JPH04143091A - Device for adjusting focus position of laser beam of laser robot - Google Patents

Device for adjusting focus position of laser beam of laser robot

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JPH04143091A
JPH04143091A JP2265079A JP26507990A JPH04143091A JP H04143091 A JPH04143091 A JP H04143091A JP 2265079 A JP2265079 A JP 2265079A JP 26507990 A JP26507990 A JP 26507990A JP H04143091 A JPH04143091 A JP H04143091A
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laser
robot
laser head
laser beam
ball
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JP2265079A
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Japanese (ja)
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Nobutoshi Torii
信利 鳥居
Akira Nihei
亮 二瓶
Akihiro Terada
彰弘 寺田
Toshihiko Inoue
俊彦 井上
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Abstract

PURPOSE:To smoothly attain the focus position adjusting effect of a laser beam by disposing a rotating nut of a ball screw mechanism for rotation-to-direct action conversion and a motor for rotational driving thereof, etc., in the rear part of a robot wrist and providing the ball screw shaft of the ball screw mechanism on the circumference of a laser head. CONSTITUTION:A direct action means is provided on the rear end side of the laser head 26 engaged internally with a direct action guiding means 25a projectingly provided at the front end of the robot wrist 25. The rotating nut 32 of the ball screw mechanism for rotation-to direct action conversion is provided within the corner in the rear part of the robot wrist 25. The rotating nut 32 is rotationally driven by a driving motor MF. The ball screw shaft 34 is screwed to the rotating nut 32 and one end of the ball screw shaft 34 is fixed to the circumference of the laser head 26. The linear action guiding mechanism which imparts a stopper effect to the laser head at all times and has no interference with the work is constituted in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用レーザロボットの改良に関し、特に、
レーザロボットのロボット手首の先端に設けられた集光
レンズ内蔵のレーザヘッドを直進させてワークに対して
レーザビームの焦点位置を調整するためのコンパクトな
レーザビーム焦点位置調整装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to improvements in industrial laser robots, and in particular,
The present invention relates to a compact laser beam focal position adjusting device for adjusting the focal position of a laser beam with respect to a workpiece by moving a laser head with a built-in condensing lens provided at the tip of the robot wrist of a laser robot in a straight line.

〔従来技術〕[Prior art]

レーザロボットは、ロボット機体内部にレーザビームの
導管路、光路変更用ミラー等を備えてロボット手首の先
端にレーザビームを誘導し、ロボット手首の先端に装着
されたレーザヘッドに内蔵された集光レンズを経てレー
ザビームを当該レーザヘッドから出射してワークの表面
に照射し、ワークの切断等のレーザ加工に使用されてい
ることは従来から周知である。このようなレーザロボッ
トにおいては、ワーク表面にレーザビームを合焦させる
ために、集光レンズを内蔵したレーザヘッドをロボット
手首に対して前後に直進させる機構を備えている。この
ような、レーザヘッドから出射されるレーザビームの焦
点位置を調整する調整装置はロボット手首とレーザヘッ
ドとの邂逅部位に設けられており、従来技術の1例は、
第3図に図示されている。
A laser robot is equipped with a laser beam conduit, a mirror for changing the optical path, etc. inside the robot body to guide the laser beam to the tip of the robot's wrist, and a condensing lens built into the laser head attached to the tip of the robot's wrist. It has been well known that a laser beam is emitted from the laser head and irradiated onto the surface of a workpiece, and is used for laser processing such as cutting the workpiece. Such a laser robot is equipped with a mechanism for moving a laser head containing a built-in condensing lens straight back and forth relative to the robot's wrist in order to focus the laser beam on the surface of the workpiece. Such an adjustment device for adjusting the focal position of the laser beam emitted from the laser head is provided at the meeting point between the robot wrist and the laser head, and one example of the prior art is as follows.
Illustrated in FIG.

第3図に示す従来例において、レーザロボットのロボッ
ト腕4の先端にロボット手首5が装着されており、ロボ
ット腕4の内部を誘導されたレザビームはロボット腕4
の最先端に設けられた光路変更ミラー4aを経てロボッ
ト手首5内に入り、次いで、同ロボット手首5内で再び
、図示されていないミラーを経て光路変更後に、レーザ
ヘッド6の内部に備えられた集光レンズ7を経由して、
レンズヘッド6の出射口8から対象ワーク(図示なし)
の表面に向けて出射する構成を有している。
In the conventional example shown in FIG. 3, a robot wrist 5 is attached to the tip of a robot arm 4 of a laser robot, and a laser beam guided inside the robot arm 4 is transmitted to the robot arm 4.
The laser beam enters the robot wrist 5 through the optical path changing mirror 4a provided at the leading edge of the laser head 6, and then passes through a mirror (not shown) again within the robot wrist 5 to change the optical path. Via the condensing lens 7,
Target workpiece from the exit port 8 of the lens head 6 (not shown)
It has a configuration that emits light toward the surface of the

従って、レーザヘッド6から出射されるレーザビームの
焦点をワーク表面に合焦させるレーザビームの焦点位置
調整装置が必要とされ、ロボット手首5の前端に設けた
円筒突出部5aから下方に一体で形成された板状のモー
タ保持ブラケット9の背面に設けた駆動モータMfによ
り回転−直動変換機構のボールねじ10を回転駆動し、
他方、レーザヘッド6の下方に一体に形成された同じく
板状のブラケット11に固定され、上記ボールねじ10
に係合したボール・ねじナツト12を設け、ボール・ね
じナツト12の前後方向の直進(矢印f)に従ってブラ
ケット11を介してレーザヘッド12を外部装着された
直線ガイド13の案内により、ロボット手首5に対して
前後に直進させ、以て集光レンズ7の前後動によって、
出射口8から出射されるレーザビームをワーク表面に合
焦させる構成を有している。
Therefore, a laser beam focal position adjustment device is required to focus the laser beam emitted from the laser head 6 onto the work surface, and is integrally formed downward from the cylindrical protrusion 5a provided at the front end of the robot wrist 5. The ball screw 10 of the rotation-linear conversion mechanism is rotationally driven by a drive motor Mf provided on the back side of the plate-shaped motor holding bracket 9.
On the other hand, the ball screw 10 is fixed to a plate-shaped bracket 11 that is integrally formed below the laser head 6.
A ball/screw nut 12 engaged with the robot wrist 5 is provided, and the laser head 12 is guided by a linear guide 13 externally mounted via a bracket 11 as the ball/screw nut 12 moves straight forward and backward (arrow f). By moving the condensing lens 7 back and forth,
It has a configuration in which the laser beam emitted from the emission aperture 8 is focused on the work surface.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

然しなから、第3図に示した従来例の構成から明らかな
ように、レーザヘッド6をレーザビームの焦点位置調整
のために直進させるボール・ねじ機構は、レーザビーム
の導管路が手首5やレーザヘッド6の内部に形成されて
いることから、−船釣にロボット手首5やレーザヘッド
6内に内蔵させた構造を取ることは困難である。しかも
、ボール・ねじ10を駆動モータMfで回転駆動するこ
とより、レーザヘッド6の下方に下垂させたブラケット
11を介してレーザヘッド6を前後に直進させる構造に
すると、ボール・ねじナツト12をどうしてもレーザヘ
ッド6の外周の膨出部位に配置する構造になり、三次元
空間内でワーク切断等のレーザ加工作用時にボール・ね
じナツト12を保持したブラケット11が対象ワークと
干渉を起こす問題がある。 また、駆動モータMfやモ
ータ保持ブラケット9も同様にレーザ加工時にワークと
干渉を起こす危惧がある。更に、レーザヘッド6を直進
させる直線ガイド13がロボット手首5とレーザヘッド
6の両者の外周部位に掛は渡された構造で設けられるた
め、この直線ガイド13もレーザ加工時のワークとの干
渉原因になり易い。
However, as is clear from the configuration of the conventional example shown in FIG. Since it is formed inside the laser head 6, it is difficult to have a structure in which it is built into the robot wrist 5 or the laser head 6 for boat fishing. Moreover, by rotating the ball/screw 10 with the drive motor Mf, if the laser head 6 is moved straight forward and backward via the bracket 11 hanging below the laser head 6, the ball/screw nut 12 cannot be easily tightened. The structure is such that the bracket 11 holding the ball/screw nut 12 interferes with the target workpiece during laser processing such as cutting a workpiece in a three-dimensional space because it is disposed at a bulge on the outer periphery of the laser head 6. Furthermore, there is a risk that the drive motor Mf and the motor holding bracket 9 may also interfere with the workpiece during laser processing. Furthermore, since the linear guide 13 that allows the laser head 6 to move straight is provided in a structure that extends around the outer periphery of both the robot wrist 5 and the laser head 6, this linear guide 13 is also a cause of interference with the workpiece during laser processing. easy to become

また、レーザヘッドには図示されていないが、レーザビ
ームの照射部にレーザ加工を安定させるためにアシスト
ガスを噴射するアシストガスチューブがロボット腕4、
ロボット手首5の外周を匍匍配置された配管系に直結し
て設けられている。
Although not shown in the laser head, the robot arm 4 has an assist gas tube that injects assist gas to the laser beam irradiation part to stabilize laser processing.
The outer periphery of the robot wrist 5 is directly connected to a piping system arranged in a crawling manner.

このため、ロボット腕4やその前段部位に設けられたロ
ボット可動機構が作動したときに、配管系を介して上記
アシストガスチューブに引張力が不測的に作用し、この
ために、上述した第3図の直線ガイド13を除去して内
部に摺動軸受を単に設けた構造では、レーザヘッド6に
回転が生じたりまた、モーメント力が作用して、レーザ
ヘッド6の下部にブラケット11を介して保持されたボ
ール・ねじナツト12とボール・ねじ10との係合部分
に過大なラジアル荷重が作用してレーザヘッド6の直進
作用を阻害する危惧がある。
For this reason, when the robot arm 4 or the robot movable mechanism provided at its front stage operates, a tensile force unexpectedly acts on the assist gas tube via the piping system. In the structure in which the linear guide 13 shown in the figure is removed and a sliding bearing is simply provided inside, the laser head 6 may rotate or a moment force may be applied to the laser head 6, which is held at the bottom of the laser head 6 via the bracket 11. There is a risk that an excessive radial load will act on the engaged portion between the ball/screw nut 12 and the ball/screw 10, which may impede the straight movement of the laser head 6.

依って、本発明の主目的は、上述した従来のレーザロボ
ットにおけるレーザビーム焦点位置調整装置に発生する
諸問題を解決することにある。
Therefore, the main object of the present invention is to solve the various problems that occur in the laser beam focal position adjustment device in the conventional laser robot mentioned above.

本発明の他の目的は、レーザヘッド周辺部位から、レー
ザヘッドの直進動作用の要素類の配置を可及的に削減さ
せた構成を有し、ワークとの干渉を回避し得るようにし
たレーザロボットにおけるレーザビームの焦点位置調整
装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser having a configuration in which the arrangement of elements for straight movement of the laser head is reduced as much as possible from the peripheral area of the laser head, and interference with a workpiece can be avoided. An object of the present invention is to provide a laser beam focus position adjustment device in a robot.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上述の発明の目的に鑑み、本発明は、レーザロボットに
おけるロボット手首の背面の隅部4位にレーザヘッドの
直進を駆動する駆動モータ等の諸要素類を配置し、レー
ザヘッドの外周部位からは可及的に最小個数の焦点位置
調整動作用の要素類を配置した構成とするものである。
In view of the above-mentioned object of the invention, the present invention arranges various elements such as a drive motor for driving the laser head in a straight line at the fourth corner of the back of the robot's wrist in a laser robot, and The structure is such that the minimum number of elements for focus position adjustment operations are arranged as possible.

また、レーザヘッドの前後方向の直進案内にボールスプ
ライントスフラインナットとの係合構造を用いてロボッ
ト手首とレーザヘッドとの邂逅部位に内蔵型に設けた構
成としたものである。
In addition, an engagement structure with a ball splint and a spline nut is used to guide the laser head in a straight line in the front-rear direction, and it is built into the part where the robot wrist and the laser head meet.

即ち、本発明によれば、集光レンズを有したレーザヘッ
ドを直進させてレーザビームの焦点位置を調整するレー
ザロボットにおけるレーザビーム焦点位置調整装置にお
いて、 ロボット手首の前端に突設された直動案内手段に内部係
合するように前記レーザヘッドの後端側に設けられる直
動手段と、 上記ロボット手首の背部の随所内に設けられ、駆動モー
タと該駆動モータにより回転駆動される回転−直動変換
用ボール・ねじ機構の回転ナツトと、 上記回転ナツトに螺合され、上記レーザヘッドに一端が
固定された回転−直動変換用ボール・ねじ機構のボール
・ねじとを具備して構成されたレーザロボットにおける
レーザビーム焦点位置調整装置を提供するものである。
That is, according to the present invention, in a laser beam focus position adjusting device for a laser robot that adjusts the focal position of a laser beam by moving a laser head having a condensing lens in a straight line, linear motion means provided on the rear end side of the laser head so as to internally engage with the guide means; a drive motor and a rotary direct drive means provided at various locations on the back of the robot wrist to be rotatably driven by the drive motor; A rotating nut of a ball/screw mechanism for dynamic conversion, and a ball/screw of a ball/screw mechanism for rotating/linear conversion, which is screwed onto the rotating nut and has one end fixed to the laser head. The present invention provides a laser beam focus position adjustment device for a laser robot.

〔作用〕[Effect]

ロボット手首の背部の隅部領域に回転−直動変換用ボー
ル・ねじ機構の回転ナツトと、同ナツトの回転駆動用モ
ータ等が配置され、レーザヘッドの周囲にはボール・ね
じ機構のボール・ねじ軸だけが設けられているので、レ
ーザヘッドが対象ワークに接近した場合にも干渉を起こ
す危惧が略解消する。また、レーザヘッドの前後直進作
用の案内を行うボールスプライン機構が手首前端とレー
ザヘッドの後端との邂逅部位の内部に設けられたので、
ワークとの干渉が回避できるばかりか、レーザヘッドの
回り止め作用を行い、故に、アシストガスチューブに引
張力が外部から作用しても、その影響がレーザヘッドに
及ぶことはない。
A rotating nut of a ball/screw mechanism for rotation-to-linear conversion and a motor for driving the rotation of the nut are placed in the corner area of the back of the robot wrist, and around the laser head are balls/screws of a ball/screw mechanism. Since only the shaft is provided, there is almost no risk of interference even when the laser head approaches the target work. In addition, a ball spline mechanism that guides the forward and backward movement of the laser head is provided inside the area where the front end of the wrist and the rear end of the laser head meet.
Not only can interference with the workpiece be avoided, but the laser head is prevented from rotating, so even if a tensile force is applied from the outside to the assist gas tube, the laser head will not be affected by it.

以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に、
詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be further explained based on the embodiments shown in the accompanying drawings.
Explain in detail.

〔実施例〕 第1図は、本発明に係るレーザロボットにおけるレーザ
ビーム焦点位置調整装置の構成の要部を示した斜視図、
第2図は同焦点位置調整装置を備えたレーザヘッドを有
した産業用レーザロボットの全体構成を示す正面図、第
3図はレーザロボットにおけるレーザビームの焦点位置
調整装置の従来例を示す要部斜視図である。
[Example] FIG. 1 is a perspective view showing a main part of the configuration of a laser beam focal position adjustment device in a laser robot according to the present invention;
Fig. 2 is a front view showing the overall configuration of an industrial laser robot having a laser head equipped with a parfocal position adjustment device, and Fig. 3 is a main part showing a conventional example of a laser beam focal position adjustment device in a laser robot. FIG.

第1図を参照すると、本発明の実施例に係るレーザビー
ムの焦点位置調整装置を備えたレーザロボットは、内部
にレーザビーム導管路を有したロボット腕24の先端に
光路変更用ミラー機構24aを有し、この光路変更用ミ
ラー機構24に結合してロボット手首25が設けられ、
この手首25の内部にもレーザビームの光路変更用ミラ
ー(図示なし)が設けられている。ロボット手首25の
前部、つまり、ロボット腕24とは反対側の前方部位に
は中空円筒型の突出部25aが形成され、中心部分はレ
ーザビームの導管路を成す中空孔を有すると共にその中
空孔を囲繞した内周壁部はボールスプラインナツト(図
示路)が装着されている。
Referring to FIG. 1, a laser robot equipped with a laser beam focal position adjusting device according to an embodiment of the present invention has an optical path changing mirror mechanism 24a at the tip of a robot arm 24 having a laser beam conduit inside. A robot wrist 25 is provided coupled to the optical path changing mirror mechanism 24,
A mirror (not shown) for changing the optical path of the laser beam is also provided inside the wrist 25. A hollow cylindrical protrusion 25a is formed in the front part of the robot wrist 25, that is, in the front part on the opposite side of the robot arm 24, and the central part has a hollow hole that forms a conduit for the laser beam. A ball spline nut (path shown) is attached to the inner circumferential wall surrounding the shaft.

そして、このボールスプラインナツトと噛み合ったボー
ルスプライン26aを後端部位に有し又し−ザビーム集
光レンズ27を内蔵したレーザヘッド26がロボット手
首25の上記突出部25aに対して前後(矢印Fで示す
方向)にボールスプライン機構によって直進動作可能に
設けられている。
The laser head 26, which has a ball spline 26a meshing with this ball spline nut at its rear end portion and has a built-in laser beam focusing lens 27, moves forward and backward (indicated by arrow F) with respect to the protrusion 25a of the robot wrist 25. It is provided so that it can move straight in the direction shown) by a ball spline mechanism.

レーザヘッド26は、先端の円錐部の前端にレーザビー
ムの出射口28を有している。
The laser head 26 has a laser beam exit port 28 at the front end of a conical portion at the tip.

さて、ロボット手首25の背部のロボット腕24との結
合によって発生する隅部領域へにはロボット手首25に
取付けられた箱形または板状等の適宜形状に形成された
ブラケット29が一体となるように取付られている。こ
のブラケット29のロボット腕24側には電動モータM
、が取付けられている。この電動モータMFは例えば、
周知のサーボモータからなり、その出力軸はブラケット
29の反対側に突出してプーリ30を回転駆動している
。このプーリ30に巻回された■ベルト又は歯付きベル
ト等の周知のベルト31はブラケット29に回転軸受(
図示路)を介して回転可能に保持さたボール・ねじナツ
ト32に取付けられた被動プーリ33に回転を伝動し、
故に、ボール・ねじナツト32を正逆両方向に回転駆動
する構成に成っている。また、ボール・ねじナツト32
にはボール・ねじ軸34が係合している。つまり、ボー
ル・ねじ軸34の一端34aはボール・ねじナツト32
を貫通してブラケット29のモータ側に突出している。
Now, a bracket 29 attached to the robot wrist 25 and formed in an appropriate shape such as a box shape or a plate shape is integrated into the corner area of the back of the robot wrist 25 that is generated by coupling with the robot arm 24. is attached to. An electric motor M is mounted on the robot arm 24 side of this bracket 29.
, is installed. This electric motor MF is, for example,
It consists of a well-known servo motor, and its output shaft protrudes to the opposite side of the bracket 29 and rotates a pulley 30. A well-known belt 31 such as a belt or a toothed belt wound around this pulley 30 is mounted on a bracket 29 with a rotation bearing (
The rotation is transmitted to a driven pulley 33 attached to a rotatably held ball/screw nut 32 via a
Therefore, the ball screw nut 32 is configured to rotate in both forward and reverse directions. In addition, the ball screw nut 32
A ball/screw shaft 34 is engaged with. That is, one end 34a of the ball/screw shaft 34 is connected to the ball/screw nut 32.
It penetrates through and protrudes toward the motor side of the bracket 29.

他方、同ボール・ねじ軸34の他端34bはレーザヘッ
ド26の側面に突出した低高さのマウント35に固定ね
じ手段等の適宜固定手段36を介して固定されている。
On the other hand, the other end 34b of the ball/screw shaft 34 is fixed to a low-height mount 35 protruding from the side surface of the laser head 26 via an appropriate fixing means 36 such as a fixing screw means.

つまり、ボール・ねじ軸34は回転不可能に維持されて
いる。
In other words, the ball/screw shaft 34 is maintained unrotatable.

このた狛に、電動モータMFでボール・ねじナツト32
が回動されると、ボール・ねじ機構の回転−直動変換作
用により、ボール・ねじ軸34はその軸心方向に直線動
作する。従って、マウント35を介してレーザヘッド2
6が矢印Fで示す方向に直進動作を行い、レーザビーム
の焦点位置調整動作を遂行し得るのである。この直進作
用時には円筒突出部25aの内部にボールスプラインナ
ツトとレーザヘッド26の後端のボールスプラインとの
係合により直進動作は円滑に案内されるが、後者が前者
に対して回転動作を行うことは許容されない構造が形成
されている。
In addition, the electric motor MF is used to tighten the ball screw nut 32.
When the ball/screw shaft 34 is rotated, the ball/screw shaft 34 moves linearly in its axial direction due to the rotation-linear conversion action of the ball/screw mechanism. Therefore, the laser head 2
6 performs a straight movement in the direction indicated by arrow F, and can perform a focal position adjustment operation of the laser beam. During this straight movement, the straight movement is smoothly guided by the engagement between the ball spline nut inside the cylindrical protrusion 25a and the ball spline at the rear end of the laser head 26, but the latter does not rotate relative to the former. has formed an unacceptable structure.

上述した構成のレーザビーム焦点位置調整装置を有する
レーザヘッド26は、第2図に“■”の円内に示すよう
にレーザロボットの先端部位に設けられている。
The laser head 26 having the laser beam focal position adjustment device configured as described above is provided at the tip of the laser robot as shown in the circle "■" in FIG.

第2図に示すレーザロボットは、ロボット腕24が中空
構造を有して後方へ延長し、ロボット胴部40に対して
関節結合され、ロボット腕24は駆動モータM、の駆動
に依って送りねじ機構41を介してW軸心42の回りに
矢印Wで示すように俯仰旋回が可能に取付けられている
。また、ロボット胴部40は旋回台部43に搭載され、
その旋回台43がロボットベース 44に対して縦軸心
45の回りに矢印θで示す旋回動作が可能に設けられる
ことにより、−緒にθ方向の旋回が可能に設けられてい
る。このロボット胴部40の旋回動作は、ロボットベー
ス44に取付けられた駆動モータMθによって駆動、生
起され、ロボットベース44の内部に設けられた減速機
構を介して遂行される構成となっている。また、ロボッ
ト腕24はロボット胴部40の頂部に内蔵された駆動モ
ータ(図示なし)と、その駆動モータにより作動される
ボール・ねじ機構によって、矢印Rで示す方向の直線動
作も可能なように構成されている。更にロボット手首2
5はロボット腕24の先端に内蔵された2つの手首駆動
モータ(図示なし)により矢印β及びTで示す2自由度
の旋回動作が得られる構成を有している。従って、本実
施例のレーザロボットは三次元空間内で5自由度を有し
た5軸系ロボツトとして形成されているのである。
In the laser robot shown in FIG. 2, a robot arm 24 has a hollow structure, extends rearward, and is articulated to a robot body 40, and the robot arm 24 is driven by a feed screw by a drive motor M. It is attached via a mechanism 41 so that it can be tilted up and down around a W axis 42 as shown by an arrow W. In addition, the robot body 40 is mounted on a swivel table 43,
The swivel table 43 is provided so as to be able to pivot relative to the robot base 44 around a vertical axis 45 as indicated by an arrow θ, thereby enabling pivoting in the θ direction. The rotating motion of the robot body 40 is driven and caused by a drive motor Mθ attached to the robot base 44, and is executed via a deceleration mechanism provided inside the robot base 44. Furthermore, the robot arm 24 is capable of linear movement in the direction indicated by arrow R by a drive motor (not shown) built into the top of the robot body 40 and a ball/screw mechanism operated by the drive motor. It is configured. Furthermore, robot wrist 2
The robot arm 5 has a configuration in which two wrist drive motors (not shown) built into the tip of the robot arm 24 allow turning motion with two degrees of freedom as indicated by arrows β and T. Therefore, the laser robot of this embodiment is formed as a five-axis robot having five degrees of freedom in three-dimensional space.

なお、図示されていないが、レーザヘッド26の外周部
位にはアシストガスの噴射チューブが設けられている。
Although not shown, an assist gas injection tube is provided at the outer periphery of the laser head 26.

上述したレーザロボットの構成によれば、ロボット腕2
4の先端にロボット手首25を介して取付けられたレー
ザヘッド26が、ロボット胴40の旋回、ロボット腕2
4の俯仰旋回と直線動作、ロボット手首25の2つの旋
回動作を利用して三次元空間内の所望の位置へレーザビ
ームの出射口28を指向させることができ、故に、レー
ザビームを対象のワークに照射してワーク切断等の所定
のレーザ加工を遂行することができるのである。
According to the configuration of the laser robot described above, the robot arm 2
A laser head 26 attached to the tip of the robot arm 2 via the robot wrist 25 controls the rotation of the robot body 40 and the robot arm 2.
The laser beam exit port 28 can be directed to a desired position in the three-dimensional space by using the vertical and linear movements of 4 and the two turning movements of the robot wrist 25. Therefore, the laser beam can be directed to the target workpiece. By irradiating the laser beam, it is possible to perform predetermined laser processing such as cutting a workpiece.

レーザビームはロボット機体の外部に設けられたレーザ
発振器(図示なし)から適宜の導管路を経てロボット胴
部40の頂部又はロボットベース44の底部に導かれ、
次いで、ロボット胴部40やロボット腕24を経てレー
ザヘッド26までロボット機体内を中空導管路を経て誘
導される通常のレーザロボットの導管路が形成されてい
る。
The laser beam is guided from a laser oscillator (not shown) provided outside the robot body to the top of the robot body 40 or the bottom of the robot base 44 through an appropriate conduit.
Next, a conduit path of a normal laser robot is formed, which is guided through the robot body 40 and the robot arm 24 to the laser head 26 via a hollow conduit path inside the robot body.

なお、46は、アシストガス等の流体配管や電気配線等
が収納された配管路を示している。
Note that 46 indicates a piping path in which fluid piping for assist gas, electrical wiring, etc. are housed.

次に上述したレーザロボットにおけるレーザビームの焦
点位置調整装置の作用に就いて第1図と第2図を参照し
て説明する。
Next, the operation of the laser beam focal position adjusting device in the laser robot described above will be explained with reference to FIGS. 1 and 2.

レーザロボットのθ旋回、W俯仰旋回、R軸直線動作、
β、Tの旋回により、レーザヘッド26のレーザビーム
出射口28を対象ワークの近くへ周知のようにロボット
制御装置に制御作用により位置決め動作させる。こうし
てワークに対する所定の接近位置に到達した時点で電動
モータMpをロボット制御装置からの指令信号で作動さ
せ、ボール・ねじ機構のナツト32を正逆何れかの方向
に回転駆動してボール・ねじ軸34を矢印F方向に所定
の速度で直進動作させ、レーザヘッド26を前後方向に
同速度で直進させる。この結果、同レーザヘッド26内
に内蔵されたレーザビームの集光レンズ27がワークに
接近する方向へ漸近的に直動し又は遠ざかる方向に直動
してレーザビームをワーク面の所定位置に合焦させる。
Laser robot θ rotation, W elevation rotation, R axis linear movement,
By turning β and T, the laser beam output port 28 of the laser head 26 is positioned near the target workpiece by the control action of the robot control device in a well-known manner. When the predetermined approach position to the workpiece is reached, the electric motor Mp is activated by a command signal from the robot control device, and the nut 32 of the ball/screw mechanism is driven to rotate in either the forward or reverse direction to drive the ball/screw shaft. 34 is moved straight at a predetermined speed in the direction of arrow F, and the laser head 26 is moved straight forward and backward at the same speed. As a result, the laser beam condensing lens 27 built into the laser head 26 asymptotically moves linearly toward the workpiece or moves away from the workpiece, focusing the laser beam at a predetermined position on the workpiece surface. Make it hot.

この合焦状態を検出する手段は、図示されていないが適
宜の合焦検知手段により検知されてモータM、を停止さ
せる。こうしてレーザヘッド26の前後の直進動作によ
るレーザビームの焦点位置調整が終了する。
Although the means for detecting this in-focus state is not shown, it is detected by an appropriate focus detecting means, and the motor M is stopped. In this way, the adjustment of the focus position of the laser beam by the forward and backward linear movement of the laser head 26 is completed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、レーザヘッドの外周部位には同レーザ
ヘッドを前後に直進させてレーザビームの合焦を遂行す
る焦点位置調整装置の構成要素であるボール・ねじ軸3
4の前端部分が設けられるのみであり、ロボット手首の
背部の隅部領域内に格納状態で駆動モータ等が配置され
ているので、レーザビームの合焦時のみならず、レーザ
加工の過程でレーザヘッドが三次元空間内で動作する場
合にも対象ワークとの間で干渉を起こすことがないので
ある。
According to the present invention, a ball/screw shaft 3 is provided on the outer circumference of the laser head, which is a component of a focus position adjustment device that moves the laser head straight back and forth to focus the laser beam.
4, and the drive motor etc. are stored in the corner area of the back of the robot's wrist, so the laser beam is not only focused, but also during the laser processing process. Even when the head moves in three-dimensional space, there is no interference with the target workpiece.

また、レーザヘッドの直線動作を案内する直線動作案内
機構がロボット手首とレーザヘッド後端に設けたボール
スプライン機構により形成され、しかも、そのボールス
プライン機構がロボット手首の内部で係合する構成にあ
るために、レーザヘッドに常に回り止め作用を付与し、
かつ、ワークとの干渉が無い直線動作案内機構が構成さ
れるのである。この結果、ボール・ねじ機構に過大荷重
が作用する危惧が解消され、ボール・ねじ機構の円滑な
直線動作が得られる。つまり、レーザビームの焦点位置
調整作用を円滑に達成することができるのである。
Furthermore, a linear motion guide mechanism for guiding the linear motion of the laser head is formed by a ball spline mechanism provided at the robot wrist and the rear end of the laser head, and the ball spline mechanism is configured to engage inside the robot wrist. Therefore, the laser head is always provided with a rotation prevention effect,
Moreover, a linear motion guide mechanism that does not interfere with the workpiece is constructed. As a result, the fear of excessive load acting on the ball/screw mechanism is eliminated, and smooth linear motion of the ball/screw mechanism is achieved. In other words, the focal position adjustment function of the laser beam can be smoothly achieved.

【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ロボットにおけるレーザ
ビーム焦点位置調整装置の構成の要部を示した斜視図、
第2図は同焦点位置調整装置を備えたレーザヘッドを有
した産業用レーザロボットの全体構成を示す正面図、第
3図はレーザロボットにおけるレーザビームの焦点位置
調整装置の従来例を示す要部斜視図。 24・・・ロボット腕、25・・・ロボット手首、26
・・・レーザヘッド、26a・・・ボールスプラインナ
ツト、27・・・集光レンズ、28・・・レーザビーム
出射口、29・・・ブラケット、32・・・ボール・ね
じナツト、34・・・ボール・ねじ軸。 第 図 (従来技術) 第3図
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of the configuration of a laser beam focal position adjustment device in a laser robot according to the present invention;
Fig. 2 is a front view showing the overall configuration of an industrial laser robot having a laser head equipped with a parfocal position adjustment device, and Fig. 3 is a main part showing a conventional example of a laser beam focal position adjustment device in a laser robot. Perspective view. 24...Robot arm, 25...Robot wrist, 26
... Laser head, 26a... Ball spline nut, 27... Condensing lens, 28... Laser beam exit port, 29... Bracket, 32... Ball/screw nut, 34... Ball/screw shaft. Figure (prior art) Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、集光レンズを有したレーザヘッドを直進させてレー
ザビームの焦点位置を調整するレーザロボットにおける
レーザビーム焦点位置調整装置において、 ロボット手首の前端に突設された直動案内手段に内部係
合するように前記レーザヘッドの後端側に設けられる直
動手段と、 前記ロボット手首の背部の隅所内に設けられ、駆動モー
タと該駆動モータにより回転駆動される回転−直動変換
用ボール・ねじ機構の回転ナットと、 前記回転ナットに螺合され、前記レーザヘッドに一端が
固定された回転−直動変換用ボール・ねじ機構のボール
・ねじと、 を具備して構成されたことを特徴とするレーザロボット
におけるレーザビーム焦点位置調整装置。 2、前記ロボット手首の前端に突設された直動案内手段
が、中空ボールスプラインナット要素からなり、前記直
動手段が、前記レーザヘッドの後端に設けられた中空ボ
ールスプライン要素からなる請求項1に記載のレーザロ
ボットにおけるレーザビーム焦点位置調整装置。
[Claims] 1. A laser beam focus position adjustment device for a laser robot that adjusts the focus position of a laser beam by moving a laser head having a condensing lens in a straight line; a linear motion means provided on the rear end side of the laser head so as to internally engage with the guide means; a drive motor provided in a corner of the back of the robot wrist; and a rotational motion motion driven by the drive motor. A rotary nut of a ball/screw mechanism for dynamic conversion; and a ball/screw of a ball/screw mechanism for rotation/linear motion conversion, which is screwed onto the rotary nut and has one end fixed to the laser head. A laser beam focus position adjustment device for a laser robot, characterized in that: 2. The linear motion guide means protrudingly provided at the front end of the robot wrist is comprised of a hollow ball spline nut element, and the linear motion means is comprised of a hollow ball spline element provided at the rear end of the laser head. 1. A laser beam focus position adjustment device in the laser robot according to 1.
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