JPH0531640A - 板材加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切断、溶接、曲げ加工などの板材加工の加工
原点、基準座標軸を一致させ、製品の高精度化と省スペ
ース、作業効率の向上を図り、加工後の残材を溶接して
製品を作ることにより、歩留りの向上を図る。 【構成】 フレーム９の片側に曲げ機械３を設け、この
フレーム９上にＸ軸、Ｙ軸方向へ移動自在となるレーザ
加工装置５を設け、このレーザ加工装置５のＸ，Ｙキャ
レッジ１９にレーザ加工ヘッド３７とハンドリング装置
４１を垂下して設けてある。ハンドリング装置４１の先
端にはグリッパ３９が設けられ、このグリッパ３９はＺ
軸、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸方向へ上下、旋回自在に設けられ
ている。また、板材Ｗを載置する剣山バー８３を備えた
ワークテーブルを前記レーザ加工装置５の直下に設けて
板材加工装置１を構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、切断と溶接機能を備
えたレーザ加工ヘッドでワークに切断または溶接を行な
った後に切断片を例えば曲げ装置などの板材加工機に板
材を供給する板材加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ加工装置は切断用と溶接用
とが、それぞれ専用機化されているので、切断により発
生した残材はスクラップとなっていた。また、レーザ加
工装置による切断と曲げ加工装置による曲げ加工は、互
いに分離独立された装置で行なわれているのが一般的で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のレーザ加工装置では、切断用と溶接用とが専用機化
されているため、各々の装置への板材の着脱が煩雑とな
り、設置スペースも大となると共に作業効率も低下し、
切断により発生する残材はスクラップとなるので、材料
が無駄となり、歩留りが低下するという問題があった。
また、レーザ切断と曲げ加工は分離独立した装置で行な
われているため、各々の装置への板材の着脱が煩雑とな
り、設置スペースも大きく、切断と曲げ加工における加
工原点、基準座標軸が一致せず、製品精度が低下すると
いう問題があった。

【０００４】この発明の目的は、上記問題点を改善する
ため、レーザ切断、レーザ溶接、曲げ加工などの板材加
工を１台の装置で行ない、切断、溶接、曲げ加工などの
板材加工の加工原点、基準座標軸を一致させ、製品の高
精度化と省スペース、作業効率の向上を図り、加工後の
残材を溶接して製品を作ることにより、歩留りの向上を
図った板材加工装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、板材加工機の前側に配置したテーブル
上のワークにレーザ加工ヘッドをＸ，Ｙ軸方向へ移動自
在に設け、このレーザ加工ヘッドを支持したＸ，Ｙキャ
レッジに、前記ワークから切断分離された切断片を把持
自在のハンドリング装置を設け、このハンドリング装置
により前記切断片を前記板材加工機へ供給する構成とし
てなる板材加工装置である。

【０００６】

【作用】この発明の板材加工装置を採用することによ
り、板材加工機としての例えば曲げ装置の前側に切断と
溶接機能を備えたレーザ加工ヘッドを配置し、レーザ加
工ヘッドと共に、Ｘ，Ｙキャレッジに設けた板材ハンド
リング装置にて、残材を接合するために集めたり、板材
を曲げ加工装置などの板材加工機へ搬送したりする。こ
のため、加工原点、基準座標軸を一致できるので、製品
の高精度化が図られ、機械の設置スペースの減少が図ら
れる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、本実施例に示されているレーザ加
工装置および板材加工機としての曲げ装置であるプレス
ブレーキの構成は、いずれも公知の構成のものを採用し
ているので、詳細な図示と説明を省略する。また、プレ
スブレーキとレーザ加工装置との組合せに限ることな
く、種々のパンチプレスのごとき板材加工機との組合せ
が可能である。

【０００８】図１、図２および図３を参照するに、板材
加工装置１は、曲げ機械３として例えばプレスブレーキ
と、レーザ加工装置５とワークテーブル７とより構成さ
れている。

【０００９】曲げ機械３は、例えばプレスブレーキが門
型をしたフレーム９に一体的に設けられ、板材Ｗを折曲
げるためＺ軸方向（図１、図３において上下方向、図２
において図面に直交する方向）へ移動自在な上部テーブ
ル１１の下部に、分割された複数個のパンチ１３が装着
されている。このパンチ１３の直下にダイ１５が固着さ
れている。

【００１０】上記構成により、図示を省略したが電動機
あるいは液体シリンダ等の駆動源により上部テーブル１
１をＺ軸方向へ移動させ、パンチ１３とダイ１５とで協
働して板材Ｗに折曲げ加工が施される。

【００１１】レーザ加工装置５は、フレーム９の上部フ
レーム９ａ上にＸ軸方向へ延伸して設けたレール１７上
に、Ｘ，Ｙキャレッジ１９を垂設した架台２１が乗り、
架台２１は、上部フレーム９ａの片側（図１，図２にお
いて右側）に設けたＸ軸モータ２３に連結されたＸ軸ボ
ールねじ２５に螺合されている。なお、このＸ軸ボール
ねじ２５は両側に設けられ、各Ｘ軸ボールねじ２５には
プーリ２７が装着され、このプーリ２７間にはタイミン
グベルト２９が掛回されて、Ｘ軸モータ２３の回転を同
調して伝達されている。

【００１２】更に、前記架台２１の内部にＹ軸方向（図
１において図面に直交した方向、図２において上下方
向、図３において左右方向）へ延伸してレール３１が設
けられ、このレール３１上に前記Ｘ，Ｙキャレッジ１９
が乗り、Ｘ，Ｙキャレッジ１９は、架台２１の片側（図
２において上部、図３において左側）に設けたＹ軸モー
タ３３に連結されたＹ軸ボールねじ３５に螺合されてい
る。

【００１３】上記構成により、Ｘ軸モータ２３を駆動す
ることによりプーリ２７、タイミングベルト２９を介し
て両側のＸ軸ボールねじ２５が同調して回転する。Ｘ軸
ボールねじ２５の回転により、このＸ軸ボールねじ２５
に螺合した架台２１はレール１７に案内されてＸ軸方向
へ移動自在となる。

【００１４】また、架台２１の内部に設けたＸ，Ｙキャ
レッジ１９は、Ｙ軸モータ３３を駆動することにより、
Ｙ軸ボールねじ３５は回転し、このＹ軸ボールねじ３５
に螺合したＸ，Ｙキャレッジ１９は、レール３１に案内
されてＹ軸方向へ移動自在となる。すなわち、Ｘ，Ｙキ
ャレッジ１９はＸ軸、Ｙ軸方向へ移動自在となり位置決
めすることができる。

【００１５】Ｘ，Ｙキャレッジ１９の下部には、レーザ
ビームＬＢが通るレーザ加工ヘッド３７と、板材Ｗを把
持するグリッパ３９を備えたハンドリング装置４１とが
並列垂下して設けられている。

【００１６】レーザ加工ヘッド３７は、Ｘ，Ｙキャレッ
ジ１９に対して図示を省略したが電動機あるいは流体シ
リンダ等によりＺ軸方向へ移動自在に設けられている。
そして、レーザ加工ヘッド３７の内部をレーザビームＬ
Ｂが通り、このレーザビームＬＢを板材Ｗに照射して切
断加工が施される。なお、レーザビームＬＢは、図示を
省略したがフレーム９に隣接してレーザ発振器が設けら
れ、このレーザ発振器より発振されたレーザビームＬＢ
を多数のベンドミラーにより折曲してレーザ加工ヘッド
３７へ導いている。

【００１７】ハンドリング装置４１は、図４および図５
を併せて参照するに、Ｘ，Ｙキャレッジ１９に垂下した
支持棒４３にはＺ軸ガイド４５が軸芯に沿って延伸して
設けられ、このＺ軸ガイド４５がＸ，Ｙキャレッジ１９
に設けたガイド溝４７に挿入されている。また、Ｚ軸ガ
イド４５の反対側にはＺ軸ラック４９が軸芯にそって延
伸して設けてあり、このＺ軸ラック４９に噛合するＺ軸
ピニオン５１がＸ，Ｙキャレッジ１９に装着され、Ｚ軸
ピニオン５１はＸ，Ｙキャレッジ１９に設けられたＺ軸
モータ５３に連結されている。

【００１８】上記構成により、Ｚ軸モータ５３を駆動す
ると、Ｚ軸ピニオン５１は回転し、このＺ軸ピニオン５
１に噛合されたＺ軸ラック４９はＺ軸方向へ移動する。
すなわち、支持棒４３はＺ軸ガイド４５に案内されて、
Ｚ軸方向である上下方向へ移動自在となっている。

【００１９】支持棒４３の下部にＣ軸回転軸５５が回転
自在に装着されていて、Ｃ軸回転軸５５にはＣ軸従動ギ
ヤ５７が一体的に設けられ、このＣ軸従動ギヤ５７に噛
合するＣ軸駆動ギヤ５９を係合したＣ軸モータ６１が、
前記支持棒４３に設けられている。

【００２０】上記構成により、Ｃ軸モータ６１を駆動す
ることにより、Ｃ軸駆動ギヤ５９は回転しＣ軸従動ギヤ
５７を介してＣ軸回転軸５５は、図４および図５の図中
にＣ矢印で示されている方向に回転自在となる。

【００２１】Ｃ軸回転軸５５の下部側面にＢ軸回転軸６
３が回転自在に装着されていて、Ｂ軸回転軸６３にはＢ
軸従動ギヤ６５が一体的に設けられ、このＢ軸従動ギヤ
６５に噛合するＢ軸駆動ギヤ６７を係合したＢ軸モータ
６９が、前記Ｃ軸回転軸５５に設けられている。

【００２２】上記構成により、Ｂ軸モータ６９を駆動す
ることにより、Ｂ軸駆動ギヤ６７は回転しＢ軸従動ギヤ
６５を介してＢ軸回転軸６３は、図４および図５の図中
にＢ矢印で示されている方向に回転自在となる。

【００２３】Ｂ軸回転軸６３の先端にはＡ軸回転軸７１
が回転自在に装着されていて、このＡ軸回転軸７１は支
持軸７３に装着され、支持軸７３の片端にＡ軸従動ギヤ
７５が装着され、このＡ軸従動ギヤ７５に噛合するＡ軸
駆動ギヤ７７を係合したＡ軸モータ７９が、前記Ｂ軸回
転軸６３に設けられている。

【００２４】上記構成により、Ａ軸モータ７９を駆動す
ることにより、Ａ軸駆動ギヤ７７は回転しＡ軸従動ギヤ
７５、支持軸７３を介してＡ軸回転軸７１は、図４およ
び図５の図中にＡ矢印で示されている方向に回転自在と
なる。

【００２５】前記Ａ軸回転軸７１にはグリッパ３９が装
着されていて、このグリッパ３９にはギャップ部８１が
形成されている。なお、グリッパ３９は公知の構成のも
ので、例えば流体シリンダ等により板材Ｗを把持、解放
自在に構成されている。

【００２６】ワークテーブル７は、再び、図１、図２お
よび図３を参照するに、前記フレーム９の下部内面に設
けられ、このワークテーブル７は剣山式であり無数の剣
山バー８３が立設されていて、この剣山バー８３上に板
材Ｗは載置されてレーザ切断加工が施され製品ＷＳが得
られる。

【００２７】上述したごとき構成により、その作用とし
ては、曲げ加工時は、図６および図７を参照するに、レ
ーザ加工装置５にて切断された製品ＷＳあるいは溶接さ
れた製品ＷＳは、板材ハンドリング装置４１のグリッパ
３９をＺ軸、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸方向へ適宜移動して、ワ
ークテーブル７上より把持し、Ｘ，Ｙキャレッジ１９を
Ｘ軸、Ｙ軸方向へ適宜移動する。そして、把持された製
品ＷＳの先端を曲げ装置３に設けたバックゲージ８５に
突当て位置決めして、パンチ１３とダイ１５とで協働し
て図７に示されているようにＶ形に曲げ加工が施され
る。

【００２８】なお、曲げ加工する際、製品ＷＳの曲げに
従って、片端を把持したグリッパ３９はＡ軸方向へ回転
すると共にグリッパ３９を支承した支持棒４３をＺ軸方
向へ移動させる。このため、製品ＷＳを曲げる際には曲
げにグリッパ３９に追従でき、曲げ精度の向上を図るこ
とができる。なお更に、グリッパ３９にはギャップ部８
１が設けられているので、図示のごとくＬ形状に曲げら
れた製品ＷＳも把持が可能となっている。

【００２９】レーザ加工装置５は、レーザ切断とレーザ
溶接の機能を備えている。すなわち、レーザ出力条件を
変化させて切断と溶接を可能としてある。

【００３０】レーザ切断時は、ワークテーブル７の剣山
バー８３に載置された板材Ｗに対して、レーザ加工ヘッ
ド３７を備えたＸ，Ｙキャレッジ１９を、Ｘ軸、Ｙ軸方
向あるいはＺ軸方向へ移動させて位置決めがなされ、板
材Ｗに所望のレーザ切断が施される。

【００３１】レーザ溶接時は、例えば、板材Ｗより一次
製品をレーザ切断により取り去り、残った残材から二次
製品部材をレーザ切断する。そして、ハンドリング装置
４１に設けたグリッパ３９にて、それぞれの二次製品部
材を把持し、剣山バー８３上に溶接面を合わせて移載す
る。つづいて、レーザ加工ヘッド３７を備えたＸ，Ｙキ
ャレッジ１９をＸ軸、Ｙ軸方向へ移動して溶接する。

【００３２】なお、レーザ溶接時の仕事と情報の流れに
ついて、一実施例をもとに詳細に説明する。

【００３３】図８および図９を参照するに、図８には残
材より製品を取り出す一実施例を示し、図９にはフロー
チャートを示す。

【００３４】まず、詳細な説明に入る前に、図８および
図９の図中に用いられているの用語の定義について説明
する。

【００３５】(1) ワーク…加工する対象物。

【００３６】(2) 定尺材…４フィート×８フィート、５
フィート×１０フィートなどのワークであり、まだ部材
や製品を切り出していないもの。

【００３７】(3) 残材…ワークから部材あるいは製品を
切り出したあとに残ったもの。

【００３８】(4) 製品…ワークを加工して作り出され、
商品的価値を持つ１つのまとまったもの。

【００３９】(5) 部材…製品の一部であり、部材がまと
まって製品となる。

【００４０】(6) ストック材…定尺材から製品を切り出
した後の残材のうち、貯蔵されているもの。

【００４１】図８を参照するに、まず、板材Ｗより一次
製品ＷＳをレーザ切断する。そして、切断後のワーク形
状を制御装置に記憶させ、二次製品部材Ｗａ，Ｗｂ，Ｗ
ｃ，Ｗｄが取れるか否かを検索し、二次製品部材Ｗａ〜
Ｗｄを切断加工する。そして、二次製品部材ＷａとＷｂ
を溶接し二次製品Ｗｅと二次製品部材ＷｃとＷｄを溶接
して二次製品Ｗｆを得る。

【００４２】上述した仕事と情報の流れについて、図９
に示すフローチャートにより説明する。なお、図中に示
す実線の流れは仕事の流れを示し、破線で示す流れは情
報の流れを示してある。

【００４３】まず、ステップＳ１で定尺材から製品を切
断する。そして、ステップＳ２にて残材の形状を記憶す
る。この情報をストック材の形状記憶用制御装置８７へ
入力する。

【００４４】ステップＳ３にて、次の製品は今あるスト
ック材から切断できるか否かを形状記憶用制御装置８７
内に記憶されているストック材の中から検索する。そし
て、ＹＥＳすなわちストック材から切断できる場合は、
ステップＳ４へ進み、ストック材から製品が切断可能な
ワークを選び出して切断する。そして、ステップＳ５に
て、切断後の残材の形状を記憶して形状記憶用制御装置
８７内に記憶させて、作用を終了する。

【００４５】前記ステップＳ３にてＮＯ、すなわちスト
ック材から切断できない場合は、ステップＳ６へ進み、
ストック材から部材を切断し、それらを溶接して製品を
作れるか否かを、形状記憶用制御装置８７内に記憶され
ているストック材の中から検索する。その結果、ＹＥ
Ｓ、すなわち溶接して製品を作れる場合は、ステップＳ
７へ進み、１つあるいは複数のストック材から複数の部
材を切断する。そして、ステップＳ８へ進み、切断した
部材を溶接して製品を作り、前記ステップＳ５にて残材
の形状を記憶し、形状記憶用制御装置８７内に記憶させ
て、作用を終了する。

【００４６】前記ステップＳ６にてＮＯ、すなわち溶接
しても製品を作れない場合は、ステップＳ９へ進み、新
しい定尺材を持って来る。そして、ステップＳ１０にて
製品を切断し、前記ステップＳ５にて残材の形状を記憶
し、形状記憶用制御装置８７内に記憶させて、作用を終
了する。

【００４７】上述したごとく、１台の装置でレーザ切断
加工と溶接加工と曲げ加工を行なうことができるので、
機械設置スペースを小さくし、作業効率の向上を図るこ
とができる。また、切断、溶接、曲げ加工の加工原点、
基準座標軸が一致しているので、高精度加工が図られ、
残材よりいくつかの部材を切り出し、これらを溶接して
製品を作り出すことができるので、板材の歩留りの向上
を図ることができる。

【００４８】なお、この発明は前述した実施例に限定さ
れることなく、適宜の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。例えば、本実施例にて
採用されているハンドリング装置４１に装着されている
グリッパ３９の構成を、真空圧を利用したバキュームパ
ットにて板材Ｗを吸着あるいは解放する構成にしても可
能である。

【００４９】

【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、この発明によれば、切断と溶接機能を備えた
レーザ加工ヘッドとハンドリング装置をＸ，Ｙキャレッ
ジに設け、板材加工機の前側に前記レーザ加工ヘッドを
配置し、前記ハンドリング装置にて板材の受け渡しを行
なう。

【００５０】而して、切断、溶接、曲げ加工などの板材
加工の加工原点、基準座標軸を一致させ、製品の高精度
化と省スペース、作業効率の向上を図り、加工後の残材
を溶接して製品を作ることにより、歩留りの向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の板材加工装置を示す正面図である。

【図２】図１における平面図である。

【図３】図１におけるIII −III 線に沿った断面図であ
る。

【図４】図１におけるIV−矢視部の拡大図である。

【図５】図４における左側より見た側面図である。

【図６】この発明の曲げ加工時の作用説明図である。

【図７】この発明の曲げ加工時の作用説明図である。

【図８】残材より二次製品を溶接して作り出す一実施例
のフローを示す説明図である。

【図９】図８における仕事と情報の流れを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 板材加工装置 ３ 曲げ装置 ５ レーザ加工装置 １９ Ｘ，Ｙキャレッジ ３７ レーザ加工ヘッド ４１ ハンドリング装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 板材加工機の前側に配置したテーブル上
   のワークにレーザ加工ヘッドをＸ，Ｙ軸方向へ移動自在
   に設け、このレーザ加工ヘッドを支持したＸ，Ｙキャレ
   ッジに、前記ワークから切断分離された切断片を把持自
   在のハンドリング装置を設け、このハンドリング装置に
   より前記切断片を前記板材加工機へ供給する構成として
   なることを特徴とする板材加工装置。