JP6190982B1 - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】保護フィルムが貼られたワークをレーザ加工する場合に、剥がす必要のある共有部分の保護フィルムを自動で判断してレーザマーキング加工により切断することにより、保護フィルムの部分撤去の作業性を向上させる。【解決手段】保護フィルムが貼られたワークに対してレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、加工プログラムを含む加工情報に基づいて、保護フィルムをカットするためのレーザマーキング加工が必要な共有部分が有るか否かを判別し、保護フィルムをカットするレーザマーキング加工が必要な共有部分が有る場合、その共有部分のレーザマーキング加工処理を前記加工プログラムに追加する。【選択図】 図3
Description
本発明は、保護フィルムが貼られたワークを加工する場合に、部品同士が接触する共有部分などの剥がす必要のある部分の保護フィルムを自動で切断するレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
近年、板金製品の製造工程への要求品位が高くなり、ステンレス素材等のワークに保護フィルムを貼った状態でのワーク加工が増加している。
板金レーザ加工の工程において、部品同士が接触する共有部分等の保護フィルムを剥がす必要のある部分があり、従来では手作業で、保護フィルムの部分撤去を行っていた。
ここで、ワークにおいて部分的に保護フィルムを剥がす必要のあるケースとは、加工後に、別部品を取り付ける予定のある部品や、へミング(つぶし)曲げで隠れる部品や、溶接の熱で焼けてしまう部分等を有するケースである。
従来の手作業での保護フィルムの部分撤去は、フィルムを部分的に剥がして持ち上げ、カッターナイフ等で母材をキズつけないように切断するようにしており、手間がかかり、作業者の負担増となる問題があった。
本発明は、上記した事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、保護フィルムが貼られたワークをレーザ加工する場合に、部品同士が接触する共有部分等の剥がす必要のある部分の保護フィルムを自動で判断して切断することにより、保護フィルムの部分撤去の作業性を向上させることができるレーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することにある。
本発明は上述の問題を解決するためのものであり、本発明の特徴は、保護フィルムが貼られたワークに対してレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、加工プログラムを含む加工情報に基づいて、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が有るか否かを判別し、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分が有る場合、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な部分のレーザ加工処理を前記加工プログラムに追加することである。
本発明の他の特徴は、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が、レーザマーキング加工であることである。
本発明の他の特徴は、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が、別部品を取り付ける予定の部分であることである。
本発明の他の特徴は、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が、へミング(つぶし)曲げを行う部分であることである。
本発明の他の特徴は、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が、溶接を行う部分であることである。
本発明の他の特徴は、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が、スタッドボルトの溶接による取付け部分であることである。
本発明の他の特徴は、前記加工情報には、加工プログラムの他に、加工するワークの材質、加工寸法、3Dモデル情報の加工に必要な情報が含まれると共に、溶接設定やスタッドボルト取付設定のレーザ加工後のワークWの加工処理情報やワークWに貼られた保護フィルムに関する情報が含まれ、その保護フィルムに関する情報には、保護フィルムの種類が含まれることである。
本発明の他の特徴は、保護フィルムが貼られたワークに対してレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、加工プログラムを含む加工情報に基づいて、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が有るか否かを判別する工程と、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分が有る場合、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分のレーザ加工処理を前記加工プログラムに追加する工程とを有することである。
本発明の他の特徴は、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分が、溶接を行う共有部分である場合、溶接線からの熱の拡散範囲に応じて、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分の形状を調整することである。
本発明の他の特徴は、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分が、溶接を行う共有部分である場合、溶接ヘッドからのレーザ光の照射方向に応じて、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分の形状を変えることである。
本発明によれば、保護フィルムが貼られたワークを加工する場合に、剥がす必要のある共有部分の保護フィルムを自動で判断して切断することにより、保護フィルムの共有部分撤去の作業性を著しく向上させることができる。
図1は、本発明を実施したレーザ加工装置の全体斜視図である。
図1に示すように、レーザ加工装置1は、被加工材であるワークWにレーザ光を照射して、ワークWに対し開孔等のレーザ加工を施し、ワークWから所定の部品等を作製するものである。
レーザ加工装置1は、レーザ光源であるレーザ発振器3と、レーザ発振器3から出力されたレーザ光をワークWに照射してワークWに加工を施す本体部5と、レーザ加工装置1の全体の動作を制御する制御装置7と、を有している。なお、制御装置7には、外部のデータサーバ9などが接続されている。
レーザ発振器3は、制御装置7の指示により、レーザ光を発振し、レーザ発振器3で生成されたレーザ光は、プロセスファイバ11を介して加工ヘッド13に供給される。
本体部5は、ワークWを載置する載置面15aを有する加工テーブル15と、加工テーブル15に設けられ、その載置面15aに沿う一方向(X軸方向)に移動するX軸キャリッジ17と、を有している。
X軸キャリッジ17には、載置面15aに沿い、かつX軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸キャリッジ19が設けられており、Y軸キャリッジ19には、加工ヘッド13がZ軸方向(X軸及びY軸に直交する方向)に移動可能に取り付けられている。
X軸キャリッジ17,Y軸キャリッジ19,及び加工ヘッド13は、それぞれ制御装置7の制御下にある駆動部(図示せず)の駆動により互いに独立して移動するようになっている。
加工ヘッド13は、X軸キャリッジ17とY軸キャリッジ19との協働動作により、ワークWに対向する範囲において、ワークWの表面に沿う2次元的移動が可能とされ、ワークWの所望の加工点Wpに対してレーザ光Lを所定の焦点位置をもって照射し、加工を施す。
図2は、図1に示した制御装置7の概略構成図である。
図2に示すように、制御装置7は、コンピュータからなり、ROM23およびRAM25が接続されたCPU27を有しており、CPU27には、さらに、キーボードのような入力装置29とデイスプレイのような表示装置31と外部のデータサーバ9などが接続されている。
なお、制御装置7には、外部のデータサーバ9などから加工プログラムを含む加工情報が供給される。
ここで、加工情報には、加工プログラムの他に、加工するワークWの材質、加工寸法、3Dモデル情報等の加工に必要な情報が含まれると共に、溶接設定やスタッドボルト取付設定等のレーザ加工後のワークWの加工処理情報やワークWに貼られた保護フィルムに関する情報が含まれる。
そして、その保護フィルムに関する情報には、保護フィルムの種類などが含まれ、後述するように、制御装置7は、加工に必要な情報と溶接設定やスタッドボルト取付設定等のレーザ加工後のワークWの加工処理情報とワークWに貼られた保護フィルムに関する情報に基づいて、ワークWから作成される部品における共有部分に関する情報を作成し、その共有部分の情報に基づいて、レーザ加工で保護フィルムをカットするレーザマーキング加工を制御する。
すなわち、部品の共有部分とは、加工後に、部品同士が接触する部分のことであり、その部品同士が接触する共有部分に、予めレーザマーキング加工を施して、保護フィルムを剥がし易くしようとするものである。
なお、上述した加工に必要な情報には、展開図等の図面情報が含まれる。このレーザマーキング加工により、塩化ビニール等で作られた保護フィルムがカットされる。
すなわち、この制御装置7では、CPU27が、入力装置29よりのオペレータからの指示に従い、加工プログラムを含む加工情報に基づくレーザ加工装置1の制御を行い、レーザマーキング加工を含むレーザ加工をワークWに施す。
次に、制御装置7によって実行される保護フィルムをカットするレーザマーキング加工について説明する。なお、この場合、前もって保護フィルムが有るか否かの判定が行われ、保護フィルムが有る場合の処理となっている。
図3は、制御装置7によって実行される保護フィルムをカットするレーザマーキング加工の追加のフローチャートである。
図3のステップ101において、制御装置7は、外部のデータサーバ9などから加工プログラムを含む加工情報を取り込む。
ここで、加工情報には、加工プログラムの他に、加工するワークWの材質、加工寸法、3Dモデル情報等の加工に必要な情報が含まれると共に、溶接設定やスタッドボルト取付設定等のレーザ加工後のワークWの加工処理情報やワークWに貼られた保護フィルムに関する情報が含まれ、その保護フィルムに関する情報には、保護フィルムの種類などが含まれる。
そして、ステップ103において、制御装置7は、加工情報に基づいて、保護フィルムをカットするレーザマーキング加工が必要な共有部分が有るか否かを判別し、保護フィルムをカットするレーザマーキング加工が必要な共有部分が有る場合、ステップ105において、制御装置7は、その共有部分の外周に沿ったレーザマーキング加工を行う処理を加工プログラムに追加する。
なお、上記レーザマーキング加工は、通常のレーザ加工の後に行われるように設定されるが、通常のレーザ加工の前に行うように設定しても良い。
次に、上記ステップ103および上記ステップ105における工程の詳細について説明する。
図4は、上記ステップ103におけるレーザマーキング加工が必要な共有部分が有るか否かを判別する工程および上記ステップ105におけるレーザマーキング加工する処理を加工プログラムに追加する工程のフローチャートである。
図4のステップ201において、制御装置7は、取り込まれた加工プログラムを含む加工情報に基づいて、保護フィルムをカットするレーザマーキング加工が必要な共有部分を検出する。
すなわち、加工情報には、加工プログラムの他に、加工するワークWの材質、加工寸法、3Dモデル情報等の加工に必要な情報が含まれると共に、溶接設定やスタッドボルト取付設定等のレーザ加工後のワークWの加工処理情報やワークWに貼られた保護フィルムに関する情報が含まれているので、その加工情報に基づいて、制御装置7は、溶接等のため加工後に部品同士が接触する共有部分を検出する。
なお、加工後に部品同士が接触する共有部分としては、図5に示すような種類がある。すなわち、図5(a)に示すように、部品Aの端面A1と部品Bと端面B1とが接触して共有部分を形成する端面接続(Butt joint)、図5(b)に示すように、部品Aの平面A2のコーナー部分A2aと部品Bの端面B1とが接触して共有部分を形成するコーナー接続(Corner joint)、図5(c)に示すように、部品Aの平面A2の中央部分A2bと部品Bの端面B1とが接触して共有部分を形成するT型接続(T joint)、図5(d)に示すように、部品Aの平面A2の一部A2cと部品Bの平面B2の一部B2aとが接触して共有部分を形成する重ね接続(Lap joint)、図5(e)に示すように、部品Aの端面A1のエッジ部A1aと部品Bの端面B1のエッジ部B1aとが接触して共有部分を形成するエッジ接続(Edge joint)等があげられる。
次に、ステップ203において、制御装置7のCPU27は、上記ステップ201で検出された共有部分の構成情報を接合パターンとして生成し、RAM25に記憶する。
図5は、加工後に部品同士が接触する共有部分の種類の説明図であり、図5(a)〜図5(d)において、共有部分は斜線で示している。なお、図5(e)では、エッジ接続であるので実線となる。
ここで、図5(a)に示すような端面接続(Butt joint)を例に取って説明すると、図6に示すような、端面接続として、部品Aの端面A1と部品Bの端面B1とが接触する共有面について、図7に示すような、共有面の構成情報が取得される。
なお、図6に示すような、部品Aの端面A1には、保護フィルムが貼られているものとする。
すなわち、図6に示す部品Aの端面A1の共有面A1bを囲む第1の端線A1cおよび部品Bの端面B1の共有面B1bを囲む第1の端線B1cが、図7に示すButt Joint Feature における Local Edge.ID=1 として取得される。
このLocal Edge.ID=1においては、第1の端線A1cのパラメータ GeomAttr1 が、属性 Flange Edge となり、第1の端線B1cのパラメータ GeomAttr2 が、属性 Flange Edge となる。
同様に、第2の端線A1d、B1d、第3の端線A1e、B1e、第4の端線A1f、B1fのLocal Edge.ID=2〜4のパラメータおよび属性が取得され、図7に示すような共有面の構成情報となる。これらの情報をもとに、共有部分の種類が判別される。
図6は、端面接続として、部品Aの端面A1と部品Bの端面B1とが接触する共有面の説明図であり、図7は、図6に示した共有面の構成情報の説明図である。
次に、ステップ205において、制御装置7のCPU27は、上記ステップ203で生成されRAM25に記憶された共有部分の構成情報に基づいて、レーザマーキング加工する処理を加工プログラムに追加する。
すなわち、上述した共有部分の構成情報に基づいて、その共有部分の外周に沿ったレーザマーキング加工を行う処理プログラムを加工プログラムに追加する。
上記レーザマーキング加工は、通常のレーザ加工の後に行われるように追加されても良いし、通常のレーザ加工の前に行うように追加しても良い。
図6に示すような、部品Aの端面A1と部品Bの端面B1とが接触する共有面の場合、その共有面の外周に沿った線の内、第1の端線A1c〜第3の端線A1eは、部品Aのエッジとなるので、第4の端線A1fに沿ったレーザマーキング加工を行うようにしている。
また、部品Aと部品Bとの取り付け誤差を考慮して、レーザマーキング加工を、第4の端線A1fの少し外側に行うようにしても良い。
次に、共有部分に基づくレーザマーキング加工の具体例について説明する。
図8〜図11は、共有部分に基づくレーザマーキング加工の具体例の説明図である。
図8は、端面接続として、別部品を取り付ける予定の共有部分が有る場合の説明図である。
図8(a)に示すように、レーザ加工後のワークWの加工処理において、ワークWに別部品33を取り付ける場合、制御装置7は、レーザ加工後のワークWの加工処理情報から、別部品を取り付ける予定の共有部分の構成情報を生成し、その構成情報に基づいて、レーザマーキング加工を加工プログラムに追加する。その結果、図8(b)に示すように、別部品33が取り付けられる予定の共有部分W1の外周W1aにレーザマーキング加工が行われる。
これにより、レーザ加工後に、レーザマーキング加工を行った共有部分の保護フィルムを簡単に取り除くことができ、図8(a)に示すように、保護フィルム35を取り除いた共有部分37に別部品33を取り付けることができる。
すなわち、保護フィルム35が付いたままでの別部品33の取り付けによる不都合を回避することができる。
図9は、端面接続として、へミング(つぶし)曲げを行う共有部分が有る場合の説明図である。
図9(a)に示すように、へミング(つぶし)曲げを行う共有部分が有る場合、制御装置7は、へミング(つぶし)曲げを行う予定の共有部分の構成情報を生成し、その構成情報に基づいて、レーザマーキング加工を加工プログラムに追加する。その結果、図9(b)に示すように、へミング(つぶし)曲げを行う共有部分39の重なり合う領域W2の外周W2aにレーザマーキング加工が行われる。
これにより、レーザ加工後に、レーザマーキング加工を行った共有部分の保護フィルムを簡単に取り除くことができ、図9(b)に示すように、重なり合う領域W2において保護フィルム35を取り除いた状態でのへミング(つぶし)曲げを行うことができる。
すなわち、保護フィルム35が付いたままでのへミング(つぶし)曲げにより、へミング(つぶし)曲げを行う共有部分39の保護フィルム35の残留による不都合を回避することができる。
図10は、エッジ接続として、エッジ溶接を行う共有部分がある場合の説明図である。
図10(a)に示すように、エッジ溶接を行う共有部分が有る場合、制御装置7は、溶接設定情報から、溶接を行う共有部分の構成情報を生成し、その構成情報に基づいて、レーザマーキング加工を加工プログラムに追加する。その結果、図9(b)に示すように、溶接を行う共有部分41の外周W3aにレーザマーキング加工が行われる。
ここで、溶接を行う共有部分41の外周W3aの決定は、以下に説明する溶接を行う部分41における保護フィルム35の剥がし幅Lを設定する処理により行われる。
すなわち、溶接を行う共有部分41における保護フィルム35の剥がし幅を設定する処理は、溶接設定情報に基づく溶接動作設定時に、制御装置7が、溶接ヘッド43よりの入熱量(方向性)を予測し、最小限の剥がし幅Lを溶接線45に対して不均等に設定する。
より詳しく説明すると、図10(a)に示すように、溶接時の溶接ヘッド43よりの照射方向により、溶接を行う共有部分41の溶接線45からの熱の拡散量が異る。図10(b)に示すように、溶接ヘッド43からのレーザ光等の照射方向が、溶接線45の右側から入射する場合、溶接線45の右側の熱の拡散量より溶接線45の左側の熱の拡散量の方が多くなる。
従って、制御装置7は、溶接設定情報に基づいて、図10(b)に示すように、溶接線45の右側の剥がし幅L2より溶接線45の左側の剥がし幅L1の方が大きくなるように、溶接を行う共有部分41の外周W3aを決定してレーザマーキング加工を行う。
これにより、レーザ加工後に、レーザマーキング加工を行った共有部分の保護フィルムを簡単に取り除くことができ、図10(b)に示すように、溶接線45の右側の剥がし幅L2より溶接線45の右側の剥がし幅L1の方が大きくなるように保護フィルム35を剥がすことができるので、保護フィルム35が焦げて後が残ったりすることが無い。
なお、保護フィルム35の剥がし幅Lは、ワークWの板厚や材質により決定するようにしても良い。すなわち、ワークWの板厚や材質が、溶接に大きな熱量を必要とする場合には、剥がし幅Lを大きく設定し、溶接に小さな熱量しか必要としない場合には、剥がし幅Lを小さく設定するようにしても良い。
図11は、端面接続として、スタッドボルトの溶接による取付け共有部分が有る場合の説明図である。
図11に示すように、スタッドボルトの溶接による取付け共有部分が有る場合、制御装置7は、3Dモデル情報から、スタッドボルト47の溶接による取付け共有部分の構成情報を生成し、その構成情報に基づいて、レーザマーキング加工を加工プログラムに追加する。
その結果、図11に示すように、スタッドボルト47の溶接による取付け共有部分49の外周W4aにレーザマーキング加工を行う。
これにより、レーザ加工後に、レーザマーキング加工を行った共有部分の保護フィルムを簡単に取り除くことができ、図11に示すように、スタッドボルト47の溶接による取付け共有部分49の外周W4aにおいて保護フィルム35を取り除いた状態でのスタッドボルト47の溶接を行うことができる。
従って、保護フィルム35が焦げて後が残ったりするこが無い。
なお、スタッドボルト47の溶接による取付け共有部分49を判別処理においても、制御装置7が、溶接ヘッドよりの入熱量(方向性)を予測し、最小限の剥がし幅Lをスタッドボルト47に対して不均等に設定するようにしても良い。
また、図11において、W4bは、スタッドボルト47の溶接箇所を示すマークである。
上記実施形態によれば、保護フィルムをカットすることが必要な共有部分に、予めレーザマーキング加工を行って、保護フィルムを剥がし易くしているので、保護フィルムの共有部分撤去の作業性を著しく向上させることができる。
この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
1 レーザ加工装置
3 レーザ発振器
5 本体部
7 制御装置
9 データサーバ
11 プロセスファイバ
13 加工ヘッド
23 ROM
25 RAM
27 CPU
29 入力装置
31 表示装置
33 別部品
35 保護フィルム
3 レーザ発振器
5 本体部
7 制御装置
9 データサーバ
11 プロセスファイバ
13 加工ヘッド
23 ROM
25 RAM
27 CPU
29 入力装置
31 表示装置
33 別部品
35 保護フィルム
Claims (10)
- 保護フィルムが貼られたワークに対してレーザ加工を行うレーザ加工装置であって、
加工プログラムを含む加工情報に基づいて、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が有るか否かを判別し、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分が有る場合、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分のレーザ加工を行う処理を前記加工プログラムに追加することを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が、レーザマーキング加工であることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
- 前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が、別部品を取り付ける予定の共有部分であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載のレーザ加工装置。
- 前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が、へミング(つぶし)曲げを行う共有部分であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載のレーザ加工装置。
- 前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が、溶接を行う共有部分であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載のレーザ加工装置。
- 前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が、スタッドボルトの溶接による取付け共有部分であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載のレーザ加工装置。
- 前記加工情報には、加工プログラムの他に、加工するワークの材質、加工寸法、3Dモデル情報の加工に必要な情報が含まれると共に、溶接設定やスタッドボルト取付設定のレーザ加工後のワークWの加工処理情報やワークWに貼られた保護フィルムに関する情報が含まれ、その保護フィルムに関する情報には、保護フィルムの種類が含まれることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載のレーザ加工装置。
- 保護フィルムが貼られたワークに対してレーザ加工を行うレーザ加工方法であって、
加工プログラムを含む加工情報に基づいて、前記保護フィルムをカットするためのレーザ加工が必要な共有部分が有るか否かを判別する工程と、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分が有る場合、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分のレーザ加工処理を前記加工プログラムに追加する工程とを有することを特徴とするレーザ加工方法。 - 前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分が、溶接を行う共有部分である場合、溶接線からの熱の拡散範囲に応じて、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分の形状を調整する請求項8に記載のレーザ加工方法。
- 前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分が、溶接を行う共有部分である場合、溶接ヘッドからのレーザ光の照射方向に応じて、前記保護フィルムをカットするレーザ加工が必要な共有部分の形状を変える請求項9に記載のレーザ加工方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/093,035 US10710198B2 (en) | 2016-04-15 | 2017-04-13 | Laser processing device and laser processing method |
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