JP2004105990A - 切断加工方法および切断加工装置 - Google Patents
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Abstract
各ミクロジョイントM2を形成する際には、加工ヘッド4を傾斜させて被加工物2にレーザ光線を照射するようにしている。これにより、断面が三角形で、かつ上端M2aが被加工物2の表面2Aよりも退没したミクロジョイントM2が形成される。
【効果】本発明によれば、ミクロジョイントM2を切り離して製品3を残材から分離する作業、および分離後のミクロジョイント部分のバリ取り作業をきわめて簡単に行なうことができる。
【選択図】 図6
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は切断加工方法および切断加工装置に関し、より詳しくは、板状の被加工物から製品を切り出すに際してミクロジョイント(小さな切り残し部)を設けるようにした切断加工方法および切断加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばレーザ加工機によって板状の被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出す場合には、上記製品の輪郭における複数箇所を僅かに切断しないで残すようにしている。この切断しない切り残し部は従来からミクロジョイントと称されている。
このように、閉ループの輪郭を有する製品を被加工物から切り出す場合には、上述した複数のミクロジョイントを残すことにより、製品が被加工物の残材から分離して落下しないようにしている(例えば、特許文献1参照)。これによって、製品が落下することによる損傷を防止するとともに、レーザ切断時の火花によって製品が損傷するのを防止するようにしている。
【特許文献1】特開平2−145300号公報
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように従来の切断加工方法においては、被加工物をレーザ切断する際にミクロジョイントを設けていたので、次のような欠点があった。すなわち、切断加工が完了した後に、複数のミクロジョイントを切断して残材から製品を分離させる作業が必要になり、さらにその後に製品の輪郭部分に残ったミクロジョイントであったバリを取り除く仕上げ作業が必要となっていた。そして、このような切断加工後の分離作業及び仕上げ作業は、製品部分を損傷させないようにするために、熟練を要するという欠点があった。
そこで、本発明は、切断加工後の分離作業および仕上げ作業を容易に行なうことが可能な切断加工方法及び切断加工装置を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、請求項1に記載した第1の本発明は、板状の被加工物を切断加工する加工ヘッドを用いて、微小な切り残し部であるミクロジョイントを形成して上記被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出す切断加工方法において、
上記製品の輪郭に沿うミクロジョイントの一側を形成する際の加工ヘッドによる加工角度と他側を形成する際の加工角度との少なくともいずれか一方を、被加工物の表面と垂直となる垂直線より傾斜させて、被加工物の表面側となる端部が該被加工物の表面よりも退没したミクロジョイントを形成するようにしたものである。
また、請求項2に記載した第2の本発明は、傾斜角度を調整可能であって、かつ板状の被加工物を所要の形状に切断可能な加工ヘッドと、この加工ヘッドの作動を制御する制御装置とを備え、被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出すように構成した切断加工装置において、
上記制御装置により、上記製品の輪郭に沿うミクロジョイントの一側を形成する際の加工ヘッドによる加工角度と他側を形成する際の加工角度との少なくともいずれか一方を、被加工物の表面と垂直となる垂直線より傾斜させて、被加工物の表面側となる端部が該被加工物の表面よりも退没したミクロジョイントを形成するようにしたものである。
このような構成によれば、ミクロジョイントを設けるにも拘らず、該ミクロジョイントは、その端部が被加工物の表面よりも退没している。つまり、切断加工後に製品を表面側から見た際に、製品における閉ループの輪郭は連続的に切断されることになる。
そのため、ミクロジョイントを切り離して製品を残材から分離する作業、およびその後のミクロジョイント部分のバリ取り作業をきわめて容易に行なうことができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図1において1は切断加工装置であり、この切断加工装置1は板状の被加工物2に切断加工を施して所要の形状の製品3を切り出すことができる。図3に示すように、切断加工装置1によって被加工物2から切り出す製品3、3は閉ループの輪郭R1、R2を備えている。後述する加工ヘッド4によって製品3の輪郭R1、R2である切断線に沿って被加工物2に切断加工を施すようにしている。
切断加工装置1は、従来公知の構成を備えた3次元5軸レーザ加工機5と、製品3の図面データを作成する従来公知のCAD装置6と、CAD装置6で作成した製品3の図面データをもとにして、被加工物2から製品3を切り出すために必要な3次元5軸レーザ加工機5の加工データを作成するCAM装置7とを備えている。
【0006】
CAD装置6は従来公知のものと同じであり、このCAD装置6によって製品3の図面データが作成される。そして、このCAD装置6で作成された製品3の図面データは、CAM装置7に送信されるようになっている。CAD装置6で作成された製品3の図面データがCAM装置7に送信されると、それを基にして該製品3を切り出すために必要なレーザ加工機5の作動を制御する加工データが作成される。つまり、製品3の輪郭を構成する複数の線に応じた加工データがCAM装置7で作成される。
【0007】
3次元5軸レーザ加工機5は、被加工物2を載置して水平面のX方向に移動可能に設けた加工テーブル8と、水平面における上記X方向と直交するY方向に移動可能に設けた可動ケーシング9と、レーザ光線を発振するレーザ発振器11と、上記可動ケーシング9における下部にZ方向(鉛直方向)に昇降自在に取付けられて被加工物2にレーザ光線を照射して切断加工を施す上記加工ヘッド4とを備えている。
被加工物2は金属製で板状に形成されており、この被加工物2が加工テーブル8上に載置されると、クランプ12により被加工物2の一側が把持されて加工テーブル8の所定位置に位置決めされるようになっている。そして、このように加工テーブル8上に載置された被加工物2は水平に支持されるようになっている。
【0008】
図2に示すように、加工ヘッド4は、その先端部には円錐形のノズル4Aを取り付けており、水平軸を回転中心とするA軸を正逆に回転して傾斜角度を変更できるとともに、上記Z軸と平行な鉛直軸を回転中心とするC軸を回転できるようになっている。これにより、加工ヘッド4は、所要の傾斜角度に傾斜できるようになっている。なお、このような構成を有する加工ヘッド4は、例えば特公平3−55234号によって公知なので詳細な説明は省略する。
さらに、図1に示すように、3次元5軸レーザ加工機5は、上記加工ヘッド4他の作動部材の作動を制御する制御装置13を備えている。上記CAM装置7で作成した加工データは、この制御装置13に送信されるようになっている。そして、この制御装置13によって、上記加工テーブル8の駆動源、レーザ発振器11、可動ケーシング9の駆動源、加工ヘッド4を昇降および揺動させる駆動源の作動を制御するようにしている。
【0009】
このように、制御装置13によって上記レーザ発振器11および上記各駆動源の作動を制御することにより、加工テーブル8上の被加工物2と加工ヘッド4のノズル4Aとを相対移動させて、板状の被加工物2を所要形状の製品3に切断できるようになっている。また、その際に、図3に示すように、切断線となる輪郭R1上の複数箇所(2箇所)にミクロジョイント(小さな切り残し部)M1、M2を設け、輪郭R2上にミクロジョイントM3を設けるようにしている。これらのミクロジョイントM1、M2、M3を設けることにより、被加工物2から閉ループの輪郭R1、R2を有する製品3を切り出した際に、製品3がその周囲の残材から分離されて落下しないようにしている。
上述した切断加工装置1の構成および作動は従来公知のものと変わる所はない。
【0010】
しかして、本実施例は上述した構成を前提として、上記ミクロジョイントM1〜M3を形成するに際して、それらの一側あるいは他側を被加工物2の表面に対する垂直線よりも傾斜させるようにしたものである。
すなわち、図3に示すように、切断線となる閉ループの輪郭R1を有する長方形の製品3を被加工物2から切り出す場合について説明する。この場合、輪郭R1は4つの直線A,B,C,Dから構成されており、直線Aの下端から時計回りに切断加工を施すものとする。また、一方のミクロジョイントM2は直線Dの最後の箇所に設け、他方のミクロジョイントM1は対角線を挟んで対称位置となる直線Bの最後の箇所に形成するものとする。
この場合には、予め加工ヘッド4をC軸を回転させてA軸の回転中心軸を直線Bと直交する状態としておき、直線Aの延長線上の近接位置に先ずピアッシング孔P1を穿設する。このときには従来と同様に加工ヘッド4のノズル4Aは鉛直方向に支持した状態において被加工物2に対して直交方向からレーザ光線を照射する。
その後、加工ヘッド4のノズル4Aを鉛直方向に支持した状態で、先ず切断開始位置である直線Aの端部の位置から輪郭R1に沿って切断加工を開始する。そして、直線Aの終点(直線Bとの接続点)まで加工ヘッド4のノズル4Aを鉛直方向に支持した状態で切断加工を行う。
次いで、直線Bの切断加工に移行する。この直線Bの最後の箇所はミクロジョイントM1となるので、次のようにして切断加工を行う。すなわち、それまで鉛直方向に支持していた加工ヘッド4のノズル4AをA軸を回転させることによって直線Bに沿って切断加工の進行方向の前方側へ所定傾斜角度となるまで徐々に傾斜させる(図4(a)参照)。つまり、被加工物2の表面に対して直交する垂直線に対して加工ヘッド4のノズル4Aを所定角度だけ傾斜させて、ミクロジョイントM1の一側M1bを形成して、一旦切断を停止させる。
この後、加工ヘッド4のノズル4Aをピアッシング位置P2へ移動させるとともに、直線Bの最後のポイントで傾斜した加工ヘッド4のノズル4Aを鉛直方向まで復帰させる。そして、ピアッシング孔P2を穿設してから直線Cを切断加工する。これにより、図4の(b)に示すように、断面が三角形となり、しかもその上端(頂部)M1aが本来の被加工物2の表面よりも退没するように削りとられたミクロジョイントM1が形成されるようになっている。このミクロジョイントM1の一側M1bは、被加工物2の表面と垂直な直線に対して傾斜しており、他方、ミクロジョイントM1の他側M1cは被加工物2の表面と垂直な直線と平行になっている。
このようにして、先ず最初のミクロジョイントM1を形成し、この後、加工ヘッド4を鉛直方向に支持した状態のままで直線Cを端部まで切断加工し、さらに、直線DについてもミクロジョイントM2の隣接位置まで切断加工を行う。
【0011】
直線Dの最後の部分つまり、切断終了位置に第2のミクロジョインM2を形成している。このミクロジョイントM2の形成の仕方は、上述した第1のミクロジョイントM1を形成する場合と同様である。すなわち、それまで鉛直方向に支持していた加工ヘッド4のノズル4Aを、直線Dに沿って切断加工の進行方向の前方側へ所定傾斜角度となるまでA軸を回転させて傾斜させつつ切断加工を行う。ここで切断開始位置である直線Aの最初の部分は既に切断加工されているので、切断終了位置において加工ヘッド4のノズル4Aを所定角度まで傾斜させてミクロジョイントM2を形成することで、輪郭R1全域の切断加工が終了する(図5、図6参照)。
そして、これにより、切断終了位置に断面が三角形となるミクロジョイントM2が形成されるようになっている。図4に示した第1のミクロジョイントM1と同様に、この第2のミクロジョイントM2における上端(頂部)M2aは、本来の被加工物2の表面2Aよりも下方に退没するように削られている。また、このミクロジョイントM2の一側M2bは、被加工物2の表面と垂直な直線に対して傾斜しており、ミクロジョイントM2の他側M2cは、被加工物2の表面と垂直な線と平行になっている。
このようにして、本実施例では、被加工物2から閉ループの輪郭R1を有する製品3を切り出す切断加工を行なうようにしている。
そして、上述のようにして切断加工が終了した後には、2箇所のミクロジョイントM1、M2が形成されるが、これらのミクロジョイントM1、M2の上端(頂部)M1a、M2aは、本来の被加工物2の表面2Aよりも退没しているので、被加工物2の表面2A側においては、製品3の輪郭は連続的に切断されている。
【0012】
本実施例においては、閉ループの輪郭R1を有する製品3を被加工物2から切り出すに際して2箇所のミクロジョイントM1、M2を設けているので、切断加工が終了した際においては、閉ループの輪郭を有する製品3は、その周囲の残材から下方へ落下しないようになっている。
また、製品3は、被加工物2の表面2A側において、輪郭の全域を連続的に切断されている。これにより、切断加工後において、2箇所のミクロジョイントM1、M2を切り離して製品3を残材から分離する作業をきわめて容易に行なうことができる。しかも、その後に、製品3にけるミクロジョイントであった箇所のバリ取り作業も極めて容易に行なうことができる(図7参照)。
なお、上記実施例においては、長方形の輪郭R1を備える製品3を切り出すに当って対角線を挟んだ2箇所にミクロジョイントを設けていたが、切断終了時に落下しないのであれば、切断終了位置のみにミクロジョイントを設けても良い。つまり、上記実施例におけるミクロジョイントM1は省略しても良い。
【0013】
−−−−−−−(第2実施例)
次に、図8から図10は本発明の第2実施例を示したものであり、この第2実施例は、図3に示した小判型の輪郭R2を有する製品3を切り出すに際して、輪郭R2を構成する直線Eの中央部分から切断加工を開始する時のミクロジョイントM3の形成の仕方を示したものである。
すなわち、この実施例では、切断線となる輪郭R2における直線Eの中央部の近接位置に先ずピアッシング孔P3を穿設する。
その後、直線Eの位置まで直線で切断箇所を移動させて、該直線Eの切断を開始して、図面上で反時計方向へ切断加工を進行させるが、この場合には、最初の切断開始位置にミクロジョイントM3を形成するようにしている。
つまり、先ず加工ヘッド4をC軸を回転させてA軸の回転中心軸を直線Eと直交する状態として加工ヘッド4のノズル4Aを鉛直方向に支持した状態でピアッシング孔P3を穿設する。その後、加工ヘッド4のノズル4Aを直線Eの位置まで移動させながら、かつ、鉛直方向に支持したノズル4AをA軸を回転させて移動方向の左方側へ所定傾斜角度まで徐々に傾斜させる(図9)。つまり、直線Eにおける切断開始位置では、ノズル4Aが切断方向の後方側へ傾斜した状態となる。これにより、切断箇所が直線Eに到達した時には、該直線Eの切断開始位置に、後にミクロジョイントM3の一側M3bとなる傾斜面が形成される。
その後、加工ヘッド4のノズル4Aを直線Eに沿って右方側へ移動させつつ直線Eの終点までの間に傾斜状態から鉛直方向に復帰させ、その後、反時計回りで輪郭R2に沿って切断加工を施す。そして、切断終了位置となる箇所では、当初の傾斜面(一側M3b)の上方部が削りとられる位置まで切断加工を行い、そこで切断加工を終了する。
これにより、断面が三角形でその上部M3aが被加工物2の表面2Aよりも退没したミクロジョイントM3が形成される。ミクロジョイントM3の一側M3bは、被加工物2の表面と垂直な直線に対して傾斜しており、ミクロジョイントM3の他側M1cは、被加工物2の表面と垂直な線と平行になっている。
このような第2実施例であっても、断面が三角形で、かつその上端M3aが被加工物2の表面2Aよりも退没したミクロジョイントM3が形成されるので、上記最初の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【0014】
−−−−−−−−−−−−−(第3実施例)
さらに、図11、図12は、さらに第3実施例を示したものである。上記第2実施例においては、直線Eの中央部の近接位置にピアッシング孔P3を穿設し、直線Eの切断開始位置にミクロジョイントM3を形成していたが、この第3実施例では、切断開始位置ではなく、最後の切断終了位置にミクロジョイントM3を形成するようにしたものである。
つまり、加工ヘッド4のノズル4Aを鉛直方向に支持した状態でピアッシング孔P3の穿設と、その後の直線Eおよびそれから連続する図示しない線の切断加工を行ない、輪郭の最後となる直線Eにおける残りの加工終了位置となったときに、鉛直方向に支持した加工ヘッド4のノズル4Aを直線Eに沿って切断加工の進行方向の前方側へ所定角度だけ傾斜させる。これにより、その切断終了位置に断面が三角形で上端部M3aが被加工物2の表面2Aよりも退没したミクロジョイントM3を形成するようにしている。ミクロジョイントM3の一側M3bは、被加工物2の表面と垂直な線と平行になっており、ミクロジョイントM3の他側M3cは、被加工物2の表面と垂直な直線に対して傾斜している。
このような第3実施例であっても、上述した各実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【0015】
なお、上記各実施例は、製品の表側が上面となるように加工テーブルに被加工物を載置した場合を示したものであるが、製品の表側が下になるように加工テーブルに被加工物を載置した場合には、加工ヘッドのノズルの傾斜方向が上述した実施例とは全く逆となるようにすればよい。
また、上記実施例では、3次元5軸レーザ加工機とその加工ヘッドに本発明を適用したが、これに限らず、ノズルを傾斜することができる構造の加工ヘッドを備えたレーザ加工機にも本発明を適用することができる。
また、上記各実施例は、被加工物2にレーザ光線を照射して切断を行なう切断加工装置1に本発明を適用した場合を説明したが、板状の被加工物を切断加工するウォータジェット加工機およびガス切断機等にも本発明を適用することができる。
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ミクロジョイントを切り離して製品を残材から分離する作業、および分離したミクロジョイント部分のバリ取り作業をきわめて容易に行なうことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す斜視図。
【図2】図1の加工ヘッドを拡大した斜視図。
【図3】被加工物とそれから切り出す製品の形状を示す平面図。
【図4】切断加工中及び加工後における図3のIV―IVに沿う要部の断面図。(a)は切断加工中を示す断面図。(b)は切断加工終了直後の状態を示す断面図。
【図5】被加工物の切断開始位置および切断終了位置を示す平面図。
【図6】図5のVI―VI線に沿う断面図。
【図7】残材から分離した製品の要部の斜視図。
【図8】第2実施例において、被加工物の切断開始位置および切断終了位置を示す平面図。
【図9】図8のIX―IX線に沿う断面図。
【図10】第2実施例において、残材から分離した製品の要部を示す斜視図。
【図11】第3実施例において、被加工物の切断開始位置および切断終了位置を示す平面図。
【図12】図11のXII―XII線に沿う断面図。
【符号の説明】
1…切断加工装置 2…被加工物
3…製品 4…加工ヘッド
M1、M2、M3…ミクロジョイント
Claims (2)
- 板状の被加工物を切断加工する加工ヘッドを用いて、微小な切り残し部であるミクロジョイントを形成して上記被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出す切断加工方法において、
上記製品の輪郭に沿うミクロジョイントの一側を形成する際の加工ヘッドによる加工角度と他側を形成する際の加工角度との少なくともいずれか一方を、被加工物の表面と垂直となる垂直線より傾斜させて、被加工物の表面側となる端部が該被加工物の表面よりも退没したミクロジョイントを形成することを特徴とする切断加工方法。 - 傾斜角度を調整可能であって、かつ板状の被加工物を所要の形状に切断可能な加工ヘッドと、この加工ヘッドの作動を制御する制御装置とを備え、被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出すように構成した切断加工装置において、
上記制御装置により、上記製品の輪郭に沿うミクロジョイントの一側を形成する際の加工ヘッドによる加工角度と他側を形成する際の加工角度との少なくともいずれか一方を、被加工物の表面と垂直となる垂直線より傾斜させて、被加工物の表面側となる端部が該被加工物の表面よりも退没したミクロジョイントを形成することを特徴とする切断加工装置。
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