JPS6221486A - センサの回転制御方式 - Google Patents
センサの回転制御方式Info
- Publication number
- JPS6221486A JPS6221486A JP60160355A JP16035585A JPS6221486A JP S6221486 A JPS6221486 A JP S6221486A JP 60160355 A JP60160355 A JP 60160355A JP 16035585 A JP16035585 A JP 16035585A JP S6221486 A JPS6221486 A JP S6221486A
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- Japan
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- sensor
- laser
- motor
- rotation
- head
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ加工機の加工ヘッドに取り付けられ
、そして光を利用してワーク間の高さを測定する非接触
式センサの回転制御方式に関するものである。
、そして光を利用してワーク間の高さを測定する非接触
式センサの回転制御方式に関するものである。
従来この種のセンサとして、加工用レーザ光とは波長の
異なる光、例えば半導体レーザ光の反射を利用した第5
図のものがあった。
異なる光、例えば半導体レーザ光の反射を利用した第5
図のものがあった。
第5図は従来のセンサを示す構造断面図である。
第5図において、(1)V1投光のための半導体レーザ
。
。
(2)は半導体レーザ(1)からの光を絞るための投光
レンズである。(3)は対象ワーク面、(4)は反射し
た光を絞るための受光レンズ、(5)は半導体装置検出
器である。前記半導体装置検出器(5)は通称Po5i
tionSensitive Detector 略
してPSDと呼ばれているもので、この面上には受光レ
ンズ(4)で絞られた反射光が結像される。(6)はレ
ンズ(2)及び(4)を保護するための保護ガラスであ
る。
レンズである。(3)は対象ワーク面、(4)は反射し
た光を絞るための受光レンズ、(5)は半導体装置検出
器である。前記半導体装置検出器(5)は通称Po5i
tionSensitive Detector 略
してPSDと呼ばれているもので、この面上には受光レ
ンズ(4)で絞られた反射光が結像される。(6)はレ
ンズ(2)及び(4)を保護するための保護ガラスであ
る。
本発明は、センサ自身の改良ではないので、このセンサ
の動作原理については簡単に説明することにする。第6
図は、第5図に示したセンサ(LOをレーザ加工機の加
工ヘット創メに取り付けた場合の側面図である。図にお
いて加工ヘッドα廓の先端が対象ワーク(3)に対して
高さく6)を変えると、それに応じて第5図に示したP
8 D(5)上の結像位置(3)が変わる。この結像
位置の変化ViP S D(5)の両端に発生する電流
を検出することによって求めることができる。したがっ
て、予め高さく6)の変化と結像位置Xとの関係を較正
しておけば、上記の電流から結像位置(2)がわかり、
結果として高さく6)の値がわかることになる。以上が
このセンサの測定原理である。すなわち、従来はこの第
6図のように、センサαqけ加工ヘッドC1,)に固定
されていた。
の動作原理については簡単に説明することにする。第6
図は、第5図に示したセンサ(LOをレーザ加工機の加
工ヘット創メに取り付けた場合の側面図である。図にお
いて加工ヘッドα廓の先端が対象ワーク(3)に対して
高さく6)を変えると、それに応じて第5図に示したP
8 D(5)上の結像位置(3)が変わる。この結像
位置の変化ViP S D(5)の両端に発生する電流
を検出することによって求めることができる。したがっ
て、予め高さく6)の変化と結像位置Xとの関係を較正
しておけば、上記の電流から結像位置(2)がわかり、
結果として高さく6)の値がわかることになる。以上が
このセンサの測定原理である。すなわち、従来はこの第
6図のように、センサαqけ加工ヘッドC1,)に固定
されていた。
なお、このセンサを取り付ける理由は、レーザ加工機に
よる対象ワーク(3)の切断加工中にこのワークと加工
ヘッドとの高さを最適値に維持するためである。
よる対象ワーク(3)の切断加工中にこのワークと加工
ヘッドとの高さを最適値に維持するためである。
従来は、加工ヘッドにセンサが固定てれていたため、第
6図に示すようにセンサαqが加工ヘッドク9の進行方
向(矢印m方向)に対して、後方に位置した状態でレー
ザ切断加工を行うと、対象ワーク(3)の切断空隙にセ
ンサ011の計測用レーザ光が大部分入ってし普い、反
射する光量が極端に少なくなる。1だ、1ノ−ザ切断に
よる溶融部分からは、いろいろな波長が混じった白色光
が発生する。このため、センサの受光レンズ(4)には
、計測用の反射光の他にこの白色光が入ってくる。この
計測用のレーザ光は、投光の時点で約10〜20mwの
出力であり、一方加工用レーザ光は約500w〜1.0
OOWもあるので、ソース(反射光)とノイズ(白色光
)との比すなわちS/N比が非常に悪くなり、計測が不
可能となるという問題があった。
6図に示すようにセンサαqが加工ヘッドク9の進行方
向(矢印m方向)に対して、後方に位置した状態でレー
ザ切断加工を行うと、対象ワーク(3)の切断空隙にセ
ンサ011の計測用レーザ光が大部分入ってし普い、反
射する光量が極端に少なくなる。1だ、1ノ−ザ切断に
よる溶融部分からは、いろいろな波長が混じった白色光
が発生する。このため、センサの受光レンズ(4)には
、計測用の反射光の他にこの白色光が入ってくる。この
計測用のレーザ光は、投光の時点で約10〜20mwの
出力であり、一方加工用レーザ光は約500w〜1.0
OOWもあるので、ソース(反射光)とノイズ(白色光
)との比すなわちS/N比が非常に悪くなり、計測が不
可能となるという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、切断加工中は、常にセンサが加工ヘッドの
進行方向(つまり切断方向)の前方の位置にあるように
したものである。
れたもので、切断加工中は、常にセンサが加工ヘッドの
進行方向(つまり切断方向)の前方の位置にあるように
したものである。
この制御方式によれば、加工ヘッドの中心つまり加工用
レーザ光のスポット点よりわずか前方(例えば2〜3m
m前方)の点を計測するようにセンサを回転させたもの
である。
レーザ光のスポット点よりわずか前方(例えば2〜3m
m前方)の点を計測するようにセンサを回転させたもの
である。
この発明においては、センサか加工ヘッドの進行方向に
対して常に前方にあるので、加工用レーザ光が切断後の
空隙の幅に入ることはない。
対して常に前方にあるので、加工用レーザ光が切断後の
空隙の幅に入ることはない。
1M下、 とノセンサの制御方式の一実施例について説
明する。第1図はセンサの回転機構を示す側面図で、(
1)けセンサαqを取り付けた歯車、(ハ)は駆動用モ
ータで、これはステッピングモータあるいは直流モータ
でもよい。@はモータ(ハ)の軸に取シ付けられた歯車
で、レーザ加工機の制御装置(図示せず)からの指令に
より、モータ(ハ)の回転駆動が制御される。なお、歯
車の代わりにベルトナトを用いても機能的には同じであ
る。ここでセンサの制御例を2つあげてこれを説明する
。
明する。第1図はセンサの回転機構を示す側面図で、(
1)けセンサαqを取り付けた歯車、(ハ)は駆動用モ
ータで、これはステッピングモータあるいは直流モータ
でもよい。@はモータ(ハ)の軸に取シ付けられた歯車
で、レーザ加工機の制御装置(図示せず)からの指令に
より、モータ(ハ)の回転駆動が制御される。なお、歯
車の代わりにベルトナトを用いても機能的には同じであ
る。ここでセンサの制御例を2つあげてこれを説明する
。
(1)平板の2次元レーザ加工機(第2図参照)これは
平板(対象物ワーク)を取り付けたテーブルが、直交2
軸X、Yを同時に動かし、そして加工ヘッドが取り付け
られている2@は単に固定または高さの倣いだけに用い
る場合である。
平板(対象物ワーク)を取り付けたテーブルが、直交2
軸X、Yを同時に動かし、そして加工ヘッドが取り付け
られている2@は単に固定または高さの倣いだけに用い
る場合である。
第2図に示すように、ベクトル八方向に切断するときは
、ベクトルAの成分(AX、Ay)を用いて、センサの
回転角θを θ= tan (Ay/Ax) (AxΦO)
・[1)とすればよい。任意の形状な切断すると@
は。
、ベクトルAの成分(AX、Ay)を用いて、センサの
回転角θを θ= tan (Ay/Ax) (AxΦO)
・[1)とすればよい。任意の形状な切断すると@
は。
ポイント・ポイント間を直接補間をするように制御する
ので、進行方向ベクトルAは形状に応じて制御装置内で
計算でれる。
ので、進行方向ベクトルAは形状に応じて制御装置内で
計算でれる。
(2)5軸の3次元レーザ加工機の場合(第3図参照)
第5図は5軸の6次元レーザ加工機の軸構成を示した模
式図である。この例の場合は、直交・6軸(x、y、z
) 、加工ヘッドの姿勢軸(α。
式図である。この例の場合は、直交・6軸(x、y、z
) 、加工ヘッドの姿勢軸(α。
β)およびセンサの回転角(θ)の関係式は以下のよう
になる。
になる。
0=tan−1al sin −(at ginα+B
、 cosa)coal 、、−〔3〕atcosα−
B、sinα ここに、al t &t r amけセンサの取り付は
方向を示す単位ベクトル(a)の成分である(第4図参
照)。
、 cosa)coal 、、−〔3〕atcosα−
B、sinα ここに、al t &t r amけセンサの取り付は
方向を示す単位ベクトル(a)の成分である(第4図参
照)。
加工ヘッドの進行方向ベクトル(ト))の単位ベクトル
(e)は e = E / l E 1 加工ヘッドの姿勢ベクトル(f)は なお、直交3軸、姿勢軸(α、β)は、通常ロボット・
レーザ加工機において用いられているティーチングプレ
イバック方式の駆動方式を採用してそれぞれ駆動される
。したがってNC制御装置の構成については説明を省略
する。
(e)は e = E / l E 1 加工ヘッドの姿勢ベクトル(f)は なお、直交3軸、姿勢軸(α、β)は、通常ロボット・
レーザ加工機において用いられているティーチングプレ
イバック方式の駆動方式を採用してそれぞれ駆動される
。したがってNC制御装置の構成については説明を省略
する。
加工途中に角(θ)を式(1]、[2)、[3)t、た
がって、NC装置内の演算処理ユニットで計算し、そし
てセンサ回転用のモータQ1)1にそれに応じて回転さ
せる。これに併せてこのセンサの対象ワークからの高さ
の情報をもとにしてこの高さを所定の一定値に制御する
。
がって、NC装置内の演算処理ユニットで計算し、そし
てセンサ回転用のモータQ1)1にそれに応じて回転さ
せる。これに併せてこのセンサの対象ワークからの高さ
の情報をもとにしてこの高さを所定の一定値に制御する
。
この実施例では、レーザ加工機のセンサを回転制御する
場合について示したが、その他の加工機、ロボット等で
進行方向の前方にセンサが位置するように該センサを回
転制御する方法として利用することができる。
場合について示したが、その他の加工機、ロボット等で
進行方向の前方にセンサが位置するように該センサを回
転制御する方法として利用することができる。
非接触式の光を利用するセンサを加工中に進行方向の前
方に位置するように目動的に回転制御するので、加工用
レーザ光によるノイズの影響がなくなり、また、切断し
た後の空隙の中に計測光が入って測定不可能になること
が防止でき、センサとして利用する上で著しく信頼性が
向上する効果がある。
方に位置するように目動的に回転制御するので、加工用
レーザ光によるノイズの影響がなくなり、また、切断し
た後の空隙の中に計測光が入って測定不可能になること
が防止でき、センサとして利用する上で著しく信頼性が
向上する効果がある。
第1図はこの発明の一実施例によるレーザ加工機の構造
を示す側面図、第2図〜第4図はその動作を説明するた
めの模式図、第5図は従来のセンサの構造を示す側面図
、第6図は従来のレーザ加工機を示す側面図である。 図において、(1)は半導体レーザ、<2) Vi投光
Lし ンズ、(3)は対象ワーク、(4)は受光レンズ
、(5)は半導体装置検出器(PSD)、(6)は保護
ガラス、αqはセンサ、CIやけ加工ヘッド、(ハ)は
駆動モータである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 ←4Il−惜 +、I値徊 ♀8さ
を示す側面図、第2図〜第4図はその動作を説明するた
めの模式図、第5図は従来のセンサの構造を示す側面図
、第6図は従来のレーザ加工機を示す側面図である。 図において、(1)は半導体レーザ、<2) Vi投光
Lし ンズ、(3)は対象ワーク、(4)は受光レンズ
、(5)は半導体装置検出器(PSD)、(6)は保護
ガラス、αqはセンサ、CIやけ加工ヘッド、(ハ)は
駆動モータである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 ←4Il−惜 +、I値徊 ♀8さ
Claims (3)
- (1)レーザ加工機の加工ヘッドと対象ワーク間の高さ
を測定するための光を利用したセンサにおいて、レーザ
加工中に加工用のレーザスポット点より進行方向に対し
てわずか前方の点を測定すべくセンサを回転させること
を特徴とするセンサの回転制御方式。 - (2)前記レーザ加工機の加工ヘッドは2次元的に制御
されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のセ
ンサの回転制御方式。 - (3)前記レーザ加工機の加工ヘッドは5軸の3次元的
に制御されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のセンサの回転制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60160355A JPS6221486A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | センサの回転制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60160355A JPS6221486A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | センサの回転制御方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6221486A true JPS6221486A (ja) | 1987-01-29 |
Family
ID=15713181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60160355A Pending JPS6221486A (ja) | 1985-07-22 | 1985-07-22 | センサの回転制御方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6221486A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103920990A (zh) * | 2014-04-02 | 2014-07-16 | 温州大学 | 一种自动控制加工焦距的激光加工头及加工方法 |
CN110785256A (zh) * | 2017-07-25 | 2020-02-11 | 浜松光子学株式会社 | 激光加工装置 |
CN114160968A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-11 | 南京萃智激光应用技术研究院有限公司 | 一种预测距随动式激光加工装置 |
CN115194182A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-18 | 中船重工信息科技有限公司 | 电弧增材制造随形扫描喷嘴高度测控装置及方法 |
-
1985
- 1985-07-22 JP JP60160355A patent/JPS6221486A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103920990A (zh) * | 2014-04-02 | 2014-07-16 | 温州大学 | 一种自动控制加工焦距的激光加工头及加工方法 |
CN110785256A (zh) * | 2017-07-25 | 2020-02-11 | 浜松光子学株式会社 | 激光加工装置 |
CN114160968A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-11 | 南京萃智激光应用技术研究院有限公司 | 一种预测距随动式激光加工装置 |
CN115194182A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-18 | 中船重工信息科技有限公司 | 电弧增材制造随形扫描喷嘴高度测控装置及方法 |
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