JP2000158174A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元加工を行うレーザ加工装置で高速加工
をする場合でも、レーザ光Lを伝送する光ファイバーケ
ーブル5が、トーチ部7への連結部分でねじれないように
して、光ファイバーの断線を防止する。 【解決手段】 光ファイバーケーブル5のトーチ部7側の
端部にスリーブ30を固定し、このスリーブ30を、トーチ
部7に固定した保持部材本体21でトーチ部7の中心線C周
りに回転可能に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置に
関し、特に、レーザ光を伝送する光ファイバーケーブル
と、加工ヘッドのトーチ部との連結構造の改善策に係る
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーザ加工装置は、一般に、
レーザ発振器で発生させたレーザ光を加工ヘッドのトー
チ部に伝送し、該加工ヘッドを移動させながらレーザ光
を被加工物に照射して、該被加工物を加工するように構
成されている。

【０００３】例えばＹＡＧレーザを用いるレーザ加工装
置においては、レーザ発振器からトーチ部までのレーザ
光の伝送には、一般に光ファイバーケーブルが用いられ
ている。光ファイバーケーブルは、トーチ部に対し、固
定部材を介して固定接続されている。この固定部材は、
光ファイバーケーブルのトーチ部側の端部が挿入されて
接着等により固定される部材であり、且つ、トーチ部の
中心線上に光ファイバーケーブルが位置するように、ト
ーチ部の後端面に固定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ加工
装置は、レーザ出力の向上などの技術改良に伴い、高速
加工が可能になってきている。一方、例えば被加工物に
対して３次元加工を行うレーザ加工装置においては、ト
ーチ部が回転運動等を含む複雑な動きをする場合がある
ため、加工を高速化すると、光ファイバーケーブルがト
ーチ部との連結部分においてねじれやすくなり、場合に
よってはケーブル内の光ファイバーが切断されてしまう
おそれがあった。

【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みて創案
されたものであり、その目的とするところは、３次元加
工を行うレーザ加工装置で高速加工をする場合でも、ト
ーチ部との連結部分における光ファイバーケーブルのね
じれの発生を抑えて、光ファイバーが切断されないよう
にすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバー
ケーブルを、トーチ部に対してその中心線周りに回転可
能に連結することにより、該ケーブルのねじれの発生を
抑えるようにしたものである。

【０００７】具体的に、本発明が講じた第１の解決手段
は、レーザ光を発生するレーザ発振器と、該レーザ発振
器から伝送されたレーザ光を被加工物に照射して該被加
工物を加工する可動のトーチ部とが、レーザ光を伝送す
る光ファイバーケーブルで接続されたレーザ加工装置を
前提としている。そして、光ファイバーケーブルのトー
チ部側の端部に固定されるスリーブと、トーチ部に固定
されるとともに該スリーブをトーチ部の中心線周りに回
転可能に保持する保持部材とを備えた構成としている。

【０００８】また、本発明が講じた第２の解決手段は、
上記第１の解決手段において、保持部材が、トーチ部の
中心線方向に貫通し且つ該スリーブの外径よりも大径の
保持孔が形成された保持部材本体と、該保持部材本体の
保持孔に、スリーブを回転可能に保持するように装着さ
れた軸受けとを備えた構成としたものである。

【０００９】−作用− 上記第１の解決手段では、光ファイバーケーブルのトー
チ部側の端部に固定されたスリーブが、トーチ部に固定
された保持部材に回転可能に保持されているため、光フ
ァイバーケーブルがねじれるような動きをトーチ部がし
た場合には、スリーブがトーチ部の中心線周りに回転す
ることになる。したがって、光ファイバーケーブルがト
ーチ部との連結部分でねじれるのを阻止できる。

【００１０】また、上記第２の解決手段では、スリーブ
が保持部材本体に対して軸受けを介して回転するため、
スリーブの動きが滑らかになり、光ファイバーケーブル
のねじれをより確実に防止できる。

【００１１】

【発明の効果】上記第１の解決手段によれば、光ファイ
バーケーブルがトーチ部との連結部分においてねじれる
のを阻止できるから、３次元加工を行うレーザ加工装置
においてトーチ部が高速で複雑な動きをするような場合
でも、ケーブル内で光ファイバーが断線するのを防止で
きる。

【００１２】また、単に光ファイバーケーブルのねじれ
を防止するのであれば、トーチ部を、該トーチ部を保持
する部材に対してトーチ部の中心線周りに回転可能に構
成することも可能であるが、その場合、トーチ部が大径
であることから回転機構部が大型化せざるを得ないのに
対して、この第１の解決手段によれば、トーチ部よりも
充分に小径のスリーブを、保持部材を用いてトーチ部に
対して回転可能にしているので、機構の大型化を容易に
防止できる。

【００１３】また、上記第２の解決手段によれば、軸受
けを用いてスリーブが滑らかに回転するようにしている
ので、光ファイバーのねじれや断線をより確実に防止で
きる。また、保持部材本体とスリーブとの間に軸受けを
装着しているので、回転機構を簡単な構成にでき、しか
も容易に小型化できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１及び図２に示すように、レーザ加工装
置1は、加工機本体2と、ＹＡＧレーザなどのレーザ光を
発生させるレーザ発振器3と、制御盤4とから構成されて
いる。このレーザ加工装置1は、レーザ発振器3からのレ
ーザ光を光ファイバーケーブル5で加工ヘッド6のトーチ
部7に伝送し、該トーチ部7を３次元移動させて被加工物
を加工するように構成されている。

【００１６】加工機本体2は、床に固定される２本の支
柱11と、その上端に固定された梁部材12とからなる門型
のフレーム10に、加工ヘッド6が可動に保持された構造
になっている。

【００１７】フレーム10の梁部材12は、加工ヘッド6の
Ｘ軸方向への移動を案内するＸ軸ガイド部材として構成
されている。このＸ軸ガイド部材12は、Ｙ軸ガイド部材
13をＸ軸方向へスライド可能に保持し、図示しないアク
チュエータによって、Ｙ軸ガイド部材13がＸ軸方向へ可
動に構成されている。

【００１８】Ｙ軸ガイド部材13は、Ｚ軸ガイド部材14を
Ｙ軸方向へスライド可能に保持し、図示しないアクチュ
エータによって、Ｚ軸ガイド部材14がＹ軸方向へ可動に
構成されている。また、Ｚ軸ガイド部材14は、Ｚ軸移動
部材15をＺ軸方向へスライド可能に保持し、図示しない
アクチュエータによって、Ｚ軸移動部材15がＺ軸方向へ
可動に構成されている。

【００１９】Ｚ軸移動部材15の下端には、図３に示すよ
うに、Ｚ軸に対して傾斜したアーム16が、図示しないア
クチュエータによって、φ軸（＝Ｚ軸）を中心として回
転可能に設けられている。このアーム16には加工ヘッド
6が保持されている。加工ヘッド6は、アーム16の傾斜角
度に対してほぼ直交するθ軸の周りで先端部分6aが回転
するように構成されている。そして、この先端部分6aに
は、トーチ部7がブラケット6bを介して固定されてい
る。

【００２０】光ファイバーケーブル5は、図４に示すよ
うに、このトーチ部7の後端部に保持部材20を介して連
結されている。光ファイバーケーブル5のトーチ部7側の
端部には、スリーブ30が接着剤などにより固定されてい
る。そして、このスリーブ30は、トーチ部7に固定され
た保持部材20によって、トーチ部7の中心線C周りに回転
可能に保持されている。なお、トーチ部7の内部には、
複数のレンズ等で構成した集光光学系（図示せず）が設
けられている。そして、光ファイバーの先端から射出し
たレーザ光Lをトーチ部7の先端から射出させて、該レー
ザ光Lをほぼ被加工物の表面上の位置で収束させ、被加
工物を加工できるように構成されている。

【００２１】保持部材20は、保持部材本体21と軸受け31
とから構成されている。保持部材本体21は大略円筒状の
部材で、その両端部に、フランジ22,23が形成されてい
る。保持部材本体21のトーチ部7側の端部には突部24が
形成されており、該突部24がトーチ部7の後端面に形成
された孔7aに嵌合して、該保持部材本体21をトーチ部7
に位置決めするように構成されている。また、保持部材
本体21は、フランジ22をボルト25でトーチ部7の後端面
に固定するように構成されている。なお、26は、光ファ
イバーケーブル5の先端部をトーチ部7の中心線C上に位
置決めするための位置決め部材である。

【００２２】保持部材本体21には、トーチ部7の中心線C
に沿った方向に貫通する保持孔27が形成されている。こ
の保持孔27は、スリーブ30の外径よりも大径に形成され
ている。そして、この保持孔27に、スリーブ30を回転可
能に保持する軸受け31が装着されている。

【００２３】軸受け31は、スリーブ30の外周面に嵌合し
て固定される内輪33と、保持部材本体21の保持孔27に嵌
合して固定される外輪34と、内輪33と外輪34の間で転動
する転動部材32とを備えた転がり軸受けであり、内輪33
と外輪34との間に固体潤滑剤（図示せず）が封入されて
いる。この種の軸受けとしては、例えば、熱処理後に硬
化する熱固化型グリースを封入したポリルーブベアリン
グ（ＮＴＮ株式会社製）を使用することができる。

【００２４】この熱固化型グリースは、潤滑グリースと
超高分子量ポリエチレンを主成分とし、一度加熱した後
に冷却（熱処理）することにより、多量の潤滑剤を保持
したまま硬化したもので、固形であるため、振動のある
部位や高温になる部位で使用しても潤滑剤が漏れにくい
と言う性質を有している。

【００２５】なお、35及び36はスペーサ、37はベアリン
グナット、38はリテーナを示している。リテーナ38は、
ボルト39により、保持部材本体21のフランジ23に固定さ
れていて、軸受け31やスリーブ30が保持部材本体21から
外れるのを防止している。また、40は、光ファイバーケ
ーブル5の保護用のスプリングである。

【００２６】−運転動作− このレーザ加工装置1は、被加工物を加工する際に、ト
ーチ部7が、被加工物の形状に合わせて５方向へ３次元
移動する。その際、トーチ部7の動作は、多くの場合、
直線移動や回転のみといった単純なものでなく、複数の
方向への動作を組み合わせた複雑な動作となる。

【００２７】トーチ部7がこのように複雑な動作をする
場合に、光ファイバーケーブル5をトーチ部7に連結した
部分において、該ケーブル5をねじる方向への力が作用
すると、該ケーブル5は、実際には殆どねじれずに、ス
リーブ30が保持部材本体21に対して回転することになっ
て、そのねじれが吸収される。特に、本実施形態では、
転がり軸受け31を用いてスリーブ30が保持部材本体21に
対して滑らかに回転するようにしているので、光ファイ
バーケーブル5に加わるねじれ方向の力を極めて小さく
することができる。

【００２８】−実施形態の効果− 本実施形態によれば、トーチ部7が動く際に光ファイバ
ーケーブル5に加わるねじれ方向の力を抑えることがで
きるから、トーチ部7が早い動きをする場合であって
も、ケーブル5内での光ファイバーの断線を防止でき
る。

【００２９】また、径の大きなトーチ部7をアーム16に
対して回転可能に構成するのでなく、光ファイバーケー
ブル5よりは少し径が太いが、トーチ部7に比べて充分に
小径の部品であるスリーブ30を、転がり軸受け31を介し
て保持部材本体21に対して回転可能に構成しているの
で、回転機構が大掛かりにならず、加工ヘッド6が全体
に大型化するのを避けることができる。

【００３０】さらに、転がり軸受け31内に封入した潤滑
剤が固形であり、周囲が高温になっても軸受け31から溶
け出しにくいので、特にクリーンな環境で加工を行う場
合に周囲環境の汚染を防止できる利点がある。

【００３１】

【発明のその他の実施の形態】本発明は、上記実施形態
について、以下のような構成としてもよい。

【００３２】例えば、上記実施形態はＹＡＧレーザを用
いたレーザ加工装置であるが、使用するレーザ光LはＹ
ＡＧレーザに限らず、光ファイバーで伝送できるもので
あれば他のレーザ光でもよい。また、加工機本体2は、
トーチ部7が可動であれば本発明を適用可能であり、そ
の動作方向を５方向に限定するものではない。

【００３３】さらに、上記実施形態では固体潤滑剤を封
入した転がり軸受け31を用いているが、レーザ加工装置
1を使用する環境によっては通常のグリースなどの潤滑
剤を封入した転がり軸受けを用いてもよいし、あるい
は、潤滑剤を含有させた焼結材などで構成した滑り軸受
けを用いることも可能である。滑り軸受けを用いる場合
には、回転機構部を図４の例よりもさらに小型化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の正面
図である。

【図２】図１のレーザ加工装置の側面図である。

【図３】図１のレーザ加工装置の加工ヘッド部を示す拡
大正面図である。

【図４】図１のレーザ加工装置のトーチ部と光ファイバ
ーケーブルの連結構造を示す断面図である。

【符号の説明】

1 レーザ加工装置 2 加工機本体 3 レーザ発振器 4 制御盤 5 光ファイバーケーブル 6 加工ヘッド 7 トーチ部 10 フレーム 20 保持部材 21 保持部材本体 27 保持孔 30 スリーブ 31 軸受け 32 転動部材 33 内輪 34 外輪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を発生するレーザ発振器と、該
   レーザ発振器から伝送されたレーザ光を被加工物に照射
   して該被加工物を加工するように可動に構成されたトー
   チ部とが、レーザ光を伝送する光ファイバーケーブルで
   接続されたレーザ加工装置であって、 光ファイバーケーブルのトーチ部側の端部に固定される
   スリーブと、トーチ部に固定されるとともに該スリーブ
   をトーチ部の中心線周りに回転可能に保持する保持部材
   とを備えているレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 保持部材は、トーチ部の中心線方向に貫
   通し且つスリーブの外径よりも大径の保持孔が形成され
   た保持部材本体と、該保持部材本体の保持孔に、スリー
   ブを回転可能に保持するように装着された軸受けとを備
   えている請求項１記載のレーザ加工装置。