JP2514805Y2 - パンチ・レーザ複合加工機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案はパンチ・レーザ複合加工機に係り、更に詳
細には、パンチング加工機とレーザ加工装置との相対関
係の位置変位を測定し、その測定結果によりレーザ加工
時のワーク移動量を補正せしめるパンチ・レーザ複合加
工機に関する。

（従来の技術） 従来、レーザ加工とパンチング加工を行なう複合加工
機においては、レーザ加工ヘッドとパンチング加工のプ
レスラムとは互いに接近して設けられている。そして、
レーザ加工装置のレーザ加工ヘッドは、パンチング加工
機にてパンチング加工時における振動の影響を少なくす
るため、パンチング加工機のフレームと離隔して設けて
あるのが一般的である。

（考案が解決しようとする課題） ところで、上述した従来のパンチ・レーザ複合加工機
は、パンチング加工中心とレーザ加工中心との位置関係
は、常に高精度、且つ、再現性を有する状態に保持され
なければならないが、レーザ加工装置のレーザ加工ヘッ
ドは片持式のため外部振動を受け易く、そのため傾きが
起こり易い。

更に、パンチング加工機のフレームは、朝，昼，夜の
外気温の変化や上部フレームにはクラッチ，ブレーキ等
の機器が取付けられていて、この発熱によってフレーム
が変位し、レーザ加工ヘッド中心とパンチ中心との距離
が一定に保たれず、ずれが発生する。

そのため、ワークに所定のレーザ加工を行なう際に
は、切断作業を行なって、その結果をみてワークの移動
量を補正して加工を行っていたので、多くの時間と手間
を要し、かつ、製品精度を悪化させるという課題があっ
た。

この考案の目的は、上記課題を改善するため、レーザ
加工装置のレーザ加工ヘッド下部近傍に位置計測手段を
設け、NC制御によりレーザ加工時のワーク移動量を補正
して省力化と製品精度の向上を図ったパンチ・レーザ複
合加工機を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本考案は、板状の
ワークにパンチング加工を行うパンチング加工機とレー
ザ加工を行うレーザ加工装置とを近接して備えると共
に、上記パンチング加工機の加工位置及びレーザ加工装
置の加工位置に対して前記ワークをＸ軸方向,Y軸方向へ
自動的に移動して位置決め自在のワーク位置決め装置を
備え、かつ上記ワーク位置決め装置を制御自在のNC装置
を備えてなるパンチ・レーザ複合加工機において、前記
レーザ加工装置におけるレーザ加工ヘッドを、前記パン
チング加工機の加工位置に近接した位置に垂直に設け、
このパンチング加工機の加工位置に対する前記レーザ加
工ヘッドの下端部のＸ軸方向,Y軸方向への位置ずれを検
出する第1,第２の位置検出器を設け、前記レーザ加工装
置によるレーザ加工時に、上記第1,第２の位置検出器に
よって検出したX,Y軸方向の位置ずれに基づいてX,Y軸方
向の補正を前記NC装置によって行う構成としてなるもの
である。

（実施例） 以下、この考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

まず、第１図および第２図を参照しパンチ・レーザ複
合加工機の概略の構成を説明する。

パンチ・レーザ複合加工機１は、パンチング加工機３
と、そのパンチング加工機３に近接して設けられたレー
ザ加工装置５とで構成されている。

パンチング加工機３は、Ｃ字型形状のフレーム７で構
成され、そのフレーム７の上部フレーム９にストライカ
を備えた油圧シリンダ11が垂設されている。更に、上部
フレーム９に設けた軸13には回転自在に上部タレット15
が支承され、フレーム７の下部フレーム17に設けた軸19
には、回転自在に下部タレット21がそれぞれ支承されて
いる。なお、上部タレット15の円周上には複数のパンチ
23が、下部タレット21の円周上における前記パンチ23と
対応する位置にはダイ25が装着されている。

上記構成により、上部タレット15と下部タレット21と
は同期をとって回動されるようになっている。上部フレ
ーム９より垂設したストライカを備えた油圧シリンダ11
を作動させることにより、上部タレット15に設けたパン
チ23を打撃し、下部タレット21に設けたダイ25と協働し
てワークＷに所望のパンチング加工が行なわれる。

レーザ加工装置５は、前記パンチング加工機３のフレ
ーム７の側方（第１図において右側）にレーザビーム27
を発振させるレーザ発振器29が設けられている。そのレ
ーザ発振器29より前記フレーム７の上部フレーム９内を
上部フレーム９に接することなくレーザ加工ヘッド保持
アーム31が水平に延伸され、そのレーザ加工ヘッド保持
アーム31の先端部よりレーザ加工ヘッド33が垂設されて
いる。

レーザ加工ヘッド33の下部にはノズル35が設けられ、
レーザビーム27を曲折する反射鏡37が、レーザ加工ヘッ
ド保持アーム31内に設けてある。更に、前記レーザ加工
ヘッド33に当接し、レーザ加工ヘッド保持アーム31のＸ
軸,Y軸方向の位置ずれを計測する位置計測装置39が、前
記パンチング加工機３のレーザ加工ヘッド33下部近傍に
取付けられている。

上記構成において、レーザ発振器29で発振されたレー
ザビーム27は反射鏡37で曲折され、レーザ加工ヘッド33
のノズル35よりアシストガスと共にワークＷを照射しレ
ーザ切断加工が施される。

一方、ワークＷを把持して、Ｘ軸,Y軸方向へ自動的に
移動し位置決めする装置であるワーク位置決め装置41
は、固定テーブル43と、固定テーブル43の左右両側に水
平に設けたガイドレール45に案内される左右の可動テー
ブル47が設けられ、その可動テーブル47にはキャレッジ
ベース49が跨いで連結されている。

キャレッジベース49には図示を省略したが電動機等に
より駆動されるナット部材51が設けられ、そのナット部
材51に螺合する第１リードスクリュ53（第１図参照）が
前記下部フレーム17の上面左端に設けて構成してあり、
電動機を駆動することによりキャレッジベース49は前後
方向へ移動し位置決めされる。また、キャレッジベース
49には電動機55により駆動される第２リードスクリュ57
が左右方向（第２図において上下方向）に延設し、キャ
レッジ59が螺合してある。そのキャレッジ59に複数のク
ランプ装置61が配設されている。

上記構成において、ワークＷは複数のクランプ装置61
にて一端が把持され、所望のパンチング加工位置あるい
はレーザ加工位置に数値制御により、キャリッジベース
49あるいはクランプ装置61の位置制御をしてワークＷの
移動位置決めがなされる。

次に、本実施例の主要部である前記位置計測装置39に
て、更に詳細に説明する。

位置計測装置39は、第１位置検出器63（例えば、ポテ
ンションメータ等）と第２位置検出器65とによって構成
されている。

第１位置検出器63は、レーザ加工装置５のレーザ加工
ヘッド33下部側面に、また、第２位置検出器65は、パン
チング加工機３の上部フレーム９左端下部に、それぞれ
を対向させて設けられている。

なお、第1,第２位置検出器63,65は、上部フレーム９
がスワンネック状のとき、スワンネックそのものに設け
る方がよい。

また、第１位置検出器63をレーザ加工ヘッド33下部側
面に設けると、レーザ加工ヘッド33が傾斜変形したと
き、その変位を容易に検出することができる。

第１位置検出器63はＸ軸方向（第２図において上下方
向）の位置ずれを、また、第２位置検出器65はＹ軸方向
（第２図において左右方向）の位置ずれを、およびレー
ザ加工ヘッド33の傾きによる変位も検出し、専用アンプ
67を介してNC装置69に信号を送る。

第３図は、位置装置手段39における変位信号の制御装
置への入力伝達径路を示す線図である。

前記したように変位信号検出部である位置計測装置39
は、固定テーブル43の送り軸であるＸ軸方向の第１位置
検出器（センサ）63およびＹ軸方向の第２位置検出器
（センサ）65によって検出される。

第１位置検出器（センサ）63から出力された信号は、
専用アンプ（AMP）67に入力され、例えば２μＭ当り1mV
の直線性をもったアナログに変換される。

また、第２位置検出器（センサ）65から出力された信
号は専用アンプ（AMP）67に入力され、このＸ軸方向,Y
軸方向の変位信号は、アナログマルチプルレクサ71によ
り選択された後、アナログ−デジタル変換（A/D変換）7
3によってデジタル信号としてNC装置（自動制御装置）6
9へ入力され、NC装置69内の補正装置71により補正処理
される。

このＸ軸方向,Y軸方向の変位信号の入力選択はNC装置
69からの指令によって行われる。

第４図（ａ）は、パンチング加工とレーザ加工間にお
ける補正マクロプログラムのフローチャート図であり、
また、第４図（ｂ）は、補正キャンセルマクロプログラ
ムのフローチャート図である。

NC装置69に入力されたＸ軸方向,Y軸方向の変位デジタ
ル信号は、NC装置69内のカスタムマクロプログラムによ
って処理される。

複合加工の際、NCプログラムからレーザ・モードへの
切替え指令が行われる。

これは通常、補正機能，すなわち、レーザモード入
り、あるいはレーザモードキャンセルによって指令が行
われる。

レーザモード入指令がなされると、入力されたＸ軸方
向の変位信号の検出がなされ（ステップS1）、正常値と
判断されると（ステップS2）、次にＹ軸方向の変位入力
信号が検出され（ステップS3）、いずれも正常値と判断
されると（ステップS4）、Ｘ軸,Y軸それぞれの補正量
［基準値−（Ｘ軸あるいはＹ軸方向の変位値）］を検出
させる（ステップS5,S6）。

すなわち、レーザ・モード入り指令によってパンチン
グ加工とレーザ加工間補正マクロプログラムを呼び出
し、外部から入力された変位データをもとにテーブル送
り軸で構成されるＸ−Ｙ軸平面でのワーク座標系をオフ
セットさせる（ステップS7）。

ワーク座標系のオフセットは、NC装置のワーク原点オ
フセット機能を使用し、どのワーク座標系においても、
パンチ・レーザ間の変位量がオフセットされ、NC文次ブ
ロックへ送られる。

なお、Ｘ−Ｙ軸の相対的なワーク原点オフセット量は
第４図に示すとおりである。

一方、入力されたＸ軸,Y軸方向の変位信号は、異常値
と判断されると（ステップS2,S4）、メッセージ出力に
よりNC装置を一次停止させ（ステップS8）、正常化され
ると、NC文次ブロックへ送られる。

レーザモードからパンチモードへ戻る場合には、第４
図（ｂ）に示すように、レーザモードキャンセル指令に
よって補正キャンセルマクロプログラムを呼び出し、補
正量のキャンセルを行う（ステップS9）。これによりオ
ペレータは、補正のための特別なプログラムを追加する
ことなく、補正機能を利用することを可能にする。

第５図はＸ軸方向およびＹ軸方向のワーク原点オフセ
ット機能による相対的なワーク座標系シフトを示すグラ
フ線図である。

ワーク原点オフセット量を変更することによってワー
ク座標系Ｘ−Ｙ軸が相対的なベクトルＡだけずれ、ワー
ク座標系Ｘ′−Ｙ′軸にシフトされる。

上記構成により、パンチング加工機３とレーザ加工装
置５のレーザ加工ヘッド33との相対的なずれ量とレーザ
加工ヘッド33の傾きによる変位を、第１位置検出器63並
びに第２位置検出器65により検出し、自動的にNC装置69
へ送られ、NC制御によりレーザ加工時のワークＷの移動
量、すなわち、キャレッジベース49あるいはクランプ装
置61の送り量がNC装置69内に設けられた補正装置71で補
正される。

そのため、温度変化によりレーザ加工装置５の装置５
のレーザ加工ヘッド33の位置ずれによりワークＷの移動
量および外部振動によるレーザ加工ヘッド33の傾斜変位
をNC装置69内に設けた補正装置71で補正するので、常時
精度の良いレーザ加工ができ、製品精度の向上を図るこ
とができる。

なお、この考案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。

［考案の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、こ
の考案によれば、レーザ加工装置のレーザ加工ヘッド下
部近傍に、Ｘ軸,Y軸方向の変位を計測する第1,第２の位
置検出器を設け、NC装置によりレーザ加工時のワーク移
動量とレーザ加工ヘッドの変位を補正する。

その結果、パンチング加工時の振動あるいは温度変化
によるレーザ加工装置の位置ずれを自動的に検出し、ワ
ークを適正位置に補正できるので、製品精度を向上さ
せ、人手と時間を要せず省力化と生産性の向上を図るこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この考案の主要部を示し、第１
図は、この考案を実施する一実施例のパンチ・レーザ複
合加工機の側面図，第２図は、第１図における平面図、
第３図は位置計測装置における変位信号の制御装置の入
力径路を示す線図、第４図（ａ）は、パンチング加工と
レーザ加工間における補正マクロプログラムのフローチ
ャート図、第４図（ｂ）は、補正キャンセルマクロプロ
グラムのフローチャート図，第５図は、Ｘ軸方向および
Ｙ軸方向におけるワーク原点オフセット機能による相対
的なワーク座標系シフトを示すグラフ線図である。 １……パンチ・レーザ複合加工機、３……パンチング加
工機、５……レーザ加工装置 ７……フレーム、39……位置計測装置、63……第１位置
検出器 65……第２位置検出器、67……専用アンプ、69……NC装
置

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】板状のワーク（Ｗ）にパンチング加工を行
   うパンチング加工機（３）とレーザ加工を行うレーザ加
   工装置（５）とを近接して備えると共に、上記パンチン
   グ加工機（３）の加工位置及びレーザ加工装置（５）の
   加工位置に対して前記ワーク（Ｗ）をＸ軸方向,Y軸方向
   へ自動的に移動して位置決め自在のワーク位置決め装置
   （41）を備え、かつ上記ワーク位置決め装置（41）を制
   御自在のNC装置（69）を備えてなるパンチ・レーザ複合
   加工機において、前記レーザ加工装置（５）におけるレ
   ーザ加工ヘッド（33）を、前記パンチング加工機（３）
   の加工位置に近接した位置に垂直に設け、このパンチン
   グ加工機（３）の加工位置に対する前記レーザ加工ヘッ
   ド（33）の下端部のＸ軸方向,Y軸方向への位置ずれを検
   出する第1,第２の位置検出器（63,65）を設け、前記レ
   ーザ加工装置（５）によるレーザ加工時に、上記第1,第
   ２の位置検出器（63,65）によって検出したX,Y軸方向の
   位置ずれに基づいてX,Y軸方向の補正を前記NC装置（6
   9）によって行う構成としてなることを特徴とするパン
   チ・レーザ複合加工機。