JP2017185535A - ノズルチップの配置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光軸がレーザ光出射孔の中心から出射されるように精確な位置合わせを容易に可能とするノズルチップの配置調整方法等を提供することを目的とする。【解決手段】ノズルチップのレーザ光出射孔に調整用シールを貼付する工程と、レーザ光をノズルチップから出射させて、調整用シールにレーザ光に起因する貫通孔を開ける工程と、ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、調整用カメラで貫通孔の画像を取得し、取得画像内における貫通孔の位置をマーキングする工程と、リアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの中心がマーキングした位置に一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有するレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルチップの配置調整方法に関する。

溶接や切断を行うレーザ溶接機は、レーザトーチの先端部分に位置するノズルチップからレーザ光が出射される。ノズルチップは、ワーク上に搭載された加工対象となる試料やその加工内容に対応して、孔径や長さが異なる複数種類のノズルチップの中から適切なノズルチップに付け替えられることが多い。また、使用頻度の増大に伴う劣化に応じて交換されることもある。

下記特許文献１には、精度の高い芯出し処理を自動で行うレーザ加工機を得ることを目的として、加工ノズルよりもレーザ光の下流側に設置された撮影手段と、レーザ光の焦点位置を移動させるための移動手段と、移動手段により移動自在な集光レンズと、移動手段、撮影手段、発振器を制御する制御装置とを備えるレーザ加工機とする技術思想が開示されている。

当該文献によれば、加工ノズルよりもレーザ光の下流側に設置された撮影手段でノズルとレーザ光を撮像するので、簡単な構成で精度の高い芯出し処理が可能なレーザ加工機を得ることができるとされている。

特開２０１５−０１３２９７号公報

ノズルチップの交換時等において、ノズルチップの先端付近に設けられたレーザ光出射孔の中心からレーザ光が出射されるように、ノズルチップを配置調整することが、溶接等の品質安定化の観点から、最も好ましいものである。

レーザ溶接時においてはノズルチップの先端から、アシストガスと称される不活性ガス（エアー）等が溶接対象物等に向けて吹き付けられている。もし、吹き付けエアーの中心にレーザ光の光軸が位置していなければ、溶接箇所に対して均等にエアーが吹き付けられないものとなり、溶接品質の低下を招来する。

このため、ノズルチップから出射されるレーザ光の光軸と、ノズルチップのレーザ光出射孔の中心と、を精確に一致させるようにノズルチップの位置を微調整・微調節できることが好ましい。ノズルチップそれ自体は、実装されるレーザトーチに対して配置を微調整・微調節可能なように構成されているが、光軸と孔の中心との精確な位置合わせが従来は困難であった。

本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、レーザ光軸がレーザ光出射孔の中心から出射されるように精確な位置合わせを容易に可能とするノズルチップの配置調整方法等を提供することを目的とする。

本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、ノズルチップのレーザ光出射孔に調整用シールを貼付する工程と、レーザ光をノズルチップから出射させて、調整用シールにレーザ光に起因する貫通孔を開ける工程と、ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、調整用カメラで貫通孔の画像を取得し、取得画像内における貫通孔の位置をマーキングする工程と、リアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの中心がマーキングした位置に一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、好ましくはノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程は、調整用カメラで取得された画像を表示するモニターを視認しながら遂行されることを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、さらに好ましくはレーザ光出射孔の孔径が１ｍｍφ以下であることを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、さらに好ましくはモニターに表示される画像は、拡大画像であることを特徴とする。

また、本発明の画像処理システムは、上述のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用する画像処理システムであって、レーザ光により調整用シールに開けられた貫通孔の画像を取得するカメラと、カメラで取得した画像を表示した状態における貫通孔に対応する位置にマーカーを固定表示するモニターと、を備えることを特徴とする。

また、本発明の画像処理システムは、好ましくは調整用シールはレーザ光出射孔の輪郭を把握できる程度に透過性があり、モニターは、レーザ光出射孔の輪郭を認識して算出されたレーザ光出射孔の中心位置を表示することを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、ノズルチップのレーザ光出射孔に調整用シールを貼付する工程と、レーザ光をノズルチップから出射させて、調整用シールにレーザ光に起因する貫通孔を開ける工程と、ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、調整用カメラで貫通孔の画像を取得し、取得画像内における貫通孔の位置を中心として、ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、表示する工程と、リアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの孔径がガイド線と一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用する画像処理システムは、レーザ光により調整用シールに開けられた貫通孔の画像を取得するカメラと、カメラで取得した画像を表示した状態における貫通孔を中心として、ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、固定表示するモニターと、を備えることを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、ノズルチップのレーザ光出射孔からガイド光を出射する工程と、ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、調整用カメラでガイド光の画像を取得し、取得画像内におけるガイド光の位置をマーキングする工程と、リアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの中心がマーキングした位置に一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用する画像処理システムは、ガイド光の画像を取得するカメラと、カメラで取得した画像を表示した状態におけるガイド光に対応する位置にマーカーを固定表示するモニターと、を備えることを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、ノズルチップの出射光側に、ＮＤフィルタが実装された調整用カメラを位置決めして配置する工程と、ノズルチップのレーザ光出射孔からガイド光を出射する工程と、調整用カメラでガイド光の画像を取得し、取得画像内におけるガイド光の位置を中心として、ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、モニターに表示する工程と、ＮＤフィルターを調整用カメラから取り外す工程と、モニターに表示されたリアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの孔径がガイド線と一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用する画像処理システムは、ガイド光の画像を取得するカメラと、カメラで取得した画像を表示した状態における取得画像内におけるガイド光の位置を中心として、ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、固定表示するモニターと、を備えることを特徴とする。

本発明により、レーザ光軸がレーザ光出射孔の中心から出射されるように精確な位置合わせを容易に可能とするノズルチップの配置調整方法等を提供できる。また、不要なエアーやアシストガスの消費を回避してコストが低減された調整が行える。

（ａ）は、本実施形態のレーザ加工機のノズルチップの配置を調整する方法にかかる画像処理システムの概要を説明する図であり、（ｂ）は、画像処理システムのモニターに表示された取得画像の典型例であって、ノズルチップの配置を調整する方法例を説明する図である。 （ａ）は、ノズルチップのレーザ光出射孔の中心とレーザ光軸とが一致している状態を説明する概念図であり、（ｂ）は、ノズルチップのレーザ光出射孔の中心とレーザ光軸とが一致していない状態を説明する概念図である。 本実施形態の方法に関する一典型例を説明するフローチャートである。 第二の実施形態のレーザ加工機のノズルチップの配置を調整する方法を説明する図である。 ノズルチップの位置調整の典型例について説明する図であり、（ａ）がノズルチップ及び試料台に載置されたカメラの斜視図、（ｂ）がノズルチップの位置調整ネジを示す図、（ｃ）がレーザ光軸とノズルチップとの軸合わせができている状態を説明するモニター映像図である。 第三の実施形態にかかるガイド光機能を有するレーザ加工機のノズルチップ位置調整方法について説明する図である。 第三の実施形態にかかるガイド光機能を有するレーザ加工機のノズルチップ位置調整方法について説明する図である。 第三の実施形態にかかるガイド光機能を有するレーザ加工機のノズルチップ位置調整方法について説明する図である。

溶接、切断を主に行うレーザ加工機においてレーザが出力するレーザトーチの最終段にノズルチップ（単にノズルとも称する）がある。このノズルチップは、付替え可能に構成されている場合が多く、ノズル先端の穴径や先端までの長さの違いなど種々の形状のものがあり、加工内容に合わせて選定を行うことが多い。

また、ノズルチップの劣化や使用頻度に応じて適宜交換するのが一般的である。ノズルチップは、付け替えの度にレーザ出力光軸とノズルの位置が適切になるように、微調整する必要があり、ノズルチップに対してレーザ出力光軸が中心になるように調整する。レーザ光を用いた溶接等加工時には、レーザ光と同時にエアーやアシストガスを放出する。

放出するエアーやアシストガスの中心にレーザ光軸が位置するか否かで、加工部位の品質が大きく左右される。レーザ光による切断加工時に、このようなアシストガスの中心とレーザ光軸とのずれがある場合には、切断された２つのうち一方にはバリがないが他方にはバリができてしまう等の品質不具合が発生する。

一方にバリが発生する等した場合には、バリを除去するための後処理の工程などが発生し、スループットが低下するのみならず、コストの増大を招くこととなる。また、レーザ光を用いた溶接の場合には、溶接強度が均一にならずに強度差が発生したり、外観が悪くなったりしてしまう。

また、万一放出するエアーやアシストガスの中心にレーザ光軸が位置しない場合には、上述のような品質低下を低減するために、エアーおよびアシストガスを必要より多く吹き付けることで光軸調節の甘さに起因して発生する品質の低下を補っているのが現状である。

このような対処方法は、エアーやアシストガスの過剰な消費を伴うこととなり、コストの増大を招来する。このためノズルチップの調節は、レーザ加工において品質面の観点からも、コスト面の観点からも、いずれにおいても重要な要素となる。

しかしながら、レーザ加工機の出力光は目で直接観察することができないし、レーザ光を放出しながらの調整は危険なのでできない（直視は人体に有害であり視力に障害が発生する懸念がある）。このため、ノズルの調整は、試し打ち（試し溶接や試し切断）を何度も行って、その結果を確認しながら調整行うこともされているが、多大な工数と時間を要するのみならず、オペレータの熟練度により調整結果が大きく左右されるものとなっている。

ノズルの調整が精確でないことに起因する不具合発生を補填するために、過剰にアシストガスやエアーを放出して加工面の品質のばらつきを抑えているが、これはコストの増大を招く。また、ノズルの調整不足により加工断面の品質にばらつきが発生する。現状は現場での担当者により調整し溶接、切断の加工を行っていた。また、調整は担当者の熟練度によって左右されている。従って、品質の維持が難しく、品質維持の為に後処理工程が増加する。

このため、本実施形態においては、ノズルチップのレーザ光出射孔に調整用シールを貼付し、レーザ光をノズルチップから出射させて、調整用シールにレーザ光に起因する貫通孔を開け、ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置し、調整用カメラで貫通孔の画像を取得し、取得画像内における貫通孔の位置をマーキングし、リアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの中心がマーキングした位置に一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整することにより、容易にレーザ加工機のノズルチップの配置を調整する方法を提案する。

これにより、レーザ光軸とノズルチップのレーザ光出射孔との精緻な相対位置調整が可能となるので、レーザ光出射孔の孔径を例えば１ｍｍφ以下等に小さくすることが可能であり、吹き付けエアーの消費量を低減して低コスト化できる。孔径を小さくしても、充分なアライメントが比較的容易に可能となる。

（第一の実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態のレーザ加工機のノズルチップ１２００の配置を調整する方法にかかる画像処理システムの概要を説明する図であり、図１（ｂ）は、画像処理システムのモニターに表示された取得画像１５１０の典型例であって、ノズルチップ１２００の配置を調整する方法例を説明する図である。

図１（ａ）に示すように、レーザ溶接やレーザ切断等を遂行するレーザ加工機のレーザトーチ１１００の先端には交換及び配置調整が可能なノズルチップ１２００が実装されている。ノズルチップ１２００は、加工対象となる試料やその加工内容に対応して、その長さやレーザ光出射孔の孔径（例えば１ｍｍφ〜数十ミリφ程度）等が異なる種々の形状のものが用いられる。

そして、ノズルチップ１２００を交換した場合には、そこから出射されるレーザ光の光軸調整が必要となる。すなわち、ノズルチップ１２００を交換した場合に、レーザ光の出射される光軸位置は通常変化しないが、交換されて新たに取り付けされたノズルチップ１２００の配置が微妙にかわるため、ノズルチップ１２００の先端のレーザ光出射孔の中心に対して、レーザ光の光軸がズレが生じる場合がある。

レーザ光出射孔からは、レーザ光とともに、エアーや種々のアシストガス等がレーザ加工箇所に対して吹き付けられている。このため、レーザ光軸がレーザ光出射孔の中心から変位している場合には、加工箇所の周囲に均等にエアー等が供給されないこととなり、加工品質が低下する。また、光軸の位置ズレが大きければ、出射光の一部がノズルチップ１２００のレーザ光出射孔の辺縁部に遮られて出力低下する等も懸念される。

より精緻なレーザ光軸に対するノズルチップ１２００の位置調整を可能とするため、ノズルチップ１２００交換後のアライメントやメンテナンス時に、ノズルチップ１２００の先端に調整用シール１３００を貼付する。一方、レーザ加工対象となる試料が配置される箇所に、カメラ１４００を取り外し可能に一時的に仮固定配置する。調整用シール１３００にはセロハンテープを用いてもよい。

ここで、好ましくはカメラ１４００を配置する前に、レーザ光をノズルチップ１２００から出射させて、調整用シール１３００に貫通孔を開ける。また、カメラ１４００を配置した後に貫通孔を開ける場合には、レーザ光の散乱光等が人体に直接または間接に障害を発生させないように、周囲環境及びオペレータ保護に充分に注意し、カメラ１４００にレンズカバーを装着する等機器を保護することも必要である。

また、カメラ１４００で撮像された画像はケーブルを介してモニター１５００にリアルタイムで表示される。カメラ１４００とモニター１５００とは、無線ＬＡＮ等により接続されてもよい。また、モニター１５００として、パソコンを用いることもできる。

また、図１（ｂ）に示すように、レーザ光を出射しない状態でカメラ１４００で取得された映像を見ると、ノズルチップ２２００の交換後は、レーザ光の光軸（貫通孔）２７００と、ノズルチップ２２００の先端のレーザ光出射孔２２１０の中心と、は変位が生じており一致しない。

この両者を一致させるために、図１（ｂ）に示す状態の場合には、ノズルチップ２２００の位置を図１（ｂ）矢印の方向に移動させて微調整を行う。この場合に、カメラ１４００の位置は固定されているので、当初のレーザ光の光軸（貫通孔）２７００の位置に対応して表示されているマーカ２６００は、表示画像１５１０内においては変化しない。マーカ２６００は、例えばパソコンを用いてその画面内に固定表示させるものとできる。

ノズルチップ２２００を矢印方向に移動調整させた場合に、リアルタイムの表示画像１５１０内において移動するのは、貫通孔２７００と調整用シールとレーザ光出射孔２２１０とノズルチップ２２００であり、これらが同調して矢印方向に移動することとなる。

そして、モニター１５００で目視確認しながら、マーカ２６００の位置（十字交点の位置）が、ノズルチップ２２００の中心に一致するまでノズルチップ２２００を矢印方向に移動させて、一致した箇所でノズルチップ２２００の移動調整を終了する。そして、調整用シール１３００をはがして、カメラ１４００を取り外して、必要に応じてモニター１５００も撤収することにより、精緻なアライメントが完了した状態で、レーザ加工を開始することが可能となる。

また、調整はパソコン等の画像をリアルタイムで視認しながら行えるので、比較的容易に微調整することが可能であり、必要に応じて表示倍率を拡大するなどして確認すれば、さらに調整が容易となる。また、パソコンの画像処理により、ノズルチップ２２００のレーザ光出射孔２２１０を自動的に認識し識別し、その中心位置を自動的に算出して画面上にリアルタイムで表示させるものとしてもよい。

この場合には、当該リアルタイムで表示されている中心位置と、マーカ２６００の位置（十字交点の位置）と、が一致するように、パソコンのモニター等の表示を視認しながらノズルチップ２２００の配置を調整すればよい。

図２（ａ）は、ノズルチップ３２００のレーザ光出射孔３２１０の中心とレーザ光軸３７００とが一致している状態を説明する概念図であり、図２（ｂ）は、ノズルチップ３２００のレーザ光出射孔３２１０の中心とレーザ光軸３７００とが一致していない状態を説明する概念図である。

図２（ａ）から理解されるように、ノズルチップ３２００のレーザ光出射孔３２１０の中心とレーザ光軸３７００とが一致している場合には、矢印で示されるアシストガス等の流れと広がり方は、レーザ光軸３７００を中心として対称（図２においては左右均等）になるため、レーザ加工の品質が保たれることとなる。

また、図２（ｂ）から理解されるように、ノズルチップ３２００のレーザ光出射孔３２１０の中心とレーザ光軸３７００とが一致していない場合には、矢印で示されるアシストガス等の流れと広がり方は、レーザ光軸３７００を中心として対称にならない（図２においては左右均等でない）、レーザ加工の品質の低下を招くこととなる。

なお、図２（ａ），（ｂ）から理解できるように、ノズルチップ３２００はレーザトーチ３１００に取り付けられており、レーザトーチ３１００に対する配置を微調整可能に構成されているものである。

また、図３は、本実施形態の方法に関する一典型例を説明するフローチャートである。そこで、以下図３に示す各ステップごとに本実施形態の方法について詳細に説明する。

（ステップＳ３１００）
まず、準備作業の一つとして交換済みのノズルチップの先端に、セロハンテープ等の調整用シールを貼付する。調整用シールは、レーザ出力光の光路に確実に入るように貼る。

（ステップＳ３２００）
レーザ光を試し打ち（試射）する。ここでいう試し打ちとは、レーザ加工機の本来の目的である溶接や切断等をすることを目的とせず、加工対象試料を実装せずにレーザ光のみ出射させる事（空打ちとも称する）を意味する。

（ステップＳ３３００）
ステップＳ３２００のレーザ空打ちにより、調整用シールに貫通孔が開けられたか否かを確認する。貫通孔は、レーザ光の光路を示すガイド孔となる。本ステップにより、調整用シールに貫通孔が開けられた場合にはステップＳ３４００へと進み、調整用シールに貫通孔が開けられていない場合には再度本ステップを遂行する。

（ステップＳ３４００）
調整用カメラを本来加工対象試料が実装される位置に配置して一時的に固定する。調整用カメラは、本フローチャートに示すノズルチップの調整が完了すれば取り外すことができるように固定するものとする。また、カメラアングルは、ノズルチップを加工対象試料側から観察する配置とする、すなわちカメラは、ノズルチップの下流側において、レーザ光の下流側から上流側を観察するように配置する。

（ステップＳ３５００）
調整用カメラでノズルチップに開口された貫通孔の画像を取得する。例えば、パソコンのモニタに貫通孔のリアルタイム取得映像を表示することができる。

（ステップＳ３６００）
ステップＳ３５００で取得した映像の貫通孔に対応するモニター画面内の位置をマーキングして記憶する。当該マーキングは、パソコン等を用いてソフトウェア的に遂行してもよいし、マーカーテープ等をパソコン画面等に貼付して、貫通孔の位置を示してもよい。そして、貫通孔のマーカー位置はこの後の各ステップにおいても移動させることはなく固定させておく。例えば、モニター画面右端から２０ｃｍ、下端から１５ｃｍの位置に貫通孔があるとすれば、この後のステップにおいてマーカー位置は常にモニター画面右端から２０ｃｍ、下端から１５ｃｍの位置にあるものとする。

取得映像における貫通孔の位置をマーキングすればステップＳ３７００へと進み、取得映像における貫通孔の位置をマーキングしていなければ本ステップにてマーキングを遂行する。このため、画面において、レーザトーチから出射されるレーザ光の光路は、貫通孔を通って、画面上のマーキングの位置にあるものとなる。

（ステップＳ３７００）
ノズルチップの位置をレーザトーチに対して少しずつ移動させることで、ノズルチップの中心がマーキングした箇所に一致するように、調整する。この場合に、調整用カメラの位置やアングルは動かさないが、取得映像の倍率を拡大することができることが好ましい。倍率を拡大して調整することで、より小さな孔径のレーザ出射孔を有するノズルチップにおいても、充分に精確な調整が可能となる。ここで、移動するのはノズルチップのみであって、レーザトーチは移動させない。従って、取得画面において、レーザ光の光路は、レーザトーチからマーキングの位置に向かう方向に一致して変化せず、この光路に整合するようにノズルチップのみを微調整移動させるものとなる。

（第二の実施形態）
図４は、第二の実施形態のレーザ加工機のノズルチップ１２００の配置を調整する方法を説明する図である。図４に示す例においては、十字のマーカ２６００に替えてガイド円を画面上に形成し、当該ガイド円がノズルチップのレーザ出射孔の径に合致するように合わせるものである。

図４に示す１）において、ノズルチップの先端にメンディングテープ等の調整用テープを貼り付け、その状態でパルスレーザを照射して、当該調整用テープに視認できる程度の小さな貫通孔を開ける。

図４に示す２）において、カメラで加工試料が配置される側からノズルチップの先端を撮影して、貫通孔の中心にフォーカスマークを合わせて、当該貫通孔を中心とし、ノズルチップの径と同一径とされた、ガイド円を画面上に表示させる。ガイド円の中心は貫通孔であるが、当該ガイド円と映像として写されている現実のノズルチップの開口とは、芯出しができていない現時点では一致していないものとなる。ガイド円は、パソコン等のプログラム処理によりパソコン等の画面上に取得画像に重ねて表示させるようにすることができる。また、その円径や位置は、取得画面に応じて任意に調整できるものとする。

図４に示す３）において、レーザ加工ヘッドとカメラの位置関係がずれないように、固定する。映像取得・表示中の一連の調整工程においては、移動するのはノズルチップのみであって、レーザトーチ及びカメラの配置関係は固定されているものとする。この３）の工程は、上記２）の工程の前に遂行しても好ましいものとなる。

図４に示す４）において、ノズルチップ先端に貼り付けた調整用テープを剥がす。レーザ光の光軸位置は、カメラ映像のモニター内にガイド円として既に取得（光軸それ自体の位置はガイド円の中心となる）されていることから、調整用テープを外しても問題ない。そして、取得映像のノズルチップの開口孔と、パソコンモニタに固定表示されているガイド円と、が一致するようにノズルチップを移動させて配置調整を遂行する。この場合に、カメラやレーザトーチ及び表示画面内のガイド円は動かさないことに留意する。

図４に示す５）において、再度１）〜４）を遂行して、レーザ光軸がノズルチップの中心から出射されていることを確認することができる。

また、図５は、ノズルチップの位置調整の典型例について説明する図であり、（ａ）がノズルチップ及び試料台に載置されたカメラの斜視図、（ｂ）がノズルチップの位置調整ネジを示す図、（ｃ）がレーザ光軸とノズルチップとの軸合わせができている状態を説明するモニター映像図である。

図５（ａ）、図５（ｂ）では、ノズルチップの先端に調整用テープが貼付されている。そして、図５（ｃ）では調整用テープに開けられた貫通孔の映像を取得して表示していることが理解できる。また、ノズルチップは図５（ｂ）に示す調整ネジにより任意の方向に移動させることができる。調整ネジは、図５（ｂ）に示すものに加え、例えばその直交方向に移動させるための調整ネジを直交方向に備えることもできる。

（第三の実施形態）
図６〜図８は、第三の実施形態にかかるガイド光機能を有するレーザ加工機のノズルチップ位置調整方法について説明する図である。レーザ光の光軸とガイド光の光軸とが同軸出力とされているガイド光機能付きレーザ加工機の場合には、調整用テープへの孔開けをしなくても、ガイド光によりレーザ光軸を安全に確認することが可能である。

このため、図６に示すように、ノズルチップのレーザ出射孔の映像が取得されるようにカメラを試料台上に固定設置した後、カメラにＮＤフィルタを実装し、ノズルチップ、ＮＤフィルタ、カメラレンズの順に配置されるようにする。次に、図７に示すように、レーザ加工機からガイド光を出射させてガイド光の映像を、ＮＤフィルタを介してカメラで取得する。カメラで取得された映像はパソコンのモニター等に映し出されるが、ＮＤフィルタを介しているのでガイド光のみがモニターに表示される。

そして、モニターに映し出されたガイド光（点光源）の位置にガイド線の十字部分を合わせる。これ以降、調整が完了するまでの間は、移動させるのはノズルチップのみであって、カメラやレーザトーチやガイド線は動かしてはいけないものとする。

次に、図８に示すように、ガイド光を消灯してＮＤフィルタを取り外す。これにより、ノズルチップのレーザ出射孔の映像がカメラで取得されてモニターに映写される。モニターを見ながらリアルタイムでノズルチップを移動させて、モニターに表示されているガイド線十字位置（すなわちレーザ光軸）が、ノズルチップの中心となるように、ノズルチップを移動させて調整する。これにより、芯出し調整が完了する。

上述した実施形態により、加工の品質のばらつきを抑えられる、品質の統一化が可能、担当者の熟練度による品質の差が解消される、ノズル径の小型化による加工品質のさらなる向上とエアー、アシストガスの使用量の低減、品質向上に伴う後処理工程の削減等の好ましい作用・効果が期待できる。

本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、ノズルチップのレーザ光出射孔に調整用シールを貼付する工程と、レーザ光をノズルチップから出射させて、調整用シールにレーザ光に起因する貫通孔を開ける工程と、ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、調整用カメラで貫通孔の画像を取得し、取得画像内における貫通孔の位置をマーキングする工程と、リアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの中心がマーキングした位置に一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有することを特徴とする。

これにより、ノズルチップの中心とレーザ光軸とを精確に一致させることができるので、アシストガスのフローをレーザ光軸に対してその周囲に対称かつ均等に供給することが可能となり、加工精度や加工品質の向上が期待できる。さらに、精確なアライメントが可能となるのでさらに小さな孔径のノズルチップを用いることも可能となり、アシストガスの供給量を低減させることが可能となる。

本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、好ましくはノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程は、調整用カメラで取得された画像を表示するモニターを視認しながら遂行されることを特徴とする。

これにより、リアルタイムでその場観察をしながら、極めて精確なノズルチップの位置調整が可能となる。ノズルチップはそれが取り付けられているレーザトーチに対して取り付け部付近のネジ等を介して位置調整が可能とされている。

本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、さらに好ましくはレーザ光出射孔は、孔径が１ｍｍφ以下であることを特徴とする。

孔径が１ｍｍφ以下の極めて小さな孔径のノズルチップにおいては、当該１ｍｍφ以下の極めて小さな孔径からレーザ光を精確に出射させるように調整するような、いわゆる芯出し作業は従来極めて困難であり、ノズルチップ交換のたびに多大な労力と多大な時間とを要していた。ノズルチップの配置のわずかなズレにより、レーザ光が出射されない懸念があった。本発明により、このような小さな孔径からも精確にかつ容易・迅速にレーザ光を出射させる軸合わせが可能となり、アシストガスの使用量をさらに低減させ得るものとできる。

本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、さらに好ましくはモニターに表示される画像は、拡大画像であることを特徴とする。これにより、孔径が１ｍｍφ以下の極めて小さな孔径のノズルチップにおいても、拡大された映像により例えば見かけ上孔径が２０ｍｍφであるようにモニターに表示させることにより、容易にかつ精確かつ迅速にノズルチップの位置調整をすることができる。

また、本発明の画像処理システムは、上述したレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用するものであって、レーザ光により調整用シールに開けられた貫通孔の画像を取得するカメラと、カメラで取得した画像を表示した状態における貫通孔に対応する位置にマーカーを固定表示するモニターと、を備えることを特徴とする。

これにより、ノズルチップを位置調整のために移動させたとしても、モニター上においてマーカーによってレーザ光の光軸位置を把握できるので、そのレーザ光の光軸位置に対応するように、ノズルチップを容易に移動させることが可能な画像処理システムとできる。

また、本発明の画像処理システムは、好ましくは調整用シールが、レーザ光出射孔の輪郭を把握できる程度に透過性があり、モニターは、レーザ光出射孔の輪郭を認識して算出されたレーザ光出射孔の中心位置を表示することを特徴とする。

モニターは、画像処理により抽出されたレーザ光出射孔の輪郭からその中心位置を算出したものをパソコン等の指示により、当該モニター上に随時表示する。ノズルチップの調整移動によりレーザ光出射孔のモニター上の位置が変わった場合には、随時の時点におけるレーザ出射孔の中心位置を表示させる。これにより、レーザ光光軸を示す静止したマーカーの位置に合致するように、モニター上に表示されるレーザ光出射孔の中心位置を動かして（この場合に現実に動かすのはノズルチップ）、一致する時点でノズルチップの位置調整を完了することができる。

また、本発明のノズルチップの配置調整方法は、ノズルチップのレーザ光出射孔に調整用シールを貼付する工程と、レーザ光をノズルチップから出射させて、調整用シールにレーザ光に起因する貫通孔を開ける工程と、ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、調整用カメラで貫通孔の画像を取得し、取得画像内における貫通孔の位置を中心として、ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、表示する工程と、リアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの孔径がガイド線と一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有することを特徴とする。

これにより、円形ガイド線とノズルチップにモニター上で合致するように、モニターを観察しながらノズルチップの位置を微調整するだけでよいので、さらに容易かつ迅速な調整・メンテナンスが可能となる。円形ガイド線は、パソコンや画像処理装置等にインストールされたプログラムにより、中心位置を指定すれば自動的に予め入力された径を有する円がモニター上に固定表示されるものとしてもよい。さらには、円形ガイド線がモニター上に表示された後に、その直径を任意に変更させ得るものとしてもよい。また、ガイド線に替えて、十字マーカーを適宜任意選択して用いることができるようなプログラムとしてもよい。

また、本発明の画像処理システムは、レーザ光により調整用シールに開けられた貫通孔の画像を取得するカメラと、カメラで取得した画像を表示した状態における貫通孔を中心として、ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、固定表示するモニターと、を備えることを特徴とする。

これにより、ノズルチップの配置調整・メンテナンスを容易かつ迅速に遂行可能な画像処理システムを実現できる。円形ガイド線は、オペレータによる貫通孔の中心をモニター上でクリックする等の入力動作に対応して、予め入力設定されている直径の円を自動的にモニター上に表示するものとできる。オペレータは交換したノズルチップの既知の直径を、予め画像処理システムに入力しておいてもよい。また、円形ガイド線の径はモニターへの表示後の適宜任意に調整して変更できるものとしてもよい。ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線をモニターに表示させることにより、その後の調整作業がスムースに行えるものとなる。

また、本発明のノズルチップの配置調整方法は、ノズルチップのレーザ光出射孔からガイド光を出射する工程と、ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、調整用カメラでガイド光の画像を取得し、取得画像内におけるガイド光の位置をマーキングする工程と、リアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの中心がマーキングした位置に一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有することを特徴とする。

ガイド光の機能を有するレーザ加工機では、ガイド光を直接観察することにより、加工用レーザ光の光軸を認識して把握することが可能である。このため、ガイド光を有するレーザ加工機においては、調整用テープを貼付しなくてもよい。カメラでガイド光を取得することにより、モニター上にガイド光が表示されるので、レーザ光軸を容易に把握できるものとなる。モニター上において、十字マーカー等を当該ガイド光に一致させて固定表示させることにより、モニター上におけるレーザ光軸がマーキングされるので、当該マーカーに対応するようにノズルチップを移動調整すればよい。

また、本発明の画像処理システムは、ガイド光の画像を取得するカメラと、カメラで取得した画像を表示した状態におけるガイド光に対応する位置にマーカーを固定表示するモニターと、を備えることを特徴とする。

これにより、ガイド光を利用した迅速かつ精確なノズルチップ位置調整を可能とする画像処理システムを実現できる。

また、本発明のノズルチップの配置調整方法は、ノズルチップの出射光側に、ＮＤフィルタが実装された調整用カメラを位置決めして配置する工程と、ノズルチップのレーザ光出射孔からガイド光を出射する工程と、調整用カメラでガイド光の画像を取得し、取得画像内におけるガイド光の位置を中心として、ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、モニターに表示する工程と、ＮＤフィルターを調整用カメラから取り外す工程と、モニターに表示されたリアルタイムでの取得画像において、ノズルチップの孔径がガイド線と一致するように、ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有することを特徴とする。

ＮＤフィルターを調整用カメラから取り外す工程では、位置決め固定されている調整用カメラが動かないように留意する。また、ＮＤフィルターに替えて、他の任意の各種フィルターをノズルチップと調整用カメラとの間の任意箇所に挿入することとしてもよい。また、モニター上におけるガイド光の位置を自動的に抽出し、当該ガイド光のモニター上の位置を中心として、予め設定されているノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線をモニターに自動的に表示するような処理プログラムとしてもよい。さらには、モニター内に映し出されているノズルチップの孔径を自動的に認識・算出し、当該算出した孔径の円形ガイド線を、ガイド光のモニター上の位置を中心として、モニターに表示する処理プログラムとしてもよい。

また、本発明の画像処理システムは、ガイド光の画像を取得するカメラと、カメラで取得した画像を表示した状態における取得画像内におけるガイド光の位置を中心として、ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、固定表示するモニターと、を備えることを特徴とする。

これにより、固定表示されている円形ガイド線と表示されているノズルチップの孔径とが一致するように、モニターを観察しながらオペレータがノズルチップの配置を微調整することができ、容易かつ迅速なノズルチップの芯出し作業が可能となる。

本発明のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法は、上述した本実施形態の説明における構成や方法に限定されるものではなく、本発明の範囲内かつ当業者に自明な範囲で適宜自由に変更し、修正し、アレンジすることが可能である。また、従来公知の装置構成や方法と適宜組み合わせて、また適宜順序を入れ替えて利用することが可能である。例えば、ガイド光による光軸位置把握と調整用テープによる光軸位置把握とは適宜選択可能とできるし、また、十字線によるマーカーと円形ガイド線とは適宜選択可能とできる。

本発明は、レーザ加工機等に幅広く適用することが可能である。

１１００・・レーザトーチ、１２００・・ノズルチップ、１３００・・調整用シール、１４００・・カメラ、１５００・・モニター。

Claims (14)

1. ノズルチップのレーザ光出射孔に調整用シールを貼付する工程と、
   レーザ光を前記ノズルチップから出射させて、前記調整用シールに前記レーザ光に起因する貫通孔を開ける工程と、
   前記ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、
   前記調整用カメラで前記貫通孔の画像を取得し、取得画像内における前記貫通孔の位置をマーキングする工程と、
   リアルタイムでの前記取得画像において、前記ノズルチップの中心が前記マーキングした位置に一致するように、前記ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有する
   ことを特徴とするレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法。
2. 請求項１に記載のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法において、
   前記ノズルチップの前記レーザトーチに対する配置を調整する工程は、
   前記調整用カメラで取得された画像を表示するモニターを視認しながら遂行される
   ことを特徴とするノズルチップの配置調整方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法において、
   前記レーザ光出射孔は、孔径が１ｍｍφ以下である
   ことを特徴とするノズルチップの配置調整方法。
4. 請求項２に記載のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法において、
   前記モニターに表示される画像は、拡大画像である
   ことを特徴とするノズルチップの配置調整方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用する画像処理システムであって、
   前記レーザ光により前記調整用シールに開けられた前記貫通孔の画像を取得する前記カメラと、
   前記カメラで取得した画像を表示した状態における前記貫通孔に対応する位置にマーカーを固定表示するモニターと、を備える
   ことを特徴とする画像処理システム。
6. 請求項５に記載の画像処理システムにおいて、
   前記調整用シールは前記レーザ光出射孔の輪郭を把握できる程度に透過性があり、
   前記モニターは、前記レーザ光出射孔の輪郭を認識して算出された前記レーザ光出射孔の中心位置を表示する
   ことを特徴とする画像処理システム。
7. ノズルチップのレーザ光出射孔に調整用シールを貼付する工程と、
   レーザ光を前記ノズルチップから出射させて、前記調整用シールに前記レーザ光に起因する貫通孔を開ける工程と、
   前記ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、
   前記調整用カメラで前記貫通孔の画像を取得し、取得画像内における前記貫通孔の位置を中心として、前記ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、表示する工程と、
   リアルタイムでの前記取得画像において、前記ノズルチップの孔径が前記ガイド線と一致するように、前記ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有する
   ことを特徴とするレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法。
8. 請求項７に記載のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用する画像処理システムであって、
   前記レーザ光により前記調整用シールに開けられた前記貫通孔の画像を取得する前記カメラと、
   前記カメラで取得した画像を表示した状態における前記貫通孔を中心として、前記ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、固定表示するモニターと、を備える
   ことを特徴とする画像処理システム。
9. ノズルチップのレーザ光出射孔からガイド光を出射する工程と、
   前記ノズルチップの出射光側に調整用カメラを位置決めして配置する工程と、
   前記調整用カメラで前記ガイド光の画像を取得し、取得画像内における前記ガイド光の位置をマーキングする工程と、
   リアルタイムでの前記取得画像において、前記ノズルチップの中心が前記マーキングした位置に一致するように、前記ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有する
   ことを特徴とするレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法。
10. 請求項９に記載のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用する画像処理システムであって、
    前記ガイド光の画像を取得する前記カメラと、
    前記カメラで取得した画像を表示した状態における前記ガイド光に対応する位置にマーカーを固定表示するモニターと、を備える
    ことを特徴とする画像処理システム。
11. ノズルチップの出射光側に、ＮＤフィルタが実装された調整用カメラを位置決めして配置する工程と、
    前記ノズルチップのレーザ光出射孔からガイド光を出射する工程と、
    前記調整用カメラで前記ガイド光の画像を取得し、取得画像内における前記ガイド光の位置を中心として、前記ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、モニターに表示する工程と、
    前記ＮＤフィルターを前記調整用カメラから取り外す工程と、
    前記モニターに表示されたリアルタイムでの前記取得画像において、前記ノズルチップの孔径が前記ガイド線と一致するように、前記ノズルチップのレーザトーチに対する配置を調整する工程と、を有する
    ことを特徴とするレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法。
12. 請求項１１に記載のレーザ加工機のノズルチップの配置調整方法に使用する画像処理システムであって、
    前記ガイド光の画像を取得する前記カメラと、
    前記カメラで取得した画像を表示した状態における取得画像内における前記ガイド光の位置を中心として、前記ノズルチップの孔径と同一径の円形ガイド線を、固定表示するモニターと、を備える
    ことを特徴とする画像処理システム。
13. 請求項１または請求項７または請求項９または請求項１１のいずれか一項に記載のノズルチップの配置調整方法を遂行する前記マーカーまたは前記ガイド線の少なくともいずれか一つを前記モニターに表示させる処理を計算機に実行させるためのプログラム。
14. 請求項１３に記載のプログラムが記録されている記憶媒体。