JP2024022949A - レーザ切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】押圧片が起き上がる高さを低くすることができるレーザ切断方法を提供する。【解決手段】レーザ切断方法は、パーツ１０の外周の複数の箇所において、パーツ１０の端部１０ｅからパーツ１０の外側に第１の距離だけ離隔した第１の点から、端部１０ｅからパーツ１０の外側に第１の距離より短い第２の距離だけ離隔し、かつ端部１０ｅに沿った方向に第３の距離だけ離隔した第２の点まで、板金Ｗをレーザビームによって切断して第１のスリットＳ１を形成する第１の工程を含む。レーザ切断方法は、第２の点から端部１０ｅに向かい、外周を切断するときの切断溝Ｓ１０が形成される切断溝形成領域に到達するよう、板金Ｗをレーザビームによって切断して第２のスリットを形成する第２の工程を含む。レーザ切断方法は、切断溝形成領域に切断溝Ｓ１０を形成するよう、端部１０ｅに沿って板金Ｗをレーザビームによって切断する第３の工程を含む。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、板金をレーザビームによって切断するレーザ切断方法に関する。

レーザ加工機によって板金を切断してパーツを作製するときに、パーツが板金より離れて落下しないように、パーツの外周の複数の箇所においてわずかな距離だけ未切断としたジョイントを形成することがある。このようなジョイントによって板金と連結した状態のパーツよりパーツを取り外すには工具によってジョイントを切断しなければならず、またパーツの外周にジョイントを切断した跡が残りやすい。

特許文献１及び２には、上記のジョイントが有する問題点を解消する次のようなレーザ切断方法が記載されている。レーザ加工機は、板金より切り出すパーツの周囲の複数の箇所に、パーツの外周から所定の距離だけ離隔した外周に平行の第１のスリットと、第１のスリットの端部からパーツの外周に向かう第２のスリットとを含むＬ字状のスリットを形成し、次にパーツの外周を切断する。すると、Ｌ字状のスリットを形成することによる残留応力がパーツの外周を切断することによって解放され、Ｌ字状のスリットとパーツの外周を切断したスリットとで挟まれた矩形状の領域の自由端がパーツ側に湾曲してパーツを押圧する。即ち、パーツの周囲の複数の箇所の矩形状の領域はパーツを押圧する押圧片として作用して、パーツを板金に保持する。

さらに、特許文献２には、第２のスリットとパーツの外周を切断することによって形成される切断溝とのオーバラップ量を調整することによって、押圧片の自由端をパーツに溶着させて、板金に対するパーツの保持力を大きくすることが記載されている。即ち、特許文献２に記載のパーツの周囲の複数の箇所の矩形状の領域は、パーツを押圧し、さらにパーツに溶着する押圧溶着片として作用して、パーツを板金に保持する。

特許第６５２４３６８号公報 特許第６６３８０４３号公報

特許文献１及び２に記載のパーツの保持方法を用いると、パーツを板金より手作業または搬出装置による吸着によって取り外すことができる。ところが、パーツを板金より取り外すと、曲げモーメントは押圧片（または押圧溶着片）の板金と連結している根元部で最大となるため、押圧片は根元部から変形して、自由端側が起き上がってしまう。板金より複数のパーツを切断して取り外したスケルトンは、搬出のため複数枚が積み重ねられる。このとき、押圧片が起き上がっているため積み重ねることができるスケルトンの枚数をさほど多くすることができない。

１またはそれ以上の実施形態の一態様は、板金より切り出されるパーツの外周または内周の複数の箇所において、前記パーツの端部から前記パーツの外側に第１の距離だけ離隔した第１の点から、前記端部から前記パーツの外側に前記第１の距離より短い第２の距離だけ離隔し、かつ前記端部に沿った方向に第３の距離だけ離隔した第２の点まで、前記板金をレーザビームによって切断して第１のスリットを形成し、前記第２の点から前記端部に向かい、前記外周または前記内周を切断するときの切断溝が形成される切断溝形成領域に到達するよう、前記板金をレーザビームによって切断して第２のスリットを形成し、前記切断溝形成領域に前記切断溝を形成するよう、前記端部に沿って前記板金をレーザビームによって切断するレーザ切断方法を提供する。

１またはそれ以上の実施形態の一態様によれば、第２の距離より第１の距離が長いため、パーツを板金より取り外したときに、第１のスリット、第２のスリット、切断溝で囲まれた領域である押圧片の自由端側が起き上がる高さが低くなる。また、押圧片がパーツの内側に回転する捩れが低減され、押圧片上にスケルトンが重なることがほぼなくなる。よって、板金よりパーツを取り外したスケルトンを積み重ねる枚数を多くすることが可能となる。

１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法によれば、板金よりパーツを取り外したときに押圧片が起き上がる高さを低くすることができる。

図１は加工プログラム作成装置と、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法を実行するレーザ加工機とを示すブロック図である。 図２は、レーザ加工機の具体的な構成例を示す図である。 図３Ａは、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法によって板金より切り出されるパーツの外周端部に複数の押圧片形成スリットが形成された状態を示す部分平面図である。 図３Ｂは、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法によって板金より切り出されるパーツの外周端部に複数の押圧片が形成された状態を示す部分平面図である。 図４は、図３Ａに示す押圧片形成スリットの部分を拡大した部分拡大図である。 図５は、図３Ｂに示す押圧片がパーツを押圧している部分を拡大した部分拡大図である。 図６は、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法によって板金に形成される第２のスリットとパーツの周囲の切断溝形成領域との詳細な位置関係を示す図である。 図７は、アプローチ用スリットを省略した押圧片形成スリットの部分を拡大した部分拡大図である。 図８は、矩形状の押圧片を形成するための押圧片形成スリットの部分を拡大した部分拡大図である。 図９Ａは、周囲に先細形状の押圧片が形成されたパーツを板金より取り外したときの押圧片の自由端が起き上がる高さを示す部分斜視図である。 図９Ｂは、周囲に矩形状の押圧片が形成されたパーツを板金より取り外したときの押圧片の自由端が起き上がる高さを示す部分斜視図である。 図１０は、先細形状の押圧片と矩形状の押圧片とで根元部の幅を変化させたときの保持力の変化を示す特性図である。 図１１は、押圧片形成スリットの第１の変形例を示す部分拡大図である。 図１２は、押圧片形成スリットの第２の変形例を示す部分拡大図である。 図１３は、パーツの円弧状の端部に先細形状の押圧片を形成した部分を拡大した部分拡大図である。 図１４は、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法によって板金より切り出されるパーツの内周端部に複数の押圧片が形成された状態を示す部分平面図である。

１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法は、板金より切り出されるパーツの外周または内周の複数の箇所において、前記パーツの端部から前記パーツの外側に第１の距離だけ離隔した第１の点から、前記端部から前記パーツの外側に前記第１の距離より短い第２の距離だけ離隔し、かつ前記端部に沿った方向に第３の距離だけ離隔した第２の点まで、前記板金をレーザビームによって切断して第１のスリットを形成する第１の工程を含む。

１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法は、第１の工程に続く、前記第２の点から前記端部に向かい、前記外周または前記内周を切断するときの切断溝が形成される切断溝形成領域に到達するよう、前記板金をレーザビームによって切断して第２のスリットを形成する第２の工程を含む。１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法は、第２の工程に続く、前記切断溝形成領域に前記切断溝を形成するよう、前記端部に沿って前記板金をレーザビームによって切断する第３の工程を含む。

以下、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法について、添付図面を参照して具体的に説明する。

図１は、加工プログラム作成装置１００と、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法を実行するレーザ加工機２００とを示している。加工プログラム作成装置１００は、レーザ加工機２００によって板金を加工するための加工プログラムを作成する。加工プログラム作成装置１００は、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）プログラムを実行して加工プログラムを作成するコンピュータ機器によって構成することができる。レーザ加工機２００は、ＮＣ（Numerical Control）装置２０１及び加工機本体２０２を備える。ＮＣ装置２０１は、加工プログラムに基づいて加工機本体２０２を制御する。

加工プログラム作成装置１００が作成した加工プログラムは図示していない加工プログラムデータベースに保存されて、ＮＣ装置２０１が加工プログラムデータベースより加工プログラムを読み出してもよい。

図２は、レーザ加工機２００の具体的な構成例を示している。図２において、レーザ加工機２００は、図１では図示を省略しているレーザ発振器２０３及びアシストガス供給装置２０４を備える。レーザ発振器２０３はレーザビームを生成して射出する。典型的には、レーザ発振器２０３は、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのレーザビームを射出するファイバレーザ発振器である。

加工機本体２０２は、加工対象の板金Ｗを載せる加工テーブル３１、門型のＸ軸キャリッジ３２、Ｙ軸キャリッジ３３と、Ｙ軸キャリッジ３３に固定されたコリメータユニット３４及び加工ヘッド３５、加工ヘッド３５に取り付けられたノズル３６を有する。

レーザ発振器２０３より射出されたレーザビームは、プロセスファイバ２０５によってコリメータユニット３４へと伝送される。コリメータユニット３４はコリメートレンズを含み、発散光のレーザビームをコリメート光に変換する。加工ヘッド３５は集束レンズを含み、集束レンズはコリメート光のレーザビームを集束させる。加工ヘッド３５は、集束光のレーザビームをノズル３６の先端に形成された円形の開口３６ａを介して板金Ｗに照射して、板金Ｗを切断する。

Ｘ軸キャリッジ３２は、加工テーブル３１上でＸ軸方向に移動自在に構成されている。Ｙ軸キャリッジ３３は、Ｘ軸キャリッジ３２上でＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動自在に構成されている。Ｘ軸キャリッジ３２及びＹ軸キャリッジ３３は、加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。Ｘ軸キャリッジ３２及びＹ軸キャリッジ３３が加工ヘッド３５を板金Ｗの面に沿って移動させながら、加工ヘッド３５がレーザビームを板金Ｗに照射することにより、板金Ｗより所定の形状のパーツを切り出すことができる。

アシストガス供給装置２０４は、アシストガスとして窒素、酸素、窒素と酸素との混合気体、または空気を加工ヘッド３５に供給する。板金Ｗの加工時に、アシストガスは開口３６ａより板金Ｗへと吹き付けられる。アシストガスは、板金Ｗの溶融金属を板金Ｗに形成された切断溝（スリット）より下方へと排出する。

図３Ａ、図３Ｂ、及び図４を用いて、レーザ加工機２００が板金Ｗを切断して正方形のパーツ１０を作製する際に実行するレーザ切断方法を説明する。図３Ａは、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法によって板金Ｗより切り出されるパーツ１０の外周端部に後述する押圧片形成スリットＳｐｐが形成された状態を示す。図３Ｂは、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法によって板金Ｗより切り出されるパーツ１０の外周端部に後述する押圧片１１が形成された状態を示す。図４は、図３Ａに示す押圧片形成スリットＳｐｐを拡大して示している。

図３Ａにおいて、レーザ加工機２００は、パーツ１０の周囲の例えば４か所に押圧片１１が形成されるように、板金Ｗを次のように切断する。

図３Ａまたは図４に示すように、レーザ加工機２００は、パーツ１０の端部１０ｅから端部１０ｅと直交する方向に所定の距離Ｄａだけ離隔した点Ｐ０にレーザビームを照射してピアスＰｓ０を形成する。図３Ａに示すパーツ１０の端部１０ｅはパーツ１０の外周端部である。続けて、レーザ加工機２００は、点Ｐ０から、端部１０ｅから端部１０ｅと直交する方向に距離Ｄｂ（第１の距離）だけ離隔した点Ｐ１まで、端部１０ｅに直交する方向にレーザビームを移動させて板金Ｗを切断する。これによって、ピアスＰｓ０から点Ｐ１までのアプローチ用スリットＳａ０が形成される。距離Ｄｂは距離Ｄａより短い距離である。アプローチ用スリットＳａ０の長さ（アプローチ長さ）はＡＬである。

次に、レーザ加工機２００は、点Ｐ１から、端部１０ｅから端部１０ｅと直交する方向に距離Ｄｃ（第２の距離）だけ離隔し、かつ端部１０ｅに沿った方向に距離Ｌ（第３の距離）だけ離隔した点Ｐ２まで、端部１０ｅに沿った方向にレーザビームを移動させて板金Ｗを切断する。これによって、点Ｐ１から点Ｐ２までの第１のスリットＳ１が形成される。距離Ｄｃは距離Ｄｂより短い距離である。第１のスリットＳ１は、端部１０ｅと平行ではなく、点Ｐ１から点Ｐ２に向かうに従って端部１０ｅに近付くよう傾斜している。図３Ａ及び図３Ｂに示す第１のスリットＳ１は、端部１０ｅに対して傾斜する一直線状のスリットである。

レーザ加工機２００は、点Ｐ２から端部１０ｅに向かって、端部１０ｅに直交する方向にレーザビームを移動させて板金Ｗを切断する。これによって、点Ｐ２から端部１０ｅの近傍までの第２のスリットＳ２が形成される。端部１０ｅの近傍とは、パーツ１０の外周を切断するときの切断溝が形成される領域（以下、切断溝形成領域）である。後述するように、レーザ加工機２００は、第２のスリットＳ２の先端が切断溝形成領域に到達するよう板金Ｗを切断する。アプローチ用スリットＳａ０、第１のスリットＳ１、第２のスリットＳ２の全体を、押圧片１１を形成するための押圧片形成スリットＳｐｐと称することとする。

図３Ｂに示すように、レーザ加工機２００は、パーツ１０の端部１０ｅから離隔した位置にレーザビームを照射してピアスＰｓ１０を形成する。続けて、レーザ加工機２００は、ピアスＰｓ１０から端部１０ｅに向かってレーザビームを移動させて板金Ｗを切断する。これによって、アプローチ用スリットＳａ１０が形成される。さらに、レーザ加工機２００は、矢印で示す方向に、端部１０ｅに沿ってレーザビームを移動させてパーツ１０の外周全体を切断する。これによって、パーツ１０の外周にはパーツ１０の全体を囲うスリットである切断溝Ｓ１０が形成される。切断溝Ｓ１０を形成するときの矢印で示す切断方向は、第１のスリットＳ１を形成するときの切断方向における端部１０ｅに沿った方向のベクトル成分と同じ方向である。

なお、押圧片形成スリットＳｐｐを形成するときの加工条件と切断溝Ｓ１０を形成するときの加工条件とは同じ加工条件でよい。即ち、レーザ加工機２００は、押圧片形成スリットＳｐｐを形成するときと切断溝Ｓ１０を形成するときとで、同じ加工条件を指定する加工条件番号（Ｅ番号）を用いて板金Ｗを切断すればよい。

図５は、図３Ｂに示す押圧片１１がパーツ１０を押圧している部分を拡大して示している。図３Ｂに示すようにレーザ加工機２００がパーツ１０の外周に切断溝Ｓ１０を形成すると、図５に示すように、第１のスリットＳ１、第２のスリットＳ２、及び切断溝Ｓ１０で挟まれた領域は、根元部１１１が板金Ｗを連結した先細形状の押圧片１１となる。押圧片１１の根元部１１１の幅は距離Ｄｂで決まり、先端側の自由端１１２の幅は距離Ｄｃで決まる。パーツ１０の外周に切断溝Ｓ１０が形成されると、第１のスリットＳ１及び第２のスリットＳ２を形成することによって生じた残留応力が解放され、自由端１１２がパーツ１０側に湾曲してパーツ１０を押圧する。

図３Ｂにおいては、互いに対向する２対の押圧片１１がパーツ１０を互いに向き合う方向にパーツ１０を押圧して、パーツ１０を板金Ｗに保持する。

図６は、第２のスリットＳ２の先端と切断溝形成領域（切断溝Ｓ１０）との詳細な位置関係を示している。レーザ加工機２００がパーツ１０の端部１０ｅを切断するとき、レーザ加工機２００は、ビームスポットＢｓの中心が、端部１０ｅから外側にビームスポットＢｓの半径である工具径補正量Ｃｒだけずらした線１０Ｃｒ上を移動するよう制御する。パーツ１０の端部１０ｅと端部１０ｅから外側にビームスポットＢｓの直径ｄＢｓだけずらした線１０ｄＢｓとで挟まれた領域が切断溝形成領域Ｒｓ１０である。

第２のスリットＳ２を形成するときのビームスポットＢｓの先端がパーツ１０の端部１０ｅに到達して、ビームスポットＢｓが切断溝形成領域Ｒｓ１０の幅と完全に重なる状態をオーバラップ量１００％とする。このときの第２のスリットＳ２の終点座標は線１０Ｃｒ上に位置する。第２のスリットＳ２を形成するときのビームスポットＢｓの先端が線１０Ｃｒに到達して、ビームスポットＢｓが切断溝形成領域Ｒｓ１０の幅と半分だけ重なる状態をオーバラップ量５０％とする。このときの第２のスリットＳ２の終点座標は線１０ｄＢｓ上に位置する。

第２のスリットＳ２を形成するときのビームスポットＢｓの先端が線１０ｄＢｓに到達して、ビームスポットＢｓが切断溝Ｓ１０の幅と重ならない状態をオーバラップ量０％とする。このときの第２のスリットＳ２の終点座標は、線１０ｄＢｓの手前側に、線１０ｄＢｓからビームスポットＢｓの半径の距離だけずらした位置である。レーザ加工機２００が、第２のスリットＳ２の先端が切断溝形成領域Ｒｓ１０に到達するよう板金Ｗを切断するとは、第２のスリットＳ２を形成するときのビームスポットＢｓと切断溝形成領域Ｒｓ１０とのオーバラップ量が０％以上、１００％以下であることを意味する。

押圧片１１がパーツ１０を押圧する作用のみを奏すればよいのであれば、第２のスリットＳ２と切断溝Ｓ１０とのオーバラップ量は０％～１００％のいずれのオーバラップ量でもよい。第２のスリットＳ２を形成するときのビームスポットＢｓの先端を切断溝形成領域Ｒｓ１０内に位置させると、押圧片１１の自由端１１２をパーツ１０に溶着させることができ、板金Ｗに対するパーツ１０の保持力を大きくすることができる。このとき、押圧片１１は押圧溶着片として作用する。押圧片１１の湾曲による押圧力に押圧片１１の溶着による保持力を加えたパーツ１０の保持力を最大とするために、オーバラップ量を１００％とすることが好ましい。

図７は、アプローチ用スリットＳａ０を省略した押圧片形成スリットＳｐｐを拡大して示している。図７に示すように、押圧片形成スリットＳｐｐは、アプローチ用スリットＳａ０を有さず、第１のスリットＳ１及び第２のスリットＳ２のみによって構成されていてもよい。レーザ加工機２００は、パーツ１０の端部１０ｅから距離Ｄｂだけ離隔した点Ｐ１にピアスＰｓ１を形成し、点Ｐ１から点Ｐ２まで第１のスリットＳ１を形成する。ピアスＰｓ１とパーツ１０との距離が近いと、ピアスＰｓ１を形成するときのスパッタがパーツ１０に付着することがある。図４に示すように、パーツ１０の端部１０ｅから距離Ｄａだけ離隔した点Ｐ０にピアスＰｓ０を形成してアプローチ用スリットＳａ０を形成するのは、スパッタがパーツ１０に付着しないようにするためである。

先細形状の押圧片（押圧溶着片）１１を形成するという目的を達成するには、アプローチ用スリットＳａ０を形成する必要はない。よって、レーザ加工機２００は、板金Ｗを図７に示す押圧片形成スリットＳｐｐを形成してもよい。例えば、特許第６５３８９１１号公報に記載のスパッタを吹き飛ばす方向を制御する技術を採用すれば、アプローチ用スリットＳａ０を形成しなくても、スパッタがパーツ１０に付着しないようにすることが可能である。

図８は、特許文献１または２に記載の矩形状の押圧片１１’を形成する押圧片形成スリットＳｐｐ’を拡大して示している。レーザ加工機２００は、点Ｐ１’から点Ｐ２’まで端部１０ｅと平行の第１のスリットＳ１’を形成する。レーザ加工機２００は、点Ｐ２から端部１０ｅの近傍に到達する第２のスリットＳ２’を形成する。図８においては、距離Ｄａを図４における距離Ｄａと同じとすれば、アプローチ長さはＡＬより長いＡＬ’であり、端部１０ｅから点Ｐ１’までの距離は距離Ｄｂより短い距離Ｄｂ’であり、端部１０ｅから点Ｐ２’までの距離は距離Ｄｃより長い距離Ｄｃ’である。距離Ｄｃ’は距離Ｄｂ’と同じである。

図９Ａは、図３Ｂに示すパーツ１０を板金Ｗより取り外した状態を部分的に示している。板金Ｗよりパーツ１０が取り外されて、開口１０ｏｐが形成されている。図９Ｂは、比較のため、図８に示す矩形状の押圧片１１’を形成したパーツを板金Ｗより取り外した状態を部分的に示している。板金Ｗよりパーツが取り外されて、開口１０ｏｐ’が形成されている。図９Ａと図９Ｂとは、押圧片１１または１１’の長さである距離Ｌを同じとし、根元部１１１及び１１１’の幅のみを異ならせている。

押圧片１１及び１１’は、それぞれ、根元部１１１及び１１１’から変形して自由端１１２及び１１２’側が起き上がる。根元部１１１の幅の広い押圧片１１を用いると、根元部１１１の断面二次モーメントを増加させることができるので、押圧片１１が起き上がる高さを抑えることができる。図９Ａに示す押圧片１１を用いたときの押圧片１１が起き上がる高さをＨａ、図９Ｂに示す押圧片１１’を用いたときの押圧片１１’が起き上がる高さをＨｂとする。本発明者による検証によって、高さＨａは高さＨｂよりも格段に低くなることが確認されている。また、図９Ａに示す押圧片１１を用いると、押圧片１１がパーツの内側に回転する捩れが低減され、押圧片１１上にスケルトンが重なることがほぼなくなる。

よって、押圧片１１を用いると、板金Ｗよりパーツ１０を取り外した後のスケルトンを積み重ねて配置するときの枚数を、押圧片１１’を用いる場合よりも多くすることができる。

さらに、本発明者による検証によって、次のことが確認されている。距離Ｄｃを距離Ｄｃ’より短くすると、押圧片１１のパーツ１０への溶着による保持力を大きくすることができる。距離Ｄｂと距離Ｄｂ’とが同じ距離であるとすれば、距離Ｄｃが距離Ｄｃ’より短い押圧片１１を用いる方が、保持力を大きくすることができる。

図１０は、先細形状の押圧片１１と矩形状の押圧片１１’とで、距離ＤｂまたはＤｂ’を変化させたときに、保持力がどのように変化するかを示している。板金Ｗを冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ：Steel Plate Cold Commercial）とし、板金Ｗの板厚を１．６ｍｍ、距離Ｄｃを０．６ｍｍとしている。ここでは、図３Ｂと同様に、正方形のパーツを対向する２対の押圧片１１または１１’で保持した状態で、パーツを取り外すのに要する力を保持力としている。図１０より分かるように、距離Ｄｂと距離Ｄｂ’とが同じであれば、先細形状の押圧片１１の方が矩形状の押圧片１１’よりも保持力が大きい。

また、目標とする保持力を１５Ｎとすると、押圧片１１’を用いた場合では距離Ｄｂ’は２．２５ｍｍとなり、押圧片１１を用いた場合では距離Ｄｂは３．２５ｍｍとなる。同じ保持力を得るために、根元部１１１の幅を１ｍｍ広くすることができる。根元部１１１の幅が広くなれば、図９Ａに示すように、押圧片１１が起き上がる高さＨａを低くすることができる。なお、目標とする保持力とは、板金Ｗの加工時に吹き付けられるアシストガスによって複数の押圧片１１によるパーツ１０の保持が外れない程度の力である。

図１１は押圧片形成スリットＳｐｐの第１の変形例を拡大して示しており、図１２は押圧片形成スリットＳｐｐの第２の変形例を拡大して示している。第１の変形例において、押圧片形成スリットＳｐｐは、第１のスリットＳ１の代わりに、点Ｐ１から点Ｐ１１までの端部１０ｅと平行のスリットＳ１１と、点Ｐ１１から点Ｐ２までの傾斜したスリットＳ１２とを含む。第２の変形例において、押圧片形成スリットＳｐｐは、第１のスリットＳ１の代わりに、点Ｐ１から点Ｐ１１までの端部１０ｅと平行のスリットＳ１１と、点Ｐ１１から点Ｐ１２までの端部１０ｅに向かうスリットＳ１３と、点Ｐ１２から点Ｐ２までの端部１０ｅと平行のスリットＳ１４とを含む。

図示しないが、押圧片形成スリットＳｐｐは、第１のスリットＳ１の代わりに、点Ｐ１からの傾斜したスリットと、その傾斜したスリットに続く端部１０ｅと平行のスリットとを含んでもよい。

第１または第２の変形例でも、押圧片１１のパーツ１０への溶着による保持力を大きくすることができ、パーツ１０を板金Ｗより取り外したときの押圧片１１が起き上がる高さを抑えることができる。但し、パーツ１０の端部１０ｅに対して傾斜した一直線状の第１のスリットＳ１を用いる方が、板金Ｗの切断が簡略であるので好ましい。一直線状の第１のスリットＳ１を用いると、加工プログラムを簡略にでき、押圧片形成スリットＳｐｐの形成時間を短くすることができる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すパーツ１０は端部１０ｅが直線のパーツである。図１３は、パーツの円弧状の端部に先細形状の押圧片Ｓｐｐを形成した部分を拡大して示している。図１３に示すように、パーツが円弧状の端部１０ｅａｃを有する場合でも、押圧片１１と同様の押圧片１１ａｃを形成することが可能である。図１３において、図４と実質的に同一部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。図１３に示す押圧片形成スリットＳｐｐは、点Ｐ１から点Ｐ２まで円弧状のスリットＳ１ａｃを含む。スリットＳ１ａｃの曲率半径は、パーツの半径Ｒよりも大きい（Ｒ＋Ｄｂ）である。

図１４は、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法によって板金Ｗより切り出されるパーツ２０の内周端部に後述する押圧片２１が形成された状態を示している。図１４に示すように、レーザ加工機２００は、板金Ｗに例えば正方形の開口を形成し、開口の外側をパーツ２０とするよう板金Ｗを加工する場合がある。図１４において、図３Ｂと実質的に同一部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。

レーザ加工機２００は、パーツ２０の開口を形成する領域側の端部２０ｅに沿って、押圧片形成スリットＳｐｐを形成する。パーツ２０の端部２０ｅはパーツ２０の内周端部である。レーザ加工機２００は、開口を形成する領域側にピアスＰｓ２０及びアプローチ用スリットＳａ２０を形成して、パーツ２０の内周全体を切断する。図１４における切断溝形成領域は図６に示す切断溝形成領域Ｒｓ２０である。これによって、パーツ２０の内周には切断溝Ｓ２０が形成され、パーツ２０を押圧する押圧片２１が形成される。

図１４においても、押圧片形成スリットＳｐｐの形状を図１１に示す第１の変形例または図１２に示す第２の変形例と同様の形状としてもよい。

ところで、パーツ１０または２０の押圧片として矩形状の押圧片１１’を用い、パーツ１０または２０を取り外したときに自由端１１２’の起き上がりが問題となるのは、板金Ｗが所定の板厚までの薄板である場合である。所定の板厚は例えば１．６ｍｍである。そこで、板金Ｗの板厚が所定の板厚までであれば、先細形状の押圧片１１を用い、板厚が所定の板厚を超えれば、矩形状の押圧片１１’を用いてもよい。先細形状の押圧片１１を用いるときの自由端１１２の幅（距離Ｄｃ）は、根元部１１１の幅（距離Ｄｂ）とは無関係に例えば０．６ｍｍとすればよい。矩形状の押圧片１１’を用いるときの自由端１１２’の幅（距離Ｄｃ’）は根元部１１１’の幅（距離Ｄｂ’）と同じである。

以上説明した１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ切断方法を実現するには、加工プログラム作成装置１００が、次の第１～第３の機械制御コードを含む加工プログラムを作成して、ＮＣ装置２０１がその加工プログラムに基づいて加工機本体２０２を制御すればよい。

第１の機械制御コードは、板金Ｗより切り出されるパーツ１０（２０）の外周（内周）の複数の箇所において第１のスリットＳ１を形成するためのコードである。第１のスリットＳ１は、板金Ｗを第１の点Ｐ１から第２の点Ｐ２までレーザビームによって切断するスリットである。第１の点Ｐ１は、パーツ１０（２０）の端部１０ｅ（２０ｅ）からパーツ１０（２０）の外側に第１の距離Ｄｂだけ離隔した位置の点である。第２の点Ｐ２は、端部１０ｅ（２０ｅ）からパーツ１０（２０）の外側に第１の距離Ｄｂより短い第２の距離Ｄｃだけ離隔し、かつ端部１０ｅ（２０ｅ）に沿った方向に第３の距離Ｌだけ離隔した位置の点である。

第２の機械制御コードは、第２のスリットＳ２を形成するためのコードである。第２のスリットＳ２は、第２の点Ｐ２から端部１０ｅ（２０ｅ）に向かい、外周（内周）を切断するときの切断溝Ｓ１０（Ｓ２０）が形成される切断溝形成領域Ｒｓ１０（Ｒｓ２０）に到達するよう、板金Ｗをレーザビームによって切断するスリットである。

第３の機械制御コードは、切断溝形成領域Ｒｓ１０（Ｒｓ２０）に切断溝Ｓ１０（Ｓ２０）を形成するよう、端部１０ｅ（２０ｅ）に沿って板金Ｗをレーザビームによって切断するコードである。

加工プログラム作成装置１００は、板金Ｗが上記の所定の板厚を超えるとき、図４または図７に示す第１のスリットＳ１を形成するための第１の機械制御コードに代えて、図８に示すパーツ１０の端部１０ｅと平行の第１のスリットＳ１’を形成するための第４の機械制御コードを含む加工プログラムを作成してもよい。

本発明は以上説明した１またはそれ以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。板金Ｗは冷間圧延鋼板または熱間圧延鋼板（ＳＰＨＣ：Steel Plate Hot Commercial）である軟鋼板であってもよいし、ステンレス鋼板であってもよい。正方形または長方形のパーツの外周または内周の複数の箇所に形成される押圧片形成スリットＳｐｐは、パーツの大きさによっては１対であってもよい。円形のパーツの外周または内周の複数の箇所に形成される押圧片形成スリットＳｐｐは、等角度間隔で配置された２つ、３つ、または４つであってもよい。

１００ 加工プログラム作成装置
２００ レーザ加工機
２０１ ＮＣ装置
２０２ 加工機本体
２０３ レーザ発振器
２０４ アシストガス供給装置
Ｗ 板金

図４に示すように、レーザ加工機２００は、パーツ１０の端部１０ｅから端部１０ｅと直交する方向に所定の距離Ｄａだけ離隔した点Ｐ０にレーザビームを照射してピアスＰｓ０を形成する。図３Ａに示すパーツ１０の端部１０ｅはパーツ１０の外周端部である。続けて、レーザ加工機２００は、点Ｐ０から、端部１０ｅから端部１０ｅと直交する方向に距離Ｄｂ（第１の距離）だけ離隔した点Ｐ１まで、端部１０ｅに直交する方向にレーザビームを移動させて板金Ｗを切断する。これによって、ピアスＰｓ０から点Ｐ１までのアプローチ用スリットＳａ０が形成される。距離Ｄｂは距離Ｄａより短い距離である。アプローチ用スリットＳａ０の長さ（アプローチ長さ）はＡＬである。

次に、レーザ加工機２００は、点Ｐ１から、端部１０ｅから端部１０ｅと直交する方向に距離Ｄｃ（第２の距離）だけ離隔し、かつ端部１０ｅに沿った方向に距離Ｌ（第３の距離）だけ離隔した点Ｐ２まで、レーザビームを移動させて板金Ｗを切断する。これによって、点Ｐ１から点Ｐ２までの第１のスリットＳ１が形成される。距離Ｄｃは距離Ｄｂより短い距離である。第１のスリットＳ１は、端部１０ｅと平行ではなく、点Ｐ１から点Ｐ２に向かうに従って端部１０ｅに近付くよう傾斜している。図３Ａ及び図３Ｂに示す第１のスリットＳ１は、端部１０ｅに対して傾斜する一直線状のスリットである。

図３Ｂに示すように、レーザ加工機２００は、パーツ１０の端部１０ｅから離隔した位置にレーザビームを照射してピアスＰｓ１０を形成する。続けて、レーザ加工機２００は、ピアスＰｓ１０から端部１０ｅに向かってレーザビームを移動させて板金Ｗを切断する。これによって、アプローチ用スリットＳａ１０が形成される。さらに、レーザ加工機２００は、矢印で示す方向に、端部１０ｅに沿ってレーザビームを移動させてパーツ１０の外周全体を切断する。これによって、パーツ１０の外周にはパーツ１０の全体を囲うスリットである切断溝Ｓ１０が形成される。切断溝Ｓ１０を形成するときの矢印で示す切断方向は、第１のスリットＳ１を形成するときの切断方向における端部１０ｅと平行方向のベクトル成分と同じ方向である。

図８は、特許文献１または２に記載の矩形状の押圧片１１’を形成する押圧片形成スリットＳｐｐ’を拡大して示している。レーザ加工機２００は、点Ｐ１’から点Ｐ２’まで端部１０ｅと平行の第１のスリットＳ１’を形成する。レーザ加工機２００は、点Ｐ２’から端部１０ｅの近傍に到達する第２のスリットＳ２’を形成する。図８においては、距離Ｄａを図４における距離Ｄａと同じとすれば、アプローチ長さはＡＬより長いＡＬ’であり、端部１０ｅから点Ｐ１’までの距離は距離Ｄｂより短い距離Ｄｂ’であり、端部１０ｅから点Ｐ２’までの距離は距離Ｄｃより長い距離Ｄｃ’である。距離Ｄｃ’は距離Ｄｂ’と同じである。

第１の機械制御コードは、板金Ｗより切り出されるパーツ１０（２０）の外周（内周）の複数の箇所において第１のスリットＳ１を形成するためのコードである。第１のスリットＳ１は、板金Ｗを第１の点Ｐ１から第２の点Ｐ２までレーザビームによって切断するスリットである。第１の点Ｐ１は、パーツ１０（２０）の端部１０ｅ（２０ｅ）からパーツ１０（２０）の外側（内側）に第１の距離Ｄｂだけ離隔した位置の点である。第２の点Ｐ２は、端部１０ｅ（２０ｅ）からパーツ１０（２０）の外側（内側）に第１の距離Ｄｂより短い第２の距離Ｄｃだけ離隔し、かつ端部１０ｅ（２０ｅ）に沿った方向に第３の距離Ｌだけ離隔した位置の点である。

Claims (4)

1. 板金より切り出されるパーツの外周または内周の複数の箇所において、前記パーツの端部から前記パーツの外側に第１の距離だけ離隔した第１の点から、前記端部から前記パーツの外側に前記第１の距離より短い第２の距離だけ離隔し、かつ前記端部に沿った方向に第３の距離だけ離隔した第２の点まで、前記板金をレーザビームによって切断して第１のスリットを形成し、
   前記第２の点から前記端部に向かい、前記外周または前記内周を切断するときの切断溝が形成される切断溝形成領域に到達するよう、前記板金をレーザビームによって切断して第２のスリットを形成し、
   前記切断溝形成領域に前記切断溝を形成するよう、前記端部に沿って前記板金をレーザビームによって切断する
   レーザ切断方法。
2. 前記第２のスリットを形成するときのビームスポットの先端を前記切断溝形成領域内に位置させる請求項１に記載のレーザ切断方法。
3. 前記第１のスリット、前記第２のスリット、及び前記切断溝で囲まれた領域が押圧片を形成し、
   前記切断溝が形成されると、前記押圧片の自由端が前記端部側に湾曲して前記パーツを押圧し、かつ、前記パーツに溶着される
   請求項２に記載のレーザ切断方法。
4. 前記第１のスリットが前記第１の点から前記第２の点に向かうに従って前記端部に近付くように、前記第１のスリットを前記端部に対して傾斜する一直線状のスリットとする請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ切断方法。

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