JP2003088987A - レーザ加工ヘッド支持装置 - Google Patents
レーザ加工ヘッド支持装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、コンパクトさを確保し、しか
も作業効率の良い高品質の溶接が可能なレーザ加工機械
のレーザ加工ヘッド支持装置を提供することである。 【構成】垂直方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に設けられた
Ｚ軸テーブル３７に支持されたレーザ加工ヘッド支持体
４１にはその中心部に貫通孔が形成されており、その貫
通孔には、中心部に貫通孔５１が形成されている中空回
転体５０が軸受５２により回転自在に支持されている。
中空回転体５０の下端面には支持ブラケット４２により
レーザ加工ヘッド４３が前記中空回転体５０の垂直回転
軸芯Ｖに対して約４５度の傾斜角で固定され、レーザ集
光点Ｆが前記垂直回転軸芯Ｖの延長線上に一致するよう
に配置されている。中空回転体５０には、その上端部外
周には歯車５３が形成されており、レーザ加工ヘッド支
持体４１に固定されたレーザ加工ヘッド４３回転用のサ
ーボモータＭ４に固定された歯車５５によりタイミング
ベルト５４を介して回転駆動されるように構成されてい
る。レーザ加工ヘッド４３の配線４４、配管４５は前記
貫通孔５１より導入される。
も作業効率の良い高品質の溶接が可能なレーザ加工機械
のレーザ加工ヘッド支持装置を提供することである。 【構成】垂直方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に設けられた
Ｚ軸テーブル３７に支持されたレーザ加工ヘッド支持体
４１にはその中心部に貫通孔が形成されており、その貫
通孔には、中心部に貫通孔５１が形成されている中空回
転体５０が軸受５２により回転自在に支持されている。
中空回転体５０の下端面には支持ブラケット４２により
レーザ加工ヘッド４３が前記中空回転体５０の垂直回転
軸芯Ｖに対して約４５度の傾斜角で固定され、レーザ集
光点Ｆが前記垂直回転軸芯Ｖの延長線上に一致するよう
に配置されている。中空回転体５０には、その上端部外
周には歯車５３が形成されており、レーザ加工ヘッド支
持体４１に固定されたレーザ加工ヘッド４３回転用のサ
ーボモータＭ４に固定された歯車５５によりタイミング
ベルト５４を介して回転駆動されるように構成されてい
る。レーザ加工ヘッド４３の配線４４、配管４５は前記
貫通孔５１より導入される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接機等の
レーザ加工機械におけるレーザ加工ヘッド支持装置に関
する。
レーザ加工機械におけるレーザ加工ヘッド支持装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の直交３軸タイプのレーザ溶接機
は、さらに３軸の先端に垂直回転軸（第４軸）及び水平
回転軸（第５軸）を設け、第５軸にレーザ加工ヘッドを
垂直回転軸の延長線上に設けた機械が一般的に知られて
いる。そして、レーザ加工ヘッドは、Ｘ軸、Ｙ軸で位置
制御し、Ｘ軸に直交するＺ軸で垂直方向の位置制御を
し、水平回転軸（第５軸）でレーザ加工ヘッドを溶接箇
所に向けて傾け、垂直回転軸（第４軸）を回転制御しな
がら溶接を行っている。
は、さらに３軸の先端に垂直回転軸（第４軸）及び水平
回転軸（第５軸）を設け、第５軸にレーザ加工ヘッドを
垂直回転軸の延長線上に設けた機械が一般的に知られて
いる。そして、レーザ加工ヘッドは、Ｘ軸、Ｙ軸で位置
制御し、Ｘ軸に直交するＺ軸で垂直方向の位置制御を
し、水平回転軸（第５軸）でレーザ加工ヘッドを溶接箇
所に向けて傾け、垂直回転軸（第４軸）を回転制御しな
がら溶接を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の５軸制御のレーザ溶接機においては、レーザ加工ヘ
ッドのレーザの集光点が垂直回転軸線からオフセットす
るので、溶接箇所に比較して大きな作動範囲を必要と
し、機械が大型となる問題がある。また、円形状或いは
楕円状の溶接を必要とする場合には、光ファイバーケー
ブル等の配線、配管が絡まるので、３６０度の連続溶接
ができない。例えば、図６に示されるような、平板６０
に楕円状の貫通壁６１をその上面の交差線に沿ってスミ
肉溶接６３する場合には、レーザ加工ヘッドを、水平回
転軸（第５軸）でレーザ加工ヘッドをスミ肉溶接部分６
３に向け約４５度に傾け、Ｘ軸に直交するＺ軸で垂直方
向の位置制御し、溶接線に沿ってＸ軸、Ｙ軸を制御しな
がらスミ肉溶接を行う。そして円弧部分は、垂直回転軸
（第４軸）によりレーザ加工ヘッドを回転させながら溶
接を行うので、光ファイバーケーブル等の配線、配管が
絡まり、１サイクルで３６０度回転させることができな
い。したがって、両端の円弧部分は少なくとも２サイク
ルに分けて１８０度づつ溶接作業を行わざるを得ず、作
業時間が長くなるとともに、溶接箇所の連続性がなくな
り溶接の品質が低下するという問題がある。
来の５軸制御のレーザ溶接機においては、レーザ加工ヘ
ッドのレーザの集光点が垂直回転軸線からオフセットす
るので、溶接箇所に比較して大きな作動範囲を必要と
し、機械が大型となる問題がある。また、円形状或いは
楕円状の溶接を必要とする場合には、光ファイバーケー
ブル等の配線、配管が絡まるので、３６０度の連続溶接
ができない。例えば、図６に示されるような、平板６０
に楕円状の貫通壁６１をその上面の交差線に沿ってスミ
肉溶接６３する場合には、レーザ加工ヘッドを、水平回
転軸（第５軸）でレーザ加工ヘッドをスミ肉溶接部分６
３に向け約４５度に傾け、Ｘ軸に直交するＺ軸で垂直方
向の位置制御し、溶接線に沿ってＸ軸、Ｙ軸を制御しな
がらスミ肉溶接を行う。そして円弧部分は、垂直回転軸
（第４軸）によりレーザ加工ヘッドを回転させながら溶
接を行うので、光ファイバーケーブル等の配線、配管が
絡まり、１サイクルで３６０度回転させることができな
い。したがって、両端の円弧部分は少なくとも２サイク
ルに分けて１８０度づつ溶接作業を行わざるを得ず、作
業時間が長くなるとともに、溶接箇所の連続性がなくな
り溶接の品質が低下するという問題がある。
【０００４】そこで、本発明の目的は、上記問題点を解
消し、コンパクトさを確保し、しかも作業効率の良い高
品質の溶接が可能なレーザ加工機械のレーザ加工ヘッド
支持装置を提供することである。
消し、コンパクトさを確保し、しかも作業効率の良い高
品質の溶接が可能なレーザ加工機械のレーザ加工ヘッド
支持装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のレーザ加工ヘッド支持装置は、レーザ加工
機械の先端軸に、中心部に貫通孔を有する中空回転体を
回転可能に支持し、該中空回転体の下面にレーザ加工ヘ
ッドをそのレーザ集光点が前記中空回転体の回転軸芯の
延長線上に一致するように前記回転軸芯に対して傾斜し
て取り付けたことを特徴とするものである。
に、本発明のレーザ加工ヘッド支持装置は、レーザ加工
機械の先端軸に、中心部に貫通孔を有する中空回転体を
回転可能に支持し、該中空回転体の下面にレーザ加工ヘ
ッドをそのレーザ集光点が前記中空回転体の回転軸芯の
延長線上に一致するように前記回転軸芯に対して傾斜し
て取り付けたことを特徴とするものである。
【０００６】また、前記レーザ加工機械の先端軸は、直
交３軸制御されていること特徴とし、該直交３軸制御の
レーザ加工機械は、３軸直角座標型の片持ち梁式である
ことを特徴とするものである。さらに、前記レーザ加工
ヘッドは、前記中空回転体の回転軸芯に対して約４５度
傾斜させて取り付けられていることを特徴とし、また、
前記中空回転体の回転軸芯が垂直線であることを特徴と
している。
交３軸制御されていること特徴とし、該直交３軸制御の
レーザ加工機械は、３軸直角座標型の片持ち梁式である
ことを特徴とするものである。さらに、前記レーザ加工
ヘッドは、前記中空回転体の回転軸芯に対して約４５度
傾斜させて取り付けられていることを特徴とし、また、
前記中空回転体の回転軸芯が垂直線であることを特徴と
している。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明のレーザ加工ヘッド支持装
置は、レーザ加工機械の先端軸に、中心部に貫通孔を有
する中空回転体を回転可能に支持し、該中空回転体の下
面にレーザ加工ヘッドをそのレーザ集光点が前記中空回
転体の回転軸芯の延長線上に一致するように前記回転軸
芯に対して傾斜して取り付けたので、レーザ加工ヘッド
に連結された光ファイバーケーブルを中空回転体の貫通
孔から導入することができ、光ファイバーケーブルが絡
まったり、折損することなくレーザ加工ヘッドの３６０
度の連続回転が可能となる。したがって、平板に円管、
楕円管等をスミ肉溶接する場合、３６０度を１サイクル
で溶接することができ、短時間で品質の良い溶接が可能
となる。
置は、レーザ加工機械の先端軸に、中心部に貫通孔を有
する中空回転体を回転可能に支持し、該中空回転体の下
面にレーザ加工ヘッドをそのレーザ集光点が前記中空回
転体の回転軸芯の延長線上に一致するように前記回転軸
芯に対して傾斜して取り付けたので、レーザ加工ヘッド
に連結された光ファイバーケーブルを中空回転体の貫通
孔から導入することができ、光ファイバーケーブルが絡
まったり、折損することなくレーザ加工ヘッドの３６０
度の連続回転が可能となる。したがって、平板に円管、
楕円管等をスミ肉溶接する場合、３６０度を１サイクル
で溶接することができ、短時間で品質の良い溶接が可能
となる。
【０００８】また、前記レーザ加工機械の先端軸は、直
交３軸制御されることにより、多種の形状のレーザ加工
が可能となり、３軸直角座標型の片持ち梁式直交３軸制
御のレーザ加工機械とすることにより、全体的にコンパ
クトで、工作物の取扱いが容易となる。さらに、前記レ
ーザ加工ヘッドは、前記中空回転体の回転軸芯に対して
約４５度傾斜させて取り付ることにより、スミ肉溶接等
の加工に都合が良く、その場合の中空回転体の貫通孔
は、光ファイバーケーブルの曲率半径が約１００ｍｍ程
度又はそれ以上を確保できる大きさとすることが好まし
い。前記中空回転体の回転軸芯を垂直線とすることによ
り、コンパクトで加工し易いレーザ加工機を提供でき
る。
交３軸制御されることにより、多種の形状のレーザ加工
が可能となり、３軸直角座標型の片持ち梁式直交３軸制
御のレーザ加工機械とすることにより、全体的にコンパ
クトで、工作物の取扱いが容易となる。さらに、前記レ
ーザ加工ヘッドは、前記中空回転体の回転軸芯に対して
約４５度傾斜させて取り付ることにより、スミ肉溶接等
の加工に都合が良く、その場合の中空回転体の貫通孔
は、光ファイバーケーブルの曲率半径が約１００ｍｍ程
度又はそれ以上を確保できる大きさとすることが好まし
い。前記中空回転体の回転軸芯を垂直線とすることによ
り、コンパクトで加工し易いレーザ加工機を提供でき
る。
【０００９】
【実施例】本発明のレーザ加工ヘッド支持装置の実施例
を、図にしたがって説明する。図１は本実施例のレーザ
加工ヘッド支持装置を備えた片持ち梁式３軸直角座標型
レーザ加工機械の全体正面図、図２はその全体側面図、
図３はその全体平面図である。本実施例のレーザ加工ヘ
ッド支持装置は、側面からみて（図２）断面Ｌ字形をし
たＬ形イケール１がその主体であり、その水平基礎部１
１には工作物Ｗを載置、固定するワークテーブル１３が
設けられ、その垂直部をなすコラム１２は、図１の正面
図でみて左右方向（Ｘ軸方向）に幅広に形成されてい
る。
を、図にしたがって説明する。図１は本実施例のレーザ
加工ヘッド支持装置を備えた片持ち梁式３軸直角座標型
レーザ加工機械の全体正面図、図２はその全体側面図、
図３はその全体平面図である。本実施例のレーザ加工ヘ
ッド支持装置は、側面からみて（図２）断面Ｌ字形をし
たＬ形イケール１がその主体であり、その水平基礎部１
１には工作物Ｗを載置、固定するワークテーブル１３が
設けられ、その垂直部をなすコラム１２は、図１の正面
図でみて左右方向（Ｘ軸方向）に幅広に形成されてい
る。
【００１０】コラム１２の上面は図１の正面図でみて左
右方向（Ｘ軸方向）に延びるＸ軸取付面１４が形成さ
れ、その上にＸ軸ガイドユニット２を介して、Ｘ軸に直
交する方向（Ｙ軸方向）に延びる片持ち梁式のＹ軸取付
ブラケット２６がＸ軸方向に摺動可能に載置されてい
る。Ｘ軸ガイドユニット２に形成されたＸ軸ガイド溝に
嵌合するスライド体をＸ軸方向に沿って設けられた図略
の送りねじをＸ軸サーボモータＭ１を回転することによ
りスライド体に固定されたＹ軸取付ブラケット２６をＸ
軸方向に摺動できるように構成されている。２３は、前
記Ｙ軸取付ブラケット２６に固定されたＬ形ブラケット
であり、その下端に形成されたガイド溝２５を、コラム
１２の裏面にＸ軸ガイドに平行に形成されたＸ軸リニア
ガイド２４に嵌合させることによりＸ軸ガイドユニット
の剛性を高めるために設けられている。その構成により
片持ち梁式のＹ軸取付ブラケット２６の剛性が高くな
り、レーザ加工ヘッド４３による偏荷重に対し、その撓
みを最小に押さえることができる。
右方向（Ｘ軸方向）に延びるＸ軸取付面１４が形成さ
れ、その上にＸ軸ガイドユニット２を介して、Ｘ軸に直
交する方向（Ｙ軸方向）に延びる片持ち梁式のＹ軸取付
ブラケット２６がＸ軸方向に摺動可能に載置されてい
る。Ｘ軸ガイドユニット２に形成されたＸ軸ガイド溝に
嵌合するスライド体をＸ軸方向に沿って設けられた図略
の送りねじをＸ軸サーボモータＭ１を回転することによ
りスライド体に固定されたＹ軸取付ブラケット２６をＸ
軸方向に摺動できるように構成されている。２３は、前
記Ｙ軸取付ブラケット２６に固定されたＬ形ブラケット
であり、その下端に形成されたガイド溝２５を、コラム
１２の裏面にＸ軸ガイドに平行に形成されたＸ軸リニア
ガイド２４に嵌合させることによりＸ軸ガイドユニット
の剛性を高めるために設けられている。その構成により
片持ち梁式のＹ軸取付ブラケット２６の剛性が高くな
り、レーザ加工ヘッド４３による偏荷重に対し、その撓
みを最小に押さえることができる。
【００１１】Ｙ軸取付ブラケット２６には、その側面に
Ｙ軸ガイドユニット３を介してＹ軸テーブル３６が、Ｙ
軸方向に摺動可能に載置されている。Ｙ軸ガイドユニッ
ト３も、基本的には前記Ｘ軸ガイドユニット２と同様の
構成となっている。すなわち、Ｙ軸テーブル３６にはＬ
形ブラケット３３が固定され、その下端に形成されたガ
イド溝３５を、Ｙ軸取付ブラケット２６の裏面上部にＹ
軸方向に形成されたＹ軸リニアガイド３４に嵌合させる
ことによりＹ軸ガイドユニットの剛性を高め、レーザ加
工ヘッド４３による偏荷重に対し、その撓みを最小に押
さえることができる。
Ｙ軸ガイドユニット３を介してＹ軸テーブル３６が、Ｙ
軸方向に摺動可能に載置されている。Ｙ軸ガイドユニッ
ト３も、基本的には前記Ｘ軸ガイドユニット２と同様の
構成となっている。すなわち、Ｙ軸テーブル３６にはＬ
形ブラケット３３が固定され、その下端に形成されたガ
イド溝３５を、Ｙ軸取付ブラケット２６の裏面上部にＹ
軸方向に形成されたＹ軸リニアガイド３４に嵌合させる
ことによりＹ軸ガイドユニットの剛性を高め、レーザ加
工ヘッド４３による偏荷重に対し、その撓みを最小に押
さえることができる。
【００１２】さらに、Ｙ軸テーブル３６には、Ｚ軸ガイ
ドユニット４を介してＺ軸テーブル３７が垂直方向（Ｚ
軸方向）に摺動可能に設けられ、該Ｚ軸テーブル３７に
はレーザ加工ヘッド４３を回転可能に支持するレーザ加
工ヘッド支持体４１が設けられている。そして、Ｙ軸テ
ーブル３６に設けられたＺ軸送りねじ駆動用サーボモー
タＭ３により図略のＺ軸送りねじを回転することにより
レーザ加工ヘッド４３を垂直方向（Ｚ軸方向）に摺動で
きるように構成されている。なお、Ｍ１はＸ軸取付面１
３に設けられたＸ軸送りねじ駆動用サーボモータであ
り、Ｍ２はＹ軸取付ブラケット２６に設けられたＹ軸送
りねじ駆動用サーボモータであり、Ｍ３はＹ軸テーブル
３６に設けられたＺ軸送りねじ駆動用サーボモータであ
り、Ｍ４はレーザ加工ヘッド４３回転用のサーボモータ
である。
ドユニット４を介してＺ軸テーブル３７が垂直方向（Ｚ
軸方向）に摺動可能に設けられ、該Ｚ軸テーブル３７に
はレーザ加工ヘッド４３を回転可能に支持するレーザ加
工ヘッド支持体４１が設けられている。そして、Ｙ軸テ
ーブル３６に設けられたＺ軸送りねじ駆動用サーボモー
タＭ３により図略のＺ軸送りねじを回転することにより
レーザ加工ヘッド４３を垂直方向（Ｚ軸方向）に摺動で
きるように構成されている。なお、Ｍ１はＸ軸取付面１
３に設けられたＸ軸送りねじ駆動用サーボモータであ
り、Ｍ２はＹ軸取付ブラケット２６に設けられたＹ軸送
りねじ駆動用サーボモータであり、Ｍ３はＹ軸テーブル
３６に設けられたＺ軸送りねじ駆動用サーボモータであ
り、Ｍ４はレーザ加工ヘッド４３回転用のサーボモータ
である。
【００１３】次に、本実施例におけるレーザ加工ヘッド
支持装置を図４、図５について説明する。レーザ加工ヘ
ッド４３は、スミ肉溶接が可能となるように、中空回転
体にその回転軸芯（垂直線）Ｖに対して約４５度の角度
を保って支持されており、レーザ加工ヘッド４３は前記
回転軸芯Ｖの回りを回転しながら加工を行うように構成
されている。図４は、レーザ加工ヘッド支持部分の断面
図であり、図５はレーザ加工ヘッドの断面図である。Ｙ
軸テーブル３６には、Ｚ軸ガイドユニット４を介してＺ
軸テーブル３７が垂直方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に設
けられ、該Ｚ軸テーブル３７には中心部に貫通孔が形成
されたレーザ加工ヘッド支持体４１が設けられている。
レーザ加工ヘッド支持体４１にはその中心部に貫通孔が
形成され、その貫通孔には、中心部に貫通孔が形成され
ている中空回転体５０が軸受５２により回転自在に支持
されている。中空回転体５０は、その上端部外周に歯車
５３が形成されており、レーザ加工ヘッド支持体４１に
固定されたレーザ加工ヘッド４３回転用のサーボモータ
Ｍ４に固定された歯車５５によりタイミングベルト５４
を介して回転駆動されるように構成されている。中空回
転体５０の下端面には支持ブラケット４２によりレーザ
加工ヘッド４３が固定され、該レーザ加工ヘッド４３は
前記中空回転体５０の垂直回転軸芯Ｖに対して約４５度
の傾斜角で固定される。
支持装置を図４、図５について説明する。レーザ加工ヘ
ッド４３は、スミ肉溶接が可能となるように、中空回転
体にその回転軸芯（垂直線）Ｖに対して約４５度の角度
を保って支持されており、レーザ加工ヘッド４３は前記
回転軸芯Ｖの回りを回転しながら加工を行うように構成
されている。図４は、レーザ加工ヘッド支持部分の断面
図であり、図５はレーザ加工ヘッドの断面図である。Ｙ
軸テーブル３６には、Ｚ軸ガイドユニット４を介してＺ
軸テーブル３７が垂直方向（Ｚ軸方向）に摺動可能に設
けられ、該Ｚ軸テーブル３７には中心部に貫通孔が形成
されたレーザ加工ヘッド支持体４１が設けられている。
レーザ加工ヘッド支持体４１にはその中心部に貫通孔が
形成され、その貫通孔には、中心部に貫通孔が形成され
ている中空回転体５０が軸受５２により回転自在に支持
されている。中空回転体５０は、その上端部外周に歯車
５３が形成されており、レーザ加工ヘッド支持体４１に
固定されたレーザ加工ヘッド４３回転用のサーボモータ
Ｍ４に固定された歯車５５によりタイミングベルト５４
を介して回転駆動されるように構成されている。中空回
転体５０の下端面には支持ブラケット４２によりレーザ
加工ヘッド４３が固定され、該レーザ加工ヘッド４３は
前記中空回転体５０の垂直回転軸芯Ｖに対して約４５度
の傾斜角で固定される。
【００１４】レーザ加工ヘッド４３の構成は、図５に示
されるように、光ファイバーケーブル４４がコネクタ４
６により接続され、レーザ光線は反射鏡４８、集光用レ
ンズ４９により集光され、レーザ加工ヘッド４３の外部
にレーザ集光点Ｆが形成されるように構成されている。
その際、レーザ集光点Ｆが前記垂直回転軸芯Ｖの延長線
上に一致するようにレーザ加工ヘッド４３が固定されて
いる。図中、４７はシールドガス供給手段であり、シー
ルドガス供給管４５によりシールドガスが溶接部分に供
給される。光ファイバーケーブル４４及びシールドガス
供給管４５は、前記中空回転体５０の中央貫通孔５１を
通してレーザ加工ヘッド４３の上方へ導かれている。な
お、本実施例においては、レーザ加工ヘッド４３は垂直
回転軸芯Ｖに対して約４５度になるように固定したが、
レーザ加工ヘッド４３のレーザ集光点Ｆが垂直回転軸芯
Ｖの延長線上に一致していれば、その傾斜角は４５度に
限られるものではない。
されるように、光ファイバーケーブル４４がコネクタ４
６により接続され、レーザ光線は反射鏡４８、集光用レ
ンズ４９により集光され、レーザ加工ヘッド４３の外部
にレーザ集光点Ｆが形成されるように構成されている。
その際、レーザ集光点Ｆが前記垂直回転軸芯Ｖの延長線
上に一致するようにレーザ加工ヘッド４３が固定されて
いる。図中、４７はシールドガス供給手段であり、シー
ルドガス供給管４５によりシールドガスが溶接部分に供
給される。光ファイバーケーブル４４及びシールドガス
供給管４５は、前記中空回転体５０の中央貫通孔５１を
通してレーザ加工ヘッド４３の上方へ導かれている。な
お、本実施例においては、レーザ加工ヘッド４３は垂直
回転軸芯Ｖに対して約４５度になるように固定したが、
レーザ加工ヘッド４３のレーザ集光点Ｆが垂直回転軸芯
Ｖの延長線上に一致していれば、その傾斜角は４５度に
限られるものではない。
【００１５】前記のように構成した本実施例のレーザ加
工ヘッド支持装置を備えたレーザ加工機械の作動につい
て説明する。レーザ溶接を行う工作物Ｗをワークテーブ
ル１３上に載置、固定し、レーザ加工ヘッド４３の垂直
回転軸芯Ｖ位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に夫々位置決め
制御し、さらに、レーザ加工ヘッド４３をＺ軸方向（垂
直方向）に制御し、レーザ光線の集光点Ｆ位置が工作物
Ｗの所定加工位置に来るように位置決め制御する。そこ
で、レーザ光線を照射しながら、レーザ光線の集光点Ｆ
位置が工作物Ｗの加工線に沿って移動できるように、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の駆動用サーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３
を制御することにより加工を行う。そして、円弧部分の
加工については、レーザ加工ヘッド４３を回転駆動用サ
ーボモータＭ４を駆動制御することにより容易に加工を
行うことができる。
工ヘッド支持装置を備えたレーザ加工機械の作動につい
て説明する。レーザ溶接を行う工作物Ｗをワークテーブ
ル１３上に載置、固定し、レーザ加工ヘッド４３の垂直
回転軸芯Ｖ位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に夫々位置決め
制御し、さらに、レーザ加工ヘッド４３をＺ軸方向（垂
直方向）に制御し、レーザ光線の集光点Ｆ位置が工作物
Ｗの所定加工位置に来るように位置決め制御する。そこ
で、レーザ光線を照射しながら、レーザ光線の集光点Ｆ
位置が工作物Ｗの加工線に沿って移動できるように、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸の駆動用サーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３
を制御することにより加工を行う。そして、円弧部分の
加工については、レーザ加工ヘッド４３を回転駆動用サ
ーボモータＭ４を駆動制御することにより容易に加工を
行うことができる。
【００１６】すなわち、図６に示される形状の工作物を
レーザ溶接する。工作物は、平板６０に楕円状の貫通壁
６１をその上面においてスミ肉溶接６３するものであ
る。平板６０をワークテーブル１３上に載置すれば、貫
通壁６１は垂直となり、レーザ加工ヘッド４３からのレ
ーザ光線は貫通壁６１に対し４５°で照射することにな
り、平板６０と貫通壁６１の交差線に沿ってスミ肉溶接
６３を行うことができる。楕円状の貫通壁６１に沿って
レーザ加工ヘッド４３を移動させるために、Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸の駆動用サーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３を制御
するとともに、円弧部分については、レーザ加工ヘッド
４３の回転駆動用サーボモータＭ４を駆動制御して行
う。全周のレーザ溶接を行うためには、レーザ加工ヘッ
ド４３を３６０度回転させることになる。本実施例のレ
ーザ加工機械においては、レーザ加工ヘッド４３が中心
部に貫通孔が形成されている中空回転体５０に固定さ
れ、中空回転体５０は、その上端部外周に形成された歯
車５３により回転されるので、レーザ加工ヘッド４３は
容易に３６０度回転することができる。その際、光ファ
イバーケーブル４４、シールドガス供給管４５は、中空
回転体５０の中央貫通孔５１を貫通して上方へ導かれて
いるので、絡まることがなく、１サイクルの作動で３６
０度の加工が可能となる。また、中央貫通孔５１はある
程度の広さを有しているので、レーザ加工ヘッド４３に
接続した場合に生じる光ファイバーケーブル４４の折れ
曲がり部は極端なものとならず、光ファイバーが折損す
ることなく、レーザ光線の伝搬がスムーズに行われる。
通常の光ファイバーの最小曲げ半径は約Ｒ＝１００ｍｍ
程度である（光ファイバーにより異なる）ので、それ以
上の曲げ半径を確保できる程度の大きさの中央貫通孔５
１とするのが好ましい。
レーザ溶接する。工作物は、平板６０に楕円状の貫通壁
６１をその上面においてスミ肉溶接６３するものであ
る。平板６０をワークテーブル１３上に載置すれば、貫
通壁６１は垂直となり、レーザ加工ヘッド４３からのレ
ーザ光線は貫通壁６１に対し４５°で照射することにな
り、平板６０と貫通壁６１の交差線に沿ってスミ肉溶接
６３を行うことができる。楕円状の貫通壁６１に沿って
レーザ加工ヘッド４３を移動させるために、Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸の駆動用サーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３を制御
するとともに、円弧部分については、レーザ加工ヘッド
４３の回転駆動用サーボモータＭ４を駆動制御して行
う。全周のレーザ溶接を行うためには、レーザ加工ヘッ
ド４３を３６０度回転させることになる。本実施例のレ
ーザ加工機械においては、レーザ加工ヘッド４３が中心
部に貫通孔が形成されている中空回転体５０に固定さ
れ、中空回転体５０は、その上端部外周に形成された歯
車５３により回転されるので、レーザ加工ヘッド４３は
容易に３６０度回転することができる。その際、光ファ
イバーケーブル４４、シールドガス供給管４５は、中空
回転体５０の中央貫通孔５１を貫通して上方へ導かれて
いるので、絡まることがなく、１サイクルの作動で３６
０度の加工が可能となる。また、中央貫通孔５１はある
程度の広さを有しているので、レーザ加工ヘッド４３に
接続した場合に生じる光ファイバーケーブル４４の折れ
曲がり部は極端なものとならず、光ファイバーが折損す
ることなく、レーザ光線の伝搬がスムーズに行われる。
通常の光ファイバーの最小曲げ半径は約Ｒ＝１００ｍｍ
程度である（光ファイバーにより異なる）ので、それ以
上の曲げ半径を確保できる程度の大きさの中央貫通孔５
１とするのが好ましい。
【００１７】本実施例のレーザ加工ヘッド支持装置は、
片持ち梁式直交３軸直角座標型機体に装着しているの
で、さらに構造簡単で、コンパクトなレーザ加工機械と
なる。また、本実施例のレーザ加工ヘッド支持装置を装
着している片持ち梁式直交３軸直角座標型機体には、Ｘ
軸ガイドユニット２及びＹ軸ガイドユニット３にそれぞ
れＸ軸リニアガイド２４及びＹ軸リニアガイド３４を追
加してあるので、片持ち梁式の摺動テーブルの剛性が高
くなり、片持ち梁式であるにも拘らず、レーザ加工ヘッ
ド４３による偏荷重に対し、その撓みを最小に押さえる
ことができるので、溶接精度が向上する。
片持ち梁式直交３軸直角座標型機体に装着しているの
で、さらに構造簡単で、コンパクトなレーザ加工機械と
なる。また、本実施例のレーザ加工ヘッド支持装置を装
着している片持ち梁式直交３軸直角座標型機体には、Ｘ
軸ガイドユニット２及びＹ軸ガイドユニット３にそれぞ
れＸ軸リニアガイド２４及びＹ軸リニアガイド３４を追
加してあるので、片持ち梁式の摺動テーブルの剛性が高
くなり、片持ち梁式であるにも拘らず、レーザ加工ヘッ
ド４３による偏荷重に対し、その撓みを最小に押さえる
ことができるので、溶接精度が向上する。
【００１８】前記実施例においては、垂直回転軸芯Ｖに
約４５度傾けたレーザ加工ヘッドを用いているが、垂直
中空回転体にストレートのレーザ加工ヘッドを取付けた
場合でも、その光ファイバーケーブルを中空回転体の貫
通孔から導入することができるので、コンパクトで、３
６０度回転可能なレーザ溶接機を構成できる。
約４５度傾けたレーザ加工ヘッドを用いているが、垂直
中空回転体にストレートのレーザ加工ヘッドを取付けた
場合でも、その光ファイバーケーブルを中空回転体の貫
通孔から導入することができるので、コンパクトで、３
６０度回転可能なレーザ溶接機を構成できる。
【００１９】なお、前記実施例においては、レーザ溶接
機について説明したが、本発明のレーザ加工機械は、レ
ーザ溶断機としても利用できるものである。
機について説明したが、本発明のレーザ加工機械は、レ
ーザ溶断機としても利用できるものである。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、レーザ加工機械の先端軸に、
中心部に貫通孔を有する中空回転体を回転可能に支持
し、該中空回転体の下面にレーザ加工ヘッドをそのレー
ザ集光点が前記中空回転体の回転軸芯の延長線上に一致
するように前記回転軸芯に対して傾斜して取り付けたの
で、レーザ加工ヘッドに連結された光ファイバーケーブ
ル等を中空回転体の貫通孔から導入することができ、光
ファイバーケーブル等が絡まったり、折損することなく
レーザ加工ヘッドの３６０度の連続回転が可能となる。
したがって、平板に円管、楕円管等をスミ肉溶接する場
合、３６０度を１サイクルで溶接ができ、短時間で品質
の良い溶接が可能となる。
中心部に貫通孔を有する中空回転体を回転可能に支持
し、該中空回転体の下面にレーザ加工ヘッドをそのレー
ザ集光点が前記中空回転体の回転軸芯の延長線上に一致
するように前記回転軸芯に対して傾斜して取り付けたの
で、レーザ加工ヘッドに連結された光ファイバーケーブ
ル等を中空回転体の貫通孔から導入することができ、光
ファイバーケーブル等が絡まったり、折損することなく
レーザ加工ヘッドの３６０度の連続回転が可能となる。
したがって、平板に円管、楕円管等をスミ肉溶接する場
合、３６０度を１サイクルで溶接ができ、短時間で品質
の良い溶接が可能となる。
【図１】本発明の実施例に係る片持ち梁式３軸直角座標
型レーザ加工機械の正面図。
型レーザ加工機械の正面図。
【図２】本発明の実施例に係る片持ち梁式３軸直角座標
型レーザ加工機械の側面図。
型レーザ加工機械の側面図。
【図３】本発明の実施例に係る片持ち梁式３軸直角座標
型レーザ加工機械の平面図。
型レーザ加工機械の平面図。
【図４】本発明の実施例に係るレーザー加工ヘッド支持
装置の断面図。
装置の断面図。
【図５】本発明の実施例に係るレーザ加工ヘッドの断面
図。
図。
【図６】スミ肉溶接の説明図。
１：Ｌ形イケール
２：Ｘ軸ガイドユニット
３：Ｙ軸ガイドユニット
１１：ベッド
１２：コラム
１３：ワークテーブル
１４：Ｘ軸取付面
２６：Ｙ軸取付ブラケット
３６：Ｙ軸テーブル
３７：Ｚ軸テーブル
４２：支持ブラケット
４３：レーザ加工ヘッド
４４：光ファイバーケーブル
５０：中空回転体
５１：貫通孔
５２：軸受
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４：駆動用サーボモータ
Ｗ：工作物
Ｖ：垂直回転軸芯
Ｆ：レーザ集光点
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大竹 文雄
愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工
機株式会社内
(72)発明者 三瓶 和久
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 高橋 哲
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
Ｆターム(参考） 4E068 BD02 CD15 CE05
Claims (5)
- 【請求項１】レーザ加工機械の先端軸に、中心部に貫通
孔を有する中空回転体を回転可能に支持し、該中空回転
体の下面にレーザ加工ヘッドをそのレーザ集光点が前記
中空回転体の回転軸芯の延長線上に一致するように前記
回転軸芯に対して傾斜して取り付けたことを特徴とする
レーザ加工ヘッド支持装置。 - 【請求項２】前記レーザ加工機械の先端軸は、直交３軸
制御されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ
加工ヘッド支持装置。 - 【請求項３】前記直交３軸制御のレーザ加工機械は、３
軸直角座標型の片持ち梁式であることを特徴とする請求
項２記載のレーザ加工ヘッド支持装置。 - 【請求項４】前記レーザ加工ヘッドは、前記中空回転体
の回転軸芯に対して約４５度傾斜させて取り付けられて
いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載のレーザ加工ヘッド支持装置。 - 【請求項５】前記中空回転体の回転軸芯が垂直線である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに
記載のレーザ加工ヘッド支持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001278648A JP2003088987A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | レーザ加工ヘッド支持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001278648A JP2003088987A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | レーザ加工ヘッド支持装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003088987A true JP2003088987A (ja) | 2003-03-25 |
Family
ID=19102985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001278648A Pending JP2003088987A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | レーザ加工ヘッド支持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003088987A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696452B2 (en) * | 2003-09-24 | 2010-04-13 | Kuka Systems Gmbh | Process for the laser beam machining, especially laser beam welding, of components |
| CN102848110A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-01-02 | 上海狮迈科技有限公司 | 双心共点万向动摆机构 |
| JP2018171657A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 日本精工株式会社 | レーザ溶接装置、レーザ加工装置、レーザ溶接方法、軸受の製造方法、機械の製造方法、車両の製造方法、軸受、機械、及び車両 |
| CN111515552A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-08-11 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种三维五轴激光加工设备 |
| US11213916B2 (en) | 2017-03-31 | 2022-01-04 | Nsk Ltd. | Laser machining method |
-
2001
- 2001-09-13 JP JP2001278648A patent/JP2003088987A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696452B2 (en) * | 2003-09-24 | 2010-04-13 | Kuka Systems Gmbh | Process for the laser beam machining, especially laser beam welding, of components |
| CN102848110A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-01-02 | 上海狮迈科技有限公司 | 双心共点万向动摆机构 |
| JP2018171657A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 日本精工株式会社 | レーザ溶接装置、レーザ加工装置、レーザ溶接方法、軸受の製造方法、機械の製造方法、車両の製造方法、軸受、機械、及び車両 |
| US11213916B2 (en) | 2017-03-31 | 2022-01-04 | Nsk Ltd. | Laser machining method |
| JP7091864B2 (ja) | 2017-03-31 | 2022-06-28 | 日本精工株式会社 | レーザ加工装置、レーザ加工方法、軸受の製造方法、機械の製造方法、車両の製造方法、軸受、機械、及び車両 |
| JP2022118112A (ja) * | 2017-03-31 | 2022-08-12 | 日本精工株式会社 | レーザ加工装置、軸受の製造方法、機械の製造方法、車両の製造方法、軸受、機械、及び車両 |
| US11794279B2 (en) | 2017-03-31 | 2023-10-24 | Nsk Ltd. | Laser machining method |
| EP3575030B1 (en) * | 2017-03-31 | 2024-01-03 | NSK Ltd. | Laser welding device, laser processing device, laser welding method, bearing manufacturing method, machine manufacturing method, vehicle manufacturing method, bearing, machine, and vehicle |
| JP7484965B2 (ja) | 2017-03-31 | 2024-05-16 | 日本精工株式会社 | レーザ加工装置、軸受の製造方法、機械の製造方法、及び車両の製造方法 |
| CN111515552A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-08-11 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种三维五轴激光加工设备 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060228 |