JP2014013547A - 加工システムにおける誤差補正装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工とパンチ加工を行う加工システムおいて、レーザ加工により発生する誤差を補正し、複合加工の精度を向上させる。
【解決手段】レーザ加工とパンチ加工を行う加工システムおいて、パンチ加工における加工軸の座標系およびレーザ加工における加工軸の座標系を設定して記憶手段に保持し、レーザ加工における補正座標の変換式を設定して記憶手段に保持し、パンチ加工により、ワークに所定の穴を形成し、形成された穴の座標を記憶し、レーザ加工において検出手段により穴の中心位置を測定する。そして、パンチ加工における加工軸の座標系とレーザ加工における加工軸の座標系との回転方向のずれを算出し、レーザ加工における座標系の原点を算出し、レーザ加工における座標系の勾配補正の係数を算出し、記憶手段より、補正座標の変換式を読み出し、前記算出された、回転方向のずれおよびレーザ加工における座標系の原点および勾配補正の係数により、補正後のレーザ加工における指令座標を求める。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくともレーザ加工を行う加工システムに関し、特に、レーザ加工とパンチ加工を行う加工システムおいて、レーザ加工により発生する誤差を補正し、複合加工の精度を向上させることができる誤差補正装置および方法に関するものである。

一般に、レーザを使用してワークを切断加工するレーザ加工と、上部タレットのパンチ金型と下部タレットのダイ金型とによるワークのパンチ加工とを一台の加工機で行う複合機が知られている。

特開平４−３３７８６号公報 特開２０１０−４６６７９号公報 特開昭６３−１４０７７８号公報

しかしながら、上記従来のレーザ加工とパンチ加工を行う加工システムにおいては、レーザ加工時にワークテーブルの移動に使用するボールネジ等の部品が熱膨張により変形し、それにより加工精度が低下してしまう問題があった。

そのため、従来では、専用のテストプログラムを実行してワークを実加工し、その実加工したワークを、測定器により測定し、その測定結果を基に加工補正を行うようになっていた。

すなわち、例えば、専用のテストプログラムとして、ワークにパンチ加工により穴を開けた後に、その穴の外側にレーザ加工による穴を開けて、内側に穴（パンチ穴）を有する部材を作る場合、オペレータが、測定器により、パンチ加工による穴の所定の原点と、レーザ加工による穴の所定の原点とを測定し、その測定した原点の位置合わせを行うことによって複合加工の位置補正を行うようになっていた。

しかしながら、上記手動により原点測定し、その測定結果に基づいて位置補正を行う方法では、非常に手間がかかり、オペレータの負担となる。それと共に、連続加工運転をする場合、加工の進行中に熱膨張がより進み、誤差も大きくなってしまう問題もあった。

本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、ワークに対して、第１の種類の加工と第２の種類の加工とを行う加工システムにおいて、前記加工により発生する誤差を補正する誤差補正装置であって、
前記第２の種類の加工において、前記ワークに設けられた穴を検出する検出手段と、
所定の情報を記憶する記憶手段と、
以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御装置と、を有する誤差補正装置である。

（Ａ）前記第１の種類の加工における加工軸の座標系および前記第２の種類の加工における加工軸の座標系を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
（Ｂ）前記工程（Ａ）において設定された座標系に基づいて、前記第２の種類の加工における補正座標の変換式を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
（Ｃ）前記第１の種類の加工により、前記ワークに所定の穴を形成する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）において形成された穴の座標を記憶する工程と、
（Ｅ）前記第２の種類の加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を測定する工程と、
（Ｆ）前記工程（Ｄ）において設定された穴の座標および前記工程（Ｅ）において測定された穴の中心位置に基づいて、前記第１の種類の加工における加工軸の座標系と前記第２の種類の加工における加工軸の座標系との回転方向のずれを算出する工程と、
（Ｇ）前記工程（Ｅ）において測定された穴の中心位置および前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれに基づいて、前記第２の種類の加工における座標系の原点を算出する工程と、
（Ｈ）前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれおよび前記工程（Ｇ）において算出された座標系の原点に基づいて、前記第２の種類の加工における座標系の勾配補正の係数を算出する工程と、
（Ｉ）前記記憶手段より、前記補正座標の変換式を読み出し、前記工程（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）において算出された、前記回転方向のずれおよび前記第２の種類の加工における座標系の原点および前記勾配補正の係数により、補正後の前記第２の種類の加工における指令座標を求める工程。

請求項２に係る発明は、前記制御装置が、さらに、工程（Ｊ）として、前記工程（Ｈ）において求められた補正後の前記第２の種類の加工における指令座標に基づいて前記第２の種類の加工を行う工程を制御することを特徴とする請求項１に記載の誤差補正装置である。

請求項３に係る発明は、前記第１の種類の加工が、パンチ加工であり、前記第２の種類の加工が、レーザ加工であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の誤差補正装置である。

請求項４に係る発明は、前記所定の穴が、前記ワークの四隅にそれぞれ設けられた小さな穴であることを特徴とする請求項３に記載の誤差補正装置である。

請求項５に係る発明は、前記検出手段が、前記第２の種類の加工における前記ワークよりの戻りレーザ光を検出する戻り光検出器であることを特徴とする請求項３あるいは４に記載の誤差補正装置である。

請求項６に係る発明は、前記第２の種類の加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を測定する工程が、前記穴において、８の字を描くように前記ワークにレーザ光を照射し、その戻り光を、前記戻り光検出器により検出し、戻り光の強弱を測定し、その測定結果により、前記穴の円周の座標を求め、その円周部の座標により、前記穴の中心の座標を求めることならなることを特徴とする請求項２に記載の誤差補正装置。である。

請求項７に係る発明は、ワークに対して、所定の加工を行う加工機において、前記加工により発生する誤差を補正する誤差補正装置であって、
前記加工において、前記ワークに設けられた穴を検出する検出手段と、
所定の情報を記憶する記憶手段と、
以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御装置と、を有する誤差補正装置である。

（Ａ）前記加工における加工軸の座標系を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
（Ｂ）前記工程（Ａ）において設定された座標系に基づいて、前記加工における補正座標の変換式を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
（Ｃ）前記加工により、前記ワークに所定の穴を形成する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）において形成された穴の座標を記憶する工程と、
（Ｅ）前記加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を１回目に測定する工程と、
（Ｅ）’前記加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を２回目に測定する工程と、
（Ｆ）前記工程（Ｄ）において設定された穴の座標および前記工程（Ｅ）、（Ｅ）’において測定された穴の中心位置に基づいて、前記１回目の測定における加工軸の座標系と前記２回目の測定における加工軸の座標系との回転方向のずれを算出する工程と、
（Ｇ）前記工程（Ｅ）、（Ｅ）’において測定された穴の中心位置および前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれに基づいて、前記加工における座標系の原点を算出する工程と、
（Ｈ）前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれおよび前記工程（Ｇ）において算出された座標系の原点に基づいて、前記２回目の測定における座標系の勾配補正の係数を算出する工程と、
（Ｉ）前記記憶手段より、前記補正座標の変換式を読み出し、前記工程（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）において算出された、前記回転方向のずれおよび前記２回目の測定における座標系の原点および前記勾配補正の係数により、補正後の前記加工における指令座標を求める工程。

請求項８に係る発明は、第２の種類の加工において、ワークに設けられた穴を検出する検出手段と、所定の情報を記憶する記憶手段と、制御装置とを有し、前記制御装置の制御の基で、前記ワークに対して、第１の種類の加工と前記第２の種類の加工とを行う加工システムにおいて、前記加工により発生する誤差を補正する誤差補正方法であって、
（Ａ）前記第１の種類の加工における加工軸の座標系および前記第２の種類の加工における加工軸の座標系を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
（Ｂ）前記工程（Ａ）において設定された座標系に基づいて、前記第２の種類の加工における補正座標の変換式を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
（Ｃ）前記第１の種類の加工により、前記ワークに所定の穴を形成する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）において形成された穴の座標を記憶する工程と、
（Ｅ）前記第２の種類の加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を測定する工程と、
（Ｆ）前記工程（Ｄ）において設定された穴の座標および前記工程（Ｅ）において測定された穴の中心位置に基づいて、前記第１の種類の加工における加工軸の座標系と前記第２の種類の加工における加工軸の座標系との回転方向のずれを算出する工程と、
（Ｇ）前記工程（Ｅ）において測定された穴の中心位置および前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれに基づいて、前記第２の種類の加工における座標系の原点を算出する工程と、
（Ｈ）前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれおよび前記工程（Ｇ）において算出された座標系の原点に基づいて、前記第２の種類の加工における座標系の勾配補正の係数を算出する工程と、
（Ｉ）前記記憶手段より、前記補正座標の変換式を読み出し、前記工程（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）において算出された、前記回転方向のずれおよび前記第２の種類の加工における座標系の原点および前記勾配補正の係数により、補正後の前記第２の種類の加工における指令座標を求める工程と、を有することを特徴とする誤差補正方法である。

請求項９に係る発明は、前記誤差補正方法が、さらに、工程（Ｊ）として、前記工程（Ｈ）において求められた補正後の前記第２の種類の加工における指令座標に基づいて前記第２の種類の加工を行う工程を有することを特徴とする請求項８に記載の誤差補正方法である。

本発明によれば、レーザ加工とパンチ加工を行う加工機おいて、レーザ加工により発生する誤差を補正し、複合加工の精度を向上させることができる。

本発明を実施したレーザ加工とパンチ加工を行う加工システムの概略を示す説明図である。 図１に示したレーザ加工部１７におけるレーザ光学系の概略説明図である。 図１に示したＮＣ装置５の概略構成を示すブロック図である。 図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作のフローチャートである。 図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作の説明図である。 図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作の説明図である。 図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作の説明図である。 図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作の説明図である。 図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作の説明図である。 図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作の説明図である。 図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作の説明図である。 誤差補正装置の変形例の説明図である。 誤差補正装置の変形例の説明図である。 誤差補正装置の変形例の説明図である。 誤差補正装置の変形例の説明図である。

図１は、本発明を実施したレーザ加工とパンチ加工を行う加工システムの概略を示す説明図である。なお、本実施形態においては、加工機としてレーザ加工とパンチプレスとの複合機を例にとって説明するが、後述するようにレーザ加工機単体に適用することもできる。

図１に示すように、この加工システム１は、レーザ加工とパンチ加工を行う加工機（複合機）３と、加工プログラムによるＮＣデータに基づいて加工機３を制御するためのＮＣ装置５とを有しており、ＮＣ装置５よりの加工プログラムに基づいたドライブデータが加工機３へ送られ、そのドライブデータに従って加工機３により各所の制御がおこなわれ、被加工部材（ワーク）の加工が行われ、所定の製品が製作されるようになっている。

次に、図１に示した複合機３における構成および加工動作について簡単に説明する。

図１に示す複合機３は、フレーム７と、テーブル９と、キャリッジベース１１と、キャリッジ１３と、複数のクランパ１５と、レーザ加工部１７と、レーザ加工ヘッド１９と、レーザ発振器１９ａと、タレット２１と、ガイド２３と、製品保持部２５とを備えている。

フレーム７は床面に固定されており、レーザ加工部１７と、レーザ加工ヘッド１９と、タレット２１等を支持するものである。テーブル９は、フレーム７に対しＹ軸方向に第１の駆動部５３（サーボモータ等；図３参照）により移動位置決め自在に構成されている。キャリッジベース１１は、テーブル９の一端部にＸ軸方向に延伸して備えられている。そして、キャリッジ１３は、該キャリッジベース１１上を第２の駆動部５５（サーボモータ等；図３参照）によりＸ軸方向に移動位置決め自在に設けられている。キャリッジ１３にはワークＷを把持するクランプ１５が複数備えられている。

レーザ加工部１７は、フレーム７のＹ軸方向に延伸して備えられている。レーザ加工ヘッド１９は、レーザ加工部１７上をＹ軸方向に第３の駆動部５７（サーボモータ等；図３参照）により移動位置決め自在に備えられている。また、レーザ加工ヘッド１９は、レーザ発振器１９ａよりレーザビームが与えられ、アシストガス供給源（図示しない）よりアシストガスが供給される。

そして、ワークＷをレーザ加工ヘッド１９の真下位置に移動させ、レーザ加工ヘッド１９の先端ノズルよりレーザビームがアシストガス噴射と共にワークＷの被加工位置に向けて照射されることにより、レーザ切断加工が行われる。従って、クランプ１５に把持されたワークＷは、キャレッジ１３のＸ軸方向の移動と、レーザ加工ヘッド１９のＹ軸方向の移動により、レーザ加工ヘッド１９により加工されるようになっている。ここで、レーザ加工ヘッド１９のＹ軸方向の移動にはボールネジが使用されている。

タレット２１は、上下のタレットより構成され、上部タレットが回転割出し自在に支持されている。また、この上部タレットに対向して、下部フレームに下部タレットが回転割出し自在に支持されている。なお、上部フレームの加工位置に対応する場所には、ラムシリンダ５９が設けられており、ラムを下降させて上部タレットのパンチ金型と下部タレットのダイ金型の協働によりワークＷに対し加工を行う。この際に、クランプ１５に把持されたワークＷは、キャレッジ１３のＸ軸方向の移動及びテーブル９のＹ軸方向の移動により上下金型の間にワークＷの加工位置を位置決めされて加工されるようになっている。

次に、図１に示したレーザ加工部１７におけるレーザ加工ヘッド１９のレーザ光学系について説明する。

図２は、図１に示したレーザ加工部１７におけるレーザ光学系の概略説明図である。

図２に示すように、このレーザ加工部１７におけるレーザ光学系２７では、レーザ発振器１９ａより発振されたレーザ光Ｌａが、ミラー２９により反射され、対物レンズ３１を介してワークＷに照射され、ワークＷよりの戻りレーザ光Ｌｂが、対物レンズ３１を介してミラー２９により反射され、戻り光検出器３３によって検出されるようになっている。

ここで、ワークＷにパンチ穴Ｈがある部分にレーザ光Ｌａが照射された場合には、ワークＷに反射しないので、戻りレーザ光Ｌｂが弱くなり、ワークＷにパンチ穴Ｈが無い部分にレーザ光Ｌａが照射された場合には、ワークＷに反射して、戻りレーザ光Ｌｂが強くなる。

従って、ワークＷにパンチ穴Ｈがある場合、そのパンチ穴Ｈがある部分と無い部分との戻りレーザ光Ｌｂの強弱の変化を戻り光検出器３３によって検出し、後述する複合精度の補正に使用される。

なお、戻り光検出器３３は、レーザ発振器１９ａを守る役割も果たしている。すなわち、ワークＷの材質がアルミである場合、戻り光が大きくなり、レーザ発振器１９ａがこわれてしまうので、これを防止する働きを行っている。

図３は、図１に示したＮＣ装置５の概略構成を示すブロック図である。

このＮＣ装置５は、入力表示部４７よりのオペレータからの設定や指示に従い、データベース５１内のパンチやダイのデータおよび製品形状データや被加工部材（ワークＷ）のデータを用いると共に、ＲＯＭ４１よりのコンピュータプログラムに従ってＲＡＭ４３を用いて、入力設定された加工動作を行うと共に、前述した戻り光検出器３３よりの検知結果に基づいて、パンチ加工とレーザ加工との加工精度を自動的に補正して複合加工の精度を向上させる誤差補正装置としても機能するようになっている。

図３に示すように、ＮＣ装置５は、ＲＯＭ４１およびＲＡＭ４３がバスを介して接続されたＣＰＵ４５を有しており、ＣＰＵ４５には、さらに、バスを介して、上述したレーザ発振器１９ａ、戻り光検出器３３、入力部と表示部とを兼ねる上記入力表示部４７、Ｄ軸エンコーダ４９、データベース５１、第１〜第３の駆動部５３、５５、５７が接続されている。

また、上記ＣＰＵ４５には、バスを介して、パンチの装着されたラムを上下に駆動するためのラムシリンダ５９を駆動するためのドライバ６１も接続されるようになっている。

次に、図４〜図１１を参照して誤差補正装置の自動誤差補正動作について説明する。

図４は、図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作のフローチャートであり、図５〜図１１は、図３に示した誤差補正装置としてのＮＣ装置５による自動誤差補正動作の説明図である。

まず、複合加工を行う前の自動誤差補正モードの準備工程となると、図４のステップ１０１において、パンチ加工における加工軸の座標系およびレーザ加工における加工軸の座標系の設定が行われる。

すなわち、図５に示すように、パンチ加工時におけるｘ軸およびｙ軸およびその原点Ｏが設定されると共に、レーザ加工時におけるｘ’軸およびｙ’軸およびその原点Ｈが設定される。

ここで、図５に示すように、パンチ加工時における原点０とレーザ加工時における原点Ｈとにずれがある場合、レーザ加工時における原点Ｈは、Ｈ（Ｈｘ、Ｈｙ）と設定され、パンチ加工時における座標系（ｘ、ｙ）とレーザ加工時における座標系（ｘ’、ｙ’）とに回転方向のずれがある場合、回転方向のずれθが設定される。

なお、上記座標系およびずれの設定は、ＮＣ装置５のＣＰＵ４５によって行われ、ＲＡＭ４３あるいはデータベース５１に保持される。

次に、ステップ１０３において、同じく準備工程として、レーザ加工における補正座標の変換式の設定が行われる。

すなわち、レーザ加工ヘッド１９のＹ軸方向の移動に使用されるボールネジやワークＷ等はレーザ加工時における熱により膨張して変形し、その悪影響により、図６に示すように、その熱膨張によるｘ軸方向における増分ＳΔｘが生じてしまう。

そこで、以下に説明するように、レーザ加工における補正座標式が設定される。

まず、図６に示すように、ｘ軸に対し、熱膨張によるｘ方向における増分をΔｘとし、ｘ方向の指令座標をＳｘとし、Ｓｘを指令した時の熱膨張によるｘ方向における増分をＳΔｘとし、ｘ方向における勾配補正の係数をＫｘとすると、勾配補正の関係式は、
ＳΔｘ＝（１＋Ｋｘ）×Ｓｘ
となる。

Ｙ方向についても同様に、勾配補正の関係式は、
ＳΔｙ＝（１＋Ｋｙ）×Ｓｙ
となる。

それを基に、以下のような補正座標の変換式が設定される。なお、上記補正座標の変換式の設定は、ＮＣ装置５のＣＰＵ４５によって行われ、ＲＡＭ４３あるいはデータベース５１に保持される。

ここで、Ｐｙは、補正前のレーザの指令座標であり、Ｐｘは、補正前のレーザの指令座標であり、Ｐｘ’は、補正後のレーザの指令座標であり、Ｐｙ’は、補正後のレーザの指令座標である。

そして、最終的に求める補正座標値であるＰｘ’、 Ｐｙ’は、上記変換式における、パンチ加工時における原点Ｏとレーザ加工時における原点ＨとのずれＨｘ、Ｈｙおよびパンチ加工時における座標系とレーザ加工時における座標系との回転方向のずれθおよび勾配補正の係数Ｋｘ、Ｋｙからなる係数を求めることにより得られる。

次に、以下のステップにおいて、上記係数の求め方について説明する。

すなわち、ステップ１０５において、まず、ワークＷがクランプ１５に把持され、キャレッジ１３のＸ軸方向の移動及びテーブル９のＹ軸方向の移動により上下金型の間にワークＷの加工位置を位置決めされ、所定の金型のパンチやダイによって加工され、図７に示すように、ワークＷの四隅に、それぞれ小さな穴Ｈ１〜Ｈ４が形成される。

次に、ステップ１０７において、形成された穴Ｈ１〜Ｈ４のそれぞれにおいて、図７に示すように、その穴の座標が記憶される。すなわち、穴Ｈ１の座標としてＷ１（Ｗ１ｘ、Ｗ１ｙ）が、穴Ｈ２の座標としてＷ２（Ｗ２ｘ、Ｗ２ｙ）が、穴Ｈ３の座標としてＷ３（Ｗ３ｘ、Ｗ３ｙ）が、穴Ｈ４の座標としてＷ４（Ｗ４ｘ、Ｗ４ｙ）が記憶される。

次に、ステップ１０９において、レーザ光を照射して穴Ｈ１〜Ｈ４の中心位置の測定が行われる。

すなわち、クランプ１５に把持されたワークＷを、キャレッジ１３のＸ軸方向の移動と、レーザ加工ヘッド１９のＹ軸方向の移動により、レーザ加工ヘッド１９を、順次、各穴Ｈ１〜Ｈ４の位置に移動させ、各穴において、図８の点線に示すように、８の字を描くようにレーザ光を照射しながらレーザ加工ヘッド１９を移動させる。

そして、上述のようにレーザ光を照射し、その戻り光を、戻り光検出器３３により検出し、戻り光の強弱を測定する。

ここで、パンチ穴Ｈがある部分にレーザ光Ｌａが照射された場合には、ワークＷに反射しないので、戻りレーザ光Ｌｂが弱くなり、ワークＷにパンチ穴Ｈが無い部分にレーザ光Ｌａが照射された場合には、ワークＷに反射して、戻りレーザ光Ｌｂが強くなる。従って、図８に示すように、８の字を描くようにレーザ光を照射すれば、穴Ｈの円周の座標Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが求められ、その円周部の４点の座標により、次式より、中心Ｆの座標が求められる。

点Ｆのｘ座標＝（Ｂのｘ座標＋Ｄのｘ座標）/２
点Ｆのｙ座標＝（Ａのｙ座標＋Ｃのｙ座標）/２
そして、レーザの戻り光により求められた穴Ｈ１〜Ｈ４の中心位置の座標は、図９に示すように、穴Ｈ１の中心位置の座標が、Ｆ１（Ｆ１ｘ、Ｆ１ｙ）と設定され、穴Ｈ２の中心位置の座標が、Ｆ２（Ｆ２ｘ、Ｆ２ｙ）と設定され、穴Ｈ３の中心位置の座標が、Ｆ３（Ｆ３ｘ、Ｆ３ｙ）と設定され、穴Ｈ４の中心位置の座標が、Ｆ４（Ｆ４ｘ、Ｆ４ｙ）と設定される。

次に、ステップ１１１において、補正に必要なパンチ加工時における座標系とレーザ加工時における座標系との回転方向のずれθが算出される。

すなわち、図１０に示すように、穴Ｈ１と穴Ｈ３とについて、パンチ加工により求められた穴Ｈ１の中心位置の座標Ｗ１（Ｗ１ｘ、Ｗ１ｙ）と穴Ｈ３の中心位置の座標Ｗ３（Ｗ３ｘ、Ｗ３ｙ）とを結ぶ直線Ｌ１が求められ、レーザの戻り光により求められた穴Ｈ１の中心位置の座標Ｆ１（Ｆ１ｘ、Ｆ１ｙ）と穴Ｈ３の中心位置の座標Ｆ３（Ｆ３ｘ、Ｆ３ｙ）とを結ぶ直線Ｌ２が求められる。そして、両直線Ｌ１、Ｌ２の交点をＺと設定し、交点Ｚと座標Ｆ３（Ｆ３ｘ、Ｆ３ｙ）と座標Ｗ３（Ｗ３ｘ、Ｗ３ｙ）とを頂点とする三角形を設定し、それぞれの辺の長さをａ、ｂ、ｃと設定する。

そして、辺の長さａ、ｂ、ｃを使用して、以下の式２によって、ずれθが算出される。

次に、ステップ１１３において、図５に示すところの、レーザ加工時における座標系の原点Ｈ（Ｈｘ、Ｈｙ）が算出される（パンチ加工時における原点０とレーザ加工時における原点Ｈとにずれがある場合）。

すなわち、レーザの戻り光により求められた穴Ｈ２の中心位置の座標Ｆ２（Ｆ２ｘ、Ｆ２ｙ）について、以下の式３によって、座標Ｆ２ｘ’、Ｆ２ｙ’を算出し設定する。

そして、以下の式４によって、レーザ加工時における座標系の原点Ｈ（Ｈｘ、Ｈｙ）が算出され設定される。

次に、ステップ１１５において、レーザ加工における座標系の勾配補正の係数Ｋｘ、Ｋｙが算出される。

すなわち、まず、以下の式５によって、座標変換後のｘ座標であるＰｋｘおよび座標変換後のｙ座標であるＰｋｙが求められる。

ここで、Ｐｙは、補正前のレーザの指令座標であり、Ｐｘは、補正前のレーザの指令座標である。

次に、レーザの戻り光により求められた穴Ｈ１〜Ｈ４の中心位置の座標Ｆ１（Ｆ１ｘ、Ｆ１ｙ）、Ｆ２（Ｆ２ｘ、Ｆ２ｙ）、Ｆ３（Ｆ３ｘ、Ｆ３ｙ）、Ｆ４（Ｆ４ｘ、Ｆ４ｙ）と、座標変換後のｘ座標であるＰｋｘおよび座標変換後のｙ座標であるＰｋｙとから、
図１１に示すように、座標変換後の穴Ｈ１’の中心位置の座標が、Ｆ１’（Ｆ１ｋｘ、Ｆ１ｋｙ）と設定され、座標変換後の穴Ｈ２’の中心位置の座標が、Ｆ２’（Ｆ２ｋｘ、Ｆ２ｋｙ）と設定され、座標変換後の穴Ｈ３’の中心位置の座標が、Ｆ３’（Ｆ３ｋｘ、Ｆ３ｋｙ）と設定され、座標変換後の穴Ｈ４’の中心位置の座標が、Ｆ４’（Ｆ４ｋｘ、Ｆ４ｋｙ）と設定される。

そして、以下の式６、７によって、レーザ加工における座標系の勾配補正の係数Ｋｘ、Ｋｙが算出される。

次に、ステップ１１７において、実際の加工プログラムによる実加工モードであるか否かが判定され、実加工モードである場合、ステップ１１９において、実加工モードにおける複合座標補正が行われる。

すなわち、補正後のレーザの指令座標Ｐｘ’、 Ｐｙ’が、ステップ１０５〜１１５において求められた、パンチ加工時における原点Ｏとレーザ加工時における原点ＨとのずれＨｘ、Ｈｙおよびパンチ加工時における座標系とレーザ加工時における座標系との回転方向のずれθおよび勾配補正の係数Ｋｘ、Ｋｙと、実際の加工プログラムにおける補正前のレーザの指令座標Ｐｘ、Ｐｙとを使用して、前述した式１により算出され設定される。

そして、その設定されたに補正後のレーザの指令座標Ｐｘ’、 Ｐｙ’より、実加工モードにおけるレーザ加工およびパンチ加工が行われる。

なお、上記複合座標補正は、所定の実加工毎に行われるようになっている。

このように、所定の実加工前に、パンチ加工時における座標系とレーザ加工時における座標系とのずれを自動的に算出して、自動的に複合座標補正するようになっているので、レーザ加工時にワークテーブルの移動に使用するボールネジ等の部品が熱膨張により変形しても、高度な複合精度を得ることができる。

また、本発明は、上記実施形態に限らず、以下に説明するように様々な形態に適用できる。

すなわち、上記実施形態では、上記式１における補正座標値Ｐｘ’、 Ｐｙ’を求めるために、ワークＷの四隅に小さな穴Ｈ１〜Ｈ４を形成するようにしたが、これに限定されず、変形例として、実加工においてレーザ加工を実施する際に、ピアス（穴）を開けて行うが、このピアスの形成をパンチ加工で行うようにし、そのパンチ穴を、上記穴Ｈ１〜Ｈ４の代わりに用いて、パンチ加工時における原点Ｏとレーザ加工時における原点ＨとのずれＨｘ、Ｈｙおよびパンチ加工時における座標系とレーザ加工時における座標系との回転方向のずれθおよび勾配補正の係数Ｋｘ、Ｋｙからなる係数を求め、補正座標値Ｐｘ’、 Ｐｙ’を求めるようにしても良い。

この場合、補正座標値Ｐｘ’、 Ｐｙ’を求め方は、前記実施形態と同様である。

また、上記実施形態では、穴Ｈ１〜Ｈ４の中心位置の座標を、レーザの戻り光を戻り光検出器３３により求めるようにしていたが、これに限定されず、変形例として、図１２に示すように、レーザ加工ヘッド１９に隣接配置されワークＷの上面とレーザ加工ヘッド１９との間隔を測定するためのレーザ加工用ギャップセンサ６３を用いて穴Ｈ１〜Ｈ４の中心位置の座標を得るようにしても良い。

すなわち、穴Ｈ１〜Ｈ４の位置では、レーザ加工用ギャップセンサ６３が反応しないので、その特性を利用して穴Ｈ１〜Ｈ４の中心位置の座標を得る。また、図１３に示すように、ワークＷの下方に光電センサ６５を設け、レーザ光を直接的に検出するようにしても良い。

また、上記実施形態では、複合機に適用して複合精度を向上させるようにしていたが、これに限定されず、変形例として、レーザ単体機にも適用できる。

すなわち、図１４に示すように、複数の加工軌跡６７ａ、６７ｂ、６７ｃのピアス６９ａ、６９ｂ、６９ｃのすべてを形成し、その中心座標を、図８に示す方法により、戻り光検出器３３で検出し、図１５に示すように、複数の加工軌跡６７ａ、６７ｂ、６７ｃをレーザ加工する前に、ピアス６９ａ、６９ｂ、６９ｃを、戻り光検出器３３で再検出し、補正座標値Ｐｘ’、 Ｐｙ’を求めて、レーザ加工のｘｙ軸の補正を行う。その際、各ピアス６９ａ、６９ｂ、６９ｃのずれを、外部記憶（データベース５１）に記憶しておき、別ワークで同じ製品を加工する場合に利用するようにしても良い。

この場合、補正座標値Ｐｘ’、 Ｐｙ’を求め方は、前記実施形態と同様である。

１ 加工システム
３ 加工機（複合機）
５ ＮＣ装置
７ フレーム
９ テーブル
１１ キャリッジベース
１３ キャレッジ
１５ クランパ
１７ レーザ加工部
１９ レーザ加工ヘッド
１９ａ レーザ発振器
２１ タレット
２３ ガイド
２５ 製品保持部
２７ レーザ光学系
２９ ミラー
３１ 対物レンズ
３３ 戻り光検出器
４７ 入力表示部
４９ 軸エンコーダ
５１ データベース
５３ 第１の駆動部
５５ 第２の駆動部
５７ 第３の駆動部
５９ シリンダ
６１ ドライバ
６３ レーザ加工用ギャップセンサ
６５ 光電センサ
６７ａ、６７ｂ、６７ｃ 加工軌跡
６９ａ、６９ｂ、６９ｃ ピアス
Ｈ１〜Ｈ４ 穴
Ｌ１、Ｌ２ レーザ光
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. ワークに対して、第１の種類の加工と第２の種類の加工とを行う加工システムにおいて、前記加工により発生する誤差を補正する誤差補正装置であって、
   前記第２の種類の加工において、前記ワークに設けられた穴を検出する検出手段と、
   所定の情報を記憶する記憶手段と、
   以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御装置と、を有する誤差補正装置。
   （Ａ）前記第１の種類の加工における加工軸の座標系および前記第２の種類の加工における加工軸の座標系を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
   （Ｂ）前記工程（Ａ）において設定された座標系に基づいて、前記第２の種類の加工における補正座標の変換式を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
   （Ｃ）前記第１の種類の加工により、前記ワークに所定の穴を形成する工程と、
   （Ｄ）前記工程（Ｃ）において形成された穴の座標を記憶する工程と、
   （Ｅ）前記第２の種類の加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を測定する工程と、
   （Ｆ）前記工程（Ｄ）において設定された穴の座標および前記工程（Ｅ）において測定された穴の中心位置に基づいて、前記第１の種類の加工における加工軸の座標系と前記第２の種類の加工における加工軸の座標系との回転方向のずれを算出する工程と、
   （Ｇ）前記工程（Ｅ）において測定された穴の中心位置および前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれに基づいて、前記第２の種類の加工における座標系の原点を算出する工程と、
   （Ｈ）前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれおよび前記工程（Ｇ）において算出された座標系の原点に基づいて、前記第２の種類の加工における座標系の勾配補正の係数を算出する工程と、
   （Ｉ）前記記憶手段より、前記補正座標の変換式を読み出し、前記工程（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）において算出された、前記回転方向のずれおよび前記第２の種類の加工における座標系の原点および前記勾配補正の係数により、補正後の前記第２の種類の加工における指令座標を求める工程。
2. 前記制御装置が、さらに、工程（Ｊ）として、前記工程（Ｈ）において求められた補正後の前記第２の種類の加工における指令座標に基づいて前記第２の種類の加工を行う工程を制御することを特徴とする請求項１に記載の誤差補正装置。
3. 前記第１の種類の加工が、パンチ加工であり、前記第２の種類の加工が、レーザ加工であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の誤差補正装置。
4. 前記所定の穴が、前記ワークの四隅にそれぞれ設けられた小さな穴であることを特徴とする請求項３に記載の誤差補正装置。
5. 前記検出手段が、前記第２の種類の加工における前記ワークよりの戻りレーザ光を検出する戻り光検出器であることを特徴とする請求項３あるいは４に記載の誤差補正装置。
6. 前記第２の種類の加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を測定する工程が、前記穴において、８の字を描くように前記ワークにレーザ光を照射し、その戻り光を、前記戻り光検出器により検出し、戻り光の強弱を測定し、その測定結果により、前記穴の円周の座標を求め、その円周部の座標により、前記穴の中心の座標を求めることならなることを特徴とする請求項２に記載の誤差補正装置。
7. ワークに対して、所定の加工を行う加工機において、前記加工により発生する誤差を補正する誤差補正装置であって、
   前記加工において、前記ワークに設けられた穴を検出する検出手段と、
   所定の情報を記憶する記憶手段と、
   以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御装置と、を有する誤差補正装置。
   （Ａ）前記加工における加工軸の座標系を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
   （Ｂ）前記工程（Ａ）において設定された座標系に基づいて、前記加工における補正座標の変換式を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
   （Ｃ）前記加工により、前記ワークに所定の穴を形成する工程と、
   （Ｄ）前記工程（Ｃ）において形成された穴の座標を記憶する工程と、
   （Ｅ）前記加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を１回目に測定する工程と、
   （Ｅ）’前記加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を２回目に測定する工程と、
   （Ｆ）前記工程（Ｄ）において設定された穴の座標および前記工程（Ｅ）、（Ｅ）’において測定された穴の中心位置に基づいて、前記１回目の測定における加工軸の座標系と前記２回目の測定における加工軸の座標系との回転方向のずれを算出する工程と、
   （Ｇ）前記工程（Ｅ）、（Ｅ）’において測定された穴の中心位置および前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれに基づいて、前記加工における座標系の原点を算出する工程と、
   （Ｈ）前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれおよび前記工程（Ｇ）において算出された座標系の原点に基づいて、前記２回目の測定における座標系の勾配補正の係数を算出する工程と、
   （Ｉ）前記記憶手段より、前記補正座標の変換式を読み出し、前記工程（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）において算出された、前記回転方向のずれおよび前記２回目の測定における座標系の原点および前記勾配補正の係数により、補正後の前記加工における指令座標を求める工程。
8. 第２の種類の加工において、ワークに設けられた穴を検出する検出手段と、所定の情報を記憶する記憶手段と、制御装置とを有し、前記制御装置の制御の基で、前記ワークに対して、第１の種類の加工と前記第２の種類の加工とを行う加工システムにおいて、前記加工により発生する誤差を補正する誤差補正方法であって、
   （Ａ）前記第１の種類の加工における加工軸の座標系および前記第２の種類の加工における加工軸の座標系を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
   （Ｂ）前記工程（Ａ）において設定された座標系に基づいて、前記第２の種類の加工における補正座標の変換式を設定して前記記憶手段に保持する工程と、
   （Ｃ）前記第１の種類の加工により、前記ワークに所定の穴を形成する工程と、
   （Ｄ）前記工程（Ｃ）において形成された穴の座標を記憶する工程と、
   （Ｅ）前記第２の種類の加工において前記検出手段により前記穴の中心位置を測定する工程と、
   （Ｆ）前記工程（Ｄ）において設定された穴の座標および前記工程（Ｅ）において測定された穴の中心位置に基づいて、前記第１の種類の加工における加工軸の座標系と前記第２の種類の加工における加工軸の座標系との回転方向のずれを算出する工程と、
   （Ｇ）前記工程（Ｅ）において測定された穴の中心位置および前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれに基づいて、前記第２の種類の加工における座標系の原点を算出する工程と、
   （Ｈ）前記工程（Ｆ）において算出された回転方向のずれおよび前記工程（Ｇ）において算出された座標系の原点に基づいて、前記第２の種類の加工における座標系の勾配補正の係数を算出する工程と、
   （Ｉ）前記記憶手段より、前記補正座標の変換式を読み出し、前記工程（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）において算出された、前記回転方向のずれおよび前記第２の種類の加工における座標系の原点および前記勾配補正の係数により、補正後の前記第２の種類の加工における指令座標を求める工程と、を有することを特徴とする誤差補正方法。
9. 前記誤差補正方法が、さらに、工程（Ｊ）として、前記工程（Ｈ）において求められた補正後の前記第２の種類の加工における指令座標に基づいて前記第２の種類の加工を行う工程を有することを特徴とする請求項８に記載の誤差補正方法。

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