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公開番号2024180163
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023099645
出願日2023-06-16
発明の名称レーザー溶接ヘッド
出願人個人
代理人弁理士法人アズテックIP
主分類B23K 26/035 20140101AFI20241219BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】光学系の構造物のごく一部を改造し回転とシール機能を追加し、角度制御のためのモーターと減速機を採用したレーザー溶接ヘッドを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のレーザー溶接ヘッド1は、被加工物をレーザー照射によって加工する機構を備えるレーザー溶接ヘッド1において、レーザー溶接ヘッド1を、直交する3軸の座標空間の所定の可動域内で自在に移動させるレーザー溶接ロボットに固定される基幹部20と、基幹部20を通過する平行ビームの中心を軸として回動可能に支持される旋回ユニット40と旋回ユニットに固定された偏向ミラーと、を備え、平行ビームは、偏向ミラーで反射および集光されて加工ビームとなり、加工ビームが被加工物に照射されること、ならびに、旋回ユニット40はサーボモーターによって制御されることを特徴とする。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
被加工物をレーザー照射によって加工する機構を備えるレーザー溶接ヘッドにおいて、
前記レーザー溶接ヘッドを、直交する３軸の座標空間の所定の可動域内で自在に移動させるレーザー溶接ロボットに固定される基幹部と、
前記基幹部を通過する平行ビームの中心を軸として回動可能に支持される旋回ユニットと前記旋回ユニットに固定された偏向ミラーと、を備え、
前記平行ビームは、前記偏向ミラーで反射および集光されて加工ビームとなり、前記加工ビームが前記被加工物に照射されること、ならびに、前記旋回ユニットはサーボモーターによって制御されることを特徴とするレーザー溶接ヘッド。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置に関するものであり、詳しくは、小型軽量で移動量の少ないヘッドを備えるレーザー加工装置に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年のレーザー加工において、固体レーザーを用いたレーザー溶接は、ロボットと組み合わせることによって、飛躍的に生産性を向上させている。例えば、特許文献１で開示されている発明は、光源からのレーザービームを集中照射する照射ヘッドを備えたレーザー溶接ロボットが、コンピュータプログラムにより車体の種類に応じて制御されるようになっている。
【０００３】
また、レーザー加工に光学センサーを用いて加工部位近傍の情報を取得する技術の開発も進んでいる。特許文献２はレーザー加工と同時に発生する溶接部位の散乱光をフォトダイオードで取得し、欠陥の有無を確認する発明を開示している。
【０００４】
センサーを用いた技術をさらに進めて、カメラなどの溶接部検出センサーを照射ヘッドと併用し、目的の溶接位置を撮像情報から算出し、照射ヘッドの位置を補正しながらレーザー溶接を行う発明が特許文献３にて開示されている。
【０００５】
出願人は、特許文献４にて、ヘッドを必要最低限寸法で構成し、ビーム照射位置を可変とし、焦点距離を縮め、ヘッドの照射位置への移動時間短縮を図り、照射対象物の位置を正確に測定する計測システムをヘッドと一体化し、さらに溶融池形状や温度、輝度、さらにはキーホール深さ計測も可能な独立した光学測定系を組み込んだレーザー溶接ヘッドを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平４－２２０１８７号公報
特開平１１－０５８０４６号公報
特開２００２－１９２３７３号公報
特開２０２２－０６６０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献４で開示したレーザー溶接ヘッドは、モーターの要求精度が高く、小型化が困難であるという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、光学系の構造物のごく一部を改造し回転とシール機能を追加し、角度制御のためのモーターと減速機を採用したレーザー溶接ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーザー溶接ヘッドは、前記した目的を達成せんとするもので、請求項１の手段は、被加工物をレーザー照射によって加工する機構を備えるレーザー溶接ヘッドにおいて、前記レーザー溶接ヘッドを、直交する３軸の座標空間の所定の可動域内で自在に移動させるレーザー溶接ロボットに固定される基幹部と、前記基幹部を通過する平行ビームの中心を軸として回動可能に支持される旋回ユニットと前記旋回ユニットに固定された偏向ミラーと、を備え、前記平行ビームは、前記偏向ミラーで反射され、集光レンズで収束されて加工ビームとなり、前記加工ビームが前記被加工物に照射されること、ならびに、前記旋回ユニットはサーボモーターによって制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によって、本発明のレーザー溶接ヘッドは、レーザー溶接ロボットによる３軸移動に加え、旋回ユニットおよび冷却ユニットの回動機構を備えることによって、被加工物の加工面の向きを考慮した自在なビーム照射を可能とする効果がある。また、レーザー溶接ヘッドが備える駆動系は、サーボモーターによって制御されるため、精密な制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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