JP2727379B2 - レーザーロボットの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザーロボット及び
その制御方法と、レーザーロボット等に適用可能な光ビ
ーム偏向装置とに関するものであり、特にトーチから発
せられるレーザービームの照射方向を周期的に変化させ
るための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザーロボットは種々の用途に用いら
れているが、昨今、溶接ロボットとしての用途が注目さ
れている。ところが、突き合わせ溶接等においてはワー
ク間のギャプが均一でないことが多く、しかもレーザー
ビームのスポット径がかなり小さいため、レーザービー
ムの照射方向を変化させながら溶接を行う，いわゆるウ
ィービング溶接を行わなければ十分な溶接結果を得るこ
とができないという問題点がある。従って、レーザーロ
ボットを溶接ロボットとして利用するにあたっては、そ
のウィービング性能を高めることが必要となる。

【０００３】従来、レーザーロボットにウィービング機
能を持たせる方式としては、大別して二種類の方式があ
ることが知られている。

【０００４】その第一は、アーク溶接ロボット等におい
て従来から用いられている方式であり、図３９（ａ）に
示す様にレーザートーチＬＴ自身を開先方向に直角な方
向に周期的に揺動させつつ、レーザートーチＬＴを開先
方向に沿って移動させる方式である（矢印Ａ１）。

【０００５】またその第二は、図３９（ｂ）で示す様に
レーザートーチＬＴを開先方向に沿った矢印Ａ２の方向
に移動させるとともに、レーザートーチＬＴから発せら
れるレーザービームの偏向角度を矢印Ａ３で示す様に周
期的に変化させる方式である。この第二の方式を実現す
る方法としては、 レーザービームの集光レンズを周
期的に振動または揺動させるもの、 一対のガルバノ
ミラーの組合わせによりレーザービームを偏向するもの
等が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第一の方
式ではトーチを揺動させるためのアームの動きをあまり
速くすることができないため、溶接速度が遅いという問
題点がある。

【０００７】一方、第二の方式のうちの方法では、集
光レンズがアームの先端付近に設けられているために、
アームの先端部にレンズ駆動機構を取り付ける必要があ
る。このためアーム先端部のサイズや慣性が増加し、ア
ーム先端部と障害物との干渉の増大や制御性の低下等の
問題が生じる。

【０００８】又、第二の方式のうちの方法において
も、ガルバノミラーの駆動制御が容易でないという問題
が生じる。即ち、溶接用に利用されるレーザーは高出力
レーザー（例えばＣＷ発振の炭酸ガスレーザー）である
ために、ガルバノミラー自身もその高出力に耐え得る様
な材質と厚さが要求され、必然的にその慣性も大きくな
る。更に、ガルバノミラーではミラーを高振動数で振動
させねばならないため、その振動機構へのトルク負荷の
変化が激しい。その結果、各ガルバノミラーの振動の同
期をとることが困難となる。

【０００９】そして上記問題点は、溶接ロボットに限ら
ず、レーザーロボットにおいてレーザービームを周期的
に偏向する必要がある場合に共通の問題点となってい
た。

【００１０】この発明は上記問題点を克服するためにな
されたものであり、レーザービームを周期的に偏向する
にあたって、アーム先端部と障害物との干渉を防止でき
るとともに、レーザービームの周期的偏向の制御が容易
で且つ制御精度にも優れ、しかも偏向速度，従って溶接
速度を十分に速くすることができるレーザーロボットを
提供することを第一の目的としている。

【００１１】又、その様なレーザーロボットを高確度で
制御できるレーザーロボットの制御方法を提供すること
を第二の目的とする。

【００１２】更に、その様なレーザーロボットに用いら
れる新たな構成を光ビーム偏向装置として一般化するこ
とを第三の目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため、この発明では上記第二の方式における新たな構成
を提供する。

【００１４】即ち、この発明のレーザーロボットは、そ
れぞれについて予め定められた回転軸方向に垂直な面か
ら傾いた複数の傾斜ミラーをそれぞれの回転軸まわりに
回転させる複数の傾斜ミラー回転機構がレーザービーム
の光路に沿って直列に配置されており、複数の傾斜ミラ
ー回転機構によって複数の傾斜ミラーをそれぞれの回転
軸方向まわりに回転させつつレーザービームを複数の傾
斜ミラーのそれぞれにおいて順次に反射させ、その反射
を受けた後のレーザービームをトーチから照射すること
によって、トーチから発したレーザービームの照射方向
が周期的に偏向を受けるようにしたものである。

【００１５】そして、この発明の第一の構成に係るレー
ザーロボットの制御方法は、複数の傾斜ミラーのそれぞ
れの回転数を同一に、且つそれぞれの回転方向を互いに
同一としたレーザーロボットの制御方法に係わり、複数
の傾斜ミラーの回転数をトーチが所定の処理を行いつつ
加工線上に沿って移動する速度と、レーザービームの偏
向の一周期内にトーチが加工線上に沿って移動する距離
とを指定することにより決定し、複数の傾斜ミラーにお
いて隣合う二つの傾斜ミラーの回転位相差を、トーチか
ら発したレーザービームのスピン直径を指定することに
より決定するとともに、以上より決定された回転数及び
回転位相差に応じた駆動出力を、複数の傾斜ミラー回転
機構に与えて複数の傾斜ミラーの回転制御を行うように
したものである。

【００１６】又、この発明の第二の構成に係るレーザー
ロボットの制御方法は、複数の傾斜ミラーのそれぞれの
回転数を同一に、且つそれぞれの回転方向を隣合う二つ
の傾斜ミラーの各回転方向が互いに反対となるようにし
たレーザーロボットの制御方法に係わり、複数の傾斜ミ
ラーの回転数をトーチが所定の処理を行いつつ加工線上
に沿って移動する速度と、レーザービームの偏向の一周
期内にトーチが加工線上に沿って移動する距離とにより
決定し、複数の傾斜ミラーにおいて隣合う二つの傾斜ミ
ラーの回転位相差を、加工線上の加工点に於けるトーチ
先端の絶対座標系での位置座標値と、トーチを加工点上
へ移動するためのアームの駆動量とにより加工点ごとに
決定するとともに、以上のようにして決定された回転数
及び回転位相差に応じた駆動出力を複数の傾斜ミラー回
転機構に与えて、複数の傾斜ミラーの回転制御を行うよ
うにしたものである。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】この発明に係るレーザーロボットに用いられて
いる傾斜ミラーのそれぞれは、それを回転させることに
よってレーザービームを周期的に偏向する機能を有す
る。そして、この傾斜ミラーを複数個組み合わせてそれ
らの相対的回転方向や回転位相差等を適宜に設定するこ
とにより、レーザービームの偏向モード，偏向周期や振
幅等を変化させることができる。

【００２０】従って、トーチの移動速度，偏向の一周期
内におけるトーチの移動距離や偏向モードの振幅等を指
定することにより、所望の各傾斜ミラーの回転数及び隣
合う傾斜ミラー同士の回転位相差を計算で求めることが
できる。この際、レーザーロボットの各アームの駆動に
よる影響を補償することにより、上記回転位相差を正確
に求めることができる。

【００２１】又、この発明では上記構成を光ビーム偏向
装置として一般化しており、偏向精度や偏向速度を向上
させた装置が得られる。第一及び第二の傾斜ミラーの回
転方向を同一にした場合と反対にした場合とでは、異な
った偏向モードが得られる。

【００２２】

【実施例】（１） 機械的構成 図２はこの発明の一実施例であるレーザー溶接ロボット
ＲＢの機械的構成を示す外観斜視図である。ロボットＲ
Ｂにおいて、ベース１上には旋回中心軸Ｚまわりに旋回
自在な中空の旋回柱２が支持されている。又、旋回柱２
にはその旋回中心軸Ｚ上を上下動自在な中空の昇降体３
が支持されている。更に昇降体３には、旋回中心軸Ｚと
直交する水平軸Ｙ上を伸縮自在な中空の水平腕４が支持
されている。

【００２３】又、水平腕４の先端には、水平軸Ｙまわり
に回動自在な中空の第一の回動体５が支持されており、
更に第一の回動体５には、その回動軸（水平軸Ｙと一
致）と直交する軸Ｖまわりに回動自在な中空の第二の回
動体６が支持されている。そして、第二の回動体６には
回動軸Ｖと直交する軸Ｗ方向にレーザートーチ（ノズ
ル）７が取り付けらている。

【００２４】炭酸ガスレーザー発振装置８より発振され
たレーザービームは反射部９により下方に反射され、そ
の反射光の光軸は旋回中心軸Ｚに一致されている。更に
レーザービームは、後述するミラー系によって順次に反
射されつつ各部材３，４，５，６中を通り、レーザート
ーチ７の先端から照射される。尚このレーザービーム
は、後述する一対の傾斜ミラー回転機構の作用によっ
て、レーザートーチ７の中心軸Ｗに対して周期的に偏向
したビームになっている。

【００２５】従って、図３に示す様にレーザートーチ７
を突き合わせ溶接におけるワーク２１，２２の突き合わ
せ部２３に沿ってＢ方向に移動すれば、この突き合わせ
部２３についてのウィービング溶接を行うことができ
る。尚、この溶接では溶接棒は使用せず、ワーク２１，
２２自身の溶解によってその接合を行う。

【００２６】（２） 光学的構成 図１は、図２で示したレーザー溶接ロボットＲＢの光学
的構成を示す模式図である。レーザー発振装置８より発
振されたレーザービームＬＢは反射部９内のミラー３１
によって反射された後、旋回柱２内を通って昇降体３内
に入射する。

【００２７】又、昇降体３内の光学系は、固定されたミ
ラー３２〜３４，第一の傾斜ミラー回転機構４０ａに取
り付けられた第一の傾斜ミラー４１ａ及び第二の傾斜ミ
ラー回転機構４０ｂに取り付けられた第二の傾斜ミラー
４１ｂより構成されている。従って、昇降体３内に入射
したレーザービームＬＢはミラー３２，３３，３４によ
り順次反射された後、第一の傾斜ミラー４１ａに入射す
る。

【００２８】図４は、第一の傾斜ミラー回転機構４０ａ
の構成を詳細に示す断面図である。図で示す様に、第一
の傾斜ミラー４１ａはモーター４２ａのローターシャフ
ト４３ａに取り付けられているが、そのミラー面は、ロ
ーターシャフト４３ａの回転軸方向ＲＡ₁ に垂直な面Ｐ
Ｌ₁ から角度Δθ₁ だけ傾斜している。又、回転軸方向
ＲＡ₁ は、レーザービームＬＢの入射軸から角度θ₁ だ
け傾斜している。このため、モーター４２ａによって第
一の傾斜ミラー４１ａを回転させたとき、第一の傾斜ミ
ラー４１ａによって反射されたレーザービームＬＢの反
射方向は周期的に変化する。即ち、面ＰＬ₁ 上に第一の
傾斜ミラー４１ａが存在している様な仮想的な状態を想
定し、その様な状態で反射された際のレーザービームＬ
Ｂの進行経路ＲＰ１を「基準光路」と呼ぶことにする
と、反射されたレーザービームＬＢの実際の光路は、こ
の基準光路ＲＰ１を中心軸とする円錐面上で周期的に変
化する。この周期的変化の詳細については、後述する。
そして、第一の傾斜ミラー４１ａによって反射されたレ
ーザービームＬＢは更に、基準光路ＲＰ１の延長線上に
設けられた第二の傾斜ミラー４１ｂ（図４参照）によっ
て反射される。

【００２９】尚、モーター４２ａ内には、ローターシャ
フト４３ａの回転角を検出するためのロータリーエンコ
ーダ４４ａが内蔵されており、モーター４２ａとして
は、ダイレクトドライブ型のサーボモータを用いること
が好ましい。

【００３０】更に第一の傾斜ミラー４１ａは、その中心
（ローターシャフト４３ａへの取り付け点）が基準光路
ＲＰ１上に存在する様に配置されている。

【００３１】図５は、第二の傾斜ミラー回転機構４０ｂ
の構成を詳細に示す断面図である。図で示す様に、第二
の傾斜ミラー４１ｂはモーター４２ｂのローターシャフ
ト４３ｂに取り付けられており、そのミラー面は、ロー
ターシャフト４３ｂの回転軸方向ＲＡ₂ に垂直な面ＰＬ
₂ から角度Δθ₂ だけ傾斜している。又、回転軸方向Ｒ
Ａ₂ は、図４で示した基準光路ＲＰ１に対して角度θ₂
だけ傾いている。尚、図４で示した角度θ₁ と角度θ₂
との関係については、一般的には両者の値は異なってい
てもよいが、本実施例では便宜上θ₁ ＝θ₂ であるもの
として扱っている。即ち、第一及び第二の傾斜ミラー回
転機構４０ａ及び４０ｂにおける回転軸方向ＲＡ₁ ，Ｒ
Ａ₂ は、互いに平行であるとしている。又、傾斜角度Δ
θ₁ とΔθ₂ との関係についても、両者の値は同一でも
よく、互いに異なっていてもよいが、本実施例では同じ
くΔθ₁ ＝Δθ₂ であるものとして扱っている。

【００３２】又、第二の傾斜ミラー回転機構４０ｂにお
いても、モーター４２ｂによって第二の傾斜ミラー４１
ｂを回転させたとき、そのミラー面からのレーザービー
ムＬＢの反射方向は周期的に変化する。その変化規則
は、第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂのそれぞ
れの回転数や回転位相差、角度Δθ₁ ，Δθ₂ の大きさ
等によって定まり、詳細については後述する。又、第二
の傾斜ミラー４１ｂのミラー面が面ＰＬ₂ 上に存在し、
且つ基準光路ＲＰ１に沿ってレーザービームＬＢが入射
してくるという仮想的な状態を想定すると、そのときの
反射レーザービームＬＢの光路は基準光路ＲＰ２にな
る。

【００３３】更にモーター４２ｂ内にも、ローターシャ
フト４３ｂの回転角を検出するためのロータリーエンコ
ーダ４４ｂが内蔵されており、モーター４２ｂとして
は、同じくダイレクトドライブ型のサーボモータを用い
ることが好ましい。

【００３４】又、第二の傾斜ミラー４１ｂについても、
その中心（ローターシャフト４３ｂへの取り付け点）が
基準光路ＲＰ２上に存在する様に配置されている。

【００３５】尚、図４，５で示した一対の傾斜ミラー回
転機構４０ａ，４０ｂの組み合わせを、光ビーム偏向装
置として一つのモジュールに構成しても良い。

【００３６】再び図１に話を戻すこととし、第一及び第
二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂによって順次に反射され
昇降体３内の光学系３０より出たレーザービームＬＢ
は、水平腕４内を通り第一の回動体５内の固定ミラー３
５で反射される。更に反射後のレーザービームＬＢは、
第二の回動体６内に設けてある放物面鏡３６によって集
束ビームへと変換され、トーチ７からワークに向かって
照射される。実際には第一及び第二の傾斜ミラー４１
ａ，４１ｂを回転させることによって、第一の傾斜ミラ
ー４１ａで反射された後のレーザービームＬＢの進行方
向は周期的に変化するが、図１では基準光路ＲＰ１，Ｒ
Ｐ２によってその進行方向を代表的に示してある。

【００３７】（３） 電気的構成 図６は図４，図５で示した第一及び第二の傾斜ミラー回
転機構４０ａ，４０ｂの制御ブロック図である。入出力
装置５３からは、図１，図２で示したロボットＲＢの各
アームの動作に関する情報の他、溶接条件に関する情報
が与えられる。これらの情報はロボットコントローラ５
２に取り込まれる。ロボットコントローラ５２は、ロボ
ットＲＢの各アーム駆動用モーターへの出力指令値を生
成する他、レーザー発振装置８へのレーザーＯＮ／ＯＦ
Ｆ指令値を生成する。更に、ロボットコントローラ５２
はモーターコントローラ５１に対して、モーター４２
ａ，４２ｂそれぞれに関する回転数指令値Ｎ₁ ，Ｎ₂ 及
び初期位相指令値φ₁ ，φ₂ を、回転方向指令値（図示
せず）とともに与える。

【００３８】モーターコントローラ５１は、これらの指
令値に基づいてモーター駆動パワーＤ₁ ，Ｄ₂ をモータ
ー４２ａ，４２ｂへと出力する。又、ロータリーエンコ
ーダ４４ａ，４４ｂからの回転角度検出信号Ｅ₁ ，Ｅ₂
がモーターコントローラ５１にフィードバックされる。
各モーター４２ａ，４２ｂの回転方向，回転数Ｎ₁ ，Ｎ
₂ 及び初期位相φ₁ ，φ₂ の相互関係は、次のセクショ
ンで詳述する様に、ウィービングの形態やその幅等を決
定するファクタとなっている。

【００３９】（４） ミラー回転によるビーム偏向の詳
細 図７は、第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂによ
るレーザービームＬＢの周期的偏向を幾何学的に解析す
るための説明図である。尚、以下において第一及び第二
の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂの回転方向については、そ
れらの間を結ぶ基準光路ＲＰ１に平行なベクトルＲＰ
（図８）の始点ＳＴ側から見た方向を基準として、「時
計まわりＣＷ」及び「反時計まわりＣＣＷ」を定義する
こととする。

【００４０】まず図７において、各ベクトルを次の様に
定義する。

【００４１】 ベクトルａ…第一の傾斜ミラー４１ａ
におけるレーザービームＬＢの入射方向に平行で逆向き
の単位ベクトル。

【００４２】 ベクトルｂ…第一の傾斜ミラー４１ａ
におけるレーザービームＬＢの反射方向を示すベクト
ル。従って、ベクトルｂの逆向きのベクトル（−ｂ）
は、第二の傾斜ミラー４１ｂに入射するレーザービーム
ＬＢの入射方向に平行で逆向きのベクトルとなってい
る。

【００４３】 ベクトルｃ…第二の傾斜ミラー４１ｂ
におけるレーザービームＬＢの反射方向を示すベクト
ル。

【００４４】 ベクトルｍ₁ …第一の傾斜ミラー４１
ａのミラー面の単位法線ベクトル。

【００４５】 ベクトルｍ₂ …第二の傾斜ミラー４１
ｂのミラー面の単位法線ベクトル。

【００４６】このとき、第一及び第二の傾斜ミラー４１
ａ，４１ｂにおける光の反射の法則により、

【００４７】

【数１】

【００４８】

【数２】

【００４９】が成立する。 但し、「×」はベクトル積
を示し、係数ｋ₁ ，ｋ₂ はベクトルａ，ｂの長さを
“１”にするための規格化係数である。

【００５０】そこで数１，数２より、

【００５１】

【数３】

【００５２】

【数４】

【００５３】が得られる。但し、「・」はスカラー積を
示す。

【００５４】更に、数３を数４に代入すれば、

【００５５】

【数５】

【００５６】となる。以上より、ベクトルｂ，ｃはベク
トルａ，ｍ₁ ，ｍ₂ により与えられる。

【００５７】一方、ベクトルｍ₁ ，ｍ₂ は、各ローター
シャフト４３ａ，４３ｂの回転軸方向ＲＡ₁ （図４），
ＲＡ₂ （図５）からそれぞれ角度Δθ₁ ，Δθ₂ だけ傾
いた状態で、方向ＲＡ₁ ，ＲＡ₂ のまわりを回転する。
このためモーター４２ａ，４２ｂの回転駆動によるベク
トルｍ₁ ，ｍ₂ の時間的変化がベクトルｃに対してどの
ような影響を与えるかは、数５に基づいて知ることがで
きる。この解析はシミュレーションによって行うことも
できるが、以下ではその基本的性質を明らかにするため
に、定性的解析を行うこととする。

【００５８】図９に示す様に、モーター４２ａの回転駆
動に伴って、ベクトルｍ₁ の終点ＭＥ₁ は円ＭＣ₁ 上を
動く。そして、数３の右辺第二項をベクトルＦ₁ とする
と、

【００５９】

【数６】

【００６０】ベクトルＦ₁ はベクトルｍ₁ と同一の方向
に伸びており、且つその長さ（ベクトルａ・ベクトルｍ
₁ ）はベクトルｍ₁ とベクトルａとの相対角度によって
変化する。そしてベクトルａは定ベクトルであるから、
ベクトルＦ₁ の終点は楕円ＥＬ₁ 上を周期的に回転する
ことになる。尚、数３の右辺には第一項も存在するが、
これは上記の通り定ベクトルであるため、第一項と第二
項の差に負の符号をつけたベクトル（−ｋ₁ ｂ）の終点
を楕円ＥＬ₁ 上を動く。

【００６１】又、数４を変形して得られる数７の右辺第
二項をベクトルＦ₂とすると、ベクトルＦ₂ は、ベクト
ルｍ₂ とベクトルｂとに対して上記と同様の依存性を有
している。

【００６２】

【数７】

【００６３】

【数８】

【００６４】従って、ベクトルｂを固定して考えたとき
には、ベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）の終点は別の楕円ＥＬ₂
（図９には図示せず）上を動く。

【００６５】この様な状況を模式的に示した図が図１０
である。即ち、ベクトルａは第一の傾斜ミラー４１ａで
の反射によってベクトル（ｋ₁ ｂ）に変換され、このベ
クトル（ｋ₁ ｂ）は第二の傾斜ミラー４１ｂでの反射に
よってベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）へと変換されるが、各変
換は楕円ＥＬ₁ ，ＥＬ₂ 上の点で示される。尚、以下の
解析ではベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）についてのものであ
り、このベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）の長さはベクトルｃと
は異なるが、ここで求めるべきはベクトルｃの方向であ
ってその長さではないため、この相違によって問題は生
じない。

【００６６】以上の準備の下で、図１１〜図１４を参照
する。但し、これらの図は図１０で示した楕円ＥＬ₁ ，
ＥＬ₂ の関係を２次元的に模式図として概念的に示して
いる。又、黒丸はベクトル（−ｋ₁ ｂ）の終点を示し、
白丸はベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）の終点を示す。各図にお
いて楕円ＥＬ₁ の周囲に楕円ＥＬ₂ が複数個描かれてい
るのは、ベクトル（−ｋ₁ ｂ）の終点位置によって楕円
ＥＬ₂ の中心が変化するためである。

【００６７】図１１は、第一及び第二の傾斜ミラー４１
ａ，４１ｂが同方向（図示例では時計まわり）に回転す
るとともに、それらの回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ が等しく、且つ
数９により与えられる位相差Δφが零の場合を示してい
る。但し、位相φ₁ は黒丸が楕円ＥＬ₁ の上端にあると
きを零と定義し、位相φ₂ は白丸が楕円ＥＬ₂ の下端に
あるときを零と定義している。同図の場合には、第一及
び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂが回転してもその回
転による反射角変化は相殺し、ベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）
の終点（白丸）は同一点から動かない。

【００６８】

【数９】

【００６９】図１２は、位相差Δφが有限値の場合を示
しており（他の条件は図１１の場合と同じ）、このとき
のベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）の終点の軌跡は楕円ＥＬ_a で
ある。そして位相差Δφを種々変化させると、白丸の軌
跡としての楕円ＥＬ_a のサイズが変化する。

【００７０】一方、図１３は、第一及び第二の傾斜ミラ
ー４１ａ，４１ｂが反対方向（時計まわりと反時計まわ
り）に回転するとともに、それらの回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ が
等しく、且つ位相差Δφが零の場合を示している。この
ときには、ベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）の終点は線分ＬＮ_a
上を往復運動する。

【００７１】又、図１４は位相差Δφが有限値の場合を
示しており（他の条件は図１１の場合と同じ）、このと
きにはベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）の終点は線分ＬＮ_b 上を
往復運動する。尚、線分ＬＮ_a ，ＬＮ_b はそれらの方向
と長さとが互いに異なる。

【００７２】又、図１１〜図１４では、楕円ＥＬ₁ ，楕
円ＥＬ₂のサイズや方向が同一として描かれているが、
図４，図５で示した角度θ₁ ，θ₂ ，Δθ₁ ，Δθ₂ の
大きさによって、それらのサイズや方向関係は種々変化
する。しかしながら、図１１〜図１４で示した性質は、
このような一般的な場合にも保持される。そして既述し
た様に、ベクトルｃの方向はベクトル（ｋ₁ ｋ₂ ｃ）の
方向と同一であるため、実施例におけるこれらの性質は
次の様に一般化することができる。

【００７３】 第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４
１ｂが同一回転数で同方向に回転するとき、ベクトルｃ
の終点は楕円上を動き、且つその楕円のサイズは位相差
Δφによって変化する。

【００７４】 第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４
１ｂが同一回転数で反対方向に回転するとき、ベクトル
ｃの終点は線分上を往復し、且つその線分の長さや方向
は位相差Δφによって変化する。

【００７５】以上の定性的考察による結果は、数３，数
４を用いたコンピュータシミュレーションによっても確
認されている。

【００７６】図１５は同方向回転におけるシミュレーシ
ョン結果の例を示しており、ベクトルｃの終点は楕円上
を動いている。又、その楕円のサイズは位相差Δφに応
じて変化する。

【００７７】図１６は反対方向回転におけるシミュレー
ション結果の例であり、ベクトルｃの終点の軌跡は線分
であり、その長さと傾き角Δψは位相差Δφに応じて変
化する。

【００７８】尚、レーザービームＬＢは放物面鏡３６
（図１）で反射された後にワーク上に照射されるが、そ
の反射後の変化についても上記と同様の性質を有する。
従って、レーザートーチ７を図３の突き合わせ部２３に
沿ってＢ方向に移動させつつ第一及び第二の傾斜ミラー
４１ａ，４１ｂを回転させたときには、突き合わせ部２
３上に於けるレーザービームＬＢの軌跡として、二つの
モードを選択的に利用可能である。

【００７９】そのうちの一つは、図１７に示すスピンモ
ードである。このモードは第一及び第二の傾斜ミラー４
１ａ，４１ｂの同方向回転によって実現され、トーチ７
に対してレーザービームＬＢは楕円上をスピンする。即
ち、トーチ７を突き合わせ部２３に沿った方向Ｂ（図
３）に移動させると、レーザービームＬＢの軌跡はスパ
イラル状となる。このスパイラル状軌跡のピッチＰ
₁ （以後スピンピッチと呼ぶ）は、回転数Ｎ₁ （＝
Ｎ₂ ）とトーチ７の移動速度との比によって定まる。
又、スパイラル状軌跡の幅Ｗ₁ （以後スピン直径と呼
ぶ）は、回転位相差Δφによって変わる。

【００８０】他の一つは、図１８に示すスキャンモード
である。このモードは第一，第二の傾斜ミラー４１ａ，
４１ｂを反対方向に回転させた場合に相当し、トーチ７
に対してレーザービームＬＢは線分上をスキャンする。
即ち、トーチ７を方向Ｂに移動させたときのレーザービ
ームＬＢの軌跡は、波状軌跡となる。この波状軌跡のピ
ッチＰ₂ （以後スキャンピッチと呼ぶ）は、回転数Ｎ₁
（＝Ｎ₂ ）とトーチ７の移動速度との比によって定ま
り、その幅Ｗ₂ （以後スキャン幅と呼ぶ）は、回転位相
差Δφによって変わる。

【００８１】このためワーク２１，２２のウィービング
溶接にあたっては、そのウィービングモードを上記二つ
のモードから選択し、そのモードに応じた回転方向，回
転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ 及び回転位相差Δφの指令値を与えれ
ば、所望のモードでウィービング溶接が可能となる。
又、回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ や回転位相差Δφを固定せずにト
ーチ７の移動方向に応じて変化させれば、トーチ７の移
動方向が変わってもスピン直径Ｗ₁ ，スキャン幅Ｗ₂ を
実質的に一定とすることができる。

【００８２】これらのウィービングは、トーチ７自身を
揺動させる必要はないため高速に実行可能である。又、
放物面鏡３６を回転または揺動させるためのものではな
いため、トーチ７付近のサイズの増大や機構の複雑化を
招くこともない。

【００８３】（５） 他の構成例 図１９は、光学的配置についての他の構成例を示してい
る。この例ではレーザー発振ユニット８０内に、第一，
第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂを設けている。従っ
て、ロボットＲＢ１のアームにレーザービームＬＢが入
射する前の段階で、レーザービームＬＢの周期的偏向が
なされている。その結果、昇降体３内には固定ミラー３
７を配置すればよく、ロボットＲＢの可動部の重量の増
大を防止することができる。

【００８４】（６） ミラーの制御方法 以上第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂの回転数
Ｎ₁ ，Ｎ₂ ，回転方向，回転位相差Δφの組み合わせに
よって、レーザービームＬＢをスピンモードやスキャン
モードでウィービングさせることができることを述べ
た。そこで、次にレーザービームＬＢをワーク上の所定
の溶接線に沿って所定のモードでウィービングさせるた
めの第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂの制御方
法について、述べることにする。

【００８５】図２０は、図１９で示したレーザーロボッ
トＲＢ１と同様の光学的配置を有するレーザーロボット
ＲＢ２についての光学系の構成とロボットＲＢ２の各駆
動部の自由度を模式的に示す説明図である。ここでビー
ムウィーバー１０は、図１９に於けるレーザー発振ユニ
ット８０内のレーザー発振器８を除いた光学系に相当す
る部分を一つのシステムとなす装置であり、既述の光ビ
ーム偏向装置（図４，５）に相当するものである。即
ち、ビームウィーバー１０に入射したレーザービームＬ
Ｂは、第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂ，固定
されたミラーＭ１によって順次反射された後、レーザー
ロボットＲＢ２の本体部に導かれる。尚、本図において
も、図に示されたレーザービームＬＢの光路は、第一及
び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂが回転していないと
した場合の光路に相当している。更に、レーザービーム
ＬＢはロボットＲＢ２の本体内部に設けられた各固定ミ
ラーＭ２〜Ｍ４によって順次反射され、トーチ７の先端
にまで導かれる点は、既述した通りである。

【００８６】また図２０においても図２と同じ様に、ベ
ース１上に絶対座標系ｘｙｚを取り、旋回柱２の旋回中
心軸ｚまわりの旋回角を角度Θと、水平腕４の先端に支
持された第一の回動体５の軸Ｙまわりの回動角を角度α
と、第二の回動体６の軸Ｖまわりの回動角を角度βと表
すこととしている。

【００８７】図より明らかな通り、各ミラーＭ２〜Ｍ４
はそれ自身は固定されており回転することはない。しか
し、旋回柱２の旋回によってミラーＭ２も角度Θで旋回
することになり、仮にビームウィーバー１０より出るレ
ーザービームＬＢが周期的偏向を受けないとしても、ミ
ラーＭ１で反射されたレーザービームＬＢのミラーＭ２
への入射面は、各加工点ごとに異なることになる。従っ
て、ミラーＭ２での反射方向も加工点ごとに異なる。同
様に他のミラーＭ３，Ｍ４についても、同様のことが起
こる。即ち、トーチ７の先端より照射されるレーザービ
ームＬＢの照射方向を決定するにあたっては、レーザー
ビームＬＢがビームウィーバー１０を通過する際に受け
る周期的偏向に加えて、トーチ７の溶接線に沿っての移
動に伴うミラーＭ２の旋回，Ｍ３，Ｍ４の回動による影
響をも考慮しなければならない。このことは、ビームウ
ィーバー１０内の第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４
１ｂのモータ４２ａ，４２ｂ（本図では図示せず）を正
確に制御するには、ミラーＭ２の旋回，ミラーＭ３，Ｍ
４の回動による影響をも含めて、溶接線の情報，溶接条
件等よりモータ４２ａ，４２ｂに与える指令値を決定し
なけらればならないことを意味する。しかし、レーザー
ビームＬＢのウィービングモードによって上記影響の取
扱が異なるため、以下スピンモーードとスキャンモード
とに分けて述べることにする。

【００８８】（ｉ） スピンモードを利用する場合のミ
ラー制御方法 図１７で示したスピンモードでは、レーザービームＬＢ
はワーク上を溶接線（図３の突き合わせ部２３に対応）
に沿ってスパイラル状の軌跡を描きつつ走査されるの
で、上述した各ミラーＭ２〜Ｍ４による影響を考慮する
必要はない。従って、モータ４２ａ，４２ｂを制御する
ための指令値は、単に上記軌跡についての情報（スピン
径等）とトーチ７の移動速度から一意的に決定される。

【００８９】ここで図２１は、レーザービームＬＢがワ
ーク上にスパイラル状軌跡を描きながら溶接線ｌに沿っ
て走査されている様子を、模式的に示した説明図であ
る。点Ｐ_i ，Ｐ_i+1 ，Ｐ_i+2 はティーチングされた加工
点，点Ｐ_ijは補間された加工点の一つであり、図では丁
度点Ｐ_i から次の点Ｐ_i+1 へトーチ７が移動した場合を
示している。

【００９０】そこで、レーザーロボットＲＢ２の溶接速
度の大きさを速さｖ，スピン直径を記号ｄ，スピンピッ
チを記号ｐ₁ として表すならば、既述した通り、スピン
モードでは第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂの
回転方向は同一であり、それらの回転数も互いに等し
く、しかもスピンピッチｐ₁とは第一の傾斜ミラー４１
ａが一回転する間にレーザービームＬＢがワーク上を走
査される距離であるので、両ミラー４１ａ，４１ｂの回
転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ は、

【００９１】

【数１０】

【００９２】により表される。

【００９３】更に回転位相差Δφは、近似的に数１１と
して表される。

【００９４】

【数１１】

【００９５】ここで、記号Δθ₁ ，Δθ₂ はそれぞれ第
一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂの傾斜角度（図
５参照）を、記号ｆ₀はミラーＭ４（図１９の放物面鏡
３６に相当）の焦点距離を示しており、ここでは定数と
して扱われる。従って、回転位相差Δφの値は、スピン
直径ｄを指定することにより一意的に定められる。

【００９６】そこで、以下においては、数１１の導出に
ついて説明することにする。そのためには、第一及び第
二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂ同士は、両ミラーの角度
θ₁ ，θ₂ が殆ど零とみなすことができる程に十分に引
き離された理想的な状態に置かれているものと仮定す
る。この仮定の下では、第一及び第二の傾斜ミラー４１
ａ，４１ｂそれぞれによって反射されたレーザービーム
ＬＢが描く軌跡は、共に円になるとみなすことができ
る。

【００９７】かかる条件の下、上記レーザービームＬＢ
の軌跡を示したのが図２２である。尚、図２２では話を
簡単化するため、両ミラー４１ａ，４１ｂの傾斜角度Δ
θ₁ ，Δθ₂ が等しい状態を想定している点では、既述
した通りである。

【００９８】図において、円Ｃ₀ は第一の傾斜ミラー４
１ａによって反射されたレーザービームＬＢが描く軌跡
を示しており、図９で示したベクトル（−ｋ₁ ｂ）の終
点が描く軌跡に対応する。そこで、第一の傾斜ミラー４
１ａの回転位相が０のとき、第一の傾斜ミラー４１ａに
より反射されたレーザービームＬＢの軌跡上の位置を点
Ｏ₁ であるとすれば、第二の傾斜ミラー４１ｂによって
反射されたレーザービームＬＢが描く軌跡は、円Ｃ₁と
なる。即ち、第二の傾斜ミラー４１ｂの回転位相も０で
ある場合には、第二の傾斜ミラー４１ｂによって反射さ
れたレーザービームＬＢの軌跡上に於ける位置は点Ａ₁
であり、第二の傾斜ミラー４１ｂの回転位相の遅れ又は
進み具合によって、第二の傾斜ミラー４１ｂにより反射
されたレーザービームＬＢの軌跡上に於ける位置は、円
Ｃ₁ 上を移動する。

【００９９】又、円Ｃ₂ は第一の傾斜ミラー４１ａの回
転位相が位相φ₁ である場合（中心Ｏ₂ は、第一の傾斜
ミラー４１ａにより反射されたレーザービームＬＢの軌
跡上における位置）の第二の傾斜ミラー４１ｂによって
反射されたレーザービームＬＢが描く軌跡である。従っ
て、第二の傾斜ミラー４１ｂの回転位相が０る場合のレ
ーザービームＬＢの軌跡上に於ける位置は、点Ａ₂ とな
る。同じく、第二の傾斜ミラー４１ｂの回転位相の遅れ
又は進み具合によって、レーザービームＬＢの軌跡上に
於ける位置は、円Ｃ₂ 上を移動する。同様に円Ｃ₃ は、
第一の傾斜ミラー４１ａの回転位相が位相φ₁ より更に
大きくなった場合において、第二の傾斜ミラー４１ｂに
より反射されるレーザービームＬＢが描きうる軌跡を示
しており、点Ａ₃ は第二の傾斜ミラー４１ｂの回転位相
が０のときのレーザービームＬＢの軌跡上に於ける位置
である。

【０１００】よって、第一及び第二の傾斜ミラー４１
ａ，４１ｂの回転位相差Δφが０のときには、第二の傾
斜ミラー４１ｂによって反射されたレーザービームＬＢ
が描く軌跡は、中心Ｏ，半径ＯＡ₁ の円Ｃ_l となる。こ
の様に軌跡が円Ｃ_l となる様に偏向されたレーザービー
ムＬＢは、その後ミラーＭ４により集光された後、ワー
ク上を走査されスパイラル状軌跡を描くこととなる。即
ち、円Ｃ_l の半径ＯＡ₁ は、既述したスピン直径ｄに該
当する。従って、回転位相差Δφが０のときにおけるス
ピン直径ｄ₀ は、

【０１０１】

【数１２】

【０１０２】で表される。

【０１０３】次に上述した説明を踏まえて、第一及び第
二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂの回転位相差Δφが０で
ない場合を考える。今、第一の傾斜ミラー４１ａの回転
位相が０で、第二の傾斜ミラー４１ｂの回転位相が第一
の傾斜ミラー４１ａに対し、位相Δφだけ遅れているも
のとすると、この場合には第二の傾斜ミラー４１ｂによ
って反射されたレーザービームＬＢの軌跡上に於ける位
置は、図の点Ｂ₁ である。よって、第二の傾斜ミラー４
１ｂにより反射されるレーザービームＬＢが描く軌跡
は、中心Ｏ，半径ＯＢ₁ の円となる。このとき、求める
べきスピン直径ｄは、

【０１０４】

【数１３】

【０１０５】となる。

【０１０６】尚、実際のロボットでは便宜上、回転位相
差Δφを数１４の様に扱っているので、数１４を用いて
数１３を表せば、スピン直径ｄについて数１５が得られ
る。

【０１０７】

【数１４】

【０１０８】

【数１５】

【０１０９】従って、数１５を回転位相差Δφについて
求めれば、前述の数１１が与えられる。

【０１１０】以上、レーザービームＬＢをスピンモード
でウィービングするための第一及び第二の傾斜ミラー４
１ａ，４１ｂの制御方法の基礎となる関係式及び原理に
ついて述べた。次に、上記原理に基づいた実際のロボッ
ト内での第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４１ｂを制
御するためのステップについて説明する。

【０１１１】それに先立って、まず図２３に基づきレー
ザーロボットＲＢ２の制御系の構成について再考する。
その図２３とは、制御系の構成を示すブロック図であ
る。図に於いて、ティーチングボックス５４を除いた他
の装置は全て、バス５６を介してロボットコントローラ
５２の指令値によって制御される。尚、ティーチングボ
ックス５４は、ロボットコントローラ５２にティーチン
グデータの他、スピン直径ｄ等の種々の溶接条件の指定
値を入力するための入力装置である。又、ロボットコン
トローラ５２はＣＰＵ５２ａとメモリ５２ｂより成り、
メモリ５２ｂにはティーチングボックス５４より送られ
てくる指定値の他、ＣＰＵ５２ａで計算されたプレイバ
ックの結果等も格納される。

【０１１２】以上の準備に基づき、次にスピンモードで
ウィービングさせるためのレーザーロボットＲＢ２の制
御手順について述べることとする。

【０１１３】ここに図２４〜図２６は、上記レーザーロ
ボーットＲＢ２の制御手順を示すフローチャートであ
る。

【０１１４】まずステップＳ１では、スピンモードでウ
ィービングさせるための各種パラメータを指定入力す
る。即ち、ティーチングボックス５４により、スピンピ
ッチｐ₁ ，スピン直径ｄ及び第一の傾斜ミラー４１ａの
初期位相指令値φ₁ の指定値を入力する。そして、これ
らのデータはバス５６を介してメモリ５２ｂに格納され
る。

【０１１５】次にステップＳ２では、ティーチングが行
われる。その結果、ティーチングボックス５４より与え
られたティーチングデータ（ティーチング点Ｐ_i の絶対
座標系の座標値Ｘ_i ，関節座標系の座標値α_i）は、メ
モリ５２ｂに格納される。尚、ここではティーチング点
Ｐ_i の個数をｎ個とする（ｉ＝１〜ｎ）。

【０１１６】そしてステップＳ３においては、ティーチ
ングと共に各ティーチング点Ｐ_i に於ける溶接速度ｖ_i
をティーチングボックス５４により指定入力し、メモリ
５２ｂにこれらのデータを格納する。

【０１１７】次にステップＳ４では、ステップＳ２に於
けるティーチングデータを基にしてプレイバック（補間
演算）が行われる。即ち、補間点Ｐ_ij（ティーチング点
Ｐ_i とＰ_i+1 の間の点Ｐ_i よりｊ番目の補間点）の絶対
座標系の座標値Ｘ_ijが補間により、更に逆変換により関
節座標系の座標値α_ijがＣＰＵ５２ａによって計算さ
れ、同じくメモリ５２ｂに格納される。又、便宜上、補
間点Ｐ_ijの個数をｍ個とする（ｊ＝１〜ｍ）。

【０１１８】またステップＳ５では、第一及び第二の傾
斜ミラー４１ａ，４１ｂの初期位相指令値φ₁ ，φ₂ を
計算する（尚、初期位相指令値φ₁ は既にステップＳ１
で与えられている）。即ち、ＣＰＵ５２ａはメモリ５２
ｂよりスピン直径ｄの指定値を読み出し、数１１に基づ
いて両ミラー４１ａ，４１ｂの回転位相差△φを計算す
る。そして計算された回転位相差△φの値とメモリ５２
ｂより読み出した第一の傾斜ミラー４１ａの初期位相指
令値φ₁ より、第二の傾斜ミラー４１ｂの初期位相指令
値φ₂ が数１６より決定され、

【０１１９】

【数１６】

【０１２０】メモリ５２ｂに格納される。

【０１２１】以上の準備が完了したならば、次にレーザ
ーロボットＲＢ２を実際に駆動する手順が行われる。即
ち、ステップＳ６、Ｓ７においては、レーザーロボット
ＲＢ２のトーチ７の先端を最初のティーチング点Ｐ₁ へ
移動する。これは、メモリ５２ｂに格納された最初のテ
ィーチング点Ｐ₁ の関節座標系の座標値α₁ の指令信号
Ｄ_x1が、ロボットコントローラ５２によってアーム駆動
用モーター５５に与えられ、その結果、各アームが旋
回，回動することにより達成される。尚、以後の説明を
一般化するために、ステップＳ６において最初のティー
チング点Ｐ₁ をティーチング点Ｐ_i に置き換えている。

【０１２２】次にステップＳ８においては、ティーチン
グ点Ｐ_i における第１及び第２の傾斜ミラー４１ａ，４
１ｂの回転数Ｎ_1i，Ｎ_2iが算出される。即ち、ティーチ
ング点Ｐ_i についてはステップＳ３で既に溶接速度Ｖ_i
が指定されているので、ＣＰＵ５２ａがメモリ５２ｂよ
り必要なデータを読出して、数１７より回転数Ｎ_1i，Ｎ
_2iを決定する。

【０１２３】

【数１７】

【０１２４】そしてステップＳ９において、ロボットコ
ントローラ５２よりモーターコントローラ５１へ、ティ
ーチング点Ｐ_i において以上求めた第一及び第二の傾斜
ミラー４１ａ，４１ｂの回転数Ｎ_1i，Ｎ_2i，初期位相指
令値φ₁ ，φ₂ 並びに回転方向指令値ＤＳ（同一方向を
指示する信号）が送られ、モーターコントローラ５１は
送信されてきた上記指令値をモーター駆動パワーＤ_1i，
Ｄ_2iへ変換し、これらのパワーＤ_1i，Ｄ_2iをそれぞれモ
ーター４２ａ，４２ｂへと出力する。この際、ロボット
コントローラ５２からはレーザー発振装置８へＯＮ信号
が発せられ、レーザービームＬＢが発振する。その結
果、レーザービームＬＢは、パワーＤ_1i，Ｄ_2iを受けて
所定の回転運動をする第一及び第二の傾斜ミラー４１
ａ，４１ｂによって、その軌道が楕円となる様に周期的
偏向を受けることになる。

【０１２５】そしてこの状態を保持したままトーチ７の
先端が、最初の補間点Ｐ_i1へ移動する（ステップＳ１
０，Ｓ１１）。即ち、補間点Ｐ_i1の関節座標系の座標値
α_i1の指令値Ｄ_xi1 が、ロボットコントローラ５２より
アーム駆動用モーター５５に与えられ、トーチ７が溶接
線ｌに沿って補間点Ｐ_i1へ移動する。これにより、レー
ザービームＬＢはティーチング点Ｐ_i と補間点Ｐ_i1間を
スピンモードでウィービングされたことになる。尚、便
宜上、補間点についてもステップＳ１０において、補間
点Ｐ_i1を補間点Ｐ_ijに置換することにより、以後の説明
を一般化している。

【０１２６】次にステップＳ１２では、移動した補間点
Ｐ_ijにおける溶接速度Ｖ_ij並びに第一及び第二の傾斜ミ
ラー４１ａ，４１ｂの回転数Ｎ_1ij ，Ｎ_2ij の算出が実
行される。ここで補間点Ｐ_ijにおける溶接速度Ｖ_ijの算
出方法としては、各ティーチング点Ｐ_i 間を直線補間す
るのか、放物線等の曲線により補間するか等によって種
々の方法を用いることができるが、ここでは一例とし
て、図２７に示す様な曲線ＳＣによって２つのティーチ
ング点Ｐ_i と点Ｐ_i+1 を補間する場合を考え、更に説明
の複雑化を回避するため、隣接する２つの補間点間の移
動距離より各補間点Ｐ_ijの溶接速度Ｖ_ijを求める場合を
考えることとする。即ち、一の補間点Ｐ_ijにおける溶接
速度Ｖ_ijは、補間点Ｐ_ij，Ｐ_ij+1間のトーチ７の先端の
移動時間が一定値Δｔとなる様にレーザーロボットＲＢ
２を設定しているものとすれば、補間点Ｐ_ij及び次の補
間点Ｐ_ij+1の絶対座標系における位置ベクトルＸ_ij及び
Ｘ_{ij +1}を用いて、

【０１２７】

【数１８】

【０１２８】により与えられる。

【０１２９】同様に次の補間点Ｐ_ij+1における溶接速度
Ｖ_ij+1は、

【０１３０】

【数１９】

【０１３１】により与えられ、上記手順によって２点Ｐ
_i ，Ｐ_i+1 間の全ての補間点における溶接速度Ｖ_ijが求
められることとなる。但し、最後の補間点Ｐ_imにおいて
は、補間点Ｐ_imと次のティーチング点Ｐ_i+1 の絶対座標
系における位置ベクトルＸ_im，Ｘ_i+1 を用いて、

【０１３２】

【数２０】

【０１３３】により求められる。

【０１３４】そこで、以上の説明に基づいて再び話をス
テップＳ１２に戻すこととする。即ち、ＣＰＵ５２ａ
は、メモリ５２ｂより補間点Ｐ_ij及び次の補間点Ｐ_ij+1
の位置データＸ_ij，Ｘ_ij+1を読み出し、数１８に基づき
補間点Ｐ_ijにおける溶接速度Ｖ_ijの値を計算する。更に
ＣＰＵ５２ａは、メモリ５２ｂよりスピンピッチｐ₁ の
指定値を読み出して、補間点Ｐ_ijにおける回転数
Ｎ_1ij ，Ｎ_2ij を数２１により計算する。

【０１３５】

【数２１】

【０１３６】以上の様にして補間点Ｐ_ijにおける回転数
Ｎ_1ij ，Ｎ_2ij が求まったところで、ステップＳ９と同
様の手順にてモーター駆動パワーＤ_1ij ，Ｄ_2ij がそれ
ぞれモーター４２ａ，４１ｂに与えられることとなる
（ステップＳ１３）。そして補間点Ｐ_ijが最後の補間点
Ｐ_imでないときには（ステップＳ１４）、再び次の補間
点Ｐ_ij+1へとトーチ７の先端が移動されることとなり
（ステップＳ１５，Ｓ１１）、レーザービームＬＢは補
間点Ｐ_ij及び次の補間点Ｐ_ij+1間をスピンモードでウィ
ービングされる。そしてトーチ７の先端が最後の補間点
Ｐ_imに到達するまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１３
の一連の手順が行われ続けることとなる（ステップＳ１
４）。その結果、全ての補間点間（点Ｐ_i1〜Ｐ_im）をレ
ーザービームＬＢは所定のスピンピッチｐ₁ 及び所定の
スピン直径ｄを保持したまま溶接線ｌに沿ってウィービ
ングされたこととなる。

【０１３７】次に、ステップＳ１６及びＳ１７では、次
のティーチング点Ｐ_i+1 がトーチ７の先端が移動すべき
最後のティーチング点Ｐ_n であるか否かが判断される。
即ち、ティーチング点Ｐ_i+1 がティーチング点Ｐ_n でな
いと判断された場合には、トーチ７の先端が次のティー
チング点Ｐ_i+1 へ移動する（ステップＳ７）。従って、
両ティーチング点Ｐ_i とＰ_i+1 間がレーザービームＬＢ
によってウィービング溶接されたことになる。

【０１３８】そして、以後最後のティーチング点Ｐ_n に
トーチ７の先端が到達するまで一連のステップが実行さ
れることとなり（ステップＳ１７）、トーチ７の先端の
点Ｐ_n への到達により（ステップＳ１８）、溶接線ｌに
沿ってのスピンモードによるウィービング溶接が完了す
る。

【０１３９】尚、上記説明では、各加工点，従って各テ
ィーチング点Ｐ_i ，各補間点Ｐ_ijごとに溶接速度Ｖ_i ，
Ｖ_ijの値を求めた後、回転数Ｎ_1i，Ｎ_2i及びＮ_1ij ，Ｎ
_2ij を決定したが、これに限るものではなく、例えば各
ティーチング点Ｐ_i 間を直線補間する様な場合には、溶
接条件によっては全ての加工点における溶接速度Ｖ_i を
等しいと近似して回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ を算出してもよく、
又、各補間点Ｐ_ijにおける溶接速度Ｖ_ijをその前のティ
ーチング点Ｐ_i における溶接速度Ｖ_i に等しいと近似し
て回転数Ｎ_1ij ，Ｎ_2ij を算出することも可能である。

【０１４０】（ｉｉ） スキャンモードを利用する場合
のミラー制御方法 一方図１８で示したスキャンモードでは、図２８で示す
様に、レーザービームＬＢのワーク上のビームスポット
ＳＰ_i が常に溶接線に垂直な方向にあることが望ましい
（ワーク上のビームスポットＳＰ_i を溶接線ｌ上の加工
点Ｐ_i より見た方向は、レーザービームＬＢの振動方向
Σに相当している）。即ち、レーザー溶接においては、
トーチ７はワーク面に対して垂直方向に位置する様に、
レーザー溶接の前工程たるティーチング時において教示
されるのが通常である。又、トーチ７の溶接速度ベクト
ルｖは溶接線ｌの接線方向のベクトルである。従って、
振動方向Σとしては、ベクトルｖとトーチ７の軸Ｗに平
行なトーチベクトルａ₀ とに直交する方向（その方向に
ベクトルｗを取る）に取ることが適切であると考える。
かかる状況を模式的に示した概念図が図２９であり、レ
ーザーロボットＲＢ２の関節座標値Θ，α，βと共にト
ーチベクトルａ₀ の加工点Ｐ_i に対する位置関係を示
している。

【０１４１】従って常にトーチベクトルａ₀ をベクトル
ｖとベクトルｗとに直交する様に保つには、ミラーＭ２
の旋回，ミラーＭ３，Ｍ４の回動による影響を補償する
必要がある。即ち、各モーター４２ａ，４２ｂの制御指
令値を、溶接条件（溶接速度の速さ等）や溶接線ｌに関
する情報（ベクトルｗ）及びロボットＲＢ２の各アーム
の駆動量（角度Θ，α，β）より決定する必要がある。

【０１４２】但し、第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，
４１ｂのある時刻に於ける回転数Ｎ ₁ ，Ｎ₂ について
は、スピンモードの場合と同様に取り扱うことが出来
る。即ち、ある時刻に於けるトーチ７の溶接速度ベクト
ルｖとスキャンピッチｐ₂ を用いて、回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂
は、

【０１４３】

【数２２】

【０１４４】と表わされる。

【０１４５】次に、レーザービームＬＢの振動方向Σが
加工点Ｐ_i で上記ベクトルｗの方向に常になる様にする
にはどうすれば良いかについて、以上述べた点を踏まえ
て考えることにする。尚、この考察は結局、両ミラー４
１ａ，４１ｂの回転位相差Δφの制御方法について論じ
ることに相当している。そのためには、ビームウィーバ
ー１０の出口において、レーザービームＬＢがどの方向
に偏向（振動）されていれば良いかを決定することが必
須である。従って、加工点Ｐ_i 側よりビームウィーバー
１０の出口に向けて、逆にレーザービームＬＢの振動方
向の変化の様子を追跡する必要がある。

【０１４６】そこで、まず単純な場合として、旋回又は
回動する任意のミラーＭ_i に対してある方向に振動する
レーザービームＬＢが４５度の角度で入射した場合に、
反射後どのように振動方向が変化するかについて、以下
図３０，図３１の場合に分けて考察することにする。

【０１４７】図３０は、ｘ_i 軸から角度θだけ傾いたｘ
_i ｙ_i 平面内の直線上を振動しているレーザービームＩ
Ｌが、固定されたミラーＭ_i に入射する場合である。こ
こでは入射ビームＩＬを表現する座標系として、入射ビ
ームＩＬの進行方向にｚ_i 軸を、入射ビームＩＬと反射
ビームＲＬに直角な方向をｘ_i 軸に、ｘ_i 軸とｚ_i 軸に
直角な方向にｙ_i 軸を取るものとする。また、反射ビー
ムＲＬを表現する座標系としては、反射ビームＲＬの進
行方向にｚ_i+1 軸を取る様にｘ_i 軸まわりに９０度回転
させた座標系として、ｘ_i+1 軸，ｙ_i+1 軸，ｚ_i+1 軸を
取るものとしている。この様に２つの座標系を定義する
ものとすれば、反射ビームＲＬは、ｘ_{i+ 1} 軸より角度−
θだけ傾いたｘ_i+1 ｙ_i+1 平面内の直線上を振動するこ
とになる。

【０１４８】一方、図３１は、ｘ_i 軸上を振動している
入射ビームＩＬが角度θ_r でｚ_i 軸まわりに旋回若しく
は回動するミラーＭ_i に入射した場合であり、入射ビー
ムＩＬ及び反射ビームＲＬを表現する座標系は、図２９
の場合と同一である。この場合には、反射ビームＲＬ
は、角度θ_r だけ傾いたｘ_i+1 ｙ_i+1 平面内の直線上を
振動する。

【０１４９】従って、図３０と図３１の場合を組み合わ
せたケース、即ち、角度θで振動するレーザービームＬ
Ｂが角度θ_riで旋回若しくは回動するミラーＭi で反射
される場合には、結局、振動方向θ_i （ｘ_i+1 軸からの
傾き角：以後この傾き角でもって、レーザービームＬＢ
の振動方向をさすものとする。）は、

【０１５０】

【数２３】

【０１５１】により与えられる。

【０１５２】更に、ミラーＭ_i で反射されたレーザービ
ームＬＢが次段のミラーＭ_i+1 （角度θ_ri+1で旋回若し
くは回動）で再度反射されるものとすれば、反射後の振
動方向θ_i+1 は、

【０１５３】

【数２４】

【０１５４】で与えられることは明白である。

【０１５５】以上より、一般的には、ｍ個の角度θ_riで
旋回若しくは回動するミラーＭ_i からなる光学系に振動
方向Ψ_w で振動するレーザービームＬＢが入射した場合
には、最後の第ｍ番目のミラーＭ_mで反射されたレーザ
ービームＬＢの振動方向Ψは、数２５で表されることが
わかる。

【０１５６】

【数２５】

【０１５７】そこで、以上の考察結果をレーザーロボッ
トＲＢ２の場合に当てはめてみることする。ここで、図
３２は、レーザーロボットＲＢ２の光学系内をスキャン
モードで振動しながら伝播するレーザービームＬＢの座
標系を示す説明図であり、その各座標系の配置は、既述
した図２８における座標系の定義方法に従ったものであ
る。尚、レーザーロボットＲＢ２の場合には、ミラーＭ
1 は旋回も回動もしないので、数２０にｍ＝４，θ_r1＝
０を代入すれば振動方向Ψが与えられる。従って、振動
方向Ψは、角度θ_r2を角度Θに、角度θ_r3を角度αに、
角度θ_r4を角度βに読み返れば、

【０１５８】

【数２６】

【０１５９】で与えられる。

【０１６０】一方、前述したベクトルｗはトーチベクト
ルａ₀ と或る時刻における溶接速度ベクトルｖを用い
て、

【０１６１】

【数２７】

【０１６２】により表わされる。ここでトーチベクトル
ａ₀ は、その大きさがトーチ７の長さｌ₂ に相当し、そ
の方向が溶接速度ベクトルｖの方向に垂直な方向にある
ベクトルであるから、溶接速度ベクトルｖの大きさと方
向が決定されれば、数２７よりベクトルｗを求めること
ができる。

【０１６３】又、図３２において、ミラーＭ４により反
射されたレーザービームＬＢを表現する座標系であるｚ
₄ 軸はトーチベクトルａ₀ に平行に、且つｙ₄ 軸はミラ
ーＭ３の中心ＥとミラーＭ４の中心Ｆを結ぶベクトルＥ
Ｆに平行になる様に取られている。

【０１６４】そこで今、点Ｅ及び点Ｆの絶対座標系での
座標値、即ち、ベクトルｅ（ｘ_e ，ｙ_e ，ｚ_e ）及びベ
クトルｆ（ｘ_f ，ｙ_f ，ｚ_f ）の各成分を求めることと
すれば（図２９参照）、関節座標系での座標値（Θ，
Ｙ，Ｚ，α、β）により次の様に表わされる。

【０１６５】まずベクトルｅの各成分は、数２８〜３０
によって与えられる。

【０１６６】

【数２８】

【０１６７】

【数２９】

【０１６８】

【数３０】

【０１６９】ここで、定数Ｙ₀ はオフセット量である。

【０１７０】次にベクトルｆの各成分は、ベクトルＥＦ
の大きさがｌ₁ であるから、ベクトルｅの各成分とそれ
ぞれ、

【０１７１】

【数３１】

【０１７２】

【数３２】

【０１７３】

【数３３】

【０１７４】の関係で与えられる。従って、ｙ₄ 軸方向
の単位ベクトルｅ₀ は、

【０１７５】

【数３４】

【０１７６】として与えられ、単位ベクトルｅ₀ とベク
トルｗとのなす角度Ψ₀ は（図３３参照）、

【０１７７】

【数３５】

【０１７８】により表わされる。そこで、数３５を数３
６の関係式を用いて変形すれば、

【０１７９】

【数３６】

【０１８０】数３７が得られる。

【０１８１】

【数３７】

【０１８２】更に数３７を角度Ψ₀ について求めれば、

【０１８３】

【数３８】

【０１８４】が得られ、求めるべき振動方向Ψは、

【０１８５】

【数３９】

【０１８６】により与えられる。

【０１８７】従って、ビームウィーバー１０より出たレ
ーザービームＬＢの振動方向Ψ_w は、数２６と数３９よ
り、

【０１８８】

【数４０】

【０１８９】となる。

【０１９０】以上、加工点Ｐ_i 側よりビームウィーバー
１０の出口に向けてレーザービームＬＢの振動方向の変
化を追跡し、その結果、ビームウィーバー１０の出口に
於けるレーザービームＬＢの振動方向Ψ_w が、加工点Ｐ
_i に於けるアームの関節座標系での座標値と加工点Ｐ_i
に於ける絶対座標系での座標値より求められる溶接速度
ｖから一意的に定まることが示された。そこで、レーザ
ービームＬＢの振動方向Ψ_w と第一及び第二の傾斜ミラ
ー４１ａ，４１ｂの回転位相差Δφとの関係について考
察する。

【０１９１】さて、ビームウィーバー１０内を伝播する
レーザービームＬＢを表現する座標系（ｘｘ，ｙｙ，ｚ
ｚ）とレーザービームＬＢの振動方向Ψ_w との関係は、
図３４で示される様になる。即ち、第一の傾斜ミラー４
１ａをＣＣＷの方向に、第二の傾斜ミラー４１ｂをＣＷ
の方向に（図７，８参照）回転位相差Δφで回転させた
とき、回転位相差Δφが０度ではｘｘｙｙ平面のｘｘ軸
上をレーザービームＬＢが振動し、回転位相差Δφの増
加とともに、レーザービームＬＢの振動方向Ψ_w がＣＷ
方向に角度Δφ／２だけ変化することになる。

【０１９２】よって、最終的に求めるべき回転位相差Δ
φは、

【０１９３】

【数４１】

【０１９４】により与えられることとなる。

【０１９５】尚、スキャンモードについて以上得られた
幾つかの式を用いて回転位相差Δφを求める流れを、図
３５に示す。図に於いて、＊印はティーチングデータか
ら得られる絶対座標系の値を、＊＊印はプレイバックに
より得られる関節座標系の値を、括弧付きの数字は数式
の番号を示している。

【０１９６】以上、スキャンモードで所定の溶接条件を
満足させつつウィービング溶接するための制御方法の原
理について述べた。

【０１９７】そこで上記原理に基づいたレーザーロボッ
トＲＢ２の制御手順を示すフローチャートを、図３６〜
図３８に示す。尚、スキャンモードにおけるレーザーロ
ボットＲＢ２の制御手順については、基本的にはスピン
モードにおけるレーザーロボットＲＢ２の制御手順と同
じであり、スピンモードでは回転位相差Δφがスピン直
径ｄより一意的に定められたのに対して、スキャンモー
ドでは各加工点ごとに回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ と共に回転位相
差Δφをも決定する必要がある点が異なるのみである。
即ち、図３７のステップＳＳ８及びステップＳＳ１３が
それぞれティーチング点Ｐ_i 及び補間点Ｐ_ijにおける回
転位相差Δφ_i 及びΔφ_ij，従って初期位相指令値
φ_1i，φ_2i及びφ_1ij ，φ_2ij を計算するステップに相
当しており、残りのステップは、図２４〜図２６におけ
る対応するステップと同一内容のものである。従って、
ここでは図３６〜図３８の説明は図２４〜図２６の説明
と殆ど重複するので、詳細については省略することとす
る。

【０１９８】（７） 他の実施例 この発明においては、傾斜ミラーの数は限定するもので
はなく、一般に光路中に直列に配置された複数の傾斜ミ
ラーの組み合わせによって、レーザービームの周期的偏
向を実現できる。又、複数の傾斜ミラーの間の光路中に
固定ミラー等の光学系が入っていても良い。更に、各傾
斜ミラーの回転動力源を共通とし、それからトランスミ
ッションを介して各ミラーを回転させても良い。もっと
も、上記実施例の様にダイレクトドライブモーターを個
別に設けた場合には、ガタ等による誤差を防止できる。

【０１９９】又、第一及び第二の傾斜ミラー４１ａ，４
１ｂの回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ を互いに異なるものとしたとき
には、いわゆるリサージュ図形に類似した偏向軌跡が得
られる。一般的には、回転数Ｎ₁ ，Ｎ₂ との比が有理数
であれば、周期的偏向軌跡を得ることができる。又、角
度θ₁ と角度θ₂ との関係や角度Δθ₁ と角度Δθ₂ と
の関係を変えることによっても、種々の偏向軌跡を得る
ことができる。

【０２００】この発明における光ビーム偏向システム
は、レーザー溶接ロボットの他、ワーク表面の改質を行
うレーザーロボットや、ロボット以外の機器にも使用可
能である。

【０２０１】

【発明の効果】以上説明した様に請求項１及び２の発明
では、複数の傾斜ミラーを回転させつつレーザービーム
を反射させて、周期的偏向を実現している。そして、こ
れらの傾斜ミラーやその回転機構はアーム先端部に設け
る必要がないため、アーム先端部のサイズの増大による
障害物との干渉が防止できる効果がある。

【０２０２】又、ガルバノミラーのようにミラーを揺動
させるのではなく回転させるのみであるから、その回転
方向に沿った加速度の激しい変化は生じない。このた
め、周期的偏向速度を向上させることができるととも
に、各ミラー間の同期制御も容易であり、レーザービー
ムの制御性が高いという効果もある。

【０２０３】又、請求項１の発明によれば、同一回転方
向で且つ同一回転数で回転する複数の傾斜ミラーの回転
数をトーチの移動速度とスピンピッチより決定し、更に
回転位相差をスピン直径より一意的に決定できる。その
結果、容易に，しかも高確度でレーザービームをスピン
モードでウィービングできる様に、複数の傾斜ミラーを
制御できる効果がある。

【０２０４】又、請求項２の発明によれば、同一回転数
で且つ隣合うミラー同士は互いに反対方向に回転する複
数の傾斜ミラーの回転数をトーチの移動速度とスピンピ
ッチより決定し、更に加工点毎にトーチの位置情報とア
ームの駆動量より回転位相差を決定する。これにより、
アームの駆動に伴うレーザービームの偏向への影響を補
償でき、常にレーザービームの振動方向を加工線の接線
方向とトーチの中心軸に直交する方向に保ちながら、レ
ーザービームをスキャンモードでウィービングできる様
複数の傾斜ミラーを制御できる効果がある。

【０２０５】

【０２０６】

【０２０７】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるレーザー溶接ロボッ
トの光学的構成を示す模式図である。

【図２】この発明の一実施例であるレーザー溶接ロボッ
トの機械的構成を示す外観斜視図である。

【図３】この発明の一実施例であるレーザー溶接ロボッ
トによるウィービング溶接を示す説明図である。

【図４】第一の傾斜ミラー回転機構の構成を詳細に示す
断面図である。

【図５】第二の傾斜ミラー回転機構の構成を詳細に示す
断面図である。

【図６】第一及び第二の傾斜ミラー回転機構の制御ブロ
ック図である。

【図７】第一及び第二の傾斜ミラーによるレーザービー
ムの周期的偏向を幾何学的に解析するための説明図であ
る。

【図８】時計まわりＣＷ及び反時計まわりＣＣＷの定義
を示す説明図である。

【図９】レーザービームの方向ベクトルを解析するため
の説明図である。

【図１０】レーザービームの方向ベクトルを解析するた
めの説明図である。

【図１１】第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向，回転
数及び回転位相が同一の場合に於けるレーザービームの
反射方向を求めるための２次元的模式図である。

【図１２】第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向，回転
数が同一で、回転位相が異なる場合について、レーザー
ビームの反射方向を求めるための２次元的模式図であ
る。

【図１３】第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向が反
対，回転数及び回転位相が同一の場合について、レーザ
ービームの反射方向を求めるための２次元的模式図であ
る。

【図１４】第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向が反
対，回転数が同一で、回転位相が異なる場合について、
レーザービームの反射方向を求めるための２次元的模式
図である。

【図１５】同方向回転におけるシミュレーション結果の
例を示す説明図である。

【図１６】反対方向回転におけるシミュレーション結果
の例を示す説明図である。

【図１７】実施例において得られるスピンモードの特徴
を示す説明図である。

【図１８】実施例において得られるスキャンモードの特
徴を示す説明図である。

【図１９】この発明の他の実施例であるレーザー溶接ロ
ボットの光学的構成を示す模式図である。

【図２０】図１９で示したレーザーロボットと同様の光
学的配置を有するレーザーロボットについての光学系の
構成とロボットの各駆動部の自由度を模式的に示す説明
図である。

【図２１】レーザービームがワーク上にスパイラル状軌
跡を描きながら溶接線に沿って走査されている様子を、
模式的に示した説明図である。

【図２２】第一及び第二の傾斜ミラーが理想的な状態に
置かれている場合に於いて、レーザービームが描く軌跡
を示した説明図である。

【図２３】レーザーロボットの制御系の構成を示すブロ
ック図である。

【図２４】スピンモードにおけるレーザーロボットの制
御手順を示すフローチャートである。

【図２５】スピンモードにおけるレーザーロボットの制
御手順を示すフローチャートである。

【図２６】スピンモードにおけるレーザーロボットの制
御手順を示すフローチャートである。

【図２７】曲線ＳＣによって補間する場合を示す説明図
である。

【図２８】レーザービームのワーク上でのビームスポッ
トと溶接線との関係を模式的に示す説明図である。

【図２９】トーチベクトルの加工点に対する位置関係を
模式的に示す説明図である。

【図３０】傾きθの直線上を振動するレーザービームが
固定されたミラーにより反射される場合の振動方向の変
化を説明した模式図である。

【図３１】ｘ ｉ軸上を振動するレーザービームが旋回又
は回動するミラーにより反射される場合の振動方向の変
化を説明した模式図である。

【図３２】レーザーロボットの光学系内をスキャンモー
ドで振動しながら伝搬するレーザービームの振動方向を
表現するために定めた座標系を示す説明図である。

【図３３】単位ベクトルｅ₀ とベクトルｗとの位置関係
を示す模式図である。

【図３４】ビームウィーバー内を伝播するレーザービー
ムの振動方向を表現するために定めた座標系を示す説明
図である。

【図３５】スキャンモードについて回転位相差を求める
流れを示す説明図である。

【図３６】スキャンモードにおけるレーザーロボットの
制御手順を示すフローチャートである。

【図３７】スキャンモードにおけるレーザーロボットの
制御手順を示すフローチャートである。

【図３８】スキャンモードにおけるレーザーロボットの
制御手順を示すフローチャートである。

【図３９】ウィービングの各方式を示す説明図である。

【符号の説明】

７ トーチ ８ レーザー発振装置 ４０ａ 第一の傾斜ミラー回転機構 ４０ｂ 第二の傾斜ミラー回転機構 ４１ａ 第一の傾斜ミラー ４１ｂ 第二の傾斜ミラー ４２ａ モーター ４２ｂ モーター ＬＢ レーザービーム ＲＢ レーザーロボット ＲＢ１ レーザーロボット ＲＢ２ レーザーロボット ＲＡ₁ 第一の傾斜ミラーの回転軸 ＲＡ₂ 第二の傾斜ミラーの回転軸 ｌ 溶接線 Ｎ₁ 第一の傾斜ミラーの回転数 Ｎ₂ 第二の傾斜ミラーの回転数 Δφ 回転位相差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越智 重貴 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明 和工業株式会社開発技術本部内 (72)発明者 桃崎 潤子 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明 和工業株式会社開発技術本部内 (72)発明者 吉間 一雅 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明 和工業株式会社開発技術本部内 (56)参考文献 特開 昭61−292122（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−121249（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−59193（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザービームをアームに沿って伝播さ
   せ、前記アームの先端に設けたトーチから前記レーザー
   ビームをワークに照射させつつ前記トーチを前記ワーク
   上の加工線に沿って移動しながら所定の処理を行うレー
   ザーロボットにおいて、 （ａ） 回転軸方向に垂直な面から傾いた複数の傾斜ミ
   ラーをそれぞれの前記回転軸まわりに回転させる複数の
   傾斜ミラー回転機構が前記レーザービームの光路に沿っ
   て直列に配置され、 （ｂ） 前記複数の傾斜ミラー回転機構によって前記複
   数の傾斜ミラーをそれぞれの回転数を同一に且つそれぞ
   れの回転方向を互いに同一に前記回転軸まわりに回転さ
   せつつ前記レーザービームを前記複数の傾斜ミラーのそ
   れぞれにおいて順次に反射させ、その反射を受けた後の
   前記レーザービームを前記トーチから照射することによ
   って、前記トーチから発した前記レーザービームの照射
   方向が周期的に偏向を受けるようにし、 この際に、 （ｂ−１） 前記複数の傾斜ミラーの回転数を、 前記トーチが前記所定の処理を行いつつ前記加工線
   上に沿って移動する速度と、 前記レーザービームの偏向の一周期内に前記トーチ
   が前記加工線上に沿って移動する距離とを指定すること
   により決定するステップと、 （ｂ−２） 前記複数の傾斜ミラーにおいて隣合う二つ
   の傾斜ミラーの回転位相差を、前記トーチから発した前
   記レーザービームのスピン直径を指定することにより決
   定するステップと、 （ｂ−３） 前記ステップ（ｂ−１）及び（ｂ−２）で
   決定された前記回転数及び回転位相差に応じた駆動出力
   を、前記複数の傾斜ミラー回転機構に与えて前記複数の
   傾斜ミラーの回転制御を行うステップとを備えた ことを
   特徴とするレーザーロボットの制御方法。
2. 【請求項２】 レーザービームをアームに沿って伝播さ
   せ、前記アームの先端に設けたトーチから前記レーザー
   ビームをワークに照射させつつ前記トーチを前記ワーク
   上の加工線に沿って移動しながら所定の処理を行うレー
   ザーロボットにおいて、 （ａ） 回転軸方向に垂直な面から傾いた複数の傾斜ミ
   ラーをそれぞれの前記回転軸まわりに回転させる複数の
   傾斜ミラー回転機構が前記レーザービームの光路に沿っ
   て直列に配置され、 （ｂ） 前記複数の傾斜ミラー回転機構によって前記複
   数の傾斜ミラーをそれぞれの回転数を同一に且つそれぞ
   れの回転方向を隣合う二つの傾斜ミラーの各回転方向が
   互いに反対となるよう前記回転軸まわりに回転させつつ
   前記レーザービームを前記複数の傾斜ミラーのそれぞれ
   において順次に反射させ、その反射を受けた後の前記レ
   ーザービームを前記トーチから照射することによって、
   前記トーチから発した前記レーザービームの照射方向が
   周期的に偏向を受けるようにし、この際に、 （ｂ−１） 前記複数の傾斜ミラーの回転数を、 前記トーチが前記所定の処理を行いつつ前記加工線
   上に沿って移動する速度と、 前記レーザービームの偏向の一周期内に前記トーチ
   が前記加工線上に沿って移動する距離とにより決定する
   ステップと、 （ｂ−２） 前記複数の傾斜ミラーにおいて隣合う二つ
   の傾斜ミラーの回転位相差を、 前記加工線上の前記所定の処理を行うべき加工点に
   於ける前記トーチ先端の絶対座標系での位置座標値と、 前記トーチを前記加工点上へ移動するための前記ア
   ームの駆動量とにより前記加工点ごとに決定するステッ
   プと、 （ｂ−３） 前記ステップ（ｂ−１）及び（ｂ−２）で
   決定された前記回転数及び回転位相差に応じた駆動出力
   を、前記複数の傾斜ミラー回転機構に与えて前記複数の
   傾斜ミラーの回転制御を行うステップ とを備えた ことを
   特徴とするレーザーロボットの制御方法。