JP7160188B2 - 複合加工機 - Google Patents

Description

本発明は、複合加工機に関する。

例えば、特許文献１には、プレス機構部及びレーザ機構部を備える複合加工機が開示されている。プレス機構部は、ワークを挟み込むことでワークに対して切断、孔開け、又は成形加工などのプレス加工を行うプレス工具を含む。レーザ機構部は、ワークにレーザ光を照射することでワークに対して切断、孔開け、又はマーキング加工を行うレーザヘッドを含む。この複合加工機は、プレス機構部を支持するプレスフレームと、レーザ機構部を支持するレーザフレームと、を備えている。

特開平０５－２８５７８５号公報

上記した複合加工機において、レーザ機構部のレーザヘッドは、レーザフレームの上側レーザフレーム部に支持されている。このため、上側レーザフレーム部が片持ちされた状態で設けられていると、レーザヘッドの荷重及び上側レーザフレーム部の自重により撓んで端部が垂れ下がった状態となる。このような上側レーザフレーム部の撓みが生じると、レーザヘッドの上下方向の位置、及びレーザヘッドから照射されるレーザ光の向きが変わるので、ワークを高精度に加工できないといった課題がある。一方、上側レーザフレーム部の剛性を高めることも可能であるが、装置の大型化を招いたり、装置の製造コストを増加させることになる。

本発明は、上側レーザフレーム部が撓んで端部が垂れ下がるのを防止し、レーザヘッドによりワークを高精度に加工することを可能としつつ、装置の製造コストを増加するのを抑えることが可能な複合加工機を提供することを目的とする。

本発明の態様に係る複合加工機は、ワークに対して加工を行うプレス工具を含むプレス機構部と、プレス機構部を支持するプレスフレームと、ワークに対して加工を行うレーザヘッドを含むレーザ機構部と、レーザ機構部を支持するレーザフレームと、プレス機構部及びレーザ機構部のいずれに対してもワークを搬送する搬送装置と、を備える複合加工機であって、プレスフレームは、下側プレスフレーム部と、下側プレスフレーム部に対して搬送装置によるワークの搬送空間を隔てて上方に位置し、プレス機構部の少なくとも一部を支持する上側プレスフレーム部と、下側プレスフレーム部と上側プレスフレーム部とを連結する縦プレスフレーム部と、を有し、レーザフレームは、下側レーザフレーム部と、下側レーザフレーム部に対して搬送装置によるワークの搬送空間を隔てて上方に位置し、レーザ機構部を支持する上側レーザフレーム部と、下側レーザフレーム部と上側レーザフレーム部とを連結する縦レーザフレーム部と、を有し、プレスフレームにおけるワークの搬送空間と、レーザフレームにおけるワークの搬送空間とは互いに連なっており、上側レーザフレーム部は、縦レーザフレーム部から上側プレスフレーム部側に延びかつ上側プレスフレーム部とは分離して配置され、上側プレスフレーム部と、上側レーザフレーム部の端部とを連結した連結状態と、その連結を解除した分離状態とに切り替えるジョイント部を、さらに備える。

また、レーザ機構部は、レーザヘッドを上側レーザフレーム部の長手方向に沿う一方向に移動させ、搬送装置は、ワークを一方向及び一方向と交差する交差方向に移動させ、プレス機構部によりワークを加工する際には、搬送装置によりワークを一方向及び交差方向に移動させ、レーザ機構部によりワークを加工する際には、レーザヘッドを一方向に移動させかつ搬送装置によりワークを交差方向に移動させてもよい。また、上側プレスフレーム部と上側レーザフレーム部とは、互いに端部側が対向して配置され、ジョイント部は、互いに接触又は離間するように相対的に移動することで連結状態と分離状態とに切り替わる係合部及び被係合部を有し、係合部及び被係合部の一方が上側プレスフレーム部に設けられ、他方が上側レーザフレーム部に設けられてもよい。

また、係合部と被係合部とは上下方向に配置され、係合部及び被係合部のいずれか一方は、上側レーザフレーム部が延びる方向の溝部を有し、係合部及び前記被係合部のいずれか他方は、連結状態において溝部に入り込む突出部を有してもよい。また、係合部及び被係合部を相対的に移動させる駆動部と、駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、制御部は、レーザ機構部のレーザヘッドによるワークの加工時には、駆動部を駆動させてジョイント部を連結状態にさせ、プレス機構部のプレス工具によるワークの加工時には、駆動部を駆動させてジョイント部を分離状態にさせてもよい。また、上側プレスフレーム部は、上側レーザフレーム部よりも剛性が高くてもよい。

上記した複合加工機によれば、ジョイント部を連結状態とすることにより、上側レーザフレーム部の端部が上側プレスフレーム部に支持されるため、上側レーザフレーム部の端部が垂れ下がるのを防止できる。その結果、レーザヘッドの上下方向の位置、及びレーザヘッドから照射されるレーザ光の向きが変わるのを抑制し、ワークを高精度に加工することができる。また、上側レーザフレーム部の剛性を高める必要がないので、上側レーザフレーム部の大型化（装置の大型化）を防止しつつ、装置の製造コストが増加するのを抑制できる。また、ジョイント部を分離状態とすることにより、上側プレスフレーム部から上側レーザフレーム部に振動が伝達されないので、プレス機構部の駆動時における振動等がレーザヘッドに伝搬されるのを防止することができる。

また、レーザ機構部が、レーザヘッドを上側レーザフレーム部の長手方向に沿う一方向に移動させ、搬送装置が、ワークを一方向及び一方向と交差する交差方向に移動させ、プレス機構部によりワークを加工する際には、搬送装置によりワークを一方向及び交差方向に移動させ、レーザ機構部によりワークを加工する際には、レーザヘッドを一方向に移動させかつ搬送装置によりワークを交差方向に移動させる構成では、プレス機構部によりワークを加工する際と、レーザ機構部によりワークを加工する際との双方において搬送機構によるワークの移動を利用することができる。また、上側プレスフレーム部と上側レーザフレーム部とが、互いに端部側が対向して配置され、ジョイント部が、互いに接触又は離間するように相対的に移動することで連結状態と分離状態とに切り替わる係合部及び被係合部を有し、係合部及び被係合部の一方が上側プレスフレーム部に設けられ、他方が上側レーザフレーム部に設けられる構成では、係合部と被係合部とを用いることで、ジョイント部による連結状態と分離状態との切り替えを容易に行うことができる。

また、係合部と被係合部とが上下方向に配置され、係合部及び被係合部のいずれか一方が、上側レーザフレーム部が延びる方向の溝部を有し、係合部及び前記被係合部のいずれか他方が、連結状態において溝部に入り込む突出部を有する構成では、連結状態において係合部と被係合部とを上側レーザフレーム部が延びる方向に相対的に移動可能とし、その直交方向には相対的な移動を規制して、上側レーザフレーム部又は上側プレスフレーム部の熱等による伸縮を許容することができる。また、係合部及び被係合部を相対的に移動させる駆動部と、駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、制御部が、レーザ機構部のレーザヘッドによるワークの加工時には、駆動部を駆動させてジョイント部を連結状態にさせ、プレス機構部のプレス工具によるワークの加工時には、駆動部を駆動させてジョイント部を分離状態にさせる構成では、制御部により、プレス工具によるワークの加工時には振動がプレス機構部からレーザ機構部に伝達されるのを防止でき、レーザヘッドによるワークの加工時には上側レーザフレーム部の端部が垂れ下がるのを防止できる。また、上側プレスフレーム部が、上側レーザフレーム部よりも剛性が高い構成では、剛性が高い上側プレスフレーム部に連結することで上側レーザフレーム部の端部が垂れ下がるのを効率よく防止できる。

本実施形態に係る複合加工機の一例を示す図であり、Ｘ方向から見た正面図である。 本実施形態に係る複合加工機の一例を示す図であり、Ｚ方向から見た平面図である。 ジョイント部を拡大して示す斜視図である。 ジョイント部が連結状態となる場合の一例を示す斜視図である。 プレス機構部によりワークを加工する場合の一例を示す図である。 レーザ機構部によりワークを加工する場合の一例を示す図である。 ジョイント部の他の例を示し、（Ａ）は分離状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は連結状態を示す斜視図である。 ジョイント部の他の例を示し、（Ａ）は分離状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は連結状態を示す斜視図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図においては、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系では、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とする。Ｙ方向は、水平方向内における一方向である。Ｘ方向は、Ｙ方向と直交する方向である。また、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各方向について、適宜、矢印が指す向きを＋方向（例えば、＋Ｘ方向）と表現し、その反対方向を－方向（例えば、－Ｘ方向）と表現する。

図１及び図２は、本実施形態に係る複合加工機１００の一例を示す図である。図１は、複合加工機１００をＸ方向から見た正面図であり、図２は、複合加工機１００をＺ方向から見た平面図である。複合加工機１００は、例えば、＋Ｘ側が正面側であり、Ｘ方向が前後方向である。また、Ｙ方向は、複合加工機１００の左右方向である。図１及び図２に示すように、複合加工機１００は、プレス機構部１０と、プレスフレーム２０と、レーザ機構部３０と、レーザフレーム４０と、ジョイント部５０と、搬送装置６０と、制御部７０とを備える。

プレス機構部１０は、上タレット１１と、下タレット１２と、を有するタレットパンチプレスである。上タレット１１は、プレスフレーム２０の上側プレスフレーム部２２に回転軸１３を介して保持される。下タレット１２は、プレスフレーム２０の下側プレスフレーム部２１に回転軸１４を介して保持される。上タレット１１及び下タレット１２のそれぞれは、円盤状に形成される。上タレット１１及び下タレット１２のそれぞれは、モータ等の不図示の駆動装置を駆動することにより、回転軸１３、回転軸１４を軸として回転可能に形成される。上タレット１１及び下タレット１２は、互いに対向した状態で配置される。

上タレット１１は、例えばパンチ等の上側プレス工具（プレス工具）１５を保持する。上タレット１１には、複数の上側プレス工具１５が回転軸１３を中心とした周回方向に並んで配置される。上側プレス工具１５は、下面側が刃又は成形部分として機能し、ワークＷを加工する。上タレット１１は、上側プレス工具１５を鉛直方向（Ｚ方向）に駆動する。上タレット１１には、上側プレス工具１５を下方に送り出すヘッド１７が配置される。

下タレット１２は、例えばダイ等の下側プレス工具（プレス工具）１６を保持する。下タレット１２には、複数の下側プレス工具１６が回転軸１４を中心とした周回方向に並んで配置される。下側プレス工具１６は、上側プレス工具１５の下方（－Ｚ方向）に間隔を隔てて配置される。下側プレス工具１６は、例えばＺ方向を軸方向とする筒状又は凹状の部材であり、上面側が刃又は成形部分として機能、しワークＷを加工する。下側プレス工具１６は、ワークＷの加工時において、上下方向（Ｚ方向）に固定される構成であってもよいし、不図示の駆動部によって上方に送り出される構成であってもよい。

上タレット１１及び下タレット１２のそれぞれは、不図示の駆動装置により回転し、対となる１組の上側プレス工具１５及び下側プレス工具１６がプレス加工位置Ｐ１に選択される。プレス機構部１０は、プレス加工位置Ｐ１にワークＷの一部である加工対象部分を配置させ、ヘッド１７により上側プレス工具１５を下方に送り出し、又は、上側プレス工具１５を下方に送り出しつつ下側プレス工具１６を上方に送り出し、上側プレス工具１５と下側プレス工具１６とでワークＷの加工対象部分を挟み込むことにより、ワークＷの加工対象部分に対して孔開け加工、成形加工、又は切断加工などを行う。

プレスフレーム２０は、プレス機構部１０を支持する。プレスフレーム２０は、＋Ｘ側から見た形状がＣ字状である。プレスフレーム２０は、下側プレスフレーム部２１と、上側プレスフレーム部２２と、縦プレスフレーム部２３と、を有する。下側プレスフレーム部２１は、例えば建屋の床面上に設置される。また、下側プレスフレーム部２１は、プレス機構部１０の一部である下タレット１２を支持する。上側プレスフレーム部２２は、下側プレスフレーム部２１に対して、搬送装置６０によるワークＷの搬送空間Ｋ１を隔てて上方に位置する。上側プレスフレーム部２２は、プレス機構部１０の一部である上タレット１１を支持する。縦プレスフレーム部２３は、下側プレスフレーム部２１と上側プレスフレーム部２２とを連結する。上側プレスフレーム部２２と下側プレスフレーム部２１とは、縦プレスフレーム部２３により＋Ｙ側において連結され、一体化されている。下側プレスフレーム部２１、上側プレスフレーム部２２、及び縦プレスフレーム部２３は、例えば、柱、梁等の構造材により構成され、外面側にパネル等が貼り付けられて形成される。プレスフレーム２０は、上記したように、ワークＷの加工時において、上側プレス工具１５と下側プレス工具１６とでワークＷの加工対象部分を挟み込んだ際の荷重を受け止めるため、剛性が高くなるように形成されている。従って、プレスフレーム２０（上側プレスフレーム部２２）は、後述するレーザフレーム４０の上側レーザフレーム部４２よりも剛性が高い。

また、プレスフレーム２０は、固定テーブル２４を有する。固定テーブル２４は、下側プレスフレーム部２１に設けられる。なお、図１では、固定テーブル２４の記載を省略している。固定テーブル２４は、上タレット１１と下タレット１２との間の高さに配置される。なお、固定テーブル２４の上面には、ワークＷの下面側との摩擦を低減するために、ブラシ、フリーボールベアリングなどが設けられてもよい。

固定テーブル２４のＹ方向の寸法は、図２に示すように、上側プレスフレーム部２２と下側プレスフレーム部２１との接続部分の近傍を＋Ｙ側端部とし、後述するレーザヘッド３１の可動領域の－Ｙ側を－Ｙ側端部とする長さに設定されている。また、固定テーブル２４のＸ方向の寸法は、図２に示すように、上タレット１１（下タレット１２）の直径よりわずかに大きい長さに設定されている。固定テーブル２４には、後述するレーザヘッド３１の可動領域に対応する範囲に貫通穴２５が形成されている。貫通穴２５は、Ｘ方向に所定の幅を有し、Ｙ方向に沿って延びて設けられている。

プレスフレーム２０の下側プレスフレーム部２１には、搬送装置６０が設けられる。搬送装置６０は、プレス機構部１０及びレーザ機構部３０のいずれに対してもワークＷを搬送する。搬送装置６０は、可動テーブル６１と、Ｘガイド６２と、Ｙガイド６３と、Ｘスライダ６４と、ワークホルダ６５とを有する。可動テーブル６１は、固定テーブル２４の＋Ｘ側及び－Ｘ側にそれぞれ配置される。２つの可動テーブル６１は、例えば、－Ｙ側において互いに連結されており、不図示の駆動部により、＋Ｘ側の可動テーブル６１及び－Ｘ側の可動テーブル６１が一体となって移動可能である。なお、＋Ｘ側の可動テーブル６１と、－Ｘ側の可動テーブル６１とが連結されず、＋Ｘ側の可動テーブル６１及び－Ｘ側の可動テーブル６１のそれぞれに備える駆動部を同期させて同時に駆動させる構成であってもよい。２つの可動テーブル６１は、Ｙガイド６３によりＹ方向に移動可能に支持される。可動テーブル６１の上面には、ワークＷの下面側との摩擦を低減するために、ブラシ、フリーボールベアリングなどの摩擦低減部６１ａが設けられてもよい（図１参照）。

Ｘガイド６２は、Ｘ方向に延びており、可動テーブル６１の＋Ｙ側の端部に設けられている。なお、このＸガイド６２によって＋Ｘ側の可動テーブル６１と－Ｘ側の可動テーブル６１とを連結させてもよい。Ｘガイド６２は、可動テーブル６１と一体になってＹ方向に移動可能である。Ｘガイド６２は、固定テーブル２３より高い位置に設けられている。従って、Ｘガイド６２がＹ方向に移動する際に、固定テーブル２３と干渉しないようにしている。

Ｙガイド６３は、＋Ｘ側の可動テーブル６１及び－Ｘ側の可動テーブル６１のぞれぞれの下方に設けられ、Ｙ方向に延びている。Ｙガイド６３は、＋Ｘ側の可動テーブル６１及び－Ｘ側の可動テーブル６１をＹ方向にガイドする。Ｙガイド６３は、下側プレスフレーム部２１に設けられるが、この構成に限定されず、複合加工機１００が設置される床面上に設けられてもよい。

Ｘスライダ６４は、Ｘガイド６２の＋Ｙ側に設けられる。Ｘスライダ６４は、不図示の駆動部により、Ｘガイド６２に沿ってＸ方向に移動可能である。Ｘスライダ６４は、複数の（本実施形態では３つの）ワークホルダ６５を備える。各ワークホルダ６５は、Ｘスライダ６４の－Ｙ側に配置される。複数のワークホルダ６５は、Ｘ方向に所定の間隔をあけて複数配置され、ワークＷの＋Ｙ側の端部を把持する。なお、ワークホルダ６５は、Ｘスライダ６４に対してＸ方向に移動可能であってもよい。

ワークホルダ６５により把持されたワークＷは、Ｘガイド６２が可動テーブルとともにＹ方向に移動し、かつ、Ｘスライダ６４がＸガイド６２に対してＸ方向に移動することにより、Ｘ方向及びＹ方向（水平方向）に移動可能となっている。

プレス機構部１０の各部の駆動（例えば、上タレット１１及び下タレット１２の回転、、上側プレス工具１５及び下側プレス工具１６の駆動、及び搬送装置６０の可動テーブル６１の移動、Ｘスライダ６４の移動等）は、制御部７０によって制御される。なお、プレス機構部１０の各部の駆動は、制御部７０によって制御されることに限定されず、例えば、作業者が上タレット１１及び下タレット１２の適宜回転させ、又は、搬送装置６０の可動テーブル６１及びＸスライダ６４を適宜駆動させるなど、作業者によるマニュアル操作によって行ってもよい。

レーザフレーム４０は、下側レーザフレーム部４１と、上側レーザフレーム部４２と、縦レーザフレーム部４３とを有する。下側レーザフレーム部４１は、床面上に設置される。上側レーザフレーム部４２は、下側レーザフレーム部４１に対して搬送装置６０によるワークＷの搬送空間Ｋ２を隔てて上方に位置する。縦レーザフレーム部４３は、下側レーザフレーム部４１と上側レーザフレーム部４２とを連結する。縦レーザフレーム部４３は、上側レーザフレーム部４２の－Ｙ側を支持する。つまり、上側レーザフレーム部４２は、縦レーザフレーム部４３により片持ちで支持されている。上側レーザフレーム部４２は、縦レーザフレーム部４３の上部からプレスフレーム２０の上側プレスフレーム部２２側に向けて＋Ｙ方向に延びかつプレスフレーム２０（上側プレスフレーム部２２）とは分離して配置される。下側レーザフレーム部４１、上側レーザフレーム部４２、及び縦レーザフレーム部４３は、例えば、柱、梁等の構造材により構成され、外面側にパネル等が貼り付けられて形成される。上側レーザフレーム部４２のＹ方向の寸法は、レーザヘッド３１のＹ方向の移動を確保する長さに設定される。

上側レーザフレーム部４２は、レーザ機構部３０を支持し、レーザヘッド３１をＹ方向に案内する不図示のＹガイドを備えている。なお、上側レーザフレーム部４２は、レーザ機構部３０を支持すればよいので、上記した上側プレスフレーム部２２のような剛性が不要である。従って、上側レーザフレーム部４２は、上側プレスフレーム部２２よりも剛性が低い。ただし、上側レーザフレーム部４２は、上側プレスフレーム部２２と同等又はそれ以上の剛性を有するように形成されてもよい。上側プレスフレーム部２２と上側レーザフレーム部４２とは、互いに端部側が対向して配置される。また、下側プレスフレーム部２１と下側レーザフレーム部４１とは、例えばボルト等の締結部材Ｒによって連結されてもよい（図１参照）。

レーザ機構部３０は、レーザヘッド３１と、Ｙスライダ３２と、ヘッド駆動部３３とを有する。レーザヘッド３１は、Ｙスライダ３２を介して、上側レーザフレーム部４２に対してＹ方向に移動可能に支持される。レーザヘッド３１は、光ファイバ等の不図示の光伝送路を介して、床面又はレーザフレーム４０に設置される不図示のレーザ光源に接続される。レーザ光源としては、例えば、炭酸ガスレーザ光源又は固体レーザ光源等が用いられる。レーザヘッド３１は、レーザ光源から伝送されるレーザ光Ｌ（図６参照）を下向き（－Ｚ方向）に照射可能である。

Ｙスライダ３２は、上側レーザフレーム部４２とレーザヘッド３１との間に設けられる。Ｙスライダ３２は、上側レーザフレーム部４２に対してＹ方向に移動可能に支持され、レーザヘッド３１と一体となってＹ方向に移動する。すなわち、レーザ機構部３０は、レーザヘッド３１を上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向（Ｙ方向）に移動させることができる。なお、レーザ機構部３０は、レーザヘッド３１を一方向に移動させる構成に限定されず、レーザヘッド３１がＹ方向において上側レーザフレーム部４２の所定位置に固定される構成であってもよい。Ｙスライダ３２は、レーザヘッド３１を上下方向（Ｚ方向）に移動可能に支持する不図示のＺガイドを備える。

ヘッド駆動部３３は、レーザフレーム４０の上側レーザフレーム部４２に沿ってレーザヘッド３１及びＹスライダ３２を上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向（Ｙ方向）に移動させる。従って、レーザヘッド３１から照射されるレーザ光Ｌの位置（レーザ加工位置Ｐ２）は、レーザヘッド３１の移動に伴ってＹ方向に移動する。また、ヘッド駆動部３３は、Ｙスライダ３２の不図示のＺガイドに沿ってレーザヘッド３１を昇降させ（Ｚ方向に移動させ）、レーザヘッド３１とワークＷとの間隔を調整可能となっている。ヘッド駆動部３３は、例えば、電動モータを用いたボールネジ機構、又はリニアモータ機構など、レーザヘッド３１をＹ方向又はＺ方向に移動させる構成が用いられる。ヘッド駆動部３３は、レーザフレーム４０の上側レーザフレーム部４２に設けられてもよいし、上側レーザフレーム部４２外（例えば、レーザフレーム４０の下側レーザフレーム部４１又は縦レーザフレーム部４３）に設けられてもよい。

レーザ機構部３０は、制御部７０に制御され、レーザヘッド３１から所定の出力のレーザ光ＬをワークＷに対して出力することにより、ワークＷに対してレーザ加工（孔開け加工、切断加工、又はマーキング加工など）を施す。ワークＷは、レーザヘッド３１の上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向（Ｙ方向）への移動、及び、ワークＷを保持しているＸスライダ６４のＸ方向（上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向と交差する交差方向）への移動により、レーザ加工位置Ｐ２を水平面において移動させることで、所望の形状に切断される。なお、レーザ機構部３０は、例えば、レーザヘッド３１でレーザ光Ｌを照射するときに、同時にアシストガスをレーザヘッド３１から下方に向けて噴射させ、レーザ光ＬによるワークＷの溶融物をワークＷの下方の貫通穴２５に吹き飛ばしながら、レーザ加工を行う。

レーザ機構部３０の各部の駆動（例えば、レーザヘッド３１からのレーザ光Ｌの照射、及びヘッド駆動部３３の駆動等）は、制御部７０によって制御される。なお、レーザ機構部３０の各部の駆動は、制御部７０によって制御されることに限定されず、例えば、作業者がレーザヘッド３１を適宜移動させるなど、作業者によるマニュアル操作によって行ってもよい。

ジョイント部５０は、互いに接触又は離間するように相対的に移動することで、上側プレスフレーム部２２と上側レーザフレーム部４２の端部とを連結した連結状態と、その連結を解除した分離状態とに切り替わる係合部（本実施形態では受部５１）及び被係合部（本実施形態では移動部５２）を有している。図３は、ジョイント部５０を拡大して示す斜視図である。図１から図３に示すように、ジョイント部５０は、係合部である受部５１と、被係合部である移動部５２と、駆動部５３とを有する。なお、図３では、上側プレスフレーム部２２の一部を切り欠いて示している。

受部５１は、上側プレスフレーム部２２及び上側レーザフレーム部４２のいずれか一方に設けられる。また、移動部５２は、上側プレスフレーム部２２及び上側レーザフレーム部４２のいずれか他方に設けられる。本実施形態において、受部５１は、上側プレスフレーム部２２の－Ｙ側の端面に設けられる。また、移動部５２は、上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の端面に設けられる。ただし、この実施形態に示す構成に限定されず、受部５１が上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の端面に設けられ、移動部５２が上側プレスフレーム部２２の－Ｙ側の端面に設けられてもよい。その場合、受部５１と移動部５２との天地関係は逆転する。

移動部５２は、駆動部５３の下端に取り付けられ、受部５１の上方に配置される。すなわち、受部５１と移動部５２とは、上下方向に配置される。本実施形態では、受部５１が下側に配置され、移動部５２が上側に配置される。ただし、この実施形態に示す構成に限定されず、受部５１が上側に配置され、移動部５２が下側に配置されてもよい。その場合受け部５１は上側レーザフレーム部４２に設けられ、移動部５２は上側プレスフレーム部２２に設けられる。移動部５２は、駆動部５３により、受部５１に接触する位置と、受部５１から離間した位置との間を移動可能である。

ジョイント部５０は、移動部５２を移動させ、受部５１と移動部５２とを接触させることで連結状態とし、受部５１と移動部５２とを離間させることで分離状態とする。受部５１の上面５１ａと、移動部５２の下面５２ａとは、対向している。上面５１ａ及び下面５２ａは、平面状である。受部５１の上面５１ａには、突出部５１ｂが設けられる。突出部５１ｂは、上面５１ａから＋Ｚ方向に突出し、かつＹ方向に延びて設けられる。移動部５２の下面５２ａには、溝部５２ｂが設けられる。溝部５２ｂは、下面５２ａから－Ｚ方向に凹入し、かつＹ方向（上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向）に延びて設けられる。突出部５１ｂと溝部５２ｂとは、連結状態において突出部５１ｂが溝部５２ｂに入り込むようにそれぞれ配置されている。

駆動部５３は、移動部５２を移動させる。駆動部５３は、例えば、エアシリンダ装置又は油圧シリンダ装置などの流体圧シリンダ５４が用いられる。流体圧シリンダ５４は、シリンダ本体５４Ａと、シリンダロッド５４Ｂとを有する。シリンダ本体５４Ａは、上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の端面に固定される。シリンダロッド５４Ｂは、シリンダ本体５４Ａから下方（－Ｚ方向）に向けて突出する。シリンダロッド５４Ｂは、シリンダ本体５４Ａに対して流入又は流出する流体の圧力に応じて上下方向に移動する。移動部５２は、シリンダロッド５４Ｂの下端に固定され、シリンダロッド５４Ｂの上下方向の移動により昇降する。

本実施形態では、上記のように、駆動部５３として流体圧シリンダ５４が用いられる。本実施形態は、流体圧シリンダ５４の駆動に用いられる流体の圧力を利用して、上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の荷重の一部を受け止める構成となっている。この構成により、上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の荷重の一部を確実に受け止めることができる。

図４は、ジョイント部５０が連結状態となる場合の一例を示す斜視図である。図４に示すように、ジョイント部５０は、連結状態において移動部５２が下方に移動して受部５１に接触する。この構成では、上側レーザフレーム部４２側の移動部５２が上側プレスフレーム部２２側の受部５１に対して上方から乗りかかった状態となる。従って、上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の端部がジョイント部５０を介して上側プレスフレーム部２２の－Ｙ側の端部に支持された状態となる。このため、上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の端部が垂れ下がるのを防止できる。本実施形態において、上側プレスフレーム部２２は、上側レーザフレーム部４２よりも剛性が高い。このため、剛性が高い上側プレスフレーム部２２に連結することで上側レーザフレーム部４２が垂れ下がるのを効率よく防止できる。

また、ジョイント部５０は、図４に示すように、連結状態において突出部５１ｂが溝部５２ｂに入り込んだ状態となっている。その結果、受部５１と移動部５２とは、上側レーザフレーム部４２が延びるＹ方向（上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向）には相対的に移動可能となり、その直交方向であるＸ方向には相対的な移動が規制される。従って、上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の端部が垂れ下がるのを防止しつつ、上側レーザフレーム部４２又は上側プレスフレーム２２が熱等によりＹ方向に伸縮するのを許容することができる。

なお、突出部５１ｂ及び溝部５２ｂの表面には、両者間の摩擦を低減するための表面処理が施されてもよい。また、受部５１に突出部５１ｂが設けられ、移動部５２に溝部５２ｂが設けられることに限定されず、受部５１に凹部が設けられ、移動部５２に突出部が設けられてもよい。また、突出部５１ｂ及び溝部５２ｂは、それぞれ１つであることに限定されず、それぞれ複数であってもよい。

ジョイント部５０の駆動部５３の駆動（連結状態と分離状態との切り替え）は、制御部７０によって制御される。制御部７０は、例えば、プレス機構部１０によりワークＷをプレス加工する場合と、レーザ機構部３０によりワークＷをレーザ加工する場合とで、ジョイント部５０の駆動部５３を駆動させて連結状態と分離状態とを切り替えてもよい。例えば、制御部７０は、プレス機構部１０によりワークＷをプレス加工する場合にジョイント部５０を分離状態とし、レーザ機構部３０によりワークＷをレーザ加工する場合にジョイント部５０を連結状態とするように、自動的に切り替えさせてもよい。駆動部５３の駆動は、制御部７０によって制御されることに限定されず、例えば、作業者がマニュアル操作によって行ってもよい。

次に、実施形態に係る複合加工機１００の動作を説明する。まず、複合加工機１００に、ワークＷを搬入する。ワークＷは、複合加工機１００に搬入する際、固定テーブル２３及び可動テーブル６１に載置される。なお、ワークＷは、不図示の搬送装置等により外部から搬送されてもよい。続いて、ワークＷの－Ｙ側の端部がワークホルダ６５に把持される。

この状態で、プレス機構部１０によりワークＷに対してプレス加工を行う場合について説明する。このプレス加工は、例えば、加工プログラムに基づいて制御部７０の制御により行われる。まず、制御部７０は、可動テーブル６１（Ｘガイド６２）及びＸスライダ６４によりワークＷを水平方向に移送させ、ワークＷの加工対象部分をプレス加工位置Ｐ１に配置（位置決め）させる。すなわち、プレス機構部１０によりワークＷを加工する際には、搬送装置６０によりワークＷを上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向（Ｙ方向）、及びこの一方向と交差する交差方向（Ｘ方向）に移動させ、ワークＷの加工対象部分をプレス加工位置Ｐ１に配置させる。このワークＷの移動と同時又はその前に、制御部７０は、上タレット１１及び下タレット１２を回転させ、プレス加工に用いる上側プレス工具１５及び下側プレス工具１６をそれぞれ選択し、プレス加工位置Ｐ１に配置させる。

続いて、制御部７０は、ヘッド１７を下降させ、上側プレス工具１５を下方に送り出す。この動作により、上側プレス工具１５と下側プレス工具１６とでワークＷの加工対象部分を挟み込み、その加工対象部分に対してプレス加工（孔開け加工、成形加工、又は切断加工など）を実行させる。このような一連の動作を繰り返すことにより、ワークＷの複数個所に対してプレス加工が施される。

図５は、プレス機構部１０によりワークＷを加工する場合の一例を示す図である。なお、図５では、レーザヘッド３１の記載を省略している。プレス機構部１０によりワークＷに対してプレス加工が行われる場合、制御部７０は、図５に示すように、ジョイント部５０を分離状態にさせる。制御部７０は、移動部５２が受部５１から離間するように駆動部５３を制御する。その結果、上側レーザフレーム部４２と上側プレスフレーム部２２とが分離される。従って、プレス機構部１０のプレス加工による振動が上側プレスフレーム部２２を介して上側レーザフレーム部４２に伝達されることを回避できる。

続いて、レーザ機構部３０によりワークＷに対してレーザ加工を行う場合について説明する。まず、制御部７０は、ワークＷを－Ｙ側に配置させるように可動テーブル６１（Ｘガイド６２）を制御する。また、制御部７０は、ワークＷの切断箇所の始点をレーザ加工位置Ｐ２に配置（位置決め）させるように、レーザヘッド３１のＹ方向の位置、及びワークＷを保持するＸスライダ６４の位置をそれぞれ設定する。また、制御部７０は、ワークＷとレーザヘッド３１との間隔（Ｚ方向の距離）を調整させてもよい。続いて、制御部７０は、レーザヘッド３１から所定の出力のレーザ光Ｌを照射させつつ、レーザヘッド３１のＹ方向の移動、及びＸスライダ６４によるワークＷのＸ方向への移送を実行させる。すなわち、レーザ機構部３０によりワークＷを加工する際には、レーザヘッド３１を上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向（Ｙ方向）に移動させかつ搬送装置６０によりワークＷをこの一方向と交差する交差方向（Ｘ方向）に移動させ、ワークＷの加工対象部分に対してレーザ加工を行う。

制御部７０は、例えば、不図示の記憶装置等に予め記憶されている加工プログラム（ＮＣデータ）に基づいて、上記のＸスライダ６４によるワークＷのＸ方向（交差方向）への移動、及び、レーザヘッド３１のＹ方向（一方向）への移動を、レーザ光Ｌを照射しながら行わせ、ワークＷの加工対象部分に対してレーザ加工（孔開け加工、切断加工、又はマーキング加工など）を実行させる。このような一連の動作を繰り返すことにより、ワークＷの複数個所に対してレーザ加工が施される。なお、レーザヘッド３１の位置（レーザ加工位置Ｐ２）がＹ方向に固定されている場合は、搬送装置６０によりワークＷを上側レーザフレーム部４２の長手方向に沿う一方向（Ｙ方向）、及びこの一方向と交差する交差方向（Ｘ方向）に移動させ、ワークＷの加工対象部分を適宜レーザ加工位置Ｐ２に配置させることで、レーザヘッド３１によってレーザ加工を行うことができる。

図６は、レーザ機構部３０によりワークＷを加工する場合の一例を示す図である。レーザ機構部３０によりワークＷに対してレーザ加工が行われる場合、制御部７０は、図６に示すように、ジョイント部５０を連結状態にさせる。制御部７０は、移動部５２が受部５１と接触するように駆動部５３を制御する。その結果、移動部５２の溝部５２ｂに受部５１の突出部５１ｂが入り込んだ状態で、受部５１と移動部５２とが連結される。従って、上側レーザフレーム部４２が上側プレスフレーム部２２に支持され、上側レーザフレーム部４２の＋Ｙ側の端部が垂れ下がるのを防止できる。

なお、制御部７０は、上記したレーザ加工の後、再度プレス機構部１０によりプレス加工（例えば、レーザ加工後の切断部分を成形加工するエッジ処理等）を行ってもよい。また、上記したプレス機構部１０によるプレス加工の後、又は、上記のレーザ機構部３０によるレーザ加工の後、ワークＷは、不図示の搬送装置等により外部に搬送されてもよい。

図７は、ジョイント部の他の例を示し、（Ａ）は分離状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は連結状態を示す斜視図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すジョイント部１５０は、係合部である受部１５１と、被係合部である移動部１５２と、駆動部１５３とを有している。受部１５１は、平面状の上面１５１ａを有する。移動部１５２は、円柱状又は円筒状に設けられ、上下方向（Ｚ方向）に延びている。ジョイント部１５０は、上記したジョイント部５０と対比すると、溝部５２ｂ及び突出部５１ｂに相当する構成がない。駆動部１５３は、移動部１５２を昇降（上下方向に移動）させる。

このジョイント部１５０は、図７（Ａ）に示すような分離状態においては、移動部１５２が受部１５１から離間した状態となる。また、図７（Ｂ）に示すような連結状態においては、移動部１５２の下端１５２ａが受部１５１の上面１５１ａに接触した状態となる。このように、ジョイント部１５０を連結状態とすることにより、上側レーザフレーム部４２の端部が上側プレスフレーム部２２に支持され、上側レーザフレーム部４２の端部が垂れ下がるのを防止できる。また、ジョイント部１５０を分離状態とすることにより、上側プレスフレーム部２２から上側レーザフレーム部４２への振動の伝達を防止することができる。

ジョイント部１５０は、連結状態において、受部１５１と移動部１５２とがＸＹ平面内（水平面内）を相対的に移動可能である。従って、ジョイント部１５０は、連結状態において、上側レーザフレーム部４２の端部の垂れ下がりを防止しつつ、上側プレスフレーム部２２と上側レーザフレーム部４２との水平面における相対的な移動を許容することができる。なお、移動部１５２の下端１５２ａ及び受部１５１の上面１５１ａは、両者間の摩擦を少なくする表面処理が施されてもよい。また、移動部１５２の下端１５２ａに、例えば、フリーボールベアリング等が設けられ、連結状態において、受部１５１と移動部１５２とが容易に相対的に移動できるような構成であってもよい。

図８は、ジョイント部の他の例を示し、（Ａ）は分離状態を示す斜視図であり、（Ｂ）は連結状態を示す斜視図である。図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すジョイント部２５０は、係合部である受部２５１と、被係合部である移動部２５２と、駆動部２５３とを有している。ジョイント部２５０において、受部２５１は、上側プレスフレーム部２２及び上側レーザフレーム部４２のいずれか一方に設けられる穴部２５１ａを有する。移動部２５２は、上側プレスフレーム部２２及び上側レーザフレーム部４２のいずれか他方に設けられて穴部２５１ａに挿入可能な棒状体２５２ａを有する。穴部２５１ａと棒状体２５２ａとは、水平方向（例えば、Ｙ方向）に配置される。駆動部２５３は、棒状体２５２ａを水平方向（例えば、Ｙ方向）に移動させる。

このジョイント部２５０は、図８（Ａ）に示すような分離状態においては、棒状体２５２ａが穴部２５１ａの外側に配置されることで、受部２５１と移動部２５２とが離間した状態となる。また、図８（Ｂ）に示すような連結状態においては、棒状体２５２ａの先端２５２ｂが穴部２５１ａに入り込むことで、受部２５１に移動部２５２が接触した状態となる。先端２５２ｂは、穴部２５１ａに入り込みやすくするため、テーパ状に設けられている。

このように、ジョイント部２５０を連結状態とすることにより、棒状体２５２ａの－Ｚ側が穴部２５１ａの－Ｚ側で受け止められ、ジョイント部２５０を介して上側レーザフレーム部４２の端部が上側プレスフレーム部２２に支持される。従って、上側レーザフレーム部４２の端部が垂れ下がるのを防止できる。また、ジョイント部２５０を分離状態とすることにより、上側プレスフレーム部２２から上側レーザフレーム部４２への振動の伝達を防止することができる。

ジョイント部２５０は、連結状態において、穴部２５１ａと棒状体２５２ａとが水平方向うちの一方向（例えば、Ｙ方向）に相対的に移動可能である。従って、ジョイント部２５０は、連結状態において、上側レーザフレーム部４２の端部の垂れ下がりを防止しつつ、上側プレスフレーム部２２と上側レーザフレーム部４２とが水平方向うちの一方向に相対的に移動することを許容できる。

以上説明したように、本実施形態に係る複合加工機１００によれば、ジョイント部５０、１５０、２５０を連結状態とすることにより、上側レーザフレーム部４２の端部が上側プレスフレーム部２２に支持されるため、上側レーザフレーム部４２が垂れ下がるのを防止できる。その結果、レーザヘッド３１の上下方向の位置、及びレーザヘッド３１から照射されるレーザ光Ｌの向きが変わるのを抑制し、ワークＷを高精度に加工することができる。また、上側レーザフレーム部４２の剛性を高める必要がないので、複合加工機１００（上側レーザフレーム部４２）の大型化及び製造コストの増加を抑制できる。また、ジョイント部５０を分離状態とすることにより、上側プレスフレーム部２２から上側レーザフレーム部４２への振動の伝達を防止することができる。その結果、振動等によりレーザ機構部３０の各部材の破損又は位置ずれ等が生じるのを抑制できる。

本発明の技術範囲は、上記した実施形態などで説明した態様に限定されない。また、上記した実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願２０１９－０８９２５８、及び上述した実施形態等で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。例えば、上記した実施形態では、固定された受部５１に対して移動部５２が移動する構成を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。例えば、受部５１及び移動部５２の双方が相対的に移動可能に設けられ、分離状態では両者が離間する方向にそれぞれ移動し、また、連結状態では両者が接近する方向にそれぞれ移動して互いに接触するような構成が適用されてもよい。

Ｋ１、Ｋ２・・・搬送空間
Ｌ・・・レーザ光
Ｐ１・・・プレス加工位置
Ｐ２・・・レーザ加工位置
Ｗ・・・ワーク
１０・・・プレス機構部
１５・・・上側プレス工具（プレス工具）
１６・・・下側プレス工具（プレス工具）
２０・・・プレスフレーム
２１・・・下側プレスフレーム部
２２・・・上側プレスフレーム部
２３・・・縦プレスフレーム部
３０・・・レーザ機構部
３１・・・レーザヘッド
３３・・・ヘッド駆動部
４０・・・レーザフレーム
４１・・・下側レーザフレーム部
４２・・・上側レーザフレーム部
４３・・・縦レーザフレーム部
５０、１５０、２５０・・・ジョイント部
５１、１５１、２５１・・・受部（係合部）
５１ａ・・・上面
５１ｂ・・・突出部
５２、１５２、２５２・・・移動部（被係合部）
５２ａ・・・下面
５２ｂ・・・溝部
５３、１５３、２５３・・・駆動部
６０・・・搬送装置
７０・・・制御部
１００・・・複合加工機
２５１ａ・・・穴部（係合部）
２５２ａ・・・棒状体（被係合部）

Claims (6)

1. ワークに対して加工を行うプレス工具を含むプレス機構部と、前記プレス機構部を支持するプレスフレームと、ワークに対して加工を行うレーザヘッドを含むレーザ機構部と、前記レーザ機構部を支持するレーザフレームと、前記プレス機構部及び前記レーザ機構部のいずれに対してもワークを搬送する搬送装置と、を備える複合加工機であって、
   前記プレスフレームは、下側プレスフレーム部と、前記下側プレスフレーム部に対して前記搬送装置によるワークの搬送空間を隔てて上方に位置し、前記プレス機構部の少なくとも一部を支持する上側プレスフレーム部と、前記下側プレスフレーム部と前記上側プレスフレーム部とを連結する縦プレスフレーム部と、を有し、
   前記レーザフレームは、下側レーザフレーム部と、前記下側レーザフレーム部に対して前記搬送装置によるワークの搬送空間を隔てて上方に位置し、前記レーザ機構部を支持する上側レーザフレーム部と、前記下側レーザフレーム部と前記上側レーザフレーム部とを連結する縦レーザフレーム部と、を有し、
   前記プレスフレームにおけるワークの搬送空間と、前記レーザフレームにおけるワークの搬送空間とは互いに連なっており、
   前記上側レーザフレーム部は、前記縦レーザフレーム部から前記上側プレスフレーム部側に延びかつ前記上側プレスフレーム部とは分離して配置され、
   前記上側プレスフレーム部と、前記上側レーザフレーム部の端部とを連結した連結状態と、その連結を解除した分離状態とに切り替えるジョイント部を、さらに備える、複合加工機。
2. 前記レーザ機構部は、前記レーザヘッドを前記上側レーザフレーム部の長手方向に沿う一方向に移動させ、
   前記搬送装置は、ワークを前記一方向及び前記一方向と交差する交差方向に移動させ、
   前記プレス機構部によりワークを加工する際には、前記搬送装置によりワークを前記一方向及び前記交差方向に移動させ、
   前記レーザ機構部によりワークを加工する際には、前記レーザヘッドを前記一方向に移動させかつ前記搬送装置によりワークを前記交差方向に移動させる、請求項１に記載の複合加工機。
3. 前記上側プレスフレーム部と前記上側レーザフレーム部とは、互いに端部側が対向して配置され、
   前記ジョイント部は、互いに接触又は離間するように相対的に移動することで前記連結状態と前記分離状態とに切り替わる係合部及び被係合部を有し、
   前記係合部及び前記被係合部の一方が前記上側プレスフレーム部に設けられ、他方が前記上側レーザフレーム部に設けられる、請求項１又は請求項２に記載の複合加工機。
4. 前記係合部と前記被係合部とは上下方向に配置され、
   前記係合部及び前記被係合部のいずれか一方は、前記上側レーザフレーム部が延びる方向の溝部を有し、
   前記係合部及び前記被係合部のいずれか他方は、前記連結状態において前記溝部に入り込む突出部を有する、請求項３に記載の複合加工機。
5. 前記係合部及び前記被係合部を相対的に移動させる駆動部と、
   前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記レーザ機構部の前記レーザヘッドによるワークの加工時には、前記駆動部を駆動させて前記ジョイント部を前記連結状態にさせ、
   前記プレス機構部の前記プレス工具によるワークの加工時には、前記駆動部を駆動させて前記ジョイント部を前記分離状態にさせる、請求項３又は請求項４に記載の複合加工機。
6. 前記上側プレスフレーム部は、前記上側レーザフレーム部よりも剛性が高い、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の複合加工機。

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