DE112016004843T5

DE112016004843T5 - Bearbeitungsvorrichtung und Programm

Info

Publication number: DE112016004843T5
Application number: DE112016004843.2T
Authority: DE
Inventors: Koji Yamaguchi
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2018-07-12
Also published as: JP6567949B2; JP2017077577A; CA3001967A1; CN108235695A; CA3001967C; WO2017068836A1; US20180311763A1; CN108235695B; US11148224B2

Abstract

Eine Bearbeitungsvorrichtung, die mit einem Bearbeitungsraum zum Platzieren eines Werkstücks darin vorgesehen ist und ausgestaltet ist, das Werkstück, das in dem Bearbeitungsraum platziert ist, unter Verwendung eines Lasers zu bearbeiten, umfasst einen Laseremitter, eine Bearbeitungspositionsspezifizierungsvorrichtung, eine Zielemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung, eine Emissionssteuerung, eine Korrekturbetragspezifizierungsvorrichtung, eine Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung und eine Nachkorrekturemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung. Die Emissionssteuerung steuert den Laseremitter, den Laser unter der Nachkorrekturemissionsbedingung zu emittieren, wenn ein Z-Achsen-Korrekturbetrag in der Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung aktualisiert wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese internationale Anmeldung beansprucht den Vorteil der japanischen Patentanmeldung Nummer 2015-207356 , eingereicht am 21. Oktober 2015, beim japanischen Patentamt, und die gesamte Offenbarung der Patentanmeldung Nummer 2015-207356 , auf die in diesem Dokument verwiesen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung, die einen Bearbeitungsraum umfasst, um darin ein Werkstück zu platzieren und das in dem Bearbeitungsraum platzierte Werkstück unter Verwendung eines Lasers zu bearbeiten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bekannt ist eine Bearbeitungsvorrichtung, die mit einem Bearbeitungsraum versehen ist, um darin ein Werkstück zu platzieren und das Werkstück, das in dem Bearbeitungsraum platziert ist, unter Verwendung eines Lasers zu bearbeiten (Patentdokument 1). Besondere Beispiele einer solchen Bearbeitung umfassen Schweißen und Schneiden.
Die Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet das Werkstück, indem sie eine Laserfokusposition auf eine Zielbearbeitungsposition des Werkstücks einstellt und dann einen Laserstrahl emittiert. In diesem Fall wird die Laserfokusposition beispielsweise basierend auf einer Koordinatenposition in dem Bearbeitungsraum eingestellt.
Für den Fall, dass das Werkstück aufgrund thermischer Expansion verformt wird, die aufgrund einer Temperaturänderung oder Ähnlichem hervorgerufen wird, tritt möglicherweise ein Fehler zwischen der Laserfokusposition und der Zielbearbeitungsposition auf, was zu einer Abweichung einer tatsächlichen Bearbeitungsposition (der Laserfokusposition) von der Zielbearbeitungsposition führt.
In einem solchen Fall misst ein Bediener möglicherweise eine Fehlerdimension zwischen der Zielbearbeitungsposition und der Laserfokusposition und führt einen Positionsanpassungsbetrieb aus, um die Laserfokusposition basierend auf der Fehlerdimension zu ändern, wodurch er die Einstellung (Korrektur) der Laserfokusposition auf die Zielbearbeitungsposition ermöglicht.
Die Bearbeitungsvorrichtung ist möglicherweise ausgestaltet, einen Computer zu umfassen, der verschiedene Programme ausführen kann. In diesem Fall ist es, unter Verwendung eines Programms zum Ausführen eines Positionsanpassungsbetriebs möglich, den Computer als ein Element zum Ausführen des Positionsanpassungsbetriebs in der Bearbeitungsvorrichtung fungieren zu lassen.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nummer 2004-130361
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
In einem Fall, in dem eine Änderungsrichtung der Laserfokusposition mittels des Positionsanpassungsbetriebs nicht parallel mit einer Emissionsrichtung des Lasers ist, ist jedoch möglicherweise ein einzelner Positionsanpassungsbetrieb nicht ausreichend, um die Laserfokusposition auf die Zielbearbeitungsposition einzustellen (zu korrigieren), und somit ist möglicherweise eine Vielzahl von Positionsanpassungsbetrieben erforderlich.
Nun folgt eine Beschreibung eines Positionsanpassungsbetriebs, der in einer herkömmlichen Bearbeitungsvorrichtung ausgeführt wird, mit Bezug auf 8 und 9. In 8 wird eine optionale Koordinatenposition in dem Bearbeitungsraum in einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem (einem Koordinatensystem, das von einer X-Achsen-Richtung, einer Y-Achsen-Richtung und einer Z-Achsen-Richtung bestimmt ist) ausgedrückt, und die Zustände verschiedener Teile sind mit der Rechts-links-Richtung der Figur als die X-Achsen-Richtung und der Aufwärts-abwärts-Richtung der Figur als die Z-Achsen-Richtung gezeigt.
Ein erster Zustand in 8 ist ein Zustand, in dem, obgleich eine Emissionsrichtung eines Lasers 100 ordnungsgemäß zu einer Zielbearbeitungsposition 102 eines Werkstücks 101 eingestellt ist, eine Laserfokusposition 103 von der Zielbearbeitungsposition 102 aufgrund einer nicht ordnungsgemäßen Laserbrennweite abgelenkt wird, wodurch eine ordnungsgemäße Bearbeitung an der Zielbearbeitungsposition 102 des Werkstücks 101 nicht möglich ist. In diesem Fall schneidet die Emissionsrichtung des Lasers 100 die Zielbearbeitungsposition 102 des Werkstücks 101, und somit wird möglicherweise eine Bearbeitungsspur von dem Laser 100 an der Zielbearbeitungsposition 102 gebildet. Da er sich jedoch nicht in der Laserfokusposition 103 befindet, ist eine Bearbeitungsenergie unzureichend, was zu einer fehlerhaften Bearbeitungsbedingung führt. Ein solches Werkstück 101, das eine nicht ausreichende Bearbeitungsqualität aufweist, wird als ein fehlerhaftes Produkt bestimmt.
In einem Fall, in dem der Laser, der zur Bearbeitung verwendet wird, ein unsichtbares Licht ist, misst der Bediener die Laserfokusposition unter Verwendung einer Messeinrichtung zum Messen einer Laserfokusposition, und misst dann eine Fehlerdimension zwischen der Laserfokusposition und der Zielbearbeitungsposition. Wird eine solche Messeinrichtung verwendet, ist es jedoch, obgleich es einfach ist, beispielsweise einen Abstand zwischen der Laserfokusposition 103 und dem Werkstück 101 (einen Fehler in der Z-Achsen-Richtung) in dem ersten Zustand von 8 zu messen, in den meisten Fällen schwierig, eine relative Positionsbeziehung (jeweilige Fehler in der X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsen-Richtung) zwischen der Laserfokusposition 103 und der Zielbearbeitungsposition 102 zu messen. Insbesondere ist es in einem Fall, in dem nur ein Fehler in der Z-Achsen-Richtung gemessen wird, ausreichend, einen Fehler in einer von drei Richtungen in drei Dimensionen zu messen, wobei es in einem Fall, in dem jeweilige Fehler in der X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsen-Richtung gemessen werden, notwendig ist, eine Emissionsrichtung (Winkel) des Lasers zu spezifizieren; die Emissionsrichtung des Lasers variiert jedoch, abhängig von seiner Fokusposition, und ist somit schwierig zu spezifizieren. Außerdem erfordert das Messen aller Fehler in den drei Richtungen in den drei Dimensionen eine große Messarbeitslast und verursacht wahrscheinlich Messfehler.
Möglicherweise ist es möglich, zuerst die Laserfokusposition abhängig von dem Fehler in der Z-Achsen-Richtung zu korrigieren, um dadurch die Laserfokusposition 103 auf das Werkstück 101 wie in einem zweiten Zustand zu platzieren. In diesem Fall wird jedoch ein neuer Fehler in der X-Achsen-Richtung zwischen einer korrigierten Bearbeitungsposition 104 und der Zielbearbeitungsposition 102 verursacht. Entsprechend wird die Fehlerdimension in der X-Achsen-Richtung von der korrigierten Bearbeitungsposition 104 zu der Zielbearbeitungsposition 102 auf dem Werkstück 101 unter Verwendung eines Lineals oder Ähnlichem gemessen, und die Laserfokusposition wird abhängig von der Fehlerdimension der X-Achsen-Richtung korrigiert, und dadurch wird die Laserfokusposition 103 möglicherweise auf die Zielbearbeitungsposition 102 wie im dritten Zustand eingestellt (korrigiert). Obgleich es nicht in 8 gezeigt ist, wird in einem Fall, in dem ein Fehler in der Y-Achsen-Richtung verursacht wird, eine weitere Korrektur der Laserfokusposition abhängig von dem Fehler in der Y-Achsen-Richtung gemacht.
Beispielsweise werden, wie in einem ersten Zustand in 9 gezeigt, wenn die Laseremissionsrichtung ordnungsgemäß zu den Zielbearbeitungspositionen 112, 113 eingestellt ist, aber die Laserbrennweite nicht ordnungsgemäß ist, beim Schweißen eines ersten Elements 110 und eines zweiten Elements 111, Schweißspuren in Zielbearbeitungspositionen 112, 113 gebildet, aber es wird keine ausreichende Festigkeit erhalten, was zu einer schlechten Schweißqualität führt. Um eine ordnungsgemäße Qualität des Schweißens (der Bearbeitung) in den Zielbearbeitungspositionen 112, 113 zu erzielen, ist es notwendig, einen Anpassungsbetrieb der Laserfokusposition in einer Stapelrichtung des ersten Elements 110 und des zweiten Elements 111 derart auszuführen, dass die Laserfokusposition mit den Zielbearbeitungspositionen 112, 113 zusammenfällt.
Als ein Ergebnis des Anpassungsbetriebs wird jedoch möglicherweise Schweißen in nicht korrekten Bearbeitungspositionen 114, 115 ausgeführt, die sich von den Zielbearbeitungspositionen 112, 113 wie in einem zweiten Zustand gezeigt, unterscheiden. Insbesondere wird möglicherweise als ein Ergebnis des Anpassungsbetriebs der Laserfokusposition in der Stapelrichtung des ersten Elements 110 und des zweiten Elements 111 (die als die Z-Achsen-Richtung angenommen wird), ein Fehler (eine Positionsabweichung) in Folienebenenrichtungen des zweiten Elements 111 (Richtungen senkrecht zu der Z-Achsen-Richtung (die X-Achsen-Richtung und die Y-Achsen-Richtung)) neu verursacht. In diesem Fall erzielen möglicherweise die erforderlichen Male an nachfolgenden Anpassungsbetrieben der Laserfokusposition eine ordnungsgemäße Qualität des Schweißens in den Zielbearbeitungspositionen 112, 113.
Wie unter Verwendung von 8 und 9 beschrieben, ist möglicherweise, um die Laserfokusposition auf die Zielbearbeitungsposition einzustellen (zu korrigieren) ein einziger Positionsanpassungsbetrieb (nur in der Z-Achsen-Richtung) unzureichend, und eine Vielzahl von Positionsanpassungsbetrieben, wie das Zweifache (in der Z-Achsen-Richtung und der X-Achsen-Richtung) oder Dreifache (in der Z-Achsen-Richtung, der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung) ist möglicherweise in einem solchen Fall erforderlich.
Wenn die Änderungsrichtung der Laserfokusposition (eine Richtung der Fehlerdimension, die mittels der Messeinrichtung messbar ist) von dem Positionsanpassungsbetrieb und die Emissionsrichtung des Lasers (eine Richtung des Fehlers zwischen der Laserfokusposition und der Zielbearbeitungsposition) parallel zueinander in dem ersten Zustand von 8 oder 9 sind, wird die Laserfokusposition möglicherweise mittels eines einzigen Positionsanpassungsbetriebs auf die Zielbearbeitungsposition eingestellt (korrigiert). Das heißt, in einem Fall, in dem ein Fehler nur in der Z-Achsen-Richtung auftritt (es gibt keinen Fehler in der X-Achsen-Richtung oder der Y-Achsen-Richtung), kann die Laserfokusposition auf die Zielbearbeitungsposition mittels eines einzigen Positionsanpassungsbetriebs in der Z-Achsen-Richtung eingestellt (korrigiert) werden.
Die Emissionsrichtung des Lasers (die Richtung des Fehlers zwischen der Laserfokusposition und der Zielbearbeitungsposition) variiert (ist nicht fest) abhängig von der Zielbearbeitungsposition in dem Bearbeitungsraum; somit ist es wahrscheinlich, dass der Fehler zwischen der Laserfokusposition und der Zielbearbeitungsposition jeweils in der X-Achsen-Richtung, der Y-Achsen-Richtung und der Z-Achsen-Richtung auftritt, und weniger wahrscheinlich, dass er nur in der Z-Achsen-Richtung auftritt.
Entsprechend sind, wenn der Fehler zwischen der Laserfokusposition und der Zielbearbeitungsposition auftritt, eine Vielzahl von Positionsanpassungsbetrieben erforderlich, und es ist eine lange Zeit für die Positionsanpassungsbetriebe erforderlich, was zu einer großen Arbeitslast führt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist bevorzugt, eine Bearbeitungsvorrichtung und ein Programm bereitzustellen, die eine Zeit vermindern können, die für einen Positionsanpassungsbetrieb erforderlich ist, wenn ein Fehler zwischen einer Laserfokusposition und einer Zielbearbeitungsposition auftritt, wodurch eine Arbeitslast vermindert wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
Eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung, die mit einem Bearbeitungsraum zum Platzieren eines Werkstücks darin vorgesehen ist und ausgestaltet ist, das Werkstück, das in dem Bearbeitungsraum platziert ist, unter Verwendung eines Lasers zu bearbeiten, umfasst einen Laseremitter, eine Bearbeitungspositionsspezifizierungsvorrichtung, eine Zielemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung, eine Emissionssteuerung, eine Korrekturbetragspezifizierungsvorrichtung, eine Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung und eine Nachkorrekturemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung.
Der Laseremitter ist ausgestaltet, beim Emittieren des Lasers hin zu dem Bearbeitungsraum eine Emissionsbedingung zu ändern, der mindestens eine Emissionsrichtung und eine Brennweite des Lasers umfasst, um dadurch eine Fokusposition des Lasers in dem Bearbeitungsraum zu ändern.
Die Bearbeitungspositionsspezifizierungsvorrichtung ist ausgestaltet, eine Zielbearbeitungsposition des Werkstücks basierend auf einer Koordinatenposition in einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem in dem Bearbeitungsraum zu spezifizieren.
Die Zielemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung ist ausgestaltet, eine Zielemissionsbedingung zu berechnen, die eine der Emissionsbedingungen entsprechend einer Koordinatenposition der Zielbearbeitungsposition in dem Bearbeitungsraum basierend auf Koordinatenumwandlungsinformationen ist. Die Koordinatenumwandlungsinformationen sind Informationen, die eine Entsprechung zwischen einer optionalen Koordinatenposition in dem Bearbeitungsraum und der Emissionsbedingung in einem Fall des Einstellens der Fokusposition auf die optionale Koordinatenposition spezifizieren.
Die Emissionssteuerung ist ausgestaltet, den Laseremitter so zu steuern, dass er den Laserstrahl unter der Zielemissionsbedingung emittiert.
Die Bearbeitungsvorrichtung ist so ausgestaltet, dass die Bearbeitungspositionsspezifizierungsvorrichtung eine Zielbearbeitungsposition spezifiziert, die Zielemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung eine Zielemissionsbedingung entsprechend einer Koordinatenposition der Zielbearbeitungsposition berechnet, und die Emissionssteuerung den Laseremitter so steuert, dass er den Laser unter der Zielemissionsbedingung emittiert, und dadurch wird der Laser von dem Laseremitter emittiert.
In dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem in dem Bearbeitungsraum ist eine Richtung von dem Laseremitter zu dem Bearbeitungsraum als eine Z-Achsen-Richtung definiert, und Richtungen senkrecht zu der Z-Achsen-Richtung sind als eine X-Achsen-Richtung und eine Y-Achsen-Richtung definiert.
Der Laseremitter umfasst einen Emissionsrichtungsänderer und einen Brennweitenänderer.
Der Emissionsrichtungsänderer umfasst mindestens einen Änderer zum Ändern einer Emissionsrichtung (einer Wanderrichtung) des Lasers, und ist ausgestaltet, die Emissionsrichtung des Lasers abhängig von einem Rotationszustand des mindestens einen Änderers zu ändern, um dadurch eine X-Achsen-Komponente und eine Y-Achsen-Komponente in der Emissionsrichtung des Lasers zu ändern. Der mindestens eine Änderer ist möglicherweise beispielsweise unter Verwendung eines Reflexionsänderers (wie eines Reflexionsspiegels) ausgestaltet, der die Emissionsrichtung des Lasers abhängig von einem Reflexionswinkel ändert, wenn er den Laser reflektiert, oder eines Sendeänderers (wie einer Linse), der die Emissionsrichtung des Lasers abhängig von einem Sendewinkel ändert, wenn der Laser dadurch hindurch sendet.
Wenn der Emissionsrichtungsänderer mit einem einzelnen Änderer als der mindestens eine Änderer vorgesehen ist, ist der einzige Änderer ausgestaltet, die X-Achsen-Komponente und die Y-Achsen-Komponente als rotierbare Richtungen zu umfassen, um die Emissionsrichtung des Lasers zu ändern. Der Emissionsrichtungsänderer ist möglicherweise auch mit zwei Änderern (beispielsweise einem X-Achsen-Änderer und einem Y-Achsen-Änderer) als der mindestens eine Änderer versehen. In diesem Fall ist der X-Achsen-Änderer ausgestaltet, die X-Achsen-Komponente als rotierbare Richtungen zu umfassen. Das heißt, der X-Achsen-Änderer ist ein Änderer, der ausgestaltet ist, den Rotationszustand zu ändern, um dadurch die Emissionsrichtung des Lasers zu ändern, sodass die Emissionsrichtung des Lasers parallel zu der X-Achsen-Richtung geändert wird. Der Y-Achsen-Änderer ist ausgestaltet, die Y-Achsen-Komponente als rotierbare Richtungen zu umfassen. Das heißt, der Y-Achsen-Änderer ist ein Änderer, der ausgestaltet ist, den Rotationszustand zu ändern, um dadurch die Emissionsrichtung des Lasers zu ändern, sodass die Emissionsrichtung des Lasers parallel zu der Y-Achsen-Richtung geändert wird.
Der Brennweitenänderer ist ausgestaltet, mindestens einen Fokussierungszustand oder einen Sammelzustand des Lasers zu ändern, um dadurch die Brennweite des Lasers zu ändern.
Die Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung spezifiziert einen Z-Achsen-Korrekturbetrag, der ein Differenzwert in der Z-Achsen-Richtung zwischen einer Vorkorrekturfokusposition und einer Nachkorrekturfokusposition ist.
Die Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung berechnet einen X-Achsen-Korrekturbetrag, der ein Differenzwert in der X-Achsen-Richtung zwischen der Vorkorrekturfokusposition und der Nachkorrekturfokusposition ist, basierend auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag und den X-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des mindestens einen Änderers. Die Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung berechnet auch einen Y-Achsen-Korrekturbetrag, der ein Differenzwert in der Y-Achsen-Richtung zwischen der Vorkorrekturfokusposition und der Nachkorrekturfokusposition ist, basierend auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag und den Y-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des mindestens einen Änderers.
Die „X-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des mindestens einen Änderers“ sind Informationen in Bezug auf Änderungen in der X-Achsen-Komponente in der Emissionsrichtung des Lasers, von Informationen über den Rotationszustand des mindestens einen Änderers. Ein Beispiel der „X-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des mindestens einen Änderers“ ist möglicherweise, im Falle des Annehmens beispielsweise eines virtuellen Vektors, der den Rotationszustand des mindestens einen Änderers angibt (beispielsweise eine Richtung einer Außenfläche des mindestens einen Änderers), ein Winkel zwischen einem Projektionsvektor, der erhalten wird, indem der virtuelle Vektor auf die X-Z-Ebene projiziert wird, und einem spezifischen Referenzvektor. Ähnlich sind die „Y-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des mindestens einen Änderers“ Informationen in Bezug auf Änderungen in der Y-Achsen-Komponente in der Emissionsrichtung des Lasers, von Informationen über den Rotationszustand des mindestens einen Änderers. Ein Beispiel der „Y-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des mindestens einen Änderers“ ist möglicherweise, im Falle des Annehmens beispielsweise eines virtuellen Vektors, der den Rotationszustand des mindestens einen Änderers angibt (beispielsweise eine Richtung einer Außenfläche des mindestens einen Änderers), ein Winkel zwischen einem Projektionsvektor, der erhalten wird, indem der virtuelle Vektor auf die Y-Z-Ebene projiziert wird, und einem spezifischen Referenzvektor.
Außerdem berechnet die Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung eine Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition unter Verwendung des X-Achsen-Korrekturbetrags, des Y-Achsen-Korrekturbetrags, des Z-Achsen-Korrekturbetrags und einer Koordinatenposition der Vorkorrekturfokusposition.
Die Nachkorrekturemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung berechnet eine Nachkorrekturemissionsbedingung, die die Emissionsbedingung entsprechend der Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition ist, basierend auf den Koordinatenumwandlungsinformationen.
Die Emissionssteuerung steuert den Laseremitter, den Laser unter der Nachkorrekturemissionsbedingung zu emittieren, wenn der Z-Achsen-Korrekturbetrag in der Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung aktualisiert wird.
Der Laseremitter der Bearbeitungsvorrichtung umfasst den Emissionsrichtungsänderer und den Brennweitenänderer, und ist ausgestaltet, die Emissionsrichtung des Lasers durch Ändern des Rotationszustands des mindestens einen Änderers in dem Emissionsrichtungsänderer zu ändern, und die Brennweite des Lasers zu steuern, indem die Brennweitenbedingung des Brennweitenänderers geändert wird. Das heißt, der Laseremitter kann die Laserfokusposition in dem Bearbeitungsraum ändern, indem er den Rotationszustand des mindestens einen Änderers in dem Emissionsrichtungsänderer ändert und die Brennweitenbedingung des Brennweitenänderers ändert.
Die Bearbeitungsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass, wenn die Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung den Z-Achsen-Korrekturbetrag spezifiziert, die Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung den X-Achsen-Korrekturbetrag und den Y-Achsen-Korrekturbetrag unter Verwendung des Z-Achsen-Korrekturbetrags berechnet, und die Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition berechnet. Mit anderen Worten ist es in diesem Fall des Spezifizierens der Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition unter Verwendung der Bearbeitungsvorrichtung nur erforderlich, dass ein Bediener den Z-Achsen-Korrekturbetrag und nicht den X-Achsen-Korrekturbetrag oder den Y-Achsen-Korrekturbetrag spezifiziert.
Darüber hinaus berechnet die Nachkorrekturemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung die Nachkorrekturemissionsbedingung basierend auf den Koordinatenumwandlungsinformationen, und die Emissionssteuerung steuert den Laseremitter, den Laser unter der Nachkorrekturemissionsbedingung zu emittieren; entsprechend kann die Laserfokusposition, abhängig von dem Z-Achsen-Korrekturbetrag, der von der Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung spezifiziert wird, auf die Zielbearbeitungsposition eingestellt (korrigiert) werden.
Das heißt, die Bearbeitungsvorrichtung erlaubt, sogar, wenn ein Fehler zwischen der Laserfokusposition und der Zielbearbeitungsposition auftritt, die Einstellung (Korrektur) der Laserfokusposition auf die Zielbearbeitungsposition mittels eines Positionsanpassungsbetriebs, der nur auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag basiert.
Entsprechend ermöglicht die Bearbeitungsvorrichtung eine Verminderung der Zeit, die für den Positionsanpassungsbetrieb erforderlich ist, und eine Verminderung der Arbeitslast.
Beispiele der Bearbeitung mittels der Bearbeitungsvorrichtung umfassen möglicherweise Schweißen und Schneiden.
Ein Programm gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Programm, das einen Computer veranlasst, als die Bearbeitungspositionsspezifizierungsvorrichtung, die Zielemissionszustandsberechnungsvorrichtung, die Emissionssteuerung, die Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung, die Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung und die Nachkorrekturemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung gemäß der zuvor beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung zu fungieren.
Eine Bearbeitungsvorrichtung, die den Laseremitter und den Computer wie zuvor beschrieben umfasst, kann die gleichen Wirkungen wie die zuvor beschriebene Bearbeitungsvorrichtung erzielen, indem sie das Programm verwendet, um den Computer zu veranlassen, als verschiedene Komponenten in der zuvor beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung zu fungieren.
Das Programm wird möglicherweise in einem nicht-flüchtigen, greifbaren, computerlesbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet, wie einer FD, einer MO, einem DVD-ROM, einem CD-ROM oder einer Festplatte, und wird möglicherweise verwendet, indem das Programm bei Bedarf auf einem Computer geladen und gestartet wird. Das Programm wird möglicherweise auch über ein Kommunikationsnetzwerk auf ein Computersystem heruntergeladen. Überdies wird das Programm möglicherweise in einem ROM oder einem Backup-RAM als das nicht-flüchtige, greifbare, computerlesbare Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet und wird möglicherweise verwendet, indem der ROM oder der Backup-RAM in einem Computer installiert wird.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks unter Verwendung einer Bearbeitungsvorrichtung, die einen Laseremitter umfasst, der ausgestaltet ist, einen Laser zu emittieren.
Das Verfahren umfasst: Spezifizieren einer Zielbearbeitungsposition auf dem Werkstück basierend auf einer Koordinatenposition in einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem in einem Bearbeitungsraum, in den das Werkstück platziert wird, wobei das dreidimensionale orthogonale Koordinatensystem eine Z-Achse von dem Laseremitter hin zu dem Bearbeitungsraum, eine X-Achse, die orthogonal zu der Z-Achse ist, und eine Y-Achse, die orthogonal zu der Z-Achse und der X-Achse ist, umfasst;
Berechnen einer Zielemissionsbedingung des Lasers basierend auf spezifizierten Koordinatenumwandlungsinformationen, wobei die Koordinatenumwandlungsinformationen eine Entsprechung zwischen einer optionalen Koordinatenposition in dem Bearbeitungsraum und einer Emissionsbedingung in einem Fall des Einstellens einer Fokusposition auf die optionale Koordinatenposition spezifizieren, die Zielemissionsbedingung eine Emissionsbedingung des Lasers entsprechend einer Koordinatenposition der Zielbearbeitungsposition in dem Bearbeitungsraum ist, die Emissionsbedingung des Lasers eine Emissionsrichtung des Lasers und eine Brennweite des Lasers umfasst;
Steuern des Laseremitters, sodass der Laser unter der Zielemissionsbedingung emittiert wird;
Spezifizieren eines Z-Achsen-Korrekturbetrags, der eine Differenz entlang der Z-Achse zwischen einer Vorkorrekturfokusposition und einer Nachkorrekturfokusposition angibt, wobei die Vorkorrekturfokusposition eine Fokusposition des Lasers vor der Korrektur ist, und die Nachkorrekturfokusposition eine Fokusposition des Lasers nach der Korrektur ist;
Berechnen eines X-Achsen-Korrekturbetrags, der eine Differenz entlang der X-Achse zwischen der Vorkorrekturfokusposition und der Nachkorrekturfokusposition basierend auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag und den X-Achsen-Komponenteninformationen angibt, wobei die X-Achsen-Komponenteninformationen eine Komponente in der Emissionsrichtung des Lasers entlang der X-Achse angeben;
Berechnen eines Y-Achsen-Korrekturbetrags, der eine Differenz entlang der Y-Achse zwischen der Vorkorrekturfokusposition und der Nachkorrekturfokusposition basierend auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag und den Y-Achsen-Komponenteninformationen angibt, wobei die Y-Achsen-Komponenteninformationen eine Komponente in der Emissionsrichtung des Lasers entlang der Y-Achse angeben;
Berechnen der Nachkorrekturfokusposition unter Verwendung des X-Achsen-Korrekturbetrags, des Y-Achsen-Korrekturbetrags, des Z-Achsen-Korrekturbetrags und der Vorkorrekturfokusposition;
Berechnen einer Nachkorrekturemissionsbedingung, wobei die Nachkorrekturemissionsbedingung die Emissionsbedingung des Lasers entsprechend der Vorkorrekturfokusposition basierend auf den Koordinatenumwandlungsinformationen ist; und
Steuern des Laseremitters, den Laser unter der Nachkorrekturemissionsbedingung zu emittieren, wenn der Z-Achsen-Korrekturbetrag aktualisiert wird.
In dem Bearbeitungsverfahren wird der Z-Achsen-Korrekturbetrag spezifiziert und der X-Achsen-Korrekturbetrag und der Y-Achsen-Korrekturbetrag werden unter Verwendung des Z-Achsen-Korrekturbetrags berechnet, und auch die Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition wird berechnet. Mit anderen Worten ist es in diesem Fall des Spezifizierens der Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition unter Verwendung des Bearbeitungsverfahrens nur erforderlich, dass ein Bediener den Z-Achsen-Korrekturbetrag und nicht den X-Achsen-Korrekturbetrag oder den Y-Achsen-Korrekturbetrag spezifiziert.
Außerdem kann in dem Bearbeitungsverfahren die Laserfokusposition abhängig von dem spezifizierten Z-Achsen-Korrekturbetrag auf die Zielbearbeitungsposition eingestellt (korrigiert) werden, indem die Nachkorrekturemissionsbedingung basierend auf den Koordinatenumwandlungsinformationen berechnet und der Laseremitter gesteuert wird, den Laser unter der Nachkorrekturemissionsbedingung zu emittieren.
Mit anderen Worten erlaubt das Bearbeitungsverfahren, wenn ein Fehler zwischen der Laserfokusposition und der Zielbearbeitungsposition auftritt, die Einstellung (Korrektur) der Laserfokusposition auf die Zielbearbeitungsposition mittels eines Positionsanpassungsbetriebs, der nur auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag basiert.
Entsprechend ermöglicht das Bearbeitungsverfahren eine Verminderung der Zeit, die für den Positionsanpassungsbetrieb erforderlich ist, und eine Verminderung der Arbeitslast.
Figurenliste

1 ist eine Abbildung, die eine schematische Ausgestaltung einer Bearbeitungsvorrichtung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das Einzelheiten eines Schweißbedingungseinstellungsprozesses zeigt.
4 ist eine Abbildung, die einen Zustand zeigt, in dem eine Laserfokusposition auf eine Zielbearbeitungsposition eingestellt (korrigiert) wird, indem der Schweißbedingungseinstellungsprozess ausgeführt wird.
5 ist eine Abbildung, die eine Positionsbeziehung zwischen einer Vorkorrekturfokusposition P0 und einer Nachkorrekturfokusposition P1 in einer X-Z-Ebene (einer Ebene umfassend eine X-Achse und eine Z-Achse) zeigt.
6 ist eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen einem Rotationswinkel θx eines X-Achsen-Reflektors und einer Emissionsrichtung eines Lasers zeigt.
7 ist eine Abbildung, die einen Zustand zeigt, in dem eine Schweißbedingung derart eingestellt (korrigiert) werden kann, dass ein Schweißabschnitt eine ausreichende Schweißqualität aufweist, indem ein Schweißbedingungseinstellungsprozess ausgeführt wird.
8 ist eine Abbildung eines Positionsanpassungsbetriebs, der in einer herkömmlichen Bearbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
9 ist eine Abbildung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Fehler in der Bearbeitungsposition verursacht wird, indem ein Positionsanpassungsbetrieb in der herkömmlichen Bearbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.

Bezugszeichenliste
1...Bearbeitungsvorrichtung, 11...Fernschweißsystem, 13...Fernschweißkopf, 13a...X-Achsen-Reflektor, 13b...Y-Achsen-Reflektor, 13c...Brennweitenänderer, 15...Lasersender, 15a...Lasersteuerung, 17...Schweißarbeitsbereich, 19... Werkstück, 21...digitales E/A-Modul, 23...Anpasser, 31... Steuerung, 33...Mikrocomputer, 90...Laser, 91...Werkstück, 92...Zielschweißposition, 93...Laserfokusposition.
AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
[Gesamtausgestaltung]
Eine Beschreibung einer Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird gegeben.
1 ist eine Abbildung, die eine schematische Ausgestaltung einer Bearbeitungsvorrichtung 1 einer ersten Ausführungsform zeigt.
Die Bearbeitungsvorrichtung 1 ist eine Bearbeitungsvorrichtung, die verwendet wird, um ein Werkstück, das in einem Bearbeitungsraum (einem Schweißarbeitsbereich 17) platziert ist, unter Verwendung eines Lasers zu schweißen.
Die Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst ein Fernschweißsystem 11 (FSS 11), einen Fernschweißkopf 13 (FSK 13), einen Lasersender 15 und den Schweißarbeitsbereich 17.
Das Fernschweißsystem 11 sendet ein erstes Befehlssignal S1 an den Fernschweißkopf 13, um dadurch eine Fokusposition eines Lasers, der von dem Fernschweißkopf 13 emittiert wird, zu dem Schweißarbeitsbereich 17 zu steuern. Das erste Befehlssignal S1 ist ein Signal, umfassend Informationen zum Einstellen der Fokusposition des Lasers. Das Fernschweißsystem 11 sendet ein zweites Befehlssignal S2 an den Lasersender 15, um dadurch einen Emissionszustand (EIN/AUS) des Lasers von dem Lasersender 15 zu dem Fernschweißkopf 13 zu steuern. Das zweite Befehlssignal S2 ist ein Signal, umfassend Informationen zum Einstellen des Emissionszustands des Lasers.
Der Fernschweißkopf 13 ist ausgestaltet, in der Lage zu sein, den Laser zu empfangen, der von dem Lasersender 15 emittiert wird, und eine Emissionsrichtung und eine Brennweite des Lasers, die an den Schweißarbeitsbereich 17 zu emittieren sind, basierend auf dem ersten Befehlssignal S1 von dem Fernschweißsystem 11 zu steuern.
Der Lasersender 15 ist ausgestaltet, in der Lage zu sein, den Emissionszustand des Lasers zu dem Fernschweißkopf 13 zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand basierend auf dem zweiten Befehlssignal S2 von dem Fernschweißsystem 11 zu ändern.
Der Schweißarbeitsbereich 17 ist ein Bearbeitungsraum, um darin ein Werkstück 19 zu platzieren. Der Schweißarbeitsbereich 17 ist möglicherweise unter Verwendung eines dreidimensionalen Rahmenkörpers ausgestaltet, wie beispielsweise schematisch in 1 gezeigt. Der Schweißarbeitsbereich 17 ist beispielsweise vertikal abwärts von dem Fernschweißkopf 13 vorgesehen und ist derart ausgestaltet, dass der Laser, der von dem Fernschweißkopf 13 emittiert wird, das Werkstück 19 erreichen kann, das in dem Schweißarbeitsbereich 17 platziert ist.
Die Bearbeitungsvorrichtung 1 ist ausgestaltet, in der Lage zu sein, eine optionale Koordinatenposition in dem Schweißarbeitsbereich 17 basierend auf einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem zu spezifizieren. Die vorliegende Ausführungsform wendet ein dreidimensionales orthogonales Koordinatensystem an, in dem eine horizontale Richtung als eine X-Achsen-Richtung und eine Y-Achsen-Richtung definiert ist, und eine vertikale Richtung als eine Z-Achsen-Richtung definiert ist.
[Elektrische Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung]
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung einer elektrischen Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung 1. 2 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Ausgestaltung der Bearbeitungsvorrichtung 1 zeigt.
Das Fernschweißsystem 11 der Bearbeitungsvorrichtung 1 umfasst eine Steuerung 31, ein digitales E/A-Modul 21 und einen Anpasser 23.
Die Steuerung 31 ist eine elektronische Steuervorrichtung, die verschiedene Signale zu und von verschiedenen Teilen der Bearbeitungsvorrichtung 1 sendet und empfängt und verschiedene Steuerprozesse ausführt, um das Werkstück 19 zu bearbeiten (zu schweißen).
die Steuerung 31 umfasst einen Mikrocomputer 33, eine Bewegungssteuerkarte 35, eine A/D-Karte 37, eine E/A-Karte 39, eine Informationseingabeeinrichtung 41 und eine Informationsanzeigeeinrichtung 43.
Der Mikrocomputer 33 umfasst eine CPU 33a, einen ROM 33b und einen RAM 33c. Der Mikrocomputer 33 ist derart ausgestaltet, dass beispielsweise die CPU 33a verschiedene Steuerprozesse basierend auf Programmen und Ähnlichem ausführt, die in dem ROM 33b und dem RAM 33c gespeichert sind. Der RAM 33c speichert verschiedene Informationen, die in den verschiedenen Steuerprozessen verwendet werden, die von der CPU 33a ausgeführt werden.
Die Bewegungssteuerkarte 35 sendet und empfängt verschiedene Daten zu und von dem Mikrocomputer 33 und sendet das erste Befehlssignal S1 zu dem Fernschweißkopf 13 und sendet das zweite Befehlssignal S2 zu dem Lasersender 15.
Der Fernschweißkopf 13 umfasst einen X-Achsen-Reflektor 13a, einen Y-Achsen-Reflektor 13b und einen Brennweitenänderer 13c.
Der X-Achsen-Reflektor 13a und der Y-Achsen-Reflektor 13b umfassen jeweils einen Reflexionsspiegel (nicht gezeigt), der einen Laser reflektiert, der von dem Lasersender 15 emittiert wird, und einen Galvanomotor (nicht gezeigt), um einen Winkel (Rotationszustand) des Reflexionsspiegels zu ändern. Insbesondere sind der X-Achsen-Reflektor 13a und der Y-Achsen-Reflektor 13b jeweils ausgestaltet, den Laser zu reflektieren, der von dem Lasersender 15 emittiert wird, um dadurch eine Wanderrichtung des Lasers zu ändern. Mit anderen Worten sind der X-Achsen-Reflektor 13a und der Y-Achsen-Reflektor 13b jeweils ausgestaltet, einen Reflexionswinkel des Lasers abhängig von dem Rotationszustand des Reflexionsspiegels zu ändern, um dadurch eine X-Achsen-Komponente und eine Y-Achsen-Komponente in der Emissionsrichtung des Lasers zu ändern.
Der X-Achsen-Reflektor 13a ist ausgestaltet, die X-Achsen-Komponente als rotierbare Richtungen des Reflexionsspiegels zu umfassen. Insbesondere ist der X-Achsen-Reflektor 13a ausgestaltet, den Rotationszustand des Reflexionsspiegels zu ändern, um dadurch den Reflexionswinkel des Lasers des Fernschweißkopfs 13 zu ändern, sodass sich die Emissionsrichtung des Lasers, der hin zu dem Schweißarbeitsbereich 17 emittiert wird, parallel zu der X-Achsen-Richtung ändert. Der Y-Achsen-Reflektor 13b ist ausgestaltet, die Y-Achsen-Komponente als rotierbare Richtungen des Reflexionsspiegels zu umfassen. Insbesondere ist der Y-Achsen-Reflektor 13b ausgestaltet, den Rotationszustand des Reflexionsspiegels zu ändern, um dadurch den Reflexionswinkel des Lasers des Fernschweißkopfs 13 zu ändern, sodass sich die Emissionsrichtung des Lasers, der hin zu dem Schweißarbeitsbereich 17 emittiert wird, parallel zu der Y-Achsen-Richtung ändert.
Der Brennweitenänderer 13c umfasst einen Servomotor (nicht gezeigt), um eine Brennweitenbedingung, umfassend mindestens einen Fokussierungszustand oder einen Sammelzustand des Lasers, der von dem Lasersender 15 emittiert wird, zu ändern. Der Brennweitenänderer 13c ist ausgestaltet, die Brennweitenbedingung zu ändern, um dadurch die Brennweite des Lasers zu ändern, der von dem Fernschweißkopf 13 hin zu dem Schweißarbeitsbereich 17 emittiert wird.
Das erste Befehlssignal S1, das von der Bewegungssteuerkarte 35 zu dem Fernschweißkopf 13 ausgegeben wird, umfasst ein X-Achsen-Befehlssignal S1a, das zu dem X-Achsen-Reflektor 13a ausgegeben wird, ein Y-Achsen-Befehlssignal S1b, das zu dem Y-Achsen-Reflektor 13b ausgegeben wird, und ein Brennweitenbefehlssignal S1c, das zu dem Brennweitenänderer 13c ausgegeben wird. Das X-Achsen-Befehlssignal S1a ist ein Befehlssignal, das einen Befehlswert hinsichtlich eines Reflexionswinkels des X-Achsen-Reflektors 13a angibt. Das Y-Achsen-Befehlssignal S1b ist ein Befehlssignal, das einen Befehlswert hinsichtlich eines Reflexionswinkels des Y-Achsen-Reflektors 13 angibt. Das Brennweitenbefehlssignal S1c ist ein Befehlssignal, das einen Befehlswert hinsichtlich einer Brennweitenbedingung des Brennweitenänderers 13c angibt.
Der X-Achsen-Reflektor 13a, der Y-Achsen-Reflektor 13b und der Brennweitenänderer 13c geben jeweils Rückkopplungssignale SR1a, SR1b und SR1c aus, um die Steuerung 31 über ihre jeweiligen Einstellungszustände zu benachrichtigen.
Ein X-Achsen-Rückkopplungssignal SR1a des X-Achsen-Reflektors 13a, das ein Signal ist, das den Reflexionswinkel des X-Achsen-Reflektors 13a angibt, wird von dem X-Achsen-Reflektor 13a zu der A/D-Karte 37 der Steuerung 31 gesendet. Ein Y-Achsen-Rückkopplungssignal SR1b des Y-Achsen-Reflektors 13b, das ein Signal ist, das den Reflexionswinkel des Y-Achsen-Reflektors 13b angibt, wird von dem Y-Achsen-Reflektor 13b zu der A/D-Karte 37 der Steuerung 31 gesendet. Ein Brennweitenrückkopplungssignal SR1c des Brennweitenänderers 13c, das ein Signal ist, das die Brennweitenbedingung des Brennweitenänderers 13c angibt, wird von den Brennweitenänderer 13c zu der Bewegungssteuerkarte 35 der Steuerung 31 gesendet.
Der Lasersender 15 umfasst eine Lasersteuerung 15a zum Steuern des Emissionszustands (Intensität) des Lasers, der zu dem Fernschweißkopf 13 zu emittieren ist. Die Lasersteuerung 15a steuert den Emissionszustand (Intensität) des Lasers, der an den Fernschweißkopf 13 zu emittieren ist, basierend auf dem zweiten Befehlssignal S2.
Der Lasersender 15 gibt ein Emissionszustandrückkopplungssignal SR2 an, um die Steuerung 31 über einen Einstellungszustand des Lasersenders 15 zu benachrichtigen. Das Emissionszustandsrückkopplungssignal SR2, das ein Signal ist, das einen Einstellungszustand der Lasersteuerung 15a (den Emissionszustand des Lasers) angibt, wird von dem Lasersender 15 zu der A/D-Karte 37 der Steuerung 31 gesendet.
Die A/D-Karte 37 führt eine A/D-Umwandlung verschiedener analoger Signale aus, die extern eingegeben werden, und sendet konvertierte digitale Signale an den Mikrocomputer 33.
Die E/A-Karte 39 sendet und empfängt verschiedene Daten zu und von dem Mikrocomputer 33 und sendet und empfängt auch verschiedene Daten zu und von dem digitalen E/A-Modul 21.
Das digitale E/A-Modul 21 umfasst eine Eingabeeinrichtung (nicht gezeigt), um verschiedene Informationen einzugeben, und eine Anzeigeeinrichtung (nicht gezeigt), um verschiedene Zustände in der Steuerung 31 anzuzeigen. Beispiele von Eingabeverfahren an der Eingabeeinrichtung umfassen möglicherweise ein Verfahren zum Eingeben verschiedener Informationen mittels manuellen Betriebs eines Bedieners und ein Verfahren des Eingebens verschiedener Informationen mittels Empfangen von Informationssignalen von anderen Einrichtungen. Die verschiedenen Informationen, die unter Verwendung der Eingabeeinrichtung eingegeben werden, umfassen möglicherweise zum Beispiel den Emissionszustand des Lasers. Die verschiedenen Zustände, die unter Verwendung der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, umfassen möglicherweise zum Beispiel einen Fehlerzustand der Bearbeitungsvorrichtung 1. Das digitale E/A-Modul 21 sendet und empfängt auch verschiedene Informationen zu und von peripheren Einrichtungen (nicht gezeigt), die an das Fernschweißsystem 11 gekoppelt sind. Beispiele der peripheren Einrichtungen umfassen möglicherweise einen Drucker und andere Steuerkarten (Steuereinrichtungen).
Die Informationseingabeeinrichtung 41 ist vorgesehen, einem Bediener zu erlauben, verschiedene Informationen an das Fernschweißsystem 11 einzugeben. Beispiele der verschiedenen Informationen, die unter Verwendung der Informationseingabeeinrichtung 41 eingegeben werden, können eine Koordinatenposition umfassen, die eine Fokusposition des Lasers und den Emissionszustand des Lasers angibt. Die Informationseingabeeinrichtung 41 ist ausgestaltet, die Eingabe nicht nur einer einzelnen Laserfokusposition, sondern auch eine Vielzahl von Laserfokuspositionen zu erlauben. Das heißt, unter Verwendung der Informationseingabeeinrichtung 41 werden möglicherweise nicht nur Informationen in Bezug auf einen Schweißbetrieb (Bearbeitungsbetrieb) an einem Punkt, sondern auch Informationen in Bezug auf eine Reihe von Schweißbetrieben (Bearbeitungsbetriebe) an einer Vielzahl von Punkten eingegeben.
Die Informationsanzeigeeinrichtung 43 ist vorgesehen, verschiedene Zustände in der Steuerung 31 anzuzeigen. Die verschiedenen Zustände, die unter Verwendung der Informationsanzeigeeinrichtung 43 angezeigt werden, umfassen möglicherweise beispielsweise einen Einstellungszustand der Fokusposition des Lasers und einen Fehlerzustand der Bearbeitungsvorrichtung 1. Außerdem zeigt die Informationsanzeigeeinrichtung 43 möglicherweise nicht nur einen Einstellungszustand in Bezug auf einen Schweißbetrieb (Bearbeitungsbetrieb) an einem Punkt an, sondern auch einen Einstellungszustand in Bezug auf eine Reihe von Schweißbetrieben (Bearbeitungsbetriebe) an einer Vielzahl von Punkten.
Der Anpasser 23 ist eine Einrichtung, die nützlich ist, um die Fokusposition des Lasers anzupassen, indem sie einen Befehl von einem Bediener empfängt und die Fokusposition des Lasers basierend auf dem Befehl ändert. Der Anpasser 23 umfasst einen Touch-Screen (nicht gezeigt) oder ein Funktionswählrad (nicht gezeigt), und ist ausgestaltet, den Befehl eines Bedieners durch den Eingabebetrieb des Bedieners auf dem Touch-Screen oder den Rotierbetrieb auf dem Funktionswählrad zu empfangen. Der Anpasser 23 ist ausgestaltet, in der Lage zu sein, verschiedene Informationen zu und von der Bewegungssteuerkarte 35 über den Mikrocomputer 33 zu senden und zu empfangen, und sendet ein Befehlssignal gemäß dem Befehl des Bedieners an die Bewegungssteuerkarte 35. Der Anpasser 23 umfasst einen Anzeigeabschnitt (nicht gezeigt) und ist ausgestaltet, verschiedene Informationen anzuzeigen (beispielsweise eine Koordinatenposition, die die Fokusposition des Lasers angibt), die von der Bewegungssteuerkarte 35 auf dem Anzeigeabschnitt empfangen werden. Überdies ist der Anpasser 23 möglicherweise zum Beispiel unter Verwendung eines Programmierhandgeräts ausgestaltet.
Indem die Laserfokusposition in dem Schweißarbeitsbereich 17 unter Verwendung einer Laservisualisierungsvorrichtung visualisiert wird und die Laserfokusposition zu einer spezifizierten Position unter Verwendung des Anpassers 23 verschoben wird, ist es möglich, Einzelheiten des ersten Befehlssignals S1 (oder des Rückkopplungssignals SR1a, SR1b und SR1c) in einem Fall des Einstellens der Laserfokusposition auf die spezifizierte Position zu finden. Mit anderen Worten ist es möglich, eine Entsprechung zwischen einer Koordinatenposition (einem X-Wert, einem Y-Wert und einem Z-Wert in dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem) der spezifizierten Position und den Einzelheiten des ersten Befehlssignals S1 (Einstellungszustände des X-Achsen-Reflektors 13a, des Y-Achsen-Reflektors 13b und des Brennweitenänderers 13c) im Falle des Einstellens der Laserfokusposition auf die Koordinatenposition zu finden.
Indem die spezifizierte Position optional geändert wird und die zuvor erwähnten Betriebe in Bezug auf eine Vielzahl von Koordinatenpositionen wiederholt ausgeführt werden und die Entsprechung aufgezeichnet wird, ist es möglich, Koordinatenumwandlungsinformationen vorzubereiten, in denen eine Entsprechung zwischen einer optionalen Koordinatenposition in dem Schweißarbeitsbereich 17 und den Einzelheiten des ersten Befehlssignals S1 im Falle des Einstellens der Laserfokusposition auf die optionale Koordinatenposition berücksichtigt wird. Die vorbereiteten Koordinatenumwandlungsinformationen werden wie oben beschrieben in dem ROM 33b des Mikrocomputers 33 gespeichert.
[Schweißbedingungseinstellungsprozess]
Als Nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Schweißbedingungseinstellungsprozesses, der in dem Mikrocomputer 33 ausgeführt wird.
Der Schweißbedingungseinstellungsprozess ist ein Prozess, der ausgestaltet ist, einen Einstellungsbetrieb einer Laserfokusposition (die Schweißbedingung) von einem Bediener zu empfangen, um einen Schweißbetrieb in der eingestellten Laserfokusposition auszuführen, um einen Korrekturbetrieb der Laserfokusposition zu empfangen und erneut einen Schweißbetrieb auszuführen, wenn eine ausreichende Schweißqualität nicht erhalten wird, wobei die Einstellung der Laserfokusposition (die Schweißbedingung) beendet wird, wenn eine ausreichende Schweißqualität erhalten wird.
Ein Programm, das Einzelheiten des Schweißbedingungseinstellungsprozesses aufzeichnet, ist in dem ROM 33b oder dem RAM 33c gespeichert. Während der Ausführung des Schweißbedingungseinstellungsprozesses wird das Programm von dem ROM 33b oder dem RAM 33c gelesen und wird von der CPU 33a ausgeführt.
3 ist ein Flussdiagramm, das Einzelheiten des Schweißbedingungseinstellungsprozesses zeigt.
Wenn der Schweißbedingungseinstellungsprozess gestartet wird, wird zuerst ein Prozess des Einstellens der Laserfokusposition (die Schweißbedingung) in S100 (S bedeutet „Schritt“) ausgeführt. Insbesondere wird der Eingabebetrieb eines Bedieners unter Verwendung der Informationseingabeeinrichtung 41 oder des Anpassers 23 empfangen, und eine Koordinatenposition, die von dem Eingabebetrieb spezifiziert wird, wird als eine Koordinatenposition (ein X-Wert, ein Y-Wert und ein Z-Wert in dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem) der Laserfokusposition eingestellt.
Im nachfolgenden Schritt S110 wird basierend auf den zuvor beschriebenen Koordinatenumwandlungsinformationen, die zuvor in dem ROM 33b gespeichert wurden, ein Prozess des Berechnens einer Zielemissionsbedingung entsprechend der Koordinatenposition der Laserfokusposition ausgeführt, die in S100 eingestellt wird. Die Zielemissionsbedingung bedeutet Einzelheiten des ersten Befehlssignals S1 (die Einstellungszustände des X-Achsen-Reflektors 13a, des Y-Achsen-Reflektors 13b und des Brennweitenänderers 13c).
Im nachfolgenden Schritt S120 wird die Zielemissionsbedingung (die Einzelheiten des ersten Befehlssignals S1), die von der Berechnung in S110 erhalten wird, in dem Fernschweißkopf 13 eingestellt (der X-Achsen-Reflektor 13a, der Y-Achsen-Reflektor 13b und der Brennweitenänderer 13c), und dann wird der Emissionszustand des Lasers von dem Lasersender 15 in den EIN-Zustand gesetzt, um dadurch einen Schweißbetrieb an dem Werkstück 19 auszuführen.
In dem nachfolgenden Schritt S130 wartet der Prozess, bis dahingehend von dem Bediener ein Bestimmungsergebnis eingegeben wird, ob ein Schweißabschnitt, der in dem Werkstück 19 gebildet ist, eine spezifizierte Schweißqualität erfüllt. Der Prozess fährt fort mit S190, wenn das eingegebene Bestimmungsergebnis „ausreichend“ (positive Bestimmung) ist, wobei der Prozess mit S140 fortfährt, wenn das Bestimmungsergebnis „nicht ausreichend“ (negative Bestimmung) ist.
Das Bestimmungsergebnis wird von dem Eingabebetrieb des Bedieners unter Verwendung der Informationseingabeeinrichtung 41 oder des Anpassers 23 eingegeben. Die Bestimmung, ob der geschweißte Abschnitt eine ausreichende Schweißqualität aufweist, erfolgt beispielsweise auch basierend auf den spezifizierten Bestimmungspunkten (beispielsweise ob eine Schweißposition ordnungsgemäß ist, ob eine Schweißfestigkeit ausreichend ist).
Ein Zustand, in dem eine Laserfokusposition 93 von einer Zielschweißposition 92 abgelenkt wird, das heißt, ein Zustand, in dem der geschweißte Abschnitt keine ausreichende Schweißqualität aufweist, ist als ein erster Zustand in 4 gezeigt. In 4 wird eine optionale Koordinatenposition in dem Schweißarbeitsbereich 17 in einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem dargestellt (ein Koordinatensystem, das von einer X-Achsen-Richtung, einer Y-Achsen-Richtung und einer Z-Achsen-Richtung definiert ist), und die Rechts-links-Richtung der Figur ist die X-Achsen-Richtung, und die Aufwärts-Abwärts-Richtung der Figur ist die Z-Achsen-Richtung, wodurch die Zustände der verschiedenen Teile gezeigt werden.
In dem ersten Zustand in 4 ist, obgleich eine Emissionsrichtung eines Lasers 90 ordnungsgemäß hin zu der Zielschweißposition 92 eines Werkstücks 91 eingestellt ist, eine Laserbrennweite nicht korrekt; somit wird die Laserfokusposition 93 von der Zielschweißposition 92 abgelenkt, und eine ordnungsgemäße Bearbeitung (Schweißen) in der Zielschweißposition 92 des Werkstücks 91 kann nicht ausgeführt werden. In diesem Fall werden, da die Emissionsrichtung des Lasers 90 die Zielschweißposition 92 des Werkstücks 91 schneidet, Schweißspuren von dem Laser 90 gebildet. Eine Schweißenergie ist jedoch nicht in der Laserfokusposition 93 unzureichend, was zu einer unzureichenden Schweißqualität des geschweißten Abschnitts führt. Das Werkstück 91 mit einer solchen unzureichenden Schweißqualität wird von dem Bediener als „der geschweifte Abschnitt weist keine ausreichende Schweißqualität auf“ bestimmt. In diesem Fall ist das Bestimmungsergebnis, das von dem Bediener in S130 eingegeben wird, „nicht ausreichend“ (negative Bestimmung), und der Prozess fährt fort mit Schritt S140.
Zum Bestimmen der Schweißqualität des geschweißten Abschnitts misst der Bediener eine Fehlerdimension zwischen der Laserfokusposition 93 und der Zielschweißposition 92. Da der Laser, der zur Bearbeitung (Schweißen) von der Bearbeitungsvorrichtung 1 verwendet wird, unsichtbares Licht ist, misst der Bediener die Laserfokusposition 93 unter Verwendung einer Messeinrichtung zum Messen der Laserfokuspositionen, und misst dann die Fehlerdimension zwischen der Laserfokusposition 93 und der Zielschweißposition 92. Im Falle der Verwendung der Messeinrichtung ist es schwierig, eine relative Positionsbeziehung (Fehler in der X-Achsen-Richtung, der Y-Achsen-Richtung und der Z-Achsen-Richtung) zwischen der Laserfokusposition 93 und der Zielschweißposition 92 zu messen; somit misst der Bediener einen Abstand D1 (der Fehler in der Z-Achsen-Richtung) zwischen der Laserfokusposition 93 und dem Werkstück 91.
Nachdem mit S140 fortgefahren wurde, wartet der Prozess wegen der negativen Bestimmung in S130, bis der Bediener einen Korrekturbetrag der Laserfokusposition (die Schweißbedingung) in S140 eingibt, und ein eingegebener Wert wird als ein Korrekturbetrag ΔZ in der Z-Achsen-Richtung der Laserfokusposition (der Schweißbedingung) eingestellt. Der Bediener gibt den Abstand D1 (den Fehler in der Z-Achsen-Richtung) zwischen der Laserfokusposition 93 und dem Werkstück 91, der von dem Bediener gemessen wird, als den Korrekturbetrag ΔZ in der Z-Achsen-Richtung unter Verwendung der Informationseingabeeinrichtung 41 oder des Anpassers 23 ein.
Im nachfolgenden Schritt S150 werden ein X-Wert und ein Y-Wert in einer Nachkorrekturfokusposition basierend auf dem Korrekturbetrag ΔZ in der Z-Achsen-Richtung berechnet, was in S140 eingestellt wird. Für die Berechnung werden Formel 1 und Formel 2 verwendet. $X1 = X0 +Δ Z \times tan (2 \times θ x)$
$Y1 = Y0 +Δ Z \times tan (2 \times θ y)$
Formel 1 und Formel 2 sind jeweils ein arithmetischer Ausdruck, in dem eine Vorkorrekturfokusposition P0 (X0, Y0, Z0) ist, eine Nachkorrekturfokusposition P1 (X1, Y1, Z1) ist, ein Rotationswinkel des X-Achsen-Reflektors 13a θx ist, und ein Rotationswinkel des Y-Achsen-Reflektors 13b θy ist.
Eine Beschreibung wird nun auf der Grundlage gegeben, dass der X-Wert und der Y-Wert in der Nachkorrekturfokusposition mittels Formel 1 und Formel 2 mit Bezug auf 5 und 6 berechnet werden können.
5 ist eine Abbildung, die eine Positionsbeziehung zwischen der Vorkorrekturfokusposition P0 und der Nachkorrekturfokusposition P1 in einer X-Z-Ebene (einer Ebene umfassend eine X-Achse und eine Z-Achse) zeigt. 6 ist eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen dem Rotationswinkel θx des X-Achsen-Reflektors 13a und der Emissionsrichtung des Lasers zeigt.
In 5 entspricht die Vorkorrekturfokusposition P0 der Laserfokusposition 93 in dem ersten Zustand in 4, und die Nachkorrekturfokusposition P1 entspricht der Zielschweißposition 92 in dem ersten Zustand in 4. In 5 stellt L0 eine Brennweitenbedingung (Brennweite) dar, die auf den Brennweitenänderer 13c eingestellt ist, wenn die Laserfokusposition auf die Vorkorrekturfokusposition P0 eingestellt ist, und L1 stellt eine Brennweitenbedingung (Brennweite) dar, die auf den Brennweitenänderer 13c eingestellt ist, wenn die Laserfokusposition auf die Nachkorrekturfokusposition P1 eingestellt ist.
Wie in 5 gezeigt, weisen mit Bezug auf eine relative Positionsbeziehung zwischen der Vorkorrekturfokusposition P0 und der Nachkorrekturfokusposition P1 ein Korrekturbetrag ΔX (= X1 - X0) in der X-Achsen-Richtung und ein Korrekturbetrag ΔZ (= Z1 - Z0) in der Z-Achse-Richtung eine Positionsbeziehung auf, die einen Winkel 2θx dazwischen definiert.
Wie in 6 gezeigt, ist, nachdem der Laser 90, der von einer Sendequelle SP emittiert worden ist, an einer Reflexionsposition RP des X-Achsen-Reflektors 13a (insbesondere dem Reflexionsspiegel) reflektiert worden ist, die Wanderrichtung eine A1-Richtung, wenn der X-Achsen-Reflektor 13a in der Referenzposition BA ist, und ist eine A2-Richtung, wenn der X-Achsen-Reflektor 13a von der Referenzposition BA um einen Rotationswinkel θx rotiert wird. In diesem Fall ist ein Winkel zwischen der A1-Richtung und der A2-Richtung 2 × θx. Eine Winkelposition (Rotationszustand) des X-Achsen-Reflektors 13a wird als „die Referenzposition BA“ eingestellt, wenn ein Einfallswinkel des Lasers 90 zu dem X-Achsen-Reflektor 13a (insbesondere dem Reflexionsspiegel) 45 Grad beträgt.
Es sollte aus dem oben stehenden verstanden werden, dass der Korrekturbetrag ΔX in der X-Achsen-Richtung gleich „ΔZ × tan(2 × θx)“ ist, und dass der X-Wert (X1) an der Nachkorrekturfokusposition P1 mittels Formel 1 berechnet werden kann. Der Y-Wert (Y1) an der Nachkorrekturfokusposition P1 kann auch mittels Formel 2 aus dem gleichen Grund berechnet werden. Das heißt, „ΔZ × tan(2 × θx)“ in Formel 1 entspricht dem X-Achsen-Korrekturbetrag ΔX, und „ΔZ × tan(2 × θy)“ in Formel 2 entspricht dem Y-Achsen-Korrekturbetrag ΔY.
Der Rotationswinkel θx des X-Achsen-Reflektors 13a kann als Informationen betreffend Änderungen in der X-Achsen-Komponente der Emissionsrichtung des Lasers (X-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des Reflektors) von Informationen betreffend den Rotationszustand des X-Achsen-Reflektors 13a verwendet werden. Das heißt, wenn man sich einen virtuellen Vektor, der den Rotationszustand des X-Achsen-Reflektors 13a angibt (beispielsweise eine Richtung einer Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels), vorstellt, ist der Rotationswinkel θx des X-Achsen-Reflektors 13a ein Winkel zwischen einem Projektionsvektor, der erhalten wird, indem der virtuelle Vektor auf die X-Z-Ebene projiziert wird (beispielsweise eine durchgezogene Linie, die den X-Achsen-Reflektor 13a in 6 angibt) und einem spezifizierten Referenzvektor (beispielsweise die Referenzposition BA in 6).
Ähnlich kann ein Rotationswinkel θy des Y-Achsen-Reflektors 13b als Informationen betreffend Änderungen in der Y-Achsen-Komponente der Emissionsrichtung des Lasers (Y-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des Reflektors) von Informationen betreffend den Rotationszustand des Y-Achsen-Reflektors 13b verwendet werden. Das heißt, wenn man sich einen virtuellen Vektor vorstellt, der den Rotationszustand des Y-Achsen-Reflektors 13b angibt (beispielsweise eine Richtung einer Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels), ist der Rotationswinkel θy des Y-Achsen-Reflektors 13b ein Winkel zwischen einem Projektionsvektor, der erhalten wird, indem der virtuelle Vektor auf die Y-Z-Ebene projiziert wird, und einem spezifizierten Referenzvektor.
Mit erneutem Bezug auf 3 wird im nachfolgenden Schritt S160 ein Z-Wert an der Nachkorrekturfokusposition basierend auf dem Korrekturbetrag ΔZ in der Z-Achsen-Richtung berechnet. Für diese Berechnung wird Formel 3 verwendet. $Z1 = Z0 +Δ Z$
In dem nachfolgenden Schritt S170 wird eine Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition P1 basierend auf Berechnungsergebnissen (X1, Y1, Z1) in S150 und S160 bestimmt.
In dem nachfolgenden Schritt S180 wird ein Prozess des Berechnens der Zielemissionsbedingung (nachfolgend auch als die Nachkorrekturemissionsbedingung bezeichnet) entsprechend der Koordinatenposition (X1, Y1, Z1) der Nachkorrekturfokusposition P1 basierend auf den zuvor beschriebenen Koordinatenumwandlungsinformationen, die zuvor in dem ROM 33b gespeichert wurden, ausgeführt. Die Nachkorrekturemissionsbedingung entspricht Einzelheiten (jeweilige Einstellungsbedingungen des X-Achsen-Reflektors 13a, des Y-Achsen-Reflektors 13b und des Brennweitenänderers 13c) des ersten Befehlssignals S1, sodass die Fokusposition des Lasers auf die Nachkorrekturfokusposition P1 eingestellt wird.
Wenn S180 beendet ist, kehrt der Prozess zurück zu S120. In S120 wird nach dem Ausführen von S180, anstelle der Zielemissionsbedingung, die durch die Berechnung in S110 erhalten wird, die Nachkorrekturemissionsbedingung (die Einzelheiten des ersten Befehlssignals S1), die durch die Berechnung S180 erhalten wird, auf den Fernschweißkopf 13 (der X-Achsen-Reflektor 13a, der Y-Achsen-Reflektor 13b und der Brennweitenänderer 13c) eingestellt. Das heißt, in S120 wird dieses Mal die Nachkorrekturemissionsbedingung, die durch die Berechnung in S180 erhalten wird, auf den Fernschweißkopf 13 eingestellt, und dann wird der Emissionszustand des Lasers von dem Lasersender 15 auf einen EIN-Zustand eingestellt, sodass ein Schweißbetrieb an dem Werkstück 19 ausgeführt wird.
Hier wird ein Zustand, in dem die Laserfokusposition 93 mit der Zielschweißposition 92 zusammenfällt, mit anderen Worten, ein Zustand, in dem der geschweißte Abschnitt eine ausreichende Schweißqualität aufweist, als ein zweiter Zustand in 4 dargestellt.
Der zweite Zustand in 4 ist ein Zustand, in dem die Emissionsrichtung des Lasers 90 ordnungsgemäß hin zu der Zielschweißposition 92 des Werkstücks 91 eingestellt ist, und die Laserbrennweite ordnungsgemäß eingestellt ist, sodass die Laserfokusposition 93 mit der Zielschweißposition 92 zusammenfällt, und eine ordnungsgemäße Bearbeitung (Schweißen) an der Zielschweißposition 92 des Werkstücks 91 ausgeführt werden kann. Das heißt, Schweißen mit ausreichender Festigkeit und ohne Positionsabweichung des geschweißten Abschnitts kann erzielt werden; somit kann eine gute Schweißqualität des geschweißten Abschnitts erhalten werden, und der Bediener bestimmt, dass „der geschweißte Abschnitt eine ausreichende Schweißqualität aufweist“.
Danach fährt der Prozess fort mit S130, und dann fährt der Prozess fort mit S190, wenn das Bestimmungsergebnis, das von dem Bediener eingegeben wird, „ausreichend“ (positive Bestimmung) ist.
In S190 wird ein Prozess des Speicherns (Aufzeichnens) der Zielemissionsbedingung (oder der Nachkorrekturemissionsbedingung) entsprechend einer Koordinatenposition der Laserfokusposition, die schließlich eingestellt wird, ausgeführt.
Indem der Schweißbedingungseinstellungsprozess wie oben beschrieben ausgeführt wird, wird, wenn der geschweißte Abschnitt keine ausreichende Schweißqualität aufweist, eine Korrektur der Laserfokusposition (der Schweißbedingung) vorgenommen, um dadurch die Schweißbedingung so einzustellen (zu korrigieren), dass der geschweißte Abschnitt nach der Korrektur ausreichende Schweißqualität erzielt. Insbesondere für die Korrektur ist es erforderlich, dass der Bediener einen Korrekturbetrag in der Z-Achsen-Richtung eingibt, und nicht erforderlich, dass er einen Korrekturbetrag in der X-Achsen-Richtung oder der Y-Achsen-Richtung eingibt; somit wird eine Arbeitslast für die Korrektur im Vergleich zu einer Ausgestaltung vermindert, die eine Eingabe eines Korrekturbetrags in jeweils der X-Achsen-Richtung, Y-Achsen-Richtung und der Z-Achsen-Richtung erfordert.
Beispielsweise werden, wie in einem ersten Zustand in 7 gezeigt, wenn die Laserbrennweite nicht ordnungsgemäß ist, obgleich die Emissionsrichtung des Lasers ordnungsgemäß hin zu den Zielschweißpositionen 97 und 98 eingestellt ist, beim Schweißen des ersten Elements 95 und des zweiten Elements 96 Schweißspuren an den Zielschweißpositionen 97 und 98 gebildet, was eine unzureichende Festigkeit und somit eine schlechte Schweißqualität bereitstellt. Daher ist es erforderlich, einen Anpassungsbetrieb der Laserfokusposition entlang einer Stapelrichtung des ersten Elements 95 und des zweiten Elements 96 derart auszuführen, dass die Laserfokusposition mit jeder der Zielschweißpositionen 97 und 98 zusammenfällt, um Schweißen (Bearbeiten) mit einer ordnungsgemäßen Qualität an den Zielschweißpositionen 97 und 98 zu erzielen.
Entsprechend gibt der Bediener einen Korrekturbetrag der Laserfokusposition (der Schweißbedingung) ein, um dadurch die Laserfokusposition (die Schweißbedingung) in S140 des Schweißbedingungseinstellungsprozesses zu korrigieren, sodass Schweißen (Bearbeiten) mit einer ordnungsgemäßen Qualität an den Zielschweißpositionen 97 und 98 ohne Positionsabweichung der geschweißten Abschnitte erzielt werden kann, wie in einem zweiten Zustand in 7 dargestellt.
[Wirkungen]
Wie zuvor beschrieben, umfasst die Bearbeitungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform den Fernschweißkopf 13, umfassend den X-Achsen-Reflektor 13a, den Y-Achsen-Reflektor 13b und den Brennweitenänderer 13c. Der Fernschweißkopf 13 ist ausgestaltet, den Reflexionswinkel des X-Achsen-Reflektors 13a und den Reflexionswinkel des Y-Achsen-Reflektors 13b zu ändern, um dadurch die Emissionsrichtung des Lasers zu steuern, und die Brennweitenbedingung des Brennweitenänderers 13c zu ändern, um dadurch die Brennweite des Lasers zu steuern. Das heißt, der Fernschweißkopf 13 ändert jeweils den Reflexionswinkel des X-Achsen-Reflektors 13a, den Reflexionswinkel des Y-Achsen-Reflektors 13b und die Brennweitenbedingung des Brennweitenänderers 13c, um dadurch die Laserfokusposition in dem Schweißarbeitsbereich 17 zu ändern.
In der Bearbeitungsvorrichtung 1 berechnet, wenn der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S140 des Schweißbedingungseinstellungsprozesses den Korrekturbetrag einstellt, der von dem Bediener als der Korrekturbetrag ΔZ in der Z-Achsen-Richtung der Laserfokusposition (der Schweißbedingung) eingegeben wird, der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S150 bis S170 den X-Achsen-Korrekturbetrag ΔX und den Y-Achsen-Korrekturbetrag ΔY unter Verwendung des Z-Achsen-Korrekturbetrags ΔZ, und berechnet auch die Koordinatenposition (X1, Y1, Z1) der Nachkorrekturfokusposition P1. Mit anderen Worten ist es in einem Fall des Spezifizierens der Koordinatenposition (X1, Y1, Z1) der Nachkorrekturfokusposition P1 unter Verwendung der Bearbeitungsvorrichtung 1 nur erforderlich, dass der Bediener den Z-Achsen-Korrekturbetrag ΔZ und nicht den X-Achsen-Korrekturbetrag ΔX und den Y-Achsen-Korrekturbetrag ΔY spezifiziert.
Außerdem berechnet der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S180 die Zielemissionsbedingung (auch als die Nachkorrekturemissionsbedingung bezeichnet) entsprechend der Koordinatenposition (X1, Y1, Z1) der Nachkorrekturfokusposition P1, der Mikrocomputer 33 steuert zum Ausführen von S120 den Fernschweißkopf 13 und den Lasersender 15, sodass der Laser unter der Nachkorrekturemissionsbedingung emittiert wird. Dies ermöglicht die Einstellung (Korrektur) der Laserfokusposition 93 auf die Zielschweißposition 92 gemäß dem Z-Achsen-Korrekturbetrag ΔZ, der von dem Mikrocomputer 33, der S140 ausführt, spezifiziert wird.
Das heißt, die Bearbeitungsvorrichtung 1 kann die Laserfokusposition 93 auf die Zielschweißposition 92 einstellen (korrigieren), indem der Positionsanpassungsbetrieb nur basierend auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag ΔZ ausgeführt wird, sogar wenn ein Fehler zwischen der Laserfokusposition 93 und der Zielschweißposition 92 auftritt.
Entsprechend ermöglicht die Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Verminderung der Zeit, die für den Positionsanpassungsbetrieb der Laserfokusposition erforderlich ist, und eine Verminderung der Arbeitslast.
Die Bearbeitungsvorrichtung 1 entspricht einem Beispiel einer Bearbeitungsvorrichtung, der Schweißarbeitsbereich 17 entspricht einem Beispiel eines Bearbeitungsraums, der Fernschweißkopf 13 und der Lasersender 15 entsprechen einem Beispiel eines Laseremitters, der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S100 entspricht einem Beispiel einer Bearbeitungspositionsspezifizierungsvorrichtung, der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S110 entspricht einem Beispiel einer Zielemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung, und der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S120 entspricht einem Beispiel einer Emissionssteuerung.
Der X-Achsen-Reflektor 13a und der Y-Achsen-Reflektor 13b entsprechen einem Beispiel eines Emissionsrichtungsänderers, und der Brennweitenänderer 13c entspricht einem Beispiel eines Brennweitenänderers.
Der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S140 entspricht einem Beispiel einer Korrekturbetragspezifizierungsvorrichtung, der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S150 bis S170 entspricht einem Beispiel einer Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung, und der Mikrocomputer 33 zum Ausführen von S180 entspricht einem Beispiel einer Nachkorrekturemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung.
[Andere Ausführungsformen]
Obgleich eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorhergehend beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann in verschiedenen Formen innerhalb eines Schutzbereichs ausgeführt werden, der nicht von dem Erfindungsgegenstand der vorliegenden Offenbarung abweicht.
Beispielsweise ist, obgleich die obige Ausführungsform eine Bearbeitungsvorrichtung beschreibt, in der die Form des Bearbeitens durch den Laser „Schweißen“ ist, die Form der Bearbeitung nicht auf Schweißen begrenzt. Die vorliegende Offenbarung wird beispielsweise möglicherweise auf eine Bearbeitungsvorrichtung angewandt, die ausgestaltet ist, Schneiden durch den Laser auszuführen.
Obgleich die obige Ausführungsform eine Ausgestaltung beschreibt, in der ein ROM- oder ein RAM-Speicherprogramm zuvor in den Mikrocomputer 33 eingebunden worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine solche Ausgestaltung begrenzt. Beispielsweise wird möglicherweise eine Ausgestaltung angewandt, in der Programme in einem nicht-flüchtigen, greifbaren, computerlesbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet und bei Bedarf auf ein Computersystem geladen werden, oder in der Programme über ein Kommunikationsnetzwerk auf ein Computersystem heruntergeladen werden. Beispiele des nicht-flüchtigen, greifbaren, computerlesbaren Aufzeichnungsmediums umfassen möglicherweise eine optische Speicherplatte wie eine CD-ROM und eine DVD, eine Magnetplatte und einen tragbaren Halbleiterspeicher (beispielsweise einen USB-Speicher, eine Memory-Card (eingetragenes Warenzeichen) etc.).
Überdies ist, obgleich die Steuerung 31 der Bearbeitungsvorrichtung ausgestaltet ist, den Mikrocomputer 33 in der oben beschriebenen Ausführungsform zu umfassen, die vorliegende Offenbarung nicht auf eine solche Ausgestaltung begrenzt. Zum Beispiel ist die Steuerung möglicherweise mit Hardware wie einer elektrischen Schaltung, anstelle der Ausgestaltung eines Mikrocomputers unter Verwendung von Software ausgestaltet.
Obgleich die obige Ausführungsform eine Ausgestaltung beschreibt, in der der Fernschweißkopf 13 zwei Reflektoren (den X-Achsen-Reflektor und den Y-Achsen-Reflektor) umfasst, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf eine solche Ausgestaltung begrenzt. Beispielsweise umfasst der Fernschweißkopf möglicherweise einen einzelnen Reflektor, und der Reflektor ist möglicherweise derart ausgestaltet, dass rotierbare Richtungen zum Ändern der Richtung der Reflexionsfläche des Reflektors die X-Achsen-Komponente und die Y-Achsen-Komponente umfassen.
Darüber hinaus ist der Änderer (ein Element zum Ändern der Emissionsrichtung des Lasers), der an dem Fernschweißkopf 13 vorgesehen ist, nicht auf den zuvor beschriebenen Reflektor (einen Reflexionsänderer) beschränkt. Für den Änderer, der an dem Fernschweißkopf 13 vorgesehen ist, wird möglicherweise zum Beispiel ein Sendeänderer angewandt, der die Emissionsrichtung des Lasers abhängig von einem Sendewinkel ändert, wenn der Laser dadurch hindurch sendet.
Überdies ist, obgleich die obige Ausführungsform eine Ausgestaltung beschreibt, in der der Bearbeitungsraum (der Schweißarbeitsbereich 17) vertikal abwärts von dem Laseremitter (dem Fernschweißkopf 13) vorgesehen ist, die vorliegende Offenbarung nicht auf eine solche Ausgestaltung begrenzt. Beispielsweise ist es möglicherweise möglich, eine Ausgestaltung anzuwenden, in der der Bearbeitungsraum vertikal aufwärts von dem Laseremitter vorgesehen ist, oder eine Ausgestaltung, in der der Bearbeitungsraum horizontal benachbart zu dem Laseremitter vorgesehen ist. In der Ausgestaltung, in der der Bearbeitungsraum vertikal aufwärts von dem Laseremitter vorgesehen ist, ist „ein dreidimensionales orthogonales Koordinatensystem, in dem horizontale Richtungen als die X-Achsen-Richtung und die Y-Achsen-Richtung definiert sind, und die vertikale Richtung als die Z-Achsen-Richtung definiert ist“ wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform anzuwenden. In der Ausgestaltung, in der der Bearbeitungsraum horizontal benachbart zu dem Laseremitter vorgesehen ist, ist „ein dreidimensionales orthogonales Koordinatensystem, in dem eine der horizontalen Richtungen von dem Laseremitter hin zu dem Bearbeitungsraum als die Z-Achsen-Richtung definiert ist, und Richtungen senkrecht zu der Z-Achsen-Richtung als die X-Achsen-Richtung und die Y-Achsen-Richtung definiert sind“ anzuwenden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015207356 [0001]

Claims

Bearbeitungsvorrichtung, die mit einem Bearbeitungsraum zum Platzieren eines Werkstücks darin vorgesehen ist, und ausgestaltet ist, das Werkstück, das in dem Bearbeitungsraum platziert ist, unter Verwendung eines Lasers zu bearbeiten, wobei die Bearbeitungsvorrichtung umfasst: einen Laseremitter, der ausgestaltet ist, beim Emittieren des Lasers hin zu dem Bearbeitungsraum einen Emissionszustand zu ändern, der mindestens eine Emissionsrichtung und eine Brennweite des Lasers umfasst, um dadurch eine Fokusposition des Lasers in dem Bearbeitungsraum zu ändern; eine Bearbeitungspositionsspezifizierungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, eine Zielbearbeitungsposition auf dem Werkstück basierend auf einer Koordinatenposition in einem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem in dem Bearbeitungsraum zu spezifizieren; eine Zielemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, eine Zielemissionsbedingung zu berechnen, die eine der Emissionsbedingungen entsprechend einer Koordinatenposition der Zielbearbeitungsposition in dem Bearbeitungsraum basierend auf Koordinatenumwandlungsinformationen ist, die eine Entsprechung zwischen einer optionalen Koordinatenposition in dem Bearbeitungsraum und der Emissionsbedingung in einem Fall des Einstellens der Fokusposition auf die optionale Koordinatenposition spezifizieren; und eine Emissionssteuerung, die ausgestaltet ist, den Laseremitter so zu steuern, dass er den Laserstrahl unter der Zielemissionsbedingung emittiert, wobei, wenn eine Richtung von dem Laseremitter hin zu dem Bearbeitungsraum als eine Z-Achsen-Richtung definiert ist und Richtungen, die senkrecht zu der Z-Achsen-Richtung sind, als eine X-Achsen-Richtung und eine Y-Achsen-Richtung in dem dreidimensionalen orthogonalen Koordinatensystem in dem Bearbeitungsraum definiert sind, der Laseremitter umfasst: einen Emissionsrichtungsänderer, umfassend mindestens einen Änderer zum Ändern einer Emissionsrichtung des Lasers, und ausgestaltet, die Emissionsrichtung des Lasers abhängig von einem Rotationszustand des mindestens einen Änderers zu ändern, um dadurch eine X-Achsen-Komponente und eine Y-Achsen-Komponente in der Emissionsrichtung des Lasers zu ändern; einen Brennweitenänderer, der ausgestaltet ist, eine Brennweitenbedingung, umfassend mindestens einen Fokussierungszustand oder einen Sammelzustand des Lasers zu ändern, um dadurch die Brennweite des Lasers zu ändern, wobei die Bearbeitungsvorrichtung überdies umfasst: eine Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, einen Z-Achsen-Korrekturbetrag zu spezifizieren, der ein Differenzwert in der Z-Achsen-Richtung zwischen einer Vorkorrekturfokusposition und einer Nachkorrekturfokusposition ist; eine Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, einen X-Achsen-Korrekturbetrag zu berechnen, der ein Differenzwert in der X-Achsen-Richtung zwischen der Vorkorrekturfokusposition und der Nachkorrekturfokusposition basierend auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag und X-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des mindestens einen Änderers ist, um einen Y-Achsen-Korrekturbetrag zu berechnen, der ein Differenzwert in der Y-Achsen-Richtung zwischen der Vorkorrekturfokusposition und der Nachkorrekturfokusposition basierend auf dem Z-Achsen-Korrekturbetrag und Y-Achsen-Komponenteninformationen in dem Rotationszustand des mindestens einen Änderers ist, und eine Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition unter Verwendung des X-Achsen-Korrekturbetrags, des Y-Achsen-Korrekturbetrags, des Z-Achsen-Korrekturbetrags und einer Koordinatenposition der Vorkorrekturfokusposition zu berechnen; und eine Nachkorrekturemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, eine Nachkorrekturemissionsbedingung zu berechnen, die die Emissionsbedingung entsprechend der Koordinatenposition der Nachkorrekturfokusposition ist, basierend auf den Koordinatenumwandlungsinformationen, und wobei die Emissionssteuerung den Laseremitter steuert, den Laser unter der Nachkorrekturemissionsbedingung zu emittieren, wenn der Z-Achsen-Korrekturbetrag in der Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung aktualisiert wird.
Programm zum Veranlassen eines Computers, als die Bearbeitungspositionsspezifizierungsvorrichtung, die Zielemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung, die Emissionssteuerung, die Korrekturbetragsspezifizierungsvorrichtung, die Nachkorrekturfokuspositionsberechnungsvorrichtung und die Nachkorrekturemissionsbedingungsberechnungsvorrichtung in der Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 zu fungieren.