JPH0146237B2 - - Google Patents

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JPH0146237B2
JPH0146237B2 JP59281805A JP28180584A JPH0146237B2 JP H0146237 B2 JPH0146237 B2 JP H0146237B2 JP 59281805 A JP59281805 A JP 59281805A JP 28180584 A JP28180584 A JP 28180584A JP H0146237 B2 JPH0146237 B2 JP H0146237B2
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JP
Japan
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distance
circuit
workpiece
output
processing
Prior art date
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JP59281805A
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English (en)
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JPS61150792A (ja
Inventor
Junichi Nabesawa
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Niigata Engineering Co Ltd
Original Assignee
Niigata Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Niigata Engineering Co Ltd filed Critical Niigata Engineering Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主としてレーザ加工装置において、
ワークと加工ヘツドとの距離を一定に保つて加工
する場合に適用する距離検出装置に関する。
従来、この種の距離検出装置としては接触式の
ものが用いられており、この場合、ワークの切断
済みの穴に該距離検出装置の接触子が落ち込むの
を防止するために、第10図ないし第12図に示
すように、センサ本体1の下端に一対の鉤状の接
触具2,3が設けられ、かつ両接触具2,3の下
端彎曲部2a,3aの前後方向近傍(第10図と
第11図においては、右及び左近傍)に両接触具
2,3を連結する一対の連結具4,5が固着され
た構成のものが知られている。
上記のように構成された従来の距離検出装置に
おいて、レーザ光線Lを集光レンズ6によつて集
光し、ワーク7の表面のレーザ加工点Pに焦点を
結ばせて該ワーク7を加工する際に、上記ワーク
7と接触子との接点が、各接触具2,3の下端彎
曲部2a,3a及び上記各連結具4,5の中間彎
曲部4a,5aの4カ所できるため、4つのうち
1つでもワーク7と接触していれば、その他の接
点がワーク7と接触していなくても(加工済の穴
の上にあつても)、接触子が穴に落ち込むことが
なく、距離を検出することができる。
しかしながら、このような接触式の距離検出装
置にあつては、ワーク7の表面に上記各彎曲部2
a,3a,4a,5aが接触しているため、ワー
ク7の表面に接触跡が残るという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ワーク(加工材)の表
面に傷をつけることなく、かつワークに加工済の
穴等があつても高い精度の倣い加工ができる加工
装置における距離検出装置を提供することにあ
る。
上記目的を達成するために、本発明は、加工ヘ
ツドに設けられた複数個の非接触式距離検出器
と、該各距離検出器の検出した検出値のうち所定
範囲内の出力だけを有効にする信号処理回路と、
該信号処理回路の出力を平均して、この平均値に
基づいて、上記加工ヘツドを移動させる移動機構
を制御する移動制御回路とを備えて、複数の距離
検出器の出力のうち信号処理回路で有効にされた
検出値だけを平均して、この平均値に基づいて移
動制御回路により上記移動機構を作動させて加工
ヘツドとワークとの距離を制御するものである。
以下、第1図ないし第9図に基づいて本発明の
一実施を説明する。
図中10は、レーザ切断機等の加工装置の加工
ヘツドであり、その先端部には図示しないレーザ
発振器により発生させられたレーザ光線を集光す
る集光レンズ11が組み込まれている。また、加
工ヘツド10には、モータ12がボールスクリユ
ーやラツク、ピニオン等の伝達機構13を介して
連結されており、このモータ12によつて加工ヘ
ツド10は上下方向(Z軸方向)に移動するよう
になつている。さらに、加工ヘツド10の回りに
は、第2図に示すように、3個の光学式の非接触
式距離検出器(第1、第2、第3距離検出器と称
す)14,15,16が約120゜毎の角度をあけて
配置されており、これらの第1、第2、第3距離
検出器14,15,16は、光をXYテーブルT
上のワーク17の表面に当てて、その反射光を受
け取ることによつて、第3図に示すように、各距
離検出器14,15,16とワーク17との標準
検出距離D0を中心にして各距離検出器14,1
5,16がワーク17に対して偏位したときの偏
位量dを検出して、偏位量dに比例した出力電圧
を各信号処理回路18,19,20の調整回路2
1,22,23に対して出力するようになつてい
る。これらの第1、第2、第3調整回路21,2
2,23は、それぞれ増幅器21a,22a,2
3aと、2個ずつのリミツタ回路21b,21
c,22b,22c,23b,23c及びトラン
ジスタ21d,21e,22d,22e,23
d,23e、抵抗21f,21g,22f,22
g,23f,23gとから構成されている。そし
て、上記第1、第2、第3調整回路21,22,
23は、上記各距離検出器14,15,16の出
力電圧を上記各増幅器21a,22a,23aに
よつて増幅して第4図に示すように偏位量dに比
例した出力信号V01,V02,V03をそれぞれ出力す
ると共に、上記各出力電圧を各リミツタ回路21
b,22b,23b及びトランジスタ21d,2
2d,23d、抵抗21f,22f,23fを介
して、第5図に示すように、偏位量が−d1、−d2
−d3以上において正の電圧L11,L12,L13を出力
し、かつ上記各出力電圧を各リミツタ回路21
c,22c,23c及びトランジスタ21e,2
2e,23e、抵抗21g,22g,23gを介
して、第6図に示すように偏位量が+d1、+d2、+
d3以下において正の電圧L21,L22,L23を出力す
るようになつている。
上記各調整回路21,22,23の出力信号
V01,V02,V03はそれぞれ第1、第2、第3選択
回路24,25,26に入力されると共に、各調
整回路21,22,23のリミツタ出力L11
L21,L12,L22,L13,L23はそれぞれ各アンド回
路AND1,AND2,AND3を介して各選択回
路24,25,26に入力されている。そして、
これらの第1、第2、第3選択回路24,25,
26は、第7図ないし第9図に示すように、上記
各アンド回路AND1,AND2,AND3の出力
S1,S2,S3が高レベル(正の電圧)の時、すなわ
ち偏位量dがそれぞれ、−d1から+d1の間、−d2
ら+d2の間、−d3から+d3の間の時に、上記各調
整回路21,22,23の出力信号V01,V02
V03を加算器27に対して出力し、かつ各アンド
回路AND1,AND2,AND3の出力S1,S2
S3が低レベルの時に、上記加算器27の3つの入
力端子を各々0ボルトにする(接地する)ように
なつている。
上記加算器27は、抵抗R1,R2,R3及びオペ
アンプOPから構成されており、各選択回路24,
25,26の出力V01′,V02′,V03′を加算するよ
うになつている。そして、この加算器27が、移
動制御回路Xの平均値回路28に接続されてお
り、この平均値回路28は、上記各アンド回路
AND1,AND2,AND3の出力S1,S2,S3
基づいて、第1、第2、第3距離検出器14,1
5,16のうち有効な検出器を判別し、この有効
な検出器の数により、上記加算器27の出力を除
して平均値を算出するようになつている。また、
平均値回路28の出力(平均値)は比較回路29
に入力されており、この比較回路29は、あらか
じめ入力された基準電圧VRと上記平均値との差
に比例した指令信号をモータ駆動装置30に対し
て出力するようになつている。そして、モータ駆
動装置30は、上記指令信号に基づいて上記モー
タ12を駆動するようになつており、これらのモ
ータ駆動装置30と、モータ12と、伝達機構1
3とによつて加工ヘツド10の移動機構31が構
成されている。
また、上記各アンド回路AND1,AND2,
AND3は、オア回路ORに接続されており、この
オア回路ORはインバータ回路INVを介して警報
装置32に接続されている。そして、この警報装
置32は、全てのアンド回路AND1,AND2,
AND3の出力S1,S2,S3が“0”(低レベル)の
時に作動し、警報を発するものである。
次に、上記のように構成された距離検出装置の
動作について説明する。
ワーク17に切断等の加工をなす場合には、加
工すべきワーク17をXYテーブルT上に載置
し、XYテーブルTを水平方向に適宜移動して、
ワーク17を移動させると共に、従来同様、レー
ザ発振器によりレーザ光線を発し、これを集光レ
ンズ11で集光して、その集光点でワーク17の
切断等の加工を行なえばよい。この際、ワーク1
7と加工ヘツド10との距離は各距離検出器1
4,15,16により検出されており、これらの
第1、第2、第3距離検出器14,15,16の
出力電圧が、それぞれ第1、第2、第3信号処理
回路18,19,20により、有効及び無効と判
別される。すなわち、各距離検出器14,15,
16の出力電圧が、該距離検出器14,15,1
6の距離検出可能範囲内(標準検出距離D0を中
心に、それぞれ−d1〜+d1、−d2〜+d2、−d3〜+
d3内)の時のみ、第7図ないし第9図に示すよう
に、偏位量dに比例した電圧が出力され、かつ上
記距離検出可能範囲外の場合(例えば、各距離検
出器14,15,16の検知点が切断済みの穴の
上方にさしかかつた場合)には、出力電圧は0V
になる。従つて、三つの距離検出器14,15,
16が、すべて、それらの距離検出可能範囲内に
あれば、各距離検出器14,15,16の検出し
た偏位量dに比例した電圧が上記加算器27に入
力されて、加算され、この加算された値が平均値
回路28により平均される。これにより、第1、
第2、第3距離検出器14,15,16で検出さ
れた値を平均した電圧が比較回路29で基準電圧
VRと比較され、この差に比例した指令信号に基
づいて、モータ駆動装置30、モータ12、伝達
機構13を介して、加工ヘツド10が昇降するか
ら、例えばレーザ光線Lの集光点をワーク17の
表面に一致させるように制御される。このため、
ワーク17の表面に凹凸があつても、この凹凸に
基づいて、各距離検出器14,15,16の出力
電圧が変化して、これらの出力電圧の平均値が変
化するから、上記基準電圧VRとの間に差が生じ、
この差に比例した指令信号によつて、移動機構3
1を介して、加工ヘツド10が昇降制御され、レ
ーザ光線の集光点とワーク17との位置が一定に
保持され、上下にずれることがない。
また、三つの距離検出器14,15,16のう
ち一つあるいは二つの距離検出器が、例えば穴の
上方にさしかかつて、それらの距離検出可能範囲
外になつた場合には、該距離検出可能範囲外の距
離検出器14,15,16の出力電圧は上記各信
号処理回路18,19,20により無効(0V)
にされるが、残りの距離検出器14,15,16
の出力電圧が加算器27、平均値回路28を介し
て比較回路29に入力されるから、上述した3つ
の距離検出器14,15,16が有効の場合と同
様に、ワーク17の加工が行われ、加工が停止す
ることがない。
さらに、第1、第2、第3距離検出器14,1
5,16が、全て、それらの距離検出可能範囲外
になつた場合、例えば、加工ヘツド10が内部に
嵌入する程度の大きな穴の上方にさしかかつた場
合には、各距離検出器14,15,16の出力電
圧が各信号処理回路18,19,20によつて無
効(0V)にされると共に、各アンド回路AND
1,AND2,AND3の低レベルの出力S1,S2
S3がオア回路ORに入力されることにより、イン
バータ回路INVを介して警報装置32が作動し、
警報を発して作業員に報知する、あるいは加工装
置を停止させる等の処理を行なう。
この場合、加算器27の出力が0Vとなり、従
つて、平均値回路28の出力も0Vになるから、
比較回路29に入力される基準電圧VRを0Vに設
定しておけば、加工ヘツド10は、第1、第2、
第3距離検出器14,15,16が全て無効にな
つた時点で、上下の移動を停止する。このため、
加工ヘツド10がワーク17の穴に嵌入して、ワ
ーク17に接触することがない。そして、XYテ
ーブルTが移動して、上記加工ヘツド10が上記
ワーク17の穴の位置からはずれると、各距離検
出器14,15,16が有効になるから、上述し
た通常のサーボ倣い加工が続行される。
以上説明したように、本発明は、加工ヘツドに
設けられた複数個の非接触式距離検出器と、該各
距離検出器の検出した検出値のうち所定範囲内の
出力だけを有効にする信号処理回路と、該信号処
理回路の出力を平均して、この平均値に基づい
て、上記加工ヘツドを移動させる移動機構を制御
する移動制御回路とを備えたものであるから、複
数の距離検出器の出力のうち信号処理回路で有効
にされた検出値だけを平均して、この平均値に基
づいて移動制御回路により上記移動機構を作動さ
せて加工ヘツドとワークとの距離を制御すること
によつて、最低1個の距離検出器が距離検出可能
範囲内にあれば、ワークの加工ができ、加工効率
を上げることができる上に、加工装置の運転の信
頼性を高水準に維持できると共に、複数の距離検
出器の出力の平均値に基づいて倣い加工を行なえ
るから、加工精度を大幅に向上させることができ
る。また、非接触式の距離検出器を用いるもので
あるから、従来のような接触式のものに比べて、
ワーク(加工材)に傷をつけることがない等優れ
た効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第9図は本発明の一実施例を示す
もので、第1図は概略構成図、第2図は各距離検
出器の概略配置図、第3図は調整回路部の概略構
成図、第4図は各調整回路の出力信号V01,V02
V03の特性図、第5図は各調整回路のリミツタ出
力L11,L12,L13の特性図、第6図は各調整回路
のリミツタ出力L21,L22,L23の特性図、第7図
は第1選択回路の出力V01′の特性図、第8図は第
2選択回路の出力V02′の特性図、第9図は第3選
択回路の出力V03′の特性図、第10図ないし第1
2図は従来の距離検出装置を示すもので、第10
図は側面図、第11図は第10図のXI−XI線に沿
う断面図、第12図は正面図である。 X……移動制御回路、10……加工ヘツド、1
4……非接触式距離検出器(第1距離検出器)、
15……非接触式距離検出器(第2距離検出器)、
16……非接触式距離検出器(第3距離検出器)、
17……ワーク、18……第1信号処理回路、1
9……第2信号処理回路、20……第3信号処理
回路、31……移動機構。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 加工ヘツドを移動するための移動機構を作動
    させ、該加工ヘツドとワークとの距離を一定に保
    持して、該ワークを加工する加工装置における距
    離検出装置において、上記加工ヘツドに設けられ
    た複数個の非接触式距離検出器と、該各距離検出
    器の検出した検出値のうち距離検出可能範囲内の
    出力だけを有効にする信号処理回路と、該信号処
    理回路の出力を平均して、この平均値に基づいて
    上記移動機構を制御する移動制御回路とを具備し
    たことを特徴とする加工装置における距離検出装
    置。
JP59281805A 1984-12-25 1984-12-25 加工装置における距離検出装置 Granted JPS61150792A (ja)

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