(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザスキャンプロセス全体にわたり被加工物が不活性ガスによって局所的に保護されるレーザ成形装置をていきょうすること。【解決手段】  レーザ成形装置（１０）は、モーションシステム（１４）を含む。支持台（２２）は、加工物（１２）を支持するために、モーションシステムに付加される。プレナム（２４）は、加工物を囲むために支持台に付加される。ガス供給源（３６）は、不活性ガスを加圧下で送りプレナムを満たすために、プレナムと流れ連通で結合される。レーザ（２６）は、プレナム（２４）内で加工物（１２）を狙ってレーザビーム（２８）を投射するためにプレナム（２４）と位置合わせされる。【選択図】      図１
2006095600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ成形システム（１０）であって、
エンドエフェクタ（１８）を有する可動アーム（１６）を含むモーションシステム（１４）と、
加工物（１２）を支持するために前記エフェクタ（１８）に付加された支持台（２２）と、
前記加工物（１２）を取り囲むために前記支持台（２２）に付加されたプレナム（２４）と、
不活性ガス（３４）を加圧下で送り前記プレナム（２４）を満たすために、前記プレナム（２４）と流れ連通で結合されたガス供給源（３６）と、
前記加工物を狙ってレーザビーム（２８）を投射して前記プレナム（２４）内でレーザ成形を行うために前記プレナム（２４）と位置合わせされたレーザ（２６）と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記モーションシステムが、エンドエフェクタ（１８）を有する可動アーム（１６）を含むロボット（１４）を備え、前記レーザ成形システムが更に、前記ロボット（１４）に動作可能に接続され且つ前記ロボットアーム（１６）を動かして前記加工物にわたり前記レーザビーム（２８）をスキャンし前記プレナム内でレーザ成形を行うように構成されたコントローラ（２０）を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記プレナム（２４）が、
前記プレナムを閉じてシールし、且つ透過するために前記レーザビーム（２８）に対して透明なウィンドウ（３０）と、
不活性ガス（３４）を受け入れるために前記ガス供給源（３６）と流れ連通して配置された入口（３２）と、
前記ガス（３４）を排出するための出口（４２）と、
を含む請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記支持台（２２）が、
前記エンドエフェクタ（１８）と共に移動させるために前記支持台（２２）を前記エンドエフェクタ（１８）に取り付けるアダプタ（４４）と、
前記加工物（１２）を受け入れ且つ前記加工物の周囲に前記プレナム（２４）を固定的に支持するために前記アダプタに付加された台座（４６）と、
前記プレナム（２４）内の少なくとも一部で前記加工物（１２）を前記台座（４６）に付加するためのクランプ（４８）と、
を含み、前記アダプタ（４４）が前記台座（４６）の近位端に付加され、前記プレナム（２４）が前記台座（４６）の遠位端に付加され、前記クランプ（４８）がこれらの間に配置される請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記プレナム（２４）が更に、
前記加工物（１２）を受け入れるフロア（５０）と、
前記フロア（５０）に結合され且つ前記ウィンドウ（３０）を含む側壁（５２）と、
前記プレナム（２４）と中に延びた前記加工物を囲うように前記側壁（５２）に結合された天井（５４）と、
を更に含み、前記入口（３２）が前記側壁（５２）内に配置され、前記出口（４２）が前記フロア（５０）内に配置され、前記ガス（３４）を前記加工物（１２）の周囲から排出させるために前記加工物（１２）の周囲に間隙を与える請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
請求項５による前記レーザ成形システム（１０）を使用する方法であって、
前記加工物（１２）を前記プレナム（２４）内で前記支持台（２２）に取り付ける段階と、
前記加工物（１２）をブランケットで保護するように前記プレナム（２４）を通って前記不活性ガス（３４）を送る段階と、
前記ウィンドウ（３０）を透過して前記レーザビーム（２８）を放射するように前記レーザ（２６）にエネルギーを与える段階と、
前記不活性ガスのブランケット内でレーザ成形を行うために、前記加工物（１２）にわたり前記レーザビーム（２８）をスキャンさせるように前記ロボットアーム（１６）を移動させる段階と、
を含む方法。
【請求項７】
レーザ成形装置（１０）であって、
エンドエフェクタ（１８）を有する可動アーム（１６）を含むロボット（１４）と、
加工物（１２）を支持するために前記エフェクタ（１８）に付加された支持台（２２）と、
前記加工物（１２）を取り囲むために前記支持台（２２）に付加されたプレナム（２４）と、
前記加工物を狙ってレーザビーム（２８）を放射して前記プレナム（２４）内でレーザ成形を行うために前記プレナム（２４）と位置合わせされたレーザ（２６）と、
を備え、前記プレナム（２４）が、前記プレナムを閉じてシールし、且つ透過するために前記レーザビーム（２８）に対して透明なウィンドウ（３０）と、不活性ガス（３４）を受け入れるための入口（３２）と、前記ガス（３４）を排出するための出口（４２）とを含む装置。
【請求項８】
前記不活性ガス（３４）を加圧下で送り前記プレナム（２４）を満たし、且つレーザ成形中に前記加工物（１２）を保護するために、前記入口（３２）と流れ連通で結合されたガス供給源（３６）を更に備え、前記支持台（２２）が、
前記エンドエフェクタ（１８）と共に移動させるために前記支持台（２２）を前記エンドエフェクタ（１８）に取り付けるアダプタ（４４）と、
前記加工物（１２）を受け入れ且つ前記加工物の周囲に前記プレナム（２４）を固定して支持するために前記アダプタに付加された台座（４６）と、
前記プレナム（２４）内の少なくとも一部で前記加工物（１２）を前記台座（４６）に付加するクランプ（４８）と、
を含み、前記アダプタ（４４）が前記台座（４６）の近位端に付加され、前記プレナム（２４）が前記台座（４６）の遠位端に付加され、前記クランプ（４８）がこれらの間に配置される請求項７に記載の装置。
【請求項９】
加工物（１２）を取り囲むように構成されたチャンバ（２４）であって、
前記チャンバをシールするように構成され、透過のためレーザビーム（２８）に対して透明なウィンドウ（３０）と、
不活性ガスを受け入れるように構成された入口（３２）と、
不活性ガスを排出するように構成された出口（４２）と、
を含むチャンバ。
【請求項１０】
前記加工物を受け入れるフロア（５０）と、
前記フロアに結合され且つ中に前記ウィンドウを含む側壁（５２）と、
前記チャンバと中に延びる加工物とを囲うように前記側壁に結合された天井（５４）と、
を更に備え、前記入口が前記側壁内に配置され、前記出口が前記フロア内に配置され、前記不活性ガスを周囲から排出させるために前記加工物の周囲に間隙を与える請求項９に記載のチャンバ（２４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に製造プロセスに関し、より具体的には、レーザ成形に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用レーザは、各種の製造プロセスにおいて継続的に開発されている。レーザは、現在、最新のガスタービンエンジンで通常見られる高温において強度が強化された金属及び高強度超合金を含む種々の材料での溶接、切断及び穴あけ加工に対して利用されている。
【０００３】
レーザ成形は、工業的用途において開発されている更に別のプロセスであり、レーザビームが金属基材を精密に加熱して変形させ、該金属基材の形状を変化させるのに使用される。レーザによる局所的加熱は通常、母材の融点を超えないが、局所的熱変形を生じさせるのに十分高温でなければならない。そのような高温では、母材は、その微細構造における変化、並びに表面酸化及び表面変色又は関連の表示を生じる可能性がある。
【０００４】
しかしながら、これらの悪影響は、そのレーザスキャニング中の精密な材料の加熱制御と、真空中でのこうしたレーザ加工の実施とによって軽減又は排除することができる。これに対して、真空処理は、加工物とレーザ装置を収納するために相応の大型チャンバを必要とし、該大型チャンバは、関連する複雑性、コスト及び周囲空気を排気するために必要な処理時間の増加をもたらす。
【０００５】
真空チャンバを排気する代わりに、例えば溶接又はレーザ成形のような熱生成プロセス中に加工物材料を保護するために不活性ガスを内部に供給することができる。しかしながら、チャンバは、加工物だけでなく関連する溶接又はレーザ加工装置をも収納可能な寸法でなければならない。
【０００６】
代替的に、不活性ガスをノズルを介して供給してワークサイトを不活性ガスで局所的に浸すことができるが、該不活性ガスは、従って、加工物が高温である間、加工物を覆って不活性ガスを適切に供給及び維持する能力の影響を受けやすい。
【特許文献１】特開平０５−１７７３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、レーザスキャンプロセス全体にわたり加工物が不活性ガスによって局所的に保護されるような、改良されたレーザ成形装置の提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本技術の１つの様態によれば、レーザ成形システムは、モーションシステムを含む。支持台は、加工物を支持するために、モーションシステムに付加される。プレナムは、加工物を囲むために支持台に付加される。ガス供給源は、不活性ガスを加圧下で送りプレナムを満たすために、プレナムと流れ連通で結合される。レーザは、加工物を狙ってレーザビームを投射してプレナム内でそのレーザ成形を行うために、プレナムと位置合わせされる。
【０００９】
本技術の他の様態によれば、チャンバは、加工物を囲むように構成される。チャンバは、該チャンバをシールするように構成されたウィンドウを含み、ウィンドウは、透過するためにレーザビームに対して透明である。チャンバは更に、不活性ガスを受け入れるように構成された入口と、不活性ガスを排出するように構成された出口とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
好ましく例示的な実施形態による本発明、並びにその更なる目的及び利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明でより具体的に説明される。
【００１１】
加工物又は部品１２をレーザ成形するように特に構成されたレーザ成形装置又はシステム１０を図１に概略的に示す。加工物は、最新のガスタービンエンジン用の例示的な圧縮機エーロフォイルのような、任意の適切な構成及び材料組成を有することができる。圧縮機エーロフォイルは通常、ガスタービンエンジンの高温環境において高温での強度が高められたニッケル基超合金などの高強度超合金金属で製作される。
【００１２】
装置１０は、モーションシステムを含み、その実施例としては、数値制御（ＮＣ）システム、電動ステージ、及びロボットシステムが挙げられる。図１に示す例示的な実施形態では、モーションシステムは、その近位端又はベース端部から延びる多関節又は可動アーム１６と、反対側の遠位端にエンドエフェクタ１８とを含む多軸ロボット１４である。ロボットのベース端部は、基礎又はフロアに適切に取り付けることができ、エンドエフェクタ１８は、回転式スピンドル又は取り付けプレートの形態とすることができる。
【００１３】
ロボットはまた、ロボットに動作可能に結合され多自由度でロボットアーム１６を精密に移動させるように適切に構成されたコントローラ２０形式の手段を含む。
【００１４】
ロボット１４自体は、サウスカロライナ州ダンカン所在のＳｔａｕｂｌｉ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからモデル番号ＳｔａｕｂｌｉＲＸ９０で商業的に入手可能なロボットなどの、任意の在来型の構成及び操作を有することができる。図１に示すロボットアーム１６は、多自由度システムのアームの多関節セグメントの６つの独立した回転を可能にする６つの回転関節（ジョイント）を有する。
【００１５】
コントローラ２０は、エンドエフェクタ１８の空間内での３次元移動を精密に制御するために、適切なソフトウエアで構成することができる通常のデジタルプログラマブルコンピュータの形式である。このように、コンピュータによって制御されるロボットは、取り付けられた構成部品の精密な移動を必要とする種々の製造プロセスを実施するために、エンドエフェクタ１８の精密移動に関する共通の技術的効果を有する。
【００１６】
例えば図２は、ロボットアームの各種の回転関節を用いて、通常の３直交軸Ｘ、Ｙ、Ｚでのエンドエフェクタ１８の並進、並びに長手方向軸の周りのエンドエフェクタ１８の回転Ａを行うことができることを概略的に示している。
【００１７】
図１及び図２の両方を参照すると、装置１０は更に、例えばネジ又はボルト留め具によってエフェクタ１８に適切に付加又は取り付けられる支持台２２を含む。このような方法でロボットは、その遠位端に取り付けられた支持台２２を精密に移動させるのに使用することができ、該支持台２２が所望の加工物又は部品１２を支持する。
【００１８】
同様に、移動型チャンバ又はプレナム２４は、支持台と同時に移動するために該支持台２２に適切に付加され、該プレナムは支持台上の関連する部分に加工物１２を取り囲んでいる。プレナムは、任意の所望のレーザ成形プロセス中に加工物を保護するために、加工物を囲む局所保護筐体又はボックスを備える。
【００１９】
例えば、工業用レーザ２６自体は、ロボット１４から独立して支持体又は基礎に適切に固定して取り付けられ、加工物を狙ってレーザビーム２８を発射するために支持台２２上に支持されたプレナム２４と光学的に位置合わせして、囲いプレナム２４の内部に保護された任意の適切なプロセスでレーザ成形することができる。
【００２０】
レーザは、目標とする加工物を所望の高温にまで局所的に加熱するためのレーザビーム２８を放射するのに好適な出力を有する任意の在来型構成を有することができる。超合金圧縮機エーロフォイル加工物１２の場合では、レーザビームは、金属の融点より低いが目標とするレーザ成形プロセスにおいて局所的熱変形を引き起こすのに十分高い温度まで金属を局所的に加熱することに対して有効である。
【００２１】
特定のレーザ成形プロセスは、本開示の主題ではないが、しかしながら、望ましくない酸化又は他の加熱による悪影響が加工物で発生し得る高温まで加工物を局所的に加熱する能力において関連があり、望ましくない作用は適切な不活性ガス内で加工物を保護することによって排除又は軽減することができる。
【００２２】
より具体的には、図１及び２に示す例示的なプレナム２４は、好ましくは適切なウィンドウ３０を含み、該ウィンドウにおいてプレナムを閉じてシールするのが好ましく、ウィンドウは、レーザビーム２８が透過してプレナム内部の加工物に到達することができるようにレーザビーム２８に対して透明である。
【００２３】
プレナム２４はまた、適切なガス供給源３６から加圧下で不活性ガス３４を受け入れる図示のような２つのホース器具の例示的な形態での１つ又はそれ以上の入口３２を含む。ガス供給源３６は、適切なチューブ又はホース３８によってプレナム入口３２及び対応するホース器具、並びにガス流量を制御するために１つ又はそれ以上のバルブ４０に結合される。このような方法で、適切な不活性ガスは、レーザ成形中、囲まれた加工物１２を保護するためにエンドエフェクタに取り付けられた移動型プレナム２４を満たすよう加圧下で送ることができる。
【００２４】
例示的な実施形態において、レーザ２６は、定格出力約２ｋｗで１０６０ｎｍの波長を有する連続波（ＣＷ）ネオジム（Ｎｄ）：イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）レーザとすることができる。これに対して、ウィンドウ３０は、約０．５ｍｍ厚さの薄い透明な水晶窓ガラスで形成することができ、これは、熱膨張率が小さく、且つ透過するレーザビームの熱エネルギーによる大きな熱応力に耐えることができる。必要であれば、水晶ウィンドウは、適切な反射防止被膜で被覆し、水晶ウィンドウ自体のレーザ加熱を十分に低減し、更に使用中の望ましくないウィンドウ亀裂を生じる可能性を低減することができる。
【００２５】
ウィンドウ３０を含むプレナム２４は、ほぼ閉じたチャンバを備え、該チャンバにレーザ成形プロセス中に加工物を保護するため不活性ガスを送ることができる。任意の適切な不活性ガスを用いることができ、加工物の局所的熱変形を生じることが企図される高温レーザ成形プロセスに対しては、アルゴンガスが好ましい。窒素などの他の不活性ガスを使用することも可能であるが、金属加工物内に高温で望ましくない窒化物を形成する傾向がある。
【００２６】
図２は、プレナム２４の両側にある２つの器具３２をより詳細に示しており、該器具は不活性ガス３４をプレナム２４内部に送るためにホース３８に接続された対応する入口を形成する。プレナムはまた、作動中にプレナムから不活性ガス３４を排出又は通気させ、並びにレーザ成形プロセスの開始の前にプレナムからパージされるプレナム内に含まれる初期空気を通気するための、適切な出口４２を含む。出口４２は、保護のために不活性ガス３４により加工物を十分に覆うことを保証するために、制御される流量でプレナムから不活性ガスを排出させる任意の適切な形状を有することができる。
【００２７】
例示的な実施形態の支持台２２を図２及び図３により詳細に示す。取り付け具は、貫通して延びる留め具又はネジによって固定的に装着又は取り付けるためにエンドエフェクタ１８を補完する構成を有するベースアダプタ又はプレート４４を含む。台座又はブロック４６は、共に一体的に形成又は固定されることによってアダプタに付加されて、且つそこから外側に垂直に延びる。台座４６は、加工物１２の特定の形状を受け入れるように構成され、また、加工物の周りにプレナム２４全体を固定的に支持するよう構成される。
【００２８】
加工物１２を台座に付加するために、開放可能なクランプ４８を台座に結合して、エンドエフェクタが３次元（３−Ｄ）空間内を移動するときに共に移動するようにする。クランプ４８は、図示された剛体棒のような任意の適切な形状を有することができ、この剛体棒は、該棒を拡大ベース又はエーロフォイル加工物１２のダブテール端部にクランプする１対の留め具を用いて台座の側部に取り付けられる。図３に示すように、台座４６は、一方の側で加工物ベースの一部分が着座されるノッチを含み、台座上での移動を阻止するためにベースの反対側が棒クランプ４８によってクランプされる。
【００２９】
このような方法で、部品１２のベースは、プレナム２４の内部で延びる残りの部分すなわち加工物のエーロフォイル部分と共に台座４６の遠位端に取り付けることができる。従って、加工物１２は、プレナムの内部で少なくとも部分的に支持されて、そのエーロフォイル部分のレーザ成形を受け、加工物の残りの部分又はベース端部は、台座に装着されてレーザ成形を受けない。
【００３０】
従って、台座４６は、ロボットのエンドエフェクタによって容易に移動可能な小型構成で加工物及びプレナムの両方を支持するための好都合な構成要素を提供する。アダプタ４４は、台座４６の近位端に付加され、プレナム２４は、台座４６の反対側の遠位端に付加される。クランプ４８は、台座の両端部間に長手方向に配置され、ユーザが容易に扱うことができる。
【００３１】
更に、台座４６の大部分は、小さなプレナム２４の外側に露出されたままであり、プレナム内で２つの対向する入口を通じて不活性ガスを分配するためにガス供給ホースのＹ器具のような種々の器具を好都合に取り付けることが可能となる。
【００３２】
図２に示すプレナム２４は、作業中に入射レーザビーム２８が加工物にほぼ横方向全体にわたりアクセスするようウィンドウ３０を位置付けるために、特定の加工物１２の寸法と正確に一致するように比較的小さくコンパクトな寸法である。移動型プレナム２４が、ロボットのエンドエフェクタ１８に取り付けられた取り付け具２２に固定的に取り付けられているので、該プレナムは、その質量と慣性を軽減させてロボットアームのほぼ遮られない移動を可能にし、所望のレーザスキャンプロセスを行うために、できるだけ小型で且つ軽量であるべきである。
【００３３】
移動型プレナム２４の特定の形状は、目標とする各加工物又は、プロセスの目標スループットに対して所望される低−バッチ処理から高−バッチ処理までのレーザ成形プロセス用に特別に設計することができる。図２及び図３に示す例示的な構成では、プレナム２４は、外側に延びる加工物１２を受け入れるためのフラットシートメタルパネルの形態のフロア５０を含む。
【００３４】
プレナムはまた、フラットシートメタルパネルの形態の４つの側壁５２を含み、共通のフロアパネル５０に適切に結合される。１つ又はそれ以上の側壁５２は、該側壁に適切に取り付けられる水晶ウィンドウ３０を含むことができる。図３に示す例示的な構成では、対向する前部及び後部側壁５２は、フロアパネルから外側に延び、且つほぼＵ字型の周囲又はフレーム内に収容された同一寸法の水晶ウィンドウ３０を含む。
【００３５】
プレナムはまた、側壁５２に適切に結合され、その全側面上にプレナム２４をほぼ囲む別のシートメタルパネルの形状をした天井５４を含み、加工物１２はプレナム２４の内部に延びている。
【００３６】
図３は、プレナム２４の展開図を示し、側壁５２の２つが、フロア５０及び天井５４と共に、矩形ボックス型構成要素に製造されて適切に共に溶接されたシートメタル構造で一体的に形成される。前部及び後部の２つの側壁は、個別のシートメタル構成要素であり、対応する前部及び後部の水晶ウィンドウ３０が機械的取り付け具によって、又はシリコーンのような好適な接着剤によって適切に取り付けられる。
【００３７】
対応する入口３２を定める２つの取り付け具は、対応する開口を貫通してプレナムの横部側壁内に配置される。出口４２は、加工物１２のエーロフォイル端部が組立中に挿通することができるフロア５０内に形成された矩形開口の形態とすることができる。
【００３８】
図２は、適切なネジ留め具によって前部及び後部側壁において閉じられたプレナム２４内に延びる加工物１２のエーロフォイル端部を示す。出口４２は、貫通して延びるエーロフォイルの周囲よりも適度に大きく、作業中に周囲の不活性ガス３４を排出させるために加工物の周りに間隙を与える。
【００３９】
所望であれば、プレナムへの出口は、種々の壁を貫通して延びる開口又は取り付け具の１つ又はそれ以上の他の形態で備えることができる。プレナムの取り外し可能な前部及び後部側壁は、組立後に付加される時に、プレナムの残りのパネルの取り付けフランジと効果的な接触シールを形成するフラットメタルシートである。プレナムパネルの種々の接触結合部を通過する不活性ガスの制御されたリーク量を用いて、作業中の不活性ガスをプレナムから適切に排出するのに役立たせることができるので、プレナムの追加のシールは要求又は必要とされない。
【００４０】
移動型プレナム２４のロボットのエンドエフェクタへの導入は、プレナム内に含まれる不活性ガスによるその局所的保護を備えた加工物１２のレーザ成形を可能にする。図３に示すように、加工物１２は、最初にクランプ４８によって取り付け具の台座４６に取り付けられる。プレナム２４は、加工物の遠位端の周囲に囲いチャンバを形成するように組み立てられ、プレナムは台座の遠位端に適切に固定的に取り付けられる。
【００４１】
支持台２２、これに取り付けられた加工物１２、及び保護プレナム２４は、図１及び図２に示すようにエンドエフェクタ１８に組立体として取り付けられ、作業中ロボット１４により制御されて移動する。
【００４２】
ガス供給源３６は、初期組立後に含まれる全ての空気を最初にパージし、次にレーザ成形中その保護のために囲われた加工物の周囲に不活性ガスの保護ブランケットを形成するために、プレナム２４を通る不活性ガスを送るように作動される。
【００４３】
図１に示すロボット１４のコントローラ２０は、固定レーザ２６に対して３次元空間内での加工物１２の所望のスキャニング経路で適切にプログラミングされる。ロボットアーム１６は次に、不活性ガスブランケット内部でのレーザ成形のために、３次元空間内を精密に移動して、加工物１２の露出面上の所望の経路にわたりレーザビーム２８をスキャンさせる。
【００４４】
加工物１２は常に不活性ガスに浸されているので、加工物は、所望のレーザ成形プロセスを行うために加工物の局所的熱変形が生じるレーザ加熱に起因する加工物の高温から保護される。例えば、加工物１２の比較的に薄いエーロフォイル部分は、局所的にレーザ成形して、任意のわずかな規格外れのエーロフォイルのねじれ又は反りを修正するのに使用できる所定の曲がりを導入することができる。
【００４５】
プレナム２４内の不活性ガスの局所的な封入は、加工物を高温から保護し、望ましくない加工物表面の酸化、又は望ましくない変色などの他の熱影響品質を防ぐ。
【００４６】
図２に示すプレナム２４の両側に設けられた２つのウィンドウ３０によって、レーザ成形シーケンス中にエーロフォイル加工物の両側面を順々にレーザ成形することが可能となる。
【００４７】
レーザ成形プロセスが完了すると、クランプ４８を開放して、組立プレナム２４から個々の加工物を取り外すことができ、次の加工物を組立プレナムに再度取り付けることができ、クランプ４８を再取り付けて、プレナム内に加工物を確実に装着する。次いで、レーザ成形プロセスは次の加工物に関して繰り返すことができ、プロセスは、任意の所望のバッチ量における一連の加工物についての要求に応じて繰り返される。
【００４８】
従って、移動型プレナム２４は、目標とする加工物１２に対して具体的に構成及び寸法にされたコンパクトな筐体を提供し、これらは支持台２２によってエンドエフェクタ１８に一般的に装着される。コンパクトなプレナムは、ロボットアーム１６の３次元空間での全ての移動中に、共通のエンドエフェクタ１８により共に保護された加工物と容易に移動する。
【００４９】
レーザ作業中、対応するウィンドウ３０を通して見える加工物１２の露出面を横断するレーザビーム２８の経路は、比較的短いが、３次元空間において精密であり、ガスホース３８は、ガス供給源３６のような静止構造体との唯一の別の物理的リンクを形成する。ホース３８は、適度にフレキシブルであり、プレナムの内側に装着された加工物に対する目標とするスキャニング経路の上を、加工物及びプレナムが自由に移動するのを可能にする。
【００５０】
上記の説明のように、プレナム２４の特定の構成は、目標とする加工物１２の特定の実施形態に対して変えることができるが、全ての場合において、作業中にエンドエフェクタと共に移動する加工物を密接に収容し保護するためには、比較的コンパクトで小型を維持すべきである。加工物を保護するためのプレナムの好ましい構成は、最小の組立時間でプレナムから個々の加工物を組み込み及び取り外し、一連の加工物に対するレーザ成形プロセスの生産速度を向上させるように、好都合に取り扱うことができるべきである。
【００５１】
プレナムの体積が小さいことにより、各レーザ成形プロセスの開始において迅速に空気をパージすることができ、レーザ成形プロセス中の不活性ガス保護の所要量が最小になることを保証する。レーザプロセス中の不活性ガスのリーク又は排出は、不活性ガスの入口流量の計量又はプレナムからの不活性ガスの出口速度又はリーク速度の計量のいずれかによって制御することができる。
【００５２】
本明細書では、本発明の好ましく且つ例示的な実施形態を説明してきたが、本発明の他の修正は、本明細書の教示により当業者には明らかになる。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】例示的な実施形態によるレーザ成形装置の概略図。
【図２】図１に示すロボットのエンドエフェクタに取り付けられた移動型プレナム内で加工物を支持する支持台の拡大正面図。
【図３】図２に示す支持台に取り付けられたプレナムの分解図。
【符号の説明】
【００５４】
１０  レーザ成形システム
１２  加工物
１４  モーションシステム
１６  可動アーム
１８  エンドエフェクタ
２０  コントローラ
２２  支持台
２４  プレナム
２６  レーザ
２８  レーザビーム
３０  ウィンドウ
３２  入口
３４  不活性ガス
３６  ガス供給源
４２  出口
４４  アダプタ
４６  台座
４８  クランプ
５０  フロア
５２  側壁
５４  天井
【図１】
2006095600.tif 000003
【図２】
2006095600.tif 000004
【図３】
2006095600.tif 000005