專利名稱：激光焊接裝置、激光焊接方法以及照射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光焊接裝置、激光焊接方法以及照射裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，激光焊接也逐漸應(yīng)用在利用了機(jī)器人的焊接上。以往，作為這種激光焊接技術(shù)，通過(guò)在機(jī)器人手臂前端上安裝射出激光的激光加工頭并改變機(jī)器人的位置姿勢(shì)，從而使激光加工頭移動(dòng)到使激光到達(dá)焊接點(diǎn)的位置，然后從離開(kāi)工件的位置射出激光來(lái)用激光焊接目標(biāo)焊接點(diǎn)(例如參照日本特開(kāi)2005-177862號(hào)公報(bào))。采用該技術(shù)，由于可以從離開(kāi)工件一定距離的位置朝焊接點(diǎn)照射激光，因此可以通過(guò)改變機(jī)器人的位置姿勢(shì)使激光加工頭移動(dòng)來(lái)一個(gè)接一個(gè)地焊接多個(gè)焊接點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，機(jī)器人存在實(shí)際移動(dòng)著的當(dāng)前位置相對(duì)于被指令的動(dòng)作位置不同的情況。在該情況下，由于機(jī)器人或安裝于其前端的激光加工頭的質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性和機(jī)器人自身的活動(dòng)難易程度等，會(huì)引起其相對(duì)被指令的動(dòng)作位置稍微遲緩、或不能準(zhǔn)確地跟隨指令位置。
因此，在以往的激光焊接中，存在由于該機(jī)器人的位置偏離，激光照射位置與設(shè)計(jì)的位置不一致這樣的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可降激光準(zhǔn)確地照射在預(yù)定的激光照射位置上的激光焊接裝置。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可將激光準(zhǔn)確地照射到預(yù)定的激光照射位置的激光焊接方法。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的激光焊接裝置的特征在于，具有機(jī)器人；激光射出部件，其安裝在上述機(jī)器人上，用于射出激光；測(cè)定部件，其測(cè)定上述機(jī)器人的當(dāng)前位置；控制部件，其根據(jù)上述測(cè)定部件測(cè)出的上述機(jī)器人的上述當(dāng)前位置，控制從上述激光射出部件射出的上述激光的方向，使得上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
另外，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的激光焊接方法是使機(jī)器人動(dòng)作而使安裝于該機(jī)器人上的激光射出部件移動(dòng)，將激光從該激光射出部件照射到工件的規(guī)定位置上而進(jìn)行焊接的激光焊接方法；其特征在于，具有獲取上述機(jī)器人的當(dāng)前位置的步驟；根據(jù)上述當(dāng)前位置控制從上述激光射出部件射出的激光的方向，使得上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致的步驟。
另外，本發(fā)明的照射裝置的特征在于，具有照射部件，其對(duì)照射物進(jìn)行照射；移動(dòng)部件，其使上述照射部件移動(dòng)；測(cè)定部件，其測(cè)定上述移動(dòng)部件的當(dāng)前位置；控制部件，其根據(jù)由上述測(cè)定部件獲得的上述當(dāng)前位置，控制從上述激光射出部件射出的上述照射物的照射方向，使得上述被上述照射部件照射的照射物的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
采用本發(fā)明，根據(jù)實(shí)際移動(dòng)著的機(jī)器人的當(dāng)前位置，改變從激光射出部件射出的激光的方向，使激光照射到被預(yù)先確定的激光照射位置，因此可以準(zhǔn)確地向預(yù)定的激光照射位置(例如焊接點(diǎn))照射激光。
另外，本發(fā)明并不限定于激光，在對(duì)各種各樣照射物進(jìn)行照射的照射裝置中，都可以根據(jù)其照射部件的當(dāng)前位置，通過(guò)控制照射物的照射位置來(lái)正確地向預(yù)定的照射位置照射。


圖1是用于說(shuō)明應(yīng)用了本發(fā)明的激光焊接裝置的概略立體圖。
圖2是用于說(shuō)明激光加工頭的概略透視圖。
圖3是用于說(shuō)明激光焊接裝置的控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的焊接動(dòng)作的控制的框圖。
圖5是表示激光照射位置的控制步驟的流程圖。
圖6是用于說(shuō)明位置相對(duì)于機(jī)器人的動(dòng)作產(chǎn)生偏離時(shí)的修正的說(shuō)明圖。
圖7是用于說(shuō)明激光焊接中的激光加工頭3的動(dòng)作的說(shuō)明圖。
圖8是表示激光焊接中的整個(gè)控制步驟的流程圖。
圖9是用于說(shuō)明本第2實(shí)施方式的焊接動(dòng)作的控制的框圖。
圖10是用于說(shuō)明本第3實(shí)施方式的焊接動(dòng)作的控制的框圖。
圖11是表示激光輸出和焦距的關(guān)系的曲線圖。
圖12是用于說(shuō)明第4實(shí)施方式中的焊接動(dòng)作的控制的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

用于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
第1實(shí)施方式圖1是用于說(shuō)明應(yīng)用了本發(fā)明的激光焊接裝置的概略立體圖，圖2是用于說(shuō)明激光加工頭的概略透視圖，圖3是用于說(shuō)明激光焊接裝置的控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的框圖。
與以往的點(diǎn)焊等相比，使用了圖示的激光焊接裝置的焊接是焊接夾具不直接接觸工件，而使用激光從離開(kāi)工件的地方進(jìn)行焊接。因此，將這種焊接稱為遠(yuǎn)距離焊接。
圖示的激光焊接裝置具有機(jī)器人1、設(shè)在該機(jī)器人1的手臂2前端用于射出激光100的激光加工頭3(激光射出部件)、激光光源即激光振蕩器5、將激光從激光振蕩器5引導(dǎo)到激光加工頭3的光纖光纜6。為了由光纖光纜引導(dǎo)激光，激光振蕩器5使用YAG激光振蕩器。
機(jī)器人1是普通的多軸機(jī)器人(也被稱為多關(guān)節(jié)機(jī)器人等)，在此具有6個(gè)軸(附圖標(biāo)記21～26)。
該機(jī)器人1根據(jù)由示教作業(yè)給予的動(dòng)作路徑的數(shù)據(jù)，使各軸僅移動(dòng)被指令的動(dòng)作量，從而可以改變其位置、姿勢(shì)而使手臂2的前端即激光頭3向各種各樣方向移動(dòng)。
在機(jī)器人各軸21～26上分別安裝有電動(dòng)機(jī)和編碼器(在圖1中未圖示)。
電動(dòng)機(jī)例如是伺服電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)僅旋轉(zhuǎn)由機(jī)器人控制裝置(詳細(xì)后述)指令的動(dòng)作量。另一方面，編碼器是測(cè)定部件，例如使用脈沖編碼器。脈沖編碼器僅輸出與軸的旋轉(zhuǎn)量相應(yīng)的脈沖。輸出的脈沖信號(hào)被輸入到機(jī)器人控制裝置。當(dāng)然，也可以使用這些伺服電動(dòng)機(jī)或脈沖編碼器以外的部件。
例如為了抑制來(lái)自機(jī)器人手臂的振動(dòng)的傳遞，最好是在往機(jī)器人手臂2安裝激光加工頭3時(shí)放入吸收振動(dòng)的振動(dòng)抑制部件而進(jìn)行安裝。作為振動(dòng)抑制部件，例如可以使用減震鋼板、緩沖器、減震橡膠等，特別是，最好是使用對(duì)施加于激光加工頭3的振動(dòng)的固有頻率吸收振動(dòng)效果好的部件。當(dāng)然，也可以不使用這種振動(dòng)抑制構(gòu)件，而直接使用聯(lián)接機(jī)構(gòu)將激光加工頭3安裝在機(jī)器人手臂前端。
如圖2所示，該加工頭3具有反射鏡11(照射方向改變部件)，最終將由光纖光纜6引導(dǎo)的激光100向目標(biāo)物方向射出；電動(dòng)機(jī)16、17(驅(qū)動(dòng)部件)，使反射鏡11轉(zhuǎn)動(dòng)；透鏡組12，用于調(diào)整激光的焦距。
反射鏡11以穿過(guò)鏡面且與鏡面垂直的線為Z軸，并分別以與該Z軸正交的X軸和Y軸為中心可獨(dú)立地自由轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)可自由地分配激光100的射出方向。為此，設(shè)置電動(dòng)機(jī)16、17。另外，也可以根據(jù)需要在電動(dòng)機(jī)上設(shè)置齒輪機(jī)構(gòu)(未圖示)。
為了按照來(lái)自加工頭控制裝置(后述)的信號(hào)改變激光的照射方向，該電動(dòng)機(jī)16、17根據(jù)來(lái)自機(jī)器人控制裝置的指令來(lái)使反射鏡11轉(zhuǎn)動(dòng)。這種電動(dòng)機(jī)16、17例如可以使用伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等，最好是使用根據(jù)被指示的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的電動(dòng)機(jī)。
在透鏡組12內(nèi)具有準(zhǔn)直透鏡121，使從光纖光纜6端部射出的激光成為平行光；聚光透鏡122，為使已成為平行光的激光的焦距可變、而在任意的位置使激光聚光，而可以移動(dòng)。
聚光透鏡122根據(jù)來(lái)自機(jī)器人控制裝置的指令，按照來(lái)自加工頭控制裝置的信號(hào)調(diào)節(jié)焦距。另外，雖然焦距可以在任意的位置使激光聚光，但可變的焦距的范圍是受使用的聚光透鏡、該聚光透鏡的可動(dòng)范圍限制的，可聚光的距離范圍是有界限的。
激光振蕩器5是YAG激光振蕩器。在此，為了由光纖光纜6引導(dǎo)激光而使用YAG激光振蕩器。另外，也可以使用其他激光來(lái)進(jìn)行激光焊接，只要可以用光纖光纜引導(dǎo)即可。
下面，說(shuō)明激光焊接裝置的控制系統(tǒng)。
如圖3所示，激光焊接裝置的控制系統(tǒng)由以下裝置組成激光控制器51，其實(shí)際控制激光振蕩器5的激光輸出的開(kāi)閉及輸出值等；機(jī)器人控制裝置52，其與機(jī)器人1的動(dòng)作一起進(jìn)行整體控制；加工頭控制裝置53，其控制激光加工頭3的反射鏡11及透鏡122的動(dòng)作。
激光控制器51對(duì)來(lái)自激光振蕩器的激光輸出的開(kāi)閉和激光的輸出強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整。該激光控制器51根據(jù)來(lái)自機(jī)器人控制裝置52的控制信號(hào)產(chǎn)生的指令，對(duì)激光輸出進(jìn)行開(kāi)閉和對(duì)輸出進(jìn)行調(diào)整。
機(jī)器人控制裝置52基于預(yù)先示教的數(shù)據(jù)(稱為示教數(shù)據(jù))，對(duì)機(jī)器人動(dòng)作、激光的開(kāi)閉、輸出的調(diào)整以及激光加工頭進(jìn)行各種控制，從而控制機(jī)器人1的動(dòng)作，同時(shí)對(duì)激光輸出和激光的射出方向進(jìn)行控制。
如上所述，機(jī)器人1在各軸具有電動(dòng)機(jī)和編碼器(在圖4中作為rM&E1～rM&E6示出)。機(jī)器人控制裝置52通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)指令動(dòng)作量而僅驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)該動(dòng)作量，另一方面，通過(guò)從編碼器獲取因電動(dòng)機(jī)動(dòng)作而實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)了的軸的旋轉(zhuǎn)量。
加工頭控制裝置53使反射鏡11及電動(dòng)機(jī)16、17動(dòng)作而任意改變激光的射出方向。由該加工頭控制裝置53控制的反射鏡11的動(dòng)作也是通過(guò)來(lái)自機(jī)器人控制裝置52的控制信號(hào)進(jìn)行控制。
在激光加工頭3內(nèi)的用于使反射鏡11旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)16、17的旋轉(zhuǎn)軸上具有編碼器(在圖4中作為sM&E1和sM&E2示出)。另外，各軸上還具有用于驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)焦距用的透鏡122的電動(dòng)機(jī)和測(cè)量該電動(dòng)機(jī)移動(dòng)量的編碼器(在圖4中作為sM&E3示出)。
加工頭控制裝置53根據(jù)來(lái)自機(jī)器人控制裝置52的控制信號(hào)而對(duì)電動(dòng)機(jī)指令動(dòng)作量，從而以該動(dòng)作量驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；另一方面，從編碼器獲取由電動(dòng)機(jī)動(dòng)作而實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)量。來(lái)自這些編碼器的信號(hào)在加工頭控制裝置53內(nèi)被處理后，來(lái)確認(rèn)反射鏡11和透鏡122是否實(shí)際根據(jù)指令值移動(dòng)。
這樣，激光輸出直接由激光控制器51控制，加工頭3直接由加工頭控制裝置53控制，但實(shí)際上對(duì)機(jī)器人1的移動(dòng)、激光的開(kāi)閉動(dòng)作、輸出調(diào)節(jié)以及激光射出方向的控制都是通過(guò)來(lái)自機(jī)器人控制裝置52的控制信號(hào)52進(jìn)行控制的。從而，該機(jī)器人控制裝置52成為本發(fā)明的激光焊接裝置中的控制部件。
下面，說(shuō)明該激光焊接裝置的作用。
圖4是用于說(shuō)明焊接動(dòng)作的控制的框圖，圖5是表示焊接動(dòng)作中的激光照射位置的控制步驟的流程圖。另外，在此，將基于該控制步驟的動(dòng)作稱為照射位置控制。
首先，為了根據(jù)示教數(shù)據(jù)使機(jī)器人1動(dòng)作而使加工頭向規(guī)定位置移動(dòng)，機(jī)器人控制裝置52按照示教數(shù)據(jù)對(duì)各軸指令動(dòng)作量Rr1(t)～Rr6(t)。與此同時(shí)，對(duì)用于確定激光加工頭3內(nèi)的反射鏡11方向的焊接點(diǎn)位置Wr(t)進(jìn)行調(diào)整(S11)，使得激光根據(jù)示教數(shù)據(jù)被向焊接點(diǎn)方向照射。
通過(guò)該處理，機(jī)器人1按照動(dòng)作指令量Rr1(t)～Rr6(t)使各軸的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)各軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)量被作為Rc1(t)～Rc6(t)而從編碼器反饋。
機(jī)器人控制裝置52根據(jù)從編碼器獲得的編碼器的輸出值(各軸旋轉(zhuǎn)量的測(cè)定值)來(lái)求出激光加工頭3的當(dāng)前位置(S12)。
而且，為了從已求出的激光加工頭3的當(dāng)前位置向預(yù)定的激光照射位置(即焊接點(diǎn))方向照射激光，機(jī)器人控制裝置52求出使反射鏡11移動(dòng)的指令值(S13)。然后，機(jī)器人控制裝置52輸出已求出的激光照射指令值Sr(t)(S14)。
接受了激光照射指令值Sr(t)的加工頭控制裝置53為了按照指令值Sr(t)照射激光，根據(jù)激光加工頭坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)值計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡11的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)量Sr1(t)、Sr2(t)以及用于對(duì)焦的透鏡的移動(dòng)指令值SL(t)后，使電動(dòng)機(jī)16、17動(dòng)作，同時(shí)根據(jù)修正后的焦距SL(t)使透鏡121動(dòng)作。
在這樣的焊接動(dòng)作中，求出用于使反射鏡11和透鏡122相對(duì)于機(jī)器人1的位置偏離而移動(dòng)的激光照射指令值Sr(t)、即相對(duì)于由示教數(shù)據(jù)指示的位置而修正了的指令值，為此如下那樣地由坐標(biāo)變換進(jìn)行計(jì)算。
在此，將以機(jī)器人1的基準(zhǔn)位置為中心的機(jī)器人坐標(biāo)系作為∑R，將與發(fā)給機(jī)器人1的指令值相對(duì)應(yīng)的激光加工頭3的坐標(biāo)系作為∑S(t)，該∑S(t)的、在機(jī)器人坐標(biāo)系∑R內(nèi)的位置因使機(jī)器人1動(dòng)作而隨時(shí)間t產(chǎn)生變化。將與激光加工頭3的當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)的激光加工頭3的坐標(biāo)系作為∑S’(t)，將激光加工頭3的當(dāng)前位置(實(shí)際是反射鏡11的中心位置的位置)作為Rcp(t)，將激光加工頭3的當(dāng)前姿勢(shì)作為Rcθ(t)，將由激光加工頭3的當(dāng)前角度(實(shí)際是反射鏡11的當(dāng)前角度)確定的旋轉(zhuǎn)矩陣作為sTR(Rcθ(t))。另外，在機(jī)器人坐標(biāo)系∑R內(nèi)，焊接點(diǎn)位置Wr(t)是隨時(shí)間t而變化的焊接點(diǎn)位置的坐標(biāo)值。
激光加工頭3的當(dāng)前位置Rcp(t)是從由編碼器獲得的機(jī)器人各軸的動(dòng)作量求出的、在機(jī)器人坐標(biāo)系∑R內(nèi)的激光加工頭3的當(dāng)前位置坐標(biāo)值。
然后，用于使反射鏡11和透鏡122移動(dòng)的激光照射指令值Sr(t)是由下述矩陣(1)通過(guò)用實(shí)際的激光加工頭3的位置姿勢(shì)Rc(t)將焊接點(diǎn)位置Wr(t)變換為激光加工頭3的坐標(biāo)系∑S’(t)而求出的。另外，如下述矩陣(2)所示，激光加工頭3的位置姿勢(shì)Rc(t)是由激光加工頭3的當(dāng)前位置Rcp(t)和激光加工頭3的當(dāng)前姿勢(shì)Rcθ(t)構(gòu)成的矩陣。
公式1Sr(t)1=TRS(Rcθ(t))Rcp(t)01Wr(t)1---(1)]]>Rc(t)=Rcp(t)Rcθ(t)---(2)]]>通過(guò)這樣修正整個(gè)坐標(biāo)系，即使在實(shí)際的當(dāng)前位置相對(duì)于機(jī)器人1的被指令的動(dòng)作位置偏離了時(shí)，用從機(jī)器人的當(dāng)前位置得到激光加工頭的當(dāng)前位置立刻轉(zhuǎn)位從反射鏡11射出的激光，從而激光被照射到預(yù)定的位置。
另外，這種由坐標(biāo)系變換得到的修正是根據(jù)機(jī)器人1的當(dāng)前位置計(jì)算激光射出方向的一個(gè)例子，當(dāng)然也可以采用其他的計(jì)算方法。
圖6是用于說(shuō)明機(jī)器人1的實(shí)際的當(dāng)前位置從設(shè)計(jì)位置偏離的情況的說(shuō)明圖。
這種機(jī)器人的位置偏離例如是由于實(shí)際的機(jī)器人1的動(dòng)作無(wú)法追隨給予機(jī)器人1的動(dòng)作指示而產(chǎn)生的。
圖6(a)表示機(jī)器人的動(dòng)作完全且理想地按照設(shè)計(jì)進(jìn)行的情況。如果是這種理想的機(jī)器人位置，由于激光加工頭3的位置到達(dá)按照設(shè)計(jì)的位置，因此可以從設(shè)計(jì)位置直接確定激光100的射出方向。
但實(shí)際上，如圖(6)所示，激光加工頭3的位置因機(jī)器人的慣性、移動(dòng)的難易程度等而成為稍微偏離了的位置。假設(shè)在此位置由從機(jī)器人示教數(shù)據(jù)得到的動(dòng)作位置來(lái)確定激光射出方向而射出激光時(shí)，激光的照射位置不是本來(lái)預(yù)定的P0，而是偏離至P2。
因此，在本第1實(shí)施方式中，從機(jī)器人的各軸的編碼器的值求出激光加工頭3的當(dāng)前位置后，使反射鏡11移動(dòng)，以使得實(shí)時(shí)地從實(shí)際的激光加工頭3的當(dāng)前位置向P0方向照射激光。因此，如圖6(c)所示，激光的射出方向與正確地照射到激光照射位置P0上的方向一致。
在本第1實(shí)施方式中，與這種位置偏離相應(yīng)地，通過(guò)如上述那樣地使激光加工頭3的坐標(biāo)系本身變換為從機(jī)器人各軸的編碼器得到的當(dāng)前位置(此時(shí)的位置包括角度)，從而與所期望的激光照射位置一致。
另外，采用由上述矩陣得到的坐標(biāo)變換，不限于簡(jiǎn)單的位置的變化，還包括焦距的變化，都可準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)激光照射位置。另外，在未使用由上述矩陣得到的坐標(biāo)變換時(shí)，根據(jù)機(jī)器人坐標(biāo)系∑R內(nèi)的與發(fā)給機(jī)器人1的指令值對(duì)應(yīng)的激光加工頭3的坐標(biāo)系∑S(t)、和與激光加工頭3的當(dāng)前位置對(duì)應(yīng)的激光加工頭3的坐標(biāo)系∑S’(t)的差，得知從當(dāng)前位置到焊接點(diǎn)位置的距離相對(duì)于示教數(shù)據(jù)中的原來(lái)的焦距位置的變化，因此通過(guò)添加該變化量而將焦距SL(t)指示給激光加工頭3，從而透鏡122也可以根據(jù)該指示調(diào)節(jié)焦距。
下面，說(shuō)明使用了該激光焊接裝置的整個(gè)焊接流程。
圖7是用于說(shuō)明激光焊接中的激光加工頭3的動(dòng)作的說(shuō)明圖。另外，在此，為了便于理解，以很簡(jiǎn)單的基本型為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
在本第1實(shí)施方式中，如圖7所示，在有多個(gè)焊接點(diǎn)201～206時(shí)，在向作為目標(biāo)的一個(gè)焊接點(diǎn)(例如201)射出激光100的過(guò)程中，使激光加工頭3以規(guī)定速度朝下一個(gè)焊接點(diǎn)(例如202)移動(dòng)。然后，即使同時(shí)使激光加工頭3移動(dòng)，也在當(dāng)前焊接中的焊接點(diǎn)(例如201的)的焊接結(jié)束之前，通過(guò)來(lái)自加工頭控制裝置53的控制信號(hào)(指令)使反射鏡11轉(zhuǎn)動(dòng)，使得激光100不會(huì)從其焊接點(diǎn)(例如201)偏離。此時(shí)，如上所述那樣地修正反射鏡11的方向，使得激光射出方向?qū)崟r(shí)地相應(yīng)于激光加工頭3的當(dāng)前位置而與預(yù)先確定的照射位置一致，從而使激光100準(zhǔn)確地向焊接點(diǎn)照射。
因而，在圖示的情況，激光加工頭3以恒定的速度(或者也可以是可變的速度)從其位置a移動(dòng)到位置j，同時(shí)反射鏡11轉(zhuǎn)動(dòng)使得激光射出方向也朝向各個(gè)焊接點(diǎn)。
此時(shí)，通過(guò)改變機(jī)器人姿勢(shì)、即使機(jī)器人手臂2動(dòng)作而移動(dòng)激光加工頭3的位置。機(jī)器人1的動(dòng)作受機(jī)器人控制裝置52控制，激光加工頭3的位置以恒定速度從焊接中的焊接點(diǎn)朝下一個(gè)焊接點(diǎn)移動(dòng)。從而，在圖示的情況，激光加工頭3以恒定的速度從其a位置移動(dòng)到j(luò)位置。
另一方面，反射鏡11受照射位置控制，控制成使得在焊接一個(gè)焊接點(diǎn)的過(guò)程中，該焊接點(diǎn)被焊接。因而，即使激光加工頭3在移動(dòng)中，仍可準(zhǔn)確地形成焊縫。
另外，該激光加工頭3的移動(dòng)速度有必要大于焊接速度。這是因?yàn)樵谝粋€(gè)焊接點(diǎn)(例如201)的焊接結(jié)束的時(shí)刻，要使激光到達(dá)下一個(gè)焊接點(diǎn)(例如202)。
通常，激光焊接的焊接速度是1～5m/min。對(duì)此，激光加工頭3的移動(dòng)速度(即、使機(jī)器人手臂動(dòng)作的速度)因機(jī)器人的不同而各種各樣，例如最大是10～20m/min左右。另外，由反射鏡11引起的焦點(diǎn)位置的移動(dòng)速度在偏離反射鏡11為1m左右的部分可能最大是100m/min左右。因而，很有可能使激光加工頭3的移動(dòng)速度大于焊接速度。
另外，在這種根據(jù)各個(gè)的速度選擇實(shí)際的移動(dòng)速度時(shí)，最好是抑制激光加工頭3的振動(dòng)。從而，最好是選擇各速度，使得激光加工頭3的移動(dòng)速度是盡量低的速度。
然后，對(duì)一個(gè)焊接點(diǎn)(例如201)的焊接結(jié)束之后，激光焦點(diǎn)位置向下一個(gè)焊接點(diǎn)(例如202)的移動(dòng)也因反射鏡11的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行。此時(shí)的反射鏡11的轉(zhuǎn)動(dòng)最好是盡可能快地進(jìn)行。此時(shí)，激光輸出也可以不停止地保持原樣繼續(xù)輸出，這是因?yàn)槿缟纤?，激光焦點(diǎn)位置的移動(dòng)速度與焊接速度相差很多，在焊接點(diǎn)之間移動(dòng)的過(guò)程中，即使激光被照射在不焊接的部分，由于或者該部分偏離激光的焦點(diǎn)位置，或者即使該部分在焦點(diǎn)位置內(nèi)，但因僅在一瞬間照到激光而基本沒(méi)有影響，不會(huì)傷害激光100照到的部分。另外，也可以根據(jù)需要，向激光控制器51送出關(guān)閉的信號(hào)、或者使輸出降低的信號(hào)，使激光輸出暫時(shí)停止或使輸出下降。
這樣控制由機(jī)器人1引起的加工頭3的移動(dòng)和反射鏡11的方向，從而在依次進(jìn)行焊接的方向上，設(shè)在機(jī)器人手臂前端的激光加工頭3的位置，在焊接點(diǎn)(例如202)的焊接開(kāi)始時(shí)處于該焊接點(diǎn)(例如202)的前方(例如位置b)；在其焊接點(diǎn)(例如202)的焊接結(jié)束時(shí)處于其焊接點(diǎn)(例如202)的后方(例如位置d)。
圖8是表示遠(yuǎn)距離激光焊接中的控制步驟的流程圖。
首先，機(jī)器人控制裝置52按照預(yù)先示教的示教數(shù)據(jù)使激光加工頭3移動(dòng)到最初的焊接開(kāi)始位置而開(kāi)始定速移動(dòng)，并且對(duì)激光控制器51發(fā)出指令(S1)以開(kāi)啟激光輸出，同時(shí)執(zhí)行上述的照射位置控制(S10)。然后，將用于使反射鏡11和透鏡122移動(dòng)的激光照射指令值向加工頭控制裝置53輸出而使反射鏡11和透鏡122移動(dòng)被指令的動(dòng)作量。由此，反射鏡11和透鏡12移動(dòng)到被指令的位置(S2)。
接著，機(jī)器人控制裝置52根據(jù)示教數(shù)據(jù)，判斷是否已經(jīng)到達(dá)了下一個(gè)焊接點(diǎn)的焊接開(kāi)始位置(S3)。在此，按照示教數(shù)據(jù)的下一個(gè)焊接點(diǎn)的焊接開(kāi)始位置也是之前的焊接點(diǎn)的焊接結(jié)束了的位置。
在該步驟，如果到達(dá)下一個(gè)焊接點(diǎn)的焊接開(kāi)始位置，就指令加工頭控制裝置53(S4)，使得反射鏡11向下一個(gè)焊接點(diǎn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，加工頭控制裝置53使反射鏡11朝成為下一個(gè)目標(biāo)的焊接點(diǎn)方向高速轉(zhuǎn)動(dòng)，而使激光朝下一個(gè)焊接點(diǎn)方向射出。繼續(xù)進(jìn)行之后的S2～S4的動(dòng)作，直到最終焊接點(diǎn)的焊接結(jié)束為止。這期間，照射位置的控制仍然繼續(xù)。
另一方面，在步驟S3中，如果機(jī)器人控制裝置52未到達(dá)下一個(gè)焊接點(diǎn)的焊接開(kāi)始位置，則判斷整個(gè)焊接點(diǎn)的焊接是否結(jié)束(S5)。該判斷是通過(guò)根據(jù)示教數(shù)據(jù)判斷最終焊接點(diǎn)的焊接是否已經(jīng)結(jié)束來(lái)判斷的。在此，如果最終焊接點(diǎn)的焊接未結(jié)束，由于當(dāng)前焊接中的焊接作業(yè)本身未結(jié)束，處理就此返回步驟S3。由此，當(dāng)前焊接中的焊接就此繼續(xù)進(jìn)行。
另一方面，在步驟S5中，如果最終焊接點(diǎn)的焊接結(jié)束，則按照示教數(shù)據(jù)，指令激光控制器51關(guān)閉激光輸出，將激光加工頭3返回到待機(jī)位置(或者作業(yè)結(jié)束位置等)(S6)，結(jié)束全部作業(yè)。
如果使用圖7的例子說(shuō)明該動(dòng)作，則首先，機(jī)器人控制裝置52將激光加工頭3移動(dòng)到焊接點(diǎn)201的焊接開(kāi)始位置a后，一邊使激光加工頭3以規(guī)定速度移動(dòng)一邊開(kāi)始激光輸出；同時(shí)一邊修正反射鏡11使得激光被照射到焊接點(diǎn)201，一邊使反射鏡11轉(zhuǎn)動(dòng)使得激光朝向焊接點(diǎn)。
接著，經(jīng)過(guò)位置b，在到達(dá)了焊接點(diǎn)202的焊接開(kāi)始位置c的時(shí)刻(焊接點(diǎn)201的焊接在該時(shí)刻結(jié)束)，機(jī)器人控制裝置52以被教示的最大速度轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡11而將激光射出方向轉(zhuǎn)動(dòng)至焊接點(diǎn)202方向。然后繼續(xù)執(zhí)行焊接點(diǎn)202的焊接。反復(fù)進(jìn)行這些操作直到之后的焊接點(diǎn)206的焊接結(jié)束為止，在焊接點(diǎn)206的焊接結(jié)束的時(shí)刻，停止激光輸出，結(jié)束所有焊接作業(yè)。
如上所述，采用本第1實(shí)施方式，根據(jù)從機(jī)器人各軸的編碼器得到的機(jī)器人1的當(dāng)前位置，實(shí)時(shí)地計(jì)算激光加工頭3的當(dāng)前位置，將反射鏡11的方向改為目標(biāo)焊接點(diǎn)即激光照射位置的方向。因此，即使在實(shí)際的機(jī)器人1的位置因機(jī)器人1的慣性等而相對(duì)于動(dòng)作指令位置產(chǎn)生偏離時(shí)，也可以通過(guò)速度比機(jī)器人1的動(dòng)作速度大得多的反射鏡11的動(dòng)作來(lái)準(zhǔn)確地向焊接點(diǎn)照射激光。因此，在激光焊接的焊接部位上，激光照射位置不會(huì)產(chǎn)生位置偏離，提高了焊接質(zhì)量。
另外，在本第1實(shí)施方式中，由于修正了焦距的偏差，因此通過(guò)改變反射鏡11的角度來(lái)修正激光加工頭3的位置偏離，即使修正后的激光光路長(zhǎng)度根據(jù)示教數(shù)據(jù)的值產(chǎn)生變化，仍可以準(zhǔn)確地對(duì)焦而進(jìn)行焊接。
第2實(shí)施方式圖9是用于說(shuō)明本第2實(shí)施方式的焊接動(dòng)作的控制的框圖。另外，由于激光焊接裝置和控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式(參照?qǐng)D1～圖3)相同，所以省略其詳細(xì)說(shuō)明。
本第2實(shí)施方式，在機(jī)器人控制裝置52內(nèi)具有數(shù)值化模型模擬器55(預(yù)測(cè)部件)，該模擬器55由數(shù)字化模型模擬自身控制著的機(jī)器人1的動(dòng)作，求出激光加工頭3的位置。
該數(shù)值化模型模擬器55使用被給予的機(jī)器人1的示教數(shù)據(jù)中的指示機(jī)器人1的動(dòng)作位置，根據(jù)其動(dòng)作假想地求出每隔時(shí)間t產(chǎn)生變化的機(jī)器人1的實(shí)際位置(包括姿勢(shì))。此時(shí)，通過(guò)添加機(jī)器人1的慣性、動(dòng)作難易程度等的特征，實(shí)際上可以在使機(jī)器人1動(dòng)作時(shí)得到接近假想的當(dāng)前位置。
數(shù)值化模型模擬器55還根據(jù)已求出的機(jī)器人假想位置，求出假想的激光照射指令值，該激光照射指令值用于從激光加工頭3向目標(biāo)焊接點(diǎn)照射激光。
由此，機(jī)器人假想位置上的假想激光加工頭坐標(biāo)系內(nèi)的反射鏡11和透鏡122的假想移動(dòng)量成為由模擬求出的移動(dòng)量。
然后，機(jī)器人控制裝置52還通過(guò)從編碼器得到的實(shí)際的機(jī)器人1的當(dāng)前位置來(lái)修正該假想的激光照射指令值，從而求出用于實(shí)際使動(dòng)作的反射鏡11和透鏡11移動(dòng)的激光照射指令值。
與第1實(shí)施方式相同地，通過(guò)矩陣求出激光照射指令值S”r(t)，該激光照射指令值S”r(t)用于利用了本第2實(shí)施方式中的模擬的修正動(dòng)作、即實(shí)際使反射鏡11和透鏡122動(dòng)作。
首先，通過(guò)(3)式求出機(jī)器人假想位置中的、假想的激光加工頭坐標(biāo)系∑’S(t)內(nèi)的假想的激光照射指令值S’r(t)。其中，在(3)式中，將指令位置與模擬值的差用作ΔR’(t)；如式(4)所示，將由機(jī)器人指令產(chǎn)生的激光加工頭3的位置與由模擬產(chǎn)生的激光加工頭3的位置的差用作ΔR’p(t)，將由指令產(chǎn)生的激光加工頭3的姿勢(shì)(角度)與由模擬產(chǎn)生激光加工頭3的角度的差用作ΔR’θ(t)。另外，在式(3)中，Sr(t)是與機(jī)器人指令位置相對(duì)應(yīng)的激光照射指令值。S’TS(ΔR’θ(t))是由激光加工頭3的指令角度和由模擬得到的角度的差來(lái)確定的旋轉(zhuǎn)矩陣。
公式2
S′r(t)1=TSS′(ΔR′θ(t))ΔR′p(t)01Sr(t)1---(3)]]>ΔR′(t)=ΔR′p(t)ΔR′θ(t)---(4)]]>接著，成為實(shí)際指令的反射鏡11和透鏡的移動(dòng)量的激光照射指令值S”r(t)根據(jù)得到的假想的激光加工頭3的位置和從編碼器得到的機(jī)器人1的當(dāng)前位置，同樣從下述矩陣(5)求出。
在此，在式(5)中，將模擬值與由編碼器產(chǎn)生的當(dāng)前位置的差用作ΔR(t)，如(6)式所示，將由模擬得到的激光加工頭3的位置與從編碼器得到的當(dāng)前位置的差用作ΔR’p(t)，由模擬得到的激光加工3的角度和由編碼器得到的角度的差用作ΔR’θ(t)。另外，S”TS(ΔR’θ(t))是根據(jù)由模擬得到的激光加工頭3的角度與由編碼器得到角度的差來(lái)確定的旋轉(zhuǎn)矩陣。
公式3S′′r(t)1=TS′S′′(ΔR′θ(t))ΔRp(t)01S′r(t)1---(5)]]>ΔR(t)=ΔRp(t)ΔRθ(t)---(6)]]>這樣，采用本第2實(shí)施方式，由模擬預(yù)測(cè)某種程度的機(jī)器人的位置，求出其預(yù)測(cè)位置的激光照射位置，根據(jù)其預(yù)測(cè)位置并利用由編碼器得到的實(shí)際的當(dāng)前位置修正用于實(shí)際照射激光的激光照射指令值并發(fā)出指令。因此，修正量小于比較機(jī)器人1的指令位置與當(dāng)前位置而得的值，修正量本身成為稍微修正即可，控制時(shí)間縮短，從而可以更準(zhǔn)確地將激光照射到預(yù)先確定的激光照射位置。
另外，由于將由數(shù)值化模型產(chǎn)生的模擬設(shè)在機(jī)器人1的控制裝置內(nèi)，因此可以在控制該機(jī)器人1控制裝置中執(zhí)行添加了各個(gè)機(jī)器人1的特征的模擬。因而，在存在多個(gè)機(jī)器人時(shí)，通過(guò)將本身的特性預(yù)先輸入到各自的機(jī)器人中，可以容易地執(zhí)行添加了各個(gè)機(jī)器人的特性的模擬。
另外，用于進(jìn)行由該數(shù)值化模型產(chǎn)生的模擬的裝置也可以在機(jī)器人控制裝置的外部。該情況，可以僅將模擬的結(jié)果、即基于從示教數(shù)據(jù)得到的激光加工頭的預(yù)測(cè)位置的激光照射指令值傳遞給機(jī)器人控制裝置。
這種在外部的模擬的情況、或添加了各個(gè)機(jī)器人的特性的模擬困難的情況下，也可以從單純地用機(jī)器人的動(dòng)作設(shè)計(jì)步驟得到的示教數(shù)據(jù)，求出激光加工頭的預(yù)測(cè)位置，模擬基于其預(yù)測(cè)位置的激光照射指令值。
第3實(shí)施方式圖10是用于說(shuō)明本第3實(shí)施方式的焊接動(dòng)作的控制的框圖。
在本第3實(shí)施方式中，在機(jī)器人控制裝置52內(nèi)具有激光輸出調(diào)整部56，該激光輸出調(diào)整部56根據(jù)計(jì)算出的修正后的激光照射指令值(在第1實(shí)施方式中為Sr(t)，在第2實(shí)施方式中為S”r(t)，另外在圖10是與圖1相同的圖示)得到修正后的焦距；與最初由示教數(shù)據(jù)指示的焦距相比，在激光的光路長(zhǎng)度變化的情況，響應(yīng)于其變化量而調(diào)整激光輸出。控制信號(hào)Lp根據(jù)該激光輸出調(diào)整部56的指令被從機(jī)器人控制裝置52向激光控制器51輸出，激光控制器51響應(yīng)于控制信號(hào)Lp而控制激光振蕩器5的輸出。
激光輸出調(diào)整部56，原來(lái)的激光的光路長(zhǎng)度即焦距是根據(jù)示教數(shù)據(jù)得到的。另一方面，修正后的焦距是根據(jù)用第1或第2實(shí)施方式說(shuō)明的修正動(dòng)作得到的激光照射指令值而得到的。因而，在本第3實(shí)施方式中，不會(huì)從加工頭控制裝置53輸出透鏡移動(dòng)指令值SL(t)。
另外，在沒(méi)有焦距調(diào)節(jié)功能本身時(shí)，由于焦距固定，成為符合該固定焦距(從反射鏡到焊接點(diǎn)的距離)地設(shè)定激光加工頭3的示教數(shù)據(jù)。另外，在圖10中，示出沒(méi)有焦距調(diào)節(jié)功能的情況。
由于其余的激光焊接裝置即控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，與第1實(shí)施方式(參照?qǐng)D1～圖3)相同，所以省略其附圖和詳細(xì)說(shuō)明。另外，由于激光輸出調(diào)整以外的動(dòng)作與第1或第2實(shí)施方式相同，所以省略其說(shuō)明。
圖11是表示激光輸出和焦距的關(guān)系的曲線圖。
激光照射位置上的激光強(qiáng)度以激光點(diǎn)直徑被縮小至最小的位置為最大，焦距越偏離該位置，點(diǎn)直徑的面積成比例地下降。
因此，在本實(shí)施方式中，如圖11所示，響應(yīng)于焦距，利用調(diào)整激光輸出的曲線數(shù)據(jù)，響應(yīng)于焦距的變化而調(diào)整激光輸出。
在該曲線圖中，以橫軸為焦距的偏離量ΔSL(t)，以縱軸為激光輸出。
如圖所示，激光輸出指令值使對(duì)應(yīng)于焦距的點(diǎn)直徑的面積成比例地上升。但是在偏離量過(guò)大時(shí)，有可能無(wú)法進(jìn)行適當(dāng)?shù)募す夂附?，因此在超過(guò)可修正偏離的范圍的時(shí)刻進(jìn)行出錯(cuò)處理(例如，表示停止輸出、不能焊接等)。
另外，由于不能進(jìn)行已超出了激光輸出上限的輸出控制，將激光輸出上限值包含在該曲線上。在該曲線中，由于激光輸出上限值存在于可修正的范圍之外，所以不會(huì)超過(guò)激光輸出上限值。但在激光輸出上限值來(lái)到可修正的范圍之內(nèi)時(shí)，在到達(dá)激光輸出上限值的時(shí)刻，進(jìn)行出錯(cuò)處理(例如表示輸出停止、不能焊接等)。
這樣，采用本第3實(shí)施方式，通過(guò)修正激光照射位置，即使在從反射鏡經(jīng)11到焊接點(diǎn)的距離從示教數(shù)據(jù)的值變化時(shí)，不需調(diào)整焦距而調(diào)整激光輸出而使其成為適于焊接的激光強(qiáng)度，因此不必由透鏡修正焦距，就可以穩(wěn)定地保持焊接質(zhì)量。
第4實(shí)施方式圖12是用于說(shuō)明第4實(shí)施方式中的焊接動(dòng)作的控制的框圖。
本第4實(shí)施方式將激光加工頭3的位置測(cè)定裝置57設(shè)在機(jī)器人1的外部。
作為設(shè)于外部的位置測(cè)定裝置57，是實(shí)時(shí)地得到安裝于機(jī)器人1的激光加工頭3的位置的3維參數(shù)即可，并不特別限定。例如可以利用如下裝置將電波發(fā)射器58安裝到激光加工頭3上，在其周?chē)闹辽?點(diǎn)設(shè)置接收該電波的接收機(jī)59，根據(jù)用各接收機(jī)59獲取的來(lái)自電波發(fā)射器58的電波的彼此的傳送時(shí)間來(lái)求出激光加工頭3的當(dāng)前位置。當(dāng)然，除此之外，只要是可以實(shí)時(shí)地3維地測(cè)定激光加工頭3的當(dāng)前位置的裝置即可。
另外，來(lái)自安裝于機(jī)器人各軸的編碼器的值僅用于確認(rèn)動(dòng)作而不必用于本發(fā)明的修正動(dòng)作(因而，在圖11中省略了從編碼器到機(jī)器人控制裝置之間的信號(hào)線)。
在這樣通過(guò)外部的測(cè)定裝置57測(cè)量激光加工頭3的當(dāng)前位置的情況下，基本的修正動(dòng)作大致與已說(shuō)明的第1實(shí)施方式相同，但不需要根據(jù)機(jī)器人各軸的編碼器的值計(jì)算激光加工頭3的當(dāng)前位置的步驟。
因而，由機(jī)器人控制裝置52產(chǎn)生的修正動(dòng)作對(duì)根據(jù)從示教數(shù)據(jù)得到的從機(jī)器人動(dòng)作位置求出的激光加工頭的位置、與從位置測(cè)定裝置57得到的激光加工頭3的當(dāng)前位置進(jìn)行比較后，輸出已修正了該誤差量的激光照射指令值。
這樣，采用本第4實(shí)施方式，由于不用根據(jù)機(jī)器人各軸的編碼器的值計(jì)算激光加工頭3的當(dāng)前位置的步驟，所以至少省略一個(gè)步驟地處理修正動(dòng)作，從而可以加快處理動(dòng)作。
以上說(shuō)明了應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于這樣的實(shí)施方式，例如，在各實(shí)施方式中，使用反射鏡來(lái)改變激光的方向，但也可以使用棱鏡等其他光學(xué)部件來(lái)改變激光的方向。
另外，本發(fā)明也可以在照射不限于激光焊接的各種照射物的裝置中進(jìn)行實(shí)施。例如，在機(jī)器人、促動(dòng)裝置等各種移動(dòng)部件上安裝照射光(可見(jiàn)光、紅外線、紫外線等)、X射線等放射線、電子射線、電磁波等各種射線的照射部件，通過(guò)在這些一邊由移動(dòng)部件使照射部件移動(dòng)一邊照射射線的裝置中應(yīng)用本發(fā)明，可以可以準(zhǔn)確地將射線照射在預(yù)定的位置上。對(duì)于這些射線中的光，可以通過(guò)使反射鏡移動(dòng)來(lái)該變光的照射方向。對(duì)于光以外的射線，可以使用反射板、或使用電子透鏡、偏轉(zhuǎn)線圈等改變射線的照射方向。
而且，照射部件作為照射物不限于射線，也可以應(yīng)用照射鋼粒(金屬等固體物體)或水流等的照射部件。
產(chǎn)業(yè)可利用性本發(fā)明可以應(yīng)用于使用了機(jī)器人等的激光焊接。另外，本發(fā)明不限于機(jī)器人，還可以應(yīng)用在如下的裝置上，即在各種促動(dòng)部件等移動(dòng)部件上安裝照射部件，并由移動(dòng)部件使照射部件移動(dòng)，同時(shí)對(duì)照射物進(jìn)行照射的裝置。
權(quán)利要求
1.一種激光焊接裝置，其特征在于，包括機(jī)器人；激光射出部件，其安裝在上述機(jī)器人上，用于射出激光；測(cè)定部件，其測(cè)定上述機(jī)器人的當(dāng)前的動(dòng)作位置；控制部件，其根據(jù)上述測(cè)定部件測(cè)出的上述機(jī)器人的當(dāng)前的動(dòng)作位置，控制從上述激光射出部件射出的上述激光的方向，使得上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接裝置，其特征在于，上述激光射出部件還包括照射方向改變部件，該照射方向改變部件對(duì)被引導(dǎo)到上述激光射出部件的上述激光進(jìn)行反射和/或折射；上述控制部件根據(jù)上述測(cè)定部件測(cè)出的上述機(jī)器人的當(dāng)前動(dòng)作位置而改變上述照射方向改變部件的照射方向，使得上述激光照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接裝置，其特征在于，上述機(jī)器人具有至少一個(gè)可動(dòng)的軸；上述測(cè)定部件測(cè)定上述軸實(shí)際動(dòng)作了的動(dòng)作量；上述控制部件根據(jù)上述動(dòng)作量求出機(jī)器人的當(dāng)前動(dòng)作位置，根據(jù)求出的當(dāng)前動(dòng)作位置控制從上述激光射出部件射出的上述激光的方向，使得上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接裝置，其特征在于，上述控制部件根據(jù)上述機(jī)器人的當(dāng)前動(dòng)作位置求出上述激光射出部件的當(dāng)前位置，根據(jù)求出的上述激光射出部件的當(dāng)前位置控制從上述激光射出部件射出的上述激光的方向，使得上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接裝置，其特征在于，還具有預(yù)測(cè)部件，該預(yù)測(cè)部件根據(jù)預(yù)先示教給上述機(jī)器人的動(dòng)作位置數(shù)據(jù)，使用機(jī)器人動(dòng)作的數(shù)值化模型求出假想的機(jī)器人動(dòng)作位置，預(yù)測(cè)上述激光射出部件相對(duì)于該假想動(dòng)作位置的照射位置；上述控制部件將從上述預(yù)測(cè)部件得到的上述激光射出部件的預(yù)測(cè)位置、和從上述測(cè)定部件測(cè)定出的上述機(jī)器人的上述當(dāng)前動(dòng)作位置得到的上述激光射出部件的上述當(dāng)前位置進(jìn)行比較，對(duì)由二者之差產(chǎn)生的上述激光的照射位置的偏離進(jìn)行修正，使得上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接裝置，其特征在于，上述測(cè)定部件設(shè)在上述機(jī)器人的外部，測(cè)定上述激光射出部件的當(dāng)前位置；上述控制部件根據(jù)設(shè)在上述外部的上述測(cè)定部件測(cè)定出的上述激光射出部件的當(dāng)前位置，使上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接裝置，其特征在于，上述控制部件還對(duì)上述激光的焦距偏差進(jìn)行修正。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光焊接裝置，其特征在于，上述控制部件還根據(jù)從上述激光射出部件到上述激光的照射位置的距離，控制上述激光的輸出。
9.一種激光焊接方法，其使機(jī)器人動(dòng)作而使安裝在該機(jī)器人上的激光射出部件移動(dòng)，從而將激光從該激光射出部件照射到工件的規(guī)定位置而進(jìn)行焊接，其特征在于，具有獲取上述機(jī)器人的當(dāng)前動(dòng)作位置的步驟；根據(jù)上述當(dāng)前動(dòng)作位置來(lái)控制從上述激光射出部件射出的激光的方向，使得上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于，上述激光射出部件具有改變被引導(dǎo)到上述激光射出部件的上述激光的照射方向的照射方向改變部件；上述進(jìn)行控制的步驟使上述照射方向移動(dòng)，使得上述激光照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于，上述機(jī)器人具有至少一個(gè)可動(dòng)的軸；獲取上述當(dāng)前動(dòng)作位置的步驟從測(cè)定部件獲取上述軸的動(dòng)作量的測(cè)定值，該測(cè)定部件用于測(cè)定安裝在上述機(jī)器人的上述軸的動(dòng)作量；進(jìn)行上述控制的步驟根據(jù)上述取得了的上述軸的上述測(cè)定值，使上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于，進(jìn)行上述控制的步驟根據(jù)從上述獲取的機(jī)器人的當(dāng)前動(dòng)作位置求出的當(dāng)前激光射出部件的當(dāng)前位置，使上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于，進(jìn)行上述控制的步驟根據(jù)上述預(yù)先示教給上述機(jī)器人的動(dòng)作位置數(shù)據(jù)，使用機(jī)器人動(dòng)作的數(shù)值化模型求出假想的機(jī)器人動(dòng)作位置，對(duì)上述激光射出部件相對(duì)于該假想動(dòng)作位置的位置、和從上述測(cè)定部件測(cè)定出的上述機(jī)器人的上述當(dāng)前動(dòng)作位置得到的上述激光射出部件的上述當(dāng)前位置進(jìn)行比較，對(duì)由二者之差產(chǎn)生的上述激光的照射位置的偏離進(jìn)行修正，使上述激光的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于，獲取上述當(dāng)前動(dòng)作位置的步驟獲取由上述測(cè)定部件測(cè)定的上述激光射出部件的當(dāng)前位置，上述測(cè)定部件測(cè)定設(shè)在上述機(jī)器人外部的上述激光射出部件的上述當(dāng)前動(dòng)作位置；進(jìn)行上述控制的步驟根據(jù)已獲取的上述激光射出部件的當(dāng)前位置，使得上述激光照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于，進(jìn)行上述控制的步驟還對(duì)上述激光的焦距偏差進(jìn)行修正。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光焊接方法，其特征在于，上述控制步驟還根據(jù)從上述激光射出部件到上述激光照射位置的距離來(lái)控制上述激光的輸出。
17.一種照射裝置，其特征在于，具有照射部件，其用于照射照射物；移動(dòng)部件，其使上述照射部件移動(dòng)；測(cè)定部件，其測(cè)定上述移動(dòng)部件的當(dāng)前位置；控制部件，其根據(jù)由上述測(cè)定部件得到的上述當(dāng)前位置，控制從上述照射部件射出的上述照射物的照射方向，使得從上述照射部件照射的照射物的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的照射裝置，其特征在于，上述照射部件具有改變上述照射物的照射方向的照射方向改變部件；上述控制部件根據(jù)當(dāng)前位置來(lái)改變上述照射方向改變部件，使得從上述照射部件照射的上述照射物的照射位置與預(yù)先確定的照射位置一致。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的照射裝置，其特征在于，上述照射方向改變部件通過(guò)反射和/或折射來(lái)改變上述照射物的照射方向。
全文摘要
一種激光焊接裝置、激光焊接方法以及照射裝置。該激光焊接裝置即使在機(jī)器人的實(shí)際位置、姿勢(shì)延遲于上述動(dòng)作指令，仍可準(zhǔn)確地向被預(yù)先確定了的激光照射位置照射激光。機(jī)器人控制裝置(52)從機(jī)器人各軸的編碼器獲取動(dòng)作量測(cè)定值Rc1(t)～Rc6(t)后，再根據(jù)算出的激光加工頭3的當(dāng)前位置向加工頭控制裝置53指示激光射出方向Sr(t)，使得向被預(yù)先確定了的激光照射位置照射激光。加工頭控制裝置53改變激光加工頭3內(nèi)的反射鏡的方向，使得激光向被指示的方向照射。
文檔編號(hào)B23K26/04GK1939640SQ20061014105
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者小松岳嗣 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社