JPH067975A - レーザ加工ヘッドの保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性障害物との衝突の際にレーザ加工ヘッ
ドに悪影響を与えることなくレーザ加工ヘッドの移動を
停止させ、しかも狭い場所でのレーザ加工を可能とす
る。 【構成】 金属部材からなる被加工物２０をレーザ加工
するレーザ加工機のレーザ加工ヘッド２１に、レーザ加
工ヘッド２１の進行方向前方に位置しレーザ加工ヘッド
２１と電気的に絶縁される変形可能な導電性接触子２５
を取付け、この導電性接触子２５と被加工物２０との間
に、被加工物２０上の導電性障害物５０と導電性接触子
２５とが接触した際の微弱電流で作動しレーザ加工ヘッ
ド２１の移動を停止させる衝突検知回路３４を接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を照射するレ
ーザ加工ヘッドを障害物との衝突から保護する保護装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機の加工ヘッドは、レーザ光
をレンズによって集束させ、この集束したレーザビーム
を被加工物に照射して溶接や切断等の加工を行うもので
ある。加工ヘッドは、通常、数値制御装置やロボット等
によって移動されるが、障害物を回避する機能はとくに
設けられておらず、障害物との衝突を回避する手段が必
要となる。

【０００３】図５は、従来におけるレーザ加工ヘッドの
保護装置の一例を示している。図５に示すように、レー
ザ加工ヘッド１の先端部２の外周面には、周方向に延び
る深い切込み部３が形成されている。このような構造に
おいては、レーザ加工ヘッド１の先端部２が障害物と衝
突した際は、先端部２が切込み部３から容易に折れてし
まうので、レーザ加工ヘッド１に大きな荷重は作用しな
くなり、衝突の影響が軽減される。

【０００４】図６は、従来におけるレーザ加工ヘッドの
保護装置の一例を示している。図６に示すように、レー
ザ加工ヘッド５は、集光レンズ６が取付けられる下部ヘ
ッド７と、センサ８が取付けられる上部ヘッド９を有し
ている。下部ヘッド７と上部ヘッド９との間には、下部
ヘッド７と上部ヘッド９とを正規の姿勢に保つための圧
縮コイルスプリング１０が介装されている。このような
構造においては、下部ヘッド７が障害物と衝突した際
は、下部ヘッド７への荷重を圧縮コイルスプリング１０
の弾性変形によって吸収することができ、下部ヘッド７
の傾きをセンサ８によって検知することにより、加工ヘ
ッド５の移動を停止させることができる。

【０００５】上記の技術と関連する先行技術として、実
開昭５８−４３８８５号公報が知られている。本公報に
開示されている保護装置は、加工ヘッドの外周に、複数
の棒状部材が取付けられる円環状部材が配置されてお
り、レーザ加工時には、円環状部材はモータによって回
転駆動されるようになっている。この装置では、棒状部
材と障害物とが干渉した場合は、モータに過電流が流れ
るので、この過電流を検知することにより加工ヘッドの
移動を停止させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５、
６および上記公報の装置には、つぎのような問題が存在
する。

【０００７】（１）図５の装置の場合は、障害物に加工
ヘッドが衝突した場合でも、電気的な信号が出力されな
いので、加工ヘッドの移動を自動停止させることができ
ない。したがって、レーザ加工条件が悪くなった状態で
加工が続行され、加工不良が生じる。

【０００８】（２）図６の装置の場合は、下部ヘッド７
が障害物と衝突してから加工ヘッド５が停止するまでの
間に、下部ヘッド７が大きく傾くことになる。そのた
め、レーザ光Ｌの幅がＷである場合は、レーザ光Ｌが下
部ヘッド７の光路内面７ａに照射され、光路内面７ａが
損傷するという問題がある。また、加工ヘッド５を上部
と下部に分割する構成は、構造が複雑となり加工ヘッド
５が大型化するという問題もある。したがって、狭い場
所でのレーザ加工ができなくなる。

【０００９】（３）上述の実開昭５８−４３８８５号公
報の装置の場合は、加工ヘッドに回転駆動機構が取付け
られるので、加工ヘッドに回転振動が伝達され、加工精
度が悪化するおそれがある。また、この場合は回転する
円環状部材に対して棒状部材が放射状に取付けられるの
で、上記と同様に狭い場所でのレーザ加工ができないと
いう問題がある。

【００１０】なお、障害物としては種々のものが考えら
れるが、通常は予定していない被加工物の変形部分や、
被加工物の所定位置以外の場所を押えるクランプ装置な
どが障害物となることがほとんどである。これらクラン
プ装置などの障害物は、通常、導電体である金属部材で
構成されているので、電気的な障害物検知が可能とな
る。

【００１１】本発明は、上記の問題に着目し、導電性障
害物との衝突の際にレーザ加工ヘッドに悪影響を与える
ことなくレーザ加工ヘッドの移動を停止させ、しかも狭
い場所でのレーザ加工が可能な保護装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明に
係るレーザ加工ヘッドの保護装置は、金属部材からなる
被加工物をレーザ加工するレーザ加工機のレーザ加工ヘ
ッドに、該レーザ加工ヘッドの進行方向前方に位置しレ
ーザ加工ヘッドと電気的に絶縁される変形可能な導電性
接触子を取付け、該導電性接触子と前記被加工物との間
に、被加工物上の導電性障害物と前記導電性接触子とが
接触した際の微弱電流で作動し前記レーザ加工ヘッドの
移動を停止させる衝突検知回路を接続したものから成
る。

【００１３】

【作用】このように構成されたレーザ加工ヘッドの保護
装置においては、導電性接触子と被加工物上の導電性障
害物とが衝突した場合は、衝突検知回路に微弱電流が流
れ、レーザ加工ヘッドの移動が停止される。ここで、導
電性接触子はレーザ加工ヘッドの進行方向前方に配置さ
れているので、導電性接触子と導電性障害物との衝突に
よる荷重は、導電性接触子の変形によって吸収され、レ
ーザ加工ヘッドへ無理な力が作用することはなくなる。
また、導電性接触子はレーザ加工ヘッドの進行方向前方
にのみ設ければよいので、レーザ加工方向に対するレー
ザ加工ヘッドの幅を小とすることができ、狭い場所での
レーザ加工が可能となる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明に係るレーザ加工ヘッドの保
護装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

【００１５】第１実施例 図１ないし図３は、本発明の第１実施例を示しており、
とくにレーザ溶接機に適用した場合を示している。図１
において、２１はレーザ溶接機のレーザ加工ヘッドとし
てのレーザ溶接トーチを示している。レーザ溶接トーチ
２１は、図示されない集光レンズによって集束されたレ
ーザ光Ｌを金属部材からなる被加工物２０の接合部に照
射し、被加工物２０の溶接を行うものである。

【００１６】レーザ溶接トーチ２１の外周面には、ブラ
ケット２２がボルト２９の締付けによって固定されてい
る。ブラケット２２は、一方がレーザ溶接トーチ２１の
進行方向に向って延びている。ブラケット２２のレーザ
溶接トーチ２１の進行方向の端面は、平坦な垂直面２２
ａに形成されている。ブラケット２２の垂直面２２ａに
は、下方に延びる支持板２３がボルト２４によって固定
されている。

【００１７】支持板２３の下端部には、導電性接触子２
５が取付けられている。導電性接触子２５は、薄板の金
属板からなり、逆Ｕ字形に折り曲げられている。導電性
接触子２５の一方２５ａは、絶縁部材（たとえばＭＣナ
イロン）２６、２７に挟持された状態でボルト２８の締
付力により支持板２３に固定されている。この状態で
は、導電性接触子２５はレーザ溶接トーチ２１と電気的
に絶縁されるようになっている。

【００１８】レーザ溶接トーチ２１は回動可能となって
おり、溶接時には導電性接触子２５が常にレーザ溶接ト
ーチ２１の進行方向前方に位置するようになっている。
導電性接触子２５の他方２５ｂは、導電性障害物５０と
衝突した際は、容易にレーザ溶接トーチ２１側に変形す
るようになっている。

【００１９】図１は、レーザ溶接機の概略構成を示して
いる。図１において、２０は被加工物としての鋼板を示
している。被加工物２０は、アース部材３１に接続され
ている。導電性接触子２５は、電線３２を介して加工機
操作盤３３の衝突検知回路３４の入力部の一方に接続さ
れている。衝突検知回路３４の入力部の他方は、電線３
７を介してアース部材３１に接地されている。衝突検知
回路３４の出力部は、加工機動力盤３５に接続されてい
る。

【００２０】加工機動力盤３５には、レーザ溶接トーチ
２１を移動させるためのモータ３６が接続されている。
被加工物２０上の導電性障害物５０と導電性接触子２５
とが接触した際には、衝突検知回路３４には、微弱電流
が流れるようになっており、これによって衝突検知回路
３４が作動するようになっている。衝突検知回路３４が
作動すると、加工機動力盤３５に停止信号が出力され、
レーザ溶接トーチ２１を移動させるためのモータ３６の
回転およびレーザ光Ｌの照射が停止するようになってい
る。

【００２１】つぎに、レーザ加工ヘッドの保護装置にお
ける作用について説明する。金属部材からなる被加工物
２０が所定の位置にセットされると、レーザ溶接トーチ
２１から被加工物２０の接合部に向けてレーザ光Ｌが照
射される。レーザ溶接トーチ２１は、レーザ光Ｌの照射
と同時にモータ３６によって所定の方向に移動される。

【００２２】この場合、被加工物２０に変形が生じてい
ると、変形部分が導電性障害物５０となり、レーザ溶接
トーチ２１と衝突することになる。また、被加工物２０
を保持する金属製のクランプ装置が不必要な部分を押え
た場合は、このクランプ装置が導電性障害物５０とな
り、上述と同様にレーザ溶接トーチ２１と衝突すること
になる。

【００２３】導電性接触子２５は、レーザ溶接トーチ２
１の進行方向前方に配置されているので、導電性障害物
５０が存在すればレーザ溶接トーチ２１よりも先に導電
性接触子２５とが衝突することになる。導電性接触子２
５と導電性障害物５０とが接触した場合は、衝突検知回
路３４に微弱電流が流れ、加工機動力盤３５には非常停
止信号が入力される。これにより、レーザ溶接トーチ２
１を移動させるためのモータ３６の回転が停止され、か
つレーザ光Ｌの照射が停止される。

【００２４】また、導電性接触子２５は、薄板の金属板
からなり、逆Ｕ字形に折り曲げられているので、導電接
触子２５が導電性障害物５０と衝突した際は、導電接触
子２５の他方２５ｂがレーザ溶接トーチ２１側に容易に
変形する。これにより、導電性障害物５０との衝突によ
る荷重は、導電性接触子２５の変形によって吸収され、
レーザ溶接トーチ２１への無理な力が作用することはな
くなる。

【００２５】第２実施例 図４は、本発明の第２実施例を示している。第２実施例
が第１実施例と異なるところは導電性接触子の構成のみ
であり、その他の部分は第１実施例に準じるので、準じ
る部分に第１実施例と同一の符号を付すことにより準じ
る部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。

【００２６】第１実施例では、導電性接触子２５を逆Ｕ
字形に折曲げられた薄板の金属板から構成したが、本実
施例では導電性接触子４１は、薄板状の金属からなるば
ね板から構成されている。ばね板からなる導電性接触子
４１は、レーザ溶接トーチ２１の進行方向に対して大き
く弾性変形可能となっている。導電性接触子４１は、下
方に延びており、下端は自由端となっている。導電性接
触子２５の上部は、絶縁部材４２を介してブラケット２
２に取付けられている。

【００２７】このように構成された第２実施例において
は、導電性接触子４１と導電性障害物５０とが衝突した
際には、導電性接触子４１が大きくレーザ溶接トーチ２
１側に弾性変形し、衝突による荷重が吸収される。導電
性接触子４１と導電性障害物５０との接触によってレー
ザ溶接トーチ２１が停止するが、停止後、レーザ溶接ト
ーチ２１を後退させることより、導電性接触子４１は自
己弾性力により元の形状に復帰する。したがって、第１
実施例のように変形した導電性接触子を変換する必要も
なくなり、取扱いが容易となる。

【００２８】なお、上記各実施例はレーザ溶接に適用し
た場合を説明したが、レーザ切断に適用できることは勿
論である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、つぎのような効果が得
られる。

【００３０】金属部材からなる被加工物をレーザ加工す
るレーザ加工機のレーザ加工ヘッドに、このレーザ加工
ヘッドの進行方向前方に位置しレーザ加工ヘッドと電気
的に絶縁される変形可能な導電性接触子を取付け、導電
性接触子と被加工物との間に、被加工物上の導電性障害
物と導電性接触子とが接触した際の微弱電流で作動しレ
ーザ加工ヘッドの移動を停止させる衝突検知回路を接続
したので、導電性接触子と導電性障害物との衝突時に
は、導電性接触子の変形によりレーザ加工ヘッドに作用
する荷重を十分に吸収しつつ、レーザ加工ヘッドの移動
を停止させることができる。したがって、導電性障害物
との衝突時にはレーザ加工ヘッドには無理な力はかから
なくなり、レーザ加工ヘッドの精度を長期にわたって良
好に維持することができる。

【００３１】導電性接触子はレーザ加工ヘッドの進行方
向前方のみに設ければよいので、レーザ加工方向に対す
るレーザ加工ヘッドの幅を小とすることができる。した
がって、狭い場所でのレーザ加工が可能となり、レーザ
加工の適用分野をさらに拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るレーザ加工ヘッドの
保護装置の概略構成図である。

【図２】図１の装置におけるレーザ加工ヘッドの拡大正
面図である。

【図３】図２を矢視Ｂ方向から見た側面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係るレーザ加工ヘッドの
保護装置におけるレーザ加工ヘッド近傍の拡大正面図で
ある。

【図５】従来のレーザ加工ヘッドの一例を示す断面図で
ある。

【図６】従来のレーザ加工ヘッドの別の例を示す断面図
である。

【符号の説明】

２０ 被加工物 ２１ レーザ加工ヘッドとしてのレーザ溶接トーチ ２２ ブラケット ２５ 導電性接触子 ２６、２７ 絶縁部材 ３４ 衝突検知回路 ４１ 導電性接触子 ４２ 絶縁部材 ５０ 導電性障害物 Ｌ レーザ光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属部材からなる被加工物をレーザ加工
   するレーザ加工機のレーザ加工ヘッドに、該レーザ加工
   ヘッドの進行方向前方に位置しレーザ加工ヘッドと電気
   的に絶縁される変形可能な導電性接触子を取付け、該導
   電性接触子と前記被加工物との間に、被加工物上の導電
   性障害物と前記導電性接触子とが接触した際の微弱電流
   で作動し前記レーザ加工ヘッドの移動を停止させる衝突
   検知回路を接続したことを特徴とするレーザ加工ヘッド
   の保護装置。