JP2018176164A - Laser welding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動装置によりレーザ照射装置を溶接対象物に対して移動させながら、レーザ照射装置より溶接対象物へ照射されたレーザ光にて溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置に関するものである。 The present invention relates to a laser welding apparatus for welding an object to be welded with a laser beam irradiated to an object to be welded by the laser irradiation device while moving the laser irradiation device with respect to the object to be welded by a moving device.
レーザ発振器にて発振されたレーザ光を、ガルバノスキャナを用いて移動させながら溶接対象物へ照射し、溶接を行うレーザ溶接装置がある(例えば、特許文献1)。このようなレーザ溶接装置では、例えば、予めティーチングにより溶接対象物の溶接線をプログラムしておき、ガルバノスキャナを制御して、プログラムされた溶接線に沿ってレーザ光の照射位置を変更しながら、レーザ溶接を行う。 There is a laser welding apparatus which performs welding by irradiating a welding object with a laser beam oscillated by a laser oscillator while moving the laser beam using a galvano scanner (for example, Patent Document 1). In such a laser welding apparatus, for example, the weld line of the object to be welded is programmed in advance by teaching, and the galvano scanner is controlled to change the irradiation position of the laser light along the programmed weld line, Perform laser welding.
ここで、ガルバノスキャナによるレーザ光の照射位置の変更範囲は限られており、溶接範囲が広範囲に及ぶ場合、ガルバノスキャナのみの制御では、1回のレーザ溶接で溶接を完了することができない。また、溶接線の形状や、溶接対象物そのものの形状が複雑な場合、ガルバノスキャナの制御も複雑なものとなってしまう。 Here, the change range of the irradiation position of the laser beam by the galvano scanner is limited, and when the welding range is wide, welding can not be completed by one laser welding only by control of the galvano scanner. In addition, when the shape of the weld line and the shape of the object to be welded are complicated, the control of the galvano scanner also becomes complicated.
そこで、近年、複数の軸を有し、各軸を中心として回動可能な多軸ロボットの先端に、レーザ照射装置を搭載したレーザ溶接装置が用いられるようになった。このレーザ溶接装置は、予めプログラムされた溶接対象物の溶接線に沿ってレーザ光が照射されるように、多軸ロボットがレーザ照射装置を移動させる。これにより、1回のレーザ溶接で広範囲にわたって溶接対象物の溶接を行えるようになり、また、溶接線の形状や溶接対象物の形状が複雑なものであっても、容易にレーザ溶接を行える。 Therefore, in recent years, a laser welding apparatus has been used in which a laser irradiation apparatus is mounted at the tip of a multi-axis robot that has a plurality of axes and can rotate around each axis. In this laser welding apparatus, the multi-axis robot moves the laser irradiation apparatus such that the laser light is irradiated along the welding line of the pre-programmed welding target. As a result, welding of the object to be welded can be performed over a wide range by one laser welding, and laser welding can be easily performed even if the shape of the welding line or the shape of the object to be welded is complicated.
しかしながら、多軸ロボットによりレーザ照射装置を移動させる場合に、その移動精度に伴ってレーザ光の照射位置が溶接対象物の溶接線からずれてしまうことがあった。また、同一形状の複数の溶接対象物に対して溶接を行う場合、同一のプログラムに基づいて溶接線に向けてレーザ光を照射しても、各溶接対象物の形状に多少のばらつきがあるため、望ましい位置にレーザ光が照射されないということがあった。 However, when moving a laser irradiation apparatus by a multi-axis robot, the irradiation position of a laser beam may shift from the welding line of a welding subject with the movement accuracy. In addition, when welding is performed on a plurality of welding objects having the same shape, the shape of each welding object may have some variations even if laser light is irradiated toward the welding line based on the same program. In some cases, the desired position is not irradiated with the laser beam.
そこで、多軸ロボットの先端に設けたレーザ照射装置をガルバノスキャナにて構成し、レーザ光の照射位置が溶接線からずれた場合には、ガルバノスキャナにてレーザ光の照射位置を移動させ、そのずれを解消させることが考えられる。しかしながら、ガルバノスキャナを駆動していない状態(レーザ照射装置によるレーザ光の照射位置の変更を行っていない状態)から、ガルバノスキャナを駆動してレーザ光の照射位置の移動を開始させる場合、一旦、レーザ光の照射を停止させなければならないものがあり、そのような場合は、レーザ光が十分に照射されない箇所が生じて、溶接の品質を低下させるおそれがあるという問題点があった。 Therefore, the laser irradiation device provided at the tip of the multi-axis robot is configured by a galvano scanner, and when the irradiation position of the laser light deviates from the welding line, the irradiation position of the laser light is moved by the galvano scanner It is conceivable to eliminate the deviation. However, when the galvano scanner is driven to start moving the irradiation position of the laser light from the state where the galvano scanner is not driven (the state where the irradiation position of the laser light is not changed by the laser irradiation device), There are some cases where it is necessary to stop the irradiation of the laser beam, and in such a case, there is a problem that there is a possibility that a portion where the laser beam is not sufficiently irradiated is generated and the quality of welding may be degraded.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、品質の良いレーザ溶接を行うことができるレーザ溶接装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a laser welding apparatus capable of performing high-quality laser welding.
この目的を達成するために請求項1記載のレーザ溶接装置は、溶接対象物へレーザ光を照射するレーザ照射装置と、そのレーザ照射装置を前記溶接対象物に対して移動させ得る移動装置と、を有し、その移動装置により前記レーザ照射装置を前記溶接対象物に対して移動させながら、前記レーザ照射装置より前記溶接対象物へ照射されたレーザ光にて前記溶接対象物を溶接するものであって、前記移動装置は、予め設定された前記溶接対象物の溶接線に沿って、前記レーザ照射装置を移動させるように制御する移動装置制御手段を備え、前記レーザ照射装置は、レーザ光を集光して前記溶接対象物に向けて照射する照射手段と、その照射手段より照射されるレーザ光の前記溶接対象物における照射位置を移動させる移動手段と、その移動手段による前記照射位置の移動を制御するレーザ照射装置制御手段と、を備え、そのレーザ照射装置制御手段は、前記溶接対象物に照射されたレーザ光の照射位置と前記溶接線との間にずれがあるかを判断する判断手段と、その判断手段により前記ずれがあると判断される場合に、前記照射位置が前記溶接線へ移動するように前記移動手段を制御する第1移動制御手段と、前記判断手段により前記ずれがあると判断されない場合に、前記照射位置が前記溶接線から所定範囲の中で移動するように前記移動手段を制御する第2移動制御手段と、を備える。
In order to achieve this object, a laser welding apparatus according to
請求項2記載のレーザ溶接装置は、請求項1記載のレーザ溶接装置において、前記第2移動制御手段は、前記照射位置が少なくとも前記溶接線上を移動するように前記移動手段を制御するものである。
The laser welding apparatus according to claim 2 is the laser welding apparatus according to
請求項3記載のレーザ溶接装置は、請求項1又は2記載のレーザ溶接装置において、前記第2移動制御手段は、前記照射位置の移動を複数回実行した場合に、その第2移動制御手段による移動距離の累積が0となるようにその移動を制御するものである。
The laser welding apparatus according to claim 3 is the laser welding apparatus according to
請求項4記載のレーザ溶接装置は、請求項1から3のいずれかに記載のレーザ溶接装置において、前記第2移動制御手段は、その第2移動制御手段の制御による前記レーザ光の照射位置の前記溶接線と平行な方向における移動速度が、前記移動装置による前記レーザ光の照射位置の移動速度よりも小さくなるように、前記レーザ光の照射位置を移動させる。
The laser welding apparatus according to claim 4 is the laser welding apparatus according to any one of
請求項5記載のレーザ溶接装置は、請求項1から4のいずれかに記載のレーザ溶接装置において、前記レーザ照射装置制御手段は、前記移動装置より、その移動装置に対して予め設定された溶接線の位置に関する情報を取得する取得手段を備え、前記第2移動制御手段は、前記取得手段により取得された前記溶接線の位置に関する情報に基づいて、前記照射位置が前記溶接線から所定範囲の中で移動するように前記移動手段を制御するものである。
A laser welding apparatus according to claim 5 is the laser welding apparatus according to any one of
請求項1記載のレーザ溶接装置によれば、移動装置制御手段の制御により、予め設定された溶接対象物の溶接線に沿って、移動装置がレーザ照射装置を溶接対象物に対して移動させる。このレーザ照射装置より溶接対象物の溶接線に沿ってレーザ光が照射され、溶接対象物が溶接線で溶接される。レーザ照射装置は、レーザ光を集光して溶接対象物に向けて照射する照射手段を有しており、その照射手段より照射されるレーザ光の溶接対象物における照射位置が、レーザ照射装置に設けられた移動手段によっても移動できるように構成されている。その移動手段による照射位置の移動は、レーザ照射装置制御手段により制御される。ここで、レーザ照射装置制御手段では、溶接対象物に照射されたレーザ光の照射位置と、溶接対象物の溶接線との間にずれがあるかが判断手段により判断される。その判断手段によりずれがあると判断される場合に、照射位置が溶接線へ移動するように移動手段が第1移動制御手段によって制御される。一方、判断手段によりずれがあると判断されない場合に、照射位置が溶接対象物の溶接線から所定範囲の中で移動するように、移動手段が第2移動制御手段によって制御される。これにより、レーザ光を常に溶接線から所定範囲内に照射しつつ、レーザ光の照射位置と溶接線とにずれが生じた場合は、レーザ光の照射を停止させることなく、レーザ光の照射位置を溶接線に戻すことができる。よって、品質の良いレーザ溶接を行うことができるという効果がある。 According to the laser welding apparatus of the first aspect, the moving device moves the laser irradiation device with respect to the welding object along the welding line of the welding object set in advance by the control of the moving device control means. The laser beam is irradiated from the laser irradiation apparatus along the weld line of the object to be welded, and the object to be welded is welded at the weld line. A laser irradiation apparatus has an irradiation means which condenses a laser beam and irradiates it toward a welding object, and the irradiation position in the welding object of the laser beam irradiated from the irradiation means is a laser irradiation apparatus. It is comprised so that it can move also by the provided movement means. The movement of the irradiation position by the movement means is controlled by the laser irradiation device control means. Here, in the laser irradiation apparatus control means, it is judged by the judgment means whether there is a deviation between the irradiation position of the laser beam irradiated to the object to be welded and the welding line of the object to be welded. The moving means is controlled by the first movement control means such that the irradiation position is moved to the welding line when it is judged by the judging means that there is a deviation. On the other hand, the moving means is controlled by the second movement control means such that the irradiation position is moved within a predetermined range from the welding line of the welding object when it is not judged by the judging means that there is a deviation. Thereby, while a laser beam is always irradiated in a predetermined range from a welding line, when a shift arises between an irradiation position of a laser beam and a welding line, an irradiation position of a laser beam without stopping irradiation of a laser beam Can be returned to the weld line. Therefore, there is an effect that good quality laser welding can be performed.
請求項2記載のレーザ溶接装置によれば、請求項1記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第2移動制御手段によるレーザ光の照射位置の移動は、その照射位置が少なくとも溶接線上を移動するように、第2移動制御手段によって制御される。これにより、レーザ光の照射位置は、第2移動制御手段による移動制御が行われたとしても、溶接線から外れることを抑制でき、溶接線に沿って品質の良いレーザ溶接を行うことができるという効果がある。 According to the laser welding device of the second aspect, in addition to the effects of the laser welding device of the first aspect, the following effects can be obtained. That is, the movement of the irradiation position of the laser beam by the second movement control means is controlled by the second movement control means so that the irradiation position moves at least on the welding line. Thereby, even if movement control by the 2nd movement control means is performed, the irradiation position of a laser beam can suppress that it deviates from a welding line, and it can be said that good quality laser welding can be performed along a welding line. effective.
請求項3記載のレーザ溶接装置によれば、請求項1又は2記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第2移動制御手段によるレーザ光の照射位置の移動は、その移動が複数回実行された場合にその移動距離の累積が0となるように制御される。これにより、レーザ光の照射位置は、第2移動制御手段による移動制御が行われたとしても、移動装置が想定した位置から外れることを抑制できるという効果がある。 According to the laser welding device of the third aspect, in addition to the effects of the laser welding device of the first or second aspect, the following effect is exhibited. That is, the movement of the irradiation position of the laser beam by the second movement control means is controlled such that the accumulation of the movement distance becomes zero when the movement is performed a plurality of times. As a result, even if the movement control by the second movement control means is performed, the laser light irradiation position can be prevented from deviating from the position assumed by the movement device.
請求項4記載のレーザ溶接装置によれば、請求項1から3のいずれかに記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第2移動制御手段の制御によるレーザ光の照射位置の溶接線と平行な方向における移動速度が、移動装置によるレーザ光の照射位置の移動速度よりも小さくなるように、第2移動制御手段の制御によって、レーザ光の照射位置が移動される。これにより、同じ個所にレーザ光が照射されることを抑制でき、品質の良いレーザ溶接を行うことができるという効果がある。 According to the laser welding device of the fourth aspect, in addition to the effects of the laser welding device of any one of the first to third aspects, the following effects can be obtained. That is, the second movement control means is configured such that the movement speed of the irradiation position of the laser light in the direction parallel to the weld line by the control of the second movement control means is smaller than the movement speed of the irradiation position of the laser light by the movement device. The irradiation position of the laser beam is moved by the control of. As a result, it is possible to suppress the laser light from being irradiated to the same portion, and it is possible to perform the laser welding with good quality.
請求項5記載のレーザ溶接装置によれば、請求項1から4のいずれかに記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、移動装置に対して予め設定された溶接線の位置に関する情報が、レーザ照射装置制御手段の取得手段によって取得される。
そして、その取得手段により取得された溶接線の位置に関する情報に基づいて、照射位置が溶接線から所定範囲の中で移動するように、第2移動制御手段によって移動手段が制御される。これにより、第2移動制御手段による移動量を、移動装置から取得した情報に基づいて容易に判断できるという効果がある。
According to the laser welding device of the fifth aspect, in addition to the effects of the laser welding device of any of the first to fourth aspects, the following effects can be obtained. That is, the information on the position of the weld line set in advance with respect to the moving device is acquired by the acquisition unit of the laser irradiation device control unit.
Then, based on the information on the position of the weld line acquired by the acquisition means, the moving means is controlled by the second movement control means so that the irradiation position moves within the predetermined range from the weld line. Thereby, there is an effect that the movement amount by the second movement control means can be easily determined based on the information acquired from the movement device.
以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、本発明の一実施形態であるレーザ溶接装置Tの概略構成について説明する。図1は、そのレーザ溶接装置Tの構成を概略的に示す概略図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. First, a schematic configuration of a laser welding apparatus T according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view schematically showing the configuration of the laser welding apparatus T. As shown in FIG.
レーザ溶接装置Tは、溶接対象物(以下、単に「ワーク」と称す)Wに対し、溶接線Lに沿ってレーザ光Cを照射しながら、ワークWの溶接を行う装置である。図1に示す通り、レーザ溶接装置Tは、少なくとも、レーザ光Cを発振するレーザ発振器10と、レーザ照射装置であるガルバノスキャナG及びシームトラッキングヘッドSと、移動装置である多軸ロボットRとによって構成される。
The laser welding apparatus T is an apparatus that performs welding of the workpiece W while irradiating the workpiece W (hereinafter simply referred to as “workpiece”) with the laser light C along the welding line L. As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus T includes at least a
レーザ発振器10により発振されたレーザ光Cは、光ファイバ11により伝送され、光ファイバ11の一端に設けられたファイバアダプタ12から、ガルバノスキャナGに取り込まれる。ガルバノスキャナGは、取り込んだレーザ光CをワークWに向けて照射する場合に、その照射位置を、2軸D2にて示される方向で調整するものである。
The laser beam C oscillated by the
シームトラッキングヘッドSは、ガルバノスキャナGに取り付けられている。シームトラッキングヘッドSは、溶接線Lに対する、ワークWに照射されたレーザ光Cの照射位置のずれを判断し、ガルバノスキャナGを制御して、レーザ光Cの照射位置が溶接線L上となるように位置補正をするための装置である。 The seam tracking head S is attached to the galvano scanner G. The seam tracking head S determines the deviation of the irradiation position of the laser beam C irradiated to the workpiece W with respect to the welding line L, controls the galvano scanner G, and the irradiation position of the laser beam C becomes on the welding line L Is a device for performing position correction.
ガルバノスキャナGは、多軸ロボットRの先端に取り付けられている。多軸ロボットRは、例えば3軸D1の各軸を中心として、先端に取り付けられたガルバノスキャナGを回動可能にしている。これにより、1回のレーザ溶接で広範囲にわたってワークWの溶接を行うことができ、また、溶接線Lの形状やワークWの形状が複雑なものであっても、容易にレーザ溶接を行うことができる。なお、多軸ロボットRは、回動の中心が必ずしも3軸である必要はなく、1又は複数の軸を中心にガルバノスキャナGを回動できるものであればよい。 The galvano scanner G is attached to the tip of the multi-axis robot R. The multi-axis robot R, for example, is capable of rotating the galvano scanner G attached to the tip, around each axis of the three axes D1. As a result, welding of the workpiece W can be performed over a wide range by one laser welding, and laser welding can be easily performed even if the shape of the welding line L or the shape of the workpiece W is complicated. it can. The multi-axis robot R does not have to have three axes at the center of rotation, as long as the galvano scanner G can rotate around one or a plurality of axes.
多軸ロボットRには、ティーチペンダント23が接続される。ティーチペンダント23は、多軸ロボットRを制御するロボットコントローラ40(図2参照)に対して、レーザ溶接装置Tの動作に関する設定や、ワークWの溶接線Lの教示(プログラム)等をするための入力手段としての役割を担うと共に、レーザ溶接装置Tの運転状態を表示する表示手段としての役割を担うものである。多軸ロボットRは、ロボットコントローラ40の制御によって、ティーチペンダント23により教示された溶接線Lに沿ってレーザ光CがワークWに照射されるように、ガルバノスキャナGを移動させる。なお、ロボットコントローラ40は、多軸ロボットRに内蔵される。
A
次いで、図2を参照して、ガルバノスキャナG及びシームトラッキングヘッドSの内部構成について説明する。図2は、ガルバノスキャナG及びシームトラッキングヘッドSの内部構成を概略的に示した概略図である。 Next, with reference to FIG. 2, the internal configurations of the galvano scanner G and the seam tracking head S will be described. FIG. 2 is a schematic view schematically showing the internal configuration of the galvano scanner G and the seam tracking head S. As shown in FIG.
ガルバノスキャナGは、コリメートレンズ13、反射ミラー14、ハーフミラー15、フォーカシングレンズ16、ガルバノミラー部20、X軸変位モータ20a、Y軸変位モータ20b、fθレンズ21、ガルバノスキャナコントローラ18を有している。また、シームトラッキングヘッドSは、撮像素子17、撮像素子回転モータ22、シームトラッキングコントローラ30を有している。
The galvano scanner G includes a
具体的には、ガルバノスキャナGは、ファイバアダプタ12の出力側に、コリメートレンズ13が配置されている。レーザ発振器10により発振され、光ファイバ11を伝送してファイバアダプタ12から照射されたレーザ光Cは、コリメートレンズ13によって平行光とされる。コリメートレンズ13により平行光とされたレーザ光Cは、反射ミラー14によってガルバノミラー部20に向けて反射され、反射ミラー14とガルバノミラー部20との間に設けられたハーフミラー15を透過して、ガルバノミラー部20に入力される。
Specifically, in the galvano scanner G, the
ガルバノミラー部20は、ワークWに向けてレーザ光Cを照射する場合に、その照射位置を調整するものであり、図示しない一対の反射ミラー(ガルバノミラー)によって構成される。
The
一対の反射ミラーのうち、一方の反射ミラーはX軸変位モータ20aに接続されている。このX軸変位モータ20aを駆動することにより、接続する反射ミラーの反射角が変更され、ワークWに対するレーザ光Cの照射位置が、X軸方向に変位可能とされる。また、一対の反射ミラーのうち、他方の反射ミラーはY軸変位モータ20bに接続されている。このY軸変位モータ20bを駆動することにより、接続する反射ミラーの反射角が変更され、ワークWに対するレーザ光Cの照射位置が、Y軸方向に変位可能とされる。よって、X軸変位モータ20a及びY軸変位モータ20bを駆動することで、ガルバノスキャナGは、ワークWに対して照射するレーザ光Cの照射位置を調整することができる。
One of the pair of reflection mirrors is connected to the
ガルバノミラー部20の出力側にはfθレンズ21が配置されている。ガルバノミラー部20によって所望の照射位置に向けられたレーザ光Cは、fθレンズ21によってワークWの照射位置に集光される。なお、fθレンズ21に代えて、X軸変位モータ20a、Y軸変位モータ20bの前にZ軸変位モータによりZ軸方向に移動するレンズを設置し、ワークWの照射位置に集光するようにしてもよい。
The fθ lens 21 is disposed on the output side of the
レーザ光Cやその他の光によりワークWから反射された光Iは、レーザ光Cとは逆向きに、fθレンズ21を通過及びガルバノミラー部20を反射して進む。そして、光Iは、ハーフミラー15によって反射されて、シームトラッキングヘッドSの撮像素子17に入力される。ハーフミラー15と撮像素子17との間には、フォーカシングレンズ16が配置されており、フォーカシングレンズ16によって、ワークWより反射された光Iが、ワークWの溶接面を表す画像として撮像素子17に結像される。
The light I reflected from the work W by the laser light C and the other light passes through the fθ lens 21 and is reflected by the
撮像素子17は、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary MOS)イメージセンサ等によって構成される。撮像素子17に結像された画像は、その撮像素子17において2次元に並べられた画素に分解され、画素毎に、入力された光の強度が電気信号に変換されることで、撮像が行われる。撮像素子17によって画素毎に変換された電気信号は、ラスタスキャンによりシームトラッキングコントローラ30へ出力される。
The
撮像素子17には、撮像素子回転モータ22が接続されている。シームトラッキングコントローラ30により撮像素子回転モータ22が駆動されると、撮像素子17が回転する。これにより、撮像素子17により撮像される画像の向きを回転させることができる。
An imaging
シームトラッキングコントローラ30は、多軸ロボットRに設けられたロボットコントローラ40と協同して、レーザ溶接装置Tの全体の制御を行うものである。シームトラッキングコントローラ30は、ガルバノスキャナGのガルバノスキャナコントローラ18を介して、ロボットコントローラ40との間で通信を行う。
The
ロボットコントローラ40に接続されたティーチペンダント23により、ワークWの溶接線Lの教示(プログラム)が行われる場合、シームトラッキングコントローラ30に設けられ又は接続された表示装置(図示せず)、若しくは、ティーチペンダント23に設けられた表示装置(図示せず)に、撮像素子17によって撮像されたワークWの溶接面が表示される。使用者は、表示装置に表示されたワークWの溶接面を見ながら、ワークWにおける溶接線Lを設定することで、溶接線Lの教示を行う。
When teaching (program) the weld line L of the work W is performed by the
このとき、シームトラッキングコントローラ30は、撮像素子17により撮像されたワークWの画像から特徴点を検出し、その特徴点に基づいて、ワークWにおける溶接線Lが設定されるよう、表示装置に表示される画像を通して使用者を支援し、また、ティーチペンダント23の操作の受付の可否を判断する。
At this time, the
ティーチペンダント23により教示されたワークWの溶接線Lの位置を示す情報は、ロボットコントローラ40から、ガルバノスキャナコントローラ18を介してシームトラッキングコントローラ30に送信され、シームトラッキングコントローラ30に設けられたRAM(Random Access Memory)33(図3参照)に記憶される。
Information indicating the position of the weld line L of the workpiece W taught by the
また、シームトラッキングコントローラ30は、ワークWの溶接を行っている期間中、撮像素子17により撮像されたワークWの画像から検出される特徴点の位置(即ち、実際のワークWの溶接線Lの位置)と教示されたワークWの溶接線Lの位置(ワークWに照射されるレーザ光Cの位置)とのずれ量を検出する。そして、シームトラッキングコントローラ30は、その検出されたずれ量に基づいて、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあるか否かを判断する。
In addition, the
シームトラッキングコントローラ30は、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断すると、撮像素子17により撮像されたワークWの画像から検出される特徴点の位置と教示されたワークWの溶接線Lの位置とのずれ量に基づいて、検出されたワークWの特徴点の位置(実際のワークWの溶接線L)にレーザ光Cの照射位置が移動するように、レーザ光Cの照射位置の位置補正量(位置補正のための移動量)を算出する。算出された位置補正量は、レーザ光Cの照射位置の移動命令に含められてガルバノスキャナGのガルバノスキャナコントローラ18に送信される。
If the
一方、シームトラッキングコントローラ30は、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合は、ワークWに照射されるレーザ光Cの照射位置が、ワークWの溶接線Lから所定範囲の中で移動するように、その移動量を、レーザ光Cの照射位置の移動命令に含めてガルバノスキャナコントローラ18に対して送信する。
On the other hand, if it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W, the
ガルバノスキャナコントローラ18は、ワークWの溶接面上の所望の位置に、レーザ光Cが照射されるように、ガルバノミラー部20に接続されたX軸変位モータ20a及びY軸変位モータ20bを駆動するものである。
The
ガルバノスキャナコントローラ18は、シームトラッキングコントローラ30より、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断された場合に送信されるレーザ光Cの照射位置の移動命令を受信すると、その移動命令に含まれる位置補正量に基づいてX軸変位モータ20a及びY軸変位モータ20bを駆動し、検出されたワークWの特徴点の位置(実際のワークWの溶接線L)にレーザ光Cが照射されるよう、レーザ光Cの照射位置を調整する。これにより、レーザ光Cの照射位置が、実際のワークWの溶接線L上となるように補正される。
The
また、ガルバノスキャナコントローラ18は、シームトラッキングコントローラ30より、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に送信されるレーザ光Cの照射位置の移動命令を受信すると、その移動命令に含まれる移動量に基づいてX軸変位モータ20a及びY軸変位モータ20bを駆動する。
In addition, the
ガルバノスキャナコントローラ18は、レーザ発振器10と接続されており、シームトラッキングコントローラ30からの指示に基づいて、レーザ光Cの発振のオン/オフを、レーザ発振器10に対して指示する。
The
例えば、ガルバノスキャナコントローラ18は、シームトラッキングコントローラ30から、レーザ光Cの照射位置の移動命令を受信すると、ガルバノミラー部20を駆動してレーザ光Cの照射位置を移動させている間、レーザ光CをワークWへ照射すべく、レーザ発振器10にレーザ光Cの発振をオンさせる。このとき、ガルバノスキャナコントローラ18は、移動命令に基づいてレーザ光Cの照射位置が所望の位置に移動された後も、継続してレーザ光Cが出力されるように、レーザ発振器10に対してレーザ光Cの発振をオンさせ続ける。
For example, when the
ここで、ガルバノミラー部を駆動していない状態(ガルバノスキャナによるレーザ光の照射位置の変更を行っていない状態)から、ガルバノミラー部を駆動してレーザ光の照射位置の移動を開始させる場合、一旦、レーザ光の照射を停止させなければならないものがあり、この場合、レーザ光が十分に照射されない箇所が生じて、レーザ溶接の品質を低下させてしまう問題があった。 Here, when the galvano mirror unit is driven to start moving the irradiation position of the laser beam from a state where the galvano mirror unit is not driven (a state where the irradiation position of the laser beam by the galvano scanner is not changed) Once, it is necessary to stop the irradiation of the laser beam, and in this case, there is a problem that a portion where the laser beam is not sufficiently irradiated is generated to deteriorate the quality of the laser welding.
これに対し、レーザ溶接装置Tでは、シームトラッキングコントローラ30からの移動命令によって、レーザ光Cを常に溶接線Lから所定範囲内で移動させながら照射するよう制御しつつ、レーザ光Cの照射位置と溶接線Lとにずれが生じた場合は、レーザ光Cの照射を停止させることなく、レーザ光Cの照射位置を溶接線Lに戻すことができる。よって、品質の良いレーザ溶接を行うことができる。
On the other hand, in the laser welding apparatus T, according to the movement command from the
次いで、図3を参照して、シームトラッキングコントローラ30の詳細構成について説明する。図3は、シームトラッキングコントローラ30の電気的構成を示したブロック図である。シームトラッキングコントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)31、ROM(Read Only Memory)32、RAM33を有しており、それらはバスライン34を介して接続されている。また、バスライン34には、撮像素子17と、撮像素子回転モータ22と、ガルバノスキャナコントローラ18が接続される他、図示しない表示装置が接続されている。なお、上記した通り、ガルバノスキャナコントローラ18には、ロボットコントローラ40が接続され、ロボットコントローラ40には、ティーチペンダント23が接続される。
Next, the detailed configuration of the
CPU31は、ROM32に記憶されたプログラムに従って、レーザ溶接装置Tを制御する演算装置である。ROM32は、CPU31によって実行されるプログラムや固定値データ等を記憶するための書き換え不能な不揮発性のメモリである。ROM32は、固定値データとして、移動点Aデータ32aと、移動点Bデータ32bとを少なくとも記憶する。
The
RAM33は、書き換え可能な揮発性のメモリであり、CPU31によるプログラムの実行時に各種のデータを一時的に記憶する。RAM33は、画像データ33a、教示データ33b、現溶接線データ33c、現スポット点データ33d、特徴点データ33e、ずれ量データ33f、位置補正量データ33g、回転量データ33h及び移動点フラグ33iを少なくとも記憶する。
The
移動点Aデータ32aと、移動点Bデータ32bとは、ガルバノスキャナGを用いたワークWに対するレーザ光Cの照射位置の移動位置を示す情報である。上記した通り、シームトラッキングコントローラ30は、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に、ワークWに照射されるレーザ光Cの照射位置が、ワークWの溶接線Lから所定範囲の中で移動するようにガルバノスキャナGを制御する。その移動位置が、移動点Aデータ32aと移動点Bデータ32bとによって示される。
The moving point A data 32 a and the moving point B data 32 b are information indicating the moving position of the irradiation position of the laser light C with respect to the work W using the galvano scanner G. As described above, the
ここで、図4及び図5を参照して、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合にガルバノスキャナGにより行われる、ワークWに照射されるレーザ光Cの移動位置について説明する。なお、図4及び図5の説明において、当該場合においてガルバノスキャナGにより行われるレーザ光Cの移動を、単にガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動等という。 Here, referring to FIGS. 4 and 5, the work performed by galvano scanner G when it is not determined that there is a difference between laser beam C irradiated to work W and welding line L in actual work W. The movement position of the laser beam C irradiated to W will be described. In the description of FIGS. 4 and 5, the movement of the laser beam C performed by the galvano scanner G in this case is simply referred to as the movement of the laser beam C by the galvano scanner G or the like.
図4(a)は、その移動位置の一例を概略的に示した概略図であり、レーザ光Cが照射されるワークWの面(溶接面)を、そのレーザ光Cが照射される側から見た図である。図4(a)では、説明の便宜上、ガルバノスキャナGによるそのレーザ光Cの移動が行わないと仮定した場合にレーザ光Cが照射される溶接線L上の位置に原点Oを設定し、溶接線Lに沿ってx軸を設定した上で、溶接線Lが設定されたワークWの面上のx軸と垂直な方向にy軸を設定し、また、その溶接線Lが設定されたワークWの面(溶接面)と垂直な方向にz軸を設定している。なお、各軸の正方向及び負方向は、それぞれの軸において適宜決定されるものであってよい。 FIG. 4A is a schematic view schematically showing an example of the movement position, and the surface (welding surface) of the work W to which the laser light C is irradiated is viewed from the side to which the laser light C is irradiated. It is the figure which looked at. In FIG. 4A, for convenience of explanation, assuming that the laser beam C is not moved by the galvano scanner G, the origin O is set at a position on the welding line L to which the laser beam C is irradiated, and welding is performed. After setting the x-axis along the line L, the y-axis is set in a direction perpendicular to the x-axis on the surface of the work W on which the welding line L is set, and the work on which the welding line L is set The z axis is set in the direction perpendicular to the surface of W (welding surface). The positive direction and the negative direction of each axis may be appropriately determined in each axis.
図4(a)に示す例では、ガルバノスキャナGにより行われる、ワークWに照射されるレーザ光Cの移動を、原点Oを中心として、x軸の正方向に原点Oから移動距離xAだけ離れた点Aと、x軸の負方向に原点Oから移動距離xBだけ離れた点Bとの間を往来するように行う。この点Aを特定するための情報が移動点Aデータ32aとして、点Bを特定するための情報が移動点Bデータ32bとして、ROM32に記憶される。
In the example shown in FIG. 4 (a) is carried out by the galvanometer scanner G, the movement of the laser beam C is irradiated to the workpiece W, around the origin O, in the positive direction of the x-axis by the moving distance x A from the origin O It is made to travel between the point A which is separated and the point B which is separated from the origin O by the moving distance x B in the negative direction of the x-axis. The information for specifying the point A is stored in the
ここで、x軸は、上記した通り、溶接線Lに沿って設定された軸である。即ち、図4(a)に示す例では、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合にガルバノスキャナGにより行われる、ワークWに照射されるレーザ光Cの移動が、溶接線L上で行われる。これにより、当該移動が行われても、レーザ光Cが溶接線Lから外れることを抑制でき、溶接線Lに沿って品質の良いレーザ溶接を行うことができる。 Here, the x-axis is an axis set along the welding line L as described above. That is, in the example shown in FIG. 4A, the workpiece W is performed by the galvano scanner G when it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the weld line L of the actual workpiece W The movement of the laser beam C applied to the laser is performed on the weld line L. Thereby, even if the movement is performed, it is possible to suppress the laser light C from coming off the welding line L, and it is possible to perform laser welding with good quality along the welding line L.
なお、溶接線Lが曲線であった場合は、その溶接線Lの曲線に沿いながら、正方向に原点Oから移動距離xAだけ離れた点Aと、x軸の負方向に原点Oから移動距離xBだけ離れた点Bとの間を往来するように行うように制御される。これにより、溶接線Lが曲線であっても、当該移動において、レーザ光Cが溶接線Lから外れることを抑制できる。 When welding line L is a curve, it moves along point of welding line L in a positive direction at point A separated from origin O by moving distance x A and in a negative direction of x axis from origin O Control is performed so as to travel between the point B separated by a distance x B. Thereby, even if welding line L is a curve, it can control that laser beam C separates from welding line L in the movement concerned.
シームトラッキングコントローラ30は、ティーチペンダント23により教示されたワークWの溶接線Lの位置を示す情報であって、RAM33に格納された教示データ33bに基づいて溶接線Lの位置を判断し、その判断された溶接線Lの位置と、移動点Aデータ32a又は移動点Bデータ32bとから、点A又は点Bへの移動量を算出する。これにより、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動量を容易に判断できる。
The
次いで、図4(b)は、多軸ロボットRによるガルバノスキャナGの移動を行いながら、図4(a)に示す例にて、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの照射位置の移動を行った場合の、レーザ光Cの照射位置の時間的な変化を示した図である。図4(b)では、縦軸として、図4(a)にて示したx軸上におけるレーザ光Cの照射位置xを示し、横軸として時間tを示す。また、図4(b)にて示した破線は、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動が行わないと仮定し、多軸ロボットRによるガルバノスキャナGの移動によるレーザ光Cの照射位置の時間的な変化を示したものである。なお、図4(b)では、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断される場合がなかったことを想定している。 Next, in FIG. 4B, while moving the galvano scanner G by the multi-axis robot R, in the example shown in FIG. 4A, moving the irradiation position of the laser light C by the galvano scanner G It is the figure which showed the time change of the irradiation position of the laser beam C. FIG. In FIG. 4B, the irradiation position x of the laser light C on the x axis shown in FIG. 4A is shown as the vertical axis, and the time t is shown as the horizontal axis. In addition, the broken line shown in FIG. 4B assumes that the movement of the laser light C by the galvano scanner G is not performed, and temporally the irradiation position of the laser light C by the movement of the galvano scanner G by the multi-axis robot R Change is shown. In FIG. 4B, it is assumed that there is no case where it is determined that there is a deviation between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W.
ここで、図4(a)にて示した例における、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動では、移動距離xAと移動距離xBとが等しい距離となるように設定される。これにより、当該移動の往来が複数行われた場合、その移動距離の累積は0となる。よって、図4(b)に示した通り、ガルバノスキャナGによる当該移動が行われても、レーザ光Cの照射位置が、多軸ロボットRの移動に基づき想定されるレーザ光Cの照射位置(破線で示される位置)から外れていくことを抑制できる。 Here, in the example shown in FIG. 4 (a), in the movement of the laser beam C by the galvano scanner G, it is set so that the moving distance x A and the moving distance x B is equal to the distance. Thus, when a plurality of movements of the movement are performed, the accumulation of the movement distance is zero. Therefore, as shown in FIG. 4B, even if the galvano scanner G performs the movement, the irradiation position of the laser light C is assumed to be the irradiation position of the laser light C assumed based on the movement of the multi-axis robot R It is possible to suppress the deviation from the position shown by the broken line).
また、図4(a)にて示した例における、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動は、そのx軸方向における移動速度が、多軸ロボットRによるガルバノスキャナGの移動によるレーザ光Cの移動速度よりも小さくなるように、行われる。これにより、図4(b)に示した通り、同じ個所にレーザ光Cが照射される(照射位置xにレーザ光Cが照射される時間が複数回ある)ことを抑制でき、品質の良いレーザ溶接を行うことができる。 In the movement of the laser light C by the galvano scanner G in the example shown in FIG. 4A, the movement speed of the laser light C in the x-axis direction is the movement of the laser light C by the movement of the galvano scanner G by the multi-axis robot R It is done to be less than the speed. As a result, as shown in FIG. 4B, it is possible to suppress that the laser light C is irradiated to the same place (the time when the laser light C is irradiated to the irradiation position x is plural times), and the laser of good quality It can do welding.
一方、図5(a)は、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動における、その移動位置の別の例を概略的に示した概略図であり、レーザ光Cが照射されるワークWの面(溶接面)を、そのレーザ光Cが照射される側から見た図である。図5(a)では、説明の便宜上、図4(a)と同様に、原点O、x軸、y軸、z軸並びに各軸の正方向及び負方向を設定している。 On the other hand, FIG. 5A is a schematic view schematically showing another example of the moving position of the laser beam C by the galvano scanner G, in which the surface of the work W to which the laser beam C is irradiated ( It is the figure which looked at the welding surface from the side to which the laser beam C is irradiated. In FIG. 5A, for convenience of explanation, the origin O, the x axis, the y axis, the z axis, and the positive direction and the negative direction of each axis are set as in FIG. 4A.
図5(a)に示す例では、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合にガルバノスキャナGにより行われる、ワークWに照射されるレーザ光Cの移動を、原点Oを中心として、y軸の正方向に原点Oから移動距離yAだけ離れた点Aと、y軸の負方向に原点Oから移動距離yBだけ離れた点Bとの間を往来するように行う。この点Aを特定するための情報が移動点Aデータ32aとして、点Bを特定するための情報が移動点Bデータ32bとして、ROM32に記憶される。
In the example shown in FIG. 5A, the workpiece W is irradiated, which is performed by the galvano scanner G when it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L in the actual workpiece W the movement of the laser beam C which is, around the origin O, and a point distant from the origin O by the movement distance y a in the positive direction of the y-axis, in the negative direction of the y-axis by the moving distance y B from the origin O away It moves between the point B and the other. The information for specifying the point A is stored in the
図5(a)に示す例においても、シームトラッキングコントローラ30は、ティーチペンダント23により教示されたワークWの溶接線Lの位置を示す情報であって、RAM33に格納された教示データ33bに基づいて溶接線Lの位置を判断し、その判断された溶接線Lの位置と、移動点Aデータ32a及び移動点Bデータ32bとから、点A及び点Bへの移動量を算出する。これにより、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動量を容易に判断できる。
Also in the example shown in FIG. 5A, the
次いで、図5(b)は、多軸ロボットRによるガルバノスキャナGの移動を行いながら、図5(a)に示す例にて、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの照射位置の移動を行った場合の、レーザ光Cの照射位置の時間的な変化を示した図である。図5(b)では、縦軸として、図5(a)にて示したy軸上におけるレーザ光Cの照射位置yを示し、横軸として時間tを示す。なお、図5(b)において、溶接線Lは、任意の時間tにおいて照射位置yが「0」のところに存在する。また、図5(b)では、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断される場合がなかったことを想定している。 Next, in FIG. 5B, while moving the galvano scanner G by the multi-axis robot R, in the example shown in FIG. 5A, moving the irradiation position of the laser light C by the galvano scanner G It is the figure which showed the time change of the irradiation position of the laser beam C. FIG. In FIG. 5B, the irradiation position y of the laser light C on the y axis shown in FIG. 5A is shown as the vertical axis, and the time t is shown as the horizontal axis. In addition, in FIG.5 (b), the welding line L exists in the irradiation position y in the place of "0" in arbitrary time t. Further, in FIG. 5B, it is assumed that there is no case where it is determined that there is a deviation between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W.
ここで、図5(a)にて示した例における、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動では、移動距離yAと移動距離yBとが、溶接線Lから所定範囲の中(溶接線Lからの距離がyL以下の範囲)となるように設定される。ここで、溶接線Lからの距離yL以下の範囲は、レーザ光Cのスポット径を考慮したときに、レーザ光Cがその範囲に照射されれば、溶接線Lにレーザ光Cが実質的に照射されたものと略同一視できる範囲である。これにより、ガルバノスキャナGによるレーザ光Cの移動が行われても、レーザ光Cが溶接線Lから外れることを抑制でき、溶接線Lに沿って品質の良いレーザ溶接を行うことができる。 Here, in the movement of the laser light C by the galvano scanner G in the example shown in FIG. 5A, the movement distance y A and the movement distance y B are in a predetermined range from the welding line L (welding line L Is set to be in the range of y L or less). Here, the distance y L or less in the range of from the welding line L, when considering the spot diameter of the laser beam C, if it is irradiated the laser beam C is in that range, substantial laser beam C is the weld line L It is the range which can be substantially identified with what was irradiated to. Thereby, even if movement of laser beam C by galvano scanner G is performed, it can control that laser beam C separates from welding line L, and good quality laser welding can be performed along welding line L.
また、移動距離yAと移動距離yBとは、等しい距離となるように設定される。これにより、当該移動の往来が複数行われた場合、その移動距離の累積は0となる。これにより、図5(b)に示した通り、ガルバノスキャナGによる当該移動が行われても、レーザ光Cの照射位置が、多軸ロボットRの移動に基づき想定されるレーザ光Cの照射位置(照射位置yがゼロの位置)から外れていくことを抑制できる。 Further, a moving distance y A and the moving distance y B is set to be equal distance. Thus, when a plurality of movements of the movement are performed, the accumulation of the movement distance is zero. Thereby, as shown in FIG. 5B, even if the movement by the galvano scanner G is performed, the irradiation position of the laser light C is assumed to be the irradiation position of the laser light C based on the movement of the multi-axis robot R. It can be suppressed that the irradiation position y deviates from zero.
なお、本実施形態において、移動点Aデータ32a及び移動点Bデータ32bはROM32に記憶されるが、これらを書換可能で不揮発性のメモリ(例えば、フラッシュメモリ、FeRAMなど)に格納し、使用者によって点A及び点Bの位置を変更可能にしてもよい。また、移動点Aデータ32aにより特定される点A及び移動点Bデータ32bにより特定される点Bの組み合わせを複数用意し、その中から使用者によって1の組み合わせを選択可能にしてもよい。
In the present embodiment, the moving point A data 32a and the moving point B data 32b are stored in the
図3に戻り、説明を続ける。画像データ33aは、撮像素子17により撮像された画像のRAWデータである。撮像素子17にて撮像された各画素の電気信号(アナログ信号)が、増幅されながらラスタスキャンにて出力されると、画素毎に図示しないA/D変換器にて例えば8ビットのディジタル値に変換される。RAWデータとは、その画素毎にA/D変換器から出力された未加工のデータのことであり、それが画像データ33aとしてRAM33に記憶される。なお、A/D変換器の分解能は必ずしも8ビットである必要はなく、10ビットA/D変換器等、任意の分解能を持つA/D変換器が使用可能である。
Returning to FIG. 3, the description will be continued. The
RAM33に記憶された画像データ33aは、ワークWの溶接線Lの教示時に、所定の画像処理が施された後、図示しない表示装置への表示に使用される。これにより、撮像素子17により撮像されたワークWの溶接面が、表示装置に表示される。
The
また、RAM33に記憶された画像データ33aは、ワークWの溶接線Lの教示時に、そのワークWに含まれる溶接予定部から特徴点を複数検出するために使用される。検出された特徴点は、その特徴点の位置を示す画像が、表示装置に表示されたワークWの溶接面に合成して表示するために用いられる。
Further, the
また、使用者がワークWの溶接線Lを教示する場合に、その教示した溶接線Lが、検出された特徴点に基づいて設定されたか否かが判断され、検出された特徴点に基づいて設定されたと判断された場合に限り、使用者により教示されたワークWの溶接線Lが受け付けられる。使用者により教示された溶接線Lが、検出された特徴点に基づいて設定されていないと判断される場合には、使用者に対して、再度、溶接線Lの教示を促す。 In addition, when the user teaches the welding line L of the work W, it is determined whether or not the taught welding line L is set based on the detected feature points, and based on the detected feature points Only when it is determined that the setting has been made, welding line L of workpiece W taught by the user is accepted. If it is determined that the welding line L taught by the user is not set based on the detected feature points, the user is again prompted to teach the welding line L.
これにより、検出された特徴点に基づいてワークWにおける溶接線Lが設定されるよう、使用者を支援することができる。 Thereby, the user can be assisted to set the welding line L in the work W based on the detected feature point.
また、RAM33に記憶された画像データ33aは、ワークWにレーザ光Cが照射されている場合(即ち、レーザ光Cによる溶接が行われている場合)にも、そのワークWの所定領域に含まれる溶接予定の溶接線Lから特徴点を複数検出するために用いられ、更に、その時点において既に溶接された溶接線Lの位置と、その時点でのレーザ光Cの照射位置とを検出するためにも用いられる。
Further, the
教示データ33bは、使用者により教示されたワークWの溶接線Lの位置を示すデータである。ティーチペンダント23によって、使用者からワークWの溶接線Lが教示されると、その溶接線Lの位置情報が、ティーチペンダント23よりシームトラッキングコントローラ30へ送信される。CPU31では、その教示された溶接線Lの位置が、画像データ33aに基づいて検出された特徴点の位置と略一致するか否かを判断することにより、その教示した溶接線Lが、検出された特徴点に基づいて設定されたか否かが判断される。そして、教示した溶接線Lが、検出された特徴点に基づいて設定されたと判断されると、ティーチペンダント23から送信されたワークWの溶接線Lの位置情報が、教示データ33bとしてRAM33に記憶される。
The
現溶接線データ33cは、ワークWにレーザ光Cが照射されている期間中(即ち、レーザ光Cによる溶接が行われている期間中)に撮像される画像データ33aより検出された、その時点において既に溶接された溶接線Lの位置を示すデータである。CPU31によって、該期間中に撮像された画像データ33aから、既に溶接された溶接線Lが検出されると、その位置情報が現溶接線データ33cとしてRAM33に記憶される。
The present
現スポット点データ33dは、ワークWにレーザ光Cが照射されている期間中(即ち、レーザ光Cによる溶接が行われている期間中)に撮像される画像データ33aより検出された、その時点でのレーザ光Cの照射位置の位置を示すデータである。CPU31によって、該期間中に撮像された画像データ33aから、レーザ光Cの照射位置が検出されると、その位置情報が現スポット点データ33dとしてRAM33に記憶される。
The current spot point data 33 d is detected from the
特徴点データ33eは、ワークWにレーザ光Cが照射されている期間中(即ち、レーザ光Cによる溶接が行われている期間中)に撮像される画像データ33aより複数検出された、ワークWの特徴点の位置を示すデータである。CPU31によって、該期間中に撮像された画像データ33aから、ワークWの溶接予定部より特徴点が複数検出されると、各々の位置情報が特徴点データ33eとしてRAM33に記憶される。
A plurality of feature point data 33e are detected from
ずれ量データ33fは、特徴点データ33eにより示される、ワークWの画像から検出された特徴点の位置と、教示データ33bにより示される教示された溶接線Lとのずれ量を示すデータである。ワークWの溶接を行っている期間中、CPU31により、撮像素子17により撮像されたワークWの画像データ33aから検出される特徴点の位置と、教示されたワークWの溶接線Lの位置とのずれ量が検出される。この検出されたずれ量が、ずれ量データ33fとしてRAM33に記憶される。
The deviation amount data 33f is data indicating the deviation amount between the position of the feature point detected from the image of the workpiece W indicated by the feature point data 33e and the taught welding line L indicated by the
位置補正量データ33gは、教示データ33bにより示される、教示されたワークWの溶接線Lの位置に対して施す位置補正の補正量(位置補正量)を示すデータである。CPU31により検出されたずれ量(ずれ量データ33fにて示されるずれ量)に基づいて、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断された場合、現スポット点データ33dにて示されるその時点のレーザ光CのワークWに対する照射位置から、特徴点データ33eにて示されるワークWの特徴点の位置に、レーザ光Cの照射位置が移動するように、教示されたワークWの溶接線Lの位置を補正するための位置補正量が、CPU31によって算出される。この位置補正量が、位置補正量データ33gとしてRAM33に記憶される。位置補正量データ33gに記憶された位置補正量は、レーザ光Cの照射位置の移動命令に含められて、ガルバノスキャナGのガルバノスキャナコントローラ18に送信される。
The position
ここで、教示されたワークWの溶接線Lは、元々ワークWの特徴点に沿って設定されたものである。よって、レーザ光CをワークWへ照射中(即ち、ワークWの溶接中)に検出されたワークWの特徴点の位置に、レーザ光Cの照射位置が移動するように、教示されたワークWの溶接線Lの位置を補正することで、ワークWが溶接中に動いたり、同一形状の複数のワークWの間で形状にばらつきがあったとしても、所望の位置にレーザ光Cを照射することができる。従って、望ましい位置でレーザ溶接を行うことができる。 Here, the welding line L of the taught work W is originally set along the feature points of the work W. Therefore, the taught work W such that the irradiation position of the laser light C moves to the position of the feature point of the work W detected while irradiating the work W with the laser light C (that is, during welding of the work W) By correcting the position of the welding line L, the desired position is irradiated with the laser light C even if the work W moves during welding or if there is a variation in the shape among a plurality of works W of the same shape. be able to. Therefore, laser welding can be performed at a desired position.
回転量データ33hは、撮像素子回転モータ22によって撮像素子17を回転させる場合の回転量を示すデータである。シームトラッキングコントローラ30は、撮像素子17により撮像されるワークWの画像において、そのワークWに含まれる複数の特徴点の並びが、撮像素子17の水平走査の方向と非平行となるように、撮像素子17を回転させる。このとき、CPU31は、回転量データ33hに、撮像素子17を回転させる回転量を設定し、その回転量データ33hにより示された回転量だけ、撮像素子17が回転するように、撮像素子回転モータ22を駆動する。
The
ここで、撮像素子17が回転すると、撮像素子17の各画素と、ワークWとの位置関係も回転する。よって、CPU31では、撮像素子17により撮像された画像データ33aから各画素のRAWデータを読み出す場合に回転量データ33hを確認し、撮像素子17の回転量に基づいて、読み出した画素のRAWデータがワークWのどの位置のRAWデータであるかを把握する。
Here, when the
移動点フラグ33iは、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に、ガルバノスキャナGにより行われる、ワークWに照射されるレーザ光Cの移動に関して、移動点(図4(a)又は図5(a)参照)となる点Aと点Bとのどちらに移動させるかを示すためのフラグである。具体的には、移動点フラグ33iがオンである場合に点Aに向けて移動させることを示し、移動点フラグ33iがオフである場合に点Bに向けて移動させることを示す。 The movement point flag 33i is a laser applied to the workpiece W, which is performed by the galvano scanner G when it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the weld line L of the actual workpiece W The movement of the light C is a flag for indicating to which of the point A and the point B the movement point (see FIG. 4A or FIG. 5A) is to be moved. Specifically, it indicates moving to the point A when the moving point flag 33i is on, and indicates moving to the point B when the moving point flag 33i is off.
この移動点フラグ33iは、シームトラッキングコントローラ30に電源が投入された場合に、初期値として「オン」が設定される。CPU31は、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に、移動点フラグ33iがオンであれば、ガルバノスキャナGによるワークWに照射されるレーザ光Cの移動を点Aに向けて行うべく、その移動量を含むレーザ光Cの照射位置の移動命令を、ガルバノスキャナコントローラ18に対して送信すると共に、移動点フラグ33iを「オフ」に設定する。一方、CPU31は、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に、移動点フラグ33iがオフであれば、ガルバノスキャナGによるワークWに照射されるレーザ光Cの移動を点Bに向けて行うべく、その移動量を含むレーザ光Cの照射位置の移動命令を、ガルバノスキャナコントローラ18に対して送信すると共に、移動点フラグ33iを「オン」に設定する。
The movement point flag 33i is set to "on" as an initial value when the
このように、移動点フラグ33iは、それが「オン」であることにより点Aに向けた移動の制御が行われると「オフ」に設定され、それが「オフ」であることにより点Bに向けた移動の制御が行われると「オン」に設定される。これにより、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に、ガルバノスキャナGにより行われる、ワークWに照射されるレーザ光Cの移動を、点Aと点Bとの間で往来させることができる。 Thus, the movement point flag 33i is set to "off" when movement control toward the point A is performed by being "on" and to the point B by that it is "off". It is set to "on" when directed movement control is performed. As a result, when it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the weld line L in the actual workpiece W, the laser beam C irradiated to the workpiece W performed by the galvano scanner G The movement can be passed back and forth between point A and point B.
次いで、図6を参照して、シームトラッキングコントローラ30のCPU31により実行されるレーザ位置移動処理について説明する。図6は、そのレーザ位置移動処理を示すフローチャートである。レーザ位置移動処理は、ガルバノスキャナGを制御して、レーザ光Cの照射位置を移動させる処理である。この処理は、ワークWの溶接の開始と同時に実行が開始され、その溶接が完了するまで実行され続ける。
Then, with reference to FIG. 6, the laser position movement process performed by CPU31 of the
位置補正処理では、まず、撮像素子回転処理が実行される(S11)。撮像素子回転処理(S11)では、撮像素子17により撮像されたワークWの画像において、そのワークWに含まれる複数の特徴点の並びが撮像素子17の水平走査の方向と非平行となる撮像素子17の回転量を、回転量データ33hに設定する。そして、回転量データ33hに設定された回転量だけ撮像素子17が回転するように、撮像素子回転モータ22を駆動する。複数の特徴点の並びが、撮像素子17の水平走査の方向と非平行となるか否かは、特徴点データ33eに格納された各特徴点の位置(直近で撮像されたワークWの画像より検出された特徴点の位置)を示す情報に基づいて判断される。
In the position correction process, first, an imaging element rotation process is performed (S11). In the image sensor rotation process (S11), in the image of the work W captured by the
ここで、複数の特徴点の並びが、撮像素子17の水平走査の方向と非平行となるように、撮像素子17を回転される理由は、以下による。一般的に、撮像素子17により撮像された画像に対する画像処理は、ラスタスキャンに基づく撮像素子17の水平走査によって読み出された画素の順番に行われる。このような状況下において、ワークWの複数の特徴点が撮像素子17の水平走査の方向に平行に並んでいる場合、複数の走査線にまたがって画像処理を行わなければ、それが特徴点であるのか否かの判断が行えず、特徴点の検出に時間がかかる。これに対し、ワークWの複数の特徴点が、撮像素子17の水平走査の方向と非平行となるように、撮像素子17が撮像素子回転モータ22によって回転されるので、複数の走査線にまたがって画像処理を行わなくても特徴点の検出を行うことができる。よって、その検出に要する時間を短縮できる。
Here, the reason why the
次いで、画像取込処理を実行する(S12)。画像取込処理(A12)では、ワークWの撮像を撮像素子17へ指示し、撮像素子17からラスタスキャンによって出力され、A/D変換器によってディジタル値に変換された各画素の画像データを、画像データ33aに格納する。
Next, an image capture process is performed (S12). In the image capturing process (A12), the imaging of the workpiece W is instructed to the
また、この画像取込処理(S12)では、露光時間を短くして撮像素子17にて撮像したワークWの画像データと、露光時間を長くして撮像素子17にて撮像したワークWの画像データとを、連続して取り込んでいる。露光時間の異なる2つの画像データを取り込むのは、次の理由による。露光時間が長いと、レーザ光Cの強度の強い光の反射により、レーザ光Cが照射される位置付近が白飛びしてしまい、レーザ光Cの照射位置の検出や、その照射位置付近でのワークWに含まれる特徴点の検出、及び、既に溶接された溶接線Lの検出ができなくなる。
Further, in this image capture process (S12), the image data of the workpiece W captured by the
一方で、露光時間を短くして、レーザ光Cの照射位置付近も白飛びなく画像を撮像した場合は、レーザ光Cの照射位置から遠い領域が黒潰れしてしまい、その領域において、ワークWに含まれる特徴点の検出、及び、既に溶接された溶接線Lの検出ができなくなる。そこで、露光時間の異なる2つの画像データを取り込むことで、レーザ光Cが照射された位置付近については露光時間の短い画像データを使用し、また、レーザ光Cが照射された位置より遠い領域については露光時間の長い画像データを使用して、レーザ光Cの照射位置の検出、ワークWに含まれる特徴点の検出、及び、既に溶接された溶接線Lの検出を確実に行うことができる。 On the other hand, when the exposure time is shortened and an image is captured without overexposure near the irradiation position of the laser light C, the area far from the irradiation position of the laser light C is blacked out, and the work W in that area It becomes impossible to detect the feature points included in the above and the weld line L already welded. Therefore, by taking in two image data with different exposure times, image data with a short exposure time is used near the position irradiated with the laser light C, and a region far from the position irradiated with the laser light C Can reliably detect the irradiation position of the laser beam C, detect the feature points included in the workpiece W, and detect the weld line L which has already been welded, using image data with a long exposure time.
次いで、溶接線検出処理を実行する(S13)。溶接線検出処理(S13)では、S12により取り込まれた2つの画像データ33aから、既に溶接された溶接線Lを画像処理にて検出し、その位置情報を現溶接線データ33cとしてRAM33に記憶する。
Next, weld line detection processing is performed (S13). In the welding line detection process (S13), the welding line L already welded is detected by image processing from the two
次いで、レーザスポット検出処理を実行する(S14)。レーザスポット検出処理(S14)では、S12により取り込まれた2つの画像データ33aのうち露光時間の短い画像データ33aを用いて、レーザ光Cの現在の照射位置(スポット点の位置)を画像処理にて検出し、その位置情報を現スポット点データ33dとしてRAM33に記憶する。レーザ光Cの現在の照射位置の検出に、露光時間の短い画像データ33aを用いるので、レーザ光Cの照射位置付近は白飛びしていない。よって、画像データ33aからレーザ光Cの現在の照射位置を正確に検出できる。
Next, a laser spot detection process is performed (S14). In the laser spot detection process (S14), the current irradiation position (the position of the spot point) of the laser light C is subjected to image processing using the
次いで、ウィンドウ設定処理を実行する(S15)。ウィンドウ設定処理(S15)では、S12により取り込まれた画像データ33aに対して、ワークWに存在する特徴点を検出する矩形の領域(ウィンドウ)を設定する。具体的には、S14の処理により検出されたレーザ光Cの現在の照射位置から、多軸ロボットRによるレーザ光Cの移動方向に向けて、所定距離離れた位置にある所定の大きさの範囲が、ワークWの特徴点を検出する領域(ウィンドウ)として設定される。なお、S14の処理により検出されたレーザ光Cの現在の照射位置から、多軸ロボットRによるレーザ光Cの移動方向に向けて、N番目(Nは自然数)の撮像素子17の走査線から、M番目(Mは自然数且つM>N)の撮像素子17の走査線までの領域を、ワークWの特徴点を検出する領域(ウィンドウ)として設定されてもよい。
Next, window setting processing is executed (S15). In the window setting process (S15), a rectangular area (window) for detecting feature points present in the workpiece W is set in the
また、領域(ウィンドウ)の形状は、必ずしも矩形である必要はなく、その形状は任意のものであってよい。例えば、領域(ウィンドウ)の形状として、平行四辺形がS15の処理により設定されてもよい。この場合、平行四辺形の4辺のうち、平行する2辺の傾きが、使用者により教示された溶接線Lの傾きと略平行となるようにしてもよい。また、S12の処理により取り込まれた画像データ33aから、これから溶接予定の溶接線Lを検出し、平行する2辺の傾きが溶接予定の溶接線Lの傾きと略平行となる平行四辺形を、領域(ウィンドウ)をして設定してもよい。これにより、ワークWの特徴点を検出する領域(ウィンドウ)が余分に広く設定されることを抑制できるので、特徴点の検出に掛かる時間を短くでき、また、誤検出が発生する可能性を低く抑えることができる。
Also, the shape of the region (window) does not have to be rectangular, and the shape may be arbitrary. For example, as the shape of the region (window), a parallelogram may be set by the process of S15. In this case, of the four sides of the parallelogram, the inclination of two parallel sides may be substantially parallel to the inclination of the welding line L taught by the user. Further, from the
また、領域(ウィンドウ)の形状として、教示された溶接線Lを中心として、又は、画像データ33aより判断されたこれから溶接予定の溶接線Lを中心として、複数の矩形を並べた形状を設定してもよい。これによっても、ワークWの特徴点を検出する領域(ウィンドウ)が余分に広く設定されることを抑制できるので、特徴点の検出に掛かる時間を短くでき、また、誤検出が発生する可能性を低く抑えることができる。
Also, as the shape of the region (window), a shape in which a plurality of rectangles are arranged around the taught welding line L or around the welding line L to be welded determined from the
更に、領域(ウィンドウ)の大きさを、その領域(ウィンドウ)が設定されるワークWにおける場所(ワークWの中央か、端か、等)に応じて、変化させてもよい。これにより、設定された領域(ウィンドウ)のワークWにおける場所がワークWの中央部であれば、その領域(ウィンドウ)の大きさを大きくして、多くの特徴点を検出することにより、特徴点の位置と、使用者により教示されたワークWの溶接線Lの位置とのずれ量をより正確に検出できる。一方、設定された領域(ウィンドウ)のワークWにおける場所がワークWの端部であれば、領域(ウィンドウ)の大きさを小さくして、端部により特徴点が誤検出されることを抑制できる。 Furthermore, the size of the area (window) may be changed according to the place (center, end, etc. of the work W) in the work W in which the area (window) is set. Thereby, if the place in the work W of the set area (window) is the central part of the work W, the size of the area (window) is enlarged and the feature points are detected by detecting many feature points. The displacement amount between the position of and the position of the welding line L of the work W taught by the user can be detected more accurately. On the other hand, if the place in the work W of the set area (window) is the end of the work W, the size of the area (window) can be reduced to suppress false detection of the feature point by the end. .
次いで、特徴点検出処理を実行する(S16)。特徴点検出処理(S16)では、S12の処理により取り込まれた2つの画像データ33aから、S15の処理により設定された領域(ウィンドウ)に含まれる、これから溶接が行われるワークWの溶接線Lを検出し、その溶接線Lから特徴点を複数検出する。ここで、領域(ウィンドウ)のうち、S14の処理により検出されたレーザ光Cの現在の照射位置が近い領域については、露光時間の短い画像データ33aを使用して、特徴点を検出する。また、領域(ウィンドウ)のうち、S14の処理により検出されたレーザ光Cの現在の照射位置が遠い領域については、露光時間の長い画像データ33aを使用して、特徴点を検出する。これにより、領域(ウィンドウ)を、レーザ光Cの現在の照射位置から近い領域から遠い領域に広く設定しても、その領域(ウィンドウ)に存在する特徴点の位置を確実に検出できる。
Next, feature point detection processing is executed (S16). In the feature point detection process (S16), from the two
次いで、ずれ量検出処理を実行する(S17)。ずれ量検出処理(S17)では、S16の処理により検出されたワークWの複数の特徴点の位置と、教示データ33bにより示される、使用者により教示されたワークWの溶接線Lの位置とのずれ量を、特徴点毎に検出する。そして、検出した特徴点毎のずれ量を、ずれ量データ33fとしてRAM33に記憶する。
Next, a shift amount detection process is performed (S17). In the displacement amount detection process (S17), the positions of the plurality of feature points of the work W detected by the process of S16 and the positions of the weld line L of the work W taught by the user, indicated by the
次いで、S17の処理により算出されたずれ量(ずれ量データ33fに記憶されたずれ量)に基づいて、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあるか否かを判断する(S18)。S17の処理において、S16の処理により検出されたワークWの複数の特徴点の位置は、実際のワークWにおける溶接線Lの位置を示すものであり、使用者により教示されたワークWの溶接線Lの位置は、ワークWに照射されるレーザ光Cの照射位置を示すものである。よって、S17の処理により算出されたずれ量から、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあるか否かが判断できる。 Next, based on the amount of displacement (the amount of displacement stored in the displacement amount data 33f) calculated by the process of S17, there is a displacement between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W It is determined whether there is any (S18). In the process of S17, the positions of the plurality of feature points of the workpiece W detected by the process of S16 indicate the positions of the weld line L in the actual workpiece W, and the weld line of the workpiece W taught by the user The position of L shows the irradiation position of the laser beam C irradiated to the workpiece W. Therefore, it can be determined whether there is a deviation between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W from the displacement amount calculated by the process of S17.
ここで、上記した通り、レーザ溶接装置Tでは、シームトラッキングコントローラ30によって、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合は、ワークWに照射されるレーザ光Cの照射位置が、ワークWの溶接線Lから所定範囲の中で移動するように制御される。即ち、この所定範囲の中での移動は、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとのずれによるものと判断することは許されない。そのため、S18の処理では、S17の処理により算出されたずれ量から、ワークWに照射されるレーザ光Cの照射位置が、ワークWの溶接線Lから所定範囲を超えたと判断される場合に、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断する。
Here, as described above, in the laser welding apparatus T, when the
S18の判断の結果、ずれがあると判断される場合は(S18:Yes)、次いで、位置補正量算出処理を実行する(S19)。位置補正量算出処理(S19)では、教示データ33bにより示される、使用者により教示されたワークWの溶接線Lの位置に対して施す位置補正の補正量を次の通りに算出する。即ち、ずれ量データ33fにて示される複数のずれ量に基づいて、現溶接線データ33cにて示される既に溶接された溶接線Lの位置と、現スポット点データ33dにて示されるその時点のレーザ光Cの照射位置とから、特徴点データ33eにて示されるワークWの特徴点の位置に、レーザ光Cの照射位置が移動するように、教示されたワークWの溶接線Lの位置を補正するための位置補正量を算出する。この算出された位置補正量は、位置補正量データ33gとしてRAM33に記憶される。
As a result of the determination in S18, when it is determined that there is a deviation (S18: Yes), next, position correction amount calculation processing is executed (S19). In the position correction amount calculation process (S19), the correction amount of the position correction to be applied to the position of the weld line L of the workpiece W taught by the user, which is indicated by the
そして、S19の処理にて算出された位置補正量を、レーザ光Cの照射位置の移動命令に含めて、ガルバノスキャナGのガルバノスキャナコントローラ18へ送信する(S20)。これにより、ガルバノスキャナコントローラ18によって、その移動命令に含まれる位置補正量に基づいてX軸変位モータ20a及びY軸変位モータ20bが駆動され、検出されたワークWの特徴点の位置(実際のワークWの溶接線L)にレーザ光Cが照射されるよう、レーザ光Cの照射位置が補正される。
Then, the position correction amount calculated in the process of S19 is included in the movement command of the irradiation position of the laser light C, and is transmitted to the
S18の判断の結果、ずれがあると判断されない場合は(S18:No)、次いで、移動点フラグ33iがオンかを判断する(S21)。S21の判断の結果、移動点フラグ33iがオンである場合は(S21:Yes)、レーザ光Cの照射位置を点Aに向けて移動させるように、その移動量を移動点Aデータ32aに基づいて算出し、算出した移動量をレーザ光Cの照射位置の移動命令に含めてガルバノスキャナコントローラ18に対して送信する(S22)。これにより、ガルバノスキャナコントローラ18によって、その移動命令に含まれる移動量に基づいてX軸変位モータ20a及びY軸変位モータ20bが駆動され、レーザ光Cの照射位置が点Aに向けて移動される。S22の処理の後、移動点フラグ33iはオフに設定される(S23)。
If it is not determined that there is a deviation as a result of the determination in S18 (S18: No), it is then determined whether the moving point flag 33i is on (S21). As a result of the determination in S21, if the moving point flag 33i is on (S21: Yes), the moving amount is based on the moving point A data 32a so as to move the irradiation position of the laser light C toward the point A. The movement amount calculated and calculated is included in the movement command of the irradiation position of the laser light C and transmitted to the galvano scanner controller 18 (S22). Thereby, the
一方、S21の判断の結果、移動点フラグ33iがオンではなく、オフである場合は(S21:No)、レーザ光Cの照射位置を点Bに向けて移動させるように、その移動量を移動点Bデータ32bに基づいて算出し、算出した移動量をレーザ光Cの照射位置の移動命令に含めてガルバノスキャナコントローラ18に対して送信する(S24)。これにより、ガルバノスキャナコントローラ18によって、その移動命令に含まれる移動量に基づいてX軸変位モータ20a及びY軸変位モータ20bが駆動され、レーザ光Cの照射位置が点Bに向けて移動される。S24の処理の後、移動点フラグ33iはオンに設定される(S25)。
On the other hand, if it is determined that the moving point flag 33i is not on but off as a result of the determination in S21 (S21: No), the moving amount is moved so as to move the irradiation position of the laser light C toward the point B The movement amount calculated based on the point B data 32b is included in the movement command of the irradiation position of the laser light C and transmitted to the galvano scanner controller 18 (S24). Thus, the
S23及びS25の処理により、移動点フラグ33iは、それが「オン」であることにより点Aに向けた移動の制御が行われると「オフ」に設定され、それが「オフ」であることにより点Bに向けた移動の制御が行われると「オン」に設定されるので、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に、ガルバノスキャナGにより行われる、ワークWに照射されるレーザ光Cの移動を、点Aと点Bとの間で往来させることができる。 By the processing of S23 and S25, the movement point flag 33i is set to "off" when movement control toward the point A is performed because it is "on", and it is "off". Since the movement control toward the point B is set to "on", it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W. The movement of the laser light C applied to the workpiece W, which is performed by the galvano scanner G, can be transferred between the point A and the point B.
S20、S23又はS25の処理が実行されると、次いで、ワークWの溶接が終了したかを判断する(S26)。具体的には、教示された溶接線Lの最後まで、溶接が完了した場合、及び、使用者によって溶接の終了の指示があった場合に、ワークWの溶接が終了したと判断する。S26の判断の結果、ワークWの溶接が終了していなければ(S26:No)、S11の処理に戻る。一方、S26の判断の結果、ワークWの溶接が終了している場合は(S26:Yes)、レーザ位置移動処理を終了する。 When the process of S20, S23 or S25 is executed, it is then determined whether the welding of the workpiece W is completed (S26). Specifically, it is determined that the welding of the workpiece W is completed when the welding is completed up to the end of the taught welding line L and when the end of welding is instructed by the user. As a result of the determination in S26, if the welding of the workpiece W is not completed (S26: No), the process returns to S11. On the other hand, as a result of the determination in S26, when the welding of the workpiece W is completed (S26: Yes), the laser position moving process is completed.
以上説明した通り、本実施形態におけるレーザ溶接装置Tによれば、ロボットコントローラ40の制御により、予め教示されたワークWの溶接線Lに沿って、多軸ロボットRがガルバノスキャナGをワークWに対して移動させる。このガルバノスキャナGよりワークWの溶接線Lに沿ってレーザ光Cが照射され、ワークWが溶接線Lで溶接される。ガルバノスキャナGは、ワークWにおけるレーザ光Cの照射位置が、ガルバノスキャナGに設けられたガルバノミラー部20によっても移動できるように構成されている。そのガルバノミラー部20によるレーザ光Cの照射位置の移動は、シームトラッキングコントローラ30により制御される。
As described above, according to the laser welding apparatus T in this embodiment, the multi-axis robot R uses the galvano scanner G as the work W along the welding line L of the work W taught in advance by the control of the
ここで、シームトラッキングコントローラ30では、ワークWに照射されたレーザ光Cの照射位置と、実際のワークWの溶接線Lとの間にずれがあるかがレーザ位置移動処理のS18の処理により判断される。そのS18の判断により、ずれがある場合は、レーザ光Cの照射位置が、実際のワークWの溶接線Lへ移動するようにガルバノスキャナGのガルバノミラー部20が制御される。一方、S18の判断により、ずれがあると判断されない場合は、レーザ光Cの照射位置がワークWの溶接線Lから所定範囲の中で移動するように、ガルバノスキャナGのガルバノミラー部20が制御される。
Here, the
これにより、レーザ光Cを常に溶接線Lから所定範囲内に照射しつつ、レーザ光Cの照射位置と溶接線Lとにずれが生じた場合は、レーザ光Cの照射を停止させることなく、レーザ光Cの照射位置を溶接線Lに戻すことができる。よって、品質の良いレーザ溶接を行うことができる。 Thereby, when a shift occurs between the irradiation position of the laser light C and the welding line L while always irradiating the laser light C within a predetermined range from the welding line L, the irradiation of the laser light C is not stopped. The irradiation position of the laser beam C can be returned to the welding line L. Therefore, good quality laser welding can be performed.
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、図2に、ガルバノスキャナG及びシームトラッキングヘッドSの内部構成を示したが、そのレンズやミラーの配置は、ガルバノスキャナG及びシームトラッキングヘッドSによって適宜変更されてよい。また、図3に、本発明の一実施形態であるシームトラッキングコントローラ30の電気的構成を示したが、図6に示した処理を実現できるものであれば、その電気的構成は図3に示したものに何ら限定されるものではない。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited at all to the said embodiment, It is easy that various improvement deformation | transformation is possible within the range which does not deviate from the meaning of this invention. It can be guessed. For example, although the internal configuration of the galvano scanner G and the seam tracking head S is shown in FIG. 2, the arrangement of the lenses and mirrors may be appropriately changed by the galvano scanner G and the seam tracking head S. Further, FIG. 3 shows the electrical configuration of the
また、上記実施形態では、X−Y2軸のガルバノミラー部20を用いて、ワークWに照射されるレーザ光Cの照射位置を変位させるレーザ溶接装置Tについて説明したが、X−Y−Z3軸のガルバノスキャナを用いて、ワークWに照射されるレーザ光の照射位置を変位させるレーザ溶接装置に対して、本発明を適用してもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the laser welding apparatus T which displaces the irradiation position of the laser beam C irradiated to the workpiece W using the
この場合において、シームトラッキングコントローラ30は、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に、レーザ光Cの照射位置の移動を、溶接線Lが設定されたワークWの面(溶接面)と垂直な方向であるz軸方向を往来するようしてもよい。z軸方向でレーザ光Cの往来を行う場合も、溶接線Lから所定範囲の中(溶接線Lからの距離がzL以下の範囲)となるように設定されるとよい。ここで、溶接線Lからの距離zL以下の範囲は、レーザ光Cの焦点位置を考慮したときに、レーザ光Cがその範囲に照射されれば、レーザ光Cが実質的に溶接線Lに焦点を合わせて照射されたものと略同一視できる範囲である。これにより、ガルバノスキャナGによるz軸方向のレーザ光Cの移動が行われても、溶接線Lに沿って品質の良いレーザ溶接を行うことができる。
In this case, the
上記実施形態では、シームトラッキングコントローラ30は、ワークWに照射されるレーザ光Cと、実際のワークWにおける溶接線Lとにずれがあると判断されない場合に、図4(a)に示したx軸方向の往来又は図5(a)に示したy軸方向の往来により、レーザ光Cの照射位置を移動させる場合について説明したが、このx軸方向の往来、y軸方向の往来、及び、z軸方向の往来の少なくとも2つの軸方向の往来を組み合わせて、レーザ光Cの照射位置を移動させてもよい。例えば、図4(a)に示したx軸方向の往来又は図5(a)に示したy軸方向の往来とを組み合わせて、レーザ光Cの照射位置を移動させてもよい。
In the above embodiment, the
C レーザ光
G ガルバノスキャナ(レーザ照射装置の一部)
L 溶接線
R 多軸ロボット(移動装置)
S シームトラッキングヘッド(レーザ照射装置の一部)
T レーザ溶接装置
W ワーク(溶接対象物)
20 ガルバノミラー部(移動手段)
21 fθレンズ21(照射手段)
30 シームトラッキングコントローラ(レーザ照射装置制御手段)
33b 教示データ(取得手段)
40 ロボットコントローラ(移動装置制御手段)
S18 (判断手段)
S20 (第1移動制御手段)
S22,S24 (第2移動制御手段)
C Laser light G Galvano scanner (part of laser irradiation device)
L welding line R multi-axis robot (moving device)
S Seam tracking head (part of laser irradiation device)
T Laser welding equipment W Work (workpiece)
20 Galvano mirror (moving means)
21 fθ lens 21 (irradiation means)
30 Seam Tracking Controller (Laser Irradiator Control Means)
33b Teaching data (acquisition means)
40 Robot Controller (Moving Device Control Means)
S18 (determination means)
S20 (first movement control means)
S22, S24 (second movement control means)
Claims (5)
前記移動装置は、
予め設定された前記溶接対象物の溶接線に沿って、前記レーザ照射装置を移動させるように制御する移動装置制御手段を備え、
前記レーザ照射装置は、
レーザ光を集光して前記溶接対象物に向けて照射する照射手段と、
その照射手段より照射されるレーザ光の前記溶接対象物における照射位置を移動させる移動手段と、
その移動手段による前記照射位置の移動を制御するレーザ照射装置制御手段と、を備え、
そのレーザ照射装置制御手段は、
前記溶接対象物に照射されたレーザ光の照射位置と前記溶接線との間にずれがあるかを判断する判断手段と、
その判断手段により前記ずれがあると判断される場合に、前記照射位置が前記溶接線へ移動するように前記移動手段を制御する第1移動制御手段と、
前記判断手段により前記ずれがあると判断されない場合に、前記照射位置が前記溶接線から所定範囲の中で移動するように前記移動手段を制御する第2移動制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ溶接装置。 The laser irradiation device for irradiating a laser beam to a welding object, and a moving device capable of moving the laser irradiation device with respect to the welding object, the laser irradiation device being the welding object by the moving device A laser welding device for welding the welding object with laser light emitted from the laser irradiation device to the welding object while being moved with respect to
The moving device is
A moving device control unit configured to control the laser irradiation device to move along a preset welding line of the object to be welded;
The laser irradiation device is
An irradiation unit that condenses laser light and irradiates the object to be welded;
Moving means for moving the irradiation position of the laser light emitted from the irradiation means on the object to be welded;
Laser irradiation device control means for controlling the movement of the irradiation position by the movement means;
The laser irradiation device control means is
Determining means for determining whether there is a deviation between the irradiation position of the laser beam irradiated to the object to be welded and the welding line;
First movement control means for controlling the moving means to move the irradiation position to the welding line when it is judged by the judging means that there is the deviation;
And second movement control means for controlling the movement means such that the irradiation position moves within a predetermined range from the welding line when it is not judged by the judgment means that the deviation is present. Laser welding equipment.
前記第2移動制御手段は、前記取得手段により取得された前記溶接線の位置に関する情報に基づいて、前記照射位置が前記溶接線から所定範囲の中で移動するように前記移動手段を制御するものであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のレーザ溶接装置。 The laser irradiation apparatus control means includes an acquisition means for acquiring, from the movement device, information on the position of a weld line preset for the movement device.
The second movement control means controls the movement means so that the irradiation position moves within a predetermined range from the welding line based on the information on the position of the welding line acquired by the acquiring means. The laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
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