JPH0227204A - 光ファイバーケーブルを用いたアークセンサ - 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〕 本発明はアーク溶接のアークセンサに関するものであり
、アーク溶接ロボットに好適に利用出来るものである。

〔従来の技術〕

光ファイバーケーブルを用いたアークセンサをロボット
に取付けて使用することは従来より実施されている。

第３図は本発明の基礎となった従来の光ファイバーケー
ブル使用の溶接ロボット用アークセンサであり、ロボッ
ト本体に載置した光学系Ｅとロボット手首に取付けたプ
ロファイラ２０とから成っている。

図に示す如く、光学系は、レーザ発振器１と、その前方
の第１ＸＹ走査装置２と、第１集光レンズ３から成る発
信部と、第４集光レンズ１１と、該レンズ１１からの光
を受信する第２ＸＹ走査装置１２と、光電増幅管１３と
から成る受信部とを備えている。

また、プロファイラ２０は金属固定板１０に発信用集光
レンズ９０と受信用集光レンズ９１と照射用のミラー８
とから成っている。

そして光学系Ｅとプロファイラ２０とは送信用の光ファ
イバーケーブル５１と受信用の光ファイバーケーブル５
２とで接続している。

従って、レーザ発振器１を出た光！を第１ｘＹ走査装置
２で縦横方向にスキャンし、走査（スキャン）光β、を
第１集光レンズ３で集光して送信用光ファイバーケーブ
ル５１で伝送した後、発信用集光レンズ９０からミラー
８１を介して被測定物Ｗの表面Ｆに照射し、照射点Ｐか
らの反射光１２を受信用集光レンズ９１を介して受信用
の光ファイバーケーブル５２で返信して第４集光レンズ
１１を通して第２ＸＹ走査装置１２で走査受信した後、
光電増幅管１３を介して出力するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の光ファイバーケーブルは、画像を送信する必要上
無数の光ファイバーを束ねたものであって、人口と出口
が同一配列形状に維持されねばならないものであるから
極めて高価であり、高価な光フアイバーアークセンサに
あっても光ファイバーケーブルが装置全体の１／２以上
を占めるものである。

しかも、光ファイバーケーブルは、固定部の光学系とプ
ロファイラとの間を可撓的に接続していて、ロボットの
アームの動作に追従して激しい繰返し曲げ荷重を受ける
ため、最大１００万回のアーム作動に耐えるのが限界で
あり、ロボットの高速使用では１〜２年が限界であり、
消耗品である。

従って、光ファイバーケーブルは、光ファイバーケーブ
ル使用のアークセンサの利用を高価なものとしている。

本発明は、高価な光ファイバーケーブルを有効に利用す
ることによって従来装置の前述の課題を解決することを
目的とするものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明は、基本
的には、従来の光フアイバー利用アークセンサの送信用
と受信用との２本の光ファイバーケーブルを１本の光フ
ァイバーケーブルに置換して光ファイバーケーブルのコ
ストを１／２とするものである。

例えば第１図に示す如く、光学系Ｅ内でのレーザ発振器
１からの光りを第１ＸＹ走査装置２で走査し、該走査光
Ｌ１を第１ビームスプリッタ４に投入して該スプリッタ
を透過した光Ｌ２を光ファイバーケーブル５でプロファ
イラ２０に送光し、該光Ｌ２をプロファイラ上の第２ビ
ームスプリッタ７に当てて屈折した光り、をミラー８を
介して被測定物に発射し、被測定物の測定点Ｐからの反
射光り、を第２ビー、ムスプリッタ７で受けてその透過
光り、を光ファイバーケーブル５で返光して第１ビーム
スプリッタ４に当て、該ビームスプリッタ４からの屈折
光り、を第２ＸＹ走査装置で受光走査するように構成し
た。

従って、１本の光ファイバーケーブルを送信と受信とに
利用するため、光ファイバーケーブルの使用は従来の１
／２となった。

〔実施例〕

第１図及び第２図に示す如く、光学系Ｅをアーク溶接ロ
ボットの第１アームへの取付部上方に固定し、プロファ
イラ２０を手首部に固定し、第１アームΔ上にバンドＢ
ではわせた光ファイバーケーブル５で光学系Ｅとプロフ
ァイラ２０とを接続した。

光学系Ｅはレーザ光出入部に第１ビームスプリッタ４を
配置し、従来同様の、レーザ発振器１、第１ＸＹ走査装
置２、及び第１集光レンズ３から成る送信系を、光の半
分を第１ビームスプリッタ４を透過するように第１ビー
ムスプリッタ４の手前に配置し、第４集光レンズ１１、
第２ＸＹ走査装置１２、及び光電増幅管１３から成る受
信系を、第１ビームスプリッタ４に返送された光の１／
２の屈折光Ｌ６が第４集光レンズ１１に投入されるよう
に配置した。

プロファイラ２０は、支持基板として金属板から成る取
付片１０を用い、光ファイバーケーブル５の先端に第２
ビームスプリッタ７を設置して、送信用光Ｌ２の１／２
の該スプリッタ７から屈折した光Ｌ３をミラー８を介し
て照射用の第３集光レンズ９から発射し、反射光り、を
第２集光レンズ６を介して第２ビームスプリッタ７を透
過した光り、が光ファイバーケーブル５内に返信される
ように構成した。

得られたセンサにあっては、走査した発信光Ｌ１は、第
１ビームスプリッタ４でプリズム面Ｓで外方への屈折光
と透過光とに２分されて、透過光Ｌ２のみが光ファイバ
ーケーブル５を経て第２ビームスプリッタ７に到り、再
び透過光と屈折光とに２分され、屈折光Ｌｓ、のみがミ
ラー８から第３集光レンズ９を介して被測定物Ｗの表面
を照射し、測定点Ｐからの第２ビームスプリッタ７への
反射光り、が三次び透過光と屈折光とに２分され、透過
光Ｌｓのみが光ファイバーケーブル５で返信されて第１
ビームスプリッタ４に到り、四次び透過光と屈折光とに
２分され、その屈折光Ｌ６のみが第４集光レンズ１１を
通って第２ＸＹ走査装置１２で走査されて光電増幅管１
３で増幅信号として取出された。

ビームスプリッタを介したため、測定用照射光り、は初
期発信光りの１／４光量となり、また信号取出し光り、
は測定点Ｐからの反射光り、の１／４光量となったが、
レーザ発振器のエネルギーを適切に増大することにより
光センサとしての機能は十分に達成出来た。

〔発明の効果〕

光ファイバーケーブルの使用本数が１本となったので従
来の装置と比較して光ファイバーケーブルに関するコス
トが半減する。

ビームスプリッタは光ファイバーケーブルの数十分の１
のコストであるので、結局装置全体のコストが従来のも
のより大幅に低減出来る。

光ファイバーケーブルが１本であるため、従来の２本使
用の場合に比べて保守管理が容易となり、信頼性が高ま
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の略示説明図である。 第２図は、本発明センサを溶接ロボットに設置した全体
構成説明図である。 第３図は、従来のアークセンサの略示説明図である。 １・・・レーザ発振器、　　２・・・第１ＸＹ走査装置
、３・・・第１集光レンズ、 ４・・・第１ビームスプリッタ、 ５・・・光ファイバー）７−　フ／ｌ／、６・・・第２
集光レンズ、 ７・・・第２ビームスプリフタ、 ８・・・ミラー、　　　　　　９・・・第３集光レンズ
、１０・・・取付片、　　　　　１１・・・第４集光レ
ンズ、１２・・・第２ＸＹ走査装置、 １３・・・光電増幅管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ発振器（１）からの光（Ｌ）を第１ＸＹ走査
   装置（２）で走査し、該走査光（Ｌ＿１）を第１ビーム
   スプリッタ（４）に投入して該スプリッタを透過した光
   （Ｌ＿２）を光ファイバーケーブル（５）でプロフアイ
   ラ（２０）に送光し、該光（Ｌ＿２）をプロフアイラ上
   の第２ビームスプリッタ（７）に当てて屈折した光（Ｌ
   ＿３）をミラー（８）を介して被測定物（Ｗ）に発射し
   、測定点（Ｐ）からの反射光（Ｌ＿４）を第２ビームス
   プリッタ（７）で受け、該ビームスプリッタ（７）を透
   過した光（Ｌ＿５）を光ファイバーケーブル（５）で返
   光して第１ビームスプリッタ（４）に当て、該ビームス
   プリッタ（４）からの屈折光（Ｌ＿６）を第２ＸＹ走査
   装置で受光するように構成した光ファイバーケーブルを
   用いたアークセンサ。 ２、第１ＸＹ走査装置（２）と第１ビームスプリッタ（
   ４）間に第１集光レンズ（３）を、光ファイバーケーブ
   ル（５）先端に第２ビームスプリッタ（７）と第２集光
   レンズ（６）を、プロフアイラ（２０）上のミラー（８
   ）の先に第３集光レンズ（９）を、そして第１ビームス
   プリッタ（４）と第２ＸＹ走査装置（１２）との間に第
   ４集光レンズ（１１）を、それぞれ配設し、第２ＸＹ走
   査装置から出る光（Ｌ＿３）を光電増幅管（１３）を介
   して出力するようにした請求項１に記載の光ファイバー
   ケーブルを用いたアークセンサ。