JP2012228711A - レーザー加工ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】加工用レーザー光が障害物に当たって加工設定位置に到達せず、加工設定位置にレーザー加工不良が生じることを防止することができるレーザー加工ロボットシステムを提供すること。
【解決手段】レーザー加工ロボットシステム１は、移動経路形成部、範囲設定部、及びレーザー照射部を有する制御プログラム４１を備える。移動経路形成部は、教示点データに基づき、エンドエフェクタ７２の位置、姿勢を調整した移動経路Ｌを形成する。範囲設定部は、移動経路Ｌのうち、可視ガイド光が障害物Ｘによって遮られて加工設定位置８１に到達しない制限区間Ｌ２について、制限照射範囲Ｒ１を設定する。レーザー照射部は、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２を移動するときには、制限照射範囲Ｒ１内にある加工設定位置８１Ｂに対しては加工用レーザー光Ａを照射し、制限照射範囲Ｒ１外にある加工設定位置８１Ｃ，８１Ｄに対しては加工用レーザー光Ａを照射しない。
【選択図】図７

Description

本発明は、ロボットのエンドエフェクタに装着したレーザー加工手段によって、被加工対象における加工設定位置に加工用レーザー光を照射するよう構成したレーザー加工ロボットシステムに関する。

工場の生産ライン等においてはロボットが多用されている。例えば、レーザー光によって溶接、切断等の加工を行う工程においては、レーザー照射装置をロボットのエンドエフェクタに装着し、レーザー照射装置における反射ミラーによって焦点距離及び照射方向を調整して、被加工対象における加工設定位置にレーザー光を照射するリモートレーザー加工方法が知られている。
このリモートレーザー加工方法としては、例えば、十字の可視光を被加工対象に照射（投影）し、この十字の可視光の交点と、加工用レーザー光と同軸状に出射したポインターレーザーから出射した直進可視光とが一致したときに、加工用レーザー光の焦点が被加工対象における加工設定位置に合ったことを示すようにしたものがある。

例えば、特許文献１のリモート溶接教示装置においては、レーザー溶接装置に対し、このレーザー溶接装置から射出されるレーザーの照射可能範囲を示す可視光を投影する投影手段を設けることが開示されている。これにより、溶接位置から離れたところからレーザーを照射するリモート溶接において、ロボットの動作教示作業を容易にすることができる。また、例えば、特許文献２のロボット制御装置においては、ロボットを動作させつつ、リアルタイムで、容易かつ確実に干渉チェックを行う工夫について開示されている。

特開２００６−３４６７４０号公報 特開平９−１７１４０２号公報

しかしながら、上記従来のリモートレーザー加工方法においては、次の問題が生じる。
すなわち、ロボットに対して加工設定位置の教示を行う際には、作業者が、教示ペンダントを用いてロボットのエンドエフェクタを移動させる。そして、各加工設定位置に対してレーザー加工手段の焦点距離及び照射方向を設定する。ところが、ロボットの教示データを再現させてリモートレーザー加工を行う際には、エンドエフェクタに装着したレーザー加工手段を加工設定位置の直上まで移動させてレーザー加工を行うのではない。リモートレーザー加工においては、複数の加工設定位置に対して短時間でレーザー加工を行うことができるように、エンドエフェクタの移動経路が形成される。つまり、リモートレーザー加工においては、エンドエフェクタに装着したレーザー加工手段が移動する際に、照射可能範囲内に入った加工設定位置に対して直ちに加工用レーザー光を照射している。

これに伴い、レーザー加工の教示を行う際には、レーザー加工手段の照射可能範囲内に入ってレーザー加工ができると確認できた加工設定位置であっても、実際にレーザー加工を行う際には、加工設定位置が、被加工対象又はこれを保持する治具等の障害物の存在によって遮られるといった問題が生じ得る。この場合には、加工用レーザー光が障害物に当たって加工設定位置に到達せず、加工設定位置にレーザー加工不良が生じてしまうおそれがある。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、加工用レーザー光が障害物に当たって加工設定位置に到達せず、加工設定位置にレーザー加工不良が生じることを防止することができるレーザー加工ロボットシステムを提供しようとするものである。

本発明は、教示ペンダントによって教示した移動経路に沿って、エンドエフェクタを移動させるよう構成したロボットと、
該ロボットのエンドエフェクタに装着し、焦点距離及び照射方向を調整して被加工対象における加工設定位置に加工用レーザー光を照射するよう構成したレーザー加工手段と、
該レーザー加工手段に装備し、上記加工設定位置に上記加工用レーザー光の代わりに可視ガイド光を照射するガイド光照射手段と、
上記ロボット、上記レーザー加工手段及び上記ガイド光照射手段を動作させるための制御プログラムを有する制御手段と、を備えており、
上記制御プログラムは、複数の上記加工設定位置に対して個別に上記エンドエフェクタの位置、姿勢の教示を行った教示点データに基づき、上記エンドエフェクタの位置、姿勢を調整して移動経路を形成する移動経路形成部と、
上記移動経路に沿って上記エンドエフェクタを移動させる際に、上記可視ガイド光を上記各加工設定位置に照射し、上記移動経路のうち、上記可視ガイド光が障害物によって遮られて上記加工設定位置に到達しない制限区間について、上記照射可能範囲から上記障害物を含む除外範囲を除外した制限照射範囲を設定する範囲設定部と、
上記移動経路に沿って上記エンドエフェクタを移動させる際に、上記エンドエフェクタが上記制限区間以外の一般区間を移動するときには、上記照射可能範囲内に入った上記加工設定位置に上記加工用レーザー光を照射し、また、上記エンドエフェクタが上記制限区間を移動するときには、上記制限照射範囲内にある上記加工設定位置に対しては上記加工用レーザー光を照射する一方、上記制限照射範囲外にある上記加工設定位置に対しては上記加工用レーザー光を照射しないレーザー照射部と、を備えていることを特徴とするレーザー加工ロボットシステムにある（請求項１）。

本発明のレーザー加工ロボットシステムは、ロボットのエンドエフェクタに装着したレーザー加工手段によって、被加工対象における複数の加工設定位置に加工用レーザー光を順次照射してレーザー加工を行うよう構成したものである。
本発明の制御手段においては、ロボット、レーザー加工手段及びガイド光照射手段を動作させるための制御プログラムが構築してある。そして、制御プログラムにおいて、移動経路形成部、範囲設定部及びレーザー照射部を構築することによって、加工用レーザー光が障害物に当たって加工設定位置に到達せず、加工設定位置にレーザー加工不良が生じることを防止する。

本発明においては、まず、作業者が教示ペンダントを用いて、複数の加工設定位置に対して個別にエンドエフェクタの位置、姿勢の教示を行って、教示点データを作成する。そして、制御プログラムの移動経路形成部においては、教示点データに基づき、エンドエフェクタの位置、姿勢を調整した移動経路が形成される。この移動経路は、複数の加工設定位置における２つ以上の加工設定位置がレーザー加工手段による加工用レーザー光の照射可能範囲内に入るようエンドエフェクタの位置、姿勢の調整を行って決定することができる。ただし、加工設定位置同士が、照射可能範囲を超えて存在する場合には、２つ以上の加工設定位置が照射可能範囲に入らないこともある。また、移動経路は、各加工設定位置がレーザー加工手段による加工用レーザー光の照射可能範囲内に入ることを条件として、できるだけ短くなるよう最適化して決定することができる。

上記エンドエフェクタの位置、姿勢の調整は、加工設定位置の教示を行う際には、エンドエフェクタの移動が考慮されていない一方、実際にレーザー加工を行う際には、エンドエフェクタが移動しながらレーザー加工を行うために必要になる調整である。
なお、教示点データを作成する際には、被加工対象の加工設定位置に対して加工用レーザー光ができるだけ垂直に照射されるように、エンドエフェクタの位置、姿勢を決定することが好ましい。

次いで、移動経路に沿ってエンドエフェクタを移動させる際に、可視ガイド光を各加工設定位置に照射する。このとき、作業者は、教示を行ったときのエンドエフェクタの位置、姿勢に対して、移動経路を形成したときのエンドエフェクタの位置、姿勢がずれることによって、加工設定位置が障害物によって遮られるか否かを確認する。そして、作業者は、移動経路のうち、可視ガイド光が障害物によって遮られて加工設定位置に到達しない制限区間について、照射可能範囲から障害物を含む除外範囲を除外した制限照射範囲を設定する。これにより、制御プログラムの範囲設定部においては、エンドエフェクタの位置、姿勢の教示が行われた移動経路について、制限照射範囲を伴う制限区間が設定される。
こうして、制御プログラムにおいては、エンドエフェクタの位置、姿勢の教示点データに基づく、制限区間が設定された移動経路が記憶される。

その後、上記移動経路が記憶された制御プログラムに基づき、ロボット、レーザー加工手段及びガイド光照射手段を動作させる。そして、制御プログラムのレーザー照射部は、移動経路に沿ってエンドエフェクタを移動させる。この際、エンドエフェクタが制限区間以外の一般区間を移動するときと、エンドエフェクタが制限区間を移動するときとにおいて、加工用レーザー光の照射の仕方が異なる。
具体的には、エンドエフェクタが一般区間を移動するときには、レーザー加工手段の照射可能範囲内に入った加工設定位置に加工用レーザー光を照射する。このとき、レーザー加工手段は、エンドエフェクタの移動中に、加工設定位置が照射可能範囲内に入ると直ちに、この加工設定位置に加工用レーザー光を照射することができる。

また、レーザー加工手段は、エンドエフェクタが制限区間を移動するときには、制限照射範囲内にある加工設定位置に対しては加工用レーザー光を照射する一方、制限照射範囲外にある加工設定位置に対しては加工用レーザー光を照射しない。これにより、加工設定位置に照射されるはずの加工用レーザー光が障害物に当たってしまうことを防止することができる。

上記移動経路形成部において移動経路を形成する際には、教示ペンダントによって作業者が教示を行った際に加工用レーザー光を照射するときのエンドエフェクタの位置、姿勢に対して、実際には、エンドエフェクタが移動しながら加工用レーザー光を照射することによる位置、姿勢のずれが生じる。この位置、姿勢のずれが生じたことにより、教示を行う際には、加工設定位置に加工用レーザー光が照射されると見えても、実際には、障害物によって加工設定位置が遮られる場合が生じ得る。
本発明のレーザー加工ロボットシステムによれば、このような位置、姿勢のずれによって生ずる問題を克服することができる。すなわち、本発明によれば、加工用レーザー光が障害物に当たって加工設定位置に到達せず、加工設定位置にレーザー加工不良が生じることを防止することができる。

実施例にかかる、レーザー加工ロボットシステムを示す説明図。 実施例にかかる、レーザー加工ロボットシステムの構成を示すブロック図。 実施例にかかる、各加工設定位置に対して、レーザー加工手段の出射中心位置をそれぞれ合わせた状態を示す平面図。 実施例にかかる、教示点データに基づき、エンドエフェクタの位置、姿勢を調整した移動経路を形成した状態を示す平面図。 実施例にかかる、移動経路に沿ってエンドエフェクタを移動させる際に、加工設定位置が照射可能範囲内に入ると直ちに可視ガイド光を照射する状態を示す平面図。 実施例にかかる、照射可能範囲において制限照射範囲を設定するとともに、制限区間を設定した状態を示す平面図。 実施例にかかる、移動経路に沿ってエンドエフェクタが移動し、加工用レーザー光を照射する状態を示す平面図。 実施例にかかる、制限照射範囲を設定する他の一例を示す説明図。 実施例にかかる、制限照射範囲を設定する他の一例を示す説明図。 実施例にかかる、制限照射範囲を設定する他の一例を示す説明図。

上述した本発明のレーザー加工ロボットシステムにおける好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記レーザー加工手段の照射可能範囲は、レーザー加工手段における加工用レーザー光の出射位置から略三角錐状に広がる形状の頂点部を除く範囲として設定される。
加工用レーザー光は、レーザー加工の品質を高くするためには、被加工対象における加工設定位置に対して、できるだけ垂直に照射することが好ましい。そして、レーザー加工手段の照射可能範囲は、レーザー加工の品質が保持できる範囲内で加工用レーザー光の照射方向を制限して、設定することができる。

また、上記レーザー照射部は、上記エンドエフェクタが上記制限区間を通過した後、上記一般区間を移動する際に、上記制限照射範囲外にあった上記加工設定位置が、上記照射可能範囲内に入ったときには上記加工用レーザー光を照射する一方、上記照射可能範囲内に入らなかったときにはエラー処理することが好ましい（請求項２）。
この場合には、エンドエフェクタの移動経路の制限区間において、加工設定位置が制限照射範囲外にあって、加工用レーザー光が障害物に照射されることを防止した後、エンドエフェクタの移動経路の一般区間において、この加工設定位置が照射可能範囲内に入ったときには、加工用レーザー光を照射してレーザー加工を行うことができる。一方、一般区間において、この加工設定位置が照射可能範囲内に入らなかったときにはエラー処理する。これにより、制限照射範囲外にあった加工設定位置に対して、レーザー加工又はエラー処理を適切に行うことができる。

また、上記レーザー加工手段は、上記加工用レーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射された加工用レーザー光の焦点距離を可変させる焦点レンズと、該焦点レンズを通過した加工用レーザー光の照射方向を可変させる反射ミラーとを有しており、上記ガイド光照射手段は、上記レーザー光源と同軸上に上記可視ガイド光を出射するガイド光源を有しており、該ガイド光源は、上記焦点レンズと上記反射ミラーとを通過させて上記可視ガイド光を出射するよう構成してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、レーザー加工手段及びガイド光照射手段をコンパクトに形成して、レーザー加工ロボットシステムを形成することができる。

以下に、本発明のレーザー加工ロボットシステムにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のレーザー加工ロボットシステム１は、図１、図２に示すごとく、以下のロボット７、レーザー加工手段２、ガイド光照射手段３、及び制御手段４を備えている。
ロボット７は、教示ペンダント６によって教示した移動経路Ｌに沿って、エンドエフェクタ７２を移動させるよう構成してある。レーザー加工手段２は、ロボット７のエンドエフェクタ７２に装着し、焦点距離及び照射方向を調整して被加工対象８における加工設定位置８１に加工用レーザー光Ａを照射するよう構成してある。ガイド光照射手段３は、レーザー加工手段２に装備し、加工設定位置８１に加工用レーザー光Ａの代わりに可視ガイド光Ｂを照射するよう構成してある。制御手段４は、制御コンピュータによって構築してあり、ロボット７、レーザー加工手段２及びガイド光照射手段３を動作させるための制御プログラム４１を有している。

この制御プログラム４１は、以下の移動経路形成部、範囲設定部、及びレーザー照射部を備えている。
移動経路形成部は、図３に示すごとく、複数の加工設定位置８１に対して個別にエンドエフェクタ７２の位置、姿勢の教示を行った教示点データＰに基づき、図４に示すごとく、複数の加工設定位置８１における２つ以上の加工設定位置８１がレーザー加工手段２による加工用レーザー光Ａの照射可能範囲Ｒ内にできるだけ入るようエンドエフェクタ７２の位置、姿勢を調整した移動経路Ｌを形成する。
範囲設定部は、図５に示すごとく、移動経路Ｌに沿ってエンドエフェクタ７２を移動させる際に、可視ガイド光Ｂを各加工設定位置８１に照射し、図６に示すごとく、移動経路Ｌのうち、可視ガイド光Ｂが障害物Ｘによって遮られて加工設定位置８１に到達しない制限区間Ｌ２について、照射可能範囲Ｒから障害物Ｘを含む除外範囲Ｒ２を除外した制限照射範囲Ｒ１を設定する。

レーザー照射部は、図７に示すごとく、移動経路Ｌに沿ってエンドエフェクタ７２を移動させる際に、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２以外の一般区間Ｌ１を移動するときには、照射可能範囲Ｒ内に入った加工設定位置８１Ａに加工用レーザー光Ａを照射する。また、レーザー照射部は、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２を移動するときには、制限照射範囲Ｒ１内にある加工設定位置８１Ｂに対しては加工用レーザー光Ａを照射する一方、制限照射範囲Ｒ１外にある加工設定位置８１Ｃ，８１Ｄに対しては加工用レーザー光Ａを照射しない。なお、加工設定位置８１は、８１Ａ〜８１Ｄで示すこともある。

以下に、本例のレーザー加工ロボットシステム１につき、図１〜図１０を参照して詳説する。
図１に示すごとく、本例のレーザー加工ロボットシステム１は、ロボット７のエンドエフェクタ７２に装着したレーザー加工手段２によって、被加工対象８における複数の加工設定位置８１に加工用レーザー光Ａを順次照射してレーザー加工を行うよう構成したものである。
本例の制御手段４においては、ロボット７、レーザー加工手段２及びガイド光照射手段３を動作させるための制御プログラム４１が構築してある。そして、制御プログラム４１において、移動経路形成部、範囲設定部及びレーザー照射部を構築することによって、加工用レーザー光Ａが障害物Ｘに当たって加工設定位置８１に到達せず、加工設定位置８１にレーザー加工不良が生じることを防止する。
本例においては、加工用レーザー光Ａによって、被加工対象８としての鋼板同士、あるいは鋼板と他の部品とのレーザー溶接を行う。これ以外にも、加工用レーザー光Ａによってレーザー切断等を行うこともできる。

図１、図２に示すごとく、本例のロボット７及びレーザー加工手段２は、リモートレーザー加工を行うものであり、ロボット７の制御手段４による加工位置のティーチングを行ってレーザー加工を行う。
本例のレーザー加工手段２は、６つの回転軸７１を備えた多関節ロボット７のエンドエフェクタ７２に配設してある。多関節ロボット７における各回転軸７１はサーボモータによって駆動するよう構成されており、各サーボモータは、制御手段（制御コントローラ）４によって制御される。また、エンドエフェクタ７２の位置・姿勢、移動軌道、移動速度、各回転軸７１の角度等は、教示ペンダント６によって調整、教示が可能である。

図２に示すごとく、本例のレーザー加工手段２は、ロボット７のエンドエフェクタ７２に取り付けたレーザー照射本体部２０と、このレーザー照射本体部２０に供給するレーザーエネルギーを発生させるレーザーエネルギー発生装置２００とを備えている。レーザー照射本体部２０は、加工用レーザー光Ａを出射するレーザー光源２１と、レーザー光源２１から出射された加工用レーザー光Ａの焦点距離を可変させる焦点レンズ２２と、焦点レンズ２２を通過した加工用レーザー光Ａの照射方向を可変させる反射ミラー２３とを有している。また、レーザーエネルギー発生装置２００は、発振機、チラー等から構成されている。また、レーザー光源２１は、ファイバーケーブル等を介してレーザーエネルギー発生装置２００に接続されている。

本例においては、加工用レーザー光Ａによって被加工対象８としての金属部品（車両用フレーム、車両用鋼板等）における加工設定位置８１にレーザー溶接を行う。このとき、加工設定位置８１に対する加工用レーザー光Ａの照射は、加工設定位置８１としての１点のみに集中して行うのではなく、円、直線、曲線等を描くように設定したライン状の加工設定位置８１に対して行う。すなわち、加工設定位置８１は、加工用レーザー光Ａの照射位置の移動を伴って設定される位置である。
図１においては、レーザー加工手段２における加工用レーザー光Ａの照射可能範囲（加工可能範囲）Ｒを点線によって示す。この照射可能範囲Ｒは、レーザー加工手段２における加工用レーザー光Ａの出射中心位置２３１から略三角錐状に広がる形状の頂点部を除く範囲として設定されている。

本例において、レーザー加工手段２による焦点距離とは、反射ミラー２３の中心から被加工対象８までの加工用レーザー光Ａの照射距離のことをいう。また、レーザー加工手段２による照射方向とは、反射ミラー２３の中心から被加工対象８に対して向けられる加工用レーザー光Ａの照射方向のことをいう。

図１、図２に示すごとく、焦点レンズ２２及び反射ミラー２３は、それぞれサーボモータ等の駆動源によって移動動作が可能であり、これらの駆動源は、多関節ロボット７の制御コントローラ４によって制御される。また、焦点レンズ２２及び反射ミラー２３を構成する駆動源の移動動作は、教示ペンダント６によって調整、教示が可能である。
本例のガイド光照射手段３は、レーザー光源２１と同軸上に可視ガイド光Ｂを出射するガイド光源を有している。このガイド光源は、焦点レンズ２２と反射ミラー２３とを通過させて可視ガイド光Ｂを被加工対象８へ照射するよう構成してある。可視ガイド光Ｂは、加工用レーザー光Ａの代わりに照射するものであり、加工用レーザー光Ａの照射可能範囲Ｒと同じ範囲に照射できるようになっている。

作業者が教示ペンダント６を用いて、エンドエフェクタ７２の位置及び姿勢と、レーザー加工手段２の焦点距離及び照射方向との教示（ティーチング）を行う際には、加工用レーザー光Ａの照射可能範囲Ｒを、可視光によって視認できるようにすることができる。この照射可能範囲Ｒは、可視ガイド光Ｂを利用して示すことができ、可視ガイド光Ｂ以外の可視光によって示すこともできる。

ロボット７のエンドエフェクタ７２の位置及び姿勢と、レーザー加工手段２の焦点距離及び照射方向との教示は、教示ペンダント６を使って、実際の被加工対象８に対して設定する、オンライン作業によって行う。そして、各加工設定位置８１に対して、エンドエフェクタ７２の位置及び姿勢と、レーザー加工手段２の焦点距離及び照射方向とのティーチングポイント（教示点）を設定、記憶する。本例においては、加工設定位置８１の直上位置に、レーザー加工手段２の出射中心位置２３１（反射ミラー２３の中心）を位置させた状態で、教示点（ティーチングポイント）の教示を行う。
レーザー加工手段２による加工設定位置８１への加工用レーザー光Ａの照射は、ロボット７のエンドエフェクタ７２が移動している最中に行う。

なお、互いに近くに位置する複数の加工設定位置８１に対しては、ロボット７（エンドエフェクタ７２）のティーチングポイントを固定した状態で、レーザー加工手段２（焦点レンズ２２及び反射ミラー２３）のティーチングポイントを複数の位置に変更して設定、記憶することもできる。
こうして、被加工対象８におけるすべての加工設定位置８１に対してティーチングを行い、制御プログラム４１として、制御手段４に格納しておく。

次に、本例のレーザー加工ロボットシステム１により、レーザー加工を行う動作につき説明する。
本例においては、図３に示すごとく、まず、作業者が教示ペンダント６を用いて、複数の加工設定位置８１に対して個別にエンドエフェクタ７２の位置、姿勢の教示を行って、教示点データＰを作成する。本例の教示点データＰは、ガイド光照射手段３における照射方向を、照射可能範囲Ｒの出射中心位置２３１になる原位置に固定した状態で、エンドエフェクタ７２の移動によってレーザー加工手段２の出射中心位置２３１を加工設定位置８１の直上に位置させて、各教示点を記憶させる。本例においては、被加工対象８の加工設定位置８１に対して加工用レーザー光Ａができるだけ垂直に照射されるように、エンドエフェクタ７２の位置、姿勢を決定する。
図３は、各加工設定位置８１に対して、レーザー加工手段２の出射中心位置２３１をそれぞれ合わせた状態を平面視して示す。

そして、図４に示すごとく、制御プログラム４１の移動経路形成部においては、教示点データＰに基づき、エンドエフェクタ７２の位置、姿勢を調整した移動経路Ｌが形成される。この移動経路Ｌは、複数の加工設定位置８１における２つ以上の加工設定位置８１がレーザー加工手段２による加工用レーザー光Ａの照射可能範囲Ｒ内にできるだけ入るようエンドエフェクタ７２の位置、姿勢の調整を行って決定される。ただし、加工設定位置８１同士が、照射可能範囲Ｒを超えて存在する場合には、２つ以上の加工設定位置８１が照射可能範囲Ｒに入らないこともある。また、移動経路Ｌは、各加工設定位置８１がレーザー加工手段２による加工用レーザー光Ａの照射可能範囲Ｒ内に入ることを条件として、できるだけ短くなるよう最適化して決定する。

上記エンドエフェクタ７２の位置、姿勢の調整は、加工設定位置８１の教示を行う際には、エンドエフェクタ７２の移動が考慮されていない一方、実際にレーザー加工を行う際には、エンドエフェクタ７２が移動しながらレーザー加工を行うために必要になる調整である。
図４は、教示点データＰに基づき、エンドエフェクタ７２の位置、姿勢を調整した移動経路Ｌを形成した状態を平面視して示す。

次いで、図５に示すごとく、移動経路Ｌに沿ってエンドエフェクタ７２を移動させる際に、可視ガイド光Ｂを各加工設定位置８１に照射する。このとき、作業者は、教示を行ったときのエンドエフェクタ７２の位置、姿勢に対して、移動経路Ｌを形成したときのエンドエフェクタ７２の位置、姿勢がずれることによって、加工設定位置８１が障害物Ｘによって遮られるか否かを確認する。図５は、移動経路Ｌに沿ってエンドエフェクタ７２を移動させる際に、加工設定位置８１が照射可能範囲Ｒ内に入ると直ちに可視ガイド光Ｂを照射する状態を平面視して示す。

そして、図６に示すごとく、作業者は、移動経路Ｌのうち、可視ガイド光Ｂが障害物Ｘによって遮られて加工設定位置８１に到達しない制限区間Ｌ２について、照射可能範囲Ｒから障害物Ｘを含む範囲を除外した制限照射範囲Ｒ１を設定する。これにより、制御プログラム４１の範囲設定部においては、エンドエフェクタ７２の位置、姿勢の教示が行われた移動経路Ｌについて、制限照射範囲Ｒ１を伴う制限区間Ｌ２が設定される。
図６は、照射可能範囲Ｒにおいて制限照射範囲Ｒ１を設定するとともに、制限区間Ｌ２を設定した状態を平面視して示す。同図においては、障害物Ｘが移動経路Ｌに対する左右両側に存在し、障害物Ｘを含む左右の範囲を除外範囲Ｒ２として照射可能範囲Ｒから除外し、制限照射範囲Ｒ１を設定した場合を示す。また、制限区間Ｌ２は太線によって示す。

制限照射範囲Ｒ１は、障害物Ｘの存在の仕方に応じて、種々の形で設定することができる。例えば、図８に示すごとく、エンドエフェクタ７２の移動方向の前後に除外範囲Ｒ２を設けて制限照射範囲Ｒ１を設定することができる。また、図９に示すごとく、エンドエフェクタ７２の移動方向の前後及び左右に除外範囲Ｒ２を設けて制限照射範囲Ｒ１を設定することもできる。さらに、図１０に示すごとく、楕円平面形状の照射可能範囲Ｒの外周部分に除外範囲Ｒ２を設けて制限照射範囲Ｒ１を設定することもできる。
こうして、制御プログラム４１においては、エンドエフェクタ７２の位置、姿勢の教示点データＰに基づく、制限区間Ｌ２が設定された移動経路Ｌが記憶される。

その後、図７に示すごとく、上記移動経路Ｌが記憶された制御プログラム４１に基づき、ロボット７、レーザー加工手段２及びガイド光照射手段３を動作させる。そして、制御プログラム４１のレーザー照射部は、移動経路Ｌに沿ってエンドエフェクタ７２を移動させる。この際、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２以外の一般区間Ｌ１を移動するときと、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２を移動するときとにおいて、加工用レーザー光Ａの照射の仕方が異なる。
図７は、移動経路Ｌに沿ってエンドエフェクタ７２が移動し、加工用レーザー光Ａを照射する状態を平面視して示す。

具体的には、エンドエフェクタ７２が一般区間Ｌ１を移動するときには、レーザー加工手段２の照射可能範囲Ｒ１内に入った加工設定位置８１Ａに加工用レーザー光Ａを照射する。このとき、レーザー加工手段２は、エンドエフェクタ７２の移動中に、加工設定位置８１が照射可能範囲Ｒ１内に入ると直ちに、この加工設定位置８１Ａに加工用レーザー光Ａを照射することができる。

また、レーザー加工手段２は、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２を移動するときには、制限照射範囲Ｒ１内にある加工設定位置８１Ｂに対しては加工用レーザー光Ａを照射する。これに対し、レーザー加工手段２は、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２を移動するときに、制限照射範囲Ｒ１外にある（除外範囲Ｒ２内にある）加工設定位置８１Ｃ，８１Ｄに対しては加工用レーザー光Ａを照射しない。これにより、加工設定位置８１Ｃ，８１Ｄに照射されるはずの加工用レーザー光Ａが障害物Ｘに当たってしまうことを防止することができる。

次いで、制御プログラム４１のレーザー照射部においては、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２を通過した後、制限照射範囲Ｒ１外にあった加工設定位置８１Ｄが、一般区間Ｌ１を移動する際に、照射可能範囲Ｒ内に入ったときには加工用レーザー光Ａを照射する。これにより、エンドエフェクタ７２の移動経路Ｌの制限区間Ｌ２において、加工設定位置８１Ｄが制限照射範囲Ｒ１外にあって、加工用レーザー光Ａが障害物Ｘに照射されることを防止した後、エンドエフェクタ７２の移動経路Ｌの一般区間Ｌ１において、この加工設定位置８１Ｄが照射可能範囲Ｒ内に入ったときには、加工用レーザー光Ａを照射してレーザー加工を行うことができる。
これに対し、エンドエフェクタ７２が制限区間Ｌ２を通過した後、制限照射範囲Ｒ１外にあった加工設定位置８１Ｃが、一般区間Ｌ１を移動する際に、照射可能範囲Ｒ内に入らなかったときにはエラー処理をする。これにより、制限照射範囲Ｒ１外にあった加工設定位置８１Ｃ，８１Ｄに対して、レーザー加工又はエラー処理を適切に行うことができる。

上記移動経路形成部において移動経路Ｌを形成する際には、教示ペンダント６によって作業者が教示を行った際に加工用レーザー光Ａを照射するときのエンドエフェクタ７２の位置、姿勢に対して、実際には、エンドエフェクタ７２が移動しながら加工用レーザー光Ａを照射することによる位置、姿勢のずれが生じる。この位置、姿勢のずれが生じたことにより、教示を行う際には、加工設定位置８１に加工用レーザー光Ａが照射されると見えても、実際には、障害物Ｘによって加工設定位置８１が遮られる場合が生じ得る。
本例のレーザー加工ロボットシステム１によれば、このような位置、姿勢のずれによって生ずる問題を克服することができる。すなわち、本例によれば、加工用レーザー光Ａが障害物Ｘに当たって加工設定位置８１に到達せず、加工設定位置８１にレーザー加工不良が生じることを防止することができる。

１ レーザー加工ロボットシステム
２ レーザー加工手段
２１ レーザー光源
２２ 焦点レンズ
２３ 反射ミラー
３ ガイド光照射手段
４ 制御手段
４１ 制御プログラム
６ 教示ペンダント
７ ロボット
７２ エンドエフェクタ
８ 被加工対象
８１ 加工設定位置
Ａ 加工用レーザー光
Ｂ 可視ガイド光
Ｌ 移動経路
Ｌ１ 一般区間
Ｌ２ 制限区間
Ｒ 照射可能範囲
Ｒ１ 制限照射範囲
Ｒ２ 除外範囲
Ｘ 障害物

Claims (3)

1. 教示ペンダントによって教示した移動経路に沿って、エンドエフェクタを移動させるよう構成したロボットと、
   該ロボットのエンドエフェクタに装着し、焦点距離及び照射方向を調整して被加工対象における加工設定位置に加工用レーザー光を照射するよう構成したレーザー加工手段と、
   該レーザー加工手段に装備し、上記加工設定位置に上記加工用レーザー光の代わりに可視ガイド光を照射するガイド光照射手段と、
   上記ロボット、上記レーザー加工手段及び上記ガイド光照射手段を動作させるための制御プログラムを有する制御手段と、を備えており、
   上記制御プログラムは、複数の上記加工設定位置に対して個別に上記エンドエフェクタの位置、姿勢の教示を行った教示点データに基づき、上記エンドエフェクタの位置、姿勢を調整して移動経路を形成する移動経路形成部と、
   上記移動経路に沿って上記エンドエフェクタを移動させる際に、上記可視ガイド光を上記各加工設定位置に照射し、上記移動経路のうち、上記可視ガイド光が障害物によって遮られて上記加工設定位置に到達しない制限区間について、上記照射可能範囲から上記障害物を含む除外範囲を除外した制限照射範囲を設定する範囲設定部と、
   上記移動経路に沿って上記エンドエフェクタを移動させる際に、上記エンドエフェクタが上記制限区間以外の一般区間を移動するときには、上記照射可能範囲内に入った上記加工設定位置に上記加工用レーザー光を照射し、また、上記エンドエフェクタが上記制限区間を移動するときには、上記制限照射範囲内にある上記加工設定位置に対しては上記加工用レーザー光を照射する一方、上記制限照射範囲外にある上記加工設定位置に対しては上記加工用レーザー光を照射しないレーザー照射部と、を備えていることを特徴とするレーザー加工ロボットシステム。
2. 請求項１に記載のレーザー加工ロボットシステムにおいて、上記レーザー照射部は、上記エンドエフェクタが上記制限区間を通過した後、上記一般区間を移動する際に、上記制限照射範囲外にあった上記加工設定位置が、上記照射可能範囲内に入ったときには上記加工用レーザー光を照射する一方、上記照射可能範囲内に入らなかったときにはエラー処理することを特徴とするレーザー加工ロボットシステム。
3. 請求項１又は２に記載のレーザー加工ロボットシステムにおいて、上記レーザー加工手段は、上記加工用レーザー光を出射するレーザー光源と、該レーザー光源から出射された加工用レーザー光の焦点距離を可変させる焦点レンズと、該焦点レンズを通過した加工用レーザー光の照射方向を可変させる反射ミラーとを有しており、
   上記ガイド光照射手段は、上記レーザー光源と同軸上に上記可視ガイド光を出射するガイド光源を有しており、該ガイド光源は、上記焦点レンズと上記反射ミラーとを通過させて上記可視ガイド光を出射するよう構成してあることを特徴とするレーザー加工ロボットシステム。

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