專利名稱：機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝配了具備驅(qū)動軸的工具的機(jī)器人系統(tǒng)，特別是涉及用激光進(jìn)行加工的機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有技術(shù)，有在機(jī)器人臂前端裝配了反射鏡關(guān)節(jié)臂及激光掃描儀的激光加工裝置(參照專利文獻(xiàn)1)。它是由機(jī)器人臂使激光掃描儀移動，由激光掃描儀向加工品表面上引導(dǎo)激光束的東西。作為此時進(jìn)行的3種加工作業(yè)方式，可以列舉不使機(jī)器人臂移動的「停止和進(jìn)行」運(yùn)轉(zhuǎn)、使機(jī)器人臂和激光掃描儀兩方移動的「飛剪移動」運(yùn)轉(zhuǎn)、只使機(jī)器人臂移動的「免移動」運(yùn)轉(zhuǎn)等各功能。
另一方面，圖20及圖21所示的機(jī)器人系統(tǒng)也是公知的(參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特開2003-230975號公報(第4頁左第7行～右第12行)專利文獻(xiàn)2特開2004-174709號公報(第8頁第5行～第9頁第2行)圖20是表示具有置于機(jī)器人臂末端的激光加工工具的6軸(F1～F6)的產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人臂的圖，圖21是表示重合有操縱器路徑移動的連續(xù)加工路徑的圖。
在圖20中，工具113是激光加工工具，工件114由激光束1加工?，F(xiàn)有裝置111具有控制單元112.3，其控制信號由現(xiàn)場總線等傳送介質(zhì)112.8向工具113及/或機(jī)器人112傳送?？刂茊卧?12.3中組裝了存儲單元112.4、決定單元112.5、決定設(shè)備112.6和處理設(shè)備112.7。
圖21概略性地表示為了用此裝置在工件114的表面進(jìn)行激光雕刻的、十字型的輪廓的形式的工具前端(TCP)的移動路徑B。在圖21中，在加工路徑B上，重疊了固定有工具113的機(jī)器人112(圖20)或機(jī)器人臂112.1的末端112.2的移動路徑B′。特別是，在加工路徑B的進(jìn)路上有大的變化的區(qū)域即加工路徑B的角116處，機(jī)器人的移動路徑B′具有與加工幾何形狀B明顯不同的進(jìn)路B′。在加工過程中，機(jī)器人的移動路徑B′處于空間區(qū)域B″(在圖21中帶斜線的「移動度管」)內(nèi)，它以所有的邊圍著移動路徑B′，其從加工路徑B的越出ΔB與3自由度工具113的最大移動振幅對應(yīng)。
在此前公知的加工裝置中，操縱器112的移動路徑B′與預(yù)定的加工路徑B對應(yīng)，因而在加工路徑B有急劇的方向轉(zhuǎn)換的區(qū)域116中不能減速，對工件114的加工時間會大大增加，而根據(jù)此裝置，進(jìn)行組合了操縱器112及工具113的實時的運(yùn)動控制，結(jié)果，機(jī)器人軸的不靈活的不良影響，通過相對于預(yù)定的加工路徑B在所給的區(qū)域116使它們的移動B′提前或落后，或者從其越出，而得以補(bǔ)償。另一方面，這些區(qū)域116上的加工路徑B，通過以更快的速度有規(guī)則地進(jìn)行而獲得的工具113的特有的運(yùn)動，就能被確實地跟隨。
因此，在加工輪廓困難的區(qū)域中，操縱器112減小其路徑移動B′的長度，這些區(qū)域上的加工路徑B的跟隨則任用工具113，從而使加工工藝整體上不受操縱器112的不靈活所帶來的不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明打算解決的課題然而，專利文獻(xiàn)1的裝置在機(jī)器人臂的構(gòu)成、機(jī)器人臂及激光掃描儀的控制方面，沒有任何具體的說明、圖示，只是單純列舉了功能，無論如何也不能實現(xiàn)。
還有，在專利文獻(xiàn)2的裝置中，需要用于決定移動度管B″的最優(yōu)化運(yùn)算。并且機(jī)器人臂具有6自由度，因而最優(yōu)化什么是不明確的(例如，是使機(jī)器人臂的移動距離為最小呢，還是使姿勢變化量為最小呢，或者是使機(jī)器人臂的移動速度的變動為最小呢，等等)，無論如何也不能實現(xiàn)。
假定是運(yùn)算出使機(jī)器人臂的移動距離為最小化的最優(yōu)解的情況，則機(jī)器人臂不能保證操作者想做的動作。原因是，即使要保證加工路徑，也會按機(jī)器人臂的移動路徑成為最優(yōu)值的方式進(jìn)行指令生成。在這樣的系統(tǒng)中，機(jī)器人有可能與周邊裝置發(fā)生干擾等，這是存在的問題。
本發(fā)明是為了解決這樣的現(xiàn)有裝置中存在的問題而提出的，其目的是提供一種使機(jī)器人沿著指示路徑而移動，并且對工具的驅(qū)動軸進(jìn)行控制，使激光束在操作者期望的加工路徑上移動的機(jī)器人系統(tǒng)。
用于解決課題的方案本發(fā)明的權(quán)利要求1記載的機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)明涉及機(jī)器人系統(tǒng)，具備具有多個驅(qū)動軸的機(jī)器人；具有安裝在上述機(jī)器人的前端部的多個驅(qū)動軸的工具；對上述機(jī)器人及上述工具的上述各驅(qū)動軸進(jìn)行控制的機(jī)器人控制裝置；以及與上述工具連接的激光振蕩器，其特征在于，上述機(jī)器人借助于上述機(jī)器人的驅(qū)動軸的驅(qū)動而使上述工具移動，上述工具借助于上述工具的驅(qū)動軸的驅(qū)動而把從上述激光振蕩器入射的激光束照射到對象物上，上述機(jī)器人控制裝置使上述機(jī)器人的驅(qū)動軸和上述工具的驅(qū)動軸同步，對其進(jìn)行控制。
權(quán)利要求2記載的發(fā)明是權(quán)利要求1記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具具備配置在上述激光束的路徑上，借助于上述工具的驅(qū)動軸而在上述激光束的行進(jìn)方向前后移動的透鏡，上述機(jī)器人控制裝置驅(qū)動上述工具的驅(qū)動軸，使上述透鏡動作，從而控制上述激光束的焦點位置。
權(quán)利要求3記載的發(fā)明是權(quán)利要求1或2記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具具備配置在上述激光束的路徑上，借助于上述工具的驅(qū)動軸而旋轉(zhuǎn)的反射鏡，上述機(jī)器人控制裝置驅(qū)動上述工具的驅(qū)動軸，使上述反射鏡旋轉(zhuǎn)，從而控制上述激光束的焦點位置。
權(quán)利要求4記載的發(fā)明是權(quán)利要求3記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述機(jī)器人的控制點是上述反射鏡的驅(qū)動軸中心，上述機(jī)器人控制裝置具備運(yùn)算上述機(jī)器人的控制點位置的機(jī)器人軸運(yùn)算部；以及根據(jù)上述機(jī)器人的控制點位置及預(yù)先設(shè)定的上述激光束的焦點位置來運(yùn)算對上述工具的驅(qū)動軸的動作指令的工具軸運(yùn)算部。
權(quán)利要求5記載的發(fā)明是權(quán)利要求4記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述機(jī)器人控制裝置具備記錄上述機(jī)器人的控制點位置及上述激光束的焦點位置的用戶文件存放部。
權(quán)利要求6記載的發(fā)明是權(quán)利要求1～5中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述機(jī)器人控制裝置具備開始上述激光束的照射的開始命令和結(jié)束照射的結(jié)束命令，上述開始命令設(shè)定照射區(qū)間內(nèi)的上述激光束的焦點位置的插值方法及移動速度。
權(quán)利要求7記載的發(fā)明是權(quán)利要求6記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述開始命令及上述結(jié)束命令中的至少一方使對上述激光振蕩器的輸出指令值在所指定的時間從第1值向第2值變化。
權(quán)利要求8記載的發(fā)明是權(quán)利要求4記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部具備根據(jù)指示開始上述激光束的照射的點時的、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢和從上述工具上固定的坐標(biāo)系看到的上述激光束的焦點位置，運(yùn)算從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述激光束的照射開始位置，根據(jù)指示結(jié)束上述激光束的照射的點時的、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢和從上述工具上固定的坐標(biāo)系看到的上述激光束的焦點位置，運(yùn)算從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述激光束的照射結(jié)束位置的位置運(yùn)算部；根據(jù)上述照射開始位置、上述照射結(jié)束位置、上述激光束的照射區(qū)間內(nèi)的上述激光束的焦點位置的移動速度，運(yùn)算上述照射區(qū)間的矢量和控制周期次數(shù)的控制周期次數(shù)運(yùn)算部；以及根據(jù)由上述機(jī)器人軸運(yùn)算部運(yùn)算的從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的每個控制周期的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢、上述照射區(qū)間的矢量、上述控制周期次數(shù)、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述照射開始位置，運(yùn)算從上述工具上固定的坐標(biāo)系看到的每個控制周期的上述激光束的焦點位置的激光位置指令生成部，上述機(jī)器人軸運(yùn)算部根據(jù)指示開始上述激光束的照射的點時的、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢和指示結(jié)束上述激光束的照射的點時的、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢、上述控制周期次數(shù)，運(yùn)算從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的每個控制周期的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢。
權(quán)利要求9記載的發(fā)明是權(quán)利要求4或5記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部根據(jù)所指示的2個上述激光束的焦點位置和以所指定的上述激光束的焦點位置為端點的圓弧的半徑及上述圓弧的角度，生成由2個圓弧和1個直線組合而成的上述激光束的焦點位置的軌跡。
權(quán)利要求10記載的發(fā)明是權(quán)利要求9記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部依照包含所指定的上述軌跡的面的傾斜度而生成上述軌跡。
權(quán)利要求11記載的發(fā)明是權(quán)利要求9或10記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部根據(jù)以上述所指示的2個激光束的焦點位置中的一方為端點的第1圓弧的半徑及上述第1圓弧的角度和以另一方為端點的第2圓弧的半徑及上述第2圓弧的角度，生成由2個圓弧和1個直線組合而成的上述軌跡。
權(quán)利要求12記載的發(fā)明是權(quán)利要求9～11中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部使上述圓弧向著所指定的方向。
權(quán)利要求13記載的發(fā)明是權(quán)利要求9～12中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在比上述軌跡的開始點靠前側(cè)，生成離上述開始點為所指定的距離的輔助點，在上述軌跡上附加連接上述輔助點和上述開始點的輔助軌跡。
權(quán)利要求14記載的發(fā)明是權(quán)利要求9～13中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在比上述軌跡的結(jié)束點靠后側(cè)，生成離上述結(jié)束點為所指定的距離的輔助點，在上述軌跡上附加連接上述輔助點和上述結(jié)束點的輔助軌跡。
權(quán)利要求15記載的發(fā)明是權(quán)利要求9～14中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部借助于所指定的上述圓弧的半徑及上述圓弧的角度來改變要生成的上述軌跡的形狀。
權(quán)利要求16記載的發(fā)明是權(quán)利要求15記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在所指定的上述圓弧的半徑為0時，把要生成的上述軌跡設(shè)為1個直線。
權(quán)利要求17記載的發(fā)明是權(quán)利要求15記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在所指定的上述圓弧的角度為0°時，把要生成的上述軌跡設(shè)為“コ”字狀。
權(quán)利要求18記載的發(fā)明是權(quán)利要求15記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在所指定的上述圓弧的角度為360°以上時，把要生成的上述軌跡設(shè)為1個圓。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能獲得像操作者期望的那樣使機(jī)器人及工具前端的控制點移動，從而確實地避免跟周圍的干擾，構(gòu)筑安全地利用機(jī)器人的系統(tǒng)這樣的特殊效果。


圖1是表示本發(fā)明的實施例的機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
圖2是圖1表示的激光頭的構(gòu)成圖。
圖3是圖1表示的機(jī)器人控制裝置的框圖。
圖4是表示圖1表示的機(jī)器人系統(tǒng)的直線插值的指示位置和熔接路徑及動作程序的例子的圖。
圖5是表示圖3表示的機(jī)器人控制裝置的激光熔接開始條件文件的例子的圖。
圖6是表示圖3表示的機(jī)器人控制裝置的激光熔接結(jié)束條件文件的例子的圖。
圖7是表示圖5表示的開始條件文件涉及的激光熔接開始時的對激光熔接裝置的指令值的例子的圖。
圖8是表示圖6表示的結(jié)束條件文件涉及的激光熔接結(jié)束時的對激光熔接裝置的指令值的例子的圖。
圖9是表示圖1表示的機(jī)器人系統(tǒng)的圓弧插值的指示位置和熔接路徑及動作程序的例子的圖。
圖10是表示圖1表示的機(jī)器人系統(tǒng)的其他直線插值的指示位置和熔接路徑及動作程序的例子的圖。
圖11是表示熔接的指示位置和激光頭的位置關(guān)系的例子的圖。
圖12是表示圖3表示的機(jī)器人控制裝置的機(jī)器人軌跡運(yùn)算部和激光軌跡運(yùn)算部的詳細(xì)情況的圖。
圖13是表示激光軌跡運(yùn)算部生成的由圓弧和直線組合而成的激光束焦點軌跡的圖。
圖14是表示進(jìn)行與激光軌跡運(yùn)算部有關(guān)的設(shè)定的畫面的例子的圖。
圖15是表示激光軌跡運(yùn)算部生成的圓弧和直線的軌跡的圖，是圓弧半徑為負(fù)的情況。
圖16是激光軌跡運(yùn)算部根據(jù)圓弧半徑和圓弧角度來決定激光束焦點軌跡的形狀的流程圖。
圖17是表示激光軌跡運(yùn)算部生成的1個直線軌跡的圖。
圖18是表示激光軌跡運(yùn)算部生成的“コ”字狀的軌跡的圖。
圖19是表示激光軌跡運(yùn)算部生成的1個圓軌跡的圖。
圖20是加工現(xiàn)有工件的裝置的構(gòu)成圖。
圖21是表示圖20表示的裝置的加工路徑的圖。
符號說明1機(jī)器人2機(jī)器人控制裝置3激光頭4掛件5激光熔接裝置6光纖7反射鏡21機(jī)器人伺服放大器22激光頭伺服放大器23用戶文件存放部24命令解釋部
25機(jī)器人軌跡運(yùn)算部26激光軌跡運(yùn)算部31位置運(yùn)算部32控制周期次數(shù)運(yùn)算部33激光位置指令生成部41第1焦點位置42第2焦點位置43圓弧半徑44圓弧角度45面角度46前側(cè)距離47激光束焦點軌跡48輔助軌跡49激光頭坐標(biāo)系50激光束51熔接開始點52熔接結(jié)束點53輔助點具體實施方式
以下，按圖來說明本發(fā)明的實施方式。
圖1表示本發(fā)明的實施例的機(jī)器人系統(tǒng)配置圖。在圖1中，機(jī)器人1具備具有6個關(guān)節(jié)且各自由伺服馬達(dá)驅(qū)動的機(jī)構(gòu)，在其前端部具備激光頭3。
機(jī)器人控制裝置2分別與機(jī)器人1、激光熔接裝置5、激光頭3連接，并且具備操作者用于進(jìn)行機(jī)器人1及激光頭3的指示、操作的掛件4。激光頭3和激光熔接裝置5由光纖6連接。激光熔接裝置5內(nèi)置了激光振蕩器，激光振蕩器輸出的激光束經(jīng)光纖6向激光頭3入射。激光頭3在內(nèi)部具備反射鏡7(圖2)，入射的激光束碰到反射鏡7而改變方向，照射到對象物上，從而進(jìn)行熔接。
圖2是圖1表示的激光頭3內(nèi)部的簡略圖。
在圖2中，通過光纖6入射到激光頭3的激光束，通過激光頭3內(nèi)的透鏡而聚光之后，由反射鏡7改變方向到對象物的方向，在焦點位置W結(jié)成焦點。反射鏡7具備借助于繞圖2表示的坐標(biāo)系的X軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)(未圖示)和繞Y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)(未圖示)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的機(jī)構(gòu)。
圖3是圖1表示的機(jī)器人控制裝置2的控制框圖。
此處，圖3只表示了機(jī)器人控制裝置2內(nèi)的構(gòu)成中本發(fā)明所涉及的部分，其它部分省略。
在圖3中，機(jī)器人控制裝置2具備對上述機(jī)器人1(圖1)的伺服馬達(dá)進(jìn)行控制的機(jī)器人伺服放大器21和對激光頭3(圖1)的伺服馬達(dá)進(jìn)行控制的激光頭伺服放大器22，此外還具備用戶文件存放部23、命令解釋部24、機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25、激光軌跡運(yùn)算部26。
用戶文件存放部23是把操作者作成的機(jī)器人1及激光頭3的動作程序、與激光熔接有關(guān)的參數(shù)作為文件進(jìn)行記錄的地方，動作程序的作成、參數(shù)的設(shè)定通過操作者操作掛件4來進(jìn)行。
命令解釋部24讀出在用戶文件存放部23中存放的動作程序、激光熔接的參數(shù)，解釋命令。并且依照解釋后的命令分別向機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25及激光軌跡運(yùn)算部26輸出機(jī)器人動作命令、激光頭動作命令。再向激光熔接裝置5輸出指令。
機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25依照命令進(jìn)行軌跡運(yùn)算，向機(jī)器人伺服放大器21輸出指令，使機(jī)器人1動作。同樣，激光軌跡運(yùn)算部26依照命令進(jìn)行軌跡運(yùn)算，向激光頭伺服放大器22輸出指令，使反射鏡7(圖2)動作。
接著參照各圖來說明本發(fā)明涉及的激光熔接的具體例。
圖4(a)表示由機(jī)器人1(圖1)一邊把激光頭3(圖1)從P1直線移動到P2一邊驅(qū)動反射鏡7(圖2)，從而從熔接開始點W1到熔接結(jié)束點W2通過直線插值進(jìn)行熔接的例子。
圖4(b)表示與此動作對應(yīng)的動作程序。
在圖4(b)的動作程序中，第1行的「MOVL」是一邊使機(jī)器人1的控制點直線地動作到P1，一邊使激光頭3內(nèi)的反射鏡7動作的命令。
控制點預(yù)先設(shè)定成為反射鏡7的旋轉(zhuǎn)中心。結(jié)果，W1成為激光束的焦點位置。
下行的「CRLASON CSF#1」是熔接開始命令，依照由CSF#1指定的激光熔接開始條件文件的設(shè)定來控制激光頭3及激光熔接裝置5(圖1)，使激光熔接開始。關(guān)于激光熔接開始條件文件后述(參照圖5)。
第3行的「MOVL」是一邊使機(jī)器人1的控制點直線地動作到P2，一邊使激光頭3內(nèi)的反射鏡7動作的命令。結(jié)果，連接點W1和點W2的直線成為激光束的焦點位置的軌跡。
第4行的「CRLASOF CEF#1」是熔接結(jié)束命令，依照由CEF#1指定的激光熔接結(jié)束條件文件的設(shè)定來控制激光頭3及激光熔接裝置5，使激光熔接結(jié)束。關(guān)于激光熔接結(jié)束條件文件后述(參照圖6)。
為了由本發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行圖4那樣的激光熔接，首先，操作者先通過掛件4(圖1)來操作機(jī)器人1及激光頭3，使之移動到希望的位置，指示此時的機(jī)器人1的各驅(qū)動軸及激光頭3內(nèi)的反射鏡7的各驅(qū)動軸的位置，作成圖4(b)那樣的動作程序，將其預(yù)先記錄在用戶文件存放部23中。
在執(zhí)行熔接作業(yè)時操作者再次操縱掛件4而選擇動作程序，指示動作的開始。命令解釋部24按1行1行逐次讀入在動作程序中記述的命令而進(jìn)行解釋，按照激光熔接開始條件文件、激光熔接結(jié)束條件文件所指定的條件，向機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25、激光軌跡運(yùn)算部26輸出位置指令，控制激光熔接裝置5。
在圖4的情況下，機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25進(jìn)行激光頭3內(nèi)的反射鏡7從P1向P2移動期間的軌跡的插值運(yùn)算。此運(yùn)算采用公知技術(shù)來進(jìn)行，運(yùn)算每個給定的控制周期的位置指令值。
激光軌跡運(yùn)算部26根據(jù)每個控制周期的機(jī)器人1的控制點位置和熔接線的位置及激光熔接開始條件文件所指示的熔接速度，算出反射鏡7的旋轉(zhuǎn)角度。機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25和激光軌跡運(yùn)算部26分別向伺服放大器21、22輸出通過運(yùn)算求得的位置指令。激光熔接結(jié)束的話，就依照激光熔接結(jié)束條件文件的設(shè)定而停止激光輸出。
如上所述，機(jī)器人控制裝置2按在機(jī)器人的控制點P1激光束的焦點位置成為熔接開始點W1，在機(jī)器人的控制點P2激光束的焦點位置成為熔接結(jié)束點W2的方式來控制機(jī)器人的移動速度。
在這里，說明圖5及圖6表示的激光熔接條件文件的詳細(xì)情況。圖5是表示圖3表示的機(jī)器人控制裝置的激光熔接開始條件文件的例子的圖，圖6是表示圖3表示的機(jī)器人控制裝置的激光熔接結(jié)束條件文件的例子的圖。這些激光熔接條件文件通過操作者操作掛件4而顯示在其畫面上。并且，操作者能操作掛件4而自由變更激光熔接條件文件的設(shè)定，將其記錄在用戶文件存放部23中。激光熔接條件文件有多個存在，每個文件以獨特的號碼來識別。操作者能對各激光熔接條件文件進(jìn)行各種設(shè)定。在圖4的例子中，由CSF#1指定激光熔接條件文件的第1號，由CEF#1指定激光熔接結(jié)束條件文件的第1號。
如上所述，CRLASON命令(圖4(b))是熔接開始命令，根據(jù)運(yùn)算對象(被運(yùn)算者)指定圖5表示的激光熔接開始條件文件。另一方面，CRLASOF命令(圖4(b))是熔接結(jié)束命令，同樣根據(jù)運(yùn)算對象指定圖6表示的激光熔接結(jié)束條件文件。
激光軌跡運(yùn)算部26(圖3)在CRLASON命令和CRLASOF命令所夾的區(qū)間，依照圖5表示的激光熔接開始條件文件的「插值種類」的項目所指定的插值方法來運(yùn)算熔接點。上述圖4是靠「插值種類」來指定直線插值的例子。
還有，執(zhí)行CRLASON命令的話，就向激光熔接裝置5輸出所指定的激光熔接開始條件文件中記載的熔接條件號碼「圖5的例子為12」。激光熔接裝置5(圖1)中預(yù)先登記了與熔接條件號碼對應(yīng)的熔接條件(輸出瓦特數(shù)等)，激光熔接裝置5依照其內(nèi)容進(jìn)行激光束的輸出。
同時，向激光熔接裝置5輸出由激光熔接開始條件文件的「模擬指令值1」指定的值的電壓。此輸出電壓在由「傾斜時間」指定的時間，從由「模擬指令值1」指定的值向由「模擬指令值2」指定的值上升。圖7表示此情況。
圖7是表示圖5表示的激光熔接開始條件文件涉及的激光熔接開始時的對激光熔接裝置的指令值的例子的圖，表示最初向激光熔接裝置5輸出由「模擬指令值1」指定的值的電壓3.0V，在由「傾斜時間」指定的時間0.06秒期間，從由「模擬指令值1」指定的電壓3.0V向由「模擬指令值2」指定的電壓7.0V上升的例子。
反過來，執(zhí)行CRLASOF命令的話，向激光熔接裝置5輸出的電壓就在由激光熔接結(jié)束條件文件的「傾斜時間」指定的時間，從由「模擬指令值1」指定的值向由「模擬指令值2」指定的值下降。圖8表示此情況。
圖8是表示圖6表示的激光熔接結(jié)束條件文件涉及的激光熔接結(jié)束時的對激光熔接裝置的指令值的例子的圖，表示最初向激光熔接裝置5輸出了由「模擬指令值1」指定的電壓7.0V，而在由「傾斜時間」指定的時間0.05秒期間，向由「模擬指令值2」指定的電壓4.0V下降的例子。
上述圖4是直線插值的例子，不過，可以根據(jù)激光熔接開始條件文件的「插值種類」的項目來指定熔接線的插值方法。圖9是根據(jù)「插值種類」而指定了圓弧插值的例子。圖9(a)表示激光頭3一邊借助于機(jī)器人1而向P3、P4、P5直線移動，一邊從熔接開始點W3到熔接結(jié)束點W5通過W4而以圓弧插值進(jìn)行熔接的情況。圖9(b)中表示與此動作對應(yīng)的動作程序。
在圖9(b)的動作程序中，第1行的「MOVL」是一邊使機(jī)器人1的控制點直線地動作到P3，一邊使激光頭3內(nèi)的反射鏡7動作的命令?？刂泣c預(yù)先設(shè)定成為反射鏡7的旋轉(zhuǎn)中心。結(jié)果，W3成為激光束的焦點位置。
下行的「CRLASON CSF#2」是熔接開始命令，依照由CSF#2指定的激光熔接開始條件文件的設(shè)定來控制激光頭3及激光熔接裝置5(圖1)，使激光熔接開始。
在指定了圓弧插值的情況下，第3行的「MOVL 」是一邊使機(jī)器人1的控制點直線地動作到P4，一邊使激光頭3內(nèi)的反射鏡7動作，使得熔接軌跡(激光束的焦點位置的軌跡)成為圓弧插值的命令。
同樣，第4行的「MOVL」是一邊使機(jī)器人1的控制點直線地動作到P5，一邊使激光頭3內(nèi)的反射鏡7動作，使得熔接軌跡(激光束的焦點位置的軌跡)成為圓弧插值的命令。結(jié)果，連接點W3、W4、W5的圓弧就成為激光束的焦點位置的軌跡。
第5行的「CRLASOF CEF#2」是熔接結(jié)束命令，依照由CEF#2指定的激光熔接結(jié)束條件文件的設(shè)定來控制激光頭3及激光熔接裝置5，使激光熔接結(jié)束。
還有，也可以在固定了激光頭3的情況下，只使反射鏡7動作而進(jìn)行熔接。圖10(a)表示在激光頭3內(nèi)的反射鏡7的旋轉(zhuǎn)軸中心停止于P6的狀態(tài)下，只借助于反射鏡7的旋轉(zhuǎn)而從熔接開始點W6到熔接結(jié)束點W7以直線插值進(jìn)行熔接的情況。圖10(b)表示與此動作對應(yīng)的動作程序。
在圖10(b)的動作程序中，第1行的「MOVL」是一邊使機(jī)器人1的控制點直線地動作到P6，一邊使激光頭3內(nèi)的反射鏡7動作的命令。控制點預(yù)先設(shè)定成為反射鏡7的旋轉(zhuǎn)中心。結(jié)果，W6成為激光束的焦點位置。
下行的「CRLASON CSF#1」是熔接開始命令，依照由CSF#1指定的激光熔接開始條件文件(圖5)的設(shè)定來控制激光頭3及激光熔接裝置5(圖1)，使激光熔接開始。
第3行的「MOVL」是一邊使機(jī)器人1的控制點直線地動作(即，不移動)到P6，一邊使激光頭3內(nèi)的反射鏡7動作的命令。結(jié)果，連接點W6和點W7的直線成為激光束的焦點位置的軌跡。
第4行的「CRLASOF CEF#1」是熔接結(jié)束命令，依照由CEF#1指定的激光熔接結(jié)束條件文件(圖6)的設(shè)定來控制激光頭3及激光熔接裝置5，使激光熔接結(jié)束。
另外，在不是熔接區(qū)間的情況下，不進(jìn)行焦點位置W的插值控制。即，控制成從激光從頭3內(nèi)的伺服馬達(dá)的指示位置到下面的指示位置，均等地輸出角度數(shù)據(jù)。
接著，按圖說明機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25和激光軌跡運(yùn)算部26的詳細(xì)情況。
圖11是表示熔接的指示位置和激光頭3的位置關(guān)系的例子的圖。在指示熔接開始點W1時，操作機(jī)器人1(圖1)，使激光頭3移動到P1之后，操作激光頭3內(nèi)的反射鏡7(圖1)，使激光束LB1對著熔接開始點W1。同樣，在指示熔接結(jié)束點W2時，操作機(jī)器人1，使激光頭3移動到P2之后，操作激光頭3內(nèi)的反射鏡7，使激光束LB2對著熔接結(jié)束點W2。在激光頭3中設(shè)定了以機(jī)器人1的控制點(圖11中的P1、P2)為原點的坐標(biāo)系，把熔接開始時的坐標(biāo)系設(shè)為{L1}，熔接結(jié)束時的坐標(biāo)系設(shè)為{L2}。
在圖11中，{R}是機(jī)器人坐標(biāo)系，以機(jī)器人1的基座部為原點。以后，以指示此圖11表示的熔接開始點W1和熔接結(jié)束點W2的情況為例來說明機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25和激光軌跡運(yùn)算部26。
圖12是表示圖3表示的機(jī)器人控制裝置2的機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25和激光軌跡運(yùn)算部26的詳細(xì)情況的圖。如圖所示，激光軌跡運(yùn)算部26由位置運(yùn)算部31、控制周期次數(shù)運(yùn)算部32和激光位置指令生成部33構(gòu)成。
位置運(yùn)算部31根據(jù)從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接開始時的激光頭坐標(biāo)系{L1}的位置·姿勢RL1T和從熔接開始時的激光頭坐標(biāo)系{L1}看到的熔接開始點W1的位置L1W1，采用下式，輸出從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接開始點W1的位置RW1。
RW1＝RL1T·L1W1…(1)還有，位置運(yùn)算部31根據(jù)從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接結(jié)束時的激光頭坐標(biāo)系{L2}的位置·姿勢RL2T和從熔接結(jié)束時的激光頭坐標(biāo)系{L2}看到的熔接結(jié)束點W2的位置L2W2，采用下式，輸出從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接結(jié)束點W2的位置RW2。
RW2＝RL2T·L2W2…(2)控制周期次數(shù)運(yùn)算部32根據(jù)以式(1)、式(2)運(yùn)算所得的從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接開始點W1的位置RW1和從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接結(jié)束點W2的位置RW2，運(yùn)算從熔接開始點W1到熔接結(jié)束點W2的矢量D。
還有，從命令解釋部24取得由圖5表示的激光熔接開始條件文件指示的熔接速度V，以下式運(yùn)算從熔接開始點W1到熔接結(jié)束點W2的控制周期Δt的次數(shù)N。在這里，Δt是比0大的實數(shù)，N為0以上的整數(shù)。
N＝|D|/(V·Δt)…(3)激光位置指令生成部33以從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接開始點W1的位置RW1、從熔接開始點W1到熔接結(jié)束點W2的矢量D、以式(3)運(yùn)算所得的控制周期次數(shù)N為輸入，以下式運(yùn)算第k次控制周期(k為整數(shù)，而0≤k≤N)的從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接點Wk的位置RWk。
RWk＝RW1+D·(k/N)…(4)還有，激光位置指令生成部33根據(jù)由機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25運(yùn)算的、第k次的控制周期的從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的激光頭坐標(biāo)系{Lk}的位置·姿勢RLk(后述)和以(4)運(yùn)算所得的、第k次的控制周期的從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接點Wk的位置RWk，采用下式，輸出第k次的控制周期的從激光頭坐標(biāo)系{Lk}看到的熔接點Wk的位置LkWk。
LkWk＝LkRT·RWk…(5)另一方面，機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25根據(jù)從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接開始時的激光頭坐標(biāo)系{L1}的位置·姿勢RL1T、從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的熔接結(jié)束時的激光頭坐標(biāo)系{L2}的位置·姿勢RL2T和由控制周期次數(shù)運(yùn)算部32通過式(3)求得的控制周期次數(shù)N，采用下式，輸出第k次的控制周期的從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的激光頭坐標(biāo)系{Lk}的位置·姿勢RLkT。
RLkT＝RL1T+(RL2T-RL1T)·(k/N)…(6)分別把機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25的輸出RLkT、激光位置指令生成部33的輸出LkWk向機(jī)器人伺服放大器21、激光頭伺服放大器22輸入，機(jī)器人伺服放大器21、激光頭伺服放大器22分別使機(jī)器人1的伺服馬達(dá)、激光頭3的伺服馬達(dá)動作。
這樣，在機(jī)器人軌跡運(yùn)算部25中，采用由激光軌跡運(yùn)算部26內(nèi)的控制周期次數(shù)運(yùn)算部32求得的控制周期次數(shù)N，求得第k次的控制周期的從機(jī)器人坐標(biāo)系{R}看到的激光頭坐標(biāo)系{Lk}的位置·姿勢RLkT。即機(jī)器人1的伺服馬達(dá)和激光頭3的伺服馬達(dá)采用相同的控制周期次數(shù)N，因而機(jī)器人1的伺服馬達(dá)和激光頭3的伺服馬達(dá)會同時啟動·停止，熔接區(qū)間的移動時間由于機(jī)器人1和激光與頭3的伺服馬達(dá)而變得相同。即，從返回時的熔接開始點W1到熔接結(jié)束點W2的軌跡成為指示了的那樣，并且熔接開始點W1及熔接結(jié)束點W2處的激光頭3的位置成為指示了的那樣。
接著，按圖說明激光軌跡運(yùn)算部26的別的功能。
圖13是表示由激光軌跡運(yùn)算部26生成的由圓弧和直線組合而成的激光束的焦點位置的軌跡的圖。在圖13中，第1焦點位置41和第2焦點位置42是操作者操作機(jī)器人1及激光頭3，使激光束50移動而實際指示的點，是從第1焦點位置41向著第2焦點位置42的方向進(jìn)行熔接。
圓弧半徑43和圓弧角度44分別是與連接第1焦點位置41和第2焦點位置42的直線連接而構(gòu)成1個軌跡的圓弧的半徑(圖13中的R)和角度(圖13中的α)。
激光束焦點軌跡47是把第1焦點位置41作為其端點的第1圓弧、把第2焦點位置42作為其端點的第2圓弧和連接焦點位置41、42而成的軌跡，是指圖13表示的從第1圓弧的另一端點(熔接開始點51)經(jīng)由第1焦點位置41、第2焦點位置42而到第2圓弧的另一端點(熔接結(jié)束點52)的區(qū)間。
面角度45是決定包含激光束焦點軌跡47的平面的角度，以繞連接第1焦點位置41和第2焦點位置42的直線的角度來定義(圖13的β)。在包含激光束焦點軌跡47的平面上存在，在與從第1焦點位置41向著第2焦點位置42的矢量正交的矢量與激光頭坐標(biāo)系49的ZL軸正交的情況下，面角度45為0°。
前側(cè)距離46是在把熔接開始點51處的圓弧的切線向外側(cè)延伸了的方向設(shè)置的輔助點53和熔接開始點51的距離(圖13中的L0)，把切線中從輔助點53到熔接開始點51為止作為輔助軌跡48。輔助軌跡48，如其次說明的，是為使激光束焦點位置的軌跡通過熔接開始點51的區(qū)間，而不是熔接區(qū)間，在此區(qū)間不進(jìn)行激光束50的照射。
在這里，說明輔助點53的作用。
很多情況下，在激光束焦點軌跡47以外的區(qū)間，為提高生產(chǎn)節(jié)拍時間，使機(jī)器人1和激光頭3的反射鏡7比在激光束焦點軌跡47區(qū)間以高速移動。因此，由于向熔接開始點51的進(jìn)入方向的不同而造成伺服系統(tǒng)的跟隨遲滯等原因，有時焦點軌跡就不通過熔接開始點51。為了防止這樣的事態(tài)而設(shè)置輔助點53，使之通過輔助點53，激光束焦點軌跡47以外的區(qū)間的激光束焦點位置的移動速度即使快些，也能使激光束焦點軌跡通過熔接開始點51。
如以上采用圖13說明了的，激光軌跡運(yùn)算部26生成(圖12)激光束焦點軌跡47，而用于生成激光束焦點軌跡47的必要的信息可以在圖14表示的設(shè)定畫面上輸入。圖14是表示進(jìn)行與激光軌跡運(yùn)算部26有關(guān)的設(shè)定的畫面的例子的圖。這里表示的設(shè)定項目可以通過操作者操作掛件4而在該畫面上顯示，操作者可以進(jìn)行設(shè)定、變更，將其記錄在用戶文件存放部23中。
在圖14中，對于「激光熔接開始條件文件」、「激光熔接結(jié)束條件文件」，已經(jīng)用圖5、圖6進(jìn)行了說明。在這里與上述例子一樣，以號碼指定激光熔接條件文件。圖14的例子中都指定了第1號文件。
「圓弧半徑」、「圓弧角度」、「預(yù)料距離」、「面角度」分別相當(dāng)于圖13的圓弧半徑R、圓弧角度α、前側(cè)距離L0、面角度β。以「預(yù)料軌跡速度」指定輔助軌跡48的區(qū)間的激光束焦點位置的移動速度。但像上述那樣不在輔助軌跡48的區(qū)間進(jìn)行激光束50的照射。
對「機(jī)器人位置(開始)」和「激光頭焦點位置(開始)」登記圖13的第1焦點位置41，對「機(jī)器人位置(結(jié)束)」和「激光頭焦點位置(結(jié)束)」登記圖13的第2焦點位置42。
如采用圖13、圖14說明了的，激光軌跡運(yùn)算部26能生成2個指示點和基于與幾個形狀有關(guān)的參數(shù)由圓弧和直線組合而成的激光束焦點軌跡，因而與需要很多指示點的方法比較，軌跡的生成特別簡便。還有，通過變更與形狀有關(guān)的參數(shù)，就能生成大小、形狀不同的各種各樣的激光束焦點軌跡。
在圖13的例子中，為了使得在激光束焦點軌跡47以外的區(qū)間的激光束焦點位置的移動速度大的情況下，激光束焦點軌跡也能通過熔接開始點51而設(shè)置了輔助點53，不過，在激光束焦點軌跡47以外的區(qū)間的移動速度為低速，或者即使是高速也能通過熔接開始點51的情況下，也可以不設(shè)置輔助點53，把要生成的軌跡取為從熔接開始點51到熔接結(jié)束點52。
還有，有關(guān)熔接結(jié)束點52也是，由于通過熔接結(jié)束點52后的激光束焦點位置的移動速度、脫離方向的不同，有時激光束焦點軌跡不通過熔接結(jié)束點52。在此情況下，在熔接結(jié)束點52側(cè)也設(shè)置輔助點即可。
還有，在圖13的例子中，設(shè)置了決定包含激光束焦點軌跡47的面的傾斜度的面角度45(圖13的β)，不過，在包含激光束焦點軌跡47的平面上存在，在與從第1焦點位置41向著第2焦點位置42的矢量正交的矢量常與激光頭坐標(biāo)系49的ZL軸正交的前提下，可以省略面角度β的設(shè)定。
再有，在圖13、圖14的例子中，第1焦點位置41側(cè)的圓弧和第2焦點位置42側(cè)的圓弧采用相同的圓弧半徑R和圓弧角度α，作成大小和形狀相同的圓弧，不過，也可以采用在第1焦點位置41側(cè)和第2焦點位置42側(cè)不同的圓弧半徑和圓弧角度，作成在兩側(cè)不同的大小和形狀的圓弧。
圖15是表示由激光軌跡運(yùn)算部26(圖12)生成的由圓弧和直線組合而成的激光束的焦點位置的軌跡的另一例的圖，表示對圖14表示的設(shè)定畫面內(nèi)的「圓弧半徑」的項目設(shè)定了負(fù)的值的情況。在圖15中，與圖13相比，圓弧的方向相反。
通常圓弧半徑不可能取負(fù)的值，不過，在本實施例中定為通過圓弧半徑43的正負(fù)來指定圓弧的方向，從而不用在圖14表示的設(shè)定畫面上另外追加設(shè)定項目就能直觀地設(shè)定圓弧的方向。
圖16是激光軌跡運(yùn)算部26(圖12)根據(jù)圖14表示的設(shè)定畫面所指定的圓弧半徑R和圓弧角度α來決定激光束焦點軌跡47的形狀時的流程圖。
在圖16中，步驟S01判定圓弧半徑R是不是0，在圓弧半徑R是0的情況下，向步驟S02的運(yùn)算一個直線軌跡(后述，參照圖17)轉(zhuǎn)移，在不是的情況下，向步驟S03轉(zhuǎn)移，判定圓弧角度α是不是0°。
在圓弧角度α不是0的情況下，向步驟S04的運(yùn)算“コ”字狀的軌跡(后述，參照圖18)轉(zhuǎn)移，在是的情況下，向步驟S05轉(zhuǎn)移，判定圓弧角度α是不是360°以上。
在圓弧角度α是360°以上的情況下，向步驟S06的運(yùn)算1個圓軌跡(后述，參照圖19)轉(zhuǎn)移。在不是的情況下，向步驟S07的運(yùn)算由圓弧和直線組合而成的軌跡(上述，參照圖13～15)轉(zhuǎn)移。
其次，說明步驟S02、S04、S06。
圖17是表示激光軌跡運(yùn)算部26(圖12)生成的1個直線軌跡(步驟S02)的圖。在圖13中，在圓弧半徑R是0的情況下，不能作成把第1焦點位置41、第2焦點位置42作為端點的圓弧。直觀上，圓弧中心成為分別被第1焦點位置41和第2焦點位置42吸收了的圖像。因此，在圓弧半徑R是0的情況下，如圖17所示，成為1個直線軌跡。在此情況下，即使設(shè)定了圓弧角度α、面角度β也無視它們。還有，熔接開始點51和熔接結(jié)束點52分別成為與第1焦點位置41和第2焦點位置42相同的點。
圖18是表示激光軌跡運(yùn)算部26(圖12)生成的由正交的3條直線組成的“コ”字狀的軌跡(步驟S04)的圖。在圖13中，在圓弧角度α是0的情況下，不能作成把第1焦點位置41和第2焦點位置42作為端點的圓弧。直觀上，圓弧中心存在，不過，成為沒有圓弧部分的圖像。因此，在圓弧角度α是0的情況下，如圖18所示，成為正交的3條直線軌跡。如上所述，通過圓弧半徑R的正負(fù)的指定來改變把第1焦點位置41和第2焦點位置42作為端點的直線部分的方向。在圖18中，(a)是圓弧半徑R為正的情況，(b)是圓弧半徑R為負(fù)的情況。
圖19是表示激光軌跡運(yùn)算部26(圖12)生成的1個圓軌跡(步驟S06)的圖。在圖13中，在圓弧角度α是360°以上的情況下，成為把第1焦點位置41作為端點的圓弧閉合的圓。因此，在圓弧角度α是360°以上的情況下，如圖19所示，成為1個圓軌跡。圓弧角度α超過360°的部分只要重復(fù)圓的軌跡即可。在第1焦點位置41到第2焦點位置42之間未描繪激光束焦點軌跡47，不過，第2焦點位置42是為決定包含激光束焦點軌跡47的面所必要的指示點。如上所述，根據(jù)圓弧半徑R的正負(fù)，圓的方向會變化。在圖19中，(a)是圓弧半徑R為正的情況，(b)是圓弧半徑R為負(fù)的情況。
如以上采用圖16～圖19說明了的，根據(jù)本發(fā)明，能通過與形狀有關(guān)的數(shù)種參數(shù)的設(shè)定來生成圓弧和直線的組合以外的激光束焦點軌跡，因而不用在圖14的設(shè)定畫面上另外追加設(shè)定項目，就能直觀地設(shè)定。
以上說明了如圖2所示激光頭3具備使反射鏡7繞X軸及Y軸旋轉(zhuǎn)的2軸的驅(qū)動軸的情況，不過，也可以在此機(jī)構(gòu)中設(shè)置使圖2表示的透鏡沿著激光束的行進(jìn)方向移動的軸，增加由激光頭伺服放大器來驅(qū)動該軸的機(jī)構(gòu)。做成這樣的機(jī)構(gòu)的話，就可以使透鏡移動而根據(jù)狀況以多種方式變更從激光頭3到焦點位置W的距離，使用本機(jī)器人系統(tǒng)的激光熔接作業(yè)的自由度就會提高。
再有，不用說，本發(fā)明不限于激光熔接，而是能廣泛地適用于激光所涉及的切斷等使用機(jī)器人的激光加工用途。
本申請是基于2005年8月24日申請的日本專利申請(特愿2005-243351)的申請，此處參照采用了其內(nèi)容。
工業(yè)實用性本發(fā)明可適用于裝配了具備驅(qū)動軸的工具的機(jī)器人系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人系統(tǒng)，具備具有多個驅(qū)動軸的機(jī)器人；具有安裝在上述機(jī)器人的前端部的多個驅(qū)動軸的工具；對上述機(jī)器人及上述工具的上述各驅(qū)動軸進(jìn)行控制的機(jī)器人控制裝置；以及與上述工具連接的激光振蕩器，其特征在于，上述機(jī)器人借助于上述機(jī)器人的驅(qū)動軸的驅(qū)動而使上述工具移動，上述工具借助于上述工具的驅(qū)動軸的驅(qū)動而把從上述激光振蕩器入射的激光束照射到對象物上，上述機(jī)器人控制裝置使上述機(jī)器人的驅(qū)動軸和上述工具的驅(qū)動軸同步，對其進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具具備配置在上述激光束的路徑上，借助于上述工具的驅(qū)動軸而在上述激光束的行進(jìn)方向前后移動的透鏡，上述機(jī)器人控制裝置驅(qū)動上述工具的驅(qū)動軸，使上述透鏡動作，從而控制上述激光束的焦點位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具具備配置在上述激光束的路徑上，借助于上述工具的驅(qū)動軸而旋轉(zhuǎn)的反射鏡，上述機(jī)器人控制裝置驅(qū)動上述工具的驅(qū)動軸，使上述反射鏡旋轉(zhuǎn)，從而控制上述激光束的焦點位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述機(jī)器人的控制點是上述反射鏡的驅(qū)動軸中心，上述機(jī)器人控制裝置具備運(yùn)算上述機(jī)器人的控制點位置的機(jī)器人軸運(yùn)算部；以及根據(jù)上述機(jī)器人的控制點位置及預(yù)先設(shè)定的上述激光束的焦點位置來運(yùn)算對上述工具的驅(qū)動軸的動作指令的工具軸運(yùn)算部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述機(jī)器人控制裝置具備記錄上述機(jī)器人的控制點位置及上述激光束的焦點位置的用戶文件存放部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述機(jī)器人控制裝置具備開始上述激光束的照射的開始命令和結(jié)束照射的結(jié)束命令，上述開始命令設(shè)定照射區(qū)間內(nèi)的上述激光束的焦點位置的插值方法及移動速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述開始命令及上述結(jié)束命令中的至少一方使對上述激光振蕩器的輸出指令值在所指定的時間從第1值向第2值變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求4記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部具備根據(jù)指示開始上述激光束的照射的點時的、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢和從上述工具上固定的坐標(biāo)系看到的上述激光束的焦點位置，運(yùn)算從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述激光束的照射開始位置，根據(jù)指示結(jié)束上述激光束的照射的點時的、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢和從上述工具上固定的坐標(biāo)系看到的上述激光束的焦點位置，運(yùn)算從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述激光束的照射結(jié)束位置的位置運(yùn)算部；根據(jù)上述照射開始位置、上述照射結(jié)束位置、上述激光束的照射區(qū)間內(nèi)的上述激光束的焦點位置的移動速度，運(yùn)算上述照射區(qū)間的矢量和控制周期次數(shù)的控制周期次數(shù)運(yùn)算部；以及根據(jù)由上述機(jī)器人軸運(yùn)算部運(yùn)算的從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的每個控制周期的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢、上述照射區(qū)間的矢量、上述控制周期次數(shù)、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述照射開始位置，運(yùn)算從上述工具上固定的坐標(biāo)系看到的每個控制周期的上述激光束的焦點位置的激光位置指令生成部，上述機(jī)器人軸運(yùn)算部根據(jù)指示開始上述激光束的照射的點時的、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢和指示結(jié)束上述激光束的照射的點時的、從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢、上述控制周期次數(shù)，運(yùn)算從上述機(jī)器人的基座上固定的坐標(biāo)系看到的每個控制周期的上述機(jī)器人的控制點的位置·姿勢。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部根據(jù)所指示的2個上述激光束的焦點位置和以所指定的上述激光束的焦點位置為端點的圓弧的半徑及上述圓弧的角度，生成由2個圓弧和1個直線組合而成的上述激光束的焦點位置的軌跡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部依照包含所指定的上述軌跡的面的傾斜度而生成上述軌跡。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部根據(jù)以上述所指示的2個激光束的焦點位置中的一方為端點的第1圓弧的半徑及上述第1圓弧的角度和以另一方為端點的第2圓弧的半徑及上述第2圓弧的角度，生成由2個圓弧和1個直線組合而成的上述軌跡。
12.根據(jù)權(quán)利要求9～11中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部使上述圓弧向著所指定的方向。
13.根據(jù)權(quán)利要求9～12中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在比上述軌跡的開始點靠前側(cè)，生成離上述開始點為所指定的距離的輔助點，在上述軌跡上附加連接上述輔助點和上述開始點的輔助軌跡。
14.根據(jù)權(quán)利要求9～13中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在比上述軌跡的結(jié)束點靠后側(cè)，生成離上述結(jié)束點為所指定的距離的輔助點，在上述軌跡上附加連接上述輔助點和上述結(jié)束點的輔助軌跡。
15.根據(jù)權(quán)利要求9～14中任意一項記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部借助于所指定的上述圓弧的半徑及上述圓弧的角度來改變要生成的上述軌跡的形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求15記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在所指定的上述圓弧的半徑為0時，把要生成的上述軌跡設(shè)為1個直線。
17.根據(jù)權(quán)利要求15記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在所指定的上述圓弧的角度為0°時，把要生成的上述軌跡設(shè)為“コ”字狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求15記載的機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于，上述工具軸運(yùn)算部在所指定的上述圓弧的角度為360°以上時，把要生成的上述軌跡設(shè)為1個圓。
全文摘要
一種機(jī)器人系統(tǒng)，其中，機(jī)器人(1)借助于機(jī)器人的驅(qū)動軸的驅(qū)動而使安裝在機(jī)器人(1)的前端部的工具(3)移動，工具(3)借助于工具的驅(qū)動軸的驅(qū)動而把從激光振蕩器(5)入射的激光束照射到對象物上，機(jī)器人控制裝置(2)使機(jī)器人的驅(qū)動軸和工具的驅(qū)動軸同步，對其進(jìn)行控制。
文檔編號G05B19/4093GK101076763SQ20058004253
公開日2007年11月21日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者入江俊充, 守田隆一, 西川清吾, 佐藤彰生, 池田剛司 申請人:株式會社安川電機(jī), 豐田自動車株式會社