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{Technisches Gebiet}
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserbearbeitungssystem zum Emittieren eines Laserstrahls, der von einem Laseroszillator generiert wird, zu einer Bearbeitungsposition hin.
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{Stand der Technik}
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Als diese Art von Laserbearbeitungssystem ist ein System, das einen Portalrahmen, der in einer Anlage in einer Weise vorgesehen ist, dass er sich in einer Breitenrichtung einer Stahlplatte erstrecket, und zwei Laserbearbeitungswerkzeuge, die mit dem Portalrahmen angeordnet sind, wobei sich ein Spalt in der Breitenrichtung der Stahlplatte befindet, aufweist und Laserbearbeitung an zwei Positionen gleichzeitig unter Verwendung der zwei Laserbearbeitungswerkzeuge ausführt, bekannt (zum Beispiel siehe PLT 1).
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Dieses Laserbearbeitungssystem weist einen Einzellaseroszillator, der auf einem Portalrahmen getragen wird, einen Lichtleiter, der an einer oberen Oberfläche des Portalrahmens befestigt ist, während er sich in die Breitenrichtung der Stahlplatte erstreckt, und ein Führungsmittel, das einen lichtemittierenden Bereich des Laseroszillators mit einem Mittenbereich in einer längsverlaufenden Richtung des Lichtleiters verbindet, auf, wobei das Führungsmittel einen Laserstrahl von dem Laseroszillator in den Lichtleiter führt und den Laserstrahl von dem Laseroszillator zu einem Ende und dem anderen Ende des Lichtleiters in der längsverlaufenden Richtung hin ablenkt, und somit wird ein Laserstrahl von dem Einzellaseroszillator den zwei Laserbearbeitungswerkzeugen bereitgestellt.
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{Referenzliste}
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{Patentliteratur}
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{PTL 1} Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. H7-96384 -
{Kurzdarstellung der Erfindung}
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{Technisches Problem}
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Gemäß dem Laserbearbeitungssystem weist jedes der zwei Laserbearbeitungswerkzeuge eine Lichtempfangseinheit zum Empfangen eines Laserstrahls in dem Lichtleiter auf. Des Weiteren weist jedes Laserbearbeitungswerkzeug einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen der Lichtempfangseinheit auf, und wenn die Lichtempfangseinheit mittels des Bewegungsmechanismus innerhalb des Lichtleiters angeordnet ist, wird ein Laserstrahlausstrahlungszustand, bei dem ein Laserstrahl bereitgestellt wird, erreicht, und wenn die Lichtempfangseinheit mittels des Bewegungsmechanismus außerhalb des Lichtleiters angeordnet ist, wird ein Laserstrahl-Nichtausstrahlungszustand, bei dem kein Laserstrahl bereitgestellt wird, erreicht. Ein Laserstrahl wird somit beliebig von dem Einzellaseroszillator den zwei Laserbearbeitungswerkzeugen bereitgestellt.
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Jedoch wird gemäß dem Laserbearbeitungssystem ein Laserstrahl von dem Laseroszillator dem Mittenbereich des Lichtleiters bereitgestellt und wird auch zu einem Ende und zu dem anderen Ende des Lichtleiters in der längsverlaufenden Richtung abgelenkt. Dementsprechend wird der Laserstrahl konstant zu sowohl dem einen Ende als auch dem anderen Ende des Lichtleiters in der längsverlaufenden Richtung ausgestrahlt und Effizienz ist niedrig, selbst wenn die Lichtempfangseinheit einer der Laserbearbeitungswerkzeuge nicht innerhalb des Lichtleiters angeordnet ist.
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Auf der anderen Seite ist es denkbar, jedes der Vielzahl an Laserbearbeitungswerkzeugen an einem Roboter zu tragen und den Laseroszillator mit der Vielzahl an Laserbearbeitungswerkzeugen über eine Lichtleiterfaser zu verbinden, um Laserbearbeitung gleichzeitig an einer Vielzahl an Positionen unter Verwendung einer Vielzahl an Laserbearbeitungswerkzeugen durchzuführen. Falls die Lichtleiterfaser jedoch mit einem Krümmungsradius, der kleiner als ein vorbestimmter Krümmungsradius ist, gebogen ist, ist die Effizienz der Lichtausbreitung signifikant reduziert.
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Darüber hinaus ist eine Lichtleiterfaser bruchanfällig und falls die Lichtleiterfaser unabsichtlich in dem Roboter hängen bleibt, kann dies zum Bruch der Lichtleiterfaser führen. Dementsprechend ist der Bewegungsbereich des Roboters, der das Laserbearbeitungswerkzeug trägt, wie zum Beispiel der Bewegungswinkel eines Gelenks des Roboters, durch die Lichtleiterfaser eingeschränkt, und die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters ist ebenfalls eingeschränkt, um einen Bruch der Lichtleiterfaser zu verhindern.
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Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich dieser Bedingungen gemacht und es ist ihre Aufgabe, ein Laserbearbeitungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, den Grad der Bewegungsfreiheit eines Laserbearbeitungswerkzeugs mit einem Roboter zu erhöhen.
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{Lösung des Problems}
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Um eine Verbesserung der oben beschriebenen Bedingungen zu erzielen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
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Ein Laserbearbeitungssystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Laseroszillator; ein Laserstrahl-emittierendes Werkzeug, das mit dem Laseroszillator verbunden ist und von einem ersten Roboter getragen wird, wobei das Laserstrahl-emittierende Werkzeug einen Laserstrahl, der von dem Laseroszillator bereitgestellt wird, emittiert; und ein Laserbearbeitungswerkzeug, das von einem zweiten Roboter getragen wird und den Laserstrahl, der von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug emittiert wird, empfängt und den Laserstrahl zu einer Bearbeitungsposition hin emittiert, auf.
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Gemäß diesem Aspekt emittiert das Laserstrahl-emittierende Werkzeug, das von einem ersten Roboter getragen wird, einen Laserstrahl von dem Laseroszillator und das Laserstrahl-emittierende Werkzeug, das von einem zweiten Roboter getragen wird, empfängt den von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug emittierten Laserstrahl. Dementsprechend ist das Laserbearbeitungswerkzeug zum Beispiel in der Lage, einen Laserstrahl zu einer Bearbeitungsposition hin zu emittieren, und Bewegung des zweiten Roboters, der das Laserbearbeitungswerkzeug trägt, ist nicht durch eine Lichtleiterfaser eingeschränkt, selbst falls das Laserbearbeitungswerkzeug, das von dem zweiten Roboter getragen wird, nicht über eine Lichtleiterfaser mit dem Laseroszillator verbunden ist.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann es bevorzugt sein, dass das System eine Vielzahl an zweiten Robotern aufweist, die jeweils das Laserbearbeitungswerkzeug tragen. Gemäß einer solchen Auslegung kann Bewegung eines anderen der Vielzahl an zweiten Robotern oder Bewegung des Laserbearbeitungswerkzeugs, das von dem zweiten Roboter getragen wird, zu der nächsten Bearbeitungsposition oder dergleichen in einem Zustand ausgeführt werden, bei dem ein Laserstrahl von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug dem Laserbearbeitungswerkzeug eines der zweiten Roboter bereitgestellt wird. In diesem Fall, kann die Position, an der Laserbearbeitung ausgeführt werden soll, in kurzer Zeit einfach durch Wechseln des Bereitstellungsziels des Laserstrahls von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug an das Laserbearbeitungswerkzeug eines anderen zweiten Roboters geändert werden.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann bevorzugt ein Roboterstützmechanismus zum beweglichen stützen eines jeden der Vielzahl an zweiten Robotern bereitgestellt sein. Gemäß einer solchen Auslegung kann die Position des Laserbearbeitungswerkzeugs, das von einem anderen der Vielzahl an zweiten Robotern getragen wird, in einem Zustand, bei dem ein Laserstrahl von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug dem Laserbearbeitungswerkzeug eines der zweiten Roboter bereitgestellt wird, weitgehend geändert werden.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann es bevorzugt sein, dass das System eine Steuerung aufweist, die den ersten Roboter derart steuert, dass eine Position und/oder Stellung des Laserstrahl-emittierenden Werkzeugs gemäß einer Position des Laserbearbeitungswerkzeugs geändert wird, und die eine Ausstrahlungszeit des Laserstrahls von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug steuert.
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Gemäß dieser Auslegung wird bzw. werden die Position und/oder Stellung des Laserstrahl-emittierenden Werkzeugs, das von dem ersten Roboter getragen wird, gemäß der Position des Laserbearbeitungswerkzeugs, das von dem zweiten Roboter getragen wird, geändert und die Ausstrahlungszeit eines Laserstrahls von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug wird gesteuert, und somit wird auch die Ausstrahlungszeit eines Laserstrahls von dem Laserbearbeitungswerkzeug, das von dem zweiten Roboter getragen wird, gesteuert, und Einstellen von Bearbeitungsbedingungen von Laserbearbeitung kann einfach durchgeführt werden.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt weist das Laserbearbeitungswerkzeug vorzugsweise eine Linse oder ein reflektierendes Element zum Empfangen des Laserstrahls, der von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug emittiert wird, und ein Staubschutzfenster, durch das der Laserstrahl hindurchtritt, bevor er auf die Linse oder das reflektierenden Element trifft, auf.
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Diese Auslegung ist vorteilhaft, um eine Änderung der Qualität von Laserbearbeitung durch Flecken, Fehler, Brüche oder dergleichen der Linse oder des reflektierenden Elements zum Empfangen eines Laserstrahls an dem Laserbearbeitungswerkzeug zu verhindern.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen des Staubschutzfensters bereitgestellt sein.
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Gemäß dieser Auslegung kann das Reinigen des Staubschutzfensters des Laserbearbeitungswerkzeugs durchgeführt werden, ohne dass eine Bedienperson in einen oder nahe einem Bereich kommt, in dem ein Laserstrahl emittiert wird.
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Dementsprechend kann Betriebssicherheit erhöht werden, und ebenso kann die Qualität der Laserbearbeitung durch Erhöhen der Reinigungsfrequenz des Staubschutzfensters erhöht werden.
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{Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung}
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Grad an Bewegungsfreiheit eines Laserbearbeitungswerkzeugs mit einem Roboter erhöht werden, und ebenso kann die Zykluszeit reduziert werden.
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Figurenliste
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- {1}
1 ist eine Perspektivansicht eines Laserbearbeitungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein Blockdiagramm des Laserbearbeitungssystems der vorliegenden Erfindung.
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3 ist ein Diagramm zur Erklärung des Betriebs des Laserbearbeitungssystems der vorliegenden Erfindung.
- {4}
4 ist ein Diagramm zur Erklärung des Betriebs des Laserbearbeitungssystems der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine Vorderansicht eines Hauptteils des Laserbearbeitungssystems der vorliegenden Erfindung.
- {6}
6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Hauptsteuerung einer Robotersteuereinheit des Laserbearbeitungssystems der vorliegenden Erfindung zeigt.
- {7}
7 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils, der eine beispielhafte Modifikation des Laserbearbeitungssystems der vorliegenden Erfindung zeigt.
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{Beschreibung der Ausführungsformen}
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Ein Laserbearbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, weist das Laserbearbeitungssystem einen Bearbeitungssystem-Hauptkörper 100, einen ersten Roboter 10 und eine Vielzahl (bei der vorliegenden Ausführungsform zwei) an zweiten Robotern 20, die von dem Bearbeitungssystem-Hauptkörper 100 getragen werden, ein Laserstrahl-emittierendes Werkzeug 30, das an einem distalen Abschnitt des ersten Roboters 10 getragen wird, ein Laserbearbeitungswerkzeug 40, das an einem distalen Abschnitt eines jeden zweiten Roboters 20 getragen wird, eine Robotersteuereinheit 50 und einen bekannten Laseroszillator 200 zum Bereitstellen eines Laserstrahls über eine Lichtleiterfaser 33 an das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30, auf.
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Wie in 1 gezeigt, weist der Bearbeitungssystem-Hauptkörper 100 einen Portalrahmen 101, der ein Paar Strebenabschnitte 101a und einen Balkenabschnitt 101b, der die oberen Enden des Paars Strebenabschnitte 101a verbindet aufweist, ein Stützelement 102, das an dem Balkenabschnitt 101b des Rahmens 101 befestigt ist, und einen Werkstückstützabschnitt 103 zum Stützen eines Werkstücks W auf. Alternativ dazu kann anstatt des Portalrahmens 101 eine Bearbeitungskammer aus einer Vielzahl an Balkenelementen und Wandelementen gebildet sein, und das Stützelement 102 kann innerhalb der Bearbeitungskammer befestigt sein.
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Der Laseroszillator 200 weist eine Lasersteuereinheit 201 (siehe 2) auf, die mittels eines Computers, der eine CPU, einen RAM, einen ROM und dergleichen aufweist, konfiguriert wird, und die Intensität, die Bereitstellungszeit, die Zeitsteuerung und dergleichen eines Laserstrahls, der dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30 bereitgestellt werden soll, werden von der Lasersteuereinheit 201 gesteuert. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Lasersteuereinheit 201 die Intensität, die Bereitstellungszeit, die Zeitsteuerung und dergleichen eines Laserstrahls, der dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30 bereitgestellt werden soll, basierend auf einem Steuerbefehl von einer Hauptsteuerung 51 der Robotersteuereinheit 50, wie unten beschrieben.
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Der erste Roboter weist eine Vielzahl an beweglichen Teilen und eine Vielzahl an Servomotoren 11 zum Ansteuern entsprechender beweglicher Teile auf. Verschiedene Servomotoren, wie zum Beispiel ein Drehmotor und ein Linearmotor, können als die Servomotoren 11 eingesetzt werden. Jeder Servomotor 11 weist eine eingebaute Betriebsposition-Erkennungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Codiergerät, zum Erkennen einer Betriebsposition des Servomotors 11 auf, und ein Erkennungswert der Betriebsposition-Erkennungsvorrichtung wird an die Robotersteuereinheit 50 übermittelt.
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Jeder zweite Roboter 20 weist eine Vielzahl an beweglichen Teilen und eine Vielzahl an Servomotoren 21 zum Ansteuern entsprechender beweglicher Teile auf. Verschiedene Servomotoren, wie zum Beispiel ein Drehmotor und ein Linearmotor, können als die Servomotoren 21 eingesetzt werden. Jeder Servomotor 21 weist eine eingebaute Betriebsposition-Erkennungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Codiergerät, zum Erkennen einer Betriebsposition des Servomotors 21 auf, und ein Erkennungswert der Betriebsposition-Erkennungsvorrichtung wird an die Robotersteuereinheit 50 übermittelt.
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Die Robotersteuereinheit 50 weist zum Beispiel eine Hauptsteuerung 51, die eine CPU, einen RAM und dergleichen aufweist, eine Anzeigevorrichtung 52, eine Speichervorrichtung 53, die einen nicht-flüchtigen Speicher, einen ROM und dergleichen aufweist, eine Lernkonsole 54, die zum Beispiel zum Zeitpunkt des Erstellens eines Betriebsprogramms für den ersten Roboter 10 und die zwei zweiten Roboter 20 zu betreiben ist, eine Vielzahl an Servosteuerungen 55, die entsprechend den jeweiligen Servomotoren 11 des ersten Roboters 10 bereitgestellt sind, und eine Vielzahl an Servosteuerungen 56, die entsprechend den jeweiligen Servomotoren 21 der zwei zweiten Roboter 20 bereitgestellt sind, auf (siehe 2).
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Ein Systemprogramm 53a ist in der Speichervorrichtung 53 gespeichert und das Systemprogramm 53a dient als eine Basisfunktion der Robotersteuereinheit 50. Die Speichervorrichtung 53 speichert auch mindestens eines jeweils eines Betriebsprogramms 60 für einen ersten Roboter, eines Betriebsprogramms 71 für einen ersten Bearbeitungswerkzeug und eines zweiten Betriebsprogramms 72 für einen zweiten Bearbeitungswerkzeug, die unter Verwendung der Lernkonsole 54 erstellt wurden.
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Die Hauptsteuerung 51 wird zum Beispiel von dem Systemprogramm 53a betrieben und liest das Betriebsprogramm für den ersten Roboter aus, das in der Speichervorrichtung 53 gespeichert ist, speichert das Betriebsprogramm 60 für den ersten Roboter temporär im RAM, überträgt Steuersignale an die Servosteuerungen 55 gemäß dem Auslesen des Betriebsprogramms 60 für den ersten Roboter, und steuert somit Servoverstärker der Servomotoren 11 des ersten Roboters 10. Das Betriebsprogramm 60 für den ersten Roboter wird zum Beispiel zum Steuern der Position und der Stellung des Laserstrahl-emittierenden Werkzeugs 30, das von dem ersten Roboter 10 getragen wird, erstellt.
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Des Weiteren, liest die Hauptsteuerung 51 das Betriebsprogramm 71 für das erste Bearbeitungswerkzeug aus, das in der Speichervorrichtung 53 gespeichert ist, speichert das Betriebsprogramm 71 für das erste Bearbeitungswerkzeug temporär im RAM, überträgt Steuersignale an die Servosteuerungen 56 gemäß dem Auslesen des Betriebsprogramms 71 für das erste Bearbeitungswerkzeug, und steuert somit Servoverstärker der Servomotoren 21 eines der zweiten Roboter 20.
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Des Weiteren, liest die Hauptsteuerung 51 das Betriebsprogramm 72 für das zweite Bearbeitungswerkzeug aus, das in der Speichervorrichtung 53 gespeichert ist, speichert das Betriebsprogramm 72 für das zweite Bearbeitungswerkzeug temporär im RAM, überträgt ein Steuersignal an die Servosteuerungen 56 gemäß dem Auslesen des Betriebsprogramms 72 für das zweite Bearbeitungswerkzeug, und steuert somit Servoverstärker der Servomotoren 21 des anderen zweiten Roboters 20. Die Betriebsprogramme 71, 72 für das erste und zweite Bearbeitungswerkzeug werden zum Beispiel zum Steuern der Position und der Stellung des Laserbearbeitungswerkzeugs 40, das von dem entsprechenden zweiten Roboter 20 getragen wird, erstellt.
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Wie in 3 gezeigt, weist das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 ein zylinderförmiges Element 31, das an dem distalen Abschnitt des ersten Roboters 10 getragen wird, und eine Fokuslinse 32, die in dem zylinderförmigen Element 31 vorgesehen ist, auf. Eine Endwand 31a ist an einem Ende des zylinderförmigen Elements 31 in einer axialen Richtung vorgesehen und ein distaler Abschnitt der Lichtleiterfaser 33 ist durch ein Loch, das in der Endwand 31a vorgesehen ist, in dem zylinderförmigen Element 31 vorgesehen. Ein Laserstrahl, der von der Lichtleiterfaser 33 in ausbreitender Weise emittiert wird, wird von der Fokuslinse 32 als ein im Wesentlicher paralleler Leserstrahl gestaltet und wird von einem Öffnungsabschnitt 31b am anderen Ende des zylinderförmigen Elements 31 in der axialen Richtung emittiert.
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Wie in 3 gezeigt, weist jedes Laserbearbeitungswerkzeug 40 einen Bearbeitungswerkzeug-Hauptkörper 41, in dem ein hohler Abschnitt 41a ausgebildet ist, einen Öffnungsabschnitt 42, um den im Wesentlichen parallelen Laserstrahl von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30 in den hohlen Abschnitt 41a zu lassen, eine Ausstrahlungsöffnung 43, um den Laserstrahl, der in den hohlen Abschnitt 41a eingetreten ist, aus dem Bearbeitungswerkzeug-Hauptkörper 41 zu lassen, ein reflektierendes Element 44, um den Laserstrahl, der durch den Öffnungsabschnitt 42 in den hohlen Abschnitt 41a eingetreten ist, zu der Seite der Ausstrahlungsöffnung 43 hin zu reflektieren, und eine Fokuslinse 45 zum Fokussieren des Laserstrahls von dem reflektierenden Element 44 durch die Ausstrahlungsöffnung 43 zu einem Bearbeitungsabschnitt hin, auf.
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Wie in 5 gezeigt, werden ein Basisbereich 12 des ersten Roboters 10 und Basisbereiche 22 der zwei zweiten Roboter 20 jeweils von einer Schiene 102a bzw. einer Schiene 102b, die an einer unteren Oberfläche des Stützelements 102 vorgesehen sind, gestützt. Der Basisbereich 12 wird beweglich von der Schiene 102a entlang der längsverlaufenden Richtung der Schiene 102a gestützt und bewegt sich mittels eines Servomotors 12a, bei dem es sich um eine Antriebsvorrichtung im Basisbereich 12 handelt, entlang der Schiene 102a.
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Einer der Basisbereiche 22 wird beweglich von der Schiene 102a entlang der längsverlaufenden Richtung der Schiene 102a gestützt und bewegt sich mittels eines Servomotors 22a, bei dem es sich um eine in der Basisvorrichtung 22 integrierte Antriebsvorrichtung handelt, entlang der Schiene 102a. Des Weiteren, wird der andere Basisbereich 22 beweglich von der Schiene 102b entlang der längsverlaufenden Richtung der Schiene 102b gestützt und bewegt sich mittels eines Servomotors 22a, bei dem es sich um eine in der Basisvorrichtung 22 integrierte Antriebsvorrichtung handelt, entlang der Schiene 102b. Jeder der Servomotoren 12a, 22a weist auch eine Betriebsposition-Erkennungsvorrichtung auf.
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Wie in 2 gezeigt, weist die Robotersteuereinheit 50 Servosteuerungen 55a, 56a für Hilfsachsen, die jeweils dem Servomotor 12a und den zwei Servomotoren 22a entsprechen, auf, und die Hauptsteuerung 51 überträgt Steuersignale an die Servosteuerung 55a gemäß des Betriebsprogramms 60 für den ersten Roboter und überträgt Steuersignale an die Servosteuerungen 56a gemäß den Betriebsprogrammen 71, 72 für das erste und zweite Bearbeitungswerkzeug.
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Ein Beispielbetrieb der Hauptsteuerung 51 der Robotersteuereinheit 50 des Laserbearbeitungssystems, das auf die oben beschriebene Weise konfiguriert ist, wird unten mit Bezug auf 6 beschrieben. Im folgenden Beispiel werden Steuerung des ersten Roboters 10 gemäß des Betriebsprogramms 60 für den ersten Roboter (erste Robotersteuerung) und Steuerung der zwei zweiten Roboter 20 gemäß der Betriebsprogramme 71, 72 für das erste und zweite Bearbeitungswerkzeug (zweite Robotersteuerung) parallel ausgeführt, und Übertragen eines Steuerbefehls von der Hauptsteuerung 51 an die Lasersteuereinheit 201 des Laseroszillators 200 wird ebenfalls ausgeführt.
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Erst wird die zweite Robotersteuerung gestartet und Steuersignale werden an jede Servosteuerung 56, 56a übertragen, wenn zum Beispiel ein Bearbeitungsstartsignal, das einen Start der Bearbeitung anweist, von der Hauptsteuerung 51 empfangen wird, so dass das Laserbearbeitungswerkzeug 40, das von einem der zweiten Roboter 20 getragen wird, an einer Bearbeitungsstartposition angeordnet wird (Schritt S2-1). Dann wird, wenn die Hauptsteuerung 51 basierend auf den Erkennungswerten der Betriebsposition-Erkennungsvorrichtungen der Servomotoren 21 des einen zweiten Roboters 20 bestimmt, dass das Laserbearbeitungswerkzeug 40 an der Bearbeitungsstartposition angeordnet ist (Schritt S2-2), ein Lichtempfangsaktivierungssignal, das angibt, dass das Laserbearbeitungswerkzeug 40 des einen zweiten Roboters 20 einen Zustand erreicht hat, in dem das Laserbearbeitungswerkzeug 40 in der Lage ist, Licht zu empfangen, für die erste Robotersteuerung ausgegeben (S2-3) .
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Zusätzlich ist der Öffnungsabschnitt 41 des Laserbearbeitungswerkzeugs 40 in der Bearbeitungsstartposition dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30, das von dem ersten Roboter 10 getragen wird, zugewandt, doch der Öffnungsabschnitt 42 des Laserbearbeitungswerkzeugs 40 ist dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30 nicht zugewandt, bis das Laserbearbeitungswerkzeug 40 die Bearbeitungsstartposition erreicht.
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Auf der anderen Seite und bezüglich der ersten Robotersteuerung empfängt die Hauptsteuerung 51 das Lichtempfangsaktivierungssignal aus Schritt S2-3, und basierend auf diesem Signal bestimmt sie basierend auf dem Betriebsprogramm 60 für den ersten Roboter, ob Vorbereitung für Laserstrahlausstrahlung zum Emittieren eines Laserstrahls zu dem Laserbearbeitungswerkzeug 40 des einen zweiten Roboters 20 hin zu starten ist, und falls der Start bestimmt wird, wird Vorbereitung zur Laserstrahlausstrahlung gestartet (S1-1).
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In diesem Beispiel wird eine Beschreibung über einen der zweiten Roboter 20 und sein Laserbearbeitungswerkzeug 40 angegeben, der gleiche Vorgang wird jedoch auch für den anderen zweiten Roboter 20 und sein Laserbearbeitungswerkzeug 40 ausgeführt. Außerdem ist in diesem Beispiel das Betriebsprogramm 60 für den ersten Roboter derart erstellt, dass Vorbereitung für Laserstrahlausstrahlung erst für das Laserbearbeitungswerkzeug 40 von einem der zweiten Roboter 20 gestartet wird.
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Die Hauptsteuerung 51 startet die Vorbereitung für Laserstrahlausstrahlung und überträgt Steuersignale an die Servosteuerungen 55, 55a, so dass das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 dem Öffnungsabschnitt 42 des Laserbearbeitungswerkzeugs 40 des einen zweiten Roboters 20 zugewandt ist (Schritt Sl-2). Dann wird, wenn die Hauptsteuerung 51 basierend auf den Erkennungswerten der Betriebspositions-Erkennungsvorrichtungen der Servomotoren 11 bestimmt, dass das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 an einer Zielposition angeordnet ist (Schritt S1-3), ein Steuerbefehl, der Anweisungen bezüglich der Intensität, der Bereitstellungszeit, der Zeitsteuerung und dergleichen des Laserstrahls, die dem Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 bereitgestellt werden sollen, aufweist, an die Lasersteuereinheit 201 des Laseroszillators 200 übertragen und ein Laserausstrahlungsstartsignal, das angibt, dass der Steuerbefehl an den Laseroszillator 200 übertragen worden ist, wird für die zweite Robotersteuerung ausgegeben (Schritt S1-4).
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Als nächstes werden, wenn die Hauptsteuerung 51 das Laserausstrahlungsstartsignal von Schritt S1-4 empfängt (Schritt S2-4), Steuersignale als die zweite Robotersteuerung an die Servosteuerungen 56, 56a übertragen, so dass sich das Laserbearbeitungswerkzeug 40 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit von der Bearbeitungsstartposition entlang eines vorbestimmten Wegs zu einer Bearbeitungsendposition bewegt (Schritt S2-5).
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Während der eine zweite Roboter 20 wie in Schritt S2-5 beschrieben arbeitet, überträgt die Hauptsteuerung 51 als die erste Robotersteuerung basierend auf den Erkennungswerten der Betriebsposition-Erkennungsvorrichtungen der Servomotoren 21, 22a des einen zweiten Roboters 20 Steuersignale an die Servosteuerungen 55, 55a, so dass der Zustand, in dem das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 dem Öffnungsabschnitt 42 des Laserbearbeitungswerkzeugs 40 zugewandt ist, aufrechterhalten wird (Schritt S1-5). Dementsprechend arbeitet der erste Roboter 10 zum Beispiel auf eine Weise, die dem zweiten Roboter 20 folgt, und ein Zustand, wie in 4 gezeigt, wird erreicht. Solch eine Robotersteuerung wird manchmal als koordinierte Steuerung bezeichnet.
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Zusätzlich wird das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 in 4, ohne auf so ein Beispiel beschränkt zu sein, graduell nach oben geneigt, wenn sich das Laserbearbeitungswerkzeug 40 graduell nach oben bewegt, und der Zustand, in dem das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 dem Öffnungsabschnitt 42 des Laserbearbeitungswerkzeugs 40 zugewandt ist, wird somit aufrechterhalten. Zum Beispiel, wenn sich das Laserbearbeitungswerkzeug 40 graduell nach oben bewegt, kann das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 graduell nach oben bewegt werden, so dass es an derselben Höhenposition wie das Laserbearbeitungswerkzeug 40 angeordnet ist. Außerdem kann, wenn sich das Laserbearbeitungswerkzeug 40 in der horizontalen Richtung graduell nach oben bewegt, das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 graduell in der horizontalen Richtung geneigt werden, oder kann graduell in der horizontalen Richtung bewegt werden.
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Folglich wird, wenn die Hauptsteuerung 51 basierend auf den Erkennungswerten der Betriebsposition-Erkennungsvorrichtungen der Servomotoren 21 des einen zweiten Roboters 20 bestimmt, dass das Laserbearbeitungswerkzeug 40 an der Bearbeitungsendposition angeordnet ist (Schritt S2-6), ein Bearbeitungsabschlusssignal, das angibt, dass die Bearbeitung abgeschlossen ist, als die zweite Robotersteuerung für die erste Robotersteuerung ausgegeben (Schritt S2-7).
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Danach überträgt die Hauptsteuerung 51 als erste Robotersteuerung einen Steuerbefehl, der eine Stopp-Anweisung bezüglich der Bereitstellung eines Laserstrahls an das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 aufweist, an die Lasersteuereinheit 201 (Schritt Sl-6). Danach bestimmt die Hauptsteuerung 51, ob ein Laserbearbeitungszyklus, der das Laserbearbeitungswerkzeug 40 des einen zweiten Roboters 20 und das Laserbearbeitungswerkzeug 40 des anderen zweiten Roboters 20 verwendet, abgeschlossen ist (Schritt S1-7, Schritt S2-8), und falls der Zyklus nicht abgeschlossen ist, wird Bearbeitung abermals von Schritt S1-1 und S2-1 weg durchgeführt.
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Falls zum Beispiel das Lichtempfangsaktivierungssignal in Schritt S1-1 für das Laserbearbeitungswerkzeug 40 des anderen zweiten Roboters 20 empfangen wird, werden Schritte S1-2 bis S1-6 für dieses Laserbearbeitungswerkzeug 40 durchgeführt.
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Darüber hinaus kann der andere zweite Roboter 20 während oder vor oder nach der oben beschriebenen Bearbeitung mittels Steuerung des Servomotors 22a in die Nähe der nächsten Bearbeitungsposition bewegt werden, während Laserbearbeitung von dem Laserbearbeitungswerkzeug 40 des einen zweiten Roboters 20 durchgeführt wird. Des Weiteren kann der Servomotor 12a gesteuert werden und der erste Roboter 10 kann an eine Position, die für das Ausstrahlen eines Laserstrahls zu dem Laserbearbeitungswerkzeug 40 geeignet ist, bewegt werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform emittiert das Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30, das von dem ersten Roboter 10 getragen wird, einen Laserstrahl von dem Laseroszillator 200 und das Laserbearbeitungswerkzeug 40, das von dem zweiten Roboter 20 getragen wird, empfängt den von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30 emittierten Laserstrahl. Deshalb ist das Laserbearbeitungswerkzeug 40 in der Lage, einen Laserstrahl zu einer Bearbeitungsposition hin zu emittieren, selbst wenn das Laserbearbeitungswerkzeug 40, das von dem zweiten Roboter 20 getragen wird, nicht über eine Lichtleiterfaser oder dergleichen mit dem Laseroszillator 200 verbunden ist. Dementsprechend ist die Bewegung des zweiten Roboters 20, der das Laserbearbeitungswerkzeug 40 trägt, nicht durch die Lichtleiterfaser eingeschränkt.
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Außerdem wird die Vielzahl an zweiten Robotern 20 beweglich von einem Roboterstützmechanismus, der das Stützelement 102 und die Schienen 102a, 102b aufweist, gestützt, und somit kann zum Beispiel Bewegung eines zweiten Roboters 20 oder Positionieren des Laserbearbeitungswerkzeugs 40, das von einem zweiten Roboter 20 getragen wird, in einem Zustand, in dem ein Laserstrahl von dem Laserstahl-emittierenden Werkzeug 30 des ersten Roboters 10 dem Laserbearbeitungswerkzeug 40 des anderen zweiten Roboters 20 bereitgestellt wird, ausgeführt werden. In diesem Fall, kann die Position, an der Laserbearbeitung ausgeführt werden soll, in kurzer Zeit einfach durch Wechseln des Bereitstellungsziels des Laserstrahls von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30 an das Laserbearbeitungswerkzeug 40 des anderen zweiten Roboters 20 geändert werden.
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Des Weiteren steuert die Robotersteuereinheit 50 den ersten Roboter 10 derart, dass die Position und/oder die Stellung des Laserstrahl-emittierenden Werkzeugs 30 gemäß der Position des Laserbearbeitungswerkzeugs 40 geändert wird/werden, und sie steuert auch die Ausstrahlung eines Laserstrahls von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30. Gemäß dieser Auslegung wird bzw. werden die Position und/oder die Stellung des Laserstrahl-emittierenden Werkzeugs 30, das von dem ersten Roboter 10 getragen wird, gemäß der Position des Laserbearbeitungswerkzeugs 40, das von dem zweiten Roboter 20 getragen wird, geändert. Außerdem wird die Ausstrahlungszeit eines Laserstrahls von dem Laserbearbeitungswerkzeug 40, das von dem zweiten Roboter 20 getragen wird, ebenfalls gesteuert, da die Ausstrahlungszeit eines Laserstrahls von dem Laserstrahl-emittierenden Werkzeug 30 gesteuert wird. Dementsprechend kann das Einstellen von Bearbeitungsbedingungen von Laserbearbeitung einfach durchgeführt werden.
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Zusätzlich kann das Laserbearbeitungswerkzeug 40 ein Staubschutzfenster 46 aufweisen, bei dem es sich um ein durchsichtiges Element handelt, durch das ein Laserstrahl hindurchtritt, bevor er auf das reflektierende Element 44 auftrifft (siehe 7). Diese Auslegung ist vorteilhaft, um eine Änderung der Qualität von Laserbearbeitung durch Flecken, Fehler, Brüche oder dergleichen des reflektierenden Elements 44 zum Empfangen eines Laserstrahls zu verhindern.
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Des Weiteren kann der Bearbeitungssystem-Hauptkörper 100 mit einer Reinigungsvorrichtung 110 zum Reinigen des Staubschutzfensters 46 versehen sein (siehe 1). Zum Beispiel weist die Reinigungsvorrichtung 110 einen Reinigungsbehälter 111, in den das Laserbearbeitungswerkzeug 40 von dem zweiten Roboter 20 eingeführt werden kann, ein Reinigungsmittel, wie zum Beispiel einen Reinigungsspray oder eine Reinigungsbürste, das in dem Reinigungsbehälter 111 angeordnet ist, eine Trockenvorrichtung, wie zum Beispiel eine Gebläsevorrichtung zum Trocknen, und dergleichen auf.
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Gemäß dieser Auslegung kann das Reinigen des Staubschutzfensters 46 des Laserbearbeitungswerkzeugs 40 durchgeführt werden, ohne dass eine Bedienperson in einen oder nahe einem Bereich kommt, in dem ein Laserstrahl emittiert wird. Dementsprechend kann Betriebssicherheit erhöht werden, und ebenso kann die Qualität der Laserbearbeitung durch Erhöhen der Reinigungsfrequenz des Staubschutzfensters 46 erhöht werden.
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Zusätzlich kann in der vorliegenden Ausführungsform ein Laserstrahl von dem Laserstrahl-emittierende Werkzeug 30 an dem Laserbearbeitungswerkzeug 40 von einer einzelnen oder einer Vielzahl an Linsen anstatt oder zusammen mit dem reflektierenden Element 44 empfangen werden, und ein Laserstrahl, der von der Linse bzw. den Linsen zum Eintritt durch den Öffnungsabschnitt 42 in den hohlen Abschnitt 41a erzeugt wird, kann durch die Fokuslinse 45 zu der Ausstrahlungsöffnung 43 hin geleitet werden.
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Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform die Robotersteuereinheit 50 dem ersten Roboter 10 zugeordnet sein und eine andere Robotersteuereinheit kann für den zweiten Roboter 20 vorgesehen sein, wobei die erste Robotersteuerung von der Robotersteuereinheit 50 ausgeführt werden kann und die zweite Robotersteuerung von der anderen Robotersteuereinheit 50 ausgeführt werden kann.
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Darüber hinaus kann in der vorliegenden Ausführungsform der Laseroszillator 200 direkt von der Robotersteuereinheit 50 gesteuert werden, ohne dass die Lasersteuereinheit 201 vorgesehen ist.
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Des Weiteren kann das reflektierende Element, wie in 7 gezeigt, mittels einer Antriebsvorrichtung 80, wie einem Motor, zu Schwingung bezüglich des Bearbeitungswerkzeug-Hauptkörpers 41 angeregt werden. Wenn solch eine Auslegung angenommen wird, kann die Position des reflektierenden Elements 44 in der Schwingungsrichtung gemäß dem Einfallswinkel eines Laserstrahls, der von dem Öffnungsabschnitt 42 in den hohlen Abschnitt 41a eintritt, angepasst werden, und somit kann mit verschiedenen Einfallswinkeln gearbeitet werden. In diesem Fall wird die Antriebsvorrichtung 80 von der Hauptsteuerung 51, die basierend auf dem Betriebsprogramm 71 für das erste bzw. zweite Bearbeitungswerkzeug arbeitet, gesteuert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erster Roboter
- 20
- zweiter Roboter
- 30
- Laserstrahl-emittierendes Werkzeug
- 33
- Lichtleiterfaser
- 40
- Laserbearbeitungswerkzeug
- 42
- Öffnungsabschnitt
- 43
- Ausstrahlungsöffnung
- 44
- reflektierendes Element
- 45
- Fokuslinse
- 46
- Staubschutzfenster
- 50
- Robotersteuereinheit
- 51
- Hauptsteuerung
- 100
- Bearbeitungssystem-Hauptkörper
- 101
- Rahmen
- 102
- Stützelement
- 103
- Werkstückstützabschnitt
- 200
- Laseroszillator
- 201
- Lasersteuereinheit
- 110
- Reinigungsvorrichtung
- 111
- Reinigungsbehälter
- W
- Werkstück
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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