JPH11320101A - 板材加工機におけるワーク検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノイズ等の外乱によるＮＣ誤動作の原因とな
らず、トーチ内の消耗品を別種に交換しても都度補正の
必要がなく、コストの低減を図る。 【解決手段】 ワークＷの上方にトーチ１５を備えた加
工ヘッド１３を昇降可能に設け、前記トーチ１５はフラ
ンジ部３９Ａを形成したトーチホルダ３９に一体的に装
着され、このトーチホルダ３９は前記加工ヘッド１３を
構成するスライダ３５に設けたトーチベース３７に上下
動可能に装着されトーチベース３７にトーチホルダ３９
は弾機４７を介して接触し、トーチベース３７よりトー
チホルダ３９が浮上したことを検知する検出センサ４９
がトーチホルダ３９に複数設けた。而して、ＮＣ誤動作
の原因にならず、トーチを交換しても補正の必要がな
く、コストの低減が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマ加工
機、レーザ加工機のごとき板材加工機におけるワーク検
出方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、板材加工機として例えばプラズマ
加工機に設けたワーク表面検出装置としては、図７，図
８または図９に示したごときワーク表面検出装置が知ら
れている。

【０００３】すなわち、図７に示すワーク表面検出装置
１０１は、トーチ１０３の先端に電気接点１０５を設
け、このトーチ１０３の先端がワークＷに接触した時に
微電流が流れ、トーチ１０３の下降は停止し上昇とな
る。そして、ワークＷと離れた時に電流はＯＦＦとな
り、その位置をワーク表面とする。

【０００４】また、図８に示すワーク表面検出装置１０
１は、トーチ１０３の中心に対して所定の間隔（オフセ
ット量ａ）をあけて超音波センサ１０７が設けられてい
て、この超音波センサ１０７でワークＷの表面位置を見
るものである。

【０００５】すなわち、図８において距離ｈを検出し、
Ｓ＝ｈ−ｈｏ（ｈｏ：設定値）でワークＷとのトーチ１
０３の光軸との距離が検出される。

【０００６】更に、図９に示すワーク表面検出装置１０
１は、トーチ１０３の中心に対して所定の間隔（オフセ
ット量ａ）をあけてエアーシリンダ１０９を設け、この
エアーシリンダ１０９のピストンロッド１１１の先端に
センサ１１３を設け、このセンサ１１３のワークＷに当
接することによりワークＷの表面を検知するものであ
る。

【０００７】なお更に、実開平５−６８４６８号記載の
公報にて知られている検出装置は、プラズマ加工ヘッド
の一部を構成するトーチホルダのフランジ部に環状の係
合凹部を設け、一方、加工ヘッドを構成する昇降体の昇
降プレートに設けた支持リングの周縁部に前記係合凹部
に線接触の下で係合する係合凸部を設けて構成されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のプラズマ加工機におけるワーク表面検出装置では、
図７に示されたワーク表面検出装置１０１は、トーチ１
０３の先端に電気的接続のあるトーチのみしか使用でき
ず、また、この信号ケーブルから強力なプラズマ発生時
のノイズがＮＣ装置へ侵入して誤動作の原因となるとい
う問題があった。

【０００９】図８および図９に示されたワーク表面検出
装置１０１は、センサ１０７および１１３とトーチ１０
３とはオフセット量ａの間隔があり、トーチ１０３の先
端の実際の表面を検出していない。また、ソフトの処理
で検出時オフセット分を移動し、加工位置を検出後オフ
セット分戻して加工開始する等のムダな動きとストロー
クが必要となる。更に、消耗品（電極、ノズル、シール
ド等）を別の種類のものと交換した時に、トーチ先端の
長さが変る場合は交換の都度センサ位置とトーチ先端の
補正値変更が必要となる。なお更に、超音波センサ１０
７やレーザ変位計等は非常に高価なものである。

【００１０】実開平５−６８４６８号記載の公報にて知
られている検出装置は、加工ヘッドとワークが干渉した
場合にトーチの傾きを検出する構成で、ワークの表面を
検出することはできない。

【００１１】この発明の目的は、ノイズ等の外乱による
ＮＣ誤動作の原因とならず、トーチ内の消耗品を別種に
交換してもその都度補正の必要がなく、コストの低減を
図った板材加工機におけるワーク検出方法およびその装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明の板材加工機におけるワーク
検出方法は、ワークの上方位置にトーチを備えた加工ヘ
ッドを昇降可能に設けてなる板材加工機において、
（Ａ）前記加工ヘッドを上昇限である原点位置より、ワ
ークの板厚を考慮した位置まで早送り下降する加工ヘッ
ド早送り工程、（Ｂ）前記加工ヘッド早送り工程終了
後、ステップ送りにて前記加工ヘッドを下降する加工ヘ
ッドステップ送り工程、（Ｃ）前記加工ヘッドステップ
送り工程にて加工ヘッドが下降し、加工ヘッドに備えた
トーチの先端がワークの表面に当接すると共に、さらに
加工ヘッドを下降し続けると、弾機の付勢力に抗してト
ーチホルダとトーチベースとの接触が離れ、トーチが上
方向へ押し上げられてトーチに設けた検出センサの信号
が入ってワークの表面を検出するワーク表面検出工程、
（Ｄ）前記ワーク表面検出工程にて検出センサの信号が
入ったら加工ヘッドの下降を停止し、反転してステップ
上昇する加工ヘッドステップ上昇工程、（Ｅ）前記加工
ヘッドステップ上昇工程と同時に前記検出センサの信号
が切れ、この時の位置を加工ヘッドの上下動用駆動装置
に設けた距離検出手段で演算し、ワークの表面位置とし
て加工面の基準とする加工面基準出し工程、（Ｆ）前記
加工面基準出し工程終了後、プログラムで設定された高
さまで前記加工ヘッドを早送り上昇してから加工動作に
入るワーク加工工程、（Ｇ）前記ワーク加工工程中に前
記検出センサで、前記トーチとワークとの間に干渉が生
じて前記トーチに何らかの力が働いた際に衝突を検知す
るワーク衝突検出工程、と、を備えてなることを特徴と
するものである。

【００１３】また、請求項２によるこの発明の板材加工
機におけるワーク検出装置は、ワークの上方位置にトー
チを備えた加工ヘッドを昇降可能に設けてなる板材加工
機において、前記トーチを上端にフランジ部を形成した
トーチホルダに一体的に設け、このトーチホルダを前記
加工ヘッドを構成するスライダに設けたトーチベースに
上下動可能に装着せしめると共に、常時トーチベースに
トーチホルダに形成したフランジ部を、弾機を介して接
触するよう付勢され、前記トーチベースよりトーチホル
ダが浮上離隔したことを検出すると共に衝突した際にト
ーチベースよりトーチホルダが離れたことを検出する検
出センサを前記トーチホルダのフランジ部に複数設けて
なることを特徴とするものである。

【００１４】したがって、上述した請求項１，２による
板材加工機におけるワーク検出方法およびその装置とす
ることにより、トーチはトーチホルダに固定され、トー
チホルダは弾機を介してトーチベースに乗っている。そ
して、トーチホルダにはワークの表面を検出すると共に
ワークが衝突したことを検出する検出センサが設けられ
ていて、トーチホルダに設けたトーチの先端がワークに
当接した際、トーチホルダは浮上し検出センサにて検知
してワークの上面位置を検出すると共に、ワークに衝突
したことを検出する。

【００１５】而して、安価な検出センサでノイズによる
ＮＣ動作の原因にならず、トーチ先端の長さが変っても
トーチ先端で検出するため補正は不要で、当然センサと
のオフセットもないので無駄な動きも必要ない。

【００１６】また、請求項３によるこの発明の板材加工
機におけるワーク検出装置は、請求項２の板材加工機に
おけるワーク検出装置において、前記トーチベースに対
して上下動時のガイドとして前記トーチホルダのフラン
ジ部より複数本の案内部材を垂下して設け、この案内部
材が当接する座板をトーチベース側に設けてなることを
特徴とするものである。

【００１７】したがって、上述した請求項３による板材
加工機におけるワーク検出装置とすることにより、トー
チベースに対してトーチホルダの上下、傾動時のガイド
として、トーチベースに設けた複数の座板にトーチホル
ダに設けた案内部材を当接せしめた。而して、トーチホ
ルダに備えたトーチの先端がワークに衝突した際はトー
チホルダは傾動して、検出センサは作動し機械は停止す
るので、１つの検出センサでワークの表面検出と衝突検
出の２つの役目をすることができる。

【００１８】請求項４によるこの発明の板材加工機にお
けるワーク検出装置は、請求項２又は３の板材加工機に
おけるワーク検出装置において、前記検出センサは、近
接スイッチで構成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１９】したがって、検出センサを近接スイッチと
したことにより、高精度で検出できると共に安価であ
り、１つで２役の作動を可能とした。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。

【００２１】図５および図６を参照するに、まず、理解
を容易とするために板材加工機として例えばプラズマ加
工機の全体的構成について概略的に説明する。

【００２２】プラズマ加工機１は、支柱３に設けたガイ
ド５に片側を支持され、他側はレール部材７に乗ったト
ーチフレーム９より構成され、このトーチフレーム９は
Ｘ軸方向（図５において図面に直交した方向、図６にお
いて左右方向）へ移動自在に設けられている。

【００２３】前記トーチフレーム９には、Ｙ軸方向（図
５において左右方向、図６において上下方向）へ移動自
在なトーチキャレッジ１１が装着され、このトーチキャ
レッジ１１にはＺ軸方向（図５において上下方向、図６
において図面へ直交する方向）に移動自在な加工ヘッド
１３が装着されている。また、加工ヘッド１３にはＺ軸
方向へ移動可能なトーチ１５が装着されている。

【００２４】前記加工ヘッド１３の下方位置にはワーク
テーブル１７が設けられ、このワークテーブル１７上に
適宜手段にてワークＷが固定される。

【００２５】上記構成により、トーチフレーム９のＸ軸
方向への移動と共にトーチキャレッジ１１のＹ軸方向へ
の移動により、ワークテーブル１７上に固定されたワー
クＷに対してトーチ１５によりプラズマ加工されるもの
である。

【００２６】なお、符号１９はＮＣ装置であり、符号２
１は集塵機である。

【００２７】次に、この発明の主要部である前記加工ヘ
ッド１３に備えたトーチ１５について、更に詳細に説明
する。

【００２８】図１および図２を参照するに、トーチキャ
レッジ１１には加工ヘッド１３がＺ軸方向（図１におい
て上下方向、図２において図面に直交する方向）へ移動
自在に設けられている。より詳細には、トーチキャレッ
ジ１１に設けた距離検出手段としてのエンコーダ付Ｚ軸
サーボモータ２３の出力軸２５に駆動プーリ２７が装着
され、一方、Ｚ軸ボールネジ２９に従動プーリ３１が装
着され、この従動プーリ３１と前記駆動プーリ２７とに
ベルト３３が掛回されている。そして、前記Ｚ軸ボール
ネジ２９に螺合したナット部材（図示省略）を介して加
工ヘッド１３を構成するＺ軸スライダ３５が装着されて
いる。

【００２９】上記構成により、エンコーダ付Ｚ軸サーボ
モータ２３を駆動せしめると、駆動プーリ２７は回転し
ベルト３３を介して従動プーリ３１に回転は伝達され
る。そして、従動プーリ３１が装着されたＺ軸ボールネ
ジ２９が回転しナット部材を介してＺ軸スライダ３５は
エンコーダ付Ｚ軸サーボモータ２３のエンコーダで位置
検出しＺ軸方向への移動が可能となる。

【００３０】前記Ｚ軸スライダ３５の下端にはトーチベ
ース３７が突設されていて、このトーチベース３７にト
ーチ１５を装着したトーチホルダ３９が挿入され、この
トーチホルダ３９に形成したフランジ部３９Ａの裏面と
前記トーチベース３７の表面とが接触あるいは離隔自在
となっている。なお、前記トーチホルダ３９に設けた複
数のノブネジ４１は挿入されたトーチ１５をトーチホル
ダ３９に固定するものである。

【００３１】前記トーチホルダ３９が形成したフランジ
部３９Ａより垂下した複数のボルト４３の下端にはスプ
リング受け板４５が設けられ、このスプリング受け板４
５と前記トーチベース３７との間に弾機４７として例え
ばコイルスプリングが装着されている。

【００３２】上記構成により、常時は弾機４７の弾撥力
により、トーチホルダ３９に形成したフランジ部３９Ａ
はトーチベース３７の上面に当接していて、トーチ１５
がワークＷに当接した際、弾機４７の弾撥力に抗してフ
ランジ部３９Ａはトーチベース３７の上面より浮上す
る。

【００３３】前記トーチホルダ３９に形成したフランジ
部３９Ａに検出センサ４９の一例として例えば近接スイ
ッチが複数個所（本実施例では２ヶ所）に設けられてい
る。この検出センサ４９は、切断加工中にはトーチ１５
の衝突センサの働きにソフトの処理で切換えられ、加工
中にトーチ１５に何らかの力が働いた場合、検出センサ
４９の信号が入り機械を停止せしめるものとなる。

【００３４】また、トーチ１５を備えたトーチホルダ３
９が上下動あるいは傾動する時のガイド５１として、図
３に詳細が示されているごとく、トーチホルダ３９のフ
ランジ部３９Ａより複数本のガイド部材であるガイドピ
ン５３が垂設され、このガイドピン５３の下端は、トー
チベース３７に設けた座板である曲面座５５に当接して
いる。

【００３５】上記構成により、トーチ１５を備えたトー
チホルダ３９の上下動あるいは傾動時にはガイドピン５
３により円滑に上下動可能となると共に、どの方向より
トーチ１５に負荷がかかっても円滑に傾動可能となるも
のである。

【００３６】上述したごとき構成により、その作用とし
ては、図４を併せて参照するに、まず、ワークＷの表面
を検知するには、トーチ１５は上昇限である原点位置に
あり、この点を基準として座標系が設定される。次に、
早送りにて例えばワークＷの板厚を考慮して（板厚＋
α）の位置まで下降し、その後ステップ送りにてトーチ
１５の先端がワークＷに当るまでステップ下降する。

【００３７】トーチ１５の先端がワークＷに当ると、ト
ーチ１５は上方へ押し上げられトーチホルダ３９に設け
たガイドピン５３は曲面座５５より浮上し、検出センサ
４９はトーチベース３７の面より離れるとＯＮとなる。
そして、トーチ１５の下降を停止し反転してステップ上
昇となる。

【００３８】ステップ上昇となるとトーチ１５は弾機４
７の弾撥力により元の位置にもどり、再度検出センサ４
７はＯＦＦとなる。この時の位置（信号）をエンコーダ
で演算しワークＷの表面位置として下降面の基準とな
る。そして、この点からプログラムで設定されたピアス
高さまでトーチ１５は早送り上昇し、プラズマ点火動作
へ続く。

【００３９】また、加工中にトーチ１５に何らかの力が
働いた場合には、検出センサ４９は切断加工中にはトー
チ１５の衝突センサの働きにＮＣ装置のソフト上で処理
切換えていて、トーチ１５を備えたトーチホルダ３９が
ワークＷに衝突すると、弾機４７の弾撥力に抗してトー
チ１５は傾く。その時、トーチホルダ３９に設けた検出
センサ４９はトーチベース３７より離れＯＮとなり、機
械は停止する。

【００４０】なお、検出センサ４９は近接スイッチを採
用したので、高精度で、且つ、超音波センサやレーザ変
位計に比較して非常に安価であり、１台で２役を担って
いる。また、タッチセンサの様な通電による信号でない
ため、ノイズによるＮＣ誤動作の原因にはならず、トー
チ１５の先端の長さが変っても、トーチ１５の先端でワ
ークＷの表面を検出するため補正は不要であり、当然セ
ンサとのオフセットもない。

【００４１】なお、この発明は前述した発明の実施の形
態に限定されることなく、適宜な変更を行なうことによ
り、その他の態様で実施し得るものである。例えば、検
出センサ４９を近接スイッチとしたが、この種類に限定
するものではなく、また、検出センサ４９を直接トーチ
ホルダ３９に設けたが、他のアクチュエータを介してセ
ンサを検知しても良い。

【００４２】

【発明の効果】以上のごとき実施の形態の説明より理解
されるように、請求項１，２によるこの発明によれば、
トーチはトーチホルダに固定され、トーチホルダは弾機
を介してトーチベースに乗っている。そして、トーチホ
ルダにはワークの表面を検出すると共にワークが衝突し
たことを検出する検出センサが設けられていて、トーチ
ホルダに設けたトーチの先端がワークに当接した際、ト
ーチホルダは浮上し検出センサにて検知してワークの上
面位置を検出すると共にワークに衝突したことを検出す
る。

【００４３】而して、安価な検出センサでノイズによる
ＮＣ動作の原因にはならず、トーチ先端の長さが変って
もトーチ先端で検出するため補正は不要で、当然センサ
とのオフセットもないので無駄な動きも必要ない。

【００４４】請求項３によるこの発明によれば、トーチ
ベースに対してトーチホルダの上下、傾動時のガイドと
して、トーチベースに設けた複数の座板にトーチホルダ
に設けた案内部材を当接せしめた。而して、トーチホル
ダに備えたトーチの先端がワークに衝突した際はトーチ
ホルダは傾動して、検出センサは作動し機械は停止する
ので、１つの検出センサでワークの表面検出と衝突検出
の２つの役目をすることができる。

【００４５】請求項４によるこの発明によれば、検出セ
ンサを近接スイッチとしたことにより、高精度で検出で
きると共に安価であり、１つで２役の作動を可能とし
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の主要部を示し、トーチを備えた加工
ヘッドの断面説明図である。

【図２】図１における平面説明図である。

【図３】図１におけるIII 矢視部の拡大断面図である。

【図４】作用説明図である。

【図５】この発明を実施する一実施の形態を示し、プラ
ズマ加工機の正面図である。

【図６】図５における平面図である。

【図７】従来例を示し、ワーク表面検出装置の正面図で
ある。

【図８】従来例の他の実施の形態の例を示し、ワーク表
面検出装置の正面図である。

【図９】従来例の他の実施の形態の例を示し、ワーク表
面検出装置の正面図である。

【符号の説明】

１ プラズマ加工機（板材加工機） １３ 加工ヘッド ５ トーチ ２３ エンコーダ付Ｚ軸サーボモータ ２９ Ｚ軸ボールネジ ３５ Ｚ軸スライダ ３７ トーチベース ３９ トーチホルダ ３９Ａ フランジ部 ４７ 弾機 ４９ 検出センサ ５１ ガイド ５３ ガイドピン（案内部材） ５５ 曲面座（座板）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの上方位置にトーチを備えた加工
   ヘッドを昇降可能に設けてなる板材加工機において、 （Ａ）前記加工ヘッドを上昇限である原点位置より、ワ
   ークの板厚を考慮した位置まで早送り下降する加工ヘッ
   ド早送り工程、 （Ｂ）前記加工ヘッド早送り工程終了後、ステップ送り
   にて前記加工ヘッドを下降する加工ヘッドステップ送り
   工程、 （Ｃ）前記加工ヘッドステップ送り工程にて加工ヘッド
   が下降し、加工ヘッドに備えたトーチの先端がワークの
   表面に当接すると共に、さらに加工ヘッドを下降し続け
   ると、弾機の付勢力に抗してトーチホルダとトーチベー
   スとの接触が離れ、トーチが上方向へ押し上げられてト
   ーチに設けた検出センサの信号が入ってワークの表面を
   検出するワーク表面検出工程、 （Ｄ）前記ワーク表面検出工程にて検出センサの信号が
   入ったら加工ヘッドの下降を停止し、反転してステップ
   上昇する加工ヘッドステップ上昇工程、 （Ｅ）前記加工ヘッドステップ上昇工程と同時に前記検
   出センサの信号が切れ、この時の位置を加工ヘッドの上
   下動用駆動装置に設けた距離検出手段で演算し、ワーク
   の表面位置として加工面の基準とする加工面基準出し工
   程、 （Ｆ）前記加工面基準出し工程終了後、プログラムで設
   定された高さまで前記加工ヘッドを早送り上昇してから
   加工動作に入るワーク加工工程、 （Ｇ）前記ワーク加工工程中に前記検出センサで、前記
   トーチとワークとの間に干渉が生じて前記トーチに何ら
   かの力が働いた際に衝突を検知するワーク衝突検出工
   程、 とを備えてなることを特徴とする板材加工機におけるワ
   ーク検出方法。
2. 【請求項２】 ワークの上方位置にトーチを備えた加工
   ヘッドを昇降可能に設けてなる板材加工機において、前
   記トーチを上端にフランジ部を形成したトーチホルダに
   一体的に設け、このトーチホルダを前記加工ヘッドを構
   成するスライダに設けたトーチベースに上下動可能に装
   着せしめると共に、常時トーチベースにトーチホルダに
   形成したフランジ部を、弾機を介して接触するよう付勢
   され、前記トーチベースよりトーチホルダが浮上離隔し
   たことを検出すると共に衝突した際にトーチベースより
   トーチホルダが離れたことを検出する検出センサを前記
   トーチホルダのフランジ部に複数設けてなることを特徴
   とする板材加工機におけるワーク検出装置。
3. 【請求項３】 前記トーチベースに対して上下動時のガ
   イドとして前記トーチホルダのフランジ部より複数本の
   案内部材を垂下して設け、この案内部材が当接する座板
   をトーチベース側に設けてなることを特徴とする請求項
   ２記載の板材加工機におけるワーク検出装置。
4. 【請求項４】 前記検出センサは、近接スイッチで構成
   されていることを特徴とする請求項２又は３記載の板材
   加工機におけるワーク検出装置。