JPH04361891A - Mirror supporting device for laser robot - Google Patents

Mirror supporting device for laser robot

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Publication number
JPH04361891A
JPH04361891A JP3137790A JP13779091A JPH04361891A JP H04361891 A JPH04361891 A JP H04361891A JP 3137790 A JP3137790 A JP 3137790A JP 13779091 A JP13779091 A JP 13779091A JP H04361891 A JPH04361891 A JP H04361891A
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JP
Japan
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robot
laser beam
robot arm
laser
mirror
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Pending
Application number
JP3137790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Nihei
亮 二瓶
Akihiro Terada
彰弘 寺田
Yasuo Sasaki
康夫 佐々木
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form a mirror supporting device in which the deviation of an optical axis due directly to the influence from the deflection of a robot arm caused by a gravitational effect, is not generated in laser beam pipe lines on mirror units provide at joint parts, in the body of an articulated laser robot. CONSTITUTION:The device is constituted in such a manner that the mirror units 24, 28, which, for changing the course of the laser beam are provided at the joint parts 12, 18 at both end of the robot arm 14 on which the deflection is caused due to the gravitational effect of the laser robot, are supported with rotational bearings 40, 50 and made rotatably displaceable around the same axial center as the rotational shaft of the arm 14, and that a laser beam conductor passage 126 to be arranged between both the mirror units 24, 28 is comprised of the pipe lines 127, 128 which is slidably displaceable via a sliding bearing 129. Since the mirror units are displaced in following up the deflection of the robot arm, and the course of the laser beam is maintained on the course of a prescribed optical axis, the working performance of the laser robot is stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、レーザロボットに関し
、特に、レーザロボット内部の各関節部にレーザビーム
の進路変更用として設けられるミラーユニットの支持装
置の改良構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser robot, and more particularly to an improved structure of a support device for a mirror unit provided at each joint inside the laser robot for changing the course of a laser beam.

【0002】0002

【従来の技術】レーザロボットは、ロボット機体が多く
、多関節腕型ロボットとして形成され、ロボット機体に
おける縦軸周りに旋回可能な旋回胴部の頂部又は底部を
経て外部のレーザビーム発振器からレーザビーム管路を
介して導入し、ロボット機体の内部に配設したレーザビ
ーム管路と各関節部に配設されたビーム進路の変更用の
ミラーユニットとを経て最先端に設けられたレーザビー
ム出射装置にレーザビームを導き、その出射装置からレ
ーザビーム照射対象へレーザビームを出射する構造を有
している。このとき、ミラーユニットは1つのレーザビ
ーム管路を経て進行したレーザビームを別のレーザビー
ム管路へミラー表面における反射で進路変更を行なうた
めに、ロボット腕の関節部における旋回動作に依存して
レーザビーム進路が正規の進路からずれを生じないよう
に構成されることが必要とされ、従来からミラーの反射
点が各関節部における旋回軸心上に配置、維持される工
夫を有したミラーユニット支持装置が提供されている。
[Prior Art] Most laser robots have a robot body, which is formed as an articulated arm type robot, and a laser beam is emitted from an external laser beam oscillator through the top or bottom of a rotating body that can rotate around a vertical axis in the robot body. The laser beam is introduced through a conduit, and passes through a laser beam conduit placed inside the robot body and a mirror unit for changing the beam path placed at each joint, and then a laser beam output device installed at the cutting edge. It has a structure in which a laser beam is guided to a laser beam, and the laser beam is emitted from the emitting device to a target to be irradiated with the laser beam. At this time, the mirror unit relies on the turning motion of the joint of the robot arm in order to change the course of the laser beam that has progressed through one laser beam channel to another laser beam channel by reflection on the mirror surface. It is necessary to configure the laser beam path so that it does not deviate from the normal path, and conventional mirror units have been designed to maintain the reflection point of the mirror located on the pivot axis of each joint. A support device is provided.

【0003】図4、図5は、このような従来のミラー支
持装置を備えたレーザロボットの内部構造を示した部分
断面図と、同従来のミラー支持装置によって発生する問
題点を説明した略示機構図である。
FIGS. 4 and 5 are partial cross-sectional views showing the internal structure of a laser robot equipped with such a conventional mirror support device, and a schematic diagram illustrating problems caused by the conventional mirror support device. It is a mechanism diagram.

【0004】図4に示すように、多関節腕型レーザロボ
ットの機体は、縦軸周りに旋回可能な旋回胴10、同旋
回胴10の頂部の関節部12において水平軸心Wの周り
に地面に対して垂直な平面内で俯仰動作状に旋回可能に
回転軸受16を介して支持された第1のロボット腕14
、同第1のロボット腕14の先端の関節部18において
水平軸心Uの周りに旋回可能に回転軸受20を介して支
持された第2のロボット腕22を備え、この第2ロボッ
ト腕22の先端部の図示されていない関節部を介してレ
ーザビーム出射ユニット(図示なし)が設けられている
。レーザビームは外部のレーザビーム発振器から適宜の
レーザビーム管路を経て、例えば、旋回胴10に導入さ
れ、関節部12に設けられたミラーユニット24のミラ
ー24aで進路変更をして第1のロボット腕14の内部
のレーザビーム導管路26に入り、この導管路26を経
て関節部18に達し、同関節部18に設けられた1対の
ミラーユニット28、30におけるミラー28a、30
aを経て第2ロボット腕22のレーザビーム導管路32
を経て上述したレーザビーム出射ユニットへ導かれる構
成を有している。
As shown in FIG. 4, the multi-jointed arm laser robot has a rotating body 10 that can rotate around a vertical axis, and a joint 12 at the top of the rotating body 10 that rotates around the horizontal axis W. A first robot arm 14 supported via a rotary bearing 16 so as to be able to pivot in a plane perpendicular to
, a second robot arm 22 supported via a rotary bearing 20 so as to be rotatable about the horizontal axis U at the joint 18 at the tip of the first robot arm 14; A laser beam emitting unit (not shown) is provided via a joint (not shown) at the tip. The laser beam is introduced from an external laser beam oscillator through an appropriate laser beam conduit, for example, into the rotating trunk 10, and is changed course by the mirror 24a of the mirror unit 24 provided at the joint part 12, and is directed to the first robot. The laser beam enters a conduit 26 inside the arm 14, reaches the joint 18 through this conduit 26, and is exposed to mirrors 28a and 30 in a pair of mirror units 28 and 30 provided in the joint 18.
a to the laser beam conduit 32 of the second robot arm 22
It has a configuration in which the laser beam is guided to the above-mentioned laser beam emitting unit through the.

【0005】このとき、従来のミラーユニット24、2
8、30等は何れも夫々、関節部12、18においてロ
ボット腕14、22にボルトねじで固定位置決めした固
定構造を有している。つまり、ロボットの組立工程や補
修工程で所定のレーザロボットの姿勢において精密なレ
ーザビームの光軸調整を行ない、ロボット腕が旋回動作
をしてもレーザビームの光路がずれを起こさないように
、腕の旋回軸心上にミラーユニット24等の受光点、反
射点を配し、かつ、ミラーの光軸が旋回軸心と一致して
いるように調整し、ねじで締め、固定する方式がとられ
ている。
At this time, the conventional mirror units 24, 2
8, 30, etc., each have a fixed structure that is fixedly positioned to the robot arms 14, 22 at joints 12, 18 with bolts and screws. In other words, during the robot assembly process or repair process, the optical axis of the laser beam is precisely adjusted in a predetermined posture of the laser robot, so that the optical path of the laser beam does not shift even when the robot arm rotates. A method is adopted in which a light receiving point and a reflecting point of the mirror unit 24 etc. are arranged on the rotation axis of the mirror, the optical axis of the mirror is adjusted to coincide with the rotation axis, and the mirror is tightened and fixed with a screw. ing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】然しながら、図5に略
示するように、特に、レーザロボットの第1のロボット
腕14では、その先端側に第2のロボット腕22やレー
ザビーム出射ユニット等の比較的重量物が負荷される取
付け構造が設けられているため、これらの重量物による
負荷が第1のロボット腕14に掛り、撓みを発生する。 このとき、ロボット腕14の撓みに対してレーザビーム
は相変わらず、ミラーユニット24、28を経る進路を
進行するが、第1ロボット腕14の先端側では腕の撓み
に応じてミラーユニット28の位置にずれを生じている
から、ミラーユニット28によるレーザビームの反射点
が変わり、反射後のレーザビーム進路は正規の進路から
ずれδを生ずる。この結果、レーザビームが第2ロボッ
ト腕22の先端の関節部を経由してレーザビーム出射ユ
ニットに達したときには、レーザビームの進路ずれは更
に拡大され、結局、目的の照射対象に対して高いレーザ
エネルギーを有したレーザビームを照射できない問題点
が発生することがあった。つまり、ロボット機体内部に
ロボット腕の撓みに追従して、レーザビームの進路を追
従、補正する手段が何ら設けられていないと言う欠点を
有しているのである。この結果、レーザロボットによる
レーザ加工等の作業性能も充分に高精度化できない問題
んが存在していた。
However, as shown schematically in FIG. 5, in particular, the first robot arm 14 of the laser robot has a second robot arm 22, a laser beam emitting unit, etc. on its tip side. Since a mounting structure is provided that is loaded with relatively heavy objects, the load from these heavy objects is applied to the first robot arm 14, causing it to bend. At this time, the laser beam continues to travel along the path passing through the mirror units 24 and 28 in response to the deflection of the robot arm 14, but on the distal end side of the first robot arm 14, the laser beam moves to the position of the mirror unit 28 in accordance with the deflection of the arm. Because of the deviation, the point at which the laser beam is reflected by the mirror unit 28 changes, and the course of the laser beam after reflection deviates from the normal course by δ. As a result, when the laser beam reaches the laser beam output unit via the joint at the tip of the second robot arm 22, the course deviation of the laser beam is further expanded, and as a result, the laser beam is placed at a higher level than the target irradiation target. A problem sometimes arises in that it is not possible to irradiate a laser beam with energy. In other words, the disadvantage is that there is no means provided inside the robot body for following and correcting the course of the laser beam in accordance with the deflection of the robot arm. As a result, there has been a problem in that the performance of laser processing, etc., performed by laser robots cannot be made sufficiently precise.

【0007】依って、本発明の目的は、このような従来
のレーザロボットにおけるロボット機体内のレーザビー
ムの進路機構、特に、ミラーユニットの支持装置におけ
る問題点を解決せんとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems in the laser beam path mechanism within the robot body of the conventional laser robot, particularly in the mirror unit support device.

【0008】本発明の他の目的は、ミラーユニットを関
節部に有した多関節腕型レーザロボットの機体において
、重力効果を受けて撓みを生ずるロボット腕に対して撓
みの影響が直接、レーザビーム管路におけるミラーユニ
ットに及ばない構造を有したミラー支持装置を提供せん
とするものである。
Another object of the present invention is to provide a multi-jointed arm type laser robot body having mirror units at its joints, in which the robot arm, which is deflected by the effect of gravity, is directly affected by the deflection of the laser beam. It is an object of the present invention to provide a mirror support device having a structure that is not comparable to a mirror unit in a conduit.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザロボッ
トのロボット機体内部における各関節部に配設されたレ
ーザビーム進路の変更用ミラーユニットを支持する支持
装置に、重力効果によるロボット腕の撓みに追従したミ
ラーユニットの変位動作、特に回転と軸方向の伸縮変位
とを付与し得る機械的構造を有した支持装置を提供し、
以て、ロボット腕の撓みにも関わらず、レーザビームは
常にミラーユニットの正規の光軸上で入、反射し、所定
の進路を経てレーザビーム出射ユニットに到達するよう
にしたものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a support device that supports a mirror unit for changing the laser beam course disposed at each joint inside the robot body of a laser robot, which prevents the robot arm from bending due to the gravitational effect. Provided is a support device having a mechanical structure capable of imparting displacement operations of a mirror unit, particularly rotation and expansion/contraction displacement in the axial direction, in accordance with
Therefore, despite the bending of the robot arm, the laser beam always enters and is reflected on the regular optical axis of the mirror unit, and reaches the laser beam output unit via a predetermined course.

【0010】即ち、本発明によれば、関節結合構造を有
したロボット腕が地表面に対して垂直な面内で旋回可能
に配設されると共に該ロボット腕の端部の関節結合部分
に支持されたレーザビームの進路変更用ミラーユニット
を具備し、外部から導入したレーザビームを該ミラーユ
ニットを介して最先端のミラー出射装置へ順次に誘導し
、出射するレーザロボットにおいて、前記ミラーユニッ
トを支持するミラー支持装置は、前記関節結合部におい
て該ミラーユニットをロボット腕の旋回軸心と同軸の軸
心周りに旋回可能に保持する回転軸受手段と、前記ミラ
ーユニットのビーム入射端又は出射端に結合され、前記
ロボット腕の長さ方向に摺動自在に設けたビーム導管と
で構成され、前記ロボット腕の重力撓みに応じて前記ミ
ラーユニットを補正旋回可能にしたレーザロボットのミ
ラー支持装置が提供される。
That is, according to the present invention, a robot arm having an articulated structure is arranged so as to be rotatable in a plane perpendicular to the ground surface, and is supported by the articulated part at the end of the robot arm. The laser robot is equipped with a mirror unit for changing the course of a laser beam introduced from the outside, and supports the mirror unit in a laser robot that sequentially guides and emits a laser beam introduced from the outside to a state-of-the-art mirror output device through the mirror unit. The mirror support device is coupled to a rotation bearing means for holding the mirror unit at the joint joint so as to be rotatable around an axis coaxial with the rotation axis of the robot arm, and to a beam input end or an output end of the mirror unit. and a beam conduit slidably provided in the longitudinal direction of the robot arm, and a mirror support device for a laser robot, which enables the mirror unit to rotate in a corrective manner according to gravitational deflection of the robot arm. Ru.

【0011】又、本発明によれば、ロボット旋回胴と、
該旋回胴に設けた第1の関節部に対して水平軸心を旋回
軸心にして地面に垂直な平面内で旋回可能な第1のロボ
ット腕と、前記第1のロボット腕の先端に設けた第2の
関節部に対して水平軸心を旋回軸心にして旋回可能な第
2のロボット腕と、前記第2のロボット腕の先端に設け
られた第3の関節部に結合されたレーザビーム出射部と
、前記第1、第2、第3の関節部の各関節部に設けたレ
ーザビームの進路変更用ミラーユニットと、前記第1ロ
ボット腕、前記第2ロボット腕内に設けたレーザビーム
導管路手段とを具備したレーザロボットにおいて、少な
くとも前記第1のロボット腕の両端の前記第1、第2の
関節部に設けられた前記の各ミラーユニットは、該第1
のロボットの前記旋回軸心及び該第2のロボット腕の前
記旋回軸心と夫々同軸の旋回軸を中心にして旋回可能に
回転軸受手段により支持されると共に両ミラーユニット
間を結合する前記レーザビーム導管路手段がすべり軸受
を介して軸方向に伸縮変位可能な構造を具備しているこ
とを特徴としたレーザロボットが提供される。
[0011] Also, according to the present invention, a robot rotating trunk;
a first robot arm that is rotatable in a plane perpendicular to the ground with a horizontal axis as a pivot axis relative to a first joint provided on the rotating trunk; and a first robot arm provided at the tip of the first robot arm. a second robot arm that is rotatable about a second joint with a horizontal axis as a pivot axis; and a laser coupled to a third joint provided at the tip of the second robot arm. a beam emitting section, a mirror unit for changing the course of the laser beam provided in each of the first, second, and third joints, and a laser provided in the first robot arm and the second robot arm. In the laser robot equipped with beam conduit means, each of the mirror units provided at least at the first and second joints at both ends of the first robot arm
The laser beam is supported by rotary bearing means so as to be rotatable about a rotation axis that is coaxial with the rotation axis of the robot and the rotation axis of the second robot arm, and connects both mirror units. There is provided a laser robot characterized in that the conduit means has a structure capable of expanding and contracting in the axial direction via a sliding bearing.

【0012】0012

【作用】上述の構成によれば、ロボット機体内の各関節
部に設けたレーザビームの進路変更用ミラーユニットは
、ロボット腕の撓みに追従して旋回と軸方向の変位し、
レーザビームの進路は常に各ミラーユニットの反射ミラ
ーの所定の入、反射点で進路変更を行ない、その上、ロ
ボット腕の旋回による姿勢の変化で、重力効果が変化し
て撓み量が種々変動したときにも、その撓み量に追従し
たミラーユニットの変位が得られるから、ロボット機体
の先端に達した時点では、常に正規の進路を進行したレ
ーザビームがレーザビーム出射装置から照射対象に出射
されるのである。以下、本発明によるレーザロボットの
ミラー支持装置及び同装置を備えた多関節腕型レーザロ
ボットに就いて、添付図面を参照して更に、詳細に説明
する。
[Operation] According to the above structure, the mirror unit for changing the course of the laser beam provided at each joint in the robot body turns and displaces in the axial direction following the bending of the robot arm.
The course of the laser beam was always changed at the predetermined entrance and reflection points of the reflection mirrors of each mirror unit, and the amount of deflection varied as the gravitational effect changed due to changes in posture due to the rotation of the robot arm. Sometimes, the displacement of the mirror unit follows the amount of deflection, so when it reaches the tip of the robot body, the laser beam that has always traveled the normal course is emitted from the laser beam emitting device to the irradiation target. It is. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a mirror support device for a laser robot according to the present invention and a multi-jointed arm laser robot equipped with the device will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【実施例】図1は、本発明に係るレーザロボットのミラ
ー支持装置の構成と作用とを説明する要部断面図、図2
は同ミラー支持装置が組み込まれる多関節腕型レーザロ
ボットの外観正面図、図3は、ロボット腕の撓みに追従
したミラーユニットの変位を説明する略示機構図である
。なお、本発明の実施例において、図4に示した従来の
多関節腕型レーザロボットと同一ないし等価な要素、部
分に就いては、同じ参照番号で示してある。
[Example] Fig. 1 is a sectional view of a main part explaining the structure and operation of a mirror support device for a laser robot according to the present invention, and Fig. 2
3 is an external front view of an articulated arm type laser robot in which the mirror support device is incorporated, and FIG. 3 is a schematic mechanical diagram illustrating the displacement of the mirror unit following the deflection of the robot arm. In the embodiment of the present invention, elements and parts that are the same or equivalent to those of the conventional multi-jointed arm laser robot shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.

【0014】図1に示すレーザロボットの要部において
、ロボット機体を構成するロボット胴10、第1の関節
部12、第1のロボット腕14、第1の関節部12にお
いて第1ロボット腕14を水平軸心であるW軸心を中心
にして地面に鉛直な面内で旋回可能に支持する回転軸受
16、第1のロボット腕14の先端に設けられた第2の
関節部18、同第2の関節部18にいて水平軸心である
U軸を中心に第2のロボット腕22を旋回可能に支持す
る回転軸受20等の機構要素及び部分は図4に示した従
来のレーザロボットの対応要素及び部分と同様な構成、
作用を有するものと理解して良い。
The main parts of the laser robot shown in FIG. A rotary bearing 16 that is rotatably supported in a plane perpendicular to the ground around the W axis, which is a horizontal axis; a second joint 18 provided at the tip of the first robot arm 14; Mechanical elements and parts such as the rotary bearing 20 that rotatably supports the second robot arm 22 around the U-axis, which is the horizontal axis, at the joint 18 are the corresponding elements of the conventional laser robot shown in FIG. and a configuration similar to the part,
It can be understood that it has an effect.

【0015】従って、レーザビームはロボット機体の旋
回胴10の一部で外部の図示されていないレーザビーム
導管路を経て導入される。このレーザビームは、第1の
ロボット腕14の基端側の第1の関節部12に設けられ
た第1のミラーユニット24における反射ミラー24a
で反射されて進路を略直角に変更して第1のロボット腕
14の内部に設けられたレーザビーム導管路126に入
り、このレーザビーム導管路126を経て第1ロボット
腕14の先端の第2の関節部18に設けられた第2のミ
ラーユニット28における反射ミラー28aで反射され
て再び略直角に進路を変更される。レーザビームは更に
同じ第2の関節部18において、第2のミラーユニット
28と対向した位置に配設された第3のミラーユニット
30の反射ミラー30aに入射し、反射して進路を略直
角に変更され、第2のロボット腕22の内部に設けられ
たレーザビーム導管路132に入り、このレーザビーム
導管路132を経てロボット機体の先端の関節部に設け
られた他のミラーユニットを経てレーザビーム出射ユニ
ット(図示なし)に達する。
Accordingly, the laser beam is introduced through a laser beam conduit (not shown) external to a part of the rotating body 10 of the robot body. This laser beam is transmitted to a reflecting mirror 24a in a first mirror unit 24 provided at the first joint portion 12 on the base end side of the first robot arm 14.
The laser beam is reflected by the laser beam, changes its course approximately at right angles, enters the laser beam conduit 126 provided inside the first robot arm 14, and passes through the laser beam conduit 126 to the second laser beam at the tip of the first robot arm 14. The beam is reflected by the reflection mirror 28a of the second mirror unit 28 provided at the joint 18 of the beam, and its course is again changed to a substantially right angle. The laser beam further enters the reflection mirror 30a of the third mirror unit 30 disposed at a position opposite to the second mirror unit 28 at the same second joint 18, is reflected, and travels approximately at right angles. The laser beam enters the laser beam conduit 132 provided inside the second robot arm 22, passes through this laser beam conduit 132, passes through another mirror unit provided at the joint at the tip of the robot body, and then passes through the laser beam. The output unit (not shown) is reached.

【0016】ここで、第1ロボット腕14は、その先端
に枢着された第2のロボット腕22を始めとする重量負
荷要素の負荷を受けてW軸心周りに旋回するから、第1
ロボット腕14が鉛直な平面内で旋回する場合に、種々
の旋回姿勢位置に応じて異なる重力効果を受け、強固な
機械的剛性を有しているにしても長尺であればある程、
モーメント腕が長くなるので、同第1ロボット腕14の
先端における撓みは大きくなる。この撓みはレーザビー
ム導管路126を進行するレーザビームの進路に悪影響
を及ぼし、第1のミラーユニット24の反射ミラー24
aで反射したレーザビームが第2のミラーユニット28
の反射ミラー28aにおける正規の反射点に入射しなく
なることは図5に基づく既述の説明通りである。
Here, the first robot arm 14 pivots around the W axis under the load of the weight load elements including the second robot arm 22 pivotally attached to its tip.
When the robot arm 14 rotates in a vertical plane, it is subject to different gravitational effects depending on the various rotational posture positions, and even if it has strong mechanical rigidity, the longer it is, the more
Since the moment arm becomes longer, the deflection at the tip of the first robot arm 14 becomes larger. This deflection adversely affects the path of the laser beam traveling through the laser beam conduit 126, and causes the reflection mirror 24 of the first mirror unit 24 to
The laser beam reflected by the second mirror unit 28
The fact that the light does not enter the regular reflection point on the reflection mirror 28a is as already explained based on FIG.

【0017】依って、本発明によれば、第1の関節部1
2に設けた第1のミラーユニット24を、第1のロボッ
ト腕14の旋回軸心であるW軸心と同軸心周りに回転軸
受40に依って同第1ロボット腕14の基端側機枠に対
して旋回可能に支持する支持装置とし、第1ロボット腕
14の撓みに追従して第1のミラーユニット24自体を
旋回可能にしている。
Therefore, according to the invention, the first joint 1
The first mirror unit 24 provided in the first robot arm 14 is rotated around the W axis, which is the pivot axis of the first robot arm 14, and the same axis as the base end side machine frame of the first robot arm 14 by means of a bearing 40. The first mirror unit 24 itself is made pivotable by following the deflection of the first robot arm 14.

【0018】同様に、第1のロボット腕14の先端の第
2の関節部18に設けられた第2のミラーユニット28
も回転軸受50で第1のロボット腕14の先端側機枠に
対して旋回可能に支持する支持装置を構成している。 又、第1ロボット腕14の内部に設けられたレーザビー
ム導管路126は、第1ミラーユニット24に結合した
機械的剛性の高く、かつ比較的軽量なパイプ材、例えば
、アルミパイプ材、薄肉ステンレスパイプ材、硬質合成
樹脂製のパイプ材等から成る管路部127と、第2ミラ
ーユニット28に結合した機械的剛性の同様のパイプ材
から成る管路部128とをテレスコピックな入れ子式構
造で嵌合せしめると共に両パイプ材の先端側に滑り軸受
、例えば、周知の潤滑性樹脂材であるテトラフルオロエ
チレン材、または銅合金材からなる滑り軸受129、1
29又は同等な例えばボールを用いた直動軸受を夫々設
けて両管路部127、128が相互に摺動可能に直線変
位可能な構造で形成されている。
Similarly, a second mirror unit 28 provided at the second joint 18 at the tip of the first robot arm 14
The rotary bearing 50 also constitutes a support device that rotatably supports the first robot arm 14 on the distal end side machine frame. The laser beam conduit 126 provided inside the first robot arm 14 is made of a mechanically rigid and relatively lightweight pipe material, such as an aluminum pipe material or a thin stainless steel pipe material, which is coupled to the first mirror unit 24. A conduit section 127 made of a pipe material, a hard synthetic resin pipe material, etc. and a conduit section 128 made of a similar mechanically rigid pipe material coupled to the second mirror unit 28 are fitted in a telescopic nesting structure. A sliding bearing 129, 1 made of a tetrafluoroethylene material, which is a well-known lubricating resin material, or a copper alloy material, is attached to the tip side of both pipe materials while bringing them together.
29 or equivalent linear motion bearings using, for example, balls are provided respectively, so that both conduit sections 127 and 128 are formed in a structure in which they can be slidably and linearly displaced relative to each other.

【0019】この結果、図3に示すように、第1ロボッ
ト腕14が撓み(点線で図示)を発生したときにも、第
1のミラーユニット24が旋回し、かつ撓みによる軸方
向の変位に対してもレーザビーム導管路126の伸縮動
作状の変位により追従しているから、レーザビームは第
1のミラーユニット24のミラー24aで反射してから
、腕先端側の第2のミラーユニット28の所定の正規の
入、反射点に到達してずれδを生ずることなく、反射さ
れる。
As a result, as shown in FIG. 3, even when the first robot arm 14 is deflected (indicated by a dotted line), the first mirror unit 24 rotates and is prevented from being displaced in the axial direction due to the deflection. Since the laser beam is followed by the displacement of the laser beam conduit 126 in the form of expansion and contraction, the laser beam is reflected by the mirror 24a of the first mirror unit 24 and then reflected by the second mirror unit 28 on the arm tip side. When the light reaches a predetermined regular input point, it is reflected without causing any deviation δ.

【0020】このために、レーザビームは第2のミラー
ユニット28で反射後も予め光軸合わせされた進路を進
行可能であり、従って、第2のロボット腕22の基端側
に設けられた第3のミラーユニット30における反射ミ
ラー30aの所定の入射点に入射できるのである。
For this reason, even after being reflected by the second mirror unit 28, the laser beam can travel along a path whose optical axis is aligned in advance. The light can be incident on a predetermined incident point of the reflecting mirror 30a in the mirror unit 30 of No. 3.

【0021】ここで、好ましくは、第3のミラーユニッ
ト30に関しても第1、第2のミラーユニット24、2
8と同様に回転軸受60で関節部18の旋回軸心Uに対
して旋回可能に設けられ、かつ、レーザビーム導管路1
32も前述のバイプ材と同一のパイプ材からなる導管路
133で構成し(第2ロボット腕22の先端側に設けた
ミラーユニットの導管路と入れ子式構造で嵌合してある
)、かつ、滑り軸受135を有して摺動可能に構成して
あるから、第2のロボット腕22においても重力効果で
撓みが発生しても第3のミラーユニットが追従変位して
レーザビームの進路のずれが発生することは無いのであ
る。
Preferably, the third mirror unit 30 is also similar to the first and second mirror units 24 and 2.
8, it is provided so as to be rotatable about the pivot axis U of the joint part 18 by a rotary bearing 60, and the laser beam conduit 1
32 is also composed of a conduit 133 made of the same pipe material as the above-mentioned pipe material (fitted in a nested structure with the conduit of the mirror unit provided on the distal end side of the second robot arm 22), and Since it has a sliding bearing 135 and is configured to be slidable, even if the second robot arm 22 is deflected due to the gravitational effect, the third mirror unit will follow the displacement and the course of the laser beam will be shifted. will never occur.

【0022】図2は、上述したミラー支持装置を備えた
多関節腕型レーザロボットの全体的な外観を示した正面
図であり、同ロボットの機体は、ロボットベース8が地
面等のロボット設置領域に固定される基部として設けら
れ、同ロボットベース8の上に旋回胴10が縦軸心周り
の旋回(θ)が可能に設けられ、この旋回胴10の先端
の頂部に設けられた関節部12に第1のロボット腕14
がW軸心周りに旋回可能に枢着されている。この第1ロ
ボット腕14の旋回動作は関節部12に内蔵された駆動
モータ(図示に現れない)によって駆動される。また、
第1のロボット腕14の先端に設けられた関節部18に
おいて第2のロボット腕22が上記のW軸心と平行なU
軸心周りに旋回可能に設けられ、その旋回駆動は、前述
した旋回胴10の頂部の関節部12に内蔵されている。 この第2ロボット腕22の後端部には手首駆動モータM
が搭載され、かつ、この駆動モータMにより駆動される
ロボット手首25は、第2ロボット腕22の先端の関節
部27に結合され、第2ロボット腕22の長軸心周り及
びこれと垂直な軸心周りにα回転及びβ回転が可能に構
成されている。ロボット手首25には集光々学系から成
るレーザビーム出射ユニット25aが具備され、第1、
第2のロボット腕14、22等の姿勢制御動作に応じて
所望のレーザビーム照射対象に向けてレーザビームを照
射するようになっている。レーザビームはロボット機体
外に設備されたレーザ発振器(図示なし)より適宜のレ
ーザビーム導管路手段を経て関節部12に導入され、同
関節部12に設けられた本発明に係る支持装置で支持さ
れたミラーユニット、第1ロボット腕14内のレーザビ
ーム導管路手段、関節部18に内蔵された同様のミラー
ユニット、第2ロボット腕22内に設けられたレーザビ
ーム導管路手段、関節部27に設けられた同様のミラー
ユニット等を経て集光後にレーザビーム出射ユニット2
5aから出射される。
FIG. 2 is a front view showing the overall appearance of the multi-jointed arm type laser robot equipped with the above-mentioned mirror support device. A rotating trunk 10 is provided on the robot base 8 so as to be able to rotate (θ) around the vertical axis, and a joint 12 is provided at the top of the tip of the rotating trunk 10. the first robot arm 14
is pivotably mounted around the W axis. This turning movement of the first robot arm 14 is driven by a drive motor (not shown) built into the joint 12. Also,
At the joint 18 provided at the tip of the first robot arm 14, the second robot arm 22 is aligned with the U axis parallel to the W axis.
It is provided so as to be able to turn around the axis, and its turning drive is built into the joint portion 12 at the top of the turning trunk 10 described above. A wrist drive motor M is provided at the rear end of the second robot arm 22.
The robot wrist 25 is mounted on the robot wrist 25 and is driven by the drive motor M. The robot wrist 25 is connected to a joint 27 at the tip of the second robot arm 22 and rotates around the long axis of the second robot arm 22 and an axis perpendicular thereto. It is configured to allow α rotation and β rotation around the center. The robot wrist 25 is equipped with a laser beam emitting unit 25a consisting of a focusing optical system.
A laser beam is irradiated toward a desired laser beam irradiation target in accordance with posture control operations of the second robot arms 14, 22, etc. A laser beam is introduced into the joint 12 from a laser oscillator (not shown) installed outside the robot body through a suitable laser beam conduit means, and is supported by the support device according to the present invention provided in the joint 12. a mirror unit provided in the first robot arm 14, a similar mirror unit built in the joint portion 18, a laser beam conduit means provided in the second robot arm 22, and a laser beam conduit means provided in the joint portion 27. After condensing the light through a similar mirror unit etc., the laser beam output unit 2
The light is emitted from 5a.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上の実施例の構成、作用の説明を介し
て理解できるように、本発明は、レーザロボット、特に
、多関節腕型レーザロボットの関節に配置されるレーザ
ビームの進路変更用ミラーユニットを支持する支持装置
を従来の単なるボルトねじによる固定支持方式とは異な
り、回転軸受を具備して関節部におけるロボット腕の旋
回軸心と同軸心周りに旋回可能な構造を設け、かつ、腕
の両端のミラーユニット間に配置されるレーザビーム導
管路手段は、機械的に高剛性で軽量のパイプ材から成る
管路を滑り軸受で摺動可能に配設して両ミラーユニット
を支持する構成としたから、ロボット腕が関節部の旋回
軸心周りに地面に対して鉛直な平面内で旋回するとき、
腕先端に結合された他の腕等の重量負荷による重力効果
の影響で、腕には旋回姿勢に応じた撓みが発生するが、
その撓みの影響がミラーユニットによるレーザビームの
入、反射に悪影響を与えることなく、つまり、ミラーユ
ニットが腕の撓みに追従して変位するから、レーザビー
ムは常の所定の光軸路に沿って進行可能であり、従って
、レーザロボットが種々の姿勢を取る場合にも、常に所
望のレーザ照射対象に対して所望のエネルギーレベルを
有したレーザビームを安定して出射することが可能とな
る。この結果、レーザロボットの加工性能が、従来に比
較して一段と安定化される効果が得られる。
Effects of the Invention As can be understood through the explanation of the structure and operation of the embodiments above, the present invention provides a method for changing the course of a laser beam disposed at the joints of a laser robot, particularly a multi-jointed arm type laser robot. Unlike the conventional fixed support system using simple bolts and screws, the support device for supporting the mirror unit is provided with a structure that includes a rotation bearing and can rotate around the same axis as the rotation axis of the robot arm at the joint part, and The laser beam conduit means disposed between the mirror units at both ends of the arm supports both mirror units by having a conduit made of mechanically highly rigid and lightweight pipe material slidably arranged on sliding bearings. Because of this configuration, when the robot arm turns around the pivot axis of the joint in a plane perpendicular to the ground,
Due to the gravitational effect due to the weight load of other arms connected to the tip of the arm, the arm flexes according to the turning posture.
The deflection does not adversely affect the incidence and reflection of the laser beam by the mirror unit; in other words, the mirror unit is displaced to follow the deflection of the arm, so the laser beam always follows the predetermined optical axis path. Therefore, even when the laser robot takes various postures, it is possible to always stably emit a laser beam having a desired energy level to a desired laser irradiation target. As a result, the processing performance of the laser robot can be further stabilized compared to the conventional method.

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

【図1】本発明に係るレーザロボットのミラー支持装置
の構成と作用とを説明する要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part explaining the configuration and operation of a mirror support device for a laser robot according to the present invention.

【図2】同ミラー支持装置が組み込まれる多関節腕型レ
ーザロボットの外観正面図である。
FIG. 2 is an external front view of a multi-jointed arm laser robot in which the mirror support device is incorporated.

【図3】ロボット腕の撓みに追従したミラーユニットの
変位を説明する略示機構図である。
FIG. 3 is a schematic mechanical diagram illustrating the displacement of the mirror unit following the deflection of the robot arm.

【図4】レーザロボットにおける従来のミラー支持方式
を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a conventional mirror support method in a laser robot.

【図5】従来のミラーユニットにおいてロボット腕の撓
みに応じて発生するレーザビームの進路のずれδを説明
する略示機構図である。
FIG. 5 is a schematic mechanical diagram illustrating a deviation δ in the course of a laser beam that occurs in a conventional mirror unit in accordance with the deflection of a robot arm.

【符合の説明】[Explanation of sign]

10…旋回胴 12…第1の関節部 14…第1のロボット腕 18…第2の関節部 22…第2のロボット腕 24…第1のミラーユニット 24a…ミラー 25…ロボット手首 25a…レーザビーム出射ユニット 28…第2のミラーユニット 28a…ミラー 40…回転軸受 50…回転軸受 126…レーザビーム導管路 127…管路部 128…管路部 129…滑り軸受 10...Swivel trunk 12...First joint part 14...First robot arm 18...Second joint part 22...Second robot arm 24...First mirror unit 24a...Mirror 25...Robot wrist 25a...Laser beam emission unit 28...Second mirror unit 28a...Mirror 40...Rotating bearing 50...Rotating bearing 126...Laser beam conduit 127... Pipe section 128... Pipe section 129...Sliding bearing

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  関節結合構造を有したロボット腕が地
表面に対して垂直な面内で旋回可能に配設されると共に
該ロボット腕の端部の関節結合部分に支持されたレーザ
ビームの進路変更用ミラーユニットを具備し、外部から
導入したレーザビームを該ミラーユニットを介して最先
端のミラー出射装置へ順次に誘導し、出射するレーザロ
ボットにおいて、前記ミラーユニットを支持するミラー
支持装置は、前記関節結合部において該ミラーユニット
をロボット腕の旋回軸心と同軸の軸心周りに旋回可能に
保持する回転軸受手段と、前記ミラーユニットのビーム
入射端又は出射端に結合され、前記ロボット腕の長さ方
向に摺動自在に設けたビーム導管とで構成され、前記ロ
ボット腕の重力撓みに応じて前記ミラーユニットを補正
旋回可能にしたことを特徴としたレーザロボットのミラ
ー支持装置。
1. A robot arm having an articulated structure is disposed so as to be rotatable in a plane perpendicular to the ground surface, and a path of a laser beam supported by the articulated portion at the end of the robot arm. In a laser robot that is equipped with a changing mirror unit and sequentially guides and emits a laser beam introduced from the outside to a state-of-the-art mirror output device via the mirror unit, a mirror support device that supports the mirror unit includes: a rotary bearing means that holds the mirror unit in the joint joint section so as to be able to rotate around an axis coaxial with the rotation axis of the robot arm; 1. A mirror support device for a laser robot, comprising a beam conduit slidably provided in a longitudinal direction, and capable of correcting and rotating the mirror unit in response to gravitational deflection of the robot arm.
【請求項2】  ロボット旋回胴と、該旋回胴に設けた
第1の関節部に対して水平軸心を旋回軸心にして地面に
垂直な平面内で旋回可能な第1のロボット腕と、前記第
1のロボット腕の先端に設けた第2の関節部に対して水
平軸心を旋回軸心にして旋回可能な第2のロボット腕と
、前記第2のロボット腕の先端に設けられた第3の関節
部に結合されたレーザビーム出射部と、前記第1、第2
、第3の関節部の各関節部に設けたレーザビームの進路
変更用ミラーユニットと、前記第1ロボット腕、前記第
2ロボット腕内に設けたレーザビーム導管路手段とを具
備したレーザロボットにおいて、少なくとも前記第1の
ロボット腕の両端の前記第1、第2の関節部に設けられ
た前記の各ミラーユニットは、該第1のロボットの前記
旋回軸心及び該第2のロボット腕の前記旋回軸心と夫々
同軸の旋回軸を中心にして旋回可能に回転軸受手段によ
り支持されると共に両ミラーユニット間を結合する前記
レーザビーム導管路手段がすべり軸受を介して軸方向に
伸縮変位可能な構造を具備していることを特徴としたレ
ーザロボット。
2. A robot rotating body; a first robot arm that is capable of rotating within a plane perpendicular to the ground with a horizontal axis as the pivot axis relative to a first joint provided on the rotating body; a second robot arm that is rotatable about a horizontal axis as a pivot axis relative to a second joint provided at the tip of the first robot arm; and a second robot arm that is provided at the tip of the second robot arm. a laser beam emitting section coupled to a third joint;
, a laser robot comprising a mirror unit for changing the course of a laser beam provided in each joint of a third joint, and laser beam conduit means provided in the first robot arm and the second robot arm. , each of the mirror units provided at least at the first and second joints at both ends of the first robot arm is aligned with the pivot axis of the first robot and the second joint of the second robot arm. The laser beam conduit means is supported by rotary bearing means so as to be rotatable about the respective rotation axes coaxial with the rotation axis, and the laser beam conduit means connecting both mirror units is movable in the axial direction via a sliding bearing. A laser robot characterized by having a structure.
【請求項3】  前記レーザビーム導管路手段は、機械
的剛性度の高い中空管によって形成されていることを特
徴とする請求項2に記載のレーザロボット。
3. The laser robot according to claim 2, wherein the laser beam conduit means is formed of a hollow tube with high mechanical rigidity.
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