板材加工機の熱変位補正制御方法

【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。

【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（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。
【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１４ａ，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２２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２６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Ｓ１、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（Ｓ３）。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２１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、１４ａ…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

【特許請求の範囲】
【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。

【図２】