DE102018218033B4 - Laserbearbeitungssystem - Google Patents

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Abstract

Laserbearbeitungssystem (1), umfassend:einen Abtaster (4), der einen Laserstrahl entlang eines vorbestimmten Strahlungsweges und mit einer vorbestimmten Strahlungsgeschwindigkeit abtastet;einen Roboter (2), der den Abtaster (4) entlang eines vorbestimmten Bewegungspfades und mit einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit bewegt;eine Robotersteuerung (5), die den Bewegungspfad und die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters (2) steuert; undeine Abtastersteuerung (6), die den Strahlungspfad und die Strahlungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) steuert, wobeidie Abtastersteuerung (6) bestimmt, ob der vorgegebene Strahlungspfad innerhalb einer Bestrahlungszeit des vorgegebenen Strahlungspfades einen Strahlungsbereich des Abtasters (4) überschreitet und ein Bestimmungsergebnis als Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen an die Robotersteuerung (5) überträgt,die Abtastersteuerung (6) eine Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) berechnet, so dass ein Strahlungspfad nach Ablauf der Bestrahlungszeit den Strahlungsbereich des Abtasters (4) aufgrund einer Ausgangsposition des vorbestimmten Strahlungspfades, des Strahlungsbereichs des Abtasters (4) und einer Bestrahlungszeit von Anfang bis Ende des vorbestimmten Strahlungspfades nicht überschreitet und die berechnete Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) durch Einbetten derselben in die Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen überträgt,die Robotersteuerung (5) die vorbestimmte zu verzögernde Bewegungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der von der Abtastersteuerung (6) empfangenen Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationenen ändert, unddie Robotersteuerung (5) die vorbestimmte Bewegungsgeschwindigkeit in eine Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) ändert, die in den Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen enthalten ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System, das die Laserbearbeitung mit einem Abtaster durchführt, der einen Laserstrahl abtastet, und einem Roboter, der den Abtaster bewegt.
  • Verwandte Technik
  • Eine Technik des Remote-Laserschweißens (Bearbeitung) zum Abstrahlen eines Laserstrahls von einer von einem Werkstück entfernten Position zum Durchführen des Schweißens (Bearbeitung) des Werkstücks ist bekannt. Als Laserbearbeitungssystem, das eine solche Technik einsetzt, ist ein System bekannt, das einen Abtaster verwendet, der einen Laserstrahl abtastet und einen Roboter, der den Abtaster bewegt. Ein solches Laserbearbeitungssystem kann ein Werkstück in beliebiger Form schweißen (bearbeiten), indem der Abtaster einen Laserstrahl abtastet, während der Abtaster von einem Roboter bewegt wird.
  • Das Patentdokument 1 offenbart eine solche Laserschweißvorrichtung. Diese Laserschweißvorrichtung beinhaltet eine Robotersteuerung, die einen Roboter steuert, eine Abtastersteuerung, die einen Abtaster steuert, und eine zentrale Steuereinheit. Die zentrale Steuereinheit steuert sowohl die Abtastersteuerung als auch die Robotersteuerung.
  • Patentdokument 2 bezieht sich auf ein Robotersystem umfassend einen Roboter, einen vom Roboter bewegten laseraussendenden Abschnitt, der in der Lage ist, eine Schweißstelle mit einem Laserstrahl zumindest in einem Zustand abzutasten, in dem sich der laseraussendende Abschnitt nicht bewegt, und einen Steuerabschnitt, der den laseraussendenden Abschnitt steuert, um die Schweißstelle mit dem Laserstrahl abzutasten, um ein Schweißen mit Weben an der Schweißstelle zumindest in dem Zustand durchzuführen, in dem sich der laseraussendende Abschnitt nicht bewegt.
  • Patentdokument 3 bezieht sich auf eine Roboterbetriebs-Lehrmethode, die in der Lage ist, einem Roboter den Fernschweißvorgang durch Laserschweißen zuverlässig beizubringen. In einer Robotersimulationsvorrichtung wird ein möglicher Bereich für das Laserschweißen eines Roboters eingestellt, und der mögliche Schweißbereich wird bewegt, um eine Interferenz mit einem Schweißpunkt zu überprüfen. In einem ersten Teil, in dem sich die schweißbare Zeit nicht für jeden Punkt überlappt, wird die Bewegungsgeschwindigkeit des schweißbaren Bereichs erhöht, so dass die nachfolgende Schweißzeit erhöht wird, und in einem anderen Teil, in dem nicht geschweißt werden kann, wird die Bewegungsgeschwindigkeit des schweißbaren Bereichs verringert, so dass er in den schweißbaren Bereich eintritt.
  • Patentdokument 4 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines in einer gewählten Richtung transportierbaren Werkstücks nach einem ausgewählten Muster mit Hilfe eines fokussierten Laserstrahls. Die Vorrichtung besteht aus einem Scanner mit einem konvergierenden optischen System. Der Scanner hat einen gewählten Abstand zum Werkstück, wobei aufgrund der maximalen Laserleistung auf dem Werkstück ein bestimmter Arbeitsbereich definiert wird, dessen lineare Abmessung quer zur Transportrichtung klein ist im Vergleich zur Abmessung quer zum Werkstück. Die Vorrichtung umfasst ferner computergesteuerte Verschiebungsmittel zum Verschieben des Scanners im Wesentlichen senkrecht zu der gewählten Richtung. Der Scanner wird unter Computersteuerung in Querrichtung relativ zur Längsbewegung des Werkstücks verschoben. Die Bearbeitung findet während der Verschiebung des Scanners statt. Die Verschiebegeschwindigkeit wird kontinuierlich an die im Arbeitsbereich des Scanners zur Verfügung stehende Arbeit angepasst. Die Abmessungen des Zielpunktes haben an jedem Punkt auf seinem Weg einen gewählten Wert.
  • Patentdokument 5 bezieht sich auf ein Verfahren zur Laserstrahlbearbeitung, insbesondere zum Laserstrahlschweißen von Karosseriebauteilen, mit Hilfe eines Remote-Laserkopfes. Der Laserkopf wird von einem Roboter einschließlich einer mehrachsigen Roboterhand geführt. Während des Schweißvorgangs wird der emittierte Laserstrahl entlang der Schweißbahn auf dem Bauteil durch Orientierungsänderungen und mit einem variablen Bestrahlungswinkel geführt. Diese Orientierungsänderungen werden nur durch Schwenkbewegungen der Manipulatorhand um mindestens eine ihrer Handachsen erzeugt.
    • Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. JP 2010 - 214 393 A
    • Patentdokument 2: US 2012 / 0 255 937 A1
    • Patentdokument 3: JP 2006 - 344 052 A
    • Patentdokument 4: US 2005 / 0 061 781 A1
    • Patentdokument 5: US 2007 / 0 062 916 A1
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In der Erfindung zum Patentdokument 1 werden jedoch ein Bedienbefehl von der zentralen Steuereinheit zur Abtastersteuerung und ein Bedienbefehl von der zentralen Steuereinheit zur Laserschweißvorrichtung mit der gleichen Steuergeschwindigkeit und der gleichen Steuerperiode verarbeitet. Die Abtastersteuerung und die Robotersteuerung arbeiten einzeln und unabhängig.
  • Der Erfinder der vorliegenden Anwendung entwickelt ein Laserbearbeitungssystem, bei dem eine Robotersteuerung und eine Abtastersteuerung unabhängig voneinander durch individuelle Operationsprogramme arbeiten. In diesem Laserbearbeitungssystem ist die Steuerung eines Bewegungspfades und einer Bewegungsgeschwindigkeit eines Roboters durch die Robotersteuerung unabhängig von der Steuerung eines Abtastweges (Strahlungspfades) und einer Abtastgeschwindigkeit (Strahlungsgeschwindigkeit) eines Abtasters durch die Abtastersteuerung. Um dies zu realisieren, wird die Position oder die Bewegungsgeschwindigkeit eines in Betrieb befindlichen Roboters von der Robotersteuerung auf die Abtastersteuerung übertragen und ein Abtastweg unter Berücksichtigung der Bedienung des Roboters in der Abtastersteuerung erzeugt.
  • Wenn jedoch die Abtastgeschwindigkeit (die Strahlungsgeschwindigkeit) eines Abtasters schneller ist als die Bewegungsgeschwindigkeit eines Roboters, weicht der Abtastweg des Abtasters von einem Strahlungsbereich (im Allgemeinen ca. 300 mm x 300 mm) des Abtasters ab, bevor das Abtasten durch den Abtaster endet, und es ist nicht möglich, eine Laserbearbeitung durchzuführen. Denn die Steuerung des Bewegungspfades und der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters durch die Robotersteuerung ist unabhängig von der Steuerung des Abtastweges (des Strahlungspfades) und der Abtastgeschwindigkeit (der Strahlungsgeschwindigkeit) des Abtasters durch die Abtastersteuerung, so dass der Roboter den Strahlungszustand des Abtasters nicht verstehen kann und sich mit der programmierten Bewegungsgeschwindigkeit davon fortsetzt. Als Gegenmaßnahme kann die programmierte Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters durch Ausprobieren korrigiert werden, und die Befehlsgeschwindigkeit des Roboters kann auf eine Bewegungsgeschwindigkeit reduziert werden, bei der der Abtastweg des Abtasters den Strahlungsbereich des Abtasters nicht überschreitet, bis das Abtasten des Abtasters endet. Diese Gegenmaßnahme braucht jedoch Zeit.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Laserbearbeitungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, die Laserbearbeitung angemessen durchzuführen, auch wenn eine Robotersteuerung und eine Abtastersteuerung unabhängig voneinander steuern.
    • (1) Ein Laserbearbeitungssystem (z.B. ein später zu beschreibendes Laserbearbeitungssystem 1) gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet: einen Abtaster (z.B. einen später zu beschreibenden Abtaster 4), der einen Laserstrahl entlang eines vorbestimmten Strahlungsweges und mit einer vorbestimmten Strahlungsgeschwindigkeit abtastet; einen Roboter (z.B. einen später zu beschreibenden Roboter 2), der den Abtaster entlang eines vorbestimmten Bewegungspfades und mit einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit bewegt; eine Robotersteuerung (z.B. eine später zu beschreibende Robotersteuerung 5), die den Bewegungspfad und die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters steuert; und eine Abtastersteuerung (z.B. eine später zu beschreibende Abtastersteuerung 6), die den Strahlungspfad und die Strahlungsgeschwindigkeit des Abtasters steuert, wobei die Abtastersteuerung bestimmt, ob der vorgegebene Strahlungspfad innerhalb einer Bestrahlungszeit des vorgegebenen Strahlungspfades einen Strahlungsbereich des Abtasters überschreitet und ein Bestimmungsergebnis an die Robotersteuerung als Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen übermittelt, und die Robotersteuerung die zu verzögernde vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der von der Abtastersteuerung empfangenen Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformation ändert.
    • (2) In dem Laserbearbeitungssystem gemäß (1) kann die Abtastersteuerung eine Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters berechnen, so dass ein Strahlungspfad nach Ablauf der Bestrahlungszeit den Strahlungsbereich des Abtasters auf der Grundlage einer Ausgangsposition des vorbestimmten Strahlungspfades, dem Strahlungsbereich des Abtasters, nicht überschreitet, und eine Bestrahlungszeit von Anfang bis Ende des vorbestimmten Bestrahlungswegs und überträgt die berechnete Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters durch Einbetten derselben in die Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformation, und die Robotersteuerung kann die vorbestimmte Bewegungsgeschwindigkeit auf eine Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters ändern, die in den Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen enthalten ist.
    • (3) In dem Laserbearbeitungssystem gemäß (1) kann die Robotersteuerung die vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit auf 0 ändern und den Roboter stoppen.
    • (4) In dem Laserbearbeitungssystem gemäß einer der Absätze (1) bis (3) kann die Steuerung der Strahlungsgeschwindigkeit des Abtasters durch die Abtastersteuerung unabhängig von der Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters durch die Robotersteuerung erfolgen.
  • Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Laserbearbeitungssystem bereitzustellen, das in der Lage ist, die Laserbearbeitung entsprechend durchzuführen, auch wenn eine Robotersteuerung und eine Abtastersteuerung unabhängig voneinander steuern.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Laserbearbeitungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 2 ist ein Diagramm, das ein optisches System eines Abtasters veranschaulicht, das in 1 dargestellt ist.
    • 3 ist ein Diagramm, das ein anderes optisches System des in 1 dargestellten Abtasters darstellt.
    • 4A ist ein Diagramm, das ein anderes optisches System des in 3 dargestellten Abtasters darstellt.
    • 4B ist ein Diagramm, das ein anderes optisches System des in 3 dargestellten Abtasters darstellt.
    • 4C ist ein Diagramm, das ein anderes optisches System des in 3 dargestellten Abtasters darstellt.
    • 4D ist ein Diagramm, das ein anderes optisches System des in 3 dargestellten Abtasters darstellt.
    • 5 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Robotersteuerung und einer Abtastersteuerung veranschaulicht, die in 1 dargestellt ist.
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Abtaster-Strahlungsbereichsbestimmung durch eine Abtastersteuerung des Laserbearbeitungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 7A ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Strahlungspfadbereichs eines Abtasters veranschaulicht.
    • 7B ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Strahlungspfadbereichs des Abtasters veranschaulicht.
    • 7C ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Berechnen eines Strahlungspfadbereichs des Abtasters veranschaulicht.
    • 8 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Strahlengang-Bereichs in Bezug auf einen Abtaster-Strahlungsbereich nach Ablauf einer Bestrahlungszeit darstellt.
    • 9 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Berechnen einer optimalen Abtaster-Bewegungsgeschwindigkeit veranschaulicht.
    • 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Robotergeschwindigkeitsänderungsvorgang durch eine Robotersteuerung des Laserbearbeitungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 11A ist ein Diagramm, das die Probleme eines Laserbearbeitungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
    • 11B ist ein Diagramm, das die Probleme des Laserbearbeitungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird ein Beispiel für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die gleichen oder entsprechenden Abschnitte in den jeweiligen Zeichnungen werden durch die gleichen Referenznummern gekennzeichnet.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Laserbearbeitungssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Ein in 1 dargestelltes Laserbearbeitungssystem 1 ist ein System, das das Laserschweißen mit einem Abtaster 4, der einen Laserstrahl abtastet, und einem Roboter 2, der den Abtaster 4 bewegt, durchführt. Das Laserbearbeitungssystem 1 beinhaltet den Roboter 2, einen Laseroszillator 3, den Abtaster 4, eine Robotersteuerung 5 und eine Abtastersteuerung 6.
  • Der Roboter 2 ist ein Mehrgelenkroboter mit einer Vielzahl von Gelenken und beinhaltet einen Basisabschnitt 21, einen Arm 22 und Gelenkachsen 23a bis 23d mit einer Vielzahl von Drehachsen. Darüber hinaus verfügt der Roboter 2 über eine Vielzahl von Roboterservomotoren (nicht dargestellt) zum Drehen der jeweiligen Gelenkachsen 23a bis 23d, um den Arm 22 in X-, Y- und Z-Richtung zu bewegen. Die Drehung der Roboterservomotoren erfolgt auf Basis der Antriebsdaten der Robotersteuerung 5, die später beschrieben werden.
  • Der Abtaster 4 ist an einem distalen Ende 22a des Arms 22 des Roboters 2 befestigt. Daher kann der Roboter 2 den Abtaster 4 in vorgegebene X- und Y-Richtungen mit einer vorgegebenen Robotergeschwindigkeit entsprechend dem Antrieb der Roboterservomotoren bewegen und den Abtaster 4 an einer beliebigen Position auf einem Arbeitsraum bewegen.
  • Der Laseroszillator 3 beinhaltet ein Lasermedium, einen optischen Resonator, eine Anregungsquelle und dergleichen, die nicht dargestellt sind. Der Laseroszillator 3 erzeugt einen Laserstrahl mit einer Laserleistung basierend auf einem später zu beschreibenden Laserausgangsbefehl der Abtastersteuerung 6 und liefert den erzeugten Laserstrahl an den Abtaster 4. Obwohl Beispiele für die Art eines oszillierten Lasers ein Faserlaser, ein CO2-Laser, ein YAG-Laser und dergleichen sind, ist die Art eines Lasers in der vorliegenden Erfindung nicht besonders begrenzt.
  • Der Abtaster 4 ist ein Galvano-Abtaster, der in der Lage ist, einen vom Laseroszillator 3 ausgesandten Laserstrahl L zu empfangen und den Laserstrahl L in Bezug auf ein Werkstück 10 abzutasten. 2 ist ein Diagramm, das ein optisches System des in 1 dargestellten Abtasters 4 darstellt. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet der Abtaster 4 zwei Galvanospiegel 41 und 42, die den vom Laseroszillator 3 ausgesandten Laserstrahl L reflektieren, Galvanomotoren 41a und 42a, die die Galvanospiegel 41 und 42 drehen, und ein Deckglas 43.
  • Die Galvanospiegel 41 und 42 können um zwei Drehachsen J1 und J2 orthogonal zueinander gedreht werden. Die Galvanomotoren 41a und 42a drehen sich auf der Grundlage von Antriebsdaten der später zu beschreibenden Abtastersteuerung 6, so dass sich die Galvanospiegel 41 und 42 um die Drehachsen J1 und J2 drehen.
  • Der vom Laseroszillator 3 emittierte Laserstrahl L wird sequentiell von den beiden Galvanospiegeln 41 und 42 reflektiert und vom Abtaster 4 emittiert, um einen Bearbeitungspunkt (einen Schweißpunkt) des Werkstücks 10 zu erreichen. In diesem Fall, wenn die beiden Galvanospiegel 41 und 42 von den Galvanomotoren 41a und 42a gedreht werden, ändert sich ein Einfallswinkel des auf die Galvanospiegel 41 und 42 einfallenden Laserstrahls L kontinuierlich. Dadurch wird der Laserstrahl L vom Abtaster 4 zum Werkstück 10 entlang eines vorgegebenen Weges abgetastet und auf dem Werkstück 10 entlang des Abtastweges des Laserstrahls L eine Schweißbahn gebildet.
  • Der Abtastweg des vom Abtaster 4 zum Werkstück 10 ausgesandten Laserstrahls L kann durch Steuern des Antriebs der Galvanomotoren 41a und 42a beliebig in X- und Y-Richtung verändert werden, um die Drehwinkel der Galvanospiegel 41 und 42 zu verändern.
  • Das Deckglas 43 ist zylindrisch und hat die Funktion, den von den Galvanospiegeln 41 und 42 nacheinander reflektierten Laserstrahl L zu übertragen und auf das Werkstück 10 zu bewegen und das Innere des Abtasters 4 zu schützen.
  • Alternativ, wie in 3 dargestellt, ist der Abtaster 4 ein Trepan-Abtaster. In diesem Fall kann der Abtaster 4 eine Konfiguration zum Brechen eines einfallenden Laserstrahls aufweisen, so dass der Laserstrahl in eine beliebige Position gestrahlt wird, indem eine Linse mit einer geneigten Oberfläche beispielsweise mit einem Motor gedreht wird.
  • Insbesondere sind im Abtaster 4 zwei Prismenlinsen 44a und 44b (im Folgenden beide zusammen als „Prismenlinsen 44“ bezeichnet) und eine Kondensationslinse 45 so angeordnet, dass der Laserstrahl L in Dickenrichtung einfällt und sich die beiden Prismenlinsen 44a und 44b um eine Drehachse K drehen. Dadurch kann eine Strahlungsposition auf einer zweidimensionalen Ebene gesteuert werden.
  • Wie in den 4A bis 4D dargestellt, sind die Prismenlinsen 44 kreisförmig ausgebildet, z.B. sind eine einfallseitige Kante (nachfolgend Einfallskante genannt) 46 mit einem Querschnitt C in der Dicken-T-Richtung und eine austrittsseitige Kante (nachfolgend Austrittskante genannt) 47 parallel zueinander. Das heißt, die Dicke T der Prismenlinsen 44 in Drehrichtung ist konstant. Andererseits ändert sich die Dicke T der Prismenlinsen 44 in Umfangsrichtung kontinuierlich. Insbesondere, wie in den 4A bis 4D dargestellt, kann die Dicke T der Prismenlinsen 44 beispielsweise die durch T1, T2 und T3 dargestellten Dicken annehmen, und diese Dicken liegen im Verhältnis von T1<T2<T3. Diese Prismenlinsen 44 werden von einem rotierenden Motor gedreht und die Dicke T ändert sich kontinuierlich entlang ihrer Drehrichtung.
  • Der auf die Prismenlinsen 44 einfallende Laserstrahl L wird entsprechend dem Brechungsindex der Prismenlinsen 44 gebrochen und als gebrochener Strahl ausgegeben. In diesem Fall wird eine Strahlposition des durch Brechung verschobenen Laserstrahls L mit der Dicke T der Prismenlinsen 44 korreliert. Das heißt, je größer die Dicke T der Prismenlinsen 44 an einer Einfallsposition P des Laserstrahls L, desto größer ist der Verschiebungsbetrag, der die Verschiebung einer Strahlposition des Laserstrahls L durch die Refraktion ist. Wenn der Laserstrahl L die Prismenlinsen 44 passiert, deren Dicke T sich kontinuierlich und periodisch in Drehrichtung ändert, kann die Strahlposition des Laserstrahls L (d.h. die Strahlungsposition des Laserstrahls L) kontinuierlich und periodisch verändert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1 gibt die Robotersteuerung 5 Antriebssteuerdaten an die jeweiligen Roboterservomotoren des Roboters 2 gemäß einem vorgegebenen Operationsprogramm (einschließlich eines Roboterbewegungspfades) aus, um den Betrieb des Roboters 2 zu steuern. Das heißt, die Robotersteuerung 5 gibt Antriebssteuerdaten an die jeweiligen Roboterservomotoren aus, um den Antrieb der jeweiligen Roboterservomotoren zu steuern und dadurch den am distalen Ende 22a des Arms 22 angebrachten Abtaster 4 in X- und Y-Richtung in Bezug auf das Werkstück 10 zu bewegen. Darüber hinaus liefert die Robotersteuerung 5 die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit (ein Sollwert oder ein Istwert) des Roboters 2 an die Abtastersteuerung 6. Insbesondere ist die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit des distalen Endes 22a des Roboters 2 (d.h. des Abtasters 4).
  • Die Abtastersteuerung 6 erkennt den Start der Laserbearbeitung anhand der von der Robotersteuerung 5 gelieferten Position des Roboters 2 (d.h. der Position des Abtasters 4) und führt die Operationssteuerung des Abtasters 4 unabhängig von der Operationssteuerung des Roboters 2 durch die Robotersteuerung 5 durch. Die Abtastersteuerung 6 gibt einen Laserausgangsbefehl an den Laseroszillator 3 aus, so dass ein Laserstrahl mit einer gewünschten Leistung gemäß einem vorgegebenen Operationsprogramm (einschließlich Bearbeitungsbedingungen (Laserstrahlbedingungen wie Leistung, Frequenz und Auslastung)) ausgesendet wird. Darüber hinaus gibt die Abtastersteuerung 6 Antriebsteuerungsdaten an die Galvanomotoren 41a und 42a des Abtasters 4 gemäß einem vorgegebenen Operationsprogramm (einschließlich eines Bearbeitungspfades (Strahlungsanfangs-/Endzeiten)) aus, um die Galvanospiegel 41 und 42 zu drehen und das Abtasten des vom Abtaster 4 an das Werkstück 10 ausgesandten Laserstrahls L zu steuern.
  • Die Robotersteuerung 5 und die Abtastersteuerung 6 sind als arithmetischer Prozessor konfiguriert, wie beispielsweise ein digitaler Signalprozessor (DSP) und ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA). Die Funktionen der Robotersteuerung 5 und der Abtastersteuerung 6 werden durch Ausführen einer vorgegebenen Software (eines Programms) realisiert, die beispielsweise in einer Speichereinheit gespeichert ist. Die Funktionen der Robotersteuerung 5 und der Abtastersteuerung 6 können durch das Zusammenwirken von Hard- und Software und auch nur durch Hardware (elektronische Schaltung) realisiert werden.
  • Im Folgenden wird eine detailliertere Konfiguration der Robotersteuerung 5 und der Abtastersteuerung 6 beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der Robotersteuerung 5 und der Abtastersteuerung 6 des Laserbearbeitungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Robotersteuerung 5 beinhaltet eine Programmanalyseeinheit 51, eine Interpolationseinheit 52, eine Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit 53 und eine Roboter-Motorsteuereinheit 54.
  • Die Programmanalyseeinheit 51 analysiert ein Bearbeitungsprogramm, das eine Teach-Point-Eingabe von einer Eingabevorrichtung (nicht dargestellt) an die Robotersteuerung 5 beinhaltet, und erzeugt Operationsbefehlsinformationen in Bezug auf den Bewegungspfad des Roboters 2 (d.h. den Bewegungspfad des am distalen Ende 22a angebrachten Abtasters 4) und eine Sollfahrtgeschwindigkeit des Roboters 2. Die erzeugten Operationsbefehlsinformationen werden an die Interpolationseinheit 52 ausgegeben.
  • Die Interpolationseinheit 52 führt die Interpolation des Bewegungspfades des Roboters 2 auf der Grundlage der von der Programmanalyseeinheit 51 ausgegebenen Operationsbefehlsinformationen durch und erzeugt Interpolationsinformationen. So führt beispielsweise die Interpolationseinheit 52 eine Interpolation durch, so dass der Bewegungspfad des Roboters 2 zwischen den Lernpunkten (d.h. der Bewegungspfad des am distalen Ende 22a befestigten Abtasters 4) zu einem glatten Pfad wird, der einem gewünschten Bearbeitungspfad auf dem Werkstück 10 folgt. Die erzeugten Interpolationsinformationen werden an die Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit 53 ausgegeben.
  • Die Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit 53 führt einen Prozess der Beschleunigung/Verzögerung der Operation des Roboters 2 auf der Grundlage der von der Interpolationseinheit 52 ausgegebenen Interpolationsinformationen und vorgegebener Parameter durch und erzeugt Antriebsinformationen für die jeweiligen Roboterservomotoren zum Bewegen des Roboters 2 entlang des Bewegungspfades des Roboters 2 (d.h. Bewegen des am distalen Ende 22a angebrachten Abtasters 4 entlang des Bewegungspfades des Abtasters 4). Die erzeugten Antriebsinformationen der jeweiligen Roboterservomotoren werden an die Robotersteuerung 54 ausgegeben. Die Antriebsinformationen beinhalten Sollwerte der Position und der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2, und Informationen über die Sollwerte der Position und der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 werden auch der Abtastersteuerung 6 zugeführt.
  • Die Robotermotorsteuerung 54 erzeugt Antriebsdaten für die jeweiligen Roboterservomotoren auf Basis der von der Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit 53 ausgegebenen Antriebsinformationen. Insbesondere erzeugt die Robotermotorsteuerung 54 aus einem Drehzahlfehler (oder einem Positionsfehler) zwischen einem Geschwindigkeitsbefehl (oder einem Positionsbefehl) in den Antriebsinformationen und einer Drehzahlrückführung (oder einer Positionsrückführung), die von einem in den jeweiligen Roboterservomotoren vorgesehenen Codierer erfasst wird, Antriebsdaten für die jeweiligen Roboterservomotoren. Die Robotermotorsteuerung 54 treibt die jeweiligen Roboterservomotoren auf Basis der erzeugten Antriebsdaten an.
  • Die Abtastersteuerung 6 beinhaltet eine Programmanalyseeinheit 61, eine Laserbefehlsberechnungseinheit 62, eine Laserbefehlsausgabeeinheit 63, eine Interpolationseinheit 64, eine Abtastgeschwindigkeitsberechnungseinheit 65, eine Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit 66 und eine Galvanomotorsteuereinheit 67.
  • Die Programmanalyseeinheit 61 analysiert ein von einer Eingabevorrichtung (nicht dargestellt) in die Abtastersteuerung 6 eingegebenes Bearbeitungsprogramm und erzeugt Operationsbefehlsinformationen, die sich auf einen Abtastweg (einen Strahlungsweg) und eine Abtastgeschwindigkeit (eine Strahlungsgeschwindigkeit) des Abtasters 4 und Bearbeitungsbedingungen beziehen. Die Programmanalyseeinheit 61 gibt die erzeugten Operationsbefehlsinformationen an die Interpolationseinheit 64 und die Laserbefehlsberechnungseinheit 62 aus.
  • Die Laserbefehlsberechnungseinheit 62 erzeugt Laserausgangsinformationen so, dass der vom Abtaster 4 ausgesandte Laserstrahl L auf der Grundlage der von der Programmanalyseeinheit 61 ausgegebenen Operationsbefehlsinformationen (die Bearbeitungsbedingungen) eine gewünschte Laserausgabe aufweist und erzeugt auf der Grundlage der erzeugten Laserausgangsinformationen Schwingungsinformationen für den Laseroszillator 3. Die erzeugten Schwingungsinformationen des Laseroszillators 3 werden an die Laserbefehlsausgabeeinheit 63 ausgegeben.
  • Die Laserbefehlsausgabeeinheit 63 erzeugt auf Basis der von der Laserbefehlsberechnungseinheit 62 ausgegebenen Schwingungsinformationen Schwingungssteuerdaten für den Laseroszillator 3 und steuert den Laseroszillator 3 auf Basis der erzeugten Schwingungssteuerungsdaten.
  • Die Interpolationseinheit 64 führt die Interpolation des Abtastweges (des Strahlungsweges) des Abtasters 4 auf der Grundlage der von der Programmanalyseeinheit 61 ausgegebenen Operationsbefehlsinformationen (des Abtastweges) durch und erzeugt Interpolationsinformationen. Die erzeugten Interpolationsinformationen werden an die Abtastgeschwindigkeitsberechnungseinheit 65 ausgegeben.
  • Die Abtastgeschwindigkeitsberechnungseinheit 65 korrigiert die von der Interpolationseinheit 64 ausgegebene Interpolationsinformation (den Abtastweg) unter Berücksichtigung der Operation des Roboters auf der Grundlage der von der Interpolationseinheit 64 ausgegebenen Interpolationsinformation (den Abtastweg) und der von der Beschleunigungs-/Bremsberechnungseinheit 53 der Robotersteuerung 5 erhaltenen Robotergeschwindigkeitsinformationen (z.B. ein Sollwert der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 oder ein Drehzahlrückführwert vom Codierer der Roboterservomotoren). Die Drehzahl der jeweiligen Galvanospiegel 41 und 42 wird auf der Grundlage der korrigierten Interpolationsinformationen (Abtastweg) und der vorgegebenen Parameter berechnet. Die von der Abtastgeschwindigkeitsberechnungseinheit 65 berechneten Drehzahldaten werden an die Beschleunigungs-A/erzögerungsberechnungseinheit 66 ausgegeben.
  • Die Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit 66 führt einen Prozess des Beschleunigens/Verzögerns der Galvanomotoren 41a und 42a auf der Grundlage der jeweiligen Parameter und der Drehzahlinformationen der Galvanospiegel 41 und 42, die von der Abtastgeschwindigkeitsberechnungseinheit 65 ausgegeben werden, durch und erzeugt Antriebsinformationen für die Galvanomotoren 41a und 42a zum Abtasten des Laserstrahls L entlang des Abtastwegs (des Strahlenwegs) und bei der Abtastgeschwindigkeit (der Strahlungsgeschwindigkeit). Die erzeugten Antriebsinformationen der Galvanomotoren 41a und 42a werden an das Galvanomotorsteuergerät 67 ausgegeben.
  • Die Galvanomotorsteuerung 67 erzeugt Fahrsteuerdaten für die Galvanomotoren 41a und 42a auf Basis der Antriebsinformationen aus der Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit 66 und treibt die Galvanomotoren 41a und 42a auf Basis der erzeugten Fahrsteuerdaten an.
  • Dabei erkennt die Abtastersteuerung 6 den Start der Laserbearbeitung anhand der von der Robotersteuerung 5 gelieferten Position des Roboters 2 (d.h. der Position des Abtasters 4) und führt die Operationssteuerung des Abtasters 4 unabhängig von der Operationssteuerung des Roboters 2 durch die Robotersteuerung 5 durch. Insbesondere, wie in 11A dargestellt, wenn die Position des Roboters 2 (d.h. die Position des Abtasters 4) eine vorbestimmte Position in Bezug auf das Werkstück 10 erreicht, beginnt die Abtastersteuerung 6 mit dem Abtasten des Laserstrahls auf der Grundlage eines vorbestimmten Strahlungspfades R1.
  • Wenn jedoch die Abtastgeschwindigkeit des Strahlengangs R1 durch die Abtastersteuerung 6 unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 durch die Robotersteuerung 5 gesteuert wird, kann die Bewegungsgeschwindigkeit größer werden als die Abtastgeschwindigkeit des Abtasters 4. In diesem Fall kann sich der Roboter 2 (d.h. der Abtaster 4), wie in 11B dargestellt, zu stark bewegen, bevor der Laserstrahl durch die Scannersteuerung 6 entlang des Strahlungspfads R1 gescannt wird, und der Strahlungspfad R1 kann von einem Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 abweichen.
  • In diesem Zusammenhang beinhaltet die Abtastersteuerung 6 der vorliegenden Ausführungsform eine Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 und die Robotersteuerung 5 der vorliegenden Ausführungsform eine Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55.
  • Die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 berechnet die Reichweite des Strahlungspfades R1 des Abtasters 4 auf der Grundlage der von der Programmanalyseeinheit 61 ausgegebenen Operationsbefehlsinformationen (der Abtastweg). Die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 bestimmt, ob der berechnete Bereich des Strahlungspfades R1 innerhalb einer Bestrahlungszeit des Strahlungspfades R1 einen Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 überschreitet und sendet ein Bestimmungsergebnis an die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 der Robotersteuerung 5 als Strahlungsbereich-Bestimmungsinformationen. Wenn der Bereich des Strahlungspfades R1 den Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 überschreitet, berechnet die Strahlungsbereichs-Bestimmungseinheit 68 außerdem eine optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit, so dass der berechnete Bereich des Strahlungspfades R1 den Strahlungsbereich R3 nicht überschreitet und die optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit in die Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen einbettet. Die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 führt den Strahlungsbereichsbestimmungsvorgang durch, wenn der Roboter 2 (d.h. der Abtaster 4) eine Strahlungsstartposition (d.h. die Startposition des Strahlungspfades R1) auf der Grundlage der Position des Roboters 2 erreicht, der von der Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit 53 der Robotersteuerung 5 ausgegeben wird.
  • Die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 ändert (verzögert) die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 auf der Grundlage der Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen und der von der Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 der Abtastersteuerung 6 empfangenen optimalen Abtasterbewegungsgeschwindigkeit. Auf diese Weise führt die Interpolationseinheit 52 eine Interpolation auf der Grundlage der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 durch, die durch die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 verändert (verzögert) wird. Auf diese Weise wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters 4 verändert. Die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 auf 0 einstellen, um den Roboter 2 zu stoppen.
  • Anschließend wird unter Bezugnahme auf die 6 bis 9 eine Abtaster-Strahlungsbereichsbestimmung durch die Abtastersteuerung 6 des Laserbearbeitungssystems 1 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Abtaster-Strahlungsbereichsbestimmung durch die Abtastersteuerung 6 des Laserbearbeitungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. 7A bis 7C sind Diagramme, die ein Verfahren zum Berechnen eines Strahlungspfadbereichs des Abtasters veranschaulichen, und 8 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen eines Strahlungspfadbereichs des Strahlungsbereichs des Abtasters nach Ablauf einer Bestrahlungszeit veranschaulicht. 9 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Berechnen einer optimalen Abtaster-Bewegungsgeschwindigkeit veranschaulicht.
  • Zunächst bestimmt die Abtastersteuerung 6, ob die Strahlung (Abtastung) des Abtasters 4 startet. So bestimmt beispielsweise die Abtastersteuerung 6, ob die von der Robotersteuerung 5 erfasste Position des Roboters 2 (d.h. die Position des am distalen Ende 22a des Roboters 2 angebrachten Abtasters 4) ein Ausgangspunkt des Strahlenganges (der Abtastwegs) ist (S1).
  • Wenn die Position des Roboters 2 der Ausgangspunkt der Strahlung (d.h. der Strahlungspfad) ist, berechnet die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 die Reichweite des Strahlungspfades (S2). Wenn beispielsweise, wie in 7A dargestellt, ein Strahlungspfad R1 (angegeben durch eine durchgezogene Linie) eine C-Markenform ist, berechnet die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 den Maximalwert der XY-Koordinaten und den Minimalwert der XY-Koordinaten eines minimalen rechteckigen Strahlungspfadbereichs R2 (angegeben durch eine Punktlinie), der den Strahlungspfad R1 umgibt, aus den Informationen, die den Strahlungspfad R1 angeben (die Länge eines linearen Abschnitts und den Durchmesser eines Kurvenabschnitts der C-Markenform). So berechnet beispielsweise die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 den Maximalwert [Xmax, Ymax] (positiver Wert) der XY-Koordinaten und den Minimalwert [Xmin, Ymin] (negativer Wert) der XY-Koordinaten bezogen auf den Schwerpunkt [X, Y]. Darüber hinaus berechnet die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68, wie in 7B dargestellt, wenn der Strahlungspfad R1 (angegeben durch eine durchgezogene Linie) eine Kreisform aufweist, den Maximalwert der XY-Koordinaten und den Minimalwert der XY-Koordinaten eines minimalen rechteckigen Strahlungspfadbereichs R2 (angegeben durch eine Punktlinie), der den Strahlungspfad R1 umgibt, aus den Informationen, die den Strahlungspfad R1 (den Durchmesser der Kreisform) angeben. So berechnet beispielsweise die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 den Maximalwert [Xmax, Ymax] (positiver Wert) der XY-Koordinaten und den Minimalwert [Xmin, Ymin] (negativer Wert) der XY-Koordinaten bezogen auf den Schwerpunkt [X, Y]. Darüber hinaus berechnet die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68, wie in 7C dargestellt, wenn der Strahlungspfad R1 (angegeben durch eine durchgezogene Linie) eine lineare Form aufweist, den Maximalwert der XY-Koordinaten und den Minimalwert der XY-Koordinaten eines minimalen rechteckigen Strahlungspfadbereichs R2 (angegeben durch eine Punktlinie), der den Strahlungspfad R1 umgibt, aus den Informationen, die den Strahlungspfad R1 (die Länge der linearen Form) angeben. So berechnet beispielsweise die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 den Maximalwert [Xmax, Ymax] (positiver Wert) der XY-Koordinaten und den Minimalwert [Xmin, Ymin] (negativer Wert) der XY-Koordinaten bezogen auf den Schwerpunkt[X, Y]. Die Form des Strahlengangs ist nicht auf eine C-Markenform, eine Kreisform oder eine lineare Form beschränkt und kann verschiedene beliebige Formen sein.
  • Anschließend berechnet die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 aus dem Strahlungspfad und der Strahlungsgeschwindigkeit eine Bestrahlungszeit Ts vom Startpunkt bis zum Endpunkt des Strahlungspfades durch die folgende Gleichung. (Bestrahlungszeit Ts) = (Gesamtlänge des Strahlengangs) / (Bestrahlungsgeschwindigkeit)
  • Anschließend berechnet die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68, wie in 8 dargestellt, die Position des Strahlungspfadbereichs R1 nach Ablauf der Bestrahlungszeit Ts auf Basis der aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit des von der Robotersteuerung 5 erfassten Roboters 2 (S4). Anschließend vergleicht die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 die Position des Strahlungspfadbereichs R2 nach Ablauf der berechneten Strahlungszeit Ts mit dem Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 und bestimmt, ob der Strahlungspfadbereich R2 den Strahlungsbereich R3 überschreitet (S5).
  • Wie in 9 dargestellt, wenn der Strahlengang R2 nach Ablauf der Bestrahlungszeit Ts den Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 überschreitet, berechnet die Strahlungsbereichs-Bestimmungseinheit 68 eine optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit nach folgender Gleichung, so dass der Strahlengang R2 nach Ablauf der Bestrahlungszeit Ts den Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 (S6) nicht überschreitet. (Optimale Abtaster-Bewegungsgeschwindigkeit) = (Bewegungsgröße vom Startpunkt P1 des Strahlenganges R1 zum Endpunkt P2 des Strahlungsbereichs R3) / (Strahlungszeit Ts)
  • Die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 kann die optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit so berechnen, dass der gesamte Strahlungspfadbereich R2 nach Ablauf der Bestrahlungszeit Ts den Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 nicht überschreitet. Alternativ kann die Strahlungsbereichs-Bestimmungseinheit 68, wie in 9 dargestellt, die optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit so berechnen, dass ein Abschnitt in der Nähe des Endpunktes P3 des Strahlungspfadbereichs R2 nach Ablauf der Bestrahlungszeit Ts den Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 nicht überschreitet.
  • Anschließend sendet die Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit 68 als Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen (S7) ein Bestimmungsergebnis von „Überschritten“ zusammen mit der optimalen Abtaster-Bewegungsgeschwindigkeit an die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 der Robotersteuerung 5.
  • Anschließend bestimmt die Abtastersteuerung 6, ob die Strahlung (Abtastung) des Abtasters 4 endet. So bestimmt beispielsweise die Abtastersteuerung 6, ob die von der Robotersteuerung 5 erfasste Position des Roboters 2 (d.h. die Position des am distalen Ende 22a des Roboters 2 angebrachten Abtasters 4) ein Endpunkt des Strahlengangs (S8) ist. Wenn die Position des Roboters 2 den Endpunkt der Strahlung (d.h. den Strahlengang) erreicht hat, sendet die Abtastersteuerung 6 ein Bestimmungsergebnis von „Nicht überschritten“ an die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 der Robotersteuerung 5 als Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformation (S9).
  • Anschließend wird unter Bezugnahme auf 10 ein Vorgang zur Änderung der Robotergeschwindigkeit durch die Robotersteuerung 5 des Laserbearbeitungssystems 1 beschrieben. 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Robotergeschwindigkeitsänderungsvorgang durch die Robotersteuerung 5 des Laserbearbeitungssystems 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
  • Zunächst empfängt die Roboter-Geschwindigkeitsänderungseinheit 55 die Informationen zur Strahlungsbereichsbestimmung und die optimale Abtaster-Bewegungsgeschwindigkeit von der Strahlungsbereichs-Bestimmungseinheit 68 der Abtastersteuerung 6 (S11). Die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 bestimmt anhand der Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen (S12), ob die Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen „Überschritten“ anzeigen.
  • Wenn die Informationen zur Bestimmung des Strahlungsbereichs „Überschritten“ anzeigen, ändert (verzögert) die Robotergeschwindigkeit die Robotergeschwindigkeit auf die empfangene optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit (S13). Die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 kann die Robotergeschwindigkeit auf 0 ändern und den Roboter 2 vorübergehend stoppen.
  • Andererseits, wenn die Informationen zur Bestimmung des Strahlungsbereichs in Schritt S12 „Nicht überschritten“ anzeigen, setzt die Robotergeschwindigkeitsänderungseinheit 55 die Robotergeschwindigkeit auf eine normale Geschwindigkeit (S14) zurück.
  • Wie vorstehend beschrieben, bestimmt die Abtastersteuerung 6 gemäß dem Laserbearbeitungssystem 1 der vorliegenden Ausführungsform, ob der Bereich R2 des vorbestimmten Strahlungspfades R1 den Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 innerhalb der Bestrahlungszeit des vorbestimmten Strahlungspfades R1 überschreitet und sendet (benachrichtigt) das Bestimmungsergebnis als Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen an die Robotersteuerung 5. Die Robotersteuerung 5 ändert die zu verzögernde Robotergeschwindigkeit (d.h. die vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit), bevor der Bereich R2 des vorgegebenen Strahlungspfades R1 des Abtasters 4 den Strahlungsbereich des Abtasters 4 überschreitet, basierend auf den von der Abtastersteuerung 6 empfangenen Informationen zur Bestimmung des Strahlungsbereichs. Auf diese Weise ist es möglich, die Laserbearbeitung auch dann entsprechend durchzuführen, wenn die Robotersteuerung 5 und die Abtastersteuerung 6 unabhängig voneinander nach individuellen Operationsprogrammen arbeiten (d.h. auch wenn die Steuerung des Bewegungspfades und der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 durch die Robotersteuerung 5 unabhängig von der Steuerung des Bewegungspfades (Strahlungspfades) und der Bewegungsgeschwindigkeit (Strahlungsgeschwindigkeit) des Abtasters 4 durch die Abtastersteuerung 6 ist). Darüber hinaus ist es möglich, den Zeit- und Arbeitsaufwand für die Korrektur der programmierten Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 2 durch Ausprobieren zu verringern.
  • Gemäß dem Laserbearbeitungssystem 1 der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Abtastersteuerung 6 die optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit, so dass der Strahlengang R1 nach Ablauf der Bestrahlungszeit Ts den Strahlungsbereich R3 des Abtasters 4 auf der Grundlage der Bewegungsgröße von der Ausgangsposition P1 des vorbestimmten Strahlenganges R1 zum Endpunkt P2 des Strahlungsbereichs R3 des Abtasters 4 und der Bestrahlungszeit Ts von Anfang bis Ende des vorbestimmten Strahlenganges R1 nicht überschreitet und sendet die berechnete optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit durch Einbettung derselben in die Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformation. Die Robotersteuerung 5 ändert die vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit auf die optimale Abtasterbewegungsgeschwindigkeit, die in den Informationen zur Bestimmung des Strahlungsbereichs enthalten ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Laserbearbeitung besser durchzuführen.
  • Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weise geändert und modifiziert werden. Die oben beschriebene Ausführungsform hat beispielsweise ein Laserschweißsystem veranschaulicht, das das Laserschweißen durchführt, aber nicht darauf beschränkt ist. Die Merkmale der vorliegenden Ausführungsform können auf Systeme angewendet werden, die verschiedene Arten der Laserbearbeitung durchführen, wie beispielsweise das Laserschneiden mit einem Abtaster, der einen Laserstrahl abtastet, und einem Roboter, der den Abtaster bewegt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1:
    Laserbearbeitungssystem
    2:
    Roboter
    3:
    Laser-Oszillator
    4:
    Abtaster
    41, 42:
    Galvanospiegel
    41a, 42a, 42a:
    Galvanomotor
    5:
    Robotersteuerung
    51:
    Programmanalyseeinheit
    52:
    Interpolationseinheit
    53:
    Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit
    54:
    Roboter-Motorsteuereinheit
    55:
    Roboter-Geschwindigkeitsänderungseinheit
    6:
    Abtaster-Steuerung
    61:
    Programmanalyseeinheit
    62:
    Laserbefehlsberechnungseinheit
    63:
    Laserbefehlsausgabeeinheit
    64:
    Interpolationseinheit
    65:
    Abtastgeschwindigkeitsberechnungseinheit
    66:
    Beschleunigungs-/Verzögerungsberechnungseinheit
    67:
    Galvanomotorsteuereinheit
    68:
    Strahlungsbereich-Bestimmungseinheit
    10:
    Werkstück

Claims (3)

  1. Laserbearbeitungssystem (1), umfassend: einen Abtaster (4), der einen Laserstrahl entlang eines vorbestimmten Strahlungsweges und mit einer vorbestimmten Strahlungsgeschwindigkeit abtastet; einen Roboter (2), der den Abtaster (4) entlang eines vorbestimmten Bewegungspfades und mit einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit bewegt; eine Robotersteuerung (5), die den Bewegungspfad und die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters (2) steuert; und eine Abtastersteuerung (6), die den Strahlungspfad und die Strahlungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) steuert, wobei die Abtastersteuerung (6) bestimmt, ob der vorgegebene Strahlungspfad innerhalb einer Bestrahlungszeit des vorgegebenen Strahlungspfades einen Strahlungsbereich des Abtasters (4) überschreitet und ein Bestimmungsergebnis als Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen an die Robotersteuerung (5) überträgt, die Abtastersteuerung (6) eine Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) berechnet, so dass ein Strahlungspfad nach Ablauf der Bestrahlungszeit den Strahlungsbereich des Abtasters (4) aufgrund einer Ausgangsposition des vorbestimmten Strahlungspfades, des Strahlungsbereichs des Abtasters (4) und einer Bestrahlungszeit von Anfang bis Ende des vorbestimmten Strahlungspfades nicht überschreitet und die berechnete Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) durch Einbetten derselben in die Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen überträgt, die Robotersteuerung (5) die vorbestimmte zu verzögernde Bewegungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der von der Abtastersteuerung (6) empfangenen Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationenen ändert, und die Robotersteuerung (5) die vorbestimmte Bewegungsgeschwindigkeit in eine Bewegungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) ändert, die in den Strahlungsbereichs-Bestimmungsinformationen enthalten ist.
  2. Laserbearbeitungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die Robotersteuerung (5) die vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit auf 0 ändert und den Roboter (2) stoppt.
  3. Laserbearbeitungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerung der Strahlungsgeschwindigkeit des Abtasters (4) durch die Abtastersteuerung (6) unabhängig von der Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters (2) durch die Robotersteuerung (5) erfolgt.
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