JPH06246560A - 三次元板材複合加工装置 - Google Patents

三次元板材複合加工装置

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JPH06246560A
JPH06246560A JP5031920A JP3192093A JPH06246560A JP H06246560 A JPH06246560 A JP H06246560A JP 5031920 A JP5031920 A JP 5031920A JP 3192093 A JP3192093 A JP 3192093A JP H06246560 A JPH06246560 A JP H06246560A
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Yasunori Ono
靖典 小野
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種の加工部を含む三次元形状の板材加工製
品を数多くの加工機を必要とすることなく高い加工効率
をもって生産し、しかも少ない軸数で、取扱い性に優
れ、高精度の加工を行うことにある。 【構成】 工作物である板材Wを垂直姿勢で着脱可能に
保持し、一つのX軸方向に沿って延在する搬送路に沿っ
て位置決め移動可能な工作物保持搬送部材27を設け
る。工作物保持搬送部材27により保持された板材Wの
板面に対向するレーザ加工用ヘッド39を有し板材Wに
対してレーザ加工を行うレーザ加工手段を設けると共
に、工作物保持搬送部材27の搬送路の両側に各々アー
ム先端にツール75,77を交換可能に装着されて板材
Wに対して加圧成形加工を行う一対の加圧成形加工用ロ
ボット47を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元板材複合加工装
置に関し、特にレーザ加工と加圧成形加工との複合加工
によって三次元形状の板材加工製品を完成させる三次元
板材複合加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、図4に示されている如き三次元
形状の板材加工製品は、穴明け加工部、エンボス、バー
リング等のプレス成形加工部、切断加工部、曲げ加工部
などの各種加工部を含んでおり、従来、穴明け、エンボ
ス、バーリング等のプレス成形加工はタレットパンチプ
レス、切断加工はレーザ加工装置、曲げ加工はベンディ
ングマシンと云う如く、各加工を各加工装置により個別
に行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため上述の如き板
材加工製品を完成させるためには、プレス成形加工を行
うタレットパンチプレス、切断加工を行うレーザ加工
機、曲げ加工を行うベンディングマシン、その他、溶接
機、仕上げ加工用工具など、複数の加工機および工具が
必要となる。
【0004】複数の機械の取扱いに関しては、複数の作
業員が必要であり、また加工物の変更に伴い作業治具を
随時変更する必要があり、こうした前段取り作業には多
くの時間が費やされる。
【0005】製品の変更サイクルが短く、しかも多種少
量生産が要求される試作用の板金加工を主とする加工分
野では、こうした生産性の低い製品の加工効率を如何に
向上させるかが大きい課題になっている。
【0006】本発明は、上述の如き課題に着目してなさ
れたものであり、各種の加工部を含む三次元形状の板材
加工製品を数多くの加工機を必要とすることなく高い加
工効率をもって生産することができ、しかも少ない軸数
で、取扱い性に優れ、高精度の加工を行う三次元板材複
合加工装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的は、本発
明によれば、工作物である板材を垂直姿勢で着脱可能に
保持し、一つの軸線に沿って延在する搬送路に沿って位
置決め移動可能な工作物保持搬送手段と、前記工作物保
持搬送手段により保持された板材の板面に対向するレー
ザ加工用ヘッドを有し前記工作物保持搬送手段が保持し
ている板材に対してレーザ加工を行うレーザ加工手段
と、前記工作物保持搬送手段の搬送路の両側に各々配置
されて互いに対向しアーム先端にツールを交換可能に装
着され前記工作物保持搬送手段が保持している板材に対
して加圧成形加工を行う一対の加圧成形加工用ロボット
とを有していることを特徴とする三次元板材複合加工装
置によって達成される。
【0008】また本発明による三次元板材複合加工装置
においては、前記レーザ加工手段と前記加圧成形加工用
ロボットとは前記工作物保持搬送手段の搬送路の方向に
互いに偏倚して配置されていてよい。
【0009】また本発明による三次元板材複合加工装置
においては、前記工作物保持搬送手段は搬送ガイドを天
井レール式に構成され、工作物である板材を垂直姿勢で
着脱可能に保持する工作物保持体が搬送ガイドより吊り
下げ装着されていてよい。
【0010】
【作用】上述の如き構成によれば、工作物保持搬送手段
に保持された板材に対してレーザ加工手段により切断等
のレーザ加工が行われると共に、一対の加圧成形加工用
ロボットにより穴明け、エンボス、バーリング等のプレ
ス成形加工が行われる。
【0011】工作物保持搬送手段によって工作物(板
材)が工作物保持搬送手段の搬送路の方向、例えばX軸
方向に位置決め移動することにより、レーザ加工手段お
よび一対の加圧成形加工用ロボットがX軸方向に位置決
め移動することなく、工作物保持搬送手段に保持された
板材のX軸方向の所定位置にレーザ加工、プレス成形加
工が行われる。
【0012】またレーザ加工手段と加圧成形加工用ロボ
ットとが工作物保持搬送手段の搬送路の方向に互いに偏
倚して配置されていることにより、両者が互いに干渉す
ることがなく、レーザ加工位置とプレス成形加工位置の
設定はその両者の偏倚量により一義的に予め決まる規定
値に従ってオフセットして行われればよい。
【0013】また工作物保持搬送手段が搬送ガイドを天
井レール式に構成され、工作物である板材を垂直姿勢で
着脱可能に保持する工作物保持体が搬送ガイドより吊り
下げ装着されていることにより、加工による残材、切り
屑などが工作物保持搬送手段の搬送ガイドに落下付着す
ることがない。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
【0015】図1、図2は本発明による三次元板材複合
加工装置の一実施例を示している。三次元板材複合加工
装置は長方体枠状のフレーム1を有している。フレーム
1は、X軸方向に延在する下部右サイドビーム3および
下部左サイドビーム5、下部右サイドビーム3と下部左
サイドビーム5の各々の両端部を互いに接続する下部ク
ロスビーム7、9により構成された下部フレーム11
と、X軸方向に延在する上部右サイドビーム13および
上部左サイドビーム15、上部右サイドビーム13と上
部左サイドビーム15の各々の両端部を互いに接続する
上部クロスビーム17、19により構成された上部フレ
ーム21と、下部フレーム11と上部フレーム21とを
四隅において互いに接続する4本のポストとにより高剛
性の箱形に構成されている。
【0016】上部フレーム21の左右方向(Y軸方向)
の中央部には、上部右サイドビーム13、上部左サイド
ビーム15と平行に、即ちX軸方向に延在して上部クロ
スビーム17と19との間に橋渡し装着された上部セン
タビーム23が一体的に見受けられている。上部センタ
ビーム23にはX軸方向に天井ガイドレール25が装着
されており、天井ガイドレール25には工作物保持搬送
部材27が吊り下げ装着されている。
【0017】工作物保持搬送部材27は、工作物である
板材Wを垂直姿勢にて着脱可能に保持し、板材Wを垂直
姿勢にて保持した状態にて天井ガイドレール25に案内
されてX軸方向に移動可能になっており、図示されてい
ない一般なサーボ駆動による送りねじ機構などによりX
軸方向に位置決め駆動されるようになっている。
【0018】上部センタビーム23および天井ガイドレ
ール25は上部フレーム21より外側に延出した延長部
23a、25aを有しており、これに伴い工作物保持搬
送部材27は、図1に示されている如く、上部フレーム
21より外側の板材受け渡し位置に位置し、板材搬送台
車29より板材Wを受け取るようになっている。
【0019】上部フレーム21には上部右サイドビーム
13と上部左サイドビーム15との間にベース部31を
もって橋渡し装着されたレーザ加工用Y軸ガイドレール
33が固定装着されている。レーザ加工用Y軸ガイドレ
ール33はX軸方向の所定位置にてY軸方向に延在して
おり、レーザ加工用Y軸ガイドレール33にはキャリッ
ジ35がY軸方向に移動可能になっている。キャリッジ
35は図示されていない一般なサーボ駆動による送りね
じ機構などによりY軸方向に位置決め駆動される。
【0020】キャリッジ35にはZ軸方向(垂直方向)
に移動可能に上下動スライダ37が係合している。上下
動スライダ37は、図示されていない一般なサーボ駆動
による送りねじ機構などによりZ軸方向に位置決め駆動
され、下端部にレーザ加工用ヘッド39を有している。
レーザ加工用ヘッド39は、図には示されいないが、三
つの回転軸構成により任意の三次元空間方向姿勢をもっ
て工作物保持搬送部材27より垂直支持されている板材
Wの板面に対向し、レーザ発振器41より図示省略の光
学経路を経て与えられるレーザビームを板材Wの板面に
照射し、レーザ切断加工、レーザ溶接加工を行うように
なっている。
【0021】下部右サイドビーム3と上部右サイドビー
ム13との間には該両者を互いに接続する右ロボットフ
レーム43が、また下部左サイドビーム5と上部左サイ
ドビーム15との間には該両者を互いに接続する左ロボ
ットフレーム45が各々一体的に固定装着され、右ロボ
ットフレーム43には右側の加圧成形加工用ロボット4
7が、左ロボットフレーム45には左側の加圧成形加工
用ロボット49が各々取り付けられている。
【0022】右ロボットフレーム43と左ロボットフレ
ーム45は各々レーザ加工用Y軸ガイドレール33のX
軸方向の配置位置とは異なったX軸方向位置に配置され
ているが、右ロボットフレーム43と左ロボットフレー
ム45とはX軸方向に関して互いに同一位置にあり、こ
の配置位置からして両加圧成形加工用ロボット47、4
9はレーザ加工用ヘッド39に対し工作物保持搬送部材
27の搬送路の方向、即ちX軸方向に偏倚した位置にて
工作物保持搬送部材27の搬送路の両側にあって互いに
対向している。
【0023】左右の加圧成形加工用ロボット47、49
は左右方向を逆にして互いに同一構造のものであり、各
々右ロボットフレーム43、左ロボットフレーム45に
設けられたZ軸ガイドレール51、53に上下動可能に
係合してZ軸サーボモータ55、57によりにZ軸方向
に位置決め駆動される上下動スライダ59、61を有し
ている。上下動スライダ59、61には加圧アームユニ
ット63、65が取り付けられており、加圧アームユニ
ット63、65は各々加圧駆動用モータ67、69によ
りY軸方向、即ち加圧成形方向へ駆動される加圧アーム
71、73を有している。加圧アーム71、73の先端
部は図示されていない回転軸によりY軸線周りに回転可
能になっており、この各アーム先端には加圧成形加工用
ツール75、77が交換可能に装着されるようになって
いる。
【0024】フレーム1の左右両側部には各々、各種加
圧成形加工用ツールをマシニングセンタのツールマガジ
ン式に格納したツールストッカ79と、自動ツール交換
装置81とが設けられている。自動ツール交換装置81
は左右の加圧成形加工用ロボット47、49の各々のア
ーム先端の加圧成形加工用ツール75、77をツールス
トッカ79に格納されているものに自動交換するように
構成されている。
【0025】上述の如き構成によれば、天井ガイドレー
ル25に案内されて工作物保持搬送部材27が工作物で
ある板材Wを垂直姿勢にて保持した状態にてX軸方向に
位置決め移動し、これによって板材Wがレーザ加工、あ
るいは加圧成形加工に関してに関してX軸方向に位置決
め配置される。
【0026】板材Wがレーザ加工に関してX軸方向に位
置決め配置された状態にて、キャリッジ35がレーザ加
工用Y軸ガイドレール33に案内されてY軸方向へ位置
決め移動し、また上下動スライダ37がZ軸方向へ位置
決め移動し、レーザ加工用ヘッド39よりレーザビーム
が板材Wの板面に照射されることにより、板材WのX軸
方向、Z軸方向の所定位置にレーザ加工が行われる。
【0027】尚、キャリッジ35によるレーザ加工用ヘ
ッド39のY軸方向移動機能は、レーザ加工用ヘッド3
9と板材Wの加工板面の間隙調整の他に、板材Wの左右
の何れの側よりもレーザ加工が行われ得るようにするた
めに設けられている。
【0028】また板材Wが加圧成形加工に関してX軸方
向に位置決め配置された状態にて、左右の加圧成形加工
用ロボット47、49のZ軸サーボモータ55、57が
同期駆動されて上下動スライダ59、61が互いに同一
Z軸方向位置に位置決め移動し、加圧駆動用モータ6
7、69により加圧アーム71、73が板材Wを挟んで
これの両側より互いに近づく方向へ駆動されることによ
り、加圧アーム71、73の先端に装着されている加圧
成形加工用ツール75、77によって、図3(a)に示
されている如き穴明け加工、図3(b)に示されている
如きエンボス加工、図3(c)および(d)に示されて
いる如き曲げ加工、ランス加工などの加圧成形加工が板
材WのX軸方向、Z軸方向の所定位置に行われる。
【0029】以上に於ては、本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明は、これに限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。
【0030】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
による三次元板材複合加工装置によれば、工作物保持搬
送部材に保持された板材に対してレーザ加工用ヘッドな
どを含むレーザ加工手段によりレーザ加工が行われると
共に、左右一対の加圧成形加工用ロボットによりプレス
成形加工が行われ、この各加工において工作物(板材)
が工作物保持搬送部材によりこれの搬送路の方向(X軸
方向)に位置決め移動することにより、レーザ加工手段
および左右一対の加圧成形加工用ロボットはX軸方向の
位置決め移動機能を備えていなくてよく、レーザ加工手
段および一対の加圧成形加工用ロボットの合計三個のX
軸方向駆動軸が工作物保持搬送部材の一つのX軸方向駆
動軸に置き換わり、差引二軸分の軸駆動機構、軸制御装
置が不要になり、また左右の加圧成形加工用ロボットの
X軸方向における相互の位置合わせ制御も不要になる。
【0031】加工手段側にはX軸方向の駆動機構がない
ことにより、特に加圧加工を行う加圧成形加工用ロボッ
トにおいて高剛性の確保が容易になり、また工作物保持
搬送部材のX軸方向の移動負荷は、一般に工作物の重量
が種々のツールを交換可能に装着される加圧成形加工用
ロボットに比して小さいから、工作物保持搬送部材のX
軸方向の軸サーボは加圧成形加工用ロボットにそれが設
けられる場合に比して小型のもので済むようになる。
【0032】またレーザ加工手段についてもX軸方向の
移動によるフレームの撓みの問題が発生せず、高精度の
レーザ加工が行われるようになり、またX軸方向移動が
ないことによりレーザビームの光軸経路変更によるレー
ザ加工能力の変化が少なくなる。
【0033】レーザ加工手段と加圧成形加工用ロボット
とがX軸方向に互いに偏倚して配置されていることによ
り、両者が互いに干渉することがなく、レーザ加工位置
とプレス成形加工位置の設定はその両者の偏倚量により
一義的に予め決まる規定値に従ってオフセットして行わ
れればよいから、複雑な干渉チェックを行う必要がなく
なる。
【0034】これらのことにより、軸間の同期制御や干
渉チェックなど、複雑なNC制御ソフトウェアを必要と
しないシステムが得られる。
【0035】また工作物保持搬送部材の搬送ガイドが天
井レール式に構成されていることにより加工による残
材、切り屑などが工作物保持搬送部材の搬送ガイドに落
下付着することがないから、工作物保持搬送部材のX軸
方向の位置決め移動が加工による残材、切り屑などより
障害を受けることなく安全、且つ確実に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による三次元板材複合加工装置の一実施
例を示す斜視図である。
【図2】本発明による三次元板材複合加工装置の一実施
例を示す縦断面図である。
【図3】(a)〜(d)は各々加圧成形加工用ロボット
によるプレス成形加工例を示す斜視図である。
【図4】三次元形状の板材加工製品例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 フレーム 25 天井ガイドレール 27 工作物保持搬送部材 33 レーザ加工用Y軸ガイドレール 35 キャリッジ 37 上下動スライダ 39 レーザ加工用ヘッド 47、49 加圧成形加工用ロボット 59、61 上下動スライダ 63、65 加圧アームユニット 71、73 加圧アーム 75、77 加圧成形加工用ツール 79 交換ツールストッカ 81 自動ツール交換装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作物である板材を垂直姿勢で着脱可能
    に保持し、一つの軸線に沿って延在する搬送路に沿って
    位置決め移動可能な工作物保持搬送手段と、 前記工作物保持搬送手段により保持された板材の板面に
    対向するレーザ加工用ヘッドを有し、前記工作物保持搬
    送手段が保持している板材に対してレーザ加工を行うレ
    ーザ加工手段と、 前記工作物保持搬送手段の搬送路の両側に各々配置され
    て互いに対向し、アーム先端にツールを交換可能に装着
    され、前記工作物保持搬送手段が保持している板材に対
    して加圧成形加工を行う一対の加圧成形加工用ロボット
    と、 を有していることを特徴とする三次元板材複合加工装
    置。
  2. 【請求項2】 前記レーザ加工手段と前記加圧成形加工
    用ロボットとは前記前記工作物保持搬送手段の搬送路の
    方向に互いに偏倚して配置されていることを特徴とする
    請求項1記載の三次元板材複合加工装置。
  3. 【請求項3】 前記工作物保持搬送手段は搬送ガイドを
    天井レール式に構成され、工作物である板材を垂直姿勢
    で着脱可能に保持する工作物保持体が搬送ガイドより吊
    り下げ装着されていることを特徴とする請求項1または
    2記載の三次元板材複合加工装置。
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