JPH0347690A - レーザ加工ロボット - Google Patents
レーザ加工ロボットInfo
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- JPH0347690A JPH0347690A JP1180860A JP18086089A JPH0347690A JP H0347690 A JPH0347690 A JP H0347690A JP 1180860 A JP1180860 A JP 1180860A JP 18086089 A JP18086089 A JP 18086089A JP H0347690 A JPH0347690 A JP H0347690A
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- laser
- arm
- laser beam
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Links
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 2
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 3
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザ加工ロボットに関し、特に矩形ビームモ
ードのレーザ光を出力可能なレーザ加工ロボットに関す
る。
ードのレーザ光を出力可能なレーザ加工ロボットに関す
る。
パラボラ型の集光鏡を設置して、これによりガウシャン
モードのレーザ光を矩形モードのレーザ光に変換してい
る。このような例として特開昭６３−７７１７８号があ
る。
モードのレーザ光を矩形モードのレーザ光に変換してい
る。このような例として特開昭６３−７７１７８号があ
る。
一般に、金、属加工等には高効率で高出力の炭酸ガスレ
ーザ発振器が使用される。レーザ加工ロボットでは、こ
の発振器からのレーザ光をレーザ光ガイドや折り返し鏡
等で構成されるレーザ光伝達経路を通してアームの先端
に設けられた加工ヘッドに誘導し、ワークの表面に照射
して加工を行う。
ーザ発振器が使用される。レーザ加工ロボットでは、こ
の発振器からのレーザ光をレーザ光ガイドや折り返し鏡
等で構成されるレーザ光伝達経路を通してアームの先端
に設けられた加工ヘッドに誘導し、ワークの表面に照射
して加工を行う。
一方、金属の溶接あるいは表面処理（焼き入れ）等の場
合には、ワーク表面上のレーザ光の集光部のエネルギー
密度を均一化することが望ましく、このような用途には
ビームモード（横モード）が矩形形状のレーザ光が要求
される。但し、レーザ発振器から出力されるレーザ光の
ビームモードは略ガウシャンモードであるため、従来で
は加工ヘッド終端にセグメンテッドミラーと称する〔発
明が解決しようとする課題〕 しかし、このセグメンテッドミラーは多数の小さな平面
鏡セグメントをパラボラ曲面上に配置した構成で、形状
が複雑なために非常に高価である。
合には、ワーク表面上のレーザ光の集光部のエネルギー
密度を均一化することが望ましく、このような用途には
ビームモード（横モード）が矩形形状のレーザ光が要求
される。但し、レーザ発振器から出力されるレーザ光の
ビームモードは略ガウシャンモードであるため、従来で
は加工ヘッド終端にセグメンテッドミラーと称する〔発
明が解決しようとする課題〕 しかし、このセグメンテッドミラーは多数の小さな平面
鏡セグメントをパラボラ曲面上に配置した構成で、形状
が複雑なために非常に高価である。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡
易な構成で矩形ビームモードのレーザ光を出力可能なレ
ーザ加工ロボットを提供することを目的とする。
易な構成で矩形ビームモードのレーザ光を出力可能なレ
ーザ加工ロボットを提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、アームの移動に
よりレーザ光を誘導し、ワーク表面に照射して加工を行
うレーザ加工ロボットにおいて、前記アーム内に設けら
れ、中心部に矩形の断面形状の穴を貫通させ、前記穴の
表面を前記レーザ光が充分小さな反射損失で反射するよ
″うに処理した筒と、前記筒の一端の近傍に設けられた
凸レンズと、前記筒の他端の近傍に設けられたコリメー
タレンズとを有し、非矩形のビームモードのレーザ光を
前記凸レンズで集光して前記筒の一端に入射し、前記筒
内で所定回数の反射を繰り返させた後に前記コリメータ
レンズを通して出射するとにより、矩形ビームモードの
レーザ光に変換するように構成したことを特徴とするレ
ーザ加工ロボットが提供される。
よりレーザ光を誘導し、ワーク表面に照射して加工を行
うレーザ加工ロボットにおいて、前記アーム内に設けら
れ、中心部に矩形の断面形状の穴を貫通させ、前記穴の
表面を前記レーザ光が充分小さな反射損失で反射するよ
″うに処理した筒と、前記筒の一端の近傍に設けられた
凸レンズと、前記筒の他端の近傍に設けられたコリメー
タレンズとを有し、非矩形のビームモードのレーザ光を
前記凸レンズで集光して前記筒の一端に入射し、前記筒
内で所定回数の反射を繰り返させた後に前記コリメータ
レンズを通して出射するとにより、矩形ビームモードの
レーザ光に変換するように構成したことを特徴とするレ
ーザ加工ロボットが提供される。
平行光束のレーザ光は凸レンズにより所定角度の発散光
として矩形断面の穴が設けられた筒に入射され、筒内を
反射しながら伝達することによりエネルギー密度が均一
化される。これをコリメータレンズで再び平行光束とし
て、矩形ビームモードのレーザ光を得る。
として矩形断面の穴が設けられた筒に入射され、筒内を
反射しながら伝達することによりエネルギー密度が均一
化される。これをコリメータレンズで再び平行光束とし
て、矩形ビームモードのレーザ光を得る。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第４図は本発明の一実施例のレーザ加工ロボットの全体
の構成図である。図において、レーザ発振器から出力さ
れた非矩形モードのレーザ光１ａはレーザ加工ロボット
２に入射し、その内部の図示されていないレーザ光ガイ
ド及び折り返し鏡等を介してアーム１０、アーム２０、
加工ヘッド３０の順に誘導される。なお、アーム１０は
軸１０ａを中心として回転制御されると共に、垂直方向
に位置制御される。また、アーム２０は軸２０ａを中心
として回転制御される。これにより、加工ヘッド３０は
加工台４に固定されたワーク３の表面上の任意の位置に
位置決めされる。そして、加工ヘッド３０から矩形モー
ドに変換されたレーザ光１ｂが出力され、ワーク３の溶
接あるいは表面処理が行われる。
の構成図である。図において、レーザ発振器から出力さ
れた非矩形モードのレーザ光１ａはレーザ加工ロボット
２に入射し、その内部の図示されていないレーザ光ガイ
ド及び折り返し鏡等を介してアーム１０、アーム２０、
加工ヘッド３０の順に誘導される。なお、アーム１０は
軸１０ａを中心として回転制御されると共に、垂直方向
に位置制御される。また、アーム２０は軸２０ａを中心
として回転制御される。これにより、加工ヘッド３０は
加工台４に固定されたワーク３の表面上の任意の位置に
位置決めされる。そして、加工ヘッド３０から矩形モー
ドに変換されたレーザ光１ｂが出力され、ワーク３の溶
接あるいは表面処理が行われる。
第１図はアームｌＯとアーム２０の連結部分の詳細な構
成を示した図である。図において、アーム１０にはダイ
レクト・ドライブ・モータ１００のステータ１０１が取
りつけられている。また、アーム２０にはダイレクト・
ドライブ・モータ１００のロータ１０２及びシャフト１
０３が直結されている。なお、シャフト１０３の長さは
１０〜２５ｃｍである。そして、アーム１０はボールベ
アリング１０４及び１０５を介してアーム２０に支持さ
れると共に、ダイレクト・ドライブ・モータ１００が駆
動されることにより軸２０ａを中心として回転する。
成を示した図である。図において、アーム１０にはダイ
レクト・ドライブ・モータ１００のステータ１０１が取
りつけられている。また、アーム２０にはダイレクト・
ドライブ・モータ１００のロータ１０２及びシャフト１
０３が直結されている。なお、シャフト１０３の長さは
１０〜２５ｃｍである。そして、アーム１０はボールベ
アリング１０４及び１０５を介してアーム２０に支持さ
れると共に、ダイレクト・ドライブ・モータ１００が駆
動されることにより軸２０ａを中心として回転する。
シャフト１０３の中心部は一辺が３〜１５ｍｍの正方形
断面の穴１０３ａが貫通しており、その穴１０３ａの内
面は充分平滑に金コートされている。また、穴１０３ａ
の出口にはコリメータレンズ１０６が取りつけられてい
る。さらに、シャフト１０３の内部には図示されていな
いヒートバイブが内蔵されており、これにより冷却され
ている。
断面の穴１０３ａが貫通しており、その穴１０３ａの内
面は充分平滑に金コートされている。また、穴１０３ａ
の出口にはコリメータレンズ１０６が取りつけられてい
る。さらに、シャフト１０３の内部には図示されていな
いヒートバイブが内蔵されており、これにより冷却され
ている。
この冷却機構については後述する。
ここで、アーム１０内のレーザ光ガイド１１に誘導され
てきたレーザ光１ａは折り返し鏡１２で直角に折り返さ
れ、凸レンズ１３により集光されて穴１０３ａに入射す
る。そして、その内面で反射しなから他端に向かって進
み、コリメータレンズ１０６で再び平行光束に変換され
る。この変換されたレーザ光１ｂは折り返し鏡２１、レ
ーザ光ガイド２２を通してアーム２０の先端まで誘導さ
れる。
てきたレーザ光１ａは折り返し鏡１２で直角に折り返さ
れ、凸レンズ１３により集光されて穴１０３ａに入射す
る。そして、その内面で反射しなから他端に向かって進
み、コリメータレンズ１０６で再び平行光束に変換され
る。この変換されたレーザ光１ｂは折り返し鏡２１、レ
ーザ光ガイド２２を通してアーム２０の先端まで誘導さ
れる。
第２図（ａ）はレーザ光１ｂの光軸に垂直な断面の形状
を示した図であり、穴１０３ａを通過したことにより、
正方形の断面形状４０となっている。
を示した図であり、穴１０３ａを通過したことにより、
正方形の断面形状４０となっている。
また、第２図（ｂ）はレーザ光１ｂのビームモード（横
モード）のグラフであり、穴１０３ａの内面を反射して
伝達されたことにより、エネルギー密度が均一化されて
５０に示すような矩形ビームモードとなっている。
モード）のグラフであり、穴１０３ａの内面を反射して
伝達されたことにより、エネルギー密度が均一化されて
５０に示すような矩形ビームモードとなっている。
再び、第１図に戻って説明する。ナーム２０の先端には
凹面鏡２３が設けられており、これによリレーザ光１ｂ
を集光してワーク表面に照射する。
凹面鏡２３が設けられており、これによリレーザ光１ｂ
を集光してワーク表面に照射する。
したがって、ワーク３上のレーザ光の集光部３１は正方
形で、且つその内部のエネルギー密度は均一である。
形で、且つその内部のエネルギー密度は均一である。
また、アーム２０が回転制御されても、ビームモードを
変換するシャフト１０３はアーム２０に直結されている
ので、集光部３１の形状とアーム２０の相対的な位置関
係は変化せず、溶接あるいは表面処理を好ましい状態で
行うことができる。
変換するシャフト１０３はアーム２０に直結されている
ので、集光部３１の形状とアーム２０の相対的な位置関
係は変化せず、溶接あるいは表面処理を好ましい状態で
行うことができる。
第３図（ａ）はシャフト１０３の冷却機構部分を示した
図であり、第３図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、第３図（
Ｃ）はＢ矢視図である。これらの図において、ヒートバ
イブ１０６ａ〜１０６ｄの一端がシャフト１０３の内部
に埋め込まれており、他端にはフィン１０？が取りつけ
られている。また、フィン１０７はファン１０８により
冷却されている。したがって、レーザ光の反射によって
シャフト１０３に発生した熱はヒートバイブ１０６ａ〜
１０６ｄ内の図示されていない作動液を介してフィン１
０７に伝達され、ファン１０８により外部に放出される
。
図であり、第３図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図、第３図（
Ｃ）はＢ矢視図である。これらの図において、ヒートバ
イブ１０６ａ〜１０６ｄの一端がシャフト１０３の内部
に埋め込まれており、他端にはフィン１０？が取りつけ
られている。また、フィン１０７はファン１０８により
冷却されている。したがって、レーザ光の反射によって
シャフト１０３に発生した熱はヒートバイブ１０６ａ〜
１０６ｄ内の図示されていない作動液を介してフィン１
０７に伝達され、ファン１０８により外部に放出される
。
なお、本実施例ではヒートバイブを使用したが、この他
に例えばシャフトに水冷管を通して冷却しでも良い。
に例えばシャフトに水冷管を通して冷却しでも良い。
以上説明したように本発明では、非矩形モードのレーザ
光を凸レンズにより所定角度の発散光として矩形断面の
穴が設けられた筒に入射し、筒内で反射しながら伝達さ
せることによりエネルギー密度を均一化し、これをコリ
メータレンズで再び平行光束に変換して矩形ビームモー
ドのレーザ光を得るので、高価なセグメンテッドミラー
等を使用しなくても金属の溶接あるいは表面処理加工を
行うことができる。また、レーザ光伝達径路がアーム内
に収納されるため、外部構造が簡素となる。
光を凸レンズにより所定角度の発散光として矩形断面の
穴が設けられた筒に入射し、筒内で反射しながら伝達さ
せることによりエネルギー密度を均一化し、これをコリ
メータレンズで再び平行光束に変換して矩形ビームモー
ドのレーザ光を得るので、高価なセグメンテッドミラー
等を使用しなくても金属の溶接あるいは表面処理加工を
行うことができる。また、レーザ光伝達径路がアーム内
に収納されるため、外部構造が簡素となる。
さらに、ビームモードを変換するための筒をアーム駆動
用のダイレクト・ドライブ・モータのシャフトで構成し
たので、特に専用の筒を設ける必要がなく、経済的であ
る。
用のダイレクト・ドライブ・モータのシャフトで構成し
たので、特に専用の筒を設ける必要がなく、経済的であ
る。
第１図は本発明の一実施例のレーザ加エロボットの部分
詳細図、 第２図（ａ）は本発明の一実施例のレーザ加工ロボット
から出力されるレーザ光の断面形状を示した図、 第２図（ｂ）は本発明の一実施例のレーザ加工ロボット
から出力されるレーザ光の横モード図、第３図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は本発明の一実施例のレーザ加工ロボッ
トのシャフトの冷却機構を示した図、 第４図は本発明の一実施例のレーザ加工ロボットの全体
の構成図である。 ｌａ、ｌｂ １０．２０ ３ ００ １０３− ・ １０６ ゛ レーザ光 °レーザ加工ロボット アーム 凸レンズ ダイレクト・ドライブ・モー タ シャフト コリメータレンズ ４０ ゛ ０ レーザ光の断面形状 レーザ光の強度分布
詳細図、 第２図（ａ）は本発明の一実施例のレーザ加工ロボット
から出力されるレーザ光の断面形状を示した図、 第２図（ｂ）は本発明の一実施例のレーザ加工ロボット
から出力されるレーザ光の横モード図、第３図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は本発明の一実施例のレーザ加工ロボッ
トのシャフトの冷却機構を示した図、 第４図は本発明の一実施例のレーザ加工ロボットの全体
の構成図である。 ｌａ、ｌｂ １０．２０ ３ ００ １０３− ・ １０６ ゛ レーザ光 °レーザ加工ロボット アーム 凸レンズ ダイレクト・ドライブ・モー タ シャフト コリメータレンズ ４０ ゛ ０ レーザ光の断面形状 レーザ光の強度分布
Claims (6)
- （１）アームの移動によりレーザ光を誘導し、ワーク表
面に照射して加工を行うレーザ加工ロボットにおいて、 前記アーム内に設けられ、中心部に矩形の断面形状の穴
を貫通させ、前記穴の表面を前記レーザ光が充分小さな
反射損失で反射するように処理した筒と、 前記筒の一端の近傍に設けられた凸レンズと、前記筒の
他端の近傍に設けられたコリメータレンズとを有し、 非矩形のビームモードのレーザ光を前記凸レンズで集光
して前記筒の一端に入射し、前記筒内で所定回数の反射
を繰り返させた後に前記コリメータレンズを通して出射
するとにより、矩形ビームモードのレーザ光に変換する
ように構成したことを特徴とするレーザ加工ロボット。 - （２）前記筒は前記アームを駆動するダイレクト・ドラ
イブ・モータのシャフトで構成されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工ロボット。 - （３）前記所定の矩形断面は正方形であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工ロボット。 - （４）前記穴の表面の処理は前記反射損失が０． １％以下の物質による蒸着処理であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工ロボット。 - （５）前記物質は金であることを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載のレーザ加工ロボット。 - （６）前記筒の冷却手段を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のレーザ加工ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1180860A JPH0347690A (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | レーザ加工ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1180860A JPH0347690A (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | レーザ加工ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0347690A true JPH0347690A (ja) | 1991-02-28 |
Family
ID=16090622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1180860A Pending JPH0347690A (ja) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | レーザ加工ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0347690A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5935464A (en) * | 1997-09-11 | 1999-08-10 | Lsp Technologies, Inc. | Laser shock peening apparatus with a diffractive optic element |
| KR100418457B1 (ko) * | 2001-01-15 | 2004-02-14 | 현대중공업 주식회사 | 선박용 피스톤 및 피스톤 링의 레이저 경화법 및 장치 |
| JP2005034866A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Yamazaki Mazak Corp | レーザ加工機 |
-
1989
- 1989-07-13 JP JP1180860A patent/JPH0347690A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5935464A (en) * | 1997-09-11 | 1999-08-10 | Lsp Technologies, Inc. | Laser shock peening apparatus with a diffractive optic element |
| KR100418457B1 (ko) * | 2001-01-15 | 2004-02-14 | 현대중공업 주식회사 | 선박용 피스톤 및 피스톤 링의 레이저 경화법 및 장치 |
| JP2005034866A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Yamazaki Mazak Corp | レーザ加工機 |
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