(57)【要約】【課題】撮像ユニット５３を具備した複合加工機１において、ノズル５１の交換を含むノズル５１の点検処理を効率良く行うこと。【解決手段】レーザ加工ヘッド４７は、その側部に、上方向から撮像するカメラ５７（撮像ユニット５３）を一体的に備えている。ノズルラック６９の先端側には、レーザ加工ヘッド４７の先端部から入射される光を直角に曲げて出射する第１反射ミラー７５が一体的に設けられている。ノズルラック６９の先端側には、第１反射ミラー７５から入射される光ＬＢを直角に曲げてカメラ５７（撮像ユニット５３）側へ出射する第２反射ミラー７７が一体的に設けられている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にノズルを着脱可能に有したレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ加工ヘッドの側部に設けられ、撮像光軸が前記レーザ加工ヘッドの照射光軸に対して水平方向にオフセットし、上方向から撮像する撮像ユニットと、
前記レーザ加工ヘッドの先端部の画像を前記撮像ユニット側へ反射する反射ミラーと、を具備したことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記反射ミラーは、
前記レーザ加工ヘッドの先端部から入射される光を直角に曲げて出射する第１反射ミラーと、
前記第１反射ミラーから入射される光を直角に曲げて前記撮像ユニット側へ出射する第２反射ミラーと、を有したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記第１反射ミラー及び前記第２反射ミラーは、対向しかつ水平方向に対して互いに反対方向に傾斜し、前記第１反射ミラーの設置位置に対する前記第２反射ミラーの設置位置のオフセット量は、前記レーザ加工ヘッドの照射光軸に対する前記撮像ユニットの撮像光軸のオフセット量と同じであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記第１反射ミラー及び前記第２反射ミラーを備えた支持アームが前記レーザ加工ヘッドの先端部の下方位置に相対的に位置決め可能になっている請求項２又は請求項３に記載のレーザ加工機。
【請求項５】
前記撮像ユニットは、垂直方向に対する傾斜角を変更できるように水平な揺動軸心周りに揺動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項６】
先端側に支持アームを備え、前記ノズルを保持する複数の保持部を有し、複数の前記ノズルを収納するノズルラックを具備し、
前記ノズルラックは、任意の前記保持部を前記レーザ加工ヘッドの先端部と上下に対向させるように前記レーザ加工ヘッドに対して相対的に水平方向へ移動可能に構成され、前記反射ミラーが前記支持アームに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項７】
前記第１反射ミラーの入射光軸を前記レーザ加工ヘッドの照射光軸に、前記第２反射ミラーの出射光軸を前記撮像ユニットの撮像光軸にそれぞれ一致させた状態で、前記撮像ユニットによって前記レーザ加工ヘッドの先端部を上方向から撮像したことを条件として、前記撮像ユニットからの撮像画像に基づいて、前記レーザ加工ヘッドの先端部に指定のノズル径を有した正常なノズルが装着されているか否かについて判定する正常判定部を具備したことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項８】
前記保持部に保持された前記ノズルを前記レーザ加工ヘッドの先端部に装着し、前記第１反射ミラーの入射光軸を前記レーザ加工ヘッドの照射光軸に、前記第２反射ミラーの出射光軸を前記撮像ユニットの撮像光軸にそれぞれ一致させた状態で、前記撮像ユニットによって前記レーザ加工ヘッドの先端部を上方向から撮像したことを条件として、前記撮像ユニットからの撮像画像に基づいて、前記ノズルのノズル径を取得するノズル径取得部と、
取得された前記ノズルのノズル径を前記ノズルラックの前記保持部に対応させて登録するノズル径登録部と、を具備した請求項６に記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに向かって上方向からレーザ光を照射することにより、ワークに対してレーザ加工（レーザ切断加工）を行うレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーザ加工機は、ワークを支持する加工テーブルと、加工テーブルの上方位置に設けられかつレーザ光を発振するレーザ発振器に光学的に接続された中空状（筒状）のレーザ加工ヘッドとを具備している。レーザ加工ヘッドは、その先端部（下端部）に、上方向からアシストガスを噴射しながらレーザ光を照射するノズルを着脱可能に有している。
【０００３】
近年、パンチ加工済みのワークに対してレーザ加工を行う際に、レーザ加工の基準となる原点位置をパンチ加工の基準となる原点位置に合わせる機能を有したレーザ加工機が開発されている。そのレーザ加工機は、レーザ加工ヘッドの側部に、パンチ加工済みのワークに形成した基準穴上方向から撮像する撮像ユニットを備えている（特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、レーザ加工ヘッドの先端部に指定のノズル径と異なるノズル径のノズルが装着されている場合、ノズルのノズル孔の周縁に損傷がある場合、又はノズルの先端面にドロスやスパッタ等の異物が付着した場合等には、ワークの切断不良を招くことになる。そのため、加工テーブル上の加工領域から外れた領域に設けられたノズル検査装置のカメラでノズル先端を撮像し、ノズルの不良を検出する技術がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２２６９３３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３４９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の先行技術においては、加工テーブル上の加工領域から外れた領域にノズル検査装置が固定的に設けられており、検査をする際にはレーザ加工ヘッドを加工領域から外れた領域まで移動させる必要がある。また、ノズル検査用のカメラやリングライト、ノズル検査装置の昇降機構等を専用に設備する必要がある。更に、ノズル検査装置はレーザ加工ヘッドの先端部を下方向から撮像するためにカメラを上向きにノズルの下側に設置しており、ドロスやスパッタ等の異物の侵入を防止するために専用のカバーが必要となる。また、この専用カバーを開いたとき、ノズル検査装置を昇降させるとき、カメラで撮像するときには、ノズルの下側にカメラが存在するために、ノズルに付着した異物がカメラのレンズ上に落下すると、カメラのレンズが損傷してしまったり、またカバー機構や昇降機構の故障につながり、ひいてはノズルの形状を正しく検査できないことになる。
【０００７】
そのため、専用のノズル検査装置を用いることなく、カメラ等の損傷や故障を防止しつつ、指定のノズル径と異なるノズル径のノズルの装着の有無、ノズル孔の周縁の損傷の有無、又はスパッタ等の異物の付着の有無等、ノズルの点検処理を効率よく行うことが望まれている。
【０００８】
そこで、前述の要望に応えることができる、新規な構成のレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様は、先端部にノズルを着脱可能に有したレーザ加工ヘッドと、前記レーザ加工ヘッドの側部に設けられ、撮像光軸（撮像位置）が前記レーザ加工ヘッドの照射光軸（照射位置）に対して水平方向にオフセットし、上方向から撮像する撮像ユニットと、前記レーザ加工ヘッドの先端部の画像を前記撮像ユニット側へ反射する反射ミラーと、を具備したことである。
【００１０】
本発明の態様によると、前記反射ミラーによって前記レーザ加工ヘッドの先端部の画像を前記撮像ユニット側へ反射する。これにより、前記撮像ユニットによって前記レーザ加工ヘッドの先端部の画像を撮像することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記撮像ユニット等の損傷や故障を防止しつつ、ノズルの点検処理を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、図２におけるII-II線に沿った図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る複合加工機（レーザ加工機）の模式的な側面図である。
【図３】図３は、図２におけるIII-III線に沿った拡大図である。
【図４】図４は、傾斜姿勢のシュータテーブルの上方のノズル交換領域においてノズルの交換を行う様子を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る複合加工機の要部を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る複合加工機の制御ブロック図である。
【図７】図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、カメラによってレーザ加工ヘッドの先端部を撮像した撮像画像（画像データ）を示す図である。図７（ａ）は、ノズルが正常な様子を示しており、図７（ｂ）は、ノズルのノズル孔の周縁に損傷がある様子を示しており、図７（ｃ）は、ノズルの先端面に異物が付着した様子を示している。
【図８】図８は、ノズルのノズル径の登録処理を示すフローチャート図である。
【図９】図９は、ノズルの点検処理を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態について図１から図９を参照して説明する。
【００１４】
なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられる」とは、直接的に設けられることの他に、別部材を介して間接的に設けられることを含む意であり、「備えられる」と同義である。「備える」とは、直接的に備えることの他に、別部材を介して間接的に備えることを含む意であり、「設ける」と同義である。「Ｘ軸方向」とは、水平方向の１つであり、本発明の実施形態にあっては、左右方向のことである。「Ｙ軸方向」とは、Ｘ軸方向に直交する水平方向の１つであり、本発明の実施形態にあっては、前後方向のことである。また、図面中、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向、「Ｕ」は、上方向、「Ｄ」は、下方向をそれぞれ指している。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る複合加工機１は、板状のワーク（板金）Ｗに対してレーザ加工（レーザ切断加工）及びパンチ加工（打ち抜き加工及び成形加工を含む）行う複合タイプの加工機である。また、複合加工機１は、加工機本体（加工機ベース）３を具備しており、加工機本体３は、上下に対向した上部フレーム５と下部フレーム７を有したブリッジ型のベースフレーム９と、下部フレーム７の左右両側にそれぞれ設けられた支持フレーム（サイドフレーム）１１とを有している。
【００１６】
図１、図３、及び図４に示すように、加工機本体３は、その適宜位置に、ワークＷを支持する加工テーブル１３を備えている。加工テーブル１３の一部であるセンタ固定テーブル１５は、その左部に、ワークＷから分離した製品（図示省略）又は残材（図示省略）を外部へ排出するためのシュータテーブル２１を有している。シュータテーブル２１は、その基端側（左端側）の揺動中心２１ｓ周りに上下方向へ揺動可能になっており、その揺動によって水平な水平姿勢（図３参照）と水平方向に対して傾斜姿勢（図４参照）とに切換可能に構成されている。また、下部フレーム７は、その左側に、シュータテーブル２１を上下方向へ揺動させる揺動アクチュエータとして揺動シリンダ２３を備えている。更に、シュータテーブル２１には、レーザ光及びアシストガスを通過させるためのレーザ開口部２５が形成されており、レーザ開口部２５は、Ｙ軸方向へ延びている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、複合加工機１は、キャレッジベース２７と、キャレッジ２９と、複数のクランパ３１と、複数のパンチ金型３３と、上部タレット３５と、複数のダイ金型３７と、下部タレット３９と、ラム４１と、ストライカ４３とを具備している。なお、キャレッジベース２７及びキャレッジ２９等の構成は、特許文献１等に示すように、既に公知であり、それらの詳細については省略する。
【００１８】
ここで、ワークＷの端部を複数のクランパ３１によってクランプした状態で、キャレッジ２９をＸ軸方向へ移動させかつキャレッジベース２７をＹ軸方向へ移動させることにより、ワークＷをＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させて、パンチパンチ加工位置ＰＡに対して移動位置決めする。そして、パンチ加工位置ＰＡに割り出したパンチ金型３３ストライカ４３によって打圧することで、ワークＷに対してパンチ加工を行うことができる。
【００１９】
複合加工機１は、Ｙ軸スライダ４５と、中空状（筒状）のレーザ加工ヘッド４７と、ファイバレーザ発振器４９とを具備している。レーザ加工ヘッド４７は、その先端部(下端部）に、上方向からアシストガスを噴射しながらレーザ光を照射するノズル５１を有している。なお、Ｙ軸スライダ４５及びレーザ加工ヘッド４７等の構成は、特許文献１等に示すように、既に公知であり、それらの詳細については省略する。
【００２０】
ここで、パンチ加工済みのワークＷの端部を複数のクランパ３１によってクランプした状態で、キャレッジ２９をＸ軸方向へ移動させかつレーザ加工ヘッド４７をＹ軸方向へ移動させることで、パンチ加工済みのワークＷをレーザ加工ヘッド４７の照射光軸（照射位置）４７ａに対して相対的に移動位置決めして、レーザ加工（レーザ切断加工）を行うことができる。
する。
【００２１】
レーザ加工ヘッド４７は、その側部に、パンチ加工済みのワークＷに形成した基準穴（図示省略）等を上方向から撮像する撮像ユニット（撮像部）５３を一体的に備えている。そして、撮像ユニット５３の具体的な構成は、次の通りである。
【００２２】
図２及び図５に示すように、レーザ加工ヘッド４７は、その側部に、筒状の撮像ケース５５を一体的に備えており、撮像ケース５５の下側は、解放（開口）されている。また、撮像ケース５５は、その内部に、上方向から下側の撮像対象を撮像するカメラ５７を備えている。カメラ５７は、撮像素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device ）又はＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）を有している。カメラ５７（撮像ユニット５３）の撮像光軸（撮像位置）５７ａは、レーザ加工ヘッド４７の照射光軸（照射位置）４７ａに対してＹ軸方向にのみオフセットしている。更に、撮像ケース５５は、その下部に、（基準穴を含む周辺に）上方向から照明光を照射する照明源としてリングライト５９を備えている。なお、カメラ５７の撮像光軸５７ａがレーザ加工ヘッド４７の照射光軸４７ａに対してＹ軸方向にのみオフセットする代わりに、Ｘ軸方向にのみオフセットし、又はＸ軸方向とＹ軸方向の両方向にオフセットしてもよい。
【００２３】
ベースフレーム９は、その後部に、レーザ加工ヘッド４７の先端部に対してノズル５１の交換を行うためのノズル交換機構６１を備えている。そして、ノズル交換機構６１の具体的な構成は、次の通りである。
【００２４】
図３及び図４に示すように、ベースフレーム９は、その後部に、Ｙ軸方向へ延びた昇降台６３を昇降可能（上下方向へ移動可能）に備えている。ベースフレーム９は、昇降台６３の下側に、昇降台６３を昇降させる昇降アクチュエータとして一対の昇降シリンダ６５を備えており、一対の昇降シリンダ６５は、Ｙ軸方向に離隔している。また、昇降台６３は、その上面（上側）に、Ｙ軸方向へ延びたスライドプレート６７をＹ軸方向へ移動可能に備えている。昇降台６３は、その適宜位置に、スライドプレート６７をＹ軸方向へ移動させるためのＹ軸シリンダ（図示省略）を備えている。なお、昇降台６３は、ベースフレーム９の後部に直接的に設ける代わりに、一対の昇降シリンダ６５を介して間接的に設けてもよい。
【００２５】
スライドプレート６７は、その上面に、複数のノズル５１を収納するノズルラック６９を備えている。ノズルラック６９は、その上面に、ノズル５１を保持する複数の保持孔（保持部）７１を有しており、複数の保持孔７１は、Ｙ軸方向に並んでいる。また、ノズルラック６９は、センタ固定テーブル１５の後方の段取り領域ＳＡと傾斜姿勢のシュータテーブル２１の後部の上方のノズル交換領域ＣＡとの間において、スライドプレート６７と一体的にＹ軸方向へ移動するように構成されている。換言すれば、ノズルラック６９は、任意の保持孔７１をノズル交換領域ＣＡに位置したレーザ加工ヘッド４７の先端部に上下に対向させるように、キャレッジベース２７の下側を経由してＹ軸方向へ移動可能に構成されている。ここで、段取り領域ＳＡとは、ノズル５１をノズルラック６９の保持孔７１にセットするために作業者が作業する領域のことである。ノズル交換領域ＣＡとは、レーザ加工ヘッド４７の先端部に対して自動的にノズル５１の交換を行うための領域のことである。
【００２６】
前述の構成により、シュータテーブル２１を水平姿勢から傾斜姿勢に切り替えた後に、Ｙ軸シリンダの駆動によりノズルラック６９を段取り領域ＳＡからノズル交換領域ＣＡへ移動させて、ノズルラック６９の空の保持孔７１をノズル交換領域ＣＡに位置したレーザ加工ヘッド４７の先端部に上下に対向させる。次に、一対の昇降シリンダ６５の駆動によりノズルラック６９を昇降台６３と一体的に上昇させて、ノズルラック６９の空の保持孔７１によってノズル５１を保持（収容）する。そして、一対の昇降シリンダ６５の駆動によりノズルラック６９を昇降台６３と一体的に下降させる。これにより、レーザ加工ヘッド４７の先端部からノズル５１を離脱させて、ノズルラック６９の空の保持孔７１にノズル５１を収納することができる。
【００２７】
レーザ加工ヘッド４７をＹ軸方向へ移動させて、ノズルラック６９の所定の保持孔７１をレーザ加工ヘッド４７の先端部に上下に対向させる。次に、一対の昇降シリンダ６５の駆動によりノズルラック６９を昇降台６３と一体的に上昇させて、レーザ加工ヘッド４７の先端部にノズル５１のプラグを挿入（接続）する。そして、一対の昇降シリンダ６５の駆動によりノズルラック６９を昇降台６３と一体的に下降させる。これにより、レーザ加工ヘッド４７の先端部にノズル５１を装着して、ノズルラック６９の所定の保持孔７１から分離させる（切り離す）ことができる。
【００２８】
図５に示すように、ノズルラック６９は、その先端側（前端側）に、Ｙ軸方向へ延びた支持アーム７３を一体的に備えており、支持アーム７３は、レーザ加工ヘッド４７の先端部の下方位置に相対的に位置決め可能になっている。また、支持アーム７３は、その基端側（後端側）に、レーザ加工ヘッド４７の先端部から入射される光（リングライト５９からの照明光の反射光）を直角に曲げて出射する第１反射ミラー７５を一体的に備えている。更に、支持アーム７３は、その先端側（前端側）に、第１反射ミラー７５から入射される光を直角に曲げてカメラ５７（撮像ユニット５３）側へ出射する第２反射ミラー７７を一体的に備えている。換言すれば、ノズルラック６９の先端側におけるＹ軸方向に離隔した位置には、第１反射ミラー７５及び第２反射ミラー７７が支持アーム７３を介して一体的に設けられている。
【００２９】
ここで、第１反射ミラー７５の入射光軸（第１反射ミラー７５の設置位置）７５ａに対する第２反射ミラー７７の出射光軸（第２反射ミラー７７の設置位置）７７ａは、第１反射ミラー７５の入射光軸７５ａに対する第２反射ミラー７７の出射光軸７７ａのオフセット方向に合わせて、Ｙ軸方向にのみオフセットしている。第１反射ミラー７５の入射光軸７５ａに対する第２反射ミラー７７の出射光軸７７ａのオフセット量δは、レーザ加工ヘッド４７の照射光軸４７ａに対するカメラ５７の撮像光軸５７ａのオフセット量λと同じである。また、第１反射ミラー７５及び第２反射ミラー７７は、Ｙ軸方向（水平方向）に対向しかつ水平方向に対して互いに反対側へ４５度傾斜している。これにより、第１反射ミラー７５及び第２反射ミラー７７は、レーザ加工ヘッド４７の先端部の画像をカメラ５７側へ反射することができる。なお、第１反射ミラー７５の入射光軸７５ａに対する第２反射ミラー７７の出射光軸７７ａのオフセット方向に合わせて、第１反射ミラー７５の入射光軸７５ａに対する第２反射ミラー７７の出射光軸７７ａをＸ軸方向にのみ、又はＸ軸方向とＹ軸方向の両方向にオフセットさせてもよい。
【００３０】
図１及び図６に示すように、複合加工機１は、加工プログラムに基づいて、シュータテーブル２１（揺動シリンダ２３）、キャレッジベース２７、キャレッジ２９、上部タレット３５、下部タレット３９、ラム４１、Ｙ軸スライダ４５、レーザ加工ヘッド４７、撮像ユニット５３、及びノズル交換機構６１等の動作を制御する制御装置７９を具備している。また、制御装置７９は、１つ又は複数のコンピュータによって構成されており、制御装置７９は、加工プログラム、ワーク情報、金型情報等を記憶するメモリと、加工プログラムを解釈して実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）とを備えている。ワーク情報には、ワークＷの各寸法、材質等が含まれており、金型情報には、パンチ金型３３及びダイ金型３７の形状、各寸法等が含まれている。
【００３１】
制御装置７９のＣＰＵは、ノズル径取得部８３としての機能、ノズル径登録部８５としての機能、及び正常判定部８７としての機能を有している。また、正常判定部８７は、装着判定部８９と、真円判定部９１と、ノズル径判定部９３と、付着判定部９５とからなっている。そして、ノズル径取得部８３等の具体的な構成は、次の通りである。
【００３２】
ノズル径取得部８３は、ノズルラック６９の保持孔７１に保持されたノズル５１をレーザ加工ヘッド４７の先端部に装着した後に、所定の条件の下で、カメラ５７からの撮像画像（画像データ）に基づいて、ノズル５１のノズル径（ノズル孔５１ｈ（図７（ａ）参照）の直径）を演算により取得するように構成されている。具体的には、ノズル径取得部８３は、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、ノズル５１のノズル径を角度位置を変えて複数回検出し、検出結果（検出値）の平均値をノズル５１のノズル径として演算する。所定の条件とは、第１反射ミラー７５の入射光軸７５ａをレーザ加工ヘッド４７の照射光軸４７ａに、第２反射ミラー７７の出射光軸７７ａをカメラ５７の撮像光軸５７ａにそれぞれ一致させた状態で、カメラ５７によってレーザ加工ヘッド４７の先端部を上方向から撮像したことである。
【００３３】
ノズル径登録部８５は、取得されたノズル５１のノズル径をノズルラック６９の保持孔７１に対応させて登録するように構成されている。具体的には、ノズル径登録部８５は、取得されたノズル５１のノズル径をノズルラック６９の保持孔７１の保持情報（位置情報）に対応させて制御装置７９のメモリに登録する。
【００３４】
正常判定部８７は、前記所定の条件の下で、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、レーザ加工ヘッド４７の先端部に指定のノズル径を有した正常なノズル５１が装着されているか否かについて判定するように構成されている。また、正常判定部８７の処理は、装着判定部８９の処理、真円判定部９１の処理、ノズル径判定部９３の処理、及び付着判定部９５の処理によって実行される。
【００３５】
装着判定部８９は、前記所定の条件の下で、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、レーザ加工ヘッド４７の先端部にノズル５１が装着されているか否かについて判定するように構成されている。具体的には、装着判定部８９は、カメラ５７からの撮像画像にノズル５１のノズル孔５１ｈに相当する部位又はノズル５１の外輪郭に相当する部位が存在しているか否か判定する。
【００３６】
真円判定部９１は、レーザ加工ヘッド４７の先端部にノズル５１が装着されていると判定された場合に、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、ノズル５１のノズル孔５１ｈが真円であるか否かについて判定するように構成されている。具体的には、真円判定部９１は、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、ノズル５１のノズル孔５１ｈの重心位置を演算し、その重心位置からノズル５１のノズル孔５１ｈの周縁までの距離を異なる角度位置において複数回検出し、複数の検出結果（検出値）が同じであるか否かについて判定する。
【００３７】
ノズル径判定部９３は、ノズル５１のノズル孔５１ｈが真円であると判定された場合に、ノズル５１のノズル径が指定のノズル径である否かについて判定するように構成されている。なお、ノズル径判定部９３は、制御装置７９のメモリに記憶された正常ノズルの参照画像（図示省略）を用いて、パターンマッチングにより撮像画像中のノズル５１のノズル径と正常ノズルのノズル径（指定のノズル径）が一致しているか否かについて判定してもよい。この場合には、真円判定部９１の処理は不要になるため、真円判定部９１を省略する。
【００３８】
付着判定部９５は、ノズル５１のノズル径が指定のノズル径であると判定された場合に、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、ノズル５１のノズル孔５１ｈの周辺にスパッタ等の異物Ｆ（図７（ｃ）参照）が付着しているか否かについて判定するように構成されている。具体的には、付着判定部９５は、撮像画像中における、ノズル５１の先端面に相当する部位とノズル孔５１ｈに相当する部位とのコントラスト差が正常なコントラスト差から低下しているか否かについて判定する。なお、付着判定部９５は、前記正常ノズルの参照画像を用いて、撮像画像中のノズル５１の先端面に相当する部位と前記正常ノズルの参照画像の対応する部分とのコントラスト差があるか否かについて判定してもよい。
【００３９】
続いて、本発明の実施形態の第１の作用として、第１反射ミラー７５及び第２反射ミラー７７に関する作用について説明する。
【００４０】
図５に示すように、第１反射ミラー７５の入射光軸７５ａをレーザ加工ヘッド４７の照射光軸４７ａに、第２反射ミラー７７の出射光軸７７ａをカメラ５７の撮像光軸５７ａにそれぞれ一致させる。すると、レーザ加工ヘッド４７の先端部から入射される光を第１反射ミラー７５によって直角に曲げて出射する。そして、第１反射ミラー７５から入射される光を第２反射ミラー７７によって直角に曲げてカメラ５７側へ出射する。換言すれば、第１反射ミラー７５及び第２反射ミラー７７によってレーザ加工ヘッド４７の先端部の画像をカメラ５７側へ反射する。これにより、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、カメラ５７（撮像ユニット５３）によってレーザ加工ヘッド４７の先端部の画像を確実に撮像することができる。
【００４１】
なお、図７（ａ）は、ノズル５１が正常な様子を示しており、図７（ｂ）は、ノズル５１のノズル孔５１ｈの周縁に損傷がある様子を示しており、図７（ｃ）は、ノズル５１の先端面に異物Ｆが付着した様子を示している。
【００４２】
続いて、本発明の実施形態の第２の作用として、ノズル５１のノズル径の登録処理について図１から図６、図８参照して説明する。
【００４３】
ノズル交換機構６１等によってレーザ加工ヘッド４７の先端部にノズル５１を装着して、ノズルラック６９の所定の保持孔７１から分離させる（図８におけるステップＳ１０１）。そして、第１反射ミラー７５の入射光軸７５ａをレーザ加工ヘッド４７の照射光軸４７ａに、第２反射ミラー７７の出射光軸７７ａをカメラ５７の撮像光軸５７ａにそれぞれ一致させた状態で、カメラ５７によってレーザ加工ヘッド４７の先端部を上方向から撮像する（図８におけるステップＳ１０２）。
【００４４】
図８におけるステップＳ１０２の処理の終了後に、ノズル径取得部８３は、カメラ５７からの撮像画像（画像データ）に基づいて、ノズル５１のノズル径（ノズル孔５１ｈの直径）を演算により取得する（図８におけるステップＳ１０３）。そして、ノズル径登録部８５は、取得されたノズル５１のノズル径をノズルラック６９の所定の保持孔７１に対応させて登録する（図８におけるステップＳ１０４）。更に、ノズル交換機構６１等によってノズル５１をレーザ加工ヘッド４７の先端部から離脱させて、ノズルラック６９の空の所定の保持孔７１に戻す（図８におけるステップＳ１０５）。
【００４５】
図８におけるステップＳ１０５の処理の終了後に、制御装置７９のＣＰＵは、ノズルラック６９に収納された全ノズル５１のノズル径を登録したか否かについて判断する（図８におけるステップＳ１０６）。そして、ノズルラック６９に収納された全ノズル５１のノズル径を登録していない場合（図８におけるステップＳ１０６のＮｏの場合）には、図８におけるステップＳ１０１の前に戻って、ノズル５１のノズル径の登録処理を続行する。ノズルラック６９に収納された全ノズル５１のノズル径を登録した場合（図８におけるステップＳ１０６のＹｅｓの場合）には、ノズル５１のノズル径の登録処理を終了する。
【００４６】
続いて、本発明の実施形態の第３の作用として、ノズル５１の点検処理について図１から図６、図９を参照して説明する。
【００４７】
第１反射ミラー７５の入射光軸７５ａをレーザ加工ヘッド４７の照射光軸４７ａに、第２反射ミラー７７の出射光軸７７ａをカメラ５７の撮像光軸５７ａにそれぞれ一致させた状態で、カメラ５７によってレーザ加工ヘッド４７の先端部を上方向から撮像する（図９におけるステップＳ２０１）。次に、装着判定部８９は、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、レーザ加工ヘッド４７の先端部にノズル５１が装着されているか否かについて判定する（図９におけるステップＳ２０２）。そして、レーザ加工ヘッド４７の先端部にノズル５１が装着されていないと判定した場合（図９におけるステップＳ２０２のＮｏの場合）には、ノズル交換機構６１等によってレーザ加工ヘッド４７の先端部に対してノズル５１の交換を行う（図９におけるステップＳ２０３）。
【００４８】
レーザ加工ヘッド４７の先端部にノズル５１が装着されていると判定した場合（図９におけるステップＳ２０２のＹｅｓの場合）には、真円判定部９１は、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、ノズル５１のノズル孔５１ｈが真円であるか否かについて判定する（図９におけるステップＳ２０４）。そして、ノズル５１のノズル孔５１ｈの周縁の損傷等によりノズル５１のノズル孔５１ｈが真円でないと判定された場合（図９におけるステップＳ２０４のＮｏの場合）には、ノズル交換機構６１等によってレーザ加工ヘッド４７の先端部に対してノズル５１の交換を行う（図９におけるステップ２０３）。
【００４９】
ノズル５１のノズル孔５１ｈが真円であると判定された場合（図９におけるステップＳ２０４のＹｅｓの場合）には、ノズル径判定部９３は、ノズル５１のノズル径が指定のノズル径である否かについて判定する（図９におけるステップＳ２０５）。そして、ノズル５１のノズル径が指定のノズル径でないと判定された場合（図９におけるステップＳ２０５のＮｏの場合）には、ノズル交換機構６１等によってレーザ加工ヘッド４７の先端部に対してノズル５１の交換を行う（図９におけるステップ２０３）。
【００５０】
ノズル５１のノズル径が指定のノズル径であると判定された場合（図９におけるステップＳ２０５のＹｅｓの場合）には、付着判定部９５は、カメラ５７からの撮像画像に基づいて、ノズル５１のノズル孔５１ｈの周辺に異物が付着しているか否かについて判定する（図９におけるステップＳ２０６）。そして、ノズル５１のノズル孔５１ｈの周辺に異物が付着してないと判定された場合（図９におけるステップＳ２０６のＮｏの場合）には、ノズル５１の点検処理が終了する。ノズル５１のノズル孔５１ｈの周辺に異物が付着していると判定された場合（図９におけるステップＳ２０６のＹｅｓの場合）には、制御装置７９のＣＰＵは、ノズル５１の清掃を行うためのアラームを発生させる（図９におけるステップＳ２０７）。なお、制御装置７９のＣＰＵがアラームを発生させる代わりに、ノズル交換機構６１等によってレーザ加工ヘッド４７の先端部に対してノズル５１の交換を行ってもよい。
【００５１】
以上の如き、本発明の実施形態によれば、撮像ユニット５３を具備した複合加工機１において、加工テーブル１３上の加工領域から外れた領域にまでレーザ加工ヘッド４７を移動させることなく、ノズル５１の交換を含むノズル５１の点検処理を効率良く行うことができる。
【００５２】
カメラ５７は下向きに設置され、かつノズル５１とはオフセットした位置にあるので、ノズル５１の先端面に付着したドロスやスパッタ等がカメラ５７に落下することはなく、カメラ５７の損傷や故障を防止することができる。また、ノズル５１の先端面にドロスやスパッタ等が落下しても、支持アーム７３の中間部に直接落下するか、第１反射ミラー７５（或いは第２反射ミラー）の傾斜に沿って支持アーム７３の中間部に落下することになるので、カメラ５７の撮像に全く影響がなく、レーザ加工ヘッド４７の先端部を正確に撮像することができる。
【００５３】
また、本発明の実施形態によれば、撮像ユニット５３を利用してノズル５１のノズル径の登録処理を自動的に行うことができるため、複合加工機１に関する人手による登録処理の手間を極力減らすことができる。
【００５４】
なお、 本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、次のように種々の態様で実施可能である。即ち、複合加工機１は適用した技術的思想を単体のレーザ加工機（図示省略）に適用してもよい。また、撮像ユニット５３の垂直方向（鉛直方向）に対する傾斜角を変更できるように撮像ユニット５３を水平な揺動軸心周りに揺動可能に構成してもよい。この場合には、撮像ユニット５３の垂直方向に対する傾斜角を例えば６０度に変更して、第１反射ミラー７５の水平方向に対する傾斜角を例えば３０度にすることにより、第２反射ミラー７７を省略することができる。
【００５５】
そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。
【符号の説明】
【００５６】
１    複合加工機（レーザ加工機）
３    加工機本体
５    上部フレーム
７    下部フレーム
９    ベースフレーム
１１    支持フレーム
１３    加工テーブル
２１    シュータテーブル
２３    揺動シリンダ
４５    Ｙ軸スライダ
４７    レーザ加工ヘッド
４７ａ  レーザ加工ヘッドの照射光軸
４９    ファイバレーザ発振器（レーザ発振器）
５１    ノズル
５１ｈ  ノズル孔
５３    撮像ユニット（撮像部）
５５    撮像ケース
５７    カメラ
５９    リングライト
６１    ノズル交換機構
６３    昇降台
６５    昇降シリンダ
６７    スライドプレート
６９    ノズルラック
７１    保持孔（保持部）
７３    支持アーム
７５    第１反射ミラー
７５ａ  第１反射ミラーの入射光軸
７７    第２反射ミラー
７７ａ  第２反射ミラーの出射光軸
７９    制御装置
８３    ノズル径取得部
８５    ノズル径登録部
８７    正常判定部
８９    装着判定部
９１    真円判定部
９３    ノズル径判定部
９５    付着判定部
ＣＡ    ノズル交換領域
ＰＡ    パンチ加工位置
【図１】
2018118279.tif 000003
【図２】
2018118279.tif 000004
【図３】
2018118279.tif 000005
【図４】
2018118279.tif 000006
【図５】
2018118279.tif 000007
【図６】
2018118279.tif 000008
【図７】
2018118279.tif 000009
【図８】
2018118279.tif 000010
【図９】
2018118279.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月18日(2018.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にノズルを着脱可能に有したレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ加工ヘッドの側部に設けられ、撮像光軸が前記レーザ加工ヘッドの照射光軸に対して水平方向にオフセットし、上方向から撮像する撮像ユニットと、
前記レーザ加工ヘッドの先端部の画像を前記撮像ユニット側へ反射する反射ミラーと、を具備したことを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記反射ミラーは、
前記レーザ加工ヘッドの先端部から入射される光を直角に曲げて出射する第１反射ミラーと、
前記第１反射ミラーから入射される光を直角に曲げて前記撮像ユニット側へ出射する第２反射ミラーと、を有したことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記第１反射ミラー及び前記第２反射ミラーは、対向しかつ水平方向に対して互いに反対方向に傾斜し、前記第１反射ミラーの設置位置に対する前記第２反射ミラーの設置位置のオフセット量は、前記レーザ加工ヘッドの照射光軸に対する前記撮像ユニットの撮像光軸のオフセット量と同じであることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記第１反射ミラー及び前記第２反射ミラーを備えた支持アームが前記レーザ加工ヘッドの先端部の下方位置に相対的に位置決め可能になっている請求項２又は請求項３に記載のレーザ加工機。
【請求項５】
前記撮像ユニットは、垂直方向に対する傾斜角を変更できるように水平な揺動軸心周りに揺動可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
【請求項６】
先端側に支持アームを備え、前記ノズルを保持する複数の保持部を有し、複数の前記ノズルを収納するノズルラックを具備し、
前記ノズルラックは、任意の前記保持部を前記レーザ加工ヘッドの先端部と上下に対向させるように前記レーザ加工ヘッドに対して相対的に水平方向へ移動可能に構成され、前記反射ミラーが前記支持アームに設けられていることを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項７】
前記第１反射ミラーの入射光軸を前記レーザ加工ヘッドの照射光軸に、前記第２反射ミラーの出射光軸を前記撮像ユニットの撮像光軸にそれぞれ一致させた状態で、前記撮像ユニットによって前記レーザ加工ヘッドの先端部を上方向から撮像したことを条件として、前記撮像ユニットからの撮像画像に基づいて、前記レーザ加工ヘッドの先端部に指定のノズル径を有した正常なノズルが装着されているか否かについて判定する正常判定部を具備したことを特徴とする請求項２から請求項４、又は請求項６のうちのいずれか１項に記載のレーザ加工機。
【請求項８】
前記保持部に保持された前記ノズルを前記レーザ加工ヘッドの先端部に装着し、前記第１反射ミラーの入射光軸を前記レーザ加工ヘッドの照射光軸に、前記第２反射ミラーの出射光軸を前記撮像ユニットの撮像光軸にそれぞれ一致させた状態で、前記撮像ユニットによって前記レーザ加工ヘッドの先端部を上方向から撮像したことを条件として、前記撮像ユニットからの撮像画像に基づいて、前記ノズルのノズル径を取得するノズル径取得部と、
取得された前記ノズルのノズル径を前記ノズルラックの前記保持部に対応させて登録するノズル径登録部と、を具備した請求項６に記載のレーザ加工機。