(57)【要約】【課題】広範囲にわたって金属薄板を迅速に切断する。【解決手段】切断機２０は、金属薄板５を切断する。切断機２０は、ヘッド部３０と、多軸アーム４０と、を備える。ヘッド部３０は、金属薄板５を切断するためのレーザー光を射出可能である。多軸アーム４０は、ヘッド部３０を支持する。【選択図】図１
2019089117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属薄板を切断する切断機であって、
前記金属薄板を切断するためのレーザー光を射出可能なヘッド部と、
前記ヘッド部を支持する多軸アームと、を備える、切断機。
【請求項２】
前記金属薄板の切断位置の特定に用いられる撮像装置をさらに備える、請求項１に記載の切断機。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記ヘッド部とともに前記多軸アームに支持される、請求項２に記載の切断機。
【請求項４】
金属薄板を切断する方法であって、
レーザー光を射出するヘッド部が前記金属薄板の切断位置に接近するよう、多軸アームによって前記ヘッド部を移動させる工程と、
前記ヘッド部からレーザー光を射出させて前記金属薄板を切断する工程と、を備える、金属薄板の切断方法。
【請求項５】
前記金属薄板を切断する工程において、前記多軸アームによる前記ヘッド部の移動を停止した状態で、前記ヘッド部からのレーザー光の射出方向を変化させて、前記金属薄板上におけるレーザー光の照射位置を変化させる、請求項４に記載の切断方法。
【請求項６】
前記ヘッド部を移動させる工程および前記金属薄板を切断する工程を繰り返して行う、請求項５に記載の切断方法。
【請求項７】
前記金属薄板には、当該金属薄板の前記切断位置を特定するための位置特定手段が設けられており、
撮像装置によって前記位置特定手段が撮像される工程と、
撮像された画像を処理して前記金属薄板の前記切断位置を特定する工程と、をさらに備える、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属薄板を切断する切断機、および金属薄板を切断する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、リ一ドフレーム等に代表される金属薄板部材を製造する際、エッチング、打ち抜き等で外形加工を行う。生産性や搬送性等を良くするためにシート状又はフープ状になっている金属薄板を連続的に外形加工し、出荷又は次工程に輸送する直前に、数センチ〜百数十センチ程度の大きさの出荷形状に切断して金属薄板部材を製造する。金属薄板の切断は、一般的には金型を用いた打ち抜き加工や、切断部分を複数回折り曲げて疲労破壊することで行われる。
【０００３】
しかしながら、金型を用いて打ち抜き加工する方法や複数回折り曲げて疲労破壊する方法は、生産性はよいが、位置決めや切断する際に、必ず金属薄板に触れる必要がある。このため、製品となる金属薄板が汚れたり、変形したりし、また、金属薄板に微細なゴミが発生したりし、歩留悪化の原因になっている。そこで、特許文献１に記載されているような、切断部分に凹部を設け、凹部にレーザー切断機によってレーザー光を照射して切断する方法が考えられた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１８０３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の方法では、レーザー切断機で切断可能な範囲が狭く、広い範囲で金属薄板の切断を行うには金属薄板を移動させることを要する。したがって、広い範囲で金属薄板の切断を行うには、時間がかかっていた。
【０００６】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、広範囲にわたって金属薄板を迅速に切断することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の切断機は、金属薄板を切断する切断機であって、
前記金属薄板を切断するためのレーザー光を射出可能なヘッド部と、
前記ヘッド部を支持する多軸アームと、を備える。
【０００８】
本発明の切断機において、前記金属薄板の切断位置の特定に用いられる撮像装置をさらに備えてもよい。
【０００９】
本発明の切断機において、前記撮像装置は、前記ヘッド部とともに前記多軸アームに支持されてもよい。
【００１０】
本発明の金属薄板を切断する方法は、
レーザー光を射出するヘッド部が前記金属薄板の切断位置上に接近するよう、多軸アームによって前記ヘッド部を移動させる工程と、
前記ヘッド部からレーザー光を射出させて前記金属薄板を切断する工程と、を備える。
【００１１】
本発明の切断方法において、前記金属薄板を切断する工程において、前記多軸アームによる前記ヘッド部の移動を停止した状態で、前記ヘッド部からのレーザー光の射出方向を変化させて、前記金属薄板上におけるレーザー光の照射位置を変化させてもよい。
【００１２】
本発明の切断方法において、前記ヘッド部を移動させる工程および前記金属薄板を切断する工程を繰り返して行ってもよい。
【００１３】
本発明の切断方法において、
前記金属薄板には、当該金属薄板の前記切断位置を特定するための位置特定手段が設けられており、
撮像装置によって前記位置特定手段が撮像される工程と、
撮像された画像を処理して前記金属薄板の前記切断位置を特定する工程と、をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、広範囲にわたって金属薄板を迅速に切断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の切断装置の一例を示す側面図である。
【図２】図２は、図１の切断装置の上面図である。
【図３】図３は、切断装置のヘッド部を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、切断装置に切断されている状態の金属薄板を示す上面図である。
【図５】図５は、切断装置に切断されている状態の金属薄板を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１７】
なお、「板面（シート面）」とは、対象となる板状（シート状）の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となる板状部材（シート状部材）の平面方向と一致する面のことを指す。
【００１８】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００１９】
図１は、本発明の切断機２０を備える切断装置１０を概略的に示す側面図であり、図２は、この切断装置１０の上面図である。切断装置１０は、金属薄板５を切断するための装置である。図１および図２に示されているように、切断装置１０は、金属薄板５が載置される台１１と、金属薄板５を切断する切断機２０と、を備えている。
【００２０】
金属薄板５は、切断装置１０によって切断される。金属薄板５には、例えば複数のリードフレームが設けられている。金属薄板５を所定の位置で切断することで、リードフレームのような金属薄板部材を製造することができる。図２によく示されているように、本実施の形態において、金属薄板５は、矩形状である。金属薄板５の寸法は、例えば幅３０ｃｍ以上６０ｃｍ以下、長さ６０ｃｍ以上１４０ｃｍ以下である。また、金属薄板５の厚さは、１００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下である。
【００２１】
図４および図５に示されているように、金属薄板５の表面には、切断される位置を特定するための位置特定手段５ａが設けられている。図４に示されている例では、位置特定手段５ａは、切断される位置に設けられている。この場合、位置特定手段５ａに沿って切断されることで、金属薄板５は、所定の位置で切断されることができる。しかしながら、金属薄板５の切断位置を特定できれば、位置特定手段５ａは、金属薄板５の切断される位置とは、ずれた位置に設けられていてもよい。また、図示された例では、位置特定手段５ａは直線となっている。すなわち、金属薄板５は、直線に沿って切断される。しかしながら、位置特定手段５ａが曲線であり、金属薄板５は、曲線に沿って切断されてもよい。
【００２２】
切断機２０は、レーザー光を射出して金属薄板５に照射することで、金属薄板５に穿孔する。金属薄板５へのレーザー光の照射位置を変化させることで、照射位置に移動経路に沿って、例えば線状の経路に沿って、金属薄板５を切断することができる。切断機２０は、レーザー光を射出可能なヘッド部３０と、ヘッド部３０を支持する多軸アーム４０と、切断する金属薄板５の切断位置の特定に用いられる撮像装置５０と、撮像装置５０で撮像された画像を処理する画像処理装置６０と、を備える。
【００２３】
次に、切断機２０の構成要素について、説明する。
【００２４】
ヘッド部３０は、レーザー光を反射させるガルバノミラー３１と、レーザー光を集光させるレンズ３２と、を含む。図３に示すように、ヘッド部３０は、図示しないレーザー光源から発振されたレーザー光を取り込み、ガルバノミラー３１で反射させ、レンズ３２で集光させて、ヘッド部３０の外部にレーザー光を送り出す。ヘッド部３０から射出されたレーザー光は、金属薄板５に照射される。ガルバノミラー３１を動作させることで、レーザー光の反射方向が変化する。これにより、ヘッド部３０からのレーザー光の射出方向が変化し、ヘッド部３０の位置を変化させなくとも、金属薄板５上におけるレーザー光の照射位置を或る程度の範囲内で変化させることができる。
【００２５】
レーザー光を発振するレーザー光源には、例えばＹＶＯ４結晶が用いられる。ＹＶＯ４結晶が用いられたレーザー光源は、高出力でも安定した出力を得やすいため、レーザー光によって微細な加工を行うことに好適である。
【００２６】
多軸アーム４０は、相対動作可能な二以上のアーム部を含む装置である。多軸アーム４０は、多軸アーム４０は、好ましくは三以上のアーム部を含む。多軸アーム４０は、所定の位置にヘッド部３０を支持することができる。また、多軸アーム４０は、二以上のアーム部を相対移動させることで、ヘッド部３０を移動させることや、ヘッド部３０の向きを変えることができる。
【００２７】
多軸アーム４０は、基部４１と、複数のアーム部４２と、複数の軸部材４３を含む。基部４１は、アーム部４２を支持する。複数のアーム部４２は、互いに連なって接続されている。連なったアーム部４２の一端が基部４１と接続しており、他端がヘッド部３０と接続している。すなわち、多軸アーム４０は、アーム部４２によって、ヘッド部３０を支持している。また、各アーム部４２を互いに接続している部分およびアーム部４２と基部４１、ヘッド部３０と接続している部分には、軸部材４３が設けられている。各アーム部４２およびヘッド部３０は、各軸部材４３の周りに独立して回転することができる。多軸アーム４０が各軸部材４３の周りに回転することで、多軸アーム４０は、多自由度に駆動することができる。すなわち、多軸アーム４０によって、ヘッド部３０は、多自由度に移動することができる。
【００２８】
図１および図２に示された例では、多軸アーム４０は、３つのアーム部４２ａ〜４２ｃと、５つの軸部材４３ａ〜４３ｅと、を含んでいる。軸部材４３ａは、金属薄板５を支持する台１１の支持面の法線方向と平行であり、したがって金属薄板５の板面の法線方向と平行となる。軸部材４３ａは、金属薄板５の板面に平行な平面に対して基部４１を回転させる軸である。軸部材４３ｂ〜４３ｄは、金属薄板５を支持する台１１の支持面と平行であり、したがって金属薄板５の板面と平行である。軸部材４３ｂ〜４３ｄは、互いに平行な軸部材である。軸部材４３ｂは、基部４１に対してアーム部４２ａを回転させる軸である。軸部材４３ｃは、アーム部４２ａに対してアーム部４２ｂを回転させる軸部材である。軸部材４３ｄは、アーム部４２ｂに対してアーム部４２ｃを回転させる軸部材である。軸部材４３ｅは、アーム部４２ｃの延びる方向に平行であり、アーム部４２ｃに対してヘッド部３０を回転させる軸部材である。
【００２９】
多軸アーム４０の軸部材４３ａ〜４３ｃ周りの回転によって、ヘッド部３０を金属薄板５上の任意の位置に移動させることができる。切断機２０によって金属薄板５を切断する際には、ヘッド部３０は、金属薄板５の切断位置上に移動する。また、軸部材４３ｄ周りの回転によって、ヘッド部３０のレーザー光を射出する側を金属薄板５に対面させることができる。さらに、軸部材４３ｅ周りの回転によって、ヘッド部３０を金属薄板５に対して回転させることができる。すなわち、ヘッド部３０が金属薄板５に対してレーザー光を照射しやすい角度をとることができる。
【００３０】
なお、図示された例では、多軸アーム４０は３つのアーム部４２および５つの軸部材４３を有しているが、ヘッド部３０を金属薄板５の切断位置上に移動させ、ヘッド部３０のレーザー光を射出する側を金属薄板５に対面させ、金属薄板５に対して適切な角度とすることができれば、多軸アーム４０のアーム部４２および軸部材４３は任意の数であってよい。
【００３１】
撮像装置５０は、金属薄板５の切断位置の特定に用いられる。具体的には、撮像装置５０は、金属薄板５の位置特定手段５ａを撮像する。撮像された画像は、画像処理装置６０に送られる。図３に示すように、撮像装置５０は、保持部５１によって、ヘッド部３０に固定されている。したがって、撮像装置５０は、ヘッド部３０とともに多軸アーム４０に支持され、ヘッド部３０とともに移動する。また、図３に示されているように、撮像装置５０は、保持部５１に設けられたミラー５５を介して、金属薄板５を撮像する。すなわち、撮像装置５０は、ミラー５５に写った金属薄板５を撮像する。ミラー５５は、動作することができる。ミラー５５を動作させることで、撮像装置５０を動作させることなく、撮像装置５０が撮像する金属薄板５の位置を変化させることができる。
【００３２】
画像処理装置６０は、撮像装置５０によって撮像された画像を処理し、画像における位置特定手段５ａの位置を特定する。特定された位置特定手段５ａの位置から、金属薄板５の切断位置を特定することができる。
【００３３】
次に、切断装置１０によって金属薄板５を切断して、金属薄板部材を製造する工程の一例について、説明する。
【００３４】
まず、切断装置１０によって切断される金属薄板５に、切断位置を特定するための位置特定手段５ａが設けられる。この例においては、位置特定手段５ａは、金属薄板５の切断位置に設けられる。すなわち、金属薄板５は、位置特定手段５ａにおいて切断される。
【００３５】
次に、図示しない搬送装置によって、図１および図２に示すように、金属薄板５が切断装置１０の台１１上に載置される。金属薄板５は、位置特定手段５ａが確認できるよう、位置特定手段５ａが設けられた側を台１１に接する側とは逆側にして、すなわち位置特定手段５ａが設けられた側を上面にして、台１１に載置される。
【００３６】
その後、図４に示すように、切断機２０の多軸アーム４０を駆動させ、レーザー光を射出するヘッド部３０が、金属薄板５に接近して、金属薄板５上に移動する。ヘッド部３０は、多軸アーム４０の基部４１およびアーム部４２ａ、４２ｂを軸部材４３ａ〜４３ｃ周りに回転させることで、移動する。また、アーム部４２ｃを軸部材４３ｄ周りに回転させて、ヘッド部３０のレーザー光を射出する側を金属薄板５に対面させる。さらに、ヘッド部３０を軸部材４３ｅ周りに回転させることで、ヘッド部３０が金属薄板５に対してレーザー光を照射しやすい角度に回転移動させる。
【００３７】
次に、撮像装置５０によって金属薄板５に設けられた位置特定手段５ａを撮像する。位置特定手段５ａを撮像する際に、ミラー５５を適宜に動作させて、撮像装置５０が撮像する金属薄板５の位置を変化させてもよい。撮像装置５０は、保持部５１によってヘッド部３０に固定されているので、ヘッド部３０とともに金属薄板５上に移動して金属薄板５に接近する。したがって、撮像装置５０は、レーザー光が照射される位置の付近を拡大して撮像することになる。このため、撮像装置５０は、レーザー光が照射される位置の付近の位置特定手段５ａを明確に撮像することができる。撮像された画像は画像処理装置６０に送られる。画像処理装置６０は、撮像された画像の位置特定手段５ａから、金属薄板５の切断位置を特定する。
【００３８】
ヘッド部３０の位置が特定された金属薄板５の切断位置からずれていて切断位置にレーザー光を照射できない場合、切断位置にレーザー光を照射できるよう、多軸アーム４０を駆動してヘッド部３０を移動させてヘッド部３０の位置を調節する。その後、ヘッド部３０からレーザー光を射出させて、特定された金属薄板５の切断位置を切断する。ヘッド部３０からのレーザー光の射出方向は、ガルバノミラー３１を動作させることで変化させることができる。レーザー光の射出方向を変化させることで、金属薄板５上におけるレーザー光の照射位置が変化する。ヘッド部３０が移動を停止した状態で切断できる範囲は、ガルバノミラー３１が動作することで変化させることができるレーザー光の照射位置の範囲である。
【００３９】
ガルバノミラー３１の動作によるレーザー光の照射範囲を超えた位置に金属薄板５の切断位置がある場合、図５に示すように、切断機２０を駆動させてヘッド部３０を移動させる。ヘッド部３０を移動させることで、金属薄板５の切断位置にレーザー光の射出範囲を移すことができる。その後、再び撮像装置５０で位置特定手段５ａを撮像し、切断位置を特定して金属薄板５を切断する。ヘッド部３０の移動工程及びヘッド部３０からのレーザー光の射出工程を繰り返して、金属薄板５の切断位置をすべて切断する。
【００４０】
金属薄板５の切断後、アーム部４２を駆動させて、ヘッド部３０を金属薄板５上から移動させる。また、金属薄板５を切断して製造された金属薄板部材が、図示しない搬送装置によって搬送される。
【００４１】
以上の工程によれば、金属薄板５の切断位置が広範囲にわたっても、多軸アーム４０を駆動させてヘッド部３０を移動させることで、金属薄板５を迅速に切断することができる。すなわち、金属薄板５の切断を、広範囲にわたって迅速に行うことができる。
【００４２】
また、撮像装置５０を用いて、具体的には金属薄板５に設けられた位置特定手段５ａを撮像装置５０で撮像して、金属薄板５の切断位置を特定することができる。したがって、金属薄板５を台１１に載置する際に金属薄板５を高精度に位置決めする必要がない。このため、金属薄板５を精密に位置決めする工程を行うことなく、迅速に金属薄板５の切断を行うことができる。
【００４３】
さらに、切断機２０において、多軸アーム４０を駆動させることでヘッド部３０を移動させることができる。このため、切断機２０を水平移動させるための移動機構を設ける必要がない。したがって、切断装置１０を設置するスペースを小さくすることができる。
【００４４】
また、多軸アーム４０としては、一般的な多軸ロボットアームを使用することができる。すなわち、多軸アーム４０として、汎用品を使用することができ、専用品を用意する必要がない。したがって、切断装置１０の設置や管理のコストを削減することができる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態の切断機２０は、金属薄板５を切断する切断機であって、金属薄板５を切断するためのレーザー光を射出可能なヘッド部３０と、ヘッド部３０を支持する多軸アーム４０と、を備える。このような切断機２０によれば、多軸アーム４０を駆動させてヘッド部３０を移動させることができる。したがって、レーザー光を射出することができる範囲を超えて金属薄板５の切断位置があったとしても、ヘッド部３０を移動させることで、金属薄板５の切断位置にレーザー光の射出範囲を移すことができる。すなわち、本実施の形態の切断機２０によれば、広範囲にわたって金属薄板５を迅速に切断することができる。
【００４６】
また、本実施の形態の切断機２０において、金属薄板５の切断位置の特定に用いられる撮像装置５０をさらに備える。このような切断機２０によれば、金属薄板５を高精度に位置決めすることなく、金属薄板５の切断位置を特定することができる。したがって、金属薄板５を位置決めする工程を行うことなく、迅速に金属薄板５の切断を行うことができる。
【００４７】
さらに、本実施の形態の切断機２０において、撮像装置５０は、ヘッド部３０とともに多軸アーム４０に支持される。このような切断機２０によれば、撮像装置５０は、ヘッド部３０とともに移動する。したがって、レーザー光を照射される位置の付近を拡大して撮像することができる。このため、レーザー光が照射される位置の付近の位置特定手段５ａを明確に撮像し、金属薄板５の切断位置を特定することができる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態に対して、様々な変更を加えることが可能である。
【００４９】
例えば、上述した実施の形態では、撮像装置５０は、ヘッド部３０とともに多軸アーム４０に支持されている。したがって、撮像装置５０は、ヘッド部３０の付近の金属薄板５みを撮像する。しかしながら、撮像装置５０は多軸アーム４０に支持されず、金属薄板５の全体を撮像するようにしてもよい。このような場合でも、撮像装置５０によって撮像された画像を画像処理装置６０によって処理することで、金属薄板５の切断位置を特定することができる。
【符号の説明】
【００５０】
５    金属薄板
１０    切断装置
１１    台
２０    切断機
３０    ヘッド部
３１    ガルバノミラー
３２    レンズ
４０    多軸アーム
４１    基部
４２    アーム部
４３    軸部材
５０    撮像装置
５１    保持部
５５    ミラー
６０    画像処理装置
【図１】
2019089117.tif 000003
【図２】
2019089117.tif 000004
【図３】
2019089117.tif 000005
【図４】
2019089117.tif 000006
【図５】
2019089117.tif 000007