JPH058069A - レーザー切断加工ロボツト - Google Patents

レーザー切断加工ロボツト

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JPH058069A
JPH058069A JP3164291A JP16429191A JPH058069A JP H058069 A JPH058069 A JP H058069A JP 3164291 A JP3164291 A JP 3164291A JP 16429191 A JP16429191 A JP 16429191A JP H058069 A JPH058069 A JP H058069A
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Yasushi Mukai
康士 向井
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 教示時間を短縮するとともに加工品質を向上
できるレーザー加工ロボットを提供する。 【構成】 ロボットの先端部に設けたスライド軸5と、
このスライド軸5に固定されレーザー光を発振する出射
光学系6と、スライド軸5を上下に移動させるモータ8
と、レーザー光の焦点位置とワーク表面のずれ量を測定
するセンサー7と、センサー7の信号を入力してモータ
8を制御する制御装置とによって構成されている。そし
て制御装置は、教示時においてスライド軸5を基準位置
に移動させ、運転時においては加工開始教示点にロボッ
トが移動した時あらかじめ設定されている移動量だけス
ライド軸5をワーク表面と出射光学系6の間の距離が広
くなる方向に基準位置から移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焦点位置とワーク表面
のずれ量を測定して出射光学系を移動する制御装置を備
えたレーザー切断加工ロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザー切断加工ロボットは3次
元ワークの切断作業の需要増加、加工精度が高い、設置
面積が少ない等の理由で多用されている。
【0003】従来、この種のレーザー切断加工ロボット
は一般に3次元切断の場合、2次元の平板の加工に比べ
てワークの精度が確保しずらいため、ワークが大きくず
れていた場合切断開始教示点にロボットが移動したとき
レーザー光の出射光学系の先端部がワークに衝突する危
険性が大きいので、あらかじめ切断開始教示点を出射光
学系の先端部とワーク表面の間隔が広くなる方向にずら
して教示しておき、その後レーザー光の焦点位置とワー
ク表面のずれ量をセンサーで測定して、出射光学系をレ
ーザー光の出射方向と同一の軸上でスライド動作させて
ずれ量を補正して切断を開始している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のレー
ザー切断加工ロボットでは、次のような問題があった。
すなわち作業者が教示時に切断開始教示点をレーザー光
の出射光学系の先端部とワーク表面の間隔が広くなる方
向にずらして教示しているので教示時間が長くなる。
【0005】また、出射光学系のスライド動作は、ティ
ーチングプレーバックまたはNC制御される各動作軸の
動作量の補正を行うので、姿勢によっては複数の動作軸
を複雑な演算の結果に従って動作させなければならず制
御アルゴリズムが複雑である。また、これらの動作軸が
作業領域を確保するために比較的大きな動作範囲を必要
とし、ロボットの固定部に近い動作軸では強度や剛性も
確保しなければならないため必然的に慣性が大きく機械
的にも時定数が大きいことなどから応答速度が遅くな
る。さらに、レーザー光の焦点位置とワーク表面のずれ
量はできるだけ小さくなるよう教示されることが良好な
加工結果を得るためには望ましいが、従来の衝突防止策
ではワークの最大ずれ量だけ教示点をずらしているた
め、たとえワークのずれが全くない場合でもロボットは
大きなずれ量を常に補正しなければならず加工品質を低
下させる。
【0006】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、ワーク精度の確保しにくい3次元レーザー切断加工
の加工品質の向上と教示時間を短縮できるレーザー切断
加工ロボットを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上期目的を達成
するために、ロボットの先端部に設けたスライド軸と、
このスライド軸に固定されレーザー光を発振する出射光
学系と前記スライド軸を上下に移動させる駆動手段と、
前記レーザー光の焦点位置とワーク表面のずれ量を測定
するセンサーと、このセンサーの信号を入力して前記駆
動手段を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は教
示時において前記スライド軸を基準位置に移動させ、運
転時においては加工開始教示点に前記ロボットが移動し
た時あらかじめ設定されている移動量だけ前記スライド
軸をワーク表面と前記出射光学系の間の距離が広くなる
方向に前記基準位置から移動させるものである。
【0008】
【作用】上記した構成において、教示時においてスライ
ド軸を基準位置に移動させ、運転時においては加工開始
教示点にロボットが移動した時あらかじめ設定されてい
る移動量だけスライド軸をワーク表面と出射光学系の間
の距離が広くなる方向に基準位置から移動する。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1〜図5
を参照しながら説明する。
【0010】図に示すように、レーザー切断加工ロボッ
トはロボット1、ロボット1を制御する制御装置2、レ
ーザー発振器3等によって構成され、、レーザー発振器
3内で発振されたレーザー光は光ファイバー4を伝送路
としてロボット1の先端部まで導かれ、ロボット1の先
端部からレーザー光が発振され切断加工が行われる。
【0011】ロボット1の先端部には中空のスライド軸
5が取り付けられ、スライド軸5に出射光学系6を固定
し、その先端にセンサー7が取り付けられている。セン
サー7は静電容量型のものを使用しており、レーザー光
の焦点位置とワーク表面のずれ量が測定され制御装置2
に入力される。また、スライド軸5を上下に移動するた
めの駆動手段としてモータ8を設けている。モータ8の
回転駆動力はプーリー9,10、タイミングベルト11
によってボールねじ12に伝達されて回転駆動力は直線
駆動力に変換される。ボールねじ12はベアリング13
を介して固定側構成部材14に回転自在に固定され、ボ
ールねじ12の出力側は動作側部材15に固定されてい
る。スライド軸5はこの動作側部材15に固定されてお
り、直動軸受16によって支持され、上下に摺動できる
ようになっている。
【0012】このように実施例では、ティーチングプレ
ーバックまたはNC制御される各動作軸の動作の結果と
して得られるロボット1の先端部のP点の位置を動かす
ことなく、レーザー光の出射方向と同一の軸C上で出射
光学系6を矢印Bのように独立して上下にスライド動作
させるようにしている。
【0013】上記構成において、図3によりロボット1
の先端部の動作を説明する。すなわち、(a)は動作開
始点、(b)は切断の開始点、(c)は切断の終了点、
(d)は動作終了点をそれぞれ示し、その中心位置はP
0,P1,P2,P3のように移動する。またLはワークの
表面を表わす直線であり、この直線と出射光学系6の先
端部との距離がWDの時にワークの表面とレーザー光の
焦点位置が一致しているものとする。
【0014】ティーチングあるいはNCで教示または指
示されたロボット1の動作はワーク表面が直線であれば
1,P2を結ぶ線は当然直線となり、ワークに全く誤差
がない場合にはロボットはP0,P1,P2,P3と指示さ
れた通りに動作する。
【0015】しかし、ワークに誤差があり、ワーク表面
を表す線がL′のように上方にWD以上ずれた場合、P
1点にロボット1が到達した時点で出射光学系6の先端
部とワークが衝突することとなる。
【0016】この衝突防止策として従来は、教示時にワ
ークの最大ずれ量をWD+Xとすれば、Xだけさらに上
方に逃して教示する方法が取られており、教示作業者は
常にワークの最大ずれ量を意識して教示作業を行わねば
ならなかった。また、従来の方法によれば、ワークに全
く誤差が生じていない場合でも運転時には、ティーチン
グプレーバックあるいはNCで制御される各動作軸の動
作量に補正を加えてP 1点をXだけ下方に補正しなけれ
ばならなかった。
【0017】実施例によれば、運転時においては切断開
始教示点P1にロボット1が動作した時あらかじめ設定
されている移動量Xだけスライド軸5をワーク表面Lと
出射光学系6の間の距離が広くなる方向にXだけ上方に
基準位置から自動的に移動させておき、教示時において
はスライド軸5は基準位置に移動しているので、教示作
業者はワークの誤差を意識することなく教示作業が行え
る。またロボット1もワークの誤差に関係なく教示通り
の動作をすれば良く、ワーク誤差の補正はワークの誤差
量だけスライド軸5が動作して補正するので、衝突回避
のための無駄な補正動作は必要なくなる。
【0018】図4は運転時に切断開始点P1にロボット
が到達した時点での状態を示す図であり、図5は実際に
切断が開始されたときの状態を示す図である。図4,図
5はワーク誤差は無い状態を示している。図4において
1点の教示はスライド軸5が基準位置に移動している
状態で教示されており、運転時はあらかじめ設定されて
いる移動量Xだけ上方にスライド軸5が移動しているの
で出射光学系6の先端とワーク表面との距離はWD+X
となっており、もしワークが上方にずれていた場合でも
そのずれ量がWD+X以下であれば衝突は起こり得な
い。このあとレーザー光の焦点位置とワーク表面のずれ
量をセンサー7で測定して、図5のように、出射光学系
6の先端とワーク表面との距離がWDになるようにレー
ザー出射光学系6を矢印Aのように下方にスライド軸5
により動作させ、ワーク表面とレーザー光の焦点位置が
一致してから切断を開始する。
【0019】本実施例においては、切断中以外の状態で
は常にXだけ出射光学系6をスライド軸5によって上方
に移動して退避させているので、P2点ではP1,P1
点での動作と全く逆の動作となる。また、運転中は動作
開始点P0及び動作終了点P3でもP1点での状態と同様
に出射光学系6を上方に移動してスライド退避させてい
る。
【0020】なお、本実施例ではセンサー7に静電容量
型のものを用いて説明しているが、うず電流式,レーザ
ー式等、焦点位置とワーク表面間の距離を測定できるも
のであれば良い。
【0021】
【発明の効果】上記従来例から明らかなように本発明の
レーザー切断加工ロボットは、ロボットの先端部に設け
たスライド軸と、このスライド軸に固定されレーザー光
を発振する出射光学系と、前記スライド軸を上下に移動
させる駆動手段と、前記レーザー光の焦点位置とワーク
表面のずれ量を測定するセンサーと、このセンサーの信
号を入力して前記駆動手段を制御する制御装置とを備
え、前記制御装置は教示時において前記スライド軸を基
準位置に移動させ、運転時においては加工開始教示点に
前記ロボットが移動した時あらかじめ設定されている移
動量だけ前記スライド軸をワーク表面と前記出射光学系
の間の距離が広くなる方向に前記基準位置から移動させ
るものであり、この構成とすることにより、教示すると
きに作業者が光学系の先端部とワークの衝突を意識する
ことなく教示作業が行え、また、ロボットが本来の切断
開始教示点の位置に教示されているのでワークがずれた
場合そのずれ量のみを補正するればよく、ワーク誤差の
補正動作の著しい応答性の改善が得られ、とくにワーク
精度の確保し難しい3次元レーザー切断加工の教示時間
の短縮と加工品質の向上がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるレーザー切断加工ロ
ボットの要部断面図
【図2】同レーザー切断加工ロボットの側面図
【図3】同レーザー切断加工ロボットの動作説明図
【図4】同レーザー切断加工ロボットのアーム先端部が
運転時切断開始点P1に到達した状態を示す図
【図5】同レーザー切断加工ロボットのアーム先端部が
切断開始時の状態を示す図
【符号の説明】
1 ロボット 2 制御装置 5 スライド軸 6 出射光学系 7 センサー 8 モータ(駆動手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01B 7/14 Z 7355−2F // G05B 19/42 W 9064−3H

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 ロボットの先端部に設けたスライド軸
    と、このスライド軸に固定されレーザー光を発振する出
    射光学系と、前記スライド軸を上下に移動させる駆動手
    段と、前記レーザー光の焦点位置とワーク表面のずれ量
    を測定するセンサーと、このセンサーの信号を入力して
    前記駆動手段を制御する制御装置とを備え、前記制御装
    置は教示時において前記スライド軸を基準位置に移動さ
    せ、運転時においては加工開始教示点に前記ロボットが
    移動した時あらかじめ設定されている移動量だけ前記ス
    ライド軸をワーク表面と前記出射光学系の間の距離が広
    くなる方向に前記基準位置から移動させるレーザー切断
    加工ロボット。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114101226A (zh) * 2021-11-22 2022-03-01 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 一种高温合金焊前激光清洗装置及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114101226A (zh) * 2021-11-22 2022-03-01 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 一种高温合金焊前激光清洗装置及方法

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