(57)【要約】  本開示のレーザ加工システムは、レーザ発振器（２）と、レーザ加工ヘッド（３）と、反射ユニット（４）とを有する。レーザ発振器（２）は、レーザ光（１）を出力する。レーザ加工ヘッド（３）は、レーザ光（１）を第１の光学部材によって集光して出射する。反射ユニット（４）は、レーザ加工ヘッド（３）から出射されたレーザ光（１）を反射する反射部材を有し、反射部材によって反射したレーザ光（１）をワーク（８）に照射する。
2016013171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記レーザ光を第１の光学部材によって集光して出射するレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ加工ヘッドから出射された前記レーザ光を反射する反射部材を有し、前記反射部材によって反射した前記レーザ光をワークに照射する反射ユニットと、を備えたレーザ加工システム。
【請求項２】
前記レーザ加工ヘッドが取り付けられ、前記レーザ加工ヘッドの位置を変更する第１のマニピュレータと、
前記反射ユニットが取り付けられ、前記反射ユニットの位置を変更する第２のマニピュレータと、をさらに備えた請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項３】
前記レーザ加工ヘッドから前記反射ユニットまでの第１の距離と、前記反射ユニットから前記ワークまでの第２の距離との和が一定となるように前記第１のマニピュレータおよび前記第２のマニピュレータが動作する請求項２に記載のレーザ加工システム。
【請求項４】
前記第１の距離および前記第２の距離のそれぞれが一定となるように前記第１のマニピュレータおよび前記第２のマニピュレータが動作する請求項３に記載のレーザ加工システム。
【請求項５】
前記反射ユニットは、前記反射部材で反射された前記レーザ光を集光する第２の光学部材を有する請求項２に記載のレーザ加工システム。
【請求項６】
前記第２の光学部材は、前記反射部材で反射された前記レーザ光を平行化する第２のコリメートレンズと、平行化された前記レーザ光を集光する第２の集光レンズとからなる請求項５に記載のレーザ加工システム。
【請求項７】
前記反射ユニットの前記反射部材は、表面が凹形状である請求項２に記載のレーザ加工システム。
【請求項８】
前記反射ユニットから前記ワークまでの第２の距離が一定となるように前記第２のマニピュレータが動作する請求項５〜７のいずれかに記載のレーザ加工システム。
【請求項９】
前記反射ユニットは、固定された反射部材である請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項１０】
前記第１の光学部材は、前記レーザ発信器から出力された前記レーザ光を平行化する第１のコリメートレンズと、平行化された前記レーザ光を集光する第１の集光レンズとからなる請求項１〜９のいずれかに記載のレーザ加工システム。
【請求項１１】
レーザ発振器によって、レーザ光を出力する出力工程と、
レーザ加工ヘッドによって、前記出力されたレーザ光を集光して出射する出射工程と、
反射ユニットによって、前記出射されたレーザ光を反射する反射工程と、
前記反射ユニットによって、前記反射されたレーザ光をワークに照射する照射工程と、を備えたレーザ加工方法。
【請求項１２】
前記反射ユニットによって、前記反射されたレーザ光を集光する集光工程をさらに備え、
前記照射工程では、前記集光されたレーザ光を前記ワークに照射する請求項１１に記載のレーザ加工方法。
【請求項１３】
前記レーザ光は、前記反射工程で反射されてから前記ワークに至るまでの距離が一定である請求項１２に記載のレーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ加工システムおよびレーザ加工方法に関し、特に、レーザ加工ヘッドから出射したレーザ光を、反射させてワークを加工するレーザ加工システムおよびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を用いたワークの加工（以下、レーザ加工）では、レーザ光の集光点である焦点が重要である。なぜなら、レーザ光は焦点でエネルギー密度が最も高くなるため、切断や溶接などの加工では、効率よく加工が行える焦点において加工が行われるためである。そのため、レーザ加工では、集光レンズ等の光学系によって決まるレーザ光の焦点距離を一定に保つ必要がある。レーザ光の焦点距離が一定でなければ、ワークに照射するレーザ光のエネルギー密度が変化するため加工の状態がばらつき、適切な加工を行うことができない。さらに、適切な加工を行うためには、レーザ光の焦点距離を一定に保った上で、レーザ加工ヘッドとワークとの距離（ワークディスタンス）も一定に保つ必要がある。【０００３】
さらに、レーザ加工では、レーザ光のワークへの照射角度が重要である。例えば、レーザ溶接の場合、レーザ光の照射角度が不適切であると、ワークへの溶け込みが浅くなり、加工されたワークの強度が不十分になる。レーザ光のワークへの照射角度は、ワークの加工面の鉛直方向から±１０°以内が望ましい。【０００４】
以上のような理由で、従来からワークディスタンスやレーザ光の照射角度を適切に保つ取組みが行われている。【０００５】
特許文献１には、被加工物の姿勢を制御する３軸ポジショナ装置によって、レーザ光に対して被加工物の加工面が垂直になるように被加工物の姿勢を制御するレーザ加工機について記載されている。【０００６】
また、特許文献２には、１台のレーザ発振器のビームを複数台の溶接機へ分配するレーザ溶接装置について記載されている。特許文献２に記載されたレーザ溶接装置について、図７を用いて説明する。図７に示すように、従来のレーザ溶接装置では、レーザ発振器１０１から出射したビーム１０２の光軸上に、複数のセレクトミラー駆動手段１０６、１０７、１０８によって進退自在な複数のセレクトミラー１０３、１０４、１０５が設けられている。また、セレクトミラー駆動手段１０６〜１０８は、セレクトミラー制御装置１１３に接続され、セレクトミラー制御装置１１３は、溶接機Ａ〜Ｄ（図示せず）からの動作状況信号１０９，１１０，１１１，１１２に応じて、セレクトミラー駆動手段１０６〜１０８を制御する。【０００７】
例えば、図７に示すように、溶接機Ｂにビームを導く場合は、セレクトミラー制御装置１１３はセレクトミラー駆動手段１０７を駆動し、セレクトミラー１０４をビーム１０２の光軸上に配置する。これにより、ビーム１０２はセレクトミラー１０４によって反射され、溶接機Ｂへ導かれる。同様に、溶接機Ａにビーム１０２を導く場合は、セレクトミラー制御装置１１３はセレクトミラー駆動手段１０６を駆動し、セレクトミラー１０３をビーム１０２の光軸上に配置する。同様に、溶接機Ｃにビーム１０２を導く場合は、セレクトミラー制御装置１１３はセレクトミラー駆動手段１０８を駆動し、セレクトミラー１０５をビーム１０２の光軸上に配置する。また、溶接機Ｄにビーム１０２を導く場合は、セレクトミラー制御装置１１３はセレクトミラー駆動手段１０６〜１０８を駆動させず、ビーム１０２は直進して溶接機Ｄに導かれる。【０００８】
このように、レーザ発振器１０１のビーム１０２を複数の溶接機Ａ〜Ｄに分配することができるので、レーザ溶接装置に占めるレーザ発振器１０１の割合を大幅に低減できる。また溶接機Ａ〜Ｄの内でインデックス待ちのものはとばして、溶接使用状態のものにレーザ発振器１０１からのビーム１０２を順次利用できるので、１台のレーザ発振器１０１の全エネルギーを最大限に利用できる。またセレクトミラー１０３〜１０５は反射角を変えないで移動させられるので、選択時にセレクトミラー１０３〜１０５の停止精度の影響が出ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】日本国特許第３９５５４９１号公報
【特許文献２】特開昭６０−６２９２号公報
【発明の概要】
【００１０】
しかし、特許文献１に記載されたレーザ加工機は、３軸ポジショナ装置の性能に制限されるため、大型のワークに用いることはできない。また、特許文献２に記載されたレーザ溶接装置は、複数のセレクトミラー、複数のセレクトミラー駆動手段、そして、特に複数の溶接機が必要であり、レーザ溶接装置の構成は依然として複雑である。
【００１１】
上記課題を解決するために、本開示のレーザ加工システムは、レーザ発振器と、レーザ加工ヘッドと、反射ユニットとを有する。レーザ発振器は、レーザ光を出力する。レーザ加工ヘッドは、レーザ光を第１の光学部材によって集光して出射する。反射ユニットは、レーザ加工ヘッドから出射されたレーザ光を反射する反射部材を有し、反射部材によって反射したレーザ光をワークに照射する。
【００１２】
また、本開示のレーザ加工方法は、出力工程と、出射工程と、反射工程と、照射工程とを有する。出力工程では、レーザ発振器によって、レーザ光を出力する。出射工程では、レーザ加工ヘッドによって、出力されたレーザを集光して出射する。反射工程では、反射ユニットによって、出射されたレーザ光を反射する。照射工程では、反射ユニットによって、反射されたレーザ光をワークに照射する。
【００１３】
本開示のレーザ加工システムおよびレーザ加工方法によって、レーザ光の焦点距離やレーザ光の照射角度を適切に保ちながら、互いに離れた複数の加工箇所を、１つのレーザ発振器と１つのレーザ加工ヘッドと１つの反射ユニットによるシンプルな構成でレーザ加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施の形態１〜３におけるレーザ加工システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１〜４におけるレーザ加工ヘッドの概略構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における反射ユニットの概略構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２における反射ユニットの概略構成を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態３における反射ユニットの概略構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態４におけるレーザ加工システムの概略構成を示す図である。
【図７】図７は、従来のレーザ加工機の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本開示の実施の形態１について、図１〜３を用いて説明する。図１は本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である。図２は、本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である。図３は、本実施の形態における反射ユニットの概略構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態のレーザ加工システムは、レーザ光１を照射するレーザ照射システム９と、レーザ光１を反射させてワーク８に照射するレーザ反射システム１０とを有する。
【００１７】
レーザ照射システム９は、レーザ発振器２と、レーザ加工ヘッド３と、マニピュレータ５ａ（第１のマニピュレータ）と、ロボット制御装置６ａ（第１のロボット制御装置）と、光ファイバなどのレーザ伝送手段７とを有する。レーザ加工ヘッド３は、マニピュレータ５ａの先端に取り付けられている。また、レーザ発振器２で出力されたレーザ光は、レーザ伝送手段７を介してレーザ加工ヘッド３に導かれる。また、ロボット制御装置６ａはマニピュレータ５ａと接続され、マニピュレータ５ａの動作を制御する。
【００１８】
レーザ反射システム１０は、反射ユニット４と、マニピュレータ５ｂ（第２のマニピュレータ）と、ロボット制御装置６ｂ（第２のロボット制御装置）とを有する。反射ユニット４は、マニピュレータ５ｂの先端に取り付けられている。また、ロボット制御装置６ｂはマニピュレータ５ｂと接続され、マニピュレータ５ｂの動作を制御する。
【００１９】
レーザ照射システム９についてさらに具体的に説明する。レーザ発振器２が出力するレーザは、ＹＡＧやＤＩＳＫなどの固体レーザやファイバレーザ、ダイレクトダイオードレーザなどである。レーザ加工ヘッド３の構成は、ガルバノミラーを用いた構成が望ましいが、図２に示すように、コリメートレンズ１１（第１のコリメートレンズ）やフォーカスレンズ１２（第１の集光レンズ）からなる光学部材（第１の光学部材）といった、レーザ光１を集光するための光学系であれば構わない。レーザ加工ヘッド３は、レーザ伝送手段７によって導かれたレーザ光１を第１の焦点距離で集光するように、レーザ光１を出射する。レーザ伝送手段７によるレーザ光１の伝送は、光ファイバなどのフレキシブルケーブルによる伝送でもよいし、ミラーを用いた反射による伝送でもよい。
【００２０】
レーザ反射システム１０について、さらに具体的に説明する。図３に示すように、反射ユニット４は、反射部材１４と、反射部材１４の熱を放出するためのラジエータ１３とを有する。反射部材１４は、レーザ光１のエネルギー損失を可能な限り低減する必要があり、レーザ光１の透過率や吸収率が低く、反射率が高い（例えば９０％以上）材質または材質の層を有する部材である。反射率が高い、反射部材１４の材質の例としては、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属である。反射部材１４の反射率をさらに高めるため、あるいは表面を保護するために、フッ化マグネシウムや酸化シリコンや誘電体膜をミラー表面にコーティングすることが望ましい。また、反射部材１４の例としては、金属以外にも、ガラス基板に誘電体多層膜コーティングなどを施したミラーでもよい。ラジエータ１３は、熱伝導性の高い金属製が好ましく、内部に冷却水を通した水冷式であればなお好ましい。
【００２１】
レーザ照射システム９のマニピュレータ５ａおよびレーザ反射システム１０のマニピュレータ５ｂは、ワークディスタンスを一定に保つため、またはレーザ光１のワークへの照射角度を適切に保つために、柔軟な姿勢を取れる必要がある。そのため、マニピュレータ５ａ、５ｂは、６軸以上の多関節ロボットであることが望ましい。また、マニピュレータ５ａ（５ｂ）は、レーザ光１の照射方向（反射方向）、照射位置（反射位置）を変更できるものであればマニピュレータに限らず、加工テーブル、ポジショナ等であっても良い。また、マニピュレータ５ａとマニピュレータ５ｂとが互いに協調して動作できるように、ロボット制御装置６ａとロボット制御装置６ｂとは、有線もしくは無線によって位置や姿勢の情報を交換できる。
【００２２】
次に、上記の構成のレーザ加工システムを用いた、レーザ加工方法、特に、レーザ溶接方法について、図１〜図３を用いて説明する。
【００２３】
まず、レーザ発振器２よりレーザ光１を出力する（出力工程）。出力されたレーザ光１は、ファイバ等のレーザ伝送手段７を通ってレーザ加工ヘッド３に導かれる。次に、レーザ加工ヘッド３に導かれたレーザ光１は、図２に示すように、レーザ加工ヘッド３の内部にあるコリメートレンズ１１により平行化された後、フォーカスレンズ１２により集光され、レーザ加工ヘッド３から出射される（出射工程）。
【００２４】
なお、図示しないが、レーザ照射システム９によってレーザ光１が届く範囲内にワーク８の溶接箇所がある場合は、レーザ加工ヘッド３から出射したレーザ光１でワーク８を直接レーザ溶接する。このとき、ワークディスタンスやレーザ光１の照射角度を適切に保つように、ロボット制御装置６ａによって、マニピュレータ５ａをティーチングしてレーザ溶接を行う。
【００２５】
次に、図１に示すように、レーザ照射システム９から見て、距離の離れた箇所やワーク８の反対側を溶接する場合について説明する。レーザ加工ヘッド３から出射されたレーザ光１は、図３に示すように、レーザ反射システム１０が有する反射ユニット４の反射部材１４によって反射され、ワーク８に照射される。
【００２６】
このとき、レーザ加工ヘッド３から反射部材１４までの距離を第１の距離５０、反射部材１４からワーク８までの距離を第２の距離５１とする。第１の距離５０と第２の距離５１との合計距離がワークディスタンスとなる。すなわち、レーザ加工ヘッド３によって集光されるレーザ光１の焦点距離が合計距離とほぼ等しいことが好ましい。そして、反射ユニット４を介した合計距離を常に一定にしてレーザ加工を行う必要がある。ワークディスタンスは光学系によって決まる焦点深度によって異なるが、許容変動幅を±５０ｍｍ以内と一定にすることが望ましい。許容変動幅を超えてワークディスタンスが変動しながらレーザ溶接を行うと、溶接箇所のエネルギー密度が変化し、安定したレーザ溶接を行えない。
【００２７】
このため、ロボット制御装置６ａとロボット制御装置６ｂを接続し、マニピュレータ５ａとマニピュレータ５ｂを協調させることにより、ワークディスタンスを一定に保つ。例えば、ワークディスタンスが１００ｃｍであれば、第１の距離５０を７０ｃｍ、第２の距離５１を３０ｃｍとしたり、第１の距離５０を８０ｃｍ、第２の距離５１を２０ｃｍとすればよい。このように、第１の距離５０と第２の距離５１とをある程度自由に設定できるため、レーザ光１の好ましい照射角度を確保することができる。さらに、レーザ光１のルートのバリエーションも増えるため、レーザ光１の照射可能な領域も大幅に拡大できる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態のレーザ加工システムでは、大型のワーク８や複雑形状のワーク８において、ワーク８を動かすことなくレーザ溶接を行うことができる。これにより、ワーク８を動かさずに済むため省スペース化が可能となり、また、ワーク８を動かす時間が不要なためタクトタイム短縮が可能である。また、複数台のレーザ伝送手段およびレーザ溶接機が不要なためコストが削減できる。さらに、２台のマニピュレータの協調制御により、ワークディスタンスやレーザ光１の照射角度を適切に保つことが可能となる。
【００２９】
本実施の形態では、レーザ加工ヘッド３から出射したレーザ光１を、反射させて溶接を行うレーザ加工システム及びレーザ加工方法について説明したが、溶接に限らず、レーザ切断やその他の加工でもよい。また、反射ユニット４内の反射部材１４が一つの場合について説明したが、反射ユニット内に反射部材１４が複数あってもよい。また、レーザ反射システム１０が複数あっても構わない。また、ワークディスタンスを一定にして加工を行うレーザ加工システム及びレーザ加工方法を例示したが、エネルギー密度を一定の状態で加工を行うことが重要である。そのため、例えば光学系を移動させ、それに応じて変化する焦点距離に応じて、ワークディスタンスを変化させて加工を行っても良い。
【００３０】
（実施の形態２）
次に、本開示の実施の形態２について、図１、２、４を用いて説明する。図１および図２は、実施の形態１と同様であり、説明を省略し、実施の形態１と異なる点について、説明する。図４は、本実施の形態における反射ユニットの概略構成を示す図である。
【００３１】
図４に示すように、本実施の形態では、反射部材１４を備える反射ユニット２４が、レーザ光１を集光する機能を有する。これにより、レーザ光１の照射距離（レーザ加工ヘッドから加工箇所までの距離）が長い場合に特に効果がある。反射ユニット４がレーザ光１を集光する機能を有しない場合、レーザ光１の照射距離がレーザ加工ヘッド３の焦点距離より長いと、レーザ光１が広がってしまう。このとき、加工箇所におけるレーザ光１のエネルギー密度が低下して効率の良い加工が行えなくなる。これに対し、本実施の形態の反射ユニット２４は、レーザ光１を集光する機能を有するため、レーザ加工ヘッド３からのレーザ光１を再度集光させる。そのため、レーザ光１の照射距離が長くなっても、加工箇所において再度、レーザ光１が焦点を結ぶように集光できる。
【００３２】
図４において、反射ユニット２４は、レーザ加工ヘッド３から出射され、反射ユニット２４に届いたレーザ光１を集光する機構を有するものである。図４に示すように、反射ユニット２４は、反射ユニット４に、さらにコリメートレンズ２１（第２のコリメートレンズ）とフォーカスレンズ２２（第２の集光レンズ）からなる光学部材（第２の光学部材）を有する。反射部材１４およびラジエータ１３は、実施の形態１の反射ユニット４と同様である。そして、反射ユニット２４においては、焦点を通り過ぎて広がり始めたレーザ加工ヘッド３からのレーザ光１を、反射部材１４で反射させた後に、コリメートレンズ２１で平行化し、フォーカスレンズ２２で集光している。この構造により、反射ユニット２４は、レーザ加工ヘッド３からのレーザ光１を第２の焦点距離で集光させることができる。
【００３３】
次に、本実施の形態のレーザ加工方法について、特にレーザ溶接方法を例とし、実施の形態１との相違点を中心に説明する。実施の形態１と共通する点については、説明を省略する。
【００３４】
本実施の形態のレーザ溶接方法と実施の形態１との差異は、反射ユニット２４がレーザ光１を集光する機能を有する点である。実施の形態１と同様に、レーザ加工ヘッド３から反射ユニット２４までの距離を第１の距離５０、反射ユニット２４からワーク８までの距離を第２の距離５１とする（図１参照）。この場合、本実施の形態では、反射ユニット２４のコリメートレンズ２１にレーザ光１が到達するまでに、レーザ光１は焦点を通過して広がり始めている必要がある。すなわち、第１の距離５０はレーザ加工ヘッド３の第１の焦点距離より長ければよい。そして、反射ユニット２４からワーク８までの第２の距離５１は、ワークディスタンスであり、反射ユニット２４の第２の焦点距離とほぼ等しい一定の距離である。ワークディスタンスの許容変動幅は、実施の形態１と同様に±５０ｍｍ以内と一定にすることが望ましい。
【００３５】
また、本実施の形態では、第１の距離５０については第１の焦点距離よりも長ければ、ある程度自由に設定できる。そのため、レーザ加工システムの配置の自由度が高く、溶接可能な領域が大幅に拡大する。ただし、レーザ加工ヘッド３から反射ユニット２４までの第１の距離５０も一定であれば、より好ましい。レーザ加工ヘッド３と反射ユニット２４との第１の距離５０が大きくなることによりレーザ光１のビームが徐々に広がる。そのため、反射ユニット２４のコリメートレンズ２１やフォーカスレンズ２２に入射するレーザ光１のビーム径が変化すると、第２の焦点距離が変化する。これにより、溶接箇所となる焦点におけるビーム径（スポット径）が変化し、溶接にバラツキが生じるためである。またさらに、レーザ加工ヘッド３からのレーザ光１が広がりすぎると、反射ユニット２４の反射部材１４にレーザ光１が収まらない、または、反射した後のコリメートレンズ２１やフォーカスレンズ２２にレーザ光１が収まらない可能性もある。よって、第１の距離５０が一定（許容変動幅±３００ｍｍ）であればなお好ましい。
【００３６】
（実施の形態３）
次に、本開示の実施の形態３について、図１、２、５を用いて説明する。図１および図２は、実施の形態２と同様であり、説明を省略し、実施の形態２と異なる点について、説明する。図５は、本実施の形態における反射ユニットの概略構成を示す図である。
【００３７】
図５に示すように、本実施の形態では、表面が凹形状の反射部材４４を備える反射ユニット３４が、レーザ光１を集光する機能を有する。実施の形態２においては、コリメートレンズ２１とフォーカスレンズ２２によって、レーザ光１を集光したが、本実施の形態では反射部材４４によってレーザ光１を集光する。これにより、コリメートレンズ２１やフォーカスレンズ２２を透過する際のエネルギーの損失なく、反射部材４４によってレーザ光１の反射と集光が同時にできる。
【００３８】
なお、共通する構成及び効果については、実施の形態１や実施の形態２と同様である。
【００３９】
（実施の形態４）
次に、本開示の実施の形態４について、図２、６を用いて説明する。図２は、実施の形態１と同様であり、説明を省略し、実施の形態１と異なる点について、説明する。図６は、本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である。
【００４０】
図６に示すように、本実施の形態のレーザ加工システムでは、レーザ反射システム１０の代わりに、固定された反射部材５４を反射ユニットとして用いる。これにより、レーザ反射システムのマニピュレータ５ｂやロボット制御装置６ｂを用いる必要はなく、レーザ加工システムの構成が非常にシンプルになる。固定された反射部材５４は、壁面に固定されていてもよく、また、台に取り付けられていてもよい。反射部材５４は、実施の形態１の反射部材１４と同様の材質や構造のものを用いることができる。
【００４１】
なお、共通する構成及び効果については、実施の形態１と同様である。
【００４２】
以上のように、実施の形態１〜４では、ワークディスタンスを一定にして加工を行うレーザ加工システム及びレーザ加工方法を例示した。しかし、ワーク８の照射箇所に対してレーザ光のエネルギー密度を一定にして加工を行えばよく、レーザ加工ヘッド３および反射ユニット４、２４，３４の少なくとも一方にズーム機能を有していてもよい。そして、ズーム機能によって変化する焦点距離に応じて、ワークディスタンスを変化させて加工を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本開示のレーザ加工システムおよびレーザ加工方法によると、レーザ光の焦点距離やレーザ光の照射角度を適切に保ちながら、互いに離れた複数の加工箇所を、シンプルな構成でレーザ加工でき、産業上有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  レーザ光
２  レーザ発振器
３  レーザ加工ヘッド
４，２４，３４  反射ユニット
５ａ，５ｂ  マニピュレータ
６ａ，６ｂ  ロボット制御装置
７  レーザ伝送手段
８  ワーク
９  レーザ照射システム
１０  レーザ反射システム
１１  コリメートレンズ
１２  フォーカスレンズ
１３  ラジエータ
１４，４４，５４  反射部材
２１  コリメートレンズ
２２  フォーカスレンズ
５０  第１の距離
５１  第２の距離
１０１  レーザ発振器
１０２  ビーム
１０３，１０４，１０５  セレクトミラー
１０６，１０７，１０８  セレクトミラー駆動手段
１０９，１１０，１１１，１１２  動作状況信号
１１３  セレクトミラー制御装置
Ａ〜Ｄ  溶接機
【図１】
2016013171.tif 000003
【図２】
2016013171.tif 000004
【図３】
2016013171.tif 000005
【図４】
2016013171.tif 000006
【図５】
2016013171.tif 000007
【図６】
2016013171.tif 000008
【図７】
2016013171.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月19日(2016.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工システムであって、
レーザ光を出力するレーザ発振器と、
前記レーザ光を第１の光学部材によって集光して出射するレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ加工ヘッドが取り付けられ、前記レーザ加工ヘッドの位置を変更する第１のマニピュレータと、前記第１のマニピュレータの動作を制御する第１の制御装置と、を有する第１のレーザ照射システムと、
前記レーザ加工ヘッドから出射された前記レーザ光を反射する反射部材と、前記反射部材によって反射した前記レーザ光を照射する反射ユニットと、
前記反射ユニットが取り付けられ、前記反射ユニットの位置を変更する第２のマニピュレータと、前記第２のマニピュレータの動作を制御する第２の制御装置と、を有する第２のレーザ照射システムと、を備え、
前記第１のレーザ照射システムによってレーザ光が直接届く範囲内に前記ワークの溶接個所がある場合は、レーザ光を前記ワークに直接照射し、
前記第１のレーザ照射システムから見て、前記ワークの反対側を加工する場合は、接続された前記第１の制御装置と前記第２の制御装置とにより前記第１のマニピュレータと前記第２のマニピュレータとを協調動作させて、前記第１のレーザ照射システムの前記レーザ加工ヘッドから出射された前記レーザ光を前記第２のレーザ照射システムの前記反射部材により反射して前記ワークに照射する
レーザ加工システム。
【請求項２】
前記レーザ加工ヘッドから前記反射ユニットまでの第１の距離と、前記反射ユニットから前記ワークまでの第２の距離との和が一定となるように前記第１のマニピュレータおよび前記第２のマニピュレータが動作する請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項３】
前記第１の距離および前記第２の距離のそれぞれが一定となるように前記第１のマニピュレータおよび前記第２のマニピュレータが動作する請求項２に記載のレーザ加工システム。
【請求項４】
前記反射ユニットは、前記反射部材で反射された前記レーザ光を集光する第２の光学部材を有する請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項５】
前記第２の光学部材は、前記反射部材で反射された前記レーザ光を平行化する第２のコリメートレンズと、平行化された前記レーザ光を集光する第２の集光レンズとからなる請求項４に記載のレーザ加工システム。
【請求項６】
前記反射ユニットの前記反射部材は、表面が凹形状である請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項７】
前記反射ユニットから前記ワークまでの第２の距離が一定となるように前記第２のマニピュレータが動作する請求項４〜６のいずれかに記載のレーザ加工システム。
【請求項８】
前記反射ユニットは、固定された反射部材である請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項９】
前記第１の光学部材は、前記レーザ発信器から出力された前記レーザ光を平行化する第１のコリメートレンズと、平行化された前記レーザ光を集光する第１の集光レンズとからなる請求項１〜８のいずれかに記載のレーザ加工システム。
【請求項１０】
レーザ光を照射してワークを加工するレーザ加工方法であって、
レーザ発振器によって、レーザ光を出力する出力工程と、
レーザ加工ヘッドによって、前記出力されたレーザ光を集光して出射する出射工程と、
反射ユニットによって、前記出射されたレーザ光を反射する反射工程と、
前記反射ユニットによって、前記反射されたレーザ光を照射する照射工程と、を備え、前記出射工程において前記レーザ加工ヘッドによってレーザ光が直接届く範囲内に前記ワークの溶接個所がある場合は、レーザ光を前記ワークに直接照射し、
前記レーザ加工ヘッドから見て、前記ワークの反対側を加工する場合は、前記出射工程において前記レーザ加工ヘッドにより出射され、前記反射工程において前記反射ユニットにより反射されたレーザ光を前記ワークに照射するレーザ加工方法。
【請求項１１】
前記反射ユニットによって、前記反射されたレーザ光を集光する集光工程をさらに備え、
前記照射工程では、前記集光されたレーザ光を前記ワークに照射する請求項１０に記載のレーザ加工方法。
【請求項１２】
前記レーザ光は、前記反射工程で反射されてから前記ワークに至るまでの距離が一定である請求項１１に記載のレーザ加工方法。
【国際調査報告】
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