JPH04313483A - レーザー光線供給システム - Google Patents
レーザー光線供給システムInfo
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- JPH04313483A JPH04313483A JP3233959A JP23395991A JPH04313483A JP H04313483 A JPH04313483 A JP H04313483A JP 3233959 A JP3233959 A JP 3233959A JP 23395991 A JP23395991 A JP 23395991A JP H04313483 A JPH04313483 A JP H04313483A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- axis
- follower
- mirror
- supply system
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
-
- 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
-
- 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 three axial directions, e.g. manipulators, robots
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
- B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
- B23Q1/48—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs
- B23Q1/4804—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs and rotating pairs a single rotating pair followed perpendicularly by a single sliding pair
Landscapes
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
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- Lasers (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は概して、レーザー切断及
び溶接、さらに熱伝導のシステムに係り、特に、極座標
システムを使用したレーザー光線(ビーム)供給システ
ムに関する。
び溶接、さらに熱伝導のシステムに係り、特に、極座標
システムを使用したレーザー光線(ビーム)供給システ
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】多くのレーザー光線供給システムが、当
該技術分野において知られている。例えば、本件発明者
のアメリカ特許出願第07/356、992号及び同0
7/346、620号では、実施例によれば3乃至4個
のミラーを用いた5次元運動を行なうレーザ光線供給シ
ステムが述べられている。
該技術分野において知られている。例えば、本件発明者
のアメリカ特許出願第07/356、992号及び同0
7/346、620号では、実施例によれば3乃至4個
のミラーを用いた5次元運動を行なうレーザ光線供給シ
ステムが述べられている。
【0003】さらに、レーザー光線供給システムについ
て述べられたアメリカ特許には、第3913582号、
同3986767号、同4088865号、同4125
755号、同4317021号、同4431899号、
同4550241号、同4618758号、同4626
999号、同4650952号、同4638143号及
び同4661681号、同4677274号、同469
4139号、同4695701号、同4698483号
、同4701541号、同4825036号とがある。 さらに、イギリス特許第2134071号、フランス特
許公告第2592824号と日本特許公告番号第214
91号も、レーザー光線供給システムについて述べてい
る。
て述べられたアメリカ特許には、第3913582号、
同3986767号、同4088865号、同4125
755号、同4317021号、同4431899号、
同4550241号、同4618758号、同4626
999号、同4650952号、同4638143号及
び同4661681号、同4677274号、同469
4139号、同4695701号、同4698483号
、同4701541号、同4825036号とがある。 さらに、イギリス特許第2134071号、フランス特
許公告第2592824号と日本特許公告番号第214
91号も、レーザー光線供給システムについて述べてい
る。
【0004】従来のロボット式システムには、直接駆動
モータを用いたものがある。本件発明者は、直接駆動モ
ータを用いたレーザー光線供給システムについては何も
知らない。
モータを用いたものがある。本件発明者は、直接駆動モ
ータを用いたレーザー光線供給システムについては何も
知らない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、直接
駆動モータを利用し、概して二次元運動に対する極座標
運動を一般に行なうレーザー光線供給システムを提供す
ることである。さらに、本発明のシステムによって、5
次元運動をも行なうことができる。
駆動モータを利用し、概して二次元運動に対する極座標
運動を一般に行なうレーザー光線供給システムを提供す
ることである。さらに、本発明のシステムによって、5
次元運動をも行なうことができる。
【0006】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の好まし
い実施例によると、レーザー光線を生成するためのレー
ザー装置と、レーザー光線を受け、ワークピース(被加
工品)につき当たるように該レーザー光線を方向付ける
ためのフォロアノズル装置と、極座標システムで該フォ
ロアノズル装置を移動させ、該レーザー装置からのレー
ザー光線を該フォロアノズル装置に対し方向付けるため
の極運動装置と、を含むレーザー光線供給システムが提
供される。極運動装置は、第1の非並進回転軸に沿って
レーザー光線を受光して、この第1の回転軸に直交する
第2の非回転並進軸に沿ってレーザー光線を方向付ける
ための装置を含む。
い実施例によると、レーザー光線を生成するためのレー
ザー装置と、レーザー光線を受け、ワークピース(被加
工品)につき当たるように該レーザー光線を方向付ける
ためのフォロアノズル装置と、極座標システムで該フォ
ロアノズル装置を移動させ、該レーザー装置からのレー
ザー光線を該フォロアノズル装置に対し方向付けるため
の極運動装置と、を含むレーザー光線供給システムが提
供される。極運動装置は、第1の非並進回転軸に沿って
レーザー光線を受光して、この第1の回転軸に直交する
第2の非回転並進軸に沿ってレーザー光線を方向付ける
ための装置を含む。
【0007】さらに、本発明の好ましい実施例によると
、極運動装置は、第1の軸を中心にフォロアノズル装置
を回転させるための回転装置と、第2の軸に沿ってこの
フォロアノズル装置を平行移動させるための並進装置と
、を含む。回転装置は概して、直接駆動モータを含み、
さらに大径のベアリングを含むことが一般的である。
、極運動装置は、第1の軸を中心にフォロアノズル装置
を回転させるための回転装置と、第2の軸に沿ってこの
フォロアノズル装置を平行移動させるための並進装置と
、を含む。回転装置は概して、直接駆動モータを含み、
さらに大径のベアリングを含むことが一般的である。
【0008】加えて、本発明の好ましい実施例によると
、フォロアノズル装置は1自由度を有する運動装置を含
むものであり、その代わりに、フォロアノズル装置は3
自由度を有する運動装置を含むものであってもよい。
、フォロアノズル装置は1自由度を有する運動装置を含
むものであり、その代わりに、フォロアノズル装置は3
自由度を有する運動装置を含むものであってもよい。
【0009】さらに又、本発明の好ましい実施例による
と、並進装置は、非並進梁(ビーム)と、非並進梁に沿
ってフォロアノズル装置を並進させるためのモータ装置
と、を含む。非並進梁は一般に、第2の軸に沿って位置
決めされるか、あるいは又、第2の軸に平行して位置決
めされてもよい。
と、並進装置は、非並進梁(ビーム)と、非並進梁に沿
ってフォロアノズル装置を並進させるためのモータ装置
と、を含む。非並進梁は一般に、第2の軸に沿って位置
決めされるか、あるいは又、第2の軸に平行して位置決
めされてもよい。
【0010】最後に、本発明の好ましい実施例によると
、前記受光装置は第1及び第2の軸の交点に位置決めさ
れる第1のミラーを含む。フォロアノズル装置は概して
、第2のミラーを含む。さらに受光装置は、第1及び第
2の軸の交点に位置決めされる第1のミラーと、第1の
ミラーから離間された第2の軸の上方に位置決めされる
第3のミラーと、第2の軸に沿って位置決めされる第4
のミラーと、を含むものであってもよい。
、前記受光装置は第1及び第2の軸の交点に位置決めさ
れる第1のミラーを含む。フォロアノズル装置は概して
、第2のミラーを含む。さらに受光装置は、第1及び第
2の軸の交点に位置決めされる第1のミラーと、第1の
ミラーから離間された第2の軸の上方に位置決めされる
第3のミラーと、第2の軸に沿って位置決めされる第4
のミラーと、を含むものであってもよい。
【0011】本発明は、添付の図面とともに後述する詳
細な説明から、より完全に理解され、且つ了解されるだ
ろう。
細な説明から、より完全に理解され、且つ了解されるだ
ろう。
【0012】
【実施例】本発明の好ましい実施例に従って構成され、
且つ操作されるレーザー光線供給システム10の拡大図
を示す図1についてまず参照する。レーザー光線供給装
置10は、レーザー光線(ビーム)14を供給するため
の、スコットランドのフェランチ(Ferranti)
製造のMF1500P等のレーザー源12と、フォロア
ノズル18を極座標(R−Ω)システムで可動させるた
めの二次元運動装置16と、を含む。二次元運動装置1
6は一般に、構造ビーム(梁)20等の構造支持システ
ムに取り付けられ、これをさらにワークプレイス(作業
場)の床、天井又は壁に取り付けることができる。
且つ操作されるレーザー光線供給システム10の拡大図
を示す図1についてまず参照する。レーザー光線供給装
置10は、レーザー光線(ビーム)14を供給するため
の、スコットランドのフェランチ(Ferranti)
製造のMF1500P等のレーザー源12と、フォロア
ノズル18を極座標(R−Ω)システムで可動させるた
めの二次元運動装置16と、を含む。二次元運動装置1
6は一般に、構造ビーム(梁)20等の構造支持システ
ムに取り付けられ、これをさらにワークプレイス(作業
場)の床、天井又は壁に取り付けることができる。
【0013】一般に二次元運動装置16は、概して軽量
且つ剛性に設計された中空梁(ホロービーム)21を含
み、このビーム(梁)は、フランスのプレシレック(P
recilec)製造のSMOP−3等の中空、円形の
直接駆動DCサーボモータ22によってレーザー光線1
4の軸を中心にアンギュラ方向に角回転される。アンギ
ュラ(角)運動は矢印Ωで示される。
且つ剛性に設計された中空梁(ホロービーム)21を含
み、このビーム(梁)は、フランスのプレシレック(P
recilec)製造のSMOP−3等の中空、円形の
直接駆動DCサーボモータ22によってレーザー光線1
4の軸を中心にアンギュラ方向に角回転される。アンギ
ュラ(角)運動は矢印Ωで示される。
【0014】直接駆動モータ22は、THK製造の予荷
重クロス−ローラベアリング等の薄い部分の大径ベアリ
ング24を介して構造梁(ビーム)20に取り付けられ
る。レーザー源は概して構造梁20の上面に位置決めさ
れて、ボルトを介してそこに接続され、そのためのホー
ル接続フランジ26が示されている。
重クロス−ローラベアリング等の薄い部分の大径ベアリ
ング24を介して構造梁(ビーム)20に取り付けられ
る。レーザー源は概して構造梁20の上面に位置決めさ
れて、ボルトを介してそこに接続され、そのためのホー
ル接続フランジ26が示されている。
【0015】構造梁20に設けられたホール28によっ
て、レーザー光線14は、二次元運動装置16のほぼ中
心地点、但し中空梁21上に位置決めされた第1のミラ
ー30方向にホールを介して通過することができる。第
1のミラー30は、その後は31として示されるレーザ
ー光線14を、Rによって示された半径方向に、フォロ
アノズル18方向の中空梁21に沿って方向付ける。第
2のミラー32は、フォロアノズル18に取り付けられ
て、その後は33として示されるレーザー光線31を、
フォロアノズル18内へ方向付けて、ワークピース34
に突き当たるようにさせる。
て、レーザー光線14は、二次元運動装置16のほぼ中
心地点、但し中空梁21上に位置決めされた第1のミラ
ー30方向にホールを介して通過することができる。第
1のミラー30は、その後は31として示されるレーザ
ー光線14を、Rによって示された半径方向に、フォロ
アノズル18方向の中空梁21に沿って方向付ける。第
2のミラー32は、フォロアノズル18に取り付けられ
て、その後は33として示されるレーザー光線31を、
フォロアノズル18内へ方向付けて、ワークピース34
に突き当たるようにさせる。
【0016】一般に、フォロアノズル18は中空梁21
に対し直角に位置決めされて、図2(A)−図2(C)
を参照して後述されるレーザー光線33を集束するレン
ズ38が位置決めされているノズル36と容量型焦点フ
ォロアセンサ76とを含み、後者は、図3−図5を参照
してより詳細に述べられ、西ドイツのワイドミュラー(
Weidmuller)製造による、ワークピース34
の表面上の位置を検出するためのものである。フォロア
センサからの出力に応答して、フォロアノズル18は、
レンズ38の焦点がワークピース34の表面にあるよう
に、Fで示された並進方向にレンズ38を移動させる。
に対し直角に位置決めされて、図2(A)−図2(C)
を参照して後述されるレーザー光線33を集束するレン
ズ38が位置決めされているノズル36と容量型焦点フ
ォロアセンサ76とを含み、後者は、図3−図5を参照
してより詳細に述べられ、西ドイツのワイドミュラー(
Weidmuller)製造による、ワークピース34
の表面上の位置を検出するためのものである。フォロア
センサからの出力に応答して、フォロアノズル18は、
レンズ38の焦点がワークピース34の表面にあるよう
に、Fで示された並進方向にレンズ38を移動させる。
【0017】所望の極座標面に到達するために、フォロ
アノズル18が図3−図5に関して後述される並進装置
を介して中空梁21の所望の半径方向位置に沿って並進
すると同時に、直接駆動モータ22は中空梁21を所望
のアンギュラ位置に回転させる。
アノズル18が図3−図5に関して後述される並進装置
を介して中空梁21の所望の半径方向位置に沿って並進
すると同時に、直接駆動モータ22は中空梁21を所望
のアンギュラ位置に回転させる。
【0018】図1に示されたシステムが一般に、二次元
的切断を実行するためのものであることは理解されるだ
ろう。二次元的切断を実行するための従来技術のガント
リーシステムに関して、本発明のシステムでは、ガント
リーシステムによって必要とされるような機械加工及び
配置の精密度を要求するものではないのは、主要運動部
分が、高精度回転ベアリングへのトランスミッションを
有さない高精度直接駆動モータであるからである。
的切断を実行するためのものであることは理解されるだ
ろう。二次元的切断を実行するための従来技術のガント
リーシステムに関して、本発明のシステムでは、ガント
リーシステムによって必要とされるような機械加工及び
配置の精密度を要求するものではないのは、主要運動部
分が、高精度回転ベアリングへのトランスミッションを
有さない高精度直接駆動モータであるからである。
【0019】さらに、従来のシステムでは一般に、フォ
ロアノズル18の運動を実行するために複雑なトランス
ミッションシステムが要求される。本発明のシステムは
、直接駆動モータ22を使用することによって、この従
来のトランスミッションシステムを除去したものである
。
ロアノズル18の運動を実行するために複雑なトランス
ミッションシステムが要求される。本発明のシステムは
、直接駆動モータ22を使用することによって、この従
来のトランスミッションシステムを除去したものである
。
【0020】さらにまた、従来システムは概して、完全
塊状構造体を並進且つ回転させる。本発明のシステムで
は、略軽量構造体を回転させ、且つさらに軽量の構造体
、即ちフォロアノズル18、だけを並進させる。これに
よって、本発明のシステムでは概して、毎分20−60
メートルといった極めて高速な切断速度での最適な性能
が得られる。
塊状構造体を並進且つ回転させる。本発明のシステムで
は、略軽量構造体を回転させ、且つさらに軽量の構造体
、即ちフォロアノズル18、だけを並進させる。これに
よって、本発明のシステムでは概して、毎分20−60
メートルといった極めて高速な切断速度での最適な性能
が得られる。
【0021】次に、図2(A)−図2(C)について、
レーザー光線14、31、33の3本の代替経路が示さ
れる。図2(A)は、前述のレーザー光線経路を説明す
るものであり、詳細には、レーザー源12によって供給
されたレーザー光線14がミラー30につき当たって、
レーザー光線31としてミラー32に向けて方向付けら
れる。ミラー32は、レーザー光線31をレーザー光線
33として、×印によって示されたワークピース34に
向けてレンズ38を介して方向付ける。レンズ38は一
般に、メニスカス又はアスフェロイド(非楕円形)セレ
ン化亜鉛(ZnSe)レンズである。
レーザー光線14、31、33の3本の代替経路が示さ
れる。図2(A)は、前述のレーザー光線経路を説明す
るものであり、詳細には、レーザー源12によって供給
されたレーザー光線14がミラー30につき当たって、
レーザー光線31としてミラー32に向けて方向付けら
れる。ミラー32は、レーザー光線31をレーザー光線
33として、×印によって示されたワークピース34に
向けてレンズ38を介して方向付ける。レンズ38は一
般に、メニスカス又はアスフェロイド(非楕円形)セレ
ン化亜鉛(ZnSe)レンズである。
【0022】図2(A)の実施例では、矢印RとΩで示
されるように、極座標運動が行なわれる。しかしながら
、そこには完全な作業エンベロープがなく、極座標面の
原点の近くで運動を行なうことができないのは、ミラー
30がそこに位置決めされているからである。
されるように、極座標運動が行なわれる。しかしながら
、そこには完全な作業エンベロープがなく、極座標面の
原点の近くで運動を行なうことができないのは、ミラー
30がそこに位置決めされているからである。
【0023】図2(B)は、極座標面の原点近くで、及
び原点を介して運動を行なうことのできるレーザー光線
経路の実施例を示している。レーザー源12によって供
給されたレーザー光線14は、レーザー光線14の軸に
沿って位置決めされたミラー40につき当たる。ミラー
40はレーザー光線14を、レーザー光線41として、
ミラー40に近接しているが、中心から外れて位置決め
されたミラー42に向けて方向付ける。ミラー42はレ
ーザー光線41を、レーザー光線43として、ミラー3
0に向けて方向付け、次に、レーザー光線43をレーザ
ー光線31として、ミラー32に向けて方向付ける。ミ
ラー32は、レーザー光線31を光線33として、レン
ズ38を介してワークピース34上に方向付ける。
び原点を介して運動を行なうことのできるレーザー光線
経路の実施例を示している。レーザー源12によって供
給されたレーザー光線14は、レーザー光線14の軸に
沿って位置決めされたミラー40につき当たる。ミラー
40はレーザー光線14を、レーザー光線41として、
ミラー40に近接しているが、中心から外れて位置決め
されたミラー42に向けて方向付ける。ミラー42はレ
ーザー光線41を、レーザー光線43として、ミラー3
0に向けて方向付け、次に、レーザー光線43をレーザ
ー光線31として、ミラー32に向けて方向付ける。ミ
ラー32は、レーザー光線31を光線33として、レン
ズ38を介してワークピース34上に方向付ける。
【0024】ミラー40、42は、ミラー30、32に
よって定義された水平面より上の水平面に位置決めされ
る。このため、システムは極座標面の原点付近の運動を
含む完全な作業エンベロープを持つことができる。また
、ミラー40、42、及び30が一般にミラー32の並
進運動に対して固定されていることがわかる。
よって定義された水平面より上の水平面に位置決めされ
る。このため、システムは極座標面の原点付近の運動を
含む完全な作業エンベロープを持つことができる。また
、ミラー40、42、及び30が一般にミラー32の並
進運動に対して固定されていることがわかる。
【0025】図2(C)は図2(B)によるものの更な
る実施例を示すものであり、ミラー42、30が中空梁
21の一端で固定位置へと移動されている。この実施例
において、ミラー32は、中空梁21の全長に沿って自
由に移動される。
る実施例を示すものであり、ミラー42、30が中空梁
21の一端で固定位置へと移動されている。この実施例
において、ミラー32は、中空梁21の全長に沿って自
由に移動される。
【0026】次に、図3−図5は、図2(A)−図2(
C)の実施例をより詳細に示すものである。直接駆動モ
ータ22は一般に、円形ステータ50と円形ロータ52
とを含む。一般に、円形ステータ50は、概してロッキ
ングスクリュー(止めネジ)54を介して構造光線20
に固定され、且つ取り付けられる。回転ロータ52はベ
アリング24の内側レース56に取り付けられ、直接駆
動モータ22に印加される電流の量に応じて自由に回転
される。ベアリング22の外側レース58はハウジング
60に取り付けられ、次に、構造光線20に取り付けら
れる。内側レース56及び外側レース58はそれぞれ、
クロスローラ62を介して一体結合されることがわかる
。
C)の実施例をより詳細に示すものである。直接駆動モ
ータ22は一般に、円形ステータ50と円形ロータ52
とを含む。一般に、円形ステータ50は、概してロッキ
ングスクリュー(止めネジ)54を介して構造光線20
に固定され、且つ取り付けられる。回転ロータ52はベ
アリング24の内側レース56に取り付けられ、直接駆
動モータ22に印加される電流の量に応じて自由に回転
される。ベアリング22の外側レース58はハウジング
60に取り付けられ、次に、構造光線20に取り付けら
れる。内側レース56及び外側レース58はそれぞれ、
クロスローラ62を介して一体結合されることがわかる
。
【0027】直接駆動モータ22は、円形スケール66
と検出器68とから構成される西ドイツのハイデンハイ
ン(Heidenhain)製造のERO725モジュ
ラー角度測定アセンブリ等の高分解能ホロー(中空の)
エンコーダを介して制御される。円形スケール66は、
ロータ52に取り付けられ、それと共に回転する。検出
器68は概して固定されて、一般には構造梁20に取り
付けられる。
と検出器68とから構成される西ドイツのハイデンハイ
ン(Heidenhain)製造のERO725モジュ
ラー角度測定アセンブリ等の高分解能ホロー(中空の)
エンコーダを介して制御される。円形スケール66は、
ロータ52に取り付けられ、それと共に回転する。検出
器68は概して固定されて、一般には構造梁20に取り
付けられる。
【0028】一般にアルミニウム軽合金又はプラスチッ
クの複合材等の軽量材料から製造され、高剛性係数を有
するように設計される中空梁21は概して、ベアリング
22の内側レース56に取り付けられ、これによって、
円形ステータ50と共に回転することができる。
クの複合材等の軽量材料から製造され、高剛性係数を有
するように設計される中空梁21は概して、ベアリング
22の内側レース56に取り付けられ、これによって、
円形ステータ50と共に回転することができる。
【0029】中空梁21に取り付けられるか、又はその
内部に位置決めされるフォロア並進装置は一般に、DC
サーボモータ等のモータ70と、タイミングホイール7
4と、タイミングベルト72とを含み、これらは、フォ
ロアノズル18を並進運動させて、それに伴い高精度リ
ニアレール73をも並進運動させるためのものである。 フォロアノズル18は一般に、リニアレール73に沿っ
てスライドするリニアベアリング75を含む。リニアレ
ール73とリニアベアリング75は一般に、ボールレー
ルシステム、1601タイプの15サイズの西ドイツの
スター(Star)製造によるものである。フォロア並
進装置は、フォロアノズル18を所望の半径方向位置へ
と移動させるように作動する。
内部に位置決めされるフォロア並進装置は一般に、DC
サーボモータ等のモータ70と、タイミングホイール7
4と、タイミングベルト72とを含み、これらは、フォ
ロアノズル18を並進運動させて、それに伴い高精度リ
ニアレール73をも並進運動させるためのものである。 フォロアノズル18は一般に、リニアレール73に沿っ
てスライドするリニアベアリング75を含む。リニアレ
ール73とリニアベアリング75は一般に、ボールレー
ルシステム、1601タイプの15サイズの西ドイツの
スター(Star)製造によるものである。フォロア並
進装置は、フォロアノズル18を所望の半径方向位置へ
と移動させるように作動する。
【0030】フォロアノズル18の運動の精密度を確保
するために、ロータリーエンコーダをモータ70に配置
させたり、又はリニアエンコーダをリニアレール73に
配置させてもよい。
するために、ロータリーエンコーダをモータ70に配置
させたり、又はリニアエンコーダをリニアレール73に
配置させてもよい。
【0031】上述のように、フォロアノズル18はレン
ズ38と容量型焦点センサ76とを含む。センサ76か
らの出力に応答して、DCサーボモータ等のフォロアモ
ータ78は、ワークピース34から画定された距離へフ
ォロアノズル18を移動させる。
ズ38と容量型焦点センサ76とを含む。センサ76か
らの出力に応答して、DCサーボモータ等のフォロアモ
ータ78は、ワークピース34から画定された距離へフ
ォロアノズル18を移動させる。
【0032】図3で理解されるように、ミラー30は中
空梁21に取り付けられ、中空梁21内部のベアリング
24の中心に位置決めされる。こうして、ミラー30は
中空梁21と共に回転される。
空梁21に取り付けられ、中空梁21内部のベアリング
24の中心に位置決めされる。こうして、ミラー30は
中空梁21と共に回転される。
【0033】一方、ミラー32はフォロアノズル18に
取り付けられ、ミラー30の位置にいたるまでノズルと
共に並進運動する。
取り付けられ、ミラー30の位置にいたるまでノズルと
共に並進運動する。
【0034】ミラー30の後方で中空梁21に取り付け
られるバランスバラスト80は、中空梁21のバランス
をとり、それをほぼ精密な水平面で維持させるためのも
のである。
られるバランスバラスト80は、中空梁21のバランス
をとり、それをほぼ精密な水平面で維持させるためのも
のである。
【0035】図3の実施例において、ミラー30はベア
リング24の中心に位置決めされなければならないこと
は、理解されるだろう。
リング24の中心に位置決めされなければならないこと
は、理解されるだろう。
【0036】図4は、図2(B)の実施例を示すもので
あり、図3との共通要素は同一符号で表わされる。図4
において、フォロアノズル18は、極座標システムの原
点を通過してその最端位置に位置されている。ミラー4
0、42及び30は、中空梁21に取り付けられたミラ
ー装置82に取り付けられている。ミラー30は、フォ
ロアノズル18がレーザー光線14の軸線に到達して通
過するように位置決めされる。これは図4では矢印84
で表わされる。
あり、図3との共通要素は同一符号で表わされる。図4
において、フォロアノズル18は、極座標システムの原
点を通過してその最端位置に位置されている。ミラー4
0、42及び30は、中空梁21に取り付けられたミラ
ー装置82に取り付けられている。ミラー30は、フォ
ロアノズル18がレーザー光線14の軸線に到達して通
過するように位置決めされる。これは図4では矢印84
で表わされる。
【0037】図5は、図2(C)の実施例を示すもので
あり、図3及び図4との共通要素は同一符号で表わされ
る。ミラー40は中空梁21に取り付けられ、モータ2
2の中心部に位置決めされる。ミラー42、30は一体
に結合されて、中空梁21の一端に位置決めされる。こ
の実施例において、バラストは不要である。
あり、図3及び図4との共通要素は同一符号で表わされ
る。ミラー40は中空梁21に取り付けられ、モータ2
2の中心部に位置決めされる。ミラー42、30は一体
に結合されて、中空梁21の一端に位置決めされる。こ
の実施例において、バラストは不要である。
【0038】図6については、ハウジング60を利用し
ない図3のシステムの代替実施例を示している。ベアリ
ング24の外側レース58とモータ22のステータ50
とは、一般にロッキングスクリュー54を介して構造梁
20に直接取り付けられる。ベアリング24の内側レー
ス56とモータ22のロータ52とは中空梁21に取り
付けられる。その他のレーザー光線供給システムの要素
は上述のように作動する。
ない図3のシステムの代替実施例を示している。ベアリ
ング24の外側レース58とモータ22のステータ50
とは、一般にロッキングスクリュー54を介して構造梁
20に直接取り付けられる。ベアリング24の内側レー
ス56とモータ22のロータ52とは中空梁21に取り
付けられる。その他のレーザー光線供給システムの要素
は上述のように作動する。
【0039】フォロアノズル18を従来の三次元フォロ
ア装置90に置き換えて、概して一つの並進方向(Zに
て表示)及び二つの回転方向(Θ、φにて表示)での運
動を行なうことは理解されるだろう。装置90のチップ
92は一般に、容量型センサ76及びレンズ38とを含
む。
ア装置90に置き換えて、概して一つの並進方向(Zに
て表示)及び二つの回転方向(Θ、φにて表示)での運
動を行なうことは理解されるだろう。装置90のチップ
92は一般に、容量型センサ76及びレンズ38とを含
む。
【0040】図3のミラー30又は図4及び図5のミラ
ー40とは、前記実施例にあるように、中空梁21内に
位置決めされたり、又は、ここで参照される図7に示さ
れるように中空梁21の外側に位置決めさせることもで
きる。図7は、図2(A)のレーザー光線経路について
示した本発明のレーザー光線供給システムの上面図であ
る。この実施例において、中空梁21は光線31によっ
て形成される軸と平行に位置決めされる。ベローズ59
等のフレキシブルカバーは、フォロアノズル18上のミ
ラー30、32間に含まれて、周囲クローズドシステム
内でレーザー光線31を維持することができる。
ー40とは、前記実施例にあるように、中空梁21内に
位置決めされたり、又は、ここで参照される図7に示さ
れるように中空梁21の外側に位置決めさせることもで
きる。図7は、図2(A)のレーザー光線経路について
示した本発明のレーザー光線供給システムの上面図であ
る。この実施例において、中空梁21は光線31によっ
て形成される軸と平行に位置決めされる。ベローズ59
等のフレキシブルカバーは、フォロアノズル18上のミ
ラー30、32間に含まれて、周囲クローズドシステム
内でレーザー光線31を維持することができる。
【0041】図8(A)及び図8(B)の断面図には、
図3及び図7の各実施例での中空梁21とフォロアノズ
ル18とが示される。図8(A)において、フォロアノ
ズル18は、それをスライドするための開口部99を有
する中空の長方形要素として示された中空梁21の底部
に沿ってスライドする。図8(B)において、フォロア
ノズル18は、リニアレール73が取り付けられた中空
閉断面の矩形要素として示された中空梁21の側面に沿
ってスライドする。
図3及び図7の各実施例での中空梁21とフォロアノズ
ル18とが示される。図8(A)において、フォロアノ
ズル18は、それをスライドするための開口部99を有
する中空の長方形要素として示された中空梁21の底部
に沿ってスライドする。図8(B)において、フォロア
ノズル18は、リニアレール73が取り付けられた中空
閉断面の矩形要素として示された中空梁21の側面に沿
ってスライドする。
【0042】本発明が以上のように、特定して示され且
つ述べられたことに限定されないことは、当業者によっ
て理解されるだろう。むしろ、本発明の範囲は添付の請
求項によってのみ画定される。
つ述べられたことに限定されないことは、当業者によっ
て理解されるだろう。むしろ、本発明の範囲は添付の請
求項によってのみ画定される。
【0043】
【発明の効果】本発明のシステムは上記のように構成さ
れているので、直接駆動モータを利用して、概して二次
元運動に対し一般には極座標運動を行なうことができる
。
れているので、直接駆動モータを利用して、概して二次
元運動に対し一般には極座標運動を行なうことができる
。
【図1】本発明の実施例に従って構成され、且つ操作さ
れるレーザー光線供給システムの拡大略図である。
れるレーザー光線供給システムの拡大略図である。
【図2】(A)−(C)は、図1のシステムによる3つ
の実施例を介してレーザー光線の経路を示す略図である
。
の実施例を介してレーザー光線の経路を示す略図である
。
【図3】図2(A)に示されたレーザー光線経路を用い
て図1のシステムの要素を詳細示した図である。
て図1のシステムの要素を詳細示した図である。
【図4】図2(B)に示されたレーザー光線経路を用い
て図1のシステムの要素を詳細示した図である。
て図1のシステムの要素を詳細示した図である。
【図5】図2(C)に示されたレーザー光線経路を用い
て図1のシステムの要素を詳細示した図である。
て図1のシステムの要素を詳細示した図である。
【図6】図3に示されたシステムの代替実施例の詳細図
である。
である。
【図7】レーザー経路が中空梁に横付けされている本発
明のレーザー光線供給システムの略図である。
明のレーザー光線供給システムの略図である。
【図8】(A)及び(B)は、図3及び図7による実施
例の中空梁の横断面図である。
例の中空梁の横断面図である。
10 レーザー光線供給システム12 レ
ーザー源 14 レーザー光線 16 二次元運動装置 18 フォロアノズル 20 構造梁 21 中空梁 22 モータ 24 ベアリング 30、32 ミラー 34 ワークピース 36 ノズル 38 レンズ
ーザー源 14 レーザー光線 16 二次元運動装置 18 フォロアノズル 20 構造梁 21 中空梁 22 モータ 24 ベアリング 30、32 ミラー 34 ワークピース 36 ノズル 38 レンズ
Claims (11)
- 【請求項1】 レーザー光線を生成するためのレーザ
ー手段と、前記レーザー光線を受光すると共に、前記レ
ーザー光線をワークピースにつき当たるように方向付け
るためのフォロアノズル手段と、前記フォロアノズル手
段を極座標システムで移動させて、前記レーザー手段か
らの前記レーザー光線を前記フォロアノズル手段に向け
て方向付けるために、前記レーザー光線を第1の非並進
回転軸に沿って受けると共に、前記第1の軸と直交する
第2の非回転並進軸に沿って前記レーザー光線を方向付
けるための手段を含む極運動手段と、を含むレーザー光
線供給システム。 - 【請求項2】 前記極運動手段は、前記フォロアノズ
ル手段を前記第1の軸を中心に回転させるための回転手
段と、前記フォロアノズル手段を前記第2の軸に沿って
並進させるための並進手段と、を含む請求項1記載のレ
ーザー光線供給システム。 - 【請求項3】 前記回転手段は、直接駆動モータを含
む請求項2記載のレーザー光線供給システム。 - 【請求項4】 前記回転手段は、大径ベアリングを含
む請求項2記載のレーザー光線供給システム。 - 【請求項5】 前記フォロアノズル手段は、1自由度
を有する運動手段を含む請求項1記載のレーザー光線供
給システム。 - 【請求項6】 前記フォロアノズル手段は、3自由度
を有する運動手段を含む請求項1記載のレーザー光線供
給システム。 - 【請求項7】 前記並進運動手段は、非並進梁と、前
記非並進梁に沿って前記フォロアノズル手段を並進させ
るためのモータ手段と、を含む請求項2記載のレーザー
光線供給システム。 - 【請求項8】 前記非並進梁は前記第2の軸に沿って
位置決めされる請求項7記載のレーザー光線供給システ
ム。 - 【請求項9】 前記非並進梁は前記第2の軸に平行に
位置決めされる請求項7記載のレーザー光線供給システ
ム。 - 【請求項10】 前記受光手段は、前記第1の軸と前
記第2の軸との交点に位置決めされた第1のミラーを含
み、前記フォロアノズル手段は第2のミラーを含む請求
項1記載のレーザー光線供給システム。 - 【請求項11】 前記受光手段は、前記第1の軸と前
記第2の軸との交点に位置決めされた第1のミラーと、
前記第2の軸の上方で前記第1の軸から離れて位置決め
される第3のミラーと、さらに前記第2の軸に沿って位
置決めされる第4のミラーとを含む請求項1記載のレー
ザー光線供給システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/570,853 | 1990-08-22 | ||
| US07/570,853 US5053602A (en) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | Laser beam delivery system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04313483A true JPH04313483A (ja) | 1992-11-05 |
Family
ID=24281322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3233959A Pending JPH04313483A (ja) | 1990-08-22 | 1991-08-21 | レーザー光線供給システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5053602A (ja) |
| EP (1) | EP0472378A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04313483A (ja) |
| KR (1) | KR920005415A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010532265A (ja) * | 2007-06-29 | 2010-10-07 | トルンプフ インコーポレイテッド | 高い動力学のレーザ加工機 |
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|---|---|---|---|---|
| IT1256782B (it) * | 1992-01-27 | 1995-12-15 | Prima Ind Spa | Macchina operatrice, in particolare macchina laser, con una testa operatrice portata da una trave a sbalzo. |
| DE4213948A1 (de) * | 1992-04-28 | 1993-11-04 | Man Ghh Schienenverkehr | Schienenfahrzeug |
| IT1265467B1 (it) * | 1993-12-29 | 1996-11-22 | Comi Srl | Impianto per l'esecuzione di forature e tagli di celle e controporte per frigoriferi domestici e simili |
| JPH09201691A (ja) * | 1996-01-24 | 1997-08-05 | Fanuc Ltd | レーザ加工装置 |
| IT1319972B1 (it) | 2000-03-17 | 2003-11-12 | Prima Ind Spa | Testa operatrice, in particolare per una macchina laser. |
| JP2001287068A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-16 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | レーザ切断トーチ |
| US6531680B2 (en) * | 2001-04-06 | 2003-03-11 | W. A. Whitney Co. | Cube corner laser beam retroreflector apparatus for a laser equipped machine tool |
| WO2012126688A1 (en) * | 2011-03-21 | 2012-09-27 | Electronics And Computer Highlights - Produção, Reparação E Serviços Lda | Apparatus for laser working of flat elements |
| EP2674245B1 (de) * | 2012-06-15 | 2019-07-24 | Bystronic Laser AG | Strahlbearbeitungsvorrichtung |
| CN104759753B (zh) * | 2015-03-30 | 2016-08-31 | 江苏大学 | 多系统自动化协调工作提高激光诱导空化强化的方法 |
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1990
- 1990-08-22 US US07/570,853 patent/US5053602A/en not_active Expired - Fee Related
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1991
- 1991-08-16 EP EP19910307584 patent/EP0472378A3/en not_active Withdrawn
- 1991-08-20 KR KR1019910014299A patent/KR920005415A/ko not_active Withdrawn
- 1991-08-21 JP JP3233959A patent/JPH04313483A/ja active Pending
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Also Published As
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|---|---|
| US5053602A (en) | 1991-10-01 |
| EP0472378A3 (en) | 1992-04-15 |
| EP0472378A2 (en) | 1992-02-26 |
| KR920005415A (ko) | 1992-03-28 |
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