JPH0749129B2

JPH0749129B2 - レーザ複合加工機

Info

Publication number: JPH0749129B2
Application number: JP62253350A
Authority: JP
Inventors: 耕太郎猪谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-10-06
Filing date: 1987-10-06
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPH0195828A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はレーザ切断加工とパンチ加工とを１台の加工
機で行うレーザ複合加工機に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来のレーザ加工機におけるパンチヘッド駆動
系の正面図と第４図はその断面図を示す。図において、
（１）はパンチ、（２）はダイであり、パンチ（１）と
ダイ（２）一対でパンチヘッド部を構成する。（３）は
ボールねじ、（４）はサーボモータ（５）とボールねじ
（３）を直結するカップリング、（６）は移動径路を規
定するリニアガイドである。（７）はリニアガイド
（６）上をスライドするリニアベアリング、（８）はボ
ールねじ（３）と駆動部となるパンチ（１）またはダイ
（２）を連接するナット、（９）はパンチ（１）にプレ
ス力を与える油圧シリンダー、（10）はパンチ部とダイ
部との負荷調整を実施するためのダミ負荷、（11）はレ
ーザ加工ヘッドである。

パンチ（１）とダイ（２）は同一のNCデータ（移動位置
指令）に対し、それぞれ独立した駆動系により駆動され
る。即ち、NCデータ指令により数値制御装置（NC装置）
を介してサーボモータ（５）に所要の回転指令が与えら
れ、カップリング（４）により連接されたボールねじ
（３）を回転し、例えばパンチ（１）をリニアガイド
（６）に沿って所定位置に移動させる。この場合、ボー
ルねじ（３）にはナット（８）との回転摩擦により、次
式で表わされる熱が発生する。

Ｑ＝ωＴ ………（１）ここで Q:発熱量（ｗ） ω：回転角速度（rad/sec） T:ナットの摩擦トルク（Ｎ・ｍ）鋼製のボールねじ（３）は長さ1m当り100℃の温度上昇
で1mm伸びる。パンチヘッドを構成するパンチ（１）と
ダイ（２）は被加工物の打抜加工を実施した場合の“か
えり”の問題からパンチ（１）とダイ（２）の機械的な
クリアランス2/100mm程度に押える必要がある。通常の
加工機は３′×６′、４′×８′など定尺材を取り扱う
ためパンチ（１）とダイ（２）の移動距離は1.5m〜2.0m
の範囲である。従って、パンチ（１）を駆動するボール
ねじ（３）とダイ（２）を駆動するボールねじ（３）の
温度差が１℃あっても1.5/100〜2.0/100mmの位置ずれが
生ずる。

パンチとダイはそれぞれ独立したNC装置により制御され
るため、ボールねじ固有のピッチ誤差はそれぞれのNC装
置により補正することが可能であるが、温度上昇に帰因
する誤差は吸収できない。。パンチ（１）とダイ（２）
のボールねじ（３）の回転角速度ωは同一であるため、
温度上昇を同一値に押えるためには、ナットの摩擦トル
クＴを同一に保つ必要がある。

このナットの摩擦トルクＴはＴ α ｆ（負荷荷重、予圧荷重） …（２）の関係があるため、パンチ（１）とダイ（２）の負荷荷
重差がそのままボールねじ（３）の温度上昇差となって
表われる。第４図から明らかなようにパンテ部とダイ部
は部品の構成からその重量比は概略パンチ部：ダイ部＝
4:1程度の差があり、かつ、パンチ（１）にはプレス力
を与えるための油圧シリンダー（９）が共に動くため、
パンチ部のナット（８）に対する負荷荷重はダイ部のナ
ット（８）に対する負荷荷重に比べ約７〜８倍となる。
実測によれば、パンチ（１）を駆動するボールねじ
（３）とダイ（２）を駆動するボールねじ（３）の温度
差が最大2.6℃となった。このため温度上昇値を同一値
に押える必要からダイ部にはダミー負荷（10）を取り付
け重量バランスを保つ必要があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のレーザ複合加工機は以上のように構成されている
ので、重量の増加と部品点数増によるコストアップなど
多大な欠点があった。

この発明は上記のような問題点を解消することを目的に
なされたもので、パンチとダイの一方に半導体レーザ
を、他方に位置検出装置（PSD）を備え、パンチとダイ
の相対的位置ずれを検出するための位置検出センサとす
ることにより、ボールねじの温度上昇差によるパンチと
ダイの位置ずれ検出、その値に応じダイ部の駆動系に付
加的な移動位置指令を与え位置ずれを吸収することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るレーザ複合加工機は、パンチとダイのい
づれか一方に半導体レーザを有する投光部を、他方に位
置検出装置を有する受光部を装備するようにしたもので
ある。

〔作用〕

この発明におけるレーザ複合加工機は投光部からのレー
ザ光を受光部で受け光像の位置に比例し作動電流が流れ
るようになっている。この値を基準値と比較し、パンチ
とダイの位置ずれを検知し位置ずれを修正制御する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はその発明の一実施例による位置検出センサを装備し
たパンチヘッド駆動系の正面図を第２図はこの位置検出
センサの概念図を示す。第１図において（12）はパン
チ、（13）はダイであり、パンチ（12）とダイ（13）一
対でパンチヘッド部を構成する。（14）はボールねじ、
（15）はサーボモータ（16）とボールねじ（14）を直結
するカップリング（17）は移動径路を規定するリニアガ
イド、（18）はパンチ部（12）に取り付けられた位置検
出センサの受光部、（19）はダイ部（13）に取り付けら
れた位置検出センサの投光部であり、投光部（19）と受
光部（18）一対で位置検出センサを構成する。また、第
２図において、（20）は半導体レーザ（LED）、（21）
は投光レンズであり、半導体レーザ（20）と投光レンズ
（21）で位置検出センサの投光部（19）を構成する。ま
た、（22）は位置検出装置（PSD）、（23）は受光レン
ズであり、位置検出装置（22）と受光レンズ（23）で位
置検出センサの受光部（18）を構成する。

その動作は従来装置と全く同様であるが、本発明の装置
においては位置検出センサの信号によりフィードバック
制御ループを構成し、ボールねじの温度上昇や摩耗によ
るパンチとダイの位置ずれを防止し、常に正常な抜加工
を可能としたものである。すなわち、半導体レーザ（2
0）より照射されたレーザ光は投光レンス（21）を介
し、受光部（18）へと導びかれる。

受光部（18）では、受光レンズ（23）を介し位置検出装
置（PSD）（22）上に光像を結ぶ。位置検出装置（22）
においては光像の位置に比例し作動電流が流れすなわ
ち、次式で表わされる作動電流が流れる。

ここで K:係数（PSDに固有の一定値）Ｘ_ａ：光像からPSDの基準端Ａまでの距離Ｘ_ｂ：光像からPSDの基準端Ｂまでの距離従って、Ｉ_Ａ＝Ｉ_Ｂとなる点を位置検出センサの投光部
（19）と受光部（18）の基準点とすればにより、基準位置からの偏位すなわち、パンチとダイの
位置ずれとして検出できる。この△ｕ値は演算回路にお
いてPSDに個有の較正データにより位置情報△Ｙを出力
数値制御装置（NC装置）に伝送される。NC装置において
はこの△Ｙの値が基準値（例えば0.01mm）以上の場合ダ
イの駆動系に駆動指令を与え位置検出センサよりの出力
△Ｙが基準値以下となるようフィードバック制御を実施
する。

これにより、ボールねじの温度上昇差によるパンチとダ
イのずれ（位置誤差）は完全防止できる。

なお、上記実施例においては、半導体レーザ（LED）と
位置検出装置（PSD）により構成された位置検出センサ
の例について説明したが、５μ以下の高分解能をもつ他
のセンサ例えば、半導体レーザとCCD素子との組み合わ
せなどでも同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば複合加工機のパンチと
ダイの駆動系に半導体レーザ（LED）と位置検出装置（P
SD）よりなる位置検出センサを使用したため、ボールね
じの温度上昇や摩耗によるパンチとダイのクリアランス
変動を完全に制御できる。よってパンチとダイを個別に
駆動するレーザ複合加工機においても安定したパンチ加
工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すパンチヘッド駆動部
の正面図、また第２図は本発明による位置検出センサの
概念図、第３図は従来の複合加工機のパンチヘッド駆動
部を示す正面図、第４図は同じく断面図である。図中、（１）はパンチ、（２）はダイ、（３）はボール
ねじ、（４）はカップリング、（５）はサーボモータ、
（６）はリニアガイド、（７）はリニアベアリング、
（８）はナット、（９）は油圧シリンダ、（10）はダミ
ー負荷、（11）はレーサ加工ヘッド、（12）はパンチ、
（13）はダイ、（14）はボールねじ、（15）はカップリ
ング、（16）はサーボモータ、（17）はリニアガイド、
（18）は位置検出センサの受光部、（19）は位置検出セ
ンサの投光部、（20）は半導体レーザ、（21）は投光レ
ンズ、（22）は位置検出装置、（23）は受光レンズであ
る。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器と、この発振器から出力され
るレーザビームを集光し、被加工物の切断加工を行うと
共に、一軸方向に往復移動し得るレーザ加工ヘッドと、
このレーザ加工ヘッドと背中合せに配置され、上記レー
ザ加工ヘッドと同軸方向にリニアガイドに沿って往復移
動し得るパンチ及びダイを有するパンチヘッドとを備え
たレーザ複合加工機において、上記パンチとダイのいず
れか一方に投光部を、他方に受光部を装備し、パンチと
ダイとの相対的位置ずれを検知するようにしたことを特
徴とするレーザ複合加工機。