JP2665232B2

JP2665232B2 - ５軸制御機械のティーチング装置

Info

Publication number: JP2665232B2
Application number: JP63131725A
Authority: JP
Inventors: 信行三浦; 敏松浦
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH01306091A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、立体動作のための互いに直交するX,Y,Zの
３軸と加工端の姿勢制御のための互いに直交する回転２
軸を備えた５軸制御機械のティーチング装置に関する。

（従来の技術）立体加工可能のレーザ加工機械や溶接機械では、立体
動作のための互いに直交するX,Y,Zの３軸と加工ヘッド
やトーチなど加工端の姿勢制御のための回転２軸を備え
ることがある。

この種５軸制御機械のティーチングでは、加工端の姿
勢制御を行わなければならないため、間接教示が難しく
直接教示による場合が多い。

従来の直接教示では、加工端にティーチング針を備
え、該ティーチング針の先端を被加工物のプロフィール
に法線方向から接触させることが行われている。又、最
近、実機を模擬するティーチング専用機を用い、実機と
同様にティーチング針を使ってティーチングを行おうと
することも試みられるようになった。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のごとき従来よりの５軸制御機械
の直接教示では、加工端の姿勢を変えれば位置がずれ、
位置を変えれな姿勢がずれるので、ティーチング針の先
端部分を覗き込んだ状態で試行錯誤で５軸を繰り返し操
作しなければならず、１つののティーチングポイントの
座標値を得るのに相当多くの労力と時間を要していた。

そこで、本発明は、容易、迅速に直接教示を行うこと
ができる５軸制御機械のティーチング装置を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段）前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、基台に
Ｘ方向へ移動可能に支持されたコラムをＸ方向へ移動す
るための第１のサーボモータおよび前記コラムのＸ方向
の位置を検出する第１の位置検出器と、前記Ｘ方向に対
して直交するＺ方向へ移動可能に前記コラムに支持され
たキャリッジをＺ方向へ移動するための第２のサーボモ
ータおよび上記キャリッジのＺ方向の位置を検出する第
２の位置検出器と、前記Ｘ方向およびＺ方向に対して直
交するＹ方向へ移動可能に前記キャリッジに支持された
アームをＹ方向へ移動するための第３のサーボモータお
よび上記アームのＹ方向の位置を検出する第３の位置検
出器と、前記アームの先端部に支持され前記Ｙ方向と直
交する方向のＡ軸回りに回転するための駆動装置を有せ
ずに手動でもって回転可能に空洞のハンド部材および当
該ハンド部材の回転角を検出する第１の回転検出器と、
上記Ａ軸に対して直交する方向のＢ軸回りに回転するた
めの駆動装置を有せずに手動でもって回転可能の空洞の
ヘッド部材および当該ヘッド部材の回転角を検出する第
２の回転検出器と、前記ヘッド部材から前記Ｂ軸に対し
直交する方向へ照射されるレーザビームをティーチング
位置に集光すべく前記ヘッド部材に備えられた集光レン
ズと、前記第1,第2,第３の各位置検出器および第1,第２
の各回転検出器の検出値を記憶して加工機用制御装置に
送るためのポイント記憶回路と、を備えてなるものであ
る。

（実施例）以下、５軸制御機械の一例として、５軸レーザ加工機
を模擬するオフラインティーチングマシンの例を挙げ、
本発明の一実施例を説明する。

第１図及び第２図は、５軸レーザ加工機を模擬するオ
フラインティーチングマシンの正面図及びその右側面
図、第３図は制御系のブロック図、第４図は直交３軸と
回転２軸の関係を示す説明図である。

第１図及び第２図に示すように、オフラインティーチ
ングマシンは、図示しない実機に合わせて立体動作のた
めの直交３軸X,Y,Zと、姿勢制御のための回軸２軸A,Bを
備えて成る。

詳しくは、基台１上にＸ方向に移動自在のコラム３が
設けられ、該コラム３には、上下（Ｚ）方向に移動自在
のキャリッジ５が設けられ、該キャリッジ５には前記Ｘ
及びＺ方向と直交するＹ方向に移動自在のアーム７が設
けられている。

前記直交３軸X,Y,Zには、各軸を駆動するサーボモー
タM_x,M_y,M_zと、各軸の動作を検出する位置検出器（図示
せず）が設けられている。

又、前記アーム７の先端には、ブロック部材９が固定
され、該ブロック部材９の下方には、垂直軸の回りに回
転自在のＡ軸を構成するハンド部材11が設けられてい
る。ハンド部材11の側面には、前記Ａ軸に垂直な軸の回
りに揺動自在のＢ軸を構成するヘッド部材13が設けられ
ている。

ヘッド部材13の下端には、通常のティーチング針15が
着脱自在に取付けられている。又、ヘッド部材15の上端
には、H_e−H_e（可視光）レーザを案内するグラスファイ
バ17が接続され、更に前記ティーチング針15を除いた状
態でグラスファイバ17より導入されたレーザビームLBを
前記Ｂ軸に対し直交する方向へ照射しティーチング位置
（焦点）Ｆに集光する集光レンズ19が内蔵されている。

前記回転２軸A,Bは、ティーチングをより容易な操作
で行うことを目的として、駆動装置が省略され、回転検
出器（図示せず）のみが設けられている。

上記構成のオフラインティーチングマシンにおいて、
この他実機と異なる点は次の通りである。

基台、各フレーム部材、被加工物を載せるテーブル
は、より簡素な構成であり、特に前記テーブルは、針支
持機構やスクラップ排出機構が不要であり、かつ作業し
易い任意の形とされている。

ブロック９、ハンド部材11、ヘッド部材13から成る
ヘッド装置には、炭酸ガスレーザなど加工レーザの案内
機構や冷却機構が省略され、より簡易、より低重量とす
るために、その内部は空洞とされている。

直交３軸X,Y,Zは実機よりも短かいストロークとさ
れ、ソフトでその長さを補正可能とされている。

ティーチング作業を容易とするため、余計なカバー
部材が省略されている。第３図に示すように、被加工物
のプロフィール21に対し前記オフラインティーチングマ
シンを制御するティーチング制御装置23には、ポイント
記憶回路23aと加工端駆動回路23bが内蔵されている。

ポイント記憶回路23aは、各ティーチングポイント毎
のポイント値（各位置検出器及び各回転検出器の検出
値）を記憶し、これを加工機用制御装置25に送るもので
ある。

加工端駆動回路23bは、第４図に示すように回転２軸
A,Bを所定の値（Ａ＝θ₁,B＝θ_２）とし、ヘッド部材13
を所定姿勢に保った状態で、該ヘッド部材13を初期に定
めたX,Y,Z方向に進行させる回路である。

次に、上記構成のオフラインティーチングマシンのテ
ィーチング方式の一例を説明する。

まず、ティーチング針15を除き、ヘッド部材13の先端
からレーザビームLBを照射しながらティーチング操作を
開始する。

すなわち、被加工物のプロフィール21のティーチング
ポイントＰに対し、レーザビームLBを法線方向から照射
するように、直交３軸X,Y,Zを動作し、回転２軸A,Bを手
動により回転させて、レーザビームLBをティーチングポ
イントＰに直接照射する。この際、レーザビームLBのス
ポットが円形状で最小径になったとき、レーザビームLB
が法線方向から照射されたこととして知ることができ
る。次に、各位置検出器及に各回転検出器の検出値をポ
イント記憶回路23aに取り込んで次のティーチングポイ
ントに移行する。

ここに、ティーチングポイントＰの法線方向と平行に
レーザビームLBを合わせる操作は、ティーチングポイン
トＰに対し位置Ｐを十分離して行うことができるので、
極めて容易なものとなる。

なお、ティーチング針15を中空とし、ここに細い平行
なレーザビームLBを通し、焦点Ｆをティーチング針15の
先端で示すようにしても良い。

なお、上記のオフラインティーチングマシンでは、通
常のティーチング針15による通常のティーチング操作を
行うことができることは勿論である。

更に、立体動作のための３軸を直交３軸の例で示した
が、極座標系など他の座標であっても、適宜直交３軸に
変換して本発明を実施できるものである。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなくこの
他、適宜の設計的変更を行うことにより、適宜の態様で
実施し得るものである。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要
するに本発明は、基台（１）にＸ方向へ移動可能に支持
されたコラム（３）をＸ方向へ移動するための第１のサ
ーボモータ（M_x）および前記コラム（３）のＸ方向の位
置を検出する第１の位置検出器と、前記Ｘ方向に対して
直交するＺ方向へ移動可能に前記コラム（３）に支持さ
れたキャリッジ（５）をＺ方向へ移動するための第２の
サーボモータ（M_z）および上記キャリッジ（５）のＺ方
向の位置を検出する第２の位置検出器と、前記Ｘ方向お
よびＺ方向に対して直交するＹ方向へ移動可能に前記キ
ャリッジ（５）に支持されたアーム（７）をＹ方向へ移
動するための第３のサーボモータ（M_y）および上記アー
ム（７）のＹ方向の位置を検出する第３の位置検出器
と、前記アーム（７）の先端部に支持され前記Ｙ方向と
直交する方向のＡ軸回りに回転するための駆動装置を有
せずに手動でもって回転可能の空洞のハンド部材（11）
および当該ハンド部材（11）の回転角を検出する第１の
回転検出器と、上記Ａ軸に対して直交する方向のＢ軸回
りに回転するための駆動装置を有せずに手動でもって回
転可能の空洞のヘッド部材（13）および当該ヘッド部材
（13）の回転角を検出する第２の回転検出器と、前記ヘ
ッド部材（13）から前記Ｂ軸に対し直交する方向へ照射
されるレーザビーム（LB）をティーチング位置に集光す
べく前記ヘッド部材（13）に備えられた集光レンズ（1
9）と、前記第1,第2,第３の各位置検出器および第1,第
２の各回転検出器の検出値を記憶して加工機用制御装置
（25）に送るためのポイント記憶回路（23a）と、を備
えてなるものである。

したがって、本発明によれば、直交するX,Y,Z軸方向
へはそれぞれサーボモータの駆動によってヘッド部材13
を移動し、Ａ軸,B軸回りの回転は手動によって行われる
ものである。上記Ａ軸,B軸回りに回転するための駆動装
置を有せず、ハンド部材11及びヘッド部材13は空洞に形
成してあるので、Ａ軸,B軸回りの回転を軽く行うことが
できる。よって、レーザビームLBをティーチングポイン
トＰに照射するとき、ヘッド部材13の方向性を手動によ
り軽く調節し、焦点位置がティーチングポイントＰに一
致し照射面積が最小になったときに、レーザビームLBが
法線方向と一致していることと知ることができるので、
この際の各位置検出器及び各回転検出器の検出値をポイ
ント記憶回路23aに取り込めば良いものである。

既に理解されるように、重量の大きなコラム3,アーム
７及びキャリッジ５のX,Y,Z軸方向はサーボモータの駆
動によって移動し、軽量のヘッド部材13の回転のみを手
動で軽く行ない得るので、構成が簡単になり、また労働
を要せずに容易にティーチングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも実施例を示し、第１図及び第２図はオフ
ラインティーチングマシンの正面図及びその右側面図、
第３図は制御系のブロック図、第４図は直交３軸と回転
２軸の関係を示す説明図である。 13……ヘッド部材、17……グラスファイバ、21……被化
合物のプロフィール 23……ティーチング制御装置、23b……加工端駆動回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基台（１）にＸ方向へ移動可能に支持され
たコラム（３）をＸ方向へ移動するための第１のサーボ
モータ（M_x）および前記コラム（３）のＸ方向の位置を
検出する第１の位置検出器と、前記Ｘ方向に対して直交
するＺ方向へ移動可能に前記コラム（３）に支持された
キャリッジ（５）をＺ方向へ移動するための第２のサー
ボモータ（M_z）および上記キャリッジ（５）のＺ方向の
位置を検出する第２の位置検出器と、前記Ｘ方向および
Ｚ方向に対して直交するＹ方向へ移動可能に前記キャリ
ッジ（５）に支持されたアーム（７）をＹ方向へ移動す
るための第３のサーボモータ（M_y）および上記アーム
（７）のＹ方向の位置を検出する第３の位置検出器と、
前記アーム（７）の先端部に支持され前記Ｙ方向と直交
する方向のＡ軸回りに回転するための駆動装置を有せず
に手動でもって回転可能に空洞のハンド部材（11）およ
び当該ハンド部材（11）の回転角を検出する第１の回転
検出器と、上記Ａ軸に対して直交する方向のＢ軸回りに
回転するための駆動装置を有せずに手動でもって回転可
能の空洞のヘッド部材（13）および当該ヘッド部材（1
3）の回転角を検出する第２の回転検出器と、前記ヘッ
ド部材（13）から前記Ｂ軸に対し直交する方向へ照射さ
れるレーザビーム（LB）をティーチング位置に集光すべ
く前記ヘッド部材（13）に備えられた集光レンズ（19）
と、前記第1,第2,第３の各位置検出器および第1,第２の
各回転検出器の検出値を記憶して加工機用制御装置（2
5）に送るためのポイント記憶回路（23a）と、を備えて
なることを特徴とする５軸制御機械のティーチング装
置。