JP2003223213A - ティーチング方法及びその装置並びにティーチング装置を備えたレーザ加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ティーチング操作を容易かつ短時間に遂行す
ることができるとともに、熟練者でなくても加工データ
を正確に取り込むことができるティーチング方法を提供
する。 【解決手段】 ステップＳ１では、教示用ワークの教示
線をティーチングする。ステップＳ２では、ティーチン
グされたデータに基づいて教示データを作成する。ステ
ップＳ３では、教示データを記憶手段に記憶する。ステ
ップＳ４では、教示用ワークの教示作業を終了し、ステ
ップＳ５では実際に加工するワークの加工線に沿って移
動する。ステップＳ６では、前記加工線のティーチング
によって、教示データとのズレ量を検出し、このズレ量
に基づいて前記教示データを修正して加工データを作成
する。ステップＳ７では得られた加工データを記憶手段
に記憶する。

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、例えばレーザ加
工用データを確保するためのティーチング方法及びその
装置並びにティーチング装置を備えたレーザ加工機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、図３に示すようなＸ，Ｙ，Ｚの
三次元座標軸と、Ｃ軸，Ａ軸の二つのヘッド姿勢軸とで
５軸制御可能な三次元レーザ加工機において、加工ヘッ
ドの移動軌跡座標の入力のためのティーチング操作は以
下のようにして行われる。すなわち、教示線としての罫
書き線２１が付された教示用ワーク４がテーブル１上の
治具３に載置される。そして、レーザ加工機の加工ヘッ
ドにティーチング用ヘッド７１を取り付け、ジョイステ
ィックレバー２５による５軸移動の操作により、レーザ
加工機の前記５軸のうち必要な軸を動作させる。これに
より、ティーチング用ヘッド７１を移動させて罫書き線
２１上の教示点に対向させ、この対向状態で教示点デー
タ、すなわちその教示点におけるティーチング用ヘッド
７１の座標データ及び姿勢データを取り込んでメモリに
記憶させる。この動作を罫書き線２１の多数箇所で行っ
て教示データを作成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のティ
ーチング方法においては、三次元ワークの１個ごとに製
造過程でひずみが生じるため、加工精度の要求される溶
接作業を行う場合には、ワーク１個ごとに溶接ラインを
教示しなければない。又、ティーチングを終了した後に
加工ヘッドの交換を必要として、その教示のための時間
や教示のための熟練した作業者が必要となることから、
自動化が求められていた。

【０００４】そこで、ワークの溶接ラインを先行する検
出器によりオンラインで検出しながら溶接作業を行う方
法も提案されている。しかしながら、溶接ラインの途中
に大きな隙間や過小な隙間が存在していると、溶接ライ
ンの適正な認識を行うことができないという問題があっ
た。又、溶接ラインの途中に仮溶接部分があり、オンラ
インでの溶接ラインの検出を必ずしも十分に行うことが
できないという問題もあった。

【０００５】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的
は、ティーチング操作を容易かつ短時間に遂行すること
ができるとともに、熟練者でなくても加工データを正確
に取り込むことができるティーチング方法及びその装置
並びにティーチング装置を備えたレーザ加工機を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、教示用ワークの教示線
に沿って加工ヘッドを操作してティーチングによりその
教示データを記憶する行程と、上記行程により得られた
教示データを用いて実ワークの加工線に沿って撮影手段
を有した加工ヘッドを移動して、加工線を撮影する行程
と、上記行程により得られた撮像データに基づいて前記
教示データと実ワークの加工線とのズレ量を演算する行
程と、上記行程により得られたズレ量のデータに基づい
て前記教示データを修正して実ワークの加工データを修
正する行程と、上記行程により得られた加工データを記
憶手段に記憶する行程とを含むことを要旨とする。

【０００７】請求項２に記載の発明は、教示用ワークの
教示線に沿って加工ヘッドを操作して教示データを記憶
する手段と、上記手段により得られた教示データを用い
て実ワークの加工線に沿って加工ヘッドを移動して、加
工線を撮影する撮影手段と、上記撮影手段により撮影さ
れた撮像データに基づいて前記教示データと実ワークの
加工線とのズレ量を演算する手段と、上記手段により得
られたズレ量のデータに基づいて前記教示データを修正
して実ワークの加工データを記憶する手段とを含むこと
を要旨とする。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、前記ズレ量を演算する手段は、夫々の教示データ
と、それらの教示データに対応して、前記加工線とのＸ
軸及びＹ軸方向のズレ量を演算するものであることを要
旨とする。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項３におい
て、前記ズレ量を演算する手段は、加工ヘッドの法線方
向のズレ量及び実ワークと加工ヘッドの先端とのギャッ
プ量のズレ量を演算するものであることを要旨とする。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の
いずれか一項に記載のティーチング装置を備えるととも
に、三次元座標軸及びヘッド姿勢軸により運動制御され
る加工ヘッドと、この加工ヘッドの運動を手動操作によ
り制御する操作手段とを備えたことを要旨とする。

【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項５におい
て前記ティーチング装置は、前記加工ヘッドに設けら
れ、その加工ヘッドを用いて、教示用ワーク上に付され
た教示線及びその周囲又は実ワークの加工線及びその周
囲を撮影する撮影手段と、上記撮影手段により撮影され
た撮像データに基づいて加工ヘッドを前記教示線上の教
示点近傍又は前記加工線上の加工点近傍における法線方
向を検出する法線方向検出手段と、その法線方向検出手
段から得られたデータから教示点近傍又は加工点近傍に
おける法線方向を演算する法線方向演算手段と、加工ヘ
ッドの先端に設けられ、かつ加工ヘッドを前記教示点又
はその近傍あるいは加工点又はその近傍に近付けた状態
で、加工ヘッド先端と教示点又はその近傍あるいは加工
点又はその近傍との間のギャップ量を検出するギャップ
量検出手段と、上記ギャップ量検出手段により検出され
たデータからギャップ量を演算するギャップ量演算手段
と、前記教示用ワークによる法線方向及びギャップ量の
演算手段の演算データに基づいて、加工ヘッドを姿勢変
更し、同ヘッドを教示点における法線方向に指向させる
とともに、教示用ワークに対して所定のギャップ量の位
置に移動する制御手段と、上記制御手段による加工ヘッ
ドの移動により該加工ヘッドの座標データ及び姿勢デー
タを取り込んで、この位置における点を教示点として教
示データを記憶する教示データ記憶手段と、その記憶さ
れた教示用ワークの教示データに基づいて、実ワークの
加工線に沿って加工ヘッドを操作して、前記撮影手段に
より撮像された実ワークの加工線と教示データのそれぞ
れの教示点とのＸ軸及びＹ軸方向のズレ量、法線方向の
ズレ量及びギャップ量のズレ量を検出するズレ量検出手
段と、上記ズレ量検出手段により検出されたズレ量に基
づいて前記教示用ワークの教示データを各教示点ごとに
修正して実ワークの加工データを演算する加工データ演
算手段と、上記演算手段により演算された加工データを
記憶す加工データ記憶手段とを有するものであることを
要旨とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明をレーザ加工機の
ティーチング装置として具体化した実施形態を図面に基
づいて詳細に説明する。

【００１３】初めに、図３において、この実施形態の三
次元レーザ加工機の構成を説明する。この実施形態のレ
ーザ加工機は、座標軸としてのＸ，Ｙ，Ｚ軸と、模式図
を表す図８（ａ）に示すように、ヘッド姿勢軸としての
垂直軸及び傾斜軸よりなるＣ，Ａ軸とを有する５軸制御
タイプである。このレーザ加工機は加工ヘッド５の移動
軌跡の記憶に基づくティーチング及びティーチングプレ
イバック機能を有する。テーブル１はベース２上にＸ軸
方向へ移動可能に支持され、その上面には治具３を介し
て教示用ワーク４又は実際に加工される実ワーク４' が
載置される。教示用ワーク４上には教示線としての罫書
き線２１が付されており、図２に示すように、その罫書
き線２１上には多数の教示点Ｐ２が設定される。実ワー
ク４' には加工線２１' が形成されている。加工ヘッド
５はコラム６にＹ軸方向とＺ軸方向との２方向に移動可
能に支持されるとともに、その先端にはノズル７が取り
付けられている。このノズル７は姿勢制御用の前記Ｃ軸
とＡ軸との周りを図示しないサーボモータを備えた駆動
機構により回転可能に支持されている。

【００１４】そして、このノズル７が実ワーク４' 上の
所定の位置に対し、その位置を通る法線上において所定
距離をおいて対向配置される。この状態でレーザ発振器
８から供給されるレーザ光が、加工ヘッド５の先端に取
付られたノズル７からワークに照射されて、例えば溶接
等のレーザ加工が施される。

【００１５】加工ヘッド５はティーチングヘッドとして
の機能を兼用するものである。図２に示すように、加工
ヘッド５のＣ軸周りを回転する前記回転支持筒９の内部
には光ファイバーケーブ１０に接続されたコリメータ１
１が所定位置において非回転状態で支持され、回転支持
筒９の下端部には第１反射ミラー１２が収容されてい
る。前記回転支持筒９の下端部にはノズル７が水平のＡ
軸の周りで回転可能に支持されている。このノズル７の
内部には集光レンズ１３が収容されている。

【００１６】撮影手段を構成するＣＣＤカメラ１５は第
１反射ミラー１２のホルダー１２ａの背面に固定されて
いる。図３に示すように、ＣＲＴディスプレイ２２は前
記コラム６の側部に配設され、図２に示すようにケーブ
ル１６を介してカメラ１５の出力端子に接続されてい
る。ＣＣＤカメラ１５の撮影データはメインコントロー
ラ３８にも送られるようになっている。そして、カメラ
１５により教示用ワーク４上の罫書き線２１が撮影され
るとき、その罫書き線２１及びその周囲の映像がディス
プレイ２２上に表示される。又、図４に示すように、デ
ィスプレイ２２の表示面にはターゲット位置を表す中心
点Ｐ１と、その中心点Ｐ１を中心としたサークルＧが映
し出される。

【００１７】上述した撮影手段は実ワーク４' の加工線
２１' の撮影にも用いられる。操作手段を構成するジョ
イスティックレバー２５は、前記ディスプレイ２２に近
接してコラム６の側部に配設されている。そして、ディ
スプレイ２２上の映像に基づいて、このジョイスティッ
クレバー２５を操作することにより、テーブル１又は加
工ヘッド５をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に相対移動させ
て、加工ヘッド５の先端を教示用ワーク４の所定位置に
移動させることができる。

【００１８】ティーチングボックス２６は前記ジョイス
ティックレバー２５の近傍に位置するように配置されて
いる。又、ティーチングボックス２６は、ティーチング
モードを設定するためのモード設定キー２８、加工ヘッ
ド５を法線上に配置させるための指令手段としての操作
キー２９、並びに教示点データの記憶のためにその教示
点データの取り込みを開始させるためのデータ入力キー
３０を備えている。ここで、教示点データは、教示点又
はその近傍の１点のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の三つの座標デー
タ及びＣ，Ａ軸方向の二つの姿勢データを含む。

【００１９】図２に示すように、ノズル７の下端部には
ギャップ量検出手段としての機能を有し、かつ法線方向
演算のためのデータを取得するための静電容量センサ３
１が装着されている。この静電容量センサ３１は後述す
るメインコントローラ３８にケーブル３２を介して接続
されている。この静電容量センサ３１は、加工ヘッド５
が教示用ワーク４の所定位置を指向した状態で、教示用
ワーク４とノズル７との間の静電容量を検出する。この
静電容量センサ３１により検出された検出電圧がメイン
コントローラ３８に供給される。そして、メインコント
ローラ３８はノズル７の先端と教示用ワーク４との間の
ギャップ量Ｄ１を演算する。又、静電容量センサ３１か
らの検出電圧に基づいて、一つの教示点における法線方
向が次に述べるメインコントローラ３８の法線方向演算
部３８ｃにより演算される。

【００２０】図３に示すように、制御装置３６は前記ベ
ース２の側方に設置され、そのテーブル上には各種デー
タ等を入力するためのキーボード３７が載置されてい
る。又、制御装置３６は、図２に示すように演算処理用
のメインコントローラ３８、作業プログラムやティーチ
ングデータ等を記憶する記憶手段としてのメモリ３９を
備えている。又、制御装置３６はメインコントローラ３
８からの制御信号に基づいてＸ，Ｙ，Ｚ軸，Ｃ，Ａ軸の
駆動用の各サーボモータ（図示しない）を制御するため
のサーボコントローラ４０を備えている。メインコント
ローラ３８は加工ヘッド５のノズル７を法線方向に指向
させるための制御を行う制御部３８ａ，ギャップ量を演
算するためのギャップ量演算部３８ｂ，法線方向を演算
するための法線方向演算部３８ｃを備えている。又、前
記メインコントローラ３８は、教示データを演算するた
めの教示データ演算部３８ｄ及び実ワーク４' の加工デ
ータを演算するための加工データ演算部３８ｅを備えて
いる。前記制御装置３６は制御手段，法線方向演算手
段、ギャップ量演算手段、教示データ演算手段及び加工
データ演算手段を構成する。前記メモリ３９は、教示デ
ータ記憶部（教示データ記憶手段）３９ａと、加工デー
タ記憶部（加工データ記憶手段）３９ｂを備えている。

【００２１】この実施形態では、静電容量センサ３１、
ＣＣＤカメラ１５及びメインコントローラ３８等により
法線方向検出手段を構成するとともに、後述する教示デ
ータと実ワークの加工線とのズレ量を検出するズレ量検
出手段を構成している。

【００２２】可視光スポット４１はレーザ発振器８の内
部に設けた可視光レーザとしてのＨｅ−Ｎｅレーザ発振
部（図示略）から、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を発振させるこ
とにより形成される。そして、加工ヘッド５内から集光
レンズ１３を介してノズル７先端部近くの教示用ワーク
４上にスポットとなって表示される。可視光スポット４
１は前記ターゲット位置を表す中心点Ｐ１に形成され
る。

【００２３】次に、前記のように構成された三次元レー
ザ加工機におけるティーチング装置について動作を説明
する。最初に、ティーチング方法の概要を図１に基づい
て説明する。ステップＳ１では、教示用ワーク４の教示
線２１をティーチングする。ステップＳ２では、ティー
チングされたデータに基づいて教示データを作成する。
ステップＳ３では、教示データを記憶手段に記憶する。
ステップＳ４では、教示用ワークの教示作業を終了し、
ステップＳ５では実ワーク４' の加工線２１' に沿って
移動する。ステップＳ６では、前記加工線２１' への移
動によって、教示データとのズレ量を検出し、このズレ
量に基づいて前記教示データを修正して加工データを作
成する。ステップＳ７では得られた加工データを記憶手
段に記憶する。

【００２４】次に、このレーザ加工機において図１に示
すティーチング操作を行う具体的な方法を図６及び図７
に基づいて説明する。罫書き線２１を付した教示用ワー
ク４をテーブル１上にセットする。この状態で、ティー
チングボックス２６上のモード設定キー２８によりティ
ーチングモードを設定すると、制御装置３６のメインコ
ントローラ３８は図６及び図７に示すプログラムを実行
する。

【００２５】すなわち、図６のステップＳ１において、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振部（図示略）からのＨｅ−Ｎｅレ
ーザ光が可視光スポット４１として教示用ワーク４上の
罫書き線２１の近傍又は該線２１上に照射される。可視
光スポット４１の反射光がＣＣＤカメラ１５に導かれて
罫書き線２１及びその周囲が撮影されて、それらの映像
が図４に示すようにディスプレイ２２に表示される。

【００２６】次に、ステップＳ２においてジョイスティ
ックレバー２５が操作されると、その操作に応じてテー
ブル１のＸ軸方向への移動、加工ヘッド５のＹ軸及びＺ
軸方向への移動のうちの少なくとも一つ方向への移動が
行われる。これにより、加工ヘッド５がその先端におい
て罫書き線２１上の教示点Ｐ２としようとする所定の１
点又はその近傍の１点に指向される。このとき、罫書き
線２１がサークルＧ内に位置するようにする。

【００２７】次に、ステップＳ３において、静電容量セ
ンサ３５による検出に応じて、加工ヘッド５が教示用ワ
ーク４に対して予め設定された距離Ｄまで接近移動し、
カメラの焦点合わせが行われる。

【００２８】次に、ステップＳ４において、罫書き線２
１がサークルＧ内に位置するか否かが検出され、サーク
ルＧ外に位置する場合はプログラムがステップＳ２に戻
る。サークルＧ内に位置する場合はプログラムがステッ
プＳ５に進行する。このステップＳ４における判断は、
撮像の画像処理に基づいて行われる。

【００２９】ステップＳ５においては、制御装置３６は
モニタ中心点Ｐ１（可視光スポット４１）に対して罫書
き線２１上の最接近位置がサーチされ、その最短距離の
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標データが確定された教示点Ｐ２の座標デ
ータとして一旦メモリ３９に設定される。

【００３０】ステップＳ６においては、確定された教示
点Ｐ２を通る法線の検出のために、教示点Ｐ２が図５に
示すようにモニタ中心点Ｐ１と一致するように、加工ヘ
ッド５がＸ軸，Ｙ軸又はＺ軸方向に微少移動される。

【００３１】ステップＳ７においては、教示点Ｐ２を通
る法線の検出が次のようにして行われる。この法線の検
出には、本願と同一出願人による特開平８−３００１７
１号公報に示された方法を用いている。すなわち、加工
ヘッド５のノズル７先端を教示用ワーク４表面の教示点
Ｐ２に対しほぼ法線方向に向けるように位置決めする。
この時の座標データ及び姿勢データをもとに、教示点Ｐ
２を囲む教示点Ｐ２付近の円周方向の３点の座標を算出
して加工ヘッド５をその３点に順次移動させる。この時
のノズル７とワーク４間の距離を一定に保つ位置で、教
示点Ｐ２付近のワーク４表面における３点の座標を検出
し、この３点で形成される平面に対する法線ベクトルを
求める。この法線ベクトルにノズル７の姿勢を一致させ
るように加工ヘッド５のＣ，Ａ軸の姿勢データを演算す
る。この姿勢データに基づいて加工ヘッド５を上記教示
点Ｐ２において姿勢変更する。この法線検出方法及び装
置は、上記の公報に詳細に記載されているので、本実施
形態にそれを適用する。

【００３２】ステップＳ８においては、操作キー２９の
操作により、加工ヘッド５がＣ軸又はＡ軸の少なくとも
一方を中心に回動して、同ヘッド５が教示点Ｐ２におけ
る法線方向に一致される。

【００３３】ステップＳ９においては、データ入力キー
３０の操作に基づいて加工ヘッド５の位置データ、すな
わち加工ヘッド５が位置するＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標データ
とＣ，Ａ軸の姿勢データが取り込まれて、それらのデー
タがメモリ３９の所定領域にアドレス順に記憶される。

【００３４】ステップＳ１０においては、１つの教示点
データの作成が終了される。そして、このティーチング
操作を繰り返し行うことにより、罫書き線２１上の多数
の教示点データを順に取り込むことができる。そして、
ステップＳ１１において、予め予定していた全教示点で
のデータの取込が終了したか否かが判断され、ＮＯの場
合にはステップＳ２に戻る。ＹＥＳの場合にはステップ
Ｓ１２において教示データとしてメモリ３９の記憶部３
９ａに記憶される。

【００３５】以上の操作により教示用ワーク４の教示デ
ータの作成が終了する。続いて、この教示データに基づ
いて、実ワーク４' の加工線２１' のティーチング動作
が行われるが、この動作を図７に基づいて説明する。

【００３６】ステップＳ１３において、作業者によって
教示用ワーク４が実ワーク４' に取り換えられる。ステ
ップＳ１４において、前記教示データに基づいて、加工
ヘッド５を実ワーク４' の加工線２１' に沿って移動す
る。ステップＳ１５においては、カメラ１５により加工
線２１' 及び加工点Ｐ２' を撮影する。

【００３７】ステップＳ１６において、カメラ１５によ
る撮影データに基づいて、図９に示す加工線２１' 上の
一つの加工点Ｐ２' とモニタ中心点Ｐ１とのＸ軸，Ｙ軸
方向のズレ量ΔＸ，ΔＹ、図示しないが法線方向のズレ
量ΔＣ，ΔＡ、ギャップ量Ｄ１のズレ量Δｄ１を検出す
る。

【００３８】ステップＳ１７において、前記各ズレ量に
基づいて加工データ演算部３８ｅにより前記教示データ
を修正演算して実ワーク４' の加工データを作成する。
ステップＳ１８において、一点の加工データの作成が終
了した後、ステップＳ１９において、全ての加工点Ｐ
２' のデータが作成されたか否かが判断され、ＮＯの場
合にはステップＳ１４に戻る。ＹＥＳの場合には、加工
データ記憶部３９ｂに一つの実ワーク４' の加工データ
を記憶する。この加工データは実ワーク４' の以降のレ
ーザ加工用の移動データとして供給される。

【００３９】以上説明した実施形態のティーチング装置
においては、次のような効果がある。 （１） この実施形態では、コントローラ３８の制御の
下に、メモリ３９内のプログラムに基づいて教示データ
の取り込みが自動的に行われる。そして、ティーチング
操作時に、教示用ワーク４上の罫書き線２１がカメラ１
５により撮影されて、ディスプレイ２２上に表示され
る。このため、教示点Ｐ２がヘッド５の影に隠れたりす
ることがなく、しかも作業者が加工ヘッド５を近傍から
覗き込む必要もない。教示用ワーク４が三次元形状であ
っても、加工ヘッド５を罫書き線２１上の教示点Ｐ２に
対し容易かつ正確に指向させることができる。

【００４０】（２） ヘッド５の移動に際しては、ジョ
イスティックレバー２５がディスプレイ２２の近傍に配
置されているため、ディスプレイ２２の画像を見なが
ら、ヘッド５の移動操作を簡単に行うことができる。

【００４１】（３） 罫書き線２１がＨｅ−Ｎｅレーザ
発振部（図示略）からのＨｅ−Ｎｅレーザ光により照明
され、しかも、教示点Ｐ２の画像取り込みがノズル７の
先端の中心位置で行われる。このため、正確かつ明確な
教示点Ｐ２の画像を得ることができて、ティーチング作
業の効率化に寄与できる。

【００４２】（４） メインコントローラ３８の制御に
より、加工ヘッド５が静電容量センサ３１の検出結果に
応じて、法線方向に指向するように自動的に姿勢変更さ
れる。又、教示点に対する所定のギャップ量Ｄ１の位置
に移動される。このため、作業者がジョイスティックレ
バー２５等を操作して、加工ヘッド５の姿勢及び所定ギ
ャップ量の位置へ移動する必要がなく、加工ヘッド５を
教示点Ｐ２との対応位置へ容易に配置することができ
る。従って、熟練者でなくても速く、正確にティーチン
グを行うことができる。

【００４３】（５） 法線の検出を静電容量センサ３１
の検出電圧に基づいてメインコントローラ３８の制御部
３８ａ及び法線方向演算部３８ｃにより行っているた
め、作業者の勘や熟練に依存することなく法線の検出を
的確かつ素早く行うことができる。

【００４４】（６） 教示用ワーク４をティーチングし
た後、その教示データを用いて、実ワーク４' の加工線
２１' に沿って加工ヘッド５を移動させる。次に、実ワ
ーク４' の加工線２１' と教示データとのＸ軸及びＹ軸
上でのズレ量、法線方向のズレ量、ギャップ量のズレ量
を修正する。このため、教示用ワーク４のティーチング
がそれほど精度の高いものでなくても良く、教示データ
のティーチングは容易であり、しかも実ワーク４' にお
ける加工点Ｐ２' の位置、法線方向及びギャップ量は、
教示用ワーク４における教示データに比べて精度の良い
加工データを得ることができる。

【００４５】なお、この発明は前記実施形態の構成に限
定されるものではなく、次のように任意に変更して具体
化することも可能である。 ○ 図８（ｂ）に示すように、ヘッド姿勢軸として垂直
軸及び傾斜軸よりなるＣ軸及びＢ軸を有する一点指向タ
イプの三次元レーザ加工機においてこの発明を具体化す
ること。

【００４６】○ 図６のプログラムにおいて、ステップ
Ｓ５の処理を省略すること。従って、ステップＳ８にお
いて、罫書き線２１上の教示点Ｐ２におけるＸ，Ｙ，Ｚ
軸方向の座標データが教示点の座標データとして記憶さ
れる。教示点Ｐ２の近傍における中心点Ｐ１のＣ，Ａ軸
又はＣ，Ｂ軸方向の姿勢データが教示点の姿勢データと
して記憶される。但し、中心点Ｐ１，教示点Ｐ２位置は
近接しているため問題はない。このように構成すれば、
加工ヘッド５の中心点Ｐ１を教示点Ｐ２に移動させるこ
とが不要となり、ティーチング作業をスピードアップで
きる。

【００４７】○ 図６のプログラムにおいて、ステップ
Ｓ８の処理を省略すること。従って、姿勢データは検出
された法線方向データに基づいて演算され、演算された
結果が記憶されて設定される。このように構成すれば、
加工ヘッド５を法線方向に指向させることが不要になっ
てティーチング作業のスピードアップを図り得るととも
に、教示用ワークが凹凸の起伏が激しいもの等の場合に
おいて、加工ヘッドと教示用ワークとの干渉を避けるこ
とができる。

【００４８】○ 図示しないが、法線を検出するデータ
を取得する静電容量センサ３１を、ギャップ量を検出す
るための専用の静電容量センサとすること。 ○ 静電容量センサ３１からの検出出力に基づいてヘッ
ド５がワーク４に対して常に所定距離を維持するように
構成すること。

【００４９】○ 静電容量センサ３１からの検出出力に
基づいてヘッド５が常にワーク４に対して法線方向を指
向するように構成すること。 ○ この発明を、レーザ加工機ではなく、専用のティー
チング装置において具体化すること。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、ティーチング操作を容易に遂行することができると
ともに、熟練者でなくても加工データを正確に取り込む
ことができる。すなわち、教示用ワークをティーチング
した後、その教示データを用いて、実ワークの加工線に
沿って加工ヘッドを移動させて、実ワークの加工線上の
加工点と教示データとのＸ軸及びＹ軸上でのズレ量、法
線方向のズレ量、ギャップ量のズレ量を修正する。この
ため、教示用ワークのティーチングがそれほど精度の高
いものでなくても良く、教示データのティーチングは容
易である。しかも実ワークにおける加工点のＸ，Ｙ軸の
座標位置、法線方向、及びギャップ量は教示用ワークに
おける教示データに比べて精度の良い加工データを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化した三次元レーザ加工機に
おけるティーチング装置によるティーチング方法の概要
を示すフローチャート。

【図２】 この発明を具体化した三次元レーザ加工機に
おけるティーチング装置の一実施形態を示すもので、特
に加工ヘッド部分を断面にして示すブロック図。

【図３】 三次元レーザ加工機の全体構成を示す斜視
図。

【図４】 ティーチング動作時におけるディスプレイの
表示状態を示す正面図。

【図５】 同じくディスプレイの表示状態の変化を示す
正面図。

【図６】 ティーチング動作を示すフローチャート。

【図７】 教示データから加工データを演算する過程を
示すフローチャート。

【図８】 （ａ）は実施形態の姿勢軸を示す説明図、
（ｂ）は別例の姿勢軸を示す説明図。

【図９】 加工データを修正演算する動作時におけるデ
ィスプレイの表示状態を示す正面図。

【符号の説明】

４…教示用ワーク、５…加工ヘッド、２１…教示線とし
ての罫書き線、２１'…加工線、２２…ＣＲＴディスプ
レイ、２５…操作手段を構成するジョイスティックレバ
ー、２６…ティーチングボックス、３１…ギャップ量検
出手段を構成する静電容量センサ、３６…制御手段，法
線方向演算手段及びギャップ量演算手段を構成する制御
装置、３８…メインコントローラ、３９…記憶手段とし
てのメモリ、４１…可視光スポット、Ｄ１…ギャップ
量、Ｐ１…モニタ中心点、Ｐ２…教示点、Ｐ２' …加工
点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E068 CA10 CA12 CB04 CC02 CC06 CE05 5H269 AB11 BB09 CC02 CC07 DD01 DD06 JJ09 JJ19 JJ20 QC02 QC10 QD03 QE07 SA03 SA08 SA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 教示用ワークの教示線に沿って加工ヘッ
   ドを操作してティーチングによりその教示データを記憶
   する行程と、 上記行程により得られた教示データを用いて実ワークの
   加工線に沿って撮影手段を有した加工ヘッドを移動し
   て、加工線を撮影する行程と、 上記行程により得られた撮像データに基づいて前記教示
   データと実ワークの加工線とのズレ量を演算する行程
   と、 上記行程により得られたズレ量のデータに基づいて前記
   教示データを修正して実ワークの加工データを修正する
   行程と、 上記行程により得られた加工データを記憶手段に記憶す
   る行程とを含むティーチング方法。
2. 【請求項２】 教示用ワークの教示線に沿って加工ヘッ
   ドを操作して教示データを記憶する手段と、 上記手段により得られた教示データを用いて実ワークの
   加工線に沿って加工ヘッドを移動して、加工線を撮影す
   る撮影手段と、 上記撮影手段により撮影された撮像データに基づいて前
   記教示データと実ワークの加工線とのズレ量を演算する
   手段と、 上記手段により得られたズレ量のデータに基づいて前記
   教示データを修正して実ワークの加工データを記憶する
   手段とを含むティーチング装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記ズレ量を演算す
   る手段は、夫々の教示データと、それらの教示データに
   対応して、前記加工線とのＸ軸及びＹ軸方向のズレ量を
   演算するものであるティーチング装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記ズレ量を演算す
   る手段は、加工ヘッドの法線方向のズレ量及び実ワーク
   と加工ヘッドの先端とのギャップ量のズレ量を演算する
   ものであるティーチング装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４のいずれか一項に記載のテ
   ィーチング装置を備えるとともに、三次元座標軸及びヘ
   ッド姿勢軸により運動制御される加工ヘッドと、この加
   工ヘッドの運動を手動操作により制御する操作手段とを
   備えたレーザ加工機。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記ティーチング装
   置は、 前記加工ヘッドに設けられ、その加工ヘッドを用いて、
   教示用ワーク上に付された教示線及びその周囲又は実ワ
   ークの加工線及びその周囲を撮影する撮影手段と、 上記撮影手段により撮影された撮像データに基づいて加
   工ヘッドを前記教示線上の教示点近傍又は前記加工線上
   の加工点近傍における法線方向を検出する法線方向検出
   手段と、 その法線方向検出手段から得られたデータから教示点近
   傍又は加工点近傍における法線方向を演算する法線方向
   演算手段と、 加工ヘッドの先端に設けられ、かつ加工ヘッドを前記教
   示点又はその近傍あるいは加工点又はその近傍に近付け
   た状態で、加工ヘッド先端と教示点又はその近傍あるい
   は加工点又はその近傍との間のギャップ量を検出するギ
   ャップ量検出手段と、 上記ギャップ量検出手段により検出されたデータからギ
   ャップ量を演算するギャップ量演算手段と、 前記教示用ワークによる法線方向及びギャップ量の演算
   手段の演算データに基づいて、加工ヘッドを姿勢変更
   し、同ヘッドを教示点における法線方向に指向させると
   ともに、教示用ワークに対して所定のギャップ量の位置
   に移動する制御手段と、 上記制御手段による加工ヘッドの移動により該加工ヘッ
   ドの座標データ及び姿勢データを取り込んで、この位置
   における点を教示点として教示データを記憶する教示デ
   ータ記憶手段と、 その記憶された教示用ワークの教示データに基づいて、
   実ワークの加工線に沿って加工ヘッドを操作して、前記
   撮影手段により撮像された実ワークの加工線と教示デー
   タのそれぞれの教示点とのＸ軸及びＹ軸方向のズレ量、
   法線方向のズレ量及びギャップ量のズレ量を検出するズ
   レ量検出手段と、 上記ズレ量検出手段により検出されたズレ量に基づいて
   前記教示用ワークの教示データを各教示点ごとに修正し
   て実ワークの加工データを演算する加工データ演算手段
   と、 上記演算手段により演算された加工データを記憶す加工
   データ記憶手段とを有するものであるレーザ加工機。