座標位置検出装置及び座標位置検出方法
【課題】ティーチング作業時に、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単な構成で、レーザ溶接点等のターゲットの座標位置を検出することが可能とする。
【解決手段】座標位置検出装置は、揺動自在で、それぞれのラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面が互いに平行にならないように設置された少なくとも３つのスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃと、各スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度を検出する揺動角度検出手段（ロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃ）とを有する。
【解決手段】座標位置検出装置は、揺動自在で、それぞれのラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面が互いに平行にならないように設置された少なくとも３つのスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃと、各スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度を検出する揺動角度検出手段（ロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃ）とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワークに対するレーザ加工に先立ち行われるティーチング作業において、レーザ溶接点等のターゲットの座標位置を検出するための座標位置検出装置及び座標位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワークに対するレーザ加工に先立ち、該ワークにおけるレーザ溶接点等のターゲットの座標位置を算出し、算出した前記ターゲットの座標位置をティーチングデータとするティーチィング作業を行い、次に、実際のレーザ加工において、該ティーチングデータに基づいて、リモートレーザ照射器等の加工ヘッドから前記ワークにレーザ光を照射して所定のレーザ加工を行うことが広く行われている。
【０００３】
特許文献１には、ティーチング作業時に、ロボットのアームから加工ヘッドを取り外した後に検知装置を装着し、該検知装置内の４つのレーザ照射器から出力された直線状のレーザ光を４個のプリズムによりワークの上方で一点に交差させ、該ワークの表面に前記一点に交差した４本のレーザ光を照射スポットとしてそれぞれ照射させ、さらに、前記各照射スポットを含む前記ワークの表面を撮像装置にて撮像し、その映像を表示器で表示させることが提案されている。
【０００４】
この場合、前記表示器の画面上には、前記各照射スポットと、基準線としての十字線及び該十字線の交点を中心とする基準円とが表示され、前記各照射スポットが前記基準線と前記基準円との各交点に合致した場合に、その後のレーザ加工において、前記交点を通過するように、加工ヘッドからレーザ光をワークに照射することで、該レーザ加工用のレーザ光の光軸が適正に保たれる。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２５９４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際上、複数のレーザ光を一点に交差させて、当該一点の座標位置を特定することは困難である。例えば、２本の直線状のレーザ光を一点に交差させる場合に、ねじれの位置にあれば、交差することはない。
【０００７】
そこで、（１）１本のレーザ光が通過する二点の座標を求めるか、あるいは、（２）１本のレーザ光が通過する一点と該一点及び前記レーザ光の成す角度とを求めることにより、該レーザ光の示す直線そのものを特定することが考えられる。しかしながら、（１）の場合には、一方の点を固定（特定）しても、他方の点の座標成分（３成分）を任意のものとしなければならないので、１本の直線（レーザ光）に対して３自由度必要となる。また、（２）の場合には、一点を固定しても、角度については２成分の合計４自由度を持たせる必要がある。
【０００８】
従って、特許文献１のような、４本の直線状のレーザ光をワークの上方で一点に交差させる場合では、上記のように、該一点の位置を特定することは困難である。また、前記４本の直線状のレーザ光が一点に交差するように該各レーザ光の照射を正確に制御する必要がある等、検知装置の構成が複雑化する。
【０００９】
さらに、特許文献１の技術では、ティーチング作業時に、アーム取付体から加工ヘッドを取り外して検知装置を取り付け、上記のティーチング作業を行い、該ティーチング作業後には、前記検知装置を取り外して前記アーム取付体に加工ヘッドを再度装着しなければならないので、作業者の負担が大きくなる。
【００１０】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、ティーチング作業時に、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単な構成で、レーザ溶接点等のターゲットの座標位置を検出することが可能となる座標位置検出装置及び座標位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る座標位置検出装置は、揺動自在で、それぞれのスリットレーザ光の平面が互いに平行にならないように設置された少なくとも３つのスリットレーザ照射器と、前記各スリットレーザ照射器の揺動角度を検出する揺動角度検出手段とを有することを特徴としている。
【００１２】
また、この発明に係る座標位置検出方法は、スリットレーザ光の平面が互いに平行にならないように少なくとも３つのスリットレーザ照射器を揺動して、該各スリットレーザ照射器から前記スリットレーザ光をそれぞれ照射する第１工程と、前記揺動角度検出手段により前記各スリットレーザ照射器の揺動角度を検出する第２工程とを含むことを特徴としている。
【００１３】
これらの発明によれば、スリットレーザ照射器が揺動自在で且つ各スリットレーザ光の平面が互いに平行ではないので、各スリットレーザ光の平面の交点は確実に一点のみとなり、ティーチング作業時に、該交点をレーザ溶接点等のターゲットに容易に一致させることが可能となる。従って、前記ターゲットを前記交点と一致させることで、前記ターゲットの座標位置を確実に特定することができる。
【００１４】
これにより、特許文献１の技術と比較して、前記ティーチング作業時には、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単に、前記ターゲットの座標位置を検出することが可能となり、リモートレーザ溶接等の各種のレーザ加工に対するティーチング作業に、これらの発明を容易に適用することができる。
【００１５】
また、スリットレーザ光を用いているので、ワークに対して該スリットレーザ光が直交していない（面直でない）場合には、各スリットレーザ光の照射により前記ワークの表面に形成される直線の形状は、歪んで見えることになる。従って、前記ワークに対して前記各スリットレーザ光が面直であるか否かを目視で容易に判断することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、スリットレーザ照射器が揺動自在で且つ各スリットレーザ光の平面が互いに平行ではないので、各スリットレーザ光の平面の交点は確実に一点のみとなり、ティーチング作業時に、該交点をレーザ溶接点等のターゲットに容易に一致させることが可能となる。従って、前記ターゲットを前記交点と一致させることで、前記ターゲットの座標位置を確実に特定することができる。
【００１７】
これにより、特許文献１の技術と比較して、前記ティーチング作業時には、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単に、前記ターゲットの座標位置を検出することが可能となり、リモートレーザ溶接等の各種のレーザ加工に対するティーチング作業に、この発明を容易に適用することができる。
【００１８】
また、スリットレーザ光を用いているので、ワークに対して該スリットレーザ光が直交していない（面直でない）場合には、各スリットレーザ光の照射により前記ワークの表面に形成される直線の形状は、歪んで見えることになる。従って、前記ワークに対して前記各スリットレーザ光が面直であるか否かを目視で容易に判断することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明に係る座標位置検出装置について、座標位置検出方法との関係で好適な実施形態を、図１〜図５Ｂを参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、この発明の実施形態に係る座標位置検出装置４０（図２参照）を構成するスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの配置を示す斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、図示しない支持部材に支持されたテーブル１０の底面（図１の手前側の表面）には、３つの固定部材１２ａ〜１２ｃを介してサーボモータ１４ａ〜１４ｃがそれぞれ配置されている。各サーボモータ１４ａ〜１４ｃの回転軸１６ａ〜１６ｃの先端には、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃが取り付けられ、サーボモータ１４ａ〜１４ｃの駆動作用下に回転軸１６ａ〜１６ｃが軸方向を中心としてそれぞれ回転することにより、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは前記軸方向を中心としてそれぞれ揺動する。
【００２２】
また、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは、光軸１８ａ〜１８ｃを中心に扇状に拡開するラインレーザ光（扇状の平面を有するスリットレーザ光）２２ａ〜２２ｃをそれぞれ照射する。この場合、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面（の法線）が互いに平行にならないように、各スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃが、テーブル１０に形成された孔部２４の下方に向けてラインレーザ光２２ａ〜２２ｃをそれぞれ照射すると、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃは互いに交差して、１つの交点２６を形成する。すなわち、交点２６は、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃがそれぞれ形成する３つの平面（扇状に拡開する略三角形状の３つの平面）が交差して形成される一点である。
【００２３】
なお、テーブル１０の下方に図示しないワークが配置されている場合に、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射により前記ワークの表面には直線２５ａ〜２５ｃ（図１において破線で図示）が形成され、該直線２５ａ〜２５ｃの交差する箇所が交点２６となる。
【００２４】
ここで、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの交差によって１つの交点２６のみ形成され、該交点２６の座標位置が特定できることについて、図４Ａ〜図４Ｃを参照しながら説明する。
【００２５】
３次元空間において任意の一点（交点２６）を特定するためには、３次元空間におけるｘ、ｙ、ｚの３成分の自由度を固定する（自由度をなくす）必要がある。
【００２６】
例えば、図４Ａに示すように、３次元空間の任意の平面６０ａ（ラインレーザ光２２ａを模擬した平面）は、２つの自由度を有し、一方で、直線６２は、１つの自由度を有しているので、互いに平行ではない平面６０ａと直線６２とが交差して、交点６４が形成された場合に、該交点６４は、その自由度をなくすことができる。すなわち、交点６４の座標位置を特定することができる。
【００２７】
一方、図４Ｂに示すように、３次元空間で互いに平行ではない２つの平面６０ａ、６０ｂ（ラインレーザ光２２ａ、２２ｂを模擬した平面）を交差させると直線６６が形成されるが、この場合、該直線６６は、１つの自由度を有する。
【００２８】
次に、図４Ｃに示すように、３次元空間で互いに平行ではない３つの平面６０ａ〜６０ｃ（ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃを模擬した平面）を交差させれば、交差した箇所に１つの交点６８が形成される。すなわち、自由度のない該交点６８について、その座標位置を特定することが可能となる。
【００２９】
従って、図４Ｃのように、互いに平行ではない３つの平面６０ａ〜６０ｃが交差することにより形成された１つの交点６８は、互いに平面（の法線）が平行ではない３つのラインレーザ光２２ａ〜２２ｃが交差することにより形成された１つの交点２６（図１参照）に対応している。そのため、自由度が固定された交点２６に対して、後述する処理部５２での座標位置の算出処理が可能となる。
【００３０】
図１に戻り、サーボモータ１４ａ〜１４ｃは、回転軸１６ａ〜１６ｃを軸方向を中心に回転させるモータ２８ａ〜２８ｃと、該モータ２８ａ〜２８ｃに取り付けられ、各回転軸１６ａ〜１６ｃの回転量に応じたスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度を出力するロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃとを備える。
【００３１】
なお、図２に示すように、テーブル１０の上面には、支持部材３２を介して加工ヘッド３４が配置されている。ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射により交点２６を形成するティーチング作業の完了後、加工ヘッド３４は、孔部２４を介して交点２６にレーザ光３８を照射することにより、前記ワークに対するレーザ加工を行うことが可能である。
【００３２】
図３は、この実施形態に係る座標位置検出装置４０の概略ブロック図である。
【００３３】
この座標位置検出装置４０は、前記レーザ加工に先立って行われる前記ティーチング作業において、レーザ溶接点等のターゲット（交点２６）の座標位置を検出するための装置であり、前述したテーブル１０、サーボモータ１４ａ〜１４ｃ及びスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃ（図１参照）に加え、ティーチング作業を実行するコンピュータから構成されるティーチング装置４２を有する。
【００３４】
ティーチング装置４２は、コンピュータ本体としての制御手段４４と、マウスやキーボード等の入力手段４６と、コンピュータ本体内の記憶装置又は外部記憶装置としての記憶手段４８と、ディスプレイ又はプリンタ等の出力手段５０とから構成される。また、制御手段４４は、ターゲット（交点２６）の座標位置の算出処理を実行する処理部（算出処理手段）５２を有する。
【００３５】
次に、座標位置検出装置４０の動作（座標位置検出方法）について、図１〜図５Ｂを参照しながら説明する。
【００３６】
ここでは、図１の交点２６からテーブル１０の底面に向かう方向をｚ軸とし、テーブル１０の底面に沿った方向をｘ軸及びｙ軸とする。
【００３７】
座標位置検出装置４０は、ティーチング作業の際、下記の第１の作業又は第２の作業を行う。
【００３８】
先ず、第１の作業について説明する。
【００３９】
第１の作業において、先ず、作業者は、入力手段４６を操作してターゲットの座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）や、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃ（における回転軸１６ａ〜１６ｃの取付箇所）の座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）を入力する。
【００４０】
次に、処理部５２は、座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）に基づいて、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度φ１〜φ３を算出する。
【００４１】
図５Ａ及び図５Ｂは、ターゲット（交点２６）と、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃ（における回転軸１６ａ〜１６ｃの取付箇所）を示す点７０ａ〜７０ｃとの位置関係を示す模式説明図である。なお、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、リモートレーザ溶接等のレーザ加工におけるワークの加工エリアの中心位置を、原点Ｏとする。
【００４２】
図１及び図５Ａに示すように、スリットレーザ照射器２０ａ、２０ｂは、ｘ軸に平行な回転軸１６ａ、１６ｂを中心にそれぞれ回転（揺動）する。従って、スリットレーザ照射器２０ａ、２０ｂの揺動角度φ１、φ２は、ｙ軸の正方向を０°としたときに回転軸１６ａ、１６ｂを中心としてスリットレーザ照射器２０ａ、２０ｂがそれぞれ回転（揺動）したときの角度をいう。
【００４３】
また、図１及び図５Ｂに示すように、スリットレーザ照射器２０ｃは、ｙ軸に平行な回転軸１６ｃを中心に回転（揺動）する。従って、スリットレーザ照射器２０ｃの揺動角度φ３は、ｘ軸の正方向を０°としたときに回転軸１６ｃを中心としてスリットレーザ照射器２０ｃが回転（揺動）したときの角度をいう。
【００４４】
さらに、原点Ｏと点７０ａ、７０ｂとをそれぞれ結ぶ直線と、ｙ軸との成す角度をそれぞれθ１、θ２とし、一方で、原点Ｏと点７０ｃとを結ぶ直線と、ｘ軸と点７０ｃとの成す角度をθ３とする。
【００４５】
ここで、処理部５２は、下記の（１）式〜（６）式を用いて、座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）からスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度φ１〜φ３や角度θ１〜θ３を算出する。
θ１＝ｃｏｓ-1｛ｙ１／（ｙ１2＋ｚ１2）1/2｝ （１）
θ２＝ｃｏｓ-1｛ｙ２／（ｙ２2＋ｚ２2）1/2｝ （２）
θ３＝ｃｏｓ-1｛ｙ３／（ｘ３2＋ｚ３2）1/2｝ （３）
ｃｏｓ（φ１−θ１）＝｛ｙ１×（ｙ１−ｊ）＋ｚ１×（ｚ１−ｋ）｝
／［（ｙ１2＋ｚ１2）×｛（ｙ１−ｊ）2
＋（ｚ１−ｋ）2｝］1/2 （４）
ｃｏｓ（φ２−θ２）＝｛ｙ２×（ｙ２−ｊ）＋ｚ２×（ｚ２−ｋ）｝
／［（ｙ２2＋ｚ２2）×｛（ｙ２−ｊ）2
＋（ｚ２−ｋ）2｝］1/2 （５）
ｃｏｓ（φ３−θ３）＝｛ｘ３×（ｘ３−ｉ）＋ｚ３×（ｚ３−ｋ）｝
／［（ｘ３2＋ｚ３2）×｛（ｘ３−ｉ）2
＋（ｚ３−ｋ）2｝］1/2 （６）
【００４６】
制御手段４４は、処理部５２が算出した揺動角度φ１〜φ３に基づく制御信号を生成してモータ２８ａ〜２８ｃに出力すると共に、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射を指示するための指示信号を生成してスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃに出力する。
【００４７】
これにより、モータ２８ａ〜２８ｃは、制御信号に基づいて駆動し、この結果、回転軸１６ａ〜１６ｃは、その軸方向を中心として揺動角度φ１〜φ３だけ回転するので、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは、揺動角度φ１〜φ３だけ揺動する。一方、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは、指示信号に基づいて、光軸１８ａ〜１８ｃを中心に、扇状に拡開し且つ互いに平行ではないラインレーザ光２２ａ〜２２ｃをそれぞれ照射し、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃは、孔部２４の下方で互いに交差して、ワークの表面上に１つの交点２６を形成する（第１の工程）。そのため、作業者は、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの交差により形成される交点２６と、ワークの表面のターゲットとが一致しているか否かを確認することができる。また、ロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃは、回転軸１６ａ〜１６ｃの回転量（揺動角度）を検出して制御手段４４に出力する（第２の工程）。
【００４８】
なお、出力手段５０は、入力手段４６から制御手段４４に出力された座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）や、処理部５２が算出した揺動角度φ１〜φ３及び角度θ１〜θ３を、ディスプレイにより画面表示し、あるいは、プリンタによりプリントアウトする。
【００４９】
次に、第２の作業について説明する。
【００５０】
第２の作業において、先ず、作業者は、入力手段４６を操作してスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）を入力する。
【００５１】
次に、制御手段４４は、制御信号を生成してモータ２８ａ〜２８ｃに出力すると共に、指示信号を生成してスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃに出力する。これにより、モータ２８ａ〜２８ｃは、制御信号に基づいて駆動し、回転軸１６ａ〜１６ｃは、その軸方向を中心として回転することで、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを揺動させる。そして、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは、指示信号に基づいて、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射を開始する（第１の工程）。一方、ロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃは、回転軸１６ａ〜１６ｃの回転量（揺動角度）を検出して制御手段４４に出力する（第２の工程）。
【００５２】
作業者は、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動に起因したラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの交差により形成された交点２６と、ワークの表面のターゲットとが一致していることを確認したときに、入力手段４６に対してスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動を停止させるための入力操作を行い、制御手段４４は、前記入力操作に基づいて、前記制御信号及び前記指示信号の出力を停止すると共に、現時点でロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃから入力されている揺動角度を、ターゲットと交点２６とが一致したときの揺動角度φ１〜φ３とみなして処理部５２に出力する。
【００５３】
処理部５２は、揺動角度φ１〜φ３及び座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）を下記の（７）式〜（９）式に代入して交点２６の座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）を算出し、算出した交点２６の座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）をターゲットの座標位置、すなわち、ティーチングデータとして記憶手段４８に記憶する。
ｊ＝（ｙ２×ｔａｎ2φ１−ｙ２×ｔａｎ2φ２）
−ｔａｎφ１×ｔａｎφ２×｜ｙ１−ｙ２｜ （７）
ｋ＝ｚ−｜ｊ−ｙ２｜×｜ｔａｎφ２｜ （８）
ｉ＝ｘ３−｛（ｚ３−ｋ）／ｔａｎφ３｝ （９）
【００５４】
なお、第２の作業においても、出力手段５０は、入力手段４６から制御手段４４に出力された座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）や、揺動角度φ１〜φ３や、処理部５２が算出した座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）を、ディスプレイにより画面表示し、あるいは、プリンタによりプリントアウトする。
【００５５】
以上説明したように、この実施形態に係る座標位置検出装置４０及び座標位置検出方法によれば、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃが揺動自在で且つ各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面（の法線）が互いに平行ではないので、各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面の交点２６は確実に一点のみとなり、該交点２６がレーザ溶接点等のターゲットとなる。従って、処理部５２により、各揺動角度φ１〜φ３に基づいて交点２６の座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）を算出すれば、該交点２６の座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）がターゲットの座標位置となる。
【００５６】
これにより、特許文献１の技術と比較して、ティーチング作業時には、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単に、ターゲットの座標位置を検出することができる。従って、リモートレーザ溶接等の各種のレーザ加工に対するティーチング作業に、この実施形態を容易に適用することが可能となる。
【００５７】
また、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃを用いているので、ワークに対して該ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃが直交していない（面直でない）場合には、各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射によりワークの表面に形成される直線２５ａ〜２５ｃの形状は、歪んで見えることになる。従って、ワークに対して各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃが面直であるか否かを目視で容易に判断することが可能となる。
【００５８】
また、第１の作業によるティーチング作業を行うことにより、交点２６とターゲットとが一致するか否かを容易に確認することができる。一方、第２の作業によるティーチング作業を行えば、該ティーチング作業を効率よく行うことができる。
【００５９】
さらに、テーブル１０と加工ヘッド３４とを一体的なユニットとして構成し、ティーチング作業の際に、ロボットのアームの動作により前記ユニットをワーク近傍にまで移動させた後に、上記の第１の作業又は第２の作業を行うことで、該加工ヘッド３４を移動させることなくティーチング作業を行うことが可能になると共に、該ティーチング作業後は、ティーチングデータを用いて、直ちにワークに対してリモートレーザ溶接等のレーザ加工を行うことができる。勿論、テーブル１０と加工ヘッド３４とを別体とし、ティーチング作業の際に、ロボットのアームの動作によりテーブル１０及び加工ヘッド３４をそれぞれワーク近傍に移動させても、上述した効果が得られる。
【００６０】
なお、この実施形態は、上述した説明に限定されるものではなく、下記の構成に自由に変更することも可能である。
【００６１】
座標位置検出装置４０が自動的にスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを揺動させると共に、揺動角度φ１〜φ３を検出する上述の構成に代えて、例えば、出力手段５０がディスプレイによる画面表示によって揺動角度φ１〜φ３を表示し、作業者が画面表示の内容を見て、該揺動角度φ１〜φ３だけスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを手動で揺動させ、揺動後のスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度φ１〜φ３を分度器により計測し、計測した揺動角度φ１〜φ３を入力手段４６を操作して入力するようにしてもよい。
【００６２】
また、この実施形態では、テーブル１０の底面にサーボモータ１４ａ〜１４ｂ及びスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを配置した場合について説明したが、各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面（の法線）が互いに平行にならないように該各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃを照射できるのであれば、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを１つのテーブル１０に配置する場合に限らず、いかなる配置方法であってもよい。
【００６３】
さらに、サーボモータ１４ａ〜１４ｂもｚ方向に揺動自在とし、一方で、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃについても回転軸１６ａ〜１６ｃに対して揺動自在とすることで、孔部２４下方の複数のターゲットに対するティーチング作業を容易に行うことが可能となる。
【００６４】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】スリットレーザ照射器の配置を示す斜視図である。
【図２】スリットレーザ照射器及び加工ヘッドの配置を示す正面図である。
【図３】この実施形態に係る座標位置検出装置の概略ブロック図である。
【図４】図４Ａは、１つの平面と１つの直線とが交差する場合を示す説明図であり、図４Ｂは、２つの平面が交差する場合を示す説明図であり、図４Ｃは、３つの平面が交差する場合を示す説明図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、ターゲット（交点）と、スリットレーザ照射器を示す点との位置関係を示す模式説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…テーブル １２ａ〜１２ｃ…固定部材
１４ａ〜１４ｃ…サーボモータ １６ａ〜１６ｃ…回転軸
１８ａ〜１８ｃ…光軸 ２０ａ〜２０ｃ…スリットレーザ照射器
２２ａ〜２２ｃ…ラインレーザ光 ２４…孔部
２５ａ〜２５ｃ、６２、６６…直線 ２６、６４、６８…交点
２８ａ〜２８ｃ…モータ ３０ａ〜３０ｃ…ロータリーエンコーダ
３２…支持部材 ３４…加工ヘッド
３８…レーザ光 ４０…座標位置検出装置
４２…ティーチング装置 ４４…制御手段
４６…入力手段 ４８…記憶手段
５０…出力手段 ５２…処理部
６０ａ〜６０ｃ…平面 ７０ａ〜７０ｃ…点
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワークに対するレーザ加工に先立ち行われるティーチング作業において、レーザ溶接点等のターゲットの座標位置を検出するための座標位置検出装置及び座標位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワークに対するレーザ加工に先立ち、該ワークにおけるレーザ溶接点等のターゲットの座標位置を算出し、算出した前記ターゲットの座標位置をティーチングデータとするティーチィング作業を行い、次に、実際のレーザ加工において、該ティーチングデータに基づいて、リモートレーザ照射器等の加工ヘッドから前記ワークにレーザ光を照射して所定のレーザ加工を行うことが広く行われている。
【０００３】
特許文献１には、ティーチング作業時に、ロボットのアームから加工ヘッドを取り外した後に検知装置を装着し、該検知装置内の４つのレーザ照射器から出力された直線状のレーザ光を４個のプリズムによりワークの上方で一点に交差させ、該ワークの表面に前記一点に交差した４本のレーザ光を照射スポットとしてそれぞれ照射させ、さらに、前記各照射スポットを含む前記ワークの表面を撮像装置にて撮像し、その映像を表示器で表示させることが提案されている。
【０００４】
この場合、前記表示器の画面上には、前記各照射スポットと、基準線としての十字線及び該十字線の交点を中心とする基準円とが表示され、前記各照射スポットが前記基準線と前記基準円との各交点に合致した場合に、その後のレーザ加工において、前記交点を通過するように、加工ヘッドからレーザ光をワークに照射することで、該レーザ加工用のレーザ光の光軸が適正に保たれる。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２５９４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際上、複数のレーザ光を一点に交差させて、当該一点の座標位置を特定することは困難である。例えば、２本の直線状のレーザ光を一点に交差させる場合に、ねじれの位置にあれば、交差することはない。
【０００７】
そこで、（１）１本のレーザ光が通過する二点の座標を求めるか、あるいは、（２）１本のレーザ光が通過する一点と該一点及び前記レーザ光の成す角度とを求めることにより、該レーザ光の示す直線そのものを特定することが考えられる。しかしながら、（１）の場合には、一方の点を固定（特定）しても、他方の点の座標成分（３成分）を任意のものとしなければならないので、１本の直線（レーザ光）に対して３自由度必要となる。また、（２）の場合には、一点を固定しても、角度については２成分の合計４自由度を持たせる必要がある。
【０００８】
従って、特許文献１のような、４本の直線状のレーザ光をワークの上方で一点に交差させる場合では、上記のように、該一点の位置を特定することは困難である。また、前記４本の直線状のレーザ光が一点に交差するように該各レーザ光の照射を正確に制御する必要がある等、検知装置の構成が複雑化する。
【０００９】
さらに、特許文献１の技術では、ティーチング作業時に、アーム取付体から加工ヘッドを取り外して検知装置を取り付け、上記のティーチング作業を行い、該ティーチング作業後には、前記検知装置を取り外して前記アーム取付体に加工ヘッドを再度装着しなければならないので、作業者の負担が大きくなる。
【００１０】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、ティーチング作業時に、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単な構成で、レーザ溶接点等のターゲットの座標位置を検出することが可能となる座標位置検出装置及び座標位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る座標位置検出装置は、揺動自在で、それぞれのスリットレーザ光の平面が互いに平行にならないように設置された少なくとも３つのスリットレーザ照射器と、前記各スリットレーザ照射器の揺動角度を検出する揺動角度検出手段とを有することを特徴としている。
【００１２】
また、この発明に係る座標位置検出方法は、スリットレーザ光の平面が互いに平行にならないように少なくとも３つのスリットレーザ照射器を揺動して、該各スリットレーザ照射器から前記スリットレーザ光をそれぞれ照射する第１工程と、前記揺動角度検出手段により前記各スリットレーザ照射器の揺動角度を検出する第２工程とを含むことを特徴としている。
【００１３】
これらの発明によれば、スリットレーザ照射器が揺動自在で且つ各スリットレーザ光の平面が互いに平行ではないので、各スリットレーザ光の平面の交点は確実に一点のみとなり、ティーチング作業時に、該交点をレーザ溶接点等のターゲットに容易に一致させることが可能となる。従って、前記ターゲットを前記交点と一致させることで、前記ターゲットの座標位置を確実に特定することができる。
【００１４】
これにより、特許文献１の技術と比較して、前記ティーチング作業時には、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単に、前記ターゲットの座標位置を検出することが可能となり、リモートレーザ溶接等の各種のレーザ加工に対するティーチング作業に、これらの発明を容易に適用することができる。
【００１５】
また、スリットレーザ光を用いているので、ワークに対して該スリットレーザ光が直交していない（面直でない）場合には、各スリットレーザ光の照射により前記ワークの表面に形成される直線の形状は、歪んで見えることになる。従って、前記ワークに対して前記各スリットレーザ光が面直であるか否かを目視で容易に判断することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、スリットレーザ照射器が揺動自在で且つ各スリットレーザ光の平面が互いに平行ではないので、各スリットレーザ光の平面の交点は確実に一点のみとなり、ティーチング作業時に、該交点をレーザ溶接点等のターゲットに容易に一致させることが可能となる。従って、前記ターゲットを前記交点と一致させることで、前記ターゲットの座標位置を確実に特定することができる。
【００１７】
これにより、特許文献１の技術と比較して、前記ティーチング作業時には、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単に、前記ターゲットの座標位置を検出することが可能となり、リモートレーザ溶接等の各種のレーザ加工に対するティーチング作業に、この発明を容易に適用することができる。
【００１８】
また、スリットレーザ光を用いているので、ワークに対して該スリットレーザ光が直交していない（面直でない）場合には、各スリットレーザ光の照射により前記ワークの表面に形成される直線の形状は、歪んで見えることになる。従って、前記ワークに対して前記各スリットレーザ光が面直であるか否かを目視で容易に判断することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明に係る座標位置検出装置について、座標位置検出方法との関係で好適な実施形態を、図１〜図５Ｂを参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、この発明の実施形態に係る座標位置検出装置４０（図２参照）を構成するスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの配置を示す斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、図示しない支持部材に支持されたテーブル１０の底面（図１の手前側の表面）には、３つの固定部材１２ａ〜１２ｃを介してサーボモータ１４ａ〜１４ｃがそれぞれ配置されている。各サーボモータ１４ａ〜１４ｃの回転軸１６ａ〜１６ｃの先端には、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃが取り付けられ、サーボモータ１４ａ〜１４ｃの駆動作用下に回転軸１６ａ〜１６ｃが軸方向を中心としてそれぞれ回転することにより、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは前記軸方向を中心としてそれぞれ揺動する。
【００２２】
また、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは、光軸１８ａ〜１８ｃを中心に扇状に拡開するラインレーザ光（扇状の平面を有するスリットレーザ光）２２ａ〜２２ｃをそれぞれ照射する。この場合、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面（の法線）が互いに平行にならないように、各スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃが、テーブル１０に形成された孔部２４の下方に向けてラインレーザ光２２ａ〜２２ｃをそれぞれ照射すると、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃは互いに交差して、１つの交点２６を形成する。すなわち、交点２６は、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃがそれぞれ形成する３つの平面（扇状に拡開する略三角形状の３つの平面）が交差して形成される一点である。
【００２３】
なお、テーブル１０の下方に図示しないワークが配置されている場合に、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射により前記ワークの表面には直線２５ａ〜２５ｃ（図１において破線で図示）が形成され、該直線２５ａ〜２５ｃの交差する箇所が交点２６となる。
【００２４】
ここで、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの交差によって１つの交点２６のみ形成され、該交点２６の座標位置が特定できることについて、図４Ａ〜図４Ｃを参照しながら説明する。
【００２５】
３次元空間において任意の一点（交点２６）を特定するためには、３次元空間におけるｘ、ｙ、ｚの３成分の自由度を固定する（自由度をなくす）必要がある。
【００２６】
例えば、図４Ａに示すように、３次元空間の任意の平面６０ａ（ラインレーザ光２２ａを模擬した平面）は、２つの自由度を有し、一方で、直線６２は、１つの自由度を有しているので、互いに平行ではない平面６０ａと直線６２とが交差して、交点６４が形成された場合に、該交点６４は、その自由度をなくすことができる。すなわち、交点６４の座標位置を特定することができる。
【００２７】
一方、図４Ｂに示すように、３次元空間で互いに平行ではない２つの平面６０ａ、６０ｂ（ラインレーザ光２２ａ、２２ｂを模擬した平面）を交差させると直線６６が形成されるが、この場合、該直線６６は、１つの自由度を有する。
【００２８】
次に、図４Ｃに示すように、３次元空間で互いに平行ではない３つの平面６０ａ〜６０ｃ（ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃを模擬した平面）を交差させれば、交差した箇所に１つの交点６８が形成される。すなわち、自由度のない該交点６８について、その座標位置を特定することが可能となる。
【００２９】
従って、図４Ｃのように、互いに平行ではない３つの平面６０ａ〜６０ｃが交差することにより形成された１つの交点６８は、互いに平面（の法線）が平行ではない３つのラインレーザ光２２ａ〜２２ｃが交差することにより形成された１つの交点２６（図１参照）に対応している。そのため、自由度が固定された交点２６に対して、後述する処理部５２での座標位置の算出処理が可能となる。
【００３０】
図１に戻り、サーボモータ１４ａ〜１４ｃは、回転軸１６ａ〜１６ｃを軸方向を中心に回転させるモータ２８ａ〜２８ｃと、該モータ２８ａ〜２８ｃに取り付けられ、各回転軸１６ａ〜１６ｃの回転量に応じたスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度を出力するロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃとを備える。
【００３１】
なお、図２に示すように、テーブル１０の上面には、支持部材３２を介して加工ヘッド３４が配置されている。ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射により交点２６を形成するティーチング作業の完了後、加工ヘッド３４は、孔部２４を介して交点２６にレーザ光３８を照射することにより、前記ワークに対するレーザ加工を行うことが可能である。
【００３２】
図３は、この実施形態に係る座標位置検出装置４０の概略ブロック図である。
【００３３】
この座標位置検出装置４０は、前記レーザ加工に先立って行われる前記ティーチング作業において、レーザ溶接点等のターゲット（交点２６）の座標位置を検出するための装置であり、前述したテーブル１０、サーボモータ１４ａ〜１４ｃ及びスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃ（図１参照）に加え、ティーチング作業を実行するコンピュータから構成されるティーチング装置４２を有する。
【００３４】
ティーチング装置４２は、コンピュータ本体としての制御手段４４と、マウスやキーボード等の入力手段４６と、コンピュータ本体内の記憶装置又は外部記憶装置としての記憶手段４８と、ディスプレイ又はプリンタ等の出力手段５０とから構成される。また、制御手段４４は、ターゲット（交点２６）の座標位置の算出処理を実行する処理部（算出処理手段）５２を有する。
【００３５】
次に、座標位置検出装置４０の動作（座標位置検出方法）について、図１〜図５Ｂを参照しながら説明する。
【００３６】
ここでは、図１の交点２６からテーブル１０の底面に向かう方向をｚ軸とし、テーブル１０の底面に沿った方向をｘ軸及びｙ軸とする。
【００３７】
座標位置検出装置４０は、ティーチング作業の際、下記の第１の作業又は第２の作業を行う。
【００３８】
先ず、第１の作業について説明する。
【００３９】
第１の作業において、先ず、作業者は、入力手段４６を操作してターゲットの座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）や、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃ（における回転軸１６ａ〜１６ｃの取付箇所）の座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）を入力する。
【００４０】
次に、処理部５２は、座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）に基づいて、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度φ１〜φ３を算出する。
【００４１】
図５Ａ及び図５Ｂは、ターゲット（交点２６）と、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃ（における回転軸１６ａ〜１６ｃの取付箇所）を示す点７０ａ〜７０ｃとの位置関係を示す模式説明図である。なお、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、リモートレーザ溶接等のレーザ加工におけるワークの加工エリアの中心位置を、原点Ｏとする。
【００４２】
図１及び図５Ａに示すように、スリットレーザ照射器２０ａ、２０ｂは、ｘ軸に平行な回転軸１６ａ、１６ｂを中心にそれぞれ回転（揺動）する。従って、スリットレーザ照射器２０ａ、２０ｂの揺動角度φ１、φ２は、ｙ軸の正方向を０°としたときに回転軸１６ａ、１６ｂを中心としてスリットレーザ照射器２０ａ、２０ｂがそれぞれ回転（揺動）したときの角度をいう。
【００４３】
また、図１及び図５Ｂに示すように、スリットレーザ照射器２０ｃは、ｙ軸に平行な回転軸１６ｃを中心に回転（揺動）する。従って、スリットレーザ照射器２０ｃの揺動角度φ３は、ｘ軸の正方向を０°としたときに回転軸１６ｃを中心としてスリットレーザ照射器２０ｃが回転（揺動）したときの角度をいう。
【００４４】
さらに、原点Ｏと点７０ａ、７０ｂとをそれぞれ結ぶ直線と、ｙ軸との成す角度をそれぞれθ１、θ２とし、一方で、原点Ｏと点７０ｃとを結ぶ直線と、ｘ軸と点７０ｃとの成す角度をθ３とする。
【００４５】
ここで、処理部５２は、下記の（１）式〜（６）式を用いて、座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）からスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度φ１〜φ３や角度θ１〜θ３を算出する。
θ１＝ｃｏｓ-1｛ｙ１／（ｙ１2＋ｚ１2）1/2｝ （１）
θ２＝ｃｏｓ-1｛ｙ２／（ｙ２2＋ｚ２2）1/2｝ （２）
θ３＝ｃｏｓ-1｛ｙ３／（ｘ３2＋ｚ３2）1/2｝ （３）
ｃｏｓ（φ１−θ１）＝｛ｙ１×（ｙ１−ｊ）＋ｚ１×（ｚ１−ｋ）｝
／［（ｙ１2＋ｚ１2）×｛（ｙ１−ｊ）2
＋（ｚ１−ｋ）2｝］1/2 （４）
ｃｏｓ（φ２−θ２）＝｛ｙ２×（ｙ２−ｊ）＋ｚ２×（ｚ２−ｋ）｝
／［（ｙ２2＋ｚ２2）×｛（ｙ２−ｊ）2
＋（ｚ２−ｋ）2｝］1/2 （５）
ｃｏｓ（φ３−θ３）＝｛ｘ３×（ｘ３−ｉ）＋ｚ３×（ｚ３−ｋ）｝
／［（ｘ３2＋ｚ３2）×｛（ｘ３−ｉ）2
＋（ｚ３−ｋ）2｝］1/2 （６）
【００４６】
制御手段４４は、処理部５２が算出した揺動角度φ１〜φ３に基づく制御信号を生成してモータ２８ａ〜２８ｃに出力すると共に、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射を指示するための指示信号を生成してスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃに出力する。
【００４７】
これにより、モータ２８ａ〜２８ｃは、制御信号に基づいて駆動し、この結果、回転軸１６ａ〜１６ｃは、その軸方向を中心として揺動角度φ１〜φ３だけ回転するので、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは、揺動角度φ１〜φ３だけ揺動する。一方、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは、指示信号に基づいて、光軸１８ａ〜１８ｃを中心に、扇状に拡開し且つ互いに平行ではないラインレーザ光２２ａ〜２２ｃをそれぞれ照射し、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃは、孔部２４の下方で互いに交差して、ワークの表面上に１つの交点２６を形成する（第１の工程）。そのため、作業者は、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの交差により形成される交点２６と、ワークの表面のターゲットとが一致しているか否かを確認することができる。また、ロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃは、回転軸１６ａ〜１６ｃの回転量（揺動角度）を検出して制御手段４４に出力する（第２の工程）。
【００４８】
なお、出力手段５０は、入力手段４６から制御手段４４に出力された座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）や、処理部５２が算出した揺動角度φ１〜φ３及び角度θ１〜θ３を、ディスプレイにより画面表示し、あるいは、プリンタによりプリントアウトする。
【００４９】
次に、第２の作業について説明する。
【００５０】
第２の作業において、先ず、作業者は、入力手段４６を操作してスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）を入力する。
【００５１】
次に、制御手段４４は、制御信号を生成してモータ２８ａ〜２８ｃに出力すると共に、指示信号を生成してスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃに出力する。これにより、モータ２８ａ〜２８ｃは、制御信号に基づいて駆動し、回転軸１６ａ〜１６ｃは、その軸方向を中心として回転することで、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを揺動させる。そして、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃは、指示信号に基づいて、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射を開始する（第１の工程）。一方、ロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃは、回転軸１６ａ〜１６ｃの回転量（揺動角度）を検出して制御手段４４に出力する（第２の工程）。
【００５２】
作業者は、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動に起因したラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの交差により形成された交点２６と、ワークの表面のターゲットとが一致していることを確認したときに、入力手段４６に対してスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動を停止させるための入力操作を行い、制御手段４４は、前記入力操作に基づいて、前記制御信号及び前記指示信号の出力を停止すると共に、現時点でロータリーエンコーダ３０ａ〜３０ｃから入力されている揺動角度を、ターゲットと交点２６とが一致したときの揺動角度φ１〜φ３とみなして処理部５２に出力する。
【００５３】
処理部５２は、揺動角度φ１〜φ３及び座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）を下記の（７）式〜（９）式に代入して交点２６の座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）を算出し、算出した交点２６の座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）をターゲットの座標位置、すなわち、ティーチングデータとして記憶手段４８に記憶する。
ｊ＝（ｙ２×ｔａｎ2φ１−ｙ２×ｔａｎ2φ２）
−ｔａｎφ１×ｔａｎφ２×｜ｙ１−ｙ２｜ （７）
ｋ＝ｚ−｜ｊ−ｙ２｜×｜ｔａｎφ２｜ （８）
ｉ＝ｘ３−｛（ｚ３−ｋ）／ｔａｎφ３｝ （９）
【００５４】
なお、第２の作業においても、出力手段５０は、入力手段４６から制御手段４４に出力された座標位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）〜（ｘ３、ｙ３、ｚ３）や、揺動角度φ１〜φ３や、処理部５２が算出した座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）を、ディスプレイにより画面表示し、あるいは、プリンタによりプリントアウトする。
【００５５】
以上説明したように、この実施形態に係る座標位置検出装置４０及び座標位置検出方法によれば、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃが揺動自在で且つ各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面（の法線）が互いに平行ではないので、各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面の交点２６は確実に一点のみとなり、該交点２６がレーザ溶接点等のターゲットとなる。従って、処理部５２により、各揺動角度φ１〜φ３に基づいて交点２６の座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）を算出すれば、該交点２６の座標位置（ｉ、ｊ、ｋ）がターゲットの座標位置となる。
【００５６】
これにより、特許文献１の技術と比較して、ティーチング作業時には、アーム取付体から加工ヘッドを取り外すことなく、より簡単に、ターゲットの座標位置を検出することができる。従って、リモートレーザ溶接等の各種のレーザ加工に対するティーチング作業に、この実施形態を容易に適用することが可能となる。
【００５７】
また、ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃを用いているので、ワークに対して該ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃが直交していない（面直でない）場合には、各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの照射によりワークの表面に形成される直線２５ａ〜２５ｃの形状は、歪んで見えることになる。従って、ワークに対して各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃが面直であるか否かを目視で容易に判断することが可能となる。
【００５８】
また、第１の作業によるティーチング作業を行うことにより、交点２６とターゲットとが一致するか否かを容易に確認することができる。一方、第２の作業によるティーチング作業を行えば、該ティーチング作業を効率よく行うことができる。
【００５９】
さらに、テーブル１０と加工ヘッド３４とを一体的なユニットとして構成し、ティーチング作業の際に、ロボットのアームの動作により前記ユニットをワーク近傍にまで移動させた後に、上記の第１の作業又は第２の作業を行うことで、該加工ヘッド３４を移動させることなくティーチング作業を行うことが可能になると共に、該ティーチング作業後は、ティーチングデータを用いて、直ちにワークに対してリモートレーザ溶接等のレーザ加工を行うことができる。勿論、テーブル１０と加工ヘッド３４とを別体とし、ティーチング作業の際に、ロボットのアームの動作によりテーブル１０及び加工ヘッド３４をそれぞれワーク近傍に移動させても、上述した効果が得られる。
【００６０】
なお、この実施形態は、上述した説明に限定されるものではなく、下記の構成に自由に変更することも可能である。
【００６１】
座標位置検出装置４０が自動的にスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを揺動させると共に、揺動角度φ１〜φ３を検出する上述の構成に代えて、例えば、出力手段５０がディスプレイによる画面表示によって揺動角度φ１〜φ３を表示し、作業者が画面表示の内容を見て、該揺動角度φ１〜φ３だけスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを手動で揺動させ、揺動後のスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃの揺動角度φ１〜φ３を分度器により計測し、計測した揺動角度φ１〜φ３を入力手段４６を操作して入力するようにしてもよい。
【００６２】
また、この実施形態では、テーブル１０の底面にサーボモータ１４ａ〜１４ｂ及びスリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを配置した場合について説明したが、各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃの平面（の法線）が互いに平行にならないように該各ラインレーザ光２２ａ〜２２ｃを照射できるのであれば、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃを１つのテーブル１０に配置する場合に限らず、いかなる配置方法であってもよい。
【００６３】
さらに、サーボモータ１４ａ〜１４ｂもｚ方向に揺動自在とし、一方で、スリットレーザ照射器２０ａ〜２０ｃについても回転軸１６ａ〜１６ｃに対して揺動自在とすることで、孔部２４下方の複数のターゲットに対するティーチング作業を容易に行うことが可能となる。
【００６４】
なお、この発明は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】スリットレーザ照射器の配置を示す斜視図である。
【図２】スリットレーザ照射器及び加工ヘッドの配置を示す正面図である。
【図３】この実施形態に係る座標位置検出装置の概略ブロック図である。
【図４】図４Ａは、１つの平面と１つの直線とが交差する場合を示す説明図であり、図４Ｂは、２つの平面が交差する場合を示す説明図であり、図４Ｃは、３つの平面が交差する場合を示す説明図である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、ターゲット（交点）と、スリットレーザ照射器を示す点との位置関係を示す模式説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…テーブル １２ａ〜１２ｃ…固定部材
１４ａ〜１４ｃ…サーボモータ １６ａ〜１６ｃ…回転軸
１８ａ〜１８ｃ…光軸 ２０ａ〜２０ｃ…スリットレーザ照射器
２２ａ〜２２ｃ…ラインレーザ光 ２４…孔部
２５ａ〜２５ｃ、６２、６６…直線 ２６、６４、６８…交点
２８ａ〜２８ｃ…モータ ３０ａ〜３０ｃ…ロータリーエンコーダ
３２…支持部材 ３４…加工ヘッド
３８…レーザ光 ４０…座標位置検出装置
４２…ティーチング装置 ４４…制御手段
４６…入力手段 ４８…記憶手段
５０…出力手段 ５２…処理部
６０ａ〜６０ｃ…平面 ７０ａ〜７０ｃ…点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揺動自在で、それぞれのスリットレーザ光の平面が互いに平行にならないように設置された少なくとも３つのスリットレーザ照射器と、
前記各スリットレーザ照射器の揺動角度を検出する揺動角度検出手段と、
を有することを特徴とする座標位置検出装置。
【請求項２】
スリットレーザ光の平面が互いに平行にならないように少なくとも３つのスリットレーザ照射器を揺動して、該各スリットレーザ照射器から前記スリットレーザ光をそれぞれ照射する第１工程と、
前記揺動角度検出手段により前記各スリットレーザ照射器の揺動角度を検出する第２工程と、
を含むことを特徴とする座標位置検出方法。
【請求項１】
揺動自在で、それぞれのスリットレーザ光の平面が互いに平行にならないように設置された少なくとも３つのスリットレーザ照射器と、
前記各スリットレーザ照射器の揺動角度を検出する揺動角度検出手段と、
を有することを特徴とする座標位置検出装置。
【請求項２】
スリットレーザ光の平面が互いに平行にならないように少なくとも３つのスリットレーザ照射器を揺動して、該各スリットレーザ照射器から前記スリットレーザ光をそれぞれ照射する第１工程と、
前記揺動角度検出手段により前記各スリットレーザ照射器の揺動角度を検出する第２工程と、
を含むことを特徴とする座標位置検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１２７７５１（Ｐ２０１０−１２７７５１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０２３５４（Ｐ２００８−３０２３５４）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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