JP2835931B2 - レーザ加工機用オートフォーカスシステム - Google Patents
レーザ加工機用オートフォーカスシステムInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多関節ロボットを用いて
レーザの出射光学系を３次元空間内で軌跡制御すること
によりレーザ加工を行うレーザ加工機に関し、特に、出
射光学系の光軸方向の位置を微調整可能としてオートフ
ォーカス機能を向上させるためのオートフォーカス装置
の改良に関する。
レーザの出射光学系を３次元空間内で軌跡制御すること
によりレーザ加工を行うレーザ加工機に関し、特に、出
射光学系の光軸方向の位置を微調整可能としてオートフ
ォーカス機能を向上させるためのオートフォーカス装置
の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のレーザ加工機として、市販の多
関節ロボットの先端にあるロボット手首部にレーザの出
射光学系を取り付け、この出射光学系には光ファイバを
通してＹＡＧレーザ等のレーザ光を導入することによ
り、出射光学系を軌跡追従制御して３次元加工を可能と
したものが提供されている。
関節ロボットの先端にあるロボット手首部にレーザの出
射光学系を取り付け、この出射光学系には光ファイバを
通してＹＡＧレーザ等のレーザ光を導入することによ
り、出射光学系を軌跡追従制御して３次元加工を可能と
したものが提供されている。
【０００３】一例を、図４を参照して簡単に説明する。
図４において、基台５０上に回転台５１が水平状態で回
転可能に設けられている。回転台５１には上方に延びる
第１のアーム５１−１が設けられ、その上部には第２の
アーム５２が水平軸５１−２（第１の関節）を中心に回
転可能に設けられている。第２のアーム５２の上部には
また、第３のアーム５３が軸５２−１（第２の関節）を
中心に回動可能に設けられている。更に、第３のアーム
５３の先端にはロボット手首部５４がＡで示す一点鎖線
を中心に回動可能に取り付けられている。ロボット手首
部５４には、軸５５−１を中心に回動可能なアーム５５
を介して出射光学系５６が取り付けられている。
図４において、基台５０上に回転台５１が水平状態で回
転可能に設けられている。回転台５１には上方に延びる
第１のアーム５１−１が設けられ、その上部には第２の
アーム５２が水平軸５１−２（第１の関節）を中心に回
転可能に設けられている。第２のアーム５２の上部には
また、第３のアーム５３が軸５２−１（第２の関節）を
中心に回動可能に設けられている。更に、第３のアーム
５３の先端にはロボット手首部５４がＡで示す一点鎖線
を中心に回動可能に取り付けられている。ロボット手首
部５４には、軸５５−１を中心に回動可能なアーム５５
を介して出射光学系５６が取り付けられている。
【０００４】出射光学系５６には、光ファイバ５７を通
してレーザ光が導入され、ワーク５８の表面に焦点を結
ぶようにレーザ光が照射される。光ファイバ５７は、出
射光学系５６の３軸方向の位置変位を妨げないように、
コイルバネ５９−１，５９−２で支持したり、吊下部５
９−３により吊り下げている。
してレーザ光が導入され、ワーク５８の表面に焦点を結
ぶようにレーザ光が照射される。光ファイバ５７は、出
射光学系５６の３軸方向の位置変位を妨げないように、
コイルバネ５９−１，５９−２で支持したり、吊下部５
９−３により吊り下げている。
【０００５】回転台５１、第１のアーム５１−１、第２
のアーム５２、第３のアーム５３、ロボット手首部５
４、アーム５５はそれぞれ、個別の駆動機構で駆動さ
れ、各駆動機構をロボット制御装置６０で制御すること
により、出射光学系５６の３軸方向位置制御が行われ
る。なお、図示していないが、出射光学系５６の先端に
は、そのノズル先端とワーク５８との間の距離をハイト
（高さ）として検出するためのハイトセンサが設けられ
ており、このハイトセンサによる検出信号はロボット制
御装置６０にフィードバックされる。
のアーム５２、第３のアーム５３、ロボット手首部５
４、アーム５５はそれぞれ、個別の駆動機構で駆動さ
れ、各駆動機構をロボット制御装置６０で制御すること
により、出射光学系５６の３軸方向位置制御が行われ
る。なお、図示していないが、出射光学系５６の先端に
は、そのノズル先端とワーク５８との間の距離をハイト
（高さ）として検出するためのハイトセンサが設けられ
ており、このハイトセンサによる検出信号はロボット制
御装置６０にフィードバックされる。
【０００６】この種のレーザ加工機は、出射光学系自体
は高い加工速度及び加工精度を有しているものの、多関
節ロボットの軌跡追従精度に制約があるため、出射光学
系の全能力を発揮することができないという問題点があ
る。
は高い加工速度及び加工精度を有しているものの、多関
節ロボットの軌跡追従精度に制約があるため、出射光学
系の全能力を発揮することができないという問題点があ
る。
【０００７】このような問題点を考慮した例としては、
ロボット手首部に出射光学系をその光軸方向に変位可能
に設けたオートフォーカス制御系が知られている。すな
わち、ロボット手首部に光軸方向に位置制御可能な１軸
の駆動制御機構を介して出射光学系を取り付け、この駆
動制御機構を、出射光学系の先端に設けたハイトセンサ
からの検出信号によって動作させるようにしている。以
下に、その一例を図５を参照して説明する。
ロボット手首部に出射光学系をその光軸方向に変位可能
に設けたオートフォーカス制御系が知られている。すな
わち、ロボット手首部に光軸方向に位置制御可能な１軸
の駆動制御機構を介して出射光学系を取り付け、この駆
動制御機構を、出射光学系の先端に設けたハイトセンサ
からの検出信号によって動作させるようにしている。以
下に、その一例を図５を参照して説明する。
【０００８】図５において、位置制御器６１において
は、ハイトセンサ６２によって検出された出射光学系５
６先端のノズル部と加工対象ワークとの間隔（ハイト検
出値）とハイト指令値との偏差に一定のゲインＫｐを乗
じ、速度制御器６３への速度指令が演算される。この速
度指令と速度検出手段６４により検出されたモータ速度
とを入力とする速度制御器６３によってモータ６５はハ
イト指令値とハイト検出値とが一致するように駆動さ
れ、モータ６５の回転位置に応じて出射光学系５６の位
置が変化する。このとき、出射光学系５６は多関節ロボ
ット６６により力の干渉を受けることから、オートフォ
ーカス制御系の応答性は、多関節ロボット６６の特性の
影響を受けることになる。すなわち、一般にロボットは
剛性が低く、その振動に伴う共振周波数が低いために、
オートフォーカス制御系の応答性を向上させるうえでの
制約となっている。
は、ハイトセンサ６２によって検出された出射光学系５
６先端のノズル部と加工対象ワークとの間隔（ハイト検
出値）とハイト指令値との偏差に一定のゲインＫｐを乗
じ、速度制御器６３への速度指令が演算される。この速
度指令と速度検出手段６４により検出されたモータ速度
とを入力とする速度制御器６３によってモータ６５はハ
イト指令値とハイト検出値とが一致するように駆動さ
れ、モータ６５の回転位置に応じて出射光学系５６の位
置が変化する。このとき、出射光学系５６は多関節ロボ
ット６６により力の干渉を受けることから、オートフォ
ーカス制御系の応答性は、多関節ロボット６６の特性の
影響を受けることになる。すなわち、一般にロボットは
剛性が低く、その振動に伴う共振周波数が低いために、
オートフォーカス制御系の応答性を向上させるうえでの
制約となっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この様なオートフォー
カス制御系では、応答性を増すためにゲインＫｐを上げ
ると、多関節ロボットの剛性が低いために力の干渉によ
って共振を招きやすい。そのためオートフォーカス制御
系の応答周波数は、多関節ロボットの共振周波数と比較
して十分低くしておかなければならない。例えば、多関
節ロボットの共振周波数が１０Ｈｚである場合、オート
フォーカス制御系の応答周波数は１Ｈｚ以下にする必要
がある。また、多関節ロボットの姿勢変化によって共振
周波数も変動するが、このような多関節ロボット側の変
動に対する対策がとれないという欠点があった。
カス制御系では、応答性を増すためにゲインＫｐを上げ
ると、多関節ロボットの剛性が低いために力の干渉によ
って共振を招きやすい。そのためオートフォーカス制御
系の応答周波数は、多関節ロボットの共振周波数と比較
して十分低くしておかなければならない。例えば、多関
節ロボットの共振周波数が１０Ｈｚである場合、オート
フォーカス制御系の応答周波数は１Ｈｚ以下にする必要
がある。また、多関節ロボットの姿勢変化によって共振
周波数も変動するが、このような多関節ロボット側の変
動に対する対策がとれないという欠点があった。
【００１０】上記のような問題点に鑑み、本発明の課題
はオートフォーカス制御系と多関節ロボットとの機械的
共振を抑制し、多関節ロボットの姿勢が変化した場合で
も安定で高い応答性を有するレーザ加工機用オートフォ
ーカスシステムを提供することにある。
はオートフォーカス制御系と多関節ロボットとの機械的
共振を抑制し、多関節ロボットの姿勢が変化した場合で
も安定で高い応答性を有するレーザ加工機用オートフォ
ーカスシステムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、多関節ロボッ
トアームの先端における手首部に取り付けられた出射光
学系を、あらかじめ定められた軌跡に追従するように制
御する制御系と、前記出射光学系を光軸方向に位置調整
するオートフォーカス制御系とを備えたレーザ加工機に
おいて、前記オートフォーカス制御系は、前記出射光学
系のノズル部先端に設けられたハイトセンサからのハイ
ト検出値とハイト指令値及び前記光軸方向の位置調整用
のモータの速度及び回転位置とを入力とし、Ｈ∞（イン
フィニティ）制御則にもとづいて前記モータの制御を行
う位置制御器を有することを特徴とするレーザ加工機用
オートフォーカスシステムである。
トアームの先端における手首部に取り付けられた出射光
学系を、あらかじめ定められた軌跡に追従するように制
御する制御系と、前記出射光学系を光軸方向に位置調整
するオートフォーカス制御系とを備えたレーザ加工機に
おいて、前記オートフォーカス制御系は、前記出射光学
系のノズル部先端に設けられたハイトセンサからのハイ
ト検出値とハイト指令値及び前記光軸方向の位置調整用
のモータの速度及び回転位置とを入力とし、Ｈ∞（イン
フィニティ）制御則にもとづいて前記モータの制御を行
う位置制御器を有することを特徴とするレーザ加工機用
オートフォーカスシステムである。
【００１２】また、本発明における前記位置制御器は、
目的とする追従性能、安定性能を得るために、これらに
ついてのあらかじめ定められた第１〜第４の評価量の重
み付けを行いながら前記Ｈ∞制御則を満足するようにパ
ラメータの決定を行うものであり、前記第１の評価量
は、前記追従性能に対する重み関数を、追従させたい周
波数領域を通過域とする低域通過型フィルタとして、こ
れを前記ハイト検出値と前記ハイト指令値との差である
追従誤差に重み付けをすることで得るようにし、前記第
２の評価量は、前記安定性能に対する重み関数を高域通
過型フィルタとして、前記モータに与えられる速度指令
に重み付けすることで得るようにし、前記第３・第４の
評価量は、前記安定性能に対する重み関数を、前記出射
光学系側と前記ロボットアーム側の機械的共振を抑制し
た周波数領域を通過域とする高域通過型フィルタとし
て、これを前記出射光学系の前記手首部に対する相対位
置、前記手首部の前記ロボットアームに対する相対位置
にそれぞれ重み付けすることで得るようにしたことを特
徴とする。
目的とする追従性能、安定性能を得るために、これらに
ついてのあらかじめ定められた第１〜第４の評価量の重
み付けを行いながら前記Ｈ∞制御則を満足するようにパ
ラメータの決定を行うものであり、前記第１の評価量
は、前記追従性能に対する重み関数を、追従させたい周
波数領域を通過域とする低域通過型フィルタとして、こ
れを前記ハイト検出値と前記ハイト指令値との差である
追従誤差に重み付けをすることで得るようにし、前記第
２の評価量は、前記安定性能に対する重み関数を高域通
過型フィルタとして、前記モータに与えられる速度指令
に重み付けすることで得るようにし、前記第３・第４の
評価量は、前記安定性能に対する重み関数を、前記出射
光学系側と前記ロボットアーム側の機械的共振を抑制し
た周波数領域を通過域とする高域通過型フィルタとし
て、これを前記出射光学系の前記手首部に対する相対位
置、前記手首部の前記ロボットアームに対する相対位置
にそれぞれ重み付けすることで得るようにしたことを特
徴とする。
【００１３】
【作用】本発明においては、Ｈ∞制御則に基づいてパラ
メータを決定された位置制御器は、多関節ロボットとの
共振を抑制し、ハイト指令値とハイト検出値とを一致さ
せるように、ハイト検出値、ハイト指令値、モータ速度
とモータの回転位置とから速度指令を演算する。なお、
本発明に利用されるＨ∞制御則は、例えば雑誌『インタ
フェース』、１９９３年、９月号の１２０頁〜１３３頁
に記載されており、ここではその説明は省略する。
メータを決定された位置制御器は、多関節ロボットとの
共振を抑制し、ハイト指令値とハイト検出値とを一致さ
せるように、ハイト検出値、ハイト指令値、モータ速度
とモータの回転位置とから速度指令を演算する。なお、
本発明に利用されるＨ∞制御則は、例えば雑誌『インタ
フェース』、１９９３年、９月号の１２０頁〜１３３頁
に記載されており、ここではその説明は省略する。
【００１４】
【実施例】図１〜図３を参照して本発明の実施例を説明
する。図３は、多関節ロボットの最終アーム１１の一部
と、それより先の構成を示しており、多関節ロボット自
体は周知の市販のものが使用可能である。最終アーム１
１の先端には、ロボット手首部１２が軸１１−１を中心
に回動可能に垂設されている。このロボット手首部１２
はまた、そこに内蔵された回転駆動機構（図示せず）に
よりその中心軸を中心に回動可能に構成されている。
する。図３は、多関節ロボットの最終アーム１１の一部
と、それより先の構成を示しており、多関節ロボット自
体は周知の市販のものが使用可能である。最終アーム１
１の先端には、ロボット手首部１２が軸１１−１を中心
に回動可能に垂設されている。このロボット手首部１２
はまた、そこに内蔵された回転駆動機構（図示せず）に
よりその中心軸を中心に回動可能に構成されている。
【００１５】ロボット手首部１２の下部には、これを少
なくとも三方から囲むようなベース部材１３が取り付け
られる。すなわち、図示は省略するが、ベース部材１３
は、ロボット手首部１２への取り付けのための底壁と、
出射光学系２０に対向する側壁と、この側壁の両側の側
壁とを有している。なお、出射光学系２０に対向する側
壁の外面には、スライド案内用の２条のガイド部材が上
下方向に設けられる。また、両側の側壁には、軽量化の
ために、ベース部材１３の機械的強度を大きく劣化させ
ない範囲で、１個以上の穴（図３には１３−５で例示し
ている）を設けるようにしても良い。
なくとも三方から囲むようなベース部材１３が取り付け
られる。すなわち、図示は省略するが、ベース部材１３
は、ロボット手首部１２への取り付けのための底壁と、
出射光学系２０に対向する側壁と、この側壁の両側の側
壁とを有している。なお、出射光学系２０に対向する側
壁の外面には、スライド案内用の２条のガイド部材が上
下方向に設けられる。また、両側の側壁には、軽量化の
ために、ベース部材１３の機械的強度を大きく劣化させ
ない範囲で、１個以上の穴（図３には１３−５で例示し
ている）を設けるようにしても良い。
【００１６】ベース部材１３の上部には、サーボモータ
１５によるリンク駆動機構１４が設けられている。サー
ボモータ１５の回転軸１５−１に短アーム１４−１の一
端を固定し、短アーム１４−１の他端には上下方向に延
びるレバー１４−２を回動自在に軸支することによりリ
ンク駆動機構を構成している。レバー１４−２の下端に
は、出射光学系２０の一部と一体化されたステージ部材
２１の一部が取り付けられている。ステージ部材２１
は、ベース部材１３の側壁に対向する部材を有し、この
対向部材には前述したベース部材１３の側壁に設けられ
た２条のガイド部材の嵌合可能な被ガイド部が設けられ
て、上下動可能に構成されている。
１５によるリンク駆動機構１４が設けられている。サー
ボモータ１５の回転軸１５−１に短アーム１４−１の一
端を固定し、短アーム１４−１の他端には上下方向に延
びるレバー１４−２を回動自在に軸支することによりリ
ンク駆動機構を構成している。レバー１４−２の下端に
は、出射光学系２０の一部と一体化されたステージ部材
２１の一部が取り付けられている。ステージ部材２１
は、ベース部材１３の側壁に対向する部材を有し、この
対向部材には前述したベース部材１３の側壁に設けられ
た２条のガイド部材の嵌合可能な被ガイド部が設けられ
て、上下動可能に構成されている。
【００１７】上述のように、ベース部材１３の形状を、
ロボット手首部１２を包み込むようにしたことにより、
リンク駆動機構１４、出射光学系２０をロボット手首部
１２の旋回中心（図３の１１−１で示す関節位置）から
極力近い位置に配置することができる。特に、比較的重
量の大きいサーボモータ１５を上記旋回中心により近い
位置に配置したことにより、ロボット手首部１２によっ
て変位する部分の重心を上記旋回中心により近づけるこ
とができ、ロボット可搬重量の制限値を大きくすること
ができる。
ロボット手首部１２を包み込むようにしたことにより、
リンク駆動機構１４、出射光学系２０をロボット手首部
１２の旋回中心（図３の１１−１で示す関節位置）から
極力近い位置に配置することができる。特に、比較的重
量の大きいサーボモータ１５を上記旋回中心により近い
位置に配置したことにより、ロボット手首部１２によっ
て変位する部分の重心を上記旋回中心により近づけるこ
とができ、ロボット可搬重量の制限値を大きくすること
ができる。
【００１８】なお、サーボモータ１５の回転量はその回
転軸１５−１に取り付けられたエンコーダ等による位置
検出手段４２（図１参照）により検出される。この回転
量とステージ部材２１の移動量との比は、リンク駆動機
構１４の短アーム１４−１の長さで決まり、この比は目
的とするステージ部材２１の運動に必要な十分な容量の
サーボモータ１５を選定した後、要求される最大速度か
ら決定される。
転軸１５−１に取り付けられたエンコーダ等による位置
検出手段４２（図１参照）により検出される。この回転
量とステージ部材２１の移動量との比は、リンク駆動機
構１４の短アーム１４−１の長さで決まり、この比は目
的とするステージ部材２１の運動に必要な十分な容量の
サーボモータ１５を選定した後、要求される最大速度か
ら決定される。
【００１９】このような連結構造により、出射光学系２
０は、リンク駆動機構１４に含まれる後述のオートフォ
ーカス制御系により光軸方向の位置の微調整が可能とな
る。
０は、リンク駆動機構１４に含まれる後述のオートフォ
ーカス制御系により光軸方向の位置の微調整が可能とな
る。
【００２０】出射光学系２０には、その上部において光
ファイバ（図示せず）からレーザ光が導入され、導入さ
れたレーザ光は図１中上下方向に延びる光軸に沿ってノ
ズル部２０−１からワーク３０に出射される。なお、出
射光学系２０内には、レーザ光を所定の焦点位置に集光
させるための光学系等が内蔵される他、ノズル部２０−
１にはワーク３０との距離（ハイト）を検出するための
ハイトセンサ６２（図１参照）が設けられるが、これら
の構成は周知であるので図示説明は省略する。
ファイバ（図示せず）からレーザ光が導入され、導入さ
れたレーザ光は図１中上下方向に延びる光軸に沿ってノ
ズル部２０−１からワーク３０に出射される。なお、出
射光学系２０内には、レーザ光を所定の焦点位置に集光
させるための光学系等が内蔵される他、ノズル部２０−
１にはワーク３０との距離（ハイト）を検出するための
ハイトセンサ６２（図１参照）が設けられるが、これら
の構成は周知であるので図示説明は省略する。
【００２１】本発明のオートフォーカスシステムの構成
を図１に示す。図５と同じ部分には同一番号を付してお
り、本発明では、図５の構成に更に、モータ６５（図３
のサーボモータ１５に対応）の回転位置を検出するため
の位置検出手段４２と、出射光学系５６先端のノズル部
と加工対象ワーク間の距離（ハイト検出値）とハイト指
令値、モータ６５の回転位置、モータ速度とを入力とす
る位置制御器４１を設けている。この位置制御器４１か
らの速度指令にもとづく速度制御器６３の制御によっ
て、ハイト指令値とハイト検出値とが一致するようにモ
ータ６５が駆動され、モータ６５の回転位置に応じて出
射光学系５６の位置が変わる。
を図１に示す。図５と同じ部分には同一番号を付してお
り、本発明では、図５の構成に更に、モータ６５（図３
のサーボモータ１５に対応）の回転位置を検出するため
の位置検出手段４２と、出射光学系５６先端のノズル部
と加工対象ワーク間の距離（ハイト検出値）とハイト指
令値、モータ６５の回転位置、モータ速度とを入力とす
る位置制御器４１を設けている。この位置制御器４１か
らの速度指令にもとづく速度制御器６３の制御によっ
て、ハイト指令値とハイト検出値とが一致するようにモ
ータ６５が駆動され、モータ６５の回転位置に応じて出
射光学系５６の位置が変わる。
【００２２】位置制御器４１のパラメータは、目的とす
る追従性能および安定性能を得るために、それらについ
ての評価量がＨ∞制御則を満足するように決定される。
パラメータ決定の際に用いる評価量の出力過程を図２に
示す。この決定は、以下のような基準に基づいている。
追従性能については、多関節ロボットの共振周波数領域
以上の高周波数領域では安定性を確保するためにある程
度低くしてもやむを得ず、低周波数領域に重きをおいて
追従性能を向上させる。一方、安定性能については、共
振周波数領域での評価量を強調する。そして、評価量の
重み付けに用いる重み関数に、目的とする制御性能を反
映させる。
る追従性能および安定性能を得るために、それらについ
ての評価量がＨ∞制御則を満足するように決定される。
パラメータ決定の際に用いる評価量の出力過程を図２に
示す。この決定は、以下のような基準に基づいている。
追従性能については、多関節ロボットの共振周波数領域
以上の高周波数領域では安定性を確保するためにある程
度低くしてもやむを得ず、低周波数領域に重きをおいて
追従性能を向上させる。一方、安定性能については、共
振周波数領域での評価量を強調する。そして、評価量の
重み付けに用いる重み関数に、目的とする制御性能を反
映させる。
【００２３】追従性能は、ハイト指令値とハイト検出値
との差である追従誤差に対して低域通過型フィルタ特性
を持った第１の重み関数ＷＣ１を乗じて評価する。この
フィルタの通過帯域を追従させたい周波数帯域とする。
との差である追従誤差に対して低域通過型フィルタ特性
を持った第１の重み関数ＷＣ１を乗じて評価する。この
フィルタの通過帯域を追従させたい周波数帯域とする。
【００２４】安定性能は、モータ６５に与えられる速度
指令に高域通過型フィルタ特性を持った第２の重み関数
ＷＣ２を乗じて評価する。また、出射光学系のロボット
手首部に対する相対位置とロボット手首部のロボットア
ーム部に対する相対位置に対してそれぞれ高域通過型フ
ィルタ特性を持った第３、第４の重み関数ＷＣ３、ＷＣ
４を乗じて評価する。このフィルタの通過帯域をオート
フォーカス制御系と多関節ロボットの機械的共振を抑制
したい周波数帯域とする。また、ロボットの姿勢変化に
よって共振周波数の変化する領域も含めてフィルタの通
過帯域とする。
指令に高域通過型フィルタ特性を持った第２の重み関数
ＷＣ２を乗じて評価する。また、出射光学系のロボット
手首部に対する相対位置とロボット手首部のロボットア
ーム部に対する相対位置に対してそれぞれ高域通過型フ
ィルタ特性を持った第３、第４の重み関数ＷＣ３、ＷＣ
４を乗じて評価する。このフィルタの通過帯域をオート
フォーカス制御系と多関節ロボットの機械的共振を抑制
したい周波数帯域とする。また、ロボットの姿勢変化に
よって共振周波数の変化する領域も含めてフィルタの通
過帯域とする。
【００２５】位置制御器４１のパラメータは、これらの
評価量についてＨ∞制御則を満たすように決定され、目
的の制御性能を得ることが可能となる。すなわち、追従
性能は重み関数ＷＣ１で指定された帯域で高い追従性能
が得られ、安定性能は重み関数ＷＣ２〜ＷＣ４で指定さ
れた帯域で十分な安定性が得られる。
評価量についてＨ∞制御則を満たすように決定され、目
的の制御性能を得ることが可能となる。すなわち、追従
性能は重み関数ＷＣ１で指定された帯域で高い追従性能
が得られ、安定性能は重み関数ＷＣ２〜ＷＣ４で指定さ
れた帯域で十分な安定性が得られる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、Ｈ∞制御則に基づいて制御器のパラメータを決定す
ることにより、高い応答性、ロボットに対する励振の防
止、ロボットの姿勢変化に対する安定性を確保できるオ
ートフォーカスシステムを提供できる。
ば、Ｈ∞制御則に基づいて制御器のパラメータを決定す
ることにより、高い応答性、ロボットに対する励振の防
止、ロボットの姿勢変化に対する安定性を確保できるオ
ートフォーカスシステムを提供できる。
【図１】本発明によるオートフォーカスシステムの構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】図１に示された位置制御器におけるパラメータ
決定の過程を説明するためのブロック図である。
決定の過程を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の一実施例をロボット手首部と出射光学
系及びその駆動機構について側面から見た図である。
系及びその駆動機構について側面から見た図である。
【図４】従来のレーザ加工機の一例を説明するための図
である。
である。
【図５】従来のオートフォーカスシステムの構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
１１ 最終アーム １２ ロボット手首部 １３ ベース部材 １４ リンク駆動機構 １５ サーボモータ ２０ 出射光学系 ２１ ステージ部材 ３０ ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−210475（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−7976（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−7979（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−242372（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−84651（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/18
Claims (2)
- 【請求項１】 多関節ロボットアームの先端における手
首部に取り付けられた出射光学系を、あらかじめ定めら
れた軌跡に追従するように制御する制御系と、前記出射
光学系を光軸方向に位置調整するオートフォーカス制御
系とを備えたレーザ加工機において、前記オートフォー
カス制御系は、前記出射光学系のノズル部先端に設けら
れたハイトセンサからのハイト検出値とハイト指令値及
び前記光軸方向の位置調整用のモータの速度及び回転位
置とを入力とし、Ｈ∞（インフィニティ）制御則にもと
づいて前記モータの制御を行う位置制御器を有すること
を特徴とするレーザ加工機用オートフォーカスシステ
ム。 - 【請求項２】 請求項１記載のレーザ加工機用オートフ
ォーカスシステムにおいて、前記位置制御器は、目的と
する追従性能、安定性能を得るために、これらについて
のあらかじめ定められた第１〜第４の評価量の重み付け
を行いながら前記Ｈ∞制御則を満足するようにパラメー
タの決定を行うものであり、前記第１の評価量は、前記
追従性能に対する重み関数を、追従させたい周波数領域
を通過域とする低域通過型フィルタとして、これを前記
ハイト検出値と前記ハイト指令値との差である追従誤差
に重み付けをすることで得るようにし、前記第２の評価
量は、前記安定性能に対する重み関数を高域通過型フィ
ルタとして、前記モータに与えられる速度指令に重み付
けすることで得るようにし、前記第３・第４の評価量
は、前記安定性能に対する重み関数を、前記出射光学系
側と前記ロボットアーム側の機械的共振を抑制した周波
数領域を通過域とする高域通過型フィルタとして、これ
を前記出射光学系の前記手首部に対する相対位置、前記
手首部の前記ロボットアームに対する相対位置にそれぞ
れ重み付けすることで得るようにしたことを特徴とする
レーザ加工機用オートフォーカスシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6183282A JP2835931B2 (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | レーザ加工機用オートフォーカスシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6183282A JP2835931B2 (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | レーザ加工機用オートフォーカスシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0847785A JPH0847785A (ja) | 1996-02-20 |
| JP2835931B2 true JP2835931B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=16132932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6183282A Expired - Fee Related JP2835931B2 (ja) | 1994-08-04 | 1994-08-04 | レーザ加工機用オートフォーカスシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2835931B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-04 JP JP6183282A patent/JP2835931B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0847785A (ja) | 1996-02-20 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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