JP2706288B2 - 折曲げ溶接複合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、ワークに折曲げ加工と溶接加工を行なう
折曲げ溶接複合装置に関する。

（従来の技術） 従来、板材のワークから例えば箱型形状などの立体的
なワークを加工する場合には、板材のワークをまずパン
チプレスのごとき切断加工装置で所望の形状に切断加工
を行なう。切断加工された所望形状のワークは次の工程
であるプレスブレーキのごとき折曲げ加工装置まで搬送
され、折曲げ加工装置で所望の曲げラインに折曲げられ
る。次いで、所望の曲げ形状に折曲げられたワークは次
の工程である溶接装置まで搬送され、溶接装置でワーク
における所定の溶接部に溶接加工が行なわれて最終の製
品形状のワークが出来上っている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した従来の板材のワークから箱型形状
などの立体的なワークを加工するまでには、ワークを切
断加工装置、折曲げ加工装置、溶接装置へ順次搬送しな
ければならず、かつ各加工装置で加工する場合再度ワー
クを所定位置に再位置決めしなければならない。そのた
め、最終形状のワークが仕上るまでには、搬送、再位置
決めなどの余分な手間と時間を要するという問題があっ
た。

また、折曲げ加工装置で所望の曲げ形状に折曲げられ
たワークにおける複数の溶接部を溶接装置で溶接する場
合には、特殊な治具を使用して各溶接部を正確でかつ確
実にセットしなければならず、その溶接作業が大変面倒
であると共に熟練を要していた。

さらに、従来の板材のワークから箱型形状などの立体
的なワークを加工するまでの一連の工程では、大ロット
生産に向いているが、小ロットのフレキシブルな生産に
は不向きであるという問題があった。

この発明の目的は、前述した従来の問題点を改善する
ため、ワークを所望の形状に折曲げた状態においてワー
クにおける複数の溶接部に溶接加工を短時間で確実かつ
正確に行なうことを可能にすると共に搬送および再位置
決めの無駄な時間をなくし、さらにフレキシブルな生産
に対応した折曲げ溶接複合装置を提供することにある。

［発明の効果］ （課題を解決するための手段） 前述のごとく従来の問題に鑑みて、本発明は、ワーク
の折曲げを行う上部金型と下部金型とを備えたプレスブ
レーキの左右両側に、レーザ加工ヘッドを備えたレーザ
加工機をそれぞれ配置して設け、前記上下の金型よって
折曲げ加工されかつ上下の金型によって挾持された状態
のワークに対して左右のレーザ加工機によって同時に溶
接可能に構成すると共に、プレスブレーキの後方に配置
した共通のレーザ発振器本体から左右のレーザ加工機へ
レーザビームを入射可能に構成してなるものである。

（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。

第１図，第２図および第３図を参照するに、折曲げ溶
接複合装置１は折曲げ手段としての例えばプレスプレー
キ３と、溶接手段としての例えば熱溶融により溶接を行
なうレーザ加工機５とで構成されている。

前記プレスブレーキ３における下部フレーム7D上の両
側には例えばＣ型形状のサイドフレーム7R,7Lが設けら
れている。このサイドフレーム7R,7Lの前側下部には、
図示省略の駆動装置により上下動自在な下部エプロン９
が設けられていると共に、サイドフレーム7R,7Lの前側
上部には上部エプロン11が固定して設けられている。前
記下部エプロン９上には支持部材13を介して例えばダイ
のごとき下部金型15が取付けられている。前記上部エプ
ロン11の下部には、支持部材17を介して例えばパンチの
ごとき上部金型19が取付けられている。

上記構成により、下部金型15上に加工すべきワークを
載置し、上部エプロン11に対し下部エプロン９を上下動
せしめると、下部金型15と上部金型19との協働によりワ
ークに所望の折曲げ加工がなされることとなる。

前記プレスブレーキ３における後側（第２図において
左側、第３図において上側）にはレーザ加工機５におけ
るレーザ発振器電源21が配設されており、このレーザ発
振器電源21上には例えばCO₂ガスレーザからなるレーザ
発振器本体23が設けられている。

前記サイドフレーム7R,7Lの両側両脇には第２図にお
いて左右方向（以下、Ｙ軸方向という。）へ移動自在な
YZ軸リニアテーブル25R,25Lが設けられている。このYZ
軸リニアテーブル25R,25Lの後側上部にはＹ軸方向へ延
伸したレーザビームガイド27R,27Lが設けられている。

レーザビームガイド27Rの後部には第２ロボット用ベ
ンドミラー29が設けられており、レーザビームガイド27
Lの後部には例えばレーザビームを半分透過し、半分反
射されるなどのレーザビーム分割器31が設けられてい
る。このレーザビーム分割器31と第２ロボット用ベンド
ミラー29とはレーザビームガイド33で連結されている。

前記レーザ発振器本体23の左側にはレーザビームガイ
ド35の一端が接続されており、レーザビームガイド35の
他端には発振器用ベンドミラー37が設けられている。こ
の発振器用ベンドミラー37と前記レーザビーム分割器31
とはレーザビームガイド39で連結されている。

前記YZ軸リニアテーブル25R,25Lの前側には第１図に
おいて上下方向（以下、Ｚ軸方向という。）および第２
図において左右方向（以下、Ｙ軸方向という。）へ移動
自在なYZ軸ガイド41R,41Lが設けられており、このYZ軸
ガイド41R,41Lには図示省略のラックとピニオンなどに
よる駆動部材でYZ軸方向へ移動されるYZ軸コラム43R,43
Lが設けられている。

上記構成により、YZ軸コラム43R,43LがYZ軸ガイド41
R,41Lに案内されてＹ軸方向およびＺ軸方向へ移動され
ることになる。

YZ軸コラム43R,43Lの前部にはＹ軸ベンドミラー45R,4
5Lが設けられている。このＹ軸ベンドミラー45R,45Lに
は第１図において左右方向（以下、Ｘ軸方向という。）
へ延伸した、Ｘ軸ガイド47R,47Lの一端が設けられてお
り、このＸ軸ガイド47R,47Lの他端にはＸ軸コラム49R,4
9Lが設けられている。

上記構成により、図示省略のラックとピニオンなどに
よる駆動部材により、Ｘ軸コラム49R,49LはＹ軸ガイド4
7R,47Lに案内されてＸ軸方向へ移動されることになる。

このＸ軸コラム49R,49Lの先端には詳細を後述するＡ
軸方向、Ｂ軸方向へ回転自在かつＣ軸方向へ移動自在を
加工ヘッド51R,51Lが設けられている。したがって、加
工ヘッド51R,51LはＸ軸,Y軸およびＺ軸方向へ移動され
ることになる。

また、レーザ発振器本体23で発振されたレーザビーム
はレーザビームガイド35を通り、発振器用ベンドミラー
37で反射されて折曲げられ、さらにレーザビームガイド
39を通ってレーザビーム分割器31に入射する。レーザビ
ーム分割器31で反射されたレーザビームはレーザビーム
ガイド33を通り第２ロボットベンドミラー29で反射し折
曲げられる。第２ロボットベンドミラー29を通ったレー
ザビームはＹ軸ガイド27R,Z軸コラム43を通り、Ｙ軸ベ
ンドミラー45Rで反射し折曲げられ、さらにＸ軸ガイド4
7R,X軸コラム49Rを通って加工ヘッド51Rに入射されるこ
とになる。

一方、レーザビーム分割器31で透過されたレーザビー
ムはＹ軸ガイド27L,Z軸コラム43Lを通り、Ｙ軸ベンドミ
ラー45Lで反射し折曲げられ、さらにＸ軸ガイド47L,X軸
コラム49Lを通って加工ヘッド51Lに入射されることにな
る。

前記加工ヘッド51R,51Lとしては第４図，第５図およ
び第６図に示されているように、前記Ｘ軸コラム49R,49
LにはＡ軸回転体53が設けられている。このＡ軸回転体5
3の下部にはモータベース55が設けられており、このモ
ータベース55にはサーボモータのごときＡ軸モータ57が
設けられている。このＡ軸モータ57の出力軸にはＡ軸ピ
ニオン59が取付けられており、このＡ軸ピニオン59には
Ａ軸ギヤ61が噛合されている。

上記構成により、Ａ軸モータ57を駆動させると、Ａ軸
ピニオン59が回転される。Ａ軸ピニオン59にはＡ軸ギヤ
61が噛合されているから、Ａ軸ピニオン59が回転する
と、Ａ軸ギヤ61を介してＡ軸回転体53が第５図に矢印で
示したごとくＡ軸方向へ回転されることになる。

前記Ａ軸回転体53内には第５図に示されているように
Ａ軸固定体63が設けられており、Ａ軸固定体63の軸心に
Ｚ軸方向へ延伸した中空円筒体65が設けられている。こ
の中空円筒体65の上部にはＢ軸回転体67が設けられてい
る。

Ａ軸回転体53の第４図において左側上部にはサーボモ
ータのごときＢ軸モータ69が設けられており、このＢ軸
モータ69の出力軸にはＢ軸ピニオン71が取付けられてい
る。一方、前記Ｂ軸回転体67にはＢ軸ギヤ73が設けられ
ている。このＢ軸ギヤ73には前記Ｂ軸ピニオン71が噛合
されている。また、Ｂ軸回転体67の上部には第５図に示
されているように、Ａ軸ベンドミラー75が設けられてい
る。

上記構成により、Ｂ軸モータ69を駆動させると、Ｂ軸
ピニオン71が回転される。Ｂ軸ピニオン71にはＢ軸ギヤ
73が噛合されているから、Ｂ軸ピニオン71が回転する
と、Ｂ軸ギヤ73を介してＢ軸回転体67が第５図に矢印で
示したごとくＢ軸方向に回転されることになる。

前記Ｂ軸回転体67には第４図および第５図に示されて
いるように、Ｃ軸移動体77が設けられており、Ｃ軸移動
体77の上部にはノズルホルダ79を介してノズル81が装着
されている。前記Ｃ軸移動体77にはＢ軸ベンドミラー83
が内蔵されている。また、前記ノズルホルダ79には集光
レンズ85が内蔵されている。

前記Ｃ軸移動体77の下部にはサーボモータのごときＣ
軸モータ87が設けられており、Ｃ軸モータ87の出力軸に
はＣ軸ピニオン89が取付けられている。一方、前記Ｂ軸
回転体67の下部にはＺ軸方向へ延伸したＣ軸ラック91が
設けられており、このＣ軸ラック91には前記Ｃ軸ピニオ
ン89が噛合されている。前記Ｃ軸移動体77には第４図に
示されているようにＣ軸直線ガイド93が設けられてい
る。

上記構成により、Ｃ軸モータ87を駆動させると、Ｃ軸
ピニオン89が回転する。Ｃ軸ピニオン89には前記Ｃ軸ラ
ック91が噛合されているから、Ｃ軸ピニオン89が回転す
ると、Ｃ軸ラック91を介してＣ軸移動体77がＣ軸直線ガ
イド93に案内されて第５図に示した矢印のごとくＣ軸方
向へ移動されることになる。

前記ノズルホルダ79の下部には、例えば静電容量型の
ギャップセンサ95が一体的に取付けられている。したが
って、前記Ｃ軸移動体77がＣ軸方向へ移動されることに
より、ギャップセンサ95もＣ軸方向へ移動されることに
なる。

前記Ｃ軸モータ87にはＣ軸モータ本体97が取付けられ
ていると共にＣ軸ポテンションメータ99が取付けられて
いて、前記ギャップセンサ95でギャップを検出した際の
ギャップ量がＣ軸ポテンションメータ99で検出されるこ
とになる。なお、この加工ヘッド51R,51Lのさらに具体
的な構成はすでに公知であるため説明を省略する。

前記Ｃ軸モータ87の側面には第４図および第６図に示
されているように、ほぼＵ軸形状のブラケット101を介
して詳細を後述するワークにおける溶接部としての例え
ば突合せ面間のクリアランスを検出するためクリアラン
ス用センサーとしてのCCDカメラ103が取付けられてい
る。なお、CCDカメラ103でワークの突合せ面のクリアラ
ンスを検出する際は図示省略してあるが、CCDカメラ103
の近傍に光源体が設けられている。

上記構成により、Ｃ軸移動体77の先端に取付けられた
ノズル81はＸ軸,Y軸およびＺ軸方向に移動されると共
に、Ａ軸およびＢ軸方向へ回転され、さらにＣ軸方向へ
移動されることとなる。

また、レーザビーム発振器本体23で発振されたレーザ
ビームLBは、加工ヘッド51R,51Lに入射すると、Ａ軸ベ
ンドミラー75およびＢ軸ベンドミラー83で順次反射され
て集光レンズ85で集光される。この集光レンズ85で集光
されたレーザビームLBはノズル81からワークの突合せ面
に照射されて熱溶融によるレーザ溶接が行なわれること
になる。

第７図においてワークＷに折曲げ加工を行なった状態
でワークＷの突合せ面Wsにレーザ溶接を行なう動作を説
明すると、まず下型金型15上にワークＷを載置し、上型
金型19に対して下型金型15を上昇せしめると、第７図に
示したごとくワークＷは所定の角度で折曲げられる。

所定の角度で折曲げられた状態のワークＷにおける複
数の突合せ面Wsに、ワークＷの両端側より複数例えば２
個のノズル81の先端を待機位置から、Ｘ軸,Y軸,Z軸方向
へ移動せしめて近ずける。さらに、２個のノズル81の先
端はＡ軸,B軸方向へ移動せしめワークＷの各突合せ面Ws
に対し例えば垂直方向へ位置姿勢を取ると共に、ノズル
81をＣ軸方向へ移動せしめてノズル81の先端がワークＷ
の各突合せ面Wsに対するギャップをギャップセンサ95で
検出し所定のギャップ量に位置決めする。

次に、各CCDカメラ103でワークＷの各突合せ面Wsにお
ける互いのワーク辺のクリアランスが所定の範囲内に入
っているかどうかを検出し、このクリアランスが所定の
範囲内に入っていれば、ノズル81の先端から各突合せ面
Wsにレーザビームを照射すると共に、溶接ラインへノズ
ル81を移動せしめることによって、所定の熱溶融による
溶接が行なわれる。

また、前記クリアランスが所定の範囲内に入っていな
ければ、下部金型15をさらに上昇せしめてオーバベンド
し、クリアランスが所定の範囲内に入った時点で、上述
した動作を行なうことにより複数の突合せ面Wsの溶接が
行なわれる。

このように、プレスブレーキ３でワークＷに折曲げ加
工を行なった状態で、ワークＷの複数の突合せ面Wsにレ
ーザ加工機５で熱溶融による溶接を折曲げと同時にある
いは折曲げ後に短時間で確実に、しかも正確に行なうこ
とができる。したがって、ワークＷを搬送することな
く、折曲げた状態で複数個所をほぼ同時的に溶接がで
き、しかもフレキシブルな折曲げと溶接による生産の対
応ができる。

さらに、溶接時におけるワークＷの突合せ面Ws間のク
リアランスを常時クリアランス用センサとしてのCCDカ
メラ103で監視しており、適正なクリアランスで溶接を
行なっているから、正確な溶接ができると共に溶接不良
が少なくなる。

１台のレーザ発振器本体23で複数の加工ヘッド51R,51
Lにレーザビームを入射することができるから共用化で
きる。

次に、折曲げ溶接複合装置１の別実施例が第８図，第
９図および第10図に示されている。第８図，第９図およ
び第10図において、プレスブレーキ３の構成は前述した
実施例と同じ構成であるから同一部品には同一符号を付
し、詳細な説明を省略する。

レーザ加工機３には前述したようにレーザ発振器電源
およびレーザ発振器本体がプレスブレーキ３の後方に配
設されるが、本実施例においては図示を省略してある。

図示省略のレーザ発振器本体に接続されたレーザビー
ムガイド27R,27L、第２ロボットベンドミラー29、レー
ザビーム分割器31、レーザビームガイド33およびレーザ
ビームガイド39の構成並びに作用は前述した実施例とほ
ぼ同じであるから説明を省略する。また加工ヘッド51R,
51Lの構成並びに作用も前述した実施例と同じであるか
ら説明を省略する。

したがって、前述した実施例と異なる点は加工ヘッド
51R,51LがＸ軸,Y軸およびＺ軸方向へ移動される構成が
異なっているので、その構成と作用を説明する。

第８図，第９図および第10図において、前記プレスブ
レーキ３の下部フレーム7Dに連結フレーム105R,105Lで
一体化されたロボットフレーム107R,107Lが下部フレー
ム7Dの左右両側に配設されている。このロボットフレー
ム107R,107LにはＹ軸方向へ延伸した平行な複数のＹ軸
直線ガイド109R,109Lが設けられている。このＹ軸直線
ガイド109R,109L上にはＹ軸移動体111R,111Lが設けられ
ている。

このＹ軸移動体111R,111L上にはサーボモータのごと
きＹ軸モータ113R,113Lが設けられており、このＹ軸モ
ータ113R,113Lの出力軸にはＹ軸ピニオン115R,115Lが取
付けられている。また、前記ロボットフレーム107R,107
L上にはＹ軸方向へ延伸したＹ軸ラック117R,117Lが設け
られており、このＹ軸ラック117R,117Lには前記Ｙ軸ピ
ニオン115R,115Lが噛合されている。

上記構成により、Ｙ軸モータ113R,113Lを駆動すると
Ｙ軸ピニオン115R,115Lが回転する。Ｙ軸ピニオン115R,
115LにはＹ軸ラック117R,117Lが噛合されているから、
Ｙ軸ピニオン115R,115Lが回転すると、Ｙ軸ラック117R,
117Lを介してＹ軸移動体111R,111LがＹ軸直線ガイド109
R,109Lに案内されてＹ軸方向へ移動されることになる。

前記Ｙ軸移動体111R,111L上にはＺ軸コラム119R,119L
が立設されている。このＺ軸コラム119R,119Lの前部に
はＺ軸方向へ延伸した平行な複数のＺ軸直線ガイド121
R,121Lが設けられている。このＺ軸直線ガイド121R,121
LにはＺ軸移動体123R,123Lが設けられている。このＺ軸
移動体123R,123L上にはサーボモータのごときＺ軸モー
タ125R,125Lが設けられている。

このＺ軸モータ125R,125Lの出力軸にはＺ軸ピニオン1
27R,127Lが取付けられている。また、前記Ｚ軸コラム11
9R,119LにはＺ軸方向へ延伸したＺ軸ラック129R,129Lが
設けられており、このＺ軸ラック129R,129Lには前記Ｚ
軸ピニオン127R,127Lが噛合されている。

上記構成により、Ｚ軸モータ125R,125Lを駆動する
と、Ｚ軸ピニオン127R,127Lが回転する。Ｚ軸ピニオン1
27R,127LにはＹ軸ラック129R,129Lが噛合されているか
ら、Ｚ軸ピラオン127R,127Lが回転すると、Ｚ軸ラック1
29R,129Lを介してＺ軸移動体123R,123LがＺ軸直線ガイ
ド121R,121Lに案内されてＺ軸方向へ移動されることに
なる。

前記Ｚ軸移動体123R,123LにはＸ軸方向へ移動自在な
Ｘ軸コラム131R,131Lが設けられていると共に、サーボ
モータのごときＸ軸モータ133R,133Lが設けられてい
る。

上記構成により、Ｘ軸モータ133R,133Lが駆動する
と、図示省略のラックとピニオンなどの駆動部材によ
り、Ｘ軸コラム131R,131LがＸ軸方向へ移動されること
になる。

このＸ軸コラム131R,131Lの先端には前述の実施例で
説明した加工ヘッド51R,51Lが設けられているから、加
工ヘッド51R,51LはＸ軸,Y軸およびＺ軸方向へ移動され
ることになる。

加工ヘッド51R,51Lの具体的な構成は前述した実施例
と同じであるから説明を省略する。

したがって、第８図〜第10図における折曲げ溶接複合
装置１でもワークＷを折曲げた状態において、ワークＷ
における長手方向の両側から折曲げと同時にあるいは折
曲げ後に複数の突合せ面Wsを溶接することができ、前述
した実施例と同様の効果を奏する。

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。例えば本実施例では折曲げ手段と
してプレスブレーキ３を用いた例で説明したが、タンジ
ェントベンダーやしごき曲げ機などその他の折曲げ機を
使用しても構わない。また、プレスブレーキ３で上部エ
プロン11を固定し下部エプロン９を移動する例で説明し
たが、下部エプロン９の同定し上部エプロン11を移動せ
しめてもよい。

さらに、本実施例ではレーザ加工機５を溶接手段とし
て用いているが、レーザ加工のレーザビーム条件を変え
ることにより、レーザ切断を行なうことも可能で、この
場合には折曲げ加工した状態で必要な切断個所の切断加
工を行なうことも対応可能である。

［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、要
するに本発明は、ワーク（Ｗ）の折曲げを行う上部金型
（19）と下部金型（15）とを備えたプレスブレーキ
（３）の左右両側に、レーザ加工ヘッドを備えたレーザ
加工機（５）をそれぞれ配置して設け、前記上下の金型
（19,15）によって折曲げ加工されかつ上下の金型（19,
15）によって挾持された状態のワーク（Ｗ）に対して左
右のレーザ加工機（５）によって同時に溶接可能に構成
すると共に、プレスブレーキ（３）の後方に配置した共
通のレーザ発振器本体（23）から左右のレーザ加工機
（５）へレーザビームを入射可能に構成してなるもので
ある。

上記構成より明らかなように、本発明においては、プ
レスブレーキ３の左右両側にレーザ加工機５が配置して
あって、プレスブレーキ３に備えた上下の金型19,15に
よって折曲げ加工された状態のワークＷに対して左右の
レーザ加工機５によって同時に溶接可能に構成してある
から、溶接のためにワークＷを改めて位置決めすること
なく折曲げ加工直後に溶接可能であり、作業能率向上を
図ることができるものである。

また、左右のレーザ加工機５は共通のレーザ発振器本
体23からレーザビームを入射されるものであり、かつ上
記レーザ発振器本体23はプレスブレーキ３の後方に配置
してあるから、高価なレーザ発振器本体23が１つで良い
こととなり安価に製造できると共に、プレスブレーキ３
に対するワークＷの搬出入やワークＷの折曲げ加工時に
レーザ発振器本体23及びレーザ加工機５が邪魔になるよ
うなことがないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る折曲げ溶接複合装置の一実施例
を示す正面図、第２図は第１図におけるII矢視図、第３
図は第１図におけるIII矢視図である。 第４図は第１図におけるIV矢視部の拡大図、第５図は第
４図におけるＶ矢視の断面図、第６図は第４図における
VI矢視図、第７図はこの発明の動作を説明する説明図で
ある。 第８図は第１図に代る他の実施例の正面図、第９図は第
８図におけるIX矢視図、第10図は第８図におけるＸ矢視
図である。 １……折曲げ溶接複合装置 ３……プレスブレーキ（折曲げ手段） ５……レーザ加工機（溶接手段） ９……下部エプロン、11……上部エプロン 15……下部金型、19……上部金型 23……レーザ発振器本体 51R,51L……加工ヘッド 81……ノズル、95……ギャップセンサ 103……CCDカメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−212017（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−11958（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワーク（Ｗ）の折曲げを行う上部金型（1
   9）と下部金型（15）とを備えたプレスブレーキ（３）
   の左右両側に、レーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機
   （５）をそれぞれ配置して設け、前記上下の金型（19,1
   5）によって折曲げ加工されかつ上下の金型（19,15）に
   よって挾持された状態のワーク（Ｗ）に対して左右のレ
   ーザ加工機（５）によって同時に溶接可能に構成すると
   共に、プレスブレーキ（３）の後方に配置した共通のレ
   ーザ発振器本体（23）から左右のレーザ加工機（５）へ
   レーザビームを入射可能に構成してなることを特徴とす
   る折曲げ溶接複合装置。