KR20070104859A - 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법 및 조사가능 영역 인식 장치 및 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로설정 방법 - Google Patents

가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법 및 조사가능 영역 인식 장치 및 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로설정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 작업편에 설정되어 있는 가공 영역에 대한 조사 가능 영역을 인식하는 것이다.
가공용 빔의 조사 방향이 변경 가능한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역을 인식하는 방법이며, 상기 작업편에 설정된 가공 영역의 1포인트로부터 상기 가공용 빔의 초점 거리만큼 이격된 위치에서, 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시켜도 상기 가공 영역의 1포인트를 조사하는 것이 가능한 상기 초점 거리에 대응한 조사 가능 영역을 설정하여 상기 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 가능 영역(210)을 인식한다.
가공용 빔 장치, 레이저 용접 로봇, 시뮬레이션 장치, 작업편, 원추

Description

가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법 및 조사 가능 영역 인식 장치 및 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNIZING IRRADIATION-ENABLED AREA OF BEAM IRRADIATING DEVICE AND ESTABLISHING MOVING PATH OF SAID DEVICE}
도1은 레이저 용접 로봇의 구성도.
도2는 레이저 용접 로봇이 구비하는 가공용 빔 조사 장치의 구조도.
도3은 본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법을 실시하여 조사 가능 영역 인식 장치를 구성하고, 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법을 실시하는 시뮬레이션 장치의 블럭도.
도4는 가공용 빔의 스캔 영역을 나타내는 도면.
도5는 도4에 도시하는 원추를 작성하기 위한 순서를 나타내는 흐름도.
도6은 작성된 원추를 작업편에 배치한 상태를 나타낸 도면.
도7은 가공 영역의 형상의 일 예를 나타내는 도면.
도8은 분해능의 설명에 제공하는 도면.
도9는 가공 영역의 형상을 따라서 조사 가능 영역을 작성하기 위한 순서를 나타내는 흐름도.
도10은 조사 가능 영역을 나타내는 원추를 가공 영역의 형상을 따라서 배치 한 상태를 나타내는 도면.
도11은 조사 가능 영역을 나타내는 원추를 가공 영역을 따라서 작성하는 순서를 나타내는 흐름도.
도12는 조사 가능 영역을 합성하여 조사 가능 영역을 작성하는 순서를 나타내는 도면.
도13은 작성된 원추를 합성하여 조사 가능 영역을 작성하는 순서를 나타내는 흐름도.
도14는 작업편에 설정되어 있는 전체 가공 영역에 조사 가능 영역을 배치한 상태를 나타내는 도면.
도15는 가공용 빔의 초점을 최대와 최소로 바꾼 경우의 스캔 범위를 나타내는 도면.
도16은 도15에 나타내는 초점이 다른 2종류의 원추를 작성하기 위한 순서를 나타내는 흐름도.
도17은 작성된 2종류의 원추를 작업편에 배치한 상태를 나타낸 도면.
도18은 조사 가능 영역을 나타내는 2종류의 원추를 가공 영역을 따라서 배치한 상태를 나타내는 도면.
도19는 조사 가능 영역을 합성하여 조사 가능 영역을 작성하는 순서를 나타내는 흐름도.
도20은 조사 가능 영역이 다른 2종류의 원추로부터 조사 가능 영역을 추출하는 순서를 나타내는 도면.
도21은 추출한 조사 가능 영역을 작업편에 배치한 상태를 나타내는 도면.
도22는 조사 가능 영역을 나타내는 원추를 가공 영역을 따라서 배치하는 순서를 나타내는 흐름도.
도23은 작업편에 설정되어 있는 전체 가공 영역에 3차원의 조사 가능 영역을 배치한 상태를 나타내는 도면.
도24는 장해물이 고려된 조사 가능 영역을 합성하여 조사 가능 영역을 작성하는 순서를 나타내는 흐름도.
도25는 장해물이 고려된 조사 가능 영역의 설명에 제공하는 도면.
도26은 장해물이 고려된 조사 가능 영역의 설명에 제공하는 도면.
도27은 장해물이 고려된 조사 가능 영역을 추출하여 조사 가능 영역을 작성하는 순서를 나타내는 도면.
도28은 장해물이 고려된 조사 가능 영역의 설명에 제공하는 도면.
도29는 추출한 조사 가능 영역을 작업편에 배치한 상태를 나타낸 도면.
도30은 추출한 포인트 조사 가능 영역으로부터 가장 적절한 포인트 조사 가능 영역만을 구한 결과를 나타내는 도면.
도31은 도30에 나타내는 가장 적절한 조사 가능 영역만을 구하기 위한 순서를 나타내는 흐름도.
도32a는 도30에 나타내는 가장 적절한 조사 가능 영역만을 구하기 위한 순서의 설명에 제공하는 도면.
도32b는 도30에 나타내는 가장 적절한 조사 가능 영역만을 구하기 위한 순서 의 설명에 제공하는 도면.
도32c는 도30에 나타내는 가장 적절한 조사 가능 영역만을 구하기 위한 순서의 설명에 제공하는 도면.
도32d는 도30에 나타내는 가장 적절한 조사 가능 영역만을 구하기 위한 순서의 설명에 제공하는 도면.
도32e는 도30에 나타내는 가장 적절한 조사 가능 영역만을 구하기 위한 순서의 설명에 제공하는 도면.
도33은 도32e에 나타낸 조사 가능 영역의 우선 순위를 구하기 위한 순서의 설명에 제공하는 도면.
도34는 최종적으로 얻게 된 조사 가능 영역의 일 예를 나타내는 도면.
도35는 도34에 나타낸 조사 가능 영역에 대해 이동 경로를 설정하는 경우의 설명에 제공하는 도면.
도36은 본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법의 순서를 나타내는 동작 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 레이저 용접 로봇
102 : 가공용 빔 출력 장치
104 : 가공용 빔 조사 장치
150 : 시뮬레이션 장치
200, 240, 250, 290, 295 : 원추
210 : 원추의 바닥면
260, 310 : 3차원 영역
270 : 장해물
280 : 그림자
300 : 작업편
[문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-84688호 공보
본 발명은 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법 및 그 장치 및 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법에 관한 것으로, 예를 들어 레이저광을 이용하여 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 적용할 수 있는, 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법 및 조사 가능 영역 인식 장치 및 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법에 관한 것이다.
차체 패널을 용접하여 접합하는 설비에는 일반적인 산업용 로봇에 용접용 건을 설치한 것이나, 레이저 발진 장치를 설치한 것이 있다. 종래, 하기 문헌 1에 개시한 바와 같이 레이저 발진 장치를 설치한 것은 그 초점 거리(발진점으로부터 용접하는 패널까지의 거리)와 조사 방향(발진점)이 고정되어 있다. 종래, 레이저 발진 장치를 산업용 로봇에 설치하여 복수의 가공 영역(용접점)을 용접하는 경우, 초점 거리와 조사 방향이 고정되어 있으므로, 산업용 로봇을 동작시켜 가공 영역마다 레이저 발진 장치의 위치 결정을 행해야 하고, 그 동작은, 예를 들어 종래의 스폿 용접 건을 설치한 산업용 로봇과 거의 동일하다.
본 발명은 종래의 기술을 개선하기 위해 이루어진 것으로, 가공용 빔의 조사 방향을 바꿀 수 있는 가공용 빔 조사 장치를 산업용 로봇에 설치한 경우, 로봇 시뮬레이션을 이용함으로써 작업편에 설정되어 있는 가공 영역에 가공을 실시할 수 있는 조사 가능 영역을 인식할 수 있고, 한편, 인식한 조사 가능 영역을 기초로 하여 가장 적절한 이동 경로를 결정할 수 있는, 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법 및 조사 가능 영역 인식 장치 및 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법은 가공용 빔의 조사 방향이 변경 가능한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역을 인식하는 방법이며, 작업편에 설정된 가공 영역의 1포인트로부터 가공용 빔의 초점 거리만큼 이격된 위치에서, 가공용 빔 조사 장치를 이동시켜도 가공 영역의 1포인트를 조사하는 것이 가능한 영역을 설정하여 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 가능 영역을 인식한다.
이하, 본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법 및 조사 가능 영역 인식 장치 및 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법을 도면 을 기초로 하여 상세하게 설명한다.
[제1 실시 형태]
도1은 레이저 용접 로봇의 구성도이다.
레이저 용접 로봇(101)은 가공용 빔(레이저광)을 발진기(102A)에 의해 출력하는 가공용 빔 출력 장치(102)를 구비하고 있다. 레이저 용접 로봇(101)의 로봇 핸드의 작업 단부에는 가공용 빔의 조사 방향이 변경 가능한 가공용 빔 조사 장치(104)가 설치되어 있다. 가공용 빔 조사 장치(104)는, 도시한 바와 같이 가공용 빔을 X방향, Y방향으로 스캔할 수 있다. 한편, 가공용 빔 조사 장치(104)는, 도시한 바와 같이 가공용 빔의 초점 거리를 거리(L)의 범위 내에서 변경할 수도 있다. 따라서, 로봇의 작업 단부를 고정한 상태에서 가공용 빔의 조사가 가능한 조사 가능 영역은, 도시한 바와 같이, 예를 들어 뿔꼴을 그 바닥면과 평행하게 일부 파단한 3차원의 형상 영역이 된다. 가공용 빔 출력 장치(102)와 가공용 빔 조사 장치(104)는 광파이버 케이블(103)을 거쳐서 접속되어 있다. 광파이버 케이블(103)은 로봇 아암(105)이 움직여도 얽히지 않도록 지지 아암(107)으로 지지되어 있다.
도2는 레이저 용접 로봇이 구비하는 가공용 빔 조사 장치의 구조도이다.
가공용 빔 조사 장치(104)는 가공용 빔을 X방향 및 Y방향으로 스캔할 수 있도록 구성되고, 또한 가공용 빔의 초점 거리를 거리(L)의 범위 내에서 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 가공용 빔 조사 장치(104)는, 도2에 도시한 바와 같이 광파이버 케이블(103)에 의해 유도된 가공용 빔(100)을, 작업편에 설정되어 있는 가공 영역을 향해 초점을 맞추어 조사하기 위한 반사 미러(11) 및 렌즈군(12)을 갖고 있다. 반사 미러(11)는 그 경면을 통해 작업편의 가공 영역에 수직인 축선을 Z축으로 했을 때, Z축을 중심으로 하여 Z축과 직교하는 X축 및 Y축 방향으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 렌즈군(12)은 광파이버 케이블(103)의 단부로부터 방사된 가공용 빔을 평행광으로 하기 위한 콜리메이트 렌즈(121)와 평행광이 된 가공용 빔을 작업편의 가공 영역 상에서 집광시키기 위한 집광 렌즈(122)로 구성된다. 집광 렌즈(122)는 가공용 빔의 초점 거리를 거리(L)의 범위 내에서 변경하기 위해, 가공용 빔의 광축을 따라서 반사 미러(11)에 대해 전후 방향으로 진퇴 가능하게 지지되어 있다.
가공용 빔 조사 장치(104)는 반사 미러(11)를 X축 방향으로 회전시키는 모터(16), 반사 미러(11)를 Y축 방향으로 회전시키는 모터(17), 집광 렌즈(122)를 반사 미러(11)에 대해 진퇴 이동시키기 위한 모터(18)를 갖고 있다. 모터(16) 및 모터(17)는 각각의 모터의 회전 위치의 합성에 의해 반사 미러(11)의 배향을 바꾼다. 따라서, 모터(16) 및 모터(17)를 움직임으로써 가공용 빔이 X방향 및 Y방향으로 스캔된다. 또한, 모터(18)를 움직임으로써 가공용 빔의 초점 거리가 거리(L)의 범위 내에서 변경된다.
작업편에 설정되어 있는 가공 영역에는 가공용 빔이 I자형, 8자형, C자형 또는 S자형 등의 형상을 그리도록 스캔되어 가공 영역의 용접이 행해진다. 가공용 빔의 스캔은 모터(16) 및 모터(17)를 동시에 움직여 반사 미러(11)를 요동시킴으로써 행한다.
가공용 빔은 초점 거리를 갖고 있으므로, 가공용 빔 조사 장치(104)는 작업 편의 가공 영역으로부터 초점 거리만큼 이격하여 위치시켜 둘 필요가 있다.
또한, 가공 영역의 형상으로서, I자형, 8자형, C자형 또는 S자형을 예시하였지만, 가공 영역의 형상은 이들의 형상으로 한정되는 것은 아니고, 연속하는 직선 또는 곡선으로 구성되어 있거나, 혹은 연속하는 직선과 곡선으로 구성되어 있거나, 개방되어 있거나, 또는 폐쇄되어 있는 형상이면 어떠한 형상이라도 좋다.
도3은 본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법을 실시하고, 조사 가능 영역 인식 장치를 구성하고, 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법을 실시하는 시뮬레이션 장치의 블럭도이다.
시뮬레이션 장치(150)는 입력 장치(155), 기억 장치(160), 연산 장치(165) 및 디스플레이(170)를 구비하고 있다.
입력 장치(155)는 키보드나 마우스 등의 일반적으로 이용되는 단말 장치이다. 입력 장치(155)는 가공용 빔의 초점 거리, 조사 가능 영역의 치수(원추 모델을 작성하는 경우에는 반경, 각추 모델을 작성하는 경우에는 각 변의 길이), 가공용 빔의 최장 초점 거리와 최단 초점 거리, 가공용 빔이 장해물에 의해 차단되는 영역, 조사 가능 영역을 나타내는 원추를 가공 영역에 배치하는 경우의 간격인 거리를 입력한다.
기억 장치(160)는 입력 장치(155)로부터 입력된 정보나 후술하는 시뮬레이션을 행하기 위한 모든 프로그램을 기억한다.
연산 장치(165)는 기억 장치(160)에 기억되어 있는, 입력 장치(155)로부터 입력된 정보, 시뮬레이션을 행하기 위한 프로그램을 기초로 하여 조사 가능 영역을 인식하거나, 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로를 설정한다.
디스플레이(170)는 연산 장치(165)에 의해 연산되어 있는 연산의 도중 경과나, 연산된 결과를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 예시하고 있는 도3의 시뮬레이션 장치(150)는 일반적으로 이용되고 있는 ROM, RAM, CPU를 적어도 구비하고 있는 컴퓨터이지만, 그 구성은 이미 알려져 있으므로, 그 구체적인 구성의 설명은 생략한다.
다음에, 본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법에 대해 설명한다. 본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법은 작업편에 설정된 가공 영역의 1포인트를 정점으로 하고, 가공용 빔 조사 장치(104)를 이동시켜도 상기 정점을 조사하는 것이 가능한 영역을 바닥면으로 하여 상기 정점과 상기 바닥면으로 폐쇄된 뿔꼴을 형성하고, 상기 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 가능 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 것이다.
도1의 레이저 용접 로봇(101)에 있어서, 어느 하나의 가공 영역에 대해 가공용 빔을 조사할 수 있는 영역은 다음과 같은 영역이다.
도4에 도시한 바와 같이 가공용 빔의 초점 거리(F)가 일정하고, 가공용 빔의 조사 가능 각도가 θ°이고, X-Y방향으로 원형으로 가공용 빔의 스캔이 가능했다고 하면, 가공용 빔은 도시되어 있는 원추형으로 스캔할 수 있고, 그 조사 가능 영역은 원추의 정확하게 바닥면의 영역이 된다.
즉, 작업편에 설정되어 있는 가공 영역의 1포인트에 가공용 빔을 조사하고자 한 경우, 그 1포인트에 정점을 위치시킨 원추의 바닥면의 영역 내에 가공용 빔 조 사 장치(104)를 위치시키면, 그 1포인트에 가공용 빔을 조사하여 레이저 용접을 행하는 것이 가능하다.
이 조사 가능 영역을 작성하기 위해, 도3에 도시한 시뮬레이션 장치(150)는 도5의 흐름도에 나타낸 바와 같은 처리를 행한다. 우선, 입력 장치(155)에 의해 가공용 빔 출력 장치(102)로부터 조사되는 가공용 빔의 초점 거리(F)가 입력된다(S1). 다음에, 입력 장치(155)에 의해 작업편의 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 가능 영역의 치수, 반경(r)이 입력된다(S2). 또한, 조사 가능 영역의 반경(r)은 가공용 빔 조사 장치(104)로부터 조사할 수 있는 가공용 빔의 조사 가능 각도(θ°)와 가공용 빔의 초점 거리(F)를 기초로 하여 산출하고, 그 산출한 결과를 입력한다. 그리고, 연산 장치(165)는, 예를 들어 도7에 도시한 바와 같은 S자형을 갖는 가공 영역의 1포인트(A0)를 정점으로 하고, 가공 영역의 1포인트(A0)로부터 가공용 빔의 초점 거리(F)만큼 이격된 포인트를 포함하는 반경(r)의 조사 가능 영역을 바닥면으로 하는 도4에 도시한 바와 같은 원추(200)를 형성한다(S3).
이상의 순서로 작성한 원추(200)는, 예를 들어 도6에 도시한 바와 같이 작업편(300)의 가공 영역의 1개의 포인트(도7의 A0)에 배치된다. 본 실시 형태에서는, 가공 영역은 도7에 도시한 바와 같이 S자형으로 되어 있다. 처음에는, 이 가공 영역의 1개의 포인트(A0)에 정점이 오도록 원추(200)가 배치된다. 또한, 본 실시 형태에서는 S자형의 가공 영역을 예시하고 있지만, 가공 영역의 형상은 S자형으로 한정되지 않고, 예를 들어 8자형, I자형, L자형, 역ㄷ자형 등 다양한 형상이 고려되는 것은 상술한 바와 같다.
다음에, 도8의 분해능의 설명도 및 도9의 흐름도에 나타낸 바와 같이 시뮬레이션 장치(150)에 입력 장치(155)로부터 분해능으로서 거리가 입력된다. 분해능은 가공 영역의 형상을 구성하는 도7에 나타낸 선 상에 도4에 도시한 원추(200)의 배치 간격을 결정하기 위해 입력된다(S11). 분해능이 입력되면, 연산 장치(165)는, 우선 가공 영역의 1포인트인 용접점 좌표(A0)에 도4에 도시한 원추(200)를 형성하고, 다음에 그 원추(200)를 용접 궤적 상에서 개시점(A1) 방향으로 분해능만큼 어긋나게 한다. 1개의 원추(200)는 1개의 프레임으로서 기억 장치(160)에 기억된다(S12). 분해능만큼 어긋난 좌표가 용접 개시점(A1)을 초과하고 있지 않으면(S13 : 아니오), 이동한 좌표에 용접점 좌표(A0)에 형성한 원추(200)와 동일한 자세로 원추(200)를 작성한다(S14). 한편, 분해능만큼 어긋난 좌표가 용접 개시점(A1)을 초과하고 있으면(S13 : 예), 용접 개시점(A1)에 용접점 좌표(A0)에 형성한 원추(200)와 동일한 자세로 원추(200)를 작성한다(S15). 이상의 처리에서는 용접 개시점(A1)을 초과할 때까지 도7의 가공 영역의 1개의 포인트(A0)로부터 용접 개시점 방향으로 분해능만큼 어긋나게 하여 용접 개시점(A1)까지 원추(200)를 작성하게 된다. 또한, 마찬가지로 하여 도7의 가공 영역의 1개의 포인트인 용접점 좌표(A0)로부터 용접 완료점(A2) 방향으로 분해능만큼 어긋나게 하여 용접 완료점(A2)까지 원추(200)를 작성한다(S16 내지 S19).
이상까지의 처리는 분해능만큼 어긋나게 하면서 형성한 복수의 원추를 복수의 프레임으로서 기억시키는 처리이다.
이상과 같이 하여 분해능마다 어긋나게 하여 1개씩의 프레임으로서 작성된 복수의 원추(200)는 기억 장치(160)에 기억되어 있다. 기억되어 있는 원추(200)를 용접 개시점(A1)으로부터 용접 완료점(A2)까지 배치하면, 도10에 도시한 바와 같이 가공 영역의 형상을 따라서 복수의 원추(200)가 배치되는 이미지가 된다.
다음에, 기억되어 있는 복수의 원추를 가공 영역의 형상을 따라서 배열하여 합성하고, 가공 영역의 조사 가능 영역을 구하는 처리에 대해 서술한다.
도11의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 우선 용접 개시점 상의 프레임에 원추를 이동시키고, 용접 궤적 상의 최후의 프레임이 될 때까지 각각의 프레임 상에 차례로 조사 가능 영역 모델인 원추를 도12의 (A)에 도시한 바와 같이 배치한다. 즉, 도12의 (A)에 도시한 바와 같이 가공 영역의 형상을 따라서 도9의 흐름도를 기초로 하여 작성된 원추를 배치한다(S21 내지 S24).
이상까지의 처리는 작업편의 가공 영역의 형상을 따라서 원추의 정점의 위치를 분해능씩 어긋나게 하면서 원추를 단순히 포개어 배열해가는 처리이다.
이 처리가 종료되면, 복수의 원추가 작업편의 가공 영역의 형상을 따라서 배치되게 된다. 또한, 조사 가능 영역을 바닥면으로 하는 원추는, 도6, 도10에 도시한 바와 같이 작업편의 가공 영역의 1포인트에 대해 수직인 방향에 배치한다.
그리고, 도12의 (A)에 도시되어 있는 바와 같이 배치된 복수의 원추를 도12의 (B)에 도시한 도면과 같이 합성하여 중첩하고, 이를 시뮬레이션 장치(150)의 디스플레이(170)에 표시한다(S25). 합성된 원추의 바닥면(210)은 1개의 가공 영역에 대한 조사 가능 영역이 된다.
이와 같이, 원추는 가공 영역의 형상을 따라서 복수 형성되고, 형성된 복수 의 뿔꼴을 합성함으로써 가공 영역 전체에 대한 조사 가능 영역을 인식할 수 있게 된다.
조사 가능 영역을 인식함으로써, 이 조사 가능 영역 내(면 상)에 가공용 빔 조사 장치(104)의 조사 포인트를 위치시키고 있으면, 가공용 빔 조사 장치(104)에서 가공 빔을 스캔(레이저의 조사 각도를 변경)시키는 것만으로, S자형의 가공 영역에 대해 가공용 빔 조사 장치(104)의 위치를 이동시키지 않고 용접을 하는 것이 가능해진다.
다음에, 작업편에 복수의 가공 영역이 설정되어 있는 경우, 시뮬레이션 장치(150)의 연산 장치(165)는, 도13에 나타내는 흐름도와 같이 1개의 가공 영역에 대해 조사 가능 영역을 구하는 이상의 처리를 작업편에 설정되어 있는 전체 가공 영역에 대해 행한다. 즉, 도12의 (B)와 같이 복수의 원추가 합성된 모델을 작업편의 용접 포인트로 되어 있는 전체 가공 영역에 1개씩 배치시킨다(S31 내지 S33).
S31 내지 S33까지의 처리가, 도6에 도시한 작업편의 전체 가공 영역에 대해 행해진 경우, 도14에 도시한 바와 같이 각각의 가공 영역에 대해 각각의 조사 가능 영역을 작업편 상에 배열되게 된다. 도6에서는 원추를 배치한 경우를 예시하였지만, 도14에서는 각추를 배치한 경우를 예시하고 있다. 이와 같이, 조사 가능 영역은 원추에 의해 구해도 좋고, 각추에 의해 구해도 좋다. 각추의 경우도 원추를 형성하는 경우와 마찬가지로, 초점 거리(F)와 작업편의 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 가능 영역의 치수, 예를 들어 1변의 길이를 입력하여 각추를 형성하게 된다. 1변의 길이는, 전술한 반경(r)의 원추의 바닥면에 포함되는 다각형의 변 길이이면 된다. 예를 들어, 반경(r)의 원에 내접하는 정사각형의 변 길이를 입력하는 것이 가능하다. 또한, 가공용 빔 조사 장치(104) 내의 반사 미러(11)를 X방향 및 Y방향으로 스캔 가능한 최대 범위의 사각형이 전술한 원추 바닥면에 포함되어 있으면, 상기 사각형을 바닥면으로 하는 원추를 구하는 것으로 해도 좋다.
[제2 실시 형태]
제1 실시 형태에서는 가공용 빔의 초점 거리가 고정되어 있는 경우에 조사 가능 영역을 어떻게 구할지에 대해 설명하였지만, 본 실시 형태에서는 가공용 빔의 초점 거리를 소정의 범위에서 가변할 수 있는 경우에 조사 가능 영역을 어떻게 구할지에 대해 설명한다.
전제적으로 사용되는 레이저 용접 로봇(101)은 도1과 동일하므로 그 설명은 생략한다.
도1의 레이저 용접 로봇(101)에 있어서, 어느 하나의 용접 포인트에 대해 초점 거리를 F1과 F2 사이에서 무단계로 변경하고, 가공용 빔을 조사할 수 있는 영역은 다음과 같은 영역이다.
도15에 도시한 바와 같이 가공용 빔의 조사 가능 각도가 θ°이고, X-Y방향으로 원형으로 가공용 빔의 스캔이 가능했다고 하면, 가공용 빔은 도시되어 있는 원추형으로 스캔할 수 있고, 그 조사 가능 영역은 초점 거리가 F2일 때의 원추(240)와 초점 거리가 F1일 때의 원추(250)의 양쪽의 원추의 바닥면으로 둘러싸이는 3차원 영역(260)이 된다.
이 조사 가능 영역을 작성하기 위해, 시뮬레이션 장치(150)의 입력 장 치(155)로부터, 도16의 흐름도에 나타낸 바와 같이 가공용 빔 조사 장치(104)로부터 조사되는 가공용 빔의 최단 초점 거리(F2)와 최장 초점 거리(F1)가 입력되고(S41, S42), 또한 최장 초점 거리(F1)일 때의 작업편의 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 가능 영역의 치수, 구체적으로는 조사 가능 영역의 반경(r)이 입력된다(S43). 조사 가능 영역의 반경(r)은 가공용 빔 조사 장치(104)로부터 조사할 수 있는 가공용 빔의 조사 가능 각도(θ°)와 가공용 빔의 최대 초점 거리(F1)로부터 구할 수 있다.
다음에, 시뮬레이션 장치(150)의 연산 장치(165)는 S자형의 가공 영역의 1포인트(A0)를 정점으로 하고(도7 참조), 가공 영역의 1포인트(A0)로부터 가공용 빔의 최대 초점 거리(F1)만큼 이격된 포인트를 포함하는 조사 가능 영역을 바닥면으로 하는 도15에 도시한 바와 같은 원추(250)를 형성한다(S44). 그리고 이를 기준 프레임(A)으로 한다(S45).
다음에, 연산 장치(165)는 S자형의 가공 영역의 1포인트(A0)를 정점으로 하고, 가공 영역의 1포인트(A0)로부터 가공용 빔의 최소 초점 거리(F2)만큼 이격된 포인트를 포함하는 포인트 조사 가능 영역을 바닥면으로 하는 도15에 도시한 바와 같은 원추(240)를 형성한다(S46). 그리고, 이를 기준 프레임(B)으로 한다(S47).
이상의 순서로 작성한 원추(240, 250)는, 예를 들어 도17에 도시한 바와 같이 작업편(300)의 가공 영역의 1개의 포인트(도7의 A0)에 배치된다. 본 실시 형태에서도 가공 영역의 형상은, 도7에 도시한 바와 같이 S자형으로 되어 있다. 가공 영역의 1개의 포인트(A0)에는 2종류의 원추(250, 240)의 정점이 오도록 배치된다. 또한, 본 실시 형태에서는 S자형의 가공 영역을 예시하고 있지만, 가공 영역의 형상은 S자형으로 한정되지 않고, 연속하는 직선 또는 곡선으로 구성되어 있거나, 혹은 연속하는 직선 및 곡선으로 구성되어 있거나, 개방되어 있거나 또는 폐쇄되어 있는 형상이면 어떠한 형상이라도 본 발명은 적용 가능하다. 예를 들어, 가공 영역의 형상으로서는 8자형, I자형, L자형, 역ㄷ자형 등 다양한 형상이 고려된다.
다음에, 제1 실시 형태의 도9의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 시뮬레이션 장치(150)의 입력 장치(155)로부터 분해능으로서 거리가 입력된다. 분해능이 입력되면, 도15에 도시한 바와 같은 2종류의 원추(240, 250)를 분해능마다 용접 개시점(A1)까지 작성한다. 즉, 도7의 가공 영역의 1개의 포인트(A0)로부터 용접 개시점 방향으로 분해능만큼 어긋나게 하여 용접 개시점(A1)까지 2종류의 원추(240, 250)를 작성한다. 1개의 포인트에 대한 2종류의 원추는 1개의 프레임으로서 기억 장치(160)에 기억된다. 또한, 2종류의 원추(240, 250)를 분해능마다 용접 완료점(A2)까지 작성한다. 즉, 도7의 가공 영역의 1개의 포인트(A0)로부터 분해능만큼 어긋나게 하여 용접 완료점(A2)까지 2종류의 원추(240, 250)를 작성한다.
1개씩의 프레임으로서 작성된 복수의 원추는 분해능마다 어긋나게 하여 용접 개시점(A1)으로부터 용접 완료점(A2)까지 배치된다.
이 처리가 종료되면, 용접 개시점(A1) 상으로부터 2종류의 원추(240, 250)가 복수, 작업편의 가공 영역의 형상을 따라서 도18에 도시한 바와 같이 배치되게 된다. 또한, 포인트 조사 가능 영역을 바닥면으로 하는 2종류의 원추(240, 250)는, 도18에 도시한 바와 같이 작업편의 가공 영역의 1포인트에 대해 수직인 방향에 배 치된다.
그리고, 도19의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 도20의 (A)에 도시되어 있는 바와 같이 배치된 2종류의 원추의 복수의 집합으로부터 도20의 (B)에 도시한 바와 같이, 포개어져 있지 않은 부분만을 발출하고, 이를 시뮬레이션 장치(150)의 디스플레이(170)에 의해 도21에 도시한 바와 같이 표시한다(S51, S52). 추출된 2종류의 원추의 바닥면에서 끼워진 부분의 3차원 영역(260)은 1개의 가공 영역에 대한 조사 가능 영역이 된다.
이와 같이, 가공용 빔의 초점 거리를 가변할 수 있는 경우에는, 조사 가능 영역은 가공용 빔의 초점 거리에 관한 조사 가능 범위만을 뿔꼴로부터 추출함으로써 인식할 수 있다.
이렇게 하여 구한 조사 가능 영역 내에 가공용 빔 조사 장치(104)의 조사 포인트를 위치시켜 두면, 가공용 빔 조사 장치(104)의 위치를 이동시키지 않고, 가공용 빔 조사 장치(104)에서 가공용 빔의 초점을 조정하고, 가공용 빔을 스캔하는 것만으로 S자형의 가공 영역에 대해 용접을 할 수 있다.
또한, 작업편에 복수의 가공 영역이 설정되어 있는 경우에는, 시뮬레이션 장치(150)의 연산 장치(165)는, 도22에 나타내는 흐름도와 같이 1개의 가공 영역에 대해 조사 가능 영역을 구하는 이상의 처리를 작업편에 설정되어 있는 전체 가공 영역에 대해 행하고, 각 가공 영역에 대해 형성된 조사 가능 영역을 더 배치시킨다(S61 내지 S63).
S61 내지 S63까지의 처리가 도21에 도시한 작업편의 전체 가공 영역에 대해 행해진 경우, 도23에 도시한 바와 같이 각각의 가공 영역에 대해 각각의 조사 가능 영역이 작업편 상에 배열되게 된다.
[제3 실시 형태]
제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는 장해물을 고려하지 않고 가공용 빔의 조사 가능 영역을 인식하도록 하였지만, 본 실시 형태에서는 가공용 빔 조사 장치(104)와 가공 영역 사이에 가공용 빔을 차단하는 장해물이 존재하고 있는 경우의 조사 가능 영역의 작성 방법에 대해 설명한다.
전제적으로 사용되는 레이저 용접 로봇(101)은 도1과 동일하므로 그 설명은 생략한다. 또한, 장해물을 고려하기 이전의 용접 가능 영역은 제2 실시 형태에서 설명한 3차원의 용접 가능 영역을 전제로 하므로, 그 용접 가능 영역을 작성하는 순서의 설명은 간략화하여 설명한다.
시뮬레이션 장치(150)에 의해, 도24의 흐름도에 나타낸 바와 같이 작업편에 설정되어 있는 가공 영역이 선택되고(S71), 시뮬레이션 장치(150)에 가공용 빔 조사 장치(104)로부터 조사되는 최단 초점 거리(F2)와 최장 초점 거리(F1)가 입력된다(S72). 다음에, 최장 초점 거리(F1)일 때의 작업편의 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 가능 영역의 반경(r)이 입력된다(S73). 다음에, 시뮬레이션 장치(150)는 S자형의 가공 영역의 1포인트(A0)를 정점으로 하고, 가공 영역의 1포인트(A0)로부터 가공용 빔의 최대 초점 거리(F1)만큼 이격된 포인트를 포함하는 포인트 조사 가능 영역을 바닥면으로 하는 도15에 도시한 바와 같은 원추(250)를 형성한다. 시뮬레이션 장치(150)는 S자형의 가공 영역의 1포인트(A0)를 정점으로 하고, 가공 영역 의 1포인트(A0)로부터 가공용 빔의 최소 초점 거리(F2)만큼 이격된 포인트를 포함하는 조사 가능 영역을 바닥면으로 하는 도15에 도시한 바와 같은 원추(240)를 형성한다(S75). 가공 영역의 1포인트에, 작성된 원추(240, 250)와 동일한 넓이를 갖는 광원을 가상적으로 배치한다(S76). 다음에, 원추(240, 250)와 동일한 바닥면을, 그 광원에 의해 가상적으로 배치된 원추로 형성한다(S77). 그 경우, 광원으로부터의 광이 차단되는 장해물(270)이 도25에 도시한 바와 같이 존재하고 있는 경우에는, 광원에 의해 가상적으로 배치된 원추의 바닥면에 도26에 도시한 바와 같은 그림자(280)가 생긴다. 이 그림자(280)는 평면으로서 모델화된다(S78). 다음에, 모델화된 그림자(280)를 용접점 기준을 향하게 하고, 구체적으로는 Z축을 따라서 도시하는 하부 방향으로 어긋나게 하여 확대시킨다. 이에 의해, 도27의 (B)에 도시한 바와 같이 장해물(270)에 의해 일부가 결락된 원추(290)가 형성된다(S79).
더 구체적으로 설명하면, 도28의 (A)에 도시한 바와 같이 작업편에 설정되어 있는 가공 영역의 근변에 장해물(270)이 있으면, 가공 영역으로부터 방사된 각추형으로 넓어지는 광의 일부는 각각의 장해물(270)에 의해 차단된다. 그로 인해, 각추의 바닥면은 완전한 사각형이 되지 않아 장해물(270)의 영향을 받고, 도28의 (B)에 도시한 바와 같이 각추의 바닥면은 사다리꼴형이 된다.
다음에, 제1 실시 형태의 도9의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 시뮬레이션 장치(150)에 분해능이 입력된다. 분해능이 입력되면, 원추를 분해능만큼 어긋나게 하고, 분해능분마다 가공 영역의 형상을 따라서 배치한다. 이 처리가 종료되면, 예를 들어 도27의 (A)에 도시한 바와 같이 장해물(270)의 영향을 받은 일부가 결락 된 원추(290)와 장해물(270)의 영향을 받고 있지 않은 원추를 도27의 (B)와 같이 합성하여 3차원 영역(310)을 형성하고, 이를 시뮬레이션 장치(150)의 디스플레이(170)에 표시한다. 합성된 3차원 영역(310)은 장해물(270)을 회피하여 1개의 가공 영역을 조사할 수 있는 조사 가능 영역이 된다. 즉, 이 조사 가능 영역 내(3차원 형상 중)에 가공용 빔 조사 장치(104)의 조사 포인트를 위치시키고 있으면, 가공용 빔 조사 장치(104)에서 가공용 빔의 초점을 조정하여 가공용 빔을 스캔하는 것만으로 S자형의 가공 영역에 대해 가공용 빔 조사 장치(104)의 위치를 이동시키지 않고 용접할 수 있게 된다.
또한, 작업편에 복수의 가공 영역이 설정되어 있는 경우에는 이상의 처리를 작업편에 설정되어 있는 전체 가공 영역에 대해 행하고, 각 가공 영역에 대해 형성된 조사 가능 영역을 더 배치시킨다. 도29에서는 원추가 아닌, 각추를 배치시키고 있지만, 이상의 처리가 행해지면, 도29에 도시한 바와 같이 복수의 3차원의 가공 영역이 작업편 상에 배열되게 된다.
여기까지의 처리에서는 각 가공 영역에 있어서 어느 위치로부터 가공용 빔을 조사하면 좋은지가 인식된 것이 되지만, 여기까지의 처리만으로는 작업편의 전체에 흩어져 있는 가공 영역 전체를 효율적으로 용접하는 경로까지는 알 수 없다.
[제4 실시 형태]
본 실시 형태는 작업편의 전체에 흩어져 있는 가공 영역으로부터 전체 가공 영역을 효율적으로 용접하기 위해 최저한 필요해지는 도30에 도시한 바와 같은 영역을 추출하기 위한 순서를 나타내고 있다. 이 순서를 도31에 나타낸 흐름도를 기 초로 하여 설명한다.
우선, 도32a와 같이 배열된 전체 조사 가능 영역에 처리 순서 번호를 부가한다. 예를 들어, 도32a에 도시한 바와 같이, 조사 가능 영역(A)에는 1을, 조사 가능 영역(B)에는 2라는 상태로 조사 가능 영역(F)까지 1 내지 6의 번호를 붙인다(S81).
그리고, 카운터(n)의 값을 1로 설정한다(S82). 다음에, 카운터(n)의 값이 최종 번호인 6인지 여부가 판단되어(S83), 카운터(m)의 값을 2로 설정한다(S84). 다음에, 카운터(n)의 값이 1인 영역과 2인 영역이 포개어져 있는지 여부가 판단된다. 즉, 도32b에 도시하는 조사 가능 영역(A)과 조사 가능 영역(B)의 영역이 포개어져 있는지가 판단된다(S85). 2개의 영역이 포개어져 있는 경우에는, 도32c에 도시한 바와 같은 AB 영역을 작성한다(S86). 작성한 그 모델에 타점 번호를 부가한다. 도32c에 도시한 바와 같이, AB 영역에는 1의 타점 번호를 부가한다(S87). 다음에, 카운터(m)의 값을 3으로 설정하여(S88), 카운터(m)의 값이 최종 타점 번호 6보다도 큰지 여부가 판단된다(S89). 카운터(m)의 값이 최종 타점 번호 6보다도 크면, 카운터(n)의 값을 2로 설정하고, 이상의 처리를 카운터(n)의 값이 6이 될 때까지 반복한다(S90).
즉, 이상의 처리에서, 예를 들어 도32a에 도시되어 있는 조사 가능 영역(A 내지 F)의 각각의 조사 가능 영역에 번호를 붙이고, 도32b에 도시한 바와 같은 조사 가능 영역(A 내지 F)의 배치로부터 2개의 영역이 각각 포개어져 있는 부분을 취출하여 도32c에 도시한 바와 같은 영역을 작성하고, 또한 이들 영역에서 2개의 영 역이 각각 포개어져 있는 부분을 취출하여 도32d에 도시한 바와 같은 영역을 작성하고, 마지막으로 또한 이들 영역에서 2개의 영역이 각각 포개어져 있는 부분을 취출하여 도32e에 도시한 바와 같은 각각이 독립된 영역을 작성한다.
독립된 영역을 어떠한 순서로 우선 순위를 부여할지를, 도31을 참조하면서 설명한다.
우선, 영역으로의 할당은, 용접 가능 영역 수가 적은 것, 영역으로의 할당 수가 적은 것, 영역의 면적이 큰 것으로부터 순서대로 우선 순위를 결정한다. 도32e를 보면, 1개의 영역은 ABC 3개의 영역 수를 갖고, 다른 하나의 영역은 ACD 3개의 영역 수를 갖고, 다른 하나의 영역은 BCE 3개의 영역 수를 갖고, 다른 하나의 영역은 F만의 영역을 갖고 있다. 이 상태는 도33의 (A)의 표와 같이 나타낸다. (A)의 표를 보면, 영역 D, E, F는 1개의 영역에서만 용접을 행할 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 도33의 (B)에 나타낸 바와 같이 ACD 영역, BCE 영역, F영역에 할당 수를 1개 부여한다. (A)의 표를 보면, 다음에 영역 수가 적은 것은 A영역이므로, 도33의 (C)에 나타낸 바와 같이 아직 할당되어 있지 않은 ABC 영역에 할당 수를 1개 부여한다. 다음에, (A)의 표를 보면, 다음에 영역 수가 적은 것은 B영역이고, ABC 영역 혹은 BCE 영역에서 용접을 할 수 있지만, ABC 영역과 BCE 영역을 비교하면, BCE 영역 쪽의 면적이 크기 때문에, 도33의 (D)에 나타낸 바와 같이 BCE 영역에 할당 수를 1개 부여한다. 마지막으로, C영역이지만, 할당 수가 적은 ABC 영역과 ACD 영역에서 용접을 할 수 있지만, ABC 영역과 ACD 영역을 비교하면, ABC 영역 쪽의 면적이 크기 때문에, 도33의 (E)에 나타낸 바와 같이 ABC 영역에 할당 수를 1개 부여한다.
용접의 경로를 고려할 때에는, 도33의 (E)에 나타내는 결과를 보고 어떠한 경로를 따라가면 효율적으로 용접을 할 수 있는지를 작업자가 시뮬레이션 결과를 보고 판단한다.
[제5 실시 형태]
상기한 방법에서는, 용접의 경로는 시뮬레이션의 결과를 보고 작업자가 판단해야만 하고, 작성된 경로도 작업자의 숙련의 정도에 따라서는, 반드시 가장 적절한 경로라고는 할 수 없는 경우가 생길 수 있다.
본 실시 형태에서는 도30과 같이 점재하고 있는 조사 가능 영역을 효율적인 경로를 따라서 용접할 수 있도록 하기 위해, 레이저 용접 로봇(101)의 원점으로부터 조사 가능 영역까지의 최단점, 그 최단점으로부터 다음의 조사 가능 영역까지의 최단점을 차례로 연결해 감으로써, 가장 적절한 이동 경로를 자동적으로 설정할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에 나타낸 바와 같은 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법을 실시하고, 임의의 작업편에 대해 최종적으로 얻게 된 조사 가능 영역이 도34에 도시한 바와 같은 영역(A) 내지 영역(F)이었다고 한다. 이 경우, 본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법에서는, 다음과 같이 하여 가공용 빔 조사 장치(104)(도1 참조)의 이동 경로를 자동적으로 설정해 간다.
도35는 도34에 도시한 조사 가능 영역에 대해 이동 경로를 설정하는 경우의 설명에 제공하는 도면이다. 또한, 도36은 본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법의 순서를 나타내는 동작 흐름도이다.
시뮬레이션 장치(150)의 연산 장치(165)는, 도35에 도시한 바와 같이 레이저 용접 로봇(101)의 원점(PO)을 인식하고, 그 원점(PO)으로부터 조사 가능 영역인 A영역까지의 최단점(원점으로부터 최단 거리에 있는 점)(PA)을 구한다(S100). 다음에, A영역에 설정한 최단점(PA)으로부터 B영역까지의 최단점(PB)을 구한다(S101). 그리고, B영역에 설정한 최단점(PB)으로부터 C영역까지의 최단점(PC)을 구한다(S102). 다음에, C영역에 설정한 최단점(PC)으로부터 D영역까지의 최단점(PD)을 구한다(S103). 그리고, D영역에 설정한 최단점(PD)으로부터 E영역까지의 최단점(PE)을 구한다(S104). 다음에, E영역에 설정한 최단점(PE)으로부터 F영역까지의 최단점(PF)을 구한다(S105). 마지막으로, 레이저 용접 로봇(101)의 원점(PO)으로부터 PA, PB, PC, PD, PE, PF, PO를 연결하여 가장 적절한 경로를 작성한다(S106).
이상의 예에서는, 이동 경로의 작성을 시계 방향으로 행하였지만, 물론 반시계 방향으로 행하는 것도 가능하다.
이와 같이, 레이저 용접 로봇(101)의 원점으로부터 조사 가능 영역까지의 최단점, 그 최단점으로부터 다음 조사 가능 영역까지의 최단점을 차례로 연결해 감으로써, 가장 적절한 이동 경로를 자동적으로 설정할 수 있게 된다. 또한, 상기한 예에서는, 조사 가능 영역이 2차원의 평면인 경우에 대해 서술하였지만, 실제로 구할 수 있는 조사 가능 영역은 3차원의 입체 형상이므로, 레이저 용접 로봇(101)의 원점으로부터 조사 가능 영역까지의 최단점, 그 최단점으로부터 다음의 조사 가능 영역까지의 최단점은 3차원적으로 구해진다.
이상 설명한 바와 같이, 가공용 빔의 초점 거리와 가공용 빔의 조사 방향을 변경할 수 있는 구조를 갖는 가공용 빔 조사 장치를 로봇에 설치하면, 임의의 위치의 용접 가능 영역(조사 범위)은 정육면체에 가까운 영역이 된다. 이 영역에 들어가 있는 용접 타점은 가공용 빔 조사 장치에서 초점 거리 및 조사 방향을 변경하는 것만으로 용접이 가능해진다. 일반적으로는, 로봇이 동작하여 가공용 빔을 주사하는 시간보다도 가공용 빔 조사 장치의 반사경을 동작시켜 가공용 빔을 스캔하는 시간의 쪽이 훨씬 짧아지므로, 전체적으로 용접의 사이클 타임이 단축화되게 된다. 또한, 가공용 빔 조사 장치의 반사경이 로봇 본체축의 동작과 동기하여 동작하도록 함으로써, 로봇 본체축을 정지시키지 않고 연속적으로 용접이 가능해지므로 사이클 타임은 더 비약적으로 향상된다.
레이저 빔 용접 로봇의 동작을 실제 기기로 티칭하는 경우에는, 가공용 빔의 조사 범위가 3차원에서 존재하고, 실제의 설비에는 클램프 등의 차폐물이 있고, 조사 범위를 정확하게 인식하는 것 등이 불가능했기 때문에, 용접 타점이 조사 범위에 있는지 여부의 판단이 곤란했다. 또한, 만약 조사 범위에 들어가 있었다고 해도, 용접하기 위해서는 가공용 빔의 조사 각도를 고려할 필요가 있으므로, 시행 착오를 하면서 티칭을 해야만 했지만, 본 발명을 적용함으로써 가공용 빔의 조사 각 도를 고려하지 않고, 조사 포인트를 용접 가능 영역에 설정하는 것만으로 가장 적절한 용접 경로와 조사 포인트를 용이하게 발견할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는 빔 가공으로서 가공용 빔 용접의 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 가공용 빔 펀칭 가공이나 가공용 빔 절단 가공에 대해서도 본원 발명은 적용 가능하다.
본 발명에 관한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법 및 조사 가능 영역 인식 장치 및 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법은, 예를 들어 레이저 빔 용접의 분야에서 이용할 수 있다.
작업편에 설정되어 있는 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 영역을 인식할 수 있게 되므로, 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로를 용이하게 교시할 수 있다.

Claims (21)

  1. 가공용 빔의 조사 방향이 변경 가능한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역을 인식하는 방법이며,
    작업편에 설정된 가공 영역의 1포인트로부터 상기 가공용 빔의 초점 거리만큼 이격된 위치에서, 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시켜도 상기 가공 영역의 1포인트를 조사하는 것이 가능한 상기 초점 거리에 대응한 조사 가능 영역을 설정하여 상기 가공 영역의 1포인트에 대한 조사 가능 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  2. 제1항에 있어서, 또한 상기 조사 가능 영역은 상기 가공 영역의 형상을 따라서 복수 형성되고, 형성된 복수의 조사 가능 영역을 합성함으로써 상기 가공 영역 전체에 대한 조사 가능 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조사 가능 영역은, 상기 가공용 빔이 장해물의 존재에 의해 조사할 수 없는 조사 불가능 범위를 상기 조사 가능 영역으로부터 제외함으로써 인식되는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  4. 상기 작업편에 복수의 가공 영역이 설정되어 있는 경우에는, 제2항 또는 제3항에 기재한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법을 이용하여 각각의 가공 영역에 대한 상기 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  5. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가공 영역의 형상은 연속하는 직선 또는 곡선으로 구성되어 있거나, 혹은 연속하는 직선과 곡선으로 구성되어 있거나, 개방되어 있거나, 또는 폐쇄되어 있는 형상인 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  6. 가공용 빔의 조사 방향이 변경 가능한 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역을 인식하는 방법이며,
    상기 작업편에 설정된 가공 영역의 1포인트로부터 상기 가공용 빔의 초점 거리만큼 이격된 위치에 상기 가공 영역의 1포인트를 정점으로 하고 수직 방향에 형성되고 상기 초점 거리를 높이로 하는 뿔꼴의 바닥면에 포함되는 면을 조사 가능 영역으로서 설정하고, 상기 바닥면은 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시켜도 상기 정점을 조사하는 것이 가능한 각도 범위와 상기 초점 거리를 기초로 하여 구할 수 있는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 조사 가능 영역은 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시 켜도 상기 정점을 조사하는 것이 가능한 각도 범위와 상기 초점 거리를 기초로 하여 구할 수 있는 원추의 바닥면인 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 조사 가능 영역은 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시켜도 상기 정점을 조사하는 것이 가능한 각도 범위와 상기 초점 거리를 기초로 하여 구할 수 있는 원추의 바닥면에 내접하는 다각형인 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 가공용 빔의 최장 초점 거리 및 최단 초점 거리에 대응하여 상기 바닥면을 2면 설정하고, 상기 조사 가능 영역은 이들 바닥면에 의해 둘러싸이는 뿔꼴인 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 조사 가능 영역 인식 방법.
  10. 가공용 빔 조사 장치로부터 조사되는 가공용 빔의 조사 가능 영역을 인식하기 위한 조사 가능 영역 인식 장치이며,
    상기 가공용 빔의 초점 거리와 조사 가능 영역의 치수를 입력하는 입력 수단과,
    입력된 초점 거리와 조사 가능 영역의 치수를 기초로 하여 작업편에 설정된 가공 영역의 1포인트로부터 초점 거리만큼 이격된 위치에 상기 조사 가능 영역을 형성하는 연산 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조사 가능 영역 인식 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 가공 영역의 1포인트에 대응한 상기 조사 가능 영역을 상기 가공 영역의 형상을 따라서 복수 형성하고, 형성한 복수의 상기 조사 가능 영역을 합성함으로써 상기 가공 영역 전체에 대한 조사 가능 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 조사 가능 영역 인식 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 입력 수단은 또한 상기 가공용 빔의 최장 초점 거리와 최단 초점 거리를 입력하고,
    상기 연산 수단은 합성된 복수의 조사 가능 영역으로부터 상기 최장 초점 거리와 최단 초점 거리 사이에 있던 부분을 추출함으로써 상기 가공 영역 전체에 대한 조사 가능 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 조사 가능 영역 인식 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 입력 수단은 또한 상기 가공용 빔이 장해물에 의해 차단되는 영역을 입력하고,
    상기 연산 수단은 추출된 상기 가공 영역 전체에 대한 조사 가능 영역으로부터 상기 가공용 빔이 장해물에 의해 차단되는 영역을 제외하고 상기 가공용 빔이 실질적으로 조사 가능한 조사 가능 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 조사 가능 영역 인식 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 가공 영역의 1포인트를 정점으로 하고 수직 방향에 형성되어 상기 초점 거리를 높이로 하는 뿔꼴의 바닥면에 포함되는 면을 상기 조사 가능 영역으로서 연산하고, 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시켜도 상기 정점을 조사하는 것이 가능한 각도 범위와 상기 초점 거리를 기초로 하여 상기 바닥면을 구하는 것을 특징으로 하는 조사 가능 영역 인식 장치.
  15. 가공용 빔의 조사 방향이 변경 가능한 가공용 빔 조사 장치를 소정의 경로에서 이동시켜 작업편의 가공을 행할 때에 미리 상기 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로를 설정하기 위한 방법이며,
    상기 가공용 빔 조사 장치로부터 조사되는 상기 가공용 빔에 의해 상기 작업편의 가공이 행해지는 가공 영역의 1포인트로부터 상기 가공용 빔의 초점 거리만큼 이격된 위치에서, 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시켜도 상기 가공 영역의 1포인트를 조사하는 것이 가능한 상기 초점 거리에 대응한 조사 가능 영역을 설정하고, 상기 조사 가능 영역 내에서 상기 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로를 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가공용 빔 조사 장치는 가공용 빔 출력 장치가 구비하는 발진기로부터 출력된 가공용 빔의 초점을 소정의 범위 내에서 변경 가능하고, 최장 초점 거리 및 최단 초점 거리에 따른 뿔꼴과 상기 초점의 변경 가능 범위를 합성한 영역을 구하고,
    구한 영역 내에서 상기 가공용 빔 조사 영역의 이동 경로를 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 조사 가능 영역은 상기 가공 영역의 1포인트를 정점으로 하고 수직 방향에 형성되어 상기 초점 거리를 높이로 하는 뿔꼴의 바닥면에 포함되는 면이고, 상기 바닥면은 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시켜도 상기 정점을 조사하는 것이 가능한 각도 범위와 상기 초점 거리를 기초로 하여 구할 수 있는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 가공용 빔 조사 장치는 상기 가공용 빔 조사 장치를 이동시키는 로봇 핸드에 설치되고, 상기 가공 빔의 조사 방향은 상기 발진기로부터 출력된 가공용 빔을 상기 가공용 빔 조사 장치가 구비하는 반사경의 이동에 의해 변경하도록 한 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 조사 가능 영역은 상기 작업편의 가공 부위에 대응하여 복수 마련되고, 상기 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로는 상기 뿔꼴의 각각의 면적을 기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 조사 가능 영역은 상기 작업편의 가공 부위에 대응하 여 복수 마련되고, 상기 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로는 각 뿔꼴 상호간의 거리를 기초로 하여 설정되는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로는 점재하는 가공 부위를 시계 방향 또는 반시계 방향을 따라서 이동 경로를 설정해 가는 것을 특징으로 하는 가공용 빔 조사 장치의 이동 경로 설정 방법.
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