(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインレーザビームをレーザ加工ヘッド内部に設けられた集光レンズを介してワーク上の加工位置に照射することによりレーザ加工を行うレーザ加工機におけるティーチング方法であって、
前記集光レンズに前記メインレーザビームの光軸から離れた位置から前記光軸に平行に補助レーザビームを入射し前記集光レンズを介して前記加工位置に向け斜めに照射すると共に前記メインレーザビームの光軸と重なる位置におかれた撮像目標のワーク表面を前記集光レンズを介して撮像する工程と、
前記補助レーザビームの照射により表示されたワーク表面の照射の位置を前記加工位置と一致させるべく前記レーザ加工ヘッドとワークの距離を調整する工程と、
さらに前記照射の位置を前記加工位置と一致させた後、前記レーザ加工ヘッドの位置座標を記憶することによりティーチングを行う工程とを含み、
前記照射の位置と前記加工位置とが一致しない場合は前記メインレーザビームの照射範囲の外側に前記補助レーザビームの照射が位置することを特徴とするレーザ加工機におけるティーチング方法。
【請求項２】
メインレーザビームをレーザ加工ヘッド内部に設けられた集光レンズを介してワーク上の加工位置に照射することによりレーザ加工を行うレーザ加工機におけるティーチング装置であって、
前記集光レンズに前記メインレーザビームの光軸から離れた位置から前記光軸に平行に補助レーザビームを入射し前記集光レンズを介して前記加工位置に向け斜めに照射する補助レーザ源と、
前記メインレーザビームの光軸と重なる位置におかれた撮像目標のワーク表面を前記集光レンズを介して撮像する撮像手段と、
この撮像された画像を表示する表示手段と、
前記補助レーザビームにより照射されるワーク表面の照射の位置を前記加工位置と一致させるべく前記レーザ加工ヘッドとワークの距離を調整すると共に前記照射の位置を前記加工位置と一致させたときの前記レーザ加工ヘッドの位置座標を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段により検出された位置座標を記憶する記憶手段とを備え、
前記照射の位置と前記加工位置とが一致しない場合は前記メインレーザビームの照射範囲の外側に前記補助レーザビームの照射が位置することを特徴とするレーザ加工機におけるティーチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を用いてティーチングを行うレーザ加工機におけるティーチング方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザ加工のためのティーチングとしては、図８に示されているような可視光レーザＫＬＢを用いて行うものがある。図８において、例えばレーザ加工ヘッド１０１から可視光レーザＫＬＢを照射して、作業者が目視することによりワークＷの上に照射される可視光レーザＫＬＢを加工位置に合せてティーチングを行うものである。
【０００３】
しかし、このような可視光レーザＫＬＢを用いる場合には、作業者の目では可視光レーザＫＬＢを視認しづらく焦点がはっきりしないため正確なティーチングを行うことができないという問題がある。このため、図９に示されているようなＣＣＤカメラ１０３により加工位置を撮像してティーチングを行うものがある。
【０００４】
図９において、例えばレーザ加工ヘッド１０５の内部にＣＣＤカメラ１０３を設けて、集光レンズ１０７を通してワークＷの表面にピントを合せて撮像し、その画像からレーザ加工ヘッド１０５を加工位置に合せてティーチングを行うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＣＤカメラ１０３の画像によりティーチングを行う場合においては、集光レンズ１０７がＣＣＤカメラ１０３の結像レンズでもあるため、レーザ焦点距離を長くするとカメラの焦点深度も長くなり焦点がはっきりせず正確なティーチングが困難であるという問題がある。
【０００６】
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、長焦点レーザレンズを使用したレーザ加工機においても正確なティーチングを行うことのできるＣＣＤカメラ等の撮像手段を用いたレーザ加工機におけるティーチング方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記のような問題に鑑みなされたものであって、請求項１に係る発明は、メインレーザビームをレーザ加工ヘッド内部に設けられた集光レンズを介してワーク上の加工位置に照射することによりレーザ加工を行うレーザ加工機におけるティーチング方法であって、前記集光レンズに前記メインレーザビームの光軸から離れた位置から前記光軸に平行に補助レーザビームを入射し前記集光レンズを介して前記加工位置に向け斜めに照射すると共に前記メインレーザビームの光軸と重なる位置におかれた撮像目標のワーク表面を前記集光レンズを介して撮像する工程と、前記補助レーザビームの照射により表示されたワーク表面の照射の位置を前記加工位置と一致させるべく前記レーザ加工ヘッドとワークの距離を調整する工程と、さらに前記照射の位置を前記加工位置と一致させた後、前記レーザ加工ヘッドの位置座標を記憶することによりティーチングを行う工程とを含み、前記照射の位置と前記加工位置とが一致しない場合は前記メインレーザビームの照射範囲の外側に前記補助レーザビームの照射が位置するレーザ加工機におけるティーチング方法である。
請求項２に係る発明は、メインレーザビームをレーザ加工ヘッド内部に設けられた集光レンズを介してワーク上の加工位置に照射することによりレーザ加工を行うレーザ加工機におけるティーチング装置であって、前記集光レンズに前記メインレーザビームの光軸から離れた位置から前記光軸に平行に補助レーザビームを入射し前記集光レンズを介して前記加工位置に向け斜めに照射する補助レーザ源と、前記メインレーザビームの光軸と重なる位置におかれた撮像目標のワーク表面を前記集光レンズを介して撮像する撮像手段と、この撮像された画像を表示する表示手段と、前記補助レーザビームにより照射されるワーク表面の照射の位置を前記加工位置と一致させるべく前記レーザ加工ヘッドとワークの距離を調整すると共に前記照射の位置を前記加工位置と一致させたときの前記レーザ加工ヘッドの位置座標を検出する位置検出手段と、この位置検出手段により検出された位置座標を記憶する記憶手段とを備え、前記照射の位置と前記加工位置とが一致しない場合は前記メインレーザビームの照射範囲の外側に前記補助レーザビームの照射が位置するレーザ加工機におけるティーチング装置である。
【０００８】
【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。
【０００９】
図２を参照するに、レーザ加工機として、例えばＹＡＧレーザ発振器１のそばに多関節ロボット３が設けられている。この多関節ロボット３の手首部分５には前記ＹＡＧレーザ発振器１と光ファイバ７で連結されるレーザ加工ヘッド９が取付けられている。
【００１０】
前記多関節ロボット３には、各関節において各腕を駆動する駆動モータ１１（図３参照）が設けられており、この駆動モータ１１には各腕の角度を測定する位置検出手段としての例えばロータリエンコーダ１３（図３参照）等が設けられている。前記駆動モータ１１及びロータリエンコーダ１３はロボットコントローラ１５に接続されている。
【００１１】
従って、ロボットコントローラ１５がロータリエンコーダ１３により各腕の角度を検出しながら各駆動モータ１１を制御することによりレーザ加工ヘッド９を所望の位置に移動、位置決めしてレーザ加工を行うものである。
【００１２】
図３を参照するに、このロボットコントローラ１５は主制御部としてのＣＰＵ１７を有しており、このＣＰＵ１７にはティーチング時に多関節ロボット３を作動させてレーザ加工ヘッド９を移動させるためのティーチングボックス１９や、後述する撮像手段により映された画像を表示する表示手段としてのＣＲＴ２１を有している。また、前述のロータリエンコーダ１３がＣＰＵ１７に接続されている。
【００１３】
ロボットコントローラ１５内部においては、記憶手段としてのメモリ２３がＣＰＵ１７に接続されており、また多関節ロボット３を作動させる各駆動モータ１１を制御する軸制御部２５が設けられている。
【００１４】
図１にはレーザ加工ヘッド９が示されている。このレーザ加工ヘッド９には前記光ファイバ７が接続されており、レーザ加工ヘッド９の内部における光ファイバ７の先端前方（図１中右方向）にはコリメートレンズ２７が取付けられている。このコリメートレンズ２７の前方には所定の透過率を有する半透鏡２９が設けられており、この半透鏡２９の下方には集光レンズ３１が設けられている。
【００１５】
従って、光ファイバ７により送られてきたメインレーザビームＬＢは半透鏡２９により下向きに向きを変えて集光レンズ３１へ送られるため、焦点ＦＰに集光してワークＷにレーザ加工を行うことになる。
【００１６】
一方、前記半透鏡２９の上方には撮像手段であるＣＣＤカメラ３３が設けられており、このＣＣＤカメラ３３の横（図１中右側）には補助レーザビームである可視光レーザＫＬＢを発する補助レーザ源としての可視光レーザ源３５が下向き（図１中下向き）に設けられている。この可視光レーザ源３５の下方における前記半透鏡２９の側方には、可視光レーザ用のコリメートレンズ３７が設けられている。
【００１７】
従って、図１に示されるように、可視光レーザ源３５から発せられた可視光レーザＫＬＢはレーザ加工用の集光レンズ３１によりワークＷの表面に照射されるため、メインレーザビームＬＢの焦点ＦＰと同じ位置に集光される。
【００１８】
また、ＣＣＤカメラ３３は半透鏡２９及び集光レンズ３１を介してワークＷを撮像することからメインレーザビームＬＢと同じ経路をたどるため、ＣＣＤカメラ３３の撮像目標ＴＰ（図４参照）と可視光レーザＫＬＢが交わる点がメインレーザビームＬＢの焦点ＦＰと一致することになる。
【００１９】
図４及び図５を参照するに、メインレーザビームＬＢの焦点ＦＰがワークＷの表面にあっていない場合には、メインレーザビームＬＢは撮像目標ＴＰを中心としてある範囲に分布する状態となっており、可視光レーザＫＬＢはメインレーザビームＬＢの外側を照射する。これは、図５に示されるようにワークＷの下方に焦点ＦＰがある場合のみならず、ワークＷの上方に焦点ＦＰがある場合も全く同様である。
【００２０】
このため、図６及び図７を併せて参照するに、ティーチングを行う場合には、ＣＲＴ２１に表示される画像３９を見ながらティーチングボックス１９により軸制御部２５を直接制御してレーザ加工ヘッド９を移動させ、ＣＣＤカメラ３３の撮像目標ＴＰと可視光レーザＫＬＢを一致させると共に加工位置である例えば溶接線４１上に位置決めして、この時のレーザ加工ヘッド９の位置をロータリエンコーダ１３により検出してメモリ２３に入力することによりティーチングを行う。
【００２１】
以上の結果から、撮像目標ＴＰと可視光レーザＫＬＢを一致させることにより、メインレーザビームＬＢの焦点をワークＷ表面の加工位置に確実に合せることができるので、正確なティーチングを容易に行うことができる。
【００２２】
また、補助レーザである可視光レーザＫＬＢをメインレーザビームＬＢの光軸からずらした位置に配置すると共に、共通の集光レンズ３１を使用しているため、集光レンズの焦点距離が長い場合でも明確な焦点を認めることができ、正確なティーチングを行うことができる。
【００２３】
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は多関節ロボット３を用いた三次元レーザ加工機について説明したが、これに限らず、ごく一般的な二次元のレーザ加工機におけるティーチングにも適用することができる。
【００２４】
また、前述の実施の形態においては、レーザ加工ヘッド９の内部に可視光レーザ源３５を設けたが、これに代わり可視光レーザ源をレーザ加工ヘッド９の外部に設けて光ファイバで導くようにしても全く同様である。
【００２５】
また、前述の実施の形態においてはレーザ加工として溶接を例にとったが、レーザによる切断の場合でも同様に適用できる。
【００２６】
【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機におけるティーチング方法では、同一の集光レンズを通して撮像し、あるいは補助レーザビームを照射するので撮像目標及び補助レーザビームは共にメインレーザビームの焦点を通過する。このことから、補助レーザビームと撮像目標が一致する点がメインレーザビームの焦点となるのでメインレーザビームの焦点位置を明確に検出することができ、補助レーザビームと撮像目標が一致する点をワーク表面の加工位置に合せて、その時のレーザ加工ヘッドの座標値を検出して記憶することにより正確なティーチングを行うことができる。また、同一の集光レンズを使用しているので、集光レンズの焦点距離にかかわらず正確なティーチングを行うことができる。
請求項２の発明によるレーザ加工機におけるティーチング装置では、撮像手段によるワーク表面の撮像及び補助レーザ源から発せられる補助レーザビームが共に同一の集光レンズを通るので、撮像目標及び補助レーザビームは共にメインレーザビームの焦点を通過する。このことから、補助レーザビームと撮像目標が一致する点がメインレーザビームの焦点となるのでメインレーザビームの焦点位置を明確に検出することができ、表示手段により表示される画像を見ながら補助レーザビームと撮像目標が一致する点をワーク表面の加工位置に合せて、その時のレーザ加工ヘッドの座標値を位置検出手段により検出して記憶手段により記憶することにより正確なティーチングを行うことができる。また、同一の集光レンズを使用しているので、集光レンズの焦点距離にかかわらず正確なティーチングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るレーザ加工機におけるティーチング装置に用いるレーザ加工ヘッドを示す断面図である。
【図２】この発明に係るレーザ加工機におけるティーチング装置を示す全体図である。
【図３】ロボットコントローラの内部構成を示すブロック図である。
【図４】焦点が加工位置に一致していない状態を示す表示画面である。
【図５】図４の状態を示す断面図である。
【図６】焦点が加工位置に一致している適正なティーチング状態を示す表示画面である。
【図７】図６の状態を示す断面図である。
【図８】従来における可視光レーザを用いたティーチング方法を示す説明図である。
【図９】従来におけるＣＣＤカメラを用いたティーチング方法を示す説明図である。
【符号の説明】
３  多関節ロボット（レーザ加工機）
９  レーザ加工ヘッド
１３  ロータリエンコーダ（位置検出手段）
２１  ＣＲＴ（表示手段）
２３  メモリ（記憶手段）
３１  集光レンズ
３３  ＣＣＤカメラ（撮像手段）
３５  可視光レーザ源（補助レーザ源）
Ｗ  ワーク
ＬＢ  メインレーザビーム
ＫＬＢ  可視光レーザ（補助レーザビーム）
ＴＰ  撮像目標
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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