JPH04220190A - How to control a laser robot - Google Patents

How to control a laser robot

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JPH04220190A
JPH04220190A JP3037954A JP3795491A JPH04220190A JP H04220190 A JPH04220190 A JP H04220190A JP 3037954 A JP3037954 A JP 3037954A JP 3795491 A JP3795491 A JP 3795491A JP H04220190 A JPH04220190 A JP H04220190A
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Japan
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tilted
laser beam
mirrors
mirror
laser
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Shigeki Fujinaga
藤長 茂樹
Masakazu Kobayashi
正和 小林
Kiyoshi Takeuchi
清 武内
Shigeki Ochi
越智 重貴
Jiyunko Momozaki
桃崎 潤子
Kazumasa Yoshima
一雅 吉間
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Shin Meiva Industry Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明はレーザーロボット及び
その制御方法と、レーザーロボット等に適用可能な光ビ
ーム偏向装置とに関するものであり、特にトーチから発
せられるレーザービームの照射方向を周期的に変化させ
るための技術に関する。
[Field of Industrial Application] This invention relates to a laser robot, a control method thereof, and a light beam deflection device applicable to laser robots, etc., and in particular, it relates to a device for periodically changing the irradiation direction of a laser beam emitted from a torch. Regarding the technology to make it happen.

【0002】0002

【従来の技術】レーザーロボットは種々の用途に用いら
れているが、昨今、溶接ロボットとしての用途が注目さ
れている。ところが、突き合わせ溶接等においてはワー
ク間のギャプが均一でないことが多く、しかもレーザー
ビームのスポット径がかなり小さいため、レーザービー
ムの照射方向を変化させながら溶接を行う,いわゆるウ
ィービング溶接を行わなければ十分な溶接結果を得るこ
とができないという問題点がある。従って、レーザーロ
ボットを溶接ロボットとして利用するにあたっては、そ
のウィービング性能を高めることが必要となる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Laser robots are used for various purposes, but recently their use as welding robots has been attracting attention. However, in butt welding, etc., the gap between the workpieces is often not uniform, and the spot diameter of the laser beam is quite small, so it is necessary to perform so-called weaving welding, in which welding is performed while changing the irradiation direction of the laser beam. There is a problem that it is not possible to obtain accurate welding results. Therefore, when using a laser robot as a welding robot, it is necessary to improve its weaving performance.

【0003】従来、レーザーロボットにウィービング機
能を持たせる方式としては、大別して二種類の方式があ
ることが知られている。
Conventionally, it is known that there are roughly two types of methods for providing a weaving function to a laser robot.

【0004】その第一は、アーク溶接ロボット等におい
て従来から用いられている方式であり、図39(a)に
示す様にレーザートーチLT自身を開先方向に直角な方
向に周期的に揺動させつつ、レーザートーチLTを開先
方向に沿って移動させる方式である(矢印A1)。
The first method is a method conventionally used in arc welding robots, etc., in which the laser torch LT itself periodically swings in a direction perpendicular to the groove direction, as shown in FIG. 39(a). In this method, the laser torch LT is moved along the groove direction (arrow A1).

【0005】またその第二は、図39(b)で示す様に
レーザートーチLTを開先方向に沿った矢印A2の方向
に移動させるとともに、レーザートーチLTから発せら
れるレーザービームの偏向角度を矢印A3で示す様に周
期的に変化させる方式である。この第二の方式を実現す
る方法としては、■  レーザービームの集光レンズを
周期的に振動または揺動させるもの、■  一対のガル
バノミラーの組合わせによりレーザービームを偏向する
もの等が知られている。
Second, as shown in FIG. 39(b), the laser torch LT is moved in the direction of the arrow A2 along the groove direction, and the deflection angle of the laser beam emitted from the laser torch LT is adjusted according to the arrow A2. This is a method of changing periodically as shown by A3. Known methods for achieving this second method include: ■ Periodically vibrating or rocking the condensing lens for the laser beam, and ■ Deflecting the laser beam using a combination of a pair of galvano mirrors. There is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第一の方
式ではトーチを揺動させるためのアームの動きをあまり
速くすることができないため、溶接速度が遅いという問
題点がある。
However, the first method described above has a problem in that the welding speed is slow because the movement of the arm for swinging the torch cannot be made very fast.

【0007】一方、第二の方式のうち■の方法では、集
光レンズがアームの先端付近に設けられているために、
アームの先端部にレンズ駆動機構を取り付ける必要があ
る。このためアーム先端部のサイズや慣性が増加し、ア
ーム先端部と障害物との干渉の増大や制御性の低下等の
問題が生じる。
On the other hand, in method (2) of the second method, since the condenser lens is provided near the tip of the arm,
It is necessary to attach a lens drive mechanism to the tip of the arm. This increases the size and inertia of the arm tip, leading to problems such as increased interference between the arm tip and obstacles and decreased controllability.

【0008】又、第二の方式のうち■の方法においても
、ガルバノミラーの駆動制御が容易でないという問題が
生じる。即ち、溶接用に利用されるレーザーは高出力レ
ーザー(例えばCW発振の炭酸ガスレーザー)であるた
めに、ガルバノミラー自身もその高出力に耐え得る様な
材質と厚さが要求され、必然的にその慣性も大きくなる
。更に、ガルバノミラーではミラーを高振動数で振動さ
せねばならないため、その振動機構へのトルク負荷の変
化が激しい。その結果、各ガルバノミラーの振動の同期
をとることが困難となる。
[0008] Also, in method (2) of the second method, a problem arises in that it is not easy to control the drive of the galvanometer mirror. That is, since the laser used for welding is a high-power laser (for example, a CW oscillation carbon dioxide laser), the material and thickness of the galvanomirror itself must be able to withstand the high power, and inevitably Its inertia also increases. Furthermore, since the galvanometer mirror must be vibrated at a high frequency, the torque load on the vibration mechanism changes drastically. As a result, it becomes difficult to synchronize the vibrations of each galvano mirror.

【0009】そして上記問題点は、溶接ロボットに限ら
ず、レーザーロボットにおいてレーザービームを周期的
に偏向する必要がある場合に共通の問題点となっていた
The above-mentioned problem is not limited to welding robots, but is common to laser robots in which it is necessary to periodically deflect a laser beam.

【0010】この発明は上記問題点を克服するためにな
されたものであり、レーザービームを周期的に偏向する
にあたって、アーム先端部と障害物との干渉を防止でき
るとともに、レーザービームの周期的偏向の制御が容易
で且つ制御精度にも優れ、しかも偏向速度,従って溶接
速度を十分に速くすることができるレーザーロボットを
提供することを第一の目的としている。
The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems, and it is possible to prevent interference between the tip of the arm and an obstacle when periodically deflecting a laser beam, and to prevent the periodic deflection of the laser beam. The first object of the present invention is to provide a laser robot that is easy to control, has excellent control accuracy, and can increase the deflection speed and therefore the welding speed sufficiently.

【0011】又、その様なレーザーロボットを高確度で
制御できるレーザーロボットの制御方法を提供すること
を第二の目的とする。
A second object of the present invention is to provide a laser robot control method that can control such a laser robot with high accuracy.

【0012】更に、その様なレーザーロボットに用いら
れる新たな構成を光ビーム偏向装置として一般化するこ
とを第三の目的としている。
Furthermore, a third objective is to generalize the new configuration used in such a laser robot as a light beam deflection device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ため、この発明では上記第二の方式における新たな構成
を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a new configuration in the above-mentioned second system.

【0014】即ち、この発明の第一の構成に係るレーザ
ーロボットは、それぞれについて予め定められた回転軸
方向に垂直な面から傾いた複数の傾斜ミラーをそれぞれ
の回転軸まわりに回転させる複数の傾斜ミラー回転機構
がレーザービームの光路に沿って直列に配置されており
、複数の傾斜ミラー回転機構によって複数の傾斜ミラー
をそれぞれの回転軸方向まわりに回転させつつレーザー
ビームを複数の傾斜ミラーのそれぞれにおいて順次に反
射させ、その反射を受けた後のレーザービームをトーチ
から照射することによって、トーチから発したレーザー
ビームの照射方向が周期的に偏向を受けるようにしたも
のである。
That is, the laser robot according to the first configuration of the present invention has a plurality of tilt mirrors each tilted from a plane perpendicular to a predetermined rotation axis direction and rotated about the respective rotation axes. Mirror rotation mechanisms are arranged in series along the optical path of the laser beam, and the plurality of tilted mirror rotation mechanisms rotate the plurality of tilted mirrors around their respective rotation axes, and the laser beam is directed to each of the plurality of tilted mirrors. By sequentially reflecting the laser beam and emitting the reflected laser beam from the torch, the irradiation direction of the laser beam emitted from the torch is periodically deflected.

【0015】又、この発明の第二の構成に係るレーザー
ロボットの制御方法は、第一の構成に係るレーザーロボ
ットにおいて、複数の傾斜ミラーのそれぞれの回転数を
同一に、且つそれぞれの回転方向を互いに同一としたレ
ーザーロボットの制御方法に係わり、複数の傾斜ミラー
の回転数をトーチが所定の処理を行いつつ加工線上に沿
って移動する速度と、レーザービームの偏向の一周期内
にトーチが加工線上に沿って移動する距離とを指定する
ことにより決定し、複数の傾斜ミラーにおいて隣合う二
つの傾斜ミラーの回転位相差を、トーチから発したレー
ザービームのスピン直径を指定することにより決定する
とともに、以上より決定された回転数及び回転位相差に
応じた駆動出力を、複数の傾斜ミラー回転機構に与えて
複数の傾斜ミラーの回転制御を行うようにしたものであ
る。
[0015] Furthermore, in the laser robot control method according to the second configuration of the present invention, in the laser robot according to the first configuration, the number of rotations of each of the plurality of tilted mirrors is made the same, and the respective rotation directions are made to be the same. Regarding the control method of the laser robot, which is the same for each other, the number of rotations of the multiple tilted mirrors is determined by the speed at which the torch moves along the processing line while performing a predetermined process, and the speed at which the torch moves within one cycle of the deflection of the laser beam. The rotational phase difference between two adjacent tilted mirrors in a plurality of tilted mirrors is determined by specifying the spin diameter of the laser beam emitted from the torch. A drive output corresponding to the rotational speed and rotational phase difference determined above is applied to the plurality of tilting mirror rotation mechanisms to control the rotation of the plurality of tilting mirrors.

【0016】又、この発明の第三の構成に係るレーザー
ロボットの制御方法は、第一の構成に係るレーザーロボ
ットにおいて、複数の傾斜ミラーのそれぞれの回転数を
同一に、且つそれぞれの回転方向を隣合う二つの傾斜ミ
ラーの各回転方向が互いに反対となるようにしたレーザ
ーロボットの制御方法に係わり、複数の傾斜ミラーの回
転数をトーチが所定の処理を行いつつ加工線上に沿って
移動する速度と、レーザービームの偏向の一周期内にト
ーチが加工線上に沿って移動する距離とにより決定し、
複数の傾斜ミラーにおいて隣合う二つの傾斜ミラーの回
転位相差を、加工線上の加工点に於けるトーチ先端の絶
対座標系での位置座標値と、トーチを加工点上へ移動す
るためのアームの駆動量とにより加工点ごとに決定する
とともに、以上のようにして決定された回転数及び回転
位相差に応じた駆動出力を複数の傾斜ミラー回転機構に
与えて、複数の傾斜ミラーの回転制御を行うようにした
ものである。
[0016] Furthermore, a method for controlling a laser robot according to a third configuration of the present invention is such that, in the laser robot according to the first configuration, the number of rotations of each of the plurality of tilted mirrors is the same and the direction of rotation of each of the plurality of tilted mirrors is set to be the same. This is related to a laser robot control method in which the rotation directions of two adjacent tilted mirrors are opposite to each other, and the speed at which the torch moves along the processing line while performing a predetermined process is the number of rotations of the multiple tilted mirrors. and the distance that the torch moves along the processing line within one period of deflection of the laser beam,
The rotational phase difference between two adjacent tilted mirrors in multiple tilted mirrors is determined by the position coordinate value of the torch tip in the absolute coordinate system at the processing point on the processing line and the arm used to move the torch to the processing point. The driving amount is determined for each processing point based on the drive amount, and a drive output corresponding to the rotation speed and rotational phase difference determined as described above is given to the plurality of tilting mirror rotation mechanisms to control the rotation of the plurality of tilting mirrors. This is what I decided to do.

【0017】更に、この発明の第四の構成に係る光ビー
ム偏向装置は、光ビームを周期的に偏向するための装置
一般を対象としている。そして、それぞれについて予め
定められた回転軸方向に垂直な面から傾いた第一及び第
二の傾斜ミラーをそれぞれの回転軸まわりに回転させる
第一及び第二の傾斜ミラー回転機構が光ビームの光路に
沿って直列に設けられており、これらの傾斜ミラー回転
機構によって第一及び第二の傾斜ミラーをそれぞれの回
転軸方向まわりに回転させつつ、光ビームを第一及び第
二の傾斜ミラーのそれぞれにおいて順次反射させること
により、光ビームを周期的に偏向する。
Furthermore, a light beam deflection device according to a fourth aspect of the present invention is intended for general devices for periodically deflecting a light beam. First and second tilted mirror rotation mechanisms rotate the first and second tilted mirrors, which are tilted from a plane perpendicular to a predetermined rotation axis direction, about their respective rotation axes. These tilting mirror rotation mechanisms rotate the first and second tilted mirrors about their respective rotation axes, and direct the light beam to each of the first and second tilted mirrors. The light beam is periodically deflected by sequentially reflecting it at the .

【0018】尚、第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向
を同一としてもよく、また反対としてもよく、それぞれ
この発明の第五の構成及び第六の構成に対応する。
The rotation directions of the first and second tilted mirrors may be the same or opposite, which correspond to the fifth and sixth configurations of the present invention, respectively.

【0019】[0019]

【作用】この発明に係るレーザーロボットに用いられて
いる傾斜ミラーのそれぞれは、それを回転させることに
よってレーザービームを周期的に偏向する機能を有する
。そして、この傾斜ミラーを複数個組み合わせてそれら
の相対的回転方向や回転位相差等を適宜に設定すること
により、レーザービームの偏向モード,偏向周期や振幅
等を変化させることができる。
[Operation] Each of the tilted mirrors used in the laser robot according to the present invention has the function of periodically deflecting the laser beam by rotating it. By combining a plurality of these tilted mirrors and appropriately setting their relative rotational directions, rotational phase differences, etc., it is possible to change the deflection mode, deflection period, amplitude, etc. of the laser beam.

【0020】従って、トーチの移動速度,偏向の一周期
内におけるトーチの移動距離や偏向モードの振幅等を指
定することにより、所望の各傾斜ミラーの回転数及び隣
合う傾斜ミラー同士の回転位相差を計算で求めることが
できる。この際、レーザーロボットの各アームの駆動に
よる影響を補償することにより、上記回転位相差を正確
に求めることができる。
Therefore, by specifying the moving speed of the torch, the moving distance of the torch within one period of deflection, the amplitude of the deflection mode, etc., the desired number of rotations of each tilting mirror and the rotational phase difference between adjacent tilting mirrors can be determined. can be obtained by calculation. At this time, by compensating for the influence of driving each arm of the laser robot, the rotational phase difference can be accurately determined.

【0021】又、この発明では上記構成を光ビーム偏向
装置として一般化しており、偏向精度や偏向速度を向上
させた装置が得られる。第一及び第二の傾斜ミラーの回
転方向を同一にした場合と反対にした場合とでは、異な
った偏向モードが得られる。
Furthermore, in the present invention, the above configuration is generalized as a light beam deflection device, and a device with improved deflection accuracy and deflection speed can be obtained. Different deflection modes can be obtained depending on whether the first and second tilt mirrors have the same or opposite rotation directions.

【0022】[0022]

【実施例】(1)  機械的構成 図2はこの発明の一実施例であるレーザー溶接ロボット
RBの機械的構成を示す外観斜視図である。ロボットR
Bにおいて、ベース1上には旋回中心軸Zまわりに旋回
自在な中空の旋回柱2が支持されている。又、旋回柱2
にはその旋回中心軸Z上を上下動自在な中空の昇降体3
が支持されている。更に昇降体3には、旋回中心軸Zと
直交する水平軸Y上を伸縮自在な中空の水平腕4が支持
されている。
Embodiment (1) Mechanical configuration FIG. 2 is an external perspective view showing the mechanical configuration of a laser welding robot RB which is an embodiment of the present invention. robot R
At B, a hollow pivot column 2 is supported on the base 1 and is pivotable around a pivot axis Z. Also, rotating pillar 2
has a hollow elevating body 3 that can freely move up and down on its rotation center axis Z.
is supported. Further, the elevating body 3 supports a hollow horizontal arm 4 that is extendable and retractable on a horizontal axis Y that is perpendicular to the rotation center axis Z.

【0023】又、水平腕4の先端には、水平軸Yまわり
に回動自在な中空の第一の回動体5が支持されており、
更に第一の回動体5には、その回動軸(水平軸Yと一致
)と直交する軸Vまわりに回動自在な中空の第二の回動
体6が支持されている。そして、第二の回動体6には回
動軸Vと直交する軸W方向にレーザートーチ(ノズル)
7が取り付けらている。
[0023] Also, a hollow first rotating body 5 that is rotatable around a horizontal axis Y is supported at the tip of the horizontal arm 4.
Furthermore, a hollow second rotating body 6 is supported on the first rotating body 5 and is rotatable around an axis V perpendicular to the rotation axis (coinciding with the horizontal axis Y). A laser torch (nozzle) is attached to the second rotating body 6 in the direction of an axis W perpendicular to the rotating axis V.
7 is attached.

【0024】炭酸ガスレーザー発振装置8より発振され
たレーザービームは反射部9により下方に反射され、そ
の反射光の光軸は旋回中心軸Zに一致されている。更に
レーザービームは、後述するミラー系によって順次に反
射されつつ各部材3,4,5,6中を通り、レーザート
ーチ7の先端から照射される。尚このレーザービームは
、後述する一対の傾斜ミラー回転機構の作用によって、
レーザートーチ7の中心軸Wに対して周期的に偏向した
ビームになっている。
The laser beam oscillated by the carbon dioxide laser oscillation device 8 is reflected downward by the reflection section 9, and the optical axis of the reflected light is aligned with the rotation center axis Z. Further, the laser beam passes through each member 3, 4, 5, and 6 while being sequentially reflected by a mirror system to be described later, and is irradiated from the tip of the laser torch 7. This laser beam is rotated by the action of a pair of tilted mirror rotation mechanisms, which will be described later.
The beam is periodically deflected with respect to the central axis W of the laser torch 7.

【0025】従って、図3に示す様にレーザートーチ7
を突き合わせ溶接におけるワーク21,22の突き合わ
せ部23に沿ってB方向に移動すれば、この突き合わせ
部23についてのウィービング溶接を行うことができる
。尚、この溶接では溶接棒は使用せず、ワーク21,2
2自身の溶解によってその接合を行う。
Therefore, as shown in FIG.
By moving in the B direction along the abutting portion 23 of the works 21 and 22 during butt welding, weaving welding can be performed on this abutting portion 23. Note that a welding rod is not used in this welding, and the workpieces 21 and 2 are
The bonding is performed by dissolving the two themselves.

【0026】(2)  光学的構成 図1は、図2で示したレーザー溶接ロボットRBの光学
的構成を示す模式図である。レーザー発振装置8より発
振されたレーザービームLBは反射部9内のミラー31
によって反射された後、旋回柱2内を通って昇降体3内
に入射する。
(2) Optical configuration FIG. 1 is a schematic diagram showing the optical configuration of laser welding robot RB shown in FIG. 2. The laser beam LB oscillated by the laser oscillation device 8 passes through the mirror 31 in the reflection section 9.
After being reflected by, the light passes through the rotating column 2 and enters the elevating body 3.

【0027】又、昇降体3内の光学系は、固定されたミ
ラー32〜34,第一の傾斜ミラー回転機構40aに取
り付けられた第一の傾斜ミラー41a及び第二の傾斜ミ
ラー回転機構40bに取り付けられた第二の傾斜ミラー
41bより構成されている。従って、昇降体3内に入射
したレーザービームLBはミラー32,33,34によ
り順次反射された後、第一の傾斜ミラー41aに入射す
る。
The optical system inside the elevating body 3 includes fixed mirrors 32 to 34, a first tilted mirror 41a attached to a first tilted mirror rotation mechanism 40a, and a second tilted mirror rotation mechanism 40b. It is composed of an attached second tilting mirror 41b. Therefore, the laser beam LB that has entered the elevating body 3 is sequentially reflected by the mirrors 32, 33, and 34, and then enters the first inclined mirror 41a.

【0028】図4は、第一の傾斜ミラー回転機構40a
の構成を詳細に示す断面図である。図で示す様に、第一
の傾斜ミラー41aはモーター42aのローターシャフ
ト43aに取り付けられているが、そのミラー面は、ロ
ーターシャフト43aの回転軸方向RA1 に垂直な面
PL1 から角度Δθ1 だけ傾斜している。又、回転
軸方向RA1 は、レーザービームLBの入射軸から角
度θ1 だけ傾斜している。このため、モーター42a
によって第一の傾斜ミラー41aを回転させたとき、第
一の傾斜ミラー41aによって反射されたレーザービー
ムLBの反射方向は周期的に変化する。即ち、面PL1
 上に第一の傾斜ミラー41aが存在している様な仮想
的な状態を想定し、その様な状態で反射された際のレー
ザービームLBの進行経路RP1を「基準光路」と呼ぶ
ことにすると、反射されたレーザービームLBの実際の
光路は、この基準光路RP1を中心軸とする円錐面上で
周期的に変化する。この周期的変化の詳細については、
後述する。 そして、第一の傾斜ミラー41aによって反射されたレ
ーザービームLBは更に、基準光路RP1の延長線上に
設けられた第二の傾斜ミラー41b(図4参照)によっ
て反射される。
FIG. 4 shows the first tilting mirror rotation mechanism 40a.
FIG. As shown in the figure, the first tilted mirror 41a is attached to the rotor shaft 43a of the motor 42a, and its mirror surface is tilted by an angle Δθ1 from a plane PL1 perpendicular to the rotational axis direction RA1 of the rotor shaft 43a. ing. Further, the rotation axis direction RA1 is inclined by an angle θ1 from the incident axis of the laser beam LB. For this reason, the motor 42a
When the first tilted mirror 41a is rotated by , the reflection direction of the laser beam LB reflected by the first tilted mirror 41a changes periodically. That is, plane PL1
Assuming a virtual state in which the first tilted mirror 41a exists above, the traveling path RP1 of the laser beam LB when reflected in such a state will be called the "reference optical path". , the actual optical path of the reflected laser beam LB changes periodically on a conical surface having this reference optical path RP1 as the central axis. For more information on this periodic change, see
This will be explained later. The laser beam LB reflected by the first tilted mirror 41a is further reflected by a second tilted mirror 41b (see FIG. 4) provided on the extension of the reference optical path RP1.

【0029】尚、モーター42a内には、ローターシャ
フト43aの回転角を検出するためのロータリーエンコ
ーダ44aが内蔵されており、モーター42aとしては
、ダイレクトドライブ型のサーボモータを用いることが
好ましい。
The motor 42a has a built-in rotary encoder 44a for detecting the rotation angle of the rotor shaft 43a, and it is preferable to use a direct drive type servo motor as the motor 42a.

【0030】更に第一の傾斜ミラー41aは、その中心
(ローターシャフト43aへの取り付け点)が基準光路
RP1上に存在する様に配置されている。
Furthermore, the first tilted mirror 41a is arranged so that its center (the point of attachment to the rotor shaft 43a) is on the reference optical path RP1.

【0031】図5は、第二の傾斜ミラー回転機構40b
の構成を詳細に示す断面図である。図で示す様に、第二
の傾斜ミラー41bはモーター42bのローターシャフ
ト43bに取り付けられており、そのミラー面は、ロー
ターシャフト43bの回転軸方向RA2 に垂直な面P
L2 から角度Δθ2 だけ傾斜している。又、回転軸
方向RA2 は、図4で示した基準光路RP1に対して
角度θ2 だけ傾いている。尚、図4で示した角度θ1
 と角度θ2 との関係については、一般的には両者の
値は異なっていてもよいが、本実施例では便宜上θ1 
=θ2 であるものとして扱っている。即ち、第一及び
第二の傾斜ミラー回転機構40a及び40bにおける回
転軸方向RA1 ,RA2 は、互いに平行であるとし
ている。又、傾斜角度Δθ1 とΔθ2 との関係につ
いても、両者の値は同一でもよく、互いに異なっていて
もよいが、本実施例では同じくΔθ1 =Δθ2 であ
るものとして扱っている。
FIG. 5 shows a second tilting mirror rotation mechanism 40b.
FIG. As shown in the figure, the second tilted mirror 41b is attached to the rotor shaft 43b of the motor 42b, and its mirror surface is a plane P perpendicular to the rotational axis direction RA2 of the rotor shaft 43b.
It is inclined by an angle Δθ2 from L2. Further, the rotation axis direction RA2 is inclined by an angle θ2 with respect to the reference optical path RP1 shown in FIG. Note that the angle θ1 shown in FIG.
Regarding the relationship between the angle θ2 and the angle θ2, the two values may generally be different, but in this example, for convenience, the angle θ1
= θ2. That is, the rotation axis directions RA1 and RA2 of the first and second tilted mirror rotation mechanisms 40a and 40b are parallel to each other. Further, regarding the relationship between the inclination angles Δθ1 and Δθ2, both values may be the same or different, but in this embodiment, it is assumed that Δθ1 =Δθ2.

【0032】又、第二の傾斜ミラー回転機構40bにお
いても、モーター42bによって第二の傾斜ミラー41
bを回転させたとき、そのミラー面からのレーザービー
ムLBの反射方向は周期的に変化する。その変化規則は
、第一及び第二の傾斜ミラー41a,41bのそれぞれ
の回転数や回転位相差、角度Δθ1 ,Δθ2 の大き
さ等によって定まり、詳細については後述する。又、第
二の傾斜ミラー41bのミラー面が面PL2 上に存在
し、且つ基準光路RP1に沿ってレーザービームLBが
入射してくるという仮想的な状態を想定すると、そのと
きの反射レーザービームLBの光路は基準光路RP2に
なる。
Also, in the second tilting mirror rotation mechanism 40b, the second tilting mirror 41 is rotated by the motor 42b.
When b is rotated, the direction of reflection of the laser beam LB from the mirror surface changes periodically. The change rule is determined by the respective rotational speeds and rotational phase differences of the first and second tilted mirrors 41a and 41b, the magnitudes of the angles Δθ1 and Δθ2, and the details will be described later. Further, assuming a hypothetical state in which the mirror surface of the second inclined mirror 41b exists on the plane PL2 and the laser beam LB is incident along the reference optical path RP1, the reflected laser beam LB at that time is The optical path becomes the reference optical path RP2.

【0033】更にモーター42b内にも、ローターシャ
フト43bの回転角を検出するためのロータリーエンコ
ーダ44bが内蔵されており、モーター42bとしては
、同じくダイレクトドライブ型のサーボモータを用いる
ことが好ましい。
Furthermore, a rotary encoder 44b for detecting the rotation angle of the rotor shaft 43b is built in the motor 42b, and it is preferable to use a direct drive type servo motor as the motor 42b.

【0034】又、第二の傾斜ミラー41bについても、
その中心(ローターシャフト43bへの取り付け点)が
基準光路RP2上に存在する様に配置されている。
[0034] Also, regarding the second tilted mirror 41b,
It is arranged so that its center (the attachment point to the rotor shaft 43b) is on the reference optical path RP2.

【0035】尚、図4,5で示した一対の傾斜ミラー回
転機構40a,40bの組み合わせを、光ビーム偏向装
置として一つのモジュールに構成しても良い。
The pair of tilt mirror rotation mechanisms 40a and 40b shown in FIGS. 4 and 5 may be combined into one module as a light beam deflection device.

【0036】再び図1に話を戻すこととし、第一及び第
二の傾斜ミラー41a,41bによって順次に反射され
昇降体3内の光学系30より出たレーザービームLBは
、水平腕4内を通り第一の回動体5内の固定ミラー35
で反射される。更に反射後のレーザービームLBは、第
二の回動体6内に設けてある放物面鏡36によって集束
ビームへと変換され、トーチ7からワークに向かって照
射される。実際には第一及び第二の傾斜ミラー41a,
41bを回転させることによって、第一の傾斜ミラー4
1aで反射された後のレーザービームLBの進行方向は
周期的に変化するが、図1では基準光路RP1,RP2
によってその進行方向を代表的に示してある。
Returning to FIG. 1 again, the laser beam LB that is sequentially reflected by the first and second tilted mirrors 41a and 41b and output from the optical system 30 in the elevating body 3 travels inside the horizontal arm 4. Fixed mirror 35 inside the first rotating body 5
reflected. Further, the reflected laser beam LB is converted into a focused beam by a parabolic mirror 36 provided in the second rotating body 6, and is irradiated from the torch 7 toward the workpiece. Actually, the first and second tilted mirrors 41a,
By rotating 41b, the first tilting mirror 4
The traveling direction of the laser beam LB after being reflected by 1a changes periodically, but in FIG.
The direction of travel is representatively shown.

【0037】(3)  電気的構成 図6は図4,図5で示した第一及び第二の傾斜ミラー回
転機構40a,40bの制御ブロック図である。入出力
装置53からは、図1,図2で示したロボットRBの各
アームの動作に関する情報の他、溶接条件に関する情報
が与えられる。これらの情報はロボットコントローラ5
2に取り込まれる。ロボットコントローラ52は、ロボ
ットRBの各アーム駆動用モーターへの出力指令値を生
成する他、レーザー発振装置8へのレーザーON/OF
F指令値を生成する。更に、ロボットコントローラ52
はモーターコントローラ51に対して、モーター42a
,42bそれぞれに関する回転数指令値N1 ,N2 
及び初期位相指令値φ1 ,φ2 を、回転方向指令値
(図示せず)とともに与える。
(3) Electrical Configuration FIG. 6 is a control block diagram of the first and second tilting mirror rotation mechanisms 40a and 40b shown in FIGS. 4 and 5. The input/output device 53 provides information regarding the operation of each arm of the robot RB shown in FIGS. 1 and 2 as well as information regarding welding conditions. This information is sent to the robot controller 5.
Incorporated into 2. The robot controller 52 generates output command values for the motors for driving each arm of the robot RB, and also controls laser ON/OF for the laser oscillation device 8.
Generate F command value. Furthermore, the robot controller 52
is the motor 42a for the motor controller 51.
, 42b, respectively, the rotational speed command values N1 and N2
and initial phase command values φ1 and φ2 are given together with a rotational direction command value (not shown).

【0038】モーターコントローラ51は、これらの指
令値に基づいてモーター駆動パワーD1 ,D2 をモ
ーター42a,42bへと出力する。又、ロータリーエ
ンコーダ44a,44bからの回転角度検出信号E1 
,E2 がモーターコントローラ51にフィードバック
される。 各モーター42a,42bの回転方向,回転数N1 ,
N2 及び初期位相φ1 ,φ2 の相互関係は、次の
セクションで詳述する様に、ウィービングの形態やその
幅等を決定するファクタとなっている。
The motor controller 51 outputs motor drive powers D1 and D2 to the motors 42a and 42b based on these command values. Moreover, the rotation angle detection signal E1 from the rotary encoders 44a and 44b
, E2 are fed back to the motor controller 51. The rotation direction and rotation speed N1 of each motor 42a, 42b,
The mutual relationship between N2 and the initial phases φ1 and φ2 is a factor that determines the form of weaving, its width, etc., as will be explained in detail in the next section.

【0039】(4)  ミラー回転によるビーム偏向の
詳細 図7は、第一及び第二の傾斜ミラー41a,41bによ
るレーザービームLBの周期的偏向を幾何学的に解析す
るための説明図である。尚、以下において第一及び第二
の傾斜ミラー41a,41bの回転方向については、そ
れらの間を結ぶ基準光路RP1に平行なベクトルRP(
図8)の始点ST側から見た方向を基準として、「時計
まわりCW」及び「反時計まわりCCW」を定義するこ
ととする。
(4) Details of beam deflection by mirror rotation FIG. 7 is an explanatory diagram for geometrically analyzing the periodic deflection of the laser beam LB by the first and second tilted mirrors 41a and 41b. Note that in the following, the rotation direction of the first and second tilted mirrors 41a and 41b is expressed by a vector RP (
"Clockwise CW" and "counterclockwise CCW" are defined based on the direction seen from the starting point ST side in FIG. 8).

【0040】まず図7において、各ベクトルを次の様に
定義する。
First, in FIG. 7, each vector is defined as follows.

【0041】■  ベクトルa…第一の傾斜ミラー41
aにおけるレーザービームLBの入射方向に平行で逆向
きの単位ベクトル。
■ Vector a...first tilted mirror 41
A unit vector parallel to and opposite to the incident direction of the laser beam LB at a.

【0042】■  ベクトルb…第一の傾斜ミラー41
aにおけるレーザービームLBの反射方向を示すベクト
ル。従って、ベクトルbの逆向きのベクトル(−b)は
、第二の傾斜ミラー41bに入射するレーザービームL
Bの入射方向に平行で逆向きのベクトルとなっている。
■ Vector b...first tilted mirror 41
A vector indicating the direction of reflection of the laser beam LB at a. Therefore, the vector (-b) in the opposite direction to the vector b is the laser beam L incident on the second tilted mirror 41b.
The vector is parallel to and opposite to the direction of incidence of B.

【0043】■  ベクトルc…第二の傾斜ミラー41
bにおけるレーザービームLBの反射方向を示すベクト
ル。
■ Vector c...second tilted mirror 41
A vector indicating the direction of reflection of the laser beam LB at b.

【0044】■  ベクトルm1 …第一の傾斜ミラー
41aのミラー面の単位法線ベクトル。
[0044]Vector m1...Unit normal vector of the mirror surface of the first tilted mirror 41a.

【0045】■  ベクトルm2 …第二の傾斜ミラー
41bのミラー面の単位法線ベクトル。
[0045]Vector m2...Unit normal vector of the mirror surface of the second tilted mirror 41b.

【0046】このとき、第一及び第二の傾斜ミラー41
a,41bにおける光の反射の法則により、
At this time, the first and second tilted mirrors 41
According to the law of light reflection at a and 41b,

【0047
0047
]

【数1】[Math 1]

【0048】[0048]

【数2】[Math 2]

【0049】が成立する。  但し、「×」はベクトル
積を示し、係数k1 ,k2 はベクトルa,bの長さ
を“1”にするための規格化係数である。
The following holds true. However, "x" indicates a vector product, and coefficients k1 and k2 are normalization coefficients for setting the lengths of vectors a and b to "1".

【0050】そこで数1,数2より、[0050] Therefore, from equations 1 and 2,

【0051】[0051]

【数3】[Math 3]

【0052】[0052]

【数4】[Math 4]

【0053】が得られる。但し、「・」はスカラー積を
示す。
[0053] is obtained. However, "." indicates a scalar product.

【0054】更に、数3を数4に代入すれば、Furthermore, if we substitute the number 3 into the number 4, we get

【005
5】
005
5]

【数5】[Math 5]

【0056】となる。以上より、ベクトルb,cはベク
トルa,m1 ,m2 により与えられる。
[0056] From the above, vectors b and c are given by vectors a, m1, and m2.

【0057】一方、ベクトルm1 ,m2 は、各ロー
ターシャフト43a,43bの回転軸方向RA1 (図
4),RA2 (図5)からそれぞれ角度Δθ1 ,Δ
θ2 だけ傾いた状態で、方向RA1 ,RA2 のま
わりを回転する。 このためモーター42a,42bの回転駆動によるベク
トルm1 ,m2 の時間的変化がベクトルcに対して
どのような影響を与えるかは、数5に基づいて知ること
ができる。この解析はシミュレーションによって行うこ
ともできるが、以下ではその基本的性質を明らかにする
ために、定性的解析を行うこととする。
On the other hand, the vectors m1 and m2 are at angles Δθ1 and Δ from the rotation axis directions RA1 (FIG. 4) and RA2 (FIG. 5) of the respective rotor shafts 43a and 43b, respectively.
It rotates around the directions RA1 and RA2 while being tilted by θ2. Therefore, it can be determined based on Equation 5 how the temporal change in vectors m1 and m2 due to the rotational drive of motors 42a and 42b affects vector c. Although this analysis can be performed by simulation, a qualitative analysis will be performed below in order to clarify its basic properties.

【0058】図9に示す様に、モーター42aの回転駆
動に伴って、ベクトルm1 の終点ME1 は円MC1
 上を動く。そして、数3の右辺第二項をベクトルF1
 とすると、
As shown in FIG. 9, as the motor 42a rotates, the end point ME1 of the vector m1 becomes a circle MC1.
move above. Then, the second term on the right side of Equation 3 is vector F1
Then,

【0059】[0059]

【数6】[Math 6]

【0060】ベクトルF1 はベクトルm1 と同一の
方向に伸びており、且つその長さ(ベクトルa・ベクト
ルm1 )はベクトルm1 とベクトルaとの相対角度
によって変化する。そしてベクトルaは定ベクトルであ
るから、ベクトルF1 の終点は楕円EL1 上を周期
的に回転することになる。尚、数3の右辺には第一項も
存在するが、これは上記の通り定ベクトルであるため、
第一項と第二項の差に負の符号をつけたベクトル(−k
1 b)の終点を楕円EL1 上を動く。
Vector F1 extends in the same direction as vector m1, and its length (vector a/vector m1) changes depending on the relative angle between vector m1 and vector a. Since the vector a is a constant vector, the end point of the vector F1 rotates periodically on the ellipse EL1. Note that there is also the first term on the right side of Equation 3, but since this is a constant vector as mentioned above,
Vector (−k
1 Move the end point of b) on the ellipse EL1.

【0061】又、数4を変形して得られる数7の右辺第
二項をベクトルF2とすると、ベクトルF2 は、ベク
トルm2 とベクトルbとに対して上記と同様の依存性
を有している。
Further, if the second term on the right side of Equation 7 obtained by transforming Equation 4 is vector F2, vector F2 has the same dependence as above on vector m2 and vector b. .

【0062】[0062]

【数7】[Math 7]

【0063】[0063]

【数8】[Math. 8]

【0064】従って、ベクトルbを固定して考えたとき
には、ベクトル(k1 k2 c)の終点は別の楕円E
L2 (図9には図示せず)上を動く。
Therefore, when considering the vector b as fixed, the end point of the vector (k1 k2 c) is another ellipse E.
L2 (not shown in FIG. 9).

【0065】この様な状況を模式的に示した図が図10
である。即ち、ベクトルaは第一の傾斜ミラー41aで
の反射によってベクトル(k1 b)に変換され、この
ベクトル(k1 b)は第二の傾斜ミラー41bでの反
射によってベクトル(k1 k2 c)へと変換される
が、各変換は楕円EL1 ,EL2 上の点で示される
。尚、以下の解析ではベクトル(k1 k2 c)につ
いてのものであり、このベクトル(k1 k2 c)の
長さはベクトルcとは異なるが、ここで求めるべきはベ
クトルcの方向であってその長さではないため、この相
違によって問題は生じない。
A diagram schematically showing such a situation is shown in FIG.
It is. That is, the vector a is converted into a vector (k1 b) by reflection on the first tilted mirror 41a, and this vector (k1 b) is converted into a vector (k1 k2 c) by reflection on the second tilted mirror 41b. Each transformation is represented by a point on the ellipses EL1 and EL2. Note that the following analysis is about vector (k1 k2 c), and the length of this vector (k1 k2 c) is different from vector c, but what we need to find here is the direction of vector c and its length. This difference does not cause any problems.

【0066】以上の準備の下で、図11〜図14を参照
する。但し、これらの図は図10で示した楕円EL1 
,EL2 の関係を2次元的に模式図として概念的に示
している。又、黒丸はベクトル(−k1 b)の終点を
示し、白丸はベクトル(k1 k2 c)の終点を示す
。各図において楕円EL1 の周囲に楕円EL2 が複
数個描かれているのは、ベクトル(−k1 b)の終点
位置によって楕円EL2 の中心が変化するためである
With the above preparations, reference will be made to FIGS. 11 to 14. However, these figures are based on the ellipse EL1 shown in FIG.
, EL2 is conceptually shown as a two-dimensional schematic diagram. Further, a black circle indicates the end point of the vector (-k1 b), and a white circle indicates the end point of the vector (k1 k2 c). The reason why a plurality of ellipses EL2 are drawn around the ellipse EL1 in each figure is because the center of the ellipse EL2 changes depending on the end point position of the vector (-k1 b).

【0067】図11は、第一及び第二の傾斜ミラー41
a,41bが同方向(図示例では時計まわり)に回転す
るとともに、それらの回転数N1 ,N2 が等しく、
且つ数9により与えられる位相差Δφが零の場合を示し
ている。但し、位相φ1 は黒丸が楕円EL1 の上端
にあるときを零と定義し、位相φ2 は白丸が楕円EL
2 の下端にあるときを零と定義している。同図の場合
には、第一及び第二の傾斜ミラー41a,41bが回転
してもその回転による反射角変化は相殺し、ベクトル(
k1 k2 c)の終点(白丸)は同一点から動かない
FIG. 11 shows the first and second tilted mirrors 41
a and 41b rotate in the same direction (clockwise in the illustrated example), and their rotational speeds N1 and N2 are equal,
Moreover, the case where the phase difference Δφ given by Equation 9 is zero is shown. However, the phase φ1 is defined as zero when the black circle is at the top of the ellipse EL1, and the phase φ2 is defined as zero when the white circle is at the top of the ellipse EL1.
It is defined as zero when it is at the lower end of 2. In the case of the figure, even if the first and second tilted mirrors 41a and 41b rotate, the changes in the reflection angle due to the rotation cancel each other out, and the vector (
The end point (white circle) of k1 k2 c) does not move from the same point.

【0068】[0068]

【数9】[Math. 9]

【0069】図12は、位相差Δφが有限値の場合を示
しており(他の条件は図11の場合と同じ)、このとき
のベクトル(k1 k2 c)の終点の軌跡は楕円EL
a である。そして位相差Δφを種々変化させると、白
丸の軌跡としての楕円ELa のサイズが変化する。
FIG. 12 shows a case where the phase difference Δφ is a finite value (other conditions are the same as in FIG. 11), and the locus of the end point of the vector (k1 k2 c) in this case is an ellipse EL.
It is a. When the phase difference Δφ is varied, the size of the ellipse ELa as the locus of the white circle changes.

【0070】一方、図13は、第一及び第二の傾斜ミラ
ー41a,41bが反対方向(時計まわりと反時計まわ
り)に回転するとともに、それらの回転数N1 ,N2
 が等しく、且つ位相差Δφが零の場合を示している。 このときには、ベクトル(k1 k2 c)の終点は線
分LNa 上を往復運動する。
On the other hand, FIG. 13 shows that the first and second tilted mirrors 41a and 41b rotate in opposite directions (clockwise and counterclockwise), and their rotational speeds N1 and N2
are equal and the phase difference Δφ is zero. At this time, the end point of the vector (k1 k2 c) reciprocates on the line segment LNa.

【0071】又、図14は位相差Δφが有限値の場合を
示しており(他の条件は図11の場合と同じ)、このと
きにはベクトル(k1 k2 c)の終点は線分LNb
 上を往復運動する。尚、線分LNa ,LNb はそ
れらの方向と長さとが互いに異なる。
FIG. 14 shows a case where the phase difference Δφ is a finite value (other conditions are the same as in FIG. 11), and in this case, the end point of the vector (k1 k2 c) is the line segment LNb.
reciprocate above. Note that the line segments LNa and LNb are different in direction and length.

【0072】又、図11〜図14では、楕円EL1 ,
楕円EL2のサイズや方向が同一として描かれているが
、図4,図5で示した角度θ1 ,θ2 ,Δθ1 ,
Δθ2 の大きさによって、それらのサイズや方向関係
は種々変化する。しかしながら、図11〜図14で示し
た性質は、このような一般的な場合にも保持される。そ
して既述した様に、ベクトルcの方向はベクトル(k1
 k2 c)の方向と同一であるため、実施例における
これらの性質は次の様に一般化することができる。
In addition, in FIGS. 11 to 14, the ellipse EL1,
Although the size and direction of the ellipse EL2 are drawn as being the same, the angles θ1, θ2, Δθ1, and
Their size and directional relationship vary depending on the magnitude of Δθ2. However, the properties shown in FIGS. 11 to 14 are held even in such general cases. As mentioned above, the direction of the vector c is the vector (k1
Since the direction of k2 c) is the same, these properties in the example can be generalized as follows.

【0073】■  第一及び第二の傾斜ミラー41a,
41bが同一回転数で同方向に回転するとき、ベクトル
cの終点は楕円上を動き、且つその楕円のサイズは位相
差Δφによって変化する。
■ First and second tilted mirrors 41a,
41b rotate in the same direction at the same rotation speed, the end point of the vector c moves on an ellipse, and the size of the ellipse changes depending on the phase difference Δφ.

【0074】■  第一及び第二の傾斜ミラー41a,
41bが同一回転数で反対方向に回転するとき、ベクト
ルcの終点は線分上を往復し、且つその線分の長さや方
向は位相差Δφによって変化する。
■ First and second tilted mirrors 41a,
41b rotates in opposite directions at the same rotation speed, the end point of the vector c reciprocates on the line segment, and the length and direction of the line segment change depending on the phase difference Δφ.

【0075】以上の定性的考察による結果は、数3,数
4を用いたコンピュータシミュレーションによっても確
認されている。
The results of the above qualitative considerations have also been confirmed by computer simulation using Equations 3 and 4.

【0076】図15は同方向回転におけるシミュレーシ
ョン結果の例を示しており、ベクトルcの終点は楕円上
を動いている。又、その楕円のサイズは位相差Δφに応
じて変化する。
FIG. 15 shows an example of a simulation result for rotation in the same direction, in which the end point of vector c moves on an ellipse. Further, the size of the ellipse changes depending on the phase difference Δφ.

【0077】図16は反対方向回転におけるシミュレー
ション結果の例であり、ベクトルcの終点の軌跡は線分
であり、その長さと傾き角Δψは位相差Δφに応じて変
化する。
FIG. 16 shows an example of a simulation result for rotation in the opposite direction. The locus of the end point of vector c is a line segment, and its length and inclination angle Δψ change depending on the phase difference Δφ.

【0078】尚、レーザービームLBは放物面鏡36(
図1)で反射された後にワーク上に照射されるが、その
反射後の変化についても上記と同様の性質を有する。 従って、レーザートーチ7を図3の突き合わせ部23に
沿ってB方向に移動させつつ第一及び第二の傾斜ミラー
41a,41bを回転させたときには、突き合わせ部2
3上に於けるレーザービームLBの軌跡として、二つの
モードを選択的に利用可能である。
Note that the laser beam LB is transmitted through the parabolic mirror 36 (
After being reflected in FIG. 1), it is irradiated onto the workpiece, and the change after reflection has the same properties as above. Therefore, when the first and second tilted mirrors 41a and 41b are rotated while moving the laser torch 7 in the direction B along the abutting portion 23 in FIG.
Two modes can be selectively used as the locus of the laser beam LB on the laser beam LB.

【0079】そのうちの一つは、図17に示すスピンモ
ードである。このモードは第一及び第二の傾斜ミラー4
1a,41bの同方向回転によって実現され、トーチ7
に対してレーザービームLBは楕円上をスピンする。即
ち、トーチ7を突き合わせ部23に沿った方向B(図3
)に移動させると、レーザービームLBの軌跡はスパイ
ラル状となる。このスパイラル状軌跡のピッチP1 (
以後スピンピッチと呼ぶ)は、回転数N1 (=N2 
)とトーチ7の移動速度との比によって定まる。 又、スパイラル状軌跡の幅W1 (以後スピン直径と呼
ぶ)は、回転位相差Δφによって変わる。
One of them is the spin mode shown in FIG. This mode uses the first and second tilting mirrors 4
This is achieved by rotating the torches 1a and 41b in the same direction, and the torch 7
On the other hand, the laser beam LB spins on an ellipse. That is, the torch 7 is moved in the direction B along the abutting portion 23 (FIG.
), the trajectory of the laser beam LB becomes spiral. Pitch P1 (
(hereinafter referred to as spin pitch) is the rotational speed N1 (=N2
) and the moving speed of the torch 7. Further, the width W1 of the spiral locus (hereinafter referred to as spin diameter) changes depending on the rotational phase difference Δφ.

【0080】他の一つは、図18に示すスキャンモード
である。このモードは第一,第二の傾斜ミラー41a,
41bを反対方向に回転させた場合に相当し、トーチ7
に対してレーザービームLBは線分上をスキャンする。 即ち、トーチ7を方向Bに移動させたときのレーザービ
ームLBの軌跡は、波状軌跡となる。この波状軌跡のピ
ッチP2 (以後スキャンピッチと呼ぶ)は、回転数N
1 (=N2 )とトーチ7の移動速度との比によって
定まり、その幅W2 (以後スキャン幅と呼ぶ)は、回
転位相差Δφによって変わる。
The other one is the scan mode shown in FIG. In this mode, the first and second tilted mirrors 41a,
This corresponds to the case where the torch 7 is rotated in the opposite direction.
On the other hand, the laser beam LB scans the line segment. That is, the trajectory of the laser beam LB when the torch 7 is moved in the direction B becomes a wavy trajectory. The pitch P2 (hereinafter referred to as scan pitch) of this wavy locus is the rotational speed N
1 (=N2) and the moving speed of the torch 7, and its width W2 (hereinafter referred to as scan width) changes depending on the rotational phase difference Δφ.

【0081】このためワーク21,22のウィービング
溶接にあたっては、そのウィービングモードを上記二つ
のモードから選択し、そのモードに応じた回転方向,回
転数N1 ,N2 及び回転位相差Δφの指令値を与え
れば、所望のモードでウィービング溶接が可能となる。 又、回転数N1 ,N2 や回転位相差Δφを固定せず
にトーチ7の移動方向に応じて変化させれば、トーチ7
の移動方向が変わってもスピン直径W1 ,スキャン幅
W2 を実質的に一定とすることができる。
Therefore, when weaving welding the workpieces 21 and 22, the weaving mode should be selected from the above two modes, and command values for the rotational direction, rotational speed N1, N2, and rotational phase difference Δφ corresponding to the selected mode should be given. For example, weaving welding can be performed in a desired mode. Furthermore, if the rotational speeds N1 and N2 and the rotational phase difference Δφ are changed according to the moving direction of the torch 7, the torch 7
Even if the direction of movement changes, the spin diameter W1 and scan width W2 can be kept substantially constant.

【0082】これらのウィービングは、トーチ7自身を
揺動させる必要はないため高速に実行可能である。又、
放物面鏡36を回転または揺動させるためのものではな
いため、トーチ7付近のサイズの増大や機構の複雑化を
招くこともない。
These weaving operations can be performed at high speed since there is no need to swing the torch 7 itself. or,
Since it is not intended to rotate or swing the parabolic mirror 36, it does not increase the size of the vicinity of the torch 7 or complicate the mechanism.

【0083】(5)  他の構成例 図19は、光学的配置についての他の構成例を示してい
る。この例ではレーザー発振ユニット80内に、第一,
第二の傾斜ミラー41a,41bを設けている。従って
、ロボットRB1のアームにレーザービームLBが入射
する前の段階で、レーザービームLBの周期的偏向がな
されている。その結果、昇降体3内には固定ミラー37
を配置すればよく、ロボットRBの可動部の重量の増大
を防止することができる。
(5) Other configuration example FIG. 19 shows another configuration example regarding the optical arrangement. In this example, in the laser oscillation unit 80, the first,
Second tilted mirrors 41a and 41b are provided. Therefore, the laser beam LB is periodically deflected before it is incident on the arm of the robot RB1. As a result, there is a fixed mirror 37 inside the elevating body 3.
, and an increase in the weight of the movable parts of the robot RB can be prevented.

【0084】(6)  ミラーの制御方法以上第一及び
第二の傾斜ミラー41a,41bの回転数N1 ,N2
 ,回転方向,回転位相差Δφの組み合わせによって、
レーザービームLBをスピンモードやスキャンモードで
ウィービングさせることができることを述べた。そこで
、次にレーザービームLBをワーク上の所定の溶接線に
沿って所定のモードでウィービングさせるための第一及
び第二の傾斜ミラー41a,41bの制御方法について
、述べることにする。
(6) Mirror control method The rotational speeds N1 and N2 of the first and second tilted mirrors 41a and 41b
, rotational direction, and rotational phase difference Δφ,
It has been mentioned that the laser beam LB can be weaved in spin mode or scan mode. Next, a method of controlling the first and second tilted mirrors 41a and 41b for weaving the laser beam LB along a predetermined welding line on the workpiece in a predetermined mode will be described.

【0085】図20は、図19で示したレーザーロボッ
トRB1と同様の光学的配置を有するレーザーロボット
RB2についての光学系の構成とロボットRB2の各駆
動部の自由度を模式的に示す説明図である。ここでビー
ムウィーバー10は、図19に於けるレーザー発振ユニ
ット80内のレーザー発振器8を除いた光学系に相当す
る部分を一つのシステムとなす装置であり、既述の光ビ
ーム偏向装置(図4,5)に相当するものである。即ち
、ビームウィーバー10に入射したレーザービームLB
は、第一及び第二の傾斜ミラー41a,41b,固定さ
れたミラーM1によって順次反射された後、レーザーロ
ボットRB2の本体部に導かれる。尚、本図においても
、図に示されたレーザービームLBの光路は、第一及び
第二の傾斜ミラー41a,41bが回転していないとし
た場合の光路に相当している。更に、レーザービームL
BはロボットRB2の本体内部に設けられた各固定ミラ
ーM2〜M4によって順次反射され、トーチ7の先端に
まで導かれる点は、既述した通りである。
FIG. 20 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the optical system and the degrees of freedom of each drive section of the laser robot RB2, which has the same optical arrangement as the laser robot RB1 shown in FIG. 19. be. Here, the beam weaver 10 is a device in which a portion corresponding to the optical system excluding the laser oscillator 8 in the laser oscillation unit 80 in FIG. , 5). That is, the laser beam LB incident on the beam weaver 10
is sequentially reflected by the first and second tilted mirrors 41a, 41b and the fixed mirror M1, and then guided to the main body of the laser robot RB2. In this figure as well, the optical path of the laser beam LB shown in the figure corresponds to the optical path when the first and second tilted mirrors 41a and 41b are not rotated. Furthermore, the laser beam L
As described above, B is sequentially reflected by each of the fixed mirrors M2 to M4 provided inside the main body of the robot RB2, and is guided to the tip of the torch 7.

【0086】また図20においても図2と同じ様に、ベ
ース1上に絶対座標系xyzを取り、旋回柱2の旋回中
心軸zまわりの旋回角を角度Θと、水平腕4の先端に支
持された第一の回動体5の軸Yまわりの回動角を角度α
と、第二の回動体6の軸Vまわりの回動角を角度βと表
すこととしている。
Also, in FIG. 20, as in FIG. 2, an absolute coordinate system xyz is set on the base 1, and the rotation angle around the rotation center axis z of the rotation column 2 is defined as the angle Θ, and the horizontal arm 4 is supported at the tip of the horizontal arm 4. The rotation angle of the first rotating body 5 around the axis Y is the angle α
The rotation angle of the second rotating body 6 around the axis V is expressed as an angle β.

【0087】図より明らかな通り、各ミラーM2〜M4
はそれ自身は固定されており回転することはない。しか
し、旋回柱2の旋回によってミラーM2も角度Θで旋回
することになり、仮にビームウィーバー10より出るレ
ーザービームLBが周期的偏向を受けないとしても、ミ
ラーM1で反射されたレーザービームLBのミラーM2
への入射面は、各加工点ごとに異なることになる。従っ
て、ミラーM2での反射方向も加工点ごとに異なる。同
様に他のミラーM3,M4についても、同様のことが起
こる。即ち、トーチ7の先端より照射されるレーザービ
ームLBの照射方向を決定するにあたっては、レーザー
ビームLBがビームウィーバー10を通過する際に受け
る周期的偏向に加えて、トーチ7の溶接線に沿っての移
動に伴うミラーM2の旋回,M3,M4の回動による影
響をも考慮しなければならない。このことは、ビームウ
ィーバー10内の第一及び第二の傾斜ミラー41a,4
1bのモータ42a,42b(本図では図示せず)を正
確に制御するには、ミラーM2の旋回,ミラーM3,M
4の回動による影響をも含めて、溶接線の情報,溶接条
件等よりモータ42a,42bに与える指令値を決定し
なけらればならないことを意味する。しかし、レーザー
ビームLBのウィービングモードによって上記影響の取
扱が異なるため、以下スピンモーードとスキャンモード
とに分けて述べることにする。
As is clear from the figure, each mirror M2 to M4
itself is fixed and does not rotate. However, due to the rotation of the rotating column 2, the mirror M2 will also rotate at an angle Θ, and even if the laser beam LB emitted from the beam weaver 10 is not periodically deflected, the laser beam LB reflected by the mirror M1 will be mirrored. M2
The plane of incidence on the beam differs for each processing point. Therefore, the direction of reflection at mirror M2 also differs for each processing point. Similarly, the same thing happens for the other mirrors M3 and M4. That is, in determining the irradiation direction of the laser beam LB irradiated from the tip of the torch 7, in addition to the periodic deflection that the laser beam LB receives when passing through the beam weaver 10, the direction along the welding line of the torch 7 is determined. It is also necessary to consider the influence of the rotation of mirror M2 and the rotation of M3 and M4 due to the movement of the mirror M2. This means that the first and second tilted mirrors 41a and 4 in the beam weaver 10
In order to accurately control the motors 42a, 42b (not shown in this figure) of the motors 1b, it is necessary to rotate the mirror M2, rotate the mirrors M3, M
This means that the command values to be given to the motors 42a and 42b must be determined from information on the welding line, welding conditions, etc., including the influence of the rotation of the motors 42a and 42b. However, since the above effects are handled differently depending on the weaving mode of the laser beam LB, the spin mode and scan mode will be described separately below.

【0088】(i)  スピンモードを利用する場合の
ミラー制御方法 図17で示したスピンモードでは、レーザービームLB
はワーク上を溶接線(図3の突き合わせ部23に対応)
に沿ってスパイラル状の軌跡を描きつつ走査されるので
、上述した各ミラーM2〜M4による影響を考慮する必
要はない。従って、モータ42a,42bを制御するた
めの指令値は、単に上記軌跡についての情報(スピン径
等)とトーチ7の移動速度から一意的に決定される。
(i) Mirror control method when using spin mode In the spin mode shown in FIG.
is the welding line on the workpiece (corresponds to the butt part 23 in Figure 3)
Since the scanning is performed while drawing a spiral trajectory along the , there is no need to consider the influence of each of the mirrors M2 to M4 described above. Therefore, the command value for controlling the motors 42a and 42b is uniquely determined simply from information about the trajectory (spin diameter, etc.) and the moving speed of the torch 7.

【0089】ここで図21は、レーザービームLBがワ
ーク上にスパイラル状軌跡を描きながら溶接線lに沿っ
て走査されている様子を、模式的に示した説明図である
。点Pi ,Pi+1 ,Pi+2 はティーチングさ
れた加工点,点Pijは補間された加工点の一つであり
、図では丁度点Pi から次の点Pi+1 へトーチ7
が移動した場合を示している。
FIG. 21 is an explanatory diagram schematically showing how the laser beam LB is scanned along the welding line l while drawing a spiral trajectory on the workpiece. Points Pi, Pi+1, and Pi+2 are taught machining points, and point Pij is one of the interpolated machining points, and in the figure, the torch 7 is just moving from point Pi to the next point Pi+1.
This shows the case where the

【0090】そこで、レーザーロボットRB2の溶接速
度の大きさを速さv,スピン直径を記号d,スピンピッ
チを記号p1 として表すならば、既述した通り、スピ
ンモードでは第一及び第二の傾斜ミラー41a,41b
の回転方向は同一であり、それらの回転数も互いに等し
く、しかもスピンピッチp1とは第一の傾斜ミラー41
aが一回転する間にレーザービームLBがワーク上を走
査される距離であるので、両ミラー41a,41bの回
転数N1 ,N2 は、
Therefore, if the magnitude of the welding speed of laser robot RB2 is expressed as speed v, spin diameter as symbol d, and spin pitch as symbol p1, then as mentioned above, in the spin mode, the first and second inclinations are Mirrors 41a, 41b
The rotation directions of the mirrors 41 and 41 are the same, their rotational speeds are also the same, and the spin pitch p1 is different from that of the first tilted mirror 41.
Since a is the distance that the laser beam LB scans over the workpiece during one rotation, the rotational speeds N1 and N2 of both mirrors 41a and 41b are as follows.

【0091】[0091]

【数10】[Math. 10]

【0092】により表される。It is represented by:

【0093】更に回転位相差Δφは、近似的に数11と
して表される。
Furthermore, the rotational phase difference Δφ is approximately expressed as Equation 11.

【0094】[0094]

【数11】[Math. 11]

【0095】ここで、記号Δθ1 ,Δθ2 はそれぞ
れ第一及び第二の傾斜ミラー41a,41bの傾斜角度
(図5参照)を、記号f0はミラーM4(図19の放物
面鏡36に相当)の焦点距離を示しており、ここでは定
数として扱われる。従って、回転位相差Δφの値は、ス
ピン直径dを指定することにより一意的に定められる。
Here, the symbols Δθ1 and Δθ2 are the inclination angles of the first and second tilted mirrors 41a and 41b (see FIG. 5), respectively, and the symbol f0 is the mirror M4 (corresponding to the parabolic mirror 36 in FIG. 19). , which is treated as a constant here. Therefore, the value of the rotational phase difference Δφ is uniquely determined by specifying the spin diameter d.

【0096】そこで、以下においては、数11の導出に
ついて説明することにする。そのためには、第一及び第
二の傾斜ミラー41a,41b同士は、両ミラーの角度
θ1 ,θ2 が殆ど零とみなすことができる程に十分
に引き離された理想的な状態に置かれているものと仮定
する。この仮定の下では、第一及び第二の傾斜ミラー4
1a,41bそれぞれによって反射されたレーザービー
ムLBが描く軌跡は、共に円になるとみなすことができ
る。
Therefore, below, the derivation of Equation 11 will be explained. For this purpose, the first and second tilted mirrors 41a and 41b must be placed in an ideal state where they are sufficiently separated from each other so that the angles θ1 and θ2 of both mirrors can be considered to be almost zero. Assume that Under this assumption, the first and second tilting mirrors 4
The trajectories drawn by the laser beams LB reflected by each of 1a and 41b can be considered to be circular.

【0097】かかる条件の下、上記レーザービームLB
の軌跡を示したのが図22である。尚、図22では話を
簡単化するため、両ミラー41a,41bの傾斜角度Δ
θ1 ,Δθ2 が等しい状態を想定している点では、
既述した通りである。
Under these conditions, the laser beam LB
FIG. 22 shows the trajectory of . In addition, in FIG. 22, in order to simplify the discussion, the inclination angle Δ of both mirrors 41a and 41b is
Assuming that θ1 and Δθ2 are equal,
As already mentioned.

【0098】図において、円C0 は第一の傾斜ミラー
41aによって反射されたレーザービームLBが描く軌
跡を示しており、図9で示したベクトル(−k1 b)
の終点が描く軌跡に対応する。そこで、第一の傾斜ミラ
ー41aの回転位相が0のとき、第一の傾斜ミラー41
aにより反射されたレーザービームLBの軌跡上の位置
を点O1 であるとすれば、第二の傾斜ミラー41bに
よって反射されたレーザービームLBが描く軌跡は、円
C1となる。即ち、第二の傾斜ミラー41bの回転位相
も0である場合には、第二の傾斜ミラー41bによって
反射されたレーザービームLBの軌跡上に於ける位置は
点A1 であり、第二の傾斜ミラー41bの回転位相の
遅れ又は進み具合によって、第二の傾斜ミラー41bに
より反射されたレーザービームLBの軌跡上に於ける位
置は、円C1 上を移動する。
In the figure, a circle C0 indicates the locus drawn by the laser beam LB reflected by the first tilted mirror 41a, and the circle C0 is the vector (-k1 b) shown in FIG.
corresponds to the trajectory drawn by the end point of . Therefore, when the rotational phase of the first tilted mirror 41a is 0, the first tilted mirror 41a
If the position on the trajectory of the laser beam LB reflected by a is a point O1, the trajectory drawn by the laser beam LB reflected by the second tilted mirror 41b is a circle C1. That is, when the rotational phase of the second tilted mirror 41b is also 0, the position on the trajectory of the laser beam LB reflected by the second tilted mirror 41b is point A1, and the second tilted mirror 41b The position on the trajectory of the laser beam LB reflected by the second tilted mirror 41b moves on the circle C1 depending on the delay or advance of the rotational phase of the second tilted mirror 41b.

【0099】又、円C2 は第一の傾斜ミラー41aの
回転位相が位相φ1 である場合(中心O2 は、第一
の傾斜ミラー41aにより反射されたレーザービームL
Bの軌跡上における位置)の第二の傾斜ミラー41bに
よって反射されたレーザービームLBが描く軌跡である
。従って、第二の傾斜ミラー41bの回転位相が0る場
合のレーザービームLBの軌跡上に於ける位置は、点A
2 となる。同じく、第二の傾斜ミラー41bの回転位
相の遅れ又は進み具合によって、レーザービームLBの
軌跡上に於ける位置は、円C2 上を移動する。同様に
円C3 は、第一の傾斜ミラー41aの回転位相が位相
φ1 より更に大きくなった場合において、第二の傾斜
ミラー41bにより反射されるレーザービームLBが描
きうる軌跡を示しており、点A3 は第二の傾斜ミラー
41bの回転位相が0のときのレーザービームLBの軌
跡上に於ける位置である。
When the rotational phase of the first tilted mirror 41a is the phase φ1 (the center O2 is the center of the laser beam L reflected by the first tilted mirror 41a), the circle C2 is
This is the trajectory drawn by the laser beam LB reflected by the second tilted mirror 41b at the position (position on the trajectory B). Therefore, the position on the trajectory of the laser beam LB when the rotational phase of the second tilted mirror 41b is 0 is the point A.
It becomes 2. Similarly, the position on the trajectory of the laser beam LB moves on the circle C2 depending on the delay or advance of the rotational phase of the second tilted mirror 41b. Similarly, a circle C3 indicates a trajectory that can be drawn by the laser beam LB reflected by the second tilted mirror 41b when the rotational phase of the first tilted mirror 41a becomes larger than the phase φ1, and the circle C3 indicates the trajectory that can be drawn by the laser beam LB reflected by the second tilted mirror 41b. is the position on the trajectory of the laser beam LB when the rotational phase of the second tilted mirror 41b is 0.

【0100】よって、第一及び第二の傾斜ミラー41a
,41bの回転位相差Δφが0のときには、第二の傾斜
ミラー41bによって反射されたレーザービームLBが
描く軌跡は、中心O,半径OA1 の円Cl となる。 この様に軌跡が円Cl となる様に偏向されたレーザー
ビームLBは、その後ミラーM4により集光された後、
ワーク上を走査されスパイラル状軌跡を描くこととなる
。即ち、円Cl の半径OA1 は、既述したスピン直
径dに該当する。従って、回転位相差Δφが0のときに
おけるスピン直径d0 は、
[0100] Therefore, the first and second tilted mirrors 41a
, 41b is 0, the trajectory of the laser beam LB reflected by the second tilted mirror 41b becomes a circle Cl with a center O and a radius OA1. The laser beam LB thus deflected so that its locus becomes a circle Cl is then focused by the mirror M4, and then
The workpiece is scanned and a spiral trajectory is drawn. That is, the radius OA1 of the circle Cl corresponds to the spin diameter d described above. Therefore, the spin diameter d0 when the rotational phase difference Δφ is 0 is

【0101】[0101]

【数12】[Math. 12]

【0102】で表される。It is expressed as:

【0103】次に上述した説明を踏まえて、第一及び第
二の傾斜ミラー41a,41bの回転位相差Δφが0で
ない場合を考える。今、第一の傾斜ミラー41aの回転
位相が0で、第二の傾斜ミラー41bの回転位相が第一
の傾斜ミラー41aに対し、位相Δφだけ遅れているも
のとすると、この場合には第二の傾斜ミラー41bによ
って反射されたレーザービームLBの軌跡上に於ける位
置は、図の点B1 である。よって、第二の傾斜ミラー
41bにより反射されるレーザービームLBが描く軌跡
は、中心O,半径OB1 の円となる。このとき、求め
るべきスピン直径dは、
Next, based on the above explanation, consider the case where the rotational phase difference Δφ between the first and second tilted mirrors 41a and 41b is not zero. Now, suppose that the rotational phase of the first tilted mirror 41a is 0 and the rotational phase of the second tilted mirror 41b is delayed by the phase Δφ with respect to the first tilted mirror 41a. The position on the trajectory of the laser beam LB reflected by the tilted mirror 41b is point B1 in the figure. Therefore, the locus drawn by the laser beam LB reflected by the second tilted mirror 41b is a circle with a center O and a radius OB1. At this time, the spin diameter d to be found is

【0104】[0104]

【数13】[Math. 13]

【0105】となる。[0105]

【0106】尚、実際のロボットでは便宜上、回転位相
差Δφを数14の様に扱っているので、数14を用いて
数13を表せば、スピン直径dについて数15が得られ
る。
In an actual robot, for convenience, the rotational phase difference Δφ is handled as shown in Equation 14, so if Equation 13 is expressed using Equation 14, Equation 15 can be obtained for the spin diameter d.

【0107】[0107]

【数14】[Math. 14]

【0108】[0108]

【数15】[Math. 15]

【0109】従って、数15を回転位相差Δφについて
求めれば、前述の数11が与えられる。
Therefore, if Equation 15 is calculated for the rotational phase difference Δφ, Equation 11 described above is obtained.

【0110】以上、レーザービームLBをスピンモード
でウィービングするための第一及び第二の傾斜ミラー4
1a,41bの制御方法の基礎となる関係式及び原理に
ついて述べた。次に、上記原理に基づいた実際のロボッ
ト内での第一及び第二の傾斜ミラー41a,41bを制
御するためのステップについて説明する。
As described above, the first and second tilted mirrors 4 for weaving the laser beam LB in spin mode have been described.
The relational expressions and principles underlying the control methods 1a and 41b have been described. Next, steps for controlling the first and second tilted mirrors 41a and 41b in an actual robot based on the above principle will be described.

【0111】それに先立って、まず図23に基づきレー
ザーロボットRB2の制御系の構成について再考する。 その図23とは、制御系の構成を示すブロック図である
。図に於いて、ティーチングボックス54を除いた他の
装置は全て、バス56を介してロボットコントローラ5
2の指令値によって制御される。尚、ティーチングボッ
クス54は、ロボットコントローラ52にティーチング
データの他、スピン直径d等の種々の溶接条件の指定値
を入力するための入力装置である。又、ロボットコント
ローラ52はCPU52aとメモリ52bより成り、メ
モリ52bにはティーチングボックス54より送られて
くる指定値の他、CPU52aで計算されたプレイバッ
クの結果等も格納される。
Prior to that, the configuration of the control system of the laser robot RB2 will be reconsidered based on FIG. 23. FIG. 23 is a block diagram showing the configuration of the control system. In the figure, all other devices except the teaching box 54 are connected to the robot controller 5 via a bus 56.
It is controlled by the command value of 2. The teaching box 54 is an input device for inputting teaching data as well as specified values of various welding conditions such as the spin diameter d to the robot controller 52. The robot controller 52 is composed of a CPU 52a and a memory 52b, and the memory 52b stores not only specified values sent from the teaching box 54 but also playback results calculated by the CPU 52a.

【0112】以上の準備に基づき、次にスピンモードで
ウィービングさせるためのレーザーロボットRB2の制
御手順について述べることとする。
Based on the above preparations, next we will describe the control procedure for the laser robot RB2 for weaving in the spin mode.

【0113】ここに図24〜図26は、上記レーザーロ
ボーットRB2の制御手順を示すフローチャートである
FIGS. 24 to 26 are flowcharts showing the control procedure of the laser robot RB2.

【0114】まずステップS1では、スピンモードでウ
ィービングさせるための各種パラメータを指定入力する
。即ち、ティーチングボックス54により、スピンピッ
チp1 ,スピン直径d及び第一の傾斜ミラー41aの
初期位相指令値φ1 の指定値を入力する。そして、こ
れらのデータはバス56を介してメモリ52bに格納さ
れる。
First, in step S1, various parameters for weaving in spin mode are specified and input. That is, the specified values of the spin pitch p1, the spin diameter d, and the initial phase command value φ1 of the first tilted mirror 41a are input using the teaching box 54. These data are then stored in the memory 52b via the bus 56.

【0115】次にステップS2では、ティーチングが行
われる。その結果、ティーチングボックス54より与え
られたティーチングデータ(ティーチング点Pi の絶
対座標系の座標値Xi ,関節座標系の座標値αi)は
、メモリ52bに格納される。尚、ここではティーチン
グ点Pi の個数をn個とする(i=1〜n)。
Next, in step S2, teaching is performed. As a result, the teaching data (coordinate value Xi of the absolute coordinate system of the teaching point Pi, coordinate value αi of the joint coordinate system) given by the teaching box 54 is stored in the memory 52b. Here, the number of teaching points Pi is assumed to be n (i=1 to n).

【0116】そしてステップS3においては、ティーチ
ングと共に各ティーチング点Pi に於ける溶接速度v
i をティーチングボックス54により指定入力し、メ
モリ52bにこれらのデータを格納する。
[0116] In step S3, the welding speed v at each teaching point Pi is
i is specified and input using the teaching box 54, and these data are stored in the memory 52b.

【0117】次にステップS4では、ステップS2に於
けるティーチングデータを基にしてプレイバック(補間
演算)が行われる。即ち、補間点Pij(ティーチング
点Pi とPi+1 の間の点Pi よりj番目の補間
点)の絶対座標系の座標値Xijが補間により、更に逆
変換により関節座標系の座標値αijがCPU52aに
よって計算され、同じくメモリ52bに格納される。又
、便宜上、補間点Pijの個数をm個とする(j=1〜
m)。
Next, in step S4, playback (interpolation calculation) is performed based on the teaching data in step S2. That is, the coordinate value Xij of the absolute coordinate system of the interpolation point Pij (the j-th interpolation point from the point Pi between the teaching points Pi and Pi+1) is calculated by the CPU 52a, and the coordinate value αij of the joint coordinate system is calculated by the inverse transformation. and is also stored in the memory 52b. Also, for convenience, the number of interpolation points Pij is assumed to be m (j=1 to
m).

【0118】またステップS5では、第一及び第二の傾
斜ミラー41a,41bの初期位相指令値φ1 ,φ2
 を計算する(尚、初期位相指令値φ1 は既にステッ
プS1で与えられている)。即ち、CPU52aはメモ
リ52bよりスピン直径dの指定値を読み出し、数11
に基づいて両ミラー41a,41bの回転位相差△φを
計算する。そして計算された回転位相差△φの値とメモ
リ52bより読み出した第一の傾斜ミラー41aの初期
位相指令値φ1 より、第二の傾斜ミラー41bの初期
位相指令値φ2 が数16より決定され、
Further, in step S5, initial phase command values φ1 and φ2 of the first and second tilted mirrors 41a and 41b are set.
(Note that the initial phase command value φ1 has already been given in step S1). That is, the CPU 52a reads the designated value of the spin diameter d from the memory 52b, and calculates
The rotational phase difference Δφ between both mirrors 41a and 41b is calculated based on . Then, from the calculated rotational phase difference Δφ and the initial phase command value φ1 of the first tilted mirror 41a read from the memory 52b, the initial phase command value φ2 of the second tilted mirror 41b is determined from equation 16,

【0119】[0119]

【数16】[Math. 16]

【0120】メモリ52bに格納される。[0120] It is stored in the memory 52b.

【0121】以上の準備が完了したならば、次にレーザ
ーロボットRB2を実際に駆動する手順が行われる。即
ち、ステップS6、S7においては、レーザーロボット
RB2のトーチ7の先端を最初のティーチング点P1 
へ移動する。これは、メモリ52bに格納された最初の
ティーチング点P1 の関節座標系の座標値α1 の指
令信号Dx1が、ロボットコントローラ52によってア
ーム駆動用モーター55に与えられ、その結果、各アー
ムが旋回,回動することにより達成される。尚、以後の
説明を一般化するために、ステップS6において最初の
ティーチング点P1 をティーチング点Pi に置き換
えている。
[0121] Once the above preparations have been completed, the next step is to actually drive the laser robot RB2. That is, in steps S6 and S7, the tip of the torch 7 of the laser robot RB2 is moved to the first teaching point P1.
Move to. This is because the command signal Dx1 of the coordinate value α1 of the joint coordinate system of the first teaching point P1 stored in the memory 52b is given to the arm drive motor 55 by the robot controller 52, and as a result, each arm turns and rotates. This is achieved by moving. In order to generalize the following explanation, the first teaching point P1 is replaced with the teaching point Pi in step S6.

【0122】次にステップS8においては、ティーチン
グ点Pi における第1及び第2の傾斜ミラー41a,
41bの回転数N1i,N2iが算出される。即ち、テ
ィーチング点Pi についてはステップS3で既に溶接
速度Vi が指定されているので、CPU52aがメモ
リ52bより必要なデータを読出して、数17より回転
数N1i,N2iを決定する。
Next, in step S8, the first and second tilted mirrors 41a,
The rotational speeds N1i and N2i of 41b are calculated. That is, since the welding speed Vi has already been specified in step S3 for the teaching point Pi, the CPU 52a reads the necessary data from the memory 52b and determines the rotational speeds N1i and N2i from Equation 17.

【0123】[0123]

【数17】[Math. 17]

【0124】そしてステップS9において、ロボットコ
ントローラ52よりモーターコントローラ51へ、ティ
ーチング点Pi において以上求めた第一及び第二の傾
斜ミラー41a,41bの回転数N1i,N2i,初期
位相指令値φ1 ,φ2 並びに回転方向指令値DS(
同一方向を指示する信号)が送られ、モーターコントロ
ーラ51は送信されてきた上記指令値をモーター駆動パ
ワーD1i,D2iへ変換し、これらのパワーD1i,
D2iをそれぞれモーター42a,42bへと出力する
。この際、ロボットコントローラ52からはレーザー発
振装置8へON信号が発せられ、レーザービームLBが
発振する。その結果、レーザービームLBは、パワーD
1i,D2iを受けて所定の回転運動をする第一及び第
二の傾斜ミラー41a,41bによって、その軌道が楕
円となる様に周期的偏向を受けることになる。
In step S9, the robot controller 52 sends to the motor controller 51 the rotation speeds N1i, N2i of the first and second tilted mirrors 41a, 41b, initial phase command values φ1, φ2, and Rotation direction command value DS (
A signal instructing the same direction) is sent, and the motor controller 51 converts the sent command value into motor drive powers D1i and D2i.
D2i is output to motors 42a and 42b, respectively. At this time, the robot controller 52 issues an ON signal to the laser oscillation device 8, and the laser beam LB oscillates. As a result, the laser beam LB has a power D
The first and second tilted mirrors 41a and 41b, which perform a predetermined rotational movement in response to the waves 1i and D2i, are periodically deflected so that their orbits become elliptical.

【0125】そしてこの状態を保持したままトーチ7の
先端が、最初の補間点Pi1へ移動する(ステップS1
0,S11)。即ち、補間点Pi1の関節座標系の座標
値αi1の指令値Dxi1 が、ロボットコントローラ
52よりアーム駆動用モーター55に与えられ、トーチ
7が溶接線lに沿って補間点Pi1へ移動する。これに
より、レーザービームLBはティーチング点Pi と補
間点Pi1間をスピンモードでウィービングされたこと
になる。尚、便宜上、補間点についてもステップS10
において、補間点Pi1を補間点Pijに置換すること
により、以後の説明を一般化している。
[0125] While maintaining this state, the tip of the torch 7 moves to the first interpolation point Pi1 (step S1
0, S11). That is, the command value Dxi1 of the coordinate value αi1 of the joint coordinate system of the interpolation point Pi1 is given to the arm drive motor 55 from the robot controller 52, and the torch 7 moves to the interpolation point Pi1 along the welding line l. As a result, the laser beam LB is weaved between the teaching point Pi and the interpolation point Pi1 in a spin mode. For convenience, step S10 is also performed for interpolation points.
In , the following explanation is generalized by replacing interpolation point Pi1 with interpolation point Pij.

【0126】次にステップS12では、移動した補間点
Pijにおける溶接速度Vij並びに第一及び第二の傾
斜ミラー41a,41bの回転数N1ij ,N2ij
 の算出が実行される。ここで補間点Pijにおける溶
接速度Vijの算出方法としては、各ティーチング点P
i 間を直線補間するのか、放物線等の曲線により補間
するか等によって種々の方法を用いることができるが、
ここでは一例として、図27に示す様な曲線SCによっ
て2つのティーチング点Pi と点Pi+1 を補間す
る場合を考え、更に説明の複雑化を回避するため、隣接
する2つの補間点間の移動距離より各補間点Pijの溶
接速度Vijを求める場合を考えることとする。即ち、
一の補間点Pijにおける溶接速度Vijは、補間点P
ij,Pij+1間のトーチ7の先端の移動時間が一定
値Δtとなる様にレーザーロボットRB2を設定してい
るものとすれば、補間点Pij及び次の補間点Pij+
1の絶対座標系における位置ベクトルXij及びXij
+1を用いて、
Next, in step S12, the welding speed Vij at the moved interpolation point Pij and the rotational speeds N1ij, N2ij of the first and second tilted mirrors 41a, 41b are determined.
calculation is performed. Here, as a method for calculating the welding speed Vij at the interpolation point Pij, each teaching point P
Various methods can be used depending on whether linear interpolation is performed between i or a curve such as a parabola, etc.
Here, as an example, we will consider the case where two teaching points Pi and Point Pi+1 are interpolated using a curve SC as shown in FIG. Let us consider a case where welding speed Vij at each interpolation point Pij is determined. That is,
The welding speed Vij at one interpolation point Pij is
Assuming that the laser robot RB2 is set so that the travel time of the tip of the torch 7 between ij and Pij+1 is a constant value Δt, the interpolation point Pij and the next interpolation point Pij+
1 position vectors Xij and Xij in the absolute coordinate system
Using +1,

【0127】[0127]

【数18】[Math. 18]

【0128】により与えられる。It is given by:

【0129】同様に次の補間点Pij+1における溶接
速度Vij+1は、
Similarly, the welding speed Vij+1 at the next interpolation point Pij+1 is

【0130】[0130]

【数19】[Math. 19]

【0131】により与えられ、上記手順によって2点P
i ,Pi+1 間の全ての補間点における溶接速度V
ijが求められることとなる。但し、最後の補間点Pi
mにおいては、補間点Pimと次のティーチング点Pi
+1 の絶対座標系における位置ベクトルXim,Xi
+1 を用いて、
is given by, and the above procedure yields two points P
Welding speed V at all interpolation points between i and Pi+1
ij is required. However, the last interpolation point Pi
m, the interpolation point Pim and the next teaching point Pi
+1 position vector Xim, Xi in absolute coordinate system
Using +1,

【0132】[0132]

【数20】[Math. 20]

【0133】により求められる。It is determined by:

【0134】そこで、以上の説明に基づいて再び話をス
テップS12に戻すこととする。即ち、CPU52aは
、メモリ52bより補間点Pij及び次の補間点Pij
+1の位置データXij,Xij+1を読み出し、数1
8に基づき補間点Pijにおける溶接速度Vijの値を
計算する。更にCPU52aは、メモリ52bよりスピ
ンピッチp1 の指定値を読み出して、補間点Pijに
おける回転数N1ij ,N2ij を数21により計
算する。
[0134] Based on the above explanation, the discussion will now return to step S12. That is, the CPU 52a retrieves the interpolation point Pij and the next interpolation point Pij from the memory 52b.
+1 position data Xij, Xij+1 is read out, and formula 1
8, the value of the welding speed Vij at the interpolation point Pij is calculated. Further, the CPU 52a reads out the specified value of the spin pitch p1 from the memory 52b, and calculates the rotational speeds N1ij and N2ij at the interpolation point Pij using Equation 21.

【0135】[0135]

【数21】[Math. 21]

【0136】以上の様にして補間点Pijにおける回転
数N1ij ,N2ij が求まったところで、ステッ
プS9と同様の手順にてモーター駆動パワーD1ij 
,D2ij がそれぞれモーター42a,41bに与え
られることとなる(ステップS13)。そして補間点P
ijが最後の補間点Pimでないときには(ステップS
14)、再び次の補間点Pij+1へとトーチ7の先端
が移動されることとなり(ステップS15,S11)、
レーザービームLBは補間点Pij及び次の補間点Pi
j+1間をスピンモードでウィービングされる。そして
トーチ7の先端が最後の補間点Pimに到達するまで、
ステップS11〜ステップS13の一連の手順が行われ
続けることとなる(ステップS14)。その結果、全て
の補間点間(点Pi1〜Pim)をレーザービームLB
は所定のスピンピッチp1 及び所定のスピン直径dを
保持したまま溶接線lに沿ってウィービングされたこと
となる。
[0136] When the rotational speeds N1ij and N2ij at the interpolation point Pij are determined in the above manner, the motor drive power D1ij is determined by the same procedure as step S9.
, D2ij are applied to the motors 42a and 41b, respectively (step S13). and interpolation point P
When ij is not the last interpolation point Pim (step S
14), the tip of the torch 7 is moved again to the next interpolation point Pij+1 (steps S15, S11),
The laser beam LB is directed to the interpolation point Pij and the next interpolation point Pi.
Weaving is performed between j+1 in spin mode. Then, until the tip of the torch 7 reaches the last interpolation point Pim,
A series of procedures from step S11 to step S13 continues to be performed (step S14). As a result, the laser beam LB is applied between all interpolation points (points Pi1 to Pim).
is weaved along the welding line l while maintaining a predetermined spin pitch p1 and a predetermined spin diameter d.

【0137】次に、ステップS16及びS17では、次
のティーチング点Pi+1 がトーチ7の先端が移動す
べき最後のティーチング点Pn であるか否かが判断さ
れる。 即ち、ティーチング点Pi+1 がティーチング点Pn
 でないと判断された場合には、トーチ7の先端が次の
ティーチング点Pi+1 へ移動する(ステップS7)
。従って、両ティーチング点Pi とPi+1 間がレ
ーザービームLBによってウィービング溶接されたこと
になる。
Next, in steps S16 and S17, it is determined whether the next teaching point Pi+1 is the last teaching point Pn to which the tip of the torch 7 should move. That is, teaching point Pi+1 is teaching point Pn
If it is determined that this is not the case, the tip of the torch 7 moves to the next teaching point Pi+1 (step S7).
. Therefore, weaving welding is performed between the teaching points Pi and Pi+1 by the laser beam LB.

【0138】そして、以後最後のティーチング点Pn 
にトーチ7の先端が到達するまで一連のステップが実行
されることとなり(ステップS17)、トーチ7の先端
の点Pn への到達により(ステップS18)、溶接線
lに沿ってのスピンモードによるウィービング溶接が完
了する。
[0138] From then on, the last teaching point Pn
A series of steps are executed until the tip of the torch 7 reaches the point Pn (step S17), and when the tip of the torch 7 reaches the point Pn (step S18), weaving in the spin mode along the welding line l is performed. Welding is completed.

【0139】尚、上記説明では、各加工点,従って各テ
ィーチング点Pi ,各補間点Pijごとに溶接速度V
i ,Vijの値を求めた後、回転数N1i,N2i及
びN1ij ,N2ij を決定したが、これに限るも
のではなく、例えば各ティーチング点Pi 間を直線補
間する様な場合には、溶接条件によっては全ての加工点
における溶接速度Vi を等しいと近似して回転数N1
 ,N2 を算出してもよく、又、各補間点Pijにお
ける溶接速度Vijをその前のティーチング点Pi に
おける溶接速度Vi に等しいと近似して回転数N1i
j ,N2ij を算出することも可能である。
[0139] In the above explanation, the welding speed V
After determining the values of i and Vij, the rotational speeds N1i, N2i and N1ij and N2ij were determined, but the invention is not limited to this. For example, when linear interpolation is performed between each teaching point Pi, depending on the welding conditions, is the rotational speed N1 by approximating the welding speed Vi at all processing points to be equal.
, N2 may be calculated, or the rotation speed N1i may be calculated by approximating the welding speed Vij at each interpolation point Pij to be equal to the welding speed Vi at the previous teaching point Pi.
It is also possible to calculate j and N2ij.

【0140】(ii)  スキャンモードを利用する場
合のミラー制御方法 一方図18で示したスキャンモードでは、図28で示す
様に、レーザービームLBのワーク上のビームスポット
SPi が常に溶接線に垂直な方向にあることが望まし
い(ワーク上のビームスポットSPi を溶接線l上の
加工点Pi より見た方向は、レーザービームLBの振
動方向Σに相当している)。即ち、レーザー溶接におい
ては、トーチ7はワーク面に対して垂直方向に位置する
様に、レーザー溶接の前工程たるティーチング時におい
て教示されるのが通常である。又、トーチ7の溶接速度
ベクトルvは溶接線lの接線方向のベクトルである。従
って、振動方向Σとしては、ベクトルvとトーチ7の軸
Wに平行なトーチベクトルa0 とに直交する方向(そ
の方向にベクトルwを取る)に取ることが適切であると
考える。 かかる状況を模式的に示した概念図が図29であり、レ
ーザーロボットRB2の関節座標値Θ,α,βと共にト
ーチベクトルa0   の加工点Pi に対する位置関
係を示している。
(ii) Mirror control method when using scan mode On the other hand, in the scan mode shown in FIG. 18, as shown in FIG. 28, the beam spot SPi of the laser beam LB on the workpiece is always perpendicular to the welding line. (The direction of the beam spot SPi on the workpiece viewed from the processing point Pi on the welding line l corresponds to the vibration direction Σ of the laser beam LB). That is, in laser welding, the torch 7 is usually taught to be positioned perpendicularly to the work surface during teaching, which is a pre-process of laser welding. Further, the welding speed vector v of the torch 7 is a vector in the tangential direction of the welding line l. Therefore, it is considered appropriate to take the vibration direction Σ in a direction perpendicular to the vector v and the torch vector a0 parallel to the axis W of the torch 7 (taking the vector w in that direction). A conceptual diagram schematically showing such a situation is shown in FIG. 29, which shows the joint coordinate values Θ, α, β of the laser robot RB2 as well as the positional relationship of the torch vector a0 with respect to the processing point Pi.

【0141】従って常にトーチベクトルa0 をベクト
ルvとベクトルwとに直交する様に保つには、ミラーM
2の旋回,ミラーM3,M4の回動による影響を補償す
る必要がある。即ち、各モーター42a,42bの制御
指令値を、溶接条件(溶接速度の速さ等)や溶接線lに
関する情報(ベクトルw)及びロボットRB2の各アー
ムの駆動量(角度Θ,α,β)より決定する必要がある
Therefore, in order to always keep the torch vector a0 perpendicular to the vectors v and w, the mirror M
It is necessary to compensate for the effects caused by the rotation of M2 and the rotation of mirrors M3 and M4. That is, the control command values for each motor 42a, 42b are determined based on the welding conditions (welding speed, etc.), information regarding the welding line l (vector w), and the drive amount of each arm of the robot RB2 (angles Θ, α, β). More decisions need to be made.

【0142】但し、第一及び第二の傾斜ミラー41a,
41bのある時刻に於ける回転数N1 ,N2 につい
ては、スピンモードの場合と同様に取り扱うことが出来
る。即ち、ある時刻に於けるトーチ7の溶接速度ベクト
ルvとスキャンピッチp2 を用いて、回転数N1 ,
N2 は、
[0142] However, the first and second tilted mirrors 41a,
The rotational speeds N1 and N2 of 41b at a certain time can be handled in the same way as in the spin mode. That is, using the welding speed vector v of the torch 7 and the scan pitch p2 at a certain time, the rotation speed N1,
N2 is

【0143】[0143]

【数22】[Math. 22]

【0144】と表わされる。It is expressed as [0144].

【0145】次に、レーザービームLBの振動方向Σが
加工点Pi で上記ベクトルwの方向に常になる様にす
るにはどうすれば良いかについて、以上述べた点を踏ま
えて考えることにする。尚、この考察は結局、両ミラー
41a,41bの回転位相差Δφの制御方法について論
じることに相当している。そのためには、ビームウィー
バー10の出口において、レーザービームLBがどの方
向に偏向(振動)されていれば良いかを決定することが
必須である。従って、加工点Pi 側よりビームウィー
バー10の出口に向けて、逆にレーザービームLBの振
動方向の変化の様子を追跡する必要がある。
Next, we will consider what should be done to ensure that the vibration direction Σ of the laser beam LB is always in the direction of the vector w at the processing point Pi, taking into account the above-mentioned points. Note that this consideration ultimately corresponds to discussing a method of controlling the rotational phase difference Δφ between both mirrors 41a and 41b. For this purpose, it is essential to determine in which direction the laser beam LB should be deflected (vibrated) at the exit of the beam weaver 10. Therefore, it is necessary to track the change in the vibration direction of the laser beam LB from the processing point Pi toward the exit of the beam weaver 10.

【0146】そこで、まず単純な場合として、旋回又は
回動する任意のミラーMi に対してある方向に振動す
るレーザービームLBが45度の角度で入射した場合に
、反射後どのように振動方向が変化するかについて、以
下図30,図31の場合に分けて考察することにする。
First, as a simple case, if a laser beam LB vibrating in a certain direction is incident on an arbitrary rotating or rotating mirror Mi at an angle of 45 degrees, how will the direction of vibration change after reflection? In the following, we will discuss whether the change occurs in the cases shown in FIGS. 30 and 31 separately.

【0147】図30は、xi 軸から角度θだけ傾いた
xi yi 平面内の直線上を振動しているレーザービ
ームILが、固定されたミラーMi に入射する場合で
ある。ここでは入射ビームILを表現する座標系として
、入射ビームILの進行方向にzi 軸を、入射ビーム
ILと反射ビームRLに直角な方向をxi 軸に、xi
 軸とzi 軸に直角な方向にyi 軸を取るものとす
る。また、反射ビームRLを表現する座標系としては、
反射ビームRLの進行方向にzi+1 軸を取る様にx
i 軸まわりに90度回転させた座標系として、xi+
1 軸,yi+1 軸,zi+1 軸を取るものとして
いる。この様に2つの座標系を定義するものとすれば、
反射ビームRLは、xi+1 軸より角度−θだけ傾い
たxi+1 yi+1 平面内の直線上を振動すること
になる。
FIG. 30 shows a case where a laser beam IL vibrating on a straight line in the xi yi plane tilted by an angle θ from the xi axis is incident on a fixed mirror Mi. Here, as a coordinate system expressing the incident beam IL, the zi axis is the traveling direction of the incident beam IL, the xi axis is the direction perpendicular to the incident beam IL and the reflected beam RL, and the xi axis is the direction perpendicular to the incident beam IL and the reflected beam RL.
Let the yi axis be taken in the direction perpendicular to the axis and the zi axis. In addition, the coordinate system expressing the reflected beam RL is
x so that the zi+1 axis is taken in the traveling direction of the reflected beam RL.
As a coordinate system rotated 90 degrees around the i axis, xi+
1 axis, yi+1 axis, and zi+1 axis. If we define two coordinate systems like this,
The reflected beam RL vibrates on a straight line in the xi+1 yi+1 plane that is inclined by an angle -θ from the xi+1 axis.

【0148】一方、図31は、xi 軸上を振動してい
る入射ビームILが角度θr でzi 軸まわりに旋回
若しくは回動するミラーMi に入射した場合であり、
入射ビームIL及び反射ビームRLを表現する座標系は
、図29の場合と同一である。この場合には、反射ビー
ムRLは、角度θr だけ傾いたxi+1 yi+1 
平面内の直線上を振動する。
On the other hand, FIG. 31 shows a case where the incident beam IL vibrating on the xi axis is incident on a mirror Mi rotating or rotating around the zi axis at an angle θr.
The coordinate system expressing the incident beam IL and the reflected beam RL is the same as in the case of FIG. 29. In this case, the reflected beam RL is tilted by an angle θr xi+1 yi+1
Vibrates on a straight line in a plane.

【0149】従って、図30と図31の場合を組み合わ
せたケース、即ち、角度θで振動するレーザービームL
Bが角度θriで旋回若しくは回動するミラーMi で
反射される場合には、結局、振動方向θi (xi+1
 軸からの傾き角:以後この傾き角でもって、レーザー
ビームLBの振動方向をさすものとする。)は、
Therefore, a case combining the cases of FIGS. 30 and 31, that is, a laser beam L vibrating at an angle θ
When B is reflected by a mirror Mi that turns or rotates at an angle θri, the vibration direction θi (xi+1
Tilt angle from the axis: Hereinafter, this tilt angle will refer to the vibration direction of the laser beam LB. )teeth,

【0150】[0150]

【数23】[Math. 23]

【0151】により与えられる。It is given by:

【0152】更に、ミラーMi で反射されたレーザー
ビームLBが次段のミラーMi+1 (角度θri+1
で旋回若しくは回動)で再度反射されるものとすれば、
反射後の振動方向θi+1 は、
Furthermore, the laser beam LB reflected by the mirror Mi is reflected by the next stage mirror Mi+1 (angle θri+1
If it is reflected again by turning or rotating,
The vibration direction θi+1 after reflection is

【0153】[0153]

【数24】[Math. 24]

【0154】で与えられることは明白である。It is clear that it is given by

【0155】以上より、一般的には、m個の角度θri
で旋回若しくは回動するミラーMi からなる光学系に
振動方向Ψw で振動するレーザービームLBが入射し
た場合には、最後の第m番目のミラーMmで反射された
レーザービームLBの振動方向Ψは、数25で表される
ことがわかる。
From the above, in general, m angles θri
When a laser beam LB vibrating in a vibration direction Ψw is incident on an optical system consisting of a mirror Mi that rotates or rotates at , the vibration direction Ψ of the laser beam LB reflected by the final m-th mirror Mm is as follows. It can be seen that it is expressed by the number 25.

【0156】[0156]

【数25】[Math. 25]

【0157】そこで、以上の考察結果をレーザーロボッ
トRB2の場合に当てはめてみることする。ここで、図
32は、レーザーロボットRB2の光学系内をスキャン
モードで振動しながら伝播するレーザービームLBの座
標系を示す説明図であり、その各座標系の配置は、既述
した図28における座標系の定義方法に従ったものであ
る。尚、レーザーロボットRB2の場合には、ミラーM
1 は旋回も回動もしないので、数20にm=4,θr
1=0を代入すれば振動方向Ψが与えられる。従って、
振動方向Ψは、角度θr2を角度Θに、角度θr3を角
度αに、角度θr4を角度βに読み返れば、
[0157] Therefore, let us apply the above discussion results to the case of laser robot RB2. Here, FIG. 32 is an explanatory diagram showing the coordinate system of the laser beam LB that propagates while vibrating in the scan mode in the optical system of the laser robot RB2, and the arrangement of each coordinate system is as shown in FIG. 28 described above. This follows the method of defining the coordinate system. In addition, in the case of laser robot RB2, mirror M
1 neither turns nor rotates, so m = 4, θr in equation 20.
By substituting 1=0, the vibration direction Ψ is given. Therefore,
The vibration direction Ψ can be determined by rereading the angle θr2 as the angle Θ, the angle θr3 as the angle α, and the angle θr4 as the angle β.

【0158】[0158]

【数26】[Math. 26]

【0159】で与えられる。It is given by:

【0160】一方、前述したベクトルwはトーチベクト
ルa0 と或る時刻における溶接速度ベクトルvを用い
て、
On the other hand, the aforementioned vector w is calculated by using the torch vector a0 and the welding speed vector v at a certain time,

【0161】[0161]

【数27】[Math. 27]

【0162】により表わされる。ここでトーチベクトル
a0 は、その大きさがトーチ7の長さl2 に相当し
、その方向が溶接速度ベクトルvの方向に垂直な方向に
あるベクトルであるから、溶接速度ベクトルvの大きさ
と方向が決定されれば、数27よりベクトルwを求める
ことができる。
It is represented by: Here, the size of the torch vector a0 corresponds to the length l2 of the torch 7, and its direction is perpendicular to the direction of the welding speed vector v, so the size and direction of the welding speed vector v are Once determined, the vector w can be obtained from Equation 27.

【0163】又、図32において、ミラーM4により反
射されたレーザービームLBを表現する座標系であるz
4 軸はトーチベクトルa0 に平行に、且つy4 軸
はミラーM3の中心EとミラーM4の中心Fを結ぶベク
トルEFに平行になる様に取られている。
Also, in FIG. 32, z is a coordinate system expressing the laser beam LB reflected by the mirror M4.
The 4 axis is parallel to the torch vector a0, and the y4 axis is parallel to the vector EF connecting the center E of the mirror M3 and the center F of the mirror M4.

【0164】そこで今、点E及び点Fの絶対座標系での
座標値、即ち、ベクトルe(xe ,ye ,ze )
及びベクトルf(xf ,yf ,zf )の各成分を
求めることとすれば(図29参照)、関節座標系での座
標値(Θ,Y,Z,α、β)により次の様に表わされる
[0164] Now, the coordinate values of point E and point F in the absolute coordinate system, that is, the vector e(xe , ye , ze )
and each component of the vector f (xf, yf, zf) (see Figure 29), it can be expressed as follows by the coordinate values (Θ, Y, Z, α, β) in the joint coordinate system. .

【0165】まずベクトルeの各成分は、数28〜30
によって与えられる。
[0165] First, each component of vector e is expressed as
given by.

【0166】[0166]

【数28】[Math. 28]

【0167】[0167]

【数29】[Math. 29]

【0168】[0168]

【数30】[Math. 30]

【0169】ここで、定数Y0 はオフセット量である
[0169] Here, the constant Y0 is the offset amount.

【0170】次にベクトルfの各成分は、ベクトルEF
の大きさがl1 であるから、ベクトルeの各成分とそ
れぞれ、
Next, each component of vector f is expressed as vector EF
Since the size of is l1, each component of vector e and each

【0171】[0171]

【数31】[Math. 31]

【0172】[0172]

【数32】[Math. 32]

【0173】[0173]

【数33】[Math. 33]

【0174】の関係で与えられる。従って、y4 軸方
向の単位ベクトルe0 は、
It is given by the relationship: Therefore, the unit vector e0 in the y4 axis direction is

【0175】[0175]

【数34】[Math. 34]

【0176】として与えられ、単位ベクトルe0 とベ
クトルwとのなす角度Ψ0 は(図33参照)、
The angle Ψ0 between the unit vector e0 and the vector w is given as (see FIG. 33):

【01
77】
01
77]

【数35】[Math. 35]

【0178】により表わされる。そこで、数35を数3
6の関係式を用いて変形すれば、
It is represented by: Therefore, the number 35 is changed to the number 3
If we transform using the relational expression 6, we get

【0179】[0179]

【数36】[Math. 36]

【0180】数37が得られる。Equation 37 is obtained.

【0181】[0181]

【数37】[Math. 37]

【0182】更に数37を角度Ψ0 について求めれば
[0182] Further, if we calculate Equation 37 for the angle Ψ0, we get

【0183】[0183]

【数38】[Math. 38]

【0184】が得られ、求めるべき振動方向Ψは、[0184] is obtained, and the vibration direction Ψ to be found is:

【0
185】
0
185]

【数39】[Math. 39]

【0186】により与えられる。It is given by:

【0187】従って、ビームウィーバー10より出たレ
ーザービームLBの振動方向Ψw は、数26と数39
より、
[0187] Therefore, the vibration direction Ψw of the laser beam LB emitted from the beam weaver 10 is expressed by Equation 26 and Equation 39.
Than,

【0188】[0188]

【数40】[Math. 40]

【0189】となる。[0189]

【0190】以上、加工点Pi 側よりビームウィーバ
ー10の出口に向けてレーザービームLBの振動方向の
変化を追跡し、その結果、ビームウィーバー10の出口
に於けるレーザービームLBの振動方向Ψw が、加工
点Pi に於けるアームの関節座標系での座標値と加工
点Pi に於ける絶対座標系での座標値より求められる
溶接速度vから一意的に定まることが示された。そこで
、レーザービームLBの振動方向Ψw と第一及び第二
の傾斜ミラー41a,41bの回転位相差Δφとの関係
について考察する。
As described above, the change in the vibration direction of the laser beam LB is tracked from the processing point Pi side toward the exit of the beam weaver 10, and as a result, the vibration direction Ψw of the laser beam LB at the exit of the beam weaver 10 is It has been shown that it is uniquely determined from the welding speed v determined from the coordinate values in the arm joint coordinate system at the processing point Pi and the coordinate values in the absolute coordinate system at the processing point Pi. Therefore, the relationship between the vibration direction Ψw of the laser beam LB and the rotational phase difference Δφ between the first and second tilted mirrors 41a and 41b will be considered.

【0191】さて、ビームウィーバー10内を伝播する
レーザービームLBを表現する座標系(xx,yy,z
z)とレーザービームLBの振動方向Ψw との関係は
、図34で示される様になる。即ち、第一の傾斜ミラー
41aをCCWの方向に、第二の傾斜ミラー41bをC
Wの方向に(図7,8参照)回転位相差Δφで回転させ
たとき、回転位相差Δφが0度ではxxyy平面のxx
軸上をレーザービームLBが振動し、回転位相差Δφの
増加とともに、レーザービームLBの振動方向Ψw が
CW方向に角度Δφ/2だけ変化することになる。
Now, the coordinate system (xx, yy, z
z) and the vibration direction Ψw of the laser beam LB, as shown in FIG. That is, the first tilted mirror 41a is moved in the CCW direction, and the second tilted mirror 41b is moved in the CCW direction.
When rotated in the direction of W (see Figures 7 and 8) with a rotational phase difference Δφ, when the rotational phase difference Δφ is 0 degrees, the xx of the xxyy plane
The laser beam LB vibrates on the axis, and as the rotational phase difference Δφ increases, the vibration direction Ψw of the laser beam LB changes in the CW direction by an angle Δφ/2.

【0192】よって、最終的に求めるべき回転位相差Δ
φは、
[0192] Therefore, the rotational phase difference Δ to be finally determined is
φ is

【0193】[0193]

【数41】[Math. 41]

【0194】により与えられることとなる。It is given by:

【0195】尚、スキャンモードについて以上得られた
幾つかの式を用いて回転位相差Δφを求める流れを、図
35に示す。図に於いて、*印はティーチングデータか
ら得られる絶対座標系の値を、**印はプレイバックに
より得られる関節座標系の値を、括弧付きの数字は数式
の番号を示している。
FIG. 35 shows the flow for determining the rotational phase difference Δφ using the several equations obtained above for the scan mode. In the figure, *marks indicate absolute coordinate system values obtained from teaching data, **marks indicate joint coordinate system values obtained by playback, and numbers in parentheses indicate formula numbers.

【0196】以上、スキャンモードで所定の溶接条件を
満足させつつウィービング溶接するための制御方法の原
理について述べた。
The principle of the control method for performing weaving welding while satisfying predetermined welding conditions in scan mode has been described above.

【0197】そこで上記原理に基づいたレーザーロボッ
トRB2の制御手順を示すフローチャートを、図36〜
図38に示す。尚、スキャンモードにおけるレーザーロ
ボットRB2の制御手順については、基本的にはスピン
モードにおけるレーザーロボットRB2の制御手順と同
じであり、スピンモードでは回転位相差Δφがスピン直
径dより一意的に定められたのに対して、スキャンモー
ドでは各加工点ごとに回転数N1 ,N2 と共に回転
位相差Δφをも決定する必要がある点が異なるのみであ
る。 即ち、図37のステップSS8及びステップSS13が
それぞれティーチング点Pi 及び補間点Pijにおけ
る回転位相差Δφi 及びΔφij,従って初期位相指
令値φ1i,φ2i及びφ1ij ,φ2ij を計算
するステップに相当しており、残りのステップは、図2
4〜図26における対応するステップと同一内容のもの
である。従って、ここでは図36〜図38の説明は図2
4〜図26の説明と殆ど重複するので、詳細については
省略することとする。
[0197] Therefore, a flowchart showing the control procedure of laser robot RB2 based on the above principle is shown in Figs.
Shown in FIG. The control procedure for the laser robot RB2 in the scan mode is basically the same as the control procedure for the laser robot RB2 in the spin mode, and in the spin mode, the rotational phase difference Δφ is uniquely determined from the spin diameter d. On the other hand, in the scan mode, the only difference is that it is necessary to determine the rotational speeds N1 and N2 as well as the rotational phase difference Δφ for each processing point. That is, step SS8 and step SS13 in FIG. 37 correspond to the steps of calculating the rotational phase differences Δφi and Δφij at the teaching point Pi and the interpolation point Pij, respectively, and therefore the initial phase command values φ1i, φ2i and φ1ij, φ2ij, and the remaining steps The steps are shown in Figure 2.
The contents are the same as the corresponding steps in FIGS. 4 to 26. Therefore, here, the description of FIGS.
4 to FIG. 26, so the details will be omitted.

【0198】(7)  他の実施例 この発明においては、傾斜ミラーの数は限定するもので
はなく、一般に光路中に直列に配置された複数の傾斜ミ
ラーの組み合わせによって、レーザービームの周期的偏
向を実現できる。又、複数の傾斜ミラーの間の光路中に
固定ミラー等の光学系が入っていても良い。更に、各傾
斜ミラーの回転動力源を共通とし、それからトランスミ
ッションを介して各ミラーを回転させても良い。もっと
も、上記実施例の様にダイレクトドライブモーターを個
別に設けた場合には、ガタ等による誤差を防止できる。
(7) Other Embodiments In the present invention, the number of tilted mirrors is not limited, and the periodic deflection of the laser beam is generally achieved by a combination of a plurality of tilted mirrors arranged in series in the optical path. realizable. Further, an optical system such as a fixed mirror may be included in the optical path between the plurality of tilted mirrors. Furthermore, it is also possible to use a common rotational power source for each tilting mirror and then rotate each mirror via a transmission. However, if the direct drive motor is provided individually as in the above embodiment, errors due to backlash etc. can be prevented.

【0199】又、第一及び第二の傾斜ミラー41a,4
1bの回転数N1 ,N2 を互いに異なるものとした
ときには、いわゆるリサージュ図形に類似した偏向軌跡
が得られる。一般的には、回転数N1 ,N2 との比
が有理数であれば、周期的偏向軌跡を得ることができる
。又、角度θ1 と角度θ2 との関係や角度Δθ1 
と角度Δθ2 との関係を変えることによっても、種々
の偏向軌跡を得ることができる。
[0199] Also, the first and second tilted mirrors 41a, 4
When the rotational speeds N1 and N2 of 1b are set to be different from each other, a deflection locus similar to a so-called Lissajous figure is obtained. Generally, if the ratio between the rotational speeds N1 and N2 is a rational number, a periodic deflection locus can be obtained. Also, the relationship between angle θ1 and angle θ2 and angle Δθ1
Various deflection trajectories can also be obtained by changing the relationship between and the angle Δθ2.

【0200】この発明における光ビーム偏向システムは
、レーザー溶接ロボットの他、ワーク表面の改質を行う
レーザーロボットや、ロボット以外の機器にも使用可能
である。
The light beam deflection system according to the present invention can be used not only for laser welding robots but also for laser robots that modify the surface of workpieces and equipment other than robots.

【0201】[0201]

【発明の効果】以上説明した様に請求項1の発明では、
複数の傾斜ミラーを回転させつつレーザービームを反射
させて、周期的偏向を実現している。そして、これらの
傾斜ミラーやその回転機構はアーム先端部に設ける必要
がないため、アーム先端部のサイズの増大による障害物
との干渉が防止できる効果がある。
[Effect of the invention] As explained above, in the invention of claim 1,
Periodic deflection is achieved by reflecting the laser beam while rotating multiple tilted mirrors. Since it is not necessary to provide these tilting mirrors and their rotation mechanisms at the tip of the arm, there is an effect that interference with obstacles due to an increase in the size of the tip of the arm can be prevented.

【0202】又、ガルバノミラーのようにミラーを揺動
させるのではなく回転させるのみであるから、その回転
方向に沿った加速度の激しい変化は生じない。このため
、周期的偏向速度を向上させることができるとともに、
各ミラー間の同期制御も容易であり、レーザービームの
制御性が高いという効果もある。
[0202] Furthermore, unlike a galvanometer mirror, the mirror is only rotated rather than oscillated, so that no drastic change in acceleration occurs along the direction of rotation. Therefore, it is possible to improve the periodic deflection speed, and
Synchronization control between each mirror is also easy, and the laser beam has the advantage of being highly controllable.

【0203】又、請求項2の発明によれば、同一回転方
向で且つ同一回転数で回転する複数の傾斜ミラーの回転
数をトーチの移動速度とスピンピッチより決定し、更に
回転位相差をスピン直径より一意的に決定できる。その
結果、容易に,しかも高確度でレーザービームをスピン
モードでウィービングできる様に、複数の傾斜ミラーを
制御できる効果がある。
According to the invention of claim 2, the rotational speed of the plurality of tilted mirrors rotating in the same rotational direction and at the same rotational speed is determined from the moving speed of the torch and the spin pitch, and furthermore, the rotational phase difference is determined by the spin pitch. It can be uniquely determined from the diameter. As a result, it is possible to control a plurality of tilted mirrors so that the laser beam can be easily and accurately weaved in spin mode.

【0204】又、請求項3の発明によれば、同一回転数
で且つ隣合うミラー同士は互いに反対方向に回転する複
数の傾斜ミラーの回転数をトーチの移動速度とスピンピ
ッチより決定し、更に加工点毎にトーチの位置情報とア
ームの駆動量より回転位相差を決定する。これにより、
アームの駆動に伴うレーザービームの偏向への影響を補
償でき、常にレーザービームの振動方向を加工線の接線
方向とトーチの中心軸に直交する方向に保ちながら、レ
ーザービームをスキャンモードでウィービングできる様
複数の傾斜ミラーを制御できる効果がある。
According to the third aspect of the invention, the rotational speed of a plurality of tilted mirrors having the same rotational speed and in which adjacent mirrors rotate in opposite directions to each other is determined from the moving speed of the torch and the spin pitch, and further, The rotational phase difference is determined for each processing point from the torch position information and arm drive amount. This results in
The effect on the deflection of the laser beam due to the drive of the arm can be compensated for, and the laser beam can be weaved in scan mode while always keeping the vibration direction of the laser beam tangential to the processing line and perpendicular to the center axis of the torch. This has the effect of controlling multiple tilting mirrors.

【0205】更に請求項4の発明によれば、光ビームを
周期的に偏向することができるモジュール(光ビーム偏
向装置)を提供できる効果がある。又、この光ビーム偏
向装置は請求項1に係るレーザーロボットに適用できる
装置であり、光ビームの偏向精度や偏向速度を向上させ
ることができる効果がある。
Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, it is possible to provide a module (light beam deflection device) capable of periodically deflecting a light beam. Further, this light beam deflection device is a device that can be applied to the laser robot according to claim 1, and has the effect of improving the deflection accuracy and deflection speed of the light beam.

【0206】更に請求項5の発明によれば、第一と第二
の回転ミラーの回転方向を同一とすることにより、光ビ
ームの偏向軌跡をスピンモードに選択できる光ビーム偏
向装置を提供できる効果がある。
Furthermore, according to the invention of claim 5, by making the rotation directions of the first and second rotating mirrors the same, it is possible to provide a light beam deflection device that can select the deflection locus of the light beam to the spin mode. There is.

【0207】更に請求項6の発明によれば、第一と第二
の回転ミラーの回転方向を互いに反対方向とすることに
より、光ビームの偏向軌跡をスキャンモードに選択でき
る光ビーム偏向装置を提供できる効果がある。
Further, according to the invention of claim 6, there is provided a light beam deflection device in which the deflection locus of the light beam can be selected as a scan mode by making the rotation directions of the first and second rotating mirrors opposite to each other. There is an effect that can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】この発明の一実施例であるレーザー溶接ロボッ
トの光学的構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the optical configuration of a laser welding robot that is an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例であるレーザー溶接ロボッ
トの機械的構成を示す外観斜視図である。
FIG. 2 is an external perspective view showing the mechanical configuration of a laser welding robot that is an embodiment of the present invention.

【図3】この発明の一実施例であるレーザー溶接ロボッ
トによるウィービング溶接を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing weaving welding by a laser welding robot that is an embodiment of the present invention.

【図4】第一の傾斜ミラー回転機構の構成を詳細に示す
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing in detail the configuration of a first tilting mirror rotation mechanism.

【図5】第二の傾斜ミラー回転機構の構成を詳細に示す
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing in detail the configuration of a second tilting mirror rotation mechanism.

【図6】第一及び第二の傾斜ミラー回転機構の制御ブロ
ック図である。
FIG. 6 is a control block diagram of first and second tilting mirror rotation mechanisms.

【図7】第一及び第二の傾斜ミラーによるレーザービー
ムの周期的偏向を幾何学的に解析するための説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram for geometrically analyzing periodic deflection of a laser beam by first and second tilted mirrors.

【図8】時計まわりCW及び反時計まわりCCWの定義
を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing definitions of clockwise CW and counterclockwise CCW.

【図9】レーザービームの方向ベクトルを解析するため
の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for analyzing the direction vector of a laser beam.

【図10】レーザービームの方向ベクトルを解析するた
めの説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for analyzing the direction vector of a laser beam.

【図11】第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向,回転
数及び回転位相が同一の場合に於けるレーザービームの
反射方向を求めるための2次元的模式図である。
FIG. 11 is a two-dimensional schematic diagram for determining the reflection direction of a laser beam when the rotation direction, rotation speed, and rotation phase of the first and second tilted mirrors are the same.

【図12】第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向,回転
数が同一で、回転位相が異なる場合について、レーザー
ビームの反射方向を求めるための2次元的模式図である
FIG. 12 is a two-dimensional schematic diagram for determining the reflection direction of a laser beam when the first and second tilted mirrors have the same rotational direction and rotational speed, but different rotational phases.

【図13】第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向が反対
,回転数及び回転位相が同一の場合について、レーザー
ビームの反射方向を求めるための2次元的模式図である
FIG. 13 is a two-dimensional schematic diagram for determining the reflection direction of a laser beam when the first and second tilted mirrors have opposite rotational directions and the same rotational speed and rotational phase.

【図14】第一及び第二の傾斜ミラーの回転方向が反対
,回転数が同一で、回転位相が異なる場合について、レ
ーザービームの反射方向を求めるための2次元的模式図
である。
FIG. 14 is a two-dimensional schematic diagram for determining the reflection direction of a laser beam when the first and second tilted mirrors have opposite rotational directions, the same rotational speed, and different rotational phases.

【図15】同方向回転におけるシミュレーション結果の
例を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of simulation results for rotation in the same direction.

【図16】反対方向回転におけるシミュレーション結果
の例を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of simulation results for rotation in the opposite direction.

【図17】実施例において得られるスピンモードの特徴
を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing characteristics of spin modes obtained in Examples.

【図18】実施例において得られるスキャンモードの特
徴を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the characteristics of the scan mode obtained in the example.

【図19】この発明の他の実施例であるレーザー溶接ロ
ボットの光学的構成を示す模式図である。
FIG. 19 is a schematic diagram showing the optical configuration of a laser welding robot according to another embodiment of the present invention.

【図20】図19で示したレーザーロボットと同様の光
学的配置を有するレーザーロボットについての光学系の
構成とロボットの各駆動部の自由度を模式的に示す説明
図である。
20 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of an optical system and the degree of freedom of each drive unit of the laser robot having the same optical arrangement as the laser robot shown in FIG. 19; FIG.

【図21】レーザービームがワーク上にスパイラル状軌
跡を描きながら溶接線に沿って走査されている様子を、
模式的に示した説明図である。
Figure 21 shows how the laser beam is scanned along the welding line while drawing a spiral trajectory on the workpiece.
It is an explanatory view shown typically.

【図22】第一及び第二の傾斜ミラーが理想的な状態に
置かれている場合に於いて、レーザービームが描く軌跡
を示した説明図である。
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a trajectory drawn by a laser beam when the first and second tilted mirrors are placed in an ideal state.

【図23】レーザーロボットの制御系の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 23 is a block diagram showing the configuration of a control system of a laser robot.

【図24】スピンモードにおけるレーザーロボットの制
御手順を示すフローチャートである。
FIG. 24 is a flowchart showing a control procedure of the laser robot in spin mode.

【図25】スピンモードにおけるレーザーロボットの制
御手順を示すフローチャートである。
FIG. 25 is a flowchart showing a control procedure of the laser robot in spin mode.

【図26】スピンモードにおけるレーザーロボットの制
御手順を示すフローチャートである。
FIG. 26 is a flowchart showing a control procedure of the laser robot in spin mode.

【図27】曲線SCによって補間する場合を示す説明図
である。
FIG. 27 is an explanatory diagram showing a case where interpolation is performed using a curve SC.

【図28】レーザービームのワーク上でのビームスポッ
トと溶接線との関係を模式的に示す説明図である。
FIG. 28 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between a beam spot of a laser beam on a workpiece and a welding line.

【図29】トーチベクトルの加工点に対する位置関係を
模式的に示す説明図である。
FIG. 29 is an explanatory diagram schematically showing the positional relationship of a torch vector to a processing point.

【図30】傾きθの直線上を振動するレーザービームが
固定されたミラーにより反射される場合の振動方向の変
化を説明した模式図である。
FIG. 30 is a schematic diagram illustrating a change in the vibration direction when a laser beam vibrating on a straight line with an inclination θ is reflected by a fixed mirror.

【図31】xi軸上を振動するレーザービームが旋回又
は回動するミラーにより反射される場合の振動方向の変
化を説明した模式図である。
FIG. 31 is a schematic diagram illustrating a change in the vibration direction when a laser beam vibrating on the xi axis is reflected by a rotating or rotating mirror.

【図32】レーザーロボットの光学系内をスキャンモー
ドで振動しながら伝搬するレーザービームの振動方向を
表現するために定めた座標系を示す説明図である。
FIG. 32 is an explanatory diagram showing a coordinate system determined to express the vibration direction of a laser beam that propagates while vibrating in a scan mode within the optical system of a laser robot.

【図33】単位ベクトルe0 とベクトルwとの位置関
係を示す模式図である。
FIG. 33 is a schematic diagram showing the positional relationship between the unit vector e0 and the vector w.

【図34】ビームウィーバー内を伝播するレーザービー
ムの振動方向を表現するために定めた座標系を示す説明
図である。
FIG. 34 is an explanatory diagram showing a coordinate system determined to express the vibration direction of a laser beam propagating within the beam weaver.

【図35】スキャンモードについて回転位相差を求める
流れを示す説明図である。
FIG. 35 is an explanatory diagram showing a flow of determining a rotational phase difference in scan mode.

【図36】スキャンモードにおけるレーザーロボットの
制御手順を示すフローチャートである。
FIG. 36 is a flowchart showing a control procedure of the laser robot in scan mode.

【図37】スキャンモードにおけるレーザーロボットの
制御手順を示すフローチャートである。
FIG. 37 is a flowchart showing a control procedure of the laser robot in scan mode.

【図38】スキャンモードにおけるレーザーロボットの
制御手順を示すフローチャートである。
FIG. 38 is a flowchart showing a control procedure of the laser robot in scan mode.

【図39】ウィービングの各方式を示す説明図である。FIG. 39 is an explanatory diagram showing each weaving method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7  トーチ 8  レーザー発振装置 40a  第一の傾斜ミラー回転機構 40b  第二の傾斜ミラー回転機構 41a  第一の傾斜ミラー 41b  第二の傾斜ミラー 42a  モーター 42b  モーター LB  レーザービーム RB  レーザーロボット RB1  レーザーロボット RB2  レーザーロボット RA1   第一の傾斜ミラーの回転軸RA2   第
二の傾斜ミラーの回転軸l  溶接線 N1   第一の傾斜ミラーの回転数 N2   第二の傾斜ミラーの回転数 Δφ  回転位相差
7 Torch 8 Laser oscillation device 40a First tilted mirror rotation mechanism 40b Second tilted mirror rotation mechanism 41a First tilted mirror 41b Second tilted mirror 42a Motor 42b Motor LB Laser beam RB Laser robot RB1 Laser robot RB2 Laser robot RA1 Rotation axis of the first tilted mirror RA2 Rotation axis l of the second tilted mirror Weld line N1 Number of rotations of the first tilted mirror N2 Number of rotations of the second tilted mirror Δφ Rotational phase difference

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  レーザービームをアームに沿って伝播
させ、前記アームの先端に設けたトーチから前記レーザ
ービームをワークに照射させつつ前記トーチを前記ワー
ク上の加工線に沿って移動しながら所定の処理を行うレ
ーザーロボットにおいて、 (a)  回転軸方向に垂直な面から傾いた複数の傾斜
ミラーをそれぞれの前記回転軸まわりに回転させる複数
の傾斜ミラー回転機構が前記レーザービームの光路に沿
って直列に配置され、 (b)  前記複数の傾斜ミラー回転機構によって前記
複数の傾斜ミラーをそれぞれの前記回転軸方向まわりに
回転させつつ前記レーザービームを前記複数の傾斜ミラ
ーのそれぞれにおいて順次に反射させ、その反射を受け
た後の前記レーザービームを前記トーチから照射するこ
とによって、前記トーチから発した前記レーザービーム
の照射方向が周期的に偏向を受けるようにしたことを特
徴とするレーザーロボット。
1. A laser beam is propagated along an arm, and a torch provided at the tip of the arm irradiates the workpiece with the laser beam while moving the torch along a machining line on the workpiece. In a laser robot that performs processing, (a) a plurality of tilted mirror rotation mechanisms that rotate a plurality of tilted mirrors tilted from a plane perpendicular to the rotational axis around their respective rotational axes are arranged in series along the optical path of the laser beam; (b) sequentially reflecting the laser beam on each of the plurality of tilted mirrors while rotating the plurality of tilted mirrors around the respective rotation axis directions by the plurality of tilted mirror rotation mechanisms; A laser robot characterized in that the irradiation direction of the laser beam emitted from the torch is periodically deflected by irradiating the laser beam from the torch after being reflected.
【請求項2】  請求項1記載のレーザーロボットであ
って、前記複数の傾斜ミラーのそれぞれの回転数を同一
に、且つそれぞれの回転方向を互いに同一としたレーザ
ーロボットの制御方法において、 (a)  前記複数の傾斜ミラーの回転数を、■  前
記トーチが前記所定の処理を行いつつ前記加工線上に沿
って移動する速度と、■  前記レーザービームの偏向
の一周期内に前記トーチが前記加工線上に沿って移動す
る距離とを指定することにより決定するステップと、(
b)  前記複数の傾斜ミラーにおいて隣合う二つの傾
斜ミラーの回転位相差を、前記トーチから発した前記レ
ーザービームのスピン直径を指定することにより決定す
るステップと、 (c)  前記ステップ(a),(b)で決定された前
記回転数及び回転位相差に応じた駆動出力を、前記複数
の傾斜ミラー回転機構に与えて前記複数の傾斜ミラーの
回転制御を行うステップとを備えたことを特徴とするレ
ーザーロボットの制御方法。
2. The laser robot control method according to claim 1, wherein the plurality of tilted mirrors have the same number of rotations and the same direction of rotation, comprising: (a) The number of rotations of the plurality of tilted mirrors is determined by (1) the speed at which the torch moves along the processing line while performing the predetermined processing, and (2) the speed at which the torch moves along the processing line within one period of deflection of the laser beam. the step determined by specifying the distance to move along and (
b) determining a rotational phase difference between two adjacent tilted mirrors in the plurality of tilted mirrors by specifying a spin diameter of the laser beam emitted from the torch; (c) the step (a); (b) controlling the rotation of the plurality of tilting mirrors by applying a drive output according to the rotational speed and rotational phase difference determined in step (b) to the plurality of tilting mirror rotation mechanisms. How to control a laser robot.
【請求項3】  請求項1記載のレーザーロボットであ
って、前記複数の傾斜ミラーのそれぞれの回転数を同一
に、且つそれぞれの回転方向を隣合う二つの傾斜ミラー
の各回転方向が互いに反対となるようにしたレーザーロ
ボットの制御方法において、 (a)  前記複数の傾斜ミラーの回転数を、■  前
記トーチが前記所定の処理を行いつつ前記加工線上に沿
って移動する速度と、■  前記レーザービームの偏向
の一周期内に前記トーチが前記加工線上に沿って移動す
る距離とにより決定するステップと、 (b)  前記複数の傾斜ミラーにおいて隣合う二つの
傾斜ミラーの回転位相差を、■  前記加工線上の前記
所定の処理を行うべき加工点に於ける前記トーチ先端の
絶対座標系での位置座標値と、■  前記トーチを前記
加工点上へ移動するための前記アームの駆動量とにより
前記加工点ごとに決定するステップと、 (c)  前記ステップ(a),(b)で決定された前
記回転数及び回転位相差に応じた駆動出力を、前記複数
の傾斜ミラー回転機構に与えて前記複数の傾斜ミラーの
回転制御を行うステップとを備えたことを特徴とするレ
ーザーロボットの制御方法。
3. The laser robot according to claim 1, wherein the rotation speed of each of the plurality of tilted mirrors is the same and the respective rotation directions of two adjacent tilted mirrors are opposite to each other. (a) The number of rotations of the plurality of tilted mirrors is determined by: (i) the speed at which the torch moves along the processing line while performing the predetermined processing; and (i) the speed of the laser beam. (b) determining a rotational phase difference between two adjacent tilted mirrors in the plurality of tilted mirrors; The processing is performed based on the positional coordinate value of the tip of the torch in an absolute coordinate system at the processing point on the line where the predetermined processing is to be performed, and (1) the drive amount of the arm for moving the torch onto the processing point. (c) applying a drive output according to the rotational speed and rotational phase difference determined in the steps (a) and (b) to the plurality of tilting mirror rotation mechanisms; A method for controlling a laser robot, comprising: controlling the rotation of a tilted mirror.
【請求項4】  光ビームを周期的に偏向するための装
置であって、 (a)  回転軸方向に垂直な面から傾いた第1及び第
2の傾斜ミラーをそれぞれの前記回転軸まわりに回転さ
せる第1及び第2の傾斜ミラー回転機構が、前記光ビー
ムの光路に沿って直列に設けられ、 (b)  前記第1及び第2の傾斜ミラー回転機構によ
って、前記第1及び第2の傾斜ミラーをそれぞれの前記
回転軸方向まわりに回転せつつ前記光ビームを前記第1
及び第2の傾斜ミラーのそれぞれにおいて順次反射させ
ることによって、前記光ビームを周期的に偏向すること
を特徴とする光ビーム偏向装置。
4. A device for periodically deflecting a light beam, the device comprising: (a) rotating first and second tilted mirrors that are tilted from a plane perpendicular to the rotation axis about their respective rotation axes; first and second tilted mirror rotation mechanisms are provided in series along the optical path of the light beam; (b) the first and second tilted mirror rotation mechanisms cause the first and second tilted mirrors to be rotated; While rotating the mirrors around their respective rotational axes, the light beam is directed to the first direction.
and a second tilted mirror to periodically deflect the light beam by sequentially reflecting the light beam.
【請求項5】  請求項4記載の光ビーム偏向装置にお
いて、前記第1及び第2の傾斜ミラーのそれぞれの回転
数が同一であり、且つそれぞれの回転方向が互いに同一
とされた光ビーム偏向装置。
5. The light beam deflection device according to claim 4, wherein the first and second tilted mirrors have the same number of rotations and the same direction of rotation. .
【請求項6】  請求項4記載の光ビーム偏向装置にお
いて、前記第1及び第2の傾斜ミラーのそれぞれの回転
数が同一であり、且つそれぞれの回転方向が互いに反対
とされた光ビーム偏向装置。
6. The light beam deflection device according to claim 4, wherein the first and second tilted mirrors have the same number of rotations and opposite directions of rotation. .
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015030011A (en) * 2013-08-02 2015-02-16 日本アビオニクス株式会社 Laser joint method, method for manufacturing airtight cell, laser joint apparatus and airtight cell
JP2016075859A (en) * 2014-10-08 2016-05-12 大日本印刷株式会社 Optical scanner, optical module, illumination device, and projection device
JP2019089087A (en) * 2017-11-13 2019-06-13 株式会社安川電機 Laser processing method, controller and robot system
JP2019089086A (en) * 2017-11-13 2019-06-13 株式会社安川電機 Laser processing method, controller, and robot system
WO2022135908A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Trumpf Laser Gmbh Device for processing a material

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54121249A (en) * 1978-03-15 1979-09-20 Hitachi Ltd Laser welding
JPS61292122A (en) * 1985-06-19 1986-12-22 Fujitsu Ltd Scanning system for infrared image device
JPH0259193A (en) * 1988-08-26 1990-02-28 Fanuc Ltd Laser beam machine
JPH02121789A (en) * 1988-10-31 1990-05-09 Komatsu Ltd Optical scanning laser processing equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54121249A (en) * 1978-03-15 1979-09-20 Hitachi Ltd Laser welding
JPS61292122A (en) * 1985-06-19 1986-12-22 Fujitsu Ltd Scanning system for infrared image device
JPH0259193A (en) * 1988-08-26 1990-02-28 Fanuc Ltd Laser beam machine
JPH02121789A (en) * 1988-10-31 1990-05-09 Komatsu Ltd Optical scanning laser processing equipment

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015030011A (en) * 2013-08-02 2015-02-16 日本アビオニクス株式会社 Laser joint method, method for manufacturing airtight cell, laser joint apparatus and airtight cell
JP2016075859A (en) * 2014-10-08 2016-05-12 大日本印刷株式会社 Optical scanner, optical module, illumination device, and projection device
JP2019089087A (en) * 2017-11-13 2019-06-13 株式会社安川電機 Laser processing method, controller and robot system
JP2019089086A (en) * 2017-11-13 2019-06-13 株式会社安川電機 Laser processing method, controller, and robot system
US10908592B2 (en) 2017-11-13 2021-02-02 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Laser machining method, controller, and robot system
US12121992B2 (en) 2017-11-13 2024-10-22 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Laser machining method, controller, and robot system
WO2022135908A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Trumpf Laser Gmbh Device for processing a material
KR20230117224A (en) * 2020-12-21 2023-08-07 트룸프 레이저 게엠베하 device for processing materials
CN116710226A (en) * 2020-12-21 2023-09-05 通快激光有限责任公司 equipment for processing materials

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