JP3269450B2

JP3269450B2 - 複合加工機の自動プログラミング装置

Info

Publication number: JP3269450B2
Application number: JP05791498A
Authority: JP
Inventors: 淳百北
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2002-03-25
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JPH11254268A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、板材に加工を施
す複数の加工手段、例えばパンチプレス，レーザ加工
機、タップ装置等の機能を備えた複合加工機の自動プロ
グラミング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】パンチプ
レス、レーザ加工機、およびタップ装置を一つの加工機
にまとめた複合加工機がある。例えば、図６に示すよう
に、パンチプレス機におけるパンチヘッド６１の前方の
オフセットされた位置にレーザヘッド６２が、横方向に
オフセットされた位置にタップヘッド６３が設けられて
いる複合加工機がその一例である。この種の複合加工機
において、加工される板材Ｗは、加工希望箇所が各ヘッ
ド６１〜６３と対応する位置に来るように、前後左右
（Ｘ，Ｙ方向）に移動する板材移動装置６４により移動
させられる。

【０００３】板材移動装置６４による板材移動の距離に
は限界があるため、板材Ｗの各ヘッド６１〜６３で加工
可能な箇所は制限される。すなわち、各ヘッド６１〜６
３の位置が互いに異なっていることから、加工の種類に
よって加工が可能なものと、そうでないものとが生じ
る。例えば、前後方向に板材Ｗが大きな場合には、パン
チ加工はできても、レーザ加工ができない部分Ｗａが板
材Ｗの後側部に存在する。また、横方向に板材Ｗが大き
な場合は、パンチ加工はできるが、タップ加工はできな
い部分Ｗｂが板材Ｗの横側部（タップヘッド６３と反対
側部）に存在する。このような場合に、板材移動装置６
４として、板材Ｗを把持する位置を横方向（Ｘ方向）に
持ち替える機能を有するものがあり、この持ち替え機能
を使用すると、横方向に生じるタップ加工不可部分Ｗｂ
については、加工を可能とすることができる。しかし、
持ち替えを行うと、その持ち替え動作に時間がかかって
加工効率が低下するうえ、原点位置にずれが生じる場合
があり、加工精度を低下させる原因となる。そのため、
複合加工機の優れた機能である「一つの加工機で加工を
行うことによって、加工時間短縮と加工精度を向上させ
る」という機能を低下させることになってしまう。

【０００４】この発明の目的は、製品の加工精度の向上
と加工効率の向上とが図れる複合加工機の自動プログラ
ミング装置を提供することである。この発明の他の目的
は、従来の自動プログラミングにおける製品配置手法を
活用して歩留りの良い製品配置を行いながら、上記の加
工効率の向上と製品の加工精度の向上が図れるようにす
ることである。この発明のさらに他の目的は、持ち替え
機能が必要となった場合にも、持ち替えに伴う加工精度
の低下をできるだけ低減可能とすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形
態に対応する図１と共に説明する。この複合加工機の自
動プログラミング装置は、板材持ち替え機能を有し、板
材（Ｗ）を移動させる板材移動手段（６）と、前記板材
（Ｗ）に加工を施す複数の加工手段（２，３，４）とを
備え、前記複数の加工手段（２，３，４）は、それぞれ
板材（Ｗ）を移動させる方向に離れた位置にある複合加
工機に適用される自動プログラミング装置であって、前
記板材持ち替え機能を可能な限り使用しなくていいよう
に板材（Ｗ）の所定範囲（Ｘ_T），（Ｘ_LP）に対して、
それぞれの加工手段（２，３，４）による加工が必要な
製品（Ａ〜Ｄ）の配置を行う製品配置手段（３８）を設
けたものである。この構成の自動プログラム装置による
と、持ち替えができるだけ少なくなる製品配置とされる
ので、その自動プログラミング結果の加工プログラム
（２３）で複合加工機の制御を行うと、持ち替えに伴う
加工精度の低下がなく、製品（Ａ〜Ｄ）の加工精度が向
上する。また、持ち替えに要する時間が節減され、加工
効率が向上する。

【０００６】この発明において、前記製品配置手段（３
４）は、板材（Ｗ）に対する歩留りを考慮して製品（Ａ
〜Ｄ）を配置する製品配置基本手段（３８）と、この手
段（３８）で配置された製品（Ａ〜Ｄ）の配置を、前記
板材持ち替え機能を使用しない場合の板材（Ｗ）の移動
範囲（Ｘ_T），（Ｘ_LP）内で前記複数の加工手段（２，
３，４）により加工が完了するように変換する製品配置
変換手段（３９）とよりなるものとする。この構成の場
合、まず、製品配置基本手段（３８）により、板材
（Ｗ）に対する歩留りを考慮した製品（Ａ〜Ｄ）の配置
が行われる。この一応の製品配置を、製品配置変換手段
（３９）により、板材持ち替え機能を使用しない場合の
板材の移動範囲（Ｘ_T），（Ｘ_LP）内で前記複数の加工
手段（２，３，４）により加工が完了するように変換す
る。このように、製品配置基本手段（３８）により、板
材（Ｗ）に対する歩留りを考慮した製品（Ａ〜Ｄ）の配
置を行うため、歩留りの優れた製品配置が行われる。こ
の製品配置基本手段（３８）は、従来から自動板取り装
置あるいはネスティング装置と呼ばれている装置の製品
配置手法、アルゴリズムをそのまま使用できる。製品配
置変換手段（３９）による製品配置の変更は、所定の基
準を設けておいて行う。例えば、製品配置基本手段（３
９）で配置された製品配置に対して、製品位置を入れ替
えるだけで対応可能な場合のみ入れ替えを行い、対応不
能な場合は、入れ替えを行わないようにものとする。

【０００７】また、この発明において、前記製品配置手
段（３４）で配置された複数の製品の配置の結果、板材
持ち替え機能の使用が必要となった場合に、個々の製品
については、その製品の全ての加工部分が、加工途中で
板材持ち替えを行わずに加工され、いずれかの製品から
別の製品への加工の変わり時に板材持ち替え機能を使用
させるように、板材持ち替え指令（２３ａ）と各加工手
段の各加工部分の加工順とを設定する加工順・持ち替え
設定手段（３６）を設けても良い。この構成の装置で生
成された加工プログラム（２３）によると、いずれかの
製品から別の製品へ加工を変えるときに、持ち替えに伴
う誤差が生じたとしても、持ち替え後の製品は、その誤
差が加工の最初から最後まで同じ誤差量だけ維持されて
加工させることになる。そのため、板材（Ｗ）に対する
製品位置にずれが生じていたとしても、個々の製品自体
は、持ち替えに伴う誤差のないものとできる。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図５と共に説明する。まず、この自動プログラミング
装置で作成された加工プログラムにより制御される複合
加工機の例を図４，図５と共に説明する。この複合加工
機１は、パンチ加工手段２、レーザ加工手段３、および
タップ加工手段４を共通の基台５に設置し、これら加工
手段２〜４に共通の板材移動手段６を設けたものであ
る。パンチ加工手段２は、基台５に設置されてパンチ金
型およびダイ金型をパンチ中心Ｐに割出可能に支持する
金型支持手段７と、パンチ中心Ｐに割り出されたパンチ
金型を殴打するパンチヘッド２ａと、パンチヘッド２ａ
を昇降させるパンチ駆動源（図示せず）とで構成され
る。金型支持手段６は、この例では上下のタレットから
なる。レーザ加工手段３は、基台５の上フレーム部５ａ
に設置されたレーザヘッド３ａと、このレーザヘッド３
ａにレーザダクト８を介してレーザ光を送るレーザ発振
機８とで構成される。タップ加工手段４は、タップ工具
を昇降させかつ回転させるタップヘッド４ａを備えたも
のであり、基台５の上フーム部５ａの側部に配置されて
いる。レーザヘッド３ａのレーザ中心Ｌ（図５）は、パ
ンチ中心Ｐに対して所定距離だけ前方にオフセットさ
れ、タップヘッド４ａのタップ中心Ｔはパンチ中心Ｐに
対して所定距離だけ側方にオフセットされている。

【０００９】板材移動手段６は、テーブル１０上の板材
Ｗをワークホルダ１１で把持して前後（Ｙ軸方向）およ
び左右（Ｘ軸方向）に移動させる手段であり、持替え時
板材保持手段２１で板材Ｗを押さえながらワークホルダ
１１による板材Ｗの把持位置を変更する板材持ち替え機
能を有している。ワークホルダ１１は、キャリッジ１２
上に左右移動可能に搭載されたクロススライド１３に複
数取付けられている。キャリッジ１２は、テーブル１０
を設置したベッド１４のレール１５上を前後（Ｙ軸方
向）に移動可能である。これらクロススライド１３の左
右移動およびキャリッジ１２の前後移動は、各軸のサー
ボモータ１６，１７と送りねじ機構１８，１９とで行わ
れる。テーブル１０の一側端には左右方向の板材原点位
置決め用のエンドロケータ２０が設けられている。持替
え時板材保持手段２１は、基台５の上フレーム部に設け
られた下向きのシリンダ装置と、そのピストンロッドの
先端に設けられた押さえパッドとで構成される。この持
替え時板材保持手段２１の押さえパッドは、左右に並ん
で２個設けられている。

【００１０】制御装置２２は、加工プログラム２３に従
って複合加工機１を制御する手段であり、数値制御装置
と、プログラマブルコントローラとで構成される。

【００１１】図１において、自動プログラミング装置３
０は、素材データ３１、製品加工図形データ３２、およ
び板材加工種類データ３３に基づいて、所定の処理によ
り前記加工プログラム２３を自動生成する手段である。
自動プログラミング装置３０は、図４の制御装置２２と
は独立したコンピュータ装置で構成されていても、制御
装置２２のコンピュータで兼用されるものであっても良
い。製品加工図形データ３２は、製品の形状を所定の形
式で示したデータであり、ベクトル化データで構成され
る。製品として外形を切り抜く加工およびその内部に加
工を施す場合は、製品の外形形状ａおよび内部形状ｂの
データが準備される。製品加工種類データ３３は、製品
加工図形データ３２で示される各加工部位を、パンチ加
工、レーザ加工、およびタップ加工のいずれで行うかを
示したデータである。

【００１２】自動プログラミング装置３０には、製品配
置手段３４、工具割付手段３５、加工順・持ち替え設定
手段３６、および実行ＮＣデータ化手段３７が設けられ
ている。

【００１３】製品配置手段３４は、素材データ３１、製
品加工図形データ３２、および製品加工種類データ３３
から、素材となる板材Ｗに対して各製品Ａ〜Ｄを所定の
基準に従って配置する手段である。この所定の基準の一
つとして、製品配置手段３４は、板材持ち替え機能を可
能な限り使用しなくていいように板材Ｗの所定範囲に対
して、それぞれの加工手段２〜３による加工が必要な製
品Ａ〜Ｄの配置を行うものとしてある。この例では、製
品配置手段３４は、製品配置基本手段３８と製品配置変
換手段３９とで構成される。

【００１４】製品配置基本手段３８は、板材Ｗに対する
歩留りを考慮して製品Ａ〜Ｄを配置する手段あり、この
例では最小の歩留りとなるように製品Ａ〜Ｄを配置する
ものとしてある。製品配置変換手段３９は、製品配置基
本手段３８で配置された製品Ａ〜Ｄの配置を、板材送り
装置６の板材持ち替え機能を使用しない場合の板材Ｗの
移動範囲内で、パンチ加工、レーザ加工、およびタップ
加工が完了するように、所定の基準に従って変換する手
段である。この所定の基準としては、例えば、製品配置
基本手段３８で配置された製品Ａ〜Ｄの配置を、各製品
Ａ〜Ｄの入れ替えのみで対応できる場合に配置変換を行
い、製品Ａ〜Ｄの入れ替えだけで対処不能の場合には配
置変換を行わず、製品配置基本手段３８で配置されたま
まの製品配置に決定するものとされる。

【００１５】工具割付手段３５は、加工種類がパンチ加
工またはタップ加工である場合に、製品配置手段３４に
よる製品配置結果のデータに対して、所定の基準で金型
およびタップ工具の種類を割り付ける手段である。

【００１６】加工順・持ち替え設定手段３６は、製品配
置基本手段３８で配置された製品Ａ〜Ｄの配置データに
対して、またパンチ加工またはタップ加工を含む場合は
工具割付手段３５で割り付けられた金型および工具の割
り付け結果のデータに対して、所定の基準で各加工部分
の加工順を設定すると共に、板材Ｗの持ち替えが必要な
場合に持ち替え指令２３ａを生成する手段である。この
加工順・持ち替え設定手段３６の前記所定の基準の一つ
として、「製品配置手段３８で配置された複数の製品Ａ
〜Ｄの配置の結果、板材持ち替え機能の使用が必要とな
った場合に、個々の製品Ａ〜Ｄについては、その製品Ａ
〜Ｄの全ての加工部分が、加工途中で板材持ち替えを行
わずに加工され、いずれかの製品Ａ〜Ｄから別の製品Ａ
〜Ｄへの加工の変わり時に板材持ち替え機能を使用させ
るように、板材持ち替え指令と各加工手段２〜３の各加
工部分の加工順とを設定する」という基準が設けられて
いる。板材持ち替え指令は、持替え時板材保持手段２１
に板材Ｗを押えさせる指令、ワークホルダ１１を開く指
令、ワークホルダ１１（クロススライド１３）を横方向
に指定距離だけ移動させる指令、ワークホルダ１１を再
度閉じる指令、および持替え時板材保持手段２１による
板材Ｗの押さえを解消する指令からなる一群の指令で構
成される。

【００１７】実行ＮＣデータ化手段３７は、このように
製品配置、工具割付け、加工順の定まったデータに対し
て、所定の基準や別の入力データに従って加工条件等を
付加し、制御装置２２で実行できる形式の加工プログラ
ム２３を生成する手段である。

【００１８】つぎに、この自動プログラミング装置３０
による処理例を説明する。複合加工機１による各加工ヘ
ッド２ａ，３ａ，４ａの加工範囲が図１（Ｂ）に示す範
囲であったとする。すなわち、パンチ中心Ｐに対して、
レーザ中心ＬはＹ方向の前方に所定距離オフセットされ
ており、かつタップ中心ＴはＸ方向の原点側に所定距離
オフセットされている。このため、パンチ加工およびタ
ップ加工が可能なＹ軸方向の範囲Ｙ_PTに対して、レーザ
加工が可能なＹ軸方向の範囲Ｙ_Lは後ろ側部が制限され
た範囲となっている。また、レーザ加工とパンチ加工と
を板材持ち替え無しで加工できる範囲Ｘ_LPに対して、タ
ップ加工を板材持ち替え無しで行える範囲Ｘ_Tは、図の
右側部分が制限された範囲となっている。

【００１９】このような場合に、各製品Ａ〜Ｄは、次の
加工を含むものであったとする。製品Ａは、レーザ加
工、パンチ加工、およびタップ加工を含む。製品Ｂは、
パンチ加工とタップ加工のみを含む。製品Ｃはパンチ加
工のみである。製品Ｄは、タップ加工、レーザ加工、お
よびパンチ加工を含むが、タップ加工部分Ｄａは製品Ｄ
の左部分だけであり、またレーザ加工とパンチ加工とが
含まれる加工部分Ｄｂは製品Ｄの右側部分だけであると
する。なお、各製品Ａ〜Ｄの外形加工は全てパンチ加工
とする。

【００２０】この加工範囲および製品Ａ〜Ｄの条件の場
合、製品配置手段３４は、その基準に適応した配置の一
例として、図１（Ｂ）に示す製品Ａ〜Ｄの配置とする。
すなわち、製品Ａは、レーザ加工、パンチ加工、および
タップ加工を含むため、レーザ加工範囲Ｙ_Lで、かつタ
ップ持ち替え無し加工範囲Ｘ_Tに配置する。製品Ｂは、
レーザ加工を含まず、パンチ加工とタップ加工だけであ
るため、レーザ加工範囲Ｙ_Lから外れてよく、パンチ，
タップ加工範囲Ｙ_PTで、かつタップ持ち替え無し加工範
囲Ｘ_Tに配置する。製品Ｃは、パンチ加工だけであるた
め、パンチ加工しかできない範囲に配置する。製品Ｄ
は、一枚の製品にレーザ加工、タップ加工、およびパン
チ加工の全てを含むが、タップ加工部分Ｄａは、左部分
のみであり、このタップ加工部分Ｄａはタップ持ち替え
無し加工範囲Ｘ_Tに収まるため、製品Ｄの全体として
は、タップ持ち替え無し加工範囲Ｘ_Tから外れていても
良いとする。

【００２１】製品配置手段３４は、各製品Ａ〜Ｄを板材
Ｗに配置するに際して、まず製品配置基本手段３８によ
り、板材Ｗに対する歩留りが最小となる製品配置を定め
る。この配置状態が図２に示す配置であったとする。こ
のときは、加工種類は製品配置の条件に含めておらず、
同図の例ではレーザ，タップ，パンチの全ての加工を各
部に含む製品Ａが、タップ持ち替え無し加工範囲Ｘ_Tか
ら外れた位置に配置されている。同図の製品Ａ〜Ｄの配
置に対して、製品配置変換手段３９は、加工種類を含め
た所定の基準に適合するように、製品Ａ〜Ｄの配置の交
換を所定の基準に従って行う。この交換過程で、図２の
右端の製品Ａと製品Ｄとの配置が交換され、図１（Ｂ）
のような適正な配置とされる。なお、この例は、交換に
より適正な配置が行えた場合であり、交換によっても適
正な配置が行えなかった場合は、製品配置変換手段３９
は、製品配置基本手段３８で配置されたままの製品配置
とするか、あるいは適正でなくも、製品配置基本手段３
８で配置されたままの製品配置よりも所定の条件に近い
配置となっていれば、その配置に決定する。

【００２２】図３は、持ち替えが必要な製品配置となっ
た場合の加工順・持ち替え設定手段３６の処理例を示
す。製品配置手段３４で配置された複数の製品Ｅの配置
の結果、図３（Ａ）のように、一部の製品Ｅのタップ加
工部分Ｅ_Tがタップ持ち替え無し加工範囲Ｘ_Tから外れ
たとする。この場合、板材持ち替え機能の使用が必要と
なる。このような場合、加工順・持ち替え設定手段２６
は、個々の製品Ｅについては、その製品Ｅの全ての加工
部分が、加工途中で板材持ち替えを行わずに加工され、
いずれかの製品Ｅから別の製品Ｅへの加工の変わり時に
板材持ち替え指令２３ａ（図１）を出すように、各加工
手段２〜３の加工の指令と持ち替え指令の順を設定す
る。図３の例では、３枚の製品Ｅのうち、左端の一枚の
製品Ｅの加工が完了するまでの指令２３ｂ（図１）の記
述の後、持ち替え指令２３ａを記述し、残り２枚の製品
Ｅの加工の指令２３ｃ，２３ｄを行うようにしている。
ただし、残り２枚の製品Ｅの加工は、持ち替え後に、再
度の持ち替えを行うことなくレーザとパンチ加工が行え
る範囲Ｘ_SLPにもタップ加工できる範囲Ｘ_STにも含まれ
ることを条件とする。

【００２３】

【発明の効果】この発明の複合加工機の自動プログラミ
ング装置は、前記板材持ち替え機能を可能な限り使用し
なくていいように板材の所定範囲に対して、それぞれの
加工手段による加工が必要な製品の配置を行う製品配置
手段を設けたものであるため、その自動生成された加工
プログラムによると、加工精度に優れ、かつ効率の良い
加工が行える。前記製品配置手段は、板材に対する歩留
りを考慮して製品を配置する製品配置基本手段と、この
手段で配置された製品の配置を、前記板材持ち替え機能
を使用しない場合の板材の移動範囲内で前記複数の加工
手段により加工が完了するように変換する製品配置変換
手段とよりなるものとしたため、従来の自動プログラミ
ングにおける製品配置手法を活用して歩留りの良い製品
配置を行いながら、上記の加工効率の向上と製品の加工
精度の向上が図れる。また、前記製品配置手段で配置さ
れた複数の製品の配置の結果、板材持ち替え機能の使用
が必要となった場合に、個々の製品については、その製
品の全ての加工部分が、加工途中で板材持ち替えを行わ
ずに加工され、いずれかの製品から別の製品への加工の
変わり時に板材持ち替え機能を使用させるように、板材
持ち替え指令と各加工手段の各加工部分の加工順とを設
定する加工順・持ち替え設定手段を設けた場合は、持ち
替え機能が必要となった場合にも、持ち替えに伴う加工
精度の低下をできるだけ低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる複合加
工機の自動プログラミング装置の概念構成を示すブロッ
ク図、（Ｂ）はその製品配置例の説明図である。

【図２】製品配置基本手段で配置した状態の製品配置例
の説明図である。

【図３】加工順・持ち替え設定手段の処理の説明図であ
る。

【図４】複合加工機の一例を示す斜視図である。

【図５】同複合加工機の平面図である。

【図６】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１…複合加工機２…パンチ加工手段２ａ…パンチヘッド３…レーザ加工手段３ａ…レーザヘッド４…タップ加工手段４ａ…タップヘッド６…板材移動手段１０…テーブル１１…ワークホルダ２１…持替え時板材保持手段２２…制御手段２３…加工プログラム２３ａ…持ち替え指令３０…自動プログラミング装置３４…製品配置手段３６…加工順・持ち替え設定手段３８…製品配置基本手段３９…製品配置変換手段Ａ〜Ｅ…製品Ｐ…パンチ中心Ｌ…レーザ中心Ｔ…タップ中心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 15/00 303 B23Q 15/00 B23Q 15/00 301 B23P 23/02 G05B 19/4093 G05B 19/4097

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】板材持ち替え機能を有し、板材を移動さ
せる板材移動手段と、前記板材に加工を施す複数の加工
手段とを備え、前記複数の加工手段は、それぞれ板材を
移動させる方向に離れた位置にある複合加工機に適用さ
れる自動プログラミング装置であって、板材の所定範囲に対して、それぞれの加工手段による加
工が必要な製品の配置を行う製品配置手段を設け、この
製品配置手段は、板材に対する歩留りを考慮して製品を
配置する製品配置基本手段と、この手段で配置された製
品の配置を、前記板材持ち替え機能を使用しない場合の
板材の移動範囲内で前記複数の加工手段により加工が完
了するように所定の基準に従って変換する製品配置変換
手段とよりなる複合加工機の自動プログラミング装置。
【請求項２】板材持ち替え機能を有し、板材を移動さ
せる板材移動手段と、前記板材に加工を施す複数の加工
手段とを備え、前記複数の加工手段は、それぞれ板材を
移動させる方向に離れた位置にある複合加工機に適用さ
れる自動プログラミング装置であって、板材の所定範囲に対して、それぞれの加工手段による加
工が必要な製品の配置を行う製品配置手段を設け、この
製品配置手段は、板材に対する歩留りを考慮して製品を
配置する製品配置基本手段と、この手段で配置された製
品の配置を、前記板材持ち替え機能を使用しない場合の
板材の移動範囲内で前記複数の加工手段により加工が完
了するように所定の基準に従って変換する製品配置変換
手段とよりなり、上記所定の基準は、上記製品配置基本
手段で配置された製品の配置を、各製品の入れ替えのみ
で対応できる場合に配置変換を行い、製品の入れ替えだ
けで対処不能の場合には配置変換を行わず、製品配置基
本手段で配置されたままの製品配置に決定するものとし
た複合加工機の自動プログラミング装置。
【請求項３】前記製品配置手段で配置された複数の製
品の配置の結果、板材持ち替え機能の使用が必要となっ
た場合に、個々の製品については、その製品の全ての加
工部分が、加工途中で板材持ち替えを行わずに加工さ
れ、いずれかの製品から別の製品への加工の変わり時に
板材持ち替え機能を使用させるように、板材持ち替え指
令と各加工手段の各加工部分の加工順とを設定する加工
順・持ち替え設定手段を設けた請求項１または請求項２
記載の複合加工機の自動プログラミング装置。