JPH11156578A - Laser processing device and focusing position deciding method thereof - Google Patents

Laser processing device and focusing position deciding method thereof

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JPH11156578A
JPH11156578A JP9330486A JP33048697A JPH11156578A JP H11156578 A JPH11156578 A JP H11156578A JP 9330486 A JP9330486 A JP 9330486A JP 33048697 A JP33048697 A JP 33048697A JP H11156578 A JPH11156578 A JP H11156578A
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laser
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裕樹 橋本
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徳二 奥村
Yoshiharu Sakai
義治 坂井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a teaching time by using a laser pointer instead of a processing laser light so as to easily focus a focal position of a processing point indicating laser light being output from the laser pointer on a given processing point on a workpiece. SOLUTION: When an operator pushes a vibration key on a teaching box at the time ts, a tool center point (focusing position, focal position) TCP of a working point indicating laser light Lp on a workpiece W is automatically moved in a front/rear direction at a constant amplitude. The operator can immediately grasp the changing tendency of the size of a luminance simply by monitoring the luminance on the workpiece W. As a result of pushing the vibration key again, for example, at the time te when the size of the luminance becomes minimum, the tool center point TCP can be focused on a processing point J on the workpiece W. Thus, the tool center point TCP can be simply and accurately specified at the processing point J in a short time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ発振器か
ら出射されたレーザ光を加工ヘッドに導入し、被加工物
に前記レーザ光を走査させて加工を行うレーザ加工装置
およびレーザ加工装置における集束位置決定方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus for introducing a laser beam emitted from a laser oscillator into a processing head and scanning a workpiece with the laser beam to perform processing, and a focusing position in the laser processing apparatus. Regarding the decision method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、被加工物にレーザ光を照射
し、被加工物を加熱して蒸発あるいは溶融させることに
より、切断や溶接等の加工を行うレーザ加工方法が知ら
れている。このとき使用されるレーザ加工装置は、レー
ザ発振器から出射されたレーザビームを加工ヘッドに導
入し、この加工ヘッドに配設されている集束光学手段、
走査光学手段を介して前記被加工物の所望の位置に前記
レーザ光を集束させるように構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a laser processing method in which a workpiece is irradiated with a laser beam, and the workpiece is heated and evaporated or melted to perform processing such as cutting or welding. The laser processing apparatus used at this time introduces the laser beam emitted from the laser oscillator to the processing head, and focussed optical means provided on the processing head,
The laser beam is focused on a desired position of the workpiece via a scanning optical unit.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、自
動車の製造ラインにおいて、上述のレーザ加工装置を溶
接ロボットとして使用する場合には、実際の溶接作業に
先立ち、前記溶接ロボットに対して被溶接物(被加工
物)上のレーザ光照射点の移動経路を教示してコンピュ
ータ(コントローラ)に記憶させる、いわゆるティーチ
ング動作(ティーチング作業)が必要とされる。
For example, when the above-mentioned laser processing apparatus is used as a welding robot in an automobile manufacturing line, the workpiece to be welded to the welding robot before the actual welding operation is performed. A so-called teaching operation (teaching operation) is required in which a movement path of the laser beam irradiation point on the (workpiece) is taught and stored in a computer (controller).

【0004】このティーチング作業の際には、実加工の
際に使用されるCO2 レーザ等の高出力のレーザ光(加
工用レーザ光という。)ではなく、半導体レーザ等の低
出力の可視光のレーザ光(加工点指示用レーザ光とい
う。)を使用することが考えられる。
At the time of this teaching operation, a low-output visible light such as a semiconductor laser is used instead of a high-output laser light (a processing laser light) such as a CO 2 laser used in actual processing. It is conceivable to use laser light (referred to as a processing point indicating laser light).

【0005】そして、レーザ溶接の品質を高めるために
は、被加工物上の加工点にレーザ光の集束位置、すなわ
ち焦点が合っていることが望ましい。このため、ティー
チング作業時において、前記加工点指示用レーザ光を被
加工物上の所望の加工点に照射させたとき、加工点指示
用レーザ光の輝点のぼけ(輝点の大きさ)が最小となる
ように前記集束光学手段を調整する必要がある。
[0005] In order to improve the quality of laser welding, it is desirable that the laser beam converge, that is, be focused on the processing point on the workpiece. For this reason, during the teaching operation, when the desired processing point on the workpiece is irradiated with the processing point indicating laser light, the blur (the size of the bright point) of the luminescent point of the processing point indicating laser light is reduced. It is necessary to adjust the focusing optics to a minimum.

【0006】加工点指示用レーザ光の輝点の大きさが被
加工物上で最小となったときの、前記集束光学手段の調
整量と、前記走査光学手段の調整量が、所望の加工点を
加工するためのティーチングデータとして利用される。
When the size of the luminescent spot of the processing point indicating laser beam is minimized on the workpiece, the adjustment amount of the focusing optical means and the adjustment amount of the scanning optical means are equal to the desired processing point. Is used as teaching data for processing

【0007】ところが、実際上、図11に模式的に示す
ように、例えば、被加工物W上のある加工点J1におい
て、走査ミラー1を介して照射される加工点指示用レー
ザ光Lpの輝点Bsの大きさが最小とされて焦点が合っ
た位置から(図11A参照)、被加工物W上の次の加工
点J2を指示するために、オペレータが走査ミラー1を
操作した場合、次の加工点J2では焦点がずれ、輝点B
sの大きさが大きくなる(図11B参照)。このとき、
オペレータは、図示していない集束光学手段を操作し
て、加工点指示用レーザ光Lpの集束位置(焦点位置)
を、加工点J2における照射方向の前方向または後方向
に移動させて輝点Bsの大きさが最小となる、いわゆる
ジャストフォーカスとなるように調整する必要がある
(図11C参照)。
However, in practice, as schematically shown in FIG. 11, for example, at a certain processing point J1 on the workpiece W, the brightness of the processing point designating laser light Lp irradiated through the scanning mirror 1 is increased. From the position where the size of the point Bs is minimized and focused (see FIG. 11A), when the operator operates the scanning mirror 1 to specify the next processing point J2 on the workpiece W, Defocus at the processing point J2 of
The size of s increases (see FIG. 11B). At this time,
The operator operates a focusing optical unit (not shown) to focus the laser beam Lp for processing point indication (focus position).
Needs to be moved forward or backward in the irradiation direction at the processing point J2 to adjust so that the size of the bright spot Bs is minimized, that is, so-called just focus (see FIG. 11C).

【0008】すなわち、図12Bの上側の側面図に示す
ように、加工点J2に対して焦点が手前にある場合や、
図12Cの上側の側面図に示すように、加工点J2に対
して焦点が後(奥)にある場合には、それぞれ集束位置
(焦点位置)がずれる。このため、図12B、12Cの
下側の平面図に示すように、加工点J2では、輝点Bs
の大きさが大きくなる。そこで、図12Bの場合には、
集束光学手段を調整して被加工物Wの後方向(奥方向)
に焦点位置を移動させ、図12Cの場合には、前方向に
焦点位置を移動させて、図12Aの上側の側面図および
図12Aの下側の平面図に示すように、加工点J2にお
いて輝点Bsの大きさが最小(ジャストフォーカス)と
なるように調整する必要がある。
That is, as shown in the upper side view of FIG. 12B, when the focal point is nearer to the processing point J2,
As shown in the upper side view of FIG. 12C, when the focal point is behind (backward) with respect to the processing point J2, the focusing position (focal position) is shifted. Therefore, as shown in the lower plan views of FIGS. 12B and 12C, at the processing point J2, the bright spot Bs
Becomes large. Therefore, in the case of FIG. 12B,
Adjusting the focusing optical means to the rear (back) direction of the workpiece W
12C, and in the case of FIG. 12C, the focal position is moved in the forward direction. As shown in the upper side view of FIG. 12A and the lower plan view of FIG. It is necessary to adjust the size of the point Bs so as to be minimum (just focus).

【0009】しかしながら、この焦点調整作業の際に、
オペレータは、照射方向の前方向または後方向の中、ど
の方向になるように集束光学手段を操作すればよいのか
判断に迷い、結果として、その新たな加工点J2におい
て、焦点を合わせる作業、換言すれば、ティーチング作
業に長時間を要するという問題がある。
However, during this focus adjustment operation,
The operator is confused as to which one of the forward and backward irradiation directions to operate the focusing optical means, and as a result, the operation of focusing at the new processing point J2, in other words, In this case, there is a problem that the teaching operation takes a long time.

【0010】また、新たな加工点J2において輝点の大
きさが最小となるように調整する作業も熟練を要すると
いう問題がある。
[0010] Further, there is a problem that the operation of adjusting the size of the bright spot at the new processing point J2 to be minimum requires skill.

【0011】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、加工点指示用レーザ光の集束位置(焦
点位置)の調整作業を簡易化し、かつ集束位置を被加工
物上に合わせる調整時間を短縮することを可能とするレ
ーザ加工装置およびレーザ加工装置における集束位置決
定方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of such problems, and simplifies the operation of adjusting the focus position (focal position) of a processing point indicating laser beam, and adjusts the focus position on a workpiece. It is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus and a focusing position determination method in the laser processing apparatus, which can shorten the adjustment time.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明は、レーザ発振
器から出力された加工用レーザ光を集束光学手段と走査
光学手段とを介して被加工物上の所望の位置に集束さ
せ、その集束位置において加工を行うレーザ加工装置に
おいて、前記加工用レーザ光の光軸上に前記加工用レー
ザ光に代替して配置され、前記被加工物の加工点を指示
する可視レーザ光である加工点指示用レーザ光を出力す
る加工点指示用レーザ光発振器と、前記集束光学手段に
より調整される前記被加工物上の前記加工点指示用レー
ザ光の集束位置を、前記被加工物の照射方向の前後方向
に一定振幅で自動的に移動させる集束位置自動移動手段
とを備えることを特徴とする。
According to the present invention, a processing laser beam output from a laser oscillator is focused at a desired position on a workpiece through focusing optical means and scanning optical means, and the focusing position is determined. In the laser processing apparatus performing the processing in the above, the processing laser light is arranged on the optical axis of the processing laser light in place of the processing laser light, and is a visible laser light that indicates a processing point of the workpiece. A processing point indicating laser light oscillator that outputs laser light, and a focusing position of the processing point indicating laser light on the workpiece adjusted by the focusing optical unit, the front-back direction of the irradiation direction of the workpiece. And a focusing position automatic moving means for automatically moving at a constant amplitude.

【0013】この発明によれば、被加工物上の加工点指
示用レーザ光の集束位置を、被加工物の照射方向の前後
方向に一定振幅で自動的に移動させる集束位置自動移動
手段を設けているので、オペレータが集束位置を見つけ
るために、集束光学手段を操作する必要性がなくなり、
集束位置を被加工物上に短時間かつ簡易に決定すること
が可能となる。被加工物上に集束位置を決定するための
作業も熟練がほとんど不要となる。
According to the present invention, there is provided a focus position automatic moving means for automatically moving the focus position of the processing point indicating laser beam on the workpiece with a constant amplitude in the front-rear direction of the irradiation direction of the workpiece. Eliminates the need for the operator to operate the focusing optics to find the focusing position,
The focusing position can be determined on the workpiece in a short time and easily. The work for determining the focusing position on the workpiece requires almost no skill.

【0014】この場合、撮像手段により、被加工物上の
加工点指示用レーザ光の輝点を撮像するようにし、集束
位置自動移動手段を動作させ、撮像手段により撮像され
る撮像信号から加工点指示用レーザ光の輝点の大きさが
最小となる集束位置を検知したとき、集束位置自動移動
手段の動作を停止させることにより、自動的、短時間か
つ簡易に集束位置を被加工物上に合わせることができ
る。
In this case, the image pickup means picks up an image of the luminescent spot of the processing point indicating laser beam on the workpiece, operates the automatic focusing position moving means, and converts the processing point from the image signal picked up by the image pickup means. When the focus position at which the size of the luminescent spot of the instruction laser light is minimized is detected, the operation of the focus position automatic moving means is stopped, so that the focus position can be automatically, quickly and easily set on the workpiece. Can be matched.

【0015】また、この発明は、レーザ発振器から出力
された加工用レーザ光を集束光学手段と走査光学手段と
を介して被加工物上の所望の位置に集束させ、その集束
位置において加工を行うレーザ加工装置における集束位
置決定方法において、前記加工用レーザ光の光軸上に、
前記加工用レーザ光に代替して加工点を指示する可視レ
ーザ光である加工点指示用レーザ光を出力する加工点指
示用レーザ光発振器を配置して光軸を合わせ、前記加工
点指示用レーザ光の照射位置を、前記走査光学手段を動
作させて被加工物上の加工しようとする位置に仮に合わ
せ、該仮位置を基準として、前記集束光学手段を、集束
位置が照射方向の前後方向に自動的に移動するように動
作させて、前記加工点指示用レーザ光の集束位置を決定
することを特徴とする。
Further, according to the present invention, the processing laser light output from the laser oscillator is focused at a desired position on the workpiece via the focusing optical means and the scanning optical means, and processing is performed at the focusing position. In the focusing position determination method in the laser processing apparatus, on the optical axis of the processing laser light,
A processing point indicating laser light oscillator that outputs a processing point indicating laser light that is a visible laser light that indicates a processing point instead of the processing laser light is arranged to align the optical axis, and the processing point indicating laser is provided. The irradiation position of the light is temporarily adjusted to a position to be processed on the workpiece by operating the scanning optical unit, and the focusing optical unit is moved with the focusing position in the front-back direction of the irradiation direction with reference to the provisional position. The apparatus is characterized in that the laser beam is automatically moved so as to determine the convergence position of the processing point indicating laser light.

【0016】この発明によれば、加工点指示用レーザ光
の照射位置を、走査光学手段を動作させて被加工物上の
加工しようとする位置に仮に合わせ、該仮位置を基準と
して、集束光学手段を、集束位置が照射方向の前後方向
に自動的に移動するように動作させて、加工点指示用レ
ーザ光の集束位置を決定するようにしているので、集束
位置を短時間かつ簡易に被加工物上に合わせることがで
きる。
According to the present invention, the irradiation position of the processing point indicating laser light is temporarily adjusted to the position to be processed on the workpiece by operating the scanning optical means, and the focusing optics is determined based on the provisional position. The focusing means is operated so that the focusing position automatically moves in the front-back direction of the irradiation direction to determine the focusing position of the processing point indicating laser light. Can be fitted on the workpiece.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。なお、以下に参照する
図面において、上述の図11および図12に示したもの
と対応するものには同一の符号を付ける。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same reference numerals are given to those corresponding to those shown in FIGS. 11 and 12 described above.

【0018】図1は、この発明の一実施の形態が適用さ
れた製造ライン10の模式的構成を示している。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a production line 10 to which an embodiment of the present invention is applied.

【0019】この製造ライン10は、基本的には、自動
車等の被加工物Wの搬送制御等をも含む製造ライン10
の全体的な制御装置であるマスタコントローラ14と、
このマスタコントローラ14により起動されるレーザ制
御装置(レーザコントローラ)を兼用するロボットコン
トローラ16と、このロボットコントローラ16により
動作が制御される溶接ロボット18と、レーザ発振器5
0が搭載されたレーザ制御盤20とから構成される。
This production line 10 basically includes a production line 10 including a transport control of a workpiece W such as an automobile.
A master controller 14 which is an overall control device of
A robot controller 16 also serving as a laser controller (laser controller) started by the master controller 14; a welding robot 18 whose operation is controlled by the robot controller 16;
0 is mounted on the laser control panel 20.

【0020】ロボットコントローラ16は、演算制御機
能を有する中央処理装置であるCPU22を有し、この
CPU22に対してバス24を介して制御プログラムが
格納されたROM(読出専用メモリ)25、一時的に使
用される記憶手段としてのRAM(ランダムアクセスメ
モリ)26が接続されるとともに、計時手段としてのタ
イマ27が接続され、さらにティーチングデータおよび
集束位置自動移動プログラム等を記憶する大容量記憶装
置としてのハードディスク装置28がインタフェース3
0を介して接続されている。
The robot controller 16 has a CPU 22 which is a central processing unit having an arithmetic control function. A ROM (read only memory) 25 in which a control program is stored via a bus 24 for the CPU 22 A RAM (random access memory) 26 as a storage means to be used is connected, a timer 27 as a time measuring means is connected, and a hard disk as a large-capacity storage device for storing teaching data, a focusing position automatic moving program and the like. Device 28 is interface 3
0.

【0021】バス24には、また、インタフェース3
2、34、36および通信線を介してそれぞれマスタコ
ントローラ14、溶接ロボット18、ティーチング動作
等を行うためのティーチングボックス38が接続されて
いる。ティーチングボックス38は、ティーチングデー
タ等を表示するための表示器38A、リターンキーと符
号(+、−)キーを含むテンキー38B、機能キー38
C、レーザ光Lの照射位置および焦点位置(集束位置)
を手動で移動させるためのカーソルキー38Dおよび後
述する集束位置自動移動手段を動作および停止させるた
めの焦点位置移動動作開始手段および焦点位置移動動作
停止手段として機能する振動キー38Eを有する。
The bus 24 also has an interface 3
A master controller 14, a welding robot 18, and a teaching box 38 for performing a teaching operation and the like are connected to each other via communication lines 2, 34, 36 and communication lines. The teaching box 38 includes a display 38A for displaying teaching data and the like, a numeric keypad 38B including a return key and sign (+,-) keys, and a function key 38.
C, irradiation position and focus position of laser beam L (focus position)
And a vibration key 38E functioning as a focus position movement operation start means and a focus position movement operation stop means for operating and stopping a focusing position automatic movement means described later.

【0022】さらに、バス24には、インタフェース4
0を介して溶接ロボット18の動作様式を切り換えるた
めに、任意の1つの押しボタンのみを選択して押す(オ
ン状態にする)ことの可能な4連の押しボタンスイッチ
である動作様式切換スイッチ42が接続されている。こ
の動作様式切換スイッチ42は、ロボットコントローラ
16のパネル面に取り付けられている。
Further, the bus 24 has an interface 4
In order to switch the operation mode of the welding robot 18 via 0, an operation mode changeover switch 42, which is a quadruple push button switch capable of selecting and pressing (turning on) only one arbitrary push button. Is connected. The operation mode changeover switch 42 is attached to a panel surface of the robot controller 16.

【0023】切り換えられる動作様式としては、動作様
式切換スイッチ42A、42B、42C、42Dのそれ
ぞれのオン状態に対応して、溶接ロボット18が非動作
状態となるオフ動作(非動作)様式、ティーチングデー
タ(教示データ)を得るためのティーチング動作様式、
得られたティーチングデータの適否を判断するためのテ
ィーチング動作確認様式、確認されたティーチングデー
タに基づき実際にレーザ光Lにより被加工物Wを溶接加
工するための溶接動作様式を選択することができる。
The operation modes that can be switched include an OFF operation (non-operation) mode in which the welding robot 18 is in a non-operation state, and teaching data in accordance with the ON state of the operation mode changeover switches 42A, 42B, 42C, and 42D. Teaching operation style for obtaining (teaching data),
It is possible to select a teaching operation confirmation mode for judging the suitability of the obtained teaching data, and a welding operation mode for actually welding the workpiece W with the laser beam L based on the confirmed teaching data.

【0024】溶接ロボット18の図示していないアーム
の先端部に取り付けられている加工ヘッド52は、走査
光学系56と、この走査光学系56を駆動するための光
学系駆動モータ58とを備える。
The processing head 52 attached to the tip of an arm (not shown) of the welding robot 18 has a scanning optical system 56 and an optical system driving motor 58 for driving the scanning optical system 56.

【0025】走査光学系56は、光学系駆動モータ58
により駆動されて、CO2 レーザ発振管を有するレーザ
発振器50から出力されレーザシャッタ54を介して導
入される高出力のレーザ光(加工用レーザ光でありこの
実施の形態では溶接用レーザ光)L1または半導体レー
ザを有するレーザポインタ(加工点指示用レーザ光発振
器)62から導入される低出力の可視レーザ光である加
工点指示用レーザ光Lpを被加工物W上で走査させる。
この場合、走査と同時に、レーザ光L1、Lp(区別し
て説明する必要がない場合には、参照符号をLとす
る。)は、レーザ光Lの集束位置(焦点位置)であるツ
ール中心点TCPが、被加工物Wの加工点に一致するよ
うに加工ヘッド52内の集束光学手段により調整され
る。
The scanning optical system 56 includes an optical system driving motor 58
, A high-output laser beam (processing laser beam, and in this embodiment, a welding laser beam in this embodiment) L1 output from a laser oscillator 50 having a CO 2 laser oscillation tube and introduced through a laser shutter 54. Alternatively, the workpiece W is scanned with the processing point indicating laser light Lp, which is a low-output visible laser light introduced from a laser pointer (a processing point indicating laser light oscillator) 62 having a semiconductor laser.
In this case, at the same time as the scanning, the laser beams L1 and Lp (the reference numeral is L when there is no need to distinguish between them) are the tool center point TCP which is the focal position (focal position) of the laser beam L. Is adjusted by the focusing optical means in the processing head 52 so as to coincide with the processing point of the workpiece W.

【0026】加工ヘッド52によるレーザ光Lの走査と
集束位置(焦点位置)調整は、後述するように、ロボッ
トコントローラ16のバス24に接続されたインタフェ
ース60を通じて光学系駆動モータ58と走査光学系5
6により行われる。
The scanning of the laser beam L by the processing head 52 and the adjustment of the focusing position (focal position) are performed by an optical system driving motor 58 and a scanning optical system 5 through an interface 60 connected to the bus 24 of the robot controller 16 as described later.
6 is performed.

【0027】加工点指示用レーザ光Lpを出射するため
のレーザポインタ62が、ロッド66に取り付けられて
いる。ロッド66の矢印D方向または矢印U方向への伸
縮は、溶接ロボット18に取り付けられたポインタ制御
回路64に含まれる図示していないサーボモータが、ロ
ボットコントローラ16のバス24に接続されたインタ
フェース68を介して制御されることで制御される。ロ
ッド66が矢印D方向に伸ばされたとき、レーザポイン
タ62から出力される加工点指示用レーザ光Lpの光軸
が加工用の高出力レーザ光L1の光軸と同軸上になるよ
うに予めロッド66の伸び量が調整される。
A laser pointer 62 for emitting the processing point indicating laser light Lp is attached to the rod 66. The expansion and contraction of the rod 66 in the direction of the arrow D or the direction of the arrow U is performed by a servo motor (not shown) included in the pointer control circuit 64 attached to the welding robot 18 through the interface 68 connected to the bus 24 of the robot controller 16. It is controlled by being controlled through. When the rod 66 is extended in the direction of arrow D, the rod is preliminarily set so that the optical axis of the processing point indicating laser light Lp output from the laser pointer 62 is coaxial with the optical axis of the high-power laser light L1 for processing. The amount of elongation of 66 is adjusted.

【0028】レーザポインタ62は、ロボットコントロ
ーラ16からインタフェース68を介しポインタ制御回
路64を通じてその発光様式(被加工物W上で考慮すれ
ば、照射様式)が制御される。
The laser pointer 62 has its light emission mode (irradiation mode when considered on the workpiece W) controlled by the robot controller 16 through the interface 68 through the pointer control circuit 64.

【0029】この実施の形態において、レーザポインタ
62の発光様式(照射様式)は、一定出力のレーザ光L
pによる連続発光(連続照射)様式および非発光(非照
射)様式である。この場合、動作様式切換スイッチ42
Aがオン状態とされるオフ動作様式または動作様式切換
スイッチ42Dがオン状態とされる溶接動作様式におい
ては、非発光様式とされる。また、動作様式切換スイッ
チ42Bがオン状態とされるティーチング動作様式で
は、連続発光様式とされる。さらに、動作様式切換スイ
ッチ42Cがオン状態とされるティーチング動作確認時
においては、加工部位が連続照射され非加工部位が非照
射とされる混合照射様式とされる。 ロボットコントロ
ーラ16のインタフェース79を介して接続されている
レーザ用電源を含むレーザ制御盤20上にレーザシャッ
タ54が配置されている。このレーザシャッタ54は、
ロボットコントローラ16のインタフェース70および
シャッタ制御回路72を通じて動作が制御される。レー
ザシャッタ54は、レーザ光L1を遮断するときには、
シャッタ制御回路72の作用下に、レーザ光L1の光軸
に対して45°傾けられた全反射ミラー(不図示)が光
路を遮断するように挿入され、その全反射ミラーによっ
て反射されたレーザ光L1が、図示していないレーザ光
吸収機構に照射されるように制御される。レーザ光吸収
機構は、照射されたレーザ光L1を熱に変換する熱変換
機構(不図示)と該熱変換機構を冷却する冷却機構(不
図示)とから構成されている。
In this embodiment, the light emission mode (irradiation mode) of the laser pointer 62 is a constant output laser beam L.
p: continuous emission (continuous irradiation) mode and non-emission (non-irradiation) mode. In this case, the operation mode changeover switch 42
In the off operation mode in which A is turned on or the welding operation mode in which operation mode changeover switch 42D is turned on, non-light emission mode is set. In the teaching operation mode in which the operation mode switch 42B is turned on, the continuous light mode is used. Further, at the time of confirming the teaching operation in which the operation mode changeover switch 42C is turned on, the mixed irradiation mode in which the processed portion is continuously irradiated and the non-processed portion is not irradiated is set. The laser shutter 54 is arranged on the laser control panel 20 including the laser power supply connected via the interface 79 of the robot controller 16. This laser shutter 54
The operation is controlled through the interface 70 and the shutter control circuit 72 of the robot controller 16. When shutting off the laser beam L1, the laser shutter 54
Under the action of the shutter control circuit 72, a total reflection mirror (not shown) inclined by 45 ° with respect to the optical axis of the laser light L1 is inserted so as to block the optical path, and the laser light reflected by the total reflection mirror L1 is controlled so as to irradiate a laser light absorbing mechanism (not shown). The laser light absorption mechanism includes a heat conversion mechanism (not shown) that converts the irradiated laser light L1 into heat, and a cooling mechanism (not shown) that cools the heat conversion mechanism.

【0030】図2は、加工ヘッド52中、走査光学系5
6の概略的な斜視構成を示している。図3は、加工ヘッ
ド52を側面からみた模式的な構成を示している。
FIG. 2 shows the scanning optical system 5 in the processing head 52.
6 shows a schematic perspective configuration of FIG. FIG. 3 shows a schematic configuration of the processing head 52 viewed from the side.

【0031】図2において、走査光学系56は、光学定
盤120を含み、光学定盤120上には放物面ミラー1
22が固定されている。図3にも示すように、加工ヘッ
ド52に導入されたレーザ光Lは、放物面ミラー122
によって反射された後、一旦、集束され、その後、広が
り、焦点調節用モータ103により矢印P方向または矢
印Q方向に同時に移動するそれぞれが平面ミラーである
焦点調節用ミラー124、126で順次反射されて光路
を変更された後、楕円面ミラー128に導入される。
In FIG. 2, the scanning optical system 56 includes an optical surface plate 120, on which the parabolic mirror 1 is mounted.
22 is fixed. As shown in FIG. 3, the laser beam L introduced into the processing head 52 is
After being reflected once, the light is once focused, then spread, and simultaneously moved in the arrow P direction or the arrow Q direction by the focus adjustment motor 103, and is sequentially reflected by the focus adjustment mirrors 124 and 126, which are plane mirrors, respectively. After the optical path is changed, the light is introduced into the elliptical mirror 128.

【0032】楕円面ミラー128に導入されたレーザ光
Lは、この楕円面ミラー128により反射されて再び集
束が開始され、X軸モータ101によりX軸129を中
心に矢印方向に回動される平面ミラーであるX軸走査ミ
ラー131で反射された後、Y軸モータ102によりY
軸130を中心に矢印方向に回動される平面ミラーであ
るY軸走査ミラー132によって反射され、光学定盤1
20の開口部134を通じて加工ヘッド52から出射さ
れて、被加工物W上の加工点Jで集束される。この場
合、加工点Jが、レーザ光Lの焦点であるツール中心点
TCPとなるように焦点調節用モータ103により焦点
調節用ミラー124、126の位置が調整される。
The laser beam L introduced into the elliptical mirror 128 is reflected by the elliptical mirror 128, starts to converge again, and is turned by the X-axis motor 101 about the X-axis 129 in the direction of the arrow. After being reflected by an X-axis scanning mirror 131 which is a mirror, the Y-axis motor 102
The optical surface plate 1 is reflected by a Y-axis scanning mirror 132 which is a plane mirror which is turned around a shaft 130 in an arrow direction.
The light is emitted from the processing head 52 through the opening 134 of the workpiece 20 and is focused at the processing point J on the workpiece W. In this case, the positions of the focus adjustment mirrors 124 and 126 are adjusted by the focus adjustment motor 103 so that the processing point J becomes the tool center point TCP which is the focus of the laser beam L.

【0033】この実施の形態の加工ヘッド52におい
て、Y軸走査ミラー132からツール中心点TCPまで
の焦点距離調節範囲は、約50cm〜130cmである
(例えば、この出願人の出願に係る特開平9−1928
68号公報参照)。
In the processing head 52 of this embodiment, the focal length adjustment range from the Y-axis scanning mirror 132 to the tool center point TCP is about 50 cm to 130 cm (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H9-1998 filed by the present applicant). -1928
No. 68).

【0034】なお、図3に示す位置において、Y軸走査
ミラー132が回動されたとき、ツール中心点TCP
は、紙面の略奥行き方向に移動し、X軸走査ミラー13
1が回動されたとき、ツール中心点TCPは紙面と略平
行する略左右方向に移動する。この走査時に、同時に、
被加工物Wの加工面上の所望の加工点Jに焦点であるツ
ール中心点TCPが一致するように、焦点調節用ミラー
124、126の位置が調節される。
At the position shown in FIG. 3, when the Y-axis scanning mirror 132 is rotated, the tool center point TCP
Moves in the direction substantially in the depth of the paper, and the X-axis scanning mirror 13
When 1 is rotated, the tool center point TCP moves in a substantially left-right direction substantially parallel to the paper surface. During this scan,
The positions of the focus adjusting mirrors 124 and 126 are adjusted so that the tool center point TCP which is the focal point at the desired processing point J on the processing surface of the workpiece W coincides.

【0035】この場合、図3から分かるように、走査光
学系56は、放物面ミラー122、平面ミラーである焦
点調節用ミラー124、126および楕円面ミラー12
8からなる集束光学手段56Aと、X軸走査ミラー13
1とY軸走査ミラー132からなる走査光学手段56B
とから構成されている。
In this case, as can be seen from FIG. 3, the scanning optical system 56 includes a parabolic mirror 122, focusing mirrors 124 and 126, which are plane mirrors, and an elliptical mirror 12.
Focusing optical means 56A composed of
Scanning optical means 56B comprising a scanning mirror 132 and a Y-axis scanning mirror 132
It is composed of

【0036】図4は、集束光学手段56Aの等価光学系
回路を示している。ここで、放物面ミラー122の焦点
距離をf、焦点調節用ミラー124、126と楕円面ミ
ラー128により形成される等価的なレンズ(等価レン
ズという。)Leの焦点距離をFとすると、放物面ミラ
ー122に平行に入射したレーザ光Lは、焦点距離fの
位置Aで集束した後、広がり、等価レンズLeにより再
び集束される。このとき、位置Aと等価レンズLeとの
光軸上の距離をS1 、この等価レンズLeと光学上の集
束位置(焦点位置)であるツール中心点TCPとの間の
光軸上の距離をS2 とすると、次の(1)式に示す関係
式が得られる。
FIG. 4 shows an equivalent optical system circuit of the focusing optical means 56A. Here, assuming that the focal length of the parabolic mirror 122 is f and the focal length of an equivalent lens (equivalent lens) Le formed by the focus adjusting mirrors 124 and 126 and the elliptical mirror 128 is F, The laser light L incident parallel to the object plane mirror 122 is converged at a position A with a focal length f, spreads, and is converged again by the equivalent lens Le. At this time, the distance on the optical axis between the position A and the equivalent lens Le is S 1 , and the distance on the optical axis between the equivalent lens Le and the tool center point TCP which is an optical focusing position (focal position) is When S 2, relational expressions shown in the following (1) is obtained.

【0037】 1/S1 +1/S2 =1/F …(1) このため、等価レンズLeと光軸上のツール中心点TC
Pとの距離S2 が大きく設定されていれば、距離S1
僅かに変更されるだけで、距離S2 (焦点位置であるツ
ール中心点TCP)が大きく変更されることになる。
1 / S 1 + 1 / S 2 = 1 / F (1) For this reason, the equivalent lens Le and the tool center point TC on the optical axis
If it is the distance S 2 is larger settings is P, only the distance S 1 is being slightly changed, the distance S 2 (TCP tool center point is the focal position) is to be changed greatly.

【0038】図5は、レーザ光Lを走査し、かつ焦点を
調節するための走査・焦点調節機構用の電気的構成を示
すブロック図である。ロボットコントローラ16のバス
24に接続されているインタフェース60は、D/A変
換器81〜83と、この出力側にそれぞれ接続されるサ
ーボアンプであるX軸アンプ91、Y軸アンプ92、焦
点調節用アンプ93を含む。アンプ91〜93の出力
は、それぞれ、光学系駆動モータ58を構成するサーボ
モータであるX軸モータ101、Y軸モータ102およ
び焦点調節用モータ103に供給される。モータ101
〜103により、それぞれ、走査光学系56を構成する
X軸走査ミラー131、Y軸走査ミラー132および焦
点調節用ミラー124、126の動作が制御される。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration for a scanning / focus adjustment mechanism for scanning the laser beam L and adjusting the focus. The interface 60 connected to the bus 24 of the robot controller 16 includes D / A converters 81 to 83, servo amplifiers X-axis amplifier 91 and Y-axis amplifier 92 connected to the output side, respectively, An amplifier 93 is included. Outputs of the amplifiers 91 to 93 are supplied to an X-axis motor 101, a Y-axis motor 102, and a focus adjustment motor 103, which are servo motors constituting the optical system drive motor 58, respectively. Motor 101
The operations of the X-axis scanning mirror 131, the Y-axis scanning mirror 132, and the focus adjustment mirrors 124 and 126, which constitute the scanning optical system 56, are controlled by to 103.

【0039】次に、上述の実施の形態の動作について、
図6に示すフロー図に基づいて詳しく説明する。なお、
特に断らない限り、制御主体はCPU22であるが、こ
れをその都度参照するのは繁雑になるので、必要に応じ
て参照する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
This will be described in detail based on the flowchart shown in FIG. In addition,
Unless otherwise specified, the control entity is the CPU 22, but since it is complicated to refer to this each time, it is referred to as necessary.

【0040】レーザ発振器50のオフ状態において、オ
ペレータによりロボットコントローラ16のパネル面上
のティーチング動作様式切換スイッチ42bがオン状態
にされると、CPU22によりティーチング動作様式が
選択されたことが認識される(ステップS1)。
When the teaching operation mode changeover switch 42b on the panel surface of the robot controller 16 is turned on by the operator in the off state of the laser oscillator 50, the CPU 22 recognizes that the teaching operation mode has been selected. Step S1).

【0041】ティーチング動作様式が選択されたことが
認識されたとき、インタフェース68とポインタ制御回
路64を通じてレーザポインタ62が連続発光様式でオ
ン状態にされる(ステップS2)。
When it is recognized that the teaching operation mode has been selected, the laser pointer 62 is turned on in the continuous emission mode via the interface 68 and the pointer control circuit 64 (step S2).

【0042】また、ロッド66が矢印D方向に伸ばされ
レーザポインタ62が光路(光軸)上に配置される(ス
テップS3)。これにより、被加工物W上に低出力の可
視レーザ光である加工点指示用レーザ光Lpが照射され
る。
Further, the rod 66 is extended in the direction of arrow D, and the laser pointer 62 is arranged on the optical path (optical axis) (step S3). As a result, the workpiece W is irradiated with the processing point indicating laser light Lp, which is a low-output visible laser light.

【0043】この状態において、オペレータはティーチ
ングボックス38を操作して走査光学手段56Bを動作
させ、輝点Bsを移動させることで、その輝点Bsを、
換言すれば、加工点指示用レーザ光Lpの照射位置を被
加工物W上の加工しようとする位置(加工点)Jに仮に
合わせる(ステップS4)。
In this state, the operator operates the teaching box 38 to operate the scanning optical means 56B to move the luminescent spot Bs, so that the luminescent spot Bs is moved.
In other words, the irradiation position of the processing point instruction laser beam Lp is temporarily adjusted to the position (processing point) J on the workpiece W to be processed (step S4).

【0044】この仮位置においては、一般には、加工点
指示用レーザ光Lpの集束位置であるツール中心点TC
Pは、被加工物W上の加工点Jの位置と、被加工物Wの
加工面と交差する方向で一致していない。
In this tentative position, generally, the tool center point TC which is the focus position of the processing point indicating laser light Lp
P does not coincide with the position of the processing point J on the workpiece W in a direction intersecting the processing surface of the workpiece W.

【0045】そこで、オペレータは、走査光学系56の
集束位置(集束位置)の調整を行うために、振動キー3
8Eを1回押して操作する(ステップS5)。これによ
り振動キー38Eがオン状態となり、CPU22により
図7に示す集束位置自動移動プログラムが起動され、こ
のプログラムの実行が開始される。
The operator presses the vibration key 3 to adjust the focus position (focus position) of the scanning optical system 56.
8E is pressed once for operation (step S5). As a result, the vibration key 38E is turned on, the focusing position automatic movement program shown in FIG. 7 is started by the CPU 22, and the execution of this program is started.

【0046】このとき、ロボットコントローラ16の起
動時にハードディスク装置28からRAM26に記憶さ
れた後述する振動パターンがRAM26から読み出され
(ステップS61)、D/A変換器83を通じて焦点調
節用アンプ93に設定される(ステップS62)。
At this time, when the robot controller 16 is started, a vibration pattern, which will be described later, stored in the RAM 26 from the hard disk drive 28 when the robot controller 16 is started is read from the RAM 26 (step S61) and set in the focus adjustment amplifier 93 through the D / A converter 83. Is performed (step S62).

【0047】焦点調節用アンプ93に設定される振動パ
ターンVTを図8に示す。図8において、横軸は時間
軸、縦軸は振幅である。
FIG. 8 shows a vibration pattern VT set in the focus adjustment amplifier 93. In FIG. 8, the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis is the amplitude.

【0048】図8から分かるように、振動パターンVT
は、パラメータとして、振動周期(移動周期、移動速
度)T1と振動振幅V1が三角波的に規定されたパター
ンである。この実施の形態において、振動パターンVT
のパラメータは、デフォルト値として、振動周期T1が
T1=2sに設定され、振動振幅V1がV1=±30m
mに設定されている。なお、振動周期T1と振動振幅V
1からなる振動パターンVTのパラメータは、ティーチ
ングボックス38を操作して、オペレータの感性にあっ
た所望のパターンに変更することが可能である。
As can be seen from FIG. 8, the vibration pattern VT
Is a pattern in which a vibration cycle (moving cycle, moving speed) T1 and a vibration amplitude V1 are defined in a triangular wave as parameters. In this embodiment, the vibration pattern VT
Are set as default values, the vibration cycle T1 is set to T1 = 2s, and the vibration amplitude V1 is set to V1 = ± 30 m
m. Note that the vibration period T1 and the vibration amplitude V
By operating the teaching box 38, the parameter of the vibration pattern VT consisting of 1 can be changed to a desired pattern that meets the sensitivity of the operator.

【0049】この振動パターンVTに応じて焦点調節用
モータ103が正転および逆転されることで、焦点調節
用ミラー124(126)が矢印Q方向またはP方向
(図2、図4参照)に自動的に移動される(ステップS
63)。この実施の形態において、集束位置自動移動手
段は、集束位置自動振動プログラムに従い、CPU22
により位置が移動制御される焦点調節用ミラー124
(126)が該当する。
When the focus adjustment motor 103 is rotated forward and backward in accordance with the vibration pattern VT, the focus adjustment mirror 124 (126) is automatically moved in the arrow Q direction or the P direction (see FIGS. 2 and 4). (Step S
63). In this embodiment, the focusing position automatic moving means operates according to the focusing position automatic vibration program.
Focus adjusting mirror 124 whose position is controlled by the
(126) corresponds to this.

【0050】このとき、被加工物Wの加工点J上で、ツ
ール中心点TCPが前後方向、すなわち加工点指示用レ
ーザ光Lpの照射方向、換言すれば、光軸上を自動的に
移動して、図12B、図12C、図12Aの順で輝点B
sの大きさが変化することを繰り返すので、オペレータ
は、加工点J2(例えば、図2の場合、符号J)におい
て輝点Bsの大きさが最小(ジャストフォーカス)とな
る位置で、再び、振動キー38Eを押し(ステップS6
4)、自動移動を停止させる(ステップS65)。
At this time, the tool center point TCP is automatically moved on the processing point J of the workpiece W in the front-rear direction, that is, the irradiation direction of the processing point indicating laser beam Lp, in other words, on the optical axis. 12B, FIG. 12C, and FIG.
Since the change of the magnitude of s is repeated, the operator re-oscillates at the position where the size of the bright spot Bs becomes the minimum (just focus) at the processing point J2 (for example, the symbol J in FIG. 2). Press the key 38E (step S6).
4) Stop automatic movement (step S65).

【0051】図9は、振動キー38Eを最初に押してか
ら再び振動キー38Eを押すまでの加工点指示用レーザ
光Lpのツール中心点TCP、すなわち集束位置(焦点
位置)の軌跡を模式的に示している。図9の横軸上、時
点tsにおけるツール中心点TCPの位置が仮位置であ
り、この図9例では、その仮位置である焦点位置が被加
工物Wの奥側にある。そして、この図9例では、上述し
た振動周期T1の約3周期分、自動的振動させた後の時
点teにおいてツール中心点TCPが被加工物W上の加
工点Jに一致したときに、再び振動キー38Eが押され
て、加工点指示用レーザ光Lpのツール中心点TCP、
すなわち、集束位置が被加工物Wに一致したことが理解
される。
FIG. 9 schematically shows the locus of the tool center point TCP of the processing point indicating laser light Lp from the first press of the vibration key 38E to the press of the vibration key 38E, that is, the trajectory of the focus position (focal position). ing. The position of the tool center point TCP at the time point ts on the horizontal axis in FIG. 9 is the provisional position. In this example of FIG. 9, the provisional focal position is on the far side of the workpiece W. In the example of FIG. 9, when the tool center point TCP coincides with the machining point J on the workpiece W at the time point te after the automatic oscillation for about three cycles of the oscillation cycle T1 described above, again. When the vibration key 38E is pressed, the tool center point TCP of the processing point indicating laser light Lp,
That is, it is understood that the focus position coincides with the workpiece W.

【0052】このように、オペレータが振動キー38E
を押すだけで、被加工物W上の加工点指示用レーザ光L
pのツール中心点TCPが、被加工物Wのレーザ光Lp
の照射方向の前後方向に一定振幅で自動的に移動するよ
うにしているので、オペレータは、被加工物W上の輝点
Bsを観測しているだけで、輝点Bsの大きさの変化傾
向をすぐに捉えることが可能となり、輝点Bsの大きさ
が最小となったときに振動キー38Eを再び押すこと
で、結果として、ツール中心点TCPを被加工物W上の
加工点Jに正確に一致させることができる。このため、
加工点Jに対して、ツール中心点TCPを簡易かつ短時
間に、しかも正確に合わせることができる。
As described above, the operator operates the vibration key 38E.
By simply pressing, the laser light L for indicating the processing point on the workpiece W
The tool center point TCP of p is the laser beam Lp of the workpiece W
Is automatically moved at a constant amplitude in the front-rear direction of the irradiation direction, so that the operator merely observes the bright spot Bs on the workpiece W, and the operator tends to change the size of the bright spot Bs. Can be immediately captured, and when the size of the bright spot Bs is minimized, the vibration key 38E is pressed again. As a result, the tool center point TCP is accurately positioned at the processing point J on the workpiece W. Can be matched. For this reason,
The tool center point TCP can be easily and accurately adjusted to the machining point J in a short time.

【0053】この後、ティーチングボックス38を操作
することにより、輝点Bsの停止位置が、加工点Jの教
示点(ティーチングデータ)として記憶される(ステッ
プS7)。
Thereafter, by operating the teaching box 38, the stop position of the bright spot Bs is stored as the teaching point (teaching data) of the processing point J (step S7).

【0054】このとき、その教示点Jに係る動作コード
(溶接速度、移動速度等)を入力することで、加工点J
におけるティーチングデータが完成し、ハードディスク
装置28に記憶される(ステップS8)。
At this time, by inputting the operation code (welding speed, moving speed, etc.) related to the teaching point J, the machining point J
Is completed and stored in the hard disk drive 28 (step S8).

【0055】この後、動作様式切換スイッチ42Cをオ
ン状態とし、ティーチング動作確認様式を選択し、ステ
ップS8までのティーチング動作様式で作成したティー
チングデータの適否を確認する。そして、ティーチング
データの確認修正等が終了したときに、動作様式切換ス
イッチ42Aをオン状態として、非動作状態にする。
Thereafter, the operation mode changeover switch 42C is turned on, the teaching operation confirmation mode is selected, and the propriety of the teaching data created in the teaching operation mode up to step S8 is confirmed. Then, when the confirmation and correction of the teaching data are completed, the operation mode changeover switch 42A is turned on to turn it off.

【0056】次いで、実際の溶接を行うときには、オペ
レータにより溶接動作様式切換スイッチ42Dが操作さ
れオン状態にされると、レーザポインタ62が光軸上に
あるかどうかが確認され、光軸上に存在した場合には、
光軸上の位置から原位置に待避される。次に、レーザシ
ャッタ54が閉状態とされ加工用のレーザ光L1が出力
されない状態で、レーザ発振器50がオン状態にされ
る。この後、マスタコントローラ14からロボットコン
トローラ16に対して起動信号が供給されることで、被
加工物Wに対する上述のティーチングデータに基づく溶
接動作が行われる。
Next, when actual welding is performed, when the welding operation mode changeover switch 42D is turned on by the operator, whether or not the laser pointer 62 is on the optical axis is confirmed. If you do
It is retracted from the position on the optical axis to the original position. Next, the laser oscillator 50 is turned on while the laser shutter 54 is closed and the processing laser light L1 is not output. Thereafter, a start signal is supplied from the master controller 14 to the robot controller 16 so that a welding operation on the workpiece W based on the above-described teaching data is performed.

【0057】なお、上述の実施の形態においては、オペ
レータが輝点Bsを観測し、加工点指示用レーザ光Lp
の集束位置であるツール中心点TCPが被加工物W上に
一致したと判断した位置をティーチングデータとして教
示するようにしているが、これに限らず、図10に示す
ように、加工ヘッド52に一体的に撮像処理回路74を
介して撮像手段としてのビデオカメラ76を取り付け、
インタフェース35を通じて撮像処理回路74を介して
ビデオカメラ76を制御するように構成することもでき
る。
In the above-described embodiment, the operator observes the luminescent spot Bs and sets the processing point designating laser light Lp.
Although the position where it is determined that the tool center point TCP, which is the convergence position of the tool, coincides with the workpiece W is taught as teaching data, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. A video camera 76 as an imaging means is integrally attached via an imaging processing circuit 74,
The video camera 76 can also be configured to be controlled via the interface 35 and the imaging processing circuit 74.

【0058】この図10例では、図6のステップS6の
集束位置自動移動プログラムの実行中に、ビデオカメラ
76により被加工物W上の加工点指示用レーザ光Lpの
輝点Bsを撮像し、ビデオカメラ76から出力される撮
像信号から加工点指示用レーザ光Lpの輝点Bsの大き
さが最小となる集束位置を検知したとき、自動的に振動
キー38Eのオフ操作(ステップS64)に対応する処
理を行うようにしている。これにより、ツール中心点T
CPを被加工物W上の加工点Jに設定するための集束光
学手段56A中の焦点調節用ミラー124、126の最
適位置、すなわち、焦点調節用モータ103の駆動値と
してのティーチングデータを自動的に決定することがで
きる。
In the example of FIG. 10, during the execution of the automatic focusing position moving program in step S6 in FIG. 6, the video camera 76 captures an image of the luminescent spot Bs of the processing point indicating laser light Lp on the workpiece W, When detecting the focus position where the size of the luminescent spot Bs of the processing point indicating laser beam Lp is minimum from the image pickup signal output from the video camera 76, the apparatus automatically responds to the operation of turning off the vibration key 38E (step S64). Is performed. Thereby, the tool center point T
The optimal position of the focusing mirrors 124 and 126 in the focusing optical means 56A for setting the CP to the processing point J on the workpiece W, that is, the teaching data as the drive value of the focusing motor 103 is automatically calculated. Can be determined.

【0059】なお、この発明は、上述の実施の形態に限
らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成
を採り得ることはもちろんである。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被加工物上の加工点指示用レーザ光の集束位置を、
被加工物の照射方向の前後方向に一定振幅で自動的に移
動させる集束位置自動移動手段を設けているので、オペ
レータが集束位置を見つけるために、集束光学手段を手
動で操作する必要性がなくなり、短時間かつ正確に、し
かも熟練を要さずに集束位置を被加工物上の加工点に決
定することができる。
As described above, according to the present invention, the focusing position of the laser beam for indicating the processing point on the workpiece is
Since the focusing position automatic moving means for automatically moving the workpiece in the front-back direction with a constant amplitude in the irradiation direction is provided, the operator does not need to manually operate the focusing optical means to find the focusing position. In addition, the focusing position can be determined to be a processing point on a workpiece in a short time, accurately, and without skill.

【0061】結果として、集束光学手段のティーチング
データを短時間かつ正確に決定することができる。
As a result, the teaching data of the focusing optical means can be accurately determined in a short time.

【0062】この場合、撮像手段により、被加工物上の
加工点指示用レーザ光の輝点を撮像するようにし、集束
位置自動移動手段を動作させ、撮像手段により撮像され
る撮像信号から加工点指示用レーザ光の輝点の大きさが
最小となる集束位置を検知したとき、集束位置自動移動
手段の動作を停止させることにより、集束位置を自動的
に被加工物に一致させることができる。
In this case, the image pick-up means picks up an image of the luminescent spot of the processing point indicating laser beam on the workpiece, activates the automatic focusing position moving means, and operates the processing point from the image signal picked up by the image pick-up means. When the focus position at which the size of the luminescent spot of the instruction laser beam is minimized is detected, the operation of the automatic focus position moving means is stopped, so that the focus position can be automatically made coincident with the workpiece.

【0063】この発明によれば、加工点指示用レーザ光
の照射位置を、走査光学手段を動作させて被加工物上の
加工しようとする位置に仮に合わせ、該仮位置を基準と
して、集束光学手段を、集束位置が照射方向の前後方向
に自動的に移動するように動作させて、加工点指示用レ
ーザ光の集束位置が被加工物に一致するようにしている
ので、被加工物上における集束位置を短時間かつ正確に
決定することができる。
According to the present invention, the irradiation position of the processing point indicating laser light is temporarily adjusted to the position to be processed on the workpiece by operating the scanning optical means, and the focusing optics is determined based on the provisional position. The means is operated so that the focus position automatically moves in the front-back direction of the irradiation direction, so that the focus position of the processing point indicating laser light coincides with the work piece. The focusing position can be accurately determined in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施の形態が適用された製造ライ
ンの模式的な構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a production line to which an embodiment of the present invention is applied.

【図2】加工ヘッド中、走査光学系の概略的構成を示す
斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a scanning optical system in the processing head.

【図3】加工ヘッドの構成を模式的に示す側面一部断面
図である。
FIG. 3 is a partial side sectional view schematically showing a configuration of a processing head.

【図4】等価光学系回路の動作説明に供される線図であ
る。
FIG. 4 is a diagram used for explaining the operation of the equivalent optical system circuit;

【図5】レーザ光を走査し焦点を調節するための走査・
焦点調節機構用の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 5 shows scanning for adjusting a focus by scanning a laser beam.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an electrical configuration for a focus adjustment mechanism.

【図6】集束位置決定方法の説明に供されるフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flowchart provided for describing a focus position determining method.

【図7】図6のフローチャート中、自動移動処理のサブ
ルーチンを示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a subroutine of an automatic movement process in the flowchart of FIG. 6;

【図8】集束位置自動移動プログラム中で設定される振
動パターンのパラメータの説明に供される線図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining parameters of a vibration pattern set in a focusing position automatic movement program.

【図9】集束位置自動移動動作の説明に供される線図で
ある。
FIG. 9 is a diagram used for describing a focus position automatic movement operation.

【図10】この発明の他の実施の形態が適用された製造
ラインの模式的な構成を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a production line to which another embodiment of the present invention is applied.

【図11】図11Aは、走査ミラーによる走査前であっ
て、加工点に焦点が合っている状態を示す説明図、図1
1Bは、走査ミラーによる走査後であって、新たな加工
点に焦点が合っていない状態を示す説明図、図11C
は、走査ミラーによる走査後に集束光学手段を操作し
て、新たな加工点に焦点が合っている状態を示す説明図
である。
FIG. 11A is an explanatory view showing a state in which a processing point is focused before scanning by a scanning mirror, and FIG.
FIG. 11B is an explanatory view showing a state after the scanning by the scanning mirror and a new processing point is not focused, and FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which a focusing optical unit is operated after scanning by a scanning mirror to focus on a new processing point.

【図12】図12Aは、加工点に焦点があっている状態
を示す説明図、図12Bは、焦点が加工点の手前にある
状態を示す説明図、図12Cは、焦点が加工点の奥側に
ある状態を示す説明図である。
12A is an explanatory view showing a state where the processing point is in focus, FIG. 12B is an explanatory view showing a state where the focus is before the processing point, and FIG. It is an explanatory view showing a state on the side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…製造ライン 14…マスタ
コントローラ 16…ロボットコントローラ 18…溶接ロ
ボット 20…レーザ制御盤 22…CPU 38…ティーチングボックス 38E…振動
キー 42、42A〜42D…動作様式切換スイッチ 50…レーザ発振器 52…加工ヘ
ッド 54…レーザシャッタ 56…走査光
学系 56A…集束光学手段 56B…走査
光学手段 58…光学系駆動モータ 62…レーザ
ポインタ 74…撮像処理回路 76…ビデオ
カメラ 120…光学定盤 122…放物
面ミラー 124、126…焦点調節用ミラー 128…楕円
面ミラー 131…X軸走査ミラー 132…Y軸
走査ミラー Bs…輝点 J、J1、J
2…加工点 L…レーザ光 L1…溶接用
レーザ光 Lp…加工点指示用レーザ光 T1…振動周
期 V1…振動振幅 TCP…ツー
ル中心点 VT…振動パターン W…被加工物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Production line 14 ... Master controller 16 ... Robot controller 18 ... Welding robot 20 ... Laser control panel 22 ... CPU 38 ... Teaching box 38E ... Vibration key 42, 42A-42D ... Operation mode changeover switch 50 ... Laser oscillator 52 ... Processing head 54 ... laser shutter 56 ... scanning optical system 56A ... focusing optical means 56B ... scanning optical means 58 ... optical system driving motor 62 ... laser pointer 74 ... imaging processing circuit 76 ... video camera 120 ... optical surface plate 122 ... parabolic mirror 124 Reference numerals 126, focus adjusting mirror 128, elliptical mirror 131, X-axis scanning mirror 132, Y-axis scanning mirror Bs, bright spots J, J1, J
2 ... Processing point L ... Laser light L1 ... Welding laser light Lp ... Processing point instruction laser light T1 ... Vibration cycle V1 ... Vibration amplitude TCP ... Tool center point VT ... Vibration pattern W ... Workpiece

フロントページの続き (72)発明者 坂井 義治 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダエ ンジニアリング株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Yoshiharu Sakai 1-10-1 Shinsayama, Sayama City, Saitama Prefecture Honda Engineering Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ発振器から出力された加工用レーザ
光を集束光学手段と走査光学手段とを介して被加工物上
の所望の位置に集束させ、その集束位置において加工を
行うレーザ加工装置において、 前記加工用レーザ光の光軸上に前記加工用レーザ光に代
替して配置され、前記被加工物の加工点を指示する可視
レーザ光である加工点指示用レーザ光を出力する加工点
指示用レーザ光発振器と、 前記集束光学手段により調整される前記被加工物上の前
記加工点指示用レーザ光の集束位置を、前記被加工物の
照射方向の前後方向に一定振幅で自動的に移動させる集
束位置自動移動手段とを備えることを特徴とするレーザ
加工装置。
1. A laser processing apparatus which focuses a processing laser beam output from a laser oscillator to a desired position on a workpiece via a focusing optical means and a scanning optical means, and performs processing at the focusing position. A processing point instruction that is arranged on the optical axis of the processing laser light in place of the processing laser light and that outputs a processing point instruction laser light that is a visible laser light that indicates a processing point of the workpiece; A laser light oscillator for automatically moving a focusing position of the processing point indicating laser light on the workpiece adjusted by the focusing optical means with a constant amplitude in a front-rear direction of an irradiation direction of the workpiece. And a focusing position automatic moving means.
【請求項2】請求項1記載の装置において、 前記被加工物上の前記加工点指示用レーザ光の輝点を撮
像し、撮像信号を出力する撮像手段を設け、 前記集束位置自動移動手段を動作させて、前記撮像手段
により撮像される撮像信号から前記加工点指示用レーザ
光の輝点の大きさが最小となる集束位置を検知したと
き、前記集束位置自動移動手段の動作を停止させること
を特徴とするレーザ加工装置。
2. An apparatus according to claim 1, further comprising: an image pickup means for picking up an image of a luminescent spot of the processing point indicating laser light on the workpiece, and outputting an image pickup signal. Operating, when detecting a focus position at which the size of the luminescent spot of the processing point instruction laser beam is minimized from an image signal picked up by the image pickup means, stopping the operation of the focus position automatic moving means. A laser processing apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項3】レーザ発振器から出力された加工用レーザ
光を集束光学手段と走査光学手段とを介して被加工物上
の所望の位置に集束させ、その集束位置において加工を
行うレーザ加工装置における集束位置決定方法におい
て、 前記加工用レーザ光の光軸上に、前記加工用レーザ光に
代替して加工点を指示する可視レーザ光である加工点指
示用レーザ光を出力する加工点指示用レーザ光発振器を
配置して光軸を合わせ、 前記加工点指示用レーザ光の照射位置を、前記走査光学
手段を動作させて被加工物上の加工しようとする位置に
仮に合わせ、 該仮位置を基準として、前記集束光学手段を、集束位置
が照射方向の前後方向に自動的に移動するように動作さ
せて、前記加工点指示用レーザ光の集束位置を決定する
ことを特徴とするレーザ加工装置における集束位置決定
方法。
3. A laser processing apparatus which focuses a processing laser beam output from a laser oscillator at a desired position on a workpiece via a focusing optical means and a scanning optical means, and performs processing at the focusing position. In the convergence position determination method, a processing point indicating laser that outputs a processing point indicating laser light that is a visible laser light that indicates a processing point instead of the processing laser light on the optical axis of the processing laser light. An optical oscillator is arranged to align the optical axis, and the irradiation position of the processing point indicating laser light is temporarily adjusted to a position to be processed on the workpiece by operating the scanning optical means, and the temporary position is used as a reference. Wherein the focusing optical means is operated so that the focusing position automatically moves in the front-rear direction of the irradiation direction to determine the focusing position of the processing point indicating laser light. Focusing position determination method in the.
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