JPH0292483A - Laser beam machine - Google Patents

Laser beam machine

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Publication number
JPH0292483A
JPH0292483A JP63245820A JP24582088A JPH0292483A JP H0292483 A JPH0292483 A JP H0292483A JP 63245820 A JP63245820 A JP 63245820A JP 24582088 A JP24582088 A JP 24582088A JP H0292483 A JPH0292483 A JP H0292483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
work
laser beam
workpiece
laser processing
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP63245820A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Ogawa
幸夫 小川
Takashi Kuwabara
孝 桑原
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP63245820A priority Critical patent/JPH0292483A/en
Publication of JPH0292483A publication Critical patent/JPH0292483A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To allow efficient laser beam processing by providing a distance measuring means which measures the distance between a nozzle tip and a work and a lens moving means which moves a lens in the direction of focusing the laser beam according to the signal of the measuring means. CONSTITUTION:An arm 100 of a robot brings the laser beam machine 1 near to a work W to be worked so as to face the work according to the work and measures the distance to the work by shooting the beam from a transmitter 31. An iron core ring 7 is pulled upward by energizing a solenoid 10a of the lens moving means 20 which receives the signal of a lever 32 if the contact part of the work projects slightly. The lens 4 is then moved upward to align the beam focus to the projecting part. The lens 4 is pulled down by the reverse operation if the contact part of the work is sunk. The laser beam fed through the arm 100 center of the robot is stopped down by the lens 4 and the welding and cutting of the work are thereby executed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ロボットに搭載するレーザ加工装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a laser processing device mounted on a robot.

(従来の技術) 近年、産業ロボット及びレーザ加工装置の進歩は目覚ま
しく、特に炭酸ガスレーザビームによる切断、溶接法が
実用化されてからは車両組立ライン等にこれらが配置、
整備されている。
(Prior Art) In recent years, progress in industrial robots and laser processing equipment has been remarkable, and in particular, since cutting and welding methods using carbon dioxide laser beams have been put into practical use, these have been installed on vehicle assembly lines, etc.
It is well maintained.

このようなロボットアーム先端にレーザ加工機を装着し
た技術には例えば西ドイツ公開特許公報DE37008
29^lに示すものが知られている。
For example, West German Published Patent Publication DE37008 describes a technology in which a laser processing machine is attached to the tip of a robot arm.
The one shown in 29^l is known.

(発明が解決しようとする課題) 上記技術に係るレーザ加工機はロボットのアームに装着
されているので、レーザ加工機はロボットのティーチン
グ通りに位置決め若しくは位置制御される。この位置決
めは極めて精度良く為される。
(Problems to be Solved by the Invention) Since the laser processing machine according to the above technology is mounted on the arm of the robot, the laser processing machine is positioned or controlled in accordance with the teaching of the robot. This positioning is performed with extremely high precision.

一方、車両ボディの如く薄板をプレス曲げ成形したワー
クの場合、そのスプリングバック作用などから仕上り精
度は良くなく、基準プロフィールに対して数ll1m程
度変位しているのが普通である。
On the other hand, in the case of a workpiece made by press bending a thin plate such as a vehicle body, the finishing accuracy is not good due to the springback effect, and the workpiece usually deviates from the standard profile by several millimeters.

従って、ワークの基準プロフィールに準じてティーチン
グされた位置制御が為される従来のレーザ加工機では、
レーザビーム焦点がワークと合致せず、レーザビームの
エネルギ密度が小さくなることから加工精度が低下し、
加工時間が延びる。
Therefore, in conventional laser processing machines where position control is taught according to the reference profile of the workpiece,
The laser beam focus does not match the workpiece, and the energy density of the laser beam decreases, reducing processing accuracy.
Processing time will be extended.

この不都合に鑑み、ワークの実プロフィールに合せるべ
くレーザ加工機を移動させようとすると、ロボットの制
御及びプログラムが極めて複雑となり、ロボットの設備
費の増大を招く。
In view of this inconvenience, if an attempt is made to move the laser processing machine to match the actual profile of the workpiece, the control and programming of the robot will become extremely complex, leading to an increase in the equipment cost of the robot.

のって、従来のロボット設備のままで、レーザビーム焦
点をワークプロフィールに良く適合させる技術が切望さ
れている。
Therefore, there is a strong need for a technology that can better match the laser beam focus to the workpiece profile while using conventional robot equipment.

(課題を解決するための手段) 上記要望に応えるべく、本発明はロボットアーム先端に
設けたレーザ加工装置に、同装置のノズル先端とワーク
との距離を計測する距離計測手段と、この距離計測手段
の信号に応じてレンズを移動するレンズ移動手段とを付
設したことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to meet the above-mentioned needs, the present invention provides a laser processing device installed at the tip of a robot arm, and includes a distance measuring means for measuring the distance between the nozzle tip of the device and the workpiece, and a distance measuring device for measuring the distance between the nozzle tip of the device and the workpiece. The present invention is characterized in that a lens moving means for moving the lens according to a signal from the means is attached.

(作用) ロボットアームにてワークの基準プロフィールに準じて
レーザ加工装置を位置制御しつつ、距離計測手段の信号
に応じてレーザのビーム焦点をワークに合致方向にレン
ズを移動して、レーザ加工を為す。
(Function) While controlling the position of the laser processing device using the robot arm according to the reference profile of the workpiece, the laser beam focus is moved in a direction that matches the workpiece according to the signal from the distance measuring means, thereby performing laser processing. Do it.

(実施例) 本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて以下に説明
する。
(Example) A preferred example of the present invention will be described below based on the accompanying drawings.

第1図は本発明に係るレーザ加工装置図であり、レーザ
加工装置1は大きく区分して、ロボットのアーム100
に固着される中空のハウジング2と、このハウジング2
に連結する先細り円錐ノズル3と、ハウジング2に収納
されたレンズ4と、このレンズ4をレーザビーム軸(以
下、ビーム軸と記す)方向に移動せしめるレンズ移動手
段20と、ノズル3に取り付けられた距離計測手段30
とからなる。
FIG. 1 is a diagram of a laser processing apparatus according to the present invention, and the laser processing apparatus 1 is roughly divided into a robot arm 100 and a robot arm 100.
a hollow housing 2 fixed to the housing 2;
a tapered conical nozzle 3 connected to the housing 2, a lens 4 housed in the housing 2, a lens moving means 20 for moving the lens 4 in the direction of the laser beam axis (hereinafter referred to as the beam axis), and a lens moving means 20 attached to the nozzle 3. Distance measuring means 30
It consists of

前記レンズ4は、円筒状レンズホルダ5に納められ、レ
ンズ押え部材5aで固定されている。レンズホルダ5は
円筒状のスライドバイブロに嵌着され、更にこのスライ
ドバイブロ外周に鉄芯リング7が嵌着されている。なお
、前記レンズホルダ5とスライドバイブロとの間にはア
シストガスを通す通路5bが形成されている。
The lens 4 is housed in a cylindrical lens holder 5 and fixed with a lens holding member 5a. The lens holder 5 is fitted into a cylindrical slide vibro, and an iron core ring 7 is further fitted around the outer periphery of the slide vibro. Note that a passage 5b through which assist gas passes is formed between the lens holder 5 and the slide vibro.

のって、上記レンズ4、レンズホルダ5、スライドバイ
ブロ及び鉄芯リングツは分解自在な一体組立品である。
Therefore, the lens 4, lens holder 5, slide vibro, and iron core ring are an integral assembly that can be disassembled.

前記スライドバイブロ外面は十分に滑らかに仕上げられ
ていて、ビーム軸方向に離間して設けた第1・第2のシ
リンダ8a、8bに嵌めこまれ、これら第1・M2・の
シリンダ8a、8bの間から外方へ前記鉄芯リング7を
突出させ、この鉄芯リング7を第1・第2の付勢部材9
a、9bで挟持している。
The outer surface of the slide vibro is finished sufficiently smoothly and is fitted into the first and second cylinders 8a and 8b, which are spaced apart in the beam axis direction. The iron core ring 7 is made to protrude outward from between the iron core ring 7 and the first and second biasing members 9.
It is held between a and 9b.

鉄芯リング7は少しの隙間をもって外方に設けられた第
1・第2のツレイド10a、10bに囲まれている。
The iron core ring 7 is surrounded by first and second toroids 10a and 10b provided outwardly with a small gap.

これら第1・第2のツレイド10a、10bは、その境
目が、基準位置における鉄芯リング7のビーム軸方向中
点に合致するように、ハウジング2に組み込まれている
These first and second threads 10a and 10b are assembled into the housing 2 so that the boundary between them coincides with the midpoint in the beam axis direction of the iron core ring 7 at the reference position.

また、前記付勢部材9a、9bは互いに鉄芯リング7を
押し出す方向に付勢し、双方の付勢力がバランスして、
レンズ4を基準位置に位置せしめる。
Further, the biasing members 9a and 9b mutually bias the iron core ring 7 in a direction to push it out, and the biasing forces of both are balanced.
Position the lens 4 at the reference position.

以上述べた鉄芯リング7と第1・第2の付勢部材9a、
9bと第1・第2のツレイド10a。
The iron core ring 7 and the first and second biasing members 9a described above,
9b and the first and second treids 10a.

10bとからレンズ移動手段20を構成する。10b constitutes the lens moving means 20.

なお、図中、9cは第1・第2のツレイド10a、10
bへ給電する為の通電プラグであり、2aはアシストガ
スを供給する為のアシストガスジヨイントであり、5c
・・・はアシストガスを吐出する開孔である。
In addition, in the figure, 9c is the first and second treid 10a, 10
2a is an energizing plug for supplying power to b, 2a is an assist gas joint for supplying assist gas, and 5c
. . . are openings through which assist gas is discharged.

次に、距離計測手段30の構成を述べる。Next, the configuration of the distance measuring means 30 will be described.

距離計測手段30は、ノズル3に立設したブラケット3
a、3gに夫々トランスミッタ3】とレシーバ32をボ
ルトB、Bにて取付けて成る。
The distance measuring means 30 includes a bracket 3 erected on the nozzle 3.
A transmitter 3] and a receiver 32 are attached to a and 3g using bolts B and B, respectively.

上記トランスミッタ3!はレーザビーム、赤外線、ガン
マ線など直進性ビームを発射し、レシーバ32は前記ビ
ームを受けてこれを電流若しくは電圧信号に変換する受
ビーム部品である。
Transmitter 3 above! emits a straight beam such as a laser beam, infrared ray, or gamma ray, and the receiver 32 is a beam receiving component that receives the beam and converts it into a current or voltage signal.

トランスミッタ31とレシーバ32の作動原理を第2図
にて詳述すると、レシーバ32内には5個の受ビーム素
子32a〜32eが直列に配置されていて、トランスミ
ッタ31から発射されたビームはワーク面Wcにて反射
・反転し受ビーム素子32cに至る。同様に、ワーク面
Wuなら受ビーム素子32aに、ワーク面WLなら受ビ
ーム素子32eにビームが至る如くして、ビームが受ビ
ーム素子32a〜32eの1個に主として至ることでワ
ーク面がどの位置にあるかを識別する。
The operating principle of the transmitter 31 and receiver 32 will be explained in detail in FIG. It is reflected and reversed at Wc and reaches the beam receiving element 32c. Similarly, the beam reaches the receiving beam element 32a for the work surface Wu, and the beam receiving element 32e for the work surface WL, so that the beam mainly reaches one of the beam receiving elements 32a to 32e. identify whether it is in

更に、本実施例では前記ビームとワーク面の交点即ち識
別位置をノズル3とワーク面の交点P(第1図参照)近
傍になるようにトランスミッタ31、レシーバ32を取
付けている。
Furthermore, in this embodiment, the transmitter 31 and the receiver 32 are mounted so that the intersection between the beam and the work surface, that is, the identification position, is near the intersection P (see FIG. 1) between the nozzle 3 and the work surface.

以上の構成からなるレーザ加工装置の作用を以下に述べ
る。
The operation of the laser processing apparatus having the above configuration will be described below.

ロボットのアーム100は、対象ワークWに応じて、ワ
ークWの近傍にレーザ加工装置1を臨ませる。
The robot arm 100 positions the laser processing device 1 near the workpiece W depending on the target workpiece W.

次に、トランスミッタ31からビームを発射してワーク
までの距離を計測する。
Next, a beam is emitted from the transmitter 31 to measure the distance to the workpiece.

第2図で述べたワーク面Wcにワークがあれば、レンズ
4の焦点がワークに合致していると判断し、レンズ移動
手段20は第1・第2のソレイF10a、10bに通電
することなく、第1・第2の付勢部材9a、9bのみで
レンズ4の位置を保持する。
If there is a workpiece on the workpiece surface Wc described in FIG. , the position of the lens 4 is held only by the first and second biasing members 9a and 9b.

ロボットのアーム100は、ワークの基準プロフィール
に準じてレーザ加工装置1を移動せしめ、ワークの当該
部分が少し突起してワーク面Wuにあれば、レシーバ3
2の信号を受けたレンズ移動手段20は次に述べる要領
でレンズ4を移動する。
The arm 100 of the robot moves the laser processing device 1 according to the reference profile of the workpiece, and if the relevant part of the workpiece is slightly protruding from the workpiece surface Wu, the receiver 3
Upon receiving the signal No. 2, the lens moving means 20 moves the lens 4 in the manner described below.

第1のツレイド10aが通電され、鉄芯リング7を第1
図上方へ引き上げる。鉄芯リング7は、第1の付勢部材
9aに反力を加えつつ上昇する。
The first treid 10a is energized and the iron core ring 7 is
Pull up the figure. The iron core ring 7 rises while applying a reaction force to the first biasing member 9a.

先に述べた如く鉄芯リング7とレンズ4は一体の関係に
あるので、レンズ4は上昇し、ビーム焦点をワーク面W
uに合致させる。
As mentioned earlier, the iron core ring 7 and the lens 4 are in an integral relationship, so the lens 4 rises and focuses the beam on the work surface W.
Match u.

逆に、ワークの当該部分が少し沈んで、ワーク面W互に
ある時には、第2のツレイド10bが通電され、このツ
レイドtobが鉄芯リング7及びレンズ4を引き下げ、
ビーム焦点をワーク面WLへ移動する。
On the other hand, when the part of the workpiece is slightly sunken and the workpiece surfaces W are mutually aligned, the second toroid 10b is energized, and this tob pulls down the iron core ring 7 and the lens 4.
Move the beam focus to the work surface WL.

上記レンズ4の移動はごく短時間に為され、レーザ加工
装置1はロボットのアーム100中心を介して送られて
くるレーザビームをレンズ4で絞り、このエネルギ密度
の高いレーザビームでワークWの切断若しくは溶接を為
す。なお、レーザビームの投射時には少なくとも、アシ
ストガスが、アシストガスジヨイント2a、アシストガ
ス通路5b及び開孔5c・・・を介してノズル3内に吹
ぎ込まれ、このアシストガスが高速でノズル3からワー
クに衝突し、ワークの切断若しくは溶接部のクリーニン
グを成す。
The movement of the lens 4 is performed in a very short time, and the laser processing device 1 focuses the laser beam sent through the center of the arm 100 of the robot using the lens 4, and cuts the workpiece W with this laser beam with high energy density. Or welding. Note that during laser beam projection, at least assist gas is blown into the nozzle 3 through the assist gas joint 2a, the assist gas passage 5b, the opening 5c, and so on, and this assist gas is blown into the nozzle 3 at high speed. It collides with the workpiece and cuts the workpiece or cleans the welded part.

なお、第1のツレイド10aの磁力を強める程に鉄芯リ
ング7は第1の付勢部材9aを圧縮して、第1のシリン
ダ88下端に当るまで上昇することから、第1のツレイ
ド10aの給電を調整して鉄芯リング7の上昇位置を細
く設定することは可能であり、第2のツレイド10b及
び第2の付勢部材9bにより鉄芯リング7を下降させつ
る。
Note that as the magnetic force of the first treid 10a is strengthened, the iron core ring 7 compresses the first biasing member 9a and rises until it hits the lower end of the first cylinder 88. It is possible to set the ascending position of the iron core ring 7 narrowly by adjusting the power supply, and the iron core ring 7 is lowered by the second thread 10b and the second biasing member 9b.

イ乃って本実施例のレシーバ32の受ビーム素子数を増
加する若しくは分解能のより優れた距離計測手段で精度
よく距離を計測して、この信号に応じて、レンズ4を所
定方向に所要量穆勤させて、レーザビーム焦点をワーク
の変形に良好に合せることができる。
In other words, the number of beam receiving elements of the receiver 32 of this embodiment is increased, or the distance is accurately measured using a distance measuring means with better resolution, and the lens 4 is moved the required amount in a predetermined direction in accordance with this signal. The focus of the laser beam can be well adjusted to the deformation of the workpiece.

上記本実施例では、レンズ移動手段20をレンズ4と同
心円状にレンズ4の近傍に配置したので、ハウジング2
は大径とならず、レーザ加工装置lをコンパクトに構成
できる。
In the above embodiment, since the lens moving means 20 is arranged concentrically with the lens 4 in the vicinity of the lens 4, the housing 2
does not have a large diameter, and the laser processing apparatus l can be configured compactly.

また、本実施例では、常時ノズル3先端とワークとの間
の距離を計測しているので、合焦効率が良い。
Furthermore, in this embodiment, since the distance between the tip of the nozzle 3 and the workpiece is constantly measured, the focusing efficiency is good.

(発明の効果) 以上に述べたように、本発明はレーザ加工装置全体を細
(移動する必要が無いのでロボットの負担を軽減し、更
に、ワークの細かい変形に応じてビーム焦点を移動する
ので、能率の良いレーザ加工を為せる。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention reduces the burden on the robot because there is no need to move the entire laser processing device. , enables efficient laser processing.

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

第1図は本発明に係るレーザ加工装置図、第2図は距離
計測手段の作用図である。 1・・・レーザ加工装置 3・・・ノズル 4・・・レンズ 20・・・レンズ8動手段 30・・・距離計測手段 100・・・ロボットのアーム
FIG. 1 is a diagram of a laser processing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an operational diagram of a distance measuring means. 1...Laser processing device 3...Nozzle 4...Lens 20...Lens 8 Moving means 30...Distance measuring means 100...Robot arm

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ロボットのアーム先端に設けたレーザ加工装置において
、 前記レーザ加工装置には、同装置のノズル先端とワーク
との距離を計測する距離計測手段を付設するとともに、
前記距離計測手段の信号に応じてレーザのビーム焦点を
ワークに合致させる方向にレンズを移動するレンズ移動
手段を付設したことを特徴とするレーザ加工装置。
[Claims] A laser processing device installed at the tip of a robot arm, the laser processing device being provided with distance measuring means for measuring the distance between the nozzle tip of the device and the workpiece, and further comprising:
A laser processing apparatus characterized by further comprising a lens moving means for moving a lens in a direction to match a laser beam focus with a workpiece in accordance with a signal from the distance measuring means.
JP63245820A 1988-09-29 1988-09-29 Laser beam machine Pending JPH0292483A (en)

Priority Applications (1)

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JP63245820A JPH0292483A (en) 1988-09-29 1988-09-29 Laser beam machine

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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