JPH0724589A - レーザロボットの自動アライメント調整方法及び装置 - Google Patents
レーザロボットの自動アライメント調整方法及び装置Info
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- JPH0724589A JPH0724589A JP5171282A JP17128293A JPH0724589A JP H0724589 A JPH0724589 A JP H0724589A JP 5171282 A JP5171282 A JP 5171282A JP 17128293 A JP17128293 A JP 17128293A JP H0724589 A JPH0724589 A JP H0724589A
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- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract 1
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- QWXYZCJEXYQNEI-OSZHWHEXSA-N intermediate I Chemical compound COC(=O)[C@@]1(C=O)[C@H]2CC=[N+](C\C2=C\C)CCc2c1[nH]c1ccccc21 QWXYZCJEXYQNEI-OSZHWHEXSA-N 0.000 description 1
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- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー光の光軸調整を自動的に実行できる
ようにする。 【構成】 それぞれ据付け角度が変更可能で、かつ、相
互に接近及び離反する方向に可動の複数の反射手段2c、
2d、2eにより、レーザ発振器１からレーザ出力ノズル４
までレーザ光Ｂを導き、集光手段３で集光したレーザ光
をワーク５に照射して加工を行なうようにしたレーザロ
ボットにおいて、レーザ出力ノズル４にポジションセン
サ９を取り付け、各反射手段2c、2d、2e及び集光手段３
を動作（直線移動及び／又は回転）させた時のレーザ光
のスポットＳの変動量をポジションセンサ９で測定し、
当該測定値に基づき反射手段2c、2d、2eの据付け角度を
補正することにより、レーザ光の光軸調整を自動的に行
なう。
ようにする。 【構成】 それぞれ据付け角度が変更可能で、かつ、相
互に接近及び離反する方向に可動の複数の反射手段2c、
2d、2eにより、レーザ発振器１からレーザ出力ノズル４
までレーザ光Ｂを導き、集光手段３で集光したレーザ光
をワーク５に照射して加工を行なうようにしたレーザロ
ボットにおいて、レーザ出力ノズル４にポジションセン
サ９を取り付け、各反射手段2c、2d、2e及び集光手段３
を動作（直線移動及び／又は回転）させた時のレーザ光
のスポットＳの変動量をポジションセンサ９で測定し、
当該測定値に基づき反射手段2c、2d、2eの据付け角度を
補正することにより、レーザ光の光軸調整を自動的に行
なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、各種レーザ加工を行
なうためのレーザロボットにおけるレーザ光の光軸調整
（アライメント）に関する。
なうためのレーザロボットにおけるレーザ光の光軸調整
（アライメント）に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ出力ノズルが三次元方向に移動可
能な多軸系レーザロボットでは、レーザ発振器から出た
レーザ光を、複数段の反射鏡を介してレーザ出力ノズル
まで誘導する。反射鏡の相互間隔は近接・離隔可能に構
成され、Ｘ、Ｙ及びＺ方向に移動可能な少なくとも３枚
の反射鏡により前記近接・離隔動作がなされる。
能な多軸系レーザロボットでは、レーザ発振器から出た
レーザ光を、複数段の反射鏡を介してレーザ出力ノズル
まで誘導する。反射鏡の相互間隔は近接・離隔可能に構
成され、Ｘ、Ｙ及びＺ方向に移動可能な少なくとも３枚
の反射鏡により前記近接・離隔動作がなされる。
【０００３】ところで、各反射鏡の据付け角度が正確に
調整されていないと、レーザ光がレーザ出力ノズル直前
の集光鏡に正しい位置及び角度で入射せず、ワーク表面
において良好なレーザスポットが得られない。このた
め、従来は観察可能な調整用He−Ne（ヘリウム−ネオ
ン）レーザを使用して、レーザ光が各反射鏡の中心に正
確に入射しているか否かを、目盛り付きターゲット板な
どを反射鏡の直前に立てて一つずつ目視にて確認してい
た。そして、レーザ光の光スポットがターゲット板の目
盛中心から外れている場合は、目盛中心に一致するよう
に直前の反射鏡の角度を手動にて調節していた。
調整されていないと、レーザ光がレーザ出力ノズル直前
の集光鏡に正しい位置及び角度で入射せず、ワーク表面
において良好なレーザスポットが得られない。このた
め、従来は観察可能な調整用He−Ne（ヘリウム−ネオ
ン）レーザを使用して、レーザ光が各反射鏡の中心に正
確に入射しているか否かを、目盛り付きターゲット板な
どを反射鏡の直前に立てて一つずつ目視にて確認してい
た。そして、レーザ光の光スポットがターゲット板の目
盛中心から外れている場合は、目盛中心に一致するよう
に直前の反射鏡の角度を手動にて調節していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、レーザ
ロボットの反射鏡等の調整は反射鏡毎にHe−Neレーザの
位置を確認して調整をしていたため、特にミラーを多く
使用しているレーザロボット等においてはミラーを調整
するのに非常に多くの時間と手間を要した。
ロボットの反射鏡等の調整は反射鏡毎にHe−Neレーザの
位置を確認して調整をしていたため、特にミラーを多く
使用しているレーザロボット等においてはミラーを調整
するのに非常に多くの時間と手間を要した。
【０００５】そこで、この発明の目的は、レーザ光の光
軸調整を自動的に実行できるようにすることにある。
軸調整を自動的に実行できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するため、それぞれ据付け角度が変更可能で、か
つ、相互に接近及び離反する方向に可動の複数の反射手
段により、レーザ発振器からレーザ出力ノズルまでレー
ザ光を導くようにしたレーザロボットにおけるレーザ光
の光軸調整をするにあたり、レーザ出力ノズルにポジシ
ョンセンサを取り付け、各反射手段を動作させた時のレ
ーザ光のスポットの変動量をポジションセンサで測定
し、当該測定値に基づき反射手段の据付け角度を補正す
ることにより、レーザ光の光軸調整を自動的に行なうよ
うにしたレーザロボットの自動アライメント調整方法を
提供する。
達成するため、それぞれ据付け角度が変更可能で、か
つ、相互に接近及び離反する方向に可動の複数の反射手
段により、レーザ発振器からレーザ出力ノズルまでレー
ザ光を導くようにしたレーザロボットにおけるレーザ光
の光軸調整をするにあたり、レーザ出力ノズルにポジシ
ョンセンサを取り付け、各反射手段を動作させた時のレ
ーザ光のスポットの変動量をポジションセンサで測定
し、当該測定値に基づき反射手段の据付け角度を補正す
ることにより、レーザ光の光軸調整を自動的に行なうよ
うにしたレーザロボットの自動アライメント調整方法を
提供する。
【０００７】請求項２の発明は、集光手段の直前に位置
する第一の反射手段をその可動軸方向に移動させ、その
時ポジションセンサで得られるスポットのＸ−Ｙデータ
を、第一の反射手段の直前に位置する第二の反射手段の
駆動装置にフィードバックして、第一の反射手段を移動
させてもポジションセンサで得られるスポットのＸ−Ｙ
データが変動しないように第二の反射手段の据付け角度
を調節する工程と、第一の反射手段をその可動軸を中心
として回転させ、その時ポジションセンサで得られるス
ポットのＸ−Ｙデータを第二の反射手段の直前に位置す
る第三の反射手段の駆動装置にフィードバックして、ス
ポットが描く円の中心にレーザ光のスポットがくるよう
に第三の反射手段の据付け角度を調節する工程を有し、
以上の工程を繰り返して第一の反射手段に入射するレー
ザ光が第一の反射手段のミラー中心に、かつ、第一の反
射手段の可動軸と平行に入射するようにしたことを特徴
とする。
する第一の反射手段をその可動軸方向に移動させ、その
時ポジションセンサで得られるスポットのＸ−Ｙデータ
を、第一の反射手段の直前に位置する第二の反射手段の
駆動装置にフィードバックして、第一の反射手段を移動
させてもポジションセンサで得られるスポットのＸ−Ｙ
データが変動しないように第二の反射手段の据付け角度
を調節する工程と、第一の反射手段をその可動軸を中心
として回転させ、その時ポジションセンサで得られるス
ポットのＸ−Ｙデータを第二の反射手段の直前に位置す
る第三の反射手段の駆動装置にフィードバックして、ス
ポットが描く円の中心にレーザ光のスポットがくるよう
に第三の反射手段の据付け角度を調節する工程を有し、
以上の工程を繰り返して第一の反射手段に入射するレー
ザ光が第一の反射手段のミラー中心に、かつ、第一の反
射手段の可動軸と平行に入射するようにしたことを特徴
とする。
【０００８】請求項３の発明によれば、ポジションセン
サは集光手段の焦点位置からずらして配置される。
サは集光手段の焦点位置からずらして配置される。
【０００９】請求項４の発明は、ポジションセンサを集
光手段の焦点位置に配置し、集光手段をその光軸を中心
として回転させ、その時ポジションセンサで得られるＸ
−Ｙデータを第一の反射手段の駆動装置にフィードバッ
クして、レーザ光の光スポットが集光手段の焦点位置に
くるように第一の反射手段の据付け角度を調節すること
を特徴とする。
光手段の焦点位置に配置し、集光手段をその光軸を中心
として回転させ、その時ポジションセンサで得られるＸ
−Ｙデータを第一の反射手段の駆動装置にフィードバッ
クして、レーザ光の光スポットが集光手段の焦点位置に
くるように第一の反射手段の据付け角度を調節すること
を特徴とする。
【００１０】請求項５の発明は、それぞれ据付け角度が
変更可能で、かつ、相互に接近及び離反する方向に可動
の複数の反射手段により、レーザ発振器からレーザ出力
ノズルまでレーザ光を導き、集光手段で集光したレーザ
光をワークに照射して加工を行なうようにしたレーザロ
ボットにおいて、レーザ出力ノズルに着脱自在に取り付
けられ、各反射手段及び集光手段を動作させた時のレー
ザ光のスポットの変動量を測定するポジションセンサ、
ポジションセンサによる測定値に基づき反射手段の据付
け角度の誤差を演算する演算手段、および、演算手段に
よる演算結果に基づき反射手段の据付け角度を補正する
駆動装置を具備したレーザロボットの自動アライメント
調整装置である。
変更可能で、かつ、相互に接近及び離反する方向に可動
の複数の反射手段により、レーザ発振器からレーザ出力
ノズルまでレーザ光を導き、集光手段で集光したレーザ
光をワークに照射して加工を行なうようにしたレーザロ
ボットにおいて、レーザ出力ノズルに着脱自在に取り付
けられ、各反射手段及び集光手段を動作させた時のレー
ザ光のスポットの変動量を測定するポジションセンサ、
ポジションセンサによる測定値に基づき反射手段の据付
け角度の誤差を演算する演算手段、および、演算手段に
よる演算結果に基づき反射手段の据付け角度を補正する
駆動装置を具備したレーザロボットの自動アライメント
調整装置である。
【００１１】
【作用】可動軸に沿って直線的に移動可能の反射手段
と、前記可動軸上で前記反射手段の直前に位置する反射
手段とが、それらの間の光軸が前記可動軸と平行になる
ような正しい据付け角度に調整されているならば、前記
反射手段が可動軸方向に移動してもレーザ光の入射位置
及び角度は変化しない。したがって、すべての反射手段
が、光軸と可動軸とが平行になるような据付け角度に設
定されているならば、集光手段に入射するレーザ光の入
射位置及び角度も変化せず、ポジションセンサ上のスポ
ット位置は全く動かない。
と、前記可動軸上で前記反射手段の直前に位置する反射
手段とが、それらの間の光軸が前記可動軸と平行になる
ような正しい据付け角度に調整されているならば、前記
反射手段が可動軸方向に移動してもレーザ光の入射位置
及び角度は変化しない。したがって、すべての反射手段
が、光軸と可動軸とが平行になるような据付け角度に設
定されているならば、集光手段に入射するレーザ光の入
射位置及び角度も変化せず、ポジションセンサ上のスポ
ット位置は全く動かない。
【００１２】これに対して、ある反射手段の据付け角度
に誤差があると、当該反射手段の直後の反射手段をその
可動軸方向に移動させたときに、集光手段に入射するレ
ーザ光の位置及び角度が変化し、ポジションセンサ上の
スポット位置が変動する。スポット位置の移動軌跡は、
当該反射手段の据付け角度の誤差及び反射手段の移動距
離と所定の対応関係があり、したがって、前記移動軌跡
のデータを演算することにより当該反射手段の据付け角
度の誤差を求めることができる。
に誤差があると、当該反射手段の直後の反射手段をその
可動軸方向に移動させたときに、集光手段に入射するレ
ーザ光の位置及び角度が変化し、ポジションセンサ上の
スポット位置が変動する。スポット位置の移動軌跡は、
当該反射手段の据付け角度の誤差及び反射手段の移動距
離と所定の対応関係があり、したがって、前記移動軌跡
のデータを演算することにより当該反射手段の据付け角
度の誤差を求めることができる。
【００１３】反射手段の据付け角度の誤差の影響はレー
ザ出力ノズルに近付くにつれて累加されるので、前記誤
差の補正はレーザ発振器に近い方の反射手段から順次行
なわれる。各反射手段は、演算装置の演算結果に基づい
て駆動装置により順次正しい据付け角度に補正される。
補正が完了すると、どの反射手段を移動させてもポジシ
ョンセンサ上のスポット位置は全く動かなくなる。
ザ出力ノズルに近付くにつれて累加されるので、前記誤
差の補正はレーザ発振器に近い方の反射手段から順次行
なわれる。各反射手段は、演算装置の演算結果に基づい
て駆動装置により順次正しい据付け角度に補正される。
補正が完了すると、どの反射手段を移動させてもポジシ
ョンセンサ上のスポット位置は全く動かなくなる。
【００１４】回転軸についての光軸調整は、上述のよう
にして光軸を可動軸と平行にした後、回転軸を中心とし
て反射手段を回転させると、レーザ光の入射位置がミラ
ー中心でないときは、ポジションセンサ上のスポット位
置が円を描いて変動する。したがって、この円の中心に
スポット位置がくるように前段の反射手段の据付け角度
を調節することにより、レーザ光の入射位置がミラー中
心と一致する。
にして光軸を可動軸と平行にした後、回転軸を中心とし
て反射手段を回転させると、レーザ光の入射位置がミラ
ー中心でないときは、ポジションセンサ上のスポット位
置が円を描いて変動する。したがって、この円の中心に
スポット位置がくるように前段の反射手段の据付け角度
を調節することにより、レーザ光の入射位置がミラー中
心と一致する。
【００１５】ポジションセンサをパラボリックミラーの
焦点位置に配置した場合、レーザ光の入射角が多少変化
しても光スポットのＸ−Ｙデータが変化しない場合があ
り得るが、ポジションセンサを焦点位置からずらして配
置することにより、レーザ光の入射角がわずかに変化し
てもＸ−Ｙデータの変化を読み取ることが可能となる。
焦点位置に配置した場合、レーザ光の入射角が多少変化
しても光スポットのＸ−Ｙデータが変化しない場合があ
り得るが、ポジションセンサを焦点位置からずらして配
置することにより、レーザ光の入射角がわずかに変化し
てもＸ−Ｙデータの変化を読み取ることが可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、図面に示す実施例に従ってこの発明の
構成を詳細に説明する。
構成を詳細に説明する。
【００１７】図１はレーザロボットを略示したもので、
加工用のレーザ発振器（１）と、レーザ発振器（１）か
ら出射されたレーザ光を反射させる複数段の反射手段
（２ａ〜２ｅ）と、最終段の反射手段（２ｅ）で反射し
たレーザ光を集光してレーザ出力ノズル（４）からワー
ク（５）に向けて照射する集光手段（３）とで光学系が
構成されている。反射手段としてはレーザ光を全部又は
一部反射する平面ミラー等を採用することが知られてお
り、また、集光手段としてはレンズやパラボリックミラ
ーが知られている。したがって、以下では単に、反射手
段のことをミラーと、また集光手段のことをパラボリッ
クミラーと呼ぶことにする。
加工用のレーザ発振器（１）と、レーザ発振器（１）か
ら出射されたレーザ光を反射させる複数段の反射手段
（２ａ〜２ｅ）と、最終段の反射手段（２ｅ）で反射し
たレーザ光を集光してレーザ出力ノズル（４）からワー
ク（５）に向けて照射する集光手段（３）とで光学系が
構成されている。反射手段としてはレーザ光を全部又は
一部反射する平面ミラー等を採用することが知られてお
り、また、集光手段としてはレンズやパラボリックミラ
ーが知られている。したがって、以下では単に、反射手
段のことをミラーと、また集光手段のことをパラボリッ
クミラーと呼ぶことにする。
【００１８】ミラー（２ａ、２ｂ）が所定位置に位置決
めされているのに対し、ミラー（２ｃ、２ｄ、２ｅ）は
それぞれＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に可動であり、これに
よりレーザ出力ノズル（４）の三次元方向の移動を可能
にしている。すなわち、ミラー（２ｃ）はボールねじ等
を利用した駆動装置によって駆動され、その可動軸（Ｘ
軸）に沿って、ミラー（２ｂ）と接近及び離反する方向
に移動し得る。同様に、ミラー（２ｄ）はその可動軸
（Ｙ軸）に沿ってミラー（２ｃ）と接近及び離反する方
向に移動し得、また、ミラー（２ｅ）はその可動軸（Ｚ
軸）に沿ってミラー（２ｄ）と接近及び離反する方向に
移動し得る。なお、図示は省略してあるが、各可動軸
（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に沿って延在する伸縮自在の伝送パイプ
等によってレーザ光の伝送路が形成されている。
めされているのに対し、ミラー（２ｃ、２ｄ、２ｅ）は
それぞれＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に可動であり、これに
よりレーザ出力ノズル（４）の三次元方向の移動を可能
にしている。すなわち、ミラー（２ｃ）はボールねじ等
を利用した駆動装置によって駆動され、その可動軸（Ｘ
軸）に沿って、ミラー（２ｂ）と接近及び離反する方向
に移動し得る。同様に、ミラー（２ｄ）はその可動軸
（Ｙ軸）に沿ってミラー（２ｃ）と接近及び離反する方
向に移動し得、また、ミラー（２ｅ）はその可動軸（Ｚ
軸）に沿ってミラー（２ｄ）と接近及び離反する方向に
移動し得る。なお、図示は省略してあるが、各可動軸
（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に沿って延在する伸縮自在の伝送パイプ
等によってレーザ光の伝送路が形成されている。
【００１９】最終段のミラー（２ｅ）、パラボリックミ
ラー（３）およびレーザ出力ノズル（４）は可動ヘッド
（図示せず）に組み付けられ、それらの相対位置は不変
である。加工用のレーザ発振器（１）は、自動アライメ
ント調整に際し、後述するポジションセンサ（９）を損
傷しないように調整用のHe−Neレーザ発振器に置き換え
られる。
ラー（３）およびレーザ出力ノズル（４）は可動ヘッド
（図示せず）に組み付けられ、それらの相対位置は不変
である。加工用のレーザ発振器（１）は、自動アライメ
ント調整に際し、後述するポジションセンサ（９）を損
傷しないように調整用のHe−Neレーザ発振器に置き換え
られる。
【００２０】レーザ出力ノズル（４）には、図２に示す
ように、取り外し可能な固定金具（10）により、レーザ
出力ノズル（４）から所定距離だけ離して、かつ、レー
ザ出力ノズル（４）に対して直角に、ポジションセンサ
（９）が取り付けられる。
ように、取り外し可能な固定金具（10）により、レーザ
出力ノズル（４）から所定距離だけ離して、かつ、レー
ザ出力ノズル（４）に対して直角に、ポジションセンサ
（９）が取り付けられる。
【００２１】本実施例ではポジションセンサ（９）はフ
ォトダイオードを応用した半導体位置検出素子（ＰＳ
Ｄ）であって、図３（ａ）（ｂ）に示すように、平板状
シリコンの表面の均一な抵抗値を有するＰ層（Ｐ）と、
裏面のＮ層（Ｎ）と、中間のＩ層（Ｉ）の３層から構成
されている。そして、パラボリックミラー（３）で集光
されたレーザ光がポジションセンサ（９）に投射される
と、その投射位置（以下、スポット（Ｓ）と称する。）
に光エネルギに比例した電荷が発生するようになってい
る。
ォトダイオードを応用した半導体位置検出素子（ＰＳ
Ｄ）であって、図３（ａ）（ｂ）に示すように、平板状
シリコンの表面の均一な抵抗値を有するＰ層（Ｐ）と、
裏面のＮ層（Ｎ）と、中間のＩ層（Ｉ）の３層から構成
されている。そして、パラボリックミラー（３）で集光
されたレーザ光がポジションセンサ（９）に投射される
と、その投射位置（以下、スポット（Ｓ）と称する。）
に光エネルギに比例した電荷が発生するようになってい
る。
【００２２】ポジションセンサ（９）は図３（ａ）の構
成を図３（ｂ）のように二次元的に有し、スポット
（Ｓ）の中の最高光強度点のＸ−Ｙ座標データが、電流
として４つの電極（Ｘ1、Ｘ2、Ｙ1、Ｙ2）から比例分割
されて取り出されるようになっている。なお、ポジショ
ンセンサ（９）としては、ＰＳＤの他にＣＣＤ等も使用
可能である。
成を図３（ｂ）のように二次元的に有し、スポット
（Ｓ）の中の最高光強度点のＸ−Ｙ座標データが、電流
として４つの電極（Ｘ1、Ｘ2、Ｙ1、Ｙ2）から比例分割
されて取り出されるようになっている。なお、ポジショ
ンセンサ（９）としては、ＰＳＤの他にＣＣＤ等も使用
可能である。
【００２３】各ミラー（２ｂ〜２ｅ）にはその据付け角
度を変更するための駆動装置が取り付けられている。各
駆動装置はミラーを３点で支持し、ミラー（２ｂ）につ
いていえば、図４及び図５に示すように、ミラー（２
ｂ）の裏面縁部に螺合された２本のねじを個別に駆動す
るモータ（11ａ、11ｂ）と、裏面縁部を当接支持する支
点ピン（12）とで構成されている。駆動装置の構成は他
のミラー（２ｃ〜２ｅ）についても同様である。
度を変更するための駆動装置が取り付けられている。各
駆動装置はミラーを３点で支持し、ミラー（２ｂ）につ
いていえば、図４及び図５に示すように、ミラー（２
ｂ）の裏面縁部に螺合された２本のねじを個別に駆動す
るモータ（11ａ、11ｂ）と、裏面縁部を当接支持する支
点ピン（12）とで構成されている。駆動装置の構成は他
のミラー（２ｃ〜２ｅ）についても同様である。
【００２４】ポジションセンサ（９）は、図５に示すよ
うに、演算回路（13）を介してモータ（11ａ、11ｂ）の
駆動回路（14）に接続されている。演算回路（13）は、
ポジションセンサ（９）から得られたスポット（Ｓ）の
座標の軌跡に基づいてミラー（２ｂ）の据付け角度の誤
差を演算し、この誤差を補正する指令を駆動回路（14）
に入力するように構成されている。図５の構成は他の２
つのミラー（２ｃ〜２ｅ）でも同様である。
うに、演算回路（13）を介してモータ（11ａ、11ｂ）の
駆動回路（14）に接続されている。演算回路（13）は、
ポジションセンサ（９）から得られたスポット（Ｓ）の
座標の軌跡に基づいてミラー（２ｂ）の据付け角度の誤
差を演算し、この誤差を補正する指令を駆動回路（14）
に入力するように構成されている。図５の構成は他の２
つのミラー（２ｃ〜２ｅ）でも同様である。
【００２５】上述の実施例による自動アライメント調整
について説明すると次のとおりである。
について説明すると次のとおりである。
【００２６】アライメント調整に先立ち、レーザ発振器
（１）を調整用のHe−Neレーザ発振器に置き換え、レー
ザ出力ノズル（４）にポジションセンサ（９）を取り付
ける（図２）。そして、レーザ光がポジションセンサ
（９）に到達するようにミラー（２ｂ〜２ｅ）の据付け
角度を粗調整する。この粗調整はモータ（11ａ、11ｂ）
を手動制御して行なう。後は所定のスタートスイッチを
入れることにより以下のアライメント調整が自動的に行
なわれる。
（１）を調整用のHe−Neレーザ発振器に置き換え、レー
ザ出力ノズル（４）にポジションセンサ（９）を取り付
ける（図２）。そして、レーザ光がポジションセンサ
（９）に到達するようにミラー（２ｂ〜２ｅ）の据付け
角度を粗調整する。この粗調整はモータ（11ａ、11ｂ）
を手動制御して行なう。後は所定のスタートスイッチを
入れることにより以下のアライメント調整が自動的に行
なわれる。
【００２７】まず、レーザ発振器（１）に近い方のミラ
ーから、すなわち図１の実施例ではミラー（２ｃ〜２
ｅ）を順次、直線的に所定距離だけ移動させる。図４は
ミラー（２ｃ）が実線で示される第１位置から一点鎖線
で示される第２位置へ距離Ｌだけ移動する場合を例示し
ている。ミラー（２ｃ）の直前に位置するミラー（２
ｂ）の据付け角度に誤差θ1 があると、ミラー（２ｃ）
が移動したときにミラー（２ｃ）上の反射点が移動する
ため、それに伴ってポジションセンサ（９）上でもスポ
ット（Ｓ）の位置が移動する。スポット（Ｓ）の移動軌
跡とミラー（２ｂ）の据付け角度の誤差との関係は予め
演算回路（13）に記憶させておく。これにより、演算回
路（13）にスポット（Ｓ）の移動軌跡のデータが入力さ
れると、ミラー（２ｂ）の据付け角度の誤差が演算され
る。そして、この誤差を補正する指令が駆動回路（14）
に入力され、モータ（11ａ、11ｂ）によりミラー（２
ｂ）が正しい据付け角度θ2に補正される。
ーから、すなわち図１の実施例ではミラー（２ｃ〜２
ｅ）を順次、直線的に所定距離だけ移動させる。図４は
ミラー（２ｃ）が実線で示される第１位置から一点鎖線
で示される第２位置へ距離Ｌだけ移動する場合を例示し
ている。ミラー（２ｃ）の直前に位置するミラー（２
ｂ）の据付け角度に誤差θ1 があると、ミラー（２ｃ）
が移動したときにミラー（２ｃ）上の反射点が移動する
ため、それに伴ってポジションセンサ（９）上でもスポ
ット（Ｓ）の位置が移動する。スポット（Ｓ）の移動軌
跡とミラー（２ｂ）の据付け角度の誤差との関係は予め
演算回路（13）に記憶させておく。これにより、演算回
路（13）にスポット（Ｓ）の移動軌跡のデータが入力さ
れると、ミラー（２ｂ）の据付け角度の誤差が演算され
る。そして、この誤差を補正する指令が駆動回路（14）
に入力され、モータ（11ａ、11ｂ）によりミラー（２
ｂ）が正しい据付け角度θ2に補正される。
【００２８】次に、同様の補正を他のミラー（２ｃ、２
ｄ）についても順次繰り返し、すべてのミラーの補正を
終了した後、He−Neレーザ発振器を元の加工用のレーザ
発振器と取り替え、ポジションセンサ（９）を取り外し
てアライメント調整作業が終了する。
ｄ）についても順次繰り返し、すべてのミラーの補正を
終了した後、He−Neレーザ発振器を元の加工用のレーザ
発振器と取り替え、ポジションセンサ（９）を取り外し
てアライメント調整作業が終了する。
【００２９】図６及び図７に示す実施例は、レーザ出力
ノズル（４）が、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の
各方向に移動可能であるのみならず、Ｚ軸に平行なＣ軸
およびＺ軸と直交するＡ軸を中心として回転可能である
５軸レーザロボットにおけるレーザビームのアライメン
トに適用したものである。
ノズル（４）が、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の
各方向に移動可能であるのみならず、Ｚ軸に平行なＣ軸
およびＺ軸と直交するＡ軸を中心として回転可能である
５軸レーザロボットにおけるレーザビームのアライメン
トに適用したものである。
【００３０】図６に従ってＣ軸の光軸調整について説明
すると、レーザ光がレーザ出力ノズル（４）まで到達す
るように粗調整した後、レーザ出力ノズル（４）にポジ
ションセンサ（９）を取り付け（図２）、ポジションセ
ンサ（９）の位置をパラボリックミラー（３）の焦点位
置からずらして、たとえば焦点位置より手前にセットす
る。
すると、レーザ光がレーザ出力ノズル（４）まで到達す
るように粗調整した後、レーザ出力ノズル（４）にポジ
ションセンサ（９）を取り付け（図２）、ポジションセ
ンサ（９）の位置をパラボリックミラー（３）の焦点位
置からずらして、たとえば焦点位置より手前にセットす
る。
【００３１】そして、パラボリックミラー（３）の直前
に位置するミラー（２ｅ）をＺ軸方向に移動させる。こ
のとき、もしレーザ光がＺ軸と平行でなければ、言い換
えれば、ミラー（２ｅ、２ｄ）間の光軸がＺ軸と平行で
なければ、ポジションセンサ（９）で得られるスポット
（Ｓ）のＸ−Ｙデータが変動する。したがって、この変
動データよりミラー（２ｄ）の傾きを求め、駆動装置に
よりミラー（２ｄ）の傾きを自動で調節し、ミラー（２
ｅ）が移動してもレーザ出力ノズル（４）でのレーザ光
のスポット（Ｓ）が変動しないようにする。ミラー（２
ｅ）が移動してもポジションセンサ（９）のＸ−Ｙデー
タが変動しなくなったら、ミラー（２ｄ、２ｅ）間の光
軸がＺ軸と平行になったことを意味する。
に位置するミラー（２ｅ）をＺ軸方向に移動させる。こ
のとき、もしレーザ光がＺ軸と平行でなければ、言い換
えれば、ミラー（２ｅ、２ｄ）間の光軸がＺ軸と平行で
なければ、ポジションセンサ（９）で得られるスポット
（Ｓ）のＸ−Ｙデータが変動する。したがって、この変
動データよりミラー（２ｄ）の傾きを求め、駆動装置に
よりミラー（２ｄ）の傾きを自動で調節し、ミラー（２
ｅ）が移動してもレーザ出力ノズル（４）でのレーザ光
のスポット（Ｓ）が変動しないようにする。ミラー（２
ｅ）が移動してもポジションセンサ（９）のＸ−Ｙデー
タが変動しなくなったら、ミラー（２ｄ、２ｅ）間の光
軸がＺ軸と平行になったことを意味する。
【００３２】続いてＣ軸を中心としてミラー（２ｅ）を
回転させる。この時、レーザ光の入射位置がミラー（２
ｅ）の回転中心からずれていると、ポジションセンサ
（９）で得られるスポット（Ｓ）が円を描いて変動す
る。そこで、この円の中心を求め、その中心に光スポッ
ト（Ｓ）が来るようにミラー（２ｃ）の据付け角度を調
節する。
回転させる。この時、レーザ光の入射位置がミラー（２
ｅ）の回転中心からずれていると、ポジションセンサ
（９）で得られるスポット（Ｓ）が円を描いて変動す
る。そこで、この円の中心を求め、その中心に光スポッ
ト（Ｓ）が来るようにミラー（２ｃ）の据付け角度を調
節する。
【００３３】ミラー（２ｃ）の据付け角度を変更したこ
とによって、ミラー（２ｄ、２ｅ）間の光軸が再びＺ軸
と平行でなくなるため、上記の操作を繰り返してスポッ
ト（Ｓ）の変動量が微小になるようにする。これによ
り、ミラー（２ｅ）に入射するレーザ光がミラー（２
ｅ）のミラー中心に、かつ、Ｃ軸と平行に入射すること
となる。
とによって、ミラー（２ｄ、２ｅ）間の光軸が再びＺ軸
と平行でなくなるため、上記の操作を繰り返してスポッ
ト（Ｓ）の変動量が微小になるようにする。これによ
り、ミラー（２ｅ）に入射するレーザ光がミラー（２
ｅ）のミラー中心に、かつ、Ｃ軸と平行に入射すること
となる。
【００３４】次に、図７に従ってＡ軸の光軸調整を説明
する。この場合、ポジションセンサ（９）をパラボリッ
クミラー（３）の焦点位置（ｆ）にセットして、パラボ
リックミラー（３）をＡ軸を中心として回転させる。こ
の時、パラボリックミラー（３）にレーザ光が平行に入
っていなければ、言い換えれば、ミラー（２ｅ）とパラ
ボリックミラー（３）との間の光軸がＡ軸と平行でなけ
れば、ポジションセンサ（９）上のスポット（Ｓ）が円
を描いて変動する。そこで、この円の中心を求め、スポ
ット（Ｓ）がこの中心にくるようにミラー（２ｅ）の据
付け角度を調節する。パラボリックミラー（３）が回転
してもスポット（Ｓ）が変動しなくなれば、ミラー（２
ｅ）とパラボリックミラー（３）との間の光軸がＡ軸と
平行になったことを意味する。
する。この場合、ポジションセンサ（９）をパラボリッ
クミラー（３）の焦点位置（ｆ）にセットして、パラボ
リックミラー（３）をＡ軸を中心として回転させる。こ
の時、パラボリックミラー（３）にレーザ光が平行に入
っていなければ、言い換えれば、ミラー（２ｅ）とパラ
ボリックミラー（３）との間の光軸がＡ軸と平行でなけ
れば、ポジションセンサ（９）上のスポット（Ｓ）が円
を描いて変動する。そこで、この円の中心を求め、スポ
ット（Ｓ）がこの中心にくるようにミラー（２ｅ）の据
付け角度を調節する。パラボリックミラー（３）が回転
してもスポット（Ｓ）が変動しなくなれば、ミラー（２
ｅ）とパラボリックミラー（３）との間の光軸がＡ軸と
平行になったことを意味する。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、この発明は、レーザ出力ノズルにポジションセンサ
を取り付けて、ポジションセンサ上のスポット位置の変
動量を検出し、この検出値に基づき、反射手段の据付け
角度を補正するようにしたものであるから、アライメン
ト調整を自動的に短時間で行なうことができ、かつ、自
動化によりアライメント調整の精度が向上するからワー
ク表面において最適なレーザスポットが得られる。
に、この発明は、レーザ出力ノズルにポジションセンサ
を取り付けて、ポジションセンサ上のスポット位置の変
動量を検出し、この検出値に基づき、反射手段の据付け
角度を補正するようにしたものであるから、アライメン
ト調整を自動的に短時間で行なうことができ、かつ、自
動化によりアライメント調整の精度が向上するからワー
ク表面において最適なレーザスポットが得られる。
【図１】 レーザロボットの光学系の概略斜視図
【図２】 レーザ出力ノズル部の断面図
【図３】 ポジションセンサの断面図（ａ）及び斜視図
（ｂ）
（ｂ）
【図４】 可動軸（Ｚ軸）の光軸調整を説明する線図
【図５】 光軸調整装置のブロック図
【図６】 回転軸（Ｃ軸）の光軸調整を説明する線図
【図７】 回転軸（Ａ軸）の光軸調整を説明する線図
Ｂ レーザ光 Ｓ スポット Ｘ、Ｙ、Ｚ 可動軸 Ａ、Ｃ 回転軸 １ レーザ発振器 ２ａ〜２ｅ ミラー（反射手段） ３ パラボリックミラー（集光手段） ４ ワーク ９ ポジションセンサ 10 固定金具 11ａ、11ｂ モータ 12 支点ピン 13 演算回路 14 モータの駆動回路
Claims (5)
- 【請求項１】 それぞれ据付け角度が変更可能で、か
つ、相互に接近及び離反する方向に可動の複数の反射手
段により、レーザ発振器からレーザ出力ノズルまでレー
ザ光を導くようにしたレーザロボットにおけるレーザ光
の光軸調整をするにあたり、レーザ出力ノズルにポジシ
ョンセンサを取り付け、各反射手段を動作させた時のレ
ーザ光のスポットの変動量をポジションセンサで測定
し、当該測定値に基づき反射手段の据付け角度を補正す
ることにより、レーザ光の光軸調整を自動的に行なうよ
うにしたレーザロボットの自動アライメント調整方法。 - 【請求項２】 集光手段の直前に位置する第一の反射手
段をその可動軸方向に移動させ、その時ポジションセン
サで得られるスポットのＸ−Ｙデータを、第一の反射手
段の直前に位置する第二の反射手段の駆動装置にフィー
ドバックして、第一の反射手段を移動させてもポジショ
ンセンサで得られるスポットのＸ−Ｙデータが変動しな
いように第二の反射手段の据付け角度を調節する工程
と、 第一の反射手段をその可動軸を中心として回転させ、そ
の時ポジションセンサで得られるスポットのＸ−Ｙデー
タを第二の反射手段の直前に位置する第三の反射手段の
駆動装置にフィードバックして、スポットが描く円の中
心にレーザ光のスポットがくるように第三の反射手段の
据付け角度を調節する工程を有し、 以上の工程を繰り返して第一の反射手段に入射するレー
ザ光が第一の反射手段のミラー中心に、かつ、第一の反
射手段の可動軸と平行に入射するようにした請求項１の
レーザロボットの自動アライメント調整方法。 - 【請求項３】 ポジションセンサを集光手段の焦点位置
からずらして配置する請求項２のレーザロボットの自動
アライメント調整方法。 - 【請求項４】 ポジションセンサを集光手段の焦点位置
に配置し、集光手段を回転させ、その時ポジションセン
サで得られるスポットのＸ−Ｙデータを第一の反射手段
の駆動装置にフィードバックして、レーザ光のスポット
が集光手段の焦点位置にくるように第一の反射手段の据
付け角度を調節する請求項１のレーザロボットの自動ア
ライメント調整方法。 - 【請求項５】 それぞれ据付け角度が変更可能で、か
つ、相互に接近及び離反する方向に可動の複数の反射手
段により、レーザ発振器からレーザ出力ノズルまでレー
ザ光を導き、集光手段で集光したレーザ光をワークに照
射して加工を行なうようにしたレーザロボットにおい
て、 レーザ出力ノズルに着脱自在に取り付けられ、各反射手
段及び集光手段を動作させた時のレーザ光のスポットの
変動量を測定するポジションセンサ、 ポジションセンサによる測定値に基づき反射手段の据付
け角度の誤差を演算する演算手段、および、 演算手段による演算結果に基づき反射手段の据付け角度
を補正する駆動装置を具備したレーザロボットの自動ア
ライメント調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17128293A JP3285256B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | レーザロボットの自動アライメント調整方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17128293A JP3285256B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | レーザロボットの自動アライメント調整方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0724589A true JPH0724589A (ja) | 1995-01-27 |
| JP3285256B2 JP3285256B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=15920438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17128293A Expired - Lifetime JP3285256B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | レーザロボットの自動アライメント調整方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3285256B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007021551A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ溶接装置およびレーザ溶接システム |
| WO2009069375A1 (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | レーザ加工装置 |
| JP2011526211A (ja) * | 2008-06-28 | 2011-10-06 | トルンプフ ヴェルクツォイクマシーネン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | ノズル軸に対してレーザ切断ビームを偏心配向する方法、傾斜切断のための方法、相応するレーザ処理ヘッドおよびレーザ処理機械 |
| US9457424B2 (en) | 2008-11-28 | 2016-10-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser machining device |
| WO2019203377A1 (ko) * | 2018-04-21 | 2019-10-24 | 주식회사 아이티아이 | 레이저 스캐닝 장비의 자동 위치 보정 장치 |
| CN115446333A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-12-09 | 西安铂力特增材技术股份有限公司 | 振镜校准结构及激光校准方法 |
-
1993
- 1993-07-12 JP JP17128293A patent/JP3285256B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007021551A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ溶接装置およびレーザ溶接システム |
| WO2009069375A1 (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. | レーザ加工装置 |
| JP2011526211A (ja) * | 2008-06-28 | 2011-10-06 | トルンプフ ヴェルクツォイクマシーネン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | ノズル軸に対してレーザ切断ビームを偏心配向する方法、傾斜切断のための方法、相応するレーザ処理ヘッドおよびレーザ処理機械 |
| US9457424B2 (en) | 2008-11-28 | 2016-10-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Laser machining device |
| WO2019203377A1 (ko) * | 2018-04-21 | 2019-10-24 | 주식회사 아이티아이 | 레이저 스캐닝 장비의 자동 위치 보정 장치 |
| CN115446333A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-12-09 | 西安铂力特增材技术股份有限公司 | 振镜校准结构及激光校准方法 |
| CN115446333B (zh) * | 2022-08-03 | 2024-03-29 | 西安铂力特增材技术股份有限公司 | 振镜校准结构及激光校准方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3285256B2 (ja) | 2002-05-27 |
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