JPS63204409A - 加工線テイ−チング方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ワーク加工装置の加工線ティーチング方法
に関し、特に自動的に加工線座標の計・測ができ且つ計
測データに基づくティーチングができる加工線ティーチ
ング方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、レーザビーム等を用いてワークを切断加工又
は溶接加工することはよく知られている。

この種の加工装置においては、ワーク上の加工線を予め
ティーチングしておいてその通りに加工するティーチン
グプレイバック方式が用いられており、通常は、オペレ
ータが手動制御により加工機本体を駆動しながらティー
チングを行なっている。

第５図は従来の加工装置を示すブロック図である０図に
おいて、（１０）は３次元移動可能な加工機本体であり
、複数（例えばＸ〜Ｚ、α及びβの５軸に対応した５個
）のモータ及びこれらモータに個別に設けられたレゾル
バ（共に図示せず）を備えている、そして、これらレゾ
ルバは、各モータの回転位置に基づいて、加工機本体（
１０）の駆動端部即ちアーム先端部（１０ａ）の位置及
び姿勢を示す位置検出信号りを出力している。

（１１）はアーム先端部＜１０ａ）に取り付けられた加
工ヘッドである。

（３０）はＣＰＵ、メモリ及び複数のインタフェース等
く全て図示せず）を備え、加工機本体（１０）を駆動す
るためのＮＣ制御部であり、位置検出信号りが入力され
且つアーム先端部（１０ａ）を位置決めするための駆動
信号Ｍを出力するようになっている。

（６０）はディスプレイ及びキーボード、操作スイッチ
等（全て図示せず）を備えた操作盤であり、加工機本体
（１０）を駆動するときの初期設定指令及び動作指令等
をＮＣ制御部（３０）に入力するようになっている。

（７０）はハンドベルト形のキーボードからなるティー
チングボックスであり、加工機本体（１０）の駆動前会
等を、手動操作によりＮＣ制御部（３０）に入力できる
ようになっている。

次に、第５図の加工装置を用いた従来の加工線ティーチ
ング方法について説明する。

まず、ワーク（図示せず）の加工線に沿って罫書きＫを
施す０次に、アーム先端部（１０ａ）に取り付けられた
加工ヘッド（１１）からワークに向けて可視光線（破線
参照）を照射し、この可視光線の光スポットを視覚で確
認しながら罫書きＫに沿って加工ヘッド（１１）を移動
させる。このとき、加工機本体（１０）への駆動信号Ｍ
の入力は、ＮＣ制御部（３０）に接続されたティーチン
グボックス（７０）を操作することにより行なわれる。

そして、罫書きに上の点に順次位置決めしながら、ティ
ーチングボックス（７０）を操作してＮＣ制御部（３０
）にデータ入力指令を与え、計測点データを１点ずつテ
ィーチング（教示）していく。

以上のティーチング動作は、加工線の形状及び長さにも
よるが、１０００ポイン１〜程度の入力が必要であり、
数時間かかるのが普通である。

こうして得られた計測点データから、ＮＣ制御部（３０
）は加工線座標を演算し、更に加ニブログラムを生成し
て加工機本体（１０）を駆動し、所定の加工動作を実行
する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の加工線ティーチング方法は以上のように、加、工
線の計測データ入力をオペレータの手動作業により行な
っていたので、多くの時間及び労力を必要とするという
問題点があった。

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、加工線座標を自動的にティーチングできる加
工線ティーチング方法を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る加工線ティーチング方法は、ワークの加
工線に沿って特異線を設けると共に加工機本体のアーム
先端部に光学式のセンサヘッドを設ける第１ステップと
、特異線の始点、方向指示点及び終点を教示すると共に
、所定数及び所定値を初期設定する第２ステップと、始
点及び方向指示点に基づいて特異線の倣い計測の方向を
決定すると共に、センサヘッドがら照射される光スポッ
トと特異線との交点の座標に基づいて倣い計測を実行す
る第３ステップとを備え、且つ第３ステップは、交点の
計測数が所定数に達したか否かを判別するステップと、
所定数に達したときに交点と終点との座標差が所定値よ
り小さいか否かを判別するステップとを備えたものであ
る。

［作用コ この発明においては、特異線の始点、方向指示点、終点
及び特異線と光スポットとの交点に基づいてセンサヘッ
ドが自動的に加工線上の特異線を追跡するようにし、交
点の計測数が所定数に達し且つ交点と終点との座標差が
所定値より小さい場合に倣い計測を終了させることによ
り、始点と終点とが一致しても、倣い計測動作が開始直
後に終了することを防ぐ。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例に用いられる加工装置を示すブ
ロック図であり、（３０Ａ）は前述のＮｃ制御部（３０
）に対応し、（１０）、（１０ａ）ｕ６０）、（７０）
、Ｍ及びＬは前述と同様のものである。

Ｔはワークの加工線に沿って設けられた特異線であり、
例えば、加工線上に貼付された０、４ｍｍ幅の無反射性
の黒色テープからなっている。

（２０）は加工機本体（１０）のアーム先端部（１０ａ
）に取り付けられたセンサヘッドであり、赤外線のレー
ザ光（破線参照）を放射する半導体レーザと、ワークの
表面で乱反射されたレーザ光を受光する受光素子と、こ
の受光素子により得られた信号に基づいて高さ検出信号
Ｈ及び特異線検出信号りを出力する信号処理ユニット（
全て図示せず）とを内蔵している。センサヘッド（２０
）内の信号処理ユニットは、受光される光量を一定に保
つための制御信号を半導体レーザ駆動回路（図示せず）
に入力しており、この制御信号の急峻な立ち上がりを、
特異線Ｔの存在を示す特異線検出信号りとして出力する
ようになっている。

（４０）はＣＰＵ、メモリ及び複数のインタフェース等
（全て図示せず）を備えた倣い計測演算部であり、加工
機本体（１０）からの位置検出信号り並びにセンサヘッ
ド（２０）からの高さ検出信号Ｉ４及び特異線検出信号
りに基づいて、特異線Ｔの座標を示す計測点データから
なる特異線検出信号Ｃを出力すると共に、特異線Ｔを倣
いながら検出するためのウィービング動作に用いられる
ウィービング座標信号ＷをＮＣ制御部（３０Ａ＞に出力
している。

（５０）は倣い計測演算部（４０）からの特異線検出信
号Ｃに基づいて、加ニブログラムＲをＮＣ制御部（３０
Ａ）に出力するデータ処理部であり、ＣＰＵ、外部メモ
リ、入力端末としてのキーボード及び出力端末としての
プリンタ等（全て図示せず）を備えている。

次に、第２図のフローチャー１・図・■びに特異線自動
追従用のウィービング動作を示す第３図及び第４図の説
明図を参照しながら、第１図の加工装置を用いたこの発
明の一実施例について説明する。

まず、ワークの加工線上に特異線Ｔを設け、加工機本体
（１０）のアーム先端部（１０ａ）に光学式のセンサヘ
ッド（２０）を設ける（ステップＳｌ）。又、同時に、
操作盤（６０）により倣い（ティーチング）モードを選
択してＮＣ制御部（３０Ａ）を倣い計測モードにする。

次に、ティーチングボックス（７０）を手動繰作するこ
とにより特異線Ｔの始点ＰＳ、方向指示点ＰＤ及び終点
ＰａをＮＣ制御部（３０Ａ＞に教示すると共に、倣い計
測により得られる特異線Ｔとセンサヘッド（２０）から
照射される光スポットとの交点Ｐ１〜Ｐｎの計測数ＣＭ
をＯ１所定数Ｎを例えば２０回、且つ所定値εｒを例え
ば５Ｉとして、倣い計測用の初期設定を行う（ステップ
Ｓ２）。ここで設定される所定数Ｎ及び所定値εｒは上
記された値に限らず、特異線Ｔの形状及び長さ等により
適宜設定される０例えば、所定値εｒは５〜１０１程度
の範囲で変更され得る。

次に、操作盤（６０）の起動ボタン（図示せず）を押し
て自動ティーチング用の倣い計測を実行させる（ステッ
プＳ３）、この倣い計測は、ウィービング動作（ステッ
プ５３１）により実行される。まず、光スポットと特異
線Ｔとの交点Ｐ、〜Ｉ’ｎにより特異線Ｔが検出される
（ステップ５３２）毎に計測数ＣＭをインクリメントし
くステップ５３３）　、計測数ＣＭが所定数Ｎに達した
か否かを判別して（ステップ５３４）　、交点Ｐｉの計
測数が所定数Ｎに達したときに、交点Ｐｉと終点ＰＥと
の座標差ＩＰｉ−Ｉ’ＥＩが所定値εｒより小さいか否
かを判別する（ステップ５３５）。そして、所定値εｒ
より小さいと判別されたときに、倣い計測（ステップＳ
３）は終了する。従って、計測数ＣＭが所定数Ｎ以上且
つ座標差１Ｐｉ−Ｐｐｌが所定値εｒより小さくなるま
で、ウィービング動作くステップ５３１）による倣い計
測（ステップＳ３）は実行される。

このとき、倣い計測開始時のウィービング動作（ステッ
プ５３１）のウィービング方向は、始点Ｐｓ及び方向指
示点ＰＤにより決定される。まず、センサヘッド（２０
）はレーザ光の光スポット（照射点）を始点ＰＳから方
向指示点ＰＤに対して直角方向に移動させ、特異ＵＡＴ
との交点Ｐ１を検出してから所定量移動した点を第１の
ウィービング点ｑ１とする。次に、始点ＰＳと第１のウ
ィービング点Ｑ、とを結ぶ直線に沿って折り返しく第３
図では、便宜的に離間させて示すが、交点Ｐ１′は交点
Ｐ１と一致する）、所定量移動した点を第２のウィービ
ング点Ｑ２とする。このウイーピング幅ＷＤは通常１ｃ
ｍ程度である。こうして、最初の一対のウィービング点
Ｑ１及びｑ２により第１の交点Ｐ１を検出する。以下、
センサヘッド（２０）は方向指示点ＰＤに向かって傾斜
しながら第３のウィービング点Ｑ、に移動する。こうし
て、センサヘッド（２０）は、次のウィービング点Ｑ１
、ｑ４、・・・へど順次折り返して特異線Ｔを追跡しな
がら終点Ｐεの近傍に到達するまで特異線Ｔとの交点Ｐ
１〜Ｐｎを検出していく。

以上のウィービング動作（ステップ５３１）に基づく倣
い計測（ステップＳ３）は、センサヘッド（２０）から
ワークまでの高さを一定に保ち且つセンサヘッド（２０
）のワーク面に対する角度を垂直に保ちながら自動的に
実行され、センサヘッド（２０）の移動制御は、ＮＣ制
御部（３０Ａ）及び倣い計測演算部〈４０）により行な
われる。即ち、倣い計測演算部（４０）は、特異線検出
信号Ｄ、高さ検出信号Ｈ及び位置検出信号りに基づ′い
て、光スポットと特異線Ｔとの各交点Ｐｉの座標（計測
点データ）及びウィービング点Ｑｉの座標を演算し、更
に、これら座標及び予め格納されたウィービングパター
ンに基づいて、次のウィービング点Ｑｉ＋＋の座標を演
算してウィービング座標信号ＷとしてＮＣ制御部（３０
Ａ）に出力する。

ＮＣ制御部（３０Ａ）は、ウィービング座標信号Ｗに基
づいて２つのウィービング点Ｑｉ及びＱｉ＋＋の間を補
間（例えば、１ｃｍのウィービング幅１１ＩＤに対して
約２０ポインｌ−）Ｌ　、この補間された座標に基づく
駆動信号Ｍを逐次出力する。従って、センサヘッド（２
０）は、常に位置及び姿勢が制御されながら移動するこ
とができる。

第４図は、特異線Ｔがループ形状となったときの、倣い
計測演算部（４０）によるウィービング動作を示す説明
図である。このように、始点Ｐｓと終点ＰＢとが一致し
た場合でも、計測数ＣＭが所定数Ｎと比較されているの
で（ステップ５３４）、交点（教示点）Ｐｉの計測数Ｃ
Ｍが所定数Ｎに達するまでは、座標差１Ｐｉ−ＦＢＩが
所定値εｒと比較（ステップ５３５）されない、そして
、交点Ｐｉが終点ＰＢから所定値ε「より十分前れた時
点で、座標差ＩＰｉ−Ｐａｌが所定値ε「と比較され（
ステップ５３５）、終点Ｐ、から所定値εｒの範囲内の
交点Ｐｎが計測された時点で倣い計測〈ステップＳ３）
は終了する。従って、ウィービング動作（ステップ５３
１）の開始直後に倣い計測（ステップＳ３）が終了する
ことはない。

倣い計測（ステップＳ３）が−通り終了すると、一連の
計測点データからなる特異線検出信号Ｃは検出データと
してデータ処理部（５０）に伝送される。

データ処理部（５０）内のＣＰＵは、１つのワークに対
する加工の倣い計測が終了したか否かを判別し、終了し
ていなければ再び倣い計測演算部（４０）にステップＳ
３の動作を実行させ、終了していれば、特異線検出信号
Ｃ内の各計測点く教示点）データに基づいてワーク加工
用の加ニブログラムＲを演算しＮＣ制御部（３０Ａ）に
伝送する。その後、アーム先端部（１０ａ）に加工ヘッ
ドを取り付け、前述と同様に所定の溶接又は切断等の加
工動作を実行する。

尚、上記実施例では、信号処理ユニットの制御信号を用
いて特異線検出信号りとしたが、元旦信号をそのまま特
異線検出信号りとしてもよい。

又、センサヘッド（２０）をアーム先端部（１０ａ）に
設けたが、加工ヘッド（１１）の近傍に受光素子のみを
設け、加工ヘッドから選択的に放射される可視光線を受
光するようにしてもよい、この場合、センサヘッド（２
０）の取り付は動作は不要となる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明はワークの加工線に沿って特異
線を設けると共に加工機本体のアーム先端部に光学式の
センサヘッドを設ける第１ステップと、特異線の始点、
方向指示点及び終点を教示すると共に、所定数及び所定
値を初期設定する第２ステップと、始点及び方向指示点
に基づいて特異線の倣い計測の方向を決定すると共に、
センサヘッドから照射される光スポットと特異線との交
点の座標に基づいて倣い計測を実行する第３ステップと
を備え、且つ第３ステップは、交点の計測数が所定数に
達したか否かを判別するステップと、所定数に達したと
きに交点と終点との座標差が所定値より小さいか否かを
判別するステップとを含み、センサヘッドが自動的に加
工線上の特異線を追跡するようにし、交点の計測数が所
定数に達し且つ交点と終点との座標差が所定値より小さ
い範囲に達したときに倣い計測を終了させるようにした
ので、始点と終点とが一致しても、倣い計測動作が開始
直後に終了することのない加工線ティーチング方法が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に用いられる加工装置を示
すブロック図、第２図はこの発明の一実施例を説明する
ためのフローチャート図、第３図はこの発明におけるセ
ンサヘッドのウィービング動作を示す説明図、第４図は
特異線がループ形状の場合のウィービング動作を示す説
明図、第５図は従来の加工線ティーチング方法に用いら
れる加工装置を示すブロック図である。 （１０）・・・加工機本体　　　（１０ａ）・・・アー
ム先端部（２０）・・・センサヘッド　　Ｔ・・・特異
線Ｐｓ・・・始点　　　　　　　Ｐｏ・・・方向指示点
ｐＨ・・・終点　　　　　　　Ｐ１〜Ｐｎ・・・交点Ｃ
Ｍ・・・計測数　　　　　　Ｎ・・・所定数εｒ・・・
所定値　　　　　ｌｒ’１−ＦＢＩ・・・座標差Ｓ１・
・・第１ステップ　　　Ｓ２・・・第２ステップＳ３・
・・第３ステップ Ｓ３４・・・計測数を所定数と比較するステップＳ３５
・・座標差を所定値と比較するステップ尚、図中、同一
符号は同−又は相当部分を示す。 兇３図 ０ｎ Ｐ１〜Ｐｍ−交点

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ワークの加工線に沿って特異線を設けると共に加工機
   本体のアーム先端部に光学式のセンサヘッドを設ける第
   １ステップと、前記特異線の始点、方向指示点及び終点
   を教示すると共に、所定数及び所定値を初期設定する第
   ２ステップと、前記始点及び前記方向指示点に基づいて
   前記特異線の倣い計測の方向を決定すると共に、前記セ
   ンサヘッドから照射される光スポットと前記特異線との
   交点の座標に基づいて前記倣い計測を実行する第３ステ
   ップとを備え、前記第３ステップは、前記交点の計測数
   が前記所定数に達したか否かを判別するステップと、前
   記所定数に達したときに前記交点と前記終点との座標差
   が前記所定値より小さいか否かを判別するステップとを
   含み、前記座標差が前記所定値より小さいときに前記倣
   い計測を終了するようにしたことを特徴とする加工線テ
   ィーチング方法。