JP2023140810A - 金型、加工方法、及びレーザ複合加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】金型のメンテナンス工数を削減することが可能であり、さらに円形状の面取り加工を適切に行うことが可能な金型、加工方法及びレーザ複合加工機を提供する。【解決手段】レーザ加工によって板状のワークＷにタップ加工用の円形状の下穴Ｓが形成される前に、ワークＷを挟み込むことで下穴Ｓとなる部分の縁部Ｅに面取りを形成する金型（上型５１Ａ、下型５１Ｂ）であって、縁部Ｅの少なくとも一部に対して、面取りを形成するための、径方向の内側に向けて傾斜する傾斜面５３Ａ、５３Ｂを有する刃先５２Ａ５２Ｂを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、金型、加工方法、及びレーザ複合加工機に関する。

レーザ加工により板状のワークにタップ加工用の下穴を形成し、この下穴をタップ加工用の工具でタップ加工することが知られている。このとき、レーザ加工で生じたバリ等を除去するために、タップ加工前に面取り用の金型で下穴の縁部に対して面取り加工を行っている。

また、レーザ加工でワークを所望の形状に切断するのに先立って、切断部分に対して先に面取り加工を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４３２８５８３号公報

レーザ加工で下穴を形成し、その下穴に対してタップ加工を行った後に金型による面取り加工を行うと、ドロス、酸化被膜等がワークから剥離して、面取り用の金型に付着する場合がある。そのため、頻繁に金型の清掃を行う必要があり、メンテナンス工数が増加するといった課題がある。また、特許文献１では、レーザ加工に先立って非円形状の切断部分に面取り加工を行うだけであり、レーザ加工後の切断部分に対してさらにタップ加工等の他の加工を行うことについては何ら考慮されていない。従って、レーザ加工による下穴の形成後にタップ加工を行う場合において、レーザ加工に先立って適切な円形状の面取り加工することが求められている。

本発明は、金型のメンテナンス工数を削減することが可能であり、さらに円形状の面取り加工を適切に行うことが可能な金型、加工方法、及びレーザ複合加工機を提供することを目的とする。

本発明の態様に係る金型は、レーザ加工によって板状のワークにタップ加工用の円形状の下穴が形成される前に、ワークを挟み込むことで下穴となる部分の縁部に面取りを形成する金型であって、縁部の少なくとも一部に対して、面取りを形成するための、径方向の内側に向けて傾斜する傾斜面を有する刃先を備える。

本発明の態様に係る加工方法は、板状のワークにタップ加工用の円形状の下穴を形成する加工方法であって、下穴が形成される前に、ワークを挟み込むことで下穴となる部分の縁部の少なくとも一部に対して、径方向の内側に向けて傾斜する傾斜面を有する刃先を備える金型により面取りを形成することと、面取りを形成した後に、面取りの内側をレーザ加工によってワークを切断することで下穴を形成することと、を含む。

本発明の態様に係るレーザ複合加工機は、板状のワークを成形加工する成形加工部と、ワークに対してレーザ加工するレーザ加工部とを備えるレーザ複合加工機であって、成形加工部は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の金型を備え、成形加工部により、ワークにタップ加工用の円形状の下穴となる部分の縁部の少なくとも一部に面取りを形成した後に、レーザ加工部により、ワークにおいて面取りの内側に下穴を形成する。

上記態様に係る金型及び加工方法によれば、レーザ加工による下穴の形成の前に、その下穴となる部分の縁部に面取りを形成する面取り加工を行うことで、ワークから剥離したドロスや酸化被膜が面取り用の金型に付着することがなく、金型のメンテナンス工数を削減することができる。また、レーザ加工による下穴の形成に続いてタップ加工を行った場合においても適切な面取りを施すことができる。

また、上記態様に係る金型において、刃先は、縁部の一周にわたって面取りを形成させるようにリング状に突出して設けられていてもよい。この態様によれば、金型を用いた１回のプレスで縁部の一周にわたって面取りを形成することができ、レーザ加工による下穴の形成の前に、面取りを効率よく形成することができる。また、上記態様に係る金型において、刃先は、縁部の一部に面取りを形成させるように突出して設けられていてもよい。この態様によれば、１回のプレスにおいてワークにかかる圧力を軽減することができる。

また、上記態様に係る金型において、刃先は、傾斜面の内側から径方向の内側に向けて平らであり、かつ傾斜面の内側においてリング状の平面部を更に備えてもよい。この態様によれば、ワークに傾斜面に続く平面部が設けられるので、この平面部をレーザ加工して下穴を形成することができ、レーザヘッドとワークとの距離を安定して一定に保ちながらレーザ加工することができる。その結果、下穴を形成するレーザ加工の精度を向上させることができる。また、上記態様に係る金型において、平面部の内側に、円形状の凹部を更に備えてもよい。この態様によれば、プレス時において平面部より内側ではワークを加工しないので、金型によりワークを加工する面積を削減することができ、プレス時に金型に付与する力を軽減することができる。

また、上記態様に係る加工方法において、縁部の一部に面取りを形成させる金型を用いて、金型で縁部の一部に面取りを形成した後、金型を回転させて、又は別の金型を用いて、縁部のうち面取りを形成していない部分に対して面取りを形成することを含んでもよい。この態様によれば、プレス時においてワークにかかる圧力を軽減しつつ、下穴の縁部全周にわたって面取り加工を行うことができる。

また、上記態様に係るレーザ複合加工機によれば、成形加工部によりワークの所望個所に面取り加工を行った後に、レーザ加工部により面取りの内側に下穴を形成し、その後、成形加工部によりタップ加工を行うことで、ワークの所望個所に対する面取り加工、下穴形成加工、タップ加工を効率よく行うことができる。

本実施形態に係るレーザ複合加工機の一例を示す図である。 本実施形態に係る金型の一例を示す図である。 本実施形態に係る加工方法の一例を説明するフローチャートである。 レーザ複合加工機において上型を位置合わせした状態を示す図である。 レーザ複合加工機において下型を位置合わせした状態を示す図である。 成形加工部の上型と下型とでワークをプレスする状態を示す図である。 上型と下型とでワークをプレスする状態を拡大して示す図である。 金型によってワークに形成される面取りの形状を示す図である。 レーザ複合加工機のレーザ加工部によってレーザ加工している状態を示す図である。 レーザ加工部によって形成された下穴を示す図である。 成形加工部においてタップ加工している状態を示す図である。 タップ加工によって形成されたネジ穴を示す図である。 本実施形態に係る金型の他の例を示す図である。 図１３のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 本実施形態に係る加工方法の他の例を説明するフローチャートである。 図１３に示す金型を用いてワークに面取り加工を行った一例を示し、（Ａ）は縁部の一部に面取り加工を行った図であり、（Ｂ）は縁部の全周にわたって面取り加工を行った図である。

以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定されない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されるなど、実際の製品とは、形状、寸法が異なる場合がある。図１において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する場合がある。ＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＸＹ平面とする。このＸＹ平面における一方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。また、ＸＹ平面に垂直な方向はＺ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の指す方向が＋方向であり、矢印の指す方向とは反対の方向が－方向であるとして説明する。

図１は、レーザ複合加工機１の外観斜視図の一例を示す図である。レーザ複合加工機１は、板状のワークＷに対して、タップ用の下穴をレーザ加工によって形成し、その下穴に対してタップ加工を行うことが可能である。タップ加工は、下穴に対して、ネジ溝を形成する加工である。図１に示すように、レーザ複合加工機１は、レーザ加工部１０と、搬送装置２０と、成形加工部３０と、制御部４０とを備える。制御部４０は、レーザ加工部１０、搬送装置２０、及び成形加工部３０の動作を制御する。

レーザ加工部１０は、レーザ加工領域Ｒ１においてワークＷに対するレーザ加工を行う。レーザ加工部１０は、フレーム１１Ａと、フレーム１１Ｂと、フレーム１１Ｃと、テーブル１２と、レーザヘッド１３と、ヘッド駆動部１４とを備える。レーザ加工領域Ｒ１は、フレーム１１Ａとフレーム１１Ｂとに囲まれた領域である。フレーム１１Ａ及びフレーム１１Ｂは、Ｚ方向に起立し、Ｘ方向に延びる板状のメインフレームである。フレーム１１Ａ及びフレーム１１Ｂは、フレーム１１Ｃにより互いに連結され、ヘッド駆動部１４を支持する。フレーム１１Ｃは、レーザ加工領域Ｒ１の下方に設けられ、テーブル１２を支持する。フレーム１１Ａは、搬送装置２０により搬送されるワークＷが通過可能な不図示の開口部を備える。

テーブル１２は、レーザ加工領域Ｒ１においてワークＷを支持する。テーブル１２は、矩形状のベースプレート１２Ａ、及び複数の支持プレート１２Ｂを備える。複数の支持プレート１２Ｂは、ベースプレート１２Ａの上面に立った状態でＸ方向に並んで設けられる。支持プレート１２Ｂの上端部には、複数の突起部１２Ｃが形成される。テーブル１２は、突起部１２Ｃの上端でワークＷの下面を支持する。突起部１２Ｃは、例えば鋸歯状であり、ベースプレート１２Ａからの高さが同一となるように形成される。

レーザヘッド１３は、制御部４０による制御に従って、テーブル１２上のワークＷにレーザ光Ｌ（図９参照）を照射してレーザ加工を行う。例えば、レーザヘッド１３は、テーブル１２上のワークＷに後述する下穴の輪郭に沿ってレーザ光Ｌを照射して穴あけ加工を行う。レーザヘッド１３は、ヘッド駆動部１４に設けられ、ヘッド駆動部１４により、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能である。ヘッド駆動部１４は、ガントリ１４Ａと、スライダ１４Ｂと、昇降部１４Ｃとを備える。ガントリ１４Ａは、フレーム１１Ａ及びフレーム１１Ｂの上部に、Ｙ方向に沿って設けられる。ヘッド駆動部１４は、ガントリ１４ＡをＸ方向に移動させるボールネジ機構等の駆動機構を備える。ガントリ１４Ａは、この駆動機構によりＸ方向に移動可能である。ガントリ１４Ａの上面には、スライダ１４Ｂを案内するガイド１４ＡＧがＹ方向に沿って設けられる。

スライダ１４Ｂは、ガントリ１４Ａの上面から－Ｘ側の面にわたって設けられる。ヘッド駆動部１４は、スライダ１４ＢをＹ方向に移動させるボールネジ機構等の駆動機構を備える。スライダ１４Ｂは、この駆動機構によりＹ方向に移動可能である。スライダ１４Ｂの－Ｘ側の面には、昇降部１４Ｃを案内するガイド１４ＢＧがＺ方向に沿って設けられる。昇降部１４Ｃは、スライダ１４Ｂの－Ｘ側の面に設けられる。ヘッド駆動部１４は、昇降部１４ＣをＺ方向に移動させるボールネジ機構等の駆動機構を備える。昇降部１４Ｃは、この駆動機構によりＺ方向に移動可能である。レーザヘッド１３は、昇降部１４Ｃの下部に保持される。レーザヘッド１３は、ガントリ１４ＡのＸ方向への移動、スライダ１４ＢのＹ方向への移動、及び昇降部１４ＣのＺ方向への移動することにより、レーザ加工領域Ｒ１においてＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びこれらを合成した方向に移動可能である。

搬送装置２０は、レーザ加工部１０と成形加工部３０との間で、ワークＷを搬送する。搬送装置２０は、キャリッジ２１と、プレート２２と、複数のワークホルダ２３とを備える。キャリッジ２１は、不図示の駆動部により、Ｙ方向に移動可能に設けられる。プレート２２は、キャリッジ２１の＋Ｙ側の側面に設けられる。複数のワークホルダ２３は、プレート２２の＋Ｙ側の面から突出した状態で、Ｘ方向に間隔を置いて設けられる。ワークホルダ２３は、ワークＷの端部を挟み込んで把持可能である。

成形加工部３０は、成形加工領域Ｒ２において、ワークＷに対する面取り加工及びタップ加工を行う。成形加工部３０は、ワークＷに対して打ち抜き加工、成形加工も行うことが可能である。成形加工部３０は、フレーム３１と、面取り加工部３２と、タップ加工部３３とを備える。フレーム３１は、縦フレーム３１Ａ及び横フレーム３１Ｂを備える。縦フレーム３１Ａは、Ｚ方向に起立し、Ｘ方向に延びる板状の部材である。縦フレーム３１Ａは、成形加工部３０の各部を支持する。縦フレーム３１Ａには、搬送装置２０により搬送されるワークＷが通過可能な開口部３１Ｃが設けられる。横フレーム３１Ｂは、縦フレーム３１Ａの－Ｙ側に設けられ、Ｘ方向に延びる板状の部材である。横フレーム３１Ｂは、例えば、面取り加工部３２及びタップ加工部３３を吊り下げた状態で支持する。

面取り加工部３２は、複数の上型（金型）５１Ａ及び下型（金型）５１Ｂと、ストライカ６０と、金型支持体６１、６２とを備える。上型５１Ａ及び下型５１Ｂは、レーザ加工によって板状のワークＷにタップ加工用の円形状の下穴Ｓが形成される前に、ワークＷを挟み込むことで下穴Ｓとなる部分の縁部Ｅに面取りを形成する。図２は、本実施形態に係る上型５１Ａ（下型５１Ｂ）の一例を示す図である。図２における上方の図は、図２の下方の図に示すＡ－Ａ線の断面図である。

上型５１Ａ及び下型５１Ｂは、ワークＷを上下方向から挟み込むことで、ワークＷの上面と下面の両面において、下穴Ｓとなる部分の縁部Ｅに面取りを形成する。例えば、上型５１Ａ及び下型５１Ｂは、それぞれ刃先５２Ａ、５２Ｂを有している。上型５１Ａは、刃先５２ＡをワークＷの上面に押し当てることで、ワークＷの上面に面取りを形成する。下型５１Ｂは、刃先５２ＢをワークＷの下面に押し当てることで、ワークＷの下面に面取りを形成する。なお、上型５１Ａと下型５１Ｂとは、同様の構成である。上型５１Ａが有する構成要素には符号の末尾に「Ａ」を付し、下型５１Ｂが有する構成要素には符号の末尾に「Ｂ」を付して、複数の同じ種類の構成要素を互いに区別する。

上型５１Ａ及び下型５１Ｂは、刃先５２Ａ、５２Ｂと、凹部５５Ａ、５５Ｂと、を備える。刃先５２Ａ、５２Ｂは、縁部Ｅの一周にわたって面取りを形成させるようにリング状に突出している。刃先５２Ａ、５２Ｂは、それぞれ傾斜面５３Ａ、５３Ｂと、平面部５４Ａ、５４Ｂと、を備える。傾斜面５３Ａ、５３Ｂは、それぞれレーザ加工にて形成される下穴Ｓの縁部Ｅの位置の少なくとも一部に対して、面取りを形成する。傾斜面５３Ａ、５３Ｂは、それぞれリング状に形成されており、径方向の内側に向けて傾斜している。つまり、傾斜面５３Ａ、５３Ｂは、刃先５２Ａ、５２Ｂのそれぞれが径方向の内側に向けて徐々に突出するように傾斜している。傾斜面５３Ａ、５３Ｂの角度は、面取り加工に必要な任意の角度に形成され、例えば、ワークＷの表面方向に対して４５度に設定されている。

平面部５４Ａ、５４Ｂは、それぞれ傾斜面５３Ａ、５３Ｂの内側から径方向の内側に向けて平らに形成されている。また、平面部５４Ａ、５４Ｂは、傾斜面５３Ａ、５３Ｂの内側において円形状である。平面部５４Ａ、５４Ｂは、傾斜面５３Ａ、５３Ｂの内側から連続して形成されている。このように、刃先５２Ａ、５２Ｂは、リング状に突出しており、径方向の内側に向けて傾斜している傾斜面５３Ａ、５３Ｂと、傾斜面５３Ａ、５３Ｂの内側から径方向の内側に向けて平らな平面部５４Ａ、５４Ｂと、を備える。凹部５５は、円形状であって、刃先５２Ａ、５２Ｂの内側に形成されている。凹部５５は、平面部５４Ａ、５４Ｂの内側に、刃先５２Ａ、５２ＢによってワークＷを成形する際にワークＷに当接可能である。また、凹部５５は、刃先５２Ａ、５２ＢをワークＷに食い込ませた際に、刃先５２Ａ、５２Ｂの食い込み量に相当する余剰分を許容する空間を形成する。

図１に示すように、ストライカ６０は、下降することにより上型５１Ａを駆動する。ストライカ６０は、円筒状に形成され、昇降可能である。面取り加工は、ストライカ６０が下降して上型５１Ａを下降させることにより行われる。金型支持体６１は、金型支持体６２に対してワークＷを挟む位置に設けられ、Ｘ方向に沿って複数の上型５１Ａを支持する。複数の上型５１Ａは、互いに刃先５２Ａ、５２Ｂの径が異なる。金型支持体６１は、縦フレーム３１Ａの壁面に設けられたガイド３１Ｄに支持され、ガイド３１Ｄに沿ってＸ方向に移動可能である。金型支持体６１は、ストライカ６０によって上型５１Ａが下降した際に、上型５１Ａの刃先５２Ａ、５２Ｂが下方に突出するように、上型５１Ａを支持する。

金型支持体６２は、金型支持体６１に対してワークＷを挟む位置に設けられ、Ｘ方向に沿って設けられた複数の下型５１Ｂを支持する。金型支持体６２は、縦フレーム３１Ａの壁面に設けられたガイド３１Ｄに支持され、ガイド３１Ｄに沿ってＸ方向に移動可能である。金型支持体６２は、上型５１ＡによってワークＷの上面に面取り加工が行われる際に、その面取り加工が形成される上面の処理位置に対応する下面の処理位置に対して、面取り加工を行うように、下型５１Ｂを支持する。

タップ加工部３３は、ワークＷに対するタップ加工を行う。タップ加工部３３は、横フレーム３１Ｂの下面にＸ方向に沿って設けられた不図示のガイドに吊り下げられており、このガイドに沿ってＸ方向に移動可能である。タップ加工部３３は、ワークＷに対するタップ加工を行うためのタップ工具３３Ａを備える。タップ工具３３Ａは、例えば、レーザによる穴あけ加工によりワークＷに形成された下穴Ｓの切断面に、ネジ溝を形成する。ワークＷの下穴Ｓに対してタップ加工を行う場合、タップ加工部３３は、ワークＷの下穴Ｓの切断面に、タップ工具３３Ａを接触させて回転させつつ下降させる。

図３は、本実施形態に係る加工方法を説明するフローチャートである。制御部４０は、タップ加工用の下穴Ｓとなる部分の縁部Ｅを、上型５１Ａ及び下型５１Ｂにより面取りが行われる位置（以下、「プレス位置」という。）Ｐに配置されるように、搬送装置２０にワークＷを搬送させる（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、搬送装置２０がワークＷのプレス位置ＰについてＹ方向における位置決めを行う。

次に、制御部４０は、上型５１Ａがプレス位置Ｐに位置決めされるように、金型支持体６１を移動させる（ステップＳ１０２）。制御部４０は、不図示の駆動部を駆動して金型支持体６１をＸ方向に移動させ、面取り加工に使用する上型５１Ａをプレス位置Ｐの上方に位置させるように位置決めする。このとき、制御部４０は、タップ加工部３３が金型支持体６１と干渉しないように、タップ加工部３３を移動させておく。また、ステップＳ１０２に先立って、制御部４０は、複数の上型５１Ａのうち、タップ加工用の下穴Ｓの径に応じて、面取り加工に用いる上型５１Ａを選択している。すなわち、ステップＳ１０２では、図４に示すように、制御部４０は、金型支持体６１をＸ方向に移動させ、選択した上型５１Ａをプレス位置Ｐに位置決めする。

次に、制御部４０は、下型５１Ｂがプレス位置Ｐに位置決めされるように、金型支持体６２を移動させる（ステップＳ１０３）。制御部４０は、不図示の駆動部を駆動して金型支持体６１をＸ方向に移動させ、複数の下型５１Ｂのうち、面取り加工に使用する下型５１Ｂをプレス位置Ｐの下方に位置させるように位置決めする。なお、上型５１Ａと下型５１Ｂとは一対（一組）として対応付けられており、上型５１Ａが選択されることで、対となる下型５１Ｂが選択される。すなわち、ステップＳ１０３では、図５に示すように、制御部４０は、金型支持体６２を移動させ、選択した下型５１Ｂをプレス位置Ｐに位置決めする。

なお、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とは、上記した順で実行されることに限定されず、ステップＳ１０２とステップＳ１０３とが同時に行われてもよいし、ステップＳ１０３の後にステップＳ１０２が行われてもよい。

次に、制御部４０は、上型５１Ａと下型５１Ｂとを用いてワークＷに面取りを形成する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、制御部４０は、上型５１Ａの直上にストライカ６０を移動させた後、図６に示すように、ストライカ６０を下降させる。その結果、図７に示すように、上型５１Ａが下降しかつ下型５１Ｂが上下方向に固定されていることで、刃先５２Ａと刃先５２ＢとでワークＷを両面から挟み、刃先５２Ａ、５２ＢがワークＷに食い込むことによりワークＷの上面及び下面に面取りが形成される。すなわち、ワークＷにおいて下穴Ｓが形成される部分の上面と下面の各縁部Ｅに面取りが形成される。

図８は、上型５１Ａ及び下型５１ＢによってワークＷに形成される面取りの形状を示す図である。図８に示すように、面取りとして、ワークＷの上面と下面のそれぞれにおいて、リング状の凹み７０Ａ、７０Ｂが形成される。凹み７０Ａ、７０Ｂは、径方向内側に向けて傾斜する傾斜面７１Ａ、７１Ｂと、その傾斜面７１Ａ、７１Ｂから径方向内側に向けて形成される平面７２Ａ、７２Ｂと、を有する。傾斜面７１Ａは、刃先５２Ａの傾斜面５３ＡがワークＷに押し付けられることで形成される。傾斜面７１Ｂは、刃先５２Ｂの傾斜面５３ＢがワークＷに押し付けられることで形成される。平面７２Ａは、刃先５２Ａの平面部５４ＡがワークＷに押し付けられることで形成される。平面７２Ｂは、刃先５２Ｂの平面部５４ＢがワークＷに押し付けられることで形成される。

ここで、刃先５２Ａの内側には、円形状の凹部５５Ａが形成されているため、ワークＷの凹み７０Ａの内側の領域８０Ａは潰されない。同様に、刃先５２Ｂの内側には、円形状の凹部５５Ｂが形成されているため、ワークＷの凹み７０Ｂの内側の領域８０Ｂは潰されない。そのため、上型５１Ａ及び下型５１Ｂにより成形されるワークＷの面積を削減することができ、上型５１Ａ及び下型５１ＢからワークＷに対して加えられる圧力を軽減することができる。また、ワークＷに対して、タップ加工用の下穴Ｓが複数形成される場合には、制御部４０は、上記したステップＳ１０１からステップＳ１０４が繰り返して実行される。

次に、制御部４０は、搬送装置２０によりレーザ加工部１０にワークＷを搬送させる（ステップＳ１０５）。制御部４０は、搬送装置２０によりワークＷを＋Ｙ方向に搬送し、ワークＷを成形加工部３０からレーザ加工部１０に搬送させる。次に、レーザ加工部１０は、面取りが形成された位置にレーザ加工により下穴Ｓを形成する（ステップＳ１０６）。図９は、レーザ加工部１０によってワークＷに下穴Ｓが形成される状態を示す図である。図９に示すように、レーザ加工部１０は、凹み７０Ａのうち平面７２Ａにレーザ光Ｌが照射されるようにレーザヘッド１３を配置させ、この平面７２Ａに沿ってレーザヘッド１３を移動させて下穴Ｓを形成する。

このとき、レーザヘッド１３に備える距離センサ１３Ａによってレーザヘッド１３と平面７２Ａとの距離が調整される。距離センサ１３Ａは、センサ光Ｓ１を出射し、平面７２Ａによる反射光Ｓ２を受光することで、レーザヘッド１３と平面７２Ａと距離を計測する。このように、センサ光Ｓ１が傾斜面７１Ａではなく平面７２Ａに向けて出射されるので、レーザヘッド１３と平面７２Ａとの距離のばらつきが少なくなり、レーザ光ＬをワークＷに対して適切に照射することができる。

制御部４０は、距離センサ１３Ａを用いてレーザヘッド１３の先端とワークＷとの距離を一定になるように制御している。センサ光Ｓ１が傾斜面７１Ａに向けて出射されると反射光Ｓ２のばらつきが生じる場合があり、その結果、レーザヘッド１３の先端（ノズル先端）とワークＷとの距離が安定しない場合が生じる。上記のように、センサ光Ｓ１が平面７２Ａに向けて出射されることで、反射光Ｓ２のばらつきが解消され、レーザヘッド１３の先端とワークＷとの距離を一定に維持できるので、レーザ光Ｌによる加工の精度を向上させることができる。なお、距離センサ１３Ａは、センサ光Ｓ１を出射する光学式のセンサに代えて、静電容量の変化によりレーザヘッド１３と平面７２Ａと距離を計測するセンサが用いられてもよい。静電容量を検出するセンサであっても、レーザヘッド１３のノズル先端が傾斜面７１Ａに対向していると、静電容量のばらつきが生じ、レーザヘッド１３の先端とワークＷとの距離が安定しない場合が生じる。レーザヘッド１３のノズル先端が平面７２Ａに対向することで、静電容量のばらつきを抑え、レーザヘッド１３の先端とワークＷとの距離を一定に維持させることが可能となる。

図１０は、レーザ加工部１０によって形成された下穴Ｓを示す図である。図１０に示すように、レーザ加工部１０は、凹み７０Ａのうち平面７２Ａがなくなり、傾斜面７１Ａが残る状態で下穴Ｓが形成されている。また、ワークＷの下面側においては、凹み７０Ｂのうち平面７２Ｂがなくなり、傾斜面７１Ｂが残る状態で下穴Ｓが形成されている。ただし、図１０に示す形態は一例であり、傾斜面７１Ａ、７１Ｂの一部（内側の一部）が除去される形態であってもよいし、傾斜面７１Ａ、７１Ｂに続く平面７２Ａ、７２Ｂの一部が残る形態であってもよい。

次に、制御部４０は、搬送装置２０により成形加工部３０にワークＷを搬送させる（ステップＳ１０７）。搬送装置２０は、ワークＷに下穴Ｓが形成されると、そのワークＷを成形加工部３０に搬送する。制御部４０は、下穴Ｓに対してタップ加工が可能となるようにＹ方向においてワークＷを位置決めする。次に、制御部４０は、タップ加工部３３を移動させ、タップ工具３３Ａを下穴Ｓに対して位置決めする（ステップＳ１０８）。制御部４０は、ステップＳ１０８に先立って、タップ加工部３３と干渉しないように、金型支持体６１、６２を移動させる。ステップＳ１０８では、制御部４０は、タップ工具３３Ａが下穴Ｓの直上となり、タップ工具３３Ａの回転軸線と下穴Ｓの中心とが一致するように、タップ加工部３３を移動させる。

次に、制御部４０は、下穴Ｓに対してタップ加工を行わせる（ステップＳ１０９）。制御部４０は、図１１に示すように、タップ加工部３３に備える不図示の駆動部によりタップ工具３３Ａを回転させながら降下させる。その結果、図１２に示すように、下穴Ｓの周面には、ネジ溝Ｗａが形成されたネジ穴ＳＡとなる。ネジ穴ＳＡの形成後においても、ネジ穴ＳＡの上面側及び下面側の縁部に傾斜面７１Ａ、７１Ｂが残っており、ネジ穴ＳＡにおいて縁部に面取りされた状態が維持されている。

このように、本実施形態によれば、レーザ加工による下穴Ｓの形成の前に、下穴Ｓとなる部分の縁部Ｅに面取りを形成する面取り加工を行うことで、ワークＷから剥離したドロスや酸化被膜が上型５１Ａ及び下型５１Ｂに付着することがなく、上型５１Ａ及び下型５１Ｂのメンテナンス工数を削減することができる。また、レーザ加工による下穴Ｓの形成に続いてタップ加工を行った場合においてもネジ穴ＳＡに適切な面取りを施すことができる。また、刃先５２Ａ、５２Ｂは、レーザ加工によって形成される下穴Ｓの縁部Ｅの一周にわたって面取りを形成させるようにリング状に突出して設けられている。この構成により、１回のプレス加工で縁部Ｅの一周にわたって面取りを形成することができ、効率よく下穴Ｓの面取りを形成することができる。

なお、レーザ加工による下穴Ｓの形成後に金型を用いて面取りを実施する形態では、下穴Ｓの穴径の変化を防ぐために面取り用の金型に、下穴Ｓに入り込む突起を設けている場合がある。そのため、ワークＷの板厚が薄いと金型同士（上型の突起と下型の突起）が干渉するため、面取り可能なワークＷの板厚が制限されてしまう。すなわち、下穴Ｓの形成後に金型を用いた面取りは、ワークＷが薄板である場合に行うことができない場合がある。一方、本実施形態では、レーザ加工による下穴Ｓの形成前に上型５１Ａ及び下型５１Ｂにより面取りを行うので、上型５１Ａ及び下型５１Ｂは、下穴Ｓに入り込むような上記突起を有していない。従って、本実施形態では、ワークＷが薄板の場合であっても金型同士（上型５１Ａ及び下型５１Ｂ）が干渉することがなく、板厚の薄いワークＷについても適用可能となるなど、ワークＷの板厚の範囲を広げることが可能となる。

また、上記の実施形態では、上型５１Ａ及び下型５１Ｂの刃先５２Ａ、５２Ｂがリング状であるが、この形態に限定されない。刃先５２Ａ、５２Ｂが、縁部Ｅの一部に面取りを形成させるように突出する形態であってもよい。図１３は、実施形態に係る金型の他の例を示す図である。なお、図１３における上方の図は、図１３の下方の図に示すＢ－Ｂ線の断面図である。図１４は、図１３に示すＣ－Ｃ線の断面図である。

上型（金型）１５１Ａ及び下型（金型）１５１Ｂは、上記した上型５１Ａ及び下型５１Ｂと同様に、ワークＷを上下方向から挟み込むことで、ワークＷの上面と下面の両面において、下穴Ｓとなる部分の縁部Ｅに面取りを形成する。上型１５１Ａは、刃先１５２Ａを有し、刃先１５２ＡをワークＷの上面に押し当てることで、ワークＷの上面に面取りの一部を形成する。下型１５１Ｂは、刃先１５２Ｂを有し、刃先１５２ＢをワークＷの上面に押し当てることで、ワークＷの下面に面取りの一部を形成する。なお、上型１５１Ａと下型１５１Ｂは、同様の構成である。上型１５１Ａが有する構成要素には符号の末尾に「Ａ」を付し、下型１５１Ｂが有する構成要素には符号の末尾に「Ｂ」を付して、複数の同じ種類の構成要素を互いに区別する。

刃先１５２Ａ、１５２Ｂは、縁部Ｅの一周における一部に面取りを形成させるように、円弧状に突出している。刃先１５２Ａ、１５２Ｂは、中心を挟んで対向する二カ所に設けられ、２カ所を合わせた円弧の長さが、縁部Ｅの一周における２分の１以上となるように設けられている。刃先１５２Ａ、１５２Ｂは、それぞれ傾斜面１５３Ａ、１５３Ｂと、平面部１５４Ａ、１５４Ｂとを備える。傾斜面１５３Ａ、１５３Ｂは、円弧状の内側に向けて傾斜している。傾斜面１５３Ａ、１５３Ｂの傾斜角度は任意であり、例えば４５度に設定されている。平面部１５４Ａ、１５４Ｂは、傾斜面１５３Ａ、１５３Ｂの内側から連続して形成されている。

また、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂは、凹部１５５Ａ、１５５Ｂを備える。凹部１５５Ａ、１５５Ｂは、それぞれ円形状であって、平面部１５４Ａ、１５４Ｂの内側に形成されている。凹部１５５Ａ、１５５Ｂは、刃先１５２Ａ、１５２ＢによってワークＷを成形する際にワークＷに当接可能である。このように、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂは、上記した上型５１Ａ及び下型５１Ｂから、リング状の刃先５２Ａ、５２Ｂに対して、中心を挟んだ２カ所を切り欠いて段部１５６Ａ、１５６Ｂを形成した形態に相当する。

続いて、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂを用いた加工方法について説明する。図１５は、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂを用いた面取り加工方法のフローチャートである。図１５において、図３に示すフローチャートと同一のステップについては同一の符号を付してその説明を省略又は簡略化する。まず、図１５に示すように、ワークＷを成形加工部３０に搬送した後（ステップＳ１０１）、プレス位置Ｐに上型１５１Ａ、下型１５１Ｂを位置決めする（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。

次に、制御部４０は、成形加工部３０のストライカ６０を下降させて、ワークＷを上型１５１Ａと下型１５１Ｂとで挟み込むことで、下穴Ｓとなる部分の上面と下面の各縁部Ｅの一部に面取りを形成する（ステップＳ２０１）。図１６（Ａ）は、上型１５１Ａにより、下穴Ｓの縁部Ｅに相当する部分の一部に形成された面取りの一例を示す図である。図１６（Ａ）に示すように、面取りとして、下穴Ｓの縁部Ｅに相当する部分の一部に凹み１７０Ａが形成される。図１６（Ａ）では、ステップＳ２０１により面取りが形成された部分をドット表記している。凹み１７０Ａは、径方向内側に向けて傾斜する傾斜面１７１Ａと、その傾斜面１７１Ａから径方向内側に向けて形成される平面１７２Ａとを有する。傾斜面１７１Ａは、刃先１５２Ａの傾斜面１５３Ａにより形成される。平面１７２Ａは、刃先１５２Ａの平面部１５４Ａにより形成される。

なお、図１６（Ａ）ではワークＷの上面について示しているが、ワークＷの下面についても同様に、面取りとして、下穴Ｓの縁部Ｅに相当する部分の一部に傾斜面１７１Ａと平面１７２Ａとを有する凹み１７０Ａが形成される。傾斜面１７１Ａは、刃先１５２Ｂの傾斜面１５３Ｂにより形成される。平面１７２Ａは、刃先１５２Ｂの平面部１５４Ｂにより形成される。ここで、刃先１５２Ａ、１５２Ｂの内側には、刃先５２Ａ、５２Ｂと同様に、円形状の凹部１５５が形成されているため、ワークＷの凹み１７０Ａの内側の領域１８０は潰されない。そのため、刃先１５２Ａ、１５２Ｂにより成形する面積を削減することができ、ワークＷに対して加えられる圧力を軽減することができる。

次に、制御部４０は、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂを所定の角度だけ回転させる（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１において縁部Ｅのうち面取りが形成されていない部分に刃先１５２Ａ、１５２Ｂが配置されるように上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂが回転される。本実施形態では、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂが中心軸Ｄ（図１３参照）を中心として時計回り又は反時計回りに例えば９０度回転される。なお、ステップＳ２０２では、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂを回転させることに限定されない。例えば、成形加工部３０の金型支持体６１、６２に、回転位置を異ならせた別の上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂを支持させておき、ステップＳ２０１の後、使用した上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂに代えて、回転位置を異ならせた別の上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂをプレス位置Ｐに配置させてもよい。

次に、制御部４０は、ストライカ６０を下降させ、ワークＷを上型１５１Ａと下型１５１Ｂとで挟み込むことで、縁部Ｅのうち面取りを形成していない部分に対して面取りを形成する（ステップＳ２０３）。図１６（Ｂ）は、ステップＳ２０３の処理によって下穴Ｓの縁部Ｅに相当する部分全体に形成された面取りの一例を示す図である。図１６（Ｂ）に示すように、ステップＳ２０３が行われることで、ワークＷの上面と下面のそれぞれにおいて、リング状の凹み１７０が形成される。図１６（Ｂ）では、ステップＳ２０３により名トリガ形成された部分をドット表記している。

なお、図１５のフローチャートに示すステップＳ２０１からステップＳ２０３では、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂの回転、又は交換を１回行ってリング状の凹み１７０を形成する例を挙げているが、この形態に限定されない。例えば、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂの回転、又は交換を２回以上行って、ワークＷの上面及び下面にリング状の凹み１７０を形成する形態であってもよい。

次に、ワークＷをレーザ加工部１０に搬送し（ステップＳ１０５）、ワークＷに下穴Ｓを形成する（ステップＳ１０６）。次に、ワークＷを成形加工部３０に搬送し（ステップＳ１０７）、タップ工具３３Ａを位置決めして（ステップＳ１０８）、下穴Ｓにタップ加工することでネジ穴ＳＡを形成する（ステップＳ１０９）点は、上記した実施形態と同様である。

このように、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂを用いる場合も、上記した実施形態と同様に、レーザ加工による下穴Ｓの形成の前に、下穴Ｓとなる部分の縁部Ｅに面取りを形成する面取り加工を行うことで、ワークＷから剥離したドロスや酸化被膜が上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂに付着することがなく、上型１５１Ａ及び下型１５１Ｂのメンテナンス工数を削減することができる。また、レーザ加工による下穴Ｓの形成に続いてタップ加工を行った場合においてもネジ穴ＳＡに適切な面取りを施すことができる。また、縁部Ｅの一部に面取りした後に、縁部Ｅの残りを面取りするといった複数回に分けて縁部Ｅの全体に面取りを行うので、１回のプレス加工によってワークＷにかかる圧力を軽減することができる。

以上、実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、上記実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記実施形態で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、実施形態において示した各手順の実行順序は、前の手順の結果を後の手順で用いない限り、任意の順序で実現可能である。また、上記実施形態における動作に関して、便宜上「まず」、「次に」、「続いて」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須ではない。

また、上記した実施形態では、刃先５２Ａ、５２Ｂ（１５２Ａ、１５２Ｂ）は、傾斜面５３Ａ、５３Ｂ（１５３Ａ、１５３Ｂ）と、平面部５４Ａ、５４Ｂ（１５４Ａ、１５４Ｂ）とを有しているが、この形態に限定されない。例えば、刃先５２Ａ、５２Ｂ（１５２Ａ、１５２Ｂ）は、傾斜面５３Ａ、５３Ｂ（１５３Ａ、１５３Ｂ）を有し、平面部５４Ａ、５４Ｂ（１５４Ａ、１５４Ｂ）を有していない形態であってもよい。

縁部・・・Ｅ
Ｓ・・・下穴
Ｗ・・・ワーク
１・・・レーザ複合加工機
１０・・・レーザ加工部
２０・・・搬送装置
３０・・・成形加工部
４０・・・制御部
５１Ａ、１５１Ａ・・・上型（金型）
５１Ｂ、１５１Ｂ・・・下型（金型）
５２Ａ、５２Ｂ、１５２Ａ、１５２Ｂ・・・刃先
５３Ａ、５３Ｂ、１５３Ａ、１５３Ｂ・・・傾斜面
５４Ａ、５４Ｂ、１５４Ａ、１５４Ｂ・・・平面部
５５Ａ、５５Ｂ、１５５Ａ、１５５Ｂ・・・凹部
７０Ａ、７０Ｂ、１７０Ａ、１７０・・・凹み
７１Ａ、７１Ｂ、１７１Ａ、１７１・・・傾斜面
７２Ａ、７２Ｂ、１７２Ａ、１７２・・・平面

Claims (8)

1. レーザ加工によって板状のワークにタップ加工用の円形状の下穴が形成される前に、前記ワークを挟み込むことで前記下穴となる部分の縁部に面取りを形成する金型であって、
   前記縁部の少なくとも一部に対して、前記面取りを形成するための、径方向の内側に向けて傾斜する傾斜面を有する刃先を備える、金型。
2. 前記刃先は、前記縁部の一周にわたって前記面取りを形成させるようにリング状に突出して設けられている、
   請求項１に記載の金型。
3. 前記刃先は、前記縁部の一部に前記面取りを形成させるように突出して設けられている、
   請求項１に記載の金型。
4. 前記刃先は、前記傾斜面の内側から径方向の内側に向けて平らであり、かつ前記傾斜面の内側においてリング状の平面部を更に備える、
   請求項１又は請求項２に記載の金型。
5. 前記平面部の内側に、円形状の凹部を更に備える、
   請求項４に記載の金型。
6. 板状のワークにタップ加工用の円形状の下穴を形成する加工方法であって、
   前記下穴が形成される前に、前記ワークを挟み込むことで前記下穴となる部分の縁部の少なくとも一部に対して、径方向の内側に向けて傾斜する傾斜面を有する刃先を備える金型により面取りを形成することと、
   前記面取りを形成した後に、前記面取りの内側をレーザ加工によって前記ワークを切断することで前記下穴を形成することと、
   を含む、加工方法。
7. 前記縁部の一部に前記面取りを形成させる金型を用いて、前記金型で前記縁部の一部に前記面取りを形成した後、当該金型を回転させて、又は別の前記金型を用いて、前記縁部のうち前記面取りを形成していない部分に対して前記面取りを形成することを含む、
   請求項６に記載の加工方法。
8. 板状のワークを成形加工する成形加工部と、前記ワークに対してレーザ加工するレーザ加工部とを備えるレーザ複合加工機であって、
   前記成形加工部は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の金型を備え、
   前記成形加工部により、前記ワークにタップ加工用の円形状の下穴となる部分の縁部の少なくとも一部に面取りを形成した後に、前記レーザ加工部により、前記ワークにおいて前記面取りの内側に前記下穴を形成する、
   レーザ複合加工機。
   
   

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