(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ軸方向へ移動されるＹ軸キャレッジに設けたレーザ加工ヘッドに近接して設けられた撮像装置ユニットであって、前記Ｙ軸キャレッジ（１５）に撮像装置ユニットケース（２３）を設け、この撮像装置ユニットケース（２３）内に画像取り込み用カメラ（２５）を設けると共に前記撮像装置ユニットケース（２３）の下部にリング照明（３５）を備えた支持部材（３７）を上下動自在に備え、前記支持部材（３７）の下部に設けられたワーク押え（４１）に、当該ワーク押え（４１）によって押えたワーク（Ｗ）の上面の粉塵を吸引又はエアを噴射して粉塵の清掃を行うパージ用穴（１０５）を備えていることを特徴とするレーザ加工機の撮像装置ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ加工機の撮像装置ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ加工機およびその複合機において、工具径補正量（ビーム径補正量）は加工精度に大きな影響を与えるため、常に調整し最適化される調整項目に上げられる。工具径補正量は集光レンズに入射するレーザ光や集光レンズ自体の経時変化によって微少量ずつ変化し、また加工する材質，板厚，加工条件等によって異なる値となるためである。
【０００３】
工具径補正量の測定の方法として、実際に４角等の形状を切断し、その寸法を測定する方法が取られることが多い。
【０００４】
また、画像処理装置は従来からレーザ加工機等に取り付けられタレットパンチプレスとのライン加工時に再クランプによるワークのずれ補正用に用いられてきた。また、工具径補正量はＮＣ装置内に材厚，材質とその加工方法ごとの加工条件表に登録され、加工するときには自動でその工具径補正量分だけ加工位置をずらして加工を行うようになっている。
【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で加工できる材質，板厚は、加工技術の進歩により日増しに多くなっており、また、加工方法も数多く開発されてきたため、その全てにおいて工具径補正量を測定することは面倒である。
【０００６】
すなわち、工具径補正量を決定するのにいちいち作業者が切断したサンプルや製品をノギスやその他の測定方法によって調べなければならないためであり、そのために加工を中断しなければならなず時間のロスも大きい。
【０００７】
さらには、レーザ加工機やその複合機に取り付けられた画像処理装置はワークにあいた穴の重心を測定しワーク原点の位置補正に用いられることが多く、他の目的で実用化された実績は余りない。
【０００８】
ＮＣ装置に登録された工具径補正量の初期値は、工場出荷等に測定した値を登録してあり、種々の要因で変化していく。また登録されていないワークについてはその都度測定し、登録しなけばならない。
【０００９】
この発明の目的は、加工されたスリットの切断幅又は丸穴の穴径を測定し、この測定された切断幅又は穴径を基に工具径補正量を演算処理するために、上記切断幅又は穴径を撮像するためのレーザ加工機の撮像装置ユニットを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｙ軸方向へ移動されるＹ軸キャレッジに設けたレーザ加工ヘッドに近接して設けられた撮像装置ユニットであって、前記Ｙ軸キャレッジに撮像装置ユニットケースを設け、この撮像装置ユニットケース内に画像取り込み用カメラを設けると共に前記撮像装置ユニットケースの下部にリング照明を備えた支持部材を上下動自在に備え、前記支持部材の下部に設けられたワーク押えに、当該ワーク押えによって押えたワークの上面の粉塵を吸引又はエアを噴射して粉塵の清掃を行うパージ用穴を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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にスリット又は丸穴などのレーザ加工が行われることとなる。
【００２０】
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。
【００２１】
前記ＣＣＤカメラ２５は例えばスリット又は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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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の丸穴が撮像される。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、ワーク押さえ４１に形成されたパージ用穴１０５からワークＷ上にある粉塵などが吸引されて配管１０１，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、パージ用穴１０５からエアを噴射せしめてワークＷをきれいに清掃することもできる。
【００３０】
したがって、ワーク押さえ４１でワークＷを上方から押さえ付けると共にリング照明３５をワークＷに近づけて照明し、さらにワークＷの粉塵などを清掃するので、正確な画像データを取り込み用ＣＣＤ２５に取り込むことができる。
【００３１】
次に、図１のフローチャートを基にして工具径（レーザビーム径）の補正方法について説明すると、まず、ステップＳ１で補正スタート指令を出すと、ステップＳ２でワークＷに形成されたスリット又は丸穴の位置が取り込み用ＣＣＤカメラ２５の位置に移動されて位置決めされる。ステップＳ３でリング照明３５を点灯せしめた後、ステップＳ５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を押さえつけると共に、リング照明３５でワークＷの表面が照明される。
【００３２】
ステップＳ５で取り込み用ＣＣＤカメラ２５から画像データを取り込み、コントローラ４９にて処理し、画像データからスリットの切断幅の平均又は穴径が演算処理された後、ＮＣ装置６３に送信される。ステップＳ６においてＮＣ装置６３では切断幅又は穴径のデータから工具径補正量が演算処理され、この演算処理された工具径が加工条件に登録し自動的に工具径が補正される。ステップＳ７でリング照明３５を消灯し、ステップＳ８でエアシリンダ３１を上昇せしめる。次いで、ステップＳ９で製品加工が補正された工具径のもとで行われる。
【００３３】
このように、工具径補正値を取り込み用ＣＣＤカメラ２５，コントローラ４９を用いて測定するので、自動で正確な工具径補正量を得ることができる。また、得られた工具径補正値をＮＣ装置のＮＣ強電盤６３に自動で登録し加工することで、工具径補正量の測定から設定まで全てプログラムによる自動運転で実施でき、作業者の負担がなく、またどの作業者が実施しても同じ精度で加工することができる。
【００３４】
リング照明３５をワークＷの下方に設けて、ワークＷを下方から照明することよって、切断面にテーパが発生してもその最小となる部位例えば板厚に対する深さ方向で最大凸部を測定端として穴径を測定することができる。而して、切断面のテーパによる測定値による精度劣化を防ぐことができる。
【００３５】
なお、この発明は、前述した実施の形態の例に限ることなく、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。レーザ加工機の複合機でも対応可能である。
【００３６】
【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、撮像装置ユニットの直下に加工されたスリット又は丸穴の位置を位置決めせしめると共にリング照射を点灯し、スリット又は丸穴の位置を照明せしめる。ワーク押さえを下降せしめてワークを上方から押さえる。次いで、ワークをきれいに清掃し、画像取り込み用カメラで前記スリット又は丸穴の画像データを取り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のレーザ加工機の工具径補正方法を説明するフローチャートである。
【図２】この発明を実施する一実施の形態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。
【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】
0003839122.tif 000002
【図２】
0003839122.tif 000003
【図３】
0003839122.tif 000004
【図４】
0003839122.tif 000005
【図５】
0003839122.tif 000006