JP2013086105A - レーザー・パンチ加工方法及びレーザー・パンチ複合加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー・パンチ複合加工機による板状ワークの加工方法及びレーザー・パンチ複合加工機を提供する。
【解決手段】レーザー・パンチ複合加工機による板状のワークのレーザー・パンチ加工方法であって、ワークに対してパンチング加工を行う工程と、レーザー切断加工に先立って、レーザー・パンチ複合加工機１に上下動可能に備えた付着具本体２７の下方位置にレーザー切断加工開始位置を位置決めし、前記付着具本体２７に備えた付着具接触部３５をワーク上面に接触して、当該付着具接触部３５のスパッタ溶着防止剤をレーザー切断加工開始位置の所定範囲に付着する工程、前記パンチング加工位置を内側に含むように、製品の輪郭をレーザー切断加工を行う工程、の各工程を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、板状のワークにレーザー切断加工を行うレーザー切断加工機とワークにパンチング加工を行うパンチングマシンとを複合化したレーザー・パンチ複合加工機によるレーザー・パンチ加工方法及び上記レーザー・パンチ複合加工機に係り、さらに詳細には、レーザー切断加工開始時のピアシング加工時に飛散するスパッタがワーク表面に溶着することを防止したレーザー・パンチ加工方法及びその方法に使用するレーザー・パンチ複合加工機に関する。

従来、レーザー・パンチ複合加工機によって板状のワークにレーザー切断加工を行う場合、前記ワークにパンチング加工を行った後に、当該パンチング加工位置を内側に含むように製品の輪郭のレーザー切断加工を行うのが一般的である。そして、ワークのレーザー切断加工を行うには、レーザー切断加工開始位置に、ワークを貫通した貫通孔を加工するピアシング加工を行った後に、製品の輪郭に沿ってレーザー切断加工を行うものである。

前記のごとく、レーザー切断加工開始位置にピアシング加工を行うとき、ワークの裏面（下面）に貫通孔が達するまでは、レーザー光の照射によって溶融した溶融金属はレーザー切断加工位置へ噴射されている高圧ガスによってスパッタとして周囲に飛散される。そして、飛散されたスパッタはワーク上面に落下してワーク上面に溶着することがある。上述のように、ワーク上面にスパッタが溶着すると前記高圧ガスによって吹き飛ばすことが難しいものである。したがって、ワーク上面とレーザー加工ヘッドとの間隔寸法をギャップセンサによって検出し、上記間隔寸法を一定に保持して倣い加工を行おうとすると、ワーク上面に溶着したスパッタの影響を受けて加工条件が異なり加工品質が低下することがある。

そこで、スパッタがワーク表面に溶着することを防止するために、ワーク表面にスパッタ防止剤を塗布することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−２３０４１３号公報

前記特許文献１に記載の構成は、被加工物に向けてスパッタ防止剤を吹き付けて、被加工面にスパッタ防止剤を塗布するばかりでなく、発生するスパッタ自体をスパッタ防止剤によってコーティングするものである。したがって、スパッタが被加工物の上面に溶着することを防止することができるものの、スパッタ防止剤の消費量が多いと共に、後工程に移行するときに、ワーク表面に残るスパッタ防止剤を除去することが必要な場合があり、さらなる改善が求められている。

本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、レーザー・パンチ複合加工機による板状のワークのレーザー・パンチ加工方法であって、ワークに対してパンチング加工を行う（ａ）工程と、レーザー切断加工に先立って、レーザー・パンチ複合加工機に上下動可能に備えた付着具本体の下方位置にレーザー切断加工開始位置を位置決めし、前記付着具本体に備えた付着具接触部をワーク上面に接触して、当該付着具接触部のスパッタ溶着防止剤をレーザー切断加工開始位置の所定範囲に付着する（ｂ）工程と、前記パンチング加工位置を内側に含むように、製品の輪郭をレーザー切断加工を行う（ｃ）工程と、の各工程を備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザー・パンチ加工方法において、前記レーザー切断加工開始位置へのスパッタ防止剤の付着は、前記付着具接触部をワーク上面に沿っての移動動作を行うことなく行うことを特徴とするものである。

また、板状のワークに対してレーザー切断加工及びパンチング加工を行うレーザー・パンチ複合加工機であって、当該複合加工機におけるパンチホルダに、当該複合加工機に上下動自在に備えたストライカによって押圧下降される付着具本体を上下動可能に備え、当該付着具本体の下部に、ワーク上面にスパッタ溶着防止剤を付着するための付着具接触部を前記ワーク上面に接触可能に備えていることを特徴とするものである。

また、板状のワークに対してレーザー切断加工及びパンチング加工を行うレーザー・パンチ複合加工機であって、当該複合加工機におけるフレーム本体の一部に、当該フレーム本体に備えた上下動用アクチュエータによって押圧下降される付着具本体を上下動可能に備え、当該付着具本体の下部に、ワーク上面にスパッタ溶着防止剤を付着するための付着具接触部を前記ワーク上面に接触可能に備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザー・パンチ複合加工機において、前記付着具接触部は、ワーク上面への接触時に、少なくとも直径が３ｍｍの範囲にスパッタ溶着防止剤を付着する大きさであることを特徴とするものである。

本発明によれば、付着具本体に備えた付着具接触部をワーク上面に接触してスパッタ溶着防止剤を前記ワーク上面に付着させるものであるから、ワーク上面に対するスパッタ溶着防止剤の付着面積を小さく抑制でき、ワークに対するスパッタ溶着防止剤の付着を少なくできるものである。したがって、本発明によれば、スパッタが溶着することを防止できると共に、スパッタ溶着防止剤の消費量を少なくすることができ、かつ後処理としてワーク上面からスパッタ溶着防止剤を除去する工程を省略することができ、能率向上を図ることができるものである。

本発明の実施形態に係るレーザー・パンチ複合加工機を概念的、概略的に示した平面説明図である。 付着用具の断面説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るレーザー・パンチ複合加工機について説明するに、レーザー・パンチ複合加工機の全体的構成は既に公知であるが、理解を容易にするために、全体的構成について簡単に説明する。

平面図として図１に示すように、本発明の実施形態に係るレーザー・パンチ複合加工機１は、板状のワークＷにパンチング加工を行うためのパンチングマシン（パンチプレス）３とワークＷにレーザー切断加工を行うためのレーザー切断加工機５とを複合化した構成である。前記パンチプレス３は、本実施形態においてはタレットパンチプレスにて例示してある。

すなわち、タレットパンチプレス３は、上部フレーム７Ｕと下部フレーム７Ｌとを上下に離隔して備えた門型構成のフレーム本体７を備えている。そして、前記フレーム本体７における上部フレーム７Ｕには、複数のパンチ（上金型）を上下動可能かつ着脱交換可能に備えたパンチホルダとしての上部タレット９Ｕが水平に回転自在に備えられており、前記下部フレーム７Ｌには、前記各パンチに対応した複数のダイ（下金型）を着脱交換可能に備えたダイホルダとしての下部タレット９Ｌが水平に回転自在に備えられている。

前記上下のタレット９Ｕ，９Ｌを回転して対をなすパンチ、ダイをパンチング加工位置Ｐに割出し位置決めしたときに、当該対をなすパンチ、ダイによってワークＷにパンチング加工を行うために、パンチを打圧自在なストライカＳが上下動自在に備えられている。このストライカＳは、パンチの下降位置を調節自在であり、ストライカＳ自体の上下動位置を調節自在である。すなわちストライカＳの上下動位置は、ストライカＳを上下動するための上下動用アクチュエータを制御することにより所望の上下動位置が位置調節自在である。

前記パンチング加工位置Ｐに対してワークＷをＸ、Ｙ軸方向へ移動するために、前記パンチプレス３はワークＷを支持するワークテーブル１１を備えている。また、パンチプレス３は、Ｙ軸モータＹＭによって前記パンチング加工位置Ｐに対して接近離反する方向であるＹ軸方向へ移動位置決め自在なキャリッジベース１３を備えている。このキャリッジベース１３はＸ軸方向に長く形成してあり、このキャリッジベース１３には、当該キャリッジベース１３に装着したＸ軸モータＸＭによってＸ軸方向へ移動位置決めされるキャリッジ１５がＸ軸方向へ移動自在に備えられている。そして、前記キャリッジ１５には、ワークＷの端縁部をクラング可能な複数のワーククランプ１７が互いに接近離反する方向へ移動可能に備えられている。

前記レーザー切断加工機５は、レーザー発振器１９と、前記パンチング加工位置Ｐに近接したレーザー加工位置Ｌに配置したレーザー加工ヘッド２１とを備えており、前記レーザ発振器１９と前記レーザー加工ヘッド２１は、前記レーザー発振器１９において発振されたレーザービームを前記レーザー加工ヘッド２１へ導くための、例えば複数の反射鏡とビームダクトとを組合せた光路や光ファイバーなどのごとき適宜の光路を介して光学的に接続してある。

したがって、前記ワーククランクプ１７によってクランクプしたワークＷをＸ，Ｙ軸方向へ移動し、ワークＷの加工位置を前記パンチング加工位置Ｐに対応した位置へ位置決めしてパンチング加工を行うことや、レーザー加工位置Ｌに対応した位置へ位置決めしてレーザー加工を行うことができるものである。

ところで、レーザー・パンチ複合加工機１においては、パンチング加工位置ＰにおいてワークＷにパンチング加工を行った後に、前記パンチング加工位置を内側に含むように、レーザー加工位置Ｌにおいて製品の輪郭をレーザー切断加工を行うものである。前述のごとくレーザー加工位置ＬにおいてワークＷのレーザー切断を開始すると、レーザー切断加工の開始時におけるピアシング加工時には、ワークの裏面（下面）に貫通した貫通孔が形成されるまではスパッタがワークＷの上面に飛散し溶着することがある。

したがって、前記スパッタの溶着を防止するために、前記レーザー・パンチ複合加工機１にはスパッタ溶着防止手段が講じられている。より詳細には、前記パンチホルダの一例としての前記上部タレット９Ｕには、ワークＷの上面にスパッタ溶着防止剤を付着するための付着用具２３（図２参照）が上下動可能かつ着脱交換可能に備えられている。すなわち、付着用具２３は、図２に示されるように、リフタースプリング２５を介して前記上部タレット９Ｕに上下動可能に支持される筒状の付着具本体２７を備えている。

前記付着具本体２７の内部には、前記特許文献１に記載されているスパッタ防止剤と同様な、又はジメチルシリコーンオイルなどのスパッタ溶着防止剤を貯留する大径の貯留部２９を備えている。この貯留部２９の上部には、パンチプレス３に上下動自在に備えたストライカＳによって押圧される上部キャップ３１が螺入してある。そして、前記貯留部２９に連通して前記付着具本体２７に備えた上下方向の連通孔３３の下端部には、ワークＷの上面に接触してスパッタ溶着防止剤をワークＷに付着するための付着具接触部３５が備えられている。

前記付着具接触部３５の構成としては、前記連通孔３３からスパッタ溶着防止剤が連続的に流出することを防止し、かつワークＷの上面に接触したときに、ワークＷに対してスパッタ溶着防止剤を付着する構成であればよいものである。そこで、本実施形態においては、前記付着具本体２７の下端面に取付ねじ等の取付具（図示省略）を介して着脱可能に取付けたホルダブロック３７が備えられている。そして、当該ホルダブロック３７に形成した上下方向の貫通穴３７Ｈ内には、前記スパッタ溶着防止剤がにじみ出ることが可能なように、適宜の材質から構成した多孔性部材などのごとき接触部材３９が上下動可能に嵌入してある。

前記接触部材３９は、前記付着具本体２７の下面との間に弾装したコイルスプリングなどのごとき弾性部材４１によって常に下方向へ付勢されており、当該接触部材３９の下端部は前記ホルダブロック３７の下面から常に突出した状態にある。そして、前記接触部材３９の上端部は、前記連通孔３３内へ下側から突入可能であり、この接触部材３９の上端部は、前記連通孔３３の下端部に上下動可能に備えたボールなどから構成されたポペット弁４３を押上げ可能に構成してある。

以上のごとき構成において、パンチング加工位置ＰにおいてワークＷにパンチング加工を行った後に、レーザー加工位置Ｌにおいてレーザー切断加工を行うに先立って、上部タレット９Ｕに備えた付着用具２３を、パンチング加工位置Ｐに割出し位置決めする。そして、レーザー切断加工初期にピアシング加工を行う位置を、前記付着用具２３の下方位置に位置決めした後、パンチプレス３に上下動可能に備えたストライカＳによって付着用具２３の付着具本体２７をリフタースプリング２５に抗して下降すると、付着用具２３に備えた接触部材３９の下面がワークＷのピアシング加工開始位置の上面に接触する。

上述のように、接触部材３９の下面がワークＷの上面に接触すると、接触部材３９に含まれていたスパッタ溶着防止剤がワーク上面に付着されることになる。また、前記接触部材３９の下面がワークＷの上面に接触した状態にあるときに、付着具本体２７をさらに押圧下降すると、接触部材３９が相対的に上昇されてポペット弁４３を押し上げるので、連通孔３３内のスパッタ溶着防止剤は前記接触部材３９へ流れ出すことになる。その後、ストライカＳが元の位置に上昇復帰すると、付着用具２３は元の位置に上昇復帰され、かつ接触部材３９、ポペット弁４３等も元の位置に復帰されることになる。

既に理解されるように、ワークＷのピアシング加工開始位置に対するスパッタ溶着防止剤の付着作用は、ワークＷの上面に対して接触部材３９をワーク上面に沿って移動すること、すなわちワークＷに対して接触部材３９を擦ることなく、ワークＷの上面に対して接触部材３９を接近離反する方向へ移動して接触したときに付着するものであるから、ワーク上面のピアシング加工開始位置に付着されるスパッタ溶着防止剤の消費量を少なく抑制することができるものである。そして、ワークＷのピアシング加工開始位置にスパッタ溶着防止剤を付着したことにより、ピアシング加工時に飛散したスパッタがワークＷの上面に溶着することを防止することができるものである。

ところで、前述のごとく接触部材３９の下面をワーク上面に接触させてスパッタ溶着防止剤を付着した面積が必要以上に大きい場合には、スパッタ溶着防止剤の消費量が多くなる。そこで、穴径が１．６ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍのテンプレートを作成し、このテンプレート上からワーク上面にスパッタ溶着防止剤を付着させてピアシング加工を行ったところ、穴径が１．６ｍｍ、２．０ｍｍの場合には、飛散したスパッタがワーク上面に溶着することを防止する効果は、スパッタ溶着防止剤を付着させた領域内において認められたものの、前記穴径の外側においてスパッタがワーク上面に溶着する場合があった。しかし、テンプレートの穴径が３．０ｍｍの場合には、当該穴径の外側においても、スパッタがワーク上面に溶着するようなことはなかった。

したがって、前記接触部材３９がワークＷの上面に接触してスパッタ溶着防止剤をワーク上面に付着させる部分の直径は少なくとも３ｍｍであることが望ましいものである。

以上のごとき説明より理解されるように、ピアシング加工開始位置へのスパッタ溶着防止剤の付着は、スパッタ溶着防止剤を吹き付けたり、擦り付けたりすることなく、接触部材３９を、ワークに対して接近離反する方向へ移動して接触したときに付着するものであるから、スパッタ溶着防止剤の消費量を抑制することができると共に、スパッタ溶着防止剤の付着量が多過ぎることなく適正量の付着を行うことができ、前述したごとき従来の問題を解消することができるものである。

なお、本発明は前述したごとき実施形態のみに限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でも実施可能である。すなわち、パンチプレスとしてはタレットパンチプレスに限ることなく、例えばワークがＸ，Ｙ方向の一方向へ移動し、パンチ加工ヘッド及びレーザー加工ヘッドがＸ，Ｙ方向の他方向へ移動する形式の複合加工機においても実施可能である。すなわち種々の形式の複合加工機においても実施可能なものである。

また、前記実施形態においては、付着用具２３を、パンチホルダの一例としての上部タレット９Ｕに備えた場合について例示したが、パンチホルダに限ることなく、付着用具２３をフレーム本体７に装着し、フレーム本体７に装着した上下動用のアクチュエータによって前記付着用具２３を上下動する構成とすることも可能なものである。すなわち適宜変更を行うことにより、種々の形態でもって実施可能なものである。

１ レーザー・パンチ複合加工機
３ パンチプレス
５ レーザー切断加工機
９Ｕ 上部タレット
２１ レーザー加工ヘッド
２３ 付着用具
２７ 付着具本体
２９ 貯留部
３３ 連通孔
３５ 付着具接触部
３９ 接触部材

Claims (5)

1. レーザー・パンチ複合加工機による板状のワークのレーザー・パンチ加工方法であって、
   （ａ）ワークに対してパンチング加工を行う工程、
   （ｂ）レーザー切断加工に先立って、レーザー・パンチ複合加工機に上下動可能に備えた付着具本体の下方位置にレーザー切断加工開始位置を位置決めし、前記付着具本体に備えた付着具接触部をワーク上面に接触して、当該付着具接触部のスパッタ溶着防止剤をレーザー切断加工開始位置の所定範囲に付着する工程、
   （ｃ）前記パンチング加工位置を内側に含むように、製品の輪郭をレーザー切断加工を行う工程、
   の各工程を備えていることを特徴とするレーザー・パンチ加工方法。
2. 請求項１に記載のレーザー・パンチ加工方法において、前記レーザー切断加工開始位置へのスパッタ防止剤の付着は、前記付着具接触部をワーク上面に沿っての移動動作を行うことなく行うことを特徴とするレーザー・パンチ加工方法。
3. 板状のワークに対してレーザー切断加工及びパンチング加工を行うレーザー・パンチ複合加工機であって、当該複合加工機におけるパンチホルダに、当該複合加工機に上下動自在に備えたストライカによって押圧下降される付着具本体を上下動可能に備え、当該付着具本体の下部に、ワーク上面にスパッタ溶着防止剤を付着するための付着具接触部を前記ワーク上面に接触可能に備えていることを特徴とするレーザー・パンチ複合加工機。
4. 板状のワークに対してレーザー切断加工及びパンチング加工を行うレーザー・パンチ複合加工機であって、当該複合加工機におけるフレーム本体の一部に、当該フレーム本体に備えた上下動用アクチュエータによって押圧下降される付着具本体を上下動可能に備え、当該付着具本体の下部に、ワーク上面にスパッタ溶着防止剤を付着するための付着具接触部を前記ワーク上面に接触可能に備えていることを特徴とするレーザー・パンチ複合加工機。
5. 請求項３又は４に記載のレーザー・パンチ複合加工機において、前記付着具接触部は、ワーク上面への接触時に、少なくとも直径が３ｍｍの範囲にスパッタ溶着防止剤を付着する大きさであることを特徴とするレーザー・パンチ複合加工機。

Images