JPH04111988A - レーザ加工機 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ加工機に関する。

（従来の技術） 従来から、レーザ溶接機でワークを溶接するときには、
ワークの加工誤差や位置決め精度および溶接中の熱ひず
みなどで変化したワークの溶接線をならうために、ワー
クの溶接線の位置を検出する検出器をレーザ加工ヘッド
の加工進行方向に取り付け、この検出器からの情報で加
工ヘッドや集光レンズをレーザ光軸方向と直交方向にモ
ータなどで駆動してレーザ光の照射位置を補正している
。

ところで、この集光レンズは、長時間使用していると、
レーザ光による温度上昇で歪んで、集光特性や加工特性
が変って加工品質が低下する。

また、溶接作業では、溶接時に飛散したスパッタが、も
し、集光レンズに付着すると、集光レンズの歪が更に促
進されて、その結果、集光レンズの寿命が低下する。し
たがって、集光レンズは、耐熱性と耐光強度にすぐれた
ものでなければならしＡｏ このため、従来のレーザ加工機のなかには、銅やモリブ
デン製の反射形の凹面鏡や、非球面鏡として放物面鏡が
集光レンズの代りに使われているものがある。

（発明が解決しようとする課題） このうち、後者の放物面鏡を使う方法では、第１図にお
いて、もし、紙面直交方向に放物面鏡を動かすと、集光
点を変えることはできるが、その移動量は少ない。

そのため、放物面鏡の動作量を増やすと、集光点の移動
量は増えるが、スポット径が増えるだけでなく、大きい
放物面鏡が必要となる。

ところが、凸レンズなどのように透過形の集光レンズを
使うときには、ノズル先端がこの集光レンズでレーザ伝
送路と仕切られるので問題ないが、放物面鏡を集光レン
ズとしてノズルに使うときには、シールドガスとともに
レーザ伝送路内の空気がワークの溶接部に吹き付けられ
るのでワークの加工品質を落とす。

そこで、本発明の目的は、容易に高速且つ高品質の加工
を行うことのできるレーザ加工機を得ることである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段および作用）本発明は、レ
ーザ発振器から出射され伝送路で伝送されたレーザ光を
ミラーボックス内で集光し、このミラーボックス下端の
ノズルからワークに照射してこのワークを加工するレー
ザ加工機において、ミラーボックスの内部に、このミラ
ーボックス内に入射されたレーザ光を折り曲げる反射ミ
ラ・−と、この反射ミラーで反射されたレーザ光を集光
してミラーボックスの下方に折り曲げる放物面鏡と、こ
の放物面鏡をこの放物面鏡に入射されるレーザ光の光軸
方向に駆動させるボールねじと、このボールねしに連結
されたモータを設け、ミラーボックスの前面にワークの
加工位置を検出する検出器を設け、この検出器からワー
クの加工位置情報が入力されモータを駆動してレーザ光
の照射位置を加工位置に補正する制御部を設けることで
、レーザ光の照射点をワークの加工点に高精度に補正し
て高速・高品質の加工を行うことのできるレーザ加工機
である。

（実施例） 以下、本発明のレーザ加工機の一実施例を図面を参照し
て説明する。

第１図は、本発明のレーザ加工機の要部を示す縦断面図
、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ
部拡大詳細図である。

第１図において、図示しないレーザ伝送路の下端のフラ
ンジ部２１には、ミラーボックス１の上端左側の開口部
１ａの内周の嵌合部が下から挿入固定され、このミラー
ボックス１の左側面には、同図では略凹字状で図示しな
い左側面図では円形の取付蓋１７が左側から嵌合されて
ボルト１７ｃとノックピン１７ｄで固定され、この蓋１
７の右側面中央に形成された凹部は冷却水注入室１７ａ
となっていて、この冷却水注入室１７ａの底には図示し
ない同図左側から見て左右に一対の継手１７ｂが締め付
けられ、この継手１７ｂには図示しない冷却水管が接続
されている。

一方、この取付蓋１７の右側面には、同図では略直角二
等辺三角形で円柱を４５°に切断したような形状の鋼材
の平面鏡２の左側面の嵌合部が嵌合され、０リング２ａ
を介して反射面となる斜面を右上方にしてボルトで固定
されている。

また、ミラーボックス１７の開口部１ａの右側上部内面
は、第１図で示すように、中央がやや下方に突き出た逆
凸字状になっていて、同図のＡ−Ａ断面を示す第２図の
ように、第１図紙面直交方向も中央がやや下方に突き出
た逆凸字状になっている。

そして、第１図においては、下方に突き出た凸部の左右
に詳細省略した軸受支え９Ｇ、　９Ｄが図示しないボル
トで上から固定され、この軸受支え９Ｃ。

９Ｄには軸受２１がそれぞれ挿着され、これらの軸受２
１の間には０．５ｎｗｎピッチのボールねじのおす側９
Ａの両端の細部が貫通して支えられている。一方、この
おす側混の右端を支える軸受支え９Ｄから右側に突き出
た部分にはダブルナラｈ２１ａがねじ込まれ、このダブ
ルナツト２１ａから更に右側に突き出た端部にはカップ
リング２０の左側が連結され、このカップリング２０の
右側にはミラーボックス１の右端」二部に固定されたパ
ルスモータ８の出力軸が連結されている。

更に、ボールねじのおす側９Ａには第１図では逆り形の
めす側９Ｂが右側から嵌合し、このめす側９Ｂの上面は
第１図のＡ−Ａ断面を示す第２図のように、中央が上方
に突き出た凸形になっていて、この凸部９ｂの左右には
、ガイドレール２２のめす側２２ａの下面が図示しない
ボルトで固定され、このめす側２２ａの上面にはミラー
ボックス１の右側内部上面にボルトで固定されたガイド
レール２２のおす側２２ｂがそれぞれ嵌合している。

一方、上述のボールねじのめす側９Ｂの下部には、右側
面に上述した取付蓋１７と対向して略凹字状の取付蓋１
８がＯリングを介して右側がら嵌合固定され、この取付
蓋１８の底部には図示しない同図の右側面から見て左右
に一対の継手１８ｂが締め付けられ、この継手１８ｂに
はミラーボックス１の右側を貫通した図示しない冷却水
管がそれぞれ接続されている。

また、取付蓋１８の左側面には同図では直角二等辺三角
形の鋼材の放物面鏡３が反射面を左下側にしてＯリング
を介してポル１−で固定され、ミラーボックス１の側面
には、第２図で示すように第１図では紙面下側となる放
物面鏡３の側面位置に、円板状のアクリル板２３がボル
トで固定されている。

更に第１図において、ミラーボックス１の下側右寄りの
開口部比の下面には、トーチ４の上端がその外周のトー
チ押え１９とボルト１９ａを介して固定され、このドー
タ４の下端近くには、第１図のＢ部詳細拡大図を示す第
３図のように、内側に略逆凸字状の案内４ｂが内側に環
状に形成した案内部４ｂ１を下側にして上方からねじ込
まれ、この案内４ｂがねじ込まれた部分のすぐ下側には
、１−−チ４の外側からＬ形継手１６Ａがねし込まれ、
このＬ形継手１６Ａには図示しないシールドガス供給装
置に接続されたホース１６ａが接続され、Ｌ形継手１６
Ａのすぐ下側のトーチ４の内周には凸部４ｃが形成され
ている。

一方、トーチ４の下端には、外ノズル５ａが下方からね
じ込まれてナツト４ｃで固定され、この外ノズル５ａの
更に内側には、内ノズル５ｂが上方からあらかじめねじ
込まれて、この内ノズル５ｂの外周と外ノズル５ａの内
周間には管状の隙間が形成されて、内ノズル５ｂと外ノ
ズル５ａとでノズル５を形成し、外ノズル５ａの上部に
は外側からＬ形継手１６Ｂがねじ込まれ、このＬ形継手
１６Ｂにも図示しないシールドガス供給装置に接続され
たホースが接続されている。

また、ミラーボックス１の側面には、アクリル板２３の
取付側の反対側すなわちトーチ４の前面側に、第４図で
示すように略逆凸形のセンサ取付座７ａが固定され、こ
のセンサ取付座７ａの先端には半導体レーザを溶接部に
照射してその反射光を受光し、その濃淡で溶接線を検出
する溶接線センサ７が検出部を下側にして固定され、こ
の溶接線センサ７の出力線は制御装置１２に接続され、
この制御装置１２の出力線はパルスモータ８に接続され
ている。

さて、このように構成されたレーザ加工機において、第
４図及び第５図のように、図示しないレーザ発振器から
出射されたレーザ光りを平面鏡２で反射し、放物面鏡３
で集光して図示しない加工テーブル上のワーク６の溶接
線１３に照射してワク６を溶接するときには、第４〜５
図の矢印Ｃで示す加工進行方向にミラーボックス１から
突き出して設けられた溶接線センサ７で検出された第５
図で示す溶接線の左右方向のずれ量１５が制御装置１２
に入力され、加工速度と溶接線センサ７の取付位置で決
まる所定の時間後に、パルスモータ８に駆動信号を出力
して、ボールねじのおす側９Ａを回転して、めす側９Ｂ
を介して第６図に示すように放物面鏡３を加工方向に対
して左右、すなわち放物面鏡３に入射するレーザ光の光
軸方向に駆動させて、第６図に示すように集光点１１を
溶接線１３に一致させる。

又、同時に、シールドガスをＬ形継手１６Ａから１〜−
チ４内に供給し、更にＬ形継手１６Ｂからノズル５の二
重円筒の隙間から筒状にワーク６の集光点１１の周りに
供給する。

このとき、内ノズル５ｂの内部には、Ｌ形継手１６Ａか
らシールドガスが供給されるので、上述の筒状の隙間か
ら下方に放出されるシールドガスで、内ノズル５ｂ内の
シールドガスも誘引放出されて、伝送路内の空気の吹き
付けによるワーク６の溶接点の酸化などによる加工の品
質の低下を防ぐことができる。

また、このボールねじをパルスモータ８で駆動する方法
は、例えば、歯車を介して放物面鏡を進退させる方法に
比べて、構造が簡単で、高速・高精度に且つ広範囲に駆
動することができる。

発明者らは、このレーザ加工機で１０ｋＷの炭酸ガスレ
ーザ光を厚さ２．６ｍの軟鋼板の突き合わせ部に照射し
て溶接を行ったところ、第５図に示す溶接線のずれ量１
５が±５ｍのものでも、１０ｍ／ｍｉｎの速さで溶接線
１３に従って所定の強度で且つ外観美麗に溶接すること
ができた。

なお、このレーザ加工機に放物面鏡の集魚距離として１
０１００Ｏや２０００１ＴＩＴ＋のものを使うことで、
ミラボックスから離れた位置のワークの突き合せ溶接に
適用することもできる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、レーザ発振器から出射され伝送
路で伝送されたレーザ光をミラーボックス内で集光し、
このミラーボックス下端のノズルからワークに照射して
ワークを加工するレーザ加工機において、ミラーボック
スの内部に、レザ伝送路から入射されたレーザ光を折り
曲げる反射ミラーと、この反射ミラーで反射されたレー
ザ光を集光してミラーボックスの下方に折り曲げる放物
面鏡と、この放物面鏡をこの放物面鏡に入射するレーザ
光軸方向に駆動させるボールねじと、このボールねじに
連結されたモータを設け、ミラーボックスの前面にワー
クの加工位置を検出する検出器を設け、この検出器から
のワーク加工位置情報が入力されモータを駆動してレー
ザ光の照射位置を補正する制御部を設けることで、ワー
ク６の加工点に倣ってワークを加工したので、容易に高
速且つ高品質の加工を行うことのできるレーザ加工機を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ加工機の一実施例を示す部分縦
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１
図のＢ部拡大図、第４図は第１図の平面図、第５図と第
６図は本発明のレーザ加工機の作用を示す図である。 １・・ミラーボックス　　２・・平面鏡３・・・放物面
鏡　　　　　４・・・トーチ５・・ノズル　　　　　　
７・・・溶接線センサ８・・・パルスモータ　　　９Ａ
　、　９Ｂ・・・ボールねじ１２・・・制御装置　　　
　　１３・・溶接線（８７３３）　　代理人　弁理士　
猪　股　祥　晃（ばか１名）−りや 〈）こ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ発振器から出射され伝送路で伝送されたレーザ光
   をミラーボックス内で集光し、このミラーボックス下端
   のノズルからワークに照射してこのワークを加工するレ
   ーザ加工機において、前記ミラーボックスの内部に、こ
   のミラーボックスの内部に入射された前記レーザ光を折
   り曲げる反射ミラーと、この反射ミラーで反射された前
   記レーザ光を集光して前記ミラーボックスの下方に折り
   曲げる放物面鏡と、この放物面鏡をこの放物面鏡に入射
   される前記レーザ光の光軸方向に駆動させるボールねじ
   と、このボールねじに連結されたモータを設け、前記ミ
   ラーボックスの前面に前記ワークの加工位置を検出する
   検出器を設け、この検出器から前記ワークの加工位置情
   報が入力され前記モータを駆動して前記レーザ光の照射
   位置を前記加工位置に補正する制御部を設けたことを特
   徴とするレーザ加工機。