WO1990002626A1 - Laser beam relay unit - Google Patents

Description

明 細 書 レーザビーム中継ュニッ ト 技 術 分 野

本発明は多関節型口ボッ ト とレーザ発振器を結合したレ一 ザ加工機等に使用されるレーザビーム中継ュニッ トに関し、 特に反射鏡を空冷と し、 構造を簡略化したレーザビーム中継 ユニ ッ トに関する。 背 景 技 術

金属の溶接あるいは熱処理のために、 ロボッ トとレーザ発 振器を結合したレーザ加工機が広く使用されるようになって きた。 これはロボッ 卜の位置決め精度が向上し、 市販されて いるロボッ トにレーザ発振器を結合することにより、 レーザ 加工機を構成することができるようになつたからである。

このような、 レーザ加工機ではレーザビームをレーザ発振 器からロボッ トのアームに沿って、 手首まで導光する必要が ある。 このためには、 途中にレーザビームの方向を変えるレ 一ザビーム中継ュニッ トが必要になる。

レーザビーム中継ュニッ 卜の反射鏡では、 数％のレーザェ ネ ルギ一を吸収するために、 そのままでは発熱し、 変形した り、 場合によつては発熱のためにコ一テイ ングされた薄い反 射膜が破損してしまう場合もある。 このために、 一般には反 射鏡等を水で冷却している。 しかし、 一般にロボッ ト等では水は使用せず、 またそのま ま水を使用すると、 漏れた水がロボッ トの関節等の機構部に 侵入して思わぬ故障の原因となる。 発 明 の 開 示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 反射 鏡を空冷とし、 構造を簡略化したレーザビーム中継ュニッ 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、

2個の反射鏡を有し、 レーザビームの方向を変えるレーザ ビーム中継ュニッ トにおいて、 前記 2個の反射鏡は互いに平 行で、 入射光に対して所定の角度をもって置かれ、 かつ回転 可能な導光部材に固定され、 前記反射鏡の反射鏡ホルダーの 背面に冷却用空気の入口、 空気の滞留部及び吐き出し口を有 することを特徵とするレーザビーム中継ュニッ トが、

提供される。

—方の反射鏡に入射したレーザビームはこの反射鏡で反射 し、 導光部材を通り他方の反射鏡で反射して、 方向と位置を 変えられる。

また、 反射鏡は空冷とし、 空気の滞留部を設けているので- 冷却が十分に行われる。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明のレーザビーム中継ュニッ トの第 1の実施 例を示す図、 第 2図 （ a ) は反射鏡ホルダ—の詳細図、

第 2図 （ b ) は第 2図 （ a ) の A— A線の断面図、 第 3図は本発明のレーザビーム中継ュニッ 卜の第 2の実施 例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第 1図に本発明の第 1の実施例を示す。 図において、 1 0 は反射鏡ホルダーであり、 反射鏡 3 1が押さえ部材 3 2で固 定されており、 冷却用空気 4 2を導入して、 反射鏡 3 1を冷 却しており、 その詳細は後述する。 反射鏡ホルダー 1 '0は導 光部材 3 3に固定され、 導光部材 3 3はベア リ ング 3 4 と 3 5で回転可能に導光部材 3 6 と結合されている。

同様に、 導光部材 3 6 には反射鏡ホルダ一 2 0が設けられ ており、 押さえ部材 3 8で反射鏡 3 7が固定されている。

レーザ光 4 1 aは図の左から入射し、 反射鏡 3 7で反射し、 レーザ光 4 1 bとなって上方向へ進み、 反射鏡 3 1 でさらに 反射し、 方向を変えて出射される。 導光部材 3 3と 3 6はべ 了 リ ング 3 4 と 3 5で回転できるようになっているので、 レ —ザ光 4 1 aの出射光 4 1 cをレーザ光 4 1 bを回転軸と し て 3 6 0 ° の角度分変化させることができる。 従って、 ロボ ッ トを使用したレーザ加工機のレーザビーム中継ュニッ ト と して使用することができる。

第 2図 （ a ) に反射鏡ホルダーの詳細図を、 第 2図 （ b ) に第 2図 （ a ) の A— A線の断面図を示す。 第 2図 （ a ) に おいて、 1 0は反射鏡ホルダーであり、 真鍮等の熱伝導性の 良い材質が好ましい。 1 1 は冷却用の空気の入り口であり、 空気用配管が結合できるようになつている。 1 2は絞りであ り、 空気は凸部 1 3でそれぞれ半径方向に流れを変える。 続 いて空気は滞留部 1 4及び 1 5で一時滞留し、 このとき反射 鏡 1 3からの熱を吸収し、 吐き出し口 1 6及び 1 7から外部 に吐き出される。

空気の通路は第 2図 （ b ) に示すように、 放射状に構成さ れている。 このような構成で、 冷却用の空気圧を 5 k g Z c m 2 にすることにより、 出力数 K W程度のレーザ加工機での 反射鏡の発熱量である数 1 0 W程度の熱を冷却することがで きる。

第 3図に本発明の第 2の実施例を示す。 図において、 第 1 図と同じ要素には同一の符号が付してあり、 その説明は省略 する。 第 1図と異なるのは、 導光部材 5 1がベアリ ング 5 2 を介して導光部材 5 3 と結合し、 さらに導光部材 5 3はおネ ジ 5 と導光部材 5 6のめネジ 5 5 と結合しており、 導光部 材 5 3を回転することにより、 反射鏡 3 1 と反射鏡 3 7の距 離 Lを変えることができる。 5 7は導光部材 5 6を固定する ス ト ッパーである。

従って、 ァ一厶長の異なるロボッ ト、 あるいは同一ロボッ トの異なるアームに使用することができる。 さらに、 ロボッ トのアームの長さの精度が低くても個々の製品に合わせて設 置することもできる。

以上説明したように本発明では、 反射鏡ホルダーを空冷と し、 その構造を簡単にしたので、 ロボッ トを使用したレーザ 加工機等のレーザビーム中継ュニッ ト と して、 広く使用する ことができる。 また、 その反射鏡間の距離を調整できるよ うにしたので、 ロボッ トのアームや段差部分の長さが変わつ ても簡単に設置することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 2個の反射鏡を有し、 レーザビームの方向を変えるレ 一ザビー厶中继ュニッ トにおいて、

前記 2個の反射鏡は互いに平行で、 入射光に対して所定の 角度をもって置かれ、 かつ回転可能な導光部材に固定され、 前記反射鏡の反射鏡ホルダ一の背而に冷却用 気の入门、 空気の滞留部及び吐き出し口を有することを特徵とするレー ザビーム中継ユニッ ト。

2 . 前記空気の滞留部は放射状又はうず巻き状 （スパイ ラ ル） に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第 1 項記載のレーザビーム中継ュニッ ト。

3 . 前記導光部材をネジで結合することにより、 レーザビ ーム方向に前記反射鏡間の距離を可変にしたことを特徴とす る特許請求の範囲第 1項記載のレーザビーム中継ュニッ ト。

4 . 前記反射鏡は入射光に対して 4 5 ° に配置されている こ とを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のレーザビーム 中继ュニッ ト。