JP6025376B2 - レーザ切断加工方法及びレーザ切断加工順設定装置 - Google Patents

レーザ切断加工方法及びレーザ切断加工順設定装置 Download PDF

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本発明は、板状のワークに複数の製品をX軸方向に複数列、Y軸方向に複数行配置し、レーザ切断加工によって各製品をワークから切断分離するレーザ切断加工方法及びレーザ切断加工順を設定するレーザ切断加工順設定装置に係り、さらに詳細には、複数列、複数行に配置した複数の製品をワークから切断分離するとき、レーザ切断加工を開始するためのピアス加工の回数をより少なくでき、かつ各製品の熱膨張の影響を抑制することのできるレーザ切断加工方法及びレーザ切断加工順設定装置に関する。
従来、板状のワークから複数の製品をレーザ切断加工によって切断分離することが行われている。この場合、複数の製品をX軸方向に複数列、Y軸方向に複数行配置し、各製品の境界線の部分のレーザ切断加工を行うこと、すなわち棧幅共有の加工が行われている(例えば特許文献1参照)。
特開2001−334379号公報
ところで、板状のワークに複数の製品をX軸方向に複数列、Y軸方向に複数行配置してレーザ切断加工を行うとき、製品を個々に切断分離すると、ワークを支持する剣山、スキッドの摩耗や損耗によって高さが不揃いの場合には、製品が傾斜して浮上りという現象を生じることがある。この現象を生じると、傾斜した製品とレーザ加工ヘッドとが干渉し、近辺のレーザ切断加工を行うことができなくなることがある。
上記問題に対し、前記特許文献1に記載のレーザ切断加工方法は、製品の境界線(棧幅共有線)の途中に微小連結部(ミクロジョイント)を残すものであるから、前述したごとき浮上り現象を防止することができる。しかし、前記境界線の途中にミクロジョイントを残すものであるから、加工能率向上を図る上において問題がある。
そこで、前記浮上り現象やミクロジョイントの問題点を考慮して、図4に示すごときレーザ切断加工方法が提案されている。すなわち、中央部に穴Hを備えた十字形状の複数の製品WPを、板状のワークWにX軸方向に複数列、Y軸方向に複数行配置し、レーザ切断加工によってワークWから各製品WPを切断分離するとき、先ず、各製品WPの各穴H及び各製品WP間のスペースSのレーザ切断加工が行われる。その後、各製品WPの境界線(棧幅共有線)の切断を行うべく、ラインL1,L2,L3,L4及びL5のレーザ切断加工を順次行い、最後にラインL6により外周のレーザ切断加工を行うものである。
上記レーザ切断加工方法によれば、各ラインL1〜L6のレーザ切断加工を開始するために、その都度ピアス加工が必要であり、ピアス加工の回数が6回と多い。しかし、各製品WPを個々に切断分離するレーザ切断加工、すなわちラインL5,L6のレーザ切断加工は、切断分離された製品WPから遠ざかる方向へ進行するものであるから、前述した浮上り現象を生じた場合であっても干渉の問題はない。また、既に理解されるように、ミクロジョイントを必要としないものである。
上記レーザ切断加工方法においては、前述したようにピアス加工回数が多く、加工能率向上を図る上において問題がある。また、各製品WPの穴H及び各製品WP間のスペースSを全てレーザ切断加工を行った後に各製品WPの切断分離を行うものであるから、各製品WPに対する熱影響が大きく、寸法精度の向上を図る上において、さらなる改善が望まれている。
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、X軸方向の辺とY軸方向の辺とを備えた製品を、板状のワークにX軸方向に複数列、Y軸方向に複数行配置し、レーザ切断加工によって各製品をワークから切断分離するレーザ切断加工方法であって、第1列における複数の製品のX軸方向の一端部を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う(a)工程と、前記第1列における複数の製品のX軸方向の他端部と第2列における複数の製品のX軸方向の一端部との境界線を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う(b)工程と、前記第1列における複数の製品を前記ワークから切断分離するために、各製品のX軸方向の一端部から他端部へレーザ切断加工を行うとき、前記他端部の境界線との間に微小連結部を残す(c)工程と、前記第2列における複数の製品におけるX軸方向の他端部を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う(d)工程と、前記第2列における複数の製品を前記ワークから切断分離するために、各製品のX軸方向の一端部から他端部へレーザ切断加工を行うとき、X軸方向の他端部のY軸方向の切断線との間に微小連結部を残す(e)工程、の各工程を備えていることを特徴とするものである。
また、前記レーザ切断加工方法において、前記各製品において穴加工を含む製品においては、当該製品の切断分離のためのレーザ切断加工の直前に穴加工を行うことを特徴とするものである。
また、X軸方向の辺とY軸方向の辺を備えた製品を、板状のワークにX軸方向に1列、Y軸方向に複数行配置し、レーザ切断加工によって各製品をワークから切断分離するレーザ切断加工方法であって、(a)第1列における複数の製品のX軸方向の一端部を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う工程と、(b)前記第1列における複数の製品のX軸方向の他端部を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う工程と、(c)前記第1列における複数の製品を前記ワークから切断分離するために、各製品のX軸方向の一端部から他端部へミクロジョイントを残すことなくレーザ切断加工を行う工程との各工程を備えていることを特徴とするものである。
また、前記レーザ切断加工方法において、前記各製品において穴加工を含む製品においては、当該製品の切断分離のためのレーザ切断加工の直前に穴加工を行うことを特徴とするものである。
また、前記レーザ切断加工方法のレーザ切断加工順を設定するためのレーザ切断加工順設定装置であって、製品の形状寸法及びX軸方向の列数並びにY軸方向の行数を入力する入力手段と、前記入力された列数に対応して、(列数+1)によってY軸方向への連続したレーザ切断回数及び切断順を演算すると共に入力された行数を参照してX軸方向の切断回数及び切断順を演算する演算手段と、当該演算手段の演算結果をレーザ切断加工機側へ出力する出力手段と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明によれば、ピアス加工の回数を少なくして加工能率向上を図ることができる。また、各製品に対する熱影響を抑制して寸法精度の向上を図ることができるものである。
本発明の実施形態に係るレーザ切断加工方法の説明図である。 本発明の実施形態に係るレーザ切断加工方法と従来のレーザ切断加工方法の比較説明図である。 機能ブロック図の説明図である。 従来のレーザ切断加工方法の説明図である。
以下、図面を用いて説明するに、図1に示すように、X軸方向の辺1A,1BよりもY軸方向の辺3A,3Bが短く、かつ各角部に面取りCを行った形態の長尺の製品5を、板状のワークWにX軸方向に複数列7A,7B,7C、Y軸方向に複数行9A〜9Dに配置し、レーザ切断加工によって各製品5をワークWから切断分離する場合について説明する。
図1に示すように、X軸方向に長い長尺の複数の製品5をX軸方向及びY軸方向に互いに接触して、X軸方向に複数列、Y軸方向に複数行配置した形態において、各製品5をレーザ切断加工によって切断分離するには、先ず、第1列7Aにおける複数の製品5のX軸方向の一端部(図1においての左端部)を連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う。すなわち、第1列7AのX軸方向の一端部に近接した位置に第1のピアス加工P1を行い、第1列7Aにおける全ての製品5A〜5DのX軸方向の一端部を連続して切断するために第1回目のY軸方向のレーザ切断加工を行うものである。
次に、第1列7Aの各製品5A〜5Dと第2列7Bにおける各製品11A〜11Cとの境界線(棧幅共有線)のレーザ切断加工を行う。従って、第1列7Aと第2列7Bとの境界線、すなわち、第1列7Aにおける各製品5A〜5Dの他端部(図1においての右端部)と第2列7Bにおける各製品11A〜11Cの一端部との境界線に近接した位置に第2のピアス加工P2を行い、第1列7Aにおける全ての製品5A〜5Dにおける他端部を連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う。すなわち、第2回目のY軸方向のレーザ切断加工を行う。
前述のように、第1列7Aにおける複数行9A〜9Dの全ての製品5A〜5DのX軸方向の一端部及び他端部を連続してY軸方向にレーザ切断加工を行った後、第1列7Aにおける各製品5A〜5Dを、第1行目9Aから順に切断分離するものである。この際、各製品5A〜5Dに穴13が含まれる場合には、各製品5A〜5Dを個別に切断分離のためのレーザ切断加工を行う直前に前記穴13のレーザ切断加工を行うものである。
すなわち、例えば第1列7Aにおける1行目9Aの製品5Aの切断分離を行う場合には、製品5Aに含まれる穴13のレーザ切断加工を行った後に、1行目の製品5AにおけるX軸方向に長い辺1A,1Bを製品5Aの一端部から他端部方向へレーザ切断加工を行う。そして、第1列7Aと第2列7Bとの前記境界線のレーザ切断加工を行った前記切断線との間に微小連結部(ミクロジョイント)15を残すものである。第2行目9B〜第4行目9Dの各製品5B〜5Dの切断分離を行う場合にも、第1行目9Aの製品5Aの場合と同様に、穴13が含まれる場合には、穴13のレーザ切断加工を行った直後に、当該穴13を含む製品のX軸方向の辺のレーザ切断加工を一端部から他端部方向へ行い、ミクロジョイント15を残すものである。
前述したように、第1列7Aにおける各製品5A〜5Dの切断分離が終了した後は、隣接した第2列7Bにおける各製品11A〜11Cの切断分離を行うことになる。この際、前記第2回目のY軸方向のレーザ切断加工時に残した製品11A〜11Cの面取加工17を行った後、第2列7BのX軸方向の他端部に隣接した第3列7Cとの境界線に近接した位置に第3のピアス加工P3を行う。そして、第2列7Bにおける各製品11A〜11CのX軸方向の他端部と第3列7Cにおける各製品19A〜19CのX軸方向の一端部との境界線のレーザ切断を行う。すなわち、第3回目のY軸方向のレーザ切断加工を行う。
上述のように、第2列7Bにおける各製品11A〜11CにおけるX軸方向の一端部をY軸方向に連続してレーザ切断加工を行い、かつX軸方向の他端部をY軸方向に連続してレーザ切断加工を行った状態において、次に、第2列7Bにおける各製品11A〜11Cを切断分離するためのレーザ切断加工を行うことになる。この場合、製品11A〜11Cの切断分離は、第1列7Aにおける前記製品5A〜5Dの切断分離と同様に行うものである。
第2列7Bにおける各製品11A〜11Cの切断分離後に、第3列7Cにおける各製品19A〜19Cの切断分離を行うことになる。この場合、第2列7Bにおける各製品11A〜11Cの切断分離と同様に、19A〜19Cの面取加工を行った後に、第3列7Cにおける製品19Aの他端部に近接した位置に第4のピアス加工P4を行い、第3列7Cにおける各製品19A〜19CのX軸方向の他端部を連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う。すなわち、第4回目のY軸方向のレーザ切断加工を行う。
上述のように、第3列7Cにおける各製品19A〜19CのX軸方向の一端部及び他端部をY軸方向にレーザ切断加工を行った後は、第3列7Cにおける各製品19A〜19Cを切断分離するためのレーザ切断加工を行う。この場合、各製品19A〜19Cのレーザ切断加工は、前記製品5A〜5D、11A〜11Cのレーザ切断加工と同様に行うものである。
前記説明より理解されるように、各製品は、短辺側のレーザ切断加工を行った後に長辺側のレーザ切断加工を行うものであるから、長辺の長さは、予め切断されている短辺間の長さに規定されることとなり、製品の熱膨張によって長辺の寸法精度が悪くなることを抑制することができるものである。換言すれば、長辺の寸法精度の向上を図ることができるものである。
また、製品に穴13が含まれる場合には、穴13のレーザ切断加工を行った後に、製品の長辺のレーザ切断加工を行うものてあるから、全製品に含まれる穴13の加工を行った後に製品の長辺のレーザ切断加工を行う場合に比較して熱影響が少なくなり、寸法精度の向上を図ることができるものである。
また、前記レーザ切断加工方法によれば、製品における長辺のレーザ切断加工の終点にミクロジョイントを形成するものであるから、製品の浮上り現象を防止することができるものである。さらに、各列の境界線をレーザ切断加工するものであるから、ピアス加工回数は(列数+1)となり、ピアス加工を少なくすることができるものである。
ここで、複数列、複数行に配置した複数の製品をレーザ切断加工によって切断分離する場合において、前述した本実施形態によるレーザ切断加工方法と、図4に示した従来のレーザ切断加工方法とを対比すると、図2(A),(B)に示すようになる。すなわち、本実施形態によるレーザ切断加工方法においては、図2(A)に示すように、ピアス加工はP1〜P6であって、(列数+1)の回数である。従来のレーザ切断加工方法においてのピアス加工回数は、P1〜P9となり、列数に比較して4回も多くなっている。したがって、ピアス加工回数を少なくしてレーザ切断加工能率向上を図る上において、本実施形態に係るレーザ切断加工方法は効果が大きいものである。
前述したように、複数の製品をX軸方向に複数列、Y軸方向に複数行に配置して、ワークWから各製品の切断分離を行うためのレーザ切断加工経路は、レーザ切断加工順設定装置21(図3参照)によって設定される。このレーザ切断加工順設定装置21はコンピュータから構成してあって、CPU23、RAM25、ROM27及び入力手段29を備えている。また、前記レーザ切断加工順設定装置21は、前記入力手段29から入力された製品の形状寸法から製品に穴が含まれるか否かを判別する形状判別手段30を備えている。さらに、ワークの材質、板厚、製品の形状寸法に対応して予め設定されたミクロジョイントの大きさをパラメータとして格納したミクロジョイントパラメータメモリ31を備えている。
さらに、前記レーザ切断加工順設定装置21は、前記入力手段29から入力された条件によってレーザ切断加工順を設定する演算手段33を備えていると共に、前記演算手段33の演算手段を、レーザ切断加工機(図示省略)側へ出力する出力手段35を備えている。すなわち、前記出力手段35は、レーザ切断加工機の動作プログラムを生成する自動プログラミング装置37へ前記演算結果を出力するものである。
上記構成において、入力手段29からワークWの材質、板厚及び各製品の形状寸法を入力すると、材質、板厚、製品の形状寸法に対応したミクロジョイントがミクロジョイントパラメータメモリ31から検索されると共に、形状判別手段30において各製品に穴が含まれるか否かの判別が行われる。また、入力手段29から製品数に対応して列数及び各列における行数を入力すると、例えば図1に示すごとき製品の配置が得られることになる。前述のように、列数及び各列の行数が入力されると、演算手段35において、Y軸方向への連続したレーザ切断加工は(列数+1)であると演算され、各列7A〜7Cに対応してピアス加工位置P1〜P4が設定される。
前述のように、ピアス加工位置P1〜P4が設定されると、演算手段33において、第1列7Aにおける製品5A〜5Dの一端部をY軸方向にレーザ切断加工を行うべくピアス加工位置P1が最初のレーザ切断開始位置であると設定する。そして、第1列7Aにおける製品5A〜5Dの他端部と第2列7Bにおける製品11A〜11Cの一端部との境界線に対応して設定したピアス加工位置P2が2番目のレーザ切断開始位置であると設定する。
第1列7Aにおける製品5A〜5Dの一端部及び他端部をY軸方向に連続してレーザ切断加工を行う条件の下に、次に、第1列7Aにおける各製品5A〜5Dを第1行目9Aから順に切断分離するために、演算手段35において、第1行目9Aにおける製品5AにおけるY軸方向の2辺1A,1Bを次にX軸方向にレーザ切断加工する順に設定する。ここで、前記形状判別手段30によって前記製品5Aに穴13が含まれるものと既に判別されている場合には、Y軸方向の前記2辺1A,1BのX軸方向のレーザ切断加工よりも先に穴13のレーザ切断加工を行うものとして順が設定される。
次に、第1列7Aにおける第2行目9Bにおける製品5Bを切断分離するために、演算手段33において、製品5BをX軸方向にレーザ切断加工を次の順に設定する。なお、製品5Bにおいても、穴13が含まれるか否かの判別を行い、前記形状判別手段30による判別結果が、穴13を含む場合には、製品5Bに含まれる穴13のレーザ切断加工を、製品5BをX軸方向にレーザ切断加工する場合よりも先に設定するものである。そして、第1列7Aにおける次の製品5C,5Dの場合も、穴13が含まれる場合には、演算手段33において、穴13のレーザ切断加工を行った後に、各製品5C,5Dを切断分離するためのレーザ切断加工を行うものと、レーザ切断加工順を設定するものである。
前述のように、第1列7Aにおける各製品5A〜5Dを切断分離するためのレーザ切断加工順が設定されると、次に、第2列7Bにおける各製品11A〜11Cの切断分離を行うために、第2列7Bにおける各製品11A〜11Cの一端部の面取り加工17を行うレーザ切断加工順を設定した後、前記ピアス加工位置P3からY軸方向に連続してレーザ切断加工を行うことを、演算手段35によって、次のレーザ切断加工順に設定する。その後、第2列7Bにおける各製品11A〜11Cを第1行目9Aから順に切断分離するためのレーザ切断加工順を設定する。なお、各製品11A〜11Cを切断分離する際に、各製品11A〜11Cに穴13が含まれるか否かを形状判別手段30によって判別し、穴13が含まれる場合には、各製品11A〜11Cをレーザ切断加工によって切断分離する直前のレーザ切断加工として、穴13のレーザ切断加工が演算手段33によって設定される。
前述のごとく、第2列7Bにおける各製品11A〜11Cを切断分離するためのレーザ切断加工順が設定された後、第3列7Cにおける各製品19A〜19Cの一端部の面取り加工17を行うためのレーザ切断加工順を設定する。その後に、第3列7Cにおける各製品19A〜19Cの他端部を連続してレーザ切断加工すべく、前記第4ピアス位置P4からY軸方向にレーザ切断加工を行うことを、演算手段33によって次のレーザ切断加工順に設定する。そして、次に、第3列7Cにおける各製品11A〜11Cを第1行目9Aから順にレーザ切断加工を行うレーザ切断加工順を、演算手段33によって演算する。
前述のように、第1列7A〜第3列7Cにおける各製品5A〜5D:11A〜11C:19A〜19Cを切断分離するためのレーザ切断加工順が演算手段33によって設定されると、レーザ切断加工順の演算結果及び前記入力手段29から入力されたワークWの材質、板厚、各製品の形状寸法の各情報並びにミクロジョイントパラメータメモリ31から検索されたミクロジョイントの情報が出力手段35から自動プログラミング装置37へ出力される。
そして、自動プログラミング装置37においては、前記出力手段35から入力された各情報を参照して、レーザ切断加工機によってワークWのレーザ切断加工を行うための加工プログラムを作成するものである。したがって、レーザ切断加工機においては、自動プログラミング装置37から入力された加工プログラムに従って、ワークWのレーザ切断加工を行うことになるものである。
既に理解されるように、本実施形態においては、複数の製品を複数列、複数行に配置してレーザ切断加工を行うものであるから、少なくとも2列以上、2行以上の配置を対象とするものである。
なお、製品の列数を1列、複数行配置とすることも可能である。この場合、図1に示した第1列7Aにおける各製品5A〜5Dのみのレーザ切断加工を行い、第2列7B、第3列7Cには加工すべき製品が存在しない場合に相当するものである。したがって、第1列7Aにおける複数行9A〜9Dの各製品5A〜5Dをレーザ切断加工によって切断分離するには、次のように行うものである。
すなわち、前述した説明と同様に、第1列7Aにおける複数の製品5のX軸方向の一端部に近接した位置に第1のピアス加工P1を行い、全ての製品5A〜5DのX軸方向の一端部を連続してY軸方向にレーザ切断加工する。次に、第1列7AにおけるX軸方向の他端部に近接した位置に第2のピアス加工P2を行い、各製品5A〜5DのX軸方向の他端部を連続してY軸方向にレーザ切断加工する。
上述のように、第1列7Aにおける全ての製品5A〜5DのX軸方向の両端部をY軸方向に連続してレーザ切断加工を行った後、各製品5A〜5Dを、第1行目9Aから順に切断分離する。この際、各製品5A〜5Dに穴13が含まれる場合には、前述同様に、各製品5A〜5Dを個別に切断分離するレーザ切断加工を行う直前に、各製品5A〜5Dに個々に穴13のレーザ切断加工を行うものである。そして、第2列7B以降には切断分離すべき製品が存在しないので、前述したごとくミクロジョイント15を残すことなく切断分離するものである。
なお、上記説明は、製品を1列、複数行に配置した場合のレーザ切断加工方法であるが、複数の製品を複数列、1行に配置することも可能である。この場合、列と行を入れ替えてレーザ切断加工方向を変更することにより、上記説明と同様に行い得るものである。
ところで、本発明は、前述したごとき実施形態のみに限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でも実施可能なものである。例えば、ミクロジョイントパラメータメモリ31は自動プログラミング装置37に備えることも可能である。また、製品の形状としては、同一形状の製品に限ることなく、各列に形状寸法の異なる製品を配置することも可能である。さらには、各列における行間が異なる配置とすることも可能である。
1A,1B X軸方向の辺
3A,3B Y軸方向の辺
5A〜5D,11A〜11C,19A〜19C 製品
7A〜7C 列
9A〜9D 行
P1〜P4 ピアス加工
13 穴
15 微小連結部(ミクロジョイント)

Claims (5)

  1. X軸方向の辺とY軸方向の辺を備えた製品を、板状のワークにX軸方向に複数列、Y軸方向に複数行配置し、レーザ切断加工によって各製品をワークから切断分離するレーザ切断加工方法であって、
    (a)第1列における複数の製品のX軸方向の一端部を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う工程、
    (b)前記第1列における複数の製品のX軸方向の他端部と第2列における複数の製品のX軸方向の一端部との境界線を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う工程、
    (c)前記第1列における複数の製品を前記ワークから切断分離するために、各製品のX軸方向の一端部から他端部へレーザ切断加工を行うとき、前記他端部の境界線との間に微小連結部を残す工程、
    (d)前記第2列における複数の製品におけるX軸方向の他端部を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う工程、
    (e)前記第2列における複数の製品を前記ワークから切断分離するために、各製品のX軸方向の一端部から他端部へレーザ切断加工を行うとき、X軸方向の他端部のY軸方向の切断線との間に微小連結部を残す工程、
    の各工程を備えていることを特徴とするレーザ切断加工方法。
  2. 請求項1に記載のレーザ切断加工方法において、前記各製品において穴加工を含む製品においては、当該製品の切断分離のためのレーザ切断加工の直前に穴加工を行うことを特徴とするレーザ切断加工方法。
  3. X軸方向の辺とY軸方向の辺を備えた製品を、板状のワークにX軸方向に1列、Y軸方向に複数行配置し、レーザ切断加工によって各製品をワークから切断分離するレーザ切断加工方法であって、
    (a)第1列における複数の製品のX軸方向の一端部を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う工程、
    (b)前記第1列における複数の製品のX軸方向の他端部を、連続してY軸方向にレーザ切断加工を行う工程、
    (c)前記第1列における複数の製品を前記ワークから切断分離するために、各製品のX軸方向の一端部から他端部へミクロジョイントを残すことなくレーザ切断加工を行う工程、
    の各工程を備えていることを特徴とするレーザ切断加工方法。
  4. 請求項3に記載のレーザ切断加工方法において、前記各製品において穴加工を含む製品においては、当該製品の切断分離のためのレーザ切断加工の直前に穴加工を行うことを特徴とするレーザ切断加工方法。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載のレーザ切断加工方法のレーザ切断加工順を設定するためのレーザ切断加工順設定装置であって、製品の形状寸法及びX軸方向の列数並びにY軸方向の行数を入力する入力手段と、前記入力された列数に対応して、(列数+1)によってY軸方向への連続したレーザ切断回数及び切断順を演算すると共に入力された行数を参照してX軸方向の切断回数及び切断順を演算する演算手段と、当該演算手段の演算結果をレーザ切断加工機側へ出力する出力手段と、を備えていることを特徴とするレーザ切断加工順設定装置。
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