JPH04105783A - レーザ加工用多関節ロボット - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はレーザ加工用ロボット、特に垂直多関節アーム
手段を用いたレーザ加工用多関節ロボットに関するもの
である。

［従来の技術］ 第５図は特開昭８２−１３０７８１１１号公報に開示さ
れた従来のレーザ加工用多関節ロボットのレーザ光経路
を示す略式斜視図である。図において（４１）はロボッ
ト基部、（４２）は基部（４１）に回動自在に支持され
たフォーク部材、（４３）はフォーク部材（４２）に関
節接続した回動自在のアーム、（４４）はフォーク部材
（４２）とアーム（４３）にまたがるケース、（４５）
はアーム（４３）の他端に関節接続した回動自在の前腕
部、（４Ｂ）は前腕部（４５）の非関節接続部に取り付
けられ前腕部（４５）に平行な軸心の回りて回動自在と
しこの回動軸心に実質的に垂直な軸心を中心として回動
自在の端部を有する手首アセンブリである。

（４７）〜（５６）はロボット各部の内部に配置された
レーザー光を通すダクト、（５７）〜（６５）はレーザ
光の方向を変えるための反射鏡である。

上記構成のレーザ加工用多関節ロボットは、５自由度の
動きを有し、ロボット内部に配したダクト（４７）〜（
５Ｂ）、及び反射鏡（５７）〜（６５〉によって、加工
位置に自在にレーザ光を照射している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記のような従来の構成では、ロボットの
内部に反射鏡の数が多くなるため、光軸を調整すること
が非常に困難であるという課題があった。

本発明は係る課題を解決するために成されたもので、ロ
ボットの内部に配置する反射鏡を最小限に押さえ、光軸
の調整が簡単に行えるレーザ加工用多関節ロボットを得
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るレーザ加工用多関節ロボットは、ロボット
を回動する旋回軸、この旋回軸の支点に連結し揺動する
上腕軸、この上腕軸の他端支点に連結し揺動する前腕軸
、この前腕軸の端部に連結し前腕輪と独立して回動自在
の手首軸を備えた多関節ロボットと、 発振器で出力したレーザ光を案内する所定位置に固定し
た第１のダクト、ロボットの前腕輪に固着しレーザ光を
ロボット内部へ案内する第２のダクト、一対の反射鏡を
対向して配置し入射光を屈折する第１の反射鏡により屈
折された光の中心と直交かつ回動可能に放射する第２の
反射鏡を収納し２自由度の回動を有した第１及び第２の
反射装置、一対の円筒構造体に直線摺動輪受と転がり軸
受を収納し回動と伸縮を可能とした光ガイドを備え、第
１のダクトと第１の反射装置、この第１の反射装置と光
ガイド、この光ガイドと第２の反射装置、この第２の反
射装置と第２のダクトとを夫々連結した外部光学系と、 この外部光学系につながるロボットの内部光学系とから
構成したものである。

［作用］ 本発明において、レーザ光は第４図の模式図に示すよう
に進む。第４図において、第１図と同一符号は同−又は
相当部分を示す。すなわち、第１のダクト、第１の反射
装置、光ガイド、第２の反射装置、第２のダクトを順に
通過して、ロボットの前腕軸から内部光学系に入射し、
ロボットの手首軸を通って照射され、加工に供される。

この場合、外部光学系は、第１の反射装置及び第２の反
射装置の回動、光ガイドの回動と伸縮により、ロボ・ン
トの前腕軸の動きに追従して動作し、常にレーザ光を前
腕軸の軸心に入射させる。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。図に
おいて、（Ｉ）はロボット本体、（２）はロボット本体
（１）を所定の位置に静止、固定する基部、（３）は基
部（２）上に装架され駆動源（図示せず）により矢印Ａ
方向に水平回動する旋回軸、（４）は旋回軸（３）の第
１支点（５）と連結し第１支点（５）を中心に矢印Ｂ方
向に揺動する上腕軸、（８）は上腕軸（４）の第２支点
（６）と連結し、リンク（７）の上下動に同期し、第２
支点（６）を中心に矢印Ｃ方向に揺動する中空の前腕輪
である。（２０）は手首軸で、振り軸（９）とひねり（
１０）から構成され、振り軸（９）は前腕輪（８）の一
端に軸心を同じくして連結されこの軸心を中心として矢
印り方向に回動し、ひねり軸（１０）は振り軸（９）の
端部で振り軸（９）の回動軸心と垂直な軸心を中心とし
て矢印Ｅ方向に回動する。なお、本実施例では図示しな
かったが、ひねり軸（１０）にはレーザ加工に固有の構
造のエンドエフェクタを固着する。

（１１）は振り軸（９）内に設けられた第３の反射鏡で
、前腕軸（８）から入射したレーザ光をひねり軸（１０
）の回転軸心に反射する角度で配置しである。

（１２）はひねり軸（１０）内に設けられた第４の反射
鏡で、入射したレーザ光をひねり軸（１０）の回転軸心
と直交する方向に反射する角度に配置しである。

（１３）はひねり軸（１０）内に設けられた第４の反射
鏡（１２）からのレーザ光を集光するためのレンズ（１
３）である。

（１４）は発振器（図示せず）から出力されたレーザ光
を案内する第１のダクト、（１５）は第１のダクト（１
４）の端部を固定支持する中空の支持台、（１９）はロ
ボットの前腕軸（８）の他端に軸心を同一にして固着さ
れた第２のダクト、（１６）は支持台（１５）を介して
第１のダク）　（１４）に連結された第１の反射装置、
（１８）は第２のダクト（１９）に連結された第２の反
射装置、（１７）は伸縮、回転が可能な光ガイドであり
、その両端は夫々第１の反射装置（１６）、第２の反射
装置（１８）に連結されている。

第２図は、第１の反射装置（１６）及び第２の反射装置
（１８）の−例を示す断面図である。図において、（２
０）はブロック、（２１）はブロック（２０）の軸心と
同一方向に、レーザ光を伝送する第１の反射鏡で鏡台（
２２）に固定され、ブロック（２０）に収納されている
。（２３）はブロック（２０）の軸心と直交する方向を
軸心とするように加工された第１の円筒部、（２５）は
第１の円筒部（２３）の外周に軸心を同一にして組み込
まれた第１のフランジである。（２４）は第１の円筒部
（２３）と第１のフランジ（２５）の間に収納された複
数の第１の軸受である。（２Ｂ）はブロック（２０）の
端部、（３０）は第２の円筒部（２８）と第２のフラン
ジ（２９）から成る反射筒で、第２の円筒部（２８）は
複数の第２の軸受（２７）を介してブロックの端部（２
６）の内周に組込まれている。また、反射筒（３０）は
中空で、第２の円筒部（２８）の一端に、第１の反射鏡
と同一の第２の反射鏡、（２１ａ）が鏡台（２２ａ）に
固定され収納されている。従って、第１のフランジ（２
５）と第２のフランジ（２９）を相互に見れば、２方向
に回動可能、すなわち２自由度の反射装置が構成されて
いる。

第３図は、本発明を構成する光ガイド（１７）の−例を
示す断面図である。図において、（３１）は第１の円筒
で、その一端にはフランジ（２５）、（２９）のいずれ
かが装着可能な溝が加工され、他端には複数の第３の軸
受（３３）が収納されている。（３４）は第２の円筒で
、その一端は第３の軸受（３３）の内側に回転のみ許容
されて組込まれている。（３５）は第３の円筒で、その
一端はフランジ（２５）、（２９）のいずれかが装着可
能な溝が加工され、他端の内側には第３の円筒（３５）
の直線運動のみ許容する複数の第４の軸受（３７）を介
して、第２の円筒（３４）が組込まれている。

次に、第１図で示した実施例の動作を説明する。

発振器から出力されたレーザ光は必要な経路を通って第
１のダクト（１４）に入り、支持台（１５）を介して第
１の反射装置（１６）に入る。すなわち、第１のフラン
ジ（２５）の軸心より入射し第１の反射鏡（２１）によ
り屈折し、第２の反射鏡（２１ａ）に伝送され、さらに
第２の反射鏡（２１ａ）により屈折し、第２のフランジ
（２９）の軸心を通って光ガイド（１７）へと案内され
る。

光ガイド（１７）に入ったレーザ光は、第１の円筒（３
１）、第２の円筒（３４）、第３の円筒（３５）を通っ
て第２の反射装置（１８）に入る。第２の反射装置（１
８）は第１の反射装置（１６）と同一の構造のものであ
るが、ここでは、第２のフランジ（２９）からレーザー
光を取り入れ、第１のフランジ（２５）から第２のダク
ト（１９）に案内する。そして、レーザ光は第２のダク
ト（１９）からロボットの前腕軸（８）に入って行く。

前腕軸（８）に入射したレーザ光は手首軸（２０）の第
３の反射鏡（１１）及び第４の反射鏡（１４）で夫々屈
折した後、レンズ（１３）に集光されて照射され加工に
供される。

この場合の外部光学系は、第１及び第２の反射装置（１
６）、（１８）が夫々２方向に回動でき、また光ガイド
（１７）が伸縮と回転ができる６自由度を有しているの
で、ロボット本体（１）の任意の動きに対し、前腕輪（
８）に引かれて追従運動し、常にレーザ光を前腕輪（８
）の軸心に入射させる。

［発明の効果］ 本発明によれば、垂直多関節ロボットの外部にロボット
の前腕軸に追従して動く外部光学系を設け、レーザ光が
この外部光学系からロボットの内部光学系に入射するよ
うにしたので、ロボット内部に収納される反射鏡は、ロ
ボットの手首軸に２個、集光系光学部材（レンズ等）は
１個で済み、また、外部光学系の光路の調整は外部光学
系単独でできるので、レーザ光の光軸の調整か極めて簡
単になる。

しかも、外部光学系はロボットの前腕輪に引かれて追従
運動するので、これを動かすための動力は不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明を構成する第１及び第２の反射装置の一例を示す断面
図、第３図は同じく本発明を構成する光ガイドの一例を
示す断面図、第４図は本発明の光路系を示す模式図、第
５図は従来のレーザ加工用多間接ロボットのレーザ光経
路を示す略式斜視図である。 図において、（１）はロボット本体、（３）は旋回軸、
（４）は上腕軸、（５）は第１支点、（６）は第２支点
、（８）は前腕軸、（１１）は第３の反射鏡、（１２）
は第４の反射鏡、（１３）は集光レンズ、（１４）は第
１のダクト、（１６）は第１の反射装置、（１７）は光
ガイド、（１８）は第２の反射装置、（１９）は第２の
ダクト、（２０）は手首軸、（２１）は第１の反射鏡、
（２１ａ）は第２の反射鏡、（３３）は第３の軸受、（
３５）は第４の軸受である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ロボットを回動する旋回軸、該旋回軸の支点に連結し揺
   動する上腕軸、該上腕軸の他端支点に連結し揺動する前
   腕軸、該前腕軸端部に連結し前腕軸と独立して回動自在
   の手首軸を備えた垂直多関節ロボットと、 発振器で出力したレーザ光を案内する所定位置に固定し
   た第１のダクト、ロボットの上記前腕軸に固着しレーザ
   光をロボット内部へ案内する第２のダクト、一対の反射
   鏡を対向して配置し入射光を屈折する第１の反射鏡によ
   り屈折された光の中心と直交かつ回動可能に放射する第
   ２の反射鏡を収納し２自由度の回動を有した第１及び第
   ２の反射装置、一対の円筒構造体に直線摺動軸受と転が
   り軸受を収納し回動と伸縮を可能とした光ガイドを備え
   、上記第１のダクトと第１の反射装置、該第１の反射装
   置と光ガイド、該光ガイドと第２の反射装置、該第２の
   反射装置と第２のダクトとを夫々連結した外部光学系と
   、 該外部光学系につながるロボットの内部光学系とから成
   ることを特徴とするレーザ加工用多関節ロボット。