(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物である円形ワークの中心位置をコンピュータを用いて求める加工対象物測定方法において、
撮影装置により撮影された円形ワークの画像に基づいて指示された円形ワーク外周の所定２点の情報を取り込む工程と、
指示された所定２点の中間点を中心とし且つ当該所定２点を通る仮の円を求める工程と、
指示された所定２点を通る第１直線に直交するとともに前記中間点を通る第２直線上において前記仮の円外周に交わる点、及び前記仮の円の半径を求める工程と、
前記撮影装置により撮影された円形ワークの画像を用いて指示された、前記第２直線上において前記円形ワーク外周に交わる前記円形ワーク外周の３番目の点の情報を取り込む工程と、
この指示された前記円形ワーク外周の３番目の点と、前記第２直線上において前記仮の円外周に交わる点との距離を求める工程と、
この求められた距離と、前記仮の円の半径とに基づいて前記円形ワークの中心位置を求める工程と、
を備えたことを特徴とする加工対象物測定方法。
【請求項２】
載置された円形ワークを任意位置へ移動させる可動テーブルと、
前記可動テーブルを所定軸方向に駆動するドライバと、
前記円形ワークを撮影する撮影装置と、
撮影された前記円形ワークの画像を表示する表示装置と、
前記ドライバを制御して前記可動テーブルに載置された前記円形ワークを移動させつつ、前記表示装置上に表示された前記円形ワークの画像を用いて前記円形ワーク外周の所定点のティーチングを行うティーチング装置と、
ティーチングされた所定点に基づいて前記円形ワークの中心位置を求める演算装置とを備え、
前記演算装置は、ティーチングされた前記円形ワーク外周の所定２点の中間点を中心とし且つ当該所定２点を通る仮の円を求める手段と、
ティーチングされた所定２点を通る第１直線に直交するとともに前記中間点を通る第２直線上において前記仮の円外周に交わる点、及び前記仮の円の半径を求める手段と、
ティーチングされた、前記第２直線上において前記円形ワーク外周に交わる前記円形ワーク外周の３番目の点と、前記第２直線上において前記円形ワーク外周に交わる点との距離を求める手段と、
この求められた距離と、前記仮の円の半径とに基づいて前記円形ワークの中心位置を求める手段とを有することを特徴とする加工対象物測定装置。
【請求項３】
前記第２直線上において前記仮の円外周に交わる点と前記円形ワーク外周に交わる点との距離と、前記仮の円の半径とに基づいて前記円形ワークの大きさを求める工程をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の加工対象物測定方法。
【請求項４】
前記第２直線上において前記仮の円外周に交わる点と前記円形ワーク外周に交わる点との距離と、前記仮の円の半径とに基づいて前記円形ワークの大きさを求める手段をさらに有することを特徴とする請求項２記載の加工対象物測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を用いて加工対象物を加工するレーザ加工装置等の加工装置に係り、とりわけ加工対象物である円形ワークの中心位置や大きさを求める加工対象物測定方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、レーザ光を用いて加工対象物を加工するレーザ加工装置として、載置された加工対象物を所定位置へ位置決めするとともにＸＹ平面上の任意位置へ移動させるＸＹテーブルと、ＸＹテーブルを２軸方向（Ｘ，Ｙ方向）に駆動する２軸用ドライバと、レーザ光を発生させるレーザ発振器と、これら２軸用ドライバおよびレーザ発振器を制御して加工対象物上の所望位置にレーザ光を照射させるＮＣ（Numerical Control ）コントローラとを備えたレーザ加工装置が知られている。
【０００３】
このようなレーザ加工装置において、加工対象物はＸＹテーブル上に載置され、ＮＣコントローラにあらかじめ入力されたデータに基づいてレーザ光の加工対象物上での照射位置が制御され、これにより加工対象物に対して所望の加工形状でのレーザ加工が行われる。ここで、加工対象物が例えば円形ワークであり、この円形ワーク外周に沿ってレーザ加工を行うような場合を考えると、一般的な簡易ＮＣコントローラのデータとしては、図４に示すように少なくとも円４２の中心点４３の座標および半径Ｒ、さらに必要に応じて円４２を描き出す始点４４の座標（および円４２を描き終わる終点の座標等）のデータが必要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のレーザ加工装置においては、加工形状に関するデータをあらかじめ数値的に求めてＮＣコントローラに入力しておく必要がある。しかしながら、中心位置や大きさ等が不定な円形ワークの外周部分をレーザ加工するような場合に、円形ワークの中心点の座標や半径等を測定することは容易ではない。
【０００５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、不定の位置に配置され中心位置や大きさが不定な円形ワークの中心位置や大きさを容易に求めることができる加工対象物測定方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工対象物である円形ワークの中心位置をコンピュータを用いて求める加工対象物測定方法において、撮影装置により撮影された円形ワークの画像に基づいて指示された円形ワーク外周の所定２点の情報を取り込む工程と、指示された所定２点の中間点を中心とし且つ当該所定２点を通る仮の円を求める工程と、指示された所定２点を通る第１直線に直交するとともに前記中間点を通る第２直線上において前記仮の円外周に交わる点、及び前記仮の円の半径を求める工程と、前記撮影装置により撮影された円形ワークの画像を用いて指示された、前記第２直線上において前記円形ワーク外周に交わる前記円形ワーク外周の３番目の点の情報を取り込む工程と、この指示された前記円形ワーク外周の３番目の点と、前記第２直線上において前記仮の円外周に交わる点との距離を求める工程と、この求められた距離と、前記仮の円の半径とに基づいて前記円形ワークの中心位置を求める工程と、を備えたことを特徴とする加工対象物測定方法を提供する。
【０００７】
また本発明は、載置された円形ワークを任意位置へ移動させる可動テーブルと、前記可動テーブルを所定軸方向に駆動するドライバと、前記円形ワークを撮影する撮影装置と、撮影された前記円形ワークの画像を表示する表示装置と、前記ドライバを制御して前記可動テーブルに載置された前記円形ワークを移動させつつ、前記表示装置上に表示された前記円形ワークの画像を用いて前記円形ワーク外周の所定点のティーチングを行うティーチング装置と、ティーチングされた所定点に基づいて前記円形ワークの中心位置を求める演算装置とを備え、前記演算装置は、ティーチングされた前記円形ワーク外周の所定２点の中間点を中心とし且つ当該所定２点を通る仮の円を求める手段と、ティーチングされた所定２点を通る第１直線に直交するとともに前記中間点を通る第２直線上において前記仮の円外周に交わる点、及び前記仮の円の半径を求める手段と、ティーチングされた、前記第２直線上において前記円形ワーク外周に交わる前記円形ワーク外周の３番目の点と、前記第２直線上において前記円形ワーク外周に交わる点との距離を求める手段と、この求められた距離と、前記仮の円の半径とに基づいて前記円形ワークの中心位置を求める手段とを有することを特徴とする加工対象物測定装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、指示（ティーチング）された円形ワーク外周の所定点に基づいて、不定の位置に配置され中心位置や大きさが不定な円形ワークの中心位置や大きさを容易に求めることができるので、このようなワークに対する加工に、一般的な簡易ＮＣコントローラを用いることができ、レーザ加工装置によるレーザ加工等をきわめて簡易かつ安価に実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図３は本発明による加工対象物測定方法およびその装置をレーザ加工装置に適用した場合の一実施の形態を示す図である。
【００１０】
まず、図１により、本発明による加工対象物測定方法およびその装置が適用されるレーザ加工装置について説明する。図１に示すように、レーザ加工装置は、載置された円形ワーク（加工対象物）１を所定位置へ位置決めするとともにＸＹ平面上の任意位置へ移動させるＸＹテーブル（可動テーブル）２と、ＸＹテーブル２を２軸方向（Ｘ，Ｙ方向）に駆動する２軸用ドライバ３と、レーザ光７を発生させるレーザ発振器６と、これら２軸用ドライバ３およびレーザ発振器６を制御して円形ワーク１上の所望位置にレーザ光７を照射させるＮＣコントローラ４とを備えている。
【００１１】
また、レーザ発振器６と円形ワーク１との間にはダイクロイックミラー８および集光レンズ９が配置されている。さらに、円形ワーク１を撮影するテレビカメラ（撮影装置）１０と、撮影された円形ワーク１の画像を映し出すテレビモニタ（表示装置）１１と、テレビモニタ１１上に映し出された画像をモニタリングしながら円形ワーク１に対するティーチングを行うためのティーチングボックス（ティーチング装置）５とが設けられている。なお、ＮＣコントローラ４にはティーチングボックス５を操作して得られたデータを演算するためのコンピュータ（演算装置）１２が接続されている。
【００１２】
このようなレーザ加工装置において、円形ワーク１はＸＹテーブル２上に載置され、ＮＣコントローラ４およびティーチングボックス５からの指令に基づいて所定位置への位置決めおよび任意位置への移動が行われる。また、円形ワーク１の移動が制御されている状態において、ＮＣコントローラ４からの指令に基づいてレーザ発振器６の発光が制御され、ダイクロイックミラー８により折り返され集光レンズ９により集光されたレーザ光７により円形ワーク１に対して所望の加工形状でのレーザ加工が行われる。
【００１３】
次に、図１に示すレーザ加工装置において、円形ワーク１の中心位置および大きさを求める手順について図２および図３により説明する。
【００１４】
まず、円形ワーク１をＸＹテーブル２上に載置し、テレビモニタ１１に映し出された円形ワーク１の画像をモニタリングしながらティーチングボックス５を操作することにより、ＸＹテーブル２を所要距離だけ移動させて円形ワーク外周２０（図３参照）上の任意の一点Ａを予めテレビモニタ１１にマークされた基準位置（以下単に「基準位置」という）に合わせる。ここで、基準位置に合わせられた点Ａの座標データ（ＡＸ，ＡＹ）はＮＣコントローラ４を介してコンピュータ１２に転送される（ステップ１０１）。
【００１５】
次に、ティーチングボックス５を操作してＸＹテーブル２をＹ軸方向に移動させ、第１直線２２（ｘ＝ＡＸ）上に位置する円形ワーク外周２０上の他の点Ｂを基準位置に合わせる。なお、このようなティーチングボックス５の操作中においては、ＸＹテーブル２がＸ軸方向へ移動しないようにインターロックがかけられる。ここで、基準位置に合わせられた点Ｂの座標データ（ＡＸ，ＢＹ）も同様にＮＣコントローラ４を介してコンピュータ１２に転送される（ステップ１０２）。
【００１６】
その後、コンピュータ１２において、ＮＣコントローラ４から転送された点Ａ，Ｂの座標データ（ＡＸ，ＡＹ），（ＡＸ，ＢＹ）に基づいて点Ａ，Ｂの中間点２３を中心とし、かつ点Ａ，Ｂを通る仮の円２１を求め、第１直線２２に直交するとともに中間点２３を通る第２直線２４と交差する仮の円外周２１上の点Ｃの座標（ＣＸ，ＣＹ）を次式（１）（２）により算出する（ステップ１０３）。なお、次式以降においてＡＢＳ（ｘ）はｘの絶対値をとる関数を意味する。
ＣＸ＝ＡＸ−ＡＢＳ（（ＡＹ−ＢＹ）／２）    …  （１）
ＣＹ＝（ＡＹ＋ＢＹ）／２                    …  （２）
【００１７】
上式（１）（２）により算出された点Ｃの座標データ（ＣＸ，ＣＹ）がＮＣコントローラ４に転送され、この点Ｃが基準位置に合うように円形ワーク１の載置されたＸＹテーブル２を移動させる。なお、このとき同時に仮の円２１の半径Ｄが次式（３）により算出される（ステップ１０３）。
Ｄ＝ＡＢＳ（（ＡＹ−ＢＹ）／２）  …  （３）
【００１８】
続いて、ティーチングボックス５を操作してＸＹテーブル２をＸ軸方向に移動させ、円形ワーク外周２０上の点Ｈを基準位置に合わせる。なお、このようなティーチングボックス５の操作中においては、ＸＹテーブル２がＹ軸方向へ移動しないようにインターロックがかけられる。ここで、基準位置に合わせられた点Ｈの座標データ（ＨＸ，ＣＹ）はＮＣコントローラ４を介してコンピュータ１２に転送され、補正量Ｌが次式（４）により算出される（ステップ１０４）。
Ｌ＝ＡＢＳ（ＨＸ−ＣＸ）  …  （４）
【００１９】
また、上式（３）（４）により算出された仮の円２１の半径Ｄ、および補正量Ｌから円形ワーク１の半径Ｒ、および中心点Ｇの座標（ＧＸ，ＧＹ）が次式（５）（６）（７）により算出される（ステップ１０５）。
Ｒ＝（（２Ｄ2 ＋Ｌ2 ＋２ＤＬ）／２）／（Ｄ＋Ｌ）    …  （５）
ＧＸ＝ＨＸ＋Ｒ    …  （６）
ＧＹ＝ＣＹ        …  （７）
【００２０】
以上のようにして、円形ワーク１の中心位置および大きさが、始点は現在位置である点Ｈ（ＨＸ，ＣＹ）、中心点は点Ｇ（ＧＸ，ＧＹ）、半径はＲというように特定される。このようにして求められたデータ（円補間用データ）はコンピュータ１２からＮＣコントローラ４に転送され、ＮＣコントローラ４からの指令に基づいて２軸用ドライバ３およびレーザ発振器６が制御され、これにより円形ワーク１に対して所望の加工形状でのレーザ加工が行われる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、不定の位置に配置され中心位置や大きさが不定な円形ワークの中心位置や大きさを容易に求めることができるので、このようなワークに対してもレーザ加工装置によるレーザ加工等をきわめて簡易かつ安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加工対象物測定方法およびその装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明による加工対象物測定方法の手順を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明による加工対象物測定方法の原理を説明するための図である。
【図４】ＮＣコントローラで必要とされる円補間用データを示す図である。
【符号の説明】
１  円形ワーク
２  ＸＹテーブル
３  ２軸用ドライバ
４  ＮＣコントローラ
５  ティーチングボックス
６  レーザ発振器
７  レーザ光
８  ダイクロイックミラー
９  集光レンズ
１０  テレビカメラ
１１  テレビモニタ
１２  コンピュータ
【図１】
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【図２】
0003793304.tif 000003
【図３】
0003793304.tif 000004
【図４】
0003793304.tif 000005