JP4705139B2 - レーザ切断装置、レーザ切断方法及びレーザ切断システム - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ切断装置、レーザ切断方法及びレーザ切断システムに関する。本発明は、更に詳しくは、簡易な制御によって様々な形状の部品をレーザ切断できると共に、切断済みの部品への粉塵等の付着や疵付きを防止でき且つその部品を確実に支持して送り出すことができるレーザ切断装置及びレーザ切断方法に関する。さらに、本発明は、専用型や板巾の異なる多数のコイル材を必要とせず、それらの在庫数やスペースと共にコイル材の巻き戻し数等を極力低減でき多品種少量生産に好適で極めてコンパクトなレーザ切断システムに関する。
本発明は、例えば、自動車等のプレス部品の素材部品としてのブランク材のレーザ切断及びこれに関連する分野に広く利用される。
近年、自動車のモデルチェンジは頻繁に実施され、そのたびにプレス部品は増加の一途である。このため、プレス素材を供給するコイルセンターへの小ロットブランク材の供給要請が増加する。そして、このコイルセンターのブランキングラインでは、歩留り向上の観点より、コイルから巻き出される板状の材料をブランキングプレスにより切断して、ブランク材を得るようにしている。
しかし、上記ブランキングラインでは、各部品毎の専用型を必要とし、それら専用型の保管及び保全のため広大なスペースと人員が必要である。また、多品種のブランク材を加工するために、板巾の異なる多数のコイル材を持つ必要がある。従って、それらの在庫数やスペースが増加し、また、専用コイル材の巻き戻しが増え生産性が低下しそれらの在庫数やスペースも増加する。さらに、海外生産が増えているが、生産量が多くなくブランキングラインの導入が困難であった。
このため最近、ブランキングラインにレーザ切断による異形加工を利用することが検討されている。即ち、従来のレーザ切断システムとして、例えば、コイル材を板状の材料を巻き出し可能に支持するコイル材支持装置と、このコイル材支持装置の下流側に配設され且つ材料を平坦に伸ばすレベラ装置と、このレベラ装置の下流側に配設され且つ材料をレーザ切断するレーザ切断装置と、このレーザ切断装置の下流側に配設され且つ切断済みの部品(製品部品、スクラップ部品等)を回収する回収装置と、を備えるものが知られている{特開2002−59288号公報(以下、特許文献1と記載する。)参照。}。
そして、コイル材から巻き出された材料が、材料移送手段により送り方向に送り出され、水平面内で移動する加工ヘッドによりレーザ切断され、その後、材料支持手段により切断済みの部品が送り出される。
また、上記剣山コンベアでは、通常、この剣山コンベアを構成する多数の支持部材に、加工ヘッドから照射され材料を透過したレーザ光が直接当たって劣化してしまう。従って、レーザ光が同じ場所に繰返し照射されると、支持部材の強度が低下し切断に至る恐れがあり、定期的な交換が必要であった。
さらに、材料支持手段(送りテーブル51)を構成する多数の支持部材に、加工ヘッドからのレーザ光が直接当たり劣化することがなく、これらの支持部材の交換を必要としない。
また、上記特許文献1及び特許文献2のレーザ切断装置では、多数の支持部材を有する剣山コンベア又は剣山テーブルを使用しているので、剣山のピッチ間隔によっては、切断済みの部品(特に、小物部品等)を確実に支持して送り出すことができないといった問題があった。さらに、剣山コンベア又は剣山テーブルに支持された切断済みの部品を搬送ロボット等を利用して吸着保持する場合、切断済みの部品が剣山コンベア又は剣山テーブルに押圧されることとなり、切断済みの部品の裏面に疵が付いてしまう恐れがあった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、簡易な制御によって様々な形状の部品をレーザ切断できると共に、切断済みの部品への粉塵等の付着や疵付きを防止でき且つその部品を確実に支持して送り出すことができるレーザ切断装置及びレーザ切断方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記レーザ切断装置を用いて、専用型や板巾の異なる多数のコイル材を必要とせず、それらの在庫数やスペースと共にコイル材の巻き戻し数等を極力低減できる多品種少量生産に好適で極めてコンパクトなレーザ切断システムを提供することを他の目的とする。
1.板状の材料を送り方向に移送する材料移送手段と、
前記材料に向けてレーザ光を照射可能な加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記材料の送り方向及び幅方向に移動させるためのヘッド移動手段と、
前記材料移送手段により移送される前記材料を支持し、且つ、前記加工ヘッドの送り方向への移動に伴って前記材料の支持領域を送り方向に拡縮する上流側支持手段と、
前記加工ヘッドにより前記材料をレーザ切断して得られる切断済み部品を支持し、且つ、前記加工ヘッドの送り方向への移動に伴って前記切断済みの部品の支持領域を送り方向に拡縮する下流側支持手段と、を備え、
前記上流側支持手段が、ローラコンベア機構により構成されており、前記下流側支持手段が、ベルトコンベア機構により構成されていることを特徴とするレーザ切断装置。
2.前記ローラコンベア機構は、送り方向に沿って伸縮可能な伸縮具と、前記伸縮具に送り方向に沿って設けられる複数の支持部と、前記複数の支持部に回転自在に支持される複数の支持ローラと、を有する上記1.記載のレーザ切断装置。
3.前記ローラコンベア機構は、送り方向に沿って移動自在でかつ収納位置に収納可能なシャッタ部材と、前記シャッタ部材に回転自在に支持される複数の支持ローラと、を有する上記1.記載のレーザ切断装置。
4.前記ベルトコンベア機構が、送り方向に沿って変位自在な変位ローラと、該変位ローラと送り方向に所定の間隔をもって対向し且つ変位不能な基準ローラと、前記変位ローラ及び前記基準ローラの間に巻き回される無端状ベルトと、該無端状ベルトの張力を調整する張力調整手段と、を有する上記1.記載のレーザ切断装置。
5.前記ベルトコンベア機構が、送り方向に沿って変位自在な変位ローラと、該変位ローラと送り方向に所定の間隔をもって対向し且つ変位不能な基準ローラと、前記変位ローラ及び前記基準ローラの間に巻き回される無端状ベルトと、該無端状ベルトの張力を調整する張力調整手段と、を有する上記2.記載のレーザ切断装置。
6.前記ベルトコンベア機構が、送り方向に沿って変位自在な変位ローラと、該変位ローラと送り方向に所定の間隔をもって対向し且つ変位不能な基準ローラと、前記変位ローラ及び前記基準ローラの間に巻き回される無端状ベルトと、該無端状ベルトの張力を調整する張力調整手段と、を有する上記3.記載のレーザ切断装置。
7.前記張力調整手段が、送り方向を含む平面内で変位自在で且つ前記無端状ベルトに巻き回される張力調整用ローラを有する上記4.乃至6.のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
8.前記張力調整用ローラが、上下方向に移動する上記7.記載のレーザ切断装置。
9.前記変位ローラが、前記ヘッド移動手段を構成し且つ送り方向に沿って移動可能なスライド部材に回転自在に支持される上記4.乃至8.のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
10.前記無端状ベルトが、ウレタンゴム又は表面側にシリコン層が設けられたウレタンゴムよりなる上記4.乃至9.のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
11.前記加工ヘッドの下方部で粉塵を回収する集塵手段を備え、
前記集塵手段が、送り方向に移動可能で且つ前記材料の幅方向に沿う上端開口部を備える集塵箱を有し、
前記集塵箱が、前記ヘッド移動手段を構成し且つ送り方向に沿って移動可能なスライド部材に固定される上記1.乃至10.のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
12.前記材料をせん断により切断する材料切断手段を備え、
前記材料切断手段が、相対的に近接・離反する上下一対の切断刃を有する上記1.乃至11.のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
13.前記材料移送手段が、前記材料を表裏方向から挟持可能な一対の移送ローラと、少なくとも一方の前記移送ローラを回転させる駆動源と、を有する上記1.乃至12.のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
14.前記加工ヘッドが、光ファイバにより伝送されるレーザ光を照射可能である上記1.乃至13.のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
15.前記加工ヘッドが、前記材料との対向間隔を検出する検出手段を有する上記1.乃至14.のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
16.上記1.記載のレーザ切断装置を用いるレーザ切断方法であって、
前記材料をレーザ切断する際、前記加工ヘッドの送り方向への移動に伴って、前記上流側支持手段の前記材料の前記支持領域を送り方向に拡縮させると共に、前記下流側支持手段の前記切断済みの部品の前記支持領域を送り方向に拡縮させることを特徴とするレーザ切断方法。
17.前記材料をレーザ切断する際、前記加工ヘッドの下方部で粉塵を集塵手段により回収する上記16.記載のレーザ切断方法。
18.レーザ切断及びせん断による切断を組み合わせて前記材料を切断する上記16.又は17.記載のレーザ切断方法。
19.コイル材から板状の材料を巻き出し可能に該コイル材を支持するコイル材支持装置と、該コイル材支持装置の下流側に配設され且つ前記コイル材から巻き出された前記材料を平坦に伸ばすレベラ装置と、該レベラ装置の下流側に配設され且つ該レベラ装置で平坦に伸ばされた前記材料を切断する上記1.記載の前記レーザ切断装置と、を備えることを特徴とするレーザ切断システム。
20.前記レベラ装置と前記レーザ切断装置との間に配設され、且つ、前記レベラ装置で平坦に伸ばされた前記材料にループ部を形成するためのループ形成装置を備える上記19.記載のレーザ切断システム。
21.前記レーザ切断装置の下流側に配設され、且つ、切断済みの部品である製品部品及びスクラップ部品を分離して回収する分離回収装置を備える上記19.記載のレーザ切断システム。
22.前記分離回収装置が、搬送手段と、前記搬送手段により搬送される移載部材と、前記移載部材に設けられ且つ前記製品部品を吸着するための吸着手段と、該移載部材に設けられ且つ前記スクラップ部品を下方に押圧するための押圧手段と、前記吸着手段の吸着・解除を制御する制御手段と、を備える上記21.記載のレーザ切断システム。
23.前記分離回収装置が、搬送手段と、前記搬送手段により搬送される移載部材と、前記移載部材に設けられ且つ前記製品部品を吸着するための第1吸着手段と、該移載部材に設けられ且つ前記スクラップ部品を吸着するための第2吸着手段と、前記第1吸着手段及び前記第2吸着手段の吸着・解除を制御する制御手段と、を備える上記21.記載のレーザ切断システム。
また、レーザ切断の際に、加工ヘッドの送り方向への移動に伴って、上流側支持手段による材料の支持領域が送り方向に拡縮されると共に、下流側支持手段による切断済みの部品の支持領域が送り方向に拡縮される。従って、上流側支持手段と下流側支持手段との間であって加工ヘッドの直下部には常に空間が形成され、材料を透過するレーザ光が上流側及び下流側支持手段に直接当たることがなく、これらの支持手段を定期的に交換する必要がない。さらに、上記空間に集塵手段を設ければ、切断済みの部品への粉塵等の付着を防止することができる。
また、前記加工ヘッドの下方部で粉塵を回収する集塵手段を備える場合は、レーザ切断時に発生する粉塵を確実に回収することができる。
また、前記材料をせん断により切断する材料切断手段を備える場合は、レーザ切断及びせん断による切断を選択的に組み合わせることができ、部品の形状によっては、生産効率を極めて向上させることができる。
また、前記上流側支持手段がベルトコンベア機構又はローラコンベア機構により構成される場合は、上流側支持手段によって、材料を疵付けることなくより確実に支持して送り出すことができる。
また、前記張力調整手段が、送り方向を含む平面内で変位自在で且つ前記無端状ベルトに巻き回される張力調整用ローラを有する場合は、無端状ベルトの張力をより確実に適正な値に保持することができる。
また、前記材料移送手段が、前記材料を表裏方向から挟持可能な一対の移送ローラと、少なくとも一方の前記移送ローラを回転させる駆動源と、を有する場合は、材料をより確実に送り方向に送り出すことができると共に、移送手段を簡易・安価な構造とすることができる。
また、前記集塵箱が、前記ヘッド移動手段を構成し且つ送り方向に沿って移動可能なスライド部材に固定される場合は、加工ヘッドと集塵箱とを正確に同調させて送り方向へ移動させることができる。また、集塵箱を移動させるための専用の駆動源を必要とせず、集塵手段をより簡易・安価な構造とすることができる。
また、前記材料切断手段が、相対的に近接・離反する上下一対の切断刃を有する場合は、材料をより速く切断できると共に、材料切断手段を簡易・安価な構造とすることができる。
さらに、前記加工ヘッドが、光ファイバにより伝送されるレーザ光を照射可能である場合は、ヘッド移動手段の軽量化を図ることができ、高速レーザ切断を実現できる。
また、レーザ切断の際に、加工ヘッドの送り方向への移動に伴って、上流側支持手段による材料の支持領域が送り方向に拡縮されると共に、下流側支持手段による切断済みの部品の支持領域が送り方向に拡縮される。従って、上流側支持手段と下流側支持手段との間であって加工ヘッドの直下部には常に空間が形成され、材料を透過するレーザ光が上流側及び下流側支持手段に直接当たることがなく、これらの支持手段を定期的に交換する必要がない。さらに、上記空間に集塵手段を設ければ、切断済みの部品への粉塵等の付着を防止することができる。
また、前記材料をレーザ切断する際、前記加工ヘッドの下方部で粉塵を集塵手段により回収する場合は、切断済みの部品への粉塵等の付着をより確実に防止することができる。
さらに、レーザ切断及びせん断による切断を選択的に組み合わせて前記材料を切断する場合は、部品の形状によっては、生産効率良く材料を切断することができる。
また、前記レベラ装置と前記レーザ切断装置との間に配設され、且つ、前記レベラ装置で平坦に伸ばされた前記材料にループ部を形成するためのループ形成装置を備える場合は、レベラ装置とレーザ切断装置との間の材料送り量の差を吸収することができる。
さらに、前記前記レーザ切断装置の下流側に配設され、且つ、切断済みの部品である製品部品及びスクラップ部品を分離して回収する分離回収装置を備える場合は、製品部品及びスクラップ部品を容易に分離して回収することができる。
本発明について以下に詳しく説明する。
(レーザ切断システム)
本実施形態に係るレーザ切断システムは、以下に述べるコイル材支持装置、レベラ装置及びレーザ切断装置を備えて構成される。
このレーザ切断システムは、例えば、以下に述べるループ形成装置、分離回収装置及びレーザ溶接装置のうちの少なくとも一方を備えることができる。
上記「レベラ装置」は、上記コイル材支持装置の下流側に配設され、且つ、コイル材から巻き出された材料を平坦に延ばし得る限り、その構造、大きさ等は特に問わない。
上記「ループ形成装置」は、上記レベラ装置と後述するレーザ切断装置との間に配設され、且つ、レベラ装置で平坦に伸ばされた材料にループ部を形成させ得る限り、その構造、大きさ等は特に問わない。
上記「分離回収装置」は、後述するレーザ切断装置の下流側に配設され、且つ、切断済みの部品である製品部品とスクラップ部品とを分離して回収し得る限り、その構造、大きさ等は特に問わない。
(1)後述する下流側支持手段により送り出される製品部品を案内するガイド手段と、このガイド手段により案内される製品部品を集積して回収する集積回収手段と、後述する下流側支持手段により送り出されるスクラップ部品を回収する回収手段とを備える形態(図7参照。)。(2)搬送手段(例えば、搬送ロボット等)と、この搬送手段により搬送される移載部材と、この移載部材に設けられ且つ製品部材を吸着するための吸着手段と、この移載部材に設けられ且つスクラップ部品を下方に押圧するための押圧手段と、上記吸着手段の吸着・解除を制御する制御手段と、を備える形態{図6(a)参照。}。(3)搬送手段(例えば、搬送ロボット等)と、この搬送手段により搬送される移載部材と、この移載部材に設けられ且つ製品部品を吸着するための第1吸着手段と、この移載部材に設けられ且つスクラップ部品を吸着するための第2吸着手段と、これら第1及び第2吸着手段の吸着・解除を制御する制御手段と、を備える形態{図6(b)参照。}。
本実施形態に係るレーザ切断装置は、以下に述べる材料移送手段、加工ヘッド、ヘッド移動手段、上流側支持手段及び下流側支持手段を備える。
このレーザ切断装置は、例えば、以下に述べる集塵手段及び材料切断手段のうちの少なくとも一方を備えることができる。
通常、上記コイル材の寸法精度は正方向に許容されるので、上記加工ヘッドが、材料の幅方向の中心を原点位置とすることが好ましい。
また、YAGレーザ光を使用する場合、例えば、出力分岐やタイムシェアによって、複数の加工ヘッドでレーザ切断を行うことができる。これにより、材料の巾方向の端部のスリット加工と異形材の加工とを同時に行うことができ、生産性を大幅に向上させることができる。
尚、上記ヘッド移動手段は、例えば、NCデータに基づいて制御されることができる。このNCデータは、通常、CADデータから変換されたデータである。従って、段取り替え等の際にデータ交換するだけで簡易にこれに対応することができ、従来のようにブランキングプレスを用いるものに比べ、型保管、型保全のための広大なスペースを必要としない。
尚、上記下流側支持手段には、切断済みの部品の他に、切断前の材料の送り方向の先端部が支持されることとなる。
また、上記上流側支持手段及び下流側支持手段は、例えば、上記ヘッド移動手段を構成し且つ送り方向に移動可能なスライド部材に連繋され、このスライド部材の送り方向への移動によって、夫々の支持領域が送り方向に拡縮されることができる。即ち、上記上流側支持手段及び下流側支持手段は、例えば、上記ヘッド移動手段を構成する駆動源により夫々の支持領域が送り方向に拡縮されることができる。これにより、加工ヘッドの送り方向への移動動作と、上流側支持手段及び下流側支持手段の拡縮動作とをより確実に同期させることができる。さらに、上流側支持手段及び下流側支持手段の専用の駆動源を必要とせず、装置全体として簡易・安価な構造とすることができる。
この変位ローラ及び/又は基準ローラは、例えば、駆動源(例えば、駆動モータ等)により回転駆動されることができる。また、この変位ローラは、例えば、専用の駆動源(例えば、流体シリンダ等)により変位可能であることができる。より簡易・安価な構造にできるといった観点から、この変位ローラが、上述のヘッド移動手段を構成するスライド部材に回転自在に支持されることが好ましい。また、上記無端状ベルトは、例えば、ゴム材(好ましくはウレタンゴム材)よりなることができる。さらに、この無端状ベルトには、例えば、その表面側にシリコン層を設けることができる。
さらに、上記ベルトコンベア機構は、例えば、上記無端状ベルトの上側周回部の裏面を支持する支持部材(例えば、支持板材等)を有することができる。これにより無端状ベルトの上側周回部の弛み等を防止することができる。この支持部材は、例えば、材料の幅方向に沿って設けられることができる。また、支持部材は、例えば、上述のヘッド移動手段を構成する上記スライド部材に設けられることができる。
さらに、上記ローラコンベア機構は、例えば、送り方向に沿って伸縮可能な伸縮具と、この伸縮具に送り方向に沿って設けられる複数の支持部と、複数の支持部に回転自在に支持される複数の支持ローラと、を有することができる。
尚、上記「板状の材料」としては、例えば、コイル材から巻き出された連続的な板材、コイル材から巻き出され予め切断された所定の大きさの板材等を挙げることができる。
また、上記レーザ切断システムによる加工形態としては、例えば、切断済みの部品としての製品部品を連続的に加工する形態{例えば、図10(b)参照。}、切断済みの部品として製品部品及びスクラップ部品を連続的に加工する形態{例えば、図2及び図10(a)参照。}等を挙げることができる。上記「製品部品」とは、通常、プレス部品の素材となるものを意味する。上記「スクラップ部品」とは、通常、再利用又は廃棄される残材を意味する。
本実施形態に係るレーザ切断方法は、材料をレーザ切断する際、上記加工ヘッドの送り方向への移動に伴って、上記上流側支持手段の材料の支持領域を送り方向に拡大(又は縮小)させると共に、上記下流側支持手段の切断済みの部品の支持領域を送り方向に縮小(又は拡大)させる。ここで、通常、材料の支持領域及び切断済みの部品の支持領域が送り方向に拡縮しても、材料の支持領域と切断済みの部品の支持領域との和が所定値となっている。
このレーザ切断方法では、例えば、位置決め固定された状態の材料をレーザ切断することができる。また、このレーザ切断方法では、例えば、加工ヘッドの下方部で粉塵等を回収しつつ材料をレーザ切断することができる。さらに、このレーザ切断方法では、例えば、レーザ切断及びせん断による切断を選択的に組み合わせて材料を切断することができる。
以下、図面を参照して実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、以下の実施例では、「左」「右」とは、板状の材料(以下、単に板材と記載する。)11の幅方向Yを示し、「前」「後」とは、板材の送り方向Xを示すものとする。
本実施例に係るレーザ切断システム1は、図1に示すように、最上流側に配設されるコイル材支持装置2、このコイル材支持装置2の下流側に配設されるレベラ装置3、このレベラ装置3の下流側に配設されるループ形成部4、このループ形成部4の下流側に配設されるレーザ切断装置5及びこのレーザ切断装置5の下流側に配設される分離回収装置6を備えて基本的に構成される。
尚、図2に示すように、分離回収装置6を構成する搬送ロボット8の搬送範囲内には、製品部品を集積回収する2箇所の集積回収部7a,7bが設定されている。
先ず、材料移送手段Aについて説明する。支持フレーム17には、上下一対の移送ローラ18a,18bが配設されている。これら一対の移送ローラ18a,18bは、駆動モータM1(図2参照。)によって間欠的に回転駆動され、移送ローラ18a,18b間に挟持される板材11を送り方向Xに沿って間欠的に移送し得るようになっている。また、各移送ローラ18a,18bは、板材11の段取り替え等のために、駆動シリンダ(図示せず。)により互いに近接・離反可能とされている。さらに、これら一対の移送ローラ18a,18bの上流側には、板材11の下面側を案内支持する縦案内ローラ(図示せず。)、及び板材11の側面側を案内支持する横案内ローラ(図示せず。)が配設されている。
上記スライド部材21には、可動アーム具22の基端側が支持されている。この可動アーム具22の先端側には、板材11にYAGレーザ光を照射可能な上記加工ヘッドBが固定されている。従って、この加工ヘッドBは、送り方向X、板材幅方向Y及び上下方向Zに3次元移動するようになっている。尚、上記加工ヘッドBに対するレーザ発振器(図示せず。)からのYAGレーザの伝送には光ファイバ23が使用されている。
上記集塵箱30は、板材幅方向Yの左右の側壁31a,31b、送り方向Xの前後の側壁32a,32b、及び底壁33より形成されている。一方の側壁31bに形成された連結パイプ部34には適宜吸引源(例えば、吸引ブロア等)が接続され、集塵箱30内に適当な吸引気流を発生させ、レーザ切断時に発生するスパッタや粉塵等が吸引回収されるようになっている。
尚、上記加工ヘッドBの原点位置は、送り方向Xの最上流側で、且つ、板材幅方向Yの中央で、さらに、上下方向Zの最上方側に設定されている。
そして、図5に示すように、スライド部材21の送り方向Xへの移動に伴って、変位ローラ38が送り方向Xに沿って移動すると共に、駆動シリンダS1の作用によって張力調整ローラ39が上下方向に移動する。その結果、加工ヘッドBの所定の加工範囲H(例えば、1000mm)内での送り方向Xへの移動に伴って、ベルトコンベア機構Eによる切断済みの部品の支持領域R1が拡縮されるようになっている。
そして、図5に示すように、スライド部材21の送り方向Xへの移動に伴って、変位ローラ48が送り方向Xに沿って移動すると共に、駆動シリンダS2の作用によって張力調整ローラ49が上下方向に移動する。その結果、加工ヘッドBの所定の加工範囲H(例えば、1000mm)内での送り方向Xへの移動に伴って、ベルトコンベア機構Fによる材料の支持領域R2が拡縮される。
従って、搬送ロボット8の作用で、無端状ベルト40の下流側に対向した状態の移載部材52を下降させると、押圧部材54でスクラップ部品13が無端状ベルト40の表面に押圧されると共に、バキューム部材53で製品部品12が吸着される。その後、移載部材52を上昇させれば、バキューム部材53で吸着された製品部品12も上昇され、この移載部材52を搬送して集積回収部7a(7b)に製品部品12が集積される。一方、無端状ベルト40の周回によって、このベルト40の表面に残されたスクラップ部品13が搬送され、回収箱80(図1参照。)に回収される。
次に、以上のように構成されたレーザ切断システム1の作用について説明する。先ず、図1に示すように、コイル材支持装置2で支持されるコイル材10から連続的に板材11が巻き出される。そのコイル材10から巻き出された板材11は、レベラ装置3でくせ取りされた後、ループ形成部4でループ部が形成され、一対の移送ローラ18a,18b間に送り込まれている。ここで、図3に示すように、上記加工ヘッドBは原点位置に位置している。従って、ベルトコンベア機構Fによる板材の支持領域R2が最縮小状態であり、且つ、ベルトコンベア機構Eによる切断済みの部品の支持領域R1が最拡大状態である。この状態より、一対の移送ローラ18a,18bで板材11が間欠的に送り方向Xに送り出されると、その板材11は、ベルトコンベア機構Fの無端状ベルト50の上側表面で支持される。さらに、その板材11の先端縁部は、ベルトコンベア機構Eの無端状ベルト40の上側表面に支持される。そして、一対の移送ローラ18a,18b間で板材11が位置決め固定される。
その後、一連のレーザ切断作用が終了すると、加工ヘッドBを再び原点位置に戻した状態で、切断済み部品12,13の搬送作用及び板材の送出作用が行われることとなる。即ち、無端状ベルト40の周回駆動によって切断済みの部品12,13が送り方向Xに所定量送り出されると共に、この無端状ベルト40の周回駆動と同調して、無端状ベルト50が周回駆動されると共に、上述のように一対の移送ローラ18a,18bにより板材11が間欠的に送り方向Xへ所定量送り出される。
以上のように本実施例では、ベルトコンベア機構E,Fを有するレーザ切断装置5を用いてレーザ切断システム1を構成したので、コイル材10から巻き出された板材11を連続的に高速・高精度にレーザ切断することができる。従って、従来のブランキングプレスによる材料切断のように専用型の保管及び保全のための広大なスペースや人員を必要としない。また、1つの板巾の材料より多品種のブランク材を加工することができる。その結果、板巾の異なる多数のコイル材を持つ必要がなく、コイル材の在庫数やスペースと共に巻き戻し数等を極力低減させることができ、しかも生産効率や歩留りを大幅に向上させてブランク材を加工することができる。また、レーザ切断することで、切断する材料の板厚の制限がなく、必要最小の剛性でもって極めてコンパクトな設備とすることができる。また、多品種少量生産部品のブランク材を集約して加工・納入することができる。さらに、海外生産部品向けのブランク材を集約して加工し、それらブランク材を、コンテナの平面形状に基づいてモジュール化されたパレット(特許第2732216号公報参照。)に積載し、そのブランク材積載パレットを適宜搬送手段(フォークリフト等)によってコンテナ内でのラッシング作業等を必要とせずコンテナ内に搭載し、そのコンテナを適宜輸送手段(船舶等)で海外へ輸出することができ、海外工場でそのブランク材を利用することができる。以上より、プレスを中心とした需要家に対して大いに貢献でき、またコイル材加工の新分野を提供することができる。
また、レーザ切断の際に、加工ヘッドBの送り方向Xへの移動に伴って、ベルトコンベア機構Eによる切断済み部品の支持領域R1、及びベルトコンベア機構Fによる板材の支持領域R2を送り方向Xに拡縮するようにしたので、各ベルトコンベア機構E,Fの間であって加工ヘッドBの直下部には常に空間(空洞)を形成することができる。その結果、加工ヘッドBから照射され板材を透過したレーザ光が各ベルトコンベア機構E,Fに直接当たることがなく、これらのベルトコンベア機構E,Fを定期的に交換する必要がなく、ランニングコストを必要最小限に抑えることができる。
また、板材11をベルトコンベア機構Fで支持すると共に、製品部品12をベルトコンベア機構Eで支持するようにしたので、板材11及び製品部品12を疵付けることなく確実に支持して送り出すことができる。また、切断済みの部品12,13の形状・大きさに拘わらず、特に、切断済みの部品12,13がどんな小物であっても、これをベルトコンベア機構Fで確実に支持して送り出すことができる。更に、製品部品12を搬送ロボット8及び移載部材52を用いて吸着保持する場合、無端状ベルト40の表面に押し付けられる製品部品12の裏面に疵が付くことがない。
さらに、左右のスライドブロック27a,27bに集塵箱30を取着し、スライド部材21と一体的に集塵箱30が送り方向Xに変位するようにしたので、加工ヘッドBの送り方向Xへの移動に正確に同調させて、集塵箱30を移動させることができ、しかも、集塵箱30の移動のための専用の駆動源を必要とせず簡易・安価な構造とすることができる。
また、図14に示すように、上流側支持手段及び下流側支持手段としてローラコンベア機構70,71を設けてレーザ切断装置を構成することができる。具体的には、収納位置に収納可能であると共に送り方向に沿って移動自在なシャッタ部材72を設け、これらシャッタ部材72に複数の支持ローラ73を回転自在に支持するようにしてもよい。さらに、図15に示すように、無端状ベルト75に集塵箱30を連結し、これら無端状ベルト75に複数の支持ローラ76を回転自在に支持するようにしてもよい。
Claims (23)
- 板状の材料を送り方向に移送する材料移送手段と、
前記材料に向けてレーザ光を照射可能な加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記材料の送り方向及び幅方向に移動させるためのヘッド移動手段と、
前記材料移送手段により移送される前記材料を支持し、且つ、前記加工ヘッドの送り方向への移動に伴って前記材料の支持領域を送り方向に拡縮する上流側支持手段と、
前記加工ヘッドにより前記材料をレーザ切断して得られる切断済み部品を支持し、且つ、前記加工ヘッドの送り方向への移動に伴って前記切断済みの部品の支持領域を送り方向に拡縮する下流側支持手段と、を備え、
前記上流側支持手段が、ローラコンベア機構により構成されており、前記下流側支持手段が、ベルトコンベア機構により構成されていることを特徴とするレーザ切断装置。 - 前記ローラコンベア機構は、送り方向に沿って伸縮可能な伸縮具と、前記伸縮具に送り方向に沿って設けられる複数の支持部と、前記複数の支持部に回転自在に支持される複数の支持ローラと、を有する請求項1記載のレーザ切断装置。
- 前記ローラコンベア機構は、送り方向に沿って移動自在でかつ収納位置に収納可能なシャッタ部材と、前記シャッタ部材に回転自在に支持される複数の支持ローラと、を有する請求項1記載のレーザ切断装置。
- 前記ベルトコンベア機構が、送り方向に沿って変位自在な変位ローラと、該変位ローラと送り方向に所定の間隔をもって対向し且つ変位不能な基準ローラと、前記変位ローラ及び前記基準ローラの間に巻き回される無端状ベルトと、該無端状ベルトの張力を調整する張力調整手段と、を有する請求項1記載のレーザ切断装置。
- 前記ベルトコンベア機構が、送り方向に沿って変位自在な変位ローラと、該変位ローラと送り方向に所定の間隔をもって対向し且つ変位不能な基準ローラと、前記変位ローラ及び前記基準ローラの間に巻き回される無端状ベルトと、該無端状ベルトの張力を調整する張力調整手段と、を有する請求項2記載のレーザ切断装置。
- 前記ベルトコンベア機構が、送り方向に沿って変位自在な変位ローラと、該変位ローラと送り方向に所定の間隔をもって対向し且つ変位不能な基準ローラと、前記変位ローラ及び前記基準ローラの間に巻き回される無端状ベルトと、該無端状ベルトの張力を調整する張力調整手段と、を有する請求項3記載のレーザ切断装置。
- 前記張力調整手段が、送り方向を含む平面内で変位自在で且つ前記無端状ベルトに巻き回される張力調整用ローラを有する請求項4乃至6のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
- 前記張力調整用ローラが、上下方向に移動する請求項7記載のレーザ切断装置。
- 前記変位ローラが、前記ヘッド移動手段を構成し且つ送り方向に沿って移動可能なスライド部材に回転自在に支持される請求項4乃至8のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
- 前記無端状ベルトが、ウレタンゴム又は表面側にシリコン層が設けられたウレタンゴムよりなる請求項4乃至9のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
- 前記加工ヘッドの下方部で粉塵を回収する集塵手段を備え、
前記集塵手段が、送り方向に移動可能で且つ前記材料の幅方向に沿う上端開口部を備える集塵箱を有し、
前記集塵箱が、前記ヘッド移動手段を構成し且つ送り方向に沿って移動可能なスライド部材に固定される請求項1乃至10のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。 - 前記材料をせん断により切断する材料切断手段を備え、
前記材料切断手段が、相対的に近接・離反する上下一対の切断刃を有する請求項1乃至11のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。 - 前記材料移送手段が、前記材料を表裏方向から挟持可能な一対の移送ローラと、少なくとも一方の前記移送ローラを回転させる駆動源と、を有する請求項1乃至12のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
- 前記加工ヘッドが、光ファイバにより伝送されるレーザ光を照射可能である請求項1乃至13のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
- 前記加工ヘッドが、前記材料との対向間隔を検出する検出手段を有する請求項1乃至14のいずれか一項に記載のレーザ切断装置。
- 請求項1記載のレーザ切断装置を用いるレーザ切断方法であって、
前記材料をレーザ切断する際、前記加工ヘッドの送り方向への移動に伴って、前記上流側支持手段の前記材料の前記支持領域を送り方向に拡縮させると共に、前記下流側支持手段の前記切断済みの部品の前記支持領域を送り方向に拡縮させることを特徴とするレーザ切断方法。 - 前記材料をレーザ切断する際、前記加工ヘッドの下方部で粉塵を集塵手段により回収する請求項16記載のレーザ切断方法。
- レーザ切断及びせん断による切断を組み合わせて前記材料を切断する請求項16又は17記載のレーザ切断方法。
- コイル材から板状の材料を巻き出し可能に該コイル材を支持するコイル材支持装置と、該コイル材支持装置の下流側に配設され且つ前記コイル材から巻き出された前記材料を平坦に伸ばすレベラ装置と、該レベラ装置の下流側に配設され且つ該レベラ装置で平坦に伸ばされた前記材料を切断する請求項1記載の前記レーザ切断装置と、を備えることを特徴とするレーザ切断システム。
- 前記レベラ装置と前記レーザ切断装置との間に配設され、且つ、前記レベラ装置で平坦に伸ばされた前記材料にループ部を形成するためのループ形成装置を備える請求項19記載のレーザ切断システム。
- 前記レーザ切断装置の下流側に配設され、且つ、切断済みの部品である製品部品及びスクラップ部品を分離して回収する分離回収装置を備える請求項19記載のレーザ切断システム。
- 前記分離回収装置が、搬送手段と、前記搬送手段により搬送される移載部材と、前記移載部材に設けられ且つ前記製品部品を吸着するための吸着手段と、該移載部材に設けられ且つ前記スクラップ部品を下方に押圧するための押圧手段と、前記吸着手段の吸着・解除を制御する制御手段と、を備える請求項21記載のレーザ切断システム。
- 前記分離回収装置が、搬送手段と、前記搬送手段により搬送される移載部材と、前記移載部材に設けられ且つ前記製品部品を吸着するための第1吸着手段と、該移載部材に設けられ且つ前記スクラップ部品を吸着するための第2吸着手段と、前記第1吸着手段及び前記第2吸着手段の吸着・解除を制御する制御手段と、を備える請求項21記載のレーザ切断システム。
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