JPH03184625A - 大きな板材の加工方法及び装置 - 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、最大加工領域以上の大きなワークに加工精
度良好な板材加工を行なう板材加工方法およびその装置
に関する。

（従来の技術） 一般に、板材加工機としての例えばレーザ加工装置では
、レーザ発振器で発振されたレーザビームを加工ヘッド
内に設けられた集光レンズで集光し、集光したレーザビ
ームをワークに照射してレーザ加工を行なうようになっ
ている。

また、レーザ加工装置にはＮＣ装置が取付けられ、ワー
クまたはレーザ光軸を数値制御することにより岬−りと
レーザ光軸とを相対的に移動させ、ワークに所定の平面
形状の加工が行なえるようになっている。

さらに、加工すべきワークの寸法バラツキやし−ザビー
ムのアラメントずれを補正処理して加工精度の良好なレ
ーザ加工を行なうために、前記加工ヘッドの近傍には撮
像装置が設けられ、ワークにあけられた基準穴を撮像し
、補正処理すべく画像処理装置が前記撮像装置に接続さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ワークの大きさが最大加工領域内の場合には
従来のレーザ加工装置で加工精度良好なレーザ加工を行
なうことができるが、最大加工領域以上の大きなワーク
では一度にはレーザ加工を行なうことができない。その
ため、反転前のワークにレーザ加工を行なった後、ワー
クを反転せしめて加工できなかった部分のレーザ加工を
行なっている。

しかしながら、最大加工領域以上の大きなワークを反転
せしめてレーザ加工を行なう場合には、撮像装置で基準
位置を撮像していないから、ワークの寸法がばらついて
いるため反転後の補正量が一つ−ってその補正量が異な
ってしまう。また、レーザビームのアライメントずれに
より、レーザ加工装置における機械原点からの加工点（
レーザビームのフォーカスポイント）位置が時間的に一
定でなく、上述の反転後の補正量が極短時間しか継続し
て使用できない。

さらに、製品形状のプログラム時に反転した形でプログ
ラムを作成するため、プログラムが煩雑になるという問
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、ワーク
を反転させて最大加工領域以上の板材加工を行なう場合
、ワーク寸法のバラツキ、機械原点からの誤差などの要
因により反転前と反転後で起こるずれを補正して加工精
度良好な板材加工を行ない得るようにした板材加工方法
およびその装置を提供することにある。

［発明の構成］ （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、最大加工領域
以上の大きなワークに板材加工を行ない、次いでワーク
を反転せしめて板材加工を行なうとき、ワークにあけら
れている基準穴を撮像装置で撮像してずれ量を補正して
から板材加工を行なう板材加工方法である。

また、この発明は、予め反転前、反転後の基準となる基
準穴をあけたワークをクランプして加工テーブル上をＸ
軸、Ｙ軸方向へ移動せしめる移動自在なワーククランプ
と、前記加工テーブルに立設されたフレームに設けられ
板材加工を行なうための加工ヘッドと、前記フレームの
一側に設けられ前記ワークの基準穴を撮像する移動可能
な撮像装置と、この撮像装置で前記基準穴を撮像して少
なくとも反転後の板材加工を行なう基準位置を補正処理
する画像処理装置と、この画像処理装置で補正処理され
た基準位置のデータを転送し、このデータに基づいてＮ
Ｃ制御するＮＣ装置と、を備えて板材加工装置を構成し
た。

（作用） この発明の板材加工方法およびその装置をｎｍすること
により、最大加工領域以上の大きなワークに板材加工を
行ない、次いでワークを反転せしめて板材加工を行なう
とき、ワークにあけられている基準穴を移動可能な撮像
装置で撮像し、この撮像した基準穴によるデータを画像
処理装置で補正してＮＣ装置に転送し、ＮＣ制御して板
材加工が行なわれる。

而して、最大加工領域以上のワークを反転せしめて板材
加工を行なっても、ワーク寸法のバラツキや機械原点か
らの誤差などのずれが補正処理されるので、加工精度の
良好な板材加工が行なわれる。

（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１図を参照するに、板材加工機としての例えばレーザ
加工装置ｌは、フレーム３の背後に位置するレーザ発振
器５と、フレーム３の前面で水平方向に張り出されたビ
ーム部材７と、このビーム部材７の前方で、かつ、下方
に備えられた加工ヘッドつと、この加工ヘッド９に前記
レーザ発振器５で発振されたレーザビームを導く第１図
には図示しない光学系（第３図で詳述する）と、前記加
工ヘット９の下方に所定距離を置いて固定的に配設され
る加工テーブル１１などと、を備えている。

又、レーザ加工装置１は、前記加工テーブル１１上に載
置されワークＷを把持し、ワークＷの加工すべ＼位置を
前記加工ヘッド９の直下に運ぶＸ軸、Ｙ情方向へ移動自
在なワーククランプ１３と、このワーククランプ１３を
テーブル座標上で数値制御するＮＣ装置１５と、を有し
ている。

更に、本例に示したレーザ加工装置１には、前記ビーム
部材７の一側面に例えば適当な駆動手段によりＹ軸方向
へガイドレール１７に沿っテ移動可能な撮像装置１つが
設けられ、この撮像装置１つの直下には加工テーブル１
１より下方に撮像装置１９の移動と共に移動可能な照明
装置２１が設けられ、前記撮像装置１９と前記ＮＣ装置
１５との間には、ビデオ信号線２３、制御信号線２５を
介して両像処理装置２７が設けられている。前記照明装
置２１は前記画像処理装置２７に照明用電源線２９で接
続されている。

第３図に示したように、レーザ発振器５はレーザビーム
ＬＢを発振する。そして、発振されたレーザビームＬＢ
はビーム部材７内に設けられたミラー３１て加工ヘッド
９内に設けられた集光レンズ３３に向って反射され、反
射されたレーザビームＬＢＩよ集光レンズ３３て集光さ
れ、ワ〜りＷの上面に黒点を結ぶようになっている。

レーザビ一ムＬＢの光軸３５は、初期においては、加工
軸３７と一致するよう調整されるものである。第３図に
図示の状態において、し〜ザビームＬＢの加工点（焦点
）３つで所定の加工、例えば切断加工が行われることに
なる。

第４図は、光軸３５が加工軸３７からずれた場合を拡大
して示している。このように、光軸ずれが生じた場合に
は、加工点３つはワークＷと加工軸３７との交点（加工
すべき点）３７′からδだけずれることになる。このず
れδをそのまま放置すれば、この分だけ加工精度が劣る
ことになるのである。

ＮＣ装置１５は、ワーククランプ１３に７−クＷを把持
させてワークＷを前記加工テーブル１１上で位置決め制
御する。この制御は、周知のものと変わるところがなく
、第１図には図示しないＸ軸及びＹ軸周のサーボモータ
Ｍｘ　、　Ｍｙ　　（第５図参照）に駆動信号を与える
ことにより、ワーククランプ］３の図示しない移動機構
を駆動してワークＷの加工点を前記加工軸３７に合わせ
る態様で行われるものである。

撮像装置１９は、ＣＣＤカメラ、ＩＴＶカメラ等で構成
され、撮像をビデオ信号に変換し、これをビデオ信号線
２３に出力する。

第２図により撮像装置１９の取付は位置及び、撮像方式
の詳細を説明する。

撮像装置１つの取付位置は、ビーム部材７の側面で、テ
ーブル座標上の所定の位置（Ｘｏ　、　Ｙｏ　）である
。ワークＷの原点（基準点）は、加工開始に際して、こ
のテーブル座標ＸＹの原点０（０゜Ｏ）に一致されるも
のである。そして、撮像装置１つは、取付位置（Ｘｏ　
、　Ｙｏ　）に置かれたワークＷの表面状態、例えば孔
を開けられた状態を所定倍率で撮像する。なお、このた
めに、加工テーブル１１の撮像装置１９の直下には所定
大きさの孔が明けられおり、又、その直下にはコントラ
ストの高い画像が取り込めるよう白熱灯、蛍光灯等の照
明装置２１が上向き姿勢で取付けられている。

第５因に示すように、画像処理装置２７は、２値化回路
４１と、フレームメモリ４３と、ＣＰＵ４５、ＲＯＭ４
７、ＲＡＭ４９、入出力装置５１と、を有している。

２値化回路４１は、アナログ信号たるビデオ信号を１，
０コードにデジタル化し、このデジタル信号を画像デー
タとしてフレームメモリ４３に格納する。フレームメモ
リ４３は第６図に示したように、各ピクセルに画像の白
黒部分に対応して１゜０信号を記憶するようになる。フ
レームメモリ４３の物理座標をｘｙとする。この座標ｘ
ｙは、前記テーブル座標ＸＹの撮像装置の取付位置（Ｘ
Ｏ，ＹＯ）に座標（ｘｏ、ｙｏ）を対応させ、変位量の
関係では、 Ｘ＝ｋｘ−ｘ　　　　　　Ｙ　−ｙ−ｋｙ　　−−■の
関係にある。ｋｘ、　ｋｙは、１画素当りの相当距離と
撮像装置１９の倍率によって定まる定数である。

ＲＯＭ４７には、演算処理のためのプログラムが格納さ
れている。入出力装置５１は、画像処理装置２７のバス
５３とＮＣ装置１５のその内部の入出力装置と接続され
ており、ＮＣ装置１５からの起動信号やＮＣ装置１５へ
のデータ信号を伝達する役目を為す。又、入出力装置５
１は、前記照明装置２１のリレーＲと接続されており、
画像処理装置２７はレーＲを撮像時に駆動して、照明装
置２１を点灯させることができるようになっている。

以上の構成のレーザ加工装置１において、前記光軸ずれ
に対処するための、ＮＣ装置の原点補正処理を説明する
。

第８図において、ステップＳ１は原点補正の実行開始判
断を示している。

原点補正処理の実行は、オペレータの指みによって開始
されるものであり、例えば加工開始に洗だって、或いは
毎日午前と午後に、成るいは光軸ずれが生じたと考えら
れる時期に適宜、キーボード等に指令されて開始される
ものである。

ステップＳ２では、第５図に示したサーボモタＭｘ、Ｍ
ｙをＮＣ装置１５で駆動し、クランプ装置１３を移動し
、次いで、ワークＷに、中心を（Ｘｏ　、　　ｙｏ　）
とし撮像装置（カメラ）１９の視野内に入る大きさの孔
を明ける処理を示している。

この孔は、第２図に示したように７−クＷをＷ′で示す
位置に移動させ、ワークＷの（Ｘｏ　、　Ｙｏ　）点を
加工軸３７の直下に持ってくる態様で行われる。

ステップ３では、ワークＷの（Ｘｏ　、　Ｙｏ　）点に
例えば基準穴を明けた後、ワーククランプ１３は基準穴
の中心（Ｘｏ　、　Ｙｏ　）を撮像装置（カメラ）１９
の直下に持ってくる。

ステップＳ４ではＮＣ装置１５から画像処理装置２７に
駆動信号を出力し、撮像装置（カメラ）１つで前記孔を
撮像させる処理を示している。ステップＳ５ては第５図
で説明した２値化回路４１の作用により撮像装置１９の
撮像をビデオ信号とし、画像データをフレームメモリ４
３に格納する処理を示している。

かくして、第５図に示したフレームメモリ４３の物理座
標ｘｙには第７図に示したような図が描かれることにな
る。参照符号５５はワークＷの（Ｘ□、Ｙｏ）点に明け
られた基準穴の図形を示している。

そこで、ステップＳ６ては、画像処理装置２７は、第１
に、基準穴５５の中心（重心）　ｘ　Ｇ、　　ｙＧを演
算する。そして、ステップＳ７では第２に、基準穴中心
（ｘ　Ｇ、　　ｙ　Ｇ）と撮像装置（カメラ）１９の中
心（ｘｏ、　ｙｏ）とのずれ量ΔＸ、Δｙを演算する。

Δｘ−ｘＧ−ｘｏ、ΔＶ　−Ｙ　Ｇ−ＹＯ”””■そし
て、ステップＳ８では、第３に、このずれ量ΔＸ、Δｙ
に■式で示した座標変換用の定数ｋｘ。

ｋＹを乗じ、テーブル座標ＸＹでのずれ量△Ｘ、△Ｙを
算出する。

ΔＸ−ｋｘ・△Ｘ　、　△ｙ−ｋｙ・△ｙ・・・・・−
■ステップＳ９は、第５図に示した入出力装置５１を介
して■式で示したデータをＮＣ装置１５に出力する処理
を示している。ステップＳ１０では、ＮＣ装置１５は、
このデータを入力し、原点にオフセットを△Ｘ、ΔＹだ
けかけ、第４図に示した光軸３５とワークＷとの交点（
加工点）に加工軸３７を数値制御上移動させ、恰も光軸
ずれが生じていないかの如く、以後の制御を行うのであ
る。

ＮＣ装置１５へのデータ人力は制御信号線２５を介して
自動的に行っているので、画像処理装置２７で処理結果
を表示し、この表示をオペレータが見て取って、表示さ
れたデータをキーインするのと比べてその処理が迅速、
容易である。

次に、第９図（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、最大加工領
域がＬＡＸＬＢで、ワークＷの大きさが例えば２ＬＡＸ
ＬＢのときに、曲線Ｇをレーザ加工する場合には、第１
０図に示したフローチャートに基づいて行なわれる。

まず、第１０図において、ステップＳｉｔで撮像装置１
９を＋Ｙ軸方向へ例えば距離ＹＳだけ移動させる。ステ
ップ５１２で加工ヘッド９におけるレーザビームＬＢの
光軸３５を加工軸３７に合わせるべくレーザ位置補正を
行なう。ステップＳ１３で第９図（Ａ）に示したごとく
、ワークＷ（２ＬＡＸＬＢ）をレーザ加工装置１にセッ
トする。

次に、ステップＳ１４て機械原点０　（０，０）からワ
ークＷの角度θ傾いた座標位置（ＸＩ、ｙ）をレーザビ
ームＬＢの加工軸３７の直下に移動せしめて基準穴Ｈを
加工する。ステップＳ１５では反転前の加ニブログラム
でＮＣ装置１５を作動させて曲線Ｇの一部を加工する。

反転前の加工が終了したら、ステップ５１６で第９図（
Ｂ）に示したごとく、原点復帰を行ないワークＷをワー
ククランプ１３からはずし、ステップＳ１７でワークＷ
を反転（１８０度回転）させ位置決めし、ワークＷをワ
ーククランプ１３にクランプする。このときの基準穴Ｈ
は第９図（Ｂ：においてＨ′に移動している。

ステップ５１８て、点線の位置に移動しである撮像装置
１９　（ｘＯ，ｙＯ＋ｙｓ）の直下に基準穴Ｈ′を移動
せしめて撮像装置１９て基準穴Ｈ′を撮像すると共に画
像処理装置２７てずれデータを演算処理してＮＣ装置１
５へ転送する。ステップＳ１９でＮＣ装置１５でずれ補
正し、反転後のプログラムを座標回転処理する。（基準
穴Ｈ′の座標位置は（ＸＩ、−ｙｌ、　　θ＋１８０℃
である。）ステップＳ２０で反転後のプログラムで曲線
Ｇの残りを加工する。而して、曲線Ｇの加工が終了する
。

このように、最大加工領域以上の大きなワークＷでも反
転せしめて基準穴Ｈを撮像装置１９で撮像し、ずれ量を
補正処理することによって、ワークＷの寸法にバラツキ
があっても、加工精度良好なレーザ加工を行なうことが
できる。

また、第１１図（Ａ）、（Ｂ）に示したごとく、最大加
工領域がＬＡＸＬＢで、ワークＷの大きさが（ＬＡｘＬ
Ｃ）ＸＬＢ　（但し、ＬＣ＜ＬＡ）（７）場合において
、基準穴をＨＩ（ＨＩ）の位置にあけたときには第９図
（Ａ）、（Ｂ）で説明した要領に基づきワークＷを反転
せしめてレーザ加工を行なうことができる。また、基準
穴をＨ２（Ｈ２）の位置にあけたときは、撮像装置１９
を＋Ｙ軸方向へ移動させずに固定させた状態のままで行
なうことができるから、上述した第１０図のフローチャ
ートでステップＳｌｌを行なわずに、ステップＳ１２か
ら行なえばよいことになる。

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。本実施例では基準穴Ｈ（Ｈ，、Ｈ
２）がワークＷをレーザ加工装置１にセットして、反転
前のレーザ加工を行なう前にあけているが、レーザ加工
を行なう以前に予め基準穴（ＨＩ、Ｈ２）をあけておい
ても構わない。この場合には反転前のレーザ加工を行な
う際、基準穴Ｈ（ＨＩ　、　Ｈ２）を撮像装置１９で撮
像し、ずれ量を補正処理する必要がある。また、本実施
例では板材加工装置をレーザ加工装置で説明したか、タ
レットパンチプレスなどワーク移動型方式の加工機であ
れば適用可能である。

［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
発明によれば、最大加工領域以上の太きなワークに板材
加工を行ない、次いでワークを反転せしめて板材加工を
行なうとき、ワークにあけられている基準穴を移動可能
な撮像装置で撮像し、この撮像した基準穴によるデータ
を画像処理装置で補正してＮＣ装置に転送し、ＮＣｒ＃
４御して板材加工が行なわれる。

而して、最大加工領域以上のワークを反転せしめて板材
加工を行なっても、ワーク寸法のバラツキや機械原点か
らの誤差などのずれが補正処理されるので、加工精度の
良好な板材加工を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る板材加工装置として
の例えばレーザ加工装置の斜視図、第２図は撮像装置の
取付位置の説明図、第３図及び第４図は先軸の説明図、
第５図は光軸ずれ量検出装置のブロック図、第６図はフ
レームメモリの説明図、第７図は光軸ずれ量算出方式の
説明図、第８図は原点補正処理のフローチャート、第９
図（Ａ）（Ｂ）は最大加工領域以上の大きなワークを反
転せしめてレーザ加工を行なう場合の説明図、第１０図
は第９図（Ａ）、（Ｂ）に示したワークを反転せしめて
レーザ加工を行なうフローチャート、第１１図（Ａ）、
　　（Ｂ）は第９図（Ａ）、（Ｂ）に代るワークを反転
せしめτレーザ加工を行なう説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）最大加工領域以上の大きなワークに板材加工を行
   ない、次いでワークを反転せしめて板材加工を行なうと
   き、ワークにあけられている基準穴を撮像装置で撮像し
   てずれ量を補正してから板材加工を行なうことを特徴と
   する板材加工方法。
2. （２）予め反転前、反転後の基準となる基準穴をあけた
   ワークをクランプして加工テーブル上をＸ軸、Ｙ軸方向
   へ移動せしめる移動自在なワーククランプと、前記加工
   テーブルに立設されたフレームに設けられ板材加工を行
   なうための加工ヘッドと、前記フレームの一側に設けら
   れ前記ワークの基準穴を撮像する移動可能な撮像装置と
   、この撮像装置で前記基準穴を撮像して少なくとも反転
   後の板材加工を行なう基準位置を補正処理する画像処理
   装置と、この画像処理装置で補正処理された基準位置の
   データを転送し、このデータに基づいてＮＣ制御するＮ
   Ｃ装置と、を備えてなることを特徴とする板材加工装置
   。