JP2677821B2 - V字形状溝加工機 - Google Patents

V字形状溝加工機

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JP2677821B2 JP63144777A JP14477788A JP2677821B2 JP 2677821 B2 JP2677821 B2 JP 2677821B2 JP 63144777 A JP63144777 A JP 63144777A JP 14477788 A JP14477788 A JP 14477788A JP 2677821 B2 JP2677821 B2 JP 2677821B2
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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V字形状溝加工機に関する。
(従来の技術) 従来、板材の折曲加工を行うに際し、折曲げ部の曲げ
半径をより小さくするために、板材の折曲げ部に例えば
シェーパーやプラノミラーで断面がV字形状となる溝を
形成することが行われている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、シェーパーやプラノミラーなど汎用機
による従来よりのV字形状溝の加工では、板材の途中か
ら切削を開始したり、又は板材の途中で切削を中止する
ことができず、加工範囲が限定されるという問題点があ
った。
又、従来の汎用機によるV字形状溝の加工では、板材
の設定に多くの時間を要し、加工効率が悪いという問題
点があった。
そこで、本発明は、V字形状溝を加工する専用機の開
発に伴ない、その制御方法を適正とすることにより、途
中切削開始又は途中切削終了によるV字形状溝を高精度
で行うことができ、かつ制御容易なV字形状溝加工機を
提供することを目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 前述したごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、板材
を支持するワークテーブルと、上記板材を把持して前後
方向へ移動可能のワーククランプ装置と、このワークク
ランプ装置を前後動するための第1のサーボモータと、
前記ワークテーブルの上方位置において左右方向へ移動
可能に設けられたX軸キャリッジと、このX軸キャリッ
ジを左右方向へ移動するための第2のサーボモータと、
前記板材の上面に溝加工を行うためのバイトを備えかつ
前記X軸キャリッジに上下動可能に支持された加工ヘッ
ドと、この加工ヘッドを上下動するための第3のサーボ
モータと、前記各サーボモータを制御するための制御装
置とを備えてなるV字形状溝加工機において、上記制御
装置は、板材の板厚、溝深さ、バイト逃げ角、送り速度
および上記溝深さの主切削区間のX座標に基いて、上記
主切削区間の始点の斜め上方でかつ前記板材上面より僅
かに高い第1の位置のX座標、Z座標を演算すると共に
前記主切削区間の終点の斜め上方でかつ前記板材の上面
より僅かに高い第2の位置のX座標、Z座標を演算する
演算部を備え、前記第1の位置から始点、終点を経て第
2の位置へ同一の切削速度でもって前記バイトを移動す
べく前記第2,第3のサーボモータを制御する構成として
なるものである。
(作用) 上記構成により、板材の板厚、溝深さ、バイト逃げ
角、送り速度および上記溝深さの主切削区間のX座標を
制御装置に入力すると、板材の上面より僅かに高い第1,
第2の位置が演算され、一定の切削速度で溝加工が行わ
れる。
(実施例) 本発明の実施例に係るV字形状溝加工機は、第1図に
その概要を示すように、板材Wを把持しワークテーブル
11上で位置決めするワーククランプ装置33と、前記ワー
クテーブル11の長手方向に沿って移動されるキャリッジ
45と、該キャリッジ45に対し上下動される切削工具39
(バイト53)とを備えた構成であって、前記ワーククラ
ンプ装置33で位置決めされた板材Wに対し前記切削工具
39を一定高さに保った状態で前記キャリッジ45を直線方
向へ駆動することにより一定深さの主切削区間AMを加
工すると共に、途中切削開始区間AS及び途中切削終了
区間APでは前記キャリッジ45及び前記切削工具39を同
時2軸で直線補間することにより、前記板材Wに途中切
削開始又は及び途中切削終了によるV字形状溝を加工す
る構成である。
第2図〜第4図を参照するに、本実施例に用いる溝加
工機1は、左右方向(第4図においては紙面の表裏方
向)に比較的長く延伸した箱状の下部フレーム3を備え
ており、この下部フレーム3の左右両側部にはそれぞれ
左右の側板5が立設してある。左右の側板5の上部は、
上部フレーム7によって一体的に連結されている。
加工すべき板材W(第2図〜第4図には図示せず)を
支持するために、下部フレーム3上にはワークテーブル
11が取付けてあり、このワークテーブル11には、ワーク
テーブル11の板材Wを支持するための補助テーブル13
が、取付けられている。
さらに、下部フレーム3の後側には適宜間隔で複数の
ブラケット15が取付けてある。各ブラケット15の上部に
は、前記ワークテーブル11に近接した位置まで延伸した
ガイドレール19が敷設してあり、このガイドレール19に
は、板材Wを把持し前後方向(Y方向)に位置決めする
Y軸位置決め装置が支承されている。
すなわち、前記ブラケット15のうち中間部分の2枚の
台座の上にはそれぞれギアボックス21が配設され、これ
らギアボックス21と前方側の軸受25との間にボールねじ
27が回転自在に軸支されている。両ギアボックス21には
両ボールねじ27を連動回動させるよう適宜の連結機構が
組み込まれている。又、右側のボールねじ27の後端には
スプロケット29が固定され、該スプロケット29は前記ブ
ラケット15に固定されたサーボモータMYにタイミング
ベルト31を介して回転可能に接続されている。
さらに前記ガイドレール19には、複数のワーククラン
プ装置33を備えたY軸キャリッジ35が前後方向に移動可
能に支承されている。又、キャリッジ35の下方には、前
記ボールねじ27と螺合されるナット部材37が取付けられ
ている。
したがって、サーボモータMYを駆動しボールねじ27
を適宜方向へ回転することにより、キャリッジ35を前後
方向へ移動させることができる。言い換えれば、ワーク
クランプ装置33で把持した板材WをY軸上で任意の位置
に位置決めすることができる。
上記Y軸位置決め装置で位置決めされた板材Wの上面
にV字形状の溝を加工するために、前記ワークテーブル
11の上方位置には、切削工具39を備えたスライダー41を
上下方向(Z方向)に位置調整自在、かつ左右方向へ移
動自在とするZ軸及びX軸位置決め装置が設けられてい
る。
より詳細には、前記上部フレーム7には左右方向に延
伸したガイドレール43が取付けてあり、このガイドレー
ル43に前記スライダー41を上下移動自在に支持したカッ
ティングヘッド45が支承されている。カッティングヘッ
ド45を左右方向に移動するために、左右の側板5の間に
は、ガイドレール43と平行なボールねじ47が設けられて
いる。このボールねじ47は、図示しないサーボモータM
Xと適宜の連結機構を介して接続され、カッティングヘ
ッド45の内部に備えたナット部材(図示せず)を螺合さ
せている。したがって、前記サーボモータMXを駆動す
ることによりカッティングヘッド45の内部に備えたナッ
トを回転させ、カッティングヘッド45を任意の位置に任
意の速度で移動させることができる。
又、前記スライダー41の上部には、上端部を適宜ギヤ
を介してサーボモータMZが接続されると共に、その中
間部を前記カッティングヘッド45に固定された軸受部材
49に螺合されたボールねじ51が回転自在に支承されてい
る。したがって、サーボモータMZを駆動することによ
り、下端に切削工具39を備えたスライダー41を任意の高
さに任意の速度で移動させることができる。
前記切削工具39は、本実施例においては複数(5本)
のバイト53とこれらバイト53を一体的に結合するバイト
ホルダ55よりなるものであって、バイト53の先端部はV
字形状に形成してある。上記各バイト53は、バイトホル
ダ55に着脱自在かつ位置調節自在に取付けてある。本実
施例においては、板材Wの上面にV溝を形成するとき、
先行するバイトよりも後続のバイトの方が深く切削する
ように、後側程下側へ突出してある。したがって、板材
Wに溝加工を行うとき、各バイト53に作用する抵抗は小
さなものである。また、スライダー41の1ストローク動
作でもって荒切削から精切削の加工ができる。
板材Wの位置決め後、板材Wをワークテーブル11に強
固に固定するために、前記上部フレーム7の下部には板
押え装置57が設けられている。又、該板押え装置57に
は、この動作を検出し、板材Wを押え込んだ状態で板材
Wの厚みtを検出する板厚検出器St(第5図参照)が付
属されている。
したがって、板押え装置57を例えば油圧シリンダで作
動させ、該装置57のアーム先端部を板材Wの上面に押圧
することにより、ワークテーブル11の上面側で板材Wを
強固に固定することができる。又、板材Wを押圧した状
態で板厚tを検出できる。
前記ボールねじ47が重みによって撓むのを防ぐため、
通常は前記ボールねじ47を下方側から支持すると共に、
カッティングヘッド45の通過時は、後方側に後退してカ
ッティングヘッド45との干渉を避けるねじ支持装置59が
左右方向に適宜間隔で複数設けられている。
上記溝加工機1の右側の側板5の側面には水平部分を
前記側板5の高さより高くした逆凹字形の編む61の一端
が許容角だけ回転自在とされる態様で取付けられ、該ア
ーム61の他端には垂直軸の回りに許容角だけ回転自在と
される操作盤63が設けられている。したがって、操作盤
63は許容の範囲で左右に移動させることができ、かつそ
の操作面を作業者の見易い方向に向けることができる。
第5図を参照するに、制御装置65は、その内部に演算
部67Aを備えNC装置67を主体として構成され、これに、
前記の操作盤63、及び各モータMX,MY,MZを駆動するド
ライバDX,DY,DZ、並びに入出力インタフェイス69,71が
接続されている。各モータMX,MY,MZには、その動作結
果を検出する位置検出器EX,EY,EZ及び速度検出器TGX,T
GY,TGZが接続されている。
入力インタフェイス69には前記板厚センサStが接続さ
れ、出力インタフェイス71には、前記ワーククランプ装
置33を3っつのグループに分けて所定の組合せで作動さ
せるソレノイドSOL1,SOL2,SOL3が接続されている。
上記構成により、NC装置67はサーボモータMX,MY,MZ
を駆動させ、Y軸キャリッジ35,カッティングヘッド45,
スライダー41をそれぞれ任意の速度で任意の位置へ制御
することができる。すなわち、Y軸キャリッジ35の駆動
によりワーククランプ装置33の把持した板材Wの加工位
置をバイト53の直下に位置させることができる。又、カ
ッティングヘッド45及びスライダー41の駆動により、ス
ライダー41を所定高さに制御しつつバイト53をX軸方向
に移動させることができる。さらに、Y軸キャリッジ35
を移動させつつ同時にバイト53を上昇させることもでき
る。
第6図に示すように、途中切削開始区間ASへのバイ
ト53の切込みは、例えば板材Wの上面より1mm高い位置
A(XA,ZA)から、切込み角θ=θ0−3°(θ0はバ
イト53の逃げ角)として主切削区間AMの始点PB(XB,
ZB)に向けて開始する。又、途中切削終了区間AP
は、バイト53を主切削区間AMの終点PCを始点として板
材Wの上面より1mm高い位置へ逃がすものとする。
又、第7図に示すように、切削速度Fは、仕上り精度
を良好とし、又バイト53を保護するため、主切削区間A
M,途中切削開始区間AS,途中切削終了区間AP共に同
一速度Fとする。
第8図にフローチャートで示すように、前記NC装置67
は、ステップ801でユーザ変数として、 板厚tmm 溝深さdmm バイト逃げ角θ0 送り速度F 主切削区間AMのX座標XB,XCmm を入力し、演算部67Aによりステップ802次式での演算
を実行し、目標点PB,PC,PZに向けてモータMX,MZを駆
動する。
A=XB−[(d+1)tan(90−θ)+2F−7] ZA=t+1 XZ=XC+F(d+1)/3+0.7F+1 ZZ=t+1 ここに、速度Fに対する補正値を加えたのは、バイト
53は目標軌跡に対し実際には動作遅れによるずれを生ず
るので、主切削区間AMの始点PB,終点PCを正確に出
すためである。ただし、装置の都合上、バイト53の速度
Zは3m/minに設定した。
したがって、上記の条件入力に従って、以上のように
目標点を定めることにより、第6図に示す所望の加工が
行えることになる。よってユーザは、バイト逃げ角θ0
による調整や動作遅れによるずれを考慮することなく、
容易な入力で正確な加工が行える。
なお、第6図のXZ2軸の制御方式を円弧補間のものと
比較すると、第6図に示す直線補間の方がより有利であ
る。すなわち、円弧補間の例では、板材W厚みに応じて
円弧半径を定めなければならず、仕上り良好とするため
の速度制御が困難だからである。
第9図は、具体的な制御例を示す説明図である。
図示の例は、点P2から点P4まで、及び点P7から板
材Wの左端までの2本のV字形状溝を加工するとき、点
0,P1,P2…の順で( )で示す軸を順次制御すればよ
いことが示されている。すなわち、本例では、まず点P
0に位置するバイト53に対し、ワーククランプ装置33を
Y軸方向に移動させる。次いで点P1でバイト53を下降
させ、切削開始位置より右側の点P2付近でX軸も動作
させ、より速かに加工開始する。バイト53を所定高さに
保った状態で点P4付近まで移動させ、ここで例えば第
6図に示したXZ2軸の直線補間を行って、点P4付近での
途中切削終了後バイト53を上昇させる。
その後、点P5から次のV字形状溝を途中切削開始す
るために点P6までXY2軸の直線補間を行い、以下、Z,X,
ZX,XYの順で各軸を制御することにより、途中切削終了
及び途中切削開始の2本のV字形状溝を加工する。
このように、本例では、適宜XZ,XYなどの2軸制御を
組み込むことにより、途中切削開始や途中切削終了を行
うことができ、加えて加工効率をより向上させることが
できる。
第10図及び第11図は、具体的な加工例の説明図であ
る。
上記の如く、本例では、途中切削開始及び途中切削終
了を適宜行うことができるので、第10図に示すように2
本の途中切削終了のV字形状溝75と、2本の途中切削開
始のV字形状溝75を加工する。次いで相隣り合うV字形
状溝75の中間に図示しない切断機により切断線を入れ、
その後、破線で示すようにV字形状溝75の先端部79を例
えば図示しないパンチプレスによって穴明け加工する。
そして最後に図示しない折曲加工機により各V字形状溝
75に対し切断部分をそれぞれ折り曲げることにより、第
11図に示すような玄関扉の枠や窓枠などのようなフラン
ジ81を備えた製品を製作することができる。
以上の通り、本例のV字形状溝加工機の2軸制御方法
では、主切削区間の直線制御に合わせて途中切削開始区
間又は途中切削終了区間を直線補間で行うので、屈折点
での速度変動が最小となり、屈折点での仕上りが良好と
なる。
又、第6図〜第8図に示したように近似式により切削
開始点及び終了点を容易に算出できるのでその制御が容
易である。
さらに、屈折点で切削速度を同一としたので、屈折点
での速度変動がより小さくなり、仕上り精度がより良好
となる。
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、こ
の他適宜の設計的変更を行うことにより、他の態様でも
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、本
発明においては、板材Wを把持自在のワーククランプ装
置33を前後動するための第1のサーボモータ、X軸キャ
リッジ45を左右方向であるX軸方向に移動するための第
2のサーボモータ及び上記X軸キャリッジ45に上下動可
能に支持されバイト53を備えた加工ヘッド41の上下動を
行う第3のサーボモータを制御する制御装置65を備えて
おり、この制御装置65は、板材Wの板厚t、溝深さd、
バイト逃げ角、送り速度Fおよび上記溝深さdの主切削
区間AMのX座標(XB,XC)に基づいて上記主切削区間
Mの始点PBの斜め上方でかつ板材Wの上面より僅かに
高い第1の位置PAのX座標、Z座標を演算すると共に
前記主切削区間AMの終点PCの斜め上方でかつ板材Wの
上面より僅かに高い第2の位置PZのX座標、Z座標を
演算する演算部67Aを備え、前記第1の位置PAから始点
B,終点PCを経て第2の位置PZへ同一の切削速度F
でもって前記バイト53を移動すべく前記第2,第3のサー
ボモータを制御する構成としてある。
したがって、本発明によれば、板材Wの上面の途中か
ら溝加工を開始し、途中で溝加工を終了する場合、板厚
t,溝深さd,バイト逃げ角および上記溝深さdの主切削区
間のX座標XB,XCを制御装置65に入力することにより、
第1,第2の位置PA,PZが演算され、全範囲に亘って切削
速度一定で切削が行われるものである。
よって、本発明によれば、板材の上面の途中から溝加
工を開始し途中で終了することを容易に実施することが
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図、第2図及び第3図は本
発明を実施することができるV字形状溝加工機の平面図
及び正面図、第4図は第3図のIV-IV断面側面図、第5
図は制御装置のブロック図、第6図及び第7図は制御方
式の説明図、第8図は制御のフローチャート、第9図は
バイト軌跡の説明図、第10図は加工例の説明図、第11図
は製品例の説明図である。 1……溝加工機 11……ワークテーブル 33……ワーククランプ装置 35……Y軸キャリッジ 39……切削工具 53……バイト 65……制御装置 75……V字形状溝 81……フランジ MX,MY,MZ……サーボモータ W……板材 X,Y,Z……軸 PA……切削開始点 PZ……切削終了点

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板材(W)を支持するワークテーブル(1
    1)と、上記板材(W)を把持して前後方向へ移動可能
    のワーククランプ装置(33)と、このワーククランプ装
    置(33)を前後動するための第1のサーボモータと、前
    記ワークテーブル(11)の上方位置において左右方向へ
    移動可能に設けられたX軸キャリッジ(45)と、このX
    軸キャリッジ(45)を左右方向へ移動するための第2の
    サーボモータと、前記板材(W)の上面に溝加工を行う
    ためのバイト(53)を備えかつ前記X軸キャリッジ(4
    5)に上下動可能に支持された加工ヘッド(41)と、こ
    の加工ヘッド(41)を上下動するための第3のサーボモ
    ータと、前記各サーボモータを制御するための制御装置
    (65)とを備えてなるV字形状溝加工機において、上記
    制御装置(65)は、板材(W)の板厚(t)、溝深さ
    (d)、バイト逃げ角、送り速度(F)および上記溝深
    さ(d)の主切削区間(AM)のX座標(XB,XC)に基
    いて、上記主切削区間(AM)の始点(PB)の斜め上方
    でかつ前記板材(W)上面より僅かに高い第1の位置
    (PA)のX座標、Z座標を演算すると共に前記主切削
    区間(AM)の始点(PC)の斜め上方でかつ前記板材
    (W)の上面より僅かに高い第2の位置(PZ)のX座
    標、Z座標を演算する演算部(67A)を備え、前記第1
    の位置(PA)から始点(PB)、終点(PC)を経て第
    2の位置(PZ)へ同一の切削速度(F)でもって前記
    バイト(53)を移動すべく前記第2,第3のサーボモータ
    を制御する構成としてなることを特徴とするV字形状溝
    加工機。
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