JP2008229662A - Laser beam machining apparatus and method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining apparatus and method that can reduce scattering of spatters to a laser irradiation device as much as possible. <P>SOLUTION: The laser beam machining apparatus irradiates a workpiece W with a laser beam 100 in a manner drawing a predetermined machining pattern. The apparatus is provided with a shield plate 32 that is arranged between the laser irradiation means 3 for emitting a laser beam and the workpiece and that has a slit 42 formed in a shape corresponding to the route of the laser beam drawing the machining pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method.

近年、レーザ加工として、溶接、切断および孔あけ等が一般的に知られているが、例えば、レーザ溶接においては、溶接の際に発生するスパッタから、レーザ照射装置のレーザ光学系を保護する保護ガラスを保護する技術が用いられている（たとえば特許文献１参照）。特許文献１では、レーザ光が通過する貫通穴が設けられた保護筒に空気を流通させて、スパッタの保護ガラスへの飛散を防止する技術が提案されている。   In recent years, welding, cutting, drilling, and the like are generally known as laser processing. For example, in laser welding, protection that protects the laser optical system of a laser irradiation device from spatter generated during welding. A technique for protecting glass is used (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 proposes a technique for preventing air from flowing to a protective glass by passing air through a protective cylinder provided with a through hole through which laser light passes.

また、近年、ロボットを利用した溶接にもレーザ溶接が用いられるようになってきている。このような溶接技術として、ロボットアーム（マニュピレータ）の先端にレーザ光を照射するためのレーザ照射装置を取り付け、ロボットアームで移動させつつ、さらにレーザ照射装置からのレーザ光照射方向をも変えることで、レーザ光を移動させながらあらかじめ決められた溶接点を溶接する技術がある。このような溶接は、ワークとレーザ照射装置の間がこれまでよりも離れていることからリモート溶接と称されている。
特開２００５−２１９１０８号公報 In recent years, laser welding has also been used for welding using a robot. As such a welding technique, a laser irradiation device for irradiating a laser beam is attached to the tip of a robot arm (manipulator), and the robot arm is moved while changing the direction of laser beam irradiation from the laser irradiation device. There is a technique for welding a predetermined welding point while moving a laser beam. Such welding is called remote welding because the workpiece and the laser irradiation apparatus are more distant than before.
JP-A-2005-219108

しかしながら、このようなリモート溶接に、特許文献１に記載されるスパッタを防止する技術を適用すると、リモート溶接ではレーザ光が移動されながら照射されるため、保護筒に設けられるレーザ光を通過させるための開口が大きくなり、保護ガラスへのスパッタの飛散を防止することが困難となる。   However, when the technique for preventing spatter described in Patent Document 1 is applied to such remote welding, the laser light is irradiated while moving in remote welding, so that the laser light provided in the protective cylinder is allowed to pass. It becomes difficult to prevent the sputtering of the protective glass from scattering.

そこで本発明は、加工用パターンを描くようにレーザ光を照射するレーザ加工において、レーザ照射装置へのスパッタの飛散を極力少なくすることができるレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has an object to provide a laser processing apparatus and a laser processing method capable of reducing spatter scattering to a laser irradiation apparatus as much as possible in laser processing in which laser light is irradiated so as to draw a processing pattern. To do.

上記課題を解決するための本発明は、あらかじめ決められた加工用パターンを描くように被加工部材にレーザ光を照射するレーザ加工装置であって、前記レーザ光を照射するレーザ照射手段と前記被加工部材との間に配置され、前記加工用パターンを描くレーザ光の経路に対応する形状のスリットが形成された遮蔽板を有することを特徴とするレーザ加工装置である。   The present invention for solving the above problems is a laser processing apparatus for irradiating a member to be processed with a laser beam so as to draw a predetermined processing pattern, wherein the laser irradiation means for irradiating the laser beam and the object to be processed are provided. It is a laser processing apparatus characterized by having a shielding plate disposed between a processing member and formed with a slit having a shape corresponding to the path of the laser beam that draws the processing pattern.

上記課題を解決するための本発明は、レーザ光の照射方向を変更する反射鏡を備えたレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段を移動させる移動手段と、前記レーザ照射手段をあらかじめ教示された移動経路に従って移動させるように前記移動手段を制御するとともに、前記レーザ光があらかじめ決められた加工用パターンを描くように前記反射鏡の動きを制御する加工用制御手段と、前記レーザ照射手段から射出されたレーザ光による加工点における入熱量を前記加工用パターンを描く前記レーザ光の移動位置に応じて変更するレーザ光制御手段と、前記レーザ光が照射される被加工部材を保持する保持手段と、前記保持手段に固定されるとともに前記レーザ照射手段と被加工部材との間に配置され、前記加工用パターンを描くレーザ光の経路に対応する形状のスリットが形成された遮蔽板と、を有すること特徴とするレーザ加工装置である。   In order to solve the above problems, the present invention provides a laser irradiation means having a reflecting mirror for changing the irradiation direction of laser light, a moving means for moving the laser irradiation means, and a movement taught in advance for the laser irradiation means. The moving means is controlled to move according to a path, and the laser light is emitted from the laser irradiation means, and the processing control means for controlling the movement of the reflecting mirror so as to draw a predetermined processing pattern. Laser light control means for changing the amount of heat input at the processing point by the laser light according to the movement position of the laser light that draws the processing pattern, and holding means for holding the workpiece to be irradiated with the laser light, The laser beam is fixed to the holding unit and disposed between the laser irradiation unit and the workpiece, and passes through the laser beam that draws the processing pattern. A laser machining apparatus characterized by having a, a shielding plate in which slits are formed in a shape corresponding to.

また上記課題を解決するための本発明は、あらかじめ決められた加工用パターンを描くようにレーザ光を被加工部材に照射するレーザ加工方法であって、前記レーザ光を照射するレーザ照射手段と被加工部材との間に、前記加工用パターンを描くレーザ光の経路に対応する形状のスリットが形成された遮蔽板を配置し、前記レーザ光を当該スリットを通過させて被加工部材に照射することを特徴とするレーザ加工方法である。   Further, the present invention for solving the above-described problems is a laser processing method for irradiating a member to be processed with a laser beam so as to draw a predetermined processing pattern, the laser irradiation means for irradiating the laser beam and a target to be processed. A shielding plate in which a slit having a shape corresponding to the path of the laser beam that draws the processing pattern is disposed between the processing member, and the laser beam is irradiated to the workpiece through the slit. The laser processing method characterized by the above.

以上のように構成された本発明によれば、加工用パターンを描くレーザ光の経路に対応する形状のスリットが形成された遮蔽板を有するため、レーザ光を、このスリットを通過させて被加工部材に照射することができ、レーザ照射装置へのスパッタの飛散を極力少なくすることができる。   According to the present invention configured as described above, since the shielding plate having the slit corresponding to the path of the laser beam that draws the processing pattern is formed, the laser beam is passed through the slit to be processed. It is possible to irradiate the member, and it is possible to minimize spatter scattering to the laser irradiation apparatus.

以下、添付した図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明が適用されるレーザ加工システムの概略構成図であり、図２はこのレーザ加工システム内のレーザ照射装置の内部構造図であり、図３はこのレーザ加工システム内のレーザ発振器の内部構造図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser processing system to which the present invention is applied, FIG. 2 is an internal structure diagram of a laser irradiation apparatus in the laser processing system, and FIG. 3 is a laser oscillator in the laser processing system. FIG.

図１に示すレーザ加工システムは、加工対象物としての被加工部材であるワークＷに、ワークＷ上に位置されるレーザ照射装置３からレーザ光１００を照射することによって、直接ワークＷに触れることなくワークＷの加工を行うものである。   The laser processing system shown in FIG. 1 directly touches the workpiece W by irradiating the workpiece W, which is a workpiece to be processed, with the laser beam 100 from the laser irradiation device 3 positioned on the workpiece W. Without machining, the workpiece W is processed.

図示するレーザ加工システムは、ロボット１（移動手段）と、ロボット１のアーム２の先端に取り付けられ、レーザ光１００を照射するレーザ照射装置３（レーザ照射手段）と、レーザ光を発生させるレーザ発振器５と、レーザ発振器５からレーザ照射装置３までレーザ光を導く光ファイバーケーブル６と、ロボット１およびレーザ照射装置３の動作を制御するロボット制御装置７（加工用制御手段およびレーザ光制御手段）と、ロボット制御装置７に各種の指示を送るティーチボックス８と、ワークＷを把持する少なくとも１つのクランプ３１（保持手段）と、加工の際のスパッタＳの飛散を遮蔽する少なくとも１つの遮蔽板３２とから構成される。また、このシステムは、後述する教示データ及び加工用パターンデータをＣＡＤシステム９から取得することができるようになっている。なお、このＣＡＤシステム９は、常時接続されている必要はない。   The illustrated laser processing system includes a robot 1 (moving means), a laser irradiation device 3 (laser irradiation means) that is attached to the tip of an arm 2 of the robot 1, and a laser oscillator that generates laser light. 5, a fiber optic cable 6 for guiding laser light from the laser oscillator 5 to the laser irradiation device 3, a robot control device 7 (processing control means and laser light control means) for controlling the operation of the robot 1 and the laser irradiation device 3, From a teach box 8 for sending various instructions to the robot controller 7, at least one clamp 31 (holding means) for gripping the workpiece W, and at least one shielding plate 32 for shielding the spatter S from being scattered during processing. Composed. In addition, this system can acquire teaching data and processing pattern data, which will be described later, from the CAD system 9. The CAD system 9 does not need to be always connected.

ロボット１は一般的な多軸ロボットであり、教示作業によって与えられた経路データに従ってアーム２が駆動され、レーザ照射装置３を３次元のさまざまな位置および方向に移動させることができる。レーザ発振器５にはＹＡＧレーザが用いられ、レーザ発振器５で発生されたレーザ光は光ファイバーケーブル６によってレーザ照射装置３に導かれる。   The robot 1 is a general multi-axis robot, and the arm 2 is driven in accordance with the path data given by the teaching work, and the laser irradiation device 3 can be moved to various three-dimensional positions and directions. A YAG laser is used for the laser oscillator 5, and the laser light generated by the laser oscillator 5 is guided to the laser irradiation device 3 by the optical fiber cable 6.

レーザ照射装置３は導かれたレーザ光を内蔵した反射ミラー１１（反射鏡）で反射し、ワークＷの加工打点（以下、加工点と称する）に対して強力なレーザ光１００を走査する。走査されたレーザ光１００は加工点上に照射され、レーザ照射装置３が走査した形状に従って加工点の加工（溶接ビードの形成）が行われる。   The laser irradiation device 3 reflects the guided laser beam by a reflecting mirror 11 (reflecting mirror) with a built-in laser beam, and scans a powerful laser beam 100 against a processing spot of the workpiece W (hereinafter referred to as a processing point). The scanned laser beam 100 is irradiated onto the processing point, and processing of the processing point (formation of a weld bead) is performed according to the shape scanned by the laser irradiation device 3.

ロボット制御装置７はロボット１の姿勢を認識しながらロボット１の動作を制御するとともに、レーザ光の照射方向を変更し走査するためにレーザ照射装置３の制御（反射ミラー１１の制御）も行っている。この反射ミラー１１の制御は、後述する容易あらかじめ決められた加工用パターンを描くように行われる。また、ロボット制御装置７はレーザ発振器５からのレーザ出力のＯＮ、ＯＦＦも制御している。   The robot control device 7 controls the operation of the robot 1 while recognizing the posture of the robot 1 and also controls the laser irradiation device 3 (control of the reflection mirror 11) in order to scan by changing the irradiation direction of the laser beam. Yes. The control of the reflecting mirror 11 is performed so as to draw an easily predetermined processing pattern to be described later. The robot controller 7 also controls ON / OFF of the laser output from the laser oscillator 5.

レーザ照射装置３は、入力されたレーザ光および可視レーザ光（可視光）の照射方向を自在に変更できるように構成されている。すなわち、レーザ照射装置３は、図２に示すように、光ファイバーケーブル６によって導かれたレーザ光１００を、加工点に向けて照射するための反射ミラー１１（反射鏡）と、反射ミラー１１を回動させるモータ１６および１７およびレンズ群１２とを有している。   The laser irradiation device 3 is configured to freely change the irradiation direction of the input laser light and visible laser light (visible light). That is, as shown in FIG. 2, the laser irradiation device 3 rotates the reflection mirror 11 (reflection mirror) for irradiating the laser beam 100 guided by the optical fiber cable 6 toward the processing point, and the reflection mirror 11. Motors 16 and 17 to be moved and the lens group 12 are provided.

反射ミラー１１は、鏡面を通る垂直な軸線をＺ軸とし、Ｚ軸と直交するＸ軸およびＹ軸をそれぞれ中心として独立に回動自在に支持されている。モータ１６およびモータ１７は、それぞれのモータの回動位置の合成によって、反射ミラー１１の向きを３次元方向に変える。したがって、反射ミラー１１は、光ファイバーケーブル６から入射されるレーザ光を３次元方向に放射自在に取り付けられている。反射ミラー１１を３次元方向に回動させることによって、ワークＷ上に設定されている加工点に所定の形状となる走査パターン（加工用パターン）を描かせることができる。   The reflection mirror 11 is supported so as to be independently rotatable about the X axis and the Y axis perpendicular to the Z axis, with the vertical axis passing through the mirror surface as the Z axis. The motor 16 and the motor 17 change the direction of the reflection mirror 11 to a three-dimensional direction by combining the rotation positions of the respective motors. Therefore, the reflection mirror 11 is attached so as to be able to emit laser light incident from the optical fiber cable 6 in a three-dimensional direction. By rotating the reflecting mirror 11 in a three-dimensional direction, a scanning pattern (processing pattern) having a predetermined shape can be drawn at a processing point set on the workpiece W.

また、この反射ミラー１１の移動速度（回動速度）によって入熱量の調節も行うことができる。すなわち、反射ミラー１１の移動によって加工用パターンを描くレーザ光の移動速度を遅くすれば、加工点では単位時間当たりのレーザ光の入射量が多くなり、加工点における入熱量が高くなる。一方、これを速くすれば、単位時間当たりのレーザ光の入射量が少なくなって、加工点における入熱量は低くなる。   Also, the amount of heat input can be adjusted by the moving speed (rotation speed) of the reflecting mirror 11. That is, if the moving speed of the laser beam that draws the processing pattern is decreased by the movement of the reflecting mirror 11, the amount of laser light incident per unit time increases at the processing point, and the amount of heat input at the processing point increases. On the other hand, if this is speeded up, the amount of laser light incident per unit time decreases, and the amount of heat input at the processing point decreases.

反射ミラー１１の移動速度の変更によるレーザ光強度の変更は、ロボット制御装置７からの指示によって行われる。このレーザ光強度の変更指示は、あらかじめ加工用パターンの位置に応じて行われる（詳細後述）。   The change of the laser beam intensity by changing the moving speed of the reflection mirror 11 is performed according to an instruction from the robot controller 7. This laser beam intensity change instruction is made in advance according to the position of the processing pattern (details will be described later).

レンズ群１２は、光ファイバーケーブル６の端部から放射されたレーザ光を平行光にするためのコリメートレンズ１２１と平行光となったレーザ光１００をワークＷ上で集光させるための集光レンズ１２２から構成される。そして、集光レンズ１２２の位置を変えることでレーザ照射装置３は加工点から反射ミラー１１までの距離に応じてレーザ光が商店を結ぶ位置を変更する。なお、このような焦点位置の変更（集光レンズ位置の変更動作）は、ロボットによる移動経路の教示と共にあらかじめ教示される。   The lens group 12 includes a collimating lens 121 for collimating laser light emitted from the end of the optical fiber cable 6 and a condensing lens 122 for condensing the laser light 100 that has become parallel light on the workpiece W. Consists of Then, by changing the position of the condensing lens 122, the laser irradiation device 3 changes the position where the laser beam connects the store according to the distance from the processing point to the reflection mirror 11. It should be noted that such a change of the focal position (condenser lens position changing operation) is taught in advance together with the teaching of the movement path by the robot.

レーザ発振器５内部は、図３に示すように、ＹＡＧレーザの発振源５０１の他に、半導体レーザなどによる可視レーザ光発振源５０２が備えられている。可視レーザ光発振源５０２は、たとえば、レーザ照射位置の確認などに使用される。可視光を出すか加工用のレーザ光を出すかは、レーザ発振器５内部の切り替えミラー５０３によって切り替えられている。すなわち、切り替えミラー５０３が実線の位置のときは、ＹＡＧレーザ光が光ファイバーケーブル６へ出力され、点線の位置のときには可視レーザ光が光ファイバーケーブル６へ出力される。   As shown in FIG. 3, the laser oscillator 5 includes a visible laser beam oscillation source 502 such as a semiconductor laser in addition to a YAG laser oscillation source 501. The visible laser light oscillation source 502 is used, for example, for confirming a laser irradiation position. Whether to emit visible light or processing laser light is switched by a switching mirror 503 inside the laser oscillator 5. That is, when the switching mirror 503 is at the solid line position, YAG laser light is output to the optical fiber cable 6, and when it is at the dotted line position, visible laser light is output to the optical fiber cable 6.

この切り替えミラー５０３の切り替えはロボット制御装置７からの指示または手動によって行われる。   The switching mirror 503 is switched by an instruction from the robot controller 7 or manually.

また、レーザ発振器５から出力されるレーザ光の強度は、ロボット制御装置７からの指示によって変更される。このレーザ光強度の変更指示は、あらかじめ加工用パターンの位置に応じて行われる（詳細後述）。   Further, the intensity of the laser beam output from the laser oscillator 5 is changed by an instruction from the robot control device 7. This laser beam intensity change instruction is made in advance according to the position of the processing pattern (details will be described later).

図４は、本実施形態に係るレーザ加工システムの制御系のブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram of a control system of the laser processing system according to the present embodiment.

ロボット制御装置７は、教示データ記憶部２１（教示データ記憶手段）、ロボット制御部２２、加工用パターン記憶部２３（加工用パターン記憶手段）、加工用パターン生成部２４、レーザ光走査制御部２５（加工用制御手段およびレーザ光制御手段）を備えている。   The robot control apparatus 7 includes a teaching data storage unit 21 (teaching data storage unit), a robot control unit 22, a processing pattern storage unit 23 (processing pattern storage unit), a processing pattern generation unit 24, and a laser beam scanning control unit 25. (Processing control means and laser light control means).

教示データ記憶部２１は、あらかじめＣＡＤシステムを利用したシミュレーションによる教示作業によって教示されたロボット１の動作経路、動作速度、およびワークＷの加工点を記憶している。加工点は、ワークＷの加工箇所を示し３次元座標によって表されている。なお、教示データはシミュレーションによって教示されたデータではなく、実機を使用した教示データであってもよい。   The teaching data storage unit 21 stores an operation path, an operation speed, and a machining point of the work W of the robot 1 previously taught by a teaching work by simulation using a CAD system. The machining point indicates the machining location of the workpiece W and is represented by three-dimensional coordinates. The teaching data may not be data taught by simulation, but may be teaching data using an actual machine.

ロボット制御部２２は、教示データに基づいて、ロボット１の各軸モータの回転量を制御し、レーザ照射装置３があらかじめ定められた動作経路で移動して、所定の位置、たとえば、ワークＷに設定されている加工点上の決められた位置で順次停止するように制御する。   The robot control unit 22 controls the rotation amount of each axis motor of the robot 1 based on the teaching data, and the laser irradiation device 3 moves along a predetermined operation path so as to move to a predetermined position, for example, the workpiece W. Controls to stop sequentially at a predetermined position on the set machining point.

ロボット制御部２２は、ロボット１の各軸モータの回転量（エンコーダ値）に基づいてロボット１の姿勢を認識することもできるようになっている。したがって、ロボット制御部２２は、ロボット１の姿勢を認識する姿勢認識部としても機能することになる。また、ロボット制御部２２は、認識されているロボットの姿勢に基づいて、レーザ照射装置３がワークＷのある加工点に対してレーザ光を照射可能な位置にあるか否かを判断する機能をも備えている。   The robot control unit 22 can also recognize the posture of the robot 1 based on the rotation amount (encoder value) of each axis motor of the robot 1. Therefore, the robot control unit 22 also functions as a posture recognition unit that recognizes the posture of the robot 1. Further, the robot control unit 22 has a function of determining whether or not the laser irradiation device 3 is in a position where the laser beam can be irradiated to a processing point on the workpiece W based on the recognized posture of the robot. It also has.

加工用パターン記憶部２３は、レーザ照射装置３により走査されるレーザ光１００の加工時の走査パターン（加工用パターン）、および加工用パターンの位置におけるレーザ光強度を記憶している。   The processing pattern storage unit 23 stores a scanning pattern (processing pattern) at the time of processing of the laser beam 100 scanned by the laser irradiation device 3, and the laser beam intensity at the position of the processing pattern.

加工用パターン記憶部２３に記憶しておく加工用パターンは任意の大きさの任意の形状でよい。本実施形態では、たとえば、図５に示すＣ字形状の加工用パターンを記憶してある。このようなＣ字形状の加工用パターンは、その縦（加工長さ）が何ｍｍ、横（加工幅）が何ｍｍというように、その大きさが加工用パターンの形状の縦と横の大きさとして規定されている。なお、本実施形態では加工用パターンをＣ字形状として説明するが、図６のような棒形状であっても、図７のようなＳ字形状であってもよい。なお、加工用パターンはＣＡＤで作成されるため、加工用パターン記憶部２３にはＣＡＤからのデータが記憶されることになる。   The processing pattern stored in the processing pattern storage unit 23 may be an arbitrary shape having an arbitrary size. In the present embodiment, for example, a C-shaped machining pattern shown in FIG. 5 is stored. Such a C-shaped machining pattern has a vertical and horizontal size of the shape of the machining pattern, such as how many mm in length (machining length) and how many mm in width (machining width). Is defined as In the present embodiment, the processing pattern is described as a C-shape, but it may be a rod shape as shown in FIG. 6 or an S-shape as shown in FIG. Since the processing pattern is created by CAD, the processing pattern storage unit 23 stores data from CAD.

ここで、加工用パターンの表現方法を説明しておく。加工用パターンは、加工用パターンに定めた加工点中心座標とその加工点中心座標からのオフセット量で規定された複数の点列座標で構成し、加工点中心座標と点列座標は、ワークＷと同一の座標系の座標で表している。   Here, a method for expressing the processing pattern will be described. The machining pattern includes a machining point center coordinate defined in the machining pattern and a plurality of point sequence coordinates defined by an offset amount from the machining point center coordinate. It is expressed with the coordinates of the same coordinate system.

たとえば、加工用パターンが図５に示すようなＣ字形状である場合、Ｃ字形状の加工長さと加工幅は図のように規定されている。Ｃ字形状の重心（加工用パターンの中心位置となる）を加工点中心座標（Ｗｘｃｎｔ、Ｗｙｃｎｔ，Ｗｚｃｎｔ）とし、この加工点中心座標を原点として、ワークＷと同一の座標系（Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）が規定されている。そして、Ｃ字形状を構成する８０の点列座標（Ｗｘｃｎｔ＋Ｗｘ（０）、Ｗｙｃｎｔ＋Ｗｙ（０），Ｗｚｃｎｔ＋Ｗｚ（０））から（Ｗｘｃｎｔ＋Ｗｘ（７９）、Ｗｙｃｎｔ＋Ｗｙ（７９），Ｗｚｃｎｔ＋Ｗｚ（７９））は、加工点中心座標からのオフセット量（図示点線で示すベクトル量）として定義されている。このベクトルで示されるオフセット量は、Ｃ字形状を構成する各点が加工点中心座標からどの程度離れているのかを示している。なお、オフセット量は、２次元のオフセット量として規定することもできるし、３次元のオフセット量として規定することもできる。   For example, when the machining pattern has a C shape as shown in FIG. 5, the machining length and the machining width of the C shape are defined as shown in the figure. The C-shaped center of gravity (which is the center position of the processing pattern) is the processing point center coordinate (Wxcnt, Wycnt, Wzcnt), and the processing point center coordinate is the origin and the same coordinate system (Wx, Wy, Wz) is defined. Then, the 80 point sequence coordinates (Wxcnt + Wx (0), Wycnt + Wy (0), Wzcnt + Wz (0)) constituting the C-shape are (Wxcnt + Wx (79), Wycnt + Wy (79), Wzcnt + Wz (79)) as processing points. It is defined as an offset amount (vector amount indicated by a dotted line in the figure) from the center coordinates. The offset amount indicated by this vector indicates how far each point constituting the C-shape is away from the processing point center coordinates. The offset amount can be defined as a two-dimensional offset amount or can be defined as a three-dimensional offset amount.

加工用パターンが図６に示すような棒形状である場合、その棒形状の重心を加工点中心座標（Ｗｘｃｎｔ、Ｗｙｃｎｔ，Ｗｚｃｎｔ）とし、この加工点中心座標を原点として、ワークＷと同一の座標系（Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）が規定されている。そして、棒形状を構成する３０の点列座標（Ｗｘｃｎｔ＋Ｗｘ（０）、Ｗｙｃｎｔ＋Ｗｙ（０），Ｗｚｃｎｔ＋Ｗｚ（０））から（Ｗｘｃｎｔ＋Ｗｘ（２９）、Ｗｙｃｎｔ＋Ｗｙ（２９），Ｗｚｃｎｔ＋Ｗｚ（２９））は、加工点中心座標からのオフセット量（図示点線で示すベクトル量）として定義されている。   When the machining pattern has a bar shape as shown in FIG. 6, the bar-shaped center of gravity is the machining point center coordinate (Wxcnt, Wycnt, Wzcnt), and this machining point center coordinate is the origin and the same coordinates as the workpiece W A system (Wx, Wy, Wz) is defined. Then, 30 point sequence coordinates (Wxcnt + Wx (0), Wycnt + Wy (0), Wzcnt + Wz (0)) constituting the bar shape are (Wxcnt + Wx (29), Wycnt + Wy (29), Wzcnt + Wz (29)). It is defined as an offset amount from the coordinates (vector amount indicated by a dotted line in the figure).

さらに、加工用パターンが図７に示すようなＳ字形状である場合、そのＳ字形状の重心を加工点中心座標（Ｗｘｃｎｔ、Ｗｙｃｎｔ，Ｗｚｃｎｔ）とし、この加工点中心座標を原点として、ワークＷと同一の座標系（Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）が規定されている。そして、Ｓ字形状を構成する８０の点列座標（Ｗｘｃｎｔ＋Ｗｘ（０）、Ｗｙｃｎｔ＋Ｗｙ（０），Ｗｚｃｎｔ＋Ｗｚ（０））から（Ｗｘｃｎｔ＋Ｗｘ（７９）、Ｗｙｃｎｔ＋Ｗｙ（７９），Ｗｚｃｎｔ＋Ｗｚ（７９））は、加工点中心座標からのオフセット量（図示点線で示すベクトル量）として定義されている。   Further, when the machining pattern has an S-shape as shown in FIG. 7, the center of gravity of the S-shape is the machining point center coordinate (Wxcnt, Wycnt, Wzcnt), and the machining point center coordinate is the origin, and the workpiece W The same coordinate system (Wx, Wy, Wz) is defined. Then, the 80 point sequence coordinates (Wxcnt + Wx (0), Wycnt + Wy (0), Wzcnt + Wz (0)) constituting the S-shape are (Wxcnt + Wx (79), Wycnt + Wy (79), Wzcnt + Wz (79)). It is defined as an offset amount (vector amount indicated by a dotted line in the figure) from the center coordinates.

加工用パターン記憶部２３に記憶させる加工用パターンも加工点と同様にＣＡＤシステム９（図１参照）によって作成されるが、加工点と加工用パターンとは、ＣＡＤシステム９によって個別に独立して教示させる。つまり、加工点と加工用パターンとは全く別のデータとして扱えるようになっている。そのため、教示データ記憶部２１と加工用パターン記憶部２３とは別々に設けている。   The machining pattern to be stored in the machining pattern storage unit 23 is also created by the CAD system 9 (see FIG. 1) in the same manner as the machining point. However, the machining point and the machining pattern are individually and independently created by the CAD system 9. Let me teach. That is, the processing point and the processing pattern can be handled as completely different data. Therefore, the teaching data storage unit 21 and the processing pattern storage unit 23 are provided separately.

加工用パターン生成部２４は、加工用パターン記憶部２３に記憶されている加工用パターンの形状から、記憶されているままの大きさの形状、または、ティーチボックス８が有している指示部２６によって指示された大きさの形状を生成するものである。   From the shape of the processing pattern stored in the processing pattern storage unit 23, the processing pattern generation unit 24 stores the shape as it is stored, or the instruction unit 26 that the teach box 8 has. A shape having a size instructed by is generated.

指示部２６は、任意にワークＷの加工点上に描かれる加工用パターンの大きさを指示するものであって、たとえば、加工用パターンであるＣ形状の縦方向を、教示データ記憶部２１に記憶されているＣ形状の３倍に、そして横方向を１．５倍にと言うように、加工点に要求されるたとえば加工強度に応じて指示する。なお、加工用パターンの大きさは、指示部２６からの指示に代えて、レーザ加工を行う場合に読み込むプログラム内にあらかじめ埋め込むようにしてもよい。また、この指示部２６による指示は動作教示の際に１度指示すればそれが記憶されて、レーザ加工中においては、記憶された大きさとして囲うようパターンが描かれることになる。   The instruction unit 26 arbitrarily designates the size of the machining pattern drawn on the machining point of the workpiece W. For example, the instruction data storage unit 21 indicates the vertical direction of the C shape that is the machining pattern. An instruction is given in accordance with, for example, the processing strength required for the processing point, such as 3 times the stored C shape and 1.5 times the horizontal direction. The size of the processing pattern may be embedded in advance in a program that is read when laser processing is performed, instead of an instruction from the instruction unit 26. Further, the instruction by the instruction unit 26 is stored once it is pointed at the time of motion teaching, and a pattern is drawn so as to surround the stored size during laser processing.

レーザ光走査制御部２５は、加工用パターン生成部２４によって生成された大きさの加工用パターンを入力するとともに、ロボット制御部２２が認識しているロボット１の姿勢をも考慮して、加工点上に描く加工用パターン形状の点列座標（８０ポイント程度）を算出し、その点列座標に基づいてレーザ照射装置３の反射ミラー１１を回動させる。   The laser beam scanning control unit 25 inputs a machining pattern having a size generated by the machining pattern generation unit 24, and also considers the posture of the robot 1 recognized by the robot control unit 22, and the machining point Point sequence coordinates (about 80 points) of the processing pattern shape drawn above are calculated, and the reflection mirror 11 of the laser irradiation apparatus 3 is rotated based on the point sequence coordinates.

レーザ光走査制御部２５は、ワークＷと同一の座標系の座標で表されている、加工用パターンの加工点中心座標およびその加工点中心座標からのオフセット量で規定された複数の点列座標を、ロボット１の座標系の座標に変換する機能をも有している。   The laser beam scanning control unit 25 is represented by coordinates in the same coordinate system as the workpiece W, and a plurality of point sequence coordinates defined by the processing point center coordinates of the processing pattern and the offset amount from the processing point center coordinates. Is also converted to coordinates in the coordinate system of the robot 1.

さらに、このレーザ光走査制御部２５は、加工点上に描かれる加工用パターンの位置に応じてレーザ光による加工点への入熱量を制御する。   Further, the laser beam scanning control unit 25 controls the amount of heat input to the processing point by the laser beam according to the position of the processing pattern drawn on the processing point.

図８は実施形態に係るレーザ加工システムのクランプおよび遮蔽板を示す部分斜視図、図９は図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分断面図、図１０は図８のＸ−Ｘ線に沿う部分断面図である。   8 is a partial perspective view showing a clamp and a shielding plate of the laser processing system according to the embodiment, FIG. 9 is a partial sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8, and FIG. 10 is a part taken along line XX in FIG. It is sectional drawing.

ワークＷを保持するクランプ３１は、図８，９に示すように、加工の際にワークＷが動かないように、ワークＷを保持するためのものである。クランプ３１は、一般的な構造であり、固定的に設けられる第２把持部３４と、エアーシリンダ３５によって回転的に駆動される第１把持部３３とを有し、第１把持部３３と第２把持部３４の間に、ワークＷを把持することができる。なお、第１把持部３３ではなく第２把持部３４が駆動されてもよく、または、第１把持部３３および第２把持部３４の両方が駆動されてもよい。また、駆動源は、エアーシリンダ３５に限らず、例えば油圧シリンダやモータ等を用いてもよい。   As shown in FIGS. 8 and 9, the clamp 31 that holds the workpiece W is for holding the workpiece W so that the workpiece W does not move during processing. The clamp 31 has a general structure, and includes a second grip portion 34 that is fixedly provided and a first grip portion 33 that is rotationally driven by an air cylinder 35. The workpiece W can be gripped between the two gripping portions 34. In addition, not the 1st holding part 33 but the 2nd holding part 34 may be driven, or both the 1st holding part 33 and the 2nd holding part 34 may be driven. Further, the drive source is not limited to the air cylinder 35, and for example, a hydraulic cylinder or a motor may be used.

遮蔽板３２は、ワークＷに形成される加工用パターン形状を覆うように、第１把持部３３に固定される枠体３６の内側に連結されている。すなわち、遮蔽板３２は、レーザ照射装置３からのレーザ光１００の経路上に配置される。遮蔽板３２は、本実施形態では鉄製であるが、銅等の他の金属、ガラスまたはプラスチック等の他の材料から構成されてもよい。   The shielding plate 32 is connected to the inside of the frame body 36 fixed to the first grip 33 so as to cover the processing pattern shape formed on the workpiece W. That is, the shielding plate 32 is disposed on the path of the laser light 100 from the laser irradiation device 3. The shielding plate 32 is made of iron in the present embodiment, but may be made of another metal such as copper, or another material such as glass or plastic.

遮蔽板３２は、図１０に示すように、縁部に複数の貫通穴３８が設けられている。また、枠体３６には、複数のネジ穴３９が形成されており、スペーサ４０を貫通したボルト４１が貫通穴３８を通ってネジ穴３９に螺合することにより、遮蔽板３２がスペーサ４０と枠体３６の間に挟持される。遮蔽板３２の貫通穴３８は、ボルト４１の径よりも大きく形成されており、遮蔽板３２を枠体３６の水平面方向の所定範囲内で移動させることができる。   As shown in FIG. 10, the shielding plate 32 is provided with a plurality of through holes 38 at the edge. The frame body 36 has a plurality of screw holes 39, and the bolts 41 penetrating the spacer 40 pass through the through holes 38 and are screwed into the screw holes 39, so that the shielding plate 32 is connected to the spacer 40. It is sandwiched between the frame bodies 36. The through hole 38 of the shielding plate 32 is formed larger than the diameter of the bolt 41, and the shielding plate 32 can be moved within a predetermined range in the horizontal plane direction of the frame body 36.

遮蔽板３２には、レーザ光１００の経路に対応して、スリット４２が形成される。このスリット４２は、加工用パターンに対応する形状を有しており、加工用パターンと相似形状で形成される。なお、レーザ照射装置３が移動しつつレーザ光１００を照射する場合には、必ずしも相似形でなくてもよい。   A slit 42 is formed in the shielding plate 32 corresponding to the path of the laser beam 100. The slit 42 has a shape corresponding to the processing pattern, and is formed in a shape similar to the processing pattern. In addition, when irradiating the laser beam 100 while the laser irradiation apparatus 3 moves, it does not necessarily have a similar shape.

スリット４２のスリット幅Ｌは、レーザ光１００が遮蔽板３２に照射されることがないように、レーザ光１００の径や照射位置精度、スリット４２の位置精度等を考慮して決定される。一例として、レーザ照射装置３とワークＷの間の距離Ｈ１が約３００ｍｍ、遮蔽板３２とワークＷの間の距離Ｈ２が５０ｍｍ、レーザ光１００のレーザ照射装置３から照射された際の径Ｄ１（焦点が絞られる前の径）が３０ｍｍである場合、相似的にスリット４２を通過するレーザ光１００の径Ｄ２が５ｍｍであることから、スリット幅Ｌは少なくとも５ｍｍが必要である。   The slit width L of the slit 42 is determined in consideration of the diameter of the laser beam 100, the irradiation position accuracy, the position accuracy of the slit 42, and the like so that the laser beam 100 is not irradiated onto the shielding plate 32. As an example, the distance H1 between the laser irradiation device 3 and the workpiece W is about 300 mm, the distance H2 between the shielding plate 32 and the workpiece W is 50 mm, and the diameter D1 when the laser beam 100 is irradiated from the laser irradiation device 3 ( When the diameter before focusing is 30 mm), the diameter D2 of the laser light 100 that similarly passes through the slit 42 is 5 mm. Therefore, the slit width L needs to be at least 5 mm.

スリット４２の加工精度誤差等によりレーザ光１００が誤って遮蔽板３２に照射される場合には、遮蔽板３２がレーザ光１００により焼き削られ、望ましいクリアランスを有するように加工されることとなる。   When the laser beam 100 is accidentally irradiated onto the shielding plate 32 due to a processing accuracy error of the slit 42, the shielding plate 32 is burned by the laser beam 100 and processed to have a desired clearance.

また、遮蔽板３２には、スリット４２の内壁面を含むスリット４２の近傍に、レーザ光１００が照射された際に遮蔽板３２が溶融しないように鏡面加工を施してレーザ光１００を反射させてもよく、または凸部を形成してレーザ光１００を散乱させてもよい。   Further, the shield plate 32 is mirror-finished so that the shield plate 32 does not melt when the laser beam 100 is irradiated in the vicinity of the slit 42 including the inner wall surface of the slit 42 to reflect the laser beam 100. Alternatively, the laser beam 100 may be scattered by forming a convex portion.

また、遮蔽板３２を枠体３６の水平面方向の所定範囲内で移動させることができるため、レーザ光１００の照射位置の変更等に対応して、スリット４２の位置を変更させることができる。また、遮蔽板３２が枠体３６から取り外し加能であるため、加工用パターンに対応して遮蔽板３２を変更することが可能である。
Further, since the shielding plate 32 can be moved within a predetermined range in the horizontal plane direction of the frame body 36, the position of the slit 42 can be changed corresponding to the change of the irradiation position of the laser light 100 or the like. Further, since the shielding plate 32 is removed from the frame body 36, it is possible to change the shielding plate 32 corresponding to the processing pattern.

次に、本実施形態におけるレーザ加工時のロボット制御装置の動作処理手順を説明する。図１１は、ロボット制御装置の動作処理手順を示すフローチャートである。   Next, an operation processing procedure of the robot control device at the time of laser processing in the present embodiment will be described. FIG. 11 is a flowchart showing an operation processing procedure of the robot control apparatus.

レーザ加工時の基本動作は、ロボットを教示された位置で停止させ、その場所でレーザ照射装置３が照射可能な１つの加工点に対してレーザ加工を行い、次の加工点をレーザ加工する場合にはさらにロボットを次の位置に移動させてレーザ加工を行うという動作を繰り返し、１点ずつ順次レーザ加工を行い、すべての加工点に対するレーザ加工を完了するというものである。   The basic operation during laser processing is when the robot is stopped at the taught position, laser processing is performed on one processing point that can be irradiated by the laser irradiation device 3 at that position, and the next processing point is laser processed. Further, the operation of moving the robot to the next position and performing laser processing is repeated, and laser processing is sequentially performed point by point to complete laser processing for all processing points.

ロボット制御部２２は、まず、レーザ加工用の教示データを読み込む（Ｓ１）。教示データは、たとえば、ロボット停止位置、動作速度、加工点中心座標、加工用パターン、反射ミラー回動速度、加工幅、加工長さ、レーザ出力強度、その他制御に必要な動作指令などが記述されている。ロボットは、これに従って動作する。   First, the robot controller 22 reads teaching data for laser processing (S1). The teaching data describes, for example, the robot stop position, operation speed, processing point center coordinates, processing pattern, reflection mirror rotation speed, processing width, processing length, laser output intensity, and other operation commands necessary for control. ing. The robot operates accordingly.

次に、ロボット制御部２２は、加工用パターン記憶部２３に記憶されている加工用パターンのデータを読み込むように指令する（Ｓ２）。   Next, the robot control unit 22 instructs to read the processing pattern data stored in the processing pattern storage unit 23 (S2).

ロボット制御部２２は、教示データに従ってロボット１を動作させ、レーザ照射装置３を教示データに記述されている動作速度で移動させ、ロボット停止位置で位置決めする。同時に、レーザ照射装置３の反射ミラー１１をワークＷの加工点に向けて位置決めする（Ｓ３：ロボット動作）。詳細には、加工点中心座標にレーザ光が照射されるような向きに反射ミラー１１の向きを調整する。レーザ照射装置３はこの位置から、特定の加工点に対してレーザ光を照射することができる。   The robot control unit 22 operates the robot 1 according to the teaching data, moves the laser irradiation device 3 at the operation speed described in the teaching data, and positions the robot irradiation device 3 at the robot stop position. At the same time, the reflecting mirror 11 of the laser irradiation device 3 is positioned toward the processing point of the workpiece W (S3: robot operation). Specifically, the direction of the reflection mirror 11 is adjusted so that the laser beam is irradiated to the processing point center coordinates. From this position, the laser irradiation device 3 can irradiate a specific processing point with laser light.

次に、ロボット制御部２２は、加工用パターン生成部２４に対して、読み込んだ加工用パターンに従ってワークＷの加工点に加工用パターンを描くために必要な座標点を算出させる（Ｓ４）。加工用パターン生成部２４は、この指示によりワークＷの座標系で記述された、読み込んだ加工用パターンの基本形状である加工点中心座標、加工幅、加工長さを取得して、加工用パターンの８０点ある基本となる各点の座標を算出する（Ｓ５）。   Next, the robot control unit 22 causes the machining pattern generation unit 24 to calculate coordinate points necessary for drawing the machining pattern at the machining point of the workpiece W according to the read machining pattern (S4). In response to this instruction, the processing pattern generation unit 24 acquires the processing point center coordinates, the processing width, and the processing length, which are the basic shape of the read processing pattern, described in the coordinate system of the workpiece W, and acquires the processing pattern. The coordinates of each of the 80 basic points are calculated (S5).

続いて加工用パターン生成部２４は算出された８０点の基本点座標を、読み込んだ教示データに記述されている「加工幅」、「加工長さ」に基づいて縦方向（加工長さ方向）および横（加工幅）方向にシフトさせて、実際に描かせる大きさの加工用パターンの座標点を生成するバイアス処理を行う（Ｓ６）。   Subsequently, the processing pattern generation unit 24 uses the calculated 80 basic point coordinates in the vertical direction (processing length direction) based on the “processing width” and “processing length” described in the read teaching data. Then, the processing is shifted in the horizontal (processing width) direction to perform bias processing for generating coordinate points of the processing pattern having a size that can be actually drawn (S6).

次に、ロボット制御部２２は、レーザ光走査制御部２５に対して、生成された加工用パターンの８０点の座標を、ワークの座標系からロボットの座標系に換算するように指示する（Ｓ７）。   Next, the robot control unit 22 instructs the laser beam scanning control unit 25 to convert the coordinates of the 80 points of the generated machining pattern from the workpiece coordinate system to the robot coordinate system (S7). ).

次に、ロボット制御部２２は、現在認識しているロボット１の姿勢を入力し、現在のロボット１の姿勢でターゲットとしているワークＷの加工点上に、要求されている大きさの加工用パターンを描くための反射ミラー１１の回動の仕方（回動開始から終了までの加工パターンの各点（８０点）に到達する各時刻における反射ミラー１１の角度）を算出する（Ｓ８）。このとき、入熱量を反射ミラーの回動速度で制御する場合には、第１の入熱量の部分と第２の入熱量の部分とで、それぞれの位置に到達する各時刻における反射ミラー１１の角度を求めることになる。一方、レーザ発信器によるレーザ出力強度の制御はここで算出された反射ミラー回動位置の各時刻から入熱量を変える時刻を指定して、その時刻になればレーザ出力を変えるように指示を入力しておく。   Next, the robot control unit 22 inputs the currently recognized posture of the robot 1, and a machining pattern having a required size is formed on the machining point of the workpiece W targeted by the current posture of the robot 1. Of the reflecting mirror 11 for drawing (the angle of the reflecting mirror 11 at each time point reaching each point (80 points) of the processing pattern from the start to the end of the rotation) is calculated (S8). At this time, when the amount of heat input is controlled by the rotation speed of the reflection mirror, the reflection mirror 11 at each time at which the first heat input amount portion and the second heat input amount portion reach the respective positions. Find the angle. On the other hand, the laser output intensity control by the laser transmitter specifies the time to change the heat input from each time of the reflection mirror rotation position calculated here, and inputs an instruction to change the laser output at that time. Keep it.

以上の演算が終了したら、ロボット制御部２２は、教示データに従ってレーザ光（ＹＡＧレーザ光）を出力するようにレーザ発振器５に対して指令する（レーザ発振器ＯＮ：Ｓ９）。そしてレーザ発振器５がＯＮされると、反射ミラー１１に向けてレーザ光が照射され、反射ミラー１１は上記算出された回動の仕方で回動させるようにレーザ光走査制御部２５へ指示する（Ｓ９）。   When the above calculation is completed, the robot controller 22 instructs the laser oscillator 5 to output a laser beam (YAG laser beam) according to the teaching data (laser oscillator ON: S9). When the laser oscillator 5 is turned on, the laser beam is emitted toward the reflection mirror 11, and the reflection mirror 11 is instructed to rotate in the calculated rotation manner to the laser beam scanning control unit 25 ( S9).

以後、レーザ光走査制御部２５は、反射ミラー１１の回動が終了（加工用パターンの照射が終了）するまで反射ミラー１１の回動を続け、回動が終了位置に着たなら、ロボット制御部２２に対して終了信号を出力する。これを受けたロボット制御部２２は、レーザ発振器５からのＹＡＧレーザの出力指令を消してレーザ光の出力を停止させる（Ｓ１０）。これで一つの加工点位置におけるレーザ加工を終了する。   Thereafter, the laser beam scanning control unit 25 continues the rotation of the reflection mirror 11 until the rotation of the reflection mirror 11 is completed (the irradiation of the processing pattern is completed). An end signal is output to the unit 22. Receiving this, the robot controller 22 cancels the output command of the YAG laser from the laser oscillator 5 and stops the output of the laser light (S10). This completes the laser processing at one processing point position.

以上の処理によって、１箇所の加工点への加工用パターンの照射が終了する。そして複数の加工点を加工する際には、上記の処理を指定された加工点の数だけ順次実行する。   With the above processing, irradiation of the processing pattern to one processing point is completed. When machining a plurality of machining points, the above processing is sequentially executed for the number of designated machining points.

これによりワークＷ上の複数の加工点位置に、それぞれ決まった加工用パターンによる溶接ビードが形成される。   As a result, a weld bead having a predetermined machining pattern is formed at a plurality of machining point positions on the workpiece W.

次に、上述のレーザ加工システムの作用を説明する。   Next, the operation of the above laser processing system will be described.

上述のレーザ加工システムによれば、加工用パターンを有するレーザ光１００が、この加工用パターンに対応する形状のスリット４２を通って照射される。したがって、例えば図１４に示すように、加工用パターンの全体を覆う１つの開口５２が設けられた遮蔽板５１と比較すると、ワークＷの加工点から飛散するスパッタＳが遮蔽板３２によって効率よく遮蔽されて、スパッタＳの、レーザ照射装置３のレーザ光学系を保護する保護ガラスへの飛散を抑制でき、保護ガラスの延命が可能となる。   According to the laser processing system described above, the laser beam 100 having the processing pattern is irradiated through the slit 42 having a shape corresponding to the processing pattern. Accordingly, for example, as shown in FIG. 14, the spatter S scattered from the processing point of the workpiece W is efficiently shielded by the shielding plate 32 as compared with the shielding plate 51 provided with one opening 52 that covers the entire machining pattern. Thus, scattering of the sputter S to the protective glass protecting the laser optical system of the laser irradiation device 3 can be suppressed, and the life of the protective glass can be extended.

また、遮蔽板３２が、位置精度の高いクランプ３１に固定されるため、適切な形状のスリット４２を精度よく配置することが加能であり、スパッタＳの保護ガラスへの飛散をより一層抑制でき、保護ガラスの延命が可能となる。   In addition, since the shielding plate 32 is fixed to the clamp 31 with high positional accuracy, it is necessary to accurately arrange the slits 42 having an appropriate shape, and scattering of the sputter S to the protective glass can be further suppressed. The life of the protective glass can be extended.

また、遮蔽板３２がクランプ３１に対して移動可能に固定されており、また変更可能であるため、加工位置や加工パターンの変更に容易に対応することが可能である。   Further, since the shielding plate 32 is fixed so as to be movable with respect to the clamp 31 and can be changed, it is possible to easily cope with the change of the processing position and the processing pattern.

次に、本発明が適用されるレーザ加工システムの変形例を示す。   Next, a modification of the laser processing system to which the present invention is applied will be shown.

図１２は実施形態で使用する遮蔽板の変形例を示す断面図である。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing a modification of the shielding plate used in the embodiment.

図１２に示すように、２枚の第１遮蔽板５３および第２遮蔽板５４を設けることも加能である。第１遮蔽板５３および第２遮蔽板５４は、その間に例えば間隔保持用スペーサ５５を挟むことにより、所定間隔離れて位置することとなる。第１、第２遮蔽板５３，５４には、レーザ光１００の経路に対応して、第１スリット５１および第２スリット５２が設けられる。この第１，第２スリット５１，５２は、加工用パターンに対応する形状を有しており、加工用パターンと相似形状で形成される。したがって、第１，第２スリット５１，５２同士が相似形状を有することとなる。なお、レーザ照射装置３が移動しつつレーザ光１００を照射する場合には、必ずしも相似形状でなくてもよい。   As shown in FIG. 12, providing two first shielding plates 53 and second shielding plates 54 is also an added power. The first shielding plate 53 and the second shielding plate 54 are positioned a predetermined distance apart by sandwiching, for example, a spacing holding spacer 55 therebetween. The first and second shielding plates 53 and 54 are provided with a first slit 51 and a second slit 52 corresponding to the path of the laser beam 100. The first and second slits 51 and 52 have a shape corresponding to the processing pattern, and are formed in a shape similar to the processing pattern. Therefore, the first and second slits 51 and 52 have similar shapes. In addition, when irradiating the laser beam 100 while the laser irradiation apparatus 3 moves, it does not necessarily have a similar shape.

第１，第２スリット５１，５２のスリット幅Ｌ１，Ｌ２は、レーザ光１００が第１，第２遮蔽板５３，５４に照射されることのないように、レーザ光１００の径や照射位置精度、スリット５１，５２の位置精度等を考慮して決定される。なお、スリット幅Ｌ２は、ワークＷに近いため、レーザ光１００の焦点がより絞られていることから、スリット幅Ｌ１も狭く設定される。   The slit widths L1 and L2 of the first and second slits 51 and 52 are the diameter and irradiation position accuracy of the laser beam 100 so that the laser beam 100 is not irradiated onto the first and second shielding plates 53 and 54. It is determined in consideration of the positional accuracy of the slits 51 and 52. Since the slit width L2 is close to the workpiece W, the focal point of the laser light 100 is further reduced, so the slit width L1 is also set narrow.

一例として、レーザ照射装置３とワークＷの間の距離Ｈ１が約３００ｍｍ、第１遮蔽板５３と第２遮蔽板５４の間の距離Ｈ３が５０ｍｍ、第２遮蔽板５４とワークＷの間の距離Ｈ４が５０ｍｍ、レーザ光１００のレーザ照射装置３から照射された際の径Ｄ３（焦点が絞られる前の径）が３０ｍｍである場合、相似的に、第１スリット５１を通過するレーザ光１００の径Ｄ４は１０ｍｍ、第２スリット５２を通過するレーザ光１００の径Ｄ５は５ｍｍであることから、第１スリット５１および第２スリット５２のスリット幅Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ少なくとも１０ｍｍおよび５ｍｍが必要である。   As an example, the distance H1 between the laser irradiation device 3 and the workpiece W is about 300 mm, the distance H3 between the first shielding plate 53 and the second shielding plate 54 is 50 mm, and the distance between the second shielding plate 54 and the workpiece W. When H4 is 50 mm and the diameter D3 when irradiated from the laser irradiation device 3 of the laser light 100 is 30 mm, the laser light 100 passing through the first slit 51 is similar. Since the diameter D4 is 10 mm and the diameter D5 of the laser beam 100 passing through the second slit 52 is 5 mm, the slit widths L1 and L2 of the first slit 51 and the second slit 52 must be at least 10 mm and 5 mm, respectively. is there.

このような変形例では、第１スリット５１と第２スリット５２が、第１，第２遮蔽板５３，５４の水平面方向へずれて（オフセットされて）配置される。したがって、遮蔽板が１枚の場合と比較すると、ワークＷの加工点から飛散するスパッタＳが２枚の第１，第２遮蔽板５３，５４によって効率よく遮蔽されるため、スパッタＳの保護ガラスへの飛散をより確実に抑制でき、保護ガラスの一層の延命が可能となる。   In such a modified example, the first slit 51 and the second slit 52 are arranged shifted (offset) in the horizontal plane direction of the first and second shielding plates 53 and 54. Therefore, compared with the case where there is only one shielding plate, the spatter S scattered from the processing point of the workpiece W is efficiently shielded by the two first and second shielding plates 53 and 54. It is possible to more reliably suppress scattering of the protective glass, and it is possible to further extend the life of the protective glass.

図１３は実施形態で使用する遮蔽板の他の変形例を示す断面図である。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing another modification of the shielding plate used in the embodiment.

図１３に示すように、厚い遮蔽板６４を設け、スリット６１をレーザ光１００の傾斜に対応して設けることも加能である。このような変形例では、スリット６１の、レーザ光１００の入射側と出射側に対応する入口部６２と出口部６３が、遮蔽板６４の水平面方向へずれて配置され、また入口部６２と出口部６３におけるスリット幅も異なる。したがって、ワークＷの加工点から飛散するスパッタＳが遮蔽板６４によって効率よく遮蔽されるため、スパッタＳのレーザ照射装置３の保護ガラスへの飛散をより確実に抑制でき、保護ガラスの一層の延命が可能となる。   As shown in FIG. 13, providing a thick shielding plate 64 and providing the slit 61 corresponding to the inclination of the laser beam 100 is also an added factor. In such a modified example, the entrance part 62 and the exit part 63 of the slit 61 corresponding to the incident side and the exit side of the laser beam 100 are shifted in the horizontal plane direction of the shielding plate 64, and the entrance part 62 and the exit part are arranged. The slit width in the part 63 is also different. Therefore, since the spatter S scattered from the processing point of the workpiece W is efficiently shielded by the shielding plate 64, the spatter S can be more reliably suppressed from being scattered on the protective glass of the laser irradiation apparatus 3, and the life of the protective glass can be further increased. Is possible.

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、遮蔽板は、クランプに固定されて設けられずに、クランプから独立して配置されてもよい。また、遮蔽板をワークＷの近傍に配置するのではなく、ワークＷよりもレーザ照射装置に近い側へ配置することもできる。この場合には、スパッタがスリットを通り抜ける確率が低くなり、より確実にスパッタの保護ガラスへの飛散を抑制できる。また、遮蔽板をクランプに対して移動可能に固定しているが、例えばモータ等を用いて移動機構を構成し、遮蔽板の移動を移動機構により可能とすることもできる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, the shielding plate may be arranged independently of the clamp without being fixed to the clamp. Further, the shielding plate is not disposed in the vicinity of the workpiece W but can be disposed closer to the laser irradiation device than the workpiece W. In this case, the probability that the spatter passes through the slit is reduced, and the spatter of the sputter to the protective glass can be suppressed more reliably. Moreover, although the shielding plate is fixed so as to be movable with respect to the clamp, for example, a moving mechanism may be configured using a motor or the like, and the moving of the shielding plate may be enabled by the moving mechanism.

本発明は、レーザ加工に好適であり、また、レーザ切断やレーザマーキングなど加工以外のレーザ加工においても利用可能である。   The present invention is suitable for laser processing, and can also be used in laser processing other than processing such as laser cutting and laser marking.

本発明が適用されるレーザ加工システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a laser processing system to which the present invention is applied. 図１に記載されているレーザ照射装置の内部構造図である。It is an internal structure figure of the laser irradiation apparatus described in FIG. 図１に記載されているレーザ発振器の内部構造図である。It is an internal structure figure of the laser oscillator described in FIG. 実施形態に係るレーザ加工システムの制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of the laser processing system which concerns on embodiment. 実施形態で使用する加工用パターンの形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the shape of the pattern for a process used by embodiment. 実施形態で使用する加工用パターンの他の形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the other shape of the pattern for a process used by embodiment. 実施形態で使用する加工用パターンの他の形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the other shape of the pattern for a process used by embodiment. 実施形態に係るレーザ加工システムのクランプおよび遮蔽板を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the clamp and shielding board of the laser processing system which concern on embodiment. 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which follows the IX-IX line of FIG. 図８のＸ−Ｘ線に沿う部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which follows the XX line of FIG. ロボット制御装置の動作処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement process sequence of a robot control apparatus. 実施形態で使用する遮蔽板の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the shielding board used by embodiment. 実施形態で使用する遮蔽板の他の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other modification of the shielding board used by embodiment. レーザ加工システムに使用される遮蔽板の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of the shielding board used for a laser processing system.

符号の説明Explanation of symbols

１ ロボット（移動手段）、
２ アーム、
３ レーザ照射装置（レーザ照射手段）、
５ レーザ発振器、
６ 光ファイバーケーブル、
７ ロボット制御装置（加工用制御手段およびレーザ光制御手段）、
８ ティーチボックス、
９ ＣＡＤシステム、
１１ 反射ミラー（反射鏡）、
１２ レンズ群、
２１ 教示データ記憶部（教示データ記憶手段）、
２２ ロボット制御部、
２３ 加工用パターン記憶部（加工用パターン記憶手段）、
２４ 加工用パターン生成部、
２５ レーザ光走査制御部（加工用制御手段およびレーザ光制御手段）、
２６ 指示部、
３１ クランプ（保持手段）、
３２，６４ 遮蔽板、
３３ 第１把持部、
３４ 第２把持部、
４２，６１ スリット、
５１ 第１スリット、
５２ 第２スリット、
５３ 第１遮蔽板、
５４ 第２遮蔽板、
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ スリット幅、
１００ レーザ光、
１２１ コリメートレンズ、
１２２ 集光レンズ、
Ｓ スパッタ、
Ｗ ワーク（被加工部材）。 1 Robot (moving means),
2 arms,
3 Laser irradiation device (laser irradiation means),
5 Laser oscillator,
6 Optical fiber cable
7 Robot control device (processing control means and laser light control means),
8 Teach box
9 CAD system,
11 reflection mirror (reflection mirror),
12 lens groups,
21 teaching data storage unit (teaching data storage means),
22 Robot controller,
23 processing pattern storage unit (processing pattern storage means),
24 processing pattern generator,
25 laser beam scanning control section (processing control means and laser light control means),
26 indicator,
31 Clamp (holding means),
32, 64 shielding plate,
33 first gripping part,
34 second gripping part,
42, 61 slit,
51 1st slit,
52 second slit,
53 first shielding plate,
54 second shielding plate,
L, L1, L2 slit width,
100 laser light,
121 collimating lens,
122 condenser lens,
S sputter,
W Workpiece (work piece).

Claims (11)

あらかじめ決められた加工用パターンを描くように被加工部材にレーザ光を照射するレーザ加工装置であって、
前記レーザ光を照射するレーザ照射手段と前記被加工部材との間に配置され、前記加工用パターンを描くレーザ光の経路に対応する形状のスリットが形成された遮蔽板を有することを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus for irradiating a member to be processed with a laser beam so as to draw a predetermined processing pattern,
A shielding plate is provided between the laser irradiation means for irradiating the laser beam and the workpiece, and has a shielding plate in which a slit having a shape corresponding to the path of the laser beam for drawing the processing pattern is formed. Laser processing equipment. 前記遮蔽板は、着脱加能であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the shielding plate has a detachable ability. 前記スリットは、位置調整が加能であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the slit is positionally adjustable. 前記遮蔽板は、前記被加工部材を保持する保持手段に固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the shielding plate is fixed to a holding unit that holds the workpiece. 前記遮蔽板は、互いに離隔されて配置される第１遮蔽板および第２遮蔽板を有し、前記第１遮蔽板および第２遮蔽板のそれぞれに、加工用パターンを描くレーザ光の経路に対応する形状の第１スリットおよび第２スリットが形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。   The shielding plate includes a first shielding plate and a second shielding plate that are spaced apart from each other, and corresponds to a laser beam path that draws a processing pattern on each of the first shielding plate and the second shielding plate. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein a first slit and a second slit having a shape to be formed are formed. 前記第１遮蔽板および第２遮蔽板が平行に配置され、前記第１スリットおよび第２スリットは、前記第１遮蔽板および第２遮蔽板の水平面方向にずれて形成されることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。   The first shielding plate and the second shielding plate are arranged in parallel, and the first slit and the second slit are formed so as to be shifted in a horizontal plane direction of the first shielding plate and the second shielding plate. The laser processing apparatus according to claim 5. 前記第１スリットおよび第２スリットは、相似形であることを特徴とする請求項５または６に記載のレーザ加工装置。   The laser processing apparatus according to claim 5, wherein the first slit and the second slit have a similar shape. 前記スリットは、レーザ光の入射側と出射側に対応する入口部と出口部が、前記レーザ光の経路に対応するように遮蔽板の水平面方向にずれて形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。   The slit is formed such that an entrance portion and an exit portion corresponding to the incident side and the exit side of the laser beam are shifted in a horizontal plane direction of the shielding plate so as to correspond to the path of the laser beam. The laser processing apparatus of any one of 1-7. レーザ光の照射方向を変更する反射鏡を備えたレーザ照射手段と、
前記レーザ照射手段を移動させる移動手段と、
前記レーザ照射手段をあらかじめ教示された移動経路に従って移動させるように前記移動手段を制御するとともに、前記レーザ光があらかじめ決められた加工用パターンを描くように前記反射鏡の動きを制御する加工用制御手段と、
前記レーザ照射手段から射出されたレーザ光による加工点における入熱量を前記加工用パターンを描く前記レーザ光の移動位置に応じて変更するレーザ光制御手段と、
前記レーザ光が照射される被加工部材を保持する保持手段と、
前記保持手段に固定されるとともに前記レーザ照射手段と被加工部材との間に配置され、前記加工用パターンを描くレーザ光の経路に対応する形状のスリットが形成された遮蔽板と、を有すること特徴とするレーザ加工装置。 Laser irradiation means comprising a reflecting mirror for changing the irradiation direction of the laser light;
Moving means for moving the laser irradiation means;
A processing control for controlling the movement means to move the laser irradiation means according to a movement path taught in advance and for controlling the movement of the reflecting mirror so that the laser beam draws a predetermined processing pattern. Means,
Laser light control means for changing the amount of heat input at a processing point by the laser light emitted from the laser irradiation means in accordance with the moving position of the laser light that draws the processing pattern;
Holding means for holding a workpiece to be irradiated with the laser beam;
And a shielding plate that is fixed to the holding unit and is disposed between the laser irradiation unit and a member to be processed, and is formed with a slit having a shape corresponding to the path of the laser beam that draws the processing pattern. A featured laser processing apparatus. あらかじめ決められた加工用パターンを描くようにレーザ光を被加工部材に照射するレーザ加工方法であって、
前記レーザ光を照射するレーザ照射手段と被加工部材との間に、前記加工用パターンを描くレーザ光の経路に対応する形状のスリットが形成された遮蔽板を配置し、前記レーザ光を当該スリットを通過させて被加工部材に照射することを特徴とするレーザ加工方法。 A laser processing method for irradiating a workpiece with laser light so as to draw a predetermined processing pattern,
A shielding plate in which a slit having a shape corresponding to the path of the laser beam that draws the processing pattern is disposed between the laser irradiation unit that irradiates the laser beam and the workpiece, and the laser beam is passed through the slit. A laser processing method characterized by irradiating a member to be processed through a laser beam. 前記遮蔽板を、前記被加工部材を保持する保持手段に固定することを特徴とする請求項１０に記載のレーザ加工方法。   The laser processing method according to claim 10, wherein the shielding plate is fixed to a holding unit that holds the workpiece.

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