JPH04220190A - レーザーロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００４０】まず図７において、各ベクトルを次の様に
定義する。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、

【００４７
】

【数１】

【００４８】

【数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。

【００５０】そこで数１，数２より、

【００５１】

【数３】

【００５２】

【数４】

【００５３】が得られる。但し、「・」はスカラー積を
示す。

【００５４】更に、数３を数４に代入すれば、

【００５
５】

【数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。

【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。

【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、

【００５９】

【数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。

【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。

【００６２】

【数７】

【００６３】

【数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。

【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。

【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
。

【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
。

【００６８】

【数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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、

【００９１】

【数１０】

【００９２】により表される。

【００９３】更に回転位相差Δφは、近似的に数１１と
して表される。

【００９４】

【数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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、

【０１０１】

【数１２】

【０１０２】で表される。

【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、

【０１０４】

【数１３】

【０１０５】となる。

【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。

【０１０７】

【数１４】

【０１０８】

【数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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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。

【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）。

【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。

【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）。

【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、

【０１１９】

【数１６】

【０１２０】メモリ５２ｂに格納される。

【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。

【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。

【０１２３】

【数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。

【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。

【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、

【０１２７】

【数１８】

【０１２８】により与えられる。

【０１２９】同様に次の補間点Ｐｉｊ＋１における溶接
速度Ｖｉｊ＋１は、

【０１３０】

【数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、

【０１３２】

【数２０】

【０１３３】により求められる。

【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。

【０１３５】

【数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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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、

【０１４３】

【数２２】

【０１４４】と表わされる。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、

【０１５０】

【数２３】

【０１５１】により与えられる。

【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、

【０１５３】

【数２４】

【０１５４】で与えられることは明白である。

【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。

【０１５６】

【数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、

【０１５８】

【数２６】

【０１５９】で与えられる。

【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、

【０１６１】

【数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。

【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。

【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
。

【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。

【０１６６】

【数２８】

【０１６７】

【数２９】

【０１６８】

【数３０】

【０１６９】ここで、定数Ｙ０　はオフセット量である
。

【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、

【０１７１】

【数３１】

【０１７２】

【数３２】

【０１７３】

【数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、

【０１７５】

【数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）、

【０１
７７】

【数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、

【０１７９】

【数３６】

【０１８０】数３７が得られる。

【０１８１】

【数３７】

【０１８２】更に数３７を角度Ψ０　について求めれば
、

【０１８３】

【数３８】

【０１８４】が得られ、求めるべき振動方向Ψは、

【０
１８５】

【数３９】

【０１８６】により与えられる。

【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、

【０１８８】

【数４０】

【０１８９】となる。

【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。

【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。

【０１９２】よって、最終的に求めるべき回転位相差Δ
φは、

【０１９３】

【数４１】

【０１９４】により与えられることとなる。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
。

【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
。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図２７】曲線ＳＣによって補間する場合を示す説明図
である。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図３９】ウィービングの各方式を示す説明図である。

【符号の説明】

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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。