(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材を載せる複数の板材支持手段が上面に突出したワークテーブルと、このワークテーブル上の板材を加工する加工部と、板材端部を把持するワークホルダを有し前記加工部に対して板材の送りを行う板材送り手段と、前記ワークホルダの上下位置を変更するホルダ高さ変更機構と、前記ワークホルダが、板材送りを行うときは上昇位置に、加工を行うときは下降位置になるように前記ホルダ高さ変更機構を制御するワークホルダ昇降制御手段とを備え、
前記ワークホルダ昇降制御手段は、ワークホルダが加工部の近傍領域にあって加工を行うときにワークホルダを下降位置とし、ワークホルダが加工部の近傍領域にないときは、加工を行うときもワークホルダを下降させないものとし、前記加工部の近傍領域は、前記板材送り手段によって移動するワークホルダの移動領域のうち、前記上昇位置にあるワークホルダが板材を持ち上げれば、その持ち上げによってワークホルダの近傍に生じる板材の傾斜部分が前記加工部に位置することになる領域である、板材加工機。
【請求項２】
前記板材送り手段は、直交２軸方向のうちの第１の軸方向の板材端部を前記ワークホルダで把持して前記板材を前記直交２軸方向に移動させるものであり、前記板材送り手段を制御する送り制御手段を設け、この送り制御手段に、前記第１の軸方向の停止位置に対して、板材が上昇位置のワークホルダで持ち上げられて傾斜部分を生じることにより生じる板材の水平長さの変化分を補正する補正手段を設け、この補正は、ワークホルダを下降させる領域内にあるか否かで選択的に行うようにした請求項１記載の板材加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パンチプレス、シャーリング機、レーザ加工機等の板材加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パンチプレス等の板材加工機において、図８に示すように、板材Ｗは、パンチ位置等の加工位置Ｐに対して、テーブル８１上で送りを行う。この送りは、板材Ｗの端部を把持するワークホルダ８２の移動により行われる。テーブル８１上には、板材送りを円滑にするために、フリーベアリング８３が設置されている。このフリーベアリング８３で板材Ｗを支持する高さが板材パスラインＬとなる。パンチプレスの場合は、この板材パスラインＬはダイハイトとされる。
このような板材加工機において、ワークホルダ８２による板材Ｗの把持レベルは、ワークホルダ８２が移動に伴ってフリーベアリング８３に干渉しないように板材パスラインＬよりも高くされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように板材をパスラインＬよりも高い位置でワークホルダ８２により把持した場合、テーブル８１上の板材Ｗはワークホルダ８２の付近で傾斜する。この板材傾斜部分Ｗａは、比較的ワークホルダ８２の近くにあるため、板材Ｗのワークホルダ８２から離れた箇所を加工する場合はあまり問題とならない。しかし、同図に示すように、板材Ｗのワークホルダ８２による把持位置の近くを加工する場合は、板材傾斜部分Ｗａが加工位置Ｐに来て、その板材傾斜部分Ｗａが加工されることになる。パンチ加工の場合は、同図に鎖線で示すように傾斜していた板材傾斜部分Ｗａが、同図に実線で示すように、パンチ８４でダイ８５の上面まで押しつけられた後に加工されることになる。そのため、板材Ｗに打痕が発生する等、品質の低下部が生じてしまい、高品質な加工が行えない。
また、ワークホルダ８２が加工位置Ｐに近い場合、板材傾斜部分Ｗａの傾斜角度θが大きくなるため、板材傾斜部分Ｗａの実際の長さである傾斜に沿った長さと、ワークホルダ８２の位置である水平距離との差が大きくなり、加工誤差が大きくなる。
【０００４】
なお、フリーベアリング８３を昇降自在としたり、フリーベアリング８３に代えてブラシ等を用いるなどし、ワークホルダ８２による把持高さをパスラインＬと一致させると、前記の板材の傾斜が生じず、打痕の発生や精度低下が防止できる。しかし、その場合、ワークホルダがフリーベアリングやブラシに擦れながら移動することになるため、これらフリーベアリングやブラシの損傷を避けるために、ワークホルダの移動を低速にする必要がある。
【０００５】
この発明の目的は、ワークホルダによる板材送りをパスラインよりも高い位置で行っても、打痕等の生じない高品質，高精度な加工が行え、また板材の高速送りが行える板材加工機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の構成を実施形態に対応する図１と共に説明する。請求項１記載の板材加工機は、板材（Ｗ）を載せる複数の板材支持手段（１６）が上面に突出したワークテーブル（２）と、このワークテーブル（２）上の板材（Ｗ）を加工する加工部（３）と、板材端部を把持するワークホルダ（４）を有し前記加工部（３）に対して板材（３）の送りを行う板材送り手段（５）と、前記ワークホルダ（４）の上下位置を変更するホルダ高さ変更機構（１９）と、このホルダ高さ変更機構（１９）を制御するワークホルダ昇降制御手段（２９）とを備えたものである。このワークホルダ昇降制御手段（２９）は、前記ワークホルダ（４）を、板材送りを行うときは上昇位置に、加工を行うときは下降位置になるように制御する。
この構成の板材加工機は、ワークテーブル（２）の板材支持手段（１６）上に載せられた板材（Ｗ）を、ワークホルダ（４）で把持して加工部（３）に対して移動させ、板材（Ｗ）の任意箇所を加工部（３）で加工する。このとき、ワークホルダ（４）は、ワークホルダ昇降制御手段（２９）によるホルダ高さ変更機構（１９）の制御により、板材送りを行うときは上昇位置とされる。そのため、ワークホルダ（４）が板材支持手段（１６）に干渉することがなく、板材（Ｗ）の送りを高速化できる。また、加工を行うときは、ワークホルダ（４）は下降位置とされる。そのため、板材（Ｗ）がワークホルダ（４）による持ち上げによって斜めとなったままで加工されることがなく、常に水平姿勢で加工が行われることになる。したがって、板材（Ｗ）に打痕等が発生せず、綺麗に加工することができる。また、精度良く加工が行える。
【０００７】
前記ワークホルダ昇降制御手段（２９）が、加工を行うときにワークホルダ（４）を下降位置とするのは、ワークホルダ（４）が加工部（３）の近傍領域（Ｒ）にあって加工を行う場合のみとし、ワークホルダ（４）が加工部（３）の近傍領域（Ｒ）にないときは、加工を行うときも下降させないものとする。前記加工部（３）の近傍領域（Ｒ）は、前記板材送り手段（５）によって移動するワークホルダ（４）の移動領域のうち、前記上昇位置にあるワークホルダ（４）が板材（Ｗ）を持ち上げれば、その持ち上げによってワークホルダ（４）の近傍に生じる板材（Ｗ）の傾斜部分（Ｗａ）が前記加工部（３）に位置することになる領域である。
このように構成した場合、ワークホルダ（４）が加工部（３）の近傍にあって加工が行われるときは、ワークホルダ（４）が下降位置となり、板材（Ｗ）の傾きのない状態で加工される。ワークホルダ（４）が加工部（３）の遠くにあるときは、ワークホルダ（４）が上昇したままで加工されることになるが、ワークホルダ（４）の持ち上げによる板材（Ｗ）の傾斜はワークホルダ（４）の近傍で生じるため、加工部（３）の近傍では板材（Ｗ）は水平状態となる。そのため、いずれの場合も、板材（Ｗ）の水平となった箇所が加工部（３）で加工されることになり、したがって、板材（Ｗ）に打痕等が発生せず、綺麗に加工することができる。また、ワークホルダ（４）が加工部（３）から遠くにあるときは下降させないため、下降時間や上昇復帰時間が省略でき、加工のサイクルタイムを短縮できる。さらに、ワークホルダ（４）は、加工部（３）の近傍領域（Ｒ）のみで下降し、その他の領域では上昇位置にあるため、その他の領域では、ワークホルダ（４）が板材支持手段（１６）に干渉することがなく、板材支持手段（１６）を固定のものとしても支障がない。
【０００８】
この発明において、上記のようにワークホルダ（４）が加工部（３）の近傍領域（Ｒ）にあって加工するときにワークホルダ（４）を下降させる構成とした場合に、前記板材送り手段（５）を制御する送り制御手段（２６）に、板材（Ｗ）が上昇位置のワークホルダ（４）で持ち上げられて傾斜部分を生じることによる板材水平長さの変化分を補正する補正手段（２７）を設けても良い。この補正は、ワークホルダ（４）を下降させる領域（Ｒ）内にあるか否かで選択的に行うようにする。すなわち、ワークホルダ（４）が下降領域（Ｒ）内にあるときに補正し、下降領域（Ｒ）外のときは補正を行わないようにするか、これとは逆に、ワークホルダ（４）が下降領域（Ｒ）にあるときは補正せず、下降領域（Ｒ）外のときに補正するようにする。前記板材送り手段（５）は、直交２軸方向（Ｘ，Ｙ）のうちの第１の軸方向（Ｙ）の板材端部を前記ワークホルダ（４）で把持して前記板材（Ｗ）を前記直交２軸方向（Ｘ，Ｙ）に移動させるものであり、前記補正手段（２７）は、前記第１の軸方向（Ｙ）の停止位置に対して、前記板材水平長さの変化分を補正するものである。
ワークホルダ（４）を上昇位置と下降位置とに切換える場合は、その上下移動によってワークホルダ（４）と加工部（３）の加工中心との間の距離が変わる。そのため、この距離が変わる分だけワークホルダ（４）の停止位置を補正することで、精度の良い加工が行える。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図２，図３は、この板材加工機の破断平面図および側面図である。この板材加工機は、フレーム１にワークテーブル２と、このワークテーブル２上の板材Ｗを加工する加工部３と、板材Ｗの端部をワークホルダ４で把持して移動させる板材送り手段５とを備える。この板材加工機は、タレット式のパンチプレスとしたものであって、各々パンチ金型４１（図１）およびダイ金型４２を保持した上下のタレット６，７がフレーム１に互いに同心に設置される。加工部３は、加工位置Ｐで上タレット７のパンチ金型４１を叩くパンチ駆動機構で構成される。
【００１０】
ワークテーブル２は、複数の分割テーブル２ａ，２ｂで構成され、一部の分割テーブル２ｂは、下タレット７の周囲に位置するタレット周辺テーブルとなる。板材送り手段５は、前後移動自在なキャリッジ１０に、これと直交する左右（Ｘ軸）方向に移動自在にクロススライド１１を設置し、クロススライド１１に複数のワークホルダ４を並設したものである。キャリッジ１０は、ベッド８に設けられたレール９上を移動する。なお、キャリッジ１０は、ワークテーブル２の上方に位置する部分と下方に位置する部分とを有していて、上下の部分は、分割テーブル２ａ，２ａ間の隙間を通過する連結材（図示せず）で互いに連結されている。キャリッジ１０およびクロススライド１１は、各々サーボモータ１２，１３により、ボールねじ機構１４，１５を介して進退移動させられる。
【００１１】
ワークテーブル２上には、各々板材支持手段となるフリーベアリング１６と、ブラシ１７とが設けられている。フリーベアリング１６は、加工部３の近傍を除く領域に分散して複数個配置され、ブラシ１７は加工部３の近傍の領域Ｒに配置されている。具体的には、ブラシ１７は下タレット７の周辺部（例えばタレット周辺テーブル２ｂの全体））に設けられ、フリーベアリング１６はワークテーブル２上の残り部分の全体に分布して設けられている。ブラシ１７は、下タレット７の上面に設置されたタレット上テーブル２ｃ（図１）にも設けられている。フリーベアリング１６は、固定設置されたものであり、ワークホルダ４は干渉状態では通過不能である。ブラシ１７は、ワークホルダ４が干渉状態でも通過可能なように設けられている。ブラシ１７に代えて、ワークホルダ４が干渉状態でも通過可能な弾性体等の適宜の板材支持手段を設けても良い。
【００１２】
ワークホルダ４は、板材Ｗの端部を先端で上下に挟んで把持するものであり、図４に示すように、クロススライド１１に対してガイド１８により上下位置変更自在に設置され、ホルダ高さ変更機構１９により上下２位置に位置変更される。ガイド１８は、ワークホルダ４の両側でクロススライド１１に設けられたガイドピン１８ａと、ワークホルダ４に設けられてガイドピン１８ａに嵌合するガイド筒１８ｂとからなる。ホルダ高さ変更機構１９は、クロススライド１１に対してワークホルダ４を上昇状態に支持するばね部材１９ａと、このばね部材１９ａに抗してワークホルダ４を押し下げるシリンダ装置１９ｂとで構成される。シリンダ装置１９ｂは、クロススライド１１に設置され、ワークホルダ４に設けられた係合突片１９ｃを押し下げる。
【００１３】
図１と共に制御系を説明する。制御装置２１は、加工プログラム２２に従って板材加工機の全体を制御する手段であり、コンピュータ式の数値制御部２３およびシーケンス制御部２４を備えている。数値制御部２３は、主制御部２５、および送り制御手段２６を有している。主制御部２５は、加工プログラム２２を解読して加工プログラム２２中の送り指令を送り制御手段２６に実行させ、シーケンス制御に関する指令をシーケンス制御部２４に転送する手段である。送り制御手段２６は、Ｙ軸およびＸ軸のサーボモータ１２，１３の送りを制御する手段であり、補正手段２７を有している。補正手段２７は、Ｙ軸の送り量を補正する手段であり、その補正内容は後に説明する。
シーケンス制御部２４は、プログラマブルコントローラ等で構成される。シーケンス制御部２４には、加工指令手段２８とワークホルダ昇降制御手段２９とが設けられている。加工指令手段２８は、加工部３に対してパンチ駆動等の加工指令を行う手段である。ワークホルダ昇降制御手段２９は、ホルダ高さ変更機構１９に昇降の指令を与える手段である。
【００１４】
ワークホルダ昇降制御手段２９は、ワークホルダ４が加工部３の近傍領域Ｒにあって加工を行うときにワークホルダ４を下降位置とし、所定の加工が完了すると上昇位置に復帰させるものとしてある。ワークホルダ４が加工部３の近傍領域Ｒにないときは、ワークホルダ４の下降を指令しない。加工部３の近傍領域Ｒは、ワークホルダ下降エリアとして適宜設定した領域である。ワークホルダ昇降制御手段２９において、ワークホルダ４が加工部３の近傍領域Ｒにあるか否かは、この実施形態では、加工プログラム２２の指令から判断するものとしてあるが、ワークホルダ４の位置検出器、例えばＹ軸のサーボモータ１３に備えたられたエンコーダ１３ａ等から判断するものとしても良い。ワークホルダ昇降制御手段２９は、具体的には、図６のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ９の処理を行う。
【００１５】
補正手段２７は、送り制御手段２６でワークホルダ４のＹ軸方向の移動、つまりキャリッジ１０の移動を行うときに、加工プログラム２２で指令された停止位置に対して、補正を行う手段ある。補正量は、例えば、板材Ｗが上昇位置のワークホルダ４で持ち上げられて傾斜部分Ｗａ（図５（Ａ））を生じることによる板材水平長さの変化分Δｍ（例えば、Δｍ＝ｍ′−ｍ）とする。この補正は、ワークホルダ４が、このワークホルダ４を下降させる領域（加工部３の近傍領域）Ｒ内にあるときに行われ、この領域外の場合は、補正は行わない。補正手段２７は、具体的には図６の流れ図におけるＳ１，Ｓ２，Ｓ５の処理を行う。
【００１６】
上記構成の動作を説明する。テーブル２上の板材Ｗは、ワークホルダ４で端部が把持され、キャリッジ１０の前後（Ｙ軸方向）移動、およびクロススライダ１１の左右（Ｘ軸方向）移動により、任意箇所が加工部３の加工位置Ｐに送られる。この送りの後、加工部３でパンチ加工等の加工が板材Ｗに施される。一つのパンチ加工が終了すると、次の加工のための板材送りが行われる。このような板材送りおよび加工の過程において、ワークホルダ４は通常は上昇位置にあり、フリーベアリング１６に干渉することなく移動する。
【００１７】
図６は、制御装置２１によるワークホルダ４の昇降、および送り位置補正の処理を示す。送り制御手段２６により加工プログラム２２におけるＹ軸送り指令が読み取られると（Ｓ１）、補正手段２７によりそのＹ軸座標がワークホルダ下降エリア（加工部３の近傍領域）Ｒにあるか否かが判断される（Ｓ２）。
ワークホルダ下降エリアＲ内でない場合は、そのままＹ座標の位置決めが送り制御手段２６により実行され（Ｓ３）、打抜，切断等の加工が実施される（Ｓ４）。このときワークホルダ４は、図５（Ａ）のように上昇位置のままであるが、ワークホルダ４の持ち上げによる板材Ｗの傾斜部分Ｗａは加工部３から離れているため、打痕等の加工不良部の発生の問題が生じない。加工が終了すると、次の加工のための動作に移る。
上記判断ステップＳ２において、ワークホルダ下降エリアＲ内である場合は、補正手段２７によりＹ座標が補正され（Ｓ５）、その補正された座標で位置決めが実行される（Ｓ６）。位置決めの後、ワークホルダ昇降制御手段２９の指令により、ワークホルダ４が下降させられ（図５（Ｂ））、この下降状態で打抜，切断等の加工が実施される（Ｓ８）。このように、ワークホルダ４を下降させて加工を行うため、板材Ｗが水平な状態で加工でき、打痕等の加工不良部が発生せず、高品質に加工される。ワークホルダ下降エリアＲでは、板材支持手段はブラシ１７としてあるため、ワークホルダ４の下降の障害とならない。１パンチ等の１単位の加工が終了すると、ワークホルダ４が上昇し（Ｓ９）、次の加工のための動作に移る。
【００１８】
上記のＹ座標の補正（Ｓ５）では、ワークホルダ４の持ち上げにより生じる板材傾斜部分Ｗａの実際長さｍ′と水平長さｍとの差Δｍ（＝ｍ′−ｍ）を補正量として補正が行われる。このように補正を行うため、一枚の板材Ｗの中で、図５（Ａ）のようにワークホルダ４が上昇位置で加工が行われる部位と、同図（Ｂ）のようにワークホルダ４が下降位置で加工が行われる部位とが混在しても、両部位の間でＹ軸方向の誤差が生じることがなく、あるいは緩和される。
ワークホルダ４がワークホルダ下降エリアＲの外部にあるときは、常にＹ座標に差Δｍの誤差が生じた状態で加工が行われることになるが、常に同じ誤差が生じているため、加工部位間の誤差は生じない。ワークホルダ下降エリアＲ内に入った場合は、上記の誤差と同じ誤差を積極的に生じさせる補正が行われ、板材Ｗの全体の加工部位間で誤差が生じないようにされることになる。
なお、板材傾斜部分Ｗａの傾斜角度や長さは、板材Ｗの材質，板厚，大きさ等よって変わり、これに伴い上記の差Δｍも変わるため、補正量は、これら材質，板厚，大きさから演算して定めるようにしても良い。また、材質，板厚，大きさ等がある程度定まっていれば、常に一定の補正量としても良い。
【００１９】
図７は、図１の実施形態において、補正手段２７により補正を行う場合を、上記と逆とした実施形態である。すなわち、この例では、ワークホルダ４がワークホルダ下降エリアＲ内にない場合に補正を行い（Ｒ２，Ｒ３）、ワークホルダ下降エリアＲ内にある場合は、補正を行わずに位置決めし（Ｒ６）、ワークホルダ４を下降し（Ｒ７）、加工を実施し（Ｒ８）、ワークホルダ４を上昇復帰させ（Ｒ９）、次の加工のための動作に移る。
この場合も、ワークホルダ４の上昇状態で加工が行われる部位と、下降状態で加工が行われる部位とが混在しても、両部位の間でＹ軸方向の誤差が生じることがなく、あるいは緩和される。
【００２０】
なお、前記各実施形態では、ワークホルダ４のＹ軸方向位置によって加工時に下降させる場合とさせない場合とを生じさせたが、ワークホルダ４は、板材送りを行うときは常に上昇位置に、加工を行うときは常に下降位置になるように、ワークホルダ昇降制御手段２９で制御を行うようにしても良い。このように、加工時に常にワークホルダ４を下降させる場合は、補正手段２７は不要である。ただし、テーブル２に設ける板材支持手段は、ワークホルダ４が任意箇所で下降できるようにする必要があり、ワークテーブル２の全面の板材支持手段をブラシ等の撓み可能なものとするか、またフリーベアリング１６等を用いて昇降可能とする必要がある。
【００２１】
【発明の効果】
この発明の板材加工機は、板材送りを行うときはワークホルダが上昇位置に、加工を行うときはワークホルダが下降位置になるように制御するワークホルダ昇降制御手段を設けたため、ワークホルダによる板材送りをパスラインよりも高い位置で行っても、打痕等の生じない高品質かつ高精度な加工が行え、また板材の高速送りが行える。
ワークホルダ昇降制御手段につき、ワークホルダを下降位置とするのを、ワークホルダが加工部の近傍領域にあって加工を行う場合のみとし、ワークホルダが加工部の近傍領域にないときは、加工時も下降させないようにしたため、打痕等の生じない高品質な加工を可能としながら、頻繁なワークホルダの昇降を無くし、また高速送りが可能となって加工のサイクルタイムが短縮できる。
また、板材の傾斜による水平長さの変化分を補正する補正手段を設け、この補正を、ワークホルダの下降領域内にあるか否かで選択的に機能させるようにした場合は、ワークホルダの上下位置変更に伴う誤差のない高精度な加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる板材加工機の概念構成の説明図である。
【図２】同板材加工機の破断平面図である。
【図３】同板材加工機の側面図である。
【図４】ワークホルダおよびそのホルダ高さ変更機構の拡大側面図である。
【図５】動作説明図である。
【図６】ワークホルダの昇降制御および補正処理を示す流れ図である。
【図７】他の実施形態におけるワークホルダの昇降制御および補正処理を示す流れ図である。
【図８】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１…フレーム
２…ワークテーブル
３…加工部
４…ワークホルダ
５…板材送り手段
６，７…タレット
１０…キャリッジ
１１…クロススライド
１６…フリーベアリング（板材支持手段）
１７…ブラシ（板材支持手段）
１８…ガイド
１９…ホルダ高さ変更機構
２１…制御装置
２２…加工プログラム
２６…送り制御手段
２７…補正手段
２９…ワークホルダ昇降指令手段
４１…パンチ
４２…ダイ
Ｐ…加工位置
Ｒ…加工部の近傍領域
Ｗ…板材
Ｗａ…傾斜部分
【図１】
0004232268.tif 000002
【図２】
0004232268.tif 000003
【図３】
0004232268.tif 000004
【図４】
0004232268.tif 000005
【図５】
0004232268.tif 000006
【図６】
0004232268.tif 000007
【図７】
0004232268.tif 000008
【図８】
0004232268.tif 000009