JPH11192565A

JPH11192565A - 加工点検出装置

Info

Publication number: JPH11192565A
Application number: JP10001435A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Takabayashi; 一裕高林
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1999-07-21
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: JP4004618B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ加工機等の熱加工機において、ティー
チング時の加工点を正確に認識することにより、ティー
チング作業を容易にすることになる。【解決手段】加工ヘッド１に振動センサ３を取り付け
ると共に、該振動センサ３の接触子４の先端を加工ヘッ
ド１の焦点位置Ｆに配置し、加工ヘッド１を移動させ、
振動センサ３の接触子４をワークＷの加工点Ｋに接触さ
せることにより加工点Ｋを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加工点検出装置、特
にティーチング時の加工点を振動センサを用いて検出す
る加工点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばＹＡＧレーザによる溶
接加工においては、ロボットにより加工点のティーチン
グを行い、該ロボットに加工点を教示した後、本溶接を
行う。

【０００３】即ち、ロボットにより加工ヘッドをワーク
の加工点まで移動させ、その加工点の位置を、予めロボ
ットに教示しておく。

【０００４】その後は、ロボットが教示された加工点の
位置まで、加工ヘッドを移動させ、該加工点において、
ワークに溶接加工を施す。

【０００５】この場合、予めロボットに加工点の位置を
教示しておくティーチングにおいては、ＣＣＤカメラに
より加工点を追跡して行く。そして、ＣＣＤカメラのピ
ントが加工点に合ったときに、溶接可能であると判断し
て、本溶接に移るようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
上述したように、ティーチング時には、ＣＣＤカメラに
より加工点を追跡する。

【０００７】このため、ＣＣＤカメラのピント合わせの
度合いは、専ら個人の判断に委ねられている。

【０００８】しかも、ＣＣＤカメラの焦点深度は、２〜
３ｍｍあり、適正な焦点がどこにあるかの判断が難し
い。即ち、ＣＣＤカメラの焦点と加工点とがずれる場合
がある。そのため、ＣＣＤカメラを一度移動させただけ
では、ピントが合わず、何度もやり直さなければならな
ず、ティーチング作業が面倒である。

【０００９】即ち、従来は、加工点を正確に認識するこ
とができず、ティーチング作業を困難ならしめている。

【００１０】本発明の目的は、レーザ加工機等の熱加工
機において、ティーチング時の加工点を正確に認識する
ことにより、ティーチング作業を容易にすることにな
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、図１〜図４に示すように、Ａ．加工ヘッド１に振動センサ３を取り付けると共に、
該振動センサ３の接触子４の先端を加工ヘッド１の焦点
位置Ｆに配置し、Ｂ．加工ヘッド１を移動させ、振動センサ３の接触子４
の先端を、ワークＷの加工点Ｋに接触させることによ
り、該加工点Ｋを検出するという技術的手段を講じてい
る。

【００１２】また、上記加工ヘッド１にＣＣＤカメラ２
が固定され、該ＣＣＤカメラ２を介して写し出された画
像を見ながら、振動センサ３の接触子４の先端をワーク
Ｗの加工点Ｋに接触させることができ、更に、振動セン
サ３はアンプ５に接続され、振動センサ３の接触子４の
先端がワークＷの加工点Ｋに接触すると、該アンプのイ
ンジケータランプ６が発光し、又は該アンプのブザーが
発音するようになっている。

【００１３】従って、本発明の構成によれば、例えばＣ
ＣＤカメラ２が接続されているテレビモニタ７の画面を
見ながらティーチングを目視で行い、振動センサ３の接
触子４の先端が加工点Ｋに接触したことを、例えばアン
プ５のインジケータランプ６が点滅することにより、確
認できるようになったので、ティーチング時の加工点Ｋ
が正確に認識でき、ティーチング作業が容易になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、実施の形態によ
り添付図面を参照して、説明する。図１は本発明の実施
形態を示す図であり、同図において、参照符号１は加工
ヘッド、２はＣＣＤカメラ、３は振動センサ、４は接触
子、５はアンプ、６はインジケータランプ、７はテレビ
モニタ、８はロボット、９は取付部材、１０はブラケッ
ト、１１はＮＣである。

【００１５】加工ヘッド１は、ロボット８により、Ｘ軸
方向とＹ軸方向とＺ軸方向に移動可能である。

【００１６】この加工ヘッド１は、本溶接時には、よく
知られているように、ワークＷにレーザービームを照射
し、ティーチング時には、後述するように（図２、図
３）、振動センサ３の接触子４の先端を、加工点Ｋに接
触させることにより、加工点を検出するようになってお
り、該検出された加工点Ｋは、ロボット８に教示され
る。

【００１７】加工ヘッド１の先端部には、取付部材９を
介して、振動センサ３が取り付けられている。

【００１８】振動センサ３は、よく知られているよう
に、圧電素子（図示省略）を内蔵し、その接触子４は、
例えばピアノ線により形成され、該ピアノ線４の先端
は、加工ヘッド１の焦点位置Ｆに配置されている。

【００１９】振動センサ３は、アンプ５に接続されてお
り、該振動センサ３のピアノ線４の先端が加工点Ｋに接
触すると、接触信号Ｓ３がアンプ５に入力する。

【００２０】これにより、アンプ５のインジケータラン
プ６が点滅するので、ピアノ線４の先端と加工点Ｋとの
接触状態が確認できる。この接触状態の確認は、インジ
ケータランプ６の発光といった光とは限らず、例えばア
ンプ５のブザーを鳴らすことにより音で確認することも
できる。

【００２１】また、加工ヘッド１の側方からは、ブラケ
ット１０が突出し、該ブラケット１０には、ＣＣＤカメ
ラ２が固定されている。

【００２２】ブラケット１０の底部１０Ａには、エアシ
リンダ１２がボルト１７により固定され、該エアシリン
ダ１２のピストンロッド１２Ａには、連結部材１２Ｂを
介してベッド１３が結合されている。

【００２３】ベッド１３は、ＬＭガイド（図示省略）に
より、エアシリンダ１２に滑り結合されており、該ベッ
ド１３には、図示するように、反射鏡１５を収納した筐
体１４が固定されている。

【００２４】この構成により、エアシリンダ１２を作動
させると、ピストンロッド１２Ａを介して、ベッド１３
がＬＭガイド（図示省略）に沿って該エアシリンダ１２
上をＸ軸方向に移動し、それに伴って反射鏡１５を収納
した筐体１４もＸ軸方向に移動するようになっている。

【００２５】従って、ティーチング時には、後述するＮ
Ｃ１１からの指令信号Ｓ４により、エアシリンダ１２を
作動させ、ベッド１３を図面に向かって左方に移動させ
ておけば、振動センサ３の接触子４等の画像Ｓ１が、反
射鏡１５で４５°に反射してＣＣＤカメラ２に入射す
る。

【００２６】ＣＣＤカメラ２に入射した画像Ｓ１は、該
ＣＣＤカメラ２に内蔵された撮像素子により一次元の電
気信号Ｓ２に変換されて、テレビモニタ７に入力し、振
動センサ３の接触子４等の画像Ｓ１が二次元画像として
再現される。

【００２７】即ち、ティーチング時には、筐体１４を、
予め加工ヘッド１側に突出させておいて、該筐体１４に
内蔵された反射鏡１５と、ＣＣＤカメラ２を介して、テ
レビモニタ７に画像Ｓ１を写し出し、本溶接時には、筐
体１４を、ブラケット１０側へ退避させることにより、
加工ヘッド１を介してレーザビームをワークＷへ照射す
る。

【００２８】一方、上記ブラケット１０の先端部には、
ロボット８が結合されている。

【００２９】このロボット８は、例えば６軸垂直多関節
形ロボットであり、そのアーム８Ａには、ショックセン
サ８Ｂが取り付けられ、該ショックセンサ８Ｂは、ボル
ト１６によりブラケット１０に固定されている。

【００３０】即ち、ロボット８から見れば、加工ヘッド
１はツールであり、このツールとしての加工ヘッド１
は、ショックセンサ８Ｂを介してロボット８に結合さ
れ、加工ヘッド１に過負荷が加わった場合には、ショッ
クセンサ８Ｂがそれを検知して、該加工ヘッド１をロボ
ット８から外すようになっている。

【００３１】このようなロボット８は、ＮＣ１１により
制御され、ＮＣ１１からの制御信号Ｓ５により、アーム
８Ａは、所定の伸縮動作と回転動作と旋回動作を行い、
加工ヘッド１を移動させるようになっている。

【００３２】例えば、ティーチング時には、テレビモニ
タ７に写し出される画像を見ながら（図３）、ロボット
８を駆動して加工ヘッド１を移動させることにより、ピ
アノ線４の先端を、ワークＷの加工点Ｋに接触させれば
（図３の下図）、ティーチング時の加工点Ｋが検出され
るようになっている。

【００３３】ＮＣ１１は、既述したように、ロボット８
やエアシリンダ１２等の数値制御を行うと共に、図１に
示す装置全体の制御を掌どる。

【００３４】また、加工ヘッド１の先端部に取り付けら
れた振動センサ３は、１つとは限らない。

【００３５】例えば、図４に示すように、振動センサ３
を、取付部材９Ｂで取り付けられた上限検出センサ３Ｂ
と、取付部材９Ａで取り付けられた下限検出センサ３Ａ
により構成する。

【００３６】そして、上限検出センサ３Ｂの接触子４Ｂ
の先端を、下限検出センサ３Ａの接触子４Ａの先端より
も、上方に位置することにより、上限Ｕと下限Ｌの検出
範囲を設定することができる。

【００３７】更に、この振動センサには、上述した加工
点検出機能以外に他の機能を持たせてもよい。

【００３８】例えば、図５に示すように、上述した加工
点検出用の振動センサ３の他に、衝突防止用の振動セン
サ３０Ａ、３０Ｂを、取付部材９０を介して、加工ヘッ
ド１に取り付ける。

【００３９】このようにすることにより、振動センサ３
０Ａ、３０Ｂの接触子４０Ａ、４０Ｂが不意にワークＷ
や人に接触した場合に、振動センサ３０Ａ、３０Ｂがそ
の接触を検知し、検知信号Ｓａ、ＳｂをＮＣ１１に送信
すると、該ＮＣ１１がロボット８に停止信号Ｓ６を送信
する。

【００４０】これにより、ロボット８を非常停止させ、
加工ヘッド１がワークＷ等へ衝突するのを防止すること
により、その損傷を回避することができる。

【００４１】以下、上記構成を有する本発明の作用を、
図３に基づいて、説明する。

【００４２】本発明の目的は、既述したように、ティー
チング時の加工点を正確に認識することにより、ティー
チング作業を容易にすることにある。

【００４３】従って、そのためには、ＣＣＤカメラ２を
介して画像をテレビモニタ７に写し出しておき、その画
像を確認しながら、ピアノ線４の先端を加工点Ｋに接触
させる必要がある。

【００４４】そのため、ＮＣ１１からの指令信号Ｓ４に
より（図１）、エアシリンダ１２を作動させ、ベッド１
３を左方に移動させることにより、筐体１４を、加工ヘ
ッド１側に予め突出させておく。

【００４５】この状態で、先ず、ステップ１０１におい
て、ロボット８を駆動させることにより、加工ヘッド１
をＺ軸方向に降下させ、加工点Ｋに近づかせる。

【００４６】次いで、ステップ１０２において、加工ヘ
ッド１が加工点Ｋの近傍まで近づいたら、ＣＣＤカメラ
２を介してテレビモニタ７に写し出される画像を確認し
ながら、加工ヘッド１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させ
る。

【００４７】即ち、図３の上図において、テレビモニタ
７の画面には、Ｘ軸方向とＹ軸方向のクロスラインＣが
表示され、画面には、ＣＣＤカメラ２により撮像された
振動センサ３の接触子４の先端や加工点Ｋが画像として
再現されている。

【００４８】従って、このテレビモニタ７の画面を確認
しながら、ロボット８を駆動し、加工ヘッド１をＸ軸方
向とＹ軸方向に移動させることにより、ステップ１０３
において、クロスラインＣを加工点Ｋに重ねる。

【００４９】これにより、振動センサ３の接触子４の先
端が、Ｘ軸方向とＹ軸方向において位置決めされたの
で、次いで、ステップ１０４において、再度ロボット８
を駆動し、加工ヘッド１をＺ軸方向に微小距離だけ移動
させ、ステップ１０５において、図３の下図に示すよう
に、振動センサ３のピアノ線４の先端を加工点Ｋに接触
させる。

【００５０】ピアノ線４の先端が加工点Ｋに接触する
と、ステップ１０６において、振動センサ３が接続され
ているアンプ５がそれを検知し、インジケータランプ６
が点滅する。これにより、加工点Ｋは検出され、加工ヘ
ッド１の焦点位置Ｆと加工点Ｋとは一致する。

【００５１】即ち、従来は、ＣＣＤカメラだけを使用し
て加工点を検出していたために、そのピントの度合いが
個人の判断に委ねられ、また加工点とＣＣＤカメラの焦
点がずれるという恐れがあった。

【００５２】しかし、本発明によれば、振動センサ３を
用い、その接触子４が加工点Ｋに接触したことを、イン
ジケータランプ６の点滅といった光や、ブザーの音によ
り確認することができ、ティーチング時の加工点をより
正確に認識することができるようになった。

【００５３】また、図４に示すように、振動センサ３
を、上限検出センサ３Ｂと下限検出センサ３Ａにより構
成した場合には、加工ヘッド１を降下させて行くと、最
初は、下限検出センサ３Ａが下限Ｌを検出したときに、
インジケータランプ６が一瞬だけ点滅し、次に、上限検
出センサ３Ｂが上限Ｕを検出したときに、インジケータ
ランプ６が一瞬だけ点滅する。

【００５４】これにより、加工点Ｋが検出されたことが
確認できる。

【００５５】更に、図５に示すように、加工点検出用の
振動センサ３の他に、衝突防止用の振動センサ３０Ａ、
３０Ｂを取り付けた場合には、ティーチング時におい
て、各接触子４０Ａ、４０Ｂが不意にワークＷや人に接
触する場合がある。

【００５６】その場合には、その接触を検知した振動セ
ンサ３０Ａ、３０ＢからＮＣ１１へ、検知信号Ｓａ、Ｓ
ｂが送信されると共に、該ＮＣ１１からロボット８へは
停止信号Ｓ６が送信される。

【００５７】これにより、ロボット８が非常停止するの
で、移動中の加工ヘッド１も停止し、ワークＷ等への衝
突が防止され、該加工ヘッド１の損傷が回避される。

【００５８】

【発明の効果】上記のとおり、本発明によれば、加工点
検出装置を、加工ヘッドに振動センサを取り付け、該振
動センサの接触子の先端を加工ヘッドの焦点位置に配置
し、加工ヘッドを移動させ、振動センサの接触子をワー
クの加工点に接触させることにより加工点を検出するよ
うに構成したことにより、テレビモニタの画面を見なが
らティーチングを目視で行い、振動センサの接触子が加
工点に接触したことを、インジケータランプの発光やブ
ザーの発音により確認できるようになったので、ティー
チング時の加工点が正確に認識でき、ティーチング作業
が容易になるという技術的効果を奏することとなった。

【００５９】また、振動センサの接触子を、ピアノ線の
ような細い部材で形成したことにより、狭い場所でも加
工点の検出が可能であり、また接触子が安価に製造で
き、そのため接触子の交換も容易であるという効果もあ
る。

【００６０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す図である。

【図２】本発明の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図３】本発明を構成する加工ヘッド１の位置とテレビ
モニタ７に写し出される画像の関係を示す図である。

【図４】本発明を構成する振動センサの実施形態を示す
図である。

【図５】本発明を構成する振動センサの他の実施形態を
示す図である。

【符号の説明】

１加工ヘッド２ＣＣＤカメラ３振動センサ４接触子５アンプ６インジケータランプ７テレビモニタ８ロボット９取付部材１０ブラケット１１ＮＣ１２エアシリンダ１３ベッド１４筐体１５反射鏡１６、１７ボルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工ヘッドに振動センサを取り付けると
共に、該振動センサの接触子の先端を、加工ヘッドの焦
点位置に配置し、加工ヘッドを移動させ、振動センサの接触子の先端を、
ワークの加工点に接触させることにより、該加工点を検
出することを特徴とする加工点検出装置。
【請求項２】上記加工ヘッドにＣＣＤカメラが固定さ
れ、該ＣＣＤカメラを介して写し出された画像を見なが
ら、振動センサの接触子の先端を、ワークの加工点に接
触させる請求項１記載の加工点検出装置。
【請求項３】上記振動センサがアンプに接続され、該
振動センサの接触子の先端が、ワークの加工点に接触す
ると、アンプのインジケータランプが発光し、又はアン
プのブザーが発音するようになっている請求項１記載の
加工点検出装置。
【請求項４】上記振動センサの接触子が、ピアノ線に
より形成されている請求項１記載の加工点検出装置。
【請求項５】上記振動センサが、上限検出センサと下
限検出センサにより構成されている請求項１記載の加工
点検出装置。
【請求項６】上記振動センサが、加工点検出機能の他
に、加工ヘッドの衝突防止機能を併せ持つ請求項１記載
の加工点検出装置。