JP3520631B2 - レーザ加工機 - Google Patents
レーザ加工機Info
- Publication number
- JP3520631B2 JP3520631B2 JP29183995A JP29183995A JP3520631B2 JP 3520631 B2 JP3520631 B2 JP 3520631B2 JP 29183995 A JP29183995 A JP 29183995A JP 29183995 A JP29183995 A JP 29183995A JP 3520631 B2 JP3520631 B2 JP 3520631B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- function
- torch
- distance
- output value
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型のギャ
ップセンサを用いて、トーチ先端と加工対象面との距離
を制御しながら、加工物体を加工するレーザ加工機にお
いて、トーチの位置決め制御をより正確にするものに関
する。又、そのために、ギャップセンサの出力値と距離
との関係をより正確に近似した関数を決定する装置に関
する。
ップセンサを用いて、トーチ先端と加工対象面との距離
を制御しながら、加工物体を加工するレーザ加工機にお
いて、トーチの位置決め制御をより正確にするものに関
する。又、そのために、ギャップセンサの出力値と距離
との関係をより正確に近似した関数を決定する装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、トーチ先端に静電容量型のギャッ
プセンサを取り付けて、トーチ先端と加工対象面との距
離を測定し、その測定された距離に応じて、トーチと加
工対象面との距離を制御しながら、加工物体を加工する
ようにしたレーザ加工機が知られている。そのレーザ加
工機では、ギャップセンサの出力値とトーチ先端と加工
対象面との距離との関係が一次関数であると仮定されて
いる。
プセンサを取り付けて、トーチ先端と加工対象面との距
離を測定し、その測定された距離に応じて、トーチと加
工対象面との距離を制御しながら、加工物体を加工する
ようにしたレーザ加工機が知られている。そのレーザ加
工機では、ギャップセンサの出力値とトーチ先端と加工
対象面との距離との関係が一次関数であると仮定されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電容
量型のギャップセンサの場合には、トーチ先端の加工対
象面に対する距離と、ギャップセンサの出力値の関係を
測定して見ると、厳密には、直線にはなっていないこと
を本発明者等は発見した。この関係が直線になっていな
いことから、従来のギャップセンサを用いたレーザ加工
機の場合には、レーザ加工機のトーチの位置の制御性能
が悪いという問題があった。
量型のギャップセンサの場合には、トーチ先端の加工対
象面に対する距離と、ギャップセンサの出力値の関係を
測定して見ると、厳密には、直線にはなっていないこと
を本発明者等は発見した。この関係が直線になっていな
いことから、従来のギャップセンサを用いたレーザ加工
機の場合には、レーザ加工機のトーチの位置の制御性能
が悪いという問題があった。
【０００４】又、レーザ加工機は、加工の種類、例え
ば、切断加工を行う加工物体の形状、厚み等によって、
トーチを交換する場合がある。この場合、トーチ毎に静
電容量型のギャップセンサの出力値とトーチ先端の加工
対象面に対する距離との関係式は異なるため、トーチ毎
にどのような関係式を用いるかは加工精度を向上させる
上で重要な問題である。しかし、ギャップセンサの出力
値の関数をトーチ毎に選定しようとした場合、一次関数
で近似するには精度上限界がある。また、従来はトーチ
毎に関数の係数を選定することは出来ても、トーチ毎に
関数自体を変換するという思想は無かった。
ば、切断加工を行う加工物体の形状、厚み等によって、
トーチを交換する場合がある。この場合、トーチ毎に静
電容量型のギャップセンサの出力値とトーチ先端の加工
対象面に対する距離との関係式は異なるため、トーチ毎
にどのような関係式を用いるかは加工精度を向上させる
上で重要な問題である。しかし、ギャップセンサの出力
値の関数をトーチ毎に選定しようとした場合、一次関数
で近似するには精度上限界がある。また、従来はトーチ
毎に関数の係数を選定することは出来ても、トーチ毎に
関数自体を変換するという思想は無かった。
【０００５】従って、本発明の目的は、レーザ加工機に
おいて、容易且つ適切に、ギャップセンサの出力値から
距離を求めるための関数を決定し、トーチの位置の制御
性能を向上させることである。
おいて、容易且つ適切に、ギャップセンサの出力値から
距離を求めるための関数を決定し、トーチの位置の制御
性能を向上させることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、トーチ先端に
取り付けられたギャップセンサにより、トーチ先端と加
工対象面との距離を測定し、その距離に応じて、トーチ
先端と加工対象面との間隔を制御しながら加工物体を加
工する、トーチ先端の位置及び姿勢を制御可能なレーザ
加工機において、トーチ先端を基準面に対して複数の既
知の所定距離に位置決めする位置決め手段と、複数の所
定距離に位置決めされた時の、ギャップセンサのそれぞ
れの出力値を読み取り、所定距離とそれに対応するセン
サ出力値とを記憶するデータ記憶手段と、データ記憶手
段に記憶されている所定距離とセンサ出力値との関係を
近似する関数を２次以上の多項式関数又は指数関数で求
める関数演算手段と、加工物体の加工に際し、関数演算
手段により求められた関数に従って、センサ出力値から
トーチ先端と加工対象面との距離を求め、その距離の基
準距離に対する偏差に応じて、トーチの位置をアプロー
チベクトル方向に補正して、トーチ先端と加工対象面と
の距離を基準距離に保持してトーチ先端の位置及び姿勢
を制御する制御手段とを設けたことである。
取り付けられたギャップセンサにより、トーチ先端と加
工対象面との距離を測定し、その距離に応じて、トーチ
先端と加工対象面との間隔を制御しながら加工物体を加
工する、トーチ先端の位置及び姿勢を制御可能なレーザ
加工機において、トーチ先端を基準面に対して複数の既
知の所定距離に位置決めする位置決め手段と、複数の所
定距離に位置決めされた時の、ギャップセンサのそれぞ
れの出力値を読み取り、所定距離とそれに対応するセン
サ出力値とを記憶するデータ記憶手段と、データ記憶手
段に記憶されている所定距離とセンサ出力値との関係を
近似する関数を２次以上の多項式関数又は指数関数で求
める関数演算手段と、加工物体の加工に際し、関数演算
手段により求められた関数に従って、センサ出力値から
トーチ先端と加工対象面との距離を求め、その距離の基
準距離に対する偏差に応じて、トーチの位置をアプロー
チベクトル方向に補正して、トーチ先端と加工対象面と
の距離を基準距離に保持してトーチ先端の位置及び姿勢
を制御する制御手段とを設けたことである。
【０００７】又、他の発明は、関数演算手段は、データ
記憶手段に記憶されている所定距離とセンサ出力値との
関係を近似する関数を２次以上の多項式関数又は指数関
数のうち予め決められた２つ以上の関数として求めるも
のであり、関数演算手段により演算された２つ以上の関
数とセンサ出力値とを表示する表示手段と、表示された
２つ以上の関数のうち１つを選択可能とする選択手段
と、選択手段により選択された関数を記憶する記憶手段
とを有し、制御手段は記憶手段に記憶されている関数を
用いることを特徴とする。
記憶手段に記憶されている所定距離とセンサ出力値との
関係を近似する関数を２次以上の多項式関数又は指数関
数のうち予め決められた２つ以上の関数として求めるも
のであり、関数演算手段により演算された２つ以上の関
数とセンサ出力値とを表示する表示手段と、表示された
２つ以上の関数のうち１つを選択可能とする選択手段
と、選択手段により選択された関数を記憶する記憶手段
とを有し、制御手段は記憶手段に記憶されている関数を
用いることを特徴とする。
【０００８】他の特徴は、関数演算手段は、所定距離と
センサ出力値との関係を最小自乗近似して関数を求める
ことを特徴とし、さらに、他の特徴は、関数演算手段に
よって演算される関数をトーチの種類毎に記憶する記憶
手段を有することを特徴とする。
センサ出力値との関係を最小自乗近似して関数を求める
ことを特徴とし、さらに、他の特徴は、関数演算手段に
よって演算される関数をトーチの種類毎に記憶する記憶
手段を有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の作用及び効果】位置決め手段により、トーチ先
端を基準面に対して複数の既知の所定距離に位置決めす
る。そして、これらの複数の所定距離に位置決めされた
時の、ギャップセンサのそれぞれの出力値を読み取り、
所定距離とそれに対応するセンサ出力値とがデータ記憶
手段に記憶される。そして、所定距離とセンサ出力値と
の関係を近似する関数が２次以上の多項式関数又は指数
関数で求められ、加工物体の加工に際し、関数演算手段
により求められた関数に従って、センサ出力値からトー
チ先端と加工対象面との距離が求められ、その距離の基
準距離に対する偏差に応じて、トーチの位置がアプロー
チベクトル方向に補正され、トーチ先端と加工対象面と
の距離を基準距離に保持してトーチ先端の位置及び姿勢
が制御される。
端を基準面に対して複数の既知の所定距離に位置決めす
る。そして、これらの複数の所定距離に位置決めされた
時の、ギャップセンサのそれぞれの出力値を読み取り、
所定距離とそれに対応するセンサ出力値とがデータ記憶
手段に記憶される。そして、所定距離とセンサ出力値と
の関係を近似する関数が２次以上の多項式関数又は指数
関数で求められ、加工物体の加工に際し、関数演算手段
により求められた関数に従って、センサ出力値からトー
チ先端と加工対象面との距離が求められ、その距離の基
準距離に対する偏差に応じて、トーチの位置がアプロー
チベクトル方向に補正され、トーチ先端と加工対象面と
の距離を基準距離に保持してトーチ先端の位置及び姿勢
が制御される。
【００１０】このように、既知の距離とセンサ出力値と
の関係を実際に測定して、それらの関係を２次以上の多
項式又は指数関数で近似し、得られた近似関数に従っ
て、加工に際し、トーチの位置が制御される。この結
果、レーザ加工機のトーチの位置制御及び姿勢制御が極
めて正確となる。
の関係を実際に測定して、それらの関係を２次以上の多
項式又は指数関数で近似し、得られた近似関数に従っ
て、加工に際し、トーチの位置が制御される。この結
果、レーザ加工機のトーチの位置制御及び姿勢制御が極
めて正確となる。
【００１１】又、請求項２の発明では、得られたセンサ
出力値データと距離データとの関係を近似する２つ以上
の関数がデータと共に表示され、データを最も良く近似
する関数を作業者は選択することができるため、センサ
出力値の関数をより正確に設定することができる。又、
レーザ加工機毎に、その加工機に相応した特性の関数を
指定することで、レーザ加工機毎により正確な位置決め
制御及び姿勢制御が可能となる。
出力値データと距離データとの関係を近似する２つ以上
の関数がデータと共に表示され、データを最も良く近似
する関数を作業者は選択することができるため、センサ
出力値の関数をより正確に設定することができる。又、
レーザ加工機毎に、その加工機に相応した特性の関数を
指定することで、レーザ加工機毎により正確な位置決め
制御及び姿勢制御が可能となる。
【００１２】又、関数を最小自乗近似で求めることで、
正確な関数が得られる。又、請求項４の発明では、セン
サ出力値の関数がトーチ毎に記憶されるために、加工の
種類が変更され、トーチの形状等が変化した時でも、そ
のトーチに最適な関数を容易に選択でき、加工精度が向
上する。
正確な関数が得られる。又、請求項４の発明では、セン
サ出力値の関数がトーチ毎に記憶されるために、加工の
種類が変更され、トーチの形状等が変化した時でも、そ
のトーチに最適な関数を容易に選択でき、加工精度が向
上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１は、本発明の実施例に係る直交
座標型５軸のレーザ加工機の機械的構成を示した構成図
である。
基づいて説明する。図１は、本発明の実施例に係る直交
座標型５軸のレーザ加工機の機械的構成を示した構成図
である。
【００１４】図１において、レール１２はレール１０，
１１に案内されて、サーボモータ（図示略）により駆動
され、第１軸（Ｘ軸）方向に移動する。キャリア１３は
レール１２上に慴動自在に配設されており、サーボモー
タＭ２により回転される送り螺子１４により、第２軸
（Ｙ軸）方向に移動する。キャリア１３には慴動子１５
が配設されており、その慴動子１５は図示しない送り螺
子機構により第３軸（Ｚ軸）方向に移動するようになっ
ている。そして、慴動子１５の先端部には第４軸、第５
軸それぞれの回りに旋回する作業ヘッド１６が配設され
ている。又、作業ヘッド１６の先端にはレーザ光を放射
するレーザトーチＴ等の加工工具が設けられている。さ
らに、レーザトーチＴの先端には、ギャップセンサＳの
電極７が設けられている。
１１に案内されて、サーボモータ（図示略）により駆動
され、第１軸（Ｘ軸）方向に移動する。キャリア１３は
レール１２上に慴動自在に配設されており、サーボモー
タＭ２により回転される送り螺子１４により、第２軸
（Ｙ軸）方向に移動する。キャリア１３には慴動子１５
が配設されており、その慴動子１５は図示しない送り螺
子機構により第３軸（Ｚ軸）方向に移動するようになっ
ている。そして、慴動子１５の先端部には第４軸、第５
軸それぞれの回りに旋回する作業ヘッド１６が配設され
ている。又、作業ヘッド１６の先端にはレーザ光を放射
するレーザトーチＴ等の加工工具が設けられている。さ
らに、レーザトーチＴの先端には、ギャップセンサＳの
電極７が設けられている。
【００１５】又、１はレーザ発振装置であり、それによ
り発振されたレーザ光は、ミラー２，３，４と導光路
５，６とによってキャリア１３に導かれる。そして、そ
のレーザ光はレーザトーチＴから加工物Ｂの加工対象面
Ｗに対して放射される。
り発振されたレーザ光は、ミラー２，３，４と導光路
５，６とによってキャリア１３に導かれる。そして、そ
のレーザ光はレーザトーチＴから加工物Ｂの加工対象面
Ｗに対して放射される。
【００１６】図２図は実施例に係るレーザ加工機及び関
数決定装置の電気的構成を示したブロックダイヤグラム
である。２０はマイクロコンピュータ等から成る中央処
理装置（ＣＰＵ）である。このＣＰＵ２０には、ＲＡＭ
２５、サーボモータを駆動するためのサーボＣＰＵ２２
ａ〜２２ｅが接続されている。又、ジョグ運転の指令、
各種の指定を行う操作盤２６と各種データを表示するＣ
ＲＴ２７は入出力インタフェース２８を介してＣＰＵ２
０に接続されている。レーザ加工機に取付けられた各軸
駆動用のサーボモータＭ１〜Ｍ５は、それぞれサーボＣ
ＰＵ２２ａ〜２２ｅによって駆動される。
数決定装置の電気的構成を示したブロックダイヤグラム
である。２０はマイクロコンピュータ等から成る中央処
理装置（ＣＰＵ）である。このＣＰＵ２０には、ＲＡＭ
２５、サーボモータを駆動するためのサーボＣＰＵ２２
ａ〜２２ｅが接続されている。又、ジョグ運転の指令、
各種の指定を行う操作盤２６と各種データを表示するＣ
ＲＴ２７は入出力インタフェース２８を介してＣＰＵ２
０に接続されている。レーザ加工機に取付けられた各軸
駆動用のサーボモータＭ１〜Ｍ５は、それぞれサーボＣ
ＰＵ２２ａ〜２２ｅによって駆動される。
【００１７】サーボＣＰＵ２２ａ〜２２ｅのそれぞれ
は、ＣＰＵ２０から出力される出力角度データθ１〜θ
５と、サーボモータＭ１〜Ｍ５に連結されたエンコーダ
Ｅ１〜Ｅ５の出力α１〜α５との間の偏差を算出し、こ
の算出された偏差の大きさに応じた速度で各サーボモー
タＭ１〜Ｍ５を回転させるように作動する。
は、ＣＰＵ２０から出力される出力角度データθ１〜θ
５と、サーボモータＭ１〜Ｍ５に連結されたエンコーダ
Ｅ１〜Ｅ５の出力α１〜α５との間の偏差を算出し、こ
の算出された偏差の大きさに応じた速度で各サーボモー
タＭ１〜Ｍ５を回転させるように作動する。
【００１８】ＲＡＭ２５には、レーザトーチＴの種類毎
に、ギャップセンサＳの出力値V と距離d との関係を規
定する関数の種類及び係数を記憶したＴＰＤＡ領域と、
加工経路上の任意の点においてレーザトーチＴの先端の
位置及び姿勢を表した教示データＫＤを記憶するＫＤＤ
Ａ領域が設けられている。又、レーザ加工機を教示点の
座標、姿勢に従って動作させるためのプログラムが記憶
されたＰＡ領域が設けられている。
に、ギャップセンサＳの出力値V と距離d との関係を規
定する関数の種類及び係数を記憶したＴＰＤＡ領域と、
加工経路上の任意の点においてレーザトーチＴの先端の
位置及び姿勢を表した教示データＫＤを記憶するＫＤＤ
Ａ領域が設けられている。又、レーザ加工機を教示点の
座標、姿勢に従って動作させるためのプログラムが記憶
されたＰＡ領域が設けられている。
【００１９】又、レーザトーチＴの先端に設けられた電
極７とその電極７と加工対象面Ｗとの間の静電容量を測
定するための測定回路と測定された静電容量に対応する
電圧値を出力する増幅器とで構成されたギャップセンサ
ＳがＣＰＵ２０に接続されている。
極７とその電極７と加工対象面Ｗとの間の静電容量を測
定するための測定回路と測定された静電容量に対応する
電圧値を出力する増幅器とで構成されたギャップセンサ
ＳがＣＰＵ２０に接続されている。
【００２０】さらに、関数決定装置として、ＣＰＵ３
０、ＲＡＭ３２、キーボード３４、ＣＲＴ３６が設けら
れており、ＣＰＵ３０はインタフェース３８を介してレ
ーザ加工機のＣＰＵ２０と接続されている。
０、ＲＡＭ３２、キーボード３４、ＣＲＴ３６が設けら
れており、ＣＰＵ３０はインタフェース３８を介してレ
ーザ加工機のＣＰＵ２０と接続されている。
【００２１】次に、本装置の作用について説明する。関
数決定装置のＣＰＵ３０の処理手順を図５のフローチャ
ートを参照して説明する。レーザ加工機を動作させて工
作物を加工する前に、ギャップセンサＳの出力値V から
距離d に換算するための関数を求める処理が、最初に、
実行される。
数決定装置のＣＰＵ３０の処理手順を図５のフローチャ
ートを参照して説明する。レーザ加工機を動作させて工
作物を加工する前に、ギャップセンサＳの出力値V から
距離d に換算するための関数を求める処理が、最初に、
実行される。
【００２２】先ず、摺動子１５をＺ軸方向に移動させ
て、レーザトーチＴの先端をＺ軸方向の多数点に位置決
めして、その時のギャップセンサＳの出力値V が入力さ
れる。その処理は、次のように行われる。図３に示すよ
うに、アースされ基準面Ｌが極めて滑らかな基準金属体
Ｒが工作台に置かれ、その上に、正確に厚さd0が知られ
たスペーサを配置する。
て、レーザトーチＴの先端をＺ軸方向の多数点に位置決
めして、その時のギャップセンサＳの出力値V が入力さ
れる。その処理は、次のように行われる。図３に示すよ
うに、アースされ基準面Ｌが極めて滑らかな基準金属体
Ｒが工作台に置かれ、その上に、正確に厚さd0が知られ
たスペーサを配置する。
【００２３】ステップ１００において、レーザ加工機の
ＣＰＵ２０に位置決め指令を出力し、レーザトーチＴの
先端がスペーサと接触するように位置決めする。そし
て、その後、スペーサを除去して、レーザトーチＴの先
端に取り付けられている電極７と基準金属体Ｒの基準面
Ｌとの距離d を正確に基準長d0にする。
ＣＰＵ２０に位置決め指令を出力し、レーザトーチＴの
先端がスペーサと接触するように位置決めする。そし
て、その後、スペーサを除去して、レーザトーチＴの先
端に取り付けられている電極７と基準金属体Ｒの基準面
Ｌとの距離d を正確に基準長d0にする。
【００２４】次に、ステップ１０２において、このスペ
ーサが除去された状態で基準長d0に対応するギャップセ
ンサＳの出力値V をＣＰＵ２０を介して入力し、ステッ
プ１０４において、ＲＡＭ３２に基準長d0と対応させて
その出力値V を記憶する。
ーサが除去された状態で基準長d0に対応するギャップセ
ンサＳの出力値V をＣＰＵ２０を介して入力し、ステッ
プ１０４において、ＲＡＭ３２に基準長d0と対応させて
その出力値V を記憶する。
【００２５】次に、ステップ１０６で全位置決めが完了
したか否かが判定され、全位置決めが完了していない場
合には、ステップ１０８で位置No. が更新され、ステッ
プ１００に戻り、次の位置No. の位置に位置決めされ
る。そして、ステップ１０２、１０４が上述のように実
行されて、距離d に対応させてギャップセンサＳの出力
値V が記憶される。このようにして得られた距離d とギ
ャップセンサＳの出力値V との関係は、図４の○印で表
される。
したか否かが判定され、全位置決めが完了していない場
合には、ステップ１０８で位置No. が更新され、ステッ
プ１００に戻り、次の位置No. の位置に位置決めされ
る。そして、ステップ１０２、１０４が上述のように実
行されて、距離d に対応させてギャップセンサＳの出力
値V が記憶される。このようにして得られた距離d とギ
ャップセンサＳの出力値V との関係は、図４の○印で表
される。
【００２６】ステップ１００での位置決めは、各種厚さ
のスペーサを用いて行われ、スペーサで位置決めできな
い間の位置は、スペーサによる位置決め点から所定量だ
けＺ軸方向に摺動子１５を移動させることで実行され
る。尚、１枚の基準となるスペーサだけを用いて基準点
への位置決めを行い、他の点への位置決めは、スペーサ
による基準点からの相対移動で行っても良い。また、基
準金属体Ｒを用いずに、直接、工作物表面を基準面Ｌと
してもよい。
のスペーサを用いて行われ、スペーサで位置決めできな
い間の位置は、スペーサによる位置決め点から所定量だ
けＺ軸方向に摺動子１５を移動させることで実行され
る。尚、１枚の基準となるスペーサだけを用いて基準点
への位置決めを行い、他の点への位置決めは、スペーサ
による基準点からの相対移動で行っても良い。また、基
準金属体Ｒを用いずに、直接、工作物表面を基準面Ｌと
してもよい。
【００２７】このように、データの収集が完了すると、
データ点を近似する関数の決定が、次のように実行され
る。ステップ１１０〜ステップ１１６の処理により、こ
れらの点の最も近くを通る次の２次曲線、３次曲線の係
数が、最小自乗近似により決定される。
データ点を近似する関数の決定が、次のように実行され
る。ステップ１１０〜ステップ１１６の処理により、こ
れらの点の最も近くを通る次の２次曲線、３次曲線の係
数が、最小自乗近似により決定される。
【００２８】
【数１】d=a1V2+a2V+a3
【数２】d=a1V3+a2V2+a3V+a4
【００２９】これらのデータや全ての近似曲線は、ステ
ップ１１８でＣＲＴ３６において表示され、作業者は上
記の２つの関数による近似状態を見ることができる。こ
の近似状態や、それらの関数値とデータとの差の２乗和
である２乗誤差を考慮して、いずれの関数が望ましいか
を作業者が選択し、作業者はキーボード３４を用いて選
択した方の関数を指定する。その関数指定はステップ１
２０で読み取られる。
ップ１１８でＣＲＴ３６において表示され、作業者は上
記の２つの関数による近似状態を見ることができる。こ
の近似状態や、それらの関数値とデータとの差の２乗和
である２乗誤差を考慮して、いずれの関数が望ましいか
を作業者が選択し、作業者はキーボード３４を用いて選
択した方の関数を指定する。その関数指定はステップ１
２０で読み取られる。
【００３０】次に、ステップ１２２において、ＲＡＭ３
２に、関数の種類とその関数の係数とがレーザトーチＴ
のNo. と対応させて記憶される。そして、ステップ１２
４において、全種類のトーチについて、上記の処理が完
了したか否かが判定される。ステップ１２４で、全種類
のレーザトーチについて上記の関数の決定が完了してい
ないと判定された場合には、次のレーザトーチを作業ヘ
ッド１６に取り付けて、上述の処理を繰り返すことで、
そのレーザトーチに対する上記の関数が決定される。
又、ステップ１２４で全種類のレーザトーチについて上
記の関数の決定が完了したと判定された場合には、ステ
ップ１２８において、レーザ加工機のＲＡＭのＴＰＤＡ
領域にレーザトーチNo. と関数種類及び係数との対応表
を設定するように、それらのデータをＣＰＵ２０に出力
する。
２に、関数の種類とその関数の係数とがレーザトーチＴ
のNo. と対応させて記憶される。そして、ステップ１２
４において、全種類のトーチについて、上記の処理が完
了したか否かが判定される。ステップ１２４で、全種類
のレーザトーチについて上記の関数の決定が完了してい
ないと判定された場合には、次のレーザトーチを作業ヘ
ッド１６に取り付けて、上述の処理を繰り返すことで、
そのレーザトーチに対する上記の関数が決定される。
又、ステップ１２４で全種類のレーザトーチについて上
記の関数の決定が完了したと判定された場合には、ステ
ップ１２８において、レーザ加工機のＲＡＭのＴＰＤＡ
領域にレーザトーチNo. と関数種類及び係数との対応表
を設定するように、それらのデータをＣＰＵ２０に出力
する。
【００３１】次に、実際に、工作物を加工する場合に、
上記の関数を用いて、レーザトーチＴがどのように位置
決めされるかを、レーザ加工機のＣＰＵ２０の処理手順
を図６を参照して説明する。
上記の関数を用いて、レーザトーチＴがどのように位置
決めされるかを、レーザ加工機のＣＰＵ２０の処理手順
を図６を参照して説明する。
【００３２】図６のフローチャートは、レーザを出力し
て工作物Ｂを加工する指令が付与された時に実行される
ルーチンの処理手順を示している。ステップ２００で、
次の教示点までの経路上の補間点Ｐi における位置（Ｘ
i,Ｙi,Ｚi ）及び姿勢の演算が行われる。
て工作物Ｂを加工する指令が付与された時に実行される
ルーチンの処理手順を示している。ステップ２００で、
次の教示点までの経路上の補間点Ｐi における位置（Ｘ
i,Ｙi,Ｚi ）及び姿勢の演算が行われる。
【００３３】次に、ステップ２０２で、ギャップセンサ
Ｓの出力値V を入力して、ステップ２０４で、現在使用
されているレーザトーチＴに対応した関数をＴＰＤＡ領
域から読み取り、レーザトーチＴの先端と加工対象面Ｗ
との距離d が演算される。そして、ステップ２０６で、
上記の距離d の指定された基準距離c に対する偏差Δd
が演算される。次に、ステップ２０８で、現在のレーザ
トーチＴの中心軸線方向にとられたアプローチベクトル
Ａの成分(AX, AY, AZ ) を用いて、補間点Ｐiにおける
位置の補正値が次式で演算される。
Ｓの出力値V を入力して、ステップ２０４で、現在使用
されているレーザトーチＴに対応した関数をＴＰＤＡ領
域から読み取り、レーザトーチＴの先端と加工対象面Ｗ
との距離d が演算される。そして、ステップ２０６で、
上記の距離d の指定された基準距離c に対する偏差Δd
が演算される。次に、ステップ２０８で、現在のレーザ
トーチＴの中心軸線方向にとられたアプローチベクトル
Ａの成分(AX, AY, AZ ) を用いて、補間点Ｐiにおける
位置の補正値が次式で演算される。
【００３４】
【数３】Ｘi ＝Ｘi ＋ΔdAX
Ｙi ＝Ｙi ＋ΔdAY
Ｚi ＝Ｚi ＋ΔdAZ
【００３５】即ち、現在のレーザトーチＴの先端と加工
対象面Ｗとの距離d は偏差Δd だけ基準距離c に対して
遠ざかっている。この偏差Δd をＸ，Ｙ，Ｚ成分で表せ
ば、（−ΔdAX,−ΔdAY,−ΔdAZ ) となるので、その偏
差だけ次の補間点Ｐi の位置を補正すれば、補正後の位
置座標は数３式で与えられる。
対象面Ｗとの距離d は偏差Δd だけ基準距離c に対して
遠ざかっている。この偏差Δd をＸ，Ｙ，Ｚ成分で表せ
ば、（−ΔdAX,−ΔdAY,−ΔdAZ ) となるので、その偏
差だけ次の補間点Ｐi の位置を補正すれば、補正後の位
置座標は数３式で与えられる。
【００３６】次に、ステップ２１０で、補間点Ｐi の位
置座標（Ｘi,Ｙi,Ｚi ）から、各軸の角度θ1 〜θ5 を
演算し、ステップ２１２で、各軸のサーボＣＰＵ２２ａ
〜２２ｅへその角度値θ1 〜θ5 を出力する。次に、ス
テップ２１４で、次の補間点Ｐi が終端、即ち、教示点
であるか否かを判定し、終端でなければ、ステップ２１
６で、補間点NO. ｉを１だけ更新して、ステップ２００
から、又、次の補間点に対する位置決め制御が行われ
る。このような処理により、レーザトーチＴの先端は加
工対象面Ｗと基準距離c を正確に保持した状態で、次の
教示点までの所定の経路に沿って移動することになる。
置座標（Ｘi,Ｙi,Ｚi ）から、各軸の角度θ1 〜θ5 を
演算し、ステップ２１２で、各軸のサーボＣＰＵ２２ａ
〜２２ｅへその角度値θ1 〜θ5 を出力する。次に、ス
テップ２１４で、次の補間点Ｐi が終端、即ち、教示点
であるか否かを判定し、終端でなければ、ステップ２１
６で、補間点NO. ｉを１だけ更新して、ステップ２００
から、又、次の補間点に対する位置決め制御が行われ
る。このような処理により、レーザトーチＴの先端は加
工対象面Ｗと基準距離c を正確に保持した状態で、次の
教示点までの所定の経路に沿って移動することになる。
【００３７】ステップ２１４で、次の教示点への位置決
めが完了した場合には、本ルーチンを終了し、次の制御
データが解読される。その制御データが引き続き、加工
指令であれば、本ルーチンが再度、起動されることで、
次の教示点までの加工処理が実行される。このようにし
て、工作物Ｂの加工処理が実行される。尚、加工の途中
で、レーザトーチが変更された場合には、ステップ２０
４での距離d の演算は、その変更されたレーザトーチに
対応した関数に従って決定される。
めが完了した場合には、本ルーチンを終了し、次の制御
データが解読される。その制御データが引き続き、加工
指令であれば、本ルーチンが再度、起動されることで、
次の教示点までの加工処理が実行される。このようにし
て、工作物Ｂの加工処理が実行される。尚、加工の途中
で、レーザトーチが変更された場合には、ステップ２０
４での距離d の演算は、その変更されたレーザトーチに
対応した関数に従って決定される。
【００３８】このように、本発明のレーザ加工機は、レ
ーザトーチＴの位置を極めて精度良く制御することがで
きるので、工作物の加工精度が極めて向上する。又、レ
ーザトーチが加工途中で変更されても、最適な関数によ
り距離が演算されるために、正確な加工が行われる。
ーザトーチＴの位置を極めて精度良く制御することがで
きるので、工作物の加工精度が極めて向上する。又、レ
ーザトーチが加工途中で変更されても、最適な関数によ
り距離が演算されるために、正確な加工が行われる。
【００３９】尚、上記の実施例では、多項式関数とし
て、２次関数と３次関数の例を示したが、他の高次の多
項式であっも良い。さらに、d=Aexp( αV ) +Bの指数関
数を用いて近似しても良い。又、本実施例では、レーザ
加工機に関数設定装置が接続されたシステムについて説
明したが、レーザ加工機本体のＣＰＵ２０で上記の関数
選定装置の処理をさせても良い。
て、２次関数と３次関数の例を示したが、他の高次の多
項式であっも良い。さらに、d=Aexp( αV ) +Bの指数関
数を用いて近似しても良い。又、本実施例では、レーザ
加工機に関数設定装置が接続されたシステムについて説
明したが、レーザ加工機本体のＣＰＵ２０で上記の関数
選定装置の処理をさせても良い。
【図１】本発明の具体的な実施例にかかるレーザ加工機
の構成を示した機構図。
の構成を示した機構図。
【図２】同実施例にかかるレーザ加工機の電気的構成を
示したブロック図。
示したブロック図。
【図３】ギャップセンサの出力値とレーザトーチの先端
と加工対象面との距離との関係を測定するための方法を
示した説明図。
と加工対象面との距離との関係を測定するための方法を
示した説明図。
【図４】測定されたギャップセンサの出力値とレーザト
ーチの先端と加工対象面との距離とを近似する曲線を示
した説明図。
ーチの先端と加工対象面との距離とを近似する曲線を示
した説明図。
【図５】関数設定装置のＣＰＵの処理手順を示したフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図６】レーザ加工機のＣＰＵの処理手順を示したフロ
ーチャート。
ーチャート。
１…レーザ発振装置
１０，１１，１２…レール
１３…キャリア
１４…送り螺子
１５…慴動子
１６…作業ヘッド
２０，３０…ＣＰＵ
２５，３２…ＲＡＭ
Ｓ…センサ
Ｔ…レーザトーチ
Ｗ…加工対象面
Ｂ…工作物
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 26/00 - 26/42
Claims (4)
- 【請求項１】 トーチ先端に取り付けられたギャップセ
ンサにより、トーチ先端と加工対象面との距離を測定
し、その距離に応じて、トーチ先端と加工対象面との間
隔を制御しながら加工物体を加工する、トーチ先端の位
置及び姿勢を制御可能なレーザ加工機において、 前記トーチ先端を基準面に対して複数の既知の所定距離
に位置決めする位置決め手段と、 前記複数の所定距離に位置決めされた時の、ギャップセ
ンサのそれぞれの出力値を読み取り、前記所定距離とそ
れに対応するセンサ出力値とを記憶するデータ記憶手段
と、 前記データ記憶手段に記憶されている前記所定距離と前
記センサ出力値との関係を近似する関数を２次以上の多
項式関数又は指数関数で求める関数演算手段と、 前記加工物体の加工に際し、前記関数演算手段により求
められた関数に従って、センサ出力値から前記トーチ先
端と前記加工対象面との距離を求め、その距離の基準距
離に対する偏差に応じて、前記トーチの位置をアプロー
チベクトル方向に補正して、トーチ先端と前記加工対象
面との距離を前記基準距離に保持してトーチ先端の位置
及び姿勢を制御する制御手段とを有することを特徴とす
るレーザ加工機。 - 【請求項２】 前記関数演算手段は、前記データ記憶手
段に記憶されている前記所定距離と前記センサ出力値と
の関係を近似する関数を２次以上の多項式関数又は指数
関数のうち予め決められた２つ以上の関数として求める
ものであり、 前記関数演算手段により演算された前記２つ以上の関数
と前記センサ出力値とを表示する表示手段と、表示された前記２つ以上の関数のうち１つを選択可能と
する選択手段と、 前記選択手段により選択された前記関数を記憶する記憶
手段とを有し、 前記制御手段は前記記憶手段に記憶されている前記関数
を用いることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工
機。 - 【請求項３】 前記関数演算手段は、前記所定距離と前
記センサ出力値との関係を最小自乗近似して前記関数を
求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
レーザ加工機。 - 【請求項４】 前記関数演算手段によって演算される前
記関数を前記トーチの種類と対応させて記憶する記憶手
段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載のレーザ加工機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29183995A JP3520631B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | レーザ加工機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29183995A JP3520631B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | レーザ加工機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09108864A JPH09108864A (ja) | 1997-04-28 |
| JP3520631B2 true JP3520631B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=17774093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29183995A Expired - Fee Related JP3520631B2 (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | レーザ加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3520631B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10252372B2 (en) | 2016-03-29 | 2019-04-09 | Fanuc Corporation | Laser cutting apparatus that performs gap sensor calibration and reflected light profile measurement, and correlation table generation method for laser cutting apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4536602B2 (ja) * | 2005-06-09 | 2010-09-01 | 三菱電機株式会社 | ギャップ検出装置 |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP29183995A patent/JP3520631B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10252372B2 (en) | 2016-03-29 | 2019-04-09 | Fanuc Corporation | Laser cutting apparatus that performs gap sensor calibration and reflected light profile measurement, and correlation table generation method for laser cutting apparatus |
| DE102017204678B4 (de) * | 2016-03-29 | 2020-03-12 | Fanuc Corporation | Laserschneidvorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer Korrelationstabelle für eine Laserschneidvorrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09108864A (ja) | 1997-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5014183A (en) | Method and means for path offsets memorization and recall in a manipulator | |
| JPS6396504A (ja) | 産業用ロボットのセンサを校正するための方法 | |
| US11289303B2 (en) | Calibrating method and calibrating system | |
| JPH0775982A (ja) | レーザロボットの自動教示装置 | |
| JP3520631B2 (ja) | レーザ加工機 | |
| JPH11345011A (ja) | 軌跡曲線を非線形表示する方法 | |
| JP2002001568A (ja) | Ｎｃ制御３次元レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドのパラメータ設定方法およびｎｃ制御３次元レーザ加工機 | |
| JPH0146276B2 (ja) | ||
| JPH0535327A (ja) | レーザ加工機 | |
| JP2816089B2 (ja) | ロボットの加工経路補正方法 | |
| JP3445474B2 (ja) | 位置制御装置および位置制御方法 | |
| JP2742959B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH01273682A (ja) | 切断ロボットの切断出力条件設定方法 | |
| JPH0740193A (ja) | Ｎｃプログラム作成方法およびｎｃ制御システム | |
| JP2802117B2 (ja) | 教示機能を備えた加工機 | |
| JPH06246589A (ja) | 機内測定による非円形ワークの誤差補正方法 | |
| JP2003271214A (ja) | 数値制御装置およびそのピッチエラー補正方法 | |
| JPH05169351A (ja) | 工作機械の熱変位補正方法 | |
| JPS641269B2 (ja) | ||
| JPH0637444Y2 (ja) | 加工面の垂直方向検出装置 | |
| JPH04344885A (ja) | ３次元レーザ加工装置 | |
| JPH0519824A (ja) | 数値制御装置およびワーク姿勢検出装置 | |
| JPH077303B2 (ja) | ロボット教示方法 | |
| JPH04159059A (ja) | 主軸ヘッド割出対応の原点補正方法 | |
| JPH03110087A (ja) | 三次元レーザ加工機の追従制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040113 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040126 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100213 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100213 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110213 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110213 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120213 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120213 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130213 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |