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レーザ溶接機及び溶接ヘッドの高さ位置調整方法

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】オペレータによる溶接箇所を教示するティーチングの作業を簡略化することができるレーザ溶接機を提供する。
【解決手段】溶接ヘッド２０は溶接対象の板金Ｗにレーザビームを照射する。位置調整機構（多関節ロボット１０）は、溶接ヘッド２０の板金Ｗに対する平面的な位置及び高さ方向の位置を調整する。カメラ２１は溶接ヘッド２０に取り付けられ、板金Ｗの溶接箇所を撮影する。計算機（コンピュータ機器５０）は、カメラ２１が溶接箇所を撮影した撮影画像のコントラストを評価した評価値に基づいて、カメラ２１の焦点が板金Ｗの表面に位置する溶接ヘッド２０の高さ方向の最適位置を求める。制御装置（ＮＣ装置４０）は、溶接ヘッド２０の高さ方向の位置が計算機によって求められた最適位置となるように位置調整機構を制御する。
【選択図】図１

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

従来のレーザ溶接機は、レーザビームの焦点が板金の表面に位置しているか否かを確認するための測定光を板金の表面に照射する測定光照射装置と、測定光が照射された板金の表面を撮影するカメラを備える（特許文献１参照）。板金の表面に照射された測定光は、レーザビームの焦点が板金の表面から上方に離れた位置にあるか、表面上にあるか、下方にあるかによってその位置がずれる。カメラが撮影している板金の表面に照射された測定光の画像をモニタに表示することにより、オペレータは、レーザビームの焦点が板金の表面に位置するように溶接ヘッドの高さ方向の位置を調整することができる。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

１またはそれ以上の実施形態の第１の態様は、溶接対象の板金にレーザビームを照射する溶接ヘッドと、前記溶接ヘッドの前記板金に対する平面的な位置及び高さ方向の位置を調整する位置調整機構と、前記溶接ヘッドに取り付けられ、前記板金の溶接箇所を撮影するカメラと、前記位置調整機構が前記溶接ヘッドを前記高さ方向に移動させている状態で、所定の時間ごとに、前記カメラが前記溶接箇所を撮影した撮影画像のコントラスト・・・　続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

１またはそれ以上のレーザ溶接機及び溶接ヘッドの高さ位置調整方法によれば、オペレータによる溶接箇所を教示するティーチングの作業を簡略化することができる。

この特許の権利範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 図１は、１またはそれ以上のレーザ溶接機を示す図である。
【図2】 図２は、溶接ヘッドの第１の構成例を示す概念図である。
【図3】 図３は、溶接ヘッドの第２の構成例を示す概念図である。
【図4】 図４は、溶接ヘッドの第３の構成例を示す概念図である。
【図5】 図５は、溶接ヘッドの第４の構成例を示す概念図である。
【図6】 図６は、溶接ヘッドの第５の構成例を示す概念図である。
【図7】 図７は、溶接ヘッドの第６の構成例を示す概念図である。
【図8A】 図８Ａは、図２に示す第１の構成例の溶接ヘッドの具体的な構成を示し、全反射ミラーがレーザビームの光路に位置している状態を示す断面図である。
【図8B】 図８Ｂは、図２に示す第１の構成例の溶接ヘッドの具体的な構成を示し、全反射ミラーがレーザビームの光路から退避している状態を示す断面図である。
【図9】 図９は、カメラが溶接箇所を撮影した撮影画像の一例を示す図である。
【図10】 図１０は、溶接ヘッドの高さ方向の位置を変化させたときの撮影画像のコントラストに基づく評価値の変化の一例を示す特性図である。
【図11A】 図１１Ａは、コンピュータ機器が実行する、コントラストに基づく評価値の最大値を探索する処理の第１の例を示す部分的なフローチャートである。
【図11B】 図１１Ｂは、図１１Ａに続く、コンピュータ機器が実行する、コントラストに基づく評価値の最大値を探索する処理の第１の例を示す部分的なフローチャートである。
【図12】 図１２は、図１１ＡにおけるステップＳ８の具体的な処理を示すフローチャートである。
【図13】 図１３は、溶接ヘッドの高さ方向の位置を変化させたときの撮影画像のコントラストに基づく評価値の変化の他の例を示す特性図である。
【図14A】 図１４Ａは、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２のフローチャートで示す処理によって評価値の最大値が探索される工程の具体例における最初の工程を示す図である。
【図14B】 図１４Ｂは、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２のフローチャートで示す処理によって評価値の最大値が探索される工程の具体例における図１４Ａの最初の工程に続く工程を示す図である。
【図14C】 図１４Ｃは、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２のフローチャートで示す処理によって評価値の最大値が探索される工程の具体例における図１４Ｂの工程に続く工程を示す図である。
【図14D】 図１４Ｄは、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２のフローチャートで示す処理によって評価値の最大値が探索される工程の具体例における図１４Ｃの工程に続く工程を示す図である。
【図15】 図１５は、コンピュータ機器が、コントラストに基づく評価値の最大値を探索する処理の第２の例を実行するときの、溶接ヘッドの移動、カメラの動作、及びコンピュータ機器の動作を示す図である。
【図16】 図１６は、コンピュータ機器が、コントラストに基づく評価値の最大値を探索する処理の第２の例を実行するときの、時間の進行に伴って変化する評価値及び評価値の回帰直線の傾きの一例を示す特性図である。
【図17】 図１７は、コンピュータ機器が実行する、コントラストに基づく評価値の最大値を探索する処理の第２の例を示すフローチャートである。

代表図 図1本件の代表的な図

１０ 多関節ロボット（位置調整機構） １１ アーム ２０，２０Ａ～２０Ｆ 溶接ヘッド ２１ カメラ ２２ コリメーションレンズ ２３ 集束レンズ ２４，２７ 全反射ミラー ２５ 駆動部 ２６，２８ ハーフミラー ３０ レーザ発振器 ３１ 光ファイバ ４０ ＮＣ装置（制御装置） ５０ コンピュータ機器（計算機） ６０ ティーチング操作部 １００ レーザ溶接機 Ｗ，Ｗ１，Ｗ２ 板金

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