JP2002307183A - レーザ加工ノズル - Google Patents
レーザ加工ノズルInfo
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- JP2002307183A JP2002307183A JP2001112678A JP2001112678A JP2002307183A JP 2002307183 A JP2002307183 A JP 2002307183A JP 2001112678 A JP2001112678 A JP 2001112678A JP 2001112678 A JP2001112678 A JP 2001112678A JP 2002307183 A JP2002307183 A JP 2002307183A
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- teaching
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 教示時に干渉領域を小さく保つことが出来る
レーザ加工ノズル。 【解決手段】 加工時にはレンズ３１、３２を装備した
加工ノズル本体部３０に光ファイバ支持部材４０が結合
される。レーザビームを供給する光ファイバ１４は、フ
ァイバコネクタ４１に接続される。レーザ加工は、加工
ノズル本体部３０及び光ファイバ支持部材４０をロボッ
トのアーム先端部１１の所定位置に装着した状態で実行
される。教示時には、これらに代えて、カメラ支持部材
５０が使用される。カメラ支持部材（ダミーノズル）５
０は、加工ノズル本体部３０と同等の形状を有し、所定
位置にカメラ５１を支持する。加工ノズル本体部を加工
時と教示時で共用し、教示時にはカメラアダプタを利用
してカメラを支持しても良い。スポット光やスリット光
の投光するタイプの視覚センサを用いることも可能であ
る。
レーザ加工ノズル。 【解決手段】 加工時にはレンズ３１、３２を装備した
加工ノズル本体部３０に光ファイバ支持部材４０が結合
される。レーザビームを供給する光ファイバ１４は、フ
ァイバコネクタ４１に接続される。レーザ加工は、加工
ノズル本体部３０及び光ファイバ支持部材４０をロボッ
トのアーム先端部１１の所定位置に装着した状態で実行
される。教示時には、これらに代えて、カメラ支持部材
５０が使用される。カメラ支持部材（ダミーノズル）５
０は、加工ノズル本体部３０と同等の形状を有し、所定
位置にカメラ５１を支持する。加工ノズル本体部を加工
時と教示時で共用し、教示時にはカメラアダプタを利用
してカメラを支持しても良い。スポット光やスリット光
の投光するタイプの視覚センサを用いることも可能であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被加工ワークに向
けてレーザビームを照射するためのレーザ加工ノズルに
関し、更に詳しく言えば、ロボットのアームに取り付け
てレーザ加工及びそのための教示を行なう際に使用され
るレーザ加工ノズルに関する。
けてレーザビームを照射するためのレーザ加工ノズルに
関し、更に詳しく言えば、ロボットのアームに取り付け
てレーザ加工及びそのための教示を行なう際に使用され
るレーザ加工ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車業界を初め、一般産業分野
においてもロボットを用いたレーザ加工装置による３次
元加工の二一ズが高まってきている。しかしながら、ロ
ボットに３次元な動作を教示することは難しく、時間が
かかる為、敬遠されているのが実状である。オフライン
の教示ソフトを用いることも可能ではあるが、教示ソフ
トがデータで表現しているワークと実際に加工対象とさ
れるワークとの間には、ワーク寸法のばらつき等によっ
て微妙なずれがあることが多い。
においてもロボットを用いたレーザ加工装置による３次
元加工の二一ズが高まってきている。しかしながら、ロ
ボットに３次元な動作を教示することは難しく、時間が
かかる為、敬遠されているのが実状である。オフライン
の教示ソフトを用いることも可能ではあるが、教示ソフ
トがデータで表現しているワークと実際に加工対象とさ
れるワークとの間には、ワーク寸法のばらつき等によっ
て微妙なずれがあることが多い。
【０００３】従って、教示ソフトを用いたオフライン教
示後に、教示修正を行なう必要が生じる。そこで、実際
のレーザ加工を行う加工ノズルにＣＣＤカメラを取付
け、実際のワークの検出画像から教示点を算出するソフ
トウェアを利用して教示経路を作成する手法が提案され
ている（例えば特許第２８２２３１５号公報参照）。
示後に、教示修正を行なう必要が生じる。そこで、実際
のレーザ加工を行う加工ノズルにＣＣＤカメラを取付
け、実際のワークの検出画像から教示点を算出するソフ
トウェアを利用して教示経路を作成する手法が提案され
ている（例えば特許第２８２２３１５号公報参照）。
【０００４】しかしこの手法を用いた場合、カメラや同
カメラに接続されるケーブルの存在によって、ロボット
が干渉の心配無く動作出来る範囲が狭くなるという問題
点があった。また、そのために新たにロボットの動作範
囲に制限を加えなければならず、非常にめんどうであっ
た。
カメラに接続されるケーブルの存在によって、ロボット
が干渉の心配無く動作出来る範囲が狭くなるという問題
点があった。また、そのために新たにロボットの動作範
囲に制限を加えなければならず、非常にめんどうであっ
た。
【０００５】このような事情を図１を参照して簡単に説
明しておく。図１は、上記提案に係る従来例の要部を示
した断面図である。同図において、符号１で示した加工
ノズルは、その内部に半透鏡５及びレンズ６、７を備え
ている。加工のためのレーザビームは、半透鏡５に対応
した位置で加工ノズル１の側面に接続される光ファイバ
２から供給される。
明しておく。図１は、上記提案に係る従来例の要部を示
した断面図である。同図において、符号１で示した加工
ノズルは、その内部に半透鏡５及びレンズ６、７を備え
ている。加工のためのレーザビームは、半透鏡５に対応
した位置で加工ノズル１の側面に接続される光ファイバ
２から供給される。
【０００６】光軸（光ファイバ２中ではコア中心）３を
持つレーザビームは、４５度に傾斜して配置された半透
鏡５でその多くが反射された後、レンズ６で集光されて
収束性の加工ビーム４となり、被加工対象物（ワーク）
１５に照射される。
持つレーザビームは、４５度に傾斜して配置された半透
鏡５でその多くが反射された後、レンズ６で集光されて
収束性の加工ビーム４となり、被加工対象物（ワーク）
１５に照射される。
【０００７】一方、被加工対象物（ワーク）１５の表面
を撮影するカメラ８は、加工ノズル１の頂部に、その光
軸１０が加工ビーム４の光軸と一致するように取り付け
られる。
を撮影するカメラ８は、加工ノズル１の頂部に、その光
軸１０が加工ビーム４の光軸と一致するように取り付け
られる。
【０００８】レンズ７は、集光レンズ４とレンズ７を合
わせた系がカメラ８による撮影に適した特性を持つよう
にするための調整用のもので、必要に応じて配置され
る。教示時には、カメラ８で撮影した画像をケーブル９
を介して画像処理装置（図示せず）に送り、上記教示用
のソフトウェアを使って希望する所定点及び関連データ
（直線移動／円弧移動の運動形式指定など）を適宜ロボ
ットに教示する。
わせた系がカメラ８による撮影に適した特性を持つよう
にするための調整用のもので、必要に応じて配置され
る。教示時には、カメラ８で撮影した画像をケーブル９
を介して画像処理装置（図示せず）に送り、上記教示用
のソフトウェアを使って希望する所定点及び関連データ
（直線移動／円弧移動の運動形式指定など）を適宜ロボ
ットに教示する。
【０００９】ここで問題となるのは、カメラ８を加工ノ
ズル１の頂部に取り付けたために、加工ビーム４を供給
する光ファイバ２が加工ノズル１の側部に接続されてい
ることである。即ち、この光ファイバ２は、教示作業中
にも加工ノズル１の側部から引き出された状態にあり、
ロボットの移動につれて引き回されることになる。その
ために干渉事故が起こり易く、それを確実に避けようと
すると、ロボットの動作許容範囲が非常に狭くなり、希
望する位置に加工ノズルをもって来ることが困難にな
る。
ズル１の頂部に取り付けたために、加工ビーム４を供給
する光ファイバ２が加工ノズル１の側部に接続されてい
ることである。即ち、この光ファイバ２は、教示作業中
にも加工ノズル１の側部から引き出された状態にあり、
ロボットの移動につれて引き回されることになる。その
ために干渉事故が起こり易く、それを確実に避けようと
すると、ロボットの動作許容範囲が非常に狭くなり、希
望する位置に加工ノズルをもって来ることが困難にな
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、上記した従来技術の問題点を解消し、カメラを取り
付けても実際の加工ノズルのみの時と干渉領域に変化が
なく、３次元的な教示経路の教示を支障なく行えるよう
にしたレーザ加工ノズルを提供することにある。
は、上記した従来技術の問題点を解消し、カメラを取り
付けても実際の加工ノズルのみの時と干渉領域に変化が
なく、３次元的な教示経路の教示を支障なく行えるよう
にしたレーザ加工ノズルを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ロボットのア
ームに取付けて、対象物へのレーザ加工、及び該レーザ
加工のためのロボットヘの位置教示を行う際に使用する
レーザ加工ノズルに次のような改良を加えることによっ
て上記課題を解決する。
ームに取付けて、対象物へのレーザ加工、及び該レーザ
加工のためのロボットヘの位置教示を行う際に使用する
レーザ加工ノズルに次のような改良を加えることによっ
て上記課題を解決する。
【００１２】即ち、本発明に従った１つの改良の形態に
従えば、レーザ加工ノズルは、レーザ加工を行う際に
は、レーザ光を導く光ファイバ端を支持する光ファイバ
支持部材と、該光ファイバ支持部材に支持された光ファ
イバから出射されるレーザ光を集光するレンズを備えた
集光部材とを組合わせて構成され、前記ロボットヘの位
置教示を行う際には、カメラを保持したカメラアダプタ
を前記光ファイバ支持部材の代わりに取付けて、該カメ
ラを保持したカメラアダプタと前記集光部材とを組合わ
せて構成される。
従えば、レーザ加工ノズルは、レーザ加工を行う際に
は、レーザ光を導く光ファイバ端を支持する光ファイバ
支持部材と、該光ファイバ支持部材に支持された光ファ
イバから出射されるレーザ光を集光するレンズを備えた
集光部材とを組合わせて構成され、前記ロボットヘの位
置教示を行う際には、カメラを保持したカメラアダプタ
を前記光ファイバ支持部材の代わりに取付けて、該カメ
ラを保持したカメラアダプタと前記集光部材とを組合わ
せて構成される。
【００１３】ここで、レーザ加工ノズルは、前記光ファ
イバ支持部材、及び前記カメラを保持したカメラアダプ
タを前記集光部材に対して、位置の再現性のある取付
け、取り外しを行える手段を更に備えていることが好ま
しい。
イバ支持部材、及び前記カメラを保持したカメラアダプ
タを前記集光部材に対して、位置の再現性のある取付
け、取り外しを行える手段を更に備えていることが好ま
しい。
【００１４】本発明に従ったもう１つの改良の形態に従
えば、レーザ加工ノズルは、レーザ加工を行う際には、
レーザ光を導く光ファイバ端を支持する光ファイバ支持
部材と、該光ファイバ支持部材に支持された光ファイバ
から出射されるレーザ光を集光するレンズを備えた集光
部材とを組合わせて構成される。そして、前記ロボット
ヘの位置教示を行う際には、前記集光部材の代わりに、
その外形が該集光部材とほぼ等しいカメラアダプタを該
カメラアダプタにカメラを保持させた状態で、前記集光
部材と同じ取付位置に取付けて用いられる。
えば、レーザ加工ノズルは、レーザ加工を行う際には、
レーザ光を導く光ファイバ端を支持する光ファイバ支持
部材と、該光ファイバ支持部材に支持された光ファイバ
から出射されるレーザ光を集光するレンズを備えた集光
部材とを組合わせて構成される。そして、前記ロボット
ヘの位置教示を行う際には、前記集光部材の代わりに、
その外形が該集光部材とほぼ等しいカメラアダプタを該
カメラアダプタにカメラを保持させた状態で、前記集光
部材と同じ取付位置に取付けて用いられる。
【００１５】ここで、前記カメラアダプタには、対象物
に対して例えばスポット光やスリット光のようなパター
ン光を照射する手段を設けても良い。
に対して例えばスポット光やスリット光のようなパター
ン光を照射する手段を設けても良い。
【００１６】以上のように、本発明では、教示時には教
示専用のアダプタを設けてそれにカメラを取付けて教示
作業を行なう一方、実際の加工を行う際には光ファイバ
に繋がった加工専用のアダプタに取りかえるようにした
ため、教示作業時における干渉領域が、加工ノズルに光
ファイバのみが繋がっている状態における干渉領域とほ
ぼ同様のものとすることが可能となる。その結果、複雑
な３次元形状のワークに対しても無理なく教示作業を進
めることが出来るようになる。
示専用のアダプタを設けてそれにカメラを取付けて教示
作業を行なう一方、実際の加工を行う際には光ファイバ
に繋がった加工専用のアダプタに取りかえるようにした
ため、教示作業時における干渉領域が、加工ノズルに光
ファイバのみが繋がっている状態における干渉領域とほ
ぼ同様のものとすることが可能となる。その結果、複雑
な３次元形状のワークに対しても無理なく教示作業を進
めることが出来るようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図２を参照すると、本発明の第１
の実施形態に係る加工ノズルについて、教示時／作業時
に応じて交換して使用する部材が併せて断面図で示され
ている。先ず同図の左側に示した作業時には、レンズ２
１、２２を装備した加工ノズル本体部２０の頂部に光フ
ァイバ支持部材１２が結合（例えば嵌着）される。図示
しないレーザ発振器からのレーザビームを供給する光フ
ァイバ１４は、光ファイバ支持部材１２に設けられた光
ファイバコネクタ１３に接続される。光ファイバコネク
タ１３は、そこを通して加工ノズル本体部２０の内部に
送り込まれるレーザ光の光軸が、レンズ２１、２２の光
軸と一致するように設計されている。
の実施形態に係る加工ノズルについて、教示時／作業時
に応じて交換して使用する部材が併せて断面図で示され
ている。先ず同図の左側に示した作業時には、レンズ２
１、２２を装備した加工ノズル本体部２０の頂部に光フ
ァイバ支持部材１２が結合（例えば嵌着）される。図示
しないレーザ発振器からのレーザビームを供給する光フ
ァイバ１４は、光ファイバ支持部材１２に設けられた光
ファイバコネクタ１３に接続される。光ファイバコネク
タ１３は、そこを通して加工ノズル本体部２０の内部に
送り込まれるレーザ光の光軸が、レンズ２１、２２の光
軸と一致するように設計されている。
【００１８】レーザ加工は、加工ノズル本体部２０ある
いは光ファイバ支持部材１２をロボットのアーム先端部
１１（破線で表示）の所定位置に装着した状態で、通常
の態様で加工経路に対応したロボット動作とレーザ光供
給によって実行される。
いは光ファイバ支持部材１２をロボットのアーム先端部
１１（破線で表示）の所定位置に装着した状態で、通常
の態様で加工経路に対応したロボット動作とレーザ光供
給によって実行される。
【００１９】一方、教示時には、光ファイバ支持部材１
２に代えて、図２の右側に示したカメラアダプタ２５が
使用される。即ち、加工ノズル本体部２０の頂部から光
ファイバ支持部材１２を外し、カメラアダプタ２５が結
合（例えば嵌着）される。カメラアダプタ２５は、同ア
ダプタ２５の所定位置にカメラ（例えばＣＣＤカメラ；
以下同じ）２６を支持する。カメラアダプタ２５は、同
所定位置にカメラ２６を支持し、ロボットに搭載された
状態でカメラ２６の光軸が、レンズ２１、２２の光軸と
一致するように設計されている。この設計と、光ファイ
バコネクタ１３の前述の設計とにより、加工時と教示時
の位置の対応関係が簡潔になる。
２に代えて、図２の右側に示したカメラアダプタ２５が
使用される。即ち、加工ノズル本体部２０の頂部から光
ファイバ支持部材１２を外し、カメラアダプタ２５が結
合（例えば嵌着）される。カメラアダプタ２５は、同ア
ダプタ２５の所定位置にカメラ（例えばＣＣＤカメラ；
以下同じ）２６を支持する。カメラアダプタ２５は、同
所定位置にカメラ２６を支持し、ロボットに搭載された
状態でカメラ２６の光軸が、レンズ２１、２２の光軸と
一致するように設計されている。この設計と、光ファイ
バコネクタ１３の前述の設計とにより、加工時と教示時
の位置の対応関係が簡潔になる。
【００２０】教示作業は、カメラアダプタ２５がカメラ
２６を所定位置で支持し、加工ノズル本体部２０あるい
はカメラアダプタ２５がロボットのアーム先端部１１の
所定位置に装着された状態で、カメラ２６で撮影した画
像をカメラ用のケーブル３２を介して画像処理装置（図
示せず）に送り、前述した教示点を算出するソフトウェ
アを利用した手法に従って行なわれる。なお、このカメ
ラ、画像処理装置を含む視覚センサとソフトウェアを用
いた教示作業自体については周知であり、その詳細は本
発明と特に関係がないので説明を省略する。
２６を所定位置で支持し、加工ノズル本体部２０あるい
はカメラアダプタ２５がロボットのアーム先端部１１の
所定位置に装着された状態で、カメラ２６で撮影した画
像をカメラ用のケーブル３２を介して画像処理装置（図
示せず）に送り、前述した教示点を算出するソフトウェ
アを利用した手法に従って行なわれる。なお、このカメ
ラ、画像処理装置を含む視覚センサとソフトウェアを用
いた教示作業自体については周知であり、その詳細は本
発明と特に関係がないので説明を省略する。
【００２１】ここで重要なことは、教示時には光ファイ
バコネクタ１３と光ファイバ１４を加工ノズル本体部２
０から取り外し、代わりにカメラ２６とカメラケーブル
２７をほぼ同態様で装着している点である。即ち、この
ような交換使用の手法を採用したことで、光ファイバを
従来技術（図１参照）のように加工ノズルの側部に接続
する必要がなくなり、従って干渉領域を狭く保つことが
出来る。
バコネクタ１３と光ファイバ１４を加工ノズル本体部２
０から取り外し、代わりにカメラ２６とカメラケーブル
２７をほぼ同態様で装着している点である。即ち、この
ような交換使用の手法を採用したことで、光ファイバを
従来技術（図１参照）のように加工ノズルの側部に接続
する必要がなくなり、従って干渉領域を狭く保つことが
出来る。
【００２２】次に図３を参照すると、本発明の第２の実
施形態に係る加工ノズルについて、教示時／作業時に応
じて交換して使用する部材が併せて断面図で示されてい
る。上述した第１の実施形態では、加工時／教示時に応
じてアダプタを交換する方式を採用したが、この第２の
実施形態では、加工ノズル本体部を含めて使用部材を交
換する。
施形態に係る加工ノズルについて、教示時／作業時に応
じて交換して使用する部材が併せて断面図で示されてい
る。上述した第１の実施形態では、加工時／教示時に応
じてアダプタを交換する方式を採用したが、この第２の
実施形態では、加工ノズル本体部を含めて使用部材を交
換する。
【００２３】即ち、先ず同図の左側に示したように、加
工時にはレンズ３１、３２を装備した加工ノズル本体部
３０の頂部に光ファイバ支持部材４０が結合（例えば嵌
着）される。図示しないレーザ発振器からのレーザビー
ムを供給する光ファイバ１４は、光ファイバ支持部材４
０に設けられた光ファイバコネクタ４１に接続される。
光ファイバコネクタ４１は、そこを通して加工ノズル本
体部３０の内部に送り込まれるレーザ光の光軸が、レン
ズ３１、３２の光軸と一致するように設計されている。
工時にはレンズ３１、３２を装備した加工ノズル本体部
３０の頂部に光ファイバ支持部材４０が結合（例えば嵌
着）される。図示しないレーザ発振器からのレーザビー
ムを供給する光ファイバ１４は、光ファイバ支持部材４
０に設けられた光ファイバコネクタ４１に接続される。
光ファイバコネクタ４１は、そこを通して加工ノズル本
体部３０の内部に送り込まれるレーザ光の光軸が、レン
ズ３１、３２の光軸と一致するように設計されている。
【００２４】レーザ加工は、加工ノズル本体部３０ある
いは光ファイバ支持部材４０をロボットのアーム先端部
１１の所定位置に装着した状態で、通常の態様で加工経
路に対応したロボット動作とレーザ光供給によって実行
される。
いは光ファイバ支持部材４０をロボットのアーム先端部
１１の所定位置に装着した状態で、通常の態様で加工経
路に対応したロボット動作とレーザ光供給によって実行
される。
【００２５】一方、教示時には、加工ノズル本体部３０
及び光ファイバ支持部材４０に代えて、図３の右側に示
したカメラ支持部材５０が使用される。このカメラ支持
部材５０は、加工ノズル本体部３０と同等の形状を有
し、所定位置にカメラ５１を支持する。支持機構は、嵌
着、ネジ止め等任意である。
及び光ファイバ支持部材４０に代えて、図３の右側に示
したカメラ支持部材５０が使用される。このカメラ支持
部材５０は、加工ノズル本体部３０と同等の形状を有
し、所定位置にカメラ５１を支持する。支持機構は、嵌
着、ネジ止め等任意である。
【００２６】カメラ支持部材５０は、実際の加工時には
使用されない一種のダミーノズルである。従って加工用
のレーザビーム集光系（レンズ３１、３２）は不要であ
る。但し、カメラ５１の光学特性を調整するレンズを必
要に応じて装備するケースも有り得る。
使用されない一種のダミーノズルである。従って加工用
のレーザビーム集光系（レンズ３１、３２）は不要であ
る。但し、カメラ５１の光学特性を調整するレンズを必
要に応じて装備するケースも有り得る。
【００２７】カメラ支持部材５０は、上記所定位置にカ
メラ５１を支持し、ロボットに搭載された状態でカメラ
５１の光軸が、カメラ支持部材（加工ノズル本体部３０
と形状が同等のダミーノズル）５０内で、レンズ３１、
３２の光軸に対応するライン上に乗るように設計されて
いる。この設計と、前述の光ファイバコネクタ４１の設
計とにより、加工時と教示時の位置の対応関係が簡潔に
なる。
メラ５１を支持し、ロボットに搭載された状態でカメラ
５１の光軸が、カメラ支持部材（加工ノズル本体部３０
と形状が同等のダミーノズル）５０内で、レンズ３１、
３２の光軸に対応するライン上に乗るように設計されて
いる。この設計と、前述の光ファイバコネクタ４１の設
計とにより、加工時と教示時の位置の対応関係が簡潔に
なる。
【００２８】教示作業は、カメラ支持部材５０がカメラ
５１を所定位置で支持し、同カメラ支持部材５０がロボ
ットのアーム先端部１１の所定位置に装着された状態
で、カメラ５１で撮影した画像をカメラ用のケーブル５
２を介して画像処理装置（図示せず）に送り、前述した
教示点を算出するソフトウェアを利用した手法に従って
行なわれる。前述したように、このカメラ、画像処理装
置を含む視覚センサとソフトウェアを用いた教示作業自
体については周知であり、その詳細は本発明と特に関係
がないので説明を省略する。
５１を所定位置で支持し、同カメラ支持部材５０がロボ
ットのアーム先端部１１の所定位置に装着された状態
で、カメラ５１で撮影した画像をカメラ用のケーブル５
２を介して画像処理装置（図示せず）に送り、前述した
教示点を算出するソフトウェアを利用した手法に従って
行なわれる。前述したように、このカメラ、画像処理装
置を含む視覚センサとソフトウェアを用いた教示作業自
体については周知であり、その詳細は本発明と特に関係
がないので説明を省略する。
【００２９】ここで重要なことは、教示時には、光ファ
イバ支持部材４０、光ファイバ１４、加工ノズル本体部
３０が取り外され、代わりにカメラ５１を支持したカメ
ラ支持部材（ダミーノズル）５０がほぼ同態様で装着さ
れている点である。即ち、このような交換使用の手法を
採用したことで、光ファイバを従来技術（図１参照）の
ように加工ノズルの側部に接続する必要がなくなり、従
って干渉領域を狭く保つことが出来る。
イバ支持部材４０、光ファイバ１４、加工ノズル本体部
３０が取り外され、代わりにカメラ５１を支持したカメ
ラ支持部材（ダミーノズル）５０がほぼ同態様で装着さ
れている点である。即ち、このような交換使用の手法を
採用したことで、光ファイバを従来技術（図１参照）の
ように加工ノズルの側部に接続する必要がなくなり、従
って干渉領域を狭く保つことが出来る。
【００３０】ところで、教示時と加工時の加工ノズルの
段取り替えは短時間でおこなえることが望ましい。そこ
で、この条件を実現する１つの方法について、図４を参
照して説明しておく。なお、図４では、加工時に使用す
る光ファイバ支持部材及びカメラアダプタを符号Ａ、加
工ノズル本体部を符号Ｂで表記している。ここで、説明
する手法は、前述の第１実施形態ににも適用可能であ
る。
段取り替えは短時間でおこなえることが望ましい。そこ
で、この条件を実現する１つの方法について、図４を参
照して説明しておく。なお、図４では、加工時に使用す
る光ファイバ支持部材及びカメラアダプタを符号Ａ、加
工ノズル本体部を符号Ｂで表記している。ここで、説明
する手法は、前述の第１実施形態ににも適用可能であ
る。
【００３１】先ず加工ノズル全体は、光ファイバ支持部
材Ａとレーザビーム集光部材を含む加工ノズル本体部Ｂ
の２ユニットで構成されている。
材Ａとレーザビーム集光部材を含む加工ノズル本体部Ｂ
の２ユニットで構成されている。
【００３２】光ファイバ支持部材とカメラアダプタは、
共通する符号Ａで表示したように、互換性をもつ機構と
なっている。また、ユニットＡ（光ファイバ支持部材及
びカメラアダプタ）及びユニットＢ（レーザビーム集光
部材を含む加工ノズル本体部）のロボット先端部に対す
る取り付け／取り外しは、適当な脱着機構を利用して行
なわれるようになってい。このため、ユニットＡまたは
Ｂに不具合が生じても短時間でユニットごとの交換が可
能となる。
共通する符号Ａで表示したように、互換性をもつ機構と
なっている。また、ユニットＡ（光ファイバ支持部材及
びカメラアダプタ）及びユニットＢ（レーザビーム集光
部材を含む加工ノズル本体部）のロボット先端部に対す
る取り付け／取り外しは、適当な脱着機構を利用して行
なわれるようになってい。このため、ユニットＡまたは
Ｂに不具合が生じても短時間でユニットごとの交換が可
能となる。
【００３３】更に、ユニットＢについて、集光部材（加
工用レーザビーム集光レンズ）の代わりに市販のカメラ
レンズユニットを取り付けても良い。この場合、カメラ
観察時の倍率を任意に設定、選択出来るようにすること
も可能である。
工用レーザビーム集光レンズ）の代わりに市販のカメラ
レンズユニットを取り付けても良い。この場合、カメラ
観察時の倍率を任意に設定、選択出来るようにすること
も可能である。
【００３４】ロボット先端１１への光ファイバ支持部材
Ａ及び集光部材Ｂの接続には、一眼レフカメラの交換レ
ンズ装着方式で一般的に使用されているバヨネットマウ
ントが採用可能である。バヨネットマウントを採用した
場合、マウント（台座）に爪が３つもった形式のもので
ばねによってコニットＡ，Ｂがロボット先端部１１に押
さえつけられる。
Ａ及び集光部材Ｂの接続には、一眼レフカメラの交換レ
ンズ装着方式で一般的に使用されているバヨネットマウ
ントが採用可能である。バヨネットマウントを採用した
場合、マウント（台座）に爪が３つもった形式のもので
ばねによってコニットＡ，Ｂがロボット先端部１１に押
さえつけられる。
【００３５】また、位置決め用のピンを利用して定位置
にコニットＡ，Ｂをセットすることも可能である。その
場合、ノズル部品、内部レンズ偏心の影響による光軸の
ずれを防止することが出来る。
にコニットＡ，Ｂをセットすることも可能である。その
場合、ノズル部品、内部レンズ偏心の影響による光軸の
ずれを防止することが出来る。
【００３６】以上説明した実施形態では、カメラは通常
撮影を行なうもので、特にスポット光、スリット光など
の投射は行なっていない。しかし、周知のように、スポ
ット光、スリット光などのいわゆるパターン光投射手段
を含む３次元視覚センサは広く用いられている３次元計
測手段であり、これを本発明に取り込んで利用すること
も出来る。そのようなケースに対応する実施形態を、第
３及び第４の実施形態として図５、図６に示した。
撮影を行なうもので、特にスポット光、スリット光など
の投射は行なっていない。しかし、周知のように、スポ
ット光、スリット光などのいわゆるパターン光投射手段
を含む３次元視覚センサは広く用いられている３次元計
測手段であり、これを本発明に取り込んで利用すること
も出来る。そのようなケースに対応する実施形態を、第
３及び第４の実施形態として図５、図６に示した。
【００３７】ここに示した例は何れも第２の実施形態の
変形に相当し、教示時に、図３の右側に示したユニット
（加工ノズル本体部５０＋カメラ５１）に代えて、図５
あるいは図６に示したユニットがロボットのアーム先端
部（図示省略）に取り付けられる。
変形に相当し、教示時に、図３の右側に示したユニット
（加工ノズル本体部５０＋カメラ５１）に代えて、図５
あるいは図６に示したユニットがロボットのアーム先端
部（図示省略）に取り付けられる。
【００３８】図５の例（第３の実施形態）では、教示時
に使用される加工ノズルは、ダミーノズル本体部５５と
その頂部に設けられたカメラ−スポット投光器支持部材
５６で構成されている。ダミーノズル本体部５５は、第
２の実施形態で用いたカメラ支持部材５０と同様の形状
（ノズル本体部３０と同形）を有する。カメラ−スポッ
ト投光器支持部材５６は、カメラ５１と共に、例えば半
導体レーザ、ＬＥＤなどを利用したスポット光投光器６
０を所定位置で支持する。
に使用される加工ノズルは、ダミーノズル本体部５５と
その頂部に設けられたカメラ−スポット投光器支持部材
５６で構成されている。ダミーノズル本体部５５は、第
２の実施形態で用いたカメラ支持部材５０と同様の形状
（ノズル本体部３０と同形）を有する。カメラ−スポッ
ト投光器支持部材５６は、カメラ５１と共に、例えば半
導体レーザ、ＬＥＤなどを利用したスポット光投光器６
０を所定位置で支持する。
【００３９】教示時には、必要に応じて、スポット光ビ
ーム６２が投光され、ワーク（図示省略）上にスポット
（輝点）６３が形成される。このスポット（輝点）６３
を希望する教示位置に形成した状態で、同スポットを含
む画像をカメラ５１で取得し、ケーブル５２で伝送して
画像処理装置で解析することで、スポット（輝点）６３
の３次元位置が認識される。なお、このようなスポット
光を利用した３次元視覚センサ自体は周知なので、詳し
い説明は省略する。
ーム６２が投光され、ワーク（図示省略）上にスポット
（輝点）６３が形成される。このスポット（輝点）６３
を希望する教示位置に形成した状態で、同スポットを含
む画像をカメラ５１で取得し、ケーブル５２で伝送して
画像処理装置で解析することで、スポット（輝点）６３
の３次元位置が認識される。なお、このようなスポット
光を利用した３次元視覚センサ自体は周知なので、詳し
い説明は省略する。
【００４０】図６の例（第４の実施形態）では、教示時
に使用される加工ノズルは、ダミーノズル本体部７０と
その頂部に設けられたカメラ−スリット投光器支持部材
７１で構成されている。ダミーノズル本体部７０は、第
２の実施形態で用いたカメラ支持部材５０と同様の形状
（ノズル本体部３０と同形）を有する。カメラ−スポッ
ト投光器支持部材７１は、カメラ５１と共に、例えば半
導体レーザ、ＬＥＤなどの光源とシリンドリカルレンズ
とを利用したスリット光投光器８０、８１を所定位置で
支持する。
に使用される加工ノズルは、ダミーノズル本体部７０と
その頂部に設けられたカメラ−スリット投光器支持部材
７１で構成されている。ダミーノズル本体部７０は、第
２の実施形態で用いたカメラ支持部材５０と同様の形状
（ノズル本体部３０と同形）を有する。カメラ−スポッ
ト投光器支持部材７１は、カメラ５１と共に、例えば半
導体レーザ、ＬＥＤなどの光源とシリンドリカルレンズ
とを利用したスリット光投光器８０、８１を所定位置で
支持する。
【００４１】教示時には、必要に応じて、スリット光ビ
ーム８２、８３が投光され、ワーク（図示省略）上に２
本の輝線が形成される。この輝線の交点を希望する教示
位置に形成した状態で、同輝線を含む画像をカメラ５１
で取得し、ケーブル５２で伝送して画像処理装置で解析
することで、２本の輝線の交差点の３次元位置が認識さ
れる。なお、このようなスリット光を利用した３次元視
覚センサ自体は周知なので、詳しい説明は省略する。
ーム８２、８３が投光され、ワーク（図示省略）上に２
本の輝線が形成される。この輝線の交点を希望する教示
位置に形成した状態で、同輝線を含む画像をカメラ５１
で取得し、ケーブル５２で伝送して画像処理装置で解析
することで、２本の輝線の交差点の３次元位置が認識さ
れる。なお、このようなスリット光を利用した３次元視
覚センサ自体は周知なので、詳しい説明は省略する。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、教示作業時に、実際の
加工時と比べて干渉領域が顕著に拡大することが回避出
来る。その結果、複雑な３次元形状のワークに対しても
無理なく教示作業を進めることが出来るようになる。加
工時に必要の無い教示ツールの重量をロボットアームの
搭載重量から除くことが出来ることは、軌道精度向上、
動作の高速化などの面から見ても有利である。
加工時と比べて干渉領域が顕著に拡大することが回避出
来る。その結果、複雑な３次元形状のワークに対しても
無理なく教示作業を進めることが出来るようになる。加
工時に必要の無い教示ツールの重量をロボットアームの
搭載重量から除くことが出来ることは、軌道精度向上、
動作の高速化などの面から見ても有利である。
【図１】従来の加工ノズルについて説明する断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る加工ノズルにつ
いて、教示時／作業時に応じて交換して使用する部材を
併せて示した断面図である。
いて、教示時／作業時に応じて交換して使用する部材を
併せて示した断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る加工ノズルにつ
いて、教示時／作業時に応じて交換して使用する部材を
併せて示した断面図である。
いて、教示時／作業時に応じて交換して使用する部材を
併せて示した断面図である。
【図４】ユニットＡ、Ｂのロボットアーム先端部への取
り付けについて説明する図である。
り付けについて説明する図である。
【図５】スポット光投光手段を導入した本発明の第３の
実施形態に係る加工ノズルについて説明する断面図であ
る。
実施形態に係る加工ノズルについて説明する断面図であ
る。
【図６】スリット光投光手段を導入した本発明の第４の
実施形態に係る加工ノズルについて説明する断面図であ
る。
実施形態に係る加工ノズルについて説明する断面図であ
る。
１ 加工ノズル ２、１４ 光ファイバ ３ レーザビームの光軸（光ファイバ２中ではコア中
心） ４ 加工ビーム ５ 半透鏡 ６、７、２１、２２、３１、３２ レンズ ８、２６、５１ カメラ ９、２７、５２ カメラのケーブル １０ カメラ８の光軸 １１ ロボットのアーム先端部 １２、４０ 光ファイバ支持部材 １３、４１ 光ファイバコネクタ １５ 被加工対象物（ワーク） ２０、３０ 加工ノズル本体部 ２５ カメラアダプタ ５０ カメラ支持部材（ダミーノズル） ５５、７０ ダミーノズル本体部 ５６ カメラ−スポット投光器支持部材 ６０ スポット光投光器 ６１ スポット光投光器のリード線 ６２ スポット光ビーム ７１ カメラ−スリット投光器支持部材 ８０、８１ スリット光投光器 ８２、８３ スリット光 ８４、８５ スリット光投光器のリード線
心） ４ 加工ビーム ５ 半透鏡 ６、７、２１、２２、３１、３２ レンズ ８、２６、５１ カメラ ９、２７、５２ カメラのケーブル １０ カメラ８の光軸 １１ ロボットのアーム先端部 １２、４０ 光ファイバ支持部材 １３、４１ 光ファイバコネクタ １５ 被加工対象物（ワーク） ２０、３０ 加工ノズル本体部 ２５ カメラアダプタ ５０ カメラ支持部材（ダミーノズル） ５５、７０ ダミーノズル本体部 ５６ カメラ−スポット投光器支持部材 ６０ スポット光投光器 ６１ スポット光投光器のリード線 ６２ スポット光ビーム ７１ カメラ−スリット投光器支持部材 ８０、８１ スリット光投光器 ８２、８３ スリット光 ８４、８５ スリット光投光器のリード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 好丈 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 CB04 CD15 CE06 CE08
Claims (6)
- 【請求項１】 ロボットのアームに取付けて、対象物へ
のレーザ加工、及び該レーザ加工のためのロボットヘの
位置教示を行う際に使用するレーザ加工ノズルにおい
て；レーザ加工を行う際には、レーザ光を導く光ファイ
バ端を支持する光ファイバ支持部材と、該光ファイバ支
持部材に支持された光ファイバから出射されるレーザ光
を集光するレンズを備えた集光部材とを組合わせて構成
し、 前記ロボットヘの位置教示を行う際には、カメラを保持
したカメラアダプタを前記光ファイバ支持部材の代わり
に取付けて、該カメラを保持したカメラアダプタと前記
集光部材とを組合わせて構成することを特徴とするレー
ザ加工ノズル。 - 【請求項２】 前記光ファイバ支持部材、及び前記カメ
ラを保持したカメラアダプタを前記集光部材に対して、
位置の再現性のある取付け、取り外しを行える手段を備
えた、請求項１に記載のレーザ加工ノズル。 - 【請求項３】 ロボットのアームに取付けて、対象物へ
のレーザ加工、及び該レーザ加工のためのロボットヘの
位置教示を行う際に使用するレーザ加工ノズルにおい
て：レーザ加工を行う際には、レーザ光を導く光ファイ
バ端を支持する光ファイバ支持部材と、該光ファイバ支
持部材に支持された光ファイバから出射されるレーザ光
を集光するレンズを備えた集光部材とを組合わせて構成
し、 前記ロボットヘの位置教示を行う際には、前記集光部材
の代わりに取り付けられるカメラアダプタを、該カメラ
アダプタにカメラを保持させた状態で、カメラの視野に
教示位置が入るような取付位置に取付けて用いることを
特徴とするレーザ加工ノズル。 - 【請求項４】 前記カメラアダプタは対象物に対してパ
ターン光を照射する手段を備えたことを特徴とする、請
求項１乃至請求項３の内の何れか１項に記載のレーザ加
工ノズル。 - 【請求項５】 前記パターン光がスポット光である、請
求項４に記載のレーザ加工ノズル。 - 【請求項６】 前記パターン光が少なくとも１本以上の
スリット光である、請求項４に記載のレーザ加工ノズ
ル。
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|---|---|---|---|
| JP2001112678A JP3476441B2 (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | レーザ加工ノズル |
| US10/118,978 US6680461B2 (en) | 2001-04-11 | 2002-04-10 | Nozzle system for laser machining |
| DE60222714T DE60222714T2 (de) | 2001-04-11 | 2002-04-11 | Düsensystem zur Laserbearbeitung |
| EP02252594A EP1249299B1 (en) | 2001-04-11 | 2002-04-11 | Nozzle system for laser machining |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112678A JP3476441B2 (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | レーザ加工ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002307183A true JP2002307183A (ja) | 2002-10-22 |
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Family
ID=18964048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001112678A Expired - Fee Related JP3476441B2 (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | レーザ加工ノズル |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1249299B1 (ja) |
| JP (1) | JP3476441B2 (ja) |
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| US20090294416A1 (en) * | 2008-05-28 | 2009-12-03 | Caterpillar Inc. | Laser manufacturing system having real-time feedback |
| US9531967B2 (en) * | 2013-12-31 | 2016-12-27 | Faro Technologies, Inc. | Dynamic range of a line scanner having a photosensitive array that provides variable exposure |
| JP6382901B2 (ja) * | 2016-09-29 | 2018-08-29 | ファナック株式会社 | レーザー加工システム |
| EP3892414A1 (de) * | 2020-04-06 | 2021-10-13 | Bystronic Laser AG | Laserbearbeitungsmaschine |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5239552A (en) * | 1991-04-01 | 1993-08-24 | Miyachi Technos Corporation | Laser output unit |
| US5204517A (en) * | 1991-12-24 | 1993-04-20 | Maxwell Laboratories, Inc. | Method and system for control of a material removal process using spectral emission discrimination |
| US5293023A (en) * | 1992-03-13 | 1994-03-08 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Laser irradiation nozzle and laser apparatus using the same |
| JP3060779B2 (ja) | 1993-03-24 | 2000-07-10 | 日産自動車株式会社 | レーザ加工装置 |
| JP3205183B2 (ja) * | 1994-07-29 | 2001-09-04 | 株式会社日平トヤマ | ティーチング装置 |
| JPH08206868A (ja) | 1995-02-06 | 1996-08-13 | Amada Co Ltd | プレイバックロボットを用いたｙａｇレーザー加工装置 |
| JPH1034334A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-10 | Fanuc Ltd | 溶接ロボット制御システム |
| AU6033499A (en) * | 1998-09-09 | 2000-10-04 | Gsi Lumonics Corporation | Robotically operated laser head |
-
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- 2001-04-11 JP JP2001112678A patent/JP3476441B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-04-10 US US10/118,978 patent/US6680461B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-11 DE DE60222714T patent/DE60222714T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-11 EP EP02252594A patent/EP1249299B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP1249299A3 (en) | 2004-12-15 |
| EP1249299A2 (en) | 2002-10-16 |
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| DE60222714D1 (de) | 2007-11-15 |
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