(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を出力するレーザー発振器と、レーザー発振器から出力されたレーザー光をレーザー加工ヘッドに伝送する伝送手段と、レーザー加工ヘッドに備えられ伝送手段からのレーザー光を入射させるガイド光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられガイド光学系から入射したレーザー光を複数束に分割する分割光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられレーザー光を被加工部に集光させる複数の集光光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられ分割光学系で分割された複数束のレーザー光を複数の集光光学系のそれぞれに導く案内光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられ複数の集光光学系で集光されるレーザー光の束の間に加工手段を交換自在に支持し且つ加工手段の加工部位を被加工部に向けて配置する支持部と、レーザー加工ヘッドを保持しレーザー加工ヘッドを任意の位置に位置決め移動させる移動手段と、加工手段に加工動力を供給する加工動力供給手段と、レーザー発振器及び移動手段及び加工動力供給手段の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
請求項１において、レーザー加工ヘッドに備えられたモニタリング用撮像手段と、レーザー加工ヘッドに備えられたモニタリング用光伝送手段と、レーザー加工ヘッドに備えられ被加工部及びレーザー加工ヘッドの情報をモニタリング用撮像手段及びモニタリング用光伝送手段に導くモニタリング案内光学系とを備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２において、加工手段は、溶接手段及びガス供給手段が適用されることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
請求項２もしくは請求項３において、加工手段は、角度調整自在にレーザー加工ヘッドに配置され、制御手段には、モニタリング用光伝送手段からの情報が入力されると共にモニタリング用光伝送手段の情報に基づいて加工手段の角度を調整する機能が備えられていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
入力されたレーザー光を複数束に分割する分割光学系と、レーザー光を被加工部に集光させる複数の集光光学系と、分割光学系で分割された複数束のレーザー光を複数の集光光学系のそれぞれに導く案内光学系と、複数の集光光学系で集光されるレーザー光の束の間に加工手段を交換自在に支持し且つ加工手段の加工部位を被加工部に向けて配置する支持部とを備えたことを特徴とするレーザー加工ヘッド。
【請求項６】
請求項５において、モニタリング用撮像手段と、モニタリング用光伝送手段と、被加工部及びヘッド内の情報をモニタリング用撮像手段及びモニタリング用光伝送手段に導くモニタリング案内光学系とを備えたことを特徴とするレーザー加工ヘッド。
【請求項７】
請求項５もしくは請求項６において、加工手段は、溶接手段及びガス供給手段が適用されることを特徴とするレーザー加工ヘッド。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか一項において、加工手段は、角度調整自在に配置されることを特徴とするレーザー加工ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザー加工装置及びレーザー加工ヘッドに関し、１つの加工ヘッドにより先端ノズル部を交換することで被加工物の同一部分あるいは他の部分に対してレーザービームと溶接動力や切断動力等の他の加工動力とを同時にしかもレーザービームのレンズ系に影響を与えることなく供給することができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー光は、極めて指向性がよく大エネルギーを有しているので、小さな点に集光することにより、精密な溶接・切断・穿孔・表面改質処理などに利用されている。この場合、ワークの材質や加工手法の違いに応じてパルス波レーザー光（ＰＷ）や連続波レーザー光（ＣＷ）が使用される。一般的に、パルス波レーザー光は、その持続時間が短いので周辺への影響をおよぼさずに微小な孔をあけたりスポット溶接する加工に適しており、連続波レーザー光は、つぎ目のない溶接などの加工に適している。
【０００３】
固体レーザー発振器の一種であるＹＡＧレーザー発振器は、レーザー単結晶としてＮｄをドープしたＹＡＧ（イットリウム，アルミニウム，ガーネット）結晶を用いており、波長が１．０６４μｍのレーザー光を、パルス波レーザー光または連続波レーザー光として出力する。ＹＡＧレーザー光は波長が１．０６４μｍの赤外レーザー光であるため、光ファイバによる伝送が可能である。この結果、ＹＡＧレーザー発振器を用いた溶接装置や切断装置では、レーザー光を光ファイバにより引き回すことができ、設計や配置の自由度が大きい。
【０００４】
このようなレーザー溶接装置によりレーザー溶接したときには、狭い溶接範囲に対して溶け込み深さの深い溶接を行うことができる。これはレーザー光には非常に強い集光性があり、エネルギー密度の極めて高い強力な集中熱源として、レーザー光が機能するからである。
【０００５】
一方、溶接手法として従来から汎用されているものとして、ティグ溶接（inert gas shielded tungsten arc welding)が知られている。ティグ（ＴＩＧ）溶接は、アルゴンまたはヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で、タングステン電極と母材間にアークを発生させて溶接する方法である。このようなティグ溶接では、アークが広範囲に広がるため、ビード幅が広い溶接となり開先裕度のある溶接が可能である。
【０００６】
近年では、広い溶接範囲に対して深い溶け込み深さの得られる溶接ができるように、同一の溶接部に対してレーザー溶接とティグ溶接を同時に行うことが研究されている。レーザー溶接とティグ溶接を同時に行うことができるように研究した装置として、図６に示す装置がある。
【０００７】
図６に示す装置では、タングステン電極２ａを真っすぐにしたティグ溶接ヘッド１を、母材３の表面に対して斜めに配置し、タングステン電極２ａと母材３との間にアーク４を発生させる。一方、集光レンズ系５で集光したレーザー光６を母材３に斜めに照射する。そしてアーク４による溶接ポイントとレーザー光６による照射ポイントが一致するように、ティグ溶接ヘッド１と集光レンズ系５の相対位置関係を保持するようにしている。
【０００８】
また、ＹＡＧレーザー発振器を用いた切断装置として、図７に示す装置がある。図７に示す装置では、集光レンズ系５で集光したレーザー光６の周囲から切断ガス７を供給して切断を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６に示す溶接装置では、溶接位置や溶接姿勢が変化していっても、アーク４による溶接ポイントとレーザー光６の照射ポイントが一致するように、ティグ溶接ヘッド１と集光レンズ系５の相対位置関係を保持しなければならず、使用に際して面倒な位置調整を頻繁に行なわなくてはならないため、使い勝手が悪かった。またレーザー光６が母材３に対して斜めに入射しているため、溶融池の形状が対称ではなく、溶接形状が悪くなることがあった。
【００１０】
更に、溶接位置や溶接姿勢によっては、両ポイントが一致するような相対位置関係をとろうとすると、周囲の部材や装置と干渉してしまい、良好な相対位置関係が得られないことがある。このような場合には、良好な溶接ができない。
【００１１】
また、図７に示す切断装置では、レーザー光６の周囲から切断ガス７を供給しているので、切断ガス７のガス圧（流量）が集光レンズ系５の耐圧強度に影響され、ガス圧を高くするには限度があった。このため、切断可能な板厚に制約が生じていた。
【００１２】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、１つのレーザー加工ヘッドにより被加工物の同一部分に対してレーザービームと溶接動力や切断動力等の他の加工動力とを同時にしかもレンズ系に影響を与えることなく供給することができるレーザー加工装置及びレーザー加工ヘッドを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のレーザー加工装置の構成は、レーザー光を出力するレーザー発振器と、レーザー発振器から出力されたレーザー光をレーザー加工ヘッドに伝送する伝送手段と、レーザー加工ヘッドに備えられ伝送手段からのレーザー光を入射させるガイド光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられガイド光学系から入射したレーザー光を複数束に分割する分割光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられレーザー光を被加工部に集光させる複数の集光光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられ分割光学系で分割された複数束のレーザー光を複数の集光光学系のそれぞれに導く案内光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられ複数の集光光学系で集光されるレーザー光の束の間に加工手段を交換自在に支持し且つ加工手段の加工部位を被加工部に向けて配置する支持部と、レーザー加工ヘッドを保持しレーザー加工ヘッドを任意の位置に位置決め移動させる移動手段と、加工手段に加工動力を供給する加工動力供給手段と、レーザー発振器及び移動手段及び加工動力供給手段の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
そして、レーザー加工ヘッドに備えられたモニタリング用撮像手段と、レーザー加工ヘッドに備えられたモニタリング用光伝送手段と、レーザー加工ヘッドに備えられ被加工部及びレーザー加工ヘッドの情報をモニタリング用撮像手段及びモニタリング用光伝送手段に導くモニタリング案内光学系とを備えたことを特徴とする。また、加工手段は、溶接手段及びガス供給手段が適用されることを特徴とする。また、加工手段は、角度調整自在にレーザー加工ヘッドに配置され、制御手段には、モニタリング用光伝送手段からの情報が入力されると共にモニタリング用光伝送手段の情報に基づいて加工手段の角度を調整する機能が備えられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明のレーザー加工ヘッドは、入力されたレーザー光を複数束に分割する分割光学系と、レーザー光を被加工部に集光させる複数の集光光学系と、分割光学系で分割された複数束のレーザー光を複数の集光光学系のそれぞれに導く案内光学系と、複数の集光光学系で集光されるレーザー光の束の間に加工手段を交換自在に支持し且つ加工手段の加工部位を被加工部に向けて配置する支持部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
そして、モニタリング用撮像手段と、モニタリング用光伝送手段と、被加工部及びヘッド内の情報をモニタリング用撮像手段及びモニタリング用光伝送手段に導くモニタリング案内光学系とを備えたことを特徴とする。また、加工手段は、溶接手段及びガス供給手段が適用されることを特徴とする。また、加工手段は、角度調整自在に配置されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係るレーザー加工ヘッドを備えたレーザー加工装置の概略ブロック構成、図２にはレーザー加工ヘッドの構成、図３にはレーザー光の光学系を表す概略構成、図４にはモニタリング系の光学系を表す概略構成、図５には加工手段の構成を示してある。
【００１８】
図１に基づいてレーザー加工装置の概略構成を説明する。図に示すように、
レーザー加工装置１０には、レーザー光を出力するＹＡＧレーザー発振器１１が備えられ、ＹＡＧレーザー発振器１１から出力されたレーザー光は伝送手段としての光ファイバー１２によりレーザー加工ヘッド１３に伝送される。
【００１９】
レーザー加工ヘッド１３は移動手段としての多軸ＮＣロボット１５に保持され、多軸ＮＣロボット１５により任意の位置に位置決め移動される。また、レーザー加工ヘッド１３には加工手段としての切断ノズル１６、ＴＩＧヘッド１７、ＭＩＧヘッド１８、フィラワイヤヘッド１９及び粉末ノズル２０が交換自在で角度調整可能に支持される。
【００２０】
レーザー加工装置１０には、加工手段の付帯装置２１が備えられている。付帯装置２１は、冷却水供給装置２２、切断用の加工ガス（酸素等）の加工ガス供給装置２３、ＴＩＧ溶接機２４、ＭＩＧ溶接機２５、フィラワイヤ供給装置２６及び粉末供給ユニット２７が備えられている。
【００２１】
ＹＡＧレーザー発振器１１、多軸ＮＣロボット１５及び加工手段の付帯装置２１の動作は制御装置３１により制御される。制御装置３１には、発振器コントローラ３２、ＮＣコントローラ３３、冷却水コントローラ３４、モニタリングコントローラ３５、オートフォーカスコントローラ３６、ノズル角度コントローラ３７及びモニタＴＶ３８が備えられている。
【００２２】
発振器コントローラ３２はＹＡＧレーザー発振器１１のレーザー光の出力を制御し、ＮＣコントローラ３３は多軸ＮＣロボット１５の動作を制御し、モニタリングコントローラ３５は後述するモニタリング用の光ファイバーからの発光状況に応じて各種動作部の動作を制御する。また、オートフォーカスコントローラ３６は後述する光学系の制御を行いレーザービームの焦点を制御し、ノズル角度コントローラ３７はノズル及びヘッドの角度を調整制御する。
【００２３】
図２乃至図４に基づいてレーザー加工ヘッド１３を詳細に説明する。
【００２４】
図２、図３に示すように、レーザー加工ヘッド１３には光ファイバー１２が支持され、光ファイバー１２で伝送されたＹＡＧレーザー発振器１１からのレーザー光は下向きに入光する。光ファイバー１２の直下にはガイド光学系としてのコリメートレンズ群４１が設けられ、コリメートレンズ群４１により光ファイバー１２からのレーザー光が平行光にされる。
【００２５】
コリメートレンズ群４１の直下には分割光学系としての三角柱状の分割ミラー４２が備えられ、コリメートレンズ群４１で平行光にされた（入射された）レーザー光は分割ミラー４２により２つの水平なレーザー光束43a,43b に分割される。レーザー光束43a,43b はそれぞれ案内光学系としての反射ミラー44a,44b で反射され、それぞれのレーザー光束43a,43b は集光光学系としての半割り状の集光レンズ群45a,45b で集光され一つの被加工部４０にレーザービーム46a,46b として集光される。尚、分割光学系としては、三角錐状の分割ミラーを用いてレーザー光を３つの水平なレーザー光束に分割するようにしてもよい。
【００２６】
反射ミラー44a,44b は傾斜角が可変に支持され、前述したオートフォーカスコントローラ３６からの指令に基づいて動作され、レーザービーム46a,46b の焦点が制御される。
【００２７】
図２に示すように、集光レンズ群45a,45b で集光されるレーザービーム46a,46b 間に加工手段として前述したヘッドやノズルを交換自在に支持し且つヘッドやノズルの加工部位としての先端部を被加工部４０に向けて配置する支持部４７がレーザー加工ヘッド１３に備えられている。図示例では、加工手段としてＴＩＧヘッド１７が配置された状態を示してある。支持部４７には可変手段４８が設けられ、可変手段４８はノズル角度コントローラ３７の指令に基づいて動作され、ノズル及びヘッド（ＴＩＧヘッド１７）の角度を調整制御する。
【００２８】
図２、図４に示すように、レーザー加工ヘッド１３の後方上部にはモニタリング用撮像手段としてのＣＣＤカメラ５１が設けられ、ＣＣＤカメラ５１は画像用光ファイバー５２を介して制御装置３１のモニタＴＶ３８に被加工部４０及びレーザー加工ヘッド１３内の画像を伝送する。また、レーザー加工ヘッド１３の後方部にはモニタリング用光伝送手段としてのモニタリング光ファイバー５３が支持され、モニタリング光ファイバー５３を介して制御装置３１のモニタリングコントローラ３５に被加工部４０の発光状況を伝送する。
【００２９】
集光レンズ群45a,45b の間には、被加工部４０の状況を後側に反射する反射ミラー５４が設けられ、ＣＣＤカメラ５１の直下には反射ミラー５４で反射した被加工部４０の状況を上方に反射させると共に後方に透過させる半透過ミラー５５が設けられている。尚、図中５６は反射ミラー５４と半透過ミラー５５の間に配置されたコリメータである。図４に示すように、半透過ミラー５５で反射された被加工部４０の状況はレンズ群５７でＣＣＤカメラ５１の入力部に集光される。半透過ミラー５５で透過された被加工部４０の状況はレンズ群５８でモニタリング光ファイバー５３に集光される。
【００３０】
図５を参照して加工手段を説明する。
【００３１】
図５(a) はＴＩＧヘッド１７でタングステン電極６２を保持し、ＴＩＧ溶接機２４からの給電及び不活性ガスの供給により、アーク６３による溶接を行う。レーザー加工ヘッド１３では、レーザー加工系（コリメートレンズ群４１、分割ミラー４２、反射ミラー４４及び集光レンズ群４５）によるレーザービーム４６を２分割して集光し、２分割したレーザービーム４６の間にＴＩＧヘッド１６を配置している。このため、同一の被加工部４０に対してレーザー溶接とアーク溶接とを同時に行うことができる。
【００３２】
図５(b) は切断ノズル１６で、加工ガス供給装置２３から例えば酸素ガスが供給される。レーザー加工ヘッド１３に切断ノズル１６を保持した場合、同一の被加工部４０に対してレーザービーム４６による切断と切断ノズル１６からの切断ガスの供給を同軸上に同時に行うことができる。切断ノズル１６からの切断用の加工ガスは、レーザー加工系のレンズ系に対して無関係となるので、レンズの耐圧強度に拘らず圧力を高くすることができる。このため、深い切断が可能になって厚物の切断に適用可能となり、加工ガス圧を調整することで切断可能な板厚に制約が生じることがなくなる。
【００３３】
モニタリング用光ファイバー５３から伝送される発光状況に応じて制御装置３１のノズル角度コントローラ３７により可変手段を介して切断ノズル１６の角度を調整することで、例えば、レーザー加工ヘッド１３の進行方向後側に傾けて調整することで、溶融直後の金属を進行方向後側に吹き飛ばすことができ、より深い切断が可能になる。
【００３４】
図５(c) はＭＩＧヘッド１８で、ＭＩＧ溶接機２５からの給電及びワイヤ送り装置６７からのフィラワイヤ６８の供給により、溶接を行う。レーザー加工ヘッド１３にＭＩＧヘッド１８を保持した場合、同一の被加工部４０に対してレーザービーム４６による溶接とＭＩＧヘッド１８でのＭＩＧ溶接を同時に行うことができる。
【００３５】
図５(d) はフィラワイヤヘッド１９で、ワイヤ送り装置７２からのフィラワイヤ７３の供給により、溶接を行う。レーザー加工ヘッド１３にフィラワイヤヘッド１９を保持した場合、レーザー加工ヘッド１３の移動方向や角度に拘らず被加工部４０に対してレーザービーム４６とフィラワイヤ７３の互いの位置関係を一定に保つことができる。
【００３６】
図５(e) は粉末ノズル２０で、粉末供給ユニット２７から金属粉末（例えば、鉄、ステンレス、アルミ等の金属）７５が供給される。レーザー加工ヘッド１３に粉末ノズル２０を保持した場合、レーザー加工ヘッド１３の移動により金属粉末７５を任意の形状に敷きつめ、一層毎にレーザービーム４６を照射して焼結していく。これを繰り返すことにより、任意の３次元形状の肉盛り成形を行うことができる。
【００３７】
上記構成のレーザー加工ヘッド１３を備えたレーザー加工装置１０では、制御装置３１の指令により多軸ＮＣロボット１４を動作させ、レーザー加工ヘッド１３を所望の状態に移動及び動作させてレーザー加工と溶接や切断等の加工手段による加工とを同時に行う。加工中は、必要に応じて冷却水コントローラ３４からの指令により冷却水供給装置２２から冷却水が供給される。加工手段としてＴＩＧヘッド１７を支持部４７に保持した場合を例に挙げて説明する。
【００３８】
光ファイバー１２で伝送されたＹＡＧレーザー発振器１１からのレーザー光が下向きに入光し、コリメートレンズ群４１により光ファイバー１２からのレーザー光が平行光にされる。コリメートレンズ群４１で平行光にされた（入射された）レーザー光は分割ミラー４２により２つの水平なレーザー光束43a,43b に分割され、それぞれのレーザー光束43a,43b は反射ミラー44a,44b で反射されて集光レンズ群45a,45b で集光され一つの被加工部４０にレーザービーム46a,46b として集光される。
【００３９】
また、集光レンズ群45a,45b で集光されるレーザービーム46a,46b 間にＴＩＧヘッド１７が配置され、ＴＩＧ溶接機２４からの給電及び不活性ガスの供給により、アーク６３により被加工部４０の溶接を行う。
【００４０】
レーザービーム46a,46b によるレーザー溶接とアーク６３によるＴＩＧ溶接が同一の被加工部４０に対して同時に行われ、広い溶接範囲に対し深い溶け込み深さの溶接が良好に行われる。レーザー加工ヘッド１３は、レーザー加工系（コリメートレンズ群４１、分割ミラー４２、反射ミラー44a,44b 及び集光レンズ群45a,45b ）と、ＴＩＧヘッド１７とが一体になった構造であるため、溶接位置や溶接姿勢を変えても、特別な操作をすることなくレーザー溶接部とＴＩＧ溶接部とが常に一致する。このため、操作性がよく良好な溶接が可能となる。また、一体構造となっているため、コンパクトで且つ周辺部材と干渉することはない。
【００４１】
被加工部４０及びレーザー加工ヘッド１３内の状況は、反射ミラー５４、コリメータ５６及び半透過ミラー５５を介してＣＣＤカメラ５１で撮影され、画像は画像用光ファイバー５２を介して制御装置３１のモニタＴＶ３８に映し出されるようになっている。モニタＴＶ３８の画像によりモニタリングを行い、不具合等が生じた場合には即座に適切な処置を施すようにする。
【００４２】
また、被加工部４０の発光状況が反射ミラー５４、コリメータ５６、半透過ミラー５５及びレンズ群５８を介してモニタリング光ファイバー５３に入力され、制御装置３１のモニタリングコントローラ３５に伝送される。モニタリングコントローラ３５からは、被加工部４０の発光状況に応じてレーザー加工ヘッド１３の位置やレーザービーム46a,46b の集光位置、ＴＩＧヘッド１７の支持状態等を調整するように、ＮＣコントローラ３３、オートフォーカスコントローラ３６及びノズル角度コントローラ３７に指令が出される。
【００４３】
上述したレーザー加工ヘッド１３を備えたレーザー加工装置１０は、レーザー加工系（コリメートレンズ群４１、分割ミラー４２、反射ミラー４４及び集光レンズ群４５）によるレーザービーム４６を２分割して集光し、２分割したレーザービーム46a,46b の間に加工手段（ＴＩＧヘッド１７）配置したので、同一の被加工部４０に対して溶接部を常に一致させてレーザー溶接とアーク溶接とを同時に行うことができる。このため、１つのレーザー加工ヘッド１３により被加工部４０に対してレーザービーム46a,46b と、溶接用のアーク６３（切断用のガス、フィラワイヤ、金属粉末等他の加工動力）とを同時にしかもレンズ系に影響を与えることなく良好に供給することができ、他の加工動力の能力を高めて加工能率を向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のレーザー加工装置は、レーザー光を出力するレーザー発振器と、レーザー発振器から出力されたレーザー光をレーザー加工ヘッドに伝送する伝送手段と、レーザー加工ヘッドに備えられ伝送手段からのレーザー光を入射させるガイド光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられガイド光学系から入射したレーザー光を複数束に分割する分割光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられレーザー光を被加工部に集光させる複数の集光光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられ分割光学系で分割された複数束のレーザー光を複数の集光光学系のそれぞれに導く案内光学系と、レーザー加工ヘッドに備えられ複数の集光光学系で集光されるレーザー光の束の間に加工手段を交換自在に支持し且つ加工手段の加工部位を被加工部に向けて配置する支持部と、レーザー加工ヘッドを保持しレーザー加工ヘッドを任意の位置に位置決め移動させる移動手段と、加工手段に加工動力を供給する加工動力供給手段と、レーザー発振器及び移動手段及び加工動力供給手段の動作を制御する制御手段とを備えたので、同一の被加工部に対して姿勢を変更しも加工部を常に一致させてレーザー加工と他の加工とを同時に行うことができる。この結果、１つのレーザー加工ヘッドにより被加工部に対してレーザービームと、他の加工の加工動力とを同時にしかもレンズ系に影響を与えることなく良好に供給することができ、操作性がよく良好な加工が可能となると共に、加工動力の能力を高めて加工能率を向上させることができる。
【００４５】
また、レーザー加工ヘッドに備えられたモニタリング用撮像手段と、レーザー加工ヘッドに備えられたモニタリング用光伝送手段と、レーザー加工ヘッドに備えられ被加工部及びレーザー加工ヘッドの情報をモニタリング用撮像手段及びモニタリング用光伝送手段に導くモニタリング案内光学系とを備えたので、また、加工手段は、角度調整自在にレーザー加工ヘッドに配置され、制御手段には、モニタリング用光伝送手段からの情報が入力されると共にモニタリング用光伝送手段の情報に基づいて加工手段の角度を調整する機能が備えられているので、被加工部及びレーザー加工ヘッドの情報に基づいてレーザー加工ヘッド及び加工手段の角度を最適に調整することができる。
【００４６】
本発明のレーザー加工ヘッドは、入力されたレーザー光を複数束に分割する分割光学系と、レーザー光を被加工部に集光させる複数の集光光学系と、分割光学系で分割された複数束のレーザー光を複数の集光光学系のそれぞれに導く案内光学系と、複数の集光光学系で集光されるレーザー光の束の間に加工手段を交換自在に支持し且つ加工手段の加工部位を被加工部に向けて配置する支持部とを備えたので、同一の被加工部に対して姿勢を変更しも加工部を常に一致させてレーザー加工と他の加工とを同時に行うことができる。この結果、１つのレーザー加工ヘッドにより被加工部に対してレーザービームと、他の加工の加工動力とを同時にしかもレンズ系に影響を与えることなく良好に供給することができ、操作性がよく良好な加工が可能となると共に、加工動力の能力を高めて加工能率を向上させることができる。
【００４７】
また、モニタリング用撮像手段と、モニタリング用光伝送手段と、被加工部及びヘッド内の情報をモニタリング用撮像手段及びモニタリング用光伝送手段に導くモニタリング案内光学系とを備えたので、また、加工手段は、角度調整自在に配置されるので、被加工部及びレーザー加工ヘッドの情報に基づいて加工手段の角度を最適に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係るレーザー加工ヘッドを備えたレーザー加工装置の概略構成図。
【図２】レーザー加工ヘッドの構成図。
【図３】レーザー光の光学系を表す概略構成図。
【図４】モニタリング系の光学系を表す概略構成図。
【図５】加工手段の構成図。
【図６】従来技術を示す構成図。
【図７】従来技術を示す構成図。
【符号の説明】
１０  レーザー加工装置
１１  ＹＡＧレーザー発振器
１２  光ファイバー
１３  レーザー加工ヘッド
１５  多軸ＮＣロボット
１６  切断ノズル
１７  ＴＩＧヘッド
１８  ＭＩＧヘッド
１９  フィラワイヤヘッド
２０  粉末ノズル
２１  付帯設備
２２  冷却水供給装置
２３  加工ガス供給装置
２４  ＴＩＧ溶接機
２５  ＭＩＧ溶接機
２６  フィラワイヤ供給装置
２７  粉末供給ユニット
３１  制御装置
３２  発振器コントローラ
３３  ＮＣコントローラ
３４  冷却水コントローラ
３５  モニタリングコントローラ
３６  オートフォーカスコントローラ
３７  ノズル角度コントローラ
３８  モニタＴＶ
４０  被加工部
４１  コリメートレンズ群
４２  分割ミラー
43a,43b   レーザー光束
44a,44b   反射ミラー
45a,45b   集光レンズ群
46a,46b   レーザービーム
４７  支持部
４８  可変手段
５１  ＣＣＤカメラ
５２  画像用光ファイバー
５３  モニタリング用光ファイバー
５４  反射ミラー
５５  半透過ミラー
５６  コリメータ
５７，５８  レンズ群
６２  タングステン電極
６３  アーク
６７，７２  ワイヤ送り装置
６８，７３  フィラワイヤ
７５  粉末金属
【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６】
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【図７】
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