JP2803845B2 - ティーチングプログラムの直角度修正方法及びその装置 - Google Patents

ティーチングプログラムの直角度修正方法及びその装置

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JP2803845B2 JP1175559A JP17555989A JP2803845B2 JP 2803845 B2 JP2803845 B2 JP 2803845B2 JP 1175559 A JP1175559 A JP 1175559A JP 17555989 A JP17555989 A JP 17555989A JP 2803845 B2 JP2803845 B2 JP 2803845B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ティーチングプレイバック機能を備えたレ
ーザ加工機のティーチングプログラムの直角度修正装置
に関する。
(従来の技術) 一般に、ロボットや各種加工機械などティーチングプ
ログラム機能を備えた機械では、いわゆる直接教示によ
りロボット手先や機械工具の位置を手動操作させてティ
ーチングポイントを得、複数のティーチングポイントを
適宜補間することによりロボット手先や工具をプレイバ
ック動作させるようになっている。
より詳細には、例えばレーザ加工機において、レーザ
ビームを出力する加工ヘッドのノズル位置をワーク形成
に沿って移動させ、前記ワーク形状の加工開始点、直線
部端点、曲線部中間点などの多数のティーチングポイン
トを得ることにより、これら多数のティーチングポイン
トをプレイバックさせるためのティーチングプログラム
が得られる。
これらティーチングプログラムの作成作業は、直線の
結合で表現できるワークに対しては比較的簡単に行える
が、曲線や高精度の位置決めを要求する部分が含まれる
場合には相当多くの手間を要するものである。
そこで、従来より、かくして得られたティーチングプ
ログラムは、適宜の記憶装置に記憶させて保存され、同
一ワークに対しては繰り返し利用されるようになってい
る。
ところで、各種機械は経年変化による歪みを除去する
ために、その座標系を調整することがある。例えば、直
交2軸のXY座標を備えた機械につき、直交2軸に歪みが
生じた場合にX座標を基準としてY座標を回転させるが
如くである。
この場合、過去の直交座標に対して軸調整後の座標に
相違が生ずるので、前記の如くして作成されたティーチ
ングプログラムは使用不可となり、同一ワークに対して
も再度ティーチングプログラムを作成し直さなければな
らないことになる。前述の如く、このティーチングプロ
グラムの作成は、ワークの種類によっては相当多くの手
間を要するものである。
(発明が解決しようとする課題) 上述の如く、従来は、定期点検などにより機械の座標
系を調整した場合には、基準座標に対して他の座標が回
転してしまうので、前に作成したティーチングプログラ
ムを使用できず、再度ティーチングプログラムを作成し
直さなければならなかった。
そこで、本発明は、機械座標系を調整した場合でも調
整前のティーチングプログラムをそのまま使用できるテ
ィーチングプログラムの直角度修正装置を提供すること
を目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 前述のごとき問題に鑑みて、本発明は、加工テーブル
の上方位置においてX軸及び直交するY軸方向へ移動可
能かつXY平面に対して直交するZ軸方向へ移動可能に設
けられ、さらにZ軸方向の軸心回りに回動可能かつこの
軸心に対して直交する方向の軸心回りに回動可能に設け
られたレーザ加工用の加工ヘッドと、レーザ加工機を制
御するためのNC装置とを備え、かつチィーチングプレイ
バック機能を備えたレーザ加工機のティーチングプログ
ラムの直角度修正装置において、前記加工ヘッドに装着
した測定ゲージによって前記加工テーブル上に載置され
た直角ゲージの直交2辺の測定を行ってX座標を基準と
しての調整後の軸Yの調整角を求め、この調整角に基い
て作成した変換プログラムを記憶した変換プログラム記
憶部と、ティーチングプログラム入力部から入力された
調整前のティーチングプログラムと前記変換プログラム
記憶部から入力された変換プログラムとによって前記テ
ィーチングプログラム調整後の座標系に合わせるように
変換する変換部と、この変換部において変換された後の
ティーチングプログラムを前記NC装置に対して出力する
変換後プログラム出力部とを備えてなることを特徴とす
るレーザ加工機のティーチングプログラムの直角度修正
装置である。
(実施例) 本発明に係る直角度修正方法の概念を示すと、第1図
(a)に示すように、ティーチングプレイバック機能を
備えた機械のティーチングプログラムの直角度修正方法
において、ステップ1で前記機械の機械座標を調整後、
ステップ2で調整角を基準座標に対する回転角γで設定
し、ステップ3で設定された回転角に基いて調整前の座
標系で作成された位置データを調整後の座標系に合うデ
ータに変換する変換プログラムを作成し、ステップ4で
調整前のティーチングプログラムを前記変換プログラム
にて変換し、変換されたティーチングプログラムを調整
後の機械に与え動作させるものであり、その装置的構成
を概念的に示すと、第1図(b)に示すように、ティー
チングプレイバック機能を備えた機械のティーチングプ
ログラムの直角度修正装置において、前記加工機械の機
械座標の調整角γに基いて調整前の座標系で作成された
データを調整後の座標系に合うデータに変換するための
変換プログラムを記憶する変換プログラム記憶部5と、
前記加工機械の機械座標調整前に作成されたティーチン
グプログラムを入力するティーチングプログラム入力部
6と、該入力部6から入力されたティーチングプログラ
ムを前記記憶部5に記憶された変換プログラムにて変換
する変換部7と、該変換部7で変換されたティーチング
プログラムを適宜前記機械のNC装置8に対して出力する
変換後プログラム出力部9とを備えた構成である。
第2図及び第3図は、ティーチングプレイバック機能
を備えたレーザ加工機の正面図及び平面図である。
図において、加工テーブル10の外方四隅には支柱11が
立設され、その上方には、加工ヘッド12をワークWに対
して3次元XYZに駆動するためのX軸キャリッジ13、Y
軸キャリッジ14及びこのキャリッジ14内に装収されたZ
軸駆動装置が設けられている。各軸XYZはその歪を除去
するために適宜基準座標(X)に対して回転させること
により調整可能となっている。
前記支柱11の外方には、レーザ発振器15が配置され、
この発振器15より発振されたレーザビームは、適宜ベン
ドミラーなどを介して前記加工ヘッド12のノズル先端か
らワークWに対して出力されるようになっている。
また、前記レーザ発振器15の側面には機械制御のため
のNC装置8が配置され、強電盤16を介して機械本体側の
各種アクチュエータ類やセンサ類と接続されている。
さて、ここで、経年変化により、機械の各軸XYZに歪
が生じ軸調整が行われるとする。各軸XYZの歪は、例え
ば第4図に示すように、前記加工ヘッド12のノズル位置
にダイヤルゲージ17を接続し、このダイヤルゲージ17を
加工テーブル10上に置かれた直角ゲージ18の直交2辺の
複数点に当て、得られたポイントデータから直角度を求
めることにより知ることができる。
そこで、定期的に直角度を検査したところ、第5図
(a)に示すように、検出結果がxyであり、X座標を基
準として軸Yがyで+γだけ歪んでいたとし、第5図
(b)に示すようにこの角γだけの軸調整を行ったとす
る。
すると、図(a)に示す各点A,B,…Fは図(b)にお
いてはこれにダッシュ(′)符号を付けて示したA′,
B′…F′に相当するので、間接教示の場合のプログラ
ムは正規の動作に戻るが、直接教示によるティーチング
プログラムは正規のワーク形状W1から別のワーク形状W2
に歪んでしまうことになる。
そこで、本例では、軸調整後でも第5図(a)に示す
ような本来の形状W1を得ることができるよう、機械の軸
構成に応じてティーチングプログラムの直角度を修正す
る。
第6図に前記レーザ加工機の軸配置の詳細図を示し
た。
図示のように、本例のレーザ加工機では、機械原点に
対し、プログラムの都合上任意の原点(補正原点)xo,y
oを設定可能となっている。
また、座標値xE,yEに対し、光軸の都合上この軸Zの
回りに半径R1で回転するよう加工ヘッド12を設けてい
る。R1は定数である。以下、この回転軸をA軸と呼び回
転角をαで示す。さらに、加工ヘッド12は、ヘッド中心
点に対し半径P2で垂直面内で回転自在とされている。R2
は定数である。以下、この回転軸をB軸と呼び回転角を
βで示す。
上記の関係において、X座標を基準としてY座標に回
転角γを与えた場合の例を示すと、旧座標(x,y)でテ
ィーチングしたポイントは、新座標にて(X,Y)であ
る。
したがって、R1,R2,γを与えて、旧プログラムを新プ
ログラムに変換するには、修正量を△x,△yとして、 (x,y,z,α,β)→(X,Y,Z,α,β) …(1) とすればよい。
まず、 であり、△x=X−x、△y=Y−yであるので、 △x=−(y0+yE)sinγ+e(1−cosγ) −R1・cos(α+γ)+R1・cosα −R2・sinβ・sin(α+γ) +R2・sinβ・sinα ……(4) △y=(y0+yE)(cosγ−1)−e・sinγ −R1sin(α+γ)+R1・sinα −R2・sinβ・cos(α+γ) −R2・sinβ・cosα ……(5) と求まる。
以上により、上記変換式(1)により、第5図(a)
に示す形状W1のティーチングプログラムを変換し、第5
図(a)に示す座標系XYに与えることにより、正規の形
状W1を加工することができる。
この変換プログラムは軸調整時の調整角γに基いて作
成し、第1図(b)に示すように、記憶部5に記憶させ
ておくことにより、各種ワークについてのティーチング
プログラムを適宜変換して使用することができ、同一ワ
ークについてティーチングプログラムを作成し直す必要
がない。また、変換部7をNC装置8と一体化しておけ
ば、作業に応じて適時変換を行うことができる。
一度変換されたティーチングプログラムは軸調整後の
座標系に合ったものとなるので、この変換されたプログ
ラムは、以後変換することなく、動作プログラムとして
使用できる。
上記実施例では2次元変換例を示したが、3次元以上
の次元であっても同様である。また、本例では、第6図
に示す軸構成例を示したが、式(1)以下に示す変換式
は、軸構成内容に応じて適宜作成することができるので
ある。
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、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、加工テーブル(10)の上方位置におい
てX軸及び直交するY軸方向へ移動可能かつXY平面に対
して直交するZ軸方向へ移動可能に設けられ、さらにZ
軸方向の軸心回りに回動可能かつこの軸心に対して直交
する方向の軸心回りに回動可能に設けられたレーザ加工
用の加工ヘッド(12)と、レーザ加工機を制御するため
のNC装置(8)とを備え、かつチィーチングプレイバッ
ク機能を備えたレーザ加工機のティーチングプログラム
の直角度修正装置において、前記加工ヘッド(12)に装
着した測定ゲージによって前記加工テーブル(10)上に
載置された直角ゲージ(18)の直交2辺の測定を行って
X座標を基準としての調整後の軸Yの調整角(γ)を求
め、この調整角(γ)に基いて作成した変換プログラム
を記憶した変換プログラム記憶部(5)と、ティーチン
グプログラム入力部(6)から入力された調整前のティ
ーチングプログラムと前記変換プログラム記憶部(5)
から入力された変換プログラムとによって前記ティーチ
ングプログラム調整後の座標系に合わせるように変換す
る変換部(7)と、この変換部(7)において変換され
た後のティーチングプログラムを前記NC装置(8)に対
して出力する変換後プログラム出力部(9)とを備えて
なるものである。
上記構成より明らかなように、本発明においては、テ
ィーチングプレイバック機能を備えたレーザ加工機にお
いて、予めティーチングを行ったティーチングプログラ
ムに基いてレーザ加工を行った後に軸調整を行った場合
には、加工ヘッド12に装着した測定ゲージによって加工
テーブル10上に載置された直角ゲージ18の直交2辺の測
定を行って調整後の調整角を求め、この調整角に基いて
作成した変換プログラムを変換プログラム記憶部15に記
憶しておくものである。
そして、調整前のティーチングプログラムと前記変換
プログラムとによって上記ティーチングプログラムを調
整後の座標系に合わせるように変換してNC装置8に対し
て出力するものである。
したがって本発明によれば、加工種に対応して調整前
のティーチングプログラムが複数種有る場合、上記各テ
ィーチングプログラムを共通の変換プログラムを用いて
調整後の座標系に合わせるように変換できるので、複数
種有るティーチングプログラムの変換を容易に行うこと
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明のティーチングプログラムの直角
度修正方法の概要を示すフローチャート、第1図(b)
はその装置の概要を示すブロック図、第2図はティーチ
ングプレイバック機能を備えたレーザ加工機の一例を示
す正面図、第3図はその平面図、第4図は上記レーザ加
工機の加工ヘッドの先端にダイヤルゲージを取付けた例
を示す加工ヘッドの拡大斜視図、第5図は軸の調整前後
の座標を示す説明図、第6図は上記レーザ加工機の軸構
成を示す斜視図、第7図は上記レーザ加工機の直角度修
正方式を示す説明図である。 5……変換プログラム記憶部 6……ティーチングプログラム入力部 7……変換部 8……NC装置 9……変換後プログラム出力部 γ……調整角(回転角)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工テーブル(10)の上方位置においてX
    軸及び直交するY軸方向へ移動可能かつXY平面に対して
    直交するZ軸方向へ移動可能に設けられ、さらにZ軸方
    向の軸心回りに回動可能かつこの軸心に対して直交する
    方向の軸心回りに回動可能に設けられたレーザ加工用の
    加工ヘッド(12)と、レーザ加工機を制御するためのNC
    装置(8)とを備え、かつチィーチングプレイバック機
    能を備えたレーザ加工機のティーチングプログラムの直
    角度修正装置において、前記加工ヘッド(12)に装着し
    た測定ゲージによって前記加工テーブル(10)上に載置
    された直角ゲージ(18)の直交2辺の測定を行ってX座
    標を基準としての調整後のY軸の調整角(γ)を求め、
    この調整角(γ)に基いて作成した変換プログラムを記
    憶した変換プログラム記憶部(5)と、ティーチングプ
    ログラム入力部(6)から入力された調整前のティーチ
    ングプログラムと前記変換プログラム記憶部(5)から
    入力された変換プログラムとによって前記ティーチング
    プログラムを調整後の座標系に合わせるように変換する
    変換部(7)と、この変換部(7)において変換された
    後のティーチングプログラムを前記NC装置(8)に対し
    て出力する変換後プログラム出力部(9)とを備えてな
    ることを特徴とするレーザ加工機のティーチングプログ
    ラムの直角度修正装置。
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JPH01153907A (ja) * 1987-12-10 1989-06-16 Aisin Seiki Co Ltd 画像処理装置を利用した視覚センサ姿勢補正方式

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