JP2021171797A - 金属加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に係る金属加工装置1の構成について説明する。金属加工装置1は、概説すると、所定波長のレーザ光Lを金属板Wの加工部分に操作しながら照射するレーザ照射部70と、レーザ照射部70によって加熱された加工部分の熱塑性変形に合わせて金属板Wの保持位置が規定される保持部20を備え、保持部20を構成する複数の保持部材21のぞれぞれは、レーザ照射面となる内面S1(第1面)を開放した状態とし内面S1と反対側の外面S2(第2面)と当接した状態で保持する。そして、保持部材21のそれぞれは、レーザ光Lが照射された内面S1の加工部分が急激に加熱されて熱膨張した後、自然冷却により収縮する際に変形すると、この変形に沿って外面S2と当接した状態を維持したまま上下動可能な構成となっている。
固定部10は、保持部20に保持された状態の金属板Wを固定する。固定部10は、金属板Wの意図しない方向への移動(保持部20上のX方向またはY方向への位置ずれ、すなわち金属板Wの前後方向および幅方向へのずれのような略水平方向への移動)を防止すると共に、金属板Wの熱塑性変形が阻害されないようにするため、金属板Wの外周縁をなす一辺のみを固定する。金属板Wの固定位置は、加工時の変形の妨げとならない位置に設定されればよく、例えば非加工部分に相当する金属板Wの一辺における縁部近傍が好ましい。
保持部20は、加工時に金属板Wの意図しない変形が防止されるように保持する。保持部20は、具体的には、少なくとも熱塑性変形時において、金属板Wの内面S1側を開放した状態で熱塑性変形の変形に追従して外面S2を下方から支えた状態で保持する。
駆動部30は、電気信号または気体、液体のなどの作動流体の流体動力を機械的な動力に変換する公知のアクチュエータで構成される。駆動部30は、制御部50からの制御信号に従って保持部材21を所定量だけZ方向に沿って上下移動させる。これにより、駆動対象となる保持部材21は、金属板Wの変形に追従させて外面S2と当接した状態が維持されるように、所定方向(上方向または下方向)に所定量だけ移動することができる。
冷却部40は、レーザ照射部70から照射されたレーザ光Lによって加熱された金属板Wの少なくとも一部を冷却する。冷却部40は、レーザ照射部70から照射されたレーザ光Lによって加熱された内面S1の加熱部分と対向する外面S2側の非加熱部分を冷却して加熱部分と非加熱部分との温度差(板厚方向の温度勾配)を大きくして熱塑性変形を促進させる。
制御部50は、例えばCPU、ROM、RAMのような各種プロセッサで構成され、操作入力部(図示せず)からの操作信号に基づく制御量または予め設定された制御プログラムに従って、金属加工装置1の駆動部30、冷却部40およびレーザ照射部70の駆動制御を統括的に行う。
記憶部60は、公知の記憶装置で構成され、金属加工装置1の駆動に関する各種処理プログラム、制御データなどを記憶している。
レーザ照射部70は、金属板Wに対して吸収性を有する波長のレーザ光Lを走査しながら金属板Wの加工部分に照射する。使用されるレーザ種としては、金属板Wに対するレーザフォーミングが可能なレーザであれば特に限定されないが、例えば固体レーザ(YAGレーザなど)、気体レーザ(CO2レーザなど)が適用され得る。金属板Wの変形度合いは、レーザ照射部70から照射されるレーザ光Lの波長、レーザ出力、スポット径、レーザ種、レーザ走査するラインの数、ライン幅、ライン間ピッチなどの加工条件を適宜設定することで調整可能である。
次に、図8A〜8Fを参照しながら本実施形態に係る金属加工装置1の加工処理時の動作例について説明する。なお、以下に説明する動作については、例示的な順序で処理工程を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。
以上説明したように、本実施形態に係る金属加工装置1は、加工対象の金属板Wの加工部分にレーザ光Lを照射するレーザ照射部70を備え、レーザ光Lにより加熱されて熱影響を受けた熱影響部を熱膨張・収縮させることにより加工部分を塑性変形させる金属加工装置1であって、金属板Wにおけるレーザ光Lの照射側となる内面S1(第1面)を開放した状態で内面S1の反対側の外面S2(第2面)を保持する複数の保持部材21を有する保持部20と、金属板Wの塑性変形に追従するように、該当する保持部材21を金属板Wの厚み方向に沿った第1方向(上下方向)に沿って移動させる駆動部30と、を備えた構成となっている。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に示すように使用環境などに応じて適宜変更して実施することもできる。また、以下の変形例を本発明の要旨を逸脱しない範囲の中で任意に組み合わせて実施することもできる。
10 固定部、
11 基部、
12 固定ピン、
13 抜け止め部、
20 保持部、
21 保持部材、
30 駆動部、
40 冷却部、
41 冷媒が流通する管路、
50 制御部、
60 記憶部、
70 レーザ照射部、
G 間隙、
S1 金属板の内面(レーザ照射面に相当)、
S2 金属板の外面(レーザ照射面と反対側の面に相当)、
W 金属板、
WH 固定用。
Claims (8)
- 加工対象の金属板の加工部分にレーザ光を照射するレーザ照射部を備え、前記レーザ光により加熱されて熱影響を受けた熱影響部を熱膨張・収縮させることにより前記加工部分を塑性変形させる金属加工装置であって、
前記金属板における前記レーザ光の照射側となる第1面を開放した状態で前記第1面の反対側の第2面を保持する複数の保持部材を有する保持部と、
前記金属板の塑性変形に追従するように、該当する前記保持部材を前記金属板の厚み方向に沿う第1方向に沿って移動させる駆動部と、を備える、金属加工装置。 - 前記金属板の外周縁をなす一辺のみを固定する固定部を備える、請求項1に記載の金属加工装置。
- 前記固定部は、前記第1方向には移動可能とし、前記第1方向と直交する第2方向には移動しないように前記金属板を固定する、請求項2に記載の金属加工装置。
- 前記保持部材の先端は、半球形状である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属加工装置。
- 前記レーザ照射部は、前記金属板の厚み方向において、前記熱影響部が前記第2面に及ばないように前記レーザ光を照射する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属加工装置。
- 前記保持部材を冷却して前記金属板の前記第2面を冷却する冷却部を備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の金属加工装置。
- 前記冷却部は、前記保持部材の間に冷媒を流通させて前記保持部材を冷却する、請求項6に記載の金属加工装置。
- 前記冷却部は、前記保持部材の内部に冷媒を流通させて前記保持部材を冷却する、請求項6または7に記載の金属加工装置。
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