JPH10113785A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ加工ヘッドが水平方向へ移動するレー
ザ加工装置にあって、ワークテーブルにおけるカメラに
よる撮像範囲を広げて、ワークの加工部の画像処理の有
効利用を拡大する。 【解決手段】 ワークテーブル９の上方に位置した上部
フレーム１１にガイドレール１３を設け、このガイドレ
ールに水平方向へ移動可能なキャレッジ１５を設け、こ
のキャレッジ１５にレーザ加工ヘッド２３及びＣＣＤカ
メラ２５を設け、ＣＣＤカメラ２５のカメラ光軸ＣＢが
レーザ加工ヘッド２３のレーザ光軸ＬＢに対して水平な
一方側へずれるようにＣＣＤカメラを構成し、ワークテ
ーブル９の右端部にレーザ光軸ＬＢが位置可能な第１水
平位置とワークテーブル９の左端部に上記カメラ光軸Ｃ
Ｂが位置可能な第２水平位置との間において、前記キャ
レッジ１５を水平方向に移動させるように前記ガイドレ
ール１３を水平方向へ延伸して構成してなることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの加工部
（例えば加工穴）を撮像するカメラを備えたレーザ加工
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークの加工穴（加工部）の重心を求め
てワークの位置決めの補正を行ったり、ワークの加工穴
の面積を求めてワークの加工の良否を判定したり等する
ため、ワークの加工部を撮像したりすることが必要とな
る。そのため、レーザ加工ヘッドが水平方向へ移動しな
い形式のレーザ加工装置にあっては、レーザ加工ヘッド
にワークの加工部を撮像するカメラが設けてある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ加工
ヘッドが水平方向へ移動しない形式のレーザ加工装置に
あっては、カメラは水平方向へ移動することは必ずしも
必要ないが、レーザ加工ヘッドが水平方向へ移動する形
式のレーザ加工装置にあっては、カメラが水平方向へ移
動不能であると、ワークテーブルにおける撮像範囲が限
られて好ましくない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述の如き、従来の問題
点を解決するために、本発明においては、第１の手段と
して、ワークを支持するワークテーブルを設け、このワ
ークテーブルの上方に位置したフレームにガイドレール
を設け、このガイドレールに水平方向へ移動可能なキャ
レッジを設け、このキャレッジに上方向からワークに対
してレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドを設けてなる
レーザ加工装置において、上記キャレッジに上方向から
ワークの加工部を撮像するカメラを設け、このカメラの
カメラ光軸がレーザ加工ヘッドのレーザ光軸に対して水
平な一方側へずれるようにカメラを構成し、前記ワーク
テーブルの一端部に上記レーザ光軸が位置可能な第１水
平位置と、ワークテーブルの他端部に上記カメラ光軸が
位置可能な第２水平位置との間において、前記キャレッ
ジを水平方向へ移動させるように前記ガイドレールを水
平方向へ延伸して構成してなることを特徴とする。

【０００５】第２の手段として、第１の手段の発明特定
事項の他に、前記キャレッジを移動させるため、前記フ
レームに駆動モータに連動連結したねじ部材を設けると
共に、キャレッジにこのねじ部材に螺合したナット部材
を設け、前記キャレッジを前記第１水平位置と第２水平
位置との間において水平方向へ移動させるように上記ね
じ部材を水平方向へ延伸して構成してなることを特徴と
する。

【０００６】第３の手段として、第１又は第２の手段の
発明特定事項の他に、前記キャレッジに上方向からワー
クの加工部を照明する環状のライトを昇降アクチュエー
タの作動により昇降可能に設け、前記カメラのカメラ光
軸方向からみたときにカメラのカメラ視野中心とライト
の中心がほぼ一致するように構成してなることを特徴と
する。

【０００７】前記の発明特定事項によれば、（駆動モー
タの駆動によりねじ部材を回転させることにより、）キ
ャレッジをガイドレールに案内されつつ、水平な一方向
（水平方向の１つ）へ移動させることにより、レーザ加
工ヘッド及びカメラ（第３手段の発明特定事項を備えた
場合にあってはライトも含む）を水平方向へ一体的に移
動させることができる。ここで、ガイドレール（ねじ部
材）が水平方向へ延伸しているため、キャレッジを第１
水平位置に位置せしめることができる。このとき、ワー
クテーブルの一端部にレーザ光軸が位置可能であり、ワ
ークテーブルの一端部よりも一方側にカメラ光軸が位置
可能である。

【０００８】又、キャレッジをガイドレールに案内され
つつ、水平な他方向（水平方向の１つ）へ移動させるこ
とにより、レーザ加工ヘッド及びカメラを水平な他方向
へ一体的に移動させることができる。ここで、ガイドレ
ールが水平方向へ延伸しているため、キャレッジを第２
水平位置に位置せしめることができる。このとき、ワー
クテーブルの他端部にカメラ光軸が位置可能であり、ワ
ークテーブルの他端部よりも他方側にレーザ光軸が位置
可能である。

【０００９】上述の如く、キャレッジを水平方向へ移動
させることにより、レーザ加工ヘッドのレーザ光軸及び
カメラのカメラ光軸がワークテーブルの一端部と他端部
との間においてそれぞれ位置可能な状態にすることがで
きる。換言すれば、ワークテーブル上における撮像範囲
とワークテーブル上における加工範囲とがほぼ同じにな
る。

【００１０】ワークの加工部の重心又は面積等を演算す
る場合には、キャレッジを水平方向へ移動させて、カメ
ラのカメラ光軸がワークの加工部に位置可能にする。
（第３の手段の発明特定事項を備えた場合にあっては、
昇降アクチュエータの作動によりライトをカメラのカメ
ラ光軸方向に沿って下降させてワークの加工部に接近せ
しめて、ライトによりワークの加工部を照明する。）そ
して、カメラによりワークの加工部を撮像し、撮像され
た画像データは、画像処理装置に送られ、画像処理装置
によりワークの加工部の重心又は面積等が演算される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１２】図１を参照するに、本発明の実施の形態に
係るレーザ加工装置１は水平な前後方向（図１において
紙面に向って表裏方向）へ延伸したベッド３と、このベ
ッド３の中央部に立設した門型フレーム５とを備えてい
る。このベッド３には一対の第１ガイドレール７が前後
方向へ延伸して設けてあり、一対の第１ガイドレール７
にはワークＷを支持するワークテーブル９が第１サーボ
モータ（図示省略）の駆動により前後方向へ移動可能に
設けてある。

【００１３】門型フレーム５における上部フレーム１１
はワークテーブル９の上方に位置してあって、このワー
クテーブル９には一対の第２ガイドレール１３が設けて
あり、一対の第２ガイドレール１３には第２キャレッジ
１５が水平な左右方向（図１において左右方向）へ移動
可能に設けてある。上記第２キャレッジ１５を水平な左
右方向へ移動させるため、上部フレーム１１には第２サ
ーボモータ１７に連動連結したボールねじ１９が設けて
あり、第２キャレッジ１５にはこのボールねじ１９に螺
合したナット部材２１が設けてある。上記第２キャレッ
ジ１５にはレーザ光ＬＢを照射するレーザ加工ヘッド２
３が設けてあり、このレーザ加工ヘッド２３は第３サー
ボモータ（図示省略）の駆動により上下方向（図１にお
いて上下方向）へ移動可能である。

【００１４】上記第２キャレッジ１５にはワークＷの加
工部（例えば加工穴）を撮像するＣＣＤカメラ２５が適
宜の支持ブラケット２７を介して設けてあり、このＣＣ
Ｄカメラ２５のカメラ光軸ＣＢがレーザ加工ヘッド２３
のレーザ光軸ＬＢに対して右側にずれるように、ＣＣＤ
カメラ２５は構成してある。そして、ワークテーブル９
の右端部に上記レーザ光軸ＬＢが位置可能な第１水平位
置と、ワークテーブル９の左端部に上記カメラ光軸ＣＢ
が位置可能な第２水平位置との間において、前記第２キ
ャレッジ１５を左右方向へ移動させるように、第２ガイ
ドレール１３及びボールねじ１９は左右方向へ延伸して
構成してある。

【００１５】また第２キャレッジ１５にはワークＷの加
工部を照明するライト２９が昇降シリンダ３１の作動に
よりＣＣＤカメラ２５のカメラ光軸ＣＢ方向（上下方
向）に沿って昇降可能に設けてある。上記ライト２９は
ドーナツ状（環状の一例）に構成してあり、ＣＣＤカメ
ラ２５のカメラ光軸ＣＢ方向から見たときにＣＣＤカメ
ラ２５のカメラ視野中心とライト２９の中心がほぼ一致
するように構成してある（図２参照）。

【００１６】上記ライト２９の下側にはワークＷの加工
部周辺を上方向から押圧するドーナツ状のワーク押圧部
材３３が適宜の取付け部材３５を介して設けてある。

【００１７】尚、上記ＣＣＤカメラ２５は画像処理装置
（図示省略）に接続してあって、この画像処理装置はＣ
ＣＤカメラ２５からの画像データに基づいてワークＷの
加工部の重心または面積等を演算処理する等の作用を有
する。又、ＣＣＤカメラ２５は第２キャレッジ１５に直
接的に設けるかわりに、レーザ加工ヘッド２１に設ける
ことにより第２キャレッジ１５に間接的に設けても差支
えない。

【００１８】次に、本発明の実施の形態の作用について
説明する。

【００１９】第２サーボモータ１７の駆動によりボール
ねじ１９を回転させることにより第２キャレッジ１５を
第２ガイドレール１３に案内されつつ水平な右方向へ移
動させることにより、レーザ加工ヘッド２３及びＣＣＤ
カメラ２５を水平な右方向へ一体的に移動させる。ここ
で、第２ガイドレール１３及びねじ部材１９が左右方向
へ延伸してあるため、第２キャレッジ１５を第１水平位
置に位置せしめることができる。このとき、ワークテー
ブル９の右端部にレーザ加工ヘッド２３のレーザ光軸Ｌ
Ｂが位置可能であり、ワークテーブル９の右端部より右
方側にＣＣＤカメラ２５のカメラ光軸ＣＢが位置可能で
ある。

【００２０】又、第１サーボモータ１７の駆動により第
２キャレッジ１５を第２ガイドレール１３に案内されつ
つ水平な左方向へ移動させて、レーザ加工ヘッド２３及
びＣＣＤカメラ２５を水平な左方向へ一体的に移動させ
る。ここで、第２ガイドレール１３及びボールねじ１９
が左右方向へ延伸してあるため、第２キャレッジ１５を
第２水平位置に位置せしめることができる。このとき、
ワークテーブルの左端部に上記カメラ光軸ＣＢが位置可
能でありワークテーブル９の左端部よりも左方側に上記
レーザ光軸ＬＢが位置可能である。

【００２１】上述の如く、第２キャレッジ１５を左右方
向へ移動させることにより、レーザ光軸ＬＢ及びカメラ
光軸ＣＢがワークテーブル９の右端部と左端部の間にお
いてそれぞれ位置することが可能である。換言すれば、
ワークテーブル９上における撮像範囲とワークテーブル
９上における加工範囲が同じになる。

【００２２】ワークＷの加工部の重心又は面積等を演算
する場合には、以下のように行う。

【００２３】第２サーボモータ１７の駆動により第２キ
ャレッジ１５を左右方向へ移動させて、ＣＣＤカメラ２
５及びライト２９を一体的に左右方向へ移動させる。
又、第１サーボモータの駆動によりワークテーブル９を
前後方向へ移動させる。これによって、ＣＣＤカメラ２
５のカメラ光軸ＣＢ方向から見たときにＣＣＤカメラ２
５の視野中心とワークＷの加工部の中心をほぼ一致せし
めることができる。次に、昇降シリンダ３１の駆動によ
りライト２９をＣＣＤカメラ２５のカメラ光軸ＣＢ方向
に沿って下降させることにより、ライト２９をワークＷ
の加工部に接近せしめる。このとき、ワーク押圧部材３
３がライト２９と一体的に下降して、ワークＷの加工部
周縁をを上方向から押圧する。

【００２４】そして、ライト２９によりワークＷの加工
部を照明しつつ、ＣＣＤカメラ２５によりワークＷの加
工部を撮像する。更に、ＣＣＤカメラ２５からの画像デ
ータは画像処理装置（図示省略）に送られ、この画像デ
ータに基づいてワークＷの加工部の重心又は面積等が演
算処理される。

【００２５】尚、ワークＷに対してレーザ加工を行う場
合には、第３サーボモータの駆動によりレーザ加工ヘッ
ド２３の上下方向の位置を調節した状態のもとで、第１
サーボモータ及び第２サーボモータ１７の駆動によりレ
ーザ加工ヘッド２３をワークテーブル９に対して相対的
に前後及び左右方向へ移動させつつ、レーザ加工ヘッド
２３によりレーザ光を照射する。

【００２６】以上の如き、本発明の実施の形態によれ
ば、レーザ加工ヘッド２３が水平な左右方向へ移動する
形式のレーザ加工装置１にあっては、第２キャレッジ１
５が左右方向へ移動することにより、ＣＣＤカメラ２５
及びライト２９も左右方向へ移動するため、ワークテー
ブル９における撮像範囲を拡げることができ、ワークＷ
の加工部の画像処理の有効利用も拡大する。

【００２７】又、ワークテーブル９上における撮像範囲
とワークテーブル９上における加工範囲がほぼ同じであ
るため、ワークテーブル９上における撮像範囲を更に拡
げることができ、ワークＷの加工部の画像処理の有効利
用がより拡大する。

【００２８】ライト２９を昇降シリンダ３１の作動によ
りＣＣＤカメラ２５のカメラ光軸ＣＢ方向に沿って昇降
可能にしたことにより、ワークＷの加工部に近接した位
置からワークＷの加工部を照明することができ、外乱光
の影響を抑制して、ワークＷの加工部を撮像するＣＣＤ
カメラ２５の画像データの精度が向上し、ワークＷの加
工部の画像処理作業の能率が向上する。

【００２９】

【発明の効果】請求項１〜請求項３のうちのいずれかの
請求項に記載の発明によれば、レーザ加工ヘッドが水平
方向へ移動する形式のレーザ加工装置にあっては、キャ
レッジが水平方向へ移動することにより、カメラも水平
方向へ移動するため、ワークテーブル上における撮像範
囲を拡げることができ、ワークの加工部の画像処理の有
効利用も拡大する。

【００３０】又、ワークテーブル上における撮像範囲と
ワークテーブル上における画像範囲がほぼ同じであるた
め、ワークテーブル上における撮像範囲を更に拡げて、
ワークの加工部の画像処理の有効利用もより拡大する。

【００３１】請求項３に記載の発明によれば、ライトを
昇降アクチュエータの作動によりカメラのカメラ光軸方
向に沿って昇降可能にしたことにより、ワークの加工部
に近接した位置からワークの加工部を照明することがで
き、外乱光の影響を抑制して、ワークの加工部を撮像す
るＣＣＤカメラの画像データの精度が向上し、ワークの
加工部の画像処理作業の能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ加工装置の概略的な正面図である。

【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った図である。

【符号の説明】

１ レーザ加工装置 ９ ワークテーブル １１ 上部フレーム １３ 第２ガイドレール １５ 第２キャレッジ １７ サーボモータ １９ ボールねじ ２１ ナット部材 ２３ レーザ加工ヘッド ２５ ＣＣＤカメラ ２９ ライト ３１ 昇降シリンダ ３３ ワーク押圧部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを支持するワークテーブルを設
   け、このワークテーブルの上方に位置したフレームにガ
   イドレールを設け、このガイドレールに水平方向へ移動
   可能なキャレッジを設け、このキャレッジに上方向から
   ワークに対してレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドを
   設けてなるレーザ加工装置において、 上記キャレッジに上方向からワークの加工部を撮像する
   カメラを設け、このカメラのカメラ光軸がレーザ加工ヘ
   ッドのレーザ光軸に対して水平な一方側へずれるように
   カメラを構成し、前記ワークテーブルの一端部に上記レ
   ーザ光軸が位置可能な第１水平位置と、ワークテーブル
   の他端部に上記カメラ光軸が位置可能な第２水平位置と
   の間において、前記キャレッジを水平方向へ移動させる
   ように前記ガイドレールを水平方向へ延伸して構成して
   なることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】 前記キャレッジを移動させるため、前記
   フレームに駆動モータに連動連結したねじ部材を設ける
   と共に、キャレッジにこのねじ部材に螺合したナット部
   材を設け、前記キャレッジを前記第１水平位置と第２水
   平位置との間において水平方向へ移動させるように上記
   ねじ部材を水平方向へ延伸して構成してなることを特徴
   とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 【請求項３】 前記キャレッジに上方向からワークの加
   工部を照明する環状のライトを昇降アクチュエータの作
   動により昇降可能に設け、前記カメラのカメラ光軸方向
   からみたときにカメラのカメラ視野中心とライトの中心
   がほぼ一致するように構成してなることを特徴とする請
   求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。