JP2018176164A - Laser welding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動装置によりレーザ照射装置を溶接対象物に対して移動させながら、レーザ照射装置より溶接対象物へ照射されたレーザ光にて溶接対象物を溶接するレーザ溶接装置に関するものである。 The present invention relates to a laser welding apparatus for welding an object to be welded with a laser beam irradiated to an object to be welded by the laser irradiation device while moving the laser irradiation device with respect to the object to be welded by a moving device.
レーザ発振器にて発振されたレーザ光を、ガルバノスキャナを用いて移動させながら溶接対象物へ照射し、溶接を行うレーザ溶接装置がある（例えば、特許文献１）。このようなレーザ溶接装置では、例えば、予めティーチングにより溶接対象物の溶接線をプログラムしておき、ガルバノスキャナを制御して、プログラムされた溶接線に沿ってレーザ光の照射位置を変更しながら、レーザ溶接を行う。 There is a laser welding apparatus which performs welding by irradiating a welding object with a laser beam oscillated by a laser oscillator while moving the laser beam using a galvano scanner (for example, Patent Document 1). In such a laser welding apparatus, for example, the weld line of the object to be welded is programmed in advance by teaching, and the galvano scanner is controlled to change the irradiation position of the laser light along the programmed weld line, Perform laser welding.
ここで、ガルバノスキャナによるレーザ光の照射位置の変更範囲は限られており、溶接範囲が広範囲に及ぶ場合、ガルバノスキャナのみの制御では、１回のレーザ溶接で溶接を完了することができない。また、溶接線の形状や、溶接対象物そのものの形状が複雑な場合、ガルバノスキャナの制御も複雑なものとなってしまう。 Here, the change range of the irradiation position of the laser beam by the galvano scanner is limited, and when the welding range is wide, welding can not be completed by one laser welding only by control of the galvano scanner. In addition, when the shape of the weld line and the shape of the object to be welded are complicated, the control of the galvano scanner also becomes complicated.
そこで、近年、複数の軸を有し、各軸を中心として回動可能な多軸ロボットの先端に、レーザ照射装置を搭載したレーザ溶接装置が用いられるようになった。このレーザ溶接装置は、予めプログラムされた溶接対象物の溶接線に沿ってレーザ光が照射されるように、多軸ロボットがレーザ照射装置を移動させる。これにより、１回のレーザ溶接で広範囲にわたって溶接対象物の溶接を行えるようになり、また、溶接線の形状や溶接対象物の形状が複雑なものであっても、容易にレーザ溶接を行える。 Therefore, in recent years, a laser welding apparatus has been used in which a laser irradiation apparatus is mounted at the tip of a multi-axis robot that has a plurality of axes and can rotate around each axis. In this laser welding apparatus, the multi-axis robot moves the laser irradiation apparatus such that the laser light is irradiated along the welding line of the pre-programmed welding target. As a result, welding of the object to be welded can be performed over a wide range by one laser welding, and laser welding can be easily performed even if the shape of the welding line or the shape of the object to be welded is complicated.
しかしながら、多軸ロボットによりレーザ照射装置を移動させる場合に、その移動精度に伴ってレーザ光の照射位置が溶接対象物の溶接線からずれてしまうことがあった。また、同一形状の複数の溶接対象物に対して溶接を行う場合、同一のプログラムに基づいて溶接線に向けてレーザ光を照射しても、各溶接対象物の形状に多少のばらつきがあるため、望ましい位置にレーザ光が照射されないということがあった。 However, when moving a laser irradiation apparatus by a multi-axis robot, the irradiation position of a laser beam may shift from the welding line of a welding subject with the movement accuracy. In addition, when welding is performed on a plurality of welding objects having the same shape, the shape of each welding object may have some variations even if laser light is irradiated toward the welding line based on the same program. In some cases, the desired position is not irradiated with the laser beam.
そこで、多軸ロボットの先端に設けたレーザ照射装置をガルバノスキャナにて構成し、レーザ光の照射位置が溶接線からずれた場合には、ガルバノスキャナにてレーザ光の照射位置を移動させ、そのずれを解消させることが考えられる。しかしながら、ガルバノスキャナを駆動していない状態（レーザ照射装置によるレーザ光の照射位置の変更を行っていない状態）から、ガルバノスキャナを駆動してレーザ光の照射位置の移動を開始させる場合、一旦、レーザ光の照射を停止させなければならないものがあり、そのような場合は、レーザ光が十分に照射されない箇所が生じて、溶接の品質を低下させるおそれがあるという問題点があった。 Therefore, the laser irradiation device provided at the tip of the multi-axis robot is configured by a galvano scanner, and when the irradiation position of the laser light deviates from the welding line, the irradiation position of the laser light is moved by the galvano scanner It is conceivable to eliminate the deviation. However, when the galvano scanner is driven to start moving the irradiation position of the laser light from the state where the galvano scanner is not driven (the state where the irradiation position of the laser light is not changed by the laser irradiation device), There are some cases where it is necessary to stop the irradiation of the laser beam, and in such a case, there is a problem that there is a possibility that a portion where the laser beam is not sufficiently irradiated is generated and the quality of welding may be degraded.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、品質の良いレーザ溶接を行うことができるレーザ溶接装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a laser welding apparatus capable of performing high-quality laser welding.
この目的を達成するために請求項１記載のレーザ溶接装置は、溶接対象物へレーザ光を照射するレーザ照射装置と、そのレーザ照射装置を前記溶接対象物に対して移動させ得る移動装置と、を有し、その移動装置により前記レーザ照射装置を前記溶接対象物に対して移動させながら、前記レーザ照射装置より前記溶接対象物へ照射されたレーザ光にて前記溶接対象物を溶接するものであって、前記移動装置は、予め設定された前記溶接対象物の溶接線に沿って、前記レーザ照射装置を移動させるように制御する移動装置制御手段を備え、前記レーザ照射装置は、レーザ光を集光して前記溶接対象物に向けて照射する照射手段と、その照射手段より照射されるレーザ光の前記溶接対象物における照射位置を移動させる移動手段と、その移動手段による前記照射位置の移動を制御するレーザ照射装置制御手段と、を備え、そのレーザ照射装置制御手段は、前記溶接対象物に照射されたレーザ光の照射位置と前記溶接線との間にずれがあるかを判断する判断手段と、その判断手段により前記ずれがあると判断される場合に、前記照射位置が前記溶接線へ移動するように前記移動手段を制御する第１移動制御手段と、前記判断手段により前記ずれがあると判断されない場合に、前記照射位置が前記溶接線から所定範囲の中で移動するように前記移動手段を制御する第２移動制御手段と、を備える。
In order to achieve this object, a laser welding apparatus according to
請求項２記載のレーザ溶接装置は、請求項１記載のレーザ溶接装置において、前記第２移動制御手段は、前記照射位置が少なくとも前記溶接線上を移動するように前記移動手段を制御するものである。
The laser welding apparatus according to claim 2 is the laser welding apparatus according to
請求項３記載のレーザ溶接装置は、請求項１又は２記載のレーザ溶接装置において、前記第２移動制御手段は、前記照射位置の移動を複数回実行した場合に、その第２移動制御手段による移動距離の累積が０となるようにその移動を制御するものである。
The laser welding apparatus according to claim 3 is the laser welding apparatus according to
請求項４記載のレーザ溶接装置は、請求項１から３のいずれかに記載のレーザ溶接装置において、前記第２移動制御手段は、その第２移動制御手段の制御による前記レーザ光の照射位置の前記溶接線と平行な方向における移動速度が、前記移動装置による前記レーザ光の照射位置の移動速度よりも小さくなるように、前記レーザ光の照射位置を移動させる。
The laser welding apparatus according to claim 4 is the laser welding apparatus according to any one of
請求項５記載のレーザ溶接装置は、請求項１から４のいずれかに記載のレーザ溶接装置において、前記レーザ照射装置制御手段は、前記移動装置より、その移動装置に対して予め設定された溶接線の位置に関する情報を取得する取得手段を備え、前記第２移動制御手段は、前記取得手段により取得された前記溶接線の位置に関する情報に基づいて、前記照射位置が前記溶接線から所定範囲の中で移動するように前記移動手段を制御するものである。
A laser welding apparatus according to claim 5 is the laser welding apparatus according to any one of
請求項１記載のレーザ溶接装置によれば、移動装置制御手段の制御により、予め設定された溶接対象物の溶接線に沿って、移動装置がレーザ照射装置を溶接対象物に対して移動させる。このレーザ照射装置より溶接対象物の溶接線に沿ってレーザ光が照射され、溶接対象物が溶接線で溶接される。レーザ照射装置は、レーザ光を集光して溶接対象物に向けて照射する照射手段を有しており、その照射手段より照射されるレーザ光の溶接対象物における照射位置が、レーザ照射装置に設けられた移動手段によっても移動できるように構成されている。その移動手段による照射位置の移動は、レーザ照射装置制御手段により制御される。ここで、レーザ照射装置制御手段では、溶接対象物に照射されたレーザ光の照射位置と、溶接対象物の溶接線との間にずれがあるかが判断手段により判断される。その判断手段によりずれがあると判断される場合に、照射位置が溶接線へ移動するように移動手段が第１移動制御手段によって制御される。一方、判断手段によりずれがあると判断されない場合に、照射位置が溶接対象物の溶接線から所定範囲の中で移動するように、移動手段が第２移動制御手段によって制御される。これにより、レーザ光を常に溶接線から所定範囲内に照射しつつ、レーザ光の照射位置と溶接線とにずれが生じた場合は、レーザ光の照射を停止させることなく、レーザ光の照射位置を溶接線に戻すことができる。よって、品質の良いレーザ溶接を行うことができるという効果がある。 According to the laser welding apparatus of the first aspect, the moving device moves the laser irradiation device with respect to the welding object along the welding line of the welding object set in advance by the control of the moving device control means. The laser beam is irradiated from the laser irradiation apparatus along the weld line of the object to be welded, and the object to be welded is welded at the weld line. A laser irradiation apparatus has an irradiation means which condenses a laser beam and irradiates it toward a welding object, and the irradiation position in the welding object of the laser beam irradiated from the irradiation means is a laser irradiation apparatus. It is comprised so that it can move also by the provided movement means. The movement of the irradiation position by the movement means is controlled by the laser irradiation device control means. Here, in the laser irradiation apparatus control means, it is judged by the judgment means whether there is a deviation between the irradiation position of the laser beam irradiated to the object to be welded and the welding line of the object to be welded. The moving means is controlled by the first movement control means such that the irradiation position is moved to the welding line when it is judged by the judging means that there is a deviation. On the other hand, the moving means is controlled by the second movement control means such that the irradiation position is moved within a predetermined range from the welding line of the welding object when it is not judged by the judging means that there is a deviation. Thereby, while a laser beam is always irradiated in a predetermined range from a welding line, when a shift arises between an irradiation position of a laser beam and a welding line, an irradiation position of a laser beam without stopping irradiation of a laser beam Can be returned to the weld line. Therefore, there is an effect that good quality laser welding can be performed.
請求項２記載のレーザ溶接装置によれば、請求項１記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第２移動制御手段によるレーザ光の照射位置の移動は、その照射位置が少なくとも溶接線上を移動するように、第２移動制御手段によって制御される。これにより、レーザ光の照射位置は、第２移動制御手段による移動制御が行われたとしても、溶接線から外れることを抑制でき、溶接線に沿って品質の良いレーザ溶接を行うことができるという効果がある。 According to the laser welding device of the second aspect, in addition to the effects of the laser welding device of the first aspect, the following effects can be obtained. That is, the movement of the irradiation position of the laser beam by the second movement control means is controlled by the second movement control means so that the irradiation position moves at least on the welding line. Thereby, even if movement control by the 2nd movement control means is performed, the irradiation position of a laser beam can suppress that it deviates from a welding line, and it can be said that good quality laser welding can be performed along a welding line. effective.
請求項３記載のレーザ溶接装置によれば、請求項１又は２記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第２移動制御手段によるレーザ光の照射位置の移動は、その移動が複数回実行された場合にその移動距離の累積が０となるように制御される。これにより、レーザ光の照射位置は、第２移動制御手段による移動制御が行われたとしても、移動装置が想定した位置から外れることを抑制できるという効果がある。 According to the laser welding device of the third aspect, in addition to the effects of the laser welding device of the first or second aspect, the following effect is exhibited. That is, the movement of the irradiation position of the laser beam by the second movement control means is controlled such that the accumulation of the movement distance becomes zero when the movement is performed a plurality of times. As a result, even if the movement control by the second movement control means is performed, the laser light irradiation position can be prevented from deviating from the position assumed by the movement device.
請求項４記載のレーザ溶接装置によれば、請求項１から３のいずれかに記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、第２移動制御手段の制御によるレーザ光の照射位置の溶接線と平行な方向における移動速度が、移動装置によるレーザ光の照射位置の移動速度よりも小さくなるように、第２移動制御手段の制御によって、レーザ光の照射位置が移動される。これにより、同じ個所にレーザ光が照射されることを抑制でき、品質の良いレーザ溶接を行うことができるという効果がある。 According to the laser welding device of the fourth aspect, in addition to the effects of the laser welding device of any one of the first to third aspects, the following effects can be obtained. That is, the second movement control means is configured such that the movement speed of the irradiation position of the laser light in the direction parallel to the weld line by the control of the second movement control means is smaller than the movement speed of the irradiation position of the laser light by the movement device. The irradiation position of the laser beam is moved by the control of. As a result, it is possible to suppress the laser light from being irradiated to the same portion, and it is possible to perform the laser welding with good quality.
請求項５記載のレーザ溶接装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載のレーザ溶接装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、移動装置に対して予め設定された溶接線の位置に関する情報が、レーザ照射装置制御手段の取得手段によって取得される。
そして、その取得手段により取得された溶接線の位置に関する情報に基づいて、照射位置が溶接線から所定範囲の中で移動するように、第２移動制御手段によって移動手段が制御される。これにより、第２移動制御手段による移動量を、移動装置から取得した情報に基づいて容易に判断できるという効果がある。
According to the laser welding device of the fifth aspect, in addition to the effects of the laser welding device of any of the first to fourth aspects, the following effects can be obtained. That is, the information on the position of the weld line set in advance with respect to the moving device is acquired by the acquisition unit of the laser irradiation device control unit.
Then, based on the information on the position of the weld line acquired by the acquisition means, the moving means is controlled by the second movement control means so that the irradiation position moves within the predetermined range from the weld line. Thereby, there is an effect that the movement amount by the second movement control means can be easily determined based on the information acquired from the movement device.
以下、本発明を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態であるレーザ溶接装置Ｔの概略構成について説明する。図１は、そのレーザ溶接装置Ｔの構成を概略的に示す概略図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. First, a schematic configuration of a laser welding apparatus T according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view schematically showing the configuration of the laser welding apparatus T. As shown in FIG.
レーザ溶接装置Ｔは、溶接対象物（以下、単に「ワーク」と称す）Ｗに対し、溶接線Ｌに沿ってレーザ光Ｃを照射しながら、ワークＷの溶接を行う装置である。図１に示す通り、レーザ溶接装置Ｔは、少なくとも、レーザ光Ｃを発振するレーザ発振器１０と、レーザ照射装置であるガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳと、移動装置である多軸ロボットＲとによって構成される。
The laser welding apparatus T is an apparatus that performs welding of the workpiece W while irradiating the workpiece W (hereinafter simply referred to as “workpiece”) with the laser light C along the welding line L. As shown in FIG. 1, the laser welding apparatus T includes at least a
レーザ発振器１０により発振されたレーザ光Ｃは、光ファイバ１１により伝送され、光ファイバ１１の一端に設けられたファイバアダプタ１２から、ガルバノスキャナＧに取り込まれる。ガルバノスキャナＧは、取り込んだレーザ光ＣをワークＷに向けて照射する場合に、その照射位置を、２軸Ｄ２にて示される方向で調整するものである。
The laser beam C oscillated by the
シームトラッキングヘッドＳは、ガルバノスキャナＧに取り付けられている。シームトラッキングヘッドＳは、溶接線Ｌに対する、ワークＷに照射されたレーザ光Ｃの照射位置のずれを判断し、ガルバノスキャナＧを制御して、レーザ光Ｃの照射位置が溶接線Ｌ上となるように位置補正をするための装置である。 The seam tracking head S is attached to the galvano scanner G. The seam tracking head S determines the deviation of the irradiation position of the laser beam C irradiated to the workpiece W with respect to the welding line L, controls the galvano scanner G, and the irradiation position of the laser beam C becomes on the welding line L Is a device for performing position correction.
ガルバノスキャナＧは、多軸ロボットＲの先端に取り付けられている。多軸ロボットＲは、例えば３軸Ｄ１の各軸を中心として、先端に取り付けられたガルバノスキャナＧを回動可能にしている。これにより、１回のレーザ溶接で広範囲にわたってワークＷの溶接を行うことができ、また、溶接線Ｌの形状やワークＷの形状が複雑なものであっても、容易にレーザ溶接を行うことができる。なお、多軸ロボットＲは、回動の中心が必ずしも３軸である必要はなく、１又は複数の軸を中心にガルバノスキャナＧを回動できるものであればよい。 The galvano scanner G is attached to the tip of the multi-axis robot R. The multi-axis robot R, for example, is capable of rotating the galvano scanner G attached to the tip, around each axis of the three axes D1. As a result, welding of the workpiece W can be performed over a wide range by one laser welding, and laser welding can be easily performed even if the shape of the welding line L or the shape of the workpiece W is complicated. it can. The multi-axis robot R does not have to have three axes at the center of rotation, as long as the galvano scanner G can rotate around one or a plurality of axes.
多軸ロボットＲには、ティーチペンダント２３が接続される。ティーチペンダント２３は、多軸ロボットＲを制御するロボットコントローラ４０（図２参照）に対して、レーザ溶接装置Ｔの動作に関する設定や、ワークＷの溶接線Ｌの教示（プログラム）等をするための入力手段としての役割を担うと共に、レーザ溶接装置Ｔの運転状態を表示する表示手段としての役割を担うものである。多軸ロボットＲは、ロボットコントローラ４０の制御によって、ティーチペンダント２３により教示された溶接線Ｌに沿ってレーザ光ＣがワークＷに照射されるように、ガルバノスキャナＧを移動させる。なお、ロボットコントローラ４０は、多軸ロボットＲに内蔵される。
A
次いで、図２を参照して、ガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳの内部構成について説明する。図２は、ガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳの内部構成を概略的に示した概略図である。 Next, with reference to FIG. 2, the internal configurations of the galvano scanner G and the seam tracking head S will be described. FIG. 2 is a schematic view schematically showing the internal configuration of the galvano scanner G and the seam tracking head S. As shown in FIG.
ガルバノスキャナＧは、コリメートレンズ１３、反射ミラー１４、ハーフミラー１５、フォーカシングレンズ１６、ガルバノミラー部２０、Ｘ軸変位モータ２０ａ、Ｙ軸変位モータ２０ｂ、ｆθレンズ２１、ガルバノスキャナコントローラ１８を有している。また、シームトラッキングヘッドＳは、撮像素子１７、撮像素子回転モータ２２、シームトラッキングコントローラ３０を有している。
The galvano scanner G includes a
具体的には、ガルバノスキャナＧは、ファイバアダプタ１２の出力側に、コリメートレンズ１３が配置されている。レーザ発振器１０により発振され、光ファイバ１１を伝送してファイバアダプタ１２から照射されたレーザ光Ｃは、コリメートレンズ１３によって平行光とされる。コリメートレンズ１３により平行光とされたレーザ光Ｃは、反射ミラー１４によってガルバノミラー部２０に向けて反射され、反射ミラー１４とガルバノミラー部２０との間に設けられたハーフミラー１５を透過して、ガルバノミラー部２０に入力される。
Specifically, in the galvano scanner G, the
ガルバノミラー部２０は、ワークＷに向けてレーザ光Ｃを照射する場合に、その照射位置を調整するものであり、図示しない一対の反射ミラー（ガルバノミラー）によって構成される。
The
一対の反射ミラーのうち、一方の反射ミラーはＸ軸変位モータ２０ａに接続されている。このＸ軸変位モータ２０ａを駆動することにより、接続する反射ミラーの反射角が変更され、ワークＷに対するレーザ光Ｃの照射位置が、Ｘ軸方向に変位可能とされる。また、一対の反射ミラーのうち、他方の反射ミラーはＹ軸変位モータ２０ｂに接続されている。このＹ軸変位モータ２０ｂを駆動することにより、接続する反射ミラーの反射角が変更され、ワークＷに対するレーザ光Ｃの照射位置が、Ｙ軸方向に変位可能とされる。よって、Ｘ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂを駆動することで、ガルバノスキャナＧは、ワークＷに対して照射するレーザ光Ｃの照射位置を調整することができる。
One of the pair of reflection mirrors is connected to the
ガルバノミラー部２０の出力側にはｆθレンズ２１が配置されている。ガルバノミラー部２０によって所望の照射位置に向けられたレーザ光Ｃは、ｆθレンズ２１によってワークＷの照射位置に集光される。なお、ｆθレンズ２１に代えて、Ｘ軸変位モータ２０ａ、Ｙ軸変位モータ２０ｂの前にＺ軸変位モータによりＺ軸方向に移動するレンズを設置し、ワークＷの照射位置に集光するようにしてもよい。
The fθ lens 21 is disposed on the output side of the
レーザ光Ｃやその他の光によりワークＷから反射された光Ｉは、レーザ光Ｃとは逆向きに、ｆθレンズ２１を通過及びガルバノミラー部２０を反射して進む。そして、光Ｉは、ハーフミラー１５によって反射されて、シームトラッキングヘッドＳの撮像素子１７に入力される。ハーフミラー１５と撮像素子１７との間には、フォーカシングレンズ１６が配置されており、フォーカシングレンズ１６によって、ワークＷより反射された光Ｉが、ワークＷの溶接面を表す画像として撮像素子１７に結像される。
The light I reflected from the work W by the laser light C and the other light passes through the fθ lens 21 and is reflected by the
撮像素子１７は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサ等によって構成される。撮像素子１７に結像された画像は、その撮像素子１７において２次元に並べられた画素に分解され、画素毎に、入力された光の強度が電気信号に変換されることで、撮像が行われる。撮像素子１７によって画素毎に変換された電気信号は、ラスタスキャンによりシームトラッキングコントローラ３０へ出力される。
The
撮像素子１７には、撮像素子回転モータ２２が接続されている。シームトラッキングコントローラ３０により撮像素子回転モータ２２が駆動されると、撮像素子１７が回転する。これにより、撮像素子１７により撮像される画像の向きを回転させることができる。
An imaging
シームトラッキングコントローラ３０は、多軸ロボットＲに設けられたロボットコントローラ４０と協同して、レーザ溶接装置Ｔの全体の制御を行うものである。シームトラッキングコントローラ３０は、ガルバノスキャナＧのガルバノスキャナコントローラ１８を介して、ロボットコントローラ４０との間で通信を行う。
The
ロボットコントローラ４０に接続されたティーチペンダント２３により、ワークＷの溶接線Ｌの教示（プログラム）が行われる場合、シームトラッキングコントローラ３０に設けられ又は接続された表示装置（図示せず）、若しくは、ティーチペンダント２３に設けられた表示装置（図示せず）に、撮像素子１７によって撮像されたワークＷの溶接面が表示される。使用者は、表示装置に表示されたワークＷの溶接面を見ながら、ワークＷにおける溶接線Ｌを設定することで、溶接線Ｌの教示を行う。
When teaching (program) the weld line L of the work W is performed by the
このとき、シームトラッキングコントローラ３０は、撮像素子１７により撮像されたワークＷの画像から特徴点を検出し、その特徴点に基づいて、ワークＷにおける溶接線Ｌが設定されるよう、表示装置に表示される画像を通して使用者を支援し、また、ティーチペンダント２３の操作の受付の可否を判断する。
At this time, the
ティーチペンダント２３により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置を示す情報は、ロボットコントローラ４０から、ガルバノスキャナコントローラ１８を介してシームトラッキングコントローラ３０に送信され、シームトラッキングコントローラ３０に設けられたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３（図３参照）に記憶される。
Information indicating the position of the weld line L of the workpiece W taught by the
また、シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷの溶接を行っている期間中、撮像素子１７により撮像されたワークＷの画像から検出される特徴点の位置（即ち、実際のワークＷの溶接線Ｌの位置）と教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置（ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの位置）とのずれ量を検出する。そして、シームトラッキングコントローラ３０は、その検出されたずれ量に基づいて、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあるか否かを判断する。
In addition, the
シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断すると、撮像素子１７により撮像されたワークＷの画像から検出される特徴点の位置と教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置とのずれ量に基づいて、検出されたワークＷの特徴点の位置（実際のワークＷの溶接線Ｌ）にレーザ光Ｃの照射位置が移動するように、レーザ光Ｃの照射位置の位置補正量（位置補正のための移動量）を算出する。算出された位置補正量は、レーザ光Ｃの照射位置の移動命令に含められてガルバノスキャナＧのガルバノスキャナコントローラ１８に送信される。
If the
一方、シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置が、ワークＷの溶接線Ｌから所定範囲の中で移動するように、その移動量を、レーザ光Ｃの照射位置の移動命令に含めてガルバノスキャナコントローラ１８に対して送信する。
On the other hand, if it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W, the
ガルバノスキャナコントローラ１８は、ワークＷの溶接面上の所望の位置に、レーザ光Ｃが照射されるように、ガルバノミラー部２０に接続されたＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂを駆動するものである。
The
ガルバノスキャナコントローラ１８は、シームトラッキングコントローラ３０より、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断された場合に送信されるレーザ光Ｃの照射位置の移動命令を受信すると、その移動命令に含まれる位置補正量に基づいてＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂを駆動し、検出されたワークＷの特徴点の位置（実際のワークＷの溶接線Ｌ）にレーザ光Ｃが照射されるよう、レーザ光Ｃの照射位置を調整する。これにより、レーザ光Ｃの照射位置が、実際のワークＷの溶接線Ｌ上となるように補正される。
The
また、ガルバノスキャナコントローラ１８は、シームトラッキングコントローラ３０より、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に送信されるレーザ光Ｃの照射位置の移動命令を受信すると、その移動命令に含まれる移動量に基づいてＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂを駆動する。
In addition, the
ガルバノスキャナコントローラ１８は、レーザ発振器１０と接続されており、シームトラッキングコントローラ３０からの指示に基づいて、レーザ光Ｃの発振のオン／オフを、レーザ発振器１０に対して指示する。
The
例えば、ガルバノスキャナコントローラ１８は、シームトラッキングコントローラ３０から、レーザ光Ｃの照射位置の移動命令を受信すると、ガルバノミラー部２０を駆動してレーザ光Ｃの照射位置を移動させている間、レーザ光ＣをワークＷへ照射すべく、レーザ発振器１０にレーザ光Ｃの発振をオンさせる。このとき、ガルバノスキャナコントローラ１８は、移動命令に基づいてレーザ光Ｃの照射位置が所望の位置に移動された後も、継続してレーザ光Ｃが出力されるように、レーザ発振器１０に対してレーザ光Ｃの発振をオンさせ続ける。
For example, when the
ここで、ガルバノミラー部を駆動していない状態（ガルバノスキャナによるレーザ光の照射位置の変更を行っていない状態）から、ガルバノミラー部を駆動してレーザ光の照射位置の移動を開始させる場合、一旦、レーザ光の照射を停止させなければならないものがあり、この場合、レーザ光が十分に照射されない箇所が生じて、レーザ溶接の品質を低下させてしまう問題があった。 Here, when the galvano mirror unit is driven to start moving the irradiation position of the laser beam from a state where the galvano mirror unit is not driven (a state where the irradiation position of the laser beam by the galvano scanner is not changed) Once, it is necessary to stop the irradiation of the laser beam, and in this case, there is a problem that a portion where the laser beam is not sufficiently irradiated is generated to deteriorate the quality of the laser welding.
これに対し、レーザ溶接装置Ｔでは、シームトラッキングコントローラ３０からの移動命令によって、レーザ光Ｃを常に溶接線Ｌから所定範囲内で移動させながら照射するよう制御しつつ、レーザ光Ｃの照射位置と溶接線Ｌとにずれが生じた場合は、レーザ光Ｃの照射を停止させることなく、レーザ光Ｃの照射位置を溶接線Ｌに戻すことができる。よって、品質の良いレーザ溶接を行うことができる。
On the other hand, in the laser welding apparatus T, according to the movement command from the
次いで、図３を参照して、シームトラッキングコントローラ３０の詳細構成について説明する。図３は、シームトラッキングコントローラ３０の電気的構成を示したブロック図である。シームトラッキングコントローラ３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、ＲＡＭ３３を有しており、それらはバスライン３４を介して接続されている。また、バスライン３４には、撮像素子１７と、撮像素子回転モータ２２と、ガルバノスキャナコントローラ１８が接続される他、図示しない表示装置が接続されている。なお、上記した通り、ガルバノスキャナコントローラ１８には、ロボットコントローラ４０が接続され、ロボットコントローラ４０には、ティーチペンダント２３が接続される。
Next, the detailed configuration of the
ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに従って、レーザ溶接装置Ｔを制御する演算装置である。ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１によって実行されるプログラムや固定値データ等を記憶するための書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＯＭ３２は、固定値データとして、移動点Ａデータ３２ａと、移動点Ｂデータ３２ｂとを少なくとも記憶する。
The
ＲＡＭ３３は、書き換え可能な揮発性のメモリであり、ＣＰＵ３１によるプログラムの実行時に各種のデータを一時的に記憶する。ＲＡＭ３３は、画像データ３３ａ、教示データ３３ｂ、現溶接線データ３３ｃ、現スポット点データ３３ｄ、特徴点データ３３ｅ、ずれ量データ３３ｆ、位置補正量データ３３ｇ、回転量データ３３ｈ及び移動点フラグ３３ｉを少なくとも記憶する。
The
移動点Ａデータ３２ａと、移動点Ｂデータ３２ｂとは、ガルバノスキャナＧを用いたワークＷに対するレーザ光Ｃの照射位置の移動位置を示す情報である。上記した通り、シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置が、ワークＷの溶接線Ｌから所定範囲の中で移動するようにガルバノスキャナＧを制御する。その移動位置が、移動点Ａデータ３２ａと移動点Ｂデータ３２ｂとによって示される。
The moving point A data 32 a and the moving point B data 32 b are information indicating the moving position of the irradiation position of the laser light C with respect to the work W using the galvano scanner G. As described above, the
ここで、図４及び図５を参照して、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合にガルバノスキャナＧにより行われる、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動位置について説明する。なお、図４及び図５の説明において、当該場合においてガルバノスキャナＧにより行われるレーザ光Ｃの移動を、単にガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動等という。 Here, referring to FIGS. 4 and 5, the work performed by galvano scanner G when it is not determined that there is a difference between laser beam C irradiated to work W and welding line L in actual work W. The movement position of the laser beam C irradiated to W will be described. In the description of FIGS. 4 and 5, the movement of the laser beam C performed by the galvano scanner G in this case is simply referred to as the movement of the laser beam C by the galvano scanner G or the like.
図４（ａ）は、その移動位置の一例を概略的に示した概略図であり、レーザ光Ｃが照射されるワークＷの面（溶接面）を、そのレーザ光Ｃが照射される側から見た図である。図４（ａ）では、説明の便宜上、ガルバノスキャナＧによるそのレーザ光Ｃの移動が行わないと仮定した場合にレーザ光Ｃが照射される溶接線Ｌ上の位置に原点Ｏを設定し、溶接線Ｌに沿ってｘ軸を設定した上で、溶接線Ｌが設定されたワークＷの面上のｘ軸と垂直な方向にｙ軸を設定し、また、その溶接線Ｌが設定されたワークＷの面（溶接面）と垂直な方向にｚ軸を設定している。なお、各軸の正方向及び負方向は、それぞれの軸において適宜決定されるものであってよい。 FIG. 4A is a schematic view schematically showing an example of the movement position, and the surface (welding surface) of the work W to which the laser light C is irradiated is viewed from the side to which the laser light C is irradiated. It is the figure which looked at. In FIG. 4A, for convenience of explanation, assuming that the laser beam C is not moved by the galvano scanner G, the origin O is set at a position on the welding line L to which the laser beam C is irradiated, and welding is performed. After setting the x-axis along the line L, the y-axis is set in a direction perpendicular to the x-axis on the surface of the work W on which the welding line L is set, and the work on which the welding line L is set The z axis is set in the direction perpendicular to the surface of W (welding surface). The positive direction and the negative direction of each axis may be appropriately determined in each axis.
図４（ａ）に示す例では、ガルバノスキャナＧにより行われる、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動を、原点Ｏを中心として、ｘ軸の正方向に原点Ｏから移動距離ｘＡだけ離れた点Ａと、ｘ軸の負方向に原点Ｏから移動距離ｘＢだけ離れた点Ｂとの間を往来するように行う。この点Ａを特定するための情報が移動点Ａデータ３２ａとして、点Ｂを特定するための情報が移動点Ｂデータ３２ｂとして、ＲＯＭ３２に記憶される。
In the example shown in FIG. 4 (a) is carried out by the galvanometer scanner G, the movement of the laser beam C is irradiated to the workpiece W, around the origin O, in the positive direction of the x-axis by the moving distance x A from the origin O It is made to travel between the point A which is separated and the point B which is separated from the origin O by the moving distance x B in the negative direction of the x-axis. The information for specifying the point A is stored in the
ここで、ｘ軸は、上記した通り、溶接線Ｌに沿って設定された軸である。即ち、図４（ａ）に示す例では、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合にガルバノスキャナＧにより行われる、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動が、溶接線Ｌ上で行われる。これにより、当該移動が行われても、レーザ光Ｃが溶接線Ｌから外れることを抑制でき、溶接線Ｌに沿って品質の良いレーザ溶接を行うことができる。 Here, the x-axis is an axis set along the welding line L as described above. That is, in the example shown in FIG. 4A, the workpiece W is performed by the galvano scanner G when it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the weld line L of the actual workpiece W The movement of the laser beam C applied to the laser is performed on the weld line L. Thereby, even if the movement is performed, it is possible to suppress the laser light C from coming off the welding line L, and it is possible to perform laser welding with good quality along the welding line L.
なお、溶接線Ｌが曲線であった場合は、その溶接線Ｌの曲線に沿いながら、正方向に原点Ｏから移動距離ｘＡだけ離れた点Ａと、ｘ軸の負方向に原点Ｏから移動距離ｘＢだけ離れた点Ｂとの間を往来するように行うように制御される。これにより、溶接線Ｌが曲線であっても、当該移動において、レーザ光Ｃが溶接線Ｌから外れることを抑制できる。 When welding line L is a curve, it moves along point of welding line L in a positive direction at point A separated from origin O by moving distance x A and in a negative direction of x axis from origin O Control is performed so as to travel between the point B separated by a distance x B. Thereby, even if welding line L is a curve, it can control that laser beam C separates from welding line L in the movement concerned.
シームトラッキングコントローラ３０は、ティーチペンダント２３により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置を示す情報であって、ＲＡＭ３３に格納された教示データ３３ｂに基づいて溶接線Ｌの位置を判断し、その判断された溶接線Ｌの位置と、移動点Ａデータ３２ａ又は移動点Ｂデータ３２ｂとから、点Ａ又は点Ｂへの移動量を算出する。これにより、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動量を容易に判断できる。
The
次いで、図４（ｂ）は、多軸ロボットＲによるガルバノスキャナＧの移動を行いながら、図４（ａ）に示す例にて、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの照射位置の移動を行った場合の、レーザ光Ｃの照射位置の時間的な変化を示した図である。図４（ｂ）では、縦軸として、図４（ａ）にて示したｘ軸上におけるレーザ光Ｃの照射位置ｘを示し、横軸として時間ｔを示す。また、図４（ｂ）にて示した破線は、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動が行わないと仮定し、多軸ロボットＲによるガルバノスキャナＧの移動によるレーザ光Ｃの照射位置の時間的な変化を示したものである。なお、図４（ｂ）では、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断される場合がなかったことを想定している。 Next, in FIG. 4B, while moving the galvano scanner G by the multi-axis robot R, in the example shown in FIG. 4A, moving the irradiation position of the laser light C by the galvano scanner G It is the figure which showed the time change of the irradiation position of the laser beam C. FIG. In FIG. 4B, the irradiation position x of the laser light C on the x axis shown in FIG. 4A is shown as the vertical axis, and the time t is shown as the horizontal axis. In addition, the broken line shown in FIG. 4B assumes that the movement of the laser light C by the galvano scanner G is not performed, and temporally the irradiation position of the laser light C by the movement of the galvano scanner G by the multi-axis robot R Change is shown. In FIG. 4B, it is assumed that there is no case where it is determined that there is a deviation between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W.
ここで、図４（ａ）にて示した例における、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動では、移動距離ｘＡと移動距離ｘＢとが等しい距離となるように設定される。これにより、当該移動の往来が複数行われた場合、その移動距離の累積は０となる。よって、図４（ｂ）に示した通り、ガルバノスキャナＧによる当該移動が行われても、レーザ光Ｃの照射位置が、多軸ロボットＲの移動に基づき想定されるレーザ光Ｃの照射位置（破線で示される位置）から外れていくことを抑制できる。 Here, in the example shown in FIG. 4 (a), in the movement of the laser beam C by the galvano scanner G, it is set so that the moving distance x A and the moving distance x B is equal to the distance. Thus, when a plurality of movements of the movement are performed, the accumulation of the movement distance is zero. Therefore, as shown in FIG. 4B, even if the galvano scanner G performs the movement, the irradiation position of the laser light C is assumed to be the irradiation position of the laser light C assumed based on the movement of the multi-axis robot R It is possible to suppress the deviation from the position shown by the broken line).
また、図４（ａ）にて示した例における、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動は、そのｘ軸方向における移動速度が、多軸ロボットＲによるガルバノスキャナＧの移動によるレーザ光Ｃの移動速度よりも小さくなるように、行われる。これにより、図４（ｂ）に示した通り、同じ個所にレーザ光Ｃが照射される（照射位置ｘにレーザ光Ｃが照射される時間が複数回ある）ことを抑制でき、品質の良いレーザ溶接を行うことができる。 In the movement of the laser light C by the galvano scanner G in the example shown in FIG. 4A, the movement speed of the laser light C in the x-axis direction is the movement of the laser light C by the movement of the galvano scanner G by the multi-axis robot R It is done to be less than the speed. As a result, as shown in FIG. 4B, it is possible to suppress that the laser light C is irradiated to the same place (the time when the laser light C is irradiated to the irradiation position x is plural times), and the laser of good quality It can do welding.
一方、図５（ａ）は、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動における、その移動位置の別の例を概略的に示した概略図であり、レーザ光Ｃが照射されるワークＷの面（溶接面）を、そのレーザ光Ｃが照射される側から見た図である。図５（ａ）では、説明の便宜上、図４（ａ）と同様に、原点Ｏ、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸並びに各軸の正方向及び負方向を設定している。 On the other hand, FIG. 5A is a schematic view schematically showing another example of the moving position of the laser beam C by the galvano scanner G, in which the surface of the work W to which the laser beam C is irradiated ( It is the figure which looked at the welding surface from the side to which the laser beam C is irradiated. In FIG. 5A, for convenience of explanation, the origin O, the x axis, the y axis, the z axis, and the positive direction and the negative direction of each axis are set as in FIG. 4A.
図５（ａ）に示す例では、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合にガルバノスキャナＧにより行われる、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動を、原点Ｏを中心として、ｙ軸の正方向に原点Ｏから移動距離ｙＡだけ離れた点Ａと、ｙ軸の負方向に原点Ｏから移動距離ｙＢだけ離れた点Ｂとの間を往来するように行う。この点Ａを特定するための情報が移動点Ａデータ３２ａとして、点Ｂを特定するための情報が移動点Ｂデータ３２ｂとして、ＲＯＭ３２に記憶される。
In the example shown in FIG. 5A, the workpiece W is irradiated, which is performed by the galvano scanner G when it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L in the actual workpiece W the movement of the laser beam C which is, around the origin O, and a point distant from the origin O by the movement distance y a in the positive direction of the y-axis, in the negative direction of the y-axis by the moving distance y B from the origin O away It moves between the point B and the other. The information for specifying the point A is stored in the
図５（ａ）に示す例においても、シームトラッキングコントローラ３０は、ティーチペンダント２３により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置を示す情報であって、ＲＡＭ３３に格納された教示データ３３ｂに基づいて溶接線Ｌの位置を判断し、その判断された溶接線Ｌの位置と、移動点Ａデータ３２ａ及び移動点Ｂデータ３２ｂとから、点Ａ及び点Ｂへの移動量を算出する。これにより、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動量を容易に判断できる。
Also in the example shown in FIG. 5A, the
次いで、図５（ｂ）は、多軸ロボットＲによるガルバノスキャナＧの移動を行いながら、図５（ａ）に示す例にて、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの照射位置の移動を行った場合の、レーザ光Ｃの照射位置の時間的な変化を示した図である。図５（ｂ）では、縦軸として、図５（ａ）にて示したｙ軸上におけるレーザ光Ｃの照射位置ｙを示し、横軸として時間ｔを示す。なお、図５（ｂ）において、溶接線Ｌは、任意の時間ｔにおいて照射位置ｙが「０」のところに存在する。また、図５（ｂ）では、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断される場合がなかったことを想定している。 Next, in FIG. 5B, while moving the galvano scanner G by the multi-axis robot R, in the example shown in FIG. 5A, moving the irradiation position of the laser light C by the galvano scanner G It is the figure which showed the time change of the irradiation position of the laser beam C. FIG. In FIG. 5B, the irradiation position y of the laser light C on the y axis shown in FIG. 5A is shown as the vertical axis, and the time t is shown as the horizontal axis. In addition, in FIG.5 (b), the welding line L exists in the irradiation position y in the place of "0" in arbitrary time t. Further, in FIG. 5B, it is assumed that there is no case where it is determined that there is a deviation between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W.
ここで、図５（ａ）にて示した例における、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動では、移動距離ｙＡと移動距離ｙＢとが、溶接線Ｌから所定範囲の中（溶接線Ｌからの距離がｙＬ以下の範囲）となるように設定される。ここで、溶接線Ｌからの距離ｙＬ以下の範囲は、レーザ光Ｃのスポット径を考慮したときに、レーザ光Ｃがその範囲に照射されれば、溶接線Ｌにレーザ光Ｃが実質的に照射されたものと略同一視できる範囲である。これにより、ガルバノスキャナＧによるレーザ光Ｃの移動が行われても、レーザ光Ｃが溶接線Ｌから外れることを抑制でき、溶接線Ｌに沿って品質の良いレーザ溶接を行うことができる。 Here, in the movement of the laser light C by the galvano scanner G in the example shown in FIG. 5A, the movement distance y A and the movement distance y B are in a predetermined range from the welding line L (welding line L Is set to be in the range of y L or less). Here, the distance y L or less in the range of from the welding line L, when considering the spot diameter of the laser beam C, if it is irradiated the laser beam C is in that range, substantial laser beam C is the weld line L It is the range which can be substantially identified with what was irradiated to. Thereby, even if movement of laser beam C by galvano scanner G is performed, it can control that laser beam C separates from welding line L, and good quality laser welding can be performed along welding line L.
また、移動距離ｙＡと移動距離ｙＢとは、等しい距離となるように設定される。これにより、当該移動の往来が複数行われた場合、その移動距離の累積は０となる。これにより、図５（ｂ）に示した通り、ガルバノスキャナＧによる当該移動が行われても、レーザ光Ｃの照射位置が、多軸ロボットＲの移動に基づき想定されるレーザ光Ｃの照射位置（照射位置ｙがゼロの位置）から外れていくことを抑制できる。 Further, a moving distance y A and the moving distance y B is set to be equal distance. Thus, when a plurality of movements of the movement are performed, the accumulation of the movement distance is zero. Thereby, as shown in FIG. 5B, even if the movement by the galvano scanner G is performed, the irradiation position of the laser light C is assumed to be the irradiation position of the laser light C based on the movement of the multi-axis robot R. It can be suppressed that the irradiation position y deviates from zero.
なお、本実施形態において、移動点Ａデータ３２ａ及び移動点Ｂデータ３２ｂはＲＯＭ３２に記憶されるが、これらを書換可能で不揮発性のメモリ（例えば、フラッシュメモリ、ＦｅＲＡＭなど）に格納し、使用者によって点Ａ及び点Ｂの位置を変更可能にしてもよい。また、移動点Ａデータ３２ａにより特定される点Ａ及び移動点Ｂデータ３２ｂにより特定される点Ｂの組み合わせを複数用意し、その中から使用者によって１の組み合わせを選択可能にしてもよい。
In the present embodiment, the moving point A data 32a and the moving point B data 32b are stored in the
図３に戻り、説明を続ける。画像データ３３ａは、撮像素子１７により撮像された画像のＲＡＷデータである。撮像素子１７にて撮像された各画素の電気信号（アナログ信号）が、増幅されながらラスタスキャンにて出力されると、画素毎に図示しないＡ／Ｄ変換器にて例えば８ビットのディジタル値に変換される。ＲＡＷデータとは、その画素毎にＡ／Ｄ変換器から出力された未加工のデータのことであり、それが画像データ３３ａとしてＲＡＭ３３に記憶される。なお、Ａ／Ｄ変換器の分解能は必ずしも８ビットである必要はなく、１０ビットＡ／Ｄ変換器等、任意の分解能を持つＡ／Ｄ変換器が使用可能である。
Returning to FIG. 3, the description will be continued. The
ＲＡＭ３３に記憶された画像データ３３ａは、ワークＷの溶接線Ｌの教示時に、所定の画像処理が施された後、図示しない表示装置への表示に使用される。これにより、撮像素子１７により撮像されたワークＷの溶接面が、表示装置に表示される。
The
また、ＲＡＭ３３に記憶された画像データ３３ａは、ワークＷの溶接線Ｌの教示時に、そのワークＷに含まれる溶接予定部から特徴点を複数検出するために使用される。検出された特徴点は、その特徴点の位置を示す画像が、表示装置に表示されたワークＷの溶接面に合成して表示するために用いられる。
Further, the
また、使用者がワークＷの溶接線Ｌを教示する場合に、その教示した溶接線Ｌが、検出された特徴点に基づいて設定されたか否かが判断され、検出された特徴点に基づいて設定されたと判断された場合に限り、使用者により教示されたワークＷの溶接線Ｌが受け付けられる。使用者により教示された溶接線Ｌが、検出された特徴点に基づいて設定されていないと判断される場合には、使用者に対して、再度、溶接線Ｌの教示を促す。 In addition, when the user teaches the welding line L of the work W, it is determined whether or not the taught welding line L is set based on the detected feature points, and based on the detected feature points Only when it is determined that the setting has been made, welding line L of workpiece W taught by the user is accepted. If it is determined that the welding line L taught by the user is not set based on the detected feature points, the user is again prompted to teach the welding line L.
これにより、検出された特徴点に基づいてワークＷにおける溶接線Ｌが設定されるよう、使用者を支援することができる。 Thereby, the user can be assisted to set the welding line L in the work W based on the detected feature point.
また、ＲＡＭ３３に記憶された画像データ３３ａは、ワークＷにレーザ光Ｃが照射されている場合（即ち、レーザ光Ｃによる溶接が行われている場合）にも、そのワークＷの所定領域に含まれる溶接予定の溶接線Ｌから特徴点を複数検出するために用いられ、更に、その時点において既に溶接された溶接線Ｌの位置と、その時点でのレーザ光Ｃの照射位置とを検出するためにも用いられる。
Further, the
教示データ３３ｂは、使用者により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置を示すデータである。ティーチペンダント２３によって、使用者からワークＷの溶接線Ｌが教示されると、その溶接線Ｌの位置情報が、ティーチペンダント２３よりシームトラッキングコントローラ３０へ送信される。ＣＰＵ３１では、その教示された溶接線Ｌの位置が、画像データ３３ａに基づいて検出された特徴点の位置と略一致するか否かを判断することにより、その教示した溶接線Ｌが、検出された特徴点に基づいて設定されたか否かが判断される。そして、教示した溶接線Ｌが、検出された特徴点に基づいて設定されたと判断されると、ティーチペンダント２３から送信されたワークＷの溶接線Ｌの位置情報が、教示データ３３ｂとしてＲＡＭ３３に記憶される。
The
現溶接線データ３３ｃは、ワークＷにレーザ光Ｃが照射されている期間中（即ち、レーザ光Ｃによる溶接が行われている期間中）に撮像される画像データ３３ａより検出された、その時点において既に溶接された溶接線Ｌの位置を示すデータである。ＣＰＵ３１によって、該期間中に撮像された画像データ３３ａから、既に溶接された溶接線Ｌが検出されると、その位置情報が現溶接線データ３３ｃとしてＲＡＭ３３に記憶される。
The present
現スポット点データ３３ｄは、ワークＷにレーザ光Ｃが照射されている期間中（即ち、レーザ光Ｃによる溶接が行われている期間中）に撮像される画像データ３３ａより検出された、その時点でのレーザ光Ｃの照射位置の位置を示すデータである。ＣＰＵ３１によって、該期間中に撮像された画像データ３３ａから、レーザ光Ｃの照射位置が検出されると、その位置情報が現スポット点データ３３ｄとしてＲＡＭ３３に記憶される。
The current spot point data 33 d is detected from the
特徴点データ３３ｅは、ワークＷにレーザ光Ｃが照射されている期間中（即ち、レーザ光Ｃによる溶接が行われている期間中）に撮像される画像データ３３ａより複数検出された、ワークＷの特徴点の位置を示すデータである。ＣＰＵ３１によって、該期間中に撮像された画像データ３３ａから、ワークＷの溶接予定部より特徴点が複数検出されると、各々の位置情報が特徴点データ３３ｅとしてＲＡＭ３３に記憶される。
A plurality of feature point data 33e are detected from
ずれ量データ３３ｆは、特徴点データ３３ｅにより示される、ワークＷの画像から検出された特徴点の位置と、教示データ３３ｂにより示される教示された溶接線Ｌとのずれ量を示すデータである。ワークＷの溶接を行っている期間中、ＣＰＵ３１により、撮像素子１７により撮像されたワークＷの画像データ３３ａから検出される特徴点の位置と、教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置とのずれ量が検出される。この検出されたずれ量が、ずれ量データ３３ｆとしてＲＡＭ３３に記憶される。
The deviation amount data 33f is data indicating the deviation amount between the position of the feature point detected from the image of the workpiece W indicated by the feature point data 33e and the taught welding line L indicated by the
位置補正量データ３３ｇは、教示データ３３ｂにより示される、教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置に対して施す位置補正の補正量（位置補正量）を示すデータである。ＣＰＵ３１により検出されたずれ量（ずれ量データ３３ｆにて示されるずれ量）に基づいて、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断された場合、現スポット点データ３３ｄにて示されるその時点のレーザ光ＣのワークＷに対する照射位置から、特徴点データ３３ｅにて示されるワークＷの特徴点の位置に、レーザ光Ｃの照射位置が移動するように、教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置を補正するための位置補正量が、ＣＰＵ３１によって算出される。この位置補正量が、位置補正量データ３３ｇとしてＲＡＭ３３に記憶される。位置補正量データ３３ｇに記憶された位置補正量は、レーザ光Ｃの照射位置の移動命令に含められて、ガルバノスキャナＧのガルバノスキャナコントローラ１８に送信される。
The position
ここで、教示されたワークＷの溶接線Ｌは、元々ワークＷの特徴点に沿って設定されたものである。よって、レーザ光ＣをワークＷへ照射中（即ち、ワークＷの溶接中）に検出されたワークＷの特徴点の位置に、レーザ光Ｃの照射位置が移動するように、教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置を補正することで、ワークＷが溶接中に動いたり、同一形状の複数のワークＷの間で形状にばらつきがあったとしても、所望の位置にレーザ光Ｃを照射することができる。従って、望ましい位置でレーザ溶接を行うことができる。 Here, the welding line L of the taught work W is originally set along the feature points of the work W. Therefore, the taught work W such that the irradiation position of the laser light C moves to the position of the feature point of the work W detected while irradiating the work W with the laser light C (that is, during welding of the work W) By correcting the position of the welding line L, the desired position is irradiated with the laser light C even if the work W moves during welding or if there is a variation in the shape among a plurality of works W of the same shape. be able to. Therefore, laser welding can be performed at a desired position.
回転量データ３３ｈは、撮像素子回転モータ２２によって撮像素子１７を回転させる場合の回転量を示すデータである。シームトラッキングコントローラ３０は、撮像素子１７により撮像されるワークＷの画像において、そのワークＷに含まれる複数の特徴点の並びが、撮像素子１７の水平走査の方向と非平行となるように、撮像素子１７を回転させる。このとき、ＣＰＵ３１は、回転量データ３３ｈに、撮像素子１７を回転させる回転量を設定し、その回転量データ３３ｈにより示された回転量だけ、撮像素子１７が回転するように、撮像素子回転モータ２２を駆動する。
The
ここで、撮像素子１７が回転すると、撮像素子１７の各画素と、ワークＷとの位置関係も回転する。よって、ＣＰＵ３１では、撮像素子１７により撮像された画像データ３３ａから各画素のＲＡＷデータを読み出す場合に回転量データ３３ｈを確認し、撮像素子１７の回転量に基づいて、読み出した画素のＲＡＷデータがワークＷのどの位置のＲＡＷデータであるかを把握する。
Here, when the
移動点フラグ３３ｉは、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に、ガルバノスキャナＧにより行われる、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動に関して、移動点（図４（ａ）又は図５（ａ）参照）となる点Ａと点Ｂとのどちらに移動させるかを示すためのフラグである。具体的には、移動点フラグ３３ｉがオンである場合に点Ａに向けて移動させることを示し、移動点フラグ３３ｉがオフである場合に点Ｂに向けて移動させることを示す。 The movement point flag 33i is a laser applied to the workpiece W, which is performed by the galvano scanner G when it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the weld line L of the actual workpiece W The movement of the light C is a flag for indicating to which of the point A and the point B the movement point (see FIG. 4A or FIG. 5A) is to be moved. Specifically, it indicates moving to the point A when the moving point flag 33i is on, and indicates moving to the point B when the moving point flag 33i is off.
この移動点フラグ３３ｉは、シームトラッキングコントローラ３０に電源が投入された場合に、初期値として「オン」が設定される。ＣＰＵ３１は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に、移動点フラグ３３ｉがオンであれば、ガルバノスキャナＧによるワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動を点Ａに向けて行うべく、その移動量を含むレーザ光Ｃの照射位置の移動命令を、ガルバノスキャナコントローラ１８に対して送信すると共に、移動点フラグ３３ｉを「オフ」に設定する。一方、ＣＰＵ３１は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に、移動点フラグ３３ｉがオフであれば、ガルバノスキャナＧによるワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動を点Ｂに向けて行うべく、その移動量を含むレーザ光Ｃの照射位置の移動命令を、ガルバノスキャナコントローラ１８に対して送信すると共に、移動点フラグ３３ｉを「オン」に設定する。
The movement point flag 33i is set to "on" as an initial value when the
このように、移動点フラグ３３ｉは、それが「オン」であることにより点Ａに向けた移動の制御が行われると「オフ」に設定され、それが「オフ」であることにより点Ｂに向けた移動の制御が行われると「オン」に設定される。これにより、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に、ガルバノスキャナＧにより行われる、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動を、点Ａと点Ｂとの間で往来させることができる。 Thus, the movement point flag 33i is set to "off" when movement control toward the point A is performed by being "on" and to the point B by that it is "off". It is set to "on" when directed movement control is performed. As a result, when it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the weld line L in the actual workpiece W, the laser beam C irradiated to the workpiece W performed by the galvano scanner G The movement can be passed back and forth between point A and point B.
次いで、図６を参照して、シームトラッキングコントローラ３０のＣＰＵ３１により実行されるレーザ位置移動処理について説明する。図６は、そのレーザ位置移動処理を示すフローチャートである。レーザ位置移動処理は、ガルバノスキャナＧを制御して、レーザ光Ｃの照射位置を移動させる処理である。この処理は、ワークＷの溶接の開始と同時に実行が開始され、その溶接が完了するまで実行され続ける。
Then, with reference to FIG. 6, the laser position movement process performed by CPU31 of the
位置補正処理では、まず、撮像素子回転処理が実行される（Ｓ１１）。撮像素子回転処理（Ｓ１１）では、撮像素子１７により撮像されたワークＷの画像において、そのワークＷに含まれる複数の特徴点の並びが撮像素子１７の水平走査の方向と非平行となる撮像素子１７の回転量を、回転量データ３３ｈに設定する。そして、回転量データ３３ｈに設定された回転量だけ撮像素子１７が回転するように、撮像素子回転モータ２２を駆動する。複数の特徴点の並びが、撮像素子１７の水平走査の方向と非平行となるか否かは、特徴点データ３３ｅに格納された各特徴点の位置（直近で撮像されたワークＷの画像より検出された特徴点の位置）を示す情報に基づいて判断される。
In the position correction process, first, an imaging element rotation process is performed (S11). In the image sensor rotation process (S11), in the image of the work W captured by the
ここで、複数の特徴点の並びが、撮像素子１７の水平走査の方向と非平行となるように、撮像素子１７を回転される理由は、以下による。一般的に、撮像素子１７により撮像された画像に対する画像処理は、ラスタスキャンに基づく撮像素子１７の水平走査によって読み出された画素の順番に行われる。このような状況下において、ワークＷの複数の特徴点が撮像素子１７の水平走査の方向に平行に並んでいる場合、複数の走査線にまたがって画像処理を行わなければ、それが特徴点であるのか否かの判断が行えず、特徴点の検出に時間がかかる。これに対し、ワークＷの複数の特徴点が、撮像素子１７の水平走査の方向と非平行となるように、撮像素子１７が撮像素子回転モータ２２によって回転されるので、複数の走査線にまたがって画像処理を行わなくても特徴点の検出を行うことができる。よって、その検出に要する時間を短縮できる。
Here, the reason why the
次いで、画像取込処理を実行する（Ｓ１２）。画像取込処理（Ａ１２）では、ワークＷの撮像を撮像素子１７へ指示し、撮像素子１７からラスタスキャンによって出力され、Ａ／Ｄ変換器によってディジタル値に変換された各画素の画像データを、画像データ３３ａに格納する。
Next, an image capture process is performed (S12). In the image capturing process (A12), the imaging of the workpiece W is instructed to the
また、この画像取込処理（Ｓ１２）では、露光時間を短くして撮像素子１７にて撮像したワークＷの画像データと、露光時間を長くして撮像素子１７にて撮像したワークＷの画像データとを、連続して取り込んでいる。露光時間の異なる２つの画像データを取り込むのは、次の理由による。露光時間が長いと、レーザ光Ｃの強度の強い光の反射により、レーザ光Ｃが照射される位置付近が白飛びしてしまい、レーザ光Ｃの照射位置の検出や、その照射位置付近でのワークＷに含まれる特徴点の検出、及び、既に溶接された溶接線Ｌの検出ができなくなる。
Further, in this image capture process (S12), the image data of the workpiece W captured by the
一方で、露光時間を短くして、レーザ光Ｃの照射位置付近も白飛びなく画像を撮像した場合は、レーザ光Ｃの照射位置から遠い領域が黒潰れしてしまい、その領域において、ワークＷに含まれる特徴点の検出、及び、既に溶接された溶接線Ｌの検出ができなくなる。そこで、露光時間の異なる２つの画像データを取り込むことで、レーザ光Ｃが照射された位置付近については露光時間の短い画像データを使用し、また、レーザ光Ｃが照射された位置より遠い領域については露光時間の長い画像データを使用して、レーザ光Ｃの照射位置の検出、ワークＷに含まれる特徴点の検出、及び、既に溶接された溶接線Ｌの検出を確実に行うことができる。 On the other hand, when the exposure time is shortened and an image is captured without overexposure near the irradiation position of the laser light C, the area far from the irradiation position of the laser light C is blacked out, and the work W in that area It becomes impossible to detect the feature points included in the above and the weld line L already welded. Therefore, by taking in two image data with different exposure times, image data with a short exposure time is used near the position irradiated with the laser light C, and a region far from the position irradiated with the laser light C Can reliably detect the irradiation position of the laser beam C, detect the feature points included in the workpiece W, and detect the weld line L which has already been welded, using image data with a long exposure time.
次いで、溶接線検出処理を実行する（Ｓ１３）。溶接線検出処理（Ｓ１３）では、Ｓ１２により取り込まれた２つの画像データ３３ａから、既に溶接された溶接線Ｌを画像処理にて検出し、その位置情報を現溶接線データ３３ｃとしてＲＡＭ３３に記憶する。
Next, weld line detection processing is performed (S13). In the welding line detection process (S13), the welding line L already welded is detected by image processing from the two
次いで、レーザスポット検出処理を実行する（Ｓ１４）。レーザスポット検出処理（Ｓ１４）では、Ｓ１２により取り込まれた２つの画像データ３３ａのうち露光時間の短い画像データ３３ａを用いて、レーザ光Ｃの現在の照射位置（スポット点の位置）を画像処理にて検出し、その位置情報を現スポット点データ３３ｄとしてＲＡＭ３３に記憶する。レーザ光Ｃの現在の照射位置の検出に、露光時間の短い画像データ３３ａを用いるので、レーザ光Ｃの照射位置付近は白飛びしていない。よって、画像データ３３ａからレーザ光Ｃの現在の照射位置を正確に検出できる。
Next, a laser spot detection process is performed (S14). In the laser spot detection process (S14), the current irradiation position (the position of the spot point) of the laser light C is subjected to image processing using the
次いで、ウィンドウ設定処理を実行する（Ｓ１５）。ウィンドウ設定処理（Ｓ１５）では、Ｓ１２により取り込まれた画像データ３３ａに対して、ワークＷに存在する特徴点を検出する矩形の領域（ウィンドウ）を設定する。具体的には、Ｓ１４の処理により検出されたレーザ光Ｃの現在の照射位置から、多軸ロボットＲによるレーザ光Ｃの移動方向に向けて、所定距離離れた位置にある所定の大きさの範囲が、ワークＷの特徴点を検出する領域（ウィンドウ）として設定される。なお、Ｓ１４の処理により検出されたレーザ光Ｃの現在の照射位置から、多軸ロボットＲによるレーザ光Ｃの移動方向に向けて、Ｎ番目（Ｎは自然数）の撮像素子１７の走査線から、Ｍ番目（Ｍは自然数且つＭ＞Ｎ）の撮像素子１７の走査線までの領域を、ワークＷの特徴点を検出する領域（ウィンドウ）として設定されてもよい。
Next, window setting processing is executed (S15). In the window setting process (S15), a rectangular area (window) for detecting feature points present in the workpiece W is set in the
また、領域（ウィンドウ）の形状は、必ずしも矩形である必要はなく、その形状は任意のものであってよい。例えば、領域（ウィンドウ）の形状として、平行四辺形がＳ１５の処理により設定されてもよい。この場合、平行四辺形の４辺のうち、平行する２辺の傾きが、使用者により教示された溶接線Ｌの傾きと略平行となるようにしてもよい。また、Ｓ１２の処理により取り込まれた画像データ３３ａから、これから溶接予定の溶接線Ｌを検出し、平行する２辺の傾きが溶接予定の溶接線Ｌの傾きと略平行となる平行四辺形を、領域（ウィンドウ）をして設定してもよい。これにより、ワークＷの特徴点を検出する領域（ウィンドウ）が余分に広く設定されることを抑制できるので、特徴点の検出に掛かる時間を短くでき、また、誤検出が発生する可能性を低く抑えることができる。
Also, the shape of the region (window) does not have to be rectangular, and the shape may be arbitrary. For example, as the shape of the region (window), a parallelogram may be set by the process of S15. In this case, of the four sides of the parallelogram, the inclination of two parallel sides may be substantially parallel to the inclination of the welding line L taught by the user. Further, from the
また、領域（ウィンドウ）の形状として、教示された溶接線Ｌを中心として、又は、画像データ３３ａより判断されたこれから溶接予定の溶接線Ｌを中心として、複数の矩形を並べた形状を設定してもよい。これによっても、ワークＷの特徴点を検出する領域（ウィンドウ）が余分に広く設定されることを抑制できるので、特徴点の検出に掛かる時間を短くでき、また、誤検出が発生する可能性を低く抑えることができる。
Also, as the shape of the region (window), a shape in which a plurality of rectangles are arranged around the taught welding line L or around the welding line L to be welded determined from the
更に、領域（ウィンドウ）の大きさを、その領域（ウィンドウ）が設定されるワークＷにおける場所（ワークＷの中央か、端か、等）に応じて、変化させてもよい。これにより、設定された領域（ウィンドウ）のワークＷにおける場所がワークＷの中央部であれば、その領域（ウィンドウ）の大きさを大きくして、多くの特徴点を検出することにより、特徴点の位置と、使用者により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置とのずれ量をより正確に検出できる。一方、設定された領域（ウィンドウ）のワークＷにおける場所がワークＷの端部であれば、領域（ウィンドウ）の大きさを小さくして、端部により特徴点が誤検出されることを抑制できる。 Furthermore, the size of the area (window) may be changed according to the place (center, end, etc. of the work W) in the work W in which the area (window) is set. Thereby, if the place in the work W of the set area (window) is the central part of the work W, the size of the area (window) is enlarged and the feature points are detected by detecting many feature points. The displacement amount between the position of and the position of the welding line L of the work W taught by the user can be detected more accurately. On the other hand, if the place in the work W of the set area (window) is the end of the work W, the size of the area (window) can be reduced to suppress false detection of the feature point by the end. .
次いで、特徴点検出処理を実行する（Ｓ１６）。特徴点検出処理（Ｓ１６）では、Ｓ１２の処理により取り込まれた２つの画像データ３３ａから、Ｓ１５の処理により設定された領域（ウィンドウ）に含まれる、これから溶接が行われるワークＷの溶接線Ｌを検出し、その溶接線Ｌから特徴点を複数検出する。ここで、領域（ウィンドウ）のうち、Ｓ１４の処理により検出されたレーザ光Ｃの現在の照射位置が近い領域については、露光時間の短い画像データ３３ａを使用して、特徴点を検出する。また、領域（ウィンドウ）のうち、Ｓ１４の処理により検出されたレーザ光Ｃの現在の照射位置が遠い領域については、露光時間の長い画像データ３３ａを使用して、特徴点を検出する。これにより、領域（ウィンドウ）を、レーザ光Ｃの現在の照射位置から近い領域から遠い領域に広く設定しても、その領域（ウィンドウ）に存在する特徴点の位置を確実に検出できる。
Next, feature point detection processing is executed (S16). In the feature point detection process (S16), from the two
次いで、ずれ量検出処理を実行する（Ｓ１７）。ずれ量検出処理（Ｓ１７）では、Ｓ１６の処理により検出されたワークＷの複数の特徴点の位置と、教示データ３３ｂにより示される、使用者により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置とのずれ量を、特徴点毎に検出する。そして、検出した特徴点毎のずれ量を、ずれ量データ３３ｆとしてＲＡＭ３３に記憶する。
Next, a shift amount detection process is performed (S17). In the displacement amount detection process (S17), the positions of the plurality of feature points of the work W detected by the process of S16 and the positions of the weld line L of the work W taught by the user, indicated by the
次いで、Ｓ１７の処理により算出されたずれ量（ずれ量データ３３ｆに記憶されたずれ量）に基づいて、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあるか否かを判断する（Ｓ１８）。Ｓ１７の処理において、Ｓ１６の処理により検出されたワークＷの複数の特徴点の位置は、実際のワークＷにおける溶接線Ｌの位置を示すものであり、使用者により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置を示すものである。よって、Ｓ１７の処理により算出されたずれ量から、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあるか否かが判断できる。 Next, based on the amount of displacement (the amount of displacement stored in the displacement amount data 33f) calculated by the process of S17, there is a displacement between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W It is determined whether there is any (S18). In the process of S17, the positions of the plurality of feature points of the workpiece W detected by the process of S16 indicate the positions of the weld line L in the actual workpiece W, and the weld line of the workpiece W taught by the user The position of L shows the irradiation position of the laser beam C irradiated to the workpiece W. Therefore, it can be determined whether there is a deviation between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W from the displacement amount calculated by the process of S17.
ここで、上記した通り、レーザ溶接装置Ｔでは、シームトラッキングコントローラ３０によって、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置が、ワークＷの溶接線Ｌから所定範囲の中で移動するように制御される。即ち、この所定範囲の中での移動は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとのずれによるものと判断することは許されない。そのため、Ｓ１８の処理では、Ｓ１７の処理により算出されたずれ量から、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置が、ワークＷの溶接線Ｌから所定範囲を超えたと判断される場合に、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断する。
Here, as described above, in the laser welding apparatus T, when the
Ｓ１８の判断の結果、ずれがあると判断される場合は（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、次いで、位置補正量算出処理を実行する（Ｓ１９）。位置補正量算出処理（Ｓ１９）では、教示データ３３ｂにより示される、使用者により教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置に対して施す位置補正の補正量を次の通りに算出する。即ち、ずれ量データ３３ｆにて示される複数のずれ量に基づいて、現溶接線データ３３ｃにて示される既に溶接された溶接線Ｌの位置と、現スポット点データ３３ｄにて示されるその時点のレーザ光Ｃの照射位置とから、特徴点データ３３ｅにて示されるワークＷの特徴点の位置に、レーザ光Ｃの照射位置が移動するように、教示されたワークＷの溶接線Ｌの位置を補正するための位置補正量を算出する。この算出された位置補正量は、位置補正量データ３３ｇとしてＲＡＭ３３に記憶される。
As a result of the determination in S18, when it is determined that there is a deviation (S18: Yes), next, position correction amount calculation processing is executed (S19). In the position correction amount calculation process (S19), the correction amount of the position correction to be applied to the position of the weld line L of the workpiece W taught by the user, which is indicated by the
そして、Ｓ１９の処理にて算出された位置補正量を、レーザ光Ｃの照射位置の移動命令に含めて、ガルバノスキャナＧのガルバノスキャナコントローラ１８へ送信する（Ｓ２０）。これにより、ガルバノスキャナコントローラ１８によって、その移動命令に含まれる位置補正量に基づいてＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂが駆動され、検出されたワークＷの特徴点の位置（実際のワークＷの溶接線Ｌ）にレーザ光Ｃが照射されるよう、レーザ光Ｃの照射位置が補正される。
Then, the position correction amount calculated in the process of S19 is included in the movement command of the irradiation position of the laser light C, and is transmitted to the
Ｓ１８の判断の結果、ずれがあると判断されない場合は（Ｓ１８：Ｎｏ）、次いで、移動点フラグ３３ｉがオンかを判断する（Ｓ２１）。Ｓ２１の判断の結果、移動点フラグ３３ｉがオンである場合は（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、レーザ光Ｃの照射位置を点Ａに向けて移動させるように、その移動量を移動点Ａデータ３２ａに基づいて算出し、算出した移動量をレーザ光Ｃの照射位置の移動命令に含めてガルバノスキャナコントローラ１８に対して送信する（Ｓ２２）。これにより、ガルバノスキャナコントローラ１８によって、その移動命令に含まれる移動量に基づいてＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂが駆動され、レーザ光Ｃの照射位置が点Ａに向けて移動される。Ｓ２２の処理の後、移動点フラグ３３ｉはオフに設定される（Ｓ２３）。
If it is not determined that there is a deviation as a result of the determination in S18 (S18: No), it is then determined whether the moving point flag 33i is on (S21). As a result of the determination in S21, if the moving point flag 33i is on (S21: Yes), the moving amount is based on the moving point A data 32a so as to move the irradiation position of the laser light C toward the point A. The movement amount calculated and calculated is included in the movement command of the irradiation position of the laser light C and transmitted to the galvano scanner controller 18 (S22). Thereby, the
一方、Ｓ２１の判断の結果、移動点フラグ３３ｉがオンではなく、オフである場合は（Ｓ２１：Ｎｏ）、レーザ光Ｃの照射位置を点Ｂに向けて移動させるように、その移動量を移動点Ｂデータ３２ｂに基づいて算出し、算出した移動量をレーザ光Ｃの照射位置の移動命令に含めてガルバノスキャナコントローラ１８に対して送信する（Ｓ２４）。これにより、ガルバノスキャナコントローラ１８によって、その移動命令に含まれる移動量に基づいてＸ軸変位モータ２０ａ及びＹ軸変位モータ２０ｂが駆動され、レーザ光Ｃの照射位置が点Ｂに向けて移動される。Ｓ２４の処理の後、移動点フラグ３３ｉはオンに設定される（Ｓ２５）。
On the other hand, if it is determined that the moving point flag 33i is not on but off as a result of the determination in S21 (S21: No), the moving amount is moved so as to move the irradiation position of the laser light C toward the point B The movement amount calculated based on the point B data 32b is included in the movement command of the irradiation position of the laser light C and transmitted to the galvano scanner controller 18 (S24). Thus, the
Ｓ２３及びＳ２５の処理により、移動点フラグ３３ｉは、それが「オン」であることにより点Ａに向けた移動の制御が行われると「オフ」に設定され、それが「オフ」であることにより点Ｂに向けた移動の制御が行われると「オン」に設定されるので、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に、ガルバノスキャナＧにより行われる、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの移動を、点Ａと点Ｂとの間で往来させることができる。 By the processing of S23 and S25, the movement point flag 33i is set to "off" when movement control toward the point A is performed because it is "on", and it is "off". Since the movement control toward the point B is set to "on", it is not determined that there is a difference between the laser beam C irradiated to the workpiece W and the welding line L of the actual workpiece W. The movement of the laser light C applied to the workpiece W, which is performed by the galvano scanner G, can be transferred between the point A and the point B.
Ｓ２０、Ｓ２３又はＳ２５の処理が実行されると、次いで、ワークＷの溶接が終了したかを判断する（Ｓ２６）。具体的には、教示された溶接線Ｌの最後まで、溶接が完了した場合、及び、使用者によって溶接の終了の指示があった場合に、ワークＷの溶接が終了したと判断する。Ｓ２６の判断の結果、ワークＷの溶接が終了していなければ（Ｓ２６：Ｎｏ）、Ｓ１１の処理に戻る。一方、Ｓ２６の判断の結果、ワークＷの溶接が終了している場合は（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、レーザ位置移動処理を終了する。 When the process of S20, S23 or S25 is executed, it is then determined whether the welding of the workpiece W is completed (S26). Specifically, it is determined that the welding of the workpiece W is completed when the welding is completed up to the end of the taught welding line L and when the end of welding is instructed by the user. As a result of the determination in S26, if the welding of the workpiece W is not completed (S26: No), the process returns to S11. On the other hand, as a result of the determination in S26, when the welding of the workpiece W is completed (S26: Yes), the laser position moving process is completed.
以上説明した通り、本実施形態におけるレーザ溶接装置Ｔによれば、ロボットコントローラ４０の制御により、予め教示されたワークＷの溶接線Ｌに沿って、多軸ロボットＲがガルバノスキャナＧをワークＷに対して移動させる。このガルバノスキャナＧよりワークＷの溶接線Ｌに沿ってレーザ光Ｃが照射され、ワークＷが溶接線Ｌで溶接される。ガルバノスキャナＧは、ワークＷにおけるレーザ光Ｃの照射位置が、ガルバノスキャナＧに設けられたガルバノミラー部２０によっても移動できるように構成されている。そのガルバノミラー部２０によるレーザ光Ｃの照射位置の移動は、シームトラッキングコントローラ３０により制御される。
As described above, according to the laser welding apparatus T in this embodiment, the multi-axis robot R uses the galvano scanner G as the work W along the welding line L of the work W taught in advance by the control of the
ここで、シームトラッキングコントローラ３０では、ワークＷに照射されたレーザ光Ｃの照射位置と、実際のワークＷの溶接線Ｌとの間にずれがあるかがレーザ位置移動処理のＳ１８の処理により判断される。そのＳ１８の判断により、ずれがある場合は、レーザ光Ｃの照射位置が、実際のワークＷの溶接線Ｌへ移動するようにガルバノスキャナＧのガルバノミラー部２０が制御される。一方、Ｓ１８の判断により、ずれがあると判断されない場合は、レーザ光Ｃの照射位置がワークＷの溶接線Ｌから所定範囲の中で移動するように、ガルバノスキャナＧのガルバノミラー部２０が制御される。
Here, the
これにより、レーザ光Ｃを常に溶接線Ｌから所定範囲内に照射しつつ、レーザ光Ｃの照射位置と溶接線Ｌとにずれが生じた場合は、レーザ光Ｃの照射を停止させることなく、レーザ光Ｃの照射位置を溶接線Ｌに戻すことができる。よって、品質の良いレーザ溶接を行うことができる。 Thereby, when a shift occurs between the irradiation position of the laser light C and the welding line L while always irradiating the laser light C within a predetermined range from the welding line L, the irradiation of the laser light C is not stopped. The irradiation position of the laser beam C can be returned to the welding line L. Therefore, good quality laser welding can be performed.
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、図２に、ガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳの内部構成を示したが、そのレンズやミラーの配置は、ガルバノスキャナＧ及びシームトラッキングヘッドＳによって適宜変更されてよい。また、図３に、本発明の一実施形態であるシームトラッキングコントローラ３０の電気的構成を示したが、図６に示した処理を実現できるものであれば、その電気的構成は図３に示したものに何ら限定されるものではない。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited at all to the said embodiment, It is easy that various improvement deformation | transformation is possible within the range which does not deviate from the meaning of this invention. It can be guessed. For example, although the internal configuration of the galvano scanner G and the seam tracking head S is shown in FIG. 2, the arrangement of the lenses and mirrors may be appropriately changed by the galvano scanner G and the seam tracking head S. Further, FIG. 3 shows the electrical configuration of the
また、上記実施形態では、Ｘ−Ｙ２軸のガルバノミラー部２０を用いて、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃの照射位置を変位させるレーザ溶接装置Ｔについて説明したが、Ｘ−Ｙ−Ｚ３軸のガルバノスキャナを用いて、ワークＷに照射されるレーザ光の照射位置を変位させるレーザ溶接装置に対して、本発明を適用してもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the laser welding apparatus T which displaces the irradiation position of the laser beam C irradiated to the workpiece W using the
この場合において、シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に、レーザ光Ｃの照射位置の移動を、溶接線Ｌが設定されたワークＷの面（溶接面）と垂直な方向であるｚ軸方向を往来するようしてもよい。ｚ軸方向でレーザ光Ｃの往来を行う場合も、溶接線Ｌから所定範囲の中（溶接線Ｌからの距離がｚＬ以下の範囲）となるように設定されるとよい。ここで、溶接線Ｌからの距離ｚＬ以下の範囲は、レーザ光Ｃの焦点位置を考慮したときに、レーザ光Ｃがその範囲に照射されれば、レーザ光Ｃが実質的に溶接線Ｌに焦点を合わせて照射されたものと略同一視できる範囲である。これにより、ガルバノスキャナＧによるｚ軸方向のレーザ光Ｃの移動が行われても、溶接線Ｌに沿って品質の良いレーザ溶接を行うことができる。
In this case, the
上記実施形態では、シームトラッキングコントローラ３０は、ワークＷに照射されるレーザ光Ｃと、実際のワークＷにおける溶接線Ｌとにずれがあると判断されない場合に、図４（ａ）に示したｘ軸方向の往来又は図５（ａ）に示したｙ軸方向の往来により、レーザ光Ｃの照射位置を移動させる場合について説明したが、このｘ軸方向の往来、ｙ軸方向の往来、及び、ｚ軸方向の往来の少なくとも２つの軸方向の往来を組み合わせて、レーザ光Ｃの照射位置を移動させてもよい。例えば、図４（ａ）に示したｘ軸方向の往来又は図５（ａ）に示したｙ軸方向の往来とを組み合わせて、レーザ光Ｃの照射位置を移動させてもよい。
In the above embodiment, the
Ｃ レーザ光
Ｇ ガルバノスキャナ（レーザ照射装置の一部）
Ｌ 溶接線
Ｒ 多軸ロボット（移動装置）
Ｓ シームトラッキングヘッド（レーザ照射装置の一部）
Ｔ レーザ溶接装置
Ｗ ワーク（溶接対象物）
２０ ガルバノミラー部（移動手段）
２１ ｆθレンズ２１（照射手段）
３０ シームトラッキングコントローラ（レーザ照射装置制御手段）
３３ｂ 教示データ（取得手段）
４０ ロボットコントローラ（移動装置制御手段）
Ｓ１８ （判断手段）
Ｓ２０ （第１移動制御手段）
Ｓ２２，Ｓ２４ （第２移動制御手段）
C Laser light G Galvano scanner (part of laser irradiation device)
L welding line R multi-axis robot (moving device)
S Seam tracking head (part of laser irradiation device)
T Laser welding equipment W Work (workpiece)
20 Galvano mirror (moving means)
21 fθ lens 21 (irradiation means)
30 Seam Tracking Controller (Laser Irradiator Control Means)
33b Teaching data (acquisition means)
40 Robot Controller (Moving Device Control Means)
S18 (determination means)
S20 (first movement control means)
S22, S24 (second movement control means)
Claims (5)
前記移動装置は、
予め設定された前記溶接対象物の溶接線に沿って、前記レーザ照射装置を移動させるように制御する移動装置制御手段を備え、
前記レーザ照射装置は、
レーザ光を集光して前記溶接対象物に向けて照射する照射手段と、
その照射手段より照射されるレーザ光の前記溶接対象物における照射位置を移動させる移動手段と、
その移動手段による前記照射位置の移動を制御するレーザ照射装置制御手段と、を備え、
そのレーザ照射装置制御手段は、
前記溶接対象物に照射されたレーザ光の照射位置と前記溶接線との間にずれがあるかを判断する判断手段と、
その判断手段により前記ずれがあると判断される場合に、前記照射位置が前記溶接線へ移動するように前記移動手段を制御する第１移動制御手段と、
前記判断手段により前記ずれがあると判断されない場合に、前記照射位置が前記溶接線から所定範囲の中で移動するように前記移動手段を制御する第２移動制御手段と、を備えることを特徴とするレーザ溶接装置。 The laser irradiation device for irradiating a laser beam to a welding object, and a moving device capable of moving the laser irradiation device with respect to the welding object, the laser irradiation device being the welding object by the moving device A laser welding device for welding the welding object with laser light emitted from the laser irradiation device to the welding object while being moved with respect to
The moving device is
A moving device control unit configured to control the laser irradiation device to move along a preset welding line of the object to be welded;
The laser irradiation device is
An irradiation unit that condenses laser light and irradiates the object to be welded;
Moving means for moving the irradiation position of the laser light emitted from the irradiation means on the object to be welded;
Laser irradiation device control means for controlling the movement of the irradiation position by the movement means;
The laser irradiation device control means is
Determining means for determining whether there is a deviation between the irradiation position of the laser beam irradiated to the object to be welded and the welding line;
First movement control means for controlling the moving means to move the irradiation position to the welding line when it is judged by the judging means that there is the deviation;
And second movement control means for controlling the movement means such that the irradiation position moves within a predetermined range from the welding line when it is not judged by the judgment means that the deviation is present. Laser welding equipment.
前記第２移動制御手段は、前記取得手段により取得された前記溶接線の位置に関する情報に基づいて、前記照射位置が前記溶接線から所定範囲の中で移動するように前記移動手段を制御するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ溶接装置。 The laser irradiation apparatus control means includes an acquisition means for acquiring, from the movement device, information on the position of a weld line preset for the movement device.
The second movement control means controls the movement means so that the irradiation position moves within a predetermined range from the welding line based on the information on the position of the welding line acquired by the acquiring means. The laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
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- 2017-04-03 JP JP2017073734A patent/JP2018176164A/en active Pending
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