JPH05177375A - レーザビームスキャナ - Google Patents
レーザビームスキャナInfo
- Publication number
- JPH05177375A JPH05177375A JP4000351A JP35192A JPH05177375A JP H05177375 A JPH05177375 A JP H05177375A JP 4000351 A JP4000351 A JP 4000351A JP 35192 A JP35192 A JP 35192A JP H05177375 A JPH05177375 A JP H05177375A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- spot
- mirror
- welded
- oscillator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザビーム出力が大出力であっても溶接位
置やスポットの大きさが変化しない安定した溶接が行わ
れることを可能とする。 【構成】 レーザ発振器からのレーザビームを集光し、
集光されたレーザビームのスポットを、溶接すべき材料
に溶接部を中心に所定の半径で回転させるレーザビーム
スキャナにおいて、レーザビーム発振器と溶接すべき材
料４との間に設けられ、レーザビーム発振器からのレー
ザビームＬ1 を受け、これを集光して回転ミラー１２の
方向へ反射する凹面鏡１１と、凹面鏡１１からのレーザ
ビームＬ 2 を受け、これをスポットＳとして材料４の
溶接部４ａへ照射すると共に、その反射面１１ａがテー
パ状に形成されている回転ミラー１２とを備えたことを
特徴としている。
置やスポットの大きさが変化しない安定した溶接が行わ
れることを可能とする。 【構成】 レーザ発振器からのレーザビームを集光し、
集光されたレーザビームのスポットを、溶接すべき材料
に溶接部を中心に所定の半径で回転させるレーザビーム
スキャナにおいて、レーザビーム発振器と溶接すべき材
料４との間に設けられ、レーザビーム発振器からのレー
ザビームＬ1 を受け、これを集光して回転ミラー１２の
方向へ反射する凹面鏡１１と、凹面鏡１１からのレーザ
ビームＬ 2 を受け、これをスポットＳとして材料４の
溶接部４ａへ照射すると共に、その反射面１１ａがテー
パ状に形成されている回転ミラー１２とを備えたことを
特徴としている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集光したレーザビーム
のスポットを溶接すべき材料上に回転させ照射するレー
ザビームスキャナに関する。
のスポットを溶接すべき材料上に回転させ照射するレー
ザビームスキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光技術の向上に伴い集光された大
出力のレーザビームを用いて溶接することが行われてい
る。この大出力のレーザビームをスポットとしてそのま
ま溶接すべき材料に照射すると、照射位置がずれたり、
ブローホール等の欠陥が生じたりするので、これらを防
止するためにスポットを高速で円周上をスキャンするこ
とが行われている。
出力のレーザビームを用いて溶接することが行われてい
る。この大出力のレーザビームをスポットとしてそのま
ま溶接すべき材料に照射すると、照射位置がずれたり、
ブローホール等の欠陥が生じたりするので、これらを防
止するためにスポットを高速で円周上をスキャンするこ
とが行われている。
【０００３】図２は従来のこの種のレーザビームスキャ
ナの構造を説明するための説明図であり、図３は溶接す
べき材料上のレーザビームの軌跡を示す図である。
ナの構造を説明するための説明図であり、図３は溶接す
べき材料上のレーザビームの軌跡を示す図である。
【０００４】図２において、レーザビームスキャナは、
レーザビームを集光する集光レンズ１と、集光レンズ１
の光軸Ｏ1 に対し傾斜して配置され、集光したレーザビ
ームを屈折させる透過窓２と、この透過窓２を光軸Ｏ1
の回りに回転させるノズル３とで構成されている。
レーザビームを集光する集光レンズ１と、集光レンズ１
の光軸Ｏ1 に対し傾斜して配置され、集光したレーザビ
ームを屈折させる透過窓２と、この透過窓２を光軸Ｏ1
の回りに回転させるノズル３とで構成されている。
【０００５】このようなレーザビームスキャナをレーザ
共振器の出射側に設け、ノズル３を高速で回転させる
と、集光レンズ１を通ったレーザビームは透過窓２で屈
折され、材料上に集光される。このスポットＳは光軸Ｏ
1 を中心として矢印Ａのように回転して円を描く。この
レーザビームスキャナを図３に示すように溶接すべき材
料４の溶接部４ａに沿って矢印Ｂ方向に移動させると曲
線を描きながら溶接が行われる。
共振器の出射側に設け、ノズル３を高速で回転させる
と、集光レンズ１を通ったレーザビームは透過窓２で屈
折され、材料上に集光される。このスポットＳは光軸Ｏ
1 を中心として矢印Ａのように回転して円を描く。この
レーザビームスキャナを図３に示すように溶接すべき材
料４の溶接部４ａに沿って矢印Ｂ方向に移動させると曲
線を描きながら溶接が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たレーザビームスキャナに関しては、（１）集光レンズ
１及び透過窓２を透過材料で構成する必要があるが、透
過窓２はビームによる加熱で変形や損傷しやすく、かつ
その冷却は困難である。
たレーザビームスキャナに関しては、（１）集光レンズ
１及び透過窓２を透過材料で構成する必要があるが、透
過窓２はビームによる加熱で変形や損傷しやすく、かつ
その冷却は困難である。
【０００７】（２）ノズル３全体を高速で回転させる必
要があるが透過窓２が傾斜しているため回転がアンバラ
ンスとなり、機構が複雑になる、（３）θ1 軸を回転移
動させる際にノズル３が高速で回転しているため移動時
に作用するコリオリ力が大きい、等の点を考慮しなけれ
ばならない。
要があるが透過窓２が傾斜しているため回転がアンバラ
ンスとなり、機構が複雑になる、（３）θ1 軸を回転移
動させる際にノズル３が高速で回転しているため移動時
に作用するコリオリ力が大きい、等の点を考慮しなけれ
ばならない。
【０００８】そのため、特にレーザビーム出力が１ＫＷ
を超えるような大出力の場合には、透過材料にレーザビ
ームが当たると、その部分の温度が局所的に上昇し、こ
れによる材料の形状変化と屈折率変化により焦点位置が
変化して溶接部に照射されたスポット径が変化したりす
る。このためレーザ溶接等にこれを適用した場合には安
定した溶接が困難となる。
を超えるような大出力の場合には、透過材料にレーザビ
ームが当たると、その部分の温度が局所的に上昇し、こ
れによる材料の形状変化と屈折率変化により焦点位置が
変化して溶接部に照射されたスポット径が変化したりす
る。このためレーザ溶接等にこれを適用した場合には安
定した溶接が困難となる。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、レーザビーム出力が大出力の場合であっても溶接位
置やスポットの大きさが変化しない安定した溶接が行え
るレーザビームスキャナを提供することにある。
し、レーザビーム出力が大出力の場合であっても溶接位
置やスポットの大きさが変化しない安定した溶接が行え
るレーザビームスキャナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、レーザ発振器からのレーザビームを集光
し、集光されたレーザビームのスポットを、溶接すべき
材料に溶接部を中心に所定の半径で回転させるレーザビ
ームスキャナにおいて、レーザビーム発振器と材料との
間に設けられ、発振器からのレーザビームを受け、これ
を集光して所定の方向へ反射する第１の反射手段と、第
１の反射手段からのレーザビームを受け、これをスポッ
トとして材料の溶接部へ照射すると共に、その反射面が
テーパ状に形成されている回転ミラーを有する第２の反
射手段とを備えたものである。
に本発明は、レーザ発振器からのレーザビームを集光
し、集光されたレーザビームのスポットを、溶接すべき
材料に溶接部を中心に所定の半径で回転させるレーザビ
ームスキャナにおいて、レーザビーム発振器と材料との
間に設けられ、発振器からのレーザビームを受け、これ
を集光して所定の方向へ反射する第１の反射手段と、第
１の反射手段からのレーザビームを受け、これをスポッ
トとして材料の溶接部へ照射すると共に、その反射面が
テーパ状に形成されている回転ミラーを有する第２の反
射手段とを備えたものである。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、第１及び第２の反射手段で
発振器からのレーザビームを材料にスポットとして集光
するので、従来のようにレーザビームを透過するのに対
して熱による変形や損傷を受けることなく、また第２の
反射手段のテーパ状の回転ミラーのみを回転させること
で、スポットを円周上にスキャニングでき、しかもコリ
オリの力はわずかですむ。したがって回転ミラーで反射
されたレーザビームのスポットが、溶接すべき材料に溶
接部を中心に所定の半径で回転され溶接位置やスポット
の大きさが変化しない安定した溶接が行われる。
発振器からのレーザビームを材料にスポットとして集光
するので、従来のようにレーザビームを透過するのに対
して熱による変形や損傷を受けることなく、また第２の
反射手段のテーパ状の回転ミラーのみを回転させること
で、スポットを円周上にスキャニングでき、しかもコリ
オリの力はわずかですむ。したがって回転ミラーで反射
されたレーザビームのスポットが、溶接すべき材料に溶
接部を中心に所定の半径で回転され溶接位置やスポット
の大きさが変化しない安定した溶接が行われる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１３】図１は、本実施例のレーザビームスキャナ
の概略断面図である。
の概略断面図である。
【００１４】同図において、レーザビームスキャナは、
筐体１０と、レーザ共振器（例えば出力１ＫＷ）からの
レーザビームＬ1 を反射すると共に集光する凹面鏡１１
と、凹面鏡１１で反射したレーザビームＬ2 を受けてこ
れを反射し、溶接すべき材料４の溶接部４ａ（図３）に
レーザビームＬ3 のスポットＳを照射する回転ミラー１
２と、回転ミラー１２を回転させるモータ１３とで構成
されている。
筐体１０と、レーザ共振器（例えば出力１ＫＷ）からの
レーザビームＬ1 を反射すると共に集光する凹面鏡１１
と、凹面鏡１１で反射したレーザビームＬ2 を受けてこ
れを反射し、溶接すべき材料４の溶接部４ａ（図３）に
レーザビームＬ3 のスポットＳを照射する回転ミラー１
２と、回転ミラー１２を回転させるモータ１３とで構成
されている。
【００１５】凹面鏡１１は、レーザビームスキャナの筐
体１０の内部の底部に固定されており、レーザ共振器か
らのレーザビームＬ1 を受けてこれを反射すると共に集
光して回転ミラー１２の反射面１２ａに入射するように
なっている。
体１０の内部の底部に固定されており、レーザ共振器か
らのレーザビームＬ1 を受けてこれを反射すると共に集
光して回転ミラー１２の反射面１２ａに入射するように
なっている。
【００１６】モータ１３は、レーザビームスキャナの筐
体１０の肩部上に設けられており、その回転軸１３ａは
レーザビームの筐体１０を貫通して、その先端部には回
転ミラー１２が取り付けられている。回転ミラー１２は
反射面がテーパを有せず回転軸１３ａに対して垂直なと
きは、レーザビームＬ2 のスポットＳは軸Ｏ2 上の焦点
に集光するが、反射面１２ａを角度θだけ傾斜させるこ
とで、反射したレーザビームＬ3 のスポットＳは軸Ｏ2
から半径ｒだけずれる。
体１０の肩部上に設けられており、その回転軸１３ａは
レーザビームの筐体１０を貫通して、その先端部には回
転ミラー１２が取り付けられている。回転ミラー１２は
反射面がテーパを有せず回転軸１３ａに対して垂直なと
きは、レーザビームＬ2 のスポットＳは軸Ｏ2 上の焦点
に集光するが、反射面１２ａを角度θだけ傾斜させるこ
とで、反射したレーザビームＬ3 のスポットＳは軸Ｏ2
から半径ｒだけずれる。
【００１７】ここで、軸Ｏ2 方向の回転ミラー１２の位
置から溶接部までの距離をＬとすると、半径ｒは、ｒ＝
２Ｌθとなり、回転ミラー１２が回転することでスポッ
トＳは矢印Ｃで示すような半径ｒの円周上をスキャニン
グしながら回転移動することとなる。
置から溶接部までの距離をＬとすると、半径ｒは、ｒ＝
２Ｌθとなり、回転ミラー１２が回転することでスポッ
トＳは矢印Ｃで示すような半径ｒの円周上をスキャニン
グしながら回転移動することとなる。
【００１８】次に実施例の作用を述べる。
【００１９】レーザ共振器からレーザビームＬ1 が出射
されると、凹面鏡１１がこれを受けて集光しながら回転
ミラー１２の反射面１２ａに反射させる。
されると、凹面鏡１１がこれを受けて集光しながら回転
ミラー１２の反射面１２ａに反射させる。
【００２０】回転ミラー１２は、凹面鏡１１からのレー
ザビームＬ2 を反射し、開口部１４を通して材料の溶接
部に軸Ｏ2 を中心として半径ｒの円周上にスポットとし
て照射させる。
ザビームＬ2 を反射し、開口部１４を通して材料の溶接
部に軸Ｏ2 を中心として半径ｒの円周上にスポットとし
て照射させる。
【００２１】材料の溶接中は、モータ１３が回転して回
転ミラー１２が回転されることにより、スポットＳが半
径ｒの円周に沿って移動することとなる。
転ミラー１２が回転されることにより、スポットＳが半
径ｒの円周に沿って移動することとなる。
【００２２】このようなレーザビームスキャナを用いて
図３に示した材料４の溶接部４ａを溶接する際、軸Ｏ2
が溶接部４ａに沿うように筐体１０を移動することで、
その移動方向に対し幅２ｒでスキャニングしながら材料
４の溶接が行われることになる。従って溶接部４ａの開
先形状に応じてそのスポットＳの描く円の直径２ｒを設
定すればよい。
図３に示した材料４の溶接部４ａを溶接する際、軸Ｏ2
が溶接部４ａに沿うように筐体１０を移動することで、
その移動方向に対し幅２ｒでスキャニングしながら材料
４の溶接が行われることになる。従って溶接部４ａの開
先形状に応じてそのスポットＳの描く円の直径２ｒを設
定すればよい。
【００２３】このように本実施例によれば、レーザビー
ム発振器からのレーザビームＬ1 を凹面鏡１１と回転ミ
ラー１２とを介し、これをスポットＳとして材料４の溶
接部４ａへ照射するので、従来のようにレーザビームを
透過するのに対して熱による変形や損傷を受けることが
ない。またテーパ状の回転ミラー１２のみを回転させる
ことで、スポットＳを円周上にスキャニングでき、しか
も筐体１０の移動によるコリオリの力はわずかですむ。
ム発振器からのレーザビームＬ1 を凹面鏡１１と回転ミ
ラー１２とを介し、これをスポットＳとして材料４の溶
接部４ａへ照射するので、従来のようにレーザビームを
透過するのに対して熱による変形や損傷を受けることが
ない。またテーパ状の回転ミラー１２のみを回転させる
ことで、スポットＳを円周上にスキャニングでき、しか
も筐体１０の移動によるコリオリの力はわずかですむ。
【００２４】よってレーザビーム出力が大出力であって
も溶接位置や溶接部のスポット径が変化しない安定した
溶接を行えるレーザビームスキャナを提供することがで
きる。
も溶接位置や溶接部のスポット径が変化しない安定した
溶接を行えるレーザビームスキャナを提供することがで
きる。
【００２５】尚、凹面鏡１１及び回転ミラー１２がレー
ザビームＬ1 、Ｌ2 により発熱する場合には、凹面鏡１
１及び回転ミラー１２に冷却機構を設けてもよい。この
場合凹面鏡１１は筐体１０に固定されているため外部か
らの冷却が容易に行え、また回転ミラー１２は小形軽量
のため、例えばファンを直接回転ミラー１２に取り付け
ることで回転ミラー１２自身を冷却することができる。
ザビームＬ1 、Ｌ2 により発熱する場合には、凹面鏡１
１及び回転ミラー１２に冷却機構を設けてもよい。この
場合凹面鏡１１は筐体１０に固定されているため外部か
らの冷却が容易に行え、また回転ミラー１２は小形軽量
のため、例えばファンを直接回転ミラー１２に取り付け
ることで回転ミラー１２自身を冷却することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、第１の反
射手段が発振器からのレーザビームを受け、これを集光
して第２の反射手段の回転ミラーへ反射し、第２の反射
手段の回転ミラーの反射面がテーパ状に形成されている
ことにより、レーザビームのスポットが、溶接すべき材
料に溶接部を中心に所定の半径で回転されるので、レー
ザビーム出力が大出力の場合であっても溶接位置やスポ
ットの大きさが変化しない安定した溶接が行われる。
射手段が発振器からのレーザビームを受け、これを集光
して第２の反射手段の回転ミラーへ反射し、第２の反射
手段の回転ミラーの反射面がテーパ状に形成されている
ことにより、レーザビームのスポットが、溶接すべき材
料に溶接部を中心に所定の半径で回転されるので、レー
ザビーム出力が大出力の場合であっても溶接位置やスポ
ットの大きさが変化しない安定した溶接が行われる。
【図１】本発明の一実施例としてのレーザビームスキャ
ナの概略断面図である。
ナの概略断面図である。
【図２】従来のレーザビームスキャナの構造を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図３】溶接すべき材料上のレーザビームの軌跡を示す
図である。
図である。
１１ 凹面鏡 １２ 回転ミラー １３ モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 昌利 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 村山 敏一 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ発振器からのレーザビームを集光
し、集光されたレーザビームのスポットを、溶接すべき
材料に溶接部を中心に所定の半径で回転させるレーザビ
ームスキャナにおいて、前記レーザビーム発振器と前記
材料との間に設けられ、前記発振器からのレーザビーム
を受け、これを集光して所定の方向へ反射する第１の反
射手段と、該第１の反射手段からのレーザビームを受
け、これをスポットとして前記材料の溶接部へ照射する
と共に、その反射面がテーパ状に形成されている回転ミ
ラーを有する第２の反射手段とを備えたことを特徴とす
るレーザビームスキャナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4000351A JPH05177375A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | レーザビームスキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4000351A JPH05177375A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | レーザビームスキャナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05177375A true JPH05177375A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=11471418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4000351A Pending JPH05177375A (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | レーザビームスキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05177375A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5925271A (en) * | 1994-02-09 | 1999-07-20 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Laser beam shaping device and process including a rotating mirror |
-
1992
- 1992-01-06 JP JP4000351A patent/JPH05177375A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5925271A (en) * | 1994-02-09 | 1999-07-20 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Laser beam shaping device and process including a rotating mirror |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2829192B2 (ja) | レ−ザビ−ムスキャナ | |
| US4294506A (en) | Optical scanner with anamorphic optical system | |
| JPS6032555B2 (ja) | レ−ザビ−ム溶接回転ヘツド | |
| JPH02137687A (ja) | レーザ集光装置 | |
| JPH05177375A (ja) | レーザビームスキャナ | |
| JPH07124778A (ja) | レーザ加工装置 | |
| GB2144873A (en) | Apparatus for scanning a laser beam | |
| JPH1144651A (ja) | 中空部材の内面検査装置 | |
| JP2000227576A (ja) | レーザ加工装置用出射光学系 | |
| JP2003048092A (ja) | レーザ溶接装置 | |
| JP3818580B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| JPS61296326A (ja) | 光学走査装置 | |
| JPH037082B2 (ja) | ||
| JPH0333246B2 (ja) | ||
| JP2001058285A (ja) | レーザ溶接用光学ヘッド | |
| JPH01130894A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH03248793A (ja) | レーザ加工ヘッド | |
| JPH0695016A (ja) | 光走査装置 | |
| JP7568696B2 (ja) | レーザ旋回装置、レーザ加工装置および加工方法 | |
| JPS59216122A (ja) | 光ビ−ム走査装置 | |
| JPS5927990Y2 (ja) | 不可視レ−ザ−加工機の照準装置 | |
| JPH0318494A (ja) | レーザ加工ヘッド | |
| JP2837772B2 (ja) | ハニカムパネルの製造方法および溶接用レーザ加工ヘッド | |
| JPH07239405A (ja) | 反射鏡 | |
| JPH0347690A (ja) | レーザ加工ロボット |