JPH05220592A - Spinning beam scanner - Google Patents

Spinning beam scanner

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JPH05220592A
JPH05220592A JP4027793A JP2779392A JPH05220592A JP H05220592 A JPH05220592 A JP H05220592A JP 4027793 A JP4027793 A JP 4027793A JP 2779392 A JP2779392 A JP 2779392A JP H05220592 A JPH05220592 A JP H05220592A
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JP
Japan
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mirror
reflecting mirror
parabolic mirror
oscillating plate
laser beam
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Mineo Higuchi
峰夫 樋口
Hisayoshi Sekiguchi
久由 関口
Hisao Sugiyama
尚男 杉山
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To minutely swing the optical axis of a laser beam by attaching an oscillating plate rotatably around two axes orthogonally crossed and connecting a reflection mirror and providing a cooling chamber for the mirror successively to the oscillating plate. CONSTITUTION:The oscillating plate 7 is supported in a gimbal-like state around a Y axis by an elastic X spindle 9 and around X axis by an elastic Y spindle. A parabolic mirror 1 is fixed on the oscillating plate 7 via a joint shaft 5. The laser beam (a) is reflected by the parabolic mirror 1 and converged into a focus (b). While the displacement of the oscillating plate 7 is detected by displacement sensors X 15 and Y 16, the plate is oscillated by electro magnets Xa 12a, etc. By rotating the oscillating plate 7 around the spindles 9, 10 of the two axes orthogonally crossed, the optical axis of the laser beam (a) is minutely swung, and thereby the compact spinning beam scanner is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えばレーザー溶接
ロボットのスピニング・ビーム・スキャナーに関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spinning beam scanner for a laser welding robot, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来のレーザー溶接ロボットを示
す斜視図、図4はこのレーザー溶接ロボットで使われて
いる2組の反射鏡を用いた従来のスピニング・ビーム・
スキャナーの原理図である(“溶接新報”No.24
7,1991−9−2)。図において、1は反射鏡とし
ての放物面鏡、2は本体、24はロボット本体、25は
放物面鏡1と対向して配設された第1の反射鏡、26は
第1の反射鏡25と対向して配設された第2の反射鏡、
27は第1の反射鏡25を回転駆動させる第1のモー
タ、28は第2の反射鏡26を回転駆動させる第2のモ
ータ、29は本体2に連設されたレーザー発振機であ
る。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a perspective view showing a conventional laser welding robot, and FIG. 4 is a conventional spinning beam system using two sets of reflecting mirrors used in this laser welding robot.
It is a principle view of a scanner (“New Welding Report” No. 24)
7, 1991-9-2). In the figure, 1 is a parabolic mirror as a reflecting mirror, 2 is a main body, 24 is a robot main body, 25 is a first reflecting mirror arranged to face the parabolic mirror 1, and 26 is a first reflecting mirror. A second reflecting mirror arranged to face the mirror 25,
Reference numeral 27 is a first motor for rotationally driving the first reflecting mirror 25, 28 is a second motor for rotationally driving the second reflecting mirror 26, and 29 is a laser oscillator connected to the main body 2.

【0003】次に、このスピニング・ビーム・スキャナ
ーの動作について説明する。レーザー発振機29から発
射されたレーザービームは図4の左側から本体2に入射
して、第2の反射鏡26に反射し、更に第1の反射鏡2
5に反射して、ロボット本体24に入射し、放物面鏡1
で反射して絞られ、焦点を結ぶ。第1の反射鏡25は第
1のモータ27の軸に対し△θa 、第2の反射鏡26は
第2のモータ28の軸に対し△θb だけ傾斜して取り付
けられているので、それぞれの反射鏡をモータで回転さ
せることにより、レーザービームはそれぞれ4△θa
4△θb だけ方向を変えることができる。反射鏡25,
26の回転方向と位相とを変えることにより、レーザー
ビームの振り幅と振り方向を制御できる。
Next, the operation of this spinning beam scanner will be described. The laser beam emitted from the laser oscillator 29 enters the main body 2 from the left side of FIG. 4, is reflected by the second reflecting mirror 26, and is further reflected by the first reflecting mirror 2.
Reflected by 5, enters the robot body 24, and the parabolic mirror 1
It is reflected by and is squeezed to focus. The first reflecting mirror 25 is attached to the axis of the first motor 27 by Δθ a , and the second reflecting mirror 26 is attached to the axis of the second motor 28 by Δθ b. By rotating the reflecting mirror of the motor with a motor, the laser beam becomes 4Δθ a ,
The direction can be changed by 4Δθ b . Reflector 25,
The swing width and swing direction of the laser beam can be controlled by changing the rotation direction and phase of 26.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の対向する反射鏡
25,26を用いたレーザー溶接ロボットのスピニング
・ビーム・スキャナーは、以上のように構成されている
ので、(1)ロボット手首に組み込んで使用するにはか
さばりすぎる、(2)レーザービームの振り幅がロボッ
トの手先にいくにつれて大きくなるので、レーザー発振
機29からのレーザービームを細く絞る必要があり、そ
のための絞り機構を設けなければならない、(3)反射
鏡25,26は回転するので、また放物面鏡1ではスペ
ース上の問題で反射鏡25,26、放物面鏡1を冷却す
る冷却機構を付設することが困難である、(4)ロボッ
トのベース側にスピニング・ビーム・スキャナーを取り
付けるので、スキャナー以降の光軸の調整に手間がかか
る、(5)放物面鏡1と反射鏡25,26とが必要なの
で、それぞれでレーザーが一部吸収されレーザーの効率
が低下する、といった課題があった。
Since the spinning beam scanner of the conventional laser welding robot using the reflecting mirrors 25 and 26 facing each other has the above-described structure, (1) it is incorporated in the wrist of the robot. It is too bulky to use. (2) Since the swing width of the laser beam increases toward the hand of the robot, it is necessary to narrow down the laser beam from the laser oscillator 29, and a diaphragm mechanism for that must be provided. (3) Since the reflecting mirrors 25 and 26 rotate, and it is difficult to attach a cooling mechanism for cooling the reflecting mirrors 25 and 26 and the parabolic mirror 1 due to space problems in the parabolic mirror 1. , (4) Since the spinning beam scanner is attached to the base side of the robot, it takes time to adjust the optical axis after the scanner. (5) Parabolic surface 1 and since the reflector 25 and 26 is required, the efficiency of the laser is absorbed partially laser had a problem, decreases respectively.

【0005】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、構造がコンパクトで、反射鏡の
冷却が容易であるスピニング・ビーム・スキャナーを得
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a spinning beam scanner having a compact structure and capable of easily cooling a reflecting mirror.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るスピニング・ビーム・スキャナーは、直交する2支軸
に取り付けられ各支軸のまわりに回動可動な揺動板と、
この揺動板に連設された反射鏡と、この反射鏡の内部に
形成された反射鏡冷却用のチャンバーとを備えたもので
ある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a spinning beam scanner, comprising: a swing plate which is attached to two orthogonal support shafts and is rotatable about each support shaft.
A reflecting mirror connected to the oscillating plate and a chamber for cooling the reflecting mirror formed inside the reflecting mirror are provided.

【0007】この発明の請求項2に係るスピニング・ビ
ーム・スキャナーは、直交する2支軸にと取り付けられ
各支軸のまわりに回動可能な揺動板と、この揺動板に連
設されたホルダーと、このホルダー内にスペーサを挟ん
で収められた反射鏡と、この反射鏡の内部に形成された
反射鏡冷却用のチャンバーとを備えたものである。
According to a second aspect of the present invention, a spinning beam scanner is provided with two oscillating shafts which are orthogonal to each other, and oscillating plates which are rotatable around the oscillating shafts. And a reflecting mirror housed in the holder with a spacer interposed therebetween, and a chamber for cooling the reflecting mirror formed inside the reflecting mirror.

【0008】[0008]

【作用】この発明の請求項1においては、揺動板を揺動
させることによりレーザービームの光軸を微小に振れ回
りされ、またチャンバーに冷却水を供給することで、反
射鏡は冷却される。
According to the first aspect of the present invention, the optical axis of the laser beam is slightly swung by swinging the swing plate, and the reflecting mirror is cooled by supplying cooling water to the chamber. ..

【0009】この発明の請求項2においては、揺動板を
揺動させることによりレーザービームの光軸を微小に振
り回りされ、またチャンバーに冷却水を供給すること
で、反射鏡は冷却される。さらに、スペーサの厚さを調
整することで、光軸の調整が可能となる。
According to the second aspect of the present invention, the optical axis of the laser beam is slightly swung by swinging the swing plate, and the reflecting mirror is cooled by supplying cooling water to the chamber. .. Furthermore, the optical axis can be adjusted by adjusting the thickness of the spacer.

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明の一実施例として、反射鏡と
して放物面鏡を使用した場合について、図について説明
する。図1はこの発明の一実施例を示す側面図、図2は
この図1の要部平面図である。図において、1は反射鏡
である放物面鏡、2は放物面鏡1を収納した本体、3は
放物面鏡1を支持するホルダー、4は放物面鏡1とホル
ダー3との間に介在するスペーサ、5は継軸、6は本体
2と継軸5との間に介在するパッキン、7は継軸5に連
設された揺動板、8は揺動板7を覆う枠体、9は弾性X
支軸、10は弾性Y支軸、11aは鉄片Xa、11bは
鉄片Xa11aに対向して配設された鉄片Xb、12a
は鉄片Xa11aの上方に配設された電磁石Xa、12
bは鉄片Xb11bの上方に配設された電磁石Xb、1
3aは鉄片Ya、13bは鉄片Ya13aに対向して配
設された電磁石Yb、14aは鉄片Ya13aの上方に
配設された電磁石Ya、14bは鉄片Yb13bの上方
に配設された電磁石Yb、15は変位センサX、16は
変位センサY、17は放物面鏡1に形成された水冷チャ
ンバー、18は水冷チャンバー17中に先端部が指向し
た水冷ノズル、19は水冷ノズル18に接続された水冷
ホース、20は本体2を閉じる本体フタ、21はロボッ
ト手首、22はノズル、23はスピニング・ビーム・ス
キャナーをロボット手首21に取り付けるための取り付
けフランジである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment of the present invention, the case where a parabolic mirror is used as a reflecting mirror will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of an essential part of FIG. In the figure, 1 is a parabolic mirror that is a reflecting mirror, 2 is a main body that houses the parabolic mirror 1, 3 is a holder that supports the parabolic mirror 1, and 4 is a parabolic mirror 1 and a holder 3. Spacers 5 interposed between them are joint shafts, 6 is packing interposed between the main body 2 and the joint shaft 5, 7 is a swing plate connected to the joint shafts 5, and 8 is a frame that covers the swing plates 7. Body, 9 is elastic X
The support shaft 10, 10 is an elastic Y support shaft, 11a is an iron piece Xa, and 11b is an iron piece Xb, 12a arranged to face the iron piece Xa 11a.
Is an electromagnet Xa, 12 disposed above the iron piece Xa11a.
b is an electromagnet Xb arranged above the iron piece Xb11b, 1
3a is an iron piece Ya, 13b is an electromagnet Yb arranged to face the iron piece Ya13a, 14a is an electromagnet Ya arranged above the iron piece Ya13a, 14b is an electromagnet Yb arranged above the iron piece Yb13b, and Displacement sensors X and 16 are displacement sensors Y, 17 is a water-cooling chamber formed in the parabolic mirror 1, 18 is a water-cooling nozzle whose tip is oriented in the water-cooling chamber 17, and 19 is a water-cooling hose connected to the water-cooling nozzle 18. , 20 is a main body lid for closing the main body 2, 21 is a robot wrist, 22 is a nozzle, and 23 is an attachment flange for attaching the spinning beam scanner to the robot wrist 21.

【0011】レーザー発振機(図示せず)から発射され
たレーザービーム(図中a)はロボットのアーム(図示
せず)の内部を通ってロボット手首21に導かれ、放物
面鏡1で反射して絞られ、焦点(図中b)を結ぶ。この
焦点は小さいので、2枚の板を突き合わせて溶接するよ
うなとき、板の間に隙間があると、焦点が2枚の板の間
にまたがらず、有効な突き合わせ溶接ができない。この
ため、焦点を振って、焦点がの2枚の板にまたがるよう
にする必要がある。スピニング・ビーム・スキャナーは
このような用途に使われる。
A laser beam (a in the figure) emitted from a laser oscillator (not shown) is guided to the robot wrist 21 through the inside of an arm (not shown) of the robot and reflected by the parabolic mirror 1. Then, it is focused and the focus (b in the figure) is set. Since this focal point is small, when two plates are butt-welded and there is a gap between the plates, the focal point does not extend between the two plates and effective butt welding cannot be performed. Therefore, it is necessary to shake the focal point so that the focal point extends over the two plates. Spinning beam scanners are used for this purpose.

【0012】次に上記のように実施された実施例の動作
について説明する。放物面鏡1はスペーサ4を挟んでホ
ルダー3にはめあわされて固定されている。ホルダー3
は継軸5を介して揺動板7に固定されている。本体2の
内部には内部が熱による酸化防止のため不活性ガスであ
るパージエアが注入つれており、ノズル22の先端から
噴出する。本体2と継軸5との間にはパッキン6が入っ
ているので、本体2の気密は保たれる。このパッキン6
は柔らかいゴムなどでできているので、後述する放物面
鏡1の揺動を妨げるものではない。また、放物面鏡1の
揺動角度は微小なので、揺動しても気密は保たれる。
Next, the operation of the embodiment implemented as described above will be described. The parabolic mirror 1 is fitted and fixed to the holder 3 with the spacer 4 interposed therebetween. Holder 3
Is fixed to the rocking plate 7 via the joint shaft 5. The inside of the main body 2 is filled with purge air, which is an inert gas, to prevent oxidation due to heat, and is ejected from the tip of the nozzle 22. Since the packing 6 is contained between the main body 2 and the joint shaft 5, the main body 2 is kept airtight. This packing 6
Since it is made of soft rubber or the like, it does not hinder the swing of the parabolic mirror 1 described later. In addition, since the swing angle of the parabolic mirror 1 is small, airtightness is maintained even when swinging.

【0013】揺動板7は、その中央で弾性X支軸9によ
りY軸まわりに、弾性Y支軸10によりX軸まわりに、
ジンバル状に支持されて、枠体8に対して揺動自在に懸
架されている。揺動板7は正方形をなしており、その4
辺には、鉄片Xa11a、鉄片Xb11bと鉄片Ya1
3a,鉄片Yb13bが2個1組で向かいあうように固
定されている。枠体8の内部には、2個1組の電磁石X
a12a、電磁石Xb12b、および電磁石Ya14
a、電磁石Yb14bが、それぞれ2個1組の鉄片Xa
11a、鉄片Xb11b、および鉄片Ya13a、鉄片
Yb13bと間隙をおいて対向している。電磁石Xa1
2aを駆動すれば、鉄片Xa11aが上方に吸引され、
揺動板7が反時計まわりに回動し、放物面鏡1は図1の
右方向に傾く。これにより、レーザービームの焦点bは
右に移動する。同様にして、電磁石Xb12bの駆動に
より焦点bは左に、電磁石Ya14aの駆動により焦点
bは紙面の奥へ、電磁石Yb14bの駆動により焦点b
は紙面の手前へ移動する。以上の動作による揺動板7の
傾きを変位センサX15および変位センサY16により
検出し、外部のコントローラ(図示せず)から各電磁石
への指令電流をフィードバック制御する。これによりレ
ーザービームの焦点を微小に回転させる。
At the center of the oscillating plate 7, an elastic X support shaft 9 rotates about the Y axis, and an elastic Y support shaft 10 rotates about the X axis.
It is supported in a gimbal shape and is swingably suspended on the frame body 8. The oscillating plate 7 has a square shape, and part 4
On the side, iron piece Xa11a, iron piece Xb11b and iron piece Ya1
3a and iron piece Yb13b are fixed so as to face each other in pairs. Inside the frame 8, a set of two electromagnets X
a12a, electromagnet Xb12b, and electromagnet Ya14
a, electromagnet Yb14b, two iron pieces Xa each
11a, the iron piece Xb11b, and the iron piece Ya13a and the iron piece Yb13b face each other with a gap. Electromagnet Xa1
By driving 2a, the iron piece Xa11a is sucked upwards,
The swing plate 7 rotates counterclockwise, and the parabolic mirror 1 tilts to the right in FIG. As a result, the focal point b of the laser beam moves to the right. Similarly, the focus b is driven to the left by driving the electromagnet Xb12b, the focus b is moved to the back of the paper by driving the electromagnet Ya14a, and the focus b is driven by driving the electromagnet Yb14b.
Moves to the front of the page. The displacement sensor X15 and the displacement sensor Y16 detect the inclination of the oscillating plate 7 due to the above operation, and the command current to each electromagnet is feedback-controlled from an external controller (not shown). This slightly rotates the focus of the laser beam.

【0014】放物面鏡1に穿たれた水冷チャンバー17
には水冷ホース19が2本つながっており、冷却水を供
給・排出する。これにより、放物面鏡1は効率的に冷却
される。水冷ホース19は放物面鏡1と本体2との間を
つないでいるが、水冷ホース19は可撓性があるので、
放物面鏡1の揺動を妨げることはない。
A water-cooled chamber 17 formed in the parabolic mirror 1.
Two water-cooling hoses 19 are connected to and supplies and discharges cooling water. Thereby, the parabolic mirror 1 is cooled efficiently. The water cooling hose 19 connects between the parabolic mirror 1 and the main body 2, but since the water cooling hose 19 is flexible,
It does not hinder the swing of the parabolic mirror 1.

【0015】本スピニング・ビーム・スキャナーの組み
立て時の光軸の調整には、調整リング4を用いる。すな
わち、厚さの違う調整リング4を用意しておき、これを
入れ替えることでレーザービームの焦点bの図1の左右
方向(X軸方向)の調整をし、放物面鏡1をホルダー3
の軸まわりに回動させることで、図1の奥行方向(Y軸
方向)の調整をする。これらの調整は、本体フタ20を
外すことで簡単に行える。
The adjusting ring 4 is used for adjusting the optical axis when the present spinning beam scanner is assembled. That is, the adjusting rings 4 having different thicknesses are prepared, and by exchanging the adjusting rings 4, the focus b of the laser beam is adjusted in the left-right direction (X-axis direction) in FIG.
By rotating about the axis of, the adjustment in the depth direction (Y-axis direction) of FIG. 1 is performed. These adjustments can be easily performed by removing the main body lid 20.

【0016】放物面鏡1に溶接のスパッタなどが付着す
ると反射率が低下するので、放物面鏡1はしばしば交換
する必要がある。このときは本体フタ20をはずした
後、放物面鏡1をホルダー3から抜いて外し、新しい放
物面鏡1を入れればよいので、交換作業は迅速に行え
る。スピニング・ビーム・スキャナーの本体2は取り付
けフランジ23によりロボット手首21に固定するの
で、取り付け取り外しは容易である。従ってスピニング
・ビーム・スキャナーの備わっていない従来の放物面鏡
との交換も容易である。この際のロボット側の光軸の調
整は不要である。
If welding spatter or the like adheres to the parabolic mirror 1, the reflectivity decreases, so the parabolic mirror 1 must be frequently replaced. At this time, after removing the main body lid 20, the parabolic mirror 1 may be removed from the holder 3 and removed, and a new parabolic mirror 1 may be inserted, so that the replacement work can be performed quickly. Since the main body 2 of the spinning beam scanner is fixed to the robot wrist 21 by the mounting flange 23, it can be easily attached and detached. Therefore, it can be easily replaced with a conventional parabolic mirror that does not have a spinning beam scanner. At this time, it is not necessary to adjust the optical axis on the robot side.

【0017】上記実施例は放物面鏡1を用いた場合を示
したが、反射鏡を用いてもよい。この場合、反射鏡の前
または後に凸レンズを入れてレーザービームを集光す
る。また、上記実施例は駆動手段として電磁石を用いた
ものを示したが、圧電素子など他の手段によってもよ
い。さらに、上記実施例は溶接ロボットに適用した場合
を示したが、レーザー加工機に適用してもよい。
Although the above embodiment shows the case where the parabolic mirror 1 is used, a reflecting mirror may be used. In this case, a convex lens is inserted before or after the reflecting mirror to focus the laser beam. Further, in the above embodiment, the electromagnet is used as the driving means, but other means such as a piezoelectric element may be used. Further, although the above-mentioned embodiment shows the case where it is applied to the welding robot, it may be applied to the laser processing machine.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
1によれば、直交する2軸の支軸のまわりに揺動板を回
動させることにより、レーザービームの光軸を微小に振
り回りさせるので、コンパクトなスピニング・ビーム・
スキャナーが得られるという効果がある。また、反射鏡
に形成されたチャンバーにより反射鏡は効率よく冷却さ
れ、反射鏡が熱歪みでレーザービームの焦点距離が変動
するといった不都合は生じない。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the optical axis of the laser beam is finely swung by rotating the oscillating plate around the two orthogonal axes. Since it is rotated, a compact spinning beam
There is an effect that a scanner can be obtained. Further, the chamber formed in the reflecting mirror efficiently cools the reflecting mirror, and there is no inconvenience that the focal length of the laser beam changes due to thermal distortion of the reflecting mirror.

【0019】また、この発明の請求項2によれば、請求
項1の効果に加えて、スペーサの厚さを調整すること
で、光軸の調整を容易にすることができるという効果も
ある。
According to claim 2 of the present invention, in addition to the effect of claim 1, there is also an effect that the optical axis can be easily adjusted by adjusting the thickness of the spacer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の要部平面図である。FIG. 2 is a plan view of an essential part of FIG.

【図3】従来のレーザー溶接ロボットの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a conventional laser welding robot.

【図4】従来のスピニング・ビーム・スキャナーの原理
図である。
FIG. 4 is a principle diagram of a conventional spinning beam scanner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 放物面鏡 3 ホルダー 4 スペーサ 7 揺動板 9 弾性X支軸 10 弾性Y支軸 17 水冷チャンバー 1 Parabolic Mirror 3 Holder 4 Spacer 7 Swing Plate 9 Elastic X Spindle 10 Elastic Y Spindle 17 Water Cooling Chamber

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年5月14日[Submission date] May 14, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Name of item to be corrected] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0007】この発明の請求項2に係るスピニング・ビ
ーム・スキャナーは、直交する2支軸に取り付けられ各
支軸のまわりに回動可能な揺動板と、この揺動板に連設
されたホルダーと、このホルダー内にスペーサを挟んで
収められた反射鏡と、この反射鏡の内部に形成された反
射鏡冷却用のチャンバーとを備えたものである。
According to a second aspect of the present invention, a spinning beam scanner is provided with swing plates which are attached to two orthogonal support shafts and are rotatable around the respective support shafts, and which are connected to the swing plates. A holder, a reflecting mirror housed in the holder with a spacer interposed therebetween, and a chamber for cooling the reflecting mirror formed inside the reflecting mirror are provided.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明の一実施例として、反射鏡と
して放物面鏡を使用した場合について、図について説明
する。図1はこの発明の一実施例を示す側面図、図2は
この図1の要部平面図である。図において、1は反射鏡
である放物面鏡、2は放物面鏡1を収納した本体、3は
放物面鏡1を支持するホルダー、4は放物面鏡1とホル
ダー3との間に介在するスペーサ、5は継軸、6は本体
2と継軸5との間に介在するパッキン、7は継軸5に連
設された揺動板、8は揺動板7を覆う枠体、9は弾性X
支軸、10は弾性Y支軸、11aは鉄片Xa、11bは
鉄片Xa11aに対向して配設された鉄片Xb、12a
は鉄片Xa11aの上方に配設された電磁石Xa、12
bは鉄片Xb11bの上方に配設された鉄片Xb、13
aは鉄片Ya、13bは鉄片Ya13aに対向して配設
された電磁石Yb、14aは鉄片Ya13aの上方に配
設された電磁石Ya、14bは鉄片Yb13bの上方に
配設された電磁石Yb、15は変位センサX、16は変
位センサY、17は放物面鏡1に形成された水冷チャン
バー、18は水冷チャンバー17中に先端部が指向した
水冷ノズル、19は水冷ノズル18に接続された水冷ホ
ース、20は本体2を閉じる本体フタ、21はロボット
手首、22はノズル、23はスピニング・ビーム・スキ
ャナーをロボット手首21に取り付けるための取り付け
フランジである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment of the present invention, the case where a parabolic mirror is used as a reflecting mirror will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of an essential part of FIG. In the figure, 1 is a parabolic mirror that is a reflecting mirror, 2 is a main body that houses the parabolic mirror 1, 3 is a holder that supports the parabolic mirror 1, and 4 is a parabolic mirror 1 and a holder 3. Spacers 5 interposed between them are joint shafts, 6 is packing interposed between the main body 2 and the joint shaft 5, 7 is a swing plate connected to the joint shafts 5, and 8 is a frame that covers the swing plates 7. Body, 9 is elastic X
The support shaft 10, 10 is an elastic Y support shaft, 11a is an iron piece Xa, and 11b is an iron piece Xb, 12a arranged to face the iron piece Xa 11a.
Is an electromagnet Xa, 12 disposed above the iron piece Xa11a.
b is an iron piece Xb, 13 arranged above the iron piece Xb11b.
a is an iron piece Ya, 13b is an electromagnet Yb arranged facing the iron piece Ya13a, 14a is an electromagnet Ya arranged above the iron piece Ya13a, 14b is an electromagnet Yb arranged above the iron piece Yb13b, Displacement sensors X and 16 are displacement sensors Y, 17 is a water-cooling chamber formed in the parabolic mirror 1, 18 is a water-cooling nozzle whose tip is oriented in the water-cooling chamber 17, and 19 is a water-cooling hose connected to the water-cooling nozzle 18. , 20 is a main body lid for closing the main body 2, 21 is a robot wrist, 22 is a nozzle, and 23 is an attachment flange for attaching the spinning beam scanner to the robot wrist 21.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0011】レーザー発振機(図示せず)から発射され
たレーザービーム(図中a)はロボットのアーム(図示
せず)の内部を通ってロボット手首21に導かれ、放物
面鏡1で反射して絞られ、焦点(図中b)を結ぶ。この
焦点は小さいので、2枚の板を突き合わせて溶接するよ
うなとき、板の間に隙間があると、焦点が2枚の板の間
にまたがらず、有効な突き合わせ溶接ができない。この
ため、焦点を振って、焦点が2枚の板にまたがるように
する必要がある。スピニング・ビーム・スキャナーはこ
のような用途に使われる。
A laser beam (a in the figure) emitted from a laser oscillator (not shown) is guided to the robot wrist 21 through the inside of an arm (not shown) of the robot and reflected by the parabolic mirror 1. Then, it is focused and the focus (b in the figure) is set. Since this focal point is small, when two plates are butt-welded and there is a gap between the plates, the focal point does not extend between the two plates and effective butt welding cannot be performed. Therefore, it is necessary to shake the focal point so that the focal point extends over the two plates. Spinning beam scanners are used for this purpose.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0012】次に上記のように実施された実施例の動作
について説明する。放物面鏡1はスペーサ4を挟んでホ
ルダー3にはめあわされて固定されている。ホルダー3
は継軸5を介して揺動板7に固定されている。本体2の
内部には熱による酸化防止のため不活性ガスであるパー
ジエアが注入されており、ノズル22の先端から噴出す
る。本体2と継軸5との間にはパッキン6が入っている
ので、本体2の気密は保たれる。このパッキン6は柔ら
かいゴムなどでできているので、後述する放物面鏡1の
揺動を妨げるものではない。また、放物面鏡1の揺動角
度は微小なので、揺動しても気密は保たれる。
Next, the operation of the embodiment implemented as described above will be described. The parabolic mirror 1 is fitted and fixed to the holder 3 with the spacer 4 interposed therebetween. Holder 3
Is fixed to the rocking plate 7 via the joint shaft 5. Purge air, which is an inert gas, is injected into the main body 2 to prevent oxidation due to heat, and is ejected from the tip of the nozzle 22. Since the packing 6 is contained between the main body 2 and the joint shaft 5, the main body 2 is kept airtight. Since the packing 6 is made of soft rubber or the like, it does not hinder the swing of the parabolic mirror 1 described later. In addition, since the swing angle of the parabolic mirror 1 is small, airtightness is maintained even when swinging.

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0013】揺動板7は、その中央で弾性X支軸9によ
りX軸まわりに、弾性Y支軸10によりY軸まわりに、
ジンバル状に支持されて、枠体8に対して揺動自在に懸
架されている。揺動板7は正方形をなしており、その4
辺には、鉄片Xa11a、鉄片Xb11bと鉄片Ya1
3a,鉄片Yb13bが2個1組で向かいあうように固
定されている。枠体8の内部には、2個1組の電磁石X
a12a、電磁石Xb12b、および電磁石Ya14
a、電磁石Yb14bが、それぞれ2個1組の鉄片Xa
11a、鉄片Xb11b、および鉄片Ya13a、鉄片
Yb13bと間隙をおいて対向している。電磁石Xa1
2aを駆動すれば、鉄片Xa11aが上方に吸引され、
揺動板7が反時計まわりに回動し、放物面鏡1は図1の
右方向に傾く。これにより、レーザービームの焦点bは
右に移動する。同様にして、電磁石Xb12bの駆動に
より焦点bは左に、電磁石Ya14aの駆動により焦点
bは紙面の奥へ、電磁石Yb14bの駆動により焦点b
は紙面の手前へ移動する。以上の動作による揺動板7の
傾きを変位センサX15および変位センサY16により
検出し、外部のコントローラ(図示せず)から各電磁石
への指令電流をフィードバック制御する。これによりレ
ーザービームの焦点を微小に回転させる。
At the center of the oscillating plate 7, an elastic X support shaft 9 rotates around the X axis, and an elastic Y support shaft 10 rotates around the Y axis.
It is supported in a gimbal shape and is swingably suspended on the frame body 8. The oscillating plate 7 has a square shape, and part 4
On the side, iron piece Xa11a, iron piece Xb11b and iron piece Ya1
3a and iron piece Yb13b are fixed so as to face each other in pairs. Inside the frame 8, a set of two electromagnets X
a12a, electromagnet Xb12b, and electromagnet Ya14
a, electromagnet Yb14b, two iron pieces Xa each
11a, the iron piece Xb11b, and the iron piece Ya13a and the iron piece Yb13b face each other with a gap. Electromagnet Xa1
By driving 2a, the iron piece Xa11a is sucked upwards,
The swing plate 7 rotates counterclockwise, and the parabolic mirror 1 tilts to the right in FIG. As a result, the focal point b of the laser beam moves to the right. Similarly, the focus b is driven to the left by driving the electromagnet Xb12b, the focus b is moved to the back of the paper by driving the electromagnet Ya14a, and the focus b is driven by driving the electromagnet Yb14b.
Moves to the front of the page. The displacement sensor X15 and the displacement sensor Y16 detect the inclination of the oscillating plate 7 due to the above operation, and the command current to each electromagnet from an external controller (not shown) is feedback-controlled. This slightly rotates the focus of the laser beam.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01S 3/04

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直行する2支軸に取り付けられ各支軸の
まわりに回動可動な揺動板と、この揺動板に連接された
反射鏡と、この反射鏡の内部に形成された反射鏡冷却用
のチャンバーとを備え、前記揺動板を揺動させることに
よりレーザービームの光軸を微小に振れ回りさせるスピ
ニング・ビーム・スキャナー。
1. A swing plate mounted on two orthogonal support shafts and rotatable about each support shaft, a reflecting mirror connected to the swing plate, and a reflection formed inside the reflecting mirror. A spinning beam scanner that includes a chamber for cooling a mirror, and swings the swing plate to slightly swing the optical axis of the laser beam.
【請求項2】 直行する2支軸に取り付けられ各支軸の
まわりに回動可能な揺動板と、この揺動板に連設された
ホルダーと、このホルダー内にスペーサを挟んで収めら
れた反射鏡と、この反射鏡の内部に形成された反射鏡冷
却用のチャンバーとを備え、前記揺動板を揺動させるこ
とによりレーザービームの光軸を微小に振れ回りさせる
スピニング・ビーム・スキャナー。
2. A swing plate that is attached to two orthogonal support shafts and is rotatable around each support shaft, a holder connected to the swing plate, and a spacer sandwiched in the holder. And a chamber for cooling the reflecting mirror formed inside the reflecting mirror, and a spinning beam scanner for slightly swinging the optical axis of the laser beam by swinging the swinging plate. ..
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114211140A (en) * 2021-11-26 2022-03-22 中国科学院西安光学精密机械研究所 Light beam pointing adjusting method for laser double swing shafts

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