JP3406406B2 - レーザ、ドリルタップ複合加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明はレーザ加工機及びドリ
ルタップ加工機を一体化したレーザ、ドリルタップ複合
加工機に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、板材にレーザ加工及びドリル
タップ加工の両方を施す場合には、例えば、まずドリル
タップ加工機によりドリルタップ加工を行ない、その製
品をレーザ加工機に移動してレーザ加工を行うように別
工程で行っていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、加工途中品であるワークを
ドリルタップ加工機からレーザ加工機に移動してセット
しなおさねばならないため、加工精度の面で不利にな
る。また、レーザ加工及びドリルタップ加工に各々加工
基準を別途設ける必要がある。さらに、定尺材からの多
数個取りの場合段取り工数及び加工工数が非常にかかる
という問題があった。 【０００４】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、一台の加工機により
高精度を保持しつつ合理的且つ能率的にドリルタップ加
工及びレーザ加工を行なうことのできるレーザ、ドリル
タップ複合加工機を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、前述のごとき
従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発
明は、ワークを載置する加工テーブルの上方に設けられ
た梁部にスライダを上下動自在に設け、このスライダに
ドリルタップ加工機のタレットを回転自在に設けると共
に、当該タレットにレーザ加工ヘッドを設け、かつレー
ザ光線を前記レーザ加工ヘッドの方へ方向転換するベン
ドミラーを前記タレットの回転軸内に設けた構成であ
る。 【０００６】 【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図面に基づ
いて説明する。 【０００７】図１〜図５にはこの発明に係るレーザ、ド
リルタップ複合加工機１の参考例が示してある。 【０００８】図１及び図２において、レーザ、ドリルタ
ップ複合加工機１にはＸ軸方向へ延伸したベース３が備
えられており、このベース３上には加工テーブル５がＸ
軸方向に移動自在に設けられている。この加工テーブル
５上に被加工物であるワークＷが把持されて移動する。 【０００９】加工テーブル５をＹ軸方向へ跨ぐ状態で門
型フレーム７が設けられている。この門型フレーム７は
梁部９及び柱部１１よりなり、梁部９の左側部分（図
１，図２において左側）にはレーザ加工機１３が設けら
れ、前記梁部９の右側部分（図１，図２において右側）
にはドリルタップ加工機１５が設けられている。また、
門型フレーム７の図１において下側には、レーザ加工機
１３及びドリルタップ加工機１５を制御するＮＣ装置１
７とレーザ加工機１３にレーザ光線ＬＢを供給するレー
ザ発振器１９が設けられている。 【００１０】レーザ加工機１３は一般的なものと同様な
ので詳細な説明は省略して概略を述べる。レーザ加工機
１３は、前述のレーザ発振器１９と、レーザ加工ヘッド
２１を有しており、レーザ発振器１９からのレーザ光線
ＬＢは光導管２３及び複数のベンドミラーＢＭによりレ
ーザ加工ヘッド２１に導かれている。 【００１１】レーザ加工ヘッド２１はＹ軸キャレッジ２
５にＺ軸方向へ移動自在に設けられており、Ｙ軸キャレ
ッジ２５は門型フレーム７の梁部９内に沿って設けられ
たボールネジ２７をＹ軸駆動モータ２９が回転駆動する
ことによりＹ軸方向へ移動する。また、レーザ加工ヘッ
ド２１にはワークＷにレーザ光線ＬＢを照射してレーザ
加工を行なうノズル３１が設けられている。すなわち、
このレーザ加工機１３はＮＣ装置１７によりＹ軸方向の
移動が制御されている一軸光移動タイプのレーザ加工機
である。 【００１２】次に、図３〜図５を参照してドリルタップ
加工機１５の詳細を説明する。尚、ドリル加工及びタッ
プ加工は同様に行われ得るので以下この実施例において
はドリル加工について説明する。 【００１３】図３を参照するに、ドリルタップ加工機１
５は、前記レーザ加工機１３のＹ軸と平行に配置した軸
（Ｖ軸）に沿って移動自在のドリル加工ヘッド３３を有
し、このドリル加工ヘッド３３には上下方向（Ｗ軸方
向）に移動自在なスライダ３５を備えている。 【００１４】すなわち、門型フレーム７の梁部３内に沿
ってＶ軸ボールネジ３７が回転自在に設けられており、
このＶ軸ボールネジ３７を回転駆動するＶ軸駆動モータ
３９が門型フレーム７内部に設けられている。また、Ｖ
軸ボールネジ３７に螺合するＶ軸ボールナット４１がド
リル加工ヘッド３３に取付けられている。従って、Ｖ軸
駆動モータ３９がＶ軸ボールネジ３７を回転駆動するこ
とにより、ドリル加工ヘッド３３がＶ軸方向へ往復移動
することになる。 【００１５】図５を併せて参照するに、ドリル加工ヘッ
ド３３の上部には、スライダ３５を上下させるための昇
降用モータ４３が回転軸４５を下向きにして設けられて
おり、この回転軸４５にはギヤ４７，４９を介して昇降
用ボールネジ５１がドリル加工ヘッド３３の内部におい
てＷ軸方向に延びて回転支持されている。 【００１６】図４を併せて参照するに、ドリル加工ヘッ
ド３３の内部の左右両側には、スライダ３５の面をＸ軸
方向（図５中右側）に向けた状態で上下させるためのガ
イド５３，５３がＷ軸方向に取付けられている。 【００１７】一方、スライダ３５には昇降用ボールネジ
５１に螺合する昇降用ボールナット５５が取付けられて
いる。従って、昇降用モータ４３が昇降用ボールネジ５
１を回転駆動することにより、スライダ３５はガイド５
３，５３に沿って回転することなく上下動するようにな
っている。 【００１８】スライダ３５上には十個の工具取付ステー
ションとしてのドリルステーション５７を有するタレッ
ト５９が回転自在に設けられている。この回転軸６１は
Ｖ軸方向に延びており、スライダ３５に設けられた軸受
６３により回転自在に支持されている。この回転軸６１
の内側（図５中左側）の端部にはウォームホィール６５
が装着されている。 【００１９】タレット５９の上寄りの部分に対応するス
ライダ３５にはタレット５９を回転割り出すタレット割
出モータ６７が回転軸６９をＶ軸方向に向けて設けられ
ており、タレット５９の下端付近に対応するスライダ３
５にはドリル７１を回転させて加工を行なうドリル用モ
ータ７３が同様に回転軸７５をＶ軸方向に向けて設けら
れている。 【００２０】タレット割出モータ６７にはギヤ７７が取
付けられており、このギヤ７７に噛合するギヤ７９を装
着した回転軸８１が軸受８３，８３により回転自在に設
けられている。この回転軸８１には前記ウォームホィー
ル６５が噛合するウォーム８５が装着されている。ま
た、スライダ３５の上端付近には、割出されたタレット
５９の回転を固定して位置決めするためのショットピン
８７がＸ軸方向にスライド自在に設けられている。この
ショットピン８７は図示しないエアー源からのエアーに
より図５中Ｘ軸方向右側へ突出し、またスライダ３５内
へ収納されるようになっている。 【００２１】従って、ＮＣ装置１７の制御によりタレッ
ト割出モータ６７がギヤ７７，７９を介して回転軸８１
を回転させ、ウォーム８５及びウォームホィール６５を
介してタレット５９を回転割出した後、エアー源を駆動
してショットピン８７を突出させることによりタレット
５９を位置決めして回転を防止する。 【００２２】図４及び図５を併せて参照するに、ドリル
用モータ７３はその回転軸７５の先端にベベルギヤ８９
を装着している。また、このベベルギヤ８９と噛合する
ベベルギヤ９１を一方の端部にスライド自在に装着する
とともに、他端側には回転を伝達するための回転板９３
を取付けた回転軸９５がＸ軸方向に設けられており、図
示しないエアー源からのエアーによりＸ軸方向に往復移
動自在となっている。また、このベベルギヤ９１はスラ
イダ３５に回転自在に支持されていて回転軸９５に対し
て回転力のみ伝達するものであり、回転軸９５がスライ
ドしても移動しない。 【００２３】従って、この回転軸９５はタレット５９の
割出しが完了するまではスライダ３５側（図５中左側）
に収まってタレット５９の回転の邪魔にならないように
なっているが、タレット５９の割出しが完了すると図示
しないエアー源からのエアーによりＸ軸方向へ突出す
る。 【００２４】一方、タレット５９の各ドリルステーショ
ン５７には、前記回転板９３から回転力を伝達される回
転板９７が一方の端部に設けられ、他方の端部にはベベ
ルギヤ９９を装着した回転軸１０１がＸ軸方向に設けら
れている。この各回転軸１０１よりもタレット５９の外
周縁に近い部分の内側面には、前述のショットピン８７
が嵌合する係止孔１０３が各ドリルステーション５７に
対応して設けられている。 【００２５】各ドリルステーション５７位置におけるタ
レット５９の外周面にはタレット５９の放射方向にドリ
ル回転軸１０５が設けられており、このドリル回転軸１
０５の先端にはドリル７１を交換自在に装着するチャッ
ク１０７が取付けられている。また、ドリル回転軸１０
５の上端側には、前記ベベルギヤ９９に噛合するベベル
ギヤ１０９が装着されている。 【００２６】ドリルタップ加工機１５は以上のように構
成されるので、Ｘ軸方向に位置決めされたワークＷに対
してドリル加工ヘッド３３をＶ軸方向に位置決めし、タ
レット５９を回転（Ｔ信号）させることによりドリル加
工に用いるドリル７１を割出す。そして、エアー源の駆
動によりショットピン８７を係止孔１０３に挿入してタ
レット５９の回転を固定するとともに、回転軸９５を押
し出すことにより回転板９３を回転板９７に押しつけて
回転軸９５と回転軸１０１を連結する。ついで、スライ
ダ３５をＷ軸方向へ移動し、ＮＣ装置１７からの指令
（Ｓ信号）によりドリル７１を回転してドリル加工を行
なう。 【００２７】この参考例に係るレーザ、ドリルタップ複
合加工機１は以上のように構成されるので、Ｘ軸方向に
位置決めされたワークＷに対して、ＮＣ装置１７の指令
（Ｍ信号）により必要に応じてレーザ加工またはドリル
加工を選択的に行なうことができる。すなわち、レーザ
加工時はＸ，Ｙ，Ｚ軸、ドリル加工時はＸ，Ｖ，Ｗ軸を
制御して加工が行われる。 【００２８】これにより、一台の加工機でレーザ加工及
びドリル加工を行うことができるので、レーザ加工及び
ドリル加工の加工基準を一度に設定できる。また、ワー
クＷを移動する必要がないので加工精度の向上を図るこ
とができるとともに、段取り工数の低減を図ることがで
きる。 【００２９】なお、図示しないが、本ドリルタップ加工
機１５には、ドリル前加工のポンチ機能とタップ加工時
の面取り機能を有している。また、タップ加工の場合に
は、ドリルステーション５７にタップを装着することに
より同様に行われる。 【００３０】また、上記参考例においては、タレット５
９が十個のドリルステーション５７を有する場合につい
て説明したが、これに限らずドリルステーション５７の
数は自由に設定することができる。 【００３１】さらに、上記参考例においては、ドリル加
工ヘッド３３のドリル７１をタレット５９の割出しによ
り選択する場合について説明したが、ＡＴＣ（自動工具
交換装置）により交換するようにしても同様の作用効果
が得られる。 【００３２】次に、図６〜図８には、この発明に係るレ
ーザ、ドリルタップ複合加工機１１１の実施例が示され
ている。なお、前述の参考例のレーザ、ドリルタップ複
合加工機１と共通する部位には共通の符号を付して説明
は省略する。 【００３３】図６に示すように、この実施例に係るレー
ザ、ドリルタップ複合加工機１１１では、前述の参考例
におけるレーザ加工ヘッド２１を、ドリルタップ加工機
１５のタレット５９のドリルステーション５７の一つに
組み込んだものである。 【００３４】すなわち、門型フレーム７には前記タレッ
ト５９を回転自在に支持するスライダ３５を上下動自在
に備えた複合加工ヘッド１１３のみがＹ軸方向に移動自
在に設けられている。また、タレット５９が回転割出自
在、且つ上下動自在に設けられているが、この割出し及
び上下動を行なう機構は参考例と同様なので、説明は省
略する。 【００３５】図７を参照するに、レーザ発振器１９から
のレーザ光線ＬＢをベンドミラーＢＭ１により門型フレ
ーム７の梁部９内に沿ってＹ軸方向に導き、この導かれ
たレーザ光線ＬＢをＺ軸下方へ方向を変えるベンドミラ
ーＢＭ２が複合加工ヘッド１１３内部でタレット５９の
回転軸６１の上方に当たる位置に設けられている。 【００３６】従って、このベンドミラーＢＭ２は複合加
工ヘッド１１３と一体でＹ軸方向へ移動するが、スライ
ダ３５が上下移動してもベンドミラーＢＭ２は上下移動
しない。 【００３７】図８を併せて参照するに、ベンドミラーＢ
Ｍ２の真下で且つタレット５９の回転軸６１中心後方に
当たるスライダ３５部分には、ベンドミラーＢＭ２によ
り下向きとなったレーザ光線ＬＢをＸ軸方向前向き（図
８中右向き）に方向を変えるベンドミラーＢＭ３が設け
られている。また、タレット５９の回転軸６１の前端外
側には、ベンドミラーＢＭ３により方向を変えられて回
転軸６１の内部を通ってくるレーザ光線ＬＢを、タレッ
ト５９に設けられたレーザ加工ヘッド１１５の方へ方向
転換するベンドミラーＢＭ４が設けられている。 【００３８】従って、ベンドミラーＢＭ３はＹ軸方向へ
移動するのみならず、スライダ３５の上下動に伴って上
下動する。また、ベンドミラーＢＭ４はタレット５９の
回転軸６１と一体で回転する。 【００３９】実施例に係るレーザ、ドリルタップ複合加
工機１１１は以上のように構成されるので、ドリル加工
を行なう場合には、Ｘ軸方向に位置決めされたワークＷ
に対して複合加工ヘッド１１３をＹ軸方向に位置決め
し、タレット５９を回転させることによりドリル加工に
用いるドリル７１を割出す。エアー源の駆動によりショ
ットピン８７でタレット５９の回転を固定するとともに
回転軸９５を押し出して回転軸９５と回転軸１０１を連
結する。ついで、スライダ３５をＷ方向へ移動し、ＮＣ
装置１７からの指令によりドリル７１を回転してドリル
加工を行なう。 【００４０】また、レーザ加工を行なう場合には、ドリ
ル加工の場合と同様にワークＷに対して複合加工ヘッド
１１３をＹ軸方向に位置決めし、タレット５９を回転さ
せることによりレーザ加工ヘッド１１５を割出して、エ
アー源の駆動によりショットピン８７でタレット５９の
回転を固定する。ついで、スライダ３５をＷ方向へ移動
することによりレーザ加工ヘッド１１５を下降させ、ノ
ズル１１７からレーザ光線ＬＢを照射してレーザ加工が
行なわれる。 【００４１】これにより、ＮＣ装置１７の指令により必
要に応じて一台の加工機でレーザ加工及びドリル加工を
行うことができるので、レーザ加工及びドリル加工の加
工基準を一度に設定できる。また、ワークＷを移動する
必要がないので加工精度の向上を図ることができるとと
もに、段取り工数の低減を図ることができる。 【００４２】また、レーザ加工の加工ポイントとドリル
加工の加工ポイントが同じ位置（ゼロオフセット）とな
るので、加工精度がなお一層向上するし、加工機の小型
化を図ることができる。また、加工範囲の制限を受けな
い。さらに、加工軸数が一つであるため複合加工機とす
ることに伴うコストアップを抑えることができる。 【００４３】また、レーザ加工とドリル加工との切換を
短時間で容易に行うことができるので、作業効率の向上
を図ることができる。 【００４４】なお、上述の実施例においてはドリル加工
について説明したが、タレット５９にタップを装着して
おけば、タップ加工についても同様に行なうことができ
る。 【００４５】図９〜図１０には、この発明に係るレー
ザ、ドリルタップ複合加工機１１９の別の参考例が示さ
れている。 【００４６】この参考例では、前述の実施例においてス
ライダ３５に回転割出自在に設けられていたタレット５
９の代わりに、図に示すような複合加工ヘッド１２１を
取付けたものである。 【００４７】すなわち、スライダ３５の下端部に旋回軸
１２３を設け、この旋回軸１２３の下端にアーム１２５
を水平方向に設け、このアーム１２５の両端に各々レー
ザ加工ヘッド１２７及びタップ加工ヘッド１２９を装着
したものである。従って、レーザ加工ヘッド１２７及び
タップ加工ヘッド１２９は、ＮＣ装置１７の指令により
旋回軸１２３を旋回させることにより選択的に使用され
る。なお、図示しないが、旋回軸１２３はエアーにより
旋回するようになっている。また、タップ加工ヘッド１
２９に交換自在に装着されているタップ１３１は、エア
ーにより上下動自在となっており、タップ１３１の回転
もエアーにより行われるようになっている。 【００４８】レーザ加工ヘッド１２７は、ＮＣ装置１７
がレーザ加工を選択すると、旋回軸１２３を旋回してス
ライダ３５の下側に設けられている連結管１３３の下側
に位置決めされ、連結管１３３に装着される。しかもレ
ーザ加工ヘッド１２７の先端にはノズル１３５が設けら
れている。これにより、レーザ加工ヘッド１２７を用い
てタップの下穴加工が行なわれる。 【００４９】また、タップ加工を行なう場合には、同様
にしてタップ加工ヘッド１２９を位置決めし、連結管１
３３に装着される。その後、エアーによりタップ１３１
をレーザ加工ヘッド１２７のノズル１３５よりも下方へ
移動させ、エアーによりタップ１３１を回転させながら
スライダ３５を下降させてタップ加工が行なわれる。 【００５０】なお、タップ加工について説明したが、タ
ップ加工ヘッド１２９にドリルを装着すればドリル加工
についても同様に行われることはいうまでもない。 【００５１】この参考例に係るレーザ、ドリルタップ複
合加工機１１９は以上のように構成されるので、レーザ
加工を行なう場合にはＮＣ装置１７の指令により旋回軸
１２３を旋回してレーザ加工ヘッド１２７を割り出し、
レーザ加工が行なわれる。また、タップ加工を行なう場
合には、ＮＣ装置１７の指令により旋回軸１２３を旋回
してタップ加工ヘッド１２９を割り出し、タップ加工が
行なわれる。 【００５２】これにより、必要に応じて一台の加工機で
レーザ加工及びタップ加工を行うことができる。また、
レーザ加工の加工ポイントとタップ加工の加工ポイント
が同じ位置となるので、加工精度の向上を図ることがで
きるし、加工プログラムも簡単になる。さらに、レーザ
加工とタップ加工との切換を短時間で容易に行うことが
できるので、作業効率の向上を図ることができる。ま
た、複合加工ヘッド１２１がスライダ３５に装備されて
いるため、送り速度も任意に得られる。 【００５３】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜な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。 【００５４】 【発明の効果】前記説明より理解されるように、本発明
によれば、レーザ加工ヘッドとドリルタップ加工ヘッド
が加工位置へ割出し可能に設けられているので、同じ加
工位置でレーザ加工及びドリルタップ加工を行なうこと
ができる。これにより、加工精度の向上を図ることがで
きるし、加工機の小型化を図ることができる。また、加
工範囲の制限を受けない。さらに、加工軸数が１つであ
るため複合加工機とすることに伴うコストアップを抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明に係るレーザ、ドリルタップ複合加工
機の参考例を示す平面図である。 【図２】図１中ＩＩ方向から見た正面図である。 【図３】参考例におけるドリルタップ加工機を示す正面
図である。 【図４】参考例におけるドリルタップ加工ヘッドの詳細
図である。 【図５】図４中Ｖ−Ｖ線に沿った断面図である。 【図６】この発明に係るレーザ、ドリルタップ複合加工
機の実施例を示す斜視図である。 【図７】実施例におけるレーザ光線の動きを示す説明図
である。 【図８】実施例における図５相当図である。 【図９】参考例においてレーザ加工時を示す構成図であ
る。 【図１０】参考例においてタップ加工時を示す構成図で
ある。 【符号の説明】 １、１１１、１１９ レーザ、ドリルタップ複合加工機 ５ ワークテーブル ７ 門型フレーム（フレーム） ２１、１１５、１２７ レーザ加工ヘッド ３３ ドリル加工ヘッド（ドリルタップ加工ヘッド） ５７ ドリルステーション（工具取付ステーション） ５９ タレット １２９ タップ加工ヘッド（ドリルタップ加工ヘッド） Ｗ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−281833（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−201141（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−82788（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23P 23/04 B23K 26/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ワーク（Ｗ）を載置する加工テーブル
   （５）の上方に設けられた梁部（９）にスライダ（３
   ５）を上下動自在に設け、このスライダ（３５）にドリ
   ルタップ加工機（１５）のタレット（５９）を回転自在
   に設けると共に、当該タレット（５９）にレーザ加工ヘ
   ッドを設け、かつレーザ光線（ＬＢ）を前記レーザ加工
   ヘッドの方へ方向転換するベンドミラー（ＢＭ４）を前
   記タレット（５９）の回転軸（６１）内に設けたことを
   特徴とするレーザ、ドリルタップ複合加工機。