CN1903496A - 机器人激光加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人激光加工系统。机器人激光加工系统具有：控制一个或多个机器人的机器人控制装置；通过第一网络连接在机器人控制装置上，总括控制该一个或多个机器人控制装置的上一级控制装置；以及通过光导纤维可以无重复地选择地连接在安装于一个或多个机器人的各个上的加工喷嘴上，且通过第二网络连接在机器人控制装置上的多个激光起振器。来自上一级控制装置的指示通过第一网络传递到机器人控制装置，由此机器人控制装置决定应控制的激光起振器，机器人控制装置通过第二网络直接控制激光起振器。由此，可以不通过上一级控制装置，从机器人控制装置直接向激光起振器发出加工指令。

Description

机器人激光加工系统
技术领域
本发明涉及使用工业机器人的机器人激光加工系统。
背景技术
在工业机器人上安装射出激光光线的加工喷嘴而使所需的激光加工自动化的激光加工系统，用于汽车装配工厂或印刷电路基板的制造工厂等各种生产领域。
这种激光加工系统要求，可以将额定输出不同的多个激光起振器连接在机器人上，按照各生产车间的用途或状况，转换机器人使用的激光起振器，或者连接与在通常加工时使用的激光起振器不同的激光起振器，在通常使用的起振器因某些理由不能使用时，转换成连接在其它地方的另外的激光起振器等。
在将多个激光起振器连接在机器人上转换使用起振器时，需要主要地进行两件事情。
参照图6，说明例如从激光起振器1号转换为2号的情况。
在图6中，被机器人控制装置140控制的机器人102具有由转动自如地连接的多个臂构件构成的机器人手臂。在机器人102的手指上设置的加工喷嘴104通过光导纤维106连接在激光起振器100-1上。在图6中，激光起振器100-1具有四个快门110-1、112-1、114-1、116-1。而且，在图6中，也表示了其它激光起振器100-2，同样具有四个快门110-2、112-2、114-2、116-2。
为了转换激光起振器，首先需要进行光导纤维106的连接转换操作。如图6所示，在将连接在机器人102的加工喷嘴104上的激光起振器100-1转换成与该激光起振器100-1不同的激光起振器100-2时，将连接在激光起振器100-1上的光导纤维106从机器人102的加工喷嘴104取下，将激光起振器100-2的光导纤维202连接在加工喷嘴104上。另外，如图7所示，不取下加工喷嘴104侧的光导纤维106部分，将激光起振器100-1侧的光导纤维106部分重新连接在激光起振器100-2上也可以。
在多数情况下，该作业通过手工作业来进行，也可以使用在特开2001-259870号公报上记载的光导纤维转换装置进行连接作业。
而且，在图6及图7的例子中，激光起振器100-1、100-2的两方使用第一快门110-1、110-2，所以在转换激光起振器时没必要变更在加工时打开的快门的快门号码指令。但是，如图8所示，在激光起振器100-1使用第一快门110-1，激光起振器100-2使用第二号快门112-2的情况下，在转换激光起振器时也需要变更快门号码指令。
在进行激光起振器的光导纤维的转换后，需要将来自机器人的加工指令发送给转换后的激光起振器。例如，现在若机器人的加工指令发送给激光起振器100-1，则在进行从激光起振器100-1向激光起振器100-2的转换后，需要将加工指令发送给激光起振器100-2。
另外，图9a及图9b是现有技术的机器人激光加工系统的概略方框图。如图9a所示，在现有的机器人激光加工系统中，在上一级控制装置120(PLC)上直接连接一个机器人控制装置140和多个激光起振器100-1、100-2、…100-n。在具有多个机器人控制装置140-1、140-2、…140-n的图9b的情况下，也在上一级控制装置120上直接连接多个机器人控制装置140-1、140-2、…140-n和多个激光起振器100-1、100-2、…100-n。
在这些如图9A及图9b所示的机器人激光加工系统中，被机器人控制装置140控制的机器人所使用的激光起振器并不是通过来自上一级控制装置(PLC等)的指示被转换选择。因此，来自一个机器人控制装置140(或机器人控制装置140-1)的激光加工指令一旦被发送到上一级控制装置120，接着，上一级控制装置120将激光加工指令发送到所需的激光起振器100-1(或激光起振器100-2)。具体地，这种转换选择操作通过上一级控制装置120变更激光加工指令的发送地址而进行。而且，上一级控制装置120对所需的激光起振器也同样变更快门号码。
即，上一级控制装置120不仅进行通常的线路控制、机器人控制，而且也需要进行激光起振器的转换控制。其结果，上一级控制装置120的控制变得更加复杂，存在生产线的调试费时间的问题。
而且，激光加工指令经由上一级控制装置120被发送，所以发生时间的损耗成为周期变长的原因。
还有，上一级控制装置120不仅总括了工厂生产线全体，而且上一级控制装置120按照线路结构而规格不同。因此，若上一级控制装置120进行上述激光起振器的转换处理，则上一级控制装置120内的处理变得复杂，存在生产线调试每次都费时间的问题。
发明内容
本发明以解决这种现有技术的问题作为技术课题，其目的在于，提供可以不通过上一级控制装置，从机器人控制装置能直接向激光起振器发出加工指令及转换指令的机器人激光加工系统。
为了达到上述目的，根据第一方式提供一种机器人激光加工系统，该机器人激光加工系统具有：控制一个或多个机器人的一个或多个机器人控制装置；通过第一网络连接在上述机器人控制装置上，总括控制该一个或多个机器人控制装置的上一级控制装置；以及通过光导纤维可以无重复地选择连接在安装于上述一个或多个机器人的各个上加工喷嘴上，且通过第二网络连接在上述机器人控制装置上的多个激光起振器，来自上述上一级控制装置的指示通过上述第一网络传递到上述机器人控制装置，由此上述机器人控制装置决定应控制的激光起振器，上述机器人控制装置通过上述第二网络直接控制上述激光起振器。
根据第二方式，在第一方式中，上述机器人控制装置基于从上述上一级控制装置向该机器人控制装置送出的与激光起振器相关的信息，识别应控制的连接在机器人的加工喷嘴上的激光起振器。
根据第三方式，在第一方式中，来自上述上一级控制装置的指示是向上述机器人控制装置的输入信号。
根据第四方式，在第一方式中，来自上述上一级控制装置的指示是向上述机器人控制装置的通信数据
根据第五方式，在第二方式中，与上述激光起振器相关的信息是分配给上述激光起振器的固定号码。
根据本发明的机器人激光加工系统，可以通过来自连接在机器人控制装置上的上一级控制装置、例如工厂生产线控制装置(PLC)的指示，用机器人控制装置决定连接在机器人控制装置上的机器人在加工控制中使用的激光起振器。所以，加工指令途径变为从机器人控制装置到激光起振器的直接指令，可以实现周期的缩短。而且，总括工厂生产线全体的线路控制装置的处理被简化，可以控制上一级控制装置的负载，同时可以缩短生产线的调试。
从附图所示的本发明的典型的实施方式的详细说明中应该可以更加明确本发明的这些目的、特征及优点和其它目的、特征及优点。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的机器人激光加工系统的概略方框图。
图2是表示机器人和机器人控制装置和激光起振器的关系的简图。
图3是机器人控制装置的方框图。
图4是表示基于本发明的第一实施方式的机器人激光加工系统的加工程序的图。
图5是本发明的第二实施方式的机器人激光加工系统的概略方框图。
图6是用于说明激光起振器的转换操作的图。
图7是用于说明激光起振器的转换操作的图。
图8是用于说明激光起振器的转换操作的图。
图9a是现有技术的机器人激光加工系统的概略方框图。
图9b是现有技术的机器人激光加工系统的其它的概略方框图。
图10是机器人控制装置的其它的方框图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下附图中同样的构件标有同样的参照符号。为了容易理解，这些附图适合变更缩小比例尺。
图1是本发明的第一实施方式的机器人激光加工系统的概略方框图。根据第一实施方式的机器人激光加工系统10具有：用于工厂生产线控制的上一级控制装置12；通过第一通信网络11连接在该上一级控制装置12上的机器人控制装置14；以及通过第二通信网络18-1～18-n连接在机器人控制装置14上的多个激光起振器16-1～16-n。上一级控制装置12可以由例如PLC(Programmable Logic Controller)形成。
图2是表示机器人和机器人控制装置和激光起振器的关系的简图。为了容易理解，在图2中只表示一个机器人30以及一个激光起振器16-1。如图2所示，被机器人控制装置14控制的机器人30，可以作为具有由转动自如地连接的多个臂构件构成的机器人手臂31的工业用多关节型机器人，在机器人手臂的前端安装有射出激光光线的加工喷嘴35。如现有技术所说明，加工喷嘴35可以通过光导纤维与多个激光起振器16-1～16-n中的一个、在图2中为激光起振器16-1选择地连接。而且，通信网络11、18-1～18-n，可以作为例如用于在工厂内的计测和控制用机器间的通信的数字网络的信号线、现场总线、依照IEEE802.3的以太网(注册商标)的网络、或者串行通信网络。
如已经所述，在多个激光起振器16-1～16-n中选择任一激光起振器连接在加工喷嘴上的这种光导纤维的转换操作，可以通过手工作业取下以前连接在加工喷嘴上的光导纤维，重新在加工喷嘴上连接应连接的光导纤维，或者通过特开2001-259870号公报上公开的光导纤维转换装置(未图示)自动进行。在通过光导纤维转换装置自动进行光导纤维的转换操作的情况下，该光导纤维转换装置通过未图示的第三网络连接在上一级控制装置12上，被该上一级控制装置12控制。
机器人控制装置14，除了具有伺服控制机器人的各轴的轴控制放大器，还具有众所周知的CPU、存储器、通过第一通信网络11及第二通信网络18-1～18-n进行通信的通信接口、以及用于操作员操作机器人控制装置14的键盘等输入单元(未图示)、用于表示加工状态的监视器等输出单元。
图3是机器人控制装置的方框图。用于进行对工件的激光加工的加工程序，可以存储在机器人控制装置14的存储装置41、即存储器上。通过读取存储装置41的加工程序，接着程序实施装置44实施，从而机器人沿着该程序指定的路线移动。
图4是表示基于本发明的第一实施方式的机器人激光加工系统的加工程序的图。以下，参照图4说明本发明的第一实施方式的作用。
对机器人控制装置14一接通电源(步骤51)，则机器人控制装置14首先确定对激光起振器16-1～16-n的通信。这时，在决定各激光起振器16-1～16-n的通信区域后(步骤52)，以通信区域决定的顺序给各激光起振器16-1～16-n分配号码，将其存储在存储单元41上(步骤53)。在来自上一级控制装置12的后述的指示包括激光起振器16-1～16-n的名称时，激光起振器的名称也按顺序存储在存储单元41上(步骤54)。以上的步骤一完成，则机器人激光加工系统10的机器人控制装置14成为等待来自上一级控制装置12(外部装置)的指示的状态(步骤55)。而且，在来自上一级控制装置12的指示包括激光起振器16-1～16-n的固有号码时，代替激光起振器16-1～16-n的名称，存储激光起振器16-1～16-n的固有号码。
然后，在步骤56中，读取从外部装置、即上一级控制装置12通过第一通信网络11发送的来自上一级控制装置12的指示。来自上一级控制装置12的指示是例如通过输入线的输入信号。另外来自上一级控制装置12的指示也可以是使用以太网(注册商标)时的IP地址、串行通信时的端口号码等通信数据。在图4中，来自上一级控制装置12的指示也包括激光起振器的名称，所以也读取激光起振器的名称。
接着，比较在步骤54中存储的激光起振器的名称和包括在来自上一级控制装置12的指示中的激光起振器的名称(步骤57、58)，在存在一致的激光起振器的名称时前进至步骤59，不存在时前进至步骤61。另外，如上所述比较激光起振器16-1～16-n的固有号码的结构也可以。
在步骤59中，通过机器人控制装置14的选择转换部45将该名称等的激光起振器的通信区域作为在激光加工处理中使用的通信区域作出决定。例如激光起振器16-2的名称等包括在上一级控制装置12的指示中时，选择转换部45进行转换而选择激光起振器16-1～16一n中的激光起振器16-2(请参照图3)。
还有，在来自上一级控制装置12的指示中也包括激光起振器使用的快门的号码。因此，在步骤60中也读取指示中的快门号码，作为激光加工指令时指令的快门号码存储在存储单元41上。另外，在步骤58中不存在一致的激光起振器的名称等时前进至步骤61，将该情况在监视器等上警报表示。之后，再回到步骤55，使机器人控制装置14成为待机状态。
就这样，机器人控制装置14一确认自己应控制的激光起振器，则按照从上一级控制装置12通过第一通信网络11发出的机器人的起动停止指令，执行加工程序，从而使机器人沿着该程序指定的路线移动，同时通过第二通信网络18-1～18-n对选择的激光起振器控制激光输出的ON/OFF及功率。这时，基于从上一级控制装置12输入的在激光起振器使用的快门号码，将加工时打开的快门号码指令向激光起振器发出。
这样在本发明的机器人激光加工系统10中，可以通过来自上一级控制装置12的指示，用机器人控制装置14决定连接在机器人控制装置上的机器人在加工控制中使用的激光起振器。因此，在本发明中，可以不通过上一级控制装置12，从机器人控制装置14向激光起振器16直接发出加工指令。从图1中可知，在本发明中，加工指令途径成为从机器人控制装置14向激光起振器16的直接指令，所以与图6所示的现有技术的情况比较，可以实现周期的缩短。而且，从上一级控制装置12向机器人控制装置14的激光加工指令被排除，所以总括工厂生产线全体的上一级控制装置12的处理被简化，可以抑制上一级控制装置12的负载，同时也可以缩短生产线的调试。
另外，通信的确定操作，例如通过在机器人控制装置14的存储单元上将上一级控制装置12及激光起振器16-1～16-n的各节点和地址作为对应表格存储，将此读入到CPU上执行通信协议而进行也可以。这时，机器人控制装置14确认在自己控制的机器人的加工喷嘴上连接的激光起振器是激光起振器16-1～16-n中的哪一个。另外，上述地址在通信网络11、18-1～18-n是现场总线时可以为DL地址(data link address)、在以太网(注册商标)时可以为IP地址、串行通信时可以为端口号码。
而且，在将上述光导纤维的转换操作用手工操作进行时，也可以通过将表示被连接的激光起振器16-1～16-n的名称或固有号码及光导纤维的指令号码由操作员通过键盘直接输入到机器人控制装置14上，由机器人控制装置14将此读取而进行。还有，如机器人控制装置14的其它方框图图10所示，起振器名称等输入装置90通过通信网络91连接在机器人控制装置14上也可以。起振器名称等输入装置90不仅可以输入激光起振器的名称，而且可以输入激光起振器的固有号码及光导纤维的指令号码。如图10所示，将激光起振器的名称及固有号码和光导纤维的指令号码用起振器名称等输入装置90输入，将该信号通过通信网络91向机器人控制装置14发送的结构也可以。再有，在通过光导纤维装置自动进行光导纤维的转换操作时，可以通过将激光起振器16-1～16-n中连接在机器人控制装置14上的激光起振器的名称或固有号码及光导纤维的指令号码通过通信网络11从上一级控制装置12向机器人控制装置14发出，由机器人控制装置14将此读取而进行。
以下，参照图5说明本发明的第二实施方式的机器人激光加工系统的概要。
根据第二实施方式的机器人激光加工系统20具有：用于工厂生产线控制的上一级控制装置22；通过第一通信网络21-1～21-n连接在该上一级控制装置22上的机器人控制装置24-1～24-n；以及通过第二通信网络28-11～28-nn连接在机器人控制装置24上的多个激光起振器26-1～26-n。
而且，在图5中，被机器人控制装置24-1～24-n控制的各机器人，也具有由转动自如地连接的多个臂构件构成的机器人手臂31和安装在该机器人手臂前端的加工喷嘴35，每个加工喷嘴可以通过光导纤维与多个激光起振器26-1～26-n的一个无重复地选择连接。网络21-1～21-n及28-11～28-nn也与第一实施方式同样，可以为现场总线、依照IEEE802.3的以太网(注册商标)、或者串行通信网络。机器人控制装置24-1～24-n与第一实施方式的机器人控制装置14同样地构成，省略详细说明。
在本实施方式中光导纤维的转换操作，也如已经所述，可以通过手工操作取下以前连接在加工喷嘴上的光导纤维，重新在加工喷嘴上连接应连接的光导纤维，或者通过特开2001-259870号公报上公开的光导纤维转换装置(未图示)自动进行。
在这种情况下，对机器人控制装置24-1～24-n一接通电源，则每个机器人控制装置24-1～24-n首先确定与上一级控制装置22及激光起振器26-1～26-n的通信。然后，与第一实施方式的情况同样，在各机器人控制装置24-1～24-n上，包括在来处上一级控制装置12的指示中的名称等和存储的名称等被比较，一致时使用对应的激光起振器，而且还存储快门号码。
这样，每个机器人控制装置24-1～24-n一确认自己应控制的激光起振器，则按照通过第一通信网络21-1～21-n从上一级控制装置22发出的机器人的起动停止指令，执行加工程序，从而使机器人沿着该程序指定的路线移动，同时通过第二通信网络28-11～28-nn对被选择的激光起振器，控制激光输出的ON/OFF及功率。由此，可以得到与第一实施方式的情况同样的效果。
使用典型的实施方式说明了本发明，应该可以理解，如果是本领域技术人员则可以不脱离本发明的范围，进行上述变更及各种其它的变更、省略、追加。

Claims (5)

1.一种机器人激光加工系统，其特征在于，
具有：控制一个或多个机器人的一个或多个机器人控制装置(14，24-1～24-n)；
通过第一网络(11，21-1～21-n)连接在上述机器人控制装置(14，24-1～24-n)上，总括控制该一个或多个机器人控制装置(14，24-1～24-n)的上一级控制装置(12，22)；以及
通过光导纤维可以选择连接在安装于上述一个或多个机器人的各个上的加工喷嘴上，且通过第二网络(18-1～18-n，28-11，28-nn)连接在上述机器人控制装置(14，24-1～24-n)上的多个激光起振器(16-1～16-n，26-1～26-n)，
来自上述上一级控制装置(12，22)的指示通过上述第一网络(11，21-1～21-n)传递到上述机器人控制装置(14，24-1～24-n)，由此上述机器人控制装置(14，24-1～24-n)决定应控制的激光起振器(16-1～16-n，26-1～26-n)，上述机器人控制装置(14，24-1～24-n)通过上述第二网络(18-1～18-n，28-11，28-nn)直接控制上述激光起振器(16-1～16-n，26-1～26-n)。
2.根据权利要求1所述的机器人激光加工系统，其特征在于，
上述机器人控制装置(14，24-1～24-n)基于从上述上一级控制装置(12，22)向该机器人控制装置(14，24-1～24-n)送出的与激光起振器(16-1～16-n，26-1～26-n)相关的信息，识别应控制的连接在机器人的加工喷嘴上的激光起振器(16-1～16-n，26-1～26-n)。
3.根据权利要求1所述的机器人激光加工系统，其特征在于，
来自上述上一级控制装置(12，22)的指示是向上述机器人控制装置(14，24-1～24-n)的输入信号。
4.根据权利要求1所述的机器人激光加工系统，其特征在于，
来自上述上一级控制装置(12，22)的指示是向上述机器人控制装置(14，24-1～24-n)的通信数据。
5.根据权利要求2所述的机器人激光加工系统，其特征在于，
与上述激光起振器(16-1～16-n，26-1～26-n)相关的信息是分配给上述激光起振器(16-1～16-n，26-1～26-n)的固定号码。
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