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    公开号:WO1992008569A1
    申请号:PCT/JP1991/001546
    申请日:1991-11-12
    公开日:1992-05-29
    发明作者:Nobutoshi Torii；Akihiro Terada
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B23K26-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 レーザロボッ トのための光軸調整方法と装置
    [0002] 技術分野
    [0003] 本発明は、 レーザロボッ トにおける作業用レーザ光の光軸 を調整用レーザ光を用いて調整し、 ロボッ ト先端の集光装置 から発出された作業用レーザ光の照射点におけるエネルギ一 を高レベルに調整可能にするレーザロボッ トの光軸調整方法 と装置とに関する。 従来技術
    [0004] レーザロボッ トは例えば、 国際出願 No. PCT/JP90/01627 に極座標型のレーザロボッ 卜の例が開示されている。 この種 のレーザロボッ トにおいては、 ロボッ ト機体の外部に設けら れたレーザ光の光源であるレーザ発振器から機体内部に導入 したレーザ光を口ボッ トの各関節部に設けたレーザ光反射ミ ラーにより光路変更して関節部の関節動作軸と同軸心上を進 行して順次にロボッ ト先端に導き、 その先端に設けられた反 射、 集光用のパラボラ ミ ラーと発出ノズルとから成る集光装 置により、 照射対象に向けてレーザ光を照射する。
    [0005] このようなレーザロボッ トにおいて、 ロボッ ト機体内にお けるレーザ光の光軸は、 各闋節部位に設けられたレーザ光反 射ミ ラ一による光の入射位置、 入射角度を正確に関節の動作 軸と同軸になるように調整することにより、 正確に先端の集 光装置へ到達させることが必要である。 また、 そのとき、 口 ボッ ト機体への導入位置から先端の集光装置に到る理想的な 光路を通過した場合に、 照射対象上の照射点におけるレーザ 光のエネルギーレべルが最も高エネルギーとなり、 その結果 として材料切断、 溶接、 光化学反応等の作業を最も効果的に 遂行可能となる。
    [0006] このために、 従来より、 レーザロボッ トの機体内部におい ては、 各関節部位に設けたレーザ光反射ミ ラ一位置や姿勢を 調整してレーザ光の光軸調整が遂行されている。
    [0007] この場合に従来は、 第 8図に示すように、 レーザ発振器 7 から発射された調整用レーザ光 8がロボッ ト機体の外部に設 けられたレーザ導管路の反射ミ ラー 9、 1 0、 1 1を介して ロボッ ト機体内に導入され、 ロボッ ト機体内のロボッ ト旋回 胴やロボッ ト腕の各関節部位に設けられたレーザ光反射ミ ラ 一 1 2、 1 3、 1 4を経てロボッ ト手首に設けられた集光装 置のパラボラ ミ ラ一 1 5に導き、 同パラボラ ミ ラー 1 5によ り反射された調整用レーザ光を当該調整甩レーザ光の進行方 向に見て該パラボラ ミ ラー 1 5の下流側に設けられた光セン サ 1 6によってレーザ光々軸位置を検出している。 例えば、 反射ミ ラー 1 1が実線位置から点線位置へずれて設けられて いるようなときには、 調整用レーザ光は破線光路を経て最終 のパラボラ ミ ラー 1 5に達するが、 検出される光軸位置には ずれが生じている。 故に、 ロボッ トの何れか 1つの関節を旋 回させ、 検出された光軸位置が光セ ンサ 1 6内で変位したと き、 ロボッ ト機体内部のレーザ光の光軸にずれが存在してい るものと判断し、 その変位がゼロとなるように、 各関節部に おけるレーザ光反射ミ ラ一 1 2、 1 3、 1 4、 1 5等におけ るレーザ光の入射位置と入射角度を調整する方法が取られて いた。
    [0008] 上記の光セ ンサ 1 6は、 周知の半導体位置検出素子 （P0S I T I ON SENS I T I VE DETECTOR ) からなり、 また、 調整用レーザ 光はヘ リ ウム一ネオンレーザ等の可視性のレーザ光を使用す るので、 第 9図に示すように、 調整用レーザ光の光軸はマ ト リ クス座標面 1 6 aにおける光点 Pとして可視的に検出され る。 故に、 この光点 Pがロボッ トの関節における動作 （旋回） に従ってマ ト リ クス座標面 1 6 a上で軌跡を描きながら変位 するか否かを測定すれば、 レーザ光の光軸と関節の動作中心 軸線とがー致しているか否かが測定できる。 つまり、 光点 P が上記マ ト リ クス座標面 1 6 a上における或る位置に静止し ていれば、 ロボッ ト機体内部の各関節部位を通過したレーザ 光の光軸はそのロボッ トの夫々の関節部位の旋回軸と同軸上 に入光され、 確実に外部の照射対象へ照射される調整が達成 されているものと判断できる。 他方、 光点 Pが円軌跡を描き ながら変位し、 同軸状態に無いずれた状態のときは、 光点が 静止するように、 上記の如く反射ミ ラ一を調整して光軸調整 を行う方法がとられる。
    [0009] 然しながら、 上述した従来の光軸調整方法によれば、 集光 装置のパラボラ ミ ラー 1 5から発出するレーザ光の光路の下 流側の一点に配置した光センサ 1 6で調整用レーザ光を検出 する一点検出、 測定方法であるために、 光セ ンサ 1 6のマ ト U クス座標面 1 6 a上の光点 Pの位置が第 9図に示すように 座標面の一点位置に静止し、 何れか一つの関節を動作させた だけでは、 その関節の回転軸線とレーザ光の光軸とがあたか も、 一致しているように測定される場合がある。
    [0010] 例えば、 第 9図に図示のように、 集光装置のパラボラ ミ ラ 一 1 5から発出したレーザ光が光セ ンサ 1 6に対して真の光 軸から入射角 を有して入射している可能性があり、 その結 果、 多関節形のレーザロボッ トの場合には、 上記のような入 射角 を有するとき、 集光装置が設けられた関節以外の他の 関節を動作 （旋回） させると、 光セ ンサ 1 6のマ ト リ クス座 標面 1 6 a上ではレーザ光の光軸の光点 Pがあたかも光軸ず れが無いように見えてしまう場合がある。
    [0011] すなわち、 従来のレーザ光の光軸調整では、 レーザロボッ トが多関節型ロボッ トである場合には、 完全な調整を達成で きない場合があると言う欠点があった。 発明の開示
    [0012] 依って、 本発明の主目的は、 従来のレーザロボッ トの光軸 調整方法における諸欠点を解決することにある。
    [0013] 本発明の他の目的は、 多関節型レーザロボッ トのレーザ光 の光軸調整においても適用可能な方法と装置とを提供せんと するものである。
    [0014] 即ち、 本発明によれば、 レーザ発振器から作業用レーザ光 と同光軸に沿って発出され、 ロボッ ト機体の内部の複数の関 節部位に設けられた光反射ミ ラ一を経て先端の集光装置から 発出される調整用レーザ光を用いて作業用レーザ光の口ボッ ト機体の内部における光軸を調整するレーザロボッ トの光軸 調整方法であって、
    [0015] 前記複数の関節部位に夫々設けられる光反射ミ ラーの 1つ をハーフ ミ ラ一に設定し、
    [0016] 前記ハーフ ミ ラ一を透過した前記調整用レーザ光の光軸を 光感知型の第 1のセンサで光点として検出し、
    [0017] 前記ハーフ ミ ラ一で反射された前記調整用レーザ光の光軸 を前記集光装置のレーザ光進行方向に見た後段位置に設けた 光感知型の第 2のセンサで光点として検出し、
    [0018] 次いで、 前記ロボッ ト機体の関節部位の関節作動により、 前記調整用レーザ光がそれに沿って入射すべき前記ハーフ ミ ラーの光入射軸を旋回させたとき、 前記第 1および第 2の両 光センサの検出光点が、 該第 1および第 2の両光センサが有 する光検出座標面内で夫々、 一点に静止状態となるように、 前記口ボッ ト関節部位に設けられた夫々の光反射ミ ラ一を調 整するようにした、
    [0019] ことを特徵とするレーザロボッ トの光軸調整方法が提供され o
    [0020] 又、 本発明に依れば、 内部に複数の関節と該関節の部位に 設けられ、 レーザ発振器からの作業用レーザ光を反射する反 射ミ ラー手段と、 最先端に設けられたレーザ光発出手段とを 備えたレーザロボッ トのレーザ光々軸を、 前記レーザ発振器 から前記作業用レーザ光と同光軸に沿って発出される調整用 レーザ光を用いて調整するための光軸調整装置が、 前記レーザロボッ トの前記複数の関節における 1つの関節 の部位における反射ミ ラ一手段に着脱自在に設けられるハ一 フ ミ ラ一手段と、
    [0021] 前記ハーフ ミ ラ一手段を透過した前記調整用レーザ光の光 軸位置を平面座標内の光点として検出する第 1の光センサ手 段と、
    [0022] 前記レーザ光発出手段に備えられた集光装置よりレーザ光 路の下流側に設けられ、 前記ハーフ ミ ラ一手段で反射される 前記調整用レーザ光の光軸位置を平面座標内の光点として検 出する第 2の光センサ手段とを具備して構成され、
    [0023] 以て、 前記複数の関節の少なく とも 1つの関節を動作させ たときに前記第 1、 第 2光センサにより検出される調整用レ 一ザ光の光点の軌跡に基づき、 前記反射ミ ラ—手段を調節し てレーザ光々軸を調整するようにしたことを特徴としたレ一 ザロボッ トのための光軸調整装置が提供される。
    [0024] 図面の簡単な説明
    [0025] 本発明の上記および他の目的、 特徴、 利点を添付図面に示 す実施例に基づいて、 以下に詳細に説明するが同添付図面に おいて、
    [0026] 第 1図は、 本発明によるレーザロボッ トの光軸調整方法の 原理を説明する略示機構図、
    [0027] 第 2図は、 2つの光セ ンサのマ ト リ ク ス座標面上における レーザ光の光軸を検出した光点の状態を示す略示機構図、 第 3図は、 多関節型レーザ口ボッ トの全体構成を示す斜視 図、 第 4図は第 3図に示したレーザロボッ トにおける光軸調整 装置の詳細な配置を示す拡大斜視図、
    [0028] 第 5図は、 夫々の関節の部位に設けられる反射ミ ラーの構 成を示した断面図、
    [0029] 第 6図は、 本発明によるレーザ口ボッ 卜の光軸調整装置の 他の実施例を示した断面図、
    [0030] 第 7図は、 同光軸調整装置をレーザロボッ トに組み込んだ 状態を示す斜視図、
    [0031] 第 8図は、 従来のレーザロボッ トの光軸調整方法の原理を 説明する模式図、
    [0032] 第 9図は、 第 8図の光軸調整方法で用いられる光センサの マ ト リ クス座標面に関する説明用の略示図。 発明を実施するための最良の態様
    [0033] 第 3図は、 本発明による光軸調整方法を適用することが可 能な多関節型レーザ口ボッ ト と、 同ロボッ トに向けてレーザ 光導管路を介してレーザ光を送出するレーザ発振部とから成 るレーザロボッ ト機構を図示し、 又第 4図は、 本発明の実施 に適用される光軸調整装置が多関節型ロボッ トに装備された 状態を示している。
    [0034] 第 3図、 第 4図を参照すると、 多閲節型レーザロボッ トの 機体 3 0は口ボッ ト据え付け面に固定されるロボッ トベース 3 1、 同ロボッ トベース 3 1上に直立されて垂直軸心 （ Θ軸） 回りに旋回可能なロボッ ト胴 3 2、 同ロボッ ト胴 3 2の上部 の側面位置の関節部位に取付けられ、 揺動軸心 （W軸） 回り に俯仰方向の揺動が可能なロボッ ト上腕 3 3、 この口ボッ ト 上腕 3 3の上記揺動軸心に対して常に直交する直線方向 （R 軸） に前後直線動作が可能なロボッ ト前腕 3 4、 この πボッ ト前腕 3 4の先端の関節部位に装着されて上記のロボッ ト前 腕 3 4の直線運動方向の軸心、 つまり R軸と同軸心 （ r軸） の回りに旋回可能に且つ、 その r軸と直交した旋回軸心 （ 軸） 回りに旋回可能に設けられたロボッ ト手首 3 5 とを具備 し、 また、 同ロボッ ト手首 3 5の先端部位に後述するパラボ ラ ミ ラー 4 4とノズル部 3 6 aとから成るレーザ光の集光装 置 3 6が具備されている。
    [0035] また、 上記多関節型レーザロボッ トの機体 3 0の外部には 第 3図に詳示するように、 レーザ発振部 5 0、 ロボッ ト制御 装置 6 0が設けられている。 · レーザ発振部 5 0は内部に作業 用レーザ光である不可視性の炭酸ガスレーザ光を発出する主 レーザ発振管 5 1 とヘ リ ウ ム · ネオンレーザ光を発出する副 発振管 5 2 とを具備し、 これらの主副の両発振管 5 1、 5 2 の何れかのレーザ光をビーム切換シャ ッター 5 3で切り換え ることにより、 外部に向けて発出可能に構成されている。 な お、 ビーム切換シャ ッター 5 3の構成は周知であるので、 こ こでは説明を省く。 主又は副発振管 5 1又は 5 2から発出さ れた作業用レーザ光又は調整用レーザ光を反射ミ ラー 5 4、 5 5、 5 6を曲折部に備えたレーザ光導管路 5 6を経てロボ ッ ト機体 3 0の上記旋回胴 3 2の頂部に設けられたレーザ光 導入口 3 7からロボッ ト機体 3 0内に導入される。 なお、 レ 一ザ発振部 5 0からはロボッ ト機体 3 0の内部の後述する夫 々のレーザ光反射ミ ラー等に対する冷却水等の供給する構成 が備えられていることは言うまでもない。
    [0036] 又、 ロボッ ト制御装置 6 0は、 レーザ口ボッ トの機体 3 0 の関節部の動作を制御すると共にレーザ発振部 5 0のレーザ 光発出作用をも制御可能に設けられている。
    [0037] さて、 レーザロボッ トの機体 3 0の内部においては、 レー ザ光導入口 3 7が 軸上に開口され、 このレーザ光導入口 3 7から導入されたレーザ光 （作業用レーザ光又は調整用レー ザ光） は (9軸と W軸との交点位置、 つまり、 旋回胴 3 2 と口 ボッ ト上腕 3 3とが結合される関節の部位に設けられた第 1 のレーザ光反射ミ ラー 4 1を経てロボッ ト上腕 3 3内に導入 され、 ロボッ ト上腕 3 3内に上記の第 1 レーザ光反射ミ ラ一 4 1 と対峙して設けられた第 2のレーザ光反射ミ ラー 4 2に 向けられる。 この第 2のレーザ光反射ミ ラー 4 2に入射した レーザ光は、 ここで反射されて口ボッ ト上腕 3 3内を R軸線 に沿い、 ロボッ ト前腕 3 4に向けて進む。
    [0038] 次いで、 レーザ光はロボッ ト前腕 3 4の先端に装着された ロボッ ト手首 3 5の内部に達し、 ここでロボッ ト前腕 3 4の R軸心と口ボッ ト手首 3 5の r軸心との交点位置、 つまり、 関節の部位に設けられた第 3のレーザ光反射ミ ラー 4 3に入 射する。 そして、 同第 3のレーザ光反射ミ ラー 4 3で反射さ れ、 第 4のレーザ光反射ミ ラー、 即ち、 集光装置 3 6のパラ ボラ ミ ラー 4 4に入射する。 そして、 このパラボラ ミ ラ一 4 4で集光、 反射されてノ ズル 3 6 aの先端から外部の照射対 象に向けて髙エネルギーのレーザビーム として照射される構 成が設けられている。
    [0039] さて、 既述から明らかなように、 ロボッ トの機体 3 0内部 に導入されたレーザ光が、 夫々の関節の部位に設けられたレ 一ザ光反射ミ ラー 4 1〜4 4を経て集光装置 3 6のノズル 3 6 aから所望の照射対象へ照射されるには、 夫々のレーザ光 反射ミ ラー 4 1〜 4 4への入射位置、 入射角度を予め調整す ることにより、 特に夫々の関節の部位においては、 関節動作 軸に一致した光軸線に沿ってレーザ光が進行するように調整 されていなければならない。 つまり、 光軸調整が予め行われ ることは、 第 8図に基づく従来の調整方法で説明した通りで ある。 然し、 第 8図に示した従来の光軸調整方法では、 ロボ ッ ト機体 3 0内部において、 特に各関節の関節動作軸に正確 に一致した光軸に沿ってレーザ光が進行するように調整でき ない場合が生ずる。 依って、 既述の通り、 本発明は、 このよ うな問題点を解決せんとするものである。
    [0040] 本発明によれば、 レーザ光発振部 5 0の副発振管 5 2から. 発出され、 レーザロボッ トの機体 3 0内に導入口 3 7から導 入した調整用レーザ光を用い、 しかもロボッ ト機体 3 0の内 部におけるレーザ光路に沿う 2か所に設けられた、 後述の別 々の光セ ンサにより、 諷整レーザ光が進行する光軸と各関節 部における関節動作軸との正確な一致を得るように調整可能 にするものである。
    [0041] 上述した 2つの光センサは、 ロボッ ト機体 3 0内のレーザ 光路に沿う隔設された 2つの関節の部位の位置に設けられる ものであり、 本実施例では、 ロボッ ト旋回胴 3 2内において 第 1のレーザ光反射ミ ラー 4 1の下方位置に設けられた第 1 の光センサ 4 5 と、 集光装置 3 6を構成する第 4のパラボラ ミ ラー 4 4の下流地点に設けられた第 2のレーザ光反射ミ ラ - 4 6 とから構成されている。
    [0042] 上記の両光センサ 4 5、 4 6は、 共に第 8図、 第 9図の従 来技術において記載した光センサ 1 6の構成と同様に、 周知 の半導体位置検出素子 （POS I T I ON SENS I T I V E DETECTOR ) か ら構成され、 この PSD素子から成るマ ト リ クス座表面上に光 が投射されると、 その光投射点を検出し、 対応の電気出力信 号を発する光検出器として形成されているものである。
    [0043] また、 本発明によれば、 第 1の光センサ 4 5はレーザロボ ッ トの機体 3 0内に導入された調整用レーザ光が第 1のレー ザ光反射ミ ラー 4 1を通過するときに、 その光を検出すべく いわゆる、 ハーフ ミ ラ一が全反射ミ ラーと暫時的に置換、 装 着された第 1のレーザ光反射ミ ラー 4 1を透過したレーザ光 を検出し、 他方、 同第 1のレーザ光反射ミ ラ一 4 1のハーフ ミ ラーで反射された調整用レーザ光は第 2、 第 3のレーザ光 反射ミ ラー 4 2、 4 3を経由して進行し、 集光装置 3 6のパ ラボラ ミ ラー 4 4で反射、 集光されたレーザ光を第 2の光セ ンサ 4 6が検出するように構成されいる。
    [0044] なお、 上述の第 1、 第 2の光センサ 4 5、 4 6 は共にレー ザロボッ トの機体 3 0外から着脱自在に取付けられるように、 予め、 ロボッ ト機体にはセンサ取付窓 （図示なし） 等が適宜 に形成されており、 光軸調整作業が終了したときには、 それ ら光センサ 4 5、 4 6を機体 3 0外に取外すことができるよ うに構成されている。
    [0045] 上述の配置から成る光センサ 4 5、 4 6を用い、 ロボッ ト 機体 3 0内に導入されるレーザ光の光軸が 軸の旋回軸心と 一致するように調整する光軸調整装置と方法を第 1図、 第 2 図を用いて説明する。
    [0046] 第 1図は上述した調整用レーザ光を発出する副発振管 5 2 を有したレーザ光発振部 5 0からレーザロボッ トの集光装置 3 6のパラボラ ミ ラー 4 4に到るレーザ光々路に設けられた レーザ反射ミ ラー 5 4〜 5 6、 4 1〜 4 4と第 1、 第 2の光 セ ンサ 4 5、 4 6 とを夫々、 模式的に示したものであり、 レ 一ザ反射ミ ラー 4 1〜 4 4がロボッ トの機体 3 0の内部に設 けられたものである。
    [0047] 調整用レーザ光がレーザ光発振部 5 0から発出されると、 その調整用レーザ光は、 レーザ口ボッ トの機体 3 0の内部で は、 先ず、 第 1 のレーザ光反射ミ ラー 4 1のハーフ ミ ラーに 達する。 このとき、 同ハーフ ミ ラ ーを透過した調整用レーザ 光は第 1の光セ ンサ 4 5により検出される。 又、 そのハーフ ミ ラーで反射された調整用レーザ光は、 反射ミ ラー 4 2、 4 3、 パラボラ ミ ラー 4 4を経由して進行する。 そして、 パラ ボラ ミ ラー 4 4の下流位置に設けられた第 2光セ ンサ 4 6に より検出される。 このとき、 第 1 と第 2光セ ンサ 4 5 と 4 6 による検出結果は、 第 2図に示すように、 夫々のセ ンサのマ ト リ クス座表面 4 5 a、 4 6 aにおける光点の位置として検 出される。 すなわち、 本発明によれば、 集光装置 3 6に近い 光セ ンサ、 つまり、 集光装置 3 6のパラボラ ミ ラー 4 4で反 射された調整用レーザ光の第 2光セ ンサ 4 6による検出光点 が、 同セ ンサ 4 6のマ ト リ クス座標面 4 6 aにおいて、 静止 している場合でも、 その静止点に向けて或る角度を有して調 整用レーザ光が入射している場合には、 第 1の光センサ 4 5 のマ ト リ クス座標面 4 5 a内で、 レーザ光の検出光点が円軌 跡を描いて検出されるから、 レーザロボッ ト内部ではレーザ 光が進む光軸と関節の動作軸との間にズレがあることを検出 できる。 しかも、 このズレを定量的に目視で認識しながら、 同ズレがゼロ値となるように調整することができる。 即ち、 調整用レーザ光の光点の検出を行ったときに、 次に、 その状 態のまま、 調整用レーザ光の光軸を同軸状態に調整しようと する動作軸である所の 軸回りに関節の動作を生じさせる。
    [0048] かく して、 ロボッ ト旋回胴 3 2を 軸回りに旋回させる。 この結果、 第 1光センサ 4 5 により検出される光点は光軸と 動作軸との間に不一致があると、 第 2図に明示のように、 口 ボッ ト旋回胴 3 2の旋回に伴って第 1光セ ンサ 4 5のマ ト リ クス座標面 4 5 a内で円軌跡を描く。 故に、 ロボッ ト旋回胴 3 2の旋回にも係わらず、 このような円軌跡の中心点位置に 検出光点で静止するようになるまで、 例えば、 外部のレーザ 光導管路 5 7におけるレーザ反射ミ ラー 5 5および 5 6を調 整して調整用レーザ光の光軸が導入口 3 7から 軸と一致し た状態で導入されるように調整する。 次いで、 反射ミ ラー 4 1 のハーフ ミ ラ一を取外し、 反射ミ ラー 4 2に装着されてい る全反射ミ ラーをハーフ ミ ラ一と置換し、 第 1のセ ンサをそ のハーフ ミ ラ一の透過光を検出できる位置に設置してミ ラ一 4 1を調整することにより、 W軸と調整用レーザ光の光軸と を調整することが可能となる。
    [0049] 上述の調整過程で、 第 1の光センサ 4 5によるマ ト リ クス 座標面 4 5 aにおける光点の円軌跡は、 目視で監視すること が可能であるから、 光軸調整を作業者が遂行するとき、 調整 結果を時々刻々に直視しながら、 認識できる有利を有してい るのである。
    [0050] 上述した実施例は、 レーザロボッ トの機体 3 0において口 ボッ ト前腕 3 4が直進動作腕に形成された実施例であるが、 ロボッ ト前腕 3 4がロボッ ト上腕 3 3と同様に揺動関節とし て構成されたレーザロボッ トにも等しく、 本発明による光軸 調整方法が適用できることは言うまでもない。
    [0051] なお、 ここで、 各関節部に設けられるそれ自体は公知であ るレーザ光反射ミ ラー 4 1〜 4 3の構造に就いて、 簡単に第 5図を参照して説明する。
    [0052] 第 5図を参照すると、 参照記号 R mで示すレーザ光反射ミ ラーは、 ロボッ ト機体 3 0の関節部位に取付けられる ミ ラー 保持基台 6 2、 ばね 7を介して固定ねじ 6により ミ ラー保持 基合 2に固定されたミ ラ一格納ハウジング 6 3 、 レーザ光反 射ミ ラー 6 4、 ミ ラー格納ハウジング 6 3をミ ラー保持基合 6 2に対して位置決め調整する調整ねじ 6 5、 同調整ねじ 6 5による調整後に固定する固定甩ねじ 6 6を備えている。 ま た、 同レーザ光反射ミ ラー R mは、 更に、 レーザ光反射ミ ラ 一 6 4をミ ラ一格納ハウジング 6 3に対して固定する ミ ラ一 ホルダー 6 7を有している。 このミ ラーホルダー 6 7は大径 部 6 7 aと小径部 6 7 bとを備えた段付円板の外形を有し、 小径部 6 7 bの内端面 6 8がレーザ光反射ミ ラー 6 4を背後 から押圧してミ ラ一格納ハウジング 6 3との間で同ミ ラー 6 4を挟持する。 また、 大径部 6 7 aの外周部に複数の貫通 孔 6 9が適宜間隔で設けられ、 この貫通孔 6 9内にフラ ンジ 付カ ラー 7 0が装塡され、 このフラ ンジ付カ ラー 7 0内に固 定ねじ 7 1が挿入され、 この固定ねじ 7 1がミ ラ一格納ハゥ ジング 6 3にミ ラーホルダー 6 7を固定する構成にあり、 し かも、 フラ ンジ付カ ラー 7 0のフラ ンジ 7 2 と ミ ラーホルダ - 6 7の最外面との間には弾性部材として波形ヮ ッ シャ 7 3 が介挿されている。
    [0053] 上記各フラ ンジ付カラー 7 0の内端は、 ミ ラーホルダ一 6 7の貫通孔 6 9から突出してミ ラ一格納ハウジング 6 3の端 面に当接し、 ミ ラ一ホルダー 6 7の大径部 6 7 aの内端面を ミ ラ一格納ハウジング 6 3の端面から適宜量のギヤ ップ Gだ け浮かせ得るようにしている。 従って、 ミ ラ一ホルダ一 6 7 をミ ラ一格納ハゥジング 6 3に固定するために、 固定ねじ Ί 1を締め込んで行く と、 該ミ ラーホルダー 6 7の小径部 6 7 bの内端面 6 8が反射ミ ラー 6 4の背後に当接した時点でも 上記のギャ ップ Gにより、 ミ ラーホルダ一 6 7の大径部 6 7 aは依然としてミ ラ一格納ハウジング 6 3の面から浮いてい る。
    [0054] 故に、 ミ ラーホルダー 6 7がミ ラー格納ハウ ジング 6 3に 固定された時点で、 ミ ラーホルダー 6 7は波形ヮ ッ シャ 7 3 の弾性力を背後から受けてレーザ光反射ミ ラー 6 4を押圧す る。 上記波形ヮ ッ シャ 7 3の弾性力は、 固定ねじ 7 1の締め 込み加減に関わりなく、 上記ギヤ ップ Gの存在により、 一定 のばね弾性力を発揮するのでミ ラーホルダー 6 7がミ ラー 6 4をミ ラ一格納ハウジング 6 3の有孔底との間で挟持式に保 持する保持力を常に一定のレベルに維持する機能を奏する。
    [0055] このように、 ミ ラーホルダー 6 7からミ ラー 6 4に対する 押圧力が常に一定化すれば、 レーザ光反射ミ ラー 6 4を保守 目的で取り外し、 保守処理後に再びミ ラ一格納ハウジング 6 3内に装着し、 ミ ラーホルダー 6 7を取りつけて保持するよ うにしても、 同ミ ラー 4は、 着脱の前後で受けるミ ラーホル ダ一 6 7による保持力が安定に一定レベルに維持されるから、 ミ ラ一格納ハウジング 6 3内における位置決め状態を常に再 現性良く一定状態に設定できるのである。 このために、 レー ザ光反射ミ ラー 6 4を定期的にレーザ保持器 5 0から着脱し て反射面 4 aを研く場合や、 本発明による光軸調整方法の実 施に当たり、 同レーザ反射ミ ラー 6 4をハ ーフ ミ ラーに置換 する等の保守処理や特殊甩途に对しても、 その保守処理ゃハ —フ ミ ラ一を再び光反射ミ ラー 6 4に置換した後に再びレー ザ光反射装置 R m内に装着する時点で角度の調整作業を要す ることなく、 所望のレーザ光反射作用を達成するように高精 度に位置決め設定することができるのである。
    [0056] 次に、 本発明の他の実施例を示す第 6図、 第？図を参照す ると、 ハーフ ミ ラ一と光センサ 4 5 とが 1つのアセンブリ に 形成されている。
    [0057] 第 6図に示すように、 ハーフ ミ ラー 8 0は、 内部にレーザ 光が通過する円筒通路 8 2 aを有した円筒形のミ ラ一ホルダ 8 2にレーザ光進路に対して傾けた角度で取付けられ、 又、 このミ ラ一ホルダ 8 2は中空ハウジング 8 4に固定されてい る。 ミ ラ一ホルダ 8 2にはレーザ光入口 8 2 bと、 そのレ一 ザ光入口 8 2 bから進入したレーザ光がハーフ ミ ラ一 8 0で 反射されたとき、 その反射したレーザ光の通過を許容する開 □ 8 2 c とを有している。 また、 上記のハウジング 8 4はハ 一フ ミ ラー 8 0で反射し、 開口 8 2 cを通過したレーザ光を 受光する位置に前述した光センサ 4 5に対応する光センサ 8 5を備え、 更に、 ハーフ ミ ラ ー 8 0を透過したレーザ光を前 方へ送出するレーザ光出口 8 4 aを備えている。 そして、 ミ ラーホルダ 8 2のレーザ光入口 8 2 bが設けられた一端には レーザ口ボッ トの機体 3 0の内部に同ミ ラーホルダ 8 2 、 ノヽ ウジング 8 4を一体にして着脱自在に取付け可能なフ ラ ンジ 部 8 3が設けられている。 つまり、 ノヽ ーフ ミ ラー 8 0、 ミ ラ 一ホルダ 8 2 、 ノ、ウ ジング 8 4、 光セ ンサ 8 5 によってレー ザ αボッ トの機体 3 0の内部に着脱自在な光軸調整ァッセ ン ブリが形成されている。
    [0058] このような光軸調整アツセ ンプリを第 7図に示すように、 レーザロボッ トの機体 3 0の内部におけるレーザ光々路の途 中にレーザ光々軸の調整時に取付けるようにすれば、 前述し た実施例において、 機体 3 0内の各関節部位に設けたレーザ 光反射ミ ラ 一 4 1〜 4 4 の全反射ミ ラ ーをハーフ ミ ラ ーに置 換して光軸調整を行う煩瑣性を解消することができる。
    [0059] なお、 第 6図に示した光軸調整ァ ッ セ ンブリを用いて各関 節部位のレーザ光反射ミ ラー 4 1〜4 4におけるレーザ光の 光軸を調整する作用プロセスにおいても、 機体 3 0内部の各 関節を動作させて、 光センサ 8 5 と、 集光装置 4 4の下流位 置に設けた光センサ 4 6 とによって検出されるレーザ光の光 点位置を検出し、 両センサ 8 5、 4 6における光点位置が共 に一点で静止するように夫々のレーザ光反射ミ ラー 4 1〜 4 4を調整し、 以て、 レーザ光の光軸調整を行うことは、 前述 した実施例と同じである。
    [0060] 以上の説明から明らかなように、 本発明によれば、 レーザ ロボッ トの内部におけるレーザ光の光路上において、 集光装 置から発出れさる調整用レーザ光の光軸位置を検出、 測定す ると共に集光装置に対してレーザ光が進行する光路の上流側 の隔たった別位置でレーザ光の光軸位置を検出し、 ロボッ ト 関節部の動作 （旋回） 軸心とレーザ光の光軸との一致を 2か 所の両測定位置において検出し、 しかも、 ロボッ ト関節部に 関節動作を起動させることにより、 上記光軸と動作軸との間 に不一致があるときは、 その不一致量を一方の光センサのマ ト リ クス座標面で円軌跡として目視で認識可能にし、 その円 軌跡の中心点に検出光点が静止するように調整することで、 レーザ光々軸とロボッ ト関節部の動作軸とを完全に一致させ る光軸調整が遂行可能となる。 この結果、 レーザロボッ トに おいて、 作業用レーザ光を照射対象に照射するとき、 レーザ ロボッ ト内部で同レーザ光は各関節部に設けられたレーザ光 反射ミ ラ一で正確に所定の方向へ進路案内されながら、 集光 装置に到達し、 同集光装置から発出されるから、 照射点には 9 エネルギー密度の高いレーザ光が照射され、 切断や溶接、 光 化学反応等の所望のレーザ作業を効率的に遂行させることが できるのである。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1 . レーザ発振器から作業用レーザ光と同光軸に沿って発 出され、 ロボッ ト機体のレーザ光導入口を経て又機体内部の 複数の闋節部位に設けられた光反射ミ ラ一を経て先端の集光 装置から発出される調整用レーザ光を用いて作業用レーザ光 のロボッ ト機体の内部における光軸を調整するレーザロボッ トの光軸調整方法であって、
    ( a ) 前記複数の関節部位に夫々設けられる光反射ミ ラー の 1つをハーフ ミ ラーに置換し、
    ( b ) 前記ハーフ ミ ラーを透過した前記調整用レーザ光の 光軸を光感知型の第 1のセンサで光点として検出し、
    ( c ) 前記ハーフ ミ ラ一により反射されて進行する前記調 整用レーザ光の光軸を前記集光装置のレーザ光進行方向に見 た前方位置に配置の光感知型の第 2のセンサで光点として検 出し、
    ( d ) 前記 πボッ ト機体の関節部位の関節作動により、 前 記調整用レーザ光がそれに沿って入射すべき前記ハーフミ ラ —の光入射軸を旋回させたとき、 前記第 1および第 2の両光 センサの検出光点が、 該第 1および第 2の両光センサが有す る光検出座標面内でそれぞれ、 一点に静止状態となるように- 前記ロボッ ト関節部位に設けられた夫々の光反射ミ ラ一を調 整するようにした、
    ステップを具備したことを特徵とするレーザロボッ トの光軸 の調整方法。
    2 . 前記ハーフ ミ ラ一を置換するステップは、 前記レーザ 光導入口に最も近い関節部位に設けられた第 1審目の光反射 ミ ラ一から前記集光装置に最も近い位置に設けられた第 II番 目の光反射ミ ラ一までの複数の光反射ミ ラ一の各々と順次に n回置換し、 各回毎に、 前記 （ b ) から （ d ) までのステツ プを繰り返すことを特徴とする請求項 1 に記載のレーザロボ ッ トの光軸の調整方法。
    3 . レーザ発振器から作業用レーザ光と同光軸に沿って発 出され、 ロボッ ト機体のレーザ光導入口を経て又機体内部の 複数の関節部位に設けられた光反射ミ ラーを経て先端の集光 装置から発出される調整用レーザ光を用いて作業用レーザ光 のロボッ ト機体の内部における光軸を調整するレーザロボッ トの光軸調整方法であって、
    ( a ) 前記ロボッ ト機体の内部におけるレーザ光の光路に 1つのハーフ ミ ラ一を設置し、
    ( b ) 前記ハーフ ミ ラーで反射した前記調整用レーザ光の 光軸を光感知型の第 1のセンサで光点として検出し、
    ( c ) 前記ハーフ ミ ラーを透過して進行する前記調整用レ 一ザ光の光軸を前記集光装置のレーザ光進行方向に見た前方 位置に配置の光感知型の第 2 のセンサで光点として検出し、
    ( d ) 前記ロボッ ト機体の関節部位の関節作動により、 前 記調整用レーザ光がそれに沿って入射すべき前記ハーフ ミ ラ 一の光入射軸を旋回させたとき、 前記第 1および第 2の両光 センサの検出光点が、 該第 1および第 2の両光センサが有す る光検出座標面内で夫々、 一点に静止状態となるように、 前 記ロボッ ト関節部位に設けられた夫々の光反射ミ ラーを調整 するようにした、
    ことを特徵とするレーザロボッ トの光軸の調整方法。
    4 . 機体に設けられたレーザ光導入口と、 その機体の内部 に備えられた複数の関節と、 該関節に設けられ、 レーザ発振 器からの作業用レーザ光を反射する光反射ミ ラ一手段と、 機 体の最先端に設けられたレーザ光発出手段とを備えたレーザ ロボッ トのレーザ光々軸を、 前記レーザ発振器から前記作業 用レーザ光と同光軸に沿って発出される調整用レーザ光を用 いて関節の動作軸と一致するように調整するための光軸調整 装置が、
    前記レーザ口ボッ トの前記複数の関節における或る 1つの 関節の部位における反射ミ ラ一手段に着脱自在に設けられる ハー フ ミ ラ一手段と、
    前記ハー フ ミ ラ一手段を透過した前記調整用レーザ光の光 軸位置を平面座標内の光点として検出する第 1の光セ ンサ手 段と、
    前記レーザ光発出手段に備えられた集光装置よりレーザ光 路の下流側に設けられ、 前記ハーフ ミ ラ一手段で反射される 前記調整用レーザ光の光軸位置を平面座標内の光点として検 出する第 2の光センサ手段とを具備して構成され、
    以て、 前記複数の関節の少なく とも 1つの関節を動作させ たときに前記第 1、 第 2光センサにより検出される調整用レ —ザ光の光点の軌跡に基づき、 前記反射ミ ラ一手段を調節し てレーザ光々軸を調整するようにしたことを特徵としたレー ザロボッ トのための光軸調整装置。
    5 . 前記ハーフ ミ ラ一手段は、 反射ミ ラ一手段のホルダー 手段に着脱自在に取着されることを特徵とする請求項 4に記 載のレーザロボッ トのための光軸調整装置。
    6 . 前記第 1、 第 2 の光セ ンサ手段は、 前記レーザロボッ トの内部に着脱自在に設けられる請求項 4に記載のレーザ口 ボッ トのための光軸調整装置。
    7 . 前記第 1、 第 2の光センサ手段は夫々、 ポジシヨ ン ♦ セ ンシテ ィ ブ ·ディテクタを具備して構成されている請求項 6に記載のレーザロボッ トのための光軸調整装置。
    8 . 機体に設けられたレーザ光導入口と、 その機体の内部 に備えられた複数の関節と、 該関節に設けられ、 レーザ発振 器からの作業用レーザ光を反射する光反射ミ ラー手段と、 機 体の最先端に設けられたレーザ光発出手段とを備えたレーザ ロボッ トのレーザ光々軸を、 前記レーザ発振器から前記作業 用レーザ光と同光軸に沿って発出される調整用レーザ光を用 いて関節の動作軸と一致するように調整するための光軸調整 装置が、
    前記レーザ口ボッ トの機体の内部におけるレーザ光の光路 に設けられるハーフ ミ ラ一手段と、
    前記ハーフ ミ ラー手段により反射された前記調整用レーザ 光の光軸位置を光点として検出する検出用平面座標を有した 第 1の光センサ手段と、
    前記レーザ光発出手段に備えられた集光装置よりレーザ光 路の下流側に設けられ、 前記ハーフ ミ ラ一手段を透過した前 記調整用レーザ光の光軸位置を、 光点として検出する検出用 平面座標を有した第 2の光センサ手段とを、 具備して構成さ れ、
    以て、 前記複数の関節の少なく とも 1つの関節を動作させた ときに前記第 1、 第 2光センサにより検出される調整用レ一 ザ光の光点の軌跡に基づき、 前記反射ミ ラー手段を調節して レーザ光々軸を調整するようにしたことを特徴としたレーザ ロボッ トのための光軸調整装置。
    9 . 前記ハーフ ミ ラ ー手段が、 1つのハウ ジング手段に内 蔵され、 該ハウジング手段に前記第 1の光センサ手段が取着 されている請求項 8に記載のレーザ口ボッ トのための光軸調 整装置。
    1 0 . 前記ハウ ジング手段は、 前記レーザロボッ トの機体 の内部に着脱自在に装着可能なフラ ンジ手段を具備した請求 項 9 に記載のレーザロボッ トのための光軸調整装置。
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    同族专利:
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    引用文献:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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