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発明の名称 板材加工機およびその送り誤差校正方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−225126(P2001−225126A)
公開日 平成13年8月21日(2001.8.21)
出願番号 特願2000−37563(P2000−37563)
出願日 平成12年2月16日(2000.2.16)
代理人 【識別番号】100086793
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅士
【テーマコード(参考)】
4E048
【Fターム(参考)】
4E048 CA02 CA05 CA07 CA11 
発明者 林 孝雄
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 板材を加工する加工部と、この加工部に対して板材を移動させる板材送り手段と、この板材送り手段で送られるマスタワークに設けられた基準孔を所定計測位置で検出するセンサと、このセンサで前記基準孔が検出されたときの前記板材送り手段の移動量検出値から前記板材送り手段の移動量指令値に対する誤差を計測する誤差計測手段と、この誤差計測手段の誤差計測値に応じて前記板材送り手段の移動量を補正する誤差補正手段とを備えた板材加工機。
【請求項2】 板材を加工する加工部、およびこの加工部に対して板材を移動させる板材送り手段を備えた板材加工機の送り誤差校正方法であって、基準孔を有するマスタワークを前記板材送り手段で移動させ、前記基準孔を所定計測位置のサンサで検出したときの移動量を検出する過程と、その移動量検出値の移動量指令値に対する誤差を演算する過程と、前記板材送り手段の移動量を補正する誤差補正手段で採用する補正量演算基準値を、前記の演算した誤差計測値に応じて所定の記憶領域に設定する過程とを含む板材加工機の送り誤差校正方法。
【請求項3】 前記マスタワークは、前記基準孔が所定ピッチを開けて複数設けられたものとする請求項2記載の板材加工機の送り誤差校正方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パンチプレスやレーザ加工機等の板材加工機、およびその板材送り手段の熱変位等による移動量補正値の校正を行う校正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】パンチプレスでは、パンチ加工部に対して板材を前後左右に移動させて板材の任意部分に孔加工や成形加工を行う。前後移動や左右移動は、それぞれサーボモータによりボールねじを介して行われる。レーザ加工機やシャーリング機等の板材加工機においても、パンチプレスと同様な板材送り手段が用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ボールねじが機械の運転に伴う温度上昇や周囲温度の変化等で熱変位を生じると、指令値に対する正規の位置に板材が送られず、誤差を生じる。この誤差は、加工誤差となり、加工精度の低下、加工不良につながる。このため、従来から種々の熱変位補正の手法が提案され、採用されている。しかし、適切な誤差補正量を得ることが難しく、誤差補正量の生成に手間や時間を要したり、精度の良い誤差補正が行えないことがある。
【0004】この発明の目的は、移動量の適切な誤差補正量を簡単に得ることができて、加工精度の向上が図れる板材加工機、およびその送り誤差校正方法を提供することである。この発明の他の目的は、板材送り手段のストローク中の各部によって熱変位誤差が異なるような場合にも、適切な補正が行えるようにすることである。
【0005】
【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。この板材加工機は、板材を加工する加工部(3)と、この加工部(3)に対して板材を移動させる板材送り手段(4)と、この板材送り手段(4)で送られるマスタワーク(MW)に設けられた基準孔(H)を所定計測位置(Q)で検出するセンサ(23)と、このセンサ(23)で前記基準孔(H)が検出されたときの前記板材送り手段(4)の移動量検出値から前記板材送り手段(4)の移動量指令値に対する誤差を計測する誤差計測手段(39)と、この誤差計測手段(39)の誤差計測値に応じて前記板材送り手段(4)の移動量を補正する誤差補正手段(35,36)とを備えたものである。この構成によると、次のように誤差の補正量を得て、移動量補正が行える。まず、板材送り手段(4)によりマスタワーク(MW)の送りを行い、基準孔(H)を所定計測位置(Q)のセンサ(23)で検出する。誤差検出手段(39)は、この検出時の板材送り手段(4)の移動量検出値と板材送り手段(4)の移動量指令値とを比較し、誤差を計測する。誤差補正手段(35,36)は、このようにして得た誤差計測値に応じて、板材送り手段(4)の移動量を補正する。
【0006】この発明の板材加工機の送り誤差校正方法は、板材を加工する加工部(3)、およびこの加工部(3)に対して板材を移動させる板材送り手段(4)を備えた板材加工機の送り誤差校正方法であって、基準孔(H)を有するマスタワーク(MW)を前記板材送り手段(4)で移動させ、前記基準孔(H)を所定計測位置(Q)のサンサ(23)で検出したときの移動量を検出する過程と、その移動量検出値の移動量指令値に対する誤差を演算する過程と、前記板材送り手段(4)の移動量を補正する誤差補正手段(35,36)で採用する補正量演算基準値(Δ)を、前記の演算した誤差計測値に応じて所定の記憶領域(40)設定する過程とを含む。この発明の板材加工機およびその送り誤差校正方法によると、このように、基準孔(H)を有するマスタワーク(MW)を用い、板材送り手段(4)を実際に移動させて誤差を計測するため、機械個別の特性や使用状況等に応じて、移動量の適切な誤差補正量を簡単に得ることができ、加工精度の向上が図れる。
【0007】この発明方法において、前記マスタワーク(MW)は、前記基準孔(H)が所定ピッチ(PX ,PY )を開けて複数設けられたものとしても良い。このように、基準孔(H)が所定ピッチ(PX ,PY )を開けて並ぶマスタワーク(MW)を用いることで、板材送り手段(4)のストローク中の各部の実際の誤差が計測できる。そのため、ストロークの全体で、誤差の発生が正確な直線性を示さず、各部によって熱変位誤差の度合いが異なるような場合にも、適切な補正が行える。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図1ないし図6と共に説明する。この板材加工機は、機械部1とこの機械部1を制御する制御装置2とを備える。機械部1は、板材Wを加工する加工部3と、この加工部3に対して板材Wを移動させる板材送り手段4とを備える。加工部3は、例えばパンチ加工部、レーザ加工部、剪断加工部、曲げ加工部等のいずれであっても良い。図示の例では、加工部3はパンチ加工とされている。
【0009】図2,図3は、板材加工機の機械部1の具体構成例の平面図および側面図を各々示す。加工部3は、フレーム5に設置された工具保持手段6と、この工具保持手段6に保持されたパンチ工具を昇降自在なラムで昇降駆動するパンチ駆動手段7とを有し、所定の加工位置Pで加工を行うものとされている。工具保持手段6は上下のタレット6a,6bからなり、各タレット6a,6bにパンチ工具およびダイ工具が各々設置されている。
【0010】板材送り手段4は、テーブル8上で板材Wを前後(Y軸方向)に移動させる前後方向板材送り手段4yと、左右(X軸方向)に移動させる左右方向板材送り手段4xとでなる。テーブル8は、フレーム5に固定設置された固定テーブル8aと、テーブル8のレール9上を前後に移動自在な可動テーブル8bとからなる。テーブル8には、その上に搬入された板材Wを左右方向に基準位置Oに位置決めする位置決め基準部材22が突没可能に設けられている。前後方向板材送り手段4yおよび左右方向板材送り手段4xは、いずれもサーボモータ10,11により送りねじ機構12,13を介して進退駆動されるものである。送りねじ機構12,13にはボールねじ機構が用いられている。
【0011】前後方向板材送り手段4yは、可動テーブル8bと一体に結合されて前後移動自在なキャリッジ14を、フレーム5に設置されたサーボモータ10および送りねじ機構12で進退させるものとされている。左右方向板材送り手段4xは、キャリッジ14に左右移動自在に搭載されたクロススライド15を、キャリッジ14に設置されたサーボモータ11および送りねじ機構13で進退させるものとされている。クロススライド15に、板材Wを把持する複数のワークホルダ16が取付けられている。
【0012】図4は加工部3の具体例を示す。パンチ駆動手段7は、サーボモータ17と、このサーボモータ17の回転をラム18の上下動作に変換する偏心カム式の回転・直線運動変換機構19とで構成される。ラム18は、フレーム5に設けられたラムガイド20により、所定の加工位置Pで昇降自在に支持され、上タレット6aに設置されたパンチ工具21をパンチ動作させる。
【0013】図1に示すように、この板材加工機1には、その送り誤差校正手段としてマスタワークMWが用いられる。マスタワークMWは、寸法精度を確保した板材に基準孔Hを設けたものであり、基準孔Hは、前後方向(Y軸方向)および左右方向(X軸方向)のいずれにも、所定のピッチPX ,PY で複数並べて設けられている。板材加工機の機械部1には、このマスタワークMWの基準孔Hを所定計測位置Qで検出するセンサ23が設置されている。所定計測位置Qは、加工位置Pと一致させてあるが、必ずしも一致させなくても良い。センサ23は、基準孔Hを精度良く検出できるものであれば良いが、この例ではタッチセンサが用いられている。図5,図6に示すように、このセンサ23は、センサ本体23aに進退駆動されるロッド23bを有し、このロッド23bの先端に接触子23cが設けられていて、接触子23cに物が触れるとオン信号を発生するものが用いられている。接触子23cの大きさは、マスタワークMWの基準孔Hに遊嵌する大きさとされている。このセンサ23の設置箇所は、タレット6bに円周方向に並んで設けられる工具ステーションの一つとされている。なお、センサ23は、タレット6bに設置する代わりに、フレーム5に設置しても良い。
【0014】図1において、制御装置2は、コンピュータ式の数値制御機能部およびプログラマブルコントローラ部(図示せず)で構成されるものである。制御装置2は、解読手段31と、X軸およびY軸の軸送り制御手段32,33とを有する。解読手段31は、加工プログラム34を解読して、その指令を対応する各軸の軸送り制御手段32,33やプログラマブルコントローラ部に送る手段である。X軸送り制御手段32は、X軸送り指令値に従い、左右方向板材送り手段4xのサーボモータ11に送り指令を与える手段である。Y軸送り制御手段33は、Y軸送り指令値に従い、前後方向板材送り手段4yのサーボモータ10に送り指令を与える手段である。これらX,Y軸の軸送り制御手段32,33は、送り指令値に対して所定の補正を行う誤差補正手段35,36を各々有している。加工プログラム34は、NCコード等で記述されたものであり、プログラムメモリ37に記憶される。
【0015】制御装置2には、送り誤差校正のための手段として、誤差計測手段39と、計測プログラム38とが設けられ、誤差計測手段39で計測した誤差を記憶する補正量テーブル40が設けられている。計測プログラム38は、加工プログラム34と同様に解読手段31で解読されるプログラムであり、加工プログラム34と独立したプログラムであっても、加工プログラム34の一部を成すものであっても良い。
【0016】計測プログラム38は、ワークホルダ16に把持されたマスタワークMWを、各基準孔Hが順次所定計測位置Qに位置するように送る各軸の送りを行わせる軸送り指令と、センサ23に計測のための準備動作を行わせる計測準備指令と、誤差計測手段39に計測処理を開始させる計測指令等が記述されている。上記の計測のための準備は、センサ23の接触子23cを、基準孔Hに挿入される高さまで下降させる指令である。上記の計測プログラム38の軸送り指令は、基準孔Hの中心が所定計測位置Qに来るまで移動させる指令と、その後、基準孔Hの縁がセンサ23に接するまで移動させる指令とを含み、両指令は、別々の指令として設けられていても、一つの指令からなるものでも良い。
【0017】誤差計測手段39は、誤差を次のように計測する手段である。すなわち、誤差計測手段39は、センサ23がオンしたときの板材送り手段4の位置検出器11a,10aの検出値を取り込み、そのとき実行された計測プログラム38の軸送り指令の指令値と前記検出値を比較して誤差を演算する手段である。この検出値の取り込みおよび誤差演算は、X軸およびY軸の各々につき、個別に行われる。
【0018】補正量テーブル40は、誤差計測手段39で計測したマスタワークMWの各基準孔H間の誤差を、補正量演算基準値Δ(ΔX1 ,ΔX2 …、ΔY1 ,ΔY2 …)として各基準孔間区間(X1 〜X2 ,X2 〜X3 ,X3 ,X4 …、Y1 〜Y2,Y2 〜Y3 ,Y3 ,Y4 …)毎に設定する記憶手段である。補正量テーブル40は、X軸およびY軸の各々の補正量演算基準値Δが設定される。各軸の送り制御手段32,33における誤差補正手段35,36は、このように設定された補正量演算基準値Δに基づき、送り量補正を行う。この補正は、区間毎に一定量の補正を行うようにしても良く、また区間途中の場合に、その補正量演算基準値Δ×(途中長さ)/(区間長さ)のような直線補完等を行うようにしても良い。
【0019】上記構成の板材加工機の送り誤差校正方法、およびその後の補正方法を説明する。校正(キャリブレーション)に際しては、マスタワークMWを板材加工機の板材送り手段4に把持させる。このとき、マスタワークMWは、X,Y両軸の基準位置Oに位置決め状態に把持させる。この後、計測プログラム38を実行させる。
【0020】計測プログラム38の実行により、各軸毎に各基準孔Hの位置の計測が準備行われる。この計測に際しては、まず図6(A)のように、基準孔Hの中心がセンサ23による計測所定位置Qに位置するように板材送り手段4でマスタワークMWを移動させ、この位置で一旦送りを停止し、センサ23の接触子23aを基準孔H内へ挿入する。この状態で、マスタワークMWの送りを微速で続行し、センサ23で基準孔Hの縁が検出させると、その検出信号に応答して、板材送り手段4(X軸送り制御手段32、Y軸送り制御手段33)は送りを停止する。
【0021】誤差計測手段39は、このときの位置検出器10a,11aの検出値である移動量検出値と、計測プログラム38の軸送り指令値とを比較し、その誤差を演算する。この比較は、X軸方向の移動を行うときはX軸について、Y軸方向の移動を行うときはY軸について行う。演算された誤差の値は、補正量テーブル40の該当する記憶領域に、補正量演算基準値Δとして記憶される。このようにして、各基準孔Hについて、位置計測、誤差演算されて、補正量演算基準値Δが設定され、校正過程が終了する。
【0022】加工プログラム37の実行過程では、上記のように設定された補正量テーブル40の補正量演算基準値Δを用い、各軸の送り指令に対して誤差が補正される。このようにして、送りねじ機構12,13の熱変位誤差が補正される。この場合に、基準孔Hが所定ピッチPX ,PY を開けて並ぶマスタワークMWが用いられるため、板材送り手段4のストローク中の各部の実際の誤差が計測できる。そのため、ストロークの全体で、誤差の発生が正確な直線性を示さず、各部によって熱変位誤差の度合いが異なるような場合にも、適切な補正が行える。
【0023】
【発明の効果】この発明の板材加工機は、板材送り手段で送られるマスタワークに設けられた基準孔を所定計測位置で検出するセンサと、このセンサで前記基準孔が検出されたときの前記板材送り手段の移動量検出値から前記板材送り手段の移動量指令値に対する誤差を計測する誤差計測手段と、この誤差計測手段の誤差計測値に応じて前記板材送り手段の移動量を補正する誤差補正手段とを備えたものであるため、移動量の適切な誤差補正量を簡単に得ることができて、加工精度の向上が図れる。この発明の板材加工機の送り誤差校正方法は、基準孔を有するマスタワークを前記板材送り手段で移動させ、前記基準孔を所定計測位置のサンサで検出したときの移動量を検出する過程と、その移動量検出値の移動量指令値に対する誤差を演算する過程と、前記板材送り手段の移動量を補正する誤差補正手段で採用する補正量演算基準値を、前記の演算した誤差計測値に応じて設定する過程とを含む方法であるため、移動量の適切な誤差補正量を簡単に得ることができて、加工精度の向上が図れる。マスタワークを、基準孔が所定ピッチを開けて複数設けられたものとした場合は、板材送り手段のストローク中の各部によって熱変位誤差が異なるような場合にも、適切な補正が行える。




 

 


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