以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るレーザ加工装置の一例であるレーザ溶接装置１００の概略構成を示す説明図である。レーザ溶接装置１００は、ロボット１０１、レーザヘッド１０２、光源の一例であるレーザ発振器１０３、及び制御装置１２０を備えている。制御装置１２０は、装置全体の制御、具体的にはロボット１０１の動作、及びレーザ発振器１０３におけるレーザ光の発生又は停止を制御する。制御装置１２０は、第１のコントローラの一例であるコントローラ１２１と、第２のコントローラの一例であるロボットコントローラ１２２とを有する。ロボット１０１は、マニピュレータである。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a laser welding apparatus 100 which is an example of a laser processing apparatus according to the first embodiment. The laser welding apparatus 100 includes a robot 101, a laser head 102, a laser oscillator 103 which is an example of a light source, and a control device 120. The control device 120 controls the entire device, specifically, the operation of the robot 101 and the generation or stop of laser light in the laser oscillator 103. The control device 120 includes a controller 121 that is an example of a first controller and a robot controller 122 that is an example of a second controller. The robot 101 is a manipulator.
レーザ発振器１０３とレーザヘッド１０２とは、レーザ光の光路となる光ファイバケーブル１５１で接続されている。レーザ発振器１０３とコントローラ１２１とは、互いにデジタル信号の通信が可能にケーブル１５３で接続されている。ロボットアーム１１１とロボットコントローラ１２２とは、動力線及び信号線を有するケーブル１５５で接続されている。コントローラ１２１とロボットコントローラ１２２とは、互いにデジタル信号の通信が可能にケーブル１５６で接続されている。
The laser oscillator 103 and the laser head 102 are connected by an optical fiber cable 151 serving as an optical path of laser light. The laser oscillator 103 and the controller 121 are connected by a cable 153 so that digital signals can be communicated with each other. The robot arm 111 and the robot controller 122 are connected by a cable 155 having a power line and a signal line. The controller 121 and the robot controller 122 are connected by a cable 156 so that digital signals can be communicated with each other.
レーザ発振器１０３は、連続発振レーザ又はパルス発振レーザであり、レーザ発振によりレーザ光を発生する。レーザ発振器１０３にて発生されたレーザ光は、光ファイバケーブル１５１を介してレーザヘッド１０２に送られる。レーザヘッド１０２は、レーザ発振器１０３にて発生されたレーザ光Ｌを出射する。レーザヘッド１０２から出射されたレーザ光Ｌの焦点は、レーザヘッド１０２に対して所定距離の位置に結ばれる。コントローラ１２１は、レーザ発振器１０３におけるレーザ光の発生又は停止を制御する。即ち、コントローラ１２１は、レーザ発振器１０３にレーザ光の発生又は停止をケーブル１５３を介して指令する。
The laser oscillator 103 is a continuous wave laser or a pulsed laser, and generates laser light by laser oscillation. Laser light generated by the laser oscillator 103 is sent to the laser head 102 via the optical fiber cable 151. The laser head 102 emits the laser light L generated by the laser oscillator 103. The focal point of the laser light L emitted from the laser head 102 is tied to a position at a predetermined distance with respect to the laser head 102. The controller 121 controls generation or stop of laser light in the laser oscillator 103. That is, the controller 121 commands the laser oscillator 103 to generate or stop the laser beam via the cable 153.
ロボット１０１は、例えば垂直多関節のロボットであり、ロボットアーム１１１と、ロボットアーム１１１に取り付けられたエンドエフェクタの一例であるロボットハンド１１２とを有する。ロボット１０１は、レーザヘッド１０２を支持する。第１実施形態では、ロボット１０１は、ロボットハンド１１２がレーザヘッド１０２を把持することで、レーザヘッド１０２を支持する。なお、例えばレーザヘッド１０２をロボットアーム１１１の先端又はロボットハンド１１２に取り付けて、ロボット１０１にレーザヘッド１０２を支持させてもよい。
The robot 101 is, for example, a vertical articulated robot, and includes a robot arm 111 and a robot hand 112 that is an example of an end effector attached to the robot arm 111. The robot 101 supports the laser head 102. In the first embodiment, the robot 101 supports the laser head 102 by the robot hand 112 holding the laser head 102. For example, the laser head 102 may be attached to the tip of the robot arm 111 or the robot hand 112 so that the robot 101 supports the laser head 102.
レーザヘッド１０２がロボット１０１に支持されているので、ロボット１０１を動作させることにより、レーザヘッド１０２を所望の位置及び姿勢に移動させることができる。ロボット１０１を動作させてレーザヘッド１０２を所望の位置及び姿勢に移動させることにより、レーザ光Ｌの焦点を空間における所望の位置に移動させることができる。レーザ光Ｌの焦点を、加工対象物Ｗにおいて溶接ビードを形成させる位置に合わせることにより、加工対象物Ｗをレーザ光Ｌで溶接加工することができる。なお、加工対象物Ｗを加工することで、加工品が得られる。
Since the laser head 102 is supported by the robot 101, the laser head 102 can be moved to a desired position and posture by operating the robot 101. By operating the robot 101 and moving the laser head 102 to a desired position and posture, the focal point of the laser light L can be moved to a desired position in space. By adjusting the focus of the laser beam L to the position where the weld bead is formed on the workpiece W, the workpiece W can be welded with the laser beam L. In addition, a processed product is obtained by processing the workpiece W.
第１実施形態では、制御装置１２０がレーザ発振器１０３及びロボット１０１を制御して、レーザシーム溶接を行う。レーザシーム溶接においては、レーザ光Ｌとして連続波を用いるものと、パルス波を用いるものとがあるが、いずれであってもよい。レーザシーム溶接では、レーザ光Ｌで加工対象物Ｗの表面を走査する必要がある。第１実施形態では、ガルバノミラーを用いず、ロボット１０１に支持されたレーザヘッド１０２を移動させながらレーザ光Ｌを出射し、レーザ光Ｌで加工対象物Ｗの表面を走査して、レーザ溶接加工する。ガルバノミラーを省略した分、コスト削減になる。加工対象物Ｗにおいて、加工箇所として溶接箇所が複数ある場合には、溶接箇所を順番にレーザ溶接加工する。
In the first embodiment, the control device 120 controls the laser oscillator 103 and the robot 101 to perform laser seam welding. In laser seam welding, there are a laser beam L that uses a continuous wave and a laser beam that uses a pulse wave, either of which may be used. In laser seam welding, it is necessary to scan the surface of the workpiece W with the laser beam L. In the first embodiment, the laser beam L is emitted while moving the laser head 102 supported by the robot 101 without using the galvanometer mirror, the surface of the workpiece W is scanned with the laser beam L, and laser welding processing is performed. To do. The cost is reduced by omitting the galvanometer mirror. In the workpiece W, when there are a plurality of welding locations as processing locations, the welding locations are sequentially laser welded.
図２は、第１実施形態におけるレーザ溶接装置１００の制御系の一例を示すブロック図である。コントローラ１２１は、例えば汎用コンピュータで構成され、プロセッサの一例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１を有する。また、コントローラ１２１は、ＣＰＵ３０１を動作させる基本プログラム等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）３０２、及びＣＰＵ３０１の作業領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）３０３を有する。また、コントローラ１２１は、記憶装置の一例であるＨＤＤ（Hard Disk Drive）３０４と、ディスクドライブ３０５とを有する。ディスクドライブ３０５は、記録媒体の一例である記録ディスク３２３に記録されたプログラム等を読み出すことができる。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a control system of the laser welding apparatus 100 according to the first embodiment. The controller 121 is configured by a general-purpose computer, for example, and includes a CPU (Central Processing Unit) 301 that is an example of a processor. The controller 121 includes a ROM (Read Only Memory) 302 that stores a basic program for operating the CPU 301 and a RAM (Random Access Memory) 303 as a work area of the CPU 301. In addition, the controller 121 includes an HDD (Hard Disk Drive) 304 and a disk drive 305 which are examples of storage devices. The disk drive 305 can read a program or the like recorded on a recording disk 323 that is an example of a recording medium.
また、コントローラ１２１は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１１，３１２を有する。これらＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、ＨＤＤ３０４、ディスクドライブ３０５、Ｉ／Ｆ３１１，３１２は、バス３１０で互いに通信可能に接続されている。Ｉ／Ｆ３１２には、ケーブル１５３でレーザ発振器１０３が接続されている。
The controller 121 includes interfaces (I / F) 311 and 312. The CPU 301, ROM 302, RAM 303, HDD 304, disk drive 305, and I / Fs 311 and 312 are connected to each other via a bus 310 so as to communicate with each other. The laser oscillator 103 is connected to the I / F 312 with a cable 153.
ＣＰＵ３０１には、クロック発生回路３１３が接続されている。ＣＰＵ３０１は、クロック発生回路３１３にて発生されたクロック信号に同期して動作する。つまり、ＣＰＵ３０１の動作周波数は、クロック発生回路３１３のクロック信号によって決まる。
A clock generation circuit 313 is connected to the CPU 301. The CPU 301 operates in synchronization with the clock signal generated by the clock generation circuit 313. That is, the operating frequency of the CPU 301 is determined by the clock signal of the clock generation circuit 313.
ＨＤＤ３０４には、ＣＰＵ３０１に計時処理を行わせたり、ＣＰＵ３０１に信号の送受信処理を行わせたりする制御プログラム３２１が記憶（記録）されている。ＣＰＵ３０１は、制御プログラム３２１に従って、計時処理や信号の送受信処理等の各種の処理を実行する。また、ＨＤＤ３０４には、後述する第１の時間Ｔ１及び第２の時間Ｔ２ｊなどの時間のデータを含む各種のデータ３２２が記憶（記録）される。ここで、ｊは、正の整数であり、加工箇所である溶接箇所に対応付けて付与した通し番号であり、溶接する順番でもある。なお、データ３２２は、制御プログラム３２１に組み込まれていてもよい。
The HDD 304 stores (records) a control program 321 for causing the CPU 301 to perform time measurement processing and causing the CPU 301 to perform signal transmission / reception processing. The CPU 301 executes various processes such as a timing process and a signal transmission / reception process in accordance with the control program 321. The HDD 304 stores (records) various data 322 including time data such as a first time T1 and a second time T2 j described later. Here, j is a positive integer, is a serial number assigned in association with a welding location that is a processing location, and is also the order of welding. Note that the data 322 may be incorporated in the control program 321.
ＣＰＵ３０１は、制御プログラム３２１を実行することにより、ソフトウェアタイマとして機能する。具体的には、ＣＰＵ３０１は、第１の時間Ｔ１を計時するタイマと、第２の時間Ｔ２ｊを計時するタイマとして機能する。また、ＣＰＵ３０１は、制御プログラム３２１を実行することにより、レーザ発振器１０３にレーザ発振指令ＳＲ１（信号）を送信してレーザ発振器１０３を制御する。また、制御プログラム３２１は、Ｉ／Ｆからの読込処理、演算処理、Ｉ／Ｆへの出力処理を定期的に行っている。この周期をコントローラ１２１の制御周期と呼ぶこととする。
The CPU 301 functions as a software timer by executing the control program 321. Specifically, CPU 301 includes a timer for measuring a first time T1, which functions as a timer for counting a second time T2 j. In addition, the CPU 301 controls the laser oscillator 103 by executing the control program 321 and transmitting a laser oscillation command SR1 (signal) to the laser oscillator 103. Further, the control program 321 periodically performs read processing from the I / F, calculation processing, and output processing to the I / F. This cycle is referred to as a control cycle of the controller 121.
なお、制御プログラム３２１が記録される記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラム３２１を供給するための記録媒体としては、図２に示すＲＯＭ３０２，記録ディスク３２３、不図示の外部記憶装置等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭ、ブルーレイ等の光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、半導体メモリ等を用いることができる。
Note that the recording medium on which the control program 321 is recorded may be recorded on any recording medium as long as it is a computer-readable recording medium. For example, as a recording medium for supplying the control program 321, the ROM 302, the recording disk 323, an external storage device (not shown) shown in FIG. 2 may be used. As a specific example, a flexible disk, hard disk, DVD-ROM, CD-ROM, optical disk such as Blu-ray, magnetic disk, magnetic tape, semiconductor memory, etc. can be used as the recording medium.
ロボットコントローラ１２２は、ロボット１０１の制御を行う専用のコンピュータである。なお、図２においては、ロボット１０１として、ロボットアーム１１１の制御系について図示し、ロボットハンド１１２の制御系については図示を省略している。ロボットコントローラ１２２は、プロセッサの一例であるＣＰＵ４０１、ＣＰＵ４０１を動作させる基本プログラム等が格納されたＲＯＭ４０２、及びＣＰＵ４０１の作業領域としてのＲＡＭ４０３を有する。また、ロボットコントローラ１２２は、記憶装置の一例であるＨＤＤ４０４を有する。
The robot controller 122 is a dedicated computer that controls the robot 101. In FIG. 2, the control system of the robot arm 111 is illustrated as the robot 101, and the control system of the robot hand 112 is not illustrated. The robot controller 122 includes a CPU 401 as an example of a processor, a ROM 402 in which a basic program for operating the CPU 401 and the like are stored, and a RAM 403 as a work area of the CPU 401. The robot controller 122 includes an HDD 404 that is an example of a storage device.
また、ロボットコントローラ１２２は、サーボ演算部の一例であるＦＰＧＡ４１６、及び電流アンプ４１７を有する。また、ロボットコントローラ１２２は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）４１１を有する。ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、ＨＤＤ４０４、ＦＰＧＡ４１６、Ｉ／Ｆ４１１は、バス４１０で互いに通信可能に接続されている。また、コントローラ１２１のＩ／Ｆ３１１とロボットコントローラ１２２のＩ／Ｆ４１１とがケーブル１５６で接続されている。
Further, the robot controller 122 includes an FPGA 416 that is an example of a servo calculation unit, and a current amplifier 417. Further, the robot controller 122 has an interface (I / F) 411. The CPU 401, ROM 402, RAM 403, HDD 404, FPGA 416, and I / F 411 are communicably connected to each other via a bus 410. Further, the I / F 311 of the controller 121 and the I / F 411 of the robot controller 122 are connected by a cable 156.
ＣＰＵ４０１には、クロック発生回路４１４が接続され、ＦＰＧＡ４１６には、クロック発生回路４１５が接続されている。ＣＰＵ４０１は、クロック発生回路４１４にて発生されたクロック信号に同期して動作し、ＦＰＧＡ４１６は、クロック発生回路４１５にて発生されたクロック信号に同期して動作する。つまり、ＣＰＵ４０１の動作周波数は、クロック発生回路４１４のクロック信号によって決まり、ＦＰＧＡ４１６の動作周波数は、クロック発生回路４１５のクロック信号によって決まる。
A clock generation circuit 414 is connected to the CPU 401, and a clock generation circuit 415 is connected to the FPGA 416. The CPU 401 operates in synchronization with the clock signal generated by the clock generation circuit 414, and the FPGA 416 operates in synchronization with the clock signal generated by the clock generation circuit 415. That is, the operating frequency of the CPU 401 is determined by the clock signal of the clock generation circuit 414, and the operating frequency of the FPGA 416 is determined by the clock signal of the clock generation circuit 415.
ＨＤＤ４０４には、プログラム４２１、及びロボットプログラム４２２が記憶（記録）されている。
The HDD 404 stores (records) a program 421 and a robot program 422.
ロボットアーム１１１は、各関節を駆動する複数（例えば６つ）のモータＭ１，…，Ｍ６と、モータＭ１，…，Ｍ６の回転角度（回転位置）を検知する位置センサの一例である複数（例えば６つ）のエンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６と、を有する。また、ロボットアーム１１１は、エンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６に接続され、電子回路で構成された検出回路１１５を有する。
The robot arm 111 is a plurality (for example, six) of motors M1,..., M6 that drive each joint, and a plurality of (for example, a plurality of position sensors) that detect rotation angles (rotational positions) of the motors M1,. 6) encoders En1,..., En6. The robot arm 111 has a detection circuit 115 connected to the encoders En1,..., En6 and configured by an electronic circuit.
以上の構成で、コントローラ１２１、具体的にはＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｆ３１２からレーザ発振指令（信号）ＳＲ１をレーザ発振器１０３に送信する。レーザ発振指令ＳＲ１を受信したレーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１に従い、レーザ光を発生するように動作する。具体的には、コントローラ１２１は、レーザ発振指令ＳＲ１として、レーザ発振器１０３にレーザ光の発生を指令するときには電気信号の電圧をローレベルからハイレベルに切り替えて、Ｉ／Ｆ３１２から送信する。電気信号の電圧をハイレベルにする場合、レーザ発振指令ＳＲ１をオンにするともいう。また、コントローラ１２１は、レーザ発振器１０３にレーザ光の停止を指令するときには電気信号の電圧をローレベルとする。電気信号の電圧をローレベルにする場合、レーザ発振指令ＳＲ１をオフにするともいう。したがって、レーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１がオンのときにはレーザ光を発生させ、レーザ発振指令ＳＲ１がオフのときにはレーザ光を停止させる。
With the above configuration, the controller 121, specifically, the CPU 301 transmits a laser oscillation command (signal) SR <b> 1 from the I / F 312 to the laser oscillator 103. The laser oscillator 103 that has received the laser oscillation command SR1 operates to generate laser light in accordance with the laser oscillation command SR1. Specifically, the controller 121 switches the voltage of the electrical signal from low level to high level and transmits it from the I / F 312 when instructing the laser oscillator 103 to generate laser light as the laser oscillation command SR1. When the voltage of the electric signal is set to a high level, the laser oscillation command SR1 is also turned on. Further, the controller 121 sets the voltage of the electric signal to a low level when instructing the laser oscillator 103 to stop the laser beam. When the voltage of the electric signal is set to a low level, the laser oscillation command SR1 is also turned off. Therefore, the laser oscillator 103 generates laser light when the laser oscillation command SR1 is on, and stops the laser light when the laser oscillation command SR1 is off.
また、レーザ発振器１０３は、レーザ光を発生していることを示す信号ＳＲ２をコントローラ１２１に送信する。具体的には、レーザ発振器１０３は、信号ＳＲ２として、レーザ光を発生しているときには電圧がハイレベルの電気信号をコントローラ１２１に送信する。電気信号の電圧をハイレベルにする場合、信号ＳＲ２をオンにするともいう。また、レーザ発振器１０３は、レーザ光の発生を停止しているときには電気信号の電圧をローレベルとする。電気信号の電圧をローレベルにする場合、信号ＳＲ２をオフにするともいう。
Further, the laser oscillator 103 transmits a signal SR2 indicating that laser light is being generated to the controller 121. Specifically, the laser oscillator 103 transmits an electric signal having a high voltage level to the controller 121 as the signal SR2 when laser light is being generated. When the voltage of the electric signal is set to a high level, the signal SR2 is also turned on. The laser oscillator 103 sets the voltage of the electric signal to a low level when the generation of laser light is stopped. When the voltage of the electrical signal is set to a low level, the signal SR2 is also turned off.
ロボットコントローラ１２２は、ロボットプログラム４２２に従ってロボットアーム１１１とロボットハンド１１２の動作を制御する。また、ロボットコントローラ１２２は、ロボットプログラム４２２に従ってシーケンスを管理する。即ち、ロボットアーム１１１の動作を開始するタイミングは、ロボットコントローラ１２２が管理する。以下、ロボットアーム１１１を動作させることをロボット１０１を動作させると表現する。
The robot controller 122 controls the operation of the robot arm 111 and the robot hand 112 according to the robot program 422. The robot controller 122 manages the sequence according to the robot program 422. That is, the robot controller 122 manages the timing for starting the operation of the robot arm 111. Hereinafter, operating the robot arm 111 is expressed as operating the robot 101.
また、ロボットコントローラ１２２は、ロボット１０１が溶接箇所を含む所定の区間の軌道データに基づいて動作中であることを示すデジタル信号である信号ＳＢを、コントローラ１２１に送信する。具体的には、ロボットコントローラ１２２は、レーザヘッド１０２を加速させる動作をロボット１０１に開始させた時点で、信号ＳＢを示す電気信号の電圧をローレベルからハイレベルに切り替えて、コントローラ１２１に送信する。また、ロボットコントローラ１２２は、所定のタイミングで信号ＳＢを示す電気信号の電圧をハイレベルからローレベルにする。以下、信号ＳＢを示す電気信号の電圧をハイレベルにすることを、信号ＳＢをオンにするともいう。また、信号ＳＢを示す電気信号の電圧をローレベルにすることを、信号ＳＢをオフにするともいう。
Further, the robot controller 122 transmits to the controller 121 a signal SB that is a digital signal indicating that the robot 101 is operating based on the trajectory data of a predetermined section including the welding location. Specifically, the robot controller 122 switches the voltage of the electrical signal indicating the signal SB from the low level to the high level and transmits it to the controller 121 when the robot 101 starts the operation of accelerating the laser head 102. . Further, the robot controller 122 changes the voltage of the electrical signal indicating the signal SB from high level to low level at a predetermined timing. Hereinafter, setting the voltage of the electric signal indicating the signal SB to the high level is also referred to as turning on the signal SB. Further, setting the voltage of the electric signal indicating the signal SB to a low level is also referred to as turning off the signal SB.
ロボットアーム１１１の姿勢制御、即ちレーザヘッド１０２の位置姿勢制御、具体的にはレーザ光Ｌの焦点の位置制御は、ロボットコントローラ１２２からロボットアーム１１１のモータＭ１，…，Ｍ６へ流されるモータ電流ＳＣ１によって行われる。ロボットプログラム４２２は、ロボット言語で記述されたプログラムである。ユーザは、ロボット言語をテキストデータで記述することにより、ロボット１０１の動作を指示することができる。ロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、プログラム４２１を実行することにより、ロボットプログラム４２２の解釈を行い、複数の指令からなる軌道データを生成し、生成した軌道データをＦＰＧＡ４１６へ出力する。ＦＰＧＡ４１６は、軌道データに従ってサーボ演算を行う。即ち、ＦＰＧＡ４１６は、サーボ演算によってモータ電流指令を生成し、生成したモータ電流指令を電流アンプ４１７に送る。電流アンプ４１７は、モータ電流指令に応じたモータ電流ＳＣ１を生成し、ロボットアーム１１１の各関節にあるモータＭ１，…，Ｍ６に流す。流されたモータ電流ＳＣ１によってロボットアーム１１１の各モータＭ１，…，Ｍ６が駆動される。検出回路１１５は、モータＭ１，…，Ｍ６が回転するとエンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６から検出信号を取得する。検出回路１１５は、検出信号をシリアルのデジタル信号ＳＣ２に変換してロボットコントローラ１２２のＦＰＧＡ４１６へ送信する。
The posture control of the robot arm 111, that is, the position / posture control of the laser head 102, specifically, the position control of the focal point of the laser beam L is performed by the motor current SC1 that is supplied from the robot controller 122 to the motors M1,. Is done by. The robot program 422 is a program written in a robot language. The user can instruct the operation of the robot 101 by describing the robot language as text data. The CPU 401 of the robot controller 122 interprets the robot program 422 by executing the program 421, generates trajectory data including a plurality of commands, and outputs the generated trajectory data to the FPGA 416. The FPGA 416 performs servo calculation according to the trajectory data. That is, the FPGA 416 generates a motor current command by servo calculation and sends the generated motor current command to the current amplifier 417. The current amplifier 417 generates a motor current SC1 corresponding to the motor current command and passes it to the motors M1,..., M6 at each joint of the robot arm 111. Each motor M1,..., M6 of the robot arm 111 is driven by the flowed motor current SC1. The detection circuit 115 acquires detection signals from the encoders En1,..., En6 when the motors M1,. The detection circuit 115 converts the detection signal into a serial digital signal SC <b> 2 and transmits it to the FPGA 416 of the robot controller 122.
モータＭ１，…，Ｍ６の回転角度（位置）を示すデジタル信号ＳＣ２は、ＦＰＧＡ４１６におけるサーボ演算に使われる。また、プログラム４２１は、Ｉ／Ｆからの読込処理、演算処理、Ｉ／Ｆのへの出力処理を定期的に行っている。この周期をロボットコントローラ１２２の制御周期と呼ぶこととする。エンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６の検出信号はＡＢＺ相のパルス信号である。検出回路１１５は、エンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６のパルス信号を、パルス数（位置座標に変換可能な値）を示すデジタル信号ＳＣ２に変換してＦＰＧＡ４１６へフィードバックする。なお、サーボ機構、即ちＦＰＧＡ４１６及び電流アンプ４１７をロボットアーム１１１内に配置し、ＣＰＵ４０１からケーブルを介してロボットアーム１１１内のサーボ機構に位置指令、即ち軌道データを送信する構成としてもよい。また、ＦＰＧＡ４１６の機能をＣＰＵ４０１に持たせて、ＦＰＧＡ４１６を省略してもよい。また、エンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６のパルス信号をデジタル信号に変換してロボットコントローラ１２２に送信する場合について説明したが、エンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６のパルス信号を直接ロボットコントローラ１２２に送信するようにしてもよい。また、位置センサとして、エンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６のかわりにレゾルバを用いてもよい。
A digital signal SC2 indicating the rotation angles (positions) of the motors M1,..., M6 is used for servo calculation in the FPGA 416. Further, the program 421 periodically performs read processing from the I / F, calculation processing, and output processing to the I / F. This period is referred to as a control period of the robot controller 122. The detection signals of the encoders En1,..., En6 are ABZ phase pulse signals. The detection circuit 115 converts the pulse signals of the encoders En1,..., En6 into a digital signal SC2 indicating the number of pulses (a value that can be converted into position coordinates) and feeds it back to the FPGA 416. Note that the servo mechanism, that is, the FPGA 416 and the current amplifier 417 may be arranged in the robot arm 111, and a position command, that is, trajectory data may be transmitted from the CPU 401 to the servo mechanism in the robot arm 111 via a cable. Alternatively, the CPU 401 may have the function of the FPGA 416 and the FPGA 416 may be omitted. In addition, the case where the pulse signals of the encoders En1,..., En6 are converted into digital signals and transmitted to the robot controller 122 has been described. However, the pulse signals of the encoders En1,. Also good. Moreover, you may use a resolver instead of encoder En1, ..., En6 as a position sensor.
ここで、ロボット１０１の動作の制御点は、ロボット１０１の手先と共に移動する点であればよいが、第１実施形態では、ロボット１０１の動作の制御点を、レーザ光の焦点としている。制御点は、ロボット１０１のベースを基準とする、３次元空間における位置を表す３つのパラメータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、３次元空間における姿勢を表す３つのパラメータ（Ａ，Ｂ，Ｃ）からなる６つのパラメータで表される。したがって、制御点は、６次元のタスク空間上では、１つの点としてみなすことができる。ロボットプログラム４２２には、制御点の移動目標である教示点がユーザによって記述（指定）される。ロボットコントローラ１２２は、ロボットプログラム４２２を解釈し、教示点を結ぶ軌道データ、すなわち教示点を補間した軌道データを生成する。教示点間を補間する補間方法としては、直線補間、円弧補間、関節補間などがあり、これら補間方法が補間命令としてロボットプログラム４２２にユーザによって記述（指定）される。
Here, the control point of the operation of the robot 101 may be a point that moves with the hand of the robot 101, but in the first embodiment, the control point of the operation of the robot 101 is the focal point of the laser beam. The control point is based on the three parameters (X, Y, Z) representing the position in the three-dimensional space and the three parameters (A, B, C) representing the posture in the three-dimensional space with reference to the base of the robot 101. It is expressed by the following six parameters. Therefore, the control point can be regarded as one point on the 6-dimensional task space. In the robot program 422, a teaching point that is a movement target of the control point is described (designated) by the user. The robot controller 122 interprets the robot program 422 and generates trajectory data that connects the teaching points, that is, trajectory data that interpolates the teaching points. As interpolation methods for interpolating between teaching points, there are linear interpolation, circular interpolation, joint interpolation and the like, and these interpolation methods are described (designated) by the user in the robot program 422 as interpolation commands.
ロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、補間により求めた軌道データをロボット１０１の各関節の角度の指令に変換し、ＦＰＧＡ４１６は、サーボ演算を行う。ＦＰＧＡ４１６は、サーボ演算の結果、電流アンプ４１７に送られる電流指令を決定する。サーボ演算はロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１の制御周期毎に行われる。各関節の角度の指令は制御周期毎に更新されるが、その増減量をコントロールすることでロボット１０１の速度は決定される。すなわち、各関節の角度の指令の増減量が大きければロボット１０１は速く動作し、増減量が小さければロボット１０１は遅く動作する。
The CPU 401 of the robot controller 122 converts the trajectory data obtained by the interpolation into a command for the angle of each joint of the robot 101, and the FPGA 416 performs a servo calculation. The FPGA 416 determines a current command sent to the current amplifier 417 as a result of the servo calculation. Servo calculation is performed every control cycle of the CPU 401 of the robot controller 122. The command for the angle of each joint is updated every control cycle, but the speed of the robot 101 is determined by controlling the amount of increase / decrease. That is, if the increase / decrease amount of each joint angle command is large, the robot 101 operates fast, and if the increase / decrease amount is small, the robot 101 operates slowly.
ロボット１０１の動作によって制御点（レーザ光の焦点）が移動する実際の経路は、位置制御の応答遅れにより、ロボットプログラム４２２によって指令される経路からずれることがある。
The actual path along which the control point (the focal point of the laser beam) moves due to the operation of the robot 101 may deviate from the path commanded by the robot program 422 due to a response delay in position control.
図３は、第１実施形態における制御点の経路の一例を示す説明図である。ここで、制御点（レーザ光の焦点）の経路は、ロボット１０１の動作によって作られるため、ロボット１０１に支持されたレーザヘッド１０２の経路と同義である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a path of control points in the first embodiment. Here, since the path of the control point (laser beam focal point) is created by the operation of the robot 101, it is synonymous with the path of the laser head 102 supported by the robot 101.
以下、ロボットプログラム４２２に記述された補間命令の一例としての直線補間命令を実行する場合について説明する。直線補間命令とは、第１の位置座標と第２の位置座標とを結んだ直線に沿って制御点が移動するように補間する命令であり、制御点の経路は、３次元空間で線分となる。なお、第１の位置座標と第２の位置座標とでロボット１０１の姿勢も補間する方法と、第１の位置座標の姿勢を第２の位置座標まで保つ方法の２通りが可能であるが、第１実施形態では姿勢も補間する。いずれの方法であっても、ロボット１０１の制御点、即ちレーザ光の焦点は、第１の位置座標と第２の位置座標とを結んだ線分上を通る。なお、ロボットプログラム４２２では第１の位置座標はロボット１０１の現在の指令位置を利用し、移動先の第２の位置座標のみを指定することが多い。位置座標はユーザが設定する教示点（教示位置）を使ってもよいし、教示点に所望の演算を加えて教示点とは異なる位置を示す位置座標を使ってもよい。また、ロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１が直線補間命令を実行すると、現在の指令位置と移動先の目標位置を結ぶ軌道データを生成し、その軌道データをＦＰＧＡ４１６に制御周期毎に払い出しを行う。ロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１はすべての軌道データの払い出しが完了すると直線補間命令は完了し、ロボットプログラム４２２に記述された次の命令を実行する。
Hereinafter, a case where a linear interpolation command as an example of the interpolation command described in the robot program 422 is executed will be described. The linear interpolation command is a command for performing interpolation so that the control point moves along a straight line connecting the first position coordinate and the second position coordinate. The path of the control point is a line segment in a three-dimensional space. It becomes. Two methods are possible: a method of interpolating the posture of the robot 101 using the first position coordinate and the second position coordinate, and a method of maintaining the posture of the first position coordinate up to the second position coordinate. In the first embodiment, the posture is also interpolated. In any method, the control point of the robot 101, that is, the focal point of the laser beam, passes on a line segment connecting the first position coordinate and the second position coordinate. In the robot program 422, the current command position of the robot 101 is often used as the first position coordinate, and only the second position coordinate of the movement destination is often designated. As the position coordinates, a teaching point (teaching position) set by the user may be used, or a position coordinate indicating a position different from the teaching point by adding a desired calculation to the teaching point may be used. Further, when the CPU 401 of the robot controller 122 executes the linear interpolation command, the trajectory data connecting the current command position and the target position of the movement destination is generated, and the trajectory data is paid out to the FPGA 416 for each control cycle. When the transfer of all the trajectory data is completed, the CPU 401 of the robot controller 122 completes the linear interpolation command and executes the next command described in the robot program 422.
図３中、破線は制御点の指令の経路（位置）５０、実線は制御点の実際の経路（位置）５１である。そして、図３の例では、レーザシーム溶接をする箇所が２箇所ある。１箇所目は、レーザ光の照射を開始する際の制御点の位置５２１とレーザ光の照射を終了する際の制御点の位置５３１との間である。２箇所目は、レーザ光の照射を開始する際の制御点の位置５２２とレーザ光の照射を終了する際の制御点の位置５３２との間である。なお、レーザシーム溶接を行う溶接箇所は、２箇所に限定するものではなく、１箇所であってもよいし、３箇所以上であってもよい。制御点の位置５２１，５２２及び制御点の位置５３１，５３２は、ユーザが設定する教示点（教示位置）である。
In FIG. 3, the broken line is a control point command path (position) 50, and the solid line is a control point actual path (position) 51. In the example of FIG. 3, there are two places where laser seam welding is performed. One place first is between position 53 1 of the control point for terminating the irradiation position 52 1 and the laser beam of the control points at the start of irradiation of the laser beam. 2 places th is between position 53 and second control point for terminating the irradiation position 52 2 and the laser beam of the control points at the start of irradiation of the laser beam. In addition, the welding location which performs laser seam welding is not limited to two locations, One location may be sufficient and 3 or more locations may be sufficient. The control point positions 52 1 and 52 2 and the control point positions 53 1 and 53 2 are teaching points (teaching positions) set by the user.
ロボットコントローラ１２２は、教示による位置５２１と教示による位置５３１とを結ぶ延長線上に位置する位置５４１と位置５５１とを、予め決められたアルゴリズムに従って求める。このアルゴリズムはロボットプログラム４２２に記述されている。ロボットプログラム４２２には直線補間命令の引数に位置５５１を与えて実行させる。なお、位置５５１への直線補間命令を実行させるためには、位置５４１へ移動命令を実行させ、ロボット１０１の位置指令が位置５４１へ到達している必要がある。
The robot controller 122 obtains a position 54 1 and a position 55 1 located on an extension line connecting the taught position 52 1 and the taught position 53 1 according to a predetermined algorithm. This algorithm is described in the robot program 422. Executing giving position 55 1 in the argument of the linear interpolation instruction in the robot program 422. In order to execute a linear interpolation command to the position 55 1, to execute the movement command to the position 54 1, the position command of the robot 101 needs to reach the position 54 1.
位置５４１は、制御点の移動を開始する指令の位置である。位置５５１は、制御点の移動を終了する指令の位置である。そして、ロボットコントローラ１２２は、教示による位置５２１，５３１の間の区間を含み、位置５４１を始点、位置５５１を終点とする、直線補間による所定の区間の軌道データＰ１を生成する。同様に、ロボットコントローラ１２２は、制御点の移動を開始する位置５４２を始点、制御点の移動を終了する位置５５２を終点とする所定の区間の軌道データＰ２を直線補間命令により生成する。なお、本実施形態では予め決められたアルゴリズムは、ロボットプログラム４２２に記述したが、ロボットコントローラ１２２の内部に実装しておき、コマンドで演算させてもよい。
Position 54 1 is the position of the command to start the movement of the control point. Position 55 1 is the position of the command to end the movement of the control point. Then, the robot controller 122 generates the trajectory data P 1 of a predetermined section by linear interpolation including the section between the positions 52 1 and 53 1 by teaching, with the position 54 1 as the start point and the position 55 1 as the end point. . Similarly, the robot controller 122 generates the start position 542 to start the movement of control points, the trajectory data P 2 in the predetermined interval to the end point position 55 2 to end the movement of control points by linear interpolation instruction . In this embodiment, the predetermined algorithm is described in the robot program 422. However, the algorithm may be installed in the robot controller 122 and calculated by a command.
このように、ロボット１０１へ指令する軌道データＰ１，Ｐ２の一部である位置５２１，５３１，５２２，５３２は、ユーザにより指定される教示点である。一方、ロボット１０１へ指令する軌道データＰ１，Ｐ２の一部である位置５４１，５５１，５４２，５５２は、ロボットコントローラ１２２がロボットプログラム４２２に従って自動計算して求める指令であり、教示点ではない。
As described above, the positions 52 1 , 53 1 , 52 2 , and 53 2 that are part of the trajectory data P 1 and P 2 to be instructed to the robot 101 are teaching points designated by the user. On the other hand, positions 54 1 , 55 1 , 54 2 , and 55 2 that are part of the trajectory data P 1 and P 2 to be instructed to the robot 101 are commands that the robot controller 122 automatically calculates according to the robot program 422, It is not a teaching point.
ロボットコントローラ１２２は、位置５５１と位置５４２との間も、ロボットプログラム４２２に記述された補間命令に従って補間して、軌道データＰ１−２を生成する。なお、位置５５１と位置５４２との間は、単にレーザヘッド１０２を移動させるだけなので、任意の補間方法で補間可能である。したがって、ロボットプログラム４２２には、任意の補間命令を記述可能である。ロボットプログラム４２２に例えば直線補間命令が記述されている場合には、直線補間で補間すればよい。ロボットプログラム４２２に例えば関節補間命令が記述されている場合には、関節補間で補間すればよい。関節補間命令とは、ロボット１０１の各関節の動作量を時間で分割して補間する命令であり、制御点の経路は直線にはならない。ただし、ロボット１０１の動作は、直線補間命令でロボット１０１を動作させる場合よりも高速となる。
The robot controller 122 also between the position 55 1 and the position 54 2, and interpolation according to interpolation instructions described in the robot program 422, generates the trajectory data P 1-2. Incidentally, between the position 55 1 and the position 54 2 because they merely moving the laser head 102, it can be interpolated in any interpolation method. Therefore, an arbitrary interpolation command can be described in the robot program 422. For example, when a linear interpolation command is described in the robot program 422, the interpolation may be performed by linear interpolation. For example, when a joint interpolation command is described in the robot program 422, the interpolation may be performed by joint interpolation. The joint interpolation command is a command for performing interpolation by dividing the motion amount of each joint of the robot 101 by time, and the path of the control point is not a straight line. However, the operation of the robot 101 is faster than when the robot 101 is operated by a linear interpolation command.
レーザシーム溶接を行う場合、制御点の移動速度が目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２となるのに必要な助走区間が必要である。第１実施形態では、位置５４１と位置５２１との間が助走区間、位置５４２と位置５２２との間が助走区間ということになる。目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２は、ロボットプログラム４２２に記述（指定）される。
When laser seam welding is performed, a running section necessary for the moving speed of the control point to be the target speeds Vw 1 and Vw 2 is necessary. In the first embodiment, the position 54 1 and the position 52 1 between the approach section, the between position 542 and position 52 2 it comes to approach section. The target speeds Vw 1 and Vw 2 are described (designated) in the robot program 422.
なお、レーザシーム溶接を行うので、制御点は位置５２１，５２２と位置５３１，５３２との間の溶接を行う区間を高精度に移動する必要があるが、レーザシーム溶接を行わないそれ以外の区間、例えば助走区間は位置精度が低くてもよい。したがって、図３に示すように、溶接を行う区間以外の区間において、実際の経路５１が指令の経路５０に対してずれていてもよい。換言するとロボットコントローラ１２２は、制御点が位置５２１，５２２と位置５３１，５３２との区間を高精度に移動するように、始点である位置５４１，５４２及び終点である位置５５１，５５２を求める。
Since laser seam welding is performed, the control point needs to be moved with high accuracy in the section where welding is performed between the positions 52 1 and 52 2 and the positions 53 1 and 53 2. The section accuracy, for example, the approach section may be low. Therefore, as shown in FIG. 3, the actual path 51 may deviate from the command path 50 in the sections other than the section where welding is performed. In other words, the robot controller 122 has the positions 54 1 and 54 2 as the start points and the position 55 as the end points so that the control points move between the positions 52 1 and 52 2 and the positions 53 1 and 53 2 with high accuracy. 1, determine the 55 2.
ここで、ロボットコントローラ１２２が位置５４１，５４２をロボット１０１に指令する時点で、ロボット１０１が静止している場合と、ロボット１０１が動作している場合とがあるが、いずれであってもよい。
Here, when the robot controller 122 commands the position 54 1, 54 2 to the robot 101, and when the robot 101 is stationary, there are a case where the robot 101 is operating, be either Good.
図４は、第１実施形態におけるロボット１０１の動作による制御点の移動距離の一例を示す説明図である。図４において、説明の便宜上、時刻ＴＰ１１，ＴＰ２１，ＴＰ３１，ＴＰ５１，ＴＰ１２，ＴＰ２２，ＴＰ３２，ＴＰ５２を図示している。第１実施形態のレーザ溶接装置１００では、時刻ＴＰ１１，ＴＰ２１，ＴＰ３１，ＴＰ５１，ＴＰ１２，ＴＰ２２，ＴＰ３２，ＴＰ５２となったタイミングをカウントして処理を行うものではない。なお、図３と同様、破線は指令の経路５０を示し、実線は実際の経路５１を示す。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the movement distance of the control point due to the operation of the robot 101 in the first embodiment. 4, for convenience of explanation, are shown the time TP1 1, TP2 1, TP3 1 , TP5 1, TP1 2, TP2 2, TP3 2, TP5 2. In the laser welding apparatus 100 of the first embodiment, processing is not performed by counting the timing when the times TP1 1 , TP2 1 , TP3 1 , TP5 1 , TP1 2 , TP2 2 , TP3 2 , TP5 2 are reached. As in FIG. 3, the broken line indicates the command path 50, and the solid line indicates the actual path 51.
ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１、軌道データＰ１−２、軌道データＰ２の順にロボット１０１の動作を制御する。しかし、位置制御の応答遅れにより、制御点は、図４に示すように、指令した時刻に対して遅れて動作する。
The robot controller 122 controls the operation of the robot 101 in the order of the trajectory data P 1 , the trajectory data P 1-2 , and the trajectory data P 2 . However, due to the response delay of the position control, the control point operates with a delay with respect to the commanded time as shown in FIG.
１箇所目の溶接のために、ロボットコントローラ１２２が直線補間命令を実行して、軌道データＰ１の払い出しを開始すると、ロボット１０１の角度の指令が軌道データＰ１の始点である位置５４１から軌道データＰ１の終点である位置５５１へ変化を始める。この変化を開始する時刻ＴＰ１１で、制御点、即ちレーザヘッド１０２を加速させるロボット１０１の動作が開始される。
For the first welding, when the robot controller 122 executes the linear interpolation command and starts to issue the trajectory data P 1 , the angle command of the robot 101 starts from the position 54 1 which is the starting point of the trajectory data P 1. The change starts to a position 55 1 which is the end point of the trajectory data P 1 . At time TP1 1 to start this change, the control points, i.e. the operation of the robot 101 to accelerate the laser head 102 is started.
ロボットコントローラ１２２が位置５２１をロボット１０１へ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ２１で、指令した位置５２１に対応する位置を通過する。ロボットコントローラ１２２が位置５３１をロボット１０１へ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ３１で、指令した位置５３１に対応する位置を通過する。ロボットコントローラ１２２が軌道データＰ１の終点である位置５５１をロボット１０１へ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ５１で、指令した位置５５１に対応する位置を通過する。レーザの照射は、実際の制御点が位置５２１を通過したときにレーザ光の照射を開始し、実際の制御点が位置５３１を通過したときにレーザ光の照射を停止する必要がある。
When the robot controller 122 commands the position 52 1 to the robot 101, the control point is at time TP2 1 delayed relative to the command to time, through the position corresponding to the command position 52 1. When the robot controller 122 commands the position 53 1 to the robot 101, the control point is a time TP3 1 delayed relative to the command to time, through the position corresponding to the command position 53 1. Passing the robot controller 122 commands the position 55 1 is the end point of the trajectory data P 1 to the robot 101, the control point is at time TP5 1 delayed relative to the command to the time, the position corresponding to the command position 55 1 To do. Irradiation of the laser starts laser irradiation when the actual control point has passed the position 52 1, it is necessary to stop the irradiation of the laser beam when the actual control point has passed the position 53 1.
次にロボットコントローラ１２２は、次の溶接動作の準備のために、位置５５１から位置５４２へ向かう軌道データＰ１−２に従ってロボット１０１を動作させる。
Then the robot controller 122, in preparation for the next welding operation, to operate the robot 101 in accordance with the trajectory data P 1-2 going from position 55 1 to the position 54 2.
２箇所目の溶接のために、ロボットコントローラ１２２が直線補間命令を実行して、軌道データＰ２の払い出しを開始すると、ロボット１０１の角度の指令が軌道データＰ２の始点である位置５４２から軌道データＰ２の終点である位置５５２へ変化を始める。この変化を開始する時刻ＴＰ１２で、制御点、即ちレーザヘッド１０２を加速させるロボット１０１の動作が開始される。
For two places second welding, the robot controller 122 by performing a linear interpolation command, starts the payout of trajectory data P 2, from the position 54 2 command angle of the robot 101 is the starting point of the trajectory data P 2 start a change to the position 55 2, which is the end point of the trajectory data P 2. At time TP1 2 to start this change, the control points, i.e. the operation of the robot 101 to accelerate the laser head 102 is started.
ロボットコントローラ１２２が位置５２２をロボット１０１へ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ２２で、指令した位置５２２に対応する位置を通過する。ロボットコントローラ１２２が位置５３２をロボット１０１へ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ３２で、指令した位置５３２に対応する位置を通過する。ロボットコントローラ１２２が軌道データＰ２の終点である位置５５２をロボット１０１へ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ５２で、指令した位置５５２に対応する位置を通過する。レーザの照射は、実際の制御点が位置５２２を通過したときにレーザ光の照射を開始し、実際の制御点が位置５３２を通過したときにレーザ光の照射を停止する必要がある。
When the robot controller 122 commands the position 52 2 to the robot 101, the control point is at time TP2 2 delayed with respect to command the time, through the position corresponding to position 52 2 commanded. When the robot controller 122 commands the position 53 2 to the robot 101, the control point is a delayed time TP3 2 relative command to time, through the position corresponding to position 53 2 commanded. Passing the robot controller 122 commands the position 55 2, which is the end point of the trajectory data P 2 to the robot 101, the control point is a delayed time TP5 2 relative command to the time, the position corresponding to position 55 2 commanded To do. Irradiation of the laser starts laser irradiation when the actual control point has passed the position 52 2, it is necessary to stop the irradiation of the laser beam when the actual control point has passed the position 53 2.
レーザ光Ｌの焦点の移動速度が一定の目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２となった状態で加工対象物Ｗにレーザ光Ｌを照射して加工を行うには、レーザヘッド１０２がレーザ光Ｌの照射を開始する位置に到達する前に、レーザヘッド１０２を加速させる必要である。第１の時間Ｔ１は、レーザヘッド１０２が一定の目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２で等速移動するようにレーザヘッド１０２を加速させる時間である。第２の時間Ｔ２１，Ｔ２２は、レーザヘッド１０２が一定の目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２で等速移動している状態でレーザ光Ｌを加工対象物Ｗに照射する時間である。
In order to perform processing by irradiating the workpiece W with the laser light L in a state where the moving speed of the focal point of the laser light L is constant target speeds Vw 1 and Vw 2 , the laser head 102 irradiates the laser light L. It is necessary to accelerate the laser head 102 before reaching the position to start the operation. The first time T1 is a time for accelerating the laser head 102 so that the laser head 102 moves at a constant target speed Vw 1 , Vw 2 at a constant speed. The second times T2 1 and T2 2 are times for irradiating the workpiece W with the laser light L while the laser head 102 is moving at a constant target speed Vw 1 and Vw 2 at a constant speed.
第１実施形態では、予め実験を行うことにより、時刻ＴＰ１１と時刻ＴＰ２１との間の期間、及び時刻ＴＰ１２と時刻ＴＰ２２との間の期間を、レーザヘッド１０２を加工対象物Ｗに対して加速させる第１の時間Ｔ１として設定する。また、予め実験又は演算を行うことにより、時刻ＴＰ２１と時刻ＴＰ３１との間の期間を、レーザ光Ｌを照射する第２の時間Ｔ２１として設定し、時刻ＴＰ２２と時刻ＴＰ３２との間の期間を、レーザ光Ｌを照射する第２の時間Ｔ２２として設定する。
In the first embodiment, by performing an experiment in advance, the laser head 102 is set as the workpiece W during the period between the time TP1 1 and the time TP2 1 and the period between the time TP1 2 and the time TP2 2. The first time T1 for acceleration is set. Further, by performing an experiment or calculation in advance, a period between the time TP2 1 and the time TP3 1 is set as a second time T2 1 for irradiating the laser light L, and the time TP2 2 and the time TP3 2 the period between, is set as the second time T2 2 for irradiating the laser beam L.
以下、第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２ｊの設定について詳細に説明する。レーザヘッド１０２の指令の速度と実際の速度とは、位置制御の応答遅れによりずれが生じる。したがって、第１の時間Ｔ１をロボットプログラム４２２のみで設定するのは困難である。そこで、試行錯誤的に様々な条件でロボット１０１を動作させ、レーザヘッド１０２の実際の速度が目標速度Ｖｗｊに達して等速となる時間を各条件で測定し、これらの測定結果から、第１の時間Ｔ１を設定する。
Hereinafter, the setting of the first time T1 and the second time T2 j will be described in detail. There is a difference between the command speed of the laser head 102 and the actual speed due to a response delay in position control. Therefore, it is difficult to set the first time T1 only by the robot program 422. Therefore, the robot 101 is operated under various conditions on a trial and error basis, and the time during which the actual speed of the laser head 102 reaches the target speed Vw j and becomes constant speed is measured under each condition. 1 time T1 is set.
なお、第１の時間Ｔ１が経過した時点で、レーザヘッド１０２の速度が目標速度Ｖｗｊに達して等速となるのが好ましいが、ロボット１０１の位置姿勢、目標速度Ｖｗｊ、ロボット１０１の連続動作による残留偏差等の要因で速度誤差が生じる。よって、様々な条件で測定した中で、速度誤差が最も低くなる値、即ち最も時間がかかった時間を、第１の時間Ｔ１に定めるのが好ましい。即ち、第１の時間Ｔ１は、レーザヘッド１０２の加速を開始してから第１の時間Ｔ１が経過する時点で、レーザヘッド１０２の速度が目標速度Ｖｗｊに対して所定の範囲内に収まるように設定すればよい。第１の時間Ｔ１は、各溶接箇所におけるレーザ光の目標速度Ｖｗｊによって異ならせてもよいが、同じ時間とした方がコントローラ１２１の処理を簡略化できる。
When the first time T1 has elapsed, it is preferable that the speed of the laser head 102 reaches the target speed Vw j to be constant, but the position and orientation of the robot 101, the target speed Vw j , Speed error occurs due to factors such as residual deviation due to operation. Therefore, it is preferable to determine the value at which the speed error is the lowest among the measurements under various conditions, that is, the time that takes the longest time as the first time T1. That is, the first time T1 is such that the speed of the laser head 102 falls within a predetermined range with respect to the target speed Vw j when the first time T1 elapses after the acceleration of the laser head 102 is started. Should be set. The first time T1 may be varied depending on the target speed Vw j of the laser beam at each welding location, but the process of the controller 121 can be simplified by setting the same time.
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ロボット１０１に支持されたレーザヘッド１０２の目標速度を変更した際の移動プロファイルを示す説明図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）には、溶接する箇所におけるレーザヘッド１０２の目標速度を３通りＶｗ１，Ｖｗ２，Ｖｗ３に変更した場合の例を図示している。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）には、ロボット１０１の指令の速度ＶＣ、ロボット１０１の実際の速度ＶＲを図示している。図５（ａ）においては、異なる目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２，Ｖｗ３となっても、ロボット１０１の加速度を一定としている。そのため、ロボット１０１の加速時間は、目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２，Ｖｗ３に応じて変化する。図５（ｂ）においては、異なる目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２，Ｖｗ３となっても、ロボット１０１の加速時間を一定としている。そのため、ロボット１０１の加速度は変化している。図５（ａ）及び図５（ｂ）のいずれにおいても、第１の時間Ｔ１を十分な時間で設定すれば、指令の速度ＶＣと実際の速度ＶＲがおおよそ一致する。従って、第１の時間Ｔ１が経過した直後にはロボット１０１が等速領域に達したことを保証することができるようになる。即ち、第１の時間Ｔ１を経過した時刻ＴＰ２ｊにおいて等速になっていることが保証されていればよく、時刻ＴＰ２ｊより前の時刻においてロボット１０１が等速になっていてもよい。
FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing a movement profile when the target speed of the laser head 102 supported by the robot 101 is changed. FIG. 5A and FIG. 5B illustrate an example in which the target speed of the laser head 102 at the place to be welded is changed to Vw1, Vw2, and Vw3 in three ways. 5A and 5B show the command speed VC of the robot 101 and the actual speed VR of the robot 101. FIG. In FIG. 5A, the acceleration of the robot 101 is constant even when the target speeds Vw1, Vw2, and Vw3 are different. Therefore, the acceleration time of the robot 101 changes according to the target speeds Vw1, Vw2, and Vw3. In FIG. 5B, the acceleration time of the robot 101 is constant even when the target speeds Vw1, Vw2, and Vw3 are different. Therefore, the acceleration of the robot 101 has changed. 5A and 5B, if the first time T1 is set to a sufficient time, the command speed VC and the actual speed VR are approximately the same. Therefore, it is possible to guarantee that the robot 101 has reached the constant velocity region immediately after the first time T1 has elapsed. That is, it is only necessary to ensure that the speed is constant at time TP2 j after the first time T1 has elapsed, and the robot 101 may be at constant speed at a time prior to time TP2 j .
なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）では、教示による位置５２ｊと教示による位置５３ｊとを結ぶ延長線上に位置する位置５４ｊと位置５５ｊとを求めるアルゴリズムを変える必要がある。例えば、位置５４ｊは、位置５２ｊと位置５３ｊを結ぶ線分を、位置５２ｊ側に延伸して求めるが、この延伸量は、図５（ａ）及び図５（ｂ）における実際の速度ＶＲを時刻ＴＰ１ｊから時刻ＴＰ２ｊまで積分して距離となる。積分した距離は図５（ａ）の方式と図５（ｂ）の方式とでは異なるし、目標速度Ｖｗ１，Ｖｗ２，Ｖｗ３が変化しても異なる。従って位置５４ｊを求めるアルゴリズムはそれらを考慮する必要がある。位置５５ｊを求めるアルゴリズムも同様である。
In FIGS. 5A and 5B, it is necessary to change the algorithm for obtaining the position 54 j and the position 55 j located on the extension line connecting the position 52 j by teaching and the position 53 j by teaching. . For example, the position 54 j is obtained by extending a line segment connecting the position 52 j and the position 53 j to the position 52 j side, and this extension amount is the actual amount in FIGS. 5 (a) and 5 (b). The speed VR is integrated from the time TP1 j to the time TP2 j to obtain the distance. The integrated distance is different between the method of FIG. 5A and the method of FIG. 5B, and is different even if the target speeds Vw1, Vw2, and Vw3 change. Therefore, the algorithm for obtaining the position 54 j needs to consider them. The algorithm for obtaining the position 55 j is the same.
第２の時間Ｔ２１，Ｔ２２はレーザ照射時間であり、以下の式（１）により計算する。ここで、以下の式（１）の演算記号として、第２の時間Ｔ２１，Ｔ２２をＴｗ、レーザ光の照射を開始する位置５２１，５２２をＰｓ、レーザ光の照射を終了する位置５３１，５３２をＰｅ、及び目標速度ＶｗｊをＶｗとする。第２の時間であるＴｗを、Ｐｓ、Ｐｅ及びＶｗを用いて、溶接箇所ごとに以下の式（１）で計算する。
The second times T2 1 and T2 2 are laser irradiation times, and are calculated by the following equation (1). Here, as operation symbols of the following expression (1), the second times T2 1 and T2 2 are Tw, the positions 52 1 and 52 2 at which the laser beam irradiation is started are Ps, and the laser beam irradiation is ended. Let 53 1 and 53 2 be Pe, and the target speed Vw j be Vw. Tw which is the second time is calculated by the following equation (1) for each welding portion using Ps, Pe and Vw.
即ち、ＰｓとＰｅとの距離を、Ｖｗで割り算することで、第２の時間となるＴｗの値を求める。Ｐｓ、Ｐｅ、及びＶｗは、溶接箇所ごとに異なる値とすることができる。したがって、第２の時間Ｔ２１，Ｔ２２となるＴｗは、溶接箇所の長さ（領域）に応じた値となる。このように算出されたＴｗが、第２の時間Ｔ２１，Ｔ２２として設定される。
That is, the value of Tw that is the second time is obtained by dividing the distance between Ps and Pe by Vw. Ps, Pe, and Vw can be different values for each welding location. Therefore, Tw used as 2nd time T2 1 and T2 2 becomes a value according to the length (area | region) of a welding location. Tw calculated in this way is set as the second times T2 1 and T2 2 .
教示点である位置５２１，５２２は、位置と姿勢の６自由度の情報で構成されている。具体的には、位置５２１，５２２は、ロボット１０１のベースに対する位置の情報であるＸ，Ｙ，Ｚとレーザヘッド１０２の保持角度の情報であるＡ，Ｂ，Ｃを有する。位置５３１，５３２も同様である。したがって、Ｐｓ，ＰｅとしてＸ，Ｙ，Ｚの位置情報のみを用いて、３次元空間上の距離を求める。
The teaching points 52 1 and 52 2 are composed of information of 6 degrees of freedom of position and orientation. Specifically, the positions 52 1 and 52 2 have X, Y, and Z which are position information with respect to the base of the robot 101 and A, B and C which are information on the holding angle of the laser head 102. The same applies to the positions 53 1 and 53 2 . Therefore, the distance in the three-dimensional space is obtained using only the positional information of X, Y, and Z as Ps and Pe.
なお、この演算はロボットコントローラ１２２が行い、第２の時間となるＴｗの値を、ロボットコントローラ１２２がコントローラ１２１に転送してもよい。また、ロボットコントローラ１２２ではＰｓとＰｅとの距離のみを演算し、距離の情報をコントローラ１２１に転送し、残りの演算を行って第２の時間となるＴｗの値を求めてもよい。どちらを選択するかは、目標速度Ｖｗをロボットコントローラ１２２で記述（指定）しているか、コントローラ１２１で記述（指定）しているかによって適宜選択できる。
This calculation may be performed by the robot controller 122, and the robot controller 122 may transfer the value of Tw that is the second time to the controller 121. Alternatively, the robot controller 122 may calculate only the distance between Ps and Pe, transfer the distance information to the controller 121, and perform the remaining calculation to obtain the value of Tw that is the second time. Which one is selected can be selected as appropriate depending on whether the target speed Vw is described (specified) by the robot controller 122 or described (specified) by the controller 121.
以上、実際にロボット１０１を生産ラインで動作させる前に、第１の時間Ｔ１及び第２の時間Ｔ２１，Ｔ２２を設定しておく。なお、第１の時間Ｔ１は予めコントローラ１２１とロボットコントローラ１２２の両方に設定しておくのが望ましい。
As described above, before actually operating the robot 101 on the production line, the first time T1 and the second time T2 1 and T2 2 are set. The first time T1 is preferably set in advance in both the controller 121 and the robot controller 122.
ところで、レーザシーム溶接を行う溶接箇所においては、位置５２１，５２２をロボット１０１に指令したタイミングではなく、制御点が実際に位置５２１，５２２を通過する時刻ＴＰ２１，ＴＰ２２でレーザ光Ｌを照射する必要がある。同様に、位置５３１，５３２をロボット１０１に指令したタイミングではなく、制御点が実際に位置５３１，５３２を通過する時刻ＴＰ３１，ＴＰ３２でレーザ光Ｌの照射を停止する必要がある。
Incidentally, in the welding portion to which Rezashimu welding position 52 1, 52 2 rather than the timing command to the robot 101, the laser beam at time TP2 1, TP2 2 control points actually passes through the position 52 1, 52 2 It is necessary to irradiate L. Similarly, it is necessary to stop the irradiation of the laser beam L at the times TP3 1 and TP3 2 at which the control points actually pass the positions 53 1 and 53 2 , not at the timing when the positions 53 1 and 53 2 are instructed to the robot 101. is there.
即ち、等速領域に達した時刻ＴＰ２１において、ロボット１０１の位置制御の応答遅れが生じている場合がある。位置制御の応答遅れは、指令の位置と実際の位置の差で表される。位置制御の応答遅れがある場合には、この位置制御の応答遅れを、位置５４１，５４２及び位置５５１，５５２の算出に含める必要がある。
That is, at time TP2 1 reaching the constant velocity region, there is a case where a response delay of the position control of the robot 101 has occurred. The response delay in position control is represented by the difference between the command position and the actual position. When there is a position control response delay, it is necessary to include this position control response delay in the calculation of the positions 54 1 and 54 2 and the positions 55 1 and 55 2 .
そこでロボットコントローラ１２２は、レーザヘッド１０２を加速させる動作を開始してから第１の時間Ｔ１が経過した時点で制御点が目標位置に到達するように、移動を開始する位置５４１，５４２と移動を終了する位置５５１，５５２を演算する。ただし、図５（ａ）の方法を適用した場合と図５（ｂ）の方法を適用した場合とでは、位置５４１，５４２及び位置５５１，５５２の算出する方法が変わる。
Therefore, the robot controller 122 starts moving positions 54 1 and 54 2 so that the control point reaches the target position when the first time T1 elapses after the operation of accelerating the laser head 102 is started. The positions 55 1 and 55 2 where the movement ends are calculated. However, the method for calculating the positions 54 1 , 54 2 and the positions 55 1 , 55 2 varies between the case where the method of FIG. 5A is applied and the case where the method of FIG. 5B is applied.
この演算は軌道データＰ１，Ｐ２を生成する直線補間命令を実行する前に行う必要がある。例えば、直線補間命令の直前、または、実際にロボット１０１を生産ラインで動作させる前に行うことができる。なお、演算アルゴリズムはロボットプログラム４２２に記述することでロボットコントローラ１２２が演算する。
This calculation must be performed before executing the linear interpolation command for generating the trajectory data P 1 and P 2 . For example, it can be performed immediately before the linear interpolation command or before actually operating the robot 101 on the production line. The calculation algorithm is described in the robot program 422 and is calculated by the robot controller 122.
図６は、第１実施形態におけるレーザ溶接装置１００によりレーザ加工を行うレーザ加工方法の各工程を示すタイミングチャートである。図６には、ロボットコントローラ１２２においてコントローラ１２１に送信させる信号ＳＢが図示されている。また、図６には、ロボット１０１により移動されるレーザヘッド１０２の実際の速度ＶＲ及び指令の速度ＶＣが図示されている。また、図６には、コントローラ１２１においてレーザ発振器１０３に送信されるレーザ発振指令ＳＲ１が図示されている。
FIG. 6 is a timing chart showing each step of a laser processing method for performing laser processing by the laser welding apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 6 shows a signal SB to be transmitted to the controller 121 by the robot controller 122. FIG. 6 also shows the actual speed VR and command speed VC of the laser head 102 moved by the robot 101. FIG. 6 also shows a laser oscillation command SR1 transmitted to the laser oscillator 103 by the controller 121.
自動運転が開始され、位置５５１を目標位置とする直線補間命令が実行されると、ロボットコントローラ１２２は、位置５４１から位置５５１へ向かう軌道データＰ１を、所定の制御周期で払い出す。ロボット１０１は軌道データＰ１に従って動作する。即ち、ロボットコントローラ１２２は、加工対象物Ｗに対するレーザヘッド１０２の移動速度が目標速度Ｖｗ１となるようにレーザヘッド１０２を加速させる動作をロボット１０１に開始させる。これにより、レーザヘッド１０２、即ち制御点は、位置５４１から位置５５１に向かって移動を開始し、移動速度が一定の目標速度Ｖｗ１となるように加速し始める。
Automatic operation is started and the linear interpolation command to the position 55 1 and the target position is performed, the robot controller 122, the track data P 1 toward the position 54 1 to the position 55 1 pays out a predetermined control cycle . Robot 101 operates in accordance with the track data P 1. That is, the robot controller 122 causes the robot 101 to start an operation of accelerating the laser head 102 so that the moving speed of the laser head 102 with respect to the workpiece W becomes the target speed Vw 1 . Accordingly, the laser head 102, i.e., control point, starts to move toward the position 55 1 from position 54 1, it begins to accelerate as the moving speed becomes the constant target speed Vw 1.
また、ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１の払い出しを開始すると同時に、信号ＳＢをオフからオンに切り替えた信号ＳＢＡを送信する。信号ＳＢをオフからオンへの切り替えたときの立ち上がりが、同期信号（所定の信号）ＳＢＡとなる。即ち、ロボットコントローラ１２２は、レーザヘッド１０２を加速させる動作をロボット１０１に開始させた時点で、信号ＳＢの立ち上がりである同期信号ＳＢＡをコントローラ１２１へ送信することになる。このタイミングを時刻ＴＰ１１として図６中に示している。
The robot controller 122, and at the same time starts the payout of trajectory data P 1, and transmits a signal SBA was switched on the signal SB from off. The rising edge when the signal SB is switched from OFF to ON becomes a synchronization signal (predetermined signal) SBA. That is, the robot controller 122 transmits the synchronization signal SBA, which is the rising edge of the signal SB, to the controller 121 when the robot 101 starts the operation of accelerating the laser head 102. It is shown in Figure 6. This timing as time TP1 1.
第１実施形態では、信号ＳＢの立ち上がりを同期信号ＳＢＡとしている。したがって、次の軌道データＰ２の払い出しを開始する前であって、信号ＳＢが立ち上がってからコントローラ１２１の制御周期以上経過していれば、信号ＳＢはどのタイミングで立ち下がってもよい。図６の例ではロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１の終点である位置５５１を指令すると同時に、信号ＳＢをオンからオフに切り替える。なお、信号ＳＢを立ち上げることで同期信号ＳＢＡとしたが、これに限定するものではなく、信号ＳＢを立ち下げることで同期信号ＳＢＡとしてもよい。
In the first embodiment, the rising edge of the signal SB is used as the synchronization signal SBA. Thus, even before starting the dispensing of the next track data P 2, if elapsed from the rise of the signal SB or the control period of the controller 121, the signal SB may fall at any time. The robot controller 122 in the example of FIG. 6, at the same time commands the position 55 1 is the end point of the trajectory data P 1, switch off the signal SB from ON. The synchronization signal SBA is raised by raising the signal SB. However, the present invention is not limited to this, and the synchronization signal SBA may be lowered by lowering the signal SB.
コントローラ１２１は、ロボットコントローラ１２２から送られてくる信号ＳＢを監視しており、信号ＳＢが立ち上がる同期信号ＳＢＡを受信した時点で、第１の時間Ｔ１の計時を開始する。第１の時間Ｔ１は、例えば２００［ｍｓｅｃ］等、固定の時間である。
The controller 121 monitors the signal SB sent from the robot controller 122, and starts counting the first time T1 when receiving the synchronization signal SBA at which the signal SB rises. The first time T1 is a fixed time such as 200 [msec].
第１の時間Ｔ１が経過したとき、レーザヘッド１０２は、溶接を行う目標速度Ｖｗ１に達して等速状態となっており、また、制御点は、指令された位置５２１（図３）に位置している。よって、コントローラ１２１は、信号ＳＢが立ち上がる同期信号ＳＢＡを受信してから第１の時間Ｔ１が経過した時点、即ち第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点（図６中、時刻ＴＰ２１）で、レーザ光Ｌを発生するようレーザ発振器１０３を制御する。具体的には、コントローラ１２１は、第１の時間Ｔ１の計時が終了すると同時にレーザ発振指令ＳＲ１をオフからオンに切り替える。即ち、コントローラ１２１は、第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点で、レーザ発振器１０３にレーザ光を発生させるよう指令する。レーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１を監視しており、レーザ発振指令ＳＲ１がオフからオンに切り替わったのを受信したとき、レーザ発振を行う。これと同時に、レーザ発振器１０３は、信号ＳＲ２をオフからオンに切り替える。
When the first time T1 has elapsed, the laser head 102 has reached the target speed Vw 1 for welding and is in a constant speed state, and the control point is at the commanded position 52 1 (FIG. 3). positioned. Therefore, the controller 121 receives the synchronization signal SBA at which the signal SB rises and when the first time T1 has elapsed, that is, when the time measurement of the first time T1 has ended (time TP2 1 in FIG. 6). The laser oscillator 103 is controlled to generate the laser light L. Specifically, the controller 121 switches the laser oscillation command SR1 from off to on at the same time as the time measurement of the first time T1 ends. That is, the controller 121 instructs the laser oscillator 103 to generate laser light when the time measurement of the first time T1 ends. The laser oscillator 103 monitors the laser oscillation command SR1, and performs laser oscillation when it receives that the laser oscillation command SR1 has been switched from off to on. At the same time, the laser oscillator 103 switches the signal SR2 from off to on.
このように、ロボットコントローラ１２２は、加工対象物Ｗに対するレーザヘッド１０２の移動速度が一定の目標速度Ｖｗｊで等速となるようにレーザヘッド１０２を加速させる動作を、ロボット１０１に開始させる。そして、コントローラ１２１は、レーザヘッド１０２の加速開始から第１の時間Ｔ１が経過した時点で、レーザ光を発生するようレーザ発振器１０３を制御する。コントローラ１２１は、ロボットコントローラ１２２の制御によるレーザヘッド１０２の加速開始を、同期信号ＳＢＡを受信することで検知する。
As described above, the robot controller 122 causes the robot 101 to start an operation of accelerating the laser head 102 so that the moving speed of the laser head 102 relative to the workpiece W becomes constant at a constant target speed Vw j . Then, the controller 121 controls the laser oscillator 103 so as to generate laser light when the first time T1 has elapsed from the start of acceleration of the laser head 102. The controller 121 detects the start of acceleration of the laser head 102 under the control of the robot controller 122 by receiving the synchronization signal SBA.
次に、コントローラ１２１は、第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点で第２の時間Ｔ２１の計時を開始する。ロボットコントローラ１２２は、レーザヘッド１０２にて加工対象物Ｗにレーザ光Ｌを照射している間、レーザヘッド１０２の移動速度が目標速度Ｖｗを維持するようにロボット１０１を動作させる。コントローラ１２１は、第１の時間Ｔ１が経過してから更に第２の時間Ｔ２１が経過した時点、即ち第２の時間Ｔ２１の計時が終了した時点（図６中、時刻ＴＰ３１）で、レーザ光Ｌの発生を停止するようレーザ発振器１０３を制御する。
Next, the controller 121, time count of the first time T1 starts second counting time T2 1 upon completion. The robot controller 122 operates the robot 101 so that the moving speed of the laser head 102 maintains the target speed Vw while the laser head 102 irradiates the workpiece W with the laser light L. Controller 121, at the time when the addition from the first time T1 has elapsed second time T2 1 has elapsed, i.e. the second time T2 1 timekeeping has been completed (in FIG. 6, the time TP3 1), The laser oscillator 103 is controlled to stop the generation of the laser light L.
具体的には、コントローラ１２１は、第２の時間Ｔ２１の計時が終了すると同時にレーザ発振指令ＳＲ１をオンからオフに切り替える。即ち、コントローラ１２１は、第２の時間Ｔ２１の計時が終了した時点で、レーザ発振器１０３にレーザ光を停止させるよう指令する。レーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１がオンからオフに切り替わったのを受信したとき、レーザ発振を停止する。
Specifically, the controller 121 switches from on to off laser oscillation command SR1 simultaneously the second time T2 1 timekeeping is completed. That is, the controller 121, when the second time T2 1 timekeeping is completed, the command so as to stop the laser beam to the laser oscillator 103. The laser oscillator 103 stops laser oscillation when it receives that the laser oscillation command SR1 has been switched from on to off.
ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１の終点である位置５５１をロボット１０１に指令した後、次に溶接を行うために、軌道データＰ１−２をロボット１０１に指令する。なお、軌道データＰ２をロボット１０１に指令して次の溶接を行う場合も、前述の動作の繰り返しとなる。このように、ロボットコントローラ１２２は、互いに異なる複数の軌道データＰ１，Ｐ２に従って、順次、ロボット１０１の動作を制御する。コントローラ１２１は、同期信号ＳＢＡを受信する度に、第１の時間Ｔ１として同じ時間が経過した時点で、レーザ光を発生するようレーザ発振器１０３を制御する。即ち、第１の時間Ｔ１として、各溶接箇所に対して個別の時間としているのではなく、共通の時間としている。したがって、コントローラ１２１は、ロボットコントローラ１２２がいずれの軌道データＰ１，Ｐ２の指令を開始したのかを認識することなく、同期信号ＳＢＡを受信する度に、第１の時間Ｔ１として同じ時間をカウントすることになり、処理が簡略化される。
The robot controller 122, after issuing the position 55 1 is the end point of the trajectory data P 1 to the robot 101, then in order to perform the welding, directing the trajectory data P 1-2 to the robot 101. Even if you command the trajectory data P 2 to the robot 101 performs the following welding, the repetition of the above-described operation. As described above, the robot controller 122 sequentially controls the operation of the robot 101 in accordance with a plurality of different trajectory data P 1 and P 2 . Each time the controller 121 receives the synchronization signal SBA, the controller 121 controls the laser oscillator 103 to generate laser light when the same time has elapsed as the first time T1. That is, the first time T1 is not a separate time for each welding point, but a common time. Therefore, the controller 121 counts the same time as the first time T1 every time it receives the synchronization signal SBA without recognizing which of the trajectory data P 1 and P 2 the robot controller 122 has started. As a result, the processing is simplified.
以上、第１実施形態によれば、第１の時間Ｔ１が経過した時点でレーザヘッド１０２が目標速度Ｖｗに達しており、この目標速度Ｖｗに達した等速状態でレーザ光を加工対象物Ｗに照射する。即ち、ロボット１０１に支持されたレーザヘッド１０２を、加工対象物Ｗに対して等速で移動させることにより、レーザ光Ｌの焦点を加工対象物Ｗの表面に沿って等速で移動させることができる。よって、加工対象物Ｗにおいてレーザ光Ｌの焦点の移動方向に沿って入熱量が均一化され、加工対象物Ｗにレーザ光Ｌの焦点の移動方向に沿って均一な溶接ビードを形成することができる。これにより、高精度なレーザシーム溶接を実現することができる。
As described above, according to the first embodiment, the laser head 102 has reached the target speed Vw when the first time T1 has elapsed. Irradiate. That is, the focal point of the laser beam L can be moved along the surface of the workpiece W at a constant speed by moving the laser head 102 supported by the robot 101 at a constant speed with respect to the workpiece W. it can. Therefore, the amount of heat input is made uniform along the moving direction of the focus of the laser beam L in the workpiece W, and a uniform weld bead is formed on the workpiece W along the moving direction of the focus of the laser beam L. it can. Thereby, highly accurate laser seam welding is realizable.
ここで、ロボットコントローラ１２２における制御周期は、ロボット１０１の動作を制御するのに適した値、例えば数ミリ秒に設定されている。第１実施形態では、コントローラ１２１は、ロボットコントローラ１２２の制御周期よりも短い制御周期でレーザ発振器１０３のレーザ光の発停を制御している。即ち、第１実施形態では、コントローラ１２１においてレーザ発振器１０３を制御する制御周期は、ロボットコントローラ１２２においてロボット１０１を制御する制御周期よりも短い。よって、コントローラ１２１は、ロボットコントローラ１２２よりも、第１の時間Ｔ１及び第２の時間Ｔ２１，Ｔ２２を正確に管理することができる。即ち、コントローラ１２１は、レーザ発振器１０３を短い制御周期で制御することができるので、レーザ発振器１０３を発停するタイミングを正確に管理することができる。その結果、溶接ビードの長さのばらつきが低減でき、溶接強度のばらつきが低減される。
Here, the control cycle in the robot controller 122 is set to a value suitable for controlling the operation of the robot 101, for example, several milliseconds. In the first embodiment, the controller 121 controls the start and stop of the laser beam of the laser oscillator 103 with a control cycle shorter than the control cycle of the robot controller 122. That is, in the first embodiment, the control cycle for controlling the laser oscillator 103 by the controller 121 is shorter than the control cycle for controlling the robot 101 by the robot controller 122. Therefore, the controller 121 can more accurately manage the first time T1 and the second times T2 1 and T2 2 than the robot controller 122. That is, since the controller 121 can control the laser oscillator 103 with a short control cycle, the timing at which the laser oscillator 103 is started and stopped can be accurately managed. As a result, the variation in the length of the weld bead can be reduced, and the variation in the welding strength can be reduced.
また、第１実施形態によれば、ロボットコントローラ１２２が軌道データＰｊの始点を指令するタイミングと、コントローラ１２１において第１の時間Ｔ１の計時を開始するタイミングとが同期信号ＳＢＡで同期するようにしている。ロボットコントローラ１２２が軌道データＰｊの始点を指令するタイミングとは、軌道データＰｊの払い出しを開始するタイミングである。即ち、ロボットコントローラ１２２においてロボット１０１の動作と同期させた同期信号ＳＢＡを発生させ、コントローラ１２１において同期信号ＳＢＡと同期した時刻からの経過時間によって、レーザ光の照射のオンオフを管理している。したがって、コントローラ１２１及びロボットコントローラ１２２は、複雑な演算処理等を行うことなく、ロボット１０１の動作とレーザ発振器１０３のレーザ発振のオンオフを同期させている。よって、ロボット１０１の動作とレーザ発振のタイミングのずれを低減することができる。これにより、レーザ光の照射を開始する目標の位置に対する実際の位置の誤差が低減される。また、ロボット１０１の動作中に複雑な演算処理を行ってレーザ発振を制御する必要がないので、レーザ加工の精度を確保しながら、ロボット１０１の動作を高速化することができ、加工品の生産効率を向上させることができる。
Further, according to the first embodiment, the timing at which the robot controller 122 commands the start point of the trajectory data P j and the timing at which the controller 121 starts measuring the first time T1 are synchronized by the synchronization signal SBA. ing. The timing of the robot controller 122 instructs the start of the trajectory data P j, it is time to start the payout of trajectory data P j. That is, the robot controller 122 generates a synchronization signal SBA synchronized with the operation of the robot 101, and the controller 121 manages on / off of laser light irradiation based on the elapsed time from the time synchronized with the synchronization signal SBA. Therefore, the controller 121 and the robot controller 122 synchronize the operation of the robot 101 and the on / off of the laser oscillation of the laser oscillator 103 without performing complicated arithmetic processing or the like. Accordingly, it is possible to reduce a deviation between the operation of the robot 101 and the timing of laser oscillation. Thereby, the error of the actual position with respect to the target position where the irradiation of the laser beam is started is reduced. Further, since it is not necessary to control the laser oscillation by performing complicated arithmetic processing during the operation of the robot 101, it is possible to speed up the operation of the robot 101 while ensuring the accuracy of laser processing, and to produce a processed product. Efficiency can be improved.
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るレーザ溶接装置について説明する。図７は、第２実施形態に係るレーザ加工装置の一例であるレーザ溶接装置１００Ａの概略構成を示す説明図である。第２実施形態では、コントローラ１２１で装置全体のシーケンスを管理する構成とする。なお、第２実施形態のレーザ溶接装置１００Ａは、第１実施形態のレーザ溶接装置１００と同様の装置構成であり、プログラム３２１Ａ，４２２Ａが第１実施形態のプログラム３２１，４２２と異なる。第２実施形態では、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a laser welding apparatus according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a laser welding apparatus 100A which is an example of a laser processing apparatus according to the second embodiment. In the second embodiment, the controller 121 manages the entire sequence of the apparatus. The laser welding apparatus 100A of the second embodiment has the same device configuration as the laser welding apparatus 100 of the first embodiment, and the programs 321A and 422A are different from the programs 321 and 422 of the first embodiment. In the second embodiment, the description of the same parts as in the first embodiment is omitted.
図７に示すコントローラ１２１には、シーケンスを管理するように構成された制御プログラム３２１Ａが予め設定されている。コントローラ１２１は、ロボットコントローラ１２２へロボット１０１の動作開始を指示する動作開始指令（所定の指令）ＳＡを送信する。動作開始指令ＳＡを受信したロボットコントローラ１２２は、動作開始指令ＳＡに従い、溶接を行う軌道データＰ１，Ｐ２（図３）の指令を開始する。具体的には、コントローラ１２１は、ロボット１０１の動作を開始するよう動作開始指令ＳＡを指令するときには、電圧がハイレベルの電気信号をロボットコントローラ１２２へ送信する。電気信号の電圧をハイレベルにする場合、動作開始指令ＳＡをオンにするともいう。また、コントローラ１２１は、動作開始指令ＳＡを示す電気信号の電圧をハイレベルにした後、所定のタイミングでローレベルとする。電気信号の電圧をローレベルにする場合、動作開始指令ＳＡをオフにするともいう。ロボットコントローラ１２２は、動作開始指令ＳＡがオフからオンに切り替わることにより、軌道データＰ１，Ｐ２の指令を開始する。図３の例では、ロボットコントローラ１２２は、動作開始指令ＳＡを受信すると、軌道データＰ１に従ってロボット１０１を動作させ、引き続き、軌道データＰ１−２に従ってロボット１０１を動作させる。ロボットコントローラ１２２は、次の動作開始指令ＳＡを受信すると、軌道データＰ２に従ってロボット１０１を動作させる。
In the controller 121 shown in FIG. 7, a control program 321A configured to manage a sequence is set in advance. The controller 121 transmits an operation start command (predetermined command) SA for instructing the robot controller 122 to start the operation of the robot 101. The robot controller 122 that has received the operation start command SA starts commands for track data P 1 and P 2 (FIG. 3) for welding in accordance with the operation start command SA. Specifically, when the controller 121 instructs the operation start command SA to start the operation of the robot 101, the controller 121 transmits an electric signal having a high voltage level to the robot controller 122. When the voltage of the electric signal is set to a high level, the operation start command SA is also turned on. Further, the controller 121 sets the voltage of the electric signal indicating the operation start command SA to the high level, and then sets the voltage to the low level at a predetermined timing. When the voltage of the electric signal is set to a low level, the operation start command SA is also turned off. The robot controller 122 starts the command of the trajectory data P 1 and P 2 when the operation start command SA is switched from OFF to ON. In the example of FIG. 3, the robot controller 122 receives the operation start command SA, by operating the robot 101 in accordance with the track data P 1, subsequently, operating the robot 101 in accordance with the trajectory data P 1-2. The robot controller 122 receives the next operation start instruction SA, operates the robot 101 in accordance with the track data P 2.
なお、ロボットプログラム４２２Ａには、動作開始指令ＳＡがオフからオンに切り替わったことをロボットコントローラ１２２が受信すると、ロボットコントローラ１２２が軌道データＰ１，Ｐ２の指令を開始するように記述されている。
The robot program 422A describes that when the robot controller 122 receives that the operation start command SA has been switched from OFF to ON, the robot controller 122 starts commands for the trajectory data P 1 and P 2 . .
図８は、第２実施形態におけるレーザ溶接装置１００Ａによりレーザ加工を行うレーザ加工方法の各工程を示すタイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart showing each step of a laser processing method for performing laser processing by the laser welding apparatus 100A in the second embodiment.
図８において、図６に示すタイムチャートとの違いは、動作開始指令ＳＡが追加されていることにある。動作開始指令ＳＡによってロボット１０１は動作を開始する。以下、具体的に説明する。自動運転が開始されると、コントローラ１２１は、動作開始指令ＳＡをオンする。このタイミングを時刻ＴＰ０１として図８に示す。
8 is different from the time chart shown in FIG. 6 in that an operation start command SA is added. The robot 101 starts operation by the operation start command SA. This will be specifically described below. When the automatic operation is started, the controller 121 turns on the operation start command SA. Figure 8 shows the timing as time TP0 1.
ロボットコントローラ１２２は、動作開始指令ＳＡを監視しており、動作開始指令ＳＡがオフからオンに切り替わると、軌道データＰ１の指令を開始する。即ち、ロボットコントローラ１２２は、動作開始指令ＳＡを受信した場合に、レーザヘッド１０２を加速させる動作をロボット１０１に開始させる。
The robot controller 122 monitors the operation start command SA, operation start instruction SA is the switching from OFF to ON to start the command trajectory data P 1. That is, the robot controller 122 causes the robot 101 to start an operation of accelerating the laser head 102 when receiving the operation start command SA.
ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１の払い出しを開始してロボット１０１を制御する時点で、コントローラ１２１へ同期信号ＳＢＡを送信する。このタイミングを時刻ＴＰ１１として図８に示している。
Robot controller 122, at the time of the start of the payout of the track data P 1 controls the robot 101, and transmits the synchronization signal SBA to the controller 121. It is shown in Figure 8 this timing as a time TP1 1.
コントローラ１２１は、ロボットコントローラ１２２から送られてくる信号ＳＢを監視しており、信号ＳＢが立ち上がる同期信号ＳＢＡを受信した時点で、第１の時間Ｔ１の計時を開始する。また、コントローラ１２１は、動作開始指令ＳＡをオフにする。
The controller 121 monitors the signal SB sent from the robot controller 122, and starts counting the first time T1 when receiving the synchronization signal SBA at which the signal SB rises. In addition, the controller 121 turns off the operation start command SA.
レーザヘッド１０２は、第１の時間Ｔ１が経過したとき、溶接を行う目標速度Ｖｗ１に達して等速状態となっており、また、制御点は、指令された位置５２１（図３）に位置している。よって、コントローラ１２１は、同期信号ＳＢＡを受信してから第１の時間Ｔ１が経過した時点、即ち第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点（図８中、時刻ＴＰ２１）で、レーザ光Ｌを発生するようレーザ発振器１０３を制御する。
When the first time T1 has elapsed, the laser head 102 reaches the target speed Vw 1 for welding and is in a constant speed state, and the control point is at the commanded position 52 1 (FIG. 3). positioned. Therefore, the controller 121 receives the laser beam L at the time when the first time T1 has elapsed since the reception of the synchronization signal SBA, that is, when the time measurement of the first time T1 has ended (time TP2 1 in FIG. 8). The laser oscillator 103 is controlled to generate.
次に、コントローラ１２１は、第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点から第２の時間Ｔ２１の計時を開始する。コントローラ１２１は、第１の時間Ｔ１が経過してから更に第２の時間Ｔ２１が経過した時点、即ち第２の時間Ｔ２１の計時が終了した時点（図８中、時刻ＴＰ３１）で、レーザ光Ｌの発生を停止するようレーザ発振器１０３を制御する。
Next, the controller 121 starts a second counting time T2 1 from the time when the time count of the first time T1 has ended. At the time when the second time T2 1 has elapsed since the first time T1 has elapsed, that is, when the time measurement of the second time T2 1 has ended (time TP3 1 in FIG. 8), the controller 121 The laser oscillator 103 is controlled to stop the generation of the laser light L.
具体的には、コントローラ１２１は、第２の時間Ｔ２１の計時が終了すると同時にレーザ発振指令ＳＲ１をオンからオフに切り替える。即ち、コントローラ１２１は、第２の時間Ｔ２１の計時が終了した時点で、レーザ発振器１０３にレーザ光を停止させるよう指令する。レーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１がオンからオフに切り替わったのを受信したとき、レーザ発振を停止する。
Specifically, the controller 121 switches from on to off laser oscillation command SR1 simultaneously the second time T2 1 timekeeping is completed. That is, the controller 121, when the second time T2 1 timekeeping is completed, the command so as to stop the laser beam to the laser oscillator 103. The laser oscillator 103 stops laser oscillation when it receives that the laser oscillation command SR1 has been switched from on to off.
ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１の終点である位置５５１をロボット１０１に指令した後、次に溶接を行うために、軌道データＰ１−２をロボット１０１に指令する。ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１−２の終点を指令すると同時に、信号ＳＢをオンからオフに切り替える。
The robot controller 122, after issuing the position 55 1 is the end point of the trajectory data P 1 to the robot 101, then in order to perform the welding, directing the trajectory data P 1-2 to the robot 101. The robot controller 122 commands the end point of the trajectory data P1-2 and simultaneously switches the signal SB from on to off.
一方、コントローラ１２１は、第２の時間Ｔ２１の計時が終了してレーザを停止させてから、信号ＳＢがオフになることを監視する。信号ＳＢがオフになるタイミングは軌道データＰ１−２の終点の指令が完了したタイミングであり、次の溶接を行う軌道データＰ２の実行が可能な状態であることを示している。コントローラ１２１は、信号ＳＢがオフになっており、かつ、第２の時間Ｔ２１の計時が終了していれば、動作開始指令ＳＡをオンする。このタイミングを時刻ＴＰ０２として図８に示す。これによりロボットコントローラ１２２は、次の溶接を行う軌道データＰ２をロボット１０１に指令して、前述の動作を繰り返す。
Meanwhile, the controller 121, after stopping the laser a second time T2 1 timekeeping is completed, the signal SB monitors that turned off. Timing signal SB is turned off is a timing command of the end point of the trajectory data P 1-2 is completed, indicating that it is capable of state execution of trajectory data P 2 to perform the following welding. Controller 121, the signal SB is turned off, and the second time T2 1 of clocking If completed, on the operation start command SA. Figure 8 shows the timing as time TP0 2. Thus the robot controller 122 instructs the trajectory data P 2 to perform the following welding robot 101, and the above-described operation is repeated.
このように、ロボットコントローラ１２２は、互いに異なる複数の軌道データＰ１，Ｐ２に従って、順次、ロボット１０１の動作を制御する。コントローラ１２１は、同期信号ＳＢＡを受信する度に、第１の時間Ｔ１として同じ時間が経過した時点で、レーザ光を発生するようレーザ発振器１０３を制御する。
As described above, the robot controller 122 sequentially controls the operation of the robot 101 in accordance with a plurality of different trajectory data P 1 and P 2 . Each time the controller 121 receives the synchronization signal SBA, the controller 121 controls the laser oscillator 103 to generate laser light when the same time has elapsed as the first time T1.
図８に示すように、ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１と軌道データＰ２との間の軌道データＰ１−２の指令が終了した時点で信号ＳＢをオフにしている。もし、その直後に、動作開始指令ＳＡがオンにならない場合は、ロボットコントローラ１２２は動作開始指令ＳＡを監視する待機状態となり、ロボットはその位置を維持する。再び、動作開始指令ＳＡがコントローラ１２１からロボットコントローラ１２２へ送られれば、ロボットコントローラ１２２は軌道データＰ２の払い出しを開始する。
As shown in FIG. 8, the robot controller 122 turns off the signal SB when the command is complete trajectory data P 1-2 between the trajectory data P 1 and the trajectory data P 2. If the operation start command SA is not turned on immediately thereafter, the robot controller 122 enters a standby state for monitoring the operation start command SA, and the robot maintains its position. Again, operation start command SA is if sent from the controller 121 to robot controller 122, the robot controller 122 starts the payout of trajectory data P 2.
なお、信号ＳＢを、ロボット１０１が待機状態になったことを示す信号としても使用しているが、信号ＳＢとロボット１０１の待機状態になったことを示す信号とを別々に設定してもよい。
The signal SB is also used as a signal indicating that the robot 101 is in a standby state, but the signal SB and a signal indicating that the robot 101 is in a standby state may be set separately. .
以上、第２実施形態によれば、コントローラ１２１によりシーケンスを管理する場合においても、第１実施形態と同様、高精度なレーザシーム溶接を実現することができる。また、第１実施形態と同様、ロボット１０１の動作中に複雑な演算処理を行う必要がなく、ロボット１０１の動作を高速化することができ、加工品の生産効率を向上させることができる。
As described above, according to the second embodiment, even when the sequence is managed by the controller 121, high-precision laser seam welding can be realized as in the first embodiment. Further, similarly to the first embodiment, it is not necessary to perform complicated arithmetic processing during the operation of the robot 101, the operation of the robot 101 can be speeded up, and the production efficiency of the processed product can be improved.
また、周辺機器との接続性がよい汎用のコンピュータで構成されたコントローラ１２１がシーケンスを管理することにより、コントローラ１２１が不図示のデータベース等の周辺機器にアクセスするのも容易となる。コントローラ１２１は汎用のコンピュータのため、様々なフィールドバスと接続し、装置の情報を他の装置に伝達したり、センサなどの値を読み込んだりすることも容易である。イーサネット（登録商標）などで装置外のサーバとの通信を行うことも容易である。
Further, the controller 121 configured by a general-purpose computer having good connectivity with peripheral devices manages the sequence, so that the controller 121 can easily access peripheral devices such as a database (not shown). Since the controller 121 is a general-purpose computer, it can be easily connected to various fieldbuses to transmit device information to other devices and read values from sensors and the like. It is also easy to communicate with a server outside the apparatus via Ethernet (registered trademark) or the like.
また、ロボットコントローラ１２２の制御周期は、コントローラ１２１の制御周期よりも長い。このため、ロボットコントローラ１２２において動作開始指令ＳＡを認識するタイミングにばらつきが生じる。第２実施形態では、コントローラ１２１は、動作開始指令ＳＡを送信したタイミングではなく、同期信号ＳＢＡを受信したタイミングで、レーザ発振を行う第１の時間Ｔ１の計時を開始する。したがって、ロボット１０１の動作とレーザ発振器１０３におけるレーザ発振のタイミングのずれを低減できる。
Further, the control cycle of the robot controller 122 is longer than the control cycle of the controller 121. For this reason, variations occur in the timing at which the robot controller 122 recognizes the operation start command SA. In the second embodiment, the controller 121 starts measuring the first time T1 during which laser oscillation is performed not at the timing at which the operation start command SA is transmitted but at the timing at which the synchronization signal SBA is received. Accordingly, it is possible to reduce the difference between the operation of the robot 101 and the timing of laser oscillation in the laser oscillator 103.
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係るレーザ溶接装置を用いたレーザ加工方法について説明する。第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態で説明した第１の時間Ｔ１の計時が完了したとき、及び第２の時間Ｔ２ｊの計時が完了したときに、制御点、即ちレーザ光Ｌの焦点が教示した点を通過するようにロボット１０１を制御する方法について説明する。即ちレーザ光の照射開始時に、教示した溶接開始点である位置５２ｊを制御点が通過するロボット１０１の制御方法と、レーザ光の照射停止時に、教示した溶接終了点である位置５３ｊを制御点が通過するロボット１０１の制御方法について説明する。また、第３実施形態では、制御点が位置５２ｊ及び位置５３ｊを通過する時に目標速度Ｖｗｊで通過するようにロボット１０１を制御する方法についても説明する。なお、第３実施形態のレーザ加工方法は、第１実施形態、及び第２実施形態のいずれにも適用できる。
[Third Embodiment]
Next, a laser processing method using the laser welding apparatus according to the third embodiment will be described. In the third embodiment, when the time count of the first time T1 has been described in the first embodiment and the second embodiment is completed, and when the counting is completed in the second time T2 j, the control points, i.e. a laser A method for controlling the robot 101 so that the focal point of the light L passes through the taught point will be described. That is, the control method of the robot 101 in which the control point passes the position 52 j that is the taught welding start point at the start of laser light irradiation, and the position 53 j that is the taught welding end point when the laser light irradiation is stopped. A method for controlling the robot 101 through which the points pass will be described. In the third embodiment, a method for controlling the robot 101 so that the control point passes at the target speed Vw j when the control point passes through the position 52 j and the position 53 j will also be described. Note that the laser processing method of the third embodiment can be applied to both the first embodiment and the second embodiment.
レーザ光の照射を開始する時に制御点が位置５２ｊを通過し、レーザ光の照射を停止する時に制御点が位置５３ｊを通過し、かつレーザ光の走査速度を目標速度Ｖｗｊとするための計算について説明する。
The control point passes the position 52 j when starting the laser light irradiation, the control point passes the position 53 j when stopping the laser light irradiation, and the scanning speed of the laser light is set to the target speed Vw j. The calculation of will be described.
図１及び図７に示すロボットコントローラ１２２は、まず助走距離Ｌａｊ及び減速距離Ｌｄｊを溶接箇所ごとに算出する。次に、ロボットコントローラ１２２は、位置５２ｊと位置５３ｊとを結ぶ延長線上において、位置５２ｊから助走距離Ｌａｊ分だけ延伸した位置である位置５４ｊを求める。同様に、ロボットコントローラ１２２は、位置５２ｊと位置５３ｊとを結ぶ延長線上において、位置５３ｊから減速距離Ｌｄｊ分だけ延伸した位置である位置５５ｊを求める。ロボットコントローラ１２２は、位置５４ｊと位置５２ｊとの間で制御点を加速させ、位置５３ｊと位置５５ｊとの間で制御点を減速させることで、照射するレーザ光を目標速度Ｖｗｊとすることができる。
First, the robot controller 122 shown in FIGS. 1 and 7 calculates the approach distance La j and the deceleration distance Ld j for each welding location. Next, the robot controller 122 obtains a position 54 j that is a position extended from the position 52 j by the run-up distance La j on the extension line connecting the position 52 j and the position 53 j . Similarly, the robot controller 122 obtains a position 55 j that is a position extended from the position 53 j by the deceleration distance Ld j on the extension line connecting the position 52 j and the position 53 j . The robot controller 122 accelerates the control point between the position 54 j and the position 52 j, and decelerates the control point between the position 53 j and the position 55 j , thereby irradiating the target laser beam with the target speed Vw j. It can be.
助走距離Ｌａｊ及び減速距離Ｌｄｊの必要性について、図９を用いて説明する。図９は、参考例として助走距離Ｌａｊ及び減速距離Ｌｄｊを設けなかった場合の説明図である。図９中、破線は制御点の指令の経路（位置）５０、実線は制御点の実際の経路（位置）５１である。図９の例では、レーザシーム溶接をする箇所が２箇所ある。１箇所目は、レーザ光の照射を開始する制御点の位置５２１とレーザ光の照射を終了する制御点の位置５３１との間である。２箇所目は、レーザ光の照射を開始する制御点の位置５２２とレーザ光の照射を終了する制御点の位置５３２との間である。例として、１箇所目の溶接箇所について説明する。仮に助走距離Ｌａ１及び減速距離Ｌｄ１が０であると、制御点の実際の経路（位置）５１は制御点の指令の経路（位置）５０からずれる。即ち、制御点は、位置５２１及び位置５３１を通過しない。なお、指令の位置とは、フィードバック制御における指令の位置を指し、実際の位置とは、ロボット１０１の各軸に搭載されているエンコーダから得られる角度情報から得られる実際の位置のことである。
The necessity of the approach distance La j and the deceleration distance Ld j will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram when the run-up distance La j and the deceleration distance Ld j are not provided as a reference example. In FIG. 9, the broken line is a control point command path (position) 50, and the solid line is a control point actual path (position) 51. In the example of FIG. 9, there are two places where laser seam welding is performed. One place first is between position 53 1 of the control points to end the irradiation of the laser beam position 52 1 and the laser beam of the control points to start irradiation. 2 places th is between position 53 2 of the control points to end the irradiation of the laser beam position 52 2 and the laser beam of the control points to start irradiation. As an example, the first welding location will be described. If the approaching distance La 1 and the deceleration distance Ld 1 are 0, the actual path (position) 51 of the control point deviates from the command path (position) 50 of the control point. That is, the control point does not pass through the position 52 1 and the position 53 1 . Note that the command position refers to the command position in feedback control, and the actual position is the actual position obtained from the angle information obtained from the encoder mounted on each axis of the robot 101.
仮に制御点が位置５２１に到達したことを確認してから、ロボット１０１に直線補間命令を実行させ、位置５３１に制御点を向かわせれば、制御点に位置５２１と位置５３１との間を直線移動させることはできる。しかし、この方法では、実際の経路（位置）５１に沿って移動する制御点が位置５２１を通過する時の速度は０となってしまい、目標速度Ｖｗ１で溶接を開始することができない。したがって、助走距離Ｌａ１及び減速距離Ｌｄ１を設ける必要がある。
Make sure that if the control point has reached the position 52 1, to execute a linear interpolation command to the robot 101, if direct the control point to a position 53 1, position 52 1 and the position 53 1 and the the control point It is possible to move between them. However, in this method, the speed at which the control point to move along the actual path (position) 51 passes the position 52 1 becomes a 0, it is impossible to start the welding at the target speed Vw 1. Therefore, it is necessary to provide a run-up distance La 1 and a deceleration distance Ld 1 .
図１０は、第３実施形態において助走距離Ｌａ１及び減速距離Ｌｄ１を設けた制御点の経路の一例を示す説明図である。図１０で示すように、助走距離Ｌａ１は、位置５４１と位置５２１の距離、減速距離Ｌｄ１は、位置５３１と位置５５１の距離である。本実施形態では、第１実施形態で説明したようにコントローラ１２１がロボット１０１の動作開始を指令しない場合（図１）と第２実施形態で説明したようにコントローラ１２１がロボット１０１の動作開始を指令する場合（図７）のそれぞれについて説明する。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a path of control points provided with the approach distance La 1 and the deceleration distance Ld 1 in the third embodiment. As shown in FIG. 10, the approach distance La 1 is the distance between the position 54 1 and the position 52 1 , and the deceleration distance Ld 1 is the distance between the position 53 1 and the position 55 1 . In this embodiment, the controller 121 does not command the operation start of the robot 101 as described in the first embodiment (FIG. 1) and the controller 121 commands the operation start of the robot 101 as described in the second embodiment. Each case (FIG. 7) will be described.
第１実施形態のような場合では、ロボットコントローラ１２２は、直線補間命令又は関節補間命令を実行して、軌道データＰ０−１の払い出しを完了すると、即座に次の直線補間命令の実行を開始する。直線補間命令の目標位置は位置５５１である。ロボットコントローラ１２２は直線補間命令の実行により軌道データＰ１の払い出しを開始する。ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１の払い出しと同時にコントローラ１２１に対し同期信号（所定の信号）ＳＢＡ（図６）を送信し、第１の時間Ｔ１の計時をコントローラ１２１に開始させる。
In the case of the first embodiment, the robot controller 122 executes the linear interpolation command or the joint interpolation command, and when the payout of the trajectory data P 0-1 is completed, the robot controller 122 immediately starts executing the next linear interpolation command. To do. Target position of the linear interpolation command is the position 55 1. The robot controller 122 starts the payout of trajectory data P 1 by the execution of the linear interpolation command. The robot controller 122 transmits a sync signal to the payout at the same time as the controller 121 of the track data P 1 (predetermined signal) SBA (Figure 6), and starts counting the first time T1 to the controller 121.
第２実施形態のような場合では、ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ０−１の払い出しを完了すると、コントローラ１２１からの動作開始指令（所定の指令）ＳＡ（図８）を待つ。ロボットコントローラ１２２は、動作開始指令（所定の指令）ＳＡを受信すると即座に次の直線補間命令の実行を開始する。直線補間命令の目標位置は位置５５１である。直線補間命令の実行により軌道データＰ１の払い出しが開始する。ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ１の払い出しと同時にコントローラ１２１に対し同期信号（所定の信号）ＳＢＡを送信し、第１の時間Ｔ１の計時をコントローラ１２１に開始させる。
In the case of the second embodiment, the robot controller 122 waits for an operation start command (predetermined command) SA (FIG. 8) from the controller 121 when the payout of the trajectory data P 0-1 is completed. When the robot controller 122 receives the operation start command (predetermined command) SA, it immediately starts executing the next linear interpolation command. Target position of the linear interpolation command is the position 55 1. Payout of trajectory data P 1 is started by execution of the linear interpolation command. The robot controller 122 sends a synchronization signal (predetermined signal) SBA to payout the same time controller 121 of the track data P 1, and starts counting the first time T1 to the controller 121.
第１実施形態のような場合、及び第２実施形態のような場合ともに、適切な助走距離Ｌａ１を設けることで、第１の時間Ｔ１の計時をコントローラ１２１が終えると同時に位置５２１を制御点が通過するようにする。同様に、適切な減速距離Ｌｄ１を設けることで、コントローラ１２１が第２の時間Ｔ２１の計時を終えると同時に位置５３１を制御点が通過するようにする。
If as in the first embodiment, and both cases as in the second embodiment, by providing the appropriate approach distance La 1, the time count of the first time T1 controller 121 has finished at the same time controlling the position 52 1 Let the point pass. Similarly, by providing the appropriate deceleration distance Ld 1, the controller 121 is to control point position 53 1 and at the same time completing the second counting time T2 1 passes.
指令の位置と実際の位置とは、各瞬間において一致しないことがある。これは、ロボットの応答遅れによって発生する。図１１を用いて、各瞬間における指令の位置と実際の位置を説明する。図１１は、第３実施形態における制御点の経路の一例であって、指令の位置と実際の位置との関係を示す説明図である。図１１中のベクトル５６は、始点を実際の位置、終点を指令の位置で示している。ベクトル５６の始点と終点は、時間の経過とともに変化する。一定の時間間隔ごとに始点と終点を求め、始点と終点の変化を表示したものが図１１のようになる。ベクトル５６の始点の位置を結ぶと制御点の実際の経路（位置）５１となり、ベクトル５６の終点の位置を結ぶと制御点の指令の経路（位置）５０となる。図１１で示すように、ロボットコントローラ１２２が軌道データＰ０−１の払い出しを完了した瞬間の指令の位置は位置５４１にあるが、実際の位置は位置５４１に到達していない。従って、ロボットコントローラ１２２が軌道データＰ１の払い出しを開始した時点では、実際の位置は位置５４１と離れている。
The command position and the actual position may not match at each moment. This is caused by a response delay of the robot. The command position and actual position at each moment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an example of a path of control points in the third embodiment, and is an explanatory diagram illustrating a relationship between a command position and an actual position. A vector 56 in FIG. 11 indicates a start point as an actual position and an end point as a command position. The start point and end point of the vector 56 change over time. A starting point and an ending point are obtained at regular time intervals, and changes in the starting point and the ending point are displayed as shown in FIG. Connecting the start point position of the vector 56 becomes the actual path (position) 51 of the control point, and connecting the end point position of the vector 56 becomes the control point command path (position) 50. As shown in Figure 11, the position of the command at the moment when the robot controller 122 has completed the payout of trajectory data P 0-1 is in position 54 1, the actual position does not reach the position 54 1. Therefore, at the time when the robot controller 122 starts the payout of the orbit data P 1, the actual position is apart from the position 54 1.
制御点が、位置５４１に到達するのを待って軌道データＰ１の払い出しを開始させることで、制御点に位置５４１を通過させる方法（第１の方法）と、制御点が位置５４１に到達するのを待たない方法（第２の方法）がある。第１の方法を、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示し、第２の方法を、図１２（ｂ）と図１３（ｂ）に示す。第１の方法では、制御点が位置５４１に実際に到達するのを待つ必要があり、動作が遅くなるため、第２の方法が好ましい。
By waiting for the control point to reach the position 54 1 and starting to issue the trajectory data P 1 , the control point passes the position 54 1 (first method), and the control point is located at the position 54 1. There is a method (second method) that does not wait for the user to reach the position. The first method is shown in FIGS. 12 (a) and 13 (a), and the second method is shown in FIGS. 12 (b) and 13 (b). In the first method, it is necessary to wait for the control points that actually reaches the position 54 1, because the operation is slow, the second method is preferable.
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第３実施形態における制御点の経路の一例を示す説明図である。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第３実施形態における速度と時間との関係を示す説明図である。ただし、図１３（ａ）には、コントローラ１２１が、第２実施形態のように動作開始指令（所定の指令）ＳＡを送信する場合について図示しているが、第１実施形態のように動作開始指令ＳＡを送信しない場合であってもよい。
FIG. 12A and FIG. 12B are explanatory diagrams illustrating an example of a path of control points in the third embodiment. FIG. 13A and FIG. 13B are explanatory diagrams showing the relationship between speed and time in the third embodiment. However, FIG. 13A illustrates the case where the controller 121 transmits an operation start command (predetermined command) SA as in the second embodiment, but the operation start as in the first embodiment. It may be a case where the command SA is not transmitted.
第１の方法では、制御点が、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、位置５４１に実際に到達するのを待つことで、制御点に位置５２１及び位置５３１を通過させるのが容易となる。図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示した第１の方法では、目標速度に実際の速度ＶＲが到達する時間のみを考慮して第１の時間Ｔ１を決定すればよい。助走距離Ｌａ１は、決定した第１の時間Ｔ１を用いて決定すればよい。ただし、第１の方法では、位置５４１に制御点が実際に到達するのを待つための時間ＴＷＡＩＴが発生する。生産性の観点では、時間ＴＷＡＩＴのような待ち時間は少ない方がよい。
In the first method, control points, FIGS. 12 (a) and 13 (a), the by waiting to actually reach the position 54 1, located in the control points 52 1 and the position 53 1 It is easy to pass through. In the first method shown in FIGS. 12A and 13A, the first time T1 may be determined in consideration of only the time for the actual speed VR to reach the target speed. Approach distance La 1, the first may be determined using the time T1 determined. However, in the first method, the time TWAIT for waiting for the control points actually reaches the position 54 1 is generated. From the viewpoint of productivity, it is better that the waiting time like the time TWAIT is small.
第１実施形態のように動作開始指令が無い場合に第１の方法を行うには、ロボットコントローラ１２２に次の処理を実行させる。即ちロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ０−１の払い出し完了の後、位置５４１に実際に制御点が到達することを確認してから、軌道データＰ１の払い出しを開始すると同時に同期信号ＳＢＡをコントローラ１２１に送信する。
In order to perform the first method when there is no operation start command as in the first embodiment, the robot controller 122 is caused to execute the following process. That is, the robot controller 122 confirms that the control point actually reaches the position 54 1 after the completion of the delivery of the trajectory data P 0-1 and then starts the delivery of the trajectory data P 1 and simultaneously sends the synchronization signal SBA. It transmits to the controller 121.
第２実施形態のように動作開始指令がある場合に第１の方法を行うには、ロボットコントローラ１２２に次の処理を実行させる。即ちロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ０−１の払い出し完了の後、位置５４１に実際に制御点が到達することを確認してから、信号ＳＢをオンからオフにして動作開始指令ＳＡを受け取る準備ができたことをコントローラ１２１に知らせる。以下、信号ＳＢをオンからオフにして動作開始指令ＳＡを受け取る準備ができたことを知らせる信号ＳＢＢを、ロボット待機信号ＳＢＢともいう。
To perform the first method when there is an operation start command as in the second embodiment, the robot controller 122 is caused to execute the following process. That is, the robot controller 122 confirms that the control point has actually reached the position 54 1 after the completion of the delivery of the trajectory data P 0-1 and then turns the signal SB from on to off to receive the operation start command SA. Inform controller 121 that it is ready. Hereinafter, the signal SBB informing that the operation start command SA is ready by turning the signal SB from on to off is also referred to as a robot standby signal SBB.
第２の方法では、制御点が、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すように、位置５４１に到達しない場合がある。到達しない場合について説明する。
In the second method, control points, as shown in FIG. 12 (b) and 13 (b), may not reach the position 54 1. The case where it does not reach will be described.
第１実施形態のように動作開始指令が無い場合では、ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ０−１の払い出し完了の後、軌道データＰ１の払い出しを開始すると同時に同期信号ＳＢＡをコントローラ１２１に送信する。
In the case where there is no operation start command as in the first embodiment, the robot controller 122 starts to issue the trajectory data P 1 after completing the delivery of the trajectory data P 0-1 , and simultaneously transmits the synchronization signal SBA to the controller 121. To do.
第２実施形態のように動作開始指令がある場合では、ロボットコントローラ１２２は、軌道データＰ０−１の払い出し完了の後、ロボット待機信号ＳＢＢを送信し、動作開始指令ＳＡを受け取る準備ができたことをコントローラ１２１に知らせる。
When there is an operation start command as in the second embodiment, the robot controller 122 is ready to receive the operation start command SA by transmitting the robot standby signal SBB after the completion of the delivery of the trajectory data P 0-1 . This is notified to the controller 121.
ロボットコントローラ１２２がコントローラ１２１からの動作開始指令ＳＡを受信した時点で、制御点が位置５４１に到達していないことが多い。なお、ロボットコントローラ１２２が動作開始指令ＳＡを即座に受信しない場合は、動作開始指令ＳＡを受信した時点で、制御点が位置５４１に到達することもある。その場合には、図１２（ａ）及び図１３（ａ）と同じになる。
When the robot controller 122 receives the operation start instruction SA from the controller 121, the control point is often not reached a position 54 1. In the case where the robot controller 122 does not receive immediately the operation start instruction SA, upon receiving the operation start command SA, the control point is also reached position 54 1. In that case, it becomes the same as FIG. 12 (a) and FIG. 13 (a).
図１２（ｂ）と図１３（ｂ）に示すように、第２の方法では、制御点の指令の経路（位置）５０は位置５４１を通過するものの、制御点の実際の経路（位置）５１は位置５４１を通過しないことがある。これは、位置５４１に指令位置が到達した時、即ち軌道データＰ０−１の払い出し完了した時、ロボットコントローラ１２２が実際の位置に関わらず軌道データＰ１の払い出しを開始するためである。目標位置が位置５４１から変更されるため、制御点は、実際には位置５４１を通過しない。第２の方法では、図１３（ａ）に示すような時間ＴＷＡＩＴが発生せず、生産性の観点では有利である。ただし、第２の方法は、第１の時間Ｔ１の決定方法が煩雑になる。第１の時間Ｔ１の決定方法には、目標速度に実際の速度ＶＲが到達する時間と、溶接開始点である位置５２１、及び溶接終了点である位置５３１を、制御点が通過する必要がある。
As shown in FIG. 12 (b) and FIG. 13 (b), the second method, the command path of the control point (position) 50 although passes through a position 54 1, the actual path of the control point (position) 51 may not pass through the position 54 1. This is when the command position has reached the position 54 1, i.e. when the payout completion of trajectory data P 0-1, in order to initiate a payout of trajectory data P 1 regardless of the robot controller 122 is the actual position. Since the target position is changed from the position 54 1, the control point is actually not pass through the position 54 1. In the second method, the time TWAIT as shown in FIG. 13A does not occur, which is advantageous from the viewpoint of productivity. However, in the second method, the method for determining the first time T1 becomes complicated. In the determination method of the first time T1, the control point needs to pass through the time at which the actual speed VR reaches the target speed, the position 52 1 as the welding start point, and the position 53 1 as the welding end point. There is.
制御点に位置５２１及び位置５３１を通過させる手順を説明する。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第３実施形態における制御点の経路の一例を示す説明図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）には、制御点が様々な位置から位置５４１にアプローチした例を示している。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のいずれも、図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示した、第２の方法の例であり、制御点は実際には位置５４１を通過しない。
The procedure for passing the position 52 1 and the position 53 1 to the control point will be described. FIG. 14A and FIG. 14B are explanatory diagrams illustrating an example of a route of control points in the third embodiment. In FIGS. 14 (a) and 14 (b) is the control point indicates an example in which approach to the position 54 1 from various locations. Both Figure 14 (a) and FIG. 14 (b), the shown in FIG. 12 (b) and 13 (b), an example of the second method, the control point is actually passes through the position 54 1 do not do.
図１４（ａ）には、第１の時間Ｔ１を短く設定した場合について例示している。図１４（ａ）において、第１の時間Ｔ１が短いため、制御点は溶接開始点である位置５２１を通過していない。即ち、制御点の実際の経路５１が、溶接開始点である位置５２１から外れている。
FIG. 14A illustrates a case where the first time T1 is set short. In FIG. 14 (a), for the first time T1 is short, the control point is not passed through the position 52 1 is a welding start point. That is, the actual path 51 of the control point is out of position 52 1 is a welding start point.
図１４（ｂ）には、第１の時間Ｔ１を長く設定した場合について例示している。図１４（ｂ）において、制御点は溶接開始点である位置５２１を通過している。即ち、制御点の実際の経路５１が、溶接開始点である位置５２１を通過している。位置５４１は、第１の時間Ｔ１によって決まる位置であるため、第１の時間Ｔ１が長いほど、位置５２１から離れた位置に設定される。位置５４１の決定方法については後述する。
FIG. 14B illustrates a case where the first time T1 is set long. In FIG. 14 (b), the control point is passed the position 52 1 is a welding start point. That is, the actual path 51 of the control points, it passes through a position 52 1 is a welding start point. Position 54 1 are the position determined by the first time T1, as the first time T1 is long, it is set at a position away from the position 52 1. Method will be described later determination of the position 54 1.
図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示した第２の方法の場合、第１の時間Ｔ１の決定方法には、２つの事項を考慮する必要がある。１つ目は、目標速度に実際の速度ＶＲが到達する時間である。先に説明したように、試行錯誤的に様々な条件でロボット１０１を動作させ、レーザヘッド１０２の実際の速度ＶＲが目標速度Ｖｗ１に達して等速となる時間を各条件で測定し、これらの測定結果から、第１の時間Ｔ１の下限値を決定する。
In the case of the second method shown in FIGS. 12B and 13B, two items need to be considered in the method of determining the first time T1. The first is the time for the actual speed VR to reach the target speed. As described above, the robot 101 is operated under various conditions by trial and error, and the time during which the actual speed VR of the laser head 102 reaches the target speed Vw 1 and becomes constant speed is measured under each condition. From the measurement result, the lower limit value of the first time T1 is determined.
２つ目は、制御点に位置５２１及び位置５３１を通過させることである。試行錯誤的に様々な条件でロボット１０１を様々な位置から位置５４１にアプローチさせ、制御点が位置５２１を通過するか試験する。そして、各条件での試験結果から、第１の時間Ｔ１の下限値を決定する。最後に２者のそれぞれの下限値のうち、いずれか大きい値を第１の時間Ｔ１として決定する。
The second is to pass the position 52 1 and the position 53 1 through the control points. The robot 101 is made to approach the position 54 1 from various positions under various conditions by trial and error, and it is tested whether the control point passes the position 52 1 . And the lower limit of 1st time T1 is determined from the test result in each condition. Finally, the larger one of the lower limit values of the two parties is determined as the first time T1.
第１時間Ｔ１の決定方法の具体的な事例について説明する。図１５は、第３実施形態における第１の時間Ｔ１を決定する測定方法を説明するための図である。図１５には、板５７Ａと板５７Ｂとを溶接する場合について図示している。位置５２１及び位置５３１が板５７Ａ上にあるものとする。位置５２１を始点として位置５３１を終点とする溶接ビードの方向を方向５８ｑとする。方向５８ｑに垂直で板５７Ａに平行な方向を方向５８ｒとする。板５７Ａに垂直な法線方向を方向５８ｄとする。位置５２１と位置５３１とを結ぶ線分を、位置５２１から延びる方向に延長し、延長線上に位置５４１を設定する。位置５２１と位置５４１との間隔は十分長くとり、助走距離Ｌａ１を仮設定する。助走距離Ｌａ１は、位置５２１と位置５４１とを結ぶ線分の長さである。同様に、位置５２１と位置５３１を結ぶ線分を、位置５３１から延びる方向に延長し、延長線上に位置５５１を設定する。位置５３１と位置５５１との間隔は十分長くとり、減速距離Ｌｄ１を仮設定する。減速距離Ｌｄ１は、位置５３１と位置５５１とを結ぶ線分の長さである。
A specific example of a method for determining the first time T1 will be described. FIG. 15 is a diagram for explaining a measurement method for determining the first time T1 in the third embodiment. FIG. 15 shows a case where the plate 57A and the plate 57B are welded. Position 52 1 and the position 53 1 is intended to be on the plate 57A. The direction of the weld bead and ending positions 53 1 to position 52 1 as a starting point and direction 58 q. A direction perpendicular to the direction 58q and parallel to the plate 57A is defined as a direction 58r. A normal direction perpendicular to the plate 57A is defined as a direction 58d. A line segment connecting the position 52 1 and the position 53 1 is extended in a direction extending from the position 52 1 , and a position 54 1 is set on the extended line. The interval between the position 52 1 and the position 54 1 is sufficiently long, and the approach distance La 1 is temporarily set. The approach distance La 1 is the length of the line segment connecting the position 52 1 and the position 54 1 . Similarly, the line segment connecting the position 52 1 and the position 53 1, extending in a direction extending from the position 53 1, sets the position 55 1 on an extension. The interval between the position 53 1 and the position 55 1 is sufficiently long, and the deceleration distance Ld 1 is temporarily set. The deceleration distance Ld 1 is the length of the line segment connecting the position 53 1 and the position 55 1 .
位置５４１及び位置５５１の設定を行った状態で、ロボットコントローラ１２２に次の処理を実行させる。すなわち、ロボットコントローラ１２２は、様々な位置から位置５４１へ直線補間移動命令又は関節補間移動命令に従って制御点を移動させる制御を行い、その後、移動した位置から位置５５１へ直線補間移動命令に従って制御点を移動させる制御を行う。
With the position 54 1 and the position 55 1 set, the robot controller 122 is caused to execute the next process. That is, the robot controller 122 performs control to move the control points in accordance with various linear interpolation movement command from position to position 54 1 or rheumatoid interpolated movement command, then control according linear interpolation movement command from the moved position to the position 55 1 Control to move the point.
図１６は、第３実施形態において移動命令に従って制御点を移動させたときの応答の例を示したグラフである。図１６には、上から順に、応答波形５９、応答波形６０、応答波形６１、応答波形６２ｑ、応答波形６２ｒ、応答波形６２ｄのグラフを図示している。応答波形５９は、溶接ビードの方向である方向５８ｑの速度の応答波形である。応答波形６０は、溶接ビードの方向である方向５８ｑの速度偏差の応答波形である。応答波形６１は、溶接ビードの方向である方向５８ｑの位置偏差の応答波形である。応答波形６２ｑは、溶接ビードの方向である方向５８ｑの位置の応答波形である。応答波形６２ｒは、方向５８ｒの位置の応答波形である。応答波形６２ｄは、方向５８ｄの位置の応答波形である。なお、図１６中、横軸方向は時間である。図１６中、信号ＳＢＢ、信号ＳＡ、信号ＳＢＡを縦線で図示している。この測定において、コントローラ１２１は、信号ＳＢＢを受信後、すぐに信号ＳＡを送信するのが望ましい。
FIG. 16 is a graph showing an example of a response when the control point is moved in accordance with the movement command in the third embodiment. FIG. 16 illustrates a graph of a response waveform 59, a response waveform 60, a response waveform 61, a response waveform 62q, a response waveform 62r, and a response waveform 62d in order from the top. The response waveform 59 is a response waveform of the speed in the direction 58q which is the direction of the weld bead. The response waveform 60 is a response waveform of the speed deviation in the direction 58q that is the direction of the weld bead. The response waveform 61 is a response waveform of the positional deviation in the direction 58q which is the direction of the weld bead. The response waveform 62q is a response waveform at a position in the direction 58q that is the direction of the weld bead. The response waveform 62r is a response waveform at a position in the direction 58r. The response waveform 62d is a response waveform at a position in the direction 58d. In FIG. 16, the horizontal axis direction is time. In FIG. 16, the signal SBB, the signal SA, and the signal SBA are illustrated by vertical lines. In this measurement, the controller 121 preferably transmits the signal SA immediately after receiving the signal SBB.
第１の時間Ｔ１は、速度の応答波形５９において、速度が目標速度Ｖｗ１に対して許容範囲内にあるか、位置の応答波形である応答波形６２ｑ、応答波形６２ｒ及び応答波形６２ｄにおいて、位置が許容範囲内にあるかで決定する。第１の時間Ｔ１は、信号ＳＢＡを送信したときから、応答波形５９、応答波形６２ｑ、応答波形６２ｒ、及び応答波形６２ｄのすべてが、許容範囲内に入るまでの時間として決定できる。
The first time T1 is the speed response waveform 59 where the speed is within an allowable range with respect to the target speed Vw 1 , or the position response waveform 62q, the response waveform 62r, and the response waveform 62d, which are position response waveforms. Is determined to be within the allowable range. The first time T1 can be determined as the time from when the signal SBA is transmitted until the response waveform 59, the response waveform 62q, the response waveform 62r, and the response waveform 62d all fall within the allowable range.
図１６においては、説明のために目標速度Ｖｗ１のみ例示しているが、溶接箇所が複数ある場合は、溶接箇所ごとに目標速度を設定する。第１の時間Ｔ１を溶接箇所に関わらず固定値にする場合、溶接箇所ごとに応答波形５９、応答波形６２ｑ、応答波形６２ｒ及び応答波形６２ｄのすべてが許容範囲内に入るまでの時間を測定するのが好ましい。
In FIG. 16, only the target speed Vw 1 is illustrated for explanation. However, when there are a plurality of welding locations, the target speed is set for each welding location. When the first time T1 is set to a fixed value regardless of the welding location, the time until the response waveform 59, the response waveform 62q, the response waveform 62r, and the response waveform 62d are all within the allowable range is measured for each welding location. Is preferred.
以上により、第１の時間Ｔ１を決定することができる。次に、第１の時間Ｔ１が経過した瞬間に位置５２１を制御点が通過するように、助走距離Ｌａ１を第１の時間Ｔ１を用いて計算する。
Thus, the first time T1 can be determined. Next, as the control point position 52 1 at the moment when the first time T1 has elapsed passes calculates the approach distance La 1 using a first time T1.
助走距離Ｌａ１を計算する計算式は制御系の特性で変化する。制御系には、「型」とよばれる概念があり、型により応答特性が変化する。図１６に示す測定結果からロボットコントローラ１２２のフィードバック制御系の型がわかる。図１６の場合、型は１型である。
Formula for calculating the entrance length La 1 varies the characteristics of the control system. The control system has a concept called “type”, and the response characteristic changes depending on the type. The type of feedback control system of the robot controller 122 can be seen from the measurement results shown in FIG. In the case of FIG. 16, the type is one type.
フィードバック制御系は、フィードフォワード制御を行っていない場合に表１に示す偏差を持つことが知られている。
It is known that the feedback control system has a deviation shown in Table 1 when the feedforward control is not performed.
表１は、制御系の型と時間ｔ＝∞における位置偏差との関係を示したものである。ステップ入力ｒ（ｔ）＝ｈ、ランプ入力ｒ（ｔ）＝ｖｔ、及び放物線入力ｒ（ｔ）＝ａｔ２／２のそれぞれが制御系に入力されたとき、ｔ＝∞において位置偏差がどのような定常値を示すかまとめたものである。
Table 1 shows the relationship between the type of the control system and the position deviation at time t = ∞. Step input r (t) = h, ramp input r (t) = vt, and when the respective parabolic input r (t) = at 2/ 2 is input to the control system, t = position error in ∞ how It is a summary of whether a steady value is shown.
図１６において、溶接動作は、図１５に示す溶接方向５８ｑにおいて、一定の目標速度Ｖｗ１で制御する動作となるので、位置指令の入力としてランプ入力となる。すなわち、応答波形６２ｑにおいて、図１５に示す溶接方向５８ｑにおける位置指令６３ｑはランプ入力である。実際の位置応答６４ｑは、位置指令６３ｑに対しランプ応答となっている。位置偏差６５ｑは、位置指令６３ｑから位置応答６４ｑを減算して求めるので、ｔ＝∞のとき一定値となることがわかる。すなわち、図１６から制御系の型が１型であることがわかる。なお、説明のため１番目の溶接箇所の例を示したが、ｊ番目の溶接箇所でも同様となる。
In FIG. 16, the welding operation is an operation controlled at a constant target speed Vw 1 in the welding direction 58q shown in FIG. That is, in the response waveform 62q, the position command 63q in the welding direction 58q shown in FIG. 15 is a lamp input. The actual position response 64q is a ramp response to the position command 63q. Since the position deviation 65q is obtained by subtracting the position response 64q from the position command 63q, it can be seen that the position deviation 65q becomes a constant value when t = ∞. That is, it can be seen from FIG. 16 that the type of the control system is one type. In addition, although the example of the 1st welding location was shown for description, it is the same also in the jth welding location.
以上のことを踏まえて、助走距離Ｌａｊを算出する。図１７は、第３実施形態における助走距離Ｌａｊの算出方法を説明するための図である。助走距離Ｌａｊを算出するには、第１の時間Ｔ１が経過した瞬間のロボット１０１のいるべき位置から逆算する必要がある。図１７には、第１の時間Ｔ１が経過した瞬間を図示している。また、図１７には、ｊ番目の溶接箇所の例を図示している。
Based on the above, the approach distance Laj is calculated. FIG. 17 is a diagram for explaining a method for calculating the approach distance La j in the third embodiment. In order to calculate the approach distance La j , it is necessary to calculate backward from the position where the robot 101 should be at the moment when the first time T1 has elapsed. FIG. 17 illustrates the moment when the first time T1 has elapsed. Moreover, in FIG. 17, the example of the jth welding location is illustrated.
ベクトル５６ｓｊは、第１の時間Ｔ１が経過した瞬間における実際の位置に対する指令の位置を示すベクトルである。ベクトル５６ｓｊの始点が実際の位置、終点が指令の位置である。第１の時間Ｔ１が経過した瞬間に、制御点が実際に位置５２ｊにいる必要がある。助走距離Ｌａｊは、第１の時間Ｔ１の経過によりロボット１０１の指令の位置が進む距離Ｌｓｒｊと、第１の時間Ｔ１が経過した時点においてロボット１０１の応答遅れにより発生する距離Ｌｓｅｊで表現できる。助走距離Ｌａｊは式（２）で計算する。具体的には、助走距離Ｌａｊは距離Ｌｓｒｊから距離Ｌｓｅｊを減算したものとなる。図２に示すロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、式（２）を用いて助走距離Ｌａｊを求める。
The vector 56s j is a vector indicating the position of the command with respect to the actual position at the moment when the first time T1 has elapsed. The actual position is the starting point of the vector 56s j, the end point is the position of the command. The moment when the first time T1 has elapsed, it is necessary to control points is in fact the position 52 j. Approach distance La j is expressed by a distance Lse j generated by the response delay of the robot 101 at the time and distance Lsr j the position of the command of the robot 101 advances, the first time T1 has elapsed by the lapse of the first time T1 it can. The approach distance La j is calculated by the equation (2). Specifically, the approach distance La j is obtained by subtracting the distance Lse j from the distance Lsr j . CPU401 of the robot controller 122 shown in FIG. 2 determines the approach distance La j using Equation (2).
助走距離Ｌａｊが求まると、位置５４ｊを算出することができる。まず、延伸する方向を定めるため、ＣＰＵ４０１は、単位ベクトルＰｄｉｒｊを、式（３）を用いて求める。ここで、式（３）の演算記号として、レーザ光の照射を開始する位置５２ｊをＰｓｊ、レーザ光の照射を終了する位置５３ｊをＰｅｊとする。
When the approach distance La j is obtained, the position 54 j can be calculated. First, in order to determine the extending direction, the CPU 401 obtains a unit vector Pdir j using Expression (3). Here, as a calculation symbol of the expression (3), a position 52 j where laser beam irradiation starts is Ps j , and a position 53 j where laser beam irradiation ends is Pe j .
式（３）の計算は、位置５２ｊを始点として位置５３ｊを終点とするベクトルを、そのベクトルを距離で除算する計算となる。すなわち、単位ベクトルＰｄｉｒｊはビードの形成する進行方向を指した長さ１のベクトルとなる。ＣＰＵ４０１は、単位ベクトルＰｄｉｒｊと助走距離Ｌａｊを用いて、位置５４ｊを算出する。位置５４ｊの計算式を式（４）で示す。ここで演算記号として位置５４ｊを、助走を開始する位置としてＰａｊで示している。
The calculation of Expression (3) is a calculation in which a vector having the position 52 j as the start point and the position 53 j as the end point is divided by the distance. That is, the unit vector Pdir j is a vector of length 1 that points in the traveling direction formed by the bead. The CPU 401 calculates the position 54 j using the unit vector Pdir j and the approach distance La j . A calculation formula for the position 54 j is shown by Formula (4). Here, the position 54 j is shown as a calculation symbol, and Pa j is shown as the position where the approach is started.
次に、第１の時間Ｔ１の経過によりロボット１０１の指令の位置が進む距離Ｌｓｒｊと、第１の時間Ｔ１が経過した時点においてロボット１０１の応答遅れにより発生する距離Ｌｓｅｊの実際の計算方法について説明する。
Next, an actual calculation method of the distance Lsr j that the command position of the robot 101 advances as the first time T1 elapses and the distance Lse j that occurs due to the response delay of the robot 101 when the first time T1 elapses. Will be described.
距離Ｌｓｒｊは、ロボットコントローラ１２２の生成するロボット１０１の軌道によって変化するが、速度指令が台形の場合は簡単に算出できる。例として速度指令が台形であって、かつ、加速時間Ｔａが固定値である場合について説明する。
The distance Lsr j changes depending on the trajectory of the robot 101 generated by the robot controller 122, but can be easily calculated when the speed command is a trapezoid. As an example, a case where the speed command is trapezoid and the acceleration time Ta is a fixed value will be described.
図１８は、第３実施形態において移動する制御点の時間と速度との関係を示す図である。図１８には、第１の時間Ｔ１の経過によりロボット１０１の指令の位置が進む距離Ｌｓｒｊを図示している。図１８に示すハッチング部の面積が距離Ｌｓｒｊとなる。従って距離Ｌｓｒｊの計算式は式（５）となる。なお、目標速度Ｖｗｊとはｊ番目の溶接箇所の目標の溶接速度である。
FIG. 18 is a diagram illustrating the relationship between the time and speed of a control point that moves in the third embodiment. FIG. 18 illustrates a distance Lsr j that the command position of the robot 101 advances as the first time T1 elapses. The area of the hatched portion shown in FIG. 18 is the distance Lsr j . Therefore, the formula for calculating the distance Lsr j is Equation (5). The target speed Vw j is a target welding speed of the j-th welding location.
距離Ｌｓｅｊの計算方法は、表１に示した制御系の型により変わる。ロボット１０１は、第１の時間Ｔ１の計時及び第２の時間Ｔ２ｊの計時が完了するまで目標速度を維持するように制御する。従って、表１に示すように、ランプ入力ｒ（ｔ）＝ｖｔとなる。よって、２型の制御系の場合、距離Ｌｓｅｊは０である。１型の制御系の場合、距離Ｌｓｅｊはｖ／Ｋである。０型の制御系の場合、距離Ｌｓｅｊは時刻ｔの関数となる。ロボット１０１の制御系としては、０型の制御系を採用することはほとんどないため、２型又は１型となる。ロボット１０１の制御系が１型の場合、距離Ｌｓｅｊの計算式は、目標速度Ｖｗｊを所定の定数Ｋｖで割った式（６）となる。図２に示すロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、式（６）を用いて、距離Ｌｓｅｊを計算する。
The calculation method of the distance Lse j varies depending on the type of control system shown in Table 1. Robot 101 is controlled to maintain the target speed until counting of the clock and the second time T2 j in the first time T1 is completed. Therefore, as shown in Table 1, the lamp input r (t) = vt. Therefore, in the case of the type 2 control system, the distance Lse j is zero. In the case of the type 1 control system, the distance Lse j is v / K. In the case of a 0-type control system, the distance Lse j is a function of time t. As the control system of the robot 101, a 0-type control system is rarely adopted, so that it is a 2-type or a 1-type. When the control system of the robot 101 is a type 1, the calculation formula for the distance Lse j is an expression (6) obtained by dividing the target speed Vw j by a predetermined constant Kv. The CPU 401 of the robot controller 122 shown in FIG. 2 calculates the distance Lse j using equation (6).
以上、助走距離Ｌａｊを算出することができ、位置５４ｊを算出することができる。これにより、第１の時間Ｔ１が経過した瞬間に、制御点が位置５２ｊを実際に通過するようにできる。
As described above, the approach distance La j can be calculated, and the position 54 j can be calculated. As a result, the control point can actually pass through the position 52 j at the moment when the first time T1 has elapsed.
同様に、減速距離Ｌｄｊの算出方法を説明する。減速距離Ｌｄｊを算出し、位置５５ｊを算出することで、第２の時間Ｔ２ｊが経過した瞬間に、制御点が位置５３ｊを実際に通過するようにできる。
Similarly, a method for calculating the deceleration distance Ld j will be described. By calculating the deceleration distance Ld j and calculating the position 55 j , the control point can actually pass the position 53 j at the moment when the second time T2 j has elapsed.
図１９は、第３実施形態における減速距離Ｌｄｊの算出方法を説明するための図である。減速距離Ｌｄｊを算出するには、第２の時間Ｔ２ｊが経過した瞬間にロボット１０１のいるべき位置から逆算する必要がある。図１９には、第２の時間Ｔ２ｊが経過した瞬間を図示している。また、図１９には、ｊ番目の溶接箇所の例を図示している。
FIG. 19 is a diagram for explaining a method of calculating the deceleration distance Ld j in the third embodiment. In order to calculate the deceleration distance Ld j , it is necessary to calculate backward from the position where the robot 101 should be at the moment when the second time T2 j has elapsed. FIG. 19 illustrates the moment when the second time T2 j has elapsed. Moreover, in FIG. 19, the example of the jth welding location is illustrated.
ベクトル５６ｅｊは、第２の時間Ｔ２ｊが経過した瞬間における実際の位置に対する指令の位置を示すベクトルである。ベクトル５６ｅｊの始点が実際の位置、終点が指令の位置である。第２の時間Ｔ２ｊが経過した瞬間に、制御点が実際に位置５３ｊにいる必要がある。第２の時間Ｔ２ｊが経過した瞬間の実際の速度は、目標速度Ｖｗｊと一致していることが望ましい。減速距離Ｌｄｊは、第２の時間Ｔ２ｊが経過した時点から指令の位置が位置５５ｊに到達して停止するまでに進む距離Ｌｅｒｊと、第２の時間Ｔ２ｊが経過した時点においてロボット１０１の応答遅れにより発生する距離Ｌｅｅｊで表現できる。減速距離Ｌｄｊは式（７）で計算する。具体的には、減速距離Ｌｄｊは、距離Ｌｅｒｊと距離Ｌｅｅｊを加算したものとなる。図２に示すロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、式（７）を用いて減速距離Ｌｄｊを求める。
The vector 56e j is a vector indicating the position of the command with respect to the actual position at the moment when the second time T2 j has elapsed. The actual position is the starting point of the vector 56e j, the end point is the position of the command. At the moment when the second time T2 j elapses, the control point needs to be actually at the position 53 j . It is desirable that the actual speed at the moment when the second time T2 j elapses coincides with the target speed Vw j . Deceleration distance Ld j is the distance Ler j proceeding to the position of the command from the time the second time T2 j has elapsed is stopped reaches the position 55 j, the robot at the time the second time T2 j has elapsed It can be expressed by a distance Lee j generated by a response delay of 101. The deceleration distance Ld j is calculated by equation (7). Specifically, the deceleration distance Ld j is obtained by adding the distance Ler j and the distance Lee j . The CPU 401 of the robot controller 122 shown in FIG. 2 obtains the deceleration distance Ld j using equation (7).
減速距離Ｌｄｊが求まると、位置５５ｊを算出することができる。ＣＰＵ４０１は、式（３）で求めた単位ベクトルＰｄｉｒｊを用いて、位置５５ｊを式（８）で計算する。ここで演算記号として、位置５５ｊを、減速して停止する位置としてＰｄｊで示している。
When the deceleration distance Ld j is obtained, the position 55 j can be calculated. The CPU 401 uses the unit vector Pdir j obtained by Expression (3) to calculate the position 55 j by Expression (8). Here, a position 55 j is indicated as a calculation symbol, and Pd j is indicated as a position to decelerate and stop.
次に、第２の時間Ｔ２ｊが経過した時点から指令の位置が位置５５ｊに到達して停止するまでに進む距離Ｌｅｒｊと、第２の時間Ｔ２ｊが経過した時点においてロボット１０１の応答遅れにより発生する距離Ｌｅｅｊの実際の計算方法について説明する。
Next, the distance Ler j that travels from the time when the second time T2 j elapses until the command position reaches the position 55 j and stops, and the response of the robot 101 when the second time T2 j elapses. An actual calculation method of the distance Lee j generated due to the delay will be described.
距離Ｌｅｒｊはロボットコントローラ１２２が生成するロボット１０１の軌道によって変化するが、速度指令が台形の場合は簡単に算出できる。例として速度指令が台形であって、かつ、減速時間Ｔｄが固定値である場合について説明する。
The distance Ler j varies depending on the trajectory of the robot 101 generated by the robot controller 122, but can be easily calculated when the speed command is a trapezoid. As an example, a case where the speed command is a trapezoid and the deceleration time Td is a fixed value will be described.
図２０（ａ）及び図２０（ｂ）は、第３実施形態において第２の時間Ｔ２ｊが経過した後のロボットコントローラ１２２の処理を説明するための図である。図２０（ａ）には、第２の時間Ｔ２ｊが経過した後に指令の速度ＶＣが０になる例、即ち指令の位置を位置５５ｊに一旦停止させる例を図示している。指令の速度ＶＣは一旦０となるが、すぐに加速を始めるため、実際の速度ＶＲは０にはなっていない。従って、制御点は減速するものの停止せず次の溶接箇所へ向かう。図２０（ａ）において、ハッチング部の面積が距離Ｌｅｒｊである。従って、距離Ｌｅｒｊの計算式は式（９）となる。
FIG. 20A and FIG. 20B are diagrams for explaining the process of the robot controller 122 after the second time T2 j has elapsed in the third embodiment. FIG. 20A illustrates an example in which the command speed VC becomes 0 after the second time T2 j has elapsed, that is, an example in which the command position is temporarily stopped at the position 55 j . The command speed VC once becomes 0, but since the acceleration starts immediately, the actual speed VR is not 0. Therefore, although the control point decelerates, it does not stop but goes to the next welding point. In FIG. 20A, the area of the hatched portion is the distance Ler j . Therefore, the formula for calculating the distance Ler j is Equation (9).
距離Ｌｅｅｊの計算方法は、表１に示した制御系の型により変わる。２型の制御系の場合、距離Ｌｓｅｊは０である。１型の制御系の場合、距離Ｌｅｅｊは、目標速度Ｖｗｊを所定の定数Ｋｖで割ったものとなる。１型の制御系の場合、計算式は式（６）と同じであり、計算上はＬｅｅｊ＝Ｌｓｅｊとなる。図２に示すロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、式（１０）を用いて、距離Ｌｅｅｊを計算する。
The calculation method of the distance Lee j varies depending on the type of control system shown in Table 1. In the case of the type 2 control system, the distance Lse j is zero. In the case of the type 1 control system, the distance Lee j is obtained by dividing the target speed Vw j by a predetermined constant Kv. In the case of the type 1 control system, the calculation formula is the same as the formula (6), and Lee j = Lse j in the calculation. The CPU 401 of the robot controller 122 shown in FIG. 2 calculates the distance Lee j using Expression (10).
なお、式（６）及び式（１０）で使用する定数Ｋｖは未知数である。従って、あらかじめ同定を行い、図２に示すロボットコントローラ１２２の記憶装置、例えばＨＤＤ４０４に記録する必要がある。同定方法は、例えば図１６に示すような実験を行い、応答波形６１を取得し、第１の時間Ｔ１が経過した際の応答波形６１の値を求め、距離Ｌｓｅｊの値とすればよい。具体的には目標速度Ｖｗｊを、測定した距離Ｌｓｅｊで除算すればよい。この計算は式（１１）となる。
Note that the constant Kv used in Equation (6) and Equation (10) is an unknown number. Therefore, it is necessary to perform identification in advance and record it in the storage device of the robot controller 122 shown in FIG. As the identification method, for example, an experiment as shown in FIG. 16 is performed, the response waveform 61 is acquired, the value of the response waveform 61 when the first time T1 has elapsed is obtained, and the value of the distance Lse j may be used. Specifically, the target speed Vw j may be divided by the measured distance Lse j . This calculation is expressed by equation (11).
減速距離Ｌｄｊを算出する例として、位置５５ｊにて指令の位置を停止させる例について説明したが、停止させない方法もある。図２０（ｂ）には、第２の時間Ｔ２ｊ経過後に指令の速度ＶＣが０になっていない例を図示している。これは、一般に連続補間動作と呼ばれている。生産性の観点では、図２０（ｂ）のように減速させず次の溶接箇所へ移動を行う連続補間動作を行った方がよい。連続補間動作を行った際の減速距離Ｌｄｊの求め方は、ロボットコントローラ１２２の軌道生成方法に依存するが、連続補間動作を行わないときの加減速開始位置が次の目標位置への補間動作の乗り換え位置となる場合は、式（９）の計算式のままでよい。次の目標位置への補間動作の乗り換え位置が異なる場合は軌道生成方法に合わせて式（９）を調整する必要がある。いずれにせよ、第２の時間Ｔ２ｊ経過の瞬間まで、指令の速度ＶＣを目標速度Ｖｗｊまで維持し、位置５２ｊと位置５３ｊを結んだ線から指令の位置が外れないようにする必要がある。また、ロボット１０１には応答遅れがあるため、指令の位置と実際の位置とは乖離する。従って、距離Ｌｅｅｊを用いて補正する必要がある。
As an example of calculating the deceleration distance Ld j , the example in which the command position is stopped at the position 55 j has been described, but there is also a method in which the command is not stopped. FIG. 20B illustrates an example in which the command speed VC does not become 0 after the second time T2 j has elapsed. This is generally called a continuous interpolation operation. From the viewpoint of productivity, it is better to perform a continuous interpolation operation to move to the next welding location without decelerating as shown in FIG. The method of obtaining the deceleration distance Ld j when the continuous interpolation operation is performed depends on the trajectory generation method of the robot controller 122, but the acceleration / deceleration start position when the continuous interpolation operation is not performed is an interpolation operation to the next target position. In the case of the transfer position, the formula (9) may be used as it is. When the transfer position of the interpolation operation to the next target position is different, it is necessary to adjust Equation (9) according to the trajectory generation method. In any case, until the second time T2 j elapses, the command speed VC is maintained up to the target speed Vw j so that the command position does not deviate from the line connecting the position 52 j and the position 53 j. There is. Further, since the robot 101 has a response delay, the command position and the actual position deviate. Therefore, it is necessary to correct using the distance Lee j .
以上により、減速距離Ｌｄｊを算出することができ、位置５５ｊを算出できるようになる。これにより、第２の時間Ｔ２ｊが経過した瞬間に、制御点が位置５３ｊを実際に通過するようにできる。
As described above, the deceleration distance Ld j can be calculated, and the position 55 j can be calculated. Accordingly, the control point can actually pass through the position 53 j at the moment when the second time T2 j has elapsed.
なお、溶接箇所が複数ある場合は、各溶接箇所の距離Ｌｓｅｊを測定し、平均値から定数Ｋｖを計算してもよい。即ち、定数Ｋｖは、式（１１）の替わりに式（１２）で計算してもよい。
When there are a plurality of weld locations, the distance Lse j between the weld locations may be measured, and the constant Kv may be calculated from the average value. That is, the constant Kv may be calculated by the equation (12) instead of the equation (11).
以上、第３実施形態によれば、第１の時間Ｔ１の計時が完了したとき、及び第２の時間Ｔ２ｊの計時が完了したときにおいて、ロボット１０１の制御点、即ちレーザ光Ｌの焦点に、教示した点を通過させることができる。すなわち、レーザ照射開始時に、教示した溶接開始点である位置５２ｊを制御点に高い位置精度で通過させることができる。同様にレーザ照射停止時に、教示した溶接終了点である位置５３ｊを制御点に高い位置精度で通過させることができる。また、第３実施形態によれば、制御点が位置５２ｊ及び位置５３ｊを通過する時に、制御点を目標速度Ｖｗｊで通過させることができる。
As described above, according to the third embodiment, when the time measurement of the first time T1 is completed and when the time measurement of the second time T2 j is completed, the control point of the robot 101, that is, the focal point of the laser light L is obtained. , The point taught can be passed. That is, at the start of laser irradiation, the taught welding start point 52 j can be passed through the control point with high positional accuracy. Similarly, when the laser irradiation is stopped, the position 53 j which is the taught welding end point can be passed through the control point with high positional accuracy. Further, according to the third embodiment, when the control point passes through the position 52 j and the position 53 j , the control point can be passed at the target speed Vw j .
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係るレーザ溶接装置を用いたレーザ加工方法について説明する。第３実施形態では、ロボット１０１の応答遅れによって発生する距離Ｌｓｅｊ及び距離Ｌｅｅｊを、表１の制御系の型に従った式（６）及び式（１０）を用いて求める方法について説明した。また、第３実施形態では、式（６）及び式（１０）における定数Ｋｖを、溶接箇所によらず同じ値とした。
[Fourth Embodiment]
Next, a laser processing method using the laser welding apparatus according to the fourth embodiment will be described. In the third embodiment, the method of obtaining the distance Lse j and the distance Lee j generated by the response delay of the robot 101 using the equations (6) and (10) according to the control system type in Table 1 has been described. . Moreover, in 3rd Embodiment, the constant Kv in Formula (6) and Formula (10) was made into the same value irrespective of a welding location.
ところが、ロボット１０１を動作させたとき、ロボットアーム１１１を伸ばした姿勢と、ロボットアーム１１１を縮めた姿勢とでは、ロボット１０１の慣性モーメントが異なるため、ロボット１０１の応答特性が変化する。従って、溶接箇所によらず同じ値の定数Ｋｖを用いて距離Ｌｓｅｊと距離Ｌｅｅｊを計算すると、誤差が生じることがある。そこで、第４実施形態では、距離Ｌｓｅｊと距離Ｌｅｅｊを、溶接箇所ごとに予め求めておく方法を示す。
However, when the robot 101 is operated, the posture of the robot arm 111 that is extended and the posture of the robot arm 111 that is contracted differ in the moment of inertia of the robot 101, so that the response characteristics of the robot 101 change. Therefore, if the distance Lse j and the distance Lee j are calculated using the constant Kv having the same value regardless of the welding location, an error may occur. Therefore, in the fourth embodiment, a method is shown in which the distance Lse j and the distance Lee j are obtained in advance for each welding location.
図２１は、第４実施形態におけるコントローラ１２１とロボットコントローラ１２２との間の通信を示すシーケンス図である。図２１には、溶接箇所ごとに距離Ｌｓｅｊを求めるシーケンスについて例示している。溶接運転を行う前に少なくとも１度、図２１のシーケンスを実行し、距離Ｌｓｅｊを記憶装置、例えば図２に示すＨＤＤ４０４に記録する。このシーケンスは、位置５２ｊ、位置５３ｊ、及び目標速度Ｖｗｊのうちのいずれかが変更された場合に実行しなおす必要がある。図２１中、ＳＴＥＰＡ１〜ＳＴＥＰＡ７はコントローラ１２１の処理、ＳＴＥＰＢ１〜ＳＴＥＰＢ６及びＳＴＥＰＣ１〜ＳＴＥＰＣ３はロボットコントローラ１２２の処理である。
FIG. 21 is a sequence diagram illustrating communication between the controller 121 and the robot controller 122 in the fourth embodiment. FIG. 21 illustrates a sequence for obtaining the distance Lse j for each welding location. At least once prior to performing the welding operation, to execute the sequences of Figure 21, the storage device the distance Lse j, it is recorded in the HDD404 shown in FIG. 2, for example. This sequence needs to be executed again when any of the position 52 j , the position 53 j , and the target speed Vw j is changed. In FIG. 21, STEPA 1 to STEPA 7 are processes of the controller 121, and STEPB 1 to STEPB 6 and STEPC 1 to STEPC 3 are processes of the robot controller 122.
コントローラ１２１は、ＳＴＥＰＡ１において、ロボットコントローラ１２２の「ＴＡＳＫ１」を起動する。コントローラ１２１は、ＳＴＥＰＡ２において、信号ＳＢＢを受信するまで待機する。コントローラ１２１は、ＳＴＥＰＡ３において、動作開始指令ＳＡをオンする。コントローラ１２１は、ＳＴＥＰＡ４において、信号ＳＢＡを受信するまで待機する。コントローラ１２１は、ＳＴＥＰＡ５において、第１の時間Ｔ１を計時する。コントローラ１２１は、ＳＴＥＰＡ６において、ロボットコントローラ１２２の「ＴＡＳＫ２」に距離Ｌｓｅｊを記録するタイミングを通知する信号ＳＤＡを送信する。コントローラ１２１は、ＳＴＥＰＡ７において、第２の時間Ｔ２ｊを計時する。コントローラ１２１は、再びＳＴＥＰＡ２において、信号ＳＢＢを受信するまで待機する。図２１中の「ＬＯＯＰ」は、枠内の処理の繰り返しを意味する。繰り返し回数は溶接箇所の個数である。
The controller 121 activates “TASK1” of the robot controller 122 in STEPA1. Controller 121 waits for reception of signal SBB in STEP A2. The controller 121 turns on the operation start command SA in STEPA3. The controller 121 waits until receiving the signal SBA in STEPA4. The controller 121 measures the first time T1 in STEPA5. In STEP 6, the controller 121 transmits a signal SDA notifying the timing for recording the distance Lse j to “TASK 2” of the robot controller 122. The controller 121 measures the second time T2 j in STEPA7. The controller 121 again waits until receiving the signal SBB in STEPA2. “LOOP” in FIG. 21 means repetition of processing within the frame. The number of repetitions is the number of welds.
ロボットコントローラ１２２の処理には、第１実施形態と第２実施形態で説明した処理に対応する「ＴＡＳＫ１」の処理と、距離Ｌｓｅｊを記録するために新たに追加した「ＴＡＳＫ２」の処理がある。
The processing of the robot controller 122 includes “TASK1” processing corresponding to the processing described in the first and second embodiments, and “TASK2” processing newly added to record the distance Lse j. .
「ＴＡＳＫ１」の処理は次の通りである。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＢ１において、「ＴＡＳＫ２」を起動する。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＢ２において、信号ＳＢＢを送信する。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＢ３において、動作開始指令ＳＡのオンを受信するまで待機する。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＢ４において、直線補間命令を実行し軌道Ｐｊを払い出す。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＢ５において、直線補間命令又は関節補間命令を実行し、軌道Ｐｊー（ｊ＋１）を払い出す。軌道Ｐｊー（ｊ＋１）とは、軌道Ｐｊの終点と軌道Ｐ（ｊ＋１）の始点とを結ぶ軌道である。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＢ６において、「ＴＡＳＫ２」に全ての溶接箇所を巡回したことを通知する信号ＳＥＡを送信する。
The process of “TASK1” is as follows. The robot controller 122 activates “TASK2” in STEPB1. The robot controller 122 transmits a signal SBB in STEPB2. In STEPB3, the robot controller 122 waits until it receives an ON operation start command SA. Robot controller 122, in STEPB4, executes the linear interpolation command paying out trajectory P j. In STEP B5, the robot controller 122 executes a linear interpolation command or a joint interpolation command, and pays out the trajectory P j− (j + 1) . The trajectory P j chromatography (j + 1), a trajectory that connects the starting point of the end point of the trajectory P j and the raceway P (j + 1). In STEPB6, the robot controller 122 transmits a signal SEA notifying that “TASK2” has visited all the welding locations.
「ＴＡＳＫ２」の処理は、次の通りである。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＣ１において、コントローラ１２１からの信号ＳＤＡを受信するまで待機する。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＣ２において、指令の位置と実際の位置の２点を結ぶ線分の距離を取得する関数を呼び出して、距離Ｌｓｅｊの値をＲＡＭ４０４に格納する。ロボットコントローラ１２２は、再びＳＴＥＰＣ１において、コントローラ１２１からの信号ＳＤＡを受信するまで待機する。ロボットコントローラ１２２は、ＳＴＥＰＣ３において、ＲＡＭ４０４に格納された各溶接箇所における距離Ｌｓｅｊの値をファイル化してＨＤＤ４０４に記録する。
The process of “TASK2” is as follows. The robot controller 122 stands by until the signal SDA from the controller 121 is received in the STEPC1. In STEPC 2, the robot controller 122 calls a function for obtaining the distance of the line segment connecting the two points of the command position and the actual position, and stores the value of the distance Lse j in the RAM 404. The robot controller 122 waits until the STEPC 1 receives the signal SDA from the controller 121 again. In STEPC 3, the robot controller 122 creates a file of the distance Lse j value at each welding location stored in the RAM 404 and records the file in the HDD 404.
信号ＳＤＡは、第１の時間Ｔ１の計時が完了したタイミングでコントローラ１２１からロボットコントローラ１２２に送信されるので、距離Ｌｓｅｊを測定することができる。ロボットコントローラ１２２の制御周期は、コントローラ１２１の制御周期に比べて長いが、制御系の型が１型であれば、図１６に示す応答波形６１の通り、距離Ｌｓｅｊは一定値に収束する。このため、第１の時間Ｔ１の計時が完了していれば概ね正確な値を測定できる。また、制御系の型が１型であれば、距離Ｌｓｅｊと距離Ｌｅｅｊとを同じ値とすることができるため、ＨＤＤ４０４に記録する値は距離Ｌｓｅｊのみで十分である。
Since the signal SDA is transmitted from the controller 121 to the robot controller 122 at the timing when the timing of the first time T1 is completed, the distance Lse j can be measured. The control cycle of the robot controller 122 is longer than the control cycle of the controller 121. However, if the type of the control system is 1, the distance Lse j converges to a constant value as shown in the response waveform 61 shown in FIG. For this reason, if the time measurement of 1st time T1 is completed, a substantially exact value can be measured. Further, if the type of the control system is 1, the distance Lse j and the distance Lee j can be set to the same value, so that the value recorded in the HDD 404 is sufficient only for the distance Lse j .
溶接運転においては、ＨＤＤ４０４に記録した距離Ｌｓｅｊと式（２）及び式（７）を用いれば、各溶接箇所における助走距離Ｌａｊ及び減速距離Ｌｄｊを計算することができる。
In the welding operation, if the distance Lse j recorded in the HDD 404 and the equations (2) and (7) are used, the run-up distance La j and the deceleration distance Ld j at each welding point can be calculated.
第４実施形態によれば、溶接箇所ごとに距離Ｌｓｅｊを実測している。このため、ロボット１０１の慣性モーメントの影響を受けず、第１の時間Ｔ１経過時、及び第２の時間Ｔ２ｊ経過時に、高い位置精度で制御点に位置５２ｊ及び位置５３ｊを通過させることができる。
According to the fourth embodiment, the distance Lse j is actually measured for each welding location. Therefore, the position 52 j and the position 53 j are passed through the control point with high positional accuracy when the first time T1 has elapsed and the second time T2 j has elapsed without being affected by the moment of inertia of the robot 101. Can do.
なお、ＳＴＥＰＣ２では、指令の位置と実際の位置の２点を結ぶ線分の距離を取得する関数を呼び出していたが、指令の位置と実際の位置を同じタイミングで取得できるのであれば、指令の位置と実際の位置とを取得して、その差を計算してもよい。
In STEPC2, the function for obtaining the distance between the line position connecting the command position and the actual position was called. However, if the command position and the actual position can be acquired at the same timing, the command The position and the actual position may be acquired and the difference may be calculated.
コントローラ１２１は、ＳＴＥＰＡ７において、レーザ光を照射する第２の時間Ｔ２ｊを計時するが、図２１で示したシーケンスは距離Ｌｓｅｊを測定及び記録するためのシーケンスである。従って、実際に加工用のレーザ光を照射する必要はない。例えば加工用のレーザ光よりも強度の低いガイド光を照射するようにしてもよいし、レーザ光を照射しなくてもよい。
The controller 121 measures the second time T2 j during which the laser beam is emitted in STEP 7, and the sequence shown in FIG. 21 is a sequence for measuring and recording the distance Lse j . Therefore, it is not necessary to actually irradiate the processing laser beam. For example, guide light having a lower intensity than the processing laser light may be irradiated, or laser light may not be irradiated.
第４実施形態によれば、溶接箇所ごとに距離Ｌｓｅｊと距離Ｌｅｅｊとを予め求めておく、即ち測定し記録しておくため、ロボット１０１の姿勢によって応答特性が変化しても、位置精度よく溶接を行うことができる。
According to the fourth embodiment, the distance Lse j and the distance Lee j are obtained in advance for each welding point, that is, measured and recorded. Therefore, even if the response characteristic changes depending on the posture of the robot 101, the position accuracy is improved. Welding can be performed well.
［第５実施形態］
第４実施形態では距離Ｌｓｅｊと距離Ｌｅｅｊを溶接箇所ごとに測定しＨＤＤに記録する方法について説明したが、ロボットコントローラ１２２の応答遅れによって誤差が発生する場合がある。誤差とは、レーザ光の照射を開始する教示位置に対する第１の時間Ｔ１が経過した時点でのロボット１０１（制御点）の位置の誤差、つまり教示位置に対する実位置の誤差のことである。
[Fifth Embodiment]
In the fourth embodiment, the method of measuring the distance Lse j and the distance Lee j for each welding point and recording it in the HDD has been described. However, an error may occur due to a response delay of the robot controller 122. The error is an error in the position of the robot 101 (control point) at the time when the first time T1 has elapsed with respect to the teaching position where laser beam irradiation is started, that is, an error in the actual position with respect to the teaching position.
そこで、第５実施形態では、式（２）及び式（７）ではなく、以下の式（１３）及び式（１４）の計算式によって、助走距離Ｌａｊ、及び減速距離Ｌｄｊを算出することで誤差を低減する。誤差の成分は、ロボット１０１の移動速度に比例した成分であるため、目標速度Ｖｗｊと係数（定数）βを用いて表現することができる。
Therefore, in the fifth embodiment, the approach distance La j and the deceleration distance Ld j are calculated not by the equations (2) and (7) but by the following equations (13) and (14). To reduce the error. Since the error component is a component proportional to the moving speed of the robot 101, it can be expressed using the target speed Vw j and the coefficient (constant) β.
なお、式（１３）及び式（１４）で使用する定数βは、未知数である。従って、予め同定を行い、図２に示すロボットコントローラ１２２の記憶装置、例えばＨＤＤ４０４に記録する必要がある。定数βは、ロボットコントローラ１２２に依存する定数である。
Note that the constant β used in the equations (13) and (14) is an unknown number. Therefore, it is necessary to perform identification in advance and record it in the storage device of the robot controller 122 shown in FIG. The constant β is a constant that depends on the robot controller 122.
図２２は、第５実施形態における光位置センサの配置例を示す図である。図２２に示すように、４つの光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄが、ロボット１０１に隣接する壁に固定されている。光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄは、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）である。４つの光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄに向かってレーザ光を照射することで、レーザ光が照射された位置を測定することができる。なお、加工用のレーザ光では、光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄが破損することがあるため、加工用のレーザ光よりも強度の低いガイド光を照射するようにしてもよい。ガイド光を発生させる光源は、レーザ発振器１０３であってもよいし、不図示の発振器であってもよい。
FIG. 22 is a diagram illustrating an arrangement example of optical position sensors in the fifth embodiment. As shown in FIG. 22, four optical position sensors 130 </ b> A, 130 </ b> B, 130 </ b> C, and 130 </ b> D are fixed to a wall adjacent to the robot 101. The optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D are PSDs (Position Sensitive Detectors). By irradiating the laser light toward the four optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D, the position irradiated with the laser light can be measured. In the case of the processing laser light, the optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D may be damaged. Therefore, guide light having a lower intensity than the processing laser light may be emitted. The light source that generates the guide light may be the laser oscillator 103 or an oscillator (not shown).
定数βの同定は、次の手順で行う。まず、ユーザが教示する位置５２ｊ及び位置５３ｊを光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄの測定範囲内に設定する必要がある。例えば、光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄを先に設置しておき、光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄを基準に位置５２ｊ及び位置５３ｊを教示する。教示点は実際の溶接点とは異なるが、定数βを同定する試験動作なので問題ない。ｊは溶接順を示すが、例えばｊ＝１は光位置センサ１３０Ａ、ｊ＝２は光位置センサ１３０Ｂなどのように対応付けしておく。また、教示完了時には教示位置にロボット１０１を静止させた状態でガイド光をＯＮにして、位置５２ｊ及び位置５３ｊの位置データを光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄを用いて測定しておく。次に、第４実施形態で説明した通り、距離Ｌｓｅｊ及び距離Ｌｅｅｊを溶接箇所ごとに求めるシーケンスを実行する。次に、β＝０を仮設定し、式（１３）及び式（１４）で助走距離Ｌａｊ、及び減速距離Ｌｄｊを用いて溶接運転を実行する。
The constant β is identified by the following procedure. First, it is necessary to set the position 52 j and the position 53 j taught by the user within the measurement range of the optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D. For example, the optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D are installed first, and the position 52 j and the position 53 j are taught based on the optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D. Although the teaching point is different from the actual welding point, there is no problem because it is a test operation for identifying the constant β. j indicates the welding order. For example, j = 1 corresponds to the optical position sensor 130A, and j = 2 corresponds to the optical position sensor 130B. When the teaching is completed, the guide light is turned on while the robot 101 is stationary at the teaching position, and the position data of the positions 52 j and 53 j are measured using the optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D. deep. Next, the sequence which calculates | requires distance Lse j and distance Lee j for every welding location is performed as demonstrated in 4th Embodiment. Next, β = 0 is temporarily set, and the welding operation is performed using the run-up distance La j and the deceleration distance Ld j in Expression (13) and Expression (14).
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は、第５実施形態における測定結果を示すグラフである。図２３（ａ）には、第５実施形態における光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄのデータの例を図示している。光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄを用いることで、ガイド光の平面上の位置を測定することができる。図２３（ａ）に示す位置５２ｊ及び位置５３ｊは、教示完了時にガイド光をＯＮにして測定したデータである。図２３（ａ）中、丸マークは、溶接運転を行ったときのガイド光の位置を示している。ガイド光の照射は、時間Ｔ１の間で１度だけであるが、光位置センサ１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄの位置データは、サンプリングにより離散データとなる。
FIG. 23A and FIG. 23B are graphs showing measurement results in the fifth embodiment. FIG. 23A illustrates an example of data of the optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D in the fifth embodiment. By using the optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D, the position of the guide light on the plane can be measured. Position 52 j and position 53 j shown in FIG. 23A are data measured with the guide light turned ON when teaching is completed. In FIG. 23A, a circle mark indicates the position of the guide light when the welding operation is performed. The guide light is irradiated only once during time T1, but the position data of the optical position sensors 130A, 130B, 130C, and 130D becomes discrete data by sampling.
本実施形態では、教示した位置５２ｊと溶接運転におけるレーザ光の照射の開始位置との差である距離Ｌｐｊを測定する。なお、位置の差の成分は、進行方向の成分と進行方向に９０度直角な成分の２つに分けられるが、進行方向の成分のみを距離Ｌｐｊとして測定する。この測定を、複数の姿勢、複数の速度、複数のレーザ走査方向で行い、これらの測定結果を用いて定数βを同定する。
In the present embodiment, a distance Lp j that is a difference between the taught position 52 j and the start position of laser beam irradiation in the welding operation is measured. Incidentally, components of the difference in position is divided into the traveling direction and the traveling direction of the component into two 90-degree quadrature components, measuring only component in the traveling direction as the distance Lp j. This measurement is performed in a plurality of postures, a plurality of velocities, and a plurality of laser scanning directions, and the constant β is identified using these measurement results.
図２３（ｂ）には、第５実施形態における距離Ｌｐと目標速度Ｖｗとの関係を図示している。複数の姿勢、複数の速度、複数のレーザ走査方向で測定を行うと、距離Ｌｐは目標速度Ｖｗと強い相関を示す。この傾きを定数βとして決定する。以上の方法により、定数βを同定することができ、式（１３）及び式（１４）を用いて助走距離Ｌａｊ及び減速距離Ｌｄｊを算出することができる。
FIG. 23B illustrates the relationship between the distance Lp and the target speed Vw in the fifth embodiment. When measurement is performed in a plurality of postures, a plurality of velocities, and a plurality of laser scanning directions, the distance Lp shows a strong correlation with the target speed Vw. This slope is determined as a constant β. With the above method, the constant β can be identified, and the approach distance La j and the deceleration distance Ld j can be calculated using Expression (13) and Expression (14).
第５実施形態によれば、ロボットコントローラ１２２の応答遅れによって生ずる誤差を低減することができ、位置精度よく溶接を行うことができる。
According to the fifth embodiment, errors caused by a response delay of the robot controller 122 can be reduced, and welding can be performed with high positional accuracy.
［第６実施形態］
第３実施形態から第５実施形態までは、第１の時間Ｔ１の経過により指令の位置が進む距離Ｌｓｒｊと、応答遅れにより発生する距離Ｌｓｅｊとを用いて助走距離Ｌａｊを算出する場合について説明した。同様に、第２の時間Ｔ２ｊの経過後から指令の位置が位置５５ｊに到達して停止するまでの距離Ｌｅｒｊと、第２の時間Ｔ２ｊが経過した瞬間の応答遅れにより発生する距離Ｌｅｅｊとを用いて減速距離Ｌｄｊを算出する場合について説明した。しかし、第１の時間Ｔ１の計時完了時に、制御点の実際の位置を正確にロボットコントローラ１２２が測定できるならば、助走距離Ｌａｊを、教示した位置５２ｊと、第１の時間Ｔ１の計時完了時の制御点の実際の位置を用いて求めることができる。
[Sixth Embodiment]
From the third embodiment to the fifth embodiment, when the run-up distance La j is calculated using the distance Lsr j that the command position advances by the passage of the first time T1 and the distance Lse j that occurs due to the response delay Explained. Similarly, the distance that the position of the command after the lapse of the second time T2 j occurs distance Ler j until the stop reaches the position 55 j, the response delay of the moment when the second time T2 j has elapsed The case where the deceleration distance Ld j is calculated using Lee j has been described. However, if the robot controller 122 can accurately measure the actual position of the control point when the time measurement of the first time T1 is completed, the approach distance La j is set to the taught position 52 j and the time measurement of the first time T1. It can be determined using the actual position of the control point at completion.
図２４は、第６実施形態における助走距離Ｌａｊの算出シーケンスを示すフローチャートである。図２５は、第６実施形態における減速距離Ｌｄｊの算出シーケンスを示すフローチャートである。
FIG. 24 is a flowchart showing a calculation sequence of the approach distance La j in the sixth embodiment. FIG. 25 is a flowchart showing a calculation sequence of the deceleration distance Ld j in the sixth embodiment.
図２４に示す助走距離Ｌａｊを算出する方法について説明する。図２に示すロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＤ１において、初期値を助走距離Ｌａｊに代入（仮設定）する。初期値は、例えば式（５）を用いて計算した距離Ｌｓｒｊとしてもよい。初期値として、十分に助走可能な値を設定しておくのが望ましい。
A method for calculating the approach distance La j shown in FIG. 24 will be described. The CPU 401 of the robot controller 122 shown in FIG. 2 substitutes (temporarily sets) the initial value for the run-up distance La j in STEPEP1. The initial value may be, for example, the distance Lsr j calculated using Equation (5). As an initial value, it is desirable to set a value that allows sufficient running.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＤ２において、例えば式（４）を用いて、位置５４ｊを計算する。その後、溶接運転を行い、第１の時間Ｔ１が経過した時の制御点の実際の位置Ｐｓｍｊを取得する。
The CPU 401 calculates the position 54 j in the STEPD 2 using, for example, the equation (4). Thereafter, the welding operation is performed, and the actual position Psm j of the control point when the first time T1 has elapsed is acquired.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＤ３において、教示した位置５２ｊ（Ｐｓｊ）と実際の位置Ｐｓｍｊとの差分Ｅｒｒｓｊを算出する。差分Ｅｒｒｓｊは、レーザ光の照射を開始する教示位置である位置５２ｊ（Ｐｓｊ）に対する第１の時間Ｔ１が経過した時点でのロボット１０１（制御点）の位置である位置Ｐｓｍｊの誤差である。差分Ｅｒｒｓｊを求める方法には、２つの方法、即ち溶接方向の成分のみ利用する方法と、溶接方向に対して９０度直角な成分も含める方法とがある。以下、溶接方向の成分のみ利用する方法について説明する。差分Ｅｒｒｓｊの計算式は式（１５）となる。すなわち、差分Ｅｒｒｓｊは、教示した位置５２ｊ（Ｐｓｊ）と実際の位置Ｐｓｍｊとの差分ベクトルに対し、単位ベクトルＰｄｉｒｊの内積を計算したものとなる。
The CPU 401 calculates a difference Errs j between the taught position 52 j (Ps j ) and the actual position Psm j in STEPEP3. The difference Errs j is an error of the position Psm j that is the position of the robot 101 (control point) at the time when the first time T1 has passed with respect to the position 52 j (Ps j ) that is the teaching position at which the irradiation of the laser beam is started. It is. There are two methods for obtaining the difference Errs j , that is, a method using only a component in the welding direction and a method including a component perpendicular to the welding direction by 90 degrees. Hereinafter, a method of using only components in the welding direction will be described. The equation for calculating the difference Errs j is Equation (15). That is, the difference Errs j is obtained by calculating the inner product of the unit vector Pdir j with respect to the difference vector between the taught position 52 j (Ps j ) and the actual position Psm j .
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＤ４において、差分Ｅｒｒｓｊが全て閾値以下であれば（ＹＥＳ）、ＳＴＥＰＤ６を実行してシーケンスを終了する。ＳＴＥＰＤ４で用いる閾値は、記憶装置、例えばＨＤＤ４０４に予め設定された値であり、例えばユーザが設定してもよい。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＤ６において、各溶接箇所における助走距離Ｌａｊの値をファイル化してＨＤＤ４０４に記憶させる。
If the differences Errs j are all equal to or less than the threshold value in STEPEP4 (YES), the CPU 401 executes STEPEP6 and ends the sequence. The threshold used in STEPEP 4 is a value set in advance in the storage device, for example, the HDD 404, and may be set by the user, for example. CPU401, in STEPD6, and stores the value of the approach distance La j at each weld point and filed in the HDD 404.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＤ４において、いずれかの差分Ｅｒｒｓｊが閾値より大きい場合（ＮＯ）、ＳＴＥＰＤ５を実行する。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＤ５において、閾値を超えた差分Ｅｒｒｓｊに対して定数Ｋｓを掛け、元の助走距離Ｌａｊの値に加算して助走距離Ｌａｊの値を更新する。この計算処理を式（１６）に示す。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＤ５において助走距離Ｌａｊの計算を終了したら、ＳＴＥＰＤ２の処理を再度実行する。
When any difference Errs j is larger than the threshold value in STEPEP4 (NO), the CPU 401 executes STEPEP5. CPU401, in STEPD5, multiplied by a constant Ks on the difference Errs j exceeds the threshold value, updates the value of the approach distance La j is added to the value of the original approach distance La j. This calculation process is shown in Expression (16). When the CPU 401 completes the calculation of the approach distance La j in STEPEP5, it executes the processing of STEPEP2 again.
以上の処理により、ロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、差分Ｅｒｒｓｊが閾値よりも小さくなるように助走距離Ｌａｊを設定する。
Through the above processing, the CPU 401 of the robot controller 122 sets the approach distance La j so that the difference Errs j is smaller than the threshold value.
図２５に示す減速距離Ｌｄｊを算出する方法について説明する。図２に示すロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＥ１において、初期値を減速距離Ｌｄｊに代入（仮設定）する。初期値は、例えば０とする。
A method for calculating the deceleration distance Ld j shown in FIG. 25 will be described. The CPU 401 of the robot controller 122 shown in FIG. 2 substitutes (temporarily sets) the initial value for the deceleration distance Ld j in STEPE1. The initial value is 0, for example.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＥ２において、例えば式（８）を用いて、位置５５ｊを計算する。その後、溶接運転を行い、第２の時間Ｔ２ｊが経過した時の制御点の実際の速度Ｖｅｍｊを取得する。
In step 2, the CPU 401 calculates the position 55 j using, for example, equation (8). Thereafter, the welding operation is performed, and the actual speed Vem j of the control point when the second time T2 j has elapsed is obtained.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＥ３において、目標速度Ｖｗｊと実際の速度との差分Ｅｒｒｖｅｊを算出する。差分Ｅｒｒｖｅｊの計算式は、式（１７）となる。ロボット１０１（制御点）の速度は３次元ベクトルであるので、目標速度も３次元ベクトルで評価する必要がある。目標速度をベクトル化するには、スカラー量である目標速度Ｖｗｊに単位ベクトルＰｄｉｒｊを乗算すればよい。実際の速度Ｖｅｍｊのベクトルから目標速度のベクトルを減算することで、目標速度に対する実際の速度の誤差である差分Ｅｒｒｖｅｊのベクトルが求まる。
In Step 3, the CPU 401 calculates a difference Errve j between the target speed Vw j and the actual speed. The calculation formula for the difference Errve j is given by equation (17). Since the speed of the robot 101 (control point) is a three-dimensional vector, the target speed needs to be evaluated using the three-dimensional vector. In order to vectorize the target speed, a unit vector Pdir j may be multiplied by the target speed Vw j which is a scalar quantity. By subtracting the target speed vector from the actual speed Vem j vector, a vector of the difference Errve j , which is an error of the actual speed with respect to the target speed, is obtained.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＥ４において、差分Ｅｒｒｖｅｊの大きさ（絶対値）が、全て閾値以下であれば（ＹＥＳ）、ＳＴＥＰＥ６を実行してシーケンスを終了する。ＳＴＥＰＥ４で用いる閾値は、記憶装置、例えばＨＤＤ４０４に予め設定された値であり、例えばユーザが設定してもよい。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＥ６において、各溶接箇所における減速距離Ｌｄｊの値をファイル化してＨＤＤ４０４に記憶させる。
If the magnitude (absolute value) of the difference Errve j is all equal to or less than the threshold value in step 4 (YES), the CPU 401 executes step 6 and ends the sequence. The threshold value used in STEPE4 is a value set in advance in the storage device, for example, the HDD 404, and may be set by the user, for example. In step 6, the CPU 401 converts the deceleration distance Ld j at each welding location into a file and stores it in the HDD 404.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＥ４において、いずれかの差分Ｅｒｒｖｅｊの大きさが閾値より大きい場合（ＮＯ）、ＳＴＥＰＥ５を実行する。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＥ５において、閾値を超える溶接箇所に対してのみ、減速距離Ｌｄｊを定数Ｋｅ分だけ増加させる。この計算処理を式（１８）に示す。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＥ５において減速距離Ｌｄｊの計算を終了したら、ＳＴＥＰＥ２の処理を再度実行する。
When the magnitude of any of the differences Errve j is larger than the threshold in STEPE4 (NO), the CPU 401 executes STEPE5. In Step 5, the CPU 401 increases the deceleration distance Ld j by a constant Ke only for the welding points exceeding the threshold. This calculation process is shown in Expression (18). When the CPU 401 finishes calculating the deceleration distance Ld j in STEPE5, it executes the process in STEPE2 again.
以上の処理により、ロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、差分Ｅｒｒｖｅｊの大きさが閾値よりも小さくなるように減速距離Ｌｄｊを設定する。
With the above processing, the CPU 401 of the robot controller 122 sets the deceleration distance Ld j so that the magnitude of the difference Errve j is smaller than the threshold value.
以上、図２４及び図２５に示すシーケンスによって、助走距離Ｌａｊ及び減速距離Ｌｄｊを算出することができる。なお、式（１６）の定数Ｋｓは、１としてもよいが、差分Ｅｒｒｓｊが閾値以下に収束しなければ、１よりも小さい値に変更してもよい。式（１８）の定数Ｋｅは、式（９）を用いて距離Ｌｅｒｊを計算しその１０分の１程度の値を設定してもよい。
As described above, the run-up distance La j and the deceleration distance Ld j can be calculated by the sequences shown in FIGS. The constant Ks in Expression (16) may be 1, but may be changed to a value smaller than 1 if the difference Errs j does not converge below the threshold. The constant Ke in equation (18) may be set to a value about one-tenth of the distance Ler j calculated using equation (9).
また、ロボット１０１は、減速機の入力軸に設けられたエンコーダＥｎ１，…，Ｅｎ６（図２）を備えており、各関節の角度を測定可能としているが、減速機の出力軸にエンコーダが設けられていてもよい。減速機の出力軸に設けられたエンコーダを用いることで、各関節の角度を直接測定することができる。よって、各関節の角度情報から位置Ｐｓｍｊを求めれば、位置精度よく溶接を行うことができる。
The robot 101 includes encoders En1,..., En6 (FIG. 2) provided on the input shaft of the speed reducer, and can measure the angle of each joint. An encoder is provided on the output shaft of the speed reducer. It may be done. By using an encoder provided on the output shaft of the reduction gear, the angle of each joint can be directly measured. Therefore, if the position Psm j is obtained from the angle information of each joint, welding can be performed with high positional accuracy.
また、図２４の助走距離Ｌａｊの決定シーケンスを実行した後、図２５の減速距離Ｌｄｊの決定シーケンスを実行するのが望ましい。また、図２４及び図２５のシーケンスの実行中は加工用のレーザ光を照射する必要はないので、加工用のレーザ光の替わりにガイド光を照射するか、又はレーザ光の照射を行わないのが望ましい。また、実際の速度Ｖｅｍｊを直接取得できない場合、第２の時間Ｔ２ｊの計時完了時のサンプルとその直前のサンプルの合計２つサンプル分の実際の位置を取得し、その差分をサンプリング周期で除算して、速度Ｖｅｍｊを求めてもよい。
Further, it is desirable to execute the determination sequence of the deceleration distance Ld j of FIG. 25 after executing the determination sequence of the approach distance La j of FIG. In addition, since it is not necessary to irradiate the processing laser beam during the execution of the sequences of FIGS. 24 and 25, the guide beam is irradiated instead of the processing laser beam or the laser beam is not irradiated. Is desirable. If the actual velocity Vem j cannot be obtained directly, the actual position of the sample at the completion of the time measurement of the second time T2 j and the sample immediately before it are obtained in total, and the difference is obtained at the sampling period. The speed Vem j may be obtained by division.
第６実施形態によれば、制御点を位置５２ｊ（Ｐｓｊ）に直接位置合わせするため位置精度よく溶接を行うことができる。また、実際の速度Ｖｅｍｊを確認して減速距離Ｌｄｊを決定するため、無駄に時間を消費せず、効率的に溶接を行うことができる。
According to the sixth embodiment, since the control point is directly aligned with the position 52 j (Ps j ), welding can be performed with high positional accuracy. Further, since the deceleration distance Ld j is determined by checking the actual speed Vem j , it is possible to perform welding efficiently without wasting time.
また、第３実施形態の式（５）及び式（９）の計算が困難な場合、即ちロボットコントローラ１２２が生成する軌道が、台形の速度指令ではない場合や条件によって変動する場合、第６実施形態のように助走距離Ｌａｊと減速距離Ｌｄｊを設定してもよい。この場合、実際の位置Ｐｓｍｊ及び実際の速度Ｖｅｍｊを使用しなくてもよく、これらの替わりに第１の時間Ｔ１の計時完了時の指令の位置と第２の時間Ｔ２ｊの計時完了時の速度の指令を計算に用いてもよい。
Further, when it is difficult to calculate the equations (5) and (9) of the third embodiment, that is, when the trajectory generated by the robot controller 122 is not a trapezoidal speed command or varies depending on conditions, the sixth embodiment it may be set entrance length La j and deceleration distance Ld j as the form. In this case, it is not necessary to use the actual position Psm j and the actual speed Vem j, and instead of these, the position of the command at the completion of the timing of the first time T1 and the timing of the completion of the timing of the second time T2 j The speed command may be used for the calculation.
［第７実施形態］
第３実施形態から第６実施形態までは助走距離Ｌａｊの算出方法を説明し、位置５４ｊを求めることで、第１の時間の計時が完了したときにロボット１０１（制御点）に位置５２ｊを通過させる方法について説明した。また、同様に減速距離Ｌｄｊの算出方法を説明し、位置５５ｊを求めることで、第２の時間の計時が完了したときにロボット１０１（制御点）に位置５３ｊを通過させる方法について説明した。しかし、溶接箇所から溶接箇所への移動が高速である場合、ロボットに振動が発生し、ビードが曲線になる、又は制御点が等速で溶接箇所を通過できなくなるなどの問題が発生することがあった。第７実施形態では、この振動を抑制する方法について説明する。
[Seventh Embodiment]
From the third embodiment to the sixth embodiment, a method of calculating the approach distance La j will be described, and by obtaining the position 54 j , the position 52 is set to the robot 101 (control point) when the first time measurement is completed. A method of passing j has been described. Similarly, a method of calculating the deceleration distance Ld j will be described, and a method of passing the position 53 j to the robot 101 (control point) when the time measurement of the second time is completed by obtaining the position 55 j will be described. did. However, if the movement from the welded part to the welded part is at a high speed, the robot may vibrate and the bead becomes a curve, or the control point may not pass through the welded part at a constant speed. there were. In the seventh embodiment, a method for suppressing this vibration will be described.
図２６（ａ）は、参考例としてロボットに振動が発生している状態で制御点が辿る経路５１を説明するための図である。ロボットに振動が発生すると、制御点が、位置５２ｊ又は位置５３ｊを通過しないことがある。また、ロボットに振動が発生すると、溶接ビードが曲線になることがある。図２６（ａ）には、制御点が位置５２ｊを通過せず、かつ、溶接ビードが曲線になる一例を図示している。
FIG. 26A is a diagram for explaining a path 51 followed by a control point in a state where vibration is generated in the robot as a reference example. When vibration occurs in the robot, the control point may not pass through the position 52 j or the position 53 j . Further, when vibration is generated in the robot, the weld bead may become a curve. FIG. 26A illustrates an example in which the control point does not pass through the position 52 j and the weld bead is a curve.
図２６（ｂ）は、参考例として移動する制御点の時間と速度との関係を示す図である。ロボットに振動が発生すると、レーザ光を照射している第２の時間Ｔ２ｊの計時を行っている間に、制御点の速度が目標速度Ｖｗｊとならず振動的になることがある。第７実施形態では、ロボットの振動を抑制するために、溶接箇所から溶接箇所へ移動するときの減速時の加速度αを調整する。図２６（ｂ）には、指令の速度ＶＣとして、減速時の加速度αが１００％の場合と、加速度αがその半分の５０％の場合を例に図示している。また、図２６（ｂ）には、同期信号ＳＢＡを送信したタイミングを時間の基準として図示している。
FIG. 26B is a diagram illustrating the relationship between the time and speed of a moving control point as a reference example. When vibration is generated in the robot, the speed of the control point may not be the target speed Vw j and may become oscillating while measuring the second time T2 j during which the laser beam is irradiated. In 7th Embodiment, in order to suppress the vibration of a robot, the acceleration (alpha) at the time of deceleration when moving from a welding location to a welding location is adjusted. FIG. 26B illustrates, as an example, a case where the acceleration α during deceleration is 100% and a case where the acceleration α is 50%, which is half of the command speed VC. FIG. 26B shows the timing at which the synchronization signal SBA is transmitted as a time reference.
加速度αの具体的な調整方法について説明する。図２７は、第７実施形態における加速度を決定するシーケンスを示すフローチャートである。図２７に示すシーケンスは、溶接箇所から溶接箇所へ移動するときの減速時の加速度αを決定するシーケンスを図示している。図２７に示すシーケンスは、実際に加工対象物にレーザ加工する本動作の前の試験動作において実行する。試験動作では、実際に加工対象物にレーザ加工する本動作を模してロボット１０１を動作させる。
A specific method for adjusting the acceleration α will be described. FIG. 27 is a flowchart showing a sequence for determining acceleration in the seventh embodiment. The sequence shown in FIG. 27 illustrates a sequence for determining the acceleration α at the time of deceleration when moving from the welding location to the welding location. The sequence shown in FIG. 27 is executed in a test operation before the actual operation for actually laser processing a workpiece. In the test operation, the robot 101 is operated by imitating the actual operation of actually laser processing a workpiece.
図２に示すロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＦ１において、加速度αのリストをＨＤＤ４０４のファイルから読み込む。例えば、加速度αが１００％、８０％、６０％、４０％、２０％の５パターンのリストなどである。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＦ２において、加速度αのリストから１つの値を設定して、試験的に溶接を行う試験動作をロボット１０１に行わせる。ＳＴＥＰＦ２では、複数の溶接箇所それぞれの加速開始位置に制御点を移動させる動作を、設定された加速度αで実行する。
The CPU 401 of the robot controller 122 shown in FIG. 2 reads a list of acceleration α from a file in the HDD 404 in STEPF1. For example, a list of five patterns with acceleration α of 100%, 80%, 60%, 40%, 20%, and the like. In STEPF2, the CPU 401 sets one value from the acceleration α list, and causes the robot 101 to perform a test operation for performing welding on a trial basis. In STEPF2, the operation of moving the control point to the acceleration start position of each of the plurality of welding locations is executed with the set acceleration α.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＦ３において、加速度αのリストをすべて実行したかチェックする。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＦ３において、加速度αのリストをすべて実行していない場合（ＮＯ）、ＳＴＥＰＦ２の処理に戻る。例えば加速度αのリストが１００％、８０％、６０％、４０％、２０％の５パターンであれば、試験動作を、加速度αを１００％から２０％まで順番に変更して実行することで、ＳＴＥＰＦ２の処理を５回実行する。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＦ３において、加速度αのリストをすべて実行した場合（ＹＥＳ）、ＳＴＥＰＦ４の処理を実行する。
The CPU 401 checks whether or not all the acceleration α lists have been executed in STEPF3. If the CPU 401 does not execute all the acceleration α lists in STEPF3 (NO), the CPU 401 returns to the processing of STEPF2. For example, if the list of acceleration α is 5 patterns of 100%, 80%, 60%, 40%, and 20%, the test operation is executed by changing the acceleration α from 100% to 20% in order, STEPF2 is executed five times. If the CPU 401 has executed all the acceleration α lists in STEPF3 (YES), it executes the processing of STEPF4.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＦ４において、ロボットの振動を評価するシーケンスを実施し、加速度αの値に対するＯＫ／ＮＧを判定する。ＯＫ／ＮＧの判定は、溶接箇所ごとに行う。表２に判定結果の例を示す。表２の例では、１番目の溶接箇所については加速度１００％がＮＧで、８０％、６０％、４０％、２０％がＯＫである。
In STEPF4, the CPU 401 executes a sequence for evaluating the vibration of the robot, and determines OK / NG with respect to the value of the acceleration α. The determination of OK / NG is performed for each welding location. Table 2 shows examples of determination results. In the example of Table 2, the acceleration of 100% is NG for the first welded portion, and 80%, 60%, 40%, and 20% are OK.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＦ５において、溶接箇所ごとに加速度αの値を決定する。即ち、ＣＰＵ４０１は、加速度αとして、各溶接箇所においてＳＴＥＰＦ４の判定においてＯＫであった値の中から選ぶ。加速度αとして、各溶接箇所においてＳＴＥＰＦ４の判定においてＯＫであった値の中から、最も大きな加速度αの値を選ぶのが好ましい。例えば表２の場合、ＣＰＵ４０１は、１番目の溶接箇所については８０％、２番目の溶接箇所については４０％、３番目の溶接箇所については６０％の値を選ぶ。
In STEPF5, the CPU 401 determines the value of the acceleration α for each welding location. That is, the CPU 401 selects the acceleration α from values that were OK in STEPF4 determination at each welding point. As the acceleration α, it is preferable to select the largest value of the acceleration α from among the values that were OK in STEPF4 determination at each welding point. For example, in the case of Table 2, the CPU 401 selects a value of 80% for the first welding location, 40% for the second welding location, and 60% for the third welding location.
ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰ６において、各溶接箇所に対応付けられた加速度αの値を、ＨＤＤ４０４に記憶させる。以上、ＣＰＵ４０１は、試験動作時に発生したロボット１０１の振動に基づき、本動作においてレーザヘッド１０２を加速させる動作を開始する位置にロボット１０１（制御点）を動作させるときの加速度αを、溶接箇所ごとに調整しておく。
In STEP 6, the CPU 401 stores the value of the acceleration α associated with each welding location in the HDD 404. As described above, the CPU 401 determines the acceleration α when operating the robot 101 (control point) at the position where the operation of accelerating the laser head 102 in this operation is started based on the vibration of the robot 101 generated during the test operation. Adjust to.
なお、図２７に示したシーケンスのＳＴＥＰＦ２における試験動作においては、レーザ光の照射を行う必要はないので、レーザ光を照射しない、又は加工用のレーザ光の替わりにガイド光の照射を行うのが望ましい。
In the test operation in STEPF2 of the sequence shown in FIG. 27, it is not necessary to irradiate the laser beam. Therefore, the laser beam is not irradiated or the guide beam is irradiated instead of the processing laser beam. desirable.
以上、第７実施形態によれば、溶接箇所から次の溶接箇所へ制御点を移動させるときの減速時の加速度αを、ロボット１０１の振動が許容範囲内となるように、溶接箇所ごとに本動作の前に調整しておくので、加工効率が向上する。即ち、加工に必要な位置精度及び速度精度を満たしつつ、溶接箇所から次の溶接箇所へ制御点を高速に移動させることができる。
As described above, according to the seventh embodiment, the acceleration α during deceleration when the control point is moved from one welding location to the next welding location is set for each welding location so that the vibration of the robot 101 is within the allowable range. Since the adjustment is made before the operation, the machining efficiency is improved. That is, it is possible to move the control point at high speed from one welding location to the next welding location while satisfying the positional accuracy and speed accuracy required for processing.
［第８実施形態］
第７実施形態では、溶接箇所から次の溶接箇所へ制御点を移動させるときの減速時の加速度αを、ロボット１０１の振動が許容範囲内となるように調整する方法について説明した。第８実施形態では、ロボット１０１の振動の評価方法の一例について具体的に説明する。図２８（ａ）、図２８（ｂ）及び図２８（ｃ）は、第８実施形態においてロボットの振動を評価する方法を説明するための図である。
[Eighth Embodiment]
In the seventh embodiment, the method of adjusting the acceleration α during deceleration when moving the control point from the welding location to the next welding location so that the vibration of the robot 101 is within the allowable range has been described. In the eighth embodiment, an example of a method for evaluating vibration of the robot 101 will be specifically described. FIG. 28A, FIG. 28B, and FIG. 28C are views for explaining a method for evaluating the vibration of the robot in the eighth embodiment.
図２８（ａ）に示すように、溶接ビードの形成位置は、ユーザがレーザ光の照射を開始する教示位置である位置５２ｊと、レーザ光の照射を終了する教示位置である位置５３ｊとを教示することによって決定する。位置５２ｊ及び位置５３ｊを結んだ線分ＬＳｊと、実際にレーザ光を照射して形成される溶接ビードの位置とが大きく異なると、位置精度の観点から問題となる。
As shown in FIG. 28A, the weld bead is formed at a position 52 j which is a teaching position where the user starts irradiation of the laser beam and a position 53 j which is a teaching position where the irradiation of the laser beam ends. Determine by teaching. And a line segment LS j connecting the position 52 j and the position 53 j, the actual position of the weld bead formed by irradiating a laser beam is greatly different, a problem in terms of positional accuracy.
そこで、図２に示すＣＰＵ４０１は、レーザ光の照射を行う第２の時間Ｔ２ｊ中、ロボット１０１の制御点の位置座標を、例えば、ロボット１０１の各関節の角度から順運動学計算により取得して、その位置座標に基づき、ロボット１０１の振動の評価を行う。
Therefore, the CPU 401 shown in FIG. 2 acquires the position coordinates of the control point of the robot 101 during the second time T2 j during which the laser beam is irradiated, for example, by forward kinematic calculation from the angle of each joint of the robot 101. Then, the vibration of the robot 101 is evaluated based on the position coordinates.
ロボットコントローラ１２２のＣＰＵ４０１は、第２の時間Ｔ２ｊ中、制御点が移動することにより時系列の複数の位置座標を取得する。そして、ＣＰＵ４０１は、複数の位置座標が所定の領域内に収まるかどうかを判定する。ＣＰＵ４０１は、全ての位置座標が所定の領域内に収まれば、「ＯＫ」と判定し、そうでなければ「ＮＧ」と判定する。所定の領域は、線分ＬＳｊを含むようにユーザが任意に設定可能である。本実施形態では、図２８（ａ）、図２８（ｂ）及び図２８（ｃ）に示すように、所定の領域である許容領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を設定している。図２８（ａ）に示す許容領域Ｒ１は、線分ＬＳｊを中心軸とする半径Ｒの円筒の領域である。図２８（ｂ）に示す許容領域Ｒ２は、位置５２ｊを中心とする半径Ｒの球の領域である。図２８（ｃ）に示す許容領域Ｒ３は、位置５３ｊを中心とする半径Ｒの球の領域である。ＣＰＵ４０１は、各位置座標が、領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のうちいずれかの領域に収まっていれば、「ＯＫ」判定とする。ＣＰＵ４０１は、複数の位置座標のうち、一つでも領域外の位置座標があれば「ＮＧ」判定とする。
The CPU 401 of the robot controller 122 acquires a plurality of time-series position coordinates by moving the control point during the second time T2 j . Then, the CPU 401 determines whether or not a plurality of position coordinates are within a predetermined area. The CPU 401 determines “OK” if all the position coordinates are within the predetermined area, and determines “NG” otherwise. The predetermined area can be arbitrarily set by the user so as to include the line segment LS j . In the present embodiment, as shown in FIGS. 28A, 28B, and 28C, allowable areas R1, R2, and R3 that are predetermined areas are set. The allowable region R1 shown in FIG. 28A is a cylindrical region having a radius R with the line segment LS j as the central axis. Permissible area shown in FIG. 28 (b) R2 is a region of a sphere of radius R centered on position 52 j. Allowable region R3 that shown in FIG. 28 (c) is an area of a sphere of radius R centered on position 53 j. The CPU 401 determines “OK” if each position coordinate is within one of the regions R1, R2, and R3. The CPU 401 determines “NG” if any one of the plurality of position coordinates is out of the area.
なお、ロボット１０１の振動が、ロボット１０１の制御点の進行方向と概ね一致している場合、制御点の速度の振動として現れる。振動周期が長い場合、レーザ光の照射を行う第２の時間Ｔ２ｊ中の制御点の速度は、速度の振動の一部を切り取ることとなる。すると、切り取った区間の速度は、目標速度Ｖｗｊと比べて遅くなる場合がある。制御点の速度が遅い場合、前述の所定の領域内に、制御点の位置座標が収まっていても、溶接ビードが短くなる。そこで、ＣＰＵ４０１が、取得した、第２の時間Ｔ２ｊ中の制御点の時系列の位置座標データの差分値を計算し、その差分値をサンプリング時間で除算して制御点の時系列の速度データにする。その後、時系列の速度データの平均値を計算することで、制御点の平均速度を算出する。制御点の平均速度と目標速度Ｖｗｊとの差分の絶対値が、所定値以下であれば「ＯＫ」判定し、所定値を超えていれば「ＮＧ」判定するようにしてもよい。即ち、ロボットの振動の発生の有無の判定として、目標速度Ｖｗｊと、第２の時間の計時中の制御点の平均速度との、差分の絶対値が、所定値以下に収まることを判定してもよい。
In addition, when the vibration of the robot 101 substantially coincides with the traveling direction of the control point of the robot 101, the vibration of the speed of the control point appears. When the vibration cycle is long, the speed of the control point during the second time T2 j during which the laser light is irradiated is cut off part of the vibration of the speed. Then, the speed of the cut section may be slower than the target speed Vw j . When the speed of the control point is low, the weld bead is shortened even if the position coordinates of the control point are within the predetermined area. Therefore, the CPU 401 calculates the difference value of the time-series position coordinate data of the control point during the second time T2 j , and divides the difference value by the sampling time to obtain the time-series speed data of the control point. To. Thereafter, the average speed of the control points is calculated by calculating the average value of the time-series speed data. If the absolute value of the difference between the average speed of the control points and the target speed Vw j is equal to or less than a predetermined value, “OK” determination may be made, and if the absolute value exceeds the predetermined value, “NG” determination may be made. That is, as the determination of whether or not the robot vibration has occurred, it is determined that the absolute value of the difference between the target speed Vw j and the average speed of the control points during the second time measurement falls within a predetermined value. May be.
加速度αの調整は、第７実施形態と同様である。以上、ＣＰＵ４０１は、線分ＬＳｊを含む所定の領域内に複数の位置座標が収まるように、加速度αを調整しておく。加速度αを溶接箇所ごとに本動作の前に調整しておくので、本動作においてはレーザ光による加工跡は、所定の領域内に収まる。即ち、加工に必要な位置精度及び速度精度を満たしつつ、溶接箇所から次の溶接箇所へ制御点を高速に移動させることができる。
Adjustment of the acceleration α is the same as in the seventh embodiment. As described above, the CPU 401 adjusts the acceleration α so that a plurality of position coordinates are within a predetermined region including the line segment LS j . Since the acceleration α is adjusted for each welding point before the main operation, the processing trace by the laser beam is within a predetermined region in the main operation. That is, it is possible to move the control point at high speed from one welding location to the next welding location while satisfying the positional accuracy and speed accuracy required for processing.
なお、ロボット１０１においては、減速機が弾性変形する。したがって、減速機の出力軸にエンコーダを設けておけば、エンコーダの出力値に減速機の弾性変形による誤差が重畳するのを防止できる。したがって、減速機の出力軸に設けられたエンコーダの出力値から制御点の位置座標を計算するようにしてもよい。
In the robot 101, the speed reducer is elastically deformed. Therefore, if an encoder is provided on the output shaft of the speed reducer, it is possible to prevent errors due to elastic deformation of the speed reducer from being superimposed on the output value of the encoder. Therefore, the position coordinates of the control point may be calculated from the output value of the encoder provided on the output shaft of the speed reducer.
ＣＰＵ３０１がレーザ光を照射／停止させるタイミングを、ＣＰＵ４０１が取得する方法としては、コントローラ１２１から第１の時間Ｔ１の計時完了時、及び、第２の時間Ｔ２ｊの計時完了時に信号を送信させる方法がある。他に、ロボットコントローラ１２２が特殊なコマンドを実行する方法、ロボットコントローラ１２２が第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２ｊを計時する方法などがある。また、振動の有無の判定をカメラで撮影し画像処理で行うこともできる。その場合、ロボット１０１はカメラを支持する。まず、第７実施形態のシーケンスを実行する。画像処理を用いる場合、第７実施形態のシーケンスでの試験動作は、実際の照射を伴う試験加工である。試験加工終了後、各溶接箇所をロボットで巡回し溶接ビードを撮影しＨＤＤ４０４に画像として記録する。すなわち、溶接箇所ごとに、加速度αのリストに対応した溶接ビードの画像をＨＤＤ４０４に記録する。加速度αが小さいときは振動が抑制される。従って、溶接点ごとに、加速度αのリストに対応した溶接ビードの画像を比較することで、振動の有無を判定する。具体的には、溶接箇所ごとに、加速度αを最も小さい値に設定したときの溶接ビード画像と、その他の加速度αを設定したときの溶接ビード画像を、比較することで振動の有無を判定する。例えば、各画像について、２値化処理を行い、溶接ビード部分とそれ以外の部分に分離する。その後、溶接ビード部分の重心を求め重心のＸ、Ｙ座標を求める。ここで、Ｘ、Ｙ座標とは、画像の左下を（０、０）とする画像の座標系を意味する。その後、加速度αを最も小さい値に設定したときの溶接ビード画像の重心と、その他の加速度αを設定したときの溶接ビード画像の重心の、距離を算出する。距離が一定の閾値より大きいとき、「ＮＧ」と判定し、閾値以下であれば「ＯＫ」と判定する。以上により振動の有無の判定をカメラで撮影し画像処理で行うことができる。
How CPU301 is a timing for irradiating / stop laser beam, as a method of CPU401 acquires, upon time-out of the first time T1 from the controller 121, and to transmit a signal upon time-out of the second time T2 j There is. In addition, there are a method in which the robot controller 122 executes a special command, a method in which the robot controller 122 measures the first time T1 and the second time T2 j, and the like. It is also possible to determine whether or not there is vibration by photographing with a camera and performing image processing. In that case, the robot 101 supports the camera. First, the sequence of the seventh embodiment is executed. When using image processing, the test operation in the sequence of the seventh embodiment is test processing with actual irradiation. After the completion of the test processing, each welding point is visited by a robot to photograph a weld bead and record it as an image on the HDD 404. That is, an image of a weld bead corresponding to the acceleration α list is recorded in the HDD 404 for each welding location. Vibration is suppressed when the acceleration α is small. Therefore, the presence or absence of vibration is determined by comparing the weld bead images corresponding to the acceleration α list for each welding point. Specifically, for each welding location, the presence or absence of vibration is determined by comparing the weld bead image when the acceleration α is set to the smallest value and the weld bead image when the other acceleration α is set. . For example, binarization processing is performed on each image, and the image is separated into a weld bead portion and other portions. Thereafter, the center of gravity of the weld bead portion is obtained, and the X and Y coordinates of the center of gravity are obtained. Here, the X and Y coordinates mean an image coordinate system in which the lower left of the image is (0, 0). Thereafter, the distance between the center of gravity of the weld bead image when the acceleration α is set to the smallest value and the center of gravity of the weld bead image when the other acceleration α is set is calculated. When the distance is greater than a certain threshold, it is determined as “NG”, and when it is equal to or less than the threshold, it is determined as “OK”. As described above, the presence / absence of vibration can be determined by photographing with a camera and image processing.
［第９実施形態］
第９実施形態では、ロボット１０１の振動の評価方法の第８実施形態とは別の例について、具体的に説明する。図２９は、第９実施形態おけるコントローラ１２１とロボットコントローラ１２２との間の通信を示すシーケンス図である。図２９には、ロボット１０１の振動の評価方法を示すシーケンスの一例を図示している。なお、図２９において、図２１と同様のステップについては、同一符号を付して説明を省略する。
[Ninth Embodiment]
In the ninth embodiment, an example different from the eighth embodiment of the vibration evaluation method of the robot 101 will be specifically described. FIG. 29 is a sequence diagram illustrating communication between the controller 121 and the robot controller 122 in the ninth embodiment. FIG. 29 shows an example of a sequence showing a method for evaluating the vibration of the robot 101. In FIG. 29, steps similar to those in FIG. 21 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図２に示すＣＰＵ４０１は、図２９のＳＴＥＰＢ５において、制御点を溶接箇所から次の溶接箇所へ移動させる。第２実施形態から第８実施形態では、ＣＰＵ４０１は、図２１に示すように、ＳＴＥＰＢ５の処理が終了するとＳＴＥＰＢ２の処理である信号ＳＢＢの送信を行っていた。第９実施形態では、ＣＰＵ４０１は、図２９に示すように、ＳＴＥＰＢ５の処理が終了するとＳＴＥＰＢ７の処理を実施するようにする。ＣＰＵ４０１は、ＳＴＥＰＢ７において、制御点の整定待ちを行う。ＳＴＥＰＢ５において、軌道データの払い出しが完了、すなわち、指令の位置が位置５４ｊに到達するとＳＴＥＰＢ５は終了する。しかし、制御点は位置５４ｊに到達していない。そこで、ＳＴＥＰＢ７を実行することで、制御点が振動なく、位置５４ｊに到達したことを確認する。
The CPU 401 shown in FIG. 2 moves the control point from the welding location to the next welding location in STEPB5 of FIG. In the second to eighth embodiments, as shown in FIG. 21, the CPU 401 transmits the signal SBB that is the processing of STEPB2 when the processing of STEPB5 is completed. In the ninth embodiment, as shown in FIG. 29, the CPU 401 performs the processing of STEPB7 when the processing of STEPB5 is completed. In STEPB7, the CPU 401 waits for the control point to settle. In STEPB5, payout of trajectory data is completed, i.e., when the position of the instruction reaches the position 54 j STEPB5 ends. However, the control point has not reached the position 54 j. Therefore, by executing the STEPB7, control points without vibration, to make sure that it has reached the position 54 j.
本実施形態では、例えば図７に示すロボットプログラム４２２Ａに整定待ちを実行するコマンドを記述することで、ロボット１０１の振動の有無を判定することができる。図２９のＳＴＥＰＢ７においては、ＣＰＵ４０１は、整定待ちコマンドを実行する。整定待ちコマンドは、指令の位置と実際の位置との差分が閾値以内である状態がパラメータで設定した一定時間持続すると終了する。ＣＰＵ４０１は、整定待ちコマンドの実行前から実行完了までの時間を測定することで、ロボット１０１の振動の有無を簡易的に判別できる。例えば、所定の時間よりも短時間で整定待ちコマンドが終了すれば振動なし、所定の時間よりも長時間で整定待ちコマンドが終了すれば、振動ありとなる。なお、溶接を実際に行う際にはＳＴＥＰＥ７の整定待ちは実施しない。即ち、以上のステップは、本動作の前の試験動作として行う。そして、ＣＰＵ４０１は、ロボット１０１の振動ありと判定した場合には、加速度αを低下させる調整を行う。
In the present embodiment, for example, the presence or absence of vibration of the robot 101 can be determined by describing a command for executing settling wait in the robot program 422A shown in FIG. In STEPB7 of FIG. 29, the CPU 401 executes a settling wait command. The settling wait command ends when the state where the difference between the command position and the actual position is within the threshold value continues for a certain time set by the parameter. The CPU 401 can easily determine the presence or absence of vibration of the robot 101 by measuring the time from the execution of the settling wait command to the completion of execution. For example, there is no vibration when the settling wait command ends in a shorter time than a predetermined time, and there is vibration when the settling wait command ends in a longer time than the predetermined time. When welding is actually performed, the waiting for setting of STEPE 7 is not performed. That is, the above steps are performed as a test operation before this operation. When the CPU 401 determines that there is vibration of the robot 101, the CPU 401 performs adjustment to reduce the acceleration α.
以上、ＣＰＵ４０１は、試験動作として、レーザヘッド１０２を加速させる動作を開始させる位置（位置５４ｊ）へロボット１０１の指令の位置を移動させた時点からロボット１０１の制御点が整定するのに要した時間により、加速度αを調整する。
As described above, the CPU 401 is required to set the control point of the robot 101 from the time when the command position of the robot 101 is moved to the position (position 54 j ) where the operation of accelerating the laser head 102 is started as the test operation. The acceleration α is adjusted according to time.
第９実施形態によれば、複雑な処理を必要とせず簡易的な方法で、ロボット１０１の振動の有無を判別することができ、簡単に加速度αを調整することができる。
According to the ninth embodiment, the presence or absence of vibration of the robot 101 can be determined by a simple method without requiring complicated processing, and the acceleration α can be easily adjusted.
なお、上述の第１〜第９実施形態において、ロボット１０１が直線補間命令に従って動作している途中に、異常が発生する場合がある。ロボットコントローラ１２２は、コントローラ１２１に対して、ロボット１０１の状態を示す信号を周期的に送信すればよい。コントローラ１２１は、ロボット１０１が異常状態であることを示す信号を受信した場合、レーザ光を発振しないようにレーザ発振器１０３を制御すればよい。
In the first to ninth embodiments described above, an abnormality may occur while the robot 101 is operating according to the linear interpolation command. The robot controller 122 may periodically transmit a signal indicating the state of the robot 101 to the controller 121. When the controller 121 receives a signal indicating that the robot 101 is in an abnormal state, the controller 121 may control the laser oscillator 103 so as not to oscillate the laser beam.
また、上述の第１〜第９実施形態において、ロボットコントローラ１２２が、コントローラ１２１に対してレーザ発振を許可する許可信号を送るようにしてもよい。例えば、ロボットコントローラ１２２が、直線補間命令によって軌道データＰｊの払い出しを実行中であるときに、許可信号をオンする。コントローラ１２１は、許可信号とレーザ発振指令とをＡＮＤ演算し、演算結果をレーザ発振器１０３に送信するようにしてもよい。これにより、ロボットコントローラ１２２が許可信号をオンしなければ、レーザ光は発振されないようになる。このＡＮＤ演算はコントローラ１２１が行うが、別の電子回路で処理してもよい。
In the first to ninth embodiments described above, the robot controller 122 may send a permission signal for permitting laser oscillation to the controller 121. For example, when the robot controller 122 is executing the payout of the trajectory data P j by a linear interpolation command, the permission signal is turned on. The controller 121 may perform an AND operation on the permission signal and the laser oscillation command and transmit the calculation result to the laser oscillator 103. As a result, the laser beam is not oscillated unless the robot controller 122 turns on the permission signal. This AND operation is performed by the controller 121, but may be processed by another electronic circuit.
また、上述の第１〜第９実施形態において、ロボット１０１は、レーザ光が人間に暴露しないように、遮光されたブース内（図示せず）に設置されているのが好ましい。人がブースへ入室するための扉を開くと、レーザ発振器１０３のレーザ発振が停止するようになっている。また、光ファイバケーブル１５１がレーザヘッド１０２及びレーザ発振器１０３と正しく接続されていない場合には、光ファイバケーブル１５１内の導線が接続されず、レーザ発振器１０３のレーザ発振が停止するようになっている。また、光ファイバケーブル１５１に一定以上の曲げが加わると内部の導線が切れ、レーザ発振器１０３のレーザ発振が停止するようになっている。また、セーフティレーザスキャナやセーフティライトカーテンなどで人間を感知して、レーザ発振器１０３のレーザ発振を停止するようにすることも可能である。また、ロボットコントローラ１２２やコントローラ１２１がなんらかの原因によって応答しなくなった場合に備えて、外部のハードウェアによって監視してレーザ発振を停止することも可能である。例えば、ロボットコントローラ１２２やコントローラ１２１から一定周期ごとにオン／オフする信号を出力し、出力された信号が一定時間変化しなければレーザ発振を止めればよい。
In the first to ninth embodiments described above, the robot 101 is preferably installed in a light-shielded booth (not shown) so that the laser beam is not exposed to humans. When a person opens the door for entering the booth, the laser oscillation of the laser oscillator 103 is stopped. Further, when the optical fiber cable 151 is not properly connected to the laser head 102 and the laser oscillator 103, the conducting wire in the optical fiber cable 151 is not connected, and the laser oscillation of the laser oscillator 103 is stopped. . Further, when a certain amount of bending is applied to the optical fiber cable 151, the internal conductor is cut, and the laser oscillation of the laser oscillator 103 is stopped. It is also possible to stop the laser oscillation of the laser oscillator 103 by detecting a human with a safety laser scanner or a safety light curtain. It is also possible to stop the laser oscillation by monitoring with external hardware in case the robot controller 122 or the controller 121 stops responding for some reason. For example, a signal for turning on / off at regular intervals from the robot controller 122 or the controller 121 may be output, and laser oscillation may be stopped if the output signal does not change for a certain period of time.
また、上述の第１〜第９実施形態では、制御装置１２０が、コントローラ１２１とロボットコントローラ１２２とで構成される場合について説明したが、これに限定するものではない。コントローラ１２１とロボットコントローラ１２２との機能を併せ持つことが可能であれば、制御装置を１つのコンピュータで実現してもよい。例えば、複数のプロセッサ、又はプロセッサが有する複数のコアにより並列処理が可能であれば、制御装置を１つのコンピュータで実現することは可能である。
In the above first to ninth embodiments, the case where the control device 120 includes the controller 121 and the robot controller 122 has been described. However, the present invention is not limited to this. If the functions of the controller 121 and the robot controller 122 can be combined, the control device may be realized by a single computer. For example, if parallel processing can be performed by a plurality of processors or a plurality of cores included in the processors, the control device can be realized by one computer.
また、上述の第１〜第９実施形態では、ロボット１０１が、垂直多関節のロボットの場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットが、例えば水平多関節のロボット、パラレルリンクのロボット、又は直交ロボット等のロボットであってもよい。
In the first to ninth embodiments, the robot 101 is a vertical articulated robot. However, the present invention is not limited to this. The robot may be a robot such as a horizontal articulated robot, a parallel link robot, or an orthogonal robot.
また、上述の第１〜第９実施形態では、レーザ加工装置がレーザ溶接加工を行う場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えばレーザ溝あけ加工又はレーザ切断加工を行う場合であってもよい。
In the first to ninth embodiments described above, the case where the laser processing apparatus performs laser welding processing has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, laser grooving processing or laser cutting processing is performed. May be.
また、上述の第１〜第９実施形態では、レーザ溶接装置がレーザヘッド１０２を１つ備えている場合について説明したが、これに限定するものではない。即ち、レーザ溶接装置がレーザヘッド１０２を複数備えていてもよい。この場合、レーザ溶接装置は、複数のレーザヘッド１０２を個別に移動させることができるよう、ロボット１０１も複数備えていればよい。
Moreover, although the above-mentioned 1st-9th embodiment demonstrated the case where the laser welding apparatus was equipped with one laser head 102, it is not limited to this. That is, the laser welding apparatus may include a plurality of laser heads 102. In this case, the laser welding apparatus may include a plurality of robots 101 so that the plurality of laser heads 102 can be individually moved.
［第１０実施形態］
図３０は、第１０実施形態に係るレーザ加工装置の一例であるレーザ溶接装置１００Ｂの概略構成を示す説明図である。図１と同一の構成要素には同一の参照符号を付与することにする。レーザ溶接装置１００Ｂは、複数のロボット１０１１，１０１２，…，１０１Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）を含むロボット装置１１０、複数のレーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎ、及び光源の一例である１台のレーザ発振器１０３を備える。また、レーザ溶接装置１００Ｂは、切替器１０４及び制御装置１２０Ｂを備える。制御装置１２０Ｂは、装置全体の制御、具体的にはロボット装置１１０の動作、レーザ発振器１０３におけるレーザ光の発生又は停止、及び切替器１０４の切り替え動作を制御する。制御装置１２０Ｂは、第１のコントローラの一例であるコントローラ１２１Ｂと、複数の第２のコントローラの一例である複数のロボットコントローラ１２２１，１２２２，…，１２２Ｎとを有する。ロボット１０１１，１０１２，…，１０１Ｎは、マニピュレータである。
[Tenth embodiment]
FIG. 30 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a laser welding apparatus 100B which is an example of a laser processing apparatus according to the tenth embodiment. The same components as those in FIG. 1 are given the same reference numerals. Laser welding apparatus 100B includes a plurality of robots 101 1, 101 2, ..., 101 N (N is a positive integer of 2 or more) robotic device 110, a plurality of laser heads 102 1, 102 2 including, ..., 102 N, And one laser oscillator 103 which is an example of a light source. The laser welding apparatus 100B includes a switch 104 and a control device 120B. The control device 120B controls the entire device, specifically, the operation of the robot device 110, the generation or stop of laser light in the laser oscillator 103, and the switching operation of the switch 104. Controller 120B includes a controller 121B which is an example of a first controller, a plurality of robot controllers 122 1, which is an example of a plurality of second controllers, 122 2, ..., and 122 N. Robots 101 1 , 101 2 ,..., 101 N are manipulators.
切替器１０４とレーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎとは、レーザ光の光路となる光ファイバケーブル１５１１，１５１２，…，１５１Ｎで接続されている。切替器１０４とレーザ発振器１０３とは、光ファイバケーブル１５２で接続されている。レーザ発振器１０３とコントローラ１２１Ｂとは、互いにデジタル信号の通信が可能にケーブル１５３で接続されている。切替器１０４とコントローラ１２１Ｂとは、互いにデジタル信号の通信が可能にケーブル１５４で接続されている。
Switch 104 and laser head 102 1, 102 2, ..., and 102 N, the optical fiber cable 151 1 serving as the optical path of the laser beam, 151 2, ..., it is connected by a 151 N. The switch 104 and the laser oscillator 103 are connected by an optical fiber cable 152. The laser oscillator 103 and the controller 121B are connected by a cable 153 so that digital signals can be communicated with each other. The switch 104 and the controller 121B are connected by a cable 154 so that digital signals can be communicated with each other.
ロボットアーム１１１１，１１１２，…，１１１Ｎとロボットコントローラ１２２１，１２２２，…，１２２Ｎとは、動力線及び信号線を有するケーブル１５５１，１５５２，…，１５５Ｎで接続されている。コントローラ１２１Ｂとロボットコントローラ１２２１，１２２２，…，１２２Ｎとは、互いにデジタル信号の通信が可能にケーブル１５６１，１５６２，…，１５６Ｎで接続されている。
Robot arm 111 1, 111 2, ..., 111 N and the robot controller 122 1, 122 2, ..., and 122 N, the cable 155 1, 155 2 having the power lines and signal lines, ..., are connected by a 155 N Yes. Controller 121B and the robot controller 122 1, 122 2, ..., 122 N and are connected to one another cable 156 1 can communicate with a digital signal, 156 2, ..., at 156 N.
レーザ発振器１０３は、連続発振レーザ又はパルス発振レーザであり、レーザ発振によりレーザ光を発生する。レーザ発振器１０３にて発生されたレーザ光は、光ファイバケーブル１５２を介して切替器１０４に送られる。切替器１０４は、複数のレーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎのうちいずれかのレーザヘッドに、レーザ発振器１０３にて発生させたレーザ光を光ファイバケーブル１５１１，１５１２，…，１５１Ｎを介して導くよう光路を切り替えるものである。具体的に説明すると、切替器１０４は、複数のミラー１１４１，１１４２，…，１１４Ｎを有し、ミラー１１４１，１１４２，…，１１４Ｎを動作させて、各レーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎに時分割でレーザ光を導くよう光路を切り替える。よって、レーザ発振器１０３を複数用意する必要が無く、コスト削減になる。
The laser oscillator 103 is a continuous wave laser or a pulsed laser, and generates laser light by laser oscillation. The laser light generated by the laser oscillator 103 is sent to the switch 104 via the optical fiber cable 152. The switch 104 is a laser beam generated by the laser oscillator 103 to any one of the plurality of laser heads 102 1 , 102 2 ,..., 102 N. The optical fiber cables 151 1 , 151 2 ,. 151 The optical path is switched to guide through N. When specifically described, the switch 104 includes a plurality of mirrors 114 1, 114 2, ..., has a 114 N, mirror 114 1, 114 2, ..., 114 N to operate the respective laser heads 102 1, 102 2 ,..., 102 N are switched in an optical path so as to guide the laser light in a time division manner. Therefore, it is not necessary to prepare a plurality of laser oscillators 103, and the cost is reduced.
レーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎは、切替器１０４により導かれたレーザ光Ｌ１，Ｌ２，…，ＬＮを出射する。レーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎから出射されたレーザ光Ｌ１，Ｌ２，…，ＬＮの焦点は、レーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎに対して所定距離の位置に結ばれる。コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振器１０３におけるレーザ光の発生又は停止、及び切替器１０４の切り替え動作を制御する。即ち、コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振器１０３にレーザ光の発生又は停止をケーブル１５３を介して指令する。
Laser head 102 1, 102 2, ..., 102 N , a laser beam guided by the switch 104 L 1, L 2, ... , it emits L N. Laser head 102 1, 102 2, ..., 102 laser light emitted from the N L 1, L 2, ..., the focus of L N, the laser head 102 1, 102 2, ..., of a predetermined distance with respect to 102 N Tied in position. The controller 121B controls the generation or stop of laser light in the laser oscillator 103 and the switching operation of the switch 104. That is, the controller 121B instructs the laser oscillator 103 to generate or stop the laser light via the cable 153.
本実施形態ではロボット１０１１，１０１２，…，１０１Ｎは同一構成である。ロボット装置１１０のロボット１０１ｉは、例えば垂直多関節のロボットである。ｉは、１〜Ｎの整数であり、ロボットに付与した通し番号でもある。ロボット１０１ｉは、ロボットアーム１１１ｉと、ロボットアーム１１１ｉに取り付けられたエンドエフェクタの一例であるロボットハンド１１２ｉとを有する。ロボット１０１ｉは、レーザヘッド１０２ｉを支持する。本実施形態では、ロボット１０１ｉは、ロボットハンド１１２ｉがレーザヘッド１０２ｉを把持することで、レーザヘッド１０２ｉを支持する。なお、例えばレーザヘッド１０２ｉをロボットアーム１１１ｉの先端又はロボットハンド１１２ｉに取り付けて、ロボット１０１ｉにレーザヘッド１０２ｉを支持させてもよい。
In this embodiment, the robots 101 1 , 101 2 ,..., 101 N have the same configuration. The robot 101 i of the robot apparatus 110 is, for example, a vertical articulated robot. i is an integer from 1 to N, and is also a serial number assigned to the robot. The robot 101 i includes a robot arm 111 i and a robot hand 112 i that is an example of an end effector attached to the robot arm 111 i . The robot 101 i supports the laser head 102 i . In the present embodiment, the robot 101 i supports the laser head 102 i by the robot hand 112 i holding the laser head 102 i . For example, the laser head 102 i may be attached to the tip of the robot arm 111 i or the robot hand 112 i so that the robot 101 i supports the laser head 102 i .
レーザヘッド１０２ｉがロボット１０１ｉに支持されているので、ロボット１０１ｉを動作させることにより、レーザヘッド１０２ｉを所望の位置及び姿勢に移動させることができる。ロボット１０１ｉを動作させてレーザヘッド１０２ｉを所望の位置及び姿勢に移動させることにより、レーザ光Ｌｉの焦点を空間における所望の位置に移動させることができる。レーザ光Ｌｉの焦点を、加工対象物Ｗにおいて溶接ビードを形成させる位置に合わせることにより、加工対象物Ｗをレーザ光Ｌｉで溶接加工することができる。このように、複数のロボット１０１１，１０１２，…，１０１Ｎを含むロボット装置１１０は、複数のレーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎを個別に移動させることができる。なお、加工対象物Ｗを加工することで、加工品が得られる。
Since the laser head 102 i is supported to the robot 101 i, by operating the robot 101 i, it is possible to move the laser head 102 i to a desired position and orientation. By operating the robot 101 i and moving the laser head 102 i to a desired position and posture, the focal point of the laser beam L i can be moved to a desired position in space. The focal point of the laser light L i, by matching the position to form a weld bead in the workpiece W, thereby welding the workpiece W by the laser beam L i. Thus, a plurality of robots 101 1, 101 2, ..., 101 robotic device 110 including N, a plurality of laser heads 102 1, 102 2, ..., it can be moved 102 N individually. In addition, a processed product is obtained by processing the workpiece W.
本実施形態では、制御装置１２０Ｂがレーザ発振器１０３、ロボット装置１１０、及び切替器１０４を制御して、レーザシーム溶接を行う。レーザシーム溶接においては、レーザ光Ｌｉとして連続波を用いるものと、パルス波を用いるものとがあるが、いずれであってもよい。レーザシーム溶接では、レーザ光Ｌｉで加工対象物Ｗの表面を走査する必要がある。本実施形態では、ガルバノミラーを用いず、ロボット１０１ｉに支持されたレーザヘッド１０２ｉを移動させながらレーザ光Ｌｉを出射し、レーザ光Ｌｉで加工対象物Ｗの表面を走査して、レーザ溶接加工する。ガルバノミラーを省略した分、コスト削減になる。
In the present embodiment, the control device 120B controls the laser oscillator 103, the robot device 110, and the switch 104 to perform laser seam welding. In Rezashimu welding, and those using continuous wave as the laser beam L i, there are the one using a pulse wave may be any. In Rezashimu welding, it is necessary to scan the surface of the workpiece W by the laser beam L i. In the present embodiment, without using the galvanometer mirror, the laser light L i emitted while moving the laser head 102 i that is supported by the robot 101 i, to scan the surface of the workpiece W by the laser beam L i, Laser welding process. The cost is reduced by omitting the galvanometer mirror.
加工対象物Ｗにおいて、１つのロボット１０１ｉ、即ち１つのレーザヘッド１０２ｉで溶接を行う溶接箇所は１つでもよいが、本実施形態では複数あるものとして説明する。また、複数のロボット１０１１，１０１２，…，１０１Ｎ、即ち複数のレーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎには、説明の便宜上、ｉ＝１〜Ｎの通し番号を付している。以下、１からＮの順番に切り替えて、溶接箇所を１つずつ順番にレーザ溶接加工する場合について説明する。例えば、第１のロボットをロボット１０１１、第１のレーザヘッドをレーザヘッド１０２１とした場合、次に動作させる第２のロボットはロボット１０１２、次にレーザ光を導く第２のレーザヘッドはレーザヘッド１０２２ということになる。
In the workpiece W, one robot 101 i , that is, one laser head 102 i may be welded at one place, but in the present embodiment, it is assumed that there are a plurality of places. Further, a plurality of robots 101 1, 101 2, ..., 101 N, i.e., a plurality of laser heads 102 1, 102 2, ..., the 102 N, for convenience of explanation, it is given the serial number of i = 1 to N . Hereinafter, a case will be described in which the welding locations are switched in order from 1 to N and laser welding is performed one by one in order. For example, when the first robot is the robot 101 1 and the first laser head is the laser head 102 1 , the second robot to be operated next is the robot 101 2 , and the second laser head that guides the laser beam is next. it comes to the laser head 102 2.
図３１は、第１０実施形態におけるレーザ溶接装置１００Ｂの制御系の一例を示すブロック図である。図２と同一の構成要素には同一の参照符号を付与することにする。コントローラ１２１Ｂは、例えば汎用コンピュータで構成され、プロセッサの一例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１を有する。また、コントローラ１２１Ｂは、ＣＰＵ３０１を動作させる基本プログラム等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）３０２、及びＣＰＵ３０１の作業領域としてのＲＡＭ（Random Access Memory）３０３を有する。また、コントローラ１２１Ｂは、記憶装置の一例であるＨＤＤ（Hard Disk Drive）３０４と、ディスクドライブ３０５とを有する。ディスクドライブ３０５は、記録媒体の一例である記録ディスク３２３に記録されたプログラム等を読み出すことができる。
FIG. 31 is a block diagram illustrating an example of a control system of the laser welding apparatus 100B according to the tenth embodiment. The same components as those in FIG. 2 are given the same reference numerals. The controller 121B is configured by a general-purpose computer, for example, and includes a CPU (Central Processing Unit) 301 that is an example of a processor. The controller 121 </ b> B includes a ROM (Read Only Memory) 302 that stores a basic program for operating the CPU 301 and a RAM (Random Access Memory) 303 as a work area of the CPU 301. Further, the controller 121B includes an HDD (Hard Disk Drive) 304 and a disk drive 305, which are examples of storage devices. The disk drive 305 can read a program or the like recorded on a recording disk 323 that is an example of a recording medium.
また、コントローラ１２１Ｂは、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１１１，３１１２，…，３１１Ｎ、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１２及びインタフェース（Ｉ／Ｆ）３１３を有する。これらＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、ＨＤＤ３０４、ディスクドライブ３０５、Ｉ／Ｆ３１１１，３１１２，…，３１１Ｎ、Ｉ／Ｆ３１２及びＩ／Ｆ３１３は、バス３１０で互いに通信可能に接続されている。Ｉ／Ｆ３１２には、ケーブル１５３でレーザ発振器１０３が接続されている。Ｉ／Ｆ３１３には、ケーブル１５４で切替器１０４が接続されている。
The controller 121B includes interfaces (I / F) 311 1 , 311 2 ,..., 311 N , an interface (I / F) 312 and an interface (I / F) 313. The CPU 301, ROM 302, RAM 303, HDD 304, disk drive 305, I / F 311 1 , 311 2 ,..., 311 N , I / F 312 and I / F 313 are connected to each other via a bus 310. The laser oscillator 103 is connected to the I / F 312 with a cable 153. The switch 104 is connected to the I / F 313 via a cable 154.
ＣＰＵ３０１には、クロック発生回路３１３が接続されている。ＣＰＵ３０１は、クロック発生回路３１３にて発生されたクロック信号に同期して動作する。つまり、ＣＰＵ３０１の動作周波数は、クロック発生回路３１３のクロック信号によって決まる。
A clock generation circuit 313 is connected to the CPU 301. The CPU 301 operates in synchronization with the clock signal generated by the clock generation circuit 313. That is, the operating frequency of the CPU 301 is determined by the clock signal of the clock generation circuit 313.
ＨＤＤ３０４には、ＣＰＵ３０１に計時処理を行わせたり、ＣＰＵ３０１に信号の送受信処理を行わせたりする、装置全体のシーケンスを管理するよう構成された制御プログラム３２１が記憶（記録）されている。ＣＰＵ３０１は、制御プログラム３２１に従って、計時処理や信号の送受信処理等の各種の処理を実行する。また、ＨＤＤ３０４には、第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉ及び第３の時間Ｔ３などの時間のデータを含む各種のデータ３２２が記憶（記録）される。なお、データ３２２は、制御プログラム３２１に組み込まれていてもよい。
The HDD 304 stores (records) a control program 321 configured to manage the sequence of the entire apparatus, which causes the CPU 301 to perform time measurement processing and the CPU 301 to perform signal transmission / reception processing. The CPU 301 executes various processes such as a timing process and a signal transmission / reception process in accordance with the control program 321. The HDD 304 stores (records) various data 322 including time data such as the first time T1, the second time T2 j, i, and the third time T3. Note that the data 322 may be incorporated in the control program 321.
ここで、第１の時間Ｔ１は、溶接箇所においてレーザヘッド１０２ｊが等速となるように溶接箇所に向かってレーザヘッド１０２ｉを加速させるのに要する時間である。また、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉは、溶接箇所においてレーザヘッド１０２ｊがレーザ光を照射するのに要する時間である。ｉは、上述したように、１〜Ｎの正の整数であって、ロボット、レーザヘッド等に付与した通し番号であり、動作させる順番に対応する。ｊは、正の整数であり、溶接箇所に対応付けて付与した通し番号であり、溶接する順番でもある。即ち、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉは、ロボット１０１ｉに支持されたレーザヘッド１０２ｉおいて溶接されるｊ箇所目の溶接箇所にレーザ光を照射するのに要する時間である。また、第３の時間Ｔ３は、切替器１０４において切り替え動作に要する時間である。以下、符号に下付きで付与する（ｊ，ｉ）は、ｉ番目のロボット１０１ｉ（レーザヘッド１０２ｉ）におけるｊ箇所目の溶接箇所を意味する。
Here, the first time T1 is a time required for accelerating the laser head 102 i toward the welding location so that the laser head 102 j becomes constant speed at the welding location. The second time T2 j, i is the time required for the laser head 102 j to irradiate the laser beam at the welding location. As described above, i is a positive integer of 1 to N, which is a serial number assigned to the robot, the laser head, and the like, and corresponds to the order of operation. j is a positive integer, is a serial number assigned in association with the welding location, and is also the order of welding. In other words, the second time T2 j, i is the time required to irradiate the j-th welding spot welded by the laser head 102 i supported by the robot 101 i with the laser beam. The third time T3 is a time required for the switching operation in the switch 104. Hereinafter, (j, i) given as a subscript to the reference signifies the j-th welding location in the i-th robot 101 i (laser head 102 i ).
ＣＰＵ３０１は、制御プログラム３２１を実行することにより、ソフトウェアタイマとして機能する。具体的には、ＣＰＵ３０１は、第１の時間Ｔ１を計時するタイマと、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉを計時するタイマとして機能する。また、ＣＰＵ３０１は、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉと第３の時間Ｔ３との合計時間（Ｔ２ｊ，ｉ＋Ｔ３）を計時するタイマとして機能する。また、ＣＰＵ３０１は、制御プログラム３２１を実行することにより、レーザ発振器１０３にレーザ発振指令ＳＲ１（信号）を送信してレーザ発振器１０３を制御する。また、ＣＰＵ３０１は、制御プログラム３２１を実行することにより、切替器１０４に切替信号ＳＳを送信して、切替器１０４を制御する。さらに、ＣＰＵ３０１は、制御プログラム３２１を実行することにより、ロボットコントローラ１２２ｉに、ロボット１０１ｉの動作開始を指示する動作開始指令（所定の指令）ＳＡｉを送信する。
The CPU 301 functions as a software timer by executing the control program 321. Specifically, the CPU 301 functions as a timer for measuring the first time T1 and a timer for measuring the second time T2 j, i . Further, the CPU 301 functions as a timer that measures the total time (T2 j, i + T3) of the second time T2 j, i and the third time T3. In addition, the CPU 301 controls the laser oscillator 103 by executing the control program 321 and transmitting a laser oscillation command SR1 (signal) to the laser oscillator 103. Further, the CPU 301 controls the switch 104 by executing the control program 321 to transmit a switch signal SS to the switch 104. Further, the CPU 301 executes the control program 321 to transmit an operation start command (predetermined command) SA i that instructs the robot controller 122 i to start the operation of the robot 101 i .
なお、制御プログラム３２１が記録される記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラム３２１を供給するための記録媒体としては、図３１に示すＲＯＭ３０２，記録ディスク３２３、不図示の外部記憶装置等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭ、ブルーレイ等の光ディスク、磁気ディスク、磁気テープ、半導体メモリ等を用いることができる。
Note that the recording medium on which the control program 321 is recorded may be recorded on any recording medium as long as it is a computer-readable recording medium. For example, as a recording medium for supplying the control program 321, a ROM 302, a recording disk 323, an external storage device (not shown) shown in FIG. 31 may be used. As a specific example, a flexible disk, hard disk, DVD-ROM, CD-ROM, optical disk such as Blu-ray, magnetic disk, magnetic tape, semiconductor memory, etc. can be used as the recording medium.
ロボットコントローラ１２２ｉは、ロボット１０１ｉの制御を行う専用のコンピュータである。なお、図３１においては、ロボット１０１ｉとして、ロボットアーム１１１ｉの制御系について図示し、ロボットハンド１１２ｉの制御系については図示を省略している。ロボットコントローラ１２２ｉは、プロセッサの一例であるＣＰＵ４０１ｉ、ＣＰＵ４０１ｉを動作させる基本プログラム等が格納されたＲＯＭ４０２ｉ、及びＣＰＵ４０１ｉの作業領域としてのＲＡＭ４０３ｉを有する。また、ロボットコントローラ１２２ｉは、記憶装置の一例であるＨＤＤ４０４ｉを有する。
The robot controller 122 i is a dedicated computer that controls the robot 101 i . In FIG. 31, as the robot 101 i , a control system for the robot arm 111 i is shown, and the control system for the robot hand 112 i is not shown. The robot controller 122 i includes a CPU 401 i which is an example of a processor, a ROM 402 i in which a basic program for operating the CPU 401 i and the like are stored, and a RAM 403 i as a work area of the CPU 401 i . The robot controller 122 i includes an HDD 404 i which is an example of a storage device.
また、ロボットコントローラ１２２ｉは、サーボ演算部の一例であるＦＰＧＡ４１６ｉ、及び電流アンプ４１７ｉを有する。ロボットコントローラ１２２ｉは、インタフェース（Ｉ／Ｆ）４１１ｉを有する。ＣＰＵ４０１ｉ、ＲＯＭ４０２ｉ、ＲＡＭ４０３ｉ、ＨＤＤ４０４ｉ、ＦＰＧＡ４１６ｉ、Ｉ／Ｆ４１１ｉは、バス４１０ｉで互いに通信可能に接続されている。また、コントローラ１２１ＢのＩ／Ｆ３１１ｉとロボットコントローラ１２２ｉのＩ／Ｆ４１１ｉとがケーブル１５６ｉで接続されている。
The robot controller 122 i includes an FPGA 416 i which is an example of a servo calculation unit, and a current amplifier 417 i . The robot controller 122 i has an interface (I / F) 411 i . The CPU 401 i , ROM 402 i , RAM 403 i , HDD 404 i , FPGA 416 i , and I / F 411 i are connected to each other via a bus 410 i . The I / F 311 i of the controller 121B and the I / F 411 i of the robot controller 122 i are connected by a cable 156 i .
ＣＰＵ４０１ｉには、クロック発生回路４１４ｉが接続され、ＦＰＧＡ４１６ｉには、クロック発生回路４１５ｉが接続されている。ＣＰＵ４０１ｉは、クロック発生回路４１４ｉにて発生されたクロック信号に同期して動作し、ＦＰＧＡ４１６ｉは、クロック発生回路４１５ｉにて発生されたクロック信号に同期して動作する。つまり、ＣＰＵ４０１ｉの動作周波数は、クロック発生回路４１４ｉのクロック信号によって決まり、ＦＰＧＡ４１６ｉの動作周波数は、クロック発生回路４１５ｉのクロック信号によって決まる。
The CPU 401 i, is connected a clock generator circuit 414 i is the FPGA416 i, clock generation circuit 415 i is connected. The CPU 401 i operates in synchronization with the clock signal generated by the clock generation circuit 414 i , and the FPGA 416 i operates in synchronization with the clock signal generated by the clock generation circuit 415 i . That is, the operating frequency of the CPU 401 i is determined by the clock signal of the clock generation circuit 414 i , and the operating frequency of the FPGA 416 i is determined by the clock signal of the clock generation circuit 415 i .
ＨＤＤ４０４ｉには、プログラム４２１ｉ、及びロボットプログラム４２２ｉが記憶（記録）されている。
The HDD 404 i stores (records) a program 421 i and a robot program 422 i .
ロボットアーム１１１ｉは、各関節を駆動する複数（例えば６つ）のモータＭ１ｉ，…，Ｍ６ｉと、モータＭ１ｉ，…，Ｍ６ｉの回転角度（回転位置）を検知する位置センサの一例である複数（例えば６つ）のエンコーダＥｎ１ｉ，…，Ｅｎ６ｉと、を有する。また、ロボットアーム１１１ｉは、エンコーダＥｎ１ｉ，…，Ｅｎ６ｉに接続され、電子回路で構成された検出回路１１５ｉを有する。
Robotic arm 111 i, the motor M1 i of the plurality of driving each joint (e.g., six), ..., and M6 i, the motor M1 i, ..., an example of the position sensor for detecting the M6 i rotation angle (rotational position) encoder En1 i multiple is (e.g., six), ..., having a EN6 i. Further, the robot arm 111 i has a detection circuit 115 i connected to the encoders En1 i ,..., En6 i and configured by an electronic circuit.
以上の構成で、コントローラ１２１Ｂ、具体的にはＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｆ３１２からレーザ発振指令（信号）ＳＲ１をレーザ発振器１０３に送信する。レーザ発振指令ＳＲ１を受信したレーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１に従い、レーザ光を発生するように動作する。具体的には、コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振指令ＳＲ１として、レーザ発振器１０３にレーザ光の発生を指令するときには電気信号の電圧をローレベルからハイレベルに切り替えて、Ｉ／Ｆ３１２から送信する。電気信号の電圧をハイレベルにする場合、レーザ発振指令ＳＲ１をオンにするともいう。また、コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振器１０３にレーザ光の停止を指令するときには電気信号の電圧をローレベルとする。電気信号の電圧をローレベルにする場合、レーザ発振指令ＳＲ１をオフにするともいう。したがって、レーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１がオンのときにはレーザ光を発生させ、レーザ発振指令ＳＲ１がオフのときにはレーザ光を停止させる。
With the above configuration, the controller 121B, specifically, the CPU 301 transmits a laser oscillation command (signal) SR1 from the I / F 312 to the laser oscillator 103. The laser oscillator 103 that has received the laser oscillation command SR1 operates to generate laser light in accordance with the laser oscillation command SR1. Specifically, the controller 121B switches the voltage of the electrical signal from low level to high level and transmits it from the I / F 312 when instructing the laser oscillator 103 to generate laser light as the laser oscillation command SR1. When the voltage of the electric signal is set to a high level, the laser oscillation command SR1 is also turned on. Further, the controller 121B sets the voltage of the electric signal to a low level when instructing the laser oscillator 103 to stop the laser beam. When the voltage of the electric signal is set to a low level, the laser oscillation command SR1 is also turned off. Therefore, the laser oscillator 103 generates laser light when the laser oscillation command SR1 is on, and stops the laser light when the laser oscillation command SR1 is off.
また、レーザ発振器１０３は、レーザ光を発生していることを示す信号ＳＲ２をコントローラ１２１Ｂに送信する。具体的には、レーザ発振器１０３は、信号ＳＲ２として、レーザ光を発生しているときには電圧がハイレベルの電気信号をコントローラ１２１Ｂに送信する。電気信号の電圧をハイレベルにする場合、信号ＳＲ２をオンにするともいう。また、レーザ発振器１０３は、レーザ光の発生を停止しているときには電気信号の電圧をローレベルとする。電気信号の電圧をローレベルにする場合、信号ＳＲ２をオフにするともいう。
Further, the laser oscillator 103 transmits a signal SR2 indicating that laser light is being generated to the controller 121B. Specifically, the laser oscillator 103 transmits an electrical signal having a high voltage level to the controller 121B as the signal SR2 when laser light is being generated. When the voltage of the electric signal is set to a high level, the signal SR2 is also turned on. The laser oscillator 103 sets the voltage of the electric signal to a low level when the generation of laser light is stopped. When the voltage of the electrical signal is set to a low level, the signal SR2 is also turned off.
更に、コントローラ１２１Ｂ、具体的にはＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｆ３１３から切替信号ＳＳを切替器１０４に送信する。切替信号ＳＳは、それぞれのレーザヘッド１０２ｉに割り当てられた固有の符号となる複数のビット（ビット列）からなるデジタル信号である。切替信号ＳＳを受信した切替器１０４は、切替信号ＳＳのビット列に応じて、光路の切り替えを行う。
Furthermore, the controller 121B, specifically, the CPU 301 transmits a switching signal SS from the I / F 313 to the switch 104. The switching signal SS is a digital signal composed of a plurality of bits (bit strings) serving as unique codes assigned to the respective laser heads 102 i . The switch 104 that has received the switching signal SS switches the optical path according to the bit string of the switching signal SS.
更にまた、コントローラ１２１Ｂ、具体的にはＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｆ３１１ｉからロボット１０１ｉの動作開始を指示する動作開始指令（所定の指令）ＳＡｉをロボットコントローラ１２２ｉに送信する。具体的には、コントローラ１２１Ｂは、ロボット１０１ｉの動作を開始するよう動作開始指令ＳＡｉを指令するときには、電圧がハイレベルの電気信号をロボットコントローラ１２２ｉへ送信する。電気信号の電圧をハイレベルにする場合、動作開始指令ＳＡｉをオンにするともいう。また、コントローラ１２１Ｂは、動作開始指令ＳＡｉを示す電気信号の電圧をハイレベルにした後、所定のタイミングでローレベルとする。電気信号の電圧をローレベルにする場合、動作開始指令ＳＡｉをオフにするともいう。
Furthermore, the controller 121B, specifically, the CPU 301 transmits an operation start command (predetermined command) SA i for instructing the start of the operation of the robot 101 i from the I / F 311 i to the robot controller 122 i . Specifically, when the controller 121B instructs the operation start command SA i to start the operation of the robot 101 i , the controller 121B transmits an electric signal having a high voltage level to the robot controller 122 i . When the voltage of the electric signal is set to the high level, the operation start command SA i is also turned on. Further, the controller 121B sets the voltage of the electric signal indicating the operation start command SA i to the high level, and then sets the voltage to the low level at a predetermined timing. When the voltage of the electric signal is set to a low level, the operation start command SA i is also turned off.
ロボットコントローラ１２２ｉは、動作開始指令ＳＡｉを受信して、ロボットプログラム４２２ｉに従ってロボット１０１ｉの動作を制御する。即ち、ロボットコントローラ１２２ｉは、動作開始指令ＳＡｉを監視しており、動作開始指令ＳＡｉがオフからオンに切り替わると、レーザヘッド１０２ｉでレーザシーム溶接を行うためにレーザヘッド１０２ｉを加速させる動作をロボット１０１ｉに開始させる。
The robot controller 122 i receives the operation start command SA i and controls the operation of the robot 101 i according to the robot program 422 i . That is, the robot controller 122 i monitors the operation start command SA i, when the operation start instruction SA i is switched from off to on, to accelerate the laser head 102 i in order to perform Rezashimu welded with the laser head 102 i The operation is started by the robot 101 i .
また、ロボットコントローラ１２２ｉは、ロボット１０１ｉが溶接箇所を含む所定の区間の軌道データに基づいて動作中であることを示すデジタル信号である信号ＳＢｉを、コントローラ１２１Ｂに送信する。具体的には、ロボットコントローラ１２２ｉは、レーザヘッド１０２ｉを加速させる動作をロボット１０１ｉに開始させた時点で、信号ＳＢｉを示す電気信号の電圧をローレベルからハイレベルに切り替えて、コントローラ１２１Ｂに送信する。また、ロボットコントローラ１２２ｉは、所定のタイミングで信号ＳＢｉを示す電気信号の電圧をハイレベルからローレベルにする。以下、信号ＳＢｉを示す電気信号の電圧をハイレベルにすることを、信号ＳＢｉをオンにするともいう。また、信号ＳＢｉを示す電気信号の電圧をローレベルにすることを、信号ＳＢｉをオフにするともいう。
In addition, the robot controller 122 i transmits a signal SB i that is a digital signal indicating that the robot 101 i is operating based on the trajectory data of a predetermined section including the welding location to the controller 121B. Specifically, the robot controller 122 i switches the voltage of the electric signal indicating the signal SB i from the low level to the high level at the time when the robot 101 i starts the operation of accelerating the laser head 102 i. To 121B. Also, the robot controller 122 i changes the voltage of the electric signal indicating the signal SB i from a high level to a low level at a predetermined timing. Hereinafter, setting the voltage of the electrical signal indicating the signal SB i to a high level is also referred to as turning on the signal SB i . Further, setting the voltage of the electric signal indicating the signal SB i to low level is also referred to as turning off the signal SB i .
ロボットアーム１１１ｉの姿勢制御、即ちレーザヘッド１０２ｉの位置姿勢制御（レーザ光Ｌｉの焦点の位置制御）は、ロボットコントローラ１２２ｉからロボットアーム１１１ｉのモータＭ１ｉ，…，Ｍ６ｉへ流されるモータ電流ＳＣ１ｉによって行われる。ロボットプログラム４２２ｉは、ロボット言語で記述されたプログラムである。ユーザは、ロボット言語をテキストデータで記述することにより、ロボット１０１ｉの動作を指示することができる。ロボットコントローラ１２２ｉのＣＰＵ４０１ｉは、プログラム４２１ｉを実行することにより、ロボットプログラム４２２ｉの解釈を行い、複数の指令からなる軌道データを生成し、生成した軌道データをＦＰＧＡ４１６ｉへ出力する。ＦＰＧＡ４１６ｉは、軌道データに従ってサーボ演算を行う。即ち、ＦＰＧＡ４１６ｉはサーボ演算によってモータ電流指令を生成し、生成したモータ電流指令を電流アンプ４１７ｉに送る。電流アンプ４１７ｉは、モータ電流指令に応じたモータ電流ＳＣ１ｉを生成し、ロボットアーム１１１ｉの各関節にあるモータＭ１ｉ，…，Ｍ６ｉに流す。流されたモータ電流ＳＣ１ｉによってロボットアーム１１１ｉの各モータＭ１ｉ，…，Ｍ６ｉが駆動される。検出回路１１５ｉは、モータＭ１ｉ，…，Ｍ６ｉが回転するとエンコーダＥｎ１ｉ，…，Ｅｎ６ｉから検出信号を取得する。検出回路１１５ｉは、検出信号をシリアルのデジタル信号ＳＣ２ｉに変換してロボットコントローラ１２２ｉのＦＰＧＡ４１６ｉへ送信する。
Posture control of the robot arm 111 i, i.e. the position and orientation control of the laser head 102 i (position control of the focus of the laser beam L i) is flowed from the robot controller 122 i motors M1 i of the robot arm 111 i, ..., to M6 i By the motor current SC1 i . The robot program 422 i is a program written in a robot language. The user can instruct the operation of the robot 101 i by describing the robot language as text data. The CPU 401 i of the robot controller 122 i executes the program 421 i to interpret the robot program 422 i , generates trajectory data including a plurality of commands, and outputs the generated trajectory data to the FPGA 416 i . The FPGA 416 i performs servo calculation according to the trajectory data. That is, the FPGA 416 i generates a motor current command by servo calculation, and sends the generated motor current command to the current amplifier 417 i . The current amplifier 417 i generates a motor current SC1 i corresponding to the motor current command and passes it to the motors M1 i ,..., M6 i at each joint of the robot arm 111 i . Each motor M1 i of the robot arm 111 i by flow motor current SC1 i, ..., M6 i is driven. Detection circuit 115 i includes a motor M1 i, ..., the M6 i rotates the encoder En1 i, ..., acquires the detection signal from the EN6 i. Detection circuit 115 i converts the detection signal into a serial digital signal SC2 i transmits to FPGA416 i of the robot controller 122 i.
モータＭ１ｉ，…，Ｍ６ｉの回転角度（位置）を示すデジタル信号ＳＣ２ｉは、ＦＰＧＡ４１６ｉにおけるサーボ演算に使われる。また、プログラム４２１ｉは、Ｉ／Ｆからの読込処理、演算処理、Ｉ／Ｆへの出力処理を定期的に行っている。この周期をロボットコントローラ１２２ｉの制御周期と呼ぶこととする。エンコーダＥｎ１ｉ，…，Ｅｎ６ｉの検出信号はＡＢＺ相のパルス信号である。検出回路１１５ｉは、エンコーダＥｎ１ｉ，…，Ｅｎ６ｉのパルス信号を、パルス数（位置座標に変換可能な値）を示すデジタル信号ＳＣ２ｉに変換してＦＰＧＡ４１６ｉへフィードバックする。なお、サーボ機構、即ちＦＰＧＡ４１６ｉ及び電流アンプ４１７ｉをロボットアーム１１１ｉ内に配置し、ＣＰＵ４０１ｉからケーブルを介してロボットアーム１１１ｉ内のサーボ機構に位置指令、即ち軌道データを送信する構成としてもよい。また、ＦＰＧＡ４１６ｉの機能をＣＰＵ４０１ｉに持たせて、ＦＰＧＡ４１６ｉを省略してもよい。エンコーダＥｎ１ｉ，…，Ｅｎ６ｉのパルス信号をデジタル信号に変換してロボットコントローラ１２２ｉに送信するものとして説明したが、エンコーダＥｎ１ｉ，…，Ｅｎ６ｉのパルス信号を直接ロボットコントローラ１２２ｉに送信するようにしてもよい。また、位置センサとして、エンコーダＥｎ１ｉ，…，Ｅｎ６ｉのかわりにレゾルバを用いてもよい。
The digital signal SC2 i indicating the rotation angle (position) of the motors M1 i ,..., M6 i is used for servo calculation in the FPGA 416 i . The program 421 i periodically performs read processing from the I / F, calculation processing, and output processing to the I / F. This cycle is called a control cycle of the robot controller 122 i . The detection signals of the encoders En1 i ,..., En6 i are ABZ-phase pulse signals. The detection circuit 115 i converts the pulse signal of the encoder En1 i ,..., En6 i into a digital signal SC2 i indicating the number of pulses (a value that can be converted into position coordinates) and feeds it back to the FPGA 416 i . The servo mechanism, i.e. the FPGA416 i and the current amplifier 417 i arranged on the robot arm 111 in i, a configuration of transmitting the position command to the servo mechanism in the robot arm 111 i, that is, the orbit data via a cable from the CPU 401 i Also good. Also, have the function of FPGA416 i to CPU 401 i, may be omitted FPGA416 i. Encoder En1 i, ..., has been described as transmitting a pulse signal EN6 i into a digital signal to the robot controller 122 i transmission, the encoder En1 i, ..., directly to the robot controller 122 i pulse signal EN6 i You may make it do. As a position sensor, a resolver may be used instead of the encoders En1 i ,..., En6 i .
ここで、ロボット１０１ｉの動作の制御点は、ロボット１０１ｉの手先と共に移動する点であればよいが、本実施形態では、ロボット１０１ｉの動作の制御点を、レーザ光の焦点としている。制御点は、ロボット１０１ｉのベースを基準とする、３次元空間における位置を表す３つのパラメータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、３次元空間における姿勢を表す３つのパラメータ（Ａ，Ｂ，Ｃ）からなる６つのパラメータで表される。したがって、制御点は、６次元のタスク空間上では、１つの点としてみなすことができる。ロボットプログラム４２２ｉには、制御点の移動目標である教示点がユーザによって記述（指定）される。ロボットコントローラ１２２ｉは、ロボットプログラム４２２ｉを解釈し、教示点を結ぶ軌道データ、すなわち教示点を補間した軌道データを生成する。教示点間を補間する補間方法としては、直線補間、円弧補間、関節補間などがあり、これら補間方法が補間命令としてロボットプログラム４２２ｉにユーザによって記述（指定）される。
Here, the control point of the operation of the robot 101 i may be any point that moves with the hand of the robot 101 i. In the present embodiment, the control points of the operation of the robot 101 i, are the focus of the laser beam. The control point has three parameters (X, Y, Z) representing the position in the three-dimensional space and three parameters (A, B, C) representing the posture in the three-dimensional space with reference to the base of the robot 101 i. It is expressed by six parameters consisting of Therefore, the control point can be regarded as one point on the 6-dimensional task space. In the robot program 422 i , a teaching point which is a movement target of the control point is described (designated) by the user. The robot controller 122 i interprets the robot program 422 i and generates trajectory data connecting the teaching points, that is, trajectory data interpolating the teaching points. As interpolation methods for interpolating between teaching points, there are linear interpolation, circular interpolation, joint interpolation, and the like, and these interpolation methods are described (designated) by the user in the robot program 422 i as interpolation commands.
ロボットコントローラ１２２ｉのＣＰＵ４０１ｉは、補間により求めた軌道データをロボット１０１ｉの各関節の角度の指令に変換し、ＦＰＧＡ４１６ｉは、サーボ演算を行う。ＦＰＧＡ４１６ｉは、サーボ演算の結果、電流アンプ４１７ｉに送られる電流指令を決定する。サーボ演算はロボットコントローラ１２２ｉのＣＰＵ４０１ｉの制御周期毎に行われる。各関節の角度の指令は制御周期毎に更新されるが、その増減量をコントロールすることでロボット１０１ｉの速度は決定される。すなわち、各関節の角度の指令の増減量が大きければロボット１０１ｉは速く動作し、増減量が小さければロボット１０１ｉは遅く動作する。
The CPU 401 i of the robot controller 122 i converts the trajectory data obtained by the interpolation into a command for the angle of each joint of the robot 101 i , and the FPGA 416 i performs a servo calculation. The FPGA 416 i determines a current command sent to the current amplifier 417 i as a result of the servo calculation. Servo calculation is performed every control cycle of the CPU 401 i of the robot controller 122 i . The command of the angle of each joint is updated every control cycle, but the speed of the robot 101 i is determined by controlling the amount of increase / decrease. That is, if the increase / decrease amount of the command of each joint angle is large, the robot 101 i operates fast, and if the increase / decrease amount is small, the robot 101 i operates slowly.
ロボット１０１ｉの動作によって制御点（レーザ光の焦点）が移動する実際の経路は、位置制御の応答遅れにより、ロボットプログラム４２２ｉによって指令される経路からずれることがある。
The actual path along which the control point (the focal point of the laser beam) is moved by the operation of the robot 101 i may deviate from the path commanded by the robot program 422 i due to a response delay in position control.
図３２は、第１０実施形態における制御点の経路の一例を示す説明図である。ここで、制御点（レーザ光の焦点）の経路は、ロボット１０１ｉの動作によって作られるため、ロボット１０１ｉに支持されたレーザヘッド１０２ｉの経路と同義である。
FIG. 32 is an explanatory diagram illustrating an example of a path of control points in the tenth embodiment. Here, the path of the control point (focal point of the laser light), because they are made by the operation of the robot 101 i, is synonymous with the path of the laser head 102 i that is supported by the robot 101 i.
以下、ロボットプログラム４２２ｉに記述された補間命令の一例としての直線補間命令を実行する場合について説明する。直線補間命令とは、第１の位置座標と第２の位置座標とを結んだ直線に沿って制御点が移動するように補間する命令であり、制御点の経路は、３次元空間で線分となる。なお、第１の位置座標と第２の位置座標とでロボット１０１ｉの姿勢も補間する方法と、第１の位置座標の姿勢を第２の位置座標まで保つ方法の２通りが可能であるが、本実施形態では姿勢も補間する。いずれの方法であっても、ロボット１０１ｉの制御点、即ちレーザ光の焦点は、第１の位置座標と第２の位置座標とを結んだ線分上を通る。なお、ロボットプログラム４２２ｉでは第１の位置座標はロボット１０１ｉの現在の指令位置を利用し、移動先の第２の位置座標のみを指定することが多い。位置座標はユーザが設定する教示点（教示位置）を使ってもよいし、教示点に所望の演算を加えて教示点とは異なる位置を示す位置座標を使ってもよい。また、ロボットコントローラ１２２ｉのＣＰＵ４０１ｉが直線補間命令を実行すると、現在の指令位置と移動先の目標位置を結ぶ軌道データを生成し、その軌道データをＦＰＧＡ４１６ｉに制御周期毎に払い出しを行う。ロボットコントローラ１２２ｉのＣＰＵ４０１ｉは軌道データの払い出しが完了すると直線補間命令は完了し、ロボットプログラム４２２ｉに記述された次の命令を実行する。
Hereinafter, a case where a linear interpolation command as an example of the interpolation command described in the robot program 422 i is executed will be described. The linear interpolation command is a command for performing interpolation so that the control point moves along a straight line connecting the first position coordinate and the second position coordinate. The path of the control point is a line segment in a three-dimensional space. It becomes. Two methods are possible: a method of interpolating the posture of the robot 101 i using the first position coordinate and the second position coordinate, and a method of maintaining the posture of the first position coordinate up to the second position coordinate. In this embodiment, the posture is also interpolated. In any method, the control point of the robot 101 i , that is, the focal point of the laser beam passes on the line segment connecting the first position coordinate and the second position coordinate. In the robot program 422 i , the current command position of the robot 101 i is used as the first position coordinate, and only the second position coordinate of the movement destination is often designated. As the position coordinates, a teaching point (teaching position) set by the user may be used, or a position coordinate indicating a position different from the teaching point by adding a desired calculation to the teaching point may be used. Further, the CPU 401 i of the robot controller 122 i performs a linear interpolation command, and generates a trajectory data connecting the target position of the destination and the current command position, pays out the trajectory data for each control cycle in FPGA416 i. When the delivery of the trajectory data is completed, the CPU 401 i of the robot controller 122 i completes the linear interpolation command and executes the next command described in the robot program 422 i .
図３２中、破線は制御点の指令の経路（位置）５０ｉ、実線は制御点の実際の経路（位置）５１ｉである。そして、図３２の例では、レーザシーム溶接をする箇所が２箇所ある。ｊ箇所目（図３２の例では、ｊ＝１，２）は、レーザ光の照射を開始する際の制御点の位置５２ｊ，ｉとレーザ光の照射を終了する際の制御点の位置５３ｊ，ｉとの間である。なお、レーザシーム溶接を行う溶接箇所は、２箇所に限定するものではなく、１箇所であってもよいし、３箇所以上であってもよい。制御点の位置５２ｊ，ｉ及び制御点の位置５３ｊ，ｉは、ユーザが設定する教示点（教示位置）である。
In FIG. 32, the broken line is a control point command path (position) 50 i , and the solid line is a control point actual path (position) 51 i . And in the example of FIG. 32, there are two places which perform laser seam welding. The j-th position (j = 1, 2 in the example of FIG. 32) is a control point position 52 j, i when starting the laser beam irradiation and a control point position 53 when ending the laser beam irradiation. between j and i . In addition, the welding location which performs laser seam welding is not limited to two locations, One location may be sufficient and 3 or more locations may be sufficient. The control point position 52 j, i and the control point position 53 j, i are teaching points (teaching positions) set by the user.
ロボットコントローラ１２２ｉは、教示による位置５２ｊ，ｉと教示による位置５３ｊ，ｉとを結ぶ延長線上に位置する位置５４ｊ，ｉと位置５５ｊ，ｉとを、予め決められたアルゴリズムに従って求める。このアルゴリズムはロボットプログラム４２２ｉに記述されている。ロボットプログラム４２２ｉには直線補間命令の引数に位置５５ｊ，ｉを与えて実行させる。なお、位置５５ｊ，ｉへの直線補間命令を実行させるためには、位置５４ｊ，ｉへ移動命令を実行させ、ロボット１０１ｉの位置指令が位置５４ｊ，ｉへ到達している必要がある。
The robot controller 122 i obtains a position 54 j, i and a position 55 j, i located on an extension line connecting the taught position 52 j, i and the taught position 53 j, i according to a predetermined algorithm. . This algorithm is described in robot program 422 i . The robot program 422 i is executed by giving the position 55 j, i to the argument of the linear interpolation command. In order to execute the linear interpolation command to the position 55 j, i , it is necessary to execute the movement command to the position 54 j, i and the position command of the robot 101 i has reached the position 54 j, i . is there.
位置５４ｊ，ｉは、制御点の移動を開始する指令の位置である。位置５５ｊ，ｉは、制御点の移動を終了する指令の位置である。そして、ロボットコントローラ１２２ｉは、教示による位置５２ｊ，ｉ，５３ｊ，ｉの間の区間を含み、位置５４ｊ，ｉを始点、位置５５ｊ，ｉを終点とする、直線補間による所定の区間の軌道データＰｊ，ｉを生成する。
The positions 54 j, i are command positions for starting the movement of the control points. The positions 55 j and i are the positions of commands for ending the movement of the control points. The robot controller 122 i includes a section between the taught positions 52 j, i , 53 j, i , the position 54 j, i is the start point, and the position 55 j, i is the end point. Section trajectory data P j, i is generated.
このように、ロボット１０１ｉへ指令する軌道データＰｊ，ｉの一部である位置５２ｊ，ｉ，５３ｊ，ｉは、ユーザにより指定される教示点である。一方、ロボット１０１ｉへ指令する軌道データＰｊ，ｉの一部である位置５４ｊ，ｉ，５５ｊ，ｉは、ロボットコントローラ１２２ｉがロボットプログラム４２２ｉに従って自動計算して求める指令であり、教示点ではない。
As described above, the positions 52 j, i , 53 j, i , which are a part of the trajectory data P j, i commanded to the robot 101 i , are teaching points designated by the user. On the other hand, positions 54 j, i , 55 j, i , which are a part of the trajectory data P j, i commanded to the robot 101 i , are commands that the robot controller 122 i automatically calculates according to the robot program 422 i . It is not a teaching point.
ロボットコントローラ１２２ｉは、図３２に示す位置５５１，ｉと位置５４２，ｉとの間も、ロボットプログラム４２２ｉに記述された補間命令に従って補間して、軌道データＰ１−２，ｉを生成する。なお、位置５５１，ｉと位置５４２，ｉとの間は、単にレーザヘッド１０２ｉを移動させるだけなので、任意の補間方法で補間可能である。したがって、ロボットプログラム４２２ｉには、任意の補間命令を記述可能である。ロボットプログラム４２２ｉに例えば直線補間命令が記述されている場合には、直線補間で補間すればよい。ロボットプログラム４２２ｉに例えば関節補間命令が記述されている場合には、関節補間で補間すればよい。関節補間命令とは、ロボット１０１ｉの各関節の動作量を時間で分割して補間する命令であり、制御点の経路は直線にはならない。ただし、ロボット１０１ｉの動作は、直線補間命令でロボット１０１ｉを動作させる場合よりも高速となる。
The robot controller 122 i also interpolates between the positions 55 1, i and the positions 54 2, i shown in FIG. 32 in accordance with the interpolation command described in the robot program 422 i, and obtains the trajectory data P 1-2, i . Generate. Since the laser head 102 i is simply moved between the position 55 1, i and the position 54 2, i, it can be interpolated by an arbitrary interpolation method. Therefore, an arbitrary interpolation command can be described in the robot program 422 i . For example, when a linear interpolation command is described in the robot program 422 i , the interpolation may be performed by linear interpolation. For example, when a joint interpolation command is described in the robot program 422 i , the interpolation may be performed by joint interpolation. The joint interpolation command is a command for performing interpolation by dividing the motion amount of each joint of the robot 101 i by time, and the path of the control point is not a straight line. However, the operation of the robot 101 i becomes faster than when operating the robot 101 i in a linear interpolation command.
レーザシーム溶接を行う場合、制御点の移動速度が目標速度Ｖｗｊ，ｉとなるのに必要な助走区間が必要である。本実施形態では、位置５４ｊ，ｉと位置５２ｊ，ｉとの間が助走区間ということになる。各溶接箇所の目標速度Ｖｗｊ，ｉは、ロボットプログラム４２２ｉに記述（指定）される。
When laser seam welding is performed, a run-up section necessary for the moving speed of the control point to become the target speed Vw j, i is necessary. In the present embodiment, the area between the position 54 j, i and the position 52 j, i is the run-up section. The target speed Vw j, i of each welding location is described (designated) in the robot program 422 i .
なお、レーザシーム溶接を行うので、制御点は位置５２ｊ，ｉと位置５３ｊ，ｉとの間の溶接を行う区間を高精度に移動する必要があるが、レーザシーム溶接を行わないそれ以外の区間、例えば助走区間は位置精度が低くてもよい。したがって、図３２に示すように、溶接を行う区間以外の区間において、実際の経路５１ｉが指令の経路５０ｉに対してずれていてもよい。換言するとロボットコントローラ１２２ｉは、制御点が位置５２ｊ，ｉと位置５３ｊ，ｉとの区間を高精度に移動するように、始点である位置５４ｊ，ｉ及び終点である位置５５ｊ，ｉを求める。
In addition, since laser seam welding is performed, the control point needs to be moved with high accuracy in the section where welding is performed between the position 52 j, i and the position 53 j, i , but the other section where laser seam welding is not performed. For example, the position accuracy may be low in the running section. Therefore, as shown in FIG. 32, the actual path 51 i may be deviated from the command path 50 i in a section other than the section where welding is performed. In other words, the robot controller 122 i uses the position 54 j, i which is the start point and the position 55 j, which is the end point so that the control point moves with high accuracy in the section between the position 52 j, i and the position 53 j, i . i is determined.
ここで、ロボットコントローラ１２２ｉが位置５４ｊ，ｉをロボット１０１ｉに指令する時点で、ロボット１０１ｉが静止している場合と、ロボット１０１ｉが動作している場合とがあるが、いずれであってもよい。
Here, when the robot controller 122 i commands the position 54 j, i to the robot 101 i , the robot 101 i may be stationary or the robot 101 i may be operating. There may be.
動作開始指令ＳＡｉを受信したロボットコントローラ１２２ｉは、動作開始指令ＳＡｉに従い、溶接を行う軌道データＰｊ，ｉの指令を開始する。即ち、ロボットコントローラ１２２ｉは、動作開始指令ＳＡｉがオフからオンに切り替わることにより、軌道データＰｊ，ｉの指令を開始する。図３２の例では、ロボットコントローラ１２２ｉは、動作開始指令ＳＡｉを受信すると、軌道データＰ１，ｉに従ってロボット１０１ｉを動作させ、引き続き、軌道データＰ１−２，ｉに従ってロボット１０１ｉを動作させる。動作が完了するとロボットは準備完了状態となり次の動作開始指令ＳＡｉを監視する。ロボットコントローラ１２２ｉは、次の動作開始指令ＳＡｉを受信すると、軌道データＰ２，ｉに従ってロボット１０１ｉを動作させる。
Robot controller 122 i having received the operation start command SA i, in accordance with the operation start instruction SA i, trajectory data P j for performing welding, to start command i. That is, the robot controller 122 i starts the command of the trajectory data P j, i when the operation start command SA i is switched from OFF to ON. In the example of FIG. 32, the robot controller 122 i receives the operation start command SA i, the robot is operated 101 i in accordance trajectory data P 1, i, subsequently, trajectory data P 1-2, the robot 101 i according i Make it work. When the operation is complete robot monitors will next operation start instruction SA i and ready. When receiving the next operation start command SA i , the robot controller 122 i operates the robot 101 i according to the trajectory data P 2, i .
なお、ロボットプログラム４２２ｉには、動作開始指令ＳＡｉがオフからオンに切り替わったことをロボットコントローラ１２２ｉが受信すると、ロボットコントローラ１２２ｉが軌道データＰｊ，ｉの指令を開始するように記述されている。
In the robot program 422 i, it is described that when the robot controller 122 i receives that the operation start command SA i is switched from OFF to ON, the robot controller 122 i starts the command of the trajectory data P j, i. Has been.
図３３は、第１０実施形態におけるロボット１０１ｉの動作による制御点の移動距離の一例を示す説明図である。図４と同一の構成要素には同一の参照符号を付与することにする。図３３において、説明の便宜上、時刻ＴＰ１１，ｉ，ＴＰ２１，ｉ，ＴＰ３１，ｉ，ＴＰ５１，ｉ，ＴＰ１２，ｉ，ＴＰ２２，ｉ，ＴＰ３２，ｉ，ＴＰ５２，ｉを図示している。本実施形態のレーザ溶接装置１００Ｂでは、時刻ＴＰ１１，ｉ，ＴＰ２１，ｉ，ＴＰ３１，ｉ，ＴＰ５１，ｉ，ＴＰ１２，ｉ，ＴＰ２２，ｉ，ＴＰ３２，ｉ，ＴＰ５２，ｉとなったタイミングをカウントして処理を行うものではない。なお、図３２と同様、破線は指令の経路５０ｉを示し、実線は実際の経路５１ｉを示す。
FIG. 33 is an explanatory diagram showing an example of the moving distance of the control point by the operation of the robot 101 i in the tenth embodiment. The same components as those in FIG. 4 are given the same reference numerals. In FIG. 33, for convenience of explanation, the times TP1 1, i , TP2 1, i , TP3 1, i , TP5 1, i , TP1 2, i , TP2 2, i , TP3 2, i , TP5 2, i are illustrated. Show. In the laser welding apparatus 100B of this embodiment, time TP11 , i , TP21 , i , TP31 , i , TP51 , i , TP12 , i , TP22 , i , TP32 , i , TP52 , i The processing is not performed by counting the timings that become. Similarly to FIG. 32, the broken line indicates the command path 50 i and the solid line indicates the actual path 51 i .
ロボットコントローラ１２２ｉは、軌道データＰ１，ｉ、軌道データＰ１−２，ｉ、軌道データＰ２，ｉの順にロボット１０１ｉの動作を制御する。しかし、位置制御の応答遅れにより、制御点は、図３３に示すように、指令した時刻に対して遅れて動作する。
The robot controller 122 i controls the operation of the robot 101 i in the order of the trajectory data P 1, i , the trajectory data P 1-2, i , and the trajectory data P 2, i . However, due to the response delay in position control, the control point operates with a delay relative to the commanded time, as shown in FIG.
１箇所目の溶接のために、ロボットコントローラ１２２ｉが直線補間命令を実行して、軌道データＰ１，ｉの払い出しを開始する。すると、ロボット１０１ｉの角度の指令が軌道データＰ１，ｉの始点である位置５４１，ｉから軌道データＰ１，ｉの終点である位置５５１，ｉへ変化を始める。この変化を開始する時刻ＴＰ１１，ｉで、制御点、即ちレーザヘッド１０２ｉを加速させるロボット１０１ｉの動作が開始される。
For the first welding, the robot controller 122 i executes a linear interpolation command and starts to issue the trajectory data P1 , i . Then, the command of the angle of the robot 101 i starts to change from the position 54 1, i is the starting point of the trajectory data P 1, i to the trajectory data P 1, i ending at a position 55 1, i of. At the time TP1 1, i at which this change is started, the operation of the robot 101 i for accelerating the control point, that is, the laser head 102 i is started.
ロボットコントローラ１２２ｉが位置５２１，ｉをロボット１０１ｉへ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ２１，ｉで、指令した位置５２１，ｉに対応する位置を通過する。ロボットコントローラ１２２ｉが位置５３１，ｉをロボット１０１ｉへ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ３１，ｉで、指令した位置５３１，ｉに対応する位置を通過する。ロボットコントローラ１２２ｉが軌道データＰ１，ｉの終点である位置５５１，ｉをロボット１０１ｉへ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ５１，ｉで、指令した位置５５１，ｉに対応する位置を通過する。レーザ光の照射は、実際の制御点が位置５２１を通過したときにレーザ光の照射を開始し、実際の制御点が位置５３１を通過したときにレーザ光の照射を停止する必要がある。
When the robot controller 122 i commands the position 52 1, i to the robot 101 i , the control point passes the position corresponding to the commanded position 52 1, i at time TP2 1, i delayed from the commanded time. To do. When the robot controller 122 i commands the position 53 1, i to the robot 101 i , the control point passes the position corresponding to the commanded position 53 1, i at time TP3 1, i delayed from the commanded time. To do. When the robot controller 122 i commands the position 55 1, i, which is the end point of the trajectory data P 1, i , to the robot 101 i , the control point is the commanded position at the time TP5 1, i delayed from the commanded time. 55 Passes through the position corresponding to i . The laser beam irradiation, it is necessary to stop the irradiation of the laser light when to start the irradiation of the laser beam, the actual control point has passed the position 53 1 when the actual control point has passed the position 52 1 .
次にロボットコントローラ１２２ｉは、次の溶接動作の準備のために、位置５５１，ｉから位置５４２，ｉへ向かう軌道データＰ１−２，ｉに従ってロボット１０１ｉを動作させる。
Then the robot controller 122 i is in preparation for the next welding operation, trajectory data P 1-2 going from position 55 1, i to the position 54 2, i, to operate the robot 101 i according i.
２箇所目の溶接のために、ロボットコントローラ１２２ｉが直線補間命令を実行して、軌道データＰ２，ｉの払い出しを開始する。すると、ロボット１０１ｉの角度の指令が軌道データＰ２，ｉの始点である位置５４２，ｉから軌道データＰ２，ｉの終点である位置５５２，ｉへ変化を始める。この変化を開始する時刻ＴＰ１２，ｉで、制御点、即ちレーザヘッド１０２ｉを加速させるロボット１０１ｉの動作が開始される。
For the second welding, the robot controller 122 i executes a linear interpolation command and starts to issue the trajectory data P2 , i . Then, the command of the angle of the robot 101 i starts to change from the position 54 2, i is the starting point of the trajectory data P 2, i to trajectory data P 2, i position 55 2, i is the end point of the. At the time TP12 , i at which this change starts, the operation of the robot 101 i for accelerating the control point, that is, the laser head 102 i is started.
ロボットコントローラ１２２ｉが位置５２２，ｉをロボット１０１ｉへ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ２２，ｉで、指令した位置５２２，ｉに対応する位置を通過する。ロボットコントローラ１２２ｉが位置５３２，ｉをロボット１０１ｉへ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ３２，ｉで、指令した位置５３２，ｉに対応する位置を通過する。ロボットコントローラ１２２ｉが軌道データＰ２，ｉの終点である位置５５２，ｉをロボット１０１ｉへ指令すると、制御点は、指令した時刻に対して遅れた時刻ＴＰ５２，ｉで、指令した位置５５２，ｉに対応する位置を通過する。レーザ光の照射は、実際の制御点が位置５２２，ｉを通過したときにレーザ光の照射を開始し、実際の制御点が位置５３２，ｉを通過したときにレーザ光の照射を停止する必要がある。
When the robot controller 122 i commands the position 52 2, i to the robot 101 i , the control point passes the position corresponding to the commanded position 52 2, i at the time TP2 2, i delayed from the commanded time. To do. Passing the robot controller 122 i is commanded to position 53 2, i to the robot 101 i, control points at time TP3 2, i which is delayed with respect to command the time, the position corresponding to the command position 53 2, i To do. When the robot controller 122 i commands the position 55 2, i, which is the end point of the trajectory data P 2, i , to the robot 101 i , the control point is the commanded position at the time TP5 2, i delayed from the commanded time. It passes the position corresponding to 552 , i . The laser beam irradiation starts irradiation of the laser beam when the actual control point has passed the position 52 2, i, when the actual control point has passed the position 53 2, i stop the irradiation of the laser beam There is a need to.
レーザ光Ｌｉの焦点の移動速度が一定の目標速度Ｖｗｊ，ｉとなった状態で加工対象物Ｗにレーザ光Ｌｉを照射して加工を行うには、レーザヘッド１０２ｉがレーザ光Ｌｉの照射を開始する位置に到達する前に、レーザヘッド１０２ｉを加速させる必要である。第１の時間Ｔ１は、レーザヘッド１０２ｉが一定の目標速度Ｖｗｊ，ｉで等速移動するようにレーザヘッド１０２ｉを加速させる時間である。第２の時間Ｔ２ｊ，ｉは、レーザヘッド１０２ｉが一定の目標速度Ｖｗｊ，ｉで等速移動している状態でレーザ光Ｌｉを加工対象物Ｗに照射する時間である。
The moving speed of the focal point of the laser beam L i performs processing by irradiating a laser beam L i in the object W in a state of a constant target speed Vw j, i is the laser head 102 i the laser beam L Before reaching the position at which i irradiation starts, it is necessary to accelerate the laser head 102 i . The first time T1 is the time to accelerate the laser head 102 i so that the laser head 102 i moves at a constant rate over a constant target speed Vw j, i. The second time T2 j, i is the time for irradiating the laser head 102 i is a constant target speed Vw j, in a state in which moving at a constant rate over i the laser beam L i in the object W.
本実施形態では、予め実験を行うことにより、時刻ＴＰ１ｊ，ｉと時刻ＴＰ２ｊ，ｉとの間の期間を、レーザヘッド１０２ｉを加工対象物Ｗに対して加速させる第１の時間Ｔ１として設定する。また、予め実験又は演算を行うことにより、時刻ＴＰ２ｊ，ｉと時刻ＴＰ３ｊ，ｉとの間の期間を、レーザ光Ｌｉを照射する第２の時間Ｔ２ｊ，ｉとして設定する。
In this embodiment, by conducting an experiment in advance, the period between the time TP1 j, i and the time TP2 j, i is set as the first time T1 for accelerating the laser head 102 i with respect to the workpiece W. Set. Further, by performing the experiment in advance or calculating the time TP2 j, i and time TP3 j, the period between i, is set as the second time T2 j, i is irradiated with a laser beam L i.
以下、第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉ、第３の時間Ｔ３の設定について詳細に説明する。レーザヘッド１０２ｉの指令の速度と実際の速度とは、位置制御の応答遅れによりずれが生じる。したがって、第１の時間Ｔ１をロボットプログラム４２２ｉのみで設定するのは困難である。そこで、試行錯誤的に様々な条件でロボット１０１ｉを動作させ、レーザヘッド１０２ｉの実際の速度が目標速度Ｖｗｊ，ｉに達して等速となる時間を各条件で測定し、これらの測定結果から、第１の時間Ｔ１を設定する。
Hereinafter, the setting of the first time T1, the second time T2 j, i , and the third time T3 will be described in detail. There is a difference between the command speed of the laser head 102 i and the actual speed due to a response delay in position control. Therefore, it is difficult to set the first time T1 only by the robot program 422 i . Therefore, the robot 101 i is operated under various conditions on a trial and error basis, and the time during which the actual speed of the laser head 102 i reaches the target speed Vw j, i and becomes constant speed is measured under each condition. From the result, the first time T1 is set.
なお、第１の時間Ｔ１が経過した時点で、レーザヘッド１０２ｉの速度が目標速度Ｖｗｊ，ｉに達して等速となるのが好ましいが、ロボット１０１ｉの位置姿勢、目標速度Ｖｗｊ，ｉ、ロボット１０１ｉの連続動作による残留偏差等の要因で速度誤差が生じる。よって、様々な条件で測定した中で、速度誤差が最も低くなる値、即ち最も時間がかかった時間を、第１の時間Ｔ１に定めるのが好ましい。即ち、第１の時間Ｔ１は、レーザヘッド１０２ｉの加速を開始してから第１の時間Ｔ１が経過する時点で、レーザヘッド１０２ｉの速度が目標速度Ｖｗｊ，ｉに対して所定の範囲内に収まるように設定すればよい。第１の時間Ｔ１は、各溶接箇所におけるレーザ光の目標速度Ｖｗｊ，ｉによって異ならせてもよいが、同じ時間とした方がコントローラ１２１Ｂの処理を簡略化できる。更に第１の時間Ｔ１は、各レーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎを加速移動させる場合も同じ時間、つまり共通のカウント時間としている。
When the first time T1 has elapsed, it is preferable that the speed of the laser head 102 i reaches the target speed Vw j, i and becomes constant, but the position and orientation of the robot 101 i , the target speed Vw j, i , a speed error is caused by a factor such as a residual deviation due to the continuous motion of the robot 101 i . Therefore, it is preferable to determine the value at which the speed error is the lowest among the measurements under various conditions, that is, the time that takes the longest time as the first time T1. That is, the first time T1 is a time when the first time T1 elapses after the acceleration of the laser head 102 i starts, and the speed of the laser head 102 i is within a predetermined range with respect to the target speed Vw j, i . It only has to be set to fit within. The first time T1 may be varied depending on the target speed Vw j, i of the laser beam at each welding location, but the process of the controller 121B can be simplified by setting the same time. Further, the first time T1, each laser head 102 1, 102 2, ..., 102 same time also to N is the acceleration movement, that is, the common count time.
図３４（ａ）及び図３４（ｂ）は、ロボット１０１ｉに支持されたレーザヘッド１０２ｉの目標速度を変更した際の移動プロファイルを示す説明図である。図５と同一の構成要素には同一の参照符号を付与することにする。図３４（ａ）及び図３４（ｂ）には、溶接する箇所におけるレーザヘッド１０２ｉの目標速度を３通りＶｗ１ｉ，Ｖｗ２ｉ，Ｖｗ３ｉに変更した場合の例を図示している。なお、図３４（ａ）及び図３４（ｂ）には、ロボット１０１ｉの指令の速度ＶＣｉ、ロボット１０１ｉの実際の速度ＶＲｉを図示している。図３４（ａ）においては、異なる目標速度Ｖｗ１ｉ，Ｖｗ２ｉ，Ｖｗ３ｉとなっても、ロボット１０１ｉの加速度を一定としている。そのため、ロボット１０１ｉの加速時間は、目標速度Ｖｗ１ｉ，Ｖｗ２ｉ，Ｖｗ３ｉに応じて変化する。図３４（ｂ）においては、異なる目標速度Ｖｗ１ｉ，Ｖｗ２ｉ，Ｖｗ３ｉとなっても、ロボット１０１ｉの加速時間を一定としている。そのため、ロボット１０１ｉの加速度は変化している。図３４（ａ）及び図３４（ｂ）のいずれにおいても、第１の時間Ｔ１を十分な時間で設定すれば、指令の速度ＶＣｉと実際の速度ＶＲｉがおおよそ一致する。従って、第１の時間Ｔ１が経過した直後にはロボット１０１ｉが等速領域に達したことを保証することができるようになる。即ち、第１の時間Ｔ１を経過した時刻ＴＰ２ｊ，ｉにおいて等速になっていることが保証されていればよく、時刻ＴＰ２ｊ，ｉより前の時刻においてロボット１０１ｉが等速になっていてもよい。
FIG. 34A and FIG. 34B are explanatory diagrams showing a movement profile when the target speed of the laser head 102 i supported by the robot 101 i is changed. The same components as those in FIG. 5 are given the same reference numerals. Figure 34 (a) and FIG. 34 (b) illustrates an example of changing the laser head 102 triplicate target speed i Vw1 i, Vw2 i, Vw3 i at the location to be welded. Incidentally, in FIG. 34 (a) and FIG. 34 (b) speed VC i command of the robot 101 i, illustrates the actual speed VR i of the robot 101 i. In FIG. 34A, the acceleration of the robot 101 i is constant even when the target speeds Vw1 i , Vw2 i , and Vw3 i are different. Therefore, the acceleration time of the robot 101 i changes according to the target speeds Vw1 i , Vw2 i , and Vw3 i . In FIG. 34B, the acceleration time of the robot 101 i is constant even when the target speeds Vw1 i , Vw2 i , and Vw3 i are different. Therefore, the acceleration of the robot 101 i has changed. In both FIG. 34 (a) and FIG. 34 (b), if the first time T1 is set to a sufficient time, the command speed VC i and the actual speed VR i approximately match. Accordingly, it is possible to guarantee that the robot 101 i has reached the constant velocity region immediately after the first time T1 has elapsed. That is, it is only necessary to guarantee that the speed is constant at the time TP2 j, i after the first time T1, and the robot 101 i is constant at the time before the time TP2 j, i. May be.
なお、図３４（ａ）及び図３４（ｂ）では、教示による位置５２ｊと教示による位置５３ｊとを結ぶ延長線上に位置する位置５４ｊ，ｉと位置５５ｊ，ｉとを、求めるアルゴリズムを変える必要がある。例えば、位置５４ｊ，ｉは、位置５２ｊ，ｉと位置５３ｊ，ｉを結ぶ線分を、位置５２ｊ，ｉ側に延伸して求めるが、この延伸量は、図３４（ａ）及び図３４（ｂ）における実際の速度ＶＲｉを時刻ＴＰ１ｊ，ｉから時刻ＴＰ２ｊ，ｉまで積分して距離となる。積分した距離は図３４（ａ）の方式と図３４（ｂ）の方式とでは異なるし、目標速度Ｖｗ１ｉ，Ｖｗ２ｉ，Ｖｗ３ｉが変化しても異なる。従って位置５４ｉを求めるアルゴリズムはそれらを考慮する必要がある。位置５５ｊを求めるアルゴリズムも同様である。
In FIG. 34 (a) and FIG. 34 (b), position 54 j located on an extended line connecting the position 53 j by the position 52 j the teaching according to the teachings, i and position 55 j, a i, determining algorithm Need to change. For example, the position 54 j, i is obtained by extending a line segment connecting the position 52 j, i and the position 53 j, i to the position 52 j, i side. The actual speed VR i in FIG. 34 (b) is integrated from time TP1 j, i to time TP2 j, i to be the distance. The integrated distance is different between the method of FIG. 34 (a) and the method of FIG. 34 (b), and is different even if the target speeds Vw1 i , Vw2 i , and Vw3 i change. Therefore, the algorithm for obtaining the position 54 i needs to consider them. The algorithm for obtaining the position 55 j is the same.
第２の時間Ｔ２ｊ，ｉはレーザ照射時間であり、以下の式（１９）により計算する。ここで、以下の式（１９）の演算記号として、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉをＴｗ、レーザ光の照射を開始する位置５２１，ｉ，５２２，ｉをＰｓ、レーザ光の照射を終了する位置５３１，ｉ，５３２，ｉをＰｅ、及び目標速度Ｖｗｊ，ｉを、Ｖｗとする。第２の時間であるＴｗを、Ｐｓ、Ｐｅ及びＶｗを用いて、溶接箇所ごとに以下の式（１９）で計算する。
The second time T2 j, i is the laser irradiation time, and is calculated by the following equation (19). Here, as the operation symbol of the following equation (19), the second time T2 j, i is Tw, the laser beam irradiation start positions 52 1, i , 522, i are Ps, and the laser beam irradiation is performed. End positions 53 1, i , 53 2, i are set to Pe, and target speed Vw j, i is set to Vw. Tw which is the second time is calculated by the following equation (19) for each welding portion using Ps, Pe and Vw.
即ち、ＰｓとＰｅとの距離を、Ｖｗで割り算することで、第２の時間となるＴｗの値を求める。Ｐｓ、Ｐｅ、及びＶｗは、溶接箇所ごとに異なる値とすることができる。したがって、第２の時間Ｔ２１，ｉ，Ｔ２２，ｉとなるＴｗは、溶接箇所の長さ（領域）に応じた値となる。このように算出されたＴｗが、第２の時間Ｔ２１，ｉ，Ｔ２２，ｉとして設定される。
That is, the value of Tw that is the second time is obtained by dividing the distance between Ps and Pe by Vw. Ps, Pe, and Vw can be different values for each welding location. Therefore, Tw which becomes 2nd time T21 , i , T22 , i becomes a value according to the length (area | region) of a welding location. Tw calculated in this way is set as the second time T2 1, i , T2 2, i .
教示点である位置５２１，ｉ，５２２，ｉは、位置と姿勢の６自由度の情報で構成されている。具体的には、位置５２１，ｉ，５２２，ｉは、ロボット１０１ｉのベースに対する位置の情報であるＸ，Ｙ，Ｚとレーザヘッド１０２ｉの保持角度の情報であるＡ，Ｂ，Ｃを有する。位置５３１，ｉ，５３２，ｉも同様である。したがって、Ｐｓ，ＰｅとしてＸ，Ｙ，Ｚの位置情報のみを用いて、３次元空間上の距離を求める。
The teaching points 521 , i , 522 , i are composed of information of 6 degrees of freedom of position and orientation. Specifically, positions 52 1, i , 52 2, i are X, Y, Z, which are position information with respect to the base of the robot 101 i , and A, B, C, which are information on the holding angle of the laser head 102 i. Have The same applies to the positions 53 1, i , 53 2, i . Therefore, the distance in the three-dimensional space is obtained using only the positional information of X, Y, and Z as Ps and Pe.
なお、この演算はロボットコントローラ１２２ｉで演算し、第２の時間となるＴｗの値をコントローラ１２１Ｂに転送してもよい。また、ロボットコントローラ１２２ｉではＰｓとＰｅとの距離のみを演算し、距離をコントローラ１２１Ｂに転送し、残りの演算を行って第２の時間となるＴｗの値を求めてもよい。どちらを選択するかは、目標速度Ｖｗをロボットコントローラ１２２ｉで記述（指定）しているか、コントローラ１２１Ｂで記述（指定）しているかによって適宜選択できる。
Note that this calculation may be performed by the robot controller 122 i and the value of Tw as the second time may be transferred to the controller 121B. Alternatively, the robot controller 122 i may calculate only the distance between Ps and Pe, transfer the distance to the controller 121B, and perform the remaining calculation to obtain the value of Tw as the second time. Which one is selected can be selected as appropriate depending on whether the target speed Vw is described (specified) by the robot controller 122 i or described (specified) by the controller 121B.
第３の時間Ｔ３は、切替器１０４において切り替え動作に要する時間であり、予め実験を行うことにより求められる。例えば、切替器１０４の切り替え動作を複数回行って切り替え動作に要した時間を計測し、これら計測値の最大値に余裕を加えた値を、第３の時間Ｔ３に設定する。最大値に余裕を加えた値を設定するのは、切り替えを指令してから第３の時間Ｔ３が経過したとき確実に切替えが完了している必要があるためである。なお、切替時間のデータが予め存在していれば、その値に余裕を加えた値を第３の時間Ｔ３に設定すればよい。以上、実際にロボット１０１ｉを生産ラインで動作させる前に、第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉ、及び第３の時間Ｔ３を設定しておく。なお、第１の時間Ｔ１は予めコントローラ１２１Ｂとロボットコントローラ１２２ｉの両方に設定しておくのが望ましい。
The third time T3 is a time required for the switching operation in the switch 104, and is obtained by conducting an experiment in advance. For example, the switching operation of the switch 104 is performed a plurality of times, the time required for the switching operation is measured, and a value obtained by adding a margin to the maximum value of these measurement values is set as the third time T3. The reason why the value obtained by adding a margin to the maximum value is set because the switching needs to be surely completed when the third time T3 has elapsed since the switching was instructed. If switching time data exists in advance, a value obtained by adding a margin to the value may be set as the third time T3. As described above, before actually operating the robot 101 i on the production line, the first time T1, the second time T2 j, i , and the third time T3 are set. It is desirable that the first time T1 is set in advance for both the controller 121B and the robot controller 122 i .
ところで、レーザシーム溶接を行う溶接箇所においては、位置５２ｊ，ｉをロボット１０１ｉに指令したタイミングではなく、制御点が実際に位置５２ｊ，ｉを通過する時刻ＴＰ２ｊ，ｉでレーザ光Ｌｉを照射する必要がある。同様に、位置５３ｊ，ｉをロボット１０１ｉに指令したタイミングではなく、制御点が実際に位置５３ｊ，ｉを通過する時刻ＴＰ３ｊ，ｉでレーザ光Ｌｉの照射を停止する必要がある。
By the way, at the welding point where laser seam welding is performed, the laser beam L i is not at the timing when the position 52 j, i is commanded to the robot 101 i but at the time TP2 j, i when the control point actually passes through the position 52 j, i. Need to be irradiated. Similarly, it is necessary to stop the irradiation of the laser beam L i at the time TP3 j, i when the control point actually passes the position 53 j, i , not at the timing when the position 53 j, i is instructed to the robot 101 i. .
即ち、等速領域に達した時刻ＴＰ２ｊ，ｉにおいて、ロボット１０１ｉの位置制御の応答遅れが生じている場合がある。位置制御の応答遅れは、指令の位置と実際の位置の差で表される。位置制御の応答遅れがある場合には、この位置制御の応答遅れを、位置５４ｊ，ｉ及び位置５５ｊ，ｉの算出に含める必要がある。
That is, there may be a response delay in the position control of the robot 101 i at the time TP2 j, i reaching the constant velocity region. The response delay in position control is represented by the difference between the command position and the actual position. When there is a position control response delay, it is necessary to include this position control response delay in the calculation of the position 54 j, i and the position 55 j, i .
そこでロボットコントローラ１２２ｉは、レーザヘッド１０２ｉを加速させる動作を開始してから第１の時間Ｔ１が経過した時点で制御点が目標位置に到達するように、移動を開始する位置５４ｊ，ｉと移動を終了する位置５５ｊ，ｉを演算する。ただし、図３４（ａ）の方法を適用した場合と図３４（ｂ）の方法を適用した場合とでは、位置５４ｊ，ｉ及び位置５５ｊ，ｉの算出する方法が変わる。この演算は軌道データＰ１、Ｐ２を生成する直線補間命令を実行する前に求めておく必要がある。例えば、直線補間命令の直前、または、実際にロボット１０１ｉを生産ラインで動作させる前に行うことができる。なお、演算アルゴリズムはロボットプログラム４２２ｉに記述することでロボットコントローラ１２２ｉが演算する。
Therefore the robot controller 122 i, as the control point when the first time T1 has elapsed from the start of the operation to accelerate the laser head 102 i reaches the target position, the position 54 j to start moving, i And the position 55 j, i at which the movement ends is calculated. However, the method for calculating the position 54 j, i and the position 55 j, i is different between the case where the method of FIG. 34 (a) is applied and the case of the method of FIG. 34 (b). This calculation needs to be obtained before executing the linear interpolation command for generating the trajectory data P 1 and P 2 . For example, it can be performed immediately before the linear interpolation command or before actually operating the robot 101 i on the production line. The calculation algorithm is described in the robot program 422 i , and the robot controller 122 i calculates it.
図３５は、第１０実施形態におけるレーザ溶接装置１００Ｂによりレーザ加工を行うレーザ加工方法の各工程を示すタイミングチャートである。図６と同一の構成要素には同一の参照符号を付与することにする。図３５には、ロボットコントローラ１２２１，１２２２，…，１２２Ｎにおいてコントローラ１２１Ｂに送信させる信号ＳＢ１，ＳＢ２，…，ＳＢＮが図示されている。また、図３５には、ロボット１０１１，１０１２，…，１０１Ｎにより移動されるレーザヘッドの実際の速度ＶＲ１，ＶＲ２，…，ＶＲＮ及び指令の速度ＶＣ１，ＶＣ２，…，ＶＣＮが図示されている。また、図３５には、コントローラ１２１Ｂにおいて送信されるレーザ発振指令ＳＲ１、切替信号ＳＳ、動作開始指令ＳＡ１，ＳＡ２，…，ＳＡＮが図示されている。図３５中、切替信号ＳＳに付されている数字は、いずれのロボット１０１ｉ（レーザヘッド１０２ｉ）に切り替えるかを示す番号である。切替器１０４に付されている数字も、いずれのロボット１０１ｉ（レーザヘッド１０２ｉ）に切り替わっているかを示す番号である。切替信号ＳＳ及び切替器１０４に付した番号は、上述したｉ＝１〜Ｎの通し番号である。また、図３５中、切替器１０４において、網掛け部分は、切り替え動作中であることを示す。
FIG. 35 is a timing chart showing steps of a laser processing method for performing laser processing by the laser welding apparatus 100B in the tenth embodiment. The same components as those in FIG. 6 are given the same reference numerals. Figure 35 is a robot controller 122 1, 122 2, ..., 122 signals SB 1 to be transmitted to the controller 121B in N, SB 2, ..., SB N are shown. Further, in FIG. 35, the robot 101 1, 101 2, ..., 101 actual velocity VR 1 of the laser head is moved by N, VR 2 ..., VR N and the speed command VC 1, VC 2. ..., VC N is illustrated. Further, in FIG. 35, the laser oscillation command SR1 to be transmitted in the controller 121B, the switch signal SS, operation start instruction SA 1, SA 2, ..., SA N is shown. In FIG. 35, the number given to the switching signal SS is a number indicating which robot 101 i (laser head 102 i ) to switch to. The number given to the switch 104 is also a number indicating which robot 101 i (laser head 102 i ) has been switched to. The numbers given to the switching signal SS and the switch 104 are the serial numbers i = 1 to N described above. In FIG. 35, in the switch 104, the shaded portion indicates that a switching operation is being performed.
なお、前提条件として、１つのロボット１０１ｉが受け持つ溶接箇所は、自動運転が開始される前に予め決められているものとする。また、各ロボット１０１１、ロボット１０１２、…、ロボット１０１Ｎがどの順番で動作するかも、自動運転が開始する前に予め決められているものとする。つまり、溶接移動の開始を指示するロボットの順番は、コントローラ１２１Ｂに予め設定されている。以下、ロボット１０１１、ロボット１０１２、…、ロボット１０１Ｎ、ロボット１０１１、ロボット１０１２、…の順番で動作させる場合を例に説明する。即ち、レーザヘッド１０２１、レーザヘッド１０２２、…、レーザヘッド１０２Ｎ、レーザヘッド１０２１、レーザヘッド１０２２、…の順番で切替器１０４によりレーザ光を導く。
As a precondition, it is assumed that the welding location that one robot 101 i is responsible for is determined in advance before the automatic operation is started. In addition, it is assumed that the order in which the robots 101 1 , robot 101 2 ,..., Robot 101 N operate is determined in advance before the automatic operation starts. That is, the order of the robots instructing the start of welding movement is preset in the controller 121B. Hereinafter, a case where the robot 101 1 , the robot 101 2 ,..., The robot 101 N , the robot 101 1 , the robot 101 2 ,. That is, the laser beam is guided by the switch 104 in the order of the laser head 102 1 , the laser head 102 2 ,..., The laser head 102 N , the laser head 102 1 , the laser head 102 2 ,.
また、コントローラ１２１Ｂは、主に２つのシーケンスＳＭ１，ＳＭ２の管理を行う。具体的に説明すると、１つ目のシーケンスＳＭ１の管理として、コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２１，１２２２，…，１２２Ｎに対して、レーザヘッド１０２１，１０２２，…，１０２Ｎが溶接箇所に移動を開始するタイミングを指示する。
The controller 121B mainly manages the two sequences SM1 and SM2. Specifically, as the management of the first sequence SM1, the controller 121B, the robot controller 122 1, 122 2, ..., with respect to 122 N, the laser head 102 1, 102 2, ..., 102 N is welded Instruct the location to start moving.
また、２つ目のシーケンスＳＭ２の管理として、コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振器１０３におけるレーザ発振のオンオフのタイミング、及び切替器１０４の切り替え動作のタイミングを指示する。具体的には、コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２ｉからの信号ＳＢｉの立ち上がりを受信してから第１の時間Ｔ１が経過した時点で、レーザ発振指令ＳＲ１をオンにする。そして、コントローラ１２１Ｂは、第１の時間Ｔ１が経過した時点から更に第２の時間Ｔ２ｊ，ｉが経過した時点でレーザ発振指令ＳＲ１をオフにする。そして、コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振指令ＳＲ１をオフにした後は、次のレーザ照射に備えて、切替信号ＳＳを変更し、レーザの光路を切り替える。
Further, as management of the second sequence SM2, the controller 121B instructs on / off timing of laser oscillation in the laser oscillator 103 and timing of switching operation of the switch 104. Specifically, the controller 121B is, when the first time T1 after receiving the rising edge of the signal SB i from the robot controller 122 i has elapsed, to turn on the laser oscillation command SR1. Then, the controller 121B turns off the laser oscillation command SR1 when the second time T2j , i further elapses from the time when the first time T1 elapses. Then, after turning off the laser oscillation command SR1, the controller 121B changes the switching signal SS and switches the optical path of the laser in preparation for the next laser irradiation.
以上の２つのシーケンスＳＭ１，ＳＭ２の管理は、各ロボット１０１ｉの信号ＳＢｉがオンしたタイミングに同期して行われる。以下、シーケンスＳＭ１，ＳＭ２の管理について詳細に説明する。自動運転が開始されると、コントローラ１２１Ｂは、シーケンスＳＭ１として、制御プログラム３２１に従って動作開始指令ＳＡ１をオンにする。動作開始指令ＳＡ１をオンにしたタイミングを、図３５中、時刻ＴＰ０１，１とする。
Or the management of the two sequences SM1, SM2 is carried out in synchronization with the timing signal SB i of each robot 101 i is turned on. Hereinafter, management of sequences SM1 and SM2 will be described in detail. If automatic operation is started, the controller 121B includes, as a sequence SM1, to turn on the operation start instruction SA 1 according to the control program 321. The timing at which the operation start command SA 1 is turned on is time TP0 1 , 1 in FIG.
ロボットコントローラ１２２１は、動作開始指令ＳＡ１を監視しており、動作開始指令ＳＡ１がオフからオンに切り替わったのを受信した後、位置５５１，１を目標位置とする直線補間移動命令が実行する。すると、位置５４１，１から位置５５１，１へ向かう軌道データＰ１，１が、所定の制御周期でロボット１０１１に払い出される。即ち、ロボットコントローラ１２２１は、加工対象物Ｗに対するレーザヘッド１０２１の移動速度が目標速度Ｖｗ１，１となるようにレーザヘッド１０２１を加速させる動作をロボット１０１１に開始させる。これにより、レーザヘッド１０２１、即ち制御点は、位置５４１，１から位置５５１，１に向かって移動を開始し、移動速度が一定の目標速度Ｖｗ１，１となるように加速し始める。
The robot controller 122 1 is monitoring the operation start command SA 1, after the operation start instruction SA 1 receives from switched from OFF to ON, linear interpolation movement command to the position 55 1,1 a target position Run. Then, the trajectory data P 1,1 going from position 54 1,1 to position 55 1,1, it is paid out to the robot 101 1 at a predetermined control cycle. That is, the robot controller 122 1 causes the robot 101 1 to start an operation of accelerating the laser head 102 1 so that the moving speed of the laser head 102 1 relative to the workpiece W becomes the target speed Vw 1,1 . As a result, the laser head 102 1 , that is, the control point, starts moving from the position 54 1,1 toward the position 55 1,1 , and starts to accelerate so that the moving speed becomes a constant target speed Vw 1,1. .
また、ロボットコントローラ１２２１は、軌道データＰ１，１の払い出しを開始すると同時に、信号ＳＢ１をオフからオンに切り替えた信号ＳＢＡ１をコントローラ１２１Ｂへ送信する。
In addition, the robot controller 122 1 starts to issue the trajectory data P 1,1 , and at the same time transmits a signal SBA 1 in which the signal SB 1 is switched from OFF to ON to the controller 121B.
信号ＳＢ１をオフからオンへ切り替えたときの立ち上がりが、同期信号（所定の信号）ＳＢＡ１となる。即ち、ロボットコントローラ１２２１は、レーザヘッド１０２１を加速させる動作をロボット１０１１に開始させた時点で、信号ＳＢ１の立ち上がりである同期信号ＳＢＡ１をコントローラ１２１Ｂへ送信することになる。このタイミングを時刻ＴＰ１１，１として図３５中に示している。
The rising edge when the signal SB 1 is switched from OFF to ON becomes the synchronization signal (predetermined signal) SBA 1 . That is, the robot controller 122 1, the operation for accelerating the laser head 102 1 at the time that initiated the robot 101 1, and transmits the synchronization signal SBA 1 is a rise of the signal SB 1 to the controller 121B. This timing is shown as time TP11, 1 in FIG.
本実施形態では、信号ＳＢ１の立ち上がりを同期信号ＳＢＡ１としている。したがって、次の軌道データＰ２，１の払い出しを開始する前であって、信号ＳＢ１が立ち上がってからコントローラ１２１Ｂの制御周期以上経過していれば、信号ＳＢ１はどのタイミングで立ち下がってもよい。また、信号ＳＢ１を立ち上げることで同期信号ＳＢＡ１としたが、これに限定するものではなく、信号ＳＢ１を立ち下げることで同期信号ＳＢＡ１としてもよい。なお、本実施形態ではロボット１０１ｉが準備完了状態となったことを示す信号として信号ＳＢｉをオフしている。準備完了状態とはロボットコントローラ１２２ｉが軌道データＰｊと軌道データＰｊ＋１との間の軌道データＰｊ−（ｊ＋１），ｉの払い出しを完了し、信号ＳＡｉを待つ準備が整ったことを指す。
In the present embodiment, the rising edge of the signal SB 1 is set as the synchronization signal SBA 1 . Thus, even before starting the dispensing of the next track data P 2,1, if elapsed from the rise of the signal SB 1 or more control cycle of the controller 121B, the signal SB 1 also falls at any timing Good. Further, although the synchronization signal SBA 1 is set by raising the signal SB 1 , the present invention is not limited to this, and the synchronization signal SBA 1 may be set by dropping the signal SB 1 . In the present embodiment, the signal SB i is turned off as a signal indicating that the robot 101 i is ready. The ready state means that the robot controller 122 i has completed the payout of the trajectory data P j− (j + 1), i between the trajectory data P j and the trajectory data P j + 1 and is ready to wait for the signal SA i. Point to.
コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２１から送られてくる信号ＳＢ１を監視しており、信号ＳＢ１が立ち上がる同期信号ＳＢＡ１を受信した時点で、シーケンスＳＭ２としてレーザヘッド１０２１に対応する第１の時間Ｔ１の計時を開始する。第１の時間Ｔ１は、例えば２００［ｍｓｅｃ］等、固定の時間である。
Controller 121B monitors the signals SB 1 sent from the robot controller 122 1, upon receiving the synchronization signal SBA 1 signal SB 1 rises, the first corresponding to the laser head 102 1 as a sequence SM2 The timing of time T1 is started. The first time T1 is a fixed time such as 200 [msec].
第１の時間Ｔ１が経過したとき、レーザヘッド１０２１は、溶接を行う目標速度Ｖｗ１，１に達して等速状態となっており、また、制御点は、指令された位置５２１，１（図３２）に位置している。よって、コントローラ１２１Ｂは、信号ＳＢ１が立ち上がる同期信号ＳＢＡ１を受信してから第１の時間Ｔ１が経過した時点、即ち第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点（図３５中、時刻ＴＰ２１，１）で、レーザ光を発生するようレーザ発振器１０３を制御する。具体的には、コントローラ１２１Ｂは、第１の時間Ｔ１の計時が終了すると同時にレーザ発振指令ＳＲ１をオフからオンに切り替える。即ち、コントローラ１２１Ｂは、第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点で、レーザ発振器１０３にレーザ光を発生させるよう指令する。レーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１を監視しており、レーザ発振指令ＳＲ１がオフからオンに切り替わったのを受信したとき、レーザ発振を行う。これと同時に、レーザ発振器１０３は、信号ＳＲ２をオフからオンに切り替える。
When the first time T1 has elapsed, the laser head 102 1 has a constant velocity state reaches the target speed Vw 1,1 welding is performed, The control points are commanded position 52 1,1 (FIG. 32). Therefore, the controller 121B receives the synchronization signal SBA 1 at which the signal SB 1 rises and when the first time T1 has elapsed, that is, when the time measurement of the first time T1 has ended (time TP2 1 in FIG. 35). , 1 ), the laser oscillator 103 is controlled to generate laser light. Specifically, the controller 121B switches the laser oscillation command SR1 from off to on at the same time as the time measurement of the first time T1 ends. That is, the controller 121B instructs the laser oscillator 103 to generate laser light when the time measurement of the first time T1 ends. The laser oscillator 103 monitors the laser oscillation command SR1, and performs laser oscillation when it receives that the laser oscillation command SR1 has been switched from off to on. At the same time, the laser oscillator 103 switches the signal SR2 from off to on.
このように、ロボットコントローラ１２２ｉは、動作開始指令ＳＡｉにより加工対象物Ｗに対するレーザヘッド１０２ｉの移動速度が一定の目標速度Ｖｗｊ，ｉで等速となるようにレーザヘッド１０２ｉを加速させる動作を、ロボット１０１ｉに開始させる。一方、コントローラ１２１Ｂは、レーザヘッド１０２ｉの加速開始から第１の時間Ｔ１が経過した時点で、レーザ光を発生するようレーザ発振器１０３を制御する。コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２ｉの制御によるレーザヘッド１０２ｉの加速開始を、同期信号ＳＢＡｉを受信することで検知する。
Thus, the robot controller 122 i accelerates the laser head 102 i by the operation start command SA i so that the moving speed of the laser head 102 i with respect to the workpiece W becomes constant at a constant target speed Vw j, i. The robot 101 i starts the operation to be performed. On the other hand, the controller 121B is, when the laser head 102 i acceleration start from the first time T1 has elapsed, controls the laser oscillator 103 to generate a laser beam. The controller 121B detects the start of acceleration of the laser head 102 i under the control of the robot controller 122 i by receiving the synchronization signal SBA i .
コントローラ１２１Ｂは、第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点で第２の時間Ｔ２１，１の計時を開始する。ロボットコントローラ１２２１は、レーザヘッド１０２１にて加工対象物Ｗにレーザ光Ｌ１を照射している間、レーザヘッド１０２１の移動速度が目標速度Ｖｗ１，１を維持するようにロボット１０１１を動作させる。コントローラ１２１Ｂは、第１の時間Ｔ１が経過してから更に第２の時間Ｔ２１，１が経過した時点、即ち第２の時間Ｔ２１，１の計時が終了した時点（図３５中、時刻ＴＰ３１，１）で、レーザ光の発生を停止するようレーザ発振器１０３を制御する。
The controller 121B starts counting the second time T21,1 when the timing of the first time T1 ends. While the laser head 102 1 irradiates the workpiece W with the laser light L 1 , the robot controller 122 1 keeps the moving speed of the laser head 102 1 at the target speed Vw 1 , 1. To work. The controller 121B detects when the second time T2 1,1 has elapsed since the first time T1 has passed, that is, when the time measurement of the second time T2 1,1 has ended (time TP3 in FIG. 35). 1, 1 ), the laser oscillator 103 is controlled to stop the generation of the laser beam.
具体的には、コントローラ１２１Ｂは、第２の時間Ｔ２１，１の計時が終了すると同時にレーザ発振指令ＳＲ１をオンからオフに切り替える。即ち、コントローラ１２１Ｂは、第２の時間Ｔ２１，１の計時が終了した時点で、レーザ発振器１０３にレーザ光を停止させるよう指令する。レーザ発振器１０３は、レーザ発振指令ＳＲ１がオンからオフに切り替わったのを受信したとき、レーザ発振を停止する。
Specifically, the controller 121B switches the laser oscillation command SR1 from on to off at the same time as the time measurement of the second time T2 1 , 1 ends. That is, the controller 121B instructs the laser oscillator 103 to stop the laser beam when the time measurement of the second time T2 1 , 1 is completed. The laser oscillator 103 stops laser oscillation when it receives that the laser oscillation command SR1 has been switched from on to off.
また、コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振指令ＳＲ１をオフにしたのと同じタイミングで、切替信号ＳＳを変更し、１番目のレーザヘッド１０２１から２番目のレーザヘッド１０２２にレーザ光が導かれるように切替器１０４に指示を出す。
The controller 121B is at the same time as turning off the laser oscillation command SR1, change the switch signal SS, so that the laser light is guided from the first laser head 102 1 to the second laser head 102 2 An instruction is given to the switch 104.
切替器１０４は、切替信号ＳＳを監視しており、切替信号ＳＳの指示に従い、ミラー１１４１〜１１４Ｎを動作させて光路を変更する切り替え動作を実施する。この切り替え動作には、第３の時間Ｔ３がかかり、切り替え動作が完了した時点を図３５中、時刻ＴＰ４１，１で示す。この切り替え動作により、次のレーザヘッド１０２２からレーザ光Ｌ２を出射することができる状態となる。
The switch 104 monitors the switching signal SS, and performs a switching operation to change the optical path by operating the mirrors 114 1 to 114 N according to the instruction of the switching signal SS. This switching operation takes a third time T3, and the time when the switching operation is completed is indicated by time TP41, 1 in FIG. The switching operation in a state capable of emitting a laser beam L 2 from the next laser head 102 2.
ここで、切替器１０４において、レーザ光を導く対象をレーザヘッド１０２１からレーザヘッド１０２２へ切り替えるが、切り替え動作の後に次のロボット１０１２の動作を開始したのでは、レーザ発振器１０３の稼働率、即ち加工品の生産効率が低い。
Here, the switch 104 switches the target to guide the laser beam to the laser head 102 2 from the laser head 102 1 but, than began following robot 101 second operation after the switching operation, the operation rate of the laser oscillator 103 That is, the production efficiency of processed products is low.
そこで制御装置１２０Ｂは、レーザヘッド１０２１において加工対象物Ｗに対するレーザ光Ｌ１の照射が終了する前にレーザヘッド１０２２の移動速度が目標速度Ｖｗ１，２となるようレーザヘッド１０２２を加速させる動作を、ロボット１０１２に開始させる。レーザヘッド１０２１において加工対象物Ｗに対するレーザ光Ｌ１の照射が終了する前とは、照射開始より前の場合も含む。これにより、レーザ発振器１０３の稼働率、即ち加工品の生産効率が向上する。
Where the control unit 120B has accelerated the laser head 1022 so that the moving speed of the laser head 102 2 before the irradiation of the laser beam L 1 is completed with respect to the workpiece W in the laser head 102 1 becomes the target speed Vw 1, 2 the operation for, to start the robot 101 2. And before the irradiation of the laser beam L 1 is completed in the laser head 102 1 against the workpiece W includes the case before the start of the irradiation. Thereby, the operation rate of the laser oscillator 103, that is, the production efficiency of the processed product is improved.
以下、コントローラ１２１Ｂが次のロボットコントローラ１２２２に送信する動作開始指令ＳＡ２をオンにするタイミング、即ちコントローラ１２１ＢにおけるシーケンスＳＭ１の管理について詳細に説明する。
Hereinafter, the controller 121B is explained in detail timing for turning on the operation start command SA 2 to be transmitted next to the robot controller 122 2, that is, the management of the sequence SM1 in the controller 121B.
本実施形態では、各レーザヘッド１０２ｉを加速移動させる度にカウントされる第１の時間Ｔ１は、例えば２００［ｍｓｅｃ］等、同じ時間（固定値）である。コントローラ１２１Ｂは、レーザヘッド１０２１によりレーザ光を照射する第２の時間Ｔ２１，１が経過した時点から更に切替器１０４において切り替え動作に要する第３の時間Ｔ３が経過した時点以降に、次のレーザヘッド１０２２にレーザ光を照射させる。よって、次のロボットコントローラ１２２２に動作開始指令ＳＡ２を送信するタイミングを、レーザヘッド１０２１の加速を開始してから、第２の時間Ｔ２１，１と第３の時間Ｔ３との合計時間（Ｔ２１，１＋Ｔ３）が経過した時点以降とするのが好ましい。なお、レーザヘッド１０２１の加速の開始は、コントローラ１２１Ｂにおいて同期信号ＳＢＡ１で検知される。また、第２の時間Ｔ２１，１は、レーザヘッド１０２１において１箇所目の溶接箇所にレーザ光を照射する時間である。
In the present embodiment, the first time T1 counted every time each laser head 102 i is accelerated and moved is the same time (fixed value) such as 200 [msec]. The controller 121B is after the time when the third time T3 required for the switching operation in the further switch 104 from the time that the second time T2 1, 1 has elapsed for irradiating a laser beam by laser head 102 1 has elapsed, the next the laser beam is irradiated to the laser head 102 2. Therefore, the timing for transmitting the operation start command SA 2 to the next robot controller 122 2 is the total time of the second time T2 1,1 and the third time T3 after the acceleration of the laser head 102 1 is started. It is preferable to be after the time point when (T2 1,1 + T3) has elapsed. The start of the acceleration of the laser head 1021 is detected by the synchronization signal SBA 1 in the controller 121B. The second time T2 1, 1 is the time for irradiating the laser beam to the welding portion of one location th in the laser head 102 1.
本実施形態では、コントローラ１２１Ｂは、シーケンスＳＭ１として、ロボットコントローラ１２２１から同期信号ＳＢＡ１を受信した時点で、第２の時間Ｔ２１，１と第３の時間Ｔ３との合計時間（Ｔ２１，１＋Ｔ３）の計時を開始する。この計時を開始するタイミングは、シーケンスＳＭ２においてレーザヘッド１０２１を加速させる第１の時間Ｔ１の計時を開始するタイミングと同時である。
In the present embodiment, the controller 121B includes, as a sequence SM1, upon receiving the synchronization signal SBA 1 from the robot controller 122 1, the second time T2 1, 1 and the third total time between time T3 (T2 1, 1 + T3) start timing. Timing for starting the time counting is a timing simultaneously to start counting of the first time T1 to accelerate the laser head 102 1 in the sequence SM2.
コントローラ１２１Ｂは、合計時間（Ｔ２１，１＋Ｔ３）の計時が完了すると、次に動作させるロボット１０１２が準備完了状態か確認する。本実施形態では信号ＳＢｉがオフであれば準備完了状態である。コントローラ１２１Ｂは信号ＳＢｉがオフでない場合はオフになるまで待機する。信号ＳＢｉがオフであれば、次に動作させるロボット１０１２を制御するロボットコントローラ１２２２に送信する動作開始指令ＳＡ２をオンにする。動作開始指令ＳＡ２をオンにしたタイミングを、図３５中、時刻ＴＰ０１，２とする。
The controller 121B is the measurement of the total time (T2 1,1 + T3) is completed, the robot 101 2 which then operates to verify ready. In this embodiment, if the signal SB i is off, the device is ready. If the signal SB i is not off, the controller 121B waits until it is turned off. If the signal SB i is off, the operation start command SA 2 transmitted to the robot controller 122 2 that controls the robot 101 2 to be operated next is turned on. The timing of the operation start instruction SA 2 on, and in FIG. 35, time TP0 1, 2.
ロボットコントローラ１２２２は、動作開始指令ＳＡ２を監視しており、動作開始指令ＳＡ２がオフからオンに切り替わると、軌道データＰ１，２を、所定の制御周期でロボット１０１２に指令する。即ち、ロボットコントローラ１２２２は、加工対象物Ｗに対するレーザヘッド１０２２の移動速度が目標速度Ｖｗ１，２となるようにレーザヘッド１０２２を加速させる動作をロボット１０１２に開始させる。これにより、レーザヘッド１０２２、即ち制御点は、移動を開始し、移動速度が一定の目標速度Ｖｗ１，２となるように加速し始める。
The robot controller 122 2, monitors the operation start command SA 2, the operation start command SA 2 is switched from OFF to ON, the trajectory data P 1, 2, commands the robot 101 2 at a predetermined control cycle. That is, the robot controller 122 2 starts the operation to accelerate the laser head 1022 as the moving speed of the laser head 102 2 against the workpiece W reaches the target speed Vw 1, 2 to the robot 101 2. As a result, the laser head 102 2 , that is, the control point starts to move and starts to accelerate so that the moving speed becomes a constant target speed Vw 1,2 .
また、ロボットコントローラ１２２２は、軌道データＰ１，２の払い出しを開始すると同時に、信号ＳＢ２をオフからオンに切り替えた同期信号ＳＢＡ２を送信する。即ち、ロボットコントローラ１２２２は、レーザヘッド１０２２を加速させる動作をロボット１０１２に開始させた時点で、信号ＳＢ２の立ち上がりである同期信号ＳＢＡ２をコントローラ１２１Ｂへ送信する。このタイミングを時刻ＴＰ１１，２として図３５中に示している。
In addition, the robot controller 122 2 starts to issue the trajectory data P 1 and 2 and simultaneously transmits a synchronization signal SBA 2 in which the signal SB 2 is switched from OFF to ON. That is, the robot controller 122 2 transmits an operation to accelerate the laser head 102 2 at the time that initiated the robot 101 2, a synchronization signal SBA 2 is a rise of the signal SB 2 to the controller 121B. It is shown in Figure 35 this time as a time TP1 1, 2.
コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２２から送られてくる信号ＳＢ２を監視しており、信号ＳＢ２が立ち上がる同期信号ＳＢＡ２を受信した時点で、レーザヘッド１０２２を加速させる第１の時間Ｔ１の計時を開始する。同時に、コントローラ１２１Ｂは、第２の時間Ｔ２１，２と第３の時間Ｔ３との合計時間（Ｔ２１，２＋Ｔ３）の計時を開始する。コントローラ１２１Ｂは、合計時間（Ｔ２１，２＋Ｔ３）の計時が完了すると、コントローラ１２１Ｂはロボット１０１３の準備完了状態を確認する。ロボット１０１３が準備完了状態であれば、更に次の動作開始指令ＳＡ３をオンにする。同様の処理を、ロボット１０１１，…，１０１Ｎ，１０１１，…で繰り返す。このように、コントローラ１２１Ｂは、シーケンスＳＭ１として、各ロボット１０１ｉの動作のタイミングを同期信号ＳＢＡｉで管理している。
Controller 121B monitors the signal SB 2 sent from the robot controller 122 2, upon receiving the synchronization signal SBA 2 signal SB 2 rises, the first time T1 to accelerate the laser head 102 2 Start timing. At the same time, the controller 121B starts measuring the total time (T2 1, 2 + T3) of the second time T2 1 , 2 and the third time T3. The controller 121B is the measurement of the total time (T2 1,2 + T3) is completed, the controller 121B checks the ready state of the robot 101 3. If the robot 101 3 ready, further to turn on the next operation start instruction SA 3. Similar processing is repeated for the robots 101 1 ,..., 101 N , 101 1 ,. Thus, the controller 121B manages the operation timing of each robot 101 i with the synchronization signal SBA i as the sequence SM1.
一方、コントローラ１２１Ｂは、信号ＳＢ２が立ち上がる同期信号ＳＢＡ２を受信した時点で、レーザヘッド１０２１に対する第１の時間Ｔ１、又は第２の時間Ｔ２１，１を計時中である。図３５の例では、コントローラ１２１Ｂは、第１の時間Ｔ１を計時中である。コントローラ１２１Ｂは、同期信号ＳＢＡ２を受信した時点で、レーザヘッド１０２１に対する第１の時間Ｔ１の計時と並行して、シーケンスＳＭ２として、レーザヘッド１０２２に対する第１の時間Ｔ１の計時を開始する。コントローラ１２１Ｂは、レーザヘッド１０２２に対する第１の時間Ｔ１が経過した時点、即ち第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点（図３５中、時刻ＴＰ２１，２）で、レーザ発振指令ＳＲ１をオンにする。コントローラ１２１Ｂは、第１の時間Ｔ１の計時が終了した時点から第２の時間Ｔ２１，２の計時を開始する。コントローラ１２１Ｂは、第２の時間Ｔ２１，２の計時が終了した時点（図３５中、時刻ＴＰ３１，２）で、レーザ発振指令ＳＲ１をオフにする。
On the other hand, the controller 121B is at the time of reception of the synchronization signal SBA 2 signal SB 2 rises, a timing operation is in the first period T1 with respect to the laser head 102 1, or the second time T2 1, 1. In the example of FIG. 35, the controller 121B is measuring the first time T1. Controller 121B until it receives a synchronization signal SBA 2, in parallel with the timing of the first time T1 to the laser head 102 1, as a sequence SM2, starts measuring the first time T1 relative to the laser head 102 2 . The controller 121B is turned on (in FIG. 35, time TP2 1, 2) laser head 102 when the time the first time T1 has elapsed, i.e. counting the first time period T1 is finished for 2, a laser oscillation command SR1 To. The controller 121B starts counting the second times T21, 2 from the time when the timing of the first time T1 ends. The controller 121B turns off the laser oscillation command SR1 at the time when the time measurement of the second time T2 1 , 2 ends (time TP3 1 , 2 in FIG. 35).
コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振指令ＳＲ１をオフにしたのと同じタイミングで、切替信号ＳＳを変更し、２番目のレーザヘッド１０２２から３番目のレーザヘッド１０２３にレーザ光が導かれるように切替器１０４に指示を出す。切替器１０４は、切替信号ＳＳの指示に従って切り替え動作を行う。この切り替え動作には、第３の時間Ｔ３がかかり、切り替え動作が完了した時点を図３５中、時刻ＴＰ４１，２で示す。同様の処理を、Ｎ番目のレーザヘッド１０２Ｎによりレーザ溶接加工が終えるまで繰り返す。
The controller 121B is at the same timing as that turns off the laser oscillation command SR1, change the switch signal SS, 2-th switch so that the laser light is guided from the laser head 102 2 in the third laser head 102 3 An instruction is issued to 104. The switch 104 performs a switching operation according to the instruction of the switching signal SS. The switching operation, it takes a third time T3, in Fig. 35 when the switching operation is completed, shown at time TP4 1, 2. The same process is repeated until the laser welding process is completed by the Nth laser head 102N.
レーザヘッド１０２１〜１０２Ｎにおいて、それぞれ１箇所目の溶接箇所のレーザ溶接加工が終了したら、２箇所目以降の溶接箇所についても同様のシーケンスＳＭ１，ＳＭ２を行う。
In the laser heads 102 1 to 102 N , when the laser welding process for the first welding spot is completed, the same sequences SM1 and SM2 are performed for the second and subsequent welding spots.
以上、コントローラ１２１Ｂは、シーケンスＳＭ１とシーケンスＳＭ２とを独立して行う。また、シーケンスＳＭ１の動作とシーケンスＳＭ２の動作は、同期信号ＳＢＡｉにより同期をとっており、それ以外では同期を行っていない。即ち、コントローラ１２１Ｂは、同期信号ＳＢＡｉを受信した時点からの経過時間によって各シーケンスＳＭ１，ＳＭ２を行う。このように、同期信号ＳＢＡｉでシーケンスＳＭ１，ＳＭ２を管理することで、管理が複雑とならず、安定してシーケンスＳＭ１，ＳＭ２を実行することができる。
As described above, the controller 121B performs the sequence SM1 and the sequence SM2 independently. Further, the operation of the sequence SM1 and the operation of the sequence SM2 are synchronized by the synchronization signal SBA i , and are not synchronized otherwise. That is, the controller 121B performs the sequences SM1 and SM2 according to the elapsed time from the time when the synchronization signal SBA i is received. In this way, by managing the sequences SM1 and SM2 with the synchronization signal SBA i , the management is not complicated and the sequences SM1 and SM2 can be executed stably.
本実施形態によれば、シーケンスＳＭ１，ＳＭ２により、溶接の完了を待つことなく、次々とロボット１０１ｉを動作させるため、時間のロスを低減して、レーザ発振器１０３の稼働率、ひいては加工品の生産効率を向上させることができる。
According to the present embodiment, the robots 101 i are operated one after another without waiting for the completion of welding by the sequences SM1 and SM2, so that time loss is reduced, the operating rate of the laser oscillator 103, and consequently the workpiece Production efficiency can be improved.
また、本実施形態では、コントローラ１２１Ｂが同期信号ＳＢＡｉを受信する度にカウントする第１の時間Ｔ１を、同一の時間としているので、処理が簡略化される。即ち、コントローラ１２１Ｂがレーザヘッド１０２ｉを溶接箇所に移動させるためのロボット１０１ｉの動作開始のタイミングを指示する動作においては、第１の時間Ｔ１を使用せず、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉと第３の時間Ｔ３のみによって指示することができる。
In the present embodiment, since the first time T1 counted every time the controller 121B receives the synchronization signal SBA i is the same time, the processing is simplified. That is, the controller 121B does not use the first time T1 in the operation of instructing the operation start timing of the robot 101 i for moving the laser head 102 i to the welding location, and the second time T2 j, i Can be indicated only by the third time T3.
図３５ではロボット１０１ｉ側の処理が短く待機が必要ない場合のタイミングチャートを用いて説明した。しかし、コントローラ１２１Ｂが合計時間（Ｔ２ｊ，ｉ＋Ｔ３）の計時を完了し、動作開始指令ＳＡｉをオンする処理を、ロボット１０１１，…，１０１Ｎ，１０１１，…に対して次々へ行うと、ロボットの移動が完了しない場合が発生することがある。その例を図３６に示す。
In FIG. 35, the processing on the robot 101 i side is short, and the timing chart when the standby is not necessary has been described. However, the controller 121B completes the counting of the total time (T2 j , i + T3), and sequentially turns on the operation start command SA i for the robots 101 1 ,..., 101 N , 101 1 ,. In some cases, the movement of the robot may not be completed. An example is shown in FIG.
図３６は、第１０実施形態におけるレーザ溶接装置によりレーザ加工を行うレーザ加工方法の各工程を示すタイミングチャートである。図６と同一の構成要素には同一の参照符号を付与することにする。図３６においては、ロボット１０１１が準備完了状態になるタイミングよりも、コントローラ１２１Ｂが合計時間（Ｔ２１，Ｎ＋Ｔ３）の計時を完了するタイミングの方が早い。図３６中、コントローラ１２１Ｂは合計時間（Ｔ２１，Ｎ＋Ｔ３）の計時を完了しているが、計時を完了したタイミングではロボットコントローラ１２２１は軌道データＰ１−２，１の払い出しを行っているところである。ロボットコントローラ１２２１は、軌道データＰ１−２の払い出しが完了すると、準備完了状態となり、準備完了をコントローラ１２１Ｂに通知するために信号ＳＢ１をオフする。一方、コントローラ１２１Ｂは合計時間（Ｔ２１，Ｎ＋Ｔ３）の計時が完了すると、信号ＳＢ１がオフであることを確認する。コントローラ１２１Ｂは信号ＳＢｉがオフでない場合はオフになるまで待機する。信号ＳＢ１がオフになると、コントローラ１２１Ｂは動作開始指令ＳＡ１をオンする。なお、動作開始指令ＳＡ１をオンしたタイミングを時刻ＴＰ０２，１で示す。以降の処理は図３５と同じである。
FIG. 36 is a timing chart showing each step of a laser processing method for performing laser processing by the laser welding apparatus in the tenth embodiment. The same components as those in FIG. 6 are given the same reference numerals. In Figure 36, the timing at which the robot 101 1 becomes ready, the controller 121B is the total time (T2 1, N + T3) is earlier of complete timing counting the. In FIG. 36, the controller 121B has finished counting the total time (T2, 1, N + T3), but the robot controller 1221 is paying out the trajectory data P1-2 , 1 at the timing when the timing is completed. By the way. The robot controller 122 1, the payout of the trajectory data P 1-2 is completed, it is ready to turn off the signal SB 1 in order to notify the completion of preparation controller 121B. On the other hand, the controller 121B is the measurement of the total time (T2 1, N + T3) is completed, check that the signal SB 1 is off. If the signal SB i is not off, the controller 121B waits until it is turned off. When signal SB 1 is turned off, the controller 121B is turned on the operation start instruction SA 1. The timing at which the operation start command SA 1 is turned on is indicated by time TP0 2,1 . The subsequent processing is the same as in FIG.
なお、ロボット１０１ｉが準備完了になることを待つ、すなわち信号ＳＢｉがオフになることを待つ場合、レーザ発振器１０３の稼働率が低下するもののシーケンスが破綻することはない。コントローラ１２１Ｂがロボット１０１ｉの準備完了を待つとシーケンスＳＭ２の起動が遅れる。すると、切替器１０４がレーザヘッド１０２ｉにレーザ光を導くために光路を切り替えた後の、シーケンスＳＭ２による次のレーザ発振が遅れるため、レーザ発振のタイミングが遅くなる。ゆえに、シーケンスＳＭ２の起動が遅れた分レーザ発振の機会を損なう。コントローラ１２１Ｂがロボット１０１ｉの準備完了を待ち実際に待ち時間が発生すると、レーザ発振器１０３および切替器１０４が稼働できないが、これはシーケンスを成立させるために必要な処理である。なお、図３５と図３６における、ＴＰ０２，１からＴＰ１２，１までの時間が長くなっても、レーザ発振器１０３の稼働率が低下するだけでシーケンスが破綻することはない。ＴＰ０２，１からＴＰ１２，１までの時間はロボットコントローラ１２２ｉに負荷がかかると長くなる場合があるが、その場合もシーケンスＳＭ２の起動が遅れるだけとなる。ゆえに前述のとおり、シーケンスＳＭ２の起動が遅れた分レーザ発振の機会を損なうだけである。
When waiting for the robot 101 i to be ready, that is, waiting for the signal SB i to be turned off, the operating rate of the laser oscillator 103 is reduced, but the sequence does not fail. Controller 121B waits for the ready robot 101 i and the start of the sequence SM2 is delayed. Then, the switch 104 after switching the optical path for guiding the laser beam to the laser head 102 i, since the next laser oscillation is delayed by the sequence SM2, the timing of the laser oscillation becomes slower. Therefore, the opportunity for laser oscillation is lost due to the delay in starting the sequence SM2. When the controller 121B is actually waiting waiting for ready robot 101 i occurs, the laser oscillator 103 and the switch 104 can not operate, which is the process necessary for establishing the sequence. Note that even if the time from TP0 2,1 to TP1 2,1 in FIGS. 35 and 36 is increased, the operating rate of the laser oscillator 103 only decreases and the sequence does not fail. The time from TP0 2,1 to TP1 2,1 may become longer when a load is applied to the robot controller 122 i , but in this case as well, the activation of the sequence SM2 is only delayed. Therefore, as described above, the start of the sequence SM2 is delayed, and only the opportunity for laser oscillation is lost.
レーザ発振器１０３および切替器１０４の待機時間について説明する。ロボット１０１ｉを制御するロボットコントローラ１２２ｉは、コントローラ１２１Ｂからの動作開始指令ＳＡｉを受信すると、軌道データＰｊの払い出しを開始する。ロボットコントローラ１２２ｉは、計時を行っていないが、コントローラ１２１Ｂが第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２ｊ，ｉの計時を完了したところで、軌道データＰｊの払い出しが完了する。次に、ロボットコントローラ１２２ｉは軌道データＰｊ−（ｊ＋１）の払い出しを開始する。この軌道データＰｊ−（ｊ＋１）の払い出しを行っている時間を、粗動時間Ｔ４ｊ，ｉと定義する。また、レーザ発振器１０３および切替器１０４の待機時間をＴ５ｊ，ｉと定義する。待機時間Ｔ５ｊ，ｉはロボットの動作完了を、レーザ発振器１０３および切替器１０４が待つ時間である。ロボット１０１ｉが溶接箇所におけるレーザ光の照射を終了する位置５３ｊ，ｉから、次の溶接箇所におけるレーザ光の照射を開始する位置５２ｊ，ｉへ移動する時間について説明する。この時間は、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉの計時完了から第２の時間Ｔ２ｊ＋１，ｉの計時開始までの時間である。この時間をロボット１０１ｉの非溶接時間Ｔ６ｊ，ｉと定義する。
The standby time of the laser oscillator 103 and the switch 104 will be described. When the robot controller 122 i that controls the robot 101 i receives the operation start command SA i from the controller 121B, the robot controller 122 i starts to issue the trajectory data P j . The robot controller 122 i does not measure the time, but when the controller 121B completes the time measurement of the first time T1 and the second time T2 j, i , the payout of the trajectory data P j is completed. Next, the robot controller 122 i starts paying out the trajectory data P j− (j + 1) . The time during which the trajectory data P j− (j + 1) is paid out is defined as coarse movement time T4 j, i . Further, the waiting time of the laser oscillator 103 and the switch 104 is defined as T5 j , i . The waiting time T5 j , i is the time that the laser oscillator 103 and the switch 104 wait for the robot operation to be completed. Position 53 j robot 101 i is to end the irradiation of the laser beam in the welding position, the i, position 52 j to start irradiation of the laser beam in the next welding point, the time to move to i will be described. This time is the second time T2 j, the time from time-out of i to the start of counting of the second time T2 j + 1, i. This time is defined as the non-welding time T6 j , i of the robot 101 i .
図３７（ａ）及び図３７（ｂ）は、第１０実施形態における、ロボット１０１ｉ、レーザ発振器１０３、切替器１０４の動作時間の一例を示した図である。図３７（ａ）には、待機時間Ｔ５ｊ，ｉが発生している例、図３７（ｂ）には、待機時間Ｔ５ｊ，ｉが発生していない例を図示している。
FIGS. 37 (a) and 37 (b) are diagrams illustrating examples of operation times of the robot 101 i , the laser oscillator 103, and the switch 104 in the tenth embodiment. FIG. 37A illustrates an example in which the standby time T5 j , i occurs, and FIG. 37B illustrates an example in which the standby time T5 j , i does not occur.
図３７（ａ）及び図３７（ｂ）には、ロボット１０１１による４か所目の溶接箇所から５か所目の溶接箇所へ制御点の移動中に、ロボット１０１２、ロボット１０１３、及びロボット１０１４が、それぞれ４か所目の溶接箇所への溶接を行う場合を例示している。非溶接時間Ｔ６４，１の間にレーザ発振器１０３が稼働している時間は、ロボット１０１２、ロボット１０１３及びロボット１０１４が、それぞれ４か所目の溶接箇所への溶接を行う時間の合計時間（Ｔ２４，２＋Ｔ２４，３＋Ｔ２４，４）となる。非溶接時間Ｔ６４，１の間に切替器１０４が稼働している時間は、ロボット１０１１からロボット１０１２、ロボット１０１３、及びロボット１０１４に切り替えて、再びロボット１０１１に切り替えるので、４回切り替えを行う時間（４×Ｔ３）となる。すなわち、図３７（ａ）に示すように、５か所目の溶接箇所に溶接するまでの待機時間Ｔ５４，１は、［｛（Ｔ４４，１＋Ｔ１）−｛（４×Ｔ３）＋（Ｔ２４，２＋Ｔ２４，３＋Ｔ２４，４）｝］である。図３７（ａ）に示すように待機時間Ｔ５ｊ，ｉが発生すると、レーザ発振器１０３および切替器１０４が稼働できない。
Figure 37 is (a) and FIG. 37 (b), during the movement of the control point from the four first welding point by the robot 101 1 to five th welding point, the robot 101 2, the robot 101 3 and, robot 101 4 illustrates the case where each performing welding to four first welding point. The time during which the laser oscillator 103 is operating during the non-welding time T6 4 , 1 is the total time during which the robot 101 2 , the robot 101 3, and the robot 101 4 perform welding to the fourth welding location, respectively. Time (T2 4,2 + T2 4,3 + T2 4,4 ). The time during which the switch 104 is operating during the non-welding time T6 4 , 1 is switched from the robot 101 1 to the robot 101 2 , the robot 101 3 , and the robot 101 4 , and then switched to the robot 101 1 again. It is a time (4 × T3) for switching times. That is, as shown in FIG. 37 (a), the waiting time T5 4 , 1 until welding to the fifth welding point is [{(T4 4,1 + T1) − {(4 × T3) + ( T2 4,2 + T2 4,3 + T2 4,4 )}]. As shown in FIG. 37A, when the standby time T5 j , i occurs, the laser oscillator 103 and the switch 104 cannot be operated.
図３７（ｂ）には、図３７（ａ）と同様に、ロボット１０１１の４か所目から５か所目の溶接箇所への移動中に、ロボット１０１２、ロボット１０１３及びロボット１０１４が、それぞれ４か所目の溶接箇所へ溶接を行う場合を例示している。ただし、ロボット１０１１の粗動時間Ｔ４４，１中と非溶接時間Ｔ６４，１中においてレーザ発振器１０３が稼働している時間（Ｔ２４，２＋Ｔ２４，３＋Ｔ２４，４）は、図３７（ａ）と異なる。図３７（ｂ）においては、非溶接時間Ｔ６４，１の期間は、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉと第３の時間Ｔ３、の処理が間断なく実行される。このため、空き時間が発生せず、待機時間Ｔ５ｊ，ｉが発生していない。ただし、軌道データＰ４−５の払い出しを完了すると信号ＳＢ１をオフし、動作開始指令ＳＡ１を受信するまでロボット１０１１を待機させている。レーザ発振器１０３は高価であるので、レーザ発振器１０３の稼働率が高くなるよう調整するのが望ましい。
FIG. 37B shows the robot 101 2 , the robot 101 3, and the robot 101 4 during the movement of the robot 101 1 from the fourth place to the fifth place as in the case of FIG. However, the case where it welds to the 4th welding location, respectively is illustrated. However, the time (T2 4,2 + T2 4,3 + T2 4,4 ) during which the laser oscillator 103 is operating during the coarse movement time T4 4 , 1 and the non-welding time T6 4 , 1 of the robot 101 1 is shown in FIG. Different from 37 (a). In FIG. 37 (b), in the period of the non-welding time T6 4 , 1 , the processing of the second time T2 j , i and the third time T3 is executed without interruption. For this reason, the idle time does not occur and the waiting time T5 j , i does not occur. However, off the signal SB 1 Upon completion of payout of trajectory data P 4-5, and allowed to stand the robot 101 1 until receiving the operation start command SA 1. Since the laser oscillator 103 is expensive, it is desirable to adjust the operating rate of the laser oscillator 103 to be high.
一般化すると式（２０）で表せる。ここで、式（２０）の演算記号として、集合Ａを定義する。集合Ａは非溶接時間Ｔ６ｊ，ｉの間に動作するロボット１０１ｉの番号の集合である。例えば図３７（ａ）及び図３７（ｂ）においてＡは、２，３，４という数字となる。また、ｃｏｕｎｔ（Ａ）は、集合要素の個数を数える関数である。図３７（ａ）及び図３７（ｂ）の場合、集合Ａは２，３，４であるため、要素の数は３となり、ｃｏｕｎｔ（Ａ）＝３となる。ΣＴ２ｊ，ｋは、要素の数の分だけ加算する数式であり、図３７（ａ）及び図３７（ｂ）では（Ｔ２４，２＋Ｔ２４，３＋Ｔ２４，４）となる。
When generalized, it can be expressed by equation (20). Here, a set A is defined as an operation symbol of Expression (20). Set A is a set of numbers of robot 101 i operating during non-welding time T6 j, i . For example, in FIGS. 37 (a) and 37 (b), A is the numbers 2, 3, and 4. Also, count (A) is a function that counts the number of set elements. In the case of FIGS. 37A and 37B, since the set A is 2, 3, and 4, the number of elements is 3, and count (A) = 3. ΣT2 j, k is a mathematical expression that is added by the number of elements, and is (T2 4,2 + T2 4,3 + T2 4,4) in FIGS. 37 (a) and 37 (b).
式（２０）において、（Ｔ４ｊ，ｉ＋Ｔ１）は、ロボット１０１ｉの制御点がｊ箇所目から（ｊ＋１）箇所目の溶接箇所への移動に必要な時間である。式（２０）におけるＴｔｅｍｐｊ，ｉの値が正の場合は、計算値分の待機時間Ｔ５ｊ，ｉが発生する。式（２０）におけるＴｔｅｍｐｊ，ｉの値が負又は０の場合は、待機時間Ｔ５ｊ，ｉが発生しない。つまり、粗動時間Ｔ４ｊ，ｉを削減するか、非溶接時間Ｔ６ｊ，ｉ中に行う第２の時間Ｔ２ｊ，ｉの合計時間又は第３の時間Ｔ３の合計時間を増加させることで、待機時間Ｔ５ｊ，ｉを削減できる。
In Expression (20), (T4 j, i + T1) is a time required for the control point of the robot 101 i to move from the j-th position to the (j + 1) -th welding position. When the value of Ttemp j, i in equation (20) is positive, a waiting time T5 j , i corresponding to the calculated value is generated. When the value of Ttemp j, i in equation (20) is negative or 0, the waiting time T5 j , i does not occur. That is, by reducing the coarse movement time T4 j, i or increasing the total time of the second time T2 j, i or the third time T3 performed during the non-welding time T6 j, i , The waiting time T5 j , i can be reduced.
待機時間Ｔ５ｊ，ｉを削減するために、各ロボット１０１ｉが受け持つ溶接箇所を工夫する方法がある。加工対象物Ｗの溶接箇所の一部を複数のロボット１０１ｉで溶接できる位置にそれぞれのロボット１０１ｉを配置する。そして、待機時間Ｔ５ｊ，ｉが少なくなるように、それぞれのロボット１０１ｉが溶接する溶接箇所を決定する。この方法で待機時間Ｔ５ｊ，ｉを削減するよう、複数のロボット１０１ｉの溶接箇所を決定する具体例について説明する。
In order to reduce the waiting time T5 j , i , there is a method of devising the welding location that each robot 101 i is responsible for. Each robot 101 i is arranged at a position where a part of the welding portion of the workpiece W can be welded by the plurality of robots 101 i . Then, the waiting time T5 j, so i is reduced, each of the robot 101 i determines the welding parts to be welded. A specific example of determining the welding locations of the plurality of robots 101 i so as to reduce the waiting time T5 j , i by this method will be described.
図３７（ａ）に示すように、ロボット１０１１を４か所目の溶接箇所から５か所目の溶接箇所へ動作させているものとする。このとき、ロボット１０１２、ロボット１０１３、及びロボット１０１４が、それぞれ４か所目の溶接箇所へ溶接を行うものとする。この場合、待機時間Ｔ５４，１は、［｛（Ｔ４４，１＋Ｔ１）−｛（４×Ｔ３）＋（Ｔ２４，２＋Ｔ２４，３＋Ｔ２４，４）｝］である。
As shown in FIG. 37 (a), it is assumed that the robot is operated 101 1 from four first welding point to the five second welding point. At this time, it is assumed that the robot 101 2 , the robot 101 3 , and the robot 101 4 perform welding to the fourth welding location. In this case, the waiting time T5 4 , 1 is [{(T4 4,1 + T1) − {(4 × T3) + (T2 4,2 + T2 4,3 + T2 4,4 )}].
また、ロボット１０１１を４か所目の溶接箇所から５か所目の溶接箇所へ動作させているものとする。このとき、ロボット１０１２及びロボット１０１３がそれぞれ４か所目の溶接箇所への溶接を行うものとし、ロボット１０１４は溶接を行わないものとする。この場合、待機時間Ｔ５５，１は、［｛（Ｔ４４，１＋Ｔ１）−｛（３×Ｔ３）＋（Ｔ２４，２＋Ｔ２４，３）｝］である。
Further, it is assumed that the robot is operated 101 1 from four first welding point to the five second welding point. At this time, the robot 101 2 and the robot 101 3 are each assumed to perform welding to four first welding point, the robot 101 4 is not carried out the welding. In this case, the waiting time T5 5 , 1 is [{(T4 4,1 + T1) − {(3 × T3) + (T2 4,2 + T2 4,3 )}].
ロボット１０１１を４か所目の溶接箇所から５か所目の溶接箇所へ動作させている最中に、他の３台のロボット１０１ｉが溶接する例と、他の２台のロボット１０１ｉが溶接する例について、待機時間Ｔ５５，１を比較する。他の２台のロボット１０１ｉが溶接する場合の方が、待機時間Ｔ５５，１が時間（Ｔ３＋Ｔ２４，４）だけ長くなる。すなわち、ロボット１０１ｉの非溶接時間Ｔ６ｊ，ｉ中に、溶接を行う他のロボット１０１ｉの台数が多いほど、待機時間Ｔ５ｊ，ｉを削減できる。
The midst of operating the robot 101 1 from four first welding point to the five first welding point, and examples other three robots 101 i is welding, other two robots 101 i For the example of welding, the waiting times T5 5 and 1 are compared. In the case where the other two robots 101 i are welded, the standby time T5 5 , 1 becomes longer by the time (T3 + T2 4,4 ). That is, the non-welding time T6 j of the robot 101 i, in i, the more the number of other robots 101 i to perform welding, it is possible to reduce the waiting time T5 j, i.
なお、この例では待機時間Ｔ５４，１がいずれも正の場合を示している。待機時間Ｔ５４，１が０となると、更にロボットを増やしても待機時間は０のままである。
In this example, the standby times T5 4 and 1 are both positive. When the waiting time T5 4 , 1 becomes 0, the waiting time remains 0 even if the number of robots is further increased.
次に、図３０に示す加工対象物Ｗが直方体形状であり、加工対象物Ｗの４つの側面と天面に、それぞれ溶接箇所があるものとし、加工対象物Ｗのまわりに４台のロボット１０１ｉが配置されているものとする。図３８は、第１０実施形態においてロボットの台数を４台とした場合を示す模式図である。図３８において、加工対象物Ｗは、側面Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４と、天面Ｗ５と、を有する。４台のロボット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４は、加工対象物Ｗの上方の位置から下方を見て、対角線上に配置されており、それぞれレーザヘッド１０２１，１０２２，１０２３，１０２４を支持している。ロボット１０１１で支持しているレーザヘッド１０２１は、ロボット１０１１が動作することにより側面Ｗ１，Ｗ２と天面Ｗ５それぞれにある溶接箇所を溶接可能である。ロボット１０１２で支持しているレーザヘッド１０２２は、ロボット１０１２が動作することにより側面Ｗ２，Ｗ３と天面Ｗ５それぞれにある溶接箇所を溶接可能である。ロボット１０１３で支持しているレーザヘッド１０２３は、ロボット１０１３が動作することにより側面Ｗ３，Ｗ４と天面Ｗ５それぞれにある溶接箇所を溶接可能である。ロボット１０１４で支持しているレーザヘッド１０２４は、ロボット１０１４が動作することにより側面Ｗ４，Ｗ１と天面Ｗ５それぞれにある溶接箇所を溶接可能である。側面Ｗ１上には、５１点の溶接箇所があるものとする。側面Ｗ２上には、５０点の溶接箇所があるものとする。側面Ｗ３上には、５１点の溶接箇所があるものとする。側面Ｗ４上には、４７点の溶接箇所があるものとする。天面Ｗ５上には、４点の溶接箇所があるものとする。
Next, it is assumed that the workpiece W shown in FIG. 30 has a rectangular parallelepiped shape, and there are welded portions on the four side surfaces and the top surface of the workpiece W, and four robots 101 around the workpiece W are provided. It is assumed that i is arranged. FIG. 38 is a schematic diagram showing a case where the number of robots is four in the tenth embodiment. In FIG. 38, the workpiece W has side surfaces W 1 , W 2 , W 3 , W 4 and a top surface W 5 . 4 robots 101 1, 101 2, 101 3, 101 4, as viewed downward from a position above the workpiece W, are arranged diagonally, the laser head 102, respectively 1, 102 2, 102 3 and it supports the 102 4. Laser head 102 1 are supported by the robot 1011 can be welded to the welding portion on the side W 1, W 2 and top W 5 each by the robot 101 1 operates. Laser head 102 2 are supported by the robot 101 2 can weld the welding point on the side W 2, W 3 and top W 5 each by the robot 101 2 operates. Laser head 102 3 that supports the robot 101 3 can weld the welding point on the side W 3, W 4 and top W 5 each by the robot 101 3 operates. Laser head 102 4 which supports the robot 101 4 can weld the welding point on the side W 4, W 1 and top W 5 each by the robot 101 4 operates. On the side surface W 1 are intended to be welded portions of 51 points. On side W 2 are intended to be welded portions of 50 points. On the side surface W 3 being assumed that there is welding points 51 points. On the side surface W 4 it is intended to be welded portions of 47 points. On top W 5 are intended to be welded portions of four points.
４台のロボット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４がそれぞれ溶接する溶接箇所の数に差があるほど、非溶接時間Ｔ６ｊ，ｉ中に溶接を行う他のロボット１０１ｉの台数が少なくなり、待機時間Ｔ５ｊ，ｉが長くなる。そこで、４台のロボット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４が溶接する溶接箇所の数の差が最小となるように、加工対象物Ｗの溶接箇所を分担する。図３８の例では、４台のロボット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４の動作エリアが互いに重ならないように、側面Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４及び天面Ｗ５の中から、各ロボット１０１ｉが溶接を担当する面を決める。例えばロボット１０１１は、側面Ｗ１を担当し、側面Ｗ１上の５１点の溶接箇所を溶接する。ロボット１０１２は、側面Ｗ２を担当し、側面Ｗ２上の５０点の溶接箇所を溶接する。ロボット１０１３は、側面Ｗ３を担当し、側面Ｗ３上の５１点の溶接箇所を溶接する。ロボット１０１４は、側面Ｗ４と天面Ｗ５とを担当し、側面Ｗ４上の４７点と天面Ｗ５上の４点の合計５１点の溶接箇所を溶接する。これにより、４台のロボット１０１１，１０１２，１０１３，１０１４が溶接する溶接箇所数の差が最小となるので、待機時間Ｔ５ｊ，ｉを削減することができる。
The difference in the number of welding locations where the four robots 101 1 , 101 2 , 101 3 , 1014 are welded, respectively, the smaller the number of other robots 101 i performing welding during the non-welding time T6 j , i Thus, the waiting time T5 j , i becomes longer. Therefore, the welding locations of the workpiece W are shared so that the difference in the number of welding locations to which the four robots 101 1 , 101 2 , 101 3 , 1014 are welded is minimized. In the example of FIG. 38, the side surfaces W 1 , W 2 , W 3 , W 4 and the top surface W 5 are arranged so that the operation areas of the four robots 101 1 , 101 2 , 101 3 , 1014 do not overlap each other. From this, each robot 101 i determines a surface in charge of welding. For example the robot 101 1 is responsible for side W 1, to weld the welding points of the 51 points on the side W 1. Robot 101 2 is responsible for side W 2, to weld the welding points of the 50 points on the side W 2. Robot 101 3 is responsible for side W 3, welding the welding portions 51 points on the side W 3. Robot 101 4 is responsible for the side surface W 4 and top W 5, to weld the welding points of the total 51 points of four points on the 47-point and top W 5 on the side W 4. As a result, the difference in the number of welding locations where the four robots 101 1 , 101 2 , 101 3 , 1014 are welded is minimized, so that the waiting time T5 j , i can be reduced.
このように、加工対象物Ｗ上の複数の溶接箇所のうちの一部を、２台以上のロボット１０１ｉが溶接できるようにそれぞれのロボット１０１ｉを配置することで、各ロボット１０１ｉが担当する溶接箇所の数の差を少なくすることができる。これにより、非溶接時間Ｔ６ｊ，ｉ中に溶接を行う他のロボット１０１ｉの台数を多くすることができるので、待機時間Ｔ５ｊ，ｉを削減することができる。
Thus, a part of the plurality of welding points on the workpiece W, that two or more robots 101 i is to place each of the robot 101 i so that it can be welded, each robot 101 i is responsible It is possible to reduce the difference in the number of welding locations to be performed. As a result, the number of other robots 101 i performing welding during the non-welding time T6 j , i can be increased, so that the waiting time T5 j , i can be reduced.
また、上述の例のように、加工対象物Ｗが直方体形状のような多面体である場合には、ロボット１０１ｉの作業を側面、天面毎に分担するという簡単な対策で、各ロボット１０１ｉが干渉するのを容易に防止することができる。
Further, as in the above-described example, when the workpiece W is a polyhedron such as a rectangular parallelepiped shape, each robot 101 i can be handled with a simple measure of sharing the work of the robot 101 i for each side and top surface. Can be easily prevented.
ここで、図３８の例では、４台のロボット１０１ｉの動作エリア同士が重ならないように、各ロボット１０１ｉが担当する加工対象物Ｗの面、即ち溶接箇所を決める場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボット１０１ｉ同士の動作エリアが重なっても、ロボット１０１ｉ同士が干渉しないように、複数の溶接箇所を複数のロボットで分担してもよい。
Here, in the example of FIG. 38, the case where the surface of the workpiece W that each robot 101 i is in charge of, that is, the welding location is determined so that the operation areas of the four robots 101 i do not overlap each other, However, the present invention is not limited to this. Even overlap operation area of the robot 101 i each other, as the robot 101 i each other do not interfere, may share the plurality of welding points in a plurality of robots.
図３９は、第１０実施形態においてロボットの台数を３台とした場合を示す模式図である。図３９の加工対象物Ｗは、図３８と同様のものである。３台のロボット１０１１，１０１２，１０１３は、図３８と同様の配置である。図３９においては、図３８に示すロボット１０１４を除いている。上述したように、加工対象物Ｗ上の溶接箇所は、側面Ｗ１上に５１点、側面Ｗ２上に５０点、側面Ｗ３上に５１点、側面Ｗ４上に４７点、天面Ｗ５上に４点あるものとする。ロボット１０１１，１０１２，１０１３同士が干渉せず、かつロボット１０１１，１０１２，１０１３の動作エリアが重なるように各ロボット１０１１，１０１２，１０１３が担当する溶接箇所を決める。
FIG. 39 is a schematic diagram illustrating a case where the number of robots is three in the tenth embodiment. The workpiece W in FIG. 39 is the same as that in FIG. The three robots 101 1 , 101 2 , 101 3 are arranged in the same manner as in FIG. In FIG. 39 except for the robot 101 4 shown in FIG. 38. As described above, the welding point on the workpiece W is 51 points on the side surface W 1, 50 points on the side W 2, 51 points on the side surface W 3, 47 points on the side W 4, top W Assume that there are 4 points on 5 . Robot 101 1, 101 2, 101 3 each other without interference, and the robot 101 1, 101 2, 101 each robot 101 1 as the operation area overlap of 3, 101 2, 101 3 determines the welding points in charge.
ロボット１０１１は、側面Ｗ１の全点である５１点と側面Ｗ２の１７点の合計６８点の溶接箇所を担当する。ロボット１０１２は、側面Ｗ２の３３点と側面Ｗ３の３５点の合計６８点の溶接箇所を担当する。ロボット１０１３は、側面Ｗ３の１６点と側面Ｗ４の全点である４７点と天面Ｗ５の全点である４点の合計６７点の溶接箇所を担当する。即ち、２台のロボット１０１１、１０１２が側面Ｗ２を担当し、２台のロボット１０１２、１０１３が側面Ｗ３を担当する。
Robot 101 1 is responsible for welding parts in total 68 points of 17 points of 51 points and side W 2 is the total point of the side surface W 1. Robot 101 2 is in charge of welding points of the total 68 points of 35 points of 33 points of the side surface W 2 and the side surface W 3. Robot 101 3 is in charge of welding points of the total 67 points of four points is total points in the total points are 47 points and top W 5 16-point side W 3 and the side surface W 4. That is, the two robots 101 1 and 101 2 are in charge of the side surface W 2 , and the two robots 101 2 and 101 3 are in charge of the side surface W 3 .
２台のロボット１０１ｉの干渉を回避するように、同時に同一の側面Ｗ２，Ｗ３を溶接しないように溶接順を決める。例えば、ロボット１０１１は側面Ｗ１から溶接を開始し、側面Ｗ１が終了したら側面Ｗ２を溶接するようにする。ロボット１０１２は側面Ｗ２から溶接を開始し、側面Ｗ２内の担当する３３点の溶接箇所の溶接が終了したら側面Ｗ３を溶接するようにする。ロボット１０１３は側面Ｗ３から溶接を開始し、側面Ｗ３内の担当する１６点の溶接箇所の溶接が終了したら側面Ｗ４を溶接し、最後に天面Ｗ５を溶接するようにする。ロボット１０１１，１０１２，１０１３それぞれが最初に溶接する側面Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３内の担当する溶接箇所の数に差をつけている。即ち、ロボット１０１１は側面Ｗ１の５１点の溶接箇所の溶接を行い、ロボット１０１２は側面Ｗ２内の一部である３３点の溶接箇所の溶接を行い、ロボット１０１３は側面Ｗ３内の一部である１６点の溶接箇所の溶接を行う。このため、ロボット１０１２が側面Ｗ２内の一部である３３点の溶接箇所を溶接完了して側面Ｗ３に移動する前に、ロボット１０１３が側面Ｗ３内の一部である１６点の溶接箇所を溶接完了でき、側面Ｗ４に移動できる。また、ロボット１０１１が側面Ｗ１の全点である５１点の溶接箇所を溶接完了して側面Ｗ２に移動する前に、ロボット１０１２が側面Ｗ２内の一部である３３点の溶接箇所を溶接完了でき、側面Ｗ３に移動できる。このように、各ロボット１０１ｉの動作エリアが重なっても、ロボット１０１ｉの溶接順を考慮することで、ロボット１０１ｉ同士の干渉を回避することができる。
In order to avoid interference between the two robots 101 i , the welding order is determined so as not to weld the same side surfaces W 2 and W 3 at the same time. For example, the robot 101 1 starts welding from the side surface W 1 and welds the side surface W 2 when the side surface W 1 ends. Robot 101 2 starts welding from the side W 2, welding of the welded portion of the 33 points in charge in the side W 2 is to weld the sides W 3 when finished. Robot 101 3 starts welding from the side W 3, welded to the side surface W 4 Once the welding of the welding point of 16 points in charge in the side surface W 3 is completed, finally to be welded to the top face W 5. The robots 101 1 , 101 2 , and 101 3 each have a difference in the number of welding locations in charge in the side surfaces W 1 , W 2 , and W 3 to be welded first. That is, the robot 101 1 performs welding of the welded portion of 51 points of the side surface W 1, the robot 101 2 performs welding of the welded portion of 33 points which is part of the side surface W 2, the robot 101 3 aspect W 3 Welding is performed at 16 points, which is a part of the inside. Thus, before the robot 101 2 moves to the side face W 3 Complete welding welding points of 33 points which is part of the side surface W 2, 16 points robot 101 3 is part of the side surface W 3 the welding point welding can be completed, it can be moved to the side W 4. Further, before the robot 101 1 moves to the side surface W 2 Complete welding welding points of 51 points are all points of the side surface W 1, welding robot 101 2 is 33 points, which is part of the side surface W 2 It places the to complete welding, can be moved on the side surface W 3. Thus, even overlap operation area of each robot 101 i, to consider the welding sequence of the robot 101 i, it is possible to avoid interference between the robot 101 i.
ここで、上述したように、ロボット１０１ｉの台数Ｎが多いほど、非溶接時間Ｔ６ｊ，ｉ中に第２の時間Ｔ２ｊ，ｉの合計時間、及び第３の時間Ｔ３の合計時間を増やすことができ、待機時間Ｔ５ｊ，ｉを削減することができる。Ｎ台のロボット１０１ｉにおいては、ロボット１０１ｉの非溶接時間Ｔ６ｊ，ｉ中に、最大で残りの（Ｎ−１）台のロボット１０１ｉが溶接を行うことができる。そこで、時間（Ｔ４ｊ，ｉ＋Ｔ１）よりも、（Ｎ−１）台分の第２の時間Ｔ２ｊ，ｉとＮ台分の第３の時間Ｔ３との合計時間が長くなるように、台数Ｎを決めることで、待機時間Ｔ５ｊ，ｉを短縮することができる。
Here, as described above, as the number N of the robots 101 i increases , the total time of the second time T2 j, i and the total time of the third time T3 are increased during the non-welding time T6 j, i. And the waiting time T5 j , i can be reduced. In N of robots 101 i, the non-welding time T6 j of the robot 101 i, in i, it is up to the remaining (N-1) of robots 101 i can perform welding. Therefore, the number of units is set so that the total time of the second time T2 j, i for (N−1) cars and the third time T3 for N cars becomes longer than the time (T4 j, i + T1). By determining N, the waiting time T5 j , i can be shortened.
ロボット１０１ｉの台数Ｎが増加するほど、レーザ発振器１０３の稼働率が高まり、加工品の生産効率が向上する。一方、ロボット１０１ｉの台数Ｎが少ないほど、装置サイズ、及び装置コストを低減できる。よって、これらを考慮して、ロボットの台数Ｎを決めればよい。また、レーザ発振器１０３の稼働率を高めるには、ロボット１０１ｉが受け持つ溶接箇所の溶接順番を工夫したり、複数のロボットの動作順番を工夫したりすればよい。これらの順番を工夫することで、待機時間Ｔ５ｊ，ｉを短くできれば、レーザ発振器１０３の稼働率が高まるので、加工品の生産効率が向上する。
As the number N of the robots 101 i increases, the operating rate of the laser oscillator 103 increases and the production efficiency of the processed product improves. On the other hand, the smaller the number N of robots 101 i, the smaller the device size and the device cost. Therefore, the number N of robots may be determined in consideration of these. Further, in order to increase the operating rate of the laser oscillator 103, devising the welding order of the welding point the robot 101 i takes charge, it may be devising the order of operation of a plurality of robots. If the waiting time T5 j , i can be shortened by devising these orders, the operating rate of the laser oscillator 103 is increased, and the production efficiency of the processed product is improved.
なお、同期信号ＳＢＡｉによってレーザ発振のタイミングは管理しているため、ＴＰ０２，１からＴＰ１２，１までの時間が変動しても、溶接ビードの長さのばらつきは変動せず、溶接強度の変動も発生しない。従って安定して溶接を行うことができる。
Since the timing of laser oscillation is managed by the synchronization signal SBA i , even if the time from TP0 2,1 to TP1 2,1 varies, the variation in the length of the weld bead does not vary, and the welding strength No fluctuations occur. Therefore, welding can be performed stably.
また、コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２ｉから送信される同期信号ＳＢＡｉを受信する度に、第１の時間Ｔ１として同じ時間が経過した時点で、レーザ光を発生するようレーザ発振器１０３を制御する。即ち、第１の時間Ｔ１として、各溶接箇所に対して個別の時間としているのではなく、共通の時間としている。したがって、コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２ｉがいずれの軌道データＰｊ，ｉの指令を開始したのかを認識することなく、同期信号ＳＢＡｉを受信する度に、第１の時間Ｔ１として同じ時間をカウントすることになり、処理が簡略化される。
Further, every time the controller 121B receives the synchronization signal SBA i transmitted from the robot controller 122 i , the controller 121B controls the laser oscillator 103 so as to generate laser light when the same time has elapsed as the first time T1. . That is, the first time T1 is not a separate time for each welding point, but a common time. Therefore, every time the controller 121B receives the synchronization signal SBA i without recognizing which of the trajectory data P j, i the robot controller 122 i has started, the same time as the first time T1 is received. Counting is performed, and the processing is simplified.
また、第１の時間Ｔ１が経過した時点でレーザヘッド１０２ｉが目標速度Ｖｗｊ，ｉに達しており、この目標速度Ｖｗｊ，ｉに達した等速状態でレーザ光を加工対象物Ｗに照射する。即ち、レーザヘッド１０２ｉを、加工対象物Ｗに対して等速で移動させることにより、レーザ光Ｌｉの焦点を加工対象物Ｗの表面に沿って等速で移動させることができる。よって、加工対象物Ｗにおいてレーザ光Ｌｉの焦点の移動方向に沿って入熱量が均一化され、加工対象物Ｗにレーザ光Ｌｉの焦点の移動方向に沿って均一な溶接ビードを形成することができる。これにより、高精度なレーザシーム溶接を実現することができる。
The first time the laser head 102 at the time T1 has passed i is the target speed Vw j, I have reached i, the target speed Vw j, the laser beam to the workpiece W at a constant speed state has been reached i Irradiate. That is, the laser head 102 i, by moving at a constant speed relative to the workpiece W, can be moved at a constant speed along a focus of the laser beam L i on the surface of the workpiece W. Accordingly, the heat input along the direction of movement of the focal point of the laser beam L i in the workpiece W is made uniform to form a uniform weld bead along the direction of movement of the focal point of the laser beam L i in the object W be able to. Thereby, highly accurate laser seam welding is realizable.
ここで、ロボットコントローラ１２２ｉにおける制御周期は、ロボット１０１ｉの動作を制御するのに適した値、例えば数ミリ秒に設定されている。本実施形態では、コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２ｉの制御周期よりも短い制御周期でレーザ発振器１０３におけるレーザ発振のオンオフ、及び切替器１０４の切り替え動作を制御している。即ち、本実施形態では、コントローラ１２１Ｂにおいてレーザ発振器１０３及び切替器１０４を制御する制御周期は、ロボットコントローラ１２２ｉにおいてロボット１０１ｉを制御する制御周期よりも短い。よって、コントローラ１２１Ｂは、ロボットコントローラ１２２ｉよりも、第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉ及び第３の時間Ｔ３を正確に管理することができる。即ち、コントローラ１２１Ｂは、レーザ発振器１０３及び切替器１０４を短い制御周期で制御することができるので、レーザ発振器１０３を発停するタイミング、及び切替器１０４の切り替えのタイミングを正確に管理することができる。その結果、溶接ビードの長さのばらつきが低減でき、溶接強度のばらつきが低減される。
Here, the control period in the robot controller 122 i is set to a value suitable for controlling the operation of the robot 101 i , for example, several milliseconds. In the present embodiment, the controller 121B controls on / off of laser oscillation in the laser oscillator 103 and switching operation of the switch 104 at a control cycle shorter than the control cycle of the robot controller 122 i . That is, in this embodiment, the control cycle for controlling the laser oscillator 103 and the switch 104 in the controller 121B is shorter than the control cycle for controlling the robot 101 i in the robot controller 122 i . Therefore, the controller 121B can more accurately manage the first time T1, the second time T2 j, i, and the third time T3 than the robot controller 122 i . That is, since the controller 121B can control the laser oscillator 103 and the switch 104 with a short control cycle, the controller 121B can accurately manage the timing for starting and stopping the laser oscillator 103 and the switching timing of the switch 104. . As a result, the variation in the length of the weld bead can be reduced, and the variation in the welding strength can be reduced.
また、本実施形態によれば、ロボットコントローラ１２２ｉが軌道データＰｊ，ｉの始点を指令するタイミングと、コントローラ１２１Ｂにおいて第１の時間Ｔ１の計時を開始するタイミングとが同期信号ＳＢＡｉで同期するようにしている。ロボットコントローラ１２２ｉが軌道データＰｊ，ｉの始点を指令するタイミングとは、軌道データＰｊの払い出しを開始するタイミングである。即ち、ロボットコントローラ１２２ｉにおいてロボット１０１ｉの動作と同期させた同期信号ＳＢＡｉを発生させ、コントローラ１２１Ｂにおいて同期信号ＳＢＡｉと同期した時刻からの経過時間によって、レーザ光の照射のオンオフを管理している。したがって、コントローラ１２１Ｂ及びロボットコントローラ１２２ｉは、複雑な演算処理等を行うことなく、ロボット１０１ｉの動作とレーザ発振器１０３のレーザ発振のオンオフを同期させている。よって、ロボット１０１ｉの動作とレーザ発振のタイミングのずれを低減することができる。これにより、レーザ光の照射を開始する目標の位置に対する実際の位置の誤差が低減される。また、ロボット１０１ｉの動作中に複雑な演算処理を行ってレーザ発振を制御する必要がないので、レーザ加工の精度を確保しながら、ロボット１０１ｉの動作を高速化することができ、加工品の生産効率を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, the timing at which the robot controller 122 i commands the start point of the trajectory data P j, i and the timing at which the controller 121B starts measuring the first time T1 are synchronized by the synchronization signal SBA i . Like to do. The timing at which the robot controller 122 i commands the starting point of the trajectory data P j, i is the timing at which the trajectory data P j starts to be paid out. That is, the robot controller 122 i generates a synchronization signal SBA i synchronized with the operation of the robot 101 i , and the controller 121B manages the on / off of laser light irradiation based on the elapsed time from the time synchronized with the synchronization signal SBA i. ing. Accordingly, the controller 121B and the robot controller 122 i synchronize the operation of the robot 101 i and the laser oscillation on / off of the laser oscillator 103 without performing complicated arithmetic processing or the like. Accordingly, it is possible to reduce a deviation between the operation of the robot 101 i and the timing of laser oscillation. Thereby, the error of the actual position with respect to the target position where the irradiation of the laser beam is started is reduced. Further, since it is not necessary to control the laser oscillation by performing complicated arithmetic processing during the operation of the robot 101 i, the operation of the robot 101 i can be speeded up while ensuring the accuracy of laser processing. The production efficiency can be improved.
また、ロボットコントローラ１２２ｉの制御周期は、コントローラ１２１Ｂの制御周期よりも長い。このため、ロボットコントローラ１２２ｉにおいて動作開始指令ＳＡｉを認識するタイミングにばらつきが生じる。本実施形態では、コントローラ１２１Ｂは、動作開始指令ＳＡｉを送信したタイミングではなく、同期信号ＳＢＡｉを受信したタイミングで、レーザ発振を行う第１の時間Ｔ１の計時を開始する。したがって、ロボット１０１ｉの動作とレーザ発振器１０３におけるレーザ発振のタイミングのずれを低減できる。
Further, the control cycle of the robot controller 122 i is longer than the control cycle of the controller 121B. For this reason, the timing for recognizing the operation start command SA i in the robot controller 122 i varies. In the present embodiment, the controller 121B starts measuring the first time T1 during which laser oscillation is performed at the timing at which the synchronization signal SBA i is received, not at the timing at which the operation start command SA i is transmitted. Therefore, it is possible to reduce a deviation in the timing of laser oscillation in the operation of the robot 101 i and the laser oscillator 103.
なお、ロボットコントローラ１２２ｉが、準備が完了したことを示す不図示の準備完了信号をオンするように構成してもよい。この場合、コントローラ１２１Ｂはその準備完了信号のオンを確認してから、動作開始指令ＳＡｉをオンすればよい。この場合、時刻ＴＰ０２，１以降の時刻が遅れることになる。
The robot controller 122 i may be configured to turn on a preparation completion signal (not shown) indicating that the preparation has been completed. In this case, the controller 121B may turn on the operation start command SA i after confirming that the preparation completion signal is turned on. In this case, the time after time TP0 2,1 is delayed.
また、動作開始指令ＳＡｉをオンするタイミングを求める演算処理は複雑になるが、第１の時間Ｔ１を一定のカウント値とせず、ロボット１０１ｉに対応して異なるカウント値としてもよい。例えば、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉと第３の時間Ｔ３とを加算した値に対して、第１の時間Ｔ１の変動分を加算したり減算したりすればよい。この演算は、最後の溶接箇所のレーザ照射タイミングから最初の溶接箇所へと、遡ってタイミングを決定して行くと、求めることができる。コントローラ１２１Ｂにこの演算を行わせる場合、コントローラ１２１Ｂは、すべての溶接箇所とロボットの順番の情報を取得する必要がある。
In addition, although the calculation processing for obtaining the timing for turning on the operation start command SA i is complicated, the first time T1 may not be a constant count value, but may be a different count value corresponding to the robot 101 i . For example, the variation of the first time T1 may be added to or subtracted from the value obtained by adding the second time T2 j, i and the third time T3. This calculation can be obtained by determining the timing retroactively from the laser irradiation timing of the last welding location to the first welding location. When the controller 121B performs this calculation, the controller 121B needs to acquire information on the order of all welding locations and robots.
また、本実施形態では、ロボット１０１１からロボット１０１Ｎのどのロボットにどの順番で動作開始指令ＳＡｉを送るかを予め定めておいている。しかし、ロボットコントローラ１２２ｉが同期信号ＳＢＡｉとともに第２の時間Ｔ２ｊ，ｉをコントローラ１２１Ｂに送ることで、準備完了状態となったロボット１０１ｉに対して動作開始指令ＳＡｉを送る構成にすることもできる。コントローラ１２１Ｂで管理するシーケンスＳＭ１とシーケンスＳＭ２で計時に使用する時間は第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２ｊ，ｉ、第３の時間Ｔ３である。そのうち、第１の時間Ｔ１と第３の時間Ｔ３は固定の時間であるため予めコントローラ１２１Ｂに記憶させておくことができる。第２の時間Ｔ２ｊ，ｉは溶接箇所ごとに異なる値となるため、ロボットコントローラ１２２ｉが送る同期信号ＳＢＡｉとともに、ロボットコントローラ１２２ｉからコントローラ１２１Ｂに送ればよい。送信された第２の時間Ｔ２ｊ，ｉは同期信号ＳＢＡｉで起動されるシーケンスＳＭ１とシーケンスＳＭ２で使われる。この方式を使用すれば、どのロボットにどの順番で動作開始指令ＳＡｉを送るかを予め定める必要がなくロボット装置１１０の独立性を高めることができる。
Further, in this embodiment, determined in advance whether the robot 101 1 sends the robot 101 N which order in operation start command to the throat of the robot SA i. However, the robot controller 122 i sends the operation start command SA i to the robot 101 i in the ready state by sending the second time T2 j, i together with the synchronization signal SBA i to the controller 121B. You can also. Times used for timing in the sequences SM1 and SM2 managed by the controller 121B are the first time T1, the second time T2 j, i , and the third time T3. Of these, the first time T1 and the third time T3 are fixed times and can be stored in the controller 121B in advance. For the second time T2 j, i is made a different value for each welding point, along with the synchronization signal SBA i send robot controller 122 i may be send from the robot controller 122 i to the controller 121B. The transmitted second time T2 j, i is used in the sequence SM1 and the sequence SM2 activated by the synchronization signal SBA i . If this method is used, it is not necessary to determine in advance in which order the operation start command SA i is sent to which robot, and the independence of the robot apparatus 110 can be enhanced.
なお、上述の第１０実施形態において、ロボット１０１ｉが直線補間命令に従って動作している途中に、異常が発生する場合がある。ロボットコントローラ１２２ｉは、コントローラ１２１Ｂに対して、ロボット１０１ｉの状態を示す信号を周期的に送信すればよい。コントローラ１２１Ｂは、ロボット１０１ｉが異常状態であることを示す信号を受信した場合、レーザ光を発振しないようにレーザ発振器１０３を制御すればよい。
In the tenth embodiment described above, an abnormality may occur while the robot 101 i is operating according to the linear interpolation command. The robot controller 122 i may periodically transmit a signal indicating the state of the robot 101 i to the controller 121B. When the controller 121B receives a signal indicating that the robot 101 i is in an abnormal state, the controller 121B may control the laser oscillator 103 so as not to oscillate the laser beam.
また、上述の第１０実施形態において、ロボットコントローラ１２２ｉが、コントローラ１２１Ｂに対してレーザ発振を許可する許可信号を送るようにしてもよい。例えば、ロボットコントローラ１２２ｉが、直線補間命令によって軌道データＰｊの払い出しを実行中であるときに、許可信号をオンする。コントローラ１２１Ｂは、許可信号とレーザ発振指令とをＡＮＤ演算し、演算結果をレーザ発振器１０３に送信するようにしてもよい。これにより、ロボットコントローラ１２２ｉが許可信号をオンしなければ、レーザ光は発振されないようになる。このＡＮＤ演算はコントローラ１２１Ｂが行うが、別の電子回路で処理してもよい。
In the tenth embodiment described above, the robot controller 122 i may send a permission signal for permitting laser oscillation to the controller 121B. For example, when the robot controller 122 i is executing the payout of the trajectory data P j by the linear interpolation command, the permission signal is turned on. The controller 121B may perform an AND operation on the permission signal and the laser oscillation command, and transmit the operation result to the laser oscillator 103. As a result, the laser beam is not oscillated unless the robot controller 122 i turns on the permission signal. This AND operation is performed by the controller 121B, but may be processed by another electronic circuit.
また、上述の第１０実施形態において、ロボット１０１ｉは、レーザ光が人間に暴露しないように、遮光されたブース内（図示せず）に設置されているのが好ましい。人がブースへ入室するための扉を開くと、レーザ発振器１０３のレーザ発振が停止するようになっている。また、光ファイバケーブル１５１ｉがレーザヘッド１０２ｉ及び切替器１０４と正しく接続されていない場合には、光ファイバケーブル１５１ｉ内の導線が接続されず、レーザ発振器１０３のレーザ発振が停止するようになっている。また、光ファイバケーブル１５２がレーザ発振器１０３及び切替器１０４と正しく接続されていない場合には、光ファイバケーブル１５２内の導線が接続されず、レーザ発振器１０３のレーザ発振が停止するようになっている。また、光ファイバケーブル１５１ｉ，１５２に一定以上の曲げが加わると内部の導線が切れ、レーザ発振器１０３のレーザ発振が停止するようになっている。また、セーフティレーザスキャナやセーフティライトカーテンなどで人間を感知して、レーザ発振器１０３のレーザ発振を停止するようにすることも可能である。また、ロボットコントローラ１２２ｉやコントローラ１２１Ｂがなんらかの原因によって応答しなくなった場合に備えて、外部のハードウェアによって監視してレーザ発振を停止することも可能である。例えば、ロボットコントローラ１２２ｉやコントローラ１２１Ｂから一定周期ごとにオン／オフする信号を出力し、出力された信号が一定時間変化しなければレーザ発振を止めればよい。
In the tenth embodiment described above, the robot 101 i is preferably installed in a shielded booth (not shown) so that the laser beam is not exposed to humans. When a person opens the door for entering the booth, the laser oscillation of the laser oscillator 103 is stopped. Further, when the optical fiber cable 151 i is not correctly connected to the laser head 102 i and the switch 104, the conducting wire in the optical fiber cable 151 i is not connected, and the laser oscillation of the laser oscillator 103 is stopped. It has become. In addition, when the optical fiber cable 152 is not correctly connected to the laser oscillator 103 and the switch 104, the conducting wire in the optical fiber cable 152 is not connected, and the laser oscillation of the laser oscillator 103 is stopped. . Further, when a certain amount of bending is applied to the optical fiber cables 151 i , 152, the internal conducting wire is cut and the laser oscillation of the laser oscillator 103 is stopped. It is also possible to stop the laser oscillation of the laser oscillator 103 by detecting a human with a safety laser scanner or a safety light curtain. It is also possible to stop laser oscillation by monitoring with external hardware in case the robot controller 122 i or the controller 121B stops responding for some reason. For example, the robot controller 122 i or the controller 121B may output a signal for turning on / off every predetermined period, and the laser oscillation may be stopped if the output signal does not change for a certain period of time.
また、上述の第１０実施形態では、制御装置１２０Ｂが、コントローラ１２１Ｂとロボットコントローラ１２２１，１２２２，…，１２２Ｎとで構成される場合について説明したが、これに限定するものではない。コントローラ１２１Ｂとロボットコントローラ１２２１，１２２２，…，１２２Ｎとの機能を併せ持つことが可能であれば、制御装置を１つのコンピュータで実現してもよい。例えば、複数のプロセッサ、又はプロセッサが有する複数のコアにより並列処理が可能であれば、制御装置を１つのコンピュータで実現することは可能である。
Further, in the tenth embodiment described above, the control apparatus 120B is, the controller 121B and the robot controller 122 1, 122 2, ..., 122 has been described consisting of an N, not limited thereto. As long as the functions of the controller 121B and the robot controllers 122 1 , 122 2 ,..., 122 N can be combined, the control device may be realized by a single computer. For example, if parallel processing can be performed by a plurality of processors or a plurality of cores included in the processors, the control device can be realized by one computer.
また、上述の第１０実施形態では、ロボット１０１１，１０１２，…，１０１Ｎが、垂直多関節のロボットの場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットが、例えば水平多関節のロボット、パラレルリンクのロボット、又は直交ロボット等のロボットであってもよい。また、各ロボット１０１１，１０１２，…，１０１Ｎが異なる構成であってもよい。
In the tenth embodiment described above, the case where the robots 101 1 , 101 2 ,..., 101 N are vertical articulated robots has been described, but the present invention is not limited to this. The robot may be a robot such as a horizontal articulated robot, a parallel link robot, or an orthogonal robot. Further, the robots 101 1 , 101 2 ,..., 101 N may have different configurations.
また、上述の第１０実施形態では、レーザ加工装置がレーザ溶接加工を行う場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えばレーザ溝あけ加工又はレーザ切断加工を行う場合であってもよい。
In the tenth embodiment described above, the case where the laser processing apparatus performs laser welding has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, laser grooving or laser cutting may be performed. .
［第１１実施形態］
次に、第１〜第１０実施形態のいずれかのレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法により製造する画像形成装置の製造方法について説明する。図４０は、第１０実施形態に係る画像形成装置の斜視図である。第１０実施形態では、第１〜第１０実施形態のいずれかのレーザ加工装置を用いて、画像形成装置８００の構成要素の１つである枠体（フレーム）の溶接を行い、画像形成装置８００を製造する。
[Eleventh embodiment]
Next, a manufacturing method of an image forming apparatus manufactured by a laser processing method using the laser processing apparatus according to any of the first to tenth embodiments will be described. FIG. 40 is a perspective view of an image forming apparatus according to the tenth embodiment. In the tenth embodiment, a frame (frame) that is one of the components of the image forming apparatus 800 is welded using the laser processing apparatus of any of the first to tenth embodiments, and the image forming apparatus 800. Manufacturing.
図４０に示す画像形成装置８００は、例えば、電子写真方式を採用するフルカラープリンタである。画像形成装置８００は、オプションの給紙モジュール８５０の上面（載置面）に載置可能である。画像形成装置８００は、２段の給紙カセット８０１Ａ，８０１Ｂを有する。給紙モジュール８５０は、２段の給紙カセット８５１Ａ，８５１Ｂを有する。各給紙カセットには、サイズや坪量の異なる記録材（用紙、ＯＨＰシートなどのシート材）が収納可能である。画像形成装置８００の操作部８０２や、画像形成装置８００に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部端末から、画像形成する記録材を選択することが可能である。なお、以下の説明では、ユーザが画像形成装置８００を操作する側を前側、画像形成装置８００の背面側を後側とし、左右については、画像形成装置を前側から見た場合とする。
An image forming apparatus 800 illustrated in FIG. 40 is, for example, a full-color printer that employs an electrophotographic system. The image forming apparatus 800 can be mounted on the upper surface (mounting surface) of the optional paper feeding module 850. The image forming apparatus 800 includes two-stage paper feed cassettes 801A and 801B. The paper feed module 850 includes two stages of paper feed cassettes 851A and 851B. Each paper feed cassette can store recording materials (sheet materials such as paper and OHP sheets) having different sizes and basis weights. A recording material for image formation can be selected from the operation unit 802 of the image forming apparatus 800 or an external terminal such as a personal computer connected to the image forming apparatus 800. In the following description, the side on which the user operates the image forming apparatus 800 is the front side, the back side of the image forming apparatus 800 is the rear side, and the left and right sides are when the image forming apparatus is viewed from the front side.
画像形成装置８００内では、記録材が搬送され、記録材に画像が形成される。このため、画像形成装置８００の枠体（フレーム）が歪むと画像不良や動作不良が生じる場合がある。したがって、画像形成装置８００の枠体が歪むのを抑制することが、画像不良や動作不良などを抑制する上で重要となる。
In the image forming apparatus 800, the recording material is conveyed and an image is formed on the recording material. For this reason, when the frame (frame) of the image forming apparatus 800 is distorted, an image defect or a malfunction may occur. Therefore, it is important to suppress the distortion of the frame of the image forming apparatus 800 in order to suppress image defects and malfunctions.
図４１は、第１１実施形態における加工対象物である枠体９００の一部を示す斜視図である。第１１実施形態では、レーザ加工により、枠体９００を構成する部材同士を溶接により締結する場合について説明する。
FIG. 41 is a perspective view showing a part of a frame 900 that is a processing object in the eleventh embodiment. In the eleventh embodiment, a case will be described in which members constituting the frame body 900 are fastened by welding by laser processing.
まず、枠体９００となる支柱９０４及びステイ７０１を用意する。支柱９０４は、上下方向に平行で互いに直交する第１の側壁９０４Ａ及び第２の側壁９０４Ｂを有する。ステイ７０１は、その端部が第１の側壁９０４Ａ及び第２の側壁９０４Ｂに当接するように配置される。第１の側壁９０４Ａは、前後方向に平行に配置され、第２の側壁９０４Ｂは、左右方向に平行に配置される。このため、ステイ７０１は、第１の側壁９０４Ａ及び第２の側壁９０４Ｂにより前後方向及び左右方向に位置決めされた状態で上下方向に移動可能に配置される。
First, a support column 904 and a stay 701 to be the frame body 900 are prepared. The support column 904 includes a first side wall 904A and a second side wall 904B that are parallel to the vertical direction and orthogonal to each other. The stay 701 is disposed so that the end portion thereof abuts on the first side wall 904A and the second side wall 904B. The first side wall 904A is arranged in parallel in the front-rear direction, and the second side wall 904B is arranged in parallel in the left-right direction. For this reason, the stay 701 is arranged so as to be movable in the vertical direction while being positioned in the front-rear direction and the left-right direction by the first side wall 904A and the second side wall 904B.
ステイ７０１の上下方向の位置調整を行った後、溶接箇所９４１，９４２，９４３，９４４を、レーザシーム溶接する。ステイ７０１と支柱９０４とをレーザ溶接により固定することで、枠体９００を製造する。
After adjusting the vertical position of the stay 701, the welding locations 941, 942, 943, 944 are laser seam welded. The frame body 900 is manufactured by fixing the stay 701 and the support column 904 by laser welding.
このように、画像形成装置８００の枠体９００には、多くの溶接箇所が存在する。第１から第１０実施形態のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法により、効率よく短時間で高精度に溶接を行うことが可能となる。これにより、枠体９００が歪むのを抑制することができ、シートに形成される画像の不良や画像形成装置８００の動作不良を抑制することができる。
As described above, the frame 900 of the image forming apparatus 800 has many welded portions. By the laser processing method using the laser processing apparatus according to the first to tenth embodiments, it becomes possible to perform welding efficiently and with high accuracy in a short time. As a result, the frame 900 can be prevented from being distorted, and an image formed on the sheet and a malfunction of the image forming apparatus 800 can be suppressed.
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、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、実施形態に記載されたものに限定されない。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications are possible within the technical idea of the present invention. In addition, the effects described in the embodiments are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments.
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。即ち、上述の実施形態では、コントローラが、汎用コンピュータである場合について説明したが、これに限定するものではない。コントローラが、例えばマイクロコンピュータやデジタルシグナルプロセッサであってもよい。
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions. That is, in the above-described embodiment, the case where the controller is a general-purpose computer has been described. However, the present invention is not limited to this. The controller may be a microcomputer or a digital signal processor, for example.
