(57)【要約】【課題】ロボットの動作精度を向上させ、高精度なレーザ加工を行うことができるレーザ加工ロボットシステム、及びレーザ加工方法を提供する。【解決手段】ロボットシステム１０は、レーザ照射装置１２を所定の指令位置に移動させる第一のロボット動作を実行し、第一のロボット動作におけるレーザ照射装置１２の実際の３次元空間内の位置を測定し、第一のロボット動作において、レーザ照射装置１２の実測位置と指令位置との偏差を求めて、該偏差を時系列上の偏差データとして保存し、保存した偏差データに基づいて、レーザ照射位置を所望の位置となるように補正しつつ第一のロボット動作と同様のロボット動作を行う、第二のロボット動作を実行するように構成されている。【選択図】図１
2018024011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部を備えたロボットと、
前記ロボットの前記可動部に設けられ、少なくとも１つの方向についてレーザ照射位置を変更可能なレーザ照射位置可変機構を有するレーザ照射装置と、を備え、対象物の所定の位置にレーザ照射することでレーザ加工を行うロボットシステムであって、
前記ロボットシステムは、
前記レーザ照射装置を所定の指令位置に移動させる第一のロボット動作を実行する第一ロボット動作実行部と、
前記第一のロボット動作における前記レーザ照射装置の実際の３次元空間内の位置を測定するレーザ照射装置位置測定部と、
前記第一のロボット動作において、前記レーザ照射装置位置測定部で測定した前記レーザ照射装置の実際の３次元空間上の位置と前記指令位置との偏差を求めて、該偏差を時系列上の偏差データとして保存する偏差保存部と、
前記偏差保存部で保存した前記偏差データに基づいて、前記レーザ照射位置を所望の位置となるように補正するレーザ照射位置補正部と、
前記レーザ照射位置補正部によるレーザ照射位置の補正を行いながら前記第一のロボット動作と同様のロボット動作を行う、第二のロボット動作を実行する第二ロボット動作実行部と、
を備える、ロボットシステム。
【請求項２】
前記レーザ照射装置の前記レーザ照射位置可変機構を制御する際に、該レーザ照射位置可変機構の動作性能に所定のマージンがあるか否かを判別するレーザ照射装置性能判定部をさらに備える、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記第一のロボット動作における前記ロボットの各軸のモータの回転角度又はトルクのフィードバック情報と、前記第二のロボット動作における前記ロボットの各軸におけるモータの位置又はトルクのフィードバック情報とを比較するモータ情報比較部と、
前記モータ情報比較部において前記フィードバック情報に所定の許容値を超える差異があるとき、前記レーザ照射位置の補正が無効であると判断する判断部と、
をさらに備える、請求項１又は２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
可動部を備えたロボットと、
前記ロボットの前記可動部に設けられ、少なくとも１つの方向についてレーザ照射位置を変更可能なレーザ照射位置可変機構を有するレーザ照射装置と、を備え、対象物の所定の位置にレーザ照射することでレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記レーザ照射装置を所定の指令位置に移動させる第一のロボット動作を実行するステップと、
前記第一のロボット動作における前記レーザ照射装置の実際の３次元空間内の位置を測定するステップと、
前記第一のロボット動作において、測定した前記レーザ照射装置の実際の３次元空間上の位置と前記指令位置との偏差を求めて、該偏差を時系列上の偏差データとして保存するステップと、
保存した前記偏差データに基づいて前記レーザ照射位置を所望の位置となるように補正しつつ前記第一のロボット動作と同様のロボット動作を行う、第二のロボット動作を実行するステップと、
を含む、レーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射装置を備えたロボットを用いてレーザ加工を行うロボットシステム、及び該ロボットシステムを用いたレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ照射装置を用いてレーザ加工を行うシステムの一つとして、ロボットを用いたレーザ加工ロボットシステムが知られている。例えば特許文献１には、ロボットと、ロボットに取り付けられ、レーザを射出するレーザ射出手段と、ロボットの現在位置を測定する測定手段と、測定手段が計測したロボットの現在位置に基づいてレーザの照射位置が予め決められた照射位置となるようにレーザ射出手段から射出されるレーザの向きを制御する制御手段と、を有するレーザ溶接装置が記載されている。
【０００３】
また特許文献２には、先端部にレーザスキャナが取り付けられたロボットと、ロボット制御系及びレーザスキャナ制御系を有する制御装置とを備えたレーザ加工システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９８４１６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３９７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１又は２の記載の技術は、ロボットアームの先端にレーザ光を照射するためのレーザ照射装置を取り付け、ロボットアームを移動させつつ、さらにレーザ照射装置からのレーザ光照射方向も変えることで、ワークの溶接、切断、穿孔等を行うものである。このようなレーザ加工は、ワークとレーザ照射装置との間が比較的離れていることから、リモートレーザとも称される。
【０００６】
リモートレーザでは、高精度な加工が可能であるが、レーザ照射装置をロボットに取り付けて使用するので、その加工精度はロボットの動作精度に依存する。例えば特許文献１には、照射装置を把持するロボットの３次元位置をリアルタイムで計測しつつ、照射位置を補正する手段が開示されているが、リアルタイムでの補正では制御遅れが発生することに加え、システムが計測装置を常備する必要があり、システムの数だけ計測装置が必要になる。またシステムの使用中に計測装置が故障すると、補正ができなくなるという問題もある。
【０００７】
一方、特許文献２の技術は、特許文献１について言及した補正遅れを、予めロボット動作をシミュレーションしておくことで解消することを企図している。しかし通常は、シミュレーション自体も一定の誤差を含んでおり、このシミュレーション誤差が加工精度の低下につながることがある。
【０００８】
そこで本発明は、ロボットの動作精度を向上させ、高精度なレーザ加工を行うことができるレーザ加工ロボットシステム、及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、可動部を備えたロボットと、前記ロボットの前記可動部に設けられ、少なくとも１つの方向についてレーザ照射位置を変更可能なレーザ照射位置可変機構を有するレーザ照射装置と、を備え、対象物の所定の位置にレーザ照射することでレーザ加工を行うロボットシステムであって、前記ロボットシステムは、前記レーザ照射装置を所定の指令位置に移動させる第一のロボット動作を実行する第一ロボット動作実行部と、前記第一のロボット動作における前記レーザ照射装置の実際の３次元空間内の位置を測定するレーザ照射装置位置測定部と、前記第一のロボット動作において、前記レーザ照射装置位置測定部で測定した前記レーザ照射装置の実際の３次元空間上の位置と前記指令位置との偏差を求めて、該偏差を時系列上の偏差データとして保存する偏差保存部と、前記偏差保存部で保存した前記偏差データに基づいて、前記レーザ照射位置を所望の位置となるように補正するレーザ照射位置補正部と、前記レーザ照射位置補正部によるレーザ照射位置の補正を行いながら前記第一のロボット動作と同様のロボット動作を行う、第二のロボット動作を実行する第二ロボット動作実行部と、を備える、ロボットシステムを提供する。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記レーザ照射装置の前記レーザ照射位置可変機構を制御する際に、該レーザ照射位置可変機構の動作性能に所定のマージンがあるか否かを判別するレーザ照射装置性能判定部をさらに備える、ロボットシステムを提供する。
【００１１】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記第一のロボット動作における前記ロボットの各軸のモータの回転角度又はトルクのフィードバック情報と、前記第二のロボット動作における前記ロボットの各軸におけるモータの位置又はトルクのフィードバック情報とを比較するモータ情報比較部と、前記モータ情報比較部において前記フィードバック情報に所定の許容値を超える差異があるとき、前記レーザ照射位置の補正が無効であると判断する判断部と、をさらに備える、ロボットシステムを提供する。
【００１２】
また第４の発明は、可動部を備えたロボットと、前記ロボットの前記可動部に設けられ、少なくとも１つの方向についてレーザ照射位置を変更可能なレーザ照射位置可変機構を有するレーザ照射装置と、を備え、対象物の所定の位置にレーザ照射することでレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、前記レーザ照射装置を所定の指令位置に移動させる第一のロボット動作を実行するステップと、前記第一のロボット動作における前記レーザ照射装置の実際の３次元空間内の位置を測定するステップと、前記第一のロボット動作において、測定した前記レーザ照射装置の実際の３次元空間上の位置と前記指令位置との偏差を求めて、該偏差を時系列上の偏差データとして保存するステップと、保存した前記偏差データに基づいて前記レーザ照射位置を所望の位置となるように補正しつつ前記第一のロボット動作と同様のロボット動作を行う、第二のロボット動作を実行するステップと、を含む、レーザ加工方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第一のロボット動作実行時に測定したレーザ照射装置の位置偏差を、第二のロボット動作におけるレーザ照射位置の補正に使うことにより、高精度にレーザ照射位置の補正を行うことができる。また、実際の加工中はレーザ照射装置の位置を測定する必要がないので、継続的に加工動作を行う際に、レーザ照射位置の測定装置の故障等、正常にレーザ照射位置の測定装置が実施できなくなるケースについて懸念する必要がなく、システムの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るレーザ加工ロボットシステムの一構成例を示す図である。
【図２】レーザ照射装置に含まれるガルバノ機構の概略構成を示す図である。
【図３】図１のロボットシステムにおける処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】ロボットについて規定された座標系におけるレーザ照射装置の位置の軌跡の例を示す図である。
【図５】レーザ照射装置について規定された座標系におけるレーザ照射位置の軌跡の例を示す図である。
【図６】ある時刻におけるレーザ照射装置と加工対象物との位置関係を示す図である。
【図７】偏差データの具体例を示す図である。
【図８】ある時刻におけるレーザ照射装置と加工対象物との位置関係を示すとともに、レーザ照射装置を補正した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の好適な実施形態に係るレーザ加工ロボットシステム１０の一構成例を示す図である。ロボットシステム１０は、少なくとも１つの方向についてレーザ照射位置を任意に変更可能なレーザ照射位置可変機構（後述する図２参照）を有するレーザ照射装置１２と、レーザ照射装置１２が搭載されたロボット１４と、ロボット１４を制御するロボット制御装置１６とを有し、作業台１８に保持又は載置された加工対象物（ワーク）２０の所定の位置にレーザ照射することで、切断、溶接、マーキング等の所定のレーザ加工を行うように構成されている。
【００１６】
ロボット１０は、例えば６軸の多関節ロボットであり、ロボットアーム等の可動部２２を備え、ロボットアーム２２の先端に取り付けられたレーザ照射装置１２を、作業空間内の任意の位置に移動させることができる。
【００１７】
レーザ照射装置１２は、レーザ光源２４から入力されたレーザ光を、そのレーザ照射口２６から出力するように構成されている。レーザ照射装置１２内には、レーザ照射位置可変機構として、レーザ光の焦点距離を任意に変えられるレンズ機構（図示せず）と、図２に例示するような、レーザ光の照射方向を任意の方向に変えることができるガルバノ機構２８との一方又は双方を組み込むことができる。
【００１８】
図２に示すように、ガルバノ機構２８は、少なくとも１組（図示例では２組）のガルバノモータ３０及びミラー３２を備える。より具体的には、ガルバノモータ３０の各々の先端部にレーザ光を反射させるミラー３２が取り付けられ、ガルバノモータ３０の回転角度を調整することで、レーザ光源２４から入射されたレーザ光の反射角度を任意に変更することができる。図示例のように、ガルバノモータ３０及びミラー３２の組を２つ用いることにより、平面上のレーザ照射位置を任意に調整することができる。
【００１９】
本実施形態におけるレーザ光源２４は、レーザ照射装置１２に対して、レーザ光を供給するレーザ光源であり、具体的にはレーザ発振を行うレーザ発振器である。該レーザ発振器で発振されるレーザの種類としては例えば、ファイバレーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザなどが挙げられるが、他の種類のレーザも使用可能である。
【００２０】
ロボット制御装置１６は、所定の作業プログラムに基づいて、ロボット１４を制御する指令を生成して、ロボット１４の動作制御を行う。また図１に示すように、ロボットシステム１０は、レーザ光源２４を制御するレーザ光源制御装置３４を有し、ロボット制御装置１６は、レーザ光源制御装置３４に対して、レーザ光の照射に関する指令を送ることができる。具体的には、ロボット制御装置１６からレーザ光源制御装置３４への指令には、レーザの照射条件であるパワー、周波数、デューティを含むことができる。或いは、レーザ光源制御装置３４内のメモリ等に予め複数の照射条件を保存しておき、ロボット制御装置１６からの指令に、該メモリ内のいずれの照射条件を使用するかの指示と、照射開始・終了のタイミングに関する指示とを含むようにしてもよい。なお図１では、ロボット制御装置１６とレーザ光源制御装置３４とは別の装置として図示されているが、レーザ光源制御装置３４（の機能）をロボット制御装置１６に組み込むこともできる。
【００２１】
図１に示すように、ロボットシステム１０は、レーザ照射装置１２の制御、より具体的にはレーザ照射装置１２の機構内のレンズやミラーの位置調整を行うレーザ照射装置用制御装置３６を有する。なお図１では、ロボット制御装置１６とレーザ照射装置用制御装置３６とは別の装置として図示されているが、レーザ照射装置用制御装置３６（の機能）をロボット制御装置１６に組み込むこともできる。
【００２２】
図１に示すように、ロボットシステム１０は、ロボットアーム２２の先端又はレーザ照射装置１２に固定され、レーザ照射装置１２の実際の３次元空間内の位置を測定する３次元位置検出素子３８を有する。３次元位置検出素子３８の具体例としては、ＧＰＳやジャイロセンサ等が挙げられる。図１の例では、位置検出素子３８が３次元位置測定装置４０（後述）に有線で接続されているが、無線接続でもよい。また、レーザ照射位置を測定する他の装置の例として、レーザトラッカーによる３次元位置測定システムがあり、この場合は、レーザトラッカー用の受光素子をロボットアーム２２の先端又はレーザ照射装置１２に固定して使用する。なお、位置検出素子３８の取付け位置は、予めロボットアーム先端（例えばツール先端点）の位置に対する相対位置として、キャリブレーションされているものとする。
【００２３】
図１に示すように、ロボットシステム１０は、位置検出素子３８に有線又は無線で接続された３次元位置測定装置４０を有し、本実施形態では、３次元位置検出素子３８及び３次元位置測定装置４０がレーザ照射装置位置測定部を構成する。３次元位置測定装置は、３次元位置検出素子３８から得られたデータをもとに、レーザ照射装置１２の３次元空間上の位置を求め、その位置データをロボット制御装置１６に送信する。なお図１では、ロボット制御装置１６と３次元位置測定装置４０とは別の装置として図示されているが、３次元位置測定装置４０（の機能）をロボット制御装置１６に組み込むこともできる。或いは、３次元位置測定装置４０の本体が比較的小型であり、位置検出素子３８と一体化（ユニット化）されている場合は、ユニット化された装置をロボットの先端又はレーザ照射装置に固定してもよい。
【００２４】
本実施形態では、上述の第一ロボット動作実行部、第二ロボット動作実行部、モータ情報比較部及び判断部の機能はロボット制御装置１６（例えばそのＣＰＵ）が担うものとし、偏差保存部の機能はロボット制御装置１６又はレーザ照射装置用制御装置３６のメモリ等が担うものとし、レーザ照射位置補正部及びレーザ照射装置性能判定部の機能はレーザ照射装置用制御装置３６（例えばそのＣＰＵ）が担うものとする。
【００２５】
次に、ロボットシステム１０によるレーザ加工方法、より具体的には、ロボット１４がレーザ照射装置１２を所定の作業点まで移動させ、レーザ照射作業を行う処理の一例を、図３のフローチャートを参照しつつ説明する。ここでは、図４に示すように、ロボット作業空間に規定された座標系Ｏｗにおいて、Ａ点からＢ点までロボット１４を直線的に動作させながら、同じくＡ点からＢ点までレーザ照射を行う場合を説明する。
【００２６】
先ず、所定のプログラムに基づいて、第一のロボット動作、すなわち、ロボットアーム２２に取り付けられたレーザ照射装置１２を、レーザを照射せずに、所定の指令位置まで（ここではＡ点からＢ点まで）移動させる処理を行う（ステップＳ１）。このときレーザ照射装置１２は、図４に示すように、座標系Ｏｗにおいて指令上は、Ａ点からＢ点まで破線（直線）４２に相当する軌跡に沿って動作する。またレーザ照射装置１２は、図５に示すように、レーザ照射装置について規定された座標系Ｏｔにおいて、第一のロボット動作と同じ時系列で、Ａ点からＢ点まで破線（直線）４４に相当する軌跡に沿ってレーザ照射を行うように制御される。より具体的には、レーザ照射装置用制御装置３６が、レーザ照射装置１２内部の焦点調整用のレンズ機構やガルバノ機構２８を制御して、レーザ照射位置を予め定めた位置になるように制御する。
【００２７】
ここで、実際にはロボット１４は、該ロボットの各軸の駆動要素として使われているサーボモータの制御追従遅れ、減速機のバックラッシや弾性変形、ロボットアームのたわみ等の、ロボット自身の制御や構造に起因する誤差の影響を受けるため、正確には指令通りの軌跡に沿って移動せず、例えば図４の実線４６で示すように蛇行する場合がある。
【００２８】
図６は、ある時刻ｉにおけるレーザ照射装置１２とワーク２０との位置関係を表している。レーザ照射装置１２の実際の位置（実線）は、上述の影響によって、本来の指令上の位置（破線）から偏差Ｅ［ｉ］に相当する距離だけずれており、それによってワーク２０上のレーザ照射位置も、同様にＥ［ｉ］に相当する距離だけ、目標とするレーザ照射位置４８からずれている。このような場合に、レーザ照射装置１２がレーザ照射を行うと、レーザ加工線もロボットの軌跡誤差（蛇行）の影響を受けて、図４の実線４６と同様に蛇行することになり、レーザ加工の品質低下につながる。
【００２９】
そこで次のステップＳ２では、第一のロボット動作実行中に、ロボット１４に取り付けられたレーザ照射装置１２の実際の３次元空間の位置を、３次元位置測定装置４０及び３次元位置検出素子３８を用いて測定する。ここで測定の基点となる位置は、基本的に３次元位置検出素子３８の取付け位置であり、この取付け位置はロボット先端位置に対して予めキャリブレーションされており、すなわち既知である。測定対象とするレーザ照射装置１２の具体的部位（検出位置）としては、３次元位置検出素子３８の取付け位置に対して一定の関係を有する部位が使用可能であり、例えば、レーザ照射装置１２のレーザ照射口２６が使用可能である。
【００３０】
３次元位置測定装置４０及び３次元位置検出素子３８によって測定された位置データは、ロボット制御装置１６に送信される。データの送信は、レーザ照射作業と並行してリアルタイムに行ってもよいし、ロボット制御装置１６内の時系列を共有する同期クロックとともに位置データを３次元位置測定装置４０内に記録しておき、所定の時間範囲毎にまとめたデータとしてロボット制御装置１６に送信してもよい。この場合、送信された位置データは同期クロックとともに保存されるため、ロボット制御装置１６において時系列のデータとして容易に復元できる。
【００３１】
ロボット制御装置１６では、測定・送信された位置データと、ロボット１４に取り付けられたレーザ照射装置１２の指令上の３次元空間上の位置とを同じ時系列で比較し、両者の差（偏差）を求め、メモリ等の適当な記憶装置に保存する（ステップＳ３）。具体的には、あるサンプリング時刻ｉにおける実際の測定位置（実測位置）と指令上の位置（指令位置）とを比較して、指令位置に対する実測位置との偏差Ｅ［ｉ］を求め、時系列上のデータとして、Ｅ［０］、Ｅ［１］、・・・、Ｅ［Ｎmax］のような形態で保存する。なお各時刻に対応する偏差は、作業空間内のＸ、Ｙ及びＺ方向のそれぞれの成分を含むので、例えば図７に示すようなテーブル形式のデータセット５０として保存可能である。
【００３２】
上述の偏差データは、ロボット制御装置１６から、レーザ照射装置用制御装置３６に送信されてもよいし、一旦ロボット制御装置１６のメモリに保存された後、任意のタイミングでレーザ照射装置用制御装置３６が該メモリの内容を参照するようにしてもよい。
【００３３】
次のステップＳ４では、第二のロボット動作、すなわちステップＳ１と同様の第一のロボット動作を行いつつ、レーザ照射装置１２からワーク２０に向けてレーザ照射作業を行う。このとき、レーザ照射装置用制御装置３６は、レーザ照射位置が予め定めた位置になるように、レーザ照射装置１２内部の焦点調整用のレンズ機構やガルバノ機構２８を制御するに際し、ステップＳ３で保存しておいた偏差データを参照し、ロボット動作の時系列に合わせた偏差データに基づいて、レーザ照射位置を補正する。すなわち、レーザ照射装置１２について規定された座標系Ｏｔにおいて、ロボット動作と同じ時系列でＥ［ｉ］を補正するようにレーザが照射される。
【００３４】
図８は、ある時刻ｉにおけるレーザ照射の状態を示すとともに、レーザ照射位置の補正の具体例を説明する図である。図６に示したように、レーザ照射装置１２の実際の位置は、本来の指令上の位置から偏差Ｅ［ｉ］に相当する距離だけずれているが、レーザ照射位置をＥ［ｉ］の分だけ目標位置４８に向けて補正することで、目標とする（所望の）レーザ照射位置４８に正確にレーザを照射することができる。
【００３５】
このように補正することで、図５の実線５２で示すように、レーザ照射装置について規定された座標系Ｏｔにおいて、レーザ加工線は図３の実線（蛇行軌跡）と直線ＡＢについて左右対象な軌跡となる。その結果、実際のレーザ照射位置（レーザ加工線）は、ロボット自身の制御や構造に起因する誤差が排除され、座標系Ｏｗ上では直線ＡＢに沿った軌跡となり、正確なレーザ加工を行うことができる。
【００３６】
なお本実施形態では、ロボットの動作軌跡及び加工線が直線的である場合を説明したが、上述のような時系列上の位置補正が、任意形状の軌跡や加工線について行うことができることは明らかである。
【００３７】
任意に、レーザ照射装置用制御装置３６は、上記の補正を考慮したレーザ照射装置１２の制御において、そのレンズ機構やガルバノ機構２８等のレーザ照射位置可変機構の動作性能にマージンがあるか否かを判別・評価することもできる。ここでの動作性能とは、最終的なレーザ照射位置を制御する照射位置可変機構の速度、加速度及び動作範囲を含み、ガルバノ機構２８について言えば、ミラー３２を回転させるモータ３０の回転速度、回転加速度、及びミラー３２の回転角度の範囲がこれらに相当する。例えば、上記の例ではレーザ照射装置１２は、レーザ照射位置をＥ［ｉ］に相当する距離だけ補正しているが、レーザ照射装置１２の照射可能範囲がＥ［ｉ］よりも大きければ、照射可能範囲までの残りの距離が動作範囲のマージンに相当し、補正量がＥ［ｉ］よりも大きい場合も補正可能と判断できる。
【００３８】
また、上記の例においてレーザ照射装置１２は、所定のサンプリング時間内に、Ｅ［ｉ−１］とＥ［ｉ］との差に相当する距離だけレーザ照射位置を変更することが求められるので、そのサンプリング時間内に照射位置が移動できる量、すなわち照射位置変更可能速度が、（（Ｅ［ｉ−１］−Ｅ［ｉ］）／サンプリング時間）（＝必要補正速度）よりも大きくなければならない。照射位置変更可能速度が、対象とする作業において必要補正速度より十分早ければ、この場合もさらに大きな補正速度で補正可能と判断できる。加速度についても同様である。
【００３９】
一般的に、ロボットの指令上の位置（指令位置）と、実際の位置（実測位置）との偏差は、実機ロボットの制御や構造に起因する誤差（サーボモータの制御追従遅れ、減速機のバックラッシや弾性変形、ロボットアームのたわみ等）に大きく依存するため、ロボットの動作が高速になるにつれて偏差も大きくなる。ロボットの指令位置と実測位置との偏差が大きくなるにつれて、レーザ照射位置に必要な補正量も大きくなり、またロボットが高速化すれば、時間当たりに必要な補正量、すなわち補正速度や補正加速度も増加する。
【００４０】
そこで、レーザ照射装置１２の動作性能に余裕がある（すなわち十分なマージンがある）と判断される場合は、ロボットの動作速度を所定の割合で高速化した上で、上述のステップＳ１からＳ３を再度行うことが好ましい。そして、ステップＳ３で求めた偏差がレーザ照射装置１２の動作性能によって補正可能であると判断される場合は、レーザ照射位置の補正を適切に行いながらレーザ加工を行うことができる。
【００４１】
上述のロボットの高速化は、段階的に行うこともできる。例えば、高速化前のロボット速度が１０００ｍｍ／ｓであり、ロボットの最高速度が２０００ｍｍ／ｓであれば、先ずはロボット速度を１１００ｍｍ／ｓまで増加させ、上述のレーザ照射装置の動作性能のマージンの評価を行う。この段階でもマージンが十分であれば、ロボット速度をさらに１２００ｍｍ／ｓまで増加させ、再度レーザ照射装置の動作性能のマージンの評価を行う。このように、ロボットの高速化と動作性能のマージンの評価とを、最終的にロボットの動作速度が上限（２０００ｍｍ／ｓ）に達するか、又はレーザ照射装置の動作性能が偏差の適切な補正に十分でないと判断されるまで、繰り返し実施する。このような処理により、レーザ照射装置の動作性能の範囲内で、最も高いロボット速度でのレーザ加工が実現できる。
【００４２】
また、レーザ照射装置１２の３次元位置を測定する際に、ロボット１４の動作中における該ロボットの各軸のモータの回転角度やトルクのフィードバック量を記録しておくようにしてもよい。記録されたフィードバック情報は、レーザ照射位置を補正する際のロボット動作における各軸のモータの回転角度やトルクのフィードバック量と比較することができる。両者間に有意な（具体的には所定の許容値を超える）差異があれば、ロボット１４が、３次元位置の測定時とレーザ照射位置の補正時とでは異なる動作をしていると判断できる。例えば、モータの回転角度が異なる場合、ロボット１４の先端部の位置も異なることが容易に判断できる。
【００４３】
本実施形態では、レーザ照射装置の３次元位置を測定するときの動作と、レーザ照射位置を補正するときの動作は同じであることと前提にしているので、それぞれの動作におけるフィードバック量に有意な差がある場合は、予め得た偏差データを照射位置の補正に使用することは適当ではない。従ってこのような場合は、オペレータに補正が無効であることを表示や警報等によって通知し、ロボットの異常個所を修正するように促すことが好ましい。但し、ロボットの異常個所が軽微であれば、再びレーザ照射装置の３次元位置を測定し、新たな偏差データを取得することもできる。
【００４４】
本実施形態では、予め加工動作中のロボットの実際の位置を測定し、指令上のロボット位置との誤差を取得しておくことで、実際の加工時には補正誤差を考慮して照射装置を制御すること（いわゆるフィードフォワード制御）ができるので、従来技術に係る補正遅れやシミュレーション誤差の影響を排除して、高精度なレーザ照射ロボットシステムを構築することができる。また、３次元位置の計測は予め１回行っておけば足りるので、計測装置をロボットシステムに常時装備させておく必要はなく、同様のロボットシステムが複数ある場合には、１つの計測装置を複数のロボットシステム間で共有するような使用形態も可能であり、全体としてのコスト削減にもつながる。また、実際のレーザ加工中には計測装置は使用されないので、加工中の計測装置の故障を懸念する必要がなく、これはロボットシステムの信頼性の向上につながる。
【符号の説明】
【００４５】
１０    レーザ加工ロボットシステム
１２    レーザ照射装置
１４    ロボット
１６    ロボット制御装置
１８    作業台
２０    ワーク
２２    ロボットアーム
２４    レーザ光源
２６    レーザ出射口
２８    ガルバノ機構
３０    ガルバノモータ
３２    ミラー
３４    レーザ光源制御装置
３６    レーザ照射装置用制御装置
３８    ３次元位置検出素子
４０    ３次元位置測定装置
【図１】
2018024011.tif 000003
【図２】
2018024011.tif 000004
【図３】
2018024011.tif 000005
【図４】
2018024011.tif 000006
【図５】
2018024011.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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