JP2868343B2 - 三次元レーザ加工機のオフライン教示方法 - Google Patents
三次元レーザ加工機のオフライン教示方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元レーザ加工機の
オフライン教示方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、作業用ロボット（レーザ加工機）
にその作業内容を教示するためには、作業者がティーチ
ングボックスを携行し作業用ロボットの動作範囲内に入
り、所望の作業用ロボットそのものを手動動作させなが
ら、教示を行なう方法が一般的であった。 【０００３】しかし、この方法は稼動可能な作業用ロボ
ットを教示の為に長時間休止させる必要があるという経
済的に大きな問題があり、更に危険な場所での長時間作
業は教示作業者にとっては肉体的にも精神的にも大きな
負担であった。そこで、作業用ロボットのコントローラ
に対して独立したコンピュータ上に作業用ロボットや作
業対象物体のモデルを構築し、そのモデルを使って配置
検討や教示を行なう方法が、特開昭６４−５７７９号、
特開昭５９−２２９６１９号等に見られるように既に開
発されている。 【０００４】また、三次元レーザ加工機のように、適正
な加工を行なうためには、三次元レーザ加工機の先端ヘ
ッドを作業対象物体の加工面に対して常時直交する方向
に向くように保持する必要がある。しかしながら三次元
形状の作業対象物体を加工するに当って、手動動作させ
ながら教示を行なう方法を用いた場合、三次元レーザ加
工機の先端ヘッドの姿勢を定める動作データを作成する
ことは難しく、極めて多大な労力と時間とを要すること
になる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、三次元形状の作業対象物体の凹凸面を加工するとき
に、三次元レーザ加工機の先端ヘッドの姿勢軸が急激に
変化するところで、レーザの焦点が滑らかに移動しない
ために熱が集中してドロスが出やすいという問題があ
る。また作業対象物体を加工する場合、先端ヘッドに設
けたギャップセンサにより先端ヘッドと作業対象物体と
のギャップを検知し、先端ヘッドの動きにこの検知デー
タをフィードバックし、先端ヘッドと作業対象物体との
ギャップ（距離）を一定に保つようにしている。しか
し、ギャップセンサとして一般的に用いられる静電容量
型ギャップセンサは検知面が対向する例えば金属量によ
り検知距離が変化するため、作業対象物体が凸面を持つ
場合や凹面を持つ三次元形状の場合、実際のギャップ値
と、検知結果との間に誤差が生じ、そのため三次元レー
ザ加工機の先端ヘッドと作業対象物体が接触して加工品
質を悪化させるという問題がある。 【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは三次元形状の作業対象物
体の凹凸面を加工するとき、教示を自動的に容易に行な
え、しかも加工品質の向上が図れる動作データを得るこ
とができる三次元レーザ加工機のオフライン教示方法を
提供するにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、三次元レーザ加工機、作
業対象物体に対応するデータを蓄積し、グラフッィクデ
ィスプレイ上に表示し、更に作成された動作プログラム
により上記三次元レーザ加工機及び作業対象物体の動作
のシミュレーションを行なうＣＡＤシステムと、上記Ｃ
ＡＤシステムで作成された動作プログラムを所望のＮＣ
言語の文法に従ったプログラムに変換する手段と、上記
ＣＡＤシステム上の作業対象物体の位置・姿勢データ
と、三次元レーザ加工機の先端ヘッドと作業対象物体と
のギャップを検知して先端ヘッドの動作に検知したギャ
ップ値をフィードバックさせる静電容量型のギャップセ
ンサと、実際の作業対象物体の位置、姿勢との間のずれ
を補正する手段と、を備えたシステムに用いられ、上記
作業対象物体の加工面が凸面である場合には、上記ＣＡ
Ｄシステム上の作業対象物体の情報に基づいて、作業対
象物体に対して直交する方向に向くように動作させる三
次元レーザ加工機の先端ヘッドが角度を変化させる姿勢
軸の変更開始位置と終了位置とを凸面の頂点から等距離
として円弧を求めて姿勢軸データを決定し、この姿勢軸
データに基づいてレーザの焦点の軌跡が滑らかに移動す
るように先端ヘッドを移動させ、作業対象物体の加工面
が凹面である場合には、上記ＣＡＤシステム上の作業対
象物体の情報に基づいて、作業対象物体の情報に基づい
て、作業対象物体と、三次元レーザ加工機の先端ヘッド
との間のギャップ値とヘッド先端の径より、円弧動作開
始位置と終了位置とを等距離として先端ヘッドが作業対
象物体に接触しない円弧の軌跡を求め、この円弧の軌跡
に沿って先端ヘッドを移動させることを特徴とする。 【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１の発明
において、上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドが作業
対象物体に対する角度を変化させる変化開始位置でギャ
ップセンサの動作を解除し、加工点を再設定することを
特徴とする 。 【０００９】 【００１０】 【作用】而して、請求項１記載の発明によれば、上記作
業対象物体の加工面が凸面である場合には、上記ＣＡＤ
システム上の作業対象物体の情報に基づいて、作業対象
物体に対して直交する方向に向くように動作させる三次
元レーザ加工機の先端ヘッドが角度を変化させる姿勢軸
の変更開始位置と終了位置とを凸面の頂点から等距離と
して円弧を求めて姿勢軸データを決定し、この姿勢軸デ
ータに基づいてレーザの焦点の軌跡が滑らかに移動する
ように先端ヘッドを移動させ、作業対象物体の加工面が
凹面である場合には、上記ＣＡＤシステム上の作業対象
物体の情報に基づいて、作業対象物体の情報に基づい
て、作業対象物体と、三次元レーザ加工機の先端ヘッド
との間のギャップ値とヘッド先端の径より、円弧動作開
始位置と終了位置とを等距離として先端ヘッドが作業対
象物体に接触しない円弧の軌跡を求め、この円弧の軌跡
に沿って先端ヘッドを移動させるので、凹凸面を持つ三
次元形状の作業対象物体の加工時に、三次元レーザの先
端ヘッドを作業対象物体に接触させることなく動作させ
る動作データをＣＡＤシステムで作成して、手動作によ
る微妙且つ危険で、しかも長時間かかる教示作業から解
放し、自動的にオフライン教示ができ、しかも凸面、凹
面の加工時に静電容量型ギャップセンサによる検知誤差
によって生じる先端ヘッドと作業対象物体との接触によ
る加工品質の低下を防げる動作データが得られる。 請求
項２の発明によれば、請求項１の発明において、三次元
レーザ加工機の先端ヘッドが作業対象物体に対する角度
を変化させる変化開始位置でギャップセンサの動作を解
除し、加工点を再設定するので、静電容量型ギャップセ
ンサの検出誤差を無くして正確な動作データが得られ
る。 【００１１】 【００１２】 【実施例】以下本発明方法を用いた実施例システムを説
明する。図１は本発明方法を用いた実施例システムを示
しており、このシステムではＣＡＤシステム１，パーソ
ナルコンピュータ（以下パソコンと略す）２、ＮＣコン
トローラ３、レーザ加工機４、静電容量型ギャップセン
サ５、該ギャップセンサ５用のインターフェース装置６
の計６つの部分から構成され，ＣＡＤシステム１は中央
演算装置１Ａと、記憶装置１Ｂと、データ入力のキーボ
ード１Ｃと、マウス１Ｄと、グラフッィクディスプレイ
１Ｅとからなる。またパソコン２は、中央演算装置２Ａ
と、記憶装置２Ｂと、データ入力のキーボード２Ｃと、
マウス２Ｄと、ディスプレイ２Ｅとからなる。 【００１３】次に本実施例システムの機能ブロック構成
を図２に従って説明する。ＣＡＤシステム１は三次元レ
ーザ加工機４と作業対象物体を定義する三次元の形状定
義手段と、三次元レーザ加工機４の動作教示手段と、三
次元レーザ加工機４の動作シミュレーションを行なうシ
ミュレーション手段とを備え、上記三次元レーザ加工機
４の動作教示手段には、レーザの焦点を滑らかに移動さ
せる動作を定義する手段と、三次元レーザ加工機４の先
端ヘッド７と作業対象物体とが接触しない動作を定義す
る手段と、ギャップセンサ５のオン・オフの抑制を定義
する手段とからなる。 【００１４】而して三次元形状の作業対象物体の凹凸面
の加工を行なう場合にはＣＡＤシステム１の三次元レー
ザ加工機４の動作教示手段では、あらかじめ定義した作
業対象物体モデルの情報に基づいて、レーザの焦点を滑
らかに移動させる動作を定義し、先端ヘッド７と作業対
象物体とが接触しないように定義し、静電容量型ギャッ
プセンサ５のオン／オフの制御を定義して動作データを
作成する。三次元レーザ加工機４の教示が完了すれば、
教示した動作をＣＡＤシステム１に付設されるグラフイ
ックディスプレイ１Ｅでシミュレーション表示を行い、
動作を確認する。 【００１５】続いてＣＡＤシステム１から出力された動
作データファイルを、パソコン２に転送する。パソコン
２は、ＣＡＤシステム１から転送されてきた動作データ
ファイルを目的の三次元レーザ加工機４が解釈及び実行
可能なデータフォーマットに変換する言語変換手段を備
え、データ変換を行なう。 【００１６】ＮＣコントローラ３は、パソコン２で所定
のデータフォーマットに変換された動作データ、プログ
ラムに基づいて、静電容量型ギャップセンサ５のインタ
ーフェース装置６使用しながら目的作業を行なう。尚三
次元レーザ加工機４は、先端ヘッド７を、５軸（Ｘ，
Ｙ，Ｚ，Ｃ，Ｄ）で駆動でき、また作業対象物の加工ロ
ータリテーブルからなる加工テーブル８を、１軸（Ａ）
で駆動する構成となっている。 【００１７】次に図３、図４、図５、図６を用いて本実
施例システムを用いて三次元レーザ加工機４の動作デー
タ作成する手順について説明する。図３は同図（ａ）に
示す三次元形状の作業対象物体ＷＫの凸面加工の場合を
示しており、上記ＣＡＤシステム１上の作業対象物体Ｗ
Ｋの情報に基づいて、作業対象物体ＷＫに対して直交す
る方向に向くように動作させている三次元レーザ加工機
４の先端ヘッド７が角度を変化させる姿勢軸の変更開始
位置Ａと終了位置Ｂを頂点Ｔから等距離ｄとして円弧
（中心Ｏ、半径Ｒ）を求めて姿勢軸データを決定し、レ
ーザの焦点が軌跡ＲＢを描くように滑らかに移動する様
な動作データを作成する。 【００１８】図４は三次元形状の作業対象物体ＷＫの凹
面加工の場合を示しており、上記ＣＡＤシステム１上の
作業対象物体ＷＫの情報に基づいて、作業対象物体ＷＫ
と三次元レーザ加工機４の先端ヘッド７とのギャップ値
Ｇとヘッド先端の径Ｄより、円弧動作開始位置Ａと終了
位置Ｂを等距離ｄとして、接触しないような円弧（中心
Ｏ、半径Ｒ）の軌跡ＲＢを求め、先端ヘッド７と作業対
象物体ＷＫとが接触しないように先端ヘッド７を動作さ
せる動作データを作成する。 【００１９】図５、図６は図３、図４の場合において、
（ａ）に示すようにＣＡＤシステム１で作成した三次元
レーザ加工機４のヘッド７の動作データが実際の加工軌
跡ＲＢCADからずれている場合を示しており、この場合
三次元レーザ加工機４のヘッド７の先端が作業対象物体
ＷＫに対する角度の変化開始位置Ａで静電容量型ギャッ
プセンサ５の動作を解除し、ＣＡＤシステム１より出力
された加工軌跡ＲＢCADの動作データを検出した位置か
ら求めた（ｂ）のＲＢ1の軌跡を描く動作データに補正
する。これは三次元形状の作業対象物体ＷＫの凹面、凸
面での静電容量型ギャップセンサ５の上述した検知誤差
を解消するものであり、これら凹面、凸面での動作に入
る前に、これらの面から抜け出した後の正常な距離のポ
イントを通るように、上述のように作成した動作データ
により補正するのである。次に（ｃ）に示すように再び
三次元レーザ加工機４の先端ヘッド７の作業対象物体Ｗ
Ｋに対する角度の変化終了位置Ｂで静電容量型ギャップ
センサ５を起動させ、該ギャップセンサ５の検知結果に
基づいてＲＢ2 の軌跡を描く動作データで三次元レーザ
加工機４の先端ヘッド７を移動させる。 【００２０】 【発明の効果】請求項１記載の発明は、上記作業対象物
体の加工面が凸面である場合には、上記ＣＡＤシステム
上の作業対象物体の情報に基づいて、作業対象物体に対
して直交する方向に向くように動作させる三次元レーザ
加工機の先端ヘッドが角度を変化させる姿勢軸の変更開
始位置と終了位置とを凸面の頂点から等距離として円弧
を求めて姿勢軸データを決定し、この姿勢軸データに基
づいてレーザの焦点の軌跡が滑らかに移動するように先
端ヘッドを移動させ、作業対象物体の加工面が凹面であ
る場合には、上記ＣＡＤシステム上の作業対象物体の情
報に基づいて、作業対象物体の情報に基づいて、作業対
象物体と、三次元レーザ加工機の先端ヘッドとの間のギ
ャップ値とヘッド先端の径より、円弧動作開始位置と終
了位置とを等距離として先端ヘッドが作業対象物体に接
触しない円弧の軌跡を求め、この円弧の軌跡に沿って先
端ヘッドを移動させるので、凹凸面を持つ三次元形状の
作業対象物体の加工時に、三次元レーザの先端ヘッドを
作業対象物体に接触させることなく動作させる動作デー
タをＣＡＤシステムで作成して、手動作による微妙且つ
危険で、しかも長時間かかる教示作業から解放し、自動
的にオフライン教示ができ、しかも凸面、凹面の加工時
に静電容量型ギャップセンサによる検知誤差によって生
じる先端ヘッドと作業対象物体との接触による加工品質
の低下を防げる動作データが得られるという効果を奏す
る。請求項２の発明によれば、請求項１の発明におい
て、三次元レーザ加工機の先端ヘッドが作業対象物体に
対する角度を変化させる変化開始位置でギャップセンサ
の動作を解除し、加工点を再設定するので、静電容量型
ギャップセンサの検出誤差を無くして正確な動作データ
が得られる。 【００２１】 【００２２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、静電容量型センサの検出誤差を無く
して正確な動作データが得られるという効果がある。
オフライン教示方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、作業用ロボット（レーザ加工機）
にその作業内容を教示するためには、作業者がティーチ
ングボックスを携行し作業用ロボットの動作範囲内に入
り、所望の作業用ロボットそのものを手動動作させなが
ら、教示を行なう方法が一般的であった。 【０００３】しかし、この方法は稼動可能な作業用ロボ
ットを教示の為に長時間休止させる必要があるという経
済的に大きな問題があり、更に危険な場所での長時間作
業は教示作業者にとっては肉体的にも精神的にも大きな
負担であった。そこで、作業用ロボットのコントローラ
に対して独立したコンピュータ上に作業用ロボットや作
業対象物体のモデルを構築し、そのモデルを使って配置
検討や教示を行なう方法が、特開昭６４−５７７９号、
特開昭５９−２２９６１９号等に見られるように既に開
発されている。 【０００４】また、三次元レーザ加工機のように、適正
な加工を行なうためには、三次元レーザ加工機の先端ヘ
ッドを作業対象物体の加工面に対して常時直交する方向
に向くように保持する必要がある。しかしながら三次元
形状の作業対象物体を加工するに当って、手動動作させ
ながら教示を行なう方法を用いた場合、三次元レーザ加
工機の先端ヘッドの姿勢を定める動作データを作成する
ことは難しく、極めて多大な労力と時間とを要すること
になる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、三次元形状の作業対象物体の凹凸面を加工するとき
に、三次元レーザ加工機の先端ヘッドの姿勢軸が急激に
変化するところで、レーザの焦点が滑らかに移動しない
ために熱が集中してドロスが出やすいという問題があ
る。また作業対象物体を加工する場合、先端ヘッドに設
けたギャップセンサにより先端ヘッドと作業対象物体と
のギャップを検知し、先端ヘッドの動きにこの検知デー
タをフィードバックし、先端ヘッドと作業対象物体との
ギャップ（距離）を一定に保つようにしている。しか
し、ギャップセンサとして一般的に用いられる静電容量
型ギャップセンサは検知面が対向する例えば金属量によ
り検知距離が変化するため、作業対象物体が凸面を持つ
場合や凹面を持つ三次元形状の場合、実際のギャップ値
と、検知結果との間に誤差が生じ、そのため三次元レー
ザ加工機の先端ヘッドと作業対象物体が接触して加工品
質を悪化させるという問題がある。 【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは三次元形状の作業対象物
体の凹凸面を加工するとき、教示を自動的に容易に行な
え、しかも加工品質の向上が図れる動作データを得るこ
とができる三次元レーザ加工機のオフライン教示方法を
提供するにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、三次元レーザ加工機、作
業対象物体に対応するデータを蓄積し、グラフッィクデ
ィスプレイ上に表示し、更に作成された動作プログラム
により上記三次元レーザ加工機及び作業対象物体の動作
のシミュレーションを行なうＣＡＤシステムと、上記Ｃ
ＡＤシステムで作成された動作プログラムを所望のＮＣ
言語の文法に従ったプログラムに変換する手段と、上記
ＣＡＤシステム上の作業対象物体の位置・姿勢データ
と、三次元レーザ加工機の先端ヘッドと作業対象物体と
のギャップを検知して先端ヘッドの動作に検知したギャ
ップ値をフィードバックさせる静電容量型のギャップセ
ンサと、実際の作業対象物体の位置、姿勢との間のずれ
を補正する手段と、を備えたシステムに用いられ、上記
作業対象物体の加工面が凸面である場合には、上記ＣＡ
Ｄシステム上の作業対象物体の情報に基づいて、作業対
象物体に対して直交する方向に向くように動作させる三
次元レーザ加工機の先端ヘッドが角度を変化させる姿勢
軸の変更開始位置と終了位置とを凸面の頂点から等距離
として円弧を求めて姿勢軸データを決定し、この姿勢軸
データに基づいてレーザの焦点の軌跡が滑らかに移動す
るように先端ヘッドを移動させ、作業対象物体の加工面
が凹面である場合には、上記ＣＡＤシステム上の作業対
象物体の情報に基づいて、作業対象物体の情報に基づい
て、作業対象物体と、三次元レーザ加工機の先端ヘッド
との間のギャップ値とヘッド先端の径より、円弧動作開
始位置と終了位置とを等距離として先端ヘッドが作業対
象物体に接触しない円弧の軌跡を求め、この円弧の軌跡
に沿って先端ヘッドを移動させることを特徴とする。 【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１の発明
において、上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドが作業
対象物体に対する角度を変化させる変化開始位置でギャ
ップセンサの動作を解除し、加工点を再設定することを
特徴とする 。 【０００９】 【００１０】 【作用】而して、請求項１記載の発明によれば、上記作
業対象物体の加工面が凸面である場合には、上記ＣＡＤ
システム上の作業対象物体の情報に基づいて、作業対象
物体に対して直交する方向に向くように動作させる三次
元レーザ加工機の先端ヘッドが角度を変化させる姿勢軸
の変更開始位置と終了位置とを凸面の頂点から等距離と
して円弧を求めて姿勢軸データを決定し、この姿勢軸デ
ータに基づいてレーザの焦点の軌跡が滑らかに移動する
ように先端ヘッドを移動させ、作業対象物体の加工面が
凹面である場合には、上記ＣＡＤシステム上の作業対象
物体の情報に基づいて、作業対象物体の情報に基づい
て、作業対象物体と、三次元レーザ加工機の先端ヘッド
との間のギャップ値とヘッド先端の径より、円弧動作開
始位置と終了位置とを等距離として先端ヘッドが作業対
象物体に接触しない円弧の軌跡を求め、この円弧の軌跡
に沿って先端ヘッドを移動させるので、凹凸面を持つ三
次元形状の作業対象物体の加工時に、三次元レーザの先
端ヘッドを作業対象物体に接触させることなく動作させ
る動作データをＣＡＤシステムで作成して、手動作によ
る微妙且つ危険で、しかも長時間かかる教示作業から解
放し、自動的にオフライン教示ができ、しかも凸面、凹
面の加工時に静電容量型ギャップセンサによる検知誤差
によって生じる先端ヘッドと作業対象物体との接触によ
る加工品質の低下を防げる動作データが得られる。 請求
項２の発明によれば、請求項１の発明において、三次元
レーザ加工機の先端ヘッドが作業対象物体に対する角度
を変化させる変化開始位置でギャップセンサの動作を解
除し、加工点を再設定するので、静電容量型ギャップセ
ンサの検出誤差を無くして正確な動作データが得られ
る。 【００１１】 【００１２】 【実施例】以下本発明方法を用いた実施例システムを説
明する。図１は本発明方法を用いた実施例システムを示
しており、このシステムではＣＡＤシステム１，パーソ
ナルコンピュータ（以下パソコンと略す）２、ＮＣコン
トローラ３、レーザ加工機４、静電容量型ギャップセン
サ５、該ギャップセンサ５用のインターフェース装置６
の計６つの部分から構成され，ＣＡＤシステム１は中央
演算装置１Ａと、記憶装置１Ｂと、データ入力のキーボ
ード１Ｃと、マウス１Ｄと、グラフッィクディスプレイ
１Ｅとからなる。またパソコン２は、中央演算装置２Ａ
と、記憶装置２Ｂと、データ入力のキーボード２Ｃと、
マウス２Ｄと、ディスプレイ２Ｅとからなる。 【００１３】次に本実施例システムの機能ブロック構成
を図２に従って説明する。ＣＡＤシステム１は三次元レ
ーザ加工機４と作業対象物体を定義する三次元の形状定
義手段と、三次元レーザ加工機４の動作教示手段と、三
次元レーザ加工機４の動作シミュレーションを行なうシ
ミュレーション手段とを備え、上記三次元レーザ加工機
４の動作教示手段には、レーザの焦点を滑らかに移動さ
せる動作を定義する手段と、三次元レーザ加工機４の先
端ヘッド７と作業対象物体とが接触しない動作を定義す
る手段と、ギャップセンサ５のオン・オフの抑制を定義
する手段とからなる。 【００１４】而して三次元形状の作業対象物体の凹凸面
の加工を行なう場合にはＣＡＤシステム１の三次元レー
ザ加工機４の動作教示手段では、あらかじめ定義した作
業対象物体モデルの情報に基づいて、レーザの焦点を滑
らかに移動させる動作を定義し、先端ヘッド７と作業対
象物体とが接触しないように定義し、静電容量型ギャッ
プセンサ５のオン／オフの制御を定義して動作データを
作成する。三次元レーザ加工機４の教示が完了すれば、
教示した動作をＣＡＤシステム１に付設されるグラフイ
ックディスプレイ１Ｅでシミュレーション表示を行い、
動作を確認する。 【００１５】続いてＣＡＤシステム１から出力された動
作データファイルを、パソコン２に転送する。パソコン
２は、ＣＡＤシステム１から転送されてきた動作データ
ファイルを目的の三次元レーザ加工機４が解釈及び実行
可能なデータフォーマットに変換する言語変換手段を備
え、データ変換を行なう。 【００１６】ＮＣコントローラ３は、パソコン２で所定
のデータフォーマットに変換された動作データ、プログ
ラムに基づいて、静電容量型ギャップセンサ５のインタ
ーフェース装置６使用しながら目的作業を行なう。尚三
次元レーザ加工機４は、先端ヘッド７を、５軸（Ｘ，
Ｙ，Ｚ，Ｃ，Ｄ）で駆動でき、また作業対象物の加工ロ
ータリテーブルからなる加工テーブル８を、１軸（Ａ）
で駆動する構成となっている。 【００１７】次に図３、図４、図５、図６を用いて本実
施例システムを用いて三次元レーザ加工機４の動作デー
タ作成する手順について説明する。図３は同図（ａ）に
示す三次元形状の作業対象物体ＷＫの凸面加工の場合を
示しており、上記ＣＡＤシステム１上の作業対象物体Ｗ
Ｋの情報に基づいて、作業対象物体ＷＫに対して直交す
る方向に向くように動作させている三次元レーザ加工機
４の先端ヘッド７が角度を変化させる姿勢軸の変更開始
位置Ａと終了位置Ｂを頂点Ｔから等距離ｄとして円弧
（中心Ｏ、半径Ｒ）を求めて姿勢軸データを決定し、レ
ーザの焦点が軌跡ＲＢを描くように滑らかに移動する様
な動作データを作成する。 【００１８】図４は三次元形状の作業対象物体ＷＫの凹
面加工の場合を示しており、上記ＣＡＤシステム１上の
作業対象物体ＷＫの情報に基づいて、作業対象物体ＷＫ
と三次元レーザ加工機４の先端ヘッド７とのギャップ値
Ｇとヘッド先端の径Ｄより、円弧動作開始位置Ａと終了
位置Ｂを等距離ｄとして、接触しないような円弧（中心
Ｏ、半径Ｒ）の軌跡ＲＢを求め、先端ヘッド７と作業対
象物体ＷＫとが接触しないように先端ヘッド７を動作さ
せる動作データを作成する。 【００１９】図５、図６は図３、図４の場合において、
（ａ）に示すようにＣＡＤシステム１で作成した三次元
レーザ加工機４のヘッド７の動作データが実際の加工軌
跡ＲＢCADからずれている場合を示しており、この場合
三次元レーザ加工機４のヘッド７の先端が作業対象物体
ＷＫに対する角度の変化開始位置Ａで静電容量型ギャッ
プセンサ５の動作を解除し、ＣＡＤシステム１より出力
された加工軌跡ＲＢCADの動作データを検出した位置か
ら求めた（ｂ）のＲＢ1の軌跡を描く動作データに補正
する。これは三次元形状の作業対象物体ＷＫの凹面、凸
面での静電容量型ギャップセンサ５の上述した検知誤差
を解消するものであり、これら凹面、凸面での動作に入
る前に、これらの面から抜け出した後の正常な距離のポ
イントを通るように、上述のように作成した動作データ
により補正するのである。次に（ｃ）に示すように再び
三次元レーザ加工機４の先端ヘッド７の作業対象物体Ｗ
Ｋに対する角度の変化終了位置Ｂで静電容量型ギャップ
センサ５を起動させ、該ギャップセンサ５の検知結果に
基づいてＲＢ2 の軌跡を描く動作データで三次元レーザ
加工機４の先端ヘッド７を移動させる。 【００２０】 【発明の効果】請求項１記載の発明は、上記作業対象物
体の加工面が凸面である場合には、上記ＣＡＤシステム
上の作業対象物体の情報に基づいて、作業対象物体に対
して直交する方向に向くように動作させる三次元レーザ
加工機の先端ヘッドが角度を変化させる姿勢軸の変更開
始位置と終了位置とを凸面の頂点から等距離として円弧
を求めて姿勢軸データを決定し、この姿勢軸データに基
づいてレーザの焦点の軌跡が滑らかに移動するように先
端ヘッドを移動させ、作業対象物体の加工面が凹面であ
る場合には、上記ＣＡＤシステム上の作業対象物体の情
報に基づいて、作業対象物体の情報に基づいて、作業対
象物体と、三次元レーザ加工機の先端ヘッドとの間のギ
ャップ値とヘッド先端の径より、円弧動作開始位置と終
了位置とを等距離として先端ヘッドが作業対象物体に接
触しない円弧の軌跡を求め、この円弧の軌跡に沿って先
端ヘッドを移動させるので、凹凸面を持つ三次元形状の
作業対象物体の加工時に、三次元レーザの先端ヘッドを
作業対象物体に接触させることなく動作させる動作デー
タをＣＡＤシステムで作成して、手動作による微妙且つ
危険で、しかも長時間かかる教示作業から解放し、自動
的にオフライン教示ができ、しかも凸面、凹面の加工時
に静電容量型ギャップセンサによる検知誤差によって生
じる先端ヘッドと作業対象物体との接触による加工品質
の低下を防げる動作データが得られるという効果を奏す
る。請求項２の発明によれば、請求項１の発明におい
て、三次元レーザ加工機の先端ヘッドが作業対象物体に
対する角度を変化させる変化開始位置でギャップセンサ
の動作を解除し、加工点を再設定するので、静電容量型
ギャップセンサの検出誤差を無くして正確な動作データ
が得られる。 【００２１】 【００２２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、静電容量型センサの検出誤差を無く
して正確な動作データが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムの構成図である。 【図２】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムの機能説明図である。 【図３】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムによる三次元形状の作業対象物
体の凸面に対する動作データ作成説明図である。 【図４】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムによる三次元形状の作業対象物
体の凹面に対する動作データ作成説明図である。 【図５】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムによる三次元形状の作業対象物
体の凸面に対する動作データ作成説明図である。 【図６】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムによる三次元形状の作業対象物
体の凸面に対する動作データ作成説明図である。 【符号の説明】 １ ＣＡＤシステム ２ パーソナルコンピュータ ３ コントローラ ４ 三次元レーザ加工機 ５ ギャップセンサ ６ インターフェース装置 ７ 先端ヘッド
工機の作業教示システムの構成図である。 【図２】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムの機能説明図である。 【図３】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムによる三次元形状の作業対象物
体の凸面に対する動作データ作成説明図である。 【図４】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムによる三次元形状の作業対象物
体の凹面に対する動作データ作成説明図である。 【図５】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムによる三次元形状の作業対象物
体の凸面に対する動作データ作成説明図である。 【図６】本発明の一実施例方法を用いた三次元レーザ加
工機の作業教示システムによる三次元形状の作業対象物
体の凸面に対する動作データ作成説明図である。 【符号の説明】 １ ＣＡＤシステム ２ パーソナルコンピュータ ３ コントローラ ４ 三次元レーザ加工機 ５ ギャップセンサ ６ インターフェース装置 ７ 先端ヘッド
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭63−291102（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−231312（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G05B 19/4068
B25J 9/10
B25J 9/22
G05B 19/404
G05B 19/4097
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項ｌ】三次元レーザ加工機、作業対象物体に対応
するデータを蓄積し、グラフッィクディスプレイ上に表
示し、更に作成された動作プログラムにより上記三次元
レーザ加工機及び作業対象物体の動作のシミュレーショ
ンを行なうＣＡＤシステムと、上記ＣＡＤシステムで作
成された動作プログラムを所望のＮＣ言語の文法に従っ
たプログラムに変換する手段と、上記ＣＡＤシステム上
の作業対象物体の位置・姿勢データと、三次元レーザ加
工機の先端ヘッドと作業対象物体とのギャップを検知し
て先端ヘッドの動作に検知したギャップ値をフィードバ
ックさせる静電容量型のギャップセンサと、実際の作業
対象物体の位置、姿勢との間のずれを補正する手段と、
を備えたシステムに用いられ、上記作業対象物体の加工
面が凸面である場合には、上記ＣＡＤシステム上の作業
対象物体の情報に基づいて、作業対象物体に対して直交
する方向に向くように動作させる三次元レーザ加工機の
先端ヘッドが角度を変化させる姿勢軸の変更開始位置と
終了位置とを凸面の頂点から等距離として円弧を求めて
姿勢軸データを決定し、この姿勢軸データに基づいてレ
ーザの焦点の軌跡が滑らかに移動するように先端ヘッド
を移動させ、作業対象物体の加工面が凹面である場合に
は、上記ＣＡＤシステム上の作業対象物体の情報に基づ
いて、作業対象物体と、三次元レーザ加工機の先端ヘッ
ドとの間のギャップ値とヘッド先端の径より、円弧動作
開始位置と終了位置とを等距離として先端ヘッドが作業
対象物体に接触しない円弧の軌跡を求め、この円弧の軌
跡に沿って先端ヘッドを移動させることを特徴とする三
次元レーザ加工機のオフライン教示方法。 【請求項２】上記三次元レーザ加工機の先端ヘッドが作
業対象物体に対する角度を変化させる変化開始位置でギ
ャップセンサの動作を解除し、加工点を再設定すること
を特徴とする請求項１記載の三次元レーザ加工機のオフ
ライン教示方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24398491A JP2868343B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 三次元レーザ加工機のオフライン教示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24398491A JP2868343B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 三次元レーザ加工機のオフライン教示方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580831A JPH0580831A (ja) | 1993-04-02 |
| JP2868343B2 true JP2868343B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=17111981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24398491A Expired - Fee Related JP2868343B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 三次元レーザ加工機のオフライン教示方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2868343B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9895801B2 (en) | 2014-06-25 | 2018-02-20 | Fanuc Corporation | Offline teaching device using simulation |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6795567B2 (ja) | 2018-10-30 | 2020-12-02 | ファナック株式会社 | 加工条件設定装置及び三次元レーザ加工システム |
| JP7383349B2 (ja) * | 2020-02-25 | 2023-11-20 | 株式会社ミツトヨ | 画像測定装置のティーチングプログラム |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP24398491A patent/JP2868343B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9895801B2 (en) | 2014-06-25 | 2018-02-20 | Fanuc Corporation | Offline teaching device using simulation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0580831A (ja) | 1993-04-02 |
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Legal Events
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