WO2022014504A1 - レーザ加工システム - Google Patents

レーザ加工システム Download PDF

Info

Publication number
WO2022014504A1
WO2022014504A1 PCT/JP2021/026001 JP2021026001W WO2022014504A1 WO 2022014504 A1 WO2022014504 A1 WO 2022014504A1 JP 2021026001 W JP2021026001 W JP 2021026001W WO 2022014504 A1 WO2022014504 A1 WO 2022014504A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
robot
laser
work
tracking sensor
seam
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/026001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆博 田中
Original Assignee
ファナック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ファナック株式会社 filed Critical ファナック株式会社
Priority to JP2022536333A priority Critical patent/JP7405986B2/ja
Priority to US18/001,220 priority patent/US20230211437A1/en
Priority to DE112021003769.2T priority patent/DE112021003769T5/de
Priority to CN202180048681.7A priority patent/CN115835935A/zh
Publication of WO2022014504A1 publication Critical patent/WO2022014504A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/044—Seam tracking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing system.
  • a galvano scanner that sequentially adjusts the irradiation position (emission direction) of laser light using a reflector that can adjust the angle on the processing head that is moved along the seam of the design work by the robot, and actually Seam tracking welding is known in which a tracking sensor for detecting the position of the seam of the work (serpentine of the seam) is provided and the laser beam is accurately irradiated to the seam of the work (see, for example, Patent Document 1).
  • the seams of the work meander due to factors such as processing errors in press working and deformation due to thermal stress of spot welding for temporary fixing, and the actual seam position is designed. It may be far from the position of the upper seam.
  • the seam of the work is greatly meandering in this way, the seam may be out of the detection range of the tracking sensor. If the tracking sensor cannot detect the position of the seam, laser welding cannot be continued. Therefore, a laser machining system capable of accurately machining even if the seam of the work is meandering is desired.
  • the laser processing system positions a laser processing head having a laser optical system having a galvano scanner for adjusting an irradiation position of laser light, a tracking sensor for detecting a seam of a work, and the laser processing head.
  • the processing robot is controlled so that the processing robot, the holding robot that holds the work, and the laser processing head face each other at the design seam, and the laser processing head is moved along the design seam.
  • the distance between the processing robot control unit and the position of the seam detected by the tracking sensor and the center of the detection range of the tracking sensor intersects the moving direction of the laser processing head by the processing robot so as to be within a predetermined range.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a laser processing system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the laser processing system 1 irradiates a laser beam along the seam of the work W for welding.
  • the laser processing system 1 includes a laser oscillator 10, a laser processing head 20, a processing robot 30 for positioning the laser processing head 20, a holding robot 40 for holding the work W, a laser processing head 20, a processing robot 30, and a holding robot.
  • a control device 50 for controlling 40 is provided.
  • the laser oscillator 10 for example, a fiber laser, a carbon dioxide gas laser, a YAG laser, or the like can be used.
  • the laser oscillator 10 may be mounted on the laser processing head 20, but may be arranged independently of the processing robot 30 and may be configured to supply laser light to the laser processing head 20 through, for example, an optical fiber 11. can.
  • the laser processing head 20 has a laser optical system 21 and a tracking sensor 22.
  • the laser optical system 21 and the tracking sensor 22 are arranged so as not to move relative to each other.
  • the laser optical system 21 has a galvano scanner 211 that adjusts the emission direction of the laser beam by using a movable reflector. Therefore, the laser optical system 21 can irradiate an arbitrary position within a certain range with the laser beam.
  • the galvano scanner 211 is provided with two reflecting mirrors that can rotate around rotation axes orthogonal to each other in the optical path of the laser light, and the direction in which the laser light is emitted is adjusted by rotationally driving these reflecting mirrors with a servomotor. It is configured to do.
  • the tracking sensor 22 for example, a sensor that scans a distance measurement using a laser beam in one direction is used. Such a tracking sensor 22 detects a point where the distance to the work W changes discontinuously as a seam of the work. It is preferable that the tracking sensor 22 is arranged so as to scan in a direction perpendicular to the moving direction of the laser machining head 20 by the machining robot 30, which will be described later, to measure the distance.
  • the processing robot 30 holds the laser processing head 20 at the end portion where the spatial position and orientation can be changed. As a result, the machining robot 30 can move the laser machining head 20 so as to draw a desired trajectory.
  • the processing robot 30 is not particularly limited, but a vertical articulated robot, a scalar robot, a parallel link robot, a Cartesian coordinate robot, and the like can be used. Further, the processing robot 30 may be a simple robot such as a positioner or an actuator that axially feeds in one or two directions by a linear motor or the like.
  • the holding robot 40 is provided with a holding head 41 or the like that holds the work W at a positionable end portion.
  • the holding robot 40 is not particularly limited, but a vertical articulated robot, a scalar robot, a parallel link robot, a Cartesian coordinate robot, and the like can be used. Further, a simple robot such as a positioner or an actuator that axially feeds the table holding the work W in one or two directions by a ball screw, a linear motor or the like may be used.
  • the control device 50 includes a processing robot control unit 51 that controls the processing robot 30, a holding robot control unit 52 that controls the holding robot 40, and a galvano scanner control unit 53 that controls the galvano scanner 211.
  • the control device 50 can be realized by introducing an appropriate control program into a computer device having a CPU, a memory, and the like.
  • Each component of the control device 50 may be realized by independent hardware or may be realized by a single piece of hardware. That is, each component of the control device 50 does not have to be a classification of the functions of the control device 50 and can be clearly classified in its mechanical structure and program structure. Further, the control device 50 may have additional components that realize other functions.
  • the machining robot control unit 51 controls the machining robot 30 so that the laser machining head 20 faces the seam of the work W in the design and the laser machining head 20 is moved along the seam in the design. That is, the machining robot control unit 51 moves the laser machining head 20 at a constant speed, typically linearly, with respect to one seam.
  • the operation of the machining robot 30 by the machining robot control unit 51 is a program created based on the design shape of the work W, a teaching operation in which the operator instructs the posture of the machining robot 30 to face the laser machining head 20 to the work W, and the like. Pre-specified by.
  • the holding robot control unit 52 moves the laser processing head 20 by the processing robot 30 so that the distance between the position of the seam detected by the tracking sensor 22 and the center of the detection range (scanning range) of the tracking sensor 22 is within a predetermined range.
  • the holding robot 40 is controlled so as to move the work W in a direction intersecting the direction.
  • the moving direction of the work W by the holding robot 40 is perpendicular to the moving direction of the laser machining head 20 and along the central axis of the laser machining head 20 (the optical axis direction of the laser beam emitted in the standard state) in order to reduce the calculation load. It is preferably in the vertical direction.
  • the holding robot control unit 52 may be configured to move the work W to the holding robot 40 so that the position of the seam detected by the tracking sensor 22 moves to the center side of the detection range of the tracking sensor 22. That is, the holding robot control unit 52 receives the deviation amount from the center of the detection range of the tracking sensor 22 at the seam position detected by the tracking sensor 22 as an input, and moves the work W by the holding robot 40 so as to reduce this deviation amount. It can be configured to determine the quantity.
  • the holding robot control unit 52 corrects the command value for the holding robot 40 in real time so that the position of the seam detected by the tracking sensor 22 always substantially coincides with the center of the detection range of the tracking sensor 22.
  • the holding robot 40 may be controlled.
  • the holding robot control unit 52 controls the work W by PID control or the like in which the amount of deviation from the center of the detection range of the tracking sensor 22 at the seam position detected by the tracking sensor 22 as the moving speed of the work W is used as an input value.
  • the moving speed may be determined.
  • the holding robot control unit 52 works W at a predetermined profile and maximum speed only when the distance between the position of the seam detected by the tracking sensor 22 and the center of the detection range of the tracking sensor 22 exceeds the upper limit value.
  • the holding robot 40 may be controlled to move.
  • the holding robot control unit 52 operates the holding robot 40 to move the work W in the positive direction when the amount of deviation in the positive direction from the center of the detection range of the seam detected by the tracking sensor 22 reaches a predetermined upper limit value. Is started, and when the amount of deviation in the negative direction from the center of the detection range of the seam detected by the tracking sensor 22 reaches a predetermined upper limit value, the holding robot 40 is started to move the work W in the negative direction. You may.
  • the holding robot control unit 52 moves the work W to the holding robot 40 to suppress deviation from the center of the detection range of the tracking sensor 22 at the seam of the work W, so that the seam of the work W is the tracking sensor 22. It is possible to prevent the position where the laser beam should be irradiated from being unable to be specified outside the detection range.
  • the galvano scanner control unit 53 controls the galvano scanner 211 so as to determine the irradiation position of the laser beam at a position offset by the amount of movement of the work W by the holding robot 40 from the position of the seam detected by the tracking sensor 22. That is, the galvano scanner control unit 53 determines the deviation between the position of the work W at the moment when the tracking sensor 22 detects the position of the seam and the position of the work W at the moment when the laser optical system 21 irradiates the laser beam at that position. The calculated position of the laser beam to be input to the galvano scanner 211 in the coordinate system of the laser processing head 20 is corrected.
  • FIG. 2 shows a procedure for controlling laser welding by the laser processing system 1, that is, a procedure for controlling by the control device 50.
  • Laser welding by the laser processing system 1 includes a process of moving the laser processing head 20 (step S1: processing head moving process), a process of detecting the actual position of the seam of the work W (step S2: seam detection step), and a process of detecting the seam. It is performed by a method including a step of moving the work W (step S3: work moving step) and a step of irradiating the work W with laser light (step S4: laser light irradiation step).
  • the laser processing head 20 is moved by the processing robot 30. That is, the machining robot control unit 51 operates the machining robot 30 according to the machining program or the teaching data to move the laser machining head 20 (laser optical system 21 and tracking sensor 22) at a constant speed along the seam of the work W. Move in a straight line.
  • the position of the seam of the work W is detected by the tracking sensor 22.
  • the control device 50 acquires the position of the seam of the work W in the coordinate system of the tracking sensor 22 from the tracking sensor 22, and the working coordinates are obtained from the position and orientation of the tracking sensor 22 in the working coordinate system of the laser processing system 1. The position of the seam of the work W in the system is calculated.
  • the holding robot control unit 52 uses the holding robot 40 to bring the seam of the work W closer to the center of the detection range of the tracking sensor 22 in the direction perpendicular to the moving direction of the laser machining head 20. To move.
  • the laser optical system 21 irradiates the seam of the work W with the laser light. That is, the galvano scanner control unit 53 offsets the irradiation position of the laser beam and the position of the seam of the work W detected by the tracking sensor 22 by an amount (distance and direction) equal to the movement amount of the work W of the holding robot 40.
  • the galvano scanner 211 is controlled to be set to the position.
  • FIG. 2 clearly shows the flow of processing for the same working coordinate system in the control by the control device 50, and one processing of each process does not correspond to one processing of another process. .. Further, the process of the next cycle of the previous step may be performed before the process of the subsequent step in FIG. 2 is completed. That is, a cycle in which the machining robot control unit 51 issues a command to the machining robot 30, a cycle in which the tracking sensor 22 detects the position of the seam of the work W, a cycle in which the holding robot control unit 52 issues a command to the holding robot 40, and a galvano scanner. The cycles in which the control unit 53 instructs the galvano scanner 211 to irradiate the laser beam may be different from each other.
  • the holding robot 40 moves the work W so as to reduce the meandering of the seam of the work W, so that the seam of the work W is prevented from being out of the detection range of the tracking sensor 22. be able to. Therefore, even when the seam of the work W is greatly meandering, it is possible to reliably irradiate the seam of the work W with a laser beam to accurately weld the work W.
  • the laser processing head 20 follows the seam of the meandering work and performs laser processing.
  • the machining robot 30 holding the laser machining head 20 is taught only a simple linear motion, and the teaching motion is not changed.
  • the teaching operation of the machining robot 30 is changed when there are a plurality of machining points other than the points to be welded along the seam of the work W, the laser irradiation position and the laser irradiation by the laser machining head 20 are performed. It is not desirable because the timing needs to be readjusted.
  • welding can be performed accurately without changing the simple teaching operation of the machining robot 30 holding the laser machining head 20. Can be done.
  • the scope of the present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiment. Further, the effects described in the above-described embodiments are merely listed with the most suitable effects arising from the laser processing system according to the present disclosure, and the effects by the laser processing system according to the present disclosure are described in the above-mentioned embodiments. It is not limited to what has been done.
  • the laser processing system according to the present disclosure may be a system that irradiates a laser to perform processing such as cutting.
  • Laser processing system 10 Laser processing system 11 Optical fiber 20 Laser processing head 21 Laser optical system 211 Galvano scanner 22 Tracking sensor 30 Processing robot 40 Holding robot 41 Holding head 50 Control device 51 Processing robot control unit 52 Holding robot control unit 53 Galvano scanner control Department W work

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

ワークの継ぎ目が蛇行していても正確に加工を行うことができるレーザ加工システムを提供すること。本開示の一態様に係るレーザ加工システムは、ガルバノスキャナを有するレーザ光学系とワークの継ぎ目を検出するトラッキングセンサとを有するレーザ加工ヘッドと、レーザ加工ヘッドを位置決めする加工ロボットと、ワークを保持する保持ロボットと、設計上の継ぎ目に沿ってレーザ加工ヘッドを移動させるよう加工ロボットを制御する加工ロボット制御部と、トラッキングセンサが検出した継ぎ目の位置とトラッキングセンサの検出範囲の中央との距離が所定範囲内に収まるようにワークを移動させるよう保持ロボットを制御する保持ロボット制御部と、トラッキングセンサが検出した継ぎ目の位置からワークの移動量だけオフセットした位置にレーザ光の照射位置を定めるようガルバノスキャナを制御するガルバノスキャナ制御部と、を備える。

Description

レーザ加工システム
　本発明は、レーザ加工システムに関する。
　レーザ溶接において、ロボットにより設計上のワークの継ぎ目に沿って移動させられる加工ヘッドに、角度を調節可能な反射鏡を用いてレーザ光の照射位置（出射方向）を逐次調節するガルバノスキャナと、実際のワークの継ぎ目の位置（継ぎ目の蛇行）を検出するトラッキングセンサとを設け、ワークの継ぎ目に正確にレーザ光を照射するシームトラッキング溶接が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－１７６１６４号公報
　例えばプレス加工した２枚の鋼板を溶接する場合、プレス加工の加工誤差、仮止めのためのスポット溶接の熱応力による変形等の要因によりワークの継ぎ目が蛇行して、実際の継ぎ目の位置が設計上の継ぎ目の位置から大きく離れる場合がある。このようにワークの継ぎ目が大きく蛇行している場合、継ぎ目がトラッキングセンサの検出範囲から外れる可能性がある。トラッキングセンサが継ぎ目の位置を検出できなくなると、レーザ溶接を継続できなくなる。このため、ワークの継ぎ目が蛇行していても正確に加工を行うことができるレーザ加工システムが望まれる。
　本開示の一態様に係るレーザ加工システムは、レーザ光の照射位置を調整するガルバノスキャナを有するレーザ光学系とワークの継ぎ目を検出するトラッキングセンサとを有するレーザ加工ヘッドと、前記レーザ加工ヘッドを位置決めする加工ロボットと、前記ワークを保持する保持ロボットと、設計上の前記継ぎ目に前記レーザ加工ヘッドを対向させ、設計上の前記継ぎ目に沿って前記レーザ加工ヘッドを移動させるよう前記加工ロボットを制御する加工ロボット制御部と、前記トラッキングセンサが検出した前記継ぎ目の位置と前記トラッキングセンサの検出範囲の中央との距離が所定範囲内に収まるように前記加工ロボットによる前記レーザ加工ヘッドの移動方向と交差する方向に前記ワークを移動させるよう前記保持ロボットを制御する保持ロボット制御部と、前記トラッキングセンサが検出した前記継ぎ目の位置から前記保持ロボットによる前記ワークの移動量だけオフセットした位置に前記レーザ光の照射位置を定めるよう前記ガルバノスキャナを制御するガルバノスキャナ制御部と、を備える。
　本開示に係るレーザ加工システムによれば、ワークの継ぎ目が蛇行していても正確に加工を行うことができる。
本開示の一実施形態に係るレーザ加工システムの構成を示す模式図である。 図１のレーザ加工システムの制御の手順を示すフローチャートである。
　以下、本開示に係るレーザ加工システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るレーザ加工システム１の構成を示す模式図である。
　レーザ加工システム１は、ワークＷの継ぎ目に沿ってレーザ光を照射して溶接する。レーザ加工システム１は、レーザ発振器１０と、レーザ加工ヘッド２０と、レーザ加工ヘッド２０を位置決めする加工ロボット３０と、ワークＷを保持する保持ロボット４０と、レーザ加工ヘッド２０、加工ロボット３０及び保持ロボット４０を制御する制御装置５０と、を備える。
　レーザ発振器１０としては、例えばファイバレーザ、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ等を用いることができる。レーザ発振器１０は、レーザ加工ヘッド２０に搭載されてもよいが、加工ロボット３０とは独立して配設され、例えば光ファイバ１１等を通してレーザ加工ヘッド２０にレーザ光を供給する構成とすることができる。
　レーザ加工ヘッド２０は、レーザ光学系２１とトラッキングセンサ２２とを有する。レーザ光学系２１とトラッキングセンサ２２とは、相対移動しないよう配設される。
　レーザ光学系２１は、可動反射鏡を用いてレーザ光の出射方向を調整するガルバノスキャナ２１１を有する。このため、レーザ光学系２１は、一定範囲内の任意の位置にレーザ光を照射することができる。
　ガルバノスキャナ２１１は、レーザ光の光路中に、互いに直交する回転軸まわりに回転可能な２つの反射鏡を備え、これら反射鏡をサーボモータで回転駆動することにより、レーザ光が出射する方向を調整するよう構成される。
　トラッキングセンサ２２としては、例えばレーザ光による距離測定を一方向に走査して行うセンサが用いられる。このようなトラッキングセンサ２２は、ワークＷまでの距離が不連続に変化する点をワークの継ぎ目として検出する。トラッキングセンサ２２は、後述する加工ロボット３０によるレーザ加工ヘッド２０の移動方向に垂直な方向に走査して距離測定を行うよう配設されることが好ましい。
　加工ロボット３０は、空間位置及び向きを変化させられる末端部にレーザ加工ヘッド２０を保持する。これにより、加工ロボット３０は、レーザ加工ヘッド２０を所望の軌跡を描くよう移動させることができる。加工ロボット３０としては、特に限定されないが、垂直多関節型ロボット、スカラー型ロボット、パラレルリンク型ロボット、直交座標型ロボット等を用いることができる。また、加工ロボット３０は、リニアモータ等によって１方向又は２方向に軸送りするポジショナ、アクチュエータなどの簡素なロボットであってもよい。
　保持ロボット４０は、位置決め可能な末端部にワークＷを保持する保持ヘッド４１等が設けられる。保持ロボット４０としては、特に限定されないが、垂直多関節型ロボット、スカラー型ロボット、パラレルリンク型ロボット、直交座標型ロボット等を用いることができる。また、ワークＷを保持するテーブルをボールねじ、リニアモータ等によって１方向又は２方向に軸送りするポジショナ、アクチュエータなどの簡素なロボットであってもよい。
　制御装置５０は、加工ロボット３０を制御する加工ロボット制御部５１と、保持ロボット４０を制御する保持ロボット制御部５２と、ガルバノスキャナ２１１を制御するガルバノスキャナ制御部５３と、を備える。
　制御装置５０は、ＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータ装置に適切な制御プログラムを導入することによって実現することができる。制御装置５０の各構成要素は、それぞれ独立したハードウェアによって実現されてもよく、単一のハードウェアによって実現されてもよい。つまり、制御装置５０の各構成要素は、制御装置５０の機能を類別したものであって、その機械的構造及びプログラム構造において明確に区分できるものでなくてもよい。また、制御装置５０は、他の機能を実現するさらなる構成要素を有してもよい。
　加工ロボット制御部５１は、設計上のワークＷの継ぎ目にレーザ加工ヘッド２０を対向させ、設計上の継ぎ目に沿ってレーザ加工ヘッド２０を移動させるよう加工ロボット３０を制御する。つまり、加工ロボット制御部５１は、１本の継ぎ目に対してレーザ加工ヘッド２０を一定の速度で移動、典型的には直線移動させる。この加工ロボット制御部５１による加工ロボット３０の動作は、ワークＷの設計形状に基づいて作成されるプログラム、オペレータがワークＷにレーザ加工ヘッド２０を対向させる加工ロボット３０の姿勢を指示する教示操作等によって予め指定される。
　保持ロボット制御部５２は、トラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の位置とトラッキングセンサ２２の検出範囲（走査範囲）の中央との距離が所定範囲内に収まるように加工ロボット３０によるレーザ加工ヘッド２０の移動方向と交差する方向にワークＷを移動させるよう保持ロボット４０を制御する。保持ロボット４０によるワークＷの移動方向は、演算負荷を軽減するために、レーザ加工ヘッド２０に移動方向に垂直且つレーザ加工ヘッド２０の中心軸（標準状態で出射するレーザ光の光軸方向）に垂直な方向とすることが好ましい。
　保持ロボット制御部５２は、トラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の位置がトラッキングセンサ２２の検出範囲の中央側に移動するよう、保持ロボット４０にワークＷを移動させるよう構成され得る。つまり、保持ロボット制御部５２は、トラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の位置のトラッキングセンサ２２の検出範囲の中央からのずれ量を入力として、このずれ量を小さくするよう保持ロボット４０によるワークＷの移動量を定めるよう構成され得る。
　一例として、保持ロボット制御部５２は、リアルタイムに保持ロボット４０に対する指令値を修正することにより、トラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の位置が常にトラッキングセンサ２２の検出範囲の中央に実質的に一致するように保持ロボット４０を制御してもよい。
　しかしながら、トラッキングセンサ２２の検出に遅れがあったり、過負荷、振動等を防止するために、保持ロボット４０の速度、加速度、加加速度等に上限値が設定されたりする可能性がある。このため、保持ロボット制御部５２は、ワークＷの移動速度をトラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の位置のトラッキングセンサ２２の検出範囲の中央からのずれ量を入力値とするＰＩＤ制御等によりワークＷの移動速度を決定してもよい。
　さらなる代案として、保持ロボット制御部５２は、トラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の位置とトラッキングセンサ２２の検出範囲の中央との距離が上限値を超える場合にのみ、所定のプロファイル及び最高速度でワークＷを移動させるよう保持ロボット４０を制御してもよい。また、保持ロボット制御部５２は、トラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の検出範囲中央からの正方向のずれ量が所定の上限値に達した場合に保持ロボット４０にワークＷを正方向に移動させる動作を開始させ、トラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の検出範囲中央からの負方向のずれ量が所定の上限値に達した場合に保持ロボット４０にワークＷを負方向に移動させる動作を開始させるようにしてもよい。
　このように、保持ロボット制御部５２による保持ロボット４０の制御だけではワークＷの継ぎ目を常にトラッキングセンサ２２の検出範囲の中央に配置できない場合もある。しかしながら、保持ロボット制御部５２が保持ロボット４０にワークＷを移動させることにより、ワークＷの継ぎ目のトラッキングセンサ２２の検出範囲中央からのずれを抑制することで、ワークＷの継ぎ目がトラッキングセンサ２２の検出範囲から逸脱してレーザ光を照射すべき位置を特定できなくなることを防止できる。
　ガルバノスキャナ制御部５３は、トラッキングセンサ２２が検出した継ぎ目の位置から保持ロボット４０によるワークＷの移動量だけオフセットした位置にレーザ光の照射位置を定めるようガルバノスキャナ２１１を制御する。つまり、ガルバノスキャナ制御部５３は、トラッキングセンサ２２が継ぎ目の位置を検出した瞬間のワークＷの位置と、その位置にレーザ光学系２１がレーザ光を照射する瞬間のワークＷの位置とのずれを算出し、レーザ加工ヘッド２０の座標系におけるガルバノスキャナ２１１に入力するレーザ光の照射位置を補正する。
　図２に、レーザ加工システム１によるレーザ溶接の制御の手順、つまり制御装置５０による制御の手順を示す。レーザ加工システム１によるレーザ溶接は、レーザ加工ヘッド２０を移動する工程（ステップＳ１：加工ヘッド移動工程）と、ワークＷの継ぎ目の実際の位置を検出する工程（ステップＳ２：継ぎ目検出工程）と、ワークＷを移動量する工程（ステップＳ３：ワーク移動工程）と、ワークＷにレーザ光を照射する工程（ステップＳ４：レーザ光照射工程）と、を備える方法により行われる。
　ステップＳ１の加工ヘッド移動工程では、加工ロボット３０によりレーザ加工ヘッド２０を移動させる。つまり、加工ロボット制御部５１は、加工プログラム又は教示データに従って加工ロボット３０を動作させることにより、レーザ加工ヘッド２０（レーザ光学系２１及びトラッキングセンサ２２）をワークＷの継ぎ目に沿って一定の速度で直線移動させる。
　ステップＳ２の継ぎ目検出工程では、トラッキングセンサ２２によりワークＷの継ぎ目の位置を検出する。具体的には、制御装置５０は、トラッキングセンサ２２からトラッキングセンサ２２の座標系におけるワークＷの継ぎ目の位置を取得し、レーザ加工システム１の作業座標系におけるトラッキングセンサ２２の位置及び向きから作業座標系におけるワークＷの継ぎ目の位置を算出する。
　ステップＳ３のワーク移動工程において、保持ロボット制御部５２は、ワークＷの継ぎ目がレーザ加工ヘッド２０の移動方向と垂直な方向にトラッキングセンサ２２の検出範囲の中央に近付くよう、保持ロボット４０によりワークＷを移動させる。
　ステップＳ４のレーザ光照射工程では、レーザ光学系２１によりワークＷの継ぎ目にレーザ光を照射する。つまり、ガルバノスキャナ制御部５３は、レーザ光の照射位置を、トラッキングセンサ２２が検出したワークＷの継ぎ目の位置を、保持ロボット４０をワークＷの移動量と等しい量（距離及び方向）だけオフセットした位置に設定するよう、ガルバノスキャナ２１１を制御する。
　なお、図２は、制御装置５０による制御を同じ作業座標系に対する処理の流れを分かりやすく示すものであり、各工程の１回の処理が他の工程の１回の処理に対応するものではない。また、図２における後の工程の処理が完了する前に先の工程の次のサイクルの処理を行ってもよい。つまり、加工ロボット制御部５１が加工ロボット３０に指令を出すサイクル、トラッキングセンサ２２によりワークＷの継ぎ目の位置を検出するサイクル、保持ロボット制御部５２が保持ロボット４０に指令を出すサイクル、及びガルバノスキャナ制御部５３がガルバノスキャナ２１１にレーザ光の照射位置を指示するサイクルは、互いに異なっていてもよい。
　以上のように、レーザ加工システム１では、保持ロボット４０によって、ワークＷの継ぎ目の蛇行を減殺するようワークＷを移動させるため、ワークＷの継ぎ目がトラッキングセンサ２２の検出範囲から外れることを防止することができる。このため、ワークＷの継ぎ目が大きく蛇行している場合であっても、ワークＷの継ぎ目に確実にレーザ光を照射して正確にワークＷを溶接することができる。
　さらに、トラッキングセンサ２２によりワークＷの継ぎ目に沿ってレーザ光を照射して溶接する加工手法を簡便に運用することを考えた場合、レーザ加工ヘッド２０が蛇行するワークの継ぎ目に追従してレーザ加工し、レーザ加工ヘッド２０を保持する加工ロボット３０には単純な直線動作だけを教示しておき、その教示動作を変更しないことが望ましい。加えて、ワークＷの継ぎ目に沿って溶接する箇所の他にも加工箇所が複数あるような場合に、加工ロボット３０の教示動作を変えてしまうと、レーザ加工ヘッド２０によるレーザ照射位置やレーザ照射タイミングの再調整が必要になり望ましくない。本開示に係るレーザ加工システム１によれば、ワークＷの継ぎ目が大きく蛇行していても、レーザ加工ヘッド２０を保持する加工ロボット３０の単純な教示動作を変えることなく、正確に溶接を行うことができる。
　以上、本開示に係るレーザ加工システムの実施形態について説明したが、本開示の範囲は前述した実施形態に限るものではない。また、前述した実施形態に記載された効果は、本開示に係るレーザ加工システムから生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本開示に係るレーザ加工システムによる効果は、前述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。具体的には、本開示に係るレーザ加工システムは、レーザを照射して例えば切断等の加工を行うシステムであってもよい。
　１　レーザ加工システム
　１０　レーザ発振器
　１１　光ファイバ
　２０　レーザ加工ヘッド
　２１　レーザ光学系
　２１１　ガルバノスキャナ
　２２　トラッキングセンサ
　３０　加工ロボット
　４０　保持ロボット
　４１　保持ヘッド
　５０　制御装置
　５１　加工ロボット制御部
　５２　保持ロボット制御部
　５３　ガルバノスキャナ制御部
　Ｗ　ワーク

Claims (3)

  1. 　レーザ光の照射位置を調整するガルバノスキャナを有するレーザ光学系とワークの継ぎ目を検出するトラッキングセンサとを有するレーザ加工ヘッドと、
    　前記レーザ加工ヘッドを位置決めする加工ロボットと、
    　前記ワークを保持する保持ロボットと、
    　設計上の前記継ぎ目に前記レーザ加工ヘッドを対向させ、設計上の前記継ぎ目に沿って前記レーザ加工ヘッドを移動させるよう前記加工ロボットを制御する加工ロボット制御部と、
    　前記トラッキングセンサが検出した前記継ぎ目の位置と前記トラッキングセンサの検出範囲の中央との距離が所定範囲内に収まるように前記加工ロボットによる前記レーザ加工ヘッドの移動方向と交差する方向に前記ワークを移動させるよう前記保持ロボットを制御する保持ロボット制御部と、
    　前記トラッキングセンサが検出した前記継ぎ目の位置から前記保持ロボットによる前記ワークの移動量だけオフセットした位置に前記レーザ光の照射位置を定めるよう前記ガルバノスキャナを制御するガルバノスキャナ制御部と、
    を備える、レーザ加工システム。
  2. 　前記保持ロボット制御部は、前記トラッキングセンサが検出した前記継ぎ目の位置が前記トラッキングセンサの検出範囲の中央側に移動するよう、前記保持ロボットに前記ワークを移動させる、請求項１に記載のレーザ加工システム。
  3. 　前記加工ロボットは、垂直多関節型ロボットである、請求項１又は２に記載のレーザ加工システム。
PCT/JP2021/026001 2020-07-15 2021-07-09 レーザ加工システム WO2022014504A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022536333A JP7405986B2 (ja) 2020-07-15 2021-07-09 レーザ加工システム
US18/001,220 US20230211437A1 (en) 2020-07-15 2021-07-09 Laser machining system
DE112021003769.2T DE112021003769T5 (de) 2020-07-15 2021-07-09 Laserbearbeitungssystem
CN202180048681.7A CN115835935A (zh) 2020-07-15 2021-07-09 激光加工系统

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-121553 2020-07-15
JP2020121553 2020-07-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022014504A1 true WO2022014504A1 (ja) 2022-01-20

Family

ID=79555455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/026001 WO2022014504A1 (ja) 2020-07-15 2021-07-09 レーザ加工システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230211437A1 (ja)
JP (1) JP7405986B2 (ja)
CN (1) CN115835935A (ja)
DE (1) DE112021003769T5 (ja)
WO (1) WO2022014504A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0751869A (ja) * 1993-08-13 1995-02-28 Nippei Toyama Corp 接合線検出装置
JPH09141474A (ja) * 1995-11-17 1997-06-03 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置
JP2019058942A (ja) * 2017-09-27 2019-04-18 株式会社タマリ工業 溶接外観不良検出装置、レーザ溶接装置、及び、溶接外観不良検出方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018176164A (ja) 2017-04-03 2018-11-15 株式会社タマリ工業 レーザ溶接装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0751869A (ja) * 1993-08-13 1995-02-28 Nippei Toyama Corp 接合線検出装置
JPH09141474A (ja) * 1995-11-17 1997-06-03 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置
JP2019058942A (ja) * 2017-09-27 2019-04-18 株式会社タマリ工業 溶接外観不良検出装置、レーザ溶接装置、及び、溶接外観不良検出方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022014504A1 (ja) 2022-01-20
CN115835935A (zh) 2023-03-21
DE112021003769T5 (de) 2023-05-25
JP7405986B2 (ja) 2023-12-26
US20230211437A1 (en) 2023-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109070354B (zh) 射束加工机的轴校准
JP5316124B2 (ja) レーザー溶接装置
JP4020099B2 (ja) レーザ加工方法
JP2007098416A (ja) レーザ溶接装置およびその方法、ならびに照射装置
US20090199690A1 (en) Method of controlling a robot for small shape generation
JP2018024011A (ja) レーザ加工ロボットシステム及びレーザ加工方法
JP3761657B2 (ja) レーザ加工方法および装置
JP2019072780A (ja) 計測システム
CN109551518B (zh) 计测系统
US11298781B2 (en) Workpiece rotating appartus and robot system
JP5502462B2 (ja) アーク溶接ロボットの制御装置及びプログラム
US11192247B2 (en) Robot controller for controlling arc motion of robot
JP2019077016A (ja) ロボット、ロボットシステム、およびロボットの座標系設定方法
WO2022014504A1 (ja) レーザ加工システム
JP5577927B2 (ja) レーザー加工検知システム
KR102345710B1 (ko) 모재에 형성된 용접선을 따라 정교한 위빙 동작으로 용접을 진행하여 균일한 위빙비드를 형성하는 용접 로봇
JP5741417B2 (ja) レーザー加工ロボットシステム
US20180178323A1 (en) Laser processing head and laser processing system including the same
WO2023157883A1 (ja) レーザ溶接装置及びレーザ光の照射位置ずれの補正方法
WO2022080446A1 (ja) レーザ加工システム及び制御方法
WO2022080448A1 (ja) レーザ加工システム及び制御方法
JP7414971B2 (ja) 処理ツールのマスタリング方法
KR102345711B1 (ko) 모재에 형성된 용접선을 따라 정교한 위빙 동작으로 용접을 진행하여 균일한 위빙비드를 형성하는 용접 로봇의 제어방법
JP7464799B2 (ja) ロボットシステム
JPH0394979A (ja) 溶接位置検出装置及び該装置を備えた溶接ロボット

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21843444

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022536333

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21843444

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1