JPH0381081A - レーザ加工ヘッド - Google Patents
レーザ加工ヘッドInfo
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- JPH0381081A JPH0381081A JP1216257A JP21625789A JPH0381081A JP H0381081 A JPH0381081 A JP H0381081A JP 1216257 A JP1216257 A JP 1216257A JP 21625789 A JP21625789 A JP 21625789A JP H0381081 A JPH0381081 A JP H0381081A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- workpiece
- distance
- lens barrel
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 title description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
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- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
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- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、レーザ溶接に代表されるようなレーザ加工を
目的としたレーザ加工ヘッドに関する。
目的としたレーザ加工ヘッドに関する。
従来の技術
この種のレーザ加工ヘッドとしては例えば第3図に示す
ように、鏡筒5Iの一端から導入されたレーザ光Leを
ミラー52.53で反射させた上でレンズ54を通して
被加工物W上に焦点を結ばせ、鏡筒51と被加工物Wと
の間の距離Cが変動した場合には焦点距離を変化させる
べくレンズ54を上下動させるようにしたものがある(
類似構造が例えば特開昭61−46389号公報に開示
されている)。
ように、鏡筒5Iの一端から導入されたレーザ光Leを
ミラー52.53で反射させた上でレンズ54を通して
被加工物W上に焦点を結ばせ、鏡筒51と被加工物Wと
の間の距離Cが変動した場合には焦点距離を変化させる
べくレンズ54を上下動させるようにしたものがある(
類似構造が例えば特開昭61−46389号公報に開示
されている)。
この構造においては、スパッタの飛散のない溶断等の加
工には容易に適用できるものの、スパッタの飛散の著し
い溶接の場合には、スパッタの付着によるレンズ54の
破損を招きやすいために一般的に不向きとされている。
工には容易に適用できるものの、スパッタの飛散の著し
い溶接の場合には、スパッタの付着によるレンズ54の
破損を招きやすいために一般的に不向きとされている。
そこで、溶接等のためにいわゆる耐スパツタ性を向上さ
せた構造として第4図に示すように光学系のうち被加工
物Wに近い部分からレンズをなくした構造のものがある
。これは、鏡筒6■の一端から導入されたレーザ光Le
をミラー62および金属製の集光ミラー(放物面鏡)6
3で反射させた上で直接被加工物Wに照射するようにし
たちのである。
せた構造として第4図に示すように光学系のうち被加工
物Wに近い部分からレンズをなくした構造のものがある
。これは、鏡筒6■の一端から導入されたレーザ光Le
をミラー62および金属製の集光ミラー(放物面鏡)6
3で反射させた上で直接被加工物Wに照射するようにし
たちのである。
発明が解決しようとする課題
しかしながら第4図に示した構造では、第3図のような
可変焦点レンズ機構をもたないために、鏡筒61と被加
工物Wとの間の距離Cの変動に対しては加工ヘッドが取
り付けられるロボット等の加工母機側の動きにより対応
しなければならない。
可変焦点レンズ機構をもたないために、鏡筒61と被加
工物Wとの間の距離Cの変動に対しては加工ヘッドが取
り付けられるロボット等の加工母機側の動きにより対応
しなければならない。
その結果、軸数の多いロボットにおいては上記の距@C
の変動に対して各軸の合成送りで加工ヘッドの位置を補
正しなければならず、演算処理が複雑になるとともに応
答性が悪く、またロボット等の加工母機側の精度が直接
加工精度に影響するという問題がある。
の変動に対して各軸の合成送りで加工ヘッドの位置を補
正しなければならず、演算処理が複雑になるとともに応
答性が悪く、またロボット等の加工母機側の精度が直接
加工精度に影響するという問題がある。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたもので
、その目的とするところは、耐スパツタ性を有しながら
もレンズ調整機構による可変焦点機能を具備したレーザ
加工ヘッドを提供することにある。
、その目的とするところは、耐スパツタ性を有しながら
もレンズ調整機構による可変焦点機能を具備したレーザ
加工ヘッドを提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明は、加工母機に取り付けられるエルボ状の鏡筒の
一端から導入されるレーザ光を鏡筒のコーナー部に設け
たミラーで反射させて鏡筒の他端の開口部から被加工物
に対して照射してレーザ加工を行うようにしたレーザ加
工ヘッドにおいて、エルボ状の鏡筒のうちミラーよりも
入射方向前段側にレンズを配設するとともに、鏡筒の他
端面と被加工物との間の距離に応じてレンズをその光軸
方向にスライド変位させるレンズ調整機構を設けた構成
としている。
一端から導入されるレーザ光を鏡筒のコーナー部に設け
たミラーで反射させて鏡筒の他端の開口部から被加工物
に対して照射してレーザ加工を行うようにしたレーザ加
工ヘッドにおいて、エルボ状の鏡筒のうちミラーよりも
入射方向前段側にレンズを配設するとともに、鏡筒の他
端面と被加工物との間の距離に応じてレンズをその光軸
方向にスライド変位させるレンズ調整機構を設けた構成
としている。
作用
この構造によると、鏡筒の一端から導入されたレーザ光
はレンズを透過した上でミラーで反射して被加工物に照
射される。そして、レンズ調整機構のはたらきによりレ
ンズを光軸方向にスライド変位させることで焦点距離が
変化するので、レーザ加工ヘッド単独で鏡筒と被加工物
との間の距離の変動に対応できる。しかも、レンズはミ
ラーの前段側に位置していて被加工物から離れているの
で、・溶接時においてもスパッタ付着の問題は生じない
。
はレンズを透過した上でミラーで反射して被加工物に照
射される。そして、レンズ調整機構のはたらきによりレ
ンズを光軸方向にスライド変位させることで焦点距離が
変化するので、レーザ加工ヘッド単独で鏡筒と被加工物
との間の距離の変動に対応できる。しかも、レンズはミ
ラーの前段側に位置していて被加工物から離れているの
で、・溶接時においてもスパッタ付着の問題は生じない
。
実施例
第1図および第2図は本発明の一実施例を示す図である
。
。
図において、1は加工母機となる産業用ロボットの中空
状のアーム、2はアーム1の先端に取り付けられて手首
部として機能するエルボ状のホルダ、3はホルダ2の先
端に取り付けられたレーザ加工ヘッド(以下、単に加工
ヘッドという)である。
状のアーム、2はアーム1の先端に取り付けられて手首
部として機能するエルボ状のホルダ、3はホルダ2の先
端に取り付けられたレーザ加工ヘッド(以下、単に加工
ヘッドという)である。
ホルダ2はアーム1に対しベアリング4を介して回転可
能に支持されており、アームlの内周を通して導入され
るレーザ光Leを反射させるミラー5のほか、ドリブン
ギヤ6を備えている。ドリブンギヤ6はモータ7によっ
て回転駆動されるドライブギヤ8と噛み合っており、し
たがってホルダ2はモータ7のはたらきによりアーム1
の中心線を回転中心としてα方向に旋回動作する構成と
なっている。9は減速機、10は回転軸である。
能に支持されており、アームlの内周を通して導入され
るレーザ光Leを反射させるミラー5のほか、ドリブン
ギヤ6を備えている。ドリブンギヤ6はモータ7によっ
て回転駆動されるドライブギヤ8と噛み合っており、し
たがってホルダ2はモータ7のはたらきによりアーム1
の中心線を回転中心としてα方向に旋回動作する構成と
なっている。9は減速機、10は回転軸である。
加工ヘッド3は、ヘッド本体11と先細りのノズル12
とを組み合わせることでエルボ状に形成された鏡筒13
と、この鏡筒13と一体に連結されたスリーブ14とか
ら構成され、スリーブ14はホルダ2に対しベアリング
15を介して回転可能に支持されている。
とを組み合わせることでエルボ状に形成された鏡筒13
と、この鏡筒13と一体に連結されたスリーブ14とか
ら構成され、スリーブ14はホルダ2に対しベアリング
15を介して回転可能に支持されている。
スリーブ14にはドリブンギヤ16が一体に固定されて
いる一方、ホルダ2の側部には第2図に示すようにドラ
イブギヤ17を有するモータ18が固定されており、ド
ライブギヤ17はドリブンギヤ16に噛み合っている。
いる一方、ホルダ2の側部には第2図に示すようにドラ
イブギヤ17を有するモータ18が固定されており、ド
ライブギヤ17はドリブンギヤ16に噛み合っている。
したがって1、加工ヘッド3はモータ18のはたらきに
より双方のギヤ16.17を介して回転する構成となっ
ている。
より双方のギヤ16.17を介して回転する構成となっ
ている。
つまり、加工ヘッド3はα方向の回転自由度のほか、ア
ーム中心線と直交する軸線を回転中心とするβ方向の回
転自由度を有している。19は減速機、20はカバーで
ある。
ーム中心線と直交する軸線を回転中心とするβ方向の回
転自由度を有している。19は減速機、20はカバーで
ある。
鏡筒13内には、そのコーナー部に位置する金属製の集
光ミラー(放物面鏡)26が設けられており、さらに集
光ミラー26の前段にはレンズホルダ27に支持された
レンズ28が設けられている。レンズホルダ27は鏡筒
13内に設けたガイドロノド29に案内されて光軸方向
に移動可能に構成されており、さらにレンズホルダ27
はモータ30によって回転駆動されるスクリューシャフ
ト31に螺合している。したがって、スクリューシャフ
ト31の回転に応じてレンズ28が鏡筒13内を軸線方
向にスライド変位するもので、上記のモータ30および
スクリューシャフト31に減速R32およびギヤ33.
34等を加えてレンズ調整機構35を構成している。3
6は回転検出器である。
光ミラー(放物面鏡)26が設けられており、さらに集
光ミラー26の前段にはレンズホルダ27に支持された
レンズ28が設けられている。レンズホルダ27は鏡筒
13内に設けたガイドロノド29に案内されて光軸方向
に移動可能に構成されており、さらにレンズホルダ27
はモータ30によって回転駆動されるスクリューシャフ
ト31に螺合している。したがって、スクリューシャフ
ト31の回転に応じてレンズ28が鏡筒13内を軸線方
向にスライド変位するもので、上記のモータ30および
スクリューシャフト31に減速R32およびギヤ33.
34等を加えてレンズ調整機構35を構成している。3
6は回転検出器である。
このように構成された装置においては、図示しないレー
ザ発振器からアームlの内部を通して導入されるレーザ
光Leは、ミラー5で反射してレンズ28を透過した上
、さらに集光ミラー26で集光・反射してノズル12の
先端開口部37から被加工物Wを照射する。
ザ発振器からアームlの内部を通して導入されるレーザ
光Leは、ミラー5で反射してレンズ28を透過した上
、さらに集光ミラー26で集光・反射してノズル12の
先端開口部37から被加工物Wを照射する。
そして、産業用ロボットの制御系に予め入力されている
位置データに基づき、溶接すべき軌跡に沿って加工ヘッ
ド3を動かすことによりレーザ溶接が施される。
位置データに基づき、溶接すべき軌跡に沿って加工ヘッ
ド3を動かすことによりレーザ溶接が施される。
この時、上記のようなロボットの動きと併せて、被加工
物Wの凹凸等のために被加工物Wとノズル12の先端と
の間の距離Cが変動したとしてもレーザ光Leが常に被
加工物Wの表面上で焦点を結ぶようにレンズ28の位置
を調整する。これは、上記の距離Cに応じたレンズ28
の位置データをモータ30の制御系に予め入力しておく
ことで対応できる。
物Wの凹凸等のために被加工物Wとノズル12の先端と
の間の距離Cが変動したとしてもレーザ光Leが常に被
加工物Wの表面上で焦点を結ぶようにレンズ28の位置
を調整する。これは、上記の距離Cに応じたレンズ28
の位置データをモータ30の制御系に予め入力しておく
ことで対応できる。
例えば第1図に示すように被加工物Wの高さが変化して
距離CがC1に変化した場合には、レンズ28を仮想線
位置Pまで移動させることにより、被加工部位の高さが
変化した場合でも被加工物Wの表面上においてレーザ光
Leの焦点を結ばせることができ、上記の距離Cの変動
にかかわらず一定した溶接条件のもとて溶接を行えるよ
うになる。
距離CがC1に変化した場合には、レンズ28を仮想線
位置Pまで移動させることにより、被加工部位の高さが
変化した場合でも被加工物Wの表面上においてレーザ光
Leの焦点を結ばせることができ、上記の距離Cの変動
にかかわらず一定した溶接条件のもとて溶接を行えるよ
うになる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、エルボ状の鏡筒のうちミ
ラ一部よりも入射方向前段側にレンズを配設するととも
に、鏡筒と被加工物との間の距離に応じてレンズをその
光軸方向のスライド変位させるレンズ調整機構を設けた
ことにより、上記の距離の変動に対して加工母機側の動
きによらずにレーザ加工ヘッド側のレンズ移動のみで対
応できるようになる。その結果、上記の距離の変動に対
して加工母機側の動きで対応する場合と比べて演算処理
が容易で応答性が向上するほか、少なくとも鏡筒と被加
工物との間の距離の変動に対しては加工母機側の位置精
度は影響しないので加工精度の向上が図れる。
ラ一部よりも入射方向前段側にレンズを配設するととも
に、鏡筒と被加工物との間の距離に応じてレンズをその
光軸方向のスライド変位させるレンズ調整機構を設けた
ことにより、上記の距離の変動に対して加工母機側の動
きによらずにレーザ加工ヘッド側のレンズ移動のみで対
応できるようになる。その結果、上記の距離の変動に対
して加工母機側の動きで対応する場合と比べて演算処理
が容易で応答性が向上するほか、少なくとも鏡筒と被加
工物との間の距離の変動に対しては加工母機側の位置精
度は影響しないので加工精度の向上が図れる。
第1図は本発明の一実施例を示す要部の断面図、第2図
は第1図の■−■線に沿う断面図、第3図および第4図
は従来のレーザ加工ヘッドを示す構成説明図である。 1・・・産業用ロボットのアーム、3・・・レーザ加工
ヘッド、11・・・ヘッド本体、12・・・ノズル、1
3・・鏡筒、26・・・集光ミラー、27・・・レンズ
ホルダ、28・・・レンズ、29・・・ガイドロッド、
30・・・モータ、31・・・スクリューシャフト、3
5・・・レンズ調整機構、Le・・・レーザ光、W・・
・被加工物。
は第1図の■−■線に沿う断面図、第3図および第4図
は従来のレーザ加工ヘッドを示す構成説明図である。 1・・・産業用ロボットのアーム、3・・・レーザ加工
ヘッド、11・・・ヘッド本体、12・・・ノズル、1
3・・鏡筒、26・・・集光ミラー、27・・・レンズ
ホルダ、28・・・レンズ、29・・・ガイドロッド、
30・・・モータ、31・・・スクリューシャフト、3
5・・・レンズ調整機構、Le・・・レーザ光、W・・
・被加工物。
Claims (1)
- (1)加工母機に取り付けられるエルボ状の鏡筒の一端
から導入されるレーザ光を、鏡筒のコーナー部に設けた
ミラーで反射させて鏡筒の他端の開口部から被加工物に
対して照射してレーザ加工を行うようにしたレーザ加工
ヘッドにおいて、エルボ状の鏡筒のうちミラーよりも入
射方向前段側にレンズを配設するとともに、鏡筒の他端
面と被加工物との間の距離に応じてレンズをその光軸方
向にスライド変位させるレンズ調整機構を設けたことを
特徴とするレーザ加工ヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1216257A JPH0381081A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | レーザ加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1216257A JPH0381081A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | レーザ加工ヘッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0381081A true JPH0381081A (ja) | 1991-04-05 |
Family
ID=16685723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1216257A Pending JPH0381081A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | レーザ加工ヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0381081A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101041864B1 (ko) * | 2008-10-22 | 2011-06-15 | 한국기계연구원 | 레이저를 이용하여 공작물을 가공하기 위한 광학헤드장치 |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP1216257A patent/JPH0381081A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101041864B1 (ko) * | 2008-10-22 | 2011-06-15 | 한국기계연구원 | 레이저를 이용하여 공작물을 가공하기 위한 광학헤드장치 |
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