(57)【要約】  本開示のレーザ加工ヘッドは、第１のモータ（１４）が第１の平行板（１７）を回転させ、かつ、第２のモータ（２１）が第２の平行板（１９）を回転させることで、加工対象物におけるレーザ光の照射位置を制御する。第１の平行板を保持する第１のホルダ（１８）は、第１の回転角識別部を有し、第２の平行板を保持する第２のホルダ（７）は、第２の回転角識別部を有する。第１の回転角識別部は第１の平行板に対して相対的に位置決め可能な面を有し、第２の回転角識別部は第２の平行板に対して相対的に位置決め可能な面を有する。
2017043042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物におけるレーザ光の照射位置を制御するレーザ加工ヘッドであって、
入射された前記レーザ光をシフトする第１の平行板と、
前記第１の平行板を保持し、第１の回転角識別部を有する、第１のホルダと、
前記第１のホルダを第１の回転軸で回転させる第１のモータと、
前記第１の平行板でシフトしたレーザ光をシフトする第２の平行板と、
前記第２の平行板を保持し、第２の回転角識別部を有する第２のホルダと、
前記第２のホルダを第２の回転軸で回転させる第２のモータと、
を備え、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが同じ方向に延伸するように前記第１の平行板と前記第２の平行板が配置され、
前記第１のモータが前記第１の平行板を回転させ、かつ、前記第２のモータが前記第２の平行板を回転させることで、前記加工対象物における前記レーザ光の照射位置を制御し、
前記第１の回転角識別部は前記第１の平行板に対して相対的に位置決め可能な面を有し、
前記第２の回転角識別部は前記第２の平行板に対して相対的に位置決め可能な面を有する、レーザ加工ヘッド。
【請求項２】
前記レーザ加工ヘッドの外壁に原点調整用穴を有し、
前記原点調整用穴に原点調整治具を差し込むことで、前記第１のホルダの回転角識別部の位置決め可能な面と前記第２のホルダの回転角識別部の位置決め可能な面とを同時に位置合わせができる請求項１記載のレーザ加工ヘッド。
【請求項３】
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが同一線上に配置される請求項１記載のレーザ加工ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載のレーザ加工ヘッドが、前記レーザ加工ヘッドの外壁に原点調整用穴を有し、
前記原点調整用穴に原点調整治具を差し込むことで、前記第１のホルダの回転角識別部の位置決め可能な面と前記第２のホルダの回転角識別部の位置決め可能面とを、同時に位置合わせができるレーザ加工ヘッドの原点校正方法であって、
前記レーザ加工ヘッドの前記外壁から前記原点調整治具を差し込み、
前記第１平行板の原点と前記第２平行板の原点とを同時に校正するレーザ加工ヘッドの原点校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、加工点から離れた位置からレーザ光を照射して溶接などの加工を行うリモートレーザ加工に使用可能なレーザ加工ヘッドおよびその原点校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、長焦点距離の出射光学系を用いることが可能となり、加工点から離れた位置からレーザ光を照射して溶接などの加工を行うリモートレーザ加工と呼ばれる加工法が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特許第５１７８３１５号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示のレーザ加工ヘッドは、加工対象物におけるレーザ光の照射位置を制御するレーザ加工ヘッドであって、入射された前記レーザ光をシフトする第１の平行板と、前記第１の平行板を保持し、第１の回転角識別部を有する、第１のホルダと、前記第１のホルダを第１の回転軸で回転させる第１のモータと、前記第１の平行板でシフトしたレーザ光をシフトする第２の平行板と、前記第２の平行板を保持し、第２の回転角識別部を有する第２のホルダと、前記第２のホルダを第２の回転軸で回転させる第２のモータと、を有し、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とが同じ方向に延伸するように前記第１の平行板と前記第２の平行板が配置され、前記第１のモータが前記第１の平行板を回転させ、かつ、前記第２のモータが前記第２の平行板を回転させることで、前記加工対象物における前記レーザ光の照射位置を制御し、前記第１の回転角識別部は前記第１の平行板に対して相対的に位置決め可能な面を有し、前記第２の回転角識別部は前記第２の平行板に対して相対的に位置決め可能な面を有する。
【０００５】
また、本開示のレーザ加工ヘッドの原点校正方法は、上記レーザ加工ヘッドが、前記レーザ加工ヘッドの外壁に原点調整用穴を有し、前記原点調整用穴に原点調整治具を差し込むことで、前記第１のホルダの回転角識別部の位置決め可能な面と前記第２のホルダの回転角識別部の位置決め可能面とを、同時に位置合わせできるレーザ加工ヘッドの原点校正方法であって、前記レーザ加工ヘッドの前記外壁から前記原点調整治具を差し込み、前記第１平行板の原点と前記第２平行板の原点とを同時に校正する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施の形態におけるレーザ加工システムの概略構成を示す図
【図２】実施の形態におけるレーザ加工ヘッドの概略構成を示す図
【図３】実施の形態におけるレーザ光の照射位置を説明するための図
【図４】実施の形態における円状のレーザ光の照射状態を示す図
【図５】実施の形態における螺旋状のレーザ光の照射状態を示す図
【図６Ａ】実施の形態におけるホルダの回転角識別部の一例を示す図
【図６Ｂ】実施の形態におけるホルダの回転角識別部の一例を示す図
【図６Ｃ】実施の形態におけるホルダの回転角識別部の一例を示す図
【図６Ｄ】実施の形態におけるホルダの回転角識別部の一例を示す図
【図７】実施の形態におけるボディケースの原点調整穴を示す図
【図８】実施の形態における原点調整治具をセットした状態を示す図
【図９】実施の形態における原点調整治具で原点を校正する説明図
【図１０】従来のレーザ照射位置の原点を構成する説明図
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施の形態の説明に先立ち、従来の光学加工ヘッドの原点校正方法の問題点を簡単に説明する。
【０００８】
レーザ加工ヘッド等の光学加工ヘッドはレンズやミラーなどの光学素子を操作して光の照射位置を決める。従って、光学素子の位置が少しずれると光の照射位置が大きくずれることがあるので、光学素子の位置の正確さは加工品質に大きい影響がある。
【０００９】
光学加工ヘッドの駆動はサーボモータを使用することが多く、サーボモータの回転の原点位置に対するデータは電池を使って保存している。たとえば電池、または電池とモータを繋ぐハーネス、またはモータ自身に不具合が出た場合、光学素子の位置を校正する必要がある。
【００１０】
以下、図１０を用いて従来の原点校正方法を説明する。従来の原点校正方法では、検出用レーザ光を読み取るセンサー１１０Ａを用意し、予め、光学素子１０５がある特定の位置における検出用レーザ光Ｌ２がセンサー１１０Ａに照射する強度を記録しておく。原点校正時は光学素子１０５を上記特定の位置に移動させ、その時の検出用レーザ光Ｌ２の照射強度と前回の照射強度を比較すれば光学素子１０５がずれているかどうかがわかる。光学素子１０５がずれているとわかった場合は、照射した検出用レーザ光Ｌ２の強度を読み取り、特定のアルゴリズムで光学素子１０５の変位量を逆計算して光学素子１０５の位置偏差を補正する（特許文献１参照）。
【００１１】
しかしながら、上述した従来の光学加工ヘッドの原点校正方法では、レーザ加工ヘッド等の光学加工ヘッドはレンズまたはミラーなどの光学素子１０５を操作して光の照射位置を決める。光学素子１０５の位置が少しずれると検出用レーザ光Ｌ２の照射位置が大きくずれることがあるので、光学素子１０５の位置の正確さは加工品質に大きく影響する。
【００１２】
（実施の形態）
以下、本開示の実施の形態について、先ず、基本的な考え方について説明し、次に、図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
本実施の形態のレーザ加工ヘッド４１は、ノズル先端部に集光するレーザ光ＬＢの集光位置をシフトさせるレーザ光ＬＢのシフト機能を有し、レーザ光ＬＢの光路上に配置されている。
【００１４】
具体的には、図１または図２に示すように、レーザ加工ヘッド４１は第１の平行板１７を有する。レーザ光ＬＢは第１の平行板１７に入光される。第１の平行板１７は、加工対象物４６に照射するレーザ光ＬＢの通過方向である光軸方向ＬＤに平行な第１の回転軸ａ１に対して所定の傾斜角度を維持しながら、第１の回転軸ａ１を中心として回転する。
【００１５】
さらに、レーザ加工ヘッド４１は、第２の平行板１９を有する。レーザ光ＬＢは第２の平行板１９に入光される。第２の平行板１９は、加工対象物４６に照射するレーザ光ＬＢの通過方向である光軸方向ＬＤに平行な第２の回転軸ａ２に対して第１の平行板１７と同じ傾斜角度を維持しながら第２の回転軸ａ２を中心に回転する。
【００１６】
レーザ加工ヘッド４１は、更に２つのモータ（第１のサーボモータ１４および第２のサーボモータ２１）を有する。第１のサーボモータ１４は第１の平行板１７を回転させ、第２のサーボモータ２１は第２の平行板１９を回転させる。第１のサーボモータ１４および第２のサーボモータ２１により第１の平行板１７および第２の平行板１９は、それぞれ独立して回転する。
【００１７】
レーザ光ＬＢは、第１の平行板１７の厚みと、第２の平行板１９の厚みと、レーザ光ＬＢの光軸方向ＬＤに対する傾斜角度で決まる量だけ平行シフトする。そして、第１の平行板１７および第２の平行板１９を回転させると、二次元照射平面状でレーザ光ＬＢは様々な軌跡を描く。
【００１８】
以下、図１から図９を用いて、本実施の形態のレーザ加工システムとレーザ加工ヘッドについて説明する。
【００１９】
図１は、レーザ加工システムの概略構成を示す図である。図２は、レーザ加工ヘッドの概略構成を示す図である。図３は、レーザ光の照射位置を説明するための図である。図４は、円状のレーザ光の照射状態を示す図である。図５は、螺旋状のレーザ光の照射状態を示す図である。図６Ａ〜図６Ｄは、ホルダに形成される回転角識別部の説明図である。図７は、ボディケースの原点調整穴を示す図である。図８は、調整治具をセットして原点を調整する外観図である。図９は、図８の断面図と拡大図である。
【００２０】
まず、図１を用いて、レーザ加工システムについて説明する。図１において、本開示のレーザ加工システムは、レーザ加工ヘッド４１と、マニピュレータ４２と、ロボット制御装置４３と、レーザ発振器４４を有する。
【００２１】
マニピュレータ４２の先端には、レーザ加工ヘッド４１が取り付けられており、マニピュレータ４２がレーザ加工ヘッド４１を移動させる。ロボット制御装置４３は、マニピュレータ４２の動作と、レーザ加工ヘッド４１の動作とを制御する。レーザ発振器４４はレーザ光ＬＢを出力する。レーザ発振器４４から出力されたレーザ光ＬＢは、光ファイバー４５によりレーザ加工ヘッド４１まで導光される。本開示のレーザ加工システムは、レーザ加工ヘッド４１から出力されるレーザ光ＬＢを加工対象物４６に照射することで、加工対象物４６の加工を行う。なお、ロボット制御装置４３は、レーザ発振器４４の出力も制御する。
【００２２】
次に、図２を用いて、レーザ加工ヘッド４１の詳細について説明する。レーザ加工ヘッド４１は、コネクタ１２を有している。レーザ加工ヘッド４１はコネクタ１２により光ファイバー４５（図１参照）と接続されている。
【００２３】
レーザ加工ヘッド４１は、コリメーションレンズ４と、フォーカスレンズ５とを有している。光ファイバー４５から出力されるレーザ光ＬＢは、一定の広がりを持つ。そして、レーザ光ＬＢはコリメーションレンズ４で平行光に補正される。平行光に補正されたレーザ光ＬＢは、フォーカスレンズ５によって加工点に集光される。
【００２４】
レーザ加工ヘッド４１は、コリメーションレンズ４およびフォーカスレンズ５を固定するレンズホルダ３と、レンズホルダ３を保持するレンズボディ１とを有する。コリメーションレンズ４およびフォーカスレンズ５は、レンズホルダ３に固定されている。
【００２５】
レーザ加工ヘッド４１は、第１のサーボモータ１４と、第１のタイミングベルト１５と、第１のプーリー１６と、第１の平行板１７と、第１のホルダ１８とを有する。そして、第１のサーボモータ１４と、第１のタイミングベルト１５と、第１のプーリー１６と、第１の平行板１７と、第１のホルダ１８とにより第１の光学ユニットが構成されてる。第１の平行板１７は、両端がベアリングで保持された円筒状の第１のホルダ１８内に固定されている。
【００２６】
なお、第１の平行板１７と第１のホルダ１８との間に平行ピン（図示せず）を設け、第１の平行板１７と第１のホルダ１８との相対的な位置関係を一定にしている。第１のホルダ１８の外周面には第１のプーリー１６および第１のタイミングベルト１５が設けられている。第１のサーボモータ１４は、第１のプーリー１６および第１のタイミングベルト１５を介し、第１のホルダ１８に固定されている第１の平行板１７を回転させる。
【００２７】
レーザ加工ヘッド４１は、その他に、シールドホルダ８、レバー９、ノズル保持部１０、内側ノズル１１、コネクタ１２、第１の部材２３、第２の部材２４、第１の保護ガラス２５、第２の保護ガラス２６を有する。
【００２８】
具体的には、レーザ加工ヘッド４１から出力されるレーザ光ＬＢの光軸方向ＬＤと同じ方向に延伸する第１の回転軸ａ１を中心に、第１の平行板１７は回転する。第１のサーボモータ１４は、例えば、５０Ｗのシリアルエンコーダ付きブラシレスＤＣサーボモータ（ＡＣサーボモータ）である。本実施の形態においては、第１のサーボモータ１４は、マニピュレータ４２に採用しているサーボモータ（図示せず）と同種で、出力容量が異なる。
【００２９】
レーザ加工ヘッド４１は、第２のサーボモータ２１と、第２のタイミングベルト２２と、第２のプーリー２０と、第２の平行板１９と、第２のホルダ７とを有する。そして、第２のサーボモータ２１と、第２のタイミングベルト２２と、第２のプーリー２０と、第２の平行板１９と、第２のホルダ７とにより第２の光学ユニットが構成されている。第２の平行板１９は、両端をベアリングで保持された円筒状の第２のホルダ７内に固定されている。
【００３０】
なお、第２の平行板１９と第２のホルダ７との間に平行ピン（図示せず）を設け、第２の平行板１９と第２のホルダ７との相対的な位置関係を一定にする。第２のホルダ７の外周面には第２のプーリー２０および第２のタイミングベルト２２が設けられている。第２のサーボモータ２１は、第２のプーリー２０および第２のタイミングベルト２２を介して、第２のホルダ７に固定されている第２の平行板１９を回転させる。
【００３１】
具体的には、レーザ加工ヘッド４１から出力されるレーザ光ＬＢの光軸方向ＬＤと同じ方向に延伸する第２の回転軸ａ２を中心に、第２の平行板１９は回転する。
【００３２】
以上の説明の通り、第１の光学ユニットと第２の光学ユニットとは、同一構成であり、個々の部品はすべて同一である。このような構成により、２つの光学ユニット（第１の光学ユニットと第２の光学ユニット）の応答バランスが同じになり、制御し易いという利点がある。そして、第１の光学ユニットの第１の回転軸ａ１と第２の光学ユニットの第２の回転軸ａ２とが同じ方向に延伸している。さらに、ボディケース６の中心に対して第１の光学ユニットと第２の光学ユニットとが対称の位置になるように配置されている。言い換えれば、第１の光学ユニットと第２の光学ユニットとは、第１の回転軸ａ１に鉛直な面を基準にして対称となるように配置されている。たとえば、図２では、第１の光学ユニットと第２の光学ユニットとは、上下に対称に配置されている。
【００３３】
なお、図２に示す配置の場合、第１のサーボモータ１４と第２のサーボモータ２１とが同じ方向に回転した場合、第１の平行板１７の回転方向と第２の平行板１９の回転方向とは逆になる。そのため、第１の平行板１７を駆動する第１のサーボモータ１４の回転方向を第２のサーボモータ２１の回転方向と逆になるように制御している。
【００３４】
なお、レーザ加工ヘッド４１の小型化と、レーザ加工ヘッド４１のレーザ照射範囲を広くする点から、第１の光学ユニットおよび第２の光学ユニットにおいては、第１の回転軸ａ１と第２の回転軸ａ２とが同じ方向に延伸させるだけではなく、同一線上に配置されることが望ましい。
【００３５】
フォーカスレンズ５を通過したレーザ光ＬＢは、第１の平行板１７を通過する際に２度屈折する。レーザ光ＬＢは、第１の平行板１７の板厚と、第１の回転軸ａ１に対する第１の平行板１７の傾斜角度と、第１の平行板１７の屈折率とによって定まる量だけ平行にシフトする。本実施の形態の第１の平行板１７および第２の平行板１９のそれぞれは、合成石英製であって、板厚ｔは１３ｍｍ、第１の回転軸（または、第２の回転軸）に対する傾斜角は４５度、屈折率は１．４４９６３である。従って、第１の平行板１７を通過したレーザ光ＬＢは、４．１ｍｍシフトする。その後、レーザ光は、第２の平行板１９を通過する際にも同様に４．１ｍｍシフトする。従って、本実施の形態の構成におけるレーザ光ＬＢの動作範囲は、直径が１６．４ｍｍの円内となる。
【００３６】
第１の平行板１７および第２の平行板１９を通過したレーザ光の照射位置は、図３に示すように、大きさが固定され、向きが自由に変えられる２つのベクトルによって表すことができる。従って、加工対象物４６にレーザ光が投射される位置は、以下の公式で表すことができる。
【００３７】
Ｘ＝ＬＣＯＳθ１＋ＬＣＯＳθ２
Ｙ＝ＬＳＩＮθ１＋ＬＳＩＮθ２
Ｌ：１枚の平行板を通過する時のシフト量
θ１：第１の平行板１７の回転角度
θ２：第２の平行板１９の回転角度。
【００３８】
第１の平行板１７の回転角度θ１と第２の平行板１９の回転角度θ２とは、それぞれ独立した別のサーボモータで制御されている。従って、レーザ光ＬＢの移動可能範囲の中であれば、レーザ光ＬＢによりあらゆる図形を描くことができる。特に、円などの図形を描くときは、１つのサーボモータのみを回転させる、または、２つのサーボモータを、回転の反転動作をさせることなく、同一方向に同一速度で回転させ続けることによりスムーズに描くことができる。
【００３９】
実際の運用では、リモート溶接でよく使用される溶接パターンとして、図４に示す円や、図５に示す螺旋など、全部のパターンについて、モータを反転動作させることなく描くことができる。すなわち、第１の回転軸ａ１と第２の回転軸ａ２を同一方向に回転することで、第１の回転軸ａ１および第２の回転軸ａ２の反転動作なしに、加工対象物４６（図１参照）に対して円弧状や円状や螺旋状にレーザ光ＬＢを照射することができる。
【００４０】
なお、第１の回転軸ａ１と第２の回転軸ａ２との回転角度の位相差により、レーザ光ＬＢを照射可能な範囲の半径が決まる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態のレーザ加工ヘッド４１は、レーザ光ＬＢが透過可能なガラス等からなる第１の平行板１７および第２の平行板１９を通過するときにシフトする特性を利用し、レーザ加工ヘッド４１の内部に、レーザ光ＬＢの光軸方向ＬＤに２枚連ねるように第１の平行板１７および第２の平行板１９を設置する。第１の平行板１７および第２の平行板１９の回転は、それぞれ別のサーボモータ（第１のサーボモータ１４または第２のサーボモータ２１）で独立して制御され、レーザ光ＬＢのシフト方向およびシフト量をコントロールする。このように、第１の平行板１７および第２の平行板１９の回転角度の精度はレーザ光ＬＢのシフト方向およびシフト量に大きな影響がある。したがって、レーザ加工にも大きな影響があることが自明である。
【００４２】
たとえば、モータ（第１のサーボモータ１４または第２のサーボモータ２１）の原点位置等の角度データの保存に使う電池、またはモータ（第１のサーボモータ１４または第２のサーボモータ２１）と電池を繋ぐハーネス、またはモータ（第１のサーボモータ１４または第２のサーボモータ２１）自体に不具合があったら、第１の平行板１７または第２の平行板１９の回転角度に誤差が生じる。そこで、この誤差を校正しないといけない。
【００４３】
以下は本開示で提案する第１の平行板１７および第２の平行板１９の回転角度の調整方法の一例を説明する。
【００４４】
本開示は、第１の平行板１７および第２の平行板１９を互いに回転させることでレーザ光ＬＢの照射位置制御するレーザ加工ヘッド４１に関する。第１の平行板１７を有する第１のホルダ１８に、第１の平行板１７の回転角度を識別できるように第１のホルダ１８に回転角識別部を設ける。
【００４５】
回転角識別部は、回転軸から見て、第１の平行板１７の原点と一定の角度（第１のホルダ１８の外周における一定距離）をおいて設けるから、回転角識別部の位置を特定したら、第１のホルダ１８に格納される第１の平行板１７の原点の位置も特定できる。なお、第１の平行板１７の原点とは、第１のホルダ１８に傾斜して設けられる第１の平行板１７の傾斜方向を示し、第１のホルダ１８の外周に存在する。また、第１の平行板１７の原点と回転角識別部とは、一致していても構わない。
【００４６】
なお、回転角識別部の構成の詳細については図６Ａ〜図６Ｄを参照しながら後述する。
【００４７】
第１のホルダ１８と同様に、第２の平行板１９を有する第２のホルダ７に、第２の平行板１９の回転角度を識別できるように回転角識別部を設ける。回転角識別部は、回転軸から見て、第２の平行板１９の原点と一定の角度（第２のホルダ７の外周における一定の距離）をおいて設けるから、回転角識別部を特定したら、第２のホルダ７に格納される第２の平行板１９の原点の位置も特定できる。なお、第２の平行板１９の原点とは、第２のホルダ７に傾斜して設けられる第２の平行板１９の傾斜方向を示し、第２のホルダ７の外周に存在する。また、第２の平行板１９の原点と回転角識別部とは、一致していても構わない。
【００４８】
第１のホルダ１８と第２のホルダ７にそれぞれ設けられた回転角識別部を独立して（または、互いに調整し）、相対的に位置調整することで第１の平行板１７および第２の平行板１９のそれぞれの相対的な原点位置の校正を容易に行うことが可能である。
【００４９】
第１のホルダ１８と第２のホルダ７の回転角識別部の形状は、互いに異なっても構わないが、同じであることが好ましい。
【００５０】
[回転角識別部の構成]
次に、図６Ａ〜図６Ｄを参照しながら、第１のホルダ１８または第２のホルダ７における角度を識別する回転角識別部について説明する。
【００５１】
回転角識別部は原点調整治具５５（図８、図９参照）との接触で位置決めするので、原点調整治具５５と適合可能に接触する面（接触面）を持つことが特徴である。図６Ａに示す回転角識別部５０では切欠き部分が接触面を有し、図６Ｂおよび図６Ｃに示す回転角識別部５１または５２は穴が接触面を有し、図６Ｄ示す回転角識別部５３は突起が接触面を有する。
【００５２】
ここで、図６Ａに示す回転角識別部５０の形状は、丸状、または角状（三角、四角、多角形等）の切欠きであり、図６Ｂに示す回転角識別部５１の形状は、角状の穴であり、図６Ｃに示す回転角識別部５２の形状は、丸状の穴であり、図６Ｄに示す回転角識別部５３の形状は、角状の突起である。なお、図６Ｄの回転角識別部５３の形状は、丸状の突起であっても良い。
【００５３】
[レーザ加工ヘッドの構成]
次に、図７、８を参照しながら本実施の形態のレーザ加工ヘッド４１の構成について説明する。
【００５４】
図７および図８は、レーザ加工ヘッド４１の外観を示す。レーザ加工ヘッド４１の内部に収納されている第１のホルダ１８（図６Ａ〜図６Ｄ参照）と第２のホルダ７（図６Ａ〜図６Ｄ参照）の回転角識別部５０〜５３を外部から治具などで調整できるようにボディケース６に原点調整用穴５４が設けられている。原点調整用穴５４の位置はボディケース６のどこでも構わないが、ボディケース６の中央部分に設けたほうが好ましい。原点調整用穴５４に適合させて使用する原点調整治具５５（図８参照）の相対位置を決めるために、原点調整用穴５４と原点調整治具５５の径は、たとえば同形状、同サイズとする。原点調整用穴５４と原点調整治具５５の径は、原点調整用穴５４に原点調整治具５５が抜き差し可能で、原点調整用穴５４と原点調整治具５５が嵌合するようなサイズとする。また、原点調整用穴５４は複数個あっても構わない。
【００５５】
たとえば、原点を調整するときにまずは第１のホルダ１８と第２のホルダ７に設けられた回転角識別部５０とボディケース６の原点調整用穴５４の位置とが一致するように、第１のホルダ１８と第２のホルダ７を手動等により調整し、次に図８に示すように、レーザ加工ヘッド４１の外壁であるボディケース６の原点調整用穴５４から原点調整治具５５を差し込む。
【００５６】
図９は原点調整治具５５をボディケース６に差し込んだ状態の断面図と拡大図である。図９に示すように、第１のホルダ１８の回転角識別部５０の切欠き部分の面と第２のホルダ７の回転角識別部５０の切欠き部分の面が同時に、原点調整治具５５の先端側のテーパー部分により押し当てられて位置決めされている。
【００５７】
それと同時に原点調整治具５５もボディケース６に対して位置決めされている。
【００５８】
なお、第１のホルダ１８は図６Ａに示すように下方に回転角識別部５０の切欠き部分が形成されているが、図９に示す第２のホルダ７については、図６Ａの形状とは異なり、第２のホルダ７の上方に回転角識別部５０の切欠き部が形成されている。図９では、第１のホルダ１８の回転角識別部５０の切欠き部分と第２のホルダ７の回転角識別部５０の切欠き部分とが対応しており、１つの原点調整治具５５で、第１のホルダ１８と第２のホルダ７とを同時に位置決めすることができる。
【００５９】
このように原点調整治具５５が差し込まれて第１のホルダ１８の回転角識別部の面と第２のホルダ７の回転角識別部の面とを同時に位置合わせ調整可能な原点調整用穴５４をレーザ加工ヘッド４１の外壁であるボディケース６に備え、レーザ加工ヘッド４１の外壁から原点調整治具５５を差し込み、第１の平行板１７と第２の平行板１９との原点を同時に校正する。
【００６０】
したがって、回転角識別部５０の位置がボディケース６に対して位置決めされ、第１の平行板１７および第２の平行板１９の原点の校正が出来、レーザ光を照射するレーザ加工ヘッド４１の原点校正を容易に行うことができる。
【００６１】
（まとめ）
本開示のレーザ加工ヘッド４１は、図１または図２に示すように、加工対象物４６におけるレーザ光ＬＢの照射位置を制御する。そして、レーザ加工ヘッド４１は、入射されたレーザ光ＬＢをシフトする第１の平行板１７と、第１の平行板１７を保持し、第１の回転角識別部（例えば回転角識別部５０など）を有する第１のホルダ１８と、第１のホルダ１８を第１の回転軸ａ１で回転させる第１のサーボモータ１４と、第１の平行板１７でシフトしたレーザ光ＬＢをシフトする第２の平行板１９と、第２の平行板１９を保持し、第２の回転角識別部（例えば回転角識別部５０など）を有する第２のホルダ７と、第２のホルダ７を第２の回転軸ａ２で回転させる第２のサーボモータ２１と、を有する。そして、第１の回転軸ａ１と第２の回転軸ａ２とが同じ方向に延伸するように第１の平行板１７と第２の平行板１９が配置されている。レーザ加工ヘッド４１においては、第１のサーボモータ１４が第１の平行板１７を回転させ、かつ、第２のサーボモータ２１が第２の平行板１９を回転させることで、加工対象物４６におけるＬＢレーザ光の照射位置を制御している。また、第１の回転角識別部（回転角識別部５０など）は第１の平行板１７に対して相対的に位置決め可能な面を有し、第２の回転角識別部は第２の平行板１９に対して相対的に位置決め可能な面を有する。
【００６２】
さらに、本開示のレーザ加工ヘッド４１は、図８などに示すように、レーザ加工ヘッド４１の外壁に原点調整用穴５４を有する。そして、原点調整用穴５４に原点調整治具５５を差し込むことで、第１のホルダ１８の回転角識別部（回転角識別部５０など）の位置決め可能な面と第２のホルダ７の回転角識別部（回転角識別部５０など）の位置決め可能な面とを同時に位置合わせができる。
【００６３】
また、本開示のレーザ加工ヘッド４１の原点校正方法は、レーザ加工ヘッド４１の外壁から原点調整治具５５を差し込み、第１の平行板１７の原点と第２の平行板１９の原点とを同時に校正する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本開示は、第１の平行板および第２の平行板を互いに回転させることでレーザ光の照射位置を制御するレーザ加工ヘッドである。第１の平行板を有する第１ホルダと第２の平行板を有する第２のホルダのそれぞれに、回転角識別部を設ける。【００６５】
この構成により、第１平行板と第２平行板の原点を相対的に校正することが出来、レーザ加工ヘッドの原点校正を容易に行うことができる。よって、加工点から離れた位置からレーザ光を照射して溶接などの加工を行うリモートレーザ加工に使用可能なレーザ加工ヘッドおよびその原点校正方法として産業上有用である。
【符号の説明】
【００６６】
１  レンズボディ
３  レンズホルダ
４  コリメーションレンズ
５  フォーカスレンズ
６  ボディケース
７  第２のホルダ
８  シールドホルダ
９  レバー
１０  ノズル保持部
１１  内側ノズル
１２  コネクタ
１４  第１のサーボモータ
１５  第１のタイミングベルト
１６  第１のプーリー
１７  第１の平行板
１８  第１のホルダ
１９  第２の平行板
２０  第２のプーリー
２１  第２のサーボモータ
２２  第２のタイミングベルト
２３  第１の部材
２４  第２の部材
２５  第１の保護ガラス
２６  第２の保護ガラス
４１  レーザ加工ヘッド
４２  マニピュレータ
４３  ロボット制御装置
４４  レーザ発振器
４５  光ファイバー
４６  加工対象物
５０，５１，５２，５３  回転角識別部
５４  原点調整用穴
５５  原点調整治具
ａ１，ａ２  回転軸
ｔ  板厚
Ｌ２  検出用レーザ光
ＬＢ  レーザ光
ＬＤ  光軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2017043042.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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