JPH11267871A - Ｙａｇレーザ加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルの高さ方向の移動位置決めを容易に且
つ正確に行なうことにより、レーザ加工の安定性と精度
と作業効率の向上を図る。 【解決手段】 レーザ加工ヘッド９に備えられた撮像手
段１３によりワークＷの表面上におけるレーザビーム軸
心位置ＬＦに対するワーク加工位置ＷＰを検出する。焦
点位置検出装置２１又は２３により高さ方向におけるレ
ーザビーム焦点位置ＬＦに対するワーク加工位置ＷＰを
検出する。撮像手段１３と焦点位置検出装置２１又は２
３で検出された検出信号に基づいて表示手段１９により
表示されるので、どんな作業者でもレーザビーム焦点位
置ＬＦをワーク加工位置ＷＰに容易にかつ正確に一致さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＹＡＧレーザ加工
方法及びその装置に関し、特にノズルとワークの距離を
定量的に検出して、ティーチング時にレーザビーム焦点
位置をワーク加工位置に位置決めするＹＡＧレーザ加工
方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＹＡＧレーザロボットはワークを
レーザ加工する前に、ＹＡＧレーザ加工ヘッドの内部に
設けられたＣＣＤカメラ等の撮像手段を使用して、作業
者によりＣＣＤカメラからの画像（モニタ）を見なが
ら、Ｘ−Ｙ平面（ワークの表面上）でレーザビーム焦点
位置をワーク加工位置に合わせるティーチング作業が行
われる。

【０００３】モニタ上のクロスターゲットとレーザビー
ム焦点位置は予め一致するように調整されているので、
モニタ上のクロスターゲットをワーク加工位置例えばワ
ークの突き合わせ部に合わせることにより、ティーチン
グポイントが決定され、このティーチングポイントが基
準となってティーチングプログラムが作成される。以上
の作業により、ワークのＸ−Ｙ平面での位置決めが可能
となる。

【０００４】ノズルとワークの高さ方向においてレーザ
ビーム焦点位置をワーク加工位置に位置決めするには、
上記のようにＣＣＤカメラによりＸ−Ｙ平面のピントが
合った位置で、作業者がレーザビームを見ながらＹＡＧ
レーザ加工ヘッドを昇降することによりティーチングポ
イントを探して合わせている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のティ
ーチング作業においては、高さ方向においてレーザビー
ム焦点位置をワーク加工位置に合わせるのにモニタだけ
では判断できないので、実際には作業者がＹＡＧレーザ
ビームを覗き見ながらＹＡＧレーザ加工ヘッドを昇降し
て合わせている。したがって、定量的な位置決めが困難
であると共に、ノズル近傍を覗く作業が発生することに
なるため危険を伴う可能性があるという問題点があっ
た。

【０００６】また、レーザビーム焦点位置がワーク加工
位置に合う位置（ピント）は、作業者の感覚で決まるの
で、そのピント範囲は２〜３ｍｍと個人差が出てくると
いう問題点があった。

【０００７】また、作業者は、ピントのある範囲の中心
を探すためにＹＡＧレーザ加工ヘッドの上昇、下降を何
度も繰り返すので、作業性が悪いという問題点があっ
た。

【０００８】また、上記のピント範囲が２〜３ｍｍであ
るために、位置決め精度も同レベルとなってしまうとい
う問題点があった。

【０００９】ＹＡＧレーザの溶接加工における焦点深度
の許容範囲は約１ｍｍ程度であるので、この許容範囲か
ら外れてしまうと加工不良（例えば溶け込み不足や貫通
など）が生じる可能性があるという問題点があった。

【００１０】本発明は叙上の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、ノズルとワークの距離を定量
的に検出して、ティーチング時の位置決め精度を向上す
ることにより、加工不良を低減し、作業の簡略化を実現
させるＹＡＧレーザ加工方法及びその装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明のレーザ加工方法は、ＹＡＧ
レーザビームをＹＡＧレーザ加工ヘッド内に備えた集光
レンズにより集光せしめて前記レーザ加工ヘッドの先端
に備えたノズルからワークに照射してレーザ加工を行う
ＹＡＧレーザ加工方法において、前記ＹＡＧレーザ加工
ヘッドに備えた撮像手段によりワークの表面上における
ＹＡＧレーザビームの位置に対するワーク加工位置を検
出すると共に、焦点位置検出装置により高さ方向におけ
るレーザビーム焦点位置に対するワーク加工位置を検出
し、前記撮像手段で検出された検出信号と前記焦点位置
検出装置で検出された検出信号に基づいて表示手段によ
り表示し、この表示に基づいてレーザビーム焦点位置を
ワーク加工位置に合わせるべく前記レーザ加工ヘッドを
三次元に移動調整することを特徴とするものである。

【００１２】したがって、撮像手段により検出されたワ
ークの表面上におけるＹＡＧレーザビームの軸心位置と
ワーク加工位置が、表示装置の画面に表示されるので、
作業者は画像を見ながら、ＹＡＧレーザ加工ヘッドを移
動調整して容易にＹＡＧレーザビームの軸心位置をワー
ク加工位置に合わせる。また、焦点位置検出装置により
ノズルとワークとの距離がレーザビーム焦点位置に合っ
たか否かを表示されるので、ＹＡＧレーザ加工ヘッドを
高さ方向にも容易に正確に移動位置決めされる。作業者
による個人差がなくなり、レーザビーム焦点位置がワー
ク加工位置に定量的に正確に位置決めされる。

【００１３】以上のことから、焦点ズレがなくなるの
で、精度の高いレーザ加工が安定して実施される。レー
ザ加工の作業効率が向上する。

【００１４】請求項２によるこの発明のＹＡＧレーザ加
工方法は、請求項１記載のＹＡＧレーザ加工方法におい
て、焦点位置検出装置をＹＡＧレーザビームに対してオ
フセットした位置に配置することにより、焦点位置検出
装置で検出された検出信号に基づいてリアルタイムにフ
ィードバック制御することを特徴とするものである。

【００１５】したがって、焦点位置検出装置がオフセッ
トした位置に配置されているので、レーザ加工中であっ
ても、レーザビーム焦点とワーク加工位置との位置関係
がリアルタイムにフィードバックされるので、自動的に
安定した高精度のレーザ加工が実施される。

【００１６】請求項３によるこの発明のＹＡＧレーザ加
工装置は、ＹＡＧレーザビームをＹＡＧレーザ加工ヘッ
ド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記レーザ
加工ヘッドの先端に備えたノズルからワークに照射して
レーザ加工を行うＹＡＧレーザ加工装置において、三次
元に移動可能なＹＡＧレーザ加工ヘッド内にワークの表
面上におけるＹＡＧレーザビームの位置に対するワーク
加工位置を検出する撮像手段を設け、前記レーザ加工ヘ
ッドに備えられて高さ方向におけるレーザビーム焦点位
置に対するワーク加工位置を検出する焦点位置検出装置
を設け、前記撮像手段で検出された検出信号と前記焦点
位置検出装置で検出された検出信号に基づいてレーザビ
ーム焦点位置に対するワーク加工位置を表示する表示手
段を設けてなることを特徴とするものである。

【００１７】したがって、請求項１記載の作用と同様で
あり、撮像手段により検出されたワークの表面上におけ
るＹＡＧレーザビームの軸心位置とワーク加工位置が、
表示装置の画面に表示されるので、作業者は画像を見な
がら、ＹＡＧレーザ加工ヘッドを移動調整して容易にＹ
ＡＧレーザビームの軸心位置をワーク加工位置に合わせ
る。また、焦点位置検出装置によりノズルとワークとの
距離がレーザビーム焦点位置に合ったか否かを表示され
るので、ＹＡＧレーザ加工ヘッドを高さ方向にも容易に
正確に移動位置決めされる。作業者による個人差がなく
なり、レーザビーム焦点位置がワーク加工位置に定量的
に正確に位置決めされる。

【００１８】以上のことから、焦点ズレがなくなるの
で、精度の高いレーザ加工が安定して実施される。レー
ザ加工の作業効率が向上する。

【００１９】請求項５によるこの発明のＹＡＧレーザ加
工装置は、請求項４のＹＡＧレーザ加工位置において、
前記接触子を退避位置に移動可能であることを特徴とす
るものである。

【００２０】したがって、レーザ加工を行っていないと
きには、接触子は退避位置に移動されているので、邪魔
にならない。

【００２１】請求項５によるこの発明のレーザ加工装置
は、請求項３記載のＹＡＧレーザ加工装置において、前
記焦点位置検出装置が、ワークの表面に接触する接触子
をＹＡＧレーザ加工ヘッドの側面にワークに接近、離反
する方向に移動自在に設けると共に前記接触子をワーク
に接近する方向に常時付勢する付勢手段を設け、前記接
触子の先端が高さ方向におけるレーザビーム焦点位置に
位置したことを検出する接触位置検出器を設けてなる接
触式アクチュエータであることを特徴とするものであ
る。

【００２２】したがって、ＹＡＧレーザ加工ヘッドがワ
ークに接近すると、ワークにより接触子がノズルに接近
する方向に押圧されて、接触子の先端が高さ方向におけ
るレーザビーム焦点位置に位置したときに接触位置検出
器が検出する。

【００２３】請求項６によるこの発明のレーザ加工装置
は、請求項３記載のＹＡＧレーザ加工装置において、前
記焦点位置検出装置が、ワーク加工位置よりオフセット
した位置に配置したレーザ変位センサであることを特徴
とするものである。

【００２４】したがって、レーザ変位センサがオフセッ
トした位置に配置であるので、レーザ加工中であって
も、レーザビーム焦点とワーク加工位置との位置関係が
リアルタイムにフィードバックされるので、自動的に安
定した高精度のレーザ加工が実施される。

【００２５】請求項７によるこの発明のレーザ加工装置
は、請求項３記載のレーザ加工装置において、前記焦点
位置検出装置が、ノズルとワークのギャップを検出する
静電容量センサであることを特徴とするものである。

【００２６】したがって、静電容量センサは非常にコン
パクトになり、レーザ加工中であっても、レーザビーム
焦点とワーク加工位置との位置関係がリアルタイムにフ
ィードバックされるので、自動的に安定した高精度のレ
ーザ加工が実施される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザ加工方法お
よびその装置の実施の形態について、図面を参照して説
明する。

【００２８】図１を参照するに、本実施の形態に係わる
ＹＡＧレーザ発振器１から出力されたＹＡＧレーザビー
ムＬＢは光ファイバ３を経て、例えばＸ，Ｙ，Ｚ方向の
三次元方向に移動可能なロボットのアームの先端に設け
られたＹＡＧレーザ加工ヘッド５へ送られる。このＹＡ
ＧレーザビームＬＢはレーザ加工ヘッド５の内部に設け
られた焦光レンズ７で集光される。前記レーザ加工ヘッ
ド５の先端部には、図１に示されるようにノズル９が設
けられ、集光されたＹＡＧレーザビームＬＢがノズル９
の先端のノズル穴１１からワークＷに向けて出射され、
所望の形状に切断や溶接加工などのレーザ加工が行なわ
れる。

【００２９】ＹＡＧレーザ加工ヘッド５内にはノズル穴
１１、換言すればＹＡＧレーザビームＬＢのＸ−Ｙ平面
の位置を検出するための画像を取得する撮像手段の一例
としての例えばＣＣＤカメラ１３と照度確保のための光
源体（図示省略）が設置されている。前記ＣＣＤカメラ
１３は当該ＣＣＤカメラ１３にて取得した画像を処理す
る画像処理装置１５に電気的に接続され、この画像処理
装置１５はセンサコントローラ１７に接続されている。

【００３０】ＣＣＤカメラ１３にて取得した画像は表示
装置としての例えばモニタ１９に表示されるように構成
されており、モニタ１９上のクロスターゲットとＹＡＧ
レーザビームＬＢの軸心とは一致するよう調整されてい
る。

【００３１】また、ＹＡＧレーザ加工ヘッド５にはノズ
ル９先端からワーク加工位置ＷＰまでの高さ方向の距離
とノズル９からのレーザビーム焦点位置ＬＦとの合わせ
状態を検出するための焦点位置検出装置２１が設けられ
ている。

【００３２】本実施の形態においては、上記の焦点位置
検出装置２１でノズル９とワークＷの距離を検出する場
合、次の仕様を満たす必要がある。すなわち、(1) ±
０．１ｍｍ程度の精度があること、(2) レーザロボット
により三次元ワークＷのレーザ加工を対象とするので、
実際の加工ポイントを測定する必要があること、(3) Ｃ
ＣＤカメラ１３の撮像手段で同軸上を見ているので、焦
点位置検出装置２１は同軸上に配置できないため、レー
ザ加工ヘッド５の外側から角度を付けて測定できるこ
と、(4) ワークＷが軟鋼板、ステンレス、アルミニウム
等の異種材料であっても検出特性が変化しないこと、で
ある。

【００３３】なお、ノズル９とワークＷの距離を測定す
るセンサには、近接スイッチ（渦電流式等）、レーザ式
変位センサ、超音波式センサ、接触式センサなどがある
が、以上の理由から、本発明の実施の形態の焦点位置検
出装置２１としては、接触式アクチュエータ、レーザ変
位センサ、静電容量センサ等が特に好ましい。

【００３４】ちなみに、近接スイッチは、精度に関して
難しさがあり、異種材質に関しても難しさがあり、角度
に影響される。

【００３５】レーザ式変位センサは、通常ＰＳＤ素子
（アナログ）であるために受光したレーザ光の平均値の
中心値を検出するので、ワークＷの材質の違いによって
は反射の状態が変化して検出測定に誤差が生じる。

【００３６】超音波センサは、ワークＷの材質の違いに
よる変化は殆どないが、角度の許容範囲が±１〜３°で
あるので角度特性が弱い。

【００３７】以下、焦点位置検出装置２１の代表例とし
ての接触式センサ２３について、図１ないし図５に基づ
いて説明する。

【００３８】図１ないし図３を参照するに、ＹＡＧレー
ザ加工ヘッド５の側部には固定ブラケット２５が固定さ
れている。この固定ブラケット２５の側面には、略く字
状をなす接触ブラケット２７がその一端側を前記固定ブ
ラケット２５に固定された支持ピン２９を支軸としてほ
ぼ垂直面で上下に回動自在に設けられている。

【００３９】なお、接触ブラケット２７の側面には貫通
する位置検出穴３１が設けられており、この位置検出穴
３１を検出して接触ブラケット２７が所定の位置にある
かどうかを検出するための接触式位置検出器としての例
えば近接スイッチ３３が前記固定ブラケット２５にホロ
セットで固定されている。前記近接スイッチ３３は、Ｙ
ＡＧレーザ加工ヘッド５の側部に設けられた表示装置の
一例としての例えば確認用ＬＥＤ等の近接スイッチ中継
アンプ３５を経てセンサコントローラ１７に電気的に接
続されている。なお、センサコントローラ１７はロボッ
トのアームの三次元動作を制御するロボットコントロー
ラ３７に接続されている。

【００４０】前記接触ブラケット２７の先端にはワーク
Ｗに接触するための接触子３９が突出して設けられてい
る。したがって、この接触子３９の先端がワークＷに接
触して押圧されると前記接触ブラケット２７と共に回動
可能に構成されている。なお、前記接触子３９は接触ブ
ラケット２７の先端に着脱可能な継手形状で装着されて
いるので、種々の形状の接触子３９に交換可能である。

【００４１】接触ブラケット２７は下方位置に回動して
いる状態では固定ブラケット２５に固定されたスプリン
グプランジャ４１により先端の接触子３９が常時ノズル
９から離反する方向へ付勢されている。

【００４２】また、固定ブラケット２５の上部には接触
ブラケット２７を退避状態にするために上方位置に回動
された接触ブラケット２７を両側面から挟み込んで半固
定状態に保持するためのボールプランジャ４３が固定ブ
ラケット２５の上部に設けられている。

【００４３】上記構成により、ノズル９がワークＷから
離れているときには、接触子３９と共に接触ブラケット
２７がスプリングプランジャ４１によりノズル９から離
反する方向に付勢されて図１における下方側の二点鎖線
で示されているように傾いている。このときの接触ブラ
ケット２７の位置検出穴３１は近接スイッチ３３の検出
部４５からずれているので、近接スイッチ３３は接触ブ
ラケット２７の金属部材を検出することになりＯＮし
て、近接スイッチ中継アンプ３５が点灯する。

【００４４】ノズル９がワークＷに接近すると、接触子
３９と共に接触ブラケット２７がノズル９に接近する方
向に押圧されて、所定の位置で接触ブラケット２７の位
置検出穴３１が近接スイッチ３３の検出部４５に位置す
ることになり、近接スイッチ３３がＯＦＦして近接スイ
ッチ中継アンプ３５が消灯する。

【００４５】接触子３９と共に接触ブラケット２７がノ
ズル９にさらに接近すると、前記位置検出穴３１が再び
近接スイッチ３３からずれるために近接スイッチ３３が
ＯＮして近接スイッチ中継アンプ３５が点灯する。

【００４６】したがって、近接スイッチ３３がＯＦＦす
る位置とレーザビーム焦点位置ＬＦとを予め合わせてお
くことによって、ノズル９とワークＷの距離が高さ方向
におけるレーザビーム焦点位置ＬＦに位置したことが検
出される。

【００４７】実際のレーザ加工中では接触子３９が邪魔
になるので、このときは接触ブラケット２７が上方へ１
８０°回動されてボールプランジャ４３で待避状態に半
固定される。

【００４８】なお、上記の接触子３９としては、板状で
あってもよく、同心上で見ているＣＣＤカメラ１３に与
える影響を考慮して、例えば図４（Ａ），（Ｂ）に示さ
れている接触子３９Ａは先端部に穴が設けられており、
図５（Ａ），（Ｂ）に示されている接触子３９Ｂは先端
部が半円状に形成されており、あるいはその他の種々の
形状にすることも効果があるので限定されない。

【００４９】また、上記の接触ブラケット２７を検出す
るための接触式位置検出器としては、近接スイッチ３３
に限定されることなく、高精度なリミットスイッチ、光
電センサなどでも実施できる。

【００５０】また、上記の接触子３９の機構としては、
リンク機構を用いた回転のみに限定されるものではな
く、例えば上下方向にスライドするアクチュエータとし
ても実施することができる。

【００５１】以上のことから、撮像手段としてのＣＣＤ
カメラ１３によりワークＷの表面上（Ｘ−Ｙ平面）にお
けるＹＡＧレーザビームＬＢの位置とワーク加工位置Ｗ
Ｐの位置が検出され、この検出信号はセンサコントロー
ラ１７に電気的に送られる。ＣＣＤカメラ１３からの検
出信号に基づいて表示装置としての例えばモニタ１９の
画面に表示される。作業者は、この表示された画像を見
ながらロボットのアームを移動して、Ｘ−Ｙ平面におい
てレーザビームＬＢの位置をワーク加工位置ＷＰに合わ
せるべくレーザ加工ヘッド５をＸ−Ｙ平面方向に移動調
整する。さらに、近接スイッチ中継アンプ３５が消灯す
る位置に合わせるべくＹＡＧレーザ加工ヘッド５を高さ
方向にも移動調整する。

【００５２】例えば、ノズル９の位置がワークＷの表面
より離れているときは図１において下方の二点鎖線の接
触子３９の位置にあるので、ＹＡＧレーザ加工ヘッド５
をさらにワークＷの方へ接近させる。接触子３９の先端
がワークＷで押されて図１において実線の接触子３９の
位置に達することになり、このとき近接スイッチ中継ア
ンプ３５が消灯する。ＹＡＧレーザ加工ヘッド５がワー
クＷの方へさらに接近しすぎると、接触子３９の先端が
ワークＷで押されて図１において上方の二点鎖線の接触
子３９の位置になり、近接スイッチ中継アンプ３５が点
灯する。

【００５３】これにより、レーザビーム焦点位置ＬＦを
ワーク加工位置ＷＰの所望の位置に合わせるべく容易に
且つ正確に三次元的に移動調整されるので、適正なティ
ーチングポイントが決定される。このティーチングポイ
ントに基づいて正確なティーチングプログラムが作成さ
れるので、このティーチングプログラムに従って精度の
高いレーザ加工が行われる。

【００５４】なお、上述した例ではノズル９とワークＷ
の高さ（距離）を検出後に近接スイッチ中継アンプ３５
に表示するよう構成されているが、他の例としては前記
接触式センサ２３によりレーザビーム焦点位置ＬＦとワ
ーク加工位置ＷＰとの高さ方向の距離を定量的に検出
し、この検出信号をモニタ１９に送電し、作業者がＸ−
Ｙ平面をティーチングするときに見ているモニタ１９の
ＣＣＤカメラ１３からの画面上に、上記のノズル９とワ
ークＷの距離を表示することができる。これにより、作
業者は効率よくレーザビーム焦点位置ＬＦをワーク加工
位置ＷＰに合わせることができる。

【００５５】なお、上述した例では接触子３９の先端が
ワーク加工位置ＷＰ（ノズル中心の下方位置）に位置す
るように構成されているが、他の例として接触子３９の
先端がワーク加工位置ＷＰよりオフセットして配置され
ることにより、レーザ加工中であっても接触子３９が邪
魔にならずに接触子３９により常時高さ方向におけるレ
ーザビーム焦点位置ＬＦに対するワーク加工位置ＷＰを
検出できる。したがって、レーザ加工時にノズル９の高
さ方向の位置をリアルタイムに検出して、センサコント
ローラ１７にフィードバックしてレーザ加工を制御する
ことができる。

【００５６】次に、本発明の実施の形態を示す焦点位置
検出装置２１としてのレーザ変位センサ４７について図
面を参照して説明する。

【００５７】図６を参照するに、レーザ変位センサ４７
はレーザ加工ヘッド５の外側に取り付けられており、レ
ーザ変位センサ４７は電気的にセンサコントローラ４９
から表示装置の一例としての例えばモニタ５１に接続さ
れており、ＹＡＧレーザビームＬＢに対して角度を付け
てノズル９とワークＷとの距離を測定している。

【００５８】レーザ変位センサ４７は角度の許容範囲が
±３０°程度検出可能である。しかも、最近ではレーザ
変位センサ４７の検出素子にＣＣＤ素子（デジタル）を
使用することにより、受光したレーザビームＬＢのピー
ク位置が出力されるので、ワークＷが異種材料であるた
めに生じる誤差が殆どない。レーザビーム焦点位置ＬＦ
でモニタ５１をプリセットし、レーザ加工ヘッド５を上
昇・下降させて、モニタ５１が０（ゼロ）になるところ
に合わせる。

【００５９】したがって、前述した接触式センサ２３と
同様に、レーザ変位センサ４７とＣＣＤカメラ１３とか
らの検出信号に基づいてモニタ５１に表示されるので、
容易にしかも正確にレーザビーム焦点位置ＬＦをワーク
加工位置ＷＰに合わせることができる。適正なティーチ
ングポイントが決定され、正確なティーチングプログラ
ムが作成されるので、精度の高いレーザ加工が行われ
る。

【００６０】また、レーザ変位センサ４７はワーク加工
位置ＷＰよりオフセットした位置に配置されることによ
り、レーザ変位センサ４７で検出された検出信号に基づ
いてリアルタイムにフィードバック制御可能となる。

【００６１】次に、本発明の実施の形態を示す焦点位置
検出装置２１としての静電容量センサについて図面を参
照して説明する。

【００６２】図７を参照するに、静電容量センサ５３は
ＹＡＧレーザ加工ヘッド５の先端のノズル９に組み込ま
れており、静電容量でノズル９とワークＷのギャップが
検出される。

【００６３】この静電容量センサ５３を用いることによ
り非常にコンパクトにできる。静電容量センサ５３は前
述したレーザ変位センサ４７と同様にセンサコントロー
ラ５５から表示装置の一例としての例えばモニタ５７に
接続されてティーチング時に使用される。また、静電容
量センサ５３は電気的にセンサコントローラ５５からロ
ボットコントローラ５９に接続され、レーザ加工時に静
電容量センサ５３で検出された検出信号に基づいてリア
ルタイムにフィードバック制御可能となる。

【００６４】なお、この発明は前述した実施の形態に限
定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他
の態様で実施し得るものである。

【００６５】

【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態から理解
されるように、請求項１の発明によれば、撮像手段によ
り検出されたワークの表面上におけるＹＡＧレーザビー
ムの軸心位置とワーク加工位置を表示装置の画面に表示
でき、また焦点位置検出装置によりノズルとワークとの
距離がレーザビーム焦点位置に合ったか否かを表示でき
るので、作業者は表示を見ながら、ＹＡＧレーザ加工ヘ
ッドを移動調整してレーザビーム焦点位置をワーク加工
位置に定量的に容易に正確に位置決めできる。作業者に
よる個人差がなくなり、焦点ズレがなくなるので精度の
高いレーザ加工を安定して実施できる。レーザ加工の作
業効率を向上できる。

【００６６】請求項２の発明によれば、焦点位置検出装
置がオフセットした位置に配置されているので、レーザ
加工中に、レーザビーム焦点とワーク加工位置との位置
関係をリアルタイムにフィードバックできる。自動的に
安定した高精度のレーザ加工を実施できる。

【００６７】請求項３の発明によれば、請求項１記載の
効果と同様であり、撮像手段により検出されたワークの
表面上におけるＹＡＧレーザビームの軸心位置とワーク
加工位置を表示装置の画面に表示でき、また焦点位置検
出装置によりノズルとワークとの距離がレーザビーム焦
点位置に合ったか否かを表示できるので、作業者は表示
を見ながら、ＹＡＧレーザ加工ヘッドを移動調整してレ
ーザビーム焦点位置をワーク加工位置に定量的に容易に
正確に位置決めできる。作業者による個人差がなくな
り、焦点ズレがなくなるので精度の高いレーザ加工を安
定して実施できる。レーザ加工の作業効率を向上でき
る。

【００６８】請求項４の発明によれば、ＹＡＧレーザ加
工ヘッドがワークに接近すると、ワークにより接触子が
ノズルに接近する方向に押圧され移動するので、予め設
定した接触位置検出器により接触子の先端が高さ方向に
おけるレーザビーム焦点位置に位置したときに検出でき
る。

【００６９】請求項５の発明によれば、レーザ加工を行
っていないときには、接触子は退避位置に移動されてい
るので他の機器などに干渉せず邪魔にならない。

【００７０】請求項６の発明によれば、レーザ変位セン
サがオフセットした位置に配置されているので、レーザ
ビーム焦点とワーク加工位置との位置関係をリアルタイ
ムにフィードバックできるため、自動的に安定した高精
度のレーザ加工を実施できる。

【００７１】請求項７の発明によれば、静電容量センサ
は非常にコンパクトにできる。レーザ加工中に、レーザ
ビーム焦点とワーク加工位置との位置関係をリアルタイ
ムにフィードバックできるので、自動的に安定した高精
度のレーザ加工を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すもので、ＹＡＧレー
ザ加工ヘッドに設けた焦点位置検出装置としての接触式
センサの側面図である。

【図２】図１における焦点位置検出装置としての接触式
センサの正面図である。

【図３】図１における焦点位置検出装置としての接触式
センサの背面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示すもので、（Ａ）
は接触子の側面図で、（Ｂ）は接触子の平面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態を示すもので、（Ａ）
は接触子の側面図で、（Ｂ）は接触子の平面図である。

【図６】本発明の他の実施の形態を示すもので、ＹＡＧ
レーザ加工ヘッドに設けた焦点位置検出装置としてのレ
ーザ変位センサの正面図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示すもので、ＹＡＧ
レーザ加工ヘッドに設けた焦点位置検出装置としての静
電容量センサの正面図である。

【符号の説明】

１ ＹＡＧレーザ発振器 ５ ＹＡＧレーザ加工ヘッド ７ 焦光レンズ ９ ノズル １３ ＣＣＤカメラ（撮像手段） １７ センサコントローラ １９ モニタ（表示装置） ２１ 焦点位置検出装置 ２３ 接触式センサ（焦点位置検出装置） ３１ 位置検出穴 ３３ 近接スイッチ（接触位置検出器） ３５ 近接スイッチ中継アンプ（表示装置） ３７ ロボットコントローラ ４１ スプリングプランジャ ４７ レーザ変位センサ（焦点位置検出装置） ４９ センサコントローラ ５１ モニタ（表示装置） ５３ 静電容量センサ（焦点位置検出装置） ５５ センサコントローラ ５７ モニタ（表示装置） ５９ ロボットコントローラ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＹＡＧレーザビームをＹＡＧレーザ加工
   ヘッド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記Ｙ
   ＡＧレーザ加工ヘッドの先端に備えたノズルからＹＡＧ
   レーザビームをワークに照射してレーザ加工を行うＹＡ
   Ｇレーザ加工方法において、 前記ＹＡＧレーザ加工ヘッドに備えた撮像手段によりワ
   ークの表面上におけるレーザビームの位置に対するワー
   ク加工位置を検出すると共に、焦点位置検出装置により
   高さ方向におけるレーザビーム焦点位置に対するワーク
   加工位置を検出し、前記撮像手段で検出された検出信号
   と前記焦点位置検出装置で検出された検出信号に基づい
   て表示手段により表示し、この表示に基づいてレーザビ
   ーム焦点位置をワーク加工位置に合わせるべく前記ＹＡ
   Ｇレーザ加工ヘッドを三次元に移動調整することを特徴
   とするＹＡＧレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 焦点位置検出装置をＹＡＧレーザビーム
   に対してオフセットした位置に配置することにより、焦
   点位置検出装置で検出された検出信号に基づいてリアル
   タイムにフィードバック制御することを特徴とする請求
   項１記載のレーザ加工方法。
3. 【請求項３】 ＹＡＧレーザビームをＹＡＧレーザ加工
   ヘッド内に備えた集光レンズにより集光せしめて前記Ｙ
   ＡＧレーザ加工ヘッドの先端に備えたノズルからＹＡＧ
   レーザビームをワークに照射してレーザ加工を行うＹＡ
   Ｇレーザ加工装置において、 三次元に移動可能なＹＡＧレーザ加工ヘッド内にワーク
   の表面上におけるＹＡＧレーザビームの位置に対するワ
   ーク加工位置を検出する撮像手段を設け、前記レーザ加
   工ヘッドに備えられて高さ方向におけるレーザビーム焦
   点位置に対するワーク加工位置を検出する焦点位置検出
   装置を設け、前記撮像手段で検出された検出信号と前記
   焦点位置検出装置で検出された検出信号に基づいてレー
   ザビーム焦点位置に対するワーク加工位置を表示する表
   示手段を設けてなることを特徴とするＹＡＧレーザ加工
   装置。
4. 【請求項４】 前記焦点位置検出装置が、ワークの表面
   に接触する接触子をＹＡＧレーザ加工ヘッドの側面にワ
   ークに接近、離反する方向に移動自在に設けると共に前
   記接触子をワークに接近する方向に常時付勢する付勢手
   段を設け、前記接触子の先端が高さ方向におけるレーザ
   ビーム焦点位置に位置したことを検出する接触位置検出
   器を設けてなる接触式アクチュエータであることを特徴
   とする請求項３記載のレーザ加工装置。
5. 【請求項５】 前記接触子を退避位置に移動可能である
   ことを特徴とする請求項４記載のレーザ加工装置。
6. 【請求項６】 前記焦点位置検出装置が、ワーク加工位
   置よりオフセットした位置に配置したレーザ変位センサ
   であることを特徴とする請求項３記載のレーザ加工装
   置。
7. 【請求項７】 前記焦点位置検出装置が、ノズルとワー
   クのギャップを検出する静電容量センサであることを特
   徴とする請求項３記載のレーザ加工装置。