JP2020044564A

JP2020044564A - Laser processing apparatus

Info

Publication number: JP2020044564A
Application number: JP2018176529A
Authority: JP
Inventors: 将伸畑田; Masanobu Hatada
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: JP7092629B2

Abstract

To provide a laser processing apparatus which can adjust a processing position with a simple method.SOLUTION: A laser processing apparatus includes a processing head 3 which processes an object by irradiating a scanning system with a laser beam, a robot 1 which is mounted with the processing head 3, a robot control device 20 which controls operation of the robot according to a robot program, a head control device 30 which controls scanning operation of the processing head according to a scanning program using information on a position and a posture of the robot, and an off-set part 22 which changes the information based on the current position and attitude of the robot obtained by the robot control device 20 and a specified off-set amount.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing device.

ロボットを移動させながらロボットのアーム先端部に取り付けたスキャナからレーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置が提案されている（例えば、特許文献１−３参照）。 2. Description of the Related Art There has been proposed a laser processing apparatus that performs laser processing by irradiating laser light from a scanner attached to a tip end of an arm of a robot while moving the robot (for example, see Patent Documents 1 to 3).

特開２０１２−１３９７１１号公報JP 2012-139711 A 特開２０１８−０９７８１０号公報JP 2018-097810 A 特開２００７−９８４１６号公報JP 2007-98416 A

上記のようなレーザ加工装置では、一般に、ロボットプログラム及びスキャナの走査プログラムは、生産現場とは離れた場所にあるプログラム作成装置上で作成されロボット制御装置やヘッド制御装置にロードされる。ところで、このようにロボット等にロードされた動作プログラムを生産現場で実際に動かしてみると、ワークの設置位置に誤差があったり、レーザ光がワークやジグに干渉する等の要因のために、レーザ光を所望の加工位置に照射できない事態が生じることがある。このような場合、加工位置をずらす必要が生じるが、そのためにはユーザは一旦、プログラム作成装置上で動作プログラムを再作成して現場に戻り動作確認をするという手順を繰り返す必要があった。加工位置を簡便なやり方で調整することのできる、レーザ加工装置が望まれている。 In the laser processing apparatus as described above, generally, the robot program and the scanning program of the scanner are created on a program creating apparatus located at a place remote from the production site, and are loaded into the robot controller and the head controller. By the way, when the operation program loaded on the robot or the like is actually moved on the production site, there is an error in the installation position of the work, or a laser beam interferes with the work or the jig. In some cases, laser light cannot be applied to a desired processing position. In such a case, it is necessary to shift the processing position. For this purpose, the user has to repeat the procedure of once re-creating the operation program on the program creating apparatus, returning to the site and confirming the operation. There is a need for a laser processing apparatus that can adjust the processing position in a simple manner.

本開示の一態様は、レーザ光を走査式に照射して対象物を加工する加工ヘッドと、前記加工ヘッドを搭載したロボットと、ロボットプログラムに従って前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置と、前記ロボットの位置及び姿勢に関する情報を用いて、走査プログラムに従って前記加工ヘッドの走査動作を制御するヘッド制御装置と、前記ロボット制御装置で得られる前記ロボットの現在の位置及び姿勢と、指定されたオフセット量とに基づき、前記情報を変更するオフセット部と、を具備するレーザ加工装置である。 One aspect of the present disclosure is a processing head that processes a target by irradiating a laser beam in a scanning manner, a robot equipped with the processing head, a robot control device that controls the operation of the robot according to a robot program, A head controller for controlling the scanning operation of the processing head according to a scanning program using information on the position and posture of the robot, a current position and posture of the robot obtained by the robot controller, and a designated offset amount And an offset unit for changing the information based on the information.

上記構成によれば、生産現場で簡単に加工位置を調整することができる。 According to the above configuration, the processing position can be easily adjusted at the production site.

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。 These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of exemplary embodiments of the invention illustrated in the accompanying drawings.

一実施形態にかかるレーザ加工装置の全体構成を表す図である。It is a figure showing the whole laser processing device composition concerning one embodiment. レーザ加工ヘッド内におけるガルバノスキャナの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a galvano scanner in a laser processing head. ロボット制御装置の機能を表すブロック図である。It is a block diagram showing the function of a robot control device. ロボット位置にオフセット量を加えた場合のスキャナの動作を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an operation of the scanner when an offset amount is added to a robot position. 溶接位置を全体的にオフセットさせる場合の、ロボットプログラムの例である。It is an example of a robot program in the case of offsetting the welding position as a whole. 図５のプログラムの例におけるレーザ加工装置の動作を表す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of the laser processing apparatus in the example of the program in FIG. 5. 図５のプログラムの例におけるオフセット量の時間推移をそれぞれ表す図である。FIGS. 6A and 6B are diagrams each illustrating a time transition of an offset amount in the example of the program of FIG. 5; 各溶接位置に個別にオフセット量を指定する場合の、ロボットプログラムの例である。It is an example of a robot program when an offset amount is individually specified for each welding position. 図８のプログラムの例におけるレーザ加工装置の動作を表す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of the laser processing apparatus in the example of the program in FIG. 8. 図８の加工プログラムの例におけるオフセット量の時間推移をそれぞれ表す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a time transition of an offset amount in the example of the machining program in FIG. 8. ヘッド制御装置にオフセット部を設けた場合の構成例を表す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example when an offset unit is provided in a head control device.

次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。 Next, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to, like components or functional parts are given like reference numerals. In order to facilitate understanding, the scale of these drawings is appropriately changed. The embodiment shown in the drawings is one example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment shown in the drawings.

図１は、一実施形態にかかるレーザ加工装置１０の全体構成を表す図である。レーザ加工装置１０は、レーザ発振器５からのレーザ光を光ファイバケーブル６によって加工ヘッド３まで導き、ロボット１を用いて加工ヘッド３を移動させながらレーザ光を照射してレーザ加工を行う、いわゆるリモートレーザシステムとして構成されている。レーザ加工装置１０は、溶接、切断その他の各種レーザ加工を行うことができるが、以下では、一例としてレーザ加工装置１０が溶接を行うものとして説明する。図１に示すように、レーザ加工装置１０は、ロボット１と、ロボット１のアーム先端部に取り付けられたレーザ加工ヘッド３と、レーザ光源であるレーザ発振器５と、ロボット１の動作を制御するロボット制御装置２０と、レーザ加工ヘッド３内のガルバノスキャナの動作を制御するヘッド制御装置３０と、入力装置４０とを備える。 FIG. 1 is a diagram illustrating an entire configuration of a laser processing apparatus 10 according to an embodiment. The laser processing apparatus 10 guides a laser beam from a laser oscillator 5 to a processing head 3 by an optical fiber cable 6 and irradiates the laser beam while moving the processing head 3 using a robot 1 to perform laser processing. It is configured as a laser system. The laser processing apparatus 10 can perform welding, cutting, and other various laser processing. In the following, an example in which the laser processing apparatus 10 performs welding will be described. As shown in FIG. 1, a laser processing device 10 includes a robot 1, a laser processing head 3 attached to an end of an arm of the robot 1, a laser oscillator 5 as a laser light source, and a robot that controls the operation of the robot 1. The control device includes a control device 20, a head control device 30 for controlling the operation of the galvano scanner in the laser processing head 3, and an input device 40.

ロボット１は例えば垂直多関節ロボットであるが、他のタイプのロボットが用いられても良い。レーザ加工ヘッド３は、ガルバノスキャナを有し、レーザ光を対象物上で走査させる。なお、レーザ光を走査せるスキャナとしては、ガルバノスキャナ以外のタイプのスキャナを用いても良い。入力装置４０は、ロボット制御装置２０に教示入力や、後述するオフセット量の入力を行うために用いられる。入力装置４０は、例えば教示操作盤であるが、他のタイプの情報処理装置であっても良い。 The robot 1 is, for example, a vertical articulated robot, but another type of robot may be used. The laser processing head 3 has a galvano scanner and scans a target object with laser light. Note that a scanner other than the galvano scanner may be used as the scanner that scans the laser beam. The input device 40 is used to input teaching to the robot control device 20 and input an offset amount described later. The input device 40 is, for example, a teaching operation panel, but may be another type of information processing device.

図２は、レーザ加工ヘッド３内におけるガルバノスキャナの構成を示している。図２に示すように、ガルバノスキャナは、２つのモータ１０１、１０２とそれらの駆動軸に取り付けられた２つのミラー１１１、１１２を有する。レーザ光は２つのミラー１１１、１１２で照射方向を変えカバーグラス１１５を介してワークＷに向けて照射される。なお、レーザ加工ヘッド３は、光ファイバ６からのレーザ光を集光させる集光光学系及び集光光学系を駆動するモータ（不図示）も有している。この構成により、レーザ光を２次元方向（ＸＹ方向）に走査させることができ、またレーザ光の集光位置（Ｚ方向位置）を移動することができる。 FIG. 2 shows a configuration of the galvano scanner in the laser processing head 3. As shown in FIG. 2, the galvano scanner has two motors 101 and 102 and two mirrors 111 and 112 attached to their drive shafts. The irradiation direction of the laser beam is changed by the two mirrors 111 and 112 and is irradiated toward the work W via the cover glass 115. The laser processing head 3 also has a condensing optical system for condensing the laser light from the optical fiber 6, and a motor (not shown) for driving the condensing optical system. With this configuration, the laser light can be scanned in the two-dimensional direction (XY directions), and the laser light condensing position (Z direction position) can be moved.

ロボット制御装置２０は、ロボットの移動指令（ロボット経路）を記載したロボットプログラム７１に従いロボット１の各軸の動作指令を生成し、ロボット１の各軸を駆動制御する。これにより、ロボット制御装置２０は、ロボット１の位置制御の対象部位（例えば、ＴＣＰ（ツール・センター・ポイント））をロボットプログラム７１に従った経路上に沿って移動させる。なお、ロボット制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、操作部等を有する一般的なコンピュータとしての構成を有していても良い。ロボット１の各軸には、モータとエンコーダとが設けられている。モータは、例えばサーボモータであり、ロボット制御装置２０から指令された動作量だけ回転する。エンコーダは、各軸の回転位置を出力しロボット制御装置２０に提供する。これにより、ロボット制御装置２０は、ロボット１の位置及び姿勢をリアルタイムで取得することができる。 The robot control device 20 generates an operation command for each axis of the robot 1 according to a robot program 71 describing a robot movement command (robot path), and drives and controls each axis of the robot 1. As a result, the robot control device 20 moves a target portion (for example, TCP (tool center point)) for position control of the robot 1 along a route according to the robot program 71. The robot control device 20 may have a configuration as a general computer including a CPU, a ROM, a RAM, a storage device, an operation unit, and the like. Each axis of the robot 1 is provided with a motor and an encoder. The motor is, for example, a servomotor, and rotates by an operation amount commanded from the robot control device 20. The encoder outputs the rotational position of each axis and provides it to the robot controller 20. Thereby, the robot control device 20 can acquire the position and the posture of the robot 1 in real time.

ヘッド制御装置３０は、走査プログラム８１に従ってガルバノスキャナの各モータを駆動制御すると共にレーザ出力を制御する。ヘッド制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、操作部等を有する一般的なコンピュータとしての構成を有していても良い。走査プログラム８１は、加工経路（すなわち、レーザ光の照射位置）と、レーザ光の出力条件（パワー等）とを含んでいる。 The head control device 30 controls the driving of each motor of the galvano scanner according to the scanning program 81 and controls the laser output. The head control device 30 may have a configuration as a general computer including a CPU, a ROM, a RAM, a storage device, an operation unit, and the like. The scanning program 81 includes a processing path (that is, an irradiation position of laser light) and an output condition (power and the like) of laser light.

レーザ加工装置１０は、ロボット１を止めることなく移動させながらレーザ加工ヘッド３からレーザを照射して所望の形状の溶接を行うことができる。このとき、ロボット制御装置２０は、ロボット１に対する移動指令から生成されるロボット１の現在の位置（以下、ロボト位置とも記す）及び姿勢（以下、ロボット姿勢とも記す）をヘッド制御装置に３０に提供する。ヘッド制御装置３０は、走査プログラム８１に従ってガルバノスキャナの各モータを駆動しつつ、ロボット制御装置２０から提供されたロボット１の現在のロボット位置及びロボット姿勢を用いてレーザ光を溶接位置に向けるための照射方向を算出し、各モータを高速に駆動してレーザ光の照射方向を当該算出した方向に向けて照射する。なお、一般にガルバノスキャナの各ミラーはロボットの移動速度よりも十分に高速に駆動することができる。したがって、上記のような溶接動作を実行することにより、正しい溶接位置に適切に溶接を行うことが可能である。 The laser processing apparatus 10 can perform welding of a desired shape by irradiating a laser from the laser processing head 3 while moving the robot 1 without stopping. At this time, the robot control device 20 provides the head control device 30 with a current position (hereinafter, also referred to as a robot position) and a posture (hereinafter, also referred to as a robot posture) of the robot 1 generated from a movement command for the robot 1. I do. The head control device 30 drives the respective motors of the galvano scanner according to the scanning program 81, and uses the current robot position and robot posture of the robot 1 provided by the robot control device 20 to direct the laser beam to the welding position. The irradiation direction is calculated, and each motor is driven at a high speed to irradiate the irradiation direction of the laser beam in the calculated direction. Generally, each mirror of the galvano scanner can be driven sufficiently faster than the moving speed of the robot. Therefore, by performing the above-described welding operation, it is possible to appropriately perform welding at a correct welding position.

たとえば、図１に示すように、ワークＷ上の３つの溶接位置ＷＰ１−ＷＰ３に所望の形状（図1では円形）の溶接を行うことを想定する。この場合、ロボット１の経路を、レーザ加工ヘッド３を移動させながら３つの溶接位置ＷＰ１−ＷＰ３をレーザ加工ヘッド３の走査範囲内で溶接可能となるような経路として決定する。決定されたロボット１の経路に基づきロボットプログラム７１を作成する。次に、ロボット１が決定された経路を移動するときに、それぞれの溶接位置ＷＰ１、ＷＰ２、ＷＰ３で所望の溶接パターン（図２では円形の溶接パターン）が形成されるように、ガルバノスキャナの各駆動モータの移動指令を生成しこれを走査プログラム８１とする。 For example, as shown in FIG. 1, it is assumed that welding of a desired shape (circular in FIG. 1) is performed at three welding positions WP1 to WP3 on a workpiece W. In this case, the path of the robot 1 is determined such that the three welding positions WP1 to WP3 can be welded within the scanning range of the laser processing head 3 while moving the laser processing head 3. A robot program 71 is created based on the determined route of the robot 1. Next, when the robot 1 moves on the determined route, each of the galvano scanners is set so that a desired welding pattern (a circular welding pattern in FIG. 2) is formed at each of the welding positions WP1, WP2, and WP3. A movement command for the drive motor is generated, and this is set as a scanning program 81.

ロボットプログラム７１と走査プログラム８１を同時に起動し溶接動作を開始する。ロボット制御装置２０は、ロボットプログラム７１に従い、ロボット１の移動を開始させる。ヘッド制御装置３０は、ガルバノスキャナの各駆動モータの制御を行いつつ、ロボット制御装置２０から提供されているロボット１のロボット位置及びロボット姿勢を用いて、レーザ加工ヘッド３における出射位置から溶接位置にレーザ光を向けるための照射方向を算出し、この照射方向にレーザ光が照射されるように各駆動モータを制御する。すなわち、ヘッド制御装置３は、ロボット制御装置２０から提供される現在のロボット位置を用いてレーザ光の照射方向を補正している。このような動作を各溶接位置ＷＰ１、ＷＰ２、ＷＰ３に対して実行する。これにより、レーザ加工装置１０は、各溶接位置ＷＰ１、ＷＰ２、ＷＰ３に対して正確な溶接を行うことができる。なお、ロボット制御装置２０からヘッド制御装置３０に提供するロボット１の現在の位置及び姿勢の情報は、各軸のエンコーダ出力から取得された値から生成しても良い。 The robot program 71 and the scanning program 81 are started simultaneously to start the welding operation. The robot control device 20 starts the movement of the robot 1 according to the robot program 71. The head control device 30 controls the drive motors of the galvano scanner while using the robot position and the robot posture of the robot 1 provided from the robot control device 20 to shift the laser processing head 3 from the emission position to the welding position. An irradiation direction for directing the laser light is calculated, and each drive motor is controlled so that the laser light is irradiated in the irradiation direction. That is, the head control device 3 corrects the irradiation direction of the laser beam using the current robot position provided from the robot control device 20. Such an operation is performed for each of the welding positions WP1, WP2, WP3. Thereby, the laser processing apparatus 10 can perform accurate welding at each of the welding positions WP1, WP2, and WP3. The information on the current position and posture of the robot 1 provided from the robot controller 20 to the head controller 30 may be generated from values obtained from encoder outputs of the respective axes.

ロボット制御装置２０は、図３に示すように、動作制御部２１、ロボットプログラム７１、及びオフセット部２２を有する。これらの構成部分は、専用のハードウェア構成要素として、或いはＣＰＵがソフトウェアを実行することによって実現される機能ブロックとして構成することができる。動作制御部２１はロボットプログラム７１に従いロボット１の各軸の駆動指令を生成しロボット１の制御を行う。動作制御部２１には、各軸のエンコーダ出力もフィードバックされており、動作制御部２１はロボット１の各軸をフィードバック制御する。また、動作制御部２１は、各軸のエンコーダ出力に基づいてロボット位置及び姿勢を算出することができる。図３に示すように、ロボット制御装置２０は、動作制御部２１が取得するロボット１の位置及び姿勢にオフセット量を加算するオフセット部２２を有している。 The robot control device 20 has an operation control unit 21, a robot program 71, and an offset unit 22, as shown in FIG. These components can be configured as dedicated hardware components or as functional blocks realized by the CPU executing software. The operation control unit 21 controls the robot 1 by generating a drive command for each axis of the robot 1 according to the robot program 71. The encoder output of each axis is also fed back to the operation control section 21, and the operation control section 21 performs feedback control of each axis of the robot 1. Further, the operation control unit 21 can calculate the robot position and posture based on the encoder output of each axis. As illustrated in FIG. 3, the robot control device 20 includes an offset unit 22 that adds an offset amount to the position and orientation of the robot 1 acquired by the operation control unit 21.

一例として、ロボット位置にオフセット量を加えた場合のレーザ光加工ヘッド３の動作について図４を参照して説明する。ロボット１がロボットプログラム７１で指令された動作経路通りに移動している状況においてオフセット部２２により動作制御部２１が求めたロボット位置にオフセット量（プラスｘ）が加算され、オフセット量（プラスｘ）が加算されたロボット位置がヘッド制御装置３０に提供された状況を想定する。ロボット１は本来の正常な動作経路に沿って移動しており、レーザ加工ヘッド３は位置Ｐ１０において溶接位置ＷＰ１０にレーザ光を照射しようとする。このとき、ロボット位置にオフセット量としてプラスｘが加えられているためヘッド制御装置３０は、レーザ加工ヘッド３が現在位置Ｐ１０からＸ方向にプラスｘシフトした位置Ｆ１０にあると認識し、位置Ｆ１０から溶接位置ＷＰ１０に向けてレーザ光を照射するように照射方向を算出する。ただし、この場合、レーザ加工ヘッド３は実際にはシフトしておらず位置Ｐ１０にあるので、レーザ加工ヘッド３は、溶接位置ＷＰ１０からＸ方向においてマイナスｘだけシフトした位置Ｆ３０にレーザ光を照射する。 As an example, the operation of the laser beam processing head 3 when an offset amount is added to the robot position will be described with reference to FIG. In a situation where the robot 1 is moving along the operation path instructed by the robot program 71, the offset amount (plus x) is added to the robot position obtained by the operation control unit 21 by the offset unit 22, and the offset amount (plus x) It is assumed that the robot position to which is added is provided to the head control device 30. The robot 1 is moving along the original normal operation path, and the laser processing head 3 attempts to irradiate the welding position WP10 with laser light at the position P10. At this time, since the plus x is added as the offset amount to the robot position, the head controller 30 recognizes that the laser processing head 3 is at the position F10 shifted by plus x in the X direction from the current position P10, and from the position F10. The irradiation direction is calculated so as to irradiate the laser beam toward the welding position WP10. However, in this case, since the laser processing head 3 is not actually shifted but at the position P10, the laser processing head 3 irradiates a laser beam to a position F30 shifted by minus x in the X direction from the welding position WP10. .

このようにオフセット部２２においてロボット位置に対してオフセット量を加算する構成とすることで、ロボットプログラムや走査プログラムを再作成することなしに、生産現場においてワーク上での溶接位置をずらすことが可能となる。ユーザは、入力装置４０を操作してオフセット部２２に対してオフセット量を指示入力することができる。例えば、生産現場にけるワークの設置誤差がある場合、ワークが適正な位置にあることを想定して予め作成されているロボットプログラム及び走査プログラムを実行して溶接動作を行うとワーク上の適正な位置に溶接を行うことはできない。このような場合、ワークの設置位置の誤差を測定しその誤差を解消するようなオフセット量を、入力装置４０を用いて指定する。これにより、レーザ加工装置１０はワーク上の適正な位置に溶接を行うことができる。それに対してレーザ加工装置１０が上述のようなオフセット量の付加によるレーザ照射方向の調整機能を有していない場合には、プログラム作成装置上でロボットプログラム及び走査プログラムを再作成し生産現場で動作確認を行うという作業を繰り返し行う必要が生じる。 In this manner, by adding the offset amount to the robot position in the offset unit 22, it is possible to shift the welding position on the workpiece at the production site without recreating a robot program or a scanning program. Becomes The user can operate the input device 40 to input an offset amount to the offset unit 22. For example, if there is a work placement error at the production site, a welding operation is performed by executing a robot program and a scanning program that have been created in advance, assuming that the work is at an appropriate position, and performing an appropriate welding on the work. No welding can be performed at the location. In such a case, the input device 40 is used to specify an offset amount that measures an error in the installation position of the work and eliminates the error. Thereby, the laser processing apparatus 10 can perform welding at an appropriate position on the work. On the other hand, when the laser processing apparatus 10 does not have the function of adjusting the laser irradiation direction by adding the offset amount as described above, the robot program and the scanning program are re-created on the program creating apparatus and operated at the production site. It is necessary to repeat the operation of performing the confirmation.

また、生産現場でロボットプログラム及び走査プログラムを実機上で実行した結果、レーザ光が周辺の障害物、周辺機器、ジグ等と干渉することが分かる場合がある。このような場合にでも上述のオフセット量の付加によるレーザ照射方向の調整機能を用いることで、ロボットプログラムや走査プログラムを再作成する必要なしに、生産現場で溶接位置をずらす調整を行いレーザ光が障害物、周辺機器、ジグ等と干渉しないようにすることができる。 Also, as a result of executing the robot program and the scanning program on the actual machine at the production site, it may be found that the laser light interferes with peripheral obstacles, peripheral devices, jigs and the like. Even in such a case, by using the adjustment function of the laser irradiation direction by adding the offset amount described above, the laser beam can be adjusted at the production site without adjusting the welding position without having to recreate a robot program or a scanning program. It is possible to prevent interference with obstacles, peripheral devices, jigs and the like.

次にオフセット量の入力形態と溶接動作の具体例について説明する。図５〜図７は溶接位置を全体的にずらす場合の、オフセット量の入力形態、レーザ加工装置１０の動作、オフセット量の時間推移をそれぞれ表している。図５は、ロボットプログラム２００であり、オフセット量をＹ方向にプラス５ｍｍに設定するオフセット命令２０１と、ロボットが加工開始位置Ｐ２０１（イチ［１］）まで、及び加工終了位置Ｐ２０２（イチ［２］）までそれぞれ速度２００ｍｍ／ｓｅｃで移動することを指示する位置決め命令２０２及び２０３とを含む。１行目のオフセット命令２０１を、生産現場において作業者が入力装置４０を操作してロボットプログラム２００に挿入する。オフセット量（本例においてＹ方向５ｍｍ）は、例えば、作業者がワークのずれ量等を実測して入力する。図６は、ロボットプログラム２００に従いロボット１及びレーザ加工ヘッド３が実行する加工動作を表している。図６において、ＷＰ２０１−ＷＰ２０４は各動作プログラムに指定されているワークＷ上の溶接位置を表している。 Next, the input form of the offset amount and a specific example of the welding operation will be described. FIGS. 5 to 7 show the input form of the offset amount, the operation of the laser processing apparatus 10, and the time transition of the offset amount when the welding position is entirely shifted. FIG. 5 shows a robot program 200, which includes an offset command 201 for setting the offset amount to plus 5 mm in the Y direction, a robot starting position P201 (point [1]), and a processing end position P202 (point [2]). ), And positioning commands 202 and 203 for instructing to move at a speed of 200 mm / sec. At the production site, the operator operates the input device 40 to insert the offset command 201 on the first line into the robot program 200. The offset amount (5 mm in the Y direction in this example) is input, for example, by the worker actually measuring the deviation amount of the work and the like. FIG. 6 shows a processing operation performed by the robot 1 and the laser processing head 3 according to the robot program 200. In FIG. 6, WP201 to WP204 represent welding positions on the workpiece W specified in each operation program.

この場合、動作制御部２１による制御の下で、オフセット部２２は、ヘッド制御装置３０に提供するロボット位置にオフセット量としてマイナス５ｍｍを加えてヘッド制御装置３０に提供する。この場合、ヘッド制御装置３０は、各溶接位置に対するレーザ光を照射する方向を算出するときにロボット１が現在位置からＹ方向にマイナス５ｍｍずれた位置にあるものと認識して各溶接位置（指令位置）に向かうレーザ照射方向を算出する。よって、レーザ加工ヘッド３は、加工位置ＷＰ２０１−２０４からそれぞれＹ方向にプラス５ｍｍシフトした位置にある溶接位置ＷＰ２１１−２１４に向けてレーザ光を照射して溶接を行う。図７は、オフセット量の時間軸上での推移を表すグラフである。図７に示すように、この場合、レーザ加工ヘッド３が位置Ｐ２０１にある時刻ｔ１から、レーザ加工ヘッド３が位置Ｐ２０２にある時刻ｔ２全体にわたりオフセット量が５ｍｍに設定される。以上により、溶接位置を全体的にＹ方向に５ｍｍずらすことができる。このようなレーザ光照射位置の調整は、生産現場においてワークＷが位置ずれを生じているような状況下で溶接位置を調整する場合に効果的である。 In this case, under the control of the operation control unit 21, the offset unit 22 provides the head control device 30 with the offset amount minus 5 mm added to the robot position provided to the head control device 30. In this case, the head controller 30 recognizes that the robot 1 is located at a position shifted by minus 5 mm in the Y direction from the current position when calculating the direction of irradiating the laser beam to each welding position, and determines each welding position (command). Position) is calculated. Therefore, the laser processing head 3 performs welding by irradiating the laser light toward the welding positions WP211-214 located at positions shifted by plus 5 mm in the Y direction from the processing positions WP201-204. FIG. 7 is a graph showing the transition of the offset amount on the time axis. As shown in FIG. 7, in this case, the offset amount is set to 5 mm from the time t1 when the laser processing head 3 is at the position P201 to the entire time t2 when the laser processing head 3 is at the position P202. As described above, the welding position can be entirely shifted by 5 mm in the Y direction. Such adjustment of the laser beam irradiation position is effective when adjusting the welding position in a situation where the workpiece W is misaligned at the production site.

図８−１０は、それぞれの溶接位置に個別にオフセット量を指定する場合の、オフセット量の入力形態、レーザ加工装置１０の動作、オフセット量の時間推移をそれぞれ表している。図８のロボットプログラム３００において、オフセット命令３０１、３０２は、それぞれ、識別番号「ＩＤ２」、「ＩＤ４」で指定される溶接位置についてプラス５ｍｍのオフセット量を設定することを指示している。位置決め命令３０３及び３０４は、ロボットが加工開始位置Ｐ２０１（イチ［１］）まで、及び加工終了位置Ｐ２０２（イチ［２］）までそれぞれ速度２００ｍｍ／ｓｅｃで移動することを指示する。この場合、オフセット量加算部２２は、識別番号「ＩＤ１」及び「ＩＤ３」にそれぞれ対応する溶接位置ＷＰ２０１、ＷＰ２０３を溶接する期間ではオフセット量を適用せず、動作制御部２１から提供されるロボット位置をそのままヘッド制御装置３０に提供する。他方、オフセット部２２は、識別番号「ＩＤ２」及び「ＩＤ４」にそれぞれ対応する溶接位置ＷＰ２０２、ＷＰ２０４を溶接する期間では動作制御部２１から提供されるロボット位置にＹ方向にマイナス５ｍｍのオフセット量を加えてヘッド制御装置３０に提供する。これにより、「ＩＤ２」の溶接パターンは溶接位置ＷＰ２０２からＹ方向に５ｍｍシフトした溶接位置ＷＰ３０２に形成され、「ＩＤ４」の溶接パターンは溶接位置ＷＰ２０４からＹ方向に５ｍｍシフトした溶接位置ＷＰ３０４に形成される。ロボットがロボット位置にオフセット量を加えるかどうかの識別は、プログラム作成装置によって予めシミュレーションすることができる。図１１は、オフセット量の時間軸上での推移を表すグラフである。図１１に示すように、本例の場合、識別番号「ＩＤ１」、「ＩＤ３」の溶接位置の溶接期間Ｔ１，Ｔ３では、オフセット量はゼロであり、識別番号「ＩＤ２」、「ＩＤ４」の溶接位置の溶接期間Ｔ２、Ｔ４では、オフセット量はプラス５ｍｍとなっている。このようなレーザ光照射位置の調整は、レーザ光がワークやジグと干渉するような状況下で加工位置をずらす調整を行う場合に効果的である。 FIG. 8-10 illustrates the input form of the offset amount, the operation of the laser processing apparatus 10, and the time transition of the offset amount when the offset amount is individually specified for each welding position. In the robot program 300 of FIG. 8, offset commands 301 and 302 indicate that an offset amount of plus 5 mm is set for the welding positions specified by the identification numbers “ID2” and “ID4”, respectively. The positioning commands 303 and 304 instruct the robot to move at a speed of 200 mm / sec to the processing start position P201 (point [1]) and the processing end position P202 (point [2]). In this case, the offset amount adding unit 22 does not apply the offset amount during the period in which the welding positions WP201 and WP203 corresponding to the identification numbers “ID1” and “ID3” are welded, respectively, and the robot position provided by the operation control unit 21. Is provided to the head control device 30 as it is. On the other hand, during the period of welding the welding positions WP202 and WP204 respectively corresponding to the identification numbers “ID2” and “ID4”, the offset unit 22 adds an offset amount of −5 mm in the Y direction to the robot position provided from the operation control unit 21. In addition, it is provided to the head control device 30. Accordingly, the welding pattern of “ID2” is formed at the welding position WP302 shifted by 5 mm in the Y direction from the welding position WP202, and the welding pattern of “ID4” is formed at the welding position WP304 shifted by 5 mm in the Y direction from the welding position WP204. You. The identification of whether the robot adds an offset amount to the robot position can be simulated in advance by the program creating device. FIG. 11 is a graph showing the transition of the offset amount on the time axis. As shown in FIG. 11, in the case of this example, in the welding periods T1 and T3 of the welding positions of the identification numbers “ID1” and “ID3”, the offset amount is zero, and the welding of the identification numbers “ID2” and “ID4” is performed. In the welding periods T2 and T4 of the position, the offset amount is plus 5 mm. Such adjustment of the irradiation position of the laser beam is effective when the adjustment of shifting the processing position is performed in a situation where the laser beam interferes with the work or the jig.

ヘッド制御装置３０は、オフセット量が加算されたロボット位置及び姿勢の情報と走査プログラム８１とから得られる走査動作がガルバノスキャナの走査範囲（可動範囲）を超えるか否かを判定する機能を有していても良い。この場合、ヘッド制御装置３０は、オフセット量が加算されたロボット位置及び姿勢の情報と走査プログラム８１とから得られる走査動作がガルバノスキャナの走査範囲を超える場合にアラーム信号を出力しても良い。このようなアラーム信号が出力された場合、一例として、レーザ加工装置１０は動作を停止する。 The head control device 30 has a function of determining whether the scanning operation obtained from the information on the robot position and posture to which the offset amount has been added and the scanning program 81 exceeds the scanning range (movable range) of the galvano scanner. May be. In this case, the head control device 30 may output an alarm signal when the scanning operation obtained from the information on the robot position and posture to which the offset amount is added and the scanning program 81 exceeds the scanning range of the galvano scanner. When such an alarm signal is output, for example, the laser processing apparatus 10 stops operating.

以上述べたように本実施形態によれば、ロボットプログラムや走査プログラムをプログラム作成装置上で再作成する必要なしに、生産現場で簡単に加工位置を調整することができる。 As described above, according to the present embodiment, the machining position can be easily adjusted at the production site without having to re-create the robot program or the scanning program on the program creating device.

以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。 As described above, the present invention has been described using the typical embodiments. However, those skilled in the art can change the above embodiments and various other changes, omissions, without departing from the scope of the present invention. It will be appreciated that additions can be made.

上述の実施形態ではオフセット部２２がロボット制御装置２０に設けられる構成であるが、このような構成に替えてオフセット部２２に相当する機能をヘッド制御装置３０が備える構成であっても良い。この場合、オフセット量を入力するための入力装置４１をヘッド制御装置３０に接続される構成とする。この場合の構成を図１１に示す。この構成において、入力装置４１からオフセット量が指定された場合、ヘッド制御装置３０ａのオフセット部２２ａは、ロボット制御装置２０から提供されるロボット１の現在の位置及び姿勢にオフセット量を加えて、上述したレーザ光の照射方向の算出を行う。このような構成の場合にも、上述した実施形態と同様にレーザ光の加工位置をずらすことができる。なお、図１１のヘッド制御装置３０ａにおける各構成部分は、専用のハードウェア構成要素として、或いはＣＰＵがソフトウェアを実行することによって実現される機能ブロックとして構成することができる。 Although the offset unit 22 is provided in the robot control device 20 in the above-described embodiment, the head control device 30 may have a function corresponding to the offset unit 22 instead of such a configuration. In this case, the input device 41 for inputting the offset amount is configured to be connected to the head control device 30. FIG. 11 shows the configuration in this case. In this configuration, when the offset amount is specified from the input device 41, the offset unit 22a of the head control device 30a adds the offset amount to the current position and posture of the robot 1 provided from the robot control device 20, and The irradiation direction of the laser beam thus calculated is calculated. Also in the case of such a configuration, the processing position of the laser beam can be shifted similarly to the above-described embodiment. Each component of the head control device 30a in FIG. 11 can be configured as a dedicated hardware component or a functional block realized by executing software by a CPU.

上述の実施形態ではロボット位置にオフセット量を加算する場合について例示しているが、ロボット姿勢に対してオフセットを加えて溶接位置をずらす場合にも上述の実施形態と同様の手法を適用することができる。 In the above embodiment, the case where the offset amount is added to the robot position is exemplified. However, the same method as in the above embodiment can be applied to the case where the welding position is shifted by adding an offset to the robot posture. it can.

また、本開示の課題を解決するために、以下のような各種の態様とその効果を提供することができる。なお、以下の態様の説明文における括弧内の番号は本開示の図面の参照符号に対応する。 Further, in order to solve the problem of the present disclosure, the following various aspects and effects thereof can be provided. Note that the numbers in parentheses in the description of the following aspects correspond to the reference numerals in the drawings of the present disclosure.

例えば、本開示の第一態様は、レーザ光を走査式に照射して対象物を加工する加工ヘッド（３）と、前記加工ヘッド（３）を搭載したロボット（１）と、ロボットプログラムに従って前記ロボットの動作を制御するロボット制御装置（２０）と、前記ロボットの位置及び姿勢に関する情報を用いて、走査プログラムに従って前記加工ヘッドの走査動作を制御するヘッド制御装置（３０）と、前記ロボット制御装置（２０）で得られる前記ロボットの現在の位置及び姿勢と、指定されたオフセット量とに基づき、前記情報を変更するオフセット部（２２）と、を具備するレーザ加工装置（１０）である。 For example, a first aspect of the present disclosure provides a processing head (3) for processing an object by irradiating a laser beam in a scanning manner, a robot (1) equipped with the processing head (3), and a robot program according to the robot program. A robot controller (20) for controlling the operation of the robot, a head controller (30) for controlling the scanning operation of the processing head according to a scanning program using information on the position and orientation of the robot, and the robot controller A laser processing apparatus (10) comprising: an offset unit (22) that changes the information based on a current position and posture of the robot obtained in (20) and a specified offset amount.

上記第一態様によれば、生産現場で簡単に加工位置を調整することができる。 According to the first aspect, the processing position can be easily adjusted at the production site.

また、本開示の第二態様は、上記第一態様のレーザ加工装置（１０）であって、前記オフセット部は前記ロボット制御装置（２０）に設けられ、前記オフセット量は前記ロボットプログラムに記述される。 A second aspect of the present disclosure is the laser processing apparatus (10) according to the first aspect, wherein the offset unit is provided in the robot control device (20), and the offset amount is described in the robot program. You.

また、本開示の第三態様は、上記第一態様のレーザ加工装置（１０）であって、前記オフセット部（２２）は前記ヘッド制御装置（３０ａ）に設けられる。 A third aspect of the present disclosure is the laser processing apparatus (10) according to the first aspect, wherein the offset unit (22) is provided in the head control device (30a).

また、本開示の第四態様は、上記第一態様から第三態様のいずれかのレーザ加工装置（１０）であって、前記ロボット制御装置（２０）又は前記ヘッド制御装置（３０）に付設され、前記オフセット部に前記オフセット量を入力するための入力装置（４０、４１）を更に具備する。 A fourth aspect of the present disclosure is the laser processing device (10) according to any one of the first to third aspects, which is attached to the robot control device (20) or the head control device (30). And an input device (40, 41) for inputting the offset amount to the offset unit.

また、本開示の第五態様は、上記第一態様のレーザ加工装置（１０）であって、前記ヘッド制御装置（２０）は、前記オフセット部が変更した前記情報と前記走査プログラムとから得られる前記走査動作が、前記加工ヘッドに予め定められる可動範囲を超える場合に、アラーム信号を出力する。 A fifth aspect of the present disclosure is the laser processing device (10) according to the first aspect, wherein the head control device (20) is obtained from the information changed by the offset unit and the scanning program. An alarm signal is output when the scanning operation exceeds a predetermined movable range of the processing head.

１ロボット
３レーザ加工ヘッド
５レーザ発振器
６光ファイバケーブル
１０レーザ加工装置
２０ロボット制御装置
２１動作制御部
２２、２２ａオフセット部
３０、３０ａヘッド制御装置
４０、４１入力装置
７１ロボットプログラム
８１走査プログラム Reference Signs List 1 robot 3 laser processing head 5 laser oscillator 6 optical fiber cable 10 laser processing device 20 robot control device 21 operation control unit 22, 22a offset unit 30, 30a head control device 40, 41 input device 71 robot program 81 scanning program

Claims

A processing head for processing an object by irradiating a laser beam in a scanning manner,
A robot equipped with the processing head,
A robot controller for controlling the operation of the robot according to a robot program;
A head controller that controls a scanning operation of the processing head according to a scanning program using information on the position and posture of the robot;
An offset unit that changes the information based on a current position and posture of the robot obtained by the robot control device and a specified offset amount;
A laser processing apparatus comprising:

The laser processing device according to claim 1, wherein the offset unit is provided in the robot control device, and the offset amount is described in the robot program.

The laser processing device according to claim 1, wherein the offset unit is provided in the head control device.

4. The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising an input device attached to the robot control device or the head control device for inputting the offset amount to the offset unit. 5.

2. The head control device outputs an alarm signal when the scanning operation obtained from the information changed by the offset unit and the scanning program exceeds a movable range predetermined for the processing head. 3. The laser processing device according to any one of items 1 to 4.