【発明の詳細な説明】
機械加工ノズルと交換可能なカメラを用いた部品機械加工プログラミング
（発明の背景）
多軸機械加工システム用のプログラムを作成するための現在知られている主な
方法の１つは、レーザビーム切断ノズル等の機械加工ヘッドを所望の経路（通常
はマスター部品上に描かれた線で、けがき線と呼ばれる）に沿って移動させるこ
とによって処理装置にプログラムを「付与」するものである。
けがき線に沿った点または位置が、それらの座標をコントローラに入力するこ
とによって入力すなわち「プログラム付与」されてから、記憶される。これらの
点は、加工物に沿って移動して、付与経路に沿った位置で機械加工作業を行うよ
うに、装置に命令する部品機械加工プログラムの基礎を形成する。問題の座標を
プログラムに教示した後、加工物プログラムを完成するために送り速度やレーザ
パラメータ等のさらなる情報を入力できるようにプログラムが編集される。
加工物を機械加工するためのプログラムを作成する（一般的に「プログラム付
与」と呼ばれる）そのような方法は、各点を入力する時に、処理装置をけがき線
の上方に非常に正確に位置決めすることが必要である。この正確な位置決めを行
うために多くの方法が用いられる。
現在では、３種類の方法が主に用いられており、(1)
低出力のレーザビームの使用、(2)共線HeNeレーザの使用、または(3)プローブチ
ップ(probe tips)の使用がある。
これらの３つの現在の方法のいずれにも問題点がある。低出力のレーザビーム
の使用では、オペレータが危険なレーザ照射を受ける可能性がある。HeNeレーザ
は、機械加工用に使用されるＣＯ2レーザビームとは異なった点に集束して、整
合させることが難しい。プローブチップは不正確であり、損傷を生じることがわ
かっている。
（発明の分野）
本発明のプログラム付与システムは、カメラと、十字線標的を備えたディスプ
レイスクリーンと、オペレータが処理装置の処理へッドをカメラの取り付け方向
に無関係にディスプレイの十字線の軸線に合わせて配置された軸線に沿ってジョ
グ(jog) ［走行］させることができる適当なソフトウェアと、を用いている。
これは、オペレータが処理装置を正確に方向付けて、それによって十字線をけ
がき線像に整合させることができる簡単な方法を提供している。
本発明に従ったシステムで３次元処理装置に機械加工プログラムを「付与」す
るため、オペレータは機械加工ノズルの代わりにカメラアセンブリを処理装置に
取り付け、処理装置を加工物上の開始点へ進めて、けがき経路に沿った付与点の
座標を入力し始める。ディスプレイ上
の十字線は、処理中に処理ビームが加工物に衝突する位置を示す。十字線は、部
品上の標的点に整合して、レーザ処理装置が座標を記録してその点を処理装置に
「付与」するのに適した位置にあることを表す。
レーザビームの焦点を加工物表面上の設計位置に合わせやすくするため、シス
テムの自動焦点制御によって処理へッドまでのオフセット距離（表面からの変位
量）が一定距離に維持される。レーザ加工システム用の適当な自動焦点制御シス
テムが、レーザダイン(Laserdyne)ＡＦＣで市販されており、イーデン・プレー
リー (EdenPrairie)のルモニックス(Lumonics)社から入手できる。
（発明の概要）
本発明は、加工物表面上で作業を行うように機械加工システムをプログラムす
るための新規な方法に関するものである。この新規プログラミングシステムは、
処理装置の方向付けを容易に決定できるようにし、また機械加工作業を行う空間
座標を処理装置に記録できるようにするためにカメラ像を利用することに基づい
ている。
本発明は、加工物用の３次元処理装置のための部品機械加工プログラムを作成
する方法を提供している。３次元処理装置は、多軸処理へッドを位置決めし、こ
のへッドが付設の機械加工ノズルをマスター加工物に付けられたけがき線によっ
て示された経路に沿った様々な点へ移動することによって、処理装置のコントロ
ーラに複数の点を通る付与経路をたどることを付与することができ、
それらの点の座標を処理装置のコントローラに入力、記憶させて、機械加工ノズ
ルを付与経路に沿って移動するように命令し、挿入されたさらなる指示に従って
指定点で機械加工作業を実行するための加工物の機械加工プログラムの基礎を形
成することができる。
本発明の新規なプログラミング方法は、以下のステップを有している。カメラ
アセンブリを多軸処理へッドに、処理へッドによって支持されている機械加工ノ
ズルの真下の部分の加工物表面の像を形成できるようにカメラを調整して取り付
ける。カメラによって形成された像を受け取ることができるようにカメラに接続
されたディスプレイ手段を監視して、ディスプレイ手段上に表示された十字線基
準点を用いて、ノズルを通過したビームが加工物に衝突する点を定める。ディス
プレイ手段の十字線をけがき線に沿った多数の点と整合させることができるよう
に処理へッドを移動させて、点の各々に対応した並進及び回転軸線の座標を記憶
する。
本発明は、また、加工物を処理するための改良形３次元処理装置を提供するも
のであり、この処理装置には、加工物機械加工プログラムが付与され、多軸処理
へッドに取り付けられた機械加工ノズルに指令を発生し、このノズルをマスター
加工物の表面の上を付与経路に沿って移動して、そのような各点の装置座標を記
憶できるようにし、それによって処理装置が加工物表面上の所望経路をたどるこ
とができるようになっている。
このプログラムの付与を容易にするための改良として、以下の特徴を有してい
る。カメラを多軸処理ヘッドに取り付けて、３次元処理装置へのプログラム付与
中、そのカメラがヘッドのＣ軸線の端部付近に取り付けられて、ノズルを通過す
るビームの位置と整合するようにして、ノズルに軸方向に対して近接する加工物
の表面部分にカメラ像を与えることができるようにしている。
演算手段がカメラに作動連結して、カメラから像情報を受け取り、出力像情報
を発生できるようになっている。演算手段はさらに、一対の直交十字線の像を発
生する手段を含む。十字線は、ノズルの下方に位置している加工物の表面の像に
重ねられ、十字線の交点が、ノズルを通過したビームの焦点が衝突する加工物上
の点に位置する。ディスプレイ手段は、演算手段から出力像情報を受け取ること
ができる構造及び配置になっている。
（図面の簡単な説明）
図１は、カメラが多軸処理へッドに取り付けられている、本発明による加工物
の３次元処理装置の斜視図である。
図２は、切断ノズルを取り付けたビーム位置決め装置の処理ヘッド部分の、Ｄ
軸に沿って見た図であり、垂下ノズル部分が断面で示されている。
図３は、図２に示されているビーム位置決め装置の同じ部分の処理ヘッド部分
の図であり、機械加工ノズルが取り外され、代わりに付与カメラがセットされて
いる。
（発明の詳細な説明）
図１に示されているように、ビーム位置決め装置12が、３次元処理装置のｙ軸
ラム20の端部に取り付けられており、このビーム位置決め装置は、本発明の図示
の好適な実施例では、本発明の譲受人に譲渡されている米国特許第4,555,610号
に示されているようなレーザ加工システムである。そのようなビーム位置決め装
置を含むルモニックス／レーザダインシステム94 CNC等のレーザ加工装置が、本
出願の譲受人であるレーザダイン会社から市販されている。
ビーム位置決め装置12は、図１に示されているように機械加工レーザピームの
回転軸線Ｃ及びＤの回転軸を回転する。点線で示されているビーム位置決め装置
12は、実線で示されている位置からＣ及びＤ軸回りに９０度回転している。
図２は、ビーム位置決め装置の処理ヘッド部分のさらなる詳細を示している。
機械加工ノズル40がノズルホルダ42から垂下しているが、絶縁部分44によってそ
れから絶縁されている。機械加工ノズルは、ビームが衝突する加工物領域に処理
ガスが送られる軸方向開口41を介して集束レーザビームを送り出すようになって
いる。ノズルホルダ42をビーム集束レンズ48に対して軸方向に整合した適当な関
係に固定するためにコネクタ46が用いられており、このビーム集束レンズは、ノ
ズルホルダ42の上方に配置されてその上部と接触しているハウジング50内に
取り付けられている。
ノズルホルダ42及びレンズ48は、ノズル40が加工物に衝突した場合にその装置
を保護するため、ノズル40を処理ヘッドの他の部分に対してある程度「ロストモ
ーション」移動できるようにする弾性的に取り外し可能な拘束手段を用いて、そ
れらのハウジング内に取り付けられている。また、ノズル40及びレンズ48は、そ
れらの取り付け構造体と共に１つのユニットとして処理ヘッドの他の部分から取
り外すことができる。
図３は、機械加工ノズル40及びレンズ48を取り外し、その代わりにカメラアセ
ンブリを取り付けた処理ヘッドを示している。
ビデオカメラ80、加工レンズ及びノズルアセンブリを取り除いた後にビーム位
置決め装置に取り付けられたカメラ取付けアセンブリ86の本体84に、コネクタ82
を用いて機械的に接続される。カメラ80の光学軸をビーム位置決め装置のビーム
軸と整合させることによって、カメラ80は加工物の、レーザビーム軸が衝突する
点を取り囲む部分に焦点を合わせることができる。適当なカメラ８０は、東芝か
ら販売されている型番IKM30Aである。
図２に示されているノズルアセンブリの場合と同様に、付与アセンブリは、カ
メラの移動中にカメラが加工物と接触した場合にカメラ及び支持体を位置決め装
置の他の部分に対して移動させることができる構造になっている。
ノズル90がカメラハウジングに接続されている。ノズル90は、自動焦点制御モ
ードでのCNCの作動を容易にするためにギャップ感知回路に接続されるように、
機械加工ヘッドアセンブリの機械加工ノズル40と同様なキャパシタンス特性を有
しており、自動焦点制御モードについては、1992年８月14日に出願された「レー
ザビーム工具位置決めの自動制御」と題する本出願人の同時係属中の米国特許出
願にさらに完全に開示されており、それは参考として本説明に含まれる。
部品機械加工プログラムの付与を行うために、CNCは問題の各点に対して加工
物の部品表面に対する垂直ベクトルを自動的に連続して決定できる能力を備えて
いることも必要である。そのような特徴は、上記同時係属出願にも開示されてお
り、それは参考として本説明に含まれる。
カメラアセンブリを機械加工ヘッドアセンブリと同じ長さにすることによって
、カメラノズル90は機械加工アセンブリを処理ヘッドに取り付けた時の機械加工
ノズル40の位置決めにほぼ一致することができる。そして、カメラノズルチップ
90を容量性センサの一方のプレートとして用い、その他方のプレートを加工物の
表面して、機械加工ノズルを用いて発生した信号に相当する出力信号によってシ
ステムのサーボ制御を駆動することができる。
カメラ及び機械加工ノズルアセンブリは、「プログラ
ム付与」形態と「機械加工」形態とを迅速に交換できるようにするため、迅速交
換できる構造及び配置になっている。作動中に数秒程度で交換できなければなら
ない。カメラは、ディスプレイ上に形成された像が装置のＣ及びＤ軸に対して既
知の関係になるように方向付けられる。
本発明の図示の好適な実施例では、ディスプレイ手段が携帯式の「プログラム
付与用」の付属ステーションに取付けられる。すなわち自動機械加工システムを
作動させるために通常使用されている制御装置から分離しているが作動連結して
いる、制御ボックスに取り付けられている。好適な実施例では、ディスプレイの
十字線は電子的に発生し、適当な位置合わせができるように調節可能である。そ
のようなディスプレイは市販されている。
カメラはＤ軸上に取り付けられているので、カメラによって形成された像は、
ビーム位置決め装置の移動に伴って並進及び／または回転する。
本発明のソフトウェアの特徴がビーム位置決め装置コマンドのｘ、ｙ及びｚ軸
ジョグを回転させるため、ｘ軸制御移動はＣ及びＤ軸の位置に無関係に常に像を
水平方向に並進させて（ｙ軸コマンドは垂直移動を生じる）、ディスプレイスク
リーン上の十字線で表された水平及び垂直軸線に合わせることができる。
この並進はソフトウェアによって行われ、このソフトウェアはＤ軸に対するカ
メラの既知の取付け方向と共に
Ｃ及びＤ軸の既知位置に注目して、並進係数を計算する。この係数は、適当な制
御モードが作動した時にすべての軸に適用されるため、Ｘ方向へのビーム位置決
め装置のいずれのジョグも、ディスプレイ上の像が水平方向に移動するように装
置ヘッドを移動させる。
同様に、Ｙ軸に沿った移動は、ディスプレイスクリーン上の垂直移動を生じる
。このように、オペレータは、ビーム位置決め装置を適当な方向へ進めてそれを
所望の標的点に整合させるために個別の難しい知的変換を行う必要がない。
処理装置制御システムの適当な作動を確保するため、加工レーザピーム及び適
当な処理ガスを送り出すための適当なレーザ加工ノズルが必要である。ノズルは
、処理装置が付与モードで作動している間にけがき線をはっきり見ることができ
るようにカメラを適当に位置決めできる構造になっている。また、鮮明なカメラ
像を都合よく確実に得ることができるように、加工物の標的領域を照明する適当
な手段を設けてもよい。
本発明の現時点での好都合な実施例を開示してきたが、それの様々な変更及び
変化は当業者には明らかであり、従って、本発明は添付の請求項だけによって制
限されるものとする。
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９４年１月２１日
【補正内容】
これらの３つの現在の方法のいずれにも問題点がある。低出力のレーザビーム
の使用では、オペレータが危険なレーザ照射を受ける可能性がある。HeNeレーザ
は、機械加工用に使用されるＣＯ2レーザビームとは異なった点に集束して、整
合させることが難しい。プローブチップは不正確であり、損傷を生じることがわ
かっている。
（発明の分野）
本発明のプログラム付与システムは、カメラと、十字線標的を備えたディスプ
レイスクリーンと、オペレータが処理装置の処理へッドをカメラの取り付け方向
に無関係にディスプレイの十字線の軸線に合わせて配置された軸線に沿ってジョ
グ(jog) ［走行］させることができる適当なソフトウェアと、を用いている。
これは、オペレータが処理装置を正確に方向付けて、それによって十字線をけ
がき線像に整合させることができる簡単な方法を提供している。
本発明に従ったシステムで３次元処理装置に機械加工プログラムを「付与」す
るため、オペレータは機械加工ノズルの代わりにカメラアセンブリを処理装置に
取り付け、処理装置を加工物上の開始点へ進めて、けがき経路に沿った付与点の
座標を入力し始める。ディスプレイ上
の十字線は、処理中に処理ビームが加工物に衝突する位置を示す。十字線は、部
品上の標的点に整合して、レーザ処理装置が座標を記録してその点を処理装置に
「付与」するのに適した位置にあることを表す。
レーザビームの焦点を加工物表面上の設計位置に合わせやすくするため、シス
テムの自動焦点制御によって処理ヘッドまでのオフセット距離（表面からの変位
量）が一定距離に維持される。レーザ加工システム用の適当な自動焦点制御シス
テムが、レーザダイン(Laserdyne)ＡＦＣで市販されており、イーデン・プレー
リー(EdenPrairie)のルモニックス(Lumonics)社から入手できる。
（発明の概要）
本発明は、加工物表面上で作業を行うように機械加工システムをプログラムす
るための新規な方法に関するものである。この新規プログラミングシステムは、
処理装置の方向付けを容易に決定できるようにし、また機械加工作業を行う空間
座標を処理装置に記録できるようにするためにカメラ像を利用することに基づい
ている。
本発明は、加工物用の３次元処理装置のための部品機械加工プログラムを作成
する方法を提供している。３次元処理装置は、多軸処理ヘッドを位置決めし、こ
のヘッドが付設の機械加工ノズルをマスター加工物に付けられたけがき線によっ
て示された経路に沿った様々な点へ移動することによって、処理装置のコントロ
ーラに複数の点を通る付与経路をたどることを付与することができ、
それらの点の座標を処理装置のコントローラに入力、記憶させて、機械加工ノズ
ルを付与経路に沿って移動するように命令し、挿入されたさらなる指示に従って
指定点で機械加工作業を実行するための加工物の機械加工プログラムの基礎を形
成することができる。
本発明の新規なプログラミング方法は、以下のステップを有している。カメラ
アセンブリを多軸処理ヘッドに、処理ヘッドによって支持されている機械加工ノ
ズルの真下の部分の加工物表面の像を形成できるようにカメラを調整して取り付
ける。カメラによって形成された像を受け取ることができるようにカメラに接続
されたディスプレイ手段を監視して、ディスプレイ手段上に表示された十字線基
準点を用いて、ノズルを通過したビームが加工物に衝突する点を定める。ディス
プレイ手段の十字線をけがき線に沿った多数の点と整合させることができるよう
に処理ヘッドを移動させて、点の各々に対応した並進及び回転軸線の座標を記憶
する。
本発明は、また、加工物を処理するための改良形３次元処理装置を提供するも
のであり、この処理装置には、加工物機械加工プログラムが付与され、多軸処理
ヘッドに取り付けられた機械加工ノズルに指令を発生し、このノズルをマスター
加工物の表面の上を付与経路に沿って移動して、そのような各点の装置座標を記
憶できるようにし、それによって処理装置が加工物表面上の所望経路をたどるこ
とができるようになっている。
このプログラムの付与を容易にするための改良として、以下の特徴を有してい
る。カメラを多軸処理ヘッドに取り付けて、３次元処理装置へのプログラム付与
中、そのカメラがヘッドのＣ軸線の端部付近に取り付けられて、ノズルを通過す
るビームの位置と整合するようにして、ノズルに軸方向に対して近接する加工物
の表面部分にカメラ像を与えることができるようにしている。
演算手段がカメラに作動連結して、カメラから像情報を受け取り、出力像情報
を発生できるようになっている。演算手段はさらに、一対の直交十字線の像を発
生する手段を含む。十字線は、ノズルの下方に位置している加工物の表面の像に
重ねられ、十字線の交点が、ノズルを通過したビームの焦点が衝突する加工物上
の点に位置する。ディスプレイ手段は、演算手段から出力像情報を受け取ること
ができる構造及び配置になっている。
（図面の簡単な説明）
図１は、カメラが多軸処理ヘッドに取り付けられている、本発明による加工物
の３次元処理装置の斜視図である。
図２は、切断ノズルを取り付けたビーム位置決め装置の処理ヘッド部分の、Ｄ
軸に沿って見た図であり、垂下ノズル部分が断面で示されている。
図３は、図２に示されているビーム位置決め装置の同じ部分の処理ヘッド部分
の図であり、機械加工ノズルが取り外され、代わりに付与カメラがセットされて
いる。
図４は、プログラム付与システムのブロック図である。
（発明の詳細な説明）
図１に示されているように、ビーム位置決め装置12が、３次元処理装置のｙ軸
ラム20の端部に取り付けられており、このビーム位置決め装置は、本発明の図示
の好適な実施例では、本発明の譲受人に譲渡されている米国特許第4,555,610号
に示されているようなレーザ加工システムである。そのようなビーム位置決め装
置を含むルモニックス／レーザダインシステム94 CNC等のレーザ加工装置が、本
出願の譲受人であるレーザダイン会社から市販されている。
ビーム位置決め装置１２は、図１に示されているように機械加工レーザビーム
の回転軸線Ｃ及びＤの回転軸の回りを回転する。点線で示されているビーム位置
決め装置12は、実線で示されている位置からＣ及びＤ軸回りに90度回転している
。
図２は、ビーム位置決め装置の処理ヘッド部分のさらなる詳細を示している。
機械加工ノズル40がノズルホルダ42から垂下しているが、絶縁部分44によってそ
れから絶縁されている。機械加工ノズルは、ビームが衝突する加工物領域に処理
ガスが送られる軸方向開口41を介して集束レーザビームを送り出すようになって
いる。ノズルホルダ42をビーム集束レンズ48に対して軸方向に整合した適当な関
係に固定するためにコネクタ46が用いられて
おり、このビーム集束レンズは、ノズルホルダ42の上方に配置されてその上部と
接触しているハウジング50内に取り付けられている。
ノズルホルダ42及びレンズ48は、ノズル40が加工物に衝突した場合にその装置
を保護するため、ノズル40を処理ヘッドの他の部分に対してある程度「ロストモ
ーション」移動できるようにする弾性的に取り外し可能な拘束手段を用いて、そ
れらのハウジング内に取り付けられている。また、ノズル40及びレンズ48は、そ
れらの取り付け構造体と共に１つのユニットとして処理ヘッドの他の部分から取
り外すことができる。
図３は、機械加工ノズル40及びレンズ48を取り外し、その代わりにカメラアセ
ンブリを取り付けた処理ヘッドを示している。
ビデオカメラ80が、加工レンズ及びノズルアセンブリを取り除いた後にビーム
位置決め装置に取り付けられたカメラ取付けアセンブリ86の本体84に、コネクタ
82を用いて機械的に接続される。カメラ80の光学軸をビーム位置決め装置のビー
ム軸と整合させることによって、カメラ80は加工物の、レーザビーム軸が衝突す
る点を取り囲む部分に焦点を合わせることができる。適当なカメラ80は、東芝か
ら販売されている型番IKM30Aである。
図２に示されているノズルアセンブリの場合と同様に、付与アセンブリは、カ
メラの移動中にカメラが加工物と接触した場合にカメラ及び支持体を位置決め装
置の
他の部分に対して移動させることができる構造になっている。
ノズル90がカメラハウジングに接続されている。ノズル90は、自動焦点制御モ
ードでのCNCの作動を容易にするためにギャップ感知回路に接続されるように、
機械加工へッドアセンブリの機械加工ノズル40と同様なキャパシタンス特性を有
しており、自動焦点制御モードについては、1992年８月14日に出願された「レー
ザビーム工具位置決めの自動制御」と題する本出願人の同時係属中の米国特許出
願にさらに完全に開示されており、それは参考として本説明に含まれる。
部品機械加工プログラムの付与を行うために、CNCは問題の各点に対して加工
物の部品表面に対する垂直ベクトルを自動的に連続して決定できる能力を備えて
いることも必要である。そのような特徴は、上記同時係属出願にも開示されてお
り、それは参考として本説明に含まれる。
カメラアセンブリを機械加工ヘッドアセンブリと同じ長さにすることによって
、カメラノズル90は機械加工アセンブリを処理ヘッドに取り付けた時の機械加工
ノズル40の位置決めにほぼ一致することができる。そして、カメラノズルチップ
90を容量性センサの一方のプレートとして用い、その他方のプレートを加工物の
表面して、機械加工ノズルを用いて発生した信号に相当する出力信号によってシ
ステムのサーボ制御を駆動することができ
る。
カメラ及び機械加工ノズルアセンブリは、「プログラム付与」形態と「機械加
工」形態とを迅速に交換できるようにするため、迅速交換できる構造及び配置に
なっている。作動中に数秒程度で交換できなければならない。カメラは、図４に
示されたディスプレイ92上に形成された像が装置のＣ及びＤ軸に対して既知の関
係になるように方向付けられる。
本発明の図示の好適な実施例では、ディスプレイ手段92が携帯式の「プログラ
ム付与用」の付属ステーション94に取付けられる。すなわち自動機械加工システ
ムを作動させるために通常使用されている制御装置から分離しているが作動連結
している、制御ボックスに取り付けられている。好適な実施例では、ディスプレ
イ92の十字線95は電子的に発生し、レザービーム軸に対してカメラ軸の適当な位
置合わせができるように調節可能である。そのようなディスプレイは市販されて
いる。
カメラはＤ軸上に取り付けられているので、カメラによって形成された像は、
ビーム位置決め装置の移動に伴って並進及び／または回転する。
本発明のソフトウェアの特徴がビーム位置決め装置コマンドのｘ、ｙ及びｚ軸
ジョグを回転させるため、ｘ軸制御移動はＣ及びＤ軸の位置に無関係に常に像を
水平方向に並進させて（ｙ軸コマンドは垂直移動を生じる）、ディスプレイスク
リーン上の十字線で表された水平及び
垂直軸線に合わせることができる。
この並進はソフトウェアによって行われ、このソフトウェアはＤ軸に対するカ
メラの既知の取付け方向と共にＣ及びＤ軸の既知位置に注目して、並進係数を計
算する。この係数は、適当な制御モードが作動した時にすべての軸に適用される
ため、Ｘ方向へのビーム位置決め装置のいずれのジョグも、ディスプレイ上の像
が水平方向に移動するように装置ヘッドを移動させる。
同様に、Ｙ軸に沿った移動は、ディスプレイスクリーン上の垂直移動を生じる
。このように、オペレータは、ビーム位置決め装置を適当な方向へ進めてそれを
所望の標的点に整合させるために個別の難しい知的変換を行う必要がない。
処理装置制御システムの適当な作動を確保するため、加工レーザビーム及び適
当な処理ガスを送り出すための適当なレーザ加工ノズルが必要である。ノズルは
、処理装置が付与モードで作動している間にけがき線をはっきり見ることができ
るようにカメラを適当に位置決めできる構造になっている。また、鮮明なカメラ
像を都合よく確実に得ることができるように、加工物の標的領域を照明する適当
な手段を設けてもよい。
本発明の現時点での好都合な実施例を開示してきたが、それの様々な変更及び
変化は当業者には明らかであり、従って、本発明は添付の請求項だけによって制
限されるものとする。
請求の範囲
１．加工物用の３次元処理装置が、そのコントローラに複数の点を通る付与経路
をたどるようにプログラムを付与するために、マスター加工物に付けられたけが
き線によって示された経路に沿う様々な点に、付設の機械加工ノズルを支持する
多軸処理ヘッドを位置決めして、部品機械加工プログラムの基礎を形成するため
に前記複数の点の座標を入力し、かつ記憶させることによって、機械加工ノズル
を付与経路に沿って移動するように命令し、そして、前記プログラムに挿入され
たさらなる指示に従って指定された各点で機械加工作業を実行するための前記部
品機械加工プログラムを作成する方法において、
（a）前記ノズルの真下の加工物表面の部分の像を形成するために、カメラア
センブリを処理ヘッドに取り付け、
（b）カメラによって形成された像を受け取るために接続されたディスプレイ
手段を監視し、かつ表示された十字線基準点を用いて、ノズルを通過したビーム
が加工物に衝突する点を定め、
（c）前記ディスプレイ手段の十字線をけがき線に沿った多数の点と整合させ
るように処理ヘッドを移動して、前記点の各々に対応した並進及び回転軸線の座
標を記憶する、
各ステップを有することを特徴とする改良形プログラ
ム付与方法。
２．処理装置のコントローラは、前記処理装置のプログラム付与工程が実行され
るとき、このプログラム付与中に、加工物表面とノズルとの間に一定のオフセッ
ト間隔を維持するように用いられることを特徴とする請求項１の方法。
３．マスター加工物上のけがき線に沿って位置する各点の３つの並進軸線及び２
つの回転軸線の座標を機械加工プログラムに付与する前に、各付与点で加工物の
表面に垂直な軸線に整合するようにノズルの軸線を方向付けるために、多軸レー
ザ処理ヘッドの２つの直交する回転軸線が、処理装置のコントローラによって調
節されることを特徴とする請求項１の方法。
４．多軸処理ヘッドを担持している機械加工ノズルを、マスター加工物に付けら
れたけがき線に沿った様々な点へ付与経路に沿って移動するために、そのような
各点の座標を記憶させて、それによって処理装置に前記複数の点を通る所望の付
与経路をたどるように命じるための部品機械加工プログラムが付与されるように
した、加工物を処理するための３次元処理装置において、
（a）カメラノズルと、そのノズルに連結されて像を形成するカメラとを備え
、機械加工ノズルと交換可能に処理ヘッドに取り付けて、前記処理装置に特定の
加工物用の部品機械加工プログラムを付与するため
の構造及び配置になっており、取り付けた時、カメラノズルを通して加工物を見
た時のカメラの光学軸を、機械加工ノズルを通過したビームのビーム軸線と一致
するように方向付けることによって、機械加工作業中に機械加工ノズルに軸方向
に近接する加工物表面部分のカメラ像を与えるようにしたカメラアセンブリと、
（b）カメラに作動連結し、かつカメラからのカメラ像情報を受け取るように 構成かつ配置されており、さらに、一対の直交十字線の像を発生する手段を含み 、前記十字線はノズルカメラの下方に位置している加工物の表面の像に重ねられ 、十字線の交点が、ノズルを通過したビームが衝突する加工物上の点に位置する ようになっている、ディスプレイ手段と
、を組み合わせてなることを特徴とする
、プログラム付与を容易にするための改良装置。
５．処理ヘッドを加工物の表面の上方で移動させるためにＸ及びＹ軸オペレータ
作動式コントローラ手段が設けられていることを特徴とする請求項４の発明。
６．カメラアセンブリは、プログラム付与作動中にカメラまたはカメラノズルが
加工物に接触した場合に、カメラが処理ヘッドに対して制限移動できるようにす
るロストモーション取付け手段を備えていることを特徴とする請求項４の発明。
７．３次元処理装置は、プログラム付与工程が実行され
るとき、部品表面とノズルとの間に一定のオフセット間隔を維持するために前記
付与工程中に使用される、カメラノズルを移動するための自動ギャップ制御手段
を備えていることを特徴とする請求項４の装置。
８．自動ギャップ制御手段は、ノズルと加工物との間のキャパシタンスを感知し
、機械加工及びカメラノズルのキャパシタンス特性が等しいことを特徴とする請
求項４の装置。
９．マスター加工物上のけがき機械加工経路に沿った多数の点の各々の３つの並
進軸線及び２つの回転軸線の座標を機械加工プログラムに付与する前に、加工物
表面に垂直になるようにノズルの軸線を方向付けるために、３次元処理装置の自
動制御手段によって多軸処理ヘッドの２つの回転軸線が調節されることを特徴と
する請求項４の装置。