(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチ加工、及びレーザ加工の双方を実行するパンチ・レーザ複合加工装置において、
前記パンチ加工に使用する金型をタレット内の所望位置に自動装着する金型自動交換機と、
前記金型自動交換機による金型交換時にタレット固定用のショットピンの挿抜動作を行うショットピン挿抜手段と、
前記レーザ加工機によるレーザ加工の実行時に、前記金型自動交換機による金型交換を実行させると共に、前記レーザ加工機によるレーザビームの出力停止時に、前記ショットピン挿抜手段によるショットピンの挿抜動作を許可する制御手段と、
を備えたことを特徴とするパンチ・レーザ複合加工装置。
【請求項２】
前記制御手段は、連続して実行される複数の加工プログラムに基づき、今回の加工プログラムによるレーザ加工が実行されているときに、次回の加工プログラムによるパンチ加工で使用する金型が前記タレットに装着されるように、前記金型自動交換機を制御することを特徴とする請求項１に記載のパンチ・レーザ複合加工装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記レーザ加工機によるレーザビーム出力時には、レーザビーム出力が停止するまで待ち、その後、レーザビーム出力を停止させて、ショットピンの挿抜を行い、その後、レーザビーム出力の停止を解除することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のパンチ・レーザ複合加工装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記レーザ加工機によるレーザビーム出力時には、レーザビーム出力が停止するまで待ち、その後、装置の全軸をインターロックして、ショットピンの挿抜を行い、その後、前記インターロックを解除することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のパンチ・レーザ複合加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パンチ加工、及びレーザ加工の双方を実施可能なパンチ・レーザ複合加工装置に係り、特に、パンチ加工に用いる金型の交換に要する時間を短縮する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パンチ加工、及びレーザ加工を一つの装置で実施するパンチ・レーザ複合加工装置（以下、「複合加工装置」と略す）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。複合加工装置では、供給されるワークに対して、予め設定されているプログラムに従って作動して、パンチ加工機によりワークをパンチ加工し、且つ、レーザ加工機によりレーザ加工することができる。なお、加工の順序は、先にレーザ加工し、その後パンチ加工する場合もある。
【０００３】
このような複合加工装置では、供給されるワークをパンチ加工するために、加工プログラムに応じて上下のタレットに装着する金型を適宜交換する必要があり、加工処理を実行する前に金型自動交換機を用いて、バッファタレット（一時的に金型を保管するタレット）に装着されている金型のうち、パンチ加工に用いる金型をタレットにセットする。
【０００４】
しかし、このような金型の交換作業は、装置が停止している状態で実施されるので、トータルの加工時間が長くなるという問題が発生する。そこで、レーザ加工中に（即ち、装置が作動中に）パンチ加工で使用する金型を交換することにより、トータルの加工時間を短縮化することが提案されている。ところが、タレットに金型を装着する際に、ショットピンの挿抜（抜き取り及び挿入の操作）が必要となり、レーザ加工時にショットピンの挿抜を行うと、挿抜の際に（特に、挿入時に）大きな振動が発生してしまい、レーザ加工に影響を与えてしまう。
【０００５】
具体的には、レーザヘッドがショットピン挿抜により生じる振動の影響を受けるので、ワークの断面にムラが生じる等の不具合が生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来におけるパンチ・レーザ複合加工装置では、トータルの加工時間を短縮化するために、レーザ加工を実行している際にタレットに装着する金型を交換することが提案されている。しかし、金型交換時にショットピンの挿抜操作を行う場合には、このときに生じる振動によりレーザヘッド、或いはワークに大きな振動が伝達してしまい、レーザ加工の精度を低下させてしまうという問題が発生していた。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レーザ加工の精度を低減させること無く、レーザ加工時に金型を自動交換し、トータルの加工時間を短縮化することが可能なパンチ・レーザ複合加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、パンチ加工、及びレーザ加工の双方を実行するパンチ・レーザ複合加工装置において、前記パンチ加工に使用する金型をタレット内の所望位置に自動装着する金型自動交換機と、前記金型自動交換機による金型交換時にタレット固定用のショットピンの挿抜動作を行うショットピン挿抜手段と、前記レーザ加工機によるレーザ加工の実行時に、前記金型自動交換機による金型交換を実行させると共に、前記レーザ加工機によるレーザビームの出力停止時に、前記ショットピン挿抜手段によるショットピンの挿抜動作を許可する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、連続して実行される複数の加工プログラムに基づき、今回の加工プログラムによるレーザ加工が実行されているときに、次回の加工プログラムによるパンチ加工で使用する金型が前記タレットに装着されるように、前記金型自動交換機を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記レーザ加工機によるレーザビーム出力時には、レーザビーム出力が停止するまで待ち、その後、レーザビーム出力を停止させて、ショットピンの挿抜を行い、その後、レーザビーム出力の停止を解除することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記レーザ加工機によるレーザビーム出力時には、レーザビーム出力が停止するまで待ち、その後、装置の全軸をインターロックして、ショットピンの挿抜を行い、その後、前記インターロックを解除することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るパンチ・レーザ複合加工装置では、レーザ加工を実施しているときに、パンチ加工で使用する金型を交換するので、全体の加工時間の短縮化を図ることができる。また、タレットを固定するためのショットピンの挿抜動作は、レーザビームの出力が停止しているときに行われるので、ショットピンの挿抜に伴って生じる振動の影響を受けることがなく、レーザ加工の断面にムラが生じる等の問題の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置で用いられるショットピン機構部の構成を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置の、電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置の、金型交換処理の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置の、加工中金型交換処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置の、加工中金型交換処理の動作の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１，図２は、本発明の一実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置の構成を示す説明図であり、図１は側面図、図２は平面図である。なお、以下の説明では、説明を判りやすくするために、図１中の左側を後方、右側を前方、図２中の下方を前方、上方を後方ということにする。
【００１６】
図１，図２に示すように、本実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置（以下、「複合加工装置」と略す）１００は、サイドテーブル２９上に載置されたワークＷをＸ軸、及びＹ軸方向（図２参照）に適宜移動して、ワークＷをパンチ加工、及びレーザ加工処理する装置であり、下部フレーム５と上部フレーム７とを前後のコラム９で一体化した本体フレーム３を備えるいわゆる門型フレームをなしている（図１参照）。
【００１７】
図１中後方の、下部フレーム５と上部フレーム７の間の上部フレーム７には、上部タレット１５が設けられ、下部フレーム５の上部タレット１５と対向する位置には下部タレット１９が設けられている。そして、上部タレット１５には、複数のパンチ１３が装着され、下部タレット１９には複数のダイ１７が装着され（以下では、パンチとダイを総称して金型という場合がある）、上部タレット１５と下部タレット１９との間にはワークＷが通過可能な間隔が設けられている。
【００１８】
また、上部タレット１５の上方となる上部フレーム７の適所には、クランク機構や油圧シリンダ等の駆動手段２３により上下動可能とされたストライカ２１が設けられている。そして、ワークＷが所望位置に設定された状態でストライカ２１にてパンチ１３を打圧することにより、パンチ１３とダイ１７の協働によりワークＷをパンチ加工することができる。
【００１９】
また、上部タレット１５、及び下部タレット１９の側方には、各タレット１５，１９に装着するパンチ１３、及びダイ１７を保管するためのバッファタレット７１が設けられており、各タレット１５，１９とバッファタレット７１との間には、金型自動交換装置７２が設けられている。
【００２０】
金型自動交換装置７２は、バッファタレット７１に装着されている金型（パンチ、ダイ）と各タレット１５，１９に装着されている金型を自動交換する装置であり、必要に応じてタレット１５，１９に装着されている金型を取り出して、バッファタレット７１に準備された他の金型に交換することができる。
【００２１】
更に、上部タレット１５、及び下部タレット１９の側部には、該上部タレット１５及び下部タレット１９を固定するためのショットピン７８，７９（後述する図３参照）を挿抜するためのショットピン機構部８１が設けられており、各タレット１５，１９を所望の角度にて固定するようになっている。ショットピン機構部８１の詳細については後述する。
【００２２】
また、図２に示すように、各タレット１５，１９の前方側の下部フレーム５上には、ワークＷの下面を支持するセンターテーブル２５が設けられ、このセンターテーブル２５の左右両側にはサイドテーブル２９が設けられている。サイドテーブル２９には、ワークＷを固定するワーククランプ３９が複数設けられており、更に、このワーククランプ３９はＸ軸キャリッジ４１に連結されている。また、Ｘ軸キャリッジ４１は、Ｘ軸送りネジ４５に螺合するナット４７に連結される。従って、Ｘ軸駆動モータ４３を回転駆動することにより、Ｘ軸送りネジ４５を回転させて、ナット４７をＸ軸方向に移動させることができ、ひいては、ワークＷをＸ軸方向に移動させることができる。
【００２３】
また、サイドテーブル２９の前方には、該サイドテーブル２９全体をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸キャリッジ３７が設けられており、更に、センターテーブル２５の前後方向に向けてＹ軸送りねじ５１が設けられている。そして、該Ｙ軸送りねじ５１の先端には、Ｙ軸駆動モータ５３の出力軸が連結されており、且つ該Ｙ軸送りねじ５１にはナット部材５２が螺合されている。該ナット部材５２は、Ｙ軸キャリッジ３７に固定されている。
【００２４】
従って、Ｙ軸駆動モータ５３を回転させることにより、Ｙ軸送りねじ５１が回転するので、ナット部材５２に連結されたＹ軸キャリッジ３７がＹ軸方向に移動することになる。即ち、Ｙ軸駆動モータ５３を回転駆動することにより、サイドテーブル２９上に載置されたワークＷをＹ軸方向に移動させることができる。
【００２５】
更に、センターテーブル２５の上方には、該センターテーブル２５の前後方向に向けて、レーザヘッド送りねじ５９が設けられており、該レーザヘッド送りねじ５９の先端はレーザヘッド駆動モータ６５の出力軸に連結されている。また、該レーザヘッド送りねじ５９には、レーザヘッド６９が螺合されている。従って、レーザヘッド駆動モータ６５を回転駆動させることにより、レーザヘッド送りねじ５９を回転させることができ、ひいては、レーザヘッド６９をＹ軸方向に移動させることが可能となる。
【００２６】
また、本体フレーム３の前方には、レーザ発振器６７が設けられており、該レーザ発振器６７に設けられるベントミラーＢＭより照射されるレーザビームＬＢは、レーザヘッド６９に送られる。従って、レーザヘッド駆動モータ６５を制御することにより、レーザヘッド６９をＹ軸方向に移動させ、且つ、Ｘ軸駆動モータ４３を作動させることにより、ワークＷをＸ軸方向に移動させることができるので、ワークＷを２次元方向にレーザ加工することが可能となる。
【００２７】
次に、上部タレット１５、及び下部タレット１９にショットピンを挿抜するショットピン駆動機構について説明する。
【００２８】
図３は、ショットピン駆動機構の構成を示す説明図である。図示のように、ショットピン駆動機構は、エアー導入口７５、及びエアー排出口７６を備えており、エアーの供給、及び排出を制御することにより、加工時固定用のショットピン７８、及び金型交換用のショットピン７９の挿抜を行う。即ち、上部タレット１５及び下部タレット１９に装着したパンチ１３、及びダイ１７を用いてパンチ加工する際には、各タレット１５，１９が所望の角度となった位置でショットピン７８を挿入孔８０に挿入することにより、タレット１５，１９を固定する。
【００２９】
また、各タレット１５，１９に装着されている金型を交換する場合には、加工時固定用のショットピン７８を抜き取り、各タレット１５，１９を金型交換位置に移動した状態で、金型交換用のショットピン７９を挿入孔８２に挿入する。こうして、各ショットピン７８，７９を用いることにより、パンチ加工時、及び金型交換時にタレット１５，１９を堅固に固定することができる。
【００３０】
図４は、本実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。図示のように、本実施形態に係る複合加工装置１００は、ショットピン７８，７９の挿抜を制御するショットピン機構部（ショットピン挿抜手段）８１と、レーザ発振器６７、及び金型自動交換装置７２を制御する制御装置（制御手段）９１を備え、更に、複合加工装置１００による加工プログラムを作成するプログラム作成装置９２を備えている。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置１００の金型交換処理の手順を図５〜図７に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、図５のステップＳ１１において、図４に示した制御装置９１は、プログラム作成装置９２より転送される加工プログラム、及び使用金型情報を取得する。
【００３２】
ステップＳ１２において、制御装置９１は、加工処理を開始する。ステップＳ１３において、制御装置９１は、上部タレット１５、及び下部タレット１９に装着されている金型のうち、交換する必要のある金型が存在するか否かを判断する。そして、金型を交換する必要が無ければ（ステップＳ１３でＮＯ）、待機状態となる。
【００３３】
一方、金型を交換する必要が有る場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、その金型が今回のプログラムで使用する金型であるか否かを判断する。そして、今回のプログラムで使用する金型である場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ１７において、制御装置９１は、金型の交換処理を開始する。即ち、制御装置９１は、金型自動交換装置７２に交換指令信号を出力して、必要とする金型が上部タレット１５、及び下部タレット１９に装着されるように制御する。この処理は、パンチ加工、及びレーザ加工が共に停止しているときに実行する。
【００３４】
また、今回のプログラムで使用する金型でない場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、現在がレーザ加工モードであるか否かを判断する。そして、レーザ加工モードでない場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、レーザ加工モードとなるまで待機する。即ち、レーザ加工モードでないということはパンチ加工モードであるので、金型交換を行うことはできず、待機状態とする。
【００３５】
一方、レーザ加工モードである場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１６において、制御装置９１は、加工中金型交換処理を実行する。次いで、ステップＳ１８において、金型交換処理を終了する。
【００３６】
次に、ステップＳ１６に記載した加工中金型交換処理を図６に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ステップＳ２１において、制御装置９１は、金型の交換処理に伴い、ショットピン７８，７９の挿抜動作を、以下の各ステップの処理により実行する。
【００３７】
ステップＳ２２において、制御装置９１は、レーザヘッド６９より、レーザビームが出力中であるか否かを判断する。そして、レーザビームが出力中である場合には、この状態で待機し、レーザビームが出力中でない場合には、ステップＳ２３において、制御装置９１は、レーザビームを出力待ち状態とする。即ち、レーザビームの出力タイミングとなった場合でも、このレーザビームを出力待ちとする。
【００３８】
ステップＳ２４において、制御装置９１は、ショットピン７８，７９の挿抜動作を実行する。この処理では、図３に示した各ショットピン７８，７９の挿入、或いは抜き取り動作を実行し、金型交換を続行する。
【００３９】
ステップＳ２５において、制御装置９１は、レーザビームの出力待ちを解除する。即ち、レーザビームの出力を許可する。その後、ステップＳ２６において、制御装置９１は、レーザ加工を再開する。その後、本処理を終了する。
【００４０】
こうして、レーザ加工が停止しているときにショットピン７８，７９の挿抜動作を実行するので、ショットピン７８，７９の挿抜動作時に生じる振動により、レーザ加工に影響を与えることを防止できるのである。
【００４１】
このようにして、本実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工装置１００では、直ぐに使用する金型が存在する場合には、装置を停止させて金型交換を実行し、直ぐに使用しない金型（例えば、次回のプログラムで使用する金型）については、レーザ加工を実行しているときに金型交換を実施し、更に、レーザビームの出力が停止しているときにショットピン７８，７９の挿抜動作を実行するので、ショットピン７８，７９の挿抜動作時に発生する振動によりレーザ加工表面にムラが生じる等の悪影響を与えるというトラブルの発生を防止することができる。
【００４２】
また、レーザ加工中に金型を交換することができるので、トータルの加工時間の短縮化を図ることができる。
【００４３】
次に、図５のステップＳ１６に示した加工中金型交換処理の変形例について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。上述した実施形態では、レーザ加工中において、レーザビームの照射が停止した際に、レーザ照射を停止してショットピン７８，７９の挿抜動作を実行するようにしたが、該変形例ではレーザビームの照射が停止した際に、全軸をインターロックして（装置全体を停止させて）ショットピン７８，７９の挿抜動作を実行する。
【００４４】
図７に示すステップＳ３１において、制御装置９１は、金型の交換処理に伴い、ショットピン７８，７９の挿抜動作を、以下の各ステップの処理により実行する。
【００４５】
ステップＳ３２において、制御装置９１は、レーザヘッド６９より、レーザビームが出力中であるか否かを判断する。そして、レーザビームが出力中である場合には、この状態で待機し、レーザビームが出力中でない場合には、ステップＳ３３において、制御装置９１は、装置全体の全軸をインターロックする。これにより、全ての加工動作が一旦停止する。
【００４６】
ステップＳ３４において、制御装置９１は、ショットピン７８，７９の挿抜動作を実行し、金型交換を続行する。この処理では、図３に示した各ショットピン７８，７９の挿入、或いは抜き取り動作を実行する。
【００４７】
ステップＳ３５において、制御装置９１は、全軸のインターロックを解除する。その後、ステップＳ３６において、制御装置９１は、レーザ加工を再開する。その後、本処理を終了する。
【００４８】
このようにして、変形例に係るパンチ・レーザ複合加工装置１００では、ショットピン７８，７９の挿抜動作を行う場合には、装置全体を全軸インターロックするので、ショットピン７８，７９の挿抜動作により生じる振動による影響を回避することができ、確実にレーザ加工を実行することが可能となる。
【００４９】
以上、本発明のパンチ・レーザ複合加工装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、金型交換時にショットピンを挿抜する際に発生する振動の影響を回避することに利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
３  本体フレーム
５  下部フレーム
７  上部フレーム
９  コラム
１３  パンチ
１５  上部タレット
１７  ダイ
１９  下部タレット
２１  ストライカ
２３  駆動手段
２５  センターテーブル
２９  サイドテーブル
３７  Ｙ軸キャリッジ
３９  ワーククランプ
４１  Ｘ軸キャリッジ
４３  Ｘ軸駆動モータ
４５  Ｘ軸送りネジ
４７  ナット
５１  Ｙ軸送りねじ
５２  ナット部材
５３  Ｙ軸駆動モータ
５９  レーザヘッド送りねじ
６５  レーザヘッド駆動モータ
６７  レーザ発振器
６９  レーザヘッド
７１  バッファタレット
７２  金型自動交換装置
７４  ショットピン駆動機構
７５  エアー導入口
７６  エアー排出口
７８，７９  ショットピン
８０，８２  挿入孔
８１  ショットピン機構部
９１  制御装置
９２  プログラム作成装置
１００  パンチ・レーザ複合加工装置
【図１】
0005913995.tif 000002
【図２】
0005913995.tif 000003
【図３】
0005913995.tif 000004
【図４】
0005913995.tif 000005
【図５】
0005913995.tif 000006
【図６】
0005913995.tif 000007
【図７】
0005913995.tif 000008