JP2677819B2

JP2677819B2 - Ｖ字形状溝加工機

Info

Publication number: JP2677819B2
Application number: JP63144774A
Authority: JP
Inventors: 宝木部; 秀幸藤川
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1997-11-17
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JPH01316112A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はＶ字形状溝加工機に関する。

（従来の技術）従来、板材の折曲加工を行うに際し、折曲げ部の曲げ
半径をより小さくするために、板材の折曲げ部に例えば
シェーパーやプラノミラーで断面がＶ字形状となる溝を
形成することが行われている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、シェーパーやプラノミラーなど汎用機
による従来よりのＶ字形状溝の加工は、板材の途中から
切削を開始したり、又は板材の途中で切削を中止するこ
とができず、加工範囲が限定されるという問題点があっ
た。

又、従来の汎用機によるＶ字形状溝の加工では、板材
の設定に多くの時間を要し、特に複数のＶ字形状溝を加
工するとき加工効率が悪いという問題点があった。

そこで、本発明は、Ｖ字形状溝を加工する専用機の開
発に伴ない、その制御方法を適正とすることにより、途
中切削開始又は途中切削終了の加工を高精度で行うこと
ができるＶ字形状溝加工機を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］（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、本発明は、板材を
支持するワークテーブルと、上記板材を把持して前後方
向へ移動可能のワーククランプ装置と、このワーククラ
ンプ装置を前後動するための第１のサーボモータと、前
記ワークテーブルの上方位置において左右方向へ移動可
能に設けられたＸ軸キャリッジと、このＸ軸キャリッジ
を左右方向へ移動するための第２のサーボモータと、前
記板材の上面に溝加工を行うためのバイトを備えかつ前
記Ｘ軸キャリッジに上下動可能に支持された加工ヘッド
と、この加工ヘッドを上下動するための第３のサーボモ
ータと、前記各サーボモータを制御するための制御装置
とを備えてなるＶ字形状溝加工機において、上記制御装
置は、前記第２のサーボモータのみの制御から第2,第３
のサーボモータの２軸制御に移行するとき、および第2,
第３のサーボモータの２軸制御から第２のサーボモータ
のみの制御に移行するとき、前記板材に対する前記バイ
トの切削速度を同一速度に制御する機構としてなるもの
である。

（作用）上記構成により、第２のサーボモータのみを制御して
バイトを左右方向に移動するときの切削速度と、第2,第
３のサーボモータを共に制御してバイトを左右方向に移
動しつつ上下方向に移動するときの切削速度とを等しく
制御することができる。

したがって、第２のサーボモータのみを制御するとき
と、第2,第３のサーボモータを共に制御するときの切削
速度に変化がなく、切削条件を同一にして切削すること
ができ、溝の深さが変化する場合であっても板材の上面
に精度の良い溝加工を行うことができる。

（実施例）本発明に係るＶ字形状溝加工機は、第１図にその概要
を示すように、板材Ｗを把持してワークテーブル11上で
位置決めするワーククランプ装置33と、前記ワークテー
ブル11の長手方向Ｘに沿って移動されるキャリッジ45
と、該キャリッジ45に対し上下動される切削工具39（バ
イト53）とを備えたＶ字形状溝加工機１において、前記
ワーククランプ装置33で位置決めされた板材Ｗに対し前
記切削工具39を一定高さに保った状態で前記キャリッジ
45を直線方向へ駆動することにより一定深さの主切削区
間Ａ_Mを加工すると共に、途中切削開始区間Ａ_S及び途中
切削終了区間Ａ_Pでは前記キャリッジ45及び前記切削工
具39を同時２軸で補間制御することにより前記板材Ｗに
途中切削開始又は及び途中切削終了のＶ字形状溝75を加
工することができる。

第２図〜第４図を参照するに、本実施例に用いる溝加
工機１は、左右方向（第４図においては紙面の表裏方
向）に比較的長く延伸した箱状の下部フレーム３を備え
ており、この下部フレーム３の左右両側部にはそれぞれ
左右の側板５が立設してある。左右の側板５の上部は、
垂直な中間フレーム７によって一体的に連結されている
と共に、適宜の連結板９によって互に連結されている。

加工すべき板材Ｗ（第２図〜第４図には図示せず）を
支持するために、下部フレーム３上にはワークテーブル
11が取付けてあり、このワークテーブル11には、ワーク
テーブル11の板材Ｗを支持するための補助テーブル13
が、取付けられている。

さらに、下部フレーム３の後側には適宜間隔で複数の
ブラケット15が取付けてある。各ブラケット15の上部に
は、台座17を介して前記ワークテーブル11に近接した位
置まで延伸したガイドレール19が敷設してあり、このガ
イドレール19には、板材Ｗを把持し前後方向（Ｙ方向）
に位置決めするＹ軸位置決め装置が支承されている。

すなわち、前記台座17のうち中間部分の２枚の台座の
上にはそれぞれギアボックス21が配設され、これらギア
ボックス21の軸受23と前方側の軸受25との間にボールね
じ27が回転自在に支承されている。両ギアボックス21に
は両ボールねじ25を連動回転させる適宜の連結機構が組
み込まれている。又、右側のボールねじ27の後端にはプ
ーリ29が固定され、該プーリ29は前記ブラケット15に固
定されたサーボモータＭ_Yにタイミングベルト31を介し
て回転可能に接続されている。

さらに前記ガイドレール19には、複数のワーククラン
プ装置33を備えたＹ軸キャリッジ35が前後方向に移動可
能に支承されている。又、キャリッジ35の下方には、前
記ボールねじ27と螺合されるナット部材37が取付けられ
ている。

したがって、サーボモータＭ_Yを駆動しボールねじ27
を適宜方向へ回転することにより、キャリッジ35を前後
方向へ移動させることができる。言い換えれば、ワーク
クランプ装置33で把持した板材ＷをＹ軸上で任意の位置
に位置決めすることができる。

上記Ｙ軸位置決め装置で位置決めされた板材Ｗの上面
にＶ字形状の溝を加工するために、前記ワークテーブル
11の上方位置には、切削工具39を備えた加工ヘッド41を
上下方向（Ｚ方向）に位置調整自在、かつ左右方向へ移
動自在とするＺ軸及びＸ軸位置決め装置が設けられてい
る。

より詳細には、前記中間フレーム７には左右方向に延
伸したガイドレール43が取付けてあり、このガイドレー
ル43に前記加工ヘッド41を上下移動自在に支持したＸ軸
キャリッジ45が支承されている。キャリッジ45を左右方
向に移動するために、左右の側板５の間には、ガイドレ
ール43と平行なボールねじ47が設けられている。このボ
ールねじ47の一端部は、図示しないサーボモータＭ_Xと
適宜の連結機構を介して接続され、キャリッジ45の内部
に備えたナット部材（図示せず）を螺合させている。し
たがって、前記サーボモータＭ_Xを駆動することにより
前記ボールねじ47を回転させ、Ｘ軸キャリッジ45を任意
の位置に任意の速度で移動させることができる。

又、前記加工ヘッド41の上部には、上端部を適宜ギヤ
を介してサーボモータＭ_Zに接続されると共に、その中
間部を前記キャリッジ45に固定されたナット部材49に螺
合されたボールねじ51が回転自在に支承されている。し
たがって、サーボモータＭ_Zを駆動することにより、下
端に切削工具39を備えた加工ヘッド41を任意の高さに任
意の速度で移動させることができる。

前記切削工具39は、本実施例においては複数（５本）
のバイト53とこれらバイト53を一体的に結合するバイト
ホルダ55よりなるものであって、バイト53の先端部はＶ
字形状に形成してある。上記各バイト53は、バイトホル
ダ55に着脱自在かつ位置調節自在に取付けてある。本実
施例においては、板材Ｗの上面にＶ溝を形成するとき、
先行するバイトよりも後続のバイトの方が深く切削する
ように、後側程下側へ突出してある。したがって、板材
Ｗに溝加工を行うとき、各バイト53に作用する抵抗は小
さなものである。また、加工ヘッド41の１ストローク動
作でもって深い溝を加工できる。

板材Ｗの位置決め後、板材Ｗをワークテーブル11に強
固に固定するために、前記中間フレーム７の下部には板
押え装置57が設けられている。又、該板押え装置57に
は、この動作を検出し、板材Ｗを押え込んだ状態で板材
Ｗの厚みｔを検出する板厚検出器St（第５図参照）が付
属されている。

したがって、板押え装置57を例えば空気圧シリンダで
作動させ、該装置57のアーム先端部を板材Ｗの上面に押
圧することにより、ワークテーブル11の上面側で板材Ｗ
を強固に固定することができる。又、板材Ｗを押圧した
状態で板厚ｔを検出できる。

前記Ｘ軸のボールねじ47がＸ軸キャリッジ45及び加工
ヘッド41などの重みによって撓むのを防ぐため、通常は
前記ボールねじ47を下方側から支持すると共に、加工ヘ
ッド41の通過時は、後方側に後退して加工ヘッド41との
干渉を避けるねじ支持装置59が左右方向に適宜間隔で複
数設けられている。したがって加工ヘッド41の左右方向
への移動の際、バイト53の高さが大きく変動することが
ない。

上記溝加工機１の右側の上部フレーム５の側面には水
平部分を前記上部フレーム５の高さより高くした逆凹字
形のアーム61の一端が許容角だけ回転自在とされる態様
で取付けられ、該アーム61の他端には垂直軸の回りに許
容角だけ回転自在とされる操作盤63が設けられている。
したがって、操作盤63は許容の範囲で左右に移動させる
ことができ、かつその操作面を作業者の見易い方向に向
けることができる。

第５図を参照するに、制御装置65は、NC装置67を主体
として構成され、これに、前記の操作盤63、及び各モー
タＭ_X,M_Y,M_Zを駆動するドライバＤ_X,D_Y,D_Z、並びに入出
力インタフェイス69,71が接続されている。各モータ
Ｍ_X,M_Y,M_Zには、その動作結果を検出する位置検出器
Ｅ_X,E_Y,E_Z及び速度検出器TG_X,TG_Y,TG_Zが接続されてい
る。

入力インタフェイス69には前記板厚センサStが接続さ
れ、出力インタフェイス71には、前記ワーククランプ装
置33を３っつのグループに分けて所定の組合せで作動さ
せるソレノイドSOL1,SOL2,SOL3が接続されている。

上記構成により、NC装置67はサーボモータＭ_X,M_Y,M_Z
を駆動させ、Ｙ軸キャリッジ35,X軸キャリッジ45,加工
ヘッド41をそれぞれ任意の速度で任意の位置へ制御する
ことができる。すなわち、Ｙ軸キャリッジ35の駆動によ
りワーククランプ装置33の把持した板材Ｗの加工位置を
バイト53の直下に位置させることができる。又、Ｘ軸キ
ャリッジ45及び加工ヘッド41の駆動により、加工ヘッド
41を所定高さに制御しつつバイト53をＸ軸方向に移動さ
せることができる。さらに、Ｙ軸キャリッジ35を移動さ
せつつ同時にバイト53を上昇させることもできる。

第６図及び第７図にＶ字形状溝の加工例を示した。

第６図は、板材Ｗをワークテーブル11上に固定後、バ
イト53をＸ軸方向に位置Ｘ₁まで移動させ、その後途中
切削終了区間Ａ_PではXZ2軸の円弧補間により、バイト53
を上昇させて途中切削終了のＶ字形状溝75を加工した例
である。

第７図は、同じく板材Ｗを固定後、途中切削開始区間
Ａ_SではXZ2軸の直線補間によりバイト53を位置Ｘ₂まで
下降させ、その後Ｘ軸のみを駆動し、位置Ｘ₃からの途
中切削終了区間Ａ_Pでは再度XZ2軸の直線補間によりバイ
ト53を上昇させ途中切削開始及び途中切削終了のＶ字形
状溝75を加工した例である。図中の矢印はバイト53の移
動方向を示している。

これらの例に示されるように、本例の溝加工機１で
は、板材Ｗの途中から切削を開始したり、又板材Ｗの途
中で切削を終了することができる。

本例では、バイト53をサーボ制御するので、NC装置の
いわゆるＭ機能によりバイト53を上昇させるのとは異な
り、下降終了点及び上昇開始点の仕上りにムラが無く、
かつバイト53を破損することがない。

第６図及び第７図のXZ2軸の制御方式を比較すると、
第７図に示す直線補間の方がより有利である。すなわ
ち、第６図に示す円弧補間の例では、板材Ｗの厚みに応
じて円弧の半径を定めなければならず、仕上り良好とす
るための速度制御が困難だからである。

そこで、第７図に示した直線補間の例を進展させ、よ
り好適な加工例を第８図に示している。

すなわち、第８図の例は、Ｘ軸のみの制御からXZ2軸
の補間に移るとき、両制御共にバイト53の切削速度を同
一速度Ｆとしたものである。途中切削開始でXZ2軸制御
からＸ軸のみの制御に移行するときも同じである。言い
換えれば、途中切削開始及び終了では、少なくとも屈折
点において板材Ｗの切削面に対する切削速度（２軸補間
では合成速度）を一定とするのがよい。このように、屈
折点で切削速度を一定とすれば、加工精度が良好とな
り、かつ各軸の制御を容易に行うことができる。加工精
度が良好になる点は、複数回の実験により実証されてい
る。

第９図は、板材Ｗに対するXYZ軸の制御例を示す説明
図である。

図示の例は、点Ｐ₂から点Ｐ₄まで、及び点Ｐ₇から板
材Ｗの左端までの２本のＶ字形状溝を加工するとき、点
Ｐ₀,P₁,P₂…の順で（）で示す軸を順次制御すればよ
いことが示されている。すなわち、本例では、まず点Ｐ
₀に位置するバイト53に対し、ワーククランプ装置33を
Ｙ軸方向に移動させる。次いで点Ｐ₁でバイト53を下降
させ、切削開始位置より右側の点Ｐ₂付近でＸ軸も動作
させ、より速やかに加工開始する。バイト53を所定高さ
に保った状態で点Ｐ₄付近まで移動させ、ここで例えば
第７図に示したXZ2軸の直線補間を行って、点Ｐ₄付近で
の途中切削終了後バイト53を上昇させる。

その後、点Ｐ₅から次のＶ字形状溝を途中切削開始す
るために点Ｐ₆までXY2軸の直線補間を行い、以下、X,Z
X,XYの順で各軸を制御することにより、途中切削終了及
び途中切削開始の２本のＶ字形状溝を加工する。

このように、本例では、適宜XZ,XYなどの２軸制御を
組み込むことにより、途中切削開始や途中切削終了を行
うことができ、加えて加工効率をより向上させることが
できる。

第10図及び第11図は、具体的な加工例の説明図であ
る。

上記の如く、本例の溝加工機１では、クランプ装置33
を移動させつつ途中切削開始及び途中切削終了を行うこ
とができるので、第10図に示すように２本の途中切削終
了のＶ字形状溝75と、２本の途中切削開始のＶ字形状溝
75を加工する。次いで相隣り合うＶ字形状溝75の中間に
図示しない切断機により切断線を入れ、その後、破線で
示すようにＶ字形状溝75の先端部79を例えば図示しない
パンチプレスによって穴明け加工する。そして最後に図
示しない折曲加工機により各Ｖ字形状溝75に対し切断部
分をそれぞれ折り曲げることにより、第11図に示すよう
に例えば玄関扉の枠部や窓枠などフランジ81を備えた製
品を製作することができる。

以上の通り、本例のＶ字形状溝加工機の２軸制御方法
では、Ｘ方向に移動するＸ軸キャリッジ45とＺ方向に移
動するバイト53を途中切削開始のとき又は及び途中切削
終了のとき補間制御するので、途中切削開始又は及び途
中切削終了によるＶ字形状溝の加工を高精度に行うこと
ができる。

特に両軸の直線補間では、補間制御が容易であり、か
つ屈折部分での仕上り精度がより良好である。

更に、途中切削開始又は途中切削終了に際しての直線
補間の合成速度をＸ軸キャリッジでの直線移動の速度と
同一とする場合には、仕上り精度が更に良好となる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、適
宜の設計時変更を行うことにより、この他適宜の態様で
実施し得るものである。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明よ理解されるように、要す
るに本発明は、板材（Ｗ）を支持するワークテーブル
（11）と、上記板材（Ｗ）を把持して前後方向へ移動可
能のワーククランプ装置（33）と、このワーククランプ
装置（33）を前後動するための第１のサーボモータと、
前記ワークテーブル（11）の上方位置において左右方向
へ移動可能に設けられたＸ軸キャリッジ（45）と、この
Ｘ軸キャリッジ（45）を左右方向へ移動するための第２
のサーボモータと、前記板材（Ｗ）の上面に溝加工を行
うためのバイトを備えかつ前記Ｘ軸キャリッジ（45）に
上下動可能に支持された加工ヘッド（41）と、この加工
ヘッド（41）を上下動するための第３のサーボモータ
と、前記各サーボモータを制御するための制御装置（6
5）とを備えてなるＶ字形状溝加工機において、上記制
御装置（65）は、前記第２のサーボモータのみの制御か
ら第2,第３のサーボモータの２軸制御に移行するとき、
および第2,第３のサーボモータの２軸制御から第２のサ
ーボモータのみの制御に移行するとき、前記板材（Ｗ）
に対する前記バイト（53）の切削速度を同一速度に制御
する機構としてなるものである。

したがって、本発明によれば、第２のサーボモータの
みの制御時および第2,第３のサーボモータの制御時にお
いても板材に対するバイトの切削速度を常に等しく保持
することができ、板材の上面の溝の深さが変化する場合
であっても精度の良い溝加工を行うことができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示す図、第２図及び第３図は本
発明を実施することができるＶ字形状溝加工機の平面図
及び正面図、第４図は第３図のIV-IV断面側面図、第５
図は制御装置のブロック図、第６図は途中切削終了によ
る加工例の説明図、第７図は途中切削開始及び途中切削
終了による加工例の説明図、第８図は直線補間の好適例
を示す説明図、第９図はバイト軌跡の説明図、第10図は
加工例の説明図、第11図は製品例の説明図である。１……溝加工機 11……ワークテーブル 33……ワーククランプ装置 35……Ｙ軸キャリッジ 39……切削工具 53……バイト 65……制御装置 75……Ｖ字形状溝Ｍ_X,M_Y,M_Z……サーボモータＷ……板材 X,Y,Z……軸

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】板材（Ｗ）を支持するワークテーブル（1
1）と、上記板材（Ｗ）を把持して前後方向へ移動可能
のワーククランプ装置（33）と、このワーククランプ装
置（33）を前後動するための第１のサーボモータと、前
記ワークテーブル（11）の上方位置において左右方向へ
移動可能に設けられたＸ軸キャリッジ（45）と、このＸ
軸キャリッジ（45）を左右方向へ移動するための第２の
サーボモータと、前記板材（Ｗ）の上面に溝加工を行う
ためのバイトを備えかつ前記Ｘ軸キャリッジ（45）に上
下動可能に支持された加工ヘッド（41）と、この加工ヘ
ッド（41）を上下動するための第３のサーボモータと、
前記各サーボモータを制御するための制御装置（65）と
を備えてなるＶ字形状溝加工機において、上記制御装置
（65）は、前記第２のサーボモータのみの制御から第2,
第３のサーボモータの２軸制御に移行するとき、および
第2,第３のサーボモータの２軸制御から第２のサーボモ
ータのみの制御に移行するとき、前記板材（Ｗ）に対す
る前記バイト（53）の切削速度を同一速度に制御する機
構としてなることを特徴とするＶ字形状溝加工機。