JPH058064A - レーザ加工機による切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ加工機により、複数枚の金属板ワーク
に対して同一形状の切断加工を効率良く行なう。 【構成】 レーザ加工機を用いて複数枚の金属板ワーク
に対して同一の切断加工を繰り返し行なう際に、複数枚
の金属板ワークをあらかじめ重ね合わせ、スクラップと
なる部分をスポット溶接することにより積層一体化し、
この後、積層一体化された複数枚の金属板ワークの所定
部分をレーザ加工機により一度に所定形状に切断加工す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工機により
複数枚の金属板ワークに同一の切断加工を行なう際の切
断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ加工機によって複数枚の金
属板ワークに対して同一の切断加工を行なう場合、ＮＣ
装置によりレーザ加工ヘッドがワークに対して相対的に
見て所定の軌跡を描きながら移動するように設定してお
き、レーザ加工機に金属板ワークを１枚ずつセットして
は自動切断加工を行なう方法をとっていた。

【０００３】また、ある場合には複数枚の金属板ワーク
をテーブル上に単に積み重ねてレーザビームにより重ね
切りする方法もとられることがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、レーザ加工
機により複数枚の金属板ワークを１枚ずつ切断加工する
方法では、各金属板ワークごとに同一の段取り、取り出
し作業を必要とし、加工時間が長くなる問題点があっ
た。加えて、薄い金属板ワークを切断する場合には、レ
ーザ発振器の能力をフルに使用することができず、作業
効率が悪くなる問題点もあった。

【０００５】また、複数枚の金属板ワークを重ね切りす
る方法では、各金属板ワークが単に積み重ねられている
だけであるために、ワーク間に隙間が発生することがあ
り、レーザビームを照射する際にワークの切断加工部に
同時に吹き付けるアシストガスがワーク間の隙間に入り
込んでしまって２枚目以下のワークに切断不良が発生す
る場合が多々あるという問題点があった。

【０００６】この発明は、このような従来の問題点に鑑
みなされたもので、複数枚の金属板ワークを重ね合わせ
るだけではなくて、スクラップとなる部分をあらかじめ
スポット溶接することによって一体化しておき、これを
テーブル上に載置して一度にレーザ切断加工することに
より、全体的なレーザ切断加工時間を短縮し、レーザ発
振器の能力も十分に利用し、いずれの金属板ワークの加
工状態をも良好なものとすることができるレーザ加工機
による切断加工方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のレーザ加工機
による切断方法は、レーザ加工機を用いて複数枚の金属
板ワークに対して同一の切断加工を繰り返し行なう際
に、複数枚の金属板ワークをあらかじめ重ね合わせ、ス
クラップとなる部分をスポット溶接することにより積層
一体化し、この後、積層一体化された複数枚の金属板ワ
ークの所定部分をレーザ加工機により一度に所定形状に
切断加工するものである。

【０００８】また、この発明のレーザ加工機による切断
方法は、レーザ加工機を用いて複数枚の金属板ワークに
対して同一の切断加工を繰り返し行なう際に、レーザ加
工機のテーブルに複数枚の金属板ワークを重ね合わせて
載置し、レーザビームによりスクラップとなる部分をス
ポット溶接することにより積層一体化し、この後、積層
一体化された複数枚の金属板ワークをレーザビームによ
り一度に所定形状に切断加工するものとすることができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。

【００１０】図１〜図２はレーザ加工機１の一般的な構
造を示しており、ワークＷを載置するテーブル３上で空
間（ＸＹＺ）内で移動自在のレーザ加工ヘッド５を備え
ている。テーブル３の外方４隅には、支柱７が立てられ
ていて、その上方には矩形のフレーム９が装架され、こ
のフレーム９には、レーザ加工ヘッド５を３次元空間内
で移動させるためのサーボ機構（図示せず）が備えられ
ている。

【００１１】すなわち、フレーム９には、Ｘ軸方向に移
動自在のＸ軸キャリッジ１１が設けられ、このＸ軸キャ
リッジ１１には、例えばボールネジの駆動によりＹ軸方
向に移動自在とされるＹ軸キャリッジ１３を備えた移動
フレームが設けられている。このＹ軸キャリッジ１３に
は、レーザ加工ヘッド５を上下Ｚ軸方向に移動させるＺ
軸駆動装置が内蔵されている。

【００１２】フレーム９の一方の側にはレーザ発振器１
５が配置され、ここで発生されたレーザビームは適宜の
ミラー装置を介してレーザ加工ヘッド５の先端方向に導
かれるようになっている。また、レーザ発振器１５の近
くには、ＮＣ装置１７が配置されている。

【００１３】このような構造のレーザ加工機１では、Ｎ
Ｃ装置１７の指令によりまずレーザ加工ヘッド５をテー
ブル３上のワークＷに対してレーザビームを照射できる
ギャップになるまで下降させ、続いて、Ｘ軸キャリッジ
１１およびＹ軸キャリッジ１３をそれぞれＸ軸方向、Ｙ
軸方向に駆動することによりＹ軸キャリッジ１３に取り
付けられているレーザ加工ヘッド５をテーブル３上のワ
ークＷに対して任意の軌跡曲線を描くようにＸＹ方向に
２次元的に移動させながらレーザビームをワークＷに照
射することにより、所望の形状の製品のレーザ切断加工
を行なうことができる。

【００１４】次に、このようなレーザ加工機により複数
枚の金属板ワークに対して同一形状の切断加工を行なう
際の切断方法について説明する。

【００１５】複数枚の金属板ワークに対して同一形状の
切断加工を連続して行なう場合、図３に示すように、レ
ーザ加工機１のレーザ発振器１５の能力に応じてほぼフ
ルパワーでレーザ切断できる厚さまで金属板ワークＷの
複数枚を重ね合わせる。なお、図３で各ワークＷ上の曲
線Ｃは説明の便宜上、仮想的に描かれたもので、この曲
線Ｃ上をレーザ切断加工することにより製品となる部分
Ｐとスクラップとなる部分Ｒがある。

【００１６】次に、図４に示すように、重ね合わされた
ワークＷに対してスクラップとなる部分Ｒにスポット溶
接ＳＰを施し、複数枚の金属板ワークＷを積層一体化す
る。

【００１７】続いて、この積層一体化された複数枚の金
属板ワークＷを１枚の金属板ワークのようにしてレーザ
加工機１のテーブル３上に載置し、ＮＣ装置１７によっ
てあらかじめ設定されている軌跡（この軌跡は、図３お
よび図４における曲線Ｃと一致する）を描くようにレー
ザ加工ヘッド５を移動させながらワークＷに対してレー
ザビームを照射し、複数枚の金属板ワークＷに同一形状
のレーザ切断加工を一度に行なう。

【００１８】この切断方法により、積層一体化された複
数枚の金属板ワークＷから、スクラップとなる部分Ｒに
ついてはスポット溶接ＳＰによって一体化されたまま取
り出されるが、製品となる部分Ｐについてはスポット溶
接がされていないために積層枚数と同じ数だけバラバラ
になったものを同時に取り出せることになる。

【００１９】次に、実際のレーザ加工機において、厚さ
0.5mm の鋼板ワークを１枚ずつレーザ切断加工する場合
と、この発明の実施例の切断方法を使用して２枚をスポ
ット溶接によって積層一体化してから同じ形状に切断加
工する場合の切断加工速度を比較すると、次の表１〜表
３のようなった。

【００２０】すなわち、１枚切り加工時と２枚同時切断
加工時との各製品i 〜v に対する個別の加工時間は、次
の表１に示すようになった。

【００２１】 表１． 切 断 速 度 比 較 切断形状 １枚切りの時 ２枚同時切断の時 i 矩形（ 50 ×200 ） 0.25 分／個 0.33 分／個 ii 矩形（ 40 ×250 ） 0.29 分／個 0.39 分／個 iii 円形（ φ 100 ） 0.16 分／個 0.21 分／個 iv 長円（500 ×150 ） 0.59 分／個 0.78 分／個 v 外周（全長3550 ） 1.18 分／個 1.78 分／個 そこで、１枚切りを２回続けて行なうことにより２枚の
金属板ワークに同一形状のレーザ切断加工を行なう場合
の所要時間は、表２に示すようになる。

【００２２】 表２． １枚切り加工時間の計算 ・段取り 0.5 分 ・切断 i ×6 ii ×4 iii ×4 iv ×2 合計 v ×2 6.84分 ・位置決め 5 秒×（18-1） ＝85秒＝1.42分 ・ワーク取外し 0.5 分 １枚切り合計時間 9.26分 ２枚での総加工時間 18.52分 そして、本実施例による２枚同時切断加工の時の加工所
要時間は、表３に示すようになる。

【００２３】 表３．２枚同時切断加工時間の計算 ・段取り 0.8分 ・スポット溶接 134カ所 2 秒×（ 134-1） ＝4.43分 ・切断 i ×6 ii ×4 iii ×4 iv ×2 合計 v ×2 9.50分 ・位置決め 5 秒×18＝90秒 ＝1.50分 ・ワーク取外し 0.5 分 ２枚同時切断総加工時間 16.73分 したがって、表２および表３の総加工時間の比較から、
１枚切りを２回続ける場合の総加工時間18.52 分に対し
て、本実施例による切断加工の所要加工時間が16.73 分
となり、本実施例の切断方法による方が所要加工時間が
短くなることが分かる。

【００２４】また、図５には、１枚0.5mm の鋼板ワーク
を１枚ずつ全長1000mmにわたって切断加工する場合と、
同一仕様の鋼板ワークをスポット溶接により２枚重ねに
して同じく全長1000mmにわたって切断加工する場合の所
要加工時間を比較しているが、この図５からも明らかな
ように、本実施例による積層一体化してから同時に切断
加工する方が、加工時間が短くできることが分かる。

【００２５】なお、手作業でスポット溶接を行なう場合
には、その作業者の熟練度によって実際の作業時間は長
くなることもあるが、このスポット溶接作業は他の製品
のレーザ切断加工中、その他の空き時間にあらかじめ行
なっておくことができ、実際にはレーザ切断加工時間の
比較のみで加工効率を比較することもでき、その場合に
は、本実施例の方が作業能率の良さがさらに明らかにな
る。

【００２６】なお、この発明は上記の実施例に限定され
ることはなく、レーザ加工機として広く一般に使用され
ているレーザ加工機のいずれをも用いることができる。

【００２７】また、レーザ加工機としてそのレーザ加工
ヘッドがレーザ切断機能と共にスポット溶接機能を備え
たものである場合には、同一形状の製品を複数の金属板
ワークから多数切り出す際に、レーザ加工機の切断能力
に見合う厚さになるまで複数枚の金属板ワークをテーブ
ル上に積み重ね、この積み重ねられたワークに対して、
そのスクラップとなる部分にレーザ加工ヘッドによりス
ポット溶接を施して積層一体化し、その後、所定の軌跡
を描くようにレーザ加工ヘッドを相対的に移動させてレ
ーザ切断を行なうようにすることができる。

【００２８】そして、この切断方法を用いるならば、ス
ポット溶接による複数枚の金属板ワークの積層一体化作
業と、その後のレーザ切断加工とが同一のレーザ加工機
上で連続して行なえ、作業能率が格段に向上することに
なる。

【００２９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、複数枚
の金属板ワークを積層してスクラップとなる部分にスポ
ット溶接を施して一体化し、この積層一体化されたワー
クをレーザ加工機にかけてレーザ切断加工するために、
複数枚の金属板のレーザ切断加工が効率良く行なえ、ま
た、スポット溶接により金属板ワーク間を隙間を生じな
いように一体化することができ、この結果として、従
来、重ね切りする際に問題となっていたワーク間に隙間
が生じてアシストガスがその隙間に入り込み、２枚目以
下のワークの加工精度を悪化させるといったことがな
く、精度の良い切断加工が可能である。また、レーザ加
工機の切断能力に応じた枚数だけ金属板ワークを積層一
体化してレーザ切断加工することができるために、レー
ザ発振器の能力をフルに活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に用いるレーザ加工機の正
面図。

【図２】上記レーザ加工機の平面図。

【図３】この発明の一実施例で切断加工する金属板ワー
クの積み重ね状態を示す斜視図。

【図４】上記金属板ワークにスポット溶接を施して積層
一体化した状態を示す斜視図。

【図５】この発明の一実施例による切断加工所要時間と
従来例による切断加工所要時間とを比較するグラフ。

【符号の説明】

１ レーザ加工機 ３ テーブル ５ レーザ加工ヘッド １１ Ｘ軸キャリッジ １３ Ｙ軸キャリッジ Ｗ ワーク Ｐ 製品となる部分 Ｒ スクラップとなる部分 Ｃ レーザ切断予定部を示す曲線 ＳＰ スポット溶接部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ加工機を用いて複数枚の金属板ワ
   ークに対して同一の切断加工を繰り返し行なう際に、前
   記複数枚の金属板ワークをあらかじめ重ね合わせてスク
   ラップとなる部分をスポット溶接して積層一体化し、こ
   の後、積層一体化された複数枚の金属板ワークの所定部
   分をレーザ加工機により一度に所定形状に切断加工する
   ことを特徴とするレーザ加工機による切断方法。
2. 【請求項２】 レーザ加工機を用いて複数枚の金属板ワ
   ークに対して同一の切断加工を繰り返し行なう際に、レ
   ーザ加工機のテーブルに複数枚の金属板ワークを重ね合
   わせて載置し、レーザビームによりスクラップとなる部
   分をスポット溶接して積層一体化し、この後、前記複数
   枚の金属板ワークをレーザビームにより一度に所定形状
   に切断加工することを特徴とするレーザ加工機による切
   断方法。