JP2006142345A - 長尺体の加工方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用フレームなど、レーザ加工装置の加工対象とする長さより長尺の物品を、レーザ加工装置に設定された精度と同等な精度で加工するための方法および装置を提供する。
【解決手段】プログラム制御されるレーザ加工装置のヘッドの長手方向の可動範囲（Ｌｘ）を越える長さ（Ｌ＞Ｌｘ）の長尺体を被加工物として加工する方法および装置であって、その被加工物を前記可動範囲（Ｌｘ）以下の長さ（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・≦Ｌｘ）だけ移動させる毎にいったん前記被加工物を固定し、それぞれ固定する毎に前記可動範囲（Ｌｘ）毎に前記被加工物の仕様に対応して設定された制御プログラムを実行させ、これを繰り返し実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺体にレーザ加工を施すための方法および装置に関する。本発明は、レーザ加工装置でその長手方向加工可能範囲を越える長尺体に、レーザ加工を施すために利用する。本発明は、大型または中型車両の車台となる鋼鉄製フレームに、穴あけ加工を施すために発明された方法および装置であるが、本発明は、車両用に限らず一般に、鋼材その他の長尺体をレーザ加工するために広く利用することができる。

大型または中型車両の製造には、断面がコ字形状（またはＵ字形状）をなし、その長さが数メートルないし十数メートルの鋼材を車両のシャシ・フレームとして利用する。そのシャシ・フレームとなる長尺の鋼材には、三面の所定位置にそれぞれ各種装置や部品を取付けるために、サイズの異なる多数の穴が形成される。旧くはパンチやドリルを用いて、鋼材の所定位置にこの取付け穴を形成する方法が採られていたが、近年レーザ加工装置を利用して、鋼材の所望の位置に所望の大きさ（または形状）の穴を形成することができることになった。レーザ加工装置を利用することにより、騒音、金属屑の散乱などがなくなり、作業環境が改善されるとともに、レーザ加工は加工精度が高く、作業工数も小さくなる利点がある。

レーザ加工装置は、その加工ヘッドとして細いかつ強力なレーザ光を発射する装置を備えている。そのレーザ光を鋼材に照射すると、きわめて局部的にその素材を溶融することができる。この原理により鋼材に所望の穴あけを行うことができる。このためには、加工対象となる鋼材を台に固定しておき、そのレーザ加工ヘッドをその鋼材表面に接近させ、レーザ光を発射するとともに、その加工ヘッドを穴の形状にしたがって所定速度で移動させることになる。

たとえば車両フレームとなる鋼材に、取付けボルトを挿通するための直径７ｍｍの穴あけを行うには、レーザ加工ヘッドを鋼材表面の所定位置にその表面に対してほぼ垂直に設定する。そしてレーザ発振器に電流を供給して、レーザ光が導かれた加工ヘッドのレーザ照射孔からレーザ光を加工対象物に照射し、その加工ヘッドを機械的に直径７ｍｍの円周に沿って一定速度で移動させる。つまりレーザ加工ヘッドは、鋼材に対してレーザ光を照射するとともに、加工穴の形状にしたがって制御された速度で精密に移動させることが必要である。一例を示すと、その鋼材の厚さが約３ｍｍであるとすると、その直径７ｍｍの円周に沿ってレーザ加工ヘッドを一周させるに要する時間は約２秒である。鋼材が局部的に溶融され、素材に所望の形状の穴が形成され、穴の内側の材料が重力により脱落するタイミングで、レーザ発光素子に供給する電流は遮断される。

従来から行われているパンチ加工では、水平面に被加工物を置き、その被加工物の水平位置を調節してから、垂直に降下するパンチで穴あけを行う。これに対してレーザ加工装置では、上述のように加工穴に沿って光源を移動させることが必要である。そしてレーザ加工装置ではその加工ヘッドの形状は、機械的なドリル装置に比べて小形軽量である。したがって、標準的なレーザ加工装置は、レーザ光を発射する加工ヘッドは所定の範囲で水平面ｘ−ｙ方向に、数値制御により精密に駆動されるように構成されている。この原理により実用的なレーザ加工装置を設計すると、その加工ヘッドの水平面（ｘ−ｙ方向）移動範囲は、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ高々数百ミリ・メートルとされていた。

従来からの穴加工方法として多用されている形態には、レーザ加工装置に係るものはなく、ドリル加工のもの（下記〔特許文献１〕参照）、あるいはパンチ加工のもの（下記〔特許文献２〕参照）がある。
実開平６−７４２１１号公報（日野自動車） 特開平１１−１２３６２３号公報（プレス工業）

このようなレーザ加工装置を利用して、車両用フレームのような長尺物の材料に穴あけ加工を施すことが検討された。レーザ加工装置は、レーザ発振器は固定されており、レーザ光を加工対象物に導く加工ヘッドが移動可能な機構になっている。この加工ヘッドは、水平面横方向（ここではｘ軸方向とする）のみに、一定距離だけ（約３メートルほど）移動することができる装置である。これはレーザ光が導かれる加工ヘッドが、ｘ軸方向に約３メートルにわたり、平行に設けられた堅固な支持レールに沿って走行する構造となっている。ちなみにこの加工ヘッドのアームの水平面縦方向（ｙ軸方向）の可動距離は約１．５メートルである。すなわちこのようなレーザ加工装置を利用すると、長さｘ＝３メートル、幅ｙ＝１．５メートルの板材に穴あけ加工を施すことができることになる。車両用フレームは、その幅（ｙ方向）は約０．３メートルまたはそれ以下であるが、その長手方向（ｘ方向）はこの加工ヘッドの可動距離３メートルよりさらに長く、大型車両用のものでは１０メートルを越えるものもある。これを装置の制約である可動距離（ｘ方向）をさらに長くするには、加工方法として何らかの工夫を施すことが必要であることになった。

レーザ加工装置の加工ヘッドについて、それ以上の距離にわたり移動させる構造のものを実現するには、実用的にいくつかの困難な問題がある。すなわちレーザ加工ヘッドを長い距離にわたり移動させると、その位置制御の機械的精度は必然的に悪くなる。この機械的精度を高くするには、さらに堅固なレールなどの機械的構造が必要になり、全体の装置重量および規模がいちじるしく拡大する。このように広くて長い距離にわたり移動可能で精度の高い位置決めが可能な装置を実用的な形態および実用的な価格で実現することは困難である。さらにレーザ加工装置はレーザ光を出力しているタイミングでは、加熱され液状になった金属の飛沫が飛散するなど、その周囲に作業者が接近することは危険である。一般に、レーザ加工中はレーザ加工装置周囲に一定の囲いを設け、この囲いの中には作業者は立ち入れないことになっている。これでは作業手順も著しく不都合になる。したがって、長尺物にレーザ加工を施す装置を設置する工場では、レーザ加工装置の加工ヘッドはその可動距離を実用的な約３メートルに設定し、被加工物を移動させてこの問題に対処することになった。

本発明はこのような背景に行われたものであって、被加工物が長尺物であり、その長手方向距離がレーザ加工装置の標準的な加工ヘッド可動範囲を越える物品に対して、レーザ加工装置を利用して、自動化された穴あけ加工を施すことを可能にする、加工方法および装置を提供することを目的とする。本発明は、プログラム制御されたレーザ加工装置について、ヘッド可動範囲を越える長尺物に対しても、プログラム制御された精度の高い加工を施すことができる、レーザ加工制御方法および装置を提供することを目的とする。本発明は作業工数をできるだけ大きくすることなく、長尺物に高い精度のレーザ加工を施す方法および装置を提供することを目的とする。本発明は、作業者の錯誤により不良品を製造する可能性がきわめて小さい、レーザ加工方法および装置を提供することを目的とする。さらに具体的には、車両用フレームとして利用される断面がコ字状をなす長尺の鋼材に、その三面にレーザ加工により、自動化された穴あけ加工を行う方法および装置を提供することを目的とする。本発明は、作業者が個々の作業について、穴あけ位置を調節設定する必要のない加工方法および装置を提供することを目的とする。本発明は、長尺物の金属材料にレーザ加工を施すとともに、その工程および装置を自動化して作業を省力化することを目的とする。本発明は、同時に長尺物の加工作業の安全をはかることを目的とする。

本発明の第一は加工方法の発明であり、プログラム制御されるレーザ加工機加工ヘッドの長手方向の可動範囲（Ｌｘ）を越える長さ（Ｌ＞Ｌｘ）の長尺体を被加工物として加工する方法において、前記被加工物を前記可動範囲（Ｌｘ）以下の長さ（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・≦Ｌｘ）だけ移動させる毎にいったん前記被加工物を固定し、それぞれ固定する毎に前記可動範囲（Ｌｘ）毎に前記被加工物の仕様に対応して設定された制御プログラムを実行させることを特徴とする。前記長尺体の加工面が複数であるとき、その複数の加工面毎について上記加工方法を繰り返して実行するように設定することができる。

すなわちレーザ加工ヘッドの長手方向の可動範囲（Ｌｘ）は、上述のように装置の規格にしたがって、例えば１〜３メートル程度である。したがってこの可動範囲（Ｌｘ）以下の長さ（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・≦Ｌｘ）だけ被加工物を移動させることとし、被加工物を移動させる毎に、それぞれ対応する制御プログラムを実行させて加工を行うことにした。これにより、数メートルあるいは十メートルを越える長尺体に、高い精度でレーザ加工を施すことができることになる。それぞれ移動させる毎に実行させる制御プログラムは、その加工位置の仕様に対応する制御プログラムであり、被加工物を移動させる毎に制御プログラムは自動的に各加工位置の仕様に対応するものに入れ換える。例えば全長１０メートルの被加工物を２メートルずつ５回移動させて、移動ごとに対応する５種類の制御プロ
グラムにしたがって加工を実行する。装置の規格により例えばレーザ加工ヘッドの可動範囲がＬ₀ ＝３メートルであるとすると、被加工物を２．５メートル毎に移動させるように構成すれば、ちょうど加工所望位置が２．５メートルの境界位置にあるときにも、合理的に対応することができる。

被加工物である長尺体の断面が、例えば「コ字状体」であり、その長尺体の三面について加工を施す必要があるときには、上記の加工工程を各面について実行するごとに、被加工物を９０度だけ長手方向軸まわりに回転させて、これを３回繰り返し実行することにより、その三面を等しい精度で加工することができる。

本発明の第二の観点は加工装置の発明であり、被加工物を載置する載置台と、この載置台に載置された被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドと、この加工ヘッド先端を所定の可動範囲内で（平面的に）移動させる駆動手段と、この駆動手段に同期して前記加工ヘッドからレーザ光を発生させるプログラム制御手段とを備えた加工装置において、前記被加工物が前記所定の可動範囲を越える長さ（Ｌ＞Ｌｘ）の長尺体であるとき、前記可動範囲（Ｌｘ）以下の長さ（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・≦Ｌｘ）毎に前記被加工物を移動させるコンベアを設け、前記プログラム制御手段は、このコンベアの駆動毎にその移動位置に対応する制御プログラムを実行させる制御手段を含むことを特徴とする。

前記コンベアに、前記長さ（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・≦Ｌｘ）に対応して設けられた前記被加工物の端部が当接するストッパと、このストッパの一つを前記プログラム制御手段に連動して有効に制御する手段とを備えた構成とすることが望ましい。

前記被加工物がその複数の面を加工する長尺体であるとき、前記プログラム制御手段がレーザ光の発生を禁止しているタイミングで、その被加工物をその長手方向軸まわりに回転させる反転装置を設ける構成とすることができる。

前記被加工物がその複数の面を加工する長尺体であるとき、前記ストッパはその複数の面に対して共通に制御される構成とすることができるし、あるいはこれをその複数の面に対して個別に制御される構成とすることができる。

本発明により、実用的もしくは標準的なレーザ加工装置を利用して、自動制御により、中型または大型車両用の車体フレームなどの長尺体をレーザ加工することができることになった。レーザ加工装置の本体は、実用的な一例についてその大略の大きさを表示すると、幅１メートル、長さ３メートル、高さ２メートルほどである。これは全体を箱状の囲いの中に収容することができる。被加工物であるフレーム素材は、車両規格によりさまざまであるが、たとえばその長さが３ないし１２メートルほどであっても、この箱状の囲いの長手方向左右に設けた貫通穴の一方から、コンベアに載置して供給することができる。そして他方の貫通穴から、加工済のフレームが同様にコンベアに載置されて押し出される形態で現れる。したがってその加工精度はレーザ加工装置本体の加工精度を維持して、長尺物を加工することができる。

この形態では、長尺の被加工物はあらかじめその位置が正確に設定されたストッパの作用により、高い精度で自動的に定位置に停止されるから、作業者が個々の物品の加工作業においてその設定位置を細かく操作設定する必要がない。作業者は、クレーンまたはホイストを利用して加工前のフレーム素材を単にコンベアに載置し、コンベアを搬送状態に起動すれば足りる。

この形態では、レーザ加工装置の近辺、具体的にレーザ加工装置の囲い内部に、作業者が立ち入るなどの必要はない。したがって作業者には、熱、光、高電圧、切削屑などによる危険が及ぶことはない。

レーザ加工工程が実行されている間は、プログラム制御にしたがってフレーム素材が上記貫通穴の間を自動的に前後に移動し、あるいは同じく自動的に長手軸回りに回転する。そして加工作業が終了すると、その反対側の貫通穴から加工済のフレームがコンベア上に自動的に押し出されてくる。したがって作業者は個々の加工操作の進行状況を意識する必要がない。したがって作業者の錯誤により操作手順を誤るなどの原因により、不良品を製造する可能性をほとんど皆無にすることができる。作業者はこの押し出されてくる加工済のフレームについて、大略の目視検査を行い、同様にクレーンまたはホイストを利用してこれを次工程に移送する作業を行えば足りる。

（実施例）
図１は本発明実施例装置の全体構成を説明する側面図である。この装置は、工場の水平かつ平坦な床面に直線状に設置される。この実施例装置は、レーザ加工装置１の材料供給側に第一のコンベア１１を設置し、加工済品の取り出し側に第二のコンベア１２を配置した構造である。全体の構成を理解しやすいように、この実施例装置についてそれぞれ具体的な長さを例示すると、第一のコンベア１１の全長Ｃ₁ は１０６００ｍｍ（約１０メートル）である。第二のコンベア１２の全長Ｃ₂ は１１４００ｍｍ（約１１メートル）である。両コンベアの間に配置されるレーザ加工装置１の全長は５２７０ｍｍ（約５メートル）である。

このレーザ加工装置１は、出力光が鉛直方向になるように保持された加工ヘッド３を備え、載置台２の上にほぼ水平に載置される加工対象物に対して、上方から鋭いレーザ光線を照射する。この加工ヘッド３は、その加工ヘッド３の中心軸を鉛直に維持したまま、それぞれ長手方向（図１の左右方向）にＬｘ＝３０５０ｍｍ、縦方向（図１の紙面に垂直な方向）にＬｙ＝１５３０ｍｍの範囲で移動できるように、その保持構造が構成されている。つまりこのレーザ加工装置１は、水平な載置台２の上に載置された加工対象物に対して、長方形Ｌｘ×Ｌｙの範囲でレーザ光線を照射することができる。この加工ヘッド３は堅固な機械構造により高い精度で保持されていて、そのレーザ光線を照射する位置および照射時間は、このレーザ加工装置１の一部を構成する制御装置により、きわめて高い精度でプログラム制御される。本願発明はこのレーザ加工装置１をその構成要素の一つとして利用するものであるが、この装置の構成および動作は直接これを本願発明の対象とするものではない。

レーザ加工装置１に加工対象物を供給する第一のコンベア１１、およびレーザ加工装置１から加工された物品を搬出する第二のコンベア１２は、それぞれの搬送方向が、レーザ加工装置１の載置台２の中心とほぼ一つの直線をなすように配置される。そして、第一のコンベア１１から供給される加工対象物はそのままレーザ加工装置１の載置台２の上でレーザ加工を実行することができる。

第一のコンベア１１および第二のコンベア１２は、それぞれその幅は約６００ｍｍである。これはこの装置の加工対象物である車両用フレーム、さらに具体的には、規格の異なるさまざまな車両用フレームを一本ずつ搬送することができるように構成された。第一のコンベア１１および第二のコンベア１２の駆動、停止、その搬送方向は一つのプログラム制御装置によりプログラム制御される。このプログラム制御装置は上記説明のレーザ加工装置１のプログラム制御装置と、リアルタイムで情報を交換して連動するように構成された。

ここで第一のコンベアに供給される車両用フレームは加工前の素材である。ここで加工しようとする素材の車両用フレームは、例えば図３に符号１０としてその斜視図を示すように、長手方向軸に垂直な断面が「コ」字状をなす鋼材である。その断面「コ」字状の長辺の幅は、それぞれ車種に対応して規格が定められているが、この実施例のコンベア装置としては、一つの装置でさまざまなサイズのものを加工できるように構成された。この装置では、「コ」字状鋼材の断面長辺の幅は１２０ｍｍないし２５０ｍｍの範囲で対応することができる。このコンベアで搬送できる「コ」字状鋼材の長さは原則的に任意であり、小さいものは数十センチメートルのものから、長いものは十数メートルのものまで搬送することができる。

図１に示すように、第一のコンベア１１の長手方向にはその二箇所に反転装置４が設けられている。これはこのコンベア１１を搬送する加工対象物をその長手方向軸まわりに回転させる装置である。すなわち車両用フレームは、上述のようにその断面は「コ」字状であり、その被加工面は三面ある。その三面それぞれの所定位置に、取付け用穴などを加工形成することが必要である。このため、第一のコンベア１１の中間二箇所に反転装置４を配置し、これを利用して、その三面のいずれか一つの面がコンベア１１の上方に現れるように、搬送する素材をその長手方向軸まわりに９０度ずつ、双方向に回転制御することができるように構成した。

レーザ加工装置１の載置台２の端部には位置合わせ用のストッパ５が設けられている。ストッパ５はこの載置台２に堅固に取付けられていて、電気信号によりその有効状態と無効状態が制御される。このストッパ５を有効状態に設定し、図１の左方から第一のコンベア１１により長尺の被加工物を搬入すると、その端部がこのストッパ５に当接して停止する。当接させた状態でその被加工物を一時的に固定すると、この被加工物の加工位置をその端部を基準とする距離により厳密に制御することができる。

そしてこの本発明実施例装置では、レーザ加工装置１の排出側に第二のコンベア１２を設けた。この第二のコンベア１２には、それぞれ前記ストッパ５を起点として、それぞれ順次間隔Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、およびＬ₃ を隔てて、三つのストッパ６、７および８を設けた。これらのストッパ６、７および８は、それぞれ前記レーザ加工装置１の載置台２に設けられたストッパ５と同等に堅固な構造であり、この間隔Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、およびＬ₃ は、穴あけ加工位置精度に対応して相応の高い精度で設定される。

このような構成の装置では、レーザ加工装置１の載置台２に設けられたストッパ５を無効状態にして、第一のコンベア１１が被加工物を図１の右方に向けて搬送を継続すると、被加工物の端部はストッパ５の位置を通過して中継ボックス９の中を通過し、第二のコンベア１２に達する。このとき第二のコンベア１２に設けた最も近いストッパ６を有効にしておくと、被加工物の先端はこのストッパ６に当接して停止する。すなわちストッパ６の設置位置について、これも高い寸法精度で設定して、しかもその停止面がレーザ加工装置１の載置台２に設けたストッパ５から、距離Ｌ₁ （この実施例装置ではＬ₁ ＝２５００ｍｍ）の位置に相応の高い精度で設定する。このような構成により、レーザ加工装置１の載置台２の長さが被加工物の長さより短い場合にも、その長尺の被加工物をその端部からＬ₁ だけずらして、正確に位置合わせを行うことができることになる。

同様に第二のコンベア１２には、ストッパ６からさらに距離Ｌ₂ の位置にストッパ７を設け、このストッパ７からさらに距離Ｌ₃ の位置にストッパ８を設けた。これらのストッパ６および７も、上記ストッパ５と同等の精度で設定し、それぞれ個別に制御できるように設定する。そして、被加工物がさらに長尺の物品であるときには、ストッパ５、ストッパ６、ストッパ７およびストッパ８を順に有効状態に設定制御しながら、レーザ加工装置１の載置台２に現れる被加工物をその部分毎に加工することができる。ストッパ５、ストッパ６、ストッパ７およびストッパ８を有効に設定して、被加工物を搬送する毎に、レーザ加工装置１に設定される加工プログラムを入れ換えることにより、長尺物に設計通りの形態で高い精度の穴あけ加工を実行することができる。

図２以下の図面を参照して、この実施例装置の細部構造についてさらに詳しく説明する。図２（ａ）は本発明実施例装置の平面図、同図（ｂ）は側面図である。図２（ａ）を参照して、レーザ加工装置１の周囲には破線で示すように耐火カーテンにより囲いが形成されている。制御装置１７はこのレーザ加工装置１を制御する装置である。レーザ加工装置１の加工ヘッド３の位置、および加工ヘッド３に供給する電流のタイミング、およびその強度をプログラム制御する。この制御装置１７には、上記耐火カーテンの内側で操作することができるように配置されているが、加工ヘッド３からレーザ光を照射するときには、加工ヘッド先端付近から、赤熱した高温の金属飛沫が飛散するから、原則として作業者はこの耐火カーテンの内側には立ち入ることができない。図２で、第一のコンベア１１の脇には、もう一つの制御装置１８が設けられている。この制御装置１８は第一のコンベア１１および第二のコンベア１２を制御するための装置である。この制御装置１８は上記レーザ加工装置用の制御装置１７と、図外の信号通路により連結され、二つの制御装置は相互に必要な情報を授受しながら連動するように構成されている。

図２（ｂ）には、加工対象物である車両用フレーム１０がクレーンによりつり下げられて、第一のコンベア１１に載置される状態が表示されている。工場の天井空間に設けられたクレーンから、二本のロープにより一本の車両用フレーム１０がつり下ろされ、作業者の介助により、第一のコンベア１１の定められた位置に載置される。この二本のロープ、および車両用フレームを把持するための把持具１９などはよく知られた構造のものである。この図面の状態の車両用フレーム１０は未加工の状態である。図３に示すようにその断面は「コ」字状である。はじめに車両用フレーム１０が幅広の面を上にして、これが加工面になるようにして、第一のコンベア１１につり下ろされる。作業者の手作業により把持具１９が外される。目視により安全が確認されると、作業者の操作により制御装置１８が起動される。これにより第一のコンベア１１が車両用フレーム１０を図３に示す矢印２０の方向に搬送する。

図１にもどって、被加工物である車両用フレームが第一のコンベア１１を図の右方に移動し、その先端がレーザ加工装置１の載置台２に達すると、その先端はストッパ５に当接して、被加工物である車両用フレームの移動が停止される。この状態でレーザ加工装置１はその被加工物を把持固定する。そして制御装置１７がレーザ加工装置１を制御して、あらかじめ設定された被加工物の位置に順次穴あけを実行する。この間は作業者はレーザ加工装置１に接近することなく、制御装置１８の監視画面の表示により監視する。

制御プログラムに設定されたすべての穴あけ位置の穴あけが完了すると、同じく制御プログラムによりストッパ５が解除され、具体的にはストッパ５が下方に下がり、第一のコンベア１１および第二のコンベア１２が起動されて、被加工物である車両用フレームを図１の右方に搬送する。このときストッパ６が有効化され、被加工物の端部はこのストッパ６に当接して停止する。これによりレーザ加工装置１は、その制御プログラムにしたがって、載置台２の上に現れた被加工物についてその部分の加工工程を実行する。

このストッパ６に対応する制御プログラムにより設定されたすべての穴あけ加工が完了すると、同じく自動的な制御によりストッパ６が下方に下げられ、被加工物が図の右方に搬送される。このときストッパ７が有効状態に設定され、被加工物の先端がストッパ７に当接して停止する。この位置で同様に、ストッパ７に対応する制御プログラムによる加工が実行される。同様に、ストッパ８についてもこの動作が繰り返されて、長尺物の被加工物についての加工が実行される。被加工物が短い物体であるときには、ストッパ６、あるいはストッパ７で、すべての加工が終了される場合もある。

このようにして被加工物の全長にわたりレーザ加工が終了すると、第二のコンベア１２および第一のコンベア１１が起動され、こんどは図１の右方から左方に向けて被加工物が搬送される。このとき図１に符号４で示す反転装置が連動して作用する。これもプログラム制御により実行される。すなわち図４に示すように、反転装置４がリフタ１３の作用によりせり上げられる。このとき被加工物である車両用フレーム１０は、この反転装置４の中央孔を貫通して図４に破線で示す状態になる。第一のコンベア１１の途中には二つの反転装置４が設けてあり、この二つの反転装置４は連動して作用する。すなわち二つの反転装置４に被加工物が把持されることになる。

この状態で被加工物が第一のコンベア１１の所定位置に達すると、第一のコンベア１１の搬送は停止される。そして図５に矢印で示すように、制御プログラムにしたがって反転装置４が起動され、被加工物である車両用フレーム１０は、第二の加工面が上になるように９０度だけその長手方向軸まわりに回転される。

この状態で、新しい未加工面を上にした被加工物は、上述の説明と同様に再びレーザ加工装置１の載置台２に送りこまれる。このときにも、それぞれストッパ５、６、７および８を順次有効に作用させながら、レーザ加工装置の載置台２に現れる加工面を移動させる。それぞれのタイミングで、加工位置に対応して詳細に設定された制御プログラムにしたがって加工を実行する。

そして制御プログラムに設定されたこの面の加工がすべて完了すると、被加工物は再び図１の左方に移送されて反転装置４により反転が実行される。こんどは図６に示すように反対側の未加工面（第３面）が上になるように回転される。図６に示す位置で、再び上記説明と同様に、被加工物である車両用フレーム１０を順次レーザ加工装置１の載置台２に送りこみ、順次制御プログラムにより加工作業を実行する。

この第３面の加工が終了すると、この加工対象物についてはすべての加工面の加工が終了したことになる。ここで、すべてのストッパ５〜８が無効状態に制御され、レーザ加工装置１による加工を終えた車両用フレーム１０は図１の右方に搬送され、第二のコンベア１２のほぼ右端に達する。この位置で、作業者の操作によりクレーン装置（図示されていない）を利用して、車両用フレーム１０は第二のコンベア１２から外され所定の次工程に搬送される。

図７は第一のコンベア１１で、被加工物である車両用フレーム１０が、その第三面を上にして搬送されている状態を説明する分解斜視図である。第二のコンベア１２についても同様構造であり図示を省略する。図７では、車両用フレーム１０の第二面および第三面を加工するときに車両用フレーム１０が倒れないように支えるローラが側方から伸張して様子も示されている。図８はストッパ６の構造および作用状態を説明する斜視図である。この実施例装置では、コンベアの途中に設けられるストッパについては、床面に支持固定する構造をとった。図９は同じくストッパ６の構造および作用状態を説明する斜視図である。これはストッパ６が有効に制御され、エアシリンダなどによりせり上げられ、搬送されてくる車両用フレーム１０の端部を遮る様子を示す。

図１０に、上記動作説明で開示したコンベア（第一のコンベア１１、第二のコンベア１２）および複数のストッパが関連するプログラム制御について、そのフローチャートを表示する。

上記説明はこの方法および装置を実施した自動車の組立て工場における本発明実施例であるが、本発明は、レーザ加工装置が一度に加工できる長さを越える被加工物について、レーザ加工装置の制御に連動させて、被加工物を順次繰り送りプログラム制御による加工を施す作業工程に広く実施することができる。本発明は、作業に際して発生する音は小さく、従来の穴あけ工程を実行する工場に比べてきわめて静かである。すなわちその作業環境は優れている。

本発明の実施装置および方法の概念を説明する工程の側面図。 本発明実施例装置の（ａ）平面図および（ｂ）側面図。 第一のコンベアにより搬送される車両用フレームの斜視図。 本発明実施例装置に利用される反転装置の斜視図。 反転装置の斜視図（第二面を加工面とするとき）。 反転装置の斜視図（第三面を加工面とするとき）。 第二面を加工面とする状態での車両用フレームの斜視図。 ストッパの作用を説明する斜視図。 ストッパの作用を説明する斜視図。 本発明実施例装置のプログラム制御要部を説明するフローチャート。

符号の説明

１ レーザ加工装置
２ 載置台
３ 加工ヘッド
４ 反転装置
５ ストッパ
６ ストッパ
７ ストッパ
８ ストッパ
９ 中継ボックス
１０ 車両用フレーム（被加工物）
１１ 第一のコンベア
１２ 第二のコンベア
１３ リフタ
１７ 制御装置（レーザ加工装置用）
１８ 制御装置（コンベア用）
１９ 把持具
２０ 搬送方向を示す矢印

Claims (7)

1. プログラム制御されるレーザ加工ヘッドの長手方向の可動範囲（Ｌｘ）を越える長さ（Ｌ＞Ｌｘ）の長尺体を被加工物として加工する方法において、
   前記被加工物を前記可動範囲（Ｌｘ）以下の長さ（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・≦Ｌｘ）だけ移動させる毎にいったん前記被加工物を固定し、それぞれ固定する毎に前記可動範囲（Ｌｘ）毎に前記被加工物の仕様に対応して設定された制御プログラムを実行させることを特徴とする長尺体の加工方法。
2. 前記長尺体の加工面が複数であるとき、その複数の加工面毎について請求項１記載の加工方法を繰り返して実行する長尺体の加工方法。
3. 被加工物を載置する載置台と、この載置台に載置された被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドと、この加工ヘッド先端を所定の可動範囲内で（平面的に）移動させる駆動手段と、この駆動手段に同期して前記加工ヘッドからレーザ光を発生させるプログラム制御手段とを備えた加工装置において、
   前記被加工物が前記所定の可動範囲を越える長さ（Ｌ＞Ｌｘ）の長尺体であるとき、
   前記可動範囲（Ｌｘ）以下の長さ（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・≦Ｌｘ）毎に前記被加工物を移動させるコンベアを設け、
   前記プログラム制御手段は、このコンベアの駆動毎にその移動位置に対応する制御プログラムを実行させる制御手段を含む
   ことを特徴とする長尺体の加工装置。
4. 前記コンベアに、前記長さ（Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ・・・≦Ｌｘ）に対応して設けられた前記被加工物の端部が当接するストッパと、このストッパの一つを前記プログラム制御手段に連動して有効に制御する手段とを備えた請求項３記載の長尺体の加工装置。
5. 前記被加工物がその複数の面を加工する長尺体であるとき、前記プログラム制御手段がレーザ光の発生を禁止しているタイミングで、その被加工物をその長手方向軸まわりに回転させ新しい加工面を上向きに設定する反転装置を設けた請求項３記載の長尺体の加工装置。
6. 前記被加工物がその複数の面を加工する長尺体であるとき、前記ストッパはその複数の面に対して共通に制御される請求項４記載の長尺体の加工装置。
7. 前記被加工物がその複数の面を加工する長尺体であるとき、前記ストッパはその複数の面に対して共通に制御される請求項４記載の長尺体の加工装置。

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