JP2000301373A

JP2000301373A - 加工点照明装置

Info

Publication number: JP2000301373A
Application number: JP11115051A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Onodera; 宏小野寺
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ハレーション現象を起こさずに加工点の画像
を正確に認識し、汎用性と操作性を向上させ、自動化の
ための退避手段を不要とし、且つスパッタにより消耗や
汚染をしない加工点照明装置を提供することにある。【解決手段】加工ヘッド２内に、レーザ光Ｌを加工点
Ｋに集光させる集光レンズ７と、加工点Ｋの画像Ｇを撮
像するＣＣＤカメラ２４と、照光源３から発射された照
明光Ｓを出射する出射部９とが設けられ、上記照明光Ｓ
を、出射部９を介して集光レンズ７の下方からＣＣＤカ
メラ２４の光軸Ａに対して斜めに照射することにより、
加工点Ｋを照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加工点照明装置、特
にレーザ加工機の加工点照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーザ加工機においては、よ
く知られているように、加工ヘッドに照明装置が取り付
けられている。

【０００３】レーザ加工機では、一般に、加工ヘッドか
らレーザ光をワークに照射することにより、該ワークを
切断したり、溶接したりして、所定のレーザ加工を施す
ようになっている。

【０００４】この場合、上述したように、照明装置を取
り付けることにより、加工点を照明し、加工ヘッド内に
設置したＣＣＤカメラにより、この加工点の画像を撮像
し、加工前の教示（ティーチング）条件、視覚よる確
認、及び加工後のワークの切断状況や、溶接状況を認識
することにより、ＮＣを介して加工ヘッドを制御してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術には、次のような課題がある。

【０００６】即ち、照明装置としては、例えば、図５
（Ａ）に示すように、集光レンズ１０４が設けられてい
る加工ヘッド１００の内部に、照光源１０１を設けたも
のがある。

【０００７】しかし、この照明装置では、照光源１０１
からの照明光１０３が（図５（Ａ））ＣＣＤカメラ１０
２の光軸に沿って導光される。このため、照度を上げる
と、照明光１０３が集光レンズ１０４の表面で反射し、
反射光がＣＣＤカメラ１０２に入射する。

【０００８】この結果、ＣＣＤカメラ１０２で捉えた加
工点の画像にハレーション現象が生じ、画像がぼやけ、
明確に認識できない。

【０００９】この課題を解決するために、図５（Ｂ）に
示す照明装置が提案された。この装置は、集光レンズ１
０４が設けられている加工ヘッド１００の外部に、例え
ば取付部材１０５を介して照光源１０１を設けたもので
ある。

【００１０】この装置では、図５（Ａ）と異なり、照光
源１０１からの照明光１０３が集光レンズ１０４の表面
で反射することがないので、照度を上げることにより、
ＣＣＤカメラ１０２で加工点の画像を明確に認識でき
る。

【００１１】しかし、外部に取り付けた照明装置が邪魔
になって、加工ヘッド１００が狭い空間に入り込めず、
その分汎用性が低下する。

【００１２】また、レーザ加工によりスパッタが飛散
し、このスパッタが、上記外部に取り付けた照明装置を
消耗させたり、汚したりする。

【００１３】このため、作業者は、加工時には、その都
度装置を取り外す必要があると共に、ティーチング時に
は、装置を再度設置し照明方向の調整が必要となる等操
作性が低下する。

【００１４】更に、画像処理装置等を用いて自動化を実
施する場合には、外部に取り付けた照明装置を退避させ
る手段を設けなければならず、好ましくない。

【００１５】本発明の目的は、ハレーション現象を起こ
さずに加工点の画像を正確に認識し、汎用性と操作性を
向上させ、自動化のための退避手段を不要とし、且つス
パッタにより消耗や汚染をしない加工点照明装置を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、図１〜図４に示すように、（Ａ）加工ヘ
ッド２内に、レーザ光Ｌを加工点Ｋに集光させる集光レ
ンズ７と、加工点Ｋの画像Ｇを撮像するＣＣＤカメラ２
４と、照光源３から発射された照明光Ｓを出射する出射
部９とが設けられ、（Ｂ）上記照明光Ｓを、出射部９を
介して集光レンズ７の下方からＣＣＤカメラ２４の光軸
Ａに対して斜めに照射することにより、加工点Ｋを照明
するという技術的手段を講じている。

【００１７】従って、本発明の構成によれば、加工ヘッ
ド２の内部において、照光源３からの照明光Ｓを、集光
レンズ７の下方から出射部９を介してＣＣＤカメラ２４
の光軸Ａと所定の角度θを（図１）以て照射するので、
照明光Ｓは集光レンズ７で反射せず、従って、たとえ照
度を上げてもハレーション現象を起こさずにＣＣＤカメ
ラ２４は加工点Ｋの画像を正確に認識できる。

【００１８】また、内部照明であるので、ノズル１９の
周囲には突起物が無く、照明装置が邪魔にならず、加工
ヘッド２は狭い空間まで入り込め、汎用性が向上すると
共に、加工時の取り外し作業やティーチング時の照明方
向の調整作業が不要になって操作性が向上し、かつスパ
ッタ等により装置が消耗したり、汚れたりせず、保護さ
れる。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は本発明の実施形態の全体図であり、
加工ヘッド２は、ケース２５を有している。

【００２１】このケース２５の先端にはノズル１９が取
り付けられ、基端部には光ファイバ２６が結合され、該
光ファイバ２６はレーザ（例えばＹＡＧレーザ）発振器
２７に接続されている。

【００２２】ケース２５内には、下から順に保護ガラス
２０と、集光レンズ７と、コリメートレンズ２３とが互
いに同軸上に設置されている。

【００２３】このうち、集光レンズ７は、加工用のレー
ザ光Ｌを加工点Ｋに集光させるためレンズであって、例
えば、図示するような平凸レンズである。

【００２４】この集光レンズ７の表面には、反射防止コ
ーティングが施され、レーザ光Ｌが反射しにくいように
なっている。

【００２５】保護ガラス２０は、前記集光レンズ７の下
方に設置され、加工中に飛散するスパッタ等から上記集
光レンズ７を保護する機能を有する。

【００２６】コリメートレンズ２３は、集光レンズ７の
上方に設置され、レーザ発振器２７から発振され光ファ
イバ２６内を導光されて来たレーザ光Ｌを平行光にし
て、集光レンズ７に入射させる。

【００２７】また、集光レンズ７とコリメートレンズ２
３の間には、画像反射ミラー２１が配置され、該画像反
射ミラー２１の側方には（図１）、画像反射ミラー２２
が配置されている。

【００２８】そして、この画像反射ミラー２２の上方に
は、ＣＣＤカメラ２４が設置されている。

【００２９】更に、前記画像反射ミラー２１、２２は、
加工中には、退避可能である。

【００３０】この構成により、ティーチング時には、前
記画像反射ミラー２１、２２を（図１）、予め集光レン
ズ７側へ移動させておく。

【００３１】この状態で、後述する加工点照明装置によ
り照明された加工点Ｋの画像Ｇを、保護ガラス２０と集
光レンズ７を通過させた後、画像反射ミラー２１で左方
に反射させ、更に画像反射ミラー２２で上方に反射させ
てＣＣＤカメラ２４に入射させる。

【００３２】また、加工時には、画像反射ミラー２１、
２２を（図１）、予めＣＣＤカメラ２４側に移動して退
避させておく。

【００３３】この状態で、光ファイバ２６内を導光され
たレーザ光Ｌは、コリメートレンズ２３を通過して平行
光となり、集光レンズ７に入射し、保護ガラス２０を介
して加工点Ｋに集光され、ワークＷに所定のレーザ加工
を行う。

【００３４】一方、加工ヘッド２のケース２５の下部に
は、照光源３から発射された照明光Ｓを出射する出射部
９が設けられ、該出射部９は、光ファイバ４を介して照
光源３に接続されている。

【００３５】照光源３は、白熱電球（例えばハロゲン電
球）やＬＥＤ等から成る。

【００３６】この構成により、光ファイバ４内を導光さ
れた照明光Ｓを、上記出射部９を介して集光レンズ７の
下方からＣＣＤカメラ２４の光軸Ａに対して斜めに照射
するようになっている。

【００３７】この場合、出射部９は、例えば集光レンズ
７と保護ガラス２０の外側に水平に配置されている（図
１、図２）。

【００３８】即ち、図２に示すように、出射部９は、そ
の一部がケース２５の下部から外方に突出し、一部がケ
ース２５内に進入しており、該出射部９の前端面９Ａの
前方には、集光レンズ７と保護ガラス２０の間に、ボル
ト１０を介して反射ミラー８が取り付けられている。

【００３９】この構成により、光ファイバ４内を導光さ
れた照明光Ｓは（図２）、上記水平に配置された出射部
９を通過してその前端面９Ａから出射されて、前方の反
射ミラー８で下方に反射する。

【００４０】従って、反射後の照明光Ｓは、保護ガラス
２０を通過しＣＣＤカメラ２４の光軸Ａに対して斜めに
加工点Ｋに照射される。

【００４１】この場合、照明光Ｓは、ＣＣＤカメラ２４
の光軸Ａと所定の角度θを（図１）以て加工点Ｋに照射
されるので、該照明光Ｓは集光レンズ７で反射せず殆ど
加工点Ｋに到達する。

【００４２】従って、たとえ照度を上げてもハレーショ
ン現象を起こさずにＣＣＤカメラ２４は加工点Ｋの画像
を正確に認識できる。

【００４３】また、集光レンズ７と保護ガラス２０の間
に十分余裕がある場合には（図３）、前記出射部９を斜
めに配置してもよい。

【００４４】即ち、図３に示すように、集光レンズ７と
保護ガラス２０の間には、出射部９が、ブラケット５、
６を介して斜めに取り付けられ、該出射部９には、ケー
ス２５を貫通して進入した光ファイバ４が接続されてい
る。

【００４５】そして、出射部９の前端面９Ａは、図示す
るように、保護ガラス２０の表面と対向している。

【００４６】この構成により、出射部９の前端面９Ａか
ら出射された照明光Ｓは、図２の場合と異なって直接に
保護ガラス２０に入射し、ＣＣＤカメラ２４の光軸Ａに
対して斜めに加工点Ｋに照射される。

【００４７】更に、集光レンズ７と保護ガラス２０の間
に十分な余裕がない場合でも、集光レンズ７の径よりも
保護ガラス２０の径の方が大きいときには（図４）、前
記出射部９を斜めに配置することができる。

【００４８】即ち、図４に示すように、ケース２５を貫
通して光ファイバ４が進入し、該光ファイバ４には、出
射部９が接続されている。

【００４９】そして、この出射部９は、ブラケット５、
６を介して斜めに取り付けられ、該出射部９は、集光レ
ンズ７の上方からその側方を通過して下方に延び、前端
面９Ａが保護ガラス２０の表面と対向している。

【００５０】この構成により、出射部９の前端面９Ａか
ら出射された照明光Ｓは、図３の場合と同様に直接に保
護ガラス２０に入射し、ＣＣＤカメラ２４の光軸Ａに対
して斜めに加工点Ｋに照射される。

【００５１】以下、前記構成を有する本発明の動作を説
明する。

【００５２】（１）ティーチング時の動作。

【００５３】先ず、画像反射ミラー２１、２２を（図
１）、予め集光レンズ７側へ移動させておく。

【００５４】この状態で、照光源３の点灯回路（図示省
略）を動作させることにより、照明光Ｓを発射させる
と、該照明光Ｓは、光ファイバ４内を導光され、加工ヘ
ッド２内の出射部９の前端面９Ａから出射される。

【００５５】前端面９Ａから出射された照明光Ｓは（図
２）、反射ミラー８で下方に反射後保護ガラス２０を通
過しＣＣＤカメラ２４の光軸Ａに対して斜めに加工点Ｋ
に照射される。

【００５６】これにより、加工点Ｋが照明されたので、
該加工点Ｋの画像Ｇを、保護ガラス２０と集光レンズ７
を通過させた後、図１に示す画像反射ミラー２１で左方
に反射させ、更に画像反射ミラー２２で上方に反射させ
てＣＣＤカメラ２４に入射させ、該ＣＣＤカメラ２４で
撮像させる。

【００５７】この場合、照明光Ｓは、ＣＣＤカメラ２４
の光軸Ａと所定の角度θを（図１）以て加工点Ｋに照射
されるので、該照明光Ｓは集光レンズ７で反射せず殆ど
加工点Ｋに到達する。

【００５８】従って、たとえ照度を上げてもハレーショ
ン現象を起こさず、ＣＣＤカメラ２４は、加工点Ｋの画
像を正確に認識できる。

【００５９】また、図３や図４の場合には、出射部９の
前端面９Ａは、保護ガラス２０の表面と対向しているの
で、該前端面９Ａから出射された照明光Ｓは、直接に保
護ガラス２０に入射し、ＣＣＤカメラ２４の光軸Ａに対
して斜めに加工点Ｋに照射される。

【００６０】この場合も、照明光Ｓは集光レンズ７で反
射せず殆ど加工点Ｋに到達する。

【００６１】従って、たとえ照度を上げてもハレーショ
ン現象を起こさず、ＣＣＤカメラ２４は、加工点Ｋの画
像を正確に認識できる。

【００６２】このようにして、ＣＣＤカメラ２４で正確
に認識された加工点Ｋの画像Ｇは、例えばロボット（図
示省略）に教示させることにより、後述する加工時に
は、該ロボットにより加工ヘッド２を制御することがで
きる。

【００６３】（２）加工時の動作。

【００６４】加工時には、前記したように、ロボットを
介してワークＷ上の所定の加工点Ｋまで（図１）、加工
ヘッド２を移動して位置決めする。

【００６５】また、この場合、加工ヘッド２に内蔵され
た画像反射ミラー２１、２２を（図１）、予めＣＣＤカ
メラ２４側に移動して退避させておく。

【００６６】この状態で、レーザ発振器２７を（図１）
起動すると、レーザ光Ｌが発振され、該レーザ光Ｌは、
光ファイバ２６内を導光されてコリメートレンズ２３を
通過して平行光となり、その直下の集光レンズ７に入射
し、保護ガラス２０を介して加工点Ｋに集光され、ワー
クＷに所定のレーザ加工を行う。

【００６７】この場合、本発明に係る加工点照明装置
は、内部照明装置として構成されているので（図１〜図
４）、ノズル１９の周囲には突起物が無く、レーザ加工
中においても、また前記ティーチング時においても、照
明装置は邪魔にならない。

【００６８】このため、加工ヘッド２は狭い空間まで入
り込め、汎用性が向上する。

【００６９】また、内部照明装置であることから、加工
ヘッド２の内部に蔵されており、このため、画像処理装
置等を用いて自動化を実施する場合にも、退避手段が不
要となり、レーザ加工時にもそのままの状態で何ら支障
はなく、取り外し作業が不要となり、かつ前記ティーチ
ング時においても装置を再度設置して照明方向を調整す
るといった作業が不要になり、操作性が向上する。

【００７０】更に、内部照明装置であることから、レー
ザ加工中に飛散するスパッタにより装置が消耗したり、
汚れたりせず、十分保護される。

【００７１】

【発明の効果】上記のとおり、本発明によれば、加工点
照明装置を、加工ヘッド内に、レーザ光を加工点に集光
させる集光レンズと、加工点の画像を撮像するＣＣＤカ
メラと、照光源から発射された照明光を出射する出射部
とが設けられ、上記照明光を、出射部を介して集光レン
ズの下方からＣＣＤカメラの光軸に対して斜めに照射す
ることにより、加工点を照明するように構成したことに
より、ハレーション現象を起こさずに加工点の画像を正
確に認識し、汎用性と操作性を向上させ、自動化のため
の退避手段を不要とし、且つスパッタにより消耗や汚染
をしない加工点照明装置を提供するという技術的効果を
奏することとなった。

【００７２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す全体図である。

【図２】本発明の第１実施形態を示す図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す図である。

【図４】本発明の第３実施形態を示す図である。

【図５】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１レーザ加工機２加工ヘッド３光源４、２６光ファイバ５、６ブラケット７集光レンズ８照明光Ｓの反射ミラー９出射部１０ボルト１９ノズル２０保護ガラス２１、２２画像反射ミラー２３コリメートレンズ２４ＣＣＤカメラ２７レーザ発振器ＷワークＫ加工点Ｓ照明光Ｌレーザ光Ｇ加工点Ｋの画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工ヘッド内に、レーザ光を加工点に集
光させる集光レンズと、加工点の画像を撮像するＣＣＤ
カメラと、照光源から発射された照明光を出射する出射
部とが設けられ、上記照明光を、出射部を介して集光レンズの下方からＣ
ＣＤカメラの光軸に対して斜めに照射することにより、
加工点を照明することを特徴とする加工点照明装置。
【請求項２】上記集光レンズの下方には、それを保護
する保護ガラスが設置されている請求項１記載の加工点
照明装置。
【請求項３】上記集光レンズと保護ガラスの外側に
は、出射部が水平に配置され、該出射部の前端面の前方
であって集光レンズと保護ガラスの間には、照明光を保
護ガラス側に反射させる反射ミラーが取り付けられてい
る請求項２記載の加工点照明装置。
【請求項４】上記集光レンズと保護ガラスの間には、
出射部が斜めに配置され、該出射部の前端面が、保護ガ
ラスの表面と対向している請求項２記載の加工点照明装
置。
【請求項５】上記集光レンズの径よりも保護ガラスの
径の方が大きく、出射部が、斜めに配置されて集光レン
ズの上方からその側方を通過して下方に延び、該出射部
の前端面が、保護ガラスの表面と対向している請求項２
記載の加工点照明装置。