JPH10258375A - レーザ加工機およびその加工機を用いた真円度測定方法並びに駆動系検査方法 - Google Patents

レーザ加工機およびその加工機を用いた真円度測定方法並びに駆動系検査方法

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JPH10258375A
JPH10258375A JP9061109A JP6110997A JPH10258375A JP H10258375 A JPH10258375 A JP H10258375A JP 9061109 A JP9061109 A JP 9061109A JP 6110997 A JP6110997 A JP 6110997A JP H10258375 A JPH10258375 A JP H10258375A
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image
roundness
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JP9061109A
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Inventor
Komei Shioji
功明 塩地
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Amada Co Ltd
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Amada Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工された穴のワークを、真円度測定機へ移
し変えることなく、真円度を正確に測定でき、しかも測
定された真円度を確認しながら加工速度を必要最大限に
あげ、また、駆動系の検査を行い得るようにする。 【解決手段】 Y軸方向へ移動自在なY軸キャレッジ1
5に、ワークWにレーザ加工を行うレーザ加工ヘッド1
7と、レーザ加工されたワークWの穴WH を撮像する撮
像装置ユニット21とを設け、この撮像装置ユニット2
1に画像取り込み用カメラ25,リング照明35,ワー
ク押え41を備えると共に、前記画像取り込み用カメラ
25で撮像された画像を処理する画像処理装置49を設
け、この画像処理装置49で処理されたデータを基にし
て真円度を求める演算処理装置63を設け、前記リング
照明35とワーク押さえ41とを一体的に上下動自在に
設けてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ワークにレーザ
加工ヘッドからレーザビームを照射せしめて丸穴又はス
リットなどの加工を行うレーザ加工機およびその加工機
を用いた真円度測定方法並びに駆動系検査方法に関す
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、その加工機の精度表現方法としてその加工機で
加工した丸穴の真円度を用いている。レーザ加工で丸穴
を加工した場合、その真円度にはレーザ加工ヘッドの追
従性等駆動系に起因するすべての要因の結果が影響して
くるためである。
【0003】したがって、モータの調整がずれたり、バ
ックラッシュ等の駆動系のトラブルが発生すると真円度
にその影響が必ず発生する。
【0004】大半の作業者は真円度を目視で確認する程
度であるため、納入先からのクレーム等で初めて真円度
劣化に気付く。また測定部門等持っている企業でも製品
加工が終了してから真円度の測定を行っている。
【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、真円度を
定期的に測定することで駆動系の劣化状態が診断できる
が、通常の工場には真円度測定機がないため、作業者の
目視による判断でしか真円度を見ることができない。つ
まり、真円度の劣化が大きくなり作業者が気付くか、納
入先からのクレームでしか駆動系の劣化を知ることがで
きず、精度不良の製品を多量に加工してしまう可能性が
あり問題である。
【0006】また、専用の真円度測定機を持っていて
も、測定するためには製品加工を実施し測定機に製品を
移し変えて測定するため、時間の無駄が大量に発生し問
題である。さらには、真円度測定機がないために必要以
上に低速の加工条件で切断している場合もあり問題であ
る。
【0007】また、レーザ加工機にCCDカメラを備え
たものとして、例えば特開昭62−296988号公報
などが知られているが、これらのCCDカメラでは撮像
時にワークが振動などで動くため、丸穴の真円度を正確
にかつ確実に測定することができなかった。
【0008】この発明の目的は、加工された穴のワーク
を、真円度測定機へ移し変えることなく、真円度を正確
に測定でき、しかも測定された真円度を確認しながら加
工速度を必要最大限にあげ、また、駆動系の検査を行い
得るようにしたレーザ加工機およびその加工機を用いた
真円度測定方法並びに駆動系検査方法を提供することに
ある。
【0009】
【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は、Y軸方向
へ移動自在なY軸キャレッジに、ワークにレーザ加工を
行うレーザ加工ヘッドと、レーザ加工されたワークの丸
穴又はスリットを撮像する撮像装置ユニットとを設け、
この撮像装置ユニットに画像取り込み用カメラ,リング
照明,ワーク押さえを備えると共に、前記画像取り込み
用カメラで撮像された画像を処理する画像処理装置を設
け、この画像処理装置で処理されたデータを基にして真
円度を求める演算処理装置を設け、前記リング照明とワ
ーク押さえとを一体的に上下動自在に設けてなることを
特徴とするものである。
【0010】したがって、レーザ加工ヘッドを設けたY
軸キャレッジをY軸方向へ移動せしめてレーザ加工ヘッ
ドをワークの所望位置に位置決めし、レーザ加工ヘッド
からレーザビームをワークへ向けて照射せしめることに
より、ワークに例えば丸穴又はスリットなどのレーザ加
工が行われる。
【0011】ワークにレーザ加工を行った後、Y軸キャ
レッジに設けられた撮像装置ユニットの直下に加工され
た丸穴の位置を位置決めする。この状態でリング照明を
点灯すると共にワーク押さえを下降せしめてワーク押さ
えでワークを押える。次いで、画像取り込み用カメラで
丸穴の画像データを取り込むと共に画像処理装置で画像
処理し、さらに演算処理装置で真円度が測定される。
【0012】画像取り込み用カメラで丸穴の画像データ
を取り込む際、ワークはワーク押さえで押えられている
から、振動などで動かないので、正確に画像データが取
り込まれる。
【0013】請求項2によるこの発明のレーザ加工機
は、請求項1によるレーザ加工機において、前記ワーク
押さえにエアパージ用穴を設けてなることを特徴とする
ものである。
【0014】したがって、ワーク押えでワークを押える
際、ワーク押さえに設けられたエアパージ用穴からクリ
ーンなエアを例えばワークの表面から吸引したり、ある
いはワークへ向けて噴射せしめて加工された丸穴近傍が
清掃され粉塵などが除去されるから、画像取り込み用カ
メラで画像データがより正確に取り込まれる。
【0015】請求項3によるこの発明の真円度測定方法
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ワークに丸穴加工
を行った後、この加工された丸穴の位置を前記Y軸キャ
レッジに設けられた撮像装置ユニットの直下に位置決め
し、撮像装置ユニット内のリング照明を点灯すると共に
撮像装置ユニット内のワーク押さえを下降せしめてワー
クを押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の画像取り込
み用カメラで前記丸穴の画像データを取り込むと共に画
像処理装置に画像データが送られ、この画像データから
丸穴の重心位置を計算し、この計算された重心位置から
丸穴外周までの半径を各方向に付いて画像データを基に
演算処理装置で演算し、その最大値と最小値の差を計算
し真円度を求めることを特徴とするものである。
【0016】したがって、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
めてワークに丸穴加工が行われる。この丸穴加工後、丸
穴の位置を撮像装置ユニットの直下に位置決めし、リン
グ照射を点灯すると共にワーク押さえを下降せしめてワ
ークを押える。次いで、画像取り込み用カメラで前記穴
の画像データを取り込むと共に画像処理装置に画像デー
タが送られて、この画像データの丸穴の重心位置が計算
される。この計算された重心位置から丸穴外周までの半
径を各方向に付いて画像データを基に演算処理装置で演
算される。この演算された半径の最大値と最小値の差を
計算し真円度が測定される。
【0017】このように真円度が、丸穴を真円度測定機
へ移し変ることなく、自動でかつ短時間で、かつ正確に
測定される。
【0018】請求項4によるこの発明の駆動系検査方法
は、請求項3による真円度測定方法で測定された真円度
を自動で制御装置のメモリに登録すると共に調整後の良
好時データ又は予め設定した真円度の劣化許容値と比較
し、駆動系の状態を検査することを特徴とするものであ
る。
【0019】したがって、請求項3による真円度測定方
法で測定された真円度が自動で制御装置のメモリに登録
される。この登録された真円度と、調整後の良好時デー
タ又は予め設定された真円度の劣化許容値とを比較する
ことにより、駆動系の状態が検査される。また、登録さ
れた真円度を確認しながら加工速度を最大限まで上げて
加工される。
【0020】
【発明の実施の形態】図1を参照するに、レーザ加工機
1は図示省略のX軸方向(図1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。
【0021】この上部フレーム5の前面にはY軸方向
(図1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1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1において左端は軸受13で回転自在に支持
されている。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】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。
【0026】前記CCDカメラ25は例えば丸穴などを
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。
【0027】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3
1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3
7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3
1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。
【0028】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2
(A),(B),(C),(D)に示されている。図2
(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。
【0029】また、図3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3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4
9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。
【0030】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。
【0031】図4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4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φ
6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10
3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。
【0032】上記構成により、図3を基にNC操作盤7
3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
ワークの丸穴が撮像される。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4
5,エアシリンダ用ソレノイド47がON,OFFされ
る。
【0033】図4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4
7,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。
【0034】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101,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。
【0035】次に、図5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CC
D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S
4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。
【0036】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4
9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S
1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。
【0037】次に、ワークWに形成された丸穴WH の真
円度測定方法を説明すると、丸穴WH の中心をプログラ
ムで指示する。例えばG141 A2 I−−J−−;
(但し、G141 A2 真円度測定モード,I…検出
穴X座標,J…検出穴Y座標)で丸穴WH の中心を指示
せしめる。
【0038】そして、CCDカメラ25で丸穴WH の画
像データがコントローラ49に取り込まれる。そして中
心位置を計算した後、中心からの半径を、その穴の周長
のかかる画素分を測定する。例えば丸穴WH がφ5の場
合、周長は5×π≒15mmあるから、0.03mmの
画素は15/0.03=500個、したがって、半径も
約500本測定する。測定された半径から最大値と最小
値が計算され、その差を真円度として表示される。
【0039】このように、真円度をレーザ加工機に取り
付けた撮像装置ユニット21を用いて測定するので、自
動で正確な真円度データを加工直後にワークWを加工テ
ーブルから外すことなく得ることができる。そして、上
記測定を定期的に同じ条件で実施し調整後等の良好時デ
ータと比較することにより、真円度の状態変化,駆動系
の劣化の進み具合が分る。
【0040】また、上記定期測定値をメーカもしくはユ
ーザが設定した真円度と比較することで、加工製品が精
度不良となる前に駆動系の保守を行うことができる。
【0041】真円度測定を行う際、エアシリンダ31を
用いてワーク押さえ41を下降せしめてワークWを上下
から押さえ付けた状態でCCDカメラ25で丸穴WH
正確に撮像することができる。しかも、ワーク押さえ4
1でワークWを押さえ付けた状態でワークW上の丸穴W
H の周囲部分に付着している粉塵などがワーク押さえ4
1に形成された穴103から吸引されるか又はエアが噴
射されるから、きれいに清掃されるので、正確な画像デ
ータをコントローラ49に取り込ませることができる。
【0042】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。レーザ加工
機の複合加工機でも対応可能である。
【0043】
【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、請求項1の発明によれば、レーザ加工ヘッ
ドを設けたY軸キャレッジをY軸方向へ移動せしめてレ
ーザ加工ヘッドをワークの所望位置に位置決めし、レー
ザ加工ヘッドからレーザビームをワークへ向けて照射せ
しめることにより、ワークに例えば丸穴又はスリットな
どのレーザ加工が行われる。
【0044】ワークにレーザ加工を行った後、Y軸キャ
レッジに設けられた撮像装置ユニットの直下に加工され
た丸穴の位置を位置決めする。この状態でリング照明を
点灯すると共にワーク押さえを下降せしめてワーク押さ
えでワークを押さえる。次いで、画像取り込み用カメラ
で丸穴の画像データを取り込むと共に画像処理装置で画
像処理し、さらに演算処理装置で真円度が測定される。
【0045】画像取り込み用カメラで丸穴の画像データ
を取り込む際、ワークはワーク押さえで押さえられてい
るから、振動などで動かないので、正確に画像データを
取り込ませることができる。
【0046】請求項2の発明によれば、ワーク押さえで
ワークを押さえる際、ワーク押さえに設けられたエアパ
ージ用穴から吸引されたり、又はクリーンなエアがワー
クへ向けて噴射されて加工された丸穴近傍が清掃され粉
塵などが除去されるから、画像取り込み用カメラで画像
データがより正確に取り込ませることができる。
【0047】請求項3の発明によれば、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
ムを照射せしめてワークに丸穴加工が行われる。この丸
穴加工後、丸穴の位置を撮像装置ユニットの直下に位置
決めし、リング照射を点灯すると共にワーク押さえを下
降せしめてワークを押さえる。次いで、画像取り込み用
カメラで前記穴の画像データを取り込むと共に画像処理
装置に画像データが送られて、この画像データの穴の重
心位置が計算される。この計算された重心位置から穴外
周までの半径を各方向に付いて画像データを基に演算処
理装置で演算される。この演算された半径の最大値と最
小値の差を計算し真円度を測定することができる。
【0048】このように真円度を、丸穴を真円度測定機
へ移し変ることなく、自動でかつ短時間で、かつ正確に
測定することができる。
【0049】請求項4の発明によれば、請求項3による
真円度測定方法で測定された真円度が自動で制御装置の
メモリに登録される。この登録された真円度と、調整後
の良好時データ又は予め設定された真円度の劣化許容値
とを比較することにより、駆動系の状態を検査すること
ができる。また、登録された真円度を確認しながら加工
速度を最大限まで上げて加工せしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のレーザ加工機を説明する説明図であ
る。
【図2】(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3】電気系統のシステム構成図である。
【図4】エア系統のシステム構成図である。
【図5】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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Y軸方向へ移動自在なY軸キャレッジ
    に、ワークにレーザ加工を行うレーザ加工ヘッドと、レ
    ーザ加工されたワークの穴又はスリットを撮像する撮像
    装置ユニットとを設け、この撮像装置ユニットに画像取
    り込み用カメラ,リング照明,ワーク押さえを備えると
    共に、前記画像取り込み用カメラで撮像された画像を処
    理する画像処理装置を設け、この画像処理装置で処理さ
    れたデータを基にして真円度を求める演算処理装置を設
    け、前記リング照明とワーク押さえとを一体的に上下動
    自在に設けてなることを特徴とするレーザ加工機。
  2. 【請求項2】 前記ワーク押さえにエアパージ用穴を設
    けてなることを特徴とする請求項1記載のレーザ加工
    機。
  3. 【請求項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ワーク
    に丸穴加工を行った後、この加工された丸穴の位置を前
    記Y軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの直下
    に位置決めし、撮像装置ユニット内のリング照明を点灯
    すると共に撮像装置ユニット内のワーク押さえを下降せ
    しめてワークを押さえ、次いで、撮像装置ユニット内の
    画像取り込み用カメラで前記丸穴の画像データを取り込
    むと共に画像処理装置に画像データが送られ、この画像
    データで丸穴の重心位置を計算し、この計算された重心
    位置から丸穴外周までの半径を各方向に付いて画像デー
    タを基に演算処理装置で演算し、その最大値と最小値の
    差を計算し真円度を求めることを特徴とする真円度測定
    方法。
  4. 【請求項4】 請求項3による真円度測定方法で測定さ
    れた真円度を自動で制御装置のメモリに登録すると共に
    調整後の良好時データ又は予め設定した真円度の劣化許
    容値と比較し、駆動系の状態を検査することを特徴とす
    る駆動系検査方法。
JP9061109A 1997-03-14 1997-03-14 レーザ加工機およびその加工機を用いた真円度測定方法並びに駆動系検査方法 Pending JPH10258375A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016172282A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 ビアメカニクス株式会社 レーザ穴あけ加工条件の設定方法及びレーザ加工機
KR102322844B1 (ko) 2020-07-08 2021-11-08 오성엘에스티 주식회사 집중조명이 가능한 pcb 검사장치

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