JP2018161701A - 切削加工装置、板材加工システム、及び切削加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削加工時に発生するワークの切屑を効果的に除去すること。
【解決手段】切削加工装置１は、板状のワークＷを保持して一方向に移送する移送装置４と、ワークＷの一方の面側に配置され、ワークＷを切削加工する切削工具Ｔを装着可能であり、一方向と直交する直交方向に移動可能な切削加工ヘッド６と、ワークＷの他方の面側に配置され、切削加工ヘッド６と独立して直交方向に移動可能であり、切削加工により生じた切屑Ｃを吸引する吸引装置７と、吸引装置７を切削加工ヘッド６と対向するように位置させる制御部８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、切削加工装置、板材加工システム、及び切削加工方法に関する。

ワークに対して切削工具により切削加工を行う装置として、切削加工装置が知られている。このような切削加工では、ワークを切削加工する際、切屑が発生する。切屑が飛散すると清掃に時間と労力がかかる。また、切屑は、ワークに残存すると切削加工後の加工に悪影響を及ぼす。例えば、切屑の除去は、切削工具の移動装置に取り付けたブラシの移動により、ワーク上の切屑を、装置の下部に配置される回収部に落下させることで行われる。また、下記の特許文献１には、切屑を除去する機構を備える工作機械が記載されている。

特開平５−１９２８４５号公報

上記した切屑を落下させる場合、切屑を自由落下させるだけなので、切屑が飛散しやすい。また、特許文献１の工作機械では、加工ヘッドのスピンドルに、遮蔽部を介して導管が接続される構成であるが、この場合、加工ヘッドに導管が接続されるため、導管の移動により加工ヘッドの位置ずれが生じるおそれがある。また、切削加工がタップ加工の場合、切屑がワークの下側に発生することが多く、特許文献１の工作機械のようにワークの上側から切屑を吸引する構成では、ワークの下側に発生した切屑の除去が困難となる。

以上のような事情に鑑み、本発明は、切削加工時に発生するワークの切屑を効果的に除去することを目的とする。

本発明に係る切削加工装置は、板状のワークを保持して一方向に移送する移送装置と、ワークの一方の面側に配置され、ワークを切削加工する切削工具を装着可能であり、一方向と直交する直交方向に移動可能な切削加工ヘッドと、ワークの他方の面側に配置され、切削加工ヘッドと独立して直交方向に移動可能であり、切削加工により生じた切屑を吸引する吸引装置と、吸引装置を切削加工ヘッドと対向するように位置させる制御部と、を備える。

また、吸引装置は、吸引ノズルと、吸引ノズルに吸引力を発生させる吸引駆動部と、吸引ノズルから吸引した物体を回収する回収部と、を備えてもよい。また、吸引ノズルは、ワークに近接した位置とワークから退避した位置との間を移動可能でもよい。また、吸引ノズルは、直交方向に延びた帯形状、または円形状でもよい。また、回収部は、吸引装置から取り外し可能でもよい。

また、本発明に係る板材加工システムは、上記の切削加工装置と、ワークをレーザ加工するレーザヘッドを有するレーザ加工装置と、を備え、切削加工装置は、移送装置によりレーザ加工装置からワークを移送する途中に配置される。

また、制御部は、レーザ加工後に切削加工装置に移送されたワークに対して、切削加工ヘッドによる切削加工前から、吸引装置による吸引を実行させてもよい。

また、本発明に係る切削加工方法は、移送装置により板状のワークを一方向に移送することと、移送装置により移送されたワークの一方の面側において、ワークを切削加工する切削工具を装着した切削加工ヘッドをワークの加工位置に向けて一方向と直交する直交方向に移動させることと、吸引装置を直交方向に移動させて切削加工ヘッドと対向するように位置させることと、切削加工により生じた切屑を吸引装置により吸引することと、を含む。

本発明の切削加工装置、板材加工システム、及び切削加工方法は、切削加工時に発生するワークの切屑を効果的に除去することができる。

また、切削加工装置において、吸引装置が、吸引ノズルと、吸引ノズルに吸引力を発生させる吸引駆動部と、吸引ノズルから吸引した物体を回収する回収部と、を備える場合、切削加工時に発生するワークの切屑を効果的に除去し、回収することができる。また、吸引ノズルが、ワークに近接した位置とワークから退避した位置との間を移動可能である場合、吸引ノズルがワークに近接した位置に移動できるので、切屑を効果的に吸引することができる。また、吸引ノズルがワークから退避した位置に移動できるので、ワークの近傍のスペースを有効に活用することができる。また、吸引ノズルが、直交方向に延びた帯形状、または円形状である場合、開口の面積が小さいので、小さい吸引力で効果的に切屑を吸引することができる。また、吸引ノズルが直交方向に延びた帯形状の場合、切削加工ヘッドの移動方向に沿って延びるので、切屑を吸引する際の切削加工ヘッドに対する吸引ノズルの相対位置の許容範囲を広くすることができる。また、吸引ノズルが円形状の場合、切削加工が施される加工点を小さい面積で覆うことができ、開口の面積を小さくすることができるので、小さい吸引力で効果的に切屑を吸引することができる。また、回収部が、吸引装置から取り外し可能である場合、回収した切屑を容易に処理することができる。

また、板材加工システムにおいて、制御部が、レーザ加工後に切削加工装置に移送されたワークに対して、切削加工ヘッドによる切削加工前から、吸引装置による吸引を実行させる場合、レーザ加工時に発生したスラグなどの異物を切削加工前に除去することができるので、異物による切削加工の不良を抑制することができる。

第１実施形態に係る切削加工装置を示す斜視図である。 切削加工装置の上面図である。 切削加工ヘッド駆動部及び切削加工ヘッドの正面図である。 切削加工ヘッド駆動部及び切削加工ヘッドの側面図である。 吸引装置を示す斜視図である。 切削加工ヘッド及び吸引装置の正面図である。 切削加工ヘッド及び吸引装置の側面図である。 切削加工ヘッド及び吸引装置の切削加工時の動作を示す図である。 吸引装置の他の例を示す斜視図である。 切削加工装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る板材加工システムを示す上面図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれについて、適宜、矢印の先の側を＋側（例、＋Ｘ側）と称し、その反対側を−側（例、−Ｘ側）と称する。

[第１実施形態]
図１は、第１実施形態に係る切削加工装置を示す斜視図である。図２は、切削加工装置の＋Ｚ側から見た上面図である。本実施形態の切削加工装置１は、金属製の板状のワークＷに対して、切削加工を行う。切削加工装置１は、図１及び図２に示すように、フレーム２、固定テーブル３（図２参照）、移送装置４、切削加工ヘッド駆動部５、切削加工ヘッド６、吸引装置７、及び制御部８（図１参照）を備える。なお、図１においては、説明を分かりやすくするため、固定テーブル３の図示を省略している。

フレーム２は、鉛直方向に起立しかつＸ方向に伸びる板状の部材である。フレーム２は、切削加工装置１の各部を支持する。フレーム２は、切削加工ヘッド駆動部５、切削加工ヘッド６等を支持する。フレーム２には、開口部２ａが設けられる。開口部２ａは、ワークＷが通過可能な大きさに形成される。開口部２ａは、ワークＷの移送経路として用いられる。また、開口部２ａは、ワークＷの他に、後に説明する移送装置４の一部、及びフォーク装置２８が通過可能に形成される。

図２に示す固定テーブル３は、ワークＷを支持する。固定テーブル３は、切削加工装置１の＋Ｙ側及び−Ｙ側に配置される。各固定テーブル３（＋Ｙ側及び−Ｙ側の固定テーブル３）は、それぞれ、ワークＷを支持する上面が、ほぼ水平で且つほぼ同様の高さに配置される。各固定テーブル３は、例えば、Ｘ方向に延びる基部３ａと、Ｙ方向に延びる複数の棒状部３ｂと、を備える。基部３ａは、棒状部３ｂを支持する。棒状部３ｂは、上面でワークＷを支持する。棒状部３ｂの上面には、不図示のブラシ部やフリーボールベアリング（ボールが全方向に転動可能）が所定間隔で設けられ、ワークＷを移送する際の抵抗を低減し、ワークＷの下面に傷が付くのを抑制してもよい。なお、固定テーブル３は、複数の棒状部３ｂを持つものに代えて、板状のものでもよい。

移送装置４は、ワークＷを保持して、一方向（Ｙ方向）に移送する。移送装置４は、ワークＷを、開口部２ａを介してＹ方向に移送する。移送装置４は、ワークＷを保持するワークホルダ４ａを有し、ワークホルダ４ａでワークＷを保持して移送する。ワークホルダ４ａは、移送装置４の＋Ｙ側に、Ｘ方向に間隔を空けて３箇所に設けられる。各ワークホルダ４ａは、不図示の駆動装置によりワークＷの端部を挟み込んで把持または解放する。移送装置４は、不図示の駆動装置及びガイドにより、Ｙ方向に移動する。なお、ワークホルダ４ａの個数は任意である。また、各ワークホルダ４ａは、Ｘ方向の任意の位置に移動し、ワークホルダ４ａ同士のＸ方向の間隔を変化するようにしてもよい。また、ワークホルダ４ａは、ワークＷを把持するものに代えて、ワークＷの一部を吸着するものが使用されてもよい。

図３は、切削加工ヘッド駆動部及び切削加工ヘッドを−Ｙ方向から見た正面図である。切削加工ヘッド駆動部５は、切削加工ヘッド６を、Ｘ方向、及びＺ方向に移動させる。切削加工ヘッド駆動部５は、制御部８に接続され、制御部８の制御により、切削加工ヘッド６を、Ｘ方向の所定位置、及びＺ方向の所定位置に所定の速度で移動させる。切削加工ヘッド駆動部５は、切削加工ヘッド６を支持する支持部１０、支持部１０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動部１１、及び切削加工ヘッド６を支持部１０に対してＺ方向に駆動するＺ方向駆動部１２を備える。

支持部１０は、フレーム２の−Ｙ側の面に設けられる一対のＸ方向ガイド１４を介してフレーム２に支持される。支持部１０は、フレーム２に対してＸ方向に移動可能である。支持部１０は、Ｘ方向駆動部１１によりＸ方向に移動する。切削加工ヘッド６は、支持部１０のＸ方向の移動により、支持部１０と一体となって、移送装置４によるワークＷの移送方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に移動する。Ｘ方向駆動部１１は、例えば、モータ等のアクチュエータである。Ｘ方向駆動部１１は、制御部８に接続され、駆動が制御される。

切削加工ヘッド６は、ワークＷの上面側（ワークＷの一方の面側）に配置される。切削加工ヘッド６は、支持部１０の−Ｙ側の面に設けられるＺ方向ガイド（図示せず）を介して、支持部１０に支持される。切削加工ヘッド６は、支持部１０に対してＺ方向に移動可能である。Ｚ方向駆動部１２は、例えば、モータ等のアクチュエータである。Ｚ方向駆動部１２は、制御部８に接続され、駆動が制御される。

切削加工ヘッド６は、ワークＷを切削加工する切削工具Ｔを装着可能である。切削加工ヘッド６は、４つの加工ヘッド１６を備える。４つの加工ヘッド１６は、それぞれ、＋Ｚ側、−Ｚ側、＋Ｘ側、−Ｘ側に突出して設けられる。各加工ヘッド１６は、切削工具Ｔを装着可能な工具ホルダ１７を備えている。各工具ホルダ１７には、タップ等の切削工具Ｔが装着される。

−Ｚ側の加工ヘッド１６は、ワークＷの切削加工に用いられる。切削加工ヘッド６は、図３に示すように、不図示の駆動機構により、支持部１０に対してＹ方向と平行な方向の軸周りに回転する。この回転は、４つの加工ヘッド１６から切削加工に用いる加工ヘッド１６を選択する際に用いられる。切削加工に用いる加工ヘッド１６は、−Ｚ側に配置する。

次に、切削加工ヘッド６の切削加工時の動作について説明する。図４は、切削加工ヘッド駆動部及び切削加工ヘッドを−Ｘ方向から見た側面図である。切削加工ヘッド６による切削加工に先だち、制御部８の制御により、ワークＷにおける切削加工が施されるＹ方向の位置が、移送装置４によるワークＷのＹ方向の移動により位置決めされる。続いて、図３に示すように、制御部８の制御により、切削加工ヘッド駆動部５がＸ方向の所定位置に支持部１０を移動し、切削加工ヘッド６がワークＷにおける切削加工が施されるＸ方向の位置に位置決めされる。これにより、切削加工ヘッド６のワークＷに対するＸ方向の位置及びＹ方向の位置が位置決めされる。

上記の切削加工ヘッド６の位置決めの後、−Ｚ側の加工ヘッド１６が、工具駆動部１８（図３参照）の駆動により、切削工具Ｔを装着した工具ホルダ１７がＺ方向と平行な軸周りに回転しながら、切削加工ヘッド駆動部５の駆動により下方向（−Ｚ方向）に移動する。これにより、切削工具Ｔが、ワークＷに接触した状態を保ちながら回転して、ワークＷに対する切削加工が行われる。なお、切削加工ヘッド６は、制御部８に接続され、切削加工時の工具ホルダ１７の回転数、及び加工ヘッド１６の下方向の移動量、移動速度（送り）が制御部８により制御される。

なお、上記した切削加工ヘッド駆動部５、及び切削加工ヘッド６は、それぞれ、一例であって、他の形態であってもよい。例えば、加工ヘッド１６の数は、１つでもよいし、８つでもよい。

次に、吸引装置について説明する。図５は、吸引装置を示す斜視図である。図６は、切削加工ヘッド及び吸引装置を−Ｙ側から見た図である。図７は、切削加工ヘッド及び吸引装置を−Ｘ側から見た図である。

吸引装置７は、切削加工により生じた切屑Ｃ（図８参照）を吸引する。吸引装置７は、図６に示すように、ワークＷの下面側（ワークＷの他方の面側）に配置される。吸引装置７は、切屑Ｃをワークの下面側から吸引する。吸引装置７は、図５に示すように、ベース７ａ、支柱７ｂ、吸引ノズル７ｃ、吸引駆動部７ｄ、回収部７ｅ、及び昇降駆動部７ｆ（図６参照）を備える。

ベース７ａは、図５に示すように、吸引装置７の最下部に配置され、吸引装置７を支持する。ベース７ａは、Ｘ方向に沿って配置されるガイド１９により、Ｘ方向に移動可能に支持される（図１参照）。

支柱７ｂは、ベース７ａの−Ｙ側に配置され、鉛直方向に延びている。図７に示すように、支柱７ｂの＋Ｙ側には、鉛直方向に沿って形成されるガイド７ｇが設けられる。吸引ノズル７ｃ、吸引駆動部７ｄ、及び回収部７ｅは一体に形成されている。一体となった吸引ノズル７ｃ、吸引駆動部７ｄ、及び回収部７ｅは、ガイド７ｇを介して、鉛直方向に移動可能に、支柱７ｂに支持される。

吸引ノズル７ｃは、切屑Ｃを吸引する。吸引ノズル７ｃは、ワークＷに対して開口する開口である。吸引ノズル７ｃは、ベース７ａの＋Ｙ側に配置される。吸引ノズル７ｃは、ワークＷの下部の近傍に配置可能である。吸引ノズル７ｃが配置されるＹ方向の位置は、図７に示すように、切削加工ヘッド６に装着された切削工具Ｔの直下に配置される。

吸引ノズル７ｃは、直交方向（Ｘ方向）に延びた帯形状である。吸引ノズル７ｃが帯形状である場合、開口の面積が小さいので、小さい吸引力で効果的に切屑Ｃを吸引することができる。また、吸引ノズル７ｃがＸ方向に延びた帯形状である場合、切削加工ヘッド６の移動方向に沿って延びるので、切屑Ｃを吸引する際の切削加工ヘッド６に対する吸引ノズル７ｃの相対位置の許容範囲を広くすることができる。例えば、この許容範囲は、吸引ノズル７ｃのＸ方向の長さに相当する。したがって、吸引ノズル７ｃがＸ方向に延びた帯形状である場合、吸引ノズル７ｃのＸ方向の長さが長いので、上記の許容範囲が広くなる。この場合、吸引装置７で切屑Ｃを吸引する際に、制御部８により、吸引ノズル７ｃの位置を厳密に制御しなくても、切屑Ｃを吸引することができる。また、この場合、切削加工時における切削加工ヘッド６のＸ方向の移動量が比較的小さいとき（例、吸引ノズル７ｃのＸ方向の長さより小さいとき）、吸引ノズル７ｃを移動させなくても、切屑Ｃを吸引することができ、ワークＷの加工時間を短縮することができる。

吸引駆動部７ｄは、吸引ノズル７ｃに吸引力を発生させる。吸引駆動部７ｄは、吸引ノズル７ｃと連結される。吸引駆動部７ｄは、例えば、排気ファンなどの排気装置である。吸引駆動部７ｄの駆動により、気体が排気口７ｈ（図５参照）から排気され、吸引ノズル７ｃに吸引力が発生する。

回収部７ｅは、吸引ノズル７ｃから吸引した切屑Ｃを回収する。回収部７ｅは、吸引駆動部７ｄの下流に配置される。吸引ノズル７ｃから吸引された切屑Ｃは、回収部７ｅに回収される。回収部７ｅは、吸引装置７から取り外し可能である（図５参照）。回収部７ｅは、取り外しを容易にするため、把持部７ｊ（持ち手）が設けられている。このように回収部７ｅが、吸引装置７から取り外し可能である場合、回収した切屑Ｃを容易に処理することができる。

昇降駆動部７ｆは、図７に示すように、一体となった吸引ノズル７ｃ、吸引駆動部７ｄ、及び回収部７ｅを昇降させる。昇降駆動部７ｆは、例えば、モータなどのアクチュエータである。昇降駆動部７ｆの駆動により、吸引ノズル７ｃは、ワークＷに近接した位置Ｐ１とワークＷから退避した位置Ｐ２との間を移動可能である。このように、吸引ノズル７ｃが、ワークＷに近接した位置Ｐ１とワークＷから退避した位置Ｐ２との間を移動可能である場合、吸引ノズル７ｃがワークＷに近接した位置Ｐ１に移動できるので、切屑Ｃを効果的に吸引することができる。また、吸引ノズル７ｃがワークＷから退避した位置Ｐ２に移動できるので、ワークＷの近傍のスペースを有効に活用することができる。例えば、吸引ノズル７ｃがワークＷから退避した位置Ｐ２では、吸引ノズル７ｃの上端が開口部２ａの下端よりも低い位置に配置される。この場合、後に説明するフォーク装置２８を、開口部２ａを介して容易に移動させることができる。

吸引装置７は、切削加工ヘッド６と独立した駆動機構を有し、切削加工ヘッド６と独立して移動する。吸引装置７は、上記のようにＸ方向に移動可能なベース７ａに支持され、移送装置４の移送方向（一方向、Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に移動可能である。吸引装置７は、不図示の駆動装置によりＸ方向に移動する。この駆動装置は、例えば、モータ等のアクチュエータである。吸引装置７は、制御部８に接続され、吸引駆動部７ｄの駆動、Ｘ方向の移動、上記の吸引ノズル７ｃの移動（昇降）等が制御される。

次に、切削加工ヘッド６及び吸引装置７による１回の切削加工の動作について説明する。図８は、切削加工ヘッド及び吸引装置の切削加工の動作を示す図である。切削加工ヘッド６及び吸引装置７は、制御部８の制御により、以下の動作を実行する。

吸引装置７は、切削加工ヘッド６による切削加工が行われるとき、切削加工ヘッド６と対向する位置に配置される。この際、吸引装置７の吸引ノズル７ｃは、ワークＷに近接する位置Ｐ１に配置される。吸引装置７は、切削加工ヘッド６による切削工具Ｔの回転及び下降の動作に先立ち、吸引ノズル７ｃによる吸引を開始する。吸引装置７の吸引動作の開始後、制御部８の制御により、切削加工ヘッド６による切削工具Ｔを回転しながら下降する動作が開始して切削加工が行われる。切削加工時に発生する切屑Ｃは、図８に示すように、ワークＷに近接する位置Ｐ１に配置される吸引ノズル７ｃにより吸引される。この場合、吸引ノズル７ｃとワークＷとの距離が近いので、切屑Ｃが吸引ノズル７ｃ外に飛散するのを抑制し、吸引ノズル７ｃで効果的に吸引することができる。吸引装置７により吸引された切屑Ｃは、回収部７ｅに回収される。吸引装置７による吸引の動作は、切削加工ヘッド６の切削加工の動作が終了した後、所定の時間まで続けられる。吸引装置７による吸引動作が終了し、切削加工ヘッド６及び吸引装置７による１回の切削加工の動作が終了となる。切削加工ヘッド６及び吸引装置７は、上記の切削加工の動作を繰り返して行う。

このように本実施形態の吸引装置７は、吸引ノズル７ｃと、吸引駆動部７ｄと、回収部７ｅと、を備えるので、切削加工時に発生するワークＷの切屑Ｃを効果的に除去し、回収することができる。また、吸引装置７は、切削加工ヘッド６と独立した構成であるので、加工ヘッド１６に影響を与えずに、切屑Ｃを効果的に除去することができる。

ところで、上記したように、タップ加工の場合、図８に示すように、切削工具ＴがワークＷを貫通して加工するので、切屑ＣがワークＷの下面側（−Ｚ側）に発生することが多い。本実施形態の吸引装置７は、ワークＷの下面側に設けられ、ワークＷの下方の切屑Ｃを効果的に除去することができるので、タップ加工に好適に用いることができる。

なお、上記した吸引装置７は一例であって、他の形態であってもよい。例えば、吸引ノズル７ｃの形状は、任意に設定可能である。図９は、吸引装置の他の例を示す図である。例えば、吸引ノズル７ｃは、図９に示すように、円形状でもよい。吸引ノズル７ｃが円形状である場合、開口の面積が小さいので、小さい吸引力で効果的に切屑Ｃを吸引することができる。また、吸引ノズル７ｃが円形状の場合、切削加工が施される加工点を小さい面積で覆うことができ、開口の面積を小さくすることができるので、小さい吸引力で効果的に切屑Ｃを吸引することができる。また、上記した吸引ノズル７ｃは、回収部７ｅあるいはベース７ａに対して＋Ｙ側に突出していたが、吸引ノズル７ｃは、回収部７ｅあるいはベース７ａの上方に配置してもよい。

次に制御部８について説明する。制御部８は、切削加工装置１の各部を制御する。制御部８は、切削加工ヘッド駆動部５、切削加工ヘッド６、吸引装置７の各動作を制御する。例えば、制御部８は、上記のように、吸引装置７を切削加工ヘッド６と対向するように位置させる。制御部８は、例えば、ＣＰＵ、メインメモリ、ハードディスクなどの記憶装置、有線あるいは無線の通信装置、各種外部機器（装置）と通信に用いる入出力インターフェース、キーボードあるいはマウスなどの入力装置、及びディスプレイなどの表示装置、及び切削加工装置１の動作及びデータ処理に必要な各種プログラムを実行可能なコンピュータ装置により構成される。

次に、切削加工装置１の動作に基づいて、本実施形態の切削加工方法について説明する。図１０は、切削加工装置の動作を示すフローチャートである。本切削加工方法は、ステップＳ１において、移送装置４によりワークＷを一方向に移送（移動）する。例えば、制御部８は、上記のように、移送装置４をＹ方向に移動させる。例えば、制御部８は、上記のように、移送装置４をＹ方向に所定量で移動させ、ワークＷにおける切削加工が施されるＹ方向の位置を位置決めする。

ステップＳ２において、移送装置４により移送されたワークＷの一方の面側（上面側）において、ワークＷを切削加工する切削工具Ｔを装着した切削加工ヘッド６をワークＷの加工位置に向けて一方向（Ｙ方向）と直交する直交方向（Ｘ方向）に移動させる。例えば、制御部８は、上記のように、切削加工ヘッド駆動部５をＸ方向に移動させ、切削加工ヘッド６をワークＷの加工位置に向けてＸ方向に移動させる。例えば、制御部８は、上記のように、切削加工ヘッド駆動部５をＸ方向に所定量で移動させ、切削加工ヘッド６を、ワークＷにおける切削加工が施されるＸ方向の位置を位置決めする。

ステップＳ３において、吸引装置７を直交方向（Ｘ方向）に移動させて切削加工ヘッド６と対向するように位置させる。例えば、制御部８は、上記のように、吸引装置７をＸ方向に所定量で移動させ、吸引装置７を切削加工ヘッド６と対向する位置に移動させる。

ステップＳ４において、吸引ノズル７ｃをワークＷに近接する位置Ｐ１に移動する。例えば、制御部８は、上記のように、吸引装置７の吸引ノズル７ｃ、吸引駆動部７ｄ及び回収部７ｅ等をＺ方向に所定量で移動させ、吸引ノズル７ｃをワークＷに近接する位置Ｐ１に移動させる。

ステップＳ５において、切削工具Ｔを回転しながら下降する。例えば、制御部８は、上記のように、工具駆動部１８及び切削加工ヘッド駆動部５を駆動させ、切削工具Ｔを装着した工具ホルダ１７がＺ方向と平行な軸周りに所定の回転数で回転させながら、切削加工ヘッド６が下方（−Ｚ方向）に所定量でさせることにより、切削工具Ｔを回転しながら下降させる。これにより、切削工具Ｔが、ワークＷに接触した状態を保ちながら回転して、ワークＷに対する切削加工が行われる。

ステップＳ６において、吸引装置７による吸引を行い、切削加工により生じる切屑Ｃを吸引する。例えば、制御部８は、上記のように、吸引駆動部７ｄを駆動させ、吸引ノズル７ｃによる吸引をさせる。この際、切削加工時に発生する切屑Ｃは、ワークＷに近接する位置Ｐ１に配置される吸引ノズル７ｃにより吸引される。これにより、切屑Ｃを効果的に除去し、回収することができる。また、切削加工では、切削工具Ｔ及びワークＷの加工部位に熱が生じる。本実施形態では、切削工具Ｔによる切削加工の際、吸引装置７がワークＷに近接する位置Ｐ１で吸引を行うので、切削工具Ｔ及び加工部位が冷却される。これにより、熱による切削工具Ｔのダメージを抑制することができ、切削工具Ｔの寿命を延ばすことができる。

ステップＳ７において、ワークＷの加工動作が完了したかを判定する。例えば、制御部８は、加工プログラムの実行状態に基づいて、ワークＷの加工動作が完了したかを判定する。制御部８がワークＷの加工動作が完了していないと判定した場合（ステップＳ７のＮＯ）、ステップＳ１に戻り、上記の切削加工の動作を繰り返して行う。制御部８がワークＷの加工動作が完了したと判定した場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、終了する。

なお、上記した切削加工装置１の動作及び本実施形態の切削加工方法は、一例であり、他の形態であってもよい。例えば、上記したステップＳ１〜Ｓ８を実施する順番は、上記した順番に限定されず、任意に設定可能である。

例えば、上記したステップＳ１〜Ｓ３を実施する順番は、上記した順番に限定されず、任意に設定可能である。例えば、ステップＳ１〜Ｓ３を実施する順番は、ステップＳ１、Ｓ３、Ｓ２の順番で行ってもよいし、ステップＳ２、Ｓ１、Ｓ３の順番で行ってもよいし、ステップＳ３、Ｓ１、Ｓ２の順番で行ってもよいし、ステップＳ３、Ｓ２、Ｓ１の順番で行ってもよいし、これらのステップＳ１〜Ｓ３のうちの２つのステップまたはすべてのステップを同時に（並行して）行ってもよい。ステップＳ１〜Ｓ３のうちの２つ以上のステップを同時に行う場合、動作時間を短縮することができる。

また、例えば、上記したステップＳ５、Ｓ６を実施する順番は、上記した順番に限定されず、任意に設定可能である。例えば、ステップＳ５、Ｓ６は、同時に（並行して）行ってもよいし、ステップＳ６をステップＳ５の前に行ってもよい。

以上説明したように、本実施形態の切削加工装置１及び切削加工方法は、切削加工時に発生するワークＷの切屑Ｃを効果的に除去することができる。

［第２実施形態］
本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図１１は、第２実施形態に係る板材加工システムを示す上面図である。板材加工システムＳＹＳは、第１実施形態の切削加工装置１と、ワークＷをレーザ加工するレーザヘッド２０を有するレーザ加工装置Ｌと、を備え、切削加工装置１は、移送装置４によりレーザ加工装置ＬからワークＷを移送する途中に配置される。

板材加工システムＳＹＳは、ワークＷに対してレーザ加工装置Ｌの第１加工領域Ｒ１でレーザ加工を行い、切削加工装置１の加工領域（第２加工領域）Ｒ２で切削加工を行う。レーザ加工装置Ｌは、フレーム２１に開口部２１ｃを備える。切削加工装置１は、開口部２ａを備える。移送装置４は、ワークホルダ４ａによりワークＷを把持して、レーザ加工装置Ｌの開口部２１ｃ及び切削加工装置１の開口部２ａを介して、レーザ加工装置Ｌと切削加工装置１との間においてワークＷを移送する。

レーザ加工装置Ｌは、図１１に示すように、第１加工領域Ｒ１において、ワークＷに対してレーザ加工を施すことにより、ワークＷの一部を所望の形状の製品に切断する。レーザ加工装置Ｌは、フレーム２１と、レーザヘッド２０と、ヘッド駆動部２３と、加工パレット２４と、を備える。

レーザヘッド２０は、下方にレーザ光を射出する射出部（不図示）を有する。レーザヘッド２０は、光ファイバなどの光伝送体（不図示）を介してレーザ光源（不図示）に接続される。レーザ光源としては、例えばファイバーレーザなどの固体レーザの光源が用いられる。これにより、例えば炭酸ガスレーザなどに比べて熱密度の高いレーザ光が得られるため、高速で切断等を行うことが可能となる。

レーザヘッド２０は、ヘッド駆動部２３により、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能である。なお、レーザヘッド２０がＸ方向及びＹ方向に移動する範囲を含んで第１加工領域Ｒ１が設定される。レーザ加工装置Ｌは、第１加工領域Ｒ１に配置されたワークＷに対してレーザヘッド２０を移動させて加工を行うので、ワークＷの加工を高速で行うことができる。

ヘッド駆動部２３は、ガントリー２３ａと、スライダ２３ｂと、昇降部２３ｃとを有する。ガントリー２３ａは、Ｙ方向に沿って配置され、一対のガイドレール２３ｄ上に配置される。一対のガイドレール２３ｄは、第１加工領域Ｒ１をＹ方向に挟んでＸ方向に沿って互いに平行に配置されるように、後述するメインフレーム２１ａの上面側に形成される。ヘッド駆動部２３は、例えばボールねじ機構など、ガントリー２３ａをＸ方向に移動させる不図示の駆動機構を有する。ガントリー２３ａは、この駆動機構により、ガイドレール２３ｄに沿ってＸ方向に移動可能である。

ガントリー２３ａの上面（＋Ｚ側の面）には、ガイド２３ｅが設けられる。ガイド２３ｅは、Ｙ方向に沿って形成され、スライダ２３ｂを案内する。スライダ２３ｂは、ガントリー２３ａの上面から−Ｘ側の面にわたって配置される。ヘッド駆動部２３は、例えばボールねじ機構など、スライダ２３ｂをＹ方向に移動させる不図示の駆動機構を有する。スライダ２３ｂは、この駆動機構により、ガイド２３ｅに沿ってＹ方向に移動可能である。なお、スライダ２３ｂを案内するガイドが、ガントリー２３ａの−Ｘ側の面に形成されてもよい。

スライダ２３ｂの−Ｘ側の面には、ガイド２３ｆが設けられる。ガイド２３ｆは、上下方向に沿って形成され、昇降部２３ｃを案内する。昇降部２３ｃは、スライダ２３ｂの−Ｘ側の面上に配置される。ヘッド駆動部２３は、例えばボールねじ機構など、昇降部２３ｃを上下方向に移動させる不図示の駆動機構を有する。昇降部２３ｃは、この駆動機構により、ガイド２３ｆに沿って上下方向に移動可能である。

上記レーザヘッド２０は、昇降部２３ｃの下部に保持される。ガントリー２３ａがＸ方向に移動することでレーザヘッド２０、スライダ２３ｂ及び昇降部２３ｃが一体となりＸ方向に移動する。スライダ２３ｂがＹ方向に移動することでレーザヘッド２０及び昇降部２３ｃが一体となりＹ方向に移動する。昇降部２３ｃが上下方向に移動することでレーザヘッド２０が上下方向に移動する。これにより、レーザヘッド２０は、第１加工領域Ｒ１の上方をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能である。なお、ヘッド駆動部２３は、上記した構成に限定されない。例えば、ロボットアームによりレーザヘッド２０をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させるものでもよい。また、レーザヘッド２０を移動させる代わりに、ワークＷを移動させてもよいし、レーザヘッド２０及びワークＷの双方を移動させてもよい。

加工パレット２４は、ベースプレート２４ａ及び支持プレート（支持部）２４ｂを有する。支持プレート２４ｂは、矩形状のベースプレート２４ａの上面に立った状態でＸ方向に沿って配置される。支持プレート２４ｂは、その上端部でワークＷの下面を支持する。支持プレート２４ｂは、Ｘ方向に並んで複数設けられる。各支持プレート２４ｂの上端部は、例えば鋸歯状に形成される。これにより、各支持プレート２４ｂは、ワークＷに対する接触面積を小さくし、レーザ加工によってワークＷが支持プレート２４ｂに溶着することを抑制することができる。各支持プレート２４ｂの上端部は、ベースプレート２４ａからの高さが（Ｚ方向の位置）が同一となるように形成される。

複数の支持プレート２４ｂの上には、ワークＷが載置される。各支持プレート２４ｂの上端部の高さがほぼ同一であるため、ワークＷは、ほぼ水平に載置される。なお、各支持プレート２４ｂの上端部は、図示のような鋸歯状とすることに限定されず、例えば、剣山状や波形状としてもよい。また、加工パレット２４は、複数の支持プレート２４ｂを用いることに限定されず、例えば、複数のピンがベースプレート２４ａ上に起立した状態で配置されたものでもよい。また、加工パレット２４は、下面に不図示の車輪を備え、不図示の駆動装置によってＸ方向に走行可能でもよい。

第１加工領域Ｒ１は、フレーム２１により囲まれた状態で設定される。図１１に示すように、フレーム２１は、上下方向に起立しかつＸ方向に伸びる板状の２つのメインフレーム２１ａと、２つのメインフレーム２１ａの下部において両者を連結する下部フレーム２１ｂと、を備える。メインフレーム２１ａは、第１加工領域Ｒ１の＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに、Ｘ方向に沿って配置され、ヘッド駆動部２３を支持する。下部フレーム２１ｂは、第１加工領域Ｒ１の下部に配置され、加工パレット２４を支持する。なお、フレーム２１の構成は任意であり、メインフレーム２１ａや下部フレーム２１ｂ形状、大きさ及び数は、任意である。また、フレーム２１は、加工パレット２４を昇降させるための昇降装置を備えてもよい。

−Ｙ側に配置されたメインフレーム２１ａは、ワークＷ及び後述する移送装置４の一部が通過可能な開口部２１ｃを備える。ワークＷは、この開口部２１ｃを介して、移送装置４により、第１加工領域Ｒ１と第２加工領域Ｒ２との間を移送される。開口部２１ｃは、−Ｙ方向から見てＸ方向に長い矩形状であって、Ｙ方向に貫通する形状である。なお、開口部２１ｃの形状は、ワークＷ及び移送装置４の一部、後述するフォーク装置２８の一部が通過可能であれば特に限定するものではなく、任意の形状とすることができる。

移送装置４は、図１１に示すように、レーザ加工装置Ｌ及び切削加工装置１に跨ってワークＷをＹ方向に移送する。移送装置４は、第１実施形態と同様である。移送装置４は、ワークホルダ４ａによってワークＷを保持した状態でＹ方向に移動することにより、ワークＷをＹ方向に移送する。第２加工領域Ｒ２は、移送装置４によるワークＷの移送経路の一部に配置される。これにより、移送装置４は、ワークＷを第１加工領域Ｒ１及び第２加工領域Ｒ２のそれぞれに移送できる。また、移送装置４は、ワークホルダ４ａにより第１加工領域Ｒ１のワークＷを保持する。これにより、レーザ加工装置Ｌにおいてレーザ加工時にワークＷの位置ズレを防止し、レーザヘッド２０による加工位置の精度を確保することができる。

切削加工装置１は、＋Ｙ側の固定テーブル３を除いて、第１実施形態と同様である。切削加工装置１は、移送装置４によって第２加工領域Ｒ２に位置決めされたワークＷに対して切削加工を行う。板材加工システムＳＹＳの制御部は、レーザ加工装置Ｌによるレーザ加工後に切削加工装置１に移送されたワークＷに対して、切削加工ヘッド６による切削加工前から、吸引装置７による吸引を実行させる。この場合、レーザ加工時に発生したスラグなどの異物を切削加工前に除去することができるので、異物による切削加工の不良を抑制することができる。

また、板材加工システムＳＹＳは、フォーク装置２８を備える。フォーク装置２８は、レーザ加工装置Ｌの第１加工領域Ｒ１において加工パレット２４上のワークＷを受け取って、支持テーブルとして機能する。フォーク装置２８は、基部２８ａと、腕部２８ｂとを有する。基部２８ａは、Ｘ方向に延びて形成される。腕部２８ｂは、棒状であり、基部２８ａの上面にＸ方向に複数並んで設けられる。フォーク装置の腕部２８ｂと上記した固定テーブル３の棒状部３ｂとは、交互に配置される。フォーク装置２８の腕部２８ｂの上面には、不図示のブラシ部あるいはフリーボールベアリングが所定間隔で設けられ、ワークＷの移送時の抵抗を低減してワークＷの下面に傷が付くのを抑制してもよい。

フォーク装置２８は、不図示の駆動装置及び不図示のガイドを備え、フォーク装置２８の少なくとも一部が待機領域Ｒ３（図１１参照）から第１加工領域Ｒ１に対して進退可能である。本実施形態では、吸引ノズル７ｃが、フォーク装置２８が進退する際、ワークＷから退避した位置Ｐ２に移動する。これにより、フォーク装置２８は、待機領域Ｒ３から第１加工領域Ｒ１に対して、容易に進退可能である。待機領域Ｒ３は、第１加工領域Ｒ１の−Ｙ側に配置されている。

板材加工システムＳＹＳは、不図示の制御部を有する。制御部は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、ハードディスク等の記憶装置を備える。記憶装置は、各種制御に必要なプログラム等が記憶される。この制御部は、例えば、レーザ加工装置Ｌのレーザヘッド２０の位置やレーザの出力、フォーク装置２８の駆動、移送装置４の駆動、切削加工装置１の各動作等を制御する。

次に、板材加工システムＳＹＳの動作を説明する。ワークＷを載置した加工パレット２４がレーザ加工装置Ｌに搬入される。加工パレット２４は、例えば、外部から−Ｘ方向に走行してワークＷを搬入する。加工パレット２４に載置されたワークＷは、第１加工領域Ｒ１に配置される。

次に、移送装置４は、＋Ｙ方向に移動して、ワークホルダ４ａによりワークＷの−Ｙ側の端部を把持する。続いて、レーザ加工装置Ｌは、第１加工領域Ｒ１に配置されたワークＷをレーザ加工する。レーザ加工装置Ｌは、レーザヘッド２０をワークＷに対して相対的に移動させ、レーザ光を照射することによりワークＷを加工する。なお、レーザ加工時において、ワークホルダ４ａでワークＷを把持せずに、移送装置４を−Ｙ側に移動させてもよい。次に、フォーク装置２８を待機領域Ｒ３から＋Ｙ方向に移動させて、腕部２８ｂをワークＷの下方に配置する。

次に、加工パレット２４を下降させる。これにより、ワークＷは加工パレット２４の支持プレート２４ｂ上から腕部２８ｂ上に移載される。なお、本実施形態では、フォーク装置２８がワークＷを加工パレット２４から受け取るが、これに限定されない。例えば、ワークＷの下方に配置された他の支持装置が上昇しつつ加工パレット２４が下降し、この支持装置上にワークＷを移載してもよい。次に、ワークＷは、移送装置４によって、ワークＷの移送途中に設定された第２加工領域Ｒ２に配置される。ワークＷは、所定部分が第２加工領域Ｒ２において位置決めされ、切削加工装置１によって切削加工される。

切削加工装置１による切削加工の後、ワークＷは、待機領域Ｒ３に移送された後、他の搬送装置によって外部に搬送されてもよく、また、再度＋Ｙ方向に移送されてレーザ加工装置Ｌによってレーザ加工が行われてもよい。また、再度レーザ加工を行ったワークＷは、加工パレット２４に載置された状態でレーザ加工装置Ｌの外側に搬送されてもよい。

以上説明したように、本実施形態の板材加工システムＳＹＳは、切削加工時に発生するワークＷの切屑Ｃを効果的に除去することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

１・・・切削加工装置
４・・・移送装置
４ａ・・・ワークホルダ
５・・・切削加工ヘッド駆動部
６・・・切削加工ヘッド
７・・・吸引装置
７ｃ・・・吸引ノズル
７ｅ・・・回収部
７ｆ・・・昇降駆動部
８・・・制御部
Ｃ・・・切屑
Ｌ・・・レーザ加工装置
Ｒ１・・・第１加工領域
Ｒ２・・・第２加工領域
Ｒ３・・・待機領域
ＳＹＳ・・・板材加工システム
Ｔ・・・切削工具
Ｗ・・・ワーク

Claims (8)

1. 板状のワークを保持して一方向に移送する移送装置と、
   前記ワークの一方の面側に配置され、前記ワークを切削加工する切削工具を装着可能であり、前記一方向と直交する直交方向に移動可能な切削加工ヘッドと、
   前記ワークの他方の面側に配置され、前記切削加工ヘッドと独立して前記直交方向に移動可能であり、前記切削加工により生じた切屑を吸引する吸引装置と、
   前記吸引装置を前記切削加工ヘッドと対向するように位置させる制御部と、を備える切削加工装置。
2. 前記吸引装置は、吸引ノズルと、前記吸引ノズルに吸引力を発生させる吸引駆動部と、前記吸引ノズルから吸引した物体を回収する回収部と、を備える、請求項１に記載の切削加工装置。
3. 前記吸引ノズルは、前記ワークに近接した位置と前記ワークから退避した位置との間を移動可能である、請求項２に記載の切削加工装置。
4. 前記吸引ノズルは、前記直交方向に延びた帯形状、または円形状である、請求項２又は請求項３に記載の切削加工装置。
5. 前記回収部は、前記吸引装置から取り外し可能である、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の切削加工装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の切削加工装置と、
   前記ワークをレーザ加工するレーザヘッドを有するレーザ加工装置と、を備え、
   前記切削加工装置は、前記移送装置により前記レーザ加工装置から前記ワークを移送する途中に配置される、板材加工システム。
7. 前記制御部は、前記レーザ加工後に前記切削加工装置に移送された前記ワークに対して、前記切削加工ヘッドによる前記切削加工前から、前記吸引装置による吸引を実行させる、請求項６に記載の板材加工システム。
8. 移送装置により板状のワークを一方向に移送することと、
   前記移送装置により移送された前記ワークの一方の面側において、前記ワークを切削加工する切削工具を装着した切削加工ヘッドを前記ワークの加工位置に向けて前記一方向と直交する直交方向に移動させることと、
   前記吸引装置を前記直交方向に移動させて前記切削加工ヘッドと対向するように位置させることと、
   前記切削加工により生じた切屑を前記吸引装置により吸引することと、を含む、切削加工方法。
   

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