JPH02104490A - ３次元レーザ加工機用ティーチング方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、３次元形状のワークを加工する場合におけ
る加工軌跡を検出して加工軌跡のティーチングプログラ
ムを生成する３次元レーザ加工機用ティーチング方法お
よびその装置に関する。

（従来の技術） 従来、３次元形状のワークに例えばＩ・リミンク加工や
穴加工などを行なう場合には、対象のワークにおける表
面に予め加工軌跡としてケガキ線を入れ、加工軌跡を追
尾しながらティーチングを行なっている。

また、ティーチング圧加ニブログラムは座標値データと
してティーチングポイントあたり５軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸、Ａ軸、Ｂ軸）の座標データが必要とされ、そのうち
のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標データについては金型製作の
ときのＣＡＤデータと理論的に一致するか、従来までは
使用されていない。

さらに、５軸制御のためのコントローラはティーチング
プレイバック方式であるため、生成されるプロクラムは
機械語レベルのプログラム言語で記述されており、また
座標値についても機械固有の座標系で記述されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、プログラムの生成並びに実行も同一の装置で
行なっているため、確実な方法ではあるが、３次元形状
のワークにケガキ線を画くことやティーチング操作は手
動であることなどから手間がかかるという問題があった
。

また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の座標データはＣＡＤデータを
使用できる状態にあるが、実際には金型で加工されたワ
ークはスプリングバックなどがあるため金型データを直
接利用することは困難であるという問題があった。

さらに、プログラムおよびティーチングポイン！・の座
標値は機械言語であるため、プログラムの変更、修正作
業は簡単にできないという問題があった。

この発明の目的は、上記問題点を改善するため、３次元
形状のワークに加工軌跡としてケガキ線を画くことなく
、ティーチングポイントを検出し、ＣＡＤデータを使用
してティーチング時間を短縮できるようにした３次元レ
ーザ加工機用ティーチング方法およびその装置を提供す
ることにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、３次元レーザ
加工機において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動自在
なＺ軸コラムの先端部に設けられた検出ヘッドにより３
次元形状のワークに加工軌跡をティーチングする際、予
め設定されているＣＡＤデータからのＸ軸、Ｙ軸データ
によりＸ軸。

Ｙ軸方向のティーチングポイントを指定して、そのティ
ーチングポイントに前記検出ヘッドを移動せしめると共
に、このティーチングポイントにおいて検出ヘッドによ
りＺ軸方向におけるティーチングポイントのＺ軸データ
を検出し、次いで検出ヘッドの姿勢を制御すべくＡ軸、
Ｂ軸データを検出して、これらのティーチングポイント
におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸およびＢ軸データに基
づいて加工軌跡の最終船ニブログラムを生成する３次元
レーザ加工機用ティーチング方法である。

また、この発明は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動自
在なＺ軸コラムの先端部に設けられた検出ヘッドと、こ
の検出ヘッドをＸ軸、Ｙ軸方向へ移動せしめてＸ軸、Ｙ
軸方向のティーチングポイントを指定するためのＣＡＤ
データを処理するＣＡＤデータ処理装置と、Ｘ軸、Ｙ軸
方向のティーチングポイントに検出ヘッドを移動せしめ
てＺ軸方向のＺ軸データと前記検出ヘッドの姿勢を制御
すべきＡ軸、Ｂ軸データとを検出してティーチングプロ
グラムを生成するため演算処理する演算制御処理装置と
、この演算処理制御装置で生成されたティーチングプロ
グラムを実行したり、あるいは前記検出ヘッドを制御す
る５軸コントローラとを備えて３次元レーザ加工機用テ
ィーチング装置を構成した。

（作用） この発明の３次元レーザ加工機用ティーチング方法およ
びその装置を採用することにより、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ
軸方向へ移動自在なＺ軸コラムの先端部に検出ヘッドが
設けられる。この検出ヘッドをＣＡＤデータからのＸ軸
、Ｙ軸データにより検出ヘッドがＸ軸、Ｙ軸方向へ移動
されてＸ軸。

Ｙ軸のティーチングポイントが指定される。

このＸ軸、Ｙ軸のティーチングポイントにおいて検出ヘ
ッドが５軸コントローラによりＺ軸方向へ移動されてＺ
軸のティーチングポインｌ−の座標データを検出ヘッド
で検出すると共に検出ヘッドの姿勢を制御すべくＡ軸、
Ｂ軸の座標データを検出する。この指定されたＸ軸、Ｙ
軸のティーチングポイントにおけるＸ軸、Ｙ軸の座標デ
ータと、検出ヘッドで検出されたＺ軸、Ａ軸、Ｂ軸の座
標データとを演算制御処理装置に取込んで加工軌跡のテ
ィーチングプログラムを生成し、このプログラムに基づ
き５軸コントローラを介して実行される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第３図を参照するに、熱切断加工装置としての３次元レ
ーザ加工機１における複数本例えば４本（２本が図示省
略）の支柱３が床面上に立設されている。その支柱３」
二にはＸ軸方向へ延伸した矩形形状のＸ軸ガイドプレー
ト５Ｒ，５Ｌが載置され固定されている。そのＸ軸ガイ
ドプレート５Ｒ。

５ＬのＸ軸方向にはガイド部７Ｒ，７Ｌが形成されてい
る。

そのガイド部７Ｒ，７Ｌに沿って案内されてＸ軸方向へ
移動自在なＸ軸ギヤレッジ９がＹ軸方向へ延伸して支承
されている。そのＸ軸ギヤレッジ９は図示省略のＸ軸周
駆動装置により駆動される。

前記Ｘ軸ギヤレッジ９には図示省略のＹ軸周駆動装置に
よりＹ軸方向へ移動自在なＹ軸ギヤレッジ１１が載せら
れている。そのＹ軸ギヤレッジ１１には図示省略のＺ軸
周駆動装置によりＺ軸方向へ移動自在なＺ輔コラム１３
が装着されている。

そのＺ軸コラム１３は図示省略の駆動装置によりＡ軸方
向へ回転可能に支承されている。そのＺ軸コラム１３の
先端部（下端部）には加工ヘッド１５がＢ軸方向に回転
可能に支承されている。

加工ヘッド１５の先端部に取付けられたノズルチップ１
７は加工ヘッド１５の長手方向へ（Ｃ軸方向）へ移動可
能に図示省略の駆動装置により支承されている。

前記４本の支柱３内における床面には図示省略の３次元
形状のワークを載置し固定するワークテ−ブル１９が配
設されている。

図示省略のレーザ発振電源装置に連結管を介して連結さ
れたレーザ発振器ヘッドからレーザビームが発振され、
そのレーザビームが加工ヘッド１５の先端に取付けられ
たノズルチップ１７より、ワークテーブル１９に載置さ
れた３次元形状のワークへ照射されて例えば所望の穴加
工などの熱切断加工が施される。

しかも、３次元形状のワークに所望の熱切断加工を施す
際には加工ヘッド１５をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｃ軸、Ａ軸
およびＢ軸へ図示省略の各駆動制御装置により駆動され
て３次元形状のワークに予め設定された加工軌跡に沿っ
て所望の熱切断加工が施される。

その３次元形状のワークに所望の熱切断加工を施す前に
、そのワークに予め設定された加工軌跡に倣ってティー
チングが行なわれる。そのティーチングを行なう際には
詳細を後述する検出ヘッドを加工ヘッド１５と交換して
、その検出ヘッドによって各ティーチングポイントの座
標が検出される。

前記加工ヘッド１５の先端部に装着されているノズルチ
ップ１７の代りに検出ヘッドとしてのリニアスケール２
１を備えた測定子２３が加工ヘッド１５の先端部に第４
図に示すごとく装着されている。この測定子２３はＡ軸
、Ｂ軸に対して固定的でＺ軸（Ｃ軸）方向のみに移動さ
れるようになっている。

この測定子２３は第５図に示されているように、Ｚ軸方
向の高さＺ＝ＨＯから下降され、３次元形状のワークＷ
に測定子２３の先端が接触する。この接触点を高さＨＯ
からＡだけ下降した位置とすると、測定子２３の先端は
（Ｈａ−Ａ）の位置に位置している。さらに、測定子２
３がΔＨだけ下降して停止したとすると、このときのワ
ークＷのＺ軸座標値は、リニアスケール２１によりＨｚ
　＝（Ｈ□−Ａ）＋ΔＨで検出されることになる。この
ΔＨは例えば図示省略の表示装置に表示されるようにな
っている。

前記検出ヘッドとしてのリニアスケール２１を備えた測
定子２３の代りにＡ軸、Ｂ軸方向の回転角度も検出可能
な検出ヘッド２５かＺ軸コラム１３に装着されて使用さ
れる。この検出ヘッド２５の具体的な構造を説明する前
にワークＷと検出ヘッド２５との関係や検出ヘッド２５
の原理について説明する。

第６図にはワークＷと検出ヘッド２５の相対位置関係が
表わされている。第６図において、例えば帽子形状であ
る３次元形状のワークＷには、Ｐめ加工すべき加工軌跡
ＷＬが設定される。

今、この加工軌跡ＷＬの点Ｐを加工すべき出発点とし、
その出発点Ｐを含んだ接平面をＴとする。

出発点Ｐの機械座標系における座標軸をＸ、ＹおよびＺ
軸とすると共に、接平面Ｔにおける座標軸をｘ、ｙおよ
びン軸とすると接平面Ｔはｘ−ｙ平面となる。

今、接平面Ｔに対して距離ｄだけ離れた位置に検出ヘッ
ド２５の受光平面Ｒがあるとし、その受光平面Ｒの中心
点をＱとする。その受光平面Ｒ七には、座標検出用の複
数のセンサ例えば４つのポジションセンシティブデバイ
スＰＳＤ　（光位置検出器という。）が９０度おきに十
文字に配置しである。すなわち、４つのＰＳＤは第６図
に示す如く、時計方向回りに順に配置してあり、ＰＳＤ
。

とＰＳＤ３．ＰＳＤ２とＰＳＤ４とがそれぞれ一直線上
の対称位置にある。

前記受光平面Ｒの中心点Ｑを含み、前記接平面Ｔに平行
な平面をＳとし、接平面Ｔのｘ、ｙおよびン軸にそれぞ
れ平行な平面Ｓの座標軸をｘ　　−。

ｙ′および）′軸とする。さらに、前記検出ヘッド２５
の軸心線は点Ｐと点Ｑを結んだ線ＰＱとなり、線ＰＱは
前記接平面Ｔのｘ、ｙおよびケ軸に対して、それぞれα
、βおよびγの角度の方向にあるものとする。

ＰＳＤ、〜ＰＳＤ４を含んだ受光平面ＲのｐｓＤ、とＰ
ＳＤ３を結んだ直線とＸ−軸とのなす角をθＸ、ＰＳＤ
２とＰ　Ｓ　Ｄ４を結んだ直線とｙ−軸とのなす角をθ
ｙとする。

ここで、４個のＰＳＤすなわち、ＰＳＤＩ、ＰＳＤ２．
ＰＳＤ３およびＰＳＤ４のそれぞれが均等な反射光を受
けるようにするには、好ましくは、θＸ＝θｙ＝ｏとな
るように制御すればよい。すなわち、受光平面Ｒが平面
Ｓと重なり、平面Ｓと接平面Ｔとは平行であるから、受
光平面Ｒを接平面Ｔに対して平行に制御することによっ
て、４つのＰＳＤには均等な反射光が得られることにな
る。

また、点Ｐは前述した如く、機械座標系のＸ。

ＹおよびＺ軸の座標を有しており、前記θＸ、θｙを適
当に制御すれば、検出ヘッド２５の軸心線ＰＱのベクト
ル１石を任意の方向に制御することができることは勿論
である。

而して、接平面Ｔに受光平面Ｒが平行になれば、ベクト
ル１局は）軸に一致する。すなわち、ベクしたがって、
検出ヘッド２５の受光平面Ｒを接平面Ｔに対してｄの距
離だけ離れた位置を検出すると共に、前記受光平面Ｒを
接平面Ｔに対して平行にかつ検出ヘッド２５の軸心線Ｐ
Ｑを前記接平面Ｔのｔ軸に一致せしめるごとく検出すれ
ば、検出ヘッド２５の位置と傾きが加工軌跡に対して常
時一定に保持し制御することができる。

前記検出ヘッド２５でワークＷの加工軌跡ＷＬ上におけ
る例えば点Ｐの位置と傾きを検出する具体的な手段を説
明する前に、検出ヘッド２５に使用されるＰＳＤの原理
について簡単に説明する。

第７図には１つのＰＳＤの断面構造が示されている。第
７図において、ＰＳＤはシリコンなどからなる高抵抗８
１基板（１層）の高抵抗半導体の片面あるいは両面が均
一な抵抗層より形成されており、層の両端に信号取り出
し用の一対の電極Ａ。

Ｂが設けられている。表面層はＰＮ接合をも形成してお
り、光電効果を有している。

ＰＳＤの電極ＡおよびＢの間の距離をし、抵抗をＲＬと
し、電極Ａより光入射位置までの距離Ｘ、その部分の抵
抗をＲｘとする。光入射位置で発生した光生成電荷は、
光の入射エネルギーに比例する光電流として抵抗層に到
達し、それぞれの電極までの抵抗値に逆比例するように
分割され、電極ＡおよびＢより取り出される。入射光に
より生成された光電流をＩｏとし、電極ＡおよびＢに取
り１七される電流を■へ、ＩＢとすると、抵抗層は均一
であり、長さと抵抗値とが比例すれば、−に式は ＩＡ、ＩＢの比を求めると、 となり、■△、ＩＢの値から、入射エネルギーに無関係
に光の入射位置を知ることができるものである。

」二連した原理に基づ＜　ＰＳＤを用いた検出ヘッド２
５でワークＷの距離および傾きの計測について説明する
。

第８図にはワークＷに対する検出ヘッド２５の距離およ
び傾きの状態が表わされている。

第８図において、第６図で説明した如く、受光平面Ｒの
中心点Ｑに照射光源としての半導体レーザダイオードＬ
Ｄが配置されている。しかも受光平面Ｒ−Ｌで中心点Ｑ
を中心にしてそれぞれＰＳＤｌとＰＳＤ３　、ＰＳＤ２
とＰＳＤ４とが対称となるよう９０度おきに１−文字に
配置されている。

半導体レーザダイオードＬＤの第８図において下方近傍
にはレーザダイオードＬＤから発光されるレーザ光を集
束するための例えば凸状の投光レンズが、またＰＳＤ、
〜ＰＳＤ４のそれぞれ下方近傍には反射されたレーザ光
を受光するための例えば凸状の受光レンズが配置されて
いる。さらに、投光レンズ、受光レンズの下方近傍には
、中央に孔をあけた例えば凸状のトンネルレンズが配置
されている。

一方、ワークＷには、第６図で説明した如く、加工軌跡
ＷＬが設定される。このように、ワークＷに対して配置
された検出ヘッド２５において、半導体レーザダイオー
ドＬＤから発光されたレーザ光は投光レンズを通り、さ
らにトンネルレンズの中央に貫通された孔を通って集光
され、ワークＷの加工軌跡ＷＬ上に例えば０．２ｍｍφ
以下のスポット像がつくられる。

ワークＷの加工軌跡ＷＬ上の光源より照射された面の照
度が面の傾き角度の余弦に比例し、かつ照射された面を
新に光源として見たとき、面内の点の輝度はどの方向か
ら観測しても一定である原理に基づいて、反射光は各受
光レンズを通って同一受光平面Ｒ上に配置されたＰＳＤ
、〜ＰＳＤ４に受光される。

ＰＳＤ、〜ＰＳＤ４は検出ヘッド２５上の入射光点の位
置を知るセンサであるから、その位置情報は第７図で説
明したごとき各ＰＳＤの両端に設けられた一対の電極Ａ
、Ｂに流れる電流値で得られる。

すなわち、ＰＳＤ、およびＰＳＤ３のＡ、　Ｂ電極の電
流ＩＡＩ、ＩＢＩ、ＩＡ３．ＩＢ３はヘッドアンプＨＡ
、を通り、演算部Ｃに入力される。

同様に、ＰＳＤ２およびＰＳＤ４のＡ、　Ｂ電極ＩＡ２
．ＩＢ２．ＩＡ４．ＩＢ４はヘッドアンプＨＡ２を通り
、演算部Ｃに入力される。

演算部Ｃでは、 の演算処理がなされることにより、 ｄ＝ｋＶ（ｋ：定数）となる。

すなわち、検出ヘッド２５の受光点となるＰＳＤとワー
クＷの加工軌跡ＷＬとの距離ｄで求められる。

なお、−１−２式の°父（Ｉ　Ａｎ＋　Ｉ　Ｂ、）で割
るのは光量による影響を正規化処理するためのものであ
る。

前記検出ヘッド２５は前述したごとく、同一平面」−に
配置された４つのＰＳＤと、その各ＰＳＤの受光レンズ
と、半導体レーザダイオードＬＤと、その半導体レーザ
ダイオードＬＤの投光レンズおよびトンネルレンズはＰ
めセットして組立てられており、前記受光レンズおよび
トンネルレンズの焦点距離はＰめ決っているので、検出
ヘッド２５のワークＷに対する位置ｄの調整は、トンネ
ルレンズの焦点がワークＷの加工軌跡ＷＬ　Ｉ−に来る
ように行われることになる。

検出ヘッド２５における傾きの計測を説明すると、第６
図で説明した如く、ＰＳＤ、とＰ　Ｓ　Ｄ３を結んだ直
線、ＰＳＤ２とＰＳＤ３を結んだ直線をそれぞれワーク
Ｗの加工軌跡ＷＬ上の点Ｐに対する接平面Ｔのｙ軸、ｙ
軸に対して傾きをθＸ。

ｆｊｌｙとすれば、 θＸ＝（Ｉ八、＋ＩＢ、）＝　（Ｉへ３　＋ＩＢ３　）
＝ｎｘ　φＶ θｙ＝（ＩＡ２＋ＩＢ２）　　　（ＩＡ４＋ＩＢ４）＝
ｎｙ−ｖ となり、距離ｄと同様に、傾きθＸ、θｙが求められる
。

但し、ｎｘ、ｎｙ　：定数、Ｖ：電圧 前記演算部Ｃで求められたワークＷの表面と検出ヘッド
２５の先端との距離ｄは演算部Ｃに接続された比較器に
１に取込まれる。比較器に１には例えば予め設定された
最適設定値ｄＯと、その最適設定値ｄｏより大きい設定
値ｄＢ、ｄ２（ｄ２〉ｄｌ）と、最適設定値ｄｏより小
さい設定値ｄ３　、　ｄ４　　（ｄ４　＜ｄ３　）が５
段階に入力されている。而して、比較器に１に取込まれ
たｄは各ｄＯ。

ｄ１〜ｄ４と比較されて、ｄ＝ｄ□、ｄ＋、ｄ２゜ｄ３
．ｄ４のいずれかと一致して比較器に１に接続されたテ
ィーチング用表示装置２７の距離表示部２７Ａに表示さ
れる。

前記演算部Ｃで求められたワークＷの表面に対する検出
ヘッド２５の傾きθＸ、θｙがそれぞれ演算部Ｃに接続
された比較器に２．に３に取込まれる。

比較器に２には例えば予め設定された最適設定値θＸＱ
と、その最適設定器θｘＯより大きい設定値θＸｌ、　
　θＸ２．　　θＸ３．　　θｘ４．（θｘ４〉θ）［
３＞θＸ２＞θｘ＋）と、最適設定値θＸＯより小さい
設定値θｘ５．　　θｘ６．　　θｘ７．　　θｘａ　
　（θＸＢ＜θＸ７＜θＸ６＜θＸ５）が９段階に人力
されている。而して比較器に２に取込まれたθＸはθＸ
Ｑ、　　θＸＩ、・・・・・・、θｘ８と比較されて、
θＸ−θＸ□、　　θＸＩ、・・・・・・、θｘ８のい
ずれかと一致して比較器に２に接続されたティーチング
用表示装置２７の傾き表示部２７Ｂに表示される。

また比較器に３には例えば予め設定された最適設定値θ
ｙｏと、その最適設定器θｙｏより大きい設定値θＹ＋
、　　θｙ２．　　θｙ３．　　θｙ４．（θＹ４＞θ
ｙ３〉θｙ２〉θｙ＋）と、最適設定値θｙｏより小さ
い設定値θＹ５．　　θＹ６．　　θＹ７゜θｙ８．（
θｙｓ＜θｙ７くθｙｅ＜θｙ５）が９段階に人力され
ている。而して比較器に３に取込まれたθｙはθｙｏ、
　　θｙ＋＋・・・・・・、θｙ８と比較されて、θｙ
＝θｙｏ、　　θｙ＋、・・・・・・、θｙ８のいずれ
かと一致して比較器に３に接続されたティーチング用表
示装置２７の傾き表示部２７Ｂに表示される。

オペレータの操作により、θＸがθＸＯ（最適設定値）
、かつθｙがθｙｏ　　（最適設定値）に−致した場合
には、比較器に２．に３に接続される警報部２９に人力
され、かつ前辺ってｄがｄｏに一致した信号が入力され
ているのと合せて、断続したブザー音が鳴る。さらに比
較器に２　、に３に接続されている演算制御処理装置３
１に、ｄｏ。

θＸ□、　　θｙｏの値が人力される。

このｄｏ、　　θＸＯ＋　　θｙｏの値が各ティーチン
グポイント上で検出され演算制御処理装置３１に入力さ
れるとＺ、Ａ、Ｂ軸の座標データに演算処理される。

前記検出ヘッド２５は第９図に示されているように、Ｚ
軸コラム１３の下部に装着されており、また、Ｚ軸コラ
ム１３の正面部にティーチング用表示装置２７が設けら
れている。Ｚ輔コラム１３の左側にはヘッドアンプＨＡ
、、ＨＡ２や演算処理部Ｃなどを収めた信号処理ボック
ス３３が取付けられ、その処理ボックス３３と、検出ヘ
ッド２５とには必要な電線が接続されている。

第１図には３次元レーザ加工機用ティーチング装置の構
成ブロック図が示されている。第１図において、前記演
算制御処理装置３１には、外部ＣＡＤシステムにて作成
されたパートプログラムを３次元空間として記述できる
高級言語（以下、ＲＭＬという。）に変換する機能をＧ
したＣＡＤデータ処理装置３５か接続されている。

前記演算制御処理装置３１には３次元レーザ加工機を制
御する５軸コントローラ３７が接続されており、この５
軸コントローラ３７はＲＭＬで記述されたプログラムを
実行する機能を有していると共に、機械固有の座標系で
記述されたプログラムをＲＭＬに逆変換する機能をも有
している。５軸コントローラ３７には検出ヘッド２５　
（２３）が接続されている。

上記構成により、外部ＣＡＤシステムにて作成されたパ
ートプログラムがＣＡＤデータ処理装置３５でＲＭＬに
変換されて、Ｘ、Ｙ座標のみのＣＡＤデータが演算制御
処理装置３１に取込まれる。

演算制御処理装置３１に取込まれたＣＡＤデータのＸ、
Ｙ座標のみが一時的に記憶されると共に５軸コントロー
ラ３７に取込まれる。５軸コントローラ３７に取込まれ
たＸ、Ｙ軸の座標データで検出ヘッド２５（測定子２３
）をＸ、Ｙ軸方向へ移動せしめて、Ｘ、Ｙ軸のティーチ
ングポイントに検出ヘッド２５　（２３）を停止させる
。

次いで、５軸コントローラ３７からのＺ軸移動指令によ
り検出ヘッド２５（測定子２３）が下降してＺ軸のティ
ーチングポイント点のＺ軸の座標データを検出する。こ
こで、測定子２３の場合にはＺ軸の座標データのみを検
出し、検出ヘッド２５の場合には自動又は手動にてＡ、
Ｂ軸の座標データを前述した要領にて検出される。この
ようにＸ、Ｙ軸の座標データで指定された各ティーチン
グポイントのＺ、Ａ、Ｂ軸の座標データが検出されるこ
ととなる。

この検出ヘッド２５（測定子２３）で検出されたＺ、Ａ
、Ｂ軸の座標データは５軸コントローラ３７に取込まれ
て、ＲＭＬ言語に生成されてから演算制御処理装置３１
に取込まれる。この演算制御処理装置３１ではすでに記
憶されているＸ、　Ｙ軸の座標データと検出されたＺ、
Ａ、Ｂ軸の座標データとに基づいて加ニブログラムが作
成されることになる。

次に、ティーチング方法の動作を第２図に示したフロー
チャートを基にして説明する。

第２図において、ステップＳ１で準備動作を行なう。す
なわち、３次元レーザ加工機の各軸を原点に復帰させる
と共にワークの原点を設定し、さらにＣＡＤデータをＲ
ＭＬのフォーマットに変換する。ステップＳ２でＣＡＤ
データ処理装置３５から演算制御処理装置３１へＸ、　
Ｙ軸の座標データを人力する。

ステップＳ３でＺ軸データを測定するかの判断がなされ
て、Ｚ軸データを測定すると判断されると、ステップＳ
４で検出ヘッド２５　（２３）をＺ軸コラム１３又は加
工ヘッド１５の先端部に取付ける。ステップＳ５で検出
ヘッド２５（２３）を５軸コントローラ３７によりＸ、
Ｙ軸方向へ移動せしめて予め指定されたＸ、Ｙ軸のティ
ーチングポイントに移動した時点で停止し、さらに検出
ヘッド２５　（２３）を下降せしめてＺ軸の座標データ
を検出し演算制御処理装置３１に入力する。

ステップＳ６で検出ヘッド２５　（２３）を加工ヘッド
１５に取換えて、Ｚ軸コラム１３に取付ける。ステップ
Ｓ７でＡ、Ｂ軸の座標データを入力する。このＡ、Ｂ軸
の座標データの入力は、ステップＳ３でＺ軸の座標デー
タを測定しないと判断された場合にはステップＳ９に進
み、Ａ、Ｂ軸の座標データを入力するかどうかの判断が
なされ、Ａ、　　Ｂ軸の座標データを入力する場合には
検出へラド２５で検出されてステップＳ７に進んで、Ａ
。

Ｂ軸の座標データが人力される。

ステップＳ７ではＸ、　Ｙ、　　Ｚ、　Ａ、　Ｂ軸の座
標データに基づき実際の加工に使用する加工ヘッド１５
を使ってオペレータによりマニュアルにてティーチング
する。

ティーチングした結果、問題なければステップＳ８で最
終加ニブログラムが生成される。ステップＳ９でＡ、Ｂ
軸の座標データを入力する必要がなければステップＳ８
に進んで最終加ニブログラムを生成し終了する。

このように、ティーチングする際にＣＡＤデータから人
力されたＸ、Ｙｆｔｌｌの座標データを使用するため、
３次元形状のワークに予めケガキ線を画く必要がなくな
ると共に、Ｚ軸の座標データさらにＡ、Ｂ軸の座標デー
タは検出ヘッド２５　（２３）によって検出されて演算
制御処理装置３１に取込まれるから、いちいちオペレー
タが人力する必要がなくなる。

したがって、３次元形状のワークに予めケガキ線を画く
必要がなく、かついちいちオペレータが、Ｚ、Ａ、Ｂ軸
の座標データを入力する必要がないから、ティーチング
時間を大巾に短縮することができる。しかもＣＡＤデー
タ、レイアウトデータが有効に利用されるので効果的で
ある。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることなく
、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施
し得るものである。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
発明によれは、ティーチング用のプログラムを生成する
際、ＣＡＤデータにおけるＸ。

Ｙ軸の座標データを有効に使用するようにしたから、３
次元形状のワークに予めケガキ線を画く必要がなくなる
。また、Ｚ、Ａ、Ｂ軸の座標データは検出ヘッドにより
検出するようにしたから、いちいちオペレータが人力す
る必要がなくなる。而して、ティーチング時間を大幅に
短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るティーチング装置の構成ブロッ
ク図、第２図はティーチングを行なう際の動作を説明す
るフローチャー１・、第３図は３次元形状のワークにテ
ィーチングを行なう際に使用される３次元レーザ加工機
の斜視図、第４図は加工ヘッドに取付けられた検出ヘッ
ドとしての測定子の側面図、第５図は測定子でＺ軸座標
データを検出する説明図、第６図は３次元形状のワーク
と検出ヘッドとの相対位置関係を表わした図、第７図は
この発明に使用される検出ヘッドの原理を説明するため
の説明図、第８図はこの発明におけるワークの表面と検
出ヘッドの先端との距離と、ワークの表面に対する検出
ヘッドの傾きを検出する説明図、第９図はこの発明に使
用される他の検出ヘッドを取付けた状態の斜視図である
。 １・・・３次元レーザ加工機　１３・・・Ｚ軸コラム１
５・・・加工ヘッド　　　　２１・・・リニアスケール
２３・・・測定子　　　　　　２５・・・検出ヘッド３
１・・・演算制御処理装置 ３５・・・ＣＡＤデータ処理装置 ３７・・・５軸コントローラ 代理人　弁理士　　三　好　保　男 第２　図 第４図 第５　図 第９図 手続補正書（自発） 平成　１年　９月１　日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）３次元レーザ加工機において、Ｘ軸、Ｙ軸および
   Ｚ軸方向に移動自在なＺ軸コラムの先端部に設けられた
   検出ヘッドにより３次元形状のワークに加工軌跡をティ
   ーチングする際、予め設定されているＣＡＤデータから
   のＸ軸、Ｙ軸データによりＸ軸、Ｙ軸方向のティーチン
   グポイントを指定して、そのティーチングポイントに前
   記検出ヘッドを移動せしめると共に、このティーチング
   ポイントにおいて検出ヘッドによりＺ軸方向におけるテ
   ィーチングポイントのＺ軸データを検出し、次いで検出
   ヘッドの姿勢を制御すべくＡ軸、Ｂ軸データを検出して
   、これらのディーチングポイントにおけるＸ軸、Ｙ軸、
   Ｚ軸、Ａ軸およびＢ軸データに基づいて加工軌跡の最終
   加工プログラムを生成することを特徴とする３次元レー
   ザ加工機用ティーチング方法。
2. （２）Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動自在なＺ軸コラ
   ムの先端部に設けられた検出ヘッドと、この検出ヘッド
   をＸ軸、Ｙ軸方向へ移動せしめてＸ軸、Ｙ軸方向のティ
   ーチングポイントを指定するためのＣＡＤデータを処理
   するＣＡＤデータ処理装置と、Ｘ軸、Ｙ軸方向のティー
   チングポイントに検出ヘッドを移動せしめてＺ軸方向の
   Ｚ軸データと前記検出ヘッドの姿勢を制御すべきＡ軸、
   Ｂ軸データとを検出してティーチングプログラムを生成
   するため演算処理する演算制御処理装置と、この演算処
   理制御装置で生成されたティーチングプログラムを実行
   したり、あるいは前記検出ヘッドを制御する５軸コント
   ローラと、を備えてなることを特徴とする３次元レーザ
   加工機用ティーチング装置。