JP3749337B2 - レーザ加工機における製品検査方法および加工プログラム修正方法並びにレーザ加工機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ加工機およびその複合機においてワークから加工された製品の検査並びに加工プログラムの修正を行うレーザの加工機における製品検査方法および加工プログラム修正方法並びにレーザ加工機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、レーザ加工機およびその複合機において、その加工機で加工した製品の検査は製品を加工機から取り出してから行われている。
【0003】
また、前記加工機のレーザ加工はタレットパンチプレスによる加工等に比較して精度がよいが、プログラムを打ち間違えれば当然製品精度が出なくなる。したがって、レーザ加工機の加工精度上問題ないと分かっていても、製品の検査を行わなければならない。
【0004】
上記製品の検査は、図面上で指示された端面からの穴位置か、穴ピッチ、もしくは穴寸法を測定することよって行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のレーザ加工機およびその複合機において、ワークに製品を加工した後の製品検査で実施することの多い検査項目の内端面からの穴位置測定と穴間ピッチ測定は、通常作業現場にあるメジャーやノギスでは計りにくく、測定値を計算しなければ測定できない。このため、作業者が勘違いを起こしてプログラムを修正してしまったり、穴位置不良を見逃してしまう問題がある。
【0006】
また、実際に穴位置不具合を発見しても現場の作業者がプログラムを修正することは困難であり、再度プログラム装置により修正をかけるため、時間がかかってしまう問題がある。
【0007】
この発明の目的は、レーザ加工後に製品をワークより取り出さない状態で端面から穴位置や穴間ピッチの製品寸法を測定しプログラムミスや検査の勘違いによる製品不良をなくし、また検査プログラムに寸法の許容誤差を指定することで許容誤差を越えたときにアラームを出力し、さらに検査により得られたずれ量を用い加工プログラムの修正を自動で行い得るようにしたレーザ加工機における製品検査方法および加工プログラム修正方法並びにレーザ加工機を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1によるこの発明のレーザ加工機における製品検査方法は、Y軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドからワークへレーザビームを照射せしめて加工プログラムで製品の加工を行った後、前記製品をワークより取り出さずに、前記Y軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの画像取り込み用カメラを検査プログラムによって図面で指示された製品の端面と穴A位置に、または製品の穴A 1 ,A 2 位置に移動位置決めし、前記端面を基準とした穴A位置、または穴A 1 ,A 2 位置を前記画像取り込み用カメラで撮像し、この撮像された画像データを画像処理装置に取り込み、前記端面を基準とした穴A位置のずれ量、または穴A 1 ,A 2 間ピッチずれ量を測定し、この測定したずれ量と予め設定された設定ずれ量と比較し、製品の検査を行うことを特徴とするものである。
【0014】
請求項2によるこの発明のレーザ加工機における加工プログラム修正方法は、請求項1のレーザ加工機における製品検査方法により測定されたずれ量を用いて加工プログラムの穴位置の修正を自動的に行うことを特徴とするものである。
【0016】
請求項3によるこの発明のレーザ加工機は、Y軸方向へ移動自在なY軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドと、前記Y軸キャレッジに設けられ、加工された製品の端面を基準とした穴A位置または穴A 1 ,A 2 位置を撮像する画像取り込み用カメラを有した撮像装置ユニットと、前記画像取り込み用カメラで撮像された画像データを取り込んで前記端面を基準とした穴A位置のずれ量または穴A 1 ,A 2 間ピッチずれ量を測定し、この測定したずれ量と予め設定された設定ずれ量とを比較するずれ測定機能を有する画像処理装置と、前記測定されたずれ量を取り込んで加工プログラムの穴位置の修正を行う修正機能を有するNC装置とで構成されていることを特徴とするものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
図2を参照するに、レーザ加工機1は図示省略のX軸方向(図2において紙面に対して直交する方向)へ移動自在な加工テーブルを備えており、この加工テーブル上にワーククランプ3でクランプされた加工すべきワークWが載置されている。前記加工テーブルの上方には加工テーブルを跨いで門型形状のうちの上部フレーム5が設けられている。
【0022】
この上部フレーム5の前面にはY軸方向(図2において左右方向)へ延伸した平行な複数のガイドレール7が敷設されている。このガイドレール7間にはY軸方向へ延伸したボールねじ9が設けられており、このボールねじ9の一端例えば図2において右端には駆動モータ11が連結されていると共にボールねじ9の他端例えば図2において左端は軸受13で回転自在に支持されている。
【0023】
前記ボールねじ9に螺合した図示省略のナット部材を介してY軸キャレッジ15が設けられていると共に、このY軸キャレッジ15には図示省略の複数のガイド部材が設けられ、この各ガイド部材が前記ガイドレール7に沿って案内されるようになっている。また、前記Y軸キャレッジ15にはレーザ加工ヘッド17が設けられていると共にこのレーザ加工ヘッド17の下部にはノズル19が備えられている。
【0024】
上記構成により、駆動モータ11を駆動せしめると、ボールねじ9が回転されるから、Y軸キャレッジ15がY軸方向へ移動される。Y軸キャレッジ15が移動される際、Y軸キャレッジ15はガイド部材を介してガイドレール7に案内されてスムーズに移動されることになる。
【0025】
したがって、ワーククランプ3にクランプされたワークWがX軸方向へ,レーザ加工ヘッド17がY軸方向へ移動されることにより、ワークWの所望位置にレーザ加工ヘッド17が位置決めされ、レーザ加工ヘッド17の下部に備えられたノズル19からレーザビームがワークWへ向けて照射されてワークWに丸穴などのレーザ加工が行われることとなる。
【0026】
前記Y軸キャレッジ15には例えばレーザ加工ヘッド17の右側近傍に撮像装置ユニット21が設けられている。この撮像装置ユニット21としては、前記Y軸キャレッジ15に撮像装置ユニットケース23が設けられ、この撮像装置ユニットケース23内には画像取り込み用カメラとしてのCCDカメラ25が設けられ、このCCDカメラ25の下部には下方へ順にレンズユニット27,UVフィルタ29が設けられている。
【0027】
前記CCDカメラ25は例えばスリットや丸穴などを撮像するカメラで、レンズユニット27は絞りとピントを調整し、またUVフィルタ29はレンズユニット27とCCDカメラ25を保護するものである。
【0028】
前記撮像装置ユニットケース23内にはエアシリンダ31が設けられており、このエアシリンダ31の下部にはピストンロッド33が装着されている。このピストンロッド33の下端にはリング照明35を備えた支持部材37が取り付けられている。この支持部材37の下端にはスプリング39を介してワーク押さえ41が設けられている。また、撮像装置ユニットケース23内には中継端子台43が設けられ、前記エアシリンダ31のLS(リミットスイッチ),リング照明35の中継端子台である。また、前記上部フレーム5の右側上部にはパージ用ソレノイド45,エアシリンダ用ソレノイド47が設けられている。
【0029】
前記撮像装置ユニット21をコントロールせしめる画像処理装置としてのコントローラ49が図3(A),(B),(C),(D)に示されている。図3(A)〜(D)において、コントローラ49には電源スイッチ51,電源表示用LED53,CCDカメラ接続用ケーブル55,NC接続ケーブル57,電源ケーブル59および吸気ファン61が備えられている。
【0030】
また、図4には撮像装置ユニット21の電気系統のシステム構成図が示されている。図4において、前記コントローラ49とNC装置としてのNC強電盤63とはコントローラ動力ケーブル65で接続されている。また、前記中継端子台43とNC強電盤63とは中継ケーブル67で接続されている。前記パージ用ソレノイド45,エアシリンダ用ソレノイド47とNC強電盤63とはそれぞれソレノイドケーブル69,71とで接続されている。NC強電盤63と前記コントローラ49とは前記NC接続用ケーブル57で接続されている。しかも、NC操作盤73とNC強電盤63とは接続されている。
【0031】
前記中継端子台43とリング照明35とは照明ケーブル75で接続されている。前記エアシリンダ31の上,下リミットスイッチ77,79と前記中継端子台43とはスイッチケーブル81,83で接続されている。また、モニタテレビ85と前記コントローラ49とはモニタケーブル87で接続されている。さらに前記コントローラ49とCCDカメラ25とはCCDカメラ接続用ケーブル55で接続されている。
【0032】
図5には撮像装置ユニット21のエア系統のシステム構成図が示されている。図5において、前記エアシリンダ31の上部,下部シリンダ室には例えばφ6からなる配管89,91の一端が接続されていると共に、配管89,91の他端は前記エアシリンダソレノイド47の裏に接続されている。また、エアシリンダソレノイド47の表には例えばφ8からなる配管93の一端が接続されていると共に配管93の他端は、エア3点セット95のユニオンティ97に接続されている。さらに、パージ用ソレノイド45の表には配管99の一端が接続されていると共に配管99の他端はエア3点セット95のブランチエルボ101に接続されている。パージ用ソレノイド45の裏には例えばφ6からなる配管103の一端が接続されていると共に配管103の他端は、前記ワーク押さえ41に形成されたパージエア用穴としてのリング穴105に接続されている。
【0033】
上記構成により、図4を基にNC操作盤73を操作し、NC強電盤63を介してコントローラ49を制御することにより、CCDカメラ25で、加工されたワークWの丸穴WH が撮像される。また、NC強電盤63,中継端子台43を経てリング照明35が点灯し、ワークWの表面が照らされるとともに、エアシリンダ39の上,下リミットスイッチ77,79がON,OFFされる。また、NC強電盤63を介してパージ用ソレノイド45,エアシリンダ用ソレノイド47がON,OFFされる。
【0034】
図5を基にして、3点エアセット95のユニオンティ97を経て圧縮エアが配管93を介してエアシリンダ用ソレノイド47,配管89を経てエアシリンダ31の上部シリンダ室に供給されると、ピストンロッド33が下降するので、ワーク押さえ41も下降してワークWが上方からワーク押さえ41で押えられる。また、3点エアセット95のユニオンティ97を経て圧縮エアが配管93を介してエアシリンダ用ソレノイド47,配管91を経てエアシリンダ31の下部シリンダ室に供給されると、ピストンロッド33が上昇し、ワーク押さえ41も上昇されることになる。
【0035】
また、ワーク押さえ41でワークWを上方から押さえ得た状態で、図示省略の集塵機を作動せしめると、ワーク押え41に形成されたリング穴105からワークW上にある粉塵などが吸引されて配管103,パージ用ソレノイド45,配管99およびエア3点セット95を経て集塵機に集塵され、ワークW上がきれいに清掃されることになる。または、リング穴105からエアを噴射せしめてワークW上をきれいに清掃することもできる。
【0036】
次に、図6のフローチャートを基にしてワークWに形成された穴WH を撮像する動作を説明すると、まず、ステップS1で検出スタート指令を出すと、ステップS2で検出位置である加工された穴WH をCCDカメラ25の位置に移動せしめ位置決めする。ステップS3でリング照明35を点灯せしめた後、ステップS4で撮像装置ユニット21内のエアシリンダ31が下降し、ワーク押さえ41がワークWを押さえつける。
【0037】
ステップS5でCCDカメラ25から画像データを取り込み、画像処理装置であるコントローラ49にて処理し、NC装置のNC強電盤63に送信される。ステップS6でリング照明35を消灯し、ステップS7でエアシリンダ31を上昇せしめる。次いで、ステップS8で製品加工を行うか判断し、製品加工を行う場合にはステップS9で製品加工を行った後、ステップS1の手前に戻り、製品加工を行わない場合にはその時点で終了する。
【0038】
前記CCDカメラ25を利用して製品検査を行う穴ずれ測定機能が前記コントローラ49内に備えられている。この穴ずれ測定機能としては、例えば図1(A)に示されているようにワークWに加工されたワーク端面や2個所以上のミクロジョイントMGで支持された製品Gのスリット端面G1 ,G2 から穴Aの重心(丸穴の場合には中心と同値)位置までの距離のずれ量を測定する機能である。ずれ量はX軸方向ずれ量とY軸方向ずれ量としてマクロ変数上に表示される。
【0039】
端面を基準とした穴位置ずれ測定の手順を説明すると、図1(A)において、製品Gの原点(0,0)に直交するスリット端面G1 ,G2 をCCDカメラ25で測定し製品座標系を再設定する。加工したときの座標系での穴Aの位置を検査プログラムにて指示して穴重心(中心)を測定し、CCDカメラ25で作成した製品座標系での実測した穴位置とのずれ量X2 ,Y2 をマクロ変数上に表示するものである。
【0040】
前記CCDカメラ25を利用して製品検査を行う穴間ピッチずれ測定機能が前記コントローラ49内に備えられている。この穴間ピッチずれ測定機能としては、例えば図1(B)に示されているようにワークWに加工された穴A1 ,A2 の重心(丸穴の場合には中心と同値)を測定し、最初に測定した第1穴A1 を基準としたときの第2穴A2 のずれ量を測定する機能である。ずれ量はX方向ずれ量とY方向ずれ量としてマクロ変数上に表示される。
【0041】
穴間ピッチずれ測定の手順を説明すると、図1(B)において、穴間ピッチのずれを測定する2つの穴A1 ,A2 の中心座標を検査プログラムにて指示する。プログラムが実行されると、1つの穴位置A1 にCCDカメラ25が移動し中心位置を測定する。図1(B)では穴A1 中心が画像中心より(X1 ,Y1 )ずれており、更に2つ目の穴位置A2 にCCDカメラ25が移動し中心位置を測定する。図1(B)では同じく(X2 ,Y2 )ずれている。
【0042】
1つ目の穴A1 の中心を基準とした2つ目の穴A2 の中心のずれ量は{(X1 )−(X2 ),(Y1 )−(Y2 )}と計算され、それぞれマクロ変数上に表示される。
【0043】
而して、この測定されたずれ量を基にして製品Gの検査を行うことができ、プログラムミス等や検査の勘違いによる製品不良をなくすることができる。
【0044】
前記穴ずれ測定又は穴間ピッチずれ測定機能で測定されたずれ量と、予め設定された設定ずれ量の許容値と比較し、測定されたずれ量が設定ずれ量の許容値以内であれば、製品Gの加工を続行する。また、測定されたずれ量が設定ずれ量の許容値を越えた場合にはアラームを出力する。例えば作業者等に知らせることができ、原因の追求が行われる。
【0045】
上記測定されたずれ量をNC装置としてのNC強電盤63に登録することで、測定されたずれ量によりNC強電盤63に備えられた修正機能で加工プログラムの座標を修正することができる。また、検査プログラムは図面上で指示された数値を使用して製品プログラムとは別に作成するので、プログラマーによる単純な打ち込みミスが2度も続く可能性が低いので、加工プログラムの検査用として使用できる。
【0046】
なお、この発明は、前述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。本実施の形態の例ではレーザ加工機1を例にとって説明したが、タレットパンチプレスなどとの複合機でも対応可能である。この場合には穴加工はタレットパンチプレスで行われるものである。
【0047】
【発明の効果】
以上のごとき実施の形態の例より理解されるように、本発明によれば、Y軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドからワークへレーザビームを照射せしめて加工プログラムで製品の加工が行われる。そして、加工された製品をワークより取り出さずにそのままの状態でY軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの画像取り込み用カメラが、検査プログラムによって図面で指示された製品の端面と穴A位置に、または製品の穴A 1 ,A 2 位置に移動位置決めされる。端面を基準とした穴A位置または穴A 1 ,A 2 位置を画像取り込み用カメラで撮像し、この撮像された画像データが撮像処理装置に取り込まれて、端面を基準とした穴A位置のずれ量または穴A 1 ,A 2 間ピッチずれ量が測定される。この測定されたずれ量と予め設定された設定ずれ量とが比較されて、製品の検査を行うことができる。これにより、プログラムミスや検査の勘違いによる製品の不良をなくすることができる。
【0050】
また、レーザ加工機における製品検査方法により測定されたずれ量をNC装置へ登録することで、加工プログラムの座標を自動的に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A),(B)はこの発明のレーザ加工機における製品検査を説明する説明図である。
【図2】この発明のレーザ加工機を説明する説明図である。
【図3】(A)はコントローラの平面図、(B)は(A)における正面図、(C)は (A)における右側面図、(D)は(A)における左側面図である。
【図4】電気系統のシステム構成図である。
【図5】エア系統のシステム構成図である。
【図6】ワークに形成された丸穴を撮像する動作のフローチャートである。
【符号の説明】
1 レーザ加工機
3 ワーククランプ
15 Y軸キャレッジ
17 レーザ加工ヘッド
21 撮像装置ユニット
23 撮像装置ユニットケース
25 CCDカメラ(画像取り込み用カメラ)
31 エアシリンダ
35 リング照明
41 ワーク押え
49 コントローラ(画像処理装置)
63 NC強電盤(演算処理装置)
73 NC操作盤
Claims (3)
- Y軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドからワークへレーザビームを照射せしめて加工プログラムで製品の加工を行った後、前記製品をワークより取り出さずに、前記Y軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの画像取り込み用カメラを検査プログラムによって図面で指示された製品の端面と穴A位置に、または製品の穴A 1 ,A 2 位置に移動位置決めし、前記端面を基準とした穴A位置、または穴A 1 ,A 2 位置を前記画像取り込み用カメラで撮像し、この撮像された画像データを画像処理装置に取り込み、前記端面を基準とした穴A位置のずれ量、または穴A 1 ,A 2 間ピッチずれ量を測定し、この測定したずれ量と予め設定された設定ずれ量と比較し、製品の検査を行うことを特徴とするレーザ加工機における製品検査方法。
- 請求項1のレーザ加工機における製品検査方法により測定されたずれ量を用いて加工プログラムの穴位置の修正を自動的に行うことを特徴とするレーザ加工機における加工プログラム修正方法。
- Y軸方向へ移動自在なY軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドと、前記Y軸キャレッジに設けられ、加工された製品の端面を基準とした穴A位置または穴A 1 ,A 2 位置を撮像する画像取り込み用カメラを有した撮像装置ユニットと、前記画像取り込み用カメラで撮像された画像データを取り込んで前記端面を基準とした穴A位置のずれ量または穴A 1 ,A 2 間ピッチずれ量を測定し、この測定したずれ量と予め設定された設定ずれ量とを比較するずれ測定機能を有する画像処理装置と、前記測定されたずれ量を取り込んで加工プログラムの穴位置の修正を行う修正機能を有するNC装置とで構成されていることを特徴とするレーザ加工機。
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