TWI896991B

TWI896991B - 雷射加工系統及雷射加工方法

Info

Publication number: TWI896991B
Application number: TW112123412A
Authority: TW
Inventors: 和泉貴士
Original assignee: 日商發那科股份有限公司
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2023-06-21
Publication date: 2025-09-11
Also published as: WO2024004044A1; DE112022006984T5; TW202400342A; JPWO2024004044A1; CN119317503A; US20250367758A1; JP7208445B1

Abstract

本揭示之雷射加工系統中，有使機器人及雷射振盪器以按照加工程式自動運轉之自動運轉模式執行雷射加工之情形。此種自動運轉中，謀求確保作業之安全性。雷射加工系統10具備：雷射加工頭14；機器人12，其使雷射加工頭14移動；測距感測器56，其測定雷射加工頭14與工件之距離；控制裝置18，其控制雷射振盪器16之雷射出射動作、及機器人12之移動動作；及模式選擇開關52，其選擇雷射加工之運轉模式。控制裝置18於藉由模式選擇開關52選擇自動運轉模式，且測距感測器56測定出之距離為預設之範圍內之情形時，執行雷射出射動作及移動動作，作為該自動運轉模式。

Description

雷射加工系統及雷射加工方法

本揭示係關於一種雷射加工系統及雷射加工方法。

已知有一種將工件進行雷射加工之雷射加工系統(例如專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2015-167974號公報

雷射加工系統中，有使機器人及雷射振盪器以按照加工程式自動運轉之自動運轉模式執行雷射加工之情形。此種自動運轉中，謀求確保作業之安全性。

本揭示之一態樣中，將工件予以雷射加工之雷射加工系統具備：雷射加工頭，其出射雷射振盪器產生之雷射光；機器人，其使雷射加工頭對於工件相對移動；測距感測器，其測定雷射加工頭與工件之距離；控制裝置，其控制使雷射振盪器動作並自雷射加工頭出射雷射光之雷射出射動作、及使機器人動作並使雷射加工頭相對於工件移動之移動動作；及模式選擇開關，其選擇雷射加工之運轉模式。

控制裝置藉由模式選擇開關，選擇按照加工程式自動執行雷射出射動作及移動動作之自動運轉模式，作為運轉模式，且於測距感測器測定出之距離為預設之範圍內之情形時，執行該雷射出射動作及該移動動作，作為該自動運轉模式。

10:雷射加工系統

10':雷射加工系統

12:機器人

14:雷射加工頭

16:雷射振盪器

18:控制裝置

18A:第1控制裝置

18B:第2控制裝置

20:機器人基座

22:回轉主體

24:下臂部

26:上臂部

28:手腕部

28a:手腕基座

28b:手腕凸緣

30:伺服馬達

32:頭本體

34:伺服馬達

34a:出射口

36:裝卸具

38:握持部

39:導光路

40:處理器

40A:處理器

40B:處理器

42:記憶體

42A:記憶體

42B:記憶體

44:I/O介面

44A:I/O介面

44B:I/O介面

46:匯流排

46A:匯流排

46B:匯流排

48:輸入裝置

48A:輸入裝置

48B:輸入裝置

50:顯示裝置

50A:顯示裝置

50B:顯示裝置

52:模式選擇開關

54:力感測器

54A:轉矩感測器

54B:力覺感測器

56:測距感測器

58:輸入裝置

60:接觸檢測裝置

60a:導電電纜

60b:電阻感測器

64:計時部

72:雷射振盪裝置

100:模式選擇開關圖像

102:自動運轉按鈕圖像

104:手動運轉按鈕圖像

A:光軸

AG:輔助氣體

D:測定方向

d:距離

LB:雷射光

S1~S5:步驟

S11~S26:步驟

S31~S55:步驟

W:工件

圖1係一實施形態之雷射加工系統之概略圖。

圖2係圖1所示之雷射加工系統之方塊圖。

圖3係圖1所示之雷射加工頭之放大圖。

圖4係圖1所示之模式選擇開關之放大圖。

圖5係用以說明圖2所示之接觸檢測裝置之功能之圖。

圖6係顯示圖2所示之雷射加工頭之動作流程之一例之流程圖。

圖7係顯示圖6中之步驟S2之流程之一例之流程圖。

圖8係顯示圖6中之步驟S3之流程之一例之流程圖。

圖9係顯示圖2所示之雷射加工系統之另一功能之方塊圖。

圖10係顯示圖6中之步驟S3之流程之另一例之流程圖。

圖11係顯示圖6中之步驟S3之流程之進而另一例之流程圖。

圖12係顯示圖9所示之雷射加工系統之動作流程之一例之流程圖。

圖13係另一實施形態之模式選擇開關之放大圖。

圖14係顯示圖12中之步驟S2之流程之一例之流程圖。

圖15係顯示圖12中之步驟S3之流程之一例之流程圖。

圖16係顯示圖12中之步驟S5之流程之一例之流程圖。

圖17顯示模式選擇開關圖像之一例。

圖18係另一實施形態之雷射加工系統之概略圖。

圖19係圖18所示之雷射加工系統之方塊圖。

以下，基於圖式詳細說明本揭示之實施形態。另，以下說明之各種實施形態中，對同樣要件標註相同符號，省略重複說明。首先，參照圖1及圖2，對一實施形態之雷射加工系統10進行說明。雷射加工系統10為可與操作員協動執行對工件W之雷射加工(雷射焊接、雷射切斷等)之系統。

具體而言，雷射加工系統10具備機器人12、雷射加工頭14、雷射振盪器16及控制裝置18。機器人12使雷射加工頭14對於工件W相對移動。本實施形態中，機器人12為垂直多關節機器人，具有機器人基座20、回轉主體22、下臂部24、上臂部26及手腕部28。

機器人基座20固定於作業胞之地板之上。回轉主體22以可繞鉛直軸回轉之方式，設置於機器人基座20。下臂部24可繞水平軸旋動地設置於回轉主體22。上臂部26可旋動地設置於下臂部24之前端部。手腕部28具有：手腕基座28a，其以可繞互相正交之2個軸旋動之方式設置於上臂部 26之前端部；及手腕凸緣28b，其可旋動地設置於該手腕基座28a。

於機器人12之各組件(即，機器人基座20、回轉主體22、下臂部24、上臂部26及手腕部28)，分別設有複數個伺服馬達30(圖2)。該等伺服馬達30根據來自控制裝置18之指令，使機器人12之各可動組件(即，回轉主體22、下臂部24、上臂部26、手腕部28、手腕凸緣28b)繞驅動軸旋動。藉此，機器人12使雷射加工頭14相對於工件W移動。

雷射加工頭14可裝卸地安裝於機器人12之手腕凸緣28b，出射雷射振盪器16產生之雷射光LB。具體而言，如圖3所示，雷射加工頭14具備頭本體32、噴嘴34、裝卸具36及握持部38。頭本體32為中空，於其內部收容有光學透鏡(準直透鏡、聚焦透鏡等)、及根據來自控制裝置18之指令使該光學透鏡位移之透鏡驅動部(例如伺服馬達)等光學系統組件。

噴嘴34為中空，設置於頭本體32之前端部。噴嘴34具有隨著自其基端部朝向前端部而使剖面積變小般之圓錐台狀之外形，於其前端部形成有出射口34a。於頭本體32及噴嘴34之內部形成空腔之腔室，自設置於外部之輔助氣體供給裝置(未圖示)對該腔室內供給輔助氣體AG。雷射振盪器16產生之雷射光LB於該腔室內傳播，與輔助氣體AG一起自出射口34a沿光軸A出射。

裝卸具36設置於頭本體32，對機器人12之手腕凸緣28b裝卸。作為一例，裝卸具36亦可具有螺栓等緊固具，藉由該緊固具緊固於手腕凸緣 28b。作為另一例，裝卸具36亦可具有可脫離地與形成於手腕凸緣28b之被卡合部卡合之卡合部，藉由該被卡合部與該卡合部之卡合而對手腕凸緣28b裝卸。作為進而另一例，裝卸具36亦可具有電磁鐵，藉由該電磁鐵產生之電磁力而吸附固定於手腕凸緣28b。雷射加工頭14經由該裝卸具36可裝卸地安裝於機器人12之手腕凸緣28b。

握持部38以操作員可單手握持之方式，一體設置於頭本體32之基端部。為了使操作員易以單手握持，握持部38亦可具有對應於該單手之手指之凹凸部。操作員藉由握持該握持部38，將雷射加工頭14自手腕凸緣28b卸下，而可攜帶雷射加工頭14。

參照圖1及圖2，雷射振盪器16根據來自控制裝置18之指令(雷射功率指令等)，於內部雷射振盪，產生雷射光LB。雷射振盪器16亦可為光纖雷射振盪器、脈衝雷射振盪器、直接二極體雷射(DDL：Direct Diode Laser)、CO₂雷射振盪器、或固體雷射(YAG雷射)振盪器等任何類型者。雷射振盪器16將產生之雷射光LB經由導光路39供給至雷射加工頭14。導光路39可由光纖、空腔、水晶等導光材、反射鏡或光學透鏡等構成。

控制裝置18控制使雷射振盪器16動作並自雷射加工頭14出射雷射光LB之雷射出射動作LO、及使機器人12動作並使安裝於該機器人12之雷射加工頭14相對於工件W移動之移動動作MO。

具體而言，控制裝置18如圖2所示，為具有處理器40、記憶體42及 I/O介面44之電腦。處理器40具有CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)或GPU(graphics processing unit：圖形處理單元)等，經由匯流排46可通信地連接於記憶體42及I/O介面44，並與該等組件通信，且進行用以執行後述之雷射加工之各種運算處理。記憶體42具有RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)或ROM(Read-Only Memory：唯讀記憶體)等，暫時或永久記憶處理器40執行之運算處理所使用之各種資料、及運算處理之中途產生之各種資料。

I/O介面44具有例如乙太網路(註冊商標)埠、USB(Universal Serial Bus：通用序列匯流排)埠、光纖連接器或HDMI(High Definition Multimedia Interface：高清晰度多媒體介面)(註冊商標)端子，於來自處理器40之指令下，與外部機器間以有線或無線通信資料。機器人12(具體而言，各伺服馬達30)、雷射加工頭14(具體而言，透鏡驅動部)及雷射振盪器16可通信地連接於I/O介面44。

於控制裝置18，進而設有輸入裝置48及顯示裝置50。輸入裝置48具有鍵盤、滑鼠或觸控面板等，自操作員受理資料之輸入。顯示裝置50具有液晶顯示器或有機EL(Electroluminescence：電致發光)顯示器等，顯示各種資料。

輸入裝置48及顯示裝置50以有線或無線可通信地連接於I/O介面44。另，輸入裝置48及顯示裝置50可一體裝入控制裝置18之殼體，或可例如作為1個電腦(PC(Personal Computer：個人電腦)等)，與控制裝置18之殼體分開設置。

雷射加工系統10進而具備模式選擇開關52、力感測器54(圖2)、測距感測器56、輸入裝置58及接觸檢測裝置60。模式選擇開關52係用以選擇控制裝置18執行之雷射加工之運轉模式DM者。本實施形態中，模式選擇開關52一體設置於控制裝置18。

更具體而言，如圖4所示，模式選擇開關52構成為可將運轉模式DM於顯示為「AUTO」之自動運轉模式DM1、與顯示為「MANUAL」之手動運轉模式DM2間進行切換。自動運轉模式DM1為控制裝置18之處理器40按照預先製作之加工程式PP，自動執行雷射出射動作LO及移動動作MO之運轉模式DM。

具體而言，當處理器40受理後述之自動運轉開始指令CM1時，按照加工程式PP依序產生對雷射振盪器16之指令，按照該指令使雷射振盪器16動作，自動執行自雷射加工頭14出射雷射光LB之雷射出射動作LO。

雷射出射動作LO之同時，處理器40按照加工程式PP依序產生對機器人12(具體而言，各伺服馬達30)之指令(位置指令、速度指令、轉矩指令等)，按照該指令使機器人12動作，自動執行使雷射加工頭14相對於工件W移動之移動動作MO。

該加工程式PP由操作員製作，預先儲存於記憶體42。另，加工程式 PP亦可具有規定雷射振盪器16之動作之第1加工程式PP_A、與規定機器人12之動作之第2加工程式PP_B。

另一方面，手動運轉模式DM2為如下之運轉模式DM：操作員以手握持並攜帶雷射加工頭14，於控制裝置18以手動執行雷射出射動作LO，以自雷射加工頭14出射之雷射光LB將工件W手動進行雷射加工。該手動運轉模式DM2中，操作員對控制裝置18手動賦予後述之手動雷射出射指令CM2，該控制裝置18之處理器40根據該手動雷射出射指令CM2執行雷射出射動作LO。

操作員藉由操作模式選擇開關52，可將運轉模式DM於自動運轉模式DM1與手動運轉模式DM2間進行切換。另，圖4係顯示藉由模式選擇開關52選擇自動運轉模式DM1(「AUTO」)之狀態。

若藉由模式選擇開關52選擇自動運轉模式DM1，則模式選擇開關52向控制裝置18供給自動運轉模式轉變指令CM3。另一方面，若藉由模式選擇開關52選擇手動運轉模式DM2，則模式選擇開關52向控制裝置18供給手動運轉模式轉變指令CM4。另，自動運轉模式轉變指令CM3及手動運轉模式轉變指令CM4亦可為接通/斷開(ON/OFF)信號(例如，自動運轉模式轉變指令CM3：接通信號或「1」信號，手動運轉模式轉變指令CM4：斷開信號或「0」信號)。

力感測器54(圖2)設置於機器人12，檢測施加於該機器人12之外力 F。作為一例，力感測器54設置於機器人12之各伺服馬達30，具有分別檢測施加於該伺服馬達30之輸出軸之轉矩之複數個轉矩感測器54A。

作為另一例，力感測器54設置於機器人12之組件(例如，機器人基座20或手腕部28)，具有可檢測6軸方向之力之6軸力覺感測器54B。控制裝置18之處理器40可基於力感測器54之檢測資料DF，求得施加於機器人12之外力F之大小及方向，且可特定施加有該外力F之機器人12之部位(例如手腕部28)。

測距感測器56測定雷射加工頭14(例如出射口34a)與工件W之距離d。具體而言，測距感測器56例如為靜電電容型、紅外線型、雷射型或音波型(例如超音波型)之測距感測器。例如，為靜電電容型之情形時，測距感測器56以測定與在最靠近雷射加工頭14之位置之對象物之距離之方式，設置於頭本體32(或噴嘴34)。

另一方面，紅外線型、雷射型或音波型之情形時，測距感測器56以測定與對象物之距離d之測定方向D(換言之，紅外線、雷射或音波之放射方向)與光軸A平行之方式，安裝於雷射加工頭14之頭本體32(或噴嘴34)。即，該情形時，測距感測器56測定雷射加工頭14(出射口34a)與工件W間之光軸A之方向之距離d。

輸入裝置58受理用以使控制裝置18之處理器40執行雷射出射動作LO之手動雷射出射指令CM2之輸入操作。具體而言，輸入裝置58具有操作員可以手輸入操作之按壓按鈕、開關或觸控面板等，設置於雷射加工頭14(例如，頭本體32或握持部38)。當輸入裝置58受理操作員之輸入操作時，向控制裝置18供給手動雷射出射指令CM2。另，手動雷射出射指令CM2亦可為接通信號(或「1」信號)。

當控制裝置18之處理器40於手動運轉模式DM2執行中受理手動雷射出射指令CM2時，根據該手動雷射出射指令CM2執行雷射出射動作LO。如此，操作員可以手動運轉模式DM2，以手攜帶雷射加工頭14，且藉由自該雷射加工頭14之出射口34a出射之雷射光LB，將工件W以手動進行雷射加工。另，本實施形態中，輸入裝置58以操作員可以握持有握持部38之單手輸入操作之方式，與該握持部38相鄰而設置於雷射加工頭14。

接觸檢測裝置60檢測雷射加工頭14與工件W為接觸或非接觸。具體而言，接觸檢測裝置60具有導電電纜60a及電阻感測器60b(圖2、圖5)。導電電纜60a係其一端電性連接於雷射加工頭14之頭本體32，其另一端電性連接於工件W，藉此，將雷射加工頭14與工件W電性連接。

此處，本實施形態中，雷射加工頭14之頭本體32及噴嘴34至少一部分由導電材(例如金屬)構成。又，工件W由金屬(例如鐵或銅)構成。因此，假設雷射加工頭14之噴嘴34之前端與工件W接觸時，如圖5所示，由工件W、雷射加工頭14之頭本體32及噴嘴34、以及導電電纜60a形成閉電路62。

電阻感測器60b藉由對該閉電路62施加電壓，而測定該閉電路62之電阻R。如圖5所示，雷射加工頭14與工件W接觸之情形時，電阻感測器60b測定之電阻R變為極小值R₀(R₀≒0)。另一方面，雷射加工頭14與工件W非接觸(即，噴嘴34之前端與工件W分離)之情形時，電阻感測器60b測定之電阻R變為極大值R₁(R₁≒∞≫R₀)。

接觸檢測裝置60可基於電阻感測器60b測定之電阻R，檢測雷射加工頭14與工件W為接觸或非接觸。電阻感測器60b將測定出之電阻R之測定資料、或顯示雷射加工頭14與工件W之接觸或非接觸之接觸判定資料作為檢測資料DD，供給至控制裝置18。

控制裝置18之處理器40可自電阻感測器60b之檢測資料DD判定雷射加工頭14與工件W之接觸或非接觸。另，電阻感測器60b亦可內置於頭本體32。另，力感測器54、測距感測器56、輸入裝置58及接觸檢測裝置60(電阻感測器60b)亦可以無線或有線可通信地連接於控制裝置18之I/O介面44。

接著，參照圖6，對雷射加工系統10之動作進行說明。控制裝置18之處理器40例如自操作員、上位控制器或動作程式OP受理動作開始指令(例如電源接通指令)時，開始圖6之流程。

步驟S1中，處理器40判定是否藉由模式選擇開關52選擇自動運轉模式DM1。具體而言，處理器40判定自模式選擇開關52受理自動運轉模式轉變指令CM3、或受理手動運轉模式轉變指令CM4。處理器40於受理自動運轉模式轉變指令CM3之情形時，判定為是(YES)，前進至步驟S2，另一方面，於受理手動運轉模式轉變指令CM4之情形時，判定為否(NO)，前進至步驟S3。

步驟S2中，處理器40將動作模式DM轉變至自動運轉模式DM1，執行自動運轉模式DM1之流程。轉變至自動運轉模式DM1後，處理器40變為可受理自動運轉開始指令CM1之狀態，另一方面，拒絕自輸入裝置58供給之手動雷射出射指令CM2。以下，參照圖7，對步驟S2之自動運轉模式DM1之流程進行說明。

步驟S11中，處理器40判定是否受理用以開始自動運轉模式DM1下之自動運轉之自動運轉開始指令CM1。具體而言，處理器40產生顯示用以開始自動運轉之按鈕圖像之自動運轉開始圖像IM1(未圖示)，顯示於顯示裝置50。

操作員藉由操作控制裝置18之輸入裝置48，於圖像上點擊自動運轉開始圖像IM1所顯示之按鈕圖像，而可進行用以將自動運轉開始指令CM1賦予處理器40之輸入。處理器40於受理自動運轉開始指令CM1時判定為是，前進至步驟S14，另一方面，判定為否時，前進至步驟S12。

步驟S12中，處理器40例如判定是否自操作員、上位控制器或動作程式OP受理動作結束指令(例如關閉指令)。處理器40於受理動作結束指令時判定為是，結束圖7所示之步驟S2之流程，以此結束圖6所示之流程。另一方面，處理器40於判定為否之情形時，前進至步驟S13。

步驟S13中，處理器40判定是否藉由模式選擇開關52依然選擇自動運轉模式DM1。處理器40於判定為是之情形時，返回至步驟S11，另一方面，於判定為否(即，操作模式選擇開關52，切換為手動運轉模式DM2)之情形時，前進至圖6中之步驟S3。

另一方面，步驟S11中判定為是之情形時，步驟S14中，處理器40分別開始取得施加於機器人12之外力F之動作、及取得雷射加工頭14與工件W之距離d之動作。具體而言，處理器40自力感測器54連續(例如週期性)取得檢測資料DF，基於該檢測資料DF，連續求得施加於機器人12之外力F。又，處理器40連續(例如週期性)取得測距感測器56測定之雷射加工頭14與工件W之距離d。如此，處理器40於該步驟S14開始後，監視外力F及距離d。

步驟S15中，處理器40與上述之步驟S13同樣，判定是否藉由模式選擇開關52依然選擇自動運轉模式DM1。處理器40於判定為是之情形時，前進至步驟S16，另一方面，於判定為否之情形時，前進至步驟S25。

步驟S16中，處理器40判定最近取得之雷射加工頭14與工件W之距離d是否為預設之範圍RG內。例如，該範圍RG可作為d≦d_th(例如，d_th=3[mm])之範圍決定，或可作為[d_th1,d_th2](例如，d_th1=0.1[mm]、 d_th2=3[mm])之範圍(即，d_th1≦d≦d_th2)決定。處理器40於距離d在範圍RG內之情形時，判定為是，前進至步驟S17，另一方面，於距離d為範圍RG外之情形時，判定為否，前進至步驟S23。

步驟S17中，處理器40開始自動運轉。具體而言，處理器40自記憶體42讀出並執行加工程式PP，按照該加工程式PP依序產生對雷射振盪器16之指令、與對機器人12之指令。如此，處理器40開始按照加工程式PP，自動執行雷射出射動作LO及移動動作MO之自動運轉。

如此，本實施形態中，處理器40於滿足藉由模式選擇開關52選擇自動運轉模式DM1(步驟S15中判定為是)，且測距感測器56測定出之距離d為範圍RG內(步驟S16中判定為是)之條件之情形時，作為自動運轉模式DM1，執行雷射出射動作LO及移動動作MO。

步驟S18中，處理器40與上述之步驟S13同樣，判定是否藉由模式選擇開關52依然選擇自動運轉模式DM1。處理器40於判定為是之情形時，前進至步驟S19，另一方面，於判定為否之情形時，前進至步驟S24。

步驟S19中，處理器40與上述之步驟S16同樣，判定最近取得之雷射加工頭14與工件W之距離d是否為範圍RG內。處理器40於判定為是之情形時，前進至步驟S20，另一方面，於判定為否之情形時，前進至步驟S22。

步驟S20中，處理器40判定最近取得之外力F是否超出預設之臨限值F_th1(F>F_th1)。處理器40於F>F_th1之情形時判定為是，前進至步驟S22，另一方面，於F≦F_th1之情形時判定為否，前進至步驟S21。

另，處理器40亦可基於力感測器54之檢測資料DF，監視施加於機器人12之特定部位(例如，上臂部26或手腕部28)之外力F1，該步驟S20中，於該外力F1超出臨限值F1_th1(F1>F1_th1)之情形時，判定為是。

步驟S21中，處理器40判定自動運轉是否結束。例如，處理器40可判定是否自執行中之加工程式PP全部執行用於該加工程式PP所規定之雷射出射動作LO及移動動作MO之指令碼。

處理器40於判定為是之情形時返回至步驟S12，另一方面，於判定為否之情形時返回至步驟S18。如此，處理器40重複執行步驟S18~S21之循環，直至於步驟S18或S19中判定為否、或於步驟S20或S21中判定為是為止，作為自動運轉模式DM1，繼續執行雷射出射動作LO及移動動作MO。

另一方面，步驟S19中判定為否、或步驟S20中判定為是之情形時，步驟S22中，處理器40停止自動運轉模式DM1下之雷射出射動作LO及移動動作MO之至少一者。作為一例，處理器40於該步驟S22中，停止雷射出射動作LO及移動動作MO之兩者。

具體而言，處理器40藉由停止對機器人12之各伺服馬達30之指令(轉矩指令等)，而停止該伺服馬達30之動作，以此停止移動動作MO。代替而言，設有制動各伺服馬達30之輸出軸之制動機構之情形時，處理器40亦可藉由使各制動機構作動而強制停止各伺服馬達30之動作，以此停止移動動作MO。

又，處理器40藉由停止雷射振盪器16之雷射光產生動作，而停止雷射出射動作LO。代替而言，於雷射振盪器16設有自動開閉雷射光LB之光路之擋板(未圖示)之情形時，處理器40亦可藉由利用該擋板遮蔽雷射光LB而停止雷射出射動作LO。

作為另一例，處理器40亦可於步驟S19中判定為否後之步驟S22中，停止雷射出射動作LO，另一方面，繼續移動動作MO，於步驟S20中判定為是後之步驟S22中，停止雷射出射動作LO及移動動作MO之兩者。

如此，本實施形態中，機器人12為可根據力感測器54檢測出之外力F而緊急停止移動動作MO之協動機器人。如此，可緊急停止之協動機器人之情形時，即使步驟S19中判定為否，若僅停止雷射出射動作LO，則亦可確保操作員之安全。

步驟S23中，處理器40產生警告信號AL。例如，步驟S16或S19中判定為否後之步驟S23中，處理器40產生「工件可能未相對雷射加工頭設置於適當位置。請確認工件之設置狀態。」之圖像或聲音之警告信號AL1。

另一方面，步驟S20中判定為是後之步驟S23中，處理器40產生例如「機器人可能與環境物間干擾。請確認機器人周圍。」之圖像或聲音之警告信號AL2。處理器40亦可將產生之警告信號AL1或AL2作為圖像顯示於顯示裝置50，或作為聲音自設置於控制裝置18之揚聲器(未圖示)輸出。步驟S23之後，處理器40返回至步驟S12。

另一方面，步驟S18中判定為否之情形時，步驟S24中，處理器40與上述之步驟S22同樣，將雷射出射動作LO及移動動作MO之至少一者停止。例如，處理器40於該步驟S24中，將雷射出射動作LO及移動動作MO之兩者停止。

步驟S25中，處理器40產生警告信號AL。例如，處理器40產生「因變更運轉模式而無法執行自動運轉。」之圖像或聲音之警告信號AL3。處理器40亦可將產生之警告信號AL3作為圖像顯示於顯示裝置50，或作為聲音自揚聲器輸出。步驟S25之後，處理器40前進至圖6中之步驟S3。

再次參照圖6，步驟S1中判定為否之情形(或圖7中之步驟S13中判定為否之情形，或步驟S25之後)時，處理器40於步驟S3中，將動作模式DM轉變至手動運轉模式DM2，執行手動運轉模式DM2之流程。

轉變至手動運轉模式DM2後，處理器40變為可受理自輸入裝置58供給之手動雷射出射指令CM2之狀態，另一方面，拒絕自動運轉開始指令 CM1。以下，參照圖8，對步驟S3之手動運轉模式DM2之流程進行說明。

步驟S31中，處理器40開始藉由接觸檢測裝置60檢測雷射加工頭14與工件W之接觸或非接觸之動作。具體而言，處理器40開始使電阻感測器60b測定電阻R，自該電阻感測器60b連續(例如，週期性)取得檢測資料DD之動作。

步驟S32中，處理器40判定是否自輸入裝置58受理手動雷射出射指令CM2。處理器40於自輸入裝置58受理手動雷射出射指令CM2之情形時，判定為是，前進至步驟S33，另一方面，於判定為否之情形時，不執行手動運轉模式DM2下之雷射出射動作LO，前進至步驟S41。假設於該步驟S32之開始時點，執行後述之步驟S35之雷射出射動作LO，且於該步驟S32中判定為否之情形時，處理器40停止該雷射出射動作LO。

步驟S33中，處理器40與上述之步驟S1同樣，判定是否藉由模式選擇開關52選擇自動運轉模式DM1。處理器40於判定為是之情形(即，模式選擇開關52切換為自動運轉模式DM1之情形)時，前進至步驟S37。另一方面，處理器40於判定為否之情形(即，藉由模式選擇開關52依然選擇手動運轉模式DM2之情形)時，前進至步驟S34。

步驟S34中，處理器40判定雷射加工頭14與工件W是否接觸。具體而言，處理器40基於最近自電阻感測器60b取得之檢測資料DD，判定接觸檢測裝置60檢測出雷射加工頭14與工件W接觸或非接觸。處理器40於檢測出雷射加工頭14與工件W接觸之情形時，判定為是，前進至步驟S35，另一方面，檢測出雷射加工頭14與工件W非接觸之情形時，判定為否，前進至步驟S39。

步驟S35中，處理器40根據通過輸入裝置58受理之手動雷射出射指令CM2，執行雷射出射動作LO，作為手動運轉模式DM2。此處，本實施形態中，於記憶體42預先儲存將手動運轉模式DM2下之工件W之加工條件C_P、與以該手動運轉模式DM2之雷射出射動作LO出射之雷射光LB之輸出條件C_O互相建立關聯並儲存之資料表DT。

加工條件C_P包含例如工件W之材質(SUS、鋁等)、厚度[mm]、及熔點[℃]。另一方面，輸出條件C_O包含例如雷射光LB之雷射功率[kW]、佔空比[%]及脈衝振盪頻率[Hz]。資料表DT按照複數個各加工條件C_P(材質、厚度、熔點)，將輸出條件C_O(雷射功率、佔空比、脈衝振盪頻率)建立關聯並儲存。

處理器40基於資料表DT，預先設定手動運轉模式DM2下之輸出條件C_O。作為一例，操作員亦可自資料表DT中手動選擇與作為加工對象之工件W之加工條件C_P(例如，材質及厚度)對應之輸出條件C_O。該情形時，處理器40亦可產生資料表DT之圖像，且顯示於顯示裝置50。

操作員一面目視資料表DT之圖像，一面操作控制裝置18之輸入裝置48，自資料表DT檢索並選擇與作為加工對象之工件W之加工條件C_P對應之輸出條件C_O。處理器40通過輸入裝置48受理操作員之輸入，設定自資料表DT選擇之輸出條件C_O，作為手動運轉模式DM2下之輸出條件。

作為另一例，操作員亦可操作輸入裝置48，輸入作為加工對象之工件W之加工條件C_P。該情形時，處理器40自資料表DT自動檢索與通過輸入裝置48由操作員輸入之加工條件C_P對應之輸出條件C_O，設定檢索出之輸出條件C_O，作為手動運轉模式DM2下之輸出條件。如此，處理器40基於資料表DT，預先設定手動運轉模式DM2下之輸出條件C_O。

處理器40於該步驟S35中，以根據手動雷射出射指令CM2，按照預先設定之輸出條件C_O產生對雷射振盪器16之指令，產生具有輸出條件C_O所規定之雷射功率、佔空比及脈衝振盪頻率之雷射光LB之方式，執行雷射出射動作LO。其結果，可自操作員單手握持之雷射加工頭14出射期望之輸出條件C_O之雷射光LB，將工件以手動進行雷射加工。

步驟S36中，處理器40與上述之步驟S12同樣，判定是否受理動作結束指令。處理器40於判定為是之情形時，結束圖8所示步驟S3之流程，以此結束圖6所示之流程。另一方面，處理器40於判定為否之情形時，返回至步驟S32。

如此，處理器40於步驟S32中判定為是之期間(即，自輸入裝置58接收手動雷射輸出指令CM2之期間)，重複執行步驟S32~S36之循環，直至步驟S33或S36中判定為是、或步驟S34中判定為否為止，且繼續執行雷射出射動作LO，作為手動運轉模式DM2。藉此，操作員可藉由以手握持之雷射加工頭14，將工件W以手動進行雷射加工。

另一方面，步驟S33中判定為是之情形時，步驟S37中，停止手動運轉模式DM2下之雷射出射動作LO。例如，處理器40藉由停止雷射振盪器16之雷射光產生動作、或由上述擋板遮蔽雷射光LB，而停止雷射出射動作LO。

步驟S38中，處理器40產生警告信號AL。例如，處理器40產生「因變更運轉模式而無法執行手動運轉。」之圖像或聲音之警告信號AL4。處理器40亦可將產生之警告信號AL4作為圖像顯示於顯示裝置50、或作為聲音自揚聲器輸出。步驟S38之後，處理器40前進至圖6中之步驟S2。

另一方面，步驟S34中判定為否之情形時，步驟S39中，處理器40與上述之步驟S37同樣，停止手動運轉模式DM2下之雷射出射動作LO。且，步驟S40中，處理器40產生警告信號AL。例如，處理器40亦可產生「雷射加工頭可能與工件分離。請將雷射加工頭與工件接觸。」之圖像或聲音之警告信號AL5，且顯示於顯示裝置50、或自揚聲器輸出。步驟S40之後，處理器40返回至步驟S32。

另一方面，步驟S32中判定為否之情形時，步驟S41中，處理器40與上述之步驟S33同樣，判定是否藉由模式選擇開關52選擇自動運轉模式DM1。處理器40於判定為是之情形時，前進至圖6中之步驟S2，另一方面，於判定為否之情形時，前進至步驟S36。

如上所述，本實施形態中，控制裝置18(具體而言，處理器40)藉由模式選擇開關52，選擇按照加工程式PP自動執行雷射出射動作LO及移動動作MO之自動運轉模式DM1，作為運轉模式DM(步驟S15或S18中判定為是)，且測距感測器56測定出之距離d為預設之範圍RG內(步驟S16或S19中判定為是)之情形時，執行雷射出射動作LO及移動動作MO，作為該自動運轉模式DM1。

即，本實施形態中，為了使控制裝置18執行自動運轉模式DM1下之雷射出射動作LO及移動動作MO之自動運轉，需要滿足如下2個條件：操作員以手動操作模式選擇開關52，選擇自動運轉模式DM1，且將工件W相對於雷射加工頭14設置於距離d為範圍RG內之適當位置。

根據該構成，可確實避免不經意地執行自動運轉模式DM1之雷射出射動作LO、及以該雷射出射動作LO自雷射加工頭14向工件W以外之不經意之方向(例如操作員之方向)出射雷射光LB。因此，可安全地執行雷射加工系統10之自動運轉。

又，本實施形態中，輸入裝置58受理用以使控制裝置18執行雷射出射動作LO之手動雷射出射指令CM2之輸入操作。又，接觸檢測裝置60檢測雷射加工頭14與工件W之接觸或非接觸。又，模式選擇開關52可將運轉模式DM於自動運轉模式DM1與手動運轉模式DM2間進行切換而構成。

且，控制裝置18藉由模式選擇開關52選擇手動運轉模式DM2，且接觸檢測裝置60檢測雷射加工頭14與工件W之接觸時，根據通過輸入裝置58受理之手動雷射出射指令CM2，執行雷射出射動作LO，作為該手動運轉模式DM2。

即，本實施形態中，為了使控制裝置18執行手動運轉模式DM2下之雷射出射動作LO，需要滿足如下2個條件：操作員以手動操作模式選擇開關52，選擇手動運轉模式DM2，且使雷射加工頭14與工件W接觸。

根據該構成，可確實避免不經意地執行手動運轉模式DM2之雷射出射動作LO、及以該雷射出射動作LO自雷射加工頭14向工件W以外之方向(例如操作員之方向)出射雷射光LB。因此，操作員可安全地執行手動之雷射加工。

又，本實施形態中，接觸檢測裝置60具有：導電電纜60a，其將雷射加工頭14與工件W電性連接；及電阻感測器60b，其測定由工件W、與該工件W接觸之雷射加工頭14、及導電電纜60a形成之閉電路62之電阻R。

藉此，接觸檢測裝置60構成為基於電阻感測器60b測定之電阻R，檢測雷射加工頭14與工件W之接觸或非接觸。根據該構成，可以比較簡單之構成，迅速且確實檢測雷射加工頭14與工件W之接觸或非接觸。

又，本實施形態中，控制裝置18於以手動運轉模式DM2執行雷射出射動作LO時，操作模式選擇開關52，手動運轉模式DM2變為非選擇(步驟S33中判定為是)、或接觸檢測裝置60檢測出非接觸(步驟S34中判定為否)之情形時，停止該雷射出射動作LO。

根據該構成，以手動運轉模式DM2執行雷射出射動作LO時，不經意地將模式選擇開關52切換為另一運轉模式DM(具體而言，自動運轉模式DM1)之情形時，可防止來自雷射加工頭14之雷射光LB向不經意之方向(例如操作員之方向)出射。

又，以手動運轉模式DM2執行雷射出射動作LO時，亦可防止雷射加工頭14與工件W分離且來自該雷射加工頭14之雷射光LB向不經意之方向出射。藉此，可更確實確保手動運轉模式DM2下之操作員之安全。

又，本實施形態中，雷射加工頭14具有操作員可以單手握持之握持部38，輸入裝置58以可以握持有握持部38之該單手輸入操作之方式，與握持部38相鄰設置於雷射加工頭14。根據該構成，操作員以單手握持握持部38，將雷射加工頭14自機器人12卸下，以該單手操作輸入裝置58，藉此可容易執行手動運轉模式DM2下之雷射出射動作LO。

又，本實施形態中，控制裝置18於受理用以開始自動運轉模式DM1之自動運轉開始指令CM1(步驟S11中判定為是)時，藉由模式選擇開關52，自動運轉模式DM1變為非選擇(步驟S15中判定為否)、或測距感測器 56測定出之距離d為範圍RG外(步驟S16中判定為否)之情形時，作為自動運轉模式DM1，不開始雷射出射動作LO及移動動作MO之至少一者(例如兩者)。根據該構成，可確實確保開始自動運轉時之操作員之安全。

另，處理器40受理自動運轉開始指令CM1時，藉由模式選擇開關52，自動運轉模式DM1變為非選擇、或距離d變為範圍RG外之情形時，亦可開始雷射出射動作LO或移動動作MO，作為自動運轉模式DM1。

具體而言，機器人12如上述般為可緊急停止之協動機器人之情形時，藉由模式選擇開關52，自動運轉模式DM1變為非選擇、或距離d變為範圍RG外之情形時，即使開始移動動作MO作為自動運轉模式DM1，亦可確保操作員之安全。代替而言，假設操作員位於以包圍機器人12之動作範圍之方式設置於作業單元之安全柵欄(未圖示)之外側之情形時，即使作為自動運轉模式DM1開始雷射出射動作LO，亦可確保操作員之安全。

又，本實施形態中，控制裝置18於作為自動運轉模式DM1執行雷射出射動作LO及移動動作MO時，操作模式選擇開關52，自動運轉模式DM1變為非選擇(步驟S18中判定為否)、或測距感測器56測定出之距離d變為範圍RG外(步驟S19中判定為否)之情形時，停止雷射出射動作LO及移動動作MO中之至少一者(步驟S22、S24)。根據該構成，可確實確保自動運轉中之操作員之安全。

另，亦可自雷射加工系統10省略輸入裝置58及接觸檢測裝置60。又，亦可為，作為運轉模式DM，僅設定自動運轉模式DM1，模式選擇開關52可選擇自動運轉模式DM1、與不選擇任一運轉模式DM之斷開模式而構成。該情形時，處理器40亦可僅執行步驟S2之自動運轉模式DM1之流程。

又，亦可自步驟S2之流程省略步驟S15及S16。代替而言，亦可自步驟S2之流程省略步驟S18及S19。另，接觸檢測裝置60不限於具有導電電纜60a與電阻感測器60b之形態，例如亦可具有可檢測雷射加工頭14與工件W之接觸之接近感測器等任何感測器。

另，處理器40亦可於手動運轉模式DM2執行中，執行使機器人12執行用以輔助操作員之手動雷射加工之協動動作之協動動作程式COP。該協動動作程式COP例如亦可構成為於操作員以手動執行雷射加工期間，使機器人12執行保持工件W並移動(例如旋轉)、或將工件W裝載於治具之協動動作。

該情形時，亦可於機器人12之手腕部28，除雷射加工頭14外(或取代)，安裝可保持工件W之機械手。根據該構成，操作員可與機器人12協動，有效執行手動之雷射加工。

接著，參照圖9，對雷射加工系統10之另一功能進行說明。本實施形態中，控制裝置18進而具有計時部64。計時部64經由匯流排46可通信地連接於處理器40，根據來自該處理器40之指令，計時自某時點之經過時間t。另，計時部64亦可內置於控制裝置18之殼體。代替而言，計時部64例如亦可作為電子鐘，外置於控制裝置18之殼體，連接於I/O介面44。

圖9所示之控制裝置18之處理器40執行圖10之流程，作為圖6中之步驟S3。另，圖10所示之流程中，對與圖8之流程同樣之製程標註相同之步驟編號，省略重複說明。此處，本實施形態中，處理器40預先設定自藉由接觸檢測裝置60檢測出雷射加工頭14與工件W之非接觸(即，步驟S34中判定為否)之時點t₀，至步驟S39中停止雷射出射動作LO為止之待機時間t_th1。

例如，操作員操作控制裝置18之輸入裝置48，輸入待機時間t_th1(例如，t_th1=0.3[sec])。處理器40將輸入之待機時間t_th1儲存於記憶體42，作為待機時間設定資訊登錄。如此，處理器40預先設定待機時間t_th1。

圖10所示之步驟S3中，處理器40於步驟S34中判定為否時，於步驟S42中開始計時經過時間t。具體而言，處理器40啟動計時部64，開始計時自步驟S34中判定為否之時點t₀起之經過時間t。

步驟S43中，處理器40判定計時部64計時之經過時間t是否達到預先設定之待機時間t_th1(即，t≧t_th1)。處理器40於t≧t_th1之情形時判定為是，前進至步驟S39，另一方面，於t<t_th1之情形時，判定為否，前進至步驟S44。

步驟S44中，處理器40與上述之步驟S34同樣，判定是否藉由接觸檢測裝置60檢測出雷射加工頭14與工件W之接觸。處理器40於判定為是之情形時，返回至步驟S32，另一方面，於判定為否之情形(即，雷射加工頭14與工件W依然為非接觸之情形)時，返回至步驟S43。

以下，對步驟S42~S44之技術性意義進行說明。根據該步驟S42~S44，處理器40於執行步驟S35後，繼續雷射出射動作LO之期間(即，步驟S32中繼續判定為是期間)，於步驟S34中判定為否之情形時，不執行步驟S39(換言之，繼續雷射出射動作LO)，直至自該步驟S34中判定為否之時點t₀經過待機時間t_th1為止(即，步驟S43中判定為是)。

且，處理器40於步驟S44中繼續判定為否直至經過待機時間t_th1為止之情形(即，經過期間t_th1，繼續檢測出雷射加工頭14與工件W之非接觸之情形)時，步驟S39中停止雷射出射動作LO。另一方面，於步驟S44中判定為是直至經過待機時間t_th1為止之情形時，處理器40不執行步驟S39，繼續雷射出射動作LO。

如上所述，本實施形態中，控制裝置18以手動運轉模式DM2執行雷射出射動作LO時，設定自接觸檢測裝置60檢測出非接觸之時點t₀至停止該雷射出射動作LO為止之待機時間t_th1。且，控制裝置18於自時點t₀經過待機時間t_th1時，停止手動運轉模式DM2下之雷射出射動作LO。

此處，有如下之情形：操作員於手動運轉模式DM2下，使雷射加工頭14之前端與工件W抵接，且一面使該雷射加工頭14相對於該工件W移動，一面以自該雷射加工頭14出射之雷射光LB執行雷射加工。

該情形時，例如因工件W表面上之凹凸部，會將雷射加工頭14瞬間(例如僅0.1[sec])與工件W分離。如此，即使雷射加工頭14與工件W瞬間分離，來自雷射加工頭14之雷射光LB向操作員之方向出射之可能性亦較低，故可確保操作員之安全。

根據本實施形態，藉由於步驟S39中設定直至停止雷射出射動作LO為止之待機時間t_th1，即使產生如上述之雷射加工頭14自工件W之瞬間分離，亦可繼續雷射出射動作LO。另一方面，即使經過待機時間t_th1，依然檢測出雷射加工頭14與工件W之非接觸之情形時，藉由立即執行步驟S39，可停止雷射出射動作LO。因此，根據本實施形態，可有效進行手動運轉模式DM2下之雷射加工作業，且確實確保操作員之安全。

接著，參照圖11，對圖9所示之控制裝置18執行之步驟S3之另一流程進行說明。本實施形態中，處理器40除上述之待機時間t_th1外，預先設定自步驟S34中判定為否之時點t₀至步驟S40中產生警告信號AL為止之第2待機時間t_th2。

例如，操作員操作控制裝置18之輸入裝置48，輸入第2待機時間t_th2，作為長於待機時間t_th1之時間t_th2(t_th2>t_th1)(例如t_th2=0.4[sec])。處理器40將輸入之第2待機時間t_th2儲存於記憶體42，與待機時間t_th1一起作為待機時間設定資訊登錄。

圖11顯示本實施形態之步驟S3之流程。另，圖11所示之流程中，對與圖10之流程同樣之製程標註相同之步驟編號，省略重複說明。圖11之流程中，處理器40於步驟S39中停止雷射出射動作LO後，進而執行步驟S45及S46。

具體而言，步驟S45中，處理器40判定計時部64計時之經過時間t是否達到預先設定之第2待機時間t_th2(即，t≧t_th2)。處理器40於t≧t_th2之情形時判定為是，前進至步驟S40，另一方面，於t_th1≦t<t_th2之情形時判定為否，前進至步驟S46。

步驟S46中，處理器40與上述之步驟S44同樣，判定是否藉由接觸檢測裝置60檢測出雷射加工頭14與工件W之接觸。處理器40於判定為是之情形時返回至步驟S32，另一方面，於判定為否之情形時返回至步驟S45。

如此，本實施形態中，處理器40於步驟S39之後，進而不執行步驟S40，直至經過期間t'=t_th2-t_th1為止。根據該構成，可僅於檢測雷射加工頭14與工件W之非接觸之期間較長之情形時，產生警告信號AL5，對操作員報知。藉此，可避免頻繁發送警告信號AL5。

接著，參照圖12，對圖9所示之雷射加工系統10之動作流程之進而另一例進行說明。本實施形態中，處理器40除上述之自動運轉模式DM1及手動運轉模式DM2外，執行直接教示模式DM3。直接教示模式DM3為如下之運轉模式DM：處理器40按照由操作員施加於機器人12之外力F使該機器人12動作，且根據操作員通過輸入裝置58輸入之手動雷射出射指令CM2，執行雷射出射動作LO。

如圖13所示，本實施形態中，模式選擇開關52構成為可於自動運轉模式DM1：「AUTO」、手動運轉模式DM2：「MANUAL」、顯示為「TEACH」之直接教示模式DM3之間切換。若由模式選擇開關52選擇直接教示模式DM3，則模式選擇開關52向控制裝置18供給直接教示模式轉變指令CM5。

以下，參照圖12，對本實施形態之雷射加工系統10之動作流程進行說明。另，圖12所示之流程中，對與圖6之流程同樣之製程標註相同之步驟編號，省略重複說明。圖12所示之流程中，步驟S1中判定為否之情形時，步驟S4中，處理器40判定由模式選擇開關52選擇手動運轉模式DM2、或選擇直接教示模式DM3。

具體而言，處理器40於自模式選擇開關52受理手動運轉模式轉變指令CM4之情形時，判定為是，前進至步驟S3。另一方面，處理器40於自模式選擇開關52受理直接教示模式轉變指令CM5之情形時，判定為否，前進至步驟S5。

圖14顯示圖12中之步驟S2之流程。另，圖14所示之流程中，對與圖7之流程同樣之製程標註相同之步驟編號，省略重複說明。圖14所示之流程中，步驟S13中判定為否時，步驟S26中，處理器40與上述之步驟S4同樣，判定藉由模式選擇開關52選擇手動運轉模式DM2、或選擇直接教示模式DM3。

處理器40於選擇手動運轉模式DM2之情形時判定為是，前進至圖12中之步驟S3，另一方面，於選擇直接教示模式DM3之情形時判定為否，前進至圖12中之步驟S5。又，處理器40於步驟S25之後前進至步驟S26。

圖15顯示圖12中之步驟S3之流程。另，圖15所示之流程中，對與圖11之流程同樣之製程標註相同之步驟編號，省略重複說明。圖15所示之流程中，步驟S33中判定為否時，步驟S47中，處理器40判定是否選擇直接教示模式DM3(即，受理直接教示轉變指令CM5)。處理器40於判定為是之情形時，前進至步驟S48，另一方面，於判定為否之情形時，前進至步驟S34。

步驟S48中，處理器40與上述之步驟S37同樣，停止手動運轉模式DM2下之雷射出射動作LO。且，步驟S49中，處理器40與上述之步驟S38同樣，產生警告信號AL4後，前進至圖12中之步驟S5。

另一方面，步驟S41中判定為否時，步驟S50中，處理器40與上述之步驟S47同樣，判定是否選擇直接教示模式DM3。處理器40於判定為是之情形時，前進至圖12中之步驟S5，另一方面，於判定為否之情形時，前進至步驟S36。

再次參照圖12，於步驟S4中判定為否之情形(或，圖14中之步驟S26中判定為否之情形時，圖15中之步驟S49之後，或圖15中之步驟S50中判定為是之情形)時，處理器40於步驟S5中，將動作模式DM轉變至直接教示模式DM3，執行直接教示模式DM3之流程。

轉變至直接教示模式DM3後，處理器40變為可受理通過輸入裝置58之手動雷射出射指令CM2之狀態，另一方面，拒絕自動運轉開始指令CM1。以下，參照圖16，對步驟S5之直接教示模式DM3之流程進行說明。另，圖16所示之流程中，對與圖15之流程同樣之製程標註相同之步驟編號，省略重複說明。

步驟S51中，處理器40開始取得施加於機器人12之外力F之動作。具體而言，處理器40自力感測器54連續(例如週期性)取得檢測資料DF，基於該檢測資料DF，連續求得施加於機器人12之外力F之大小及方向、及被施加該外力F之機器人12之部位。其後，處理器40執行上述之步驟S31。

步驟S31之後，步驟S52中，處理器40判定最近取得之外力F之大小是否超出預設之臨限值F_th2(F>F_th2)。該臨限值F_th2亦可設定為小於上述之步驟S20(圖7、圖14)中參照之臨限值F_th1之值(F_th2<F_th1)。處理器40於F>F_th2之情形時判定為是，前進至步驟S53，另一方面，於F≦F_th2之情形時判定為否，前進至步驟S32。

步驟S53中，處理器40按照最近取得之外力F使機器人12動作。具體而言，處理器40產生用以使被施加最近取得之外力F之機器人12之部位(例如手腕部28)向該外力F之方向移動之指令(轉矩指令等)，按照該指令驅動機器人12之各伺服馬達30。其結果，機器人12按照外力F，使被施加該外力F之部位向該外力F之方向移動。

例如，操作員握持雷射加工頭14之握持部38，對該雷射加工頭14施加外力F，向期望之方向φ按壓。如此，朝方向φ施加之外力F自雷射加工頭14施加於機器人12之手腕凸緣28b，由力感測器54檢測。

該情形時，處理器40按照力感測器54檢測出之外力F使機器人12動作，且使該機器人12之手腕凸緣28b(即，雷射加工頭14)向方向φ移動。如此，操作員可以手動操作機器人12，使雷射加工頭14藉由機器人12之動作向期望之方向φ移動。

另，該步驟S53中，處理器40亦可將被施加外力F之機器人12之部位(例如手腕凸緣28b)以預設之一定之速度V移動指定之距離δ。該速度V及距離δ可作為用於直接教示模式DM3之需要值，由操作員預設。

步驟S53之後，處理器40執行上述之步驟S32及S33。步驟S33中判定為否時，步驟S54中，處理器40判定是否選擇手動運轉模式DM2(即，受理手動運轉模式轉變指令CM4)。處理器40於判定為是之情形時，依序執行上述之步驟S48及S49，前進至圖12中之步驟S3。

另一方面，處理器40於步驟S54中判定為否之情形時，依序執行上述之步驟S34~S36、S42~S44、S39、S45、S46及S40。處理器40於步驟S36中判定為否之情形時、於步驟S44或S46中判定為是之情形時、或執行步驟S40後，返回至步驟S52。

另一方面，於步驟S41中判定為否之情形時，步驟S55中，處理器40與上述之步驟S54同樣，判定是否選擇手動運轉模式DM2。處理器40於判定為是之情形時，前進至圖12中之步驟S3，另一方面，於判定為否之情形時，前進至步驟S36。

如此，處理器40於圖16所示之步驟S5之直接教示模式DM3中，按照操作員施加之外力F使機器人12動作(步驟S53)，使雷射加工頭14向方向φ移動，且按照操作員操作輸入裝置58而輸入之手動雷射出射指令CM2，執行雷射出射動作LO(步驟S35)。

藉此，操作員可以手動操作機器人12，藉由該機器人12之動作使雷射加工頭14向期望之方向φ移動，且操作輸入裝置58，以手動使雷射光LB自雷射加工頭14出射，將工件W進行雷射加工。此時，機器人12亦可如上述般使雷射加工頭14以一定之速度V移動。根據該構成，可提高雷射加工之完成品質。

又，以該直接教示模式DM3執行雷射加工期間，雷射加工頭14與工件W經過待機時間t_th1變為非接觸(步驟S43中判定為是)之情形時，於步驟S39中可停止雷射出射動作LO。因此，亦可確保操作員之安全。

另，亦可自圖16所示之流程省略步驟S45及S46，與圖10之流程同樣地構成。或，可自圖16所示之流程省略步驟S42~S46，與圖8之流程同樣地構成。自圖16所示之流程省略步驟S42~S46之情形時，省略計時部64之圖2所示之控制裝置18可執行圖16之流程。

又，圖16所示之步驟S5之流程中，亦可取代步驟S34，應用圖14所示之步驟S19，且省略步驟S42~S44、S45、S46及S40。該情形時，自圖16之流程省略步驟S31，於步驟S51中，處理器40與圖14之步驟S14同樣，開始取得外力F與距離d之動作。且，處理器40於步驟S54中判定為否時，執行步驟S19，判定距離d是否為範圍RG內。處理器40於距離d為範圍RG內之情形時，判定為是，前進至步驟S35。

另一方面，處理器40於距離d為範圍RG外之情形時判定為否，執行步驟S39，停止雷射出射動作LO後，執行上述之步驟S23，產生警告信號AL1。其後，處理器40返回至步驟S52。即，該情形時，處理器40於直接教示模式DM3下之雷射出射動作LO(步驟S35)執行中，雷射加工頭14與工件W之距離d變為指定之範圍RG外之情形時，停止雷射出射動作LO。

另，上述之步驟S2(自動運轉模式DM1之流程)中，處理器40於步驟S17中開始自動運轉後，亦可執行將雷射加工頭14與工件W之距離d控制為預設之目標距離d₀之間隙控制GC。該目標距離d₀例如可作為步驟S16及S19中參照之範圍RG內之值(例如，d_th1<d₀<d_th2)，由操作員決定。

該間隙控制GC中，處理器40基於自測距感測器56取得之距離d，反饋控制機器人12之各伺服馬達30，以使距離d與目標距離d₀一致之方式，藉由機器人12之動作調整雷射加工頭14之光軸A之方向之位置。

另，處理器40亦可按照動作程式OP，執行圖6之流程、圖7所示之步驟S2之流程、及圖8、圖10或圖11所示之步驟S3之流程。該動作程式OP亦可作為與上述之加工程式PP分開之程式，由操作員預先製作，儲存於記憶體42。

該情形時，處理器40按照動作程式OP，執行圖7之步驟S2之流程，於開始步驟S17時，自記憶體42讀出並執行加工程式PP，藉此開始雷射出射動作LO及移動動作MO之自動運轉。

又，亦可進而準備用於上述間隙控制GC之間隙控制程式GP。該情形時，處理器40於開始步驟S17時，與加工程式PP一起並行執行間隙控制程式GP，與自動運轉並行執行間隙控制GC。

另，動作程式OP亦可具有使處理器40執行圖6之流程之第1動作程式 OP1、使處理器40執行步驟S2之流程之第2動作程式OP2、使處理器40執行步驟S3之流程之第3動作程式OP3。

同樣，處理器40亦可按照動作程式OP執行圖12之流程、圖14所示之步驟S2之流程、圖15所示之步驟S3之流程、及圖16所示之步驟S5之流程。該情形時，動作程式OP亦可具有使處理器40執行圖12之流程之第1動作程式OP1、使處理器40執行步驟S2之流程之第2動作程式OP2、使處理器40執行步驟S3之流程之第3動作程式OP3、及使處理器40執行步驟S5之流程之第4動作程式OP4。

另，輸入裝置58亦可不設置於雷射加工頭14，例如亦可與雷射加工頭14分開，作為操作員可攜帶之攜帶式按鈕裝置、或操作員可以腳輸入操作之腳踏板(或腳踏開關)構成。又，測距感測器56亦可不設置於雷射加工頭14，例如亦可與工件W相鄰設置。

另，雷射加工系統10亦可進而具備：第2輸入裝置，其於步驟S3之手動運轉模式DM2下，受理用以對雷射加工頭14出射輔助氣體AG之輔助氣體出射指令之輸入操作。若操作員於執行手動運轉模式DM2時操作第2輸入裝置，則處理器40根據自第2輸入裝置發送之輔助氣體出射指令，使輔助氣體供給裝置動作，對雷射加工頭14供給輔助氣體AG。該情形時，第2輸入裝置以可以握持握持部38之該單手輸入操作之方式，與握持部38相鄰設置於雷射加工頭14。

另，模式選擇開關52不限於控制裝置18，亦可設置於任何組件。例如，模式選擇開關52可設置於雷射加工頭14，或可作為與控制裝置18分開設置之操作員可攜帶之攜帶式開關構成。代替而言，模式選擇開關52亦可能夠通信地連接於控制裝置18，設置於用以對機器人12及雷射振盪器16教示動作之教示裝置(教示盒、平板型終端裝置等)。

另，上述之實施形態中，已對模式選擇開關52作為物理開關設置於控制裝置18之情形進行敘述。然而，模式選擇開關52亦可作為軟體之開關(或者虛擬開關)安裝於控制裝置18。

例如，控制裝置18之處理器40產生用以選擇運轉模式DM之模式選擇開關圖像100，且顯示於顯示裝置50。圖17顯示模式選擇開關圖像100之一例。模式選擇開關圖像100為用以使操作員可選擇運轉模式DM之圖形使用者介面(GUI：Graphical User Interface)，包含自動運轉按鈕圖像102及手動運轉按鈕圖像104。

顯示為「AUTO」之自動運轉按鈕圖像102與自動運轉模式DM1對應，顯示為「MANUAL」之手動運轉按鈕圖像104與手動運轉模式DM2對應。操作員一面目視顯示於控制裝置18之顯示裝置50之模式選擇開關圖像100，一面操作輸入裝置48，於圖像上點擊自動運轉按鈕圖像102或手動運轉按鈕圖像104，藉此可選擇自動運轉模式DM1或手動運轉模式DM2。

若處理器40受理操作員通過輸入裝置48選擇自動運轉按鈕圖像102之輸入(即，自動運轉模式轉變指令CM3)，則將運轉模式DM轉變至自動運轉模式DM1(上述之步驟S2)。另一方面，若處理器40受理操作員通過輸入裝置48選擇手動運轉按鈕圖像104之輸入(即，手動運轉模式轉變指令CM4)，則將運轉模式DM轉變至手動運轉模式DM2(上述之步驟S3)。

如此，自動運轉按鈕圖像102及手動運轉按鈕圖像104構成作為軟體之模式選擇開關52，藉由操作員於圖像上操作該模式選擇開關52，可將運轉模式DM於自動運轉模式DM1與手動運轉模式DM2間進行切換。

另，應理解，作為軟體之模式選擇開關52可以選擇自動運轉模式DM1、手動運轉模式DM2或直接教示模式DM3之方式構成。又，作為軟體之模式選擇開關52不限於控制裝置18，亦可安裝於上述之教示裝置或可通信地連接於控制裝置18之其他任何通信機器(PC、平板終端)。

另，上述之實施形態中，作為運轉模式DM，例示自動運轉模式DM1、手動運轉模式DM2及直接教示模式DM3。然而，運轉模式DM不限於此，例如亦可包含用以對機器人12及雷射振盪器16教示動作之教示模式DM4等其他任何運轉模式DM。

又，上述之實施形態中，已對控制裝置18控制機器人12與雷射振盪器16之情形進行敘述。然而，控制裝置18亦可具有控制機器人12之第1控制裝置18A、與控制雷射振盪器16之第2控制裝置18B。將此種形態顯示於圖18及圖19。

圖18及圖19所示之雷射加工系統10'中，控制裝置18具有控制機器人12之移動動作MO之第1控制裝置18A、與控制雷射振盪器16之雷射光出射動作LO之第2控制裝置18B。第1控制裝置18A為具有處理器40A、記憶體42A、I/O介面44A及匯流排46A之電腦。

於第1控制裝置18A之I/O介面44A，可通信地連接有機器人12(伺服馬達30)、雷射加工頭14(透鏡驅動部)、輸入裝置48A、顯示裝置50A、力感測器54、測距感測器56、輸入裝置58及接觸檢測裝置60(電阻感測器60b)。又，上述之模式選擇開關52設置於第1控制裝置18A。

第2控制裝置18B為具有處理器40B、記憶體42B、I/O介面44B及匯流排46B之電腦。於第2控制裝置18B之I/O介面44B，可通信地連接有輸入裝置48B、顯示裝置50B、雷射振盪器16及第1控制裝置18A之I/O介面44A。

另，雷射振盪器16、第2控制裝置18B、輸入裝置48B及顯示裝置50B亦可藉由一體裝入共通之殼體而單元化，構成單體之雷射振盪裝置72。第1控制裝置18A之處理器40A與第2控制裝置18B之處理器40B亦可一面互相通信，一面執行圖6~圖8、圖10~圖12、圖14~圖16所示之流程。

另，雷射加工頭14亦可為例如雷射掃描器(或檢流計式掃描器)等任何類型之加工頭。該雷射掃描器具有將自雷射振盪器16供給之雷射光LB各自反射之複數個鏡、個別驅動該複數個鏡之複數個鏡驅動部、及將藉由該鏡反射之雷射光聚光之光學透鏡等。雷射掃描器藉由使複數個鏡之朝向藉由鏡驅動部變化，而可使照射至工件之雷射光之照射點於工件W之表面上高速移動。

另，機器人12不限於垂直多關節型機器人，亦可為例如水平多關節型機器人或平行鏈接型機器人，亦可構成為具有使工件W於水平面內移動之第1及第2滾珠螺桿機構、與使雷射加工頭14向鉛直方向移動之第3滾珠螺桿機構。又，亦可自雷射加工系統10或10'省略導光路39。該情形時，亦可將雷射振盪器16直接連結於雷射加工頭14。以上，已通過實施形態說明本揭示，但上述實施形態並非限定申請專利範圍之發明。

10:雷射加工系統 12:機器人 14:雷射加工頭 16:雷射振盪器 18:控制裝置 30:伺服馬達 40:處理器 42:記憶體 44: I/O介面 46:匯流排 48:輸入裝置 50:顯示裝置 52:模式選擇開關 54:力感測器 56:測距感測器 58:輸入裝置 60:接觸檢測裝置 60a:導電電纜 60b:電阻感測器

Claims

一種雷射加工系統，其係將工件予以雷射加工者，且具備：雷射加工頭，其出射雷射振盪器產生之雷射光；機器人，其使上述雷射加工頭對上述工件相對移動；測距感測器，其測定上述雷射加工頭與上述工件之距離；控制裝置，其控制使上述雷射振盪器動作並自上述雷射加工頭出射雷射光之雷射出射動作、及使上述機器人動作並使上述雷射加工頭相對於上述工件移動之移動動作；及模式選擇開關，其選擇上述雷射加工之運轉模式；且上述控制裝置藉由上述模式選擇開關，選擇按照加工程式自動執行上述雷射出射動作及上述移動動作之自動運轉模式，作為上述運轉模式，且於上述測距感測器測定出之上述距離為預設之閾值以下之情形時，執行該雷射出射動作及該移動動作，作為該自動運轉模式。
一種雷射加工系統，其係將工件予以雷射加工者，且具備：雷射加工頭，其出射雷射振盪器產生之雷射光；機器人，其使上述雷射加工頭對上述工件相對移動；測距感測器，其測定上述雷射加工頭與上述工件之距離；控制裝置，其控制使上述雷射振盪器動作並自上述雷射加工頭出射雷射光之雷射出射動作、及使上述機器人動作並使上述雷射加工頭相對於上述工件移動之移動動作；模式選擇開關，其選擇上述雷射加工之運轉模式；輸入裝置，其受理用以使上述控制裝置執行上述雷射出射動作之手動雷射出射指令之輸入操作；及接觸檢測裝置，其檢測上述雷射加工頭與上述工件之接觸或非接觸；上述模式選擇開關構成為可將上述運轉模式於按照加工程式自動執行上述雷射出射動作及上述移動動作之自動運轉模式、與上述控制裝置根據上述手動雷射出射指令執行上述雷射出射動作之手動運轉模式間切換；上述控制裝置於藉由上述模式選擇開關選擇上述自動運轉模式，且於上述測距感測器測定出之上述距離為預設之範圍內之情形時，執行該雷射出射動作及該移動動作，作為該自動運轉模式；且於藉由上述模式選擇開關選擇上述手動運轉模式，且上述接觸檢測裝置檢測上述接觸時，根據通過上述輸入裝置受理之上述手動雷射出射指令，執行上述雷射出射動作作為該手動運轉模式。
如請求項2之雷射加工系統，其中上述接觸檢測裝置具有：導電電纜，其將上述雷射加工頭與上述工件電性連接；及電阻感測器，其測定由上述工件、與該工件接觸之上述雷射加工頭、及上述導電電纜形成之閉電路之電阻；且構成為基於上述電阻感測器測定之上述電阻，檢測上述接觸或上述非接觸。
如請求項2或3之雷射加工系統，其中上述控制裝置於以上述手動運轉模式執行上述雷射出射動作時，於操作上述模式選擇開關使上述手動運轉模式變為非選擇、或上述接觸檢測裝置檢測出上述非接觸之情形時，停止該雷射出射動作。
如請求項2或3中任一項之雷射加工系統，其中上述控制裝置於以上述手動運轉模式執行上述雷射出射動作時，設定上述接觸檢測裝置檢測出上述非接觸之時點至停止該雷射出射動作為止之待機時間；自上述時點經過上述待機時間時，停止上述手動運轉模式下之上述雷射出射動作。
如請求項2或3之雷射加工系統，其中上述雷射加工頭具有操作員可以單手握持之握持部；上述輸入裝置以可以握持上述握持部之上述單手輸入操作之方式，與上述握持部相鄰而設置於上述雷射加工頭。
如請求項1至3中任一項之雷射加工系統，其中上述控制裝置於受理用以開始上述自動運轉模式之自動運轉開始指令時，於藉由上述模式選擇開關使上述自動運轉模式變為非選擇、或上述測距感測器測定出之上述距離變為大於上述閾值之情形，作為上述自動運轉模式，不開始上述雷射出射動作及上述移動動作之至少一者。
如請求項1至3中任一項之雷射加工系統，其中上述控制裝置於作為上述自動運轉模式執行上述雷射出射動作及上述移動動作時，於操作上述模式選擇開關使上述自動運轉模式變為非選擇、或上述測距感測器測定出之上述距離變為大於上述閾值之情形時，停止該雷射出射動作及該移動動作中之至少一者。
如請求項1至3中任一項之雷射加工系統，其中上述控制裝置於作為上述自動運轉模式執行上述雷射出射動作及上述移動動作時，基於上述測距感測器測定出之上述距離，以使該距離與預設之目標距離一致之方式，執行使上述機器人動作之間隙控制。
一種方法，其係使用請求項1至3中任一項之雷射加工系統進行雷射加工之方法；且上述控制裝置判定是否藉由上述模式選擇開關選擇上述自動運轉模式；判定上述測距感測器測定出之上述距離是否在上述範圍內；於藉由上述模式選擇開關選擇上述自動運轉模式，且上述測距感測器測定出之上述距離在上述範圍內之情形時，作為該自動運轉模式，執行上述雷射出射動作及上述移動動作。