JPH04238688A - レーザロボット制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工に使用される
レーザロボット制御方法に関し、特にノズルを傾けてレ
ーザ加工を行うレーザロボット制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザ発振器とロボットを結合し
て複雑な形状に対して高速切断または溶接などの熱加工
を行なう複合システムが実用化されている。ここでは、
その複合システムをレーザロボットと称する。このレー
ザロボットは、レーザ光を集光して加工軌跡に沿ったレ
ーザ加工を行う。

【０００３】このレーザロボットにおいて、ワーク（加
工対象物）に対してレーザ加工ノズルをある角度傾けて
レーザ加工を行う場合がある。例えば、レーザ光に対す
る反射率の高いワークを加工する際に、ワークに照射さ
れたレーザ光が反射してレーザ発振器内部に戻り、レー
ザ発振器が破損してしまうおそれがあるような場合であ
る。この場合、レーザロボットに対する加工軌跡の教示
は、レーザ加工ノズルを実際のレーザ加工時の傾き角に
なるように傾けた状態で移動させて行う。そのレーザ加
工ノズルは、目測によって傾けられたり、または治具、
ゲージ等を使用して傾けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、レーザ加工ノ
ズルをある角度傾けながら移動させて加工軌跡の教示を
行うことは、非常に困難であった。例えば、目測で垂直
方向を見極めることは比較的容易であるが、あるものに
対して垂直でも平行でもないある角度を見極めるのは、
非常に困難である。また、傾き角を測定するために治具
、ゲージ等を使用すると、教示作業が複雑になり時間を
要する。さらに、このようにして教示された加工軌跡に
沿って、実際にレーザ加工を行った結果、レーザ加工ノ
ズルの傾き角が適当でないと判別した場合は、再度傾き
角を変更して加工軌跡を教示しなければならなかった。 このため、最適な傾き角で加工するには、数回の加工試
行を繰り返すことが多く、その加工試行の度に加工軌跡
の教示を行っていた。したがって、教示作業に多大の時
間を要していた。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ワークに対してレーザ加工ノズルを傾けてレ
ーザ加工を行う場合、その加工軌跡の教示を簡単にかつ
短時間で行うことができるレーザロボット制御方法を提
供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、
教示作業を行った後に、レーザ加工ノズルの傾き角が適
当でないと判別し、その傾き角を変更した場合でも、教
示作業を繰り返し行う必要がないレーザロボット制御方
法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザ光を集光して加工軌跡に沿ったレ
ーザ加工を行うレーザロボット制御方法において、加工
対象物に対してレーザ加工ノズルを垂直または垂直に近
い姿勢に保った状態で移動させることによって、加工軌
跡を教示し、前記教示された加工軌跡の進行方向に対し
て前記レーザ加工ノズルを所定角度傾けることによって
、レーザ加工を行うことを特徴とするレーザロボット制
御方法が、提供される。

【０００７】

【作用】レーザ加工ノズルを加工対象物に対して垂直ま
たは垂直に近い姿勢に保った状態で移動させて、加工軌
跡を教示する。その教示された加工軌跡の進行方向に対
し、レーザ加工ノズルを所定角度傾けてレーザ加工を行
う。このため、レーザ加工ノズルを傾けてレーザ加工を
行う場合でも、レーザ加工ノズルを傾けて加工軌跡を教
示する必要はなく、加工軌跡を簡単にかつ短時間で教示
することができる。また、加工軌跡が一旦教示された後
に、レーザ加工ノズルが傾けられ、その傾き角でレーザ
加工が行われる。したがって、加工時にレーザ加工ノズ
ルの傾き角が適当でないと判別した場合は、その傾き角
だけを変更すればよく、変更された傾き角で再度加工軌
跡を教示する必要はない。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明のレーザロボット制御方法による
加工軌跡の教示を説明するための図である。図において
、ノズル１は、レーザロボットのアーム２の先端に設け
られる。このノズル１は、教示された加工軌跡４に沿っ
て移動する。加工軌跡４の教示は、ノズル１を手動、ま
たは教示操作盤からの手動送り指令により、加工軌跡４
上で動作させ、レーザロボットにそのときのノズル１の
位置及び姿勢を記憶させることによって行われる。その
際に、ノズル１は、図に示すように、ワーク３に対して
垂直または垂直に近い姿勢の状態に保たれる。

【０００９】図１は本発明のレーザロボット制御方法に
よるレーザ加工を説明するための図である。レーザ加工
時には、レーザロボットは教示された加工軌跡４を再生
して、ノズル１が加工軌跡４に沿って移動するようにノ
ズル１を制御する。ノズル１は、加工軌跡４上を移動し
ながらレーザ光を照射し、ワーク３の切断、溶接等のレ
ーザ加工を行う。その際に、ノズル１は、矢印Ａで示す
加工軌跡４の進行方向に対して所定角度αだけ傾いた姿
勢に保たれる。

【００１０】図３は図２のノズル姿勢を求める方法を説
明するための図である。図において、ベクトルＶｆは、
加工点Ｐｎを原点として、加工軌跡４の進行方向を示す
ベクトルである。また、ベクトルＶｎは、加工点Ｐｎを
原点として、教示時のノズル１の方向（垂直または垂直
に近い姿勢）を示すベクトルである。このベクトルＶｆ
とベクトルＶｎとからベクトルＶａが求められる。ベク
トルＶａは、ベクトルＶｆとベクトルＶｎとを含む平面
Ｈ内のベクトルであり、加工点Ｐｎを原点とし、ベクト
ルＶｆに対して所定角度αを持つ。所定角度αは、教示
操作盤から入力された設定値であり、任意の値に設定可
能である。ノズル１は、ベクトルＶａの方向に傾けられ
、その姿勢で加工軌跡４に沿ってレーザ加工を行う。

【００１１】このように、本実施例では、ノズル１をワ
ーク３に対して垂直または垂直に近い姿勢に保った状態
で移動させて、加工軌跡４を教示し、その教示された加
工軌跡４の進行方向に対し、ノズル１を所定角度α傾け
てレーザ加工を行う。このため、ノズル１を傾けてレー
ザ加工を行う場合でも、ノズル１を傾けて加工軌跡４を
教示する必要はない。したがって、従来、目測や治具、
ゲージ等によりノズル１を傾けて教示していたために、
複雑で長時間を要していた教示作業を簡単にかつ短時間
で行うことができる。また、加工軌跡４が一旦教示され
た後に、予め設定された所定角度αだけ、加工軌跡４の
進行方向に対してノズル１が傾けられ、その傾き角でレ
ーザ加工が行われる。このため、加工時にノズル１の傾
き角が適当でないと判別した場合は、所定角度αの設定
を変更すればよく、その傾き角での加工軌跡４を再度教
示する必要はない。したがって、従来、傾き角を変更す
る度に行っていた加工軌跡４の教示作業を最初に一回だ
け行えばよく、この点でも、教示作業を簡単でかつ短時
間で行うことができる。

【００１２】図４は本発明を実施するためのフローチャ
ートを示す図である。図において、Ｓに続く数値はステ
ップ番号を示す。 〔Ｓ１〕教示された加工軌跡４により、加工点Ｐｎ及び
ベクトルＶｎを記憶する。 〔Ｓ２〕ベクトルＶｆを求める。 〔Ｓ３〕ベクトルＶｎとベクトルＶｆを含む平面Ｈを求
める。 〔Ｓ４〕平面Ｈ内において、加工点Ｐｎを原点とし、ベ
クトルＶｆに対して所定角度αを持つベクトルＶａを求
める。 〔Ｓ５〕ノズル１の姿勢をベクトルＶａの方向に傾けて
レーザ加工を行う。

【００１３】図５は本発明を実施するレーザロボットの
外観図である。ロボット１０のアーム２の先端にはレー
ザ加工用のノズル（レーザ加工ノズル）１が設けられて
おり、レーザ光とアシストガスを出力する。ロボット１
０はロボット制御装置３０によって制御され、ケーブル
４１によって、ロボット制御装置３０と接続されている
。レーザ発振装置２０には内部にレーザ発振器、レーザ
発振用の高周波電源、レーザガスの循環装置、冷却装置
、レーザ発振器の制御回路が内蔵されている。レーザ発
振装置２０からのレーザ光は直線偏光であり、加工のた
めに円偏光ユニット４４で円偏光に変換され、導光路４
３ａ、４３ｂ、４３ｃによって、ロボット１０に導かれ
、ロボット１０内を通過して、ノズル１から出力される
。また、レーザのパワー出力、パルスデューティ、パル
ス周波数等の条件はロボット制御装置３０からケーブル
４２を介して、レーザ発振装置２０に送られる。なお、
図５では加工テーブル、ワーク等は省略してある。

【００１４】図６はロボット制御装置の概略のブロック
図である。ロボット制御装置にはプロセッサボード３１
があり、プロセッサボード３１にはプロセッサ３１ａ、
ＲＯＭ３１ｂ、ＲＡＭ３１ｃがある。プロセッサ３１ａ
はＲＯＭ３１ｂに格納された本発明のレーザロボット制
御方法のプログラムに従って、ロボット制御装置３０全
体を制御する。ＲＡＭ３１ｃには各種のデータが格納さ
れ、ロボット１の動作プログラム、前述した所定角度α
の設定値等も格納される。ＲＡＭ３１ｃの一部は不揮発
性メモリとして構成されており、動作プログラムは不揮
発性メモリ部分に格納されている。プロセッサボード３
１はバス３９に結合されている。

【００１５】ディジタルサーボ制御回路３２はバス３９
に結合され、プロセッサボード３１からの指令によって
、サーボアンプ３３を経由して、サーボモータ５１、５
２、５３、５４、５５及び５６を駆動する。これらのサ
ーボモータはロボット１に内蔵され、ロボット１の各軸
を動作させる。シリアルポート３４はバス３９に結合さ
れ、表示器付き教示操作盤５７、その他のＲＳ２３２Ｃ
機器５８と接続されている。表示器付き教示操作盤は前
述した加工軌跡４の教示時に使用され、所定角度αの入
力にも使用される。また、シリアルポートにはＣＲＴ３
６ａが接続されている。ディジタルＩ／Ｏ３５には操作
パネル３６ｂが接続されている。また、ディジタルＩ／
Ｏ３５及びアナログＩ／Ｏ３７が設けられている。また
、大容量メモリ３８にはティーチングデータ等が格納さ
れる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、レーザ
加工ノズルを加工対象物に対して垂直または垂直に近い
姿勢に保った状態で移動させて、加工軌跡を教示し、そ
の教示された加工軌跡の進行方向に対し、レーザ加工ノ
ズルを所定角度傾けてレーザ加工を行うように構成した
。このため、レーザ加工ノズルを傾けてレーザ加工を行
う場合でも、レーザ加工ノズルを傾けて加工軌跡を教示
する必要はない。したがって、従来、目測や治具、ゲー
ジ等によりレーザ加工ノズルを傾けて教示していたため
に、複雑で長時間を要していた教示作業を簡単にかつ短
時間で行うことができる。

【００１７】また、加工軌跡が一旦教示された後に、予
め設定された所定角度に対応してレーザ加工ノズルが傾
けられ、その傾き角でレーザ加工が行われる。このため
、加工時にレーザ加工ノズルの傾き角が適当でないと判
別した場合は、所定角度の設定を変更すればよく、その
傾き角で加工軌跡を再度教示する必要はない。したがっ
て、従来、傾き角を変更する度に行っていた加工軌跡の
教示作業を最初に一回だけ行えばよく、この点でも、教
示作業を簡単でかつ短時間で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザロボット制御方法によるレーザ
加工を説明するための図である。

【図２】本発明のレーザロボット制御方法による加工軌
跡の教示を説明するための図である。

【図３】図２のノズル姿勢を求める方法を説明するため
の図である。

【図４】本発明を実施するためのフローチャートを示す
図である。

【図５】本発明を実施するレーザロボットの外観図であ
る。

【図６】ロボット制御装置の概略のブロック図である。

【符号の説明】

１　　ノズル ３　　ワーク ４　　加工軌跡 １０　　ロボット ２０　　レーザ発振装置 ３０　　ロボット制御装置 ３１ａ　　プロセッサ ３１ｂ　　ＲＯＭ ３１ｃ　　ＲＡＭ ５７　　教示操作盤 Ｖｎ，Ｖｆ，Ｖａ　　ベクトル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザ光を集光して加工軌跡に沿った
   レーザ加工を行うレーザロボット制御方法において、加
   工対象物に対してレーザ加工ノズルを垂直または垂直に
   近い姿勢に保った状態で移動させることによって、加工
   軌跡を教示し、前記教示された加工軌跡の進行方向に対
   して前記レーザ加工ノズルを所定角度傾けることによっ
   て、レーザ加工を行うことを特徴とするレーザロボット
   制御方法。
2. 【請求項２】　　前記加工軌跡の進行方向を示し加工点
   を原点とする第一ベクトルと、前記教示時のレーザ加工
   ノズルの方向を示し前記加工点を原点とする第二ベクト
   ルとを含む平面Ｈ内で、前記第一ベクトルに対して前記
   所定角度を持ち前記加工点を原点とする第三ベクトルを
   求め、前記レーザ加工時のレーザ加工ノズルは、前記第
   三ベクトルの方向に傾けられることを特徴とする請求項
   １記載のレーザロボット制御方法。
3. 【請求項３】　　前記所定角度は任意の値に設定可能で
   あることを特徴とする請求項１記載のレーザロボット制
   御方法。