JP6131860B2 - レーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工ヘッドが取り付けられたロボットによってレーザ加工を行う際の教示方法に関する。

工場の生産ライン等において、レーザ光によって溶接、切断等の加工を行う工程においては、リモートレーザ加工方法が用いられることがある。リモートレーザ加工方法は、レーザ加工ヘッドをロボットの移動先端部に取り付け、レーザ加工ヘッドにおける反射ミラーによってレーザ光の照射方向及び焦点距離を調整して、被加工対象であるワークにおける加工部位にレーザ光を照射するものである。

このリモートレーザ加工方法においては、例えば、次のようにロボットの位置及び姿勢の教示操作を行うようにしている。具体的には、レーザ加工ヘッドの周囲から出射されてワークに照射可能な十字の可視光と、レーザ加工ヘッドにおけるレーザ光と同軸状に出射されてワークに照射可能な直進可視光とを用いる。そして、十字の可視光の交点位置と直進可視光の位置とが一致したときに、レーザ光の焦点がワークにおける加工部位に合ったと判断して、ロボットの位置及び姿勢、並びにレーザ加工ヘッドの照射方向及び照射距離の教示操作を行う。

また、特許文献１においては、レーザ光をワークに照射するスキャナを、多軸ロボットに取り付け、スキャナによって、レーザ光を加工点に正確に照射するようにしたレーザ溶接装置について記載されている。また、特許文献２においては、オフラインティーチングを行う際に、ジグテーブル上の３点からなる平面の法線に、原点座標系を設定することが記載されている。

特開２０１０−２１４３９３号公報 特開２００２−１０３２５９号公報

ところで、レーザ加工による溶接を行う場合等には、溶接箇所がピンポイントにならないようにし、溶接箇所が円形状等に連続する形状になるようにしている。そして、レーザ光を照射する経路を、ロボットの位置及び姿勢、並びにレーザ加工ヘッドの照射方向及び照射距離の教示が行われた加工部位を中心として、円形状等に展開している。このとき、十字の可視光の交点位置と直線可視光の位置とが一致する状態で、ロボットの位置及び姿勢、並びにレーザ加工ヘッドの照射方向及び照射距離の教示を行う際には、作業者の目視によって、加工部位が設定されたワークの表面に対して、レーザ光が垂直になるようにしている。

しかしながら、作業者の目視によって決定する垂直度の精度には限界がある。そのため、ワークの表面に対してレーザ光が垂直になる状態で教示が行われないと、レーザ光を照射する経路が、目標とする円形状等から変形した楕円形状等となってしまう。その結果、教示作業を再び行う必要が生じ、作業効率の低下に繋がる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、教示作業の繰返しを回避し、加工部位に、目標とする環形状又は屈曲形状のレーザ光の照射経路を簡単に形成することができるレーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、三次元に位置及び姿勢が変更可能な移動先端部を有するロボットと、上記移動先端部に取り付けられたレーザ加工ヘッドと、該レーザ加工ヘッド及び上記ロボットの動作を制御する制御装置と、上記ロボット及び上記レーザ加工ヘッドの動作を形成する教示点を上記制御装置に記憶させるための教示ペンダントとを有するレーザ加工ロボットシステムを用い、ワークの平面形状部分に、環形状又は屈曲形状を描くようにレーザ光を照射してレーザ加工するための加工部位の教示を行うに当たって、
上記加工部位内の基準となる第１位置に上記レーザ加工ヘッドから照射されるレーザ光の焦点が合うときの、上記移動先端部の位置及び姿勢と上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離とを決定する第１教示点と、上記第１位置から所定距離離れた第２位置に、上記レーザ光の焦点が合うときの、上記移動先端部の位置及び姿勢と上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離とを決定する第２教示点と、上記第１位置から所定距離離れるとともに該第１位置及び上記第２位置を結ぶ線上以外に位置する第３位置に上記レーザ光の焦点が合うときの、上記移動先端部の位置及び姿勢と上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離とを決定する第３教示点とを、上記教示ペンダントを操作して上記制御装置に記憶させる記憶工程と、
上記第１教示点、上記第２教示点及び上記第３教示点に基づき、上記加工部位が設定された上記平面形状部分の姿勢を算出する姿勢算出工程と、
該算出した姿勢を有する平面形状部分に対して、上記第１位置に焦点が合う上記レーザ光の照射方向が垂直になる状態で、上記第１位置を基準に、上記加工部位における環形状又は屈曲形状を描くよう上記レーザ光の照射経路を算出する経路算出工程と、を含むことを特徴とするレーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法にある。

上記レーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法においては、ワークの平面形状部分における加工部位に、目標とする環形状又は屈曲形状のレーザ光の照射経路を、簡単に形成するための工夫をしている。具体的には、次の記憶工程、姿勢算出工程及び経路算出工程を行って、ワークの加工部位におけるレーザ光の照射経路を算出する。
記憶工程においては、作業者によって操作される教示ペンダントからの入力に応じて、制御装置が、ロボットの移動先端部及びレーザ加工ヘッドを移動させる。そして、作業者による教示ペンダントの操作によって、加工部位内の基準となる第１位置と、第１位置から所定距離離れた第２位置と、第１位置及び第２位置を結ぶ線上以外の第３位置とのそれぞれに対して、レーザ光の焦点が合うときの第１〜第３教示点を制御装置に記憶させる。ここで、第１〜第３位置は、いずれも三次元位置として表される。

次いで、姿勢算出工程においては、制御装置が、第１〜第３教示点に基づき、加工部位が設定された平面形状部分の姿勢を算出する。この平面形状部分の姿勢は、第１〜第３位置としての３つの三次元位置に基づくことにより、容易に算出することができる。その後、経路算出工程においては、算出した姿勢の平面形状部分に対して垂直にレーザ光が照射されるように、制御装置が、第１位置にレーザ光の焦点が合うときの、移動先端部の位置及び姿勢とレーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離とを算出する。これにより、第１位置に焦点が合うレーザ光の照射方向が、平面形状部分に対して垂直になる。そして、この状態において、制御装置は、第１位置を基準に、加工部位における環形状又は屈曲形状を描くようレーザ光の照射経路を算出する。

このレーザ光の照射経路を算出する際には、算出した姿勢を有する平面形状部分に対して平行な状態で、第１位置を基準に、加工部位における環形状又は屈曲形状を描く、移動先端部の位置及び姿勢とレーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離とが算出される。この算出の際には、レーザ加工ヘッドによるレーザ光の焦点距離を一定に保って環形状又は屈曲形状を描くことができる。この場合には、レーザ光が平面形状部分に垂直に照射される状態で環形状又は屈曲形状が描かれる。一方、この算出の際には、レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向を変更して環形状又は屈曲形状を描くこともできる。この場合には、レーザ光が平面形状部分に略垂直に照射される状態で環形状又は屈曲形状が描かれる。

このように、上記教示方法においては、加工部位が設定された平面形状部分に対して、レーザ光の照射方向が垂直になる状態を、簡単に形成することができる。
また、作業者は、第１〜第３位置にレーザ光の焦点を合わせて第１〜第３教示点を制御装置に記憶させる際には、加工部位が設定された平面形状部分に対して、レーザ光の焦点が垂直に照射される状態を形成する必要はない。そのため、作業者によるロボット及びレーザ加工ヘッドの教示作業を簡単にすることができる。
それ故、上記レーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法によれば、教示作業の繰返しを回避し、加工部位に、目標とする環形状又は屈曲形状のレーザ光の照射経路を簡単に形成することができる。

実施例にかかる、教示作業を行う際のレーザ加工ロボットシステムを示す説明図。 実施例にかかる、レーザ加工ロボットシステムを模式的に示す構成図。 実施例にかかる、加工部位が設定された平面形状部分における第１〜第３位置を示す説明図。 実施例にかかる、レーザ加工を行う際のレーザ加工ロボットシステムを示す説明図。 実施例にかかる、レーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法を示すフローチャート。

上述したレーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法における好ましい実施の形態について説明する。
上記教示方法においては、上記加工部位は、上記環形状としての円形状であり、上記第１位置は、上記円形状の中心位置とし、上記第２位置及び上記第３位置は、上記円形状の加工部位の外部の位置としてもよい。
この場合には、目標とする円形状のレーザ加工を、ワークの加工部位に行うことができる。また、第１位置が円形状の中心位置に設定されることにより、円形状の加工部位の形成が容易である。また、円形状は真円形状とすることができる。

また、上記第１教示点、上記第２教示点及び上記第３教示点は、上記移動先端部の位置及び姿勢が同じ状態で、上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離を変更して記憶させてもよい。
この場合には、教示ペンダントを用いた作業者による第１〜第３教示点の教示作業を、迅速かつ簡単に行うことができる。

また、上記経路算出工程において、上記レーザ光の照射経路は、上記移動先端部の位置及び姿勢が同じ状態で、上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離を変更して記憶させてもよい。
この場合には、制御装置におけるレーザ光の照射経路の算出を容易にすることができる。

以下に、レーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法にかかる実施例について、図１〜図５を参照して説明する。
本例のレーザ加工ロボットシステム１を用いた教示方法においては、図１、図２に示すように、レーザ加工ロボットシステム１を用いて、レーザ光Ａを照射してレーザ加工するための加工部位８２の教示を行う。レーザ加工ロボットシステム１は、三次元に位置及び姿勢が変更可能な移動先端部４１を有するロボット４と、移動先端部４１に取り付けられたレーザ加工ヘッド２と、レーザ加工ヘッド２及びロボット４の動作を制御する制御装置５と、ロボット４及びレーザ加工ヘッド２の動作を形成する教示点を制御装置５に記憶させるための教示ペンダント５１とを有している。また、加工部位８２の教示は、ワーク８の平面形状部分８１に、円形状を描くようにして行う。

本例の教示方法においては、次の記憶工程、姿勢算出工程及び経路算出工程を行って、加工部位８２に円形状を描くためのレーザ光Ａの照射経路Ｙを算出する。
記憶工程においては、図３に示すように、作業者が教示ペンダント５１を操作して、第１〜第３教示点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を制御装置５に記憶させる（図５のステップＳ１〜Ｓ４）。第１教示点Ｐ１は、加工部位８２内の基準となる第１位置Ｘ１にレーザ加工ヘッド２から照射されるレーザ光Ａの焦点が合うときの、移動先端部４１の位置及び姿勢とレーザ加工ヘッド２によるレーザ光Ａの照射方向及び焦点距離とを決定する制御装置５のプログラム上のデータである。

第２教示点Ｐ２は、第１位置Ｘ１から所定距離離れた第２位置Ｘ２に、レーザ光Ａの焦点が合うときの、移動先端部４１の位置及び姿勢とレーザ加工ヘッド２によるレーザ光Ａの照射方向及び焦点距離とを決定する制御装置５のプログラム上のデータである。第３教示点Ｐ３は、第１位置Ｘ１から所定距離離れるとともに第１位置Ｘ１及び第２位置Ｘ２を結ぶ仮想線Ｌ１上以外に位置する第３位置Ｘ３にレーザ光Ａの焦点が合うときの、移動先端部４１の位置及び姿勢とレーザ加工ヘッド２によるレーザ光Ａの照射方向及び焦点距離とを決定する制御装置５のプログラム上のデータである。

次いで、姿勢算出工程においては、制御装置５が、第１教示点Ｐ１、第２教示点Ｐ２及び第３教示点Ｐ３に基づき、加工部位８２が設定された平面形状部分８１の姿勢（三次元の傾き）αを算出する（図５のＳ５）。その後、経路算出工程においては、制御装置５が、算出した姿勢αを有する平面形状部分８１に対して、第１位置Ｘ１に焦点が合うレーザ光Ａの照射方向が垂直になる状態で、第１位置Ｘ１を基準に、加工部位８２における真円形状を描くようレーザ光Ａの照射経路Ｙを算出する（図５のＳ６）。
また、制御装置５においてレーザ光Ａの照射経路Ｙが算出された後、ワーク８の加工部位８２のレーザ加工を行う際には、制御装置５は、図４に示すように、照射経路Ｙに沿ってレーザ光Ａを照射する。

まず、本例のレーザ加工ロボットシステム１について詳説する。
図２に示すように、ロボット４は、複数の関節部に設けられたサーボモータ４２の動作を制御して、移動先端部４１の位置及び姿勢を三次元に変更可能な多関節ロボットである。レーザ加工を行うためのワーク８は、ロボット４の可動範囲内に配置された治具に載置される。
レーザ加工ヘッド２は、ロボット４の周囲に設けられたエネルギ発生装置２５に電気的に接続されている。そして、エネルギ発生装置２５によって生じるエネルギによって、レーザ加工ヘッド２からレーザ光Ａが出射される。エネルギ発生装置２５は、発振機、チラー等から構成されている。

図１に示すように、レーザ加工ヘッド２は、レーザ光Ａを発光するレーザ光源２１と、レーザ光源２１から発光されたレーザ光Ａの焦点距離を可変させる焦点レンズ２２と、焦点レンズ２２を通過したレーザ光Ａの照射方向を可変させる反射ミラー２３とを有している。レーザ光源２１は、ファイバーケーブル等を介してエネルギ発生装置２５に接続されている。
レーザ加工ヘッド２から外部に照射されるレーザ光Ａは、反射ミラー２３の中心に位置する出射中心位置２３１から出射される。また、レーザ加工ヘッド２には、ワーク８に十字形状の照準可視光Ｂを照射する照準可視光照射手段３１と、ワーク８に、レーザ光Ａと同軸状に直進可視光Ｃを照射する直進可視光照射手段３２とが設けられている。

照準可視光照射手段３１は、レーザ加工ヘッド２の外部に取り付けられており、直進可視光照射手段３２は、レーザ光Ａと同軸状に直進可視光Ｃが通過するように、レーザ加工ヘッド２の内部に設けられている。直進可視光Ｃは、ロボット４の位置及び姿勢並びにレーザ加工ヘッド２によるレーザ光Ａの照射方向及び焦点距離の教示を行う際に、目に見えないレーザ光Ａの代わりに用いるものである。そして、直進可視光Ｃは、レーザ光Ａと同様に、焦点レンズ２２を通過して反射ミラー２３から出射される。
ワーク８の適宜位置に投影された照準可視光Ｂにおける十字形状の交点Ｂ１と、直進可視光Ｃとが一致するときに、作業者は、レーザ光Ａの焦点がワーク８の適宜位置に合っていると検知することができる。

図１においては、レーザ加工ヘッド２におけるレーザ光Ａの照射可能範囲（加工可能範囲）Ｒを点線によって示す。この照射可能範囲Ｒは、焦点レンズ２２によってレーザ光Ａの焦点を合わせることができる距離の範囲と、反射ミラー２３によってレーザ光Ａを照射することができる方向の範囲とによって形成される。照射可能範囲Ｒは、レーザ加工ヘッド２におけるレーザ光Ａの出射中心位置２３１から略三角錐状に広がる形状の頂点部を除く範囲として設定される。

図２に示すように、制御装置５は、ロボット４の各サーボモータ４２に設けられたエンコーダ４３からの信号を受けて、各サーボモータ４２の位置、速度及び加速度を制御可能である。また、制御装置５は、レーザ加工ヘッド２における焦点レンズ２２の位置及び反射ミラー２３の角度を制御可能である。制御装置５は、教示ペンダント５１によって教示される教示点及び動作に従って、ロボット４及びレーザ加工ヘッド２の教示プログラムＭを作成するよう構成されている。そして、ロボット４及びレーザ加工ヘッド２の教示が終わった後には、制御装置５は、教示プログラムＭに従ってロボット４及びレーザ加工ヘッド２を動作させる。

教示ペンダント５１は、作業者が手に持って操作できる形状に形成されており、ロボット４の移動先端部４１を移動させるとともに、レーザ加工ヘッド２の直進可視光照射手段３２による直進可視光Ｃの照射方向及び焦点距離を変更できるよう構成されている。そして、教示ペンダント５１は、移動先端部４１及びレーザ加工ヘッド２の教示点の記憶、レーザ加工ヘッド２による加工位置の記憶等を入力できるようになっている。

本例においては、レーザ光Ａによってワーク８としての金属部品（車両用フレーム、車両用鋼板等）における加工部位８２にレーザ溶接を行う。このとき、加工部位８２に対するレーザ光Ａの照射は、加工部位８２としての１点のみに集中して行うのではなく、円形状を描くように設定したライン状の加工部位８２に対して行う。すなわち、加工部位８２は、レーザ光Ａの照射位置の移動を伴って設定される部位である。

次に、本例のレーザ加工ロボットシステム１を用いた教示方法について、図５のフローチャートを参照して詳説し、本例の作用効果について説明する。
本例においては、レーザ加工ロボットシステム１において、ワーク８の複数箇所に設定された加工部位８２のオンラインの教示作業（オンラインティーチング）を行う。このオンラインの教示作業を行う際には、次の記憶工程、姿勢算出工程及び経路算出工程を行って、ワーク８の複数箇所に設定された各加工部位８２におけるレーザ光Ａの照射経路Ｙを算出する。また、記憶工程、姿勢算出工程及び経路算出工程は、ワーク８の複数箇所に設定された平面形状部分８１ごとに行う。なお、教示作業が終わった後には、制御装置５における教示プログラムＭに従って、複数の加工部位８２に対してレーザ溶接が行われる。

記憶工程においては、作業者によって操作される教示ペンダント５１からの入力に応じて、制御装置５が、ロボット４の移動先端部４１及びレーザ加工ヘッド２を移動させる（図５のステップＳ１）。そして、作業者による教示ペンダント５１の操作によって、図３に示すように、加工部位８２内の基準となる第１位置Ｘ１と、第１位置Ｘ１から所定距離離れた第２位置Ｘ２と、第１位置Ｘ１及び第２位置Ｘ２を結ぶ仮想線Ｌ１上以外に位置する第３位置Ｘ３とのそれぞれに対して、レーザ光Ａの焦点を合わせたときの第１〜第３教示点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を制御装置５に記憶させる（図５のＳ２〜Ｓ４）。

ここで、第１〜第３位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、いずれも三次元位置のデータとして表される。また、第１〜第３教示点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、ロボット４の移動先端部４１の三次元位置及び三次元姿勢、並びにレーザ加工ヘッド２におけるレーザ光Ａの照射方向及び焦点距離のデータとして表される。
本例の複数の加工部位８２は、レーザ光Ａによって真円形状を描いてレーザ溶接を行う部位であり、第１位置Ｘ１は、真円形状の中心位置とする。各加工部位８２の真円形状の直径は１０ｍｍ以下とすることができる。

図３に示すように、第２位置Ｘ２は、真円形状の加工部位８２の外部の位置であって、真円形状の加工部位８２における溶接開始位置Ｘ４から、真円形状の径方向に所定距離離れた位置とする。この溶接開始位置Ｘ４からの所定距離は、第２位置Ｘ２が、加工部位８２が配置された平面形状部分８１の同一平面内に位置するように決定する。
第３位置Ｘ３は、真円形状の加工部位８２の外部の位置であって、真円形状の中心と第２位置Ｘ２とを結ぶ仮想線Ｌ１から、真円形状の中心の回りに９０°位相がずれた仮想線Ｌ２上の位置とする。第３位置Ｘ３は、第２位置Ｘ２と同様に、加工部位８２が配置された平面形状部分８１の同一平面内に位置するように決定する。

第１〜第３教示点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の教示を行う際には、作業者は、図１に示すように、教示ペンダント５１を操作して、真円形状の中心である第１位置Ｘ１に照準可視光Ｂの交点Ｂ１を配置し、この交点Ｂ１に直進可視光Ｃを合わせる。このとき、制御装置５は、教示ペンダント５１からの入力に応じて、ロボット４の移動先端部４１を移動させ、さらにレーザ加工ヘッド２における焦点レンズ２２及び反射ミラー２３を動かす。そして、制御装置５は、作業者による教示ペンダント５１からの入力を受けて、第１位置Ｘ１に配置された照準可視光Ｂの交点Ｂ１に、直進可視光Ｃが合った状態で、移動先端部４１の位置及び姿勢並びにレーザ加工ヘッド２の照射方向及び焦点距離を第１教示点Ｐ１として記憶する（図５のＳ２）。

また、作業者は、教示ペンダント５１を操作して、第２位置Ｘ２に照準可視光Ｂの交点Ｂ１を配置し、この交点Ｂ１に直進可視光Ｃを合わせる。このとき、作業者は、第１位置Ｘ１から移動先端部４１の位置及び姿勢を変更せず、レーザ加工ヘッド２における焦点レンズ２２及び反射ミラー２３を動かして、レーザ加工ヘッド２の照射方向及び焦点距離を変更する。そして、制御装置５は、第１位置Ｘ１の場合と同様にして、作業者による教示ペンダント５１からの入力を受けて、第２位置Ｘ２に配置された照準可視光Ｂの交点Ｂ１に、直進可視光Ｃが合った状態で、移動先端部４１の位置及び姿勢並びにレーザ加工ヘッド２の照射方向及び焦点距離を第２教示点Ｐ２として記憶する（図５のＳ３）。

さらに、作業者は、教示ペンダント５１を操作して、第３位置Ｘ３に照準可視光Ｂの交点Ｂ１を配置し、この交点Ｂ１に直進可視光Ｃを合わせる。このとき、作業者は、第１位置Ｘ１から移動先端部４１の位置及び姿勢を変更せず、レーザ加工ヘッド２における焦点レンズ２２及び反射ミラー２３を動かして、レーザ加工ヘッド２の照射方向及び焦点距離を変更する。そして、制御装置５は、第１位置Ｘ１の場合と同様にして、作業者による教示ペンダント５１からの入力を受けて、第３位置Ｘ３に配置された照準可視光Ｂの交点Ｂ１に、直進可視光Ｃが合った状態で、移動先端部４１の位置及び姿勢並びにレーザ加工ヘッド２の照射方向及び焦点距離を第３教示点Ｐ３として記憶する（図５のＳ４）。

次いで、姿勢算出工程においては、制御装置５が、第１〜第３教示点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に基づき、加工部位８２が設定された平面形状部分８１の三次元姿勢αを算出する（図５のＳ５）。この平面形状部分８１の三次元姿勢αは、第１〜第３位置Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３としての３つの三次元位置から、三次元座標としてのＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標における、平面形状部分８１の３つの傾きとして容易に算出することができる。これにより、三次元空間における平面形状部分８１の三次元姿勢αを認知することができる。

その後、経路算出工程においては、算出した三次元姿勢αの平面形状部分８１に対して垂直にレーザ光Ａ（又は直進可視光Ｃ）が照射されるように、制御装置５が、第１位置Ｘ１にレーザ光Ａの焦点を合わせたときの、移動先端部４１の位置及び姿勢とレーザ加工ヘッド２によるレーザ光Ａの照射方向及び焦点距離とを算出する。これにより、第１位置Ｘ１に焦点を合わせたレーザ光Ａの照射方向が、平面形状部分８１に対して垂直になる。そして、この状態において、制御装置５は、第１位置Ｘ１を基準に、加工部位８２における真円形状を描くようレーザ光Ａの照射経路Ｙを算出する（図５のＳ６）。このとき、制御装置５は、加工部位８２の真円形状を、作業者が操作する教示ペンダント５１からの円の半径の入力を受けて設定することができる。

本例の制御装置５は、第１位置Ｘ１から移動先端部４１の位置及び姿勢を変更せず、レーザ加工ヘッド２の照射方向及び焦点距離を第１位置Ｘ１から変更するようにして、レーザ光Ａの照射経路Ｙを算出する。また、レーザ光Ａの照射経路Ｙは、レーザ加工ヘッド２によるレーザ光Ａの照射方向を変更して、真円形状を描くように算出する。このとき、真円形状を描く際の、平面形状部分８１に対するレーザ光Ａの方向は、完全に垂直な状態から若干傾斜する状態になる。そして、レーザ光Ａが平面形状部分８１に略垂直に照射される状態で真円形状が描かれる。
なお、第２位置Ｘ２及び第３位置Ｘ３は、平面形状部分８１の三次元姿勢αを算出するために用いる位置であり、この算出が行われた後には使用されない。

また、複数の加工部位８２について、記憶工程、姿勢算出工程及び経路算出工程が行われ（図５のＳ７）、制御装置５においては、複数の加工部位８２についてのロボット４の教示プログラムＭが形成される。こうして、本例の教示方法によれば、各加工部位８２が設定された平面形状部分８１に対して、レーザ光Ａの照射方向が垂直になる状態を、簡単に形成することができる。そして、平面形状部分８１の三次元姿勢αを用いて、真円形状の各加工部位８２におけるレーザ光Ａの照射経路Ｙを、迅速かつ簡単に形成することができる。

また、作業者は、第１〜第３位置Ｘ１，Ｘ２、Ｘ３に、照準可視光Ｂの交点Ｂ１と直進可視光Ｃとを合わせるときには、加工部位８２が設定された平面形状部分８１に対して、直進可視光Ｃを垂直にする必要はない。そのため、作業者によるロボット４及びレーザ加工ヘッド２の教示作業を簡単にすることができる。
それ故、本例のレーザ加工ロボットシステム１を用いた教示方法によれば、教示作業の繰返しを回避し、加工部位８２に、目標とする真円形状のレーザ光Ａの照射経路Ｙを簡単に形成することができる。
なお、加工部位８２は真円形状とする以外にも、楕円形状等の種々の環形状、Ｓ字形状、Ｃ字形状等の種々の屈曲形状とすることも可能である。

１ レーザ加工ロボットシステム
２ レーザ加工ヘッド
４ ロボット
４１ 移動先端部
５ 制御装置
５１ 教示ペンダント
８ ワーク
８１ 平面形状部分
８２ 加工部位
Ａ レーザ光
Ｐ１〜Ｐ３ 第１〜第３教示点
Ｘ１〜Ｘ３ 第１〜第３位置
Ｙ 照射経路

Claims (4)

1. 三次元に位置及び姿勢が変更可能な移動先端部を有するロボットと、上記移動先端部に取り付けられたレーザ加工ヘッドと、該レーザ加工ヘッド及び上記ロボットの動作を制御する制御装置と、上記ロボット及び上記レーザ加工ヘッドの動作を形成する教示点を上記制御装置に記憶させるための教示ペンダントとを有するレーザ加工ロボットシステムを用い、ワークの平面形状部分に、環形状又は屈曲形状を描くようにレーザ光を照射してレーザ加工するための加工部位の教示を行うに当たって、
   上記加工部位内の基準となる第１位置に上記レーザ加工ヘッドから照射されるレーザ光の焦点が合うときの、上記移動先端部の位置及び姿勢と上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離とを決定する第１教示点と、上記第１位置から所定距離離れた第２位置に、上記レーザ光の焦点が合うときの、上記移動先端部の位置及び姿勢と上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離とを決定する第２教示点と、上記第１位置から所定距離離れるとともに該第１位置及び上記第２位置を結ぶ線上以外に位置する第３位置に上記レーザ光の焦点が合うときの、上記移動先端部の位置及び姿勢と上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離とを決定する第３教示点とを、上記教示ペンダントを操作して上記制御装置に記憶させる記憶工程と、
   上記第１教示点、上記第２教示点及び上記第３教示点に基づき、上記加工部位が設定された上記平面形状部分の姿勢を算出する姿勢算出工程と、
   該算出した姿勢を有する平面形状部分に対して、上記第１位置に焦点が合う上記レーザ光の照射方向が垂直になる状態で、上記第１位置を基準に、上記加工部位における環形状又は屈曲形状を描くよう上記レーザ光の照射経路を算出する経路算出工程と、を含むことを特徴とするレーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法。
2. 上記加工部位は、上記環形状としての円形状であり、
   上記記憶工程において、上記第１位置は、上記円形状の中心位置とし、上記第２位置及び上記第３位置は、上記円形状の加工部位の外部の位置とすることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法。
3. 上記記憶工程において、上記第１教示点、上記第２教示点及び上記第３教示点は、上記移動先端部の位置及び姿勢が同じ状態で、上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離を変更して記憶させることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法。
4. 上記経路算出工程において、上記レーザ光の照射経路は、上記移動先端部の位置及び姿勢が同じ状態で、上記レーザ加工ヘッドによるレーザ光の照射方向及び焦点距離を変更して記憶させることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工ロボットシステムを用いた教示方法。

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