JPH11207482A - 3次元レーザ加工機における被加工材の原点検出方法 - Google Patents

3次元レーザ加工機における被加工材の原点検出方法

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JPH11207482A
JPH11207482A JP10013072A JP1307298A JPH11207482A JP H11207482 A JPH11207482 A JP H11207482A JP 10013072 A JP10013072 A JP 10013072A JP 1307298 A JP1307298 A JP 1307298A JP H11207482 A JPH11207482 A JP H11207482A
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JP
Japan
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plane
laser beam
workpiece
measurement
dimensional laser
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JP10013072A
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English (en)
Inventor
Asami Morino
浅実 森野
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 3次元レーザ加工機が有する機能を利用した
安価で高精度な測定が可能な3次元形状の被加工材の原
点位置検出方法の提供。 【解決手段】 非接触倣いセンサーを備えたレーザ加工
ヘッド15を有する3次元レーザ加工機1において、該
レーザ加工機のワークテーブル19に直方体の被加工材
30を載置し、該被加工材の外形を形成する複数の平面
の中から前記3次元レーザ加工機のZ座標軸に平行でか
つ互いに直交する第1、第2平面とを測定面に設定し、
該第1平面上の2点と第2平面上の1点のXY座標とを
前記レーザ加工ヘッドによって測定し、該測定値に基づ
き前記第1平面の前記3次元レーザ加工機の座標軸に対
する傾角を演算により求めると共に、前記被加工材の原
点位置のXY座標を演算により求め、該XY座標を前記
被加工材の原点位置とすることを特徴とする3次元レー
ザ加工機における被加工材の原点検出方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は3次元レーザ加工機
における被加工材の原点検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】3次元レーザ加工機において、立体的な
被加工材を加工する場合の被加工材固定の一般的方法
は、図7に示す如き治具100に被加工材Wを粘土また
は速硬化性樹脂102などを介してセットし、さらに、
その治具100をレーザ加工機のテーブルの加工基準1
01に突当ててセットするという方法が普通である。
【0003】上述とは別の方法として、図8、図9に示
す如き測定用のタッチプローブ201をレーザ加工ヘッ
ド200に取付け、このタッチプローブ201の先端に
設けた接触子203を被加工材の測定部205に接触さ
せて、その接触面の座標をコンピュータなどの演算装置
によって求めるという方法も用いられている。
【0004】前記タッチプローブ201は、Z軸方向に
伸縮自在に設けてあり、測定を行わないときは、タッチ
プローブ収納部207に収納できるようになっている。
測定を行うときには、図7または図8に示す如く、タッ
チプローブ201を伸長させると共にレーザ加工ヘッド
200のノズル209を測定の邪魔にならない様にB軸
回りに90度回転退避した状態とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】立体的な被加工材を治
具にセットする方法は、被加工材の形状に合わせた幾種
類もの治具を用意する必要があり、治具をテーブルの加
工基準にセットしたときの加工基準位置の再現性が問題
となる。
【0006】また、前記被加工材を一つの加工プログラ
ムで複数個加工する場合には、加工プログラム(通常テ
ィーチングにより作成)を作成したときの被加工材の位
置に対して或る決まった位置に、かつ、平行または垂直
にセットしなければならないという問題がある。
【0007】測定用タッチプローブを使用する方法は、
レーザ光軸と測定位置がオフセットしているので測定範
囲にデッドゾーンが生じる。また、測定装置が高価であ
るなどの問題がある。
【0008】本発明は上述の如き問題を解決するために
成されたものであり、本発明の課題は、3次元レーザ加
工機が有する機能を利用した安価で高精度な測定が可能
な3次元形状の被加工材の被加工材の原点検出方法を提
供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項1に記載の3次元レーザ加工機における
被加工材の原点検出方法は、非接触倣いセンサーを備え
たレーザ加工ヘッドを有する3次元レーザ加工機におい
て、該レーザ加工機のワークテーブル上に直方体の被加
工材を載置し、該被加工材の外形を形成する複数の平面
の中から前記3次元レーザ加工機のZ座標軸に平行でか
つ互いに直交する第1、第2平面とを測定面に設定し、
該第1平面上の2点と第2平面上の1点のXY座標とを
前記非接触倣いセンサーを備えたレーザ加工ヘッドによ
って測定し、該測定値に基づき前記第1平面の前記3次
元レーザ加工機の座標軸に対する傾角を演算により求め
ると共に、前記被加工材の原点位置のXY座標を演算に
より求め、該XY座標を前記被加工材の原点位置とする
ことを要旨とするものである。
【0010】請求項2に記載の3次元レーザ加工機にお
ける被加工材の原点検出方法は、請求項1に記載の3次
元レーザ加工機の被加工材の原点検出方法において、前
記非接触倣いセンサーを備えたレーザ加工ヘッドによる
測定面上の測定において、2点測定の第1平面と、1点
測定の第2平面との組合わせからなる複数の測定パター
ンを予めNC制御装置に登録し、該登録した測定パター
ンの中から任意の測定パターンを呼出して測定を実行す
ることを要旨とするものである。
【0011】したがって、請求項1、請求項2に記載の
発明によれば、レーザ加工機のワークテーブル上に適宜
に載置した被加工材の原点を検出することができる。
【0012】請求項3に記載の3次元レーザ加工機にお
ける被加工材の原点検出方法は、非接触倣いセンサーを
備えたレーザ加工ヘッドを有する3次元レーザ加工機に
おいて、該レーザ加工機のワークテーブル上に直方体の
被加工材を載置し、該被加工材の外形を形成する複数の
平面の中から前記3次元レーザ加工機のZ座標軸に平行
でかつ互いに直交する第1、第2平面と、該第1、第2
平面および前記Z座標軸に直交する第3平面とを測定面
に設定し、該第1平面上の2点と、第2平面上の1点の
XY座標とを前記非接触倣いセンサーを備えたレーザ加
工ヘッドによって測定すると共に前記第3平面のZ座標
を測定し、該測定値に基づき前記第1平面の前記3次元
レーザ加工機の座標軸に対する傾角を演算により求める
と共に、前記第1、第2、第3平面が交差する交差点を
演算して求め、該交差点を前記被加工材の原点位置とす
ることを要旨とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図1〜図3は本発明の方法に使用す
る3次元レーザ加工機の一例である。
【0014】図1〜図3を参照するに、3次元レーザ加
工機1は床面から立設した4本の支柱3を備えており、
この支柱3上にX軸方向に延伸する2本のX軸ガイド5
(a,b)が取付けてある。この2本のX軸ガイド5
(a,b)の両端部は、梁部材7(a,b)で連結して
4角形の枠状に構成してある。そして、X軸ガイド5
(a,b)上に、X軸キャリッジ7(a,b)が図示し
ない駆動手段によりX軸方向に移動位置決め可能に設け
てある。
【0015】前記X軸キャリッジ7(a,b)の間には
Y軸ガイド9が懸架してあって、このY軸ガイド9上に
Y軸キャリッジ11が図示しない駆動手段により移動位
置決め可能に設けてある。このY軸キャリッジ11に
は、図示しない駆動手段によりZ軸方向に移動位置決め
可能なZ軸キャリッジ13が設けてある。そして、Z軸
キャリッジ13の下端部には、図1、図2に示す様に3
次元レーザ加工ヘッド15が装着してあり、レーザ加工
ヘッド15の先端部には、静電容量形式または渦電形式
などの非接触センサーからなるギャップセンサー装置を
備えたノズル17が設けてある。
【0016】前記レーザ加工ヘッド15の下方の床面に
は、レーザ加工ヘッド15の移動領域をカバーできる大
きさのワークテーブル19が載置してある。また、前記
レーザ加工ヘッド15には、図示省略の集光レンズが内
臓してあり、レーザ発振器21からのレーザビームLB
が複数のベンドミラーBMを介してこの集光レンズに導
かれるようになっている。なお、レーザ発振器21に隣
接する位置にレーザ加工機を制御するNC制御装置23
とレーザ発振器の電源装置25が設置してある。
【0017】なおまた、前記レーザ加工ヘッド15のノ
ズル17は、公知の回転機構によってZ軸を軸心とする
A軸回りの回転と、Z軸に直交する水平軸を軸心とする
B軸回りの回転とが可能な様に設けてある。そしてま
た、ノズル17自体がノズル17の軸心に沿う方向(C
軸方向)に微小距離移動可能な様に設けてある。
【0018】上記の如き構成の3次元レーザ加工機にお
いて、ワークテーブル19上に載置された立体的な被加
工材の原点位置(x0 ’,y0 ’)を測定する場合につ
いて説明する。
【0019】例えば、図4に示す如き直方体の被加工材
30がワークテーブル19上に任意な方向に載置された
場合、被加工材30の4個の垂直な平面(Z軸に平行な
平面)の中から隣接の直交する2つの立平面31(第1
平面)と、立平面33(第2平面)とを測定面とし、こ
の第1平面31上に2個の測定点P1 (x1 ,y1
と、P2 (x2 ,y2 )とを設け、第2の平面33上に
1個の測定点P3 (x3,y3 )を設ける。
【0020】前記3個の測定点P1 、P2 およびP3
測定するには、前記レーザ加工ヘッド15のA軸および
B軸を制御して、ノズル17の向きを第1平面31また
は第2平面33の法線方向に向けると同時に、X,Y,
Zの3軸と前記ギャップセンサーを制御してノズル17
の先端を測定点(P1 、P2 およびP3 )からZ座標を
一定値に固定して移動させ、測定点P1 (x1
1 )、P2 (x2 ,y2 )およびP3 (x3 ,y3
の座標をNC制御装置において演算して求め、こうして
求めたP1 、P2 の座標データから第1の平面31の3
次元レーザ加工機のXY座標系に対する傾斜角αは次式
により求めることができる。
【0021】
【数1】 α=arcTan(y2 −y1 )/(x2 −x1 ) また、3次元レーザ加工機の原点O(x0 ,y0 )から
移動した被加工材30の原点O’(x0 ’,y0 ’)の
座標は、点P1 、P2 を通る直線と、点P3 を通りこの
直線に直交する直線との交点として、前述の座標データ
を用いて演算により求めることができる。なお、第2平
面33とY軸との傾斜角βは、第1平面31と第2平面
33が直交する場合にはα=βである。また、被加工材
の測定面が、3次元レーザー加工機の座標軸にほぼ平行
になるように載置するため、αとβの大きさは微小な角
度になるのが通常である。
【0022】前記測定点P1 、P2 、P3 を直方体の被
加工材30のどの面に設けるかを,予めパターンとして
NC制御装置23に登録しておくことが望ましい。図6
(a)および図6(b)は、被加工材30の平面図であ
り、図6(a)はX方向に測定点を2カ所設ける場合
で、図6(b)はY方向に測定点を2カ所設ける場合の
測定パターンを示してある。
【0023】前記被加工材30の原点は次の様にして求
めることもできる。前記測定面としての第1平面31と
第2平面33の外に、この第1、第2平面およびZ座標
軸とに直交する第3平面35を測定面に加え、第1平面
上の2点と、第2平面上の1点のXY座標とを前記非接
触倣いセンサーを備えたレーザ加工ヘッドによって測定
すると共に前記第3平面のZ座標(Z=z0 ’)を測定
し、これらの測定値に基づき、前記第1平面の前記3次
元レーザ加工機の座標軸に対する傾角を演算により求め
ると共に、前記第1、第2、第3平面が交差する交差点
を演算して求めめて該交差点を前記被加工材の原点位置
O”(x0 ’,y0 ’,z0 ’)とする。
【0024】また、上述の原点位置O”の座標
(x0 ’,y0 ’,z0 ’)は、前記第1、第2、第3
平面の各面上の任意の3点を測定し、この測定データに
基づいて各平面を表す方程式を求め、この3個の平面の
方程式から原点位置O”の座標を演算して求めることも
可能である。
【0025】
【発明の効果】請求項1〜請求項3に記載の発明によれ
ば、レーザ加工機のワークテーブル上に適宜に載置した
被加工材の原点を検出することができる。また、加工す
るときとほぼ同じ状態で原点を検出するのでレーザ加工
ヘッドの位置決め精度が正確である。別に測定器を必要
とせずまた測定範囲にデッドゾーン生じることがないな
どのメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法に使用する3次元レーザ加工機例
の正面図。
【図2】図1の右側面図。
【図3】図1の平面図。
【図4】被加工材の測定面と測定点の説明図。
【図5】被加工材の測定面と測定点の説明図。
【図6】測定パターンの説明図。図6(a)は、X方向
2点、Y方向1点の測定パターン。図6(b)は、Y方
向2点、X方向1点の測定パターン。
【図7】立体的な被加工材を治具に固定する従来例。
【図8】レーザ加工ヘッドにタッチプローブを設けた従
来の被加工材測定装置。
【図9】図8のレーザ加工ヘッドによる被加工材測の定
方法の説明図。
【符号の説明】
1 3次元レーザ加工機1 5(a,b) X軸ガイド 7(a,b) X軸キャリッジ 9 Y軸ガイド 11 Y軸キャリッジ 13 Z軸キャリッジ 15 レーザ加工ヘッド 17 ノズル 19 ワークテーブル 21 レーザ発振器 23 NC制御装置 25 電源装置 30 被加工材 31 第1の測定面 33 第2の測定面 35 第3の測定面 BM ベンドミラー LB レーザビーム O レーザ加工機の原点 O’,O” 被加工材の原点 P1 、P2 、P3 測定点

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非接触倣いセンサーを備えたレーザ加工
    ヘッドを有する3次元レーザ加工機において、該レーザ
    加工機のワークテーブル上に直方体の被加工材を載置
    し、該被加工材の外形を形成する複数の平面の中から前
    記3次元レーザ加工機のZ座標軸に平行でかつ互いに直
    交する第1、第2平面とを測定面に設定し、該第1平面
    上の2点と第2平面上の1点のXY座標とを前記非接触
    倣いセンサーを備えたレーザ加工ヘッドによって測定
    し、該測定値に基づき前記第1平面の前記3次元レーザ
    加工機の座標軸に対する傾角を演算により求めると共
    に、前記被加工材の原点位置のXY座標を演算により求
    め、該XY座標を前記被加工材の原点位置とすることを
    特徴とする3次元レーザ加工機における被加工材の原点
    検出方法。
  2. 【請求項2】 前記非接触倣いセンサーを備えたレーザ
    加工ヘッドによる測定面上の測定において、2点測定の
    第1平面と、1点測定の第2平面との組合わせからなる
    複数の測定パターンを予めNC制御装置に登録し、該登
    録した測定パターンの中から任意の測定パターンを呼出
    して測定を実行することを特徴とする請求項1に記載の
    3次元レーザ加工機における被加工材の原点検出方法。
  3. 【請求項3】 非接触倣いセンサーを備えたレーザ加工
    ヘッドを有する3次元レーザ加工機において、該レーザ
    加工機のワークテーブル上に直方体の被加工材を載置
    し、該被加工材の外形を形成する複数の平面の中から前
    記3次元レーザ加工機のZ座標軸に平行でかつ互いに直
    交する第1、第2平面と、該第1、第2平面および前記
    Z座標軸とに直交する第3平面とを測定面に設定し、該
    第1平面上の2点と、第2平面上の1点のXY座標とを
    前記非接触倣いセンサーを備えたレーザ加工ヘッドによ
    って測定すると共に前記第3平面のZ座標を測定し、該
    測定値に基づき前記第1平面の前記3次元レーザ加工機
    の座標軸に対する傾角を演算により求めると共に、前記
    第1、第2、第3平面が交差する交差点を演算して求
    め、該交差点を前記被加工材の原点位置とすることを特
    徴とする3次元レーザ加工機における被加工材の原点検
    出方法。
JP10013072A 1998-01-26 1998-01-26 3次元レーザ加工機における被加工材の原点検出方法 Pending JPH11207482A (ja)

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