专利名称：形状测量装置和具有该形状测量装置的机器人装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在壳体内具有激光器的形状测量装置以及在可动部安装有该形状测 量装置的机器人装置。
背景技术：
关于在有灰尘或尘埃的生产工地使用的形状测量装置，由于有可能产生因灰尘或 尘埃的侵入而引起的基板安装部件的端子间短路等，所以将该形状测量装置形成为密闭 型。密闭型如果直接吸取内部产生的热，则单元结构会增大，因此要想尽各种办法使其小型 化。作为收纳基板和马达等电气产品的单元结构的现有技术，有这样的装置使发热 体露出于外部，从而抑制单元内的温度上升的形成为密闭结构的光盘辅助系统装置(参照 专利文献1)；以及设置在内外具有风扇的热交换器，并且使作为发热设备的伺服放大器的 散热片露出于外部，利用设置于外部的风扇进行冷却，从而抑制单元内的温度上升的形成 为密闭结构的激光加工机(参照专利文献2)。图9是表示专利文献1的现有技术的单元结构。在图9中，单元的壳体50通过梁 板(敷居板)52而被划分形成为两个室，在其中一个室配置有电源53。所述电源53通过设 置在其所配置的一个室的所述壳体50的侧板上的透气孔54而被冷却。图10是表示专利文献2的现有技术的单元结构。在图10中，在控制盘55设置有 热交换器56。热交换器56夹着由薄板弯折成波状而形成的传热板57，通过外部气体风扇 58和内部气体风扇59来进行热交换，从而控制盘55的内部气体被冷却。此外，作为发热设 备的伺服放大器60使散热片部61露出于外部气体，并利用设置于中央的冷却风扇62直接 进行冷却。专利文献1 日本特开平8-102180号公报专利文献2 日本特公平7-22872号公报在现有的单元结构中，存在以下的问题。(1)专利文献1的情况下，由于电源53放置于外部气体的环境下，所以存在灰尘、 尘埃等侵入的可能性。此外，缆线的引入口的防尘处理形成为复杂的结构，增加了成本。(2)专利文献2的情况下，由于外部风扇58、传热板57、散热片61处于外部气体的 环境下，所以传热板57和散热片部61由于灰尘、尘埃等的吸入而被污染，从而导致热效率 的降低，并且外部风扇的寿命变短，需要频繁地进行清扫和更换等维护。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制密闭壳体内 的因发热引起的温度上升、且灰尘和尘埃等所产生的影响小的形状测量装置。此外，本发明 的目的在于提供一种在可动部安装有该形状测量装置的机器人装置。为了解决上述问题，本发明提供一种形状测量装置，其在具有基座和罩的壳体内具备激光器，其中，所述壳体构成为具有向大气敞开的开放空间、和与大气隔离的密闭空 间，在所述开放空间收纳所述激光器，在所述密闭空间收纳有基板；发热元件，其安装于 所述基板；热传导片，其将所述发热元件的热传导至所述基座；反射镜，其反射所述激光光 线，并且能够旋转；反射镜轴，其支承所述反射镜；透镜和照相机，它们对从所述反射镜照 射的激光光线照到物体上而成的形状进行确认；以及风扇，其使壳体内的收纳物冷却。根据本发明，具有如下效果。(1)根据权利要求1至权利要求5所述的发明，使用温度低的激光器收纳于具有开 放部的激光器箱，而且，在覆盖该激光器箱的罩上以与激光器箱的开放部一致的方式形成 有通风孔，由此能够在温度比密闭空间内要低的外部气温的环境下使用所述激光器。此外，由于发热元件隔着热传导片与兼用作散热片的基座紧密接触，所以发热元 件所产生的热通过基座而被冷却，从而能够降低壳体的密闭空间内的温度。(2)根据权利要求6所述的发明，通过以使风扇的风吹到发热元件上的方式斜着 配置风扇，能够抑制发热元件的温度上升，并且能够防止壳体的密闭空间内的局部温度上 升。(3)根据权利要求7和权利要求8所述的发明，通过在激光器箱内安装激光器保持 架，能够可靠地进行激光器在安装时的定位和固定。此外，由于激光器保持架配置在与开口 部相面对的位置，所以容易进行激光器的安装作业。(4)根据权利要求9所述的发明，通过将具有与反射镜轴连接的马达轴的马达主 体的至少一部分配置于壳体外、即配置于密闭空间的外部，能够使马达的热尽可能地不进 入到密闭空间内，能够防止密闭空间内的温度的上升。(5)根据权利要求10和权利要求11的记载，通过将形状测量装置安装于机器人装 置，能够使形状测量装置容易地移动至任意位置，并且还能够容易地设定和调整形状测量 装置相对于被测量物的角度，能够高效率地进行测量作业。(6)根据权利要求12至权利要求14所述的发明，由于机器人装置具有用于把持被 测量物的处理单元，所以例如能够在利用形状检测装置对在输送机上流动的产品进行测量 后，使用处理单元迅速地把持被测量物。
图1是表示本发明的第一实施例中的形状测量装置的主视图。图2是图1中的形状测量装置的俯视图。图3是表示将图2中的形状测量装置的罩卸下后的状态的俯视图。图4是将图1中的形状测量装置的罩和马达罩剖开而示出内部结构的主视图。图5是将图4中的激光器箱剖开而示出内部结构的主视图。图6是沿图3中的A-A线的剖视图。图7是表示本发明的第二实施例的图，其是安装有第一实施例中的形状测量装置 的机器人装置的侧视图。图8是图7所示的机器人装置的手腕周围的放大图。图9是表示第一现有技术的说明图。图10是表示第二现有技术的说明图。
标号说明S 形状测量装置；1 基座；Ia 通风孔；2、2a 螺柱；3、3a 基板；4、4a 发热元件； 5 热传导片；6 风扇；7 激光器；7a 缆线；8 激光器保持架；9 激光器箱；9a 开口部； 9b 通风孔；9c 通风孔；9d 激光器安装孔；9e 激光器安装孔；10 连接板；11 罩；Ila 通 风孔；lib 通风孔；12 衬垫；13 反射镜；14、14a 丙烯酸板；15 马达；16 马达基座；17 透镜；18 照相机；19 反射镜轴；20 马达罩；21 密闭空间；22 开放空间；R 机器人装置； 23 固定部；24 可动部；24a 回转基座；24b 垂直臂；24c 水平臂；24d 手腕；24e 处理单 元；24f 关节；24g 关节；25 安装部件；27、28、29、30 轴。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。实施例1图1是表示本发明的第一实施例中的形状测量装置的主视图。图2是图1中的形 状测量装置的俯视图。图3是表示将图2中的形状测量装置的罩卸下后的状态的俯视图。 图4是将图1中的形状测量装置的罩和马达罩剖开而示出内部结构的主视图。图5是将图 4中的激光器箱剖开而示出内部结构的主视图。图6是沿图3中的A-A线的剖视图。在图1 图6中，标号S是形状测量装置，标号1是基座，标号Ia是通风孔，标号 2、2a是螺柱，标号3、3a是基板，标号4、4a是发热元件，标号5是热传导片，标号6是风扇， 标号7是激光器，标号7a是缆线，标号8是激光器保持架，标号9是激光器箱，标号9a是开 口部，标号9b、9c是通风孔，标号9d、9e是激光器安装孔，标号10是连接板，标号11是罩， 标号IlaUlb是通风孔，标号12是衬垫，标号13是反射镜，标号14、14a是丙烯酸板，标号 15是马达，标号16是马达基座，标号17是透镜，标号18是照相机，标号19是反射镜轴，标 号20是马达罩，标号21是密闭空间，标号22是开放空间。所述基板3经由所述螺柱2安装于所述基座1。在所述基座1和所述基板3之间， 安装于所述基板3的所述发热元件4隔着所述热传导片5与所述基座1紧密接触。所述发 热元件4通过向兼用作散热片的基座1放热而被冷却。在所述基板3，经由螺柱2a安装有 多个所述基板3a。在所述多个基板3a的一部分安装有所述发热元件4a。为了冷却所述发 热元件4a和为了防止所述密闭空间21的内部温度的局部上升，所述风扇6安装于所述基 座1之上的倾斜位置。即，所述发热元件4、4a形成为具有平面状的侧面的矩形形状，所述 风扇6以使风斜着吹向所述发热元件4、4a的侧面的方式斜着安装在所述基座1之上。所述激光器7被所述激光器保持架8所夹持，从而被安装于所述激光器箱9的所 述激光器安装孔9d、9e。所述激光器箱9具有收纳所述激光器7的所述开放空间22 ；在 正面侧与所述开放空间22相连的开口部9a ；在上表面侧与所述开放空间22相连的通风孔 9b ；以及在下表面侧与所述开放空间22相连的通风口 9c。此外，所述激光器箱9的下表面 安装于所述基座1。所述基座1在与所述激光器箱9的所述通风孔9c相接触的部分具有相 同大小或大致相同大小的通风孔la。在所述基座1的一个端面安装有所述连接板10，覆盖 整体的所述罩11构成为与所述基座1、所述连接板10以及所述激光器箱9紧密接触。此 外，所述罩11在与紧密接触的所述激光器箱9的所述通风孔9b、9c相接触的部分形成有圆 形或长圆形的所述通风孔lla、llb。所述激光器7通过与设置于所述激光器箱9的激光器
6安装孔9d、9e配合而被安装，间隙利用衬垫12来封闭。在使用这样的结构的形状测量装置来测量作为形状测量对象的被测量物的情况 下，如下进行测量。作为形状测量对象的被测量物经由所述丙烯酸板14a放置于所述透镜17的前方。 该情况下，被测量物例如可以载置在固定的测量台上，也可以载置在可动的输送机上。从激光器7照射出的激光光线被反射镜13反射后透过安装于罩11的丙烯酸板14 而与被测量物接触。反射镜13通过马达15而旋转，从而使激光光线照射向被测量物。马 达15经由马达基座16安装于基座1。照射出的激光光线透过安装于罩11的丙烯酸板14a 并通过透镜17，从而被照相机18识别。反射镜13粘接于反射镜轴19，并安装于马达15的 输出轴。马达15被与马达基座16吻合的马达罩20所覆盖。安装于基座1的基板3、3a、反射镜13、透镜17、照相机18等被放置于由基座1、连 接板10、激光器箱9以及罩11形成的密闭空间21内。由此，防止了来自外部的尘�：突页� 的侵入。由于马达15的绝大部分配置于密闭空间21的外部，所以能够抑制因马达15的发 热而引起的密闭空间21的温度上升。由于激光器7的使用温度低，所以当其配置于密闭空间21时会超过使用温度。激 光器7的除照射激光光线的末端部分和缆线出口的后端部以外的主体部分位于激光器箱9 的开放空间22，该激光器箱9的正面、上表面、下表面形成为开放空间，因此外部气体进入， 从而形成接近外部气体温度的周围温度。因此，不会超过使用温度地进行使用。即使在激 光器7发热时，由于反过来利用比激光器的温度要低的外部气体来进行冷却，因此能够在 不向密闭空间21传递热量的情况下进行使用。通过这样的结构，由于收纳有反射镜和基板等的空间是密闭的，灰尘和尘埃不会 侵入，所以反射镜不会被污染，能够延长风扇的寿命，而且还能够消除因杂质而引起的基板 类的短路。此外，无需为了能够采用使用温度低的激光器而降低单元自身的使用温度。实施例2图7是表示本发明的第二实施例的图，其是安装有第一实施例中的形状测量装置 的机器人装置的侧视图。图8是图7所示的机器人装置的手腕周围的放大图。所述第一实施例所示的形状测量装置S可以安装于机器人装置R来使用。例如，如图7和图8所示，所述机器人装置R构成为具有固定部23和可动部24。所述固定部23例如由固定基座构成，所述可动部24例如构成为具有回转基座 24a，其以能够以轴27为中心回转的方式与所述固定部23连接；垂直臂24b，其以能够以轴 28为中心向前后方向旋转的方式与所述回转基座24a连接；水平臂24c，其以能够以轴29 为中心向上下方向旋转的方式与所述垂直臂24b连接；手腕24d，其以能够以轴30为中心 旋转的方式与所述水平臂24c的末端部连接；以及处理单元24e，其设置于所述手腕24d。 所述处理单元24e例如由三根可动的手指构成，一根手指具有两个关节24f、24g。另外，所 述关节也可以由一个构成。此外，所述处理单元24e即使不是由三根可动的手指构成，只要 能够把持被测量物，则可以为任意结构。在利用安装于所述机器人装置R的形状测量装置来测量被测量物的形状的情况 下，如下进行测量。首先，使测量所述被测量物的形状的所述形状测量装置S移动至所述被测量物的位置。该移动这样进行使所述回转基座24a回转，从而使所述形状测量装置S朝向所述被 测量物的方向，然后，使所述垂直臂24b向前后方向旋转，并且使所述水平臂24c向上下方 向旋转，从而使臂伸缩。当所述形状测量装置S移动至所述被测量物的位置、并从所述激光器7照射激光 光线来对形状进行测量时，所述处理单元24e的三根手指的所述关节24f、24g以该形状测 量装置S的位置信息为基础进行动作，以把持所述被测量物。这样，通过将所述形状测量装置S安装于机器人装置R，能够使所述形状测量装置 S容易地移动至任意位置。此外，也能够容易地设定和调整所述形状测量装置S相对于所述 被测量物的角度，能够高效率地进行测量作业。另外，由于所述机器人装置R具有用于把持所述被测量物的所述处理单元24e，所 以，例如能够通过使用所述形状检测装置S对在输送机上流动的产品的形状进行测量、并 使所述处理单元24e的两个关节迅速地动作，来进行所述被测量物的处理。产业上的可利用性本发明能够利用于制造、提供如下的形状测量装置的领域，所述形状测量装置能 够抑制密闭壳体内的温度上升，并且因灰尘、尘埃等而产生的影响小。
权利要求
一种形状测量装置，其在具有基座和罩的壳体内具备照射激光光线的激光器，所述形状测量装置的特征在于，所述壳体具有向大气敞开的开放空间、和与大气隔离的密闭空间，在所述开放空间收纳有所述激光器，在所述密闭空间收纳有基板；发热元件，其安装于所述基板；热传导片，其将所述发热元件的热传导至所述基座；反射镜，其反射所述激光光线，并且能够旋转；反射镜轴，其支承所述反射镜；透镜和照相机，它们对从所述反射镜照射的激光光线照到物体上而成的形状进行确认；以及风扇，其使壳体内的收纳物冷却。
2.根据权利要求1所述的形状测量装置，其特征在于，所述基座是散热片。
3.根据权利要求1所述的形状测量装置，其特征在于，安装于所述基板的发热元件隔着热传导片与所述基座紧密接触。
4.根据权利要求1所述的形状测量装置，其特征在于，所述开放空间由配置于所述壳体内的激光器箱形成，所述激光器箱在不与所述密闭空 间接触的部位具有开口部，并且在与所述密闭空间接触的部位具有用于安装所述激光器的 轴向两端部的激光器安装孔。
5.根据权利要求1所述的形状测量装置，其特征在于，在所述罩的与所述开放空间接触的部位形成有通风孔。
6.根据权利要求1所述的形状测量装置，其特征在于，所述发热元件形成为具有平面状的侧面的矩形形状，所述风扇以使风斜着吹向所述发 热元件的侧面的方式斜着安装在所述基座上。
7.根据权利要求4所述的形状测量装置，其特征在于，对所述激光器的轴向两端部之间的部分进行固定的激光器保持架安装在所述激光器 箱内。
8.根据权利要求4所述的形状测量装置，其特征在于，所述激光器保持架配置在与所述开口部相面对的位置。
9.根据权利要求1所述的形状测量装置，其特征在于，马达主体具有与所述反射镜轴连接的马达轴，所述马达主体的至少一部分配置在所述 壳体外。
10.一种机器人装置，其特征在于，所述机器人装置在固定部上具有可动部，在所述机器人装置的所述可动部安装有权利 要求1至9中的任一项所述的形状测量装置。
11.根据权利要求10所述的机器人装置，其特征在于，所述可动部由至少一个可动臂构成，在所述可动臂的末端部具有手腕部，在所述手腕 部安装有所述形状测量装置。
12.根据权利要求11所述的机器人装置，其特征在于，所述手腕部具有用于把持被测量物的处理单元。
13.根据权利要求12所述的机器人装置，其特征在于，所述处理单元由至少三根可动的手指构成。
14.根据权利要求13所述的机器人装置，其特征在于， 所述可动的手指构成为各个手指具有至少一个关节。
全文摘要
本发明提供一种形状测量装置和具有该形状测量装置的机器人装置。具有基座(1)和罩(11)的壳体构成为具有向大气敞开的开放空间(22)、和与大气隔离的密闭空间(21)，在开放空间(22)收纳有使用温度低的激光器(7)，在密闭空间(21)收纳有使用温度比激光器(7)要高的发热元件(4)等，发热元件(4)通过与兼用作散热片的基座(1)紧密接触而被冷却，作为发热体的马达(15)也将至少大部分配置于密闭空间(21)的外部，风扇(6)构成为以使风扇(6)的风与密闭空间的内部的发热元件良好地接触的方式相对于发热元件(4)的侧面斜着配置，所述发热元件(4)形成为具有平面状的侧面的矩形形状。
文档编号G01B11/24GK101970982SQ20098010909
公开日2011年2月9日 申请日期2009年3月17日 优先权日2008年3月19日
发明者前泽宏之, 大岛干男, 松崎光洋 申请人:株式会社安川电机
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