(57)【要約】      （修正有）【課題】ワークの材質、表面処理等の仕様が変わる毎のワーク加工基準位置の設定作業時間を少なくして生産性を向上させ、しかもワークの熱膨張による製品の外周輪郭位置のずれを極小にするブランクピアス加工方法およびブランク加工用治具を提供する。【解決手段】ブランク加工は、ウエイティングステーションおよび加工ステーションを備えたレーザ切断加工機を使用し、前記ウエイティングステーションに前記レーザ切断加工治具５を固着する工程と、前記レーザ切断加工治具に立設した丸ピン５４に、ワーク１に穿設したワーク基準穴１１を嵌合するとともに、前記レーザ切断加工治具５に立設した他の丸ピン５４に、ワーク１に穿設した長丸穴１２を嵌合し、次いで、これ等が前記ウエイティングステーションから前記加工ステーションに移動された後、前記ワーク基準穴１１から最も離れた前記ワーク部位からブランク加工を開始する工程とを、含むことを特徴とする。【選択図】図８
2006167749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチプレス加工機によりピアス加工を施した後、
レーザ切断加工機によりブランク加工を施す板金の加工方法において、
前記ブランク加工は、ウエイティングステーションおよび加工ステーションを備えたレーザ切断加工機を使用し、
前記ウエイティングステーションに前記レーザ切断加工治具を固着する工程と、
前記レーザ切断加工治具に立設した丸ピンに、ワークに穿設したワーク基準穴を嵌合するとともに、
前記レーザ切断加工治具に立設した他の丸ピンに、ワークに穿設した長丸穴を嵌合し、
次いで、これ等が前記ウエイティングステーションから前記加工ステーションに移動された後、
前記ワーク基準穴から最も離れた前記ワーク部位からブランク加工を開始する工程とを、
含むことを特徴とするブランクピアス加工方法。
【請求項２】
略矩形の枠状体であって、前記レーザ切断加工治具の長辺枠の一方に複数本の丸ピンを立設するとともに、短辺枠に２箇所の治具位置測定用穴を穿設する構成としたことを特徴とするレーザ切断加工によるブランク加工用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
板金の穴抜き加工において、二種類の単能機を使って加工精度とともに生産性を高めるようにしたブランクピアス加工方法およびブランク加工用治具に関する。詳しくは、板金から製品の輪郭内に備える丸とか角等の小穴を打ち抜くピアス加工および製品の外周輪郭とか大穴等を切り抜くブランク加工とを組合せた加工方法であって、製品の丸とか角等の小穴を打ち抜くピアス加工をパンチプレス加工機により行い、次いで、製品の外周輪郭と大穴を切り抜くブランク加工をレーザ切断加工機により行なうもので、レーザ切断加工の際ワークの熱膨張による加工精度の悪化を極力抑制し、かつ、レーザ切断加工機の生産性を向上させるためにブランク加工用治具を採用したブランクピアス加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
板金から製品の外周輪郭、大穴および小穴の穴抜き加工（以下ブランクピアス加工とする）をする方法として、金型による穴の打ち抜き接触加工（以下パンチプレス加工とする）と、レーザによる穴の切り抜き非接触加工（以下レーザ切断加工とする）の方法がある。
【０００３】
図１に示すように、パンチプレス加工機Ｐの要部は、テーブル７の上にワーク１が載置され、このワーク１が前後（以下Ｙ軸方向とする）および左右（以下Ｘ軸方向とする）に動き、そして、高速に上下するツールヘッド３およびこれに取付ける金型３１等から構成される。パンチプレス加工機による穴抜き加工の長所は、金型を上下（以下Ｚ軸方向とする）に高速で動かすことにより、穴抜きが可能である。また、金型による接触加工であるため、外形連続ノッチ切断と成形型によるフォーミング成形加工が可能である。小穴のパンチプレス加工の場合、一分間に６０〜３００個の穴を打ち抜き加工処理する能力があり生産性が高い。また、丸穴をパンチプレス加工する際、穴径の精度は使用する金型の外径精度に依存し、穴径の精度を安定して維持することができる。一方、パンチプレス加工の短所は、金型を使用するため、加工する物件の形状毎に金型を交換、セットし直し等、その型換えに多大の時間を要する。また、製品の外周輪郭の切断を行なう際は、連続的に上下方向のノッチ切断を行なうため、切断面に刻み目のノッチ跡が生じる。更に、穴抜きされた製品を取り出す際に、４〜１０秒の間機械が停止するので外周輪郭の切断においては生産性が落ちる。
【０００４】
図２にレーザ切断加工機を示す。レーザ切断加工機Ｒの要部は、テーブル７の上にワーク１が載置され、この上をＸ、Ｙ軸方向に動くレーザヘッド４等から構成される。レーザ切断加工機による穴抜きの長所は、金型を使用しないので加工する物件毎の段取り時間が短くて済む。また、非接触加工なので、ワークが変形せず加工精度が良い。更に、製品の外周輪郭あるいは、窓形状のレーザ切断加工をする際、切断面に刻み目のノッチ跡が生じないため、切断面の外観と精度が良い。レーザ切断加工機は通常ワークのオートチェンジャー（図示せず）を備えているので、ワーク１を取り出す際に機械を停止する必要がない。短所は、穴の形状を光走査してレーザ切断加工するためその分加工時間が長くなる。このため、一分間に４０個の穴抜き加工をする能力しかないことである。また、小穴加工においては、素材の組成の影響を受け易く穴径精度は悪い。
【０００５】
以上のことを踏まえると、ブランクピアス加工では、製品の外周輪郭内の小穴およびレーザ切断によるブランク加工に入る前に必要な捨て穴をパンチプレス加工機による打ち抜き加工により処理し、外周輪郭および外周輪郭内の大穴はレーザ切断加工機による切り抜き加工で処理するという、それぞれの得意とする加工方法を製品の穴部位に適用することが望ましい。以上の加工を複合加工といい、複合加工は機能の異なる２台の単能機を使う場合と二つの機能を一台の機械に備える複合機を使う場合とがある。
【０００６】
図３に複合機を示す。複合機Ｊの要部は、テーブル７の上にワーク１が載置され、ワーク１がＸ、Ｙ軸方向に動く。そして、高速に上下運動するツールヘッド３およびレーザヘッド４、そして、ツールヘッド３に取付ける金型３１等から構成される。複合機によりブランクピアス加工する際のメリットは、二種類の穴抜き用加工ヘッドが一台の機械上に設けられるので、それぞれのヘッドの機械座標原点が同一となり、加工テーブルへワークの載せ替えが一回で済む。
【０００７】
一方、複合機により穴抜き加工する際のデメリットもあり、以下の通りである。一台の機械に二種類の加工ヘッドを有するために、パンチプレス加工する際はレーザヘッドが休止し、一方、レーザ切断加工する際はパンチプレス加工機のツールヘッドが休止するので、それぞれの加工ヘッドの稼働率が低くなる。また、ワークの板厚が３．２〜９．０ｍｍ程度の中間厚の場合、ワーク全面においてツールヘッドによりパンチプレス加工を施すと、ワークが大きく変形し、次にレーザヘッドによりレーザ切断加工をする際に精度上、加工上の支障がある。一方、ワーク全面に一度にレーザ切断加工を施すと、ワークが熱膨張して既にプリパンチされた穴の位置が機械座標からずれる。これ等の対策として、一例として、一枚のワークから１００個の製品を、Ｘ軸方向に２０個、Ｙ軸方向に５列製作する場合、先ず、製品２０個分だけＸ軸方向にツールヘッド３によりパンチプレス加工を行い、次いでその２０個分をレーザヘッド４によるレーザ切断加工を行なう。これらの加工の組合せを五回繰り返す。この様にして、レーザ切断加工によるワークの熱膨張の影響を抑制する工夫が必要である。この場合、製品に三種類の穴を備えるならば三種類の金型が必要であり、Ｙ軸方向２０個の穴加工に三回の金型交換を行い（５秒／回）、そのために一回あたり１５秒を要する。よって、ワーク一枚を加工する際に、これを五回繰り返すので、合計７５秒を金型交換のために要する。更に、製品の取り出しの際に製品一個あたり４〜６秒を要し、これを１００個取り出すので製品の取り出しのため合計４００〜６００秒の処理時間を必要とする。この様に、複合機によりブランクピアス加工するには金型交換および製品の取り出しのためのために多大の時間を必要とし、生産性が悪くなる。
【０００８】
ところで、レーザ切断加工においては、ワークの材質、板厚、表面処理等の仕様に応じて予め設定された加工条件に基づいてレーザ切断加工される。レーザ切断加工条件は例えばレーザ光発振周波数、加工速度、アシストガス種類、ガス圧、レーザ光最大出力値の設定等があり、これらは加工プログラムに組み込まれ、このプログラムに基づいて大穴あるいは外周輪郭の切断加工が行なわれる。また、穴抜き加工を開始する前に、光電子センサーを使用してワークの加工基準位置を検出する。
【０００９】
この様に、レーザ切断加工機によるブランク加工では、一枚のワーク上に互いに接近した穴抜き加工を継続するような場合、切り抜き穴軌跡部分でレーザ切断加工時の熱が残留し、ワークの温度が上昇した状態で次の加工が行なわれることになる。このため、この蓄熱によるワークの熱膨張が原因でワークが大きく変位し、穴位置がずれて加工不良が生じる。また、ワークの材質、表面処理、厚さが変わると、光電子センサーのビームの反射率が異なるのでその都度光電子センサーの感度およびワークの位置を調整する必要があり、重量１００キログラムを超えるワークをプラス、マイナス５ミリメートルの誤差範囲内にセットすることは非常に時間がかかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のとおり、パンチプレス加工用単能機あるいはレーザ切断加工用単能機によるブランクピアス加工および複合機によるブランクピアス加工には、まとめるとそれぞれ以下のような問題点がある。
【００１１】
パンチプレス加工用単能機では、金型を使用するため加工する物件の形状毎に金型をセットする必要があり、その型換えに多大の時間を要する。また、製品の外周輪郭のブランク加工を行なう際は、連続的に上下方向のノッチ切断を行なうため、切断面に刻み目のノッチ跡が生じる。更に、ブランクピアス加工された製品を取り出す際に、４〜１０秒の間機械が停止するので生産性が落ちる。
【００１２】
また、レーザ単能機では、材質等ワークの仕様が変わるごとにワークの条件の確認と穴の精度出しに時間を要し、レーザ切断加工機の稼働率が低下する。そして、単位時間あたりの穴加工もパンチプレス加工と比較すると遅い。
【００１３】
また、複合機を採用する場合は、金型交換および製品の取り出しのために多大の時間を要し、生産性が悪い。
【００１４】
そこで、本発明のブランクピアス加工方法およびブランク加工用治具は、この様な従来の持つ問題点を解決するためになされたもので、パンチプレス加工用単能機およびレーザ切断加工用単能機のそれぞれの長所を組合せることにより、ワークの材質、表面処理等の仕様が変わる毎のワーク加工基準位置の設定作業時間を少なくして生産性を向上させ、しかもワークの熱膨張による製品外周輪郭位置のずれを極小にするブランクピアス加工方法およびブランク加工用治具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、パンチプレス加工機によりピアス加工を施した後、レーザ切断加工機によりブランク加工を施す板金の加工方法において、前記ブランク加工は、ウエイティングステーションおよび加工ステーションを備えたレーザ切断加工機を使用し、前記ウエイティングステーションに前記レーザ切断加工治具を固着する工程と、前記レーザ切断加工治具に立設した丸ピンに、ワークに穿設したワーク基準穴を嵌合するとともに、前記レーザ切断加工治具に立設した他の丸ピンに、ワークに穿設した長丸穴を嵌合し、次いで、これ等が前記ウエイティングステーションから前記加工ステーションに移動された後、前記ワーク基準穴から最も離れた前記ワーク部位からブランク加工を開始する工程とを、含むことを特徴とするブランクピアス加工方法である。
【００１６】
また、請求項２の発明は、略矩形の枠状体であって、前記レーザ切断加工治具の長辺枠の一方に複数本の丸ピンを立設するとともに、短辺枠に２箇所の治具位置測定用穴を穿設する構成としたことを特徴とするレーザ切断加工によるブランク加工用治具である。
【００１７】
ここで、本明細書でいう「ブランクピアス加工」とは、板金から製品の輪郭内に備える丸とか角穴等の小穴を打ち抜くためのピアス加工と製品の外周輪郭を切り抜くブランク加工とを組合せた加工処理である。
【００１８】
また、本明細書でいう「光電子センサー」とは、レーザヘッドの機械座標原点からのワーク位置のずれ量を検出するもので、光ファイバーから送られる赤いライトビームを集光レンズを介して透過させて物体の表面上で集光する。ビームが物体の端を通過する時、ビーム光の反射強度を測定することにより形状を決定する。この形状データを取り込み、ＮＣ制御により機械座標原点からのワーク位置の偏差量を補正する。なお、ワークとして鉄、アルミニュウーム、ステンレスは好適だが、反射率の低いセラミックは好ましくない。
【発明の効果】
【００１９】
製品外周輪郭内の小穴および捨て穴等のピアス加工をパンチプレス加工機により行い、製品の外周輪郭および大穴のブランク加工をレーザ切断加工機により行なうものである。加工治具として光電子センサーによる治具位置測定用穴を設けることにより、材質等ワークの仕様が変わる度に実施する面倒な加工基準位置および感度設定作業の時間を短縮し、生産性を向上させることができる。また、ワークの熱膨張による製品外周輪郭のブランク加工位置のずれを防止し、加工精度を向上させることができるという効果を奏するものである。即ち、二種類の単能機の長所を利用することによって、プレス加工の能率向上およびレーザ切断加工の精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。
【実施例】
【００２１】
先ず、本発明の実施例について、図１、２および図４〜図１２を参照しながら説明する。図１は、パンチプレス加工機の全体平面図である。図２は、レーザ切断加工機の全体平面図である。図４は、レーザ切断加工機の全体斜視図である。図５は、レーザヘッドの斜視図である。図６は、光電子センサーの断面図である。図７は、レーザ切断加工治具の平面図である。図８は、レーザ切断加工治具にワークをセットした状態を示す平面図である。図９は、ワークの熱膨張の状況を示す長丸および丸穴近傍の拡大図である。図１０は、ブランクピアス加工される製品の平面図である。図１１は、同上、ブランクピアス加工されるワーク上における製品の配列図である。図１２は、ワーク上における製品のレーザ切断加工の順位を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、パンチプレス加工機Ｐの要部は、テーブル７の上にワーク１が載置され、テーブル７とともに、ワーク１がＸ、Ｙ軸方向に移動する。また、ワーク１に対し垂直（Ｚ軸方向）に往復運動するツールヘッド３およびこれに取付ける金型３１等から構成される。
【００２３】
図２に示すように、レーザ切断加工機Ｒの要部は、テーブル７の上にワーク１が載置され、このワーク１に対しＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動するレーザヘッド４等から構成される。図４に示すように、レーザ切断加工機Ｒの平面配置は加工ステーション９１とウエイティングステーション９２とに分かれ、加工ステーション９１には、レーザヘッド４の移動領域をカバーできる大きさの加工テーブル７１が設置され、この加工テーブル７１にレーザ切断加工治具５が固着され、さらに、この上にワーク１が着脱可能に載置される。
【００２４】
図４に示すように、加工ステーション９１の上方において、レーザ切断加工機本体にＸ軸キャリッジ９３およびＹ軸キャリッジ９４がそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に往復可能に架設される。Ｘ、Ｙ軸キャリッジは、駆動手段（図示せず）によりＸ、Ｙ軸方向に移動、位置決め可能に設けてある。また、Ｘ軸キャリッジ９３には、駆動手段によりＺ軸方向に移動、位置決め可能なＺ軸キャリッジ９５が設けてある。
【００２５】
そして、Ｚ軸キャリッジ９５の下端部には、図５、図６に示すようにレーザヘッド４と光電子センサー６が併設され、この光電子センサー６に集光レンズ６２が内蔵してあり、レーザ発振機からレーザビームがこの集光レンズ６２に導かれるようになっている。また、レーザ発振機に隣接してレーザ切断加工機Ｒを制御するＮＣ制御装置とレーザ発振機、サーボモータ等の電源装置が設置してある（図示せず）。ここで、レーザヘッド４は、アシストガスノズル（図示せず）を備えている。なお、光電子センサー６は、レーザ切断加工治具５およびワーク１の位置を検出するためのものである。
【００２６】
図６に、光電子センサー６の詳細を示し、この集光レンズ６２を、図７に示すレーザ切断加工治具５に備える治具位置測定用穴５３の垂直上方位置に定める。次いで、光ファイバー６１からの送られる赤いライトビームを集光レンズ６２を介して透過させて治具位置測定用穴５３の上で集光する。ビームが治具位置測定用穴５３の端を通過する時、ビーム光の反射強度を測定することにより治具位置測定用穴５３の形状を決定する。この形状データが取り込まれ、ＮＣ制御によりレーザヘッドの機械座標原点とレーザ切断加工治具５との偏差量が求まる。この両者の位置のずれである偏差量をレーザヘッドの機械座標に加算するだけで、レーザ切断加工治具５の定置に載置されたワーク１の位置が自動的に補正される。この様に、ワークの材質が同一仕様の場合、最初だけレーザ切断加工治具５に備える治具位置測定用穴５３の位置を検出するだけで、ワーク１をレーザ切断加工治具５の上に載せ替える度に実施するワーク１の位置検出作業を省略することができる。
【００２７】
図７に示すレーザ切断加工治具５は、長方形の鋼板を窓枠状に刳り貫いたもので、ウエイティングステーション９２に設けられた加工テーブル７２の定位置に固着され、次いで、ワーク１が載置され、そのままの状態で加工ステーション９１へ移動される。ここで、加工テーブル７２では、レーザ切断加工治具５は、両側の短辺枠５１、５１がＹ軸に平行に、上下の長辺枠５２、５２がＸ軸に平行にテーブルの上にセットされる。短辺枠５１、５１には、それぞれ治具位置測定用穴５３を備えるとともに、長辺枠５２の一方に、Ｘ軸に平行で一直線上に４本の丸ピン５４をレーザ切断加工治具５に直立して設ける。図８に示すように、ワーク１は矩形状の板状体で、大きさはＹ軸方向が枠の内寸法より小さくＸ軸方向が枠の内寸法より短い。レーザ切断加工治具５の上にワーク１を載置するため、レーザ切断加工治具５に備えるワーク辺Ｂに近い丸ピン５４に、ワーク１のワーク基準穴１１を嵌合する。ワーク１には長辺枠５２の一方に、Ｘ軸に平行で一直線上に１箇所のワーク基準穴１１の他、３箇所の長丸穴１２が備えられているので、同時に、これら長丸穴１２もレーザ切断加工治具５に備える他の３箇所の丸ピン５４に嵌合する。
【００２８】
レーザ切断加工治具５のＸ軸方向を長辺枠５２、Ｙ軸方向を短辺枠５１としたが、レーザ切断加工治具５は長辺枠５２と短辺枠５１とが同じ長さであっても構わない。
【００２９】
以上のレーザ切断加工治具を使用してブランク加工する例について説明する。ワーク１は、材質がＳＰＨＣ鋼板で、広さは１２１９ｍｍ×２４３８ｍｍ、厚さは４．５ｍｍである。ブランクピアス加工される製品２は、図１０に示すように略矩形状の輪郭２１を備え、この中に３箇所の穴２２および８箇所の穴２３の二種類の穴を配置する。更に、各穴２２の中に穴２５を１箇所と輪郭２１の外に穴２４を１箇所配置する。これらの穴２４および穴２５は、レーザ切断によるブランク加工に入る前に必要であり、製品には残らない所謂捨て穴である。図１１に製品２の配列を示すように、Ｙ軸方向に９列、Ｘ軸方向に８行の合計７２個の製品２をワーク１からブランクピアス加工する。なお、図１２には、捨て穴である穴２４、穴２５を省略する。
【００３０】
次に、製品２をブランクピアス加工する作業手順を説明する。（１）図１１に示すように、ワーク１上にブランクピアス加工される製品２を配列する。図１０に示すように、製品２の輪郭２１内において、穴２２内に１箇所ずつの穴２５と８箇所の穴２３との合計１１箇所および輪郭２１の外に１箇所の穴２４をパンチプレス加工機により打ち抜く。この打ち抜き作業をワーク１上の製品２の７２箇所について繰り返す。（２）次に、このワーク１をパンチプレス加工機からレーザ切断加工機Ｒへ移載する。このレーザ切断加工機Ｒのウエイティングステーション９２に備える加工テーブル７２に固着されたレーザ切断加工治具５に備える４本の丸ピン５４に位置を定め、ワーク基準穴１１を嵌合する。この時、レーザ切断加工治具５の他３箇所の丸ピン５４にワーク１の３箇所の長丸穴１２をも嵌合する。ここで、丸ピン５４と長丸穴１２との詳細な位置決めについては後述する。（３）次に、ウエイティングテーブル７２にワーク１が載置されたままの状態で、加工ステーション９１へ移される。（４）そして、レーザ切断加工機Ｒの光電子センサー６により、レーザ切断加工治具５に設けた治具位置測定用穴５３の位置を検出する。この検出値を基にＮＣ制御によりワークのレーザヘッド機械原点からの偏差量が補正され、レーザ切断加工機により、製品の穴２２を３箇所および輪郭２１の切り抜きの準備に入る。（５）次に、図１２に示すように、ワーク１のワーク辺Ａに近い列で上から下へ、そして一列が終わったら、ワーク辺Ｂの方向へ列をずらしながらブランク加工する。即ち、ワーク基準穴から最も離れた略対角線上のワーク部位からブランク加工を開始する。ここで、ブランク加工位置の順位の詳細については後述する。（６）製品２の輪郭２１がブランク加工されると、製品２はその都度加工テーブル７２の下へ搬出される。以上の様にして、ニ種類の単能機を使って、一枚のワーク１における７２箇所のブランクピアス加工が終了する。なお、次のワーク１のブランク加工ついては、上記（４）に説明した治具位置測定用穴５３の位置検出作業は不要であり、（５）以降は同様に処理する。
【００３１】
本発明によるパンチプレス加工機単能機とレーザ単能機とを使用してブランクピアス加工する場合、パンチプレス加工機による処理時間は１０分、レーザ切断加工機による処理時間は３１分で、合計４１分が製品１００個分の総加工時間である。なお、同一条件として、複合機を採用した場合、１００個分の総加工時間として５２分を要した。
【００３２】
以上のように、機械が一定の条件を満たせば、二種類の単能機を採用した方が、複合機の場合より約３割程生産性が高い。ここで、一定の条件とは、複合機におけるパンチプレスのツールヘッドとレーザ切断加工機のレーザヘッドとの機械座標原点を同一にできること。また、レーザ単能機に備えるパレットチェンジャーによるワークの位置を、毎回容易に検出できること。さらに、検出された位置を基準に、第二の座標原点を想定し、そこから加工プログラムが走りブランク穴抜き加工を開始できること。そして、これ等の加工準備時間が総計２分以内の時間で速やかになされなければならない。
【００３３】
以上のように穴抜き加工され、次に作用について説明する。
【００３４】
レーザ切断加工治具５には、片方の長辺枠５２において、Ｘ軸に平行にそれぞれ四個の丸ピン５４を長辺枠５２の面に直立して設ける。図８に示す最もワーク辺Ｂに近い丸ピン５４はワーク１のワーク基準穴１１との精密な嵌合を必要とし、丸ピン５４は嵌合記号のｈ７、基準穴１１は嵌合記号のＨ７程度の公差とすることが望ましい。また、丸ピン５４と長丸穴１２の短径寸法との嵌合公差も同様である。本実施例では、それぞれ、丸ピン５４の直径を１１．９８ｍｍに、一方、基準穴１１の直径は１２．０５ｍｍの寸法とした。また、長丸穴１２の長径は１４．００ｍｍ、短径は１２．０５ｍｍとした。
【００３５】
図９は、長丸穴１２および穴２４近傍におけるワークの熱膨張状況を示す拡大図であり、それぞれ穴の実線はブランク加工開始時の位置で、点線は加工が進行しワーク１が最大に熱膨張した時の位置を示す。ワーク１をレーザ切断加工治具５にセットするに際し、先ず、長丸穴１２の長穴長径方向端部Ｅを丸ピン５４に接するようにしてＸ軸方向を決める。ここで、長穴長径方向端部Ｅは、ワーク辺Ａ側の部位である。前記したように、長丸穴１２の長径は１４．００ｍｍで丸ピン５４の直径が１１．９８ｍｍなので、Ｘ軸方向のギャップが２．０２ｍｍとなり、ワーク１のＸ軸方向の熱膨張寸法を吸収可能である。通常、レーザ切断加工によると、経験的にワーク１のＸ軸方向の熱膨張寸法は最大１．５ｍｍ程度である。従って、ギャップが２．０２ｍｍの大きさは、レーザ切断加工によるワーク１の加熱による熱膨張を十分吸収可能であり、レーザ切断加工中にワーク１が熱膨張により、長穴長径方向端部Ｆが丸ピン５４に当接して拘束されることなく自由に熱膨張する。
【００３６】
また、長丸穴１２の長穴短径方向端部Ｈを丸ピン５４に接するようにしてＹ軸方向を決める。ここで、長穴短径方向端部Ｈは、ワーク辺Ｃ側とは反対側の部位である。前記したように、長丸穴１２の短径は１２．０５ｍｍで丸ピン５４の直径が１１．９８ｍｍであるが、Ｙ軸方向の伸びに対しては自由状態であり、ワーク１のＹ軸方向の熱膨張寸法を吸収可能である。通常、レーザ切断加工によると、経験的にワーク１のＹ軸方向の熱膨張寸法はワーク辺Ｄの位置において最大であり、０．７ｍｍ程度である。
【００３７】
以上のように、レーザ切断加工機によるブランク加工によりワーク１に熱の蓄積による熱膨張が生じる。図９に示すように、長丸穴１２の位置はワーク基準穴１１に嵌合する丸ピン５４（ワーク辺Ｂ側のピン）を軸として矢印Ｋの方向に僅かに回転しながら移動し、点線で示す長丸穴１２'がワークに最大の熱膨張が生じた際の位置となる。即ち、レーザ切断加工治具５において、長丸穴１２の長穴短径方向端部Ｇ'が丸ピン５４に接し、長丸穴１２の長穴長径方向端部Ｆ'が丸ピン５４に接する。まとめると、ワーク１は、丸ピン５４（ワーク辺Ｂ側のピン）を軸として、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の熱膨張を合成した矢印Ｋ方向へ、しかも、長丸穴１２が丸ピン５４に当接する等拘束されることなく自由に移動する。
【００３８】
同様に、穴２４の位置はワーク基準穴１１に嵌合する丸ピン５４を軸として矢印Ｋの方向に僅かに回転しながら移動し、点線で示す穴２４'がワークに最大の熱膨張が生じた際の位置となる。他の穴２３、２５もワーク１の熱膨張により、同様な挙動を示す。
【００３９】
以上説明した理由により、レーザ切断加工機による製品外周輪郭のブランク加工の順序を次の要領により行なう。図１２に示すように、ワーク１のワーク辺Ａに近い列で、ワーク辺Ｄに近い製品２から矢印Ｍの方向へ加工を移す。即ち、ワーク基準穴から最も離れた対角線上のワーク部位からブランク加工を開始する。次いで、順次列を移してブランク加工を実施する。即ち、一列目が終了したら、次々に二列目へ、三列目へと、次々にワーク矢印Ｎの方向へと順次列を移してブランク加工する。この時、製品２を１個ブランク加工する毎に製品２の周囲３６０度方向に同じ量の熱量が伝導される。そして、製品２のブランク加工個数が増えるにつれ、長辺方向では、ワーク１の部位による残留熱量はワーク辺Ａの方が、ワーク辺Ｂの方より大きい。また、短辺方向では、ワーク辺Ｄの方がワーク辺Ｃの方より残留熱量が大きい。なかでも、ブランク加工が終わった製品２の近傍が最も大きく変位し、未加工の部位は空気中への熱発散量も多く変位量が少ない。この様なワーク部位への熱影響の違いを勘案して、ワーク１の基準穴１１を丸穴とし、他の３箇所を長丸穴１２とすることにより、ブランク加工の際のレーザ熱によるワーク変位量を吸収することが可能である。即ち、ワーク辺Ａに近い３箇所の穴を長丸穴形状とすることにより、ワーク１のワーク辺Ａ方向およびワーク辺Ｄ方向への熱膨張による移動量を吸収することができる。この様にして、既に済んだプリパンチされた外周輪郭内の穴位置と、レーザ切断加工による製品の外周輪郭穴位置との誤差を±０．２ｍｍ以下に抑えることができる。以上のように、レーザ切断加工によるブランク加工に際し、ワーク辺Ａの側からブランク加工を開始するので、ワーク辺Ａの側は、レーザ切断熱の蓄積により熱膨張の影響が大きく、逆に、ワーク辺Ｂの側は熱膨張の影響が小さく熱変位量が少ない。即ち、レーザ切断初期の熱膨張が少ない間はワーク辺Ａ側を穴抜き加工し、熱膨張の蓄積が多くなった頃は熱膨張の影響が少ないワーク辺Ｂ側へ加工位置が移動することになり、ワーク１の未加工部分の熱変位量を極力少なくすることができる。この様な理由により、丸ピン５４の直径寸法に対し長丸穴１２の長径および短径の寸法を最適に定めることにより、Ｘ、Ｙ軸方向の熱変位を丸ピン５４により拘束することなく自由に吸収することができる。
【００４０】
即ち、ワーク１のワーク基準穴１１から最も離れたワーク辺端部からレーザ切断加工機によるブランク加工を施すことにより、ワーク１はワーク基準穴１１が嵌合した丸ピン５４を軸にしてＸ軸方向に熱膨張しながら、同時にＹ軸方向に熱膨張しながらブランク加工される。
【００４１】
この様にして、ワークの熱膨張による切断加工精度の悪化を極力抑制するとともに、同じ仕様のワークにおいては、二回以降の加工基準座標値の設定作業を省略することができる。
【００４２】
実施例では、丸ピン５４は４本、長丸穴３は３箇所、治具治具治具位置測定用穴５３は２箇所として説明したが、レーザ切断加工治具５に設けた丸ピン５４はワーク基準穴１１用と長丸穴１２用との最低２箇所でよい。従って、ワーク１に備える長丸穴１２は最低１個所でよい。また、光電子センサーで測定する治具治具治具位置測定用穴５３は、最低２箇所必要である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
なお、本発明の使途は、レーザ切断加工によるブランク加工用の治具に限るものではなく、レーザ切断加工の場合と同じく切断加工熱がワークに蓄積されることにより、ワークが熱膨張するガスあるいはプラズマ切断等のアーク切断加工の用途に使っても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】パンチプレス加工機の全体平面図である。
【図２】レーザ切断加工機の全体平面図である。
【図３】複合機の全体平面図である。
【図４】本発明の実施例に係わるレーザ切断加工機の全体斜視図である。
【図５】同上、レーザヘッドの斜視図である。
【図６】同上、光電子センサーの断面図である。
【図７】同上、レーザ切断加工治具の平面図である。
【図８】同上、レーザ切断加工治具にワークをセットした状態を示す平面図である。
【図９】同上、ワークの熱膨張状況を示す長丸および丸穴近傍の拡大図である。
【図１０】同上、ブランクピアス加工される製品の平面図である。
【図１１】同上、ブランクピアス加工されるワーク上における製品の配列図である。
【図１２】同上、ワーク上における製品のレーザ切断加工の順位を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｐ  パンチプレス加工機
Ｒ  レーザ切断加工機
Ｊ  複合機
１  ワーク
１１  ワーク基準穴
１２  長丸穴
２  製品
２１  輪郭
２２  穴
２３  穴
２４  穴
２５  穴
３  ツールヘッド
３１  金型
４  レーザヘッド
５  レーザ切断加工治具
５１  短辺枠
５２  長辺枠
５３  治具位置測定用穴
５４  丸ピン
６  光電子センサー
６１  光ファイバー
６２  集光レンズ
７  テーブル
７１  加工テーブル
７２  ウエイティングテーブル
９１  加工ステーション
９２  ウエイティングステーション
９３  Ｘ軸キャリッジ
９４  Ｙ軸キャリッジ
９５  Ｚ軸キャリッジ
Ａ  ワーク辺
Ｂ  ワーク辺
Ｃ  ワーク辺
Ｄ  ワーク辺
Ｅ  長穴長径方向端部
Ｅ'  長穴長径方向端部
Ｆ  長穴長径方向端部
Ｆ'  長穴長径方向端部
Ｇ  長穴短径方向端部
Ｇ'  長穴短径方向端部
Ｈ  長穴短径方向端部
Ｈ'  長穴短径方向端部
Ｋ、Ｍ、Ｎ  矢印
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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