JP2936442B2 - 三次元レーザ加工機 - Google Patents
三次元レーザ加工機Info
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- JP2936442B2 JP2936442B2 JP4124828A JP12482892A JP2936442B2 JP 2936442 B2 JP2936442 B2 JP 2936442B2 JP 4124828 A JP4124828 A JP 4124828A JP 12482892 A JP12482892 A JP 12482892A JP 2936442 B2 JP2936442 B2 JP 2936442B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｐ点出し制御パラメー
タの自動決定機能を備えた三次元レーザ加工機に関する
ものである。
タの自動決定機能を備えた三次元レーザ加工機に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】支持枠に回動自在に軸支した中空状の第
１の回転体と、第１の回転体を回転駆動する第１のモー
タと、第１の回転体に回動自在に軸支した中空状の第２
の回転体と、第２の回転体を回転駆動する第２のモータ
と、第２の回転体よりも先端部側に取り付けたノズル
と、第１の回転体に設けられその軸線上に放射されたレ
ーザ光線を第２の回転体に案内する第１の反射手段と、
第２の回転体に設けられその軸線上に放射されたレーザ
光線をノズルに向けて案内する第２の反射手段とを備
え、第２の反射手段で反射されたレーザ光線をノズルか
ら被加工物へ向けて照射する加工ヘッドを、以下、オフ
セット型加工ヘッド又は単に加工ヘッドと呼ぶこととす
る。
１の回転体と、第１の回転体を回転駆動する第１のモー
タと、第１の回転体に回動自在に軸支した中空状の第２
の回転体と、第２の回転体を回転駆動する第２のモータ
と、第２の回転体よりも先端部側に取り付けたノズル
と、第１の回転体に設けられその軸線上に放射されたレ
ーザ光線を第２の回転体に案内する第１の反射手段と、
第２の回転体に設けられその軸線上に放射されたレーザ
光線をノズルに向けて案内する第２の反射手段とを備
え、第２の反射手段で反射されたレーザ光線をノズルか
ら被加工物へ向けて照射する加工ヘッドを、以下、オフ
セット型加工ヘッド又は単に加工ヘッドと呼ぶこととす
る。
【０００３】図４は三次元レーザ加工機のオフセット型
加工ヘッドの構成図である。図において、８は加工ヘッ
ドの駆動端に位置するＡ軸、９はＡ軸８に接続されたＣ
軸、１０はＣ軸９に接続されたＺ軸であり、これらの３
つの軸はアーム１７を構成している。また、Ａ軸８の先
端にはノズル６が取り付けられて、ワークＷ上の加工線
Ｋに沿って進行するように制御される。ノズル６の先端
には静電センサ７が付けられ、ワークＷとノズル６間の
距離を制御するのに利用されている。１３はモータＭ５
によりＡ軸８を矢印の方向に回転させるＡ軸受、１４は
モータＭ４によりＣ軸９を矢印の方向に回転させるＣ軸
受、５はモータＭ３により加工ヘッドをＺ（上下）方向
に移動させるＺ軸受、４はモータＭ２により加工ヘッド
を矢印Ｙ方向に移動させるＹ軸受、３はモータＭ１によ
り加工ヘッドを矢印Ｘ方向に移動させるＸ軸受である。
加工ヘッドの構成図である。図において、８は加工ヘッ
ドの駆動端に位置するＡ軸、９はＡ軸８に接続されたＣ
軸、１０はＣ軸９に接続されたＺ軸であり、これらの３
つの軸はアーム１７を構成している。また、Ａ軸８の先
端にはノズル６が取り付けられて、ワークＷ上の加工線
Ｋに沿って進行するように制御される。ノズル６の先端
には静電センサ７が付けられ、ワークＷとノズル６間の
距離を制御するのに利用されている。１３はモータＭ５
によりＡ軸８を矢印の方向に回転させるＡ軸受、１４は
モータＭ４によりＣ軸９を矢印の方向に回転させるＣ軸
受、５はモータＭ３により加工ヘッドをＺ（上下）方向
に移動させるＺ軸受、４はモータＭ２により加工ヘッド
を矢印Ｙ方向に移動させるＹ軸受、３はモータＭ１によ
り加工ヘッドを矢印Ｘ方向に移動させるＸ軸受である。
【０００４】なお、各モータＭ１〜Ｍ５は、ＮＣ制御装
置（図示せず）からの駆動信号により駆動され、加工プ
ログラムに従って、ワークＷに対してノズル６の距離を
一定に保持しながら、レーザ光Ｌのスポットが加工線Ｋ
を倣うように、かつノズル６の姿勢がワークＷの表面に
対してほぼ垂直となるように制御される。
置（図示せず）からの駆動信号により駆動され、加工プ
ログラムに従って、ワークＷに対してノズル６の距離を
一定に保持しながら、レーザ光Ｌのスポットが加工線Ｋ
を倣うように、かつノズル６の姿勢がワークＷの表面に
対してほぼ垂直となるように制御される。
【０００５】図５はオフセット型加工ヘッドのＺＹ平面
図、図６はＸＺ平面図である。図５に示すように、Ｃ軸
の原点は位置２１、プラス方向は位置２３の方向、マイ
ナス方向は位置２２の方向であり、Ａ軸の原点は位置２
４、Ａ軸のプラス方向は位置２５の方向、マイナス方向
は位置２６の方向である。また、図６に示すように、Ｌ
1 は第１の反射手段２９から第２の反射手段３０までの
第１の回転体２７の軸線と平行な第１の回転体２７中の
レーザ光線の光路長、Ｌ2 は第２の反射手段３０から第
２の回転体２８中を通りワークＷに至るまでの第２の回
転体２８の軸線と平行なレーザ光線の光路長である。以
下、Ｌ1 はＣ軸のリンク長さ、Ｌ2 はＡ軸のリンク長さ
と呼ぶこととする。
図、図６はＸＺ平面図である。図５に示すように、Ｃ軸
の原点は位置２１、プラス方向は位置２３の方向、マイ
ナス方向は位置２２の方向であり、Ａ軸の原点は位置２
４、Ａ軸のプラス方向は位置２５の方向、マイナス方向
は位置２６の方向である。また、図６に示すように、Ｌ
1 は第１の反射手段２９から第２の反射手段３０までの
第１の回転体２７の軸線と平行な第１の回転体２７中の
レーザ光線の光路長、Ｌ2 は第２の反射手段３０から第
２の回転体２８中を通りワークＷに至るまでの第２の回
転体２８の軸線と平行なレーザ光線の光路長である。以
下、Ｌ1 はＣ軸のリンク長さ、Ｌ2 はＡ軸のリンク長さ
と呼ぶこととする。
【０００６】次に、加工ヘッドを交換した時や加工ヘッ
ドをワーク等に衝突させた時、必ずオペレータが実施す
る必要があるＰ点出しについて説明する。Ｐ点出しと
は、実際の加工ヘッドにおけるＣ軸，Ａ軸のリンク長さ
Ｌ1 ，Ｌ2 及びＣ軸，Ａ軸の原点復帰時の回転量φ1 ，
φ2 （原点復帰時の位置とは原点ドグをふみ終りさらに
シフトさせる回転量）を正しく決定して、ＮＣ制御装置
へ登録することである。ＮＣ制御装置はこの入力パラメ
ータに基づいて各モータＭ１〜Ｍ５を動作させるので、
このパラメータ入力値が適正値でないと、Ｐ点出しの前
後で、加工軌跡がずれることになる。
ドをワーク等に衝突させた時、必ずオペレータが実施す
る必要があるＰ点出しについて説明する。Ｐ点出しと
は、実際の加工ヘッドにおけるＣ軸，Ａ軸のリンク長さ
Ｌ1 ，Ｌ2 及びＣ軸，Ａ軸の原点復帰時の回転量φ1 ，
φ2 （原点復帰時の位置とは原点ドグをふみ終りさらに
シフトさせる回転量）を正しく決定して、ＮＣ制御装置
へ登録することである。ＮＣ制御装置はこの入力パラメ
ータに基づいて各モータＭ１〜Ｍ５を動作させるので、
このパラメータ入力値が適正値でないと、Ｐ点出しの前
後で、加工軌跡がずれることになる。
【０００７】図７は従来のＰ点出し動作を示すフローチ
ャートである。これに基づいて従来のレーザ加工機にお
けるＰ点出しを説明する。レーザ加工機の加工テーブル
にアクリル板をセットし、Ｃ軸，Ａ軸を０°として、焦
点高さ３ｍｍの位置にノズルを動かす（Ｓ２１，Ｓ２
２）。次に、図９に示す姿勢１（Ｃ＝０°かつＡ＝３０
°）及び姿勢２（Ｃ＝０°かつＡ＝−３０°）で、出力
５０Ｗ，照射時間５００ｍｓ程度にてアクリル板にレー
ザを照射する（Ｓ２３〜Ｓ２６）。その照射位置によ
り、Ｃ軸のシフト回転量φ1 及びＡ軸のリンク長さＬ2
が適正値かどうかを目視判断する（Ｓ２７）。
ャートである。これに基づいて従来のレーザ加工機にお
けるＰ点出しを説明する。レーザ加工機の加工テーブル
にアクリル板をセットし、Ｃ軸，Ａ軸を０°として、焦
点高さ３ｍｍの位置にノズルを動かす（Ｓ２１，Ｓ２
２）。次に、図９に示す姿勢１（Ｃ＝０°かつＡ＝３０
°）及び姿勢２（Ｃ＝０°かつＡ＝−３０°）で、出力
５０Ｗ，照射時間５００ｍｓ程度にてアクリル板にレー
ザを照射する（Ｓ２３〜Ｓ２６）。その照射位置によ
り、Ｃ軸のシフト回転量φ1 及びＡ軸のリンク長さＬ2
が適正値かどうかを目視判断する（Ｓ２７）。
【０００８】この時の照射位置関係の全パターンを図１
１に示す。Ｃ＝０°，Ａ＝３０°の照射位置がＣ＝０
°，Ａ＝−３０°の照射位置よりｘ方向において小さけ
れば（図１１（ｃ）（ｄ））、Ｃ軸のマイナス方向へシ
フト回転量を加える。反対にＣ＝０°，Ａ＝３０°の照
射位置がＣ＝０°，Ａ＝−３０°の照射位置よりｘ方向
において大きければ（図１１（ａ）（ｂ））、Ｃ軸のプ
ラス方向へシフト回転量を加える。また、Ｃ＝０°，Ａ
＝３０°の照射位置がＣ＝０°，Ａ＝−３０°の照射位
置よりもｙ方向において小さければ（図１１（ａ）
（ｄ））、Ｌ2 の長さを大きくする。反対にＣ＝０°，
Ａ＝３０°の照射位置がＣ＝０°，Ａ＝−３０°の照射
位置よりｙ方向において大きければ（図１１（ｂ）
（ｃ））、Ｌ2 の長さを小さくする。そして、Ｃ軸のシ
フト回転量φ1 及びＡ軸のリンク長さＬ2 をＮＣ制御装
置へパラメータとして登録する。そして、再度同一動作
を行って、入力パラメータが適正値かどうかを目視判断
する。これがＳ２７の動作である。入力パラメータを適
正値でないと判断すれば、図１１（ｅ）に示す様に、２
つの照射位置が一致するまで繰り返す（Ｓ２８〜Ｓ３
３，Ｓ２２〜Ｓ２７）。
１に示す。Ｃ＝０°，Ａ＝３０°の照射位置がＣ＝０
°，Ａ＝−３０°の照射位置よりｘ方向において小さけ
れば（図１１（ｃ）（ｄ））、Ｃ軸のマイナス方向へシ
フト回転量を加える。反対にＣ＝０°，Ａ＝３０°の照
射位置がＣ＝０°，Ａ＝−３０°の照射位置よりｘ方向
において大きければ（図１１（ａ）（ｂ））、Ｃ軸のプ
ラス方向へシフト回転量を加える。また、Ｃ＝０°，Ａ
＝３０°の照射位置がＣ＝０°，Ａ＝−３０°の照射位
置よりもｙ方向において小さければ（図１１（ａ）
（ｄ））、Ｌ2 の長さを大きくする。反対にＣ＝０°，
Ａ＝３０°の照射位置がＣ＝０°，Ａ＝−３０°の照射
位置よりｙ方向において大きければ（図１１（ｂ）
（ｃ））、Ｌ2 の長さを小さくする。そして、Ｃ軸のシ
フト回転量φ1 及びＡ軸のリンク長さＬ2 をＮＣ制御装
置へパラメータとして登録する。そして、再度同一動作
を行って、入力パラメータが適正値かどうかを目視判断
する。これがＳ２７の動作である。入力パラメータを適
正値でないと判断すれば、図１１（ｅ）に示す様に、２
つの照射位置が一致するまで繰り返す（Ｓ２８〜Ｓ３
３，Ｓ２２〜Ｓ２７）。
【０００９】次に、Ｃ＝０，Ａ＝０にて、焦点高さ３ｍ
ｍの位置にノズルを動かす（Ｓ３４）。さらに、図１０
に示す姿勢３（Ｃ＝９０°かつＡ＝０°）及び姿勢４
（Ｃ＝−９０°かつＡ＝０°）で、出力５０Ｗ，照射時
間５００ｍｓ程度にてアクリル板にレーザを照射する。
そして、その照射位置により、Ａ軸のシフト回転量φ2
及びＣ軸のリンク長さＬ1 が適正値かどうかを目視判断
する（Ｓ３４〜Ｓ３９）。
ｍの位置にノズルを動かす（Ｓ３４）。さらに、図１０
に示す姿勢３（Ｃ＝９０°かつＡ＝０°）及び姿勢４
（Ｃ＝−９０°かつＡ＝０°）で、出力５０Ｗ，照射時
間５００ｍｓ程度にてアクリル板にレーザを照射する。
そして、その照射位置により、Ａ軸のシフト回転量φ2
及びＣ軸のリンク長さＬ1 が適正値かどうかを目視判断
する（Ｓ３４〜Ｓ３９）。
【００１０】この時の照射位置関係の全パターンを図１
２に示す。Ｃ＝９０°，Ａ＝０°の照射位置がＣ＝−９
０°，Ａ＝０°の照射位置よりｘ方向において小さけれ
ば（図１２（ａ）（ｂ））、Ａ軸のシフト回転量φ2 を
マイナス方向へ加える。この反対の場合（図１２（ｃ）
（ｄ））には、プラス方向へ加える。また、Ｃ＝９０
°，Ａ＝０°の照射位置がＣ＝−９０°，Ａ＝０°の照
射位置よりｙ方向において小さければ（図１２（ｂ）
（ｃ））、Ｌ1 を小さくする。この反対の場合（図１２
（ａ）（ｄ））には、Ｌ1 を大きくする。そして、Ａ軸
のシフト回転量φ2及びＣ軸のリンク長さＬ1 をＮＣ制
御装置へパラメータとして登録する。そして、再度同一
動作を行って、入力パラメータが適正値かどうかを目視
判断する。これがＳ３９の動作である。入力パラメータ
を適正値でないと判断すれば、図１１（ｅ）に示す様
に、２つの照射位置が一致するまで繰り返す（Ｓ４０〜
Ｓ４５，Ｓ３４〜Ｓ３９）。従来は以上の様な操作をす
べて、オペレータが目視レベルにて行ない、入力パラメ
ータＬ1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 を決定していた。
２に示す。Ｃ＝９０°，Ａ＝０°の照射位置がＣ＝−９
０°，Ａ＝０°の照射位置よりｘ方向において小さけれ
ば（図１２（ａ）（ｂ））、Ａ軸のシフト回転量φ2 を
マイナス方向へ加える。この反対の場合（図１２（ｃ）
（ｄ））には、プラス方向へ加える。また、Ｃ＝９０
°，Ａ＝０°の照射位置がＣ＝−９０°，Ａ＝０°の照
射位置よりｙ方向において小さければ（図１２（ｂ）
（ｃ））、Ｌ1 を小さくする。この反対の場合（図１２
（ａ）（ｄ））には、Ｌ1 を大きくする。そして、Ａ軸
のシフト回転量φ2及びＣ軸のリンク長さＬ1 をＮＣ制
御装置へパラメータとして登録する。そして、再度同一
動作を行って、入力パラメータが適正値かどうかを目視
判断する。これがＳ３９の動作である。入力パラメータ
を適正値でないと判断すれば、図１１（ｅ）に示す様
に、２つの照射位置が一致するまで繰り返す（Ｓ４０〜
Ｓ４５，Ｓ３４〜Ｓ３９）。従来は以上の様な操作をす
べて、オペレータが目視レベルにて行ない、入力パラメ
ータＬ1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 を決定していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】Ｐ点出し作業は、加工
ヘッドを交換した時や加工ヘッドをワーク等に衝突させ
た時に、オペレータが必ず実施しなければならない事項
であり、もし実施しないと、加工軌跡がずれる結果とな
る。しかし前述したような煩雑なＰ点出し作業を全てオ
ペレータが行うのでは、作業に時間がかかり、また、正
確なＰ点出しができない等の課題があった。本発明は、
上記課題を解決するためになされたもので、Ｐ点出し作
業を自動化させる三次元レーザ加工機を得ることを目的
とする。
ヘッドを交換した時や加工ヘッドをワーク等に衝突させ
た時に、オペレータが必ず実施しなければならない事項
であり、もし実施しないと、加工軌跡がずれる結果とな
る。しかし前述したような煩雑なＰ点出し作業を全てオ
ペレータが行うのでは、作業に時間がかかり、また、正
確なＰ点出しができない等の課題があった。本発明は、
上記課題を解決するためになされたもので、Ｐ点出し作
業を自動化させる三次元レーザ加工機を得ることを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、支持枠に回動
自在に軸支した中空状の第１の回転体と、第１の回転体
に回動自在に軸支した中空状の第２の回転体と、第２の
回転体の先端に取り付けたノズルと、前記第１の回転体
に設けられその軸線上に放射されたレーザ光線を前記第
２の回転体に案内する第１の反射手段と、前記第２の回
転体に設けられその軸線上に放射されたレーザ光線を前
記ノズルに向けて案内する第２の反射手段とを備え、こ
れら第１の回転体及び第２の回転体を経てノズルから被
加工物に向けて加工用レーザ光線を照射する加工ヘッド
を有した三次元レーザ加工機において、前記加工用レー
ザ光線と同じ光路をとる位置測定用レーザ光線を発生す
るレーザ光源と、前記ノズルから照射された位置測定用
レーザ光線が位置測定用ワークに当たった位置を検出す
るセンサと、前記第１の回転体を回転させて得た前記加
工ヘッドの異なる２つの姿勢における前記センサからの
位置情報と、前記第２の回転体を回転させて得た前記加
工ヘッドの異なる２つの姿勢における前記センサからの
位置情報とから、前記第１の反射手段から前記第２の反
射手段までの光路長、前記第２の反射手段から前記第２
の回転体中を通り前記ワークに至るまでの光路長、及
び、前記第１の回転体と第２の回転体の原点復帰時の回
転量を算出し、これらの算出値をあらかじめ入力してい
た位置ずれ許容量と比較しながら、前記各光路長及び回
転量を決定する演算制御手段とを備えたものである。
自在に軸支した中空状の第１の回転体と、第１の回転体
に回動自在に軸支した中空状の第２の回転体と、第２の
回転体の先端に取り付けたノズルと、前記第１の回転体
に設けられその軸線上に放射されたレーザ光線を前記第
２の回転体に案内する第１の反射手段と、前記第２の回
転体に設けられその軸線上に放射されたレーザ光線を前
記ノズルに向けて案内する第２の反射手段とを備え、こ
れら第１の回転体及び第２の回転体を経てノズルから被
加工物に向けて加工用レーザ光線を照射する加工ヘッド
を有した三次元レーザ加工機において、前記加工用レー
ザ光線と同じ光路をとる位置測定用レーザ光線を発生す
るレーザ光源と、前記ノズルから照射された位置測定用
レーザ光線が位置測定用ワークに当たった位置を検出す
るセンサと、前記第１の回転体を回転させて得た前記加
工ヘッドの異なる２つの姿勢における前記センサからの
位置情報と、前記第２の回転体を回転させて得た前記加
工ヘッドの異なる２つの姿勢における前記センサからの
位置情報とから、前記第１の反射手段から前記第２の反
射手段までの光路長、前記第２の反射手段から前記第２
の回転体中を通り前記ワークに至るまでの光路長、及
び、前記第１の回転体と第２の回転体の原点復帰時の回
転量を算出し、これらの算出値をあらかじめ入力してい
た位置ずれ許容量と比較しながら、前記各光路長及び回
転量を決定する演算制御手段とを備えたものである。
【００１３】
【作用】演算制御手段でＰ点出し機能を選択すると、加
工ヘッドが所定の位置へ動き、この時照射された位置測
定用レーザ光線の位置情報をセンサにて検出し、この位
置情報を演算制御手段に取り込む。演算制御手段ではこ
の位置情報の取り込みを加工ヘッドの異なる複数の姿勢
で行い、あらかじめ入力しておいた位置ずれ許容量と比
較し、その許容量を越える場合には、あらかじめ設定し
ておいた計算方法により、パラメータＬ1 ，Ｌ2 ，
φ1 ，φ2 を決定する。
工ヘッドが所定の位置へ動き、この時照射された位置測
定用レーザ光線の位置情報をセンサにて検出し、この位
置情報を演算制御手段に取り込む。演算制御手段ではこ
の位置情報の取り込みを加工ヘッドの異なる複数の姿勢
で行い、あらかじめ入力しておいた位置ずれ許容量と比
較し、その許容量を越える場合には、あらかじめ設定し
ておいた計算方法により、パラメータＬ1 ，Ｌ2 ，
φ1 ，φ2 を決定する。
【００１４】
【実施例】本発明の三次元レーザ加工機は自動Ｐ点出し
機能を備えたものであり、図１は本発明のレーザ加工機
における自動Ｐ点出し機能の構成図である。本構成は従
来例で示した構成に加えて、発振器１に内蔵されている
位置測定用のＨｅ−Ｎｅレーザ光源２、位置測定用ワー
ク１１、位置測定用ワーク１１に当ったＨｅ−Ｎｅレー
ザの位置を検出するＣＣＤカメラ１２、ＣＣＤカメラ１
２の画像情報を解析して位置情報とする処理ユニット１
５、処理ユニット１５から位置情報を取り込んで、Ｃ
軸，Ａ軸のリンク長さＬ1 ，Ｌ2 及びＣ軸，Ａ軸のシフ
ト回転量φ1 ，φ2 を決定するＮＣ制御装置１６から成
っている。なお、図２で図４と同符号を付した部分は、
従来例と同一又は相当物を示すものとする。
機能を備えたものであり、図１は本発明のレーザ加工機
における自動Ｐ点出し機能の構成図である。本構成は従
来例で示した構成に加えて、発振器１に内蔵されている
位置測定用のＨｅ−Ｎｅレーザ光源２、位置測定用ワー
ク１１、位置測定用ワーク１１に当ったＨｅ−Ｎｅレー
ザの位置を検出するＣＣＤカメラ１２、ＣＣＤカメラ１
２の画像情報を解析して位置情報とする処理ユニット１
５、処理ユニット１５から位置情報を取り込んで、Ｃ
軸，Ａ軸のリンク長さＬ1 ，Ｌ2 及びＣ軸，Ａ軸のシフ
ト回転量φ1 ，φ2 を決定するＮＣ制御装置１６から成
っている。なお、図２で図４と同符号を付した部分は、
従来例と同一又は相当物を示すものとする。
【００１５】Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源２は、実際の加工時
に被加工物に照射されるＣＯ2 レーザ光源（図示せず）
と位置的に同期がとられ、被加工物にレーザが照射され
る位置は、Ｈｅ−ＮｅレーザとＣＯ2 レーザとで同一点
になる様に構成されている。ＣＣＤカメラ１２はＰ点出
しを行なう時のみノズル６に着装され、Ｐ点出し終了後
は取りはずされる。また、位置測定用ワーク１１には、
図２に示す様にｘ軸方向に基準線Ｘを入れておき、位置
測定用ワーク１１をレーザ加工機の加工テーブルにセッ
トする場合には、加工機のｘ軸に本基準線Ｘを合わせて
セットする。
に被加工物に照射されるＣＯ2 レーザ光源（図示せず）
と位置的に同期がとられ、被加工物にレーザが照射され
る位置は、Ｈｅ−ＮｅレーザとＣＯ2 レーザとで同一点
になる様に構成されている。ＣＣＤカメラ１２はＰ点出
しを行なう時のみノズル６に着装され、Ｐ点出し終了後
は取りはずされる。また、位置測定用ワーク１１には、
図２に示す様にｘ軸方向に基準線Ｘを入れておき、位置
測定用ワーク１１をレーザ加工機の加工テーブルにセッ
トする場合には、加工機のｘ軸に本基準線Ｘを合わせて
セットする。
【００１６】図３はＮＣ制御装置１６による、パラメー
タＬ1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 を決定するＰ点出し動作のア
ルゴリズムを示している。このアルゴリズムに基づい
て、図２の各構成の動作を説明する。まず、レーザ加工
機の加工テーブル上に、位置測定用ワーク１１をその基
準線Ｘを加工機のｘ軸と平行にしてセットする。基準線
ＸはＣＣＤカメラ１２による位置検出の際の基準座標と
なるものである。また、Ｃ＝０°かつＡ＝０°で加工ヘ
ッドを位置測定用ワーク１１の上方へ退避させておく。
タＬ1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 を決定するＰ点出し動作のア
ルゴリズムを示している。このアルゴリズムに基づい
て、図２の各構成の動作を説明する。まず、レーザ加工
機の加工テーブル上に、位置測定用ワーク１１をその基
準線Ｘを加工機のｘ軸と平行にしてセットする。基準線
ＸはＣＣＤカメラ１２による位置検出の際の基準座標と
なるものである。また、Ｃ＝０°かつＡ＝０°で加工ヘ
ッドを位置測定用ワーク１１の上方へ退避させておく。
【００１７】上記の状態から自動Ｐ点出し機能を実行さ
せると、Ｚ軸１０が下がり、静電センサ７により、ノズ
ル６と位置測定用ワーク１１間の距離を計算しながら焦
点高さ３mmまで加工ヘッドが移動する（Ｓ１）。次に、
ノズル６の先端位置固定にて、Ｃ＝０°，Ａ＝３０°に
加工ヘッドを移動させ（Ｓ２）、Ｈｅ−Ｎｅレーザの位
置測定用ワーク１１への照射位置をＣＣＤカメラ１２で
とらえて、処理ユニット１５経由でＮＣ制御装置１６へ
送る（Ｓ３，Ｓ４）。次に、ノズル６の先端位置固定に
て、Ｃ＝０°，Ａ＝−３０°に加工ヘッドを移動させ
（Ｓ５）、Ｈｅ−Ｎｅレーザの位置測定用ワーク１１ヘ
の照射位置をＣＣＤカメラ１２でとらえて、処理ユニッ
ト１５経由でＮＣ制御装置１６へ送る（Ｓ６，Ｓ７）。
次に、ノズル６の先端位置固定にて、Ｃ＝９０°，Ａ＝
０°位置に加工ヘッドを移動させ（Ｓ８）、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザの位置測定用ワーク１１ヘの照射位置をＣＣＤカ
メラ１２でとらえて、処理ユニット１５経由でＮＣ制御
装置１６へ送る（Ｓ９，Ｓ１０）。さらに、ノズル６の
先端位置固定にて、Ｃ＝−９０°，Ａ＝０°に加工ヘッ
ドを移動させ（Ｓ１１）、Ｈｅ−Ｎｅレーザの位置測定
用ワーク１１ヘの照射位置をＣＣＤカメラでとらえて、
処理ユニット１５経由でＮＣ制御装置１６へ送る（Ｓ１
２，Ｓ１３）。
せると、Ｚ軸１０が下がり、静電センサ７により、ノズ
ル６と位置測定用ワーク１１間の距離を計算しながら焦
点高さ３mmまで加工ヘッドが移動する（Ｓ１）。次に、
ノズル６の先端位置固定にて、Ｃ＝０°，Ａ＝３０°に
加工ヘッドを移動させ（Ｓ２）、Ｈｅ−Ｎｅレーザの位
置測定用ワーク１１への照射位置をＣＣＤカメラ１２で
とらえて、処理ユニット１５経由でＮＣ制御装置１６へ
送る（Ｓ３，Ｓ４）。次に、ノズル６の先端位置固定に
て、Ｃ＝０°，Ａ＝−３０°に加工ヘッドを移動させ
（Ｓ５）、Ｈｅ−Ｎｅレーザの位置測定用ワーク１１ヘ
の照射位置をＣＣＤカメラ１２でとらえて、処理ユニッ
ト１５経由でＮＣ制御装置１６へ送る（Ｓ６，Ｓ７）。
次に、ノズル６の先端位置固定にて、Ｃ＝９０°，Ａ＝
０°位置に加工ヘッドを移動させ（Ｓ８）、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザの位置測定用ワーク１１ヘの照射位置をＣＣＤカ
メラ１２でとらえて、処理ユニット１５経由でＮＣ制御
装置１６へ送る（Ｓ９，Ｓ１０）。さらに、ノズル６の
先端位置固定にて、Ｃ＝−９０°，Ａ＝０°に加工ヘッ
ドを移動させ（Ｓ１１）、Ｈｅ−Ｎｅレーザの位置測定
用ワーク１１ヘの照射位置をＣＣＤカメラでとらえて、
処理ユニット１５経由でＮＣ制御装置１６へ送る（Ｓ１
２，Ｓ１３）。
【００１８】ＮＣ制御装置１６では、これらの４つの位
置情報が、パラメータの確認のためものか又は決定のた
めのものかを判断し（Ｓ１４）、決定のためものであれ
ば、以上４つの場合の加工ヘッドの姿勢における、Ｈｅ
−Ｎｅレーザの位置情報より、Ｃ軸，Ａ軸のシフト回転
量φ1 ，φ2 、及びＣ軸，Ａ軸のリンク長さＬ1 ，Ｌ2
を計算する（Ｓ１５）。次に、その計算方法について説
明する。はじめに、ここで使用する記号の意味を示して
おく。 Δｘ1 ：図９（ａ）において実測した点１点２間のｘ方
向距離 Δｙ1 ：図９（ａ）において実測した点１点２間のｙ方
向距離 Δｘ2 ：図１０（ａ）において実測した点１点２間のｘ
方向距離 Δｙ2 ：図１０（ａ）において実測した点１点２間のｙ
方向距離 Δεcr：あらかじめＮＣ制御装置１６に入力した位置づ
れ許容量 Ｌ1 ：求めようとするＣ軸の実際のリンク長さ Ｌ2 ：求めようとするＡ軸の実際のリンク長さ Ｌ3 ：あらかじめＮＣ制御装置１６に入力したＣ軸のリ
ンク長さ Ｌ4 ：あらかじめＮＣ制御装置１６に入力したＡ軸のリ
ンク長さ φ1 ：求めようとするＣ軸のシフト回転量 φ2 ：求めようとするＡ軸のシフト回転量
置情報が、パラメータの確認のためものか又は決定のた
めのものかを判断し（Ｓ１４）、決定のためものであれ
ば、以上４つの場合の加工ヘッドの姿勢における、Ｈｅ
−Ｎｅレーザの位置情報より、Ｃ軸，Ａ軸のシフト回転
量φ1 ，φ2 、及びＣ軸，Ａ軸のリンク長さＬ1 ，Ｌ2
を計算する（Ｓ１５）。次に、その計算方法について説
明する。はじめに、ここで使用する記号の意味を示して
おく。 Δｘ1 ：図９（ａ）において実測した点１点２間のｘ方
向距離 Δｙ1 ：図９（ａ）において実測した点１点２間のｙ方
向距離 Δｘ2 ：図１０（ａ）において実測した点１点２間のｘ
方向距離 Δｙ2 ：図１０（ａ）において実測した点１点２間のｙ
方向距離 Δεcr：あらかじめＮＣ制御装置１６に入力した位置づ
れ許容量 Ｌ1 ：求めようとするＣ軸の実際のリンク長さ Ｌ2 ：求めようとするＡ軸の実際のリンク長さ Ｌ3 ：あらかじめＮＣ制御装置１６に入力したＣ軸のリ
ンク長さ Ｌ4 ：あらかじめＮＣ制御装置１６に入力したＡ軸のリ
ンク長さ φ1 ：求めようとするＣ軸のシフト回転量 φ2 ：求めようとするＡ軸のシフト回転量
【００１９】ＮＣ制御装置１６は、まず以下の（１）〜
（４）式を判定し、これらがすべて成り立たない場合に
は、加工上問題がないとしてＰ点出しをしない。 Δｘ1 ＞Δεcr （１） Δｙ1 ＞Δεcr （２） Δｘ2 ＞Δεcr （３） Δｙ2 ＞Δεcr （４） 一方、上記（１）〜（４）式のいずれかが成り立つ場
合、ＮＣ制御装置１６は以下のような方法で計算を行
い、φ1 ，φ2 、Ｌ1 ，Ｌ2 を決定する。
（４）式を判定し、これらがすべて成り立たない場合に
は、加工上問題がないとしてＰ点出しをしない。 Δｘ1 ＞Δεcr （１） Δｙ1 ＞Δεcr （２） Δｘ2 ＞Δεcr （３） Δｙ2 ＞Δεcr （４） 一方、上記（１）〜（４）式のいずれかが成り立つ場
合、ＮＣ制御装置１６は以下のような方法で計算を行
い、φ1 ，φ2 、Ｌ1 ，Ｌ2 を決定する。
【００２０】姿勢１（Ｃ＝０°，Ａ＝３０°），姿勢２
（Ｃ＝０°，Ａ＝−３０°）のＨｅ−Ｎｅレーザの位置
測定用ワーク１１への照射位置より次の（５），（６）
式がなり立つ。
（Ｃ＝０°，Ａ＝−３０°）のＨｅ−Ｎｅレーザの位置
測定用ワーク１１への照射位置より次の（５），（６）
式がなり立つ。
【００２１】
【数１】
【００２２】
【数２】
【００２３】姿勢３（Ｃ＝９０°，Ａ＝０°），姿勢４
（Ｃ＝−９０°，Ａ＝０°）のＨｅ−Ｎｅレーザの位置
測定用ワーク１１への照射位置より次の（７），（８）
式がなり立つ。
（Ｃ＝−９０°，Ａ＝０°）のＨｅ−Ｎｅレーザの位置
測定用ワーク１１への照射位置より次の（７），（８）
式がなり立つ。
【００２４】
【数３】
【００２５】
【数４】
【００２６】（５）式，（６）式からは、それぞれ次の
（９），（１０）式が得られる。
（９），（１０）式が得られる。
【００２７】
【数５】
【００２８】この（９），（１０）式より、次の（１
１），（１２）式でφ1 が求まる。
１），（１２）式でφ1 が求まる。
【００２９】
【数６】
【００３０】また、（８）式により、次の（１３）式が
得られる。
得られる。
【００３１】
【数７】
【００３２】（１３）式を（７）式に代入すると次の
（１４）式となり、（１４）式から（１５）式でＬ1 が
求まる。
（１４）式となり、（１４）式から（１５）式でＬ1 が
求まる。
【００３３】
【数８】
【００３４】また、（５）式より、（１６）式でＬ2 が
求まる。
求まる。
【００３５】
【数９】
【００３６】次に、（１６）式を（７）式に代入して次
の（１７）式を得、さらに変形して（１８）式とする。
の（１７）式を得、さらに変形して（１８）式とする。
【００３７】
【数１０】
【００３８】また、（１６）式を（８）式に代入して次
の（１９）式を得、さらに変形して（２０）式とする。
の（１９）式を得、さらに変形して（２０）式とする。
【００３９】
【数１１】
【００４０】さらに、（１８），（２０）式より、（２
１）式でφ2 が求まる。
１）式でφ2 が求まる。
【００４１】
【数１２】
【００４２】以上がＳ１５における、パラメータＬ1 ，
Ｌ2 ，φ1 ，φ2 の計算方法の例であり、この計算方法
はあらかじめＮＣ制御装置１６にプログラムしておく。
算出されたＬ1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 は、以前のそれらに
代わって登録され（Ｓ１６）、登録されたパラメータＬ
1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 に基づいて、再度、（１）〜
（４）式のチェックを行う（Ｓ２〜Ｓ１４，Ｓ１７）。
もし、（１）〜（４）式のいづれか１つでも満足してい
れば、これらの式のいづれもが満足しなくなるまで同様
の計算を繰り返す。そして、式（１）〜（４）のいづれ
も満足しなくなった時点の、Ｌ1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 を
適正値として決定し、Ｐ点出しを終了する。
Ｌ2 ，φ1 ，φ2 の計算方法の例であり、この計算方法
はあらかじめＮＣ制御装置１６にプログラムしておく。
算出されたＬ1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 は、以前のそれらに
代わって登録され（Ｓ１６）、登録されたパラメータＬ
1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 に基づいて、再度、（１）〜
（４）式のチェックを行う（Ｓ２〜Ｓ１４，Ｓ１７）。
もし、（１）〜（４）式のいづれか１つでも満足してい
れば、これらの式のいづれもが満足しなくなるまで同様
の計算を繰り返す。そして、式（１）〜（４）のいづれ
も満足しなくなった時点の、Ｌ1 ，Ｌ2 ，φ1 ，φ2 を
適正値として決定し、Ｐ点出しを終了する。
【００４３】本実施例は図５、図６に示すオフセット型
加工ヘッドを有するレーザ加工機の場合について説明し
たが、オフセットタイプの軸構成をもつ他のロボット等
の場合にも応用できる。
加工ヘッドを有するレーザ加工機の場合について説明し
たが、オフセットタイプの軸構成をもつ他のロボット等
の場合にも応用できる。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明した様に、本発明によれば、
演算制御手段により自動的にＰ点出しが行なわれること
になり、操作の単純化及び作業時間の短縮が可能とな
り、また、Ｐ点出しの精度も向上する。
演算制御手段により自動的にＰ点出しが行なわれること
になり、操作の単純化及び作業時間の短縮が可能とな
り、また、Ｐ点出しの精度も向上する。
【図１】本発明のレーザ加工機におけるＰ点出し機能の
構成図である。
構成図である。
【図２】位置測定用ワークの斜視図である。
【図３】本発明のＮＣ制御装置におけるＰ点出し動作の
アルゴリズムである。
アルゴリズムである。
【図４】従来のレーザ加工機のオフセット型加工ヘッド
部の構成図である。
部の構成図である。
【図５】従来のレーザ加工機のオフセット型加工ヘッド
のＹ−Ｚ平面図である。
のＹ−Ｚ平面図である。
【図６】従来のレーザ加工機のオフセット型加工ヘッド
のＸ−Ｚ平面図である。
のＸ−Ｚ平面図である。
【図７】従来のＰ点出しの方法を示すフローチャートで
ある。
ある。
【図８】図７の続きのフローチャートである。
【図９】Ｐ点出しを行う際の加工ヘッドの姿勢表示図で
ある。
ある。
【図１０】Ｐ点出しを行う際の加工ヘッドの姿勢表示図
である。
である。
【図１１】加工ヘッドを所定の姿勢に置いた状態の照射
位置関係図である。
位置関係図である。
【図１２】加工ヘッドを所定の姿勢に置いた状態の照射
位置関係図である。
位置関係図である。
１ 発振器 ２ Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源 ６ ノズル ７ 静電センサ ８ Ａ軸 ９ Ｃ軸 １０ Ｚ軸 １１ 位置測定用ワーク １２ ＣＣＤカメラ １５ 処理ユニット １６ ＮＣ制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05B 19/18 B23K 26/02 - 26/10
Claims (1)
- 【請求項１】 支持枠に回動自在に軸支した中空状の第
１の回転体と、第１の回転体に回動自在に軸支した中空
状の第２の回転体と、第２の回転体の先端に取り付けた
ノズルと、前記第１の回転体に設けられその軸線上に放
射されたレーザ光線を前記第２の回転体に案内する第１
の反射手段と、前記第２の回転体に設けられその軸線上
に放射されたレーザ光線を前記ノズルに向けて案内する
第２の反射手段とを備え、これら第１の回転体及び第２
の回転体を経てノズルから被加工物に向けて加工用レー
ザ光線を照射する加工ヘッドを有した三次元レーザ加工
機において、 前記加工用レーザ光線と同じ光路をとる位置測定用レー
ザ光線を発生するレーザ光源と、 前記ノズルから照射された位置測定用レーザ光線が位置
測定用ワークに当たった位置を検出するセンサと、前記第１の回転体を回転させて得た前記加工ヘッドの異
なる２つの姿勢における前記センサからの位置情報と、
前記第２の回転体を回転させて得た前記加工ヘッドの異
なる２つの姿勢における前記センサからの位置情報とか
ら、前記第１の反射手段から前記第２の反射手段までの
光路長、前記第２の反射手段から前記第２の回転体中を
通り前記ワークに至るまでの光路長、及び、前記第１の
回転体と第２の回転体の原点復帰時の回転量を算出し、
これらの算出値をあらかじめ入力していた位置ずれ許容
量と比較しながら、前記各光路長及び回転量を決定する
演算制御手段とを、 備えたことを特徴とする三次元レー
ザ加工機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124828A JP2936442B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 三次元レーザ加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4124828A JP2936442B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 三次元レーザ加工機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05324019A JPH05324019A (ja) | 1993-12-07 |
| JP2936442B2 true JP2936442B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=14895110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4124828A Expired - Fee Related JP2936442B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 三次元レーザ加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936442B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4843573B2 (ja) * | 2007-07-18 | 2011-12-21 | 本田技研工業株式会社 | レーザ加工方法 |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP4124828A patent/JP2936442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05324019A (ja) | 1993-12-07 |
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