JPH0623654A - 板材加工機の熱変位補正制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パンチプレス機にレーザヘッドを設けた複合
加工機等の板材加工機において、熱変位補正を効率良く
行う。また、加工中のオフセットにかかわらずに熱変位
補正を可能とする。 【構成】 温度センサによる温度情報により計測開始条
件が充足されたことを判定し（Ｓ１）、条件充足の判定
結果に応答して加工点の変位量測定用プログラムを発生
させる（Ｓ２）。この測定用プログラムを実行して加工
点の変位量を測定し（Ｓ３）、その変位量測定値に対応
するオフセット値で板材加工機のワーク座標原点をシフ
トさせる（Ｓ４）。前記測定用プログラムは機械座標で
動作させるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パンチプレス機にレ
ーザヘッドを搭載した複合加工機や、その他の種々の板
材加工機の熱変位補正制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、タレットパンチプレス機にレーザ
ヘッドを搭載した複合加工機がある。このような複合加
工機では、同じワークに対してパンチ加工とレーザ加工
とが適宜施される。例えば、パンチ加工により孔加工を
行い、レーザ加工により切断を行う。

【０００３】パンチプレスやレーザ加工機等の板材加工
機では、外気温の変化や、運転に伴う発熱によって、フ
レームや送りねじの熱膨張が生じ、これによりパンチ位
置やレーザ加工位置に誤差が生じる。特に、前記のよう
な複合加工機では、パンチ加工した箇所に続いてレーザ
加工を施すような場合があり、このような場合に、パン
チ位置とレーザ加工位置とのずれによって加工品質が大
きく低下するという問題点がある。そのため、熱変位補
正を行う方法が種々考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、加工プログラ
ムに設定した所定時に熱変位補正のための変位測定を行
う方法や、タイマで設定した一定期間ごとに変位測定を
行う方法では、経時的な温度変化の程度に応じた適切な
頻度で測定を行うことが難しい。そのため、測定頻度が
少なくて充分な補正が行えなかったり、必要以上の測定
を行って加工時間が無駄に長くなったりすることがあ
る。また、板材加工機では、パンチ加工からレーザ加工
に変更するときや、ワークの加工部分に応じてワークを
持ち替えたりするときに、ＮＣ装置においてワーク座標
の原点シフト、すなわちオフセット補正が行われる。こ
のようなオフセット補正が行われていると、ワーク送り
装置等を利用して変位測定のセンサを動作させようとし
た場合に、繰り返し行われたオフセットを考慮する必要
があって、実際のセンサの位置を認識することが難しい
という問題点がある。

【０００５】この発明の目的は、経時的な温度変化の程
度に応じた効率的な熱変位補正が行え、また加工中にお
けるオフセット値にかかわらずに熱変位補正が行える板
材加工機の熱変位補正制御方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明方法を、実施例
に対応する図４と共に説明する。この熱変位補正制御方
法は、次の各過程を含む方法である。すなわち、温度セ
ンサによる温度情報により計測開始条件の充足を判定し
（Ｓ１）、条件充足の判定結果に応答して加工点の変位
量測定用プログラムを発生させる（Ｓ２）。この測定用
プログラムを実行して加工点の変位量を測定し（Ｓ
３）、その変位量測定値に対応するオフセット値で板材
加工機のワーク座標原点をシフトさせる（Ｓ４）。前記
測定用プログラムは機械座標で動作させるものとする。

【０００７】

【作用】この発明方法によると、温度センサの温度情報
により計測開始条件の充足判定を行い、条件充足の場合
に熱変位補正を行わせるので、温度変化の激しいとき
は、頻繁に変位測定して熱変位補正が行われ、温度変化
の緩やかなときは測定頻度が少なくなる。そのため、経
時的な温度変化の程度に応じた適正な頻度で変位測定お
よび熱変位補正が行える。また、変位量測定用プログラ
ムは、前記の条件充足の判定による測定開始時に発生さ
せるので、機械座標により動作させることが可能とな
り、また機械座標で動作させるので、それまでに行われ
たオフセット補正にかかわらずに、変位測定を行い、熱
変位補正することができる。

【０００８】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図６に基づ
いて説明する。図２はこの実施例の熱変位補正制御方法
を適用する板材加工機を示し、パンチプレス機構部１と
レーザヘッド２とワーク送りテーブル装置３とを備えた
複合加工機からなる。板材加工機のフレームは、パンチ
プレス機フレーム４と、レーザ加工機フレーム５と、テ
ーブル部フレーム６とで構成される。

【０００９】パンチプレス機構部１は、同期して割出回
転する上下のタレット７，８の外周部に複数のパンチ工
具およびダイ工具（図示せず）を各々設置し、パンチ位
置Ｐに割り出されたパンチ工具をクランク機構９で昇降
駆動するものである。

【００１０】レーザヘッド２は、集光用の光学系および
アシストガスのノズル（図示せず）を有するものであ
り、パンチ位置Ｐから後方（Ｙ軸方向）に若干離れた位
置Ｒで、レーザ加工機フレーム５の先端に設置されてい
る。レーザヘッド２には、レーザ発振機１０で発振され
たレーザ光がレーザ案内筒１１を介して導かれる。ま
た、レーザヘッド２は退避および焦点調整のための昇降
駆動機構を備えている。

【００１１】ワーク送りテーブル装置３は、図１に示す
ようにテーブル部フレーム６のレール１２上に前後移動
自在に設置した左右一対のスライドテーブル３ａと、中
央の固定テーブル３ｂとを有し、両側のスライドテーブ
ル３ａは後端のキャリッジ１３と共に、Ｙ軸サーボモー
タ１４および送りねじ１５により進退駆動される。キャ
リッジ１３には、クロススライド１６が横（Ｘ軸方向）
移動自在に搭載され、板状のワークＷを把持する複数の
ワークホルダ１７がクロススライド１６に取付けられて
いる。クロススライド１６は、キャリッジ１３に設置さ
れたＸ軸サーボモータ１８および送りねじ１９により進
退駆動される。

【００１２】前記クロススライド１６に、電気マイクロ
メータからなる変位検出器２０が取付けてある。変位検
出器２０は、レーザヘッド２と上タレット７の外径面と
に各々接触させてレーザ加工位置Ｒとパンチ位置Ｐの変
位測定に使用するものであり、非使用時にパンチプレス
フレーム４の正面カバー部４ａに干渉することを避ける
ために、後方へ退避させる退避駆動機構（図示せず）が
付設してある。

【００１３】図１において制御系を説明する。制御装置
の全体は、軸制御を行うＮＣ装置２１と、シーケンス制
御を主に行うＰＭＣ装置（プログラマブル・マシン・コ
ントローラ）２２とで構成される。ＮＣ装置２１は、加
工プログラム２４を実行する演算制御部２５を有し、演
算制御部２５から出力された各軸送り指令により、サー
ボコントローラ２３を介してＸ軸サーボモータ１８およ
びＹ軸サーボモータ１４の駆動が行われる。各サーボモ
ータ１４，１８はパルスコーダ等からなる位置検出器１
４ａ，１８ａを有し、検出値がサーボコントローラ２３
にフィードバックされる。

【００１４】演算制御部２５には、設定されたオフセッ
ト量に応じてワーク送りテーブル装置３のワーク座標の
原点をシフトさせて加工プログラム２４のＸ，Ｙ軸の送
り指令値を補正するオフセット補正手段２６が設けられ
ている。オフセット補正手段２６は、工具位置オフセッ
ト手段として前記と同様な座標原点シフトを行うもので
あっても良い。また、ＮＣ装置２１には、板材加工機自
体のＸ，Ｙ座標として決定された機械座標の現在値を常
に認識する現在機械座標位置認識手段２７が設けられて
いる。この手段２７による機械座標位置の認識は、各軸
の位置検出器１４ａ，１８ａの出力と、クロススライド
１６およびキャリッジ１３の原点復帰を検出する原点復
帰検出スイッチ（図示せず）の出力とで行われる。

【００１５】ＰＭＣ装置２２は、加工プログラム２４に
記述されたシーケンス指令を実行すると共に、内蔵のシ
ーケンス制御プログラム等を実行する手段であり、独立
した演算制御部（図示せず）を有し、あるいはＮＣ装置
２１の演算制御部２６を共有する。このＰＭＣ装置２２
に記憶されたプログラムまたは電気素子により、測定条
件開始判定手段２８と、測定用プログラム発生手段２９
とが設けられている。

【００１６】測定条件開始判定手段２８は、常に温度セ
ンサ３２を監視してその温度情報を設定条件と比較し、
条件充足の場合に測定指令を測定用プログラム発生手段
２９に出力する手段である。温度センサ３２は、板材加
工機のフレーム４〜６等に設けられて、外気温や運転に
伴うフレーム４〜６等の温度変化を測定するものであ
る。温度センサ３２は一個または複数個設けられる。

【００１７】測定用プログラム発生手段２９は、前記の
測定指令に応答して現在機械座標位置認識手段２７の機
械座標値を取り込み、予め準備された測定用プログラム
３０の未完成プログラムに送り量データを与えることで
測定用プログラム３０を完成させる手段である。

【００１８】測定用プログラム３０は、クロススライド
１６およびキャリッジ１３等に測定のための所定の動作
を行わせるシーケンスプログラムと、変位検出器２０の
測定値である変位量を取り込み、所定の変位量演算を行
って測定値格納エリア３１に格納する演算プログラムと
で構成される。測定用プログラム３０は、各軸の送り指
令を機械座標で行うものとしてある。なお、測定値格納
エリア３１に格納された変位量測定値は、ＰＭＣ装置２
２に記憶されたプログラムからなる転送手段（図示せ
ず）により、オフセット値ａとしてＮＣ装置２１のオフ
セット補正手段２６に転送され、オフセット補正手段２
６に前に設定されていたオフセット量に加算される。

【００１９】上記構成による熱変位補正制御方法を説明
する。まず、測定動作の概略を図３と共に説明する。ク
ロススライド１６に取付けられた変位検出器２０の接触
子２０ａを、上タレット７の外周における後面位置Ｓ
１、およびレーザヘッド２の後面位置Ｓ２に順次接触さ
せ、これによりパンチ位置Ｐおよびレーザ加工位置Ｒの
熱変位を測定する。変位検出器２０は、例えば図６に示
すように、原点位置ＯからＸ，Ｙ方向に移動させてパン
チ位置Ｐの測定を行い、次に中間戻り位置Ｑまで一旦後
退させた後、レーザヘッド２に接触させることにより行
う。

【００２０】このような測定動作は、機械原点が決定さ
れた時点で１回行い、その後の測定を前記の自動発生さ
せた測定用プログラム３０によって行う。この測定用プ
ログラム３０による測定値は、原点決定時の測定値と比
較し、その差分を変位量測定値として測定値格納エリア
３１に格納する。前記の機械原点の決定は、変位検出器
２０の取付後の校正が完了したとき、または電源スイッ
チのオン時等に行われる。

【００２１】次に、熱変位補正の動作手順を図４の流れ
図および図５に基づいて説明する。図５の加工プログラ
ム２４が実行されて加工が行われている間は、図１の温
度センサ３２の温度情報は常に監視される（図４のステ
ップＳ１）。測定条件開始判定手段２８により開始条件
が充足されたと判定されると、測定用プログラム発生手
段２９によりその時点の機械座標位置が読み取られて、
機械座標により送り指令値が記述された測定用プログラ
ム３０が自動生成される（Ｓ２）。

【００２２】測定用プログラム３０は、機械が加工を中
断しても良い状態になったときに実行され、図３および
図６と共に説明したシーケンス動作を行なって変位量測
定を行い、その測定値を格納エリア３１に格納する（Ｓ
３）。この格納された変位量測定値は、ＮＣ装置２１の
オフセット補正手段２６に転送され、パンチ位置Ｐおよ
びレーザ加工位置Ｒに対するワーク原点オフセット値が
設定される（Ｓ４）。この場合、予め設定されているオ
フセット値に、変位量測定値が加算された値に新たなオ
フセット値が設定される。このようにして、ＮＣ装置２
１にオフセット補正手段２６として設けられているワー
ク座標原点シフト機能を利用して、変位量測定値で加工
プログラム座標を全体にシフトさせることにより、加工
精度が保たれる。

【００２３】この熱変位補正制御方法によると、このよ
うに温度センサ３２の温度情報により計測開始条件の充
足判定を行い、条件充足の場合に熱変位補正を行わせる
ので、温度変化の激しいときは、頻繁に変位測定して熱
変位補正が行われ、温度変化の緩やかなときは測定頻度
が少なくなる。そのため、経時的な温度変化の程度に応
じた適正な頻度で変位測定および熱変位補正が行えて、
作業の全体時間を短縮しながら、必要な熱変位補正を行
うことができる。

【００２４】また、変位量測定用プログラム３０は、前
記の条件充足の判定による測定開始時に発生させるの
で、機械座標により動作させることが可能となり、また
機械座標で動作させるので、それまでに行われたオフセ
ット補正にかかわらずに、変位測定を行い、熱変位補正
することができる。すなわち、機械座標を使用すること
により、加工中のオフセット値がそのまま測定用プログ
ラム３０に用いられて、変位量測定値が前記の加工中の
オフセット値に加えられることになり、測定完了後はそ
のまま加工を継続できる。

【００２５】なお、前記実施例はパンチプレスにレーザ
ヘッド２を搭載した複合加工機に適用した場合につき説
明したが、この発明の熱変位補正制御方法は板材加工機
一般に適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】この発明の板材加工機の熱変位補正制御
方法は、温度センサの温度情報により計測開始条件の充
足判定を行い、条件充足の場合に熱変位補正を行わせる
ので、経時的な温度変化の程度に応じた適正な頻度で効
率的に変位測定および熱変位補正が行える。また、測定
開始時に変位量測定用プログラムを発生させることによ
り、機械座標で変位量測定用プログラムを実行させるよ
うにしたので、板材加工機に特有の加工中のオフセット
補正にかかわらずに変位測定を行い、熱変位補正するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の熱変位補正制御方法を適
用する板材加工機の概略平面図と機能ブロック図とを併
記した概念図である。

【図２】その板材加工機の側面図である。

【図３】同板材加工機の測定動作の説明図である。

【図４】同板材加工機の熱変位補正制御方法の流れ図で
ある。

【図５】加工プログラムと測定用プログラムとの関係を
示す説明図である。

【図６】測定動作における変位検出器移動経路の説明図
である。

【符号の説明】

１…パンチプレス機構部、２…レーザヘッド、３…ワー
クテーブル、７…上タレット、１３…キャリッジ、１４
ａ…位置検出器、２０…変位検出器、２１…ＮＣ装置、
２２…ＰＭＣ装置、２４…加工プログラム、２６…オフ
セット補正手段、２８…測定条件開始判定手段、２９…
測定用プログラム発生手段、３０…測定用プログラム、
３２…温度センサ、Ｐ…パンチ位置、Ｒ…レーザ加工位
置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度センサの温度情報により計測開始条
   件の充足を判定する過程と、条件充足の判定結果に応答
   して加工点の変位量測定用プログラムを発生させる過程
   と、この測定用プログラムを実行して加工点の変位量を
   測定する過程と、その変位量測定値に対応するオフセッ
   ト値で板材加工機のワーク座標原点をシフトさせる過程
   とを含み、前記測定用プログラムは機械座標で動作させ
   るものとした板材加工機の熱変位補正制御方法。