JP4300783B2 - 半導体レーザ装置の加工位置教示方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、板金の溶接等の加熱源として利用される半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
板金の溶接において溶接品質の向上が図られているが、その一つにロボットによる自動溶接がある。溶接用ロボットに対象物の溶接ポイントを教示することで、溶接位置が安定し、溶接品質のバラツキを少なくすることができる。
【０００３】
従来の教示方法の一つに、教示部をカメラで観察し、映像上においてレーザ光ガイドスポット位置と溶接部の位置関係を求め、ロボットへの位置補正データを割りだして教示する方法がある。（例えば特許文献１参照。）
図２は上記従来のレーザ溶接の教示方法を示しており、１２はレーザ溶接トーチ、１３はテレビカメラ、１４スポット光源、１５はスポット点、１６はモニタテレビ、１７は制御装置、１８及び１９は被溶接物、２０は溶接突合せ部を表す。
【０００４】
以上のように構成されたレーザ溶接の教示方法について、その動作を説明する。被溶接物１８と１９の溶接突合せ部２０の近傍に、スポット光源１４からのスポット点１５が照射される。テレビカメラ１３にて溶接突合せ部２０及びスポット点１５の映像が取り込まれ、モニタテレビ１６に映し出される。モニタテレビ上の溶接突合せ部２０及びスポット点１５の位置関係を制御装置１７を介して求め、その座標データをレーザ溶接トーチ１２を保持しているロボットに取り込み、突合せ部２０の位置を教示する。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６６９１４７号公報（第２−４頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記の従来の教示方法では、モニタテレビ上での映像情報による位置データであり、２次元データでの計算になるので、レーザ溶接トーチと突合せ部との距離データは算出できない課題がある。
【０００７】
レーザ溶接では集光ビームの焦点位置が突合せ部に正確に合っていないと集光ビーム径が大きくなり、エネルギ密度が低下し、溶接品質の劣化を招く。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決する半導体レーザ装置の構成を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ装置の加工位置教示方法は、上記課題を解決するために、電源部からエネルギーが供給されてレーザ光を出力する半導体レーザ手段と前記レーザ光を被加工物へ集光する集光手段とを有した半導体レーザ溶接トーチをロボットで保持し、先端が加工焦点距離の長さに調整した加工位置教示手段として接触式変位計を前記半導体レーザ溶接トーチの先端部に装着可能とし、映像焦点を前記接触式変位計の先端にあわせたカメラを前記半導体レーザ溶接トーチに取付けた半導体レーザ装置を用い、前記半導体レーザ溶接トーチに前記接触式変位計を装着してレーザ光を照射しない状態で、前記半導体レーザ溶接トーチをロボットで前記被加工物の溶接部近傍に移動し、前記カメラの映像により前記接触式変位計の先端が溶接部に接触するようにロボットを移動し、接触した変位量を差し引いた分の値でロボットの教示データを決定するものである。この方法により、実際の教示位置をレーザ照射なしに教示できる
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
図１において、１は半導体レーザ溶接トーチ、２は半導体レーザモジュール、３は集光レンズ、４は接触式変位計、５は加工焦点距離、６は制御装置、７はカメラ、８はモニタ、９及び１０は被溶接物、 １１は溶接突合せ部を示す。
【００１２】
以上のように構成された半導体レーザ装置について、その動作を説明する。
【００１３】
レーザ光を出力する半導体レーザ手段である半導体レーザモジュール２は半導体レーザ溶接トーチ１に内蔵されている。さらに半導体レーザ溶接トーチ１は、半導体レーザモジュール２から出たレーザ光を被加工物へ集光する手段である集光レンズ３を有している。
【００１４】
半導体レーザ溶接トーチ１は、この先端部に加工焦点距離５の長さに調整された加工位置教示手段、例えば接触式変位計４を先端部に装着できる構造となっている。
【００１５】
溶接位置を教示するときは、半導体レーザ溶接トーチ１の先端部に、接触式変位計４を変位０の状態で加工焦点距離５に等しい長さとなるように装着する。また半導体レーザ溶接トーチ１には、ブラケットを介してカメラ７を取付け、カメラ７の映像焦点は接触式変位計４の先端部となるように調整しておく。
【００１６】
この状態の半導体レーザ溶接トーチ１をロボットに保持させ、被溶接物９及び１０の溶接突合せ部11近傍に持ってくる。近傍に持ってくるときは、カメラ７の映像をモニタ８で確認しながら、ゆっくりとロボットを移動させる。
【００１７】
そしてカメラ７の映像を見ながら、突合せ部１１に、接触式変位計４の先端が、少し接触するところまで、ロボットを移動させる。
【００１８】
このとき接触した変位量は、制御装置６に戻される。制御装置６は変位量を差し引いた分の値でロボットの教示データを決定する。
【００１９】
この計算により、接触式変位計４の変位量に関わらず、ロボットの教示位置は、常に正確に加工焦点距離５とすることが可能となる。
【００２０】
たとえば被溶接物９及び１０が反っており、溶接突合せ部１１が位置により上下方向に変化していても、接触式変位計４の変位量の変化に応じて、ロボットの教示位置は、常に正確に加工焦点距離５とすることが可能となる。
【００２１】
その効果として、集光ビームの焦点位置が突合せ部の位置に関わらず常に正確に合うため、エネルギ密度の変動を抑えて溶接品質を安定させることができる。
【００２２】
さらに、加工位置教示手段によってレーザ光を照射しないで半導体レーザ装置の加工位置を教示するため、ワークをロスすることなく、正確な教示が可能で、容易に教示位置の変更，修正，追加ができ、資源の無駄使いがなくなり、しいては環境に配慮した教示ができるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、集光手段からの焦点距離に相当する装着可能な加工位置教示手段を備えたため、正確な教示が可能となり、実際にレーザ照射した際、レーザビームのエネルギ密度が安定し、良好な溶接品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における全体構成を示す図
【図２】従来におけるレーザ溶接における教示方法を示す図
【符号の説明】
１ 半導体レーザ溶接トーチ
２ 半導体レーザモジュール
３ 集光レンズ
４ 接触式変位計
５ 加工焦点距離
６ 制御装置
７ カメラ
８ モニタ
９，１０ 被溶接物
１１ 溶接突合せ部
Claims (1)
- 電源部からエネルギーが供給されてレーザ光を出力する半導体レーザ手段と前記レーザ光を被加工物へ集光する集光手段とを有した半導体レーザ溶接トーチをロボットで保持し、先端が加工焦点距離の長さに調整した加工位置教示手段として接触式変位計を前記半導体レーザ溶接トーチの先端部に装着可能とし、映像焦点を前記接触式変位計の先端にあわせたカメラを前記半導体レーザ溶接トーチに取付けた半導体レーザ装置を用い、前記半導体レーザ溶接トーチに前記接触式変位計を装着してレーザ光を照射しない状態で、前記半導体レーザ溶接トーチをロボットで前記被加工物の溶接部近傍に移動し、前記カメラの映像により前記接触式変位計の先端が溶接部に接触するようにロボットを移動し、接触した変位量を差し引いた分の値でロボットの教示データを決定する半導体レーザ装置の加工位置教示方法。
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