JPH0666500B2 - ガスレ−ザ装置 - Google Patents
ガスレ−ザ装置Info
- Publication number
- JPH0666500B2 JPH0666500B2 JP61208491A JP20849186A JPH0666500B2 JP H0666500 B2 JPH0666500 B2 JP H0666500B2 JP 61208491 A JP61208491 A JP 61208491A JP 20849186 A JP20849186 A JP 20849186A JP H0666500 B2 JPH0666500 B2 JP H0666500B2
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- Japan
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- laser
- gas
- laser light
- resonator
- robot
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
- B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
- B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスレーザ装置に関し、特に溶接等の金属加工
を行う高出力で、且つ多関節ロボットと一体に設けられ
たガスレーザ装置に関する。
を行う高出力で、且つ多関節ロボットと一体に設けられ
たガスレーザ装置に関する。
〔従来の技術〕 レーザ加工はその特徴を発揮するために、レーザ発振器
とロボットの結合による加工システムが求められてい
る。そして、ロボットのアームの先端からレーザ光を発
射するためには、反射ミラーをロボットの関節に付設し
てレーザ光を導光することが行われている。又、反射ミ
ラーを使用せず光ファイバーを使用することも考えられ
る。
とロボットの結合による加工システムが求められてい
る。そして、ロボットのアームの先端からレーザ光を発
射するためには、反射ミラーをロボットの関節に付設し
てレーザ光を導光することが行われている。又、反射ミ
ラーを使用せず光ファイバーを使用することも考えられ
る。
しかし、反射ミラーを使用する場合は反射ミラーが高価
格であり、その調整が非常に困難である。又、光ファイ
バーを使用するものは伝送できるエネルギーがせいぜい
数百ワット程度であり、溶接等の金属加工に必要な数キ
ロワットのエネルギーを導光することは出来ないという
問題点がある。
格であり、その調整が非常に困難である。又、光ファイ
バーを使用するものは伝送できるエネルギーがせいぜい
数百ワット程度であり、溶接等の金属加工に必要な数キ
ロワットのエネルギーを導光することは出来ないという
問題点がある。
本発明の目的は上記問題点を解決し、溶接等の金属加工
を行う高出力で、且つロボット等に結合されたガスレー
ザ装置を提供することにある。
を行う高出力で、且つロボット等に結合されたガスレー
ザ装置を提供することにある。
本発明では上記の問題点を解決するために、 多関節ロボットと一体に設けられ、気密容器を循環し放
電によって励起されたレーザ媒質ガスからレーザ光を発
生するガスレーザ装置において、前記多関節ロボット
と、前記多関節ロボットのアーム先端に設けられ、横方
向ガスフロータイプの横方向多重モード共振器を含むレ
ーザ光出射部と、前記レーザ媒質ガスを高圧縮比で循環
させる循環用送風機、前記レーザ媒質ガスの冷却用熱交
換器及び放電用高周波電源を含む主装置と、前記多関節
ロボットの各アームに沿って設けられ、前記主装置と前
記レーザ光出射部との間を接続するレーザ媒質ガス用配
管と、前記多関節ロボットの各アームに沿って設けら
れ、前記主装置と前記レーザ光出射部との間を接続する
電気用配管と、前記横方向多重モード共振器のレーザ光
出射側に結合されたレーザ光の照射方向を任意に制御可
能な、非球面反射鏡から成る回転ミラーと、を有するこ
とを特徴とするガスレーザ装置が、提供される。
電によって励起されたレーザ媒質ガスからレーザ光を発
生するガスレーザ装置において、前記多関節ロボット
と、前記多関節ロボットのアーム先端に設けられ、横方
向ガスフロータイプの横方向多重モード共振器を含むレ
ーザ光出射部と、前記レーザ媒質ガスを高圧縮比で循環
させる循環用送風機、前記レーザ媒質ガスの冷却用熱交
換器及び放電用高周波電源を含む主装置と、前記多関節
ロボットの各アームに沿って設けられ、前記主装置と前
記レーザ光出射部との間を接続するレーザ媒質ガス用配
管と、前記多関節ロボットの各アームに沿って設けら
れ、前記主装置と前記レーザ光出射部との間を接続する
電気用配管と、前記横方向多重モード共振器のレーザ光
出射側に結合されたレーザ光の照射方向を任意に制御可
能な、非球面反射鏡から成る回転ミラーと、を有するこ
とを特徴とするガスレーザ装置が、提供される。
主装置とレーザ光出射部とを分離したのでレーザ光出射
部を容易に多関節ロボットのアーム先端に取りつけるこ
とができ、 又、横多重モード、高周波電源、横方向ガスフローの採
用により小型で高出力のレーザ光を出力することができ
る。
部を容易に多関節ロボットのアーム先端に取りつけるこ
とができ、 又、横多重モード、高周波電源、横方向ガスフローの採
用により小型で高出力のレーザ光を出力することができ
る。
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に本発明の一実施例の構成図を示す。図におい
て、１は多関節ロボットであり、広く知られた通常の多
関節ロボットである。２は共振器であり、高次の横方向
多重モード共振器である。レーザ出力Ｐは共振器の断面
積をＳ、長さをＬ、出力密度をρとすると、 Ｐ＝ＳＬρ となる。ここでＳはＬと異なり長さの二乗で増加するの
でＳを増加させるのが有効である。しかし、従来はＳが
大きいときは一様な放電励起が困難であり、又横方向多
重モードになり、ビーム集光特性がわるく、この方法は
採用できなかった。この問題を解決するために、後述す
る高周波電源と、横方向ガスフローの採用で小型化する
ことができる。
て、１は多関節ロボットであり、広く知られた通常の多
関節ロボットである。２は共振器であり、高次の横方向
多重モード共振器である。レーザ出力Ｐは共振器の断面
積をＳ、長さをＬ、出力密度をρとすると、 Ｐ＝ＳＬρ となる。ここでＳはＬと異なり長さの二乗で増加するの
でＳを増加させるのが有効である。しかし、従来はＳが
大きいときは一様な放電励起が困難であり、又横方向多
重モードになり、ビーム集光特性がわるく、この方法は
採用できなかった。この問題を解決するために、後述す
る高周波電源と、横方向ガスフローの採用で小型化する
ことができる。
一様な放電励起が可能なときρの値は２〜８Ｗ／ccであ
るので一遍が５〜１０cmの正方形の断面積、長さが３０
cmの共振器の体積は７５０〜３０００ccになり、レーザ
出力Ｐは６ＫＷとなり、この出力レベルでは金属の溶接
等が可能となる。共振器の大きさがこの程度であれば、
従来の多関節ロボットの先端にレーザ共振器をつけてレ
ーザ加工システムを構成することが可能となる。
るので一遍が５〜１０cmの正方形の断面積、長さが３０
cmの共振器の体積は７５０〜３０００ccになり、レーザ
出力Ｐは６ＫＷとなり、この出力レベルでは金属の溶接
等が可能となる。共振器の大きさがこの程度であれば、
従来の多関節ロボットの先端にレーザ共振器をつけてレ
ーザ加工システムを構成することが可能となる。
この種のレーザ共振器には不安定共振器の使用が予想さ
れるが、本実施例では安定型共振器を採用した。この結
果、横方向モードは極端なマルチモードとなる。
れるが、本実施例では安定型共振器を採用した。この結
果、横方向モードは極端なマルチモードとなる。
このような、小型のレーザ共振器は高周波電源の採用に
よって、可能となる。とくにＲＦ帯程度の高周波による
ＲＦ放電が好ましい。
よって、可能となる。とくにＲＦ帯程度の高周波による
ＲＦ放電が好ましい。
共振器２のレーザ媒質ガスを循環させるにはルーツブロ
ーワ等の圧縮化の高い圧縮器を用いた横方向ガスフロー
を採用した。共振器２の断面積が大きいので有効なガス
冷却のためには横方向ガス流が必要であるが、送風機が
共振器と別におかれており、可撓性の配管で結合されて
いるので、配管の抵抗のために圧縮比が充分にとれるル
ーツブローワ型の送風機を採用した。
ーワ等の圧縮化の高い圧縮器を用いた横方向ガスフロー
を採用した。共振器２の断面積が大きいので有効なガス
冷却のためには横方向ガス流が必要であるが、送風機が
共振器と別におかれており、可撓性の配管で結合されて
いるので、配管の抵抗のために圧縮比が充分にとれるル
ーツブローワ型の送風機を採用した。
３は電気用配管であり、主装置１０の高周波電源からの
配線を内部に含んでいる。４はガス用配管であり、レー
ザ媒質ガスを主装置１０から供給する。
配線を内部に含んでいる。４はガス用配管であり、レー
ザ媒質ガスを主装置１０から供給する。
５は回転ミラーであり、共振器２からのレーザ光を集光
し、その方向を変える。この回転ミラーは従来の関節ロ
ボットの関節に使用されたものと異なり、その距離が短
く、又、その調整はそれほど困難ではない。
し、その方向を変える。この回転ミラーは従来の関節ロ
ボットの関節に使用されたものと異なり、その距離が短
く、又、その調整はそれほど困難ではない。
回転ミラーは図の点線で示す軸に対して、軸方向並進移
動と、この軸の回りに回転できるように構成されてお
り、これによってロボットのアームの動きと回転ミラー
の動きによって、レーザ光を必要なワークの部分に照射
することができる。
動と、この軸の回りに回転できるように構成されてお
り、これによってロボットのアームの動きと回転ミラー
の動きによって、レーザ光を必要なワークの部分に照射
することができる。
金属の溶接等のレーザ加工では、金属の切断のように深
い焦点深度や、非常に小さい集光径は必要なく、集光径
は１mm程度でよい。即ち、このような金属の溶接等の広
い断面のビームはパラボラ鏡のような非球面光学系を用
いて集光することができる。パラボラの回転軸に平行な
並行光線に対しては径が如何に大きくても収差を生じる
ことなく集光することがでのる。問題はビーム拡がり角
θにもとずく拡がりであってパラボラの焦点距離をｆと
すると焦点の直径は２ｆθで与えられる。共振器２で得
られた極端なマルチモードでもこの値を１mm程度にする
ことは可能であることが実験的に確認されている。
い焦点深度や、非常に小さい集光径は必要なく、集光径
は１mm程度でよい。即ち、このような金属の溶接等の広
い断面のビームはパラボラ鏡のような非球面光学系を用
いて集光することができる。パラボラの回転軸に平行な
並行光線に対しては径が如何に大きくても収差を生じる
ことなく集光することがでのる。問題はビーム拡がり角
θにもとずく拡がりであってパラボラの焦点距離をｆと
すると焦点の直径は２ｆθで与えられる。共振器２で得
られた極端なマルチモードでもこの値を１mm程度にする
ことは可能であることが実験的に確認されている。
回転ミラー５に使用するパラボラ鏡としては第２図
(a)、(b)、(c)の各種のものを、加工するワークに応じ
て使用することができる。特に、第２図(b)に示す軸外
しパラボラが溶接等の加工に対し、好適である。
(a)、(b)、(c)の各種のものを、加工するワークに応じ
て使用することができる。特に、第２図(b)に示す軸外
しパラボラが溶接等の加工に対し、好適である。
このように、主装置１０と共振器２とを分離したので、
共振器２を小型化することができる。このような、小型
で高出力のレーザ共振器２をロボット１の先端に結合す
ることにより、フレキシブルな加工システムを構成する
ことができる。又、共振器２の先端に回転ミラーを結合
して、レーザ光の照射方向を自由に制御することによ
り、より複雑なワークに対して、溶接等の加工を行うこ
とができる。
共振器２を小型化することができる。このような、小型
で高出力のレーザ共振器２をロボット１の先端に結合す
ることにより、フレキシブルな加工システムを構成する
ことができる。又、共振器２の先端に回転ミラーを結合
して、レーザ光の照射方向を自由に制御することによ
り、より複雑なワークに対して、溶接等の加工を行うこ
とができる。
さらに、共振器２をロボット１の先端に搭載したことに
より、後段側に複雑な導光路を設ける必要がなくなり、
共振器２から後段の構成を簡単なものとすることができ
る。
より、後段側に複雑な導光路を設ける必要がなくなり、
共振器２から後段の構成を簡単なものとすることができ
る。
また、共振器２から後段の反射鏡野数を極力少なくする
ことができ、高価な反射鏡を使用する必要がないので、
装置のコストを低減することができる。
ことができ、高価な反射鏡を使用する必要がないので、
装置のコストを低減することができる。
上記の実施例ではロボットとして、多関節ロボットを使
用したが、勿論他の形のロボットもその目的に応じて任
意に選択できる。又、加工としては金属の熱処理等にも
応用できる。
用したが、勿論他の形のロボットもその目的に応じて任
意に選択できる。又、加工としては金属の熱処理等にも
応用できる。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明では、高周波電源を用いて、
横方向多重モードの共振器として高出力及び小型の共振
器として、これを電源及び送風機等から分離してロボッ
トの先端に結合したので、フレキシブルなレーザ加工シ
ステムを構成することができる。
横方向多重モードの共振器として高出力及び小型の共振
器として、これを電源及び送風機等から分離してロボッ
トの先端に結合したので、フレキシブルなレーザ加工シ
ステムを構成することができる。
また、主装置とレーザ光射出部とを分離したので、レー
ザ光出射部を小型化することができ、容易に多関節ロボ
ットのアーム先端に搭載することができる。
ザ光出射部を小型化することができ、容易に多関節ロボ
ットのアーム先端に搭載することができる。
さらに、レーザ光出射部をアーム先端に載置したことに
より、屈曲腕部材等の導光路が不要となり、レーザ光出
射部から後段の構成を簡単なものとすることができる。
より、屈曲腕部材等の導光路が不要となり、レーザ光出
射部から後段の構成を簡単なものとすることができる。
また、レーザ光出射部から後段の反射鏡の数を極力少な
くすることができ、高価な反射鏡を使用する必要がない
ので、装置のコストを低減することがでのる。
くすることができ、高価な反射鏡を使用する必要がない
ので、装置のコストを低減することがでのる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図(a)、第２図(b)、第２図(c)はそれぞれ、回転ミ
ラーに使用するパラボラの例を示す図である。 １……多関節ロボット ２……共振器 ５……回転ミラー ６……レーザ光 １０……主装置
ラーに使用するパラボラの例を示す図である。 １……多関節ロボット ２……共振器 ５……回転ミラー ６……レーザ光 １０……主装置
Claims (2)
- 【請求項１】多関節ロボットと一体に設けられ、気密容
器内を循環し放電によって励起されたレーザ媒質ガスか
らレーザ光を発生するガスレーザ装置において、 前記多関節ロボットと、 前記多関節ロボットのアーム先端に設けられ、横方向ガ
スフロータイプの横方向多重モード共振器を含むレーザ
光出射部と、 前記レーザ媒質ガスを高圧縮比で循環させる循環用送風
機、前記レーザ媒質ガスの冷却用熱交換器及び放電用高
周波電源を含む主装置と、 前記多関節ロボットの各アームに沿って設けられ、前記
主装置と前記レーザ光出射部との間を接続するレーザ媒
質ガス用配管と、 前記多関節ロボットの各アームに沿って設けられ、前記
主装置と前記レーザ光出射部との間を接続する電気用配
管と、 前記横方向多重モード共振器のレーザ光出射側に結合さ
れレーザ光の照射方向を任意に制御可能な、非球面反射
鏡から成る回転ミラーと、 を有することを特徴とするガスレーザ装置。 - 【請求項２】前記非球面反射鏡の曲面はパラボラ状であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレ
ーザ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208491A JPH0666500B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | ガスレ−ザ装置 |
| US07/196,218 US4866238A (en) | 1986-09-04 | 1987-08-26 | Gas laser device |
| DE8787905648T DE3774265D1 (de) | 1986-09-04 | 1987-08-26 | Gaslaservorrichtung. |
| EP87905648A EP0280739B1 (en) | 1986-09-04 | 1987-08-26 | Gas laser apparatus |
| PCT/JP1987/000633 WO1988001552A1 (en) | 1986-09-04 | 1987-08-26 | Gas laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208491A JPH0666500B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | ガスレ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6363594A JPS6363594A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH0666500B2 true JPH0666500B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=16557040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61208491A Expired - Lifetime JPH0666500B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | ガスレ−ザ装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4866238A (ja) |
| EP (1) | EP0280739B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0666500B2 (ja) |
| DE (1) | DE3774265D1 (ja) |
| WO (1) | WO1988001552A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5225650A (en) * | 1989-07-14 | 1993-07-06 | Maho Aktiengesellschaft | Process and device for the manufacture of cavities in workpieces through laser beams |
| DE59002985D1 (de) * | 1989-07-14 | 1993-11-11 | Maho Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlräumen in Werkstücken mittels Laserstrahls. |
| US5744776A (en) * | 1989-07-14 | 1998-04-28 | Tip Engineering Group, Inc. | Apparatus and for laser preweakening an automotive trim cover for an air bag deployment opening |
| US5397420A (en) * | 1991-03-03 | 1995-03-14 | Nippondenso Co., Ltd. | Fine structure forming device |
| US5585019A (en) * | 1995-03-10 | 1996-12-17 | Lumonics Inc. | Laser machining of a workpiece through adjacent mask by optical elements creating parallel beams |
| EP1759818A1 (de) * | 2001-05-03 | 2007-03-07 | Robot Technology GmbH | Integration eines Lasers an einem Roboterarm |
| ITTO20040361A1 (it) | 2004-05-28 | 2004-08-28 | Comau Spa | Metodo e dispositivo per saldatura laser remota mediante robot, con controllo semplificato della direzione di focalizzazione del fascio laser. |
| US8436272B2 (en) * | 2008-03-28 | 2013-05-07 | Delta Industrial Services, Inc. | Systems and methods to position web processing equipment |
| JP6382901B2 (ja) * | 2016-09-29 | 2018-08-29 | ファナック株式会社 | レーザー加工システム |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2741737A1 (de) * | 1977-09-16 | 1979-03-22 | Messer Griesheim Gmbh | Einrichtung zum bearbeiten, insbesondere schneiden von werkstuecken mittels eines laserstrahles |
| JPS58215288A (ja) * | 1982-06-09 | 1983-12-14 | Nec Corp | レ−ザ加工装置 |
| JPS5921491A (ja) * | 1982-07-28 | 1984-02-03 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | レ−ザ−加工ロボット |
| US4547885A (en) * | 1983-05-06 | 1985-10-15 | Coherent, Inc. | Active pressure regulator for a gas laser |
| DE3339318C2 (de) * | 1983-10-29 | 1995-05-24 | Trumpf Gmbh & Co | Laser-Bearbeitungsmaschine |
| US4626999A (en) * | 1984-04-18 | 1986-12-02 | Cincinnati Milacron Inc. | Apparatus for controlled manipulation of laser focus point |
| US4694139A (en) * | 1984-12-03 | 1987-09-15 | Messer Griesheim Gmbh | Guidance device for a laser beam for three-dimensional machining of workpieces |
| JPH0612291A (ja) * | 1992-06-29 | 1994-01-21 | Nec Corp | 情報処理装置の制御装置 |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP61208491A patent/JPH0666500B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-08-26 WO PCT/JP1987/000633 patent/WO1988001552A1/ja active IP Right Grant
- 1987-08-26 DE DE8787905648T patent/DE3774265D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-26 EP EP87905648A patent/EP0280739B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-26 US US07/196,218 patent/US4866238A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4866238A (en) | 1989-09-12 |
| EP0280739B1 (en) | 1991-10-30 |
| WO1988001552A1 (en) | 1988-03-10 |
| DE3774265D1 (de) | 1991-12-05 |
| JPS6363594A (ja) | 1988-03-19 |
| EP0280739A4 (en) | 1989-02-06 |
| EP0280739A1 (en) | 1988-09-07 |
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