(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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加工プログラムで製品の加工を行った後、前記製品をワークより取り出さずに、前記Ｙ軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの画像取り込み用カメラを検査プログラムによって図面で指示された製品の端面と穴Ａ位置に、または製品の穴Ａ１，Ａ２位置に移動位置決めし、前記端面を基準とした穴Ａ位置、または穴Ａ１，Ａ２位置を前記画像取り込み用カメラで撮像し、この撮像された画像データを画像処理装置に取り込み、前記端面を基準とした穴Ａ位置のずれ量、または穴Ａ１，Ａ２間ピッチずれ量を測定し、この測定したずれ量と予め設定された設定ずれ量と比較し、製品の検査を行うことを特徴とするレーザ加工機における製品検査方法。
【請求項２】
請求項１のレーザ加工機における製品検査方法により測定されたずれ量を用いて加工プログラムの穴位置の修正を自動的に行うことを特徴とするレーザ加工機における加工プログラム修正方法。
【請求項３】
Ｙ軸方向へ移動自在なＹ軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドと、前記Ｙ軸キャレッジに設けられ、加工された製品の端面を基準とした穴Ａ位置または穴Ａ１，Ａ２位置を撮像する画像取り込み用カメラを有した撮像装置ユニットと、前記画像取り込み用カメラで撮像された画像データを取り込んで前記端面を基準とした穴Ａ位置のずれ量または穴Ａ１，Ａ２間ピッチずれ量を測定し、この測定したずれ量と予め設定された設定ずれ量とを比較するずれ測定機能を有する画像処理装置と、前記測定されたずれ量を取り込んで加工プログラムの穴位置の修正を行う修正機能を有するＮＣ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、レーザ加工機およびその複合機においてワークから加工された製品の検査並びに加工プログラムの修正を行うレーザの加工機における製品検査方法および加工プログラム修正方法並びに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、その加工機で加工した製品の検査は製品を加工機から取り出してから行われている。
【０００３】
また、前記加工機のレーザ加工はタレットパンチプレスによる加工等に比較して精度がよいが、プログラムを打ち間違えれば当然製品精度が出なくなる。したがって、レーザ加工機の加工精度上問題ないと分かっていても、製品の検査を行わなければならない。
【０００４】
上記製品の検査は、図面上で指示された端面からの穴位置か、穴ピッチ、もしくは穴寸法を測定することよって行っている。
【０００５】
【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、ワークに製品を加工した後の製品検査で実施することの多い検査項目の内端面からの穴位置測定と穴間ピッチ測定は、通常作業現場にあるメジャーやノギスでは計りにくく、測定値を計算しなければ測定できない。このため、作業者が勘違いを起こしてプログラムを修正してしまったり、穴位置不良を見逃してしまう問題がある。
【０００６】
また、実際に穴位置不具合を発見しても現場の作業者がプログラムを修正することは困難であり、再度プログラム装置により修正をかけるため、時間がかかってしまう問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、レーザ加工後に製品をワークより取り出さない状態で端面から穴位置や穴間ピッチの製品寸法を測定しプログラムミスや検査の勘違いによる製品不良をなくし、また検査プログラムに寸法の許容誤差を指定することで許容誤差を越えたときにアラームを出力し、さらに検査により得られたずれ量を用い加工プログラムの修正を自動で行い得るようにしたレーザ加工機における製品検査方法および加工プログラム修正方法並びにレーザ加工機を提供することにある。
【０００８】
【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によるこの発明のレーザ加工機における製品検査方法は、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加工プログラムで製品の加工を行った後、前記製品をワークより取り出さずに、前記Ｙ軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの画像取り込み用カメラを検査プログラムによって図面で指示された製品の端面と穴Ａ位置に、または製品の穴Ａ１，Ａ２位置に移動位置決めし、前記端面を基準とした穴Ａ位置、または穴Ａ１，Ａ２位置を前記画像取り込み用カメラで撮像し、この撮像された画像データを画像処理装置に取り込み、前記端面を基準とした穴Ａ位置のずれ量、または穴Ａ１，Ａ２間ピッチずれ量を測定し、この測定したずれ量と予め設定された設定ずれ量と比較し、製品の検査を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２によるこの発明のレーザ加工機における加工プログラム修正方法は、請求項１のレーザ加工機における製品検査方法により測定されたずれ量を用いて加工プログラムの穴位置の修正を自動的に行うことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３によるこの発明のレーザ加工機は、Ｙ軸方向へ移動自在なＹ軸キャレッジに設けられたレーザ加工ヘッドと、前記Ｙ軸キャレッジに設けられ、加工された製品の端面を基準とした穴Ａ位置または穴Ａ１，Ａ２位置を撮像する画像取り込み用カメラを有した撮像装置ユニットと、前記画像取り込み用カメラで撮像された画像データを取り込んで前記端面を基準とした穴Ａ位置のずれ量または穴Ａ１，Ａ２間ピッチずれ量を測定し、この測定したずれ量と予め設定された設定ずれ量とを比較するずれ測定機能を有する画像処理装置と、前記測定されたずれ量を取り込んで加工プログラムの穴位置の修正を行う修正機能を有するＮＣ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】
【発明の実施の形態】
図２を参照するに、レーザ加工機１は図示省略のＸ軸方向（図２において紙面に対して直交する方向）へ移動自在な加工テーブルを備えており、この加工テーブル上にワーククランプ３でクランプされた加工すべきワークＷが載置されている。前記加工テーブルの上方には加工テーブルを跨いで門型形状のうちの上部フレーム５が設けられている。
【００２２】
この上部フレーム５の前面にはＹ軸方向（図２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７が敷設されている。このガイドレール７間にはＹ軸方向へ延伸したボールねじ９が設けられており、このボールねじ９の一端例えば図２において右端には駆動モータ１１が連結されていると共にボールねじ９の他端例えば図２において左端は軸受１３で回転自在に支持されている。
【００２３】
前記ボールねじ９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１５が設けられていると共に、このＹ軸キャレッジ１５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７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１５にはレーザ加工ヘッド１７が設けられていると共にこのレーザ加工ヘッド１７の下部にはノズル１９が備えられている。
【００２４】
上記構成により、駆動モータ１１を駆動せしめると、ボールねじ９が回転されるから、Ｙ軸キャレッジ１５がＹ軸方向へ移動される。Ｙ軸キャレッジ１５が移動される際、Ｙ軸キャレッジ１５はガイド部材を介してガイドレール７に案内されてスムーズに移動されることになる。
【００２５】
したがって、ワーククランプ３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１７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１７が位置決めされ、レーザ加工ヘッド１７の下部に備えられたノズル１９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。
【００２６】
前記Ｙ軸キャレッジ１５には例えばレーザ加工ヘッド１７の右側近傍に撮像装置ユニット２１が設けられている。この撮像装置ユニット２１としては、前記Ｙ軸キャレッジ１５に撮像装置ユニットケース２３が設けられ、この撮像装置ユニットケース２３内には画像取り込み用カメラとしてのＣＣＤカメラ２５が設けられ、このＣＣＤカメラ２５の下部には下方へ順にレンズユニット２７，ＵＶフィルタ２９が設けられている。
【００２７】
前記ＣＣＤカメラ２５は例えばスリットや丸穴などを撮像するカメラで、レンズユニット２７は絞りとピントを調整し、またＵＶフィルタ２９はレンズユニット２７とＣＣＤカメラ２５を保護するものである。
【００２８】
前記撮像装置ユニットケース２３内にはエアシリンダ３１が設けられており、このエアシリンダ３１の下部にはピストンロッド３３が装着されている。このピストンロッド３３の下端にはリング照明３５を備えた支持部材３７が取り付けられている。この支持部材３７の下端にはスプリング３９を介してワーク押さえ４１が設けられている。また、撮像装置ユニットケース２３内には中継端子台４３が設けられ、前記エアシリンダ３１のＬＳ（リミットスイッチ），リング照明３５の中継端子台である。また、前記上部フレーム５の右側上部にはパージ用ソレノイド４５，エアシリンダ用ソレノイド４７が設けられている。
【００２９】
前記撮像装置ユニット２１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４９が図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示されている。図３（Ａ）〜（Ｄ）において、コントローラ４９には電源スイッチ５１，電源表示用ＬＥＤ５３，ＣＣＤカメラ接続用ケーブル５５，ＮＣ接続ケーブル５７，電源ケーブル５９および吸気ファン６１が備えられている。
【００３０】
また、図４には撮像装置ユニット２１の電気系統のシステム構成図が示されている。図４において、前記コントローラ４９とＮＣ装置としてのＮＣ強電盤６３とはコントローラ動力ケーブル６５で接続されている。また、前記中継端子台４３とＮＣ強電盤６３とは中継ケーブル６７で接続されている。前記パージ用ソレノイド４５，エアシリンダ用ソレノイド４７とＮＣ強電盤６３とはそれぞれソレノイドケーブル６９，７１とで接続されている。ＮＣ強電盤６３と前記コントローラ４９とは前記ＮＣ接続用ケーブル５７で接続されている。しかも、ＮＣ操作盤７３とＮＣ強電盤６３とは接続されている。
【００３１】
前記中継端子台４３とリング照明３５とは照明ケーブル７５で接続されている。前記エアシリンダ３１の上，下リミットスイッチ７７，７９と前記中継端子台４３とはスイッチケーブル８１，８３で接続されている。また、モニタテレビ８５と前記コントローラ４９とはモニタケーブル８７で接続されている。さらに前記コントローラ４９とＣＣＤカメラ２５とはＣＣＤカメラ接続用ケーブル５５で接続されている。
【００３２】
図５には撮像装置ユニット２１のエア系統のシステム構成図が示されている。図５において、前記エアシリンダ３１の上部，下部シリンダ室には例えばφ６からなる配管８９，９１の一端が接続されていると共に、配管８９，９１の他端は前記エアシリンダソレノイド４７の裏に接続されている。また、エアシリンダソレノイド４７の表には例えばφ８からなる配管９３の一端が接続されていると共に配管９３の他端は、エア３点セット９５のユニオンティ９７に接続されている。さらに、パージ用ソレノイド４５の表には配管９９の一端が接続されていると共に配管９９の他端はエア３点セット９５のブランチエルボ１０１に接続されている。パージ用ソレノイド４５の裏には例えばφ６からなる配管１０３の一端が接続されていると共に配管１０３の他端は、前記ワーク押さえ４１に形成されたパージエア用穴としてのリング穴１０５に接続されている。
【００３３】
上記構成により、図４を基にＮＣ操作盤７３を操作し、ＮＣ強電盤６３を介してコントローラ４９を制御することにより、ＣＣＤカメラ２５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６３，中継端子台４３を経てリング照明３５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３９の上，下リミットスイッチ７７，７９がＯＮ，ＯＦＦされる。また、ＮＣ強電盤６３を介してパージ用ソレノイド４５，エアシリンダ用ソレノイド４７がＯＮ，ＯＦＦされる。
【００３４】
図５を基にして、３点エアセット９５のユニオンティ９７を経て圧縮エアが配管９３を介してエアシリンダ用ソレノイド４７，配管８９を経てエアシリンダ３１の上部シリンダ室に供給されると、ピストンロッド３３が下降するので、ワーク押さえ４１も下降してワークＷが上方からワーク押さえ４１で押えられる。また、３点エアセット９５のユニオンティ９７を経て圧縮エアが配管９３を介してエアシリンダ用ソレノイド４７，配管９１を経てエアシリンダ３１の下部シリンダ室に供給されると、ピストンロッド３３が上昇し、ワーク押さえ４１も上昇されることになる。
【００３５】
また、ワーク押さえ４１でワークＷを上方から押さえ得た状態で、図示省略の集塵機を作動せしめると、ワーク押え４１に形成されたリング穴１０５からワークＷ上にある粉塵などが吸引されて配管１０３，パージ用ソレノイド４５，配管９９およびエア３点セット９５を経て集塵機に集塵され、ワークＷ上がきれいに清掃されることになる。または、リング穴１０５からエアを噴射せしめてワークＷ上をきれいに清掃することもできる。
【００３６】
次に、図６のフローチャートを基にしてワークＷに形成された穴ＷH を撮像する動作を説明すると、まず、ステップＳ１で検出スタート指令を出すと、ステップＳ２で検出位置である加工された穴ＷH をＣＣＤカメラ２５の位置に移動せしめ位置決めする。ステップＳ３でリング照明３５を点灯せしめた後、ステップＳ４で撮像装置ユニット２１内のエアシリンダ３１が下降し、ワーク押さえ４１がワークＷを押さえつける。
【００３７】
ステップＳ５でＣＣＤカメラ２５から画像データを取り込み、画像処理装置であるコントローラ４９にて処理し、ＮＣ装置のＮＣ強電盤６３に送信される。ステップＳ６でリング照明３５を消灯し、ステップＳ７でエアシリンダ３１を上昇せしめる。次いで、ステップＳ８で製品加工を行うか判断し、製品加工を行う場合にはステップＳ９で製品加工を行った後、ステップＳ１の手前に戻り、製品加工を行わない場合にはその時点で終了する。
【００３８】
前記ＣＣＤカメラ２５を利用して製品検査を行う穴ずれ測定機能が前記コントローラ４９内に備えられている。この穴ずれ測定機能としては、例えば図１（Ａ）に示されているようにワークＷに加工されたワーク端面や２個所以上のミクロジョイントＭＧで支持された製品Ｇのスリット端面Ｇ1 ，Ｇ2 から穴Ａの重心（丸穴の場合には中心と同値）位置までの距離のずれ量を測定する機能である。ずれ量はＸ軸方向ずれ量とＹ軸方向ずれ量としてマクロ変数上に表示される。
【００３９】
端面を基準とした穴位置ずれ測定の手順を説明すると、図１（Ａ）において、製品Ｇの原点（０，０）に直交するスリット端面Ｇ1 ，Ｇ2 をＣＣＤカメラ２５で測定し製品座標系を再設定する。加工したときの座標系での穴Ａの位置を検査プログラムにて指示して穴重心（中心）を測定し、ＣＣＤカメラ２５で作成した製品座標系での実測した穴位置とのずれ量Ｘ2 ，Ｙ2 をマクロ変数上に表示するものである。
【００４０】
前記ＣＣＤカメラ２５を利用して製品検査を行う穴間ピッチずれ測定機能が前記コントローラ４９内に備えられている。この穴間ピッチずれ測定機能としては、例えば図１（Ｂ）に示されているようにワークＷに加工された穴Ａ1 ，Ａ2 の重心（丸穴の場合には中心と同値）を測定し、最初に測定した第１穴Ａ1 を基準としたときの第２穴Ａ2 のずれ量を測定する機能である。ずれ量はＸ方向ずれ量とＹ方向ずれ量としてマクロ変数上に表示される。
【００４１】
穴間ピッチずれ測定の手順を説明すると、図１（Ｂ）において、穴間ピッチのずれを測定する２つの穴Ａ1 ，Ａ2 の中心座標を検査プログラムにて指示する。プログラムが実行されると、１つの穴位置Ａ1 にＣＣＤカメラ２５が移動し中心位置を測定する。図１（Ｂ）では穴Ａ1 中心が画像中心より（Ｘ1 ，Ｙ1 ）ずれており、更に２つ目の穴位置Ａ2 にＣＣＤカメラ２５が移動し中心位置を測定する。図１（Ｂ）では同じく（Ｘ2 ，Ｙ2 ）ずれている。
【００４２】
１つ目の穴Ａ1 の中心を基準とした２つ目の穴Ａ2 の中心のずれ量は｛（Ｘ1 ）−（Ｘ2 ），（Ｙ1 ）−（Ｙ2 ）｝と計算され、それぞれマクロ変数上に表示される。
【００４３】
而して、この測定されたずれ量を基にして製品Ｇの検査を行うことができ、プログラムミス等や検査の勘違いによる製品不良をなくすることができる。
【００４４】
前記穴ずれ測定又は穴間ピッチずれ測定機能で測定されたずれ量と、予め設定された設定ずれ量の許容値と比較し、測定されたずれ量が設定ずれ量の許容値以内であれば、製品Ｇの加工を続行する。また、測定されたずれ量が設定ずれ量の許容値を越えた場合にはアラームを出力する。例えば作業者等に知らせることができ、原因の追求が行われる。
【００４５】
上記測定されたずれ量をＮＣ装置としてのＮＣ強電盤６３に登録することで、測定されたずれ量によりＮＣ強電盤６３に備えられた修正機能で加工プログラムの座標を修正することができる。また、検査プログラムは図面上で指示された数値を使用して製品プログラムとは別に作成するので、プログラマーによる単純な打ち込みミスが２度も続く可能性が低いので、加工プログラムの検査用として使用できる。
【００４６】
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。本実施の形態の例ではレーザ加工機１を例にとって説明したが、タレットパンチプレスなどとの複合機でも対応可能である。この場合には穴加工はタレットパンチプレスで行われるものである。
【００４７】
【発明の効果】
以上のごとき実施の形態の例より理解されるように、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加工プログラムで製品の加工が行われる。そして、加工された製品をワークより取り出さずにそのままの状態でＹ軸キャレッジに設けられた撮像装置ユニットの画像取り込み用カメラが、検査プログラムによって図面で指示された製品の端面と穴Ａ位置に、または製品の穴Ａ１，Ａ２位置に移動位置決めされる。端面を基準とした穴Ａ位置または穴Ａ１，Ａ２位置を画像取り込み用カメラで撮像し、この撮像された画像データが撮像処理装置に取り込まれて、端面を基準とした穴Ａ位置のずれ量または穴Ａ１，Ａ２間ピッチずれ量が測定される。この測定されたずれ量と予め設定された設定ずれ量とが比較されて、製品の検査を行うことができる。これにより、プログラムミスや検査の勘違いによる製品の不良をなくすることができる。
【００５０】
また、レーザ加工機における製品検査方法により測定されたずれ量をＮＣ装置へ登録することで、加工プログラムの座標を自動的に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）はこの発明のレーザ加工機における製品検査を説明する説明図である。
【図２】この発明のレーザ加工機を説明する説明図である。
【図３】（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４】電気系統のシステム構成図である。
【図５】エア系統のシステム構成図である。
【図６】ワークに形成された丸穴を撮像する動作のフローチャートである。
【符号の説明】
１  レーザ加工機
３  ワーククランプ
１５  Ｙ軸キャレッジ
１７  レーザ加工ヘッド
２１  撮像装置ユニット
２３  撮像装置ユニットケース
２５  ＣＣＤカメラ（画像取り込み用カメラ）
３１  エアシリンダ
３５  リング照明
４１  ワーク押え
４９  コントローラ（画像処理装置）
６３  ＮＣ強電盤（演算処理装置）
７３  ＮＣ操作盤
【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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【図６】
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