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KR101023594B1 - 레이저 가공 로봇 제어 시스템, 제어 방법 및 제어프로그램 매체 - Google Patents

레이저 가공 로봇 제어 시스템, 제어 방법 및 제어프로그램 매체 Download PDF

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KR101023594B1
KR101023594B1 KR1020087008139A KR20087008139A KR101023594B1 KR 101023594 B1 KR101023594 B1 KR 101023594B1 KR 1020087008139 A KR1020087008139 A KR 1020087008139A KR 20087008139 A KR20087008139 A KR 20087008139A KR 101023594 B1 KR101023594 B1 KR 101023594B1
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South Korea
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robot
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beam scanning
spot
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히로미쯔 후까와
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

레이저 가공 로봇 제어 시스템은 로봇(1), 레이저 빔 주사 장치(3) 및 로봇 제어 장치(7)를 구비한다. 레이저 빔 주사 장치(3)는 작업편(W) 상에 레이저 빔을 주사할 수 있도록 로봇(1)에 대해 3차원 방향으로 이동가능하다. 이 시스템은 로봇과 레이저 빔 주사 장치를 규정된 위치에 선택적으로 위치시키고, 인식된 로봇(1)의 자세와 로봇 제어 장치(7)로부터 취득한 주사 패턴을 기초로 하여 레이저 빔 주사 장치(3)를 제어하여 주사 패턴의 가공 타점에 레이저 빔을 주사한다. 로봇(1) 및 레이저 빔 주사 장치(3)를 규정된 위치에 위치 결정하기 위한 교시 작업은, 주사 패턴의 가공 타점에 대한 레이저 빔 주사를 제어하기 위한 교시 작업과 독립적으로 수행된다.
레이저 가공 로봇 제어 시스템, 레이저 빔 주사 장치, 로봇 제어 장치, 작업편, 주사 패턴

Description

레이저 가공 로봇 제어 시스템, 제어 방법 및 제어 프로그램 매체{LASER PROCESSING ROBOT CONTROL SYSTEM, CONTROL METHOD AND CONTROL PROGRAM MEDIUM}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2005년 10월 7일 출원된 일본특허출원 제2005-295415호에 대한 우선권을 주장한다. 일본특허출원 제2005-295415호의 전체 개시 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명은 레이저 가공 교시 작업을 용이하게 하는 레이저 가공 로봇 제어 시스템에 관한 것이다.
통상, 로봇이 작업을 행하는 경우, 그 로봇의 사용자는 로봇에게 그 작업을 어떻게 수행할지를 지시(교시)해야 한다. 예를 들어, 로봇이 아크 용접을 행할 경우는, 아크 용접 포인트(이동해야 할 위치) 및 아크 용접 명령(아크 용접을 행할 조건)에 관해 로봇 언어로 기록된 프로그램이 로봇에 제공되어야 한다.
일본공개특허출원공보 제2002-127056호에는 로봇의 동작이 변경될 때 기존에 기술되어 있는 명령과 새롭게 입력되는 명령 사이의 경합을 감시하는 종래 로봇 제어 방법의 일 예가 개시되어 있다. 새롭게 입력되는 명령이 기존에 기술되어 있는 명령과 경합하는 것으로 판정된다면, 그 비교 결과가 표시되거나, 또는 명령의 입 력이 제한되어 프로그램의 기술 에러를 방지한다.
그러므로, 로봇에 대한 프로그램을 기술함으로써 로봇이 어떤 작업에서도 모든 동작을 행하도록 하는 것이 이론적으로 가능하다. 예를 들어, 아크 용접의 경우에는, 로봇의 각 축의 동작이 제어되는 동안에 로봇은 공구 중심점(TCP)의 궤적상에서 연속적으로 작업을 행한다. 이 아크 용접의 경우에, 용접 포인트에서의 비드 형상이 거의 직선적인 것일 경우 교시 포인트가 많지 않다. 그러므로, 로봇이 아크 용접 포인트 및 아크 용접 명령을 포함하는 이하의 프로그램을 교시받으면, 로봇에 의한 아크 용접이 수행될 수 있다.
001 : MOVE(동작 형태, 동작 속도 A, 용접 개시 포인트)
002 : STARTARC(전류값, 전압값, 동작 속도B)
003 : MOVE(동작 형태, 동작 속도 A, 용접 계속 포인트)
004 : MOVE(동작 형태, 동작 속도 A, 용접 종료 포인트)
또한, 스팟 용접 로봇을 주어진 포인트에서 일시적으로 정지시키면서, 그 스팟 용접 로봇이 TCP의 궤적상에서 작업을 행하도록 제어하는 경우에, 로봇이 스팟 용접 포인트(TCP로의 이동) 및 스팟 용접 명령(통전 사이클 수, 전류값, 용접력과 같은 파라미터)을 포함한 이하의 프로그램을 교시받으면, 로봇에 의한 스팟 용접 작업이 수행될 수 있다.
001 : MOVE(교시 포인트 A, 동작 속도 A)
스팟 용접 명령(통전 사이클 수, 전류값, 용접력)
002 : MOVE(교시 포인트 B, 동작 속도 B)
스팟 용접 명령(통전 사이클 수, 전류값, 용접력)
상기 관점에서, 개선된 레이저 가공 로봇 제어 장치, 레이저 가공 로봇 제어 방법 및 레이저 가공 로봇 제어 프로그램에 대한 요구가 존재함은 이 개시 내용으로부터 당업자에게 자명하다. 본 발명은, 다른 요구와 함께, 기술 분야의 이러한 요구에 부응하고 있으며, 이것은 본 개시 내용으로부터 당업자에게 자명하다.
위에 기술한 바와 같은 종래의 로봇 제어 방법에서는, 가공 품질 등을 향상시키려는 요구에 응하기 위해, 가공 타점의 형상이 직선적이지 않고, 예를 들어, S자 형상, 원 형상 등의 형상으로 되는 경우에 여러 가지 문제가 발생한다. 이러한 문제들은 교시 작업에 장시간이 소요되는 점과, 프로그램을 변경할 필요가 있을 경우에 그 교시 내용을 변경하기가 극히 곤란하다는 점을 포함한다.
예를 들어, 용접 형상이 80 점열로 이루어진 S자 형상으로 설정되어 있는 종래의 로봇 프로그램 제어 방법을 가지고 레이저 용접을 행한다고 하자. 이하의 프로그램에서 나타내는 바와 같이, 로봇이 정지되고 그 로봇의 아암이 고정 위치에 배치되는 종래의 방법을 사용하여, 이 용접 형상으로 레이저 용접이 수행된다면, 레이저 빔을 주사하는 스캐너 제어 축의 위치 결정 포인트가 지나치게 많기 때문에, 현장에서의 프로그램 생성 및 수정은 거의 불가능하다.
제1 포인트에 대한 프로그램
001 : MOVE(로봇 정지 위치 A, 스캐너 위치 S(1-1),
동작 속도 A, 레이저 발진 ON 명령, 출력값)
002 : MOVE(로봇 정지 위치 A, 스캐너 위치 S(1-2),
동작 속도 A, 레이저 발진 ON 명령, 출력값)
...
079 : MOVE(로봇 정지 위치 A, 스캐너 위치 S(1-79),
동작 속도 A, 레이저 발진 ON 명령, 출력값)
080 : MOVE(로봇 정지 위치 A, 스캐너 위치 S(1-80),
동작 속도 A, 레이저 발진 ON 명령, 출력값)
제2 포인트에 대한 프로그램
081 : MOVE(로봇 정지 위치 A, 스캐너 위치 S(2-1),
동작 속도 A, 레이저 발진 ON 명령, 출력값)
082 : MOVE(로봇 정지 위치 A, 스캐너 위치 S(2-2),
동작 속도 A, 레이저 발진 ON 명령, 출력값)
...
159 : MOVE(로봇 정지 위치 A, 스캐너 위치 S(2-79),
동작 속도 A, 레이저 발진 ON 명령, 출력값)
160 : MOVE(로봇 정지 위치 A, 스캐너 위치 S(2-80),
동작 속도 A, 레이저 발진 ON 명령, 출력값)
한편, 위의 케이스와 달리, 로봇의 아암이 이동하면서 로봇이 이동하는 종래의 로봇 제어 방법을 사용하여 S자 형상의 용접 형상으로 레이저 용접을 행하는 경우에는, 아암의 궤적 및 스캐너 제어 축의 TCP 궤적 위치에 관해 로봇에게 교시해야할 필요가 있다. 이 종래의 로봇 제어 방법에 따르면, 로봇의 아암이 커브에 도달하는 시점의 제1 좌표, 아암이 커브 정점에 있는 시점의 제2 좌표, 그리고 아암이 커브를 지난 후의 시점의 제3 좌표를 포함한 3개의 좌표가 교시로서 주어진다. 이 종래의 로봇 프로그램 제어에 따르면, 아암 궤적이 플레이 백에서의 로봇의 동작 속도(오버라이드 값)에 의존하여 변동한다. 따라서, 스캐너 제어 축은 레이저 빔을 방사할 장소 또는 레이저 용접을 개시할 장소를 판단할 수 없다.
그러므로, 본 발명의 목적은 위에 기술된 종래 로봇 제어 방법의 문제를 해결하는 것이며, 또한, 레이저 가공 로봇 제어 장치, 레이저 가공 로봇 제어 방법, 및 레이저 가공을 위한 교시 작업을 용이하게 하는 레이저 가공 로봇 제어 프로그램을 제공하는 것이다.
위에 언급된 목적을 달성하기 위해, 로봇, 레이저 빔 주사 장치, 자세 인식부, 가공 타점 기억부, 로봇 제어부, 주사 패턴 기억부 및 레이저 빔 주사 제어부를 기본으로 포함하는 레이저 가공 로봇 제어 시스템이 제공된다. 레이저 빔 주사 장치는 작업편 상에 레이저 빔을 주사할 수 있도록 로봇에 대해 3차원 방향으로 이동가능하다. 자세 인식부는 로봇의 자세를 인식하도록 구성된다. 가공 타점 기억부는 작업편 상의 가공 타점 정보를 기억하도록 구성된다. 로봇 제어부는, 레이저 빔 주사 장치가 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정된 위치로, 그 레이저 빔 주사 장치를 선택적으로 이동시키게 로봇의 동작을 제어하도록 구성된다. 주사 패턴 기억부는 레이저 빔 주사 장치에 의해 주사되는 레이저 빔의 주사 패턴의 정보를 기억하도록 구성된다. 레이저 빔 주사 제어부는, 레이저 빔 주사 장치가 로봇 제어부에 의해 규정된 위치로 이동되는 때에, 주사 패턴 기억부에 기억된 주사 패턴의 정보를 취득하고, 자세 인식부에 의해 인식된 로봇의 자세 및 주사 패턴 기억부로부터 취득된 주사 패턴의 정보에 기초하여, 레이저 빔 주사 장치가 주사 패턴의 가공 타점에 레이저 빔을 주사하게 제어하도록 구성된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은 첨부 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시형태를 개시하는 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 분명하게 된다.
도1은 본 발명에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치가 적용된 레이저 용접 시스템의 개략 구성도이다.
도2는 도1에 도시된 레이저 용접 시스템 중 레이저 빔 주사 장치의 개략적인 사시도로서, 본 발명에 따른 레이저 빔 주사 장치의 내부 구성요소를 보여준다.
도3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치의 제어 시스템의 블럭도이다.
도4는 본 발명에 따른 레이저 용접 주사 패턴 형상의 제1 실시예를 보여주는 평면도이다.
도5는 본 발명에 따른 레이저 용접 주사 패턴 형상의 제2 실시예를 보여주는 평면도이다.
도6은 본 발명에 따른 레이저 용접 주사 패턴 형상의 제3 실시예를 보여주는 평면도이다.
도7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치에 의해 수행되는 제어 처리를 보여주는 흐름도이다.
도8은 본 발명의 제2 실시형태 및 제3 실시형태에 관한 레이저 가공 로봇 제어 장치의 제어 시스템의 블럭도이다.
도9는 본 발명의 제2 실시형태에 따라 작업편 상의 복수의 규정 에어리어내의 복수의 용접 타점의 그룹화를 설명하는 개략 사시도이다.
도10은 본 발명의 제2 실시형태에 따라 레이저 가공 로봇 제어 장치의 에어리어내 용접 데이터 기억부에 기억되어 있는 에어리어 테이블의 일 예를 보여주는 테이블이다.
도11은 본 발명의 제2 실시형태에 따라 레이저 가공 로봇 제어 장치에 의해 수행되는 제어 처리를 보여주는 흐름도이다.
도12는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 레이저 빔 주사 장치의 반사 미러의 동작을 설명하기 위한 레이저 빔 주사 장치의 개략 사시도이다.
도13은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 레이저 빔 주사 장치의 동작을 설명하기 위한 레이저 빔 주사 장치의 개략 사시도이다.
도14는 본 발명의 제3 실시형태에 따라 복수의 규정 에어리어내의 복수의 용접 타점의 그룹화를 설명하는 개략 사시도이다.
도15는 본 발명의 제3 실시형태에 따라 레이저 가공 로봇 제어 장치의 에어리어내 용접 데이터 기억부에 기억되어 있는 에어리어 테이블의 일 예를 보여주는 테이블이다.
도16은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치에 의해 수행되는 제어 처리의 메인 루틴을 보여주는 흐름도이다.
도17은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치에 의해 수행되는 제어 처리의 서브 루틴을 보여주는 흐름도이다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 정선된 실시형태를 설명한다. 본 발명의 실시형태에 대한 이하의 설명은 단지 예시를 위해 제공하는 것이지 첨부된 특허청구의 범위 및 그 등가물에 의해 규정되는 바와 같이 본 발명을 제한하려는 목적으로 제공하는 것이 아님은 본 개시로부터 당업자에게 자명하다.
먼저 도1 내지 도7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시형태에 따라 레이저 용접 시스템 형태의 레이저 가공 로봇 제어 시스템이 도시되어 있다. 도1에서 보는 바와 같이, 레이저 용접 시스템은 제어 아암(2)을 구비한 로봇(1), 레이저 빔 주사 장치(3), 레이저 발진기(5), 광섬유 케이블(6), 로봇 제어 장치(7), 교시 박스(8) 및 CAD 시스템(9)을 기본으로 포함한다. 레이저 가공 로봇 제어 시스템은, 레이저 가공 로봇 제어 프로그램을 사용하는 레이저 가공 로봇 제어 방법을 수행하여, 이하에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 용접을 수행한다. 도1은 본 발명이 적용된 레이저 용접 시스템의 개략도이다. 도2는 레이저 용 접 시스템에서 사용되는 레이저 빔 주사 장치(3)의 개략적인 사시도로서, 레이저 빔 주사 장치(3)의 내부 구성요소를 보여준다. 도1의 레이저 용접 시스템은 용접 작업편(W; 가공대상물)에 대해 용접을 행하는데, 레이저 빔(100)은, 작업편(W)에 직접 접촉하지 않고 작업편(W) 위에 위치되는 레이저 빔 주사 장치(3)로부터 조사된다.
도1에 도시된 바와 같이, 레이저 용접 시스템은 로봇(1), 레이저 빔 주사 장치(3), 레이저 발진기(5), 광섬유 케이블(6), 로봇 제어 장치(7), 교시 박스(8) 및 CAD 시스템(9)을 포함한다. 레이저 빔 주사 장치(3)는 로봇(1)의 아암(2)의 선단부에 설치된다. 레이저 빔 주사 장치(3)는 레이저 빔(100)을 조사하도록 구성 및 배치된다. 레이저 발진기(5)는 레이저 빔을 발생시켜 레이저 빔 주사 장치(3)로 보내도록 구성 및 배치된다. 광섬유 케이블(6)은 레이저 발진기(5)로부터 레이저 빔 주사 장치(3)로 레이저 빔을 전달 또는 전송하도록 구성 및 배치된다. 로봇 제어 장치(7)는 로봇(1) 및 레이저 빔 주사 장치(3)의 동작을 제어하도록 구성된다. 교시 박스(8)는 로봇 제어 장치(7)로 각종 유형의 지시를 보내도록 구성된다. CAD 시스템(9)은 CAD 데이터를 로봇 제어 장치(7)로 전송하도록 구성된다.
로봇(1)은 바람직하게는 여러 3차원 자세 및 방향으로 레이저 빔 주사 장치(3)를 이동시키도록 교시 작업에 의해 제공된 경로 데이터에 의해 구동되는 아암(2)을 구비하는 종래의 다축 로봇이다. 모터가 로봇(1)의 각각의 축에 제공되어 로봇(1)의 각각의 축이 상기 모터에 의해 독립하여 구동될 수 있다. 레이저 발진기(5)는 바람직하게는 야그(YAG) 레이저이며 레이저 발진기(5)에 의해 발생된 레이 저 빔은 광섬유 케이블(6)을 통해 레이저 빔 주사 장치(3)로 전송된다. 레이저 빔 주사 장치(3)는 레이저 발진기(5)에 의해 입력된 레이저 빔을 내장된 반사 미러(11)를 가지고 반사시켜 작업편(W) 상의 가공 타점(이후, 용접 타점이라고 부름)에 강력한 레이저 빔(100)을 주사하도록 구성 및 배치된다. 레이저 빔(100)은 레이저 빔 주사 장치(3)에 의해 주사된 형상(주사 패턴)에 따라서 용접 타점에서 용접이 수행되도록 용접 타점에 조사된다.
로봇 제어 장치(7)는, 레이저 발진기(5)의 ON 및 OFF와 함께, 로봇(1)의 자세를 인식하면서 로봇(1)의 동작을 제어하도록 구성된다. 또한, 로봇 제어 장치(7)는, CAD 시스템(9)으로부터 CAD 데이터를 취득하여 레이저 빔 주사 장치(3)가 레이저 빔(100)을 조사하려고 하는 작업편(W)에서의 규정 에어리어를 결정하도록 구성된다.
로봇 제어 장치(7)는, 바람직하게는, 이하에 논의되는 바와 같이 로봇(1) 및 레이저 빔 주사 장치(3)를 제어하는 레이저 빔 주사 제어 프로그램을 구비한 마이크로 컴퓨터를 포함한다. 로봇 제어 장치(7)는 입력 인터페이스 회로, 출력 인터페이스 회로 그리고 ROM(Read Only Memory) 장치 및 RAM(Random Access Memory) 장치 등의 기억 장치를 포함할 수도 있다. 로봇 제어 장치(7)의 마이크로 컴퓨터는 로봇(1), 레이저 발진기(5) 그리고 레이저 빔 주사 장치(3)를 제어하도록 프로그램된다. 메모리 회로는 처리 결과를 기억하고 프로세서 회로에 의해 실행되는 프로그램을 제어한다. 로봇 제어 장치(7)는 로봇(1), 레이저 발진기(5), 레이저 빔 주사 장치(3), CAD 시스템(9) 및 교시 박스(8)와 종래의 방식으로 작동관계로 결합된 다. 로봇 제어 장치(7)의 내부 RAM은 작동 플래그의 상태 및 각종 제어 데이터를 기억한다. 로봇 제어 장치(7)의 내부 ROM은 각종의 동작을 위한 데이터 및 프로그램을 기억한다. 로봇 제어 장치(7)는 제어 시스템의 임의의 구성요소를 제어 프로그램에 따라 선택적으로 제어할 수 있다. 본 개시로부터 로봇 제어 장치(7)에 대한 정밀 구조 및 알고리즘은 본 발명의 기능을 수행하는 하드웨어와 소프트웨어의 임의의 조합이 될 수 있음이 당업자에게 자명하다. 즉, 본 명세서 및 특허청구의 범위에서 사용된 "수단 플러스 기능"의 조항은 그 "수단 플러스 기능" 조항의 기능을 실시하는데 활용될 수 있는 임의의 하드웨어의 구조 및/또는 소프트웨어의 알고리즘을 포함해야만 한다.
레이저 빔 주사 장치(3)는 작업편(W) 상에 레이저 빔을 주사하도록 구성 및 배치된다. 도2에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 주사 장치(3)는 반사 미러(11), 한 쌍의 모터(16, 17) 그리고 렌즈 군(set)(12)을 포함한다. 반사 미러(11)는 광섬유 케이블(6)에 의해 전송된 레이저 빔(100)을 작업편(W) 상의 용접 타점에 조사하도록 구성 및 배치된다. 모터(16, 17)는 반사 미러(11)를 회전시키도록 구성 및 배치된다.
반사 미러(11)는 Z축으로서 설정되어있는 반사 미러(11)의 메인 표면에 수직한 선에 대하여 각각 X축 및 Y축 둘레를 자유로이 회전가능하게 독립적으로 지지되어 있다(X축 및 Y축 양자 모두가 Z축을 수직으로 횡단한다). 반사 미러(11)의 방향은 모터(16, 17)의 회전 위치를 합성함으로써 3차원 방향으로 변경된다. 그러므로, 반사 미러(11)는 광섬유 케이블(6)에 의해 전송된 레이저 빔(3)을 3차원 방향 으로 선택적으로 조사하도록 설치된다. 반사 미러(11)를 3차원 방향으로 이동시키거나 요동시킴으로써 작업편(W)의 용접 타점에 주사 패턴이 그려진다.
렌즈 군(12)은 시준(colimating) 렌즈(121) 및 촛점(focusing) 렌즈(122)를 기본적으로 포함한다. 시준 렌즈(121)는 광섬유 케이블(6)의 선단부로부터 방사된 레이저 빔을 시준된 광 빔으로 변환하도록 구성 및 배치된다. 촛점 렌즈(122)는 작업편(W) 상에 시준된 레이저 빔(100)을 촛점 맞추도록 구성 및 배치된다. 그러므로, 레이저 빔 주사 장치(3)는 작업편(W)으로부터 소정의 거리를 유지할 필요가 있으며, 따라서 용접 타점으로부터 반사 미러(11)까지의 거리가 소정 범위로 유지된다.
도3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 용접 시스템의 제어 시스템의 블럭도이다. 도3에서 보는 바와 같이, 로봇 제어 장치(7)는 용접(가공) 타점 기억부(21), 로봇 제어부(22), 주사 패턴 기억부(23), 주사 패턴 생성부(24) 그리고 레이저 빔 주사 제어부(25)를 포함한다.
용접 타점 기억부(21)는 미리 교시 작업에 의해 지시된 작업편(W) 상의 용접 타점에 관한 정보를 기억하도록 구성된다. 용접 타점에 관한 정보는 3차원 좌표에 의해 표시되는 작업편(W) 상의 용접 타점을 나타낸다. 통상적으로, 작업편(W)상의 용접 타점의 데이터는 CAD 시스템(9)(도1)에 의해 미리 생성된다. 그러므로, 용접 타점 기억부(21)는 CAD 시스템(9)에 의해 생성된 용접 타점 데이터를 취득하고 용접 타점에 관한 그 정보를 기억하도록 구성된다.
로봇 제어부(22)는 로봇(1)의 축에 제공된 모터 각각의 회전량을 로봇 제어부(22)의 메모리 장치(도시하지 않음)에 기억된 교시 데이터에 기초하여 제어하도록 구성되고, 따라서 레이저 빔 주사 장치(3)가 규정의 위치, 예를 들어 작업편(W) 상에 위치된 용접 타점에 레이저 빔이 조사될 수 있는 규정의 위치에 순차적으로 정지하도록 제어한다. 로봇 제어부(22)는 또한 로봇(1)의 축에 제공된 모터 각각의 회전량(예를 들어, 모터의 엔코더로부터의 출력값)에 기초하여 로봇(1)의 자세를 인식 또는 인지하도록 구성된다. 그러므로, 로봇 제어부(22)는 또한 로봇(1)의 자세를 인식하도록 구성되는 자세 인식부를 구성한다. 로봇 제어부(22)는 또한 레이저 빔 주사 장치(3)가 인식된 로봇 자세에 기초하여 작업편(W) 상의 규정 용접 타점에 레이저 빔을 조사하도록 위치되었는가를 판정하도록 구성된다.
주사 패턴 기억부(23)는 바람직하게는 레이저 빔 주사 장치(3)에 의해 주사된 레이저 빔(100)의 주사 패턴을 기억하는 메모리 장치이다. 주사 패턴 기억부(23)에 기억된 주사 패턴은 임의의 크기 또는 형상이 될 수 있다. 제1 실시형태에서는, 예를 들어, 도4에 도시된 바와 같이 S자 형상 주사 패턴이 기억된다. 상기 주사 패턴은, 예컨대 길이(용접 길이)에 있어서 규정의 밀리미터이고 폭(용접 폭)에 있어서 규정의 밀리미터와 같은 주사 패턴 형상의 용접 길이 및 용접 폭에 의해 규정되는 S자 형상 크기를 갖는 S자 형상이다. 제1 실시형태에서는 주사 패턴이 도4에 도시되는 것처럼 S자 형상으로 기술되었지만, 도5에 도시되는 바와 같은 막대 형상, 도6에 도시되는 바와 같은 원 형상 또는 필요하거나 및/또는 소망하는 임의의 다른 형상으로 주사 패턴을 구성할 수도 있다. 주사 패턴은 CAD 시스템(9)에 의해 생성되기 때문에, 주사 패턴 기억부(23)는 CAD 시스템(9)으로부터의 데이터를 기억하도록 구성된다.
이하, 주사 패턴을 표현하는 방법을 설명한다. 주사 패턴 데이터는 주사 패턴에서 용접 타점 중심 좌표와, 용접 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량으로 각기 규정되는 복수의 점열(dot sequence) 좌표를 포함한다. 용접 타점 중심 좌표 및 점열 좌표는 작업편(W)의 좌표계에서 표현된다.
예를 들어, 주사 패턴이 S자 형상이라면, 그 S자 형상의 용접 길이와 용접 폭은 도4에 도시된 바와 같이 규정된다. S자 형상의 무게 중심이 용접 타점 중심 좌표(Wxcnt, Wycnt, Wzcnt)로서 설정되고, 작업편(W)의 좌표계와 동일한 좌표계(Wx, Wy, Wz)는 용접 타점 중심 좌표(Wxcnt, Wycnt, Wzcnt)를 원점으로 하여 규정된다. 예를 들어, S자 형상을 구성하는 (Wxcnt+Wx(0), Wycnt+Wy(0), Wzcnt+Wz(0))로부터 (Wxcnt+Wx(79), Wycnt+Wy(79), Wzcnt+Wz(79))까지의 80 점열 좌표 각각은 용접 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량(예를 들어, 도면에서는 파선으로 표현되는 벡터량)으로 정의된다. 벡터에 의해 표현되는 오프셋 량은 S자 형상을 구성하는 개개의 포인트가 용접 타점 중심 좌표로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는가를 나타낸다. 오프셋 량은 2차원적 오프셋 량 또는 3차원적 오프셋 량으로서 정의될 수 있다.
주사 패턴이 도5에 도시된 바와 같이 막대 형상인 경우에는, 그 막대 형상의 무게 중심이 용접 타점 중심 좌표(Wxcnt, Wycnt, Wzcnt)로 설정되고, 작업편(W)의 좌표계와 동일한 좌표계(Wx, Wy, Wz)는 용접 타점 중심 좌표(Wxcnt, Wycnt, Wzcnt)를 원점으로 하여 규정된다. 예를 들어, 막대 형상을 구성하는 (Wxcnt+Wx(0), Wycnt+Wy(0), Wzcnt+Wz(0))으로부터 (Wxcnt+Wx(29), Wycnt+Wy(29), Wzcnt+Wz(29))까지의 30 점열 좌표 각각은 용접 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량(예를 들어, 도면에서 파선으로 표현되는 벡터량)으로 정의된다.
또한, 도6에 도시된 바와 같이 주사 패턴이 원 형상인 경우에는, 그 원 형상의 무게 중심이 용접 타점 중심 좌표(Wxcnt, Wycnt, Wzcnt)로 설정되고, 작업편(W)의 좌표계와 동일한 좌표계(Wx, Wy, Wz)는 용접 타점 중심 좌표(Wxcnt, Wycnt, Wzcnt)를 원점으로 하여 규정된다. 예를 들어, 원 형상을 구성하는(Wxcnt+Wx(0), Wycnt+Wy(0), Wzcnt+Wz(0))로부터 (Wxcnt+Wx(79), Wycnt+Wy(79), Wzcnt+Wz(79))까지의 80 점열 좌표 각각은 용접 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량(예를 들어, 도면에서 파선으로 표현되는 벡터량)으로 정의된다.
주사 패턴 기억부(23)에 기억된 주사 패턴 데이터는 또한 용접 타점 데이터와 마찬가지로, CAD 시스템(9)(도1)에 의해 생성된다. 용접 타점 데이터 및 주사 패턴 데이터는 개별적으로 그리고 독립적으로 CAD 시스템(9)에 의해 로봇 제어 장치(7)에 교시된다. 환언하면, 용접 타점 데이터와 주사 패턴 데이터는 완전히 서로 다른 테이터로서 취급가능하다. 이러한 이유로, 용접 타점 기억부(21) 및 주사 패턴 기억부(23)는 본 발명의 제1 실시형태에 별개로 제공된다.
주사 패턴 생성부(24)는 주사 패턴 기억부(23)에 기억된 S자 형상의 주사 패턴과 동일한 크기(치수)를 갖는 S자 형상의 주사 패턴을 생성하도록 구성되거나, 또는 교시 박스(8)에 제공된 명령부(26)에 의해 지시되는 크기(치수)를 갖는 S자 형상의 주사 패턴을 생성하도록 구성된다.
레이저 빔 주사 제어부(25)는 주사 패턴 생성부(24)에 의해 생성된 크기(치수)를 갖는 S자 형상의 주사 패턴을 입력하고, 로봇 제어부(22)에 의해 판정된 로봇(1)의 자세를 고려하여 용접 타점 상에 그려지는 S자 형상의 점열 좌표(예를 들어, 80 점열)를 연산하도록 구성된다. 이어서, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 연산된 점열 좌표에 기초하여 레이저 빔 주사 장치(3)의 반사 미러(11)를 동작시키도록 구성된다. 또한, 레이저 빔 주사 제어부(25)는, 양방 모두 작업편(W)의 좌표계에서 표시되는, 주사 패턴의 용접 타점 중심 좌표 및 이 용접 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량으로 규정되는 점열 좌표를, 로봇(1) 좌표계의 좌표로 변환하도록 구성된다.
명령부(26)는, 예를 들어, 용접 타점에 대해 요구되는 용접 강도에 기초하여 작업편(W) 상의 용접 타점 위에 그려지는 주사 패턴의 크기에 대한 명령을 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 명령부(26)는 주사 패턴의 S자 형상의 길이를 용접 타점 기억부(21)에 기억되어 있는 S자 형상의 세배로, 그리고 폭을 1.5배로 하는 것 등의 지시를 출력하도록 구성된다. 제1 실시형태에서는, 주사 패턴의 크기에 관한 지시가 명령부(26)에 의해 행해진다. 그러나, 레이저 용접을 행할 경우에 로드 또는 읽혀지는 프로그램 안에 상기 지시를 포함시켜도 된다.
이하, 도7을 참조하여 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치의 동작을 상세히 설명한다. 도7의 흐름도는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치를 사용한 레이저 용접에 대한 총괄적 순서를 나타낸다. 제1 실시형태에서, 로봇(1)은, 작업편(W) 상에 위치되는 용접 타점에 대 해 레이저 빔 주사 장치(3)가 레이저 용접을 행하는 교시된 위치에 정지된다. 다음의 용접 타점에 대해 레이저 용접을 행할 필요가 있는 경우에, 로봇(1)은 다음 위치로 이동한다. 따라서, 작업편(W) 상의 모든 용접 타점에서 레이저 용접이 완료될 때까지 로봇(1)의 동작을 반복함으로써 각 위치에서 순차적으로 레이저 용접이 행해진다.
단계 S1에서, 로봇 제어부(22)는 레이저 용접용의 프로그램을 로드하도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 제1 실시형태에서, 레이저 용접용의 프로그램은 [n:MOVE(로봇 정지 위치, 동작 속도, 용접 타점 중심 좌표, 주사 패턴, 용접 폭, 용접 길이)]라고 하는 구조를 갖는다.
단계 S2에서, 로봇 제어부(22)는 주사 패턴 기억부(23)에 기억되어 있는 주사 패턴을 이용한 용접을 행할 것인가 아닌가를 판단하도록 구성된다. 단계 S2에서의 판단은 레이저 용접용의 프로그램이 주사 패턴의 기술을 포함하는가 아닌가에 기초한다. 레이저 용접용의 프로그램이 주사 패턴의 기술을 포함하지 않는 경우(단계 S2에서 "아니오")에는, 주사 패턴을 이용한 용접에 대한 교시가 출력되지 않는다. 따라서, 이러한 경우, 단계 S3에서 로봇 제어부(22)는 통상의, 즉 종래의 레이저 용접 작업의 수행을 준비하도록 구성된다. 통상의 레이저 용접 작업에 대한 준비는 본 발명과는 직접 관계가 없으며 임의의 종래의 용접 기술을 사용하여 행할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
한편, 로봇 제어부(22)가 주사 패턴을 이용하여 용접을 행할 것을 판단하는 경우(단계 S2에서 "예")에는, 단계 S4에서, 로봇 제어부(22)는 MOVE 명령에 의해 프로그램에 기술된 동작 속도로 로봇(1)의 아암(2)의 팁 부분을 이동시키도록, 즉 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치를 이동시키고 로봇(1)을 로봇 정지 위치에 위치 결정하도록 구성된다. 동시에, 단계 S4에서, 로봇 제어부(22)는 레이저 빔 주사 장치(3)의 반사 미러(11)를 작업편(W) 상의 용접 타점을 향해서 위치 결정하도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 레이저 발진기(5)로부터 입력된 레이저 빔이 규정의 용접 타점의 용접 타점 중심 좌표에 조사되도록 반사 미러(11)의 방향이 조정된다. 레이저 빔 주사 장치(3)는 이 위치로부터 규정의 용접 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있다.
단계 S5에서, 주사 패턴 생성부(24)는 주사 패턴 기억부(23)로부터 주사 패턴을 로드하도록 구성된다. 제1 실시형태에서는, 예를 들어, 도4에 도시된 S자 형상의 주사 패턴을 로드하는 것으로 된다.
단계 S6에서, 주사 패턴 생성부(24)는, 작업편(W)의 용접 타점에 주사 패턴을 생성하기 위해, 작업편(W) 좌표계에서 나타내어지며 로드된(그리고 주사 패턴 기억부(23)에 기억되어 있는) 용접 타점 중심 좌표, 용접 폭, 용접 길이로부터 주사 패턴의 80 점의 각 좌표를 연산하도록 구성된다.
단계 S7에서, 연산된 80 점의 좌표는 로드된 프로그램에 기술되어 있는 용접 폭 및 용접 길이에 기초하여 수직(용접 길이) 방향 및 수평(용접 폭) 방향으로 시프트됨으로써 용접 타점에 대해 요구되는 크기를 갖는 실제 크기의 주사 패턴을 생성하는 바이어스 처리를 행한다.
단계 S8에서, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 생성된 주사 패턴의 80 점의 좌 표를 작업편(W)의 좌표계로부터 로봇(1)의 좌표계로 변환하도록 구성된다. 또한, 레이저 빔 주사 제어부(25)는, 로봇 제어부(22)에 의해 인식된 로봇(1)의 자세를 동시에 입력하고, 로봇(1)의 현재 자세에서 대상 작업편(W) 상의 용접 타점 상에 요구되는 크기의 실제 크기 주사 패턴을 그리기 위해, 반사 미러(11)의 목표 동작(반사 미러(11)의 동작 개시로부터 종료까지 여러 시점에서의 반사 미러(11)의 각도)을 연산한다.
단계 S8에서의 연산이 완료되면, 단계 9에서, 로봇 제어 장치(7)는 레이저 발진기(5)에 그 레이저 발진기(5)를 ON 시키도록 기동 명령을 출력하도록 구성된다. 레이저 발진기(5)가 ON 되면, 반사 미러(11)에 레이저 빔이 조사되고, 반사 미러는 연산된 바와 같이 동작한다.
단계 S10에서, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 반사 미러(11)가 동작을 종료했는지의 여부(즉, 주사 패턴의 레이저 조사가 종결되었는지의 여부)를 판단하도록 구성된다. 반사 미러(11)의 동작이 종료되지 않았다면(단계 S10에서 "아니오"), 레이저 발진기(5)가 ON 된 상태로 레이저 용접을 계속한다(단계 S9 및 단계 S10을 반복함). 반사 미러(11)의 동작이 종료되었으면(단계 S10에서 "예"), 단계 S11에서, 레이저 발진기(5)를 OFF 하여 레이저 용접 가공을 마친다.
위에 기술된 레이저 용접 가공을 통해서, 1군데의 용접 타점에서의 주사 패턴의 조사가 완료된다. 본 실시형태에서는, 주사 패턴으로서 S자 형상을 예시하였지만, 주사 패턴 기억부(23)가 막대 형상의 주사 패턴(도5), 원 형상의 주사 패턴(도6) 그리고 필요하거나 및/또는 소망하는 다른 임의의 형상의 주사 패턴을 기억 하도록 하여 작업편의 종류에 따라 적절한 주사 패턴을 선택할 수 있도록 해도 된다. 또한, 작업편 상의 각각의 용접 타점에 대해서 주사 패턴의 형상을 선택할 수 있도록 해도 된다.
위에 기술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치에서는, 주사 패턴 데이터가 로봇(1)의 동작을 위한 교시 데이터와는 별도로 기억된다. 교시 데이터에 따라 로봇(1)이 위치 결정된 후에는, 주사 패턴 데이터에 기초하여 레이저 용접이 행해지며(본 실시예에서는, 용접 타점에 대해 80개의 점이 S자 형상의 주사 패턴을 구성한다), 이것은 종래의 방법에서와 같이 로봇(1)에 대한 주사 패턴의 교시를 요구하지 않는다. 그러므로, 레이저 용접 수행을 위한 교시 시간을 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 주사 패턴의 형상을 변경할 필요가 있는 경우에는, 주사 패턴 기억부(23)에 기억되는 데이터만을 변경하면 되므로, 주사 패턴의 형상을 변경하는 방법을 간단히 할 수 있다.
본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치는 컴퓨터로 구성될 수도 있다. 이러한 경우에, 컴퓨터에서 사용되는 컴퓨터 프로그램은 레이저 가공 로봇의 자세를 인식하기 위한 명령(로봇 제어부(22)), 작업편 상의 가공 타점의 정보를 기억하기 위한 명령(용접 타점 기억부(21)), 레이저 빔 주사 장치가 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정 위치로 레이저 빔 주사 장치를 선택적으로 이동시키도록 레이저 가공 로봇의 동작을 제어하기 위한 명령(로봇 제어부(22)), 레이저 빔 주사 장치에 의해 주사되는 레이저 빔의 주사 패턴 정보를 주사 패턴 기억부에 기억하기 위한 명령(주사 패턴 기억부(23)), 레이저 빔 주사 장치가 규정 위치로 이동되었을 때에 주사 패턴 기억부에 기억된 주사 패턴의 정보를 취득하고, 로봇의 자세 및 주사 패턴의 정보에 기초하여 주사 패턴으로 가공 타점에 레이저 빔을 조사하도록 레이저 빔 주사 장치를 제어하기 위한 명령(레이저 빔 주사 제어부(25))을 포함한다.
그러므로, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치 및 방법에서는, 로봇(1)을 규정의 정지 위치로 이동시키기 위한(즉, 로봇(1)의 아암(2)에 결합된 레이저 빔 주사 장치(3)를 이동시키기 위한) 교시 작업이 주사 패턴에 따라 반사 미러(11)를 이동시키기 위한 교시 작업과 독립적으로 수행된다. 환언하면, 본 발명에서는, 주사 패턴에 따라 반사 미러(11)를 이동시키기 위한 프로그램은 로봇(1)을 이동시키기 위한 프로그램이 수행되어 로봇(1)이 규정의 정지 위치(단계 S4)로 이동된 후에 읽혀 들여진다(단계 S5). 그러므로, 본 발명에서는 로봇을 이동시키기 위한 교시 작업과 반사 미러를 이동시키기 위한 교시 작업을 1회의 절차로 수행하는(즉, 로봇을 이동시키기 위한 지시와 반사 미러를 이동시키기 위한 지시가 직렬로 프로그램되어 있는) 종래의 로봇 제어 프로그램과 비교하여, 레이저 용접을 수행하기 위한 교시 시간이 대폭 감소된다. 또한, 주사 패턴의 형상을 변경할 필요가 있는 경우에는, 주사 패턴 기억부(23)에 기억된 데이터만을 변경하면 되므로, 주사 패턴의 형상을 변경하는 방법을 간단히 할 수 있다.
제2 실시형태
이하, 도8 내지 도13을 참조하여, 제2 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치를 설명한다. 제1 실시형태와 제2 실시형태 사이의 유사성을 고려하여, 제 1 실시형태의 구성요소와 동일한 제2 실시형태의 구성요소에는 제1 실시형태의 구성요소와 동일한 참조 부호를 부여한다. 또한, 제1 실시형태의 구성요소와 동일한 제2 실시형태의 구성요소의 설명은 간결성을 위해 생략한다. 제1 실시형태의 구성요소와 상이한 제2 실시형태의 구성요소는 싱글 프라임(')으로 표시한다.
제1 실시형태에서는, 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치가 고정된 상태에서 하나의 용접 타점에 단 하나의 주사 패턴이 조사되지만, 제2 실시형태에서는, 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치가 고정된 상태에서, 규정된 에어리어 내에 설정된 복수의 용접 타점에 주사 패턴이 순차적으로 조사되는 점에 있어서, 제2 실시형태의 레이저 가공 로봇 제어 장치는 제1 실시형태의 레이저 가공 로봇 제어 장치와 다르다.
제2 실시형태의 로봇 제어 장치(7')가 제1 실시형태의 로봇 제어 장치(7)와 상이하게 구성되는 점을 제외하고는, 제2 실시형태가 적용되는 레이저 용접 시스템의 구성은 도1 및 도2에 도시된 레이저 용접 시스템의 구성과 동일하므로, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치의 제어 시스템의 블럭도이다. 도8에서 보는 바와 같이, 로봇 제어 장치(7')는 제1 실시형태의 주사 패턴 기억부(23) 대신에 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)가 제공되는 점을 제외하고 도3에 도시된 제1 실시형태의 로봇 제어 장치(7)와 동일한 구성을 갖는다. 이하, 제2 실시형태에 따른 로봇 제어 장치(7')의 구성을 설명한다.
로봇 제어 장치(7')는 용접 타점 기억부(21), 로봇 제어부(22), 주사 패턴 생성부(24), 레이저 빔 주사 제어부(25), 및 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)를 포함한다.
용접 타점 기억부(21)는, 미리 교시 작업에 의해 지시된 작업편(W) 상의 용접 타점에 관련한 정보를 기억하도록 구성된다. 용접 타점에 관련한 정보는 3차원 좌표에 의해 표시되는 작업편(W) 상의 용접 타점을 나타낸다. 통상적으로, 작업편(W) 상의 용접 타점의 데이터는 CAD 시스템(9)(도1)에 의해 미리 생성된다. 그러므로, 용접 타점 기억부(21)는 CAD 시스템(9)에 의해 생성된 용접 타점 데이터를 취득하고 용접 타점에 관련한 정보를 기억하도록 구성된다.
로봇 제어부(22)는, 그 로봇 제어부(22) 내에 있는 메모리(도시하지 않음)에 기억되어 있는 교시 데이터에 기초하여 로봇(1)의 축에 제공되어 있는 모터 각각의 회전량을 제어하도록 구성되어 있어서, 레이저 빔 주사 장치(3)가, 규정의 위치, 예를 들어 작업편(W) 상에 설정되어 있는 용접 타점의 규정 위치에 순차적으로 정지하도록 제어한다. 또한, 로봇 제어부(22)는 로봇(1)의 축에 제공되어 있는 모터 각각의 회전량(예를 들어, 모터의 엔코더로부터의 출력값)에 기초하여 로봇(1)의 자세를 인식 또는 인지하도록 구성된다. 그러므로, 로봇 제어부(22)는 또한 로봇(1)의 자세를 인식하도록 구성되는 자세 인식부를 구성한다. 또한, 로봇 제어부(22)는, 인식된 로봇 자세에 기초하여 레이저 빔 주사 장치(3)가 작업편(W) 상의 규정의 용접 타점에 레이저 빔을 조사하도록 위치되었는지의 여부를 판정하도록 구성된다.
도9에 도시된 바와 같이, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 바람직하게는 레이저 빔 주사 장치(3)의 통과 경로에 설정된 규정된 에어리어 a, b, c의 위치 를 기억함과 함께, 작업편(W)에 설정된 규정 에어리어 A 내의 복수의 용접 타점 S(1) 내지 S(4), 규정 에어리어 B 내의 복수의 용접 타점 S(5) 내지 S(9), 규정 에어리어 C 내의 복수의 용접 타점 S(10) 내지 S(13)의 위치를 기억하고 있는 메모리 장치로서 구성된다. 또한, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 레이저 빔 주사 장치(3)에 의해 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에 주사되는 레이저 빔(100)의 주사 패턴을 기억하도록 구성된다. 따라서, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 주사 패턴 기억부를 구성한다.
작업편(W) 상의 용접 타점 S(1) 내지 S(13)은 CAD 시스템(9)에 의해 설정되고, 각각의 용접 타점 S(1) 내지 S(13)은 에어리어 a, b, c에 각기 대응하는 에어리어 A, B, C 중의 하나에 그룹화되어 할당된다. 도9에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 용접 타점 S(1) 내지 S(4)가 함께 그룹화되어 에어리어 A에 할당되고, 용접 타점 S(5) 내지 S(9)가 함께 그룹화되어 에어리어 B에 할당되고, 용접 타점 S(10) 내지 S(13)이 함께 그룹화되어 에어리어 C에 할당된다. 레이저 빔 주사 장치(3)의 통과 경로 상에서, 레이저 빔 주사 장치(3)가 그 영역 내의 위치에 고정된 상태로 용접 타점 S(1) 내지 S(4)가 주사될 수 있는 범위가 에어리어 a로서 설정된다. 마찬가지로, 레이저 빔 주사 장치(3)가 그 영역 내의 위치에 고정된 상태로 용접 타점 S(5) 내지 S(9)가 주사될 수 있는, 레이저 빔 주사 장치(3)의 통과 경로 상의 범위가 에어리어 b로서 설정된다. 마지막으로, 레이저 빔 주사 장치(3)가 그 영역 내의 위치에 고정된 상태로 용접 타점 S(10) 내지 S(13)가 주사될 수 있는, 레이저 빔 주사 장치(3)의 통과 경로 상의 범위가 에어리어 c로서 설정된다. 각각의 용접 타점 S(1) 내지 S(13)은 CAD 시스템(9)(도1)에서 그룹화된다. 또한, 에어리어 a, b, c는 CAD 시스템(9)(도1)에서 설정된다. CAD 시스템(9)으로부터 취득한 정보는, 도10에 나타낸 바와 같은 에어리어 테이블(에어리어 정보)로서 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된다. 에어리어 테이블은 에어리어 a, b, c 각각에 대해서 생성되는 것이 바람직하다.
에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억되는 주사 패턴은 임의의 크기 또는 임의의 형상일 수 있다. 제2 실시형태에서는, 예를 들어, 도4에 나타낸 것과 같은 S자 형상의 주사 패턴이 기억된다. 주사 패턴은, 예를 들어 S자 형상이며 이 S자 형상의 크기는 길이(용접 길이)가 규정의 ㎜이고 폭(용접 폭)이 규정의 ㎜인 것처럼, 그 주사 패턴 형상의 용접 길이 및 용접 폭에 의해 규정된다. 제2 실시형태에서는, 주사 패턴이 도4에 나타낸 것처럼 S자 형상인 것으로 기술되어 있지만, 도5에 나타낸 바와 같은 막대 형상, 도6에 나타낸 바와 같은 원 형상, 또는 요구되거나 및/또는 소망하는 다른 임의의 형상으로 주사 패턴을 구성해도 된다. 주사 패턴 데이터는 주사 패턴에 설정된 용접 타점 중심 좌표와 이 용접 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량으로서 각기 규정되는 복수의 점열 좌표를 포함한다. 용접 타점 중심 좌표 및 점열 좌표는 작업편(W)의 좌표계에 표시된다.
또한, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된 주사 패턴 데이터도, 용접 타점 데이터와 같이, CAD 시스템(9)(도1)에 의해 생성된다. 용접 타점 데이터 및 주사 패턴 데이터는 CAD 시스템(9)에 의해 개별로 독립하여 로봇 제어 장치(7')에 교시된다. 환언하면, 용접 타점 데이터와 주사 패턴 데이터는 전혀 다른 데이 터로서 취급될 수 있다. 이러한 이유로, 본 발명의 제2 실시형태에서 용접 타점 기억부(21)와 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 별개로 구비된다.
주사 패턴 생성부(24)는 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된 것과 동일한 크기(치수)를 갖는 S자 형상의 주사 패턴 또는 교시 박스(8)에 구비된 명령부(26)에 의해 지시된 크기를 갖는 S자 형상의 주사 패턴을 생성하도록 구성된다.
레이저 빔 주사 제어부(25)는, 레이저 빔 주사 장치(3)가 작업편(W) 상에 설정된 에어리어(A) 내의 용접 타점 S(1) 내지 S(4), 에어리어(B) 내의 용접 타점 S(5) 내지 S(9), 및 에어리어(C) 내의 용접 타점 S(10) 내지 S(13)의 그룹 중에서 대응하는 하나에 레이저 빔이 조사될 수 있는 에어리어 a, b, c 중의 하나에 위치되는 경우, 주사 패턴 생성부(24)에 의해 생성된 크기의 S자 형상 주사 패턴을 입력하도록 구성된다. 레이저 빔 주사 제어부(25)는 로봇 제어부(22)에 의해 판정된 로봇(1)의 자세를 고려하여 에어리어 A, B, C 상의 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에 그려지는 S자 형상의 점열 좌표(예를 들어, 80 점열)를 연산하도록 더 구성된다. 그리고, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 연산된 점열 좌표에 기초하여 레이저 빔 주사 장치(3)의 반사 미러(11)를 작동시키도록 구성된다. 또한, 레이저 빔 주사 장치(3)는, 양방 모두 작업편(W)의 좌표계에서 나타내어지는, 주사 패턴의 용접 타점 중심 좌표 및 이 용접 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량으로서 규정되는 점열 좌표를, 로봇(1)의 좌표계에서의 좌표로 변환하도록 구성된다.
명령부(26)는, 예를 들어, 용접 타점이 요구하는 용접 강도를 기초로 하여, 작업편(W) 상의 용접 타점 위에 그려지는 주사 패턴의 크기에 대한 명령을 출력하 도록 구성된다. 예를 들어, 명령부(26)는 주사 패턴의 S자 형상의 길이를 용접 타점 기억부(21)에 기억되어 있는 S자 형상의 세배로, 그리고 폭을 1.5배로 하는 것 등의 명령을 출력하도록 구성된다. 제2 실시형태에서는, 주사 패턴의 크기에 관한 지시가 명령부(26)에 의해 행해진다. 그러나, 레이저 용접을 행할 경우에 로드 또는 읽혀지는 프로그램 안에 상기 지시를 포함시켜도 된다.
이하, 도11을 참조하여 본 발명의 제2 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치의 작동을 상세하게 설명한다. 도11의 흐름도는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치를 사용한 레이저 용접에 대한 총괄적 순서를 나타낸다. 제2 실시형태에서, 로봇(1)이 교시 데이터에 기술되어 있는 통과 경로를 따라 운동하는 동안에 레이저 빔 주사 장치(3)가 규정된 에어리어 a, b, c 중의 하나에 진입된 것이 인식되는 경우, 레이저 빔 주사 장치(3)는 정지되고 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치로부터 순차적으로 조사되어질 수 있는 용접 타점 S(1) 내지 S(13)(미리 그룹화 됨) 중의 대응하는 하나에 레이저 용접이 개시된다. 레이저 용접이 에어리어 a, b, c 중의 하나에 있는 모든 용접 타점에서 마쳐지면, 레이저 빔 주사 장치(3)는 에어리어 a, b, c 중의 다음 하나로 이동되고 그 에어리어 내의 모든 용접 타점에서 레이저 용접을 수행한다. 이 동작을 반복함으로써, 레이저 빔 주사 장치(3)는 에어리어 a, b, c의 각각으로 이동되고, 그럼으로써 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서의 레이저 용접을 완료한다.
단계 S21에서는, 로봇 제어부(22)는 레이저 용접용 프로그램을 로드하도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 제2 실시형태에서는, 레이저 용접용 프 로그램은 [n : MOVE(로봇 정지 위치, 동작 속도, 에어리어 테이블 번호)]의 구조를 갖는다.
단계 S22에서는, 로봇 제어부(22)는 주사 패턴 기억부(23)에 기억된 주사 패턴을 사용하여 용접을 수행할 지의 여부를 판정하도록 구성된다. 단계 S22에서의 판정은 레이저 용접용 프로그램이 에어리어 테이블 번호의 기술을 포함하는가의 여부에 기초한다. 레이저 용접용 프로그램이 에어리어 테이블 번호의 기술을 포함하지 않으면(단계 S22에서 "아니오"), 주사 패턴을 사용하는 용접을 위한 명령이 출력되지 않는다. 따라서, 이러한 경우, 단계 S23에서 로봇 제어부(22)는 통상의 레이저 용접, 즉 종래의 레이저 용접을 수행할 준비를 하도록 구성된다. 통상의 레이저 용접 작업을 위한 준비는 본 발명과 직접 관계되어 있지 않으며 임의의 종래 용접 기술을 사용하여 수행될 수 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
한편, 로봇 제어부(22)가 주사 패턴을 사용하여 용접을 행할 것을 판정하면(단계 S22에서 "예"), 단계 S24에서, 로봇 제어부(22)는 MOVE 명령에 의해 로봇(1)의 아암(2)의 선단부, 즉 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치를 프로그램에 기술된 동작 속도로 이동시켜 로봇(1)이 에어리어 a내에 위치된 로봇 정지 위치에 위치하도록 구성된다. 동시에, 단계 S24에서, 로봇 제어부(22)는 레이저 빔 주사 장치(3)의 반사 미러(11)를 작업편(W) 상의 용접 타점을 향해 위치시키도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 반사 미러(11)의 방향은 레이저 발진기로부터 입력되는 레이저 빔이 용접 타점 S(1) 내지 S(4) 중의 하나의 용접 타점 중심 좌표에 조사되도록 조정된다. 레이저 빔 주사 장치(3)는 레이저 빔을 이 위치로부터 작업편(W)의 에어 리어 A에 설정된 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(4)에 조사할 수 있다.
단계 S25에서, 주사 패턴 생성부(24)는 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된 도10에 나타낸 바와 같이 배열된 에어리어 테이블을 로드하도록 구성된다. 이 실시예에서, 레이저 빔 주사 장치(3)가 에어리어 a 내부에 정지되고 이 에어리어 a에 대해 생성된 에어리어 테이블이 로드된다. 에어리어 a에 대해 생성된 에어리어 테이블은 도9에 도시된 바와 같은 4개의 용접 타점(용접 타점 S(1) 내지 S(4))의 주사 패턴을 기술하는 정보를 포함한다. 이하의 프로세스에서는, 도12에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치가 에어리어 a의 위치에 고정된 상태에서, 주사 패턴이 에어리어 A에 그룹화된 용접 타점 S(1) 내지 S(4) 상에 이 순서대로 그려진다.
단계 S26에서, 로봇 제어부(22)는 레이저 빔 주사 장치(3)가 에어리어 a에 설정된 위치(즉, 작업편(W) 상의 에어리어 A에 설정된 용접 타점 S(1) 내지 S(4))에 고정되는 경우에 조사될 수 있는 모든 용접 타점에서 용접 가공이 종결되었지의 여부를 판정하도록 구성된다. 용접 가공이 에어리어 a로부터의 모든 용접 타점에서 완료되었다면(단계 S26에서 "예"), 레이저 빔 주사 장치(3)는 다음 에어리어 b로 이동하고 도9에 도시된 바와 같은 용접 타점 S(5) 내지 S(9)의 다음 그룹의 레이저 용접을 개시한다. 특히, 단계 S34로 진행하고, 로봇 제어부(22)는 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서 용접 가공이 종료되었는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 도9에 도시된 바와 같이, 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서 용접 가공이 종료되었다면(단계 S34에서 "예") 용접 가공은 종료된다. 도9에 도시된 바와 같 이, 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서 용접 가공이 종료되지 않았다면(단계 S34에서 "아니오"), 처리는 단계 S21로 되돌아가서 다음 에어리어에서의 용접 가공을 개시한다.
한편, 에어리어 a의 모든 용접 타점에서 용접 가공이 완료되지 않았으면(단계 S26에서 "아니오"), 단계 S27에서 주사 패턴 생성부(24)는 도10에 나타낸 에어리어 테이블로부터 용접 타점 S(1) 내지 S(4)의 주사 패턴을 로드하도록 구성된다. 제2 실시형태에서는, 도4에 도시된 S자 형상의 주사 패턴이 로드된다.
단계 S28에서, 주사 패턴 생성부(24)는 용접 폭, 용접 길이, 작업편(W)의 좌표계를 사용하여 기술된 좌표 x, y, z에 기초하여 주사 패턴에 있어서의 80 점의 좌표 각각을 연산하고 용접 타점 S(1) 내지 S(4)의 각각에 주사 패턴을 그리도록 구성된다.
단계 S29에서는, 용접 타점 S(1) 내지 S(4) 각각에 대한 80 점의 연산된 좌표가 로드된 프로그램에 기술된 용접 폭 및 용접 길이에 기초하여 수직(용접 길이) 방향 및 수평(용접 폭) 방향으로 시프트됨으로써, 필요한 크기의 주사 패턴을 생성하기 위한 바이어스 처리를 행한다.
단계 S30에서, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 작업편(W)의 좌표계로부터 생성된 주사 패턴의 용접 타점 S(1) 내지 S(4)의 각각에 대한 80 점의 좌표를 로봇(1)의 좌표계로 변환하도록 구성된다. 또한, 로봇(1)의 현재 자세에서 피작업편(W) 상의 용접 타점에 대해 요구되는 크기의 주사 패턴을 그리기 위해, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 로봇 제어부(22)에 의해 판정된 로봇(1)의 자세를 동시에 입력하고, 반사 미러(11)의 목표 동작(반사 미러(11) 동작의 개시로부터 종료까지 여러 시점에서의 반사 미러(11)의 각도)을 산출하도록 구성된다.
단계 S30에서의 연산이 완료되면, 단계 S31에서, 로봇 제어 장치(7')는 레이저 발진기(5)를 ON 하도록 레이저 발진기(5)에 기동 명령을 내린다. 레이저 발진기(5)가 ON 되면, 레이저 빔이 연산된 바대로 동작하는 반사 미러(11)에 조사된다.
단계 S33에서, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 반사 미러(11)의 동작이 완료되었는지의 여부(즉, 주사 패턴의 조사가 완료되었는지의 여부)를 판정하도록 구성된다. 환언하면, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 용접 타점 S(1) 내지 S(4) 중의 하나에 대해 주사 작업이 종결되었는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 반사 미러(11)의 동작이 완료되지 않았으면(단계 S32에서 "아니오"), 용접 타점 S(1) 내지 S(4) 중의 하나의 레이저 용접이 레이저 발진기(5)가 ON 인 상태로 계속한다(단계 S31 및 단계 S32가 반복됨). 반사 미러(11)의 동작이 완료되면(단계 S32에서 "예"), 레이저 발진기(5)가 OFF 되어 단계 S33에서 레이저 용접을 끝내고 단계 S21로 다시 진행한다. 용접 타점 S(1) 내지 S(4) 중의 하나에서 주사 작업이 수행될 때마다 레이저 발진기(5)가 ON 및 OFF 된다. 위에 기술된 처리를 통해, 도12에 도시된 바와 같이 용접 타점 S(1) 내지 S(4)에서 주사 패턴이 순차적으로 조사됨으로써, 에어리어 A에 설정된 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(4)에서의 용접을 끝마친다.
위에서 기술한 바와 같이, 에어리어 A에 설정된 용접 타점 S(1) 내지 S(4)에서 용접이 종결된다. 이어서, 레이저 빔 주사 장치(3)는 도10 및 도13에 도시된 바와 같이 에어리어 b 내의 위치로 이동하고, 위에서와 같이 단계 S21 내지 단계 S33에 기술된 동일한 처리가 수행되어 에어리어 B에 설정된 용접 타점 S(5) 내지 S(9)에서의 레이저 용접을 순차적으로 수행한다. 또한, 에어리어 B의 용접 타점 S(5) 내지 S(9)의 용접이 종료된 후에, 레이저 빔 주사 장치(3)는 에어리어 c 내의 위치로 이동하고, 위에서와 같이 단계 S21 내지 단계 S33에 기술된 동일한 처리가 수행되어 에어리어 C에 설정된 용접 타점 S(10) 내지 S(13)에서의 레이저 용접을 순차적으로 수행함으로써, 작업편(W) 상에 설정된 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서의 용접을 종료한다.
본 실시예에서는, 주사 패턴으로서 S자 형상이 예시되었다. 또한, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)가 막대 형상(도5) 및 원 형상(도6) 주사 패턴, 그리고 필요하거나 및/또는 소망하는 다른 임의의 형상을 기억하여 작업편의 유형에 따라서 적절한 주사 패턴을 선택하여도 된다. 또한, 작업편 상의 각각의 용접 타점에 대해 주사 패턴의 형상을 선택하여도 된다.
위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치에서는, 주사 패턴 데이터가 에어리어 테이블의 일부로서 로봇의 동작에 대한 교시 데이터로부터 개별적으로 기억된다. 교시 데이터에 따라 로봇(1)이 위치되면, 제1 실시형태와 유사하게, 종래의 방법에서처럼 로봇(1)에 대한 주사 패턴의 교시를 요구하지 않는 주사 패턴 테이터에 기초하여 레이저 용접이 수행된다. 그러므로, 레이저 용접을 수행하기 위한 교시 시간이 대폭 감소된다. 또한, 주사 패턴의 형상을 변경할 필요가 있으면, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된 대응 에어리어 테이블 데이터만을 CAD 시스템(9)에 의해 변경할 필요가 있고, 따라서 주사 패턴의 형상을 변경하는 방법이 간소화된다. 본 발명의 제2 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치는 컴퓨터로서 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 컴퓨터에서 사용되는 컴퓨터 프로그램은 레이저 가공 로봇의 자세를 인식하기 위한 명령(로봇 제어부(22)), 작업편 상의 가공 타점의 정보를 기억하기 위한 명령(용접 타점 기억부(21)), 레이저 빔 주사 장치가 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정된 위치로 레이저 빔 주사 장치를 선택적으로 이동시키도록 레이저 가공 로봇의 동작을 제어하기 위한 명령(로봇 제어부(22)), 레이저 빔 주사 장치에 의해 주사되는 레이저 빔의 주사 패턴 정보를 주사 패턴 기억부에 기억하는 명령(에어리어내 용접 데이터 기억부(28)), 레이저 빔 주사 장치가 규정된 위치로 이동되었을 경우 주사 패턴 기억부에 기억되어 있는 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령, 및 로봇의 자세 및 주사 패턴 정보에 기초하여 주사 패턴에서의 가공 타점에 레이저 빔을 주사하도록 레이저 빔 주사 장치를 제어하기 위한 명령(레이저 빔 주사 제어부(25))을 포함한다. 주사 패턴 정보를 기억하기 위한 명령은 작업편 상의 규정된 에어리어 내에 설정된 가공 타점과 가공 타점의 주사 패턴 정보를 서로 관련시키는 에어리어 정보를 기억하기 위한 명령(에어리어내 용접 데이터 기억부(28))을 더 포함한다. 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령은, 레이저 빔 주사 장치가, 레이저 빔 주사 장치가 규정된 에어리어 내의 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 작업편 상의 규정된 에어리어에 대응하는 에어리어 내에 설정된 규정된 위치로 이동되는 경우에, 에어리어 정보로부터 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령을 더 포함한다.
제3 실시형태
이하, 도14 내지 도17을 참조하여, 제3 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치를 설명한다. 제1, 제2 그리고 제3 실시형태 사이의 유사성을 고려하여, 제1 실시형태 및/또는 제2 실시형태의 구성요소와 동일한 제3 실시형태의 구성요소에는 제1 실시형태 및/또는 제2 실시형태의 구성요소와 동일한 참조 부호를 부여한다. 또한, 제1 실시형태 및/또는 제2 실시형태의 구성요소와 동일한 제3 실시형태의 구성요소의 설명은 간결성을 위해 생략한다. 제1 실시형태 및/또는 제2 실시형태의 구성요소와 상이한 제3 실시형태의 구성요소는 싱글 프라임(')으로 표시한다.
제1 실시형태 또는 제2 실시형태에서는 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치가 고정된 상태에서 주사 패턴이 조사되었지만, 제3 실시형태에서는 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치가 이동되면서 규정된 에어리어의 복수의 용접 타점에 주사 패턴이 조사되는 점에 있어서, 제3 실시형태의 레이저 가공 로봇 제어 장치는 제1 실시형태 또는 제2 실시형태의 레이저 가공 로봇 제어 장치와 다르다.
본 발명의 제3 실시형태가 적용되는 레이저 용접 시스템의 구성은 도1 및 도2에 나타낸 제1 실시형태의 구성과 동일하고, 레이저 용접 로봇 제어 장치에서의 제어 시스템은 도7에 도시된 제2 실시형태의 구성과 동일하므로, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제3 실시형태에서는, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억되는 데이터가 제2 실시형태의 것과 다르다. 또한, 레이저 빔 주사 제어부(25)의 동작이 제2 실시형태의 것과 약간 상이한데, 이를 보다 상세히 설명한다.
도14에 도시된 바와 같이, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 바람직하게는 작업편(W) 상에 설정된 규정의 에어리어 A내의 복수의 용접 타점 S(1) 내지 S(4), 규정의 에어리어 B내의 복수의 용접 타점 S(5) 내지 S(9), 규정의 에어리어 C내의 복수의 용접 타점 S(10) 내지 S(13)을 기억하는 메모리 장치로서 구성된다. 또한, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 레이저 빔 주사 장치(3)의 통과 경로에 설정된 직사각형의 3차원 에어리어 a, b, c를 기억하도록 더 구성된다. 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 레이저 빔 주사 장치(3)에 의해 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에 주사되는 레이저 빔(100)의 주사 패턴을 기억하도록 더 구성 및 배치된다. 따라서, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 제3 실시형태에 있어서의 본 발명의 주사 패턴 기억부를 구성한다.
작업편(W) 상의 용접 타점 S(1) 내지 S(13)은 CAD(도시하지 않음)에 의해 설정되고 용접 포인트 S(1) 내지 S(13) 각각은 그룹화되어 3차원 에어리어 a, b, c에 각각 대응하는 에어리어 A, B, C 중의 하나로 할당된다. 도14에 도시되 바와 같이, 예를 들어, 용접 타점 S(1) 내지 S(4)는 함께 그룹화되어 에어리어 A에 할당되고, 용접 타점 S(5) 내지 S(9)는 함께 그룹화되어 에어리어 B에 할당되고, 용접 타점 S(10) 내지 S(13)은 함께 그룹화되어 에어리어 C에 할당된다. 레이저 빔 주사 장치(3)의 통과 경로에서, 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치가 범위 내에서 이동됨에 따라 용접 타점 S(1) 내지 S(4)가 주사될 수 있는 3차원 범위는 3차원 에어리어 a'으로 설정된다. 마찬가지로, 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치가 범위 내에서 이동됨에 따라, 레이저 빔 주사 장치(3)의 동작 경로에 있는 용접 타점 S(5) 내지 S(9) 가 주사될 수 있는 3차원 범위는 3차원 에어리어 b'으로 설정된다. 마지막으로, 레이저 빔 주사 장치(3)의 위치가 범위 내에서 이동됨에 따라, 레이저 빔 주사 장치(3)의 동작 경로에 있는 용접 타점 S(10) 내지 S(13)이 주사될 수 있는 3차원 범위는 3차원 에어리어 c'로 설정된다. 용접 포인트 S(1) 내지 S(13) 각각은 CAD 시스템(9)(도1)에서 그룹화된다. 또한, 3차원 에어리어 a', b', c'도 CAD 시스템(9)(도1)에 의해 설정된다. CAD 시스템(9)으로부터 얻은 정보는 도15에 도시된 것과 같은 에어리어 테이블로서 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된다. 에어리어 테이블은 각각의 3차원 에어리어 a', b', c'에 대해 생성되는 것이 바람직하다. 각각의 3차원 에어리어 a', b', c'는 도15의 에어리어 테이블에서 나타낸 바와 같이 대응하는 3차원 에어리어 a', b' 또는 c'의 좌상측 코너 및 우하측 코너의 좌표를 특정함으로써 규정된다.
에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된 주사 패턴은 제1 실시형태 및 제2 실시형태에서의 것과 동일하다. 보다 구체적으로는, 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된 주사 패턴은 임의의 크기 또는 형상이 될 수 있다. 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된 주사 패턴 데이터도 또한, 용접 타점 데이터와 함께, CAD 시스템(9)(도1)에 의해 생성된다. 용접 타점 데이터 및 주사 패턴 데이터는 CAD 시스템(9)에 의해 개별적으로 그리고 독립적으로 교시된다. 환언하면, 용접 타점 데이터 및 주사 패턴 데이터는 전혀 다른 데이터로서 취급될 수 있다. 이러한 이유로, 용접 타점 기억부(21) 및 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)는 본 발명의 제3 실시형태에서 별개로 제공된다.
레이저 빔 주사 제어부(25)는, 레이저 빔 주사 장치(3)가 작업편(W) 상에 설정된 에어리어 A내의 용접 타점 S(1) 내지 S(4), 에어리어 B내의 용접 타점 S(5) 내지 S(9), 에어리어 C 내의 용접 타점 S(10) 내지 S(13)의 그룹 중에서 대응하는 하나에 레이저 빔이 조사될 수 있는 3차원 에어리어 a', b', c' 중의 하나를 통과할 때, 주사 패턴 생성부(24)에 의해 생성되는 크기를 갖는 S자 형상의 주사 패턴을 입력하도록 구성된다. 레이저 빔 주사 제어부(25)는 로봇 제어부(22)에 의해 판정되는 로봇(1)의 자세를 고려함으로써 에어리어 A, B, C 상의 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에 그려지는 S자 형상의 점열 좌표(예를 들어, 80 점열)를 리얼 타임으로 연산하도록 더 구성된다. 그리고, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 연산된 점열 좌표에 기초하여 레이저 빔 주사 장치(3)의 반사 미러(11)를 작동시키도록 구성된다. 또한, 레이저 빔 주사 제어부(25)는, 양방 모두 작업편(W)의 좌표계에서 나타내어지는 주사 패턴의 용접 타점 중심 좌표 및 이 용접 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량으로서 규정되는 점열 좌표를, 로봇(1)의 좌표계에서의 좌표로 변환하도록 구성된다.
이하, 도16 및 도17의 흐름도를 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치의 동작을 상세히 설명한다. 도16 및 도17의 흐름도는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치를 사용한 레이저 용접에 대한 총괄적 순서를 나타낸다. 제3 실시형태에서, 로봇(1)이 교시 데이터에 기술되어 있는 통과 경로를 따라 이동하는 중에 레이저 빔 주사 장치(3)가 미리 설정되어 있는 규정된 3차원 에어리어 a', b', c' 중의 하나에 진입된 것이 인식되는 경우, 레이저 빔 주사 장치(3)가 이동을 계속함에 따라 레이저 빔 주사 장치(3)로부터 순차적으로 조사되어질 수 있는 용접 타점 S(1) 내지 S(13)(미리 그룹화됨) 중의 대응하는 하나에서 레이저 용접이 개시된다. 그러므로, 본 발명의 제3 실시형태에서는, 레이저 빔 주사 장치(3)가 이동하는 동안에 3차원 에어리어 a', b', c'에 있는 모든 용접 타점에서의 레이저 용접이 순차적으로 수행된다.
단계 S41에서, 로봇 제어부(22)는 레이저 용접용 프로그램을 로드하도록 구성된다. 레이저 용접을 위한 프로그램은 다음과 같은 특정의 구성을 갖고 있다.
n : RLWELD(에어리어 테이블 번호),
n+1 : MOVE(로봇 경로 규정 위치 1, 동작 속도 1),
n+2 : MOVE(로봇 경로 규정 위치 2, 동작 속도 2),
...
m : CLRRLWELD.
단계 S42에서, 로봇 제어부(22)는 로드된 프로그램에 RLWELD의 명령이 존재하는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 로드된 프로그램에 RLWELD의 명령이 존재하지 않으면(단계 S42에서 "아니오"), 레이저 용접 프로그램이 다시 로드된다. 로드된 프로그램에 RLWELD의 명령이 존재하면(단계 S42에서 "예"), 단계 S42에서, 주사 패턴 생성부(24)는 RLWELD의 명령에 기술되어 있는 에어리어 테이블 번호에 대응하는 에어리어내 용접 데이터 기억부(28)에 기억된 에어리어 테이블을 로드하도록 구성된다. 위에 언급한 바와 같이, 제3 실시형태에서 사용되는 에어리어 테이블은 도15에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 레이저 빔 주사 장치(3)가 도14에 나타낸 것과 같은 3차원 에어리어 a' 내에서 이동하고 있으면, 단계 S42에서 3차원 에어리어 a'에 대해 생성된 에어리어 테이블이 로드된다. 3차원 에어리어 a'에 대한 에어리어 테이블은 도14에 나타낸 바와 같은 에어리어 A에 설정된 4개의 용접 타점(용접 타점 S(1) 내지 S(4))의 주사 패턴을 기술하는 정보를 포함한다. 아래의 처리에서, 레이저 빔 주사 장치(3)가 3차원 에어리어 a'에서 이동하는 동안, 주사 패턴은 이 순서대로 에어리어 A에 설정된 용접 타점 S(1) 내지 S(4)에 그려진다.
단계 S44에서, 주사 패턴 생성부(24)는 도14에 나타낸 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)을 용접하기 위해 필요한 모든 패턴 파일이 로드되었는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 환언하면, 주사 패턴 생성부(24)는 3차원 에어리어 a', b', c'에 대한 모든 에어리어 테이블이 로드되었는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 일단 모든 패턴 파일이 로드되면(단계 S44에서 "예"), 단계 S45에서, 레이저 용접용 프로그램에 있는 MOVE 명령이 수행됨으로써, 그 프로그램에 규정된 명령 동작대로 로봇(1)을 작동시킨다. 단계 S46에서, 로봇 제어부(22)는 로봇(1)이 이동하는 중에 CLRRLWELD의 명령이 통지되었는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 로봇이 이동하는 중에 CLRRLWELD의 명령이 통지되었으면(단계 S46에서 "예"), 단계 S47에서, 로봇 제어부(22)는 변환 데이터를 클리어하고 다음의 명령으로 이동하도록 구성된다. 로봇이 이동하는 중에 CLRRLWELD의 명령이 통지되지 않았으면(단계 S46에서 "아니오"), 로봇 제어부(22)는 변환 데이터를 클리어하지 않고 다음의 명령으로 이동하도록 구성된다.
한편, 모든 패턴 파일이 로드되지 않았으면(단계 S44에서 "아니오"), 단계 S48에서, 주사 패턴 생성부(24)는 레이저 빔 주사 장치(3)가 이동하고 있는 3차원 에어리어에 대응하는 용접 타점의 주사 패턴을 로드하도록 구성된다. 예를 들어, 레이저 빔 주사 장치(3)가 도14에 도시된 바와 같은 3차원 에어리어 a'에서 이동하고 있으면, 주사 패턴 생성부(24)는 단계 S48에서 도15에 나타낸 에어리어 테이블로부터 용접 타점 S(1) 내지 S(4)의 주사 패턴을 로드하도록 구성된다. 제3 실시형태에서는, 도4에 도시된 S자 형상의 주사 패턴이 로드된다.
단계 S49에서, 용접 타점 (S1) 내지 S(4)에서 주사 패턴을 그리기 위해, 주사 패턴 생성부(24)는 용접 폭, 용접 길이, 작업편(W)의 좌표계에서 기술된 좌표 x, y, z에 기초하여 주사 패턴의 80 점의 각각의 좌표를 연산하도록 구성된다.
단계 S50에서는 용접 타점 S(1) 내지 S(4)에 대한 80 점 각각의 연산된 좌표가 로드된 프로그램에 기술된 용접 폭 및 용접 길이에 기초하여 수직(용접 길이 방향) 및 수평(용접 폭) 방향으로 시프트됨으로써, 바이어스 처리를 수행하여 필요한 크기의 주사 패턴을 생성한다.
단계 S51에서, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 작업편의 좌표계에 관해 생성된 주사 패턴의 각각의 용접 타점 S(1) 내지 S(4)에 대한 80 점의 좌표를 로봇(1)의 좌표계로 변환하도록 구성된다. 레이저 빔 주사 제어부(25)는 로봇(1)의 현재 자세에서 대상 작업편(W) 상의 용접 타점에서 요구되는 크기의 주사 패턴을 그리기 위해 로봇 제어부(22)에 의해 인식된 로봇(1)의 자세를 동시적으로 입력하여 반사 미러(11)의 동작(동작 개시로부터 종료까지 여러 시점에서의 반사 미러(11)의 각 도)을 연산한다.
단계 S45에서 MOVE 명령이 실행되고 있는 중에, 도17의 단계 S52에서, 로봇 제어부(22)는 레이저 빔 주사 장치(3)가 3차원 에어리어 a', b', c' 중의 하나 안에서 이동하고 있는지의 여부를 동시적으로 판정하도록 구성된다. 레이저 빔 주사 장치(3)가 3차원 에어리어 a', b', c' 중의 하나 안에서 이동하고 있지 않으면, 반사 미러(11)가 어떻게 동작하는지와 상관없이 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에 대한 조사가 불가능하다. 그러므로, 레이저 빔 주사 장치(3)가 3차원 에어리어 a', b', c' 중의 하나 안에서 이동하고 있지 않으면(단계 S52에서 "아니오"), 단계 S53에서, 로봇 제어부(22)는 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서의 용접 가공이 종결되었는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서의 용접 가공이 종료되었으면(단계 53에서 "예"), 에러가 출력됨으로써, 단계 S54에서의 처리를 종료한다. 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서의 용접 가공이 종료되지 않았으면(단계 53에서 "아니오"), 단계 S52로 처리가 되돌아가서 레이저 빔 주사 장치(3)가 3차원 에어리어 a', b', c' 중의 하나 안에서 이동하고 있는지의 여부를 판정한다.
한편, 레이저 빔 주사 장치(3)가 3차원 에어리어 a', b', c 중의 하나에서 이동하고 있으면(단계 S52에서 "예"), 단계 S55에서, 로봇 제어부(22)는 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서 용접 가공이 종료되었는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서 용접 가공이 종료되었다면(단계 S55에서 "예"), 처리는 단계 S52로 돌아가서 레이저 빔 주사 장치(3)가 3차원 에어리어 a', b', c' 중의 하나 안에서 이동하고 있는지의 여부를 판정한다.
모든 용접 타점 S(1) 내지 S(13)에서 용접 가공이 종료되지 않았다면(단계 S55에서 "아니오"), 단계 S56에서, 로봇 제어 장치(7')는 레이저 발진기(5)에 그 레이저 발진기(5)를 ON 시키도록 기동 명령을 내놓도록 구성된다. 레이저 발진기(5)가 ON 되면, 반사 미러(11)에 레이저 빔이 조사되고, 레이저 빔이 적절한 용접 타점에 조사되도록 반사 미러(11)가 동작한다.
단계 S57에서, 레이저 빔 주사 제어부(25)는 반사 미러(11)가 동작을 완료했는지의 여부(즉, 주사 패턴의 조사가 완료되었는지의 여부)를 판정하도록 구성된다. 반사 미러(11)가 그 동작을 완료하지 않았으면(단계 S57에서 "아니오"), 레이저 발진기(5)가 ON 된 상태에서 레이저 용접이 계속된다. 반사 미러(11)가 그 동작을 완료하였으면(단계 S57에서 "예"), 단계 S58에서 레이저 발진기(5)가 OFF되고 단계 S55의 처리로 되돌아간다.
상기 처리를 통해, 레이저 빔 주사 장치(3)는 레이저 용접 작업 중 레이저 빔 주사 장치(3)가 미리 정해진 3차원 에어리어 a', b', c'(도 14)를 통과하는 동안 에어리어 A내에 설정된 용접 타점 S(1) 내지 용접 타점 S(4), 에어리어 B내에 설정된 용접 타점 S(5) 내지 용접 타점 S(9), 그리고 에어리어 C내에 설정된 용접 타점 S(10) 내지 용접 타점 S(13)으로부터의 주사 패턴에 따라서 레이저 용접을 수행할 수 있다. 본 발명의 제3 실시형태에 따른 레이저 가공 로봇 제어 장치는 컴퓨터로서 구성될 수도 있다. 이러한 경우, 컴퓨터에서 사용되는 컴퓨터 프로그램은 레이저 가공 로봇의 자세를 인식하기 위한 명령(로봇 제어부(22)), 작업편 상의 가공 타점의 정보를 기억하기 위한 명령(용접 타점 기억부(21)), 레이저 빔 주사 장치가 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정된 위치로 레이저 빔 주사 장치를 선택적으로 이동시키도록 레이저 가공 로봇의 동작을 제어하기 위한 명령(로봇 제어부(22)), 레이저 빔 주사 장치에 의해 주사되는 레이저 빔의 주사 패턴 정보를 주사 패턴 기억부에 기억하는 명령(에어리어내 용접 데이터 기억부(28)), 레이저 빔 주사 장치가 규정된 위치로 이동되었을 경우 주사 패턴 기억부에 기억되어 있는 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령, 및 로봇의 자세 및 주사 패턴 정보에 기초하여 주사 패턴에서의 가공 타점에 레이저 빔을 주사하도록 레이저 빔 주사 장치를 제어하기 위한 명령(레이저 빔 주사 제어부(25))을 포함한다. 레이저 가공 로봇의 동작을 제어하기 위한 명령은 규정된 통과 경로를 따라 상기 레이저 빔 주사 장치를 이동시키기 위해 그 로봇의 동작을 제어하기 위한 명령을 더 포함한다. 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령은, 레이저 빔 주사 장치가 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정된 통과 경로의 범위 내에서 이동하고 있는 경우에, 주사 패턴 기억부에 기억된 에어리어 정보로부터 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령(에어리어내 용접 데이터 기억부(28))을 더 포함한다. 레이저 빔 주사 장치를 제어하기 위한 명령은 주사 패턴의 가공 타점에 레이저 빔을 주사하도록 레이저 빔 주사 장치를 리얼 타임으로 제어하기 위한 명령(레이저 빔 주사 제어부(25))을 더 포함한다.
위에서 기술된 제1 내지 제3 실시형태에서는, 본 발명에 적용되는 레이저 가 공의 일 예로서 레이저 용접을 설명하였다. 그러나, 본 발명은 레이저 빔 드릴링 등과 같은 다른 가공에 적용될 수도 있다.
본 발명의 레이저 가공 로봇 제어 장치는 레이저 가공에 있어서의 교시 작업을 간단히 한다. 따라서 본 발명은 레이저 가공 분야에서 이용가능하다.
용어의 일반적 해석
본 발명의 범위를 이해함에 있어서, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, "포함하다" 및 그 파생형은 언급된 특징, 요소, 성분, 그룹, 완전체(integer), 및/또는 단계의 존재를 특정하는 오픈 엔디드(open ended) 용어가 되도록 의도한 것이나, 언급되지 않은 다른 특징, 요소, 성분, 그룹, 완전체 및/또는 단계의 존재를 배재하지 않는다. 상기한 바는 또한 "포함하다", "구비하다" 및 이들의 파생형과 같은 유사한 의미를 갖는 단어에도 적용된다. 또한, "구성요소(part)", "부(section)", "부분(portion)", "부재(member)" 또는 "요소(element)" 라는 용어는 단수형으로 사용되었을 때 하나의 부분 또는 복수의 부분의 두 의미를 가질 수 있다. 또한, 상기 실시형태를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 다음의 방향을 나타내는 용어, "전방의, 후방의, 상방의, 하방의, 수직의, 수평의, 아래의 및 횡단의"라는 용어는, 다른 임의의 유사한, 방향을 나타내는 용어와 함께, 본 발명을 구비한 매개체의 그 방향을 말한다. 그러므로, 본 발명을 기술하기 위해 사용된 바와 같은 이들 용어는 본 발명을 구비한 매개체와 관련하여 해석되어야 한다.
구성요소, 부, 장치 등에 의해 실행되는 작업 또는 기능을 기술하기 위해 본 명세서 중에서 사용된 "인식하다(detect)"라는 용어는 물리적 인식을 요구하지 않 는 구성요소, 부, 장치 등을 포함하지만, 작업 또는 기능을 실행하기 위한 판정, 측정, 모델링, 예측, 인지 또는 연산 등을 포함한다. 구성요소, 부 또는 장치의 부분을 기술하기 위해 본 명세서 중에서 사용된 "구성되다"라는 용어는 소망하는 기능을 실시하기 위해 구성 및/또는 프로그램된 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함한다. 또한, 특허청구의 범위에서 "수단-플러스 기능"으로서 표현된 용어는 본 발명의 구성요소의 기능을 실시하기 위해 이용될 수 있는 모든 구조를 포함하여야 한다. 본 명세서 중에서 사용된 "실질적으로", "대략" 그리고 "약" 등의 정도를 나타내는 용어는 최종 결과가 현저히 변경되지 않도록 변경된 용어의 합당한 편차량을 의미한다.
본 발명을 설명하기 위해 선별된 실시형태만을 골라내었지만, 첨부된 청구항에서 규정된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경 및 변형이 본 발명에서 이루어질 수 있음은 본 개시 내용으로부터 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 필요하거나 및/또는 소망하는 바대로 각종 구성요소의 크기, 형상, 위치 또는 배향을 변경할 수 있다. 직접 연결되거나 또는 서로 접촉하는 것으로 보이는 구성요소는 그들 사이에 중간 구조물을 가질 수 있다. 하나의 요소의 기능은 두 개의 구성요소에 의해 수행될 수 있고, 그 반대도 가능하다. 일 실시형태의 구성 및 기능은 다른 실시형태에서 채택될 수 있다. 특정의 일 실시형태에서 모든 이점이 동시에 존재할 필요는 없다. 또한, 종래 기술과 구별되는 특별한 모든 특징, 단독이거나 또는 다른 특징과의 조합은, 그러한 특징(들)에 의해 구현되는 구조적 및/또는 기능적 개념을 포함하는 출원인에 의한 또 다른 발명의 개별 기술로서 보 아야 한다. 그러므로, 본 발명에 따른 실시형태에 대한 전술의 기술은 단지 예시를 위해 제공된 것이며, 첨부된 청구항 및 그들의 등가물에 의해 규정되는 바로 본 발명을 제한하려는 목적이 아니다.

Claims (26)

  1. 로봇과,
    작업편 상에 레이저 빔을 주사하도록 상기 로봇에 대해 3차원 방향으로 이동가능한 레이저 빔 주사 장치와,
    상기 로봇의 자세를 인식하도록 구성된 자세 인식부와,
    상기 작업편 상의 가공 타점의 정보를 기억하도록 구성된 가공 타점 기억부와,
    상기 로봇의 동작을 제어하여, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정된 위치로, 상기 레이저 빔 주사 장치를 선택적으로 이동시키도록 구성된 로봇 제어부와,
    상기 레이저 빔 주사 장치에 의해 주사되는 레이저 빔의 주사 패턴 정보를 기억하도록 구성된 주사 패턴 기억부와,
    상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 로봇 제어부에 의해 상기 규정된 위치로 이동된 경우에, 상기 주사 패턴 기억부에 기억된 주사 패턴 정보를 취득하고, 상기 자세 인식부에 의해 인식된 상기 로봇의 자세 및 상기 주사 패턴 기억부로부터 취득한 주사 패턴 정보를 기초로 하여, 상기 주사 패턴의 가공 타점에 레이저 빔을 주사하는 상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하도록 구성된 레이저 빔 주사 제어부를 포함하고,
    상기 주사 패턴 기억부는 상기 주사 패턴에서의 가공 타점 중심 좌표 및 상기 가공 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량으로서 각기 규정되는 복수의 점열 좌표를 포함하는 주사 패턴 정보를 기억하도록 구성되고, 상기 가공 타점 중심 좌표 및 상기 점열 좌표는 상기 작업편의 좌표계에 표시되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주사 패턴 기억부는, 상기 가공 타점 및 상기 작업편 상의 규정된 에어리어내에 설정된 적어도 하나의 추가 가공 타점을 상기 가공 타점의 주사 패턴 정보 및 상기 추가 가공 타점의 추가 주사 패턴 정보와 서로 관련시키는 에어리어 정보를 기억하도록 더 구성되고,
    상기 레이저 빔 주사 제어부는, 상기 로봇 제어부에 의해 상기 레이저 빔 주사 장치가, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 규정된 에어리어내의 상기 가공 타점 및 상기 하나의 추가 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 상기 작업편 상의 규정된 에어리어에 대응하는 에어리어내에 설정된 규정된 위치로 이동되는 경우에, 상기 주사 패턴 기억부에 기억된 에어리어 정보로부터 주사 패턴 정보를 취득하고, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 주사 패턴의 가공 타점 및 상기 추가 주사 패턴의 추가 가공 타점에 순차적으로 레이저 빔을 주사하게 제어하도록 더 구성되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로봇 제어부는 규정된 통과 경로를 따라서 상기 레이저 빔 주사 장치를 이동시키게 상기 로봇의 동작을 제어하도록 더 구성되고,
    상기 레이저 빔 주사 제어부는, 상기 레이저 빔 주사 장치가, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 가공 타점 및 적어도 하나의 추가 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정된 통과 경로의 범위내에서 이동하고 있는 경우에, 상기 주사 패턴 기억부에 기억된 에어리어 정보로부터 주사 패턴 정보를 취득하고, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 주사 패턴의 가공 타점 및 상기 추가 주사 패턴의 추가 가공 타점에 레이저 빔을 주사하게 리얼 타임으로 제어하도록 더 구성되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 작업편 상의 가공 타점에 대한 주사 패턴의 치수를 출력하도록 구성되는 명령부와,
    상기 주사 패턴 기억부에 기억된 주사 패턴 정보에 기초하여 상기 명령부로부터 출력된 치수를 갖는 실제 크기 주사 패턴을 생성하도록 구성되는 주사 패턴 생성부를 더 포함하고,
    상기 레이저 빔 주사 제어부는, 상기 자세 인식부에 의해 인식된 로봇의 자세 및 상기 주사 패턴 생성부에 의해 생성된 실제 크기 주사 패턴에 기초하여 상기 가공 타점에 실제 크기 주사 패턴으로 레이저 빔을 주사하게 상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하도록 더 구성되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔 주사 장치는, 레이저 빔을 상기 주사 패턴의 상기 작업편 상에 주사하기 위해, 상기 레이저 빔 주사 장치로 입력되는 레이저 빔을 3차원 방향으로 선택적으로 조사하도록 구성 및 배치되는 반사 미러를 포함하는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 주사 패턴 기억부는, 상기 로봇의 교시 작업을 행하도록 구성 및 배치된 CAD 시스템에서 생성된 데이터에 기초해서 상기 작업편 상의 가공 타점을 포함하는 규정 에어리어가 설정된 에어리어 정보를 기억하도록 더 구성되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가공 타점 기억부에 기억된 가공 타점 정보 및 상기 주사 패턴 기억부에 기억된 주사 패턴 정보는 CAD 시스템에 의해 개별로 교시되도록 별개로 독립하여 기억되어 있는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 빔 주사 제어부는 가공 타점 중심 좌표 및 점열 좌표를 로봇의 좌표계의 좌표로 변환하도록 더 구성되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 주사 패턴 기억부는 상기 가공 타점 중심 좌표로부터의 2차원 오프셋 량과 3차원 오프셋 량 중의 하나로서 각기 규정되는 점열 좌표를 포함하는 주사 패턴 정보를 기억하도록 구성되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 주사 패턴 기억부는 상기 작업편 상의 가공 타점의 치수와는 독립적으로 결정되는 치수를 갖는 주사 패턴 정보를 기억하도록 구성되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 주사 패턴 기억부는 S자 형상, 막대 형상 및 원 형상 중의 적어도 하나를 갖는 주사 패턴 정보를 기억하도록 더 구성되는 레이저 가공 로봇 제어 시스템.
  13. 로봇에 대해 3차원 방향으로 이동가능하고 작업편에 레이저 빔을 주사하도록 구성 및 배치되도록 레이저 가공 로봇에 결합된 레이저 빔 주사 장치를 구비한 레이저 가공 로봇의 제어 방법이며,
    레이저 가공을 행하기 위한 지시를 포함하는 프로그램을 로딩하는 단계와,
    상기 로봇을 상기 로딩된 프로그램에 따라 동작시키는 단계와,
    상기 레이저 빔 주사 장치가, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 작업편 상의 규정된 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정된 위치에 배치되어 있는가를 판정하는 단계와,
    상기 로봇의 자세를 인식하는 단계와,
    상기 규정된 가공 타점에 대해 미리 설정된 레이저 빔의 주사 패턴 정보를 취득하는 단계와,
    인식된 상기 로봇의 자세와 취득된 상기 주사 패턴 정보에 기초하여, 상기 주사 패턴의 규정된 가공 타점에 레이저 빔을 조사하도록 상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 주사 패턴 정보를 취득하는 단계는, 주사 패턴에서의 가공 타점 중심 좌표 및 상기 가공 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량으로서 각기 규정되는 복수의 점열 좌표를 포함하는 주사 패턴 정보를 취득하는 것을 포함하고, 상기 가공 타점 중심 좌표 및 상기 점열 좌표는 상기 작업편의 좌표계에 표시되는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 레이저 빔 주사 장치가 규정 위치에 배치되어 있는가의 여부를 판정하는 단계는, 상기 레이저 빔 주사 장치가, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 규정된 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 상기 규정된 가공 타점을 포함하는 작업편 상의 규정된 에어리어에 대응하는 에어리어 내에 설정된 규정 위치로 이동되었는가의 여부를 판단하는 것을 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 레이저 빔 주사 장치가 규정 위치에 배치되어 있는가의 여부를 판단하는 단계는, 상기 레이저 빔 주사 장치가, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 작업편 상의 규정된 에어리어 내에 설정된 규정된 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 범위 내에서 이동하고 있는가의 여부를 판단하는 것을 포함하고,
    상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하는 단계는 상기 주사 패턴의 규정된 가공 타점에 레이저 빔을 주사하도록 상기 레이저 빔 주사 장치를 리얼 타임으로 제어하는 것을 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 작업편 상의 규정된 가공 타점에 대한 주사 패턴의 치수를 출력하는 단계와,
    취득된 상기 주사 패턴 정보에 기초하여 상기 출력 치수를 갖는 실제 크기 주사 패턴을 생성하는 단계와,
    상기 규정된 가공 타점에 대해 생성된 상기 실제 크기 주사 패턴을 가지고 상기 규정된 가공 타점에 레이저 빔을 주사하도록 상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하는 것을 포함하는 상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 로봇을 동작시키기 위한 교시 데이터와는 독립적으로, 상기 로봇에 상기 주사 패턴 정보를 교시하는 단계를 더 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  18. 삭제
  19. 제13항에 있어서,
    상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하는 단계는 상기 가공 타점 중심 좌표 및 상기 점열 좌표를 로봇의 좌표계에 있어서의 좌표로 변환하는 것을 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 주사 패턴 정보를 취득하는 단계는 상기 가공 타점 중심 좌표로부터의 2차원 오프셋 량 및 3차원 오프셋 량 중의 하나로 각각 규정되는 점열 좌표를 포함하는 주사 패턴 정보를 취득하는 것을 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 주사 패턴 정보를 취득하는 단계는, 상기 작업편 상의 규정된 가공 타점의 치수와는 독립적으로 결정되는 치수를 갖는 주사 패턴 정보를 취득하는 것을 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 주사 패턴 정보를 취득하는 단계는, 주사 패턴 형상의 길이 및 폭에 의해 규정되는 치수를 갖는 주사 패턴 정보를 취득하는 것을 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 주사 패턴 정보를 취득하는 단계는, S자 형상, 막대 형상, 및 원 형상 중의 하나를 갖는 주사 패턴 정보를 취득하는 것을 포함하는 레이저 가공 로봇의 제어 방법.
  24. 로봇에 대해 3차원 방향으로 이동가능하고 또한 작업편에 레이저 빔을 주사할 수 있게 구성 및 배치되도록 레이저 가공 로봇에 결합된 레이저 빔 주사 장치를 구비한 레이저 가공 로봇을 제어하기 위한 컴퓨터용 제어 프로그램 매체이며,
    상기 로봇의 자세를 인식하기 위한 명령과,
    상기 작업편 상의 가공 타점의 정보를 기억하기 위한 명령과,
    상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 규정된 위치로 상기 레이저 빔 주사 장치를 선택적으로 이동시키도록 상기 로봇의 동작을 제어하기 위한 명령과,
    상기 레이저 빔 주사 장치에 의해 주사되는 레이저 빔의 주사 패턴 정보를 주사 패턴 기억부에 기억하기 위한 명령과,
    상기 레이저 빔 주사 장치가 규정된 위치로 이동되었을 경우 상기 주사 패턴 기억부에 기억되어 있는 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령과,
    상기 로봇의 자세 및 상기 주사 패턴 정보에 기초하여 상기 주사 패턴에서의 가공 타점에 레이저 빔을 주사하도록 상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하기 위한 명령을 포함하고,
    상기 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령은 주사 패턴에서의 가공 타점 중심 좌표 및 상기 가공 타점 중심 좌표로부터의 오프셋 량으로서 각기 규정되는 복수의 점열 좌표를 포함하는 주사 패턴 정보를 취득하는 것을 포함하고, 상기 가공 타점 중심 좌표 및 상기 점열 좌표는 상기 작업편의 좌표계에 표시되는 제어 프로그램 매체.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 주사 패턴 정보를 기억하기 위한 명령은 상기 작업편 상의 규정된 에어리어 내에 설정된 상기 가공 타점과 상기 가공 타점의 주사 패턴 정보를 서로 관련시키는 에어리어 정보를 기억하기 위한 명령을 더 포함하고,
    상기 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령은, 상기 레이저 빔 주사 장치가, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 규정된 에어리어 내의 상기 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 상기 작업편 상의 상기 규정된 에어리어에 대응하는 에어리어 내에 설정된 규정 위치로 이동되는 경우에, 상기 에어리어 정보로부터 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령을 더 포함하는 제어 프로그램 매체.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 로봇의 동작을 제어하기 위한 명령은 규정된 통과 경로를 따라 상기 레이저 빔 주사 장치를 이동시키기 위해 상기 로봇의 동작을 제어하기 위한 명령을 더 포함하고,
    상기 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령은, 상기 레이저 빔 주사 장치가 상기 가공 타점에 레이저 빔을 조사할 수 있는 상기 규정된 통과 경로의 범위 내에서 이동하고 있는 경우에, 상기 주사 패턴 기억부에 기억된 상기 에어리어 정보로부터 상기 주사 패턴 정보를 취득하기 위한 명령을 더 포함하고,
    상기 레이저 빔 주사 장치를 제어하기 위한 명령은 상기 주사 패턴의 가공 타점에 레이저 빔을 주사하도록 상기 레이저 빔 주사 장치를 리얼 타임으로 제어하기 위한 명령을 더 포함하는 제어 프로그램 매체.
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