JP3179705B2

JP3179705B2 - 自動罫書き装置

Info

Publication number: JP3179705B2
Application number: JP15170096A
Authority: JP
Inventors: 洋平赤澤; 尚史津村
Original assignee: JTEC Corp
Current assignee: JTEC Corp
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 2001-06-25
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: JPH09309080A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造品、鍛造品等
のワークに自動的に罫書き線を入れる自動罫書き装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳造品、鍛造品等のワークを機械加工す
る場合、その前作業としてワークの寸法を測定し、所要
箇所に罫書き線を入れる必要がある。この罫書き作業
は、従来、熟練者の手作業により行われていたが、高度
の熟練を要すると共に、作業が非常に煩わしく、作業能
率が著しく低下すると言う問題がある。

【０００３】そこで、近時では、特開平７−９３６４号
公報に記載されるように、寸法測定手段と罫書き手段と
を備えたヘッドを三次元方向に移動自在に設け、このヘ
ッドをワークに対して相対的に移動させて、寸法の測定
から罫書き線を入れるまでの一連の作業を機械的に行う
ようにした罫書き装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この罫書き装置は、測
定手段によりワークの寸法を測定した後、ワークの寸
法、形状に応じてヘッドの移動座標を３次元的に設定
し、その移動座標を読み取りながらヘッドを３次元的に
移動させて、罫書き手段によりワークの所定位置に罫書
き線を入れる方法を採っている。

【０００５】しかし、従来の罫書き装置は、ヘッドの３
次元方向の移動座標を逐次設定して制御するため、ワー
クの表面に罫書き線を直線状に入れる場合にも、移動座
標の設定データー量が非常に膨大になる。このため、制
御装置全体が非常に複雑で大型化すると共に、ワークの
寸法、形状を厳密に測定する必要があり、また移動座標
の設定が困難であるのは勿論のこと、測定、罫書き時の
データー処理に時間を要し、ヘッドの移動速度が極端に
低下する等の欠点がある。

【０００６】またワークが鋳造品、鍛造品等の構造物の
場合、個々のワーク毎に寸法、表面形状等が異なるた
め、同一仕様で機械加工する場合にも、各ワーク毎に寸
法、形状を測定して移動座標を設定する必要がある。本
発明は、このような従来の課題に鑑み、装置全体を簡単
にでき、ワークを容易に正確且つ能率的に罫書くことが
できる自動罫書き装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、罫書き手段19を旋回台2 上のワークW に対して前後
方向、左右方向及び上下方向に相対的に移動させて、こ
の罫書き手段19からワークW に対して略垂直方向に発射
するレーザー光L によりワークW に罫書き線52を入れる
ようにした自動罫書き装置において、ワークW の罫書き
線52の起点P₁と終点P₂とを設定する設定手段66と、前後
方向、左右方向及び上下方向の補間制御機能と旋回台2
の縦軸廻りに円弧方向の補間制御機能を有し、且つ罫書
き手段19によりワークW の起点P₁と終点P₂との間に罫書
き線52を入れるように、罫書き手段19とワークW とを補
間制御により起点P ₁ から終点P ₂ へと罫書き方向に相対的
に移動させる補間制御手段67と、罫書き手段19とワーク
W との距離の変化を測定する距離測定手段21と、補間制
御手段67による補間制御中に距離測定手段21が罫書き手
段19とワークW との距離の変化を測定したときに、罫書
き手段19とワークWとの距離が略一定になるように、距
離測定手段21からの出力により罫書き手段19とワークW
とを相対的に補正制御する距離制御手段68とを備えたも
のである。

【０００８】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の発明において、罫書き手段19と距離測定手段21とを
備えたヘッド18をワークW に対して遠近方向に移動自在
に設け、このヘッド18を前記遠近方向に移動させる遠近
駆動手段23を設け、距離制御手段68により遠近駆動手段
23を制御するようにしたものである。

【０００９】請求項３に記載の本発明は、請求項１又は
２に記載の発明において、ワークWを載置する旋回台2
を設け、罫書き手段19が旋回台2 上のワークW に対して
側方及び上方から夫々レーザー光L を照射するようにヘ
ッド18を前後軸40廻りに横向き姿勢と下向き姿勢とに姿
勢変更可能に設けたものである。

【００１０】請求項４に記載の本発明は、請求項３に記
載の発明において、枠16の先端部に、姿勢変更駆動手段
22により前後軸40廻りに姿勢変更可能なヘッド支持体42
を設け、このヘッド支持体42にヘッド18とこのヘッド18
をワークW に対して遠近方向に駆動する遠近駆動手段23
とを設けたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳述する。図１乃至図４において、1 は略正方
形状の基台、2 は旋回台で、基台1 上に配置されてい
る。旋回台2 はＶブロック3 を介してワークW を載置す
るためのもので、基台1 上に支持ローラ等を介して縦軸
4 廻りに旋回自在に装着され、ワークW の方向転換時に
旋回駆動手段5 により縦軸4 廻りに旋回駆動される。

【００１２】6 は左右一対の前後案内枠で、基台1 の左
右両側で前後両端に立設された前後一対の支柱7 と、こ
の一対の支柱7 の上端間を前後方向に連結する横梁材8
と、この横梁材8 上に装着された案内部材9 とにより門
型状に構成されている。なお、左右の横梁材8 は、その
後端側で連結枠10により左右に連結されている。

【００１３】11は前後移動枠で、左右の前後案内枠6 に
跨がって左右方向に配置されると共に、左右両端が各前
後案内枠6 の案内部材9 により前後方向に支持案内され
ており、ボールネジ等を介して前後駆動手段12により前
後方向に駆動される。13は左右移動枠で、前後移動枠11
により左右方向に移動自在に支持案内され、ボールネジ
等を介して左右駆動手段14により左右方向に駆動され
る。

【００１４】15は昇降案内枠で、左右移動枠13の前側に
上下方向に固定されている。16は昇降枠で、この昇降枠
16は昇降案内枠15により昇降自在に支持案内され、ボー
ルネジ等を介して昇降駆動手段17により昇降方向に駆動
される。

【００１５】18はヘッドで、このヘッド18には罫書き手
段19と撮像手段20と距離測定手段21とが装着されてい
る。ヘッド18は、罫書き手段19、撮像手段20、距離測定
手段21が右向き姿勢と下向き姿勢とに姿勢変更できるよ
うに、昇降枠16の下端部に前後軸廻りに首振り可能で且
つ姿勢変更駆動手段22により９０度の範囲内で正逆駆動
されると共に、ワークW の遠近方向に移動自在で且つ遠
近駆動手段23により正逆駆動される。なお、各駆動手段
5,12,14,17,22,23は、モータ等により構成されている。

【００１６】24〜26は防護板で、基台1 上の作業領域を
外側から取り囲むように、前後案内枠6 の外側の基台1
上で左右両側、後側及び前側の左右両端部に配置されて
いる。左右両側及び後側の防護板24,25 は夫々３枚、前
側の防護板26は左右両端部に夫々１枚配置されている。
そして、左右両側及び後側の３枚の防護板24,25 は、下
端側が係止構造を介して基台1 に着脱自在に係止され、
上側が前後案内枠6 及び連結枠10に固定された横桟27,2
8 に磁石を介して着脱自在に取り付けられている。前側
の防護板26は、下端側が係止構造を介して基台1 に着脱
自在に係止され、上側が前後案内枠6 から前方に突出す
るブラケット29に磁石を介して着脱自在に取り付けられ
ている。

【００１７】各防護板24,25,26の内側には、黒色の艶消
し塗料等を塗布した反射防止層24a,25a,26a が設けられ
ており、この反射防止層24a,25a,26a により照明光の反
射を極力防止して、ワークW の寸法測定時に、ワークW
とその背景側とのコントラストが大になるようにしてい
る。なお、前側の防護板26には、その上部に覗き孔26b
が設けられている。

【００１８】30は左右の防護板24,25,26間の出入り口31
を開閉自在に塞ぐブラインド30で、黒色等の反射し難い
合成樹脂製の可撓性ネット材、シート材等により構成さ
れている。このブラインド30は、下端側が基台1 の下側
に装着された巻き取り手段32に出し入れ自在に連結され
ており、出入り口31を塞ぐ時には巻き取り手段32から上
側に引き上げ、また出入り口31を開放する時には、巻き
取り手段32に巻き取るようになっている。ブラインド30
の上端側には左右方向に係止杆33が設けられ、この係止
杆33を左右の防護板24,25,26の上端部側に固定された係
止具34に係脱自在に係止するようになっている。

【００１９】出入り口31の上側には左右の防護板24,25,
26を連結する部材等がなく、ブラインド30を巻き取り手
段32に巻き取った時には開放状態になるように構成され
ており、また作業領域の上側も開放状態になっている。
従って、作業領域の上側の天井側に、前後方向に走行す
るクレーン、ウインチ等を設けておけば、ワークW が重
量物の場合にも、旋回台2 上にワークW を容易に搬入し
搬出することが可能である。

【００２０】35は側部照明灯で、旋回台2 上のワークW
を左側方から照明するように、左側の前後案内枠6 の下
側で基台1 の端部に立設された支持杆36に装着されてい
る。37は上部照明灯で、ヘッド18の移動位置で旋回台2
上のワークW を上側方から照明するように、前後移動枠
11の下側に装着されている。なお、側部照明灯35及び上
部照明灯37には高周波点灯型の蛍光灯等が用いられてお
り、その側部照明灯35は左側の防護板24,25,26に沿って
前後方向に、上部照明灯37は前後移動枠11に沿って左右
方向に夫々２個づつ配置されている。

【００２１】38は隅部照明灯で、前後左右の隅部側から
旋回台2 上のワークW を照明するように、作業領域の各
上隅部からワークW 側に斜め下方に向けて配置されてい
る。前側の隅部照明灯38はブラケットを介して前後案内
枠6 の前端側に装着され、後側の隅部照明灯38はブラケ
ットを介して連結枠10の左右両端部の下側に吊り下げら
れている。なお、隅部照明灯38には白熱灯、ハロゲンラ
ンプ等が用いられている。

【００２２】昇降枠16の下端には、図５及び図６に示す
ように、支持板39を介して姿勢変更駆動手段22が装着さ
れている。姿勢変更駆動手段22はモータ等から構成さ
れ、その前後方向の回転軸（前後軸）40にハブ41を介し
てヘッド支持枠42が固定されている。

【００２３】ヘッド18は、図５及び図６に示すように、
回転軸40と直交し且つワークW に対して遠近方向に移動
自在となるようにヘッド支持枠42に装着されている。即
ち、ヘッド18は雌ねじ部43とこれに固定されたＬ字状の
取り付け部44とを備え、その雌ねじ部43がヘッド支持枠
42に沿って回転軸40と直交する方向に摺動自在に支持案
内されると共に、雌ねじ部43にねじ軸45が螺合されてい
る。

【００２４】ねじ軸45はヘッド支持枠42に固定された一
対の軸受46により回転自在に支持され、このねじ軸45の
一端が遠近駆動手段23のモータに連結されている。従っ
て、ヘッド18は、遠近駆動手段23の正逆転動作によりワ
ークW に対して遠近方向に移動自在である。

【００２５】撮像手段20はワークW を写してその寸法を
測定するためのもので、固体撮像手段、例えばＣＣＤカ
メラ47により構成されている。罫書き手段19はワークW
に非接触で罫書き線を入れるためのもので、レーザー光
L を発射するレーザー式のプローブにより構成されてい
る。距離測定手段21は、ワークW にレーザー光L を照射
してワークW と罫書き手段19との間の距離を測定するた
めのものである。

【００２６】ＣＣＤカメラ47及び罫書き手段19は、前後
方向の略同一位置でヘッド18の取り付け部44に装着され
ている。また距離測定手段21は罫書き手段19の前側でヘ
ッド18の取り付け部44にブラケット48を介して装着され
ている。

【００２７】なお、距離測定手段21は、そのレーザー光
L がワークW 上で罫書き手段19のレーザー光L と近接し
且つ両レーザー光L が直接干渉しないように傾斜させて
ブラケット48に固定され、またブラケット48はヘッド18
の取り付け部44に角度調節可能に取り付けられている。
また罫書き手段19と距離測定手段21との間には、罫書き
手段19からのレーザー光が距離測定手段21側に外乱とし
て影響しないように阻止する阻止板（図示省略）が設け
られている。

【００２８】罫書き手段19は、レーザー光L を発射する
レーザー式であって、図７に示すように、可撓性を有す
る光学繊維ケーブル49を介してパルスレーザー発生手段
50に接続されている。パルスレーザー発生手段50は、図
８に示すように、ワークW の罫書き時に、ワークW に照
射したレーザー光L のスポット状の照射跡51が罫書き線
52の長手方向に順次重合又は近接するように、罫書き手
段19とワークW との相対移動速度に応じた時間間隔でレ
ーザー光L を間欠的に発射させるようになっている。

【００２９】また罫書き手段19のレーザー光L は、ワー
クW の罫書き部位に塗布した罫書き塗料P 上に罫書き手
段19からレーザー光L を照射した時に、図９に示すよう
に、そのエネルギーにより照射位置の罫書き塗料P を焼
き飛ばして、照射跡51の罫書き塗料P を剥離させ得る程
度のエネルギーに設定されている。

【００３０】因みに、レーザー光L はスポット径が０．
１ｍｍ以下、パルスレートが５０Ｐ／Ｓ、エネルギーが
０．２Ｊ、パルス幅が０．７ｍｓｅｃ程度に設定されて
いる。そして、罫書き時の移動速度が５〜３０ｍｍ／ｓ
ｅｃ程度である。またワークW に塗布する罫書き塗料P
は、画像計測でのコントラストをより明瞭にし、罫書き
線52の鮮明さを確保するために、白色系等の明るい塗料
P が用いられている。

【００３１】なお、昇降枠16の下端部には左右両側方及
び後方の障害物を検出する障害物センサー53〜55が設け
られ、ヘッド18には前方の障害物を検出する障害物セン
サー56が設けられている。57はヘッド18の首振り位置を
検出するセンサー、58はヘッド18の遠近方向の限界位置
を検出するセンサーである。59は制御ボックスである。

【００３２】図１０は測定・罫書き用の制御系を示すブ
ロック図である。図１０において、60は前後移動枠11の
前後方向の位置を検出する前後位置検出手段、61は左右
移動枠13の左右方向の位置を検出する左右位置検出手
段、62は昇降枠16の昇降方向の位置を検出する昇降位置
検出手段であり、これら各検出手段60〜62によりヘッド
18の前後、左右及び上下の位置を検出するようになって
いる。なお、この各検出手段60〜62はリニアスケール、
パルスエンコーダ等により構成されている。

【００３３】63はワークW の画像、その他の情報を画面
に表示する画像表示手段である。64は画像処理手段で、
ＣＣＤカメラ47によりワークW を撮像した時の画像を画
像表示手段63に表示する機能、画像表示手段63の画面上
に測定エリアを表示する機能、その測定エリア内の明暗
部分のコントラストを計算してエッジを検出する画像処
理機能、及びその他の必要な情報を画像表示手段63に表
示する機能等を備えている。

【００３４】65は寸法演算手段であって、ＣＣＤカメラ
47でワークW を写して、そのエッジが画像表示手段63の
画面の所定位置に一致した時のヘッド18の位置を各位置
検出手段60〜62から読み込んでワークW の寸法を演算す
るようになっている。

【００３５】66は設定手段で、寸法測定時にＣＣＤカメ
ラ47によりワークW を撮像する測定位置、画像表示手段
63の画面上における測定エリア、罫書き時に罫書き手段
19でワークW に罫書き線52を入れる起点及び終点、その
他の必要な情報等をキーボード等により設定し記憶する
ようになっている。

【００３６】67は補間制御手段で、罫書き作業時に、設
定手段66により設定された起点と終点との間でヘッド18
を移動させるように補間制御するためのものである。な
お、この補間制御手段67は、ヘッド18を前後方向、左右
方向及び昇降方向の夫々に直線的に補間制御する機能
と、旋回台2 の縦軸4 廻りにヘッド18を円弧方向に補間
制御する機能とを備えている。

【００３７】68は距離制御手段で、補間制御によるヘッ
ド18の直線的移動中に、距離測定手段21が距離の変化を
検出した時に、距離測定手段21からの出力により遠近駆
動手段23を作動させて、罫書き手段19とワークW との距
離が略一定になるように補正制御（フィードバック制
御）するためのものである。

【００３８】69は各駆動手段5,12,14,17,22,23を制御す
る駆動制御手段で、設定手段66で設定された測定位置へ
の移動・停止指令に従って各駆動手段5,12,14,17,22,23
を制御する通常の制御機能の他に、補間制御手段67から
の指示に従って各駆動手段5,12,14,17を制御する制御機
能を備えている。なお、画像表示手段63、画像処理手段
64、寸法演算手段65、設定手段66、補間制御手段67等は
パーソナルコンピューター等により構成されている。

【００３９】次にワークW の寸法測定から罫書きまでの
一連の動作を説明する。先ずワークW の一部又は全体等
の必要箇所に白色系等の罫書き塗料P を塗布した後、こ
のワークW をクレーン等で旋回台2 上に搬入し、そのＶ
ブロック3 上の所定位置にワークW を載置する。

【００４０】この場合、出入り口31のブラインド30は、
基台1 の下側の巻き取り手段32に巻き取っておけば、出
入り口31を全開状態に開放できる。また出入り口31の上
側には障害物もなく、また基台1 上には旋回台2 の左右
両側に前後案内枠6 があるだけで、作業領域の上側が開
放しているので、ワークW が重量物の場合でも、ワーク
W を旋回台2 上に容易且つ安全に搬入できる。

【００４１】ワークW をＶブロック3 上に載置した後、
巻き取り手段32からブラインド30を引き出して、前側の
左右の防護板24,25,26に沿って上側へと引き上げて、そ
の先端の係止杆33を左右の防護板24,25,26の係止具34に
係止することにより、ブラインド30によって出入り口31
を完全に塞ぐ。

【００４２】例えば、図１１に示すように、円柱状のワ
ークW の長さを測定する場合には、ＣＣＤカメラ47によ
りワークW の各エッジE₁,E₂を検出して寸法L₁を測定す
る。即ち測定に際しては、旋回駆動手段5 により旋回台
2 を縦軸4 廻りに旋回させて、ワークW の軸心を前後案
内枠6 と略平行に前後方向に向ける。そして、姿勢変更
駆動手段22により回転軸40廻りにヘッド18を９０度回動
させ、ヘッド18側のＣＣＤカメラ47等の姿勢を右側に水
平方向に変更した後、昇降駆動手段17により昇降枠16を
昇降案内枠15に沿って昇降させて、ＣＣＤカメラ47をワ
ークW と略同じ高さに調節する。

【００４３】次に前後駆動手段12により前後移動枠11を
前後案内枠6 に沿って前後方向に移動させて、ＣＣＤカ
メラ47がワークW の後端側を側方から捉えるように、Ｃ
ＣＤカメラ47をワークW の後端側の測定位置まで案内す
る。勿論、この時、必要であれば左右駆動手段14により
左右移動枠13を前後移動枠11に沿って移動させて、ＣＣ
Ｄカメラ47とワークW との間隔を適宜調節する。

【００４４】なお、ＣＣＤカメラ47は手動制御により移
動させるが、設定手段66により測定位置を設定しておけ
ば、駆動制御手段69からの起動・停止指令によって各駆
動手段5,12,14,17を作動させて、ＣＣＤカメラ47を測定
位置へと自動的に移動させることも可能である。

【００４５】ＣＣＤカメラ47がワークW の後端側の測定
位置に到達し、ＣＣＤカメラ47によりワークW を側方か
ら撮像すると、その画像が画像処理手段64を経て画像表
示手段63の画面に表示される。この撮像時に、側部照明
灯35によりワークW を左側から照明すると共に、上部照
明灯37によりワークW を上側から照明し、更に隅部照明
灯38により斜め上からワークW を照明しているので、Ｃ
ＣＤカメラ47でワークW を左側、上側の何れから撮像し
ても、ワークW の影の発生を防止できる。

【００４６】また作業領域を取り囲む防護板24,25,26、
ブラインド30には反射防止層24a,25a,26a 等を設け、し
かもワークW には白色系の罫書き塗料P を塗布している
ため、各照明灯35,37,38からの照明光が防護板24,25,26
等で反射し難くなり、ワークW とその背景部分とのコン
トラストをより鮮明にでき、ワークW をＣＣＤカメラ47
により確実に撮像できる。

【００４７】ワークW の後端側の測定位置で撮像した時
の画像V₁は、図１２の(I) に示す如くワークW のエッジ
E₁が画面の左側に位置し、ワークW の部分が明るくな
り、背景部分が暗くなるように写し出される。そこで、
次に図１２の(II)に示す如く画面上でエッジE₁の位置を
含むように測定エリアA を設定して、画像処理手段64に
よる画像処理によって測定エリアA 内の明暗のコントラ
ストの大きい位置を計算し、その位置を画面上のエッジ
E₁とする。

【００４８】測定エリアA 内でのエッジE₁の位置が決ま
れば、図１２の(III) に示す如く画面の特定位置、例え
ば中央位置C にエッジE₁が写し出されるように、前後駆
動手段12により前後移動枠11を駆動して、ヘッド18、Ｃ
ＣＤカメラ47を後方へと移動させた後、前後位置検出手
段60で検出した前後移動枠11、即ち、ヘッド18の前後方
向の位置を寸法演算手段65に読み込んで記憶する。

【００４９】次に前後駆動により前後移動枠11を前方に
移動させてヘッド18をワークW の前端側の測定位置へと
移動させて、その測定位置で同様にしてワークW の前端
部側をＣＣＤカメラ47により撮像する。この時には、図
１２の(IV)に示すように、ワークW のエッジが右側に位
置する画像V₂が画面に写し出される。そこで、前述と同
様に図１２の(V) に示す如く画面上でエッジE₂を含むよ
うに測定エリアA を設定して、画像処理手段64による画
像処理によって測定エリアA 内の明暗のコントラストの
大きい位置を計算し、その位置を画面上のエッジE₂とす
る。

【００５０】そして、測定エリアA 内でのエッジE₂の位
置が決まれば、前述と同様に図１２の(VI)に示す如く画
面の中央位置C にエッジE₂が合うように、前後駆動手段
12により前後移動枠11を駆動して、ヘッド18、ＣＣＤカ
メラ47を前方へと移動させた後、前後位置検出手段60で
検出したヘッド18の前後方向の位置を寸法演算手段65に
読み込んで記憶する。

【００５１】このようにしてワークW の前後のエッジE
_1,E₂を画面の中央位置C に合わせて、その時のヘッド1
8の前後位置を夫々読み込むと、寸法演算手段65が両エ
ッジE_1,E₂位置間の差を、即ち、ワークW の前後方向の
寸法L₁を演算して記憶する。なお、この演算結果は、必
要に応じて画像表示手段63の画面に表示する。

【００５２】従って、測定エリアA 内でワークW の各エ
ッジE_1,E₂を捉えた後、そのエッジE_1,E₂を画面の中央
位置C に合わせて、その時の各ヘッド18の前後位置を読
み込んで、両者の差を演算してワークW の寸法L₁を求め
ることにより、寸法測定が非常に容易であり、また測定
精度も向上する。このためワークW の寸法L₁を容易に精
度良く測定することが可能である。

【００５３】ワークW の反対側の前後方向の寸法又は上
下方向の寸法を測定する場合には、旋回駆動手段5 によ
り旋回台2 を縦軸4 廻りに１８０度旋回させてワークW
の左右を反転させた後、前述と同様にして測定する。そ
して、旋回台2 を旋回させてワークW の左右を反転させ
れば、ヘッド18の姿勢を左右に大きく変更する必要がな
くなると同時に、左右移動枠13を前後移動枠11に沿って
左右に大きく移動させる必要がなくなる。そのため、各
部の構造を簡単にでき、しかも能率的に測定できる。

【００５４】ワークW の各寸法の測定が終了すれば、罫
書き手段19からレーザー光L を発射してワークW の表面
に塗布した罫書き塗料P 上に罫書き線52を入れる罫書き
作業に移行するが、この罫書き作業は次のようにして行
う。

【００５５】即ち、罫書き作業に際しては、ＣＣＤカメ
ラ47によりワークW の所定位置を写して、画像表示手段
63の画面に現れる画像を見ながら、ワークW の測定した
寸法L₁を考慮して、設定手段66によりワークW の基準
面、罫書き線52の起点P₁及び終点P₂を夫々入力し設定す
る。また必要に応じてコメント、ワークW の罫書き番号
等の情報も入力する。なお、この設定手段66で入力した
結果は、画像表示手段63の画面に表示して確認できる。

【００５６】罫書き開始の指令を出すと、補間制御手段
67が設定条件に応じて実際のワークW 上における起点P₁
と終点P₂との間を直線的に結ぶ補間制御指令を駆動制御
手段69へと出力する。このため、駆動制御手段69の制御
により各駆動手段5,12,14,17,22 が作動してヘッド18を
所定姿勢に変更すると共に、そのヘッド18を前後、左
右、上下方向に適宜移動させて罫書き手段19を起点P₁へ
と移動させる。

【００５７】例えば、図１１に示すようにワークW の側
面にその軸心方向と平行に罫書き線52を入れる場合であ
れば、ヘッド18を横向き姿勢にした後、その罫書き手段
19を起点P₁に合わせる。そして、罫書き手段19が起点P₁
に一致すると、距離測定手段21がワークW と罫書き手段
19との距離を測定し、その測定結果に応じて距離制御手
段68が遠近駆動手段23を作動させて、罫書き手段19とヘ
ッド18とが所定距離になるようにヘッド18を遠近方向に
移動させる。

【００５８】次に補間制御手段67からの補間制御指令に
従って駆動制御手段69が各駆動手段5,12,14,17を正転又
は逆転方向に制御し、ヘッド18を起点P₁から終点P₂へと
直線的に移動させると同時に、レーザー発生手段50が作
動して間欠的にレーザー光Lを発生し、罫書き手段19か
らワークW の表面に向かって略垂直方向からレーザー光
L を間欠的に発射する。

【００５９】この時、図８に示すように、レーザー光L
のスポット状の照射跡51が罫書き線52の長手方向に順次
重合又は近接すべく、罫書き手段19の移動速度に応じた
時間間隔で罫書き手段19からレーザー光L を間欠的に発
射させる。そして、このレーザー光L により図９に示す
ようにワークW の罫書き部位に塗布した罫書き塗料Pを
順次焼き飛ばして、ワークW の側面に一本の罫書き線52
を直線状に入れる。

【００６０】このようにすれば、罫書き手段19からレー
ザー光L を間欠的に発射して罫書き線52を入れるため、
レーザー光L のエネルギーを大にしてスポット径を小さ
くしても、それによってワークW の表面を損傷すること
がなく、レーザー光L によるワークW の熱影響を防止し
ながら、その表面をシャープに罫書くことが可能であ
る。

【００６１】またレーザー光L のスポット状の照射跡51
が罫書き線52の長手方向に順次重合又は近接するよう
に、罫書き手段19の移動速度とレーザー光L を発射する
時間間隔とを合わせているので、レーザー光L を間欠的
に発射して罫書くにも拘わらず、そのレーザー光L によ
り連続状又はそれに非常に近い罫書き線52を入れること
ができる。

【００６２】しかも、レーザー光L によりワークW の表
面に塗布した罫書き塗料P を順次焼き飛ばして罫書くた
め、罫書き塗料P の表面を熱によって変色させて罫書く
場合のように特別な罫書き塗料P を使用する必要がな
く、市販の極一般的な罫書き塗料P を使用することがで
きる。

【００６３】更にレーザー光L で罫書き塗料P を順次焼
き飛ばして罫書くため、レーザー光L を間欠的に発射す
ることにより、エネルギーが大でスポット径の小さいレ
ーザー光L を発射できることと相俟って、罫書き塗料P
の表面を熱によって変色させて罫書く場合に比較して、
非常にシャープで細く鮮明な罫書き線52を入れることが
でき、仕上がり状態の良い罫書き作業が可能である。

【００６４】罫書き手段19が起点P₁から終点P₂へと移動
する間は、補間制御手段67による補間制御によりヘッド
18を移動させて行く。しかし、この補間制御による移動
中でも、距離測定手段21がレーザー光L をワークW 側に
発射して、常時、罫書き手段19とワークW との距離を検
出しており、図１３に示すようにワークW の表面の凹凸
等があって罫書き手段19とワークW との距離が変化した
場合には、その距離の変化を直ちに検出して距離制御手
段68により遠近駆動手段23を作動させて、ヘッド18をワ
ークW に対して遠近方向に移動させ、罫書き手段19とワ
ークW とを常時一定の距離に保つ。

【００６５】従って、設定手段66により罫書き線52の起
点P₁と終点P₂とを設定しておけば良く、罫書き前の設定
が非常に容易であり、しかも常時、略一定幅の罫書き線
52でワークW を罫書くことができる。

【００６６】ワークW の寸法測定時には各照明灯35,37,
38によりワークW を照明し、また罫書き時には罫書き手
段19からレーザー光L を発射して罫書くが、作業領域を
取り囲むように防護板24,25,26を設け、その出入り口31
をブラインド30で閉じるようにしているため、本装置を
機械加工工場内で機械加工機の近傍に設置した場合で
も、その照明光、レーザー光L による周囲への影響を防
止でき、工場内の少ないスペースを有効に利用できる。

【００６７】また作業領域を防護板24,25,26で取り囲
み、その内側で照明灯35,37,38によりワークW を照明し
ているため、防護板24,25,26によって照明光の拡散を防
止でき、ワークW を確実に照明できる。しかも、防護板
24,25,26、ブラインド30の内側には、反射防止層24a,25
a,26aを設ける等の反射防止処置を講じているため、防
護板24,25,26、ブラインド30で作業領域を取り囲んでい
るにも拘わらず、照明灯35,37,38の照明光が防護板24,2
5,26等で反射してＣＣＤカメラ47による撮像に悪影響を
及ぼすことがなく、ＣＣＤカメラ47によりワークW を確
実且つ鮮明に捉えることができる。

【００６８】ワークW の罫書き作業が終わると、ワーク
W 番号を付加してデーターを保存し、また出入り口31を
開けて旋回台2 上のワークW を搬出する。同じ形状のワ
ークW を続けて罫書く場合には、先のワークW を基準と
して全てのデータが既に保存されているので、旋回台2
上にワークW を同じ状態で載置した後、測定開始の指令
を出すと、ヘッド18が自動的に移動してそのワークW の
寸法L₁を自動的に測定し、罫書き番号を呼び出して自動
的に罫書きを行う。

【００６９】以上、本発明の一実施形態について詳細に
説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるもので
はない。例えば、撮像手段20はワークW を撮像できるも
のであれば良く、ＣＣＤカメラ47以外のカメラを使用す
ることも可能である。また自動罫書き装置はワークW に
３次元方向の罫書き線52を入れるものの他、１次元方
向、２次元方向の罫書き用のものであっても良い。

【００７０】補間制御手段67は、駆動制御手段69に組み
込んでも良いし、パーソナルコンピューターの機能を利
用しても良い。ヘッド18を固定し、ワークW を３次元方
向に移動させても良いし、ヘッド18とワークW との双方
を移動させても良い。

【００７１】更に、距離測定手段21によりワークW の起
点P₁と終点P₂との間の表面の凹凸形状を測定し記憶させ
ておき、罫書き手段19による実際の罫書き時に、ワーク
W の表面の凹凸形状を読み出しながら補間制御を補正し
ても良い。この場合には、距離測定手段21による距離と
罫書き手段19による罫書きとが別々になるので、罫書き
手段19のレーザー光が距離測定手段21に対して外乱とな
ることもなく、またワークW の表面の凹凸形状に対して
罫書き手段19を確実に追従させることができ、両者の距
離を一定に制御できる。

【００７２】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明によれば、罫書
き手段19を旋回台2 上のワークW に対して前後方向、左
右方向及び上下方向に相対的に移動させて、この罫書き
手段19からワークW に対して略垂直方向に発射するレー
ザー光L によりワークW に罫書き線52を入れるようにし
た自動罫書き装置において、ワークW の罫書き線52の起
点P₁と終点P₂とを設定する設定手段66と、前後方向、左
右方向及び上下方向の補間制御機能と旋回台2 の縦軸廻
りに円弧方向の補間制御機能を有し、且つ罫書き手段19
によりワークW の起点P₁と終点P₂との間に罫書き線52を
入れるように、罫書き手段19とワークW とを補間制御に
より起点P ₁ から終点P ₂ へと罫書き方向に相対的に移動さ
せる補間制御手段67と、罫書き手段19とワークW との距
離の変化を測定する距離測定手段21と、補間制御手段67
による補間制御中に距離測定手段21が罫書き手段19とワ
ークW との距離の変化を測定したときに、罫書き手段19
とワークW との距離が略一定になるように、距離測定手
段21からの出力により罫書き手段19とワークW とを相対
的に補正制御する距離制御手段68とを備えているので、
装置全体を簡単にでき、ワークW を容易に正確且つ能率
的に罫書くことができる。特に罫書き線52の起点P₁と終
点P₂とを設定しておけば良く、罫書き前の設定が非常に
容易であり、しかも常時、略一定幅の罫書き線52でワー
クW を罫書くことができる。

【００７３】請求項２に記載の本発明によれば、請求項
１に記載の発明において、罫書き手段19と距離測定手段
21とを備えたヘッド18をワークW に対して遠近方向に移
動自在に設け、このヘッド18を前記遠近方向に移動させ
る遠近駆動手段23を設け、距離制御手段68により遠近駆
動手段23を制御するようにしているので、遠近駆動手段
23によりヘッド18上の罫書き手段19と距離測定手段21と
を一体に遠近方向に移動させことができ、構造を簡単に
できる。

【００７４】請求項３に記載の本発明によれば、請求項
１又は２に記載の発明において、ワークW を載置する旋
回台2 を設け、罫書き手段19が旋回台2 上のワークW に
対して側方及び上方から夫々レーザー光L を照射するよ
うにヘッド18を前後軸40廻りに横向き姿勢と下向き姿勢
とに姿勢変更可能に設けているので、ヘッド18の姿勢変
更と旋回台2 の旋回とを適宜組み合わせることによっ
て、ワークW をその側方及び上方から容易に罫書くこと
ができる。

【００７５】請求項４に記載の本発明によれば、請求項
３に記載の発明において、枠16の先端部に、姿勢変更駆
動手段22により前後軸40廻りに姿勢変更可能なヘッド支
持体42を設け、このヘッド支持体42にヘッド18とこのヘ
ッド18をワークW に対して遠近方向に駆動する遠近駆動
手段23とを設けているので、簡単な支持構造でヘッド18
の姿勢変更及び遠近方向への移動を容易且つ確実に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す装置全体の斜視図で
ある。

【図２】本発明の一実施形態を示す装置全体の正面断面
図である。

【図３】本発明の一実施形態を示す装置全体の側面断面
図である。

【図４】本発明の一実施形態を示す装置全体の平面断面
図である。

【図５】本発明の一実施形態を示すヘッド部の側面断面
図である。

【図６】本発明の一実施形態を示すヘッド部の平面図で
ある。

【図７】本発明の一実施形態を示すレーザー光発射系の
説明図である。

【図８】本発明の一実施形態を示す罫書き状態の説明図
である。

【図９】本発明の一実施形態を示す罫書き状態の説明図
である。

【図１０】本発明の一実施形態を示す制御系のブロック
図である。

【図１１】本発明の一実施形態を示す測定及び罫書き作
業の説明図である。

【図１２】本発明の一実施形態を示す測定時のエッジ検
出方法の説明図である。

【図１３】本発明の一実施形態を示す罫書き作業の説明
図である。

【符号の説明】

2 旋回台 16 枠 18 ヘッド 19 罫書き手段 21 距離測定手段 22 姿勢変更駆動手段 23 遠近駆動手段 40 前後軸 42 ヘッド支持体 52 罫書き線 66 設定手段 67 補間制御手段 68 距離制御手段 W ワーク L レーザー光 P₁ 起点 P₂ 終点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−284965（ＪＰ，Ａ) 特開平５−297930（ＪＰ，Ａ) 特開平７−9364（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−162171（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25H 7/04 B23K 26/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】罫書き手段(19)を旋回台(2) 上のワーク
(W) に対して前後方向、左右方向及び上下方向に相対的
に移動させて、この罫書き手段(19)からワーク(W) に対
して略垂直方向に発射するレーザー光(L) によりワーク
(W) に罫書き線(52)を入れるようにした自動罫書き装置
において、ワーク(W) の罫書き線(52)の起点(P₁)と終点
(P₂)とを設定する設定手段(66)と、前後方向、左右方向
及び上下方向の補間制御機能と旋回台(2) の縦軸廻りに
円弧方向の補間制御機能を有し、且つ罫書き手段(19)に
よりワーク(W) の起点(P₁)と終点(P₂)との間に罫書き線
(52)を入れるように、罫書き手段(19)とワーク(W) とを
補間制御により起点(P ₁ )から終点(P ₂ )へと罫書き方向に
相対的に移動させる補間制御手段(67)と、罫書き手段(1
9)とワーク(W) との距離の変化を測定する距離測定手段
(21)と、補間制御手段67による補間制御中に距離測定手
段21が罫書き手段(19)とワーク(W) との距離の変化を測
定したときに、罫書き手段(19)とワーク(W) との距離が
略一定になるように、距離測定手段(21)からの出力によ
り罫書き手段(19)とワーク(W) とを相対的に補正制御す
る距離制御手段(68)とを備えたことを特徴とする自動罫
書き装置。
【請求項２】罫書き手段(19)と距離測定手段(21)とを
備え且つ前後方向、左右方向及び上下方向に移動可能な
ヘッド(18)をワーク(W) に対して遠近方向に移動自在に
設け、このヘッド(18)を前記遠近方向に移動させる遠近
駆動手段(23)を設け、距離制御手段(68)により遠近駆動
手段(23)を制御するようにしたことを特徴とする請求項
１に記載の自動罫書き装置。
【請求項３】ワーク(W) を載置する旋回台(2) を縦軸
4 廻りに旋回可能に設け、罫書き手段(19)が旋回台(2)
上のワーク(W) に対して側方及び上方から夫々レーザー
光(L) を照射するようにヘッド(18)を前後軸(40)廻りに
横向き姿勢と下向き姿勢とに姿勢変更可能に設けたこと
を特徴とする請求項１又は２に記載の自動罫書き装置。
【請求項４】前後方向、左右方向及び上下方向に移動
可能な枠(16)の先端部に、姿勢変更駆動手段(22)により
前後軸(40)廻りに姿勢変更可能なヘッド支持体(42)を設
け、このヘッド支持体(42)にヘッド(18)と、このヘッド
(18)をワーク(W) に対して遠近方向に駆動する遠近駆動
手段(23)とを設けたことを特徴とする請求項３に記載の
自動罫書き装置。