JP3457437B2 - マニュアル溶接加工システム - Google Patents
マニュアル溶接加工システムInfo
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Description
システム及び同システムに使用するレーザー加工ヘッド
及びレーザー光防護具に関する。 【0002】 【従来の技術】YAGレーザー加工機において、例えば
溶接を行う場合、レーザー加工機本体のレーザー加工ヘ
ッドを使用せずに付属の小形のレーザー加工ヘッドを手
に持って本溶接を行う前の仮止め溶接が行われている。
また作業者の安全のために、レーザー光を遮蔽する保護
眼鏡または顔面を保護するレーザー光保護具が用いられ
ている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上述の小形のレーザー
加工ヘッドを手に持って仮止め溶接を実施する場合、被
加工材とレーザー加工ヘッドとの間にある程度の間隔が
空いているので、被加工材の表面からの散乱反射光が作
業者に当たることがある。特にYAGレーザーの反射光
が眼に当たると、YAGレーザー光は網膜まで到達する
ので網膜に障害が生じるという問題がある。網膜に障害
を与える光エネルギーは皮膚に障害を与えるエネルギー
より、かなり小さな値であるとされており、特に網膜の
黄斑部が障害を受けると黄斑部には再生能力がないので
失明することもある。 【0004】上述の従来のレーザー光保護具は、作業者
が保護眼鏡またはレーザー光保護具を着用したか否かを
確認することができなかった。従って、作業者の安全保
証は作業者自身の安全に対する意識に任されていた。 【0005】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
であり、本発明の課題は作業者が安全にYAGレーザに
よるマニュアル溶接加工が行えるマニュアル溶接加工シ
ステムを提供することである。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項1に記載のマニュアル溶接加工システム
は、YAGレーザー発振器と、該YAGレーザー発振器
に光ファイバーで接続され、被加工材との接触を検出す
る接触検出手段を備えたレーザー加工ヘッドと、装着確
認スイッチと防護面の開閉検出スイッチとを備えたレー
ザー光防護具と、レーザー加工作業準備完了信号を出力
するフットスイッチと、前記YAGレーザー発振器、前
記レーザー加工ヘッド、前記レーザー光防護具及び前記
フットスイッチとを制御する制御装置とからなるマニュ
アル溶接加工システムにして、前記制御装置が前記レー
ザー加工ヘッドの被加工材との接触と、前記レーザー光
防護具の装着と防護面の閉状態と、前記フットスイッチ
の作業準備完了信号とを検出後、前記レーザー加工ヘッ
ドのレーザー出射スイッチがONになったとき、前記Y
AGレーザー発振器からレーザー光を前記レーザー加工
ヘッドに出射することを特徴とするものである。 【0007】従って、レーザー加工ヘッドの被加工材と
の接触と、前記レーザー光防護具の装着と、レーザー光
防護具の防護面の閉止と、前記フットスイッチのON状
態との検出後、レーザー加工ヘッドのレーザー出射スイ
ッチをONするこによりレーザー光がレーザー加工ヘッ
ドから出射されるので、レーザー加工ヘッドと被加工材
とが接触しない状態でレーザー光が出射されることを防
止することができる。また万一レーザー加工ヘッドと被
加工材とが接触しない状態でレーザー光が出射されても
レーザー光防護具のレーザー光遮蔽ウインドで作業者の
眼にレーザー光が入ることを防止できる。 【0008】 【0009】 【0010】 【0011】 【0012】 【0013】 【0014】 【0015】 【0016】 【0017】 【0018】 【0019】 【0020】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
により説明する。図1は本発明に係わるマニュアル溶接
加工システムの一実施の形態に一般的な本溶接加工シス
テムが組合わされた溶接加工システムを示したものであ
る。図1に示したこの溶接加工システムは、マニュアル
溶接加工システム1と本溶接加工システム3からなって
おり、本溶接加工システム3には公知のプレイバック式
の多関節ロボット5を用いたレーザー溶接加工システム
が示してある。 【0021】本溶接加工システム3の多関節ロボット5
は、その手首部分7にYAGレーザー発振器9と光ファ
イバーを含む信号ケーブル11Aで連結されたレーザー
加工ヘッド13を備えている。また、このレーザー加工
ヘッド13は被加工材Wの表面を観察するための公知の
CCDカメラ15を備えている。 【0022】上記多関節ロボット5の前方(図1におい
て右側)には、テーブル17が設置してあり、このテー
ブル17上に被加工材Wを載置して本溶接または切断な
どのレーザー加工が実施される。この多関節ロボット5
はCNC装置(図示省略)を内臓する制御装置19によ
ってコントロールされて被加工材Wの溶接加工または切
断を行うようになっている。また、この制御装置19に
は前記多関節ロボット5に動作を教示するためのティー
チングボックス21とCCDカメラ15からの映像をモ
ニターするためのCRTモニター23とが設けられてい
る。 【0023】前記マニュアル溶接加工システム1は、前
記YAGレーザー発振器9に光ファイバーを含む信号ケ
ーブル11Bで連結された手持ちのレーザー加工ヘッド
25と、本溶接前の被加工材Wを前記手持ちのレーザー
加工ヘッド25によって仮溶接を行うための作業台27
と、作業者をYAGレーザー光から防護するためのレー
ザー光防護具29と、レーザー加工作業準備完了信号を
前記制御装置19に出力するフットスイッチ31とから
構成されている。なおレーザー加工ヘッド25とレーザ
ー光防護具29及びフットスイッチ31は前記制御装置
19と信号ケーブルSCにより接続されている。 【0024】上記構成のマニュアル溶接加工システム1
において、制御装置19がレーザー加工ヘッド25の被
加工材との接触と、レーザー光防護具29の装着と該レ
ーザー光防護具29の防護面(後述)の閉状態と、前記
フットスイッチ31の作業準備完了信号とを検出後、前
記レーザー加工ヘッド25のレーザー出射スイッチを作
業者がONにしたとき、YAGレーザー発振器9を発振
させてレーザー光をレーザー加工ヘッド25に出射させ
ることが可能である。または、YAGレーザー発振器9
のシャッターを開閉させることによってもレーザー光の
出射を制御することも可能である。 【0025】次に、上記マニュアル溶接加工システム1
を構成するのに適したレーザー加工ヘッド25とレーザ
ー光防護具29について説明する。図2は上述の手持ち
のレーザー加工ヘッド25の構造を示したものであり、
この図2によってレーザー加工ヘッド25の詳細につい
て説明する。レーザー加工ヘッド25の上方に設けたレ
ンズ保持筒33の上端部に、前記信号ケーブル11Bの
端部に設けられた光ファイバーの出射端35が設けてあ
る。そして、このレンズ保持筒33にはコリメートレン
ズ37と集光レンズ41とが設けてあり、前記光ファイ
バーの出射端35から出たレーザー光LBは、このコリ
メートレンズ37で平行光線に矯正されて集光レンズ4
1に入射されるようになっている。なお前記コリメート
レンズ37と集光レンズ41との位置はスペーサー39
によって固定されている。 【0026】また前記レンズ保持筒33の下端部には円
筒形の接触子保持体43が設けてある。なおこの接触子
保持体43は絶縁体で製作されており、そしてこの接触
子保持体43に導電性を有するのシリンダー状の接触子
45が設けてある。またこのシリンダー状の接触子45
は前記接触子保持体43に嵌合する摺動ブッシュ49に
レーザー光LBの光軸方向に移動可能に嵌合してある。
前記シリンダー状の接触子45の上端部にはフランジ5
1を設け、このフランジ51を前記摺動ブッシュ49に
係合当接させることにより、接触子45を前記接触子保
持体43から脱落しないように保持している。さらに接
触子45と前記接触子保持体43との間には弾装したス
プリング55によって、この接触子45を接触子保持体
43から常に突出するように付勢してある。なお、上記
接触子45が被加工材Wに接触すると信号ケーブル11
Bを介して前記制御装置と被加工材Wとの間に電気回路
が形成されて、被加工材Wと接触子との接触を検出する
ことができるようになっている。 【0027】上記シリンダー状の接触子45の軸心に、
すなわち前記レーザー光LBの光軸中心に集光されたレ
ーザー光とシールドガスとが通過するシールドガス噴射
口47を備えたシールドガス噴射ノズル59がねじなど
の締結手段により着脱交換可能に取付けてある。また、
前記円筒形の接触子保持体43の外周部分にYAGレー
ザー光を遮断し可視光を透過させるウインド57を設け
ると共に、この接触子保持体43の内部に被加工材の加
工位置を照明するLEDなどの光源53を設けてある。
さらに、前記ウインドから被加工材の加工位置を作業者
が肉眼で観察できるように、前記接触子保持体43の内
部で、かつ噴射ノズル59の上方の位置に在って、前記
集光レンズ41からのレーザー光の光路の邪魔にならな
い適宜な位置に反射鏡61を取付けてある。 【0028】また作業者がレーザー加工ヘッド25を被
加工材に接触押圧したとき、前記シリンダー状の接触子
45が後退端まで後退したか否かを検出する検出器とし
て、例えばリミットスイッチ63が前記接触子保持体4
3に設けてある。 【0029】前記レンズ保持筒33の周囲には前記接触
子保持体43の外径とほぼ同径の外筒65が設けてあ
る。またこの外筒65の側方には前記YAGレーザー発
振器9のレーザー光を出射させるレーザー出射スイッチ
67が設けてあり、前記信号ケーブル11Bを介して前
記制御装置19に接続してある。また、前記レンズ保持
筒33に設けられた集光レンズ41の下方の位置にシー
ルドガスSGを供給するシールドガス供給口69が設け
てある。なおシールドガスとしては窒素ガス、アルゴン
ガスなどの不活性ガスが使用される。 【0030】上記構成のレーザー加工ヘッド25におい
て、作業者がレーザー加工ヘッド25を被加工材に接触
押圧すると、接触子45は接触子保持体43内部に押し
込まれて、接触子45のフランジ51がリミットスイッ
チ63を押圧する。このリミットスイッチ63の信号を
信号ケーブル11Bを介して例えば前記制御装置19の
如き制御装置に入力すれば、接触子45が後退端に在る
か否かを検出判断させることが可能である。 【0031】また、接触子45と被加工材Wとが接触す
るので被加工材Wとの間に電気回路が形成され、被加工
材Wと接触子との接触を検出することが可能である。な
お接触子45と被加工材Wとが接触するとシールドガス
の圧力が増加するので、この圧力変化を検出することで
も被加工材Wと接触子との接触を検出することが可能で
ある。 【0032】さらに、作業者が被加工材Wの加工位置を
確認したい場合には、前記ウインド57から反射鏡61
を介して加工位置を肉眼で確認することも可能である。 【0033】図3〜図5は、前記レーザー光防護具29
の構造を示した図であり、図3は正面図、図4は図3に
おける平面図、図5は図3における右側面図を示してい
る。さて、図3〜図5を参照しながらレーザー光防護具
29について説明する。レーザー光防護具29の防護面
支持体71に防護面73が設けてある。この防護面73
は防護面支持体71の両脇に設けた支軸75(R,L)
に開閉自在に軸支されており、そしてこの防護面73の
前面には、YAGレーザー光を遮蔽する遮蔽窓77が設
けてある。 【0034】また、前記防護面支持体71には、レーザ
ー光防護具を装着する者の頭部のサイズに合わせてレー
ザー光防護具の上下位置を調節する上下位置調節ベルト
79、前記防護面支持体71を頭部の周囲にフィットさ
せるための装着状態調節機構81及び長さが調節可能な
顎ベルト83などが設けてある。 【0035】また前記防護面支持体71には防護面73
の開閉を検出するためのマイクロスイッチ85と、レー
ザー光防護具29を作業者が装着したか否かを検出する
ベルトスイッチ87とを設けてある。このベルトスイッ
チ87は作業者がレーザー光防護具29を装着すると、
作業者の額の部分でベルトスイッチ87が押圧されるこ
とによりベルトスイッチ87がONとなるものである。
そして前記マイクロスイッチ85と、このベルトスイッ
チ87に接続されたリード線89が前記防護面支持体7
1に設けたコネクター91に接続されている。 【0036】上記構成のレーザー光防護具29におい
て、マイクロスイッチ85とベルトスイッチ87の信号
出力をコネクター91、前記信号ケーブルSCを介し
て、例えば前記制御装置19の如き制御装置に入力し、
作業者がレーザー光防護具29を装着したのか否か、及
び作業者が防護面73を開けたか否かを検出判断させる
ことが可能である。 【0037】 【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、レーザ
ー加工ヘッドの被加工材との接触と、前記レーザー光防
護具の装着と、レーザー光防護具の防護面の閉止と、前
記フットスイッチのON状態との検出後、レーザー加工
ヘッドのレーザー出射スイッチをONするこによりレー
ザー光がレーザー加工ヘッドから出射されるので、レー
ザー加工ヘッドと被加工材とが接触しない状態でレーザ
ー光が出射されることを防止することができる。従っ
て、危険なレーザー光が作業者の眼に入ることを防ぐこ
とができる。これにより作業者も安心して作業ができる
ので作業効率も向上する。 【0038】 【0039】 【0040】 【0041】 【0042】 【0043】
の形態を示した図。 【図2】本発明のマニュアル溶接加工システムに使用す
る手持ちのレーザー加工ヘッドの一実施の形態を示した
図。 【図3】本発明のマニュアル溶接加工システムに使用す
るレーザー光防護具の一実施の形態の正面図。 【図4】図3における右側面図。 【図5】図3における左側面図。 【符号の説明】 1 マニュアル溶接加工システム 3 本溶接加工システム 9 YAGレーザー発振器 13 レーザー加工ヘッド 19 制御装置 25 手持ちのレーザー加工ヘッド 27 作業台 29 レーザー光防護具 31 フットスイッチ 35 出射端 41 集光レンズ 43 接触子保持体 45 接触子 47 シールドガス噴射口 53 光源 57 ウインド 59 噴射ノズル 61 反射鏡 63 リミットスイッチ 67 レーザー出射スイッチ 69 シールドガス供給口 71 防護面支持体 73 防護面 77 遮蔽窓 85 マイクロスイッチ 87 ベルトスイッチ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 YAGレーザー発振器と、該YAGレー
ザー発振器に光ファイバーで接続され、被加工材との接
触を検出する接触検出手段を備えたレーザー加工ヘッド
と、装着確認スイッチと防護面の開閉検出スイッチとを
備えたレーザー光防護具と、レーザー加工作業準備完了
信号を出力するフットスイッチと、前記YAGレーザー
発振器、前記レーザー加工ヘッド、前記レーザー光防護
具及び前記フットスイッチとを制御する制御装置とから
なるマニュアル溶接加工システムにして、前記制御装置
が前記レーザー加工ヘッドの被加工材との接触と、前記
レーザー光防護具の装着と防護面の閉状態と、前記フッ
トスイッチの作業準備完了信号とを検出後、前記レーザ
ー加工ヘッドのレーザー出射スイッチがONになったと
き、前記YAGレーザー発振器からレーザー光を前記レ
ーザー加工ヘッドに出射することを特徴とするマニュア
ル溶接加工システム。
Priority Applications (1)
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JP25764195A JP3457437B2 (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | マニュアル溶接加工システム |
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