(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されたレーザ光を照射位置へ反射する反射面を備えた光学ミラーと、
前記反射面に連なって対をなす側面部の両側から前記光学ミラーを押圧して挟持することにより、前記光学ミラーを固定する固定手段と、
前記固定手段に連結されるとともに回転駆動される駆動軸を備える回転駆動手段と、を有し、
前記固定手段は、前記側面部の両側から互いに突き合わせて配置することにより、前記光学ミラーを挟持する第１の固定部材および第２の固定部材を有する光学ミラー装置。
【請求項２】
前記第１の固定部材および前記第２の固定部材のそれぞれは、前記側面部に沿って延びるとともに前記光学ミラーを挟持するアーム部と、前記アーム部が設けられた基部と、を有する請求項１に記載の光学ミラー装置。
【請求項３】
前記第１の固定部材および前記第２の固定部材のそれぞれの前記基部は、前記駆動軸を挟持して前記駆動軸を連結する請求項２に記載の光学ミラー装置。
【請求項４】
前記第１の固定部材および前記第２の固定部材のそれぞれは、前記基部の端部から反射面と直交する方向に延びて形成されるフランジ部を有し、一方の固定部材の前記基部と他方の固定部材の前記フランジ部とを互いに締結する請求項３に記載の光学ミラー装置。
【請求項５】
前記光学ミラーの中心軸に対して、対称な位置において前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とを互いに締結する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学ミラー装置。
【請求項６】
前記固定手段は、前記反射面と平行な方向に沿って、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とを互いに締結する締結部材をさらに有する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光学ミラー装置。
【請求項７】
前記締結部材は、ネジ部材である請求項６に記載の光学ミラー装置。
【請求項８】
前記第１の固定部材および／または前記第２の固定部材と前記光学ミラーとの間に、前記光学ミラーが前記反射面と直交する方向に移動することを防止する弾性部材をさらに有する請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光学ミラー装置。
【請求項９】
入射されたレーザ光を照射位置へ反射する反射面を備えた光学ミラーを、前記反射面に連なって対をなす側面部の両側から押圧して挟持する固定手段により固定し、回転駆動手段により回転駆動される駆動軸を前記固定手段に連結してなる光学ミラーの固定方法であって、
前記固定手段が備える第１の固定部材および第２の固定部材を前記側面部の両側から互いに突き合わせて配置することにより、前記光学ミラーを挟持して固定する光学ミラーの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ミラー装置、および光学ミラーの固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板等の溶接を行うレーザ溶接装置が知られている。レーザ溶接装置は、入射されたレーザ光の照射位置を調整する反射面を備えた光学ミラーを有している。駆動モータにより光学ミラーを回転させて、レーザ光の反射方向を調整している。光学ミラーはマウンタを介して、駆動モータに備えられた駆動軸と連結される（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００２−６２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、光学ミラーを反射面と直交する方向においてマウンタにより挟み込んで固定すると、反射面に歪みが生じ、面精度が低下してしまう。反射面の面精度が低下すると、入射されたレーザ光の集光性能の低下や、照射位置のずれが生じ得る。
【０００４】
本発明の目的は、反射面に歪みが生じることを防止し、面精度を維持することにより、入射されたレーザ光の集光性能の低下や、照射位置のずれが生じることを防止し得る、光学ミラー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、入射されたレーザ光を照射位置へ反射する反射面を備えた光学ミラーと、
反射面に連なって対をなす側面部の両側から光学ミラーを押圧して挟持することにより、光学ミラーを固定する固定手段と、
固定手段に連結されるとともに回転駆動される駆動軸を備える回転駆動手段と、を有し、
前記固定手段は、前記側面部の両側から互いに突き合わせて配置することにより、前記光学ミラーを挟持する第１の固定部材および第２の固定部材を有する光学ミラー装置である。
【０００６】
また、本発明は、入射されたレーザ光を照射位置へ反射する反射面を備えた光学ミラーを、反射面に連なって対をなす側面部の両側から押圧して挟持する固定手段により固定し、回転駆動手段により回転駆動される駆動軸を固定手段に連結してなる光学ミラーの固定方法であって、
前記固定手段が備える第１の固定部材および第２の固定部材を前記側面部の両側から互いに突き合わせて配置することにより、前記光学ミラーを挟持して固定する光学ミラーの固定方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、反射面に歪みが生じることを防止し、面精度を維持することにより、入射されたレーザ光の集光性能の低下や、照射位置のずれが生じることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図１〜図５を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係るレーザ溶接装置１００を示す概略斜視図、図２は、レーザ溶接装置１００の加工ヘッド２０を示す概略図である。図３は、光学ミラー装置３０を示す概略斜視図である。図４（Ａ）〜図５（Ｂ）は、光学ミラー３５を固定する固定手段４１を説明するための断面図であり、図４（Ａ）は、図３の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図、図５（Ａ）は、図３の５Ａ−５Ａ線に沿う断面図、図５（Ｂ）は図３の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図である。
【００１０】
本実施形態にあっては、本発明を、２枚の鋼板８１、８２をレーザ溶接するレーザ溶接装置１００の光学ミラー装置３０に適用している。
【００１１】
図１を参照して、レーザ溶接装置１００は、光学ミラー装置３０（図２を参照）を備えるとともに照射位置８５にレーザ光Ｌを照射する加工ヘッド２０と、加工ヘッド２０を移動させるロボット６５と、加工ヘッド２０にレーザ光Ｌを供給するレーザ発振器５５と、レーザ発振器５５より生じたレーザ光Ｌを加工ヘッド２０に伝達する光ファイバケーブル７０と、レーザ溶接装置１００の各部を制御する制御装置６０とを有している。レーザ光Ｌを照射位置８５に照射し、クランプ装置７５に配置した鋼板８１、８２同士を溶接する。
【００１２】
図２を参照して、加工ヘッド２０は、光ファイバケーブル７０から入射されるレーザ光Ｌを透過するレンズ群２１と、入射されたレーザ光Ｌを照射位置に振り分ける光学ミラー装置３０とを有している。光学ミラー装置３０は、反射面３６に連なって対をなす側面部３７の両側から、光学ミラー３５を押圧して挟持することにより、光学ミラー３５を固定する固定手段４１と、固定手段４１に連結されるとともに回転駆動される駆動軸２４と、駆動軸２４を回転駆動する回転駆動手段としての駆動モータ２３とを有している（図３を参照）。
【００１３】
制御装置６０より送られる制御信号８３により、駆動モータ２３を制御する。駆動モータ２３は、駆動軸２４を回転駆動させる。駆動軸２４の回転駆動に伴い、光学ミラー３５が回転し、入射されたレーザ光Ｌを任意の反射方向に振り分ける。レーザ光Ｌ１、Ｌ２は、反射方向の例を示す。
【００１４】
次に、図３〜図５を参照して、光学ミラー装置３０について詳細に説明する。
【００１５】
図３を参照して、マウンタ４１ａ（第１の固定部材）およびマウンタ４１ｂ（第２の固定部材）を光学ミラー３５の反射面３６に連なって対をなす側面部３７の両側から互いに突き合わせて配置する。マウンタ４１ａ、４１ｂは、側面部３７から光学ミラー３５を押圧して挟持し、光学ミラー３５を固定する。マウンタ４１ａ、４１ｂの材質は特に限定されないが、光学ミラー装置３０の軽量化の観点から、樹脂成形品などを用いるのが望ましい。
【００１６】
マウンタ４１ａおよびマウンタ４１ｂのそれぞれは、側面部３７に沿って延びるとともに光学ミラー３５を挟持するアーム部４３ａ、４３ｂ、および各アーム部４３ａ、４３ｂが設けられた基部４２ａ、４２ｂを有している。アーム部４３ａ、４３ｂは、図中矢印ａ方向に沿って光学ミラー３５の側面部３７を押圧して挟持する。基部４２ａ、４２ｂは、駆動軸２４を挟持し、マウンタ４１ａ、４１ｂと駆動軸２４を連結している（図４を参照）。駆動軸２４を回転駆動させることにより、光学ミラー３５を回転させることができる。
【００１７】
以上のように、マウンタ４１ａ、４１ｂにより、光学ミラー３５を側面部３７から押圧して挟持し、光学ミラー３５を固定するため、光学ミラー３５の固定によって反射面３６と直交する方向に余分な応力が付加されることを防止できる。その結果、反射面３６に歪みが生じることを防止でき、面精度を維持することができる。
【００１８】
マウンタ４１ａ、４１ｂが有する基部４２ａ、４２ｂにより駆動軸２４を挟持することにより、マウンタ４１ａ、４１ｂと駆動軸２４を連結することができる。
【００１９】
図４（Ａ）を参照して、マウンタ４１ａ、４１ｂ、および光学ミラー３５には、光学ミラー３５がマウンタ４１ａ、４１ｂの間から抜け出ることを防止するための抜け防止用手段を設けている。抜け防止用手段は、係合用部材４７、および係合用の穴４８により構成されている。係合用部材４７には、係合用の穴４８に挿入することが可能なピン形状の部材を用いている。予め光学ミラー３５とマウンタ４１ａ、４１ｂに設けられる係合用の穴４８に係合用部材４７を挿入することにより、光学ミラー３５が抜け出ることを防止できる。係合用の穴４８は、マウンタ４１ａ、４１ｂ、および光学ミラー３５に、適宜、必要な深さで設けられる。抜け防止用手段は、光学ミラー３５の横幅方向（図５（Ａ）における左右方向）の回転中心位置に設けられている。
【００２０】
図４（Ｂ）を参照して、駆動軸２４に、凹部４９を設けている。凹部４９により、マウンタ４１ａ、４１ｂから駆動軸２４が抜け出ることを防止できる。マウンタ４１ａ、４１ｂと駆動軸２４との間に、駆動軸２４が抜け出ることを防止する接着剤を塗布してもよい。
【００２１】
図５（Ａ）を参照して、駆動軸２４（図中点線で示す）の中心点５４が反射面３６と同一平面上に位置するように駆動軸２４と、光学ミラー３５とを連結している。マウンタ４１ａおよびマウンタ４１ｂのそれぞれは、基部４２ａ、４２ｂの端部から反射面３６と直交する方向に延びて形成されるフランジ部４４ａ、４４ｂを有している。マウンタ４１ａのフランジ部４４ａをマウンタ４１ｂの基部４２ｂと締結している。マウンタ４１ｂのフランジ部４４ｂをマウンタ４１ａの基部４２ａと締結している（図５（Ａ）を参照）。そのため、フランジ部４４ａ、４４ｂによって光学ミラー３５を厚肉化して固定したのと同じ状態にすることができため、光学ミラー３５を薄肉にしても、その断面の剛性を向上させることができる。
【００２２】
光学ミラー３５の中心軸５２に対して、対称な位置において、マウンタ４１ａとマウンタ４１ｂとを互いに締結している。反射面３６に平行な方向（図中矢印ｂ方向）に沿って、締結部材４６により締結する。締結部材４６には、ネジ部材４６ａ、４６ｂを用いている。マウンタ４１ａ、４１ｂには、予め締結用のネジ穴４５ａ、４５ｂを設けている。反射面３６と平行な方向に沿って締結することにより、光学ミラー３５の両側面部３７から、均等な締め付け力で締結を行うことができる。また、ネジ部材４６ａ、４６ｂを用いることにより、締め付け量の調整を容易に行うことができる。そのため、マウンタ４１ａとマウンタ４１ｂとの締結によって、反射面３６に歪みが生じることを防止できる。
【００２３】
図５（Ｂ）を参照して、各アーム部４３ａ、４３ｂは、光学ミラー３５の厚み寸法ｄよりも大きな寸法で形成された略コの字形の断面形状を有している。そのため、アーム部４３ａ、４３ｂが挟持する光学ミラー３５の各部を、光学ミラー３５を厚肉化して固定したのと同じ状態にすることができる。側面部３７に沿ったアーム部４３ａ、４３ｂの長さは特に限定されるものではない。
【００２４】
光学ミラー３５とマウンタ４１ａ、４１ｂとの間に生じる隙間空間５０ａ、５０ｂに、光学ミラー３５の位置ずれを防止するための弾性部材５１ａ、５１ｂを設けている。前述のとおり、光学ミラー３５は、反射面３６と直交する方向（図中上下方向）において押圧されていない。そのため、隙間空間５０ａにおいて、光学ミラー３５の移動が生じ得る。隙間空間５０ａに弾性部材５１ａを設けることにより、光学ミラー３５が反射面３６と直交する方向に移動することを防止できる。また、弾性部材５１ａは、反射面３６とマウンタ４１ａとの間において緩衝材として機能するため、光学ミラー３５の位置ずれによって反射面３６に傷が付くことを防止できる。
【００２５】
同様にして、反射面３６と平行な方向（図中左右方向）に生じる隙間空間５０ｂにも弾性部材５１ｂを設けている。弾性部材５１ａ、５１ｂの材質は特に限定されないが、例えば、ウレタンや樹脂材料からなるゴム製品を用いるのが望ましい。
【００２６】
光学ミラーの大型化に伴い、反射面に歪みが生じ易くなっている。光学ミラーを厚肉化して断面剛性を向上させることにより、反射面の歪みを防止する方法が考えられる。しかしながら、光学ミラーを厚肉化することにより重量が増すため、駆動モータには出力トルクの高いガルバノモータ等が必要になる。
【００２７】
それに対して、光学ミラー装置３０にあっては前述のように、光学ミラー３５を厚肉化して固定したのと同じ状態にすることができるため、光学ミラー３５を薄肉、軽量化することができる。そのため、駆動モータ２３には、ガルバノモータと比較して、出力トルクの低いサーボモータを用いることができる。駆動モータ２３の小型、軽量化を通して、光学ミラー装置３０全体の小型、軽量化を図ることができる。
【００２８】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）には、マウンタ４１ｃ、４１ｄにより、反射面３６と直交する方向において光学ミラー３５を挟持した場合の対比例が示される。マウンタ４１ｃ、４１ｄ、および光学ミラー３５には、反射面３６と直交する方向にネジ穴４５ｃ〜４５ｅが設けられている。ネジ部材４６ｃ〜４６ｅを、それぞれ矢印ｃ方向に沿って締め付けることにより、マウンタ４１ｃ、４１ｄ同士を固定している（図６（Ａ）を参照）。そのため、マウンタ４１ｃ、４１ｄと光学ミラー３５との固定部周辺には、反射面３６と直交する方向において歪み５３が生じる（図６（Ｂ）を参照）。歪み５３の影響により、入射されたレーザ光Ｌの集光性能の低下や、照射位置のずれが生じ得る。
【００２９】
それに対して、光学ミラー装置３０にあっては、前述のとおり、光学ミラー３５の固定によって反射面３６に歪みが生じることを防止でき、面精度を維持することができるため、レーザ光Ｌの集光性能の低下や、照射位置のずれが生じることを防止できる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の光学ミラー装置３０にあっては、マウンタ４１ａ、４１ｂにより、反射面３６を備えた光学ミラー３５を、反射面３６に連なって対をなす側面部３７の両側から、押圧して挟持し、固定している。そのため、光学ミラー３５の固定によって反射面３６と直交する方向に余分な応力が付加されることを防止でき、反射面３６に歪みが生じることを防止できるため、面精度を維持することができる。
【００３１】
マウンタ４１ａおよびマウンタ４１ｂを側面部３７の両側から互いに突き合わせて配置したため、光学ミラー３５を側面部３７の両側から押圧して挟持し、固定することができる。
【００３２】
マウンタ４１ａおよびマウンタ４１ｂが有するアーム部４３ａ、４３ｂにより光学ミラー３５を挟持するため、フランジ部４４ａ、４４ｂによって光学ミラー３５を厚肉化して固定したのと同じ状態にすることができ、光学ミラー３５を薄肉にしても、その断面の剛性を向上させることができる。マウンタ４１ａおよびマウンタ４１ｂが有する基部４２ａ、４２ｂによって駆動軸２４を挟持することにより、マウンタ４１ａ、４１ｂと駆動軸２４とを連結することができる。
【００３３】
マウンタ４１ａのフランジ部４４ａをマウンタ４１ｂの基部４２ｂと締結し、マウンタ４１ｂのフランジ部４４ｂをマウンタ４１ａの基部４２ａと締結しているため、アーム部４３ａ、４３ｂが挟持する光学ミラー３５の各部を厚肉化して固定したのと同じ状態にすることができ、光学ミラー３５を薄肉にしても、その断面の剛性を向上させることができる。
【００３４】
光学ミラー３５の中心軸５２に対して、対称な位置において、マウンタ４１ａとマウンタ４１ｂとを互いに締結しているため、締結によって反射面３６に歪みが生じることを防止できる。
【００３５】
反射面３６と平行な方向に沿って、マウンタ４１ａとマウンタ４１ｂとを互いに締結する締結部材４６を用いているため、締結によって反射面３６に歪みが生じることをさらに防止できる。
【００３６】
締結部材４６にネジ部材４６ａ、４６ｂを用いているため、締め付け量の調整を容易に行うことができ、締結によって反射面３６に歪みが生じることをさらに防止できる。
【００３７】
光学ミラー３５とマウンタ４１ａとの間に生じる隙間空間５０ａに、光学ミラー３５の位置ずれを防止するための弾性部材５１ａを設けたため、光学ミラー３５が反射面３６と直交する方向に移動することを防止できる。
【００３８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜改変することができる。
【００３９】
例えば、締結部材４６ａ、４６ｂは、ネジ形状の部材に限定されるものではなく、ピン形状のような係合部材を用いてもよい。
【００４０】
弾性部材５１ａ、５１ｂは、隙間空間５０ａ、５０ｂのどちらか一方に設けても良いし、両方に設けなくともよい。
【００４１】
マウンタ４１ａおよびマウンタ４１ｂは、図示した形状に限定されるものではない。マウンタ４１ａ、４１ｂを互いに突き合わせて配置することにより、光学ミラー３５を側面部３７から押圧して挟持し、固定することができればよく、例えば、基部４２ａ、４２ｂの断面が略コの字形の形状に形成されているようなものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施形態に係るレーザ溶接装置を示す概略斜視図である。
【図２】レーザ溶接装置の加工ヘッドを示す概略図である。
【図３】光学ミラー装置を示す概略斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は、図３の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、図３の５Ａ−５Ａ線に沿う断面図であり、図５（Ｂ）は図３の５Ｂ−５Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】図６（Ａ）および（Ｂ）は、固定部材により反射面と直交する方向に光学ミラーを挟持する場合の対比例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２０  加工ヘッド、
２１  レンズ群、
２３  駆動モータ（回転駆動手段）、
２４  駆動軸、
３０  光学ミラー装置、
３５  光学ミラー、
３６  反射面、
３７  側面部、
４１  固定手段、
４１ａ  マウンタ（第１の固定部材）、
４１ｂ  マウンタ（第２の固定部材）、
４１ｃ、４１ｄ  マウンタ、
４２ａ、４２ｂ  基部、
４３ａ、４３ｂ  アーム部、
４４ａ、４４ｂ  フランジ部、
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ  ネジ穴、
４６、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ  ネジ部材（締結部材）、
４７  係合用部材、
４８  係合用の穴、
４９  凹部、
５０ａ、５０ｂ  隙間空間、
５１ａ、５１ｂ  弾性部材、
５２  光学ミラーの中心軸、
５３  反射面の歪み、
５４  駆動軸の中心点、
５５  レーザ発振器、
６０  制御装置、
６５  ロボット、
７０  光ファイバケーブル、
７５  クランプ装置、
８１、８２  鋼板、
８３  制御信号、
８５  照射位置、
１００  レーザ溶接装置、
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２  レーザ光、
ｄ  光学ミラーの厚み寸法。
【図１】
0005151508.tif 000002
【図２】
0005151508.tif 000003
【図３】
0005151508.tif 000004
【図４】
0005151508.tif 000005
【図５】
0005151508.tif 000006
【図６】
0005151508.tif 000007