JPH0580831A - 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

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JPH0580831A
JPH0580831A JP3243984A JP24398491A JPH0580831A JP H0580831 A JPH0580831 A JP H0580831A JP 3243984 A JP3243984 A JP 3243984A JP 24398491 A JP24398491 A JP 24398491A JP H0580831 A JPH0580831 A JP H0580831A
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laser beam
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Akira Yoshikawa
章 吉川
Yukihiko Kitano
幸彦 北野
Tokuo Yoshida
徳雄 吉田
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】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。 【構成】CADシステム1は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。動作データはパソコン2に転送されて目的の三
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
マットに変換される。NCコントローラ3は所定のデー
タフォーマットに変換された動作データで三次元レーザ
加工機4の先端ヘッド7を動作させる。

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。また三次元形状の作業対象物体の凹面を加工すると
きに、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、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CAD
システム上の作業対象物体情報に基づいてレーザの焦点
が滑らかに移動していく円弧動作データを作成すること
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。
【0008】請求項2記載の発明では、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、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CADシステム上の作業対象物体情報に基づいて三次
元レーザ加工機の先端ヘッドと作業対象物体とが接触し
ないようような円弧動作データを作成することを特徴と
する。
【0009】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
で静電容量型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。
【0010】
【作用】而して、請求項1記載の発明によれば、三次元
形状の作業対象物体の凹凸面の加工時に、加工品質を向
上させるための三次元レーザ加工機の先端ヘッドの動作
データをCADシステムで作成することにより、手動作
による微妙で危険で、且つ長時間の教示作業から解放
し、自動的に容易にオフライン教示が出来る。
【0011】特に請求項2記載の発明によれば、三次元
レーザ加工機のヘッド先端と作業対象物体とが接触しな
い円弧動作データを作成する為、実際の加工時において
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
ることになる。更に請求項3記載の発明によれば、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。
【0012】
【実施例】以下本発明方法を用いた実施例システムによ
って説明する。図1は本発明方法を用いた実施例システ
ムであり、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、距離センサ5、距離セン
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、グラフィックディスプレイ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
る手段んと、ギャップセンサ5のオン・オフの制御を定
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7の先端が作業対象物体W
Kに対する角度の変化開始位置Aで静電容量ギャップセ
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の凹凸部での
ギャップセンサ5の検出誤差を解消するものである。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WKに対する角度の変化終了位
置Bでギャップセンサ5を起動させ、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、三次元形状の作
業対象物体の凹凸面の加工時に、加工品質を向上させる
ための三次元レーザ加工機の先端ヘッドの動作データを
CADシステムで作成することにより、手動作による微
妙で危険で、且つ長時間の教示作業から解放し、自動的
にオフライン教示が出来るという効果を奏する。
【0021】請求項2記載の発明は、三次元形状の作業
対象物体の凹凸面の加工時に、加工品質を向上させるた
めの三次元レーザ加工機の先端ヘッドの動作データをC
ADシステムで作成することにより、手動作による微妙
で危険で、且つ長時間の教示作業から解放し、自動的に
オフライン教示が出来、その上三次元レーザ加工機のヘ
ッド先端と作業対象物体とが接触しない円弧動作データ
を作成する為、実際の加工時において接触による加工品
質の低下を防げる動作データが得られるという効果があ
る。
【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

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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、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CADシステム上の作業対
    象物体情報に基づいてレーザの焦点が滑らかに移動して
    いく円弧動作データを作成す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。
  2. 【請求項2】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、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CADシステム上の作業対
    象物体情報に基づいて三次元レーザ加工機の先端ヘッド
    と作業対象物体とが接触しないようような円弧動作デー
    タを作成す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。
  3. 【請求項3】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静
    電容量型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又は2記載の三次元レ
    ーザ加工機のオフライン教示方法。
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