JPS5933089A - プレイバツク方式による3次元加工物のレ−ザカツテイングシステム - Google Patents
プレイバツク方式による3次元加工物のレ−ザカツテイングシステムInfo
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- JPS5933089A JPS5933089A JP57141750A JP14175082A JPS5933089A JP S5933089 A JPS5933089 A JP S5933089A JP 57141750 A JP57141750 A JP 57141750A JP 14175082 A JP14175082 A JP 14175082A JP S5933089 A JPS5933089 A JP S5933089A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明はレーザビームを用いて3次元加工物をカッティ
ングするシステ入に関するもので、特に、3&,i,’
7]rlエ物,ヵ−2次元、。7’D’)5A玩’7’
ロフィルを基本として残りの1軸方向のスキャニングを
行ない、あらたな3次元NCプログラムを作成して3次
元加工物のレーザカッティングを行なうシステムに関す
る。 3次元形状をなす加工物を自動的に加工するときは、あ
らかじめ作成された3次元プロフィルNCプログラムに
基づいて加工が行われる。しかしながら3次元プロフィ
ルNO’ブ自・グラムを設割図面から直接作成すること
は極濁?で:困難である。たとえプログラムを正確に作
成をすることができた・とじても種々の要因により、加
工物等は必?ずしも設計図通り正確に・は加工されてい
ない。また、従来は加工物やモデル等に加工を施す箇所
を示す表示(たとえばトリミングする場合であればトリ
ムライン)を描いでおき?、工業用?自ポットを用いて
この表示をスキャニングして3次1元プロフィルNOプ
ログラムを?作成し、然るのち、このプログラムに基づ
・いて加工する.方法が試み1られた。?この方法では
′3次・元加工物のスキャニングの精度も低いから、結
局作成された10グラム?は誤差の大きなものとならざ
るを得な?か::′った。そのため上記のよう.な産業
用口ボットによ?・るスキャニング・の適用範囲がスポ
ット溶接やプラズマ溶接等の精度を要しない加工に:限
定ざれ・・ていたのであ?る。 本発明は、上記?の点に鑑みてな・されたものであヅて
、2次元ブロフィ・ル?NCブbグラムが設計図面等か
ら比較的容易に作成することができる点に着目し、まず
2次元プロフィルNCプログラムを作成し、これを3′
次元加工物立体、モデル等の基本形状としてトレーサに
より残りの1つの軸方向のスキャニングを行ない、その
データを上&l!2次元NCブログラムにプレイバック
して3次元プロフィルNCプログラムに基づいてNC加
工め加工を行なうのである。 本発明め特徴はレーザユニットとh軸駆動マシンとを結
合させたレーザおよび他目的CN’C加エシステ云に係
る。すなわち、このシステムでは多くの異d)た機能を
結合できる多目的加工機を用いるth′ツであうてJた
とえばレーザ照射ノズル、?トレーサ、ハンスピードス
iンドル用の3つのりブヘツ?ドを備えている。 レ]ザヘッドによって加工物を2次元および3次元の’
C’NCレー゛ザカッティングすることができる。3{
元レーザカットの際は、′3次元加j物のマイラー図面
又はマスターモデルか?ら得られる平面図形、すなわち
X,Y軸に関する2次元プロフィルによって2茨元NC
テーラを作成したのち、このテープによっそト:し−サ
ヘッドを相対高に駆動Iノ加工機のテー9iQIem定
した加〒m&スキャニングしてZ軸方向のデニタをどり
、こめデーダと先きめ2次元デニタ1尼とに一つき新た
と3次元?プロフィルNCテープを作成し、プレイバッ
ク方式一よりレーザヘラ1ミを駆動己て加〒物の3″次
元1輪郭をカッティングする。このようにすると、?信
頼性のあるカツ1ラインが一られ?、1誓のi6狭<(
0.’15m−/圧延鋼tl=1一m+、hL′つZ軸
方向め?駆動?で立体的曲線のカット崖蓉易に?行なえ
把。トレーサt\冫ドはモデル。テンプレ亡ト支はバネ
元?を?スキャニングするのに珀い、÷スターモデルの
データ作成?にも利用で?きる。このデーダはベーバー
テープのユ三ットによりバンナング碁れる。?パイ1ス
ピードスピンドルヘッドは高周波スピンドルC′?娘大
1ao6r.n.m)を備えJCAD/C’M}I”r
支テムで作晟された3次元NClj−ニブでコ?ント口
二ノ肖れるリコンビ」タは、いわーるCNCとC〒′C
とを漬えており、これらのシステムと、上記3つの考ブ
へ多νとを結省さiて種々の機能をもだiでいる。 本発明に用いる3次元駆動茄工iは、通常のナラノミラ
ーと同様に、テニブルの直線移動A高をXi、クロスレ
ニル芳向iY軸、弓ラムとm++な方尚をZ@’.!l
シ:?クロス方向に取り付1だメイレヘッドをx.Y.
i軸方尚に駆勧できるようにしている。そのうえ、上記
ヘッドの前iii一はレーザ照耐ノズル、高一波スピン
ドル、お呈び1ヘレーサの各与ブヘ妬)がZ軸と平行に
、し^・も各別に會降できるよう一組込まれている。こ
れらのサラヘリドのうち、レーザ照躬ノズルをプラズマ
溶断あるいはi断ノズノ1レに変更ずることができ.,
高周波スピンドルに適宜工具を取付けることにより、切
ml、溝切り、穴あけ、面最等の廟等を{1?うことが
苛能である。? ここでレーザ加工について述べると、レーザビーム+i
.謄イシ口波領一で開発されたメ]ザを更に?周波省の
高1411波である光の領一(三拡張したもので、スベ
ク1ル幅の狭い単色光であり、指向性にすぐれている。 このレーザビームti”M萌なレン女で集束すると波長
と同程一の小きな点1ト1めることが出来、集束点のエ
ネメギ!密度が画くなる性質があるどこ乞かへ1従来は
織物:”tha、あ屍いは金属の切断や溶櫻などの加韮
に利用されそいえ。1:.・:・:.・ ところで、近年はレ」“ザメ癲狼器が大型花e.””’
おおきなエネルギニのe−ムが得1?ll蟻るよS1に
な?り、数ミリメートルの門属を加工讐ることができ?
るようにな・)た。しか己”なか′牡大崩メ゛レニ”′
+?A振器を用いCこのような加〒をす葛4めにl;L
、”’レ?一ザビームめ照射ノズノ1の先−を加工物の
i浦から一定の間隔(たとXば1i程度)に保た’m’
t’f”6はならないことと、レー1ザの一振猶禾体を
固4Cた状態で作業しなければ1らな:いこどなどから
熊躬ノズルを一定に固定してお碁、?テープルi砺1左
右に移動させることによって、これに1取付1}”tH
加工物を加工する方式を取ら〆る讐着ないめ?であり、
そのため被加工物は板状材の?2′?茨先のもめに限定
され、しかも大形の重いもの1を′?能率よく加土する
ことは難しかったのである。 本発萌は一一ザビームZKiIIによって反射されg性
貿がある点を利用し、?ビームの照射ノズルを×,Y,
および之軸ガ向に忍ルてオ多動するよ6にすると共に、
レーザの発擾器から発晶言れ鼻ビ?−l・はi射ノ女ノ
ば向一して移動するレ枚又はそれ以上の鏡を用いて照射
ノズルに導くようにし、これによってレーザあ発振器i
Eimか−J:′どムク照劇ノズルを加f物の劾妖に嘗
わせて3?次元にM*+iさせるように?したものであ
る。′ また、照副ノズルを金ll板、テラスチッ多板等の加7
物に遊づけてレーザビ1云赫照嗣ず乏と照射部分が加熱
され、I?Ii峙iその部分に吹行
ングするシステ入に関するもので、特に、3&,i,’
7]rlエ物,ヵ−2次元、。7’D’)5A玩’7’
ロフィルを基本として残りの1軸方向のスキャニングを
行ない、あらたな3次元NCプログラムを作成して3次
元加工物のレーザカッティングを行なうシステムに関す
る。 3次元形状をなす加工物を自動的に加工するときは、あ
らかじめ作成された3次元プロフィルNCプログラムに
基づいて加工が行われる。しかしながら3次元プロフィ
ルNO’ブ自・グラムを設割図面から直接作成すること
は極濁?で:困難である。たとえプログラムを正確に作
成をすることができた・とじても種々の要因により、加
工物等は必?ずしも設計図通り正確に・は加工されてい
ない。また、従来は加工物やモデル等に加工を施す箇所
を示す表示(たとえばトリミングする場合であればトリ
ムライン)を描いでおき?、工業用?自ポットを用いて
この表示をスキャニングして3次1元プロフィルNOプ
ログラムを?作成し、然るのち、このプログラムに基づ
・いて加工する.方法が試み1られた。?この方法では
′3次・元加工物のスキャニングの精度も低いから、結
局作成された10グラム?は誤差の大きなものとならざ
るを得な?か::′った。そのため上記のよう.な産業
用口ボットによ?・るスキャニング・の適用範囲がスポ
ット溶接やプラズマ溶接等の精度を要しない加工に:限
定ざれ・・ていたのであ?る。 本発明は、上記?の点に鑑みてな・されたものであヅて
、2次元ブロフィ・ル?NCブbグラムが設計図面等か
ら比較的容易に作成することができる点に着目し、まず
2次元プロフィルNCプログラムを作成し、これを3′
次元加工物立体、モデル等の基本形状としてトレーサに
より残りの1つの軸方向のスキャニングを行ない、その
データを上&l!2次元NCブログラムにプレイバック
して3次元プロフィルNCプログラムに基づいてNC加
工め加工を行なうのである。 本発明め特徴はレーザユニットとh軸駆動マシンとを結
合させたレーザおよび他目的CN’C加エシステ云に係
る。すなわち、このシステムでは多くの異d)た機能を
結合できる多目的加工機を用いるth′ツであうてJた
とえばレーザ照射ノズル、?トレーサ、ハンスピードス
iンドル用の3つのりブヘツ?ドを備えている。 レ]ザヘッドによって加工物を2次元および3次元の’
C’NCレー゛ザカッティングすることができる。3{
元レーザカットの際は、′3次元加j物のマイラー図面
又はマスターモデルか?ら得られる平面図形、すなわち
X,Y軸に関する2次元プロフィルによって2茨元NC
テーラを作成したのち、このテープによっそト:し−サ
ヘッドを相対高に駆動Iノ加工機のテー9iQIem定
した加〒m&スキャニングしてZ軸方向のデニタをどり
、こめデーダと先きめ2次元デニタ1尼とに一つき新た
と3次元?プロフィルNCテープを作成し、プレイバッ
ク方式一よりレーザヘラ1ミを駆動己て加〒物の3″次
元1輪郭をカッティングする。このようにすると、?信
頼性のあるカツ1ラインが一られ?、1誓のi6狭<(
0.’15m−/圧延鋼tl=1一m+、hL′つZ軸
方向め?駆動?で立体的曲線のカット崖蓉易に?行なえ
把。トレーサt\冫ドはモデル。テンプレ亡ト支はバネ
元?を?スキャニングするのに珀い、÷スターモデルの
データ作成?にも利用で?きる。このデーダはベーバー
テープのユ三ットによりバンナング碁れる。?パイ1ス
ピードスピンドルヘッドは高周波スピンドルC′?娘大
1ao6r.n.m)を備えJCAD/C’M}I”r
支テムで作晟された3次元NClj−ニブでコ?ント口
二ノ肖れるリコンビ」タは、いわーるCNCとC〒′C
とを漬えており、これらのシステムと、上記3つの考ブ
へ多νとを結省さiて種々の機能をもだiでいる。 本発明に用いる3次元駆動茄工iは、通常のナラノミラ
ーと同様に、テニブルの直線移動A高をXi、クロスレ
ニル芳向iY軸、弓ラムとm++な方尚をZ@’.!l
シ:?クロス方向に取り付1だメイレヘッドをx.Y.
i軸方尚に駆勧できるようにしている。そのうえ、上記
ヘッドの前iii一はレーザ照耐ノズル、高一波スピン
ドル、お呈び1ヘレーサの各与ブヘ妬)がZ軸と平行に
、し^・も各別に會降できるよう一組込まれている。こ
れらのサラヘリドのうち、レーザ照躬ノズルをプラズマ
溶断あるいはi断ノズノ1レに変更ずることができ.,
高周波スピンドルに適宜工具を取付けることにより、切
ml、溝切り、穴あけ、面最等の廟等を{1?うことが
苛能である。? ここでレーザ加工について述べると、レーザビーム+i
.謄イシ口波領一で開発されたメ]ザを更に?周波省の
高1411波である光の領一(三拡張したもので、スベ
ク1ル幅の狭い単色光であり、指向性にすぐれている。 このレーザビームti”M萌なレン女で集束すると波長
と同程一の小きな点1ト1めることが出来、集束点のエ
ネメギ!密度が画くなる性質があるどこ乞かへ1従来は
織物:”tha、あ屍いは金属の切断や溶櫻などの加韮
に利用されそいえ。1:.・:・:.・ ところで、近年はレ」“ザメ癲狼器が大型花e.””’
おおきなエネルギニのe−ムが得1?ll蟻るよS1に
な?り、数ミリメートルの門属を加工讐ることができ?
るようにな・)た。しか己”なか′牡大崩メ゛レニ”′
+?A振器を用いCこのような加〒をす葛4めにl;L
、”’レ?一ザビームめ照射ノズノ1の先−を加工物の
i浦から一定の間隔(たとXば1i程度)に保た’m’
t’f”6はならないことと、レー1ザの一振猶禾体を
固4Cた状態で作業しなければ1らな:いこどなどから
熊躬ノズルを一定に固定してお碁、?テープルi砺1左
右に移動させることによって、これに1取付1}”tH
加工物を加工する方式を取ら〆る讐着ないめ?であり、
そのため被加工物は板状材の?2′?茨先のもめに限定
され、しかも大形の重いもの1を′?能率よく加土する
ことは難しかったのである。 本発萌は一一ザビームZKiIIによって反射されg性
貿がある点を利用し、?ビームの照射ノズルを×,Y,
および之軸ガ向に忍ルてオ多動するよ6にすると共に、
レーザの発擾器から発晶言れ鼻ビ?−l・はi射ノ女ノ
ば向一して移動するレ枚又はそれ以上の鏡を用いて照射
ノズルに導くようにし、これによってレーザあ発振器i
Eimか−J:′どムク照劇ノズルを加f物の劾妖に嘗
わせて3?次元にM*+iさせるように?したものであ
る。′ また、照副ノズルを金ll板、テラスチッ多板等の加7
物に遊づけてレーザビ1云赫照嗣ず乏と照射部分が加熱
され、I?Ii峙iその部分に吹行
【′jられるアシ2
′1トガスの作一により被茄ヱ物を幅:@いラインで′
切断f:Δる。加工物が単なる平板状のもの,あるいは
z一芳向のーきか僅か6iのでは特に間iはないが、傾
きが繍しいときには照射ざれるビームの加熱?がija
l方晶に移動して照i廊位を溶一溶接でき?な<”16
ことかある?。巳のような場合に?ハヒーム照i方向に
吹出すチシ支トガスi配し、ビー云照射点一向けてアシ
スト万スを吹出させるようにすれば、上記のように2方
向の傾きの急激なワークビースに対しても正確にレーザ
ビームによる切断加工を行うことができる。 次に図面に基き本発明を詳細に説明する.弟1図におい
てチェーンラインで囲んだ部分(10,)はプレイバッ
ク方式による3次元レーザカッティングシステムのブロ
ックダイヤグラムを示す。このシステム(10)はCN
CとCTCの両システム機能を備えたコンビl一タ(1
1)と3次元駆動加工機、たとえばブラノミラ−(12
)とを有している。コンピュータ(11)は2次元テー
プと1〜レーサによる2軸NCデータとを結合して3次
元NCテープを作るものである。 3次元加工物をNOプログラミングによって加工するに
は、マイラー図面又はマスターモテルを検討し、ディフ
ニーrション、カッティング、コントロールの各スティ
トメントプログラムを作成し、タイプライターにてキー
インし、自動解析してカッターロケーションデータ等の
NCソフトウェアの出力を決定し、この出力とポストプ
ロセッサのデータとを結合して紙テープを作り、NCフ
ォーマットを経てNCテープを作成し、これをNGマシ
ンにかけDCザーボ系を作動させるものであるが、3次
元加工物をカッティングする本発明においても基本的に
は同様の手順を採用するものである。 上記のようにして得た2次元NOテープ(13)を、ま
ず、紙テーブリーダ(14)にかけ、その入力を解析器
(11a)で解析しパルス変換回路(Ilb)で信号を
分配してX,Y軸の2次元制御信号を発し、DCサーボ
モータ(17)を駆動してZ軸のテーブル上に固定した
加工物(110)をX軸方向に移動させると共に、DC
サーボモータ(17)を駆動してZ軸の位置制卸された
トレーサヘッド(23)をY軸方向に移勧し、スタイラ
スによってZ軸方向のデータを得る。トレーサヘッド(
23)の一巡によって取出されたZ軸方向の情報は、1
・レーサコントロール(18)、Z軸用DCサーボモー
タ(17)を経てコンピュータ(11)に至る.DCサ
ーボモータ(17)からの信号を回111[11clで
処理し、その出力とパルス変換回路mb)に基いて解析
器(11d)で処理し、同時にトレランス設定器(19
)からの信号と共に演算処理し、パンチャー(20)を
用いて3次元NOテープ(24)が作成される。 次にトレーサヘッド(23)を待機状態にまで上昇させ
たのち、レーザヘッド(21)をトレーサのスタート位
置に移動し、レーザヘッド照射ノズルを加工物の表面に
接近させる。このような準備を行なった後、前配した3
次元NOテープ(24)を別の紙テープリーダ(25)
にかけ、ふたたびコンピュータに入力され、解析器(1
1el、パルス変換回路(11r)を経てX,Y.Z軸
用の各DCサーボモータ(151+161(17)を駆
動し、レーザヘ.ツド(21)により3次元加工物(+
101をレーザカットする。なお、レーザカットに代え
エンドミノヒ加工をおこなうときには、上記X.Y.Z
軸用の各DCサーボモータの出力を高速スピンドルヘッ
ド(22)に出力させればよい。また、第1図中では、
理解しやすいように、2次元および3次元NOテープ作
成の各プロセス内に、それぞれX.Y.Z軸用のサーボ
モー夕が存在していているように図示したが、実際には
同一符号のサーボモー夕は互いに共用させて、X.’/
.Z軸につき&11のDCモ−タがlli!置サれる。 第1図の右半分に区示したものは、本発明システムを、
3次元の形態をもつプレス金型を製作する工程に適用し
た場合の各ステップを例示したものである。すなわち、
プレス製品の図面又はモデル{26}をデジタイザ(2
1)により図形測定し、イの測定値をテープ作成装II
(281にかけて2次元NCテーブ(14)を作成する
。一方、プレス(29)によってドローパネル(3o)
を作って3次元レーザ加工II(121のテーブルにセ
ットして加工物(110)とする。2次元NCテーブ(
13)は前述したように紙テープリーダ(14)にかけ
られ、そのデータをCNCIl能とCTC機能を備えた
コンピュータよって込理し、トレーサヘッドでトリムラ
インをスキャニングし、Z軸方向のデータを取り出し、
3次元NGテープ(24)を作成する。このNCテープ
(24)をリーダ(25)に挿入し、そのデータをコン
ピュータ(11)でml処理し、プレイバック方式にょ
りX,Y,Z軸のDCサーボモータを介ししニザヘッド
(21)を駆動して3茨元お形態を持つpo−>(ネル
のトリムカッティング番行なう。このようにしてトリム
サンプルを得るものtあるが、ワニクビースの形状によ
り部分的ニ央菖きした1アスサンプルも作ることがモキ
る。′? 次に別のプレス(32)に1記サンプルを挿入して旬ン
ブルの所用部位のフランリ曲げ、あるいはリストラ才ク
加工{33}を行なう′。この加工物をパネノ1検一@
l(34)でパネルチェックi3s”1%作乗をなしデ
ータリスト(36)を経てテーブル作成m@(28’)
にリサイクルさせる。チ蘂ツク合格、すなわちYESめ
場合にはテープ作成装一(28)で前酷〉洟元NCテー
ブ(13a)に変換己、こめテーブ(j3)を用いそ機
械工場に設一したNd加工機市}i駆動して金型のトリ
ムカッI・を行ない製品番作るバネ?元チェックC35
)の段一でヂエック不合格め一合:、すなわちNOのき
には、チェッ?クシ一ト(39)を作りデ閏タイザ(2
7)に送るでデータの修正を行なう。?データの修正値
をエディターしてあfら?しいNCテープを作成し、所
定のモデルに合致したプレス加工ができるような金型の
製作をめざすものである。第2−は上記3次元レーザ加
工機(12)の正面図を票し第j図は側面図を糸す。こ
の加工機は門型プラノミラー÷あっ?て、ヘッドi46
’)の上赫にはD’Cサーボモータ(15)で長f−芳
ffJ”(X’1m)に往復動でぎるテーブル(41)
が載置されている。ヘッド(40)の左iiコらム(4
2)が立上り、その頂ーにク0ス1−ム(43)が取付
けられている。コラム[42)(42)の前薗には昇一
内栓のクロスレール(44)が設けられ、クロス1−ル
(44)には冫インベッド(45)が取付けられている
。゛またメインヘッド(45)には多目的の3つのサブ
ヘッド、すなわちレーザ、八冫スe−1スピンドル、そ
してトレーサの各サブヘッドt2i)c24’>(23
)を取付けている。コラム(421(4211,:は縦
軸(48)(46)が設けられ!?縦軸〈4G′)《4
6》の上端はベベル機構又はウォーム*mを介しぞクロ
ズビーム(53)内の横軸(47)に連結されているク
ロスビーA(43)の上部に2軸方向位一ぎめ?用の?
電i機(4li)がもう番ヂられ、伝導機構を介して前
記横軸(47)一結合されている=前記縦軸(4e+(
46)はクOスレール(44)に一合っているのでミ電
動*(48)を正逆運転することにより、クロ?スレー
ル(44)を昇降させてメインヘッド(45)メ位諏ぎ
めを行なうことができる。・?・・ 前記クロスレニル)44)にはクロススクリュー(50
)が横架され、一端に取付けたY軸用DCサーボモータ
(1G)を駆動することによるでメインヘッド(45)
をY軸方向に移動することがモき葛。櫨イレヘッド(4
5)は第4図に拡大示す為ご左<、サドル(51)と、
?大形のスライド(52)と、サドル(51)のF部に
設けたZ軸用DCサーポモータ(17)とを含んでいる
。サーポモー★(17)を駆動するi、主軸(53).
′カップリング(54)を介して3つのサブヘッドを有
するスライド(52)を昇降させる。第1のサブヘッド
(21)は手のスライド(55)部分にレーザ照一用ノ
ズル(56)を有しており、ハシドル(67)の上方に
はレーザビニムの集束レンズ(r+a’)が齢置され、
冷却ホース(59)およびナシストガス供11*T60
1が取付けられている。また集束レンズの敢付け部韮り
上方には、Z軸芳向に伸縮できるテレスコピック保護チ
ilブ(80)蒜配置されている。第2の篠”ハッド+
’22’)は、そのスライド(61)部分に一動機(G
2)と、高速回転スピンドル(63)と、Z@η平行な
W2軸人向にスライド(61)を弄降させるハンドル(
64)とを有している。スピンドル(63)は、その先
端にエンドミル、フライスなどの切削工具(図示省略)
を取付ける。電動tI(62’)の運転により切)II
I工具を諷速にi転させて加工に対し所望の機械加工を
行なわせることができる。更に−3のサブl\ツド(2
3)はそのスライド部分(67)にトレーサ(65)を
取付け、ハレドル(66iにようてZ軸と平行なW3軸
方向にi降自在とされそいる。トレーサ(65)は、先
端にスタイラス(65a)4有し3次元加工物をスギャ
ニングしたときにスタイラス(65a)の上下の動門を
例えば作動トランスlユーサを用いて糟圧変化昌として
取出し、前述のトレーサコントローラ(18)に入力さ
せるものである。?上記機績め上部にはペンダントアー
ム(6B)が取付けら1貧の氷一に、各DCサーボモー
タ(15)(16017)をマニュアルで操作するペン
ダントボックス(69)が吊下げられ、その押ボタンを
扱うことにより、CNCシステムで駆動される各軸方向
値をマニュアルで介入することができる。機械のベット
f40>lま第1図および第2図に示すようにビッ1・
(70)内に据付けられており、ベット側方のピッ1・
内にフレーム(71)を組み、その上にレーザユニット
(72)とヒームエンヘンサ(73)を載誼するレーザ
ユニット(72)は、たとえばGO2発振レーザで例え
ば出力100〜400Wの能力をもっている。一方機械
のコラム(42)(42)の前部にブラケッ1〜(74
)(74)を固看しブラケットの上部にビームデリパリ
一手段を指示すべきブリンジ(75)をわたす。この手
段11以下述べるように3つの保護筒とオプチカルユニ
ツ1・とを含んでいる。第2図の左方のブラケッ1〜(
74)のエンヘンサ(73)との間にはZ軸と平行の方
向に伸縮できる第1のテレスコビック保1筒(77)を
吊持する。ブリッジ(75)には、数個の1・ロリ(7
8)を用いてY軸と平行の方向に伸縮できる第2のテレ
スコビツク保護筒を(79)を吊持させる。 さらに前記メインヘッド(45)のレーザヘッド軸心に
Z軸と平行な方向に伸縮できる第3のテレスコビック保
+3笥(80)を取付けるTンヘンサ(73)と第1の
保護筒(77)との屈折位置にはレー}fユニソトから
のレーザビームを内蔵させた反!!4鏡(98)によっ
て直角に回折させる第1の保護筒(77)の上噛と第2
の保1筒(79)の他端はメインヘッド(45)の上端
の小ブラケット(84)に支持され、第3のビームオプ
チ力ルユニット(83)を介して第3の保N1M880
)に結合されている.なお反射&i(98)は第4図に
示すように各ユニット内に45゜の傾斜で取付けられて
いる。したがってレーザユニット(72)によって発振
ざれたレーザビームはエンヘンザ(73)でエネルギー
を高めたのち、第1のビームオブチカルユニッh(81
)により反劃ざれて第1の保詭筒(77)に導かれ、第
3のユニツl−(831を経てメインヘット(45)に
取付けられ第3の保護筒(80)に至り、集束レンズ(
58)を紅でノズル(561J:り照則される。 上記加工機を用いて3次元加工物(1101のトリムラ
インをカッティングするには、まずテープノレ(41)
の上に加工物をセッ+−Uる。一方マイラー図面または
モデルに基いて作成した2次元NCアーブのデータをコ
ンピュータ(11)に入力させる。次にメインヘッド(
45)を加工物の!!準点に移動し、ハンドル(66)
を操作しスライド(64)を加工させてトレーサヘッド
(23)の位置を制御する。2次元テープのデータをコ
ンピュータ(11)で処理しX@方向のDCサーボモー
タ(151t駆動してテーブル(41)を水平に移動さ
せ、またY情方向のサーボモータ(16)を駆動してヘ
ッドをクロスレールに沿って左右方向に移動させながら
1−レーサヘッドのスタイラス(65alによりZ軸方
向の変位を取川し、その信号をトレーサコントローラ(
18)に入力させてDCサーボモータ(17)を駆動し
、このようにしてトリムラインに沿って1−レーサヘッ
ドのスタイラスを一巡させる。この問のX,Y,Z軸方
向のデータとトレランス値とをコンピュータ(11)で
演算処理して3次元NGテープを作成する。次に1〜レ
ーサヘッド(23)を元の位mtこまで上昇させ、トレ
ーサの位置にレーザヘッド(21)を平行移動させ、ハ
ンドル(57)を操作してレーザ照躬ノズル(56)を
加工物表面より1.5111m程度にまで接近させる。 このようにしたのち、上記3次元NCテープに基づくデ
ータをプレイパックして旭工1(12)をX.Y,Z軸
について3次元の運転を行わゼる。一方レーザユニツl
−(72)を起動してレーザビームを発生させる。1ノ
ーザビームは前述したように、エンヘンサ(73)、レ
ーザビームオブチカノレユニット(81)(82)(8
3)、保讃筒t77)t79)(8t1)および集束レ
ンズ(58)を経て照射ノズル(56)より照射され、
1・レーサでスギャニングしたラインと同じラインをカ
ッティングJ−る。カッティング終了後ハンドル(57
)を逆転して照劃ノズルを元の位置に戻すものである。 レーザ照射ノズル(56)は、第7図に拡大示覆るよう
にケーシング(85)内に東束レンズ(58)を内蔵さ
甘、その下部にアシストガス供給管(60)か取付けら
れている。照劃ノズル(56〕を加工物(110)に近
づけてレーザビーム(86)を照射すると、照劃点(8
7)が加熱され、同時に供給管(60)から噴出される
アシストガスとの相乗作用により、この部分(87)が
溶解し、切断される。第7図で、は1加工物が水平面上
に配置ざれているものを示したが、3次元・加工物は、
水平面内ばかりで.な、ぐ2方向に上下し1その間には
傾斜面を含ん1でい1:る。.そ・:の傾斜面が例えば
45゜を越えるような場合には、照射された熱は傾斜面
の下方に移動し、照射点(87)の溶解温.度を保てな
くなることがある。.′・・第8図には上記の点に鑑み
、レー?ザビームの照:射方向に対して傾斜している加
工面をζこれと直交ずる加工面と・同じように加工、す
ることができるようにしたものである。すな・わち第7
図ではアシストガスをレーザビーム照射方向と全・く同
.→方向・に、これと重複させて吹き出すもので?ある
が第8図に示すものではアシストガスを被加工材のレー
ザヒームの照劇点に、照射方向とは別の方向で照躬位I
に対してほぼ直角の方向から吹きつげるものである。・
.′ 第8図におけるレーザビーム照射ノズル(88)のケー
ジング(85)とは別にレーザビーム(86)の照射点
(87)に向ってアシストガスを噴出させる晴躬ノズル
(90トを配置する..lffrIJ物?゛〈110)
を加工する時(ま、レーサビーム照射レズル?:(88
)を加・工物上の一転+87)lユ向1jるど具?に1
ζア?゛レストガス鳴射:ノズル(901も同一白に向
けるb照1制点(81)に吹き付lプられたアシストガ
スのー・一部【′j.、ここで反射し、小孔を通ってケ
ーシング(185)′内に入り込むおそれがある。ガス
供給管(89)はこの・おそれを解消ずるものであ二1
てケーシング内15適Iめガスを送り込んでこれを.小
孔から吹き出さヒ.::・云わば小孔にエアーカニテン
を作つ′Cアシズ{・ガスの侵入を防ぐのである。この
ようにして加工物に対するレーザービー′ムの照射角度
が急であってもアシストガスを被加工材に対してほほ垂
直の方向に吹き句け、これにより立体形状を有する加工
物の加工を確実ならしめている。第5図第6図は3軸駆
動加工機の別の変形例の正ilffi図およ0@面図を
示す=この装置は1ラム内に縦軸をなくし、:・かつク
ロスビーム上?に位置1i111Kl用のモークを省略
したものである。すな1)ちベッド140)の両廁に飼
直なコラム+91)(91)を立て、その上部にク自ス
レール(92)を固着する。 クロスレール(92)はY軸方向のクロススクリュー(
50)を横袈し、DCサーボモータ(17)によってメ
インヘッド(451)をY軸方向に移動させるようにし
ている:。ベッド(40)の後端には第3.図と同様に
X軸方向のDCサーボモータ(.151)を有している
。メインヘッド(45)の上部後方にはZ軸方向のDC
サーボモータ(17)を設【プ、メインヘッド(45つ
のストロークを第2図および第3図のものより大きク.
シている。メインヘッド(45)にはレーザ・、ハイス
ピードスピンドルおよびトレーサの各サブヘッド′(2
1)(22)(23)を有し、ベッド側方のレーザユニ
ット(73)からのビームはエンヘンサ(73)4”′
保11!I(77)(79)そして(8σ)を通って照
射ノズルに導かれることも前と同様である。第5図の場
合には、位1制1IlI用のモータを省略し、またコラ
ム内に縦軸を通していないので全体が低コストで製作で
き、.シかもDCサーボモー夕による3次元制御が容易
と.なる,・・ 次に本発明システムの利用について説明する。 ■.プレス用シートメタルの切断(ブランクhツテイ?
ング)?・: 第9図に示すように一最初に理論的に算出されたデータ
を元に2次元2cテ=ブ(100)を作成し?シートメ
?タルをレーザセシン(101)でカッティングする一
カッ?トされたレートメタノレをプレス(103:)・
でド自一またはフオニムを行なう。これを検査装置(・
104)・でチェックし、その結果絞り後めカットライ
ンが悪ければ.2次元一〇デーブを修正し、再度ブラン
クのサンブJレバネノレをレーザカツ1〜にようて作る
チェックイ土スとなったときに、使用したNOテープの
データに基いでブランク型のダイ加工用NOテープを作
成し、NO機によってブランク型を蝦作する。? ■.″スタシビングダイめトリムラインの確認と修正・
(ト1〕ムカツティング)′? 第10図はプレス(10′6)でドローパネルを作り、
レーザマシン(107)でトリム′tJ少斗し;別のプ
レス(106)でドローパネルを作り、レーザマシン(
107)でトリムカットし、別めプレス(10’8)で
リストライク又は7ランジ曲げを行ない、?検査[W1
(109)でチェックした場合を示す。フランジ曲げ加
工の場合には第11図の様にドローカーブ(93)が沖
ばされ、折り曲げ点(95)から1〜リムカツl・ライ
ン《91》までの距IIlは、1・リムカット後のフラ
ンジ曲げでフランジ長さがベット点から正式寸法Lどな
るように、ドロ一力ーブ(93)上にW&面した位置で
なければならない。このようなカットラインの決定は理
論的に解析された70グラムによって行うことは不可能
ではないが実際上困麺である。 また第12図のごとくドローカーブ(93)の略中央部
分をリストライクして点線(97)に示すように7曲げ
する場合には、トリムカットライン(96)はリストラ
イク工程のとき、フランジ長さKが正規艮ざにならなけ
ればならはない。この場合もトリムラインの決定は非常
に困齢である。 従来は1・リム型そのものの修正の繰返しによって処理
するか、またはハンドワークによりサンプルパネルを作
成タ“るかによって、確認作業を行ってきたがいずれも
大変な費用と時間を要していた。 このような問題解次に本発明システムが有効に適用され
る。 本発明システムを上記作業に対応して因式化すれば第1
図の右半分になる。すなわち、本発明によれば最初に理
論的に算出されたデータを次元NOテープ(13)を作
成し、トレーサヘッド(23)によ.りトリムラインを
スキャニングしプレイバラ夕方式にて3次元NGテープ
(24)に変換したのちトリムサンプルパネルのレーザ
ヵットを行ない、7ランジ曲げ、リストライク等の後工
程をトライし、チェックする。チェックの結果が不良で
あれば、2次元テープの修正と、上記サイクルを繰返す
。 結果が良好となったとき、最後に行なったトリムサンプ
ル顎作に用いたNOテープを作成しトリム型の一作を行
なう。なお、前記スキャニングした値をコンビータによ
りスヶーリングしたNGデータに基いてレーザカットす
ることもできる。 ■.ゲージ用メタルの切断およびチェッキングフィクス
チアー用断面ゲージの作成 3次元形状、特に3次元金型は意匠デザイナーのセンス
によって設計されることが多く、数式では表現できない
曲面を持つ。このような自由曲1を空間内のX,Y.Z
IItllの入力情報としコビュー夕により入力された
点群な元にしNOテプから多々ちに加工用のNOテープ
を作成ツる−とは容易でない。金型メーカーに発注され
る設:図面は必要箇所の断面形状しか記入ざれておら“
それらを結ぶ中間の曲面を作り出す作業か入る1この作
業の前提として断面メタルゲージ又はチンキングフィク
スチV−シエルを用意すること,できる。NCテーブが
用意されていない場合に1次のように行なう。 1}モデル上でスキャニングしグージ断i[+l状イデ
ータを得る。このとき本システム内でX17又はY.Z
のデータをX,YにW1換する511)出力されたデー
タをスタイラスの半径分{オフセットしたNCテープに
一楽する。 i,II)N)のNOテープに基づきレーザヘッド{カ
ッティングする。 ■.マスターモデルの測定とNGテープの自動作成マス
ターモデルをスキャニングして曲面デーfをNCテープ
に出力させる。 ■.マスターモデルのNO加工 ハイスピードスピンドルを使って予め用意された3次元
および2次元NGテープによりモデルの曲面加工、稜線
加工、フロアファイルを行なう。 ■積胴手段による簡易ブランクダイの製作■.テストカ
ー用ブレスパネノレの1−リムおよびビアワークのセミ
マスプロダクション ■.FMC用発砲スチロールのプロファイル切断本シス
テムのスケーリング機能を使用して縮尺または拡大させ
たFMCのフォイルを加工する。 その他工夫次第で種々の加工が可能である。 以上詳述した通り本発明はトレーサ、レーザービーム照
射ノズル、高周波スピンドル等のサブヘッドを有する3
次元加工機と、ONCII能とCTC機能を備えたコン
ピュータとからなり、2次元NOプロフィルに基づきト
レーサを駆動しZ軸方向のデータを取出して3次元NC
テープを作成し、このデータをプレイバンクしてスキャ
ニングしたラインを正確にレーザカットすることができ
ニしたがって3次元形状のプレス金型又はトリム憎等の
加工物に対して極めてliI[の^い加工を施スことが
できる。しかも加工物に基いて3次元プロファイルNC
プログラムを作成するときは、加工材を動かすことなく
直ちにこれを加工すること.ができるから、極めて能率
が良く、しかも精度の高い加工をすることができる。 第1図は本発明カッティングシステ:ムのブロック図、
第。1本発明,Cll1い.3軸駆1動用.一ヶ加.I
117)″″.Iil1,131%2&;tl21ff
i17).“ゝ゛1“!は第1図に示す加工機のへ.ツ
ドの拡大正面図、第15図は3軸駆動レーザ加工機の別
の変型例の1iE←.図、第6図は第5図?側面図、第
7図は本発明に.用い。L/−f11[IJ/X,(7
)拡大断i1i1g,19?門.−: プレス金型製造時におけるブランクカツTイどグのブロ
ック図、第10図はトリムカッティングのブロック図、
第11図および第12図はドローパネルをトリムカット
する場合のパネル端部の拡大断面図である。 (10):カッティングシステム(11):コンピュー
タ(121:3次元駆動加I1(13)+2次元NGテ
ープu41(25):テーブリーダ(15)(16)(
17.NOサーボモータ(19):l−レランス設定器
(201:テープパンチ〒一(21):レーザヘッド(
221:ハイスピードスピンドルヘッド(23):トレ
ーサヘッド(24):3次元NCテーブ(411:テー
ブル(43):クロスビーム(441:ク0スレー:7
1/(45)メイ’,>ヘツt’(4B):位[&’J
Iin用モ−9’(501+クロススクリジ−(56)
:レーザ照射ノズノ計(?65):l−レーザー(65
a):スタイラス(72):レーザユニット(73):
.ビニムエンヘンサ(7:5):ブリッジ(7てj(7
9)(80):保護笥(at”)(82)’j(’+1
3):ビームオブチカルユニット(10):3次元加工
物 468− −469− −4707 手続補正一(自発冫 昭和57年9月22「1 特許庁長官殿 (特許庁審査官殿) 1事件の表示 昭和57年特許願第141750号 ″1゜梵C<”tpmareJ:Aカtiai’*tv
v−qyカッティングシステム 3.補正をする者1 特許出願人 4.5つい株式会社富士鉄工所 竃京都港区西断檎204(7)4’小里1?yk”””
””;”””?(7134、′笥循Sr’6i糖′)5
.拒絶理由通知.7)!3付TKLL5(18)776
・+゜(580)56J7ル補正命令 ・昭和年月日 6.補正の姶象 明細書中発明の詳細な説明の楠 7,補正の内官 (】)明細沙第14’3!7〜18行「プレス製品の図
面又はモデル(2G1Jを「プレス製品のマイラー図而
(ハ)」と訂正する。 (2)同沓第14頁10行1’−NOテープa(イ)を
作成する。」を次のようlこ訂正する。rN”Oテーブ
峙を作成する。なおマイラー図面の代りにマスターモデ
ルを用いるときには、3次元測畢機により2次元データ
を測定し、そのデータを自動ブpグラミング装Miこが
けて2次元Noテープ(13)を作成するものである。 」 以上 ..手!売補正.シ(..方式) 昭和57年12月6日 特許庁長官殿 (特許庁審査官殿) 1.¥件の表示− 昭和57年特許願第141750号 2.発明の名称 プレイバック方式による3次・元加工物のレーザカッテ
ィングシステム・ ゜゛″″″′.″f:.=”;?..い・株式会社富士
.鉄丁所 4.代理人 W’m’fMl.’;’W”iY?mノσ》sva!J
『11rノρ{l11孕律1・シ許小ざZ町 (7I34)弁〕」1士?芦f:!1”’riT,F2
沿5,姥軽腓,)ヨ?TEL(50E)77(″3“1
゛80ゝ53”゜〈補正命令 昭和′57年11月30日 6.補正の対象″″ 明細書中「図面の簡単な説明」の′楠 111 γ,補正の内容 明細楊中愉第31頁第16行の「拡大断面図、」と「第
9図」との間に[第8図は同じく別のレーQぽシ ザ照射ノズルの拡不断面図、」を加入する手赫補i一竺
.<r4>.. 昭和58年11月17口 特許庁長*殿? 1.事f4の表示 昭和57イ[特許願第141750月 2.発明の名称 プレイバックh式にJ、る3次元加丁物のレーり“カッ
ティングシステム3.補正をする者 事件との関係 特許出願人 株式会社富士鉄工所 4.代理人′? 東京都港区西新橋1−18−14..,小里会館“゜4
′′″′″n*mPFib。, (71341弁埋士芦田直か1名〉 電話03−508−7763.580−56175.補
正の対象 明1書全文および第1図 6.補正の内容 (1)明IIl書全文を別紙の通り訂正づる。 (2)第1図を別添の通り訂正する。 以十 ...明一慮 1.発明の名称 プレイバック方式による3次元加工物のレーザカッティ
ングシステム 2.特¥+請求の範囲 (1)レーナ照射ノズル、高速回転スビンドルー、およ
び1・レー.1ノの3つの1jブヘッドを備え.たメイ
ンヘッドをX,Y,Z軸方向に駆動しつる3次元駆動加
.■機と、前記加工機の側方に配置したレーザ」ニット
と、レーザコニットからのレーザご−ムを前記レーザヘ
ッドの照射ノズルに聯くためのレーザビームデリバリ.
一手段とユX,Y軸方向F)9−2一を持つ2次元NC
テープに基づき、前記加工機のトレー1ナーヘッドを駆
動.レー、3次元加工物の所要ラインをスキャニングし
てZ軸方向の一デ・・1ダを・取りだして3次元NCテ
ープに変換しムレイパック方式によりレーy−ヘッドを
駆動する機能を有するコンピュータとからなるプレ..
イバック方.式による3次元加工物のレーy一カッティ
ングシステム。 (2)3次元駆動加工機は、ヘッド1二部において水平
方向(X軸)にj1復セできるテーブルと、テーでルの
両側に立上る1対のコラムと、コラムの上部に渡したク
ロスレニノLと、クロスレール内に横架したクロススク
リコーと、ク凸ススクリコ一に?よってクロス方向(Y
軸)に移動できるように久1人レ−ニルーに取り付けた
メインヘッドと、メインヘッドの前面に各別に垂直方向
くZ軸)に移動できるように組イ」けられたレーず照射
ノズル、高速回転スピンドルおよびトレー1ノの3つ0
△!ドを備えている特許請求の範囲の第1項記載のプレ
イバック方式による3次元加工物のレーザカッティング
システム。 (3)3次元駆動加工機は、テーブルを水平に移動させ
るべくメインヘッドの一端に配置したX軸用DC→ノー
ボモータと、メインヘッドを横方向に移動させるべくク
ロスレールの一端に配直したY軸用DC1ノーボモータ
と、メインヘッドの上部に配置したZ軸用DCサーボモ
ー夕とを有している特許請求の範囲第1項または第2項
記のプレイバック方式にJ:る3次元加工物のレーザカ
ツテイングシステム。 (4)3次元駆動加工機は、コラム萌部に固肴したブラ
ケッ1〜とレーLζ−ムデリバリ一手段を支持するため
ブラケッ1−の上端に渡したブリッ?ジとを有している
特許請求範囲第1項または第2項記一の?プレイバック
方式による3次元加工物のレ〜ザカッティングシステム
。 (5)レーザビームデリバリ一手段は、一方のブラ;7
ット側にZ軸方向・に立設された第1のテレスコビック
保護筒と、ブリッジに則されてY軸方丙辷配置された第
2のテレスコビック保護一と、第′2あテレスコピック
保護簡の先端がらIノーLζ−ム照射ノズルにまでのび
二軸方向に配置された第3のテレスコビック保護筒と、
レーザユニットのエンハーンザと第1の保護簡との交点
に設りた友蔚鏡?内蔵の第1のビームオブチカルコニッ
トと、第1の保護筒と第2の保護筒との交点に設Uた第
Lやビームオブヂ力ルユニツ1〜と、第2の保護筒ど第
3の保S筒との交点に設(ノだ第3のビームオブヂカル
コ−ニツ1へとから構成されている特許請求i囲第4項
゛記載のプレイバックカ武による3次元一加1物のレー
yl力−ツテイングシステム。 (6)加“I:llIfil、Z軸方+14iI’#l
)”’c’り′−ボt一夕とは別にクロスピームF部に
クロスレ−rb丸1』の1−夕をHしでいる待n請ボの
範囲第1瑣記載または爾3項紀載℃プレ☆バック:方式
による3次冗加T’4のレーIf′カツヂイ>グシステ
ム。 3.発明の詳細な説明″′? 本発明ばレーザビ:一ムを用いて3次先加1物を?力ッ
ティングJるシスjムk:?′而ずる好ので、特に、3
次元加工物に:対し、2次元NCブ占プア身ルのデータ
?基本として残りの′1軸”R尚”のスキャニングを行
ない、′菖らたな3次元N″Cデータを作成して3次元
加?工物のLノーザカ:ツ?テイ?ングを行なう多ステ
ムに関する。1′・ 3次元形状をなす加工物を自動的に加:■?す′ると1
は、あらかじめ作:゛成された3次元NO′ブロヅアイ
ルデータに基づ?いて加工が行寿わ1れる。?しかしな
がら′3次元ftl”cブロブアイルデー“夕゛を設M
1図面から直接作?成{る?ごとは極めて困簀であ”る
?。?たiと見ブ占グらムを正瀝”に作A’4ザるこ?
とができたどじでL種’4’(j)”fJ囚?に′J:
り、?加?工物?専は必1ずしも設?剖図通り正確士は
加″〒盲杭で?必とiい。また、従来+li?加工物や
七少ルーに?加工を′i箇庸を示づ−表示(lことえば
+:’+j”=ジグ覆る場合であれば1・リムクイ:>
)?をーいtお?き、?jJ用古ボしトをパ1いてこの
表示を人手によりティーブングし、加工データを!![
!憶させ、艷るのも、こめティニ?ヂングデータにM−
iい’eIIri”’x.する方法が試みられた。 この方法では3次元加工jのティニブングの精度も低い
か硬リ:′結局″?作成iれた:冫二タは″誤差の?大
きなものとなら:ざ?るを9qなかった。iのため上記
あような産業昂ロボットによるティーチング笥適用範面
?がスボ?ツl’lII’やプラズマ溶泊等の精度を要
しない加工に限定ざれていたのである。 本発明は、」一記の点に鑑み〒6されたものであって、
2次元?”C”j’ロファイルデニタが段9l図而等か
ら比較’n″m易に作成{ることができる点に看目し、
よf2次元、。アD7′アイ是データ**’?成し?、
Jれを3次元?加?工物、立体モデル等の基本形状とし
て]ヘレーザにより残虻の1つの軸方向のスキャニン1
グを行ないJ新脩?な3次元データを作成し、このデー
タに雄づいてN℃加工の加工番行なうのであ1る?。′
?一゛一? 米発明の特一はレーザ1ユニチ1〜と3@′駆動マシン
とを結合させたー]ザおよび多?目的’C”NO加工シ
ステムに係?る。すなわち、このシ気テムでは多?くの
異なった機能′栃結合?でき1る多目?:的′j紅?工
1を責(くるものであって、たとえばり一?ザ照lフズ
ル、?1〜ルーザ、高速回?転スピンド元用?の′3つ
のサブ〜ッドを備えでいる。 .レーザヘツ1さによって加工?物12″′次元お?よ
びj次元のcx’c”u’−ザカッ?ティングすること
ができ机3次元レー+r’6ットの際は、3次?元:加
工物のマイ?ラー:図面又はしスター?モナルか:ら得
られる平面図形、すなわち×.Y軸に関”t’8’”2
次元プロファイルによって2′次元N”Cデータ?を作
?成したのち、このデー外にJ:つてトレ?−サKツド
を?相対?的に駆動し加?工機のテーブルに固定?した
加工物をスキャニしグじで2軸方向の?デー?タ“をと
り、このデータと”th”Mの2次元デ」夕とに基もぎ
新た−3次元NOプロファイルデータを作成し、プレイ
バック方式によりレーザヘッドi動して加工物?の3次
元的輪?郭を玩ツテイン′/;′?l′aoこのよ?う
にづると、信頼性′。あ範カッl..’5”−4”アヵ
C得4ゎ、非常,幅。 狭<fO.15nm/圧延鋼1=1關)、かつZ軸方向
の駆動で′立体的11線の力゛ットが容易に行な1′る
。 ネルをスキャ亜しiするの呈用い、マスターモデルのデ
ータ作成にも利用できる。このデータはべ一バニテーブ
のコニットによりパンチングされる。 スピンドルヘッドには高速回転スピンドル(R大18o
oo”’r.p’.)”e’mえ、。ltll7[:A
”H”,’刻y”’A”’Pff門。 れ..1:た3次元Nl07””夕.に.よ713次元
加工に利用される。コンピコー夕は、いiゆるCN’C
とCTCとを備えており、これらのシステムと、上記3
つの、,,ブにッドとを結合,6t”T’f41q’(
+)lfi’?も,5?.・・:11′1′・ ている。 ”’Q発明,.用い。3次元l加1機,.、通常渥アラ
ルミちーと同様に、テーブルの直線移動方向を?.. X輪、クロスレーノ曾方向をY軸、コラムと平行な方向
を4軸と旨..ク!スレ,−ル覧取り付けたメインへ:
ツドをY.Z軸方向に駆動できるようにしている。その
うえ、上記ヘッドの前面にはレーザ照射ノズル、高速回
転スピンドルおよびトレーサの各リブヘッドがZ軸と平
行に、しかも各別に昇降できるように組込まれている。 これらのサブヘッドのうち、高速回転スピンドルに轡宜
工具を取付けることにより、切断、溝切り、穴あけ、而
取等の加工を行うことが可.能である。 次に図面に基き本発明を詳細に.説明する。第1図.の
左半分はプレイバック.方式による3次元レーザカッテ
ィングシステムのブロックダイヤグラムを示す。このシ
ステムはCNCとCTCの両システム機能を備えたコン
ピュータ(11)と、例えば第2図以下に示される3次
元駆動加工Il(12)とを有している。コンピュータ
(11)は2次元データとトレーサによるZ軸NCデー
タとを結合して3次元NCデータを作成する機能をもっ
ている。 2次元NCデータは、前述したように3次元加■物のマ
イラー図面又はマスターモデルから得られる平面図形、
すなわち、X,Y軸に関する2次元プロファイル形状よ
り作成する。 上記のようにして得た2次元NOデータ(13)を、ま
ず、紙テープリーダ(14》にかけ、CNC装置の指令
により、DCサーボモータ(15)を駆動してテーブル
上に固定した加工物をX軸方向に移動させると共に、D
Cサーボモータ(16》を駆動してトレーザヘッド(2
3)をY軸方向に移動し、差.動トランス(18)によ
って感知されるZ軸方向のデータをCTCのトレーサコ
ントロールにフィードバックさせ、Z軸用DCサーボモ
ータ(17)を駆動ダる。これらの一連のデータの流れ
はCNC装置にとり込まれ、設定されたトレランス量に
より、テープパンチャー(20)を通して3次元データ
として出力される。 次にトレーりヘッド(23)を待機状態にまで上昇させ
たのち、レーザヘッド(21)をトレーサのスタート位
置に移動し、レーザヘッド照射ノズルを加工物の表面.
に接近させる。.このような準備を行なった後、前記し
た3次元NOデータ(14)を別の紙テーブリーダ(1
4)にかけ、ふたたびコンピュータに入力させ、X,Y
.Z.軸用の各D.Cサーボモータ(15)(16>(
17)を駆動してレーザヘッド(21)により3次元加
工物をレーザカットする。 なお、第1図中では、理解しやすいように、2次元およ
び3次元NGデータ作成の各プロセス内に、それぞれX
,Y.Z軸用のサーボモー夕が存在しているように図示
したが、実際には、X,Y,Z軸につき各1個のDCモ
ータが配置される。 第1図の右半分に図示したものは、本発明システムを、
3次元の形態をもつプレス金型を製作する工程に適用し
た場合の各ステップを例示したものである。すなわち、
プレス製品のマイラー図面(26)をデジタイザ(21
)により図形測定し、その測定値をテープ作成IIII
(28)にかけて2次元NCテープ(13)を作成する
。なおマイラー図面の代りにマスターモデルを用いると
きには、3次元測定機により2次元データを測定し、そ
のデータを自動プログラミング装置にかけて2次元NC
データ(13)を作成するものである。一方、プレス(
29)によってドローパネル(30)を作って3次元レ
ーザ加工機(12)のテーブルにセットして加工物とす
る。 2次元NCデータ(13)は前述したように紙テーブリ
ーダ(141にかけられ、そのデータをCNC機能とC
TC機能を備えたコンピュータによって処理し、トレー
サヘッドでトリムラインをスキャニングし、Z軸方向の
3次元データを取り出し、3次元NCデータ(24)を
作成する。このNCデータ(24)をリーダ(14)に
挿入し、そのデータをコンピュータ(11)で演算処理
し、プレイバック方式によりX,Y.Z軸のDCザーボ
モー夕を介しレーザヘッド(21)を駆動して3次元の
形態を持つド0一バネノレのトリムカッティングを行な
う。このようにしてトリムサンプル(31)を得るもの
であるが、ワークビースの形状により部分的に穴あきし
たピアスサンプルも作ることができる。 次に別のブレス(32)に上記サンプル(31)を挿入
してサンプルの所用部位のフランジ曲げ、あるいはりス
トライク加工(33)を行なう。このようにして加工き
れたパネルをパネル検査冶典(34′)でパネルチェッ
ク(35)の作一を?なし:′チェック合格、すなわち
v[Sの場合ニi五テーブ作成−1?2111F、ここ
に至るまでに使涌されたで前艷2次元NCデータC13
)を機械加工用2次完N′Cデープ<’2’s>にiー
し、このテープ(25)を用いて機械工場に饅−シたN
C加工機(31)を駆動して金型のトリムカットライン
加工(38)を行なう。パネルチェック(’3s+の段
階でチェック不合格の場?合、すなわちNOのときには
、チェックシ一トc′39>4しくはデータ?リスト(
36)を作成する。チェックシ一ト(39)の場合は、
デジタイザ(27)によつそ図形を一牽しミそめデニタ
に基づき自動プログラミング装置(28)で新たな2次
元NCデータを作成する。一方ケータリスト(36)の
場合には、−ニタリストの数値を自動プロミンク装@(
28)に入力し、新f02茨元′NCデータを作成する
。この一連の作業を行なうことによってY〔Sに導くも
のである。このように処]i+!でることにより正確な
ト1ノムラインを決定し、金型製造過程にお(プるトリ
ム型の修正作楽を1な〈ずもめである。?1?・ 第21は上記h次元レーザ廟工機(′12)の正面一を
示しi3′薗は銅面図を糸す。′εめ晶工−i門型プラ
ノミラーであって、ペッド(46)の1部にはDCサー
ボゼータ(15)で長手方向(反軸)′に往復動できる
乎−ブノi/(41)が載iiれている。ベッド(40
)の左右にはコラム(42)赫6上り、その頂部にクロ
スビーム(4血)が取付けられている。コラム(42)
(421の醋一ムは昇降自?在のレロスレール(44)
が設けられ、クロスレニル(44Eはメ?インヘッド(
45)が級付けられている。またメインヘッド(45)
5は多1的の3もめサテヘッド、讐なわちレーザ、八速
回転スピンドル、そしてトレーサあ各サブベッド(21
)(22)(23)を最付l;でいま。コラム(42)
(42)には一軸(46)(Ae)が設けられ、縦軸[
116)(46)の上端はべベル機構又はウ?オームi
m@を介してクロスビームca.n丙ti>横軸(ii
”5に連結されている。 クo2’ビーム(Iiiの上iにクロスレール*#用の
電動Ill(48)が設けられ、一導機構(49)を介
して前記横軸(’+71に結合さ適ている。前記?縦軸
(46)《46》はクロ臘レール(44)に噛合ってい
るので、竃動II(48)を正逆運転することにより、
クロ及レール(44)を昇降させることかできる。?前
記クロスレール(44)内にはク6ススクリュー(50
)が横架ざれ、一端に取付けた9軸用DCサーボモータ
(16)を駆動することによってメインヘッド《45》
をY軸方向に移動すること′$′七?きる。メインヘッ
ド(45)は第4図に拡大示するごとく、サドル(51
)と、大形のスライド(52′)と、サドル(51)の
上部に設けた冫軸用DCサーボモータ(iy’)とを含
んでいる。サーボモータ(11)を一動ずると、Z軸ス
クリュー(53)、カップリング(54’)4’hして
3つのサブヘッドを有す為スライド(52)を昇−させ
る。 第1のサブヘツ下(211は≠のスラ箔u(ssi部秀
にレーザ照射?用ノズル(56)を有し?でおり、ハシ
ドル(57)によりZ軸と平行なW?1軸方向に昇降自
在となっ?ている。照射ノズ?ル(se)’の上方には
?レーザビームの集束レシズ(58)が配−Δれ、冷却
ホース(59)およびアシストガス供?給一(60)が
’mm?けられてい?る。また集束レンズの取付け部よ
?り上力?にぼ、Z軸方向に伸縮できるテレスコピック
保1s′f−ユーブ(80)が配iλれてい葛.−2必
サブヘッド(22)のスライド(61)部分にW2軸方
向に高速回転スビ,高1z(62)?.i暮iあ。共ッ
,?64)?している。スピンドルの軸(63)にエン
ドミルなど・.゛1 の切削工具(図示省略)を取付ける。更に第3のサブヘ
ッド(23+u*o*ライド部分《61)にトレーサ(
65)を取付け、ハンドル(66)によってZ軸と平行
なW2一方向に昇降自?在とされている。トレ..′・
・. 一サ(65)は、先端にスタイラス(65a)を有し3
次元加工物をスキャニングしたときにスタイラス(’6
5a)の上下の動きを差勤トランス(18)を用いて電
圧変化量として取出し、前述のトレーサコント0−ラに
入力させるものである。 第2図および第3図に示すように上記機械の上部にはペ
ンダントアーム(68)が取付けられその末端に、ペン
ダントボックス(69》が吊下げられている。機械のベ
ッド(40》はビット(70)内に据付けられており、
ベッド側方のビット内にフレーム(11)を組み、その
上にレーザユニット(72)とビーム工11111 ンハン′+J(73)などを載置づる。レーザーII.
%yl・(72)嗅、CO2発振レーザで例えば出力1
0(}〜?覧?. 400Wの能力をもつ:で.いる。.一.方機械のコラ
ム(42>(42,)の前部にブラケット(’74,)
(741を固着しブラ7了トの上部にビームデリバリ一
手段を支持づべきブリッジ(75)を.わ夕¥。こ.の
手段は以丁述べやように3つの保Wl!!iIとオブヂ
カルユニットとを含んでいる。第2図の左夕のブラケッ
l−(74)にはZ軸と平行の方向に伸縮で寄る第1安
スレスコピック保護筒(77)を吊.持させ、またブ?
ツジ(75)には、数個のトロリ(78)を用いてY軸
と平行の方向に伸縮できる第2のテレスヲピッ?保護.
筒(.79)を吊持させている。さらに前記メイン5ツ
ド(45)のレーザヘッド軸心にZ軸と平行な方兜に伸
縮できる声3のテレスコピック保護%i1(801奪取
付ける。 エンハンリ(7色)勺第1の堡護筒(..77.)との
囮竺位置には内蔵させた反(}I11(98)によって
19−ザユ÷ツ1〜かうのレーザビームを直角に!折仝
ゼる第1のビームオブ.ヂカノリ1ット(81)が午!
・第1の保護筒(..77.]の上端と第2の保雫筒(
79)の一端タの交点に112のトー春オブチをルコニ
ツi〜(82)があり、.また第2の保護tlil(,
79)Q他端はメインヘッド(45)の上端のノj.X
ブクケッ]・1β4)にネ持ざれ、第βのどームオプチ
カルコニツ1〜(83)を介して第3の保護筒(80)
に結合されている。なお反一鏡[98.)(よ第4図に
示寸よう呻各ビームオブヂ力ルコニツ1〜内に45゜の
傾斜で取付けうれている。したがってレーザコニット(
72)によって発振されたレーザビームはエンハンザ(
γ3)でエネルギーを高めたのち、第1のビー.ムオブ
チカルコニット(81)の反射鏡にJ;り反射されて第
1の保護11!iI(77)に導かり、次いで、第2の
(一ムイ゜プチ力ルユニッi〜(82)により第2の保
q界c791に導かれ、四に第39ユ冊ット(83..
)を経不メインヘッド(45)に取イ11ノられた第3
9保護1!HllO)に至り、集束レンズ(58)を経
.てノズル(56)より照射さ.れる。..上記加工−
を用いて3次元加工物のトリムラインをカツ.ティング
1.るには、まずテープ.ル(41助上に加工物をセッ
トする。一方マイラー図面またはモデルに.基りて作成
.した2次元NCデータのデ一′を1ど1″一タ(11
)一力さ!・次ブインヘッド(45)を加工物の基準点
に移動し、ハンド?11111 ル(66)を操作しスライド(61)を下降させてトレ
ー.−1:1 勺ヘッド(23)の位置を制御する。2次元データの.
..1− データを]ンピコータ(11)で処理しX軸方向のD1
111111? 01ノーボモータ(15)を駆動してテーブル(41)
を水甲に移動させ、またY軸方向のザーボモータ(16
)を駆動してヘッドをクロスレールに沿って左右方向に
移動させながらトレーサヘッドのスタイラス(65al
によりZ軸方向の変位を取出し、その信号を1〜レーυ
コントローラに入力さゼてDCサーボモータ(17)を
駆動し、このようにしてトリムラインに沿ってトレーサ
ヘッドのスタイラスを一巡させる。この間のX,Y.Z
軸方向のデータとトレランス値とをコンビ]一タ(11
)で演算処理して3次元NOデータを作成づる。次にト
レーザヘッド).l’.″? (23)を元の位置にまで上昇させ、トレーザの位置に
レーザヘッド(21)を平行移動させたのち、レー11
1:1 ザ照射ノズル(56)を加工物表面より1.51程度に
まで接近さゼる。このようにしたのち、上記3次元NC
データに基づく.デ.一夕をプレイバック!,不加工機
リ2)をX.Y,Z軸につむ.1で3次元の運転.を行
わせる。一方レーザユニツl−(72)を起動し:エレ
ーザビームを.発生させる。レーグビームは剪述したよ
うに、エンハンヤ゛(13)、レーザビームA7.ヂカ
ルユニツh(81..)(82)(83)、保護筒(7
7)(リ)(80)および集束レンズ(58)を経て照
射ノズル(56)より照射され、1ヘレー勺でスキγニ
ングしたラインと同じラインをカッティング寸る。カッ
ティング終了後ハンドル(57)を逆転して照射ノズル
を元の.位置に戻すpやである。 レーザ照射イズル(56)は、第7図に拡大示ilIφ
ようにケーシ.ング(85)内に來束レンズ(58)を
内蔵さμ、.その下部にアシス1トガス供給管(60)
が取イシけられている。照射ノ.ズル(56)を加工物
(11.Q)に近づけ.不レー.ザビーム(86)を照
射1ると、照岬点(81)が加熱され、同時.に供給管
(60)から噴出さ.れるアシス忙ガスとの轡乗作用に
より、仁の部分(.117)h<.’tJ解.し、切断
され.る。第7図では加工物が水平面.上に.配.置.
されているものを示したが、3次元加工物は、水平面内
ばかりでなくz方向に.ト下し、その間.には傾斜面を
含んでいる。・その傾斜面が例えば45″を越えるよう
な場合には、照射点より斜め下方を溶解させてし?まう
。:第8図に示すものは、上記のようにレーザビームの
照劃方向に対して傾斜している加工面を、これと直交す
る加工面と同じように加工{ることがでぎるようにした
ものである。すなわちアシス1・ガスをレーザビーム照
射方向と全く同一方向に、これと重複させて吹き出づも
のでなく、・レーザビームの照射方向とは別の方向で照
射位置に対して.ほぼ直角のh向からアシストガスを吹
きつ番ノるものである。・: ・第8図にお{ノるレーザビーム照射ノズル(88)の
ケーシング(85)内には集束レンズ(58)が内蔵さ
れ、その下方にガス供給管(89)が設けられている。 ケーシング(85)とは別にレーザビーム(8B)の照
射点(87)に向ってアシストガスを噴出させる噴割ノ
ズル(90)を配置寸る。加工物(110)を加工1る
時は、レーザビーム照射ノズル(88)を加工物上の照
all点(87)に向(ノると餞に、アシズ+ガズ噴酎
ノズル(90)も向二点に向【ノるI,?照胴点(′8
7・)に吹きイq+iら?れたアシスhガスの一部は1
しここで反射し、小孔を通ってσ−シング(85)内に
入り込むおぞれがある。?ガス供給管(89)はこのお
それを解滌づるものであってケーシング内に適聞め方ス
を送り込lυでこれを小孔から吹き出させ,′云わば小
孔にTアーカーテンを作ってアシストガスの侵入を防ぐ
のである。このようにして加工物に対ザるレーザビーム
の照剣角度が急であうでもアシス1・ガスを被加丁物に
苅してほぼ垂直の方向に吹き{=Jけ、?これにJ:り
立体形状を有づる加工物の加工を確実ならしめている二 第5図、第6図は3軸駆動加工機の別の変形例の正面図
おJ:び側面図を承り。この装1はコラム内に縦軸をな
くし、かつクロスピーム上のクロスレニル饗降用モータ
を省略したものである。ずなわらベッド(40)の両側
に剛直なコラム(・91)(91)を立て、その上部に
クロスレール(92)を固着する。 クロスレール(92)はY軸方向のクロススクリコー(
50)を横架し、DCリーボモータ(1G)によってメ
・インヘッド(45)をY軸方向に移動さFlるように
し.ている。ベッド(40)後端には第3図とJti1
様にX軸方向のDC−tJ−ボモ.一タ(15)を有し
ている。メインヘッド(・45)の上部後方にはZ軸方
向のDCサーボモータ.(・17)を設け、メインヘッ
ド(4・5)・のス1・ロークを第2図および第3図の
ものより大きくして.いる。メインヘッド(45)には
レーザ、高速回転ス・ビンドルおよびトレーザの・各サ
ブヘシド(21)(22)(23)を有し、ベッド側方
のレー・ザコニット(73)からのビームはエンハンサ
(’73’l).;・?保.護簡.(77・)(.79
1そして(80)を通って照射ノズルに導かれることも
前と同様であ.る。第5図、第6図の場合1.には、ク
ロスレール卿降用モータを省略し、またコラム内に縦軸
を通.していないので全体が低コストで製作できる。・
:・・...′ 次に本発明システムの利用について説明する。 ■.プレス用シ一トメタルの切断(ブランクヵッティン
ク)・・・・:・ 第9図に示づように、最初に理論的に輝出されたデータ
を元に2次元NCテーブ(100)を作成しシートメタ
ル(1021をレーザマシン(101)でカッティング
.する。カツ1〜されたシー1へメタル(102)をプ
レス(1031でドローまたはフA−ムを行なう。 ?これを検査治具(1041でヂエックし、その結果、
絞り後のカツ1〜ラインが悪ければ2次元NGテープを
修正し、再度ブランクのザンブルバネルをレーザカット
によって作る。チェックイエスとなったときに、使用し
たNCテープのデータに基いてブランク型のダイ加工用
NCテープを作成し、N′C機によってブランク型を製
作する。 ■.1〜リムラインの確認と修正. 第10図はプレス[+061でドローパネルを作り、レ
ーザマシン(1071でトリムカシトし、別のプレス(
1081でリストライク又はフランジ曲げを行ない、検
査冶具(109)でチェックした場合を示1。・フラン
ジ曲げ加工の場合には第11図のようにドローカ一ブ(
93)が伸ばされ、折曲げられて、点線で示す7ランジ
(94)に成形さ.れる?。折り曲げ点(95)からト
リムカットライン(96)までの距[’ffは、トリム
カット後のフランジ曲げでフランジ長さがベンド点から
正式寸法Lとなるように、ドローカーブ(93)上に展
開し牟位置でなければならない。 このようなカットラインの決定は理論的に解析されたプ
ログラムによって行うことは不可能ではないが実際上困
難である。また第12図のごとくドローカーブ(93)
の略中央部分をリストライクして点線(97)に示すよ
うな形状となるには、トリムカットライン(96)はリ
ストライク工程のとき、フランジ長さKが正M長さにな
らなけむばならはない。 この場合もトリムラインの決定は非常に困難である。 従来はトリム型そのものの修正の繰返しによって処即す
るか、またはハンドワークによりサンプルパネルを作成
するかによって、確認作業を行ってきたがいずれも大変
な費用と時間を要していた。 このような問題解決に本発明システムが有効に適用され
る。 本発明システムを上記作業に対応して図式化すれば第1
図の右半分になる。すなわち、本発明によれば最初に理
論的に算出されたデータにより2次元NGテープ(13
)を作成し、トレーサヘッド(23)によりトリムライ
ンをスキャニングして3次元NOデータ(24)に変換
したのちトリムザンブルパネルのレーザカットを行ない
、フランジ曲げ、リストライク等の後工程をトライし、
チェックする。チェックの結果が不良であれば、2次元
NCデータを修正し、上記サイクルを繰返す二結果が良
好となったとき、最後に行なったトリムザンプル製作に
用いたNGデータに基いて金型製作用NCデータを作成
しトリム型の製作を行なう。 ■.ゲージ用メタルの切断およびチェツキングフィクス
チアー用断面ゲージの作成 3次元形状をなす金型およびモデルの任意の断面のメタ
ルゲージ又はチェッキングフィクスチャー用ゲージが必
要な場合において、NCデータが用意されていないとき
には次のようなプロセスで行なう。 1)モデル上でスキャニングしゲージ断面形状のデータ
を得る。このとき本システム内でX,Z又はY,Zのデ
ータをX.Yに変換する。 tl)出力されたデータをスタイラスの半径分をオフセ
ットしたNGデータに編集する。 ii1)ii)のNCデータに基づきレーザヘッドを駆
動してメタルシ一トをカッティングする。 ■.マスターモデルの測定とNCデータの自動作成マス
ターモデルをスキャニングして曲面データをNOデータ
に出力させる。 v6マスターモデルのNO加工 高速回転スピンドルを使って予め用意された3次元およ
び2次元NOデータによりモデルの曲面加工、稜線加工
、プロファイルを行なう。 ■積層手段による簡易ブランクダイの顎作■.テストカ
ー用プレスパネル(セミマスプロダクション)のトリム
およびピアス加工・ ■.FMC用発砲スチロシルのプロファイル切断本シス
テムのスケーリング機能を使用して縮尺または拡大させ
たFMC(フルモールドキャスティング)のプロファイ
ルを加工する。その他工夫次第で種々の加工が可能であ
る。 以上詳述した通り本発明はトレーサ、レーザビーム照射
ノズル、高速回転スピンドル等のサブヘッドを有する3
次元加工機と、CNCIliII!を備えたコンピュー
タとからなり、2次元NOプロファイルに基づきトレー
サを駆動しZ軸方向のデータを取出して3次元NGテー
プを作成し、このデータをプレイバックしてスキャニン
グしたラインを正確にレーザカットすることができ、し
たがって3次元形状の加工物に対して極めて精度の高い
加工を施すことができる。
′1トガスの作一により被茄ヱ物を幅:@いラインで′
切断f:Δる。加工物が単なる平板状のもの,あるいは
z一芳向のーきか僅か6iのでは特に間iはないが、傾
きが繍しいときには照射ざれるビームの加熱?がija
l方晶に移動して照i廊位を溶一溶接でき?な<”16
ことかある?。巳のような場合に?ハヒーム照i方向に
吹出すチシ支トガスi配し、ビー云照射点一向けてアシ
スト万スを吹出させるようにすれば、上記のように2方
向の傾きの急激なワークビースに対しても正確にレーザ
ビームによる切断加工を行うことができる。 次に図面に基き本発明を詳細に説明する.弟1図におい
てチェーンラインで囲んだ部分(10,)はプレイバッ
ク方式による3次元レーザカッティングシステムのブロ
ックダイヤグラムを示す。このシステム(10)はCN
CとCTCの両システム機能を備えたコンビl一タ(1
1)と3次元駆動加工機、たとえばブラノミラ−(12
)とを有している。コンピュータ(11)は2次元テー
プと1〜レーサによる2軸NCデータとを結合して3次
元NCテープを作るものである。 3次元加工物をNOプログラミングによって加工するに
は、マイラー図面又はマスターモテルを検討し、ディフ
ニーrション、カッティング、コントロールの各スティ
トメントプログラムを作成し、タイプライターにてキー
インし、自動解析してカッターロケーションデータ等の
NCソフトウェアの出力を決定し、この出力とポストプ
ロセッサのデータとを結合して紙テープを作り、NCフ
ォーマットを経てNCテープを作成し、これをNGマシ
ンにかけDCザーボ系を作動させるものであるが、3次
元加工物をカッティングする本発明においても基本的に
は同様の手順を採用するものである。 上記のようにして得た2次元NOテープ(13)を、ま
ず、紙テーブリーダ(14)にかけ、その入力を解析器
(11a)で解析しパルス変換回路(Ilb)で信号を
分配してX,Y軸の2次元制御信号を発し、DCサーボ
モータ(17)を駆動してZ軸のテーブル上に固定した
加工物(110)をX軸方向に移動させると共に、DC
サーボモータ(17)を駆動してZ軸の位置制卸された
トレーサヘッド(23)をY軸方向に移勧し、スタイラ
スによってZ軸方向のデータを得る。トレーサヘッド(
23)の一巡によって取出されたZ軸方向の情報は、1
・レーサコントロール(18)、Z軸用DCサーボモー
タ(17)を経てコンピュータ(11)に至る.DCサ
ーボモータ(17)からの信号を回111[11clで
処理し、その出力とパルス変換回路mb)に基いて解析
器(11d)で処理し、同時にトレランス設定器(19
)からの信号と共に演算処理し、パンチャー(20)を
用いて3次元NOテープ(24)が作成される。 次にトレーサヘッド(23)を待機状態にまで上昇させ
たのち、レーザヘッド(21)をトレーサのスタート位
置に移動し、レーザヘッド照射ノズルを加工物の表面に
接近させる。このような準備を行なった後、前配した3
次元NOテープ(24)を別の紙テープリーダ(25)
にかけ、ふたたびコンピュータに入力され、解析器(1
1el、パルス変換回路(11r)を経てX,Y.Z軸
用の各DCサーボモータ(151+161(17)を駆
動し、レーザヘ.ツド(21)により3次元加工物(+
101をレーザカットする。なお、レーザカットに代え
エンドミノヒ加工をおこなうときには、上記X.Y.Z
軸用の各DCサーボモータの出力を高速スピンドルヘッ
ド(22)に出力させればよい。また、第1図中では、
理解しやすいように、2次元および3次元NOテープ作
成の各プロセス内に、それぞれX.Y.Z軸用のサーボ
モー夕が存在していているように図示したが、実際には
同一符号のサーボモー夕は互いに共用させて、X.’/
.Z軸につき&11のDCモ−タがlli!置サれる。 第1図の右半分に区示したものは、本発明システムを、
3次元の形態をもつプレス金型を製作する工程に適用し
た場合の各ステップを例示したものである。すなわち、
プレス製品の図面又はモデル{26}をデジタイザ(2
1)により図形測定し、イの測定値をテープ作成装II
(281にかけて2次元NCテーブ(14)を作成する
。一方、プレス(29)によってドローパネル(3o)
を作って3次元レーザ加工II(121のテーブルにセ
ットして加工物(110)とする。2次元NCテーブ(
13)は前述したように紙テープリーダ(14)にかけ
られ、そのデータをCNCIl能とCTC機能を備えた
コンピュータよって込理し、トレーサヘッドでトリムラ
インをスキャニングし、Z軸方向のデータを取り出し、
3次元NGテープ(24)を作成する。このNCテープ
(24)をリーダ(25)に挿入し、そのデータをコン
ピュータ(11)でml処理し、プレイバック方式にょ
りX,Y,Z軸のDCサーボモータを介ししニザヘッド
(21)を駆動して3茨元お形態を持つpo−>(ネル
のトリムカッティング番行なう。このようにしてトリム
サンプルを得るものtあるが、ワニクビースの形状によ
り部分的ニ央菖きした1アスサンプルも作ることがモキ
る。′? 次に別のプレス(32)に1記サンプルを挿入して旬ン
ブルの所用部位のフランリ曲げ、あるいはリストラ才ク
加工{33}を行なう′。この加工物をパネノ1検一@
l(34)でパネルチェックi3s”1%作乗をなしデ
ータリスト(36)を経てテーブル作成m@(28’)
にリサイクルさせる。チ蘂ツク合格、すなわちYESめ
場合にはテープ作成装一(28)で前酷〉洟元NCテー
ブ(13a)に変換己、こめテーブ(j3)を用いそ機
械工場に設一したNd加工機市}i駆動して金型のトリ
ムカッI・を行ない製品番作るバネ?元チェックC35
)の段一でヂエック不合格め一合:、すなわちNOのき
には、チェッ?クシ一ト(39)を作りデ閏タイザ(2
7)に送るでデータの修正を行なう。?データの修正値
をエディターしてあfら?しいNCテープを作成し、所
定のモデルに合致したプレス加工ができるような金型の
製作をめざすものである。第2−は上記3次元レーザ加
工機(12)の正面図を票し第j図は側面図を糸す。こ
の加工機は門型プラノミラー÷あっ?て、ヘッドi46
’)の上赫にはD’Cサーボモータ(15)で長f−芳
ffJ”(X’1m)に往復動でぎるテーブル(41)
が載置されている。ヘッド(40)の左iiコらム(4
2)が立上り、その頂ーにク0ス1−ム(43)が取付
けられている。コラム[42)(42)の前薗には昇一
内栓のクロスレール(44)が設けられ、クロス1−ル
(44)には冫インベッド(45)が取付けられている
。゛またメインヘッド(45)には多目的の3つのサブ
ヘッド、すなわちレーザ、八冫スe−1スピンドル、そ
してトレーサの各サブヘッドt2i)c24’>(23
)を取付けている。コラム(421(4211,:は縦
軸(48)(46)が設けられ!?縦軸〈4G′)《4
6》の上端はベベル機構又はウォーム*mを介しぞクロ
ズビーム(53)内の横軸(47)に連結されているク
ロスビーA(43)の上部に2軸方向位一ぎめ?用の?
電i機(4li)がもう番ヂられ、伝導機構を介して前
記横軸(47)一結合されている=前記縦軸(4e+(
46)はクOスレール(44)に一合っているのでミ電
動*(48)を正逆運転することにより、クロ?スレー
ル(44)を昇降させてメインヘッド(45)メ位諏ぎ
めを行なうことができる。・?・・ 前記クロスレニル)44)にはクロススクリュー(50
)が横架され、一端に取付けたY軸用DCサーボモータ
(1G)を駆動することによるでメインヘッド(45)
をY軸方向に移動することがモき葛。櫨イレヘッド(4
5)は第4図に拡大示す為ご左<、サドル(51)と、
?大形のスライド(52)と、サドル(51)のF部に
設けたZ軸用DCサーポモータ(17)とを含んでいる
。サーポモー★(17)を駆動するi、主軸(53).
′カップリング(54)を介して3つのサブヘッドを有
するスライド(52)を昇降させる。第1のサブヘッド
(21)は手のスライド(55)部分にレーザ照一用ノ
ズル(56)を有しており、ハシドル(67)の上方に
はレーザビニムの集束レンズ(r+a’)が齢置され、
冷却ホース(59)およびナシストガス供11*T60
1が取付けられている。また集束レンズの敢付け部韮り
上方には、Z軸芳向に伸縮できるテレスコピック保護チ
ilブ(80)蒜配置されている。第2の篠”ハッド+
’22’)は、そのスライド(61)部分に一動機(G
2)と、高速回転スピンドル(63)と、Z@η平行な
W2軸人向にスライド(61)を弄降させるハンドル(
64)とを有している。スピンドル(63)は、その先
端にエンドミル、フライスなどの切削工具(図示省略)
を取付ける。電動tI(62’)の運転により切)II
I工具を諷速にi転させて加工に対し所望の機械加工を
行なわせることができる。更に−3のサブl\ツド(2
3)はそのスライド部分(67)にトレーサ(65)を
取付け、ハレドル(66iにようてZ軸と平行なW3軸
方向にi降自在とされそいる。トレーサ(65)は、先
端にスタイラス(65a)4有し3次元加工物をスギャ
ニングしたときにスタイラス(65a)の上下の動門を
例えば作動トランスlユーサを用いて糟圧変化昌として
取出し、前述のトレーサコントローラ(18)に入力さ
せるものである。?上記機績め上部にはペンダントアー
ム(6B)が取付けら1貧の氷一に、各DCサーボモー
タ(15)(16017)をマニュアルで操作するペン
ダントボックス(69)が吊下げられ、その押ボタンを
扱うことにより、CNCシステムで駆動される各軸方向
値をマニュアルで介入することができる。機械のベット
f40>lま第1図および第2図に示すようにビッ1・
(70)内に据付けられており、ベット側方のピッ1・
内にフレーム(71)を組み、その上にレーザユニット
(72)とヒームエンヘンサ(73)を載誼するレーザ
ユニット(72)は、たとえばGO2発振レーザで例え
ば出力100〜400Wの能力をもっている。一方機械
のコラム(42)(42)の前部にブラケッ1〜(74
)(74)を固看しブラケットの上部にビームデリパリ
一手段を指示すべきブリンジ(75)をわたす。この手
段11以下述べるように3つの保護筒とオプチカルユニ
ツ1・とを含んでいる。第2図の左方のブラケッ1〜(
74)のエンヘンサ(73)との間にはZ軸と平行の方
向に伸縮できる第1のテレスコビック保1筒(77)を
吊持する。ブリッジ(75)には、数個の1・ロリ(7
8)を用いてY軸と平行の方向に伸縮できる第2のテレ
スコビツク保護筒を(79)を吊持させる。 さらに前記メインヘッド(45)のレーザヘッド軸心に
Z軸と平行な方向に伸縮できる第3のテレスコビック保
+3笥(80)を取付けるTンヘンサ(73)と第1の
保護筒(77)との屈折位置にはレー}fユニソトから
のレーザビームを内蔵させた反!!4鏡(98)によっ
て直角に回折させる第1の保護筒(77)の上噛と第2
の保1筒(79)の他端はメインヘッド(45)の上端
の小ブラケット(84)に支持され、第3のビームオプ
チ力ルユニット(83)を介して第3の保N1M880
)に結合されている.なお反射&i(98)は第4図に
示すように各ユニット内に45゜の傾斜で取付けられて
いる。したがってレーザユニット(72)によって発振
ざれたレーザビームはエンヘンザ(73)でエネルギー
を高めたのち、第1のビームオブチカルユニッh(81
)により反劃ざれて第1の保詭筒(77)に導かれ、第
3のユニツl−(831を経てメインヘット(45)に
取付けられ第3の保護筒(80)に至り、集束レンズ(
58)を紅でノズル(561J:り照則される。 上記加工機を用いて3次元加工物(1101のトリムラ
インをカッティングするには、まずテープノレ(41)
の上に加工物をセッ+−Uる。一方マイラー図面または
モデルに基いて作成した2次元NCアーブのデータをコ
ンピュータ(11)に入力させる。次にメインヘッド(
45)を加工物の!!準点に移動し、ハンドル(66)
を操作しスライド(64)を加工させてトレーサヘッド
(23)の位置を制御する。2次元テープのデータをコ
ンピュータ(11)で処理しX@方向のDCサーボモー
タ(151t駆動してテーブル(41)を水平に移動さ
せ、またY情方向のサーボモータ(16)を駆動してヘ
ッドをクロスレールに沿って左右方向に移動させながら
1−レーサヘッドのスタイラス(65alによりZ軸方
向の変位を取川し、その信号をトレーサコントローラ(
18)に入力させてDCサーボモータ(17)を駆動し
、このようにしてトリムラインに沿って1−レーサヘッ
ドのスタイラスを一巡させる。この問のX,Y,Z軸方
向のデータとトレランス値とをコンピュータ(11)で
演算処理して3次元NGテープを作成する。次に1〜レ
ーサヘッド(23)を元の位mtこまで上昇させ、トレ
ーサの位置にレーザヘッド(21)を平行移動させ、ハ
ンドル(57)を操作してレーザ照躬ノズル(56)を
加工物表面より1.5111m程度にまで接近させる。 このようにしたのち、上記3次元NCテープに基づくデ
ータをプレイパックして旭工1(12)をX.Y,Z軸
について3次元の運転を行わゼる。一方レーザユニツl
−(72)を起動してレーザビームを発生させる。1ノ
ーザビームは前述したように、エンヘンサ(73)、レ
ーザビームオブチカノレユニット(81)(82)(8
3)、保讃筒t77)t79)(8t1)および集束レ
ンズ(58)を経て照射ノズル(56)より照射され、
1・レーサでスギャニングしたラインと同じラインをカ
ッティングJ−る。カッティング終了後ハンドル(57
)を逆転して照劃ノズルを元の位置に戻すものである。 レーザ照射ノズル(56)は、第7図に拡大示覆るよう
にケーシング(85)内に東束レンズ(58)を内蔵さ
甘、その下部にアシストガス供給管(60)か取付けら
れている。照劃ノズル(56〕を加工物(110)に近
づけてレーザビーム(86)を照射すると、照劃点(8
7)が加熱され、同時に供給管(60)から噴出される
アシストガスとの相乗作用により、この部分(87)が
溶解し、切断される。第7図で、は1加工物が水平面上
に配置ざれているものを示したが、3次元・加工物は、
水平面内ばかりで.な、ぐ2方向に上下し1その間には
傾斜面を含ん1でい1:る。.そ・:の傾斜面が例えば
45゜を越えるような場合には、照射された熱は傾斜面
の下方に移動し、照射点(87)の溶解温.度を保てな
くなることがある。.′・・第8図には上記の点に鑑み
、レー?ザビームの照:射方向に対して傾斜している加
工面をζこれと直交ずる加工面と・同じように加工、す
ることができるようにしたものである。すな・わち第7
図ではアシストガスをレーザビーム照射方向と全・く同
.→方向・に、これと重複させて吹き出すもので?ある
が第8図に示すものではアシストガスを被加工材のレー
ザヒームの照劇点に、照射方向とは別の方向で照躬位I
に対してほぼ直角の方向から吹きつげるものである。・
.′ 第8図におけるレーザビーム照射ノズル(88)のケー
ジング(85)とは別にレーザビーム(86)の照射点
(87)に向ってアシストガスを噴出させる晴躬ノズル
(90トを配置する..lffrIJ物?゛〈110)
を加工する時(ま、レーサビーム照射レズル?:(88
)を加・工物上の一転+87)lユ向1jるど具?に1
ζア?゛レストガス鳴射:ノズル(901も同一白に向
けるb照1制点(81)に吹き付lプられたアシストガ
スのー・一部【′j.、ここで反射し、小孔を通ってケ
ーシング(185)′内に入り込むおそれがある。ガス
供給管(89)はこの・おそれを解消ずるものであ二1
てケーシング内15適Iめガスを送り込んでこれを.小
孔から吹き出さヒ.::・云わば小孔にエアーカニテン
を作つ′Cアシズ{・ガスの侵入を防ぐのである。この
ようにして加工物に対するレーザービー′ムの照射角度
が急であってもアシストガスを被加工材に対してほほ垂
直の方向に吹き句け、これにより立体形状を有する加工
物の加工を確実ならしめている。第5図第6図は3軸駆
動加工機の別の変形例の正ilffi図およ0@面図を
示す=この装置は1ラム内に縦軸をなくし、:・かつク
ロスビーム上?に位置1i111Kl用のモークを省略
したものである。すな1)ちベッド140)の両廁に飼
直なコラム+91)(91)を立て、その上部にク自ス
レール(92)を固着する。 クロスレール(92)はY軸方向のクロススクリュー(
50)を横袈し、DCサーボモータ(17)によってメ
インヘッド(451)をY軸方向に移動させるようにし
ている:。ベッド(40)の後端には第3.図と同様に
X軸方向のDCサーボモータ(.151)を有している
。メインヘッド(45)の上部後方にはZ軸方向のDC
サーボモータ(17)を設【プ、メインヘッド(45つ
のストロークを第2図および第3図のものより大きク.
シている。メインヘッド(45)にはレーザ・、ハイス
ピードスピンドルおよびトレーサの各サブヘッド′(2
1)(22)(23)を有し、ベッド側方のレーザユニ
ット(73)からのビームはエンヘンサ(73)4”′
保11!I(77)(79)そして(8σ)を通って照
射ノズルに導かれることも前と同様である。第5図の場
合には、位1制1IlI用のモータを省略し、またコラ
ム内に縦軸を通していないので全体が低コストで製作で
き、.シかもDCサーボモー夕による3次元制御が容易
と.なる,・・ 次に本発明システムの利用について説明する。 ■.プレス用シートメタルの切断(ブランクhツテイ?
ング)?・: 第9図に示すように一最初に理論的に算出されたデータ
を元に2次元2cテ=ブ(100)を作成し?シートメ
?タルをレーザセシン(101)でカッティングする一
カッ?トされたレートメタノレをプレス(103:)・
でド自一またはフオニムを行なう。これを検査装置(・
104)・でチェックし、その結果絞り後めカットライ
ンが悪ければ.2次元一〇デーブを修正し、再度ブラン
クのサンブJレバネノレをレーザカツ1〜にようて作る
チェックイ土スとなったときに、使用したNOテープの
データに基いでブランク型のダイ加工用NOテープを作
成し、NO機によってブランク型を蝦作する。? ■.″スタシビングダイめトリムラインの確認と修正・
(ト1〕ムカツティング)′? 第10図はプレス(10′6)でドローパネルを作り、
レーザマシン(107)でトリム′tJ少斗し;別のプ
レス(106)でドローパネルを作り、レーザマシン(
107)でトリムカットし、別めプレス(10’8)で
リストライク又は7ランジ曲げを行ない、?検査[W1
(109)でチェックした場合を示す。フランジ曲げ加
工の場合には第11図の様にドローカーブ(93)が沖
ばされ、折り曲げ点(95)から1〜リムカツl・ライ
ン《91》までの距IIlは、1・リムカット後のフラ
ンジ曲げでフランジ長さがベット点から正式寸法Lどな
るように、ドロ一力ーブ(93)上にW&面した位置で
なければならない。このようなカットラインの決定は理
論的に解析された70グラムによって行うことは不可能
ではないが実際上困麺である。 また第12図のごとくドローカーブ(93)の略中央部
分をリストライクして点線(97)に示すように7曲げ
する場合には、トリムカットライン(96)はリストラ
イク工程のとき、フランジ長さKが正規艮ざにならなけ
ればならはない。この場合もトリムラインの決定は非常
に困齢である。 従来は1・リム型そのものの修正の繰返しによって処理
するか、またはハンドワークによりサンプルパネルを作
成タ“るかによって、確認作業を行ってきたがいずれも
大変な費用と時間を要していた。 このような問題解次に本発明システムが有効に適用され
る。 本発明システムを上記作業に対応して因式化すれば第1
図の右半分になる。すなわち、本発明によれば最初に理
論的に算出されたデータを次元NOテープ(13)を作
成し、トレーサヘッド(23)によ.りトリムラインを
スキャニングしプレイバラ夕方式にて3次元NGテープ
(24)に変換したのちトリムサンプルパネルのレーザ
ヵットを行ない、7ランジ曲げ、リストライク等の後工
程をトライし、チェックする。チェックの結果が不良で
あれば、2次元テープの修正と、上記サイクルを繰返す
。 結果が良好となったとき、最後に行なったトリムサンプ
ル顎作に用いたNOテープを作成しトリム型の一作を行
なう。なお、前記スキャニングした値をコンビータによ
りスヶーリングしたNGデータに基いてレーザカットす
ることもできる。 ■.ゲージ用メタルの切断およびチェッキングフィクス
チアー用断面ゲージの作成 3次元形状、特に3次元金型は意匠デザイナーのセンス
によって設計されることが多く、数式では表現できない
曲面を持つ。このような自由曲1を空間内のX,Y.Z
IItllの入力情報としコビュー夕により入力された
点群な元にしNOテプから多々ちに加工用のNOテープ
を作成ツる−とは容易でない。金型メーカーに発注され
る設:図面は必要箇所の断面形状しか記入ざれておら“
それらを結ぶ中間の曲面を作り出す作業か入る1この作
業の前提として断面メタルゲージ又はチンキングフィク
スチV−シエルを用意すること,できる。NCテーブが
用意されていない場合に1次のように行なう。 1}モデル上でスキャニングしグージ断i[+l状イデ
ータを得る。このとき本システム内でX17又はY.Z
のデータをX,YにW1換する511)出力されたデー
タをスタイラスの半径分{オフセットしたNCテープに
一楽する。 i,II)N)のNOテープに基づきレーザヘッド{カ
ッティングする。 ■.マスターモデルの測定とNGテープの自動作成マス
ターモデルをスキャニングして曲面デーfをNCテープ
に出力させる。 ■.マスターモデルのNO加工 ハイスピードスピンドルを使って予め用意された3次元
および2次元NGテープによりモデルの曲面加工、稜線
加工、フロアファイルを行なう。 ■積胴手段による簡易ブランクダイの製作■.テストカ
ー用ブレスパネノレの1−リムおよびビアワークのセミ
マスプロダクション ■.FMC用発砲スチロールのプロファイル切断本シス
テムのスケーリング機能を使用して縮尺または拡大させ
たFMCのフォイルを加工する。 その他工夫次第で種々の加工が可能である。 以上詳述した通り本発明はトレーサ、レーザービーム照
射ノズル、高周波スピンドル等のサブヘッドを有する3
次元加工機と、ONCII能とCTC機能を備えたコン
ピュータとからなり、2次元NOプロフィルに基づきト
レーサを駆動しZ軸方向のデータを取出して3次元NC
テープを作成し、このデータをプレイバンクしてスキャ
ニングしたラインを正確にレーザカットすることができ
ニしたがって3次元形状のプレス金型又はトリム憎等の
加工物に対して極めてliI[の^い加工を施スことが
できる。しかも加工物に基いて3次元プロファイルNC
プログラムを作成するときは、加工材を動かすことなく
直ちにこれを加工すること.ができるから、極めて能率
が良く、しかも精度の高い加工をすることができる。 第1図は本発明カッティングシステ:ムのブロック図、
第。1本発明,Cll1い.3軸駆1動用.一ヶ加.I
117)″″.Iil1,131%2&;tl21ff
i17).“ゝ゛1“!は第1図に示す加工機のへ.ツ
ドの拡大正面図、第15図は3軸駆動レーザ加工機の別
の変型例の1iE←.図、第6図は第5図?側面図、第
7図は本発明に.用い。L/−f11[IJ/X,(7
)拡大断i1i1g,19?門.−: プレス金型製造時におけるブランクカツTイどグのブロ
ック図、第10図はトリムカッティングのブロック図、
第11図および第12図はドローパネルをトリムカット
する場合のパネル端部の拡大断面図である。 (10):カッティングシステム(11):コンピュー
タ(121:3次元駆動加I1(13)+2次元NGテ
ープu41(25):テーブリーダ(15)(16)(
17.NOサーボモータ(19):l−レランス設定器
(201:テープパンチ〒一(21):レーザヘッド(
221:ハイスピードスピンドルヘッド(23):トレ
ーサヘッド(24):3次元NCテーブ(411:テー
ブル(43):クロスビーム(441:ク0スレー:7
1/(45)メイ’,>ヘツt’(4B):位[&’J
Iin用モ−9’(501+クロススクリジ−(56)
:レーザ照射ノズノ計(?65):l−レーザー(65
a):スタイラス(72):レーザユニット(73):
.ビニムエンヘンサ(7:5):ブリッジ(7てj(7
9)(80):保護笥(at”)(82)’j(’+1
3):ビームオブチカルユニット(10):3次元加工
物 468− −469− −4707 手続補正一(自発冫 昭和57年9月22「1 特許庁長官殿 (特許庁審査官殿) 1事件の表示 昭和57年特許願第141750号 ″1゜梵C<”tpmareJ:Aカtiai’*tv
v−qyカッティングシステム 3.補正をする者1 特許出願人 4.5つい株式会社富士鉄工所 竃京都港区西断檎204(7)4’小里1?yk”””
””;”””?(7134、′笥循Sr’6i糖′)5
.拒絶理由通知.7)!3付TKLL5(18)776
・+゜(580)56J7ル補正命令 ・昭和年月日 6.補正の姶象 明細書中発明の詳細な説明の楠 7,補正の内官 (】)明細沙第14’3!7〜18行「プレス製品の図
面又はモデル(2G1Jを「プレス製品のマイラー図而
(ハ)」と訂正する。 (2)同沓第14頁10行1’−NOテープa(イ)を
作成する。」を次のようlこ訂正する。rN”Oテーブ
峙を作成する。なおマイラー図面の代りにマスターモデ
ルを用いるときには、3次元測畢機により2次元データ
を測定し、そのデータを自動ブpグラミング装Miこが
けて2次元Noテープ(13)を作成するものである。 」 以上 ..手!売補正.シ(..方式) 昭和57年12月6日 特許庁長官殿 (特許庁審査官殿) 1.¥件の表示− 昭和57年特許願第141750号 2.発明の名称 プレイバック方式による3次・元加工物のレーザカッテ
ィングシステム・ ゜゛″″″′.″f:.=”;?..い・株式会社富士
.鉄丁所 4.代理人 W’m’fMl.’;’W”iY?mノσ》sva!J
『11rノρ{l11孕律1・シ許小ざZ町 (7I34)弁〕」1士?芦f:!1”’riT,F2
沿5,姥軽腓,)ヨ?TEL(50E)77(″3“1
゛80ゝ53”゜〈補正命令 昭和′57年11月30日 6.補正の対象″″ 明細書中「図面の簡単な説明」の′楠 111 γ,補正の内容 明細楊中愉第31頁第16行の「拡大断面図、」と「第
9図」との間に[第8図は同じく別のレーQぽシ ザ照射ノズルの拡不断面図、」を加入する手赫補i一竺
.<r4>.. 昭和58年11月17口 特許庁長*殿? 1.事f4の表示 昭和57イ[特許願第141750月 2.発明の名称 プレイバックh式にJ、る3次元加丁物のレーり“カッ
ティングシステム3.補正をする者 事件との関係 特許出願人 株式会社富士鉄工所 4.代理人′? 東京都港区西新橋1−18−14..,小里会館“゜4
′′″′″n*mPFib。, (71341弁埋士芦田直か1名〉 電話03−508−7763.580−56175.補
正の対象 明1書全文および第1図 6.補正の内容 (1)明IIl書全文を別紙の通り訂正づる。 (2)第1図を別添の通り訂正する。 以十 ...明一慮 1.発明の名称 プレイバック方式による3次元加工物のレーザカッティ
ングシステム 2.特¥+請求の範囲 (1)レーナ照射ノズル、高速回転スビンドルー、およ
び1・レー.1ノの3つの1jブヘッドを備え.たメイ
ンヘッドをX,Y,Z軸方向に駆動しつる3次元駆動加
.■機と、前記加工機の側方に配置したレーザ」ニット
と、レーザコニットからのレーザご−ムを前記レーザヘ
ッドの照射ノズルに聯くためのレーザビームデリバリ.
一手段とユX,Y軸方向F)9−2一を持つ2次元NC
テープに基づき、前記加工機のトレー1ナーヘッドを駆
動.レー、3次元加工物の所要ラインをスキャニングし
てZ軸方向の一デ・・1ダを・取りだして3次元NCテ
ープに変換しムレイパック方式によりレーy−ヘッドを
駆動する機能を有するコンピュータとからなるプレ..
イバック方.式による3次元加工物のレーy一カッティ
ングシステム。 (2)3次元駆動加工機は、ヘッド1二部において水平
方向(X軸)にj1復セできるテーブルと、テーでルの
両側に立上る1対のコラムと、コラムの上部に渡したク
ロスレニノLと、クロスレール内に横架したクロススク
リコーと、ク凸ススクリコ一に?よってクロス方向(Y
軸)に移動できるように久1人レ−ニルーに取り付けた
メインヘッドと、メインヘッドの前面に各別に垂直方向
くZ軸)に移動できるように組イ」けられたレーず照射
ノズル、高速回転スピンドルおよびトレー1ノの3つ0
△!ドを備えている特許請求の範囲の第1項記載のプレ
イバック方式による3次元加工物のレーザカッティング
システム。 (3)3次元駆動加工機は、テーブルを水平に移動させ
るべくメインヘッドの一端に配置したX軸用DC→ノー
ボモータと、メインヘッドを横方向に移動させるべくク
ロスレールの一端に配直したY軸用DC1ノーボモータ
と、メインヘッドの上部に配置したZ軸用DCサーボモ
ー夕とを有している特許請求の範囲第1項または第2項
記のプレイバック方式にJ:る3次元加工物のレーザカ
ツテイングシステム。 (4)3次元駆動加工機は、コラム萌部に固肴したブラ
ケッ1〜とレーLζ−ムデリバリ一手段を支持するため
ブラケッ1−の上端に渡したブリッ?ジとを有している
特許請求範囲第1項または第2項記一の?プレイバック
方式による3次元加工物のレ〜ザカッティングシステム
。 (5)レーザビームデリバリ一手段は、一方のブラ;7
ット側にZ軸方向・に立設された第1のテレスコビック
保護筒と、ブリッジに則されてY軸方丙辷配置された第
2のテレスコビック保護一と、第′2あテレスコピック
保護簡の先端がらIノーLζ−ム照射ノズルにまでのび
二軸方向に配置された第3のテレスコビック保護筒と、
レーザユニットのエンハーンザと第1の保護簡との交点
に設りた友蔚鏡?内蔵の第1のビームオブチカルコニッ
トと、第1の保護筒と第2の保護筒との交点に設Uた第
Lやビームオブヂ力ルユニツ1〜と、第2の保護筒ど第
3の保S筒との交点に設(ノだ第3のビームオブヂカル
コ−ニツ1へとから構成されている特許請求i囲第4項
゛記載のプレイバックカ武による3次元一加1物のレー
yl力−ツテイングシステム。 (6)加“I:llIfil、Z軸方+14iI’#l
)”’c’り′−ボt一夕とは別にクロスピームF部に
クロスレ−rb丸1』の1−夕をHしでいる待n請ボの
範囲第1瑣記載または爾3項紀載℃プレ☆バック:方式
による3次冗加T’4のレーIf′カツヂイ>グシステ
ム。 3.発明の詳細な説明″′? 本発明ばレーザビ:一ムを用いて3次先加1物を?力ッ
ティングJるシスjムk:?′而ずる好ので、特に、3
次元加工物に:対し、2次元NCブ占プア身ルのデータ
?基本として残りの′1軸”R尚”のスキャニングを行
ない、′菖らたな3次元N″Cデータを作成して3次元
加?工物のLノーザカ:ツ?テイ?ングを行なう多ステ
ムに関する。1′・ 3次元形状をなす加工物を自動的に加:■?す′ると1
は、あらかじめ作:゛成された3次元NO′ブロヅアイ
ルデータに基づ?いて加工が行寿わ1れる。?しかしな
がら′3次元ftl”cブロブアイルデー“夕゛を設M
1図面から直接作?成{る?ごとは極めて困簀であ”る
?。?たiと見ブ占グらムを正瀝”に作A’4ザるこ?
とができたどじでL種’4’(j)”fJ囚?に′J:
り、?加?工物?専は必1ずしも設?剖図通り正確士は
加″〒盲杭で?必とiい。また、従来+li?加工物や
七少ルーに?加工を′i箇庸を示づ−表示(lことえば
+:’+j”=ジグ覆る場合であれば1・リムクイ:>
)?をーいtお?き、?jJ用古ボしトをパ1いてこの
表示を人手によりティーブングし、加工データを!![
!憶させ、艷るのも、こめティニ?ヂングデータにM−
iい’eIIri”’x.する方法が試みられた。 この方法では3次元加工jのティニブングの精度も低い
か硬リ:′結局″?作成iれた:冫二タは″誤差の?大
きなものとなら:ざ?るを9qなかった。iのため上記
あような産業昂ロボットによるティーチング笥適用範面
?がスボ?ツl’lII’やプラズマ溶泊等の精度を要
しない加工に限定ざれていたのである。 本発明は、」一記の点に鑑み〒6されたものであって、
2次元?”C”j’ロファイルデニタが段9l図而等か
ら比較’n″m易に作成{ることができる点に看目し、
よf2次元、。アD7′アイ是データ**’?成し?、
Jれを3次元?加?工物、立体モデル等の基本形状とし
て]ヘレーザにより残虻の1つの軸方向のスキャニン1
グを行ないJ新脩?な3次元データを作成し、このデー
タに雄づいてN℃加工の加工番行なうのであ1る?。′
?一゛一? 米発明の特一はレーザ1ユニチ1〜と3@′駆動マシン
とを結合させたー]ザおよび多?目的’C”NO加工シ
ステムに係?る。すなわち、このシ気テムでは多?くの
異なった機能′栃結合?でき1る多目?:的′j紅?工
1を責(くるものであって、たとえばり一?ザ照lフズ
ル、?1〜ルーザ、高速回?転スピンド元用?の′3つ
のサブ〜ッドを備えでいる。 .レーザヘツ1さによって加工?物12″′次元お?よ
びj次元のcx’c”u’−ザカッ?ティングすること
ができ机3次元レー+r’6ットの際は、3次?元:加
工物のマイ?ラー:図面又はしスター?モナルか:ら得
られる平面図形、すなわち×.Y軸に関”t’8’”2
次元プロファイルによって2′次元N”Cデータ?を作
?成したのち、このデー外にJ:つてトレ?−サKツド
を?相対?的に駆動し加?工機のテーブルに固定?した
加工物をスキャニしグじで2軸方向の?デー?タ“をと
り、このデータと”th”Mの2次元デ」夕とに基もぎ
新た−3次元NOプロファイルデータを作成し、プレイ
バック方式によりレーザヘッドi動して加工物?の3次
元的輪?郭を玩ツテイン′/;′?l′aoこのよ?う
にづると、信頼性′。あ範カッl..’5”−4”アヵ
C得4ゎ、非常,幅。 狭<fO.15nm/圧延鋼1=1關)、かつZ軸方向
の駆動で′立体的11線の力゛ットが容易に行な1′る
。 ネルをスキャ亜しiするの呈用い、マスターモデルのデ
ータ作成にも利用できる。このデータはべ一バニテーブ
のコニットによりパンチングされる。 スピンドルヘッドには高速回転スピンドル(R大18o
oo”’r.p’.)”e’mえ、。ltll7[:A
”H”,’刻y”’A”’Pff門。 れ..1:た3次元Nl07””夕.に.よ713次元
加工に利用される。コンピコー夕は、いiゆるCN’C
とCTCとを備えており、これらのシステムと、上記3
つの、,,ブにッドとを結合,6t”T’f41q’(
+)lfi’?も,5?.・・:11′1′・ ている。 ”’Q発明,.用い。3次元l加1機,.、通常渥アラ
ルミちーと同様に、テーブルの直線移動方向を?.. X輪、クロスレーノ曾方向をY軸、コラムと平行な方向
を4軸と旨..ク!スレ,−ル覧取り付けたメインへ:
ツドをY.Z軸方向に駆動できるようにしている。その
うえ、上記ヘッドの前面にはレーザ照射ノズル、高速回
転スピンドルおよびトレーサの各リブヘッドがZ軸と平
行に、しかも各別に昇降できるように組込まれている。 これらのサブヘッドのうち、高速回転スピンドルに轡宜
工具を取付けることにより、切断、溝切り、穴あけ、而
取等の加工を行うことが可.能である。 次に図面に基き本発明を詳細に.説明する。第1図.の
左半分はプレイバック.方式による3次元レーザカッテ
ィングシステムのブロックダイヤグラムを示す。このシ
ステムはCNCとCTCの両システム機能を備えたコン
ピュータ(11)と、例えば第2図以下に示される3次
元駆動加工Il(12)とを有している。コンピュータ
(11)は2次元データとトレーサによるZ軸NCデー
タとを結合して3次元NCデータを作成する機能をもっ
ている。 2次元NCデータは、前述したように3次元加■物のマ
イラー図面又はマスターモデルから得られる平面図形、
すなわち、X,Y軸に関する2次元プロファイル形状よ
り作成する。 上記のようにして得た2次元NOデータ(13)を、ま
ず、紙テープリーダ(14》にかけ、CNC装置の指令
により、DCサーボモータ(15)を駆動してテーブル
上に固定した加工物をX軸方向に移動させると共に、D
Cサーボモータ(16》を駆動してトレーザヘッド(2
3)をY軸方向に移動し、差.動トランス(18)によ
って感知されるZ軸方向のデータをCTCのトレーサコ
ントロールにフィードバックさせ、Z軸用DCサーボモ
ータ(17)を駆動ダる。これらの一連のデータの流れ
はCNC装置にとり込まれ、設定されたトレランス量に
より、テープパンチャー(20)を通して3次元データ
として出力される。 次にトレーりヘッド(23)を待機状態にまで上昇させ
たのち、レーザヘッド(21)をトレーサのスタート位
置に移動し、レーザヘッド照射ノズルを加工物の表面.
に接近させる。.このような準備を行なった後、前記し
た3次元NOデータ(14)を別の紙テーブリーダ(1
4)にかけ、ふたたびコンピュータに入力させ、X,Y
.Z.軸用の各D.Cサーボモータ(15)(16>(
17)を駆動してレーザヘッド(21)により3次元加
工物をレーザカットする。 なお、第1図中では、理解しやすいように、2次元およ
び3次元NGデータ作成の各プロセス内に、それぞれX
,Y.Z軸用のサーボモー夕が存在しているように図示
したが、実際には、X,Y,Z軸につき各1個のDCモ
ータが配置される。 第1図の右半分に図示したものは、本発明システムを、
3次元の形態をもつプレス金型を製作する工程に適用し
た場合の各ステップを例示したものである。すなわち、
プレス製品のマイラー図面(26)をデジタイザ(21
)により図形測定し、その測定値をテープ作成IIII
(28)にかけて2次元NCテープ(13)を作成する
。なおマイラー図面の代りにマスターモデルを用いると
きには、3次元測定機により2次元データを測定し、そ
のデータを自動プログラミング装置にかけて2次元NC
データ(13)を作成するものである。一方、プレス(
29)によってドローパネル(30)を作って3次元レ
ーザ加工機(12)のテーブルにセットして加工物とす
る。 2次元NCデータ(13)は前述したように紙テーブリ
ーダ(141にかけられ、そのデータをCNC機能とC
TC機能を備えたコンピュータによって処理し、トレー
サヘッドでトリムラインをスキャニングし、Z軸方向の
3次元データを取り出し、3次元NCデータ(24)を
作成する。このNCデータ(24)をリーダ(14)に
挿入し、そのデータをコンピュータ(11)で演算処理
し、プレイバック方式によりX,Y.Z軸のDCザーボ
モー夕を介しレーザヘッド(21)を駆動して3次元の
形態を持つド0一バネノレのトリムカッティングを行な
う。このようにしてトリムサンプル(31)を得るもの
であるが、ワークビースの形状により部分的に穴あきし
たピアスサンプルも作ることができる。 次に別のブレス(32)に上記サンプル(31)を挿入
してサンプルの所用部位のフランジ曲げ、あるいはりス
トライク加工(33)を行なう。このようにして加工き
れたパネルをパネル検査冶典(34′)でパネルチェッ
ク(35)の作一を?なし:′チェック合格、すなわち
v[Sの場合ニi五テーブ作成−1?2111F、ここ
に至るまでに使涌されたで前艷2次元NCデータC13
)を機械加工用2次完N′Cデープ<’2’s>にiー
し、このテープ(25)を用いて機械工場に饅−シたN
C加工機(31)を駆動して金型のトリムカットライン
加工(38)を行なう。パネルチェック(’3s+の段
階でチェック不合格の場?合、すなわちNOのときには
、チェックシ一トc′39>4しくはデータ?リスト(
36)を作成する。チェックシ一ト(39)の場合は、
デジタイザ(27)によつそ図形を一牽しミそめデニタ
に基づき自動プログラミング装置(28)で新たな2次
元NCデータを作成する。一方ケータリスト(36)の
場合には、−ニタリストの数値を自動プロミンク装@(
28)に入力し、新f02茨元′NCデータを作成する
。この一連の作業を行なうことによってY〔Sに導くも
のである。このように処]i+!でることにより正確な
ト1ノムラインを決定し、金型製造過程にお(プるトリ
ム型の修正作楽を1な〈ずもめである。?1?・ 第21は上記h次元レーザ廟工機(′12)の正面一を
示しi3′薗は銅面図を糸す。′εめ晶工−i門型プラ
ノミラーであって、ペッド(46)の1部にはDCサー
ボゼータ(15)で長手方向(反軸)′に往復動できる
乎−ブノi/(41)が載iiれている。ベッド(40
)の左右にはコラム(42)赫6上り、その頂部にクロ
スビーム(4血)が取付けられている。コラム(42)
(421の醋一ムは昇降自?在のレロスレール(44)
が設けられ、クロスレニル(44Eはメ?インヘッド(
45)が級付けられている。またメインヘッド(45)
5は多1的の3もめサテヘッド、讐なわちレーザ、八速
回転スピンドル、そしてトレーサあ各サブベッド(21
)(22)(23)を最付l;でいま。コラム(42)
(42)には一軸(46)(Ae)が設けられ、縦軸[
116)(46)の上端はべベル機構又はウ?オームi
m@を介してクロスビームca.n丙ti>横軸(ii
”5に連結されている。 クo2’ビーム(Iiiの上iにクロスレール*#用の
電動Ill(48)が設けられ、一導機構(49)を介
して前記横軸(’+71に結合さ適ている。前記?縦軸
(46)《46》はクロ臘レール(44)に噛合ってい
るので、竃動II(48)を正逆運転することにより、
クロ及レール(44)を昇降させることかできる。?前
記クロスレール(44)内にはク6ススクリュー(50
)が横架ざれ、一端に取付けた9軸用DCサーボモータ
(16)を駆動することによってメインヘッド《45》
をY軸方向に移動すること′$′七?きる。メインヘッ
ド(45)は第4図に拡大示するごとく、サドル(51
)と、大形のスライド(52′)と、サドル(51)の
上部に設けた冫軸用DCサーボモータ(iy’)とを含
んでいる。サーボモータ(11)を一動ずると、Z軸ス
クリュー(53)、カップリング(54’)4’hして
3つのサブヘッドを有す為スライド(52)を昇−させ
る。 第1のサブヘツ下(211は≠のスラ箔u(ssi部秀
にレーザ照射?用ノズル(56)を有し?でおり、ハシ
ドル(57)によりZ軸と平行なW?1軸方向に昇降自
在となっ?ている。照射ノズ?ル(se)’の上方には
?レーザビームの集束レシズ(58)が配−Δれ、冷却
ホース(59)およびアシストガス供?給一(60)が
’mm?けられてい?る。また集束レンズの取付け部よ
?り上力?にぼ、Z軸方向に伸縮できるテレスコピック
保1s′f−ユーブ(80)が配iλれてい葛.−2必
サブヘッド(22)のスライド(61)部分にW2軸方
向に高速回転スビ,高1z(62)?.i暮iあ。共ッ
,?64)?している。スピンドルの軸(63)にエン
ドミルなど・.゛1 の切削工具(図示省略)を取付ける。更に第3のサブヘ
ッド(23+u*o*ライド部分《61)にトレーサ(
65)を取付け、ハンドル(66)によってZ軸と平行
なW2一方向に昇降自?在とされている。トレ..′・
・. 一サ(65)は、先端にスタイラス(65a)を有し3
次元加工物をスキャニングしたときにスタイラス(’6
5a)の上下の動きを差勤トランス(18)を用いて電
圧変化量として取出し、前述のトレーサコント0−ラに
入力させるものである。 第2図および第3図に示すように上記機械の上部にはペ
ンダントアーム(68)が取付けられその末端に、ペン
ダントボックス(69》が吊下げられている。機械のベ
ッド(40》はビット(70)内に据付けられており、
ベッド側方のビット内にフレーム(11)を組み、その
上にレーザユニット(72)とビーム工11111 ンハン′+J(73)などを載置づる。レーザーII.
%yl・(72)嗅、CO2発振レーザで例えば出力1
0(}〜?覧?. 400Wの能力をもつ:で.いる。.一.方機械のコラ
ム(42>(42,)の前部にブラケット(’74,)
(741を固着しブラ7了トの上部にビームデリバリ一
手段を支持づべきブリッジ(75)を.わ夕¥。こ.の
手段は以丁述べやように3つの保Wl!!iIとオブヂ
カルユニットとを含んでいる。第2図の左夕のブラケッ
l−(74)にはZ軸と平行の方向に伸縮で寄る第1安
スレスコピック保護筒(77)を吊.持させ、またブ?
ツジ(75)には、数個のトロリ(78)を用いてY軸
と平行の方向に伸縮できる第2のテレスヲピッ?保護.
筒(.79)を吊持させている。さらに前記メイン5ツ
ド(45)のレーザヘッド軸心にZ軸と平行な方兜に伸
縮できる声3のテレスコピック保護%i1(801奪取
付ける。 エンハンリ(7色)勺第1の堡護筒(..77.)との
囮竺位置には内蔵させた反(}I11(98)によって
19−ザユ÷ツ1〜かうのレーザビームを直角に!折仝
ゼる第1のビームオブ.ヂカノリ1ット(81)が午!
・第1の保護筒(..77.]の上端と第2の保雫筒(
79)の一端タの交点に112のトー春オブチをルコニ
ツi〜(82)があり、.また第2の保護tlil(,
79)Q他端はメインヘッド(45)の上端のノj.X
ブクケッ]・1β4)にネ持ざれ、第βのどームオプチ
カルコニツ1〜(83)を介して第3の保護筒(80)
に結合されている。なお反一鏡[98.)(よ第4図に
示寸よう呻各ビームオブヂ力ルコニツ1〜内に45゜の
傾斜で取付けうれている。したがってレーザコニット(
72)によって発振されたレーザビームはエンハンザ(
γ3)でエネルギーを高めたのち、第1のビー.ムオブ
チカルコニット(81)の反射鏡にJ;り反射されて第
1の保護11!iI(77)に導かり、次いで、第2の
(一ムイ゜プチ力ルユニッi〜(82)により第2の保
q界c791に導かれ、四に第39ユ冊ット(83..
)を経不メインヘッド(45)に取イ11ノられた第3
9保護1!HllO)に至り、集束レンズ(58)を経
.てノズル(56)より照射さ.れる。..上記加工−
を用いて3次元加工物のトリムラインをカツ.ティング
1.るには、まずテープ.ル(41助上に加工物をセッ
トする。一方マイラー図面またはモデルに.基りて作成
.した2次元NCデータのデ一′を1ど1″一タ(11
)一力さ!・次ブインヘッド(45)を加工物の基準点
に移動し、ハンド?11111 ル(66)を操作しスライド(61)を下降させてトレ
ー.−1:1 勺ヘッド(23)の位置を制御する。2次元データの.
..1− データを]ンピコータ(11)で処理しX軸方向のD1
111111? 01ノーボモータ(15)を駆動してテーブル(41)
を水甲に移動させ、またY軸方向のザーボモータ(16
)を駆動してヘッドをクロスレールに沿って左右方向に
移動させながらトレーサヘッドのスタイラス(65al
によりZ軸方向の変位を取出し、その信号を1〜レーυ
コントローラに入力さゼてDCサーボモータ(17)を
駆動し、このようにしてトリムラインに沿ってトレーサ
ヘッドのスタイラスを一巡させる。この間のX,Y.Z
軸方向のデータとトレランス値とをコンビ]一タ(11
)で演算処理して3次元NOデータを作成づる。次にト
レーザヘッド).l’.″? (23)を元の位置にまで上昇させ、トレーザの位置に
レーザヘッド(21)を平行移動させたのち、レー11
1:1 ザ照射ノズル(56)を加工物表面より1.51程度に
まで接近さゼる。このようにしたのち、上記3次元NC
データに基づく.デ.一夕をプレイバック!,不加工機
リ2)をX.Y,Z軸につむ.1で3次元の運転.を行
わせる。一方レーザユニツl−(72)を起動し:エレ
ーザビームを.発生させる。レーグビームは剪述したよ
うに、エンハンヤ゛(13)、レーザビームA7.ヂカ
ルユニツh(81..)(82)(83)、保護筒(7
7)(リ)(80)および集束レンズ(58)を経て照
射ノズル(56)より照射され、1ヘレー勺でスキγニ
ングしたラインと同じラインをカッティング寸る。カッ
ティング終了後ハンドル(57)を逆転して照射ノズル
を元の.位置に戻すpやである。 レーザ照射イズル(56)は、第7図に拡大示ilIφ
ようにケーシ.ング(85)内に來束レンズ(58)を
内蔵さμ、.その下部にアシス1トガス供給管(60)
が取イシけられている。照射ノ.ズル(56)を加工物
(11.Q)に近づけ.不レー.ザビーム(86)を照
射1ると、照岬点(81)が加熱され、同時.に供給管
(60)から噴出さ.れるアシス忙ガスとの轡乗作用に
より、仁の部分(.117)h<.’tJ解.し、切断
され.る。第7図では加工物が水平面.上に.配.置.
されているものを示したが、3次元加工物は、水平面内
ばかりでなくz方向に.ト下し、その間.には傾斜面を
含んでいる。・その傾斜面が例えば45″を越えるよう
な場合には、照射点より斜め下方を溶解させてし?まう
。:第8図に示すものは、上記のようにレーザビームの
照劃方向に対して傾斜している加工面を、これと直交す
る加工面と同じように加工{ることがでぎるようにした
ものである。すなわちアシス1・ガスをレーザビーム照
射方向と全く同一方向に、これと重複させて吹き出づも
のでなく、・レーザビームの照射方向とは別の方向で照
射位置に対して.ほぼ直角のh向からアシストガスを吹
きつ番ノるものである。・: ・第8図にお{ノるレーザビーム照射ノズル(88)の
ケーシング(85)内には集束レンズ(58)が内蔵さ
れ、その下方にガス供給管(89)が設けられている。 ケーシング(85)とは別にレーザビーム(8B)の照
射点(87)に向ってアシストガスを噴出させる噴割ノ
ズル(90)を配置寸る。加工物(110)を加工1る
時は、レーザビーム照射ノズル(88)を加工物上の照
all点(87)に向(ノると餞に、アシズ+ガズ噴酎
ノズル(90)も向二点に向【ノるI,?照胴点(′8
7・)に吹きイq+iら?れたアシスhガスの一部は1
しここで反射し、小孔を通ってσ−シング(85)内に
入り込むおぞれがある。?ガス供給管(89)はこのお
それを解滌づるものであってケーシング内に適聞め方ス
を送り込lυでこれを小孔から吹き出させ,′云わば小
孔にTアーカーテンを作ってアシストガスの侵入を防ぐ
のである。このようにして加工物に対ザるレーザビーム
の照剣角度が急であうでもアシス1・ガスを被加丁物に
苅してほぼ垂直の方向に吹き{=Jけ、?これにJ:り
立体形状を有づる加工物の加工を確実ならしめている二 第5図、第6図は3軸駆動加工機の別の変形例の正面図
おJ:び側面図を承り。この装1はコラム内に縦軸をな
くし、かつクロスピーム上のクロスレニル饗降用モータ
を省略したものである。ずなわらベッド(40)の両側
に剛直なコラム(・91)(91)を立て、その上部に
クロスレール(92)を固着する。 クロスレール(92)はY軸方向のクロススクリコー(
50)を横架し、DCリーボモータ(1G)によってメ
・インヘッド(45)をY軸方向に移動さFlるように
し.ている。ベッド(40)後端には第3図とJti1
様にX軸方向のDC−tJ−ボモ.一タ(15)を有し
ている。メインヘッド(・45)の上部後方にはZ軸方
向のDCサーボモータ.(・17)を設け、メインヘッ
ド(4・5)・のス1・ロークを第2図および第3図の
ものより大きくして.いる。メインヘッド(45)には
レーザ、高速回転ス・ビンドルおよびトレーザの・各サ
ブヘシド(21)(22)(23)を有し、ベッド側方
のレー・ザコニット(73)からのビームはエンハンサ
(’73’l).;・?保.護簡.(77・)(.79
1そして(80)を通って照射ノズルに導かれることも
前と同様であ.る。第5図、第6図の場合1.には、ク
ロスレール卿降用モータを省略し、またコラム内に縦軸
を通.していないので全体が低コストで製作できる。・
:・・...′ 次に本発明システムの利用について説明する。 ■.プレス用シ一トメタルの切断(ブランクヵッティン
ク)・・・・:・ 第9図に示づように、最初に理論的に輝出されたデータ
を元に2次元NCテーブ(100)を作成しシートメタ
ル(1021をレーザマシン(101)でカッティング
.する。カツ1〜されたシー1へメタル(102)をプ
レス(1031でドローまたはフA−ムを行なう。 ?これを検査治具(1041でヂエックし、その結果、
絞り後のカツ1〜ラインが悪ければ2次元NGテープを
修正し、再度ブランクのザンブルバネルをレーザカット
によって作る。チェックイエスとなったときに、使用し
たNCテープのデータに基いてブランク型のダイ加工用
NCテープを作成し、N′C機によってブランク型を製
作する。 ■.1〜リムラインの確認と修正. 第10図はプレス[+061でドローパネルを作り、レ
ーザマシン(1071でトリムカシトし、別のプレス(
1081でリストライク又はフランジ曲げを行ない、検
査冶具(109)でチェックした場合を示1。・フラン
ジ曲げ加工の場合には第11図のようにドローカ一ブ(
93)が伸ばされ、折曲げられて、点線で示す7ランジ
(94)に成形さ.れる?。折り曲げ点(95)からト
リムカットライン(96)までの距[’ffは、トリム
カット後のフランジ曲げでフランジ長さがベンド点から
正式寸法Lとなるように、ドローカーブ(93)上に展
開し牟位置でなければならない。 このようなカットラインの決定は理論的に解析されたプ
ログラムによって行うことは不可能ではないが実際上困
難である。また第12図のごとくドローカーブ(93)
の略中央部分をリストライクして点線(97)に示すよ
うな形状となるには、トリムカットライン(96)はリ
ストライク工程のとき、フランジ長さKが正M長さにな
らなけむばならはない。 この場合もトリムラインの決定は非常に困難である。 従来はトリム型そのものの修正の繰返しによって処即す
るか、またはハンドワークによりサンプルパネルを作成
するかによって、確認作業を行ってきたがいずれも大変
な費用と時間を要していた。 このような問題解決に本発明システムが有効に適用され
る。 本発明システムを上記作業に対応して図式化すれば第1
図の右半分になる。すなわち、本発明によれば最初に理
論的に算出されたデータにより2次元NGテープ(13
)を作成し、トレーサヘッド(23)によりトリムライ
ンをスキャニングして3次元NOデータ(24)に変換
したのちトリムザンブルパネルのレーザカットを行ない
、フランジ曲げ、リストライク等の後工程をトライし、
チェックする。チェックの結果が不良であれば、2次元
NCデータを修正し、上記サイクルを繰返す二結果が良
好となったとき、最後に行なったトリムザンプル製作に
用いたNGデータに基いて金型製作用NCデータを作成
しトリム型の製作を行なう。 ■.ゲージ用メタルの切断およびチェツキングフィクス
チアー用断面ゲージの作成 3次元形状をなす金型およびモデルの任意の断面のメタ
ルゲージ又はチェッキングフィクスチャー用ゲージが必
要な場合において、NCデータが用意されていないとき
には次のようなプロセスで行なう。 1)モデル上でスキャニングしゲージ断面形状のデータ
を得る。このとき本システム内でX,Z又はY,Zのデ
ータをX.Yに変換する。 tl)出力されたデータをスタイラスの半径分をオフセ
ットしたNGデータに編集する。 ii1)ii)のNCデータに基づきレーザヘッドを駆
動してメタルシ一トをカッティングする。 ■.マスターモデルの測定とNCデータの自動作成マス
ターモデルをスキャニングして曲面データをNOデータ
に出力させる。 v6マスターモデルのNO加工 高速回転スピンドルを使って予め用意された3次元およ
び2次元NOデータによりモデルの曲面加工、稜線加工
、プロファイルを行なう。 ■積層手段による簡易ブランクダイの顎作■.テストカ
ー用プレスパネル(セミマスプロダクション)のトリム
およびピアス加工・ ■.FMC用発砲スチロシルのプロファイル切断本シス
テムのスケーリング機能を使用して縮尺または拡大させ
たFMC(フルモールドキャスティング)のプロファイ
ルを加工する。その他工夫次第で種々の加工が可能であ
る。 以上詳述した通り本発明はトレーサ、レーザビーム照射
ノズル、高速回転スピンドル等のサブヘッドを有する3
次元加工機と、CNCIliII!を備えたコンピュー
タとからなり、2次元NOプロファイルに基づきトレー
サを駆動しZ軸方向のデータを取出して3次元NGテー
プを作成し、このデータをプレイバックしてスキャニン
グしたラインを正確にレーザカットすることができ、し
たがって3次元形状の加工物に対して極めて精度の高い
加工を施すことができる。
第1図は本発明カッティングシステムのブロック図、第
2図は本発明に用いる3輪駆動用レーザ加工機の正面図
、第3図は第2図の側面図、第4図は第1図に示す加工
機のヘッドの拡大正面図、第5図は3軸駆動レーザ加工
機の別の実施例の正面図、第6図は第5図の側面図、第
7図は本発明に用いるレーザ照射ノズルの拡大断面図、
第8図は同じく別のレーザ照射ノズルの拡大断面図、第
9図はプレス金型製造時におけるブランク力ツティング
工程のブロック図、第10図は1〜リムカッティング工
程のブロック図、第11図および第12図はドローパネ
ルをトリムカットする場合のバネル端部の拡大断面図で
ある。 (11):コンピュータ (121:3次元駆動加工機 (13):2次元NCテープ (14):テーブリーダ (15)(16)(+7):NCサーボモータ(20)
:テーブパンチャー (21):レーデヘッド (22):高速回転スピンドルヘッド (23):I−レーサヘッド (241:3次元NOテープ (旧):テーブル (43):クロスビーム (44):クロスレール (45):メインヘッド (48):クロスレール昇降用モータ (501:クロススクリュー (56).レーザ照射ノズル [65):トレーザ (65a):スタイラス (12)・レーザユニット (73):ビームエンハンサ (’75):ブリッジ f771(79)(80)+保’am (81)(B2)(83):ビームオプチ力ルユニット
(110):3次元加工物
2図は本発明に用いる3輪駆動用レーザ加工機の正面図
、第3図は第2図の側面図、第4図は第1図に示す加工
機のヘッドの拡大正面図、第5図は3軸駆動レーザ加工
機の別の実施例の正面図、第6図は第5図の側面図、第
7図は本発明に用いるレーザ照射ノズルの拡大断面図、
第8図は同じく別のレーザ照射ノズルの拡大断面図、第
9図はプレス金型製造時におけるブランク力ツティング
工程のブロック図、第10図は1〜リムカッティング工
程のブロック図、第11図および第12図はドローパネ
ルをトリムカットする場合のバネル端部の拡大断面図で
ある。 (11):コンピュータ (121:3次元駆動加工機 (13):2次元NCテープ (14):テーブリーダ (15)(16)(+7):NCサーボモータ(20)
:テーブパンチャー (21):レーデヘッド (22):高速回転スピンドルヘッド (23):I−レーサヘッド (241:3次元NOテープ (旧):テーブル (43):クロスビーム (44):クロスレール (45):メインヘッド (48):クロスレール昇降用モータ (501:クロススクリュー (56).レーザ照射ノズル [65):トレーザ (65a):スタイラス (12)・レーザユニット (73):ビームエンハンサ (’75):ブリッジ f771(79)(80)+保’am (81)(B2)(83):ビームオプチ力ルユニット
(110):3次元加工物
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1).レーザ照射ノズル、ハイス1−ドスビンド、お
よびトレー号の3つのサブヘッドを備えたメインヘッド
をx.y,z軸方向相駆.動しうる3次元駆動加工機と
、前記加工機の側方鴛配置したレーザユニットと、.レ
ーザユニットからの9一ザ(一ムを前記9−+!ヘッド
の.興.射ノズルに導くためのレニザビ.−ムデリバリ
一手..gI件X,Y@々向を持つ2次元.NCテー:
プに基づ.き、前記加工機のト.レーサーヘッドを駆動
するCNC機能と、3次元加工物の所要ラインをスキャ
ニングしてZ軸方向データを取りだして3次元NOテー
プに変換しプレイバック方式によりレーザーヘッド牽駆
動...する.CTCll能とを有するコンピュータと
から.なる.プレイバック方式による3次元加工物.の
レーザー力ッテングシステム.,′ (2).3次元駆動加工機は、・ヘッド上部において水
平方向くX軸)に往復動できるテーブルと、テーブルの
両側に立上る1対のコラムと、コラムの上部に・渡し.
たクOスレールと、クO・スレール内に・横架したクロ
ススクリューによってクロス方向(Y軸)に移動できる
ようにクロススクリューに取り付けたメインヘツ下と、
メインヘッドの前面に各別に垂直方向《Z輪》に移動で
きるように組付けられたレーザ照劃ノズル、ハイスピー
ドスピンドルおよびトレーサ・の3つのサブ照射ノズル
、ヘッドを備えている特.許請求の・軛囲の第1項記載
:のプレイバック方式による3次元加工物のレーザカツ
ティ.ングシステム。・...・ (3)3次元駆動..加工機は、テ・−プル.を水平・
に?移動させるべくメインヘッドの一端・に1配置した
.X軸用D.Cサ1−ボモー.夕とを有している特・許
.Il求の範囲第1項または第2項記載の・プレ・イバ
ック方式・に・よる・・3次元加工物.のレーザカッテ
ィングシス“テム。 1<4>,3次.元駆動加工機は、コラム.前・部に8
@したブラケットとレーザービームデリバリー手一を支
.・、.1:1?..1・..・?.・:持するためブ
ラケッl・の上端に渡したブリッジと?i宥.l’tj
?′・て(くる特許1i:$′,’s囲第1項または第
i12?1.....瞥のプレイ..バック方終に..
よる.9恣元加工物のレーザカッティングシステム。 (5)レーザビームデリバリニ手段1’;tll’lt
’.”−方のブラケツ・11.?■ ト側にZ軸方向に立設された第1のテレスコピック保!
!筒と、ブリッジに関節されてY軸方向に配置された・
第2のテレスコビック保v!ilIIと、第2のテレス
コビツク保W1−のIA端からレニ・ザーe−ム?照銅
ノズノC:にまで?めびで第1′のテレスコッピク保護
簡と、第2のブリツ・ジ?に吊設・されてY軸方向に”
配゛[誓?れk第2?の享ジス”コビツ)保護筒と、第
2のテレスコビ?ツ?ク線讃筒の先゛−からレーザービ
ーム照射ノズルにまでのびてZ軸方向に配置された第3
のテレスコビツク保護筒と、レーザユニットのエンヘン
サと第1の保護筒との交点に設けた反射鏡内藏の第1の
ビームオブチカルユニットと、第1の保護筒と第2の保
護筒との交点に設けた第3のビームオブチカルユニット
と、第2の保護筒と第3の保護筒との交点に設けた第3
のビームオ′11.・ ブヂカルユニットとから構成ざれている特許請求一一璽
竹町囲′第4項記載のプレイバック方式による3次.元
加工物9レー.+7..7カッティングシ3テ今.。 (6)加工yBi:.z軸方向用DCサーボモー夕とは
別にクロスビーム上部にクロスレールを昇降さゼる位置
制御用のモータを有している特許請求の範囲第1項記載
または第3項記載のプレイバック方式による3次元加工
初のレニザカジティングシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57141750A JPS5933089A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | プレイバツク方式による3次元加工物のレ−ザカツテイングシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57141750A JPS5933089A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | プレイバツク方式による3次元加工物のレ−ザカツテイングシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5933089A true JPS5933089A (ja) | 1984-02-22 |
Family
ID=15299320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57141750A Pending JPS5933089A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | プレイバツク方式による3次元加工物のレ−ザカツテイングシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5933089A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02104490A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Amada Co Ltd | 3次元レーザ加工機用ティーチング方法およびその装置 |
KR100626300B1 (ko) * | 2005-12-23 | 2006-09-20 | (주)세계토탈머신 | 고주파 열처리 시스템 |
-
1982
- 1982-08-17 JP JP57141750A patent/JPS5933089A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02104490A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Amada Co Ltd | 3次元レーザ加工機用ティーチング方法およびその装置 |
KR100626300B1 (ko) * | 2005-12-23 | 2006-09-20 | (주)세계토탈머신 | 고주파 열처리 시스템 |
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