CN108235695A - 加工装置以及程序 - Google Patents

Abstract

一种加工装置，其具备用于配置被加工物的加工空间，并构成为使用激光对配置在加工空间中的被加工物进行加工，加工装置具备激光射出部、加工位置确定部、目标射出条件运算部、射出控制部、校正量确定部、校正后焦点位置运算部、以及校正后射出条件运算部。射出控制部对激光射出部实施控制，以使得激光射出部在校正量确定部中的Z轴校正量有所更新时以校正后射出条件射出激光。

Description

加工装置以及程序

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2015年10月21日在日本专利局提交的日本发明专利申请第2015-207356号的优先权，所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本公开涉及具备用于配置被加工物的加工空间并使用激光对配置在加工空间中的被加工物进行加工的加工装置。

背景技术

已知有具备用于配置被加工物的加工空间，并使用激光对配置在加工空间中的被加工物(工件)进行加工的加工装置(专利文献1)。作为加工方式的具体示例可列举焊接和切割等。

加工装置将激光焦点位置设定到被加工物的目标加工位置后射出激光，由此对被加工物进行加工。此时，例如基于加工空间中的坐标位置设定激光焦点位置。

然而，在由因温度变化等影响而引起的热膨胀而致使被加工物产生了变形的情形下，在激光焦点位置和目标加工位置之间会产生误差，从而存在实际的加工位置(激光焦点位置)偏离目标加工位置的情况。

在上述情形下，操作者可通过进行以下的位置调整操作而将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置，即，测量目标加工位置和激光焦点位置之间的误差尺寸并基于该误差尺寸改变激光焦点位置。

另一方面，加工装置可构成为具备能够执行各种程序的计算机。该情形下，通过使用用来执行位置调整操作的程序，而能够使计算机作为加工装置中的用于进行位置调整操作的构成元素来发挥作用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2004-130361号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，当通过位置调整操作使激光焦点位置变更的方向与激光的射出方向不平行时，存在通过1次位置调整操作无法将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置，从而需要进行多次位置调整操作的情况。

在此，参照图8以及图9对以往的加工装置中所实施的位置调整操作进行说明。其中，在图8中，以三维正交坐标系(由X轴方向、Y轴方向、Z轴方向确定的坐标系)表示加工空间中的任意坐标位置，将图中的左右方向设为X轴方向，将图中的上下方向设为Z轴方向，并示出各部位的状态。

图8中的第1状态是，虽然朝着被加工物101的目标加工位置102适当地设定了激光100的射出方向，可是由于激光焦点距离不当，因此导致激光焦点位置103偏离目标加工位置102，从而无法对被加工物101的目标加工位置102进行适当的加工的状态。此时，由于被加工物101的目标加工位置102与激光100的射出方向相交，因此，有时会在被加工物101的目标加工位置102留下由激光100产生的加工痕迹。但是，由于被加工物101的目标加工位置102并非为激光焦点位置103，因此，加工能量不充足，从而导致加工状态为不良状态。如上所述的被加工物101由于加工质量存在不足，因此作为不良品而加以处理。

此外，当加工所使用的激光为不可见光时，操作者利用激光焦点位置测量用的测量仪器对激光焦点位置进行测量，然后测量激光焦点位置与目标加工位置之间的误差尺寸。不过，当使用测量仪器时，多存在例如以下情形，即，虽然易于测量图8的第1状态下的激光焦点位置103与被加工物101之间的距离(Z轴方向上的误差)，但是难以测量激光焦点位置103与目标加工位置102的相对位置关系(X轴、Y轴、Z轴各方向上的误差)。即，仅测量Z轴方向上的误差时，对三维各方向中的一个方向上的误差进行测量即可，相对于此，当测量X轴、Y轴、Z轴各方向上的误差时，需要确定激光的射出方向(角度)，但是，由于激光的射出方向会根据焦点位置而产生变化，因此难以确定激光的射出方向。此外，当对三维中的三个方向上的误差全部进行测量时，测量操作的负担变大，并且容易产生测量误差。

因此，首先根据Z轴方向上的误差修正激光焦点位置，由此，如第2状态所示，能够使激光焦点位置103与被加工物101重合。然而，该情形下，该修正后加工位置104与目标加工位置102之间却在X轴方向上产生了新的误差。因此，使用标尺等对被加工物101中的于X轴方向上从修正后加工位置104到目标加工位置102的误差尺寸进行测量，并根据X轴方向上的误差尺寸修正激光焦点位置，由此，如第3状态所示，能够将激光焦点位置103设定(修正)到目标加工位置102。此外，在图8虽未进行图示，不过，当产生Y轴方向上的误差时，还要根据Y轴方向上的误差实施对激光焦点位置进行修正的操作。

例如图9的第1状态所示，当对第1部件110和第2部件111实施焊接时，在虽然朝向目标加工位置112、113适当设定了激光的射出方向，可是在激光焦点距离不当的情形下，将导致在目标加工位置112、113形成焊接痕迹的产品的强度不足，而致使焊接质量不良。因此，为了在目标加工位置112、113处实现质量妥善的焊接(加工)，而需要在第1部件110与第2部件111相层叠的方向上对激光焦点位置实施调整操作，以使得激光焦点位置与目标加工位置112、113重合。

但是，该调整操作的结果如第2状态所示，有时会在不同于目标加工位置112、113的不正确的加工位置114、115处实施焊接。即，在第1部件110与第2部件111相层叠的方向(假设为Z轴方向)上实施对激光焦点位置的调整操作的结果为，有时会在第2部件111的板面方向(与Z轴方向垂直的方向(X轴方向以及Y轴方向))上产生新的误差(位置偏差)。该情形下，其后通过进一步对激光焦点位置实施必要次数的调整操作，而能够实现在目标加工位置112、113进行质量妥善的焊接。

如参照图8以及图9而进行的说明，为了将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置，有时通过1次(仅Z轴方向)的位置调整操作并不充分，在如上所述的情形下，需要进行2次(Z轴方向、X轴方向)或3次(Z轴方向、X轴方向、Y轴方向)等多次位置调整操作。

如果在图8或图9的第1状态下，在通过位置调整操作而使激光焦点位置变更的方向(可通过测量仪器进行测量的误差尺寸的方向)与激光的射出方向(激光焦点位置与目标加工位置之间的误差方向)平行的情形下，有时通过1次位置调整操作便可将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置。即，当仅在Z轴方向上产生误差时(在X轴方向以及Y轴方向上不存在误差时)，通过在Z轴方向上实施1次位置调整操作便能够将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置。

不过，随着加工空间中的目标加工位置的不同，激光的射出方向(激光焦点位置与目标加工位置之间的误差方向)将变为不同的方向(不确定)，因此，在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的每个方向上均产生激光焦点位置与目标加工位置之间的误差的情形较多，而仅在Z轴方向上产生误差的情形较少。

因此，当激光焦点位置和目标加工位置之间产生了误差时，需要进行数次位置调整操作，因此，使得位置调整操作所需的时间变长，并使得操作负荷变大。

本公开的一个方面在于希望提供当在激光焦点位置和目标加工位置之间产生了误差时，能够缩短位置调整操作所需的时间，并能够减轻操作负荷的加工装置以及程序。

解决问题的技术方案

本公开的一个方面的加工装置是具备用于配置被加工物的加工空间并使用激光对配置于加工空间中的被加工物进行加工的加工装置，该加工装置具备：激光射出部、加工位置确定部、目标射出条件运算部、射出控制部、校正量确定部、校正后焦点位置运算部、以及校正后射出条件运算部。

激光射出部构成为，在待对加工空间射出激光时，通过改变射出条件而改变激光在加工空间中的焦点位置，其中，射出条件至少包含激光的射出方向和焦点距离。

加工位置确定部构成为，基于加工空间中的三维正交坐标系的坐标位置确定被加工物中的目标加工位置。

目标射出条件运算部构成为，基于坐标转换信息对目标射出条件进行运算，其中，目标射出条件为与加工空间中的目标加工位置的坐标位置相对应的射出条件。坐标转换信息是对加工空间中的任意坐标位置与将焦点位置设定到该坐标位置时的射出条件之间的对应关系进行了预先规定的信息。

射出控制部构成为，对激光射出部实施控制，以使得激光射出部在目标射出条件下射出激光。

该加工装置构成为，由加工位置确定部确定目标加工位置，由目标射出条件运算部运算与目标加工位置的坐标位置相对应的目标射出条件，并且由射出控制部基于目标射出条件控制激光射出部，由此从激光射出部射出激光。

在此，将加工空间中的三维正交坐标系中的从激光射出部趋向加工空间的方向定义为Z轴方向，将与Z轴方向垂直的方向定义为X轴方向以及Y轴方向。

激光射出部具备射出方向变更部和焦点距离变更部。

射出方向变更部具有用于改变激光的射出方向(行进方向)的至少1个变更部，射出方向变更部构成为，根据至少1个变更部的转动状态而改变激光的射出方向，由此使激光的射出方向中的X轴分量以及Y轴分量产生变化。可使用例如根据使激光反射时的反射角度来改变激光的射出方向的反射型变更部(反射镜等)、或根据激光透射时的透射角度来改变激光的射出方向的透射型变更部(透镜等)等构成至少1个变更部。

此外，当射出方向变更部具备1个变更部作为至少1个变更部时，该变更部构成为，作为用于改变激光的射出方向的可转动方向而包含X轴分量以及Y轴分量。此外，射出方向变更部可以是具备2个变更部(例如，X轴变更部以及Y轴变更部)作为至少1个变更部的结构。该情形下，X轴变更部构成为，作为可转动方向而包含X轴分量。即，X轴变更部是构成为通过改变其转动状态而改变激光的射出方向，由此使得激光的射出方向变化成与X轴方向平行的变更部。Y轴变更部构成为，作为可转动方向而包含Y轴分量。即，Y轴变更部是构成为通过改变其转动状态而改变激光的射出方向，由此使得激光的射出方向变化成与Y轴方向平行的变更部。

焦点距离变更部构成为，通过改变激光的收敛状态和聚光状态中的至少一者而使激光的焦点距离产生变化。

校正量确定部确定Z轴校正量，Z轴校正量为校正前焦点位置与校正后焦点位置在Z轴方向上的差值。

校正后焦点位置运算部基于Z轴校正量以及至少1个变更部的转动状态中的X轴分量信息，对X轴校正量进行运算，其中，X轴校正量为校正前焦点位置与校正后焦点位置在X轴方向上的差值。此外，校正后焦点位置运算部基于Z轴校正量以及至少1个变更部的转动状态中的Y轴分量信息，对Y轴校正量进行运算，其中，Y轴校正量为校正前焦点位置与校正后焦点位置在Y轴方向上的差值。

此外，“至少1个变更部的转动状态中的X轴分量信息”是指：关于至少1个变更部的转动状态的信息中，与激光的射出方向中的X轴分量的变化相关的信息。作为“至少1个变更部的转动状态中的X轴分量信息”的一个示例可列举，例如，在设想有表示至少1个变更部的转动状态(例如，至少1个变更部的外表面的方向)的假想向量的情形下，使该假想向量投影到X-Z平面而成的投影向量与预先规定的基准向量之间的角度。与之相同，“至少1个变更部的转动状态中的Y轴分量信息”是指：关于至少1个变更部的转动状态的信息中，与激光的射出方向中的Y轴分量的变化相关的信息。作为“至少1个变更部的转动状态中的Y轴分量信息”的一个示例可列举，例如，在设想有表示至少1个变更部的转动状态(例如，至少1个变更部的外表面的方向)的假想向量的情形下，使该假想向量投影到Y-Z平面而成的投影向量与预先规定的基准向量之间的角度。

并且，校正后焦点位置运算部使用X轴校正量、Y轴校正量、Z轴校正量以及校正前焦点位置的坐标位置，对校正后焦点位置的坐标位置进行运算。

校正后射出条件运算部基于坐标转换信息对校正后射出条件进行运算，校正后射出条件是与校正后焦点位置的坐标位置相对应的射出条件。

射出控制部对激光射出部进行控制，以使得激光射出部在校正量确定部中的Z轴校正量有所更新时以校正后射出条件射出激光。

该加工装置的激光射出部具备射出方向变更部以及焦点距离变更部，并且激光射出部构成为，通过改变射出方向变更部中的至少1个变更部的转动状态而控制激光的射出方向，并且通过改变焦点距离变更部的焦点距离条件而控制激光的焦点距离。即，激光射出部通过分别改变射出方向变更部中的至少1个变更部的转动状态和焦点距离变更部的焦点距离条件，来改变加工空间中的激光焦点位置。

该加工装置构成为，若校正量确定部确定了Z轴校正量，则校正后焦点位置运算部使用Z轴校正量对X轴校正量以及Y轴校正量进行运算，并且对校正后焦点位置的坐标位置进行运算。即，当利用该加工装置确定校正后焦点位置的坐标位置时，对于操作员来讲只要仅确定Z轴校正量即可，操作员无需确定X轴校正量以及Y轴校正量。

并且，校正后射出条件运算部基于坐标转换信息对校正后射出条件进行运算，射出对激光射出部进行控制，以使得激光射出部在校正后射出条件下射出激光，由此，能够根据由校正量确定部确定的Z轴校正量而将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置。

即，该加工装置即使在于激光焦点位置和目标加工位置之间产生误差的情形下，仅通过实施利用Z轴校正量进行的位置调整操作，便能够将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置。

因此，根据该加工装置，能够缩短位置调整操作所需要的时间，并减轻操作负荷。

此外，作为由加工装置实施的加工方式可以列举例如焊接或切割。

此外，本公开另一方面的程序是使计算机作为上述加工装置中的加工位置确定部、目标射出条件运算部、射出控制部、校正量确定部、校正后焦点位置运算部、校正后射出条件运算部而发挥作用的程序。

在具备上述激光射出部和计算机的加工装置中，利用该程序而使计算机作为上述加工装置中的各部分发挥作用，由此，能够实现获得与上述加工装置相同效果的加工装置。

此外，如上所述的程序可通过记录在例如FD、MO、DVD-ROM、CD-ROM、硬盘等计算机可读取的有形的非临时性记录介质中，并根据需要加载到计算机中进行起动的方式而加以使用。此外，程序也可以经由通讯网络而下载到计算机系统中。此外，也可以预先将本程序记录在作为计算机可读取的有形的非临时性记录介质的ROM或备份RAM中，并通过将ROM或备份RAM安装到计算机中而加以使用。

另外，本公开的另一个方面为一种加工方法，该加工方法使用具备构成为射出激光的激光射出部的加工装置对被加工物进行加工，该加工方法包括以下步骤：

基于配置有所述被加工物的加工空间中的三维正交坐标系的坐标位置确定所述被加工物中的目标加工位置，其中，所述三维正交坐标系包括从所述激光射出部趋向所述加工空间的Z轴、与所述Z轴正交的X轴、以及与所述Z轴和所述X轴正交的Y轴；

基于预先规定的坐标转换信息对激光的目标射出条件进行运算，其中，所述坐标转换信息表示所述加工空间中的任意的坐标位置与将激光的焦点位置设定到该坐标位置时的所述激光的射出条件之间的对应关系，所述目标射出条件是与所述加工空间中的所述目标加工位置的坐标位置相对应的所述激光的射出条件，所述激光的射出条件至少包括所述激光的射出方向以及焦点距离；

对所述激光射出部进行控制，以使得所述激光射出部基于所述目标射出条件射出所述激光；

确定Z轴校正量，其中，所述Z轴校正量表示校正前焦点位置与校正后焦点位置在所述Z轴上的差，所述校正前焦点位置是所述激光的校正前的焦点位置，所述校正后焦点位置是所述激光的校正后的焦点位置；

基于所述Z轴校正量以及X轴分量信息对X轴校正量进行运算，其中，所述X轴校正量表示所述校正前焦点位置与所述校正后焦点位置在所述X轴上的差，所述X轴分量信息表示所述激光的所述射出方向在所述X轴上的分量；

基于所述Z轴校正量以及Y轴分量信息对Y轴校正量进行运算，其中，所述Y轴校正量表示所述校正前焦点位置与所述校正后焦点位置在所述Y轴上的差，所述Y轴分量信息表示所述激光的所述射出方向在所述Y轴上的分量；

使用所述X轴校正量、所述Y轴校正量、所述Z轴校正量以及所述校正前焦点位置，对所述校正后焦点位置进行运算；

基于所述坐标转换信息，对校正后射出条件进行运算，所述校正后射出条件是与所述校正后焦点位置相对应的所述激光的所述射出条件；以及

对所述激光射出部进行控制，以使得所述激光射出部在所述Z轴校正量有所更新时，基于所述校正后射出条件射出所述激光。

在该加工方法中，确定Z轴校正量，并使用Z轴校正量对X轴校正量以及Y轴校正量进行运算，并且对校正后焦点位置的坐标位置进行运算。即，当利用该加工方法确定校正后焦点位置的坐标位置时，对于操作员来讲仅确定Z轴校正量即可，操作员无需确定X轴校正量以及Y轴校正量。

并且，在该加工方法中，基于坐标转换信息对校正后射出条件进行运算，并对激光射出部进行控制，以使得激光射出部基于校正后射出条件射出激光，由此，能够根据所确定的Z轴校正量，将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置。

即，与上述加工装置相同，该加工方法即使在于激光焦点位置和目标加工位置之间产生误差的情形下，仅通过实施利用Z轴校正量进行的位置调整操作，便可以将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置。

因此，根据该加工方法，能够缩短位置调整操作所需要的时间，并能够减轻操作负荷。

附图说明

图1是示出加工装置的概略结构的说明图。

图2是表示加工装置的电气结构的框图。

图3是表示焊接条件设定处理的处理内容的流程图。

图4是示出通过执行焊接条件设定处理而将激光焦点位置设定(修正)到目标加工位置的状态的说明图。

图5是表示X-Z平面(包含X轴以及Z轴的平面)中校正前焦点位置P0和校正后焦点位置P1之间的位置关系的说明图。

图6是示出X轴反射部的旋转角度θx与激光的射出方向之间的关系的说明图。

图7是示出通过执行焊接条件设定处理而能够将焊接条件设定(修正)成使得焊接部位成为符合焊接质量的形态的状态的说明图。

图8是以往的加工装置中所实施的位置调整操作的说明图。

图9是示出以往的加工装置中通过实施位置调整操作而在加工位置产生误差的状态的说明图。

附图标记的说明

1…加工装置；11…远程焊接系统；13…远程焊接头；

13a…X轴反射部；13b…Y轴反射部；13c…焦点距离变更部；

15…激光发射器；15a…激光控制器；17…焊接作业区；19…被加工物；

21…数字I/O模块；23…调整器具；31…控制部；

33…微计算机(微机)；90…激光；91…被加工物；92…目标焊接位置；

93…激光焦点位置。

具体实施方式

以下参照附图对应用了本公开的实施方式进行说明。

[1.第1实施方式]

[1-1.整体结构]

下面对本实施方式的加工装置的结构进行说明。

图1是示出第1实施方式的加工装置1的概略结构的说明图。

加工装置1是为了使用激光对配置于加工空间(焊接作业区17)中的被加工物进行焊接而使用的加工装置。

加工装置1具备远程焊接系统11(RWS11)、远程焊接头13(RWH13)、激光发射器15、以及焊接作业区17。

远程焊接系统11通过向远程焊接头13发送第1指令信号S1而控制从远程焊接头13向焊接作业区17射出的激光的焦点位置。第1指令信号S1是包含用于设定激光的焦点位置的信息的信号。远程焊接系统11通过向激光发射器15发送第2指令信号S2而控制激光从激光发射器15向远程焊接头13的射出状态的开或关。第2指令信号S2是包含用于设定激光的射出状态的信息的信号。

远程焊接头13构成为，能够接收从激光发射器15射出的激光，并能够基于来自远程焊接系统11的第1指令信号S1而控制待向焊接作业区17射出的激光的射出方向以及焦点距离。

激光发射器15构成为，能够基于来自远程焊接系统11的第2指令信号S2而将对远程焊接头13射出的激光的射出状态切换成开状态或关状态。

焊接作业区17是用于配置被加工物19的加工空间。焊接作业区17可使用例如图1中示意描绘的立体结构的框体而构成。焊接作业区17例如相对于远程焊接头13而设置在竖直方向下侧，并且焊接作业区17构成为使得从远程焊接头13对配置在焊接作业区17内部的被加工物19射出的激光到达被加工物19。

加工装置1构成为能够基于三维正交坐标系确定焊接作业区17内部中的任意的坐标位置。本实施方式中采用将水平方向定义为X轴方向以及Y轴方向，且将竖直方向定义为Z轴方向的三维正交坐标系。

[1-2.加工装置的电气结构]

接下来对加工装置1的电气结构进行说明。图2是表示加工装置1的电气结构的框图。

加工装置1的远程焊接系统11具备控制部31、数字I/O模块21、以及调整器具23。

控制部31是在其与加工装置1的各部分之间发送接收各种信号，并且执行用于对被加工物19进行加工(焊接)的各种控制处理的电子控制装置。

控制部31具有微计算机33(以下也称为微机33)、运动控制板35、A/D板37、I/O板39、信息输入部41、以及信息显示部43。

微机33具有CPU33a、ROM33b、以及RAM33c。微机33构成为例如使得CPU33a基于记录在ROM33b或RAM33c中的程序等执行各种控制处理。RAM33c对在由CPU33a执行的各种控制处理中使用的各种信息等进行储存。

运动控制板35用于在其与微机33之间进行各种数据的发送接收，并且对远程焊接头13发送第1指令信号S1，且对激光发射器15发送第2指令信号S2。

远程焊接头13具有X轴反射部13a、Y轴反射部13b、以及焦点距离变更部13c。

X轴反射部13a以及Y轴反射部13b分别具备使从激光发射器15射出的激光反射的反射镜(省略图示)、以及用于改变反射镜的角度(转动状态)的检电电动机(省略图示)。即，X轴反射部13a以及Y轴反射部13b分别构成为，使从激光发射器15射出的激光反射并改变激光的行进方向。换言之，X轴反射部13a以及Y轴反射部13b构成为，根据各自的反射镜的转动状态改变激光的反射角度，由此，使激光的射出方向中的X轴分量以及Y轴分量产生变化。

X轴反射部13a构成为作为反射镜的可转动方向而含有X轴分量。即，X轴反射部13a构成为，通过改变反射镜的转动状态而改变激光反射时的反射角度，由此使待从远程焊接头13对焊接作业区17射出的激光的射出方向变化成与X轴方向平行。Y轴反射部13b构成为作为反射镜的可转动方向而含有Y轴分量。即，Y轴反射部13b构成为，通过改变反射镜的转动状态而改变激光反射时的反射角度，由此使待从远程焊接头13对焊接作业区17射出的激光的射出方向变化成与Y轴方向平行。

焦点距离变更部13c具备用于改变焦点距离条件的伺服电机(省略图示)，其中，焦点距离条件包含从激光发射器15射出的激光的收敛状态和聚光状态中的至少一者。焦点距离变更部13c构成为，通过改变焦点距离条件而使待从远程焊接头13对焊接作业区17射出的激光的焦点距离产生变化。

从运动控制板35对远程焊接头13输出的第1指令信号S1中包含对X轴反射部13a输出的X轴指令信号S1a、对Y轴反射部13b输出的Y轴指令信号S1b、以及对焦点距离变更部13c输出的焦点距离指令信号S1c。X轴指令信号S1a是表示与X轴反射部13a的反射角度相关的指令值的指令信号。Y轴指令信号S1b是表示与Y轴反射部13b的反射角度相关的指令值的指令信号。焦点距离指令信号S1c是表示与焦点距离变更部13c的焦点距离条件相关的指令值的指令信号。

X轴反射部13a、Y轴反射部13b、焦点距离变更部13c分别输出用于向控制部31通知各自的设定状态的反馈信号SF1a、SF1b、SF1c。

X轴反射部13a的X轴反馈信号SF1a是表示X轴反射部13a的反射角度的信号，并从X轴反射部13a发送到控制部31的A/D板37。Y轴反射部13b的Y轴反馈信号SF1b是表示Y轴反射部13b的反射角度的信号，并从Y轴反射部13b发送到控制部31的A/D板37。焦点距离变更部13c的焦点距离反馈信号SF1c是表示焦点距离变更部13c的焦点距离条件的信号，并从焦点距离变更部13c发送到控制部31的运动控制板35。

激光发射器15具备用于控制对远程焊接头13射出的激光的射出状态(强度)的激光控制器15a。激光控制器15a基于第2指令信号S2控制对远程焊接头13射出的激光的射出状态(强度)。

激光发射器15输出用于向控制部31通知自身的设定状态的射出状态反馈信号SF2。射出状态反馈信号SF2是表示激光控制器15a的设定状态(激光的射出状态)的信号，并从激光发射器15发送到控制部31的A/D板37。

A/D板37对从外部输入的各种模拟信号实施A/D转换并将转换后的数字信号发送给微机33。

I/O板39用于在其与微机33之间进行各种数据的发送接收，并且用于在其与数字I/O模块21之间进行各种数据的发送接收。

数字I/O模块21具备用于输入各种信息的输入部(省略图示)、以及用于显示控制部31中的各种状态的显示部(省略图示)。作为该输入部中的输入方法，可列举例如通过操作员的输入操作而输入各种信息的方法、或通过接收来自其他设备的信息信号而输入各种信息的方法等。作为利用该输入部而输入的各种信息，可列举例如激光的射出状态等。作为利用该显示部而显示的各种状态，可列举例如加工装置1的故障状态等。此外，数字I/O模块21还在其与连接于远程焊接系统11的周边设备(省略图示)之间进行各种信息的发送接收。此外，作为周边设备可列举打印机或其他控制盘(控制装置)等。

为了使操作员对远程焊接系统11输入各种信息而设置有信息输入部41。作为利用信息输入部41而输入的各种信息，可列举表示激光的焦点位置的坐标位置、或激光的射出状态等。信息输入部41构成为，不仅能够输入1个部位的激光焦点位置，还能够输入多个激光焦点位置。即，通过使用信息输入部41，不仅可以输入与对1个部位实施的焊接动作(加工动作)相关的信息，还可以输入与对多个部位实施的一系列的焊接动作(加工动作)相关的信息。

为了显示控制部31中的各种状态而设置有信息显示部43。作为利用信息显示部43而显示的各种状态，可列举例如与激光的焦点位置相关的设定状态、加工装置1的故障状态等。此外，信息显示部43不仅能够显示与对1个部位实施的焊接动作(加工动作)相关的设定状态，还能够显示与对多个部位实施的一系列的焊接动作(加工动作)相关的设定状态。

调整器具23是接收来自操作员的指令并基于该指令内容而使激光的焦点位置移动，由此能够在调整激光的焦点位置的用途方面加以利用的器具。调整器具23具有触控面板(省略图示)或操作拨盘(省略图示)，并且调整器具23构成为，通过由操作员对触控面板实施的输入操作或对操作拨盘的旋转操作等接收来自操作员的指令。调整器具23构成为，经由微机33而能够在调整器具23与运动控制板35之间发送接收各种信息，并向运动控制板35发送响应于来自操作员的指令的指令信号。调整器具23具有显示部(省略图示)，并构成为，将从运动控制板35接收到的各种信息(例如表示激光的焦点位置的坐标位置等)显示在显示部。此外，调整器具23可使用例如示教盒而构成。

此外，利用使在焊接作业区17的激光可视化的设备使激光焦点位置可视化，并同时利用调整器具23使激光焦点位置移动到特定位置，由此，可获知将激光焦点位置设定到该特定位置时的第1指令信号S1(或反馈信号SF1a、SF1b、SF1c)的内容。换言之，可获知特定位置的坐标位置(在三维正交坐标系中的X值、Y值、Z值)与将激光焦点位置设定到该坐标位置时的第1指令信号S1的内容(X轴反射部13a、Y轴反射部13b、焦点距离变更部13c的各设定状态)之间的对应关系。

任意改变特定位置，并同时对多个坐标位置反复执行上述操作，并且记录对应关系，由此，能够制作使焊接作业区17中的任意的坐标位置与将激光焦点位置设定到该坐标位置时的第1指令信号S1的内容之间的对应关系得以确定的坐标转换信息。如上制作的坐标转换信息被预先记录在微机33的ROM33b中。

[1-3.焊接条件设定处理]

接下来对微机33所执行的焊接条件设定处理进行说明。

焊接条件设定处理是构成如下的处理，即，接收由操作者进行的激光焦点位置(焊接条件)的设定操作，并对所设定的激光焦点位置实施焊接动作，当不符合焊接质量时接收激光焦点位置的校正操作后再次实施焊接动作，当符合焊接质量时结束激光焦点位置(焊接条件)的设定。

记录有焊接条件设定处理的处理内容的程序被记录在ROM33b或RAM33c中。在执行焊接条件设定处理时从ROM33b或RAM33c读取该程序，并由CPU33a执行该程序。

图3是表示焊接条件设定处理的处理内容的流程图。

若起动焊接条件设定处理，则首先在S100(S表示步骤)中执行设定激光焦点位置(焊接条件)的处理。具体而言，接收由利用信息输入部41或调整器具23的操作者所进行的输入操作，并将通过输入操作而确定的坐标位置设定为激光焦点位置的坐标位置(三维正交坐标系中的X值、Y值、Z值)。

接下来在S110中，执行基于预先记录在ROM33b中的上述坐标转换信息，对与在S100所设定的激光焦点位置的坐标位置相对应的目标射出条件进行运算的处理。其中，目标射出条件是指第1指令信号S1的内容(X轴反射部13a、Y轴反射部13b、焦点距离变更部13c的各设定状态)。

在接下来的S120中，对远程焊接头13(X轴反射部13a、Y轴反射部13b、焦点距离变更部13c)设定通过S110的运算而获得的目标射出条件(第1指令信号S1的内容)，之后将由激光发射器15所实施的激光射出的状态设定成开状态，由此，对被加工物19执行焊接动作。

在接下来的S130中，待机到直至由操作者输入了在被加工物19形成的焊接部位是否符合预先规定的焊接质量的判断结果为止，当输入的判断结果为“符合”(肯定判断)时转移至S190，当输入的判断结果为“不符合”(否定判断)时转移至S140。

此外，通过利用信息输入部41或调整器具23的操作者的输入操作而输入判断结果。并且，基于例如预先规定的判断项目(焊接位置是否适当、焊接强度是否充分等)来实施焊接部位是否符合焊接质量的判断。

在此，将激光焦点位置93偏离目标焊接位置92的状态，换言之，将焊接部位不符合焊接质量的状态表示为图4中的第1状态。此外，在图4中，用三维正交坐标系(由X轴方向、Y轴方向、Z轴方向确定的坐标系)表示焊接作业区17中的任意的坐标位置，将图中的左右方向设定为X轴方向，将图中的上下方向设定为Z轴方向，以表示各部位的状态。

图4中的第1状态为，虽然朝向被加工物91的目标焊接位置92适当设定了激光90的射出方向，但是由于激光焦点距离不当，因此使得激光焦点位置93偏离目标焊接位置92，从而无法对被加工物91的目标焊接位置92实施适当的加工(焊接)的状态。此时，被加工物91的目标焊接位置92由于与激光90的射出方向相交，从而会留下由激光90产生的焊接痕迹。但是，由于被加工物91的目标焊接位置92并非激光焦点位置93，因此焊接能量不充足，从而使得焊接部位的焊接质量不良。如上所述的被加工物91由于焊接质量不良，因此由操作员判断为“焊接部位不符合焊接质量”。该情形下，在S130的处理中，由操作员输入的判断结果为“不符合”(否定判断)，从转移至S140。

此外，在对焊接部位的焊接质量进行判断时，操作员会测量激光焦点位置93与目标焊接位置92之间的误差尺寸。由于在加工装置1的加工(焊接)中使用的激光为不可见光，因此，操作者要利用激光焦点位置测量用的测量仪器对激光焦点位置93进行测量，之后再对激光焦点位置93与目标焊接位置92之间的误差尺寸进行测量。此时，在使用测量仪器时，由于难以对激光焦点位置93与目标焊接位置92的相对位置关系(X轴、Y轴、Z轴各方向上的误差)进行测量，因此，操作员会对激光焦点位置93与被加工物91之间的距离D1(Z轴方向上的误差)进行测量。

当在S130中进行了否定判断而转移至S140时，在S140中待机到直至由操作者输入激光焦点位置(焊接条件)的校正量为止，将所输入的数值设定为激光焦点位置(焊接条件)于Z轴方向上的校正量ΔZ。其中，操作员利用信息输入部41或调整器具23输入由自身所测量到的激光焦点位置93与被加工物91之间的距离D1(Z轴方向上的误差)作为Z轴校正量ΔZ。

在接下来的S150中，基于在S140设定的Z轴校正量ΔZ，对校正后焦点位置中的X值以及Y值进行运算。在此时的运算中使用以下[式1]以及[式2]。

[式1]

X1＝XO+ΔZ×tan(2×θ×)

[式2]

Y1＝YO+ΔZ×tan(2×θy)

其中，在[式1]以及[式2]中，将校正前的焦点位置设定为P0(X0、Y0、Z0)，将校正后的焦点位置设定为P1(X1、Y1、Z1)，将X轴反射部13a的旋转角度设定为θx，将Y轴反射部13b的旋转角度设定为θy而对算式进行表示。

在此，参照图5以及图6对能够利用[式1]以及[式2]运算校正后焦点位置的X值以及Y值的根据进行说明。

图5是表示X-Z平面(包含X轴以及Z轴的平面)中的校正前焦点位置P0与校正后焦点位置P1之间的位置关系的说明图。图6是表示X轴反射部13a的旋转角度θx与激光的射出方向之间的关系的说明图。

在图5中，校正前焦点位置P0相当于图4中的第1状态下的激光焦点位置93，校正后焦点位置P1相当于图4中的第1状态下的目标焊接位置92。在图5中，当将激光焦点位置设定到校正前焦点位置P0时，将在焦点距离变更部13c中设定的焦点距离条件(焦点距离)表示为L0，当将激光焦点位置设定到校正后焦点位置P1时，将在焦点距离变更部13c中设定的焦点距离条件(焦点距离)表示为L1。

如图5所示，关于校正前焦点位置P0与校正后焦点位置P1的相对位置关系，X轴方向的校正量ΔX(＝X1-X0)相对于Z轴方向的校正量ΔZ(＝Z1-Z0)而处于与角度2θ x相关联的位置关系。

在此，如图6所示，从发送源SP射出的激光90在X轴反射部13a(具体而言为反射镜)的反射位置RP处反射后的行进方向在X轴反射部13a处于基准位置BA时为A1方向，而在X轴反射部13a自基准位置BA旋转了旋转角度θx时为A2方向。此时，A1方向与A2方向之间的角度为2×θx。此外，将当激光90相对于X轴反射部13a(具体而言而反射镜)的入射角为45度时的X轴反射部13a的角度位置(转动状态)设定为“基准位置BA”。

由上可知，X轴方向的校正量ΔX等于“ΔZ×tan(2×θx)”，并且，校正后焦点位置P1的X值(X1)可通过[式1]进行运算。对于校正后焦点位置P1的Y值(Y1)，也以与上述相同的理由可通过[式2]进行运算。即，[式1]中的“ΔZ×tan(2×θx)”相当于X轴校正量ΔX，[式2]中的“ΔZ×tan(2×θy)”相当于Y轴校正量ΔY。

此外，可将X轴反射部13a的旋转角度θx作为关于X轴反射部13a的转动状态的信息中与激光的射出方向中的X轴分量的变化相关的信息(反射部的转动状态中的X轴分量信息)而加以利用。即，当设想有表示X轴反射部13a的转动状态(例如反射镜的反射面的方向)的假想向量时，X轴反射部13a的旋转角度θx为将该假想向量投影到X-Z平面而成的投影向量(例如图6中的表示X轴反射部13a的实线)与预先规定的基准向量(例如图6中的基准位置BA)之间的角度。

与之相同地，可将Y轴反射部13b的旋转角度θy作为关于Y轴反射部13b的转动状态的信息中与激光的射出方向中的Y轴分量的变化相关的信息(反射部的转动状态中的Y轴分量信息)而加以利用。即，当设想有表示Y轴反射部13b的转动状态(例如反射镜的反射面的方向)的假想向量时，Y轴反射部13b的旋转角度θy为将该假想向量投影到Y-Z平面而成的投影向量与预先规定的基准向量之间的角度。

返回到图3，在接下来的S160中，基于在S140设定的Z轴校正量ΔZ对校正后焦点位置中的Z值进行运算。此时的运算使用[式3]。

[式3]

Z1＝Z0+ΔZ

在接下来的S170中，基于S150以及S160中的运算结果(X1、Y1、Z1)确定校正后焦点位置P1的坐标位置。

在接下来的S180中，基于预先记录在ROM33b中的上述坐标转换信息，执行对与校正后焦点位置P1的坐标位置(X1、Y1、Z1)相对应的目标射出条件(也称为校正后射出条件)进行运算的处理。其中，校正后射出条件相当于用于将激光的焦点位置设定到校正后焦点位置P1的第1指令信号S1的内容(X轴反射部13a、Y轴反射部13b、焦点距离变更部13c的各设定状态)。

若S180结束，则再次转移到S120。在执行了S180后的S120中，取代通过S110的运算而获得的目标射出条件，而将通过S180的运算而获得的校正后射出条件(第1指令信号S1的内容)设定到远程焊接头13(X轴反射部13a、Y轴反射部13b、焦点距离变更部13c)。即，在此时的S120中，将通过S180的运算而获得的校正后射出条件设定到远程焊接头13，之后，再将由激光发射器15所实施的激光射出的状态设定为开状态，由此对被加工物19执行焊接动作。

在此，将激光焦点位置93与目标焊接位置92一致的状态，换言之，将焊接部位符合焊接质量的状态表示为图4中的第2状态。

图4中的第2状态为，朝着被加工物91的目标焊接位置92适当地设定了激光90的射出方向，并且适当地设定了激光焦点距离，因此，激光焦点位置93与目标焊接位置92一致，从而能够对被加工物91的目标焊接位置92实施适当的加工(焊接)的状态。即，由于不会产生焊接部位的位置偏离且能够实现强度充分的焊接，因此焊接部位的焊接质量良好，由操作员判断为“焊接部位符合焊接质量”。

之后，转移到S130，当由操作者输入的判断结果为“符合”(肯定判断)时转移到S190。

在S190，执行对与最终设定的激光焦点位置的坐标位置相对应的目标射出条件(或校正后射出条件)进行保存(记录)的处理。

如上所述，通过执行焊接条件设定处理，而使得在焊接部位处于不符合焊接质量的状态的情形下通过执行激光焦点位置(焊接条件)的校正操作便能够将焊接条件设定(修正)成使校正后的焊接部位成为符合焊接质量的状态。尤其是，操作者在进行校正操作时只要输入Z轴方向的校正量即可，而无需输入X轴方向以及Y轴方向的校正量，因此，与需要输入X轴、Y轴、Z轴的各方向的校正量的结构相比，能够减轻校正操作的操作负荷。

例如图7中的第1状态所示，当对第1部件95和第2部件96实施焊接时，在虽然朝着目标焊接位置97、98适当地设定了激光的射出方向，可是在激光焦点距离不当的情形下，将导致在目标焊接位置97、98形成焊接痕迹的产品的强度不足，而致使焊接质量不良。因此，为了在目标焊接位置97、98实现质量妥善的焊接(加工)，需要在第1部件95与第2部件96相层叠的方向上对激光焦点位置实施调整操作，以使得激光焦点位置与目标焊接位置97、98重合。

在此，在焊接条件设定处理的S140中，操作者输入激光焦点位置(焊接条件)的校正量并对激光焦点位置(焊接条件)进行校正，由此，如图7中的第2状态所示，不会产生焊接部位的位置偏离，从而能够实现在目标焊接位置97、98进行质量妥善的焊接(加工)。

[1-4.效果]

如以上说明所述，本实施方式的加工装置1具备远程焊接头13，该远程焊接头13具有X轴反射部13a、Y轴反射部13b、以及焦点距离变更部13c。远程焊接头13构成为，通过改变X轴反射部13a的反射角度以及Y轴反射部13b的反射角度来控制激光的射出方向，并且通过改变焦点距离变更部13c的焦点距离条件来控制激光的焦点距离。即，远程焊接头13可通过分别改变X轴反射部13a的反射角度、Y轴反射部13b的反射角度、焦点距离变更部13c的焦点距离条件而改变焊接作业区17中的激光焦点位置。

在加工装置1中，如果用于执行焊接条件设定处理S140的微机33将由操作者输入的校正量设定为激光焦点位置(焊接条件)于Z轴方向上的校正量ΔZ，则用于执行S150～S170的微机33将使用Z轴校正量ΔZ对X轴校正量ΔX以及Y轴校正量ΔY进行运算并且对校正后焦点位置P1的坐标位置(X1、Y1、Z1)进行运算。即，当利用加工装置1确定校正后焦点位置P1的坐标位置(X1、Y1、Z1)时，对操作员来讲仅确定Z轴校正量ΔZ即可，操作员无需确定X轴校正量ΔX以及Y轴校正量ΔY。

然后，用于执行S180的微机33对与校正后焦点位置P1的坐标位置(X1、Y1、Z1)相对应的目标射出条件(也称为校正后射出条件)进行运算，并且用于执行S120的微机33控制远程焊接头13以及激光发射器15，以在校正后射出条件下射出激光。由此，可根据通过使微机33执行S140而确定的Z轴校正量ΔZ，将激光焦点位置93设定(修正)到目标焊接位置92。

即，加工装置1即使在于激光焦点位置93和目标焊接位置92之间产生了误差的情形下，仅通过实施利用Z轴校正量ΔZ进行的位置调整操作，便能够将激光焦点位置93设定(修正)到目标焊接位置92。

因此，根据加工装置1，能够缩短激光焦点位置的位置调整操作所需的时间，并能够减轻操作负荷。

加工装置1对应于加工装置的一例，焊接作业区17对应于加工空间的一例，远程焊接头13以及激光发射器15对应于激光射出部的一例，用于执行S100的微机33对应于加工位置确定部的一例，用于执行S110的微机33对应于目标射出条件运算部的一例，用于执行S120的微机33对应于射出控制部的一例。

X轴反射部13a以及Y轴反射部13b对应于射出方向变更部的一例，焦点距离变更部13c对应于焦点距离变更部的一例。

用于执行S140的微机33对应于校正量确定部的一例，用于执行S150～S170的微机33对应于校正后焦点位置运算部的一例，用于执行S180的微机33对应于校正后射出条件运算部的一例。

[2.其他实施方式]

以上对本公开的实施方式进行了说明，不过本公开不限于上述实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内能够以各种形式加以实施。

例如，在上述实施方式中，对利用激光实施的加工方式为“焊接”的加工装置进行了说明，不过加工方式不限于焊接。例如，也可以对利用激光进行切割的加工装置应用本公开。

此外，在上述实施方式中，对在微机33中预先安装记录有程序的ROM或RAM的方式进行了说明，不过，本公开不限于如上所述的方式。例如，既可以是将程序预先记录在可通过计算机读取的有形的非暂时性记录介质中，并根据需要加载到计算机系统的方式，也可以是经由通讯网络将程序下载到计算机系统中的方式。作为有形的非暂时性记录介质，可列举例如CD-ROM或DVD等光盘、磁盘、可携带型半导体存储器(例如USB存储器、存储卡(注册商标)等)等。

此外，上述实施方式为加工装置的控制部31具备微计算机33的方式，不过不限于如上所述的方式。例如，控制部也可以是由电路等硬件构成的方式，以取代使用如微计算机的软件的方式。

此外，在上述实施方式中，作为远程焊接头13，对具备2个反射部(X轴反射部、Y轴反射部)的结构进行了说明，不过不限于如上所述的结构。例如，远程焊接头可以具备1个反射部，并且该反射部可构成为使该反射部的用于改变自身的反射面方向的可转动方向中包含X轴分量以及Y轴分量。

此外，设置于远程焊接头13的变更部(用于改变激光的射出方向的构成元素)不限于如上所述的反射部(反射型变更部)。作为设置于远程焊接头13的变更部，也可以使用例如根据激光透射时的透射角度而改变激光的射出方向的透射型变更部。

此外，在上述实施方式中，对加工空间(焊接作业区17)相对于激光射出部(远程焊接头13)而设置在竖直方向下侧的结构进行了说明，不过不限于如上所述的结构。也可以是例如加工空间相对于激光射出部而设置在竖直方向上侧的结构，或加工空间相对于激光射出部而设置在水平方向的相邻位置的结构。此外，在加工空间相对于激光射出部而设置在竖直方向上侧的结构中，与上述实施方式相同，将采用“将水平方向定义为X轴方向以及Y轴方向，将竖直方向定义为Z轴方向的三维正交坐标系”。此外，在加工空间相对于激光射出部而设置在水平方向的相邻位置的结构中，将采用“将水平方向中从激光射出部趋向加工空间的方向定义为Z轴方向，将与该Z轴方向垂直的方向定义为X轴方向以及Y轴方向的三维正交坐标系”。

Claims (2)

1.一种加工装置，该加工装置具备用于配置被加工物的加工空间，并构成为使用激光对配置在所述加工空间中的所述被加工物进行加工，所述加工装置的特征在于，具备：

激光射出部，所述激光射出部在待对所述加工空间射出所述激光时，通过改变射出条件而改变所述激光在所述加工空间中的焦点位置，其中，所述射出条件至少包含所述激光的射出方向以及焦点距离；

加工位置确定部，所述加工位置确定部基于所述加工空间中的三维正交坐标系的坐标位置确定所述被加工物中的目标加工位置；

目标射出条件运算部，所述目标射出条件运算部基于坐标转换信息对目标射出条件进行运算，其中，所述坐标转换信息是对所述加工空间中的任意的坐标位置与将所述焦点位置设定到该坐标位置时的所述射出条件之间的对应关系进行了预先规定的信息，所述目标射出条件为与所述加工空间中的所述目标加工位置的坐标位置相对应的所述射出条件；以及

射出控制部，所述射出控制部对所述激光射出部实施控制，以使得所述激光射出部在所述目标射出条件下射出所述激光，并且

当将所述加工空间中的三维正交坐标系中的从所述激光射出部趋向所述加工空间的方向定义为Z轴方向，将与所述Z轴方向垂直的方向定义为X轴方向以及Y轴方向时，

所述激光射出部具备射出方向变更部和焦点距离变更部，

所述射出方向变更部具有用于改变所述激光的射出方向的至少1个变更部，并且所述射出方向变更部构成为，根据所述至少1个变更部的转动状态而改变所述激光的射出方向，由此使所述激光的所述射出方向中的X轴分量以及Y轴分量产生变化，

所述焦点距离变更部构成为，通过改变焦点距离条件而使所述激光的所述焦点距离产生变化，其中，所述焦点距离条件包括所述激光的收敛状态和聚光状态中的至少一者，

该加工装置还具有：

校正量确定部，所述校正量确定部用于确定Z轴校正量，所述Z轴校正量为校正前焦点位置与校正后焦点位置在Z轴方向上的差值；

校正后焦点位置运算部，所述校正后焦点位置运算部基于所述Z轴校正量以及所述至少1个变更部的转动状态中的X轴分量信息，对X轴校正量进行运算，其中，所述X轴校正量为所述校正前焦点位置与所述校正后焦点位置在X轴方向上的差值，并且所述校正后焦点位置运算部基于所述Z轴校正量以及所述至少1个变更部的转动状态中的Y轴分量信息，对Y轴校正量进行运算，其中，所述Y轴校正量为所述校正前焦点位置与所述校正后焦点位置在Y轴方向上的差值，并且所述校正后焦点位置运算部使用所述X轴校正量、所述Y轴校正量、所述Z轴校正量以及所述校正前焦点位置的坐标位置，对所述校正后焦点位置的坐标位置进行运算；以及

校正后射出条件运算部，所述校正后射出条件运算部基于所述坐标转换信息对校正后射出条件进行运算，其中，所述校正后射出条件是与所述校正后焦点位置的坐标位置相对应的所述射出条件，并且

所述射出控制部对所述激光射出部进行控制，以使得所述激光射出部在所述校正量确定部中的所述Z轴校正量有所更新时以所述校正后射出条件射出所述激光。

2.一种程序，其特征在于，

所述程序用于使计算机作为权利要求1所述的加工装置中的加工位置确定部、目标射出条件运算部、射出控制部、校正量确定部、校正后焦点位置运算部、校正后射出条件运算部而发挥作用。