JP5186726B2 - レーザ溶接装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ溶接装置およびその方法に関する。

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。このような溶接技術として、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、ロボットアーム移動させつつ、さらにレーザ照射装置からのレーザ照射方向をも変えることで、レーザを移動させながらあらかじめ決められた溶接点を溶接する技術がある（たとえば特許文献１参照）。このような溶接をワークとレーザ照射装置の間がこれまでよりも離れていることからリモート溶接と称されている。

ところで、このようにロボットを使用した場合、何らかの異常があるとロボットを停止させるのであるが、このとき、レーザ溶接においては当然ながら、レーザ照射も止めることになる。このとき、動作させていたロボットは慣性のため急に停止しない一方、レーザは異常信号により即刻停止させることができる。なお、ロボットの停止信号から実際に停止するまでの空走と称する。

このようなロボットの一時停止後、作業を再開させる際に、そのままレーザ溶接を再開してしまうと、ロボットの空走のためレーザが作業再開時に照射される位置はレーザを切ったために溶接ビードが終了した位置ではなく、ロボットの実際の停止位置から照射されるようになり、ロボット停止から再開までの間で溶接されない不良箇所が発生してしまう。

一方、産業用ロボットの使用技術の一つとして、ロボット一時停止後の作業再開の際に、ロボット停止信号の発生から実際にロボットが停止するまでの空走した距離の分だけ、ロボットの位置を戻してから作業を再開する技術がある（たとえば特許文献２参照）。
特開２００５−１７７８６２号公報 特開平６−３３５８８３号公報

ここで、従来のロボット使用技術をレーザ溶接に適用した場合、ロボットは再起動後、瞬時に設定された速度に到達するわけではなく、必ず加速時間を必要とし加速中は本来の速度よりも低い速度となる。一方、レーザ照射は、即時に立ち上げることができる、これは、ロボット停止時とは逆の動作ということになる。

このため、作業再開時においては、このような空想分の戻しを入れただけではロボットの速度とレーザ照射開始点との不一致によって実際に照射されるレーザ照射点が、もともと目標としたレーザ照射位置（ロボットの一時停止がなかった場合の照射位置）からずれてしまうという問題がある。

また、ロボットの立ち上がり時においてはロボットの速度が遅いと、あらかじめ設定されているレーザ射出装置でのレーザの移動速度とロボットの速度との合成速度からなる溶接点速度（ワーク上でレーザ照射点が移動する速度）があらかじめ教示された速度より遅くなって、ロボットが規定の速度に達するまでの間、レーザが強く当たり過ぎ、その部分に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで本発明の目的は、ロボットが一時停止した場合でも、もともと目標としたレーザ照射位置からずれることなく、かつ適切な溶接点速度となるように作業を再開することのできるレーザ溶接装置およびその方法を提供することである。

上記課題は、下記の構成による本発明によって達成される。

（１）レーザを発生させるレーザ発振器と、前記レーザ発振器から導かれた前記レーザの照射方向を変更するために移動可能な反射鏡を備えたレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段を移動させる移動手段と、レーザ溶接中断後、溶接を再開させる際に、前記レーザによるワークでの入熱量が前記レーザ溶接中断による溶接停止に至る前の通常状態における入熱量と同程度となるように、少なくとも前記反射鏡の移動速度を制御する制御手段と、を有すること特徴とするレーザ溶接装置。

（２）レーザを発生させるレーザ発振器と、前記レーザ発振器から導かれた前記レーザの照射方向を変更するために移動可能な反射鏡を備えたレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段を移動させる移動手段と、を備え、レーザ溶接中断後、溶接を再開させる際に、前記レーザによるワークでの入熱量が前記レーザ溶接中断による溶接停止に至る前の通常状態における入熱量と同程度となるように、少なくとも前記反射鏡の移動速度を制御すること特徴とするレーザ溶接方法。

本発明によれば、反射鏡、移動手段、レーザ発振器のうち少なくともいずれか一つを制御して、レーザ溶接中断によって停止した位置に至る直前の通常状態における入熱量となるように、レーザ溶接を再開するようにしたので、再開した点から溶接中断前と同じように、ワークに当たるレーザ強度が適切な状態となるので、溶接作業の一時停止後の再開においても良好な溶接品質を保つことができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明を適用したレーザ溶接装置（リモート溶接システム（単にシステムと称する））の構成を説明するための概略図である。

図示するシステムは、これまでのスポット溶接などと比較して、溶接冶具が直接ワークと接触せずに、レーザを用いてワークから離れた場所から溶接するものである。このためこのような溶接をリモート溶接と称している。

このシステムは、ロボット１と、このロボット１を後述する制御装置に指示に従って制御するロボットコントローラ２と、ロボット１のアーム先端に設けられレーザを照射するレーザ加工ヘッド６（照射手段）と、レーザ源であるレーザ発振器３からレーザ加工ヘッド６までレーザを導く光ファイバーケーブル５と、レーザ加工ヘッド６およびレーザ発信器を制御する制御装置４よりなる。

レーザ発振器３は、レーザを光ファイバーケーブル５によって導くためにＹＡＧレーザ発振器を用いている。

ロボット１は、一般的な多軸ロボット（多関節ロボットなどとも称されている）などであり、教示作業によって与えられた動作経路のデータに従い、その姿勢を変えてアームの先端、すなわちレーザ加工ヘッド６を様々な方向に移動させることができる。

レーザ加工ヘッド６は、その内部に、レーザの照射方向を自由に振り分けるための反射鏡１１（ガルバノミラーと称する）と、レーザをいったん平行光にするためのコリメートレンズ１１１および焦点位置を変更する集光レンズ１１２よりなるレンズ群１２が設けられている。

反射鏡１１は、２軸方向に回動（移動）自在であり、レンズ群１２からのレーザの照射方向を変えることが可能となっている。このためにレーザ加工ヘッド６内部には、反射鏡１１を回動させるための駆動機構（不図示）が備えられている。

このようなレーザ加工ヘッド６によって、光ファイバーケーブル５の射出端６１から射出されたレーザは、レンズ群１２を通り反射鏡１１によって反射され、溶接位置方向へ照射される。したがって、このレーザ加工ヘッド６は、レーザ加工ヘッド６自体を動かすことなくレーザの照射方向を変更することができる。

このレーザ加工ヘッド６によるレーザの照射範囲は、図１の符号７に示すとおり、３次元的範囲となる。つまり、そのＸ−Ｙ方向は反射鏡１１により位置変更可能となり、Ｚ方向はレンズ群１２による争点位置の変更により変更可能となっている。

したがって、レーザ溶接時においては、ロボット１の動きによるレーザ加工ヘッド６を動かす速度（ロボット速度）と、反射鏡によるレーザ照射位置の変更速度（焦点速度）の合成された速度となるので、溶接品質を向上させるためには、これらロボット速度と焦点速度が合成された速度（溶接点速度）を一定に保つ必要がある。

図２は、通常の溶接動作における溶接点速度を説明するための説明図である。

レーザ加工ヘッド６がＡ位置からＢ位置へ移動しつつ、反射鏡（ここでは不図示）を回動させることでレーザ１０をａからｂへ移動させることで、ワーク上の溶接位置はＳからＥへ移動する。

このときの溶接点速度はロボット速度と焦点速度を合成した速度となる。また、レーザ出力のオンオフのタイミングはレーザ照射位置がＳに来た時点でＯＮとしＥに来た時点でＯＦＦにする。

図３は、非常停止などの一時停止がある場合の溶接点速度を説明するための説明図である。

一時停止がある場合は、図２に示した場合と同様に溶接位置がＳからＥにかけて溶接しようとする場合に、Ａの時点でロボット１を停止させたとすると、同時にレーザはＯＦＦとするので、Ａ点で溶接線２２は途切れる。その後そのまま溶接を再開すると、ロボット１の空走によりレーザ照射はＢの地点から始まり、その後溶接線２５ができる。したがって、未溶接部分２７ができあがってしまうのである。

図４は、上記システムの制御系を説明するためのブロック図である。

本システムの制御系は、ロボットコントローラ２と、その内部に挿入されているレーザ加工ヘッドコントローラ２０３、レーザ発信器の制御装置３０１、および制御装置４よりなる。

ロボットコントローラ２内には、ロボット１自体の制御のために、外部入出力インターフェース２１１、中央処理装置２１２、ロボット各軸のモータを駆動するための信号を出力するモータ駆動部２１３、ロボット１からのエンコーダ信号を受けるエンコーダインターフェース２１４、および記憶装置２１５を有する。記憶装置２１５は、ロボット１の動作軌跡を教示したデータが格納されている教示データ格納部２２１、教示データに対して、滑らかにロボット１を動作させるための位置補間データを格納した教示位置補間データ格納部２２２、非常停止したときの位置を格納する非常停止位置データ格納部２２３にそれぞれエリア分けされている。

ロボット１の動作は、このロボットコントローラ２によって制御されている。中央処理装置２１２が教示データを読み出し、その教示データに従ってモータ駆動部２１３から信号が出力されて、ロボット各軸のサーボモータ２５１を動作させる。サーボモータ２５１の動きはエンコーダ２５２によってフィードバックされる。

また、非常停止信号（レーザ溶接停止信号）が入った場合は、中央処理装置２１２は、モータ駆動部２１３から停止のための信号を送りサーボモータを停止させる。このときエンコーダ２５２によってフィードバックされる信号から、中央処理装置２１２が、非常停止位置データ格納部２２３に非常停止信号を出力した時点の位置と実際に停止した位置を記憶する。

なお、図においては、サーボモータおよびエンコーダを一つ示したが実際には軸の数だけ存在する。

次に、レーザ加工ヘッドコントローラ２０３は、ロボットコントローラ２内に挿入されている。

レーザ加工ヘッドコントローラ２０３は、外部入出力インターフェース２３１、中央処理装置２３２、反射鏡１１（ガルバノミラー）の動作を制御するガルバノミラー制御部２３３、レーザ加工ヘッド６からのエンコーダ信号を受けるエンコーダインターフェース２３４、および記憶装置２３５を有する。記憶装置２３５は、反射鏡の動作を教示したデータが格納されている教示データ格納部２６１、教示データに対して、滑らかに反射鏡を動作させるための位置補間データを格納した教示位置補間データ格納部２６２、非常停止したときの反射鏡の位置を格納する非常停止位置データ格納部２６３、および最適溶接条件を記憶した最適溶接条件格納部２６４にそれぞれエリア分けされている。

レーザ加工ヘッド６の動作、すなわち、反射鏡１１の動作は、このレーザ加工ヘッドローラによって制御されている。ここで教示データは、目標となるガルバノモータ２７２の一連の動作軌跡をある短い一定時間間隔で分割した補間データとともに格納されている。補間データが教示データとともに中央処理装置２１２に読み込まれてガルバノモータ制御部２３３を介して、レーザ加工ヘッド６内のガルバノモータ駆動部２７１へ位置指令信号を送り、ガルバノモータ駆動部２７１から信号が出力されて、反射鏡１１およびレンズ系１２を動かすガルバノモータ２７２を動作させる。ガルバノモータ２７２の動きはエンコーダ２７３によってフィードバックされる。これにより反射鏡１１およびレンズ系１２が移動する。

また、レーザ加工ヘッドコントローラ２０３には、レーザの照射タイミングおよびレーザの出力パワーも教示されており、これが最適溶接条件格納部２６４に格納されている。中央処理装置２３２は、この最適溶接条件を読み出して、反射鏡の位置がレーザ照射させる位置に来たときにレーザ発振器３に指令を送ることで、レーザのＯＮ／ＯＦＦおよびレーザの出力パワーを適切に制御している。

そして、非常停止信号が入った場合は、このエンコーダ２７３によってフィードバックされる信号から、中央処理装置２３２がその位置を算出して非常停止位置データ格納部２６３に記憶する。このとき反射鏡１１はロボット１にガルバノモータの慣性（モータの動きやすさ）よりも軽いためモータが停止されればその時点で停止する。したがって、ロボット本体のように空走することはない。

レーザ発信器の制御装置３０１は、外部入出力インターフェース３１１、中央処理装置３１２、レーザ発信部３１３を有する。非常停止信号が入ったときには、その時点でレーザ出力が停止される。なお、レーザ出力のオンオフは、レーザ発信部３１３そのものを停止するのではなく出力だけを遮断することにより行われている。

この制御装置３０１は、中央処理装置３１２がレーザ加工ヘッドコントローラ２０３からの起動信号および出力制御指令を受けてレーザ発信部３１３を起動し、レーザ出力のオンオフ、および出力値を制御している。

制御装置４は、外部入出力インターフェース４１１、中央処理装置４１２、記憶装置４１３を有する。また、制御装置４には、操作盤４２１が接続されている。操作盤４２１には操作ボタン４２２がある。この操作ボタン２２は起動指示のほか非常停止を行うボタンがある。

制御装置４は、操作盤４２１のボタン操作により各部の起動開始のための起動信号を出力する。また、各制御部（各制御部とはロボットコントローラ２、レーザ加工ヘッドコントローラ２０３、レーザ発信器の制御装置３０１、および制御装置４を言う、以下同様）から現在の動作状態を示す状態信号を受け取る。一方、非常停止信号は操作盤４２１から、直接各制御部へ出力されていて、各制御部の中央処理装置において非常停止処理が行われる。

そして、この制御装置４は、非常停止後の復帰処理、すなわち、レーザ溶接が一時停止などにより中断された後、レーザ溶接を再開する際にロボット１の位置（レーザ加工ヘッド６の移動再開位置、以下同様）、反射鏡１１の移動速度、およびレーザ出力のオンオフタイミングなどを指令して、レーザによるワークでの入熱量がレーザ溶接中断による溶接停止に至る前の通常状態における入熱量と同程度となるように制御する。

図５は、実施形態１における非常停止した後のレーザ溶接再開の動作を説明するための説明図である。

ここでは、非常停止信号が入ってロボット１が停止されると、Ａ点のところでレーザ出力が切れて、溶接ビードの形成が終了する。その後、ロボット１は空走するため、レーザ加工ヘッド自体は、Ａ点よりも先に進んでいる。しかもこの空走区間は、ロボット１の慣性によって動いているため、制御が効いていない状態となっている。このため、空走区間においては、どの方向にどれだけ動いているかがわからなくなる。なお、空走後、実際にロボット１が停止した位置は各軸エンコーダの値から求めることは可能ではある。しかし、本実施形態１では、このような空走後の位置は特に求める必要はない。

本実施形態１では、非常停止信号が入ったときの位置から、レーザ溶接を再開させるための位置を求めている。

このために制御装置４は、まず、これらの非常停止位置（Ａ点の位置）から、教示されているレーザ加工ヘッド６の動作軌道上に存在し、かつＡ点よりもロボット１が目標速度に到達するために必要な距離ｄａ（またはそれよりも手前）に存在する教示補間点Ｄ点を求める。

なお、レーザ加工ヘッド６の動作軌道は、ロボット１の教示データ格納部２２１から取得することになる。また、ロボット１の非常停止位置は、非常停止位置データ格納部２２３へ格納されている位置を状態信号として取得する。

同様に、加工ヘッドコントローラ２０３では、非常停止されたときの反射鏡１１の位置が非常停止位置データ格納部２６３に格納されるので、制御装置４は、加工ヘッドコントローラ２０３からの状態信号をとおして反射鏡１１の停止位置も取得する。

そして、再起動に際しては、まず、制御装置４からロボットコントローラ２に対して、Ｄ点の位置を示して、ロボットコントローラ２が、ロボット１をＤ点まで動作させる。通常、ロボットコントローラ２は、ロボット１の動作位置が示されると、その位置にロボット１を移動させるようになっている。

その後、制御装置４が再起動をかけると、レーザ加工ヘッド６がＡ点に到達する時点では、通常動作の際にＡ点を通過するときのロボット速度と同じ速度となる。また、反射鏡１１の位置も、同じ位置となっている。

制御装置４は、エンコーダ２５２の信号を監視して、レーザ加工ヘッド６がＡ点に到達した時点で加工ヘッドコントローラ２０３に対して反射鏡の動きを再開するとともにレーザ出力を指令する。反射鏡１１自体は、先に説明したように大きな慣性はないので、Ａ点て停止した位置から即刻立ち上がってレーザを移動させ溶接点速度に達する。これにより加工ヘッドコントローラ２０３からはさらにレーザ発信器の制御装置３０１に対してレーザ出力の起動信号が出力されて、レーザ溶接が再開される。

したがって、Ａ点以前はもとより、Ａ点以降においても適切な溶接点速度で溶接することができるようになる。

このように、本実施形態１では、実際にロボット１が停止した点（Ａ点）よりも前で、かつ、停止した時点においては通常状態のときの速度に達する位置（Ｄ点）を計算して、その位置までロボット１を戻してから、レーザ溶接動作を再開することとしたので、溶接線が途切れることなく、しかも、レーザ照射を再開した時点では、通常状態のときと同じ溶接速度になっているため、ワークでの入熱量は通常状態のときと同じになり、適切な溶接点速度でワークに当たるレーザ強度も適切な状態となる。したがって、ロボット１などの一時停止後の溶接再開においても良好な溶接品質を保つことができる。なお、入熱量とは、レーザ照射点における単位時間あたりのレーザエネルギーとどう同等であり、レーザが照射されている時間およびレーザ強度（レーザ出力値）により決まる。

（実施形態２）
図６は、実施形態２におけるレーザ溶接装置の制御系を説明するためのブロック図である。

本実施形態２は、前述した実施形態１同様に、ロボット停止後、再開する際には、補間位置までロボット１を戻すのは同じであるが、この補間位置として、Ｄ点ではなく、ロボット１が加速する速度に対応して反射鏡１１の動きにより溶接点速度を補うことができる位置Ｄ１としている。

このため、制御系としては、基本的に実施形態１と変わることはなく、ただし、後述するように、溶接点速度を保管するための処理を加工ヘッドコントローラ２０３により行わせているため、ロボットコントローラ２から加工ヘッドコントローラへロボット１の現在位置および速度を示す信号を送信している。

図７は、実施形態２における非常停止した後のレーザ溶接再開の動作を説明するための説明図である。

本実施形態２においても、非常停止位置は、図示Ａ点である。

ここで制御装置４は、実施形態１と同様にして、Ｄ１点までの位置を求め、再起動時においては、このＤ１点までロボット１を移動させるように指令する。したがって、ロボット１の位置を動作軌道上ＡからＤ１までの距離ｄ１ａを戻すことになる。

Ｄ１点は、前述のとおり、ロボット１が加速する速度に対応して反射鏡１１の動きにより溶接点速度を補うことができる位置Ｄ１としている。もちろん、このＤ１点もレーザ加工ヘッド６の動作軌道上の位置であり、ロボット１の教示データ格納部２２１から取得することになる。

また、制御装置４は、反射鏡の位置もロボット１がＤ１点まで戻されたときの反射鏡の位置となるように反射鏡の位置も戻すように加工ヘッドコントローラ２０３に指令する。

Ｄ１点までロボット１および反射鏡１１を戻した後、レーザ溶接の再起動に際しては、加工ヘッドコントローラ２０３がロボット１の加速状態にあわせて、ロボット速度が通常状態となるまでの間、溶接点速度が非常停止がなかった場合のＡ点通過速度（通常速度）になるように反射鏡１１の回動速度（移動速度）を制御する（これを補間回動速度という）。

これによりロボット速度自体は非常停止がなかった場合のＡ点通過速度には達していないが、反射鏡を高速で回動させたことで得られている、ロボット速度と焦点速度の合成速度である溶接点速度は、通常速度になる。

このために、加工ヘッドコントローラ２０３の最適溶接条件格納部２６４には、あらかじめロボット速度に対して、溶接点速度が一定速度となるようにするための補間回動速度を記憶している。補間回動速度は、ロボット速度が上昇するのにあわせて、反射鏡の回動速度が通常速度となるように、最初は速く徐々に遅くなるようにしている。

このように本実施形態２は、ロボット１の加速している段階で、通常の溶接点速度を得るために反射鏡を高速で回動させ、ロボット速度に合わせて徐々に遅らせるようにしたので、ワークでの入熱量は、通常状態のときと同じになり、溶接品質は低下しない。また、ロボット速度が非常停止がなかった場合のＡ点通過速度（通常速度）に達する前からレーザ照射を再開することができる。このため、実施形態２でロボット１の位置を戻す距離ｄ１ａは、実施形態１の戻し距離ｄａよりも少なくてすみ、より速いレーザ溶接の再開ができる。もちろん、レーザが照射されている間の溶接点速度は、通常動作時と同じであるので、溶接品質は低下しない。

（実施形態３）
図８は、実施形態３における非常停止した後のレーザ溶接再開の動作を説明するための説明図である。

本実施形態３は、前述した実施形態１同様に、ロボット停止後、再開する際には、補間位置Ｄ点までロボット１を戻すのは同じである。しかし、その後このＤ点に戻した後、レーザ溶接を再開する際には、ロボット速度が通常状態の速度になる前からレーザ出力を開始するものである。

なお、制御系は、前述した実施形態２と同様に、ロボットコントローラ２から加工ヘッドコントローラへロボット１の現在位置および速度を示す信号を送信している（図６参照）。

本実施形態３においても、非常停止位置は、図示Ａ点である。

ここで制御装置４は、実施形態１と同様に、Ｄ点までの位置を求め、再起動時においては、このＤ点までロボット１を移動させるように指令する。

Ｄ点の位置は、実施形態１と同じである。

また、本実施形態３では反射鏡の位置もロボット１がＤ点まで戻されたときの反射鏡１１の位置となるように戻すように加工ヘッドコントローラ２０３に指令する。

そして、Ｄ点までロボット１および反射鏡１１を戻した後、レーザ溶接の再起動に際しては、加工ヘッドコントローラ２０３がロボット１の加速状態にあわせて、レーザ出力をオンにする。

このとき、ロボット速度が通常状態となるまでの間、その速度は、非常停止がなかった場合（通常状態）と比較して遅いことになるから、溶接点速度も遅くなり、その間、通常状態と同じレーザ強度でレーザを出力すると、多くのエネルギーがワークに照射されてしまい悪影響を及ぼす。

そこで、本実施形態３では、ロボット速度が通常状態となるまでの間のｄａ間では、レーザ強度をロボット速度に比例させて、初め低くしておいて徐々に上昇させるようにした。

なお、レーザ強度をロボット速度に比例させて、初め低くしておいて徐々に上昇させるために、加工ヘッドコントローラ２０３の最適溶接条件格納部２６４には、あらかじめロボット速度に対して、レーザ強度を徐々に上げるための比例関係を記憶している。なお、溶接再開の際におけるレーザ強度を低くする指令は、制御装置４から溶接再開の指令として加工ヘッドコントローラ２０３へ出力し、これを受けた加工ヘッドコントローラ２０３が、最適溶接条件格納部２６４に記憶されているレーザ強度となるようにロボット速度に対応してレーザ強度を徐々に上昇させていく。

このように本実施形態３は、ロボット加速中における溶接点速度自体は、通常状態のときよりも遅くなっているが、その間、レーザ強度がロボット速度に合わせて低くしているので、ワークでの入熱量は通常状態のときと同じになり、溶接品質は低下しない。また、ロボット１の加速している段階でレーザ照射を行うことができるようになるため、より速いレーザ溶接の再開ができる。

（実施形態４）
図９は、実施形態４における非常停止した後のレーザ溶接再開の動作を説明するための説明図である。

本実施形態４は、非常停止後、実際にロボット１が停止した位置が、レーザ加工ヘッド６の停止位置が予定されている動作軌道上またはその近傍にある場合、レーザ加工ヘッド６の位置はそのまま位置からロボット１を起動するものである。

なお、制御系は実施形態２と同様でよい。

本実施形態４では、制御は、非常停止後の再起動に際して、ロボット１が非常停止したときの終了点をＡ点として、その位置を溶接できる反射鏡の角度を求める。非常停止したときのＡ点は、非常停止したときのロボット位置から求めることができる。

そして、再起動に際しては、Ａ点からレーザを照射するとともに、反射鏡を回動させる。このとき反射鏡の回動速度は、焦点速度が溶接点速度となるようにする。そして、レーザ加工ヘッド６を移動させても（ロボット動作再開）、レーザがＡ点に届くようなレーザ照射位置になった時点（たとえばＢ点）から、レーザ加工ヘッド６の移動を開始する（ロボット動作再開）させる。このとき、焦点速度はロボット加速中の速度に合わせて、通常状態の溶接点速度となるように制御する。

これにより、本実施形態４では、ロボット１の位置を戻すことなくレーザ溶接を再開することができる。もちろんこの場合もワークでの入熱量は、通常状態のときと同じになり、溶接品質は低下しない。

以上、本発明を適用した実施形態を説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

たとえば、非常停止時における停止位置は、ロボット各軸のエンコーダの値から求めることとした、これに限らず、たとえばレーザ加工ヘッド６にビデオカメラなどを設けておいて、常に溶接点を監視して、カメラの映像から、非常停止時における溶接停止点を求めるようにしてもよい。この場合、ワーク上に溶接点の座標位置を示すためのターゲットマークなどを照射しておくと、非常停止時にカメラの映像から容易に停止位置を求めることができる。

また、上述した実施形態では、様々なコントローラや制御装置４を別々に設けてそれぞれを接続する形態として図示したが、これらは当然に、一つの筐体に納められた制御装置４などとしてもよい。

また、上述した実施形態では、非常停止時の動作に付いて説明したが、本発明は非常停止時に限らず、あらかじめレーザ溶接の一時停止位置を決めておき、その後、レーザ溶接を再開するような動作にも適用することが可能である。

また、上述した実施形態では、制御装置４が主に本発明における制御手段として機能するものであるが、制御手段としての機能の一部は他の制御部においても機能しているものである。したがって、本発明における制御手段は、本願の特許請求の範囲において規定されるものであって、実施形態における制御装置４の機能に限定されるものではない。

本発明は、レーザ溶接、レーザ加工に利用できる。

本発明を適用したレーザ溶接装置の構成を説明するための概略図である。 通常の溶接動作における溶接点速度を説明するための説明図である。 一時停止がある場合の溶接点速度を説明するための説明図である。 上記システムの制御系を説明するためのブロック図である。 実施形態１における非常停止した後のレーザ溶接再開の動作を説明するための説明図である。 実施形態２におけるレーザ溶接装置の制御系を説明するためのブロック図である。 実施形態２における非常停止した後のレーザ溶接再開の動作を説明するための説明図である。 実施形態３における非常停止した後のレーザ溶接再開の動作を説明するための説明図である。 実施形態４における非常停止した後のレーザ溶接再開の動作を説明するための説明図である。

符号の説明

１…ロボット、
２…ロボットコントローラ、
３…レーザ発振器、
４…制御装置、
５…光ファイバーケーブル、
６…レーザ加工ヘッド。

Claims (6)

1. レーザを発生させるレーザ発振器と、
   前記レーザ発振器から導かれた前記レーザの照射方向を変更するために移動可能な反射鏡を備えたレーザ照射手段と、
   前記レーザ照射手段を移動させる移動手段と、
   レーザ溶接中断後、溶接を再開させる際に、前記レーザによるワークでの入熱量が前記レーザ溶接中断による溶接停止に至る前の通常状態における入熱量と同程度となるように、少なくとも前記反射鏡の移動速度を制御する制御手段と、
   を有すること特徴とするレーザ溶接装置。
2. 前記移動手段は、現在位置を出力するエンコーダを有し、
   前記制御手段は、前記レーザ溶接中断のためにレーザ溶接停止信号を受けたとき、前記エンコーダの信号から前記レーザ溶接停止信号を受けたときの前記移動手段の停止位置を求め、前記移動手段の位置を前記停止位置から、あらかじめ決められている動作軌跡上で、かつ、前記移動手段の速度が通常状態に達するのに必要な距離未満の間の位置まで前記移動手段の位置を戻し、前記移動手段の移動速度と前記反射鏡の移動によるレーザの焦点位置の移動速度との合成速度があらかじめ決められた通常速度となるように前記反射鏡の移動速度を制御しながら前記移動手段を動作させること特徴とする請求項１記載のレーザ溶接装置。
3. 前記移動手段は、現在位置を出力するエンコーダを有し、
   前記制御手段は、前記レーザ溶接中断のためにレーザ溶接停止信号を受けたとき、前記エンコーダの信号から前記レーザ溶接停止信号を受けたときの前記移動手段の停止位置と前記反射鏡の移動位置を求め、前記移動手段の前記停止位置から、前記レーザ溶接停止信号を受けたときのレーザ焦点位置にレーザが照射されるように前記反射鏡を移動させてレーザの照射を開始し、かつ、レーザが届く範囲内で前記移動手段を移動させつつ、前記移動手段の移動速度と前記反射鏡の移動によるレーザの焦点位置の移動速度との合成速度があらかじめ決められた通常速度となるように前記反射鏡の移動速度を制御すること特徴とする請求項１記載のレーザ溶接装置。
4. レーザを発生させるレーザ発振器と、
   前記レーザ発振器から導かれた前記レーザの照射方向を変更するために移動可能な反射鏡を備えたレーザ照射手段と、
   前記レーザ照射手段を移動させる移動手段と、を備え、
   レーザ溶接中断後、溶接を再開させる際に、前記レーザによるワークでの入熱量が前記レーザ溶接中断による溶接停止に至る前の通常状態における入熱量と同程度となるように、少なくとも前記反射鏡の移動速度を制御すること特徴とするレーザ溶接方法。
5. 前記移動手段は、現在位置を出力するエンコーダを備え、
   前記制御は、
   前記レーザ溶接中断のためにレーザ溶接停止信号を受ける段階と、
   前記エンコーダの信号から前記レーザ溶接停止信号を受けたときの前記移動手段の停止位置を求める段階と、
   前記移動手段の位置を前記停止位置から、あらかじめ決められている動作軌跡上で、かつ、前記移動手段の速度が通常状態に達するのに必要な距離未満の間の位置まで前記移動手段の位置を戻す段階と、
   前記移動手段の移動速度と前記反射鏡の移動によるレーザの焦点位置の移動速度との合成速度があらかじめ決められた通常速度となるように前記反射鏡の移動速度を制御ながら前記移動手段を動作させる段階と、
   を有すること特徴とする請求項４記載のレーザ溶接方法。
6. 前記移動手段は、現在位置を出力するエンコーダを備え、
   前記制御は、
   前記レーザ溶接中断のためにレーザ溶接停止信号を受ける段階と、
   前記エンコーダの信号から前記レーザ溶接停止信号を受けたときの前記移動手段の停止位置を求める段階と、
   前記移動手段の前記停止位置から、前記レーザ溶接停止信号を受けたときのレーザ焦点位置に前記レーザが照射されるように前記反射鏡を移動レーザの照射を開始する段階と、
   前記レーザが届く範囲内で前記移動手段を移動させつつ、前記移動手段の移動速度と前記反射鏡の移動によるレーザの焦点位置の移動速度との合成速度があらかじめ決められた通常速度となるように前記反射鏡の移動速度を制御する段階と、
   を有すること特徴とする請求項４記載のレーザ溶接方法。

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