JP5169460B2 - LASER WELDING METHOD, WELD FORMED BY THIS WELDING METHOD, AND LASER WELDING SYSTEM - Google Patents

LASER WELDING METHOD, WELD FORMED BY THIS WELDING METHOD, AND LASER WELDING SYSTEM Download PDF

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Description

本発明は、レーザ溶接方法、この溶接方法によって形成された溶接物、およびレーザ溶接システムに関する。   The present invention relates to a laser welding method, a weld formed by the welding method, and a laser welding system.

近年、ロボットを利用した溶接にもレーザ溶接が用いられるようになってきている。このようなレーザ溶接技術は、ロボットアーム(マニュピレータ)の先端にレーザを照射するためのレーザ照射装置を取り付け、ロボットアームによりレーザ照射装置を溶接位置まで移動させて、そこからレーザを照射して溶接を行う。   In recent years, laser welding has come to be used for welding using a robot. In such laser welding technology, a laser irradiation device for irradiating a laser is attached to the tip of a robot arm (manipulator), the laser irradiation device is moved to a welding position by the robot arm, and laser is irradiated from there to perform welding. I do.

このレーザ溶接技術において、複数の溶接箇所を溶接する際の工程時間(タクトタイム)を少しでも縮めるための試みが行われている。たとえば、ロボットアームの先端(ロボットハンド)に取り付けられたレーザ照射装置を移動させる際に、レーザ照射装置が溶接位置に到達する時間を予測して、その予測に基づきレーザ発信器に対し、起動(または停止)を指令する技術がある(特許文献1)。   In this laser welding technique, an attempt has been made to shorten the process time (tact time) when welding a plurality of welds as much as possible. For example, when moving the laser irradiation device attached to the tip of the robot arm (robot hand), the time for the laser irradiation device to reach the welding position is predicted, and the laser transmitter is activated based on the prediction ( (Patent Document 1).

この技術は、ロボット、レーザ照射装置、レーザ発信機などがI/Oインターフェースを介在させて接続されていることによる信号伝達の遅れを、レーザ照射装置の到達時間を予測して事前に起動(または停止)を指令することで、補償しようとするものである。   In this technology, a delay in signal transmission due to a robot, laser irradiation device, laser transmitter, etc. being connected via an I / O interface is activated in advance by predicting the arrival time of the laser irradiation device (or It is intended to compensate by instructing (stop).

また、この技術は、常にロボットハンドを移動させつつ、レーザを照射して溶接を行うことを前提としている。   This technique is based on the premise that welding is performed by irradiating a laser while constantly moving the robot hand.

一方で、レーザ溶接技術の中には、レーザ溶接中はロボットアームを停止させて、すなわちレーザ照射装置を溶接可能範囲に停止させて溶接を行う技術がある(特許文献2)。
特開平2007−237202号公報 特開平2005−177862号公報の段落0010
On the other hand, among laser welding techniques, there is a technique in which a robot arm is stopped during laser welding, that is, a laser irradiation apparatus is stopped within a weldable range (Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 2007-237202 Paragraph 0010 of JP-A-2005-177862

そこで、ロボットアームを停止させてレーザ溶接を行う技術に、前記特許文献1記載の技術を応用して工程時間の短縮を図ることが考えられる。   Therefore, it is conceivable to reduce the process time by applying the technique described in Patent Document 1 to the technique of performing laser welding by stopping the robot arm.

しかし、レーザ照射装置を停止させる場合、この停止位置に至るまでの時間を予測して事前にレーザ発信器を起動させたとしてもレーザ照射はレーザ照射装置が溶接位置で停止した直後に行われることになることに変わりはなく、工程時間の短縮はほとんどないものとなってしまう。   However, when stopping the laser irradiation device, even if the time to reach this stop position is predicted and the laser transmitter is activated in advance, the laser irradiation should be performed immediately after the laser irradiation device stops at the welding position. The process time is not changed, and the process time is hardly reduced.

そこで本発明の目的は、レーザ照射装置の移動を停止してレーザ溶接を行う技術において、工程時間短縮を図ることのできるレーザ溶接方法、この方法によって製造された溶接物、およびレーザ溶接システムを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser welding method capable of reducing the process time in a technique for performing laser welding by stopping the movement of the laser irradiation apparatus, a welded article manufactured by this method, and a laser welding system. It is to be.

上記課題を解決するための本発明は、レーザ照射手段を被溶接部材の溶接点へ移動させ、当該移動後、前記レーザ照射手段を停止させるための減速域において前記レーザ照射手段から前記溶接点へ向けてレーザ照射を開始し、前記レーザ照射を継続させつつ前記レーザ照射手段を停止させ、前記レーザ照射手段を停止後、さらにレーザ照射を継続することを特徴とするレーザ溶接方法である。また上記課題を解決するための本発明は、レーザ照射手段を被溶接部材の溶接点へ移動させ、当該移動の途中から前記レーザ照射手段から前記溶接点へ向けてレーザ照射を開始し、前記レーザ照射を継続させつつ前記レーザ照射手段を停止させ、前記レーザ照射手段を停止後、さらにレーザ照射を継続し、さらに、前記停止の位置から再び前記レーザ照射手段を移動させるために加速を開始させて、あらかじめ決められた位置に前記レーザ照射手段が到達するまで前記レーザ照射を継続することを特徴とするレーザ溶接方法である。 In order to solve the above problems, the present invention moves the laser irradiation means to the welding point of the member to be welded and, after the movement , moves the laser irradiation means from the laser irradiation means to the welding point in a deceleration region for stopping the laser irradiation means. The laser welding method is characterized in that the laser irradiation is started, the laser irradiation unit is stopped while continuing the laser irradiation, and the laser irradiation is further continued after the laser irradiation unit is stopped. Further, the present invention for solving the above-mentioned problems is that the laser irradiation means is moved to the welding point of the member to be welded, laser irradiation is started from the laser irradiation means toward the welding point in the middle of the movement, and the laser The laser irradiation unit is stopped while continuing the irradiation, and after the laser irradiation unit is stopped, further laser irradiation is continued, and further, acceleration is started to move the laser irradiation unit again from the stop position. The laser welding method is characterized in that the laser irradiation is continued until the laser irradiation means reaches a predetermined position.

また上記課題を解決するための本発明は、上記レーザ溶接方法により溶接された溶接物であって、移動途中からレーザ照射手段から溶接点へ向けてレーザ照射したことにより形成された導入部と、前記導入部溶接ビードに続いて前記レーザ照射手段を停止させてからあらかじめ決められた加工用パターンを描いて形成された部分とからなる溶接ビードを有することを特徴とする溶接物である。   Further, the present invention for solving the above problems is a welded article welded by the above laser welding method, and is formed by laser irradiation from the laser irradiation means toward the welding point from the middle of movement, A welded product comprising a weld bead including a portion formed by drawing a predetermined processing pattern after stopping the laser irradiation means following the introduction portion weld bead.

さらに上記課題を解決するための本発明は、移動手段と、前記移動手段に取り付けられたレーザ照射手段と、被溶接部材の溶接点を溶接するために、前記移動手段によって前記レーザ照射手段の移動を開始させ、当該移動の途中から前記レーザ照射手段から前記溶接点へ向けてレーザ照射を開始させ、前記レーザ照射を継続させつつ前記レーザ照射手段を停止させ、前記レーザ照射手段を停止後、さらにレーザ照射を継続するように、前記移動手段およびレーザ照射手段を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、さらに、前記停止の位置から再び前記レーザ照射手段を移動するために加速を開始した時点から、あらかじめ決められた位置に前記レーザ照射手段が到達するまで前記レーザ照射を継続することを特徴とするレーザ溶接システムである。 Furthermore, the present invention for solving the above-described problems is directed to a moving means, a laser irradiation means attached to the moving means, and a movement of the laser irradiation means by the moving means to weld a welding point of a member to be welded. Starting laser irradiation from the laser irradiation means toward the welding point in the middle of the movement, stopping the laser irradiation means while continuing the laser irradiation, and after stopping the laser irradiation means, to continue the laser irradiation, and control means for controlling the moving means and the laser irradiating means, have a, said control means further acceleration to move the laser irradiation unit again from the position of the stop from the starting point in time, the laser welding the laser irradiation means to a predetermined position, characterized in that to continue the laser irradiation until reaching Shi Is Temu.

以上のように構成された本発明によれば、溶接動作に伴う工程時間(タクトタイム)を短縮することができる。また、減速域で形成した導入部の溶接ビードがある分、従来よりも溶接ビードの長さが長くなり溶接品質が向上する。しかも、溶接ビードを長くしても、工程時間はまったく延びず、それどころか従来よりも短縮することができるのである。   According to this invention comprised as mentioned above, the process time (tact time) accompanying welding operation can be shortened. In addition, the length of the weld bead is longer than that of the conventional one due to the presence of the weld bead in the introduction portion formed in the deceleration region, and the weld quality is improved. Moreover, even if the weld bead is lengthened, the process time does not increase at all, and on the contrary, it can be shortened as compared with the prior art.

以下、添付した図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明が適用されるレーザ溶接システムの概略構成図であり、図2はこのレーザ溶接システム内のレーザ照射装置の内部構造図であり、図3はこのレーザ溶接システムの制御を説明するためのブロック図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser welding system to which the present invention is applied, FIG. 2 is an internal structure diagram of a laser irradiation apparatus in the laser welding system, and FIG. 3 illustrates control of the laser welding system. It is a block diagram for doing.

図1に示すレーザ溶接システムは、加工対象物としての被溶接物であるワークWに、ワークW上に停止されるレーザ照射装置3からレーザ100を照射することによって、直接ワークWに触れることなくワークWの溶接を行うものである。   The laser welding system shown in FIG. 1 does not touch the workpiece W directly by irradiating the workpiece W, which is an object to be welded as a workpiece, with the laser 100 from the laser irradiation device 3 stopped on the workpiece W. The workpiece W is welded.

図示するレーザ溶接システムは、ロボット1(移動手段)と、ロボット1のアーム2の先端に取り付けられ、レーザ100を照射するレーザ照射装置3(レーザ照射手段)と、レーザを発生させるレーザ発振器5と、レーザ発振器5からレーザ照射装置3までレーザを導く光ファイバーケーブル6と、ロボット1およびレーザ照射装置3の動作を制御するロボット制御装置7(制御手段)とから構成される。また、このシステムは、後述するようにロボットおよびレーザ照射位置をロボットに教示するためのティーチボックス8、溶接点の加工用パターンデータをロボット制御装置7に送るCADシステム9が接続されている。なお、CADシステム9は、常時接続されている必要はない。   The illustrated laser welding system includes a robot 1 (moving means), a laser irradiation device 3 (laser irradiation means) that is attached to the tip of an arm 2 of the robot 1 and irradiates a laser 100, and a laser oscillator 5 that generates a laser. The optical fiber cable 6 guides the laser from the laser oscillator 5 to the laser irradiation device 3, and the robot 1 and the robot control device 7 (control means) for controlling the operation of the laser irradiation device 3. In addition, as will be described later, this system is connected to a robot and a teaching box 8 for teaching the robot of the laser irradiation position, and a CAD system 9 for sending the processing pattern data of the welding points to the robot controller 7. The CAD system 9 does not need to be always connected.

ロボット1は一般的な多軸ロボットであり、教示作業によって与えられた経路データに従ってアーム2が駆動され、レーザ照射装置3を3次元のさまざまな位置および方向に移動させることができる。   The robot 1 is a general multi-axis robot, and the arm 2 is driven in accordance with route data given by the teaching work, and the laser irradiation device 3 can be moved to various three-dimensional positions and directions.

レーザ発振器5にはYAGレーザが用いられ、レーザ発振器5で発生されたレーザは光ファイバーケーブル6によってレーザ照射装置3に導かれる。   A YAG laser is used as the laser oscillator 5, and the laser generated by the laser oscillator 5 is guided to the laser irradiation device 3 by an optical fiber cable 6.

ロボット制御装置7はロボット1の姿勢および現在位置を認識しながらロボット1の動作を制御するとともに、レーザの照射方向を変更し走査するためにレーザ照射装置3の制御(反射ミラー11(図2)の制御)も行っている。この反射ミラー11の制御は、後述するようにあらかじめ決められた加工用パターンを描くように行われる。また、ロボット制御装置7はレーザ発振器5からのレーザ出力のON、OFFも制御している。   The robot control device 7 controls the operation of the robot 1 while recognizing the posture and the current position of the robot 1, and controls the laser irradiation device 3 (the reflection mirror 11 (FIG. 2)) in order to change and scan the laser irradiation direction. Control). The control of the reflecting mirror 11 is performed so as to draw a predetermined processing pattern as will be described later. The robot controller 7 also controls ON / OFF of the laser output from the laser oscillator 5.

レーザ照射装置3は、入力されたレーザおよび可視レーザ(可視光)の照射方向を自在に変更できるように構成されている。すなわち、レーザ照射装置3は、図2に示すように、光ファイバーケーブル6によって導かれたレーザ100を、溶接点に向けて照射するための反射ミラー11(反射鏡)と、反射ミラー11を移動させるモータ16および17およびレンズ群12とを有している。これにより、レーザ照射装置3は導かれたレーザを反射ミラー11(反射鏡)で反射し、ワークWの溶接点に対して照射する。照射されたレーザによって溶接点では、所定の加工用パターンとなる溶接ビードの形成が行われる。   The laser irradiation device 3 is configured to freely change the irradiation direction of the input laser and visible laser (visible light). That is, as shown in FIG. 2, the laser irradiation device 3 moves the reflection mirror 11 (reflection mirror) for irradiating the laser 100 guided by the optical fiber cable 6 toward the welding point, and the reflection mirror 11. Motors 16 and 17 and lens group 12 are included. Thereby, the laser irradiation device 3 reflects the guided laser beam by the reflection mirror 11 (reflection mirror) and irradiates the welding point of the workpiece W. At the welding point, the irradiated laser forms a weld bead that becomes a predetermined processing pattern.

反射ミラー11は、X軸およびY軸をそれぞれ独立に回動自在に支持されている。モータ16およびモータ17は、それぞれのモータの回転位置の合成によって、反射ミラー11の向きを3次元方向に変える。したがって、反射ミラー11は、光ファイバーケーブル6から入射されるレーザを3次元方向に放射自在に取り付けられている。反射ミラー11を3次元方向に移動させることによって、レーザ照射装置3の一つの停止位置から、ワークW上に設定されている複数の溶接点の溶接が可能である。   The reflection mirror 11 is supported so that the X axis and the Y axis can be rotated independently of each other. The motor 16 and the motor 17 change the direction of the reflection mirror 11 in a three-dimensional direction by combining the rotational positions of the respective motors. Therefore, the reflection mirror 11 is attached so that the laser incident from the optical fiber cable 6 can be emitted in a three-dimensional direction. By moving the reflecting mirror 11 in a three-dimensional direction, it is possible to weld a plurality of welding points set on the workpiece W from one stop position of the laser irradiation device 3.

また、反射ミラー11の移動速度(移動速度)によって入熱量の調節も行うことができる。すなわち、反射ミラー11の移動によって加工用パターンを描くレーザの移動速度を遅くすれば、溶接点では単位時間当たりのレーザの入射量が多くなり、溶接点における入熱量が高くなる。一方、これを速くすれば、単位時間当たりのレーザの入射量が少なくなって、溶接点における入熱量は低くなる。   The amount of heat input can also be adjusted by the moving speed (moving speed) of the reflecting mirror 11. That is, if the moving speed of the laser that draws the processing pattern is slowed by moving the reflecting mirror 11, the amount of laser incident per unit time at the welding point increases, and the amount of heat input at the welding point increases. On the other hand, if this is speeded up, the amount of laser incident per unit time decreases, and the amount of heat input at the welding point decreases.

レンズ群12は、光ファイバーケーブル6の端部から放射されたレーザを平行光にするためのコリメートレンズ121と平行光となったレーザ100をワークW上で集光させるための集光レンズ122から構成される。そして、集光レンズ122の位置を変えることでレーザ照射装置3は溶接点から反射ミラー11までの距離に応じてレーザが商店を結ぶ位置を変更する。なお、このような焦点位置の変更(集光レンズ位置の変更動作)は、ロボットによる移動経路の教示と共にあらかじめ教示される。   The lens group 12 includes a collimating lens 121 for making the laser emitted from the end of the optical fiber cable 6 parallel light and a condensing lens 122 for condensing the laser 100 that has become parallel light on the workpiece W. Is done. And the laser irradiation apparatus 3 changes the position which a laser connects a shop according to the distance from a welding point to the reflective mirror 11 by changing the position of the condensing lens 122. FIG. It should be noted that such a change of the focal position (condenser lens position changing operation) is taught in advance together with the teaching of the movement path by the robot.

図3は、本実施形態に係るレーザ溶接システムの制御系のブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram of a control system of the laser welding system according to the present embodiment.

ロボット制御装置7は、教示データ記憶部21、ロボット制御部22、加工用パターン記憶部23、加工用パターン生成部24、レーザ走査制御部25を備えている。   The robot control device 7 includes a teaching data storage unit 21, a robot control unit 22, a processing pattern storage unit 23, a processing pattern generation unit 24, and a laser scanning control unit 25.

教示データ記憶部21は、あらかじめ教示されたロボット1の動作経路、動作速度、およびワークWの溶接点を記憶している。動作経路、動作速度、およびワークWの溶接点などの教示データは、CADシステムを利用したシミュレーションによる教示作業によって教示されたデータ、または、ティーチボックス8から実機を使用して作成した教示データなどである。溶接点は、ワークWの溶接箇所を示し3次元座標によって表されている。   The teaching data storage unit 21 stores an operation path, an operation speed, and a welding point of the workpiece W that are previously taught. The teaching data such as the operation path, the operation speed, and the welding point of the workpiece W are the data taught by the teaching work by simulation using the CAD system or the teaching data created from the teach box 8 using the actual machine. is there. The welding point indicates the welding location of the workpiece W and is represented by three-dimensional coordinates.

ロボット制御部22は、教示データに基づいて、ロボット1の各軸モータの回転量を制御し、レーザ照射装置3があらかじめ定められた動作経路で移動して、所定の位置、たとえば、ワークWに設定されている溶接点上の決められた位置で順次停止するように制御する。また、ロボット制御部22は、ロボット1の各軸モータの回転量(エンコーダ値)に基づいてロボット1の姿勢および現在位置を認識することもできるようになっている。   The robot control unit 22 controls the rotation amount of each axis motor of the robot 1 based on the teaching data, and the laser irradiation device 3 moves along a predetermined operation path so as to move to a predetermined position, for example, the workpiece W. Controls to stop sequentially at a predetermined position on the set welding point. The robot control unit 22 can also recognize the posture and current position of the robot 1 based on the rotation amount (encoder value) of each axis motor of the robot 1.

そして、ロボット制御部22は、認識されているロボットの姿勢、位置に基づいて、レーザ照射装置3がワークWの溶接点に対してレーザを照射可能な位置にあるか否かを判断し、レーザの照射開始および停止を指示する。すなわち、本実施形態においては、このロボット制御部22が、レーザ照射装置3が停止位置に停止する直前の動いている段階からレーザ照射を開始して、停止後加工用パターンによる溶接を継続し、そして溶接が完全に終わる前にロボットの動作を開始するように制御するのである(詳細後述)。   Then, the robot control unit 22 determines whether or not the laser irradiation device 3 is in a position where the laser can be irradiated to the welding point of the workpiece W based on the recognized posture and position of the robot, and the laser Instruct the start and stop of irradiation. That is, in this embodiment, the robot control unit 22 starts laser irradiation from the stage of movement immediately before the laser irradiation device 3 stops at the stop position, and continues welding with the processing pattern after stop. Then, control is performed so that the operation of the robot is started before welding is completed (details will be described later).

加工用パターン記憶部23は、レーザ照射装置3により走査されるレーザ100の加工時の走査パターン(加工用パターン)、および加工用パターンの位置におけるレーザ強度を記憶している。   The processing pattern storage unit 23 stores a scanning pattern (processing pattern) during processing of the laser 100 scanned by the laser irradiation device 3 and the laser intensity at the position of the processing pattern.

加工用パターン記憶部23に記憶しておく加工用パターンは任意の大きさの任意の形状でよい。図4は、この加工用パターンの例を示す図面である。   The processing pattern stored in the processing pattern storage unit 23 may be an arbitrary shape having an arbitrary size. FIG. 4 is a diagram showing an example of this processing pattern.

加工用パターンはたとえば、図4(a)に示すS字形状、図4(b)に示すC字形状、図4(c)に示すI字形状(棒形状)などである。もちろんそのほかにもさまざまな形のパターンを設定可能である。加工用パターンはCADで作成され、加工用パターン記憶部23にはCADからのデータが記憶される。   The processing pattern has, for example, an S shape shown in FIG. 4A, a C shape shown in FIG. 4B, an I shape (bar shape) shown in FIG. Of course, various other patterns can be set. The processing pattern is created by CAD, and data from CAD is stored in the processing pattern storage unit 23.

ここで記憶されている加工用パターンは、溶接点に形成される溶接ビードのパターンとなるが、本実施形態では、レーザ照射装置が完全に停止する前からレーザ照射を始めるため、その部分も溶接ビードとなる。しかし、ここで記憶されている加工用パターンには、その部分は含んでいない(詳細後述)。   The processing pattern stored here is a pattern of a weld bead formed at a welding point. In this embodiment, laser irradiation is started before the laser irradiation device completely stops. It becomes a bead. However, the processing pattern stored here does not include that portion (details will be described later).

加工用パターン生成部24は、加工用パターン記憶部23に記憶されている加工用パターンの形状から、記憶されているままの大きさの形状、または、あらかじめ決められた倍率に拡大(または縮小)された大きさの形状を生成する。なお、この倍率は加工用パターン記憶部23に記憶されていて、その指示は教示データに埋め込まれている。またティーチングボックス8から指示されて後から変更することも可能となっている。これは、たとえば、ティーチングボックス8の指示部26から、任意にワークWの溶接点上に描かれる加工用パターンの大きさを指示するものである。具体的には、たとえば、加工用パターンであるS形状の縦方向を、教示データ記憶部21に記憶されているS形状の3倍に、そして横方向を1.5倍にと言うように、溶接点に要求されるたとえば溶接強度に応じて指示することが可能である。このような変更指示も教示データに埋め込まれる。   The processing pattern generation unit 24 enlarges (or reduces) the shape of the processing pattern stored in the processing pattern storage unit 23 to the shape of the size as it is stored or a predetermined magnification. Generate a shape of the specified size. This magnification is stored in the processing pattern storage unit 23, and the instruction is embedded in the teaching data. It is also possible to change the instruction later from the teaching box 8. For example, the size of the processing pattern drawn on the welding point of the workpiece W is arbitrarily specified from the instruction unit 26 of the teaching box 8. Specifically, for example, the vertical direction of the S shape which is the processing pattern is three times the S shape stored in the teaching data storage unit 21 and the horizontal direction is 1.5 times as follows. It is possible to instruct according to, for example, the welding strength required for the welding point. Such a change instruction is also embedded in the teaching data.

レーザ走査制御部25は、加工用パターン生成部24によって生成された大きさの加工用パターンを入力するとともに、ロボット制御部22が認識しているロボット1の姿勢をも考慮して、溶接点上に描く加工用パターン形状の点列座標(80ポイント程度)を算出し、その点列座標に基づいてレーザ照射装置3の反射ミラー11を移動させる。   The laser scanning control unit 25 inputs the processing pattern having the size generated by the processing pattern generation unit 24, and also considers the posture of the robot 1 recognized by the robot control unit 22, and determines the position on the welding point. The point sequence coordinates (about 80 points) of the processing pattern shape to be drawn are calculated, and the reflection mirror 11 of the laser irradiation apparatus 3 is moved based on the point sequence coordinates.

レーザ走査制御部25は、加工用パターンの中心座標から複数の点列座標で示された加工用パターンの座標を、ロボット1の座標系の座標に変換する。   The laser scanning control unit 25 converts the coordinates of the machining pattern indicated by the plurality of point sequence coordinates from the center coordinates of the machining pattern into coordinates of the robot 1.

図5は、加工用パターンをロボット1の座標系への変換を説明するための説明図である。   FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the conversion of the machining pattern into the coordinate system of the robot 1.

加工用パターンが、たとえば図5に示すようなS字形状である場合、S字形状の溶接長さと溶接幅は図のように規定されている。ここではS字形状の重心(加工用パターンの中心位置となる)を溶接点中心座標(Wxcnt、Wycnt,Wzcnt)としている。したがって、この溶接点中心座標が、教示データとして記憶されている溶接点の座標である。ここでロボットの座標系は(Wx,Wy,Wz)と規定されているものとする。   When the processing pattern has an S shape as shown in FIG. 5, for example, the weld length and weld width of the S shape are defined as shown in the figure. Here, the center of gravity of the S-shape (which is the center position of the processing pattern) is the welding point center coordinates (Wxcnt, Wycnt, Wzcnt). Therefore, the welding point center coordinates are the coordinates of the welding points stored as teaching data. Here, the coordinate system of the robot is defined as (Wx, Wy, Wz).

一方、S字形状を構成する約80の点列座標は、溶接点を中心として、約80の点列座標(Wx(0),Wy(0),Wz(0))から(Wx(79),Wy(79),Wz(79))が、加工用パターン生成部24によって生成される。   On the other hand, about 80 point sequence coordinates constituting the S-shape are expressed by (Wx (79)) from about 80 point sequence coordinates (Wx (0), Wy (0), Wz (0)) centering on the welding point. , Wy (79), Wz (79)) are generated by the processing pattern generator 24.

そこで、レーザ走査制御部25は、この点列座標をロボットの座標系へ変換する。   Therefore, the laser scanning control unit 25 converts the point sequence coordinates into the robot coordinate system.

変換により、S字形状を構成する約80の点列座標は、(Wxcnt+Wx(0),Wycnt+Wy(0),Wzcnt+Wz(0))から(Wxcnt+Wx(79),Wycnt+Wy(79),Wzcnt+Wz(79))となる。   As a result of conversion, about 80 point sequence coordinates constituting the S-shape are changed from (Wxcnt + Wx (0), Wycnt + Wy (0), Wzcnt + Wz (0)) to (Wxcnt + Wx (79), Wycnt + Wy (79), Wzcnt + Wz (79)). It becomes.

この座標にレーザが照射されるように、レーザ走査制御部25はレーザ照射装置3の反射ミラー11を移動させることになる。   The laser scanning control unit 25 moves the reflection mirror 11 of the laser irradiation device 3 so that the laser is irradiated to these coordinates.

なお、加工用パターンの座標は、このようなロボット座標系への変換するほかに、オフセット量(図示点線で示すベクトル量)を指定するようにしてもよい。このベクトルで示されるオフセット量は、S字形状を構成する各点が溶接点中心座標からどの程度離れているのかを示している。オフセット量は、2次元のオフセット量として規定することもできるし、3次元のオフセット量として規定することもできる。   The coordinates of the processing pattern may be specified as an offset amount (vector amount indicated by a dotted line) in addition to the conversion to the robot coordinate system. The amount of offset indicated by this vector indicates how far each point constituting the S-shape is away from the center coordinates of the welding point. The offset amount can be defined as a two-dimensional offset amount or can be defined as a three-dimensional offset amount.

この手法は、加工用パターンの形状が変わっても同様である。図6は、C字形状のパターンの場合を示している。   This method is the same even if the shape of the processing pattern changes. FIG. 6 shows the case of a C-shaped pattern.

この場合もS字形状の場合と同様に、C字形状の重心(加工用パターンの中心位置となる)を溶接点中心座標(Wxcnt、Wycnt,Wzcnt)とする。C字形状を構成する約80の点列座標(Wx(0),Wy(0),Wz(0))から(Wx(79),Wy(79),Wz(79))とすれば、この点列座標のロボットの座標系へ変換した値は(Wxcnt+Wx(0),Wycnt+Wy(0),Wzcnt+Wz(0))から(Wxcnt+Wx(79),Wycnt+Wy(79),Wzcnt+Wz(79))となる。   Also in this case, as in the case of the S-shape, the center of gravity of the C-shape (which is the center position of the processing pattern) is set as the welding point center coordinates (Wxcnt, Wycnt, Wzcnt). From about 80 point sequence coordinates (Wx (0), Wy (0), Wz (0)) constituting the C-shape to (Wx (79), Wy (79), Wz (79)) The values converted into the coordinate system of the robot of the point sequence coordinates are (Wxcnt + Wx (0), Wycnt + Wy (0), Wzcnt + Wz (0)) to (Wxcnt + Wx (79), Wycnt + Wy (79), Wzcnt + Wz (79)).

なお、この場合も、図示ベクトルによる2次元または3次元のオフセット量として規定することもできる。   In this case as well, it can be defined as a two-dimensional or three-dimensional offset amount based on the illustrated vector.

このほか、加工用パターンは、あらかじめ決められたパターンおよび大きさで加工用パターンを描けるように、反射ミラー11の動作教示データとして教示データ記憶部21に記憶しておくようにしてもよい。   In addition, the processing pattern may be stored in the teaching data storage unit 21 as operation teaching data of the reflecting mirror 11 so that the processing pattern can be drawn with a predetermined pattern and size.

このように構成された本実施形態におけるレーザ溶接システムの作用を説明する。   The operation of the laser welding system configured as described above in this embodiment will be described.

図7(a)は、本実施形態における溶接動作を説明するためのタイムチャートである。ここでは、一つの溶接点への進入から、停止しての溶接、溶接後次の溶接点へ向けての移動までを示している。   FIG. 7A is a time chart for explaining the welding operation in the present embodiment. Here, from entering one welding point to stopping welding and moving to the next welding point after welding is shown.

図において、横軸は時間である。   In the figure, the horizontal axis is time.

上から、ヘッド位置の項目は、ロボットアーム2に取り付けられているレーザ照射装置3の移動距離を示している。このレーザ照射装置3の現在位置をヘッド位置と称し、そのデータを位置データと称する。位置データは、ロボット1各部のモータに取り付けられているエンコーダからのデータによって算出されている。   From the top, the head position item indicates the moving distance of the laser irradiation device 3 attached to the robot arm 2. The current position of the laser irradiation device 3 is referred to as a head position, and the data is referred to as position data. The position data is calculated from data from encoders attached to the motors of each part of the robot 1.

ロボット速度の項目は、レーザ照射装置3の移動速度を示している。   The item of robot speed indicates the moving speed of the laser irradiation device 3.

なお、図はあくまでも動作のタイミングを説明するものであるため、時間、距離および速度のいずれも単位はつけていない。   In addition, since the figure is only for explaining the timing of the operation, no unit is given for time, distance, or speed.

まず、ロボット1が定速動作にてある溶接点へ向けて進行している。ヘッド位置がA1まで達したことが位置データから判別されると、レーザ照射装置3の移動を停止するために、ロボット停止指令を出力するとともに減速を開始するための減速指令が行われる。減速指令により、通常はロボット1のモータ回転速度を徐々に低下させて、最後に完全に停止させる。   First, the robot 1 is moving toward a welding point in a constant speed operation. When it is determined from the position data that the head position has reached A1, in order to stop the movement of the laser irradiation device 3, a robot stop command is output and a deceleration command for starting deceleration is issued. Normally, the motor rotation speed of the robot 1 is gradually decreased by the deceleration command and finally stopped completely.

このとき、本実施形態では、完全にロボット1が停止する前のA2の位置にレーザ照射装置3がきたことが検出された時点で、ミラー動作およびレーザ照射が開始される。すなわち、レーザ照射装置が完全に停止する前から溶接点へ向けてレーザ照射が開始されるのである。その後、レーザ照射装置3はA3に達して完全に停止するので、反射ミラー11の動作を継続して加工用パターンの溶接ビードを形成する。   At this time, in this embodiment, the mirror operation and the laser irradiation are started when it is detected that the laser irradiation device 3 has come to the position A2 before the robot 1 completely stops. That is, laser irradiation is started toward the welding point before the laser irradiation device completely stops. Thereafter, since the laser irradiation device 3 reaches A3 and stops completely, the operation of the reflection mirror 11 is continued to form a weld bead having a working pattern.

その後、反射ミラー11の位置が加工用パターン終了直前のA4の位置となった時点で、ロボット1の動作を開始する(加速指令)。すなわち、レーザ照射が完全に終了する前に、レーザ照射装置3の移動を開始させるのである。   Thereafter, when the position of the reflection mirror 11 reaches the position A4 immediately before the processing pattern ends, the operation of the robot 1 is started (acceleration command). That is, the movement of the laser irradiation device 3 is started before the laser irradiation is completely completed.

その後、レーザ照射装置3がA5の位置に到達した時点で、ミラー動作およびレーザ照射を停止する。その後、レーザ照射装置3がA6の位置に到達するまで加速した後、加速指令を止めて、速度が一定速度となるように制御しつつ(定速指令)、次の溶接点へ向かうことになる。   Thereafter, when the laser irradiation device 3 reaches the position A5, the mirror operation and the laser irradiation are stopped. After that, after the laser irradiation device 3 accelerates until it reaches the position A6, the acceleration command is stopped, and control is performed so that the speed becomes a constant speed (constant speed command), and the process proceeds to the next welding point. .

図8は、このような溶接動作によって行われる溶接ビード例を説明する説明図である。   FIG. 8 is an explanatory view illustrating an example of a weld bead performed by such a welding operation.

図8(a)はS字形状、(b)はC字形状、(c)はI字形のそれぞれの加工用パターンの場合を示す。   FIG. 8A shows the case of an S-shaped pattern, FIG. 8B shows the case of a C-shaped pattern, and FIG. 8C shows the case of an I-shaped pattern.

図示するように、各パターンの溶接ビード50には、それぞれ導入部A、脱出部B、およびパターン部Cが形成されている。   As shown in the drawing, an introduction portion A, an escape portion B, and a pattern portion C are formed in each pattern of the weld beads 50.

導入部Aは、レーザ照射装置3が動いている減速域の一部でレーザ照射を開始してできた溶接ビードである。つまり、図7(a)のA2〜A3の区間でのレーザ照射によりできた溶接ビードである。   The introduction part A is a weld bead formed by starting laser irradiation in a part of the deceleration region in which the laser irradiation device 3 is moving. That is, it is a weld bead made by laser irradiation in the section A2 to A3 in FIG.

脱出部Bは、レーザ照射を継続中にレーザ照射装置3を増速開始してできた溶接ビードである。つまり、図7(a)のA4〜A5の区間でのレーザ照射によりできた溶接ビードである。   The escape portion B is a weld bead that is formed by starting the acceleration of the laser irradiation device 3 while continuing the laser irradiation. That is, it is a weld bead made by laser irradiation in the section A4 to A5 in FIG.

パターン部Cは、レーザ照射装置3が完全に停止している状態で反射ミラー11の移動(回動)のみでできた加工用パターンからなる溶接ビードである。つまり、図7(a)のA3〜A4の区間でのレーザ照射によりできた溶接ビードである。   The pattern portion C is a weld bead made of a processing pattern that is formed only by movement (rotation) of the reflection mirror 11 while the laser irradiation device 3 is completely stopped. That is, it is a weld bead made by laser irradiation in the section of A3 to A4 in FIG.

ここで、特に重要な、導入部Aの区間である。この導入部Aの区間があることで、その後に続く加工用パターンによるパターン部Cでの溶接ビード形成に必要な入熱量を十分に与えて、良好なキーホールを形成することができることである。溶接ビード形成には、レーザ照射開始時において被溶接部材が溶け出してキーホールができ、これが連続することで溶接ビードが形成される。このため、最初に被溶接部材が溶け出してキーホールができるための十分な熱量を加える必要がある。この導入部Aがあることで、この部分にレーザ照射点を移動させながらレーザを当てることでキーホール形成に必要な熱量を被溶接部材に与えることができる。したがって、導入部Aの最初の位置ASではレーザ照射により被溶接部材がすぐに溶け出さなくでも、導入部Aがパターン部Cにつながる位置AEまでには被溶接部材が溶けるために十分な熱が加わり、パターン部Cでは確実に溶接ビード形成が行われるようになる。このため、できあがった溶接ビードの始点においては、レーザ照射点を移動しながらキーホールが形成された溶接ビードとなる。   Here, the section of the introduction part A is particularly important. The presence of the section of the introduction portion A is that a sufficient amount of heat input necessary for forming a weld bead in the pattern portion C by the subsequent processing pattern can be sufficiently provided to form a good keyhole. In forming the weld bead, the member to be welded melts at the start of laser irradiation to form a keyhole, and a weld bead is formed by continuing this. For this reason, it is necessary to apply a sufficient amount of heat to melt the member to be welded first to form a keyhole. By having this introduction part A, the amount of heat necessary for keyhole formation can be given to the welded member by applying a laser while moving the laser irradiation point to this part. Therefore, even if the welded member does not immediately melt by laser irradiation at the first position AS of the introduction part A, sufficient heat is generated because the welded member melts to the position AE where the introduction part A is connected to the pattern part C. In addition, the weld bead formation is surely performed in the pattern portion C. For this reason, at the starting point of the completed weld bead, the weld bead is formed with a keyhole while moving the laser irradiation point.

しかも、このようにレーザ照射開始時にレーザ照射点を移動させていることで、キーホールによる穴あきも防止することができる。これは、レーザ照射の始点で溶接ビード形成に必要な熱量をレーザを移動させずに与えようとした場合、一点に強力なレーザが集中して当たることになるため、キーホールによる穴あきが発生しやすくなる。このようなキーホール穴あきを防止するためには、溶接ビード形成に必要な熱量を与えつつ行わなければならないため、非常に微妙なレーザの強度調整が要求される。   In addition, since the laser irradiation point is moved at the start of the laser irradiation in this way, it is possible to prevent perforation by a keyhole. This is because when a laser beam is applied at the starting point of laser irradiation without applying the heat necessary to form a weld bead, a powerful laser will be concentrated on one point, causing a hole in the keyhole. It becomes easy to do. In order to prevent such keyhole perforation, it is necessary to carry out while giving the amount of heat necessary for forming the weld bead, so that very fine laser intensity adjustment is required.

この点、本実施形態では、レーザの照射開始時からレーザの照射点は移動しているため、レーザが被溶接部材に当たった時点には被溶接部材は溶けないためキーホールによる穴あきは起こらず、それでいて導入部Aの間レーザが照射されているため、パターン部Cに至った時点では溶接ビード形成に十分な熱が入ることになる。このため、この導入部Aがあることは、単に工程時間の短縮を図るだけでなく溶接品質の向上にもなるのである。また、この導入部Aがあることで、その部分でも、当所は完全な溶接ビード形成に至らないまでも、実溶接部に到達するAE位置より前に当然溶接ビードの形成は起こるため、全体としての溶接ビード長がその分長くなる。したがって、その分、工程時間の増加を伴うことなく溶接ビード長を長くすることができるため、溶接品質がさらに向上させることができる。   In this respect, in this embodiment, since the laser irradiation point has moved from the start of laser irradiation, the member to be welded does not melt when the laser hits the member to be welded. However, since the laser is radiated between the introduction portions A, when the pattern portion C is reached, heat sufficient to form a weld bead enters. For this reason, the presence of the introduction portion A not only shortens the process time but also improves the welding quality. In addition, since the introduction part A is present, even in that part, the formation of the weld bead naturally occurs before the AE position that reaches the actual weld part, even if this place does not lead to complete weld bead formation. The weld bead length is increased accordingly. Accordingly, since the weld bead length can be increased without increasing the process time, the welding quality can be further improved.

この導入部Aを描くときのミラー動作は、導入部Aの方向(図示する矢印F)が、レーザ照射装置3の移動方向と同じになるようにしておくことが好ましい。つまり、加工用パターンの描く方向を導入部Aがレーザ照射装置3の移動方向と同じになるように、あらかじめ教示しておくのである。   The mirror operation when drawing the introduction part A is preferably such that the direction of the introduction part A (arrow F in the figure) is the same as the moving direction of the laser irradiation device 3. That is, the direction in which the processing pattern is drawn is taught in advance so that the introduction portion A is the same as the moving direction of the laser irradiation device 3.

通常、レーザ照射装置3の移動方向は、ある溶接点から、次の溶接点へ向かう方向に動かしている。このため導入部Aの方向を、次の溶接点へ向かう方向に設定することで、レーザ照射装置3を溶接のために方向を変える必要がなくなり、レーザ照射装置3の移動軌跡が短縮されて、その分、全体の工程時間の短縮を図ることができる。   Usually, the moving direction of the laser irradiation device 3 is moved from one welding point to the next welding point. For this reason, by setting the direction of the introduction part A to the direction toward the next welding point, there is no need to change the direction of the laser irradiation device 3 for welding, the movement trajectory of the laser irradiation device 3 is shortened, Accordingly, the entire process time can be shortened.

また、このようにすることで、この導入部Aの間、反射ミラー11は、加工用パターンの始点方向に向けて停止させておいても、自動的に導入部が描かれることになり、その後溶接ビードのパターン部Cを描くように反射ミラー11を動作させればよい。このようすることで、たとえば、導入部Aのパターンを描くためのミラー動作としては、反射ミラー11の向きを一方向に変えるだけの非常に簡単な教示で済むようになる。   Moreover, by doing in this way, even if this reflecting mirror 11 is stopped toward the starting point direction of the pattern for processing during this introduction part A, an introduction part will be drawn automatically, and then What is necessary is just to operate the reflective mirror 11 so that the pattern part C of a weld bead may be drawn. In this way, for example, as a mirror operation for drawing the pattern of the introduction part A, a very simple teaching can be performed by simply changing the direction of the reflection mirror 11 in one direction.

一方、脱出部Bは、パターン部Cでそれまでに十分な溶接ビード形成が行われるため、多少レーザ照射位置が触れたとしても問題はなく、この脱出部Bの区間で、加速を開始することで少しでも溶接にかかる工程時間を減らすことができる。なお、脱出部Bはなくてもよく、この区間も完全にロボット1を停止した状態で、加工用パターンを描ききってから加速を開始するようにしてもよい。   On the other hand, the escape portion B has sufficient weld bead formation in the pattern portion C so far, so there is no problem even if the laser irradiation position is touched to some extent, and acceleration is started in the section of the escape portion B. The process time required for welding can be reduced even a little. The escape portion B may not be provided, and acceleration may be started after the machining pattern is completely drawn in the state where the robot 1 is completely stopped in this section.

さらに、パターン部Cは、ロボットの動作が完全に停止してから行っているため、ロボットの振動や祖ぼっとアームのたわみなどの影響がなく、確実に、しかもきれいな溶接ビードを形成することができる。   Further, since the pattern portion C is performed after the robot operation is completely stopped, there is no influence of the vibration of the robot or the bending of the arm, and a clean weld bead can be formed reliably. .

ここで、本実施形態と、従来のようにロボット1の動作が完全に停止してからレーザ照射を開始した場合との違いを説明する。   Here, the difference between this embodiment and the case where laser irradiation is started after the operation of the robot 1 is completely stopped as in the prior art will be described.

図7(b)は、本実施形態と比較するために示した従来動作によるタイミングチャートである。   FIG. 7B is a timing chart according to the conventional operation shown for comparison with the present embodiment.

この場合は、レーザ照射装置3(ヘッド位置)がB1まで達したことが位置データから判別されると、停止指令と共に減速指令が行われる。そしてロボット1が位置B2で完全に停止してからミラー動作およびレーザ照射が開始される。   In this case, when it is determined from the position data that the laser irradiation device 3 (head position) has reached B1, a deceleration command is issued together with a stop command. Then, after the robot 1 is completely stopped at the position B2, mirror operation and laser irradiation are started.

その後、反射ミラー11が溶接終了位置に達してからミラー動作およびレーザ照射を停止し、ロボット1の動作を開始する(加速指令)。その後は速度を制御しつつ(定速指令)、次の溶接点へ向かうことになる。   Thereafter, after the reflecting mirror 11 reaches the welding end position, the mirror operation and the laser irradiation are stopped, and the operation of the robot 1 is started (acceleration command). After that, while controlling the speed (constant speed command), the process proceeds to the next welding point.

加工用パターンを描いている時間、すなわち溶接ビード形成にかかる時間は、本実施形態においても、図8で説明したパターン部Cの部分である。これは図7(a)に示したA3〜A5にかかった時間である。   The time for drawing the pattern for processing, that is, the time required for forming the weld bead is also the portion of the pattern portion C described in FIG. 8 in this embodiment. This is the time taken for A3 to A5 shown in FIG.

従来動作では、形成される溶接ビードのパターンは、パターン部C部分であり、これは本実施形態とほぼ同じである。かかった時間は図7(b)のB2〜B3の時間である。この時間は、本実施形態でパターン部Cにかかる時間よりも長い。これはレーザ照射を開始した時点で被溶接部材に溶接ビード形成のために十分な熱量を加えるために、レーザ照射開始時点においてレーザの動きを止めて十分な入熱量を確保する時間が必要がとなっているためである。   In the conventional operation, the pattern of the weld bead to be formed is the pattern portion C, which is substantially the same as in this embodiment. The time taken is the time B2 to B3 in FIG. This time is longer than the time required for the pattern portion C in this embodiment. In order to apply a sufficient amount of heat to form a weld bead at the start of laser irradiation, it is necessary to have time to stop the movement of the laser and ensure a sufficient amount of heat input at the start of laser irradiation. It is because it has become.

このように本実施形態では、この溶接ビード形成初期に十分な熱量を被溶接部材に加えるための時間、ロボット1を停止させていないため、その分従来動作より工程時間を短くできるのである。   Thus, in this embodiment, since the robot 1 is not stopped for a time for applying a sufficient amount of heat to the member to be welded at the initial stage of forming the weld bead, the process time can be shortened by that amount compared to the conventional operation.

次に、本実施形態による溶接動作の処理手順を説明する。溶接動作の詳細は既に説明したタイムチャートのとおりであるので、ここではロボット制御装置7が行う処理についてのみ説明する。   Next, the procedure of the welding operation according to this embodiment will be described. Since the details of the welding operation are as described in the time chart already described, only the processing performed by the robot controller 7 will be described here.

図9は、ロボット制御装置の処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of the robot control apparatus.

レーザ溶接時の基本動作は、ロボット1を教示された位置で停止させ、その場所でレーザ照射装置3が照射可能な1つまたは複数の溶接点に対してレーザ溶接を行い、次の溶接点をレーザ溶接する場合にはさらにロボット1を次の位置に移動させてレーザ溶接を行うという動作を繰り返しである。ここでは、前述したタームチャート同様1つの溶接点を溶接する場合を例に説明する。   The basic operation at the time of laser welding is to stop the robot 1 at the taught position, perform laser welding on one or a plurality of welding points that can be irradiated by the laser irradiation device 3 at that position, and set the next welding point. In the case of laser welding, the robot 1 is further moved to the next position to repeat laser welding. Here, a case where one welding point is welded as in the above-described term chart will be described as an example.

ロボット制御部22は、まず、レーザ溶接用の教示データを読み込む(S1)。教示データは、たとえば、ロボット停止位置、レーザ照射開始位置、動作速度(加速率、減速率、定速度などを含む)、レーザ照射開始位置、レーザ照射終了位置、溶接点中心座標、加工用パターン、反射ミラー移動速度および向き、溶接幅、溶接長さ、レーザ出力強度、その他制御に必要な動作指令などが記述されている。ロボット1は、これに従って動作する。   The robot controller 22 first reads teaching data for laser welding (S1). The teaching data includes, for example, robot stop position, laser irradiation start position, operation speed (including acceleration rate, deceleration rate, constant speed, etc.), laser irradiation start position, laser irradiation end position, welding point center coordinates, processing pattern, The reflecting mirror moving speed and direction, welding width, welding length, laser output intensity, and other operation commands necessary for control are described. The robot 1 operates according to this.

次に、ロボット制御部22は、加工用パターン記憶部23に記憶されている加工用パターンのデータを読み込む(S2)。   Next, the robot control unit 22 reads the processing pattern data stored in the processing pattern storage unit 23 (S2).

続いて、ロボット制御部22は、教示データに従ってロボット1を動作させ、レーザ照射装置3を教示データに記述されている動作速度で移動させる(S3)。   Subsequently, the robot control unit 22 operates the robot 1 according to the teaching data, and moves the laser irradiation device 3 at the operation speed described in the teaching data (S3).

そしてレーザ照射装置3の位置が、減速位置(図7(a)のA1、以下同様)に達したと判断されれば(S4:Yes)、減速指令を出力して減速を開始する(S5)。   If it is determined that the position of the laser irradiation device 3 has reached the deceleration position (A1 in FIG. 7A, the same applies hereinafter) (S4: Yes), a deceleration command is output and deceleration is started (S5). .

続いてレーザ照射装置3がレーザ照射開始位置(A2)に達したと判断されれば(S6:Yes)、ミラー動作およびレーザ照射を開始する(S7)。その後、レーザ照射装置3が停止位置(A3)で停止するので、加工用パターンを描くためにミラー動作を継続する。   Subsequently, when it is determined that the laser irradiation device 3 has reached the laser irradiation start position (A2) (S6: Yes), mirror operation and laser irradiation are started (S7). Thereafter, since the laser irradiation device 3 stops at the stop position (A3), the mirror operation is continued to draw the processing pattern.

続いて、反射ミラー11が脱出位置(A4)に達したなら(S8:Yes)、ロボット1の加速指令を出力して加速を開始する(S9)。続いてレーザ照射装置3が離脱位置(A5)に達した時点(S10:Yes)でミラー動作およびレーザ照射を停止する(S11)。その後は、レーザ照射装置3が位置(A6)に達した時点で一定速度となるように制御し(S12)、次の溶接点へ向かうことになる(S3へ)。   Subsequently, when the reflecting mirror 11 reaches the escape position (A4) (S8: Yes), an acceleration command for the robot 1 is output and acceleration is started (S9). Subsequently, the mirror operation and the laser irradiation are stopped (S11) when the laser irradiation device 3 reaches the separation position (A5) (S10: Yes). After that, when the laser irradiation device 3 reaches the position (A6), it is controlled so as to become a constant speed (S12), and it goes to the next welding point (to S3).

以上、本実施形態として、レーザ照射装置3が一つの停止位置で停止したときに、1つの溶接点を溶接する事例を説明したが、本発明は、このような1つの溶接点を溶接する場合に限らず、1つの停止位置において複数の溶接点を溶接することもできる。既に説明したように、レーザ照射装置3内には反射ミラー11があり、この反射ミラー11の移動によって一つの停止位置からレーザ焦点の届く範囲内であれば複数の溶接点の溶接が可能となる。   As described above, the case where one welding point is welded when the laser irradiation device 3 stops at one stop position has been described as the present embodiment, but the present invention is a case where such one welding point is welded. In addition to this, a plurality of welding points can be welded at one stop position. As already described, there is a reflection mirror 11 in the laser irradiation device 3, and a plurality of welding points can be welded as long as the movement of the reflection mirror 11 is within the range where the laser focus reaches from one stop position. .

図10は、複数溶接点の溶接を行った場合に形成される溶接ビードを説明する説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a weld bead formed when a plurality of welding points are welded.

ここでは、C字形状の加工用パターンを用いて溶接を行った場合を例に説明する。図示するように、まず、第1の溶接点51に対して溶接が開始される。このとき、上述したようにロボット1の減速域において溶接が開始され導入部Aの溶接ビードができる。その後ロボット1が停止して導入部Aから継続してパターン部Cを加工用パターンで描くことで形成する。パターン部Cは反射ミラー11の移動のみで形成される。この第1溶接点51はパターン部Cの最後までロボット1を停止した状態で溶接ビードの形成が行われる。   Here, a case where welding is performed using a C-shaped machining pattern will be described as an example. As shown in the drawing, first, welding is started on the first welding point 51. At this time, as described above, welding is started in the deceleration region of the robot 1 and a welding bead of the introduction part A is made. Thereafter, the robot 1 is stopped, and the pattern portion C is continuously drawn from the introduction portion A and is formed by drawing with a processing pattern. The pattern portion C is formed only by the movement of the reflection mirror 11. The first weld point 51 is formed with a weld bead while the robot 1 is stopped until the end of the pattern portion C.

そして、ロボット1を停止したまま、次の第2溶接点52へ向けて反射ミラー11を高速移動させて、第2溶接点52のパターン部Cの溶接ビード形成が行われる。したがって、第2溶接点52では、全ての溶接ビードが加工用パターンからなる。なお、反射ミラー11の高速移動とは、パターン部Cの溶接ビードを形成するときに反射ミラーを移動させるより速い状態であり、被溶接部材にレーザがあたっても被溶接部材が溶けないほど高速な状態である。   Then, while the robot 1 is stopped, the reflection mirror 11 is moved at high speed toward the next second welding point 52, and the weld bead formation of the pattern portion C of the second welding point 52 is performed. Therefore, at the second welding point 52, all of the weld beads are made of a processing pattern. The high-speed movement of the reflecting mirror 11 is a faster state in which the reflecting mirror is moved when forming the weld bead of the pattern portion C, and is so fast that the welded member does not melt even if a laser is applied to the welded member. It is a state.

第1溶接点51に続いて、第2溶接点52のパターン部Cの最後までレーザ照射点が到達したなら、第2溶接点52の溶接が終了するので、やはりロボット1は停止させたまま、次の第3溶接点53へ向けて反射ミラー11を高速移動させる。そして第3溶接点53のパターン部Cの最後に至る前の位置までレーザ照射点が到達したなら、ロボット1の動作を開始してレーザ照射装置3の移動を開始する。このため、第3溶接点53では、パターン部Cの最後に脱出部Bの溶接ビードが形成されることになる。   If the laser irradiation point reaches the end of the pattern portion C of the second welding point 52 following the first welding point 51, the welding of the second welding point 52 is completed, so the robot 1 is still stopped. The reflection mirror 11 is moved at high speed toward the next third welding point 53. When the laser irradiation point reaches the position before the end of the pattern portion C of the third welding point 53, the operation of the robot 1 is started and the movement of the laser irradiation device 3 is started. For this reason, at the third welding point 53, the weld bead of the escape portion B is formed at the end of the pattern portion C.

このようにレーザ照射装置3の一つの停止位置から複数溶接点を溶接した場合でも、第1溶接点51では導入部Aによって十分なキーホール形成が起き、溶接強度も増加する。また、第2溶接点では、従来と同様に加工用パターンによる溶接ビード形成が行われる。そして第3溶接点では、脱出部Bを取る分、溶接時間の短縮を図ることができる。したがって、これら複数の溶接点全体として溶接時間の短縮を図ると共に溶接強度を向上させることができるようになる。   Even when a plurality of welding points are welded from one stop position of the laser irradiation device 3 in this way, sufficient keyhole formation occurs at the first welding point 51 by the introduction portion A, and the welding strength also increases. Further, at the second welding point, a weld bead is formed by a machining pattern as in the conventional case. At the third welding point, the welding time can be shortened by taking the escape portion B. Therefore, the welding time can be shortened and the welding strength can be improved as a whole of the plurality of welding points.

以上説明した本実施形態によれば以下のような効果を奏する。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

レーザ照射装置3を被溶接部材の溶接点へ移動させて停止させるときに、移動の途中から溶接点へ向けてレーザ照射を開始し、レーザ照射装置3を停止後、さらにレーザ照射を継続して加工用パターンを描くこととした。これにより、溶接動作に伴う工程時間を短縮することができる。また、減速域で形成した導入部の溶接ビードがある分、従来よりも溶接ビードの長さが長くなり溶接品質が向上する。しかも、溶接ビードを長くしても、工程時間はまったく延びず、それどころか従来よりも短縮することができるのである。   When the laser irradiation device 3 is moved to the welding point of the member to be welded and stopped, laser irradiation is started from the middle of the movement toward the welding point, and after the laser irradiation device 3 is stopped, further laser irradiation is continued. A processing pattern was drawn. Thereby, the process time accompanying welding operation can be shortened. In addition, the length of the weld bead is longer than that of the conventional one due to the presence of the weld bead in the introduction portion formed in the deceleration region, and the weld quality is improved. Moreover, even if the weld bead is lengthened, the process time does not increase at all, and on the contrary, it can be shortened as compared with the prior art.

特にレーザ照射を開始する時点をレーザ照射装置3を停止させるための減速域において行うこととしたので、レーザ照射装置3が完全に停止する前からレーザ照射を開始することで、その分の工程時間を短縮することができる。   In particular, since the laser irradiation is started at the deceleration region for stopping the laser irradiation device 3, the laser irradiation is started before the laser irradiation device 3 is completely stopped. Can be shortened.

また、溶接終了のときには、レーザ照射装置3を移動させるために加速を開始させてもレーザ照射をある程度継続するようにしてもよく、そうすることで、溶接終了時において早めにロボット動作を開始させて、その分工程時間を短縮することができる。   Further, at the end of welding, even if acceleration is started to move the laser irradiation device 3, laser irradiation may be continued to some extent, so that the robot operation is started early at the end of welding. Thus, the process time can be shortened accordingly.

また、レーザ照射を開始してレーザ照射装置3が停止するまでのレーザ照射装置3の移動方向とそのときに溶接する区間(導入部)の方向が一致するようにした。これにより反射ミラー11の動作を少なくすることができる。また、レーザ照射装置3の移動方向を次の溶接点へ向かう方向とすることで、レーザ照射装置3を溶接のために向きを変える必要がなくなり、移動軌跡が短縮されて、全体の工程時間の短縮を図ることができる。   Further, the moving direction of the laser irradiation apparatus 3 from the start of laser irradiation to the stop of the laser irradiation apparatus 3 is made to coincide with the direction of the section (introduction part) to be welded at that time. Thereby, the operation of the reflecting mirror 11 can be reduced. Further, by making the moving direction of the laser irradiation device 3 toward the next welding point, there is no need to change the direction of the laser irradiation device 3 for welding, the movement trajectory is shortened, and the entire process time is reduced. Shortening can be achieved.

さらに、できあがった溶接物は、移動途中である減速域からレーザ照射することで形成した導入部の溶接ビードと停止させてから加工用パターンで形成した溶接ビードを持つようになる。したがって、導入部がある分、溶接ビードが従来よりも長くなり溶接品質が向上する。   Further, the finished weldment has a weld bead formed with a processing pattern after being stopped and a weld bead formed by irradiating a laser beam from a deceleration region in the middle of movement. Therefore, the weld bead becomes longer than before due to the presence of the introduction portion, and the welding quality is improved.

本発明が適用されるレーザ溶接システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a laser welding system to which the present invention is applied. 図1に記載されているレーザ照射装置の内部構造図である。It is an internal structure figure of the laser irradiation apparatus described in FIG. 図1に記載されているレーザ発振器の内部構造図である。It is an internal structure figure of the laser oscillator described in FIG. 加工用パターンの例を示す図面である。It is drawing which shows the example of the pattern for a process. 加工用パターンをロボット1の座標系への変換を説明するための説明図であり、S字形状のパターンの場合を示している。It is explanatory drawing for demonstrating conversion of the pattern for a process to the coordinate system of the robot 1, and has shown the case of the S-shaped pattern. 加工用パターンをロボット1の座標系への変換を説明するための説明図であり、C字形状のパターの場合を示している。It is explanatory drawing for demonstrating conversion of the pattern for a process to the coordinate system of the robot 1, and has shown the case of the C-shaped putter. 溶接動作を説明するためのタイムチャートであり、(a)は本実施形態、(b)は従来動作である。It is a time chart for demonstrating welding operation | movement, (a) is this embodiment, (b) is conventional operation | movement. 溶接動作によって行われる溶接ビードを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the weld bead performed by welding operation. ロボット制御装置の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of a robot control apparatus. 複数溶接点の溶接を行った場合に形成される溶接ビードを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the weld bead formed when welding of several welding points is performed.

符号の説明Explanation of symbols

1…ロボット、
2…アーム、
3…レーザ照射装置、
5…レーザ発振器、
6…光ファイバーケーブル、
7…ロボット制御装置、
8…ティーチボックス、
9…CADシステム、
11…反射ミラー、
12…レンズ群、
21…教示データ記憶部、
22…ロボット制御部、
23…エリア内溶接データ記憶部、
23…加工用パターン記憶部、
24…加工用パターン生成部、
25…レーザ走査制御部、
26…指示部、
100…レーザ、
121…コリメートレンズ、
122…集光レンズ。
1 ... Robot,
2 ... arm,
3 ... Laser irradiation device,
5 ... Laser oscillator,
6 ... Optical fiber cable,
7 ... Robot controller,
8 ... Teach box,
9 ... CAD system,
11 ... reflecting mirror,
12 ... lens group,
21 ... Teaching data storage unit,
22 ... Robot controller,
23. In-area welding data storage unit,
23 ... Pattern storage unit for processing,
24 ... pattern generator for processing,
25. Laser scanning control unit,
26 ... instruction part,
100 ... Laser,
121 ... collimating lens,
122 ... Condensing lens.

Claims (6)

レーザ照射手段を被溶接部材の溶接点へ移動させ、当該移動の途中であり前記レーザ照射手段を停止させるための減速域において前記レーザ照射手段から前記溶接点へ向けてレーザ照射を開始し、前記レーザ照射を継続させつつ前記レーザ照射手段を停止させ、前記レーザ照射手段を停止後、さらにレーザ照射を継続することを特徴とするレーザ溶接方法。 The laser irradiation means is moved to the welding point of the member to be welded , and laser irradiation is started from the laser irradiation means toward the welding point in the deceleration region for stopping the laser irradiation means in the middle of the movement, A laser welding method, wherein the laser irradiation means is stopped while continuing laser irradiation, and the laser irradiation is further continued after stopping the laser irradiation means. さらに、前記停止の位置から再び前記レーザ照射手段を移動させるために加速を開始させて、あらかじめ決められた位置に前記レーザ照射手段が到達するまで前記レーザ照射を継続することを特徴とする請求項1記載のレーザ溶接方法。 Further, acceleration is started to move the laser irradiation means again from the stop position, and the laser irradiation is continued until the laser irradiation means reaches a predetermined position. 2. The laser welding method according to 1. レーザ照射手段を被溶接部材の溶接点へ移動させ、当該移動の途中から前記レーザ照射手段から前記溶接点へ向けてレーザ照射を開始し、前記レーザ照射を継続させつつ前記レーザ照射手段を停止させ、前記レーザ照射手段を停止後、さらにレーザ照射を継続し、
さらに、前記停止の位置から再び前記レーザ照射手段を移動させるために加速を開始させて、あらかじめ決められた位置に前記レーザ照射手段が到達するまで前記レーザ照射を継続することを特徴とするレーザ溶接方法。
The laser irradiation means is moved to the welding point of the member to be welded, laser irradiation is started from the laser irradiation means toward the welding point in the middle of the movement, and the laser irradiation means is stopped while continuing the laser irradiation. , After stopping the laser irradiation means, continue laser irradiation,
Further, the laser welding is performed such that acceleration is started again to move the laser irradiation unit from the stop position, and the laser irradiation is continued until the laser irradiation unit reaches a predetermined position. Method.
前記移動の途中から前記停止するまでにレーザ照射した溶接区間を導入部とし、当該導入部の溶接方向は前記レーザ照射手段を前記移動させている方向と同じであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のレーザ溶接方法。   The welding section irradiated with laser from the middle of the movement until the stop is used as an introduction section, and the welding direction of the introduction section is the same as the direction in which the laser irradiation means is moved. The laser welding method as described in any one of -3. 請求項1〜4のいずれか一つに記載のレーザ溶接方法により溶接された溶接物であって、
移動途中からレーザ照射手段から溶接点へ向けてレーザ照射したことにより形成された導入部と、
前記導入部溶接ビードに続いて前記レーザ照射手段を停止させてからあらかじめ決められた加工用パターンを描いて形成された部分とからなる溶接ビードを有することを特徴とする溶接物。
A welded article welded by the laser welding method according to claim 1,
An introduction part formed by laser irradiation from the laser irradiation means toward the welding point from the middle of movement;
A weldment comprising a weld bead including a portion formed by drawing a predetermined processing pattern after stopping the laser irradiation means following the introduction portion weld bead.
移動手段と、
前記移動手段に取り付けられたレーザ照射手段と、
被溶接部材の溶接点を溶接するために、前記移動手段によって前記レーザ照射手段の移動を開始させ、当該移動の途中から前記レーザ照射手段から前記溶接点へ向けてレーザ照射を開始させ、前記レーザ照射を継続させつつ前記レーザ照射手段を停止させ、前記レーザ照射手段を停止後、さらにレーザ照射を継続するように、前記移動手段およびレーザ照射手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、さらに、前記停止の位置から再び前記レーザ照射手段を移動するために加速を開始した時点から、あらかじめ決められた位置に前記レーザ照射手段が到達するまで前記レーザ照射を継続することを特徴とするレーザ溶接システム。
Transportation means;
Laser irradiation means attached to the moving means;
In order to weld the welding point of the member to be welded, the movement of the laser irradiation unit is started by the moving unit, laser irradiation is started from the laser irradiation unit toward the welding point in the middle of the movement, and the laser A control means for controlling the moving means and the laser irradiation means so as to continue the laser irradiation after stopping the laser irradiation means while continuing the irradiation, and stopping the laser irradiation means;
I have a,
The control means further continues the laser irradiation from the time when acceleration is started to move the laser irradiation means again from the stop position until the laser irradiation means reaches a predetermined position. Laser welding system characterized by
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