(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ軸方向へ移動自在なＹ軸キヤレッジに設けられたレーザ加工ヘッドと、Ｘ軸方向へ移動自在なワークを支持する加工テーブルと、この加工テーブルに設けられた加工溝及び開閉自在なワークシュータと、前記Ｙ軸キャレッジに設けられ、上下動自在なリング照明とワーク押さえを有すると共に画像装置を有した撮像装置ユニットと、前記撮像装置ユニットで加工された穴を撮像した画像にスクラップがとらえられているか否かによって小物切断物の落下を判断する落下判断機能を有する画像処理装置とで構成されていることを特徴とするレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ加工機においてワークに例えば穴加工を行い、この穴からスクラップなどの小物切断物が落下したかどうかを判断する機能を備えたレーザ加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ加工機およびその複合機においてワークを加工テーブル上で移動させながら切断を行う場合、加工テーブル上にカッティングローラ（カッティングプレートとも呼ぶ）を設け、レーザ光から加工テーブルを保護すると共に、カッティングローラ間の加工溝からスクラップなどの小物切断物が落下するようになっている。
【０００３】
また、この場合、大物切断物は加工テーブルの一部で前記カッティングローラの近傍に設けられた開閉機構（ワークシュータ）によって加工機外部に排出されうようになっていることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のレーザ加工機およびその複合機において、小物切断物がワーク（母材）に引っかかりワークの下面より飛び出した状態になると、カッティングローラに小物切断物が追突し、ワークの位置がずれる等の悪影響を与えることがあり問題である。
【０００５】
ワークシュータから落下させる場合、落下したスクラップや製品が落下振動センサ等を取り付けた落下検出板等に当たることで、未落下状態を確認することができるが、スクラップ等小物切断物が落下するカッティングローラ間の加工溝に落下検出センサを取り付けることは、技術的に困難である。すなわち、レーザ光が照射され、切断による粉塵が舞っており、スクラップが堆積していくためである。したがって、カッティングローラ間の加工溝から落下する小物切断物の落下確認を作業着が行わなければならないことが問題である。
【０００６】
前記カッティングローラ間の加工溝から落ちずにワークに引っかかっている小物切断物の場合、引っかかっている近辺を少したたくだけで落下する場合が多い。しかし、ワーク（母材）をたたくことのできるリポジショニング用のシリンダは前記カッティングローラ間の加工溝の位置から離れた場所にあるため引っかかっている近辺をたたけないのが問題である。
【０００７】
また、同様の振動を与える目的でワークシュータの開閉を行うことは時間のロスで問題である。
【０００８】
小物切断物の大きさが前記カッティングローラ間の加工溝から落下する確率が非常に高い形状または大きさであっても、追突を防止するためワークシュータの開閉を行うのは時間のロスで問題である。
【０００９】
この発明の目的は、ワークから加工された穴よりスクラップが落下したことを判断し、カッティングローラ間の加工溝にスクラップが追突することを防止するようにしたレーザ加工機を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明のレーザ加工機は、Ｙ軸方向へ移動自在なＹ軸キヤレッジに設けられたレーザ加工ヘッドと、Ｘ軸方向へ移動自在なワークを支持する加工テーブルと、この加工テーブルに設けられた加工溝及び開閉自在なワークシュータと、前記Ｙ軸キャレッジに設けられ、上下動自在なリング照明とワーク押さえを有すると共に画像装置を有した撮像装置ユニットと、前記撮像装置ユニットで加工された穴を撮像した画像にスクラップがとらえられているか否かによって小物切断物の落下を判断する落下判断機能を有する画像処理装置とで構成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
したがって、Ｙ軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドからワークへレーザビームを照射せしめてワークに穴加工が行われる。この加工された穴の位置を、Ｙ軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットのうちの撮像装置の直下に位置決めする。この撮像装置で加工された穴を撮像し、この穴より小物切断物が離れて加工テーブルに設けられている加工溝から落下しているかどうかを画像処理装置に備えた落下判断機能で判断することにより、小物切断物が前記加工溝を形成しているカッティングローラに追突したり、乗り上げたりすることが防止される。
【００２２】
また、撮像装置で、加工された穴から小物切断物が離れて加工テーブルに設けられている加工溝から落下しているかどうかを落下判断機能で判断する前に、ワーク板押さえでワークにおける切断部（穴）近傍へ振動を与えることにより、加工された穴に引っかかっている小物切断物の落下が促進される。
【００２３】
さらに、撮像装置で、加工された穴から小物切断物が離れて加工テーブルに設けられている加工溝から落下しているかどうかを落下判断機能で判断する前に、ワーク押さえのパージ用穴からパージエアをワークへ噴射せしめることにより、エア圧力により小物切断物が押されるため、引っかかっている小物切断物の落下が促進される。
【００２４】
前記小物切断物が加工された穴より離れず加工溝より落下しない場合には、ワークシュータを開かせることにより、前記小物切断物がワークシュータより落下される。而して、引っかかりやすい小物切断物すべてにワークシュータを開かせる必要がなくなり、加工時間の短縮が図られる。
【００２５】
【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いて詳細に説明する。
【００２６】
図４および図５を参照するに、レーザ加工機１はＣ型形状の下部フレーム３Ｄ，上部フレーム３Ｕを有するフレーム３を備えており、前記下部フレーム３Ｄ上には平板状のワークテーブル５Ｒ，５Ｌが設けられており、このワークテーブル５Ｒ，５Ｌ間には適宜な間隔で一対のカッティングローラ７が設けられている。この一対のカッティングローラ７間にはＹ軸方向へ延伸した加工溝９が形成されている。前記ワークテーブル５Ｒ，５Ｌ上には適宜な間隔で複数の回転自在なフリーベアリング１１が支承されている。前記カッティングローラ７のワークテーブル５Ｒ側近傍には開閉自在なワークシュータ１２が設けられている。
【００２７】
前記ワークテーブル５Ｒ，５Ｌの後側にはＸ軸方向へ延伸したキャレッジベース１３が設けられており、このキャレッジベース１３にはすでに公知の駆動モータ，ボールねじなどによってＸ軸方向へ移動自在なＸ軸キャレッジ１５が設けられている。このＸ軸キャレッジ１５にはワークＷをクランプする複数のワーククランプ１７が備えられている。
【００２８】
上記構成により、ワークＷがワークテーブル５Ｒ上に搬入されてきて、ワークＷの一辺がワーククランプ１７にクランプされると共に、ワークＷはワークテーブル５Ｒに支承された複数のフリーベアリング１１上に支持される。次いで、Ｘ軸キャレッジ１５をＸ軸方向の左方向へ移動せしめてワークＷの所望位置がカッティングローラ７の加工溝９に位置決めされることになる。
【００２９】
前記上部フレーム３Ｕの前面にはＹ軸方向（図４，図５において左右方向）へ延伸した平行な複数のガイドレール１９が敷設されている。このガイドレール１９間にはＹ軸方向へ延伸したボールねじ２１が設けられており、このボールねじ２１の一端例えば図５において右端には駆動モータ２３が連結されていると共にボールねじ２１の他端例えば図５において左端は軸受２５で回転自在に支持されている。
【００３０】
前記ボールねじ２１に螺合した図示省略のナット部材を介してＹ軸キャレッジ２７が設けられていると共に、このＹ軸キャレッジ２７には図示省略の複数のガイド部材が設けられ、この各ガイド部材が前記ガイドレール１９に沿って案内されるようになっている。また、前記Ｙ軸キャレッジ２７にはレーザ加工ヘッド２９が設けられていると共にこのレーザ加工ヘッド２９の下部にはノズル３１が備えられている。
【００３１】
上記構成により、駆動モータ２３を駆動せしめると、ボールねじ２１が回転されるから、Ｙ軸キャレッジ２７がＹ軸方向へ移動される。Ｙ軸キャレッジ２７が移動される際、Ｙ軸キャレッジ２７はガイド部材を介してガイドレール１９に案内されてスムーズに移動されることになる。
【００３２】
したがって、ワーククランプ１７にクランプされたワークＷがＸ軸方向へ、レーザ加工ヘッド２９がＹ軸方向へ移動されることにより、ワークＷの所望位置にレーザ加工ヘッド２９が位置決めされ、レーザ加工ヘッド２９の下部に備えられたノズル３１からレーザビームがワークＷへ向けて照射されてワークＷに丸穴などのレーザ加工が行われることとなる。
【００３３】
前記Ｙ軸キャレッジ２７には図５によく示されているように例えばレーザ加工ヘッド２９の右側近傍に撮像装置ユニット３３が設けられている。この撮像装置ユニット３３としては、前記Ｙ軸キャレッジ２７に撮像装置ユニットケース３５が設けられ、この撮像装置ユニットケース３５内には撮像装置である画像取り込み用カメラとしてのＣＣＤカメラ３７が設けられ、このＣＣＤカメラ３７の下部には下方へ順にレンズユニット３９，ＵＶフィルタ４１が設けられている。
【００３４】
前記ＣＣＤカメラ３７は例えば丸穴などを撮像するカメラで、レンズユニット３９は絞りとピントを調整し、またＵＶフィルタ４１はレンズユニット３９とＣＣＤカメラ３７を保護するものである。
【００３５】
前記撮像装置ユニットケース３５内にはエアシリンダ４３が設けられており、このエアシリンダ４３の下部にはピストンロッド４５が装着されている。このピストンロッド４５の下端にはリング照明４７を備えた支持部材４９が取り付けられている。この支持部材４９の下端にはスプリング５１を介してワーク押さえ５３が設けられている。また、撮像装置ユニットケース３５内には中継端子台５５が設けられ、前記エアシリンダ４３のＬＳ（リミットスイッチ），リング照明４７の中継端子台である。また、前記上部フレーム３Ｕの右側上部にはパージ用ソレノイド５７，エアシリンダ用ソレノイド５９が設けられている。
【００３６】
前記撮像装置ユニット３３をコントロールせしめる画像処理装置としてのコントローラ６１が図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示されている。図６（Ａ）〜（Ｄ）において、コントローラ６１には電源スイッチ６３，電源表示用ＬＥＤ６５，ＣＣＤカメラ接続用ケーブル６７，ＮＣ接続ケーブル６９，電源ケーブル７１および吸気ファン７３が備えられている。
【００３７】
また、図７には撮像装置ユニット３３の電気系統のシステム構成図が示されている。図７において、前記コントローラ６１とＮＣ装置としてのＮＣ強電盤７５とはコントローラ動力ケーブル７７で接続されている。また、前記中継端子台５５とＮＣ強電盤７５とは中継ケーブル７９で接続されている。前記パージ用ソレノイド５７，エアシリンダ用ソレノイド５９とＮＣ強電盤７５とはそれぞれソレノイドケーブル８１，８３で接続されている。ＮＣ強電盤７５と前記コントローラ６１とは前記ＮＣ接続用ケーブル６９で接続されている。しかも、ＮＣ操作盤８５とＮＣ強電盤６３とは接続されている。
【００３８】
前記中継端子台５５とリング照明４７とは照明ケーブル８７で接続されている。前記エアシリンダ４３の上，下リミットスイッチ８９，９１と前記中継端子台５５とはスイッチケーブル９３，９５で接続されている。また、モニタテレビ９７と前記コントローラ６１とはモニタケーブル９９で接続されている。さらに前記コントローラ６１とＣＣＤカメラ３７とはＣＣＤカメラ接続用ケーブル６７で接続されている。
【００３９】
図８には撮像装置ユニット３３のエア系統のシステム構成図が示されている。図８において、前記エアシリンダ４３の上部，下部シリンダ室には例えばφ６からなる配管１０１，１０３の一端が接続されていると共に、配管１０１，１０３の他端は前記エアシリンダソレノイド５９の裏に接続されている。また、エアシリンダソレノイド５９の表には例えばφ８からなる配管１０５の一端が接続されていると共に配管１０５の他端は、エア３点セット１０７のユニオンティ１０９に接続されている。さらに、パージ用ソレノイド５７の表には配管１１１の一端が接続されていると共に配管１１１の他端はエア３点セット１０７のブランチエルボ１１３に接続されている。パージ用ソレノイド５７の裏には例えばφ６からなる配管１１５の一端が接続されていると共に配管１１５の他端は、前記ワーク押さえ５３に形成されたパージ用穴としてのリング穴１１７に接続されている。
【００４０】
上記構成により、図７を基にＮＣ操作盤８５を操作し、ＮＣ強電盤７５を介してコントローラ６１を制御することにより、ＣＣＤカメラ３７で加工されたワークＷの丸穴ＷH が撮像される。また、ＮＣ強電盤７５，中継端子台５５を経てリング照明４７が点灯し、ワークＷの表面が照らされるとともに、エアシリンダ４３の上，下リミットスイッチ８９，９１がＯＮ，ＯＦＦされる。また、ＮＣ強電盤７５を介してパージ用ソレノイド５７，エアシリンダ用ソレノイド５９がＯＮ，ＯＦＦされる。
【００４１】
図８を基にして、３点エアセット１０７のユニオンティ１０９を経て圧縮エアが配管１０５を介してエアシリンダ用ソレノイド５９，配管１０１を経てエアシリンダ４３の上部シリンダ室に供給されると、ピストンロッド４５が下降するので、ワーク押さえ５３も下降してワークＷが上方からワーク押さえ５３で押さえられる。また、３点エアセット１０７のユニオンティ１０９を経て圧縮エアが配管１０５を介してエアシリンダ用ソレノイド５９，配管１０３を経てエアシリンダ４３の下部シリンダ室に供給されると、ピストンロッド４５が上昇し、ワーク押さえ５３も上昇されることになる。
【００４２】
また、ワーク押さえ５３でワークＷを上方から押さえ得た状態で、ワーク押さえ５３に形成されたパージ用穴１１７からパージエアを噴射せしめると、ワークＷ上にある粉塵などが吹き飛ばされて、ワークＷ上がきれいに清掃されることになる。
【００４３】
例えば、図３に示されているように、ワーククランプ１７でクランプされたワークＷから、２個のφ８からなる丸穴Ａ1 ，Ｂ1 を切断し１５５×１０５の外形製品Ｇが矢印で示したごとく順々に加工したときに、穴Ａ1 ，Ｂ1 ，Ａ2 ，Ｂ2 といった穴加工毎にステップの落下判断を行い、最後に製品Ｇをカッティングローラ７の近傍に設けられたワークシュータ１２で搬出した後、製品Ｇの落下判断が行われる。前記スクラップの落下判断機能が前記ＮＣ強電盤７５内に備えられている。
【００４４】
各穴の落下判断の指令としては、プログラム上Ｇ１４１  Ａ４  Ｉ＿Ｊ＿（Ｑ＿）（Ｋ＿）；（但しＧ１４１  Ａ４：落下判断モード，Ｉ：第１判断位置Ｘ座標，Ｊ：第１判断装置Ｙ座標，Ｑ：第２判断位置Ｘ座標，Ｋ：第２判断位置Ｙ座標）で行われる。例えば、図３においてＡ1 ，Ｂ1 の指令としては、Ｇ１４１  Ａ４  Ｉ４０Ｊ７０，Ｇ１４１  Ａ４  Ｉ１２０Ｊ３０で与えられて落下判断が行われる。また、製品Ｇの落下判断指令としては、例えばＧ１４１  Ａ４  Ｉ１５３Ｊ５Ｑ１５３Ｋ１００で与えられる。
【００４５】
次に、図２（Ａ）に示されているように、カッティングローラ７に例えば切断したφ１５以下の丸穴Ａがあった場合に、丸穴ＡにＣＣＤカメラ３７を矢印で示したごとく移動させると、図２（Ｂ）の状態となる。この状態において、ワークＷを矢印で示したごとく上方へ移動させ、図２（Ｃ）に示されているように、ＣＣＤカメラ３７の中心の１×１ｍｍ角の範囲に丸穴Ａの中心位置Ｂを一致させる。この状態でワーク押さえ５３が下降してワークＷに振動を与えた後に、丸穴Ａから小物切断物であるスクラップが落下しているかを判断する。すなわち、図２（Ｃ）の状態でＣＣＤカメラ３７で丸穴Ａにスクラップがあるかどうかを検出するものである。スクラップが丸穴Ａ内にあればＣＣＤカメラ３７で画像がとらえられ、スクラップが丸穴Ａ内になければＣＣＤカメラ３７では画像がとられないことから判断されるものである。
【００４６】
そして、スクラップが丸穴Ａから落下していないと判断された場合には、ワークシュータ１２を開かせると共にワーク押さえ５３でワークＷに振動を与えて再度落下判断が行われる。ワーク押さえ５３でワークＷに振動を与えると同時にワーク押さえ５３に設けられているパージ用穴１１７からエアを噴射せしめて落下を促進させるようにすると、より一層効果的である。
【００４７】
前記丸穴Ａから小物切断物であるスクラップが落下しているかどうかの落下判断を、図１に示したフローチャートを基にして説明すると、まずステップＳ１で１回目の落下判断指令を与える。ステップＳ２でワーク押さえ５３でワークＷに振動を与えた後、丸穴Ａ内にスクラップがあるかどうかが落下判断機能で判断される。そして丸穴ＡにスクラップがなければステップＳ９に進み加工が続行される。丸穴Ａにスクラップがあると判断されると、ステップＳ３に進みワークシュータ１０が開かれると共にワーク押さえ５３でワークＷに振動を与える。
【００４８】
そして、ステップＳ４で２回目の落下判断指令が与えられ、ステップＳ５で落下判断機能により丸穴Ａ内にスクラップがあるかどうかの判断が行われる。丸穴Ａ内にスクラップがなければステップＳ９に進み加工が続行される。丸穴Ａ内にスクラップがある場合には加工機アラームを出しステップＳ７で原因がどこにあるか対処し、対処後ステップＳ８でアラームをリセットし、ステップＳ９で加工が続行される。
【００４９】
したがって、丸穴Ａ内にスクラップがあるかどうかの落下判断を行うことにより、スクラップがカッティングローラ７を形成しているカッティングローラ９に追突したり、乗り上げたりすることを防止することができる。
【００５０】
丸穴Ａ内からスクラップが落下したかどうかを判断する前に、ワーク押さえ３３でワークＷに振動を与えてスクラップの落下を促進させることができる。また、ワーク押さえ５３で振動を与えると共にワーク押さえ５３に設けられているパージ用穴１１７からパージエアを噴出せしめることにより、スクラップの落下をより一層促進させることができる。
【００５１】
さらに丸穴Ａからスクラップが離れず加工溝９から落下しない場合にはワークシュータ１２を開かせてこのワークシュータ１２から落下させることにより、引っかかりやすいスクラップすべてにワークシュータ１２を開かせる必要がなく、加工時間の短縮を図ることができる。どうしても落下しないと判断したときのみ加工機を止めるので、加工不良が低減でき、加工を中断して作業者が落下確認等の作業をする必要がなくなる。
【００５２】
なお、この発明は、前述した実施の形態の例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。加工機９に落下する小物切断物としてのスクラップだけでなく、ワークシュータ１０にて搬出する大物切断物に付いてもワークシュータ１０に引っかからずに搬出されたかをＣＣＤカメラ３７で確認することも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｙ軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドからワークへレーザビームを照射せしめてワークに穴加工が行われる。この加工された穴の位置を、Ｙ軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットのうちの撮像装置の直下に位置決めする。この撮像装置で、加工された穴を撮像し、この穴より小物切断物が離れて落下しているかどうかを画像処理装に備えた落下判断機能で判断することができ、小物切断物が前記加工溝を形成しているカッティングローラに追突したり、乗り上げたりすることを防止することができる。
【００５８】
また、撮像装置で、加工された穴から小物切断物が離れて加工テーブルに設けられている加工溝から落下しているかどうかを落下判断機能で判断する前に、ワーク板押さえでワークにおける切断部（穴）近傍へ振動を与えることにより、加工された穴に引っかかっている小物切断物の落下を促進させることができる。
【００５９】
さらに、撮像装置で、加工された穴から小物切断物が離れて加工テーブルに設けられている加工溝から落下しているかどうかを落下判断機能で判断する前に、ワーク押さえのパージ用穴からパージエアをワークへ噴射せしめることにより、エア圧力により小物切断物が押されるため、引っかかっている小物切断物の落下を促進させることができる。
【００６０】
前記小物切断物が加工された穴より離れず加工溝より落下しない場合には、ワークシュータを開かせることにより、前記小物切断物がワークシュータより落下される。而して、引っかかりやすい小物切断物すべてにワークシュータを開かせる必要がなくなり、加工時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の動作を説明するフローチャートである。
【図２】丸穴の落下判断を説明する説明図である。
【図３】ワークから丸穴を加工した製品を複数加工する説明図である。
【図４】この発明を実施するレーザ加工機の斜視図である。
【図５】図４におけるＶ矢視部の拡大詳細図である。
【図６】（Ａ）はコントローラの平面図、（Ｂ）は（Ａ）における正面図、（Ｃ）は（Ａ）における右側面図、（Ｄ）は（Ａ）における左側面図である。
【図７】電気系統のシステム構成図である。
【図８】エア系統のシステム構成図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工機
５Ｒ，５Ｌ  加工テーブル
７  カッティングローラ
９  加工溝
１２  ワークシュータ
１７  ワーククランプ
２７  Ｙ軸キャレッジ
２９  レーザ加工ヘッド
３３  撮像装置ユニット
３７  ＣＣＤカメラ（撮像装置）
４７  リング照明
５３  ワーク押さえ
６１  コントローラ（画像処理装置）
７５  ＮＣ強電盤（ＮＣ装置）
１１７  リング穴（パージ用穴）
【図１】
0003933743.tif 000002
【図２】
0003933743.tif 000003
【図３】
0003933743.tif 000004
【図４】
0003933743.tif 000005
【図５】
0003933743.tif 000006
【図６】
0003933743.tif 000007
【図７】
0003933743.tif 000008
【図８】
0003933743.tif 000009