(57)【要約】【課題】  板材から所定の輪郭形状を備える製品を切り出す際、製品の輪郭となる切断面の複数個所を切断せずに残して板材と製品を「ミクロジョイント」で繋いでいる。ミクロジョイントを切断して製品と板材を分離すると、「ジョイントバリ」が残る。【解決手段】  板状部材３である被加工物に対して、レーザ照射により形成されたレーザ加工軌跡４ａにより板状部材３と区分された製品２を、輪郭形状の一部においてレーザ照射を停止することにより形成したジョイントによって板状部材３に保持した板金部材において、レーザ加工軌跡４ａを介して板材３に対向する製品２の端面に対して製品２の内側方向に食い込んだ形状の食い込み部にジョイントを形成し、製品２の端面から食い込み部にかけてカーブを形成することとした。【選択図】  図２
2011083788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部材である被加工物に対してレーザを照射するレーザ照射部と、
前記被加工物及び前記レーザ照射部の相対位置を調整して前記被加工物上のレーザを照射する位置を調整するレーザ照射位置決め部と、
所望の製品輪郭形状を形成するように前記レーザ照射部によるレーザ照射の開始と終了、及び前記レーザ照射位置決め部による前記被加工物と前記レーザ照射部の移動を指示する命令を含む加工プログラムを生成するプログラム生成部と、
このプログラム生成部により生成された加工プログラムに基づいて、前記レーザ照射部及び前記レーザ照射位置決め部とを制御して前記被加工物上にレーザを照射するレーザ加工制御部とを設けたレーザ加工装置において、
前記プログラム生成部は、前記被加工物上にレーザ照射される製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、前記レーザ加工開始点からカーブを描きながら前記製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、前記製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、前記レーザ加工開始点と所定長さを隔てて前記製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工終了点に向かって、前記製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、前記レーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程とを実行させる命令を含む加工プログラムを生成することを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
プログラム生成部は、製品輪郭形状を２つに分割したうちの第一の製品輪郭形状の内側に設けられた第一のレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、前記第一のレーザ加工開始点からカーブを描きながら前記第一の製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、
前記第一の製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、前記製品輪郭形状の対称軸を中心に折り返した場合に前記第一のレーザ加工開始点と重なる位置であって、前記第一の製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工終了点に向かって、前記第一の製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、
前記第一のレーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程と、
前記製品輪郭形状を２つに分割したうちの第二の製品輪郭形状の内側に設けられ、前記第一のレーザ加工終了点と所定長さを隔てて前記第二の製品輪郭形状の内側に設けられた第二のレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、前記第二のレーザ加工開始点からカーブを描きながら前記第二の製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、
前記第二の製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、前記製品輪郭形状の対称軸を中心に折り返した場合に前記第二のレーザ加工開始点と重なる位置であって、前記第二の製品輪郭形状の内側に設けられた第二のレーザ加工終了点に向かって、前記第二の製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、
前記第二のレーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程とを実行させる命令を含む加工プログラムを生成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
レーザ加工開始点及びレーザ加工終了点と製品輪郭形状間で形成されるカーブはＲ＝０．５ｍｍ程度に形成され、前記レーザ加工開始点からのカーブが前記製品輪郭形状に達する位置と前記レーザ加工終了点からのカーブが前記製品輪郭形状に達する位置間の幅は２ｍｍ程度に形成されることを特長とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
第一のレーザ加工開始点及び第二のレーザ加工終了点と第一及び第二の製品輪郭形状間で形成されるカーブ、第一のレーザ加工終了点及び第二のレーザ加工開始点と第一及び第二の製品輪郭形状間で形成されるカーブは、それぞれＲ＝０．５ｍｍ程度に形成され、前記第一のレーザ加工開始点からのカーブが前記第一の製品輪郭形状に達する位置と前記第二のレーザ加工終了点からのカーブが前記第二の製品輪郭形状に達する位置間の幅、及び前記第一のレーザ加工終了点からのカーブが前記第一の製品輪郭形状に達する位置と前記第二のレーザ加工開始点からのカーブが前記第二の製品輪郭形状に達する位置間の幅は２ｍｍ程度に形成されることを特長とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
板状部材である被加工物に対してレーザを照射するレーザ照射処理と、
前記被加工物及びレーザを照射するレーザ照射部の相対位置を調整して前記被加工物上のレーザを照射する位置を調整するレーザ照射位置決め処理と、所望の製品輪郭形状を形成するように前記レーザ照射処理によるレーザ照射の開始と終了、及び前記レーザ照射位置決め処理による前記被加工物と前記レーザ照射部の移動を指示する命令を含む加工プログラムを生成するプログラム生成処理と、このプログラム生成処理により生成された加工プログラムに基づいて、前記被加工物上にレーザを照射するレーザ加工制御処理とを含むレーザ加工方法において、
前記プログラム生成処理は、前記被加工物上にレーザ照射される製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、前記レーザ加工開始点からカーブを描きながら前記製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、
前記製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、前記レーザ加工開始点と所定長さを隔てて前記製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工終了点に向かって、前記製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、
前記レーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程とを実行させる命令を含む加工プログラムを生成することを特徴とするレーザ加工方法。
【請求項６】
プログラム生成処理は、製品輪郭形状を２つに分割したうちの第一の製品輪郭形状の内側に設けられた第一のレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、前記第一のレーザ加工開始点からカーブを描きながら前記第一の製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、
前記第一の製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、前記製品輪郭形状の対称軸を中心に折り返した場合に前記第一のレーザ加工開始点と重なる位置であって、前記第一の製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工終了点に向かって、前記第一の製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、
前記第一のレーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程と、
前記製品輪郭形状を２つに分割したうちの第二の製品輪郭形状の内側に設けられ、前記第一のレーザ加工終了点と所定長さを隔てて前記第二の製品輪郭形状の内側に設けられた第二のレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、前記第二のレーザ加工開始点からカーブを描きながら前記第二の製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、
前記第二の製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、前記製品輪郭形状の対称軸を中心に折り返した場合に前記第二のレーザ加工開始点と重なる位置であって、前記第二の製品輪郭形状の内側に設けられた第二のレーザ加工終了点に向かって、前記第二の製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、
前記第二のレーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程とを実行させる命令を含む加工プログラムを生成することを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
レーザ加工開始点及びレーザ加工終了点と製品輪郭形状間で形成されるカーブはＲ＝０．５ｍｍ程度に形成され、前記レーザ加工開始点からのカーブが前記製品輪郭形状に達する位置と前記レーザ加工終了点からのカーブが前記製品輪郭形状に達する位置間の幅は２ｍｍ程度に形成されることを特長とする請求項５に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】
第一のレーザ加工開始点及び第二のレーザ加工終了点と第一及び第二の製品輪郭形状間で形成されるカーブ、第一のレーザ加工終了点及び第二のレーザ加工開始点と第一及び第二の製品輪郭形状間で形成されるカーブは、それぞれＲ＝０．５ｍｍ程度に形成され、前記第一のレーザ加工開始点からのカーブが前記第一の製品輪郭形状に達する位置と前記第二のレーザ加工終了点からのカーブが前記第二の製品輪郭形状に達する位置間の幅、及び前記第一のレーザ加工終了点からのカーブが前記第一の製品輪郭形状に達する位置と前記第二のレーザ加工開始点からのカーブが前記第二の製品輪郭形状に達する位置間の幅は２ｍｍ程度に形成されることを特長とする請求項６に記載のレーザ加工方法。
【請求項９】
板状部材である被加工物に対して、所望の輪郭形状に沿って前記板状部材から切り離され、前記輪郭形状の一部に形成されたジョイントにおいて前記板状部材と繋ぎ止められた製品を有する板金部材において、
前記板状部材に対向する前記製品の端面に対して前記製品の内側方向に食い込んだ形状の食い込み部に前記ジョイントは形成されており、前記製品の端面から前記食い込み部にかけてカーブが形成されていることを特徴とする板金部材。
【請求項１０】
食い込み部は、製品の対称軸を中心に折り返した場合に互いに重なりあう、製品の輪郭上の２箇所に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の板金部材。
【請求項１１】
食い込み部のカーブはＲ＝０．５ｍｍ程度に形成され、前記食い込み部の幅は２ｍｍ程度に形成されていることを特長とする請求項９に記載の板金部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、板金部材から切り出される製品の所定の輪郭形状をレーザ加工により形成するレーザ加工装置とレーザ加工方法、及びレーザ加工により製品の所定の輪郭形状が形成され、その輪郭形状の一部にミクロジョイントを有する板金部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
板材から所定の輪郭形状を備える製品を切り出す際、製品の輪郭となる切断面の複数個所を切断せずに残して板材と製品を繋ぎとめておくようにしている。板材と製品を繋ぎ止める箇所を「ミクロジョイント」と称する。製品は、例えばニッパーなどの工具を用いてミクロジョイントを切断したり、ハンマーで製品を叩き出すことにより板材から分離される。板材から製品を分離すると、ミクロジョイントがあった箇所にミクロジョイントの残部（「バリ」）が突出した形状で残る。板材から製品を分離した後、いずれかの工程で製品から突出したバリを除去する作業が実施される。バリ取り作業は、例えばヤスリなどの工具を使ってバリを削り取り、製品の表面をならす作業である。
【０００３】
図１０はバリの一例を示す平面図である。図１０（ａ）は、製品２が金属製の板材３にワイヤージョイント１５で繋ぎ止められている状態を示す図であり、図１０（ｂ）は、製品２が金属製の板材３よりニッパーなどの工具で分離された状態を示す図である。ニッパーでワイヤージョイント１５を切断すると、残部突起１６が製品２側に残る。また、図１１はバリの一例を示す平面図である。図１１（ａ）は、製品２が金属製の板材３に４箇所のコーナーミクロジョイント１７で繋ぎ止められている状態を示す図である。図１１（ａ）に示すＴは、金型で板材３を打ち抜いた跡を示す。図１１（ｂ）は、製品２が金属製の板材３よりニッパーなどの工具で分離された状態を示す図である。ニッパーでコーナーミクロジョイント１７を切断すると、残部突起１８が製品２側に残る。製品２と板材３を繋ぎ止めるジョイントによる突起（残部突起１６、１８）を「ジョイントバリ」と称する。
【０００４】
製品２に残部突起１６、１８が残ると、製品２を作業者が取り扱う際の安全性の観点から問題となりえる。また、残部突起１６、１８は、例えば、曲げ加工のような工程で位置決めを行う際の障害となる。図１２は位置決め精度不良の具体例を示す平面図である。図１３は曲げ加工を行う加工装置を側面から簡略に示す側面図である。製品２を曲げ加工する場合、まず製品２を「バックゲージ」と呼ばれる位置決め機構に突き当てた状態で、さらに製品２の下側を「ダイ」と呼ばれる金型で受けた状態で固定する。そして、製品２の上側から「パンチ」と呼ばれる金型で押圧することによって、製品２はパンチ４６とダイ４７の中心軸４４にそって曲げ加工が施される。位置決め精度不良がなければ、中心軸４４と曲げ線４５は一致する。しかし、残部突起１８のようなジョイントバリによって製品２をバックゲージ４３に密着させられずに位置決めが狂った場合、本来の曲げ線となるべき中心軸４４と実際の曲げ線４５がずれることになる。上記説明のとおり、製品２に残部突起１８が残ると、後工程において位置決め精度不良を発生させるという問題がある。
【０００５】
特許文献１には、ミクロジョイントを残して板材に製品の外形を切断加工する方法であって、切断加工で形成される製品の端縁に、ミクロジョイントの両側において入込み部を形成することを開示している。入込み部の入込み深さは、ミクロジョイントをニッパー状の切断工具で製品端縁に沿って切断するときに残るミクロジョイント残部が収まる程度に形成される。このように入込み部を生じさせることで、ミクロジョイントをニッパー等の切断工具で切断するときに、ミクロジョイントの残部が生じても、この残部が製品の端縁から突出することが回避できる旨記載されている。
【０００６】
図１４は、従来のミクロジョイントの形成方法を示す平面図である。図１４（ａ）はミクロジョイントの両側において入れ込み部ｂを生じさせる為に、鋭角形状の刃先を有する金型Ｔａ、Ｔｂを用いて板材３をプレス加工している状況を示す。ミクロジョイント最小幅ｅは０．３ｍｍに設定されている。入れ込み部ｂは製品２の端面ａに対して入れ込み深さｄだけ製品２側に形成された窪みである。入れ込み部ｂの入れ込み深さｄは、板材３から製品２が切り離されたときに残るミクロジョイント残部Ｊａが収まる程度の深さとされる。図１４（ｂ）は製品２を板材３からニッパーを用いて切り離した状態を示す平面図である。ミクロジョイント残部Ｊａは端面ａに対して入れ込み部ｂの内部に形成され、端面ａから突出していないので、位置決め精度不良が発生することを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９―９９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１による構成は、ミクロジョイント残部Ｊａが収まる程度の入れ込み深さｄを有する入れ込み部ｂ内部にミクロジョイントを形成することにより、ミクロジョイント残部Ｊａは端面ａから突出しないので、位置決め精度不良が発生することを防止できる。しかし、特許文献１による構成は、製品２と板材３をニッパーで切断することを前提としているので、ミクロジョイント最小幅ｅの両側入れ込み部ｂの幅は、ニッパー等の切断工具を挿入するための幅が最低限必要である。つまり、作業者の指が充分入る幅でもあるので、作業者の安全性を考慮すると、ミクロジョイント残部Ｊａを除去する「バリ取り作業」は必要である。また、鋭角形状の刃先を有する金型Ｔａ、Ｔｂを用いて板材３をプレス加工することで入れ込み部ｂを形成するため、製品の端面ａと入れ込み部ｂを繋ぐ斜辺の頂点ｃは鋭角になり、作業者の安全性を妨げる要因となっている。
【０００９】
また、特許文献１のようにニッパーのような工具を用いて板材から製品を分離する作業を行う場合、作業者は板材を取り寄せて、ニッパー等の工具を手に持ち、ジョイント箇所を切断し、工具を置き、他のジョイント箇所を切断するために板材を再配置し、工具を手に持ち、切断するという一連の作業を、全てのジョイント箇所を切断するまで繰り返す必要があるので、板材と製品を分離するのは手間のかかる作業である。したがって、工具を使わずに板材から製品を分離したいという要望がある。
【００１０】
更に、パンチ金型を用いてミクロジョイント部を形成する方法は、パンチ金型の刃先が欠けたり、磨耗するといった問題があり、コストがかかる。特に、ミクロジョイントの分離幅を極小にする為に刃先角度を鋭角にすると、パンチ刃先に応力が集中する事により板厚の厚い板材や高抗張力の板材加工に対してはパンチ刃先の欠けや磨耗が著しい欠点がある。また、上下左右の如何なる方向及び製品内部の開口部穴にもミクロジョイントを付加しようとした場合は金型が複数本必要となる為、パンチプレス設備内の使用金型本数に制約がある。加えてミクロジョイントを直線上に付加できない様な曲線輪郭を持つ製品にこれを付加しようとした場合は、製品の曲線形状に合わせた専用の金型を多数製作する必要があり、金型費用が高額となる欠点もある。従って、パンチプレス加工機を使用した場合のミクロジョイント金型加工は、板材の種類や厚さ寸法及び製品の加工形状に対して制約事項がある為、多くの製品加工への適用は難しいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にかかるレーザ加工装置は、板状部材である被加工物に対してレーザを照射するレーザ照射部と、被加工物及び前記レーザ照射部の相対位置を調整して被加工物上のレーザを照射する位置を調整するレーザ照射位置決め部と、所望の製品輪郭形状を形成するようにレーザ照射部によるレーザ照射の開始と終了、及びレーザ照射位置決め部による被加工物とレーザ照射部の移動を指示する命令を含む加工プログラムを生成するプログラム生成部と、このプログラム生成部により生成された加工プログラムに基づいて、レーザ照射部及びレーザ照射位置決め部とを制御して被加工物上にレーザを照射するレーザ加工制御部とを設けたレーザ加工装置において、プログラム生成部は、被加工物上にレーザ照射される製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、レーザ加工開始点からカーブを描きながら製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、レーザ加工開始点と所定長さを隔てて製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工終了点に向かって、製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、レーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程とを実行させる命令を含む加工プログラムを生成するものである。
【００１２】
本発明にかかるレーザ加工方法は、板状部材である被加工物に対してレーザを照射するレーザ照射処理と、被加工物及びレーザを照射するレーザ照射部の相対位置を調整して被加工物上のレーザを照射する位置を調整するレーザ照射位置決め処理と、所望の製品輪郭形状を形成するようにレーザ照射処理によるレーザ照射の開始と終了、及びレーザ照射位置決め処理による被加工物とレーザ照射部の移動を指示する命令を含む加工プログラムを生成するプログラム生成処理と、このプログラム生成処理により生成された加工プログラムに基づいて、被加工物上にレーザを照射するレーザ加工制御処理とを含むレーザ加工方法において、プログラム生成処理は、被加工物上にレーザ照射される製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、レーザ加工開始点からカーブを描きながら製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、レーザ加工開始点と所定長さを隔てて製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工終了点に向かって、製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、レーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程とを実行させる命令を含む加工プログラムを生成するものである。
【００１３】
本発明にかかる板金部材は、板状部材である被加工物に対して、所望の輪郭形状に沿って板状部材から切り離され、輪郭形状の一部に形成されたジョイントにおいて板状部材と繋ぎ止められた製品を有する板金部材において、板状部材に対向する製品の端面に対して製品の内側方向に食い込んだ形状の食い込み部にジョイントは形成されており、製品の端面から食い込み部にかけてカーブが形成されているものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかるレーザ加工装置は、板状部材である被加工物に対してレーザを照射するレーザ照射部と、被加工物及び前記レーザ照射部の相対位置を調整して被加工物上のレーザを照射する位置を調整するレーザ照射位置決め部と、所望の製品輪郭形状を形成するようにレーザ照射部によるレーザ照射の開始と終了、及びレーザ照射位置決め部による被加工物とレーザ照射部の移動を指示する命令を含む加工プログラムを生成するプログラム生成部と、このプログラム生成部により生成された加工プログラムに基づいて、レーザ照射部及びレーザ照射位置決め部とを制御して被加工物上にレーザを照射するレーザ加工制御部とを設けたレーザ加工装置において、プログラム生成部は、被加工物上にレーザ照射される製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、レーザ加工開始点からカーブを描きながら製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、レーザ加工開始点と所定長さを隔てて製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工終了点に向かって、製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、レーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程とを実行させる命令を含む加工プログラムを生成するので、バリは製品の端面から突出しないので、位置決めが必要となる他の工程で位置決め精度不良が発生する問題を防止することができ、作業者がバリによって怪我をする危険性を防止することができる。また、レーザ加工軌跡とレーザ加工の開始点及び終了点間は円弧状のカーブとなり、作業者がエッジによって怪我をする危険性を防止することができるという効果がある。
【００１５】
本発明にかかるレーザ加工方法は、板状部材である被加工物に対してレーザを照射するレーザ照射処理と、被加工物及びレーザを照射するレーザ照射部の相対位置を調整して被加工物上のレーザを照射する位置を調整するレーザ照射位置決め処理と、所望の製品輪郭形状を形成するようにレーザ照射処理によるレーザ照射の開始と終了、及びレーザ照射位置決め処理による被加工物とレーザ照射部の移動を指示する命令を含む加工プログラムを生成するプログラム生成処理と、このプログラム生成処理により生成された加工プログラムに基づいて、被加工物上にレーザを照射するレーザ加工制御処理とを含むレーザ加工方法において、プログラム生成処理は、被加工物上にレーザ照射される製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工開始点からレーザ照射を開始し、レーザ加工開始点からカーブを描きながら製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行う工程と、製品輪郭形状に沿ってレーザ照射を行い、レーザ加工開始点と所定長さを隔てて製品輪郭形状の内側に設けられたレーザ加工終了点に向かって、製品輪郭形状からカーブを描きながらレーザ照射を行う工程と、レーザ加工終了点に到達するとレーザ照射を停止する工程とを実行させる命令を含む加工プログラムを生成するので、バリは製品の端面から突出しないので、位置決めが必要となる他の工程で位置決め精度不良が発生する問題を防止することができ、作業者がバリによって怪我をする危険性を防止することができる。また、レーザ加工軌跡とレーザ加工の開始点及び終了点間は円弧状のカーブとなり、作業者がエッジによって怪我をする危険性を防止することができるという効果がある。
【００１６】
本発明にかかる板金部材は、板状部材である被加工物に対して、所望の輪郭形状に沿って板状部材から切り離され、輪郭形状の一部に形成されたジョイントにおいて板状部材と繋ぎ止められた製品を有する板金部材において、板状部材に対向する製品の端面に対して製品の内側方向に食い込んだ形状の食い込み部にジョイントは形成されており、製品の端面から食い込み部にかけてカーブが形成されているので、バリは製品の端面から突出しないので、位置決めが必要となる他の工程で位置決め精度不良が発生する問題を防止することができ、作業者がバリによって怪我をする危険性を防止することができる。また、レーザ加工軌跡とレーザ加工の開始点及び終了点間は円弧状のカーブとなり、作業者がエッジによって怪我をする危険性を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかるレーザ加工装置の構成を示す斜視図である。
【図２】金属製の板材に形成されるレーザ加工軌跡を示す平面図である。
【図３】製品を板材から分離する前のミクロジョイント部分を拡大して示す平面図である。
【図４】製品を板材から分離した後のミクロジョイント部分を拡大して示す平面図である。
【図５】製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。
【図６】製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。
【図７】製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。
【図８】曲線輪郭を持ち、製品の内側に開口穴がある製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。
【図９】製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。
【図１０】バリの一例を示す平面図である。
【図１１】バリの一例を示す平面図である。
【図１２】位置決め精度不良の具体例を示す平面図である。
【図１３】曲げ加工を行う加工装置を側面から簡略に示す側面図である。
【図１４】従来のミクロジョイントの形成方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるレーザ加工装置の構成を示す斜視図である。図１において、加工テーブル３８上に、レーザ加工される金属製の板材３（被加工物）が載置される。板材３は材料クランプ３３（レーザ照射位置決め部）に保持されて、加工テーブル３８上をＸ軸方向３７に沿って移動される。板材３に対してレーザを照射してレーザ加工を行う加工ヘッド３４は、加工テーブル３８上の板材３の上方に保持される。加工ヘッド３４（レーザ照射部  レーザ照射位置決め部）は板材３に対してＹ軸方向３５及びＺ軸方向３６に沿って移動される。板材３は、加工ヘッド３４に対する相対位置が移動されることにより、レーザ照射位置が調整される。
【００１９】
加工ヘッド３４より照射されるレーザはレーザ発振器３９によって発振される。ＣＡＤ／ＣＡＭ装置４１（プログラム生成部）は、製品２の図面情報を元に製品２の展開形状データを作成した所望の製品輪郭形状を形成すべく、レーザ照射の開始と終了、板材３と加工ヘッド３４の照射位置を決めるための移動を指示する命令を含むＮＣプログラムを作成する。ＮＣ（Numerical Control  数値制御）制御装置４０（レーザ加工制御部）は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置４１により作成されて、伝送ケーブル４２を介して伝達されたＮＣプログラムに従って、材料クランプ３３や加工ヘッド３４の位置、加工ヘッド３４からのレーザ照射を制御して、所望の輪郭形状を形成するためにレーザ照射を行う。レーザ照射により形成されたレーザ加工軌跡により板材３から区分された板材３の一部が製品２となる。
【００２０】
次に動作について説明する。図１のようなレーザ加工装置を用いて製品２を加工するには、先ず製品２の図面情報を元にＣＡＤ／ＣＡＭ装置４１により製品２の展開形状データを作成した後、レーザ加工軌跡を制御するＮＣプログラムを作成する。本発明の特徴であるミクロジョイント加工方法はこのＮＣプログラム作成時に、後述するミクロジョイント形状及びレーザ加工軌跡の方向等を指定する事で実現される。作成されたＮＣプログラムは伝送ケーブル４２を介してレーザ加工機に付属するＮＣ制御装置４０に伝送される。
【００２１】
次にレーザ加工設備側の準備として、金属製の板材３の一辺を材料クランプ３３により固定する。ＮＣ制御装置４０にて製品２を加工する為のＮＣプログラムを呼び出し自動加工開始すると、レーザ加工ヘッドＺ軸３６が板材近傍まで下降し、レーザ発振器３９から出力されたレーザビームがレーザ加工ヘッド３４より下向きに照射されて板材３を溶断し貫通する。その状態でレーザ加工ヘッドのＹ軸移動３５及び材料クランプ３３のＸ軸移動３７を相互に行う事で板材３から製品２の輪郭線を切断加工する事が出来る。
【００２２】
図２は、金属製の板材に形成されるレーザ加工軌跡を示す平面図である。図２において、金属製の板材３にレーザ加工により製品２の外形輪郭線を走行する閉ループしないレーザ加工軌跡４ａが形成されている。図上に示す矢印４ｂは、レーザ加工が施された方向を示す。板材３と製品２を繋ぎ止めるミクロジョイント１ａ、１ｂは対向する辺上のほぼ同じ位置に２箇所形成されている。図２上、１１ａはレーザ加工の開始点、１１ｂはレーザ加工の終了点を示す。レーザ加工の開始点１１ａとレーザ加工の終了点１１ｂは、製品２の輪郭形状に対してやや製品２の内側に位置する。なお、図２において、レーザ加工の開始点１１ａ、レーザ加工の終了点１１ｂはそれぞれ二つ、計４つ記載されているが、製品２の左側のレーザ加工軌跡４ａのレーザ加工の開始点と終了点、製品２の右側のレーザ加工の開始点と終了点を示している。つまり、加工すべき製品輪郭形状を２つに分割したものととらえることができる。
【００２３】
ＮＣ制御装置４０のＮＣプログラムは、以下のレーザ加工を行うように、製品２のＸ軸方向への移動、加工ヘッド３４のＹ軸方向とＺ軸方向への移動、加工ヘッド３４によるレーザ照射を制御する。具体的には、製品２の輪郭形状に対してやや製品２の内側に形成されたレーザ加工の開始点１１ａに加工ヘッド３４が位置するように、製品２や加工ヘッドを移動させた後、開始点１１ａよりレーザ照射を開始する。そして、開始点１１ａから製品２の外側方向にカーブしながら、製品２の展開形状データにしたがって所望の輪郭形状をレーザ加工により描く。レーザの照射位置がレーザ加工の開始点１１ａのほぼ反対側まで到達すると、製品２の輪郭形状に対してやや製品２の内側に形成されたレーザ加工の終了点１１ｂに向かって製品２の内側方向にカーブし、終了点１１ｂにおいてレーザの照射を停止させる。
【００２４】
そして、レーザ照射を停止したまま、レーザ加工の終了点１１ｂからミクロジョイントの幅分隔てた位置にあるレーザ加工の開始点１１ａに加工ヘッド３４が位置するように、製品２や加工ヘッド３４を移動させると、レーザ加工の開始点１１ａと終了点１１ｂ間を同様にレーザ照射して、製品２の所望の輪郭形状を描く。この一連のレーザ加工により形成されたレーザ加工軌跡４ａが製品２の輪郭形状を形成する。このレーザ加工の進行方向は逆になってもかまわない。レーザ加工の開始点１１ａと終了点１１ｂ間において、レーザ加工を一時停止した箇所がミクロジョイント１ａ、１ｂとなり、製品２の輪郭形状のうち、対向する辺上のほぼ同じ位置に２箇所形成される。また、レーザ加工の開始点１１ａとレーザ加工の終了点１１ｂは、製品２の輪郭形状に対してやや製品２の内側に位置するので、製品２の輪郭形状に対して製品２の内側に食い込んだ食い込み部が形成される。つまり、ミクロジョイント１ａと１ｂはこの食い込み部の内部に形成されていることになる。
【００２５】
図３は、製品を板材から分離する前のミクロジョイント部分を拡大して示す平面図である。図３において図２と同一の符号は同一又は相当部分を示すので説明は省略する。図３において、レーザ加工軌跡４ａの幅５はレーザ切断幅寸法でありおよそ０．３ｍｍ以下程度である。レーザ加工の開始点１１ａとレーザ加工の終了点１１ｂは、製品２の輪郭形状に対してやや製品２の内側に位置するので、レーザ加工軌跡４ａとレーザ加工の開始点１１ａ及び終了点１１ｂ間は円弧状のカーブが形成されている。このカーブ６はＲ０．５ｍｍ以下程度に設定される。図上の符号７は板材側端面、符号８は製品側輪郭形状の製品側端面を示す。レーザ加工の開始点１１ａあるいはレーザ加工の終了点１１ｂから製品側端面８までの幅、つまりミクロジョイント１ａ、１ｂが形成される食い込み部の食い込み深さ９はおよそ０．５ｍｍ以下程度に形成される。また、レーザ加工の開始点１１ａとレーザ加工の終了点１１ｂ間の幅、つまり、ミクロジョイントの幅１０は０．５ｍｍ以下程度に形成されている。
【００２６】
図４は、製品を板材から分離した後のミクロジョイント部分を拡大して示す平面図である。図４において図３と同一の符号は同一又は相当部分を示すので説明は省略する。図上、符号１２は製品２を板材３から分離した後に食い込み部の底部に残るミクロジョイントの残部（バリ）、符号１３は食い込み部を形成する形状の始点及び終点であり、符号１４は上記始点及び終点１３間の距離寸法であり、食い込み部の幅を示す。食い込み部の幅１４は２ｍｍ以下程度に設定される。板材３と製品２を分離した後に残るミクロジョイント残部１２は、食い込み部の内部、食い込み深さ９の位置でちぎれるため、ミクロジョイント残部１２が製品２の輪郭形状端面８より凸状に突起することはない。食い込み部の底部は、レーザ加工の開始点及び終了点に相当し、この底部から製品側端面８までの高さ（深さ）がミクロジョイント残部１２よりも大きいので、ミクロジョイント残部１２が作業者に触れられることはない。
【００２７】
図５は、製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。図５において図２と同一の符号は同一又は相当部分を示すので説明は省略する。図５において、板材３と製品２を繋ぎ止めるミクロジョイント１ａ、１ｂは対向する辺上のほぼ同じ位置に２箇所形成されている。より詳細には、ミクロジョイント１ａ、１ｂは、製品２の長手方向を形成する辺の中心部にそれぞれ設けられている。そして、このミクロジョイント１ａ及び１ｂを結ぶ製品２の中心軸１９を中心に、製品２を板材３に対して回転させることにより両者を分離する。製品２の辺のうち、ミクロジョイント１ａ及び１ｂが形成されていない辺を開放辺２０と称する。本発明では製品２を板材３から分離するにあたり製品２の任意の対辺にミクロジョイント１ａ及び１ｂを二箇所設け、開放辺２０に対して手で押し込む又は引き上げる事により製品２の中心軸１９を支点とした回転動作２１を行い、板材３と製品２を繋ぎとめているミクロジョイント１ａ及び１ｂはねじれ現象によりちぎれて製品２が板材３から分離される。
【００２８】
板材３と製品２を繋ぎ止めるミクロジョイント１ａ、１ｂを形成する位置は、製品２を板材３に対して回転可能な位置に形成することが必要である。例えば、ミクロジョイント１ａ、１ｂは互いに対向する辺上のほぼ同じ位置に２箇所形成するが、「対向する辺上のほぼ同じ位置」とは、例えば、製品２の開放辺２０の中心を通る線（製品２の対称軸）を境に製品２を折り返したときに互いに重なる２つの点と考えることができる。このような位置にミクロジョイント１ａ、１ｂを設けることにより、製品２は板材３に対して回転可能となり、ニッパーのような工具を使わずに製品２を板材３から分離することができる。したがって、分離作業の簡素化が図られる。
【００２９】
図６は、製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。図６において図５と同一の符号は同一又は相当部分を示すので説明は省略する。図５に示すものと同様、図６においても、板材３と製品２を繋ぎ止めるミクロジョイント１ａ、１ｂは対向する辺上のほぼ同じ位置、図６の場合には、製品２の開放辺２３の中心を通る線を境に製品２を折り返したときに互いに重なる位置に２箇所形成されている。しかし、図５に示すものが、製品２の長手方向を形成する辺の中心部にそれぞれミクロジョイント１ａ、１ｂが設けられているのに対し、図６に示すものは、ミクロジョイント１ａ、１ｂを、製品２の長手方向を形成する辺の中心部ではなく、中心部からずれた位置に設けている。このミクロジョイント１ａ、１ｂを結ぶ製品２の軸線２２を中心に、製品２を板材３に対して往復運動２４を繰り返すことで、板材３と製品２を繋ぎとめているミクロジョイント１ａ及び１ｂはねじれ現象によりちぎれて製品２が板材３から分離される。ニッパーのような工具を使わずに製品２を板材３から分離することができるので、分離作業の簡素化が図られる。
【００３０】
図７は、製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。図７において図５と同一の符号は同一又は相当部分を示すので説明は省略する。図５に示すものと同様、図７においても、板材３と製品２を繋ぎ止めるミクロジョイント１ｄ、１ｅを線対称な位置に形成されている。しかし、図５に示すものが、製品２の開放辺２３の中心を通る線を境に製品２を折り返したときに互いに重なる辺上の位置にミクロジョイントを２箇所形成されているのに対し、図７に示すものは、ミクロジョイントを辺上に形成するのではなく、２本の辺が交わる頂点２８のうち、製品２の対角線を境に製品２を折り返したときに互いに重なる箇所に２箇所形成されている。対角線２７を回転軸として製品２を板材３に対して回転運動２４させ、製品２の輪郭形状が回転不可の場合（例えば、対角線で区分した２つの図形が合同でない場合回転しない）には往復運動をさせることにより、板材３と製品２を繋ぎとめているミクロジョイント１ａ及び１ｂはねじれ現象によりちぎれて製品２が板材３から分離される。ニッパーのような工具を使わずに製品２を板材３から分離することができるので、分離作業の簡素化が図られる。
【００３１】
上記説明のとおり、バリであるミクロジョイント残部１２は食い込み部の内部に残り、製品２の輪郭形状端面８から突出しないので、位置決めが必要となる他の工程で位置決め精度不良が発生する問題を防止することができる。また、食い込み部の幅１４は２ｍｍと小さく、この食い込み部の内部にミクロジョイント残部１２が隠れることから、作業者がバリによって怪我をする危険性を防止することができる。また、レーザ加工軌跡４ａとレーザ加工の開始点１１ａ及び終了点１１ｂ間は円弧状のカーブが形成されるが、この食い込み部の両側に形成されたカーブは、図１４に示した製品端面ａと入れ込み部ｂを繋ぐエッジに比べて鋭利ではないため、作業者がエッジによって怪我をする危険性を防止することができる。また、ミクロジョイントは、製品の辺のうち、対向する辺上のほぼ同じ位置に２箇所設けたので、製品を板材に対して回転運動ないし往復運動させることにより、ニッパーのような工具を使わずに製品２を板材３から分離することができるので、分離作業の簡素化が図られる。さらに、バリ取り作業は不要となるので、バリ取りに要していた工数、費用、時間を削減することが可能となった。
【００３２】
実施の形態２．
実施の形態１では、レーザ加工装置を使用して金属製の板材に製品２の輪郭形状を形成する場合を示したが、レーザ加工装置以外でも例えば、パンチ・レーザ複合加工機、ワイヤーカット放電加工機、ウォータージェット加工機、プラズマ溶断加工機、電子ビーム加工機、ルーター加工機等、ＮＣ数値制御を使用して輪郭切断加工が可能な装置を用いて実施しても良い。この場合はパンチプレス加工での金型に関する制約がなく、自由曲線形状の加工や板厚及び材質も適宜選択可能であり、多くの製品種類への適用も可能となる。
【００３３】
図８は曲線輪郭を持ち、製品の内側に開口穴がある製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。図８において図５と同一の符号は同一又は相当部分を示すので、説明は省略する。図８において、符号２９は曲線輪郭形状を持ち、内側に開口穴３０が形成された製品である。製品２９を形成するためには、製品２９を板材３から分離するとともに、製品２９から製品２９内側の板材、すなわち開口穴の捨て材３１を分離する必要がある。製品２９はミクロジョイント１ａ、１ｂで製品３に繋ぎ止められている。そして、捨て材３１はミクロジョイント１ｆ、１ｇで製品２９に繋ぎ止められている。符号３２は捨て材３１のミクロジョイント１ｆ及び１ｇを結ぶ回転軸を示している。
【００３４】
実施の形態１で示した効果は製品２９の外形輪郭切断加工及び分離作業に限らず、例えば製品２９内部に開口穴３０があった場合において、その開口穴捨て材３１を繋ぎ止めておく場合などにも応用できる。その場合は如何なる形状の開口穴であっても、捨て材３１の任意の対辺に並列となるようミクロジョイント１ｆ及び１ｇを配置し、捨て材３１のミクロジョイント１ｆ及び１ｇを結ぶ回転軸３２を支点に回転又は反転させることにより容易に製品２９から捨て材３１を分離させる事ができる。その際にミクロジョイント１ｆ及び１ｇは製品２９側に食い込ませる事で、開口穴３０の内径端面にジョイント残部の突起が出ないため、製品内部の開口穴であっても取扱い時の切創災害防止となり、後工程でのバリ取り作業が不要になる。
【００３５】
実施の形態３．
図９は製品を板材から分離する作業を示す斜視図である。図９において図５と同一の符号は同一又は相当部分を示すので、説明は省略する。図９において、ミクロジョイント１ａ及び１ｂは実施の形態１において説明された方法でレーザ加工により、製品２の任意の一辺２５に設けられる。そして、開放辺２６を板材３より持ち上げた状態で、往復動作２４を繰り返す事により板材３から製品２の分離作業を行う事ができる。また、製品によって、特に薄板小物部品の場合などは製品２の任意の一辺２５の中央に設けるミクロジョイント１ｃを一箇所のみとする事も可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ミクロジョイント
２  製品
３  金属製の板材
４ａ  レーザ加工軌跡
４ｂ  レーザ加工が施された方向
５  レーザ加工軌跡の幅
６  カーブ
７  板材側端面
８  製品側輪郭形状の製品側端面
９  食い込み深さ
１０  ミクロジョイントの幅
１１ａ  レーザ加工の開始点
１１ｂ  レーザ加工の終了点
１２  ミクロジョイントの残部
１３  食い込み部を形成する形状の始点及び終点
１４  食い込み部の幅
１５  ワイヤージョイント
１６  残部突起
１７  コーナーミクロジョイント
１８  残部突起
１９  中心軸
２０  開放辺
２１  回転動作
２２  軸線
２３  開放辺
２４  往復運動を示す矢印
２５  製品の任意の辺
２６  開放辺
２７  対角線
２８  頂点
２９  製品
３０  開口
３１  捨て材
３２  回転軸
３３  材料クランプ
３４  加工ヘッド
３５  Ｙ軸方向
３６  Ｚ軸方向
３７  Ｘ軸方向
３８  加工テーブル
３９  レーザ発振器
４０  ＮＣ制御装置
４１  ＣＡＤ／ＣＡＭ装置
４２  伝送ケーブル
４３  バックゲージ
４４  中心軸
４５  曲げ線
４６  パンチ
４７  ダイ
【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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【図１３】
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【図１４】
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