JP2005028395A - パンチ・レーザ複合加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークから切り出される製品や端材を個別にかつ円滑に取り出して、仕分け作業の容易化を図るとともに、取り出し作業のために加工を停止して余分な時間を費やす必要が無い生産性の高いパンチ・レーザ複合加工機を提供する。
【解決手段】ワークＷをＸＹ方向に移動して位置決めするワーク位置決め装置Ｃと、ワークに対してパンチ加工を施すパンチ加工部Ａと、ワークに対してレーザ加工を施すレーザ加工部Ｂとを備えたパンチ・レーザ複合加工機１において、レーザ加工部Ｂには、少なくとも３台以上のＸ方向に搬送可能なコンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４がＹ方向に並列配置された加工テーブル２７と、Ｙ方向に移動可能なレーザ加工ヘッド１７とが設けられ、コンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４は独立に昇降可能かつ搬送動作可能になっている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板材からパンチングとレーザ加工によってパーツ等の製品を切り出すパンチ・レーザ複合加工機に関する
【０００２】
【従来の技術】
パンチ・レーザ複合加工機においては、板材にパンチングとレーザ加工を組み合わせた工程を行って種々の製品を製造する。このような装置では、通常、１つのワークから複数の製品が切り出される。従来は、切断した製品を完全に分離することなくミクロジョイントにより保持して加工が完了した後に各製品を分離する方法が行われていた。しかしながら、この場合はワークを搬出した後に製品を個別に分離する手間が掛かり、また、製品にミクロジョイントの突起が残るという問題がある。そこで、近年、製品を完全に切り離した状態として搬出するミクロジョイントレス工程が望まれている。この場合、製品外形を切断するレーザ加工テーブル上では、個々の製品と、大小の端材が生成する。
【０００３】
従来、パンチ・レーザ複合加工機において製品や端材を搬出する方法としては、クランプ装置、マグネット吸着装置、バキュームパッド吸着装置を備えたテイクアウトローダが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、他の方法として、切り離し加工を行なう受け部に、ヒンジ結合によって下方へ開閉自在なシューターを設けた構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この提案では、シューターを大小２つ設け、搬出される対象製品の大きさに従ってこれらを使い分けるようにしている。
【０００４】
さらに他の方法としては、レーザ加工部とは別に、レーザによってワークから製品等を切り離すための切離し機を設け、これにブラシコンベアを昇降可能に設置し、ワークから切り離された製品等をブラシコンベアを下降させることによってワークから分離し、搬出することができるようになっているものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２４３９６４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５９９４６号公報
【特許文献３】
特開２００１−３００２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、それぞれ以下のような解決すべき課題がある。すなわち、特許文献１の装置では、テイクアウトローダを切り出された製品や端材の上に移動させてクランプや吸着を行なうので、作業工程が複雑でプログラム化が難しい。また取り出し作業の確実性が十分でなく、作業に時間を要し、生産性が低下するという問題点がある。
【０００７】
一方、特許文献２のシューターを用いる装置では、製品等の取り出しのためにシューターを十分傾動させる必要が有り、その開閉に時間が掛かって生産性が低下するという問題がある。また、製品等をシューター上を滑らせて取り出すので、引っかかりを生じて円滑に取り出せない場合がある。
【０００８】
さらに、特許文献３の装置では、主加工部のレーザヘッドとは別に切離し機としてのサブレーザヘッドを設けているので、装置の規模が大きくなってしまう。すなわち、主加工部のテーブルの他にブラシコンベアを設置しており、ワークのワーク位置決め装置の動作範囲も大きくなる。したがって、装置コストが上昇するとともに、レーザ加工を２ヶ所に分けて行なうので工程が複雑になる。また、製品等を取り出すためにブラシコンベアを下降させている間、ワークの姿勢を必ずしも維持できないので、レーザ加工を継続して行なうことができず、生産性を向上させるのは難しい。
【０００９】
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、ワークから切り出される製品や端材を個別にかつ円滑に取り出して、仕分け作業の容易化を図るとともに、取り出し作業のために加工を停止して余分な時間を費やす必要が無い生産性の高いパンチ・レーザ複合加工機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載されたパンチ・レーザ複合加工機は、ワークをＸＹ方向に移動して位置決めするワーク位置決め装置と、ワークに対してパンチ加工を施すパンチ加工部と、ワークに対してレーザ加工を施すレーザ加工部とを備えたパンチ・レーザ複合加工機において、前記レーザ加工部には、少なくとも３台以上のＸ方向に搬送可能なコンベアセグメントがＹ方向に並列配置された加工テーブルと、Ｙ方向に移動可能なレーザ加工ヘッドとが設けられ、前記コンベアセグメントは独立に昇降可能かつ搬送動作可能になっていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載された発明においては、ワークを少なくとも３台以上の並列配置されたコンベアセグメントで支持した状態でレーザ加工ヘッドでレーザ加工し、ワークから切り離された製品や端材等のワーク片を載置するコンベアセグメントのみをワーク保持高さより下降させて製品およびワーク片をワークから分離してからコンベアで搬送する。その間、他の少なくとも２つのコンベアセグメントでワークを水平状態に支持し、レーザ加工ヘッドをＹ方向に移動してワークの他の部分の加工を継続することができる。従って、ワークから切り離された製品や端材を、ブラシコンベアによって個別にかつ円滑に搬出して仕分け等を容易にするとともに、その間、加工作業を停止する必要が無いので、生産性を高いレベルに維持することができる。
【００１２】
ワークをどのように各コンベアセグメントによって支持させるかは、ワークからの製品取りや端材の出方の関係で決める。ワークは、１つのコンベアセグメントが下降した状態で安定に支持される必要がある。少なくとも３つのコンベアセグメントのうち２つによって両端部を支持すると安定に支持されるが、ワークのコンベアセグメントからの突き出し量を調整すれば、片持ちされた状態でも加工可能である。１つのワークが幅方向において少なくとも３つのコンベアセグメントによって支持されるようになっていれば、製品取りや端材の発生の仕方に拘わらず、２つのコンベアセグメントによってワークを安定に支持することができ、製品や端材の搬出とワークの加工を同時に行なうことができる。
【００１３】
ワークのレーザ加工は、ワーク位置決め装置によるＸ方向へのワークの移動と、レーザ加工ヘッドのＹ方向への移動によって行なうことができる。レーザ加工ヘッドの移動はワークの移動より一般に高速であり、これを利用することが好ましい。ワークをＹ方向に移動することもできるが、その場合には、ワークのコンベアセグメントによる支持状態が変化しないようにしなければならない。ワークをＸ方向に移動する場合は、コンベアセグメントをＸ方向に動作させてワークと連動させるようにすると、製品との切り離しの際の位置ずれが防止される。
【００１４】
コンベアセグメントの数や幅寸法は、ワークの幅寸法や製品の板取等を考慮して決める。ワークが少なくとも３以上のコンベアセグメントに跨って支持されることが望ましく、コンベアセグメントの数は多い方が、従って、幅寸法が小さい方が、対応性が高くなって好ましい。
【００１５】
また、請求項２に記載されたパンチ・レーザ複合加工機は、請求項１に記載された発明において、前記コンベアセグメントは、表面にブラシが植設されたブラシコンベアセグメントであることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載された発明においては、ワークの加工や移動の際に、ワークの裏面における擦り傷の生成が低減し、良好な品質の製品を製造することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、パンチ・レーザ複合加工機１は、パンチ加工部Ａ、レーザ加工部Ｂおよびワーク位置決め装置Ｃから、概略構成されている。すなわち、図示しないベース上に門形状のフレーム３が立設され、このフレーム３には回転可能な上部タレット５が、ベース上に設置された下部タレット７と上下方向に相対向して設けられている。この上部タレット５、下部タレット７には、それぞれ周方向に適宜な間隔で相対向した複数のパンチＰ、ダイＤが装着され、パンチ加工部が構成されている。上部タレット５、下部タレット７は同期して回転し、必要なパンチＰ、ダイＤがパンチ加工位置Ｋに割り出されるようになっている。加工位置Ｋにおいて、図示省略のストライカを上下動させることにより、パンチ加工位置Ｋに位置決めされたワークＷにパンチＰとダイＤとの協働でパンチング加工が行われる。
【００１８】
また、ベース上には、パンチ・レーザ複合加工機１の機械全幅にほぼ等しい長さを持つキャレッジベース１１が、図示省略の駆動モータ、ボールねじによってＹ方向へ移動自在に設けられている。そして、キャレッジベース１１上には図示省略の駆動モータ、ボールねじによってＸ方向へ移動自在なキャレッジ１３が設けられ、このキャレッジ１３にはワークＷをクランプする複数のワーククランプ１５が備えられている。これにより、ワークＷをＸ，Ｙ方向へ移動して、パンチ加工部Ａやレーザ加工部Ｂに位置決めするためのワーク位置決め装置Ｃが構成されている。
【００１９】
また、パンチ・レーザ複合加工機１には、パンチ加工位置Ｋに対して図１において左側のワーク搬出側の位置に、レーザ加工ヘッド１７が図示省略の駆動モータ、ボールねじによってＹ方向へ移動自在に設けられ、レーザ加工部Ｂを構成している。レーザ加工ヘッド１７はパンチ加工位置ＫよりＸ方向へ距離Ｘ０ だけオフセットされたレーザ加工位置ＬにおいてＹ方向に移動するようになっている。
【００２０】
パンチ・レーザ複合加工機１の所定位置（図１において右下）にはレーザ発振器１９が配置され、また、レーザ発振器１９からレーザビームをレーザ加工ヘッド１７に導くビームガイド手段が設けられている。ビームガイド手段は、レーザ加工位置Ｌの脇の第１のベンドミラー２１およびレーザ加工ヘッド１７上部に設置された第２のベンドミラー２３を有している。したがって、レーザ加工ヘッド１７がＹ方向の任意の位置に移動しても、レーザ発振器１９で出力されたレーザビームＬＢは、ベンドミラー２１，２３を経てレーザ加工ヘッド１７に案内され、レーザ加工ヘッド１７に備えられた集光レンズで集光された後、ワークＷへ向けて照射されるようになっている。
【００２１】
レーザ加工を行なう際は、レーザ加工ヘッド１７をワークＷの加工開始位置に位置合わせした後、レーザビームを照射しつつ、キャレッジ１３をＸ方向へ移動させてワークＷをＸ方向へ移動させると共に、レーザ加工ヘッド１７をＹ方向へ移動させる。これにより、ワークＷの所望位置にレーザ加工が行われる。
【００２２】
ベース上には、図１において右側に、ワークＷを載置するフロントテーブル２５が設けられており、このフロントテーブル２５にはワークＷに傷がつかないようにするためにテーブル面にブラシが植設されている。
【００２３】
一方、レーザ加工位置Ｌより左側のワーク搬出側には、主にレーザ加工の際の加工テーブルであり、かつＸ方向にワーク並びに製品を搬出するワーク搬送テーブルであるコンベアテーブル２７が設けられている。このコンベアテーブル２７は、この実施の形態では、４つのコンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４がＹ方向に並列して配置されて構成されている。
【００２４】
それぞれのコンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４は、Ｘ方向の両側に設けられた２つのブラシコンベア３１，３３と、これら２つのブラシコンベア３１，３３の間に掛け渡されて配置されたフリーブラシローラ３５とからそれぞれ構成されている。また、レーザ加工位置Ｌの下方に当たる場所には、レーザビームを逃がし、加工に伴って生成する溶融金属（ドロス）を排出する開口部３７が設けられている。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、各コンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４の両側のブラシコンベア３１，３３は、それぞれベース上に立設された支持台３９上に、昇降用アクチュエータ（油圧シリンダ）４１を介して取り付けられ、図２（ｂ）に示すように、これらの油圧シリンダ４１，４１を作動させることによって、１列のコンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４を個別に昇降させることができるようになっている。また、各ブラシコンベア３１，３３は、ブラシ付きコンベアベルトがテーブルフレーム４３に軸支された一対のローラに循環走行回転するように巻回されており、それぞれの図示省略のコンベア用モータにより独立にＸ方向に走行可能となっている。各コンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４の排出側には、製品や端材を収容する収容ボックス４５が設けられている。なお、レーザ加工の際にワークＷがＸ方向に移動する場合には、コンベア用モータはコンベアテーブル２７がキャレッジ１３と連動するように制御される。
【００２６】
次に、上記のように構成されたパンチ・レーザ複合加工機１によって加工を行なう工程を説明する。ここでは、図３に示すように、１枚のワークＷから、それぞれに所定形状の穴Ｈが加工された複数（Ｙ方向３×Ｘ方向２）の製品Ｐ０を得る工程を例示する。まず、クランプ１５でクランプされた板状のワークＷを、ワーク位置決め装置ＣによってＸ、Ｙ方向に移動してパンチ加工位置Ｋに位置決めした後に、ストライカによってパンチＰを打圧し、ワークＷに、パンチＰとダイＤによって穴Ｈのパンチング加工が行なわれる。これを繰り返すことにより、ワークＷにそれぞれの製品Ｐ０の穴Ｈが形成される。
【００２７】
パンチング加工終了後、ワークＷはワーク位置決め装置Ｃによってコンベアテーブル２７に移動し、レーザ加工位置Ｌにおいて各製品の外形切断加工が行われる。ここでは、レーザ加工ヘッド１７をＹ方向に移動し、かつ、キャレッジ１３をＸ方向に移動しながら、レーザ発振器１９からのレーザビームをレーザ加工ヘッド１７から照射することによって外形切断加工を行なう。この際、コンベアテーブル２７がキャレッジ１３と連動するようにコンベア用モータを制御することにより、ワークＷから製品Ｐ０を切り離す際の位置ずれが防止される。
【００２８】
まず、キャレッジベース１１を動作させてワークＷをＹ方向に移動させ、図４に示すように、これから切断する製品部分Ｐ１と、ワークＷの縁部が別々のコンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４によって支持されるように位置決めする。この例では、製品部分Ｐ１は図４で左から２番目のコンベアセグメントＣＳ２に、ワークＷの縁部は両端のコンベアセグメントＣＳ１，ＣＳ４によって支持されている。この状態でワークＷをＸ方向に、レーザ加工ヘッド１７をＹ方向に移動させながら、製品部分Ｐ１の切断加工を進める。最後に図４に示すような位置で、製品部分Ｐ１の後端辺をレーザ加工位置Ｌに合わせて切断することにより、製品部分Ｐ１が切り離され、コンベアセグメントＣＳ２のレーザ加工位置Ｌ側の部分によって支持される。
【００２９】
ここで、図２（ｂ）に示すように、コンベアセグメントＣＳ２の油圧シリンダ４１を作動させてこれを下降させ、コンベアモータを作動させて製品を隣接する収容ボックス４５に搬出する。この時、ワークＷは他のコンベアセグメントＣＳ１，ＣＳ３，ＣＳ４によって同じレベルに保持されているので、レーザ加工ヘッド１７をＹ方向に、例えば他の製品部分Ｐ３の位置に移動し、ワークＷとレーザ加工ヘッド１７をＸ，Ｙ方向に移動させながら外形切断加工を継続することができる。ワークＷを支持するコンベアセグメントＣＳ１、ＣＳ３，ＣＳ４を、下降しているコンベアセグメントＣＳ２とは独立して動作させ、ワークＷに追随してコンベアベルトを循環させることができる。切り離された製品部分Ｐ３はコンベアセグメントＣＳ３が下降して搬出するが、その時にはＣＳ２が復帰しているのでワークＷを安定に支持した状態で次の製品部分の切断を開始することができる。以下、前記の工程を繰り返して、順次製品部分を切断し、収容ボックス４５に収容する。ワークＷから製品部分を切り取った残りである枠状のスケルトンＳは、コンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４を上昇させたままで搬出する。
【００３０】
なお、製品部分Ｐ１〜Ｐ３とコンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４のＹ方向の位置関係に不都合がある場合には、キャレッジベース１１を動作させてワークＷのＹ方向位置を再調整すればよい。この例では、製品部分Ｐ２が２つのコンベアセグメントＣＳ２，ＣＳ３に跨っているので、例えばワークＷをＣＳ４側へ移動してワークＷをコンベアセグメントＣＳ２、ＣＳ４で、製品部分Ｐ２をコンベアセグメントＣＳ３で支持するようにしてもよく、また、図４の状態のままで切断し、製品部分Ｐ２をコンベアセグメントＣＳ２，ＣＳ３の２つを下降させて搬出するようにしてもよい。上記のような工程は、それぞれの製品取りに対する一連のシーケンスとして、図示省略の制御装置に記憶させたり処理させることにより実行することが可能である。
【００３１】
この例では、コンベアセグメントが４つ有り、１つが製品部分の搬出のために下降状態であっても、残りの３つによって新たな加工のためのワークＷの支持と製品部分の支持を行なうことができる。しかし、製品部分の支持はレーザ加工が終了するまでになされればよいので、コンベアセグメントが３つ有れば上記の工程を行なうのに十分であることは理解できる。もちろん、コンベアセグメントの数が多いほど、寸法や製品取りの異なる多くのケースに対応することができることも確かである。
【００３２】
また、上記の例では、ワークＷから製品部分を切り取った残りは枠状のスケルトンのみであり、小片状の端材は出なかったが、そのような端材が出る場合は、それらも製品部分と同様にコンベアセグメントＣＳ１〜ＣＳ４を下降させて搬出すればよい。なお、各コンベアセグメントの２つのブラシコンベア３１，３３の間に、図２（ｂ）に破線で示すように、端材用の収容ボックス４７を置き、端材の搬出の際は前側のブラシコンベア３１のみを下降させれば、端材を製品用の収容ボックス４５とは分別して搬出することができる。
【００３３】
このパンチ・レーザ複合加工機１では、切り出された製品をコンベアテーブルによって行っているので、製品が確実に収容ボックス等に搬出され、引っ掛かりによる装置停止を未然に防ぐことができる。また、製品の搬出を行いながらレーザ加工ヘッドによる切り出し加工を継続することができるので、ロスタイムが少ない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ワークから切り離された製品や端材等を、それらを載置するコンベアセグメントのみを下降させて搬送するので、その間、他のコンベアセグメントでワークを水平状態に支持し、レーザ加工ヘッドをＹ方向に移動してワークの他の部分の加工を継続することができる。従って、ワークから切り離された製品や端材を、ブラシコンベアによって個別にかつ円滑に搬出して仕分け等を容易にするとともに、その間、加工作業を停止する必要が無いので、生産性を高いレベルに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るパンチ・レーザ複合加工機の平面図である。
【図２】（ａ）は図１のパンチ・レーザ複合加工機の要部であるコンベアセグメントの側面図、（ｂ）は同じく製品等の搬出状態の側面図である。
【図３】加工すべきワークの一例を示す図である。
【図４】ワークのレーザ加工の工程を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ パンチ加工部
Ｂ レーザ加工部
Ｃ ワーク位置決め装置
１ パンチ・レーザ複合加工機
１７ レーザ加工ヘッド
２７ コンベアテーブル（加工テーブル）
３１，３３ ブラシコンベア
Ｋ パンチ加工位置
Ｌ レーザ加工位置
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. ワークをＸＹ方向に移動して位置決めするワーク位置決め装置と、ワークに対してパンチ加工を施すパンチ加工部と、ワークに対してレーザ加工を施すレーザ加工部とを備えたパンチ・レーザ複合加工機において、
   前記レーザ加工部には、少なくとも３台以上のＸ方向に搬送可能なコンベアセグメントがＹ方向に並列配置された加工テーブルと、Ｙ方向に移動可能なレーザ加工ヘッドとが設けられ、前記コンベアセグメントは独立に昇降可能かつ搬送動作可能になっていることを特徴とするパンチ・レーザ複合加工機。
2. 前記コンベアセグメントは、表面にブラシが植設されたブラシコンベアセグメントであることを特徴とする請求項１に記載のパンチ・レーザ複合加工機。

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