KR970001661B1 - 레이저 로봇에 있어서의 레이저광 오조사 방지 방법 - Google Patents

레이저 로봇에 있어서의 레이저광 오조사 방지 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
레이저 로봇에 있어서의 레이저광 오조사 방지 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 일실시예의 방법이 적용되는 5축 레이저 로봇의 일부를 블록으로 나타낸 개략 사시도.
제2도는 제1도의 로봇 제어 장치의 요부를 나타낸 계략 블록도, 및
제3도는 로봇 제어 장치의 처리 과정에 의해 실행되는 레이저광 오조사 방지 처리를 나타낸 플로우차아트이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술 분야]
본 발명은 레이저광을 가공물에 조사하여 가공물의 절단, 용접등의 레이저 가공을 행하는 로봇에 관한 것이며, 특히 이런 종류의 레이저 로봇의 안정성을 향상할 수 있는 레이저광 오조사(誤照射) 방지 방법에 관한 것이다.
[배경 기술]
레이저광을 가공물에 조사하여 가공물의 절단, 용접등의 각종 레이저 가공을 행하는 장치는 공지되어 있다. 가공물을 향해서 조사해야할 레이저광이 레이저 가공기에서 인체 또는 주변 장치를 향해서 잘못 조사되면, 인체 등에 위해가 가해지는 우려가 있다. 수평면 내에서 자유로이 이동하면서 높이 방향으로도 자유로이 이동 가능한 레이저 노즐을 수직 방향 하향으로 장착한 문형(門型) 레이저 가공기에서는 레이저광을 레이저 노즐에서 수직 방향 하향으로 조사되므로, 통상은 레이저광이 먼곳까지 잘못 조사되는 일은 없다. 따라서, 일반적으로 문형 레이저 가공기에는 레이저광의 오조사에 기인하는 위험은 생기지 않는다. 한편, 레이저 로봇에서는 아암 선단에 장착한 레이저 노즐이 여러가지의 위치, 자세를 취할 수 있으므로 레이저광이 먼곳까지 잘못해서 조사되는 수가 있어 위험하다.
[발명의 개시]
본 발명의 목적은, 레이저 로봇의 안정성을 향상할 수 있는 레이저광 오조사 방지 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 레이저광 오조사 방지 방법은 아암 선단에 레이저광 조사부를 장착한 레이저 로봇에 적용되는 것으로서, 레이저 로봇의 제각기의 관절의 관절 각도에 의거해서 레이저광 조사부의 축선과 수평면과의 사이의 각도를 검출하는 공정(a)과, 이 검출 각도와 소정 각도를 비교하는 공정(b)와, 검출 각도가 소정 각도보다도 작을 때에 레이저광 조사부로부터의 레이저광의 조사를 금지하는 공정(c)으로 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하며 레이저 로봇의 아암에 장착한 레이저광 조사부의 축선과 수평면과의 사이에 각도가 소정 각도보다도 작을때에 레이저광의 조사를 금지하도록 했으므로, 레이저광이 부주의로 먼곳까지 오조사되는 일이 없고, 인체 및 주변 장치에 위해를 주는 일이 없다. 따라서, 레이저 로봇의 안전성을 향상할 수 있다.
[발명의 실시하기 위한 최량의 형태]
제1도를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 레이저광 오조사 방지 방법이 적용되는 5축 레이저 로봇은 로봇 본체(1)를 갖추고 있다. 로봇 본체(1)는, 마루에 고정된 기저부(2)와 기저부(2)위에서 자유로이 선회하도록 배치된 주체부(3)와, 제1, 제2링크(5,6)로된 아암(4)을 가지고 있다. 제2링크(6)의 선단에는 지지부(7)을 거쳐 레이저광 조사부(본 실시예에서는 레이저 노즐)(8)가 장착되어 있다. 레이저 로봇은 로봇 제어 장치(10)와 레이저 노즐(8)에 접속되어 레이저광을 발생하기 위한 레이저 발진기(30)를 더 갖추고, 제어장치(10)의 제어하에서 로봇 본체(1)를 구동하여 로봇 배치 공간내에서의 레이저 노즐(8)의 위치, 자세를 제어함과 함께, 아암(4)에 따라서 배치된 광케이블(도시생략)을 거쳐서 레이저 발진기(30)에서 레이저 노즐(8)에 안내되는 레이저광을 레이저 노즐(8)에서 가공물(도시생략)을 거쳐서 레이저 발진기(30)에서 레이저 노즐(8)에 안내되는 레이저광을 레이저 노즐(8)에서 가공물(도시생략)로 향해서 조사하고, 가공물의 절단등의 레이저 가공을 행하도록 되어 있다.
상세하게는, 주체부(3)는 이것과 일체 회전이 자유로운 제1관절(도시생략)을 거쳐서 기저부(2)에 연결되며, 제1관절이 제1서보모터(도시생략)에 의해 회전 구동되었을 때에 기저부(2)에 대해서 선회하도록 되어있다. 제2관절(5a)을 거쳐서 주체부(3)의 상면에 기단이 연결된 제1링크(5)는, 제2서보모터(도시생략)에 의해 제2관절(5a)이 회전 구동 되었을 때에 제2관절(5a)과 일체로 제2관절의 축선의 둘레에 회전하고, 주체부(3)에 대해서 요동하도록 되어 있다. 또, 제3관절(6a)을 거쳐서 제1링크(5)의 선단에 기단이 연결된 제2링크(6)는 제3서보모터(도시생략)에 의해 제3관절(6a)이 회전 구동되었을 때에 제3관절과 일체로 제3관절의 축선의 둘레에 회전하고, 제1링크(5)에 대해서 요동하도록 되어 있다. 제2링크(6)의 선단부(6')는 제4관절(도시생략)을 거쳐 제2링크(6)의 기단부(6)의 선단에 연결되며, 제4서보모터(도시생략)에 의해 제4관절이 회전 구동 되었을 때에 제4관절과 일체로 제4관절의 축선(9)의 둘레에 회전하도록 되어 있다. 다시금, 제5관절(7a)을 거쳐 노즐 지지부(7)에 연결된 레이저 노즐(8)은, 제5관절이 제5서보모터(도시생략)에 의해 회전 구동 되었을 때에 제5관절의 축선의 둘레에 회전하도록 되어 있다.
제1도중, 부호 θ, W, U, γ, β 및 이들에 관련하는 화살표 제1∼제5관절의 관절 각도(이하, 제1∼제5관절 각도라 함) 및 회전 방향을 각각 나타낸다. 또, 부호 δ는 레이저 노즐(8)의 축선(8a)과 수평면(XY면)과의 사이의 각도(이하, 레이저 노즐 각도라 함)를 표시함, 로봇 본체(1)는, 제1∼제5관절 각도 θ, W, U, γ, β를 각각 검출하기 위한 도시하지 않은 센서(본 실시예에서는 제1∼제5서보모터에 각각 장착한 제1∼제5절대 부호기(absolute encoder)를 가지고 있다.
제2도에 나타낸 것처럼, 로봇 제어 장치(10)는 프로세서(이하, CPU라 함)(11)와 CPU에 의해 실행되는 제어 프로그램을 격납한 리이드 온리 메모리(ROM)(12)와, CPU(11)에 의한 각종 연산 결과 및 각종 데이터를 일시 기억하기 위한 랜덤 억세스 메모리(RAM)(13)와, 교시 프로그램 및 후술하는 레이저광 오조사방지 처리에서 사용하는 레이저 노즐 각도(δ)의 소정치 δ ref를 격납하기 위한 불휘발성 메모리(14)를 가지며, 메모리(14)는 바테리백업한 CMOS 메모리 또는 버블메모리로서 된다. 제어 장치(10)는 교시 조작 및 각종 데이터 입력을 행하기 위한 조작반(15)과, 교시 프로그램 등을 격납한 플로피디스크(도시생략)를 자유로이 장전 가능한 디스크 제어기(16)와, 축제어기(17)와, 축제어기에 접속되며 로봇 본체(1)의 각축 서보모터를 구동제어 하기 위한 서보 회로(18)와, 인터페이스(19)를 다시 구비하고 있다. 플로피디스크에 격납한 교시 프로그램은 디스크 제어기(16) 및 CPU(11)의 제어하에서, 불휘발성 메모리(14)에 자유로이 전송하게 되어 있다. 상기 요소(12∼17 및 19)는 버스(20)를 거쳐 CPU(11)에 접속되어 있다. 또, 인터페이스(19)에는 레이저 발진기(30) 및 제1∼제5관절 각도 검출용의 절대 부호기가 각각 접속되어 있다.
이하, 레이저 로봇의 레이저광 오조사 방지 동작을 설명하겠다.
먼저, 예컨대 레이저 로봇의 공장 출하시에 레이저 로봇의 불휘발성 메몰리(14)의 소정 기억 영역에 레이저 노즐 각도(δ)의 소정치 δ ref가 미리 격납된다. 이 소정치 δ ref는 레이저 노즐 각도(δ)가 소정치 δ ref이하이기만 하면, 로봇 배치 공간의 임의의 위치에 있는 레이저 노즐(8)에서 레이저광이 설사 부주의로 조사된 경우에도 레이저광에 의해 인체 및 주변 장치에 위해가 미치지 않는 적합치(예컨대, 45도)로 설정된다.
전원 투입시, 레이저 로봇은 제3도에 나타낸 레이저광 오조사 방지 처리를 주기적으로 실행한다. 이 오조사 방지 처리는 로봇의 운전 모우드(구동 정이 모우드, 교시 모우드, 재생 운전 모우드, 수동 운전 모우드)에 관계없이 행하여지는 것으로 전원이 투입되어 있으며 로봇이 운전 정지 상태에 있더라도 실행된다.
즉, 오조사 방지 처리의 제각기의 처리 주기에 있어서, CPU(11)는, 제1∼제5절대 부호기 제각기에 대응하고 또한 CPU(11)에 각각 내장된 레지스터(도시 생략)에서, 현재의 제2∼제5관절 각도(W, U, γ 및 β)로 표시한 기억치를 판독(SI 단계)하고, 좌표 변환 처리에 의해 관절 각도(W, U, γ, β)에서 현재의 레이저 노즐각도(δ)는 제1관절 각도(θ)에는 의존하지 않는다.
다음에, CPU(11)는 산출 레이저 노즐 각도(δ)와 소정치 δ ref를 비교하고, 노즐 각도(δ)가 소정치 δ ref와 같거나 이것보다 작은지의 여부를 판별한다(S3 단계). 그리고, 노즐 각도(δ)가 소정치 δ ref보다도 크고, 따라서 제2, 제3관절 각도(W,U)에 따라서 정하는 높이 방향 위치(Z축 방향 위치) 및 제4, 제5관절 각도(γ,β)에 따라서 정하는 자세를 취하는 레이저 노즐(8)에서 레이저광을 조사한 경우에 인체 등에 위해를 미치는 일이 없다고 판별하면, CPU(11)는 레이저광의 조사를 허용하도록 작동한다. 본 실시예에서는 CPU(11)는 인터페이스(19)를 거쳐서 CPU에서 레이저 발진기(30)에 송출되는 인터록 신호를 리세트 한다(S4단계). 이 때, 레이저 발진기(30)는 레이저 발진 가능한 상태로 되며, 또 이미 레이저 발진 상태에 있는 경우에는 발진기(30)의 레이저 발진 상태가 유지된다. 본 실시예에서는 인터록 신호의 재설정시, 레이저 발진기(3))의 전원의 투입이 가능하며, 전원 투입 상태에 있을 경우에는 전원 투입 상태가 유지된다.
한편, S3 단계에 있어서, 노즐 각도(δ)가 소정치 δ ref와 같거나 이것보다도 작고, 따라서 제2∼제4관절 각도에 따라서 정하는 위치, 자세의 레이저 노즐(8)에서 레이저광을 조사한 경우에 인체등에 위해를 미칠 우려가 있다고 판별하면, CPU(11)는 레이저광의 조사를 공지하도록 작동한다. 본 실시예에서는 CPU(11)는 인터록 신호를 세트한다(S5 단계). 이것에 따라서, 레이저 발진기(30)는 레이저 발전 불능인 상태로 된다. 본 실시예에서는 레이저 발진기(30)의 전원이 오프된다. 결고로서, 교시 프로그램의 불비 혹은 수동 운전중의 오퍼레이터의 오조작동에 기인하여, 레이저 노출(8)이 이 레이저 노즐에서 레이저광을 조사한 경우에 인체등에 위해를 미칠 우려가 있을 만한 위치, 자세를 취했을 때에는 레이저광의 조사가 자동적으로 금지된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러가지의 변형이 가능하다.
예컨대, 상기 실시예에서는 하나의 소정 레이저 노즐 각도 δ ref를 고정적으로 설정했으나, 레이저 노즐(8)과 레이저광 도달 부위와의 사이의 수평 방향 거리가 레이저 노즐(8)의 높이 방향 위치에 따라서 변화하는 것에 비추어, 레이저 노즐 높이 방향 위치에 따라서 소정치 δ ref를 변화시켜도 좋다. 이런 경우, 예컨대 레이저 노즐 높이 방향 위치 영역의 각각에 적합한 레이저 노즐 각도의 소정치를 조사표(look up table)에 미리 격납해 두고, 제3도의 S2 단계와 S3 단계와의 사이에서 레이저 노즐(일반적으로는 공구의 중심점)의 높이 방향 위치를 좌표 변환 처리에 의해 산출함과 함께 산출 높이 방향 위치에 따른 소정치를 조살표에서 판독하도록 하면 좋다.
또, 상기 실시예에서는 레이저 발진기(30)의 전원을 필요에 따라서 오프하도록 했으나, 기타의 적당한 방법에 의해 레이저 노즐(8)로부터의 레이저광의 조사를 실질적으로 금지하도록 하여도 좋다.

Claims (4)

  1. 아암선단에 레이저광 조사부를 장착한 레이저 로봇에 있어서의 레이저광 오조사 방지 방법에 있어서, 상기 레이저 로봇의 제각기의 관절의 관절 각도에 의거해서 상기 레이저광 조사부의 축선과 수평면과의 사이의 각도를 검출하는 공정(a)과, 상기 검출 각도와 소정 각도를 비교하는 공정(b)과, 상기 검출 각도가 상기 소정 각도보다도 작을때에 상기 레이저광 조사부로부터의 레이저광의 조사를 금지하는 공정(c)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저광 오조사 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저광 조사부에 접속되며 상기 레이저광을 발생시키기 위한 레이저 발진기를 갖는 레이저 로봇에 적용되는 것으로서, 상기 검출 각도가 상기 소정 각도보다도 작을 때에 상기 레이저 발진기를 레이저 발진 불능인 상태로 하는 레이저광 오조사 방지 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 소정 각도를 상기 레이저광 조사부의 높이 방향 위치에 따라서 변화시키는 레이저광 오조사 방지 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 레이저 로봇으로의 전원이 투입되어 있을 때에는 상기 레이저 로봇의 운전 모우드에 관계없이, 상기 공정(a),(b),(c)을 실행하는 레이저광 오조사 방지 방법.
KR1019900702511A 1989-06-14 1990-05-28 레이저 로봇에 있어서의 레이저광 오조사 방지 방법 KR970001661B1 (ko)

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