JPH05245685A - Dust guard for laser head - Google Patents
Dust guard for laser headInfo
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- JPH05245685A JPH05245685A JP4048614A JP4861492A JPH05245685A JP H05245685 A JPH05245685 A JP H05245685A JP 4048614 A JP4048614 A JP 4048614A JP 4861492 A JP4861492 A JP 4861492A JP H05245685 A JPH05245685 A JP H05245685A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザロボット等のレ
ーザ加工装置におけるレーザ光出射用レーザヘッドに関
し、特に、レーザ光路を内蔵した固定ヘッドに対してレ
ーザ加工用レーザ光の合焦用光学機構を内蔵し、ワーク
に対するレーザ光照射口の距離を距離センサからの測距
信号に応じて調節するように合焦動作可能な可動ヘッド
を備えたレーザヘッドの内部へ加工時に発生するスパッ
タ、ガスやその他の細かい粉塵等の侵入を防止してレー
ザ光々路や光学機構の汚れを防止し、延いてはレーザヘ
ッドの性能維持を図ることが可能な防塵装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser light emitting laser head in a laser processing apparatus such as a laser robot, and more particularly to an optical mechanism for focusing laser light for laser processing on a fixed head having a built-in laser optical path. With a built-in laser head equipped with a movable head that can be focused to adjust the distance of the laser light irradiation port to the work according to the distance measurement signal from the distance sensor, spatter, gas, etc. The present invention relates to a dustproof device capable of preventing the intrusion of fine dust and the like to prevent the laser beam path and the optical mechanism from being contaminated, and thus maintaining the performance of the laser head.
【0002】[0002]
【従来の技術】レーザロボット等のレーザ加工装置は、
実用化されており、この種のレーザ加工装置が有するレ
ーザヘッドは、一般にレーザ光の照射口を先端に有した
ノズル部と被加工ワークとの間の距離を常に所定の一定
距離に維持することがレーザ加工品質を一定に維持する
上から重要であり、故に内部に集光レンズ等の合焦用光
学機構を内蔵したノズル部を固定ヘッド部に対して直動
可能な可動ヘッドとして設けた構成が採られ、同可動ヘ
ッド部に測距センサを設けてワークに対するレーザ光照
射口の距離を測距し、その測距信号に応じて可動ヘッド
部が直動して距離を常に所定距離に維持する構成が従来
から設けられている。2. Description of the Related Art Laser processing devices such as laser robots are
A laser head included in a laser processing apparatus of this type has been practically used, and generally, a distance between a nozzle portion having a laser beam irradiation opening at its tip and a workpiece is always maintained at a predetermined constant distance. Is important from the standpoint of maintaining a constant laser processing quality. Therefore, a nozzle with a built-in focusing optical mechanism such as a condenser lens is provided as a movable head that can move directly with respect to the fixed head. The distance measuring sensor is provided on the movable head to measure the distance of the laser light irradiation port to the work, and the movable head moves directly according to the distance measurement signal to keep the distance at a predetermined distance at all times. Conventionally, the structure to do is provided.
【0003】この種の固定ヘッドと可動ヘッドとから成
るレーザヘッドにおいては、可動ヘッドを測距センサの
測距信号に応じて直動変位させるための駆動源と伝動機
構とがレーザヘッド自体に具備され、固定ヘッド部に対
して可動ヘッド部をテレスコープ式に配設し、相対的に
直線変位させる構造が多用されている。In a laser head including a fixed head and a movable head of this type, the laser head itself has a drive source and a transmission mechanism for linearly displacing the movable head in response to a distance measurement signal from a distance measurement sensor. The structure in which the movable head portion is telescopically arranged with respect to the fixed head portion and relatively linearly displaced is often used.
【0004】然しながら、固定ヘッド部に対して可動ヘ
ッド部を相対変位に設ける構造を用いると、レーザ加工
時、つまり、レーザ溶接時に発生するスパッタ、ガスや
レーザ切断時の粉塵或いは加工現場の空気中に浮遊した
細かい塵埃等が上記固定ヘッド部と可動ヘッド部との相
対変位部に不可避な隙間からレーザ光々路内に侵入して
レーザ加工装置内部のレーザ光反射ミラーの表面、集光
レンズの表面、レーザ光々路の路壁面、可動ヘッド部の
駆動機構等を汚してレーザ加工性能を直接的にまた関節
的に劣化させる危惧が有る。However, if a structure in which the movable head portion is provided in a relative displacement with respect to the fixed head portion is used, spatter generated during laser processing, that is, laser welding, gas, dust during laser cutting, or air in the processing site. The fine dust floating on the inside of the laser beam passes through the unavoidable gap in the relative displacement part between the fixed head part and the movable head part into the laser beam path, and the surface of the laser beam reflection mirror inside the laser processing device and the condenser lens There is a concern that the surface, the wall surface of the laser beam path, the drive mechanism of the movable head portion, etc. may be polluted to directly or jointly deteriorate the laser processing performance.
【0005】このために従来より、レーザヘッドの固定
ヘッド部と可動ヘッドとのテレスコープ式係合部位に
は、オイルシールを取り付けて防塵する構造、固定ヘッ
ドと可動ヘッドとの相対的な摺動部位に合成樹脂材から
なる減摩材を配設して円滑に、かつ隙間無く摺動変位可
能にする構造、固定ヘッド部に対して相対変位する可動
ヘッド部の周囲にジャバラ被いを設け、レーザ光路や変
位駆動機構を同ジャバラ被いで囲繞して防塵を図る構造
等が設けられている。For this reason, conventionally, a structure in which an oil seal is attached to a dust-proof portion of a fixed head portion and a movable head of a laser head by attaching an oil seal, and relative sliding between the fixed head and the movable head is performed. A structure in which an antifriction material made of a synthetic resin material is arranged in a portion to allow smooth and sliding displacement, and a bellows cover is provided around the movable head portion that is displaced relative to the fixed head portion. A structure is provided to prevent dust by surrounding the laser optical path and the displacement driving mechanism with the same bellows.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
オイルシールを設けた構造では、レーザ加工時に冷えき
らない高温のスパッタが飛来したときにオイルシールが
損傷する危惧があり、また、可動ヘッド部の相対変位部
位に同様のスパッタが付着した場合にもオイルシールと
付着したスパッタとの擦れにより、やはりオイルシール
が損傷する危惧がある。However, in the structure provided with the above-mentioned oil seal, there is a danger that the oil seal will be damaged when high-temperature spatter that does not completely cool during laser processing comes in, and that the movable head part has Even if similar spatter adheres to the relative displacement portion, there is a risk that the oil seal may be damaged due to the friction between the oil seal and the adhered spatter.
【0007】他方、上述の減摩材を配設して可動ヘッド
部が固定ヘッド部に対し、円滑にかつ隙間なく摺動変位
可能にする構造では、やはり、高温のスパッタが飛来し
てきたとき、同減摩材が傷む危惧があり、同様に可動ヘ
ッド部の相対変位部位にスパッタが付着した場合にも擦
れによる損傷の危惧がある。しかも、減摩材が徐々に摩
滅して相対部位に隙間が発生すると、防塵作用が劣下
し、結果的に、相対変位部位に用いられた高精度の直線
変位案内機構、つまり、周知のLMガイドやリニアブッ
シュの作動性能、つまり、可動ヘッド部の直線変位精度
が低下することからレーザ加工精度の劣化を来たし易く
なる。また、このような劣化を防止するためには、固定
ヘッド部と可動ヘッド部の製造過程における加工精度や
両者の組付け精度を徒に厳しい精度を要求する結果とな
り、組付けを困難にし、かつ、コスト高を来すと共に摩
擦増により可動ヘッド部の直線変位の駆動源であるモー
タは、大きな出力トルクを有するものであることが必要
となり、故に、モータの大形化が不可避となる等の不利
がある。On the other hand, in the structure in which the movable head portion can be smoothly and slidably displaced with respect to the fixed head portion by disposing the above-described antifriction material, when high-temperature spatter comes in again, The antifriction material may be damaged, and similarly, when spatter adheres to the relative displacement part of the movable head part, there is also a risk of damage due to rubbing. Moreover, when the anti-friction material is gradually worn away and a gap is generated in the relative portion, the dustproof effect is deteriorated, and as a result, the highly accurate linear displacement guide mechanism used in the relative displacement portion, that is, the well-known LM. Since the operating performance of the guides and the linear bushes, that is, the linear displacement accuracy of the movable head portion decreases, the laser processing accuracy is likely to deteriorate. Further, in order to prevent such deterioration, the processing accuracy in the manufacturing process of the fixed head part and the movable head part and the assembling accuracy of both of them result in demanding strict accuracy, which makes assembling difficult and The motor, which is a drive source for linear displacement of the movable head portion due to increased cost and increased friction, needs to have a large output torque, and thus it is inevitable to increase the size of the motor. There is a disadvantage.
【0008】更に、上述したジャバラ被いを用いる構造
では、ジャバラの寿命が比較的に短命である欠点を有
し、上述の二構造と同様に、レーザ加工時に発生するス
パッタが飛来したときジャバラ被いが損傷する危惧を回
避できない。更に、ジャバラ被いを用いた構造では、被
いで囲繞された空間容積がジャバラの進退動作に従って
変動し、特に、空間容積が増加してジャバラ被いの外側
の大気圧より内部圧力が低下したときに、ヘッドの種々
の部位の隙間から細かい塵埃や加工ガスが内部に侵入し
易くなり、故に、防塵機能が低下する。しかも、ジャバ
ラ被いの容積分だけレーザ照射口の周囲のヘッド容積が
増加するから、レーザ加工時に、例えば、ワークの開口
から内部にレーザヘッドを挿入してレーザ加工を行う場
合等の操作性が低下する危惧もある。Further, the structure using the bellows cover described above has a drawback that the life of the bellows is relatively short, and like the above-described two structures, the bellows cover is generated when spatter generated during laser processing comes flying. I cannot avoid the danger of damage. Further, in the structure using the bellows cover, the space volume surrounded by the cover fluctuates according to the forward / backward movement of the bellows, and particularly when the space volume increases and the internal pressure becomes lower than the atmospheric pressure outside the bellows cover. In addition, fine dust and processing gas are likely to enter the inside from the gaps of various parts of the head, and therefore the dustproof function is deteriorated. In addition, since the head volume around the laser irradiation port increases by the volume of the bellows, the operability during laser processing, for example, when the laser head is inserted from the opening of the work into the inside and laser processing is performed. There is also a fear of decline.
【0009】依って、本発明は、上述のようなレーザ加
工装置のレーザヘッドにおける従来の防塵装置に伴う不
利や欠点を解消することが可能な新規な構成の防塵装置
を提供することにある。Therefore, the present invention is to provide a dustproof device having a novel structure capable of eliminating the disadvantages and drawbacks associated with the conventional dustproof device in the laser head of the laser processing apparatus as described above.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上述の目的に鑑み、本発
明は、固定ヘッド部に対してテレスコープ式に進退動作
可能に係合した可動ヘッド部を備えたレーザヘッドにお
いて、固定ヘッド部の先端領域から可動ヘッド部に向か
う所定の外周領域に、当該可動ヘッド部のレーザ光照射
口に向けて先き細り形状をした空気室を形成して同空気
室へ大気圧より高圧にした通常は圧力空気から成る防塵
流体を供給し、同防塵流体を空気室の開口から可動ヘッ
ド部の周壁に沿って噴出させ、以て両ヘッド部の係合領
域からレーザヘッド内部へのスパッタ、ガス、粉塵等の
塵埃の侵入を阻止し、かつ、空気室が大気圧より高圧に
維持されることから、粉塵やガス等の浮遊性の塵埃がレ
ーザヘッド内部に吸い込まれることも無いようにしたも
のである。In view of the above-mentioned object, the present invention provides a laser head having a movable head part which is telescopically engaged with the fixed head part so as to be movable back and forth. In a predetermined outer peripheral area extending from the tip end area toward the movable head portion, an air chamber having a tapered shape is formed toward the laser light irradiation port of the movable head portion, and the pressure in the air chamber is usually higher than atmospheric pressure. A dust-proof fluid consisting of pressurized air is supplied, and the dust-proof fluid is ejected from the opening of the air chamber along the peripheral wall of the movable head section, so that spatter, gas, and dust from the engagement area of both head sections into the laser head. The air chamber is kept at a pressure higher than the atmospheric pressure, so that floating dust such as dust or gas is not sucked into the laser head. ..
【0011】すなわち、本発明によれば、レーザ光々路
を内蔵した固定ヘッド部と該固定ヘッド部を通過したレ
ーザ光をワークに向けて合焦、出射する光学機構を内蔵
し、固定ヘッド部に対して前後動可能な可動ヘッドとを
有したレーザ光照射用レーザヘッドの防塵装置におい
て、前記固定ヘッド部の端部に固着され、前記固定ヘッ
ド部に対する前記可動ヘッド部の軸方向の相対変位部を
囲繞し、かつ前記可動ヘッド部の周囲に隙間状の開口を
有した空気室を形成する錐状壁と、前記空気室内部へ圧
力空気から成る除塵流体を外部から供給する除塵流体供
給手段とを具備してなり、前記空気室の狭隙状の開口か
ら前記除塵流体を噴出させて防塵するようにしたことを
特徴としたレーザヘッドの防塵装置が提供される。な
お、上述の錐状壁は可動ヘッド先端側へ向けて先細り形
状のノズル構造を形成するから空気室からの除塵流体の
噴出流の防塵効果を高めることが可能であり、同時にレ
ーザヘッドの先端形状をコンパクト化させることができ
る。That is, according to the present invention, a fixed head portion having a built-in laser beam path and an optical mechanism for focusing and emitting the laser light passing through the fixed head portion toward a work are built in, and the fixed head portion is provided. In a dustproof device for a laser head for laser light irradiation having a movable head that can be moved back and forth with respect to, a relative displacement in the axial direction of the movable head portion fixed to the end portion of the fixed head portion. And a cone-shaped wall that surrounds the movable head part and forms an air chamber having a gap-like opening around the movable head part, and a dust-removing fluid supply means for supplying a dust-removing fluid consisting of pressurized air to the air chamber part from the outside. And a dust-proof device for a laser head, characterized in that the dust-removing fluid is jetted from a narrow opening of the air chamber to prevent dust. Since the above-mentioned conical wall forms a tapered nozzle structure toward the tip side of the movable head, it is possible to enhance the dustproof effect of the jet flow of the dust removal fluid from the air chamber, and at the same time, the tip shape of the laser head. Can be made compact.
【0012】[0012]
【作用】上記空気室へ大気圧より高い圧力を有した除塵
流体を供給して同空気室を高圧状態に維持し、かつ、空
気室の隙間状開口から除塵流体を噴出させるから、レー
ザ加工時に発生するスパッタやガス或いは大気中に浮遊
する粉塵等の塵埃が高圧空気室により囲繞された固定、
可動ヘッドの係合領域からレーザヘッド内部のレーザ光
々路内への侵入を確実に防止することが可能となる。し
かも、空気室を形成する錐状壁が先細り形のノズル形状
を有するので除塵流体の流出を噴流化できると共にレー
ザヘッド先端のコンパクト化も可能となる。以下、本発
明を添付図面に示す実施例に基づいて、更に詳細に説明
する。The dust removing fluid having a pressure higher than the atmospheric pressure is supplied to the air chamber to maintain the air chamber at a high pressure, and the dust removing fluid is ejected from the gap-shaped opening of the air chamber. Fixing dust generated such as spatter and gas or dust floating in the atmosphere surrounded by a high pressure air chamber,
It is possible to reliably prevent the invasion into the laser beam path inside the laser head from the engaging region of the movable head. Moreover, since the conical wall forming the air chamber has a tapered nozzle shape, the dust removal fluid can be jetted out and the laser head tip can be made compact. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings.
【0013】[0013]
【実施例】図1は、本発明に係るレーザヘッドの防塵装
置の構造を示す拡大断面図、図2は、本発明に係るレー
ザヘッドの防塵装置が適用可能なレーザ加工装置の一例
としてのレーザロボットの外観を示す斜視図である。1 is an enlarged sectional view showing the structure of a dustproof device for a laser head according to the present invention, and FIG. 2 is a laser as an example of a laser processing device to which the dustproof device for a laser head according to the present invention is applicable. It is a perspective view showing the appearance of a robot.
【0014】先ず、図2を参照すると、レーザ加工装置
としてのレーザロボットの機体10は、同ロボット機体
を使用現場に設置するベース部12を有し、このベース
部12上にロボット胴14が縦軸線回りに旋回可能に立
設され、このロボット胴14の上部の側面にロボットア
ーム16が上下に揺動可能に設けられている。このロボ
ットアーム16の前方部は更に後方部に対してアーム軸
線方向に矢印Lで示す進退動作が可能に設けられ、同ア
ーム前方部の先端にロボット手首18が矢印Lの進退動
作の軸線方向と直交した軸線回りに旋回可能に設けら
れ、同ロボット手首18の先端に装着されたレーザ加工
ヘッド20のレーザ光照射方向を所望の方向に指向させ
得るように構成されている。First, referring to FIG. 2, a machine body 10 of a laser robot as a laser processing apparatus has a base portion 12 on which the robot machine body is installed, and a robot body 14 is vertically mounted on the base portion 12. A robot arm 16 is erected so as to be rotatable about its axis, and a robot arm 16 is provided on the upper side surface of the robot body 14 so as to be vertically swingable. The front part of the robot arm 16 is further provided with respect to the rear part so as to be able to move back and forth in the arm axial direction as indicated by arrow L. The laser processing head 20 is provided so as to be rotatable about orthogonal axes and is capable of directing the laser beam irradiation direction of the laser processing head 20 mounted on the tip of the robot wrist 18 to a desired direction.
【0015】レーザ光は、レーザ発振器等の外部設備か
ら図示されていないレーザ光管路を経てロボット機体1
0の近傍まで導かれ、そこから例えば、ベース12の下
方部またはロボット胴14の上方に設けられたレーザ光
導入口を介してロボット機体10内に導入され、ロボッ
ト機体10の内部の間接部に設けられたレーザ光反射ミ
ラーで進路を変更しながら進行し、レーザ加工ヘッド2
0まで誘導される。このレーザ加工ヘッド20ではレー
ザ光が集光され、かつ、照射対象のワークの照射点へレ
ーザ光が適正の収束光として照射されるように合焦さ
れ、先端の照射口20aから対象ワークへ照射される構
成と成っている。また、レーザ加工ヘッド20にはロボ
ットアーム16を経て加工用のアシストガスが配管路を
経て供給され、同アシストガスも照射口20aから外部
に向けて噴出される構成になっている。更に、ロボット
機体10の各間接部に設けられたレーザ光の進路変更を
行うレーザミラーには冷却水が回流されてレーザミラー
を冷却する構成も設けられている。The laser beam is transmitted from an external facility such as a laser oscillator through a laser beam line (not shown) to the robot body 1.
0 is introduced into the robot body 10 from there, for example, through a laser light inlet provided below the base 12 or above the robot body 14, and is introduced to an indirect portion inside the robot body 10. The laser processing head 2 moves while changing the course by the provided laser light reflecting mirror.
Induced to 0. The laser processing head 20 focuses the laser light and focuses the laser light on the irradiation point of the work to be irradiated so that the laser light is irradiated as appropriate converged light, and irradiates the target work from the irradiation port 20a at the tip. It will be configured to be. Further, the laser processing head 20 is supplied with a processing assist gas through the robot arm 16 through a pipe line, and the assist gas is also ejected from the irradiation port 20a toward the outside. Further, the laser mirror provided in each indirect part of the robot body 10 for changing the course of the laser light is also provided with a configuration in which cooling water is circulated to cool the laser mirror.
【0016】レーザロボットの機体10は、レーザ加工
過程において、レーザ加工ヘッド20の先端のレーザ光
照射口20aを教示プログラムに従ってワークの照射点
へ指向させると共にワーク照射面との間に所定の合焦距
離を置いてレーザ光を照射し、ワークの溶接、切断、バ
リ取り等の種々の所望のレーザ加工を行う構成に成って
いる。In the laser machining process, the machine body 10 of the laser robot directs the laser beam irradiation port 20a at the tip of the laser processing head 20 to the irradiation point of the work according to the teaching program, and also makes a predetermined focus with the work irradiation surface. A laser beam is emitted at a distance to perform various desired laser processing such as welding, cutting, and deburring of a work.
【0017】次いで図2を参照すると、上述のレーザロ
ボット等のレーザ加工装置に適用可能であると同時に新
規な防塵装置を備えたレーザヘッドが拡大図示されてい
る。このレーザヘッド30は、図1のレーザロボット機
体10のレーザヘッド20と置換、装着可能に形成され
ているものであり、レーザ加工装置、例えば、上述した
ロボット機体10のロボット手首18の先端にねじ等の
適宜の固定手段を用いて装着される固定ヘッド部42
と、この固定ヘッド部42に対して所定の軸線方向Cに
進退動作可能に設けられた可動ヘッド部62とを具備し
て構成されている。Next, referring to FIG. 2, there is shown an enlarged view of a laser head which is applicable to a laser processing apparatus such as the above-described laser robot and at the same time is provided with a novel dustproof device. The laser head 30 is formed so as to be replaceable with and attachable to the laser head 20 of the laser robot body 10 of FIG. 1, and a laser processing device, for example, a screw at the tip of the robot wrist 18 of the robot body 10 described above. A fixed head portion 42 mounted by using an appropriate fixing means such as
And a movable head portion 62 provided so as to be movable back and forth in a predetermined axial direction C with respect to the fixed head portion 42.
【0018】固定ヘッド部42は、外筒44を有した筒
体構造を有し、その後端には手首18への取付け用のフ
ランジ45が具備され、他方、可動ヘッド部62の進退
動作を駆動するための駆動装置を構成する駆動モータ4
6、同駆動モータ46の出力軸から出力される回転を伝
動する歯車機構を内蔵したギヤボックス47、同ギヤボ
ックス47内の伝動歯車の出力ギヤに結合されたボール
ネジ軸48、同ボールネジ軸48を回転可能に支承する
一対の回転軸受け49、49が取り付けられている。固
定ヘッド部42の筒体内部はレーザ光の光路として形成
され、ロボット機体10の手首18から導かれたレーザ
光をレーザヘッド30の先端の照射開口30aに向けて
進行させるように形成されている。従って、この固定ヘ
ッド部42の内部のレーザ光々路にはレーザ加工時に発
生するスパッタやガス、その他の粉塵等が侵入しない構
造が必要とされる。つまり、塵埃が侵入すると、筒体の
壁面或いは前段の手首間接に設けたレーザ反射ミラーの
表面等を汚染してレーザ光のエネルギが低減し、所望の
レーザ加工を遂行し得なくなるからである。また、この
構造では、光路内にボールねじ軸、ガイドレールがむき
出した構造になるため、塵埃付着による損傷を防止する
ことが必要となる。なお、図1の矢印はレーザ光を示し
ている。The fixed head portion 42 has a tubular structure having an outer cylinder 44, and a flange 45 for attaching to the wrist 18 is provided at the rear end thereof, while the movable head portion 62 drives the forward / backward movement. Drive motor 4 constituting a drive device for
6, a gear box 47 incorporating a gear mechanism for transmitting the rotation output from the output shaft of the drive motor 46, a ball screw shaft 48 coupled to the output gear of the transmission gear in the gear box 47, the ball screw shaft 48 A pair of rotary bearings 49, 49 that are rotatably supported are attached. The inside of the cylindrical body of the fixed head portion 42 is formed as an optical path of laser light, and is formed so that the laser light guided from the wrist 18 of the robot body 10 advances toward the irradiation opening 30 a at the tip of the laser head 30. .. Therefore, a structure that does not allow spatter, gas, other dust, etc. generated during laser processing to enter the laser beam path inside the fixed head portion 42 is required. That is, when the dust enters, the wall surface of the cylindrical body or the surface of the laser reflection mirror provided indirectly on the wrist in the preceding stage is contaminated, the energy of the laser light is reduced, and the desired laser processing cannot be performed. Further, in this structure, since the ball screw shaft and the guide rail are exposed in the optical path, it is necessary to prevent damage due to dust adhesion. The arrow in FIG. 1 indicates laser light.
【0019】また、上記固定ヘッド部42にテレスコー
プ式に係合された可動ヘッド部62も筒体構造を有し、
固定ヘッド42を進行したレーザ光を受光し、集光する
ための集光レンズ63を支持したレンズホルダ64をレ
ーザ光の進路上に保持している。この可動ヘッド62の
筒状後端部65は上記のようなテレスコープ式に固定ヘ
ッド42内に挿入されており、その後端部65の外周の
所定位置には固定ヘッド部42の筒体内部に配設された
直線ガイド50に摺動係合したガイド66が取り付けら
れ、可動ヘッド部62の進退動作を円滑に案内する構造
になっている。また、前述した可動ヘッド部62の進退
動作を駆動するための駆動装置のボールネジ軸48にね
じ係合したボールネジナット67も後端領域65の外周
に設けられ、駆動モータ46の駆動に応じて伝動歯車、
ボールネジ機構を介して可動ヘッド部62がレーザ光進
路と同軸線方向に進退可能になっている。可動ヘッド部
62の前端領域68の前方部はノズル形状を有し、その
最先端に前記の照射開口30aが設けられている。そし
て、上記の前端領域68の外周部には照射開口30aと
照射対象のワークとの距離、間隔を測定する測距する測
距センサ70が取り付けられている。この測距センサ7
0自体は周知の装置であり、レーザ光を利用した測距セ
ンサ、電気容量式の測距センサ、うず電流式の測距セン
サ等が汎用されている。この測距センサ70が測定した
照射開口30aからワーク面までの距離データを示す測
距信号は信号ライン72を介してセンサ用アンプ73へ
送出され、信号増幅されてから適宜のコントローラ74
のサーボ制御作用を受け、次いで、サーボモータによっ
て形成される駆動モータ46を作動し、以て、上述した
ボールネジ機構等の伝動機構を経て可動ヘッド部62を
固定ヘッド部42に対して進退動作させる構成となって
いる。すなわち、可動ヘッド部62を固定ヘッド部42
に対してレーザ光の進路方向に移動、調節することによ
り、レーザ光の照射口30aをワークのレーザ光照射位
置に対して常に所定の設定距離位置に保持することがで
き、最適の集光度に形成されたレーザ光をワーク面に照
射できるのである。The movable head portion 62, which is telescopically engaged with the fixed head portion 42, also has a tubular structure.
A lens holder 64, which supports a condenser lens 63 for receiving and condensing the laser light traveling through the fixed head 42, is held on the path of the laser light. The tubular rear end portion 65 of the movable head 62 is telescopically inserted into the fixed head 42 as described above, and is provided at a predetermined position on the outer periphery of the rear end portion 65 inside the tubular body of the fixed head portion 42. A guide 66 slidably engaged with the provided linear guide 50 is attached, and has a structure that smoothly guides the forward / backward movement of the movable head portion 62. A ball screw nut 67 screw-engaged with the ball screw shaft 48 of the drive device for driving the forward / backward movement of the movable head portion 62 is also provided on the outer periphery of the rear end region 65, and is transmitted in response to the drive of the drive motor 46. gear,
The movable head portion 62 can advance and retreat in the direction of the coaxial line with the laser beam path via the ball screw mechanism. The front portion of the front end region 68 of the movable head portion 62 has a nozzle shape, and the irradiation opening 30a is provided at the tip thereof. A distance measuring sensor 70 for measuring the distance and distance between the irradiation opening 30a and the workpiece to be irradiated is attached to the outer peripheral portion of the front end region 68. This distance measuring sensor 7
0 itself is a well-known device, and a distance measuring sensor using laser light, an electric capacitance type distance measuring sensor, an eddy current type distance measuring sensor, etc. are widely used. A distance measurement signal indicating the distance data from the irradiation opening 30a to the work surface measured by the distance measurement sensor 70 is sent to the sensor amplifier 73 via the signal line 72, and after the signal is amplified, an appropriate controller 74 is provided.
Then, the drive motor 46 formed by the servo motor is operated to move the movable head portion 62 forward and backward with respect to the fixed head portion 42 via the transmission mechanism such as the ball screw mechanism described above. It is composed. That is, the movable head portion 62 is replaced with the fixed head portion 42.
By moving and adjusting the laser beam in the direction of the laser beam, the laser beam irradiation port 30a can be always held at a predetermined set distance position with respect to the laser beam irradiation position of the workpiece, and the optimum light condensing degree can be obtained. The formed laser beam can be applied to the work surface.
【0020】ここで、固定ヘッド部42の外筒44の下
方領域には可動ヘッド部62の筒状後端部65とテレス
コープ式に嵌合した筒状嵌合部52が形成され、かつ、
同嵌合部52の外周を囲繞するように錐状または漏斗状
に先細り形状を有した外套部53が設けられ、この外套
部53によって空気室54が形成されている。この空気
室54は下端側に可動ヘッド部62の外周との間に微小
な環状隙間を形成する開口端55を有し、かつ、外部の
圧力空気源(例えば、空気圧縮機とフィルター、配管路
とからなる圧力空気供給源)から送出される大気圧より
高い圧力状態の加圧空気が、流体継手56を介して供給
され、大気圧より高い空気圧室として設けられている。
この空気室54に供給された圧力空気は、空気室54自
体が外套部53の先細り曲面形状によるノズル効果を受
け、上記の開口端55により形成された吹き出し口から
可動ヘッド部62の外周に沿って圧力空気流として噴出
される。なお、図示例では、空気室54には複数の流体
継手56を介して圧力空気が供給され、以て、環状隙間
を形成する開口端55の全域から均等に圧力空気流が噴
出されるように工夫されている。Here, in the region below the outer cylinder 44 of the fixed head section 42, a cylindrical rear end section 65 of the movable head section 62 and a cylindrical fitting section 52 fitted in a telescopic manner are formed, and
An outer jacket portion 53 having a conical or funnel-like tapered shape is provided so as to surround the outer periphery of the fitting portion 52, and an air chamber 54 is formed by the outer jacket portion 53. The air chamber 54 has an open end 55 on the lower end side that forms a minute annular gap with the outer periphery of the movable head portion 62, and has an external pressure air source (for example, an air compressor and a filter, a pipe line). The pressurized air having a pressure higher than the atmospheric pressure, which is sent from the pressure air supply source (1), is supplied through the fluid coupling 56 and is provided as an air pressure chamber higher than the atmospheric pressure.
The compressed air supplied to the air chamber 54 is subjected to the nozzle effect of the tapered curved surface shape of the outer cover portion 53 in the air chamber 54 itself, and along the outer periphery of the movable head portion 62 from the outlet formed by the opening end 55. Is ejected as a pressurized air stream. In the illustrated example, the pressure air is supplied to the air chamber 54 through the plurality of fluid couplings 56, so that the pressure air flow is evenly ejected from the entire area of the opening end 55 forming the annular gap. It is devised.
【0021】上述の構成から錐状の空気室54が設けら
れ、同空気室54へ圧力空気が供給され、室内圧を大気
圧より高い圧力状態に維持しつつ、開口端55から圧力
空気流を噴出させる構成としたから、レーザヘッド30
はレーザ加工過程に、以下に説明するような防塵作用を
遂行するのである。すなわち、空気室54の内部が大気
圧に対して常に高圧状態に維持されているから、レーザ
ヘッド30のレーザ加工過程でワークのレーザ加工域か
ら発生するスパッタが可動ヘッド部62の下方の領域か
ら上方へ向けて飛来した場合に、空気室54から噴出さ
れる圧力空気の高速噴流により吹き払われる作用を受け
る。このために、たとえスパッタが飛散による運動量を
保持した状態で飛来して来ても、そのようなスパッタが
レーザヘッド30の外周面に直接、接近する危惧がな
く、従って、もちろん、固定ヘッド部42の筒体44の
下端の筒状嵌合部52と可動ヘッド部62の筒状後端部
65との嵌合領域に形成された環状隙間からレーザヘッ
ド30の内部にスパッタが侵入する危惧はなく防塵作用
が達成されるのである。特に、空気室54がノズル形状
を有し、開口端55から噴出する高速空気流を可動ヘッ
ド部62の外周面に沿って流出させる効果を発揮するこ
とから、周囲の浮遊粉塵等を環状の隙間形状を有した開
口端55から空気室内へ吸い込む吸入作用が発生するこ
とも無いのである。With the above-described structure, the conical air chamber 54 is provided, pressurized air is supplied to the air chamber 54, and the pressurized air flow from the open end 55 is maintained while maintaining the room pressure higher than the atmospheric pressure. Since it is configured to eject, the laser head 30
Performs a dustproof function as described below during the laser processing process. That is, since the inside of the air chamber 54 is always maintained at a high pressure state with respect to the atmospheric pressure, spatter generated from the laser processing area of the workpiece in the laser processing process of the laser head 30 is generated from the area below the movable head portion 62. When flying upward, it is blown off by the high-speed jet of pressurized air ejected from the air chamber 54. For this reason, even if the spatter comes in while maintaining the momentum due to the scattering, there is no fear that such spatter will directly approach the outer peripheral surface of the laser head 30, and, of course, the fixed head portion 42. There is no danger that spatter will enter the inside of the laser head 30 through the annular gap formed in the fitting region between the tubular fitting portion 52 at the lower end of the tubular body 44 and the tubular rear end portion 65 of the movable head portion 62. The dustproof effect is achieved. In particular, since the air chamber 54 has a nozzle shape and exerts an effect of letting out the high-speed air flow ejected from the opening end 55 along the outer peripheral surface of the movable head portion 62, the floating dust and the like in the surroundings are annular gaps. Therefore, the suction action of sucking the shaped open end 55 into the air chamber does not occur.
【0022】また同様に、レーザ加工時に発生する加工
ガスも空気室54から噴出される圧力空気噴出流で押し
戻され、更に、空気室54内が高圧状態に維持されてい
るから、空気室54の内部はもちろん、レーザヘッド3
0の内部空間内に侵入する危惧は完全に解消される。ま
た、レーザ加工過程で発生したり、大気中に浮遊した粉
塵も高圧に維持された空気室54内に侵入することがで
きないから、無論、上述した固定ヘッド部42と可動ヘ
ッド部62との嵌合領域に形成された環状隙間からレー
ザヘッド30の内部にまで侵入することはないのであ
る。しかも、このように固定ヘッド部42と可動ヘッド
部62との嵌合部に環状隙間を形成し、両者の完全密着
を回避した構造にしたから、可動ヘッド部62がワーク
との距離調節で変位する場合にも両ヘッド部42、62
の摺り合わせ作用がないから磨滅による塵埃発生が防止
できと共に、この領域に固いスパッタ粒等が付着する危
惧がないから嵌合部が損傷を受ける危惧はないのであ
る。Similarly, the processing gas generated during laser processing is also pushed back by the pressure air jet flow jetted from the air chamber 54, and the inside of the air chamber 54 is maintained at a high pressure state. Laser head 3 as well as the inside
The danger of entering the 0 interior space is completely resolved. Further, dust generated in the laser processing process or suspended in the atmosphere cannot enter the air chamber 54 maintained at a high pressure, so that the fixed head portion 42 and the movable head portion 62 are, of course, fitted to each other. The inside of the laser head 30 does not penetrate through the annular gap formed in the joint area. Moreover, since the annular gap is formed in the fitting portion between the fixed head portion 42 and the movable head portion 62 in this way to avoid complete contact between the two, the movable head portion 62 is displaced by adjusting the distance to the work. Both heads 42, 62
Since there is no sliding action, dust generation due to abrasion can be prevented, and there is no risk of hard sputter particles or the like adhering to this region, so there is no risk of damage to the fitting part.
【0023】なお、図2において、可動ヘッド部62の
下方部に装着された流体継手75は、集光レンズ63の
下方領域にレーザ加工時のアシストガスを外部のパイプ
ラインから供給するために設けられているものである。
更に、上述の説明では、防塵用の加圧流体に圧力空気を
用いた最も通常の実施例の場合を説明したが、無論、必
要に応じて他の加圧ガス体を除塵ガスとして用いる場合
にも適用可能であることは言うまでもない。In FIG. 2, a fluid coupling 75 mounted on the lower portion of the movable head portion 62 is provided for supplying an assist gas at the time of laser processing to an area below the condenser lens 63 from an external pipeline. It is what has been.
Further, in the above description, the case of the most usual embodiment using pressurized air as the pressurized fluid for dust prevention has been described, but of course, when other pressurized gas bodies are used as the dust removal gas as necessary. It goes without saying that is also applicable.
【0024】[0024]
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
によれば、レーザ加工装置のレーザヘッド内部へ、レー
ザ加工に伴って発生するスパッタや加工ガス、粉塵等が
侵入するのを確実に防止する防塵効果が得られるから、
レーザヘッド内部のレーザ光路や集光レンズ、反射ミラ
ー等の光学機構類の塵埃による汚染を確実に防止でき、
以てレーザ光の伝播効率の低下を防止する効果を奏す
る。また、空気室を形成する被いは金属体で形成するこ
とが可能であるから、高温のスパッタが飛来しても損傷
を受ける危惧が回避でき、更に、スパッタや粉塵が固定
ヘッド部と可動ヘッド部との嵌合領域等に付着すること
も無いので、可動ヘッド部62の動作に応じて固定、可
動の両ヘッド部が擦れ等による機械的損傷を受ける危惧
も回避できる。As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to reliably prevent the spatter, the processing gas, the dust, etc. generated by the laser processing from entering the inside of the laser head of the laser processing apparatus. Because the dustproof effect to prevent is obtained,
It is possible to reliably prevent contamination of the laser optical path inside the laser head, the condensing lens, the reflection mirror, and other optical mechanisms with dust
As a result, the effect of preventing the reduction of the propagation efficiency of the laser light is exerted. In addition, since the cover forming the air chamber can be formed of a metal body, it is possible to avoid the risk of damage even if high-temperature spatter comes in. Furthermore, spatter and dust are fixed and movable head. Since it does not adhere to the fitting area with the parts, it is possible to avoid the fear of mechanical damage due to rubbing of both the fixed and movable head parts according to the operation of the movable head part 62.
【0025】更に、本発明によれば、空気室を形成する
筒状の外套部53が先細り曲面形状を有していることか
ら、レーザヘッドの下方領域の拡大が防止できるコンパ
クトな防塵装置を形成しているので、レーザ加工に当た
り、ワーク内部等の狭小な空間内にレーザヘッドを挿入
させてレーザ加工を遂行することも比較的楽に達成する
ことができる。Further, according to the present invention, since the cylindrical outer jacket portion 53 forming the air chamber has the tapered curved surface shape, a compact dustproof device capable of preventing the expansion of the lower region of the laser head is formed. Therefore, in laser processing, it is relatively easy to insert the laser head into a narrow space such as the inside of the work and perform the laser processing.
【図1】本発明に係るレーザヘッドの防塵装置の構造を
示す拡大断面図である。FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of a dustproof device for a laser head according to the present invention.
【図2】本発明に係るレーザヘッドの防塵装置が適用可
能なレーザ加工装置の一例としてのレーザロボットの外
観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an external appearance of a laser robot as an example of a laser processing apparatus to which a dustproof device for a laser head according to the present invention can be applied.
10…レーザロボットの機体 20…レーザヘッド 20a…レーザ光照射口 30…レーザヘッド 30a…レーザ光照射口 42…固定ヘッド部 44…外筒 52…筒状嵌合部 53…外套部 54…空気室 55…開口端 56…流体継手 62…可動ヘッド部 65…筒状後端部 10 ... Machine body of laser robot 20 ... Laser head 20a ... Laser light irradiation port 30 ... Laser head 30a ... Laser light irradiation port 42 ... Fixed head part 44 ... Outer cylinder 52 ... Cylindrical fitting part 53 ... Outer part 54 ... Air chamber 55 ... Opening end 56 ... Fluid coupling 62 ... Movable head portion 65 ... Cylindrical rear end portion
Claims (1)
該固定ヘッド部を通過したレーザ光をワークに向けて合
焦、出射する光学機構を内蔵し、固定ヘッド部に対して
前後動可能な可動ヘッド部とを有したレーザ光照射用レ
ーザヘッドの防塵装置において、 前記固定ヘッド部の端部に固着され、前記固定ヘッド部
に対する前記可動ヘッド部の軸方向の相対変位部を囲繞
し、かつ前記可動ヘッド部の周囲に隙間状の開口を有し
た空気室を形成する錐状壁と、 前記空気室内部へ圧力空気から成る除塵流体を外部から
供給する除塵流体供給手段とを、具備して成り、前記空
気室の狭隙状の開口から前記除塵流体を噴出させて防塵
するようにしたことを特徴としたレーザヘッドの防塵装
置。1. A built-in fixed head part having a built-in laser beam path and an optical mechanism for focusing and emitting a laser beam that has passed through the fixed head part toward a work, and can be moved back and forth with respect to the fixed head part. In a dustproof device of a laser head for laser light irradiation having a movable head portion, fixed to an end portion of the fixed head portion, surrounding the axial relative displacement portion of the movable head portion with respect to the fixed head portion, And a cone-shaped wall forming an air chamber having a gap-like opening around the movable head part, and a dust removal fluid supply means for externally supplying a dust removal fluid consisting of pressurized air to the inside of the air chamber. A dust-proof device for a laser head, characterized in that the dust-removing fluid is ejected from a narrow opening of the air chamber to prevent dust.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4048614A JPH05245685A (en) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | Dust guard for laser head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4048614A JPH05245685A (en) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | Dust guard for laser head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05245685A true JPH05245685A (en) | 1993-09-24 |
Family
ID=12808294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4048614A Pending JPH05245685A (en) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | Dust guard for laser head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05245685A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5432316A (en) * | 1993-01-14 | 1995-07-11 | Fanuc Ltd. | Method and apparatus for starting laser beam machining with optical component protection |
JPH07314169A (en) * | 1994-05-30 | 1995-12-05 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Laser beam processing method and head for laser beam processing |
JP2010082705A (en) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Kyocera Corp | Suction-conveying device for plate-like body |
CN107900536A (en) * | 2017-12-26 | 2018-04-13 | 宁夏小牛自动化设备有限公司 | The dust-control method of dust-proof laser and string welding machine and laser |
US10101724B2 (en) | 2014-03-17 | 2018-10-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Laser machining robot |
CN112207843A (en) * | 2020-10-17 | 2021-01-12 | 李俊义 | Detachable manipulator with dust removal mechanism |
-
1992
- 1992-03-05 JP JP4048614A patent/JPH05245685A/en active Pending
Cited By (6)
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