JP2596564B2 - レーザ溶接装置 - Google Patents

レーザ溶接装置

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哲也 安西
貴行 青木
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株式会社 アマダ
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は被溶接材にレーザ加工装置でレーザ溶接を施
すレーザ溶接装置に関する。
(従来の技術) 従来、被溶接材にレーザ光を用いて溶接を施すレーザ
溶接方法は、熱歪の少ない溶接方法として知られ、徐々
に市場へ受け入れられつつある。
このレーザ溶接では微小スポットに集光されたレーザ
ビームを正確に溶接部まで導く必要があり、その位置ず
れが問題になっていた。現状ではHe−Ne等のレーザビー
ムをスキャンし、溶接位置を捜す方法が紹介されて行な
われている。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、従来の前述した溶接位置を捜す方法では、
依然としてレーザビームと溶接位置との間には位置ずれ
が生じて正確なレーザ溶接ができないという問題を抱え
ている。
(問題点を解決するための手段) 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、ワーク
テーブル上に載置された被溶接材に対してX,Y軸方向へ
水平に移動可能な溶接加工ヘッドに近接した位置にカメ
ラを配置して設け、前記被溶接材に対して前記溶接加工
ヘッドおよび前記カメラを移動位置制御するためのNC装
置を備えると共に前記カメラによって撮像された画像デ
ータを処理するための画像処理装置とを備えてなるレー
ザ溶接装置において、前記NC装置の位置制御データによ
る制御の下に前記カメラの中心位置が前記被溶接材にお
ける溶接部の始点および終点の位置に位置するように位
置決めして撮像したときの上記始点と前記カメラの中心
位置との位置ずれ量および終点と前記カメラの中心位置
との位置ずれ量を前記画像処理装置において検出し、上
記各位置ずれ量を前記NC装置に入力し、NC装置における
始点、終点に関する位置制御データの補正を行うと共に
該補正された位置制御データに基いて始点および終点間
の直線補間を行って始点から終点までのレーザ溶接を行
う構成としてなるものである。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図を参照するに、レーザ加工装置1におけるベー
ス3の一側部にはX軸方向へ延設されたX軸キャリッジ
5が設けられており、そのX軸キャリッジ5によってX
軸方向へ移動自在な門型形状のY軸キャリッジ7が設け
られている。
そのY軸キャリッジ7にはY軸方向へ移動自在なZ軸
コラム9が上下方向へ延設されている。そのZ軸コラム
9にはZ軸方向へ移動自在な溶接加工ヘッド11が設けら
れている。その溶接加工ヘッド11の近接付近には、加工
ヘッド11の上下方向へ平行に撮像手段としてのCCDカメ
ラ,ITVカメラ等のカメラ13が設けられている。さらに溶
接加工ヘッド11の近傍付近には、カメラ13で被溶接材W
における溶接部の始点や終点を撮像するために必要な光
源15が設けられている。
前記ベース3上には被溶接材Wを位置決めするワーク
テーブル17が設けられており、そのワークテーブル17上
に溶接すべき被溶接材Wが載置される。
前記ベース3の近傍付近にはNC装置19が配設されてお
り、そのNC装置19の近傍付近には前記撮像手段としての
カメラ13に接続された画像処理装置21が配設されてい
る。
第1図に示したレーザ加工装置1の構成ブロック図が
第2図に示されている。第2図において、レーザ加工装
置1とNC装置19とでは、位置決め信号とマシン制御用の
各種信号とのやりとりが行なわれる。NC装置19と画像処
理装置21とでは、補正値要求信号,補正値データおよび
ティーチング/実行モード信号とのやりとりが行なわ
れ、画像処理装置21とカメラ13とではビデオ信号,カメ
ラ駆動用同期信号のやりとりが行なわれる。
上記構成により、ワークテーブル17上に被溶接材Wを
クランプし、Y軸キャリッジ7をX軸方向へ、Z軸コラ
ム9をY軸方向へ移動せしめて被溶接材Wにおける溶接
部の始点と終点の位置にカメラ13の中心が来るように位
置決めする。
その被溶接材Wにおける溶接部の始点と終点の位置を
カメラ13で撮像して、その撮像された画像データを画像
処理装置21内で処理して始点、終点の位置とカメラ13の
中心との位置ずれ量を検出する。さらに画像処理装置21
内で位置ずれ量から位置補正量を求めて、その位置補正
量をNC装置19へフィードバックし、その位置補正量をも
とにしてNC装置における始点、終点に関する位置制御デ
ータを補正した後、被溶接材Wにおける溶接部の始点か
ら終点までのレーザ溶接が行なわれることになる。
第3図および第4図には溶接すべき一例の被溶接材W
が示されている。第3図および第4図において、被溶接
材Wはそれぞれ相対称的な被溶接片W1,W3;W2,W4からな
り、被溶接片W1とW2,W2とW3,W3とW4,W4とW1の溶接部を
溶接するものとする。すなわち、第4図に示されている
ように各溶接部の始点A,C,E,Gから終点B,D,F,Hまで溶接
するものである。
この場合における溶接ステップを具体的に第8図、第
9図に示したティーチングモード、実行モードの処理フ
ローをもとにして説明する。
、レーザ溶接方法ではティーチングモードと実行モー
ドの2種類の動作を準備している。すなわち、ティーチ
ングモードで位置ずれ量を検出し、実行モードでそのず
れ量をもとにした位置補正値で連続位置決めして溶接を
実施していくものである。
、第4図において、まずNC装置19からレーザ加工装置
1に対してカメラ13の中心部がA点に来るよう指令を行
なう。すなわち、 溶接位置決め装置+(溶接加工ヘッド11の中心とカメ
ラ13の中心とのオフセット量)の指令が行なわれる(ス
テップ23)。
、位置決め完了時点でカメラ13により被溶接部材Wの
A部を撮像する。撮像データはケーブルを経由して画像
処理装置21内に取り込まれる(ステップ25)。
、画像処理装置21内では、この画像データの2値化お
よびノイズ除去を行ない(ステップ27,29)、画像のコ
ーナを検出する(ステップ31)。被溶接材Wが指定位置
通りにセットされていれば、第5図に示した画像中心P
と被溶接材WにおけるコーナAの位置が一致するはずで
あるが、現実的には第5図に示す如くΔxの誤差が
発生するのである。画像処理装置21では、この位置ずれ
量Δxを検出し、内部メモリに格納する(ステップ
33,35)。その後、検出終了である旨をNC装置19へ通知
する(ステップ37)。
、NC装置19ではこの通知を受けて第6図に示されてい
るように、B点にカメラ13の中心がくるよう位置決め指
令を行なう。上記と同様の処理を行なって、B点にお
ける位置ずれ量Δ′,Δ′を検出し画像処理装置21
の内部メモリに格納する。
上記のステップで溶接部の始点Aと終点Bの溶接線▲
▼のティーチングが終了する。
、上記〜の要領で溶接線▲▼,▲▼,▲
▼に対してもティーチングを実施する。
、全点のティーチング終了後、溶接開始が行なわれる
ことになるが、NC装置19と画像処理装置21間のデータの
受け渡しは第7図に示す如く行なわれる。
すなわち、NC装置19から画像処理装置21へ補正値要求
指令が出されて画像処理装置21では内部メモリからA
点、B点の補正値をサーチする(ステップ39,41)。そ
の補正値ΔXA,ΔYA,ΔXB,ΔYBを画像処理装置21からNC
装置19へ送出する(ステップ43,45)。次いで第10図に
示された内部メモリでポインタの更新が行なわれる(ス
テップ47)。NC装置19では、位置制御データの補正を行
ったA点およびB点間の直線補間を行なって、始点Aか
ら終点Bまでのレーザ溶接が実施される。
次いで、NC装置19から画像処理装置21へ補正値要求指
令か出されて、上述した要領により溶接線▲▼,▲
▼,▲▼に対して同様の処理が実施される。
而して、オペレータが介在せずに自動的でかつ正確に
レーザ溶接が行なわれて品質が従来より一層向上され
る。
なお、本発明は前述した実施例に限定されることな
く、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実
施し得るものである。
[発明の効果] 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要
するに本発明は、ワークテーブル(17)上に載置された
被溶接材(W)に対してX,Y軸方向へ水平に移動可能な
溶接加工ヘッド(11)に近接した位置にカメラ(13)を
配置して設け、前記被溶接材(W)に対して前記溶接加
工ヘッド(11)および前記カメラ(13)を移動位置制御
するためのNC装置(19)を備えると共に前記カメラ(1
3)によって撮像された画像データを処理するための画
像処理装置(21)とを備えてなるレーザ溶接装置におい
て、前記NC装置(19)の位置制御データによる制御の下
に前記カメラ(13)の中心位置が前記被溶接材(W)に
おける溶接部の始点および終点の位置に位置するように
位置決めして撮像したときの上記始点と前記カメラ(1
3)の中心位置との位置ずれ量および終点と前記カメラ
(13)の中心位置との位置ずれ量を前記画像処理装置
(21)において検出し、上記各位置ずれ量を前記NC装置
(19)に入力し、NC装置(19)における始点、終点に関
する位置制御データの補正を行うと共に該補正された位
置制御データに基いて始点および終点間の直線補間を行
って始点から終点までのレーザ溶接を行う構成としてな
るものである。
上記構成より明らかなように、本発明においては、被
溶接材Wにおける溶接部の始点および終点の位置にカメ
ラ13の中心位置が位置するようにNC装置19の位置制御デ
ータによる制御の下に位置決めして撮像したときの始
点、終点とカメラ13の中心位置とのそれぞれの位置ずれ
量を画像処理装置21において検出し、この位置ずれ量を
NC装置19における始点、終点に関する位置制御データの
補正を行うと共に補正された位置制御データに基いて始
点及び終点間の直線補間を行ってレーザ溶接を行う構成
であるから、レーザ溶接装置のワークテーブル17上に載
置した被溶接材Wにおける溶接部の位置ずれの検出およ
び位置ずれを補正しての溶接部のレーザ溶接を全自動的
に行うことができるものである。したがって、ワークテ
ーブル17に対する被溶接材Wの載置位置決めをある程度
ラフに行うことができ、作業能率向上に効果を奏するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施した一実施例のレーザ加工装置の
概略斜視図、第2図は第1図のレーザ加工装置による構
成ブロック図である。 第3図は第1図のレーザ加工装置でレーザ溶接を施す一
例の被溶接材の斜視図、第4図は第3図の平面図であ
る。 第5図、第6図は被溶接材の始点,終点の位置を計測す
るための説明図である。 第7図はNC装置と画像処理装置との間で信号やデータの
やりとりが行なわれる説明図である。 第8図,第9図は画像処理装置で行なわれるティーチイ
ングモード、実行モードの処理フローである。 第10図は画像処理装置内に記憶される一例の内部テーブ
ルである。 1……レーザ加工装置、11……溶接加工ヘッド、13……
カメラ、19……NC装置、25……画像処理装置

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークテーブル(17)上に載置された被溶
    接材(W)に対してX,Y軸方向へ水平に移動可能な溶接
    加工ヘッド(11)に近接した位置にカメラ(13)を配置
    して設け、前記被溶接材(W)に対して前記溶接加工ヘ
    ッド(11)および前記カメラ(13)を移動位置制御する
    ためのNC装置(19)を備えると共に前記カメラ(13)に
    よって撮像された画像データを処理するための画像処理
    装置(21)とを備えてなるレーザ溶接装置において、前
    記NC装置(19)の位置制御データによる制御の下に前記
    カメラ(13)の中心位置が前記被溶接材(W)における
    溶接部の始点および終点の位置に位置するように位置決
    めして撮像したときの上記始点と前記カメラ(13)の中
    心位置との位置ずれ量および終点と前記カメラ(13)の
    中心位置との位置ずれ量を前記画像処理装置(21)にお
    いて検出し、上記各位置ずれ量を前記NC装置(19)に入
    力し、NC装置(19)における始点、終点に関する位置制
    御データの補正を行うと共に該補正された位置制御デー
    タに基いて始点および終点間の直線補間を行って始点か
    ら終点までのレーザ溶接を行う構成としてなることを特
    徴とするレーザ溶接装置。
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