JPS6368289A - Laser beam machining robot - Google Patents

Laser beam machining robot

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Publication number
JPS6368289A
JPS6368289A JP61209531A JP20953186A JPS6368289A JP S6368289 A JPS6368289 A JP S6368289A JP 61209531 A JP61209531 A JP 61209531A JP 20953186 A JP20953186 A JP 20953186A JP S6368289 A JPS6368289 A JP S6368289A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
robot
axis
tip
hollow pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP61209531A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Fukuda
靖 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP61209531A priority Critical patent/JPS6368289A/en
Publication of JPS6368289A publication Critical patent/JPS6368289A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots

Abstract

PURPOSE:To enlarge the movable range of a nozzle tip by providing the hollow pipe parallel to a finger tip rotary shaft, arranging a projecting nozzle via an optical system on the tip thereof and rotating this nozzle around the hollow pipe shaft core. CONSTITUTION:A shaft 51 is linked with the finger tip rotary shaft of a robot and supported as well freely rotatably on a base 55 via a bearing. The hollow pipe 43 parallel to the finger tip rotary shift is provided via bearings 56a, 56b on the base 55, and a corner cube 44, nozzle 45 are fitted to the tip. With this mechanism a projecting nozzle 45 is rocked and rotated with the rotary movement of the wrist bending shaft and finger tip rotary shaft of the robot. Since the interference between robot laser light transfer devices due to the position variation of the nozzle 45 can completely be eliminated, the movable range at the tip of the nozzle 45 is enlarged.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は産業用ロボットとレーザ光伝送装置から成るレ
ーザ加工ロボットに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a laser processing robot comprising an industrial robot and a laser beam transmission device.

(従来の技術) レーザ光を産業用ロボットの手首先端に伝送する光伝送
装置は、ミラーを収納したコーナキューブとこれらの間
に連結された中空パイプから構成される。
(Prior Art) An optical transmission device that transmits laser light to the tip of an industrial robot's wrist is composed of a corner cube housing a mirror and a hollow pipe connected between the corner cubes.

これら構成要素のうち、コーナキューブは第4図に示す
ように軸受21a、 21b等でミラーハウジング23
に回転自在に支持された中空シャフト22と、ミラーハ
ウジング23に収納されたミラー24からなる。コーナ
キューブでは、入射光をミラー24で直角に反射させる
とともに、入射光または反射光の軸回りに回転の自由度
を持ち、このコーナキューブを組み合わせて屈曲自在の
光伝送装置を構成する。
Among these components, the corner cube is connected to the mirror housing 23 by bearings 21a, 21b, etc. as shown in FIG.
It consists of a hollow shaft 22 rotatably supported by a mirror 24 and a mirror 24 housed in a mirror housing 23. The corner cube reflects the incident light at right angles by the mirror 24 and has a degree of freedom of rotation around the axis of the incident light or reflected light, and the corner cubes are combined to form a bendable optical transmission device.

従来のレーザ光伝送装置を外部に持つ産業用ロボットの
光伝送装置と産業用ロボットの構成を第5図に示す。
FIG. 5 shows the configuration of a conventional optical transmission device for an industrial robot having an external laser beam transmission device and the industrial robot.

レーザ光取り出し口であるベンダ1から第1゜第2コー
ナキューブ2,3.第1パイプ4、第3゜第4コーナキ
ューブ5,6.第2パイプ7を経てロボットアーム20
上部に支持された第5〜第7コーナキユーブ8〜10が
連結される。さらに、第3パイプ11、第8.第9コー
ナキューブ12.13、第4パイプ14を経てロボット
手首に支持された第10〜第12コーナキユーブ15〜
17が連結される。この先には、第13コーナキユーブ
18を経てノズル19が取付られでいる。
From the bender 1, which is the laser beam extraction port, to the first and second corner cubes 2, 3. 1st pipe 4, 3rd degree, 4th corner cube 5, 6. Robot arm 20 via second pipe 7
The fifth to seventh corner cubes 8 to 10 supported at the top are connected. Furthermore, the third pipe 11, the eighth pipe 11, The 10th to 12th corner cubes 15 supported by the robot wrist via the 9th corner cube 12.13 and the 4th pipe 14
17 are connected. A nozzle 19 is attached to this end via a thirteenth corner cube 18.

そして、レーザ加工ロボット手首先端ノズルの位置と姿
勢は、ロボットのアーム旋回(1軸)。
The position and posture of the nozzle at the tip of the laser processing robot's wrist are based on the robot's arm rotation (one axis).

アーム前後(■軸)、アーム上下(■軸)、手首曲げ(
■軸)、手先回転(V軸)の5軸の動きで決まる。
Arm front and back (■ axis), arm up and down (■ axis), wrist bending (
It is determined by the movement of 5 axes: (■ axis), hand rotation (V axis).

(発明が解決しようとする問題点) 以上の方式では、ロボットの手先軸2回りの回転運動で
第12.第13コーナキューブ17.18と、ノズル1
9は一体となって軸2回りの回転運転をする。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above method, the 12th rotation movement about the two hand axes of the robot. 13th corner cube 17.18 and nozzle 1
9 works together to rotate around axis 2.

このとき、これと連結されている第11.第10コーナ
キューブ16.15、第4パイプ14.第9.第8パイ
プ13.12、第3パイプ11は、一体となって軸2回
りに運動をする。一方、第3パイプ11に端部を取付ら
れた第6.第7コーナキユーブ9,10は、ロボットア
ーム20に取付られており、第6コーナキユーブからノ
ズル19に至る揺動自在の自由度のあるレーザ光伝送装
置は、一方がロボットアーム20に固定され、一方を回
動自在なロボット手先回転軸と固着される。従ってロボ
ット手先回転軸によるノズル回転運動に伴い、光伝装置
はロボット本体にからみつき、その結果両者が干渉しこ
れを避けるとノズル先端の可動範囲が限定される。
At this time, the 11th . 10th corner cube 16.15, 4th pipe 14. 9th. The eighth pipe 13.12 and the third pipe 11 move together around the axis 2. On the other hand, the sixth pipe whose end is attached to the third pipe 11. The seventh corner cubes 9 and 10 are attached to the robot arm 20, and the laser beam transmission device, which has a degree of freedom in swinging from the sixth corner cube to the nozzle 19, has one side fixed to the robot arm 20 and the other side fixed to the robot arm 20. It is fixed to the rotatable robot hand rotation axis. Therefore, as the nozzle rotates by the robot hand rotation axis, the optical transmission device becomes entangled with the robot body, resulting in interference between the two, and if this is avoided, the movable range of the nozzle tip is limited.

そこで、ロボットと光伝送装置の干渉の解消と、ノズル
先端の可動範囲の拡大が課題となる。
Therefore, the challenges are to eliminate interference between the robot and the optical transmission device and to expand the movable range of the nozzle tip.

本発明はロボットと光伝送装置及び光伝送装置相互の干
渉のない、ノズル先端可動範囲の広いレーザ加工ロボッ
トを得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to obtain a laser processing robot having a wide nozzle tip movable range without interference between the robot, an optical transmission device, and the optical transmission devices.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) レーザ取り出し口であるベンダ31がらロボットアーム
46に支持された光学系39に至る揺動自在な光伝送装
置の端部にロボットアーム46と平行に固定されたパイ
プ40を取付け、その端部には手首曲げ軸心上にて揺動
自在な光学系41.42を取付け、さらに、これと直角
に光軸を屈曲させ照射ノズル45へと導く光学系44を
取付ける。
(Means for solving the problem) A laser beam is fixed in parallel to the robot arm 46 at the end of a swingable optical transmission device extending from the bender 31, which is the laser extraction port, to the optical system 39 supported by the robot arm 46. A pipe 40 is attached, and optical systems 41 and 42 that can swing freely on the wrist bending axis are attached to the end thereof, and an optical system 44 that bends the optical axis at right angles thereto and guides it to the irradiation nozzle 45 is attached. Install.

そして、照射ノズル45を単独で手先回転軸と平行な中
空パイプ軸心回りに回動させる手先回転軸から分岐した
駆動系を設ける。
A drive system branched from the hand rotation axis is provided to rotate the irradiation nozzle 45 independently around the hollow pipe axis parallel to the hand rotation axis.

(作 用) 産業用ロボットの手首先端ノズルの位置と姿勢は、ロボ
ットのアーム旋回(I軸)、アーム前後(■軸)、アー
ム上下(■軸)、手首曲げ(■軸)手先軸回転(■軸)
から分岐した駆動系によりこれと平行な軸回りの回動の
5自由度の運動で決める。
(Function) The position and posture of the nozzle at the end of the wrist of an industrial robot are determined by the robot's arm rotation (I axis), arm forward and backward (■ axis), arm up and down (■ axis), wrist bending (■ axis), hand axis rotation ( ■Axis)
This is determined by the five degrees of freedom of rotation around an axis parallel to this drive system, which is branched from the drive system.

ロボットの手首曲げ軸回り(IV軸)の回転運動は、ベ
ース55を介してコーナキューブ42の回転運動βとな
り、ノズル45のこの軸回りの揺動運動となる。
The rotational movement of the robot around the wrist bending axis (IV axis) becomes a rotational movement β of the corner cube 42 via the base 55, and turns into a swinging movement of the nozzle 45 about this axis.

一方、ロボットの手先回転@(V軸)回りの回転運動ρ
は、トヤフト51、スプロケット52、チェーン58、
スプロケット57、手先回転軸と平行な中空パイプ43
を介して、この軸心回りのノズルの回転運動φとなる。
On the other hand, the robot's hand rotation @ (rotational motion around the V axis) ρ
51, sprocket 52, chain 58,
Sprocket 57, hollow pipe 43 parallel to the hand rotation axis
The nozzle rotates around this axis via φ.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面にもとづき説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

レーザ光伝送装置は第1図に示すように、ベンダ31、
第1.第2コーナキューブ32.33、第1パイプ34
、第3.第4コーナキューブ35.36、第2パイプ3
7、ロボットアーム側部に固着された第5゜第6コーナ
キユーブ38.39、アームと平行に位置する第3パイ
プ40、ロボットの手首曲げ軸と同じ回転軸のある第7
.第8コーナキューブ41.42、手先回転軸と平行に
位置する第4パイプ43、これを同軸に位置する第9コ
ーナキユーブ44及び手先回転軸と直角に位置するレー
ザ照射ノズル45で構成する。
As shown in FIG. 1, the laser beam transmission device includes a vendor 31,
1st. 2nd corner cube 32, 33, 1st pipe 34
, 3rd. 4th corner cube 35.36, 2nd pipe 3
7. 5th and 6th corner cubes 38 and 39 fixed to the side of the robot arm, a third pipe 40 located parallel to the arm, and a seventh corner cube with the same rotation axis as the robot's wrist bending axis.
.. It consists of an eighth corner cube 41, 42, a fourth pipe 43 located parallel to the hand rotation axis, a ninth corner cube 44 located coaxially with this, and a laser irradiation nozzle 45 located perpendicular to the hand rotation axis.

第1図の手首部分拡大図である第2〜3図において、産
業用ロボットの手先回転軸にはシャフト51が連結され
、このシャフト51にはスプロケット52が取付られて
いる。シャフト5Xは軸受53a、 53bを介してロ
ボット手首フランジ54に固定されたベース55に回動
自在に支持されている。さらにベース55には軸受56
a、 56bを介してスプロケット57が固着された中
空パイプ43が回動自在に支持されている。このパイプ
43の端部にはミラーがマウントされたコーナキューブ
44が固着され、さらにノズル45が取付られている。
In FIGS. 2 and 3, which are enlarged views of the wrist portion of FIG. 1, a shaft 51 is connected to the hand rotation axis of the industrial robot, and a sprocket 52 is attached to this shaft 51. The shaft 5X is rotatably supported by a base 55 fixed to the robot wrist flange 54 via bearings 53a and 53b. Furthermore, the base 55 has a bearing 56.
A hollow pipe 43 to which a sprocket 57 is fixed is rotatably supported via sprockets 56a and 56b. A corner cube 44 on which a mirror is mounted is fixed to the end of this pipe 43, and a nozzle 45 is further attached.

また、ベース55には回転自在なコーナキューブ41、
42が取付られ、コーナキューブ41の端部にはロボッ
トアーム46に部材59で固定された中空パイプ40が
ある。
In addition, the base 55 includes a rotatable corner cube 41,
42 is attached, and at the end of the corner cube 41 there is a hollow pipe 40 fixed to the robot arm 46 with a member 59.

次に本実施例の作用を説明する。ロボット手首曲げ軸(
■軸)回りの回転運動は、手首曲げ軸心上にて揺動自在
なコーナキューブ41の回転の自由度で、ロボットアー
ム46の先端の手首フランジ54に固着されたベース5
5の揺動運動となり、手首フランジ54、ベース55、
ノズル45等は一体となって手首曲げ軸心回りを揺動す
る。
Next, the operation of this embodiment will be explained. Robot wrist bending axis (
■The rotational movement around the wrist bending axis is achieved by the degree of freedom of rotation of the corner cube 41 which can swing freely on the wrist bending axis, and the base 5 is fixed to the wrist flange 54 at the tip of the robot arm 46.
5, the wrist flange 54, base 55,
The nozzle 45 and the like swing together around the wrist bending axis.

一方、ロボットアーム46の手先回転軸(■軸)回すの
運動は1手先回転軸回りで回転するシャフト51とこれ
に固着されたスプロット52の回転運動となり、これが
チェーン58を介して他の一つのスプロケット57に伝
えられ、さらにこれと固着され手首回転軸と平行に位置
する中空パイプ43とこれに固着されたノズル45の中
空パイプ軸心回りの回転運転となる。
On the other hand, the rotation of the hand rotation axis (■ axis) of the robot arm 46 is a rotational movement of the shaft 51 rotating around the rotation axis of one hand and the splot 52 fixed to the shaft, and this is rotated through the chain 58 to the other one. The rotation is transmitted to the sprocket 57, and the hollow pipe 43, which is fixed to the sprocket and located parallel to the wrist rotation axis, and the nozzle 45, which is fixed to the hollow pipe 43, are rotated about the axis of the hollow pipe.

以上本実施例では、第3パイプ40をロボットアーム4
6と平行に固定し、第8コーナキユーブ42をロボット
の手首曲げ軸と同じ回転軸を有するように配置し、さら
に第4パイプ43を手先回転軸と平行に位置する構造と
したため、手先軸回転でシャフト51.スプロケット5
2を駆動し、チェーン58を介して第4パイプ43、コ
ーナキューブ44.ノズル45等の中空パイプ軸心回り
の回転運動を行なったとき、手先軸回転に伴うノズルと
他の光伝送装置との干渉が一切発生せず、この軸回りに
自在にノズルを回動できる。
As described above, in this embodiment, the third pipe 40 is connected to the robot arm 4.
6, the eighth corner cube 42 is arranged so as to have the same rotation axis as the wrist bending axis of the robot, and the fourth pipe 43 is positioned parallel to the hand rotation axis. Shaft 51. Sprocket 5
2, and the fourth pipe 43, corner cube 44.2 is driven via the chain 58. When the nozzle 45 or the like is rotated about the axis of the hollow pipe, no interference occurs between the nozzle and other optical transmission devices due to the rotation of the hand axis, and the nozzle can be freely rotated about this axis.

尚、本実施例ではスプロケットとチェーンで回転運動を
伝へたが、歯車やプーリとタイミングベルト等にしても
よい。
In this embodiment, the rotational motion is transmitted by a sprocket and a chain, but gears, pulleys, a timing belt, etc. may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、本発明のレーザ加工ロボットによれば。 As described above, according to the laser processing robot of the present invention.

産業用ロボットの手首曲げ軸と手先回転軸回りの回転運
動でノズルを揺動し、これら2軸と同軸もしくは平行な
入射光を持つコーナキューブでレーザ光をノズルに伝送
し、かつ、コーナキューブ間の中空パイプをアームまた
は手先回転軸と平行に構成したので、ノズルの姿勢変化
によるレーザ光伝送装置と産業用ロボット本体及びレー
ザ光伝送装置間の干渉が解消でき、ノズル先端の可動範
囲が拡大したレーザ加工ロボットを得ることができる。
The nozzle is swung by rotational movement around the wrist bending axis and hand rotation axis of the industrial robot, and the laser beam is transmitted to the nozzle by a corner cube with incident light coaxial or parallel to these two axes, and the laser beam is transmitted between the corner cubes. Since the hollow pipe is configured parallel to the arm or hand rotation axis, interference between the laser beam transmission device and the industrial robot body and laser beam transmission device due to changes in nozzle posture can be eliminated, and the movable range of the nozzle tip has been expanded. You can get a laser processing robot.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

はコーナキューブと呼ぶレーザ光反射ユニットの断面図
、第5図は従来のレーザ加工ロボットの構成図である。 46・・・ロボットアーム  45・・・ノズル55・
・・ベース      40・・・中空パイプ43・・
・中空パイプ 代理人 弁理士 則 近 恩 佑 同  三俣弘文 第1図 第  3 図 第  4 図 第  5 囚
5 is a sectional view of a laser beam reflection unit called a corner cube, and FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional laser processing robot. 46... Robot arm 45... Nozzle 55.
...Base 40...Hollow pipe 43...
・Hollow Pipe Agent Patent Attorney Nori Chika On Yudo Hirofumi Mitsumata Figure 1 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Prisoner

Claims (1)

【特許請求の範囲】 位置と姿勢を決める複数の自由度のある産業用ロボット
の先端に支持されたノズルにレーザ光を伝送する伝送装
置が設けられたレーザ加工ロボットにおいて、 レーザ光伝送経路をアームと平行に固定された中空パイ
プと、手首曲げ軸心上で揺動自在な光学系と、これと接
続し手先回転軸と平行な中空パイプと、更にその先端で
これと直角に光軸を屈曲して照射ノズルへ導く光学系と
で構成し、照射ノズルを単独で手先回転軸と平行な中空
パイプ軸心回りに回動させる手先回転軸から分岐した駆
動系を設けたことを特徴とするレーザ加工ロボット。
[Claims] In a laser processing robot that is equipped with a transmission device that transmits laser light to a nozzle supported at the tip of an industrial robot that has multiple degrees of freedom for determining position and orientation, the laser beam transmission path is connected to an arm. A hollow pipe is fixed parallel to the hand, an optical system is swingable on the wrist bending axis, a hollow pipe is connected to this and parallel to the hand rotation axis, and the optical axis is bent at right angles to this at the tip. and an optical system that guides the irradiation nozzle to the irradiation nozzle, and is characterized by having a drive system branched from the hand rotation axis that rotates the irradiation nozzle independently around a hollow pipe axis parallel to the hand rotation axis. processing robot.
JP61209531A 1986-09-08 1986-09-08 Laser beam machining robot Pending JPS6368289A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0347675U (en) * 1989-09-18 1991-05-02
US5867582A (en) * 1994-02-22 1999-02-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Headphone

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0347675U (en) * 1989-09-18 1991-05-02
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