(57)【要約】【課題】低コストかつ短時間で、精度良くワークを切断可能な技術を提供する。【解決手段】ワークＷを切断する切断装置１であって、ワークＷを連続的に打ち抜くニブラ３０と、ニブラ３０が取り付けられるロボット２０と、ロボット２０を制御する制御装置４０とを具備し、ニブラ３０は、筒状のケース３１と、ワークＷを打ち抜くためのパンチ刃３２ａを有し、上下方向に往復運動するようにケース３１の内部に収納されるパンチ３２と、ケース３１の下方に設けられるダイス３４とを備え、パンチ刃３２ａは、円弧状の断面形状を有し、当該断面形状に沿った曲率円の中心Ｃにおける中心角θａが１８０°よりも大きく、かつ、３６０°よりも小さくなるように形成され、制御装置４０は、ニブラ３０が、その姿勢を維持した状態で、所定の経路に沿って移動しつつ、ケース３１とダイス３４との間に介在されたワークＷを連続的に打ち抜くように、ロボット２０を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークを切断するための切断方法であって、
筒状のケースと、前記ワークを打ち抜くためのパンチ刃を有し、上下方向に往復運動するように前記ケースの内部に収納されるパンチと、前記ケースの下方に設けられるダイスと、を備え、前記パンチ刃は、円弧状の断面形状を有し、当該断面形状に沿った曲率円の中心における中心角が１８０°よりも大きく、かつ、３６０°よりも小さくなるように形成される、ニブラを用意する工程と、
位置および姿勢を変更可能なアームを有するロボットを用意する工程と、
前記ニブラを前記ロボットのアームに取り付ける工程と、
前記ニブラが、その姿勢を維持した状態で、所定の経路に沿って移動しつつ、前記ケースと前記ダイスとの間に介在された前記ワークを連続的に打ち抜くように、前記ロボットを制御する工程と、を含む、
ことを特徴とする切断方法。
【請求項２】
板状のワークを切断するための切断装置であって、
前記ワークを連続的に打ち抜くニブラと、
前記ニブラが取り付けられ、当該ニブラの姿勢および位置を変更可能なロボットと、
前記ロボットを制御する制御装置と、を具備し、
前記ニブラは、筒状のケースと、前記ワークを打ち抜くためのパンチ刃を有し、上下方向に往復運動するように前記ケースの内部に収納されるパンチと、前記ケースの下方に設けられるダイスと、を備え、
前記パンチ刃は、円弧状の断面形状を有し、当該断面形状に沿った曲率円の中心における中心角が１８０°よりも大きく、かつ、３６０°よりも小さくなるように形成され、
前記制御装置は、前記ニブラが、その姿勢を維持した状態で、所定の経路に沿って移動しつつ、前記ケースと前記ダイスとの間に介在された前記ワークを連続的に打ち抜くように、前記ロボットを制御する、
ことを特徴とする切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状のワークを切断するための切断方法、および切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板状のワーク（例えば、鋼板）を切断するニブラが広く知られている。
例えば、特許文献１には、作業者が把持してワークの切断を行うように構成されたニブラが開示されている。
また、近年では、ロボットアームにニブラを取り付け、ワークを自動で切断する試みがなされている。
【０００３】
図９および図１０を参照して、従来のニブラについて説明する。
なお、図９および図１０における白塗り矢印は、ニブラの移動方向を示している。
【０００４】
図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、従来のニブラは、筒状のケースと、板状のワークを打ち抜くためのパンチ刃を有し、前記ケースの内部に収納されるパンチと、前記ケースの下方に設けられるダイスと、前記ケースおよび前記ダイスを、それらの相対位置を維持した状態で支持する支持部と、前記パンチを前記ダイスに対して近接および離間するように往復運動させる駆動部と、を具備する。従来のニブラは、前記ケースと前記ダイスとの間に前記ワークを介在させた状態で、所定の方向に移動しつつ、前記ワークを前記パンチのパンチ刃によって連続的に打ち抜くことにより、前記ワークを切断する。
【０００５】
図１０に示すように、従来のニブラにおいて、パンチ刃は、略円弧状の断面形状を有する。詳細には、パンチ刃は、その断面形状に沿った曲率円の中心Ｃにおける中心角θａが１８０°となるように形成されている。
【０００６】
従来のニブラは、パンチ刃の中心角θａを二等分する線Ｌ１に沿って移動しつつ、パンチ刃によってワークを連続的に打ち抜くことができる。つまり、従来のニブラは、当該ニブラの所定の姿勢に対する一方向にのみ移動して、ワークを切断するように構成されている。
そのため、従来のニブラは、ニブラの移動方向を適宜変更しながらワークを所定の形状に切断する際には、パンチ刃の中心角θａを二等分する線Ｌ１がニブラの移動方向を向くように、適宜方向転換をする必要がある。ニブラの方向転換は、ニブラの移動を停止させた状態で、中心Ｃ回りにニブラを回転させることによって行われる。
【０００７】
しかしながら、パンチ刃の位置にずれが生じないようにニブラを中心Ｃ回りに回転させることは困難であるため、ニブラの移動方向を変更するための方向転換時にパンチ刃が周囲のワークに接触することによって、ワークの切断面に不良が生じるおそれがある。
また、ニブラがワークを切断する際には、方向転換を繰り返すため、ワークの切断に要する時間が長くなる。ニブラをロボットアームに取り付ける場合において、ワークの切断に要する時間を短縮するための手段として、ニブラの方向転換に要する時間を短縮することが挙げられるが、高性能なロボットアームが必要となるため、ワークの切断に要するコストが増加する点で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５８−１５５１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、低コストかつ短時間で、精度良くワークを切断可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る切断方法は、板状のワークを切断するための切断方法であって、筒状のケースと、前記ワークを打ち抜くためのパンチ刃を有し、上下方向に往復運動するように前記ケースの内部に収納されるパンチと、前記ケースの下方に設けられるダイスと、を備え、前記パンチ刃は、円弧状の断面形状を有し、当該断面形状に沿った曲率円の中心における中心角が１８０°よりも大きく、かつ、３６０°よりも小さくなるように形成される、ニブラを用意する工程と、位置および姿勢を変更可能なアームを有するロボットを用意する工程と、前記ニブラを前記ロボットのアームに取り付ける工程と、前記ニブラが、その姿勢を維持した状態で、所定の経路に沿って移動しつつ、前記ケースと前記ダイスとの間に介在された前記ワークを連続的に打ち抜くように、前記ロボットを制御する工程と、を含む。
【００１１】
本発明に係る切断装置は、板状のワークを切断するための切断装置であって、前記ワークを連続的に打ち抜くニブラと、前記ニブラが取り付けられ、当該ニブラの姿勢および位置を変更可能なロボットと、前記ロボットを制御する制御装置と、を具備し、前記ニブラは、筒状のケースと、前記ワークを打ち抜くためのパンチ刃を有し、上下方向に往復運動するように前記ケースの内部に収納されるパンチと、前記ケースの下方に設けられるダイスと、を備え、前記パンチ刃は、円弧状の断面形状を有し、当該断面形状に沿った曲率円の中心における中心角が１８０°よりも大きく、かつ、３６０°よりも小さくなるように形成され、前記制御装置は、前記ニブラが、その姿勢を維持した状態で、所定の経路に沿って移動しつつ、前記ケースと前記ダイスとの間に介在された前記ワークを連続的に打ち抜くように、前記ロボットを制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低コストかつ短時間で、精度良くワークを切断できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る切断装置を示す図。
【図２】本発明に係る切断装置に設けられるニブラを示す図であり、（ａ）は、断面図、（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ線端面図。
【図３】ニブラのパンチ刃を示す断面図。
【図４】（ａ）は、ニブラの移動経路を示す図、（ｂ）は、ニブラのパンチ刃におけるワークを切断するための部分を示す図。
【図５】（ａ）は、ニブラの移動経路を示す図、（ｂ）は、ニブラのパンチ刃におけるワークを切断するための部分を示す図。
【図６】（ａ）は、ニブラの移動経路を示す図、（ｂ）は、ニブラのパンチ刃におけるワークを切断するための部分を示す図。
【図７】（ａ）は、ニブラの移動経路を示す図、（ｂ）は、ニブラのパンチ刃におけるワークを切断するための部分を示す図。
【図８】（ａ）は、ニブラの移動経路を示す図、（ｂ）は、ニブラのパンチ刃におけるワークを切断するための部分を示す図。
【図９】従来のニブラを示す図であり、（ａ）は、側面断面図、（ｂ）は、図９（ａ）におけるＢ−Ｂ線端面図。
【図１０】従来のニブラのパンチ刃を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では、図１〜図３を参照して、本発明に係る切断装置の一実施形態である切断装置１について説明する。
切断装置１は、ワークＷを切断するための装置である。
ワークＷは、切断装置１の切断対象としての板材（例えば、鋼板）である。ワークＷは、中央部が鉛直方向上向きに突出し、外縁部が水平方向に延出した形状を有する。
【００１５】
図１に示すように、切断装置１は、載置台１０と、ロボット２０と、ニブラ３０と、制御装置４０とを具備する。
【００１６】
載置台１０は、ワークＷが載置される台であり、ワークＷを固定可能に構成されている。載置台１０は、ワークＷの外縁部が載置台１０の外方に位置するように、ワークＷの中央部のみを支持している。
【００１７】
ロボット２０は、多関節のアームを有し、当該アームの位置および姿勢を変更可能に構成されている。ロボット２０のアームの先端には、ニブラ３０が取り付けられている。
【００１８】
ニブラ３０は、ワークＷを連続的に打ち抜く装置である。ニブラ３０は、ロボット２０によって所定の方向に移動されつつ、ワークＷを連続的に打ち抜くことにより、ワークＷを切断する。
【００１９】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ニブラ３０は、ケース３１と、パンチ３２と、支持部３３と、ダイス３４と、駆動部３５とを備えている。
なお、説明の便宜上、図２（ａ）における上下方向をニブラ３０の上下方向と定義する。
【００２０】
ケース３１は、上下方向に延出する略円筒形状を有し、その下端部が開放されている。
ケース３１の内部には、パンチ３２が上下方向に摺動可能に収納されている。
ケース３１の内周面には、ケース３１およびダイス３４を支持するための支持部３３が固定されている。
【００２１】
パンチ３２は、所定の振動数で上下方向に往復運動し、ワークＷを打ち抜くように構成されている。パンチ３２は、パンチ刃３２ａと、連結部３２ｂとを有する。
パンチ刃３２ａは、ワークＷを打ち抜くために、パンチ３２の下端部に形成されている。パンチ刃３２ａは、パンチ３２が下死点に達した際には、ケース３１の下端から下方に突出し、後述のダイス３４のダイス穴３４ａに進入するように構成されている。
連結部３２ｂは、駆動部３５によってパンチ３２が上下方向に往復運動するように、駆動部３５に連結されている。
【００２２】
図３に示すように、パンチ刃３２ａは、略円弧状の断面形状を有し、一定の厚み（径方向の長さ）で形成されている。
パンチ刃３２ａは、その断面形状に沿った曲率円の中心Ｃにおける中心角θａが、１８０°＜θａ＜３６０°を満たすように形成されている。つまり、パンチ刃３２ａの中心角θａは、従来のニブラのパンチ刃（図１０参照）の中心角θａ（θａ＝１８０°）よりも大きい値に設定されている。そのため、パンチ刃３２ａは、従来のニブラのパンチ刃よりも大きい断面積を有する。
なお、本実施形態においては、θａ＝３００°に設定されている。
【００２３】
図２に示すように、支持部３３は、ケース３１およびダイス３４を、それらの相対位置を維持した状態で支持する部材である。支持部３３は、その上端部がケース３１の内周面に固定され、ケース３１の内部から下方に向けて延出している。支持部３３は、ケース３１の下端面にパンチ刃３２ａの断面形状に沿った開口が形成されるような形状を有している。つまり、支持部３３におけるケース３１内に嵌挿されている部分とケース３１との間には、パンチ３２を収納するための空間が形成されており、当該空間は、ケース３１の下端面において、パンチ刃３２ａの断面形状に沿った形状を有している。
支持部３３の下端部には、ダイス３４が固定されている。
【００２４】
ダイス３４は、ワークＷをケース３１と挟むように、ケース３１の下方に設けられている。ダイス３４は、略円柱形状を有し、支持部３３の下端部を覆うように、支持部３３に固定されている。ダイス３４は、ダイス穴３４ａと、排出穴３４ｂとを有する。
ダイス穴３４ａは、パンチ３２が下死点に達した際に、パンチ３２のパンチ刃３２ａが進入するように形成されている。詳細には、ダイス穴３４ａは、パンチ刃３２ａの断面形状に沿った形状で、ダイス３４の上端面に開口しており、支持部３３におけるダイス３４内に嵌挿されている部分とダイス３４との間に形成されている。
排出穴３４ｂは、パンチ３２によってワークＷから打ち抜かれた略三日月状のスクラップＳをダイス３４の外部へ排出するための穴である。排出穴３４ｂは、ダイス３４の側面に形成され、ダイス穴３４ａと連通している。
【００２５】
駆動部３５は、パンチ３２を所定の振動数で上下方向に往復運動させるように構成されている。駆動部３５は、連結部３５ａと、ロッド３５ｂと、モータ３５ｃとを有する。
連結部３５ａは、パンチ３２の連結部３２ｂと連結されている。
ロッド３５ｂは、モータ３５ｃの動力を連結部３５ａに伝達するように、モータ３５ｃと連結部３５ａとに接続されている。
モータ３５ｃは、ロッド３５ｂを介して、連結部３５ａに動力を伝達するように構成されている。モータ３５ｃの回転運動（図２（ａ）におけるモータ３５ｃ上方の矢印参照）は、ロッド３５ｂを介して、連結部３５ａの上下運動に変換される。
【００２６】
このように構成されたニブラ３０は、ケース３１とダイス３４との間にワークＷを介在させた状態で、ロボット２０によって所定の方向に移動されつつ、パンチ３２を上下方向（ダイス３４に対して近接および離間する方向）に往復運動させることにより、ワークＷを連続的に打ち抜くことが可能となっている。
【００２７】
図１に示すように、制御装置４０は、ロボット２０と電気的に接続され、ロボット２０を制御可能に構成されている。制御装置４０は、ロボット２０のアームの先端に取り付けられたニブラ３０が所定の経路に沿って移動するように、ロボット２０を制御する。
【００２８】
以下では、図４〜図８を参照して、制御装置４０の動作態様について詳細に説明する。
本実施形態においては、制御装置４０は、ニブラ３０が位置Ｐ１〜Ｐ６を順に通ってワークＷを切断するように、ロボット２０を制御する。
位置Ｐ１は、ニブラ３０の移動経路の始点であり、位置Ｐ６は、ニブラ３０の移動経路の終点である。位置Ｐ２〜Ｐ５は、それぞれ、ニブラ３０の移動方向が変化する点である。
位置Ｐ１から位置Ｐ２までのニブラ３０の移動経路は、所定の方向に沿った直線である。位置Ｐ２から位置Ｐ３までのニブラ３０の移動経路は、位置Ｐ１から位置Ｐ２までのニブラ３０の移動経路に対して、一側に角度θ１傾斜した直線である。位置Ｐ３から位置Ｐ４までのニブラ３０の移動経路は、位置Ｐ１から位置Ｐ２までのニブラ３０の移動経路と平行な直線である。つまり、位置Ｐ３から位置Ｐ４までのニブラ３０の移動経路は、位置Ｐ２から位置Ｐ３までのニブラ３０の移動経路に対して、他側に角度θ１傾斜した直線である。位置Ｐ４から位置Ｐ５までのニブラ３０の移動経路は、位置Ｐ３から位置Ｐ４までのニブラ３０の移動経路に対して、他側に角度θ２傾斜した直線である。位置Ｐ５から位置Ｐ６までのニブラ３０の移動経路は、位置Ｐ３から位置Ｐ４までのニブラ３０の移動経路と平行な直線である。つまり、位置Ｐ５から位置Ｐ６までのニブラ３０の移動経路は、位置Ｐ４から位置Ｐ５までのニブラ３０の移動経路に対して、一側に角度θ２傾斜した直線である。
なお、本実施形態においては、θ１＝θ２＝６０°に設定されている。
【００２９】
まず、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、制御装置４０は、パンチ刃３２ａの中心角θａを二等分する線Ｌ１が、位置Ｐ１から位置Ｐ２までのニブラ３０の移動経路に平行となるように、ニブラ３０の姿勢を調整した後、ニブラ３０を線Ｌ１に沿って位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動させる。
この時、パンチ刃３２ａの断面における、線Ｌ１の一側（図４（ｂ）における線Ｌ１の上側）に位置する中心角が９０°の円弧部分および線Ｌ１の他側（図４（ｂ）における線Ｌ１の下側）に位置する中心角が９０°の円弧部分を合わせた、中心角が１８０°の円弧部分（図４（ｂ）におけるパンチ刃３２ａ上のハッチングパターン部分参照）の範囲でワークＷが打ち抜かれることとなる。つまり、このパンチ刃３２ａの断面における中心角が１８０°の円弧部分が、中心角θａが１８０°である従来のパンチ刃（図１０参照）として機能するのである。
【００３０】
次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、制御装置４０は、ニブラ３０の姿勢を維持した状態（パンチ刃３２ａの向きを維持した状態）で、線Ｌ１に対して一側（図５（ｂ）における線Ｌ１の上側）に角度θ１傾斜した線Ｌ２に沿って、位置Ｐ２から位置Ｐ３までニブラ３０を移動させる。
この時、パンチ刃３２ａの断面における、線Ｌ１の一側（図５（ｂ）における線Ｌ１の上側）に位置する中心角が１５０°の円弧部分（パンチ刃３２ａの断面における線Ｌ１の一側に位置する全ての部分）および線Ｌ１の他側（図５（ｂ）における線Ｌ１の下側）に位置する中心角が３０°の円弧部分を合わせた、中心角が１８０°の円弧部分（図５（ｂ）におけるパンチ刃３２ａ上のハッチングパターン部分参照）の範囲でワークＷが打ち抜かれることとなる。つまり、このパンチ刃３２ａの断面における中心角が１８０°の円弧部分が、中心角θａが１８０°である従来のパンチ刃（図１０参照）として機能するのである。
【００３１】
そして、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、制御装置４０は、ニブラ３０の姿勢を維持した状態（パンチ刃３２ａの向きを維持した状態）で、位置Ｐ１から位置Ｐ２までのニブラ３０の移動経路と同様に、線Ｌ１に沿って、位置Ｐ３から位置Ｐ４までニブラ３０を移動させる。
この時、位置Ｐ１から位置Ｐ２までのニブラ３０の移動経路と同様に、パンチ刃３２ａの断面における、線Ｌ１の一側（図６（ｂ）における線Ｌ１の上側）に位置する中心角が９０°の円弧部分および線Ｌ１の他側（図６（ｂ）における線Ｌ１の下側）に位置する中心角が９０°の円弧部分を合わせた、中心角が１８０°の円弧部分（図６（ｂ）におけるパンチ刃３２ａ上のハッチングパターン部分参照）の範囲でワークＷが打ち抜かれることとなる。
【００３２】
そして、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、制御装置４０は、ニブラ３０の姿勢を維持した状態（パンチ刃３２ａの向きを維持した状態）で、線Ｌ１に対して他側（図７（ｂ）における線Ｌ１の下側）に角度θ２傾斜した線Ｌ３に沿って、位置Ｐ４から位置Ｐ５までニブラ３０を移動させる。
この時、パンチ刃３２ａの断面における、線Ｌ１の一側（図７（ｂ）における線Ｌ１の上側）に位置する中心角が３０°の円弧部分および線Ｌ１の他側（図７（ｂ）における線Ｌ１の下側）に位置する中心角が１５０°の円弧部分（パンチ刃３２ａの断面における線Ｌ１の他側に位置する全ての部分）を合わせた、中心角が１８０°の円弧部分（図７（ｂ）におけるパンチ刃３２ａ上のハッチングパターン部分参照）の範囲でワークＷが打ち抜かれることとなる。つまり、このパンチ刃３２ａの断面における中心角が１８０°の円弧部分が、中心角θａが１８０°である従来のパンチ刃（図１０参照）として機能するのである。
【００３３】
最後に、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、制御装置４０は、ニブラ３０の姿勢を維持した状態（パンチ刃３２ａの向きを維持した状態）で、位置Ｐ３から位置Ｐ４までのニブラ３０の移動経路と同様に、線Ｌ１に沿って、位置Ｐ５から位置Ｐ６までニブラ３０を移動させる。
この時、位置Ｐ３から位置Ｐ４までのニブラ３０の移動経路と同様に、パンチ刃３２ａの断面における、線Ｌ１の一側（図８（ｂ）における線Ｌ１の上側）に位置する中心角が９０°の円弧部分および線Ｌ１の他側（図８（ｂ）における線Ｌ１の下側）に位置する中心角が９０°の円弧部分を合わせた、中心角が１８０°の円弧部分（図８（ｂ）におけるパンチ刃３２ａ上のハッチングパターン部分参照）の範囲でワークＷが打ち抜かれることとなる。
【００３４】
以上のように、パンチ刃３２ａは、従来のパンチ刃よりも大きい中心角θａ（１８０°＜θａ＜３６０°）を有するため、パンチ刃３２ａの断面の一部を成す、中心角が１８０°の円弧部分が、従来のパンチ刃として機能することとなる。
そのため、パンチ刃３２ａの中心角θａを二等分する線Ｌ１が、位置Ｐ１から位置Ｐ２までのニブラ３０の移動経路に平行となるように、ニブラ３０の姿勢を調整した後は、位置Ｐ２〜Ｐ６の各位置にてニブラ３０の移動方向を変更する際に、ニブラ３０の方向転換（中心Ｃ回りの回転）を行う必要がなく、ニブラ３０の姿勢を維持した状態でニブラ３０の移動方向を変更することができる。
これにより、ニブラの移動方向を変更する際に、パンチ刃が周囲のワークに接触することを防止でき、精度良くワークを切断できる。
更に、高価な高性能のロボットを用いることなく、短時間でワークを切断することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、パンチ刃３２ａの中心角θａを３００°としたが、ワークＷの切断形状（ニブラ３０の移動経路）に応じて、１８０°＜θａ＜３６０°の範囲で設定すればよい。
本実施形態においては、θ１＝θ２＝６０°であるため、パンチ刃３２ａの中心角θａが３００°以上であれば、ニブラ３０の移動方向を変更する際に、ニブラ３０の方向転換を行うことなく、ワークＷを所望の形状に切断することができる。
つまり、ニブラ３０が位置Ｐ１〜Ｐ６を順に通ってワークＷを切断する場合には、θａ≧１８０°＋θ１＋θ２を満たせばよい。
【００３６】
なお、パンチ刃３２ａの中心角θａが大きい程、より多くのワークＷの切断形状に対応することができるが、背反として支持部３３の強度が低下する。
そのため、ワークＷの切断形状および支持部３３の強度を考慮すると、θａ＝３００°であることが好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
１      切断装置
１０    載置台
２０    ロボット
３０    ニブラ
３１    ケース
３２    パンチ
３２ａ  パンチ刃
３３    支持部
３４    ダイス
３５    駆動部
４０    制御装置
Ｗ      ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014231105.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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