JP6435427B2 - 複合加工機及びレーザ切断加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば樹脂からなる保護フィルム等の被覆材を裏面に被覆したワーク（被覆材付き板金）の被切断部に対してレーザ切断加工を行う複合加工機及びレーザ切断加工方法に関する。

近年、板金加工の分野においては、板状のワーク（板金）の被切断部に対してレーザ切断加工を行うレーザ加工機が広く普及している。一般的なレーザ加工機の概要について説明すると、次の通りである。

一般的なレーザ加工機は、加工機ベース（加工機本体）を具備しており、加工機ベースは、ワークを水平方向へ移動可能に支持するテーブルユニット（テーブル部）を備えている。また、レーザ加工機は、テーブルユニットの上方に、ワークの被切断部の表面側に向かってレーザ光を照射するレーザ照射ユニット（レーザ照射部）を具備している。更に、レーザ加工機は、ワークをレーザ照射部の照射位置に対して相対的に水平方向へ移動させるワーク移動ユニット（ワーク移動部）を具備している。

従って、レーザ加工機に供給されたワークをテーブルユニットによって水平方向へ移動可能に支持する。そして、ワーク移動ユニットによってワークをレーザ照射ユニットの照射位置に対して相対的に水平方向へ移動させつつ、レーザ照射ユニットによってワークの被切断部に向かってレーザ光を照射する。これにより、ワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行うことができる。

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１及び特許文献２に示すものがある。

国際公開第２００７／０００９１５号公報 国際公開第２０１１／１５８６１７号公報

ところで、ワーク（板金）の裏面に傷が付くことを防止する等の理由から、ワークの裏面に被覆材の一例として樹脂からなる保護フィルムを被覆する（貼り付ける）ことがある。また、保護フィルムを裏面に被覆したワーク（被覆材付き板金）の被切断部に対してレーザ切断加工を行うと、ワークの裏面側及び切断面等にドロスが発生するため、ワークのレーザ切断加工後の後処理としてドロスの除去が必要になり、作業の煩雑化を招くことになる。

一方、切断速度を遅くすることで、ワーク（被覆材付き板金）の裏面側及び切断面等にドロスが発生することをある程度抑えることはできるが、完全に発生しないようにすることはできない。また、切断速度を遅くすることで、ワークのレーザ切断加工の生産性の低下を招くことになる。

なお、特許文献１に記載の技術は、特定の材質の保護フィルムでドロスを抑制するものであり、保護フィルムの材質に依存することなく、ドロスを抑制するものではない。また、特許文献２に記載の技術においては、ワークに対して略同じ移動経路（加工経路）で２回のレーザ切断加工（粗加工と仕上げ加工）を行っており、加工コストの増大につながる。特許文献２の記載の技術は、特許文献１に記載の技術と同様に、保護フィルムの材質に依存することなく、ドロスを抑制するものではない。

前述の問題は、保護フィルムに代えて、黒皮又はメッキ膜等の他の被覆材を裏面に被覆したワーク（被覆材付き板金）の被切断部に対してレーザ切断加工を行う場合にも、同様に生じるものである。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成の複合加工機及びレーザ切断加工方法を提供することを目的とする。

本願の発明者は、前述の問題を解決するために、試行錯誤を繰り返した結果、保護フィルムを裏面に被覆したワーク（被覆材付き板金）の被切断部に向かってレーザ光を照射する前に、ワークの被切断部の裏面側に切込みを形成して、ワークの母材部分を被覆材から露出させておくことにより、切断速度を遅くしたり又は特定の材質の被覆材を用いたりすることなく、ワークの裏面側及び切断面等にドロスが発生することを防止できるという、新規な知見を得ることができ、本発明を完成するに至った（後述の実施例参照）。

本発明の第１の態様は、被覆材を裏面に被覆した被膜付き板金であるワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行う複合加工機であって、ワークの被切断部の表面側に向かって上方向からレーザ光を照射するレーザ照射部（レーザ照射ユニット）と、ワークの被切断部の裏面側に下方向から切込みを形成する切込み形成部（切込み形成ユニット）と、クランパによってワークの端部を把持した状態で、ワークを前記レーザ照射部の照射位置及び前記切込み形成部の形成位置に対して相対的に水平方向へ移動させるワーク移動部（ワーク移動ユニット）と、ワークの被切断部の表面側に向かって上方向からレーザ光を照射する前に、前記クランパによってワークの端部を把持した状態のまま、前記切込み形成部によってワークの被切断部の裏面側に下方向から切込みを形成してワークの母材部分を被覆材から露出させるように、前記切込み形成部及び前記ワーク移動部の動作を制御する制御部（制御ユニット）と、を具備したことである。

本発明の第１の態様によると、ワークの被切断部の表面側に向かってレーザ光を照射する前に、前記制御部によって前記切込み形成部及び前記ワーク移動部の動作を前述のように制御する。すると、前記ワーク移動部によってワークを前記切込み形成部の形成位置に対して相対的に水平方向へ移動させつつ、前記切込み形成部によってワークの被切断部の裏面側に切込みを形成して、ワークの被切断部の裏面側において母材部分を被覆材から露出させることができる。

続いて、前記ワーク移動部によってワークを前記レーザ照射部の照射位置に対して相対的に水平方向へ移動させつつ、前記レーザ照射部によってワークの被切断部に向かってレーザ光を照射することができる。これにより、ワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行うことができる。

前述のように、ワークの被切断部の裏面側の母材部分を被覆材から露出させた後に、ワークの被切断部に向かってレーザ光を照射している。そのため、切断速度を遅くしなくても、ワークの裏面側及び切断面等にドロスが発生することを防止しながら、ワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行うことができる。

本発明の第２の態様は、被覆材を裏面に被覆した被膜付き板金であるワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行うレーザ切断加工方法であって、クランパによってワークの端部を把持した状態で、ワークを被切断部に沿う方向に応じて切込み形成部の形成位置に対して相対的に水平方向へ移動させつつ、前記切込み形成部によってワークの被切断部の裏面側に下方向から切込みを形成することにより、ワークの被切断部の裏面側においてワークの母材部分を被覆材から露出させ、前記クランパによってワークの端部を把持した状態のまま、ワークを被切断部に沿う方向に応じてレーザ照射部の照射位置に対して相対的に水平方向へ移動させつつ、前記レーザ照射部からワークの被切断部の表面側に向かって上方向からレーザ光を照射することである。

本発明の第２の態様によると、ワークの被切断部の裏面側においてワークの母材部分を被覆材から露出させた後に、ワークの被切断部に向かってレーザ光を照射している。そのため、切断速度を遅くしなくても、被覆材の材質に拘わらず、ワークの裏面側及び切断面等にドロスが発生することを防止しながら、ワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行うことができる。

本発明によれば、レーザ切断加工によってワークの裏面側及び切断面等にドロスが発生することを防止して、ワークの加工品質を向上させることができる。また、本発明によれば、ワークの切断加工の生産性を高めつつ、ワークのレーザ切断加工後の後処理を減らして、作業能率の向上を図ることができる。更に、本発明によれば、特定の材質の被覆材を用いる必要がなく、レーザ切断加工の加工コストの削減を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る複合加工機の側面図であって、支持フレームの一部を破断している。 図２は、図１におけるII-II線に沿った図である。 図３（ａ）は、ワーク（被覆材付き板金）を表面側から見た図、図３（ｂ）は、ワークを裏面側から見た図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る複合加工機における切込み形成ユニットの金型セット周辺のＹ軸方向に沿った断面図であり、切込み形成用の上部金型については外観によって表している。 図５は、本発明の第１実施形態に係る複合加工機における切込み形成ユニットの金型セット周辺のＸ軸方向に沿った断面図であり、切込み形成用の上部金型については外観によって表している。 図６（ａ）は、ワーク（被覆材付き板金）の被切断部の裏面側において母材部分を被覆材から露出させた状態を示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）における矢視部VIBの拡大図、図６（ｃ）は、図６（ｂ）におけるVIC-VICに沿った図である。 図７は、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る制御ユニットを示す制御ブロック図である。 図８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、切込み形成ユニットにおける金型セットの動作を示す模式図であり、切込み形成用の上部金型については外観によって表している。 図９は、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係るレーザ切断加工方法を説明するフローチャートである。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る複合加工機における切込み形成ユニットの金型セット周辺のＹ軸方向に沿った断面図であり、切込み形成用の上部金型については外観によって表している。 図１１は、本発明の第２実施形態に係る複合加工機における切込み形成ユニットの金型セット周辺のＸ軸方向に沿った断面図であり、切込み形成用の上部金型については外観によって表している。 図１２は、本発明の第２実施形態の特徴部分を示す模式図である。 図１３は、本発明の第２実施形態の変形例１の特徴部分を示す模式図である。 図１４は、本発明の第２実施形態の変形例２の特徴部分を示す模式図である。 図１５は、本発明の第２実施形態の変形例３の特徴部分として、ワーク（被覆材付き板金）の被切断部の裏面側の終点位置又はその手前の位置に事前切込みを形成した様子を示す図である。 図１６は、実施例（実施例１から実施例５）及び比較例の結果を示す表図である。

本発明の第１実施形態、第２実施形態（変形例１から変形例３を含む）、及び実施例について、図面を参照しながら順次説明する。

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられる」とは、直接的に設けられることの他に、別部材を介して間接的に設けられることを含む意であって、「備えられる」と同義である。「備える」とは、直接的に備えることの他に、別部材を介して間接的に備えることを含む意であって、「設ける」と同義である。「複合加工システム」とは、単体の複合加工機、及び複数の加工機からなる加工システムのいずれも含む意である。「Ｘ軸方向」とは、水平方向の１つである左右方向のことである。「Ｙ軸方向」とは、水平方向の１つである前後方向のことである。また、図面中、「ＦＦ」は、前方向、「ＦＲ」は、後方向、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向、「Ｕ」は、上方向、「Ｄ」は、下方向をそれぞれ指している。

（本発明の第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１から図９を参照しながら説明する。

図１から図３（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る複合加工機（複合加工システム）１は、被覆材の一例として樹脂からなる保護フィルムＷｆを裏面に被覆した板状のワーク（被覆材付き板金）Ｗの複数の被切断部Ｗａに対してレーザ切断加工を行うものである。ワークＷの複数の被切断部Ｗａは、例えば、ワークＷから取り出す製品Ｍ及び製品Ｍの一部分Ｍａの輪郭を構成する直線部である。図示は省略するが、ワークＷの被切断部Ｗａが製品Ｍ又は製品Ｍの一部分Ｍａの輪郭を構成する曲線部である場合もある。なお、複合加工機１は、ワークＷの他に、保護フィルムＷｆを有してない通常のワーク（図示省略）のレーザ切断加工にも使用可能である。図３（ａ）は、ワークＷを表面側から見た様子を示しており、図３（ｂ）は、ワークＷを裏面側から見た様子を示している。

複合加工機１は、加工機ベース（加工機本体）３を具備しており、加工機ベース３は、Ｙ軸方向へ延びたブリッジフレーム（ブリッジ型の本体フレーム）５と、ブリッジフレーム５のＸ軸方向の両側（左右両側）にそれぞれ設けられた支持フレーム７と有している。また、ブリッジフレーム５は、Ｙ軸方向へ延びた下部フレーム９と、下部フレーム９に上下に対向して設けられかつＹ軸方向へ延びた上部フレーム１１とを有している。

複合加工機１は、ワークＷをＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に支持するテーブルユニット（テーブル部）１３を備えている。そして、テーブルユニット１３の具体的な構成は、次の通りである。
下部フレーム９は、その上側に、ワークＷをＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に支持する固定テーブル１５を備えている。また、各支持フレーム７は、その上側に、ワークＷをＸ軸方向へ移動可能に支持する可動テーブル１７をＹ軸方向へ移動可能に備えている。換言すれば、加工機ベース３は、固定テーブル１５のＸ軸方向の両側に、可動テーブル１７をＹ軸方向へ移動可能に備えている。なお、固定テーブル１５及び各可動テーブル１７は、それらの上面に、ワークＷを支持するための多数のブラシ（図示省略）及び複数のフリーボールベアリング（図示省略）をそれぞれ有している。

複合加工機１は、ワークＷの被切断部の表面側に向かってレーザ光を照射するレーザ照射ユニット（レーザ照射部）１９を具備している。そして、レーザ照射ユニット１９の具体的な構成は、次の通りである。

上部フレーム１１は、固定テーブル１５の上方に、Ｙ軸スライダ２１をＹ軸方向へ移動可能に備えている。上部フレーム１１は、Ｙ軸スライダ２１をＹ軸方向へ移動させる第１Ｙ軸モータ２３を備えている。また、Ｙ軸スライダ２１は、その側部に、ワークＷの被切断部に向かってアシストガスを噴射しながらレーザ光を照射するためのレーザ照射ヘッド２５を備えている。レーザ照射ヘッド２５、換言すれば、レーザ照射ユニット１９（レーザ照射ヘッド２５）の照射位置ＢＰは、第１Ｙ軸モータ２３の駆動によりＹ軸スライダ２１と一体的にＹ軸方向へ移動するようになっている。レーザ照射ヘッド２５のＺ軸方向（上下方向）の高さ位置は、調節可能になっている。

レーザ照射ヘッド２５は、１μｍ帯の波長のレーザ光を発振するファイバレーザ発振器２７に光学的に接続されている。また、レーザ照射ヘッド２５の内部は、アシストガスを供給するためのアシストガス供給源（図示省略）に接続されている。なお、レーザ照射ヘッド２５は、ファイバレーザ発振器２７に代えて、ＹＡＧレーザ発振器、ＣＯ2レーザ発振器、ディスクレーザ発振器、又はダイレクトダイオードレーザ発振器等の他のレーザ発振器（図示省略）に光学的に接続されてもよい。

固定テーブル１５は、レーザ照射ヘッド２５のＹ軸方向の移動領域に上下に対向する箇所に、Ｙ軸方向へ延びた長穴１５ｈを備えている。また、長穴１５ｈは、レーザ光及びアシストガスを通過させるように構成されている。長穴１５ｈは、スクラップ等を回収する回収ユニット（図示省略）に接続されている。

複合加工機１は、ワークＷに対してパンチ加工を行うパンチ加工ユニット２９を具備している。そして、パンチ加工ユニット２９の具体的な構成は、次の通りである。

上部フレーム１１は、その前部に、複数の上部金型（パンチ金型）３１を着脱可能に支持する円形状の上部タレット３３を回転可能に備えている。上部タレット３３には、上部金型３１を保持するための複数の金型保持孔３３ｈ（図４参照）が形成されている。上部タレット３３は、その回転によって任意の上部金型３１をパンチ加工位置ＰＰに割り出し可能（位置決め可能）に構成されている。また、下部フレーム９は、上部タレット３３に上下に対向する位置に、複数の下部金型（ダイ金型）３５を着脱可能に支持する円形状の下部タレット３７を回転可能に備えている。下部タレット３７には、下部金型３５を保持するための金型保持孔３７ｈ（図４参照）が形成されている。下部タレット３７は、その回転によって任意の下部金型３５をパンチ加工位置ＰＰに割り出し可能（位置決め可能）に構成されている。上部タレット３３及び下部タレット３７は、ブリッジフレーム５の適宜位置に設けられたタレット用回転モータ（図示省略）の駆動により同期して回転するようになっている。

上部フレーム１１は、上部タレット３３の上方に、ラム３９を昇降可能（上下方向へ移動可能）に備えている。ラム３９は、上部フレーム１１の適宜位置に設けられたラム用昇降モータ（図示省略）又はラム用昇降シリンダ（図示省略）の駆動により昇降するようになっている。また、ラム３９は、その下側に、パンチ加工位置ＰＰに割り出した所定の上部金型３１を上方向から押圧（打圧）するストライカ４１を備えている。

図４から図７に示すように、パンチ加工ユニット２９は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳ（図６（ａ）参照）を形成するための金型セット４３を有している。金型セット４３は、上部金型３１の１つである切込み形成用の上部金型３１Ａと、下部金型３５の１つである切込み形成用の下部金型３５Ａからなっている。そして、切込み形成用の上部金型３１Ａ及び切込み形成用の下部金型３５Ａの具体的な構成は、次の通りである。

切込み形成用の上部金型３１Ａは、上部タレット３３の適宜の金型保持孔３３ｈに昇降可能に設けられたパンチ本体（パンチボディ）４５を有している。パンチ本体４５の一部（中間部）は、リフタスプリング４７を介して上部タレット３３に支持されている。また、パンチ本体４５は、その上端部に、ストライカ４１によって押圧されるパンチヘッド４９を一体的に備えている。パンチ本体４５は、その下端部に、ワークＷの被切断部Ｗａ（図６（ａ）参照）の一部分を上方向から押圧する押圧部材としてフリーローラ５１を備えており、フリーローラ５１は、その水平な軸心５１ｓ周りに回転自在になっている。なお、押圧部材としてフリーローラ５１の代わりに、フリーボールベアリング（図示省略）を用いてもよい。複数のフリーローラ５１によってワークＷの被切断部Ｗａの一部分の近傍（被切断部Ｗａの一部分の両側を含む）を押圧してもよい。

切込み形成用の下部金型３５Ａは、下部タレット３７の適宜の金型保持孔３７ｈに設けられたダイ本体（ダイボディ）５３を有している。ダイ本体５３の中央部から一方側には、凹部５３ｄが形成されている。ダイ本体５３の中央部から他方側には、切屑Ｃ（図８（ｂ）（ｃ）（ｄ）参照）を排出するための排出孔５３ｈが形成されており、排出孔５３ｈは、ダイ本体５３を貫通している。また、ダイ本体５３は、凹部５３ｄ内に、チップホルダ５５を止めねじ５７によって着脱可能に備えている。チップホルダ５５は、その側部に、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側を切削するためのカッターとしての切削チップ５９を止めねじ６１によって着脱可能に備えている。切削チップ５９は、その上端側に、刃部５９ｃを有しており、刃部５９ｃは、ダイ本体５３の上面に対して上方向へ突出している。
なお、切削チップ５９の代わりに、例えば、ボールエンドミルのような刃先を有した他のカッター（図示省略）を用いてもよい。

なお、パンチ本体４５及びダイ本体５３は、図示は省略するが、例えば特開２００７−７５８８９号公報及び特開２００４−２６８１０１号公報等に示すような金型回転機構（インデックス機構）によって回転可能に構成してもよい。

ここで、金型セット４３を含むパンチ加工ユニット２９は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成することによってワークＷの母材部分Ｗｂを保護フィルムＷｆから露出させる切込み形成ユニット（切込み切込み形成部）に相当する。パンチ加工ユニット２９のパンチ加工位置ＰＰは、切込み形成ユニットの形成位置に相当する。

図１及び図２に示すように、複合加工機１は、ワークＷをレーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰ及び切込み形成ユニット２９の形成位置（パンチ加工ユニット２９のパンチ加工位置）ＰＰに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させるワーク移動ユニット（ワーク移動部）６３を具備している。そして、ワーク移動ユニット６３の具体的な構成は、次の通りである。

一対の可動テーブル１７は、それらの後部に亘って、キャリッジベース６５をＹ軸方向へ移動可能に備えている。キャリッジベース６５は、Ｘ軸方向へ延びており、一対の可動テーブル１７の後部に一体的に連結されている。上部フレーム１１は、キャリッジベース６５を一対の可動テーブル１７と一体的にＹ軸方向へ移動させる第２Ｙ軸モータ６７を備えている。また、キャリッジベース６５は、その前側に、キャリッジ６９をＸ軸方向へ移動可能に備えている。キャリッジベース６５は、キャリッジ６９をＸ軸方向へ移動させるＸ軸モータ７１を備えている。更に、キャリッジ６９は、その前側に、ワークＷの端部を把持（クランプ）する複数のクランパ７３を備えている。

前述のように、レーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰは、第１Ｙ軸モータ２３の駆動によりＹ軸方向へ移動するようになっている。換言すれば、第１Ｙ軸モータ２３は、ワークＷをレーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰに対して相対的にＹ軸方向へ移動させており、ワーク移動ユニット６３の一部を構成している。

図１、図２、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）、及び図７に示すように、複合加工機１は、レーザ照射ユニット１９の動作、パンチ加工ユニット２９の動作、及びワーク移動ユニット６３の動作を制御する制御ユニット（制御部）７５を具備している。制御ユニット７５は、１つ又は複数のコンピュータによって構成されており、切込み用加工プログラム及びレーザ切断用加工プログラム等を記憶するメモリと、切込み用加工プログラム等を解釈して実行するＣＰＵとを備えている。切込み用加工プログラムとは、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳ（図６（ａ）参照）を形成するための加工プログラムのことである。レーザ切断用加工プログラムとは、ワークＷの被切断部Ｗａに対してレーザ切断加工を行うための加工プログラムのことである。切込み用加工プログラム及びレーザ切断用加工プログラムは、自動プログラム作成装置（図示省略）によって作成される。

制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの表面側に向かってレーザ光を照射する前に、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成してワークＷの母材部分Ｗｂを保護フィルムＷｆから露出させるように、ラム用昇降モータ等を含む切込み形成ユニット２９の動作、及びＸ軸モータ７１と第２Ｙ軸モータ６７を含むワーク移動ユニット６３の動作を制御する。

制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側における保護フィルムＷｆから露出させる母材部分Ｗｂの露出幅ｊ（図６（ａ）（ｂ）参照）をレーザ光のスポット径よりも大きくするように、ラム用昇降モータ等を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。レーザ光のスポット径とは、例えば、ファイバレーザの場合には、０．１〜０．２ｍｍであり、ＣＯ2レーザの場合にはｍ０．２〜０．４ｍｍである。なお、ワークＷの裏面側における母材部分Ｗｂの露出幅ｊは、切込みＳの切込み幅ｋ（図６（ｂ）参照）よりも小さくなっている。

制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に母材部分Ｗｂにまで達する切込みＳを形成するように、ラム用昇降モータ等を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。換言すれば、制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の母材部分Ｗｂに断面Ｖ字形状の切込み溝Ｗｇ（図６（ｂ）（ｃ）参照）を形成するように、ラム用昇降モータ等を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。なお、切込み溝Ｗｇの断面形状をＶ字形状にする代わりに、Ｕ字形状又は矩形状等にしてもよい。

制御ユニット７５は、ワークＷの相対的なレーザ切断用移動経路（レーザ切断用加工経路）がワークＷの相対的な切込み用移動経路（切込み用加工経路）と同じになるように、Ｘ軸モータ７１と第２Ｙ軸モータ６７を含むワーク移動ユニット６３の動作を制御する。ワークＷの相対的なレーザ切断用移動経路とは、ワークＷの被切断部Ｗａの表面側に向かってレーザ光を照射する際におけるレーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰに対するワークＷの相対的な移動経路（加工経路）のことである。換言すれば、ワークＷの相対的なレーザ切断用移動経路とは、レーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰのワークＷに対する相対的な移動経路（レーザ光の照射の軌跡）のことである。ワークＷの相対的な切込み用移動経路とは、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成する際における切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対するワークＷの相対的な移動経路（加工経路）のことである。換言すれば、ワークＷの相対的な切込み用移動経路とは、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰのワークＷに対する移動経路（切込みＳの軌跡）のことである。

続いて、本発明の第１実施形態に係るレーザ切断加工方法について説明する。

本発明の実施形態に係るレーザ切断加工方法は、被覆材の一例として樹脂からなる保護フィルムＷｆを裏面に被覆した板状のワークＷの複数の被切断部Ｗａに対してレーザ切断加工を行う方法である。本発明の実施形態に係るレーザ切断加工方法は、図９に示すように、切込み形成工程ＳＴ１と、レーザ照射工程ＳＴ２とを具備している。そして、本発明の実施形態に係るレーザ切断加工方法における各工程の具体的な内容は、次の通りである。

切込み形成工程ＳＴ１
図１、図２、図７、及び図９に示すように、複合加工機１に供給されたワークＷをテーブルユニット１３によってワークＷをＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に支持し、複数のクランパ７３によってワークＷの端部を把持する。また、制御ユニット７５によってタレット用回転モータを制御して上部タレット３３及び下部タレット３７を同期して回転させて、切込み形成用の上部金型３１Ａ及び下部金型３５Ａを切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに割り出す（位置決めする）。これにより、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成するための切込み形成用の準備を行うことができる。

切込み形成用の準備を行った後、図４、図５、図７、及び図９に示すように、制御ユニット７５によってＸ軸モータ７１を制御してキャリッジ６９をＸ軸方向へ移動させると共に、制御ユニット７５によって第２Ｙ軸モータ６７を制御してキャリッジベース６５を一対の可動テーブル１７と一体的にＹ軸方向へ移動させる。すると、ワークＷを切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対してＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させて、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の始点位置を切削チップ５９の刃部５９ｃの上側に位置させることができる。なお、制御ユニット７５によってＸ軸モータ７１及び第２Ｙ軸モータ６７のうちのいずれかのモータのみを制御して、ワークＷを切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対してＸ軸方向及びＹ軸方向のうちのいずれかの方向へ移動させてもよい。

その後、図４から図９に示すように、制御ユニット７５によってラム用昇降モータ等を制御してラム３９を下降させることにより、ストライカ４１によってパンチヘッド４９を上方向から押圧する。すると、上部金型３１Ａがリフタスプリング４７の付勢力に抗して下降して、フリーローラ５１によってワークＷの被切断部Ｗａの一部分を押圧する。そして、制御ユニット７５によって前述のようにワーク移動ユニット６３の動作を制御して、ワークＷを被切断部Ｗａに沿う方向に応じて切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対して相対的に移動させる。換言すれば、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰをワークＷの被切断部Ｗａに沿う方向にワークＷに対して相対的に移動させる。すると、切削チップ５９の刃部５９ｃによってワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成することができる（図８（ａ）から図８（ｄ）参照）。これにより、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側において母材部分Ｗｂを保護フィルムＷｆから露出させることができる。

なお、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成した後に、制御ユニット７５によってラム用昇降モータ等を制御してラム３９を上昇させることにより、上部金型３１Ａをリフタスプリング４７の付勢力によって上昇させておく（図８（ｅ）参照）。

同様に、制御ユニット７５によって切込み形成ユニット２９の動作及びワーク移動ユニット６３の動作を制御することにより、ワークＷを切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対して移動させつつ、ワークＷの他の全ての被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを順次形成する。これにより、ワークＷの全ての被切断部Ｗａの裏面側において母材部分Ｗｂを保護フィルムＷｆから露出させることができる。

ここで、切込み形成工程ＳＴ１では、制御ユニット７５によって切込み形成ユニット２９の動作を制御して、ワークＷの裏面側における保護フィルムＷｆから露出させる母材部分Ｗｂの露出幅ｊをレーザ光のスポット径よりも大きくしている。また、制御ユニット７５によって切込み形成ユニット２９の動作を制御して、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に母材部分Ｗｂにまで達する切込みＳを形成している。換言すれば、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の母材部分Ｗｂに断面Ｖ字形状の切込み溝Ｗｇを形成している。なお、切込みＳの形成中に生じる切屑Ｃは、排出孔５３ｈを経由して切込み形成ユニット２９の外部に排出（回収）される。

レーザ照射工程ＳＴ２
切込み形成工程ＳＴ１の終了後に、図１、図２、図７、及び図９に示すように、制御ユニット７５によってＸ軸モータ７１を制御してキャリッジ６９をＸ軸方向へ移動させると共に、制御ユニット７５によって第１Ｙ軸モータ２３を制御してレーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰをＹ軸方向へ移動させる。すると、ワークＷを被切断部Ｗａに沿う方向に応じてレーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させることができる。換言すれば、レーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰをワークＷの被切断部Ｗａに沿う方向にワークＷに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させることができる。なお、制御ユニット７５によってＸ軸モータ７１及び第１Ｙ軸モータ２３のうちのいずれかのモータのみを制御して、ワークＷをレーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰに対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向のうちのいずれかの方向へ移動させてもよい。

前述のように、ワークＷをレーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰに対して相対的に移動させつつ、制御ユニット７５によってレーザ照射ユニット１９の動作を制御してレーザ照射ヘッド２５の先端部からワークＷの被切断部Ｗａの表面側に向かってアシストガスを噴射しながらレーザ光を照射する。このとき、制御ユニット７５によってワーク移動ユニット６３の動作を制御して、ワークＷの相対的なレーザ切断用移動経路がワークＷの相対的な切込み用移動経路と同じになるようにする。これにより、ワークＷの被切断部Ｗａを溶融させかつその溶融物を除去しながら、ワークＷの被切断部Ｗａに対してレーザ切断加工を行うことができる。

同様に、ワークＷをレーザ照射ユニット１９の照射位置ＢＰに対して相対的に移動させつつ、制御ユニット７５によってレーザ照射ユニット１９の動作を制御してワークＷの他の全ての被切断部Ｗａの表面側に向かってアシストガスを噴射しながらレーザ光を順次照射する。これにより、ワークＷの全ての被切断部Ｗａに対してレーザ切断加工を行うことができる。このとき、製品Ｍは、複数のジョイント部（図示省略）によってワークＷに切り離し可能に連結しているか、或いは製品排出ユニット（図示省略）によって複合加工機１の外側へ排出されている。

なお、本発明の実施形態に係るレーザ切断加工方法においては、切込み形成ユニット２９の代わりに、切込み形成用の加工機（図示省略）又は切込み形成用の工具（図示省略）を用いて、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成して、母材部分Ｗｂを保護フィルムＷｆから露出させてもよい。また、母材部分Ｗｂを保護フィルムＷｆから露出させることができれば、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の母材部分Ｗｂに切込み溝Ｗｇを形成しなくてもよい。

続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。

ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側において母材部分Ｗｂを保護フィルムＷｆから露出させた後に、ワークＷの被切断部Ｗａの表面側に向かってレーザ光を照射している。そのため、切断速度を遅くしなくても、ワークＷの裏面側及び切断面等にドロスが発生することを防止しながら、ワークＷの被切断部Ｗａに対してレーザ切断加工を行うことができる。また、保護フィルムＷｆとしてファイバレーザ専用の保護フィルムを用いなくても、ワークＷに対してファイバレーザ発振器２７を用いたレーザ切断加工を行うことができる。特に、ワークＷにおける保護フィルムＷｆから露出させる母材部分Ｗｂの露出幅ｊをレーザ光のスポット径よりも大きくしているため、ワークＷの裏面側及び切断面等にドロスが発生することを確実に防止することができる。

ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に母材部分Ｗｂにまで達する切込みＳを形成しているため、切込みＳの形成中に生じる切屑ＣがワークＷの母材部分Ｗｂの成分を含むことなる。

従って、本発明の第１実施形態によれば、前述のように、切断速度を遅くしなくても、ワークＷの裏面側及び切断面等にドロスが発生することを確実に防止しながら、ワークＷの被切断部Ｗａに対してレーザ切断加工を行うことができる。よって、本発明の第１実施形態によれば、ワークＷの切断加工の生産性を高めつつ、ワークＷのレーザ切断加工後の後処理を減らして、作業能率の向上を図ることができる。

また、本発明の第１実施形態によれば、前述のように、保護フィルムＷｆとしてファイバレーザ専用の保護フィルムを用いなくても、ワークＷに対してファイバレーザ発振器２７を用いたレーザ切断加工を行うことができる。よって、本発明の第１実施形態によれば、ファイバレーザ発振器２７を用いたレーザ切断加工の加工コストの削減を図ることができる。

更に、本発明の第１実施形態によれば、前述のように、切込みＳの形成中に生じる切屑ＣがワークＷの母材部分Ｗｂの成分を含んでいる。よって、本発明の第１実施形態によれば、切屑Ｃをダイ本体５３の排出孔５３ｈから外部に効率良く排出することができる。

また、本発明の第１実施形態によれば、前述のように、ワークＷの相対的なレーザ切断用移動経路がワークＷの相対的な切込み用移動経路と同じになるようにしている。よって、本発明の第１実施形態によれば、切込み用加工プログラム及びレーザ切断用加工プログラムのうちの一方の加工プログラムを作成する際に、他方の加工プログラムの移動経路のデータを利用することができ、全体としての加工プログラムの作成時間を短縮することができる。また、ワークＷの相対的な移動経路を１つ指定することによって、切込み用加工プログラム及びレーザ切断用加工プログラムを作成することもできる。

（本発明の第２実施形態）
本発明の第２実施形態について、図１、図２、図７、図９から図１２を参照しながら説明する。

図１、図２、図１０、及び図１１に示すように、本発明の第２実施形態に係る複合加工機（複合加工システム）１Ａは、本発明の実施形態に係る複合加工機１と同様の構成を有しており、複合加工機１Ａの構成のうち、複合加工機１と異なる構成についてのみ説明する。なお、複合加工機１Ａにおける複数の構成要素のうち、複合加工機１における構成要素と対応するものについては、図面中に同一符号を付してある。

図１０及び図１１に示すように、切込み形成ユニット２９は、その形成位置ＰＰに割り出した切込み形成用の上部金型３１Ａを回転させる上部金型回転機構（上部インデックス機構）７７を有している。そして、上部金型回転機構７７の具体的な構成等は、次の通りである。

上部タレット３３は、適宜の金型保持孔３３ｈに、筒状（環状）の上部回転ホルダ７９をベアリング（ブッシュ）８１によって回転可能に備えている。上部回転ホルダ７９は、上部金型３１Ａを昇降可能かつ回止めキー（図示省略）等によって回転不能に支持するようになっている。換言すれば、上部金型３１Ａは、上部タレット３３の適宜の金型保持孔３３ｈに上部回転ホルダ７９等を介して昇降可能に設けられ、かつ上部回転ホルダ７９と一体的に回転するようになっている。また、上部フレーム１１は、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰの近傍に、上部回転ホルダ７９を回転させるための上部回転モータ（上部インデックスモータ）８３を備えている。上部回転モータ８３の出力軸８３ｓは、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに割り出した上部回転ホルダ７９に接続遮断可能になっている。上部回転モータ８３の出力軸８３ｓを上部回転ホルダ７９に接続遮断するための構成は、例えば特開２００７−７５８８９号公報及び特開２００４−２６８１０１号公報等の公知の構成からなる。

なお、押圧部材としてフリーローラ５１の代わりに、フリーボールベアリング（図示省略）を用いた場合には、切込み形成ユニット２９の構成要素から上部金型回転機構７７を省略してもよい。

切込み形成ユニット２９は、その形成位置ＰＰに割り出した切込み形成用の下部金型３５Ａを回転させる下部金型回転機構（下部インデックス機構）８５を有している。そして、下部金型回転機構８５の具体的な構成等は、次の通りである。

下部タレット３７は、適宜の金型保持孔３７ｈに、環状の下部回転ホルダ８７をベアリング（ブッシュ）８９によって回転可能に備えている。下部回転ホルダ８７は、回止めキー（図示省略）等によって下部金型３５Ａを回転不能に支持するようになっている。換言すれば、下部金型３５Ａは、下部タレット３７の適宜の金型保持孔３７ｈに下部回転ホルダ８７等を介して設けられ、かつ下部回転ホルダ８７と一体的に回転するようになっている。下部フレーム９は、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰの近傍に、下部回転ホルダ８７を回転させるための下部回転モータ（下部インデックスモータ）９１を備えている。下部回転モータ９１の出力軸９１ｓは、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに割り出した下部回転ホルダ８７に接続遮断可能になっている。下部回転モータ９１の出力軸９１ｓを下部回転ホルダ８７に接続遮断するための構成は、例えば特開２００７−７５８８９号公報及び特開２００４−２６８１０１号公報等の公知の構成からなる。

切込み形成ユニット２９は、ダイ本体５３の排出孔５３ｈから切屑Ｃ（図８参照）を吸引力によって回収する切屑回収機構９３を有している。そして、切屑回収機構９３の具体的な構成は、次の通りである。

下部フレーム９は、下部タレット３７の下側に、切屑Ｃを回収するための回収ボックス９５を備えている。また、下部フレーム９は、回収ボックス９５の近傍に、回収ボックス９５内に吸引力を発生させる真空ポンプ等の吸引源９７を備えており、吸引源９７は、配管９９を介して回収ボックス９５に接続されている。

図７、図１０、及び図１１に示すように、制御ユニット７５は、フリーローラ５１の軸心５１ｓをワークＷの被切断部Ｗａに沿う方向（切込みＳに沿う方向）に対して直交した状態に保持するように、上部金型回転機構７７を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。また、制御ユニット７５は、切削チップ５９の刃部５９ｃのすくい面５９ｆをワークＷの被切断部Ｗａに沿う方向（切込みＳに沿う方向）を向いた状態に保持するように、下部金型回転機構８５を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。更に、制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成する際に、回収ボックス９５内に吸引力を発生させるように、切屑回収機構９３を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。

図７、図１０から図１２に示すように、制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に描かれる（形成される）切込みＳの軌跡（切込み経路）Ｔが所定の円軌跡Ｔｃになるように、ラム用昇降モータ等を含む切込み形成ユニット２９の動作、及びＸ軸モータ７１と第２Ｙ軸モータ６７を含むワーク移動ユニット６３の動作を制御する。所定の円軌跡Ｔｃとは、終点位置ＥＰを中心としかつ切込みＳの切込み幅ｋ（図６（ｂ）参照）よりも小さい半径の円軌跡（円の軌跡）のことである。

なお、所定の円軌跡Ｔｃは、終点位置ＥＰを中心とする代わりに、終端位置ＥＰの手前の位置（終点位置ＥＰの近傍の位置）を中心にしてもよい。所定の円軌跡Ｔｃは、同心の複数の円軌跡であってもよく、複数の円軌跡は、同一半径の複数の円軌跡、又は半径を少しずつ大きくした複数の円軌跡のいずれでもよい。また、切込みＳの切込み幅ｋ（図６（ｂ）参照）よりも小さい半径の円軌跡（円の軌跡）であれば、除去する切屑Ｃ（図８（ｂ）（ｃ）（ｄ）参照）も少なくて済むが、確実に切屑Ｃを除去するためには切込みＳの切込み幅ｋよりも大きい半径であってもよい。所定の円軌跡Ｔｃが複数の円軌跡である場合には、複数の円軌跡の一部が切込みＳの切込み幅ｋよりも大きい半径であってもよい。

ここで、図１２には、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の中間側（始点位置と終点位置ＥＰとの中間側）から終点位置ＥＰ側にかけて描かれる切込みＳの軌跡Ｔ（所定の円軌跡Ｔｃを含む）が示されている。図１２には、切込み形成ユニット２９の動作が動作状態（Ｎ１）から動作状態（Ｎ４）まで模式的に図示されている。図１２において、説明の便宜上、切込み形成ユニット２９が重ならないように、動作状態（Ｎ３）、（Ｎ４）は、動作状態（Ｎ２）からずらして図示されている。

制御ユニット７５は、終点位置ＥＰ側に切込みＳの軌跡Ｔ（所定の円軌跡Ｔｃ）を描く（形成する）際に、フリーローラ５１の軸心５１ｓを切込みＳに沿う方向に対して直交した状態に保持するように、上部金型回転機構７７を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。また、制御ユニット７５は、終点位置ＥＰ側に切込みＳの軌跡を描く際に、切削チップ５９の刃部５９ｃのすくい面５９ｆを切込みＳに沿う方向を向いた状態に保持するように、下部金型回転機構８５を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。

続いて、本発明の第２実施形態に係るレーザ切断加工方法の構成のうち、本発明の実施形態に係るレーザ加工方法と異なる構成についてのみ説明する。

図７、図９から図１１に示すように、切込み形成工程ＳＴ１では、切削チップ５９の刃部５９ｃによってワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成する際に、制御ユニット７５によって上部金型回転機構７７の動作を制御してフリーローラ５１の軸心５１ｓをワークＷの被切断部Ｗａに沿う方向に対して直交した状態に保持する。また、制御ユニット７５によって下部金型回転機構８５の動作を制御して切削チップ５９の刃部５９ｃのすくい面５９ｆをワークＷの被切断部Ｗａに沿う方向を向いた状態に保持する。更に、制御ユニット７５によって切屑回収機構９３（吸引源９７）を制御して回収ボックス９５内に吸引力を発生させることにより、ダイ本体５３の排出孔５３ｈから切屑Ｃを回収ボックス９５内に回収する。

図７、図９から図１２に示すように、切込み形成工程ＳＴ１では、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の中間側から終点位置ＥＰに切込みＳを形成した後に（図１２における動作状態（Ｎ１）、（Ｎ２）参照）、制御ユニット７５によってラム用昇降モータ等を制御してラム３９を終点位置ＥＰで一旦上昇させる（図１２における動作状態（Ｎ３）参照）。次に、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰが終点位置ＥＰに位置した状態から、制御ユニット７５によってワーク移動ユニット６３の動作を制御してワークＷを前記小さい半径の長さ分だけ切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対して相対的に移動させる。換言すれば、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰをワークＷの例えば被切断部Ｗａに沿う方向に前記小さい半径の長さ分だけワークＷに対して相対的に移動させる。更に、制御ユニット７５によって上部金型回転機構７７の動作及び下部金型回転機構８５の動作を制御して上部金型３１Ａ及び下部金型３５Ａを９０度回転させて、制御ユニット７５によってラム用昇降モータ等を制御してラム３９を下降させる（図１２における動作状態（Ｎ４）参照）。そして、制御ユニット７５によって切込み形成ユニット２９の動作及びワーク移動ユニット６３の動作を制御して、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に描かれる切込みＳの軌跡Ｔが所定の円軌跡Ｔｃになるようにする。

ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に切込みＳの軌跡Ｔ（所定の円軌跡Ｔｃ）を描く際に、制御ユニット７５によって上部金型回転機構７７の動作を制御してフリーローラ５１の軸心５１ｓを切込みＳに沿う方向に対して直交した状態に保持する。また、制御ユニット７５によって下部金型回転機構８５の動作を制御して切削チップ５９の刃部５９ｃのすくい面５９ｆを切込みＳに沿う方向を向いた状態に保持する。

なお、切込みＳの軌跡が長い場合には、所定の円軌跡Ｔｃは、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側だけでなく、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の複数箇所において描かれるようにしてもよい。

そして、本発明の第２実施形態においては、前述の本発明の第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する他に、次のような作用及び効果を奏する。

前述のように、切削チップ５９の刃部５９ｃによってワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成する際に、ダイ本体５３の排出孔５３ｈから切屑Ｃを回収ボックス９５内に回収している。そのため、保護フィルムＷｆの一部が切屑ＣとしてワークＷの母材部分Ｗｂに残存することを抑えることができる。

また、前述のように、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に描かれる切込みＳの軌跡Ｔが所定の円軌跡Ｔｃになるようにしている。そのため、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側において、保護フィルムＷｆの一部がワークＷの母材部分Ｗｂから切り離され易くなり、保護フィルムＷｆの一部が切屑ＣとしてワークＷの母材部分Ｗｂに残存することをより十分に抑えることができる。

従って、本発明の第２実施形態によれば、ワークＷのレーザ切断加工後の後処理を極力減らして、作業能率の向上をより一層図ることができる。

（第２実施形態の変形例１）
本発明の第２実施形態の変形例１について、前述の本発明の第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７、図１０、図１１、及び図１３に示すように、制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に描かれる切込みＳの軌跡（切込み経路）Ｔが所定の反転軌跡Ｔｒになるように、ラム用昇降モータ等を含む切込み形成ユニット２９の動作、及びＸ軸モータ７１と第２Ｙ軸モータ６７を含むワーク移動ユニット６３の動作を制御する。所定の反転軌跡Ｔｒとは、終点位置ＥＰ側から反転しかつ終点位置ＥＰの手前の位置ＦＰを通る反転軌跡のことである。

ここで、図１３には、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の中間側から終点位置ＥＰ側にかけて描かれる切込みＳの軌跡Ｔ（所定の反転軌跡Ｔｒを含む）が示されている。図１３において、説明の便宜上、所定の反転軌跡Ｔｒと、それを除いた部分の軌跡Ｔが重ならないように図示されている。図１３には、切込み形成ユニット２９の動作が動作状態（Ｋ１）から動作状態（Ｋ５）まで模式的に図示されている。図１３において、説明の便宜上、切込み形成ユニット２９が重ならないように、動作状態（Ｋ３）は、動作状態（Ｋ４）からずらして図示されている。

制御ユニット７５は、終点位置ＥＰ側に切込みＳの軌跡Ｔ（所定の反転軌跡Ｔｒ）を描く際に、フリーローラ５１の軸心５１ｓが切込みＳに沿う方向に対して直交した状態を保持するように、上部金型回転機構７７を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。また、制御ユニット７５は、終点位置ＥＰ側に切込みＳの軌跡Ｔを描く際に、切削チップ５９の刃部５９ｃのすくい面５９ｆが切込みＳに沿う方向を向いた状態を保持するように、下部金型回転機構８５を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。

続いて、本発明の第２実施形態の変形例１に係るレーザ切断加工方法の構成のうち、本発明の第２実施形態に係るレーザ加工方法と異なる構成についてのみ説明する。

図７、図９から図１１、及び図１３に示すように、切込み形成工程ＳＴ１では、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の中間側から終点位置ＥＰの手前の位置ＦＰまで切込みＳを形成した後に（図１３における動作状態（Ｋ１）、（Ｋ２）参照）、制御ユニット７５によってラム用昇降モータ等を制御してラム３９を手前の位置ＦＰで一旦上昇させる。次に、制御ユニット７５によってワーク移動ユニット６３の動作を制御してワークＷを被切断部Ｗａに沿う方向に応じて切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対して相対的に移動させて、終点位置ＥＰを切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに位置させる。換言すれば、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰを手前の位置ＦＰから終点位置ＥＰまでワークＷに対して相対的に移動させる（図１３における動作状態（Ｋ３）参照）。更に、制御ユニット７５によって上部金型回転機構７７の動作及び下部金型回転機構８５の動作を制御して上部金型３１Ａ及び下部金型３５Ａを１８０度回転させて、制御ユニット７５によってラム用昇降モータ等を制御してラム３９を終点位置ＥＰで下降させる（図１３における動作状態（Ｋ４）参照）。そして、制御ユニット７５によってワーク移動ユニット６３の動作を制御してワークＷの相対的な移動方向を反転させて、ワークＷを切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対して相対的に移動させる。換言すれば、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰの相対的な移動方向を反転させて、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰをワークＷに対して相対的に移動させる（図１３における動作状態（Ｋ５）参照）。つまり、制御ユニット７５よって切込み形成ユニット２９の動作及びワーク移動ユニット６３の動作を制御して、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に描かれる切込みＳの軌跡が所定の反転軌跡Ｔｒになるようする。

なお、切込みＳの軌跡が長い場合には、所定の円軌跡Ｔｃは、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側だけでなく、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の複数箇所において描かれるようにしてもよい。

そして、本発明の第２実施形態の変形例１においては、前述のように、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に描かれる切込みＳの軌跡Ｔが所定の反転軌跡Ｔｒになるようにしている。そのため、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側において、保護フィルムＷｆの一部がワークＷの母材部分Ｗｂから切り離され易くなり、保護フィルムＷｆの一部が切屑ＣとしてワークＷの母材部分Ｗｂに残存することをより十分に抑えることができる。

従って、本発明の第２実施形態の変形例１によれば、前述の本発明の第２実施形態と同様の効果を奏するものである。

（第２実施形態の変形例２）
本発明の第２実施形態の変形例２について、前述の本発明の第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７、図１０、図１１、及び図１４に示すように、制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に描かれる切込みＳの軌跡（切込み経路）Ｔが終点位置ＥＰの手前の位置ＦＰから一旦後退して（戻って）再開（継続）されるように、ラム用昇降モータ等を含む切込み形成ユニット２９の動作、及びＸ軸モータ７１と第２Ｙ軸モータ６７を含むワーク移動ユニット６３の動作を制御する。なお、終点位置ＥＰ側に描かれる切込みＳの軌跡は、終点位置ＥＰの手前の位置ＦＰから一旦後退する代わりに、終点位置ＥＰから一旦後退してもよい。

ここで、図１４には、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の中間側から終点位置ＥＰ側にかけて描かれる切込みＳの軌跡Ｔが示されている。図１４において、説明の便宜上、再開部分の軌跡Ｔと、それを除いた部分の軌跡Ｔが重ならないように図示されている。図１４には、切込み形成ユニット２９の動作が動作状態（Ｍ１）から動作状態（Ｍ５）まで模式的に図示されている。図１４において、説明の便宜上、切込み形成ユニット２９が重ならないように、動作状態（Ｍ３）は、動作状態（Ｍ４）からずらして図示されている。

続いて、本発明の第２実施形態の変形例２に係るレーザ切断加工方法の構成のうち、本発明の第２実施形態に係るレーザ加工方法と異なる構成についてのみ説明する。

切込み形成工程ＳＴ１では、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側に切込みＳを形成した後に（図１４における動作状態（Ｍ１）、（Ｍ２）参照）、制御ユニット７５によってラム用昇降モータ等を制御してラム３９を一旦上昇させる。次に、制御ユニット７５によって切込み形成ユニット２９の動作及びワーク移動ユニット６３の動作を制御して終点位置ＥＰ側に描かれる切込みＳの軌跡Ｔが終点位置ＥＰの手前の位置ＦＰから一旦後退させる（図１４における動作状態（Ｍ３）参照）。そして、制御ユニット７５によってワーク移動ユニット６３の動作を制御してワークＷを被切断部Ｗａに沿う方向に応じて切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに対して相対的に移動させて、終点位置ＥＰを切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰに位置させる。換言すれば、切込み形成ユニット２９の形成位置ＰＰを終点位置ＥＰまでワークＷに対して相対的に移動させる（図１４における動作状態（Ｍ４）、（Ｍ５）参照）。つまり、制御ユニット７５よって切込み形成ユニット２９の動作及びワーク移動ユニット６３の動作を制御して、終点位置ＥＰ側における切込みＳの軌跡Ｔが終点位置ＥＰの手前の位置ＦＰから一旦後退して、再開（継続）されるようにする。

なお、切込みＳの軌跡が長い場合には、終点位置ＥＰ側だけでなく、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の複数箇所において、切込みＳの軌跡Ｔが一旦後退して再開されるようにしてもよい。

そして、本発明の第２実施形態の変形例２においては、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側において、保護フィルムＷｆの一部がワークＷの母材部分Ｗｂから切り離され易くなり、保護フィルムＷｆの一部が切屑ＣとしてワークＷの母材部分Ｗｂに残存することをより十分に抑えることができる。

従って、本発明の第２実施形態の変形例２によれば、前述の本発明の第２実施形態と同様の効果を奏するものである。

（第２実施形態の変形例３）
本発明の第２実施形態の変形例３について、前述の本発明の第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図７、図１０、図１１、及び図１５に示すように、制御ユニット７５は、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成する前に、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ又はその手前の位置に事前切込みＳ'を形成するように、ラム用昇降モータ等を含む切込み形成ユニット２９の動作、及びＸ軸モータ７１と第２Ｙ軸モータ６７を含むワーク移動ユニット６３の動作を制御する。事前切込みＳ'とは、ワークＷの被切断部Ｗａに沿う方向に対して直交する切込み（交差する切込みの１つ）のことである。なお、事前切込みＳ'がワークＷの被切断部Ｗａの一部に重なるように形成してもよく、又はワークＷの被切断部Ｗａに接するように形成してもよい。

制御ユニット７５は、終点位置ＥＰ等に事前切込みＳ'を形成する際に、フリーローラ５１の軸心５１ｓが事前切込みＳ'に沿う方向（被切断部Ｗａに沿う方向）に対して直交した状態を保持するように、上部金型回転機構７７を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。また、制御ユニット７５は、終点位置ＥＰ等に事前切込みＳ'を形成する際に、切削チップ５９の刃部５９ｃのすくい面５９ｆが事前切込みＳ'に沿う方向を向いた状態を保持するように、下部金型回転機構８５を含む切込み形成ユニット２９の動作を制御する。

続いて、本発明の第２実施形態の変形例３に係るレーザ切断加工方法の構成のうち、本発明の第２実施形態に係るレーザ加工方法と異なる構成についてのみ説明する。

図７、図９から図１１、及び図１５に示すように、切込み形成工程ＳＴ１では、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成する前に、制御ユニット７５によって切込み形成ユニット２９の動作及びワーク移動ユニット６３の動作を制御してワークＷの各被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ又はその手前の位置に事前切込みＳ'を形成する。ワークＷの各被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ等に事前切込みＳ'を形成する際に、制御ユニット７５によって上部金型回転機構７７の動作を制御してフリーローラ５１の軸心５１ｓを事前切込みＳ'に沿う方向に対して直交した状態に保持する。制御ユニット７５によって下部金型回転機構８５の動作を制御して切削チップ５９の刃部５９ｃのすくい面５９ｆを事前切込みＳ'に沿う方向を向いた状態に保持する。

なお、切込みＳの軌跡が長い場合には、終点位置ＥＰ又はその手前の位置だけでなく、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の複数箇所において、事前切込みＳ'を形成してもよい。

そして、本発明の第２実施形態の変形例３においては、前述のように、ワークＷの各被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳを形成する前に、ワークＷの各被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ等に事前切込みＳ'を形成している。そのため、ワークＷの各被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側において、保護フィルムＷｆの一部がワークＷの母材部分Ｗｂから切り離され易くなり、保護フィルムＷｆの一部が切屑ＣとしてワークＷの母材部分Ｗｂに残存することをより十分に抑えることができる。

なお、ワークＷの各被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ等に事前切込みＳ'を形成する際に、上部金型３１Ａと下部金型３５Ａとからなる金型セット４３に代えて、マイナス刻印用の金型セット（図示省略）を用いてもよい。

従って、本発明の第２実施形態の変形例３によれば、前述の本発明の第２実施形態と同様の効果を奏するものである。

なお、本発明の第２実施形態（変形例１から変形例３を含む）においては、次のように構成を採用してもよい。

ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側に切込みＳ（又は事前切込みＳ'）を形成する際に、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の母材部分Ｗｂに切込み溝Ｗｇを形成してもよい。この場合には、保護フィルムＷｆの一部がワークＷの母材部分Ｗｂからより切り離され易くなり、保護フィルムＷｆの一部をダイ本体５３の排出孔５３ｈから外部に効率良く排出することができる。また、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の母材部分Ｗｂに切込み溝Ｗｇを形成しなくてもよい。この場合には、切削チップ５９の刃部５９ｃの摩耗を低減して、切削チップ５９の寿命を向上させることができる。

前述のように、切込み用加工プログラム及びレーザ切断用加工プログラムは、自動プログラム作成装置（図示省略）によって作成される。その際に、ワークＷの被切断部Ｗａの裏面側の終点位置ＥＰ側等の処理として、本発明の第２実施形態（変形例１から変形例３を含む）のいずれかによる処理を選択すると、自動プログラム作成装置が切込み用加工プログラム及びレーザ切断用加工プログラムを出力するようになっている。

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、次のように種々の態様で実施可能である。

単体の複合加工機１からなる複合加工システムの代わりに、複数の加工機からなる複合加工システムに本発明の技術的思想を適用してもよい。また、保護フィルムＷｆの代わりに、被覆材の一例としてメッキ膜（図示省略）又は黒皮（図示省略）を裏面に被覆したワーク（図示省略）のレーザ切断加工に本発明の技術的思想を適用してもよい。更に、保護フィルムＷｆ等の被覆材を裏面及び表面にそれぞれ被覆したワーク（図示省略）に対してレーザ切断加工を行う場合にも、本発明の技術的思想を適用してもよい。また、レーザ照射ユニット１９をテーブルユニット１３の下側に配設しかつ切込み形成ユニット２９を上下逆に構成してもよく、この場合には、ワークＷに反転させた状態でレーザ切断加工を行う必要がある。そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。

（実施例）
本願発明者は、実施例（実施例１から実施例５）として、複合加工機を用いて、ワーク（厚み：１．５０ｍｍ）の母材部分の切込み溝の深さを変えつつ、複数のワークの被切断部の裏面側に切込みを形成した。次に、ＣＮＣ画像測定器を用いて、複数のワークの切込み周辺を撮像し、複数の画像に基づいて切込みの切込み幅及び母材部分の露出幅を測定した。更に、複合加工機を用いて、複数のワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行い、ドロスの発生状況を確認した。

また、本願発明者は、比較例として、市販のカッターを用いて、ワーク（厚み：１．５０ｍｍ）の母材部分に傷が付く程度に、ワークの被切断部の裏面側に切込みを形成した。
次に、ＣＮＣ画像測定器を用いて、ワークの切込み周辺を撮像し、その画像に基づいて切込みの切込み幅及び母材部分の露出幅を測定した。更に、複合加工機を用いて、ワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行い、ドロスの発生状況を確認した。

実施例（実施例１から実施例５）及び比較例の結果をまとめると、図１６に示すようになる。つまり、ワークの被切断部の裏面側に切込みを形成して、母材部分を被覆材から露出させておくことにより、ワークの裏面側及び切断面等にドロスが発生することを防止できることが判明した。なお、実施例及び比較例において使用したレーザ光のスポット径は、０．２〜０．４ｍｍである。

１ 複合加工機（複合加工システム）
１Ａ 複合加工機（複合加工システム）
３ 加工機ベース
５ ブリッジフレーム
９ 下部フレーム
１１ 上部フレーム
１３ テーブルユニット（テーブル部）
１５ 固定テーブル
１５ｈ 長穴
１７ 可動テーブル
１９ レーザ照射ユニット（レーザ照射部）
２１ Ｙ軸スライダ
２３ 第１Ｙ軸モータ
２５ レーザ照射ヘッド
２７ ファイバレーザ発振器（レーザ発振器）
２９ パンチ加工ユニット
２９ 切込み形成ユニット（切込み形成部）
３１ 上部金型
３１Ａ 切込み形成用の上部金型
３３ 上部タレット
３５ 下部金型
３５Ａ 切込み形成用の下部金型
３７ 下部タレット
３９ ラム
４１ ストライカ
４３ 金型セット
４５ パンチ本体
４７ リフタスプリング
４９ パンチヘッド
５１ フリーローラ
５１ｓ 軸心
５３ ダイ本体
５３ｄ 凹部
５３ｈ 排出孔
５５ チップホルダ
５９ 切削チップ（カッター）
５９ｃ 刃部
５９ｆ すくい面
６３ ワーク移動ユニット（ワーク移動部）
６５ キャリッジベース
６７ 第２Ｙ軸モータ
６９ キャリッジ
７１ Ｘ軸モータ
７３ クランパ
７５ 制御ユニット（制御部）
７７ 上部金型回転機構（上部インデックス機構）
７９ 上部回転ホルダ
８３ 上部回転モータ（上部インデックスモータ）
８３ｓ 出力軸
８５ 下部金型回転機構（下部インデックス機構）
８７ 下部回転ホルダ
９１ 下部回転モータ（下部インデックスモータ）
９１ｓ 出力軸
９３ 切屑回収機構
９５ 回収ボックス
９７ 吸引源
Ｗ ワーク（被覆材付き板金）
Ｗａ 被切断部
Ｗｂ 母材部分
Ｗｆ 保護フィルム
Ｗｇ 切込み溝
Ｍ 製品
ＢＰ レーザ照射ユニットの照射位置
ＰＰ パンチ加工ユニットのパンチ加工位置
ＰＰ 切込み形成ユニットの形成位置
Ｓ 切込み
ＳＴ１ 切込み形成工程
ＳＴ２ レーザ照射工程

Claims (6)

1. 被覆材を裏面に被覆した被膜付き板金であるワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行う複合加工機であって、
   ワークの被切断部の表面側に向かって上方向からレーザ光を照射するレーザ照射部と、
   ワークの被切断部の裏面側に下方向から切込みを形成する切込み形成部と、
   クランパによってワークの端部を把持した状態で、ワークを前記レーザ照射部の照射位置及び前記切込み形成部の形成位置に対して相対的に水平方向へ移動させるワーク移動部と、
   ワークの被切断部の表面側に向かって上方向からレーザ光を照射する前に、前記クランパによってワークの端部を把持した状態のまま、前記切込み形成部によってワークの被切断部の裏面側に下方向から切込みを形成してワークの母材部分を被覆材から露出させるように、前記切込み形成部及び前記ワーク移動部の動作を制御する制御部と、を具備したことを特徴とする複合加工機。
2. ワークの被切断部の表面側に向かってレーザ光を照射する際における前記レーザ照射部の照射位置に対するワークの相対的な移動経路が、ワークの被切断部の裏面側に切込みを形成する際における前記切込み形成部の形成位置に対するワークの相対的な移動経路と同じになるように、前記ワーク移動部の動作を制御する制御部と、を具備したことを特徴とする請求項１に記載の複合加工機。
3. 前記制御部は、ワークの被切断部の裏面側における被覆材から露出させる母材部分の露出幅をレーザ光のスポット径よりも大きくするように、前記切込み形成部の動作を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合加工機。
4. 被覆材を裏面に被覆した被膜付き板金であるワークの被切断部に対してレーザ切断加工を行うレーザ切断加工方法であって、
   クランパによってワークの端部を把持した状態で、ワークを被切断部に沿う方向に応じて切込み形成部の形成位置に対して相対的に水平方向へ移動させつつ、前記切込み形成部によってワークの被切断部の裏面側に下方向から切込みを形成することにより、ワークの被切断部の裏面側においてワークの母材部分を被覆材から露出させ、
   前記クランパによってワークの端部を把持した状態のまま、ワークを被切断部に沿う方向に応じてレーザ照射部の照射位置に対して相対的に水平方向へ移動させつつ、前記レーザ照射部からワークの被切断部の表面側に向かって上方向からレーザ光を照射することを特徴とするレーザ切断加工方法。
5. ワークの裏面側における被覆材から露出させる母材部分の露出幅をレーザ光のスポット径よりも大きくしていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ切断加工方法。
6. 被覆材は、保護フィルム、メッキ膜、又は黒皮のうちのいずれかであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のレーザ切断加工方法。