(57)【要約】【課題】ワークの複数箇所のピアス加工位置に対してオイルを塗布した後に、各ピアス加工位置にピアス加工を行うピアス加工方法及びレーザ加工装置を提供する。【解決手段】板状のワークの複数箇所にピアス加工を行うピアス加工方法であって、前記ワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッド３を、ワーク上面から一定の高さ位置に保持してＸ、Ｙ軸方向へ移動し、当該レーザ加工ヘッド３に備えたオイル噴射装置５が各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄに対応した上方位置に一時停止することなく曲線２５Ａ〜２５Ｄを通過するとき、通過速度を一定に保持すると共に各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄに対してオイルを噴射した後、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄに対するオイルの噴射順又はその逆順にピアス加工を行う。前記各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに対するオイルの噴射は、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに対応した位置のみにおいて行う。【選択図】図２
2014034048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークの複数箇所にピアス加工を行うピアス加工方法であって、前記ワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを、ワーク上面から一定の高さ位置に保持してＸ、Ｙ軸方向へ移動し、当該レーザ加工ヘッドに備えたオイル噴射装置が各ピアス加工位置に対応した上方位置を通過するとき、通過速度を一定に保持すると共に各ピアス加工位置に対してオイルを噴射した後、各ピアス加工位置に対するオイルの噴射順又はその逆順にピアス加工を行うことを特徴とするピアス加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のピアス加工方法において、前記各ピアス加工位置に対するオイルの噴射は、各ピアス加工位置に対応した位置のみにおいて行うことを特徴とするピアス加工方法。
【請求項３】
板状のワークに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えると共に、前記ワークのピアス加工位置へオイルを噴射するオイル噴射装置を前記レーザ加工ヘッドに一体的に備えたレーザ加工装置であって、前記レーザ加工ヘッドの動作を制御するＮＣ装置は、ワークのレーザ加工を行う加工プログラムからピアス加工位置を読取るピアス加工位置読取手段と、このピアス加工位置読取手段によって読取った複数のピアス加工位置を、スタート位置から順次移動する最短距離の軌跡を演算する最短距離演算手段と、上記最短距離演算手段によって演算された移動軌跡に対応して、各ピアス加工位置の移動軌跡を曲線化する移動軌跡曲線化手段と、上記移動軌跡曲線化手段によって曲線化された移動軌跡に従って前記レーザ加工ヘッドの動作を制御すると共に前記オイル噴射装置のオイル噴射動作を制御する動作制御手段と、を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
板状のワークに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えると共に、前記ワークのピアス加工位置へオイルを噴射するオイル噴射装置を前記レーザ加工ヘッドに一体的に備えたレーザ加工装置であって、ＣＡＤ／ＣＡＭデータに基づいて加工プログラムを作成する自動プログラミング装置と、当該自動プログラミング装置において作成された加工プログラムに従って前記レーザ加工ヘッド及び前記オイル噴射装置の動作を制御するＮＣ装置とを備え、前記自動プログラミング装置は、前記ＣＡＤ／ＣＡＭデータに含まれる複数のピアス加工位置を、スタート位置から順次移動する最短距離の軌跡を演算する最短距離演算手段と、上記最短距離演算手段によって演算された移動軌跡に対応して、各ピアス加工位置の移動軌跡を曲線化する移動軌跡曲線化手段を備え、前記ＮＣ装置は、前記自動プログラミング装置から入力された加工プログラムに従って前記レーザ加工ヘッドの動作及び前記オイル噴射装置のオイル噴射動作を制御する動作制御手段を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状のワークの複数箇所にピアス加工を行うピアス加工方法及びレーザ加工装置に係り、さらに詳細には、複数のピアス加工位置に対してそれぞれオイルを噴射してからピアス加工を行うとき、各ピアス加工位置に対するオイルの噴射を能率よく行うことにより、ピアス加工の能率向上を図ることのできるピアス加工方法及びレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料の板状のワークにレーザ光を照射してピアス加工を行うとき、ピアス加工位置から飛散したスパッタ等がワーク表面に付着することを防止するために、ピアス加工位置の周辺にオイルを塗布することが行われている（例えば特許文献１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８４６８６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２１１６号公報
【特許文献３】特開２００７−２８３３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載の構成は、ワークに対してレーザ光を照射してピアス加工を行うとき、スパッタ等がワーク表面に付着することを防止するために、オイル塗布機構のブローノズルから、ピアス加工位置へ向けてオイルを噴射する構成である。すなわち、ピアス加工位置が複数箇所にある場合、各ピアス加工位置へレーザ加工ヘッドを移動してピアス加工を行う直前にオイルの噴射を行う構成である。
【０００５】
したがって、ピアス加工位置の上方の適正高さ位置にレーザ加工ヘッドを位置決めしてオイルの噴射を行った後に、ピアス加工に適した高さ位置へレーザ加工ヘッドを下降する動作を、各ピアス加工位置に対応して行うものであるから、各ピアス加工位置において、オイルを噴射するためにレーザ加工ヘッドの動作を一時停止する必要があり、能率向上を図る上において問題がある。
【０００６】
前記特許文献２に記載の構成は、レーザ加工ヘッドによるレーザ加工領域内へ板状のワークを搬入するときに、ワークの全面にオイルを噴射する構成である。したがって、ワークのピアス加工位置にオイルを塗布する時間の短縮化を図ることができるものの、ワークの不要な部分にもオイルを塗布することとなり、オイルの消費量が多くなるという問題がある。
【０００７】
特許文献３に記載の構成は、ワーク上面を複数の領域に区画し、ピアス加工位置が含まれる区画にのみオイルを塗布する構成であるから、オイルの消費量を抑制することができる。しかし、ピアス加工位置が前記区画の外側付近に位置する場合であっても、前記区画の中央部にオイルを噴射するものである。また、最短の移動経路を移動してオイルの塗布（噴射）を行うとき、移動経路が屈曲する毎に移動を一時停止するものであり、能率向上を図る上において問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、板状のワークの複数箇所にピアス加工を行うピアス加工方法であって、前記ワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを、ワーク上面から一定の高さ位置に保持してＸ、Ｙ軸方向へ移動し、当該レーザ加工ヘッドに備えたオイル噴射装置が各ピアス加工位置に対応した上方位置を通過するとき、通過速度を一定に保持すると共に各ピアス加工位置に対してオイルを噴射した後、各ピアス加工位置に対するオイルの噴射順又はその逆順にピアス加工を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記ピアス加工方法において、前記各ピアス加工位置に対するオイルの噴射は、各ピアス加工位置に対応した位置のみにおいて行うことを特徴とするものである。
【００１０】
また、板状のワークに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えると共に、前記ワークのピアス加工位置へオイルを噴射するオイル噴射装置を前記レーザ加工ヘッドに一体的に備えたレーザ加工装置であって、前記レーザ加工ヘッドの動作を制御するＮＣ装置は、ワークのレーザ加工を行う加工プログラムからピアス加工位置を読取るピアス加工位置読取手段と、このピアス加工位置読取手段によって読取った複数のピアス加工位置を、スタート位置から順次移動する最短距離の軌跡を演算する最短距離演算手段と、上記最短距離演算手段によって演算された移動軌跡に対応して、各ピアス加工位置の移動軌跡を曲線化する移動軌跡曲線化手段と、上記移動軌跡曲線化手段によって曲線化された移動軌跡に従って前記レーザ加工ヘッドの動作を制御すると共に前記オイル噴射装置のオイル噴射動作を制御する動作制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、板状のワークに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えると共に、前記ワークのピアス加工位置へオイルを噴射するオイル噴射装置を前記レーザ加工ヘッドに一体的に備えたレーザ加工装置であって、ＣＡＤ／ＣＡＭデータに基づいて加工プログラムを作成する自動プログラミング装置と、当該自動プログラミング装置において作成された加工プログラムに従って前記レーザ加工ヘッド及び前記オイル噴射装置の動作を制御するＮＣ装置とを備え、前記自動プログラミング装置は、前記ＣＡＤ／ＣＡＭデータに含まれる複数のピアス加工位置を、スタート位置から順次移動する最短距離の軌跡を演算する最短距離演算手段と、上記最短距離演算手段によって演算された移動軌跡に対応して、各ピアス加工位置の移動軌跡を曲線化する移動軌跡曲線化手段を備え、前記ＮＣ装置は、前記自動プログラミング装置から入力された加工プログラムに従って前記レーザ加工ヘッドの動作及び前記オイル噴射装置のオイル噴射動作を制御する動作制御手段を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワークにおける複数箇所のピアス加工位置に対してオイルを噴射するとき、ワーク上面からレーザ加工ヘッドの高さ位置を一定に保持し、かつ各ピアス加工位置の上方を通するときの通過速度を一定に保持するものである。そして、各ピアス加工位置に対応してオイルの噴射を行うものである。
【００１３】
したがって、各ピアス加工位置に対してオイルを噴射するとき、レーザ加工ヘッドの移動を停止することなく、かつ一定の条件でもって各ピアス加工位置に対してオイルを噴射することができ、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の構成を概念的、概略的に示した機能ブロック図である。
【図２】各ピアス加工位置に対するレーザ加工ヘッドの移動軌跡の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るレーザ加工装置について説明するに、レーザ加工装置の全体的構成は既によく知られているので、レーザ加工装置の全体的構成については概念的、概略的に説明することとする。
【００１６】
よく知られているように、レーザ加工装置１は、板状のワークＷに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッド３を備えている。このレーザ加工ヘッド３は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸用の各サーボモータＳＭをそれぞれ制御駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動位置決めされるものである。そして、前記レーザ加工ヘッド３からワークＷへレーザ光を照射してピアス加工を行うときに、ピアス加工位置から周囲に飛散するスパッタ等がワークＷの上面に付着することを防止するために、前記ピアス加工位置へスパッタ付着防止用のオイルを噴射するオイル噴射装置５が前記レーザ加工ヘッド３に一体的に備えられている。
【００１７】
前記オイル噴射装置５は、ピアス加工位置からスパッタが飛散する範囲にオイルを噴射するものである。なお、この種のオイル噴射装置５の構成は既によく知られているものであるから、オイル噴射装置５のより詳細な構成の説明は省略する。
【００１８】
前記レーザ加工装置１は、レーザ加工装置１の動作を制御するために、コンピュータから構成してあるＮＣ装置７が備えられている。そして、このＮＣ装置７には前記レーザ加工ヘッド３及びオイル噴射装置５の動作を制御する加工ヘッド制御部９が備えられている。より詳細には、前記ＮＣ装置７には、ワークＷのレーザ加工を行う加工プログラム１１からピアス加工位置を読取るピアス加工位置読取手段１３が備えられている。上記ピアス加工位置読取手段１３は、ワークＷのレーザ加工を行うための前記加工プログラム１１が前記ＮＣ装置７に入力されると、前記加工プログラム１１を解読して、当該加工プログラム１１に含まれる全てのピアス加工位置を読み取る作用をなすものである。
【００１９】
また、前記ＮＣ装置７には、最短距離演算手段１５が備えられている、この最短距離演算手段１５は、ピアス加工のスタート位置から、前記ピアス加工位置読取手段１３によって読取られた複数のピアス加工位置を一筆書きで順次移動するとき、この一筆書きの移動軌跡が最短距離となる移動軌跡を演算するものである。前記最短距離演算手段１５の演算によって得られる最短距離の移動軌跡は、各ピアス加工位置においてそれぞれの直線が交差する移動軌跡となる。したがって、前記最短距離移動軌跡に沿ってレーザ加工ヘッド３を移動するとき、各ピアス加工位置において、移動方向を変換するために一時停止することになる。
【００２０】
そこで、レーザ加工ヘッド３が各ピアス加工位置を通過するとき、停止することなく、通過速度を一定に維持（保持）するために、前記最短距離移動軌跡を連続した曲線化するための移動軌跡曲線化手段１７が備えられている。この移動軌跡曲線化手段１７は、例えば各ピアス加工位置で交差する直線の内角側に中心が位置する円弧或は適宜曲率の曲線が各ピアス加工位置を通過すべく、各ピアス加工位置に適宜の曲線を付与する。そして、各ピアス加工位置を通過する各曲線を直線又は直線に近似した曲線でもって接続することにより、レーザ加工ヘッド３の移動軌跡を、一筆書きで連続した移動軌跡に変換する機能を有するものである。
【００２１】
さらに、前記ＮＣ装置７には、前記移動軌跡曲線化手段１７によって曲線化された移動軌跡に沿ってレーザ加工ヘッド３を移動すると共に、レーザ加工ヘッド３の移動時に前記オイル噴射装置５の動作を制御する動作制御手段１９が備えられている。
【００２２】
前記構成において、例えば、図２（Ａ）に示すように、ワークＷの複数箇所に加工品２１Ａ〜２１Ｅを切断加工すべく、各加工品２１Ａ〜２１Ｅに対応したピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅにピアス加工を行う場合、先ず、ワークＷのレーザ加工を行うための加工プログラム１１を、ＮＣ装置７に入力し、ピアス加工位置読取手段１３によって前記各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅの読み取りを行う。次に、前記ピアス加工位置読取手段１３によって読取られた前記各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅを、ワークＷの基準位置（スタート位置）Ｓから一筆書きで順次辿るとき、最短距離となる経路（軌跡）を最短距離演算手段１５によって演算する。
【００２３】
前記最短距離演算手段１５の演算結果により、例えば、図２（Ｂ）に示すように、スタート位置Ｓから各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅは、それぞれ直線Ｌ１〜Ｌ５でもって接続した形態の移動軌跡が得られることになる。この場合、各直線Ｌ１〜Ｌ５に沿ってレーザ加工ヘッド３を移動位置決めし、オイル噴射装置５によって各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに対応した位置へオイルを噴射することも可能である。
【００２４】
上述の場合、各直線Ｌ１〜Ｌ５は、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄにおいて鋭角又は鈍角に交差する構成であるから、例えばピアス加工位置２３Ａにおいて、直線Ｌ１の方向から直線Ｌ２の方向へ、レーザ加工ヘッド３の移動方向の変換を行う場合、ピアス加工位置２３Ａにおいてレーザ加工ヘッド３の移動を一時停止する必要がある。したがって、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄにおいてレーザ加工ヘッド３の移動方向変換のために一時停止する場合、ピアス加工位置が多数ある場合には、能率向上を図る上において問題がある。
【００２５】
そこで、本実施形態においては、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄにおいてレーザ加工ヘッド３の移動を停止することなく、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄに対応した上方位置をほぼ一定の通過速度で通過すべく、移動軌跡曲線化手段１７によって、移動軌跡を連続した曲線に変換するものである。
【００２６】
より詳細には、前記各直線Ｌ１〜Ｌ５が交差する各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄにおいて、前記各直線Ｌ１〜Ｌ５の交差する内角側に中心が位置する適宜半径の円弧又は適宜曲率の曲線２５Ａ〜２５Ｄが各ピアス位置２３Ａ〜２３Ｄを通過すべく、前記移動軌跡曲線化手段１７によって付与される。そして、スタート位置Ｓと前記ピアス加工位置２３Ａの曲線２５Ａとを直線又は曲率の大きな円弧状の曲線により接続することにより、新たな軌跡線Ｋ１を作成する。同様に、各ピアス位置２３Ａ〜２３Ｄにそれぞれ付与された曲線２５Ａ〜２５Ｄを新たな軌跡線Ｋ２〜Ｋ５によって接続することにより、図２（Ｃ）に示すように、スタート位置Ｓから各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄを通過してピアス加工位置２３Ｅに至る連続した移動軌跡の曲線が得られるものである。
【００２７】
したがって、ワークＷの上面からのレーザ加工ヘッド３の高さ位置を一定に保持（維持）して、前記移動軌跡曲線化手段１７によって得られた移動軌跡の曲線に沿ってレーザ加工ヘッド３の移動を行うべく、動作制御手段１９によってレーザ加工ヘッド３の移動制御を行うと共に、レーザ加工ヘッド３が各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに対応する位置に位置したときに、オイル噴射装置５を作動することにより、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに対応した位置へオイルを噴射することができるものである。
【００２８】
以上のごとき説明より理解されるように、ワークＷの複数箇所に備えられたピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅを一筆書きの移動軌跡の曲線に沿ってレーザ加工ヘッド３が移動するとき、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄは、予め設定された曲率の曲線に沿って移動するものである。そして、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄをレーザ加工ヘッド３が通過する通過速度はほぼ一定の移動速度であり、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄを通過するときに、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄに対して、オイル噴射装置５からオイルを噴射するものである。
【００２９】
したがって、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄに対応した位置に対するオイルの噴射条件は一定であり、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｄに対応した位置へのオイルの塗布は良好に行われ得るものである。なお、最後のピアス加工位置２３Ｅに対応した位置へのオイルの塗布は、レーザ加工ヘッド３の移動を停止して、又はピアス加工位置２３Ｅを通過しつつオイルの塗布を行ってもよいものである。
【００３０】
そして、レーザ加工装置１においては、前述のごとく、ワークＷの各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに対してオイルの塗布を行った後に、各ピアス加工位置に対してピアス加工を行うものである。この場合、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅの位置は既知であるから、オイルを塗布（噴射）した順に、又はその逆の順にピアス加工を行うものである。
【００３１】
なお、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、その他の形態でもって実施することも可能である。すなわち、前述の説明においては、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに対応した位置のみにおいてオイルの噴射（塗布）を行う旨説明した。しかし、レーザ加工ヘッド３をスタート位置Ｓから移動を開始して最後のピアス加工位置２３Ｅに至る過程において連続的にオイルを塗布することも可能である。この場合は、塗布するオイルを例えばスプレー噴霧式にしてオイルの消費量を少なくすることも可能である。
【００３２】
また、移動軌跡に沿ってレーザ加工ヘッド３を移動するとき、レーザ加工ヘッド３の高さ位置を一定に保持する旨説明した。しかし、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに至る間においては、レーザ加工ヘッド３を上下動することも可能である。この場合、各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅに対応した位置においてオイルの塗布を行うときは、ワークＷに対するレーザ加工ヘッド３の高さ位置を一定に保持することが望ましいものである。
【００３３】
さらには、前記各ピアス加工位置２３Ａ〜２３Ｅを通過する移動軌跡の曲線をスプライン曲線とすることも可能である。
【００３４】
ところで、前記説明においては、ＮＣ装置７において一筆書きの移動軌跡の曲線を得る旨の説明をした。しかし、前記ＮＣ装置へ入力する加工プログラム１１を作成する自動プログラミング装置において移動軌跡の曲線を得ることも可能である。すなわち、板状のワークに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドを備えると共に、前記ワークのピアス加工位置へオイルを噴射するオイル噴射装置を前記レーザ加工ヘッドに一体的に備えたレーザ加工装置において、ＣＡＤ／ＣＡＭデータに基づいて加工プログラムを作成する自動プログラミング装置と、当該自動プログラミング装置において作成された加工プログラムに従って前記レーザ加工ヘッド及び前記オイル噴射装置の動作を制御するＮＣ装置とを備える。
【００３５】
そして、前記自動プログラミング装置は、前記ＣＡＤ／ＣＡＭデータに含まれる複数のピアス加工位置を、スタート位置から順次移動する最短距離の軌跡を演算する最短距離演算手段と、上記最短距離演算手段によって演算された移動軌跡に対応して、各ピアス加工位置の移動軌跡を曲線化する移動軌跡曲線化手段を備えた構成とする。
【００３６】
また、前記ＮＣ装置は、前記自動プログラミング装置から入力された加工プログラムに従って前記レーザ加工ヘッドの動作及び前記オイル噴射装置のオイル噴射動作を制御する動作制御手段を備えている構成とする。
【００３７】
すなわち、複数のピアス加工位置を通過する移動軌跡の曲線を得るための機能（構成）は、ＮＣ装置又は自動プログラミング装置のどちらに備えてもよいものである。
【符号の説明】
【００３８】
１    レーザ加工装置
３    レーザ加工ヘッド
５    オイル噴射装置
７    ＮＣ装置
９    加工ヘッド制御部
１１    加工プログラム
１３    ピアス加工位置読取手段
１５    最短距離演算手段
１７    移動軌跡曲線化手段
１９    動作制御部手段
２１    Ａ〜Ｅ加工品
２３    Ａ〜Ｅピアス加工位置
２５    Ａ〜Ｄ円弧（曲線）
４１    ＳＭサーボモータ
【図１】
2014034048.tif 000003
【図２】
2014034048.tif 000004