JPS6363594A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents
ガスレ−ザ装置Info
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- JPS6363594A JPS6363594A JP61208491A JP20849186A JPS6363594A JP S6363594 A JPS6363594 A JP S6363594A JP 61208491 A JP61208491 A JP 61208491A JP 20849186 A JP20849186 A JP 20849186A JP S6363594 A JPS6363594 A JP S6363594A
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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
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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、且つロボ・ノド等に結合できるガスレ
ーザ装置に関する。
を行う高出力で、且つロボ・ノド等に結合できるガスレ
ーザ装置に関する。
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ニジステムが求められている
。そして、ロポ・ノド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
ラーを使用せずに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ニジステムが求められている
。そして、ロポ・ノド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
ラーを使用せずに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できるガスレー
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できるガスレー
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、気密容器内
でレーザ媒質ガスを循環させ、放電によって励起された
ガスからレーザ光を発生するように構成したガスレーザ
装置において、ガス循環用及び冷却用の送風機、熱交換
器及び放電用電源等を含む主装置と、共振器を含むレー
ザ光射出部を分離し、 該共振器は横方向多重モード共振器とし、前記放電用電
源は高周波電源とし、 前記共振器のガスフローは圧縮比の高い圧縮機を使用し
た横方向ガスフローとし、 前記レーザ光射出部をロボット等の先端に付設できるよ
うに構成したことを特徴とするガスレーザ装置を、 採用した。
でレーザ媒質ガスを循環させ、放電によって励起された
ガスからレーザ光を発生するように構成したガスレーザ
装置において、ガス循環用及び冷却用の送風機、熱交換
器及び放電用電源等を含む主装置と、共振器を含むレー
ザ光射出部を分離し、 該共振器は横方向多重モード共振器とし、前記放電用電
源は高周波電源とし、 前記共振器のガスフローは圧縮比の高い圧縮機を使用し
た横方向ガスフローとし、 前記レーザ光射出部をロボット等の先端に付設できるよ
うに構成したことを特徴とするガスレーザ装置を、 採用した。
主装置とレーザ光射出部とを分離したのでレーザ光射出
部を容易にロボットの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。
部を容易にロボットの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ずいて説明する。
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。
、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、長さをし、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。
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。
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３０ｃｍ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
をつけてレーザ加ニジステムを構成することが可能とな
る。
であるので一遍が５〜１０ｃｍの正方形の断面積、長さ
が３０ｃｍ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
をつけてレーザ加ニジ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
ーワ等の圧縮比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１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。
ーワ等の圧縮比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１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、この軸の廻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、この軸の廻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（、集光径
は１ｆｌ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
な平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きる。問題はビーム拡がり
角θにもとす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。
い焦点深度や、非常に小さい集光径は必要な（、集光径
は１ｆｌ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
な平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きる。問題はビーム拡がり
角θにもとす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１
１１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。
１１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、好まれる。
）、（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、好まれる。
このように、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、フレキシブルな加ニジ
ステムを構成することができる。
１の先端に結合することにより、フレキシブルな加ニジ
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することにより
、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。
、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。
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、加工としで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、加工としでは金属の熱処理等にも
応用できる。
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ニジ
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ニジ
ステムを構成することができる。
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−−−−一回転ミラー ６−−−−−レーザ光 １０−−−主装置
、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−−−−一回転ミラー ６−−−−−レーザ光 １０−−−主装置
Claims (3)
- （１）気密容器内でレーザ媒質ガスを循環させ、放電に
よって励起されたガスからレーザ光を発生するように構
成したガスレーザ装置において、ガス循環用及び冷却用
の送風機、熱交換器及び放電用電源等を含む主装置と、
共振器を含むレーザ光射出部を分離し、 該共振器は横方向多重モード共振器とし、 前記放電用電源は高周波電源とし、 前記共振器のガスフローは圧縮比の高い圧縮機を使用し
た横方向ガスフローとし、 前記レーザ光射出部をロボット等の先端に付設できるよ
うに構成したことを特徴とするガスレーザ装置。 - （２）前記レーザ光射出部に非球面反射鏡を設けて、該
反射鏡を回転できるように構成した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。 - （３）前記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２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 |
| EP87905648A EP0280739B1 (en) | 1986-09-04 | 1987-08-26 | Gas laser apparatus |
| US07/196,218 US4866238A (en) | 1986-09-04 | 1987-08-26 | Gas laser device |
| DE8787905648T DE3774265D1 (de) | 1986-09-04 | 1987-08-26 | Gaslaservorrichtung. |
| 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 true JPS6363594A (ja) | 1988-03-19 |
| JPH0666500B2 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) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7560659B2 (en) * | 2004-05-28 | 2009-07-14 | Comau, S.P.A. | Robot-aided remote laser welding with simplified control of focusing direction of laser beam |
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| ES2054166T3 (es) * | 1989-07-14 | 1994-08-01 | Maho Ag | Procedimiento y maquina herramienta para producir espacios huecos en piezas macizas por medio de rayo laser. |
| 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 |
| EP1254747B1 (de) * | 2001-05-03 | 2006-11-02 | Robot Technology GmbH | Integration eines Lasers an einem Roboterarm |
| 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 |
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| 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 |
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| 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 EP EP87905648A patent/EP0280739B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-26 US US07/196,218 patent/US4866238A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-08-26 DE DE8787905648T patent/DE3774265D1/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO1988001552A1 (en) | 1988-03-10 |
| DE3774265D1 (de) | 1991-12-05 |
| JPH0666500B2 (ja) | 1994-08-24 |
| EP0280739B1 (en) | 1991-10-30 |
| EP0280739A4 (en) | 1989-02-06 |
| EP0280739A1 (en) | 1988-09-07 |
| US4866238A (en) | 1989-09-12 |
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