JP2822315B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザビーム照射用
の出射光学系あるいはワークを変位させてワークに対す
る溶接や切断加工を行うレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９を参照して、この種のレーザ加工装
置の一例について概略的に説明する。図９において、第
１のボールネジ機構６１によりワーク（図示せず）を搭
載したワークテーブル６５を一方向（ここではｘ軸方向
と呼ぶ）に移動可能にしている。また、第２のボールネ
ジ機構６２に第１のボールネジ機構６１を搭載してｙ軸
方向に移動可能にしている。更に、第３のボールネジ機
構６３にアーム６４を取り付けてｚ軸方向に移動可能と
し、このアーム６４にはレーザビーム照射用の出射光学
系とこれをｘ，ｙ，ｚの３軸方向に駆動する駆動部とか
ら成るレーザ照射部１００を取り付けている。

【０００３】レーザ発振源等を内蔵した駆動ユニット６
６からケーブル状に被覆された光ファイバ６７が導出さ
れ、この光ファイバ６７はアーム６４、レーザ照射部１
００の動きに連動して変形可能な状態でレーザ照射部１
００に接続されている。レーザ発振源としては、例えば
ＹＡＧレーザ装置が用いられる。

【０００４】この種のレーザ加工装置では、教示あるい
は教示支援のためにティ−チングボックス６８が用いら
れる。このティ−チングボックス６８は、教示と実際の
レーザ加工との切り換えを行うためのスイッチ、装置の
起動、停止を行うためのスイッチや遠隔操作用のボタン
等を実装していることにより、各ボールネジ機構や出射
光学系の変位を操作できる。なお、ティ−チングボック
ス６８は、主制御部６９に取り付けられたり、有線で遠
隔操作できるようにされている。主制御部６９は、各種
の設定値等を入力したりする操作パネル６９−１や、各
種データを表示するためのモニタ６９−２を備えてい
る。

【０００５】ところで、レーザ加工、例えば溶接を行う
場合、ワーク毎にティーチングボックスを用いてあらか
じめ教示が行われる。すなわち、自動制御による溶接を
始める前に、オペレータがティーチングボックス６８を
操作して教示を行う。

【０００６】図１０〜図１３をも参照して、出射光学系
にＣＣＤカメラを搭載している場合の教示について説明
する。オペレータがティ−チングボックス６８のスイッ
チを教示モードに選択すると、図１０に示されるよう
に、出射光学系７０から教示ビームが照射される。オペ
レータは、この教示ビームを参照しながらモニタ６９−
２に表示されたＣＣＤカメラの視界内にワーク７１にお
ける溶接すべき被加工線Ｌ１が入るようにワークテーブ
ル６５（図９）を移動させる（第１ステップ）。なお、
教示ビームは、案内の機能を有していれば良いので、通
常、レーザビームとは異なるビーム、例えばＨｅ−Ｎｅ
ビームが使用される。また、教示ビームは第１ステップ
が終了すると、一旦停止される。

【０００７】次に、オペレータは、図１１に示すよう
に、ＣＣＤカメラの画像に設定された中心点（参照点）
Ｃ１が被加工線Ｌ１の上に位置するように、ワークテー
ブル６５の位置を微調整する。なお、図１１では、被加
工線Ｌ１は拡大されて、間隔の狭いハッチングで表され
ている。中心点Ｃ１は、実際の溶接においてはレーザビ
ームの光軸位置となるようにあらかじめ設定されてい
る。そして、この状態を維持しながら、ワークテーブル
６５を移動させることで中心点Ｃ１を被加工線Ｌ１の延
在方向に次の教示点まで移動させる（第２ステップ）。

【０００８】図１２は、照射されるべき加工用のレーザ
ビームの焦点を被加工線Ｌ１上の加工点に一致させるス
テップ（第３ステップ）を示し、図１３は、ワーク７１
の加工面が曲面のような場合に照射されるべき加工用の
レーザビームの光軸をワーク７１に対して垂直にするス
テップ（第４ステップ）を示しているが、これらはそれ
ぞれ、自動焦点合わせ機能、自動姿勢制御機能と呼ばれ
る機能により、自動化が実現されている。いずれにして
も、オペレータは上記第１〜第４ステップを、教示点
毎、例えば１００ｍｍ刻みで実行し、その都度教示デー
タの入力指定を行って教示データを記憶装置に記憶させ
る。

【０００９】すなわち、オペレータは、上記のようにし
て得られた被加工線Ｌ１の始点から終点までの出射光学
系７０とワークテーブル６５の位置データを上記教示点
毎に教示データとして主制御部６９に内蔵された記憶装
置に記憶させる。実際の溶接においては、主制御部６９
が記憶装置から教示データを読み出し、読み出した教示
データを用いて出射光学系７０あるいはワークテーブル
６５の移動を自動制御する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＣＤ
カメラで撮影された拡大表示画面を見ても、ワークテー
ブル６５の移動操作はオペレータが行うので、教示点毎
に画像の中心点Ｃ１が溶接すべき被加工線Ｌ１と一致す
るようにワークテーブル６５を移動させるのは難しい。
加えて、被加工線Ｌ１が一本の直線の場合は別として、
教示点は複数箇所必要であるので、教示のための時間も
長くなる。これは、特にＹＡＧレーザによる高精度の加
工において大きな問題点となる。

【００１１】以上のような問題点に鑑み、本発明の課題
は、簡単な教示操作で高い加工精度を得ることのできる
レーザ加工装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、出射光学系か
ら出射されるレーザビームの光軸がワークの被加工線上
を移動するように、前記出射光学系及び前記ワークを搭
載したワークテーブルの少なくとも一方を移動させてレ
ーザ加工を行うためのレーザ加工装置において、前記ワ
ークの前記被加工線を含む所定範囲の領域を撮影するた
めに前記出射光学系に設けられたＣＣＤカメラと、前記
出射光学系及び前記ワークテーブルの移動をオペレータ
により遠隔操作可能なティーチングボックスと、前記テ
ィーチングボックスの操作に基づいて前記出射光学系及
び前記ワークテーブルの移動を制御するための制御部
と、前記ＣＣＤカメラからの前記被加工線を含む画像に
対してあらかじめ定められた処理を行なって前記被加工
線に近似した加工線を検出するための画像処理部とを含
み、前記オペレータは、教示動作においては前記ティー
チングボックスの操作により前記被加工線の始点と終点
とを指定入力し、前記制御部は、前記教示動作において
は、前記ＣＣＤカメラの画像内にあらかじめ設定されて
前記レーザビームの焦点となるべき参照点と、前記検出
された加工線上における前記参照点との間の最近点との
位置ずれを算出し、算出された位置ずれに基づいて前記
参照点を前記被加工線に一致させると共に、前記参照点
が前記始点と終点との位置関係から判定される方向に向
けて移動するように前記ワークテーブルの移動を制御す
る被加工線追従動作を定時間間隔で実行し、しかも前記
検出された加工線方向への移動に伴ってその最近点の位
置座標を定時間間隔でメモリに記憶させ、前記始点から
前記終点までの移動が終了すると前記メモリに記憶され
た位置座標により実際の加工のための移動軌跡プログラ
ムを作成する機能を有することを特徴とする。

【００１３】なお、前記移動軌跡プログラムは編集可能
にされる。

【００１４】更に、前記画像処理部で検出された加工線
をモニタに表示するための近似加工線として作成する描
画部と、前記描画部で作成された近似加工線と前記ＣＣ
Ｄカメラからの画像とを重ね合わせて前記被加工線と前
記近似加工線とが一致した状態で前記モニタに表示させ
るための画像重ね合わせ部とを備え、前記ティーチング
ボックスは、前記画像処理部で一度に検出された加工線
が複数本ある場合に、前記モニタにて重ね合わせ表示さ
れた複数本の前記近似加工線のいずれか１本を選択する
選択手段と選択された該近似加工線上での加工方向を指
定する指定手段とを有することが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】図２は本発明において使用される
出射光学系１０の概略構成を示し、図９で説明した出射
光学系の代わりに使用されても良い。レーザ発振源から
のレーザビームＢ１は光ファイバを通して出射光学系１
０に導入され、ミラー１１で角度を変えられて加工レン
ズ１２を通してワーク２０に照射される。ティーチング
ボックスを用いて教示を行う場合には、後述するように
光ファイバを通してＨｅ−ＮｅビームＢ２が供給され、
ワーク２０に照射される。出射光学系１０の上部にはＣ
ＣＤカメラ１３が設けられ、このＣＣＤカメラ１３は観
測用レンズ１４を通して溶接すべき被加工線を含む所定
範囲の領域を撮影する。

【００１６】ＣＣＤカメラ１３の光軸とレーザビームＢ
１の光軸はあらかじめ一致するように設定されており、
しかもレーザビームＢ１の焦点位置にＣＣＤカメラ１３
のピントが合うように調整されている。言い換えれば、
ＣＣＤカメラ１３の光軸、ピントをワーク２０上の被加
工線に合わせると、レーザビームＢ１の光軸、焦点もそ
れに一致するようにされている。これは教示のために使
用されるＨｅ−Ｎｅビームについても同じである。

【００１７】なお、ＣＣＤカメラ１３による画像の分解
能は２５６×２５６画素で、１画素は約０．０２（ｍ
ｍ）である。また、ＣＣＤカメラ１３の視界は５×５
（ｍｍ）である。これは、視界を狭くすると撮影された
領域が拡大されて検出精度は向上するが、狭くし過ぎる
と教示に伴うオペレータの作業が微細になって作業量が
増えることを考慮している。本発明はこの作業量を少な
くするものである。画像は光の強度に応じて２５６階調
の色（輝度）で表わされている。

【００１８】図１は本発明によるレーザ加工装置のう
ち、ティーチングボックスを用いて教示あるいは教示支
援を行う場合に必要な構成を示す。ＣＣＤカメラ１３か
らの画像は、画像処理部２１に送られる他、画像重ね合
わせ部２２を通してモニタ６９−２に送られて表示され
る。画像処理部２１は、後述するあらかじめ定められた
画像処理を行ってワーク２０上の被加工線に近似する少
なくとも１本の加工線を検出する。検出された加工線は
制御部２３と描画部２４に送られる。

【００１９】ティーチングボックス２５は、オペレータ
が後述する教示動作を行うためのもので、操作部上のボ
タン操作により、図９のような構成の場合にはワークテ
ーブル６５をｘ、ｙの２軸方向に移動させたり、出射光
学系１０のｚ軸方向への移動と姿勢を変化させることが
できる。なお、教示を開始する際には、オペレータはテ
ィーチングボックス２５上のボタン操作により被加工線
の始点と終点及び自動倣いを指定する操作を行う。

【００２０】制御部２３は、以下に述べる自動位置合わ
せ機能の他、被加工線追従機能、追従の結果得られる軌
跡をプレイバック可能とする軌跡プログラム生成機能を
有する。制御部２３は、自動位置合わせに際しては、レ
ーザビームの焦点位置、すなわちＣＣＤカメラ１３に設
定された画像の中心点（図１１の中心点Ｃ１、以下、参
照点と呼ぶ）と検出された加工線上においてこの参照点
と最も近い点との間のずれを算出し、参照点を検出され
た加工線上の最も近い点に一致させるために必要な参照
点の移動量を算出する。ここでは、ワークテーブル６５
をどの程度移動させるべきかという移動量を算出するよ
うにしている。

【００２１】被加工線追従機能、軌跡プログラム生成機
能については後で詳しく述べるので、ここでは簡単に説
明すると、算出された位置ずれに基づいて参照点を検出
された被加工線に一致させながら、制御部２３は前記参
照点がオペレータにより指定された始点と終点との位置
関係から判定される方向に向けて検出された加工線上を
移動するようにワークテーブルの移動を制御する（被加
工線追従機能）。この制御は、定時間間隔、例えば４０
０ｍｓｅｃで行われる。次に、前記検出された加工線上
の移動に伴って前記制御の都度その最近点の位置座標が
教示点としてメモリに記憶され、前記始点から前記終点
までの移動が終了すると前記メモリに記憶されたすべて
の位置座標に基づいて実際の加工のための移動軌跡プロ
グラムが生成される（軌跡プログラム生成機能）。

【００２２】自動位置合わせの場合、制御部２３には、
自動位置合わせの開始時に操作パネル６９−１や複数の
位置センサ２６から参照点の位置やＣＣＤカメラ１３の
視界の座標系、加工軸、すなわちワークテーブル６５の
機械座標系の位置関係を示すデータが取り込まれる。そ
して、モニタ６９−２の画像上での検出された加工線の
位置、参照点の位置が決定される。制御部２３は参照点
を検出された加工線上の最近点に移動させるための移動
量を算出する。制御部２３は、この算出結果に基づいて
ワークテーブル６５の移動を制御して、参照点を、検出
された加工線に一致させる。

【００２３】このような自動位置合わせによれば、オペ
レータは教示動作に際し、ＣＣＤカメラ１３の視界から
ワーク２０上の被加工線が大きく外れている場合、ティ
ーチングボックス２５を用いた操作によりＣＣＤカメラ
１３の画像内に被加工線が入る程度にワークテーブル６
５を移動させて参照点を被加工線に近付けるだけで良
く、参照点を被加工線に一致させる動作は自動的に行わ
れる。

【００２４】本発明で使用されるティーチングボックス
２５は、液晶モニタと出射光学系１０、ワークテーブル
６５の変位を操作する操作部とを有し、有線あるいはワ
イヤレスで主制御部６９と結合される。オペレータは、
教示に際してはこのティーチングボックス２５を持ち、
モニタ６９−２を見ながら操作部を操作して被加工線が
画像内に入るようにワークテーブル６５を移動させ、被
加工線の始点と終点及び自動倣いを指定する操作を行う
だけで良い。

【００２５】なお、本発明では、ティーチングボックス
２５上のボタン操作により教示を指定すると、ロボット
アーム駆動系２７を通して出射光学系１０が制御されて
教示点毎に前述した自動姿勢制御機能と自動焦点合わせ
機能が起動されることで、レーザビームＢ１の光軸やＨ
ｅ−ＮｅビームＢ２の光軸がワーク２０の面に垂直にな
り、焦点が加工すべき点に一致する。この時のデータも
出射光学系１０に関する位置データとして教示点毎にメ
モリに記憶される。

【００２６】図３を参照して、加工線検出動作の流れを
説明する。この加工線検出動作は、教示点毎に制御部２
３から画像処理部２１に対して処理開始のコマンドを出
力することにより始められる。ステップＳ１では、前述
したようなＨｅ−Ｎｅビームによるおおまかな位置合わ
せを行った後に、ＣＣＤカメラ１３により被加工線Ｌ１
を含む領域が撮影される。ステップＳ２では、ＣＣＤカ
メラ１３からのアナログ画像信号がディジタル信号に変
換されて画像処理部２１に取り込まれる。画像処理部２
１では、まず、ステップＳ３においてディジタル信号に
前処理を施す。ここでは、前処理として、被加工線の特
徴を生かして線強調、及びノイズ除去処理を行う。次
に、ステップＳ４に移行して２値化処理を行う。この２
値化処理は、ある適当な輝度をしきい値として、それ以
上の輝度の画素を白、しきい値未満の画素を黒にして白
黒画像にする処理であり、溶接すべき被加工線Ｌ１部分
は黒で表示される。

【００２７】ステップＳ５では、画像処理部２１は、２
値化処理後の黒部分を対象に加工線検出を行い、ステッ
プＳ６で加工線を決定する。このような線検出を行うた
めに、本発明では「ハフ変換処理」という直線検出アル
ゴリズムを採用している。検出されたワーク２０上の加
工線に基づいて自動位置合わせを行うために、制御部２
３においてＣＣＤカメラ１３の参照点とのずれが算出さ
れる。そして、このずれ量にもとづいてＣＣＤカメラ１
３の画像の参照点を、検出した加工線上の最近点に移動
させるためのワークテーブル６５の移動量を算出する。
なお、「ハフ変換処理」については、特願平７−４７６
２８号に開示されているので詳しい説明は省略する。

【００２８】図４には被加工線Ｌ１の始点から終点に至
るまでの間に検出された加工線の一部の画像を、ここで
は１本の直線で被加工線Ｌ１部分にオーバーラップさせ
て示している。制御部２３は、教示点毎に得られる自動
位置合わせのための移動量にもとづいてワークテーブル
６５を移動させるためのワークテーブル駆動系２８を制
御することにより、参照点が、検出された加工線上に一
致するようにワークテーブル６５を移動させる。自動位
置合わせ後、出射光学系１０、ワークテーブル６５の位
置データがメモリに記憶される。

【００２９】被加工線Ｌ１が直線であれば教示点は始点
と終点の２点でも良く、被加工線Ｌ１が途中である角度
で方向が変化するような場合であっても教示点を得るた
めの時間間隔が短く、その都度被加工線の検出が行われ
るので問題は無い。また、被加工線Ｌ１が緩やかに蛇行
しているような場合でも数ｍｍ間隔で区切れば直線で近
似させることができることを考えれば、これも教示点を
得るための時間間隔が短いので追従に問題は生じない。
いずれにしても、オペレータは、教示に際しては被加工
線Ｌ１部分がＣＣＤカメラ１３の画像内に入るようにワ
ークテーブルを移動させ、被加工線の始点と終点及び自
動倣いの指定操作を行うだけで良く、参照点を被加工線
Ｌ１に一致させるための精密な位置合わせ操作及び教示
点から次の教示点へ移動させるための操作は不要であ
る。

【００３０】教示点毎のワークテーブル６５の位置デー
タは検出された加工線によって決まり、この位置データ
は制御部２３内のメモリに記憶される。そして、以後の
実際のレーザ溶接では、制御部２３はメモリに記憶され
た位置データにもとづいて生成される軌跡プログラムに
よりワークテーブル６５を移動させる。

【００３１】ところで、画像処理部２１においては、１
回の画像処理において複数本の加工線が検出される場合
がある。これは、ワーク２０の表面には被加工線Ｌ１だ
けでなく、傷や汚れがあるからである。本発明では、こ
のような点も考慮して、図１に示されるように画像重ね
合わせ部２２、描画部２４を備え、ティーチングボック
ス２５には検出した加工線の選択器（図示せず）を備え
ており、以下にその動作を説明する。画像処理部２１で
は、１回の画像処理で複数本の加工線を検出すると、そ
れらを描画部２４に送る。描画部２４では、これらの加
工線を示す情報からこれらをモニタ６９−２に表示する
ための近似加工線を作成して画像重ね合わせ部２２に送
る。画像重ね合わせ部２２では、ＣＣＤカメラ１３から
の被加工線Ｌ１を含むワーク２０の画像に、描画部２４
からの複数本の近似加工線をオーバラップさせて表示さ
せるための重ね合わせ処理を行う。このようにして画像
重ね合わせ部２２で作成された重ね合わせ画像はモニタ
６９−２で表示される。選択器による選択は、モニタ６
９−２に表示された複数本の加工線の中から最も好まし
い加工線を選択するためにティーチングボックス２５上
のボタンでカーソルを移動させて行われる。

【００３２】表示例を示した図５をも参照して説明す
る。ここでは、図５に示すように、ＣＣＤカメラ１３で
撮影された画像内に被加工線Ｌ１の他に、傷や汚れによ
る線Ｌ２が存在するものとする。このような画像情報を
受けると、画像処理部２１では被加工線Ｌ１に合うよう
な近似加工線Ｌ１′だけでなく、線Ｌ２に合うような近
似線Ｌ２′も検出する。このため、描画部２４では、近
似加工線Ｌ１´だけでなく近似線Ｌ２′をもモニタ表示
するための画像を作成し、画像重ね合わせ部２２では、
描画部２４からの画像を重ね合わせてモニタ６９−２に
送る。その結果、モニタ６９−２では、図５に示すよう
に、被加工線Ｌ１，傷、汚れ等による線Ｌ２にそれぞ
れ、近似加工線Ｌ１′，近似線Ｌ２′がオーバラップさ
れた画像を表示する。

【００３３】オペレータは、このような表示画像を見る
と、中央寄りにある被加工線Ｌ１と近似加工線Ｌ１′と
の関係が最も好ましいと判断してこの被加工線Ｌ１と近
似加工線Ｌ１′の組み合わせをティーチングボックス２
５上の選択器で選択する。この選択操作は、選択器に設
けられたモニタ６９−２のカーソル移動用の押しボタン
でカーソルを移動させて指定することにより行われ、選
択の確定は別の押しボタンで行われる。

【００３４】以上のように、ＣＣＤカメラ１３で撮影さ
れた被加工線Ｌ１とそれ以外の線に、画像処理部２１で
検出された線をオーバラップさせてモニタ表示を行うよ
うにしたことにより、オペレータは検出された線のどれ
が加工線であるかを速やかに判定でき、選択器で簡単に
選択することができる。この後、前述した自動位置合わ
せにより、図６に示すように参照点が近似加工線Ｌ１´
上の最近点に位置合わせされる。

【００３５】ところで、次の教示点に移動させる場合、
従来は、オペレータがモニタを見ながらワークテーブル
における複数の加工軸、例えばｘ軸、ｙ軸に関する操作
を行いながら被加工線に沿って移動させていた。これに
対し、本発明では自動位置合わせ後に制御部２３が被加
工線追従機能により参照点が近似加工線Ｌ１´上を移動
するようにワークテーブル６５を制御する。

【００３６】図７を参照して、被加工線追従機能と軌跡
プログラム生成機能について説明する。制御部２３は、
上記のような機能を達成するために、画像処理部２１で
検出された加工線の位置を算出するための加工線位置算
出部２３−１、教示の開始に際してオペレータにより入
力指定される被加工線の始点と終点の位置を記憶するた
めの位置メモリ２３−２、被加工線追従動作を制御する
ための追従制御部２３−３、被加工線追従動作中の教示
点の位置を記憶するための軌跡データメモリ２３−４、
この軌跡データメモリ２３−４の記憶内容に基づいて実
際のレーザ加工時の軌跡プログラムを生成するための軌
跡プログラム生成部２３−５、及び軌跡プログラムに基
づいてワークテーブル６５を移動させて実際のレーザ加
工を行わせるためのプレイバック部２３−６とを有す
る。

【００３７】ところで、教示動作を開始して被加工線、
最近点、最近点と参照点との距離が検出された後、被加
工線追従のために参照点が近似加工線Ｌ１´上の２方向
のうちどちらの方向に移動すべきかが問題となる。図８
をも参照して、追従制御部２３−３では、おおよその移
動方向を、教示の開始時にオペレータにより指定されて
位置メモリ２３−２に記憶されている被加工線Ｌ１の始
点Ａ、終点Ｂの位置データから判定する。この移動方向
は、図６で言えば左右の２方向のうち右方向であるが、
被加工線が上下方向に延びていれば移動方向も上下方向
となる。いずれにしても、このおおよその移動方向は被
加工線Ｌ１の始点Ａ、終点Ｂの位置データから判定する
ことができる。次に、移動角度については、図６の場
合、近似加工線Ｌ１´とｘ軸との間の角度θから算出す
ることができる。

【００３８】勿論、このような移動方向、移動角度に基
づいて移動を開始すると、参照点が前記した定時間間隔
で決まる次の教示点となるべき位置で近似加工線Ｌ１´
から外れる場合もあるが、最近点と参照点との間の距離
を基に被加工線追従機能により再び近似加工線Ｌ１´上
に戻される。また、定時間間隔で検出された最近点の位
置データが記憶される。このような追従動作を行う結
果、参照点は近似加工線Ｌ１´に沿って移動し、定時間
間隔でのＡ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｂ
の教示点毎に近似加工線Ｌ１´上に位置してその時に位
置センサ２６から得られる位置データＤａ、Ｄｃ、Ｄ
ｄ、Ｄｅ、ＤＤｆ、Ｄｇ、Ｄｈ、Ｄｉ、Ｄｊ、Ｄｋ、Ｄ
ｂが軌跡データメモリ２３−４に記憶される。

【００３９】次に、軌跡プログラム生成部２３−５では
軌跡データ記憶部２３−４に記憶されている位置データ
Ｄａ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈ、Ｄｉ、Ｄ
ｊ、Ｄｋ、Ｄｂにより実際にレーザ加工を行う場合の移
動データを軌跡プログラムとして生成する。プレイバッ
ク部２３−６は、実際のレーザ加工を開始する際に軌跡
プログラム生成部２３−５の移動データを定時間間隔で
ワークテーブル駆動系２８に与えてワークテーブル６５
の移動を制御する。その結果、実際のレーザ加工に際し
ても、図８で説明したような軌跡でレーザビームが被加
工線上に照射される。なお、軌跡プログラムはティーチ
ングボックス２５の表示部に表示して編集を行うことが
でき、例えば最初のワークと次のワークとが始点、終
点、及びそれらの間の被加工線位置が同じであるような
場合には再利用が可能である。

【００４０】図１４は、教示動作に際してオペレータに
よりティーチングボックス２５を使用して作成される始
点、終点の入力プログラム（図１４ａ）と、軌跡プログ
ラム生成部２３−５で生成された軌跡プログラム（図１
４ｂ）の一例を示す。図１４（ａ）を参照して、ＡＦＣ
Ｍ（自動焦点合わせにより焦点を設定値に近付け
る）、ＡＦＣ Ｓ（自動焦点合わせスタート）、ＡＴＴ
Ｃ ＯＮ（追従動作オン）、ＳＰＤ１０００（移動速度
１０００ｍｍ／ｓｅｃ）、ＬＩＮＥ ＰＯＳ Ａ（始点
Ｄａの位置データ）、ＰＯＳ ｂ（終点Ｄｂの位置デー
タ）、ＡＴＴＣ ＯＦＦ（追従動作オフ）、ＡＦＣ Ｅ
（自動焦点合わせ終了）、ＥＯＦ（エンドオブ ファイ
ル）の順で入力される。

【００４１】一方、図１４（ｂ）のプログラムは位置デ
ータＤａ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ、Ｄｇ、Ｄｈ、Ｄ
ｉ、Ｄｊ、Ｄｋ、Ｄｂに基づいて自動的に作成される。

【００４２】上記の説明は、溶接の場合であり、この場
合には溶接線が被加工線として存在することで直線検出
を行うことができる。一方、切断加工の場合にも、ワー
クの切断すべき部分にけがき等により切断線を被加工線
として描き入れることで、同様の処理により切断線を検
出して自動位置合わせ及び自動位置合わせ終了後の移動
を行うことができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
レーザ加工装置では、教示に際してオペレータは被加工
線の始点と終点とを指定入力すると共に、ワーク上の被
加工線がＣＣＤカメラの視界内に入るようにワークテー
ブルを移動させるだけで良く、画像処理部が被加工線を
検出し、制御部がＣＣＤカメラの画像に設定された参照
点を検出した加工線に一致するようにワークテーブルを
移動させるので、オペレータの操作は楽であり、作業量
及び時間も大幅に少なくなる。しかも、０．１ｍｍ以下
の被加工線を０．１ｍｍ以内の精度で検出できる。更
に、画像処理装置においてワークについた傷や汚れによ
り加工線が複数本検出されても、これらがモニタ表示さ
れ、オペレータはいずれかを選択することにより、速や
かに加工線を確定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において教示動作に必要な構成を示した
ブロック図である。

【図２】本発明によるレーザ加工装置における出射光学
系の内部構造を概略的に示した断面図である。

【図３】本発明において加工線の検出に必要な動作を説
明するためのフローチャート図である。

【図４】図３に関連して説明した動作により検出された
加工線を被加工線にオーバラップして表示した例を示し
た図である。

【図５】画像処理部において加工線が複数本検出された
場合の選択動作を説明するためのモニタ表示例を示した
図である。

【図６】本発明により自動位置合わせされたモニタ表示
例を示した図である。

【図７】図１に示された制御部における加工線追従機能
及び軌跡プログラム生成機能を実現するための機能ブロ
ック図である。

【図８】図７の被加工線追従機能及び軌跡プログラム生
成機能を説明するための図である。

【図９】本発明が適用されるレーザ加工装置の概略構成
を示す斜視図である。

【図１０】従来の教示における出射光学系のおおまかな
位置合わせを説明するための図である。

【図１１】従来の教示における出射光学系の精密な位置
合わせを説明するための図である。

【図１２】従来の教示における出射光学系のレーザビー
ムの焦点位置合わせを説明するための図である。

【図１３】従来の教示における出射光学系のレーザビー
ムの光軸合わせを説明するための図である。

【図１４】本発明においてオペレータにより作成される
プログラムと軌跡プログラム生成部で生成される軌跡プ
ログラムの一例を示した図である。

【符号の説明】

１０ 出射光学系 １１ ミラー １２ 加工レンズ １３ ＣＣＤカメラ １４ 観測用レンズ ６１ 第１のボールネジ機構 ６２ 第２のボールネジ機構 ６３ 第３のボールネジ機構 ６４ アーム ６５ ワークテーブル ６６ 駆動ユニット ６７ 光ファイバ ６８ ティ−チングボックス ６９−１ 操作パネル ６９−２ モニタ １００ レーザ照射部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 19/42 Ｇ０５Ｂ 19/42 Ｊ Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４００ (56)参考文献 特開 昭63−235089（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−262085（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−200576（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−112288（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−277864（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−243773（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−300178（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−141458（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出射光学系から出射されるレーザビーム
   の光軸がワークの被加工線上を移動するように、前記出
   射光学系及び前記ワークを搭載したワークテーブルの少
   なくとも一方を移動させてレーザ加工を行うためのレー
   ザ加工装置において、 前記ワークの前記被加工線を含む所定範囲の領域を撮影
   するために前記出射光学系に設けられたＣＣＤカメラ
   と、 前記出射光学系及び前記ワークテーブルの移動をオペレ
   ータにより遠隔操作可能なティーチングボックスと、 前記ティーチングボックスの操作に基づいて前記出射光
   学系及び前記ワークテーブルの移動を制御するための制
   御部と、 前記ＣＣＤカメラからの前記被加工線を含む画像に対し
   てあらかじめ定められた処理を行なって前記被加工線に
   近似した加工線を検出するための画像処理部とを含み、 前記オペレータは、教示動作においては前記ティーチン
   グボックスの操作により前記被加工線の始点と終点とを
   指定入力し、 前記制御部は、前記教示動作においては、前記ＣＣＤカ
   メラの画像内にあらかじめ設定されて前記レーザビーム
   の焦点となるべき参照点と、前記検出された加工線上に
   おける前記参照点との間の最近点との位置ずれを算出
   し、算出された位置ずれに基づいて前記参照点を前記被
   加工線に一致させると共に、前記参照点が前記始点と終
   点との位置関係から判定される方向に向けて移動するよ
   うに前記ワークテーブルの移動を制御する被加工線追従
   動作を定時間間隔で実行し、しかも前記検出された加工
   線方向への移動に伴ってその最近点の位置座標を定時間
   間隔でメモリに記憶させ、前記始点から前記終点までの
   移動が終了すると前記メモリに記憶された位置座標によ
   り実際の加工のための移動軌跡プログラムを作成する機
   能を有することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレーザ加工装置におい
   て、前記移動軌跡プログラムは編集可能であることを特
   徴とするレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のレーザ加工装置におい
   て、 前記画像処理部で検出された加工線をモニタに表示する
   ための近似加工線として作成する描画部と、 前記描画部で作成された近似加工線と前記ＣＣＤカメラ
   からの画像とを重ね合わせて前記被加工線と前記近似加
   工線とが一致した状態で前記モニタに表示させるための
   画像重ね合わせ部とを備え、 前記ティーチングボックスは、前記画像処理部で一度に
   検出された加工線が複数本ある場合に、前記モニタにて
   重ね合わせ表示された複数本の前記近似加工線のいずれ
   か１本を選択する選択手段と選択された該近似加工線上
   での加工方向を指定する指定手段とを有することを特徴
   とするレーザ加工装置。