JPS62130788A - レ−ザビ−ムによる熔接及び切断用工業ロボツト - 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】 技術分野 本発明は、レーザビームによる熔接及び切断工業ロボッ
トに関し、該工業用ロボットは、基部と、該基部により
垂直に、かつ、回動自在に支持されして、第１端部で、
フォーク部材に関節接続したアームと、実質的に水平な
軸心を中心として、アームの第２端部に関節接続した前
腕部と、前腕部の非関節接続端部に取りつけられ、前腕
部に平行な軸心の回りで回動自在とし、レーザビームを
集中するレンズを支持し、手首アセンブリの回動軸心に
実質的に垂直な軸心を中心として回動自在の端部を有す
る手首アセンブリと、上記フォーク部材、アーム、前腕
部、手首アセンブリ及びその端部を、それぞれ回動せし
める制御手段と、ロボット内でレーザビームを案内する
手段とを設けたタイプのロボットである。

従来技術 従来、上記タイプのロボットは、レーザビームによる熔
接及び切断の特別な用途にしたがって構成され、その為
、新しいロボットの設計、或いは、少くとも現行ロボッ
トの根本的改造等の為に相当な投資を必要とした。

魚匪Δ亘枚 本発明は、上記従来の工業用ロボットの問題点に鑑みて
なされたものであって、従来の工業用ロボット、例えば
、電気抵抗溶接に用いられるロボットの比較的簡単な改
造により、上記問題点を除去した、レーザビームによる
熔接及び切断用工業ロボットを提供することを目的とす
るものである。

発明の要旨 上記目的を達成する為に、本発明にかかる工業ロボット
では、前述のレーザビーム案内手段を、基部の上に位置
する基板内に形成され、基板の厚さに対応して配置した
第１端部と、フォーク部材の垂直軸心に対応して中央に
配置した第２端部とを有する水平ダクトと、外部光源よ
り来るレーザビームを水平方向から垂直方向に偏向する
様に水平ダクトの第２端部と対応して基板に支持される
第１ミラと、ビームを第１ミラから、フォーク部材に対
して、アーム２２の回動軸心に案内する様に、垂直に、
かつ、フォーク部材の回動輪心と同軸に配置した筒状部
材と、ビームを、垂直方向から、回動軸心と同軸の水平
方向に偏向する為に、フォーク部材に対して、アームの
回動軸心と対応して配置した第２ミラと、アームによっ
て横側部に支持された、レーザビーム用の保護ケースと
、保護ケースに支持され、外部ではフォーク部材の端部
で該フォーク部材に対してアームの回動軸心上に配置さ
れ、保護ケース内で、レーザビームを回動輪心と同軸の
方向からアームに平行な方向に偏向するごとを目的とし
た第３ミラと、保護ケースに支持され、アームに対して
前腕部の回動軸心上に配置され、レーザビームをアーム
に平行な方向から、アームに対して、前腕部の回動軸心
と同軸の方向に偏向する為の第４ミラと、アームに対し
て前腕部の回動軸心上で該前腕部に支持され、レーザビ
ームをアームに対して前腕部の回動軸心と同軸の方向か
ら、該前腕部に平行で、手首アセンブリの回動軸心と同
軸の方向に偏向することを目的とした第５ミラと、手首
アセンブリの回動軸心に垂直な方向のレーザビームを、
該軸心に平行に、更に再び、手首アセンブリの端部の回
動輪心と同軸の細心に対して垂直に、そして最後に、レ
ーザビームの集中レンズと同軸の方向に偏向する為に、
手首アセンブリ内に設けた４つのミラのアセンブリとよ
り構成する。

寒嵐鯉 以下に本発明の構成を、一実施例について、添付した図
面にしたがって説明する。

図中、レーザ源ＩＯは、レーザビームによる熔接及び切
断を行う為に、水平ダクトｔｔ、ｔ２）垂直ダクト１３
、及びミラ１４，１５を介して、ロボット１６にレーザ
ビームを供給する。例えば、本出願人により製造され販
売されるスマートタイプ（Ｓｍａｒｔ　ｔｙｐｅ）のロ
ボット１６は、基板１７と、基板１７の上方に位置する
基部１８と、基部１８により、記号ｘ−ｘによって示す
垂直軸心を中心として回動自在に支持されたフォーク部
材Ｉ９とにより、構成される。釣合重り２３と分岐端部
２４とを有するアーム２２は、フォーク部材１９に関節
接続されている。

フォーク部材１９に対するアーム２２の回動軸心は、図
中記号Ｘ−Ｘで示す。

ＴｈＡｔｆｆ１’１９ＡＪ−＆ｈＡ’ｒ−’ｒ４山ｘ”
、Ｊ−１−ｙｔｉｉ瞼部２５と同軸的に回動する手首部
２７を有する前腕部２５は水平軸心Ｚ−Ｚを中心として
、アーム２２の端部２４に関節接続される。手首部２７
には、集中円すい部２９を支持し、該手首部２７の回動
軸心Ｔ−Ｔに垂直な軸心■−■を中心として回動自在と
した端部２８を設ける。

本発明のロボットの基本となるロボットの構成及び制御
手段に関する更に詳細な点については、かかる細部が本
発明の主題から逸脱しない限り、ロボットに関する現行
の文献、特に本出願人によって製造されるスマートロボ
ットに関する文献を参照すべきである。

基板１７中には、該基板の厚さと対応する短部３２ａと
、実質的に基板の中央と対応する端部３２ｂとを有する
水平ダクト３２が形成される。ダクト３２の延長部には
、作動位置でダクト３２の端部３２ｂに対応するミラ３
４を支持する円筒状支持部材３３の座部を設ける。第２
図において、部材３３は、その基板１７への挿入状態と
、基板１７からり引き出し状態との両方で示されている
。ダクト３５が垂直軸心Ｘ−Ｘと対応して設けられ、基
板１７により支持される部分３５ａと、フォーク部材１
９により支持され、後者と共に軸心ｘ−Ｘを中央として
回動自在とした部分３５ｂとにより構成される。

軸心Ｘ−Ｘと対応する端部３６ａと、フォーク部材１９
の端部の外方に位置する端部３６ｂとを有する水平ダク
ト３６が、アーム２２の、フ、オーク部材１９に対する
関節接続の為の支承点に対応して設置される。フォーク
部材１９とアーム２２の間で接続ピンに着脱自在とした
円筒状部材３７に支持されるミラ３８が、ダクト３６の
端部３６ａと対応して設置される。第２図において、円
筒状部材３７は、その除去状態と、作動状態の両方で示
される。円筒状支持部材３７と円筒状部材３３とは、ミ
ラ３８と３４の調節を可能とする様に、それぞれの軸心
を中心として回動可能とする。

アーム２２は、レーザビームの為のダクト４３を収容す
るケース４２を横側部に支持する。ダクト４３は、回動
軸心Ｙ−Ｙに対応する端部４３ａと、回動軸心Ｚ−Ｚに
対応する端部４３ｂを有する。ケースは、ダクト４３の
端部４３ａと４３ｂに、それぞれ対応して、ミラ４４と
４５を支持する。

アーム２２の端部２４に対して前腕部２５の関節接続ピ
ンに対応し、回動軸心Ｚ−Ｚと同軸的に、ダクト４６が
取り付けられる。ダクト４６は、手首部２７の回動軸心
Ｔ−Ｔ上に設けた端部４６ａを有する。レーザビームを
軸心Ｔ−Ｔと同軸のダクト４８内に偏向する為のミラ４
７を端部４６ａに対応して取り付ける。

各ダクト５３．５４及び５５により相互に接続された４
つのミラ４９，５０．５１及び５２が、手首部２７に対
応して設置される。ミラ５２は、回動軸心Ｖ−Ｖを中心
として、手首部２７の端部２８と共に回動し、レーザビ
ームを円すい部２９内の集中レンズ（図示せず）の方へ
とダクト５６内を案内する。

第４図に前腕部２５の詳細を示し、手首部２７と、その
端部２８への運動の伝達機構を示す。軸心’ｒ　−Ｔを
中心として手首部２７を回動せしめる為の運動の伝達は
、該連動を、ダクト４８と同軸的に、手首部２７の端部
フランジ６２に接続されたフランジ６１に伝達する歯付
ベルト駆動部６０により行われる。　。

軸心ｖ−■を中心とする手首部２７の端部２８の回動は
、歯車付モータ６３、歯付ベルト駆動部６４及び、ダク
ト４８の外部に同軸的に取り付けた中空シャフト６５に
よって行われる。中空シャフト６５には、スプライン付
端部６５ａを設け、回転運動を、ローラベアリング６７
により、手首部２７の構造体７１によって支持される筒
状部材６６に伝達する。筒状部材６６はそのｌ端に、リ
ング状傘歯車６６ａを有し、該傘歯車６６ａは、フラン
ジ６２が固定された構造体７１に、ローラベアリング７
０により回転自在に支持された伝導シャフト６９に取り
付けた対応するリング傘歯車６８と係合する。シャフト
６９に固定した歯付プーリ７２は、歯付ベルト７３を介
して、運動を、従動プーリ７４に伝達し、該プーリ７４
は、減速機７５とローラベアリング７６により、軸心Ｖ
−■を中心として、手首部２７の端部２８を回転せしめ
る。

レーザビームの径路が歯付ベルト７３と反対側の構造体
７１内に形成され、公知のロボット、特にスマートタイ
プのロボットでは、ロボットにより支持される工具の自
由度を更に増す為に、構造体内は、中空シャフト６５と
同軸のシャフトから、手首部２７の端部２８に対応する
シャフトへ連動を伝達する為の歯車やベルト駆動機械に
よってしめられる。本発明にかかるロボットの場合、レ
ーザビームをそれ自身の軸心を中心として回転しても何
ら利点は得られない。したがって、これにより、中空シ
ャフト６５と同軸のシャフト、その関連モータ駆動、及
び手首部２７内の全駆動伝達機も３等の省略が可能とな
り、レーザビームの径路に要求されるスペースが与えら
れる。その為、公知のスマートロボットをレーザビーム
による溶接及び切断用ロボットに改造する為に要する作
業の数は限定され、実質的には、ビーム案内用ダクトの
配設に加えて、基部１８上に基板１７の配設と、ダクト
３５の設置の為に釣合重り２３内にスロツト２３ａの形
成と、アーム２２の側方でのケース４３の設置と、もは
や必要とされない第６の自由度（ｓｉｘｔｈ　ｄｅｇｒ
ｅｅ　ｏｆ　ｆｒｅｅｄｏｍ）の為のモータ駆動及び関
連駆動伝達機構の除去等の作業を要するのみである。

本発明にかかるロボットの全ミラは、作動中の過熱を阻
止する為、液体冷却される。第５図は、−例として、ミ
ラ背部の室８１に冷却剤を送るバイブ８０からなるミラ
５２の冷却システムを示す。

更に、ダクトに沿った集中レンズへのレーザビームの全
径路は、ごみ又は水分の進入を防止し、事前に処理した
空気の導入を可能とする為に、ガスに対して気密に維持
される。

したがって本発明は、上記実施例に詳記した如き構成よ
りなり所期の目的を達成し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる工業ロボットと、その関連レ
ーザビーム供給源を示す斜視図で、第２図は、ロボット
内のレーザビームの径路を示す略式斜視図で、 第３図は、第２図の要部詳細拡大断面図で、第４図ら、
第２図の要部詳細拡大断面図で、第５図も同じく、第２
図の要部詳細拡大断面図である。 １０・・・レーザ源、１１，１２．１３・・・ダクト、
１４．１５・・・ミラ、１６・・・ロボット、１７・・
・基板、１９・・・フォーク部材、２２・・・アーム、
２３・・・釣合重り、２５・・・前腕部、２７・・・手
首部、２９・・・集中円すい部、３２・・・水平ダクト
、３３・・・円筒状支持部材、３６・・・水平ダクト、
３７・・・円筒状ダクト、３４．３８・・・ミラ、４２
・・・ケース、４４．４５・・・ミラ、４６−・・ダク
ト、４７．４９．５０．５１．５２−・・ミラ、５３，
５４．５５・・・ダクト、６１・・・フランジ、６３・
・・歯車付モータ、６５・・・中空シャフト、６６・・
・筒状部材、６６ａ、６８・・・リング状傘歯車、７１
・・・構造体、７３・・・歯付ベルト、８０・・・パイ
プ、８１・・・室。 特許出願人　コマウ・ソシェタ・ベル・アチオｆ：ｌ（
３，１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）−基部と、 −該基部により垂直に、かつ、回動自在に支持されたフ
   ォーク部材と、 −実質的に水平な軸心を中心として、第１端部で、フォ
   ーク部材に関節接続したアームと、−実質的に水平な軸
   心を中心として、アームの第２端部に関節接続した前腕
   部と、 −前腕部の非関節接続端部に取りつけられ、前腕部に平
   行な軸心の回りで回動自在とし、レーザビームを集中す
   るレンズを支持し、手首アセンブリの回動軸心に実質的
   に垂直な軸心を中心として回動自在の端部を有する手首
   アセンブリと、 −上記フォーク部材、アーム、前腕部、手首アセンブリ
   及びその端部を、それぞれ回動せしめる制御手段と、 −ロボット内でレーザビームを案内する手段とを有する
   、レーザビームによる熔接及び切断用工業ロボットであ
   って、 上記案内手段を； −基部（１８）の上に位置する基板（１７）内に形成さ
   れ、基板（１７）の厚さに対応して配置した第１端部（
   ３２ａ）と、フォーク部材（１９）の垂直軸心（Ｘ−Ｘ
   ）に対応して中央に配置した第２端部（３２ｂ）とを有
   する水平ダクト（３２）と、 −外部光源（１０）より来るレーザビームを水平方向か
   ら垂直方向に偏向する様に水平ダクト（３２）の第２端
   部（３２ｂ）と対応して基板（１７）に支持される第１
   ミラ（３４）と、 −ビームを第１ミラ（３４）から、フォーク部材（１９
   ）に対して、アーム２２の回動軸心（Ｙ−Ｙ）に案内す
   る様に、垂直に、かつ、フォーク部材（１９）の回動軸
   心と同軸に配置した筒状部材（３５）と、 −ビームを、垂直方向から、回動軸心（Ｙ−Ｙ）と同軸
   の水平方向に偏向する為に、フォーク部材（１９）に対
   して、アーム（２２）の回動軸心（Ｙ−Ｙ）と対応して
   配置した第２ミラ（３８）と、 −アーム（２２）によって横側部に支持された、レーザ
   ビーム用の保護ケース（４２）と、 −保護ケース（４２）に支持され、外部ではフォーク部
   材（１９）の端部で該フォーク部材に対してアーム（２
   ２）の回動軸心（Ｙ−Ｙ）上に配置され、保護ケース（
   ４２）内で、レーザビームを回動軸心（Ｙ−Ｙ）と同軸
   の方向からアームに平行な方向に偏向することを目的と
   した第３ミラ（４４）と、 −保護ケース（４２）に支持され、アーム（２２）に対
   して前腕部（２５）の回動軸心（Ｚ−Ｚ）上に配置され
   、レーザビームをアームに平行な方向から、アーム（２
   ２）に対して、前腕部（２５）の回動軸心（Ｚ−Ｚ）と
   同軸の方向に偏向する為の第４ミラ（４５）と、 −アーム（２２）に対して前腕部（２５）の回動軸心（
   Ｚ−Ｚ）上で該前腕部（２５）に支持され、レーザビー
   ムをアーム（２２）に対して前腕部（２５）の回動軸心
   （Ｚ−Ｚ）と同軸の方向から、該前腕部（２５）に平行
   で、手首アセンブリ（２７）の回動軸心（Ｔ−Ｔ）と同
   軸の方向に偏向することを目的とした第５ミラ（４７）
   と、 −手首アセンブリ（２７）の回動軸心（Ｔ−Ｔ）に垂直
   な方向のレーザビームを、該軸心に平行に、更に再び、
   手首アセンブリ（２７）の端部（２８）の回動軸心（Ｖ
   −Ｖ）と同軸の軸心に対して垂直に、そして最後に、レ
   ーザビームの集中レンズと同軸の方向に偏向する為に、
   手首アセンブリ（２７）内に設けた４つのミラ（４９、
   ５０、５１、５２）のアセンブリとにより構成したこと
   を特徴とする工業用ロボット。 ２）特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボットであ
   って、該ロボット（１６）内のレーザビームの径路をガ
   スに対して気密としたことを特徴とするロボット。 ３）特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボットであ
   って、第１ミラ（３４）を基板（１７）に対して着脱自
   在の円筒部材（３３）によって支持し、該部材を、基板
   の水平ダクト（３２）の延長上に位置せしめ、ミラの位
   置を調節可能な様に、それ自身の軸心を中心として回動
   自在としたことを特徴とするロボット。 ４）特許請求の範囲第１項に記載の工業用ロボットであ
   って、第２ミラ（３８）を、フォーク部材（１９）の両
   端間で回動する様に支承部内に設けた円筒部材（３７）
   によって支持し、該円筒部材を支承部に着脱自在とする
   と共に、ミラの位置調節の為に、それ自身の軸心を中心
   として回動自在としたことを特徴とするロボット。