JPS6072692A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
- Publication number
- JPS6072692A JPS6072692A JP58178146A JP17814683A JPS6072692A JP S6072692 A JPS6072692 A JP S6072692A JP 58178146 A JP58178146 A JP 58178146A JP 17814683 A JP17814683 A JP 17814683A JP S6072692 A JPS6072692 A JP S6072692A
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- JP
- Japan
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- light
- arm
- laser
- laser processing
- processing apparatus
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明はレーザ加工装置に係り、特に自由曲面の加工を
好適に行う装置に関する。
好適に行う装置に関する。
自由曲面をもつ被加工物、例えば自動車のボディ等につ
いてレーザ光により一方向もしくは所定パターンの切断
加工を行う場合、切断形状を一定とするために、所定の
切断部にレーザ光が常に一定のスポット径で照射される
ように走査される。
いてレーザ光により一方向もしくは所定パターンの切断
加工を行う場合、切断形状を一定とするために、所定の
切断部にレーザ光が常に一定のスポット径で照射される
ように走査される。
上記の走査を行うには、図面上からの計算に基すいたプ
ログラムによってレーザ光を集束する集光レンズと切断
面との距離を相対重圧数値制御する方式、あるいはレー
ザ光の出光部であるノズル部分に接触形もしくは非接触
形のセンサを設は上記相対位置を検出しながら制御する
方式が考えられる。上記前者の数値制御による場合は被
加工物が図面どおりである必要があるが、自動車のボデ
ィはプレス成形されているため、スプリングバック等に
よね僅かながら図面に比べて変形しており、微小スポッ
トを照射しているレーザ加工では僅かな変形でも切断形
状に大きな影響を与え、切断幅が変化したり、切り残し
を生じるような不具合が凸面の検出は実際上極めて難か
しく不適切な制御となることが多い。さらに、レーザ加
工ではレーザ光の光軸と切断面とのなす角度が重要で一
般には法線方向に照射することが要求されるため、上記
のいずれの制御でもこの要求を満足できない欠点があっ
た。
ログラムによってレーザ光を集束する集光レンズと切断
面との距離を相対重圧数値制御する方式、あるいはレー
ザ光の出光部であるノズル部分に接触形もしくは非接触
形のセンサを設は上記相対位置を検出しながら制御する
方式が考えられる。上記前者の数値制御による場合は被
加工物が図面どおりである必要があるが、自動車のボデ
ィはプレス成形されているため、スプリングバック等に
よね僅かながら図面に比べて変形しており、微小スポッ
トを照射しているレーザ加工では僅かな変形でも切断形
状に大きな影響を与え、切断幅が変化したり、切り残し
を生じるような不具合が凸面の検出は実際上極めて難か
しく不適切な制御となることが多い。さらに、レーザ加
工ではレーザ光の光軸と切断面とのなす角度が重要で一
般には法線方向に照射することが要求されるため、上記
のいずれの制御でもこの要求を満足できない欠点があっ
た。
本発明は自由曲面に対し、レーザ光を常に法線方向に入
光させるとともに集光位置を一定に保って一レーザ加工
が行えるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
光させるとともに集光位置を一定に保って一レーザ加工
が行えるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
集光レンズをもった加工ヘッドと、この集光レンズによ
る集束光の光軸の傾きと被加工面と集束レンズとの離間
距離とを間接的に検知する検知装置とをロボットアーム
に脱着可能にし、この検知装置をロボットアームに装着
した時点で検知装置の検知結果を二次元画像に表示して
集束光の光軸並びに被加工面までの離間距離をロボット
アームに教示し丸後、検知装置を外して加工ヘッドに切
り換えレーザ加工を行うように構成することＫより、安
定したレーザ加工を行うようにしたものである。
る集束光の光軸の傾きと被加工面と集束レンズとの離間
距離とを間接的に検知する検知装置とをロボットアーム
に脱着可能にし、この検知装置をロボットアームに装着
した時点で検知装置の検知結果を二次元画像に表示して
集束光の光軸並びに被加工面までの離間距離をロボット
アームに教示し丸後、検知装置を外して加工ヘッドに切
り換えレーザ加工を行うように構成することＫより、安
定したレーザ加工を行うようにしたものである。
以下、本発明を実施例を示す図面に基いて説明する。第
１図において、（１）はＺ軸方向に昇降動され、ロボッ
トアームの一要素をなすアーム取付体（２）の所定の先
端部に脱着自在に装着され２個の関節をもつロボットア
ーム状の加工ヘッドでクランク状の外観形状になってい
る。この加工ヘッド（１）は取付体（２）の先端部に同
軸に回転駆動されるように取着される取付体（３）と加
工部に対向さ゛せられるノズル（４）およびこのノズル
（４）と取付体（３）と継ぐ案内筒（５）を有し、これ
らは全て空洞体で互いに連通している。上記案内筒（５
）は軸受（５りを介し取付体（３）の軸線方向に直交す
る形状に接続し、案内筒（５）の軸線を中心にして回転
駆動されるようになっている。取付体（３）、案内筒（
５）には加工用のレーザ発振器（図示せず）から放出さ
れたレーザ光（Ｌ）をノズル（４）へ導くだめの反射鏡
（６ａ）および（７ａ）がそれぞれ４５度の角度で内設
されている。またノズル（４）には上記導かれたレーザ
光（Ｌｌ）を集光する集光レンズ（７）が内設されてい
る。なお（８）はノズル（４）内に補助ガスを供給する
供給管である。
１図において、（１）はＺ軸方向に昇降動され、ロボッ
トアームの一要素をなすアーム取付体（２）の所定の先
端部に脱着自在に装着され２個の関節をもつロボットア
ーム状の加工ヘッドでクランク状の外観形状になってい
る。この加工ヘッド（１）は取付体（２）の先端部に同
軸に回転駆動されるように取着される取付体（３）と加
工部に対向さ゛せられるノズル（４）およびこのノズル
（４）と取付体（３）と継ぐ案内筒（５）を有し、これ
らは全て空洞体で互いに連通している。上記案内筒（５
）は軸受（５りを介し取付体（３）の軸線方向に直交す
る形状に接続し、案内筒（５）の軸線を中心にして回転
駆動されるようになっている。取付体（３）、案内筒（
５）には加工用のレーザ発振器（図示せず）から放出さ
れたレーザ光（Ｌ）をノズル（４）へ導くだめの反射鏡
（６ａ）および（７ａ）がそれぞれ４５度の角度で内設
されている。またノズル（４）には上記導かれたレーザ
光（Ｌｌ）を集光する集光レンズ（７）が内設されてい
る。なお（８）はノズル（４）内に補助ガスを供給する
供給管である。
一方、第２図において、鵠は検知装置で、装着体（１１
）、支持体（１りおよび検知部（Ｌ３１の３個の要素で
構成されている。装着体αυは上記取付体と、また、支
持体睦は上記案内筒（４）とそれぞれ外観上同形状であ
るとともに同様の駆動を受ける機構になっているもので
、装着体α１部分が取伺体（３）と同様アーム取付体（
２）の先端部に脱着自在になりかつ回転駆動されるよう
に取着されるようになっている。さらに支持体（２）は
装着体（１１）に設けられた軸受（１２ａ）に嵌合し上
記案内筒（５）と同様に回転駆動するようになっている
。検知部０■ユ記の加工部を撮影する向きに設けられて
いるテレビジョンカメラ等の撮像装置（２）とこの撮像
装置ａａの周囲に等角度に設けられた４台のＨｅ−Ｎｅ
レーザ発振装置（１５）とこれらＨｅ −Ｎｅレーザ発
振装置（１５１から上記の加工部に向けて放出されるＨ
ｅ−Ｎｅレーザ光（Ｌ、）の光路上に各別に設けられ上
記レーザ光（Ｌ、）を１点に交差させるための４個のプ
リズムｕｅとを有している。上記撮像装置１４） 、
１ｉｅ−Ｎｅレーザ発振装置αωおよびプリズム（１６
）はいずれも支持体α２に固着された円筒体（１７）に
保持されている。上記において、撮像装置α→による撮
像を表示するため罠受像器ａｇＩが備えられている。こ
の受像５Ｈの表示部分（１１には撮像装置Ｉからの画像
信号とそ−れぞれ交差する基準線囚（この実施例では十
字線）とこの基準線（イ）の交点（Ｃ１）を中心とする
基準円（２１１が描かれている。なお、この基準円み）
と上記基準線＆Ｉとの交点（Ｃ２）に上記画像信号が合
致したときに集光レンズ（７）の焦点位置を示すように
なっている。なお、Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振装置は３台以
上であれば一般によい。
）、支持体（１りおよび検知部（Ｌ３１の３個の要素で
構成されている。装着体αυは上記取付体と、また、支
持体睦は上記案内筒（４）とそれぞれ外観上同形状であ
るとともに同様の駆動を受ける機構になっているもので
、装着体α１部分が取伺体（３）と同様アーム取付体（
２）の先端部に脱着自在になりかつ回転駆動されるよう
に取着されるようになっている。さらに支持体（２）は
装着体（１１）に設けられた軸受（１２ａ）に嵌合し上
記案内筒（５）と同様に回転駆動するようになっている
。検知部０■ユ記の加工部を撮影する向きに設けられて
いるテレビジョンカメラ等の撮像装置（２）とこの撮像
装置ａａの周囲に等角度に設けられた４台のＨｅ−Ｎｅ
レーザ発振装置（１５）とこれらＨｅ −Ｎｅレーザ発
振装置（１５１から上記の加工部に向けて放出されるＨ
ｅ−Ｎｅレーザ光（Ｌ、）の光路上に各別に設けられ上
記レーザ光（Ｌ、）を１点に交差させるための４個のプ
リズムｕｅとを有している。上記撮像装置１４） 、
１ｉｅ−Ｎｅレーザ発振装置αωおよびプリズム（１６
）はいずれも支持体α２に固着された円筒体（１７）に
保持されている。上記において、撮像装置α→による撮
像を表示するため罠受像器ａｇＩが備えられている。こ
の受像５Ｈの表示部分（１１には撮像装置Ｉからの画像
信号とそ−れぞれ交差する基準線囚（この実施例では十
字線）とこの基準線（イ）の交点（Ｃ１）を中心とする
基準円（２１１が描かれている。なお、この基準円み）
と上記基準線＆Ｉとの交点（Ｃ２）に上記画像信号が合
致したときに集光レンズ（７）の焦点位置を示すように
なっている。なお、Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振装置は３台以
上であれば一般によい。
次に上記の構成による作用について説明する。
先ずレーザ加工を行う前に、検知後ｆｉｌ（１１をアー
ム取付体（２）の先端部に装着し、被加工物（２２１の
自由曲面上に描かれている罫書き線い１に撮像装置α（
イ）を向け、これを撮影するとともに、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ発振装置（１５）からＨｅ−Ｎｅレーザ光（Ｌ、）を
放出させる。
ム取付体（２）の先端部に装着し、被加工物（２２１の
自由曲面上に描かれている罫書き線い１に撮像装置α（
イ）を向け、これを撮影するとともに、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ発振装置（１５）からＨｅ−Ｎｅレーザ光（Ｌ、）を
放出させる。
受像器Ｑ８の表示部分（１，１には第３図に示すように
罫書き線（支））と４本のＨｅ−Ｎｅレーザ光（Ｌ、）
による４個の照射スボッ） ＣＩ！４）が写し出される
。上記において、殆んど第３図に示すように照射スボツ
） １２４］が基準線（至）上で交点（Ｃりから偏位し
、基準円（２υに合致していない映像となる。ここで、
次のような調整および教示の操作が行われる。すなわち
、装着体θｌおよび支持体饅を個々に回動し、基準線（
２０に照射スポット（２）を合わせ、レーザ光（Ｌｔ）
の光軸が罫書き線（ハ）の描かれている面に対して法線
方向に入射するように調整し、さらにアーム取付体（２
）をＺ方向すなわち垂直方向に移動させ第４図に示すよ
うに基準線（２０と基準円（２℃の交点（Ｃｔ）上に合
致させることにより、レーザ光（Ｌｌ）の焦点距離を定
める。
罫書き線（支））と４本のＨｅ−Ｎｅレーザ光（Ｌ、）
による４個の照射スボッ） ＣＩ！４）が写し出される
。上記において、殆んど第３図に示すように照射スボツ
） １２４］が基準線（至）上で交点（Ｃりから偏位し
、基準円（２υに合致していない映像となる。ここで、
次のような調整および教示の操作が行われる。すなわち
、装着体θｌおよび支持体饅を個々に回動し、基準線（
２０に照射スポット（２）を合わせ、レーザ光（Ｌｔ）
の光軸が罫書き線（ハ）の描かれている面に対して法線
方向に入射するように調整し、さらにアーム取付体（２
）をＺ方向すなわち垂直方向に移動させ第４図に示すよ
うに基準線（２０と基準円（２℃の交点（Ｃｔ）上に合
致させることにより、レーザ光（Ｌｌ）の焦点距離を定
める。
上記の操作における交点（Ｃ２）にＨｅ−Ｎｅレーザ光
（Ｌ、）を合致した信号を図示せぬアーム取付体（２）
、装着体（１］）および支持体（１２を駆動するロボッ
ト本体専用の制御装置に記憶させる。上記の操作は罫書
き線（至）の全てにわたって行っても差し支えないが、
実際は予め組壕れたプログラムを補正する形で、罫書き
線（２３１におけるレーザ加工上不具合が予想されるポ
イント毎に行うようにしてもよい。
（Ｌ、）を合致した信号を図示せぬアーム取付体（２）
、装着体（１］）および支持体（１２を駆動するロボッ
ト本体専用の制御装置に記憶させる。上記の操作は罫書
き線（至）の全てにわたって行っても差し支えないが、
実際は予め組壕れたプログラムを補正する形で、罫書き
線（２３１におけるレーザ加工上不具合が予想されるポ
イント毎に行うようにしてもよい。
以上のような検知後＋１ｏｌ）および受像器（Ｉ樽を使
ったｖｔ４整およびロボット本体の制御装置への教示操
作の終了後、検知装置００）をアーム取付体（２）から
外し加工ヘッド（１）を装着する。そしてＹＡＧレーザ
光もしくは炭酸ガスレーザ光等の加工用のレーザ光（Ｌ
ｌ）を取付体（３）に導き、上記教示された制御装置か
らの指令でアーム取付体（２）のほか取付体（３）およ
び案内筒（５）を装着体Ｉ、支持体＠の教示に基ずく制
御により駆動することで、レーザ光（Ｌ、）を罫書き線
（支））に対し一定のスポットでしかも法線方向から照
射し加工することができる。
ったｖｔ４整およびロボット本体の制御装置への教示操
作の終了後、検知装置００）をアーム取付体（２）から
外し加工ヘッド（１）を装着する。そしてＹＡＧレーザ
光もしくは炭酸ガスレーザ光等の加工用のレーザ光（Ｌ
ｌ）を取付体（３）に導き、上記教示された制御装置か
らの指令でアーム取付体（２）のほか取付体（３）およ
び案内筒（５）を装着体Ｉ、支持体＠の教示に基ずく制
御により駆動することで、レーザ光（Ｌ、）を罫書き線
（支））に対し一定のスポットでしかも法線方向から照
射し加工することができる。
なお、」二記の実施例では加工ヘソド（１）と検知装置
叫とを脱着する構成として切り換えるようにしたが、ア
ーム取付体（２）の先端部に旋回ｒｊＪ能に取り付ける
構成にし回転によって切り換えるようにしてもよい。
叫とを脱着する構成として切り換えるようにしたが、ア
ーム取付体（２）の先端部に旋回ｒｊＪ能に取り付ける
構成にし回転によって切り換えるようにしてもよい。
自由曲面に対しレーザ光の光軸が法線方向となり、また
焦点位置も一定となって加工できるので、例えば切断加
工では切断幅が常に一定となり、また切り残しを生じる
ような不具合が解決された。
焦点位置も一定となって加工できるので、例えば切断加
工では切断幅が常に一定となり、また切り残しを生じる
ような不具合が解決された。
第１図は本発明の構成要素の一部を示す断面図。
第２図は同じく本発明の構成要素の一部を示す斜視図、
第３図および第４図は受像器での調整作用を示す図であ
る。 （１）・・・加工ヘッド （２）・・・アーム取付体部
・・・検知装置 （１ｊ・・・検 知 部Ｑ４）・・・
撮像装置 ０５１・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置叫・・・
プリズム Ｈ・・・受 像 器翰・・・基 準 線 （
２１）・・・基 準 円代理人 弁理士 則近憲佑 （
ほか１名）第１図 第 ２ 図 第 ３ｗｉ
第３図および第４図は受像器での調整作用を示す図であ
る。 （１）・・・加工ヘッド （２）・・・アーム取付体部
・・・検知装置 （１ｊ・・・検 知 部Ｑ４）・・・
撮像装置 ０５１・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置叫・・・
プリズム Ｈ・・・受 像 器翰・・・基 準 線 （
２１）・・・基 準 円代理人 弁理士 則近憲佑 （
ほか１名）第１図 第 ２ 図 第 ３ｗｉ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１アームを有しこのアームを所定のプログラムによ
って駆動操作するロボット本体と、上記アームの光端部
に切り換え自在に設けられ上記アームに追随して導かれ
たレーザ光を集束光にして出光させ上記アームの一部を
構成する加工ヘッドと２この加工ヘッドと同様に上記ア
ーム先端部に上記加工ヘッドと切り換え自在に設けられ
被加工面に対する上記集束光の光軸の傾きと上記集束光
の焦点位置とを間接的に検知する検知装置と、上記検知
装置の検知結果を二次元画像に表示するだめの受像器と
、上記受像器における表示結果に基き上記アームの駆動
方向を上記ロボットに教示する手段とを備え、上記教示
後に上記検：知装置から上記加工ヘッドに切り換えてレ
ーザ加工を行うようにしたことを特徴とするレーザ加工
装置。 （２）検知装置は等角度の位置で互いに交差する複数の
光ビームを形成する投光手段およびこれら光ビームの照
射スポットを写す撮像装置とで構成されることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置。 （３）投光手段は三基上のＨｅ −Ｎｅレーザ発振装置
からの光ビームになることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載のレーザ加工装置。 （４）受像装置はその受像面に撮像装置からの画像信号
と交差する基準線およびこの基準線の交点を中心とする
基準円とを表示することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のレーザ加工装置。 （５）投光手段は三基上の半導体レーザ発振装置からの
光ビームになることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載のレーザ加工装置。 （６）投光手段は三基上のＬＥＤチップとレンズとの組
合せからなる収れん光ビームになることを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58178146A JPS6072692A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58178146A JPS6072692A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6072692A true JPS6072692A (ja) | 1985-04-24 |
| JPH0239356B2 JPH0239356B2 (ja) | 1990-09-05 |
Family
ID=16043439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58178146A Granted JPS6072692A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6072692A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01122681A (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-15 | Amada Co Ltd | ３次元熱切断加工装置 |
| WO2003072297A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-04 | Retainagroup Limited | Apparatus for marking a vehicle using a laser beam |
| JP2005111534A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ加工機 |
| JP2008087012A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Tokyu Car Corp | レーザ照射装置 |
-
1983
- 1983-09-28 JP JP58178146A patent/JPS6072692A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01122681A (ja) * | 1987-11-06 | 1989-05-15 | Amada Co Ltd | ３次元熱切断加工装置 |
| WO2003072297A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-04 | Retainagroup Limited | Apparatus for marking a vehicle using a laser beam |
| US6815637B2 (en) | 2002-02-28 | 2004-11-09 | Retainagroup Limited | Apparatus for marking a vehicle |
| CN100384580C (zh) * | 2002-02-28 | 2008-04-30 | 雷泰纳格鲁普公司 | 利用激光束在车辆上制作标记的装置和方法 |
| JP2005111534A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レーザ加工機 |
| JP2008087012A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Tokyu Car Corp | レーザ照射装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0239356B2 (ja) | 1990-09-05 |
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