JP2793614B2 - 折曲げ溶接複合装置 - Google Patents

折曲げ溶接複合装置

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JP2793614B2 JP1019518A JP1951889A JP2793614B2 JP 2793614 B2 JP2793614 B2 JP 2793614B2 JP 1019518 A JP1019518 A JP 1019518A JP 1951889 A JP1951889 A JP 1951889A JP 2793614 B2 JP2793614 B2 JP 2793614B2
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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、折曲加工装置と溶接装置とを複合させた折
曲げ溶接複合装置に関する。
(従来の技術) 折曲げ加工装置において例えば箱曲げを行う場合、箱
曲げされた辺部を適宜溶接する必要が生じる。
このため、従来は、折曲加工ラインの一部に溶接ライ
ンを配置し、折曲げされた板状(ワーク)を溶接ライン
へ移動し、製品化するか又は再度折曲げラインへ移動さ
せて次の折曲げ加工をするような方式がとられていた。
ところが、このようなラインの接合による折曲げ加工
及び溶接では、ワークをライン上で移動させるため、掴
み換えの誤差と移動時間のロスが問題となる。
また、折曲げ加工装置で所望の曲げ形状に折曲げられ
たワークにおける複数の溶接部を溶接装置で溶接する場
合には、特殊な治具を使用して各溶接部を正確でかつ確
実にセットしなければならず、その突合せ作業が大変面
倒であると共に熟練を要していた。
そこで、本発明者等は、折曲加工装置と溶接装置とを
複合させることにより、上記の諸問題を解決した。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、折曲加工装置と溶接装置を複合させた
折曲げ溶接複合装置では、これらを有効に連動させて効
率よく制御することが必要であり、従来の折曲加工装置
の制御装置及び溶接装置の制御装置をそのまま利用する
ことができないという問題がある。
[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、折曲加
工装置と当該折曲加工装置に備えたパンチ,ダイによっ
て折曲げ加工された状態に保持されているワークに溶接
加工を行う溶接装置とを複合化してなる折曲げ溶接複合
装置において、折曲げ加工された状態のワークにおいて
溶接すべき部分のクリアランスを検出するクリアランス
検出手段と、検出したクリアランスと予め設定されたク
リアランス量とを比較してC≦C0のときに溶接工程へ移
行し、C>C0のときにはワークの追加の曲げを実行すべ
く折曲加工装置の制御装置へ不可信号を出力する判別手
段と、を備えてなるものである。
(作用) 前記構成において、その作用につて概略的に説明する
と、第1図に示すように、ステップS1での折曲加工の実
施後にステップS2で前記溶接部のクリアランスを検出
し、ステップS3の判別により検出されたクリアランスC
が所定値C0より上のときステップS4で追加の曲げ加工を
実施すると共に、検出されたクリアランスCが所定値C0
より下のときステップS5で溶接する。
したがって、一般には板厚の15%以下位が良好とされ
る溶接部のクリアランスCは、板厚の15%程度に設定さ
れる設定値C0以下の好適な値に自動制御され、このとき
折曲げ加工装置と溶接装置を共に有効に自動制御でき
る。
又、この間ワークは折曲げ加工装置に保持されたまま
で掴み換えされていないので、折曲げ精度及び溶接精度
共に良好である。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第2図および第3図を参照するに、折曲げ溶接複合装
置1は折曲げ加工装置としての例えばプレスブレーキ3
と、溶接装置としての例えば熱溶融により溶接を行なう
レーザ加工機5とで構成されている。
前記プレスブレーキ1における下部フレーム7D上の両
側には例えばC型形状のサイドフレーム7R,7Lが設けら
れている。このサイドフレーム7R,7Lの前側下部には、
第9図に示す位置検出器Ebの検出位置に基いて駆動装置
MDにより適宜の高さ位置へ上下動自在とされる下部エプ
ロン9が設けられている。サイドフレーム7R,7Lの前側
上部には上部エプロン11が固定して設けられている。前
記下部エプロン9上には支持部材13を介して例えば下部
金型(ダイ)15が取付けられている。前記上部エプロン
11の下部には、支持部材17を介して上部金型(パンチ)
19が取付けられている。
上記構成により、ダイ15上に加工すべきワークを載置
し、上部エプロン11に対し下部エプロン9を上下動せし
めると、ダイ15とパンチ19との協働によりワークに所望
の折曲げ加工がなされることとなる。
前記プレスブレーキ3における右側にはレーザ加工機
5におけるレーザ発振器電源21が配設されており、この
レーザ発振器電源21上には例えばCO2ガスレーザからな
るレーザ発振器23が設けられ、発振指令部Lsに発振指令
が入力されたときノズル93よりレーザビームを出力する
ようになっている。
さらに第4図を加えて参照するに、前記上部エプロン
11の前面には左右方向(以下、X軸方向という)へ延伸
した支持プレート25が設けられており、この支持プレー
ト25の前面にはX軸方向へ延伸した平行な複数のX軸直
線ガイド27が設けられている。このX軸直線ガイド27に
はX軸移動体29がX軸方向へ移動されるように設けられ
ている。このX軸移動体29にはX軸移動体29をX軸方向
へ移動させるためのX軸モータ(サーボモータ)31が設
けられている。
このX軸モータ31の出力軸にはX軸ピニオン33が取付
けられている。前記支持プレート25の前面にはX軸方向
へ延伸したX軸ラック35が設けられており、このX軸ラ
ック35には前記X軸ピニオン33が噛合されている。
上記構成により、X軸モータ31を駆動させると、X軸
ピニオン33が回転する。X軸ピニオン33はX軸ラック35
に噛合されているから、X軸ピニオン33が回転すると、
X軸ラック35を介してX軸移動体29が前記X軸直線ガイ
ド27に案内されてX軸方向へ移動されることになる。
前記X軸移動体29の第4図において右側には上下方向
(以下、Z軸方向という。)へ延伸したZ軸ガイド37が
一体的に設けられている。このZ軸ガイド37の上部には
伸縮自在なレーザビームガイド39の一端が装着されてお
り、レーザビームガイド39の他端が前記レーザ発振器本
体23の左側面に取付けられている。前記Z軸ガイド37の
上部にはX軸ベンドミラー41が内蔵されている。
前記Z軸ガイド37にはZ軸方向へ延伸し、かつZ軸方
向へ移動自在なZ軸コラム43が装着されている。また、
Z軸ガイド37の下部側面にはZ軸モータ(サーボモー
タ)45が設けられており、このZ軸モータ45の出力軸に
はZ軸ピニオン47が取付けられている。
一方、前記Z軸コラム43にはZ軸方向へ延伸したZ軸
ラック49が設けられており、このZ軸ラック49には前記
Z軸ピニオン47が噛合されている。
上記構成により、Z軸モータ45を駆動させると、Z軸
ピニオン47が回転される。このZ軸ピニオン47にはZ軸
ラック49が噛合されているから、Z軸ピニオン47が回転
すると、Z軸ラック49を介してZ軸コラム43がZ軸方向
へ移動されることになる。
前記Z軸コラム43の下端にはY軸ガイド51の一端が取
付けられており、Y軸ガイド51の下端面にはZ軸ベンド
ミラー53が設けられている。前記Y軸ガイド51の他端側
上部にはY軸モータ(サーボモータ)55が設けられてい
る。このY軸モータ55の出力軸にはY軸ピニオン57が取
付けられている。
前記Y軸ガイド51には第4図において左右方向(以
下、Y軸方向という。)へ延伸したY軸移動体59がY軸
方向へ移動自在に設けられており、このY軸移動体57の
上部にはY軸方向へ延伸したY軸ラック61が設けられて
いる。このY軸ラック59には前記Y軸ピニオン57が噛合
されている。
上記構成により、Y軸モータ55を駆動させると、Y軸
ピニオン57が回転される。このY軸ピニオン57にはY軸
ラック61が噛合されているから、Y軸ピニオン57が回転
すると、Y軸ラック61を介してY軸移動体59がY軸方向
へ移動されることになる。
前記Y軸移動体59の第4図において左端にはA軸回転
体63の下端が装着されており、しかもA軸回転体63の下
端にはY軸ベンドミラー65が設けられている。A軸回転
体63の下部にはモータベース67が設けられており、この
モータベース67にはA軸モータ(サーボモータ)69が設
けられている。このA軸モータ69の出力軸にはA軸ピニ
オン71が取付けられており、このA軸ピニオン71にはA
軸ギヤ73が噛合されている。
上記構成により、A軸モータ69を駆動させると、A軸
ピニオン71が回転される。A軸ピニオン71にはA軸ギヤ
73が噛合されているから、A軸ピニオン71が回転する
と、A軸ギヤ73を介してA軸回転体63が矢印で示したご
とくA軸方向へ回転されることになる。
前記A軸回転体63内には第7図に示されているように
A軸固定体75が設けられており、A軸固定体75の軸心に
Z軸方向へ延伸した中空円筒体77が設けられている。こ
の中空円筒体77の上部にはB軸回転体79が設けられてい
る。
A軸回転体63の第6図において左側上部にはB軸モー
タ(サーボモータ)81が設けられており、このB軸モー
タ81の出力軸にはB軸ピニオン83が取付けられている。
一方、前記B軸回転体79にはB軸ギヤ85が設けられてい
る。このB軸ギヤ85には前記B軸ピニオン83が噛合され
ている。また、B軸回転体79の上部には第7図に示され
ているようにA軸ベンドミラー87が設けられている。
上記構成により、B軸モータ81を駆動させると、B軸
ピニオン83が回転される。B軸ピニオン83にはB軸ギヤ
85が噛合されているから、B軸ピニオン83が回転する
と、B軸ギヤ85を介してB軸回転体79が第4図に矢印で
示したごとくB軸方向に回転されることになる。
前記B軸回転体79には第5図および第6図に示されて
いるように、C軸移動体89が設けられており、C軸移動
体89の上部にはノズルホルダ91を介してノズル93が装着
されている。前記C軸移動体89にはB軸ベンドミラー95
が内蔵されている。また、前記ノズルホルダ91には集光
レンズ97が内蔵されている。
前記C軸移動体89の下部にはC軸モータ(サーボモー
タ)99が設けられており、C軸モータ99の出力軸にはC
軸ピニオン101が取付けられている。一方、前記B軸回
転体79の下部にはZ軸方向へ延伸したC軸ラック103が
設けられており、このC軸ラック103には前記C軸ピニ
オン101が噛合されている。前記C軸移動体89には第6
図に示されているようにC軸直線ガイド105が設けられ
ている。
上記構成により、C軸モータ99を駆動させると、C軸
ピニオン101が回転する。C軸ピニオン101には前記C軸
ラック103が噛合されているから、C軸ピニオン101が回
転すると、C軸ラック103を介してC軸移動体89がC軸
直線ガイド105に案内されて第4図に示した矢印のごと
くC軸方向へ移動されることになる。
前記ノズルホルダ91の下部には、静電容量型のギャッ
プセンサ107が一体的に取付けられている。したがっ
て、前記C軸移動体89がC軸方向へ移動されることによ
り、ギャップセンサ107もC軸方向へ移動されることに
なる。
前記C軸モータ99にはC軸モータ本体109が取付けら
れていると共にC軸ポテンションメータ111が取付けら
れていて、前記ギャップセンサ107でギャップを検出し
た際のギャップ量がC軸ポテンションメータ111で検出
されることになる。なお、さらに具体的な詳細はすでに
公知であるため説明を省略する。
前記C軸モータ99の側面には第6図および第8図に示
されているように、ほぼU字形状のブラケット113を介
してワークの溶接部間のクリアランス(詳細は後述)を
検出するためのCCDカメラ115が取付けられている。な
お、図示省略してあるがCCDカメラ115の近傍にはカメラ
前方を照明するための光源が適宜設けられている。
上記構成により、C軸移動体89の先端に取付けられた
ノズル93はX軸,Y軸およびZ軸方向に移動されると共
に、A軸およびB軸方向へ回転され、さらにC軸方向へ
移動されることとなる。
また、レーザビーム発振器本体23で発振されたレーザ
ビームLBは、X軸ベンドミラー41,Z軸ベンドミラー53,Y
軸ベンドミラー65,A軸ベンドミラー87およびB軸ベンド
ミラー95で順次反射されて集光レンズ97で集光される。
この集光レンズ97で集光されたレーザビームLBはノズル
93からワークの溶接部に照射されて熱溶融によるレーザ
溶接が行なわれることになる。
第9図に上記折曲げ溶接複合装置を制御する制御装置
のブロック図を示した。
本例の制御装置は、折曲加工装置及び溶接装置をそれ
ぞれ制御するNC装置117,119をシリアル通信回線121で結
合することにより構成したものである。
折曲加工装置のNC装置117は入力装置としてのマニュ
アルデータインプット装置(MDi装置)より入力された
折曲条件、即ちワークの材質,板厚,形状,溶接の有無
などに基いて、折曲げ位置(深さ)を指令したり各アク
チュエータを駆動するための信号を設定する折曲信号設
定部123と、プログラマブルコントローラ125と、エンコ
ータEbの帰還信号を得つつ下部エプロン9のD軸制御装
置MDを駆動するためのD軸駆動部127と、回線121と接続
される通信部129を備えて構成されている。
一方、溶接装置のNC装置119は、X,Y,Z,A,B各軸のサー
ボモータ31,55,45,69,81をそれぞれ制御するサーボ制御
部131と、ギャップセンサ107よりの入力信号に基いてC
軸モータ99をワークに追従制御すると共にCCDカメラ115
の撮像信号を画像処理装置133を介して取り込み、適宜
プログラマブルコントローラ135と連動しつつ信号処理
するセンサ信号処理部137と、前記回線121と接続される
通信部139を備えて構成されている。
前記サーボ制御部131は、回線121を介してMDi装置よ
り入力された溶接条件を入力し、前記ノズル93の先端を
溶接部の近傍、例えば10mm離れた空間位置、すなわち後
はC軸駆動のみにより溶接開始できる待期位置を適宜座
標変換式を用いて求め、各モータへ駆動量を分配する。
又、溶接開始後は、ノズル93の先端を溶接部の溶接線に
沿って移動させるよう、各モータへ所定の移動量を分配
する。
プログラマブルコントローラ125,135は、図示しない
リミットスイッチなどを含めて各センサ類よりの信号を
入力し、図示しないソレノイド類を含めて各アクチュエ
ータを適宜作動させるよう一連のシーケンス処理を司ど
る。
第10図に示すように、前記折曲装置のNC装置117は、
入力された折曲条件に基いてダイ15の位置決め位置を設
定する(ステップ1001)。
すなわち、ここでは、ダイ15の形状、ワークの曲げ
角、ワークの板厚に応じ、ワークを所定角に曲げ加工す
べくダイ15の移動位置を定める。
次いでのステップ1002では、設定された位置へダイ15
を移動させるべく、下部エプロン9を上昇させる。この
場合の下部エプロン9の上昇速度は、始めは速く、途中
ではゆっくりと、そして最後は微速とされる。又、最終
位置は、設定された位置D0よりスプリングバック量に応
じただけの量αが追加されるものである。
ステップ1003で所定の位置D0+αへの移動が終了する
と、ステップ1004ではスプリングバックによる歪をとる
ため、逆にエプロン9をD=D0が判別されるまで下降さ
せる(ステップ1005)。
以上により、一応の曲げ加工が終了するので、ステッ
プ1006では、溶接装置のNC装置119へ、曲げ終了の信号
を出力する。
なお、本例は曲げ加工に次いで溶接する場合の例を示
しているが、溶接されない場合には、ステップ1004で下
部エプロン9を下降端まで下降させこれにて一工程の曲
げ加工を終了する。
ステップ1007では、ステップ1008で溶接装置よりの信
号入力があるまでワークWをパンチ17及びダイ15間で挾
んだままで待期する。
第11図は、第10図のステップ1006よりの折曲げ終了信
号に次いで実行される溶接装置例のNC装置119の処理フ
ローチャートである。
ステップ1101では、ギャップセンサ107から成る溶接
ヘッドを予め設定された待期位置へ位置決めする。
待期位置とは、例えば第12図に示す箱曲げの隅部の溶
接において、溶接部Wsの曲げ動作に伴って次第に縮小さ
れることとなるクリアランスCの最大幅となる位置の近
傍において、後はC軸のみの駆動によりノズル93を前進
させれば溶接開始できる位置である。
そこで、ステップ1102では、第10図のステップ1006に
示した折曲げ終了信号の入力を待ち、この信号が入力す
ればステップ1103へ移行する。
ステップ1103では、キャップセンサ107を作動させて
C軸を駆動し、ノズル93の先端がワークWに対し例えば
2mmとなるまで加工ヘッドをワークWに接近させる。
そこで、ステップ1104ではCCDセンサ115によるクリア
ランスCを検出し、ステップ1105でこの量Cが予め設定
された値C0以下となっているか否かを判定する。
予め設定されるクリアランス量C0は、一般には、入力
された板厚tの15%、すなわち0.15tとされる。
ステップ1105でC>C0のときは、まだ曲げが足りない
ことに鑑みてステップ1106へ移行し、折曲加工装置のNC
装置117へ不可NG信号を出力し、ステップ1101で待期位
置へ戻る。
ステップ1105でC≦C0が判別された場合には、第12図
においてクリアランスCが溶接に適し、かつ曲げ角も丁
度良いことが意味されるので、ステップ1107の溶接工程
へ移行する。
ステップ1107の溶接工程では、第12図においてノズル
93の先端よりレーザビームを出力し、ノズル93を溶接部
Wsの溶接線に沿って移動させるよう5軸X,Y,Z,A,Bを適
宜の座標変換式によって駆動する。溶接終了後は、加工
ヘッドを所定の位置へ移動させ、次の折曲工程へ移行す
るべく折曲装置のNC装置117へ溶接終了信号を出力す
る。
一方、ステップ1106の不可信号NGを入力した折曲加工
装置のNC装置117は、第10図のステップ1008でこれを識
別し、ステップ1009で追加の処理を実行する。
ここでの追加の処理は、クリアランスCが設定値C0
り大で曲げが不足していることに鑑みて、追加の曲げを
実行すべく、ステップ1003に示す位置決め位置を若干量
βだけ増すものである。この量βは、例えば0.05mmの如
く一定値とし、もし不足であれば、再度この量βを追加
するようにしてもよい。又、より効率よい作業を実行す
べく、第11図のステップ1106で不可信号NGに加えて、検
出されたクリアランスの量Cを送信させ、この量Cに基
いて追加の量βを定めてもよい。この場合、溶接部Wsの
底部より検出部までの距離をl、クリアランスが形成す
る角をΔθとすればl・tanΔθ=Cであるので、 Δθ=tan-1(l/C) を考慮し、クリアランスCが設定値C0以下となるよう一
気に追加の曲げを実行させる。
第13図には、コーナ突合せ及び平突合せによる各種タ
イプの接合方式を示した。
図示の各形状から理解されるように、第10図及び第11
図に示す折曲げ及び溶接処理は各種形状のワークWに対
して適用できる。
ただし、各種形状に合わせ、ノズル93の姿勢を定めな
ければならないが、これら姿勢は各形状に応じ適宜演算
可能である。
以上により、本例の折曲げ溶接複合装置では、溶接部
WsのクリアランスCに応じて折曲加工装置及び溶接装置
を有効に連動できるので、折曲げ及び溶接作業を効率的
に行うことができる。
しかも、両者の連動においてワークWは折曲加工装置
(プレスブレーキ)のパンチ7及びダイ15間に把持され
たままであるので、製品精度が良好である。
上記実施例では溶接部Wsを線状に本溶接する例を示し
たが、これは点溶接とし、仮接合の後に本溶接するよう
にしてもよい。
又、上記実施例では、CCDカメラ115によるクリアラン
スCの検出を折曲加工の終了後に行ったが、折曲加工の
途中で連続的に検出し、スプリングバック量に見合った
補正量ΔC0を考慮しクリアランスCがC≦(C0−ΔC0
なる条件で曲げ加工を終了し、溶接するようにしてもよ
い。
本発明は、第9図に示す2つのNC装置を合体して一つ
のNC装置としたり、レーザ溶接の他Mig,Mag,Tigなどの
溶接手段を用いるなど、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り理解されるように、要
するに本発明は、折曲加工装置(3)と当該折曲加工装
置に備えたパンチ(19),ダイ(15)によって折曲げ加
工された状態に保持されているワークに溶接加工を行う
溶接装置とを複合化してなる折曲げ溶接複合装置におい
て、折曲げ加工された状態のワークにおいて溶接すべき
部分のクリアランス(C)を検出するクリアランス検出
手段と、検出したクリアランス(C)と予め設定された
クリアランス量(C0)とを比較してC≦C0のときに溶接
工程へ移行し、C>C0のときにはワークの追加の曲げを
実行すべく折曲加工装置(3)の制御装置(117)へ不
可信号(NG)を出力する判別手段と、を備えてなるもの
である。
上記構成より明らかなように、本発明においては、折
曲げ加工された状態のワークの溶接すべき部分のクリア
ランスCを検出するクリアランス検出手段が設けてあ
り、このクリアランス検出手段によって検出したクリア
ランスCと予め設定されたクリアランス量C0とを比較し
てC≦C0のときに溶接工程に移行し、C>C0のときには
ワークの追加曲げを実行すべく折曲加工装置3の制御装
置へ不可信号NGを出力する判別手段を備えているから、
クリアランスCを検出しながらワークの折曲げ加工を行
うこととなり、上記クリアランスCがC≦C0となると直
ちに溶接工程で移行して溶接が行われ得るものであり、
ワークの折曲げ加工を行って溶接を行うことを能率よく
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フローチャート、第2図は
本発明の一実施例に係る折曲げ溶接複合装置を示す正面
図、第3図は第2図におけるIII矢視図、第4図は第2
図におけるIV−IV線矢視の拡大詳細図、第5図は第4図
におけるV矢視図、第6図は第4図におけるVI矢視部の
拡大図、第7図は第6図におけるVII矢視の一部断面
図、第8図は第6図におけるVIII矢視図、第9図は上記
折曲げ溶接複合装置の制御装置を示すブロック図、第10
図は折曲処理のフローチャート、第11図は溶接処理のフ
ローチャート、第12図は箱曲げの説明図、第13図(a)
(b)(c)(d)は溶接部の説明図である。 1……折曲げ溶接複合装置 3……折曲加工装置(プレスプレーキ) 5……溶接装置(レーザ加工機) 9……下部エプロン 15……ダイ(下部金型) 19……パンチ(上部金型) 23……レーザ発振器 31……X軸モータ、45……Z軸モータ 55……Y軸モータ、69……A軸モータ 81……B軸モータ、99……C軸モータ 93……ノズル、107……ギャップセンサ 115……CCDカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−175021(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21D 5/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】折曲加工装置(3)と当該折曲加工装置に
    備えたパンチ(19),ダイ(15)によって折曲げ加工さ
    れた状態に保持されているワークに溶接加工を行う溶接
    装置とを複合化してなる折曲げ溶接複合装置において、
    折曲げ加工された状態のワークにおいて溶接すべき部分
    のクリアランス(C)を検出するクリアランス検出手段
    と、検出したクリアランス(C)と予め設定されたクリ
    アランス量(C0)とを比較してC≦C0のときに溶接工程
    へ移行し、C>C0のときにはワークの追加の曲げを実行
    すべく折曲加工装置(3)の制御装置(117)へ不可信
    号(NG)を出力する判別手段と、を備えてなることを特
    徴とする折曲げ溶接複合装置。
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