DE102018102333B4

DE102018102333B4 - Laserbearbeitungssystem mit laserbearbeitungskopf und abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018102333B4
Application number: DE102018102333.2A
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Aoki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2038-02-03
Also published as: DE102018102333A1; JP6464213B2; CN108406091B; US20180221990A1; US11192204B2; CN108406091A; JP2018126778A

Abstract

Bearbeitungssystem, das Folgendes umfasst:einen Laserbearbeitungskopf (4), der einen Laserstrahl von einer Position, die von dem Werkstück getrennt ist, auf ein Werkstück (71a, 71b) abgibt;einen Anpassungsmechanismus (2, 44), der eine Richtung des von dem Laserbearbeitungskopf abgegebenen Laserstrahls anpasst;eine Abbildungsvorrichtung (6), die ein Bild des Werkstücks erfasst;eine Anzeige (39), die das durch die Abbildungsvorrichtung erfasste Bild anzeigt; undeine Steuerungsvorrichtung (3), die die Abbildungsvorrichtung und die Anzeige steuert, wobeider Anpassungsmechanismus einen Roboter (2), der den Laserbearbeitungskopf (4) unterstützt, und einen Abgaberichtungsverstellmechanismus (44), der in dem Laserbearbeitungskopf angeordnet ist und eine Abgaberichtung des Laserstrahls anpasst, umfasst,eine Position des Werkstücks, die auf der Anzeige dargestellt wird, ist kalibriert relativ zu einer Position und Orientierung des Roboters,eine Position des Laserstrahls, der auf das auf der Anzeige angezeigte Werkstück einstrahlt, relativ zu einem Zustand eines Mechanismus zum Einstellen der Richtung des Laserstrahls in dem Abgaberichtungsverstellmechanismus kalibriert wird,die Abbildungsvorrichtung das Bild des Werkstücks vor der Bearbeitung oder während der Bearbeitung erfasst, unddie Steuerungsvorrichtung virtuell eine Laserstrahl-Bestrahlungsposition (85, 87) auf der Anzeige anzeigt, derart, dass ein Werkstückbild, das durch die Abbildungsvorrichtung erfasst wird, überlappt wird, undwenn ein Bediener die Laserstrahl-Bestrahlungsposition auf einem Bildschirm in Bezug auf das auf der Anzeige angezeigte Werkstück in einem Zustand angibt, in dem der Anpassungsmechanismus angehalten ist, stellt die Steuervorrichtung die Position und Ausrichtung des Roboters und einen Zustand des Abgaberichtungsverstellmechanismus zum Bestrahlen des Laserstrahls an einer vom Bediener festgelegten Position ein.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungssystem, das einen Laserbearbeitungskopf und eine Abbildungsvorrichtung umfasst.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Stand der Technik ist Laserfernbearbeitung bekannt, in der ein Laserstrahl von einem Laserbearbeitungskopf abgegeben wird, um ein Werkstück zu bearbeiten. In einer solchen Laserfernbearbeitung wird ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Laserbearbeitungskopf und dem Werkstück eingestellt. Der Laserbearbeitungskopf wird bewegt, während er durch zum Beispiel einen Roboter getragen wird. Die Richtung des Laserstrahls, der von dem Laserbearbeitungskopf abgegeben wird, wird geändert, um das Werkstück in eine gewünschte Form zu bearbeiten.
Ein Bediener führt einen Teaching-Vorgang zum Einstellen einer Laserstrahl-Bestrahlungsposition auf dem Werkstück vor der Bearbeitung durch. In dem Teaching-Vorgang bestimmt der Bediener die Abgaberichtung des Laserstrahls. Zum Beispiel passt der Bediener die Position und Ausrichtung des Roboters, der den Laserbearbeitungskopf trägt, und einen Mechanismus an, der in dem Laserbearbeitungskopf angeordnet ist, und ändert die Abgaberichtung. Der Bediener speichert die angepasste Position und Ausrichtung des Roboters in einer Speichereinheit. Das Bearbeitungssystem kann das Werkstück automatisch mit dem Laserstrahl basierend auf der Position und Ausrichtung, die in der Speichereinheit gespeichert sind, bestrahlen.
In dem Teaching-Vorgang ist der Laserbearbeitungskopf von dem Werkstück getrennt und somit wird die Laserstrahl-Bestrahlungsposition auf dem Werkstück nicht einfach durch den Bediener erkannt. Somit führt der Bediener typischerweise den Teaching-Vorgang durch, während er das Werkstück mit einem Laserleitstrahl bestrahlt, um die Bestrahlungsposition auf einem Werkstück visuell zu bestätigen (siehe zum Beispiel ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2012-157867 und ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-42775).
Darüber hinaus ist im Stand der Technik eine Vorrichtung bekannt, die ein Bild eines Werkstücks nach der Laserbearbeitung erfasst und dann die Qualität der Bearbeitung basierend auf dem erfassten Bild bewertet (siehe zum Beispiel Japanisches Patent Nr. 5577927 und ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 5-177374).
DE 197 27 957 A1 beschreibt eine Laser-Markierungsvorrichtung, mit der ein gewünschtes Muster auf einer Werkstückoberfläche erzeugt werden kann. Bei dieser Vorrichtung wird ein Laserstrahl über einen Abtastspiegel auf das Werkstück projiziert, der von einer Steuervorrichtung so angesteuert wird, dass durch das Verschwenken des Abtastspiegels der Laserstrahl über die Oberfläche des Werkstücks bewegt und dadurch das Muster generiert wird. Die Vorrichtung weist eine Kamera zum Aufnehmen eines Bilds des Werkstücks und eine Anzeigevorrichtung mit einem Bildschirm auf, auf welchem das Bild des Werkstücks dargestellt wird. Vor dem Aufbringen des Musters wird durch eine Steuervorrichtung auf dem Bildschirm das Bild der Kamera und ein diesem überlagertes Bild des Musters erzeugt, so dass der Bildschirm gleichzeitig das Werkstück und ein Muster anzeigt, das diesem überlagert ist. Für die Positionierung eines Werkstücks kann eine Bedienperson das Werkstück auf einer Werkbank geeignet bewegen, während sie das zusammengesetzte Bild auf dem Bildschirm betrachtet, wobei die graphische Darstellung des Bereichs des Musters in dem Bild der gewünschten Position des Musters auf dem Werkstück entspricht.
US 2014/0375794 A1 beschreibt eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem Werkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks, das an einer bestimmten Stelle eine Markierung aufweist, die in einer vorbestimmten Beziehung zu der Bearbeitungsstelle steht. Ein mit dem Werkzeug gekoppeltes Computersystem bestimmt die Lage des Werkstücks und positioniert das Werkzeug. Eine mit dem Computersystem gekoppelte Kamera erzeugt ein Bild des Werkstücks, welches die Markierung und die Stelle, an der das Werkzeug positioniert ist, enthält. Das Computersystem wertet das Bild aus, um die Bearbeitungsstelle zu lokalisieren, bewegt das Werkzeug zu der Bearbeitungsstelle hin und steuert dann die Bearbeitung des Werkstücks mit dem Laser. Die Vorrichtung weist einen Endeffektor auf, der mit dem Computersystem gekoppelt ist und das Werkzeug trägt, wobei die Kamera an einem Ende der Baugruppe des Endeffektors angebracht ist und das Computersystem diese Baugruppe so ausrichtet, dass die Markierung in dem Gesichtsfeld der Kamera liegt.
Kurzdarstellung der Erfindung
In einem Teaching-Vorgang passt der Bediener die Richtung des Laserstrahls manuell an, während ein Werkstück mit einem Laserleitstrahl bestrahlt wird. Wenn der Laserleitstrahl nicht ausgestrahlt wird, ist es für den Bediener schwierig, die Laserstrahl-Bestrahlungsposition zu bestätigen. Es ist für den Bediener erforderlich, die Position und Ausrichtung eines Roboters und einen Mechanismus zum Ändern einer Abgaberichtung in einem Laserbearbeitungskopf anzupassen und gleichzeitig die Bestrahlungsposition des Laserleitstrahls zu bestätigen. Zum Beispiel ist es erforderlich, dass der Bediener den Teaching-Vorgang durchführt, während er visuell das Werkstück und die Bedieneinheit des Roboters bestätigt.
Somit erfordert der Teaching-Vorgang im Stand der Technik erhebliche/n Zeit und Aufwand. Darüber hinaus weist die Lichtquelle des Laserleitstrahls eine begrenzte Lebensdauer auf und somit kann der Laserleitstrahl nicht ununterbrochen während eines langen Zeitraums emittiert werden.
Ein Bearbeitungssystem gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Laserbearbeitungskopf, der aus einer Position, die von dem Werkstück getrennt ist, einen Laserstrahl an ein Werkstück abgibt. Das Bearbeitungssystem umfasst eine Abbildungsvorrichtung, die ein Bild des Werkstücks erfasst, eine Anzeige, die das durch die Abbildungsvorrichtung erfasste Bild anzeigt, und eine Steuerungsvorrichtung, die die Abbildungsvorrichtung und die Anzeige steuert. Die Abbildungsvorrichtung nimmt ein Bild des Werkstücks vor der Bearbeitung oder ein Bild des Werkstücks während eines Bearbeitungszeitraums auf. Die Steuerungsvorrichtung zeigt virtuell eine Laserstrahl-Bestrahlungsposition auf dem Werkstück auf der Anzeige an, derart, dass das Werkstückbild, das durch die Abbildungsvorrichtung erfasst wird, überlappt wird.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, das das erste Bearbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das das erste Bearbeitungssystem gemäß der Ausführungsform zeigt.
3 ist ein schematisches Diagramm, das den internen Mechanismus eines Galvanoscanners zeigt.
4 ist eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht, die die Laserausstrahlungsvorrichtung des ersten Bearbeitungssystems und Werkstücke gemäß der Ausführungsform zeigt.
5 ist eine schematische Draufsicht, die die Werkstücke gemäß der Ausführungsform zeigt.
6 zeigt eine Anzeige, die das erste Bild in dem ersten Bearbeitungssystem angibt.
7 ist eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht, die die Laserausstrahlungsvorrichtung des zweiten Bearbeitungssystems und die Werkstücke gemäß der Ausführungsform zeigt.
8 zeigt die Anzeige, die das zweite Bild in dem zweiten Bearbeitungssystem angibt.
9 zeigt die Anzeige, die das dritte Bild in dem zweiten Bearbeitungssystem angibt.
10 ist eine erklärende Zeichnung, die den internen Mechanismus eines Kernbohrkopfs zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf 1 bis 10 wird in der Folge ein Bearbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform beschrieben. In dem Bearbeitungssystem der vorliegenden Ausführungsform wird ein Laserstrahl auf ein Werkstück emittiert, um das Werkstück zu bearbeiten. In der vorliegenden Ausführungsform wird Schweißen als ein Beispiel für die Laserstrahlbearbeitung erörtert.
1 ist ein schematisches Diagramm, das das erste Bearbeitungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, das das erste Bearbeitungssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In dem Bearbeitungssystem der vorliegenden Ausführungsform wird eine Laserfernbearbeitung durchgeführt, in der ein Laserstrahl von einer Position, die von dem Werkstück getrennt ist, auf ein Werkstück abgegeben wird. Das Werkstück und ein Laserbearbeitungskopf sind um mindestens eine vorbestimmte Länge, z. B. mindestens mehrere Dutzend Zentimeter, voneinander getrennt.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 emittiert ein Bearbeitungssystem 1 den Laserstrahl auf die Werkstücke 71a und 71b, die als zu bearbeitender Gegenstand dienen. Das Bearbeitungssystem 1 umfasst eine Laserausstrahlungsvorrichtung 4, die als ein Laserbearbeitungskopf dient, der den Laserstrahl von einer Position, die von dem Werkstück getrennt ist, an das Werkstück abgibt. Das Bearbeitungssystem 1 umfasst einen Laseroszillator 5, der den Laserstrahl oszilliert. Der Laserstrahl, der durch den Laseroszillator 5 oszilliert wird, wird durch eine optische Faser 52 zu der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 geliefert.
Der Laseroszillator 5 ist eine Lichtquelle, die den Laserstrahl zur Bearbeitung des Werkstücks oszilliert. Der Laseroszillator 5 kann irgendeine Lichtquelle zur Bearbeitung der Werkstücke 71a und 71b sein. Zum Beispiel können irgendwelche Typen von Lichtquellen, wie beispielsweise ein Faserlaser, ein Kohlendioxidgaslaser und ein YAG-Laser, verwendet werden.
Das Bearbeitungssystem 1 umfasst einen Roboter 2, der als eine Tragvorrichtung zum Tragen der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 dient. Der Roboter 2 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Gelenkroboter, der mehrere Gelenkteile aufweist. Der Roboter 2 umfasst einen Untersatz 20, der auf einem Boden installiert ist, und ein Drehunterteil 22, das ausgestaltet ist, um sich um eine sich vertikal erstreckende Achse zu drehen. Der Roboter 2 umfasst einen Unterarm 24, der schwenkbar durch das Drehunterteil 22 getragen wird, und einen Oberarm 26, der schwenkbar durch den Unterarm 24 getragen wird. Der Roboter 2 umfasst einen Handgelenkteil 28, der drehbar durch den Oberarm 26 getragen wird.
Der Roboter 2 umfasst einen Roboterantriebsmotor 29, der das Drehunterteil 22, den Unterarm 24, den Oberarm 26 und den Handgelenkteil 28 antreibt. Der Roboterantriebsmotor 29 wird derart angetrieben, dass er die Position und Ausrichtung des Roboters 2 ändert. Der Roboter ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Es kann irgendein Roboter verwendet werden, solange die Position und Ausrichtung der Laserausstrahlungsvorrichtung geändert werden können.
Das Bearbeitungssystem 1 der vorliegenden Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass die Position und Ausrichtung der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 in Bezug auf die Werkstücke 71a und 71b geändert werden kann. Die Werkstücke 71a und 71b sind an einem Untersatz 72 befestigt. Der Roboter 2 bewegt die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 derart, dass die Position der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 in Bezug auf die Werkstücke 71a und 71b geändert wird. Der Roboter 2 der vorliegenden Ausführungsform wirkt als ein Anpassungsmechanismus, der die Richtung des Laserstrahls, der von der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 abgegeben wird, anpasst. Insbesondere kann die Richtung des Laserstrahls, der von der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 abgegeben wird, durch Ändern der Position und Ausrichtung des Roboters 2 angepasst werden.
Die Tragvorrichtung zum Tragen der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 ist nicht auf den Roboter beschränkt. Es kann irgendeine Vorrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, die Laserausstrahlungsvorrichtung zu tragen. Zum Beispiel kann die Tragvorrichtung dafür ausgestaltet sein, die Laserausstrahlungsvorrichtung ohne Gelenkteile in eine Richtung zu bewegen. Es kann sein, dass das Robotersystem nicht mit dem Anpassungsmechanismus versehen ist, der die Richtung des Laserstrahls anpasst. Zum Beispiel kann es sein, dass die Tragvorrichtung zum Tragen der Laserausstrahlungsvorrichtung die Funktion zum Bewegen der Laserausstrahlungsvorrichtung nicht aufweist.
Das Bearbeitungssystem 1 umfasst eine Bearbeitungsvorrichtung, die ein Bild des Werkstücks erfasst. Die Abbildungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Kamera 6, die an der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 befestigt ist. Die Kamera 6 ist derart angeordnet, dass sie Bilder der Flächen der Werkstücke 71a und 71b erfasst, die an dem Untersatz 72 befestigt sind. Die Kamera 6 der vorliegenden Ausführungsform bewegt sich mit der Laserausstrahlungsvorrichtung 4. Die Kamera 6 der vorliegenden Ausführungsform ist eine zweidimensionale Kamera, die ein zweidimensionales Bild erfasst.
3 ist ein schematisches Diagramm, das einen internen Mechanismus der Laserausstrahlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Unter Bezugnahme auf 1 und 3 gibt die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 den Laserstrahl von einer Abgabeöffnung ab. Die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Antriebsmechanismus, der eine Linse zum Anpassen der Brennweite antreibt. Ferner umfasst die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 einen Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44, der die Richtung des von der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 ausgestrahlten Laserstrahls anpasst. Der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 ändert die Richtung eines abgegebenen Laserstrahls in der Laserausstrahlungsvorrichtung 4. Der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 funktioniert als der Anpassungsmechanismus, der die Richtung des Laserstrahls anpasst, der von dem Laserbearbeitungskopf abgegeben wird.
Die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 umfasst eine Laserlichtquelle 46, die den Laserstrahl oszilliert, mehrere Reflektorplatten und einen Spiegelantriebsmotor. Die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 weist einen Galvanomechanismus auf. In dem Beispiel von 3 umfassen die Reflektorplatten einen X-Achsenspiegel 45a, der die Abgaberichtung in der X-Achsenrichtung anpasst, und einen Y-Achsenspiegel 45b, der die Abgaberichtung in der Y-Achsenrichtung anpasst. Der Laserstrahl, der von der Laserlichtquelle 46 abgegeben wird, wird auf dem X-Achsenspiegel 45a und dem Y-Achsenspiegel 45b reflektiert. So wird, wie durch den Pfeil 103 angegeben, der Laserstrahl an das Werkstück abgegeben.
Wenn ein X-Achsenmotor 47a die Ausrichtung des X-Achsenspiegels 45a ändert, wie durch den Pfeil 101 angegeben, wird die Abgaberichtung des Laserstrahls in der X-Achsenrichtung geändert. Wenn ein Y-Achsenmotor 47b die Ausrichtung des Y-Achsenspiegels 45b ändert, wie durch den Pfeil 102 angegeben, wird die Abgaberichtung des Laserstrahls in der Y-Achsenrichtung geändert. Die Ausrichtung des X-Achsenspiegels 45a und die Ausrichtung des Y-Achsenspiegels 45b werden derart angepasst, dass die Richtung des abgegebenen Laserstrahls angepasst wird, wie durch den Pfeil 103 angegeben.
Auf diese Weise steuert die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 die Reflexionswinkel des Laserstrahls auf dem X-Achsenspiegel 45a und dem Y-Achsenspiegel 45b, um die Laserstrahl-Bestrahlungspositionen auf den Werkstücken 71a und 71b zweidimensional zu steuern. Die so ausgestaltete Laserausstrahlungsvorrichtung 4 wird ein Galvanoscanner genannt.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst das Bearbeitungssystem 1 eine Bedieneinheit 37, die über eine Kommunikationsvorrichtung mit einer Robotersteuerungsvorrichtung 11 verbunden ist. Die Bedieneinheit 37 funktioniert als eine Benutzeroberfläche, die eine Steuerungsvorrichtung 3 betätigt und Informationen anzeigt. Die Bedieneinheit 37 umfasst einen Eingabeteil 38 zum Eingeben von Informationen über den Roboter 2, die Kamera 6, die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 und den Laseroszillator 5. Der Eingabeteil 38 umfasst eine Tastatur, ein Tastenfeld und dergleichen. Der Bediener betätigt den Eingabeteil 38, um zum Beispiel ein Betriebsprogramm und einen Kriterienwert für die Robotersteuerungsvorrichtung 11 einzugeben.
Die Bedieneinheit 37 umfasst eine Anzeige 39, die Informationen über den Roboter 2, die Kamera 6, die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 und den Laseroszillator 5 anzeigt. Die Anzeige 39 zeigt ein Bild an, das durch die Kamera 6 erfasst wird. Ein Touch-Panel-System wird für die Anzeige 39 der vorliegenden Ausführungsform verwendet. Der Bediener kann auf den Bildschirm drücken oder einen Finger entlang des Bildschirms der Anzeige 39 bewegen, um Informationen einzugeben. So weist die Anzeige 39 der vorliegenden Ausführungsform die Funktion des Eingabeteils 38 auf.
Das Bearbeitungssystem 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuerungsvorrichtung 3, die den Roboter 2 und die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 steuert. Die Steuerungsvorrichtung 3 der vorliegenden Ausführungsform steuert auch die Kamera 6 und den Laseroszillator 5. Die Steuerungsvorrichtung 3 umfasst eine Robotersteuerungsvorrichtung 11, die den Roboter 2 und die Kamera 6 steuert. Die Robotersteuerungsvorrichtung 11 besteht aus einer arithmetischen Verarbeitungsvorrichtung (Computer), die eine Zentraleinheit (Central Processing Unit - CPU) und einen Arbeitsspeicher (Random Access Memory - RAM) und einen Nur-Lese-Speicher (Read Only Memory - ROM) umfasst, die über einen Bus mit der CPU verbunden sind.
Die Bedieneinheit 37 der vorliegenden Ausführungsform ist über eine Kommunikationsleitung mit der Robotersteuerungsvorrichtung 11 verbunden. Die Bedieneinheit ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Die Bedieneinheit kann ausgestaltet sein, um mit der Robotersteuerungsvorrichtung über Funkwellen zu kommunizieren.
Die Robotersteuerungsvorrichtung 11 umfasst eine Speichereinheit 16, die Informationen über die Laserbearbeitung speichert. Zum Beispiel speichert die Speichereinheit 16 Informationen über die Steuerung des Roboters 2, die Steuerung der Kamera 6, die Steuerung der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 und den Laseroszillator 5. Zum Beispiel speichert die Speichereinheit 16 ein Betriebsprogramm zur Laserbearbeitung. Ferner speichert die Speichereinheit 16 Informationen, die auf der Bedieneinheit 37 eingegeben werden.
Die Robotersteuerungsvorrichtung 11 umfasst eine Robotersteuereinheit 12, die den Roboter 2 steuert. Die Robotersteuereinheit 12 umfasst eine Betriebssteuereinheit 18, die den Roboterantriebsmotor 29 steuert. Die Betriebssteuereinheit 18 sendet basierend auf dem Betriebsprogramm einen Betätigungsbefehl an eine Roboterantriebsschaltung 19. Der Bediener betätigt die Bedieneinheit 37 derart, dass die Betriebssteuereinheit 18 den Betätigungsbefehl basierend auf der Betätigung der Betätigungstafel 37 an die Roboterantriebsschaltung 19 sendet. Die Roboterantriebsschaltung 19 liefert basierend auf dem Betätigungsbefehl elektrische Leistung an den Roboterantriebsmotor 29.
Der Roboter 2 umfasst einen Roboterpositionsdetektor 30 zum Detektieren der Position und Ausrichtung des Roboters 2. Der Roboterpositionsdetektor 30 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Codierer, der an dem Roboterantriebsmotor 29 angebracht ist. Die Robotersteuereinheit 12 empfängt ein Signal einer Drehposition, das von dem Roboterpositionsdetektor 30 ausgegeben wird. Die Robotersteuerungsvorrichtung 11 kann die Position und Ausrichtung der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 basierend auf der Position und Ausrichtung des Roboters 2 detektieren.
Die Robotersteuerungsvorrichtung 11 umfasst eine Kamerasteuereinheit 13, die die Kamera 6 steuert. Die Kamerasteuereinheit 13 sendet basierend auf dem Betriebsprogramm, das in der Speichereinheit 16 gespeichert ist, einen Abbildungsbefehl an die Kamera 6. Alternativ betätigt der Bediener die Bedieneinheit 37 derart, dass die Kamerasteuereinheit 13 den Abbildungsbefehl an die Kamera 6 sendet. Die Kamera 6, die den Befehl empfangen hat, erfasst das Bild des Werkstücks.
Die Robotersteuerungsvorrichtung 11 umfasst eine Anzeigesteuereinheit 14, die die Anzeige 39 der Bedieneinheit 37 steuert. Die Anzeigesteuereinheit 14 sendet basierend auf dem Betriebsprogramm, das in der Speichereinheit 16 gespeichert ist, einen Befehl zum Anzeigen eines vorbestimmten Bildes an die Anzeige 39. Darüber hinaus zeigt die Anzeigesteuereinheit 14 das durch die Kamera 6 erfasste Bild auf der Anzeige 39 an. Die Robotersteuerungsvorrichtung 11 umfasst eine Bildverarbeitungseinheit 17, die das durch die Kamera 6 erfasste Bild verarbeitet. Die Informationen, die durch die Bildverarbeitungseinheit 17 verarbeitet werden, werden an die Anzeigesteuereinheit 14 gesendet. Die Anzeigesteuereinheit 14 sendet einen Befehl zum Anzeigen eines Bildes der durch die Bildverarbeitungseinheit 17 verarbeiteten Informationen an die Anzeige 39. Die Anzeige 39 kann das Bild basierend auf dem Befehl der Anzeigesteuereinheit 14 anzeigen.
Die Robotersteuerungsvorrichtung 11 umfasst eine Lasersteuereinheit 15, die den Laserstrahl steuert. Die Lasersteuereinheit 15 sendet basierend auf dem Betriebsprogramm, das in der Speichereinheit 16 gespeichert ist, einen Befehl zum Abgeben des Laserstrahls an eine Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41. Alternativ sendet die Lasersteuereinheit 15 einen Laserstrahl-Bestrahlungsbefehl an die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41, wenn der Bediener die Bedieneinheit 37 betätigt.
Die Steuerungsvorrichtung 3 umfasst die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41, die die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 steuert. Die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 besteht aus einer arithmetischen Verarbeitungsvorrichtung, die auf die gleiche Weise wie die Robotersteuerungsvorrichtung 11 eine CPU umfasst. Die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 ist ausgestaltet, um über eine Kommunikationsvorrichtung mit der Robotersteuerungsvorrichtung 11 zu kommunizieren.
Die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 umfasst eine Betriebssteuereinheit 42, die einen Betätigungsbefehl für den Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 in der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 sendet. Die Betriebssteuereinheit 42 sendet basierend auf dem Betriebsprogramm einen Betätigungsbefehl zum Antreiben der Spiegel der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 an eine Spiegelantriebsschaltung 43. Alternativ sendet die Betriebssteuereinheit 42 den Betätigungsbefehl zum Antreiben der Spiegel als Reaktion auf eine Betätigung, die durch den Bediener auf der Bedieneinheit 37 durchgeführt wird. Die Spiegelantriebsschaltung 43 liefert basierend auf dem Betätigungsbefehl elektrische Leistung an den Spiegelantriebsmotor 47.
Die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 umfasst einen Spiegelpositionsdetektor 50 zum Detektieren der Ausrichtung des Spiegels. Der Spiegelpositionsdetektor 50 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Codierer, der an dem Spiegelantriebsmotor 47 angebracht ist. Der Drehwinkel, der durch den Spiegelpositionsdetektor 50 detektiert wird, wird an die Betätigungssteuereinheit 42 gesendet.
Die Steuerungsvorrichtung 3 umfasst eine Oszillatorsteuerungsvorrichtung 51, die den Laseroszillator 5 steuert. Die Oszillatorsteuerungsvorrichtung 51 besteht aus einer arithmetischen Verarbeitungsvorrichtung, die auf die gleiche Weise wie die Robotersteuerungsvorrichtung 11 eine CPU umfasst. Die Oszillatorsteuerungsvorrichtung 51 ist ausgestaltet, um über eine Kommunikationsvorrichtung mit der Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 zu kommunizieren.
Die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 sendet basierend auf dem Befehl von der Lasersteuereinheit 15 einen Befehl zum Oszillieren des Laserstrahls an die Oszillatorsteuerungsvorrichtung 51. Der Befehl von der Lasersteuereinheit 15 umfasst die Ausstrahlungsbedingungen des Laserstrahls. Die Ausstrahlungsbedingungen des Laserstrahls umfassen die Stärke, Frequenz, relative Einschaltdauer und dergleichen des Laserstrahls. Die Ausstrahlungsbedingungen können von der Lasersteuereinheit 15 an die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 gesendet werden. Wenn die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 eine Speichereinheit aufweist, können die Ausstrahlungsbedingungen im Voraus in der Speichereinheit gespeichert werden.
Alternativ kann die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 die Ausstrahlungsbedingungen speichern, die jeweils einen Satz umfassen, der die Stärke, die Frequenz, die relativen Einschaltdauer und dergleichen des Laserstrahls enthält. Darüber hinaus kann die Lasersteuereinheit 15 einen Befehl zur Verwendung einer spezifischen Ausstrahlungsbedingung unter mehreren Ausstrahlungsbedingungen an die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 senden. Die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 kann die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 und die Oszillatorsteuerungsvorrichtung 51 basierend auf der angegebenen Ausstrahlungsbedingung steuern.
Die Ausstrahlungsbedingung des Laserstrahls kann die zeitliche Steuerung für das Starten der Ausstrahlung des Laserstrahls und die zeitliche Steuerung zum Beenden der Ausstrahlung des Laserstrahls umfassen. Das Werkstück kann linear mit dem Laserstrahl bestrahlt werden. In einem Zeitraum, in dem der Spiegelantriebsmotor 47 der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 angetrieben wird, kann die Ausstrahlung des Laserstrahls gestartet oder gestoppt werden. In diesem Fall steuert die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 die zeitliche Steuerung für die Laserstrahlausstrahlung. Wenn zum Beispiel der Spiegelantriebsmotor 47 mit einer konstanten Drehzahl gedreht wird, nachdem er gestartet wurde, startet die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 die Ausstrahlung des Laserstrahls. Nachdem der Laserstrahl in einer gewünschten Form ausgestrahlt wurde, stoppt die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 die Ausstrahlung des Laserstrahls. Danach führt die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 eine Steuerung zum Stoppen des Spiegelantriebsmotors 47 durch. Die Oszillatorsteuerungsvorrichtung 51 steuert den Laseroszillator 5, um den Laserstrahl gemäß der Ausstrahlungsbedingung zu oszillieren, die in dem Befehl von der Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 enthalten ist.
4 ist ein vergrößertes schematisches Diagramm, das die Laserausstrahlungsvorrichtung des ersten Bearbeitungssystems und die Werkstücke gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 5 ist eine schematische Draufsicht, die die Werkstücke gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Unter Bezugnahme auf 4 und 5 wird ein Betrieb zum Schweißen der zwei plattenartigen Werkstücke 71a und 71b als ein Beispiel in der vorliegenden Ausführungsform erörtert. Das Werkstück 71b ist auf dem Werkstück 71a angeordnet. In diesem Fall werden in einer Region, in der das Werkstück 71a und das Werkstück 71b einander überlappen, die Werkstücke durch den emittierten Laserstrahl geschweißt, wie durch den Pfeil 105 angegeben.
Eine Region 91 gibt einen Bereich an, in dem die Kamera 6 das Bild erfasst, wenn der Roboter 2 in einer vorbestimmten Position und Ausrichtung positioniert ist. Die Region 92 gibt den Bereich an, in dem die Laserstrahlausstrahlung erlaubt ist, wenn der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 in der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 angetrieben wird. Ein Teaching-Vorgang zum Einstellen einer Laserstrahlbestrahlungsposition auf den Werkstücken 71a und 71b wird zuerst in der Folge beschrieben.
6 zeigt das erste Bild, das auf der Anzeige in dem ersten Bearbeitungssystem angegeben wird. Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 6 betätigt der Bediener den Eingabeteil 38 der Bedieneinheit 37, um die Abbildung durch die Kamera 6 zu starten. Der Bediener betätigt den Eingabeteil 38 und ändert die Position und Ausrichtung des Roboters 2, um einen zu bearbeitenden Teil auf der Anzeige 39 anzuzeigen. Die Anzeigesteuereinheit 14 zeigt das durch die Kamera 6 erfasste Bild in einer Bildregion 39a der Anzeige 39 an. In dem Beispiel von 6 erfasst die Kamera 6 das Bild der Werkstücke 71a und 71b vor der Verarbeitung. Die Anzeige 39 zeigt eine Überlappung der zwei Werkstücke 71a und 71b. Darüber hinaus zeigt die Anzeigesteuereinheit 14 zusätzlich zu dem Bild, das durch die Kamera 6 angezeigt wird, die Tasten 61 und 62 an.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Werkstücke 71a und 71b an vorbestimmten Positionen auf dem Untersatz 72 befestigt. Vor dem Teaching-Vorgang werden die Positionen der Werkstücke 71a und 71b auf der Anzeige 39 in Bezug zu der Position und Ausrichtung des Roboters 2 kalibriert. Darüber hinaus werden die Positionen der Werkstücke 71a und 71b auf der Anzeige 39 in Bezug auf die Ausrichtungen der Spiegel des Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 in der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 kalibriert. Die Positionen der Werkstücke 71a und 71b werden derart kalibriert, dass die vorbestimmten Positionen der Werkstücke in dem Bild auf der Anzeige 39 den vorbestimmten Positionen der tatsächlichen Werkstücke entsprechen.
So wird, wenn die Position und Ausrichtung des Roboters 2 in der Abgaberichtung des Laserstrahls durch den Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 bestimmt werden, die Position auf den tatsächlichen Werkstücken 71a und 71b gemäß der Position angegeben, die in der Bildregion 39a der Anzeige 39 angegeben ist. Die Laserstrahlbestrahlungsposition auf den Werkstücken 71a und 71b kann durch den Bediener in der Bildregion 39a angegeben werden.
Die Kamera 6 kann das Bild der Werkstücke 71a und 71b erfassen, nachdem die Werkstücke 71a und 71b an dem Untersatz 72 befestigt worden sind. Anschließend kann die Bildverarbeitungseinheit 17 der Robotersteuerungsvorrichtung 11 die Positionen der Werkstücke 71a und 71b durch Verarbeiten des erfassten Bildes detektieren. Zum Beispiel detektiert die Bildverarbeitungseinheit 17 die Konturen der Werkstücke 71a und 71b. Die Bildverarbeitungseinheit 17 kann die Positionen der Werkstücke 71a und 71b auf dem Untersatz 72 basierend auf den Grenzlinien und der Position und Ausrichtung des Roboters 2 detektieren.
Der Bediener kann die zu schweißenden Punkte angeben, während er visuell das Bild auf der Anzeige 39 bestätigt. Ein Touch-Panel-System wird für die Anzeige 39 der vorliegenden Ausführungsform verwendet. In der Bildregion 39a wird durch den Bediener mit einem Finger 60 auf die zu schweißenden Punkte gedrückt. Die Anzeigesteuereinheit 14 zeigt Markierungen 85 an Positionen an, die durch den Bediener berührt werden. Auf diese Weise kann der Bediener Laserstrahlbestrahlungspositionen auf den Werkstücken 71a und 71b einstellen, während er gleichzeitig das Bild auf der Anzeige 39 bestätigt. Mit anderen Worten, der Bediener kann Schweißpositionen auf dem Bildschirm der Anzeige 39 einstellen.
Anschließend drückt der Bediener auf die Taste 61, wodurch die Speichereinheit 16 die Positionen der Markierungen 85, die durch den Bediener auf den Werkstücken 71a und 71b eingestellt werden, speichert. Mit anderen Worten, die Speichereinheit 16 speichert die Schweißpositionen auf den Werkstücken 71a und 71b gemäß dem Teaching-Vorgang. Basierend auf den Laserstrahl-Bestrahlungspositionen der Anzeige 39 kann die Robotersteuereinheit 12 die Position und Ausrichtung des Roboters 2 und die Abgaberichtung des Laserstrahls in dem Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 berechnen. Die Robotersteuereinheit 12 kann das Betriebsprogramm erzeugen, um den Laserstrahl auf die durch den Bediener angegebenen Positionen zu emittieren.
In dem Beispiel von 6 wird das Betriebsprogramm erzeugt, um den Laserstrahl auf mehrere Positionen einzustrahlen. In dem Betriebsprogramm werden die Position und Ausrichtung des Roboters 2 und die Ausrichtungen der Spiegel des Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 angegeben, um den Laserstrahl auf durch den Bediener angegebene Positionen auszustrahlen. Die Speichereinheit 16 speichert das erzeugte Betriebsprogramm. Danach betätigt der Bediener die Bedieneinheit 37, wodurch die Steuerungsvorrichtung 3 den Laserstrahl gemäß dem Betriebsprogramm ausstrahlen kann.
Alternativ kann das Betriebsprogramm, das Laserstrahlbestrahlungspositionen auf den Werkstücken 71a und 71b umfasst, im Voraus festgelegt werden. In diesem Fall kann die Anzeigesteuereinheit 14 die Laserstrahlbestrahlungspositionen auf der Anzeige 39 anzeigen, nachdem das Betriebsprogramm von der Speichereinheit 16 erlangt worden ist. Die Anzeigesteuereinheit 14 kann die Laserstrahlbestrahlungspositionen, die auf der Anzeige 39 angezeigt werden, basierend auf der gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters 2 und der Abgaberichtung des Laserstrahls in dem Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 berechnen.
Die Steuerungsvorrichtung 3 der vorliegenden Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass der Bediener die Bedieneinheit 37 betätigt, während er ein auf der Anzeige 39 angezeigtes Bild visuell bestätigt, wodurch die Laserstrahlbestrahlungspositionen auf den Werkstücken 71a und 71b geändert werden.
In dem Beispiel von 6 wird eine Taste 62 zum Löschen der Markierungen 85 gedrückt und dann wird auf eine gewünschte der Markierungen 85 gedrückt, wodurch die Schweißposition gelöscht werden kann. Danach wird mit dem Finger 60 auf eine andere Schweißposition gedrückt, wodurch die Markierung 85 angezeigt werden kann. Ferner drückt der Bediener auf die Taste 61, um die geänderte Laserstrahlbestrahlungsposition zu speichern.
Der Vorgang zum Einstellen oder Ändern der Laserstrahlbestrahlungsposition ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und somit kann irgendein Verfahren eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Position der Markierung durch eine Operation geändert werden, in der eine Weile lang auf der Anzeige auf die zu ändernde Markierung gedrückt wird und die Markierung dann mit dem Finger auf eine gewünschte Position gezogen wird. Alternativ kann der Bediener die Laserstrahlbestrahlungsposition durch Betätigen einer Tastatur oder dergleichen, die auf dem Eingabeteil angeordnet ist, einstellen oder ändern.
Die Anzeigesteuereinheit 14 der vorliegenden Ausführungsform zeigt die Laserstrahlbestrahlungsposition auf den Werkstücken 71a und 71b virtuell auf der Anzeige 39 an, derart, dass das durch die Kamera 6 erfasste Bild überlappt wird. Dies ermöglicht es dem Bediener, die Laserstrahlbestrahlungsposition einfach zu bestätigen. Insbesondere kann der Bediener, sogar wenn der Laserleitstrahl nicht emittiert wird, die Laserstrahlbestrahlungsposition zur Bearbeitung bestätigen. So kann es sein, dass das Bearbeitungssystem 1 nicht mit der Laserleitvorrichtung versehen ist. Wie vorhergehend beschrieben, weist die Steuerungsvorrichtung 3 der vorliegenden Ausführungsform die Funktion zum Anzeigen eines Bildes für erweiterte Realität auf der Anzeige 39 auf.
Die Steuerungsvorrichtung 3 ist ausgestaltet, um die Laserstrahlbestrahlungsposition auf den Werkstücken 71a und 71b basierend auf einer Betätigung des Eingabeteils 38 der Bedieneinheit 37 einzustellen oder zu ändern. Durch Übernehmen dieser Ausgestaltung kann der Bediener den Teaching-Vorgang durchführen und gleichzeitig den Bildschirm auf der Anzeige 39 visuell bestätigen. Es ist nicht erforderlich, dass der Bediener während des Verfolgens des Laserleitstrahls die Bedieneinheit 37 betätigt, wodurch der Teaching-Vorgang zum Einstellen oder Ändern der Laserstrahlbestrahlungsposition erleichtert wird.
Die Anzeige 39 zeigt auch einen Zustand in der Umgebung eines zu bearbeitenden Teils. Der Bediener kann den Zustand in der Umgebung des mit dem Laserstrahl zu bestrahlenden Teils bestätigen. Zum Beispiel zeigt in dem Beispiel von 6 die Anzeige 39 den Zustand in der Umgebung des zu bearbeitenden Punkts. Der Bediener kann bestätigen, dass die Schweißposition nicht so nahe an den Kanten der Werkstücke 71a und 71b liegt. Darüber hinaus kann der Bediener das Nichtvorhandensein von Spannvorrichtungen bestätigen, die die Bestrahlung durch den Laserstrahl stören können.
Die Steuerungsvorrichtung 3 kann in der Speichereinheit 16 Laserstrahl-Bestrahlungspositionen auf der Anzeige 39 basierend auf der durch den Bediener auf dem Eingabeteil 38 durchgeführten Betätigung speichern. So kann der Bediener einfach eingestellte oder geänderte Laserstrahl-Bestrahlungspositionen in der Speichereinheit 16 speichern und gleichzeitig den Bildschirm der Anzeige 39 bestätigen.
In der vorliegenden Ausführungsform erfasst die Kamera 6 das Bild der Werkstücke 71a und 71b vor der Bearbeitung, aber die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Kamera 6 kann das Bild der Werkstücke 71a und 71b in dem Zeitraum erfassen, in dem die Werkstücke 71a und 71b bearbeitet werden. Die Anzeigesteuereinheit 14 kann die Laserstrahl-Bestrahlungsposition anzeigen, die das Bild der Werkstücke 71a und 71b in dem Zeitraum, in dem die Bearbeitung durchgeführt wird, überlappt. Durch Anwenden dieser Steuerung kann der Bediener bestätigen, dass die Bearbeitung in dem Zeitraum, in dem die Bearbeitung durchgeführt wird, an der angegebenen Position durchgeführt wird.
7 ist ein vergrößertes schematisches Diagramm, das die Laserausstrahlungsvorrichtung eines zweiten Bearbeitungssystems und die Werkstücke gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In dem zweiten Bearbeitungssystem umfasst die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 eine Laserleitvorrichtung 48, die eine zu bearbeitende Position auf den Werkstücken 71a und 71b bestrahlt. Die Laserleitvorrichtung 48 der vorliegenden Ausführungsform ist in der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 angeordnet. Die Laserleitvorrichtung 48 umfasst eine Lichtquelle 48a, die sichtbares Licht als den Laserleitstrahl abgibt, und einen Spiegel 48b, der den Laserleitstrahl reflektiert. Die Laserleitvorrichtung 48 kann die Laserstrahl-Bestrahlungsposition zur Bearbeitung gemäß der gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters und den Ausrichtungen der Spiegel des Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 bestrahlen.
Das zweite Bearbeitungssystem umfasst ferner eine Messvorrichtung 49, die den Abstand zwischen der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 und den Werkstücken 71a und 71b misst. Die Messvorrichtung 49 der vorliegenden Ausführungsform bestrahlt die Flächen der Werkstücke 71 und 71b mit dem Leitstrahl, derart, dass eine Hilfslinie in der Form eines Kreises auf den Flächen der Werkstücke 71 und 71b angezeigt wird, wie in der Folge erörtert. Die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 umfasst eine Laserleitsteuereinheit, die die Laserleitvorrichtung 48 steuert, und eine Messvorrichtungssteuereinheit, die die Messvorrichtung 49 steuert.
8 zeigt eine Anzeige, die ein zweites Bild in dem zweiten Bearbeitungssystem angibt. Die Anzeige 39 weist eine Bildregion 39a, wo das durch die Kamera erfasste Bild 6 angezeigt wird, und eine Informationsregion 39b auf, wo Informationen über Laserbearbeitung angezeigt werden. In der Informationsregion 39b werden Tasten 61 bis 65 für die Betätigungen durch den Bediener angezeigt. In dem Beispiel von 8 werden die Werkstücke 71a und 71b in der Bildregion 39a angezeigt. Darüber hinaus wird in der Bildregion 39a eine Markierung 85 angezeigt, die der Laserstrahl-Bestrahlungsposition entspricht.
Die Informationsregion 39b weist die Anzeigeregionen 68 und 69 auf. In der Anzeigeregion 68 wird die Laserstrahl-Abgabeposition der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 angezeigt. In diesem Beispiel werden in der Anzeigeregion 68 die Position eines abgegebenen Laserstrahls in der X-Achse und die Position des Laserstrahls in der Y-Achse mit einem Ursprung angezeigt, der sich im Zentrum der Fokussierlinse befindet. Darüber hinaus wird in der Anzeigeregion 68 eine gegenwärtige Brennweite FD angezeigt. In der Anzeigeregion 69 wird die Position der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 angezeigt. In diesem Beispiel wird die Position eines Werkzeugmittelpunkts in dem Roboterkoordinatensystem des Roboters 2 als die Position der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 angezeigt.
Wie vorhergehend beschrieben, zeigt die Steuerungsvorrichtung 3 Informationen über die Laserstrahl-Bestrahlungsposition und Informationen über die Position der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 auf der Anzeige 39 an. Der Bediener kann die Laserstrahl-Bestrahlungsposition und die Position der Laserausstrahlungsvorrichtung als Zahlenwerte bestätigen. In der vorliegenden Ausführungsform zeigt die Steuerungsvorrichtung 3 sowohl die Informationen über Laserstrahl-Bestrahlungspositionen als auch die Informationen über die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 an, aber die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Es kann sein, dass die Steuerungsvorrichtung 3 nur eine der Informationen anzeigt.
Die Anzeigesteuereinheit kann die Informationen über die Laserstrahl-Bestrahlungspositionen in irgendeiner Form anzeigen. Zum Beispiel kann die Anzeigesteuereinheit den Koordinatenwert der Laserstrahl-Bestrahlungsposition in einem Werkstück-Koordinatensystem anzeigen, das einen Ursprung aufweist, der sich an irgendeiner Position des Werkstücks befindet. Die Anzeigesteuereinheit kann die Position der Laserausstrahlungsvorrichtung in irgendeiner Form anzeigen. Zum Beispiel kann die Position der Laserausstrahlungsvorrichtung in Bezug auf das Werkstück unter Verwendung von Koordinatenwerten angezeigt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Bildschirm der Anzeige 39 in die Bildregion 39a und die Informationsregion 39b unterteilt, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Die Regionen können als andere Bildschirme (Fenster) angezeigt werden. Zum Beispiel kann ein anderer Bildschirm geöffnet werden, um eine Informationsregion 39b auf der Bildregion 39a zu bilden.
In der Informationsregion 39b ist eine Taste 61 zum Speichern eingestellter oder geänderter Positionen auf den Werkstücken 71a und 71b angeordnet. Die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 der vorliegenden Ausführungsform ist ausgestaltet, um die Laserleitvorrichtung 48 basierend auf einer durch den Bediener in dem Eingabeteil 38 durchgeführten Betätigung zu steuern. Der Bediener betätigt die Bedieneinheit 37, während er visuell den Bildschirm der Anzeige 39 bestätigt, wodurch die Laserleitvorrichtung 48 betätigt wird. In der Informationsregion 39b ist eine Taste 62 zum Betätigen der Laserleitvorrichtung 48 angeordnet. Wenn der Bediener auf die Taste 62 drückt, kann der Laserleitstrahl von der Laserleitvorrichtung 48 abgegeben werden. Wenn der Bediener die Taste 62 erneut drückt, kann die Laserleitvorrichtung 48 angehalten werden. Die Position, an der die Werkstücke 71a und 71b mit dem Laserleitstrahl bestrahlt werden, entspricht der tatsächlichen Laserstrahl-Bestrahlungsposition.
Der Bediener kann bestätigen, ob die Bestrahlungsposition des Laserleitstrahls und die Position der Markierung 85 auf dem Bildschirm voneinander versetzt auf der Anzeige 39 angezeigt werden. Die Bestrahlungsposition des Laserleitstrahls und die Position der Markierung 85 auf dem Bildschirm können voneinander versetzt sein. In diesem Fall kann der Bediener eine Kalibrierung durchführen, um die Position der Markierung 85 mit der Position, die durch den Laserleitstrahl bestrahlt wird, in Übereinstimmung zu bringen. Die Steuerungsvorrichtung 3 kann ausgestaltet sein, um die Kalibrierung als Reaktion auf eine Operation durchzuführen, die durch den Bediener auf der Bedieneinheit 37 durchgeführt wird. Auf diese Weise kann die Position des Laserstrahls zur Bearbeitung unter Verwendung des Laserleitstrahls bestätigt werden.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform den Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44, der die Richtung des Laserstrahls, der von der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 abgegeben wird, anpasst. In dem zweiten Bearbeitungssystem zeigt die Steuerungsvorrichtung 3 virtuell einen Bereich an, in dem der Laserstrahl durch den Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 auf die Werkstücke 71a und 71b ausgestrahlt werden kann, derart, dass das Bild der Werkstücke 71a und 71b auf der Anzeige 39 überlappt wird. Mit anderen Worten, die Anzeige 39 zeigt einen Bereich an, in dem der Laserstrahl durch den Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 bewegt werden kann.
Unter Bezugnahme auf 8 drückt der Bediener auf die Taste 63, um eine Hilfslinie 86 anzuzeigen, die das Bild der Werkstücke 71a und 71b, das tatsächlich erfasst wird, überlappt. Der Bereich, der durch die Hilfslinie 86 umgeben wird, entspricht dem Bereich des Laserstrahls, der durch die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 bewegt wird, wenn der Roboter 2 angehalten wird. Der Bediener kann die Schweißposition in dem Bereich angeben, in dem die Laserstrahlausstrahlung durch die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 durchgeführt werden kann. Wenn der Schweißpunkt außerhalb der Hilfslinie 86 eingestellt wird, kann der Bediener die Position und Ausrichtung des Roboters 2 ändern.
In dem Beispiel von 8 ist der Abbildungsbereich der Kamera 6 breiter als der Bereich, in dem der Laserstrahl bestrahlt werden kann, und dies wird durch die Hilfslinie 86 angegeben. Mit anderen Worten, das Bild wird derart angezeigt, dass es die Gesamthilfslinie 86 enthält. Durch Anwenden dieser Ausgestaltung kann der Bediener den Gesamtbereich, in dem der Laserstrahl ausgestrahlt werden kann, durch Antreiben des Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 bestätigen. So kann der Bediener den Schweißpunkt einfach in dem Bereich, in dem der Laserstrahl ausgestrahlt werden kann, durch Antreiben des Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 einstellen. Darüber hinaus wird der Roboter 2 durch die Bedieneinheit 37 betätigt, wodurch der Bereich, der durch die Hilfslinie 86 angegeben wird, einfach bewegt werden kann. Wenn der Bediener erneut auf die Taste 63 drückt, kann die Hilfslinie 86 von dem Bildschirm gelöscht werden.
In dem Galvanoscanner, der den Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 umfasst, der in 3 gezeigt ist, ist der Bereich, in dem der Laserstrahl auf die Werkstücke ausgestrahlt werden kann, in der Draufsicht vierseitig. An den Ecken der vierseitigen Form kann der Laserstrahl indes einen Konvergenzfehler aufweisen, um die Genauigkeit der Bearbeitung zu verringern. Somit werden in der vorliegenden Ausführungsform die Ecken der vierseitigen Form entfernt und der Bereich der Hilfslinie 86, in dem der Laserstrahl bestrahlt werden kann, wird als ein Kreis angezeigt, der in der vierseitigen Form enthalten ist. Mit anderen Worten, in der vorliegenden Ausführungsform wird die Region mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit durch die Hilfslinie 86 angezeigt. Die Anzeigesteuereinheit kann eine vierseitige Hilfslinie anzeigen, wo die Position des Laserstrahls durch den Galvanoscanner angepasst werden kann. Alternativ können die vierseitige Hilfslinie und die kreisförmige Hilfslinie jedes Mal, wenn die Taste 63 gedrückt wird, umgeschaltet werden.
9 zeigt die Anzeige, die das dritte Bild in dem zweiten Bearbeitungssystem angibt. In dem zweiten Bearbeitungssystem kann die Steuerungsvorrichtung 3 eine Form der bearbeiteten Werkstücke 71a und 71b virtuell anzeigen, derart, dass ein erfasstes Bild der Werkstücke 71a und 71b auf der Anzeige 39 überlappt wird. Zum Beispiel kann die Anzeigesteuereinheit 14 die Form des bearbeiteten Werkstücks basierend auf dem Betriebsprogramm berechnen. Die Anzeigesteuereinheit 14 kann die Form des bearbeiteten Werkstücks auf der Anzeige 39 basierend auf der Laserstrahl-Bestrahlungsposition, die gegenwärtig eingestellt ist, anzeigen.
Während der Laserstrahlausstrahlung wird der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 derart angetrieben, dass das Schweißen in irgendeiner Form durchgeführt wird. Der Bediener drückt auf eine Taste 64, um die Form der bearbeiteten Werkstücke 71a und 71b auf der Anzeige 39 anzuzeigen. In dem Beispiel von 9 wird der Laserstrahl in der Form eines teilweise geschnittenen Kreises an einer Schweißposition emittiert. Die Markierungen 87 werden als die Formen der bearbeiteten Werkstücke angezeigt. Die Form der Laserstrahlausstrahlung kann im Voraus in einem Betriebsprogramm eingestellt werden. Die Anzeigesteuereinheit 14 kann basierend auf dem Betriebsprogramm, das in der Speichereinheit 16 gespeichert ist, die Formen der bearbeiteten Werkstücke anzeigen.
Die Schweißform ist nicht auf den teilweise geschnittenen Kreis beschränkt und somit kann irgendeine Form verwendet werden. Zum Beispiel kann die Schweißform in der Draufsicht kreisförmig mit einer internen Region sein, die durch den Laserstrahl vollständig bestrahlt wird, oder die Schweißform kann die Form des Buchstaben S aufweisen.
Die Anzeige 39 zeigt die Formen der bearbeiteten Werkstücke 71a und 71b an, wodurch der Bediener die Formen der bearbeiteten Werkstücke vor der Bearbeitung oder während der Bearbeitung bestätigen kann. Wenn die Formen nach der Bearbeitung nicht zweckmäßig sind, kann der Bediener die Bestrahlungsposition des Laserstrahls ändern.
Das zweite Bearbeitungssystem umfasst eine Messvorrichtung 49, die den Abstand (die Höhe) zwischen der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 und den Werkstücken 71a und 71b misst. Mit anderen Worten, die Messvorrichtung 49 kann den Werkstückabstand messen. Die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 der Steuerungsvorrichtung 3 ist ausgestaltet, um die Messvorrichtung 49 basierend auf einer Betätigung auf dem Eingabeteil 38 der Bedieneinheit 37 zu steuern.
Zum Beispiel kann die Messvorrichtung 49 eine Vorrichtung sein, die sichtbares Licht in einer Kreisform auf die Werkstücke 71a und 71b emittiert. Wenn der Abstand zwischen den Werkstücken 71a und 71b und der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 klein ist, wird ein kleiner Kreis auf der Anzeige 39 angezeigt. Die Steuerungsvorrichtung 3 kann den Abstand von der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 zu den Werkstücken 71a und 71b basierend auf der Größe des auf der Anzeige 39 angezeigten Kreises schätzen. Die Bildverarbeitungseinheit 17 kann den Abstand zwischen den Werkstücken 71a und 71b und der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 basierend auf dem Durchmesser des Kreises in dem erfassten Bild messen.
In dem zweiten Bearbeitungssystem betätigt der Bediener die Bedieneinheit 37, während er visuell den Bildschirm der Anzeige 39 bestätigt, wodurch die Messvorrichtung 49 betätigt wird. Der Bediener kann die Messvorrichtung 49 durch Drücken auf die Taste 65 betätigen. Wenn der Bediener in der vorliegenden Ausführungsform auf die Taste 65 drückt, wird der Abstand (die Höhe) zwischen der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 und den Werkstücken 71a und 71b gemessen und dann wird das Messergebnis auf dem Bildschirm der Anzeige 39 angezeigt.
Der gemessene Abstand kann in der Informationsregion 39b angezeigt werden. Zum Beispiel wird in der Informationsregion 39b eine weitere Informationsregion (Fenster) geöffnet, um das Messergebnis anzuzeigen. Wenn der gemessene Abstand gleich der Brennweite ist, können die Werkstücke 71a und 71b mit einem richtigen Laserstrahl bestrahlt werden.
Wenn der Abstand, der durch die Messvorrichtung 49 gemessen wird, von der Brennweite der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 abweicht, kann die Brennweite der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 korrigiert werden. Die Laserausstrahlungsvorrichtung 4 der vorliegenden Ausführungsform kann die Position der Fokussierlinse derart automatisch anpassen, dass die Brennweite gleich dem Abstand ist, der durch die Messvorrichtung 49 gemessen wird. Wenn der durch die Messvorrichtung 49 gemessene Abstand von der Brennweite der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 abweicht, kann der Bediener die Position und Ausrichtung des Roboters 2 derart ändern, dass der auf der Anzeige 39 angezeigte Abstand gleich der Brennweite ist.
Die Messvorrichtung ist indes nicht auf die vorhergehende Ausgestaltung beschränkt. Es kann irgendeine Vorrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, den Abstand von der Laserausstrahlungsvorrichtung zu den Werkstücken zu messen. Zum Beispiel kann die Messvorrichtung eine Messvorrichtung, die den Abstand unter der Bestrahlung mit einem Kreuzlaserstrahl misst, eine Messvorrichtung, die Ultraschallwellen verwendet, oder eine Messvorrichtung sein, die den Abstand durch Verarbeiten eines durch eine dreidimensionale Kamera erfassten Bildes misst.
Unter Bezugnahme auf 3 ist der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 44 der in der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angeordnet ist, ein Mechanismus, der mehrere Spiegel umfasst. Der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus ist nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt und kann irgendein Mechanismus sein, der in der Lage ist, die Abgaberichtung des Laserstrahls zu ändern.
10 ist ein schematisches Diagramm, das eine andere Ausgestaltung des Abgaberichtungsanpassungsmechanismus zeigt. Ein Laserbearbeitungskopf, der einen Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 80 in 10 umfasst, wird als ein Kernbohrkopf bezeichnet. Der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 80 ist in der Laserausstrahlungsvorrichtung 4 angeordnet. Der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 80 passt die Abgaberichtung des Laserstrahls durch die Linsen 81 an. In dem Beispiel von 10 umfasst der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 80 mehrere Linsen 81 und eine Fokussierlinse 82. Die Linsen 81 können einen einfallenden Laserstrahl brechen. Der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus 80 umfasst einen Motor, der die Linsen 81 dreht, wie durch die Pfeile 102 angegeben.
Die Linsen 81 werden gedreht, um die Position des Laserstrahls 83 anzupassen, der auf die Fokussierlinse 82 einfällt. Folglich kann der Laserstrahl auf eine gewünschte Position auf einer zweidimensionalen Ebene emittiert werden. Auf diese Weise kann der Abgaberichtungsanpassungsmechanismus Linsen anstatt von Spiegeln umfassen.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuerungsvorrichtung 3 die mehreren Steuerungsvorrichtungen, das heißt die Robotersteuerungsvorrichtung 11, die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung 41 und die Oszillatorsteuerungsvorrichtung 51, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Die Steuerungsvorrichtungen können in einer einzigen Einheit integriert sein. Zum Beispiel kann die Robotersteuerungsvorrichtung die Funktion der Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung aufweisen. Alternativ kann die Ausstrahlungssteuerungsvorrichtung die Funktion der Oszillatorsteuerungsvorrichtung aufweisen.
Ferner kann die Steuerungsvorrichtung irgendeine Ausgestaltung aufweisen, die mindestens die Abbildungsvorrichtung steuern kann, die die Kamera und die Anzeige umfasst. Zum Beispiel können in einem Bearbeitungssystem, das nicht mit einer Tragvorrichtung zum Tragen des Laserbearbeitungskopfs versehen ist, die Position des Werkstücks und die Position der Abbildungsvorrichtung fest sein. In einem solchen Bearbeitungssystem steuert eine Steuerungsvorrichtung die Abbildungsvorrichtung, die eine Kamera und eine Anzeige umfasst.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde das Schweißen als ein Beispiel für die Laserbearbeitung beschrieben, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Das Bearbeitungssystem der vorliegenden Ausführungsform ist auf irgendeine Laserbearbeitung anwendbar. Zum Beispiel ist das Bearbeitungssystem der vorliegenden Ausführungsform auf ein Bearbeitungssystem zum Schneiden eines Werkstücks, ein Bearbeitungssystem zum Stanzen eines Werkstücks und ein Bearbeitungssystem zum Gravieren eines Werkstücks anwendbar.
Das Bearbeitungssystem gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung erleichtert die Bestätigung der Laserstrahlbestrahlungsposition auf dem Werkstück.
Die vorhergehende Ausführungsform kann wahlfrei auf eine kombinierte Weise verwendet werden. In den Zeichnungen werden die gleichen oder äquivalente Teile durch die gleichen Symbole angegeben. Die Ausführungsform ist rein beispielhaft und schränkt somit die Erfindung nicht ein. Darüber hinaus umfasst die Ausführungsform eine Änderung, die in den Ansprüchen beschrieben ist.

Claims

Bearbeitungssystem, das Folgendes umfasst: einen Laserbearbeitungskopf (4), der einen Laserstrahl von einer Position, die von dem Werkstück getrennt ist, auf ein Werkstück (71a, 71b) abgibt; einen Anpassungsmechanismus (2, 44), der eine Richtung des von dem Laserbearbeitungskopf abgegebenen Laserstrahls anpasst; eine Abbildungsvorrichtung (6), die ein Bild des Werkstücks erfasst; eine Anzeige (39), die das durch die Abbildungsvorrichtung erfasste Bild anzeigt; und eine Steuerungsvorrichtung (3), die die Abbildungsvorrichtung und die Anzeige steuert, wobei der Anpassungsmechanismus einen Roboter (2), der den Laserbearbeitungskopf (4) unterstützt, und einen Abgaberichtungsverstellmechanismus (44), der in dem Laserbearbeitungskopf angeordnet ist und eine Abgaberichtung des Laserstrahls anpasst, umfasst, eine Position des Werkstücks, die auf der Anzeige dargestellt wird, ist kalibriert relativ zu einer Position und Orientierung des Roboters, eine Position des Laserstrahls, der auf das auf der Anzeige angezeigte Werkstück einstrahlt, relativ zu einem Zustand eines Mechanismus zum Einstellen der Richtung des Laserstrahls in dem Abgaberichtungsverstellmechanismus kalibriert wird, die Abbildungsvorrichtung das Bild des Werkstücks vor der Bearbeitung oder während der Bearbeitung erfasst, und die Steuerungsvorrichtung virtuell eine Laserstrahl-Bestrahlungsposition (85, 87) auf der Anzeige anzeigt, derart, dass ein Werkstückbild, das durch die Abbildungsvorrichtung erfasst wird, überlappt wird, und wenn ein Bediener die Laserstrahl-Bestrahlungsposition auf einem Bildschirm in Bezug auf das auf der Anzeige angezeigte Werkstück in einem Zustand angibt, in dem der Anpassungsmechanismus angehalten ist, stellt die Steuervorrichtung die Position und Ausrichtung des Roboters und einen Zustand des Abgaberichtungsverstellmechanismus zum Bestrahlen des Laserstrahls an einer vom Bediener festgelegten Position ein.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei die Abbildungsvorrichtung das Bild in einem Bereich (91) erfasst, der breiter als ein Bereich (92) ist, in dem der Laserstrahl durch den Abgaberichtungsanpassungsmechanismus auf das Werkstück ausgestrahlt werden kann, und die Steuerungsvorrichtung virtuell den Bereich anzeigt, in dem der Laserstrahl durch den Abgaberichtungsanpassungsmechanismus auf das Werkstück ausgestrahlt werden kann, derart, dass das Bild des Werkstücks auf der Anzeige überlappt wird.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Form des bearbeiteten Werkstücks berechnet und eine Form (87) des bearbeiteten Werkstücks virtuell auf der Anzeige anzeigt, derart, dass ein vor der Bearbeitung erfasstes Werkstückbild überlappt wird.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner eine Bedieneinheit (37) umfasst, die die Anzeige und einen Eingabeteil (38) umfasst, der durch einen Bediener betätigt wird, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgestaltet ist, die Laserstrahlbestrahlungsposition basierend auf der Betätigung des Eingabeteils einzustellen oder zu ändern.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungsvorrichtung von Informationen über die Laserstrahl-Bestrahlungsposition und Informationen über eine Position des Laserbearbeitungskopfs auf der Anzeige mindestens eines anzeigt.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner eine Bedieneinheit (37), die die Anzeige und einen Eingabeteil (38) umfasst, der durch einen Bediener betätigt wird, und eine Laserleitvorrichtung (48) umfasst, die eine zu bearbeitende Position auf dem Werkstück anstrahlt, wobei die Steuerungsvorrichtung dafür ausgestaltet ist, die Laserleitvorrichtung basierend auf der Betätigung des Eingabeteils zu steuern.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner eine Bedieneinheit (37) umfasst, die die Anzeige und einen Eingabeteil (38) umfasst, der durch einen Bediener betätigt wird, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Speichereinheit (16) umfasst, die Informationen über die Laserbearbeitung speichert, und die auf der Anzeige angezeigte Laserstrahlbestrahlungsposition basierend auf der Betätigung des Eingabeteils in der Speichereinheit gespeichert wird.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner eine Bedieneinheit (37), die die Anzeige und einen Eingabeteil (38) umfasst, der durch einen Bediener betätigt wird, und eine Messvorrichtung (49) umfasst, die einen Abstand zwischen dem Laserbearbeitungskopf und dem Werkstück misst, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgestaltet ist, die Messvorrichtung basierend auf der Betätigung des Eingabeteils zu steuern.