JP2006167759A - レーザ溶接の制御装置および制御方法 - Google Patents

レーザ溶接の制御装置および制御方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006167759A
JP2006167759A JP2004364079A JP2004364079A JP2006167759A JP 2006167759 A JP2006167759 A JP 2006167759A JP 2004364079 A JP2004364079 A JP 2004364079A JP 2004364079 A JP2004364079 A JP 2004364079A JP 2006167759 A JP2006167759 A JP 2006167759A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
laser
point
welding point
robot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004364079A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4792740B2 (ja
Inventor
Hitoshi Kawai
仁 川井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2004364079A priority Critical patent/JP4792740B2/ja
Priority to EP05027018A priority patent/EP1671740A1/en
Priority to US11/302,514 priority patent/US8168918B2/en
Priority to KR1020050123639A priority patent/KR100661427B1/ko
Priority to CNB2005101321458A priority patent/CN100488698C/zh
Publication of JP2006167759A publication Critical patent/JP2006167759A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4792740B2 publication Critical patent/JP4792740B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/22Spot welding
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/198Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors with means for adjusting the mirror relative to its support
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006Vehicles

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

【課題】レーザ溶接によるリモート溶接の作業効率を向上させる制御方法を提供する。
【解決手段】ロボットアームに取り付けられたレーザ加工ヘッド3を、一つの溶接点201の溶接中にも次の溶接点202方向へ向けて一定速度でその位置をa〜jに移動させつつ、反射鏡11は一つの溶接点201の溶接終了までその溶接点201方向にレーザ100が照射されるように回動させ、一つの溶接点の溶接終了時に反射鏡11を高速回動させて次の溶接点201にレーザ100を向ける。これを連続する溶接点201〜206の溶接が終了するまで繰り返す。
【選択図】図6

Description

本発明は、レーザ溶接の制御装置および制御方法に関する。
近年、ロボットを利用した溶接にもレーザ溶接が用いられるようになってきている。従来のロボットを利用したレーザ溶接の中には、ロボットアームに回動可能な反射鏡を設置し、この反射鏡までレーザを導き、反射鏡を回動させることでレーザを振り分け、連続的に複数の溶接点を溶接する技術がある(特許文献1参照)。このような反射鏡によるレーザ光の振り分けによる最大のメリットは、比較的軽く動作の速い反射鏡の回動によって溶接点の変更を行うことができるため、溶接ガンのような重たいものを移動しながら溶接する、これまでのスポット溶接と比較して作業効率がよいことである。
特許第3229834号
しかしながら、このような従来のレーザ溶接においても、反射鏡の動きによって溶接点を変更できる範囲は、反射鏡によってレーザを振ることができる範囲に限定される。したがって、連続して複数の溶接点を溶接する際に、次の溶接点の位置が反射鏡によってレーザを振ることができる範囲を超える場合、またはレーザの射出方向を変えなければならない場合などには、結局ロボットアームを移動させて溶接点の変更を行う必要がある。
このため、広範囲に溶接点がある場合には、ロボットアームを移動させる回数が多くなり、複数の溶接点全部の溶接完了にかかる時間は、ロボットに溶接ガンを持たせたスポット溶接と比較してそれほど速くならず、作業効率の向上がほとんどないという問題があった。
そこで本発明の目的は、レーザ溶接の作業効率を向上させることのできるレーザ溶接の制御装置および制御方法を提供することである。
上記課題を解決するための本発明は、ロボットに取り付けられ、レーザの射出方向を変更自在なレーザ射出手段と、前記レーザ射出手段が所定方向に所定速度で移動するように前記ロボットの姿勢を制御しつつ、第1の溶接点の溶接中は当該第1の溶接点方向に前記レーザが射出されるように前記レーザ射出手段を制御し、レーザ射出手段の位置が第1の溶接点の溶接終了後第2の溶接点の溶接開始位置に到達したなら第2の溶接点方向に前記レーザが射出されるように前記レーザ射出手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とするレーザ溶接の制御装置である。
また上記課題を解決するための本発明は、ロボットに取り付けられ、レーザの射出方向を変更自在なレーザ射出手段を所定方向に所定速度で移動させるように前記ロボットの姿勢を制御しつつ、第1の溶接点の溶接中は当該第1の溶接点方向に前記レーザが射出されるように前記レーザの射出方向を制御し、レーザ射出手段の位置が第1の溶接点の溶接終了後第2の溶接点の溶接開始位置に到達したなら第2の溶接点方向に前記レーザが射出されるように前記レーザの射出方向を変更することを特徴とする制御方法である。
本発明によれば、ロボット姿勢を制御することでロボットに取り付けられているレーザ射出手段の位置を所定方向に所定速度で移動させつつ、レーザが目標溶接点方向に射出されるようにレーザ射出手段によるレーザ射出方向を変更することとしたので、レーザが目標溶接点に照射されている間に、レーザ射出手段の位置は次の溶接点方向へ移動することが可能となる。したがって、複数の溶接点がある場合に、次の溶接点がレーザ射出手段によるレーザ射出方向の変更のみでは照射範囲を超えてしまうような位置にある場合でも、前の溶接点を溶接中にロボット動作させて、レーザ射出手段の位置を次の溶接点へ向けて動かしているので、前の溶接点の溶接終了時点で、レーザ射出手段の位置は次の溶接点へのレーザ溶接可能位置に到達することができ、次のレーザ射出開始までの非溶接時間が非常に短くてすむようになって、複数溶接の際の全体としての作業効率を向上させることができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1は、本発明を適用したリモート溶接システムを説明するための概略斜視図、図2はレーザ加工ヘッドを説明するための概略透視図である。
リモート溶接は、これまでのスポット溶接などと比較して、溶接冶具が直接ワークと接触せずに、レーザを用いてワークから離れた場所から溶接するものである。
図1に示したリモート溶接システムは、ロボット1と、このロボット1のアーム2先端に設けられ、レーザ100を射出するレーザ加工ヘッド3と、レーザ光源であるレーザ発振器5と、レーザ発振器5からレーザ加工ヘッド3までレーザを導く光ファイバーケーブル6とからなる。
ロボット1は、一般的な多軸ロボットなどであり、教示作業によって与えられた動作経路のデータに従い、その姿勢を変えてアーム2の先端、すなわちレーザ加工ヘッド3を移動させる。
レーザ加工ヘッド3は、図2に示すように、光ファイバーケーブル6によって導かれたレーザ100を、最終的に目的物方向へ射出するレーザ射出手段となる反射鏡11と、レーザ100の焦点位置を変更するレンズ郡12とからなる。
反射鏡11は、鏡面を通る垂直な線をZ軸として、このZ軸と直行するX軸およびY軸においてそれぞれ独立に回動自在であり、回動することでレーザ100の射出方向を自在に振り分けることができる。このため、図示しないが、レーザ加工ヘッド3内には、反射鏡11を回動させるためのモータおよびギア機構を有する。モータは後述する加工ヘッド制御装置によってその動きが制御される。同様に、レンズ郡12による焦点位置変更のためのモータも有し、これも加工ヘッド制御装置によって制御される。
レーザ発振器5は、YAGレーザ発振器である。ここでは、レーザを光ファイバーケーブル6によって導くためにYAGレーザを用いている。なお、リモート溶接には、このほか炭酸ガスレーザも使用可能であるが、その場合には、光ファイバーケーブル6ではなく、反射鏡11やプリズムを利用してレーザ発振器5からレーザ加工ヘッド3までレーザを導くことになる。なお、その他のレーザであってもレーザ溶接に使用できるものであれば本発明においても使用可能であるので、レーザを導くための経路はレーザ種に合わせて光ファイバーケーブルか反射鏡かを適宜選択すればよい。
図3および図4は、ロボット1に対するレーザ加工ヘッド3の取り付け事例を示す図面である。
ロボットアームへのレーザ加工ヘッド3の取り付けは、たとえば、図3に示すように、レーザ加工ヘッド3をロボットアーム先端の手首部分21にわずかにずらして取り付け、光ファイバーケーブル6を直接レーザ加工ヘッドへ通す形態。またたとえば、図4に示すように、レーザ加工ヘッド3の一部をロボットアーム先端の手首部分21内に埋め込み、ロボット1のアーム2内に光ファイバーケーブル6を通す形態などがある。特に、図4に示した形態では、レーザ加工ヘッド3の形状をコンパクトにすることができるため、複雑かつ狭い空間でもレーザ加工ヘッド3を入れることができ、リモート溶接によって行うことのできる部分が多くなる。また、この形態では、アーム2内に光ファイバーケーブル6を通すこととしているので、アーム部分周囲も含めていっそうコンパクトになっている。このようにコンパクトな形態とすることで、特に自動車車体の溶接工程などにおいてリモート溶接により行うことのできる溶接箇所が増えて、狭い場所などにおける手打ち工程を減らすことが可能となり、それだけでも作業効率を向上することができる。
このような取り付け形態は、ロボット1の形状や形式、レーザ加工ヘッドの形状などに合わせて適宜選択することになるが、本発明はいずれの場合でも、またここに示した事例以外でも適用可能である。
図5は、このリモート溶接システムの制御系の構成を説明するためのブロック図である。
制御系は、レーザ発振器5におけるレーザ出力のオン、オフなどを制御するレーザコントローラ51と、ロボット1の動きを制御するロボット制御装置52と、レーザ加工ヘッド3における反射鏡11およびレンズ郡12を制御する加工ヘッド制御装置53とからなる。
レーザコントローラ51は、レーザ出力のオン、オフと、レーザの出力強度調整などを行っている。このレーザコントローラ51は、ロボット制御装置52からの制御信号によって、レーザ出力のオン、オフを行っている。
ロボット制御装置52は、本実施形態においては、後述するロボット1の動きと共に反射鏡11およびレンズ郡12の動作、およびレーザ出力のオン、オフなどの制御信号の出力も行っており、本発明における制御手段となるものである。なお、ロボット1の動作および反射鏡11の動作はすべてロボット1の動作教示のときに行われる。したがって、このロボット制御装置52は教示されたデータ(教示データと称する)をもとにロボット動作そのものと各種制御信号の出力を行う。
加工ヘッド制御装置53は、ロボット制御装置52からの制御信号に基づいてレーザ加工ヘッド3内の反射鏡11およびレンズ郡12の動作を制御する。
このように構成されたリモート溶接システムを用いた溶接方法を説明する。
図6は、リモート溶接におけるレーザ加工ヘッド3とレーザ射出方向の動きを説明するための説明図である。なお、ここでは理解を容易にするためにごく簡単な基本形を例に説明する。
本実施形態では、図6に示すように、複数の溶接点201〜206がある場合に、目標とする一つの溶接点(たとえば201)へレーザ100を射出中にも、レーザ加工ヘッド3を、次の溶接点(たとえば202)へ向けて所定速度で移動させる。このとき、反射鏡11の動きは、レーザ加工ヘッド3が移動しても現在溶接中の溶接点(たとえば201)の溶接が終了するまで、その溶接点(たとえば201)からレーザ100が外れないように回動させている。
このときレーザ加工ヘッド3の位置移動はロボット姿勢の変更、すなわちロボットアーム2を動かすことで行っている。ロボット1の動きはロボット制御装置52によって制御されており、レーザ加工ヘッド3の位置が溶接中の溶接点から次の溶接点へ向けて一定速度で移動させている。したがって、図示する場合には、レーザ加工ヘッド3は、その位置aからjまで一定の速度で移動する。
ここでレーザ加工ヘッド3の位置を一定速度で移動させるのは、ロボットアームの移動に伴って発生するロボットアームの振動を極力減らして、レーザ100の焦点位置が目標位置(溶接点)から振動によって外れないようにするためである。ここでは、位置aからjまで常に一定速度に保つようにしたが、これは本実施形態の場合、実質的にある溶接点の溶接が終了してから次の溶接点へレーザの向きを変える際の非溶接時間はほとんどないため(詳細後述)、すべての溶接が終了するまではじめから終わりまで、すべて一定速度を保つようにしたものである。なお、非溶接時間が長くなるような場合には、その間、レーザ加工ヘッド3の位置を移動させる速度を変えてもよい。
一方、反射鏡11は、一つの溶接点を溶接中は、レーザ焦点位置が、レーザ加工ヘッド3の移動方向と相対的に逆方向で、かつ、レーザ焦点位置の移動速度がレーザ加工ヘッド3の移動速度とほぼ同じになるように回動させている。このときの反射鏡11の回動速度を溶接時の所定速度と称する。これにより、レーザ加工ヘッド3の移動と逆方向にほぼ同じ速度でレーザ焦点位置が移動することになるため、結果的に一つの溶接点の溶接中はレーザがその溶接点を外れることがなくなるのである。ここで、ほぼ同じ速度としているのは、溶接点のビード形成距離(ビードの大きさ)によっては、一つの溶接点においてレーザ照射位置(焦点位置)を移動させなければならないためである。すなわち、ビード形成距離に応じて、その分レーザ焦点位置の移動速度をレーザ加工ヘッド3の移動速度よりわずかに遅くなるようにして、レーザ加工ヘッド3の移動方向にビードが形成されるように調整することになる。
また、このレーザ加工ヘッド3の移動速度は、溶接速度より速い必要がある。これは、一つの溶接点(たとえば201)の溶接が終了した時点で、次の溶接点(たとえば202)に対してレーザが届くようにするためである。
通常、レーザ溶接の溶接速度は1〜5m/minである。これに対して、レーザ加工ヘッド3の移動速度(すなわちロボットアームを動作させる速度)は、ロボットによって様々であるが、たとえば最大10〜20m/min程度であり、また、反射鏡11によるレーザ焦点位置の移動速度は焦点位置が反射鏡11から1m程度の部分で最大100m/min程度が可能である。したがって、レーザ加工ヘッド3の移動速度を溶接速度より速くすることは十分可能である。
なお、このようなそれぞれの速度から実際の移動速度を選択する際には、レーザ加工ヘッド3の振動を抑えるようにするために、レーザ加工ヘッド3の移動速度ができるだけ低速となるように、各速度を選択することが好ましい。
一つの溶接点(たとえば201)の終了から、次の溶接点(たとえば202)へのレーザ焦点位置の移動も、反射鏡11の回動によって行う。このときの反射鏡11の回動は、可能な限り速く行うことが好ましい。このとき、レーザ出力は、停止せずにそのまま出力を続けるようにしてもよい。これは、上記の通り、レーザ焦点位置の移動速度は溶接速度に対して桁違いに速いため、溶接点間の移動中に、溶接しない部分にレーザが照射されたとしても、その部分がレーザの焦点位置から外れていたり、焦点位置内にあったとしても一瞬レーザが当たるだけでほとんど影響がなく、レーザ100が当たった部分を傷つけることはないからである。なお、必要に応じてレーザコントローラ51にオフ信号を送りレーザ出力を一時停止することも可能である。
このようにロボット1によるレーザ加工ヘッド3の移動および反射鏡11の向きを制御することで、ロボットアーム先端に設けられているレーザ加工ヘッド3の位置は、順次溶接を行う方向に、溶接点(たとえば201)の溶接開始時にはその溶接点(たとえば202)より前にあり(たとえば位置b)、その溶接点(たとえば202)の溶接終了時にはその溶接点(たとえば201)より先にある(たとえば位置d)ことになる。
図7は、このリモート溶接における制御手順を示すフローチャートである。
まず、ロボット制御装置52は、あらかじめ教示された教示データに従って最初の溶接開始位置にレーザ加工ヘッド3を移動させて定速移動を開始すると共に、レーザ出力をオンにするようにレーザコントローラ51に指令する(S1)。同時に加工ヘッド制御装置53に対しても溶接時の所定速度で反射鏡11を回動させるように指令する(S2)。
続いて、ロボット制御装置52は、教示データに従い、次の溶接点の溶接開始位置に到達したか否かを判断する(S3)。ここで教示データに従う次の溶接点の溶接開始位置は、その前の溶接点の溶接が終了した位置でもある。
この段階で次の溶接点の溶接開始位置に到達していれば、反射鏡11を次の溶接点方向へ高速で回動するように加工ヘッド制御装置53に対して指令する(S4)。これにより、加工ヘッド制御装置53が次の目標となる溶接点方向へ反射鏡11を高速で回動させてレーザが次の溶接点方向へ向けて射出されるようになる。以降この動作を最終溶接点の溶接終了まで続けることになる。
一方、ステップS3において、次の溶接点の溶接開始位置に到達していなければ、全溶接点の溶接終了か否かを判断する(S5)。この判断は教示データに従って最終溶接点の溶接が終了したことにより判断される。ここで、最終溶接点の溶接終了でなければ、現在溶接中の溶接作業自体が終了していないので、そのまま処理はステップS3へ戻る。これにより現在溶接中の溶接がそのまま継続されることになる。
一方、ステップS5において、最終溶接点の溶接が終了していれば、教示データに従って、レーザ出力をオフにするようにレーザコントローラ51に指令し、レーザ加工ヘッドを待機位置(または作業終了位置など)に戻し(S6)、全ての作業を終了する。
この動作を、図6の例を使って説明すれば、はじめにロボット制御装置52はレーザ加工ヘッド3を溶接点201の溶接開始位置aまで移動し、レーザ加工ヘッド3を一定速度で移動させつつレーザ出力を開始させ、同時に反射鏡11を溶接点201にレーザが照射されるように溶接時の所定速度で回動させる。
続いて、位置bを経て、溶接点202の溶接開始位置cに到達した時点で(この時点で溶接点201の溶接が終了している)、ロボット制御装置52は、反射鏡11を教示されている最大速度で回動してレーザ射出方向を溶接点202方向に回動させる。そして溶接点202の溶接を継続して実行させる。以降溶接点206の溶接が終了するまでこれらの処理を繰り返し、溶接点206の溶接が終了した時点で、レーザ出力を停止させ、全ての溶接作業を終了する。
なお、このように複数の溶接点を溶接する際には、反射鏡11から溶接点までの距離が焦点深度を超える場合には、適宜レンズ郡12を調節して焦点位置を調整することになる。このようなレンズ郡12の調節も溶接点とレーザ加工ヘッド3の位置(その間の距離)からロボット1の動作を教示する際にあらかじめ設定しておくことになる。なお、自動合焦機能が付いたレーザ加工ヘッド3の場合には、レンズ郡12による焦点調節の必要はなく自動合焦機能に任せることになる。
ここで、従来のレーザ溶接と比較する。図8は、従来法によるリモート溶接の動作を説明するための説明図である。
従来法では、レーザ加工ヘッド3がAの位置に来た時点でレーザ加工ヘッド3を停止させ、そこから反射鏡11によるレーザ照射可能範囲内に位置する溶接点301、302、および303に対して反射鏡11を回動させることで連続的に溶接を行う。そして溶接点303の溶接終了後、レーザをいったん停止させて、レーザ加工ヘッド3をA位置からB位置に移動し、レーザ加工ヘッド3をB位置で停止させて、溶接点304、305、および306に対して反射鏡11を回動させることにより連続的に溶接を行う。
図9は、前述した図6による本実施形態による溶接動作と、図8に示した従来法による溶接動作で、全溶接工程にかかる時間を比較して説明するための説明図である。(a)は本実施形態の場合であり、(b)は従来法の場合である。なお、図示する各時間はそれぞれに相対的な長さを示すものであり実時間ではない。
図示するように、本実施形態では、従来法にある、溶接を止めてレーザ加工ヘッド3を移動させることによる溶接点変更時間(図中の「加工ヘッドによる溶接点変更時間」)が不要となる。したがって、本実施形態では、その分、全溶接にかかる時間を短縮することができる。
このため溶接点が多くなればなるほどこの時間短縮効果は大きくなる。たとえば、自動車の車体組み立てラインでは、数百点に上る溶接点が存在するが、これらをすべて、または一部でも連続的に溶接する際には大きな時間短縮効果をもたらすことが期待できる。
以上説明したように本実施形態によれば、ロボットアームに取り付けられたレーザ加工ヘッド3を、溶接中にも次の溶接点方向へ向けて移動させているので、溶接を止めてロボットアームを動かし溶接点を変更する時間が不要となるので、その分、全溶接工程にかかる時間を短縮することができる。したがって、溶接点が多くなればなるほどこの時間短縮効果は大きくなる。たとえば、自動車の車体組み立てラインでは、数百点に上る溶接点が存在するため、これらをすべて、または一部でも連続的に溶接する際には大きな時間短縮効果をもたらすことが期待できる。
また、少なくとも溶接中は一定速度となるようにロボットアームを動かしているため、溶接中のロボットアームの移動であっても振動によってレーザ焦点位置が溶接点から外れることがない。
また、レーザ加工ヘッド3の移動速度を溶接速度より速くすることで、確実に次の溶接点が反射鏡11の回動によって溶接できる範囲に入るようにレーザ加工ヘッド3を移動させることができ、複数の溶接点の連続溶接時に非溶接時間をほとんどなくすようにできる。また、レーザ加工ヘッド3の位置を移動方向に向かって溶接開始時には目標の溶接点より前にあり、溶接終了時には目標の溶接点より先にあるようにすることで、いっそう確実に次の溶接点を反射鏡11の回動によって溶接できる範囲に入るようにできる。
このように本実施形態では、非溶接時間をほとんどなくすことができるので、リモート溶接システム、特に、レーザ発振器5がいまだ高価な現状において設備費の回収効率を高めることができる。
また、一つのレーザ発振器5から複数のレーザ加工ヘッド3へレーザを導く構成とした場合でも常に複数のレーザ加工ヘッド3にレーザを供給する必要から、これまではレーザ加工ヘッド3によって溶接位置を変更している際の非溶接時間にはレーザをレーザ吸収材に当てて消費させていたが、本実施形態のように非溶接時間をほとんどなくすことが可能になるので、このようなレーザを吸収させることによる電力の無駄な消費をなくすことができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態では、反射鏡11を回動させることでレーザの射出方向を変更するようにしているが、これに代えて反射鏡11は固定しレーザ加工ヘッド3全体を回動させることでレーザ射出方向を変更するようにしてもよい。この場合、レーザ加工ヘッド3全体がレーザ射出手段となる。
また、上述した実施形態では、反射鏡11を最終的なレーザ射出手段としているが、これに代えて、光ファイバーケーブル6を直接レーザ加工ヘッド内から溶接点方向へ向けて光ファイバーケーブル6先端の角度を変更するようにしてもよい。この場合、光ファイバーケーブル6先端の角度を変更するために先端のみ角度を変更してもよいが、レーザ加工ヘッド3全体を回動させることで角度の変更を行うようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、直線的に複数の溶接点が並んだ基本形(図6)を用いて説明したが、これは当然に、このような直線的な経路以外の様々な動作経路であっても本発明を適用することができるものである。
本発明は、ロボットを使用したレーザ溶接に利用可能である。
本発明を適用するリモート溶接システムを説明するための概略斜視図である。 レーザ加工ヘッドを説明するための概略透視図である。 ロボットに対するレーザ加工ヘッドの取り付け事例を示す図面である。である。 ロボットに対するレーザ加工ヘッドの取り付け事例を示す図面である。である。 上記リモート溶接システムの制御系の構成を説明するためのブロック図である。 レーザ加工ヘッドとレーザ射出方向の動きを説明するための説明図である。 リモート溶接における制御手順を示すフローチャートである。 従来法によるリモート溶接の動作を説明するための説明図である。 実施形態による溶接動作と、従来法による溶接動作で、全溶接工程にかかる時間を比較して説明するための説明図である。
符号の説明
1…ロボット、
2…アーム、
3…レーザ加工ヘッド、
5…レーザ発振器、
6…光ファイバーケーブル、
11…反射鏡、
12…レンズ郡、
51…レーザコントローラ、
52…ロボット制御装置、
53…加工ヘッド制御装置。

Claims (10)

  1. ロボットに取り付けられ、レーザの射出方向を変更自在なレーザ射出手段と、
    前記レーザ射出手段が所定方向に所定速度で移動するように前記ロボットの姿勢を制御しつつ、第1の溶接点の溶接中は当該第1の溶接点方向に前記レーザが射出されるように前記レーザ射出手段を制御し、レーザ射出手段の位置が第1の溶接点の溶接終了後第2の溶接点の溶接開始位置に到達したなら第2の溶接点方向に前記レーザが射出されるように前記レーザ射出手段を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とするレーザ溶接の制御装置。
  2. 前記所定速度は、少なくとも一つの溶接点の溶接中は一定速度であることを特徴とする請求項1記載のレーザ溶接の制御装置。
  3. 前記所定速度は、一つの溶接点を溶接する溶接速度よりも速いことを特徴とすることを特徴とする請求項1または2記載のレーザ溶接の制御装置。
  4. 前記所定方向は、第1の溶接点から第2の溶接点へ向かう方向であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のレーザ溶接の制御装置。
  5. 前記制御手段は、前記レーザ射出手段の位置が、前記所定方向に向かって溶接開始時には溶接を開始する溶接点より前にあり、溶接終了時には溶接を終了した溶接点より先にあるように移動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のレーザ溶接の制御装置。
  6. ロボットに取り付けられ、レーザの射出方向を変更自在なレーザ射出手段を所定方向に所定速度で移動させるように前記ロボットの姿勢を制御しつつ、第1の溶接点の溶接中は当該第1の溶接点方向に前記レーザが射出されるように前記レーザの射出方向を制御し、レーザ射出手段の位置が第1の溶接点の溶接終了後第2の溶接点の溶接開始位置に到達したなら第2の溶接点方向に前記レーザが射出されるように前記レーザの射出方向を変更することを特徴とする制御方法。
  7. 前記所定速度は、少なくとも一つの溶接点の溶接中は一定速度であることを特徴とする請求項6記載の制御方法。
  8. 前記所定速度は、一つの溶接点を溶接する溶接速度よりも速いことを特徴とすることを特徴とする請求項6または7記載の制御方法。
  9. 前記所定方向は、第1の溶接点から第2の溶接点へ向かう方向であることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一つに記載の制御方法。
  10. 前記レーザ射出手段の位置は、前記所定方向に向かって溶接開始時には溶接を開始する溶接点より前にあり、溶接終了時には溶接を終了した溶接点より先にあるように移動させることを特徴とする請求項6〜9のいずれか一つに記載の制御方法。
JP2004364079A 2004-12-16 2004-12-16 レーザ溶接の制御装置および制御方法 Expired - Fee Related JP4792740B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004364079A JP4792740B2 (ja) 2004-12-16 2004-12-16 レーザ溶接の制御装置および制御方法
EP05027018A EP1671740A1 (en) 2004-12-16 2005-12-09 Laser welding system and control method for welding points with a first travelling speed for a robot arm and a second scanning speed for the welding head
US11/302,514 US8168918B2 (en) 2004-12-16 2005-12-14 Laser welding system and laser welding control method
KR1020050123639A KR100661427B1 (ko) 2004-12-16 2005-12-15 레이저 용접 시스템 및 레이저 용접의 제어 방법
CNB2005101321458A CN100488698C (zh) 2004-12-16 2005-12-16 激光焊接系统和激光焊接控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004364079A JP4792740B2 (ja) 2004-12-16 2004-12-16 レーザ溶接の制御装置および制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006167759A true JP2006167759A (ja) 2006-06-29
JP4792740B2 JP4792740B2 (ja) 2011-10-12

Family

ID=36014337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004364079A Expired - Fee Related JP4792740B2 (ja) 2004-12-16 2004-12-16 レーザ溶接の制御装置および制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8168918B2 (ja)
EP (1) EP1671740A1 (ja)
JP (1) JP4792740B2 (ja)
KR (1) KR100661427B1 (ja)
CN (1) CN100488698C (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009274075A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接方法、この溶接方法によって形成された溶接物、およびレーザ溶接システム
CN102896389A (zh) * 2012-09-26 2013-01-30 武汉法利莱切割系统工程有限责任公司 白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置
US9050687B2 (en) 2006-04-24 2015-06-09 Nissan Motor Co., Ltd. Apparatus and method for recognizing irradiation-enabled area of beam irradiating device and for establishing a moving path of the device

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10333456A1 (de) * 2003-07-22 2005-02-24 Kuka Schweissanlagen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laserbearbeiten von Werkstücken
JP2006289387A (ja) * 2005-04-06 2006-10-26 Fanuc Ltd レーザ溶接方法及びレーザ溶接ロボット
JP5114874B2 (ja) 2005-09-30 2013-01-09 日産自動車株式会社 レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置
JP5070861B2 (ja) * 2006-03-23 2012-11-14 日産自動車株式会社 レーザ溶接装置およびその方法
US8803029B2 (en) * 2006-08-03 2014-08-12 Chrysler Group Llc Dual beam laser welding head
JP4353219B2 (ja) * 2006-08-14 2009-10-28 日産自動車株式会社 レーザ加工装置、レーザ加工装置の制御方法
US8288684B2 (en) * 2007-05-03 2012-10-16 Electro Scientific Industries, Inc. Laser micro-machining system with post-scan lens deflection
JP2009028871A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Denso Wave Inc ロボット制御装置
KR101135696B1 (ko) * 2009-12-30 2012-04-13 주식회사 유연 레이저 치료기의 반사경 위치 조정장치
KR101135559B1 (ko) * 2009-12-30 2012-04-16 주식회사 유연 레이저 치료기의 레이저 조준기
KR101117732B1 (ko) * 2010-01-19 2012-02-24 삼성모바일디스플레이주식회사 기판 밀봉에 사용되는 레이저 빔 조사 장치 및 이를 이용한 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법
CN103100796A (zh) * 2012-12-28 2013-05-15 长春大正博凯汽车设备有限公司 一种激光焊接系统及其激光焊接方法
JP6354415B2 (ja) * 2013-08-14 2018-07-11 富士電機株式会社 レーザ溶接機とそれを用いたレーザ溶接方法
JP6487413B2 (ja) * 2016-12-22 2019-03-20 ファナック株式会社 レーザ加工用ヘッドおよびそれを備えたレーザ加工システム
CN112538566B (zh) * 2020-11-25 2022-07-29 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种激光冲击强化加工系统
WO2024077556A1 (zh) * 2022-10-13 2024-04-18 宁德时代新能源科技股份有限公司 焊接装置及焊接方法
CN115889978B (zh) * 2023-03-09 2023-05-09 深圳市睿达科技有限公司 一种激光焊接3d螺旋式光斑控制方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5786089U (ja) * 1980-11-18 1982-05-27
JPH10180472A (ja) * 1996-12-25 1998-07-07 Honda Motor Co Ltd レーザ溶接装置
JPH11114689A (ja) * 1995-05-15 1999-04-27 Elpatronic Ag 工作物を結合する装置
JPH11156569A (ja) * 1997-11-25 1999-06-15 Honda Motor Co Ltd レーザ加工装置における加工点指示用レーザ光の照射制御方法
JP2004306057A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接装置
JP2005334972A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Como Spa レーザ光線の合焦方向の簡素化した制御によるロボット補助遠隔レーザ溶接の方法および装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06179092A (ja) * 1992-12-14 1994-06-28 Fanuc Ltd レーザロボットのレーザ加工方法および装置
JP2947002B2 (ja) * 1993-05-21 1999-09-13 トヨタ自動車株式会社 レーザ溶接方法
US5665255A (en) * 1995-08-01 1997-09-09 Progressive Tool & Industries Company Laser welding apparatus and method for high temperature gradient cooling alloys
JPH09122945A (ja) 1995-10-27 1997-05-13 Miyachi Technos Corp レーザ加工装置
JPH09192869A (ja) * 1996-01-19 1997-07-29 Honda Motor Co Ltd レーザ加工方法
US6153853A (en) 1996-12-25 2000-11-28 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Laser beam welding apparatus
JP3229834B2 (ja) 1997-04-07 2001-11-19 本田技研工業株式会社 溶接方法およびその装置
US6531675B2 (en) * 2001-01-31 2003-03-11 Unova Ip Corp. Laser welding method and apparatus
ITTO20010102A1 (it) * 2001-02-05 2002-08-05 Prima Ind Spa Sistema e metodo di saldatura laser remota.
US20020104833A1 (en) * 2001-02-08 2002-08-08 Automated Welding Systems Inc. Welding head mount for robotic welding apparatus with micro adjustment capability
DE10204993B4 (de) * 2002-02-05 2005-06-09 Jenoptik Automatisierungstechnik Gmbh Vorrichtung zum Bearbeiten von dreidimensional ausgedehnten Werkstückoberflächen mittels Laser
DE10235855A1 (de) * 2002-08-05 2004-03-11 Abb Research Ltd. Verfahren zum Herstellen einer Karosserie
DE10255037A1 (de) * 2002-11-26 2004-06-09 Kuka Roboter Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks
DE10333456A1 (de) 2003-07-22 2005-02-24 Kuka Schweissanlagen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laserbearbeiten von Werkstücken
CA2489941C (en) * 2003-12-18 2012-08-14 Comau S.P.A. A method and device for laser welding
DE102004011769B3 (de) * 2004-03-09 2005-08-18 Kuka Schweissanlagen Gmbh Verfahren zum Laserbearbeiten und Lasereinrichtung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5786089U (ja) * 1980-11-18 1982-05-27
JPH11114689A (ja) * 1995-05-15 1999-04-27 Elpatronic Ag 工作物を結合する装置
JPH10180472A (ja) * 1996-12-25 1998-07-07 Honda Motor Co Ltd レーザ溶接装置
JPH11156569A (ja) * 1997-11-25 1999-06-15 Honda Motor Co Ltd レーザ加工装置における加工点指示用レーザ光の照射制御方法
JP2004306057A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接装置
JP2005334972A (ja) * 2004-05-28 2005-12-08 Como Spa レーザ光線の合焦方向の簡素化した制御によるロボット補助遠隔レーザ溶接の方法および装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9050687B2 (en) 2006-04-24 2015-06-09 Nissan Motor Co., Ltd. Apparatus and method for recognizing irradiation-enabled area of beam irradiating device and for establishing a moving path of the device
JP2009274075A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接方法、この溶接方法によって形成された溶接物、およびレーザ溶接システム
CN102896389A (zh) * 2012-09-26 2013-01-30 武汉法利莱切割系统工程有限责任公司 白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置
CN102896389B (zh) * 2012-09-26 2015-11-18 武汉法利莱切割系统工程有限责任公司 白车身顶盖激光钎焊工艺控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR100661427B1 (ko) 2006-12-27
JP4792740B2 (ja) 2011-10-12
KR20060069284A (ko) 2006-06-21
US20060157455A1 (en) 2006-07-20
US8168918B2 (en) 2012-05-01
EP1671740A1 (en) 2006-06-21
CN100488698C (zh) 2009-05-20
CN1788914A (zh) 2006-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8168918B2 (en) Laser welding system and laser welding control method
JP4988160B2 (ja) レーザ溶接装置、レーザ溶接システム、およびレーザ溶接方法
JP5114874B2 (ja) レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置
JP4629425B2 (ja) レーザ溶接方法および装置
JP5266647B2 (ja) レーザ溶接装置およびその調整方法
US8716622B2 (en) Apparatus and method for performing laser welding operations
JP5186726B2 (ja) レーザ溶接装置およびその方法
JP2006289387A (ja) レーザ溶接方法及びレーザ溶接ロボット
JP2009178720A (ja) レーザ加工装置
JP4661315B2 (ja) レーザ溶接装置、レーザ溶接システム、およびレーザ溶接方法
JP2007021550A (ja) レーザ溶接装置、レーザ溶接システム、およびレーザ溶接方法
JP5245214B2 (ja) レーザ加工装置およびその方法
JP4645319B2 (ja) リモート溶接教示装置
JP2007044726A (ja) レーザ溶接装置および溶接方法
JP2007253200A (ja) レーザ溶接装置およびレーザ焦点位置調整方法
WO2023149458A1 (ja) レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置
WO2024004111A1 (ja) レーザ加工方法、加工プログラム及び制御装置
JPH06182573A (ja) レーザ加工機

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101130

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110222

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110425

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110628

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110711

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140805

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees