JPH04100687A - レーザ加工ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ加工ロボットに関する。

（従来の技術） 従来のレーザ加工ロボットでレーザ溶接を行うときには
、第６図に示すように行っていた。

すなわち、まず、レーザ加工ロボット１に溶接線Ｌ□の
始端Ｓ工と終端Ｅ工を教示し、再生時に始端Ｓ工と終端
Ｅ１の内側に加減速部を付けた速度パターンＡ、でノズ
ルトーチ１２を溶接線Ｌ□の始端Ｓ１から終端Ｅ１まで
動作させると共に、レーザパワーパターンＢ、のように
、ノズルトーチ１２の速度■と関係なく。

レザーパワーｐを一定にして始端Ｓ１から終端Ｅ１まで
溶接線Ｌ□を溶接する方法である。しかし、この方法で
は、第９図に示すように溶接ビード幅Ｘと溶込み深さ２
は加工速度Ｖとレーザパワーｐで決まり、ノズルトーチ
１２の速度Ｖが一定の区間Ｐ１Ｑ１で良好な溶接ができ
るようにレーザパワーパターンＢ３を決定すると、加速
している区間ＳｉＰ工と減速している区間Ｑ、Ｅ工では
、溶接ビード幅Ｘと溶込み深さ２が過大になり、均一に
溶接できない。

そこで、第７図に示す方法が考えられた。

すなわち、溶接線Ｌユの始端Ｓ１と終端Ｅ□を教示し、
再生時に速度パターンでＡ、でノズルトーチ１２を溶接
線Ｌ１の始端Ｓ１から終端Ｅ１まで動作すると共に、レ
ーザパワーパターンＢ４のように、ノズルトーチ１２の
先端の速度Ｖに応じたレーザパワーｐのレーザ光をあた
えて溶接線Ｌ１を溶接する方法である。

ところがこの方法でも、溶接ビード幅Ｘを一定に保つよ
うにレーザパワーｐを制御すると溶込み深さ２を一定に
することができず、逆に溶込み深さ２を一定に保つよう
にすると溶接ビード幅Ｘを一定にすることができない。

したがって、この場合も、加速している区間５ｉｐ１と
減速している区間Ｑ工Ｅ１では均一に溶接できない。

更に、第８図に示す方法も考えられる。

すなわち、まず、レーザ加工ロボットに溶接線Ｌ１の始
端Ｓ１と終端Ｅ１と溶接線り、を外挿補間した動作開始
点Ｍ３．終了点Ｎ、を教示し、再生時に動作開始点ちと
終了点Ｎ３の付近に加減速を付けた速度パターンＡ、で
、ノズルトーチ１２先端を動作開始点Ｍ３から始端Ｓ１
と終端Ｅ１を通って終了点Ｎ３まで動作させると共に、
レーザパワーパターンＢＳのように速度Ｖによらず、ノ
ズルトーチ１２の先端が始端Ｓよと終端Ｅ１の間にある
ときだけレーザパワーｐを一定にして溶接線Ｌ□を溶接
する方法である。しかしこの方法では、溶接線Ｌ工の始
端Ｓ、と終端Ｅ１の間で速度Ｖが加工速度■で一定にな
るように、言い換えると、加速終了点Ｐ２と減速開始点
Ｑ２が始端Ｓ工と終端Ｅ１の外になるように動作開始点
Ｎ工と終了点Ｎ、を教示しなければならないので、教示
に手間がかかる。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来のレーザ加工ロボットにおいては、第
６図、第７図のいずれの方法においても、レーザ加工ロ
ボット本体１が加速している区間と減速している区間で
は均一に溶接できず、また、第８図の方法では教示に手
間がかかる。

そこで、本発明の目的は、教示が容易で、所望の区間で
均一な溶接を行うことのできるレーザ加工ロボットを得
ることである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、複数の動作軸を有しレーザ発振器から伝送さ
れたレーザ光を溶接箇所まで導くレーザ光伝送系の先端
のノズルトーチ先端を任意の位置に誘導するレーザ加工
ロボット本体と、教示した溶接線の始端と終端の外側に
加減速に必要な移動距離だけ離れた動作開始点と終了点
を算出し記憶する手段と、上記動作開始点と終了点の位
置をもとにレーザ加工ロボット本体を動作させる制御手
段と、動作開始点と終了点の間を動作中に教示した溶接
線の始端でレーザ光の照射を開始し終端で停止する手段
を有するロボットコントローラで構成される。

（作　用） このように構成されたレーザ加工ロボットでワークを溶
接するときには、まず、溶接線の始端と終端の位置と、
加工速度を教示し、これらをロボットコントローラに蓄
える。再生時には、まず、ロボットコントローラの内部
で始端と終端の位置と加工速度とあらかじめ記憶してお
いた加減速ストロークを計算するのに必要な加減速パラ
メータからレーザ加工ロボット本体を加減速するのに必
要なストロークの分だけ溶接線を外挿補間して定めた動
作開始点と終了点の位置を生成する。つぎに、動作開始
点と終了点の位置を用いてレーザ加工ロボット本体の動
作を制御するとともに、ノズルトーチ先端が間にあると
きだけレーザ光を発振するようにレーザ発振器を制御し
、溶接線を溶接する。

（実施例１） 以下１本発明のレーザ加工ロボットの一実施例を第１図
と第２図を用いて説明する。

本実施例は、第１図に示すように、レーザ発振器１０と
、レーザ加工ロボット本体１と、ロボットコントローラ
２により構成される。

レーザ発振器１０は、ロボットコントローラ２からの発
振・停止信号にしたがってレーザ光を発振・停止する。

レーザ加工ロボット本体１は、第１図に示すように、レ
ーザ発振器１０が発振したレーザ光をノズルトーチ１２
の先端まで導くレーザ光伝送系１１と、ノズルトーチ１
２の先端を誘導する複数の動作細工〜Ｖを有する。

ロボットコントローラ２は、第１図に示すレーザ加工ロ
ボット本体１の動作を制御するロボット動作制御部２１
と、教示時に加工速度Ｖと第２図に示す溶接線り、の始
端Ｓ工と終端Ｅ工の位置を記憶する教示データ記憶部２
２と、加減速度や加減速時間など加減速ストロークを計
算するのに必要な加減速パラメータＦを記憶しであるパ
ラメータ記憶部２３と、再生時に教示データ記憶部２２
から第２図に示す溶接線Ｌ１の始端Ｓ１と終端Ｅ１の位
置およびパラメータ記憶部２３から加速度パラメータＦ
をそれぞれ呼び出して加減速ストロークａ１・らを算出
し、これら加減速ストロークＱ１・１２を用いて溶接線
Ｌ工を外挿補間して第２図に示す動作開始点Ｍ１と終了
点Ｎ１を生成する外挿補間点生成部２４と、外挿補間点
生成部２４で生成した動作開始点Ｍ１と終了点Ｎ１を記
憶する動作データ記憶部２５と、レーザ発振器１０のレ
ーザ光の発振・停止を制御する入出力制御部２６と、２
１〜２６の動作を制御する主制御部２０からなる。

本実施例の作用を第２図の溶接線Ｌ１を始端Ｓ□から終
端Ｅ工まで溶接する動作を用いて説明する。

まず、教示時にロボット動作制御部２１はレーザ加工ロ
ボット本体１の動作軸■〜Ｖを制御して第２図の溶接線
Ｌ工の始端Ｓ□と終端Ｅ１にノズルトーチ１２の先端を
それぞれ誘導する。このとき、教示データ記憶部２２は
、始端Ｓ工と終端Ｅ工の位置をロボット動作制御部２１
から呼び出して記憶し、さらに教示データ記憶部２２は
加工速度Ｖを記憶する。

再生時における動作の流れを第３図のフローチャートに
示し、詳細を第１図、第２図を用いて以下に述べる。

■　外挿補間点生成部２４は、教示データ記憶部２２か
ら溶接線Ｌ１の始端Ｓ工と終端Ｅ１の位置と加工速度■
、およびパラメータ記憶部２３から加減速パラメータＦ
をそれぞれ呼び出し、加工速度Ｖと加減速パラメータＦ
から加速、減速ストロークａ１・らを算出し、始端Ｓ１
と終端Ｅ□の位置と加速、減速ストロークｅ工・らから
線分Ｓ１Ｅ□をそれぞれＩｌｌ・らだけ外挿補間した第
２図に示すロボットの動作開始点Ｍ１と終了点Ｎ１を生
成し、動作データ記憶部２５に記憶する。

■　ロボット動作制御部２０は、動作データ記憶部２５
から動作開始点Ｍ１を呼び出し、レーザ加工ロボット本
体１の動作細工〜Ｖを制御してノズルトーチ１２先端を
動作開始点阿□に誘導する。

■　ロボット動作制御部２１は、動作データ記憶部２５
から動作終了点Ｎ１を呼び出し、第２図の速度パターン
Ａ１のように移動するようレーザ加工ロボット本体１の
動作細工〜Ｖを制御して、ノズルトーチ１２の先端を第
２図の動作終了点Ｎ工に向けて誘導を開始する。

に）　ノズルトーチ１２の先端が第２図の溶接線り。

の始端Ｓ１に達すると、ロボット動作制御部２１はノズ
ルトーチ１２先端が等速度で移動するようにレーザ加工
ロボット本体１の動作軸Ｉ−Ｖを制御するとともに、入
出力制御部２６は第２図のレーザパワーパターンＢ１に
則ってレーザ発振器１０に対してレーザ発振信号Ｇを与
える。

■　ノズルトーチ１２先端が終端Ｅ１に達すると、入出
力制御部２６はレーザパワーパターンＢ１に従ってレー
ザ発振信号Ｇを停止し、同時にロボット動作制御部２１
はレーザ加工ロボット本体１の動作軸■〜■を減速して
ノズルトーチ１２の先端を動作終了点Ｎ工で停止させる
。

以上のべた作用により溶接線Ｌ工が溶接される。

また、第４図に示すような曲線の溶接線Ｌ２を溶接する
場合においても、相当な方法により、始端Ｓ２と終端Ｅ
２の間でノズルトーチ１２先端の速度Ｖが加工速度Ｖで
一定になるように加減速ストロークら・らを定めて溶接
線Ｌ２の外側に動作開始点Ｍ２と終了点Ｎ２を設けるこ
とにより、溶接線Ｌ２を溶接できる。

本実施例によれば、溶接線の前後に加減速区間を設け、
溶接線の始端と終端の間で速度Ｖが加工速度Ｖで一定に
なるようにし、がっ、レーザ光をレーザパワー一定で与
えているので、溶接線全長に亘って均一な溶接ができ、
また溶接線の始端と終端のみを教示するだけなので、教
示が容易に行えるレーザ加工ロボットとなる。

（実施例２） 本実施例の構成は実施例１と同じとする。

本実施例では、ノズルトーチ先端は第２図に示す速度パ
ターンＡ□で移動してノズルトーチ１２の先端が溶接線
Ｌ１の始端Ｓ１に達することとノズルトーチ１２の先端
が加工速度Ｖに達することは同じである。　そこで、本
実施例の作用は、実施例１における再生時の作用（イ）
を以下のものと置き換えたものとする。すなわち、ノズ
ルトーチ１２先端が加工速度■に達すると、ロボット動
作制御部２１はノズルトーチ１２の先端が加工速度Ｖで
等速度で移動するようにレーザ加工ロボット本体１の動
作軸重〜Ｖを制御するとともに、入出力制御部２６はレ
ーザ発振器１０に対してレーザ発振信号Ｇを与える。

本実施例は、実施例１の効果と同様の効果が得られる。

（実施例３） 本実施例は、実施例１の構成に、オフラインでロボット
の動作データを生成するオフライン教示装置３を教示デ
ータ記憶部２２に接続した構成である。

本実施例の作用は、実施例１における作用の教示作業を
以下のように変更したものである。すなわち、第５図に
示すオフライン教示装置３を用いて第２図の溶接線Ｌ１
の始端Ｓ１と終端Ｅ１の位置および加工速度Ｖを生成し
、教示データ記憶部２２に記憶する。

本実施例では、実施例１の効果に加えて更に教示が容易
に行え、教示時間を短縮でき、教示作業にレーザ加工ロ
ボットを使用しないためにレーザ加工ロボットの稼動率
を上げることができる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、複数の動作軸を有しレーザ発振
器から出射されたレーザ光を導くレーザ光伝送系の先端
のノズルトーチを任意の位置に誘導するレーザ加工ロボ
ット本体と、教示した溶接線の始端と終端の外側に加減
速に必要な移動距離だけ離れた動作開始点と終了点を算
出し記憶する手段と、動作開始点と終了点の位置をもと
にレザ加工ロボット本体を動作させる制御手段と、動作
開始点と終了点の間を動作中に教示した溶接線の始端で
レーザ発振器のレーザ光の照射を開始し、終端で停止す
る手段を有するロボットコントローラとでレーザ加工ロ
ボットを構成することで、溶接線の前後に加減速区間を
設け、溶接線の始端と終端の間で速度が加工速度で一定
になるようにし、かつレーザ光をレーザパワー一定で与
えたので、溶接線全長に亘って均一な溶接ができ、また
溶接線の始端と終端だけを教示するだけでよいので、教
示が容易なレーザ加工ロボットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ加工ロボットの一実施例を示す
図、第２図は本発明のレーザ加工ロボットの作用を示す
斜視図、第３図は本発明のレーザ加工ロボットの作用を
示すフローチャート、第４図は本発明のレーザ加工ロボ
ットの再生時の作用を示す説明図、第５図は本発明のレ
ーザ加工ロボットの他の実施例を示す図、第６図、第７
図および第８図は従来のレーザ加工ロボットの作用を示
す説明図、第９図は従来のレーザ加工機による溶接ビー
ト幅や溶込み深さと加工速度やレーザパワーの関係を示
す説明図である。 １・・・レーザ加工ロボット本体 ２・・ロボットコントローラ １２・・・ノズルトーチ ２０・・・主制御部 ２１・・・ロボット動作制御部 ２４・・・外挿補間点生成部 ２６・入出力制御部 （８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ば
か１名）亭 図 第 記 （ｂ） 弗 閲 箒 菌 、ジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の動作軸を有しレーザ発振器から出射されたレー
   ザ光を導くレーザ光伝送系の先端のノズルトーチを任意
   の位置に誘導するレーザ加工ロボット本体と、教示され
   た溶接線の始端と終端の外側に加減速に必要な移動距離
   だけ離れた動作開始点と終了点を算出し記憶する手段と
   、前記動作開始点と終了点の位置をもとに前記レーザ加
   工ロボット本体を動作させる制御手段と、前記動作開始
   点と終了点の間を動作中に教示した溶接線の始端でレー
   ザ光の照射を開始し、終端で停止する手段を有するロボ
   ットローラとからなるレーザ加工ロボット。