(57)【要約】【課題】加工経路精度を向上させることが可能なスキャナ制御装置、ロボット制御装置及びリモートレーザ溶接ロボットシステムを提供する。【解決手段】スキャナ制御装置１２０は、指令速度に対する加減速制御を行う加減速計算部１２４を有し、指令速度及び加減速制御の結果に応じてレーザ出力を制御する。スキャナ制御装置１２０は、加減速制御後の速度に関する情報を外部に出力するロボット減速割合計算・判定部１２８をさらに有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令速度に対する加減速制御を行う加減速計算部を有し、前記指令速度及び前記加減速制御の結果に応じてレーザ出力を制御するスキャナ制御装置において、
前記加減速制御後の速度に関する情報を外部に出力するロボット減速割合計算・判定部をさらに有することを特徴とする
スキャナ制御装置。
【請求項２】
前記ロボット減速割合計算・判定部は、前記加減速制御後の速度の、前記指令速度に対する割合に関する情報を出力することを特徴とする
請求項１記載のスキャナ制御装置。
【請求項３】
前記指令速度は、プログラムで指令された加工速度を、スキャナが取り付けられているロボットの移動に応じて補正したものであることを特徴とする
請求項１記載のスキャナ制御装置。
【請求項４】
指令速度に対する加減速制御を行う加減速計算部を有し、前記指令速度及び前記加減速制御の結果に応じてロボットの移動を制御するロボット制御装置において、
前記ロボットに取り付けられたスキャナが出力するレーザの走査速度に関する情報を外部から入力し、前記レーザの走査速度に関する情報に基づいて前記指令速度を変更するオーバライド部をさらに有し、
前記加減速計算部は、前記変更された指令速度に対する前記加減速制御を行うことを特徴とする
ロボット制御装置。
【請求項５】
第１の指令速度に対する第１の加減速制御を行う第１の加減速計算部と、
前記第１の加減速制御後の速度に関する情報を出力するロボット減速割合計算・判定部とを有し、
前記第１の指令速度及び前記第１の加減速制御の結果に応じてレーザ出力を制御するスキャナ制御装置と、
第２の指令速度に対する第２の加減速制御を行う第２の加減速計算部と、
前記第１の加減速制御後の速度に関する情報を入力し、前記第１の加減速制御後の速度に関する情報に基づいて前記第２の指令速度を変更するオーバライド部とを有し、
前記第２の加減速計算部は、前記変更された第２の指令速度に対する前記第２の加減速制御を行い、
前記変更された第２の指令速度及び前記第２の加減速制御の結果に応じてロボットの移動を制御するロボット制御装置と、を有することを特徴とする
リモートレーザ溶接ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスキャナ制御装置、ロボット制御装置及びリモートレーザ溶接ロボットシステムに関し、特にこれらの装置及びシステムにおいて加工経路精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークから離れた位置からレーザビームを照射することにより溶接を行う技術を、リモートレーザ溶接という。リモートレーザ溶接において加工経路を制御する手段の１つにガルバノスキャナがある。ガルバノスキャナ（以下、単にスキャナと称する）とは、レーザ用の光学系において１個以上のミラー（例えば、ＸＹ方向のレーザ制御を行う場合は２つのミラー）を動作させることにより任意の経路でレーザ光を走査する装置である。このスキャナをロボットの先端、すなわちハンド部分に取り付けたリモートレーザ溶接ロボットシステムが実用化されている（図１参照）。リモートレーザ溶接ロボットシステムでは、ロボットを動かしながらスキャナを動作させるので、スキャナ単体の場合よりも複雑な加工経路で溶接を行うことができる。
【０００３】
通常、ロボットを制御するロボット制御装置は、ロボットの移動指令のプログラムに基づいて、ロボットのモータを制御する。一方、スキャナを制御するスキャナ制御装置は、レーザの照射位置とレーザの出力条件（パワー）が記載されたプログラムに基づいて、スキャナのモータとレーザの出力とを制御する。上述のリモートレーザ溶接ロボットシステムを実現するためには、ロボット制御装置は動作中のロボットの位置又は速度をスキャナ制御装置に送信し、スキャナ制御装置がロボットの動作を考慮しながら実際の加工経路を作成するといった工夫が必要である。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８３４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のリモートレーザ溶接ロボットシステムにおいては、コーナ部など減速が発生する経路において、指令通りの加工経路が実現されないという問題があった。その理由は、ロボットの経路演算処理とスキャナの経路演算処理とがそれぞれ独立して実施されており、スキャナで減速が発生したときにロボットがそれに追随できないことにある。
【０００６】
図２を用いて、この問題が発生するメカニズムについて説明する。ロボット制御装置のプログラム解析部がプログラムを解析し、補間部が補間処理を行うことでロボットの移動経路及び移動速度が計算される。さらに、ロボット制御装置の加減速計算部が、諸条件に鑑みてロボットの移動速度に適切な加減速を加える。これにより、ある時点におけるロボットの位置と速度が最終的に決定され、これらはスキャナ制御装置にも通知される。
【０００７】
一方、スキャナ制御装置においても、プログラム解析部がプログラムを解析し、補間部が補間処理を行うことでレーザの走査経路及び走査速度が計算される。そして、ロボット移動考慮計算部が、ロボット制御装置から通知された現在のロボットの位置又は移動速度を考慮して、レーザの走査経路及び走査速度を補正する。その後、スキャナ制御装置の加減速計算部が、諸条件に鑑みてレーザ走査速度に適切な加減速を加える。
【０００８】
このように、スキャナ制御装置においては、ロボットの移動を考慮した補正計算が終了した後に加減速が実施される。このときに生じうる問題を図３に示す。図３の左図において、実線矢印はレーザ走査の指令経路を示す。スキャナは、ロボットが移動している場合であっても、通常はロボット移動考慮計算部の働きにより指令経路どおりにワークにレーザを照射することができる。
【０００９】
一方、スキャナ制御装置の加減速計算部は、例えば指令経路に含まれるコーナ部が含まれる場合、コーナ部の前後において減速そして加速を行う。ロボット移動考慮計算部による上述の補正計算はこのような加減速を考慮していないため、スキャナ制御装置で加減速制御が行われると、ロボットの移動は加工経路に影響を与えてしまう。例えば、図３左図に示すようにロボットがＸ方向に等速で移動している場合、スキャナ制御装置がコーナ部で加減速制御を行うと、図３中図に示すように実際の加工経路は指令経路とは異なるものとなる。すなわち、レーザ走査がＹ方向に減速中にロボットがＸ方向に等速で移動するので、コーナ部では内回りが発生する。また、実際の加工経路の終点と指令経路の終点とにズレが発生する。この現象は、リモートレーザ溶接ロボットシステムにおける加工経路精度を低下させる。
【００１０】
このような問題を回避するため、図３右図に示すようなエアカット（ビームを出さない経路）を指令経路に挿入することで、コーナ部などにおける加減速を発生させないようにする方法がある。しかしながら、この方法ではプログラムが複雑になる。また、そもそも加減速がどの部分で実施されるかを事前に判定すること自体が困難である。
【００１１】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、加工経路精度を向上させることが可能なスキャナ制御装置、ロボット制御装置及びリモートレーザ溶接ロボットシステム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】
【００１２】
本発明の一実施の形態にかかるスキャナ制御装置は、指令速度に対する加減速制御を行う加減速計算部を有し、前記指令速度及び前記加減速制御の結果に応じてレーザ出力を制御するスキャナ制御装置において、前記加減速制御後の速度に関する情報を外部に出力するロボット減速割合計算・判定部をさらに有することを特徴とする。
【００１３】
他の実施の形態にかかるスキャナ制御装置では、前記ロボット減速割合計算・判定部は、前記加減速制御後の速度の、前記指令速度に対する割合に関する情報を出力することを特徴とする。
【００１４】
他の実施の形態にかかるスキャナ制御装置では、前記指令速度は、プログラムで指令された加工速度を、スキャナが取り付けられているロボットの移動に応じて補正したものであることを特徴とする。
【００１５】
他の実施の形態にかかるロボット制御装置は、指令速度に対する加減速制御を行う加減速計算部を有し、前記指令速度及び前記加減速制御の結果に応じてロボットの移動を制御するロボット制御装置において、前記ロボットに取り付けられたスキャナが出力するレーザの走査速度に関する情報を外部から入力し、前記レーザの走査速度に関する情報に基づいて前記指令速度を変更するオーバライド部をさらに有し、前記加減速計算部は、前記変更された指令速度に対する前記加減速制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
他の実施の形態にかかるリモートレーザ溶接ロボットシステムは、第１の指令速度に対する第１の加減速制御を行う第１の加減速計算部と、前記第１の加減速制御後の速度に関する情報を出力するロボット減速割合計算・判定部とを有し、前記第１の指令速度及び前記第１の加減速制御の結果に応じてレーザ出力を制御するスキャナ制御装置と、第２の指令速度に対する第２の加減速制御を行う第２の加減速計算部と、前記第１の加減速制御後の速度に関する情報を入力し、前記第１の加減速制御後の速度に関する情報に基づいて前記第２の指令速度を変更するオーバライド部とを有し、前記第２の加減速計算部は、前記変更された第２の指令速度に対する前記第２の加減速制御を行い、前記変更された第２の指令速度及び前記第２の加減速制御の結果に応じてロボットの移動を制御するロボット制御装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加工経路精度を向上させることが可能なスキャナ制御装置、ロボット制御装置及びリモートレーザ溶接ロボットシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のリモートレーザ溶接ロボットシステムの一例を示す図である。
【図２】従来技術の問題点を説明する図である。
【図３】従来技術の問題点を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるリモートレーザ溶接ロボットシステム１００の構成を示すブロック図である。
【図５】リモートレーザ溶接ロボットシステム１００の構成を示す模式図である。
【図６】リモートレーザ溶接ロボットシステム１００の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図４は、本発明の実施の形態にかかるリモートレーザ溶接ロボットシステム１００の構成を示すブロック図である。また図５は、リモートレーザ溶接ロボットシステム１００の構成を示す模式図である。リモートレーザ溶接ロボットシステム１００は、ロボット制御装置１１０、スキャナ制御装置１２０を含む。ロボット制御装置１１０はロボットを制御する数値制御装置である。スキャナ制御装置１２０はスキャナを制御する数値制御装置である。
【００２０】
ロボット制御装置１１０は、プログラム解析部１１１、補間部１１２、加減速計算部１１３、モータ出力部１１４及びオーバライド部１１５を有する。
【００２１】
プログラム解析部１１１は、ロボットの移動指令が記述されたプログラムを解析し、ロボットの移動経路や移動速度を計算する。補間部１１２は、プログラム解析部１１１が計算した移動経路の補間処理を行う。加減速計算部１１３は、例えば移動経路にコーナ部などが含まれる場合に、プログラム解析部１１１が計算した移動速度に対し加減速を加える制御を行う。また、加減速計算部１１３は、加減速後のロボットの位置又は速度を、スキャナ制御装置１２０のロボット移動考慮計算部１２３に対し出力する。モータ出力部１１４は、補間部１１２及び加減速計算部１１３から出力される移動経路及び移動速度に応じてモータ出力を制御し、ロボットを実際に移動させる。プログラム解析部１１１、補間部１１２、加減速計算部１１３、モータ出力部１１４は、一般的なロボット制御装置の典型的な構成要素である。
【００２２】
オーバライド部１１５は、外部からの信号に応じて、ロボットの移動速度を変化させる処理部である。本実施の形態では、スキャナ制御装置１２０のロボット減速割合計算・判定部（後述）から出力される減速割合を受信し、この減速割合に基づいて、プログラム解析部１１１が計算した移動速度を補正する。すなわち、この減速割合と同じ割合だけロボットの移動速度も減速させる。オーバライド部１１５は、本実施の形態にかかるロボット制御装置１１０の特徴的な構成要素である。
【００２３】
スキャナ制御装置１２０は、プログラム解析部１２１、補間部１２２、ロボット移動考慮計算部１２３、加減速計算部１２４、モータ出力部１２５、レーザ指令計算部１２６、レーザ指令出力部１２７及びロボット減速割合計算・判定部１２８を有する。
【００２４】
プログラム解析部１２１は、レーザの照射位置とレーザの出力条件（パワー）が記述されたプログラムを解析して、レーザの走査経路や走査速度やパワーを計算する。補間部１２２は、プログラム解析部１２１が計算した走査経路の補間処理を行う。ロボット移動考慮計算部１２３は、ロボット制御装置１１０の加減速計算部１１３から出力されるロボットの位置又は速度を受信し、ロボットの移動の影響を打ち消すよう、プログラム解析部１２１が計算した走査経路や走査速度を補正する。加減速計算部１２４は、例えば走査経路にコーナ部などが含まれる場合に、ロボット移動考慮計算部１２３が補正した走査速度に対しさらに加減速を加える制御を行う。モータ出力部１２５は、補間部１２２及び加減速計算部１２４から出力される走査経路及び走査速度に応じてモータ出力を制御し、レーザ照射点を実際に移動させる。レーザ指令計算部１２６及びレーザ指令出力部１２７は、プログラム解析部１２１が計算したパワーに従って、レーザ発振器（図５参照。図４には記載されていない）にビームを出力させる。プログラム解析部１２１、補間部１２２、ロボット移動考慮計算部１２３、加減速計算部１２４、モータ出力部１２５、レーザ指令計算部１２６は、一般的なスキャナ制御装置の典型的な構成要素である。
【００２５】
ロボット減速割合計算・判定部１２８は、ロボット移動考慮計算部１２３が計算した走査速度と、加減速計算部１２４が出力する走査速度との比である減速割合を計算する。減速割合は、プログラムに記述された指令速度と、ワーク上で観察されるレーザ走査速度との比としても表現できる。ロボット減速割合計算・判定部１２８は、この減速割合を上述のオーバライド部１１５に通知する。なお、ロボット減速割合計算・判定部１２８は、減速割合をオーバライド部１１５に通知するか否かの判定を通知前に実施しても良い。例えば、減速割合が所定のしきい値以下でない場合には通知を行わないよう構成して良い。ロボット減速割合計算・判定部１２８は、本実施の形態にかかるスキャナ制御装置１２０の特徴的な構成要素である。
【００２６】
このように、本実施の形態にかかるリモートレーザ溶接ロボットシステム１００では、スキャナ制御装置１２０からロボット制御装置１１０に対し、スキャナ側で減速が発生したという情報をロボット側に教えるための経路を有している。この経路のインターフェイスとして、本実施の形態ではオーバライド部１１５及びロボット減速割合計算・判定部１２８を新設した。従来、ロボット側はスキャナ側の加減速の動きを知らなかったため、指令経路と実際の加工経路とにズレが生じていた。一方、本実施の形態によればロボット側がスキャナ側の加減速を検知でき、ロボットの動きをスキャナの加減速に追従させることができる。これにより、スキャナ側で加減速が生じたとしても、指令経路と実際の加工経路と一致させることが可能である。
【００２７】
図６のフローチャートを用いて、リモートレーザ溶接ロボットシステム１００のスキャナ制御装置１２０側の動作についてさらに詳しく説明する。
Ｓ１：プログラム解析部１２１は、プログラムを解析して、レーザの走査速度（指令速度）を計算する。ロボット移動考慮計算部１２３は、ロボットの移動を考慮して指令速度を補正する（これを指令速度Ａとする）。
Ｓ２：加減速計算部１２４は、例えば走査経路にコーナ部などが含まれる場合に、指令速度Ａを減速する制御を行う（減速後の速度をＢとする）。
Ｓ３：ロボット減速割合計算・判定部１２８は、ＡとＢとの比である減速割合を計算する。例えば、Ａに対するＢの割合を百分率で表現した値を減速割合とすることができるが、本発明はこれに限定されるものでなく、他の任意の表現で減速割合を定義しても良い。
Ｓ４：減速割合が予め定められたしきい値以下である場合、ステップＳ５に遷移する。その他の場合はステップＳ６に遷移する。
Ｓ５：ロボット減速割合計算・判定部１２８は、Ｓ３で計算した減速割合を、ロボット制御装置１１０に送信すべき値として決定する。
Ｓ６：ロボット減速割合計算・判定部１２８は、減速なしを示す値（例えば１００％）を、ロボット制御装置１１０に送信すべき値として決定する。
Ｓ７：ロボット減速割合計算・判定部１２８は、Ｓ５又はＳ６で決定した値を、ロボット制御装置１１０のオーバライド部１１５に対し送信する。
【００２８】
このように、本実施の形態にかかるスキャナ制御装置１２０では、ロボット減速割合計算・判定部１２８が、ロボット側に減速をさせるか否かの判定を実施し、減速をさせると判断した場合にはロボット制御装置１１０に減速割合を通知する。これにより、ロボット側を減速させる必要のない場合には、不要な減速を行わないよう調整することができる。例えば、ある程度の加工経路精度の劣化は許容し、その代わりにサイクルタイムを向上させたいという場合などには、しきい値を適宜設定することにより精度劣化の許容度を調整することができる。
【００２９】
本実施の形態によれば、リモートレーザ溶接ロボットシステムにおいて、スキャナ側のプログラムにエアカット部を追加するなどの事前対策を要することなく、加工経路精度を向上させることが可能である。
【００３０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。例えば、本実施の形態では、スキャナ制御装置１２０がロボット制御装置１１０に対して減速割合を通知しているが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、スキャナ制御装置１２０は、ロボット制御装置１１０側で減速割合の計算に用いることができるような任意の値（指令速度、現在の走査速度など）を出力するよう変形することも可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１００  リモートレーザ溶接ロボットシステム
１１０  ロボット制御装置
１１１  プログラム解析部
１１２  補間部
１１３  加減速計算部
１１４  モータ出力部
１１５  オーバライド部
１２０  スキャナ制御装置
１２１  プログラム解析部
１２２  補間部
１２３  ロボット移動考慮計算部
１２４  加減速計算部
１２５  モータ出力部
１２６  レーザ指令計算部
１２７  レーザ指令出力部
１２８  ロボット減速割合計算・判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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