CN1261275C - 三维激光加工机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三维激光加工机，该加工机具有使旋转轴及姿势轴旋转时加工点不移动的机头结构，所述加工机具备：存储当前的旋转轴及姿势轴的角度信息，根据这些角度计算出喷嘴方向矢量的手段、根据该喷嘴方向矢量计算出直角坐标系的Z轴形成的喷嘴的垂直方向及水平方向的角度的手段、以及显示该计算出的喷嘴角度的手段。

Description

三维激光加工机

技术领域

本发明涉及具有在使旋转轴及姿势轴旋转时加工点不移动的机头结构的三维激光加工机，该加工机具备显示以喷嘴方向矢量为基础，由直角坐标系的Z轴形成的喷嘴的垂直方向的角度以及喷嘴方向矢量在XY平面上投影时的水平方向的角度的功能。

背景技术

在这里利用图6、图7、以及图8说明这种加工机，即对平面或立体工件进行加工的，具有在使旋转轴及姿势轴旋转时加工点不移动的机头(下面称为“单点定向型机头”)结构的三维激光加工机的结构进行说明。

图6是表示安装有单点定向型机头的三维激光加工机各轴的结构的立体图。图7是安装有单点定向型机头的三维激光加工机的加工机头的放大图。图8是表示三维激光加工机的结构的方框图。

图中，109是固定于臂111的驱动端的姿势轴(下面称为“U轴”)，110是连接于U轴109的旋转轴，(下面称为“W轴”)，108是连接于W轴110的Z轴，由它们构成臂111。

又，加工机头3具有利用旋转轴承114安装于Z轴承115前端，能够以Z轴为中心在箭头+α或-α方向上旋转的W轴110以及利用姿势轴承113安装于W轴110前端，能够以对Z轴倾斜45°的轴为中心在箭头+β或-β方向上旋转的U轴109，U轴109的前端上安装加工喷嘴4。但是，U轴109以相对于水平面成45°倾斜的轴为中心旋转，因此U轴的角度和加工喷嘴4所向的垂直方向的角度并非一一对应。

113是利用伺服电动机SM5使U轴109在箭头+β或-β方向上旋转的姿势轴承，114是利用伺服电动机SM4使W轴110在箭头+α或-α方向上旋转的旋转轴承。

115是利用伺服电动机SM3使加工机头3在箭头Z方向上移动的Z轴承，116是利用伺服电动机SM2使加工机机头3在箭头Y方向上移动的Y轴承。117是利用伺服电动机SM1使加工台2在箭头X方向上移动的X轴承。还有，所述伺服电动机SM1～SM5由来自NC控制单元8的驱动信号驱动。P是即使W轴110和U轴109旋转也不改变位置的加工点。

105是产生激光的激光振荡器，103是操作NC控制单元的操作单元。

使用具有如上所述结构的激光加工机进行激光加工时，在对平面或立体形状的工件进行加工的三维激光加工中，照射在加工面上的激光的光轴保持在加工面的法线方向上，因此要求加工喷嘴4总是对加工面保持垂直的姿势。

因此，操作者在进行加工之前使加工点P与工件9的加工线K上的点(下面称为“示教点”)一致，在实际进行加工之前进行将满足该要求的示教点作为示教数据输入程序的示教工作。

然后，在进行激光加工时控制得一边按照示教数据使加工机头3对工件9保持一定的距离一边使激光光点沿着加工线K行进。

图9是以XY平面为水平面，X、Y、Z轴与其他轴的矢积、即Y×Z、Z×X、X×Y的关系成立的坐标系(下面称为“直角坐标系”)中，以W轴110和U轴109的角度表示加工喷嘴4指示的方向的单位矢量(下面称为“喷嘴方向矢量”)的水平分量和垂直分量的角度的图。

70是工件的倾斜部分的示教点，71是用原点O和示教点70作成的线段，表示喷嘴方向矢量。

72是示教点70投影于XY平面上的点，73是线段71投影于XY平面上的线段即用原点O和点72作成的线段，74是加工点70的X分量dx，75是加工点70的Y分量dy，76是加工点70的Z分量dz，θ是线段71和Z轴形成的垂直分量的角度θ，φ是线段73和X轴形成的水平分量的角度φ。在图9中，在加工机头3的结构上，可知从W轴110的角度α、U轴109的角度β能够得到喷嘴方向矢量d为，

$d=\left(\begin{array}{c}\mathrm{dx}\\ \mathrm{dy}\\ \mathrm{dz}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}\frac{1}{2}\·\cos \mathrm{\α}-\frac{1}{2}\·\cos \mathrm{\α}\·\cos \mathrm{\β}+\frac{\sqrt{2}}{2}\·\sin \mathrm{\α}\·\sin \mathrm{\β}\\ -\frac{1}{2}\·\sin \mathrm{\α}+\frac{1}{2}\·\sin \mathrm{\α}\·\cos \mathrm{\β}+\frac{\sqrt{2}}{2}\·\cos \mathrm{\α}\·\sin \mathrm{\β}\\ \frac{1}{2}+\frac{1}{2}\·\cos \mathrm{\β}\end{array}\right)$

在这里，在图9中，示教点70的各分量dx、dy、dz与水平分量及垂直分量的角度的关系以极坐标考虑，可以得到下述关系式，即

cosθ＝dz

tanφ＝dy/dx

据此得出水平方向和垂直方向的角度。

θ＝acos(dz)

φ＝atan(dy/dx)

如上所述，变换式中还具有反三角函数，只观测出U轴109的角度β是不能够读取加工喷嘴4所向的垂直分量的角度θ。

又，可以说W轴110与水平分量的角度φ的关系也有相同的情况。

图10表示示教时的加工机头的姿势变化及使激光入射角度倾斜的加工。图10(a)表示具有在使W轴及U轴旋转时加工点不移动的机头结构的三维激光加工机的姿势变化角部的示教时的加工机头的姿势变化，图10(b)表示使激光入射角度相对于加工工件表面倾斜的加工(下面称为“锥度加工”)。

在图中，P1为加工工件9的加工线K上的水平面上的示教点，P2为加工工件9的加工线K上的45度倾斜面上的示教点，P3为加工工件9的加工线K上的垂直面上的示教点，3a、3b是示教点P1上的向下的加工机头及加工喷嘴，3b、4b是示教点P2上的45度倾斜的加工机头及加工喷嘴，3c、4c是示教点P3上的水平朝向的加工机头及加工喷嘴。

在进行示教时，操作者从用于进行激光加工的规定的图纸上读取完成的产品的工件形状。

然后，以其为依据在示教数据作成用的工件上划加工线K，求出该加工线K上各示教点的喷嘴角度。然后，为了在加工工件9上的各示教点P1、P2、P3作成垂直状态，将喷嘴角度调整为从画面上求出的工件倾斜角度，即0°、45°、90°。

又，在图10(b)中，A是锥度加工时的规定角度，只要把喷嘴角度调整为该数值即可。

还有，操作者不能够根据从画面上从求出的喷嘴角度计算出正确的W、U轴的值，使其在数值上一致是困难的，只能够推测大体上的近似值。

图11是表示以利用机械决定的固有的位置为原点的机械坐标系中的各轴的坐标值的已有的坐标表示画面，在进行示教工作时显示。

在该画面中，以机械上固有的机械原点为基准用X、Y、Z轴表示加工喷嘴4的前端上的加工点P的位置(下面称为“前端位置”)，以W、U轴的角度α和β表示加工喷嘴4的姿势。

还有，如果使X、Y、Z、W、U轴移动，则随着其移动，画面上的各轴的值随时更新。

示教数据由于使用上述坐标值作成，W、U轴的值对于下面所述的控制是必要的，即控制得在加工时NC侧的处理中激光的光点沿着加工线K行进。

但是，很少作为对操作者提示的信息处理。

图12表示工件的倾斜部分或锥度加工时的已有的示教工作的流程图。

作为利用加工点的示教作成三维程序的示教工作的准备，进行了诸如示教箱(下面称为“T/B”)7的有效使用等各种设定，在步骤ST11，设定了在加工程序中作为初始设定的辅助功能代码的闸门(shutter)打开等指令。

其后，在步骤ST12，使用配置于T/B7上的加工轴传送键或手柄与操纵杆，观察图11所示的坐标显示画面的X、Y、Z轴的坐标值，使前端位置向示教点移动。

这时，在需要利用工件倾斜部分或锥度加工的示教调整加工喷嘴4的角度的情况下(步骤ST13)，在步骤ST14，为了设定加工喷嘴4的姿势，分别用手动方法使W轴110和U轴109旋转。

在步骤ST15，以目视方法确认喷嘴角度，使其形成垂直状态。或反复进行步骤ST14，直到实现锥度加工的角度。

在步骤ST15设定在示教点的前端位置及姿势结束之后，在步骤ST16，示教作为示教数据进行示教。

作为其继续，同样使用配置于T/B7上的加工轴传送键或手柄与操纵杆，一边观察图11所示的坐标显示，一边使前端位置向下一示教点移动，利用示教工作作成加工程序的各示教点。

但是，在步骤ST13进行不调整加工喷嘴4的角度的示教工作的情况下，省略步骤ST14～步骤ST15的工作。

最后，在步骤ST18，输入辅助功能代码的闸门关闭以及程序结束等指令，结束加工程序的工作。

在以往，在具有图7所示的机头结构的三维激光加工机进行的示教工作中，图12所示的流程图的方法作为标准方法固定下来。

但是，由于进行目视确认，垂直状态和锥度加工时的喷嘴角度调整精度差，难于实现质量良好的加工。而且在示教工作中花费的时间也较多。

又，在临加工前各示教点的位置和姿势的确认工作中，在想要改变W轴110和U轴109的角度的情况下，有必要再度在示教点重新调整姿势，根据上述流程图的步骤ST13～步骤ST16的操作对姿势进行修正。

作为参考，下面利用图13和图14，对在三维加工机中加工机头为适于细长深冲工件的加工的又一种机头类型(下面称为“补偿(offset)型机头”)的结构的三维激光加工机的结构进行说明。

图13是安装有补偿型机头的的三维激光加工机的各轴的结构图。图14是安装有补偿型机头的三维激光加工机的加工机头放大图。与图7所示的安装有单点定向型机头的三维激光加工机相同的编号表示相同的结构，臂111部分不同。

在图中，加工机头4具有利用旋转轴承114安装于Z轴构件115前端，能够以Z轴为中心在箭头+α’或-α’方向上旋转的旋转轴(下面称为“C轴”)122以及利用姿势轴承113安装于C轴122前端，能够以对Z轴垂直的轴(C轴122)为中心在箭头+β’或-β’方向上旋转的姿势轴(下面称为“A轴”)121，A轴121的前端上安装加工喷嘴4。

在这里，A轴121的角度与加工喷嘴4的垂直方向上的角度一一对应，C轴122的角度与加工喷嘴4的水平方向上的角度一一对应。

还有，补偿型机头也显示出旋转轴以及姿势轴的角度与喷嘴方向矢量的水平分量及垂直分量的关系。

在图14(b)中，加工机头3的结构上，可知由C轴122的角度α’、A轴121的角度β’可以得到喷嘴方向矢量d’，即

$d^{\′}=\left(\begin{array}{c}\mathrm{dx}\\ \mathrm{dy}\\ \mathrm{dz}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}\sin {\mathrm{\α}}^{\′}\·\sin {\mathrm{\β}}^{\′}\\ \cos {\mathrm{\α}}^{\′}\·\sin {\mathrm{\β}}^{\′}\\ \cos {\mathrm{\β}}^{\′}\end{array}\right)$

在这里，用极坐标考虑，图9中示教点70的各分量dx、dy、dz与水平分量及垂直分量的角度的关系可以由下式得出，即

cosθ＝dz

tanφ＝dy/dx

借助于此，可以得到水平方向及垂直方向的角度。

θ＝β’

φ＝90°-α’

因此，只要找出A轴121的角度β’，就能够读取加工喷嘴4朝向的垂直分量的角度θ。

又，可以说C轴122与水平分量的角度φ的关系也相同。

图15是具有补偿型机头结构的三维激光加工机的示教工作的流程图。

在图中，到步骤ST22为止执行的是与图12所示的单点指向型机头的步骤ST12为止的操作相同的操作。

其后，在有必要进行加工喷嘴4的角度调整的情况下(步骤ST23)，在步骤ST24，固定前端位置，使C轴122和A轴121旋转，设定为使姿势一致的前端固定模式。

然后，在步骤ST25，一边观察坐标显示画面上的C轴122、A轴121的角度显示，一边使C轴122及A轴121旋转，直到图14(a)所示的已知的工件倾斜部分形成垂直状态，或使加工喷嘴4达到锥度加工的角度。

在该示教点前端位置及姿势的设定结束之后，在步骤ST26作为示教数据进行示教。

其后的步骤ST27、步骤ST28进行与图12所示的单点定向型机头的步骤ST17、步骤ST18相同的操作。

在使用具备已有的图13所示的机头结构的三维激光加工机的示教工作中，如上述流程图所示，从图纸中读取完成的产品的工件形状，求出喷嘴角度，但是根据该喷嘴角度与C轴、A轴一一对应的情况，容易对已知的工件的倾斜部分高精度调整到垂直状态及画面上指定的角度，也能够缩短示教工作时间。

具备已有的补偿型机头结构的三维激光加工机的示教工作如图15的流程图所示是容易的，但是使用具备单点定向型机头结构的三维激光加工机的工件倾斜部分或锥度加工的示教工作在示教时以手动方法使W轴以及U轴旋转，直到操作者以目视确认喷嘴角度实现垂直状态，或实现锥度加工的角度，因此工件倾斜部分或锥度加工的示教点的喷嘴角度准确性差，而且由于对一个个示教点进行示教，存在示教点越是增加，则需要为示教腾出越多的时间的问题。

又，以前，拥有安装补偿型机头的三维激光加工机的用户，在具有使W轴及U轴旋转时加工点不移动的机头结构的三维激光加工机的示教工作中，如用已有的技术进行的说明所述，不能够根据W轴和U轴的角度了解加工喷嘴的水平方向和垂直方向的实际角度，因此与补偿型机头的情况相比，喷嘴角度调整不方便，工作效率低。

发明内容

本发明是为了解决这样的课题而作出的，是在具有使W轴及U轴旋转时加工点不移动的机头结构的三维激光加工机中，计算并且显示从直角坐标系观察的喷嘴的水平方向上的角度以及垂直方向上的角度，以谋求提高示教工作效率的发明。

又，本发明提供对倾斜角度已知的加工工件能够容易地保持垂直状态的三维激光加工机用的控制装置。

为了达到本发明的目的，采用第1种观点，在具有使旋转轴及姿势轴旋转时加工点不移动的机头结构的三维激光加工机中，具备：存储当前的旋转轴以及姿势轴的角度信息，根据这些角度计算喷嘴方向矢量的手段、根据该喷嘴方向矢量计算出直角坐标系的Z轴形成的喷嘴的垂直方向及水平方向的角度的手段、以及显示该计算出的喷嘴角度的手段。

又，喷嘴的垂直方向及水平方向的角度的算出以喷嘴方向矢量为依据，利用直角坐标系的Z轴形成的喷嘴的垂直方向上的角度以及喷嘴方向矢量在XY平面上投影时X轴形成的水平方向的角度求得。

又，具备预先存储喷嘴的角度的喷嘴角度设定手段，还具备将其与已经计算出的喷嘴的垂直方向和水平方向的角度进行比较，以通知已到达上述预先存储的角度的通知手段。

又，喷嘴角度的显示是对示教箱(teaching box)等远距离操作单元进行显示。

又，具备预先存储喷嘴的角度的喷嘴角度设定手段，利用将其与已经计算出的喷嘴的垂直方向和水平方向的角度进行比较的方法，以使上述喷嘴的旋转轴及姿势轴旋转，定位于所述预先存储的喷嘴角度。

附图概述

图1是表示本发明的三维激光加工机的控制装置的功能及其处理流程的总体结构图。

图2表示从直角坐标系观察的喷嘴的水平方向和垂直方向的角度。

图3是表示加工机头的结构的结构图。

图4是本发明的包含喷嘴角度的坐标显示画面。是第1实施形态的画面设定图。

图5是本发明的示教工作的流程图。

图6是安装有单点定向型机头的三维激光加工机的各轴的结构立体图。

图7是安装有单点定向型机头的三维激光加工机的加工机头的放大图。

图8是已有的三维激光加工机的结构方框图。

图9表示从直角坐标系观察的喷嘴的水平方向和垂直方向的角度。

图10表示加工机头的姿势变化和加工概况。

图11是已有的坐标显示画面图。

图12是已有的单点定向型机头的示教工作流程图。

图13是安装有补偿(offset)型机头的三维激光加工机的各轴的结构立体图。

图14是安装有补偿型机头的三维激光加工机的加工机头的放大图。

图15是补偿型机头的示教工作流程图。

具体实施形态

实施形态1

图1是表示示教工作时的安装有单点定向型机头的三维激光加工机系统的立体图。

在图中，1是三维加工机主体，2是在X轴方向上可移动地设置于机头上的加工台，3是安装于Z轴单元5上的加工头，4是安装于加工头3的前端的加工喷嘴，5是能够使加工头3在箭头Z方向上移动的Z轴单元，可在Z轴方向上移动地设置于Y轴单元6。6是能够使Z轴单元5在箭头Y方向上移动的Y轴单元，可移动地设置于水平铺设在左右柱(column)之间的横轨(crossrail)上。

7是下垂型的示教箱，8是具有作为主机接口的操作盘8a及CRT或采用液晶等的画面显示单元8b的电子计算机式的NC控制单元，9是设置于加工台2上的工件。

还有，加工台2、Z轴单元5、Y轴单元6分别由未图示出的X轴伺服电动机、Z轴伺服电动机、Y轴伺服电动机驱动，由NC控制装置8的各轴指令进行位置控制，10是根据当前的W轴22和U轴24的角度计算加工喷嘴4指示的方向的单位矢量(下面称为“喷嘴方向矢量”)并加以存储的喷嘴方向存储单元，11是以喷嘴方向存储单元10计算出的喷嘴方向矢量为依据计算直角坐标系的Z轴形成的喷嘴的垂直方向的角度及喷嘴方向矢量在XY平面上投影时的水平方向的角度的喷嘴角度计算单元，12是存储在画面显示单元8b或T/B7的画面上设定的预先想移动的喷嘴角度的设定值的喷嘴角度设定存储单元，13是判断喷嘴角度设定存储单元12与喷嘴角度计算单元11结果设定一致，在一致的情况下使到达信号导通的喷嘴角度比较判定单元，14是使喷嘴角度计算单元11计算出的水平方向和垂直方向的角度显示于T/B7以及NC控制单元8的画面显示单元8b，或用喷嘴角度比较判定单元13，在到达信号导通的情况下使记号显示于喷嘴角度的近旁的喷嘴角度显示单元。

还有，喷嘴方向存储单元10、喷嘴角度计算单元11、喷嘴角度设定存储单元12、喷嘴角度比较判定单元13、以及喷嘴角度显示单元14是NC控制单元8的各内部处理功能。

在喷嘴角度计算单元11的运算处理中，利用下述逻辑式进行运算。

图2表示以XY平面为水平面，X、Y、Z轴与其他轴的矢积，即Y×Z、Z×X、X×Y的关系成立的直角坐标系中的喷嘴方向矢量的水平分量和垂直分量的角度从直角坐标系观察的喷嘴的水平方向和垂直方向的角度。

15是工件的倾斜部分的示教点(teaching point)，16是用原点O和示教点15作成的线段，表示喷嘴方向矢量。17是示教点15在XY平面上的投影点，18是线段16在XY平面上投影的线段、即用原点与点17作成的线段，19是加工点15的X分量dx，20是加工点15的Y分量dy，21是加工点15的Z分量dz，θ是线段14与Z轴形成的垂直分量的角度θ，φ为线段16与X轴形成的水平分量的角度φ。

图2中，加工头3的结构上，可知由W轴22及U轴24的角度α及角度β可以得到喷嘴方向矢量d，即

$d=\left(\begin{array}{c}\mathrm{dx}\\ \mathrm{dy}\\ \mathrm{dz}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}\frac{1}{2}\·\cos \mathrm{\α}-\frac{1}{2}\·\cos \mathrm{\α}\·\cos \mathrm{\β}+\frac{\sqrt{2}}{2}\·\sin \mathrm{\α}\·\sin \mathrm{\β}\\ -\frac{1}{2}\·\sin \mathrm{\α}+\frac{1}{2}\·\sin \mathrm{\α}\·\cos \mathrm{\β}+\frac{\sqrt{2}}{2}\·\cos \mathrm{\α}\·\sin \mathrm{\β}\\ \frac{1}{2}+\frac{1}{2}\·\cos \mathrm{\β}\end{array}\right)$

在这里，用极坐标考虑，图2中示教点15的各分量dx、dy、dz与水平分量及垂直分量的角度的关系可以由下式得出，即

cosθ＝dz

tanφ＝dy/dx

借助于此，可以得到水平方向及垂直方向的角度。

θ＝acos(dz)

φ＝atan(dy/dx)

但是，对于水平方向的角度φ，如下的条件需要分开。

dx＞0       ：φ＝atan(dy/dx)

dx＜0，dy＞0：φ＝atan(dy/dx)+180°

dx＜0，dy＜0：φ＝atan(dy/dx)-180°

又，θ’是垂直于XY平面的方向的角度，θ’值如下所示，即

θ’＝90°-θ

因而，水平方向的角度和垂直方向的角度可以利用上述关系式从W轴22及U轴24的角度α和β导出。

又，加工机头3和已有的机头具有相同的结构，如图3所示，具有在Z轴单元5的前端利用轴承构件27安装，能够以Z轴为中心在箭头在+α或-α方向上旋转的旋转轴(下面称为“W轴”)22以及利用轴承构件23安装于W轴22前端，能够以对Z轴倾斜45°的轴为中心在箭头+β或-β方向上旋转的姿势轴(下面称为“U轴”)24，在U轴24的前端安装加工喷嘴4。

W轴22可利用W轴伺服电动机25旋转驱动，U轴24可利用U轴伺服电动机26旋转驱动。

X轴伺服电动机、Y轴伺服电动机、Z轴伺服电动机(未图示)、W轴伺服电动机25、以及U轴伺服电动机26由NC控制装置8来的驱动信号驱动，按照示教数据，控制得一边使加工喷嘴4相对于工作台2上的加工工件保持一定的距离，一边使激光光点摹仿加工线同时加工喷嘴4的喷嘴角度与加工工件9的表面大致成垂直(在法线方向上)。

图4表示包含喷嘴角度的显示的坐标显示的画面。在喷嘴角度中，显示从直角坐标系观察的水平方向和垂直方向的角度。随着W轴22及U轴24的旋转，喷嘴角度的显示也相应地利用进行上述运算的方法改变。

还有，在画面显示单元8b或T/B7的画面中预先设定使其移动的喷嘴角度的情况下，一旦按压操作盘8a或T/B7上的按钮，就使W轴22及U轴24旋转，直到在喷嘴角度比较判定单元13判断为喷嘴角度计算单元11计算出的值与设定值一致为止。

在喷嘴角度比较判定单元13判断为喷嘴角度达到设定值时，使W轴22及U轴24停止，由喷嘴角度显示单元34在喷嘴角度显示画面的旁边显示#号。

图5是工件倾斜部分或锥度加工时的示教工作的流程图。利用加工点的示教，在T/B7的有效使用等各种设定实施之后，在步骤ST1，在加工程序上设定作为初始设定的辅助功能代码的闸门开等指令，作为作成三维程序的示教工作的准备。

然后，在步骤ST2，使用T/B7上配置的加工轴传送键或手柄及操纵杆，看着图4所示的坐标显示画面上的X、Y、Z轴的坐标值使前端位置向示教点移动，这时，在有必要利用工件倾斜部分或锥度加工的示教调整加工喷嘴4的角度时(步骤ST3)，在步骤ST4一边确认T/B7或控制装置8的画面显示单元8b上显示的图4所示的喷嘴角度一边使U轴24及W轴22旋转，直到达到垂直状态或锥度加工的角度为止。

在该示教点的前端位置及姿势的设定结束之后，在步骤ST5作为示教数据进行示教。

其后，在步骤ST6，同样使用T/B7上配置的加工轴传送键或手柄及操纵杆，一边观察图4所示的坐标显示一边使前端位置向下一示教点移动，利用示教工作作成加工程序的各示教点。

但是，在没有工件倾斜部分或锥度加工的锥度角度调整的示教点工作的情况下，省略步骤ST4的工作。

最后，在步骤ST7，输入辅助功能代码的闸门关闭以及程序结束等指令，加工程序的作成结束。

采用本实施形态中，对于示教工作效率低的单点定向型机头，由于能够显示喷嘴角度，容易形成对工件表面垂直的状态，而且，不需要以目视方法反复确认喷嘴角度，可以提高示教工作时的效率。

又，对于进行锥度加工的要求，可以以高精度实现锥度加工的角度。

另一方面，对于具有安装有补偿型机头的三维激光加工机的用户，即使是单点定向型机头，也能够与补偿型机头一样一边把握喷嘴角度一边进行示教工作，使用方便。

又能够将水平方向和垂直方向的角度信息显示于T/B等远距离操作设备上，在进行示教工作时能够在身边确认喷嘴的水平方向和垂直方向的角度，能够缩短时间，提高工作效率。

还有，在工件倾斜部分或在画面上指定喷嘴角度的情况下，可以使该喷嘴角度与显示的实际喷嘴角度一致，或容易对倾斜角度已知的加工工件形成垂直状态，因此能够更加高效率地进行示教工作。

如上面的详细说明所述，采用本发明，喷嘴容易对工件面形成垂直状态，能够谋求高效率地进行示教工作。

又，由于能够对预先设定的喷嘴角度与示教工作中的实际喷嘴角度进行比较，操作者的工作效率得以提高。

还有，能够在进行示教工作时在身边确认喷嘴的水平方向和垂直方向的角度，能够谋求缩短时间以提高工作效率。

工业应用性

如上所述，本发明的三维激光加工机，利用加工机头的喷嘴角度显示，适用于谋求提高示教工作的效率的情况。

Claims (5)

1.一种三维激光加工机，具有使旋转轴及姿势轴旋转时加工点不移动的机头结构，其特征在于，具备

存储当前的旋转轴及姿势轴的角度信息，根据这些角度计算喷嘴方向矢量的手段、

根据该喷嘴方向矢量计算出直角坐标系的Z轴形成的喷嘴的垂直方向及水平方向的角度的手段、以及

显示该计算出的喷嘴角度的手段。

2.根据权利要求1所述的三维激光加工机，其特征在于，

喷嘴的垂直方向及水平方向的角度的计算，以喷嘴方向矢量为依据，由直角坐标系的Z轴形成的喷嘴的垂直方向的角度及喷嘴方向矢量在XY平面上投影时X轴形成的水平方向的角度求得。

3.根据权利要求1或2所述的三维激光加工机，其特征在于，

具备预先存储喷嘴的角度的喷嘴角度设定手段，

还具备将其与已经计算出的喷嘴的垂直方向和水平方向的角度进行比较，以通知已到达上述预先存储的角度的通知手段。

4.根据权利要求1或2所述的三维激光加工机，其特征在于，

喷嘴角度的显示是对示教框等远距离操作单元进行显示。

5.根据权利要求1或2所述的三维激光加工机，其特征在于，

具备预先存储喷嘴的角度的喷嘴角度设定手段，利用将其与已经计算出的喷嘴的垂直方向和水平方向的角度进行比较的方法，以使上述喷嘴的旋转轴及姿势轴旋转，定位于所述预先存储的喷嘴角度。

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