JPS63220305A - ワ−ク加工装置 - 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、ワークの加工線に沿って切断又は溶接等の
加工を施すワーク加工装置に関し、特に自動的に加工線
座標の計測及び計測データに基づくティーチングを行な
うことができ且つ加工線の曲率に応じて計測点データを
間引くことのできるワーク加工装置に関す為ものである
。

［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。

この種のワーク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６図は従来のワーク加工装置を示すブロック図である
９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（図示せず）と、各モータに個別に設
けられたレゾルバ（図示せス）トを備えている。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
工機本体けＯ）のアーム先端部（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）は加工機本体く１０）を駆動するＮＣ１Ｆｔ制
御部であり、アーム先端部＜１０ａ）を位置決めするた
めの駆動信号Ｍを出力すると共に前述の位置検出信号り
が入力されている。又、ＮＣ制御部（３０）はＣＰＵ、
メモリ及びインタフェース等（全て図示せず）を内蔵し
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、加工機本体く１０）の駆動指令
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６図に示した従来のワーク加工装置の動作につ
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。次に、加工機本体（１０）のアーム先端部（１０
ａ）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、加工機本体く
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ポイント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、更に加工プログラムを生成し
て加工機本体く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］ 従来のワーク加工装置は以上のように、加工線の入力を
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、加工線座標を自動ティーチングすると共に、
得られた計測点データを間引くことにより、データ処理
部内のメモリ容旦を軽減し且つ加工プログラムを高速に
生成できるワーク加工装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るワーク加工装置は、加工機本体のアーム
先端部に設けられたセンサヘッドと、このセンサヘッド
からの高さ検出信号及び特異線検出信号と加工機本体か
らの位置検出信号とに基づいて、特異線位置座標信号を
出力する倣い計測演算部と、特異線位置座標信号に基づ
いてワークを加工するための加工プログラムをＮＣ制御
部に出力するデータ処理部とを備え、更に、データ処理
部に、特異線の曲率に応じて特異線位置座標信号内の計
測点データを間引くための間引き処理手段を設けたもの
である。

［作用］ この発明においては、センサヘッドが自動的に加工線上
の特異線を追跡し、これにより検出された特異線検出信
号及び高さ検出信号と加工機本体からの位置検出信号と
に基づいて倣い計測演算部が特異線位置座標信号を出力
し、データ処理部が特異線位置座標信号内の計測点デー
タを間引いて加工プログラムを生成する。

［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を示すブロック図であり、（３
０Ａ）は前述のＮＣＩＩＩ御部（３０）に対応し、（１
０）、（６０）、（７０）、Ｍ及びＬは前述と同様のも
のである。

（２０）は加工機本体く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。このセンサヘッド（
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、無反射性の特異線Ｔ例えば黒色テープの存在を示す
特異線検出信号りとして出力するようになっている。

（４０）は加工機本体（１０）からの位置検出信号りと
センサヘッド（２０）からの高さ検出信号Ｈ及び特異線
検出信号りとが入力される倣い計測演算部であり、各検
出信号り、Ｈ及びＤに基づいて、特異線Ｔの位置座標を
示す計測点データからなる特異線位置座標信号Ｃを出力
すると共に、特異線Ｔを倣い且つ検出するために用いら
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。又、この倣い計測演算部（４０）は、Ｃ
ＰＵ、メモリ及び複数のインタフェース等（全て図示せ
ず）を内蔵している。

（５０）は倣い計測演算部（４０）からの特異線位置座
標信号Ｃに基づいて加工プログラムＲをＮＣ制御部（３
０Ａ）に出力するデータ処理部であり、コンピュータ及
びディスプレイからなるＣ　Ｐ　Ｕ　（５１）、外部メ
モリ（５２）、入力端末としてのキーボード（５３）及
び出力端末としてのプリンタ（５４）を備えている。

又、データ処理部（５０）は、特異線位置座標信号Ｃ内
の計測点データを特異線Ｔの曲率に応じて間引くための
間引き処理手段を有しており、この間引き処理手段はＣ
Ｐ　Ｕ　（５１）内に書き込まれたプログラムにより実
現されている。

次に、第２図のフローチャート図、ウィービング動作を
示す第３図の説明図、間引き処理を示す第４図のフロー
チャート図及び第５図の説明図を参照しながら、第１図
に示したこの発明の一実施例の動作について説明する。

まず、ワークの加工線上に特異線処理を施し、特異線Ｔ
を形成する（ステップＳｌ）、この特異線Ｔとしては、
例えば０．４１１ｊＩ幅の無反射性の黒色テープが用い
られ、必要に応じて貼り直すことができるようになって
いる。

次に、操作盤（６０）を介して倣い（ティーチング）モ
ードを選択しくステップＳ２）、ＮＣ制御部（３０Ａ）
を倣い計測モードにする。又、アーム先端部（１０ａ）
にセンサヘッド（２０）を取り付ける（ステップＳ３）
。

次に、操作盤（６０）を介してプログラム名及び倣いの
タイプを入力すると共に、ティーチングボックス（７０
）を介して特異線Ｔの始点Ｐｓ、方向指示点ＰＤ及び終
点Ｐａ（第３図参照）を手動操作で入力し、倣い動作用
の初１■設定を行う（ステップＳ４）。

次に、操作盤（６０）の起動ボタン（図示せず）を押し
て（ステップＳ５）、自動ティーチング用のウィービン
グ動作を実行させる（ステップＳ６）。

まず、センサヘッド（２０）はレーザ光の照射点を始点
ＰＳから方向指示点ＰＤに対して直角方向に移動させ、
特異線Ｔ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Ｑ、とする６次に、始点Ｐｓと
第１のウィービング点ｑ１とを結ぶ直線に沿って折り返
しく図面上では、便宜的に離間させて示すが交点Ｐ１′
は交点Ｐ、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。このウィービング幅−ｄは通
常１ｃＩｌ程度である。こうして、最初の一対のウィー
ビング点Ｑ、及びＱ２により、特異線Ｔに対する第１の
交点Ｐ、を検出する。

以下、センサヘッド（２０）は方向指示点Ｐｏ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、・・・へと順次折り返して特異線Ｔを追
跡しながら終点ＰＲの近傍に到達するまで特異ｍＴとの
交点Ｐ、〜Ｐｎを検出していく、ウィービングによる倣
い動作は、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る。

このときのセンサヘッド（２０）の移動制御は、加工機
本体（１０）を介してＮＣ制御部（３０Ａ）により行な
われる。即ち、倣い計測演算部（４０）は、特異線Ｔの
存在を示す特異線検出信号りと、高さ検出信号ト■及び
位置検出信号りとに基づいて、各交点Ｐ。

−Ｐｎの特異線位置座標（計測点データ）を演算する。

同時に、この特異線位置座標に基づいて、次のウィービ
ング点に対応するウィービング座標信号ＷをＮＣ制御部
（３０Ａ）に出力する。ＮＣＭ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間
を補間（例えば、１ｃ−のウィービング幅−〇に対し、
約２０ポイント）し、この補間された座標に基づく駆動
信号Ｍを逐次出力している。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。

このウィービングによる倣い動作が−通り終了すると、
一連の計測点データからなる特異線位置座標信号Ｃは検
出データとしてデータ処理部〈５０）に伝送される（ス
テップＳ７）、そして、倣い動作が終了したか否かを判
別しくステップＳ８）、終了していなければ再び初期設
定ステップ（ステップＳ４）に戻って前述の動作を繰り
返し、終了していればワーク加工用の加工プログラムＲ
を演算する。このとき、ＣＰ　Ｕ　（５１）内のメモリ
容量の節減及びデータ処理速度の高速化を目的として、
特異線Ｔの曲率半径が大きい箇所において計測点データ
の間引き処理を実行する（ステップＳ９）。

即ち、ここで第４図に示した間引き処理プログラムを実
行する。ここでは、センサヘッド（２０）から照射され
る光スポットと特異線ＴとのＮ個の交点がＰ１〜Ｐｎで
表わされる場合について説明する。

まず、各変数ｉ及びｋを初期設定してｉ＝１、ｋ＝３と
する（ステップ８２０）　。

次に、交点Ｐｉ及びＰｋを結ぶ直線Ｐｉ−Ｐｋと、この
直線の間に存在する各交点Ｐ　ｊ（ｊ＝　ｉ＋＋〜に−
１）との垂直距離Ｇ（ｉ、ｊ、ｋ）を求める。そして、
各々を所定の許容値εと比較して、全ての垂直距離Ｇ（
ｉ、ｊ、ｋ）がεより小さいか否かを判別する（ステッ
プ５２１）。

ここで、全ての交点ＰｊについてＧ（ｉ、ｊ、ｋ）＜ε
が確認されると、次の交点Ｐｋ＋＋が存在するか即ちに
＝ｎであるか否かを判別しくステップ５２２）、ｋ＝ｎ
であれば各交点Ｐｉ＋１〜Ｐｋ−，の計測点データを間
引き（ステップ５２３）、第２図のフローチャートに戻
る。

一方、ステップＳ２２において次の交点Ｐ　ｋ＋＋が存
在すると判別された場合は、変数ｋをインクリメントし
てに＝に＋１としくステップ５２４）、ステップＳ２１
を再び実行する。

又、ステップＳＺＩにおいて少なくとも１つの交点Ｐｊ
の垂直距離Ｃ（ｉ、ｊ、ｋ）が許容値ε以上であると判
別された場合は、各交点Ｐｉ＋＋〜Ｐｋ−ｚの計測点デ
ータを間引き（ステップ５２５）、次の交点Ｐｋや、が
存在するか即ちに＝ｎであるか否かを判別しくステップ
８２６）　、ｋ−ｎであれば第２図のフローチャートに
戻る。

一方、ステップＳ２６において次の交点Ｐｋ＋、が存在
すると判別された場合は、変数ｉをｉ＝に−１と設定し
くステップ５２７）、且つ変数ｋをインクリメントして
に＝に＋１（ステップ８２８）とし、再びステップＳ２
１を実行する９以上の動作は、ステップＳ２２又はステ
ップ８２６により、交点Ｐｎの計測点データまで実行し
たことが判別された時点で終了し、第２図のフローチャ
ートに戻る。

第５図は各交点Ｐ２〜Ｐ、及びＰ６の計測点データを間
引き処理した例を示している。この場合、まずステップ
Ｓ２０及び８２１により、直線ｐ、　−ｐ、に対する交
点Ｐ２の垂直距離Ｇ（、、、、、）がεより小さいこと
が判別される。又、ステップＳ２２により次の交点Ｐ４
が存在することが判別され、ステップＳ２４により変数
ｋかに＝に＋１即ちに＝４にインクリメントされる。

次に、ステップＳ２１により直線Ｐ、　−Ｐ、に対する
各交点Ｐ２及びＰ３の垂直距離が全てεより小さいこと
が判別され、更に変数にはに＝５にインクリメントされ
てステップＳ２１に戻る。

以下、順次変数ｋをインクリメントさせてに＝６とし、
直線Ｐ、　−Ｐ、に対する各交点Ｐ２〜Ｐ、の垂直距離
を許容値εと比較する。この場合、例えば交点Ｐ。

の垂直距離Ｇ（＋、４．ｉ）は許容値ε以上となるため
、ステップＳ２５に進み、各交点Ｐ２〜Ｐ４の計測点デ
ータが間引き処理される。

そして、ステップ９２６により次の交点Ｐ、の存在が判
別され、ステップＳ２７及びＳ２８によりｉ＝に−１即
ちｉ＝５且つに＝に＋１即ちに＝７とし、ステップＳ２
１を実行していく。

こうして、データ処理部（５０）は、特異線位置座標信
号Ｃ内の各計測点データに基づき、特異１１Ｔに沿って
ワークを加工するための加工プログラムＲを演算し、こ
れをＮＣ制御部（３０Ａ）内の不揮発性メモリ（図示せ
ず）に格納する（ステップ５ＩＯ）　。

以下、前述と同様に加工機本体（１０）のアーム先端部
（１０＆＞に加工ヘッド（１１）を取り付けると共に、
ＮＣ制御部（３０Ａ）が加工プログラムＲに従う駆動信
号Ｍを出力して加工機本体（１０）を駆動し、所定の溶
接又は切断加工動作を実行する（ステップ５１１）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、光景信号をそのまま特異線
検出信号としてもよい。

又、センサヘッド（２０）をアーム先端部（ｌｏａ）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によれば、加工機本体に設けられ
たセンサヘッドと、このセンサヘッドからの高さ検出信
号及び特異線検出信号と加工機本体からの位置検出信号
とに基づいて、加工線に沿った特異線位置座標信号を出
力する倣い計測演算部と、特異線位置座標信号に基づい
てワークを加工するための加工プログラムをＮＣ制御部
に出力するデータ処理部とを備え、更に、データ処理部
に、特異線の曲率に応じて特異線位置座標信号内の計測
点データを間引くための間引き処理手段を設け、センサ
ヘッドが自動的に特異線を追跡して計測点データを得る
と共に計測点データを間引いて加工プログラムを生成す
るようにしたので、加工線座標の自動ティーチングによ
り労力が省け、又、メモリ容量を軽減し且つデータ処理
を高速化することのできるワーク加工装置が得られる効
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を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例の動作を説明するためのフローチ
ャート図、第３図はこの発明によるウィービング動作を
示す説明図、第４図はこの発明による間引き処理プログ
ラムを説明するためのフローチャート図、第５図はこの
発明による間引き処理動作を示す説明図、第６図は従来
のワーク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　　（３０Ａ）・
・・ＮＣ制御部（４０）・・・倣い計測演算部　（５０
）・・・データ処理部（５１）・・・ＣＰＵ　　　　　
　Ｔ・・・特異線Ｍ・・・駆動信号　　　　　Ｈ・・・
高さ検出信号Ｄ・・・特異線検出信号　　Ｌ・・・位置
検出信号Ｒ・・・加工プログラム Ｃ・・・特異線位置座標信号 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ち４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークの加工線に沿って移動すると共にアーム先
   端部の位置及び姿勢を示す位置検出信号を出力する加工
   機本体と、この加工機本体を駆動するための駆動信号を
   出力するＮＣ制御部と、前記アーム先端部に設けられ、
   このアーム先端部から前記ワークまでの高さを示す高さ
   検出信号と前記加工線に設けられた特異線の存在を示す
   特異線検出信号とを出力するセンサヘッドと、前記高さ
   検出信号、前記特異線検出信号及び前記位置検出信号に
   基づいて、前記特異線の位置を示す特異線位置座標信号
   を出力する倣い計測演算部と、前記特異線位置座標信号
   に基づいて、前記ワークを加工するための加工プログラ
   ムを前記ＮＣ制御部に出力するデータ処理部とを備え、
   前記データ処理部は、前記特異線の曲率に応じて前記特
   異線位置座標信号内の計測点データを間引くための間引
   き処理手段を含むことを特徴とするワーク加工装置。
2. （２）間引き処理手段は、データ処理部に内蔵されたＣ
   ＰＵ内のプログラムであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のワーク加工装置。