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JP2008043973A - レーザ加工装置およびそのレーザ加工方法 - Google Patents

レーザ加工装置およびそのレーザ加工方法 Download PDF

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Abstract

【課題】レーザ加工を効率的に行うことができるようにする。
【解決手段】ワーク10A,10Bを搬入および搬出するためのワーク搬入出口400が一部の壁面410に備えられたワーク加工室100と、ワーク搬入出口を塞ぐための遮蔽壁510がワーク載置台500に立設して備えられ遮蔽壁を挟んで少なくとも二つのワークをワーク載置台上に載置してワーク加工室に搬送するワーク搬送装置と、ワーク搬送装置によってワーク加工室に搬送されたワークを加工するためにレーザを照射するレーザ照射装置300と、を備え、ワーク搬送装置によって1つのワークを前記ワーク加工室に搬入したときにワーク加工室のワーク搬入出口をワーク搬送装置の移動に伴って移動した遮蔽壁で塞ぎ、ワークをレーザ照射装置で加工することができるようにする一方、ワーク搬送装置の移動に伴って他のワークをワーク加工室の外側に搬出できるようにした。
【選択図】図1

Description

本発明は、レーザ加工を効率的に行うことが可能なレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法に関する。
ロボットのハンドにレーザ照射装置を取り付けて、そのレーザ照射装置から照射されるレーザによってワークを溶接するレーザ加工装置は、レーザ照射装置から照射されるレーザまたは溶接時に反射するレーザから作業者を保護するために、周囲が壁面で覆われたワーク加工室内に設置される。
ワーク加工室の一部の壁面にはワークを搬入または搬出するためのワーク搬入出口が設けられ、そのワーク搬入出口は横方向または上方向に移動可能な遮蔽壁で塞ぐことができるようになっている。
したがって、ワークの搬入時にはこのワーク搬入出口を遮蔽している遮蔽壁をいったん横方向又は上方向にずらし、ワークをワーク加工室に搬入し、遮蔽壁がワーク搬入出口をしっかりと塞いでいることを確認してからワークのレーザ加工を開始し、レーザ加工が終了したら、再度遮蔽壁をいったん横方向又は上方向にずらし、ワークをワーク加工室から搬出する。
このように、作業者を加工中に照射されるレーザから保護するための装置としては、下記の引用文献1に記載されているようなものが挙げられる。
特開平7−211764号公報(段落番号0015−0016の記載を参照)
しかしながら、上記のような従来のレーザ加工装置にあっては、ワークがワーク加工室に搬入されてから遮蔽壁がワーク搬入出口を閉じるまでの間はレーザ加工をすることができないため、少なくともワーク搬入時のタイムロスがレーザ加工の生産効率を悪化させる原因の1つになっている。
本発明はこのような従来の技術の問題を少しでも解消できるようにするために成されたものであり、レーザ加工を効率的に行うことが可能なレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法の提供を目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係るレーザ加工装置は、ワークを搬入および搬出するためのワーク搬入出口が一部の壁面に備えられたレーザ加工を行うワーク加工室と、前記ワーク搬入出口を塞いでワーク加工時のレーザ光の漏洩を防止する遮蔽壁と、ワークを載置台上に載置して前記ワーク加工室に対し搬入および搬出するワーク搬送装置と、前記ワーク搬送装置によって前記ワーク加工室に搬入されたワークを加工するためにレーザを照射するレーザ照射装置と、を備え、前記ワーク搬送装置が前記ワークを前記ワーク加工室に搬入する動作に連動して、前記遮蔽壁が前記ワーク搬入出口を塞ぐように動作させるようにしたことを特徴とする。
また、上記目的を達成するための本発明に係るレーザ加工装置のレーザ加工方法は、ワークを搬入および搬出するためのワーク搬入出口が一部の壁面に備えられたレーザ加工を行うワーク加工室と、前記ワーク搬入出口を塞いでワーク加工時のレーザ光の漏洩を防止する遮蔽壁と、ワークを載置台上に載置して前記ワーク加工室に対し搬入および搬出するワーク搬送装置と、前記ワーク搬送装置によって前記ワーク加工室に搬入されたワークを加工するためにレーザを照射するレーザ照射装置とを備えたレーザ加工装置のレーザ加工方法であって、前記ワーク搬送装置が前記ワークを前記ワーク加工室に搬入する動作に連動して、前記遮蔽壁が前記ワーク搬入出口を塞ぐように動作させるようにしたことを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係るレーザ加工装置によれば、ワークをワーク加工室にまたはワーク加工室から搬入出してレーザ加工を開始するまでのタイムロスを少なくすることができ、レーザ加工を効率的に行うことが可能となって、生産性を向上させることができる。
また、以上のように構成された本発明に係るレーザ加工装置のレーザ加工方法によれば、ワークをワーク加工室にまたはワーク加工室から搬入出してレーザ加工を開始するまでのタイムロスを少なくすることができ、レーザ加工を効率的に行うことが可能となって、生産性を向上させることができる。
次に、本発明に係るレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法の具体的な実施形態を1から実施形態3に分けて説明する。実施形態1は1つのワーク加工室に対してワーク搬送装置が1台設けられているタイプのレーザ加工装置に対するものであり、実施例2は1つのワーク加工室に対してワーク搬送装置が2台設けられているタイプのレーザ加工装置に対するものである。さらに、実施形態3は、1つのワーク加工室に対してスライド式のワーク搬送装置が1台設けられているタイプのレーザ加工装置に対するものである。
[実施形態1]
図1は、本実施の形態に係るレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法の一実施形態を示す図である。なお、レーザ加工装置の動作はレーザ加工方法と同一であるので、重複記載を避けるために、レーザ加工方法の説明は省略する。
ワーク10A、10Bをレーザ加工するワーク加工室100には、その内部にレーザ溶接ロボット200が設置されている。レーザ溶接ロボット200のアーム先端には、ワーク加工室100内に搬送されたワーク10Aを加工するためのレーザを照射するレーザ照射装置が取り付けられている。レーザ照射装置300はその内部に設けられているレーザ走査装置によって焦点を調整しながら3次元方向にレーザを照射してワーク10Aの予め定められている部分をレーザ溶接する。
ワーク加工室100には、ワーク10Aを搬入および搬出するためのワーク搬入出口400が一部の壁面410に備えられている。ワーク搬入出口400の下側には、ターンテーブル状のワーク載置台500がワーク搬入出口400の下側で回転できるように支持されている。ワーク載置台500には、前記ワーク搬入出口400を塞ぐための遮蔽壁510がワーク載置台500に立設して備えられ、二つのワーク10A、10Bを遮蔽壁510を挟んで載置できるようになっている。なお、ワーク載置台500と遮蔽壁510は一体化されこれらによってワーク搬送装置が構成されている。
したがって、ワーク搬入出口400は回転扉のように機能する遮蔽壁510によって完全に塞ぐことができるようになっている。遮蔽壁510によって分割されているワーク載置台500の両側にワークを載置して、ワーク載置台500を回転させると、1つのワーク10Bがワーク加工室100に搬入されたときにワーク加工室100のワーク搬入出口400がワーク載置台500の回転に伴って移動した遮蔽壁510で塞がれる。この状態でレーザ照射装置300によりレーザをワーク10Bに照射してレーザ加工を行うことが可能になる。一方、レーザ加工が行われたワーク10Aはワーク載置台500の回転に伴ってワーク加工室100の外側に搬出される。つまり、遮蔽壁510は、ワーク10Bをワーク加工室100に搬入する動作に連動してワーク搬入出口400を塞ぐように動作し、また、ワーク10Aをワーク加工室100から搬出する動作に連動してワーク搬入出口400を開放動作するのである。
したがって、本実施の形態のレーザ加工装置によれば、ワーク載置台500を回転させることによって、ワーク加工室100へのワーク10Bの搬入とワーク加工室10Aからのワーク10Aの搬出とを同時に行なうことができるとともに、ワーク搬入出口400が遮蔽壁510で塞がれると即座にレーザ加工を開始することができる。このため、ワーク10A、10Bをワーク加工室100にまたはワーク加工室100から搬入出してレーザ加工を開始するまでのタイムロスを少なくすることができ、レーザ加工を効率的に行うことが可能となって、生産性を向上させることができる。さらに、ワーク搬入出口400が遮蔽壁510で完全に塞がれないとレーザ加工が開始されないようになっているので、作業者の安全は確実に確保されることになる。
本実施の形態に係るレーザ加工装置は、タイムロスを少なくする構成ではあるが、同時に安全性をも確保する必要がある。したがって、ワーク搬出入口400には遮蔽壁510がワーク搬出入口400を完全に塞いでいることを検知するためのセンサ520を設けている。センサ520はレーザ照射装置300に接続されており、レーザ照射装置300は、センサ520の検知信号に基づいて遮蔽壁510がワーク搬出入口400を完全に塞いでいる状態であるのか、または遮蔽壁510がワーク搬出入口400を完全に塞いでいない状態であるのかを判断する機能も有している。
レーザ照射装置300は、センサ520によって遮蔽壁510がワーク搬出入口400を完全に塞いでいることが検知されなければワーク10Bに対してレーザ加工を開始しない。逆に言えば、レーザ照射装置300は、センサ520によって遮蔽壁510がワーク搬出入口400を完全に塞いでいることを検知している場合にだけレーザ加工を行う。
一方、レーザ照射装置300は、レーザ加工中に、遮蔽壁510がワーク搬出入口400を完全に塞いでいないことをセンサ520が検知した場合には、安全性確保のため、即座にワーク10Bに対するレーザ加工を中断する。
なお、本実施の形態では、センサ520をワーク搬出入口400に設けた場合を例示して説明したが、遮蔽壁510に設けても良いし、ワーク搬出入口400と遮蔽壁510の両方に設けてもよい。さらに、ワーク載置台500の回転位置を検出するセンサを設けることによって、ワーク搬出入口400または遮蔽壁510に設けるセンサに代えてもよい。
[実施形態2]
図2は、本実施の形態に係るレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法の一実施形態を示す図であり、レーザ加工装置を上から見た図である。なお、レーザ加工装置の動作はレーザ加工方法と同一であるので、重複記載を避けるために、レーザ加工方法の説明は省略する。また、図1と同一の部材には同一の番号を付すこととする。
本実施の形態に係るレーザ加工装置は、ワーク加工室100に2箇所のワーク搬入出口400A、400Bを備えているタイプのものである。それぞれのワーク搬入出口400A、400Bにはワーク載置台500A、500Bが備えられている。ワーク載置台500Aにはその回転中心を交差点として直交して立設された2枚の遮蔽壁510A、510Bが設けられ、ワーク載置台500Bにはその回転中心を交差点として直交して立設された2枚の遮蔽壁510C、510Dが設けられている。それぞれのワーク載置台500A、500Bに設けられている遮蔽壁510A、510Bおよび遮蔽壁510C、510Dは、ワーク載置台500A、500Bそれぞれの回転中心を中心に中心角が90度ずつずらされて設けられている。ワーク載置台500A、500Bそれぞれの遮蔽板と遮蔽板との間には、図示はされていないがワークが載置される。
ワーク加工室100内のワーク搬入出口400Aと400Bとの間には、レーザ溶接ロボット200が設置されている。レーザ溶接ロボット200のアーム先端には、図示されていないが、実施形態1と同様に、ワーク加工室100内に搬送されたワークを加工するためのレーザを照射するレーザ照射装置が取り付けられている。レーザ照射装置はその内部に設けられているレーザ走査装置によって焦点を調整しながら3次元方向にレーザを照射してワークの予め定められている部分をレーザ溶接する。
レーザ溶接ロボット200は、ワーク載置台500Aによって搬送されてきたワークに対してレーザ溶接をし(レーザ溶接工程A)、さらに、ワーク載置台500Bによって搬送されてきたワークに対してレーザ溶接を行なう(レーザ溶接工程B)をすることができる。
レーザ溶接ロボット200がレーザ溶接工程Aを実施しているときには、ワーク載置台500Bが90度回転して次にレーザ溶接を行なうべきワークをワーク加工室100内に搬送する。ワーク加工室100には、ワーク載置台500Aの外側(図面では左側)、ワーク載置台500Aとワーク載置台500Bとの間、およびワーク載置台500Bの外側(図面では右側)にレーザ照射装置から照射されているレーザがワーク加工室100の外側に漏れないようにするためのレーザ遮光壁600A、600B、600Cが設けられている。このため、レーザ溶接ロボット200がレーザ溶接工程Aを実施しているときにワーク載置台500Bが回転していたとしても、レーザ遮光壁600A、600B、600Cと遮蔽壁510C、510Dとの作用によってレーザ照射装置から照射されているレーザがワーク加工室100の外側に漏れることはない。したがって、実施形態1のようにワーク搬入出口400Aと400Bが遮蔽壁510A、510B、510C、510Dによって完全に塞がれていることを検知するセンサを設ける必要もない。
そして、レーザ溶接工程Aのレーザ溶接が終了したら、レーザ溶接ロボット200は、ワーク載置台500Bによって搬送されてきたワークにレーザ溶接工程Bを実施する。今度は、レーザ溶接ロボット200がレーザ溶接工程Bを実施しているときに、ワーク載置台500Aが90度回転して次にレーザ溶接を行なうべきワークをワーク加工室100内に搬送する。
ワーク加工室100の外側のワーク載置台500Aと500Bとには、溶接対象となるワークをワーク載置台500Aと500Bに載置するための、部品セット工程Aと部品セット工程Bとが設けられている。作業者は、この部品セット工程Aと部品セット工程Bにおいて、レーザ溶接が行なわれたワークと引き換えに、レーザ溶接を行なうべきワークをワーク載置台500Aと500Bとに載置する。
このように、それぞれのワーク載置台500A、500Bに複数の遮蔽壁500A、500B、510C、510Dを設け、さらにワーク載置台500A、500Bに対して、レーザ遮光壁600A、600B、600Cを設けることによって、レーザ溶接ロボット200は、ほぼ休むことなくワークにレーザ溶接を施すことができるため、ワークをワーク加工室100にまたはワーク加工室100から搬入出してレーザ加工を開始するまでのタイムロスを少なくすることができ、実施形態1よりもさらに効率的にレーザ加工を行うことが可能となって、生産性を向上させることができる。さらに、ワーク搬入出口400が遮蔽壁510で完全に塞がれないとレーザ加工が開始されないようになっているので、作業者の安全は確実に確保されることになる。
[実施形態3]
図3は、本実施の形態に係るレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法の一実施形態を示す図である。なお、レーザ加工装置の動作はレーザ加工方法と同一であるので、重複記載を避けるために、レーザ加工方法の説明は省略する。また、図1と同一の部材には同一の番号を付すこととする。
ワーク加工室100には、ワーク10Aを搬入および搬出するためのワーク搬入出口400A、400Bが対向する壁面410A、410Bに設けられている。ワーク搬入出口400A、400Bに対応する床面にはレール50が敷設されており、ワーク載置台500Aはそのレール50上をスライド可能に取り付けられている。ワーク載置台500Aには、ワーク搬入出口400A、400Bを塞ぐための遮蔽壁510A、510Bがワーク載置台500Aに立設して備えられ、遮蔽壁510Aと510Bとの間にワーク10Aが載置できるようになっている。遮蔽壁510Aと510Bとの間隔は、ワーク加工室100の奥行きの寸法と同一になっている。なお、ワーク載置台500Aと遮蔽壁510によってワーク搬送装置が構成されている。
したがって、ワーク搬入出口400A、400Bは、ワーク載置台500Aがワーク10Aを載せ、レール50上をスライドして遮蔽壁510Aと510Bとがワーク搬入出口400A、400Bに一致する位置にまで達したときに完全に塞がれることになる。遮蔽壁510Aと510Bとがワーク搬入出口400A、400Bを塞ぐと、レーザ照射装置300によりレーザをワーク10Aに照射してレーザ加工を行うことが可能になる。ワーク10Bのレーザ加工が終了すると、ワーク載置台500Aがさらに進み、ワーク10Aをワーク加工室100から搬出する。
したがって、本実施の形態のレーザ加工装置によれば、ワーク載置台500Aをスライドさせることによって、ワーク10Aの搬入と搬出を交互に行なうことができ、ワーク10Aをワーク加工室100に搬入してレーザ加工を開始するまでのタイムロスを少なくすることができ、レーザ加工を効率的に行うことが可能となって、生産性を向上させることができる。さらに、ワーク搬入出口400が遮蔽壁510で完全に塞がれないとレーザ加工が開始されないようになっているので、作業者の安全は確実に確保されることになる。
本実施の形態に係るレーザ加工装置は、タイムロスを少なくする構成ではあるが、同時に安全性をも確保する必要がある。したがって、ワーク搬出入口400Aには遮蔽壁510Aがワーク搬出入口400Aを完全に塞いでいることを検知するためのセンサ520Aを設けている。センサ500Aをワーク搬出入口400Aにのみ設けているのは、ワーク搬出入口400Aが遮蔽壁510Aによって完全に塞がれていれば、ワーク搬出入口400Bも遮蔽壁510Bによって完全に塞がれているからである。センサ520Aはレーザ照射装置300に接続されており、レーザ照射装置300は、センサ520Aの検知信号に基づいて遮蔽壁510Aがワーク搬出入口400Aを完全に塞いでいる状態であるのか、または遮蔽壁510Aがワーク搬出入口400Aを完全に塞いでいない状態であるのかを判断する機能も有している。
レーザ照射装置300は、センサ520Aによって遮蔽壁510Aがワーク搬出入口400Aを完全に塞いでいることが検知されなければワーク10Aに対してレーザ加工を開始しない。逆に言えば、レーザ照射装置300は、センサ520Aによって遮蔽壁510Aがワーク搬出入口400Aを完全に塞いでいることを検知している場合にだけレーザ加工を行う。
一方、レーザ照射装置300は、レーザ加工中に、遮蔽壁510Aがワーク搬出入口400Aを完全に塞いでいないことをセンサ520Aが検知した場合には、安全性確保のため、即座にワーク10Aに対するレーザ加工を中断する。
なお、本実施の形態では、センサ520Aをワーク搬出入口400Aに設けた場合を例示して説明したが、センサ520Aをワーク搬出入口400B側に設けてもよいし、遮蔽壁510Aまたは遮蔽壁510Bに設けてもよい。
本発明は、レーザ加工装置に適用することができる。
実施形態1に係るレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法の一実施形態を示す図である。 実施形態2に係るレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法の一実施形態を示す図である。 実施形態3に係るレーザ加工装置およびそのレーザ加工方法の一実施形態を示す図である。
符号の説明
10A、10B ワーク、
100 ワーク加工室、
200 レーザ溶接ロボット、
300 レーザ照射装置、
400、400A、400B ワーク搬出入口、
500、500A、500B ワーク載置台、
510、510A〜510D 遮蔽壁、
520 センサ、
600A〜600C レーザ遮光壁。

Claims (12)

  1. ワークを搬入および搬出するためのワーク搬入出口が一部の壁面に備えられたレーザ加工を行うワーク加工室と、
    前記ワーク搬入出口を塞いでワーク加工時のレーザ光の漏洩を防止する遮蔽壁と、
    ワークを載置台上に載置して前記ワーク加工室に対し搬入および搬出するワーク搬送装置と、
    前記ワーク搬送装置によって前記ワーク加工室に搬入されたワークを加工するためにレーザを照射するレーザ照射装置と、
    を備え、
    前記ワーク搬送装置が前記ワークを前記ワーク加工室に搬入する動作に連動して、前記遮蔽壁が前記ワーク搬入出口を塞ぐように動作させるようにしたことを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 前記ワーク搬送装置は、前記ワーク加工室より搬出する動作に連動して、前記遮蔽壁が前記ワーク搬入出口を開放動作するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
  3. 前記ワーク搬送装置と前記遮蔽壁とは一体化され、前記ワーク搬送装置の搬送動作に伴って前記遮蔽壁が動作するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
  4. 前記ワーク加工室は、複数のワーク搬入出口を備えていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
  5. 前記ワーク搬送装置は、ターンテーブル状のワーク載置台が前記ワーク搬入出口で回転できるように構成され、前記ワーク搬入出口は前記遮蔽壁の回転に伴って塞がれることを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。
  6. 前記ワーク加工室が複数のワーク搬入出口を備えている場合には、前記ワーク搬入出口をはさむ各搬送台の両側に前記レーザ照射装置から照射されるレーザを遮光するレーザ遮光壁が設けられていることを特徴とする請求項4に記載のレーザ加工装置。
  7. 前記ワーク載置台に立設して備えられている遮蔽壁は、前記ワーク載置台の回転中心を通る1枚の遮蔽壁または一定の角度ずつ中心角度がずらされて設けられた複数枚の遮蔽壁であることを特徴とする請求項5に記載のレーザ加工装置。
  8. 前記ワーク載置台に立設して備えられている遮蔽壁が複数枚である場合には、前記ワーク搬入出口は2枚の遮蔽壁によって塞がれることを特徴とする請求項7に記載のレーザ加工装置。
  9. さらに、前記ワーク搬出入口または前記遮蔽壁の少なくともいずれか一方には前記遮蔽壁が前記ワーク搬出入口を完全に塞いでいることを検知するためのセンサを備えており、
    前記レーザ照射装置は、前記センサによって前記遮蔽壁が前記ワーク搬出入口を完全に塞いでいることが検知されている場合に前記ワークに対してレーザ加工を開始することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
  10. 前記レーザ照射装置は、レーザ加工中に、前記遮蔽壁が前記ワーク搬出入口を完全に塞いでいないことを前記センサが検知した場合に、前記ワークに対するレーザ加工を中断することを特徴とする請求項9に記載のレーザ加工装置。
  11. 前記レーザ照射装置は、ロボットのアーム先端に取り付けられているレーザ走査装置によって焦点を調整しながら3次元方向にレーザを照射してワークをレーザ溶接することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
  12. ワークを搬入および搬出するためのワーク搬入出口が一部の壁面に備えられたレーザ加工を行うワーク加工室と、
    前記ワーク搬入出口を塞いでワーク加工時のレーザ光の漏洩を防止する遮蔽壁と、
    ワークを載置台上に載置して前記ワーク加工室に対し搬入および搬出するワーク搬送装置と、
    前記ワーク搬送装置によって前記ワーク加工室に搬入されたワークを加工するためにレーザを照射するレーザ照射装置とを備えたレーザ加工装置のレーザ加工方法であって、
    前記ワーク搬送装置が前記ワークを前記ワーク加工室に搬入する動作に連動して、前記遮蔽壁が前記ワーク搬入出口を塞ぐように動作させるようにしたことを特徴とするレーザ加工装置のレーザ加工方法。
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