(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器で発振したＹＡＧレーザ光を光ファイバを経てレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズからワークに照射して三次元レーザ加工を行うに先だって行われるＹＡＧレーザ加工機のティーチング方法において、予めＹＡＧレーザ光の焦点位置を通過するように設定した測定光をレーザ加工ヘッドの外部の測定光源用ヘッドからワーク上の複数のティーチングポイントに順次照射し、このワーク上の測定光の各反射光を撮像手段にて撮像して表示器に表示すると共にこの表示された反射光の表示器画面上におけるビジョン座標を実際のＹＡＧレーザ光の光軸位置に合致するように前後左右方向へ移動させて得られた前後左右方向の位置と、前記ビジョン座標を焦点位置へ移動させて得られた高さ方向の位置とを検出し、この前後左右方向の位置と前記高さ方向の位置とからなる三次元データを画像処理装置により前記複数の各ティーチングポイント毎に自動的に格納してマスタＪＯＢを作成し、この作成されたマスタＪＯＢの前記複数の各ティーチングポイントの三次元データに基づいて画像処理装置で自動的に解析、確認、修正を行うことにより、各ワークに対する補正ＪＯＢを作成することを特徴とするＹＡＧレーザ加工機のティーチング方法。
【請求項２】
前記マスタＪＯＢを自動プログラム装置により作成し、この作成されたマスタＪＯＢのティーチングポイントに対して前記画像処理装置で自動的に解析、確認、修正を行うことを特徴とする請求項１記載のＹＡＧレーザ加工機のティーチング方法。
【請求項３】
レーザ発振器で発振したＹＡＧレーザ光を光ファイバを経てレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズからワークに照射して三次元レーザ加工を行うに先だって行われるＹＡＧレーザ加工機のティーチング装置において、ワーク上の複数のティーチングポイントの高さ方向の位置を検出すべく、予めＹＡＧレーザ光の焦点位置を通過するように設定した測定光をワーク上のティーチングポイントに照射する測定光源用ヘッドを備えてなる高さ方向検出装置をレーザ加工ヘッドの外部に設けると共に、前記ワーク上のティーチングポイントを撮像する撮像手段を設け、この撮像手段にて撮像した画像を表示する表示器を設け、この表示器に表示されたティーチングポイントのビジョン座標を実際のＹＡＧレーザ光の光軸位置に合致するように前後左右方向へ移動させて前後左右方向の位置を検出し、この前後左右方向の位置と前記の高さ方向の位置とからなる三次元データを自動的に絡納してマスタＪＯＢを作成すると共に、このマスタＪＯＢの三次元データに基づいて自動的に解析、確認、修正を行うことにより、各ワークに対する補正ＪＯＢを作成するする画像処理装置を設けてなることを特徴とするＹＡＧレーザ加工機のティーチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元レーザ加工を行うＹＡＧレーザ加工機においてＹＡＧレーザ光の焦点位置をワークのレーザ加工点に合わせるティーチング方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ティーチング時には、ワークのレーザ加工点をＹＡＧレーザ光と同軸上で撮影できるようにミラーが用いられ、このミラーに反射されたワークのレーザ加工点をＣＣＤカメラで撮像し、この撮像された画像は電気的に送られてモニタに表示される。
【０００３】
モニタ上にはクロスターゲットが備えられており、このクロスターゲットにＹＡＧレーザ光の光軸を一致するように設定可能に設けられている。このようにＹＡＧレーザ光の光軸に一致させたクロスターゲットをモニタ上でワークの溶接線に合わせるようにレーザ加工ヘッドを前後左右方向（ワークの表面上を二次元的な方向）に移動せしめることにより、ＹＡＧレーザ光の光軸をワークの溶接線に一致させるべくティーチングする。
【０００４】
また、レーザ加工ヘッドのＺ方向（高さ方向）を調整する方法としては、予めＣＣＤカメラのピントがＹＡＧレーザ光の焦点位置に一致するように調整しておき、実際のワークのレーザ加工点にＹＡＧレーザ光の焦点位置を合わせるにはＣＣＤカメラのピントが合う位置で決定する。
【０００５】
上記の方法を順次繰り返しながらティーチングポイントが蓄積されてティーチングプログラムが作成される。
【０００６】
実際にティーチングされたワークはそのままレーザ加工しても不良品が発生することはないが、同一形状のワークと取り替えてレーザ加工する場合は、ワークの設置精度及びワーク自体の形状精度などにより同一のティーチングプログラムでは溶接線等のレーザ加工位置が一致せず、外れるという事態が生じる。
【０００７】
作業者は不良品の発生防止のために実際に加工する前に空運転をして溶接線が一致しているかを確認すると共にズレがあればティーチングポイントを修正したあとプレイバックを実行する。この確認修正作業はワークを取り替えるたびに実施しなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、作業者がＹＡＧレーザ光の焦点位置を決定する場合、ＣＣＤカメラのピントで判断するので、精度が悪く、加工不良が発生する可能性があるという問題点があった。
【０００９】
また、ワークを交換した場合、作業者により必ずティーチングプログラムの確認と修正作業が必要となる。ワークが多数個ある場合にも全数を確認する必要があり、毎回人手が必要となるので手間がかかるという問題点があった。
【００１０】
上記のような人手による作業を削減するために、精密な治具を製作してワークの設置精度を向上させる方法も考えられるが、20〜50個の小ロット製品の場合は治具の製作工数及び費用がかかりすぎるという問題点があった。
【００１１】
また、ワークの形状精度を向上させるために、ワークを構成する各部品を精度良く製作することも可能であるが、製品のコストが高くなるという問題点があった。
【００１２】
したがって、ワークを交換する毎に人手が介在するので自動化が困難な状態であるという問題点があった。
【００１３】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ティーチングの精度を向上せしめると共にワークを交換した際に発生する作業者のティーチングポイントの確認、修正作業をなくしたり、高精度な治具やワークを構成する部品を必要としなくてすむＹＡＧレーザ加工機のティーチング方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
【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ＹＡＧレーザ加工機のティーチング方法は、レーザ発振器で発振したＹＡＧレーザ光を光ファイバを経てレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズからワークに照射して三次元レーザ加工を行うに先だって行われるＹＡＧレーザ加工機のティーチング方法において、予めＹＡＧレーザ光の焦点位置を通過するように設定した測定光をレーザ加工ヘッドの外部の測定光源用ヘッドからワーク上の複数のティーチングポイントに順次照射し、このワーク上の測定光の各反射光を撮像手段にて撮像して表示器に表示すると共にこの表示された反射光の表示器画面上におけるビジョン座標を実際のＹＡＧレーザ光の光軸位置に合致するように前後左右方向へ移動させて得られた前後左右方向の位置と、前記ビジョン座標を焦点位置へ移動させて得られた高さ方向の位置とを検出し、この前後左右方向の位置と前記高さ方向の位置とからなる三次元データを画像処理装置により前記複数の各ティーチングポイント毎に自動的に格納してマスタＪＯＢを作成し、この作成されたマスタＪＯＢの前記複数の各ティーチングポイントの三次元データに基づいて画像処理装置で自動的に解析、確認、修正を行うことにより、各ワークに対する補正ＪＯＢを作成することを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、前後左右方向の位置と上記の高さ方向の位置とからなる三次元データが画像処理装置により複数の各ティーチングポイント毎に自動的に決定されてティーチングされ、解析、確認、修正が行われてプログラムに反映されるので、ティーチングの精度が向上し、レーザ加工が安定する。
【００１６】
さらに、ワークを交換しても確認、修正作業が画像処理装置により自動的に実施されるので、ワークを交換した際に発生する作業者のティーチングポイントの確認、修正作業がなくなるため、作業者への負担及び手間が不要となり、高精度な治具やワークを構成する高精度な部品がなくても小ロット製品の安定加工が行われる。
【００１７】
請求項２によるのＹＡＧこの発明レーザ加工機のティーチング方法は、請求項１記載のＹＡＧレーザ加工機のティーチング方法において、前記マスタＪＯＢを自動プログラム装置により作成し、この作成されたマスタＪＯＢのティーチングポイントに対して前記画像処理装置で自動的に解析、確認、修正を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
したがって、マスタＪＯＢは自動プログラム装置により容易に作成でき、また、このように容易に作成されたマスタＪＯＢであってもティーチングポイントが画像処理装置により自動的に解析、確認、修正が行われるので、ティーチングの精度が向上する。
【００１９】
請求項３によるＹＡＧこの発明レーザ加工機のティーチング装置は、レーザ発振器で発振したＹＡＧレーザ光を光ファイバを経てレーザ加工ヘッド内に備えた集光レンズからワークに照射して三次元レーザ加工を行うに先だって行われるＹＡＧレーザ加工機のティーチング装置において、ワーク上の複数のティーチングポイントの高さ方向の位置を検出すべく、予めＹＡＧレーザ光の焦点位置を通過するように設定した測定光をワーク上のティーチングポイントに照射する測定光源用ヘッドを備えてなる高さ方向検出装置をレーザ加工ヘッドの外部に設けると共に、前記ワーク上のティーチングポイントを撮像する撮像手段を設け、この撮像手段にて撮像した画像を表示する表示器を設け、この表示器に表示されたティーチングポイントのビジョン座標を実際のＹＡＧレーザ光の光軸位置に合致するように前後左右方向へ移動させて前後左右方向の位置を検出し、この前後左右方向の位置と前記の高さ方向の位置とからなる三次元データを自動的に絡納してマスタＪＯＢを作成すると共に、このマスタＪＯＢの三次元データに基づいて自動的に解析、確認、修正を行うことにより、各ワークに対する補正ＪＯＢを作成する画像処理装置を設けてなること特徴とするものである。
【００２０】
したがって、請求項１記載の作用と同様であり、前後左右方向の位置と前記の高さ方向の位置とからなる三次元データが画像処理装置により複数の各ティーチングポイント毎に自動的に決定されてティーチングされ、解析、確認、修正が行われてプログラムに反映されるので、ティーチングの精度が向上し、レーザ加工が安定する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ加工におけるティーチング方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３３】
図１６を参照するに、本実施の形態に係わるＹＡＧレーザ加工機１は、制御装置としての例えばロボットコントローラ３とは別に設けられたレーザ発振器５からＹＡＧレーザ光ＬＢが発振され、このＹＡＧレーザ光ＬＢが光ファイバ７に導かれてレーザ自動加工機としての例えばＸ，Ｙ，Ｚ方向の三次元方向に移動可能なロボット９、いわゆる多関節ロボットのアーム１１の先端に設けられたレーザ加工ヘッド１３へ送られる。
【００３４】
また、ロボット９は床面上で水平面方向に回転自在なロボット本体１５の上部にブーム１７が前後方向に回動自在に設けられており、このブーム１７の先端には前記アーム１１が上下方向に回動自在に設けられている。アーム１１の先端にはレーザ加工ヘッド１３がヘッド支持アーム１９により水平面方向に首振り可能に設けられ、且つヘッド支持アーム１９の長手方向に対して直交する方向に旋回自在に設けられている。
【００３５】
なお、光ファイバ７はレーザ発振器５とレーザ加工ヘッド１３の加工点との位置関係は基本的に自由である。
【００３６】
レーザ加工ヘッド１３の先端部には、ＹＡＧレーザ光ＬＢを集光するための集光レンズ（図示省略）が備えられており、このＹＡＧレーザ光ＬＢはレーザ加工ヘッド１３に備えられているノズル２１からワークＷに向けて出射されて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。
【００３７】
なお、ロボット９としては上述した多関節ロボットに限定されず、アーム１１が直交座標上を移動自在の直交座標系ロボットでも構わない。この場合のレーザ加工ヘッド１３はアーム１１に昇降自在に設けられる。
【００３８】
図１７を参照するに、光ファイバ７の先端から出射されるＹＡＧレーザ光ＬＢはレーザ加工ヘッド１３内に設けられたコリメータレンズ（図示省略）により平行光とされ、この平行光は集光レンズで集光されるよう構成されている。なお、集光レンズとワークＷの間にはスパッタ・ヒュームから保護するための保護ガラス（図示省略）が設けられている。
【００３９】
また、集光レンズで集光されたＹＡＧレーザ光ＬＢはレーザ加工ヘッド１３の下部に設けたノズルホルダの先端に備えたノズル２１を通過してワークＷに照射される。
【００４０】
なお、レーザ加工ヘッド１３内にはアシストガス（シールドガス）が供給され、このアシストガスはノズル２１からＹＡＧレーザ光ＬＢの同軸上に噴射される。
【００４１】
また、レーザ加工ヘッド１３内には、ティーチングする際にＹＡＧレーザ光ＬＢと同軸上でワークＷ上の溶接線を確認するために画像処理システムを構成する撮像手段としての例えばＣＣＤカメラ２３が配置されている。本実施の形態では、回転ベンドミラー２５が図１７の矢印に示されているようにロータリアクチュエータ２７によりほぼ水平面で回動するように構成されて前述したコリメータレンズと集光レンズとの間のＹＡＧレーザ光ＬＢの同軸上に出没自在に設けられており、ティーチング時のみＹＡＧレーザ光ＬＢの同軸上に前進し、それ以外は後退する。前記ＣＣＤカメラ２３の下部には固定ベンドミラー２８が設けられている。
【００４２】
再び、図１６を参照するに、ＣＣＤカメラ２３はカメラ用信号ケーブル２９により画像処理装置としての画像処理システムを構成する画像処理装置３１を経てロボット９に搭載された表示器としての例えばモニタ３３に接続されている。なお、画像処理装置３１はロボットコントローラ３に通信ケーブル３５を介して電気的に接続されている。
【００４３】
したがって、ワークＷ上の溶接線は回転ベンドミラー２５に反射されて固定ベンドミラー２８を経てＣＣＤカメラ２３に撮像され、ＣＣＤカメラ２３で得られた画像はモニタ３３上に表示される。なお、モニタ３３の画面上には上下左右方向に移動位置決め自在なクロスターゲットＣＴが表示されている。
【００４４】
図１７を参照するに、測定光源用ヘッドとしての例えば半導体レーザヘッド３７がレーザ加工ヘッド１３を支持するヘッド支持アーム１９にブラケットを介してＹＡＧレーザ光ＬＢの光軸と同方向に移動調整自在に設けられている。半導体レーザヘッド３７は例えば半導体レーザ光を発光する発光ダイオードなどの発光装置が内蔵されており、この発光される半導体レーザ光は本実施の形態ではワークＷにスリット光ＳＢとして照射され、このスリット光ＳＢはＹＡＧレーザ光ＬＢの光軸に対して約５０°（ワークＷに対して約４０°）傾斜してワークＷ上に照射されるよう構成されている。
【００４５】
半導体レーザヘッド３７は加工エリアにできるだけ影響を与えない部分に取り付けられており、半導体レーザヘッド３７の先端には半導体レーザ光を集光調整可能な集光レンズ３９が設けられており、本実施の形態ではワークＷ上にスリット光ＳＢが反射光として形成されるように構成されている。
【００４６】
また、半導体レーザヘッド３７内の発光装置には半導体レーザ光の光量調整可能なボリュームが設けられており、本実施の形態で使用される半導体レーザ光は波長および出力とも特に限定されず、任意であって構わない。
【００４７】
上記構成により、まず、レーザ加工ヘッド１３とワークＷとの間隔は最適焦点位置となるように、例えばＹＡＧレーザ光ＬＢの焦点位置がワークＷの表面に位置するように予め調整される。次に、半導体レーザヘッド３７から発光されたスリット光ＳＢのワークＷ上での反射光は回転ベンドミラー２５を介してＣＣＤカメラ２３で撮像され、画像処理装置３１を経てモニタ３３上にワークＷと共に表示される。
【００４８】
レーザ加工ヘッド１３及びモニタ３３上のクロスターゲットＣＴは移動させずに、モニタ３３の画面上のスリット光ＳＢの中心がモニタ３３のクロスターゲットＣＴに一致するように半導体レーザヘッド３７がレーザ加工ヘッド１３に対して上下方向（図１７においてＺ軸方向）に移動されることにより、スリット光ＳＢがＹＡＧレーザ光ＬＢの焦点位置を通過するように位置決めされ、この状態で半導体レーザヘッド３７がレーザ加工ヘッド１３に固定される。
【００４９】
したがって、レーザ加工ヘッド１３が上下動されると、半導体レーザ光のスリット光ＳＢはモニタ３３の画面上で上下動する。例えば、図１７においてレーザ加工ヘッド１３がＺ方向の上方へ移動されると半導体レーザヘッド３７も一緒に上昇するので半導体レーザ光のスリット光ＳＢはワークＷ上を図１７においてＹ方向の左方向へ移動することになるので、このスリット光ＳＢは本実施の形態ではモニタ３３上では下方向へ移動する。逆にレーザ加工ヘッド１３がＺ方向の下方へ移動されるとモニタ３３の画面上のスリット光ＳＢは上方向へ移動する。
【００５０】
つまり、スリット光ＳＢはＹＡＧレーザ光ＬＢの焦点位置を通過するように予め設定されているので、モニタ３３の画面上のスリット光ＳＢがクロスターゲットＣＴの横軸に一致したときにＹＡＧレーザ光ＬＢの焦点がワークＷの表面に位置することになる。
【００５１】
Ｘ−Ｙ方向の位置合わせは、クロスターゲットＣＴの中心位置がＹＡＧレーザ光ＬＢの光軸であるので、クロスターゲットＣＴの中心をレーザ加工位置に合わせるようにレーザ加工ヘッド１３が前後左右方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動される。
【００５２】
図１６を参照するに、前記画像処理装置３１における中央処理装置としての例えばＣＰＵ４１には、レーザ加工条件や加工プログラム等のデータを入力する入力装置４３と表示装置４５が接続されており、この入力されたデータや画像処理装置３１で得たティーチングポイントとＹＡＧレーザ光の焦点位置とのＸ，Ｙ，Ｚ方向における位置決めデータとしての三次元データからなるマスタＪＯＢを記憶するメモリ４７と、
このメモリ４７に記憶されたマスタＪＯＢを画像処理装置３１を送信したり、格納したりするよう指令を与える指令部４９とがＣＰＵ４１に接続されている。なお、前記ロボットコントローラ３はロボット９をコントロールするものである。
【００５３】
以下、図７に示されているような蒲鉾状のワークＷを溶接する場合を例にとって、ティーチング方法について説明する。
【００５４】
最初の１個目のワークＷが作業者により定盤５１の上にセッティングされる。このとき、ワークＷはマグネットベース等のセッティング工具５３により簡単に位置決めできるようにされ、また、レーザ加工ヘッド１３のノズル２１の内部から撮像可能な範囲は直径１０ｍｍ程度であるので、±３ｍｍ以内にセットできるようにされる。
【００５５】
図８を参照するに、１個目のワークＷはティーチング用のワークＷとなり、作業者はＣＣＤカメラ２３で得た画像をモニタ３３で見ながら矢印番号(0)〜(9)までのティーチングポイントを含んだ画像処理を行い、画像処理補正用ＪＯＢ（マスタＪＯＢ）を作成してロボットコントローラ３のメモリに登録される。矢印番号(0)、(1)、(7)、(8)、(9)はアプローチ用ティーチングポイントで、実際にデ ータ補正されるティーチングポイントは矢印番号(2)〜(6)である。
【００５６】
上記のマスタＪＯＢは画像処理システムである画像処理装置３１からの要求コマンドにより通信ケーブル３５を介して画像処理装置３１に転送される。画像処理装置３１内でマスタＪＯＢが複製されて補正ＪＯＢが作成される。
【００５７】
１個目のワークＷは、上述した工程でティーチングされて溶接線が一致しているので、そのままプレバックを実行して自動溶接加工が行われる。この自動溶接加工が終了した後、製品が取り出される。
【００５８】
図９を参照するに、２個目のワークＷが前述した定盤５１の上のマグネットベースや位置決めピン等のセッティング工具５３に突き当てられてセッティングされる。このとき、ワークＷの誤差やセッティングの誤差により実際の溶接線はマスタＪＯＢのデータから微妙に外れている。
【００５９】
レーザ加工ヘッド１３はロボット９の作動によりマスタＪＯＢのステップデータに従って溶接開始点まで移動される。
【００６０】
２個目のワークＷを上記のマスタＪＯＢに基づいて同じティーチングポイントで解析、確認、修正を行って補正ＪＯＢを作成する通信フローチャートは、図１〜図３に示されている。以下、この通信フローチャートに基づいて説明する。
【００６１】
図１を参照するに、ロボットコントローラ３と画像処理装置３１の通信ポートが通信ケーブル３５を介して接続され、ロボットコントローラ３の最初のＪＯＢ名称が取得される。続いて、ロボットコントローラ３の次のＪＯＢ名称が取得され、以下順次、「ＪＯＢ無し」の信号が戻ってくるまで繰り返し全てのＪＯＢが取得される。（ステップＳ１〜Ｓ３）。
【００６２】
画像処理装置３１からロボットコントローラ３への通信ポートが通信ケーブル３５を介して開放され、ここ迄のステップＳ１〜Ｓ３の処理でＭＲＣのメモリ上の全ＪＯＢ名称が取得される（ステップＳ４）。
【００６３】
表示された全ＪＯＢ名称から所望のＪＯＢ名称が選択される（ステップＳ５）。
【００６４】
次いで、再び、通信ポートが接続され、指定ファイルが受信される（ステップＳ６）。
【００６５】
通信ポートが開放され、ここ迄の処理でＭＲＣのメモリ上の全ＪＯＢから指定ファイルが取得される（ステップＳ７及びＳ８）。
【００６６】
受信した指定ファイルより各ステップデータが抽出される。つまり、ＪＯＢの解析が行われて確認、修正するステップデータ、換言すれば図８における矢印番号(0)〜(9)までのティーチングポイントの位置が取り出される（ステップＳ９）。
【００６７】
次いで、再び、通信ポートが接続され、ロボットコントローラ３のロボットステータスを取得するために、１サイクル／プレイモード／コマンドリモートサーボオンがＯＮし、これ以外がＯＦＦしていることを確認する（ステップＳ１０及びＳ１１）。
【００６８】
ロボット９が作動してレーザ加工ヘッド１３のノズル２１が図８における矢印番号(0)の指定パルス位置へ移動し、「運転中」という信号が落ちるまで繰り返 して終了が確認されてロボットコントローラ３のロボットステータスが取得される（ステップＳ１２及びＳ１３）。
【００６９】
図２を参照するに、次いで、ロボット９が作動してレーザ加工ヘッド１３のノズル２１が図８における矢印番号(1)の指定パルス位置へ移動し、「運転中」と いう信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットステータスが取得される（ステップＳ１４及びＳ１５）。
【００７０】
次いで、ロボット９が作動してレーザ加工ヘッド１３のノズル２１が図８における矢印番号(2)の指定パルス位置へ移動し、「運転中」という信号が落ちるま で繰り返して終了が確認されてロボットステータスが取得される。ロボットの動作としてはレーザ加工ヘッド１３が画像処理装置３１側よりステップ送りされ、「ＣＡＬＬＪＯＢ：加工開始」の直前で停止する（ステップＳ１６及びＳ１７）。
【００７１】
矢印番号(2)の指定パルス位置では、まずＺ方向のティーチングが行われる。 図１７のロータリアクチュエータ２７が作動し、回転ベンドミラー２５がＹＡＧレーザ光ＬＢの同軸上へ前進するよう回動してＣＣＤカメラ２３によりＹＡＧレーザ光ＬＢの光軸上の画像が撮像可能となる。
【００７２】
ロボットコントローラ３から半導体レーザ光のＯＮ指令が与えられて半導体レーザ光のＯＮの確認がなされ、半導体レーザヘッド３７から半導体レーザ光がワークＷにスリット光ＳＢとして照射される（ステップＳ１８及びＳ１９）。
【００７３】
通信ポートが開放され、ワークＷ上に反射されたスリット光ＳＢが回転ベンドミラー２５に反射されて固定ベンドミラー２８を経てＣＣＤカメラ２３に撮像され、ＣＣＤカメラ２３で得られた画像が図１０に示されているようにモニタ３３上に表示される。このとき、ロボット９が停止して約１秒程度経過して安定してから画像が取得される。
【００７４】
図１０においては、クロスターゲットＣＴの右側にワークＷの板厚が確認され、ワークＷの板厚の右側のスリット光ＳＢ１はワークＷに反射されたもので、ワークＷの板厚の左側のスリット光ＳＢ２は定盤５１の上に反射されたものである。したがって、図１１に示されているようにクロスターゲットＣＴの横軸からスリット光ＳＢ１までの距離がＺ方向補正量δZとしてビジョン座標で算出される 。
【００７５】
モニタ３３の画面上に表示されたスリット光ＳＢの画像はビジョン座標のＺ方向補正量δZのデータが実際のロボットの動作を表すツール座標に変換されてＺ 方向キャリブレーションデータとして処理される。（ステップＳ２０及びＳ２１）。
【００７６】
次いで、再び通信ポートが接続され、ロボットコントローラ３から半導体レーザ光のＯＦＦ指令が与えられて半導体レーザ光のＯＦＦの確認が行なわれる。ツール座標に変換されたＺ方向補正量は、さらにロボット座標に変換されてＺ方向補正量移動指令が与えられ、レーザ加工ヘッド１３がＺ方向補正量の分だけ移動される（ステップＳ２２〜Ｓ２５）。
【００７７】
「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットコントローラ３のロボットステータスが取得され、通信ポートが開放される（ステップＳ２６及びＳ２７）。
【００７８】
図３を参照するに、図８における矢印番号(2)の指定パルス位置では、続いて Ｘ−Ｙ方向のティーチングが行われる。現在のモニタ上の画像は前述したＺ方向補正量の算出と同様に処理されて、解析、確認、修正が行われてＸ−Ｙ方向補正量が算出される。図１２に示されているように矢印番号(2)のＸ−Ｙ方向のティ ーチングポイントＴＰ２からクロスターゲットＣＴの縦軸までの距離がＸ方向補正量δXとしてビジョン座標で算出され、ティーチングポイントＴＰ２からクロ スターゲットＣＴの横軸までの距離がＹ方向補正量δYとしてビジョン座標で算 出される（ステップＳ２８）。
【００７９】
次いで、再び通信ポートが接続され、ビジョン座標からツール座標に変換されたＸ方向補正量とＹ方向補正量は、さらにロボット座標に変換されてＸ−Ｙ方向補正量移動指令が与えられ、レーザ加工ヘッド１３がＸ−Ｙ方向補正量の分だけ移動される（ステップＳ２９及びＳ３０）。
【００８０】
「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットコントローラ３のロボットステータスが取得され、現在位置のパルスデータが取得され、通信ポートが開放され、取得されたパルスデータが矢印番号(2)の指定パル ス位置のステップに重旦されて補正ステップとされ、この補正ステップが補正ＪＯＢに格納される。（ステップＳ３１〜Ｓ３４）。
【００８１】
図８における矢印番号(2)の指定パルス位置における上記のステップＳ１６〜 Ｓ３４と同様の工程を繰り返して、図８における矢印番号(3)〜(6)の指定パルス位置の補正ステップデータがパルスデータで取得され、補正ＪＯＢに格納される。ロボットの動作としては溶接終了点が「ＣＡＬＬＪＯＢ：加工終了」の直前のステップとされる（ステップＳ３５）。
【００８２】
例えば、レーザ加工ヘッド１３のノズル２１は図１３に示されているようにマスタＪＯＢに従って溶接開始点の次のステップである図８における矢印番号(3) の指定パルス位置まで移動され停止する。この動作は画像処理装置３１側によりステップ送りされる。
【００８３】
図１４は矢印番号(3)の指定パルス位置の画像を示すもので、クロスターゲッ トＣＴの左側にワークＷの端面の板厚が確認され、ワークＷの板厚の右側のスリット光ＳＢ３はワークＷに反射されたもので、ワークＷの板厚の左側のスリット光ＳＢ４は定盤５１の上に反射されたものである。したがって、図１５に示されているようにクロスターゲットＣＴの横軸からスリット光ＳＢ３までの距離がＺ方向補正量δZとしてビジョン座標で算出される。
【００８４】
モニタ３３の画面上に表示されたスリット光ＳＢ３の画像はビジョン座標のＺ方向補正量δZのデータが実際のロボットの動作を表すツール座標に変換されて Ｚ方向キャリブレーションデータとして処理される。ツール座標に変換されたＺ方向補正量は、さらにロボット座標に変換されてＺ方向補正量移動指令が与えられ、レーザ加工ヘッド１３がＺ方向補正量の分だけ移動される。
【００８５】
矢印番号(3)の指定パルス位置では、続いてＸ−Ｙ方向のティーチングが行わ れる。現在のモニタ上の画像は前述したＺ方向補正量の算出と同様に処理されて、解析、確認、修正が行われてＸ−Ｙ方向補正量が算出される。図１５に示されているように矢印番号(3)のＸ−Ｙ方向のティーチングポイントＴＰ３からクロ スターゲットＣＴの縦軸までの距離がＸ方向補正量δXとしてビジョン座標で算 出され、ティーチングポイントＴＰ３からクロスターゲットＣＴの横軸までの距離がＹ方向補正量δYとしてビジョン座標で算出される。
【００８６】
上記のビジョン座標はツール座標に変換され、このツール座標のＸ方向補正量とＹ方向補正量はさらにロボット座標に変換されてＸ−Ｙ方向補正量移動指令が与えられ、レーザ加工ヘッド１３がＸ−Ｙ方向補正量の分だけ移動される（ステップＳ３５の補足説明）。
【００８７】
再び図３を参照するに、通信ポートが接続され、ロボット９が作動してレーザ加工ヘッド１３のノズル２１が図８における矢印番号(7)の指定パルス位置へ移 動し、「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットコントローラ３のロボットステータスが取得される（ステップＳ３６〜Ｓ３８）。
【００８８】
次いで、レーザ加工ヘッド１３のノズル２１が図８における矢印番号(8)の指 定パルス位置へ移動し、「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットステータスが取得される（ステップＳ３９及びＳ４０）。
【００８９】
次いで、レーザ加工ヘッド１３のノズル２１が図８における矢印番号(9)の指 定パルス位置へ移動し、「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットステータスが取得される。なお、回転ベンドミラー２５はロータリアクチュエータ２７が作動してＹＡＧレーザ光ＬＢの同軸上から後退するよう回動する（ステップＳ４１及びＳ４２）。
【００９０】
図４を参照するに、実際の溶接加工が行われるときの動作を通信フローチャートを参照して説明する。
【００９１】
通信ポートが開放され、以上のようにステップＳ１〜Ｓ４２の工程により取得された各ティーチングポイントのパルスデータは、画像処理装置３１で補正ＪＯＢとして作成される。通信ポートが接続され、上記の補正ＪＯＢは画像処理装置３１側から通信ケーブル３５を介して送信コマンドを使用してロボットコントローラ３に転送される（ステップＳ５１〜Ｓ５４）。
【００９２】
実際の溶接加工は、転送された補正ＪＯＢから選択され、ロボットコントローラ３のロボットステータスを取得するために、１サイクル／プレイモード／コマンドリモートサーボオンがＯＮし、これ以外がＯＦＦしていることを確認する（ステップＳ５５及びＳ５６）。
【００９３】
画像処理装置３１からロボット９に外部スタート信号が入力されて運転が開始され、補正ＪＯＢに基づいて溶接加工が実施される（ステップＳ５７）。
【００９４】
「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットステータスが取得される（ステップＳ５８）。
【００９５】
上記の補正ＪＯＢは画像処理装置３１側に複製されて画像処理装置３１側に保存され、ロボットコントローラ３の補正ＪＯＢは削除される。通信ポートが開放される（ステップＳ５９〜Ｓ６１）。
【００９６】
図５を参照するに、レーザ加工ヘッド１３のノズル２１を溶接線に沿って移動せしめて各ティーチングポイントのズレを確認するための空運転が行われるときの動作を通信フローチャートを参照して説明する。なお、この空運転の動作は、上述した実際の溶接加工の動作とほぼ同様である。
【００９７】
通信ポートが開放され、前述したステップＳ１〜Ｓ４２の工程により取得された各ティーチングポイントのパルスデータは、画像処理装置３１で空運転補正ＪＯＢとして作成される。通信ポートが接続され、上記の空運転補正ＪＯＢは画像処理装置３１側から通信ケーブル３５を介して送信コマンドを使用してロボットコントローラ３に転送される（ステップＳ７１〜Ｓ７４）。
【００９８】
空運転は、転送された空運転補正ＪＯＢから選択され、ロボットコントローラ３のロボットステータスを取得するために、１サイクル／プレイモード／コマンドリモートサーボオンがＯＮし、これ以外がＯＦＦしていることを確認する（ステップＳ７５及びＳ７６）。
【００９９】
画像処理装置３１からロボット９に外部スタート信号が入力されて運転が開始され、空運転補正ＪＯＢに基づいて空運転が実施される（ステップＳ７７）。
【０１００】
「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットステータスが取得される（ステップＳ７８）。
【０１０１】
上記の空運転補正ＪＯＢは画像処理装置３１側に複製されて画像処理装置３１側に保存され、ロボットコントローラ３の空運転補正ＪＯＢは削除される。通信ポートが開放される（ステップＳ７９〜Ｓ８１）。
【０１０２】
以上をまとめると、本実施の形態では通常のプログラムと同様に作成されたＪＯＢが画像処理装置としての画像処理装置３１側に呼び出され、この呼び出されたＪＯＢが解析されて修正すべきティーチングポイントが決定され、マスタＪＯＢが作成される。このマスタＪＯＢに基づいてプログラムの順序通りに各ティーチングポイントへ移動するように画像処理装置３１側からロボット９へ指令が与えられる。
【０１０３】
各ティーチングポイントの確認、修正が終了すると、各ティーチングポイントの補正データを元に補正ＪＯＢが自動的に作成される。
【０１０４】
上記の補正ＪＯＢは画像処理装置３１側からロボットコントローラ３にダウンロードされ、画像処理装置３１側からロボットコントローラ３にスタート指令が与えられる。また、ロボットコントローラ３内の補正ＪＯＢは画像処理装置３１側からの指令により削除されると共に上記の補正ＪＯＢは画像処理装置３１側に複製され蓄積される。
【０１０５】
したがって、画像処理装置３１はワークＷが搬入されると、ＪＯＢ解析からティーチングポイントの確認、修正、ＪＯＢダウンロード、スタートまで完全に自動的に実施されるので、ワークＷの搬入出装置があれば、その搬入出の完了信号を利用して完全自動化が可能となる。２個目のワークＷ以降は全て画像処理装置３１側よりコントロールされて機能する。
【０１０６】
なお、画像処理装置３１は、ロボットコントローラ３に対して半導体レーザのＯＮ／ＯＦＦ及びその完了確認、ロボットの現在の位置座標（直交座標、関節座標）、ロボットのステータス信号（非常停止、各種モード状態など）などの通信が行われている。
【０１０７】
また、マニュアルモードにしておくと、各ティーチングポイントの確認、修正が終了した時点で、ステップ送りが可能となる。ステップ送りとは各ティーチングポイントに「進む／戻るボタン」により移動可能となり、修正されたポイントでよいかどうかを作業者が判断できるものである。
【０１０８】
図６を参照するに、ステップ送りの動作を通信フローチャートを参照して説明する。
【０１０９】
通信ポートが開放され、前述したステップＳ１〜Ｓ４２の工程により取得された各ティーチングポイントのパルスデータは、画像処理装置３１のメモリに格納される。（ステップＳ９１及びＳ９２）
「進むボタン」が押されると、通信ポートが接続され、補正データにより次のステップへの移動指令が画像処理装置３１側から通信ケーブル３５を介してロボットコントローラ３に転送される（ステップＳ９３〜Ｓ９５）。
【０１１０】
「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットステータスが取得され、通信ポートが開放される（ステップＳ９６及びＳ９７）。
【０１１１】
一方、上記のステップＳ９２の工程が行なわれた後に、「戻るボタン」が押されると、通信ポートが接続され、補正データにより前のステップへの移動指令が画像処理装置３１側から通信ケーブル３５を介してロボットコントローラ３に転送される（ステップＳ９８〜Ｓ１００）。
【０１１２】
「運転中」という信号が落ちるまで繰り返して終了が確認されてロボットステータスが取得され、通信ポートが開放される（ステップＳ１０１及びＳ１０２）。
【０１１３】
また、ドライラン実行が行われると、ＹＡＧレーザ出射のコマンドのみ省略されたＪＯＢがダウンロードされて実行される。これにより修正された溶接線をロボット９が移動している箇所をモニタの画像で確認可能となる。
【０１１４】
また、万一、画像処理装置３１側が修正点を特定できない場合はワーニングで作業者に知らせることができ、特定できない画像を作業者が確認しながらマウス等の入力装置により特定して次のステップに進行可能となる。
【０１１５】
また、画像処理装置３１を起動する際、画像処理装置３１はロボットコントローラ３に現在登録されているＪＯＢ一覧を問い合わせ表示して作業者に選択させるように構成されている。
【０１１６】
なお、この発明は前述した発明の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。
【０１１７】
例えば、前述した発明の実施の形態ではレーザ加工ヘッド１３の内部からＣＣＤカメラ２３で得た画像が使用されるので、視野が狭く、この範囲を超えると使用できなくなってしまうが、ＣＣＤカメラ２３はＹＡＧレーザ光ＬＢからオフセットした位置に取り付けることにより視野を拡大して適用範囲を広げることも可能となる。
【０１１８】
あるいは、レーザ加工ヘッド１３の外部に固定されたＣＣＤカメラ２３の画像を使用してティーチングプログラムを作成することも可能である。
【０１１９】
さらに、高さ方向を検出する高さ方向検出装置としては、半導体レーザのスリット光ＳＢとＣＣＤカメラ２３を用いたが、レーザセンサ、超音波センサ、近接センサ、静電容量センサなどの距離を検出するセンサやその他のセンサを使用しても構わない。
【０１２０】
また、前述した発明の実施の形態では、最初に作業者がマスタＪＯＢを作成してこのマスタＪＯＢを修正するシステムとしたが、自動プログラミング装置等によりオンラインで作成されたマスタＪＯＢを使用して、このマスタＪＯＢのティーチングポイントを修正するシステムとすることも可能である。
【０１２１】
また、前述した発明の実施の形態では、マスタＪＯＢに対してティーチングポイントを修正するシステムとしたが、溶接加工終了後に溶接状態を確認して補修溶接を行ったり、溶接不良個所の検出をしたり、レーザ発振器５等に溶接条件の変更をフィードバックすることも可能である。
【０１２２】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、前後左右方向の位置と上記の高さ方向の位置とからなる三次元データを画像処理装置により複数の各ティーチングポイント毎に自動的に決定してティーチングし、解析、確認、修正を行ってプログラムに反映されるので、ティーチングの精度を向上でき、レーザ加工の安定を図ることができる。
【０１２３】
さらに、ワークを交換しても確認、修正作業を画像処理装置により自動的に実施するので、ワークを交換した際に発生する作業者のティーチングポイントの確認、修正作業をなくすことができるため、作業者への負担及び手間をなくすことができ、高精度な治具やワークを構成する高精度な部品を不要とし、小ロット製品の安定加工を行うことができる。
【０１２４】
また、測定光源用ヘッドから照射されたワーク上の測定光の各反射光が撮像手段にて撮像されて画像処理装置にてＹＡＧレーザの焦点位置を高さ方向と前後左右方向とからなる三次元で自動的に決定してティーチングし、解析、確認、修正を行なってプログラムに反映できるので、ティーチングの精度を向上でき、レーザ加工の安定を図ることができる。
【０１２６】
請求項２の発明によれば、自動プログラム装置によりマスタＪＯＢを容易に作成でき、また、このように容易に作成されたマスタＪＯＢであってもティーチングポイントに対して画像処理装置により自動的に解析、確認、修正を行うのでティーチングの精度を向上できる。
【０１２９】
請求項３の発明によれば、請求項１記載の作用と同様であり、前後左右方向の位置と前記の高さ方向の位置とからなる三次元データが画像処理装置により複数の各ティーチングポイント毎に自動的に決定してティーチングし、解析、確認、修正を行ってプログラムに反映されるので、ティーチングの精度を向上でき、レーザ加工が安定を図ることができる。
【０１３０】
さらに、ワークを交換しても確認、修正作業を画像処理装置により自動的に実施するので、ワークを交換した際に発生する作業者のティーチングポイントの確認、修正作業をなくすことができるため、作業者への負担及び手間をなくすことができ、高精度な治具やワークを構成する高精度な部品を不要とし、小ロット製品の安定加工を行うことができる。
【０１３１】
また、測定光源用ヘッドから照射されたワーク上の測定光の各反射光が撮像手段にて撮像されて画像処理装置にてＹＡＧレーザの焦点位置を高さ方向と前後左右方向とからなる三次元で自動的に決定してティーチングし、解析、確認、修正を行なってプログラムに反映できるので、ティーチングの精度を向上でき、レーザ加工の安定を図ることができる。
【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、補正ＪＯＢを作成する通信フローチャートである。
【図２】図１の続きの通信フローチャートである。
【図３】図２の続きの通信フローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態を示すもので、実際の溶接加工が行われるときの通信フローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態を示すもので、空運転が行われるときの通信フローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態を示すもので、ステップ送りの通信フローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態を示すもので、ワークを溶接するためのティーチング方法の概略説明図である。
【図８】本発明の実施の形態を示すもので、ワークを溶接するためのティーチング方法の概略説明図である。
【図９】本発明の実施の形態を示すもので、２個目のワークを溶接するための矢印番号(2)のティーチング方法の概略説明図である。
【図１０】図８における矢印番号(2)の画像のスリット光の状態を示す説明図である。
【図１１】図８における矢印番号(2)の画像でＺ方向補正量を示す説明図である。
【図１２】図８における矢印番号(2)の画像でＸ−Ｙ方向補正量を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態を示すもので、２個目のワークを溶接するための矢印番号(3)のティーチング方法の概略説明図である。
【図１４】図１３における矢印番号(3)の画像のスリット光の状態を示す説明図である。
【図１５】図１３における矢印番号(3)の画像でＺ方向補正量及びＸ−Ｙ方向補正量を示 す説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態を示すもので、ＹＡＧレーザ加工機の全体図である。
【図１７】本発明の実施の形態を示すもので、レーザ加工ヘッドの部分的な斜視図である。
【符号の説明】
１  ＹＡＧレーザ加工機
３  ロボットコントローラ（制御装置）
５  レーザ発振器
７  光ファイバ
９  ロボット（レーザ自動加工機）
１３  レーザ加工ヘッド
２３  ＣＣＤカメラ（撮像手段）
３１  画像処理装置（画像処理システム）
３３  モニタ（表示器）
３７  半導体レーザヘッド（測定光源用ヘッド）
４３  セッティング工具
ＣＴ  クロスターゲット
ＳＢ  スリット光
δX   Ｘ方向補正量
δY   Ｙ方向補正量
δZ   Ｚ方向補正量
ＴＰ２，ＴＰ３  ティーチングポイント
【図１】
0004469436.tif 000002
【図２】
0004469436.tif 000003
【図３】
0004469436.tif 000004
【図４】
0004469436.tif 000005
【図５】
0004469436.tif 000006
【図６】
0004469436.tif 000007
【図７】
0004469436.tif 000008
【図８】
0004469436.tif 000009
【図９】
0004469436.tif 000010
【図１０】
0004469436.tif 000011
【図１１】
0004469436.tif 000012
【図１２】
0004469436.tif 000013
【図１３】
0004469436.tif 000014
【図１４】
0004469436.tif 000015
【図１５】
0004469436.tif 000016
【図１６】
0004469436.tif 000017
【図１７】
0004469436.tif 000018