(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工ヘッドに、圧電素子が内蔵され振動を検知する振動センサを取り付けると共に、該振動センサの接触子をピアノ線により形成し、該ピアノ線の先端を、加工ヘッドの焦点位置に配置し、
加工ヘッドを移動させ、ピアノ線の先端を、ワークの加工点に接触させたときに検知された振動に基づいて、該加工点を検出することを特徴とする加工点検出装置。
【請求項２】
上記加工点検出用振動センサが取り付けられた加工ヘッドと同じ加工ヘッドに、圧電素子が内蔵され振動を検知する振動センサを取り付けると共に、該振動センサの接触子をピアノ線により形成し、該ピアノ線がワークや人に接触したときに検知された振動に基づいて、加工ヘッドを停止させる請求項１記載の加工点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加工点検出装置、特にティーチング時の加工点を振動センサを用いて検出する加工点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばＹＡＧレーザによる溶接加工においては、ロボットにより加工点のティーチングを行い、該ロボットに加工点を教示した後、本溶接を行う。
【０００３】
即ち、ロボットにより加工ヘッドをワークの加工点まで移動させ、その加工点の位置を、予めロボットに教示しておく。
【０００４】
その後は、ロボットが教示された加工点の位置まで、加工ヘッドを移動させ、該加工点において、ワークに溶接加工を施す。
【０００５】
この場合、予めロボットに加工点の位置を教示しておくティーチングにおいては、ＣＣＤカメラにより加工点を追跡して行く。そして、ＣＣＤカメラのピントが加工点に合ったときに、溶接可能であると判断して、本溶接に移るようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、上述したように、ティーチング時には、ＣＣＤカメラにより加工点を追跡する。
【０００７】
このため、ＣＣＤカメラのピント合わせの度合いは、専ら個人の判断に委ねられている。
【０００８】
しかも、ＣＣＤカメラの焦点深度は、２〜３ｍｍあり、適正な焦点がどこにあるかの判断が難しい。即ち、ＣＣＤカメラの焦点と加工点とがずれる場合がある。そのため、ＣＣＤカメラを一度移動させただけでは、ピントが合わず、何度もやり直さなければならず、ティーチング作業が面倒である。
【０００９】
即ち、従来は、加工点を正確に認識することができず、ティーチング作業を困難ならしめている。
【００１０】
本発明の目的は、レーザ加工機等の熱加工機において、ティーチング時の加工点を正確に認識することにより、ティーチング作業を容易にすることになる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、図１〜図４に示すように、
Ａ．加工ヘッド１に、圧電素子が内蔵され振動を検知する振動センサ３を取り付けると共に、該振動センサ３の接触子４をピアノ線により形成し、該ピアノ線４の先端を加工ヘッド１の焦点位置Ｆに配置し、
Ｂ．加工ヘッド１を移動させ、ピアノ線４の先端を、ワークＷの加工点Ｋに接触させたときに検知された振動に基づいて、該加工点Ｋを検出するという技術的手段を講じている。
【００１２】
また、上記加工ヘッド１にＣＣＤカメラ２が固定され、該ＣＣＤカメラ２を介して写し出された画像を見ながら、振動センサ３の接触子４の先端をワークＷの加工点Ｋに接触させることができ、更に、振動センサ３はアンプ５に接続され、振動センサ３の接触子４の先端がワークＷの加工点Ｋに接触すると、該アンプのインジケータランプ６が発光し、又は該アンプのブザーが発音するようになっている。
【００１３】
従って、本発明の構成によれば、例えばＣＣＤカメラ２が接続されているテレビモニタ７の画面を見ながらティーチングを目視で行い、振動センサ３の接触子４の先端が加工点Ｋに接触したことを、例えばアンプ５のインジケータランプ６が点滅することにより、確認できるようになったので、ティーチング時の加工点Ｋが正確に認識でき、ティーチング作業が容易になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、実施の形態により添付図面を参照して、説明する。図１は本発明の実施形態を示す図であり、同図において、参照符号１は加工ヘッド、２はＣＣＤカメラ、３は振動センサ、４は接触子、５はアンプ、６はインジケータランプ、７はテレビモニタ、８はロボット、９は取付部材、１０はブラケット、１１はＮＣである。
【００１５】
加工ヘッド１は、ロボット８により、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向に移動可能である。
【００１６】
この加工ヘッド１は、本溶接時には、よく知られているように、ワークＷにレーザービームを照射し、ティーチング時には、後述するように（図２、図３）、振動センサ３の接触子４の先端を、加工点Ｋに接触させることにより、加工点を検出するようになっており、該検出された加工点Ｋは、ロボット８に教示される。
【００１７】
加工ヘッド１の先端部には、取付部材９を介して、後述するように、振動を検知する振動センサ３が取り付けられている。
【００１８】
振動センサ３は、よく知られているように、圧電素子（図示省略）を内蔵し、その接触子４は、例えばピアノ線により形成され、該ピアノ線４の先端は、加工ヘッド１の焦点位置Ｆに配置されている。
【００１９】
振動センサ３は、アンプ５に接続されており、該振動センサ３のピアノ線４の先端が加工点Ｋに接触すると、振動センサ３に内蔵された前記圧電素子に、ピアノ線４を介して加わる圧力、張力といった機械的ひずみ、即ち振動に比例した電荷（電圧）が発生することにより、その振動が検知されるので、振動が検知されたことは、上記したように、ピアノ線４の先端が加工点Ｋに接触したことになり、検知された振動に基づく接触信号Ｓ３がアンプ５に入力する。
【００２０】
これにより、アンプ５のインジケータランプ６が点滅するので、ピアノ線４の先端と加工点Ｋとの接触状態が確認できる。この接触状態の確認は、インジケータランプ６の発光といった光とは限らず、例えばアンプ５のブザーを鳴らすことにより音で確認することもできる。
【００２１】
また、加工ヘッド１の側方からは、ブラケット１０が突出し、該ブラケット１０には、ＣＣＤカメラ２が固定されている。
【００２２】
ブラケット１０の底部１０Ａには、エアシリンダ１２がボルト１７により固定され、該エアシリンダ１２のピストンロッド１２Ａには、連結部材１２Ｂを介してベッド１３が結合されている。
【００２３】
ベッド１３は、ＬＭガイド（図示省略）により、エアシリンダ１２に滑り結合されており、該ベッド１３には、図示するように、反射鏡１５を収納した筐体１４が固定されている。
【００２４】
この構成により、エアシリンダ１２を作動させると、ピストンロッド１２Ａを介して、ベッド１３がＬＭガイド（図示省略）に沿って該エアシリンダ１２上をＸ軸方向に移動し、それに伴って反射鏡１５を収納した筐体１４もＸ軸方向に移動するようになっている。
【００２５】
従って、ティーチング時には、後述するＮＣ１１からの指令信号Ｓ４により、エアシリンダ１２を作動させ、ベッド１３を図面に向かって左方に移動させておけば、振動センサ３の接触子４等の画像Ｓ１が、反射鏡１５で４５°に反射してＣＣＤカメラ２に入射する。
【００２６】
ＣＣＤカメラ２に入射した画像Ｓ１は、該ＣＣＤカメラ２に内蔵された撮像素子により一次元の電気信号Ｓ２に変換されて、テレビモニタ７に入力し、振動センサ３の接触子４等の画像Ｓ１が二次元画像として再現される。
【００２７】
即ち、ティーチング時には、筐体１４を、予め加工ヘッド１側に突出させておいて、該筐体１４に内蔵された反射鏡１５と、ＣＣＤカメラ２を介して、テレビモニタ７に画像Ｓ１を写し出し、本溶接時には、筐体１４を、ブラケット１０側へ退避させることにより、加工ヘッド１を介してレーザビームをワークＷへ照射する。
【００２８】
一方、上記ブラケット１０の先端部には、ロボット８が結合されている。
【００２９】
このロボット８は、例えば６軸垂直多関節形ロボットであり、そのアーム８Ａには、ショックセンサ８Ｂが取り付けられ、該ショックセンサ８Ｂは、ボルト１６によりブラケット１０に固定されている。
【００３０】
即ち、ロボット８から見れば、加工ヘッド１はツールであり、このツールとしての加工ヘッド１は、ショックセンサ８Ｂを介してロボット８に結合され、加工ヘッド１に過負荷が加わった場合には、ショックセンサ８Ｂがそれを検知して、該加工ヘッド１をロボット８から外すようになっている。
【００３１】
このようなロボット８は、ＮＣ１１により制御され、ＮＣ１１からの制御信号Ｓ５により、アーム８Ａは、所定の伸縮動作と回転動作と旋回動作を行い、加工ヘッド１を移動させるようになっている。
【００３２】
例えば、ティーチング時には、テレビモニタ７に写し出される画像を見ながら（図３）、ロボット８を駆動して加工ヘッド１を移動させることにより、ピアノ線４の先端を、ワークＷの加工点Ｋに接触させれば（図３の下図）、ティーチング時の加工点Ｋが検出されるようになっている。
【００３３】
ＮＣ１１は、既述したように、ロボット８やエアシリンダ１２等の数値制御を行うと共に、図１に示す装置全体の制御を掌どる。
【００３４】
また、加工ヘッド１の先端部に取り付けられた振動センサ３は、１つとは限らない。
【００３５】
例えば、図４に示すように、振動センサ３を、取付部材９Ｂで取り付けられた上限検出センサ３Ｂと、取付部材９Ａで取り付けられた下限検出センサ３Ａにより構成する。
【００３６】
そして、上限検出センサ３Ｂの接触子４Ｂの先端を、下限検出センサ３Ａの接触子４Ａの先端よりも、上方に位置することにより、上限Ｕと下限Ｌの検出範囲を設定することができる。
【００３７】
更に、この振動センサには、上述した加工点検出機能以外に他の機能を持たせてもよい。
【００３８】
例えば、図５に示すように、上述した加工点検出用の振動センサ３の他に、衝突防止用の振動センサ３０Ａ、３０Ｂを、取付部材９０を介して、加工ヘッド１に取り付ける。
【００３９】
このようにすることにより、振動センサ３０Ａ、３０Ｂの接触子４０Ａ、４０Ｂが不意にワークＷや人に接触した場合に、振動センサ３０Ａ、３０Ｂがその接触を検知し、検知信号Ｓａ、ＳｂをＮＣ１１に送信すると、該ＮＣ１１がロボット８に停止信号Ｓ６を送信する。
【００４０】
これにより、ロボット８を非常停止させ、加工ヘッド１がワークＷ等へ衝突するのを防止することにより、その損傷を回避することができる。
【００４１】
以下、上記構成を有する本発明の作用を、図３に基づいて、説明する。
【００４２】
本発明の目的は、既述したように、ティーチング時の加工点を正確に認識することにより、ティーチング作業を容易にすることにある。
【００４３】
従って、そのためには、ＣＣＤカメラ２を介して画像をテレビモニタ７に写し出しておき、その画像を確認しながら、ピアノ線４の先端を加工点Ｋに接触させる必要がある。
【００４４】
そのため、ＮＣ１１からの指令信号Ｓ４により（図１）、エアシリンダ１２を作動させ、ベッド１３を左方に移動させることにより、筐体１４を、加工ヘッド１側に予め突出させておく。
【００４５】
この状態で、先ず、ステップ１０１において、ロボット８を駆動させることにより、加工ヘッド１をＺ軸方向に降下させ、加工点Ｋに近づかせる。
【００４６】
次いで、ステップ１０２において、加工ヘッド１が加工点Ｋの近傍まで近づいたら、ＣＣＤカメラ２を介してテレビモニタ７に写し出される画像を確認しながら、加工ヘッド１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させる。
【００４７】
即ち、図３の上図において、テレビモニタ７の画面には、Ｘ軸方向とＹ軸方向のクロスラインＣが表示され、画面には、ＣＣＤカメラ２により撮像された振動センサ３の接触子４の先端や加工点Ｋが画像として再現されている。
【００４８】
従って、このテレビモニタ７の画面を確認しながら、ロボット８を駆動し、加工ヘッド１をＸ軸方向とＹ軸方向に移動させることにより、ステップ１０３において、クロスラインＣを加工点Ｋに重ねる。
【００４９】
これにより、振動センサ３の接触子４の先端が、Ｘ軸方向とＹ軸方向において位置決めされたので、次いで、ステップ１０４において、再度ロボット８を駆動し、加工ヘッド１をＺ軸方向に微小距離だけ移動させ、ステップ１０５において、図３の下図に示すように、振動センサ３のピアノ線４の先端を加工点Ｋに接触させる。
【００５０】
ピアノ線４の先端が加工点Ｋに接触すると、ステップ１０６において、振動センサ３が接続されているアンプ５がそれを検知し、インジケータランプ６が点滅する。これにより、加工点Ｋは検出され、加工ヘッド１の焦点位置Ｆと加工点Ｋとは一致する。
【００５１】
即ち、従来は、ＣＣＤカメラだけを使用して加工点を検出していたために、そのピントの度合いが個人の判断に委ねられ、また加工点とＣＣＤカメラの焦点がずれるという恐れがあった。
【００５２】
しかし、本発明によれば、振動センサ３を用い、その接触子４が加工点Ｋに接触したことを、インジケータランプ６の点滅といった光や、ブザーの音により確認することができ、ティーチング時の加工点をより正確に認識することができるようになった。
【００５３】
また、図４に示すように、振動センサ３を、上限検出センサ３Ｂと下限検出センサ３Ａにより構成した場合には、加工ヘッド１を降下させて行くと、最初は、下限検出センサ３Ａが下限Ｌを検出したときに、インジケータランプ６が一瞬だけ点滅し、次に、上限検出センサ３Ｂが上限Ｕを検出したときに、インジケータランプ６が一瞬だけ点滅する。
【００５４】
これにより、加工点Ｋが検出されたことが確認できる。
【００５５】
更に、図５に示すように、加工点検出用の振動センサ３の他に、衝突防止用の振動センサ３０Ａ、３０Ｂを取り付けた場合には、ティーチング時において、各接触子４０Ａ、４０Ｂが不意にワークＷや人に接触する場合がある。
【００５６】
その場合には、その接触を検知した振動センサ３０Ａ、３０ＢからＮＣ１１へ、検知信号Ｓａ、Ｓｂが送信されると共に、該ＮＣ１１からロボット８へは停止信号Ｓ６が送信される。
【００５７】
これにより、ロボット８が非常停止するので、移動中の加工ヘッド１も停止し、ワークＷ等への衝突が防止され、該加工ヘッド１の損傷が回避される。
【００５８】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明によれば、加工点検出装置を、加工ヘッドに圧電素子が内蔵され振動を検知する振動センサを取り付け、該振動センサの接触子をピアノ線により形成し、該ピアノ線の先端を加工ヘッドの焦点位置に配置し、加工ヘッドを移動させ、ピアノ線の先端をワークの加工点に接触させたときに検知された振動に基づいて、加工点を検出するように構成したことにより、テレビモニタの画面を見ながらティーチングを目視で行い、振動センサの接触子が加工点に接触したことを、インジケータランプの発光やブザーの発音により確認できるようになったので、ティーチング時の加工点が正確に認識でき、ティーチング作業が容易になるという技術的効果を奏することとなった。
【００５９】
また、振動センサの接触子を、ピアノ線のような細い部材で形成したことにより、狭い場所でも加工点の検出が可能であり、また接触子が安価に製造でき、そのため接触子の交換も容易であるという効果もある。
【００６０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明を構成する加工ヘッド１の位置とテレビモニタ７に写し出される画像の関係を示す図である。
【図４】本発明を構成する振動センサの実施形態を示す図である。
【図５】本発明を構成する振動センサの他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１ 加工ヘッド
２ ＣＣＤカメラ
３ 振動センサ
４ 接触子
５ アンプ
６ インジケータランプ
７ テレビモニタ
８ ロボット
９ 取付部材
１０ ブラケット
１１ ＮＣ
１２ エアシリンダ
１３ ベッド
１４ 筐体
１５ 反射鏡
１６、１７ ボルト
【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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