JPH09204213A - レーザ加工方法及びレーザ加工機 - Google Patents
レーザ加工方法及びレーザ加工機Info
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- JPH09204213A JPH09204213A JP8220061A JP22006196A JPH09204213A JP H09204213 A JPH09204213 A JP H09204213A JP 8220061 A JP8220061 A JP 8220061A JP 22006196 A JP22006196 A JP 22006196A JP H09204213 A JPH09204213 A JP H09204213A
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- processing
- laser processing
- machining
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノズルをワークの法線方向へ自動的に移動さ
せることによりティーチングの時間短縮を図ると共に、
ワークのセット位置にかかわらず切断加工品質を向上さ
せることのできるレーザ加工方法及びレーザ加工機を提
供する。 【解決手段】 ＮＣ制御装置５１により加工ヘッド２７
を移動させ、加工ヘッド２７に設けられた測定子５９か
らの信号に基づいて、座標測定手段４１が加工位置近傍
の３点のＸ、Ｙ、Ｚ座標を求め、この３点の座標から演
算処理部７１がワーク表面に対する法線ベクトルを求め
てノズル２９の姿勢を決定する回転角度を求める。加工
時には、ＮＣ制御装置５１のメモリ６９に記憶されてい
るデータに基づいて、軸制御部６３が加工ヘッド２７を
加工位置に位置決めし、姿勢を決めてレーザ加工を行
う。ワークのセット位置を測定することにより厳密な基
準位置にセットされなくても正確な加工を行うことがで
きる。
せることによりティーチングの時間短縮を図ると共に、
ワークのセット位置にかかわらず切断加工品質を向上さ
せることのできるレーザ加工方法及びレーザ加工機を提
供する。 【解決手段】 ＮＣ制御装置５１により加工ヘッド２７
を移動させ、加工ヘッド２７に設けられた測定子５９か
らの信号に基づいて、座標測定手段４１が加工位置近傍
の３点のＸ、Ｙ、Ｚ座標を求め、この３点の座標から演
算処理部７１がワーク表面に対する法線ベクトルを求め
てノズル２９の姿勢を決定する回転角度を求める。加工
時には、ＮＣ制御装置５１のメモリ６９に記憶されてい
るデータに基づいて、軸制御部６３が加工ヘッド２７を
加工位置に位置決めし、姿勢を決めてレーザ加工を行
う。ワークのセット位置を測定することにより厳密な基
準位置にセットされなくても正確な加工を行うことがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はレーザ加工方法及
びレーザ加工機に係り、さらに詳しくは、ティーチング
時及び加工時にノズル先端を自動でワークの法線方向へ
傾けることができ、またワークのセット位置を測定して
正確なレーザ加工を行うことのできるレーザ加工方法及
びレーザ加工機に関するものである。
びレーザ加工機に係り、さらに詳しくは、ティーチング
時及び加工時にノズル先端を自動でワークの法線方向へ
傾けることができ、またワークのセット位置を測定して
正確なレーザ加工を行うことのできるレーザ加工方法及
びレーザ加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、３次元の加工を行うレーザ加
工機におけるティーチングでは、各ティーチングポイン
トにおいて立体的位置制御のためのＸ、Ｙ、Ｚ３軸と、
ノズルの姿勢制御のためのＡ、Ｃ２軸の合計５軸に対す
る座標データが必要である。
工機におけるティーチングでは、各ティーチングポイン
トにおいて立体的位置制御のためのＸ、Ｙ、Ｚ３軸と、
ノズルの姿勢制御のためのＡ、Ｃ２軸の合計５軸に対す
る座標データが必要である。
【０００３】従って、ティーチングプログラムを用いて
ティーチングを行う場合には、レーザ加工機のノズル先
端をワークに対して法線方向に傾けながらワーク表面を
倣う必要がある。この際、手動パルス送りにより、目視
でノズルが法線方向へ傾くようにしていた。
ティーチングを行う場合には、レーザ加工機のノズル先
端をワークに対して法線方向に傾けながらワーク表面を
倣う必要がある。この際、手動パルス送りにより、目視
でノズルが法線方向へ傾くようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、５軸方向の移動を手動パル
スにより行うため操作性が悪く時間を要する。また、ノ
ズルをワークに対する法線方向へ傾けるのに目視によっ
ていたので正確性に欠け、切断加工の品質が低下すると
いう問題がある。
うな従来の技術にあっては、５軸方向の移動を手動パル
スにより行うため操作性が悪く時間を要する。また、ノ
ズルをワークに対する法線方向へ傾けるのに目視によっ
ていたので正確性に欠け、切断加工の品質が低下すると
いう問題がある。
【０００５】また、既存の３次元座標変換機能を使用す
る場合においても、ノズルの姿勢をワーク表面に対する
法線方向へ調整してティーチングを行う必要があり、面
倒である。
る場合においても、ノズルの姿勢をワーク表面に対する
法線方向へ調整してティーチングを行う必要があり、面
倒である。
【０００６】また、ティーチングの結果に基づいて加工
を行う場合には、ワークを所定の基準位置にセットしな
ければならない。特に、レーザ加工機のテーブルの移動
可能ストロークよりも大きなワークの加工を行う場合に
は、途中まで加工したワークを正確に次の位置に位置決
めしなければならないため、非常に面倒である。
を行う場合には、ワークを所定の基準位置にセットしな
ければならない。特に、レーザ加工機のテーブルの移動
可能ストロークよりも大きなワークの加工を行う場合に
は、途中まで加工したワークを正確に次の位置に位置決
めしなければならないため、非常に面倒である。
【０００７】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、ノズルをワークの法
線方向へ自動的に移動させることによりティーチングの
時間短縮を図ると共に、ワークのセット位置にかかわら
ず切断加工品質を向上させることのできるレーザ加工方
法及びレーザ加工機を提供することにある。
術に着目してなされたものであり、ノズルをワークの法
線方向へ自動的に移動させることによりティーチングの
時間短縮を図ると共に、ワークのセット位置にかかわら
ず切断加工品質を向上させることのできるレーザ加工方
法及びレーザ加工機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１による発明のレーザ加工方法は、ＮＣ制
御装置の制御により、３次元ワークの加工位置について
ティーチングを行った後にワークに対してレーザ加工を
行うレーザ加工方法であって、加工ヘッドをワークに対
する加工位置に移動した後、前記加工ヘッドに設けた測
定子により加工点付近で直線上にない３点の座標を測定
し、この測定された３点から測定位置におけるワークに
対する法線ベクトルを演算により求め、この法線ベクト
ルと一致する方向に姿勢を決定するノズルの回転角度を
求め、レーザ加工時に加工位置に対応して求められた前
記回転角度によりノズルを回転させて姿勢を決定するこ
とを特徴とするものである。
めに、請求項１による発明のレーザ加工方法は、ＮＣ制
御装置の制御により、３次元ワークの加工位置について
ティーチングを行った後にワークに対してレーザ加工を
行うレーザ加工方法であって、加工ヘッドをワークに対
する加工位置に移動した後、前記加工ヘッドに設けた測
定子により加工点付近で直線上にない３点の座標を測定
し、この測定された３点から測定位置におけるワークに
対する法線ベクトルを演算により求め、この法線ベクト
ルと一致する方向に姿勢を決定するノズルの回転角度を
求め、レーザ加工時に加工位置に対応して求められた前
記回転角度によりノズルを回転させて姿勢を決定するこ
とを特徴とするものである。
【０００９】従って、ＮＣ制御装置の制御により、加工
ヘッドに設けられた測定子でワーク表面の３点の座標を
測定すると共にこの３点の座標からワーク表面に対する
法線ベクトルを求める。加工時には、加工位置に対応す
るノズル回転角度に基づいて各軸を制御するので、自動
でノズルを加工位置におけるワーク表面の法線方向へ正
確に姿勢決めすることができる。
ヘッドに設けられた測定子でワーク表面の３点の座標を
測定すると共にこの３点の座標からワーク表面に対する
法線ベクトルを求める。加工時には、加工位置に対応す
るノズル回転角度に基づいて各軸を制御するので、自動
でノズルを加工位置におけるワーク表面の法線方向へ正
確に姿勢決めすることができる。
【００１０】請求項２による発明のレーザ加工方法は、
請求項１記載の直線上にない３点のうちの中心となる１
点が、ワーク表面における加工位置であることを特徴と
するものである。
請求項１記載の直線上にない３点のうちの中心となる１
点が、ワーク表面における加工位置であることを特徴と
するものである。
【００１１】従って、ワーク表面における加工位置に対
する法線ベクトルを求めることができるので、加工時の
ノズルの姿勢を正確に制御することができる。
する法線ベクトルを求めることができるので、加工時の
ノズルの姿勢を正確に制御することができる。
【００１２】請求項３による発明のレーザ加工方法は、
ワークテーブル上のワークに対してＮＣ装置の制御によ
りレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、前記ワー
クの一辺における２点及びこれに直交する他の一辺にお
ける１点を測定し、この測定結果からワーク原点及び回
転角度を求め、加工位置を機械座標系からワーク座標系
にシフトすると共に前記回転角度回転させて補正した
後、加工プログラムによりレーザ加工を行うことを特徴
とするものである。
ワークテーブル上のワークに対してＮＣ装置の制御によ
りレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、前記ワー
クの一辺における２点及びこれに直交する他の一辺にお
ける１点を測定し、この測定結果からワーク原点及び回
転角度を求め、加工位置を機械座標系からワーク座標系
にシフトすると共に前記回転角度回転させて補正した
後、加工プログラムによりレーザ加工を行うことを特徴
とするものである。
【００１３】従って、ワークテーブル上のワークの一辺
上の２点と、この一辺と直交する他の一辺上の１点から
ワーク原点の座標及び回転角度を求めて機械座標系から
ワーク座標系に加工プログラムを補正した後にレーザ加
工を行う。
上の２点と、この一辺と直交する他の一辺上の１点から
ワーク原点の座標及び回転角度を求めて機械座標系から
ワーク座標系に加工プログラムを補正した後にレーザ加
工を行う。
【００１４】請求項４による発明のレーザ加工方法は、
レーザ加工機におけるレーザ加工範囲を超える長さの長
尺ワークにレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記長尺ワークの左右一方の側についてレーザ加工を行
なった後、このレーザ加工における加工範囲内に設けら
れている基準点が次の加工範囲内に位置するように長尺
ワークを移動させて、前記基準点及びワークの傾き角度
を測定し、基準位置の移動量だけシフトすると共に前記
傾き角度だけ回転させて補正した後、レーザ加工を行う
ことを特徴とするものである。
レーザ加工機におけるレーザ加工範囲を超える長さの長
尺ワークにレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
前記長尺ワークの左右一方の側についてレーザ加工を行
なった後、このレーザ加工における加工範囲内に設けら
れている基準点が次の加工範囲内に位置するように長尺
ワークを移動させて、前記基準点及びワークの傾き角度
を測定し、基準位置の移動量だけシフトすると共に前記
傾き角度だけ回転させて補正した後、レーザ加工を行う
ことを特徴とするものである。
【００１５】従って、ワークが長尺でレーザ加工機の加
工範囲に入りきらない場合には、ワークを移動させなが
らレーザ加工を行なわねばならないが、このとき先に行
なった加工範囲内に基準点を設けておき、次の加工を行
う場合にその加工範囲内に前記基準点が入るようにワー
クを移動させる。このときの基準点の位置とワークの傾
き角度を測定し、基準点の移動量だけシフトした後、測
定された角度だけ回転することにより補正してからレー
ザ加工を行う。
工範囲に入りきらない場合には、ワークを移動させなが
らレーザ加工を行なわねばならないが、このとき先に行
なった加工範囲内に基準点を設けておき、次の加工を行
う場合にその加工範囲内に前記基準点が入るようにワー
クを移動させる。このときの基準点の位置とワークの傾
き角度を測定し、基準点の移動量だけシフトした後、測
定された角度だけ回転することにより補正してからレー
ザ加工を行う。
【００１６】請求項５による発明のレーザ加工方法は、
請求項４記載の基準点が、前にレーザ加工された加工位
置であることを特徴とするものである。
請求項４記載の基準点が、前にレーザ加工された加工位
置であることを特徴とするものである。
【００１７】従って、移動したワークのセット位置を測
定する場合に、先に加工した部分を基準として用いる。
定する場合に、先に加工した部分を基準として用いる。
【００１８】また、請求項６による発明のレーザ加工機
は、ＮＣ制御装置の制御により、３次元ワークの加工位
置についてティーチングを行った後にワークに対してレ
ーザ加工を行うレーザ加工機であって、加工ヘッドに設
けられた座標測定用の測定子と、この測定子からの信号
に基づいてＸ、Ｙ、Ｚ座標を測定する座標測定手段と、
この座標測定手段により測定された加工位置近傍で且つ
直線上にない３点からワーク表面に対する法線ベクトル
を求めてノズルの姿勢を決定する回転角度を求める演算
処理部と、座標値及び演算により得られたノズルの回転
角度を記憶するメモリと、加工時には前記座標値及び回
転角度に基づいて加工ヘッドの位置決め及びノズルの姿
勢決めを行う軸制御部と、を備えてなることを特徴とす
るものである。
は、ＮＣ制御装置の制御により、３次元ワークの加工位
置についてティーチングを行った後にワークに対してレ
ーザ加工を行うレーザ加工機であって、加工ヘッドに設
けられた座標測定用の測定子と、この測定子からの信号
に基づいてＸ、Ｙ、Ｚ座標を測定する座標測定手段と、
この座標測定手段により測定された加工位置近傍で且つ
直線上にない３点からワーク表面に対する法線ベクトル
を求めてノズルの姿勢を決定する回転角度を求める演算
処理部と、座標値及び演算により得られたノズルの回転
角度を記憶するメモリと、加工時には前記座標値及び回
転角度に基づいて加工ヘッドの位置決め及びノズルの姿
勢決めを行う軸制御部と、を備えてなることを特徴とす
るものである。
【００１９】従って、ＮＣ制御装置の制御により加工ヘ
ッドを加工位置に移動させ、加工ヘッドに設けられた測
定子からの信号に基づいて、座標測定手段がワークにお
ける加工位置近傍の３点のＸ、Ｙ、Ｚ座標を求め、この
３点の座標から演算処理部がワーク表面に対する法線ベ
クトルを求めてノズルの姿勢を決定する回転角度を求
め、得られた結果をメモリに記憶する。加工時には、Ｎ
Ｃ制御装置のメモリに記憶されているデータに基づい
て、軸制御部が加工ヘッドを加工位置に位置決めすると
共に、この加工位置に対応する回転角度でノズルの姿勢
を決めてレーザ加工を行う。
ッドを加工位置に移動させ、加工ヘッドに設けられた測
定子からの信号に基づいて、座標測定手段がワークにお
ける加工位置近傍の３点のＸ、Ｙ、Ｚ座標を求め、この
３点の座標から演算処理部がワーク表面に対する法線ベ
クトルを求めてノズルの姿勢を決定する回転角度を求
め、得られた結果をメモリに記憶する。加工時には、Ｎ
Ｃ制御装置のメモリに記憶されているデータに基づい
て、軸制御部が加工ヘッドを加工位置に位置決めすると
共に、この加工位置に対応する回転角度でノズルの姿勢
を決めてレーザ加工を行う。
【００２０】請求項７による発明のレーザ加工機は、Ｎ
Ｃ装置の制御によりワークテーブル上のワークにレーザ
加工を行うレーザ加工機であって、前記ワークテーブル
上のワークを測定する測定子と、この測定子からの信号
に基づいてワークの位置を測定する座標測定手段と、こ
の座標測定手段により測定された座標値からワーク座標
系を決定するための補正データを求める演算処理部と、
前記ワーク座標系を決定するパラメータを記憶するメモ
リと、レーザ加工を行うべく加工ヘッドの移動を指令す
る軸制御部と、を備えてなることを特徴とするものであ
る。
Ｃ装置の制御によりワークテーブル上のワークにレーザ
加工を行うレーザ加工機であって、前記ワークテーブル
上のワークを測定する測定子と、この測定子からの信号
に基づいてワークの位置を測定する座標測定手段と、こ
の座標測定手段により測定された座標値からワーク座標
系を決定するための補正データを求める演算処理部と、
前記ワーク座標系を決定するパラメータを記憶するメモ
リと、レーザ加工を行うべく加工ヘッドの移動を指令す
る軸制御部と、を備えてなることを特徴とするものであ
る。
【００２１】従って、測定子によりワークテーブル上の
ワークの辺や基準点等を測定して、座標測定手段により
座標値を求める。演算処理部は求められた座標値からワ
ーク座標系を決定するパラメータを決定してメモリに記
憶する。さらに演算処理部は前記パラメータに基づいて
加工プログラムを補正し、軸制御部が補正された加工プ
ログラムに従ってレーザ加工を行なう。
ワークの辺や基準点等を測定して、座標測定手段により
座標値を求める。演算処理部は求められた座標値からワ
ーク座標系を決定するパラメータを決定してメモリに記
憶する。さらに演算処理部は前記パラメータに基づいて
加工プログラムを補正し、軸制御部が補正された加工プ
ログラムに従ってレーザ加工を行なう。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の例
を図面に基づいて説明する。
を図面に基づいて説明する。
【００２３】図２及び図３には、この発明にかかる３次
元レーザ加工機１の全体が示されている。すなわち、床
面３に複数本（例えば４本）の支柱５が立設されてい
る。この支柱５上には、Ｘ軸方向へ延伸した左右のＸ軸
ガイド７が載置・固定されている。また、支柱５上にお
けるＹ軸方向にはサポートプレート９が設けられてい
る。
元レーザ加工機１の全体が示されている。すなわち、床
面３に複数本（例えば４本）の支柱５が立設されてい
る。この支柱５上には、Ｘ軸方向へ延伸した左右のＸ軸
ガイド７が載置・固定されている。また、支柱５上にお
けるＹ軸方向にはサポートプレート９が設けられてい
る。
【００２４】各Ｘ軸ガイド７間にはＸ軸キャレッジ１１
がＹ軸方向に延びて設けられており、Ｘ軸サーボモータ
１３（図１参照）によりＸ軸方向へ移動・位置決め自在
となっている。
がＹ軸方向に延びて設けられており、Ｘ軸サーボモータ
１３（図１参照）によりＸ軸方向へ移動・位置決め自在
となっている。
【００２５】Ｘ軸キャレッジ１１の横にはＹ軸ガイド１
５が併設されており、Ｙ軸サーボモータ１７（図１参
照）により前記Ｙ軸ガイド１５に沿ってＹ軸方向へ移動
・位置決め自在のＹ軸キャレッジ１９が設けられてい
る。
５が併設されており、Ｙ軸サーボモータ１７（図１参
照）により前記Ｙ軸ガイド１５に沿ってＹ軸方向へ移動
・位置決め自在のＹ軸キャレッジ１９が設けられてい
る。
【００２６】図４を併せて参照するに、Ｙ軸キャレッジ
１９には、Ｚ軸サーボモータ２１（図１参照）によりＺ
軸方向へ昇降自在のＺ軸コラム２３が装着されており、
このＺ軸コラム２３の下端には、水平方向に延伸された
アーム２５を介して加工ヘッド２７が設けられている。
加工ヘッド２７の先端にはノズル２９が着脱自在に装着
されている。
１９には、Ｚ軸サーボモータ２１（図１参照）によりＺ
軸方向へ昇降自在のＺ軸コラム２３が装着されており、
このＺ軸コラム２３の下端には、水平方向に延伸された
アーム２５を介して加工ヘッド２７が設けられている。
加工ヘッド２７の先端にはノズル２９が着脱自在に装着
されている。
【００２７】図４及び図５を参照するに、前記加工ヘッ
ド２７はＡ軸サーボモータ３１（図１参照）によりＸ−
Ｙ平面内にある軸回り（すなわち、Ａ軸方向）へ回転・
位置決め自在となっている。
ド２７はＡ軸サーボモータ３１（図１参照）によりＸ−
Ｙ平面内にある軸回り（すなわち、Ａ軸方向）へ回転・
位置決め自在となっている。
【００２８】また、図４及び図６を参照するに、前記Ｚ
軸コラム２３はＣ軸サーボモータ３３（図１参照）によ
りＺ軸回り（すなわち、Ｃ軸方向）に回転・位置決め自
在となっている。
軸コラム２３はＣ軸サーボモータ３３（図１参照）によ
りＺ軸回り（すなわち、Ｃ軸方向）に回転・位置決め自
在となっている。
【００２９】なお、図４を参照するに、前記Ｃ軸方向回
転の中心軸であるＣ軸線３５と、前記Ａ軸方向回転の中
心軸であるＡ軸線３７は直交しており、Ｃ軸線３５とノ
ズル２９の中心線３９とは交差しないように構成されて
いる。
転の中心軸であるＣ軸線３５と、前記Ａ軸方向回転の中
心軸であるＡ軸線３７は直交しており、Ｃ軸線３５とノ
ズル２９の中心線３９とは交差しないように構成されて
いる。
【００３０】図１を参照するに、前記ノズル２９の座標
値Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＡ、Ｃは、各軸サーボモータ１３、１
７、２１、３１、３３に装着されている座標測定手段と
してのロータリエンコーダ４１、４３、４５、４７、４
９により測定されてＮＣ制御装置５１に伝達されるよう
になっている。
値Ｘ、Ｙ、Ｚ及びＡ、Ｃは、各軸サーボモータ１３、１
７、２１、３１、３３に装着されている座標測定手段と
してのロータリエンコーダ４１、４３、４５、４７、４
９により測定されてＮＣ制御装置５１に伝達されるよう
になっている。
【００３１】再び図２及び図３を参照するに、前記複数
の支柱５により囲まれた領域における床面３上には、３
次元形状をしたワークＷを載置・固定するワークテーブ
ル５３が設けられている。その外側には、前述のＮＣ制
御装置５１、レーザ発振器５５、レーザ発振器電源５７
等が設けられている。
の支柱５により囲まれた領域における床面３上には、３
次元形状をしたワークＷを載置・固定するワークテーブ
ル５３が設けられている。その外側には、前述のＮＣ制
御装置５１、レーザ発振器５５、レーザ発振器電源５７
等が設けられている。
【００３２】従って、ワークテーブル５３上に固定され
たワークＷに対してＸ軸キャレッジ１１、Ｙ軸キャレッ
ジ１９、Ｚ軸コラム２３の移動により加工ヘッド２７を
位置決めし、Ａ軸回り及びＣ軸回りに加工ヘッド２７の
姿勢を制御して、ノズル２９からワークＷの面に対して
法線方向へレーザ光線を照射して加工を行う。
たワークＷに対してＸ軸キャレッジ１１、Ｙ軸キャレッ
ジ１９、Ｚ軸コラム２３の移動により加工ヘッド２７を
位置決めし、Ａ軸回り及びＣ軸回りに加工ヘッド２７の
姿勢を制御して、ノズル２９からワークＷの面に対して
法線方向へレーザ光線を照射して加工を行う。
【００３３】図２及び図７を参照するに、Ｚ軸コラム２
３には位置検出用の測定子としてのプローブ５９が図示
しない空圧シリンダにより上下動自在に設けられてい
る。このプローブ５９の取付け位置は、加工ヘッド２７
位置に対してＸ軸方向に既知のオフセット量を保つ位置
とし、Ｙ軸座標値は同じになるような位置としてある。
また、Ｚ軸方向には、ティーチング時にプローブ５９と
Ｚ軸コラム２３との高さ関係が一定となるようにしてあ
る。
３には位置検出用の測定子としてのプローブ５９が図示
しない空圧シリンダにより上下動自在に設けられてい
る。このプローブ５９の取付け位置は、加工ヘッド２７
位置に対してＸ軸方向に既知のオフセット量を保つ位置
とし、Ｙ軸座標値は同じになるような位置としてある。
また、Ｚ軸方向には、ティーチング時にプローブ５９と
Ｚ軸コラム２３との高さ関係が一定となるようにしてあ
る。
【００３４】これにより、ティーチング時に測定した座
標値と、実際の加工時における加工ヘッド２７のＸ、Ｙ
（ここで例示した場合では同一）、Ｚ座標値の関係は一
定になるので、ティーチング時の測定座標値から実際の
加工時における加工ヘッド２７の位置は容易に求めるこ
とができる。
標値と、実際の加工時における加工ヘッド２７のＸ、Ｙ
（ここで例示した場合では同一）、Ｚ座標値の関係は一
定になるので、ティーチング時の測定座標値から実際の
加工時における加工ヘッド２７の位置は容易に求めるこ
とができる。
【００３５】従って、ティーチング時には図７に示され
るように、アーム２５をＡ軸方向へ回転させてノズル２
９が水平方向へ向く状態とし、空圧シリンダによりプロ
ーブ５９を下降させた状態とする。
るように、アーム２５をＡ軸方向へ回転させてノズル２
９が水平方向へ向く状態とし、空圧シリンダによりプロ
ーブ５９を下降させた状態とする。
【００３６】この状態ではプローブ５９の先端がノズル
２９よりも下方へ所定量だけ突出しており、プローブ５
９の先端がワークＷに接触するとタッチ信号を発するこ
とによりワークＷの任意点をティーチングすることがで
きる。
２９よりも下方へ所定量だけ突出しており、プローブ５
９の先端がワークＷに接触するとタッチ信号を発するこ
とによりワークＷの任意点をティーチングすることがで
きる。
【００３７】図１を参照するに、前記ＮＣ制御装置５１
は主制御部としてのＣＰＵ６１を有している。このＣＰ
Ｕ６１には、ノズル２９の位置を制御するための軸制御
部６３、マクロプログラム６５や後述するようにして測
定された座標値６７等を記憶するメモリ６９、及び種々
の演算を行う演算処理部７１等が接続されている。
は主制御部としてのＣＰＵ６１を有している。このＣＰ
Ｕ６１には、ノズル２９の位置を制御するための軸制御
部６３、マクロプログラム６５や後述するようにして測
定された座標値６７等を記憶するメモリ６９、及び種々
の演算を行う演算処理部７１等が接続されている。
【００３８】また、ＣＰＵ６１には、プローブ５９から
発せられるタッチ信号を入力するためのＩ／Ｏユニット
７３を介してプローブ５９が接続されている。
発せられるタッチ信号を入力するためのＩ／Ｏユニット
７３を介してプローブ５９が接続されている。
【００３９】軸制御部６３は、サーボアンプ７５を介し
てＸ軸サーボモータ１３、Ｙ軸サーボモータ１７、Ｚ軸
サーボモータ２１、Ａ軸サーボモータ３１、Ｃ軸サーボ
モータ３３に接続されており、さらに前記各サーボモー
タ１３、１７、２１、３１、３３に装着されている各ロ
ータリエンコーダ４１、４３、４５、４７、４９がＣＰ
Ｕ６１に接続されている。
てＸ軸サーボモータ１３、Ｙ軸サーボモータ１７、Ｚ軸
サーボモータ２１、Ａ軸サーボモータ３１、Ｃ軸サーボ
モータ３３に接続されており、さらに前記各サーボモー
タ１３、１７、２１、３１、３３に装着されている各ロ
ータリエンコーダ４１、４３、４５、４７、４９がＣＰ
Ｕ６１に接続されている。
【００４０】次に、ノズル２９からの照射方向をワーク
Ｗ表面に対する法線方向へ位置決めするマクロプログラ
ムについて説明する。
Ｗ表面に対する法線方向へ位置決めするマクロプログラ
ムについて説明する。
【００４１】まず、図７に示されるように、Ｘ軸サーボ
モータ１３及びＹ軸サーボモータ１７によりＸ軸キャレ
ッジ１１及びＹ軸キャレッジ１９を移動させてプローブ
５９を加工点近傍の任意の測定位置に移動させる。
モータ１３及びＹ軸サーボモータ１７によりＸ軸キャレ
ッジ１１及びＹ軸キャレッジ１９を移動させてプローブ
５９を加工点近傍の任意の測定位置に移動させる。
【００４２】図８を併せて参照するに、ＮＣ制御装置５
１はＺ軸コラム２３を下降させると共に、プローブ５９
のタッチ信号により下降を停止して、この時の各ロータ
リエンコーダ４１、４３、４５の値からワークＷ表面上
の一直線上にない任意の３点Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 のＸ、
Ｙ、Ｚ座標値を読み取る。
１はＺ軸コラム２３を下降させると共に、プローブ５９
のタッチ信号により下降を停止して、この時の各ロータ
リエンコーダ４１、４３、４５の値からワークＷ表面上
の一直線上にない任意の３点Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 のＸ、
Ｙ、Ｚ座標値を読み取る。
【００４３】次に、前述のようにして求めたＸ、Ｙ、Ｚ
座標値から、以下のようにしてワークＷ表面に対する法
線ベクトルを求める。ここで、表記の便宜上ベクトルを
カギカッコで表示することとする。すなわち、法線ベク
トルを［Ｎ］で、Ｐ3 点からＰ1 点に向かうベクトルを
［Ｐ3 ，Ｐ1 ］で表示することとする。
座標値から、以下のようにしてワークＷ表面に対する法
線ベクトルを求める。ここで、表記の便宜上ベクトルを
カギカッコで表示することとする。すなわち、法線ベク
トルを［Ｎ］で、Ｐ3 点からＰ1 点に向かうベクトルを
［Ｐ3 ，Ｐ1 ］で表示することとする。
【００４４】従って、図９を参照して、［Ｎ］＝（Ｌ、
Ｍ、１）、［Ｐ3 ，Ｐ1 ］＝（Ｘ1−Ｘ3 、Ｙ1 −Ｙ3
、Ｚ1 −Ｚ3 ）、［Ｐ3 ，Ｐ2 ］＝（Ｘ2 −Ｘ3 、Ｙ2
−Ｙ3 、Ｚ2 −Ｚ3 ）とすると、法線ベクトル［Ｎ］
はベクトル［Ｐ3 ，Ｐ1 ］及びベクトル［Ｐ3 ，Ｐ2 ］
と直交するので内積がゼロとなることから、
Ｍ、１）、［Ｐ3 ，Ｐ1 ］＝（Ｘ1−Ｘ3 、Ｙ1 −Ｙ3
、Ｚ1 −Ｚ3 ）、［Ｐ3 ，Ｐ2 ］＝（Ｘ2 −Ｘ3 、Ｙ2
−Ｙ3 、Ｚ2 −Ｚ3 ）とすると、法線ベクトル［Ｎ］
はベクトル［Ｐ3 ，Ｐ1 ］及びベクトル［Ｐ3 ，Ｐ2 ］
と直交するので内積がゼロとなることから、
【数１】［Ｎ］・［Ｐ3 ，Ｐ1 ］＝０、［Ｎ］・［Ｐ3
，Ｐ2 ］＝０より、 Ｌ（Ｘ1 −Ｘ3 ）＋Ｍ（Ｙ1 −Ｙ3 ）＋（Ｚ1 −Ｚ3 ）
＝０ Ｌ（Ｘ2 −Ｘ3 ）＋Ｍ（Ｙ2 −Ｙ3 ）＋（Ｚ2 −Ｚ3 ）
＝０ である。これより、
，Ｐ2 ］＝０より、 Ｌ（Ｘ1 −Ｘ3 ）＋Ｍ（Ｙ1 −Ｙ3 ）＋（Ｚ1 −Ｚ3 ）
＝０ Ｌ（Ｘ2 −Ｘ3 ）＋Ｍ（Ｙ2 −Ｙ3 ）＋（Ｚ2 −Ｚ3 ）
＝０ である。これより、
【数２】Ｌ＝｛（Ｙ1 −Ｙ3 ）（Ｚ2 −Ｚ3 ）−（Ｙ2
−Ｙ3 ）（Ｚ1 −Ｚ3 ）｝／｛（Ｘ1 −Ｘ3 ）（Ｙ2 −
Ｙ3 ）−（Ｘ2 −Ｘ3 ）（Ｙ1 −Ｙ3 ）｝ Ｍ＝｛（Ｘ2 −Ｘ3 ）（Ｚ1 −Ｚ3 ）−（Ｘ1 −Ｘ3 ）
（Ｚ2 −Ｚ3 ）｝／｛（Ｘ1 −Ｘ3 ）（Ｙ2 −Ｙ3 ）−
（Ｘ2 −Ｘ3 ）（Ｙ1 −Ｙ3 ）｝ が得られる。
−Ｙ3 ）（Ｚ1 −Ｚ3 ）｝／｛（Ｘ1 −Ｘ3 ）（Ｙ2 −
Ｙ3 ）−（Ｘ2 −Ｘ3 ）（Ｙ1 −Ｙ3 ）｝ Ｍ＝｛（Ｘ2 −Ｘ3 ）（Ｚ1 −Ｚ3 ）−（Ｘ1 −Ｘ3 ）
（Ｚ2 −Ｚ3 ）｝／｛（Ｘ1 −Ｘ3 ）（Ｙ2 −Ｙ3 ）−
（Ｘ2 −Ｘ3 ）（Ｙ1 −Ｙ3 ）｝ が得られる。
【００４５】続いて、前述のようにして求められた法線
ベクトル［Ｎ］からノズル２９がワークＷの表面に対し
て法線方向となるためのＡ軸及びＣ軸の必要回転角度を
求める。
ベクトル［Ｎ］からノズル２９がワークＷの表面に対し
て法線方向となるためのＡ軸及びＣ軸の必要回転角度を
求める。
【００４６】すなわち、図９を参照するに、Ａ軸方向回
転角度θA 及びＣ軸方向回転角度θC は、θA ＝ tan-1
√（Ｌ2 ＋Ｍ2 ）、θC ＝ tan-1（Ｍ／Ｌ）となる。
転角度θA 及びＣ軸方向回転角度θC は、θA ＝ tan-1
√（Ｌ2 ＋Ｍ2 ）、θC ＝ tan-1（Ｍ／Ｌ）となる。
【００４７】このようにして得られたθA 、θC を用い
て、ＮＣ制御装置５１の軸制御部６３がサーボアンプ７
５を介してＡ軸サーボモータ３１及びＣ軸サーボモータ
３３を制御することにより、ノズル２９がワークＷ表面
の法線方向へ位置決めされることになる。
て、ＮＣ制御装置５１の軸制御部６３がサーボアンプ７
５を介してＡ軸サーボモータ３１及びＣ軸サーボモータ
３３を制御することにより、ノズル２９がワークＷ表面
の法線方向へ位置決めされることになる。
【００４８】以上のように、マクロプログラムによる自
動運転により、加工ヘッド２７近傍に設けたプローブ５
９を用いてワークＷ表面における加工位置近傍の任意３
点の座標を読取り、演算処理部７１がＡ軸方向回転角度
θA 及びＣ軸方向回転角度θC を演算して求める。
動運転により、加工ヘッド２７近傍に設けたプローブ５
９を用いてワークＷ表面における加工位置近傍の任意３
点の座標を読取り、演算処理部７１がＡ軸方向回転角度
θA 及びＣ軸方向回転角度θC を演算して求める。
【００４９】従って、加工を行う場合には、マクロプロ
グラムによる自動運転により加工位置にＸ軸キャレッジ
１１、Ｙ軸キャレッジ１９及びＺ軸コラム２３を移動さ
せ、Ａ軸サーボモータ３１及びＣ軸サーボモータ３３に
より、前述のようにして求められたθA 及びθC だけ回
転させることにより、ノズル２９をワークＷの法線方向
へ向けることができるので、手動操作がなくなって操作
時間の短縮化が図れると共に、誤操作によるノズル２９
の破損の防止が図れる。
グラムによる自動運転により加工位置にＸ軸キャレッジ
１１、Ｙ軸キャレッジ１９及びＺ軸コラム２３を移動さ
せ、Ａ軸サーボモータ３１及びＣ軸サーボモータ３３に
より、前述のようにして求められたθA 及びθC だけ回
転させることにより、ノズル２９をワークＷの法線方向
へ向けることができるので、手動操作がなくなって操作
時間の短縮化が図れると共に、誤操作によるノズル２９
の破損の防止が図れる。
【００５０】また、目視による確認が不要となるので、
熟練した作業者でなくてもティーチング作業が可能にな
る。これに伴い、加工品質のバラ付きがなくなる。
熟練した作業者でなくてもティーチング作業が可能にな
る。これに伴い、加工品質のバラ付きがなくなる。
【００５１】次に、図１０及び図１１に基づいて、前述
のようにして行なったティーチングの結果に従って加工
を行う際のワークＷのセットについて説明する。なお、
前述のようなティーチングを行なわずに加工プログラム
に従ってレーザ加工を行う場合にも同様に適用されるも
のである。
のようにして行なったティーチングの結果に従って加工
を行う際のワークＷのセットについて説明する。なお、
前述のようなティーチングを行なわずに加工プログラム
に従ってレーザ加工を行う場合にも同様に適用されるも
のである。
【００５２】図１０を参照するに、ワークＷのセット位
置の検出は、二点間角度測定及び原点の設定により行
う。すなわち、ワークＷのｘ方向（図１０中ではｘ方向
について説明するが、ｙ方向を採用しても全く同様であ
る。）の二点Ｐ1 、Ｐ2 及びこの二点に相対する方向の
一点Ｐ3 を測定プログラムに基づいて前述のプローブ５
９により測定し、測定結果から機械座標系に対する回転
角度φ及び原点Ｐ0 の座標［Ｘ0 ，Ｙ0 ］を算出するも
のである。尚、大カッコ［ ］は機械座標系における座
標を示し、小カッコ（ ）はワーク座標系における座標
を示すこととする。
置の検出は、二点間角度測定及び原点の設定により行
う。すなわち、ワークＷのｘ方向（図１０中ではｘ方向
について説明するが、ｙ方向を採用しても全く同様であ
る。）の二点Ｐ1 、Ｐ2 及びこの二点に相対する方向の
一点Ｐ3 を測定プログラムに基づいて前述のプローブ５
９により測定し、測定結果から機械座標系に対する回転
角度φ及び原点Ｐ0 の座標［Ｘ0 ，Ｙ0 ］を算出するも
のである。尚、大カッコ［ ］は機械座標系における座
標を示し、小カッコ（ ）はワーク座標系における座標
を示すこととする。
【００５３】すなわち、Ｐ1 、Ｐ2 の２点からｘ軸に相
当する直線を求め、この直線と直交して点Ｐ3 を通る直
線を求めてｙ軸とし、両直線の交点を原点Ｐ0 として求
める。また、ワークＷの傾き角度は前記ｘ軸の傾き角度
である。
当する直線を求め、この直線と直交して点Ｐ3 を通る直
線を求めてｙ軸とし、両直線の交点を原点Ｐ0 として求
める。また、ワークＷの傾き角度は前記ｘ軸の傾き角度
である。
【００５４】従って、前述の測定プログラムと切断加工
プログラムを一つのプログラムに入力しておき、まず測
定プログラムを実行した後、加工原点を点Ｐ0 にシフト
し、座標軸をφだけ回転したワーク座標系に対して切断
加工を行う。
プログラムを一つのプログラムに入力しておき、まず測
定プログラムを実行した後、加工原点を点Ｐ0 にシフト
し、座標軸をφだけ回転したワーク座標系に対して切断
加工を行う。
【００５５】例えば図１０に示されるように、座標
（０，０）のワークの原点Ｐ0 から座標（ｘa ，ｙa ）
の点ＰA へ切断加工する場合には、前述の測定プログラ
ムにより求めた機械座標系における原点Ｐ0 の座標［Ｘ
0 ，Ｙ0 ］までシフトし、角度φだけ回転させて切断加
工を行う。これを機械座標系において示せば、点［Ｘ0
，Ｙ0 ］から点［ＸA ，ＹA ］へ切断することを意味
する。
（０，０）のワークの原点Ｐ0 から座標（ｘa ，ｙa ）
の点ＰA へ切断加工する場合には、前述の測定プログラ
ムにより求めた機械座標系における原点Ｐ0 の座標［Ｘ
0 ，Ｙ0 ］までシフトし、角度φだけ回転させて切断加
工を行う。これを機械座標系において示せば、点［Ｘ0
，Ｙ0 ］から点［ＸA ，ＹA ］へ切断することを意味
する。
【００５６】ここで、ＸA ＝Ｘ0 ＋（ｘa ・cos φ−ｙ
a ・sin φ）、ＹA ＝Ｙ0 ＋（ｘa・sin φ＋ｙa ・cos
φ） で与えられる。
a ・sin φ）、ＹA ＝Ｙ0 ＋（ｘa・sin φ＋ｙa ・cos
φ） で与えられる。
【００５７】尚、このようにワークＷにおける加工位置
を機械座標系に補正してから加工プログラムを実行する
場合のみならず、加工プログラム自体を求められた原点
座標及び回転角度をパラメータとして補正しておき、加
工位置を補正しながらレーザ加工を行うようにしても良
い。
を機械座標系に補正してから加工プログラムを実行する
場合のみならず、加工プログラム自体を求められた原点
座標及び回転角度をパラメータとして補正しておき、加
工位置を補正しながらレーザ加工を行うようにしても良
い。
【００５８】図１を併せて参照するに、以上のようにし
てワークＷがセットされている位置をプローブ５９で測
定して座標測定手段６７により座標値を求め、演算処理
部７１が求められた座標値から原点座標［Ｘ0 ，Ｙ0 ］
及び回転角度φを求めてワーク座標系を決定すると共に
このワークＷにおける加工位置を機械座標系に補正す
る。この補正した位置について軸制御部６３の指令によ
りレーザ加工を実行させるので、材料のセットの際に厳
格に基準位置に合せる手間が省ける。また、ワークＷの
セット位置のずれによる切断加工の誤差を回避すること
ができる。
てワークＷがセットされている位置をプローブ５９で測
定して座標測定手段６７により座標値を求め、演算処理
部７１が求められた座標値から原点座標［Ｘ0 ，Ｙ0 ］
及び回転角度φを求めてワーク座標系を決定すると共に
このワークＷにおける加工位置を機械座標系に補正す
る。この補正した位置について軸制御部６３の指令によ
りレーザ加工を実行させるので、材料のセットの際に厳
格に基準位置に合せる手間が省ける。また、ワークＷの
セット位置のずれによる切断加工の誤差を回避すること
ができる。
【００５９】なお、前述の説明においてはＸ−Ｙ平面に
おけるワークＷの位置について説明したが、Ｙ−Ｚ平面
またはＺ−Ｘ平面についても同様である。
おけるワークＷの位置について説明したが、Ｙ−Ｚ平面
またはＺ−Ｘ平面についても同様である。
【００６０】次に、図１１に基づいてレーザ加工機１
（図３参照）のストローク長さ以上の長さを有する長尺
ワークＷのセットについて説明する。
（図３参照）のストローク長さ以上の長さを有する長尺
ワークＷのセットについて説明する。
【００６１】図１１（Ａ）は最初の位置における加工を
行うためにワークテーブル７７上にセットされたワーク
Ｗを示しており、例えば第一の加工点７９及び第二の加
工点８１にレーザ加工を行う場合である。
行うためにワークテーブル７７上にセットされたワーク
Ｗを示しており、例えば第一の加工点７９及び第二の加
工点８１にレーザ加工を行う場合である。
【００６２】図１１（Ｂ）には、第三の加工点８３にレ
ーザ加工をを行うためにワークＷを移動させた後の状態
を示している。すなわち、前述の第一の加工点７９及び
第二の加工点８１に対する加工が完了した後、ワークＷ
を図１１中左方向へ移動させて、第三の加工点８３位置
を加工範囲Ｒの内部に移動させる必要がある。
ーザ加工をを行うためにワークＷを移動させた後の状態
を示している。すなわち、前述の第一の加工点７９及び
第二の加工点８１に対する加工が完了した後、ワークＷ
を図１１中左方向へ移動させて、第三の加工点８３位置
を加工範囲Ｒの内部に移動させる必要がある。
【００６３】この移動においては、移動前に加工範囲Ｒ
にあったワークＷの部分と移動後に加工範囲Ｒにあるワ
ークＷの部分とが重なるラップ部分ＬＲを有する範囲内
で移動し、このラップ部分ＬＲに基準Ｋ（ここでは、第
二の加工点８１がラップ部分ＬＲにあるので第二の加工
点８１を基準として採用する。）を設けておく。
にあったワークＷの部分と移動後に加工範囲Ｒにあるワ
ークＷの部分とが重なるラップ部分ＬＲを有する範囲内
で移動し、このラップ部分ＬＲに基準Ｋ（ここでは、第
二の加工点８１がラップ部分ＬＲにあるので第二の加工
点８１を基準として採用する。）を設けておく。
【００６４】移動後にこの基準Ｋ（第二の加工点８１）
と、例えばいずれかの辺における２点等を図１０におい
て説明したようにプローブ５９を用いて測定して、基準
Ｋの移動量だけシフトし、得られた回転角度だけ回転さ
せて補正した後に次の加工を行う。
と、例えばいずれかの辺における２点等を図１０におい
て説明したようにプローブ５９を用いて測定して、基準
Ｋの移動量だけシフトし、得られた回転角度だけ回転さ
せて補正した後に次の加工を行う。
【００６５】従って、前述のようにして測定された点か
らワークＷの回転方向のずれ角度を求め、ワークＷのセ
ット位置を確認または検出してから以後の加工を行うの
で、レーザ加工機１のストロークよりも長い長尺ワーク
Ｗについても正確な加工を行うことができる。
らワークＷの回転方向のずれ角度を求め、ワークＷのセ
ット位置を確認または検出してから以後の加工を行うの
で、レーザ加工機１のストロークよりも長い長尺ワーク
Ｗについても正確な加工を行うことができる。
【００６６】また、ワークテーブル７７に基準を設ける
ことなくワークＷの位置を正確に検出することができる
ので、ワークテーブル７７を簡易化することができる。
ことなくワークＷの位置を正確に検出することができる
ので、ワークテーブル７７を簡易化することができる。
【００６７】また、ワークテーブル７７の自由な位置に
ワークＷをセットすることができるので、冶具を用いて
加工する場合に冶具が邪魔にならないような位置で加工
を行うことができる。
ワークＷをセットすることができるので、冶具を用いて
加工する場合に冶具が邪魔にならないような位置で加工
を行うことができる。
【００６８】なお、この発明は前述の実施の形態に限定
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実
施の形態において説明した３次元レーザ加工機１は一例
にすぎず、他の構成による加工機であってもよい。
されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その
他の態様で実施し得るものである。すなわち、前述の実
施の形態において説明した３次元レーザ加工機１は一例
にすぎず、他の構成による加工機であってもよい。
【００６９】また、前述の実施の形態においては、プロ
ーブ５９として接触式のものを用いた場合について説明
したが、これに代わり、レーザ測長器のような非接触式
のものを用いてもよい。
ーブ５９として接触式のものを用いた場合について説明
したが、これに代わり、レーザ測長器のような非接触式
のものを用いてもよい。
【００７０】さらに、前述の実施の形態においては、座
標測定手段として各軸サーボモータ１３、１７、２１、
３１、３３に装着されたロータリエンコーダ４１、４
３、４５、４７、４９を用いた場合について説明した
が、これに限らず、例えば各軸ごとにリニアスケールを
設けたり、センサ等を設けて座標値を測定してもよい。
標測定手段として各軸サーボモータ１３、１７、２１、
３１、３３に装着されたロータリエンコーダ４１、４
３、４５、４７、４９を用いた場合について説明した
が、これに限らず、例えば各軸ごとにリニアスケールを
設けたり、センサ等を設けて座標値を測定してもよい。
【００７１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よるレーザ加工方法では、ＮＣ制御装置の制御により、
加工ヘッドに設けられた測定子により自動でワーク表面
の３点の座標を測定すると共にこの３点の座標からワー
ク表面に対する法線ベクトルを求めるので、ティーチン
グ時におけるノズル姿勢を手動で調整する必要がなくな
る。このため、ティーチング作業の効率を向上させるこ
とができる。
よるレーザ加工方法では、ＮＣ制御装置の制御により、
加工ヘッドに設けられた測定子により自動でワーク表面
の３点の座標を測定すると共にこの３点の座標からワー
ク表面に対する法線ベクトルを求めるので、ティーチン
グ時におけるノズル姿勢を手動で調整する必要がなくな
る。このため、ティーチング作業の効率を向上させるこ
とができる。
【００７２】また、加工時には、加工位置に対応するノ
ズル回転角度に基づいて各軸を制御するので、自動でノ
ズルを加工位置におけるワーク表面の法線方向へ正確に
姿勢決めすることができ、加工品質の向上を図ることが
できる。
ズル回転角度に基づいて各軸を制御するので、自動でノ
ズルを加工位置におけるワーク表面の法線方向へ正確に
姿勢決めすることができ、加工品質の向上を図ることが
できる。
【００７３】請求項２の発明によるレーザ加工方法で
は、ワーク表面における加工位置に対する法線ベクトル
を求めることができるので、ティーチングの精度が向上
すると共に、加工時のノズルの姿勢を正確に制御するこ
とができ、加工品質の向上を図ることができる。
は、ワーク表面における加工位置に対する法線ベクトル
を求めることができるので、ティーチングの精度が向上
すると共に、加工時のノズルの姿勢を正確に制御するこ
とができ、加工品質の向上を図ることができる。
【００７４】請求項３の発明によるレーザ加工方法で
は、ワークテーブル上のワークの一辺上の２点と、この
一辺と直交する他の一辺上の１点からワーク原点の座標
及び回転角度を求めて加工プログラムを補正した後にレ
ーザ加工を行うので、ワークを基準位置に厳格にセット
する必要がなく、ワークのセットが容易になる。これに
伴い作業者の負担が軽減化する。
は、ワークテーブル上のワークの一辺上の２点と、この
一辺と直交する他の一辺上の１点からワーク原点の座標
及び回転角度を求めて加工プログラムを補正した後にレ
ーザ加工を行うので、ワークを基準位置に厳格にセット
する必要がなく、ワークのセットが容易になる。これに
伴い作業者の負担が軽減化する。
【００７５】請求項４の発明によるレーザ加工方法で
は、ワークが長尺でレーザ加工機の加工範囲に入りきら
ない場合でも、ワークを移動させながらレーザ加工を正
確に行なうことができる。その際、先に行なった加工範
囲内に基準点を設けておき、次の加工を行う場合にその
加工範囲内に前記基準点が入るようにワークを移動さ
せ、このときの基準点の位置とワークの傾き角度を測定
し、基準点の移動量だけシフトした後、測定された角度
だけ回転することにより補正してからレーザ加工を行う
ので、ワークを基準位置に厳格にセットする必要がな
く、ワークのセットが容易になる。これに伴い作業者の
負担が軽減化する。
は、ワークが長尺でレーザ加工機の加工範囲に入りきら
ない場合でも、ワークを移動させながらレーザ加工を正
確に行なうことができる。その際、先に行なった加工範
囲内に基準点を設けておき、次の加工を行う場合にその
加工範囲内に前記基準点が入るようにワークを移動さ
せ、このときの基準点の位置とワークの傾き角度を測定
し、基準点の移動量だけシフトした後、測定された角度
だけ回転することにより補正してからレーザ加工を行う
ので、ワークを基準位置に厳格にセットする必要がな
く、ワークのセットが容易になる。これに伴い作業者の
負担が軽減化する。
【００７６】請求項５の発明によるレーザ加工方法で
は、移動したワークのセット位置を測定する場合に、先
に加工した部分を基準として用いるので、別個に基準と
なる穴等を設ける必要がない。
は、移動したワークのセット位置を測定する場合に、先
に加工した部分を基準として用いるので、別個に基準と
なる穴等を設ける必要がない。
【００７７】また、請求項６による発明のレーザ加工機
では、ＮＣ制御装置の制御により加工ヘッドを加工位置
に移動させ、加工ヘッドに設けられた測定子からの信号
に基づいて、座標測定手段がワークにおける加工位置近
傍の３点のＸ、Ｙ、Ｚ座標を求め、この３点の座標から
演算処理部がワーク表面に対する法線ベクトルを求めて
ノズルの姿勢を決定する回転角度を求めるので、作業者
が手動パルス送りをしたり、ノズルの姿勢を調整したり
することが不要になり、ティーチングの作業効率が向上
する。
では、ＮＣ制御装置の制御により加工ヘッドを加工位置
に移動させ、加工ヘッドに設けられた測定子からの信号
に基づいて、座標測定手段がワークにおける加工位置近
傍の３点のＸ、Ｙ、Ｚ座標を求め、この３点の座標から
演算処理部がワーク表面に対する法線ベクトルを求めて
ノズルの姿勢を決定する回転角度を求めるので、作業者
が手動パルス送りをしたり、ノズルの姿勢を調整したり
することが不要になり、ティーチングの作業効率が向上
する。
【００７８】また、得られた結果をメモリに記憶して、
加工時にはメモリに記憶されているデータに基づいて、
軸制御部が加工ヘッドを加工位置に位置決めすると共
に、この加工位置に対応する回転角度でノズルの姿勢を
決めてレーザ加工を行うので、加工品質の向上を図るこ
とができる。
加工時にはメモリに記憶されているデータに基づいて、
軸制御部が加工ヘッドを加工位置に位置決めすると共
に、この加工位置に対応する回転角度でノズルの姿勢を
決めてレーザ加工を行うので、加工品質の向上を図るこ
とができる。
【００７９】請求項７の発明によるレーザ加工機では、
測定子によりワークテーブル上のワークの辺や基準点等
を測定して、座標測定手段により座標値を求め、演算処
理部は求められた座標値からワーク座標系を決定するパ
ラメータを決定してメモリに記憶する。さらに演算処理
部は前記パラメータに基づいて加工プログラムを補正
し、軸制御部が補正された加工プログラムに従ってレー
ザ加工を行なうので、ワークを基準位置に厳格にセット
する必要がなく、ワークのセットが容易になる。これに
伴い作業者の負担が軽減化する。また、ワークが長尺で
レーザ加工機の加工範囲に入りきらない場合でも、ワー
クを移動させながらレーザ加工を正確に行なうことがで
きる。
測定子によりワークテーブル上のワークの辺や基準点等
を測定して、座標測定手段により座標値を求め、演算処
理部は求められた座標値からワーク座標系を決定するパ
ラメータを決定してメモリに記憶する。さらに演算処理
部は前記パラメータに基づいて加工プログラムを補正
し、軸制御部が補正された加工プログラムに従ってレー
ザ加工を行なうので、ワークを基準位置に厳格にセット
する必要がなく、ワークのセットが容易になる。これに
伴い作業者の負担が軽減化する。また、ワークが長尺で
レーザ加工機の加工範囲に入りきらない場合でも、ワー
クを移動させながらレーザ加工を正確に行なうことがで
きる。
【図１】この発明にかかるレーザ加工機における３次元
ティーチングの制御系を示すブロック構成図である。
ティーチングの制御系を示すブロック構成図である。
【図２】この発明にかかるレーザ加工機の全体を示す正
面図である。
面図である。
【図３】図２中III 方向からみた平面図である。
【図４】加工ヘッドの動きを示す図である。
【図５】Ａ軸回転を示す正面図である。
【図６】Ｃ軸回転を示す平面図である。
【図７】プローブの取付け状態を示す説明図である。
【図８】法線ベクトルを示す図である。
【図９】法線ベクトルの回転角度を示す図である。
【図１０】ワークテーブル上に任意にセットされたワー
クと機械座標系の関係を示す説明図である。
クと機械座標系の関係を示す説明図である。
【図１１】長尺ワークのレーザ加工を示す平面図であ
る。
る。
１ ３次元レーザ加工機 ２７ 加工ヘッド ２９ ノズル ４１、４３、４５、４７、４９ ロータリエンコーダ
（座標測定手段） ５１ ＮＣ制御装置 ５９ プローブ（測定子） ６３ 軸制御部 ６９ メモリ ７１ 演算処理部 ７７ ワークテーブル Ｒ 加工範囲 Ｋ 基準点 Ｗ ３次元ワーク
（座標測定手段） ５１ ＮＣ制御装置 ５９ プローブ（測定子） ６３ 軸制御部 ６９ メモリ ７１ 演算処理部 ７７ ワークテーブル Ｒ 加工範囲 Ｋ 基準点 Ｗ ３次元ワーク
Claims (7)
- 【請求項１】 ＮＣ制御装置の制御により、３次元ワー
クの加工位置についてティーチングを行った後にワーク
に対してレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、加
工ヘッドをワークに対する加工位置に移動した後、前記
加工ヘッドに設けた測定子により加工点付近で直線上に
ない３点の座標を測定し、この測定された３点から測定
位置におけるワークに対する法線ベクトルを演算により
求め、この法線ベクトルと一致する方向に姿勢を決定す
るノズルの回転角度を求め、レーザ加工時に加工位置に
対応して求められた前記回転角度によりノズルを回転さ
せて姿勢を決定することを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項２】 前記直線上にない３点のうちの中心とな
る１点が、ワーク表面における加工位置であることを特
徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。 - 【請求項３】 ワークテーブル上のワークに対してＮＣ
装置の制御によりレーザ加工を行うレーザ加工方法であ
って、前記ワークの一辺における２点及びこれに直交す
る他の一辺における１点を測定し、この測定結果からワ
ーク原点及び回転角度を求め、加工位置を機械座標系か
らワーク座標系にシフトすると共に前記回転角度回転さ
せて補正した後、加工プログラムによりレーザ加工を行
うことを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項４】 レーザ加工機におけるレーザ加工範囲を
超える長さの長尺ワークにレーザ加工を行うレーザ加工
方法であって、前記長尺ワークの左右一方の側について
レーザ加工を行なった後、このレーザ加工における加工
範囲内に設けられている基準点が次の加工範囲内に位置
するように長尺ワークを移動させて、前記基準点及びワ
ークの傾き角度を測定し、基準位置の移動量だけシフト
すると共に前記傾き角度だけ回転させて補正した後、レ
ーザ加工を行うことを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項５】 前記基準点が、前にレーザ加工された加
工位置であることを特徴とする請求項４記載のレーザ加
工方法。 - 【請求項６】 ＮＣ制御装置の制御により、３次元ワー
クの加工位置についてティーチングを行った後にワーク
に対してレーザ加工を行うレーザ加工機であって、加工
ヘッドに設けられた座標測定用の測定子と、この測定子
からの信号に基づいてＸ、Ｙ、Ｚ座標を測定する座標測
定手段と、この座標測定手段により測定された加工位置
近傍で且つ直線上にない３点からワーク表面に対する法
線ベクトルを求めてノズルの姿勢を決定する回転角度を
求める演算処理部と、座標値及び演算により得られたノ
ズルの回転角度を記憶するメモリと、加工時には前記座
標値及び回転角度に基づいて加工ヘッドの位置決め及び
ノズルの姿勢決めを行う軸制御部と、を備えてなること
を特徴とするレーザ加工機。 - 【請求項７】 ＮＣ装置の制御によりワークテーブル上
のワークにレーザ加工を行うレーザ加工機であって、前
記ワークテーブル上のワークを測定する測定子と、この
測定子からの信号に基づいてワークの位置を測定する座
標測定手段と、この座標測定手段により測定された座標
値からワーク座標系を決定するための補正データを求め
る演算処理部と、前記ワーク座標系を決定するパラメー
タを記憶するメモリと、レーザ加工を行うべく加工ヘッ
ドの移動を指令する軸制御部と、を備えてなることを特
徴とするレーザ加工機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8220061A JPH09204213A (ja) | 1995-11-20 | 1996-08-21 | レーザ加工方法及びレーザ加工機 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30149995 | 1995-11-20 | ||
| JP7-301499 | 1995-11-20 | ||
| JP8220061A JPH09204213A (ja) | 1995-11-20 | 1996-08-21 | レーザ加工方法及びレーザ加工機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09204213A true JPH09204213A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=26523497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8220061A Pending JPH09204213A (ja) | 1995-11-20 | 1996-08-21 | レーザ加工方法及びレーザ加工機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09204213A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001252782A (ja) * | 2000-03-06 | 2001-09-18 | Amada Co Ltd | ３次元レーザ加工機の位置決め方法及びその装置並びに３次元レーザ加工機の位置決め方法のプログラムを記憶した記憶媒体 |
| JP2002321080A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-05 | Tokyo Instruments Inc | レーザ微細加工用オートフォーカス装置 |
| US6617544B1 (en) | 2000-05-19 | 2003-09-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control apparatus for a three-dimensional laser working machine and three-dimensional laser working machine |
| JP2007219951A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Sugino Mach Ltd | ワークの姿勢制御方法およびｎｃ工作機械 |
| JP2020183038A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-12 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | スクライブ装置、及び、制御方法 |
| JP2020183039A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-12 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | スクライブ装置、及び、制御方法 |
-
1996
- 1996-08-21 JP JP8220061A patent/JPH09204213A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001252782A (ja) * | 2000-03-06 | 2001-09-18 | Amada Co Ltd | ３次元レーザ加工機の位置決め方法及びその装置並びに３次元レーザ加工機の位置決め方法のプログラムを記憶した記憶媒体 |
| US6617544B1 (en) | 2000-05-19 | 2003-09-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control apparatus for a three-dimensional laser working machine and three-dimensional laser working machine |
| JP2002321080A (ja) * | 2001-04-24 | 2002-11-05 | Tokyo Instruments Inc | レーザ微細加工用オートフォーカス装置 |
| JP2007219951A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Sugino Mach Ltd | ワークの姿勢制御方法およびｎｃ工作機械 |
| JP2020183038A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-12 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | スクライブ装置、及び、制御方法 |
| JP2020183039A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-12 | 三星ダイヤモンド工業株式会社 | スクライブ装置、及び、制御方法 |
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