JPS58148089A - レ−ザ式のパイプ加工装置 - Google Patents

レ−ザ式のパイプ加工装置

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JPS58148089A
JPS58148089A JP58021379A JP2137983A JPS58148089A JP S58148089 A JPS58148089 A JP S58148089A JP 58021379 A JP58021379 A JP 58021379A JP 2137983 A JP2137983 A JP 2137983A JP S58148089 A JPS58148089 A JP S58148089A
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JP
Japan
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elbow joint
laser beam
optical
axis
workpiece
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JP58021379A
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English (en)
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ブルツク・ア−ミテイジ・ワ−ド
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UK Atomic Energy Authority
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Publication date
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    • 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
    • B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
    • B23K26/103—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam the laser beam rotating around the fixed workpiece
    • 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
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/28—Seam welding of curved planar seams
    • B23K26/282—Seam welding of curved planar seams of tube sections

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被加工片を回わしてその種々の表面部分にレ
ーザビームを当てることができないような環境において
レーザにより被υロエ片に加工操作ｔａｔ装置に係る。
レーザによって相料會溶接したり切断したシするように
加工する使用目的の中で、円筒状の被加工片上回わして
その種々の表面部分にレーザビームを当てることができ
々いために被加工片の周囲をめぐるようにレーザビーム
の焦点上動かすことを必要とする使用目的は多数ある。
このよう々使用目的の１つは、パイプの区分同志を現場
で溶接して連続し九パイプラインを形成することである
。
この場合には、被加工片上回わすことができず、２つの
パイプ区分ｔクランプした突合せ接合部の周囲をめぐる
ようにレーザビームの集束ヘッドを動かζねばならない
。レーザビームは、パイプの表面にはｙ直角に入射する
ように維持しなければならないと共に、完全々溶接を確
保するためにはパイプの周囲に１つの完全な円を描く以
上にレーザビームを動かさねばならない。Ｖ−ザビーム
【用いて成る長さのパイプｔ−２つに切断する場合にも
これと同じようにすることが必要である。
本発明によれば、レーザビームで加工さるべき固定の被
加工片が配置された位置をめぐる閉じ九経路１ｃりどる
ようにされたキャリジに取り付けられていて、レーザビ
ームが被加工片に直角に入射するようレーザビームを維
持すると共にレーザビームを被加工片の表面に集束させ
るよう々集束ヘッドと、この集束ヘッドを固定のＶ−ザ
ビームガイドＶＣ接続する可動性のレーザビームガイド
とｔ具備し、この可動性の７−ザビームガイドは、２７
０°以上の角度運動を各々行なえる少なくとも３１１ｍ
の光学エルボ継手と、その１つの光学エルボ継手からの
レーザビームを他の継手へ反射させそしてここから上記
集束ヘッドへと反射させる手段とｔ備え、第１の上記光
学エルボ継手は上記集束ヘッドに組合わされており、第
２の上記光学エルボ継手は上記固定のレーザビームガイ
ドに組合わこれており、そしてオ６の上記光学エルボ継
手は上記第１及び第２の光学エルボ継手の中間にあって
これらから離嘔れており、その離間距離は、上記可動性
のビームガイドが被加工片に接触することなく被加工片
のＰ１囲に１つの完全彦円を描く以上に上記集束へ７に
″を動かすことができるような距離であることを特徴と
するレーザ式加工装置が提供寧れる。
本発明の１つの態様においては、上記第２の光学エルボ
継手は、これが取り付けられた上記固定のレーザビーム
ガイドの部分の軸と一致した軸のまわりで回転すること
ができ、そして集束ヘッドのキャリジは同じ軸に対して
枢着運動される単１軸のジンバルフレームに取り付けら
れ九軌道上を動くように限定され、これにより上記ジン
バルの軸に直角な平面内のい刀λなる向きに被加工片の
軸があっても被加工片にレーザビームを作用させること
ができる。
以下、添付図面をお照し、本発明を一例として説明する
。
牙１図を説明すれば、軌道を回ゎる形式のレーザ溶接機
／切断機は、キャリジ２に取り付けられた集束ヘッド１
ｔ−備え、キャリジ２は基板５の穴４を取り巻く軌道３
上七走行する。基板５は、支持構造体７の１ｉｉｔ−形
成する耳軸６に取り付けられる。支持構造体７は単１軸
のジンパルフレームとして動く。集束ヘッド１は、キャ
リジ２が軌道５に沿って動く時に集束ヘッド１０半住方
向の整列が維持されるような位置でキャリジ２に固定さ
れる。参照番号８で一般的に示され九可動性のレーザビ
ームガイドは集束ヘッド１を固定のレーザビームガイド
９に接続する。レーザビームガイド９の固定部分は一方
の耳輪６の中心上貫通している。保鰻の目的で、可動性
のレーザビームガイド８には関節連結式の外部ケース１
０が設けられている。可動性のレーザビームガイド８は
６つのエルボ継手１１．１２及び１３ｔ−備えている。
エルボ継手１１は集束ヘッド１へ光を伝え、エルボ継手
１２は可動性のレーザビームガイド８ｔ−固定のレーザ
ビームガイド９へ接続し、そしてエルボ継手１６は他の
２つのエルボ継手の中間にある。外部ケース１０には対
応する関節連結が与えられている。エルボ継手１１．１
２及び１６については以下で詳細に説明する。各エルボ
継手はその動きが自在であり、２７０９以上の角度運動
を行々える。
このことと、エルボ継手対１１と１３．１２と１６とが
互いに離れている０ととによって、基板５の穴４七通し
て突出する被加工片に可動性ビームガイド８が接触する
ことなく、軌道３に１回以上まわるように集束ヘッド１
會動かすことができる。
例えば、基板５の穴４を通る４０単位の公称直径ｔもつ
パイプ２０の形式の被加工片を溶接したり切断したｐす
る九めには、基板５の平面に垂直なエルボ継手１１の回
転軸は基板５の穴４の中心に対し半径７０単位の円を描
くように動かねばならず、エルボ継手１２の対応回転軸
は基板５の穴４の中心から１１０単位の距離になければ
ならず、そしてエルボ継手１１と１３．１２と１６の対
応回転軸間の分離距離は各々１３２．９及び９２．９　
巣位でなければならない。
このよう彦寸法會もつ可動性ビームガイド８の動きが第
２図に示されている。可動性レーザビームガイド８の動
きは対称的であるから、完全な円の半分しか示してない
。■と示された位置から動き始めて位置■へ進みそして
位置■へ進む。他の半分の動きは図示された動きと鏡像
関係をもつ動きである。動き始めの位置は、パイプ２０
の区分の完全な接合又は切断を確保するように集束ヘッ
ド１の光学軸２１が１つの完全な作動サイクルにおいて
６７０”回転するような位置である。
第６図は成る形式のエルボ継手の構造を示している。こ
の形式のエルボ継手においては、エルボ継手の光線入力
部６６及び光線出力部６４に光線入力ミラー３１及び光
線出力ミラー３２が各々取り付けられる。エルボ継手の
光線入力部６６及び光−出力部３４は短い中間区分６５
によって接続され、この中間区分６５はジャーナルベア
リング３６を組み込んでおり、エルボ継手の中間区分３
５の長手軸６５′に対してエルボ継手の光線入力部６５
と出力８５４と１互いに回転させることができる。エル
ボ継手の光線入力部６６は、別のジャーナルベアリング
３８ｔ−含む継手によって、レーザビームガイドの関連
区分６７へ接続される。
ベアリング６８は、エルボ継手の光線入力部６６ｆｖ−
ザビームガイドの区分６７の長手軸６７２に対して回転
できるようにする。エルボ継手の光線出力部６４はレー
ザビームガイドの関連区分６９にしつかシと接続芒れる
。ベアリング６６及び３８によシエルボ継手に目在な動
きが与えられる。
ミラー６１及び６２は、レーザビームガイドの区分６７
．６５及び６９の長手軸６７′、６５′　　及び３９′
が同一平面にある時にばラー６１及び６２が平行になり
且つレーザビームガイドの区分６７．６５及び６９の長
手軸６７′、３５′及び３９′に対して４５＠の角度と
なるように、配置される。従って上記の軸はミラー３１
及び６２によって形成される光学系の光学軸を形成する
。レーザビームガイドの区分３７の軸３７′に沿ってエ
ルボ継手に入るレーザ放射ビーム４ｏは、エルボ継手の
光線入力部６６と光線出力部３４との相対位置に拘りな
く、レーザビームガイドの区分３９の軸６９′に沿って
エルボ継手から出る。
上記の説明通、９に実施出来るためには、ペアリン／３
６及び６８が高品質なものであることｔ必要とすると共
にエルボ継手の部品の製造及び組立に相当の注意會払う
ことが必要である。第４図はこれらの条件を緩和するこ
とのできる形式のエルボ継手上水している。一般的彦構
造原理は前記したエルボ継手の場合と同じであるから、
エルボ継手の構造は再び詳細には説明せず、前記のエル
ボ継手の部品と同様の部品は同じ８照番号で示しである
。２つの形式のエルボ継手は次のよう力点が異なる。即
ち、第４図のエルボ継手では、ミラー６１及び３２が前
場って正確に揃えられるのではなく、その一方（第４図
では出力ミラー６２でおるがこれＶｉ２つのミラーのい
ずれでもよい９が２つの垂直軸に対して動けるように取
シ付けられ、セしてエルボ継手から出るレーザビーム４
０がエルボ継手の光線入力部６３及び出力部６４の相対
位ｆｌｌＫ＄Ｊ　Ｆ）なくレーザビームガイドの区分３
９の軸６９′に沿つ九ものとなるようにミラーの整列を
維持するサーボ機構４１が設けられている。これはエル
ボ継手の構造に相当の精度が必要とされるためであり、
このようにすれば、特にジャーナルベアリング６６及び
３８の精度上緩和できる。サーボ機構４１の九めの所要
の入力部＠を発生するために、何らかの便利な形式のレ
ーザビーム位置センサ、例えばダイヤフラム４２が使用
感れ、このダイヤフラム４２は４つの部分４６に分けら
れていて、その各々には温度センサ４４が組合わされて
いる。
一応の機能を果友す装置を構成するためには前記したよ
うに６つのエルボ継手が必要とはれるだけであるが、製
造エラーを許容するためＫは、可動性レーザビームガイ
ド８の区分の１つにもう１つのエルボ継手を含ませるこ
とが望ましい。或いは又、可動性レーザビームガイド８
０区分の１９に伸縮自在の継手を設けることもできる。
エルボ継手１２の光線入力部のジャーナルベアリングと
耳軸６とによってレーザビームガイド８及び９の固定部
と可動部と１回転できることによシ、固定のレーザビー
ムガイド９の長手軸に一紋する軸に対して基板５を動か
すことができる。従って基板５０回転軸に垂直な平面内
でのパイプ２０の軸の向＠ＶＣは拘シなく、パイプ２０
４Ｃ対して必要とされるレーザビームの向きを維持する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるパイプ溶接ｔｌ！／切断機の概略
因、 第２図は第１図の装置の動き會示す図、第３図＃′ｉ、
第１図の装置に組み込むことのできる成る形式の光学エ
ルボ継手の縦断面図、セして第４図は第１図の装置に組
み込むことのできる第２の型式の光学エルボ継手の縦断
面図である。 １・・・集束ヘッド　２・・・キャリジ　６・・・軌道
４・・・穴　５・・・基板　６・・・耳軸　７・・・支
持構造体８・・・可動性レーザビームガイド ９・・・固定のレーザビームガイド １０・・・外部ケース　１１，１２．１３・・・エルボ
継手２０・・・パイプ　　　　３１．３２・・・ミラー
６６・・・光線入力部　　３４・・・光線出力部６５・
・・中間区分　３６．３８・・・ジャーナルベアリング
４１・・・サーボ機構　　４２・・・ダイヤフラム４４
・・・温度センサ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　レーザビームで加工さるべき固定の被加工片（２
    ０）が配置され九位置をめぐる閉じた経路ｔたどるよう
    にされたキャリジ（２）Ｋ取り付けられていて、レーザ
    ビームが被加工片（２０）に直角に入射するようレーザ
    ビームを維持すると共にレーザビームを被加工片（２０
    ）の表面に集束させるよう々集束ヘッド（１）と、この
    集束ヘッド（１）ｔ−固定のＶ−ザビームガイド（９）
    に接続する可動性のレーザビームガイド（８）とｔ−具
    備し、この可動性のレーザビームガイド（８ンは、２７
    ０°以上の角度運動を各々行なえる少なくとも３Ｉｌの
    光学エルボ継手（１１，１２，１６）と、１つの光学エ
    ルボ継手からレーザビームｔ　別の光学エルボ継手へ反
    射させそしてそこから上記集束ヘッド（１）へと反射さ
    せる手段（５１，３２）と金備え、第１の上記光学エル
    ボ継手（１１）は上記集束ヘッド（１）に組合わされて
    ２す、第２の上記光学エルボ継手（１２）は上記固定の
    レーザビームガイド（９）に組合わされており、セして
    第３の上記光学エルボ継手（１６）は上記第１及び第２
    の光学エルボ継手（１１，１２）の中間にあってこれら
    から離されており、この鴫関距閣は、上記可動性のビー
    ムガイド（８）が被加工片（２０）に接触することなく
    被加工片（２０）の周囲に１つの完全な円を描く以上に
    上記集束ヘッド（１）を動かすことができるような距離
    であることを特徴とするレーザ式加工装置。 ２、上記第２の光学エルボ継手（１２）は、これが取り
    付けられた上記固定のレーザビームガイド（９）の部分
    の軸と一致した軸のまわりで回転することができ、そし
    て上記集束ヘッド（１）のキャリジ（２）は同じ軸に対
    して枢着運動される単１軸のジンバルフレーム（５）Ｋ
    取り付けられ九軌道（５〕上を動くように限定され、こ
    れにより上記ジンバルの軸に直角な平面内のいかなる向
    きに被加工片（２０）の軸があっても被加工片（２０）
    にレーザビームを作用させることができる％Ｆｆ請求の
    範囲第１項に記載のレーザ式加工装置。 ６、各々の上記光学エルボ継手（１１，１２，１３）は
    、２つの垂直軸に対して動かされる取付部に設けられた
    ミラー（６２）と、上記光学エルボ継手（１１，１２，
    １３）　１通るレーザビームの位ｔｉｉｔ上記光学エル
    ボ継手（１１，１２，１３）　の光学軸に対して感知し
    てこれに関連した電気信号音発生する手段（４２，４３
    ，４４）　　と、上記レーザビームの経路を上記光学エ
    ルボ継手（１１，１２，１３）の光学軸と同軸的圧させ
    るように上記可動のミラー　（３２）の向きを変えるサ
    ーボ１１１＄１（４１）　、！−’に備えている特許請
    求の範囲第１項又は第２項に記載のレーザ式加工装置。
JP58021379A 1982-02-12 1983-02-10 レ−ザ式のパイプ加工装置 Pending JPS58148089A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB4249 1982-02-12
GB8204249 1982-02-12

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JPS58148089A true JPS58148089A (ja) 1983-09-03

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Country Status (4)

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US (1) US4533814A (ja)
EP (1) EP0088501B1 (ja)
JP (1) JPS58148089A (ja)
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