(57)【要約】【課題】被加工物の種類ごとに行う設定作業の容易化を図ることができるレーザ加工用ヘッドおよびそれを備えたレーザ加工システムを提供する。【解決手段】このレーザ加工用ヘッドは、レーザ加工中に移動する被加工物Ｗにレーザ光を照射するものであって、レーザ光射出部３２から射出されるレーザ光を被加工物Ｗに向かって反射することによりレーザ光の照射を行う光路変更部材３３，３４と、光路変更部材３３，３４の姿勢を変更する駆動装置と、駆動装置を制御する制御部６１と、被加工物Ｗ上におけるレーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報７４を格納する記憶装置６３とを備え、レーザ加工用ヘッド３０に対する被加工物Ｗの相対位置に関する情報を受付け、受付けた相対位置に関する情報と、目標軌跡情報７４とに基づき、目標軌跡に沿ってレーザ加工が行われるように駆動装置を制御するように構成されている。【選択図】図１
2018103193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工中に被加工物を移動させる支持装置によって支持された該被加工物にレーザ光を照射する、ロボットによって支持されるレーザ加工用ヘッドであって、
所定のレーザ光射出部から射出される前記レーザ光を前記被加工物に向かって反射又は屈折させることにより前記被加工物への前記レーザ光の照射を行う少なくとも１つの光路変更部材と、
該光路変更部材の姿勢又は位置を変更する駆動装置と、
該駆動装置を制御する制御部と、
前記被加工物上における前記レーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報を格納するメモリとを備え、
前記制御部が、前記被加工物に前記レーザ加工を行っている最中に前記ロボットによって位置および／又は姿勢が変化する該レーザ加工用ヘッドに対する前記被加工物の相対位置に関する情報を受付け、受付けた前記相対位置に関する情報と、前記目標軌跡情報とを用いて、前記目標軌跡に沿って前記レーザ加工が行われるように前記駆動装置を制御するレーザ加工用ヘッド。
【請求項２】
レーザ加工中に被加工物を移動させる支持ロボットによって支持された該被加工物にレーザ光を照射するレーザ加工用ヘッドであって、
所定のレーザ光射出部から射出される前記レーザ光を前記被加工物に向かって反射又は屈折させることにより前記被加工物への前記レーザ光の照射を行う少なくとも１つの光路変更部材と、
該光路変更部材の姿勢又は位置を変更する駆動装置と、
該駆動装置を制御する制御部と、
前記被加工物上における前記レーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報を格納するメモリとを備え、
前記制御部が、前記被加工物に前記レーザ加工を行っている最中に該レーザ加工用ヘッドに対する前記被加工物の相対位置に関する情報を受付け、受付けた前記相対位置に関する情報と、前記目標軌跡情報とを用いて、前記目標軌跡に沿って前記レーザ加工が行われるように前記駆動装置を制御するレーザ加工用ヘッド。
【請求項３】
被加工物を支持すると共にレーザ加工中に移動させる支持装置と、
ロボットに支持され、前記支持装置によって支持され前記レーザ加工中に移動する前記被加工物に向かって所定のレーザ光射出部から射出されたレーザ光を反射又は屈折させる少なくとも１つの光路変更部材を有するレーザ加工用ヘッドと、
該レーザ加工用ヘッドに設けられ、前記光路変更部材の姿勢又は位置を変更する駆動装置と、
該駆動装置を制御する制御部と、
前記被加工物上における前記レーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報を格納するメモリとを備え、
前記制御部が、前記被加工物に前記レーザ加工を行っている最中に前記ロボットによって位置および／又は姿勢が変化する前記レーザ加工用ヘッドに対する前記被加工物の相対位置に関する情報を受付け、受付けた前記相対位置に関する情報と、前記目標軌跡情報とを用いて、前記目標軌跡に沿って前記レーザ加工が行われるように前記駆動装置を制御するレーザ加工システム。
【請求項４】
被加工物を支持すると共にレーザ加工中に移動させる支持ロボットと、
該支持ロボットによって支持され前記レーザ加工中に移動する前記被加工物に向かって所定のレーザ光射出部から射出されたレーザ光を反射又は屈折させる少なくとも１つの光路変更部材を有するレーザ加工用ヘッドと、
該レーザ加工用ヘッドに設けられ、前記光路変更部材の姿勢又は位置を変更する駆動装置と、
該駆動装置を制御する制御部と、
前記被加工物上における前記レーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報を格納するメモリとを備え、
前記制御部が、前記被加工物に前記レーザ加工を行っている最中に前記レーザ加工用ヘッドに対する前記被加工物の相対位置に関する情報を受付け、受付けた前記相対位置に関する情報と、前記目標軌跡情報とを用いて、前記目標軌跡に沿って前記レーザ加工が行われるように前記駆動装置を制御するレーザ加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工用ヘッドおよびそれを備えたレーザ加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のレーザ加工システムとして、フレームに固定され、真下に向かってレーザ光を照射するレーザ光射出部と、複数の可動部を有し、ワークを支持するロボットとを備え、ロボットによりワークをレーザ光射出部の下方に移動すると共に、ロボットによってワークの位置および姿勢を変化させることにより、ワークの任意の位置にレーザ加工を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ワークを固定するワーク固定部と、ワーク固定部に固定されたワークに向かってレーザ光を射出するレーザ光射出部が先端に設けられた溶接ロボットと、ワーク上の目標加工軌跡に沿ってレーザ光が照射されるように溶接ロボットを動作させる動作プログラムを格納するメモリと、動作プログラムの作成を行う教示操作盤と、レーザ光により実際に溶接が行われる軌跡と目標加工軌跡との差を検出するための画像データ生成装置とを備え、画像データ生成装置により生成される撮像データを用いてロボットの動作を制御するレーザ加工装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７２６７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者のレーザ加工システムでは、レーザ光が真下に向かって射出されるようにレーザ光射出部がフレームに固定された状態で、ロボットによってワークを位置決めし、これによりワーク上の加工対象部にレーザ加工を行う。このため、ワーク上の複数の加工対象部にレーザ加工を行うためには、各加工対象部がレーザ光射出部の真下に配置されるようにロボットによってワークを移動させることになる。
【０００６】
さらに、レーザ光射出部がレーザ光を射出している状態で、ロボットによってワークを移動させることにより、ワーク上の目標加工軌跡に沿ってレーザ加工を行うことも考えられる。このように各加工対象部や目標加工軌跡にレーザ光を照射するためには、レーザ加工中のロボットのワーク支持部を各加工対象部や目標加工軌跡に応じた位置や姿勢に正確に制御しなければならない。このため、ワークの種類ごとにロボットの各可動部の動作を正確且つ緻密に設定しなければならず、当該設定作業（教示作業）に長時間を要する。
【０００７】
また、後者のレーザ加工装置では、レーザ光により実際に溶接が行われる軌跡が目標加工軌跡に沿ったものとなるように、画像データ生成装置により生成された画像データを用いるため、画像データに基づいたロボットの制御が必要になり、ロボットの制御が複雑になる。また、後者の装置でも、レーザ加工中のレーザ光射出部の位置や姿勢を目標加工軌跡に応じてロボットにより正確に制御しなければならないので、複数種類のワークに加工を行う場合はワークの種類毎に煩雑な設定作業を行う必要がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被加工物の種類ごとに行う設定作業の容易化を図ることができるレーザ加工用ヘッドおよびそれを備えたレーザ加工システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の第１の態様のレーザ加工用ヘッドは、レーザ加工中に被加工物を移動させる支持装置によって支持された該被加工物にレーザ光を照射する、ロボットによって支持されるレーザ加工用ヘッドであって、所定のレーザ光射出部から射出される前記レーザ光を前記被加工物に向かって反射又は屈折させることにより前記被加工物への前記レーザ光の照射を行う少なくとも１つの光路変更部材と、該光路変更部材の姿勢又は位置を変更する駆動装置と、該駆動装置を制御する制御部と、前記被加工物上における前記レーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報を格納するメモリとを備え、前記制御部が、前記被加工物に前記レーザ加工を行っている最中に前記ロボットによって位置および／又は姿勢が変化する該レーザ加工用ヘッドに対する前記被加工物の相対位置に関する情報を受付け、受付けた前記相対位置に関する情報と、前記目標軌跡情報とを用いて、前記目標軌跡に沿って前記レーザ加工が行われるように前記駆動装置を制御するように構成されている。
【００１０】
また、本発明の第２の態様のレーザ加工システムは、被加工物を支持すると共にレーザ加工中に移動させる支持装置と、ロボットに支持され、前記支持装置によって支持され前記レーザ加工中に移動する前記被加工物に向かって所定のレーザ光射出部から射出されたレーザ光を反射又は屈折させる少なくとも１つの光路変更部材を有するレーザ加工用ヘッドと、該レーザ加工用ヘッドに設けられ、前記光路変更部材の姿勢又は位置を変更する駆動装置と、該駆動装置を制御する制御部と、前記被加工物上における前記レーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報を格納するメモリとを備え、前記制御部が、前記被加工物に前記レーザ加工を行っている最中に前記ロボットによって位置および／又は姿勢が変化する前記レーザ加工用ヘッドに対する前記被加工物の相対位置に関する情報を受付け、受付けた前記相対位置に関する情報と、前記目標軌跡情報とを用いて、前記目標軌跡に沿って前記レーザ加工が行われるように前記駆動装置を制御するように構成されている。
【００１１】
これら態様では、例えば、ロボットのヘッド取付部の三次元座標上の位置と支持装置により支持された被加工物の三次元座標上の位置との相対位置を示す前記相対位置に関する情報を制御部が受付け、当該情報と目標軌跡情報とを用いて、目標軌跡に沿ってレーザ加工が行われるように光路変更部材の姿勢又は位置が制御される。
【００１２】
レーザ加工時に支持装置によって被加工物が移動すると共にロボットによってレーザ加工用ヘッドの位置および／又は姿勢が変化する状態でレーザ加工を行うためには、レーザ加工時のロボットの動作および支持装置の動作を設定する必要があるが、上記構成を用いると、設定されたロボットの動作および支持装置の動作が前記目標軌跡に完全に一致していなくても、レーザ光の照射位置がロボット側と支持装置側との相対位置と目標軌跡情報とを用いてレーザ加工用ヘッドにより修正される。このため、被加工物の種類に応じてロボットの動作および支持装置の動作の設定を行う場合も、その設定作業を容易にすることできる。
【００１３】
本発明の第３の態様のレーザ加工用ヘッドは、レーザ加工中に被加工物を移動させる支持ロボットによって支持された該被加工物にレーザ光を照射するレーザ加工用ヘッドであって、所定のレーザ光射出部から射出される前記レーザ光を前記被加工物に向かって反射又は屈折させることにより前記被加工物への前記レーザ光の照射を行う少なくとも１つの光路変更部材と、該光路変更部材の姿勢又は位置を変更する駆動装置と、該駆動装置を制御する制御部と、前記被加工物上における前記レーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報を格納するメモリとを備え、前記制御部が、前記被加工物に前記レーザ加工を行っている最中に該レーザ加工用ヘッドに対する前記被加工物の相対位置に関する情報を受付け、受付けた前記相対位置に関する情報と、前記目標軌跡情報とを用いて、前記目標軌跡に沿って前記レーザ加工が行われるように前記駆動装置を制御するように構成されている。
【００１４】
また、本発明の第４の態様のレーザ加工システムは、被加工物を支持すると共にレーザ加工中に移動させる支持ロボットと、該支持ロボットによって支持され前記レーザ加工中に移動する前記被加工物に向かって所定のレーザ光射出部から射出されたレーザ光を反射又は屈折させる少なくとも１つの光路変更部材を有するレーザ加工用ヘッドと、該レーザ加工用ヘッドに設けられ、前記光路変更部材の姿勢又は位置を変更する駆動装置と、該駆動装置を制御する制御部と、前記被加工物上における前記レーザ加工の目標軌跡を示す目標軌跡情報を格納するメモリとを備え、前記制御部が、前記被加工物に前記レーザ加工を行っている最中に前記レーザ加工用ヘッドに対する前記被加工物の相対位置に関する情報を受付け、受付けた前記相対位置に関する情報と、前記目標軌跡情報とを用いて、前記目標軌跡に沿って前記レーザ加工が行われるように前記駆動装置を制御するように構成されている。
【００１５】
これら態様では、例えば、ヘッド取付部の三次元座標上の位置と支持ロボットにより支持された被加工物の三次元座標上の位置との相対位置を示す前記相対位置に関する情報をレーザ加工用ヘッドが受付け、当該情報と目標軌跡情報とを用いて、目標軌跡に沿ってレーザ加工が行われるように光路変更部材の姿勢又は位置が制御される。
【００１６】
レーザ加工時に支持ロボットによって被加工物が移動する状態でレーザ加工を行うためには、レーザ加工時の支持ロボットの動作を設定する必要があるが、上記構成を用いると、設定された支持ロボットの動作が前記目標軌跡に完全に一致していなくても、レーザ光の照射位置がレーザ加工用ヘッドと支持ロボット側との相対位置と目標軌跡情報とを用いてレーザ加工用ヘッドにより修正される。このため、被加工物の種類に応じて支持ロボットの動作の設定を行う場合も、その設定作業を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被加工物の種類ごとに行う設定作業の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工システムの概略図である。
【図２】第１の実施形態のレーザ加工システムのロボット制御装置のブロック図である。
【図３】第１の実施形態のレーザ加工システムのヘッド制御装置のブロック図である。
【図４】第１の実施形態のレーザ加工用ヘッドの要部斜視図である。
【図５】第１の実施形態のレーザ加工システムの動作説明図である。
【図６】第１の実施形態のレーザ加工システムの動作説明図である。
【図７】第１の実施形態で加工する被加工物の斜視図である。
【図８】第１の実施形態で被加工物に加工した溶接線の例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工システムの概略図である。
【図１０】第２の実施形態のレーザ加工システムの動作説明図である。
【図１１】第１および第２の実施形態の変形例を示すレーザ加工用ヘッドの要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工システムを図面を参照して以下に説明する。
このレーザ加工システムは、図１に示すように、先端部にレーザ加工用ヘッド３０を支持する第１ロボット１０と、ワーク等の被加工物Ｗを支持する支持装置としての第２ロボット２０と、第１ロボット１０および第２ロボット２０を制御するロボット制御装置４０と、レーザ加工用ヘッド３０にレーザ光を供給するレーザ発振器５０と、レーザ加工用ヘッド３０を制御するヘッド制御装置６０とを備えている。
【００２０】
レーザ発振器５０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するコンピュータから成るレーザ制御部５１を有し、レーザ制御部５１によりレーザ加工用ヘッド３０に供給するレーザ光の強度、供給時間、タイミング等が制御される。例えば、レーザ制御部５１は、ロボット制御装置４０やヘッド制御装置６０からの制御指令に基づき、レーザ加工用ヘッド３０に供給するレーザ光の強度、供給時間、タイミング等を制御する。
【００２１】
第１ロボット１０は、複数の可動部を備えると共に、複数の可動部をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ１１を備えている（図２参照）。各サーボモータ１１として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータを用いることが可能である。各サーボモータ１１はその作動位置を検出するエンコーダ等の作動位置検出装置を内蔵しており、作動位置検出装置の検出値がロボット制御装置４０に送信される。
【００２２】
第２ロボット２０は、複数の可動部を備える。例えば、第２ロボット２０の第１の軸が図１のＸ軸方向に傾動するように構成され、第１の軸よりも先端側に配置された第２の軸が第１の軸の中心軸線周りに回転するように構成されている。また、第２ロボット２０は複数の可動部をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ２１を備えている（図２参照）。各サーボモータ２１として、回転モータ、直動モータ等の各種のサーボモータを用いることが可能である。各サーボモータ２１はその作動位置を検出するエンコーダ等の作動位置検出装置を内蔵しており、作動位置検出装置の検出値がロボット制御装置４０に送信される。
【００２３】
ロボット制御装置４０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ等を有する制御部４１と、表示装置４２と、不揮発性メモリ、ＲＯＭ等を有するメモリとしての記憶装置４３と、第１ロボット１０および第２ロボット２０の動作プログラムを作成する際等に操作する教示操作盤４４と、第１ロボット１０のサーボモータ１１にそれぞれ対応するように設けられた複数のサーボ制御器４５と、第２ロボット２０のサーボモータ２１にそれぞれ対応するように設けられた複数のサーボ制御器４６とを備えている（図２参照）。例えば、第２ロボット２０は第１ロボット１０の付加軸としてロボット制御装置４０により制御される。
【００２４】
記憶装置４３にはシステムプログラム４３ａが格納されており、システムプログラム４３ａがロボット制御装置４０の基本機能を担っている。また、記憶装置４３には、教示操作盤４４を用いて作成された第１ロボット動作プログラム７１および第２ロボット動作プログラム７２が少なくとも１つずつ格納されている。
【００２５】
例えば、制御部４１はシステムプログラム４３ａにより動作し、記憶装置４３に格納されている第１ロボット動作プログラム７１を読み出してＲＡＭに一時的に格納し、読み出した第１ロボット動作プログラム７１に沿って各サーボ制御器４５に制御信号を送り、これにより第１ロボット１０の各サーボモータ１１のサーボアンプを制御する。一例として、第１ロボット１０により支持されたレーザ加工用ヘッド３０のレーザ加工中の位置および姿勢を制御するために、第１ロボット動作プログラム７１が作成される。
【００２６】
また、制御部４１は、記憶装置４３に格納されている第２ロボット動作プログラム７２を読み出してＲＡＭに一時的に格納し、読み出した第２ロボット動作プログラム７２に沿って各サーボ制御器４６に制御信号を送り、これにより第２ロボット２０の各サーボモータ２１のサーボアンプを制御する。一例として、第２ロボット２０により支持された被加工物Ｗのレーザ加工中の位置および姿勢を制御するために、第２ロボット動作プログラム７２が作成される。
【００２７】
レーザ加工用ヘッド３０は、図１および図４に示すように、第１ロボット１０の先端部に支持されたヘッド本体３１と、ヘッド本体３１に取付けられたレーザ光射出部３２と、ヘッド本体３１に駆動装置である第１のサーボモータ３３ａを介して取付けられた第１の光路変更部材３３と、ヘッド本体３１に駆動装置である第２のサーボモータ３４ａを介して取付けられた第２の光路変更部材３４とを有する。
【００２８】
レーザ光射出部３２は光ファイバによりレーザ発振器５０に接続され、レーザ発振器５０から供給されるレーザ光を射出する。レーザ光射出部３２から射出されたレーザ光は第１の光路変更部材３３により第２の光路変更部材３４に向かって反射され、第１の光路変更部材３３からのレーザ光が第２の光路変更部材３４によって第２ロボット２０により支持された被加工物Ｗに向かって反射される。
【００２９】
ヘッド制御装置６０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ等を有する制御部６１と、表示装置６２と、不揮発性メモリ、ＲＯＭ等を有するメモリとしての記憶装置６３と、第１および第２のサーボモータ３３ａ，３４ａの動作プログラムを作成する際等に操作する操作盤６４と、第１のサーボモータ３３ａ用のサーボ制御器６５と、第２のサーボモータ３４ａ用のサーボ制御器６６とを備えている（図３参照）。
【００３０】
記憶装置６３にはシステムプログラム６３ａが格納されており、システムプログラム６３ａがヘッド制御装置６０の基本機能を担っている。また、記憶装置６３には、操作盤６４を用いて作成された動作プログラム７３が少なくとも１つ格納されている。さらに、記憶装置６３には、被加工物Ｗの種類毎に目標軌跡情報７４が格納されている。各目標軌跡情報７４は、第２ロボット２０に支持された被加工物Ｗにおいてレーザ加工を行う軌跡を示す三次元座標上の一群の加工点の位置情報又は加工線の位置情報である。
【００３１】
例えば、制御部６１はシステムプログラム６３ａにより動作し、記憶装置６３に格納されている動作プログラム７３を読み出してＲＡＭに一時的に格納し、読み出した動作プログラム７３に沿って各サーボ制御器６５，６６に制御信号を送り、これにより各サーボモータ３３ａ，３４ａのサーボアンプを制御する。
【００３２】
ここで、制御部６１は、ロボット制御装置４０から、第１ロボット１０により支持されたレーザ加工用ヘッド３０の所定の位置の情報、例えば下面の点Ａの三次元座標上の位置情報（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）と、第２ロボット２０により支持された被加工物Ｗの所定の位置の情報、例えば被加工物Ｗの上面の点Ｂの三次元座標上の位置情報（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とを受付けるように構成されている。これら位置情報はレーザ加工用ヘッド３０に対する被加工物Ｗの相対位置に関する情報として用いられる。
【００３３】
また、動作プログラム７３は、受付けた位置情報（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および位置情報（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）と、目標軌跡情報７４とに基づき、目標軌跡である前記一群の加工点又は加工線上の点の三次元座標（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）にレーザ光を照射するために、各サーボ制御器６５，６６の制御信号を生成し、当該制御信号を各サーボ制御器６５，６６に供給するものである。
【００３４】
ある被加工物Ｗのレーザ加工のための設定は、例えば作業者により以下のように行われる。
作業者は、第２ロボット２０に支持された被加工物Ｗ用の目標軌跡情報７４に沿って、レーザ加工用ヘッド３０から被加工物Ｗにレーザ光を照射できるように、第１ロボット動作プログラム７１および第２ロボット動作プログラム７２を教示操作盤４４を用いて作成し、記憶装置４３に格納する。
【００３５】
この時、レーザ光の照射位置の詳細な調整はレーザ加工用ヘッド３０が行うので、第１ロボット動作プログラム７１および第２ロボット動作プログラム７２は、レーザ加工用ヘッド３０のレーザ光射出部の近傍が被加工物Ｗの加工位置側を向くように、レーザ加工用ヘッド３０と被加工物Ｗとを相対的に移動させるものであればよい。
【００３６】
例えば、図５のように、半球状の被加工物Ｗの上面にレーザ光による加工を行う場合は、レーザ加工用ヘッド３０においてレーザ光を射出する下面が被加工物Ｗの上面を向きながら、レーザ加工用ヘッド３０と被加工物Ｗとが相対的に移動するように、第１ロボット動作プログラム７１および第２ロボット動作プログラム７２が作成される。
【００３７】
また、図６のように、被加工物Ｗが円盤部Ｗ１と円盤部Ｗ１上に溶接される円柱部Ｗ２とを有する形状であり、円柱部Ｗ２の下端の周縁を円盤部Ｗ１の上面にレーザ光により溶接する場合は、レーザ加工用ヘッド３０においてレーザ光を射出する下面が円柱部Ｗ２の下端の周縁を向きながら、円柱部Ｗ２がレーザ加工用ヘッド３０に対して回転するように、第１ロボット動作プログラム７１および第２ロボット動作プログラム７２が作成される。
【００３８】
一方、作業者は、ヘッド制御装置６０の記憶装置６３に、図５や図６の被加工物Ｗ用の目標軌跡情報７４を格納する。これにより、制御部６１は、上記ロボット動作プログラム７１，７２に沿って第１ロボット１０および第２ロボット２０が動作している最中に、点Ａの位置情報（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および点Ｂの位置情報（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）と、目標軌跡情報７４とに基づき、第１ロボット１０と第２ロボット２０の動作に応じて各サーボ制御器６５，６６に制御信号を供給する。これにより、レーザ光が目標軌跡に沿って照射される。
【００３９】
この時、制御部６１は、点Ａの位置情報（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および点Ｂの位置情報（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に基づき、点Ａに対する点Ｂの相対位置を計算するが、当該相対位置の計算をロボット制御装置４０の制御部４１が行い、当該計算結果を制御部６１が受付けるように構成してもよい。
【００４０】
本実施形態では、第１ロボット１０に取付けられたレーザ加工用ヘッド３０の三次元座標上の位置と第２ロボット２０により支持された被加工物Ｗの三次元座標上の位置との相対位置を示す相対位置に関する情報を制御部４１が受付け、当該情報と目標軌跡情報７４とを用いて、目標軌跡に沿ってレーザ加工が行われるように光路変更部材３３，３４の姿勢が制御される。
【００４１】
このため、第１ロボット１０の動作および第２ロボット２０の動作が目標軌跡に完全に一致していなくても、レーザ光の照射位置が第１ロボット１０側と第２ロボット２０側との相対位置と目標軌跡情報７４とを用いてレーザ加工用ヘッド３０により修正される。このため、被加工物Ｗの種類に応じて第１ロボット１０の動作および第２ロボット２０の動作の設定を行う場合も、その設定作業を容易にすることできる。
【００４２】
例えば、図６に示す被加工物Ｗに、図７に示す目標軌跡Ｔに沿ってレーザ光による溶接（レーザ加工）を行う場合、レーザ加工用ヘッド３０を用いない場合は、目標軌跡Ｔに沿って第１ロボット１０および第２ロボット２０を動作させる必要が生ずる。第１および第２ロボット１０、２０を目標軌跡Ｔに沿って高速で移動させることは難しく、その設定も難しい。また、実際に溶接を行った溶接線が図８に示す溶接線Ｂのように不規則になりやすい。これに対し、本実施形態では、レーザ光の照射位置を目標軌跡Ｔに沿って高速で移動させることが可能であると共に、その設定も容易にすることができ、図８の溶接線Ａのように正確な溶接を行うことも可能になる。
【００４３】
本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工システムを図面を参照して以下に説明する。
このレーザ加工システムは、図９に示すように、第１の実施形態では第１ロボット１０に支持されていたレーザ加工用ヘッド３０をフレーム１００に固定したものであり、第２の実施形態のその他の構成は第１の実施形態と同様である。第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、第２の実施形態も第１の実施形態と同様のロボット制御装置４０、レーザ発振器５０、およびヘッド制御装置６０を有する。
【００４４】
第２の実施形態では、被加工物Ｗを支持する第２ロボット２０が、第１の実施形態で示したものより可動部が多いものであるが、第１の実施形態で示したものを用いることも可能である。第２の実施形態でも第２ロボット２０の各可動部のサーボモータ２１がロボット制御装置４０の制御部４１により制御される。
【００４５】
この実施形態である被加工物Ｗのレーザ加工のための設定を行う場合、作業者は、第２ロボット２０に支持された被加工物Ｗ用の目標軌跡情報７４に沿ってレーザ加工用ヘッド３０から被加工物Ｗにレーザ光を照射できるように、第２ロボット動作プログラム７２を教示操作盤４４を用いて作成し、記憶装置４３に格納する。
【００４６】
この時、レーザ光の照射位置の詳細な調整はレーザ加工用ヘッド３０が行うので、第２ロボット動作プログラム７２は、レーザ加工用ヘッド３０のレーザ光射出部の近傍が被加工物Ｗの加工位置側を向くように、レーザ加工用ヘッド３０と被加工物Ｗとを相対的に移動させるものであればよい。
【００４７】
例えば、図９および図１０のように、半球状の被加工物Ｗの上面にレーザ光による加工を行う場合は、被加工物Ｗの上面がレーザ加工用ヘッド３０においてレーザ光を射出する下面を向きながら、レーザ加工用ヘッド３０と被加工物Ｗとが相対的に移動するように、第２ロボット動作プログラム７２が作成される。
【００４８】
一方、作業者は、ヘッド制御装置６０の記憶装置６３に図９の被加工物Ｗ用の目標軌跡情報７４を格納する。これにより、制御部６１は、第２ロボット動作プログラム７２に沿って第２ロボット２０が動作している最中に、点Ａの位置情報（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および点Ｂの位置情報（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）と、目標軌跡情報７４とに基づき、第２ロボット２０の動作に応じて各サーボ制御器６５，６６に制御信号を供給する。これにより、レーザ光が目標軌跡に沿って照射される。
【００４９】
この時、制御部６１は、点Ａの位置情報（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および点Ｂの位置情報（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に基づき、点Ａに対する点Ｂの相対位置を計算するが、当該相対位置の計算をロボット制御装置４０の制御部４１が行い、当該計算結果を制御部６１が受付けるように構成してもよい。
【００５０】
第２の実施形態でも、フレーム１００に固定されたレーザ加工用ヘッド３０の三次元座標上の位置と第２ロボット２０により支持された被加工物Ｗの三次元座標上の位置との相対位置を示す相対位置に関する情報を制御部４１が受付け、当該情報と目標軌跡情報７４とを用いて、目標軌跡に沿ってレーザ加工が行われるように光路変更部材３３，３４の姿勢が制御される。
【００５１】
このため、第２ロボット２０の動作が目標軌跡に完全に一致していなくても、レーザ光の照射位置がレーザ加工用ヘッド３０側と第２ロボット２０側との相対位置と目標軌跡情報７４とを用いてレーザ加工用ヘッド３０により修正される。このため、被加工物Ｗの種類に応じて第２ロボット２０の動作の設定を行う場合も、その設定作業を容易にすることできる。
【００５２】
なお、第１および第２の実施形態では、ヘッド制御装置６０の制御部６１が各サーボモータ３３ａ，３４ａの制御を行う。これに対し、ロボット制御装置４０の記憶装置４３に目標軌跡情報７４が格納され、ロボット制御装置４０の制御部４１が、前記相対位置に関する情報と目標軌跡情報７４とを用いて、目標軌跡に沿ってレーザ加工が行われるように光路変更部材３３，３４の姿勢を制御するように構成してもよい。
【００５３】
また、第１および第２の実施形態において、第１ロボット１０や第２ロボット２０の各サーボモータ１１，２１の作動位置検出装置の検出値を、前記相対位置に関する情報として制御部６１が受付けるように構成してもよい。この場合でも前述と同様の作用効果を奏し得る。
【００５４】
また、第１および第２の実施形態において、図１１に示すように、レーザ加工用ヘッド３０のヘッド本体３１内に、光路変更部材３３，３４の代わりに、レーザ光射出部３２からのレーザ光の光路を変更する第１の光路変更部材３５と、第１の光路変更部材３５を通過したレーザ光の光路を変更する第２の光路変更部材３６と、第２の光路変更部材３６からのレーザ光を照射位置に集光させる集光レンズ３７とを設けることも可能である。
【００５５】
この場合、第１および第２の光路変更部材３５，３６はそれぞれ径方向一端から他端に向かって厚さが変化するレンズである。第１の光路変更部材３５は駆動装置としての第１のサーボモータ３５ａにより光軸周りの回転方向の位置が変化するように構成され、第２の光路変更部材３６も駆動装置としての第２のサーボモータ３６ａにより光軸周りの回転方向の位置が変化するように構成されている。
【００５６】
レーザ光射出部３２から射出されたレーザ光は、第１の光路変更部材３５および第２の光路変更部材３６により屈折された後、集光レンズ３７により照射位置に集光される。この時、第１および第２の光路変更部材３５，３６の厚さが径方向一端から他端に向かって変化しているので、第１および第２のサーボモータ３５ａ，３６ａにより各光路変更部材３５，３６が回転すると、レーザ光の照射位置が変化する。
【００５７】
第１および第２のサーボモータ３５ａ，３６ａはそれぞれサーボ制御器を介してヘッド制御装置６０に接続され、前記各実施形態でサーボモータ３３ａ，３４ａが制御されたように、制御部６１によってサーボモータ３５ａ，３６ａに制御信号が送られる。このため、前記各実施形態と同様に、被加工物Ｗの種類に応じて第１ロボット１０や第２ロボット２０の動作の設定を行う場合も、その設定作業を容易にすることできる。
【００５８】
なお、第１および第２の光路変更部材３５，３６を径方向に厚さが変化しないレンズにすると共に、サーボモータ３５ａ，３６ａにより第１および第２の光路変更部材３５，３６の姿勢を変更するように構成してもよい。
また、第１および第２の実施形態において、第１および第２の光路変更部材３３，３４の位置がサーボモータ３３ａ，３４ａによって変化するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０  第１ロボット
２０  第２ロボット
３０  レーザ加工用ヘッド
３２  レーザ光射出部
３３，３５  第１の光路変更部材
３４，３６  第２の光路変更部材
４０  ロボット制御装置
４１  制御部
４３  記憶装置
５０  レーザ発振器
５１  レーザ制御部
６０  ヘッド制御装置
６１  制御部
６３  記憶装置
７４  目標軌跡情報
Ｗ    被加工物
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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