JP3003895B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JP3003895B2 JP3003895B2 JP4240244A JP24024492A JP3003895B2 JP 3003895 B2 JP3003895 B2 JP 3003895B2 JP 4240244 A JP4240244 A JP 4240244A JP 24024492 A JP24024492 A JP 24024492A JP 3003895 B2 JP3003895 B2 JP 3003895B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえばロボットの手
首に取付けられて穴あけなどの加工を行うレーザ加工装
置に関する。
首に取付けられて穴あけなどの加工を行うレーザ加工装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光を使用する加工は種々あるが、
薄板切断もその１つである。近年は自動車ボディなどの
３次元形状に対しての加工が求められており、このよう
な場合、産業用ロボットの手先にレーザの加工ヘッドを
設置して作業を行うのが一般的である。比較的小径の穴
をあける作業を行う場合、ロボットの持つ動作軸の全部
または大多数を使用して加工ヘッドを駆動しており、特
に穴を平面上にあける場合でも、その平面上を移動する
ためにはロボットの多数の軸を駆動する必要がある。し
かし、ロボットの各軸の動特性は一様でないために、高
速切断では動特性の差により加工ヘッドの軌跡が歪んで
しまい、真円の穴を形成しようとしても、その穴は真円
ではなく歪んだ形状の穴になってしまう。
薄板切断もその１つである。近年は自動車ボディなどの
３次元形状に対しての加工が求められており、このよう
な場合、産業用ロボットの手先にレーザの加工ヘッドを
設置して作業を行うのが一般的である。比較的小径の穴
をあける作業を行う場合、ロボットの持つ動作軸の全部
または大多数を使用して加工ヘッドを駆動しており、特
に穴を平面上にあける場合でも、その平面上を移動する
ためにはロボットの多数の軸を駆動する必要がある。し
かし、ロボットの各軸の動特性は一様でないために、高
速切断では動特性の差により加工ヘッドの軌跡が歪んで
しまい、真円の穴を形成しようとしても、その穴は真円
ではなく歪んだ形状の穴になってしまう。
【０００３】この対策として、ロボットの先端に、穴あ
け用動作軸を追加する方式が実現されている。この先行
技術は、たとえばＲｏｂｏｔ Ｎｏ．６７ 第３４頁〜
第３８頁に開示されている。これはロボットが穴をあけ
る場所に移動して、作業対象面に対して位置、姿勢を保
持し、追加された共に高い動特性を持った２軸で穴の軌
跡を描くものであり、穴形状を極座標で取扱うことにな
る。第１の軸にツールを把持し、所定の円のツール軌跡
は、この第１の軸を回転させる回転軸となる第２の軸の
回転軌跡である。第１の軸の回転中心と第２の軸の回転
中心との距離は、装置の仕様によって決定される。第１
の軸の回転角によって、所定の半径が与えられ、周速度
の情報に基づいて、第１軸と第２軸とを制御することに
よって、小円加工を正確に行うことができる。
け用動作軸を追加する方式が実現されている。この先行
技術は、たとえばＲｏｂｏｔ Ｎｏ．６７ 第３４頁〜
第３８頁に開示されている。これはロボットが穴をあけ
る場所に移動して、作業対象面に対して位置、姿勢を保
持し、追加された共に高い動特性を持った２軸で穴の軌
跡を描くものであり、穴形状を極座標で取扱うことにな
る。第１の軸にツールを把持し、所定の円のツール軌跡
は、この第１の軸を回転させる回転軸となる第２の軸の
回転軌跡である。第１の軸の回転中心と第２の軸の回転
中心との距離は、装置の仕様によって決定される。第１
の軸の回転角によって、所定の半径が与えられ、周速度
の情報に基づいて、第１軸と第２軸とを制御することに
よって、小円加工を正確に行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この先行技術では、レ
ーザ光が光ファイバで伝送されているため、光ファイバ
の可撓性により、２次元運動する加工ヘッドに直接、光
ファイバを接続することが可能になっている。しかし、
レーザ光がＣＯ2レーザのような大出力のものになる
と、光ファイバでの導光が不可能となり、その対策とし
て鏡による導光手段を採用すると、加工ヘッド部への反
射鏡を用いる光路を設けることが必要になる。
ーザ光が光ファイバで伝送されているため、光ファイバ
の可撓性により、２次元運動する加工ヘッドに直接、光
ファイバを接続することが可能になっている。しかし、
レーザ光がＣＯ2レーザのような大出力のものになる
と、光ファイバでの導光が不可能となり、その対策とし
て鏡による導光手段を採用すると、加工ヘッド部への反
射鏡を用いる光路を設けることが必要になる。
【０００５】このような反射鏡を用いた構造に、前述の
先行技術の考え方を適用した構成は、単純には図８に示
されるようになるであろう。第１と第２の反射鏡Ｍ１，
Ｍ２は支持部材１に固定されており、また第３および第
４の反射鏡Ｍ３，Ｍ４はもう１つの支持部材２に固定さ
れている。支持部材２は第１の軸Ａ１まわりに角変位可
能である。支持部材１は第２の軸Ａ２まわりに角変位可
能であり、この第２軸Ａ２と一致した光軸を有するレー
ザ光が、レーザ光源から導かれる。反射鏡Ｍ１によって
反射されたレーザ光３は、参照符４で示されるように第
１の軸Ａ１に一致した光軸を有して、反射鏡Ｍ２によっ
て反射され、反射鏡Ｍ３，Ｍ４を経て、第１および第２
の軸Ａ１，Ａ２に平行に、集光レンズ５ａを介して参照
符５で示されるようにして射出され、穴加工のために用
いられる。
先行技術の考え方を適用した構成は、単純には図８に示
されるようになるであろう。第１と第２の反射鏡Ｍ１，
Ｍ２は支持部材１に固定されており、また第３および第
４の反射鏡Ｍ３，Ｍ４はもう１つの支持部材２に固定さ
れている。支持部材２は第１の軸Ａ１まわりに角変位可
能である。支持部材１は第２の軸Ａ２まわりに角変位可
能であり、この第２軸Ａ２と一致した光軸を有するレー
ザ光が、レーザ光源から導かれる。反射鏡Ｍ１によって
反射されたレーザ光３は、参照符４で示されるように第
１の軸Ａ１に一致した光軸を有して、反射鏡Ｍ２によっ
て反射され、反射鏡Ｍ３，Ｍ４を経て、第１および第２
の軸Ａ１，Ａ２に平行に、集光レンズ５ａを介して参照
符５で示されるようにして射出され、穴加工のために用
いられる。
【０００６】このような図８に示される構成では、反射
鏡Ｍ１〜Ｍ４の数が多く、したがって光路長が長く、効
率が低下するという課題がある。また構成が複雑であり
全体の構成が大型になるという課題がある。
鏡Ｍ１〜Ｍ４の数が多く、したがって光路長が長く、効
率が低下するという課題がある。また構成が複雑であり
全体の構成が大型になるという課題がある。
【０００７】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、構成が小型かつ軽量であって、動特性が優れたレ
ーザ加工装置を提供することである。
ため、構成が小型かつ軽量であって、動特性が優れたレ
ーザ加工装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ロボット手首
に取付け可能な第１筐体と、ロボットから供給されるレ
ーザ光を集束してスポット光Ｓを形成するための、複数
の反射鏡を含む光学系と、前記光学系を支持し、かつ第
１筐体に対して角変位可能に支持され、前記レーザ光の
光軸に一致する第１回転軸Ｐを有する第２筐体と、第２
筐体を第１回転軸Ｐまわりに角変位させて角変位量θを
制御するための第１駆動手段と、前記反射鏡の少なくと
も１つを、第１回転軸Ｐを含む平面の法線方向を第２回
転軸Ｑとして角変位させて、第１回転軸Ｐからスポット
光Ｓまでの角変位半径Ｒを制御するための第２駆動手段
とを備え、角変位量θおよび角変位半径Ｒの制御に基づ
いてスポット光Ｓを２次元的に移動させることを特徴と
するレーザ加工装置である。
に取付け可能な第１筐体と、ロボットから供給されるレ
ーザ光を集束してスポット光Ｓを形成するための、複数
の反射鏡を含む光学系と、前記光学系を支持し、かつ第
１筐体に対して角変位可能に支持され、前記レーザ光の
光軸に一致する第１回転軸Ｐを有する第２筐体と、第２
筐体を第１回転軸Ｐまわりに角変位させて角変位量θを
制御するための第１駆動手段と、前記反射鏡の少なくと
も１つを、第１回転軸Ｐを含む平面の法線方向を第２回
転軸Ｑとして角変位させて、第１回転軸Ｐからスポット
光Ｓまでの角変位半径Ｒを制御するための第２駆動手段
とを備え、角変位量θおよび角変位半径Ｒの制御に基づ
いてスポット光Ｓを２次元的に移動させることを特徴と
するレーザ加工装置である。
【０００９】
【作用】本発明に従えば、第１駆動手段の動作に基づい
て第２筐体がレーザ光の光軸まわりに角変位して角変位
量θが制御され、第２筐体が支持する光学系によって形
成されるスポット光Ｓも第１回転軸Ｐまわりに角変位す
る。さらに、第２駆動手段の動作に基づいて第１回転軸
Ｐからスポット光Ｓまでの角変位半径Ｒが制御される。
こうした角変位量θおよび角変位半径Ｒを用いたＲθ制
御によって、レーザ光がスポット光Ｓとして集束する加
工点の位置を、被加工物であるワークの上で２次元的に
高精度で制御することができるため、たとえば小径穴の
切断作業を高速かつ精度良く行うことが可能となる。
て第２筐体がレーザ光の光軸まわりに角変位して角変位
量θが制御され、第２筐体が支持する光学系によって形
成されるスポット光Ｓも第１回転軸Ｐまわりに角変位す
る。さらに、第２駆動手段の動作に基づいて第１回転軸
Ｐからスポット光Ｓまでの角変位半径Ｒが制御される。
こうした角変位量θおよび角変位半径Ｒを用いたＲθ制
御によって、レーザ光がスポット光Ｓとして集束する加
工点の位置を、被加工物であるワークの上で２次元的に
高精度で制御することができるため、たとえば小径穴の
切断作業を高速かつ精度良く行うことが可能となる。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例であるレーザ加工
装置の構成を示す断面図である。本実施例におけるレー
ザ加工装置６は、図２に示されるたとえば６軸の多関節
型のロボット７の手首８に取付けられ、レーザ光源１５
から射出されたレーザ光は、軸９〜１４に沿って反射鏡
などの導光手段によって導かれ、レーザ加工装置６の出
力側に形成されたスポット光Ｓが、薄板などのワーク
（不図示）に照射され、所望の形状に切断加工や穴加工
が行われる。
装置の構成を示す断面図である。本実施例におけるレー
ザ加工装置６は、図２に示されるたとえば６軸の多関節
型のロボット７の手首８に取付けられ、レーザ光源１５
から射出されたレーザ光は、軸９〜１４に沿って反射鏡
などの導光手段によって導かれ、レーザ加工装置６の出
力側に形成されたスポット光Ｓが、薄板などのワーク
（不図示）に照射され、所望の形状に切断加工や穴加工
が行われる。
【００１１】図１に示すように、このレーザ加工装置６
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するため
の平面鏡２１，２２およびレンズ２９から成る光学系
と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸２０に一
致する回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸
Ｐのまわりに角変位させるためのモータ４５、駆動歯車
４６および外歯車４７などから成る第１駆動手段と、回
転軸Ｐを含む平面の法線方向（紙面垂直方向）を回転軸
Ｑとして平面鏡２２を角変位させるためのプーリ３１，
３３、ベルト３２およびモータ３４などから成る第２駆
動手段３０などから構成される。
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するため
の平面鏡２１，２２およびレンズ２９から成る光学系
と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸２０に一
致する回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸
Ｐのまわりに角変位させるためのモータ４５、駆動歯車
４６および外歯車４７などから成る第１駆動手段と、回
転軸Ｐを含む平面の法線方向（紙面垂直方向）を回転軸
Ｑとして平面鏡２２を角変位させるためのプーリ３１，
３３、ベルト３２およびモータ３４などから成る第２駆
動手段３０などから構成される。
【００１２】筐体４４は、図２のロボット７の手首８に
取付けられるフランジ４１を有する筐体４２に対して、
角変位可能なように軸受４３によって支持されている。
さらに、筐体４４の上方には環状の外歯車４７が固定さ
れ、筐体４２の内側に固定されたモータ４５の出力軸に
固定された駆動歯車４６と噛み合うことにより、モータ
４５の回転量に応じて筐体４４が回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
取付けられるフランジ４１を有する筐体４２に対して、
角変位可能なように軸受４３によって支持されている。
さらに、筐体４４の上方には環状の外歯車４７が固定さ
れ、筐体４２の内側に固定されたモータ４５の出力軸に
固定された駆動歯車４６と噛み合うことにより、モータ
４５の回転量に応じて筐体４４が回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
【００１３】筐体４４に固定された平面鏡２１は、レー
ザ光Ｌの光軸２０が通る位置に設けられ、レーザ光Ｌを
回転軸Ｐから外すように反射する。
ザ光Ｌの光軸２０が通る位置に設けられ、レーザ光Ｌを
回転軸Ｐから外すように反射する。
【００１４】平面鏡２２は、回転軸Ｑのまわりを回転す
るプーリ３１と連結しており、筐体４４の内側に設けら
れたモータ３４の出力軸に固定されたプーリ３３の回転
がベルト３２によって伝達されることによって、モータ
３４の回転量に応じて平面鏡２２が回転軸Ｑのまわりで
角変位する。
るプーリ３１と連結しており、筐体４４の内側に設けら
れたモータ３４の出力軸に固定されたプーリ３３の回転
がベルト３２によって伝達されることによって、モータ
３４の回転量に応じて平面鏡２２が回転軸Ｑのまわりで
角変位する。
【００１５】図２に示すレーザ光源１５から導入された
レーザ光Ｌは、その光軸２０が筐体４４の回転軸Ｐに一
致するように入射して、平面鏡２１および平面鏡２２に
よって反射され、レンズ２９に入射することによって、
レンズ２９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、ワー
ク（不図示）に照射される。
レーザ光Ｌは、その光軸２０が筐体４４の回転軸Ｐに一
致するように入射して、平面鏡２１および平面鏡２２に
よって反射され、レンズ２９に入射することによって、
レンズ２９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、ワー
ク（不図示）に照射される。
【００１６】スポット光Ｓを２次元的に移動させる場
合、モータ４５の回転量を制御することによって、スポ
ット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量θが制御され、一
方、モータ３４の回転量を制御することによってスポッ
ト光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが制御される。
したがって、たとえば丸穴加工を行う場合、ロボット７
の軸９〜１４を制御して、加工すべき穴の中心と回転軸
Ｐを一致させた後、モータ３４を制御して丸穴の半径Ｒ
に相当する位置にスポット光Ｓを形成してから、モータ
４５を制御して筐体４４を一回転以上回転させることに
よって、所望の丸穴を形成することができる。また、半
円、長円、多角形などの複雑な幾何図形についても、半
径Ｒおよび角変位量θの極座標系で表現することによっ
て、丸穴と同様な加工を行うことができる。
合、モータ４５の回転量を制御することによって、スポ
ット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量θが制御され、一
方、モータ３４の回転量を制御することによってスポッ
ト光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが制御される。
したがって、たとえば丸穴加工を行う場合、ロボット７
の軸９〜１４を制御して、加工すべき穴の中心と回転軸
Ｐを一致させた後、モータ３４を制御して丸穴の半径Ｒ
に相当する位置にスポット光Ｓを形成してから、モータ
４５を制御して筐体４４を一回転以上回転させることに
よって、所望の丸穴を形成することができる。また、半
円、長円、多角形などの複雑な幾何図形についても、半
径Ｒおよび角変位量θの極座標系で表現することによっ
て、丸穴と同様な加工を行うことができる。
【００１７】図３は、本発明の他の実施例であるレーザ
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
【００１８】図３に示すように、このレーザ加工装置６
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１，２２，２３およびレンズ２９から成る光
学系と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸に一
致する回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸
Ｐのまわりに角変位させるためのモータ４５、駆動歯車
４６および外歯車４７などから成る第１駆動手段と、回
転軸Ｐを含む平面法線方向（紙面垂直方向）を回転軸Ｑ
として平面鏡２３を角変位させるためのプーリ３１，３
３、ベルト３２およびモータ３４などから成る第２駆動
手段３０から構成される。
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１，２２，２３およびレンズ２９から成る光
学系と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸に一
致する回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸
Ｐのまわりに角変位させるためのモータ４５、駆動歯車
４６および外歯車４７などから成る第１駆動手段と、回
転軸Ｐを含む平面法線方向（紙面垂直方向）を回転軸Ｑ
として平面鏡２３を角変位させるためのプーリ３１，３
３、ベルト３２およびモータ３４などから成る第２駆動
手段３０から構成される。
【００１９】筐体４４は、図１と同様に、筐体４２に対
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
【００２０】平面鏡２３は、図１中の平面鏡２２と同様
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２１，２２は、筐体４４に固定
されている。
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２１，２２は、筐体４４に固定
されている。
【００２１】レーザ光Ｌは、その光軸２０が回転軸Ｐに
一致するように入射して、平面鏡２１，２２，２３によ
って反射され、レンズ２９に入射することによって、レ
ンズ２９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、ワーク
（不図示）に照射される。スポット光Ｓを２次元的に移
動させる場合、モータ４５の回転量を制御することによ
って、スポット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量θが制
御され、一方、モータ３４の回転量を制御することによ
って、スポット光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが
制御される。したがって、たとえば丸穴加工を行う場
合、ロボツト７の軸９〜１４を制御して加工すべき穴の
中心と回転軸Ｐを一致させた後、モータ３４を制御して
丸穴の半径Ｒに相当する位置にスポット光Ｓを形成して
から、モータ４５を制御して筐体４４を一回転以上角変
位させることによって所望の丸穴を形成することができ
る。
一致するように入射して、平面鏡２１，２２，２３によ
って反射され、レンズ２９に入射することによって、レ
ンズ２９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、ワーク
（不図示）に照射される。スポット光Ｓを２次元的に移
動させる場合、モータ４５の回転量を制御することによ
って、スポット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量θが制
御され、一方、モータ３４の回転量を制御することによ
って、スポット光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが
制御される。したがって、たとえば丸穴加工を行う場
合、ロボツト７の軸９〜１４を制御して加工すべき穴の
中心と回転軸Ｐを一致させた後、モータ３４を制御して
丸穴の半径Ｒに相当する位置にスポット光Ｓを形成して
から、モータ４５を制御して筐体４４を一回転以上角変
位させることによって所望の丸穴を形成することができ
る。
【００２２】図４は、本発明の他の実施例であるレーザ
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
【００２３】図４に示すように、このレーザ加工装置６
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１，２２，２３，２４およびレンズ２９から
成る光学系と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光
軸に一致する回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を
回転軸Ｐのまわりに角変位させるためのモータ４５、駆
動歯車４６および外歯車４７などから成る第１駆動手段
と、回転軸Ｐを含む平面法線方向（紙面垂直方向）を回
転軸Ｑとして平面鏡２４を角変位させるためのプーリ３
１，３３、ベルト３２およびモータ３４などから成る第
２駆動手段３０から構成される。
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１，２２，２３，２４およびレンズ２９から
成る光学系と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光
軸に一致する回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を
回転軸Ｐのまわりに角変位させるためのモータ４５、駆
動歯車４６および外歯車４７などから成る第１駆動手段
と、回転軸Ｐを含む平面法線方向（紙面垂直方向）を回
転軸Ｑとして平面鏡２４を角変位させるためのプーリ３
１，３３、ベルト３２およびモータ３４などから成る第
２駆動手段３０から構成される。
【００２４】筐体４４は、図１と同様に、筐体４２に対
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
【００２５】平面鏡２４は、図１中の平面鏡２２と同様
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２１，２２，２３は、筐体４４
に固定されている。
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２１，２２，２３は、筐体４４
に固定されている。
【００２６】レーザ光Ｌは、その光軸２０が回転軸Ｐに
一致するように入射して、平面鏡２１，２２，２３，２
４によって反射され、レンズ２９に入射することによっ
て、レンズ２９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、
ワーク（不図示）に照射される。スポット光Ｓを２次元
的に移動させる場合、モータ４５の回転量を制御するこ
とによって、スポット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量
θが制御され、一方、モータ３４の回転量を制御するこ
とによって、スポット光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半
径Ｒが制御される。したがって、たとえば丸穴加工を行
う場合、ロボツト７の軸９〜１４を制御して加工すべき
穴の中心と回転軸Ｐを一致させた後、モータ３４を制御
して丸穴の半径Ｒに相当する位置にスポット光Ｓを形成
してから、モータ４５を制御して筐体４４を一回転以上
角変位させることによって所望の丸穴を形成することが
できる。
一致するように入射して、平面鏡２１，２２，２３，２
４によって反射され、レンズ２９に入射することによっ
て、レンズ２９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、
ワーク（不図示）に照射される。スポット光Ｓを２次元
的に移動させる場合、モータ４５の回転量を制御するこ
とによって、スポット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量
θが制御され、一方、モータ３４の回転量を制御するこ
とによって、スポット光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半
径Ｒが制御される。したがって、たとえば丸穴加工を行
う場合、ロボツト７の軸９〜１４を制御して加工すべき
穴の中心と回転軸Ｐを一致させた後、モータ３４を制御
して丸穴の半径Ｒに相当する位置にスポット光Ｓを形成
してから、モータ４５を制御して筐体４４を一回転以上
角変位させることによって所望の丸穴を形成することが
できる。
【００２７】図５は、本発明の他の実施例であるレーザ
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
【００２８】図５に示すように、このレーザ加工装置６
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１，２２，２３およびレンズ２９から成る光
学系と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸に一
致する回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸
Ｐのまわりに角変位させるためのモータ４５、駆動歯車
４６および外歯車４７などから成る第１駆動手段と、回
転軸Ｐを含む平面法線方向（紙面垂直方向）を回転軸Ｑ
として平面鏡２３を角変位させるためのプーリ３１，３
３、ベルト３２およびモータ３４などから成る第２駆動
手段３０から構成される。
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１，２２，２３およびレンズ２９から成る光
学系と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸に一
致する回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸
Ｐのまわりに角変位させるためのモータ４５、駆動歯車
４６および外歯車４７などから成る第１駆動手段と、回
転軸Ｐを含む平面法線方向（紙面垂直方向）を回転軸Ｑ
として平面鏡２３を角変位させるためのプーリ３１，３
３、ベルト３２およびモータ３４などから成る第２駆動
手段３０から構成される。
【００２９】筐体４４は、図１と同様に、筐体４２に対
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
【００３０】平面鏡２３は、図１中の平面鏡２２と同様
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２１，２２は、筐体４４に固定
されている。
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２１，２２は、筐体４４に固定
されている。
【００３１】レーザ光Ｌは、その光軸２０が回転軸Ｐに
一致するように入射して、平面鏡２１，２２，２３によ
って反射され、レンズ２９に入射することによって、レ
ンズ２９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、ワーク
（不図示）に照射される。スポット光Ｓを２次元的に移
動させる場合、モータ４５の回転量を制御することによ
って、スポット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量θが制
御され、一方、モータ３４の回転量を制御することによ
って、スポット光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが
制御される。したがって、たとえば丸穴加工を行う場
合、ロボツト７の軸９〜１４を制御して加工すべき穴の
中心と回転軸Ｐを一致させた後、モータ３４を制御して
丸穴の半径Ｒに相当する位置にスポット光Ｓを形成して
から、モータ４５を制御して筐体４４を一回転以上角変
位させることによって所望の丸穴を形成することができ
る。なお、本実施例におけるレーザ加工装置６は、平面
鏡２１と平面鏡２２の間の光学経路を長く設定している
ため、大きい半径の丸穴加工を行うことができる。
一致するように入射して、平面鏡２１，２２，２３によ
って反射され、レンズ２９に入射することによって、レ
ンズ２９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、ワーク
（不図示）に照射される。スポット光Ｓを２次元的に移
動させる場合、モータ４５の回転量を制御することによ
って、スポット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量θが制
御され、一方、モータ３４の回転量を制御することによ
って、スポット光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが
制御される。したがって、たとえば丸穴加工を行う場
合、ロボツト７の軸９〜１４を制御して加工すべき穴の
中心と回転軸Ｐを一致させた後、モータ３４を制御して
丸穴の半径Ｒに相当する位置にスポット光Ｓを形成して
から、モータ４５を制御して筐体４４を一回転以上角変
位させることによって所望の丸穴を形成することができ
る。なお、本実施例におけるレーザ加工装置６は、平面
鏡２１と平面鏡２２の間の光学経路を長く設定している
ため、大きい半径の丸穴加工を行うことができる。
【００３２】図６は、本発明の他の実施例であるレーザ
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
【００３３】図６に示すように、このレーザ加工装置６
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１，２２およびレンズ２９から成る光学系
と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸に一致す
る回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸Ｐの
まわりに角変位させるためのモータ４５、駆動歯車４６
および外歯車４７などから成る第１駆動手段と、回転軸
Ｐを含む平面法線方向（紙面垂直方向）を回転軸Ｑとし
て平面鏡２１を角変位させるためのプーリ３１，３３、
ベルト３２およびモータ３４などから成る第２駆動手段
３０から構成される。
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１，２２およびレンズ２９から成る光学系
と、当該光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸に一致す
る回転軸Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸Ｐの
まわりに角変位させるためのモータ４５、駆動歯車４６
および外歯車４７などから成る第１駆動手段と、回転軸
Ｐを含む平面法線方向（紙面垂直方向）を回転軸Ｑとし
て平面鏡２１を角変位させるためのプーリ３１，３３、
ベルト３２およびモータ３４などから成る第２駆動手段
３０から構成される。
【００３４】筐体４４は、図１と同様に、筐体４２に対
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
【００３５】平面鏡２１は、図１中の平面鏡２２と同様
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２２は、筐体４４に固定されて
いる。
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２２は、筐体４４に固定されて
いる。
【００３６】レーザ光Ｌは、その光軸２０が回転軸Ｐに
一致するように入射して、平面鏡２１，２２によって反
射され、レンズ２９に入射することによって、レンズ２
９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、ワーク（不図
示）に照射される。スポット光Ｓを２次元的に移動させ
る場合、モータ４５の回転量を制御することによって、
スポット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量θが制御さ
れ、一方、モータ３４の回転量を制御することによっ
て、スポット光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが制
御される。したがって、たとえば丸穴加工を行う場合、
ロボツト７の軸９〜１４を制御して加工すべき穴の中心
と回転軸Ｐを一致させた後、モータ３４を制御して丸穴
の半径Ｒに相当する位置にスポット光Ｓを形成してか
ら、モータ４５を制御して筐体４４を一回転以上角変位
させることによって所望の丸穴を形成することができ
る。
一致するように入射して、平面鏡２１，２２によって反
射され、レンズ２９に入射することによって、レンズ２
９の焦点位置にスポット光Ｓが形成され、ワーク（不図
示）に照射される。スポット光Ｓを２次元的に移動させ
る場合、モータ４５の回転量を制御することによって、
スポット光Ｓの回転軸Ｐまわりの角変位量θが制御さ
れ、一方、モータ３４の回転量を制御することによっ
て、スポット光Ｓの回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが制
御される。したがって、たとえば丸穴加工を行う場合、
ロボツト７の軸９〜１４を制御して加工すべき穴の中心
と回転軸Ｐを一致させた後、モータ３４を制御して丸穴
の半径Ｒに相当する位置にスポット光Ｓを形成してか
ら、モータ４５を制御して筐体４４を一回転以上角変位
させることによって所望の丸穴を形成することができ
る。
【００３７】図７は、本発明の他の実施例であるレーザ
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
加工装置の構成を示す断面図である。本実施例における
レーザ加工装置６は、図１に示したものと同様に、図２
に示されるたとえば６軸の多関節型のロボット７の手首
８に取付けられる。レーザ光源１５から射出されたレー
ザ光は、レーザ加工装置６に導入されて、その出力側に
スポット光Ｓが形成され、薄板などのワーク（不図示）
に照射されることによって切断加工や穴加工が行われ
る。
【００３８】図７に示すように、このレーザ加工装置６
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１および凹面鏡２５から成る光学系と、当該
光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸に一致する回転軸
Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸Ｐのまわりに
角変位させるためのモータ４５、駆動歯車４６および外
歯車４７などから成る第１駆動手段と、回転軸Ｐを含む
平面法線方向（紙面垂直方向）を回転軸Ｑとして凹面鏡
２５を角変位させるためのプーリ３１，３３、ベルト３
２およびモータ３４などから成る第２駆動手段３０から
構成される。
は、レーザ光Ｌを集束してスポット光Ｓを形成するめた
の平面鏡２１および凹面鏡２５から成る光学系と、当該
光学系を支持しかつレーザ光Ｌの光軸に一致する回転軸
Ｐを有する筐体４４と、筐体４４を回転軸Ｐのまわりに
角変位させるためのモータ４５、駆動歯車４６および外
歯車４７などから成る第１駆動手段と、回転軸Ｐを含む
平面法線方向（紙面垂直方向）を回転軸Ｑとして凹面鏡
２５を角変位させるためのプーリ３１，３３、ベルト３
２およびモータ３４などから成る第２駆動手段３０から
構成される。
【００３９】筐体４４は、図１と同様に、筐体４２に対
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
して角変位可能なように軸受４３によって支持されてお
り、モータ４５の回転量に応じて回転軸Ｐのまわりを角
変位する。
【００４０】凹面鏡２５は、図１中の平面鏡２２と同様
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２１は、筐体４４に固定されて
いる。
に、モータ３４の回転量に応じて回転軸Ｑのまわりを角
変位する。なお、平面鏡２１は、筐体４４に固定されて
いる。
【００４１】レーザ光Ｌは、その光軸２０が回転軸Ｐに
一致するように入射して、平面鏡２１によって反射さ
れ、凹面鏡２５に入射することによって、その焦点位置
にスポット光Ｓが形成され、ワーク（不図示）に照射さ
れる。スポット光Ｓを２次元的に移動させる場合、モー
タ４５の回転量を制御することによって、スポット光Ｓ
の回転軸Ｐまわりの角変位量θが制御され、一方、モー
タ３４の回転量を制御することによって、スポット光Ｓ
の回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが制御される。したが
って、たとえば丸穴加工を行う場合、ロボツト７の軸９
〜１４を制御して加工すべき穴の中心と回転軸Ｐを一致
させた後、モータ３４を制御して丸穴の半径Ｒに相当す
る位置にスポット光Ｓを形成してから、モータ４５を制
御して筐体４４を一回転以上角変位させることによって
所望の丸穴を形成することができる。
一致するように入射して、平面鏡２１によって反射さ
れ、凹面鏡２５に入射することによって、その焦点位置
にスポット光Ｓが形成され、ワーク（不図示）に照射さ
れる。スポット光Ｓを２次元的に移動させる場合、モー
タ４５の回転量を制御することによって、スポット光Ｓ
の回転軸Ｐまわりの角変位量θが制御され、一方、モー
タ３４の回転量を制御することによって、スポット光Ｓ
の回転軸Ｐに対する角変位半径Ｒが制御される。したが
って、たとえば丸穴加工を行う場合、ロボツト７の軸９
〜１４を制御して加工すべき穴の中心と回転軸Ｐを一致
させた後、モータ３４を制御して丸穴の半径Ｒに相当す
る位置にスポット光Ｓを形成してから、モータ４５を制
御して筐体４４を一回転以上角変位させることによって
所望の丸穴を形成することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上詳説したように、本発明によれば、
多関節型のロボット全体を制御することなくロボットア
ームの先端に取付けられたレーザ加工装置によって、レ
ーザ加工を行うことができる。したがって、動作部分が
軽量かつ小型になるため、動特性の改善が図れ、高精度
かつ高速に穴加工や切断加工を行うことができる。
多関節型のロボット全体を制御することなくロボットア
ームの先端に取付けられたレーザ加工装置によって、レ
ーザ加工を行うことができる。したがって、動作部分が
軽量かつ小型になるため、動特性の改善が図れ、高精度
かつ高速に穴加工や切断加工を行うことができる。
【図１】本発明の一実施例であるレーザ加工装置の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明に係るレーザ加工装置６が取付けられる
多関節型ロボットの一例を示す構成図である。
多関節型ロボットの一例を示す構成図である。
【図３】本発明の他の実施例であるレーザ加工装置の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施例であるレーザ加工装置の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例であるレーザ加工装置の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施例であるレーザ加工装置の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施例であるレーザ加工装置の構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
【図８】先行技術に係るレーザ加工装置の光学系の一例
を示す部分斜視図である。
を示す部分斜視図である。
６ レーザ加工装置 ７ ロボット ８ 手首 ９〜１４ 軸 １５ レーザ光源 ２０ 光軸 ２１，２２，２３，２４ 平面鏡 ２５ 凹面鏡 ２９ レンズ ３０ 第２駆動手段 ３１，３３ プーリ ３２ ベルト ３４，４５ モータ ４１ フランジ ４２，４４ 筐体 ４３ 軸受 ４６ 駆動歯車 ４７ 外歯車
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−229688（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00,26/08
Claims (1)
- 【請求項１】 ロボット手首に取付け可能な第１筐体
と、 ロボットから供給されるレーザ光を集束してスポット光
Ｓを形成するための、複数の反射鏡を含む光学系と、 前記光学系を支持し、かつ第１筐体に対して角変位可能
に支持され、前記レーザ光の光軸に一致する第１回転軸
Ｐを有する第２筐体と、 第２筐体を第１回転軸Ｐまわりに角変位させて角変位量
θを制御するための第１駆動手段と、 前記反射鏡の少なくとも１つを、第１回転軸Ｐを含む平
面の法線方向を第２回転軸Ｑとして角変位させて、第１
回転軸Ｐからスポット光Ｓまでの角変位半径Ｒを制御す
るための第２駆動手段とを備え、 角変位量θおよび角変位半径Ｒの制御に基づいてスポッ
ト光Ｓを２次元的に移動させることを特徴とするレーザ
加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4240244A JP3003895B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4240244A JP3003895B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0687088A JPH0687088A (ja) | 1994-03-29 |
| JP3003895B2 true JP3003895B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=17056606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4240244A Expired - Fee Related JP3003895B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003895B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5574262A (en) * | 1994-10-04 | 1996-11-12 | At&T Global Information Solutions Company | Noise cancellation for non-ideal electrostatic shielding |
| DE10045973A1 (de) * | 2000-09-16 | 2002-04-04 | Bosch Gmbh Robert | Optische Vorrichtung zum Bohren mittels Laserstrahl |
| JP4852256B2 (ja) * | 2005-04-01 | 2012-01-11 | 株式会社光フィジクス研究所 | 高剛性構造を有する光学装置 |
| JP2007178944A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Brother Ind Ltd | 光学装置及び画像表示装置 |
| JP4840110B2 (ja) | 2006-03-09 | 2011-12-21 | 日産自動車株式会社 | レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法 |
| CN103028843B (zh) * | 2012-12-26 | 2014-12-24 | 中科中涵激光设备（福建）股份有限公司 | 一种激光打孔光学元件的驱动电机控制系统及控制方法 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP4240244A patent/JP3003895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0687088A (ja) | 1994-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |