JP3285256B2 - Automatic alignment adjustment method and apparatus for laser robot - Google Patents
Automatic alignment adjustment method and apparatus for laser robotInfo
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Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical axis adjustment (alignment) of a laser beam in a laser robot for performing various types of laser processing.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art In a multi-axis laser robot in which a laser output nozzle can move in a three-dimensional direction, laser light emitted from a laser oscillator is guided to a laser output nozzle via a plurality of reflecting mirrors. The mutual distance between the reflecting mirrors is configured so as to be able to approach / separate, and the approach / separation operation is performed by at least three reflecting mirrors movable in the X, Y, and Z directions.
【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。[0003] If the installation angles of the respective reflecting mirrors are not accurately adjusted, the laser beam does not enter the converging mirror immediately before the laser output nozzle at the correct position and angle, and a good laser spot is obtained on the work surface. I can't. For this reason, a conventional He-Ne (helium-neon) laser for adjustment that can be observed is used to determine whether or not the laser beam is accurately incident on the center of each reflector by reflecting it on a graduated target plate or the like. They were standing just before the mirror and checked visually one by one. When the light spot of the laser beam is off the center of the scale of the target plate, the angle of the immediately preceding reflecting mirror is manually adjusted so as to match the center of the scale.
【０００４】[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。As described above, the adjustment of the reflecting mirrors and the like of the laser robot has been performed by checking the position of the He-Ne laser for each reflecting mirror. For some laser robots, it took a lot of time and effort to adjust the mirror.
【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。An object of the present invention is to enable automatic adjustment of the optical axis of laser light.
【０００６】[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。According to the present invention, in order to achieve the above object, a laser oscillator is provided from a laser oscillator by a plurality of reflecting means, each of which is capable of changing an installation angle and movable in directions approaching and moving away from each other. When adjusting the optical axis of the laser beam in a laser robot that guides the laser beam to the output nozzle, a position sensor is attached to the laser output nozzle, and the amount of change in the spot of the laser beam when each reflecting means is operated is determined. Provided is an automatic alignment adjustment method for a laser robot that automatically measures an optical axis of laser light by measuring with a sensor and correcting an installation angle of a reflection unit based on the measured value.
【０００７】 上記方法は、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。In the above method , the first reflecting means located immediately before the light condensing means is moved in the direction of its movable axis, and the XY data of the spot obtained by the position sensor at that time is obtained by:
Feedback is made to the driving device of the second reflecting means located immediately before the first reflecting means so that the XY data of the spot obtained by the position sensor does not fluctuate even when the first reflecting means is moved. Adjusting the installation angle of the second reflecting means, rotating the first reflecting means about its movable axis, and then positioning the XY data of the spot obtained by the position sensor at a position immediately before the second reflecting means. Feedback to the driving device of the third reflecting means to adjust the installation angle of the third reflecting means so that the spot of the laser beam comes to the center of the circle drawn by the spot, repeat the above steps The laser light incident on the first reflection means is incident on the mirror center of the first reflection means and in parallel with the movable axis of the first reflection means.
【０００８】 請求項２の発明によれば、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される。According to the second aspect of the present invention, the position sensor is displaced from the focal position of the light collecting means.
【０００９】[0009]
【００１０】[0010]
【００１１】[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。The reflecting means which can move linearly along the movable axis and the reflecting means located on the movable axis immediately before the reflecting means have an optical axis therebetween parallel to the movable axis. If the correct installation angle is adjusted as described above, the incident position and angle of the laser beam do not change even if the reflection means moves in the movable axis direction. Therefore, if all the reflection means are set at an installation angle such that the optical axis and the movable axis are parallel to each other, the incident position and angle of the laser beam incident on the light condensing means do not change, and the position sensor does not change. The upper spot position does not move at all.
【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。On the other hand, if there is an error in the installation angle of a certain reflecting means, the position of the laser beam incident on the condensing means when the reflecting means immediately after the reflecting means is moved in the direction of its movable axis. And the angle change, and the spot position on the position sensor changes. The movement trajectory of the spot position is
There is a predetermined correspondence between the error of the installation angle of the reflection unit and the moving distance of the reflection unit. Therefore, the error of the installation angle of the reflection unit can be obtained by calculating the data of the movement trajectory.
【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。Since the influence of the error of the installation angle of the reflection means is added as the laser approaches the laser output nozzle, the error is corrected sequentially from the reflection means closer to the laser oscillator. Each reflecting means is sequentially corrected to a correct installation angle by the driving device based on the calculation result of the calculation device.
When the correction is completed, the spot position on the position sensor does not move at all even if any reflecting means is moved.
【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。Adjustment of the optical axis with respect to the rotation axis is performed by making the optical axis parallel to the movable axis as described above, and then rotating the reflection means about the rotation axis. , The spot position on the position sensor fluctuates in a circle. Therefore, by adjusting the installation angle of the preceding reflection means so that the spot position is located at the center of this circle, the incident position of the laser light coincides with the center of the mirror.
【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。When the position sensor is disposed at the focal position of the parabolic mirror, the XY data of the light spot may not change even if the incident angle of the laser beam slightly changes, but the position sensor is shifted from the focal position. With this arrangement, it is possible to read the change in the XY data even if the incident angle of the laser beam slightly changes.
【００１６】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
【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。FIG. 1 schematically shows a laser robot.
A processing laser oscillator (1), a plurality of reflecting means (2a to 2e) for reflecting the laser light emitted from the laser oscillator (1), and a laser light reflected by the final reflecting means (2e). An optical system is constituted by a condensing unit (3) for condensing and irradiating the work (5) from the laser output nozzle (4) toward the work (5). It is known to use a plane mirror or the like that reflects all or a part of the laser light as the reflection means, and a lens or a parabolic mirror is known as the light collection means. Therefore, hereinafter, the reflecting means is simply called a mirror, and the condensing means is called a parabolic mirror.
【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。While the mirrors (2a, 2b) are positioned at predetermined positions, the mirrors (2c, 2d, 2e) are movable in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively. (4) The three-dimensional movement is enabled. That is, the mirror (2c) is driven by a driving device using a ball screw or the like, and its movable axis (X
Along the axis) in a direction approaching and moving away from the mirror (2b). Similarly, mirror (2d) may move along its movable axis (Y-axis) in a direction approaching and moving away from mirror (2c), and mirror (2e) may move along its movable axis (Z
Along the axis) in a direction approaching and moving away from the mirror (2d). Although not shown, a transmission path for laser light is formed by a telescopic transmission pipe or the like extending along each movable axis (X, Y, Z).
【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。The last stage mirror (2e), parabolic mirror (3) and laser output nozzle (4) are assembled on a movable head (not shown), and their relative positions are unchanged. The laser oscillator (1) for processing is replaced with a He-Ne laser oscillator for adjustment so as not to damage a position sensor (9) described later during automatic alignment adjustment.
【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。As shown in FIG. 2, the laser output nozzle (4) is separated from the laser output nozzle (4) by a predetermined distance by a detachable fixing bracket (10). At right angles to the position sensor (9).
【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。In this embodiment, the position sensor (9) is a semiconductor position detecting element (PS) using a photodiode.
D), as shown in FIGS. 3A and 3B, a P layer (P) having a uniform resistance value on the surface of the flat silicon,
It is composed of three layers, an N layer (N) on the back surface and an intermediate I layer (I). Then, when the laser beam condensed by the parabolic mirror (3) is projected on the position sensor (9), its projected position (hereinafter, referred to as a spot (S)).
Then, a charge proportional to the light energy is generated.
【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。The position sensor (9) has the configuration of FIG. 3A two-dimensionally as shown in FIG. 3B, and the XY coordinate data of the highest light intensity point in the spot (S) is obtained. The current is proportionally divided from the four electrodes (X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 ) and taken out. As the position sensor (9), a CCD or the like can be used in addition to the PSD.
【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。Each mirror (2b to 2e) is provided with a driving device for changing its installation angle. Each driving device supports the mirror at three points. As for the mirror (2b), as shown in FIGS.
The motor is composed of motors (11a, 11b) for individually driving two screws screwed to the back edge of b), and a fulcrum pin (12) for supporting the back edge. The configuration of the driving device is the same for the other mirrors (2c to 2e).
【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。As shown in FIG. 5, the position sensor (9) is connected to a drive circuit (14) for the motors (11a, 11b) via an arithmetic circuit (13). The arithmetic circuit (13)
An error in the installation angle of the mirror (2b) is calculated based on the locus of the coordinates of the spot (S) obtained from the position sensor (9), and a command to correct the error is issued to the drive circuit (14).
Is configured to be input. The configuration of FIG.
The same applies to the two mirrors (2c to 2e).
【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。The automatic alignment adjustment according to the above embodiment will be described as follows.
【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。Prior to the alignment adjustment, the laser oscillator (1) is replaced with a He-Ne laser oscillator for adjustment, and a position sensor (9) is attached to the laser output nozzle (4) (FIG. 2). Then, the installation angles of the mirrors (2b to 2e) are roughly adjusted so that the laser beam reaches the position sensor (9). This coarse adjustment is performed by the motor (11a, 11b)
Is manually controlled. Thereafter, by turning on a predetermined start switch, the following alignment adjustment is automatically performed.
【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。First, from the mirror closer to the laser oscillator (1), that is, in the embodiment of FIG.
e) is sequentially and linearly moved by a predetermined distance. FIG. 4 illustrates a case where the mirror (2c) moves by a distance L from a first position indicated by a solid line to a second position indicated by a dashed line. The mirror (2) located immediately before the mirror (2c)
If there is an error θ1 in the installation angle of b), the mirror (2c)
When the mirror moves, the reflection point on the mirror (2c) moves, and accordingly, the position of the spot (S) also moves on the position sensor (9). The relationship between the movement locus of the spot (S) and the error in the installation angle of the mirror (2b) is stored in the arithmetic circuit (13) in advance. Thus, when the data of the movement trajectory of the spot (S) is input to the arithmetic circuit (13), the error of the installation angle of the mirror (2b) is calculated. Then, a command to correct this error is sent to the drive circuit (14).
To the mirror (2a) by the motors (11a, 11b).
b) is corrected to the correct installation angle θ2.
【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。Next, the same correction is applied to other mirrors (2c, 2c).
d) is sequentially repeated, and after the correction of all mirrors is completed, the He-Ne laser oscillator is replaced with the original processing laser oscillator, the position sensor (9) is removed, and the alignment adjustment operation is completed.
【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。The embodiment shown in FIGS. 6 and 7 not only allows the laser output nozzle (4) to move in mutually perpendicular X, Y and Z axes, but also in parallel with the Z axis. This is applied to alignment of laser beams in a five-axis laser robot that is rotatable about an A-axis orthogonal to the C-axis and the Z-axis.
【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。The adjustment of the optical axis of the C axis will be described with reference to FIG. 6. After roughly adjusting the laser light so as to reach the laser output nozzle (4), the position sensor (9) is attached to the laser output nozzle (4) ( 2), the position of the position sensor (9) is shifted from the focal position of the parabolic mirror (3), and is set, for example, before the focal position.
【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。Then, the mirror (2e) located immediately before the parabolic mirror (3) is moved in the Z-axis direction. At this time, if the laser beam is not parallel to the Z axis, in other words, if the optical axis between the mirrors (2e, 2d) is not parallel to the Z axis, the spot (S) obtained by the position sensor (9) XY data fluctuates. Therefore, the inclination of the mirror (2d) is obtained from the fluctuation data, and the inclination of the mirror (2d) is automatically adjusted by the driving device, and the mirror (2d) is adjusted.
Even if e) moves, the spot (S) of the laser beam at the laser output nozzle (4) does not fluctuate. Mirror (2
If the XY data of the position sensor (9) does not fluctuate even when e) moves, it means that the optical axis between the mirrors (2d, 2e) has become parallel to the Z axis.
【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。Subsequently, the mirror (2e) is rotated about the C axis. At this time, the incident position of the laser beam is
If it deviates from the rotation center of e), the spot (S) obtained by the position sensor (9) fluctuates in a circle. Therefore, the center of the circle is obtained, and the installation angle of the mirror (2c) is adjusted so that the light spot (S) comes to the center.
【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。By changing the installation angle of the mirror (2c), the optical axis between the mirrors (2d, 2e) is no longer parallel to the Z axis, so that the above operation is repeated to reduce the amount of variation of the spot (S). Make it very small. Thereby, the laser beam incident on the mirror (2e) is
The light enters the mirror center of e) in parallel with the C axis.
【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。Next, the optical axis adjustment of the A axis will be described with reference to FIG. In this case, the position sensor (9) is set at the focal position (f) of the parabolic mirror (3), and the parabolic mirror (3) is rotated about the A-axis. At this time, if the laser beam is not parallel to the parabolic mirror (3), in other words, if the optical axis between the mirror (2e) and the parabolic mirror (3) is not parallel to the A-axis, the position sensor ( 9) The upper spot (S) fluctuates in a circle. Therefore, the center of the circle is determined, and the installation angle of the mirror (2e) is adjusted so that the spot (S) is located at the center. If the spot (S) does not change even when the parabolic mirror (3) rotates, the mirror (2)
This means that the optical axis between e) and the parabolic mirror (3) has become parallel to the A-axis.
【００３５】[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。As is apparent from the above description, according to the present invention, the position sensor is attached to the laser output nozzle, the amount of change in the spot position on the position sensor is detected, and the reflection means is determined based on the detected value. The installation angle is corrected, so that the alignment adjustment can be automatically performed in a short time, and the accuracy of the alignment adjustment is improved by automation, so that an optimum laser spot on the work surface can be obtained. .
【図１】 レーザロボットの光学系の概略斜視図FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical system of a laser robot.
【図２】 レーザ出力ノズル部の断面図FIG. 2 is a sectional view of a laser output nozzle portion.
【図３】 ポジションセンサの断面図（ａ）及び斜視図
（ｂ）FIG. 3 is a sectional view (a) and a perspective view (b) of a position sensor.
【図４】 可動軸（Ｚ軸）の光軸調整を説明する線図FIG. 4 is a diagram illustrating optical axis adjustment of a movable axis (Z axis).
【図５】 光軸調整装置のブロック図FIG. 5 is a block diagram of an optical axis adjusting device.
【図６】 回転軸（Ｃ軸）の光軸調整を説明する線図FIG. 6 is a diagram illustrating optical axis adjustment of a rotation axis (C axis).
【図７】 回転軸（Ａ軸）の光軸調整を説明する線図FIG. 7 is a diagram illustrating optical axis adjustment of a rotation axis (A axis).
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 B Laser light S Spot X, Y, Z Movable axes A, C Rotary axis 1 Laser oscillator 2a-2e Mirror (reflecting means) 3 Parabolic mirror (Condensing means) 4 Work 9 Position sensor 10 Fixtures 11a, 11b Motor 12 fulcrum Pin 13 Arithmetic circuit 14 Motor drive circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−278987（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−106587（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−305389（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−154389（ＪＰ，Ａ) 国際公開92／8569（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/04 B23K 26/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-278987 (JP, A) JP-A-3-106587 (JP, A) JP-A-4-305389 (JP, A) JP-A 57- 154389 (JP, A) WO 92/8569 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 26/04 B23K 26/08
Claims (2)
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、レーザ発信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で
あって、 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 レーザロボ
ットの自動アライメント調整方法。1. A laser in a laser robot wherein a laser beam is guided from a laser transmitter to a laser output nozzle by a plurality of reflecting means, each of which can be changed in an installation angle and movable in directions approaching and moving away from each other. In adjusting the optical axis of light, a position sensor is attached to the laser output nozzle, the amount of change in the spot of the laser beam when each reflecting means is operated is measured by the position sensor, and the reflecting means is installed based on the measured value. An automatic alignment adjustment method for laser robots that automatically adjusts the optical axis of laser light by correcting the angle.
And the first reflecting means located immediately before the light condensing means has its movable axis
In the direction of
The XY data of the pot is located just before the first reflection means.
Feedback to the driving device of the second reflecting means to
Even if the first reflection means is moved,
XY data of the spot to be
Adjusting the installation angle of the reflecting means, and rotating the first reflecting means about its movable axis,
XY data of the spot obtained by the position sensor
Of the third reflector located immediately before the second reflector.
Feedback to the drive unit, inside the circle drawn by the spot
So that the spot of the laser beam comes to my heart
A step of adjusting the installation angle, and repeating the above steps to enter the first reflecting means.
The light is centered on the mirror of the first reflection means and the first reflection
An automatic alignment adjustment method for a laser robot in which light is incident parallel to a movable axis of a shooting unit .
からずらして配置する請求項１のレーザロボットの自動
アライメント調整方法。2. The method according to claim 1, wherein the position sensor is a focus position of the light collecting means.
2. The automatic alignment adjustment method for a laser robot according to claim 1, wherein the alignment is shifted from the position .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP17128293A JP3285256B2 (en) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | Automatic alignment adjustment method and apparatus for laser robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP17128293A JP3285256B2 (en) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | Automatic alignment adjustment method and apparatus for laser robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0724589A JPH0724589A (en) | 1995-01-27 |
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ID=15920438
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|---|---|---|---|
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- 1993-07-12 JP JP17128293A patent/JP3285256B2/en not_active Expired - Lifetime
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