(57)【要約】【課題】レーザ加工ヘッドにセンサを取り付ける必要がなく、レーザ加工ヘッドと加工対象物の干渉がなく、さらにレーザ加工ヘッドの姿勢を限定することもなく、安価な手段により、プログラム作成ミスによるレーザ光の誤照射を防止することができるレーザ加工制御方法およびその装置を提供すること。【解決手段】予め教示したプログラムに基づいてレーザ加工するレーザ加工制御方法およびレーザ加工制御装置において、予めレーザ出射を許可する移動速度の上限値を設定し、プレイバック時に前記プログラムの移動速度を検出し、前記移動速度の上限値と前記検出された移動速度を比較し、前記検出された移動速度が前記移動速度の上限値を超えた場合、レーザ出射を停止させる。【選択図】　　図２
2004009088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め教示したプログラムに基づいてレーザ加工するレーザ加工制御方法において、
予めレーザ出射を許可する移動速度の上限値を設定し、プレイバック時に前記プログラムの移動速度を検出し、前記移動速度の上限値と前記検出された移動速度を比較し、前記検出された移動速度が前記移動速度の上限値を超えた場合、レーザ出射を停止することを特徴とするレーザ加工制御方法。
【請求項２】
予め教示したプログラムに基づいてレーザ加工するレーザ加工制御装置において、
前記プログラムの移動速度を検出する移動速度検出手段と、レーザ出射を許可する移動速度の上限値であるレーザ出射許可移動速度上限値を設定するレーザ出射許可上限移動速度設定手段と、前記移動速度検出手段により検出された前記移動速度と前記レーザ出射許可上限移動速度設定手段により設定された前記レーザ出射許可移動速度上限値の大きさを比較する比較器とを備え、
予め前記レーザ出射許可上限移動速度設定手段により前記レーザ出射許可移動速度上限値を設定し、プレイバック時に前記移動速度検出手段により検出された前記移動速度が前記レーザ出射許可上限移動速度設定手段により設定された前記レーザ出射許可移動速度上限値を超えた場合、レーザ出射を停止することを特徴とするレーザ加工制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ加工制御方法およびその装置に関し、とくにレーザ光誤照射防止のためのレーザ加工制御方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の枝術】
まず、一般的なレーザ加工システムについて説明し、次に従来のレーザ加工制御方法およびその装置においてレーザ光誤照射防止に関する発明について示す。
【０００３】
以下、簡単に図面を用いて説明する。
【０００４】
図４は一般的なレーザ加工システムの一例を示す構成図である。レーザ加工システムは、ロボット制御装置１、ロボット２、レーザ発振器３、レーザ加工ヘッド４、光ファイバ５、ロボット制御ケーブル６、レーザ制御ケーブル７から構成される。ロボット制御装置１は、ロボット２にロボット制御ケーブル６を通じ動作指令を与えてロボット２を動作させ、レーザ発振器３にレーザ制御ケーブル７を通じレーザ制御指令を与え、光ファイバ５を通じてロボット２のアーム先端に取り付けられたレーザ加工ヘッド４からレーザ光を加工対象物８に照射する。
【０００５】
ロボット制御装置１の内部構造を図３に示す。ロボット制御装置１は、中央処理装置（以下ＣＰＵという）２０を有し、ＣＰＵ２０には、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、操作盤２３、演算処理部２４、Ｉ／Ｏインターフェイス２５、軸制御器２６が、バス２７で接続されている。ＲＯＭ２１には、ＣＰＵ２０が実行すべき各種制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２２は不揮発性で、操作盤２３から入力された教示データや各種パラメータの設定値等のデータが格納されている。操作盤２３には、ロボット２の操作に必要な数値制御・表示器、ランプおよび操作ボタンを有する。演算処理部２４は、ロボット２の手首の位置および姿勢を演算する。Ｉ／Ｏインターフェイス２５は、レーザ発振器３に接続されレーザ出射制御手段２９によりレーザ出射を制御する指令信号を出力するようになっている。軸制御器２６は、ロボット２の各軸のサーボ回路２８を介して各軸のサーボモータ（図示せず）に接続され、ロボット２を動作させる。
【０００６】
次に、レーザ加工の手順を示す。まず、ロボット２を用いてレーザ加工するには、ロボット２に動作軌跡を教示し、レーザ出射に必要な命令を登録して、レーザ加工用プログラムを作成する。
【０００７】
一例として、図５に示すような動作軌跡のプログラムを作成する。図５のＡ点はプログラムの動作開始点、Ｂ点はレーザ加工開始点、Ｃ点はレーザ加工終了点、Ｄ点は退避点を示し、ロボット２はＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点、Ａ点の順に動作する。Ｂ点とＣ点間はレーザ加工する作業区間であり、レーザ光が加工対象物８に照射される。
【０００８】
次に、教示したレーザ加工用プログラムを図６に示す。プログラム内容を以下に説明する。まず、動作開始点Ａからレーザ加工開始点Ｂまでの区間をロボット２は移動速度２０００ｃｍ／ｍｉｎにて高速に移動する。この区間をエアカット区間と呼ぶ。次に、レーザ加工開始点Ｂにロボット２が到達後、レーザ出射命令ＢＥＡＭＯＮを実行し、レーザ光がレーザ発振器３より光ファイバ５を通してレーザ加工ヘッド４から加工対象物８に対して照射される。ロボット２は移動命令の指示通りに移動速度３００ｃｍ／ｍｉｎにて動作しレーザ加工終了点Ｃに到達する。このレーザ加工開始点Ｂからレーザ加工終了点Ｃまでを作業区間と呼ぶ。レーザ加工終了点Ｃにロボット２が到達後、レーザ発振器３にレーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦを出力し、加工対象物８へのレーザ照射が停止する。ロボット２はレーザ加工終了点Ｃから移動速度２０００ｃｍ／ｍｉｎにて高速に動作し退避点Ｄに移動し、次に動作開始点Ａに戻る。作成されたプログラムは作業区間の移動速度よりもエアカット区間の移動速度の方が高速である。以上のように、作成されたプログラムにしたがって、ロボット２は自動運転されて、レーザ加工が行われる。
【０００９】
ところが、プログラム作成時に図７や図８に示すようにレーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦの登録箇所を間違えたり、レーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦを登録し忘れたりする場合があった。図７に示すようにレーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦの登録箇所を間違えた場合、レーザ加工終了点Ｃから退避点Ｄの位置までもレーザ出射は継続され、加工対象物８以外に対してレーザ照射することになる。最悪の場合、作業者にレーザ光を照射する恐れがあり非常に危険であった。また、図８に示すようにレーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦを登録し忘れると、レーザ加工終了点Ｃ以降退避点Ｄおよび動作開始点Ａの位置までレーザ出射は継続され、上述したように作業者にレーザ光を照射する恐れがあった。
【００１０】
この問題点を解決するため、従来のレーザ光誤照射防止に関する発明には、特開昭５８−１１６３５０号公報に記載のものがある。この発明の構成は図９に示すとおりである。すなわち、図４に示す構成に距離センサ１１を付加した構成である。距離センサ１１はレーザ加工ヘッド４近傍に取り付けられ、プログラム動作時、加工対象物８とレーザ加工ヘッド４との距離を監視している。予め設定された検出距離閾値よりも、レーザ加工ヘッド４と加工対象物８間の検出距離が小さければレーザ出射を許可し、大きければレーザ出射を停止するようになっている。図１０は、レーザ出射可否の状態を示している。図１０（ａ）は、レーザ出射可能な場合である。予め設定された検出距離閾値よりも、レーザ加工ヘッド４と加工対象物８間の検出距離が小さいため、レーザ出射は可能である。図１０（ｂ）は、レーザ出射不可能な場合である。予め設定された検出距離閾値よりも、レーザ加工ヘッド４と加工対象物８間の検出距離が大きいため、レーザ出射を停止させる。このように、距離センサ１１によりレーザ加工ヘッド４と加工対象物８との距離を監視し、距離センサ１１の検出距離が予め設定された検出距離閾値以上になった場合、レーザ光の出射を停止し、レーザ光の誤照射を防止していた。
【００１１】
また、その他のレーザ光誤照射防止に関する発明には、特開平３−１９７８９号公報に記載のものがある。この発明の構成は図４に示す従来のものと同様であり、とくにレーザ加工ヘッド４近傍にセンサを取り付ける必要はない。この発明の制御フローを図１１に示す。まず、レーザ発振が可能な作業範囲すなわちレーザ加工ヘッド４の動作角度Ａを設定する。次に、ロボット２のプレイバック動作時に、レーザ加工ヘッド４の現在値における角度Ｂを演算し、現在値の角度Ｂが設定された動作角度Ａ以内にあるかを監視する。レーザ加工ヘッド４の現在値の角度Ｂが設定された動作角度Ａ以内であれば、レーザ出射を継続する。一方、レーザ加工ヘッド４の現在値の角度Ｂが設定された動作角度Ａを超えた場合、直ちにレーザ出射を停止する。以上のように、この発明では、レーザ加工ヘッド４の姿勢を限定することで、加工対象物８以外にレーザ光が誤照射されることを防止していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開昭５８−１１６３５０号公報に記載のレーザ加工制御方法およびその装置では、以下の問題が発生した。すなわち、レーザ加工ヘッド４側面に距離センサ１１を取り付けるため、レーザ加工ヘッド４と加工対象物８の干渉の問題があった。また、距離センサ１１を新たに追加するため、高コストとなる。さらに、上述した理由より距離センサ１１を取り付けない場合が多数であった。
【００１３】
また、前記特開平３−１９７８９号公報に記載のレーザ加工制御方法およびその装置では、レーザ加工ヘッド４の姿勢を限定する方法を採用するので、複雑な形状の加工対象物８に対して、例えば、水平方向にレーザ光を照射する必要がある場合に、レーザ光を照射することができないという問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、レーザ加工ヘッドにセンサを取り付ける必要がなく、レーザ加工ヘッドと加工対象物の干渉がなく、さらにレーザ加工ヘッドの姿勢を限定することもなく、安価な手段により、プログラム作成ミスによるレーザ光の誤照射を防止することができるレーザ加工制御方法およびその装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のレーザ加工制御方法は、予め教示したプログラムに基づいてレーザ加工するレーザ加工制御方法において、予めレーザ出射を許可する移動速度の上限値を設定し、プレイバック時に前記プログラムの移動速度を検出し、前記移動速度の上限値と前記検出された移動速度を比較し、前記検出された移動速度が前記移動速度の上限値を超えた場合、レーザ出射を停止することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２記載のレーザ加工制御装置は、予め教示したプログラムに基づいてレーザ加工するレーザ加工制御装置において、前記プログラムの移動速度を検出する移動速度検出手段と、レーザ出射を許可する移動速度の上限値であるレーザ出射許可移動速度上限値を設定するレーザ出射許可上限移動速度設定手段と、前記移動速度検出手段により検出された前記移動速度と前記レーザ出射許可上限移動速度設定手段により設定された前記レーザ出射許可移動速度上限値の大きさを比較する比較器とを備え、予め前記レーザ出射許可上限移動速度設定手段により前記レーザ出射許可移動速度上限値を設定し、プレイバック時に前記移動速度検出手段により検出された前記移動速度が前記レーザ出射許可上限移動速度設定手段により設定された前記レーザ出射許可移動速度上限値を超えた場合、レーザ出射を停止することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１および請求項２記載のレーザ加工制御方法およびその装置によれば、作業区間の移動速度がエアカット区間の移動速度よりも遅い点に着目し、ロボットの移動速度が作業区間の移動速度（実際はレーザ出射許可移動速度上限値）よりも大きい場合、レーザ出射を停止する制御としたので、プログラム作成ミスによるレーザ光の誤照射を防止することができる。また、とくにレーザ加工ヘッドにセンサを取り付ける必要がないため、レーザ加工ヘッドと加工対象物の干渉の恐れがなく、安価な手段によりレーザ光の誤照射を防止することができる。また、レーザ加工ヘッドの姿勢を限定しないので、複雑な加工対象物に対してレーザ光を照射できないという問題が発生することなく、レーザ光の誤照射を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ加工制御方法およびその装置の実施例を図１および図２に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明のレーザ加工制御装置の第一の実施例の構成の一部を示すものである。全体構成は図３に示す従来のレーザ加工制御装置と同様であり、操作盤２３にレーザ出射許可上限移動速度設定手段５１を、演算処理部２４に移動速度検出手段５２および比較器５３を具備したことを特徴とする。レーザ出射許可上限移動速度設定手段５１により、レーザ出射を許可する移動速度の上限値であるレーザ出射許可移動速度上限値を設定する。演算処理部２４では、移動速度検出手段５２によりプログラムのロボット２の移動速度を検出し、検出した移動速度がレーザ出射許可上限移動速度設定手段５１により設定されたレーザ出射許可移動速度上限値を超えていないかを比較器５３により監視する。検出した移動速度と設定したレーザ出射許可移動速度上限値の比較結果に応じて、Ｉ／Ｏインターフェイス２５によりレーザ発振器３にレーザ出射・停止の制御信号を出力する。このように、本発明ではレーザ加工ヘッドにセンサを取り付ける必要がないため、レーザ加工ヘッドと加工対象物の干渉の恐れがなく、安価な手段によりレーザ光の誤照射を防止することができる。
【００２０】
図２は本発明のレーザ加工制御方法の第一の実施例の制御フローである。まずレーザ出射許可上限移動速度設定手段５１によりレーザ出射許可移動速度上限値Ａを設定する。次にロボット２のプレイバック運転時に、プログラムのロボット２の移動速度Ｂを検出する。検出したロボット２の移動速度Ｂがレーザ出射許可移動速度上限値Ａを超えていない場合は、レーザ出射停止命令を実行するまでレーザ発振を継続する。一方、検出したロボット２の移動速度Ｂがレーザ出射許可移動速度上限値Ａを超えている場合、直ちにレーザ出射を停止する。
【００２１】
次に、誤ったプログラム例である図７、図８を用いて、本発明の作用を説明する。まず、レーザ出射許可移動速度上限値Ａを１０００ｃｍ／ｍｉｎに設定する。この場合、ロボット２の移動速度Ｂがレーザ出射許可移動速度上限値Ａ＝１０００ｃｍ／ｍｉｎを超えた場合に、レーザ出射が停止される。
【００２２】
図７のプログラムでは、レーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦの登録箇所を間違えており、レーザ加工終了点Ｃから退避点Ｄの位置までもレーザ出射は継続され、加工対象物８以外に対してレーザ照射するように誤ってプログラムされている。ステップ２でレーザ出射開始点Ｂにロボット２が動作し、ステップ３でレーザ出射命令ＢＥＡＭＯＮの実行によりレーザ出射される。ステップ４では正常な移動速度（３００ｃｍ／ｍｉｎ）にてレーザ加工終了点Ｃに向かいロボット２は動作する。移動速度Ｂ（３００ｃｍ／ｍｉｎ）は、レーザ出射許可移動速度上限値Ａ＝１０００ｃｍ／ｍｉｎを超えていないので、レーザ出射は継続される。次に、ロボット２はレーザ加工終了点であるＣ点に到達後、レーザ出射を停止する必要があるが、レーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦはＤ点に移動した後に実行されるように誤ってプログラムされている。すなわち、レーザ加工終了点Ｃ以降もレーザ出射されるようにプログラムされている。本発明では、レーザ加工終了点Ｃ以降の移動速度Ｂ＝２０００ｃｍ／ｍｉｎをレーザ出射許可移動速度上限値Ａ＝１０００ｃｍ／ｍｉｎと比較し、移動速度Ｂがレーザ出射許可移動速度上限値Ａを超えているのを検出し、直ちにレーザ出射を停止させることができる。したがって、プログラムミスによるレーザ光の誤照射を防止することができる。このとき、レーザ加工ヘッドの姿勢を限定しないので、複雑な加工対象物に対してレーザ光を照射できないという問題が発生することなく、レーザ光の誤照射を防止することができる。
【００２３】
図８のプログラムでは、レーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦを登録し忘れており、レーザ加工終了点Ｃ以降退避点Ｄおよび動作開始点Ａの位置までレーザ出射は継続されるように誤ってプログラムされている。ステップ２でレーザ出射開始点Ｂにロボット２が動作し、ステップ３でレーザ出射される。ステップ４では正常な移動速度Ｂ（３００ｃｍ／ｍｉｎ）にてレーザ加工終了点Ｃに向かいロボット２は動作する。移動速度Ｂ（３００ｃｍ／ｍｉｎ）は、レーザ出射許可移動速度上限値Ａ＝１０００ｃｍ／ｍｉｎを超えていないので、レーザ出射は継続される。次に、ロボット２はレーザ加工終了点Ｃに到達後、レーザ出射を停止する必要があるが、レーザ出射停止命令ＢＥＡＭＯＦは誤って登録されていないので、レーザ加工終了点Ｃ以降もレーザ出射されるようにプログラムされている。本発明では、移動速度Ｂ＝２０００ｃｍ／ｍｉｎをレーザ出射許可移動速度上限値Ａ＝１０００ｃｍ／ｍｉｎと比較し、移動速度Ｂがレーザ出射許可移動速度上限値Ａを超えているので、直ちにレーザ出射を停止させることができる。したがって、プログラムミスによるレーザ光の誤照射を防止することができる。このとき、レーザ加工ヘッドの姿勢を限定しないので、複雑な加工対象物に対してレーザ光を照射できないという問題が発生することなく、レーザ光の誤照射を防止することができる。
【００２４】
以上述べたように、この実施例によれば、作業区間の移動速度がエアカット区間の移動速度よりも遅い点に着目し、ロボットの移動速度が作業区間の移動速度（実際はレーザ出射許可移動速度上限値）よりも大きい場合、レーザ出射を停止する制御としたので、プログラム作成ミスによるレーザ光の誤照射を防止することができる。また、とくにレーザ加工ヘッドにセンサを取り付ける必要がないため、レーザ加工ヘッドと加工対象物の干渉の恐れがなく、安価な手段によりレーザ光の誤照射を防止することができる。また、レーザ加工ヘッドの姿勢を限定しないので、複雑な加工対象物に対してレーザ光を照射できないという問題が発生することなく、レーザ光の誤照射を防止することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１および請求項２記載のレーザ加工制御方法およびその装置によれば、作業区間の移動速度がエアカット区間の移動速度よりも遅い点に着目し、ロボットの移動速度が作業区間の移動速度（実際はレーザ出射許可移動速度上限値）よりも大きい場合、レーザ出射を停止する制御としたので、プログラム作成ミスによるレーザ光の誤照射を防止することができる。また、とくにレーザ加工ヘッドにセンサを取り付ける必要がないため、レーザ加工ヘッドと加工対象物の干渉の恐れがなく、安価な手段によりレーザ光の誤照射を防止することができる。また、レーザ加工ヘッドの姿勢を限定しないので、複雑な加工対象物に対してレーザ光を照射できないという問題が発生することなく、レーザ光の誤照射を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ加工制御装置の第一の実施例の構成の一部を示す図である。
【図２】本発明のレーザ加工制御方法の第一の実施例の制御フローである。
【図３】従来のロボット制御装置の構成図である。
【図４】従来のレーザ加工制御装置の構成図である。
【図５】レーザ加工プログクムの動作説明図である。
【図６】レーザ加工の正しいプログラム例である。
【図７】レーザ加工の誤ったプログラム例（その１）である。
【図８】レーザ加工の誤ったプログラム例（その２）である。
【図９】従来のレーザ加工制御装置の構成図である。
【図１０】従来のレーザ加工制御方法の説明図である。
【図１１】従来のレーザ加工制御方法の制御フローである。
【符号の説明】
１　ロボット制御装置
２　ロボット
３　レーザ発振器
４　レーザ加工ヘッド
５　光ファイバ
６　ロボット制御ケーブル
７　レーザ制御ケーブル
８　加工対象物
１１　距離センサ
２０　ＣＰＵ
２１　ＲＯＭ
２２　ＲＡＭ
２３　操作盤
２４　演算処理部
２５　Ｉ／Ｏインターフェイス
２６　軸制御器
２７　バス
２８　サーボ回路
２９　レーザ出射制御手段
５１　レーザ出射可能上限移動速度設定手段
５２　移動速度検出手段
５３　比較器
【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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