JP4300783B2 - Processing position teaching method of semiconductor laser device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、板金の溶接等の加熱源として利用される半導体レーザ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
板金の溶接において溶接品質の向上が図られているが、その一つにロボットによる自動溶接がある。溶接用ロボットに対象物の溶接ポイントを教示することで、溶接位置が安定し、溶接品質のバラツキを少なくすることができる。
【0003】
従来の教示方法の一つに、教示部をカメラで観察し、映像上においてレーザ光ガイドスポット位置と溶接部の位置関係を求め、ロボットへの位置補正データを割りだして教示する方法がある。(例えば特許文献1参照。)
図2は上記従来のレーザ溶接の教示方法を示しており、12はレーザ溶接トーチ、13はテレビカメラ、14スポット光源、15はスポット点、16はモニタテレビ、17は制御装置、18及び19は被溶接物、20は溶接突合せ部を表す。
【0004】
以上のように構成されたレーザ溶接の教示方法について、その動作を説明する。被溶接物18と19の溶接突合せ部20の近傍に、スポット光源14からのスポット点15が照射される。テレビカメラ13にて溶接突合せ部20及びスポット点15の映像が取り込まれ、モニタテレビ16に映し出される。モニタテレビ上の溶接突合せ部20及びスポット点15の位置関係を制御装置17を介して求め、その座標データをレーザ溶接トーチ12を保持しているロボットに取り込み、突合せ部20の位置を教示する。
【0005】
【特許文献1】
特許第2669147号公報(第2−4頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の従来の教示方法では、モニタテレビ上での映像情報による位置データであり、2次元データでの計算になるので、レーザ溶接トーチと突合せ部との距離データは算出できない課題がある。
【0007】
レーザ溶接では集光ビームの焦点位置が突合せ部に正確に合っていないと集光ビーム径が大きくなり、エネルギ密度が低下し、溶接品質の劣化を招く。
【0008】
本発明は、上記課題を解決する半導体レーザ装置の構成を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ装置の加工位置教示方法は、上記課題を解決するために、電源部からエネルギーが供給されてレーザ光を出力する半導体レーザ手段と前記レーザ光を被加工物へ集光する集光手段とを有した半導体レーザ溶接トーチをロボットで保持し、先端が加工焦点距離の長さに調整した加工位置教示手段として接触式変位計を前記半導体レーザ溶接トーチの先端部に装着可能とし、映像焦点を前記接触式変位計の先端にあわせたカメラを前記半導体レーザ溶接トーチに取付けた半導体レーザ装置を用い、前記半導体レーザ溶接トーチに前記接触式変位計を装着してレーザ光を照射しない状態で、前記半導体レーザ溶接トーチをロボットで前記被加工物の溶接部近傍に移動し、前記カメラの映像により前記接触式変位計の先端が溶接部に接触するようにロボットを移動し、接触した変位量を差し引いた分の値でロボットの教示データを決定するものである。この方法により、実際の教示位置をレーザ照射なしに教示できる
【0011】
【発明の実施の形態】
(実施の形態)
図1において、1は半導体レーザ溶接トーチ、2は半導体レーザモジュール、3は集光レンズ、4は接触式変位計、5は加工焦点距離、6は制御装置、7はカメラ、8はモニタ、9及び10は被溶接物、 11は溶接突合せ部を示す。
【0012】
以上のように構成された半導体レーザ装置について、その動作を説明する。
【0013】
レーザ光を出力する半導体レーザ手段である半導体レーザモジュール2は半導体レーザ溶接トーチ1に内蔵されている。さらに半導体レーザ溶接トーチ1は、半導体レーザモジュール2から出たレーザ光を被加工物へ集光する手段である集光レンズ3を有している。
【0014】
半導体レーザ溶接トーチ1は、この先端部に加工焦点距離5の長さに調整された加工位置教示手段、例えば接触式変位計4を先端部に装着できる構造となっている。
【0015】
溶接位置を教示するときは、半導体レーザ溶接トーチ1の先端部に、接触式変位計4を変位0の状態で加工焦点距離5に等しい長さとなるように装着する。また半導体レーザ溶接トーチ1には、ブラケットを介してカメラ7を取付け、カメラ7の映像焦点は接触式変位計4の先端部となるように調整しておく。
【0016】
この状態の半導体レーザ溶接トーチ1をロボットに保持させ、被溶接物9及び10の溶接突合せ部11近傍に持ってくる。近傍に持ってくるときは、カメラ7の映像をモニタ8で確認しながら、ゆっくりとロボットを移動させる。
【0017】
そしてカメラ7の映像を見ながら、突合せ部11に、接触式変位計4の先端が、少し接触するところまで、ロボットを移動させる。
【0018】
このとき接触した変位量は、制御装置6に戻される。制御装置6は変位量を差し引いた分の値でロボットの教示データを決定する。
【0019】
この計算により、接触式変位計4の変位量に関わらず、ロボットの教示位置は、常に正確に加工焦点距離5とすることが可能となる。
【0020】
たとえば被溶接物9及び10が反っており、溶接突合せ部11が位置により上下方向に変化していても、接触式変位計4の変位量の変化に応じて、ロボットの教示位置は、常に正確に加工焦点距離5とすることが可能となる。
【0021】
その効果として、集光ビームの焦点位置が突合せ部の位置に関わらず常に正確に合うため、エネルギ密度の変動を抑えて溶接品質を安定させることができる。
【0022】
さらに、加工位置教示手段によってレーザ光を照射しないで半導体レーザ装置の加工位置を教示するため、ワークをロスすることなく、正確な教示が可能で、容易に教示位置の変更,修正,追加ができ、資源の無駄使いがなくなり、しいては環境に配慮した教示ができるものである。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、集光手段からの焦点距離に相当する装着可能な加工位置教示手段を備えたため、正確な教示が可能となり、実際にレーザ照射した際、レーザビームのエネルギ密度が安定し、良好な溶接品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における全体構成を示す図
【図2】従来におけるレーザ溶接における教示方法を示す図
【符号の説明】
1 半導体レーザ溶接トーチ
2 半導体レーザモジュール
3 集光レンズ
4 接触式変位計
5 加工焦点距離
6 制御装置
7 カメラ
8 モニタ
9,10 被溶接物
11 溶接突合せ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser device used as a heat source for, for example, welding of sheet metal.
[0002]
[Prior art]
The welding quality is improved in the welding of sheet metal, and one of them is automatic welding by a robot. By teaching the welding point of the object to the welding robot, the welding position can be stabilized, and variations in welding quality can be reduced.
[0003]
As one of the conventional teaching methods, there is a method in which a teaching portion is observed with a camera, a positional relationship between a laser beam guide spot position and a welding portion is obtained on an image, and position correction data to a robot is divided and taught. (For example, refer to
FIG. 2 shows the conventional laser welding teaching method, wherein 12 is a laser welding torch, 13 is a television camera, 14 spot light source, 15 is a spot point, 16 is a monitor television, 17 is a control device, 18 and 19 are An article to be welded, 20 represents a welding butt.
[0004]
The operation of the laser welding teaching method configured as described above will be described. A
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2669147 (page 2-4, Fig. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional teaching method described above is position data based on video information on a monitor television, and is calculated using two-dimensional data. Therefore, there is a problem that distance data between the laser welding torch and the butt portion cannot be calculated.
[0007]
In laser welding, if the focal position of the focused beam is not exactly aligned with the abutting portion, the focused beam diameter is increased, the energy density is lowered, and the welding quality is degraded.
[0008]
An object of the present invention is to provide a configuration of a semiconductor laser device that solves the above problems.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a semiconductor laser device processing position teaching method of the present invention includes a semiconductor laser means for outputting laser light when energy is supplied from a power supply unit, and a collector for condensing the laser light on a workpiece. A semiconductor laser welding torch having an optical means is held by a robot, and a contact displacement meter can be attached to the tip of the semiconductor laser welding torch as a processing position teaching means whose tip is adjusted to the length of the processing focal length. Using a semiconductor laser device in which a camera whose image focus is set to the tip of the contact-type displacement meter is attached to the semiconductor laser welding torch, and mounting the contact-type displacement meter on the semiconductor laser welding torch and not irradiating laser light Then, the semiconductor laser welding torch is moved to the vicinity of the welded portion of the workpiece by a robot, and the tip of the contact displacement meter is welded by the image of the camera. It is to determine the teaching data of the robot at the minute value to move the robot, by subtracting the displacement amount of contact to contact the. By this method, the actual teaching position can be taught without laser irradiation.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment)
In FIG. 1, 1 is a semiconductor laser welding torch, 2 is a semiconductor laser module, 3 is a condenser lens, 4 is a contact displacement meter, 5 is a processing focal length, 6 is a control device, 7 is a camera, 8 is a monitor, 9 Reference numerals 10 and 10 denote workpieces to be welded, and 11 a weld butt.
[0012]
The operation of the semiconductor laser device configured as described above will be described.
[0013]
A
[0014]
The semiconductor
[0015]
When teaching the welding position, the contact-
[0016]
The semiconductor
[0017]
Then, while watching the image of the
[0018]
The amount of displacement contacted at this time is returned to the control device 6. The control device 6 determines the robot teaching data based on the value obtained by subtracting the displacement amount.
[0019]
By this calculation, the teaching position of the robot can always be accurately set to the processing focal length 5 regardless of the displacement amount of the
[0020]
For example, even if the
[0021]
As an effect thereof, since the focal position of the focused beam is always accurately adjusted regardless of the position of the abutting portion, fluctuations in energy density can be suppressed and welding quality can be stabilized.
[0022]
Furthermore, since the machining position teaching means teaches the machining position of the semiconductor laser device without irradiating the laser beam, accurate teaching can be performed without losing the workpiece, and the teaching position can be easily changed, modified, or added. , It eliminates wasteful use of resources and enables teaching in consideration of the environment.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes the mounting position teaching means that can be mounted corresponding to the focal length from the light collecting means, so that accurate teaching is possible, and when the laser is actually irradiated, the energy density of the laser beam is reduced. Stable and good welding quality can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a teaching method in conventional laser welding.
DESCRIPTION OF
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