JPH0780666A - レーザ複合加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ複合加工機の構造を簡単にしてコスト
を押さえつつ加工精度の向上を図るとともに様々な厚さ
のワークに対応できるようにする。 【構成】 レーザ加工ヘッド３２０とタッピングヘッド
３３０、上金型ホルダー２８０を第１のサドル２１０上
に設け、下金型ホルダー４８０をサドル２１０と同期し
て駆動される第２のサドル４１０上に設け、さらにパン
チングヘッド２５０を第３のサドル２６０上に設ける。
ホルダー２８０には複数の上金型が、ホルダー４８０に
は該上金型に対応する複数の下金型が取り付けられる。
また、ワーク８０を把持するワーククランプ２４には板
厚検出器２６を設ける。パンチ加工を行なう際には、サ
ドル２１０に対してサドル２６０を相対的に移動させる
ことにより使用する上下金型を選択する。また、板厚検
出器２６がワーク８０の厚みを検出して、該厚みに応じ
てホルダー２８０の昇降を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ複合加工機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図８は本発明は従来のレーザ複合加工機
の斜視図である。レーザ複合加工機はベース１０と、ベ
ース１０上に設けられるコラム５０、コラム５０に支持
されるサドル１００を有する。

【０００３】ベース１０はベース前端部１０ａ，ベース
中央部１０ｂ，ベース後端部１０ｃの３つの部分からな
り、ベース１０上にはスライドレール２０がベース前端
部１０ａからベース後端部１０ｃまで矢印Ｘ方向伸延し
た形で固設されている。スライドレール２０上にはワー
クキャリッジ２２がスライドレール２０に沿って移動駆
動自在に取り付けられており、さらに、ワークキャリッ
ジ２２にはワーク８０を把持するための複数のワークラ
ンプ２４が設けられている。

【０００４】ベース前端部１０ａのスライドレール２０
の間にあって、ワーク８０の下に位置する部分には前部
ワークサポート装置３０が設けられている。前部ワーク
サポート装置３０は、ベース前端部１０ａに取り付けら
れた複数のスプロケット３２と、該スプロケットに張架
されるチェーン３４、該チェーンに一定間隔で取り付け
られる多数のワークサポート３６から構成される。ワー
クサポート３６はワークキャリッジ２２に保持されてい
るワーク８０の底面に接触してワーク８０が弛まないよ
う下から支持する。また、ワーク８０を保持したワーク
キャリッジ２２がスライドレール２０に沿って移動する
場合、ワーク８０とワークサポート３６が摺動しないよ
う、ワークサポート３６はワークキャリッジ２２と同期
して矢印ＡＢ方向に回転駆動される。ベース後端部１０
ｃにも同様に後部ワークサポート装置４０が設けられて
いる。後部ワークサポート装置４０は前部ワークサポー
ト装置３０と同様の構成を持つ。

【０００５】ベース中央部１０ｂにはコラム５０が設け
られている。コラム５０には、ワークキャリッジ３２に
保持されたワーク８０が通過するためのワーク移動空間
５３が、コラム５０を貫通するように設けられている。
サドル１００には全体を符号１５０で示す複合加工ヘッ
ドが装備されており、コラム５０の片端には工具交換装
置６０が設けられている。複合加工ヘッド１５０は、レ
ーザ加工ヘッド３２０と、パンチングヘッド２５０、及
びタッピングヘッド３３０を備えている。レーザ加工ヘ
ッド３２０はレーザ発振器９０からのレーザビームの供
給を受けてワーク８０上にレーザ加工を施す。

【０００６】パンチングヘッド２５０及びタッピングヘ
ッド３３０は下方に配設される下金型ユニット１８０と
共同してワーク８０にパンチ加工を施す。したがって、
パンチングヘッド２５０及びタッピングヘッド３３０を
取り付けたサドル１００と、ワーク８０の下方に配設さ
れる下金型ユニット１８０とは同期して移動する。パン
チヘッド２５０及びタッピングヘッド３３０には１つの
パンチツールしか装着できず、又、下金型ユニット１８
０には、１つのダイしか装着できない。これらパンチツ
ールやダイは必要に応じて工具交換装置６０によって交
換される。この種のレーザ複合加工機は、本出願人によ
る特開平５−５７５４９号公報において開示されてい
る。又、レーザ加工ヘッドとパンチヘッドを別々のサド
ル上に設けた装置は特開昭６３−３０３６９０号公報に
開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ複合加工
機にあっては、加工に異なる種類のパンチ及びダイを使
用する場合に自動工具交換装置を使用するため、自動工
具交換装置に対応した特殊なパンチとダイのセットを用
意しておく必要があった。また、工具の交換が自動工具
交換装置によって行なわれるために、工具の交換に時間
がかかるという欠点があった。また、パンチやダイはワ
ークの上下に分かれて配設されるが、その軸線上の位置
あわせ精度が加工精度に大きく影響する。ところが、プ
レス加工にあってはパンチ及びダイにかかる反力が大き
く、従来の自動工具交換装置に対応した交換式の支持機
構では充分な剛性を確保することが困難であり、精密な
加工を行なう際にパンチとダイの軸線上の位置あわせ精
度を充分に確保することができないという欠点があっ
た。

【０００８】さらに、自動工具交換装置を用いている点
や、パンチやダイを保持する部分の機構が自動工具交換
装置に対応して複雑になる点などから加工機自体のコス
トが高くなってしまうという問題点もあった。また、レ
ーザ複合加工機においては、パンチ加工に用いるパンチ
とダイとの間隔は取付条件によりおよそ２０ｍｍ前後に
制約される。そのため、板厚の厚いワーク（板厚６ｍｍ
以上）の加工を行う場合に、加工時に生じるワークのそ
りや、ワークの切端に生じるハネ上がり等の凸部がパン
チと干渉して、装置に損傷を与えるという欠点があっ
た。本発明は上記欠点を解消したレーザ複合加工機を提
供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ複合加工
器は、ベースとベース上に立設される門型のコラムと、
コラムの手前に設けられる反力支持ビームと、コラム前
面に直動ガイドを介して支持される上部サドルと、該上
部サドル上に設けられるレーザ加工ヘッドと、タップ加
工ヘッドと、上金型ホルダーと、該上金型ホルダーに設
けられる複数のパンチ装着部と、前記反力支持ビームに
移動自在に支持されるパンチヘッドと、前記コラムに直
動ガイドを介して支持される下部サドルと、該下部サド
ルに支持される下金型ホルダーと、該下金型ホルダーに
設けられる複数のダイ装着部と、前記ベースに設けられ
るワークキャリッジとワークサポート装置と、該ワーク
キャリッジに備えられるワーククランプと、該ワークク
ランプに装備される板厚検出器を有する。

【００１０】

【作用】ワークキャリッジのワーククランプがワークを
把持すると、ワーククランプに設けられた板厚検出器に
よりワークの厚みが検出され、該厚みが一定以上である
と上金型ホルダーを上にシフトして、ワークとパンチと
の干渉を防ぐ。加工に際しては、ワークキャリッジと上
部サドル及び下部サドルを駆動することによってワーク
と、レーザ加工ヘッドまたはタップ加工ヘッド、パンチ
との相対的な位置決めを行なう。さらにパンチ加工を行
う場合には、パンチヘッドを上部サドルに対して相対的
に移動して、上金型ホルダーに設けられた複数のパンチ
装着部に装着されるパンチから、使用するパンチを選択
して加工を行う。

【００１１】

【実施例】図１は本発明のレーザ複合加工機の概要を示
す斜視図。図２は本発明のレーザ複合加工ヘッドを装備
した加工機のコラムの正面図、図３は加工ヘッドの正面
図、図４は側面図である。本発明のレーザ複合加工機
は、図８で説明した従来のレーザ複合加工機と同様のベ
ース１０を有する。ベース１０上には門形のコラム５０
が立設され、コラム５０に対してＹ軸方向に案内される
上部サドル２１０に複合加工ヘッド１５０が装備され
る。コラム５０の前後には、それぞれ前部ワークサポー
ト３０と後部ワークサポート４０が配設される。前部ワ
ークサポート３０と後部ワークサポート４０は、それぞ
れベルトコンベア状の装置が使用される。コラム５０に
は上部サドル２１０が矢印Ｙ方向に摺動自在に支持され
る。コラム５０の後方には、レーザ発振装置９０が装備
される。レーザ発振装置９０の下方は、空間が形成さ
れ、後部ワークサポート４０に支持されたワークが引き
込まれる。レーザ発振装置９０の下部には、矢印Ｘ方向
にボールネジとリニアガイド（図示せず）が設けられ、
このボールネジとリニアガイドに支持されたワークキャ
レッジ６００が矢印Ｘ方向に案内される。ワークキャリ
ッジ６００はＸ軸に沿って制御され、ワークキャリッジ
６００の下面は後部ワークサポート４０のベルトコンベ
アに連結される。従って、後部ワークサポート４０は、
ワークキャレッジ６００の移動と同期してＸ軸方向に移
動する。前部ワークサポート３０と後部ワークサポート
４０は、歯車やベルト等の伝動機構により連結される。
そこで、ワークキャレッジ６００の移動と同期して、前
部ワークサポート３０もＸ軸方向に移動する。

【００１２】本発明にあっては、パンチングヘッド２５
０は、上部金型ホルダー２８０とともに上部サドル２１
０にとりつけられ、下部金型ホルダー４８０は、ベース
１０側に装備される下部サドルにとりつけられる。ワー
ク装着時には、ワークキャレッジ６００をコラム５０の
直下まで前進させる。ワークキャレッジ６００は、ワー
ククランプ６２０及びそのアクチュエータ６３０を有
し、前部ワークサポート３０上に供給したブランクワー
クの先端をワーククランプ６２０に差し込み、クランプ
６２０を閉じてワークを把持する。ワークを把持したワ
ークキャレッジ６００はＸ軸に沿って制御されるととも
に、複合加工ヘッド１５０はＹ軸に沿って制御されてワ
ーク上に必要な加工が施される。

【００１３】図５はワークランプとパンチヘッドの制御
装置を示す。図６はワーククランプ６２０の説明図であ
り、比較的板厚の薄いワーク８０を押圧把持している状
態を示している。図７は図６と同様のワーククランプ６
２０の説明図であり、より板厚の厚いワーク８０を押圧
把持している状態を示している。ワーククランプ６２０
はアクチュエータ６３０の移動量を検知する板厚検出器
（図示せず）を備えており、該板厚検出器は制御回路５
００と接続されている。板厚検出器はワーククランプ６
２０が把持したワーク８０の厚みが一定以上である場合
に、該制御回路５００に信号を送る。

【００１４】コラム５０はベース中央部１０ｂ上に立設
され、例えば反力保持ビーム５３を有する剛性の高い構
造を採用することができる。反力支持ビーム５３は、コ
ラム正面に設けられて、プレス加工時に加工ヘッドに加
わる反力を受けとめる上部ビーム５４と、下型に加わる
反力を受けとめる下部ビーム５６、上下のビーム５４、
５６を連結して支持するビーム支持コラム５８から構成
される。

【００１５】上部ビーム５４の下端にはガイドレール５
５が矢印Ｙ方向に敷設され、パンチングヘッド支持サド
ル２６０が移動自在に支持される。該パンチングヘッド
支持サドルの矢印Ｙ方向の位置は上部サドルに装着され
たシリンダー２３０によって制御される。パンチングヘ
ッド支持サドル２６０の下面にはガイドレール２６２が
矢印Ｘ方向に敷設され、該ガイドレール上にパンチング
ヘッド２５０が移動自在に懸架される。パンチングヘッ
ド２５０の矢印Ｘ方向の位置はパンチングヘッド支持サ
ドル２６０に設けられたシリンダ２４０により制御され
る。パンチングヘッド２５０はパンチングシリンダ２５
２とロッド２５４および該ロッドの先端に設けられるヘ
ッド２５６から構成される。

【００１６】コラム５０にはガイドレール５１が矢印Ｙ
方向に敷設され、該ガイドレール上を摺動するガイドブ
ロック２１２により上部サドル２１０が移動自在に支持
される。上部サドル２１０の矢印Ｙ方向の位置はコラム
５０に装着されたサーボモータ２２０によりボールネジ
２２０ａを介して制御される。上部サドル２１０にはレ
ーザ加工ヘッド３２０、タッピングヘッド３３０と、該
レーザ加工ヘッドと該タッピングヘッドを上下に駆動す
るヘッド昇降装置３１０が設けられている。また、上部
サドルにはガイドレール２１６が矢印Ｚ方向に敷設され
ており、該ガイドレール上を摺動するガイドブロック２
８６により上金型ホルダー２８０が昇降自在に支持され
る。上金型ホルダーの矢印Ｚ方向の位置は上部サドル上
に配設されたアクチュエータ２７０によって制御され
る。上金型ホルダー２８０は矢印Ｘ方向に２列、矢印Ｙ
方向に３列、計６つのパンチ装着部２８２を備えてお
り、各パンチ装着部２８２には加工に必要な形状、サイ
ズのパンチ２８４が取り付けられる。

【００１７】ベース中央部１０ｂにはガイドレール１５
が矢印Ｙ方向に敷設され、該ガードレール上を摺動する
ガイドブロック４１２により下部サドル４１０が移動自
在に支持される。下部サドルのＹ軸方向の位置はベース
中央部１０ｂに設けられるサーボモータ４２０によりボ
ールネジ４２０ａを介して制御される。ガイドレール１
５及び下部サドル４２０はベース中央部１０ｂ上におい
て、反力支持ビーム５３の背面側にオフセットして設け
られている。下部サドル４１０は、その正面側の端が下
部ビーム５６上にまで延びており、下部ビーム５６の上
部において下金型ホルダー４８０を支持する。

【００１８】下金型ホルダー４８０は下部ビーム５６の
上部位置しており、該下金型ホルダーの下面は、下部ビ
ーム５６の上面と僅かに隙間を保った状態で下部サドル
４１０によって支持される。下金型ホルダーには、６つ
のダイ装着部４８２が矢印Ｘ方向に２列、矢印Ｙ方向に
３列、それぞれパンチ装着部２８２と整合する位置に設
けられている。各ダイ装着部４８２には各パンチ装着部
２８２に取り付けられたパンチ２８４に対応するダイ４
８４が取り付けられる。上金型ホルダー２８０を支持す
る上部サドル２１０と、下金型ホルダー４８０を支持す
る下部サドル４１０は、絶えずパンチ２８４とダイ４８
４の位置が整合するよう同期して駆動される。

【００１９】加工に際して、ワークキャリッジ２２にワ
ーク８０が取り付けられると、ワーククランプ２４に備
えられた板厚検出器２６はワーク８０の厚みを検出し、
該厚みが一定以上である場合、図示しない制御回路に信
号を送る。信号を受け取った制御回路はアクチュエータ
２７０を起動して、上金型ホルダー２８０を上にシフト
して、上金型ホルダー２８０とワーク８０との干渉を防
ぐ。レーザ加工及びタップ加工を行う場合には、ワーク
キャリッジ２２とワークサポート装置３０、４０を駆動
してワーク８０を矢印Ｘ方向に移動させるとともに、サ
ーボモータ２２０を駆動して上部サドル２１０を矢印Ｙ
方向に移動させることによって、ワーク８０と上部サド
ル２１０上のレーザ加工ヘッド３２０またはタップ加工
ヘッド３３０との間の相対的な位置決めを行い、ワーク
８０に対して加工を行う。

【００２０】また、パンチ加工を行う場合には、同様に
ワークキャリッジ２２とワークサポート装置３０、４０
を駆動してワーク８０を矢印Ｘ方向に移動させ、サーボ
モータ２２０を駆動して上部サドル２１０を矢印Ｙ方向
に移動させることによって、ワーク８０と上部サドル２
１０上の上金型ホルダー２８０に装着されたパンチ２８
４との間の相対的な位置決めを行う。さらに、シリンダ
２３０を駆動してパンチングヘッド支持サドル２６０を
矢印Ｙ方向に移動させ、シリンダ２４０を駆動してパン
チングヘッド２５０を矢印Ｘ方向に移動させることによ
って、使用するパンチ２８４上にパンチングヘッド２５
０を移動させ、パンチングシリンダ２５２を起動してロ
ッド２５４を押し下げ、ヘッド２５６介してパンチ２８
４に加圧力を加えてワーク８０上に加工を行う。

【００２１】すなわち、本発明の複合加工機１は、パン
チ加工を行う際は、シリンダ２３０及びシリンダ２４０
を用いてパンチングヘッド２５０を移動させることによ
り、上金型ホルダー２８０にセットされているパンチ２
８４から使用するパンチ２８４を選択する。ここで、上
金型ホルダー２８０に搭載されるパンチ装着部２８２の
個数及び配列は本実施例に限るものでなく、必要に応じ
て容易に増減することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上、実施例に示したように、本発明の
よれば、板状のワークに対してレーザ加工、パンチ加
工、タップ加工を行うレーザ複合加工機において、単一
のパンチングヘッドに対して、上金型ホルダーと下金型
ホルダーにそれぞれ複数のパンチとダイを装着し、パン
チングヘッドを上金型ホルダーと下金型ホルダーに対し
て相対的に移動することによって使用するパンチ及びダ
イを選択するため、自動工具交換装置を用いた従来の手
段と比較して工具交換時間を短縮することができる。ま
た、上記の構成のために、工具交換装置を用いる必要が
なくなり、パンチ装着部やダイ装着部の構造を簡単にす
ることができ、装置のコストを押えることができる。さ
らに、自動工具交換装置を用いないために特殊な工具を
用意する必要がなく、上金型ホルダーと下金型ホルダー
を剛性のある構造にすることができ、加工精度の向上を
達成することができる。

【００２３】また、ワーククランプに板厚検出器を設け
てワークの厚みを検出し、該厚みに応じて上金型ホルダ
ーを上下に駆動制御するため、板厚の厚いワークを加工
する際にも、ワーク上に生じた凸部とパンチとが干渉す
ることがなく、機械が損傷することもない。そのため、
板厚の薄いワークから厚いワークまで本レーザ複合加工
機一台で対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ複合加工機の斜視図。

【図２】本発明によるレーザ複合加工機のコラム部分の
正面図。

【図３】本発明によるレーザ複合加工機の加工ヘッドの
部分を示した正面図。

【図４】本発明によるレーザ複合加工機の加工ヘッドの
部分を示した側面図。

【図５】本発明によるレーザ複合加工機のワークの板厚
に応じてパンチングヘッドの高さを調整する装置の説明
図。

【図６】本発明によるレーザ複合加工機のワーククラン
プ部分の断面図。

【図７】本発明によるレーザ複合加工機のワーククラン
プ部分の断面図。

【図８】従来の技術によるレーザ複合加工機を示す説明
図。

【符号の説明】

１０ ベース ２２ ワークキャリッジ ２４ ワーククランプ ２６ 板厚検出器 ３０ 前部ワークサポート装置 ４０ 後部ワークサポート装置 ５０ コラム ５３ 反力支持ビーム ８０ ワーク １００ サドル １５０ 複合加工ヘッド ２１０ 上部サドル ２３０ シリンダ ２５０ パンチングヘッド ２５２ パンチングシリンダ ２６０ パンチングヘッド保持用サドル ２８０ 上金型ホルダー ２８２ パンチ装着部 ２８４ パンチ ３１０ ヘッド昇降装置 ３２０ レーザ加工ヘッド ３３０ タッピングヘッド ４１０ 下部サドル ４８０ 下金型ホルダー ４８２ ダイ装着部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川瀬 敏昭 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 ヤマザキマザック株式会社本社工場内 (72)発明者 池野 裕章 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 ヤマザキマザック株式会社本社工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースと、ベース上に立設される門型コ
   ラムを有し、板上のワークに対して、レーザ加工と、パ
   ンチ加工及びタッピングを行うレーザ複合加工機におい
   て、 ベース上に第１の方向へ移動駆動自在に設けられるワー
   ク保持手段と、 コラム上にワーク移動面と平行な面内であって第１の方
   向と直角に交わる第２の方向へ移動駆動自在に設けられ
   る第１のヘッド保持手段と、 前記第１のヘッド保持手段に設けられるレーザ加工ヘッ
   ドとタッピングヘッド及び上金型保持手段と、 前記上金型保持手段に設けられる複数の上金型装着部
   と、 前記上金型保持手段の下方に、第２の方向に前記第１の
   ヘッド保持手段と同期して移動駆動自在に設けられる下
   金型保持手段と、 前記下金型保持手段に設けられる前記上金型装着部と整
   合する複数の下金型装着部と、 コラム上にあって第１の方向及び第２の方向に移動駆動
   自在に設けられる第２のヘッド保持手段と、 前記第２のヘッド保持手段に設けられるパンチングヘッ
   ドを備え、 前記第１のヘッド保持手段と前記第２のヘッド保持手段
   を相対的に移動させることにより、前記パンチングヘッ
   ドが使用する金型を前記上金保持手段及び前記下金型保
   持手段から選択して加工を行うことを特徴とするレーザ
   複合加工機。
2. 【請求項２】 前記ワーク保持手段に設けられるワーク
   板厚を検出する板厚検出手段と、 前記上金型保持手段をワーク移動面に対して垂直な第３
   の方向に移動駆動する手段を備え、 前記板厚検出手段によって検出されるワークの板厚に応
   じて、前記上金型保持手段を第３の方向に移動制御し
   て、前記上金型保持手段と前記下金型保持手段との距離
   を変化させることを特徴とする請求項１記載のレーザ複
   合加工機。