JPH02192891A

JPH02192891A - レーザ加工用ロボット

Info

Publication number: JPH02192891A
Application number: JP1010018A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Todoroki; 轟木　正章
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1990-07-30

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はレーザ光線によりレーザ加工を行うロボットに
関するものであって、特にＣＯ，レーザによりレーザ溶
接を行うのに好適なレーザ加工用ロボットに関するもの
である。

（従来の技術）この種の従来のレーザ加工用ロボットとしては、例えば
第２図に示すものがある。図中７０は基台であり、基台
７０はその長手方向（矢印Ａ）に対し摺動自在に支持さ
れている。基台７０上には支持部材７１、７２が固着さ
れており、支持部材７１．７２の上端近傍にはアーム７
３の下端が枢支されている。

アーム７３の側面および支持部材７２間には揺動部材７
４が装着されており、図示しない駆動手段により揺動部
材７４が作動するとアーム７３は矢印Ｂ方向に回動する
。このとき矢印Ｘ方向（基台７０の摺動方向Ａと平行関
係になる）に位置する、図示しないレーザ発振装置より
発せられたレーザ光線は、アーム７３下端の回転軸を貫
通後、アーム７３と連動するように支持されたミラー７
５．７６で反射されてアーム７３上端に設けた回転軸を
貫通ずる。

アーム７３上端の回転軸にはアーム７７が枢支されてお
り、アーム７７の一端には手首部７８が枢支され、他端
近傍には駆動装置７９が装着されている。

アーム７７が図示しない駆動手段により矢印Ｃ方向に回
動すると、ミラー７６で反射されてアーム７３上端の回
転軸を貫通したレーザ光線は、アーム７７と連動するよ
うに支持されたミラー８Ｌ　８２で反射されて手首部７
８に至る。

手首部７８の端部にはレーザヘッド８３が枢支されてい
る。手首部７８が駆動装置７９により矢印り方向に回動
すると、ミラー８２で反射されたレーザ光線は、ミラー
８４．８５で反射されてレーザヘッド８３に至る。レー
ザヘット８３は駆動装置７９により矢印Ｅ方向に回動さ
せることができ、ミラー８５で反射されたレーザ光線は
集光レンズ８６で集光されて図示しないターンテーブル
上のワークに照射される。

このレーザ加工用ロボットは上述したようにＡ〜Ｅの５
自由度を有しており、基台７０の可動範囲を包囲するよ
うにした凹型のフレーム内に図示しないレーザ発振装置
、制御装置等を収容するシステム構成となっている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながらこのような従来のレーザ加工用ロボットに
あっては、所定の加工範囲を確保するためロボット基台
の長手方向を摺動軸としたので、レーザ光の光軸をこの
摺動軸と平行に導（必要が生じ、したがってレーザ発振
装置をこの光軸の延長線上にある凹型フレーム内に収容
する構成となってシステムが大型化するため、過大な設
置スペースを必要として加工ライン上には設置が困難に
なり、さらにワークに対するアプローチ性も悪くなる。

なおここでレーザ光線の光軸を、前記摺動軸と平行に導
いた後ロボットの可動範囲外でミラーにより９０度反射
させればワーク、ロボットおよびレーザ発振装置をほぼ
直列に配置して設置スペースを減少させることができる
が、この場合においても前記と同一加工範囲を確保する
ものとすれば、大幅な設置スペースの減少は望めない。

また、上記ロボットとは異なる構造の関節型ロボットと
していわゆるθタイプ（基台が固定され、ロボット本体
が基台上で旋回するタイプ）のロボットもあるが、ロボ
ットの各可動軸の構成、動作により定まる光軸構成から
ロボットの基台の下方よりレーザ光綿を供給する必要が
あるから、一般にロボットの駆動装置等が収容されてい
る基台内に光軸を構成しなければならず、構造の複ｊｆ
ｆｌ化およびコストアップを招く。

本発明はロボット本体の回転軸とロボットのアームとを
オフセットさせてレーザ光線を前記回転軸の垂直上方よ
り導（ことが可能な構成にすることにより上述した問題
を解決することを目的とする。

（課題を解決するための手段）この目的のため本発明のレーザ加工用ロボットは、基台
に枢支され垂直方向に延在する回転部材と、この回転部
材に水平方向より当接する回転軸により前記回転部材と
はオフセットして枢支されたアームと、このアームに伸
縮自在に支持された伸縮軸と、この伸縮軸の端部に前記
オフセットを解消するように枢支された手首部と、この
手首部の端部に枢支されたレーザヘッドと、ワークとは
基台に関し反対方向に位置し前記回転部材の回転軸の垂
直上方より伝送路を介してレーザ光線を供給するレーザ
発振装置と、各部材の中空部を貫通する光軸の交差する
部分に設けたミラーと、各部材を回動または摺動させる
駆動機構とを具えて成ることを特１衣とするものである
。

（作　用）ワークとは基台に関し反対方向に位置するレーザ発振装
置から発せられたレーザ光線は、伝送路およびミラーを
介して前記回転部材の回転軸の垂直上方よりレーザ加工
用ロボットに供給される。

このレーザ光線は、前記回転部材とアームとの間にオフ
セットを設けたことにより、このロボットの各部材を回
動または１習動させる駆動機構の作動に伴い、各部材の
中空部を貫通する光軸の交差する部分に設けたミラーの
反射により各可動軸内を伝送されてレーザヘッドに至り
、ワークの所望の位置に照射される。

このようにしてレーザ光線をロボット本体の回転軸の垂
直上方より導いたためロボット横進の簡略化によりコス
トダウンを図ることができ、さらにワーク、ロボットお
よびレーザ発振装置を直列に配置することが可能になっ
て、レーザ加工用ロボットの設置スペースを大幅に減少
させるとともにワークに対するアプローチ性を向上させ
ることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明のレーザ加工用ロボ
ットの第１実施例の構成を示す平面図および正面図、同
図（ｃ）は同図（ｂ）のｔ−ｒ線断面図であり、同図（
ａ）および（ｂ）においては駆動）ａ横２５〜２９を省
略しである。

図中１０は基台であり、駆動機構であるモータ３０、減
速機３１、ギヤ３２．３３およびベアリング（クロスロ
ーラベアリング）３４を収容する。この基台１０に垂直
方向の回転軸を有する回転部材１１を枢支する。

回転部材ｌｌの回転軸上方には、回転軸中心線上にミラ
ー２０を具えるレーザ光綿供給用の軸１１ａが設けてあ
り、軸１１ａは伝送路１７にベアリング３５を介して枢
支される。伝送路１７は垂直部１７ａと水平部１７ｂと
から成り、それらの間にミラー１９が設けである。水平
部１７ｂの端部を、ワークとは基台１０に関し反対方向
に位置するレーザ発振装置１８に接続する。

１２は回転部材１１に水平方向より当接する回転軸であ
り、アーム１３を回転部材１１とは寸法！（第１図（ｃ
）参照）だけオフセットでし枢支する。回転軸１２には
モータ３６、減速機３７、ギヤ３８．３９およびベアリ
ング４０を装着し、さらにその回転軸中心を通る光軸上
にミラー２１を設ける。

アーム１３は中空の円筒であり、伸縮軸１４の一端をそ
の端部に設けたボールスプライン機構４１により伸縮自
在に支持する。アーム１３と平行になるように装着され
たモータ４２の中空部をボールネジを切った軸４３がポ
ールナツト４４と係合してアームＩ３と平行に往復運動
することにより、軸４３に連結された伸縮軸１４はアー
ム１３内を摺動する。

伸縮軸１４の他端には、手首部１５の回転軸１５ａを枢
支するとともにミラー２２を設け、さらにモータ４５、
減速機４６、ギヤ、１７．４８およびベアリング４９を
装着する。手首部１５の回転軸１５ａは前述した回転軸
１２と平行関係となるもので、その端部を直角に屈曲さ
せて軸１５ｂとなすとともに、屈曲部にミラー２３を設
ける。これにより前述した回転部材１１とアーム１３と
の間のオフセットを解消する。

手首部１５の軸１５ｂにモータ５０．減速機５１、ギヤ
５２、５３およびベアリング５４を装着し、軸１５ｂの
端部にレーザヘッド１６を枢支する。レーザヘッド１Ｇ
にはその中心を通る光軸上に凹面ミラー２４および集光
レンズ５５を設ける。なお上述した３０〜３４．３６〜
４０．４１〜４４．４５〜４９および５０〜５４は夫々
駆動機構２５〜２９に対応する。

次に本例のロボットの作用について以下に詳細に説明す
る。

本例のロボットは、前述した従来例のロボットと同様に
５自由度を有している。すなわちまずモータ３０を駆動
すると、減速機３１、ギヤ３２．３３を介し−で回転部
材１１に回転力が伝達され、回転部材１１は第１図（ｃ
）の矢印Ｐ方向に回動する。同様にしてモータ３６を駆
動すると、アーム１３は矢印Ｑ方向に回動する。一方中
空のモータ４２を駆動すると、ボールネジを切った軸４
３がポールナツト４４と係合してアーム１３と平行に往
復運動するから、軸４３に連結された伸縮軸１４は矢印
Ｒ方向に摺動する。さらにモータ４５を駆動すると手首
部１５は矢印Ｓ方向に回動し、モータ５０を駆動すると
レーザヘッド１６は矢印Ｔ方向に回動する。したがって
これらモータを図示しない制御装置により制御すれば、
ワークの所望の位置にレーザ光線を照射するための位置
決めを行うことができる。

上記ロボットの動作と関連して、レーザ光線の経路は以
下のように決定される。ずなわちレーザ発振装置１８か
ら発せられたレーザ光線はまず伝送路１７の水平部１７
ｂ内を水平方向に進み、伝送路内のミラー１９で９０度
反射されて垂直部１７ａ内を垂直方向に下降する０次に
このレーザ光線は垂直部１７ａと係合する回転部材１１
の軸１１ａの下方に位置する、ミラー２０により９０度
反射されて回転軸１２内を水平方向に寸法ｌたけ進み、
ミラー２１により９０度反射されるとともにアーム１３
の回動に応じた角度でアーム１３および伸縮軸１４内を
上昇する。このとき伝送路１７内の光軸とアーム１３・
伸縮軸１４内の光軸とは寸法２（第１図（ｃ）参照）だ
けオフセットした状態になる。

次にレーザ光線は伸縮軸１４に設けたミラー２２により
９０度反射されて手首部１５の回転軸１５ａ内を水平方
向に進み、手首部内のミラー２３により９０度反射され
て手首部１５の軸１５ｂ内を手首部１５の回動に応じた
角度で通過する。この結果、回転部材１１、伝送路１７
、軸１５ｂが同一平面内に存在することになり、前述し
たオフセットが解消されるから、いわゆるθタイプのロ
ボットと同様の光軸（１４成が可能になる。さらに軸１
５ｂを通過したレーザ光綿はレーザヘッド１６内のミラ
ー２３により９０度反射されて集光レンズ５５により集
光され、ワークの所望の位置に照射される。

このようにしてレーザ光線をロボット本体の回転軸の垂
直上方より導いたためロボット構造の簡略化によりコス
トダウンを図ることができ、さらにワーク、ロボットお
よびレーザ発振装置を直列に配置することが可能になっ
て、レーザ加工用ロボットの設置スペースを大幅に減少
させるとともにワークに対するアプローチ性を向上させ
ることができる。さらにまた、本例のロボットは従来例
（第２図）のロボットのような光路の露出部がないため
、ロボットの調整中やメンテナンス中の安全性が確保さ
れる。

なお、本例のロボットにおいてはレーザ発振装置をワー
クとは基台に関し反対方向に配置する構成としたが、垂
直部と水平部を有する伝送路にょリレーザ発振装置を任
意の位置に設置することができるのは勿論である。

（発明の効果）かくして本発明のレーザ加工用ロボットは上述の如く、
ロボット本体の回転軸とロボットのアームとをオフセッ
トさせてレーザ光線を前記回転軸の垂直上方より導いた
からロボット構造の簡略化によりコストダウンを図るこ
とができ、さらにワーク、ロボットおよびレーザ発振装
置を直列に配置することが可能になって、レーザ加工用
ロボットの設置スペースを大幅に減少させるとともにワ
ークに対するアプローチ性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明のレーザ加工用ロボ
ットの第１実施例の構成を示す平面図および正面図、第１図（ｃ）は同図（ｂ）の１−１線断面図、第２図は
従来例のレーザ加工用ロボットのシステム構成を示す線
図である。１０・・・基台　　　　　　　１１・・・回転部材１２
・・・回転軸　　　　　　　１３・・・アーム１４・・
・伸縮軸　　　　　　１５・・・手首部１６・・・レー
ザヘッド　　　Ｉ７・・・伝送路１８・・・レーザ発振
装置　　　　１９〜２４・・・ミラー２５〜２９・・・
駆動機構

Claims

【特許請求の範囲】

１、基台（１０）に枢支され垂直方向に延在する回転部
材（１１）と、この回転部材に水平方向より当接する回
転軸（１２）により前記回転部材とはオフセットして枢
支されたアーム（１３）と、このアームに伸縮自在に支
持された伸縮軸（１４）と、この伸縮軸の端部に前記オ
フセットを解消するように枢支された手首部（１５）と
、この手首部の端部に枢支されたレーザヘッド（１６）
と、ワークとは基台に関し反対方向に位置し前記回転部
材の回転軸の垂直上方より伝送路（１７）を介してレー
ザ光線を供給するレーザ発振装置（１８）と、各部材の
中空部を貫通する光軸の交差する部分に設けたミラー（
１９，２０，２１，２２，２３，２４）と、各部材を回
動または摺動させる駆動機構（２５，２６，２７，２８
，２９）とを具えて成ることを特徴とするレーザ加工用
ロボット。