JPS60182789A - Ｃｏ↓２レーザーのためのビーム発射装置 - 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 本発明はビーム発射装置に関するものでおる。

％に、比較的高出力のレーザービームを、据え付けられ
たレーザーからワークステーションの空１１Ｊ］中の移
動可能な点にロボット制御のもとで発射するＣとに関す
る。

従来の技術及び四粗点 比較的１坊出力のレーザーは普通、切断や溶接といった
工業的作業に用いられる。多くの切断や溶接作業が組立
てライン上の異った位置で必要かもしれず、このような
変化にとむが、反復的なワークステーション作業を実行
するためにロボットの使用が増えている。ロボットは通
常、固、定されたベース上に据え付けられ、ショルダー
ジヨイント、リストジヨイント及び関節でつながれたア
ーム機構を有し、そのアーム機構はショルダージヨイン
トとリストジヨイントとの間に伸び、それはエルボ−ジ
ヨイントを翁する。

このようなロボットとの使用のために組み立てられた従
来技術のビーム発射装置は、ロボットの各ジヨイント上
にビーム発射装置を据え付けるビームガイド機構を有す
る。これらの従来技術のビーム発射装置は、実際、ビー
ムを伝える径路としてロボットのジヨイントを使用した
。これらの従来のビーム発射装置は、もしロボットの父
換が必要であってもそれほど融通がきかない。これら従
来のビーム発射装置はまた、多くのミラーが要求される
。その装置の各ミラーは、小さな量だが重大な出力損失
をもたらす。

関節でつながれたビームガイドチューブを利用する従来
のビーム発射装置は寸だ、不規則な１１′）性力の問題
をもたらす。そのチューブが１つの位置から他の位置へ
迅速に動かされ、この迅速な動きによって加速度が引き
起されるとき、このような関節でつながれたチューブ装
置に引き起される慣性力は、チューブの最終的位置を得
ることに時間的遅れという問題の原因となる。

発明の目的及び構成 本発明の主要な目的は、従来のビーム発射装置の問題を
防ぎ克服することでおる。

本発明のもう１つの主要な目的は、三次元の一点が２つ
の角度と１つの半径によって指戻される球座種糸に合わ
せて作られた融通性のあるビーム発射装Ｍを組与立てる
ことである。

本発明のレーザービーム発射装置は密閉されたジヨイン
ト及びチューブを通して伝えられ、基本的に３つのサブ
システムを組み入れる。すなわち、どのような方向にも
回転自由な球状ジヨイント、ビーム発射装置の端部でビ
ームが所望の方向に向けられることを許すリストジヨイ
ント及び中間のジヨイント又はミラーなしに直接かっ一
直線上に球状ジヨイント及びリストジヨイントと相互連
結するテレスコープ形チューブの部分である。

本発明の特定の１つの実施例において、ビーム発射装置
はロボットと共同する。そのロボットは、ロボットベー
ス、ショルダージョイン）ｔ＆構、！Ｊストジヨイント
４（’４１本−ルボージヨイント機構及びショルダージ
ヨイントｔ３を構とロボットベースからリストジヨイン
ト機構をｈ′Ｓるすためのリンク機構から成る。

本発明のと−１−発射装置は、一般的な又は球状のショ
ルダージヨイントを有し、そのジヨイントはロボットシ
ョルダージヨイントの鉛直軸に近接し、ロボットの関節
でつながれたアーム機構の下方に据え付けられる。ビー
ム発射装置のリストジヨイントｅよロボットのリストジ
ヨイントと共同している。この配列はテレスコープ形チ
ューブセットがロボットの関節でつながれたアーム機構
の下で最大ＪＡ−，に近づく水平及び鉛直方向の回転が
なされることを可能にする。

フレキシブルビーム発射装置は、多くの異なるロボット
と容易に接続でき、ロボットに固有の融通性のプログラ
ミングの恩恵を得る。本発明のビーム発射装置は複雑で
はなく、特別の部分のためにのみ設計され組み立てられ
たワンショット（ｏｎｅ　ｓｌ＋ｏｔ）装置である。

ビーム発射装置の一般の又は球状ショルダージヨイント
は、固だされた位置に保持され、ビーム発射装置のテレ
スコープ形チューブセットはショルダージヨイントから
まっすぐにリストジヨイントにビームを伝えるので、ビ
ーム発射装置全体は、テレスコープ形チューブの最小の
制御不能又は遅延の慣性力で位置を変えることができる
。それ故、ビーム発射装置は本質的には、チューブが慣
性力によって影像されないようにチューブセットの位置
を制御する。

ショルダージヨイントは２つの回転可能な内部ミラーを
南する、そのミラーは非常に接近し、また、ショルダー
ジヨイントが光学的性能におｈて球状ジヨイントに非常
に近付くように正確に据え付けられている。

ショルダージヨイント内の各回転可能なミラーは、軸受
内の回転のために交互に据え付けられたハウジング内に
設けられてｂる。その軸受（ｔよハウジングの外側及び
向い合った端部に配置されておシ、軸受における不正確
さ又は非ｌ？密さに起引し得るミラーの如何なるミスア
ラインメントも最小にするように広く離してｆｆ１ｆか
れている。軸受にはまた、如何なるゆるみも取るように
予荷重が加えらＪする。これは丈に、軸受のゆるみに起
因するミラーのミスアラインメントラ減じる。

リストジヨイントは作業のＩねに依任して２つ又は３つ
の内部ミラーを有する。これらのミラーは、リストジヨ
イントもまた光学的性能において球状ジヨイントに非常
に近つくように、互論に非常に接近している。

ショルダー及びリストジヨイント内のミラーの各々はミ
ラーのｉσ面から匝かれておシ、据付は位置は、もしミ
ラー調整が必要とされるならは訓１！ｉ５可能なカムの
形であってもよい。各ミラーの後ろ側は、液体冷却又は
対流冷却されたバネ押付は圧力板と近接接触しておシ、
その圧力板は一定の力でミラーをその据付は位置に対し
て理し付けている。圧力板は、再び調整することなく実
行できるミラーの容易な交換のために引っ込められても
よい６ テレスコープ形チューブによって長く投げ出され又は伸
びたジヨイントと共同で、ショルダージヨイント及びリ
ストジヨイント内のミラーの正確な位置決めをすること
は、不発ψ」のビーム発射装置全体が、レーザーに対し
て１本の１つずぐな連続する円筒状トンネルのように見
えることを可能にする。

各ミラーは、ビームが如何なる点においても、他の如イ
ｉ」なる点における以上に壁に接近することなく通過す
るように、ビーム発射装置内に据え付けられている。

本発明のもう１つの特戯に従うと、ＡＣ磁気クランプが
リストジヨイントに取漫付けられ、一方の側からのみス
ポット溶接される対象＠を保持し、溶接が完了した後、
その部分に如何なる残留磁気ももたらさない。

レーザービーム発射装置及び方法は、上記の構造及び方
法を組み入れ、それらは、本発明の更に特殊な目的を構
成する上記のような機能に効果的である。

不発Ｅ１１のこれらの目的は、続く記載及び特許請求の
範囲から明らかであろうし、また、実例として添付した
図面に描かれている。それらは、本発明の好適実施例及
び原理であって、それらを応用するのに現在考えられる
最良の形式である。本発明及び添付の％Ｗ１・請求の範
囲を越えることなく、本発明の他の実施例が同様な又は
同じ原理を用いてもよく、また、当業名が望むような構
造的変更をしてもよい。

好適実施例 本発明の１つの実施例に従ったビーム発射装置が、第１
図において参照１１−号２１によって示されている。い
くつかの図面において、ビーム発射装置２１はまた、略
語”Ｂ、Ｄ、８．”によっても示されている。

ビーム発射装置２１が、自動車組立ライン２５上の作業
を来行するためのロボット２３と関連して（第１図に）
示されている。

ロボット２３は、ロボットベース２７、ショルダージヨ
イント機構２９、リストジヨイント機構３１、エルボ−
ジヨイント機構３３及びショルダージヨイント機構２９
とベース２７からリストジヨイント機構を／ｌ）下げる
ためのリンケージ後横３５．３７．３９とから成る。

第１図において、ロボット２３とビームｌ装置２１がロ
ボット制御をうけて空間のある点において溶接作業を行
っているところが示されてｂる。

続く記載によって更に明らかになるように、空間におけ
るこの点は（又は、空間における他のどのような点も）
、球座標系に従って、ビーム発射装置によって到達可能
である。その球座標系は、三次元における点を２つの角
度と１つの半径によって指定する。本発明のビーム発射
装置は、高山カレーザービームが密閉されたビーム発射
装置を辿って伝尋されることを可能にする。その密閉さ
れたビーム発射装置は、基本的には３つのサブシステム
ーー如何なる方向にも回転自由な球ジヨイント、最小及
び最大レンジを有するテレスコープ形智閉チューブ及び
ビーム発射装置の端部でビームがＤＴ望の方向に向けら
れることを許すリストジヨイント機構一から成る。

更に第１凶？参照すると、商出力化レーザー（例えは、
００２レーザー）がベース２７に近接して設むｔされ、
密閉チューブ４５によシビーム発射装置に連結さ？して
いる。

第１図に示ちれたビーム発射装置２１は、球状ショルダ
ージヨイント４７及び、−組の宿比゛されたテレスコー
プ形チューブ４９とリストジョイン）５１を有する。

４ｉ図に図示されているように、ショルダージヨイント
４７はロボットベース２７により支えられ、リストジヨ
イント５１はロボットのリストジヨイント機構３１によ
シ支えられている。

第１図に示されているビーム発射装置２１において、テ
レスコープ形チューブセット４９の一端は球状ショルダ
ージヨイント４７０所で制御され、テレスコープ形チュ
ーブセット４９の他の一端はりスートジヨイント５１の
所で１ｌｌＪ御され、全ビーム発射装置２１は最小の遅
延慣性力で位置を変えることができる。装ｆｆ１２１は
本質的には、チューブ４９ｄ［（主力によって影９１れ
なＡようにチューブの位置を制側１する。このことは、
ただ１つのセットのチューブの両端のジヨイントの制御
を通し、チューブ自身のＩｄｄｌｌ性、及び球状ジヨイ
ント４７とリストジヨイント５工の非常にコンパクトな
構造によって辻ｌ戊さ才りる。

本発明のビーム発射装置２１はこのようにして、ビーム
発射装置！（がロボットの各ジヨイントに取ｐ刊けられ
た焚来の装置に恥る著しい利点を１１′する。

なせンよらば、このような従来の装置は、チューブ。

セットの中間ジヨイントによって発生した制御不ｉ］此
な加速及び遅延の問題をもたらし、更にＪ、た、このよ
うな開面で接合された従来のチューブセット構造は、も
し、ロボットを交換し又は、ビーム発射装置を交換する
必要があるとしても、（れほど融通はきかないからでる
る。

不発８Ｊ−１は更にまた、このよう７な従来のｌＪｊ　
ｆｉｉ）で接合されたチューブ装置に勝る利点を有する
。なぜならば、本発明のビーム発射装置は従来の装置よ
りも少ないミラーしか必要としないからでちる。

よシ少ないミラーによって、光エネルギーの打１失の程
度は小さｂものとなることが、続く記載から更に明らか
になるだろう。

更に、本発明のビーム発射装置２１がロボット２３に関
して据え付けられている方法から生じる利点がある。

ロボット２７０ベースで、２つの主要アーム３５．３７
の下に取υ付けることによって、ビーム発射装置２１は
最大の到達量をもって水平方向及び上下方間のどちらに
も回転可能である。

本発明のビーム発射装置はそれ故、ｍｓ性のあるビーム
発射装置であシ、ロボットに固有の融通性をプログラム
する恩恵を得るために多くのロボットに容易に取り付け
られる。本発明のビーム発射装置は特別な仕事のために
のみ設計された複雑な構成のワンショツ）　（ｏｎｅ　
５ｈｏｔ）装置ではない。

第１．２及び３図に示されたビーム発射装置２１は、ビ
ームの焦点を溶接点５５に合わせるためのノズル５３を
有している。

第３図においてビーム発射装置（Ｂ、Ｄ、　８．　）　
１ｔは、（第１図で示されｃｂるようにロボットのベー
ス２７に直接ルｔｉえ付り−られるよシも）据付はピラ
ー５７に据え付けらｎているように示され、そのビジー
は、ロボットの回転の鉛直軸線ＸＸに極めて接近して１
ｄかれている。

第４．５及び６図に、球状ショルダージヨイント４７の
１つの実施例の構造の詳細を示している。

ショルダージヨイント４７のこの実施例は、床座午６１
によって据伺はピラー５７に据え付けられている。

調部可能ザブプレート６３は床座金６１に据え付けられ
、４１１１線Ｙ　’Ｙを人力ビームと同軸にするだめの
調部螺子６５及び６７を廂する。

ショルダージヨイントのｍ１４のミラーがハウジング６
９内に据え付けらｎている。ショルダージヨイントの第
２番のミラーがハウジング７１内に据え付けらｎている
。

シール７３は、外気がハウジング６９及び７１に入るこ
とを妨け、ハウジング間の相対運動を可能にしている。

第５図において最も良く示されているように、ハウジン
グ６９はザブペースプレート６３に関して回転させるた
めに、軸受ＹＹによって据え付けられている。その軸受
はハウジングの外側及び向い合った端部に配置されてい
る。軸受ＹＹは、ハウジングの外側及び向込合った端部
に配置されることにより、広く離して誼かれ、このこと
は、軸受ＹＹの不正錐爆又は非稍逝さから生じ得る第１
番のミラーの如何なるミスアラインメントも最小化する
。軸受のこの据付けは、大きく、％殊で、尚価な軸受と
いった費用が薗ぐつくことなく簡鞘度を達成し、本発明
のビーム発射装置゛に比較的小さく高価でない軸受を使
用することを可能にする。

以下に詳しく記載するように、テレスコープ形チューブ
４９はまた、ショルダージヨイント４７内のミラーとリ
ストジヨイント５１内のミ２−との間に長し距離を与え
ることで、大変大きなてこ比を与える可変半径アームと
して役立つ。

本発明に従って、ほかの場合ならば軸受中に存在するか
もしれない如何なる不正確な動きをも取り上げ、更に、
軸受の不正確さから生じ得る第】歪のミラーの如何なる
ミスアラインメントをも減少させるために、ハウジング
６９の各端部で軸受ＹＹに予荷重が加えられる。

第１Ｏ図に図示されているように、螺子７５は軸受ＹＹ
の据付けに埋合しており、螺子７５の調節は矢印７７で
丞された方向に力γ加えるが、その力は内部軸受レース
に加えられ、軸受ボールを介して外部軸受レースに加わ
り、これらの全ての部分をしつかりした接続状態に保つ
。同様な予荷重力が矢印７９で示された方間に加えられ
、第１０図には１２ハされた方法で他の軸受ＹＹに加え
られ、この軸受に予荷重を加える。

第２番のミラーに関し１軸受ＸＸ（第６図参照）も１だ
、ハウジング７１の外側に据え付けられており、軸受Ｙ
Ｙと同様な方法で予荷Ｍ（がかけられ、軸受ＸＸの不正
確さ又はゆるみから生じ得る第２査のミラーのミスアラ
インメントの如何なる機会も最小にしている。

第７図から第９図は、リストジヨイント５１の構造の細
部を図示している。

リストジヨイント５１内には３つの内部ミラーがあり、
これらのミラーは非常に近接して連結されている。リス
トジヨイント５１内のミラーのこの非常に近接しまた連
結は、（テレスコープ形チューブ４９によって提供され
る非常に長い可変距離ジヨイントと共同で、また、球状
ショルダージヨイント４７をロボットのショルダージヨ
イント２９の回転の中心近くで、かつ、ロボットのアー
ム３５及び３７のジヨイントの下方に据え付けることと
共同して、）本発明のビーム発射装置中に非常によく形
成された装わを提供する。

テレスコープ形チューブ４９において、光エネルギーの
長距離の投射、発射を実間することにおける１つの問題
は、ミラーが正確に配置されていることを確かめること
である。ショルダージヨイント４７におけるミラーの近
接連結を提供することによシ、この問題は最小化される
。この問題の最小化は更に、ショルダージヨイント内の
全てのミラーがその前面から効果的にミラーの位置を決
めるように調Ｉｉｌ”１するカムによって前方に据え付
けられることにより　＜−ｔ′、、て、バネで押し付け
られ、液体で冷却された圧力板によってミラーの後面の
位置を変えることが可能なように据え付けられることに
よ＃））行わｎｌそのことは、続いて第１５図から第２
０図に関してよυ詳細に記載爆れる。

ショルダージヨイント４７内のミラーの近接連結は、完
全な球状ジヨイントに近づく。

リストジヨイント５１内のミラー据伺げ、テレスコープ
形チューブ４９によって提供された伸びたジヨイント及
びショルダージヨイント４７内のミラーの近接−Ａ結の
４゛１１度のために、本発明の全ビーム＠躬装置２１は
、レーザー４３とまっすぐに連続した１つの円筒状のト
ンネルのように見える。

ビーム発射Ｊｉ内に据え付けられている各ミラーは、ビ
ームが如何なる地点にｋｕても他の如何なる地点におけ
る以上に壁に近づくことがなく通過するように据え付け
られてｂる。本発明のビーム発射装置２１は、それが正
確に組立てられたとき、レーザー４３に対し、円形のチ
ューブのように見える。

第７．８図を参照すると、リストジヨイント５１は第１
香のミラーを据え付けるハウジング８１を有することが
明らかである。

そのハウジング８１は、軸受組立体８３によって入力ビ
ームチューブ４９に連結ちれている。

第２査のミラーはハウジング８５内に据え付けられでお
り、七のハウジング８５は軸受利立体８７によつ１ハウ
ジング８１に連結されている０第３香のミラーはハウジ
ング８９内に据え付けられており、軸受組ｖ体９１によ
って７％ウジング８５に連結されている。

ハウジング８９はロボットアーム足盤９３によって、ロ
ボットアームリストジヨイント３１に連結されている。

集束レンズ９５は、焦ａ　ｓ　５　ｖｃ　ｖ　−サ−ヒ
−ムの出力を集中するためにノズル５３内に据え付けら
れている。

密閉ガス注入口９７は、図示されているようにノズル５
３内に含まれている。

レーザービームは、溶接され又は切断される対象物に如
何なる機械的力も加えないので、レーザービームは接触
することなく溶接し切断することができる。

ある場合、特に２片の金属を合わせてスポット溶接する
場合、対象物をいっしょに機械的に細める以外、の何ら
かの手段で２つの対象物を保持できることは利点である
。機械的クランプは、部品のまわりに接触しなければな
らないので、複頼化する可能性かめる。

本発明の１つの特別な実施例におりて、（ノズル５３に
代って、かつ、機械的クランプの代りに）磁気り２ンプ
が用いられ、２つの部品をいっしょに保持するために後
ろ側のまわりに接触することの必要性を除く。この磁気
クランプは第１１図に図ボ嘔れておシ、参照査号９９で
示されている。

図示されているように、それは環状形状であり、交流で
作動する。交流磁石を用いることによシ、部品を永久的
に磁化することなく締め付は力を得ることができる。Ａ
Ｃ電流の多くの周波にわたってＡＯ磁場を提供すること
によシ、かつ、その次にＡＯ電流のいくつかの周波にわ
たりゆつくシと磁場を減少させることにより、溶接され
た物質をゼロネツ）　（ｚｅｒｏ　ｎｅｔ）残留磁場に
戻すことができる。

第１１図に示された磁気クランプ９９は、非磁性体でで
きた部分１０１を有し、リストジヨイント５１と接続す
るだめの一端に螺子山を有する。軟鉄部分１０３は非磁
性体部分１０１のもう一方の端部に接ワシされており、
その部分１０３は磁場を提供するためのコイル１１）５
ｉｉする。

冷却ら管１０７は冷却水を非磁性体部分１０１のまわシ
に循環させてレンズ９５を冷却し、また、軟鉄部分１０
３及び関連したコイル１０５を冷却する。

この磁気クランプ９９は、２つの溶接される部分の間に
小さな間隙があるときでも良好なスポット溶接全提供す
る。それ故、レーザーと共同して磁気クランプは、溶接
される部分の間に良好な接触を必要とする在来の電気抵
抗スポット溶接に勝った利点がある。

本発明のビーム発射装置において用いられるミラーは、
調成の受け板を有するモリブデンミラーである。

上記のように、ミラーはカム調節によってリストジヨイ
ント５１内でｎケ方に据え付けられておシ、それ故、Ｉ
＋：ｆ足の１つのミツ−が平行でなくとも、又、その後
ろのブロックが平行でなくともそれは血要でない。なセ
ならば、ミラーの前面がＮ小町なのであり、そして、そ
の前ｒｌＬＩ１１．Ｌ装置の再心出しをすることなく始
＃Ｊの重置又は目盛にめの間に早く容易に配置され（も
し必要ならば、操作中再心出しすることもできる）、そ
れは−ｆＦ別工場調節でろるＯ リストジヨイント５１内のミラーのｍ面の位置決めが第
１５−２０図に示されている。

！’、１５図に図示式れているように、ハウジング８１
内の第１査のミラ、−は３つのカムによって位置決めさ
れており、そのカムはミラーの前部の反射面に嵌合する
。

第１８図に示されるように、３つのカムがこの前部面に
嵌合しており、それらは、普通の又はアンカーアジャス
ターカム１０１．Ｘアジャスターカム１０３、及びＹア
ジャスターカム１０５でるる。これら３つのカムは、第
１番のミラーの前面の位置及び角度を決定する。

第１５図で図刀くされているように成体冷却さｎた圧力
板１０７は、第１のミラーの背面に嵌合する。

３つの荷Ａ１スプリング１０８は、各駆動アジャスター
カムと向い合い、圧力板ｌｏｒ＜ミラーの背面に押しつ
ける。これは、交互にミラーの前面をカム１０１．１０
３及び１０５に押しつける。

鵠１６図に示されるように、２つのフレキシブル冷却水
ハウス１０９は、圧力板内の冷却水路１１１を通して冷
却水を伝える。

ハウス１θ９は高エネルギービームから自由であるが、
ミラー調節を許す融通性がある。

第１９図は、カムの回転によるミラー反射面の百節範囲
が図示されている。

第２０図は、第１５−１８図に図示されるようなカム調
節機構によって提供されたＸ及びＹ方向のミラーの回転
を図示したものである。

本発明に従って構成された球状ショルダージヨイントの
もう１つの実施例が第１２−１４図に図示されている０
第１２−１４図に示された実施例は、第４−６図に示さ
れたショルダージヨイントのように２つのミラーを用い
るのではなく、３つのミラーを用いる。第１２−１４図
の実施例の部品で、第４−６図の実施例と同じ部品に対
応するものは、同じ数字で示されている。

第１２−１３図の実施例で、第２番のミラーと第３香の
ミラーは、それぞれ、第４−６図の実施例の第２番及び
第３番のミラーに対応する。

第１２−１４図の実施例において、第２贅のミラーと第
３番のミラーは図示されているようにｎ上をＸＸに関し
て回転するが、第１番のミラーは固定されている。

第３番目の固足されたミラーを有するショルダージヨイ
ント４７の実施例は、レーザー４３からのレーザービー
ムをショルダージヨイント内の回転可能なミラーに伝え
る前に、レーザー４３からのレーザービームを受けると
きレーザービームの角度を９０変えるためには（第１番
のミラーのような）固定ミラーを有することが便利なと
き用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１つの実施例に従って組み立てられ
たビーム発射装置を示す等角図である。 第１図において、自動車組立ライン上の使用のだめのロ
ボットと組み会わされてビーム発射装置が８芒れている
。 第２図は、第１図のビーム発射装置か水平方向に動ける
範囲をボす平面図である。 第３図は、第２図で矢印３−３によって示された線に沿
い、その方向から見た正面図で、第１図に示されたビー
ム発射装置の鉛直方向の動きの範囲が示されている。第
３図で単線により示された斜線部分は、ビーム発射装置
のノズルの操作量が制限されたとき、そのノズルが到達
できる範囲を示す。第３図で二本の交差する斜線によシ
示された部分は、ビーム発射装置のノズルの掃作が制限
されないとき、そのノズルが到達できない範囲を示す。 第４．５及び６図は、第１図に示さｔＬ／ζビーム発射
装置に用いられる一般的な又Ｕ球状ショルダージヨイン
トである。第４．５及び６図に示された球状ショルダー
ジヨイントは、わずか２つの回転可能な内部ミラーを有
する。 第４図はショルダージヨイントの平面図でめる。 第５図は、第４図で矢印５−５によってボぜれた腺に沿
い、その方向から見た端面図である。 第６図は、第５図で矢印６−６によって８嘔れた線に沿
ｂ１その方向から見た側面図である。 第５及び６図は、イ庁造の肚細を示すために一部分が切
υ欠か７’している。 第４及び６図に示された鎖線の概略は、図示された構造
物がいかにして示された位置に回転できるのかを示した
ものである。 第７．８及び９図は、第１図に示されたビーム発射装貿
のリストジヨイントの図である。 第７図は平面図である。 Ｑ’４．３図は、第７図で矢印＋３−８によって示され
た線に沿い、その方向から見た端面図である。 第９図は、第８図で矢印９−９によって示された線に沿
い、その方向から関、たつｌｌ１面図で東る。 第８及び９図は、（１・Ｙ造のｆ＋細を示すンｔめにそ
の一部分かもリシ欠かれてしる。 第７．８及び９１に示された鎖線の概略ｔよ、図示され
た構造物がいかにして示された位置に回転でへるのかを
示したものである。 第１０　ｂ−＜＋　１ｌ−ｒ、％球状ショルダージヨイ
ントの予１ｙＭｆかけた軸う＝に対する構造的特徴を示
す、いくぶん略が的な端面図でるる。 第１１図は、の１面の倶１面図でろシ、磁気によって一
部分を締め付けるためのリストジヨイントと共に用いら
れる始気りラングの＋ｎ−細でるシ、締め付けは一方の
側のみで行われ、その一部分で作業が完了したグ・、締
め付けらｔＬｆｃ部分から磁気が除、かれるような方法
で必る。 第１２．１３及び１４図は、本発明のビーム発射装置の
球状ショルダージヨイントのもう１つの実施例であＺ、
。 第１２．１３及び１４図に示された球状ショルダージヨ
イントの実施例は、３つの内部ミラーを使用し、１つは
固定されたミラーで２つは回転可能なミラーである。 第１２図は平面図である。 第１３図は第１２図で矢印１３−１３によって示された
紐に沿い、その方向から見た端面図である０ 第１４図は第１３図で矢印１４−１４によって示された
刹に沿い、その方向から見た側面図であるＯ 第１２及び１３図は、構造のＰ細を示すために部分的に
切シ欠かれている。 第１２及び１４図は、示された部分が回転することがで
きる部分を示している。 第１５から１８図は、ショルダージヨイント４７に対す
る調整１３能な液体冷却ミラーマウントの詳細を示した
図である。 第１５し１は噸１面の正面図であり、レーザーからの入
力ビーム后・受ける第１ミラーのたｄ）のマウンティン
グが８嘔れ”Ｃいる。 ｇＱ１６図は””７１５図で矢印１６−１６ニ：ｆ、、
−）テ示さ、１ｔた糺１に沿い、その方向から見たしｊ
である。 第１７図は第１５図で矢印１７−１７によって示された
ＬＪＩに沿い、その方向から児だ図である。 ２６１８図は第１５図で矢印１　Ｂ　−１８によって示
された紛に’＋＜’）い、その方向から見た図である。 第１９図は、１ｉｌ−１！ｉ整カムの回転にイ′トつて
、いかにミラー前曲の位ｉｆｆが変化うＬりか基ニド」
示した鐵図であるＯ 第２０は１は、第１５−１３図に示されたｉ℃整カムの
調、整によシ・もたらされたミラーの回転を示す線図で
ある。 ２１−−ビーム発射装置 ２３−一ロボット ２７−−ロボツトベース ２９−−ショルダージョインＨｍ構 ３１−−リストジヨイント機構 ３３−一エルボージョイント様構 ３５、３７．３９−−リンク截構 ４３−−レーｖ１− ４９−−テレスコ！ノ形ナユーノ゛ Ｇ９．７１．８１．８５．８９−−ハワジンタ８３、６
７、９１−一軸受アセンブリ ９９−−磁気クランノ。 １０１−一卵磁性体部分 １０３−一軟鉄部分 １０５−−コイル １１１−一冷却水路 吋許出願人　スペクトラ・フィジックス・インコーホレ
イテッド ビｒ）； 嫂（ × ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、ｌｌ ＦＩＧ、　１６ ＦＩＧ、　１５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザービームをレーザーからロボット制御下の空
   間の一点に発射するためのレーザー発射装置であって、
   前記ロボットは固定されたベース並びに少なくともショ
   ルダージヨイント、リストジヨイント及びショルダージ
   ヨイントからリストジヨイントをｔ］３υ下げるリンケ
   ージから成る関節でつながった機構を有するａｌｌのロ
   ボットであシ、前記ビーム発射装置は、 Ａ）ショルダージヨイント手段であって、ａ）レーザー
   からの入力ビーム金堂けるための入口と、 ｂ）前記ビームをリストジヨイント手段に伝えるための
   出口と、 ｃ）２つの回転可能なミラーと、 から成シ、前記出口であらゆる方向（ショルダージヨイ
   ント手段の操作の限度内で）にビームを向は直すように
   構成されているところのショルダージヨイントと、 Ｂ）リストジヨイント手段であって、 ａ）ショルダージヨイント手段によって向きを直された
   ビームを受けるための入口と、 ｂ）　ワークステーションへビームを伝えるための出口
   と。 ｃ）２つ又は３つの内部ミラーと、 から成り、前記ビームを前記ワークステーションへとあ
   らゆる方向（リストジヨイント手段の操作の限度内）で
   、前記ロボットによって決定された空間の一点に向きを
   直すように構成されているところのリストジヨイントと
   、 ０）テレスコープ形密閉チューブ手段であって、前記ビ
   ームを直接かつ直線的に前記ショルダージヨイント手段
   の出口から前記リストジヨイント手段の入口へ導き、前
   記ビ−ム発射装置内のミラーはショルダージヨイント手
   段内のミラーとリストジヨイント手段内のミラーだけで
   あるところのテレスコープ形密閉チューブ手段と、 から成るところのビーム発射装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 Ａｉｌ　’７己ショルダージヨイント手段が前記ロボッ
   トのベースで、ロボットの鉛直に伸ひる回転の軸に近接
   し、ロボットの四節でつながれた機構の下に据え付けら
   れ、テレスコープ形密閉チューブ手段の水平及び鉛直方
   向の回転を可能にし、前記ロボットの開Ｒ＋ｊでつなが
   れた機構の下で最大範囲に近づくこと金用能にしている
   ところの装置。 ３、時計６１１求の範囲２Ｒを項に記載された装置であ
   って、 前記ビーム発射装置内にミラーが５つだけあるところの
   装置。 ４、％許請求の範囲第１項に記載された装置であって、 前記テレスコープ形密閉チューブ手段がショルダージヨ
   イント手段及びリストジヨイント手段にだけ接続され、
   ロボットの関節でつながれたＰｌ’Ｊ　ＹＦｉには接続
   されておらず、ロボット及びビーム発射装置上の慣性力
   の影響が最小でのると一ム発射装置の比較的迅速な動き
   を１」能にしているところのＨｆｉｎ。 ５、的Ｂ’ｌ’　請求の範囲第１項に記載された装６ユ
   で心って、 ａ）ショルダージヨイント手段内の回転可能内部ミラー
   の１″：）を据え付ける第１ハウジ／グと、 ｂ）前日己ショルダージヨイント手段内の他の２つの回
   転可能内部ミラーを据え付ける第２ハウジングと、 Ｃ）第１及び第２軸受手段であって、該軸受手段内での
   回転のだめの６第１及び第２ハウジングを据え付ける軸
   受手段と、 から成り、前記軸受手段は個々′のハウジングの外側に
   据え付けられ、互いに広く間をあけて置かれた２紹のロ
   ール軸受を有し、前記軸受の据付けが、連せしたミラー
   の位置決めにおいて、４ｄ１受の不正確さの如何なる影
   響も最小にするところの、、ｋｊｌ、、’、！。 ６、特許請求の範囲第５項に記載された装置でめって、 予荷■（手段を有し、該予荷重手段は軸受手段における
   如何なるゆるみも除き、連合するミラーの正錐な位置決
   めにおいて、前記軸受内の不正確さ又は８ｉｉ１雑さの
   影響を更に最小にするだめの軸受手段の各々に対する予
   荷重手段でおるところの１ｆｉｉ；：。 ７．４寺Ｊ１・ｌ＋肖、Ｊ＜の軛囲汽′シ１項にＨ己ル
   （さｉした４に置で小って、 リストジヨイント手段内の２つ又は３つの内部ミラーの
   各々にミラーの前面から位置決めするだめのミラー位置
   決め手段を有するところの装置。 ｓ、ｔｒｓ許請求の範囲第７項に記載された装置であっ
   て、 前記ミラー位置決め手段が、各ミラーの前面と嵌合した
   ３つの可動カムを有するところの装置。 ９、特許請求の範囲第８項にｉｉｃ：載さｔｔ〕ζ装蓚
   であって、 前記ミラー位置決め手段が、各ミラーの背面と研会した
   バネ押付は圧力板手段を有するところの装置。 １０、竹Ｂ；’ニーＮｌ’ｉ求の鼾１囲第９項にｂ直火
   された装置であって、 前記バネ押付は圧力板手段中の冷却水路をノＩ′１ｔ、
   て冷却水をｔＴｈ　環させるための冷却水手段を有する
   ところの装置、。 １１、特古’ｌ’Ｌ’ｉ求の範囲第１項に記ボレされた
   装置であって、 ショルダージヨイント手段内の２つの回転用能な内部ミ
   ラーが近接連結され１おシ、リストジヨイント手段内の
   ２Ｚ）又は３つの内部ミラーも近接連結されておシ、各
   ジョイント手段が球状光学ジヨイントに近づきまた。シ
   ョルダージヨイント手段及びリストジヨイント手段はテ
   レスコープ形密閉チューブ手段によって比較的長い距占
   ：゛１をあけて置かれておシ。 ショルダージヨイント手段内の各ミラーの位１べをミラ
   ーの前面から潤節するためのミラー位ｌｉｄ、決め手段
   を有し、前記ショルダージヨイントミシーはもし、必！
   ）ニジならばｊ１臂ｊ４に６易に初期の組立ての間及び
   操作中の姐訃１〕又は焚換の間に位置決めされ、各ミラ
   ーはビームが如何なる点においても他の如何なる点にお
   ける以上に壁に接近することなくビーム発射装置を通る
   ように正確に据え付けられ、レーザーに関する限りビー
   ム発射装館が１つのまっすぐで連続したトンネルに見え
   るところの装置。 １２、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
   、 前記リストジヨイント手段の端部に設けられた磁気クラ
   ンプ手段を有し２、Ｂ！Ｉ６ｐ気クラン気中２７１手段
   体の第１環状部分及び交流電流によって磁気クランプ力
   を提供するだめの電気コイルを有する軟鉄の第２環状部
   分から液を循環させイ〕ための冷力Ｊら管を有するとこ
   ろの装置。 １３、レーザービーム発射装置と件に使用するだめの磁
   気クランプであって、 Ｕざ磁気クランプは。 ８）前記１ノ−ザービーノ・発射・レ装置の一端に１１
   、！翻−付けられろように構成ネれ７’ｃｉｌ非磁性体
   部分と、 ｂ）ＭｉＪＷｅ非磁性体部分のもう一方の端部に据六付
   けられた軟鉄部分でろって、交流１１１流にＪ、シ硯気
   りラングカを提供するだめの電気コイルを４１している
   前記軟鉄部分と、 Ｃ）前記磁気クランプの外側のまわシに冷却液を循環さ
   せ、前猷シクランプ内の光学要素及び前記軟鉄部分をも
   冷却するだめの冷却手段と、 から成り、前記軟鉄部分が一方の側からのみ締めつけら
   れる部分に嵌合するプζめの平坦な外表面を有する環状
   都Ｉであるところの装置。