JP2019013937A - レーザ加工ロボットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】スキャナ動作のプログラミングを簡単化するレーザ加工ロボットシステムを提供すること。【解決手段】リモートレーザ加工を行うロボットを制御するロボット制御装置５と、スキャナを制御するスキャナ制御装置９とを備えるレーザ加工ロボットシステム１であって、ロボット制御装置５は、加工情報を入力する加工情報入力部５１と、加工情報を用いてＧコードプログラムを生成するＧコード生成部５２と、Ｇコードプログラムを、スキャナ制御装置９に送信するＧコード通信部５３と、を備え、スキャナ制御装置９は、Ｇコードプログラムを、スキャナを動作するスキャナ動作用プログラムとして適用するスキャナプログラム処理部９１を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、レーザ加工ロボットシステムに関する。

従来、ロボットでリモートレーザ加工を行うシステムにおいては、一般的に、スキャナを制御するスキャナ制御装置と、ロボットを制御するロボット制御装置の入力インタフェースが別々であり、加工情報の入力とロボットの操作とを別々に行う必要がある。

この点、特許文献１は、スキャナ制御装置とロボット制御装置の双方を中央制御装置が制御するレーザ溶接装置を開示している。

特開２０１０−２１４３９３号公報

しかし、特許文献１に係る発明においては、単に、中央制御装置からスキャナ制御装置への動作指令と、中央制御装置からレーザ溶接装置への動作指令とが、同一の制御速度及び同一の制御周期で処理されるのみであり、スキャナ制御装置と、ロボット制御装置とは、個別独立に動作していた。すなわち、特許文献１に係る発明においても、加工情報の入力とロボットの操作とは個別独立に行う必要があった。

また、スキャナ動作のプログラミングをＧコードで行うスキャナ制御装置においては、Ｇコードによるプログラミング知識が必要であり、ロボット制御装置の操作者が、レーザ加工時にスキャナ制御装置を用いるためには、ロボット制御装置の操作方法に加えて、Ｇコードについて学習する必要があった。

そこで、本発明は、リモートレーザ加工を行うロボットシステムにおいて、スキャナ動作のプログラミングを簡単化するレーザ加工ロボットシステムを提供することを目的とする。

（１） 本発明に係るレーザ加工ロボットシステム（例えば、後述のレーザ加工ロボットシステム１）は、リモートレーザ加工を行うロボットを制御するロボット制御装置（例えば、後述のロボット制御装置５）と、スキャナを制御するスキャナ制御装置（例えば、後述のスキャナ制御装置９）とを備えるレーザ加工ロボットシステムであって、前記ロボット制御装置は、加工情報を入力する加工情報入力部（例えば、後述の加工情報入力部５１）と、前記加工情報を用いてＧコードプログラムを生成するＧコード生成部（例えば、後述のＧコード生成部５２）と、前記Ｇコードプログラムを、前記スキャナ制御装置に送信するＧコード通信部（例えば、後述のＧコード通信部５３）と、を備え、前記スキャナ制御装置は、前記Ｇコードプログラムを、前記スキャナを動作するスキャナ動作用プログラムとして適用するスキャナプログラム処理部（例えば、後述のスキャナプログラム処理部９１）を備える。

（２） （１）に記載のレーザ加工ロボットシステムにおいて、前記ロボット制御装置は、テンプレートプログラムを記憶する記憶部（例えば、後述の記憶部５７）を更に備え、前記Ｇコード生成部は、前記記憶部が記憶する前記テンプレートプログラムを、前記加工情報を用いて編集することにより、前記Ｇコードプログラムを生成してもよい。

（３） 本発明に係るレーザ加工ロボットシステム（例えば、後述のレーザ加工ロボットシステム１Ａ）は、リモートレーザ加工を行うロボットを制御するロボット制御装置（例えば、後述のロボット制御装置５Ａ）と、スキャナを制御するスキャナ制御装置（例えば、後述のスキャナ制御装置９Ａ）とを備えるレーザ加工ロボットシステムであって、前記ロボット制御装置は、加工情報を入力する加工情報入力部（例えば、後述の加工情報入力部５１）と、前記加工情報を、前記スキャナ制御装置に送信する加工情報通信部（例えば、後述の加工情報通信部５８）と、を備え、前記スキャナ制御装置は、前記加工情報を用いてＧコードプログラムを生成するＧコード生成部（例えば、後述のＧコード生成部９６）と、前記Ｇコードプログラムを、前記スキャナを動作するスキャナ動作用プログラムとして適用するスキャナプログラム処理部（例えば、後述のスキャナプログラム処理部９１）と、を備える。

（４） （３）に記載のレーザ加工ロボットシステムにおいて、前記スキャナ制御装置は、テンプレートプログラムを記憶する記憶部（例えば、後述の記憶部９７）を更に備え、前記Ｇコード生成部は、前記記憶部が記憶する前記テンプレートプログラムを、前記加工情報を用いて編集することにより、前記Ｇコードプログラムを生成してもよい。

（５） （１）〜（４）に記載のレーザ加工ロボットシステム（例えば、後述のレーザ加工ロボットシステム１Ｂ）において、前記ロボット制御装置（例えば、後述のロボット制御装置５Ｂ）は、前記ロボットを動作するロボット動作用プログラムを実行する、ロボットプログラム処理部（例えば、後述のロボットプログラム処理部５４Ｂ）を更に備え、前記ロボットプログラム処理部は、前記スキャナ制御装置（例えば、後述のスキャナ制御装置９Ｂ）が有する前記スキャナ動作用プログラムを選択し、選択した前記スキャナ動作用プログラムを起動してもよい。

本発明によれば、リモートレーザ加工を行うロボットシステムにおいて、スキャナ動作のプログラミングを簡単化することが可能となる。

本発明に係るレーザ加工ロボットシステムの全体構成を示すブロック図である。 本発明に係るレーザ加工ロボットシステムにおけるレーザ照射装置の光学系を説明する図である。 本発明に係るレーザ加工ロボットシステムにおけるレーザ照射装置の光学系を説明する図である。 本発明に係るレーザ加工ロボットシステムにおけるレーザ照射装置の光学系を説明する図である。 本発明に係るレーザ加工ロボットシステムにおけるレーザ照射装置の光学系を説明する図である。 本発明に係るレーザ加工ロボットシステムにおけるレーザ照射装置の光学系を説明する図である。 本発明に係るレーザ加工ロボットシステムにおけるレーザ照射装置の光学系を説明する図である。 第１の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステムのロボット制御装置及びスキャナ制御装置の構成を示すブロック図である。 レーザ加工形状の例を示す図である。 Ｇコードプログラムの例を示す図である。 第１の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステムの動作フローを示す図である。 第２の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステムのロボット制御装置及びスキャナ制御装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る加工情報の送信方法で用いられるデジタル信号の例である。 第２の実施形態に係る加工情報の送信方法で用いられるデジタル信号の例である。 第２の実施形態に係る加工情報の送信方法で用いられるデジタル信号の例である。 レーザ加工形状の例を示す図である。 第２の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステムの動作フローを示す図である。 第３の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステムのロボット制御装置及びスキャナ制御装置の構成を示すブロック図である。 ロボットプログラムの例を示す図である。 変形例に係るレーザ加工ロボットシステムのロボット制御装置及びスキャナ制御装置の構成を示すブロック図である。 ロボットの経路、ワーク座標系上の加工経路と、スキャナのレーザ照射経路との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［レーザ加工装置の全体構成］
図１は、本発明に係るレーザ加工装置の全体構成を示すブロック図であり、リモートレーザ溶接ロボットシステムとして構成されたレーザ加工ロボットシステム１の一実施形態を示している。図２〜図４Ｄは、本発明に係るレーザ加工ロボットシステム１におけるレーザ照射装置４の光学系を説明する図である。図１〜図４Ｄに示すレーザ加工ロボットシステム１の全体構成は、後述する各実施形態に共通の構成である。
レーザ加工ロボットシステム１は、ロボット２と、レーザ発振器３と、レーザ照射装置４と、ロボット制御装置５と、レーザ照射装置用制御装置６と、レーザ発振器制御装置７と、ロボット教示操作盤８とを備える。

ロボット２は、複数の関節を有する多関節ロボットであり、基部２１と、アーム２２と、複数のＹ方向に延びる回転軸を有する関節軸２３ａ〜２３ｄを備える。また、ロボット２は、Ｚ方向を回転軸としてアーム２２を回転移動させるロボット用サーボモータ（図示せず）、各関節軸２３ａ〜２３ｄを回転させてアーム２２をＸ方向に移動させるロボット用サーボモータ（図示せず）等の複数のロボット用サーボモータを有する。各ロボット用サーボモータは、後述するロボット制御装置５からの駆動データに基づいてそれぞれ回転駆動する。

ロボット２のアーム２２の先端部２２ａにレーザ照射装置４が固定されている。従って、ロボット２は、各ロボット用サーボモータの回転駆動によって、レーザ照射装置４を所定のロボット速度で、所定のＸ、Ｙ方向に移動させることができ、作業空間上の任意の位置に移動させることができる。

レーザ発振器３は、レーザ媒質、光共振器及び励起源等（いずれも図示せず）から構成される。レーザ発振器３は、後述するレーザ発振器制御装置７からのレーザ出力指令に基づくレーザ出力のレーザ光を生成し、レーザ照射装置４に対して、生成したレーザ光を供給する。発振されるレーザの種類として、ファーバーレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ等があるが、本発明においては、レーザの種類について特に問わない。

レーザ照射装置４は、レーザ発振器３から出射されるレーザ光Ｌを受けて、ワーク１０に対してレーザ光Ｌを走査可能なスキャナである。図２に示すように、レーザ照射装置４は、例えば、レーザ発振器３から出射されるレーザ光Ｌを反射させる２つのガルバノミラー４１、４２と、ガルバノミラー４１、４２をそれぞれ回転駆動するガルバノモータ４１ａ、４２ａと、カバーガラス４３を備えることが可能である。なお、レーザ発振器３とレーザ照射装置４との組を、以降ではまとめて「スキャナ」と総称することがある。

ガルバノミラー４１、４２は、互いに直交する２つの回転軸Ｊ１、Ｊ２回りにそれぞれ回転可能に構成される。ガルバノモータ４１ａ、４２ａは、後述するレーザ照射装置用制御装置６からの駆動データに基づいて回転駆動し、ガルバノミラー４１、４２を回転軸Ｊ１、Ｊ２回りに独立して回転させる。

レーザ発振器３から出射されたレーザ光Ｌは、２つのガルバノミラー４１、４２で順次反射された後にレーザ照射装置４から出射され、ワーク１０の加工点（溶接点）に到達する。このとき、ガルバノモータ４１ａ、４２ａにより２つのガルバノミラー４１、４２がそれぞれ回転すると、これらガルバノミラー４１、４２に入射するレーザ光Ｌの入射角が連続的に変化する。その結果、レーザ照射装置４からワーク１０に対して所定の経路でレーザ光Ｌが走査され、そのレーザ光Ｌの走査経路に沿ってワーク１０上に溶接軌跡を形成するようになっている。

レーザ照射装置４からワーク１０上に出射されるレーザ光Ｌの走査経路は、ガルバノモータ４１ａ、４２ａの回転駆動を適宜制御してガルバノミラー４１、４２のそれぞれの回転角度を変化させることにより、Ｘ、Ｙ方向に任意に変化させることができる。

カバーガラス４３は、円柱状であり、ガルバノミラー４１、４２によって順次反射されてワーク１０に向かうレーザ光Ｌを透過すると共に、レーザ照射装置４の内部を保護する機能を有する。

あるいは、図３に示すように、レーザ照射装置４は、トレパニングヘッドであってもよい。この場合、レーザ照射装置４は、例えば、一方の面が傾斜した形式のレンズをモータで回転させることで、入射したレーザを屈折させて、任意の位置に照射する構成を有することが可能である。

具体的には、レーザ照射装置４において、レーザ光Ｌが厚み方向に入射するように、２枚のプリズムレンズ４４ａ及び４４ｂ（以下、場合により、双方をまとめて「プリズムレンズ４４」と総称する）と、集光レンズ４５とが重なって配置され、２枚のプリズムレンズ４４ａ及び４４ｂが、回転軸Ｋを中心に回転することで、照射位置は二次元平面上に制御可能となる。

図４Ａ〜図４Ｄに示すように、プリズムレンズ４４は、例えば円状に形成され、その厚みＴ方向の断面Ｃにおける入射側の辺（以下、入射辺という。）４６と、出射側の辺（以下、出射辺という。）４７が互いに平行となっている。すなわち、プリズムレンズ４４は、その径方向において厚みＴは変化せず一定である。一方、プリズムレンズ４４は、その周方向において厚みＴが連続的に変化している。具体的には、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、プリズムレンズ４４の厚みＴは、例えばＴ１〜Ｔ２〜Ｔ３で表される厚みを取ることができ、これらはＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３の関係にある。これらプリズムレンズ４４は、回転モータによって回転駆動され、その回転方向に沿って厚みＴが連続的に変化するようになっている。

プリズムレンズ４４に入射したレーザ光Ｌは、プリズムレンズ４４の屈折率に応じて屈折し、屈折光として出射されるが、このとき、屈折によりシフトするレーザ光Ｌのビーム位置は、プリズムレンズ４４の厚みＴと相関を有する。すなわち、レーザ光Ｌの入射位置Ｐにおけるプリズムレンズ４４の厚みＴが大きいほど、屈折によるレーザ光Ｌのビーム位置のずれであるシフト量は大きくなる。回転方向に厚みＴが連続的かつ周期的に変化するプリズムレンズ４４にレーザ光Ｌを通過させることで、レーザ光Ｌのビーム位置、すなわちレーザ光Ｌの照射位置を連続的かつ周期的に変化させることが可能となる。

ロボット制御装置５は、所定の作業プログラムに応じて、ロボット２の各ロボット用サーボモータに駆動制御データを出力してロボット２の動作を制御する。また、本発明のレーザ加工ロボットシステム１においては、ロボット制御装置５は、後述のレーザ発振器制御装置７に対してレーザ照射の指令を行う。ロボット制御装置５からの指令には、レーザの照射条件であるパワー、周波数、デューティが含まれてもよい。あるいは、レーザ発振器制御装置７内のメモリに予め照射条件を保存しておき、ロボット制御装置５からの指令に、どの照射条件を使用するかの選択と、照射開始・終了のタイミングが含まれてもよい。

レーザ照射装置用制御装置６はレーザ照射装置４の機構内のレンズ、ミラーの位置調整を行う制御装置である。なお、レーザ照射装置用制御装置６は、ロボット制御装置５に組み込まれてもよい。

レーザ発振器制御装置７は、レーザ発振器３を制御する装置であり、レーザ照射装置用制御装置６又はロボット制御装置５からの指令に応じて、レーザ光を出力するように制御を行う。レーザ発振器制御装置７は、レーザ照射装置用制御装置６と接続するほか、ロボット制御装置５と直接接続してもよい。また、レーザ発振器制御装置７は、レーザ照射装置用制御装置６と一体化されていてもよい。
なお、以降では、レーザ照射装置用制御装置６と、レーザ発振器制御装置７とをまとめて、「スキャナ制御装置９」と総称することがある。

ロボット教示操作盤８は、ロボット制御装置５に接続し、ロボットの操作を行うために操作者が使用する教示操作盤である。操作者は、レーザ加工を行うための加工情報を、このロボット教示操作盤８上のユーザインターフェースを通して入力する。

［第１の実施形態］
次に、本発明の第１の実施形態における、上記のロボット制御装置５と、レーザ照射装置用制御装置６及びレーザ発振器制御装置７の更に詳細な構成について、図５に示すブロック図を用いて説明する。
なお、以降では、説明の便宜上、レーザ照射装置用制御装置６及びレーザ発振器制御装置７の代わりに、これらが一体化された、スキャナ（図示せず）を制御するスキャナ制御装置９について説明する。しかし、本発明の実施形態はこれには限定されず、レーザ照射装置用制御装置６とレーザ発振器制御装置７とは別体となっていてもよい。

図５は、第１の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１のロボット制御装置５及びスキャナ制御装置９の構成を示すブロック図である。

ロボット制御装置５は、加工情報入力部５１と、Ｇコード生成部５２と、Ｇコード通信部５３と、ロボットプログラム処理部５４と、ロボット移動指令部５５と、モータ制御部５６と、記憶部５７を備える。

加工情報入力部５１は、ロボット教示操作盤８から、加工情報を入力するために用いるユーザインターフェースである。加工情報入力部５１は、ロボット教示操作盤８から入力された加工情報を、Ｇコード生成部５２に出力する。ここで、加工情報とは、詳しくは後述するが、レーザ加工をする際、加工予定の形状に特有のパラメータのことである。

Ｇコード生成部５２は、加工情報入力部５１から入力された加工情報を用いて、Ｇコードプログラムを生成する。ここで、加工情報を元にＧコードプログラムを生成する方法の例について、図６Ａ及び図６Ｂを用いて詳述する。

図６Ａのような、（Ｘ，Ｙ）＝（２．５，２．５）の座標であるＡ点を始点とし、長さが１０ｍｍ、直径が５ｍｍのＣマークを加工する場合、Ｇコード生成部５２は、図６ＢのようなＧコードプログラムを生成する。

具体的には、図６ＢのＧコードプログラムにおいて、１行目の「Ｇ００」は、図６Ａの始点であるＡ点を位置決めするためのコマンドである。その後の「Ｘ２．５ Ｙ２．５」によって、（Ｘ，Ｙ）＝（２．５，２．５）の座標から加工を開始することが指定される。

２行目の「Ｇ０３」は、１行目で定義された始点（Ａ点）から、反時計回りに円弧を加工することを指示するためのコマンドである。その後の「Ｘ−２．５ Ｙ２．５」によって、円弧の終点（Ｂ点）が指定され、「Ｉ−２．５ Ｊ０」によって、始点（Ａ点）から円弧の中心（Ｘ，Ｙ）＝（０，２．５）までのベクトルが指定される。更に、「Ｓ３０００」によってレーザのパワー［Ｗ］が、「Ｆ４０００．０」によって加工速度［ｍｍ／ｍｉｎ］が指定される。

３行目の「Ｇ０１」は、２行目のコマンドを実行した時点で、レーザ加工の終点となっているＢ点から、直線を加工することを指示するためのコマンドである。その後の「Ｘ−２．５ Ｙ−２．５」によって、直線の終点（Ｃ点）の座標が指定される。更に、「Ｓ３０００」によって、レーザのパワー［Ｗ］が、「Ｆ４０００．０」によって、加工速度［ｍｍ／ｍｉｎ］が指定される。

４行目の「Ｇ０３」は、３行目のコマンドを実行した時点で、レーザ加工の終点となっているＣ点から、反時計回りに円弧を加工することを指示するためのコマンドである。その後の「Ｘ２．５ Ｙ−２．５」によって、円弧の終点（Ｄ点）が定義され、「Ｉ２．５ Ｊ０」によって、始点（Ｃ点）から円弧の中心（Ｘ，Ｙ）＝（０，−２．５）までのベクトルが指定される。更に、「Ｓ３０００」によって、レーザのパワー［Ｗ］が、「Ｆ４０００．０」によって、加工速度［ｍｍ／ｍｉｎ］が指定される。

すなわち、Ｇコード生成部５２に対し、加工情報入力部５１から、始点の座標：（Ｘ，Ｙ）＝（２．５，２．５）、直径：５［ｍｍ］、長さ：１０［ｍｍ］、パワー：３０００［Ｗ］、加工速度：４０００．０［ｍｍ／ｍｉｎ］のパラメータが入力されると、Ｇコード生成部５２は、図６ＢのようなＧコードプログラムを生成する。

なお、Ｇコード生成部５２は、後述のように、記憶部５７に格納されたテンプレートとしてのＧコードプログラムを書き換え、編集することにより、望みの加工形状を実現するＧコードプログラムを生成してもよい。

Ｇコード通信部５３は、Ｇコード生成部５２から出力されたＧコードプログラムを、ロボット制御装置５とネットワーク接続された、スキャナ制御装置９のスキャナプログラム処理部９１に送信する。なお、送信の際には、ＦＴＰ（File Transfer Protocol）通信等の手段を用いることが可能である。

ロボットプログラム処理部５４は、ロボット教示操作盤８からロボット制御装置５に入力された教示点を含む加工プログラムを解析し、レーザ照射装置４の移動方向と目標とするロボット速度に関する動作指令情報を生成する。生成された動作指令情報はロボット移動指令部５５に出力される。

ロボット移動指令部５５は、ロボットプログラム処理部５４から出力された動作指令情報に基づいて、教示点間のレーザ照射装置４の移動経路がワーク１０上の所望の加工経路に沿う滑らかな経路となるように補間を行う。更に、ロボット移動指令部５５は、この補間情報と予め設定されている各パラメータとに基づいて、ロボット２の動作の加減速処理を行い、レーザ照射装置４を所望の加工経路に沿って移動させるための各ロボット用サーボモータ２４の駆動情報を生成する。生成された各ロボット用サーボモータ２４の駆動情報は、モータ制御部５６に出力される。

モータ制御部５６は、ロボット移動指令部５５から出力された駆動情報に基づいて、各ロボット用サーボモータ２４の駆動データを生成し、生成された駆動データに基づいて各ロボット用サーボモータ２４を駆動する。

記憶部５７は、予めテンプレートとして用意されたＧコードプログラムを記憶する。Ｇコード生成部５２は、ロボット教示操作盤８から入力された加工情報を用いて、Ｇコードプログラムを生成する際、記憶部５７が記憶するＧコードプログラムのテンプレートを編集することにより、Ｇコードプログラムを生成することが可能である。

スキャナ制御装置９は、スキャナプログラム処理部９１と、パワー指令部９２と、レーザ制御部９３と、レーザ照射点指令部９４と、モータ制御部９５を備える。

スキャナプログラム処理部９１は、Ｇコード通信部５３からスキャナ制御装置９に入力された加工プログラムを解析し、レーザ照射装置４の走査速度及び走査方向に関する動作指令情報を生成する。そして、スキャナプログラム処理部９１は、生成された動作指令情報をレーザ照射点指令部９４に出力すると共に、レーザ照射装置４から出射されるレーザ光Ｌのレーザ出力情報を生成し、生成されたレーザ出力情報をパワー指令部９２に出力する。

パワー指令部９２は、スキャナプログラム処理部９１から出力されたレーザ出力情報に基づいて、レーザ照射装置４から出射されるレーザ光Ｌが、所望のレーザ出力となるように、レーザ制御部９３にレーザ発振器３の発振情報を生成する。生成されたレーザ発振器３の発振情報は、レーザ制御部９３に出力される。

レーザ制御部９３は、パワー指令部９２から出力された発振情報に基づいて、レーザ発振器３の発振制御データを生成し、生成された発振制御データに基づいてレーザ発振器３を制御する。
なお、パワー指令部９２とレーザ制御部９３との組は、上記のレーザ発振器制御装置７に対応する。

レーザ照射点指令部９４は、まず、スキャナプログラム処理部９１から出力された動作指令情報に基づいて、レーザ光Ｌの走査速度及び走査方向を算出する。次に、レーザ照射点指令部９４は、算出されたレーザ光Ｌの走査速度及び走査方向に基づいて、各ガルバノミラー４１、４２又はプリズムレンズ４４の回転角度及び回転速度を算出する。最後に、レーザ照射点指令部９４は、これらの回転角度及び回転速度に基づいて、上記のガルバノモータ４１ａ、４２ａ等を含む各スキャナ用サーボモータ４７の駆動情報を生成する。生成された各スキャナ用サーボモータ４７の駆動情報は、モータ制御部９５に出力される。

モータ制御部９５は、レーザ照射点指令部９４から出力された駆動情報に基づいて、各スキャナ用サーボモータ４７の駆動制御データを生成し、生成された駆動制御データに基づいて各スキャナ用サーボモータ４７を駆動する。
なお、レーザ照射点指令部９４とモータ制御部９５との組は、上記のレーザ照射装置用制御装置６に対応する。

次に、第１の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１の動作について、図７に記載のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１において、操作者がロボット教示操作盤８を用いて、加工情報入力部５１に加工情報を入力する。

ステップＳ２において、Ｇコード生成部５２が、加工情報入力部５１から出力された加工情報を用いてＧコードプログラムを生成する。

ステップＳ３において、Ｇコード通信部５３が、生成されたＧコードプログラムを、スキャナ制御装置９のスキャナプログラム処理部９１に送信する。

ステップＳ４において、スキャナプログラム処理部９１が、Ｇコード通信部５３から受信したＧコードプログラムを、スキャナ動作用プログラムとして適用することにより、スキャナ制御装置９は、レーザ発振器３とスキャナ用サーボモータ４７を制御する。

［第１の実施形態が奏する効果］
第１の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１により、ロボット教示操作盤８からスキャナ動作のプログラミングを簡単に行うことができる。これにより、ロボットのプログラムもスキャナのプログラムも、同一のロボット教示操作盤８で作業できるため、システムの使い勝手が向上する。
また、Ｇコードプログラムのテンプレートを用いることにより、Ｇコードプログラム自体を入力するのではなく、所望の加工形状のパラメータの入力のみで、簡便に、レーザ加工に係るスキャナ動作を制御することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１Ａが備えるロボット制御装置５Ａ及びスキャナ制御装置９Ａについて、図８に示すブロック図を用いて説明する。以下、主として、ロボット制御装置５Ａ及びスキャナ制御装置９Ａが備える構成要素のうち、ロボット制御装置５及びスキャナ制御装置９が備える構成要素とは異なる構成要素について、詳述する。

ロボット制御装置５Ａは、ロボット制御装置５と異なり、Ｇコード生成部５２、Ｇコード通信部５３、及び記憶部５７を備えない代わりに、加工情報通信部５８を備える。また、スキャナ制御装置９Ａは、スキャナ制御装置９と異なり、Ｇコード生成部９６、及び記憶部９７を備える。

加工情報通信部５８は、加工情報入力部５１から出力された加工情報を、ロボット制御装置５とネットワーク接続された、スキャナ制御装置９ＡのＧコード生成部９６に送信する。送信の際には、ＦＴＰ通信等の手段を用いることが可能である。なお、加工情報の送信には、デジタル信号を用いることが可能である。デジタル信号を用いた加工情報の送信方法については、後述する。

Ｇコード生成部９６は、第１の実施形態に係るＧコード生成部５２と同様に、加工情報通信部５８から受信した加工情報を用いて、Ｇコードプログラムを生成する。

記憶部９７は、第１の実施形態に係る記憶部５７と同様に、予めテンプレートとして用意されたＧコードプログラムを記憶する。Ｇコード生成部９６は、加工情報通信部５８から受信した加工情報を用いて、Ｇコードプログラムを生成する際、記憶部５７が記憶するＧコードプログラムのテンプレートを編集することにより、Ｇコードプログラムを生成することが可能である。

次に、図９Ａ〜図９Ｄを参照し、デジタル信号を用いた加工情報の送信方法について詳述する。
ロボット制御装置５Ａとスキャナ制御装置９Ａとをデジタル通信で接続する場合には、所定のパラメータを定義できる領域を、複信号のマッピング上に必要なサイズ（ＢＹＴＥ）の分だけ定義しておく。

例えば、図９Ａに示すように、第１パラメータ領域から第４パラメータ領域までを定義できる領域を確保しておき、図９Ａ中の表に示すように、第１パラメータは加工速度、第２パラメータはパワー指令、第３パラメータは長さ、第４パラメータは直径という対応関係とした上で、各パラメータ信号を信号のＯＮ／ＯＦＦで表現することが可能である。ロボット制御装置５Ａは、入力された加工情報に基づいて、各パラメータ領域の信号の操作を行って、スキャナ制御装置９Ａに信号を送信する。スキャナ制御装置９Ａは、その信号の状態を読み取ることで、入力された加工情報を取り込むことが可能である。

あるいは、図９Ｂに示すように、パラメータの表現方法として、第１パラメータ領域から第４パラメータ領域という形ではなく、「パラメータＩＤ＋パラメータ」という形で、データを定義してもよい。具体的には、パラメータＩＤ領域と、パラメータ領域とを定義できる領域を確保しておく。
更に、図９Ｂ中の表に示すように、例えば、パラメータＩＤが１の場合には、パラメータ領域で加工速度を定義し、パラメータＩＤが２の場合には、パラメータ領域でパワー指令を定義し、パラメータＩＤが３の場合には、パラメータ領域で半径を定義し、パラメータＩＤが４の場合には、パラメータ領域で長さを定義する。
例えば、半径３ｍｍの情報を送る場合には、パラメータＩＤ＝３、パラメータ＝３．０という形でデータ通信を行う。
この方法を使用すれば、加工情報を送るためのデジタル信号のデータサイズを最小限にすることができる。

あるいは、図９Ｃに示すように、パラメータＩＤを複数用いてもよい。例えば、パラメータＩＤ＿Ａは、加工形状のテンプレートの形式を定義し、パラメータＩＤ＿Ｂは、加工形状のテンプレートに基づいた、より詳細な加工形状パラメータを定義する。具体的には、図９Ｃ中の表で示すように、例えば、パラメータＩＤ＿Ａが１の場合には、加工形状がＣマークであることが定義され、パラメータＩＤ＿Ｂが２の場合には、加工形状が円であることが定義される。
更に、パラメータＩＤ＿Ａ＝１、かつ、パラメータＩＤ＿Ｂが１の場合には、パラメータ領域で加工速度を定義する。パラメータＩＤ＿Ａ＝１、かつ、パラメータＩＤ＿Ｂが２の場合には、パラメータ領域でパワー指令を定義する。パラメータＩＤ＿Ａ＝１、かつ、パラメータＩＤ＿Ｂが３の場合には、パラメータ領域で直径を定義する。パラメータＩＤ＿Ａ＝１、かつ、パラメータＩＤ＿Ｂが４の場合には、パラメータ領域で長さを定義する。パラメータＩＤ＿Ａ＝２、かつ、パラメータＩＤ＿Ｂが１の場合には、パラメータ領域で加工速度を定義する。パラメータＩＤ＿Ａ＝２、かつ、パラメータＩＤ＿Ｂが２の場合には、パラメータ領域でパワー指令を定義する。パラメータＩＤ＿Ａ＝２、かつ、パラメータＩＤ＿Ｂが３の場合には、パラメータ領域で直径を定義する。パラメータＩＤ＿Ａ＝２、かつ、パラメータＩＤ＿Ｂが４の場合には、パラメータ領域で開口角を定義する。
例えば、加工形状が円で、直径５ｍｍの情報を送る場合には、パラメータＩＤ＿Ａ＝２、パラメータＩＤ＿Ｂ＝３、パラメータ＝５．０という形でデータ通信を行う。
なお、図９Ｄは、図９Ｃ中の表に記載された、Ｃマークの直径と長さ、及び円の直径と開口角が具体的に対応する、加工形状の箇所を示す。

次に、第２の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１Ａの動作について、図１０に記載のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１１において、操作者がロボット教示操作盤８を用いて、加工情報入力部５１に加工情報を入力する。

ステップＳ１２において、加工情報通信部５８が、加工情報入力部５１から出力された加工情報を、スキャナ制御装置９ＡのＧコード生成部９６に送信する。

ステップＳ１３において、Ｇコード生成部９６が、加工情報通信部５８から受信した加工情報を用いてＧコードプログラムを生成する。

ステップＳ１４において、スキャナプログラム処理部９１が、Ｇコード生成部９６から受信したＧコードプログラムを、スキャナ動作用プログラムとして適用することにより、スキャナ制御装置９は、レーザ発振器３とスキャナ用サーボモータ４７を制御する。

［第２の実施形態が奏する効果］
第２の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１Ａにより、第１の実施形態と同様の効果が奏される。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１Ｂが備えるロボット制御装置５Ｂ及びスキャナ制御装置９Ｂについて、図１１に示すブロック図を用いて説明する。以下、主として、ロボット制御装置５Ｂ及びスキャナ制御装置９Ｂが備える構成要素のうち、ロボット制御装置５及びスキャナ制御装置９が備える構成要素とは異なる構成要素について、詳述する。

ロボット制御装置５Ｂは、ロボット制御装置５と異なり、ロボットプログラム処理部５４の代わりに、ロボットプログラム処理部５４Ｂを備える。

ロボットプログラム処理部５４Ｂは、ロボットプログラム処理部５４が有する機能に加え、ロボット制御装置５Ｂとスキャナ制御装置９Ｂとの間のネットワークを経由して、スキャナ制御装置９Ｂのスキャナプログラムを起動する機能を有する。スキャナ制御装置９Ｂが複数のスキャナプログラムを有する場合には、ロボットプログラム処理部５４Ｂは、複数のスキャナプログラムから特定のスキャナプログラムを選択し、起動する。なお、これらのスキャナプログラムは、ロボットプログラム処理部５４Ｂからの起動に先立って、予め生成されたものである。

図１２は、ロボットプログラム処理部５４Ｂが処理するロボットプログラムの例を示す。
１行目のステップで、ロボット２のレーザ照射装置４が第１の位置に移動し、第１の位置に移動したら、ロボットプログラム処理部５４Ｂは、[ＣＩＲＣＬＥ０１]というＧコードプログラムを起動する信号を、スキャナ制御装置９Ｃに送信する。スキャナ制御装置９Ｃは、[ＣＩＲＣＬＥ０１]というＧコードプログラムを起動し、レーザ加工を行う。
このレーザ加工に並行して、プログラム処理は２行目のステップに移行し、ロボット２のレーザ照射装置４は第２の位置に移動する。

同様に、３行目のステップで、ロボット２のレーザ照射装置４が第３の位置に移動し、第３の位置に移動したら、ロボットプログラム処理部５４Ｂは、[ＣＩＲＣＬＥ０２]というＧコードプログラムを起動する信号を、スキャナ制御装置９Ｃに送信する。スキャナ制御装置９Ｃは、[ＣＩＲＣＬＥ０２]というＧコードプログラムを起動し、レーザ加工を行う。
このレーザ加工に並行して、プログラム処理は４行目のステップに移行し、ロボット２のレーザ照射装置４は第４の位置に移動する。

なお、図１１に示す構成においては、第１の実施形態に係るロボット制御装置５の構成要素のうち、ロボットプログラム処理部５４が、ロボットプログラム処理部５４Ｂに置き換わった構成となっているが、これには限定されない。具体的には、本実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１Ｂは、第２の実施形態に係るロボット制御装置５Ａの構成要素のうち、ロボットプログラム処理部５４が、ロボットプログラム処理部５４Ｂに置き換わった構成を有してもよい。

［第３の実施形態が奏する効果］
第３の実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１Ｂにより、第１及び第２の実施形態と同様の効果が奏される。
更に、レーザ加工ロボットシステム１Ｂにおいては、ロボットプログラム内で、スキャナプログラムを選択、起動することが可能となる。これにより、例えば、ロボット用サーボモータ２４の動作と、レーザ発振器３及び／又はスキャナ用サーボモータ４７の動作とを、連関させることが可能となる。

［変形例］
図１３は、本発明の変形例に係るレーザ加工ロボットシステム１Ｃが備える、ロボット制御装置５Ｃ及びスキャナ制御装置９Ｃの構成を示す。

ロボット制御装置５Ｃは、第１〜第３の実施形態に係るロボット移動指令部５５の代わりに、ロボット移動指令部５５Ｃを備える。

ロボット移動指令部５５Ｃは、レーザ加工中に、スキャナ制御装置９Ｃのレーザ照射点指令部９４に対し、ロボット２の位置情報（又は動作情報）を逐次送信する。スキャナ制御装置９Ｃのレーザ照射点指令部９４は、ロボット移動指令部５５Ｃが受信した位置情報（又は動作情報）に応じて、レーザ照射位置を補正する。

より具体的には、図１４に示すように、ロボットプログラム内で定義されるロボット２の経路を示すマトリクスをＲ（ｔ）、ワーク座標系を示すマトリクスをＷ、スキャナプログラム内で定義されるワーク座標系上の加工経路を示すマトリクスをＰ（ｔ）とすると、スキャナのレーザ照射経路Ｌ（ｔ）は、
Ｌ（ｔ）＝Ｒ（ｔ）^−１・Ｗ・Ｐ（ｔ）
となる。

なお、図１３に示す構成においては、第１の実施形態に係るロボット制御装置５の構成要素のうち、ロボット移動指令部５５が、ロボット移動指令部５５Ｃに置き換わった構成となっているが、これには限定されない。具体的には、本変形例に係るレーザ加工ロボットシステム１Ｃは、第２の実施形態に係るロボット制御装置５Ａの構成要素のうち、ロボット移動指令部５５が、ロボット移動指令部５５Ｃに置き換わった構成を有してもよい。あるいは、本変形例に係るレーザ加工ロボットシステム１Ｃは、第３の実施形態に係るロボット制御装置５Ｂの構成要素のうち、ロボット移動指令部５５が、ロボット移動指令部５５Ｃに置き換わった構成を有してもよい。

本変形例により、ロボット２が移動しながらでも、スキャナプログラムで指定した通りのレーザ加工を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

ロボット制御装置５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及びスキャナ制御装置９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃによる制御方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ（ロボット制御装置５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及びスキャナ制御装置９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）にインストールされる。また、これらのプログラムは、リムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。更に、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したＷｅｂサービスとしてユーザのコンピュータ（ロボット制御装置５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、及びスキャナ制御装置９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）に提供されてもよい。

１ １Ａ １Ｂ １Ｃ レーザ加工ロボットシステム
２ ロボット
３ レーザ発振器
４ レーザ照射装置
５ ５Ａ ５Ｂ ５Ｃ ロボット制御装置
６ レーザ照射装置用制御装置
７ レーザ発振器制御装置
８ ロボット教示操作盤
９ ９Ａ ９Ｂ ９Ｃ スキャナ制御装置
２４ ロボット用サーボモータ
４７ スキャナ用サーボモータ
５１ 加工情報入力部
５２ ９６ Ｇコード生成部
５３ Ｇコード通信部
５４ ５４Ｂ ロボットプログラム処理部
５７ ９７ 記憶部
５８ 加工情報通信部
９１ スキャナプログラム処理部

Claims (5)

1. リモートレーザ加工を行うロボットを制御するロボット制御装置と、スキャナを制御するスキャナ制御装置とを備えるレーザ加工ロボットシステムであって、
   前記ロボット制御装置は、
   加工情報を入力する加工情報入力部と、
   前記加工情報を用いてＧコードプログラムを生成するＧコード生成部と、
   前記Ｇコードプログラムを、前記スキャナ制御装置に送信するＧコード通信部と、
   を備え、
   前記スキャナ制御装置は、
   前記Ｇコードプログラムを、前記スキャナを動作するスキャナ動作用プログラムとして適用するスキャナプログラム処理部を備える、レーザ加工ロボットシステム。
2. 前記ロボット制御装置は、テンプレートプログラムを記憶する記憶部を更に備え、
   前記Ｇコード生成部は、前記記憶部が記憶する前記テンプレートプログラムを、前記加工情報を用いて編集することにより、前記Ｇコードプログラムを生成する、請求項１に記載のレーザ加工ロボットシステム。
3. リモートレーザ加工を行うロボットを制御するロボット制御装置と、スキャナを制御するスキャナ制御装置とを備えるレーザ加工ロボットシステムであって、
   前記ロボット制御装置は、
   加工情報を入力する加工情報入力部と、
   前記加工情報を、前記スキャナ制御装置に送信する加工情報通信部と、
   を備え、
   前記スキャナ制御装置は、
   前記加工情報を用いてＧコードプログラムを生成するＧコード生成部と、
   前記Ｇコードプログラムを、前記スキャナを動作するスキャナ動作用プログラムとして適用するスキャナプログラム処理部と、
   を備える、レーザ加工ロボットシステム。
4. 前記スキャナ制御装置は、テンプレートプログラムを記憶する記憶部を更に備え、
   前記Ｇコード生成部は、前記記憶部が記憶する前記テンプレートプログラムを、前記加工情報を用いて編集することにより、前記Ｇコードプログラムを生成する、請求項３に記載のレーザ加工ロボットシステム。
5. 前記ロボット制御装置は、前記ロボットを動作するロボット動作用プログラムを実行する、ロボットプログラム処理部を更に備え、
   前記ロボットプログラム処理部は、前記スキャナ制御装置が有する前記スキャナ動作用プログラムを選択し、選択した前記スキャナ動作用プログラムを起動する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工ロボットシステム。