JPH01273688A - 三次元作業用レーザ機器 - Google Patents
三次元作業用レーザ機器Info
- Publication number
- JPH01273688A JPH01273688A JP63101282A JP10128288A JPH01273688A JP H01273688 A JPH01273688 A JP H01273688A JP 63101282 A JP63101282 A JP 63101282A JP 10128288 A JP10128288 A JP 10128288A JP H01273688 A JPH01273688 A JP H01273688A
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- JP
- Japan
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- axis
- laser beam
- mirror
- intersection point
- intersection
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- Pending
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- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 6
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 12
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 9
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
- B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
- B23K26/0884—Devices 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Robotics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
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
この発明はレーザ光を用いそのエネルギーを利用した切
断加工、溶接あるいはその正確な収斂性、可干渉性を利
用した計測作業などを三次元的規模で行う機器に関する
。
断加工、溶接あるいはその正確な収斂性、可干渉性を利
用した計測作業などを三次元的規模で行う機器に関する
。
従来技術
機器のエンドエフェクタを三次元空間に選定した任意の
位置において任意の角度に設定するには、例えば第7図
に示すように、可動軸が最低5軸(θ、U、R,γ、β
)必要である。すなわち、第7図ではθ、U、γ、β軸
は回転軸で、R軸は伸縮軸である。
位置において任意の角度に設定するには、例えば第7図
に示すように、可動軸が最低5軸(θ、U、R,γ、β
)必要である。すなわち、第7図ではθ、U、γ、β軸
は回転軸で、R軸は伸縮軸である。
前記の事項は三次元作業用レーザn器においても同じで
あり、レーザ光束の径路を機器の機構部内に設定するも
のでは従来、θ軸とU軸の交点a1からレーザー光を入
射し、エンドエフェクタExまで導くのに、各軸の交錯
する角度を不変のものとし、各交点(81〜a4)にミ
ラー(m1〜m4)を入射側の軸(交点a1ではθ軸)
に反射面を他方の軸(交点a1ではU軸)の方向に向け
て取付は角度不変に設けている。このため、少なくとも
4枚のミラーを必要としている。
あり、レーザ光束の径路を機器の機構部内に設定するも
のでは従来、θ軸とU軸の交点a1からレーザー光を入
射し、エンドエフェクタExまで導くのに、各軸の交錯
する角度を不変のものとし、各交点(81〜a4)にミ
ラー(m1〜m4)を入射側の軸(交点a1ではθ軸)
に反射面を他方の軸(交点a1ではU軸)の方向に向け
て取付は角度不変に設けている。このため、少なくとも
4枚のミラーを必要としている。
一般にレーザー光利用の機器ではミラーの配置を考慮し
ないと多数のミラーを必要とし、これら多数のミラーに
よって伝達エネルギーの減衰が生じる上、ミラー位置の
較正や交換の頻度が増大するものであり、三次元作業用
レーザ機器においてもこの点の改善が望まれている。
ないと多数のミラーを必要とし、これら多数のミラーに
よって伝達エネルギーの減衰が生じる上、ミラー位置の
較正や交換の頻度が増大するものであり、三次元作業用
レーザ機器においてもこの点の改善が望まれている。
発明が解決しようとする課題
この発明は、レーザ光束を反射し誘導するミラーの枚数
を減らした三次元作業用レーザ機器の促供を課題とする
。
を減らした三次元作業用レーザ機器の促供を課題とする
。
課題を解決するための手段
レーザ光束の径路を機器の機構部内に設定する三次元作
業用レーザ機器における任意の関節あるいはすべての間
接構造を次のように構成する。
業用レーザ機器における任意の関節あるいはすべての間
接構造を次のように構成する。
関節を構成する第1軸に沿う第1部材、第2軸に沿う第
2部材としての軸部材および第2軸により第1軸の端部
に俯仰可能に連結され第3@に沿う第3部材としての可
動部材を、それぞれ内部をレーザ光束が貫通可能とする
。
2部材としての軸部材および第2軸により第1軸の端部
に俯仰可能に連結され第3@に沿う第3部材としての可
動部材を、それぞれ内部をレーザ光束が貫通可能とする
。
前記3軸は一つの交点に交わるものとし、該関節に第2
軸と前記交点を包含し第3軸方向に向けた反射面を有す
るミラーを備え、前記交点にレーザ光束が入射されるも
のとする。
軸と前記交点を包含し第3軸方向に向けた反射面を有す
るミラーを備え、前記交点にレーザ光束が入射されるも
のとする。
前記ミラーに該ミラーの前記交点を通る法線をレーザ光
束と第3軸が成す角度の2等分線に一致させ追従させる
角度設定!51横を付設する。
束と第3軸が成す角度の2等分線に一致させ追従させる
角度設定!51横を付設する。
作 用
ミラーは、関節における第1部材に対する第3の可動部
材の俯仰角度の変化に追従して、入射レーザ光束を第3
の可動部材を貫通ずる方向に誘導する。
材の俯仰角度の変化に追従して、入射レーザ光束を第3
の可動部材を貫通ずる方向に誘導する。
実施例
第1図はレーザ光を利用した溶接ロボットを示し、三次
元作業用レーザ機器の一例である。
元作業用レーザ機器の一例である。
溶接ロボット1(以下、単にロボットという)は基盤2
、コラム3、アーム4および手首部5を備える。
、コラム3、アーム4および手首部5を備える。
コラム3は垂直方向の第1@θの回りに回転ず第1部材
で、アーム4は第3軸Rに沿った第3部材としての可動
部材であり、コラム3とアーム4は第1軸θの一端であ
る土切に第2軸Uに沿う第2部材としての軸部材6によ
って俯仰可能に取付けられ、これらは前記3@が一つの
交点a1に交わる第1の関節J1を構成している。なお
、アーム4は第3軸R方向に伸縮可能な構造とされてい
る。
で、アーム4は第3軸Rに沿った第3部材としての可動
部材であり、コラム3とアーム4は第1軸θの一端であ
る土切に第2軸Uに沿う第2部材としての軸部材6によ
って俯仰可能に取付けられ、これらは前記3@が一つの
交点a1に交わる第1の関節J1を構成している。なお
、アーム4は第3軸R方向に伸縮可能な構造とされてい
る。
手首部5はアーム4の先端に構成され、第3軸Rに一致
した第4軸γの回りに回転可能な手首7とさらに、その
先端に第4軸γと交点a2で交錯する第5軸βの回りに
軸部材8で俯仰可能に取付けられたエンドエフェクタ9
とから構成され、これらは第4軸γ、第5軸βおよびエ
ンドエフェクタ9の@lleが一つの交点a2で交わる
第2の関節J2を構成している。なお、第2の関110
J2の機構は前記第1の関節J1に対し、第4軸γが第
1軸θに、第5軸βが第2軸Uに、また、エンドエフェ
クタ9の軸JIIeが第3軸Rにそれぞれ相当する(た
だし、軸線eは回転可能としていない)。
した第4軸γの回りに回転可能な手首7とさらに、その
先端に第4軸γと交点a2で交錯する第5軸βの回りに
軸部材8で俯仰可能に取付けられたエンドエフェクタ9
とから構成され、これらは第4軸γ、第5軸βおよびエ
ンドエフェクタ9の@lleが一つの交点a2で交わる
第2の関節J2を構成している。なお、第2の関110
J2の機構は前記第1の関節J1に対し、第4軸γが第
1軸θに、第5軸βが第2軸Uに、また、エンドエフェ
クタ9の軸JIIeが第3軸Rにそれぞれ相当する(た
だし、軸線eは回転可能としていない)。
すなわち、このロボット1は、第3軸Rが伸縮可能とさ
れている5軸2関節ロボットである。
れている5軸2関節ロボットである。
そして、このロボット1は前記の関節J1.J2内部の
交点a1.a2にミラーm1.第2を備えると共に、交
点a1の真上に当る位置から交点a1にレーザ光束Bm
の入射を受け、これを前記ミラーmi、m2を介してエ
ンドエフェクタ9に、ロボット1の機構部内を径路とし
て誘導するものである。したがって、少なくとも第1関
節J1の軸部材6、アーム4、手首7、第2閏節J2の
軸部材8およびエンドエフェクタ9は内部をレーザ光束
Bmが貫通可能な構造どなっている。
交点a1.a2にミラーm1.第2を備えると共に、交
点a1の真上に当る位置から交点a1にレーザ光束Bm
の入射を受け、これを前記ミラーmi、m2を介してエ
ンドエフェクタ9に、ロボット1の機構部内を径路とし
て誘導するものである。したがって、少なくとも第1関
節J1の軸部材6、アーム4、手首7、第2閏節J2の
軸部材8およびエンドエフェクタ9は内部をレーザ光束
Bmが貫通可能な構造どなっている。
以上の構成を機構的に単純化すると第2図のようになり
、ミラーm1は反射面に第2軸Uと交点a1を包含させ
、かつ、該反射面を第3軸R方向に向けて第1軸θ側、
すなわち、コラム3側に取りつけ、ミラーm2は反射面
に第5軸βと交点a2を包含させ、かつ、該反射面をエ
ンドエフェクタ9の軸線e方向に向けて第4@γ側、す
なわち、手首7側に取りつける。
、ミラーm1は反射面に第2軸Uと交点a1を包含させ
、かつ、該反射面を第3軸R方向に向けて第1軸θ側、
すなわち、コラム3側に取りつけ、ミラーm2は反射面
に第5軸βと交点a2を包含させ、かつ、該反射面をエ
ンドエフェクタ9の軸線e方向に向けて第4@γ側、す
なわち、手首7側に取りつける。
ミラーm1には前記交点a1を通る法線を、入射するレ
ーザ光束Bmと第3軸Rとが成す角度の2等分I!fに
一致させ追従させる角度設定機構10が付設されている
。
ーザ光束Bmと第3軸Rとが成す角度の2等分I!fに
一致させ追従させる角度設定機構10が付設されている
。
ミラーm1の角度設定機構10は第3図に示すように、
つぎの構成を有する。
つぎの構成を有する。
コラム3側に固定された第ルバー11とアーム4側に固
定された第2レバー12とを第2@U上の枢着点C1で
回動可能に組付け、第1、第2レバー11.12の前記
枢着点C1から等距離の位置に枢着点C2,C3を設定
し、この枢着点C2、C3に第1.第2の連結リンク1
3.14の一端をそれぞれ回動自在に取付け、第1.第
2の連結リンク13.i4の他端を滑り筒15を介して
相互に回動可能に連結されている。そして、ミラーm1
を第2軸U(第3図において、枢着点C1に一致する)
の回りに回転可能に取付け、該ミラーm1の裏面から反
射面に対し垂直方向に、支持軸16を一端を固定して延
設し、他端を滑り筒15に形成した貫通孔17へ層動自
在に挿通する。
定された第2レバー12とを第2@U上の枢着点C1で
回動可能に組付け、第1、第2レバー11.12の前記
枢着点C1から等距離の位置に枢着点C2,C3を設定
し、この枢着点C2、C3に第1.第2の連結リンク1
3.14の一端をそれぞれ回動自在に取付け、第1.第
2の連結リンク13.i4の他端を滑り筒15を介して
相互に回動可能に連結されている。そして、ミラーm1
を第2軸U(第3図において、枢着点C1に一致する)
の回りに回転可能に取付け、該ミラーm1の裏面から反
射面に対し垂直方向に、支持軸16を一端を固定して延
設し、他端を滑り筒15に形成した貫通孔17へ層動自
在に挿通する。
ミラーm2の角度設定機構は前記したミラーm1の場合
と同様であり、第ルバー11が手首7側に固定され、第
2レバー12がエンドエフェクタ9側に固定される点が
異なるだけである。
と同様であり、第ルバー11が手首7側に固定され、第
2レバー12がエンドエフェクタ9側に固定される点が
異なるだけである。
また、角度設定機構10は第4図に示すサーボ機構で達
成することもできる。この例では、コラム3側に固定さ
れた二叉部材18の一方の立ち上り部19にミラー回転
用サーボモータ20を固定し、その駆動軸21にミラー
m1を取付け、他方の立上り部22に固定されたアーム
4の回動用モータ23を固定し、該モータ23にアーム
回動量検出器24を協え、検出したアーム4の回動角度
に基づき通常のサーボ制御により前記サーボモータ20
をアーム4の回動角度の1/2最だけ同方向に回転させ
るものである。
成することもできる。この例では、コラム3側に固定さ
れた二叉部材18の一方の立ち上り部19にミラー回転
用サーボモータ20を固定し、その駆動軸21にミラー
m1を取付け、他方の立上り部22に固定されたアーム
4の回動用モータ23を固定し、該モータ23にアーム
回動量検出器24を協え、検出したアーム4の回動角度
に基づき通常のサーボ制御により前記サーボモータ20
をアーム4の回動角度の1/2最だけ同方向に回転させ
るものである。
ロボット1は前記の第1軸θ、第2軸U、第4軸γ、第
5軸βを回動するそれぞれのサーボモータおよび第3@
Rを伸縮するサーボモータくいずれも図示していない)
をCN C1Ii11tll装置により駆動して、エン
ドエフェクタ9を三次元空間の任意な位置に任意の角度
で配置し、その位置で出射されるレーザ光束Bmによる
作業を行う。
5軸βを回動するそれぞれのサーボモータおよび第3@
Rを伸縮するサーボモータくいずれも図示していない)
をCN C1Ii11tll装置により駆動して、エン
ドエフェクタ9を三次元空間の任意な位置に任意の角度
で配置し、その位置で出射されるレーザ光束Bmによる
作業を行う。
この場合に、第1.第2の関節J1.J2では第1軸θ
に対し第3@Rが角度変位し、第4@γに対し第5軸β
が角度変位するが、ミラーm1゜第2は角度設定機構1
0によりその法線が常時、入射するレーザ光束Bmと前
記第3軸Rあるいは第5軸βが成す角度の2等分線fに
一致し追従されるので、ロボット1が三次元作業用に5
軸21W節を備えたものであるにもかかわらず、レーザ
ー光束3mは2枚のミラーm1.第2で常に支障なく、
ロボット1に対する入射点(al)からエンドエフェク
タ9の先端まで誘導される。
に対し第3@Rが角度変位し、第4@γに対し第5軸β
が角度変位するが、ミラーm1゜第2は角度設定機構1
0によりその法線が常時、入射するレーザ光束Bmと前
記第3軸Rあるいは第5軸βが成す角度の2等分線fに
一致し追従されるので、ロボット1が三次元作業用に5
軸21W節を備えたものであるにもかかわらず、レーザ
ー光束3mは2枚のミラーm1.第2で常に支障なく、
ロボット1に対する入射点(al)からエンドエフェク
タ9の先端まで誘導される。
実施例において、関節Jl、J2は基本的に同じであり
、この実施例の構造は本発明の構成を2個所に備えたも
のに相当する。
、この実施例の構造は本発明の構成を2個所に備えたも
のに相当する。
すなわち、本発明はこの基本的な構成を要旨とし、5図
に示すように、三次元作業用レーザ機器として一般的に
、第1軸(実施例のθ、γ・・・以下同じ)に沿う第1
部材(コラム3、手首7)、第1軸の一端部に交錯する
第2軸(tJ、β)に沿う第2部材としての軸部材(6
,8)および第3軸(R,軸線e)に沿う第3部材とし
ての可動部材(アーム4.エンドエフェクタ9)を備え
、第1部材に前記の軸部材を介して第3の可動部材を、
前記3軸が一つの交点に交わる関節構造(Jl。
に示すように、三次元作業用レーザ機器として一般的に
、第1軸(実施例のθ、γ・・・以下同じ)に沿う第1
部材(コラム3、手首7)、第1軸の一端部に交錯する
第2軸(tJ、β)に沿う第2部材としての軸部材(6
,8)および第3軸(R,軸線e)に沿う第3部材とし
ての可動部材(アーム4.エンドエフェクタ9)を備え
、第1部材に前記の軸部材を介して第3の可動部材を、
前記3軸が一つの交点に交わる関節構造(Jl。
J2)として俯仰可能に連結し、該関節に第2軸と前記
交点を包含し第3軸方向に向けた反射面を有するミラー
を備え、前記交点にレーザ光束が入射されるものとし、
前記ミラーに該ミラーの前記交点を通る法線をレーザ光
束と第3軸が成す角度の2等分線(f)に一致させ追従
させる角度設定機構(10)を付設した構成である。
交点を包含し第3軸方向に向けた反射面を有するミラー
を備え、前記交点にレーザ光束が入射されるものとし、
前記ミラーに該ミラーの前記交点を通る法線をレーザ光
束と第3軸が成す角度の2等分線(f)に一致させ追従
させる角度設定機構(10)を付設した構成である。
もちろん、この前提としてこの構成を備える三次元作業
用レーザ機器は機構部内にレーザー光束の径路を設定で
きる構造を備えている必要がある。
用レーザ機器は機構部内にレーザー光束の径路を設定で
きる構造を備えている必要がある。
また、第1部材は可動部材であることもあり、さらに、
第5図における第3軸Rは第6図のように回転する軸R
′であっても良い。
第5図における第3軸Rは第6図のように回転する軸R
′であっても良い。
発明の効果
三次元作業用レーザ機器におけるミラーの枚数が減少し
、ミラーによるレーザ光束エネルギーの減衰を低く抑え
ることができる。
、ミラーによるレーザ光束エネルギーの減衰を低く抑え
ることができる。
ミラーの枚数が減少することにより、ミラーの較正、交
換などミラーに関するm節・保守・点検の作業を軽減で
きる。
換などミラーに関するm節・保守・点検の作業を軽減で
きる。
第1図は透視的に示した斜視図、第2図は斜視的に示す
機構図、第3図は要部の正面図、第4図は要部の斜視図
、第5図は斜視的に示す機構図、第6図は斜視的に示す
機構図、第7図は斜視的に示した従来例の機構図である
。 1・・・溶接ロボット、2・・・基板、3・・・コラム
、4・・・アーム、5・・・手首部、6・・・軸部材、
7・・・手首、8・・・軸部材、9・・・エンドエフェ
クタ、10・・・角度設定機構、11・・・第ルバー、
12・・・第2レバー、13・・・第1連結リンク、1
4・・・第2連結リンク、15・・・滑り筒、16・・
・支持軸、17・・・貫通孔、18・・・二叉部材、1
9・・・一方の立上り部、20・・・ミラー回転用サー
ボモータ、21・・・駆vJ@、22・・・他方の立上
り部、23・・・アーム回動用モータ、24・・・アー
ム回動量検出器、 al、a2・・・交点、ml、m2・・・ミラー、Jl
、J2−・・関節、CI、C2,C3−・・枢着点。 第 1 図 8m θ 第1烏 中 θ 第 7 図 第 5 図 第 60
機構図、第3図は要部の正面図、第4図は要部の斜視図
、第5図は斜視的に示す機構図、第6図は斜視的に示す
機構図、第7図は斜視的に示した従来例の機構図である
。 1・・・溶接ロボット、2・・・基板、3・・・コラム
、4・・・アーム、5・・・手首部、6・・・軸部材、
7・・・手首、8・・・軸部材、9・・・エンドエフェ
クタ、10・・・角度設定機構、11・・・第ルバー、
12・・・第2レバー、13・・・第1連結リンク、1
4・・・第2連結リンク、15・・・滑り筒、16・・
・支持軸、17・・・貫通孔、18・・・二叉部材、1
9・・・一方の立上り部、20・・・ミラー回転用サー
ボモータ、21・・・駆vJ@、22・・・他方の立上
り部、23・・・アーム回動用モータ、24・・・アー
ム回動量検出器、 al、a2・・・交点、ml、m2・・・ミラー、Jl
、J2−・・関節、CI、C2,C3−・・枢着点。 第 1 図 8m θ 第1烏 中 θ 第 7 図 第 5 図 第 60
Claims (1)
- それぞれ内部をレーザ光束が貫通可能とした、第1軸に
沿う第1部材、第1軸の一端部に交錯する第2軸に沿つ
た第2部材としての軸部材および第3軸に沿う第3部材
としての可動部材を備え、第1部材に前記軸部材を介し
て第3の可動部材を前記3軸が一つの交点に交わる関節
構造として俯仰可能に連結し、該関節に第2軸と前記交
点を包含し第3軸方向に向けた反射面を有するミラーを
備え、前記交点にレーザ光束が入射されるものとし、前
記ミラーに該ミラーの前記交点を通る法線をレーザ光束
と第3軸が成す角度の2等分線に一致させ追従させる角
度設定機構を付設してあることを特徴としたレーザー光
束の径路を機構部内に設定した三次元作業用レーザ機器
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63101282A JPH01273688A (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | 三次元作業用レーザ機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63101282A JPH01273688A (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | 三次元作業用レーザ機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01273688A true JPH01273688A (ja) | 1989-11-01 |
Family
ID=14296504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63101282A Pending JPH01273688A (ja) | 1988-04-26 | 1988-04-26 | 三次元作業用レーザ機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01273688A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107030379A (zh) * | 2016-02-03 | 2017-08-11 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种激光加工头、激光加工装置及其加工方法 |
-
1988
- 1988-04-26 JP JP63101282A patent/JPH01273688A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107030379A (zh) * | 2016-02-03 | 2017-08-11 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种激光加工头、激光加工装置及其加工方法 |
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