JP4415755B2 - 板材加工機用工具配置装置 - Google Patents

Description

この発明は、パンチプレス等の板材加工機の加工プログラムを作成する過程等で、図形データで示される部品図形に対して工具を配置する板材加工機用工具配置装置に関する。

パンチプレスにより素材板材から板材部品を切り取ったり、板材部品内の開口の加工を行う場合、板材部品の外周の辺や内部の開口等の加工を行う部位に対して、形状や寸法に応じた適切な工具を配置する（例えば特許文献１）。
特許第３２６９４５０号公報

この工具配置において、板材加工機の構成上で、素材板材のどこに加工するかにより、使用可能な工具が制限される場合がある。例えば、新形式のパンチプレスとして、図５に示すように、水平旋回可能な親タレット９の周方向複数箇所に子タレットとなる工具支持部材１０をを保持させ、希望の工具支持部材１０を所定の割出位置Ｏ２に割り出して加工するものがある（例えば、特願２００３−２９５１４号）。所定の割出位置Ｏ２の工具支持部材１０は、その割出位置Ｏ２の中心回りに旋回可能であり、工具支持部材１０上の各工具１１は、任意の旋回位置でパンチ加工が可能とされる。そのため、同図の加工位置Ｐ２に示すようなＵ字状等の孔加工用のパンチ工具１１を用いて加工位置Ｐ１で加工すると、図４に鎖線で示すような倒立Ｕ字状の形状としてパンチ加工できる。工具支持部材１０を１８０°旋回させた加工位置Ｐ２では正立Ｕ字状の形状としてパンチ加工できる。したがって、１本の工具１１により、同じ形状ではあるが種々方向の異なる加工が行え、多彩な加工が可能になる。

同図のようなパンチプレスにおいて、上記正立Ｕ字状の孔ｈを素材板材Ｗに対して図５における位置Ｎのように、前後方向（Ｙ軸方向）のある程度奥側に配置した場合は、加工位置Ｐ２でその加工孔ｈの加工が行える。しかし加工孔ｈが、同図の板材部品ｗの中に示すように、素材板材Ｗの手前の領域Ｅに配置されていたとすると、加工ができない。すなわち、板材移動手段７による機能上の制限上、孔ｈを開ける板材部分を加工位置Ｐ２まで移動させることができず、上記正立Ｕ字状の孔ｈ開けることができない。このため板材部品ｗの配置が制限され、歩留りが低下する。

なお、領域Ｅを加工位置Ｐ１に移動させることは可能であり、倒立Ｕ字状の加工を孔を開けることはできる。したがって、板材部品ｗを素材板材Ｗに対して上下逆に配置するようにネスティングを行えば、加工が可能になる。しかし、板材部品ｗを上下逆に配置すると、パンチ加工済みの板材部品ｗを、後工程で処理するときに正立状態に戻す等の処置が必要になる場合があり、板材部品ｗの取扱が不便となる。

この発明の目的は、板材加工機の機能上で、素材板材の部分的領域によっては特定工具の使用ができない場合でも、その工具を用いた場合と同じ形状の加工ができ、歩留りの向上および後工程の不便の回避が行える板材加工機用工具配置装置を提供することである。

この発明の板材加工機用工具配置装置（１）の対象となる板材加工機（３）は、板材（Ｗ）を板材平面と平行な方向に移動させる板材移動手段（７）と、板材移動手段（７）により移動させられる板材（Ｗ）の所定部分に、板材（Ｗ）を移動する方向に離れた第１および第２の孔開け位置（Ｐ１，Ｐ２）で異なる孔を開けることが可能な加工手段（８）とを備え、前記板材移動手段（７）は、前記第２の孔開け位置（Ｐ２）に、板材（Ｗ）の部分的領域（Ｅ）を位置させることができないものである。
この工具配置装置（１）は、上記構成の板材加工機（３）に適用されるものであって、図形データでそれぞれ示される素材板材図形（ＧＷ）に板材部品（ｗ）の部品図形（Ｇ）を配置するネスティング手段（２１）と、ネスティングされた部品図形（Ｇ）内の孔（ｈ）が前記部分的領域（Ｅ）にあって第２の孔開け位置（Ｐ２）のパンチ工具（１１）で加工する形状である場合に、第１の孔開け位置（Ｐ１）の付近で用いることが可能な別の小さなパンチ工具（１１）を複数用いて工具配置を行う工具配置手段（２２）とを備える。工具配置手段（２２）は、上記別の小さなパンチ工具（１１）を複数用いる工具配置を、定められた規則（Ｒ２ａ）に従って行うものであって、またオペレータの入力に従って行うものであっても良い。

この構成によると、ネスティングされた部品図形（Ｇ）内の孔（ｈ）が前記部分的領域（Ｅ）にあって第２の孔開け位置（Ｐ２）のパンチ工具（１１）で加工する形状であるという条件を充足するか否かを、工具配置手段（２２）が判断する。条件充足の場合は、工具配置手段（２２）は、定められた規則（Ｒ２ａ）に従い、またはオペレータの入力に従い、第１の孔開け位置（Ｐ１）の付近で用いることが可能な別の小さなパンチ工具（１１）を複数用いて工具配置を行う。そのため、板材加工機（３）の機能上で、素材板材（Ｗ）の部分的領域（Ｅ）によっては上記のような特定の工具（１１）の使用ができない場合でも、その工具（１１）を用いた場合と同じ形状（Ｓ）の加工ができる。したがって、上記の特定の工具（１１）の使用の都合で板材部品（ｗ）の配置が制限されて歩留りが低下するという問題がなく、また板材部品（ｗ）の配置の方向転換等によって後工程の不便を生じることも回避される。

この発明の工具配置装置（１）は、板材加工機（３）が、具体的には次のような構成のものである場合に特に効果的となる。すなわち、前記加工手段（８）が、複数のパンチ工具（１１）を搭載した工具支持部材（１０）をこの工具支持部材（１０）の中心（Ｏ２）回りに回転可能で、かつ任意の回転位置でパンチ工具（１１）によるパンチ加工が可能なものであり、この工具支持部材（１０）の回転によるパンチ工具（１１）の旋回軌道上に前記第１および第２の孔開け位置（Ｐ１，Ｐ２）がある場合である。この場合、前述の第１の孔開け位置（Ｐ１）の付近で用いることが可能な工具（１１）は、前記旋回軌道上における前記第２の孔開け位置（Ｐ２）よりも第１の孔開け位置（Ｐ１）側の所定範囲内で用いることが可能なパンチ工具（１１）のことである。

このような加工手段（８）、つまり複数のパンチ工具（１１）を搭載した工具支持部材（１０）をこの工具支持部材（１０）の中心（Ｏ２）回りに回転可能で、かつ任意の回転位置でパンチ工具（１１）によるパンチ加工が可能なものである場合は、１つの工具（１１）で任意の方向の加工が行える。しかし、前記のような部分的領域（Ｅ）によっては、第２の加工位置（Ｐ２）では加工ができない場合が生じる。そのため、この発明の工具配置装置（１）を用いることで、板材加工機（３）の１つ工具（１１）で任意の方向の加工が行えるという構成上の利点をできるだけ生かしながら、第２の加工位置（Ｐ２）でしか１回のパンチで加工できない形状（Ｓ）の加工が、代替えの複数の工具配置で可能とでき、歩留りの向上および後工程の不便の回避が行える。

この発明において、前記第２の孔開け位置（Ｐ２）のパンチ工具（１１）で加工する形状（Ｓ）に対して、別の小さなパンチ工具（１１）を複数用いる工具配置のパターン（ＰＡ）を設定したパターン登録手段（２６）を有するものとしても良い。
このようなパターン登録手段（２６）を設けておくと、別の小さなパンチ工具（１１）を複数用いる工具配置が、簡単な処理で行える。

この発明の板材加工機用工具配置装置は、板材を板材平面と平行な方向に移動させる板材移動手段と、板材移動手段により移動させられる板材の所定部分に、板材を移動する方向に離れた第１および第２の孔開け位置で異なる孔を開けることが可能な加工手段とを備え、前記板材移動手段は、前記第２の孔開け位置に、板材の部分的領域を位置させることができないものである板材加工機に適用される工具配置装置であって、図形データでそれぞれ示される素材板材図形に板材部品の部品図形を配置するネスティング手段と、ネスティングされた部品図形内の孔が前記部分的領域にあって第２の孔開け位置のパンチ工具で加工する形状である場合に、定められた規則に従い、またはオペレータの入力に従い、第１の孔開け位置の付近で用いることが可能な別の小さなパンチ工具を複数用いて工具配置を行う工具配置手段とを備えたものであるため、板材加工機の機能上で、素材板材の部分的領域によっては特定工具の使用ができない場合でも、その工具を用いた場合と同じ形状の加工ができ、歩留りの向上および後工程の不便の回避を行うことができる。

前記加工手段が、複数のパンチ工具を搭載した工具支持部材をこの工具支持部材の中心回りに回転可能で、かつ任意の回転位置でパンチ工具によるパンチ加工が可能なものであり、この工具支持部材の回転によるパンチ工具の旋回軌道上に前記第１および第２の孔開け位置があり、前記第１の孔開け位置の付近で用いることが可能な工具は、前記旋回移動上における前記第２の孔開け位置よりも第１の孔開け位置側の所定範囲内で用いることが可能なパンチ工具のことである場合は、板材加工機の１つ工具で任意の方向の加工が行えるという構成上の利点をできるだけ生かしながら、第２の加工位置でしか１回のパンチで加工できない形状の加工が、代替えの複数の工具配置で可能とでき、歩留りの向上および後工程の不便の回避が行える。
前記第２の孔開け位置のパンチ工具で加工する形状に対して、別の小さなパンチ工具を複数用いる工具配置のパターンを設定したパターン登録手段を有する場合は、別の小さなパンチ工具を複数用いる工具配置を、簡単な処理で行うことができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。図１は、この工具配置装置１を備えた自動プログラミング装置２の概念構成を示すブロック図である。自動プログラミング装置２は、板材加工機３を制御する数値制御装置４に実行させる加工プログラム５を自動生成する装置である。加工プログラム５はＮＣコード等からなる。

板材加工機３は、パンチプレスであり、図２に示すように、板材Ｗをテーブル６上で直交２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に移動させ、複数の加工位置Ｐ１，Ｐ２，…で板材Ｗに対して板材部品ｗを加工するものである。板材加工機３は、板材Ｗを平面方向に移動させる板材移動手段７と、板材Ｗを移動する所定方向（Ｙ軸方向）に離れた第１および第２の孔開け加工位置Ｐ１，Ｐ２で、同じ形状でかつ互いに方向が異なる方向性存在孔ｈを開けることが可能な加工手段８とを備える。板材移動手段７は、第２の孔開け加工位置Ｐ２に板材Ｗの部分的領域Ｅを位置させることができないものである。このような構成の板材加工機３の具体的構成例を説明する。

板材移動手段７は、前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能なキャリッジ１４に、左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在にクロススライド１５を搭載し、板材Ｗの縁部を把持する複数のワークホルダ１６を前記クロススライド１５に取付けたものである。キャリッジ１４およびクロススライド１５は、それぞれサーボモータおよびボールねじ等の駆動機構（図示せず）により上記各軸方向に移動させられ、その移動により板材Ｗが前後左右に移動させられる。

板材加工機３は、旋回中心Ｏ１回りで水平旋回可能な親タレット９がフレーム１３に設置され、親タレット９の周方向複数箇所に子タレットとなる工具支持部材１０が、その工具支持部材１０の中心（Ｏ２）回りに回転可能に保持されている。工具支持部材１０は、複数または１個の工具１１を搭載しており、親タレット９の旋回によって所定の使用割出位置Ｏ２に割り出された工具支持部材１０がパンチ加工に用いられる。なお、親タレット９は、同心位置で同期して旋回させられる上下一対のものがあり、上側の親タレット９には上記工具１１としてパンチ工具を搭載した工具支持部材１０が保持され、下側の親タレット９には上記工具１１としてダイ工具を搭載した工具支持部材１０が保持される。

使用割出位置Ｏ２には、工具支持部材１０の工具１１にパンチ加工を行わせるパンチ加工機構１２が設けられている。このパンチ加工機構１２は、工具支持部材１０を使用割出位置Ｏ２の中心回りに任意角度に回転させる工具支持部材回転機構（図示せず）、およびその工具支持部材１０の任意の旋回位置の工具１１をパンチ加工のために昇降動作させるパンチ駆動機構（図示せず）を有している。このパンチ加工機構１２により任意に割り出される加工位置のうちの所定の二つが、上記第１および第２の孔開け加工位置Ｐ１，Ｐ２である。前記親タレット９、工具支持部材１０、およびパンチ加工機構１２により、前記加工手段８が構成される。

いずれかの工具支持部材１０に搭載される工具１１には、Ｕ字状や、三角形、多角形、その他の方向性のある孔ｈである方向性存在孔ｈを孔開け可能なものが少なくとも一つ搭載される。この方向性の存在する工具１１は、工具支持部材１０の中心回り（使用割出位置Ｏ２の中心回り）のいずれの加工位置Ｐ１，Ｐ２，…で加工するかによって、同じ形状であるが、互いに方向が異なる孔ｈ、つまり方向性存在孔ｈを加工することになる。例えば、加工位置Ｐ１において、図４に鎖線で示すように、工具１１が倒立Ｕ字状の孔を開けるものである場合、加工位置Ｐ１から１８０°回転した加工位置Ｐ２においては、正立（下向き）のＵ字状の孔を開けることになる。

図１において、自動プログラミング装置２は、コンピュータ並びにこれに実行させるプログラムおよびデータにより構成される。自動プログラミング装置２は、ネスティング手段２１，工具配置手段２２，実行ＮＣデータ化手段２３，工具マスタファイル２４，部分的領域記憶手段２５，およびパターン登録手段２６を有している。

ネスティング手段２１は、素材データＤ１の素材板材図形ＧＷに対して板材部品ｗの部品図形Ｇを所定のネスティング規則Ｒ１に従って配置することで、ネスティング済データＤ２を作成する手段である。このネスティング規則は、例えば歩留りが最小となるように配置する条件や、素材板材図形ＧＷのどの部分からどの方向へ順に部品図形Ｇを配置して行くかの規則等が定められている。部品図形Ｇは、線データ等の図形データで示される。素材板材図形ＧＷは、図形データとして、例えば縦横の寸法で示される。

工具マスタファイル２４は、板材加工機３で用いる各工具１１についての形状，寸法等の情報を、工具番号と対応させて登録した手段である。工具マスタファイル１８に、またはこれは別のファイル（図示せず）に、板材加工機３の親タレット９の何処にどの工具支持部材１０が搭載されているかの情報、および工具支持部材１０のどの位置にどの工具１１が保持されているかのタレット編制情報が登録される。

工具配置手段２２は、素材板材Ｗから加工しようとする板材部品ｗのデータである部品図形データＤ１に対して、そのデータＤ１で示される部品図形Ｇの周囲や内部に、工具１１を配置する手段である。すなわち、部品図形Ｇの各箇所をどの工具１１で打ち抜くかを定める手段である。この工具配置は、所定の工具配置規則Ｒ２に従って行われ、また工具マスタファイル２４の工具の情報および上記タレット編制情報を用いて行われる。

工具配置手段２２は、工具配置規則Ｒ２の一部として、領域不適時配置規則Ｒ２ａを有しており、この配置規則Ｒ２ａにより、次のように工具配置を行う。すなわち、ネスティング済データＤ２の部品図形Ｇ内の孔ｈが、板材Ｗの前記部分的領域Ｅにあって第２の孔開け位置Ｐ２のパンチ工具１１で加工する形状である場合に、第１の孔開け位置Ｐ１の付近で用いることが可能な別の小さなパンチ工具１１を複数用いて工具配置を行うものとされる。ここで言う「第１の孔開け位置Ｐ１の付近」は、工具支持部材１０の回転による工具１１の旋回移動上における第２の孔開け位置Ｐ２よりも第１の孔開け位置Ｐ１側の所定範囲、例えば図４に示す使用割出位置Ｏ２の中心よりもＹ軸方向のワークホルダ１６側の位置（すなわち、図中のＸ軸方向に沿う境界線Ｈよりも第１の孔開け位置Ｐ１側の位置）とされる。前記領域不適時配置規則Ｒ２ａは、第１の孔開け位置Ｐ１の付近まで広げた範囲とせずに、第１の孔開け位置Ｐ１で用いることが可能な別の小さなパンチ工具１１を複数用いて工具配置を行うものとしても良い。

上記パターン登録手段２６は、第２の孔開け位置Ｐ２のパンチ工具１１で加工する形状Ｓに対して、別の小さなパンチ工具１１を複数用いる工具配置のパターンＰＡを設定した手段である。形状Ｓおよびこれに対応する配置パターンＰＡの登録数は、任意の数とされる。
部分的領域記憶手段２５は、上記部分的領域Ｅを記憶しておく手段である。

実行ＮＣデータ化手段２３は、ネスティング手段２１による部品配置、および工具配置手段２２による工具配置が完了した工具配置済データＤ３に対して、動作命令の作成や最適化等を行い、実行可能な形式のＮＣデータからなる加工プログラム５を形成する手段である。

上記構成による工具配置の具体例を図３と共に説明する。図１のネスティング手段２１により、図３（Ａ）のように、素材板材図形ＧＷに対して２つの板材部品ｗの部品図形Ｇが配置されたとする。この場合に、工具配置手段２２は、例えば図３（Ｂ）のように各板材部品ｗの外周加工および内部加工の工具１１の配置を行う。

この場合に、図の右側の板材部品ｗの内部の孔ｈが、図１，図４のように、上記部分的領域Ｅに位置していたとする。この孔ｈの形状は、例えば図３（Ｃ）に拡大して示す形状であり、板材加工機３に備えられる工具１１を用いた１回のパンチ加工では、第２の加工位置Ｐ２でしか加工することができない形状であるとする。部分的領域Ｅは、前述のように、板材Ｗにおける板材移動手段７が第２の孔開け加工位置Ｐ２に位置させることができない領域のことである。

このような場合、上記の孔ｈに対して、工具配置手段２２は、領域不適時配置規則Ｒ２に従い、図３（Ｄ）に示すように、第１の孔開け位置Ｐ１（図２）の付近で用いることが可能な別の小さなパンチ工具１１を複数用いて工具配置を行う。
そのため、板材加工機３の機能上で、素材板材Ｗの部分的領域Ｅによっては上記のような特定の工具１１の使用ができない場合でも、その工具１１を用いた場合と同じ形状Ｓの加工ができる。したがって、上記の特定の工具１１の使用の都合で板材部品ｗの配置が制限されて歩留りが低下するという問題がなく、また板材部品ｗの配置の方向転換等によって後工程の不便を生じることも回避される。

部分的領域Ｅは、部分的領域記憶手段２５に登録されているため、工具配置手段２２による部分的領域Ｅの判断が容易に行える。また、パターン登録手段２６に、加工形状Ｓに対する工具配置パターンＰＡが設定してあるため、小さなパンチ工具１１を複数用いる工具配置が容易に行える。
なお、板材加工機３における第２の孔開け位置Ｐ２のパンチ工具１１は、部分的領域Ｅの外では、素材板材Ｗに孔開け加工が可能であり、前記領域Ｅの外では、そのパンチ工具１１を用いることで、１回のパンチ動作で加工できて、加工時間が短くて済む。

この実施形態における工具配置装置１によると、小さなパンチ工具１１を複数用いることで加工時間は長くなるが、板材部品ｗの配置の制限による歩留り低下や、板材部品ｗの方向転換による後工程の不便等を解消するものである。また部分的領域Ｅの外では、できるだけ大きな工具１１を用いて加工時間を短縮することができる。

なお、上記実施形態では、工具配置手段２２は、領域不適時配置規則Ｒ２ａに従って別の小さなパンチ工具１１を複数用いて工具配置を行うようにしたが、この工具配置は、オペレータのキーボードやマウス等による手動入力に従って行うようにしても良い。すなわち、どのパンチ工具１１を用いるか、またそのパンチ工具１１をどの位置に配置するかを、オペレータの判断により行わせるようにしても良い。この場合に、ネスティングされた部品図形Ｇ内の孔が前記部分的領域にあって第２の孔開け加工位置Ｐ２のパンチ工具１１で加工する形状であるという条件が充足されるか否かの判断は、工具配置手段２２により自動で行うようにし、条件充足の場合は、工具配置手段２２により警告を発生するようにする。この警告は、警告音の発生により行うようにしても、また表示装置の画面にメッセージや記号等の警告表示を行うようにしても良い。オペレータは、この警告により、上記の手動入力による工具配置を行う。

また、上記実施形態は、板材加工機３が親タレット９および子タレットとなる工具支持部材１０を持つ形式のパンチプレスである場合につき説明したが、この発明は、各種のパンチプレスの工具配置に適用でき、またレーザ加工機能等を含むや複合加工機等の板材加工機の自動工具配置にも適用することができる。

この発明の一実施形態にかかる板材加工機用工具配置装置を備えた自動プログラミング装置の概念構成を示すブロック図である。 その自動工具配置の対象となる板材加工機の一例を示す概略平面図である。 同工具配置装置における工具配置例の説明図である。 板材加工機の加工位置と工具の向きの関係の説明図である。 新形式の板材加工機を示す平面図である。

符号の説明

１…自動ネスティング装置
２…自動プログラミング装置
３…板材加工機
６…テーブル
７…板材移動手段
８…加工手段
９…親タレット
１０…工具支持部材
１１…パンチ工具
２１…ネスティング手段
２２…工具配置手段
２５…部分的領域記憶手段
２６…パターン登録手段
Ｄ２…ネスティング済データ
Ｄ３…工具配置済データ
Ｅ…部分的領域
Ｇ…部品図形
ＧＷ…素材板材図形
ｈ…孔
Ｏ２…使用割出位置
Ｐ１…第１の加工位置
Ｐ２…第２の加工位置
ＰＡ…工具配置のパターン
Ｓ…形状
Ｗ…板材
ｗ…板材部品

Claims (3)

1. 板材を板材平面と平行な方向に移動させる板材移動手段と、板材移動手段により移動させられる板材の所定部分に、板材が移動する方向に離れた第１および第２の孔開け位置で異なる孔を開けることが可能な加工手段とを備え、前記板材移動手段は、前記第２の孔開け位置に、板材の部分的領域を位置させることができないものである板材加工機に適用される工具配置装置であって、
   図形データでそれぞれ示される素材板材図形に板材部品の部品図形を配置するネスティング手段と、ネスティングされた部品図形内の孔が前記部分的領域にあって第２の孔開け位置のパンチ工具で加工する形状である場合に、定められた規則に従い、またはオペレータの入力に従い、第１の孔開け位置の付近で用いることが可能な別の小さなパンチ工具を複数用いて工具配置を行う工具配置手段とを備えた、
   板材加工機用工具配置装置。
2. 前記加工手段は、複数のパンチ工具を搭載した工具支持部材をこの工具支持部材の中心回りに回転可能で、かつ任意の回転位置でパンチ工具によるパンチ加工が可能なものであり、この工具支持部材の回転によるパンチ工具の旋回軌道上に前記第１および第２の孔開け位置があり、前記第１の孔開け位置の付近で用いることが可能な工具は、前記旋回軌道上における前記第２の孔開け位置よりも第１の孔開け位置側の所定範囲内で用いることが可能なパンチ工具のことである請求項１記載の板材加工機用工具配置装置。
3. 前記第２の孔開け位置のパンチ工具で加工する形状に対して、別の小さなパンチ工具を複数用いる工具配置のパターンを設定したパターン登録手段を有する請求項１または請求項２記載の板材加工機用工具配置装置。

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