で位置決めされ
るようになっている。By the way, when the workpiece has a three-dimensional shape, the workpiece is detected by a detector (not shown) so that the surface to be processed and the nozzle 4 are at right angles and the focal point of the optical lens 2 is on the surface to be processed. The drive shaft 5 is rotationally driven by an external driving force, and the rotational driving force is transmitted to the holder 17 via the bevel gear mechanism 5a and the rotating shaft 11 to control the positioning of the holder 17 at a predetermined processing point. At this time, the terminals in the holder 17,
Lens 2. The processing optical system consisting of the mirror 16 also rotates and moves as it is. Actually, such a holder 17
In addition to the rotational movement of the housing 14, the housing 14 is also rotationally driven about the same axis as the drive shaft 5, and is also moved and positioned to the machining points in the upper, lower, left, right, front and rear directions. By this rotation, the tip of the nozzle 4 is positioned at a predetermined processing point in a predetermined attitude.
そして、本実施例では、光ファイバケーブル１が、ハウ
ジング１４に対して回転可能に接続されているので、ハ
ウジング１４の光ファイバケーブルｌに対する回転が許
容され、光ファイバケーブル１のねじれが確実に防止さ
れる。また、光ファイバケーブル１は、従来と異なり回
転駆動されるホルダ１７ではなく、ハウジング１４側に
接続されているので、ホルダ１７を位置決めのために回
転駆動しても、ホルダ１７の回転移動が光ファイバケー
ブル１に影響を及ぼすことがない。In this embodiment, since the optical fiber cable 1 is rotatably connected to the housing 14, rotation of the housing 14 with respect to the optical fiber cable l is allowed, and twisting of the optical fiber cable 1 is reliably prevented. be done. Moreover, unlike the conventional case, the optical fiber cable 1 is connected to the housing 14 side, not to the holder 17 which is rotationally driven, so even if the holder 17 is rotationally driven for positioning, the rotational movement of the holder 17 is The fiber cable 1 is not affected.
このように、本実施例によれば、′ハウジング１４の回
転に対し光ファイバケーブル１の回転が容易になりねじ
れの発生を防止できるとともに。As described above, according to this embodiment, the optical fiber cable 1 can be easily rotated with respect to the rotation of the housing 14, and twisting can be prevented.
ホルダ１７の旋回に対しても光ファイバケーブル１は動
くことはなくなるので、光ファイバケーブル１がワーク
と干渉し合うことはなくなり、また、ホルダ１７が任意
に移動しても光ファイバケーブルｌが許容曲げ半径以下
となって損傷するのを確実に防止できる。さらに、外径
寸法も小さくでき、装置のコンパクト化および制御性、
操作性の向上が実現されるほか、ホルダ１７の旋回範囲
を拡大することができ、しかも任意の旋回位置でノズル
４の先端から安定してレーザビームを出射できるのであ
る。Since the optical fiber cable 1 does not move even when the holder 17 rotates, the optical fiber cable 1 will not interfere with the workpiece, and even if the holder 17 moves arbitrarily, the optical fiber cable l will not move. It is possible to reliably prevent damage caused by bending below the bending radius. Furthermore, the outer diameter can be reduced, making the device more compact and easier to control.
In addition to improved operability, the rotation range of the holder 17 can be expanded, and moreover, the laser beam can be stably emitted from the tip of the nozzle 4 at any rotation position.
なお、上記実施例では、光学レンズ２として平凸レンズ
を２枚組み合わせたものを示したが、両凸レンズ１枚、
もしくは収差を考慮したアクロマチイックレンズ等の組
合せレンズを使用してもよい。In the above embodiment, a combination of two plano-convex lenses was used as the optical lens 2, but one biconvex lens,
Alternatively, a combination lens such as an achromatic lens that takes aberrations into consideration may be used.
また、上記実施例では、駆動軸５と回転軸１１との間に
ベベルギヤ機構５ａを設けて動力伝達を行なうものを示
したが、平歯車にてホルダ１７もしくは回転軸１１を直
接回転駆動するようにしてもよい。Further, in the above embodiment, a bevel gear mechanism 5a is provided between the drive shaft 5 and the rotating shaft 11 to transmit power, but it is also possible to directly drive the rotation of the holder 17 or the rotating shaft 11 with a spur gear. You may also do so.
さらに、上記実施例では、切断、溶接等の加工ヘッドの
場合について説明したが、Ｈｅ−Ｎｅレーザを使用し、
切断、溶接等の位置情報をティーチングにて入力する場
合のティーチングヘッドであってもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。Furthermore, in the above embodiment, the case of a processing head for cutting, welding, etc. was explained, but using a He-Ne laser,
A teaching head for inputting positional information for cutting, welding, etc. by teaching may be used, and the same effects as in the above embodiments can be achieved.
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、ホルダをハウジング
に対して回転駆動可能に支承し、光ファイバケーブルを
上記ハウジングに対して回転可能に接続し、上記光ファ
イバケーブルにより伝送されたレーザ光を上記ハウジン
グ側から上記ホルダ内へ案内する光学ミラーを設け、ハ
ウジングの回転に対する光ファイバケーブルの回転を許
容できるとともに、ホルダの旋回に対しても光ファイバ
ケーブルを動かないように構成したので、光ファイバケ
ーブルが立体ワークと干渉し合うことはなくなり、ホル
ダが任意に移動しても光ファイバケーブル１が許容曲げ
半径以下となって損傷したりねじれたりするのを確実に
防止できる。さらに、外径寸法も小さくでき、装置のコ
ンパクト化および制御性、操作性の向上を実現できるな
ど様々な効果が得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the holder is rotatably supported relative to the housing, the optical fiber cable is rotatably connected to the housing, and the optical fiber cable transmits data. An optical mirror is provided to guide the laser beam from the housing side into the holder, and the optical fiber cable is configured to allow rotation of the optical fiber cable in response to the rotation of the housing, and to prevent the optical fiber cable from moving even in the rotation of the holder. Therefore, the optical fiber cable does not interfere with the three-dimensional workpiece, and even if the holder moves arbitrarily, the optical fiber cable 1 can be reliably prevented from being damaged or twisted due to the bending radius being below the allowable bending radius. Furthermore, the outer diameter can be reduced, resulting in various effects such as making the device more compact and improving controllability and operability.
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工機用加工
ヘッドを示す断面図、第２図は従来のレーザ加工機用加
工ヘッドを示す断面図である。
図において、１−光ファイバケーブル、２−光学レンズ
、４−ノズル、５−駆動軸、１２．１３−軸受、１４−
加工作業部のハウジング、１５゜１６ ・−・光学ミラ
ー、１７−ホルダ、１８−軸受。
なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。FIG. 1 is a sectional view showing a processing head for a laser processing machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a conventional processing head for a laser processing machine. In the figure, 1-optical fiber cable, 2-optical lens, 4-nozzle, 5-drive shaft, 12.13-bearing, 14-
Housing of processing work part, 15° 16 --- Optical mirror, 17- Holder, 18- Bearing. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
ーブルにより伝送されたレーザ光をホルダ内の光学レン
ズにて集光しレーザビームとして上記ホルダ先端のノズ
ルから射出するレーザ加工機用加工ヘッドにおいて、上
記ホルダが、上記加工作業部のハウジングに対して回転
駆動可能に支承されるとともに、上記光ファイバケーブ
ルが、上記ハウジングに対して回転可能に接続され、上
記光ファイバケーブルにより伝送されたレーザ光を上記
ハウジング側から上記ホルダ内へ案内する光学ミラーが
設けられたことを特徴とするレーザ加工機用加工ヘッド
。In a processing head for a laser processing machine, which is provided in a processing section of a laser processing machine, and which focuses a laser beam transmitted through an optical fiber cable with an optical lens in a holder and emits it as a laser beam from a nozzle at the tip of the holder, The holder is rotatably supported by the housing of the processing section, and the optical fiber cable is rotatably connected to the housing, and the optical fiber cable transmits the laser beam transmitted by the optical fiber cable. A processing head for a laser processing machine, characterized in that an optical mirror is provided for guiding from the housing side into the holder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155835A JPH01321089A (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Machining head for laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155835A JPH01321089A (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Machining head for laser beam machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321089A true JPH01321089A (en) | 1989-12-27 |
Family
ID=15614542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63155835A Pending JPH01321089A (en) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | Machining head for laser beam machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01321089A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5508490A (en) * | 1992-10-22 | 1996-04-16 | Aclas Lasertechnik & Maschinenbau Gmbh | Laser machining head and auxiliary equipment for a numerically controlled machine tool |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP63155835A patent/JPH01321089A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5508490A (en) * | 1992-10-22 | 1996-04-16 | Aclas Lasertechnik & Maschinenbau Gmbh | Laser machining head and auxiliary equipment for a numerically controlled machine tool |
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