JP6159599B2

JP6159599B2 - レーザ溶接機及びこれに用いる加工プログラム修正方法

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Publication number: JP6159599B2
Application number: JP2013140295A
Authority: JP
Inventors: 修朗小山田
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-07-04
Also published as: JP2015013298A

Description

本発明は、加工プログラムに基づいて溶接対象の製品をレーザ光によって溶接するレーザ溶接機及びこれに用いる加工プログラム修正方法に関する。

レーザ溶接機は、予め作成した加工プログラムに基づいて、レーザ光によって製品を溶接する。複数の同一形状の製品を溶接する場合、製品は個体差を有するため、加工プログラムが示す溶接点の位置と製品の実際の溶接点の位置との間にずれが発生することがある。また、製品を定盤上に配置する位置が規定の位置からずれた場合でも、加工プログラムが示す溶接点の位置と製品の実際の溶接点の位置との間にずれが発生する。

そこで、個々の製品を溶接する前に加工プログラムを修正する。レーザ溶接機を制御する制御装置は、画像処理によって溶接点の位置を自動的に特定して加工プログラムを修正することができる。また、オペレータが手動で加工プログラムを修正することもできる。

特開平９−２４８６８７号公報

製品の溶接加工中、製品には溶接熱によって熱歪みが生じる。製品の個体差や定盤上の配置位置のずれに起因する溶接点の位置のずれを解消するように加工プログラムを修正したとしても、溶接熱による熱歪みによって溶接点の位置がずれてしまうことがある。そのため、加工不良となってしまうことがあり、改善が求められている。

本発明はこのような要望に対応するため、溶接加工中に製品に生じる熱歪みに起因する溶接点の位置のずれによって発生する加工不良を低減させることができるレーザ溶接機及びこれに用いる加工プログラム修正方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、レーザ光によって溶接する対象となっている製品上の２つの溶接点間を溶接する加工命令を予め定めた加工順で複数連続させた加工プログラムを読み込む加工プログラム読み込み部と、前記加工命令による加工を前記加工順に１つずつ連続させたとき、前記製品に対して加わるレーザ光による溶接の熱によって前記製品に生じる累積歪み量を計算する累積歪み量計算部と、前記累積歪み量が所定の許容値を超えるか否かを判定する第１の判定部と、前記第１の判定部によって前記累積歪み量が前記許容値を超えると判定されたとき、前記累積歪み量が前記許容値以内となる１または複数の前記加工命令となるように、前記加工プログラムを分割して分割加工プログラムを作成する分割加工プログラム作成部と、レーザ光を射出する溶接ヘッドを有する溶接ロボットと、前記分割加工プログラムに基づいて、レーザ光によって前記製品を溶接するよう前記溶接ロボットを制御する制御部とを備えることを特徴とするレーザ溶接機を提供する。

上記のレーザ溶接機において、１つの加工命令による加工によって前記製品に生じる歪み量が前記許容値を超えるか否かを判定する第２の判定部と、前記第２の判定部によって前記１つの加工命令による加工によって前記製品に生じる歪み量が前記許容値を超えると判定されたとき、前記１つの加工命令を複数の加工命令に分割するよう修正を指示する指示部とをさらに備えることが好ましい。

上記のレーザ溶接機において、前記製品の個体差または前記製品の配置位置のずれに起因する前記溶接点の位置のずれに対応させてレーザ光による溶接位置を修正するよう分割加工プログラムを修正する分割加工プログラム修正部をさらに備え、前記制御部は、前記分割加工プログラム修正部によって修正された分割加工プログラムに基づいて、前記製品を溶接するよう前記溶接ロボットを制御することが好ましい。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、レーザ光によって製品を溶接するための、前記製品上の２つの溶接点間を溶接する加工命令を予め定めた加工順で複数連続させた加工プログラムを作成し、前記加工命令による加工を前記加工順に１つずつ連続させたとき、前記製品に対して加わるレーザ光による溶接の熱によって前記製品に生じる累積歪み量を計算し、前記累積歪み量が所定の許容値を超えるか否かを判定し、前記累積歪み量が前記許容値を超えると判定されたとき、前記累積歪み量が前記許容値以内となる１または複数の前記加工命令となるように、前記加工プログラムを分割して分割加工プログラムを作成することを特徴とする加工プログラム修正方法を提供する。

上記の加工プログラム修正方法において、１つの加工命令による加工によって前記製品に生じる歪み量が前記許容値を超えるか否かを判定し、前記１つの加工命令による加工によって前記製品に生じる歪み量が前記許容値を超えると判定されたとき、前記１つの加工命令を複数の加工命令に分割することが好ましい。

上記の加工プログラム修正方法において、前記製品の個体差または前記製品の配置位置のずれに起因する前記溶接点の位置のずれに対応させてレーザ光による溶接位置を修正するよう分割加工プログラムを修正することが好ましい。

本発明のレーザ溶接機及びこれに用いる加工プログラム修正方法によれば、溶接加工中に製品に生じる熱歪みに起因する溶接点の位置のずれによって発生する加工不良を低減させることができる。

一実施形態のレーザ溶接機を示す図である。溶接対象の製品の一例を示す斜視図である。図２に示す製品を溶接するための加工プログラムを概念的に示す図である。一実施形態のレーザ溶接機による溶接加工の全体的な処理を示すフローチャートである。図４中のステップＳ２による加工プログラムの分割処理の具体的な処理を示すフローチャートである。溶接による熱歪みによって製品が歪んだ状態の一例を示す斜視図である。製品が歪むことによって、レーザ光の照射位置が溶接点とずれることを示す図である。図３の加工プログラムを分割した分割加工プログラムの一例を概念的に示す図である。１つの加工命令を複数の加工命令に分割した分割加工プログラムの一例を概念的に示す図である。製品の配置位置が規定の配置位置からずれた状態の一例を示す図である。製品の配置位置のずれに起因する溶接点の位置を修正する方法の一例を説明するための図である。

以下、レーザ溶接機及びこれに用いる加工プログラム修正方法の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１において、ＣＡＭ１１は、溶接対象の製品を溶接ロボット２０によって溶接する際に用いる加工プログラムを作成する。手動（ティーチング）で加工プログラムを作成することも可能である。ＮＣ装置１２は、加工プログラムをデータベース１３に書き込んで登録する。

ＮＣ装置１２は、後に詳述するように、必要に応じて加工プログラムを修正する。ＮＣ装置１２は、修正した加工プログラムをデータベース１３に登録する。ＮＣ装置１２が、画像処理によって溶接点の位置を自動的に特定して加工プログラムを修正する場合には、溶接点の画像を示す画像データをデータベース１３に予め登録しておく。ＣＡＭ１１が加工プログラムを修正してもよい。加工プログラムの修正とは、後述する加工プログラムの分割を含む。

ＮＣ装置１２は、データベース１３に登録されている加工プログラムを、溶接ロボット２０を制御するロボット制御装置２８に転送する。ＮＣ装置１２またはＣＡＭ１１が加工プログラムを修正した場合には、ＮＣ装置１２は修正した加工プログラムをロボット制御装置２８に転送する。

ＮＣ装置１２には、モニタ１４と操作部１５が接続されている。操作部１５は、例えばキーボードとマウスを含む。オペレータが操作部１５によって手動で加工プログラムを修正してもよい。

溶接ロボット２０は、多関節のロボット本体２１を有する。ロボット本体２１の先端部には、溶接ヘッド２２が取り付けられている。溶接ヘッド２２にはレーザ発振器２３が接続されており、レーザ発振器２３はレーザ光を溶接ヘッド２２に供給する。溶接ヘッド２２は、カメラ２４を内蔵している。カメラ２４は、溶接ヘッド２２がレーザ光を射出する方向と同じ方向に向けられている。カメラ２４を溶接ヘッド２２の外側に取り付けてもよい。但し、カメラ２４を溶接ヘッド２２の内部に取り付ける方が好ましい。

ロボット本体２１は、ロボット制御装置２８による制御に基づいて、レール２６上を移動するようになっている。レール２６の側面近傍には、溶接対象の製品を配置する定盤２７が設置されている。定盤２７には、製品を位置決めするためのジグを配置することもある。なお、レール２６がない溶接ロボット２０も存在する。この場合、ロボット本体２１の位置は固定である。

溶接ヘッド２２が下に向けられていれば、カメラ２４は定盤２７や定盤２７上に配置された製品を撮影する。カメラ２４による撮影画像は、ロボット本体２１に取り付けられたモニタ２５に供給されて表示される。また、カメラ２４による撮影画像はＮＣ装置１２に供給されて、モニタ１４にも表示される。

図２は、溶接対象の製品の一例を示している。図２に示す製品３０は、枠３１と蓋３２とを有する。レーザ溶接機によって、枠３１と蓋３２との境界部をレーザ光で溶接する場合を考える。この場合、蓋３２を取り囲む矢印線にて示しているように、蓋３２の角部３０１から角部３０２へ、角部３０２から角部３０３へ、角部３０３から角部３０４へ、角部３０４から角部３０１へと境界部に沿ってレーザ光を走査させる加工プログラムとすればよい。

角部３０１〜３０４は、枠３１と蓋３２との境界部をレーザ光で溶接する際の個々の加工命令における溶接の開始点または終点の溶接点Ｐ１〜Ｐ４である。

図３は、図２に示す製品３０を溶接するための加工プログラムを概念的に示している。図２に示す製品３０を溶接するための加工プログラムは、図３の概念図に示すように、溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ４から溶接点Ｐ１へと加工軌跡Ｌ４１で溶接する加工命令とを連続的に実行させる加工プログラムである。

図４に示すフローチャートを用いて、一実施形態のレーザ溶接機による溶接加工の全体的な処理を説明する。図４において、ＮＣ装置１２は、ステップＳ１にて、データベース１３より溶接対象の製品３０を溶接するために予め作成された加工プログラムを読み込む。ＮＣ装置１２は、ステップＳ２にて、加工プログラムを分割する必要の有無を判定して、分割の必要があれば加工プログラムを分割して、データベース１３に登録する。

上記のように、ＣＡＭ１１が加工プログラムを分割してもよい。

図５は、ステップＳ２による加工プログラムの分割処理の具体的な処理を示している。ＮＣ装置１２は、ステップＳ２１にて、加工プログラムを構成する加工命令を読み込んで歪み量を推定する。図３に示す例では、ＮＣ装置１２は、ステップＳ２１にて、まず、溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令を読み込んで製品３０の歪み量を推定する。

ここで、製品３０の歪み量は次のようにして推定することができる。製品３０を溶接する際のレーザ発振器２３のレーザ出力をＰ［W］、溶接ヘッド２２の送り速度をｖ［mm/s］とする。入熱量Ｑは、Ｑ＝Ｐ／ｖで表される。加工長さＬの溶接を行う場合、総入熱量は、ＱＬ＝ＰＬ／ｖで表される。レーザ出力Ｐ、送り速度ｖ、加工長さＬは加工プログラムから取得できる。

製品３０に総入熱量ＱＬの入熱がなされたとき、製品３０がどの程度歪むかは、溶接方向と直交する方向の製品３０の幅ｗと板厚ｔに反比例する。これは、製品が大きくなるほど歪みにくくなるためである。製品３０の幅ｗは、製品のＣＡＤデータから取得できる。製品３０の材質による特性値μを、μ＝α／Ｃｄ［mm³/J］とする。ここで、αは線膨張係数［1/K］、Ｃは比熱［J/g・K］、ｄは比重［g/mm³］である。製品３０の歪み量εは、ε＝μＰＬ／ｖｗｔで算出することができる。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ２２にて、１つの加工命令による加工で歪み量が許容値以内であるか否かを判定する。図２，図３の例では、ＮＣ装置１２は、まず、溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令によって製品３０を溶接したとき、歪み量が許容値以内であるか否かを判定する。

歪み量の許容値は適宜設定した値とすればよい。例えば、レーザ溶接の場合には、スポット径は０．４ｍｍ程度であるため、溶接位置が０．２ｍｍずれると加工不良となる。溶接位置のずれが０．２ｍｍ未満の所定の値を歪み量の許容値とすることができる。

まず、ステップＳ２２にて、１つの加工命令による加工で歪み量が許容値以内であると判定された場合について説明する。

ステップＳ２２にて歪み量が許容値以内であれば（YES）、ＮＣ装置１２は処理をステップＳ２３に移行させる。ＮＣ装置１２は、ステップＳ２３にて、累積歪み量を計算する。ここでは溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令のみであるので、累積歪み量は加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令によって製品３０を溶接したときの歪み量である。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ２４にて、累積歪み量が許容値以内であるか否かを判定する。累積歪み量が許容値以内であれば（YES）、ＮＣ装置１２は処理をステップＳ２６に移行させる。ここでは累積歪み量は許容値以内となり、ＮＣ装置１２は、ステップＳ２６にて、次の加工命令があるか否かを判定する。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ２６にて、次の加工命令である溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令があると判定するので、処理をステップＳ２１に戻して、同様に加工命令を読み込んで歪み量を推定する。

ステップＳ２２にて歪み量が許容値以内であれば（YES）、ＮＣ装置１２は、ステップＳ２３にて、累積歪み量を計算する。ここでは溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令とによって製品３０を溶接したときの累積歪み量である。

同様に、ＮＣ装置１２は、ステップＳ２４にて、累積歪み量が許容値以内であるか否かを判定する。溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へ溶接したときの累積歪み量が許容値以内である（YES）と判定されたとする。ＮＣ装置１２は、ステップＳ２６にて、次の加工命令があるか否かを判定する。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ２６にて、次の加工命令である溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令があると判定するので、処理をステップＳ２１に戻して、同様に加工命令を読み込んで歪み量を推定する。

ステップＳ２２にて歪み量が許容値以内であれば（YES）、ＮＣ装置１２は、ステップＳ２３にて、累積歪み量を計算する。ここでは溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令とによって製品３０を溶接したときの累積歪み量である。

ステップＳ２４にて累積歪み量が許容値以内でない（NO）と判定されたとする。ＮＣ装置１２は、ステップＳ２５にて、分割命令を挿入し、累積歪み量をリセットして、ステップＳ２６に移行させる。ＮＣ装置１２は、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令との間に分割命令を挿入して、累積歪み量をリセットする。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ２６にて、次の加工命令である溶接点Ｐ４から溶接点Ｐ１へと加工軌跡Ｌ４１で溶接する加工命令があると判定するので、処理をステップＳ２１に戻して、同様に加工命令を読み込んで歪み量を推定する。

ステップＳ２２にて歪み量が許容値以内である（YES）と判定され、ＮＣ装置１２は、ステップＳ２３にて、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令と溶接点Ｐ４から溶接点Ｐ１へと加工軌跡Ｌ４１で溶接する加工命令とによって製品３０を溶接したときの累積歪み量を計算する。

ステップＳ２４にて累積歪み量が許容値以内でない（NO）と判定されたとする。ＮＣ装置１２は、ステップＳ２５にて、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ４から溶接点Ｐ１へと加工軌跡Ｌ４１で溶接する加工命令との間に分割命令を挿入して、累積歪み量をリセットする。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ２６にて、次の加工命令はない（NO）と判定して、処理を図４のステップＳ３へと移行させる。

図６は、溶接による熱歪みによって、溶接点Ｐ４の近傍部分が上方に反るように製品３０が歪んだ状態を示している。二点差線は製品３０が歪んでいない状態を示している。製品３０の歪み方は図６に限らない。

溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令とによって製品３０を溶接したときの累積歪み量が許容値以内でない場合には、図６に示すように製品３０が歪み、溶接点Ｐ４の位置がずれることになる。

図７は、カメラ２４によって溶接点Ｐ４を撮影した状態を示している。溶接ヘッド２２からは、×にて示す撮影画像の中心に位置する中心マークＭctrと一致する位置からレーザ光が射出されるようになっている。×にて示す中心マークＭctrの代わりに、モニタ２５の水平方向及び垂直方向それぞれに伸びた２本の直線を交差させた十字状のクロスターゲットを用いてもよい。

図７に示すように、製品３０が歪むことによって、溶接ヘッド２２によるレーザ光の照射位置（即ち、溶接位置）は溶接点Ｐ４とずれてしまう。図７では、製品３０の個体差または製品３０の配置位置のずれに起因する溶接点Ｐ４の位置のずれを無視して、製品３０の熱歪みに起因する溶接点Ｐ４の位置のずれのみを示している。

しかしながら、本実施形態においては、図３に示す一連の連続した加工命令よりなる加工プログラムは、図８に示すように、溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令とよりなる加工プログラムと、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令よりなる加工プログラムと、溶接点Ｐ４から溶接点Ｐ１へと加工軌跡Ｌ４１で溶接する加工命令よりなる加工プログラムとに分割される。

従って、本実施形態においては、図６に示すような溶接による熱歪みによって製品３０が許容値を超えて歪むことを予め検知することができる。よって、製品３０が歪むことによってレーザ光が溶接点とずれた位置に照射されることを回避することができ、加工不良を低減させることができる。

本実施形態によって図３の加工プログラムを複数に分割した分割加工プログラムによれば、製品３０の個体差または製品３０の配置位置のずれに起因する溶接点Ｐ１〜Ｐ４のずれに合わせて、溶接位置を修正すればよい。

次に、ステップＳ２２にて、１つの加工命令による加工で歪み量が許容値以内であると判定されなかった場合について説明する。２つの溶接点間の加工軌跡が長い場合には、１つの加工命令による加工で歪み量が許容値以内とならない場合が発生する可能性がある。ステップＳ２２にて歪み量が許容値以内でなければ（NO）、ＮＣ装置１２は処理をステップＳ２７に移行させる。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ２７にてオペレータに加工命令の修正を指示する。一例として、ＮＣ装置１２は、モニタ１４に加工命令の修正を促すような文章等を表示させればよい。

オペレータは、加工命令の修正指示を受け、例えば図９に示すように、溶接点Ｐ１と溶接点Ｐ２との間に溶接点Ｐ１２を追加し、加工軌跡Ｌ１２を加工軌跡Ｌ121，Ｌ122に分けるように加工命令を修正する。ＮＣ装置１２によって溶接点Ｐ１と溶接点Ｐ２との例えば中央に自動的に溶接点を追加して、加工軌跡Ｌ１２を２等分してもよい。

このように、１つの加工命令による加工で歪み量が許容値を超えた場合、自動的または手動にて修正すればよい。

オペレータは、加工命令を修正したら、ＮＣ装置１２に対して加工命令を再読み込みするよう指示する。加工命令を自動的に修正した場合には、修正の完了後に加工命令を再読み込みさせる。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ２８にて、加工命令の再読み込み指示があったか否か判定する。加工命令の再読み込み指示があれば（YES）、ＮＣ装置１２は、処理をステップＳ２１に戻し、加工命令の再読み込み指示がなければ（NO）、ＮＣ装置１２は処理をステップＳ２５に移行させる。

図９において、溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２との間に溶接点Ｐ１２を追加し、加工軌跡Ｌ１２を加工軌跡Ｌ121，Ｌ122に分割したのみでは、１つの加工命令による加工で歪み量が許容値以内とならない場合もあり得る。

この場合は、ステップＳ２７，Ｓ２８の処理が繰り返され、１つの加工命令による加工で歪み量が許容値以内となるように加工命令が分割される。他の加工命令による加工で歪み量が許容値以内でないと判定された場合も同様である。

図４に戻り、ＮＣ装置１２は、ステップＳ３にて、データベース１３より分割加工プログラムを読み込み、分割加工プログラムをロボット制御装置２８に転送する。なお、ステップＳ２にて加工プログラムが分割されなかった場合には、ステップＳ３の処理を実行させる必要はなく、加工プログラムをそのままロボット制御装置２８に転送すればよい。

図８の例では、ＮＣ装置１２は、まず、分割加工プログラムとして、溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令とよりなる分割加工プログラムをロボット制御装置２８に転送する。

ロボット制御装置２８は、ステップＳ４にて、溶接ヘッド２２を溶接点に移動させる。ＮＣ装置１２は、ステップＳ５にて、溶接位置を修正するよう分割加工プログラムを修正する。ステップＳ５における溶接位置の修正は次のように実行される。

図１０は、製品３０を定盤２７上に配置した位置が、加工プログラムが想定している規定の配置位置からずれている場合を示している。二点鎖線は、定盤２７上の規定の位置に配置した製品３０を示している。図１０は、理解を容易にするため、位置のずれを誇張している。例えば、角部３０１である溶接点Ｐ１の溶接位置を自動的に修正する場合について説明する。

データベース１３には、図１１の（ａ）に示すような、溶接点Ｐ１を溶接する際の基準画像Ｉｍ１を示す画像データが登録されている。製品３０を定盤２７上に配置する位置が図１０に示すように規定の位置からずれているとき、カメラ２４の撮影画像の中心点である中心マークＭctrは、図１１の（ｂ）に示すように、溶接点Ｐ１に対してずれた位置にある。

図１１の（ｂ）の状態では、溶接ヘッド２２によるレーザ光の照射位置は溶接点Ｐ１とずれている。

ＮＣ装置１２は、図１１の（ａ）に示す基準画像Ｉｍ１とカメラ２４による撮影画像とを一致させるように、ロボット制御装置２８によって溶接ヘッド２２を動かすように制御する。

図１１の（ｃ）は、基準画像Ｉｍ１とカメラ２４による撮影画像とを一致させた状態を示している。ＮＣ装置１２は、溶接ヘッド２２が溶接点Ｐ１として溶接する位置を、図１１の（ｃ）に示すように、中心マークＭctrが実際に角部３０１と一致する位置となるように分割加工プログラムを修正する。

ここでは、製品３０を定盤２７上に配置する位置がずれている場合の溶接位置の修正について説明したが、製品３０の個体差によって分割加工プログラム（加工プログラム）が示す溶接点の位置と実際の溶接点の位置との間のずれを解消するよう、溶接位置を修正する場合も同様である。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ６にて、次の溶接点があるか否かを判定する。次の溶接点があれば（YES）、ロボット制御装置２８は、ステップＳ４にて、溶接ヘッド２２を次の溶接点に移動させ、ステップＳ５にて同様に溶接位置を修正する。

溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令とよりなる分割加工プログラムでは、次の溶接点として溶接点Ｐ２，Ｐ３があるため、ステップＳ４〜Ｓ６を繰り返す。

ステップＳ６にて次の溶接点がなければ（NO）、溶接点Ｐ１〜Ｐ３の溶接位置の修正が完了しているので、ＮＣ装置１２（ロボット制御装置２８）は、ステップＳ７にて、修正した分割加工プログラムに基づいて、溶接ロボット２０によって製品３０の溶接を実行させる。

図８の例では、製品３０に対して、まず、溶接点Ｐ１から溶接点Ｐ２へと加工軌跡Ｌ１２で溶接する加工命令と、溶接点Ｐ２から溶接点Ｐ３へと加工軌跡Ｌ２３で溶接する加工命令とよりなる分割加工プログラムによる溶接が実行される。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ８にて、次の分割加工プログラムがあるか否か判定する。次の分割加工プログラムがあれば（YES）、ＮＣ装置１２は処理をステップＳ３へと戻し、ステップＳ３以降の処理を繰り返す。図８の例では、ステップＳ３にて、分割加工プログラムとして、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令よりなる分割加工プログラムが読み込まれ、同様の動作が繰り返される。

ＮＣ装置１２は、ステップＳ７にて、溶接点Ｐ３から溶接点Ｐ４へと加工軌跡Ｌ３４で溶接する加工命令よりなる修正した分割加工プログラムで製品３０の溶接を実行する。最後に、ＮＣ装置１２は、ステップＳ３にて、分割加工プログラムとして、溶接点Ｐ４から溶接点Ｐ１へと加工軌跡Ｌ４１で溶接する加工命令よりなる分割加工プログラムを読み込み、同様の動作を繰り返す。

ステップＳ７にて、溶接点Ｐ４から溶接点Ｐ１へと加工軌跡Ｌ４１で溶接する加工命令よりなる修正した分割加工プログラムで製品３０の溶接が実行されると、ＮＣ装置１２は、ステップＳ８にて次の分割加工プログラムがないと判定して、溶接加工の処理を終了させる。

以上のように、本実施形態のレーザ溶接機は次のように構成される。ＮＣ装置１２は、レーザ光によって溶接する対象となっている製品上の２つの溶接点間を溶接する加工命令を予め定めた加工順で複数連続させた加工プログラムを読み込む加工プログラム読み込み部として動作する。

ＮＣ装置１２は、加工命令による加工を加工順に１つずつ連続させたとき、製品に対して加わるレーザ光による溶接の熱によって製品に生じる累積歪み量を計算する累積歪み量計算部として動作する。

ＮＣ装置１２は、累積歪み量が所定の許容値を超えるか否かを判定する第１の判定部として動作する。

ＮＣ装置１２は、第１の判定部によって累積歪み量が許容値を超えると判定されたとき、累積歪み量が許容値以内となる１または複数の加工命令となるように、加工プログラムを分割して分割加工プログラムを作成する分割加工プログラム作成部として動作する。

ロボット制御装置２８は、分割加工プログラムに基づいて、レーザ光によって製品を溶接するよう溶接ロボット２０を制御する制御部として動作する。ＮＣ装置１２が溶接ロボット２０を制御する制御部として動作してもよい。

この構成によって、本実施形態のレーザ溶接機によれば、溶接加工中に製品に生じる熱歪みに起因する溶接点の位置とレーザ照射位置とのずれによって発生する加工不良を低減させることができる。

ＮＣ装置１２は、１つの加工命令による加工によって製品に生じる歪み量が許容値を超えるか否かを判定する第２の判定部としても動作している。１つの加工命令による加工によって製品に生じる歪み量が許容値を超えないことを前提として加工プログラムが作成されている場合には、第２の判定部を省略することが可能である。

ＮＣ装置１２は、第２の判定部によって１つの加工命令による加工によって製品に生じる歪み量が許容値を超えると判定されたとき、１つの加工命令を複数の加工命令に分割するよう修正を指示する指示部として動作する。指示部は、オペレータが手動で加工命令を修正するようオペレータに修正を指示してもよいし、自動的に加工命令を修正するようＮＣ装置１２に修正を指示してもよい。

第２の判定部と指示部とを備える構成では、１つの加工命令による加工によって製品に生じる歪み量が許容値を超える場合でも、加工不良を低減させることが可能となる。

ＮＣ装置１２は、製品の個体差または製品の配置位置のずれに起因する溶接点の位置のずれに対応してレーザ光による溶接位置を修正するよう分割加工プログラムを修正する分割加工プログラム修正部として動作する。ロボット制御装置２８は、修正された分割加工プログラムに基づいて、製品を溶接するよう溶接ロボットを制御することが好ましい。

分割加工プログラム修正部を備える構成では、製品に個体差があったり、製品の配置位置のずれがあったりした場合でも、加工不良を低減させることが可能となる。

また、本実施形態の加工プログラム修正方法は次の手順を含む。ＮＣ装置１２またはＣＡＭ１１は、レーザ光によって製品を溶接するための、製品上の２つの溶接点間を溶接する加工命令を予め定めた加工順で複数連続させた加工プログラムを作成する。

ＮＣ装置１２は、加工命令による加工を前記加工順に１つずつ連続させたとき、製品に対して加わるレーザ光による溶接の熱によって製品に生じる累積歪み量を計算する。ＮＣ装置１２は、累積歪み量が所定の許容値を超えるか否かを判定する。

ＮＣ装置１２は、累積歪み量が許容値を超えると判定されたとき、累積歪み量が許容値以内となる１または複数の前記加工命令となるように、加工プログラムを分割して分割加工プログラムを作成する。

これらの手順を含む本実施形態の加工プログラム修正方法によれば、溶接加工中に製品に生じる熱歪みに起因する溶接点の位置とレーザ照射位置とのずれによって発生する加工不良を低減させることができる。

ＮＣ装置１２は、１つの加工命令による加工によって製品に生じる歪み量が許容値を超えるか否かを判定することが好ましい。ＮＣ装置１２は、１つの加工命令による加工によって製品に生じる歪み量が許容値を超えると判定されたとき、１つの加工命令を複数の加工命令に分割することが好ましい。

この手順をさらに含む加工プログラム修正方法によれば、１つの加工命令による加工によって製品に生じる歪み量が許容値を超える場合でも、加工不良を低減させることが可能となる。

ＮＣ装置１２は、製品の個体差または製品の配置位置のずれに起因する溶接点の位置のずれに対応してレーザ光による溶接位置を修正するよう分割加工プログラムを修正することが好ましい。

この手順をさらに含む加工プログラム修正方法によれば、製品に個体差があったり、製品の配置位置のずれがあったりした場合でも、加工不良を低減させることが可能となる。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。図１に示すレーザ溶接機の構成は、本発明のレーザ溶接機及びこれに用いる加工プログラム修正方法を実現する単なる一実施形態である。レーザ溶接機の具体的な構成は適宜変更可能である。

１１ＣＡＭ
１２ＮＣ装置（加工プログラム読み込み部，累積歪み量計算部，第１の判定部，第２の判定部，分割加工プログラム作成部，指示部，分割加工プログラム修正部）
１３データベース
１４，２５モニタ
１５操作部
２０溶接ロボット
２１ロボット本体
２２溶接ヘッド
２３レーザ発振器
２４カメラ
２６レール
２７定盤
２８ロボット制御装置（制御部）

Claims

レーザ光によって溶接する対象となっている製品上の２つの溶接点間を溶接する加工命令を予め定めた加工順で複数連続させた加工プログラムを読み込む加工プログラム読み込み部と、
前記加工命令による加工を前記加工順に１つずつ連続させたとき、前記製品に対して加わるレーザ光による溶接の熱によって前記製品に生じる累積歪み量を計算する累積歪み量計算部と、
前記累積歪み量が所定の許容値を超えるか否かを判定する第１の判定部と、
前記第１の判定部によって前記累積歪み量が前記許容値を超えると判定されたとき、前記累積歪み量が前記許容値以内となる１または複数の前記加工命令となるように、前記加工プログラムを分割して分割加工プログラムを作成する分割加工プログラム作成部と、
レーザ光を射出する溶接ヘッドを有する溶接ロボットと、
前記分割加工プログラムに基づいて、レーザ光によって前記製品を溶接するよう前記溶接ロボットを制御する制御部と、
を備えることを特徴とするレーザ溶接機。
１つの加工命令による加工によって前記製品に生じる歪み量が前記許容値を超えるか否かを判定する第２の判定部と、
前記第２の判定部によって前記１つの加工命令による加工によって前記製品に生じる歪み量が前記許容値を超えると判定されたとき、前記１つの加工命令を複数の加工命令に分割するよう修正を指示する指示部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接機。
前記製品の個体差または前記製品の配置位置のずれに起因する前記溶接点の位置のずれに対応させてレーザ光による溶接位置を修正するよう分割加工プログラムを修正する分割加工プログラム修正部をさらに備え、
前記制御部は、前記分割加工プログラム修正部によって修正された分割加工プログラムに基づいて、前記製品を溶接するよう前記溶接ロボットを制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ溶接機。
ＣＡＭが、レーザ光によって製品を溶接するための、前記製品上の２つの溶接点間を溶接する加工命令を予め定めた加工順で複数連続させた加工プログラムを作成し、
ＮＣ装置が、前記加工命令による加工を前記加工順に１つずつ連続させたとき、前記製品に対して加わるレーザ光による溶接の熱によって前記製品に生じる累積歪み量を計算し、
前記ＮＣ装置が、前記累積歪み量が所定の許容値を超えるか否かを判定し、
前記累積歪み量が前記許容値を超えると判定されたとき、前記ＣＡＭまたは前記ＮＣ装置が、前記累積歪み量が前記許容値以内となる１または複数の前記加工命令となるように、前記加工プログラムを分割して分割加工プログラムを作成する
ことを特徴とする加工プログラム修正方法。
前記ＮＣ装置が、１つの加工命令による加工によって前記製品に生じる歪み量が前記許容値を超えるか否かを判定し、
前記１つの加工命令による加工によって前記製品に生じる歪み量が前記許容値を超えると判定されたとき、前記ＮＣ装置が、前記１つの加工命令を複数の加工命令に分割する
ことを特徴とする請求項４に記載の加工プログラム修正方法。
前記ＮＣ装置が、前記製品の個体差または前記製品の配置位置のずれに起因する前記溶接点の位置のずれに対応させてレーザ光による溶接位置を修正するよう分割加工プログラムを修正することを特徴とする請求項４または５に記載の加工プログラム修正方法。