(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を集光してワークへ照射するための集光レンズを備えたレーザ加工ヘッドであって、前記光ファイバーの出射端と前記集光レンズとの間に、屈折ユニット格納部を備え、当該屈折ユニット格納部内に回動自在に備えた回動アームの先端側に、レーザ光を透過自在な傾斜ガラスを備えたガラスホルダを回転自在に備えると共に、当該ガラスホルダを、前記レーザ光の光路に対して出入自在に備え、前記回動アームを支持した回動支持軸の軸心と前記ガラスホルダを回転するための駆動回転体の軸心とを同軸上に備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、レーザ光の光路に対して前記ガラスホルダが進入したときに前記回動アームを当接位置決めするための第１の当接位置決め部材と、前記光路から前記ガラスホルダが退出したときに前記回動アームを当接位置決めするための第２の当接位置決め部材とを前記屈折ユニット格納部内に備えていることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ切断加工及びレーザ溶接を行うことのできるレーザ加工ヘッドに係り、さらに詳細には、レーザ溶接を行うときのレーザビームのビーム幅を拡大するために、レーザ光の光軸を屈折偏心させるための傾斜ガラスを回転自在に備えたレーザ加工ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ切断加工を行うことのできるレーザ加工ヘッドを用いてレーザ溶接を行う場合、ワークへ照射するレーザ光のビーム幅を拡大するために、レーザ光の光軸を屈折偏心させるための傾斜ガラスを回転自在に備え、この傾斜ガラスを回転することが行われている（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】特開２００２−１３７０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載のレーザ加工ヘッドは、図３に示す構成である。すなわち、レーザ加工ヘッド１は産業用ロボット（図示省略）におけるロボットアーム３の先端部に適宜構成のブラケット５を介して取付けてある。前記レーザ加工ヘッド１は、前記ブラケット５に取付けた筒状の加工ヘッド本体７を備えており、この加工ヘッド本体７の上部には、レーザ発振器（図示省略）に一端側を接続した光ファイバー９の他端側を保持した光ファイバーホルダ１１が装着してある。
【０００５】
そして、前記加工ヘッド本体７には、前記光ファイバー７の他端側（出射端）から出射されたレーザ光ＬＢを平行光線化するためのコリメートレンズ１３が備えられている。このコリメートレンズ１３の下方位置には、レーザ光ＬＢを集光してワークＷへ照射する集光レンズ１５が備えられていると共に、アシストガスをワークのレーザ加工位置へ噴出するレーザノズル１７が備えられている。
【０００６】
前記光ファイバー９の出射端と前記コリメートレンズ１３との間には、レーザ光ＬＢの光軸ＬＡに対して傾斜した傾斜ガラス１９を備えた筒状のガラスホルダ２１がギアホルダケース２３内に回転自在に、かつ前記ギアホルダケース２３に形成した円弧状の長穴２３Ｈ（図４参照）内に往復動自在に備えられている。前記傾斜ガラス１９は、レーザ光ＬＢの光軸ＬＡを屈折し偏心させる作用をなすものである。したがって前記ガラスホルダ２１を回転することにより、レーザ光ＬＢの光軸（光路）ＬＡを偏心回転することができ、レーザ溶接を行うときのビーム幅を拡大することができるものである。
【０００７】
前記ガラスホルダ２１を回転するために、ガラスホルダ２１の外周面にはギア２１Ｇが備えられており、このギア２１Ｇには、前記ギアホルダケース２３に装着したモータ２５によって回転される駆動ギア２７が噛合してある。すなわち、ガラスホルダ２１とモータ２５は常に連動連結してある。そして、前記ガラスホルダ２１は、前記長穴２３Ｈ（図４参照）内において往復動することにより、レーザ光ＬＢの光路すなわち光軸ＬＡに対して出入自在に備えられている。
【０００８】
前記長穴２３Ｈ内において前記ガラスホルダ２１を往復動するために、前記ギアホルダケース２３には、前記ギア２１Ｇに噛合離脱自在な円弧状の揺動ギア２９の中央部が、ヒンジピン３１を介して揺動自在に支持されている。そして、前記揺動ギア２９を揺動するために、前記ギアホルダケース２３には流体圧シリンダなどのごとき往復動アクチュエータ３３が装着してあり、この往復動アクチュエータ３３に往復動自在に備えたピストンロッドのごとき往復作動杵３３Ｒの先端部がピンを介して枢支連結してある。すなわち、前記ガラスホルダ２１がレーザ光の光路中に位置する状態のとき（図４（Ａ）に示すように、長穴２３Ｈの一端側に位置決めされた状態のとき）、前記ギア２１Ｇから前記揺動ギア２９の自由端側を離脱可能に構成してある。
【０００９】
前記構成において、前記揺動ギア２９と前記ガラスホルダ２１のギア２１Ｇとが噛合した状態にあるときに、前記モータ２５によって駆動ギア２７を正回転、逆回転することにより、前記ガラスホルダ２１は前記揺動ギア２９に沿って前記長穴２３Ｈ内を往復動することになる。したがって、前記ガラスホルダ２１は、図４（Ａ）に示すように、レーザビームＬＢの光路内に、又は図４（Ｃ）に示すように、レーザビームＬＢの光路外に移動し位置決めすることができる。
【００１０】
そして、ガラスホルダ２１がレーザビームＬＢの光路内に位置決めされた状態にあるときに、前記往復動用アクチュエータ３３を作動して、ガラスホルダ２１のギア２１Ｇから揺動ギア２９の噛合を離脱し、その後に駆動ギア２７を回転することにより、前記ガラスホルダ２１を、レーザ光ＬＢの光路内において回転することができるものである。したがって、レーザ光ＬＢの光軸ＬＡを屈折偏心した状態で回転することができ、レーザ光ＬＢのビーム幅を拡大することができるものである。
【００１１】
既に理解されるように、従来の構成においては、揺動ギア２９を揺動してガラスホルダ２１のギア２１Ｇに対して噛合離脱を行うものであるから、構成が比較的複雑であると共に、前記ギア２１Ｇに対して揺動ギア２９を噛合するときに、ときとして、ギアの山と山とが当接して噛合の円滑性が欠けることがあるなど、さらなる改良が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、光ファイバーの出射端から出射されたレーザ光を集光してワークへ照射するための集光レンズを備えたレーザ加工ヘッドであって、前記光ファイバーの出射端と前記集光レンズとの間に、屈折ユニット格納部を備え、当該屈折ユニット格納部内に回動自在に備えた回動アームの先端側に、レーザ光を透過自在な傾斜ガラスを備えたガラスホルダを回転自在に備えると共に、当該ガラスホルダを、前記レーザ光の光路に対して出入自在に備え、前記回動アームを支持した回動支持軸の軸心と前記ガラスホルダを回転するための駆動回転体の軸心とを同軸上に備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記レーザ加工ヘッドにおいて、レーザ光の光路に対して前記ガラスホルダが進入したときに前記回動アームを当接位置決めするための第１の当接位置決め部材と、前記光路から前記ガラスホルダが退出したときに前記回動アームを当接位置決めするための第２の当接位置決め部材とを前記屈折ユニット格納部内に備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、屈折ユニット格納部内に回動自在に備えた回動アームの先端側に、傾斜ガラスを備えたガラスホルダが回転自在に備えられており、前記回動アームを支持した回動支持軸の軸心と前記ガラスホルダを回転するための駆動回転体の軸心は同軸上に備えられているので、前記回動アームを往復回動することによって、レーザ光の光路に対して前記ガラスホルダを出入することができる。この際、前記駆動回転体とガラスホルダは常に連動して回転可能な状態にあるものである。
【００１５】
すなわち、ガラスホルダは、レーザ光の光路中に位置決めすると同時的に回転することができるものである。したがって、ガラスホルダを回転するときに、例えばギア等の噛合、離脱等の操作が不要であり、作業能の向上を図ることができると共に、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッドの主要部の構成を示す断面説明図である。
【図２】同上のレーザ加工ヘッドの主要部の作用状態を示す平断面説明図である。
【図３】従来のレーザ加工ヘッドの構成を示す断面説明図である。
【図４】従来のレーザ加工ヘッドにおける主要部の作用状態を示す平断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、前述した従来の構成と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。本発明の実施形態に係るレーザ加工ヘッド１Ａは、前述したレーザ加工ヘッド１におけるギアホルダケース２３に相当する部分の改良を行ったものである。
【００１８】
図１を参照するに、前記ギアホルダケース２３に相当する屈折ユニット格納部３５は箱状の格納部本体３７を備えている。この格納部本体３７におけるベースプレート３９の周縁付近には適宜形状の壁部材４１Ａ，４１Ｂ（図２参照）が立設してあり、この壁部材４１Ａ，４１Ｂには上部プレート４３が着脱可能に取付けてある。この上部プレート４３上には前記光ファイバーホルダ１１が備えられており、前記ベースプレート３９の下側であって前記光ファイバーホルダ１１の軸心と同一軸心上には前記コリメートレンズ１３が備えられている。したがって、前記ベースプレート３９には、光ファイバー９（図１には図示省略）の出射端から出射されたレーザ光ＬＢが透過自在な透過穴４５（図２（Ｂ）参照）が備えられている。
【００１９】
既に理解されるように、前記屈折ユニット格納部３５は、前記格納部本体３７のベースプレート３９、壁部材４１Ａ，４１Ｂ及び前記上部プレート４３によって区画された格納室４７を備えている。そして、この格納室４７内に、前記傾斜ガラス１９を光軸ＬＡに対して傾斜した状態に備えたガラスホルダ２１が回転自在かつレーザ光ＬＢの光軸（光路）ＬＡに対して出入自在に備えられている。
【００２０】
より詳細には、前記ベースプレート３９の下面にはモータ等のごときロータリーアクチュエータ４９が装着してある。そして、このロータリーアクチュエータ４９の回動支持軸５１は前記レーザ光ＬＢの光軸ＬＡと平行に設けてあり、かつ前記格納室４７内に突出してある。この回動支持軸５１には回動アーム５３の基端部側がボルトなどのごとき適宜の固定具によって一体的に取付けてある。したがって、前記ロータリーアクチュエータ４９によって回動支持軸５１を往復回動することにより、前記回動アーム５３は、前記光軸ＬＡに対して直交する平面内において往復回動（揺動）するものである。
【００２１】
そして、前記回動アーム５３の先端側で前記光軸ＬＡを横切る位置には、前記ガラスホルダ２１が軸受けを介して回転自在に支持されている。したがって、前記ロータリーアクチュエータ４９を往復回動して前記回動アーム５３を回動することにより、当該回動アーム５３に回転自在に支持された前記傾斜ガラス１９を、レーザ光ＬＢの光軸（光路）ＬＡに対応した位置及び光軸ＬＡから離反した位置へ位置決めすることができるものである。
【００２２】
前述のように、前記傾斜ガラス１９をレーザ光ＬＢの光軸ＬＡに対応した位置、すなわち前記透過穴４５に対応した位置に位置決めするために、一方の前記壁部材４１Ｂには、前記回動アーム５３と当接して位置決めを行うための当接位置決め部５５Ｂが備えられており、他方の前記壁部材４１Ａには、前記光軸ＬＡから離反した位置、すなわち前記透過穴４５から離れた位置に位置決めを行うための当接位置決め部５５Ａが備えられている。したがって、回動アーム５３を、前記当接位置決め部５５Ｂ，５５Ａへ当接位置決めすることにより、前記傾斜ガラス１９を、レーザ光ＬＢの光軸ＬＡに対応した位置、及び光軸ＬＡから離反した位置へ容易に位置決めすることができるものである。
【００２３】
なお、前記ガラスホルダ２１を回転するための駆動回転体としての駆動ギア２７は、前記回動支持軸５１の軸心と同心に備えられており、この駆動ギア２７を回転駆動するためのモータ２５は前記上部プレート４３上に装着してある。
【００２４】
前記構成により、図２（Ｂ）に示すように、回動アーム５３が当接位置決め部５５Ａに当接位置決めされ、傾斜ガラス１９がレーザ光ＬＢの光路から退避した状態にあるときに、ロータリーアクチュエータ４９を作動する。そして、回動アーム５３を、図２（Ｂ）において反時計回り方向に回動し、当接位置決め部５５Ｂに当接すると、傾斜ガラス１９は、図２（Ａ）に示すように、レーザ光ＬＢの光路に位置決めされることになる。
【００２５】
この際、前記傾斜ガラス１９を備えたガラスホルダ２１と駆動ギア２７は常に連動連結した状態にあるので、ガラスホルダ２１をモータ２５によって直ちに回転することができる。そして、前記回動アーム５３を、図２（Ａ）に示す状態から時計回り方向に回動することにより、直ちに図２（Ｂ）に示す元の位置へ復帰することができるものである。
【００２６】
既に理解されるように、回動アーム５３を時計回り方向及び反時計回り方向へ回動することによって、傾斜ガラス１９を、レーザ光ＬＢの光路に対して出入することができ、前記光路に対応した位置及び光路から離脱した位置への傾斜ガラス１９の位置決めを容易に行い得るものである。そして、ガラスホルダ２１を光軸ＬＡに対応した位置に位置決めした後に、当該ガラスホルダ２１を回転するための格別の操作が不用なものである。したがって構成の簡素化を図ることができるものである。
【００２７】
また、前記構成においては、回動アーム５３等は格納室４７内に格納してあるので、格納室４７を密封状態とすることも容易であって、格納室４７の防塵効果を図ることも容易なものである。
【符号の説明】
【００２８】
１Ａ  レーザ加工ヘッド
７  加工ヘッド本体
９  光ファイバー
１１  光ファイバーホルダ
１３  コリメートレンズ
１５  集光レンズ
１９  傾斜ガラス
２１  ガラスホルダ
２５  モータ
２７  駆動ギア
３５  屈折ユニット格納部
４１Ａ，４１Ｂ  壁部材
４３  上部プレート
４５  透過穴
４７  格納室
４９  ロータリーアクチュエータ
５１  回動支持軸
５３  回動アーム
５５Ａ，５５Ｂ  当接位置決め部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005742580.tif 000005