(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１加工領域において静止状態の板状のワークに対して、水平面における一方向及びこの一方向に直交する方向に移動して前記ワークを加工するレーザヘッドを有し、前記第１加工領域を囲むフレームにおいて前記ワークが通過可能な開口部を備える第１加工装置と、
前記第１加工領域とは別の第２加工領域において前記ワークを加工する加工工具を有する第２加工装置と、
前記ワークを把持するワークホルダを有し、前記ワークホルダにより把持した前記ワークを前記開口部を介して前記第１加工領域と、前記第２加工領域を挟んで前記第１加工領域とは反対側にある領域との間で搬送する搬送装置と、
開閉可能であり、前記開口部を閉じることが可能なシャッタ部と、を備え、
前記第１加工装置によるレーザ加工を行う際には、前記シャッタ部により前記開口部は閉じられ、且つ前記ワークホルダは前記第１加工領域内にて前記ワークを把持し、
前記第２加工装置による加工を行う際には、前記シャッタ部が開き、且つ前記ワークホルダが、前記ワークを把持した状態を維持しつつ、前記フレームの外に移動することにより、前記ワークを前記第１加工領域から前記第２加工領域まで搬送し、
前記第２加工装置の前記加工工具は、前記搬送装置による前記ワークの搬送方向と交差する交差方向に移動可能である、板材加工システム。
【請求項２】
前記シャッタ部は、前記搬送装置の一部である前記ワークホルダを前記第２加工領域側から前記第１加工領域内に挿入可能な切り欠き部を備える、請求項１に記載の板材加工システム。
【請求項３】
前記搬送装置は、前記ワークホルダを支持し、前記ワークホルダの厚みよりも厚いプレートを備え、
前記シャッタ部が閉じている時に、前記ワークホルダの厚みと前記プレートの厚みとの違いによる段差の部分が、前記搬送方向から見て、前記ワークホルダと前記切り欠き部との隙間に重なる、請求項２に記載の板材加工システム。
【請求項４】
前記シャッタ部は、前記開口部の上方から降下可能な上側シャッタ部と、前記開口部の下方から上昇可能な下側シャッタ部と、を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の板材加工システム。
【請求項５】
前記上側シャッタ部と前記下側シャッタ部とは、前記搬送装置による前記ワークの搬送方向にずれて配置される、請求項４に記載の板材加工システム。
【請求項６】
前記上側シャッタ部及び前記下側シャッタ部は、前記上側シャッタ部の下部と、前記下側シャッタ部の上部とが重なる状態まで降下または上昇可能である、請求項４または請求項５に記載の板材加工システム。
【請求項７】
前記搬送装置は、前記レーザヘッドから照射されるレーザ光を遮ることが可能な補助シャッタ部を備える、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の板材加工システム。
【請求項８】
前記補助シャッタ部は、前記搬送装置が前記第１加工領域の前記ワークを把持した際に突出する、請求項７に記載の板材加工システム。
【請求項９】
前記補助シャッタ部は、前記搬送装置の下面側に配置される、請求項７または請求項８に記載の板材加工システム。
【請求項１０】
第１加工領域において静止状態の板状のワークに対して、水平面における一方向及びこの一方向に直交する方向に移動して前記ワークを加工するレーザヘッドを有し、前記第１加工領域を囲むフレームにおいて前記ワークが通過可能な開口部を備える第１加工装置と、
前記第１加工領域とは別の第２加工領域において、前記ワークを加工する加工工具を有する第２加工装置と、
前記ワークを把持するワークホルダを有し、前記ワークホルダにより把持した前記ワークを前記開口部を介して前記第１加工領域と、前記第２加工領域を挟んで前記第１加工領域とは反対側にある領域との間で搬送する搬送装置と、
開閉可能であり、前記開口部を閉じることが可能なシャッタ部と、を備える板材加工システムを用いた板材加工方法であって、
前記第１加工装置によるレーザ加工を行う際には、前記シャッタ部により前記開口部は閉じられ、且つ前記ワークホルダは前記第１加工領域内にて前記ワークを把持し、
前記第２加工装置による加工を行う際には、前記シャッタ部が開き、且つ前記ワークホルダが、前記ワークを把持した状態を維持しつつ、前記フレームの外に移動することにより、前記ワークを前記第１加工領域から前記第２加工領域まで搬送し、
前記第２加工装置の前記加工工具は、前記搬送装置による前記ワークの搬送方向と交差する交差方向に移動して前記ワークに対して加工を行う、板材加工方法。
【請求項１１】
前記搬送装置が前記ワークを把持した状態、及び前記搬送装置が前記ワークを把持しない状態、のいずれかに対応して前記シャッタ部の動作を切り替えることを含む、請求項１０に記載の板材加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板材加工システム、及び板材加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに対して、切断加工を行うレーザ加工機等と、成形加工を行うプレス装置等の成形加工機とを組み合わせて、ワークを連続して加工することが可能な板材加工システムが知られている。（例えば、特許文献１参照）。レーザ加工機では、ワークを加工するためにレーザ光を出射するが、ファイバーレーザの場合、出射するレーザ光の波長が目に悪影響を与えるため、このレーザ光が外部に漏れるのを防止する必要がある。そのため、板材加工システム全体をカバー等で覆うことも考えられるが、システム全体が大きいと大型のカバーが必要となるため、設置スペースやコストの点で不利となる。レーザ加工機の加工領域のみをフレームあるいはカバーで覆うことが提案されており、これにより、フレームあるいはカバーを小さくすることができる。ただし、レーザ加工機と成形加工機との間でワークを搬送する構成では、レーザ加工機のフレームあるいはカバーに、ワークを通過させるための開口部が必要となるため、固定のカバーでは密閉することができないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１３７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ加工機のフレームやカバーに開口部があると、この開口部からレーザ光が外部に漏洩するといった課題がある。また、レーザ加工機においてワークを加工する際、開口部を介してワークを保持することも考えられており、その場合、ワークホルダが開口部から挿入されているので、このような状態であっても開口部からのレーザ光の漏洩を確実に防止することが望まれている。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、レーザ加工機に形成された開口部からのレーザ光の漏洩を防止し、かつシステム全体としてコンパクト化を図ることで設置スペースを小さくすることが可能な板材加工システム及び板材加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る板材加工システムは、第１加工領域において静止状態の板状のワークに対して、水平面における一方向及びこの一方向に直交する方向に移動してワークを加工するレーザヘッドを有し、第１加工領域を囲むフレームにおいてワークが通過可能な開口部を備える第１加工装置と、第１加工領域とは別の第２加工領域においてワークを加工する加工工具を有する第２加工装置と、ワークを把持するワークホルダを有し、ワークホルダにより把持したワークを開口部を介して第１加工領域と、第２加工領域を挟んで第１加工領域とは反対側にある領域との間で搬送する搬送装置と、開閉可能であり、開口部を閉じることが可能なシャッタ部と、を備え、第１加工装置によるレーザ加工を行う際には、シャッタ部により開口部は閉じられ、且つワークホルダは第１加工領域内にてワークを把持し、第２加工装置による加工を行う際には、シャッタ部が開き、且つワークホルダが、ワークを把持した状態を維持しつつ、フレームの外に移動することにより、ワークを第１加工領域から第２加工領域まで搬送し、第２加工装置の加工工具は、搬送装置によるワークの搬送方向と交差する交差方向に移動可能である。
【０００７】
また、シャッタ部は、搬送装置の一部であるワークホルダを第２加工領域側から第１加工領域内に挿入可能な切り欠き部を備えてもよい。また、シャッタ部が閉じている時に、ワークホルダの厚みとプレートの厚みとの違いによる段差の部分が、搬送方向から見て、ワークホルダと切り欠き部との隙間に重なる構成としてもよい。また、シャッタ部は、開口部の上方から降下可能な上側シャッタ部と、開口部の下方から上昇可能な下側シャッタ部と、を備えてもよい。また、上側シャッタ部と下側シャッタ部とは、搬送装置によるワークの搬送方向にずれて配置されてもよい。また、上側シャッタ部及び下側シャッタ部は、上側シャッタ部の下部と、下側シャッタ部の上部とが重なる状態まで降下または上昇可能でもよい。また、搬送装置は、レーザヘッドから照射されるレーザ光を遮ることが可能な補助シャッタ部を備えてもよい。また、補助シャッタ部は、搬送装置が第１加工領域のワークを把持した際に突出する。また、補助シャッタ部は、搬送装置の下面側に配置されてもよい。
【０００８】
また、本発明に係る板材加工方法は、第１加工領域において静止状態の板状のワークに対して、水平面における一方向及びこの一方向に直交する方向に移動してワークを加工するレーザヘッドを有し、第１加工領域を囲むフレームにおいてワークが通過可能な開口部を備える第１加工装置と、第１加工領域とは別の第２加工領域において、ワークを加工する加工工具を有する第２加工装置と、ワークを把持するワークホルダを有し、ワークホルダにより把持したワークを開口部を介して第１加工領域と、第２加工領域を挟んで第１加工領域とは反対側にある領域との間で搬送する搬送装置と、開閉可能であり、開口部を閉じることが可能なシャッタ部と、を備える板材加工システムを用いた板材加工方法であって、第１加工装置によるレーザ加工を行う際には、シャッタ部により開口部は閉じられ、且つワークホルダは第１加工領域内にてワークを把持し、第２加工装置による加工を行う際には、シャッタ部が開き、且つワークホルダが、ワークを把持した状態を維持しつつ、フレームの外に移動することにより、ワークを第１加工領域から第２加工領域まで搬送し、第２加工装置の加工工具は、搬送装置によるワークの搬送方向と交差する交差方向に移動してワークに対して加工を行う。また、搬送装置がワークを把持した状態、及び搬送装置がワークを把持しない状態、のいずれかに対応してシャッタ部の動作を切り替えることを含むものでもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の板材加工システムによれば、第１加工装置と第２加工装置との間において、開口部を開閉可能なシャッタ部を備えるので、第１加工装置の開口部からのレーザ光の漏洩がシャッタ部により防止することができる。また、第１加工装置と第２加工装置との間にシャッタ部が配置されるので、システム全体としてコンパクト化を図ることができ、コストの増加を抑えつつ設置スペースを小さくすることができる。
【００１０】
また、シャッタ部は、開口部の上方から降下可能な上側シャッタ部と、開口部の下方から上昇可能な下側シャッタ部と、を備える場合、開口部の開閉を容易に行うことができる。また、開口部が大きいときにシャッタ部を上下に分割することによりシャッタ部を駆動する駆動部の負担を軽減できる。また、上側シャッタ部及び下側シャッタ部のうち少なくとも一方に、搬送装置の一部を挿入可能な切り欠き部を備える場合、搬送装置の一部がワークを保持した状態でレーザ加工する際、開口部において、搬送装置の一部の周囲を切り欠き部により隙間なく取り囲むことができるため、開口部からのレーザ光の漏洩をより効率よく防止できる。また、上側シャッタ部と下側シャッタ部とは、搬送装置によるワークの搬送方向にずれて配置される場合、上側シャッタ部の下方の端部と下側シャッタ部の上方の端部との形状が対応しなくても開口部からのレーザ光の漏洩を効率よく防止できる。また、上側シャッタ部及び下側シャッタ部は、上側シャッタ部の下部と、下側シャッタ部の上部とが重なる状態まで降下または上昇可能である場合、シャッタ部を閉じた際に、上側シャッタ部の下部と下側シャッタ部の上部とが重なるので、レーザ光の漏洩をより確実に防止できる。
【００１１】
また、搬送装置は、レーザヘッドから照射されるレーザ光を遮ることが可能な補助シャッタ部を備える場合、シャッタ部が閉じている場合でもわずかな隙間から漏洩するレーザ光を補助シャッタ部により遮るので、開口部から漏れたレーザ光が外部に漏洩するのを確実に防止できる。また、補助シャッタ部は、搬送装置が第１加工領域のワークを把持した際に突出する場合、搬送装置が移動する際に補助シャッタ部がじゃまになること防止し、かつ、搬送装置の一部がワークを保持した状態でレーザ加工する際には補助シャッタ部が突出することにより、開口部から漏れたレーザ光が外部に漏洩するのを確実に防止できる。また、補助シャッタ部は、搬送装置の下面側に配置される場合、搬送装置の下面側には比較的遮蔽物が少ないので、搬送装置の下面において開口部から漏れたレーザ光を補助シャッタ部により確実に遮ることができる。
【００１２】
本発明の板材加工方法によれば、第１加工装置と第２加工装置とを備える加工システムにおいて、第１加工装置の開口部からのレーザ光の漏洩を防止し、かつシステム全体としてコンパクト化を図ることでコストの増加を抑えつつ設置スペースを小さくすることができる。また、搬送装置がワークを把持した状態、及び搬送装置がワークを把持しない状態、のいずれかに対応してシャッタ部の動作を切り替えることを含む場合、ワークに対する把持の有無に応じて開口部を適切に閉じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る板材加工システムの要部を示す断面図である。
【図２】実施形態に係る板材加工システムの一例を示す平面図である。
【図３】第１加工装置の一例を示す斜視図である。
【図４】シャッタ部の一例を示し、（Ａ）は要部の斜視図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。
【図５】補助シャッタ部の一例を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は収納した状態の斜視図、（Ｃ）は突出した状態の斜視図である。
【図６】板材加工システムの動作の一例を示し、（Ａ）はワークを把持した図、（Ｂ）はシャッタ部を閉じた図である。
【図７】シャッタ部を閉じた状態について、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図である。
【図８】図６に続いて板材加工システムの動作の一例を示し、（Ａ）はフォーク装置でワークを支持した図、（Ｂ）はワークを搬送している図である。
【図９】シャッタ部を閉じた状態の他の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図、（Ｃ）は正面図である。
【図１０】シャッタ部の動作の一例を示す図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、シャッタ部の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水平面に平行な平面をＸＹ平面とする。このＸＹ平面に平行な任意の方向をＸ方向と表記し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。なお、後述するワークＷの搬送方向は、Ｙ方向とする。また、ＸＹ平面に垂直な方向を上下方向またはＺ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、適宜、図中の矢印の方向が＋側であり、矢印の方向とは反対の方向が−側であるものとして説明する。また、本明細書において上方は＋Ｚ側であり、下方は−Ｚ側である。
【００１５】
図１及び図２は、実施形態に係る板材加工システム１の一例を示す図である。図３は、第１加工装置２の一例を示す図である。板材加工システム１は、第１加工装置２と、第２加工装置３と、ワークＷを搬送する搬送装置４と、を備える。板材加工システム１は、例えば、金属製の矩形板状のワークＷに対して、第１加工装置２の第１加工領域Ｒ１でレーザ加工を行い、第２加工装置３の第２加工領域Ｒ２で成形加工を行う。第１加工装置２は、フレーム５に開口部６を備える。第２加工装置３は、フレーム７に開口部８を備える。搬送装置４は、ワークホルダ９によりワークＷを把持して、開口部６及び開口部８を介して、第１加工装置２と第２加工装置３との間においてワークＷを搬送する。
【００１６】
第１加工装置２は、第１加工領域Ｒ１において、ワークＷに対してレーザ加工を施すことにより、ワークＷの一部を所望の形状の製品に切断するレーザ加工機である。第１加工装置２は、フレーム５と、レーザヘッド１０と、ヘッド駆動部１１と、加工パレット１２と、を備える。
【００１７】
レーザヘッド１０は、下方にレーザ光を射出する射出部（不図示）を有する。レーザヘッド１０は、光ファイバなどの光伝送体（不図示）を介してレーザ光源（不図示）に接続される。レーザ光源としては、例えばファイバーレーザなどの固体レーザの光源が用いられる。これにより、例えば炭酸ガスレーザなどに比べて熱密度の高いレーザ光が得られるため、高速で切断等を行うことが可能となる。
【００１８】
レーザヘッド１０は、ヘッド駆動部１１により、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能である。なお、レーザヘッド１０がＸ方向及びＹ方向に移動する範囲を含んで第１加工領域Ｒ１が設定される。第１加工装置２は、第１加工領域Ｒ１に配置されたワークＷに対してレーザヘッド１０を移動させて加工を行うので、ワークＷの加工を高速で行うことができる。
【００１９】
ヘッド駆動部１１は、ガントリー１１ａと、スライダ１１ｂと、昇降部１１ｃとを有する。ガントリー１１ａは、Ｙ方向に沿って配置され、一対のガイドレール１１ｄ上に配置される。一対のガイドレール１１ｄは、第１加工領域Ｒ１をＹ方向に挟んでＸ方向に沿って互いに平行に配置されるように、後述するメインフレーム５ａ上面側に形成される。ヘッド駆動部１１は、例えばボールねじ機構など、ガントリー１１ａをＸ方向に移動させる不図示の駆動機構を有する。ガントリー１１ａは、この駆動機構により、ガイドレール１１ｄに沿ってＸ方向に移動可能である。
【００２０】
ガントリー１１ａの上面（＋Ｚ側の面）には、ガイド１１ｅが設けられる。ガイド１１ｅは、Ｙ方向に沿って形成され、スライダ１１ｂを案内する。スライダ１１ｂは、ガントリー１１ａの上面から−Ｘ側の面にわたって配置される。ヘッド駆動部１１は、例えばボールねじ機構など、スライダ１１ｂをＹ方向に移動させる不図示の駆動機構を有する。スライダ１１ｂは、この駆動機構により、ガイド１１ｅに沿ってＹ方向に移動可能である。なお、スライダ１１ｂを案内するガイドが、ガントリー１１ａの−Ｘ側の面に形成されてもよい。
【００２１】
スライダ１１ｂの−Ｘ側の面には、ガイド１１ｆが設けられる。ガイド１１ｆは、上下方向に沿って形成され、昇降部１１ｃを案内する。昇降部１１ｃは、スライダ１１ｂの−Ｘ側の面上に配置される。ヘッド駆動部１１は、例えばボールねじ機構など、昇降部１１ｃを上下方向に移動させる不図示の駆動機構を有する。昇降部１１ｃは、この駆動機構により、ガイド１１ｆに沿って上下方向に移動可能である。
【００２２】
上記レーザヘッド１０は、昇降部１１ｃの下部に保持される。ガントリー１１ａがＸ方向に移動することでレーザヘッド１０、スライダ１１ｂ及び昇降部１１ｃが一体となりＸ方向に移動する。スライダ１１ｂがＹ方向に移動することでレーザヘッド１０及び昇降部１１ｃが一体となりＹ方向に移動する。昇降部１１ｃが上下方向に移動することでレーザヘッド１０が上下方向に移動する。これにより、レーザヘッド１０は、第１加工領域Ｒ１の上方をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能である。なお、ヘッド駆動部１１は、上記した構成に限定されない。例えば、ロボットアームによりレーザヘッド１０をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させるものでもよい。また、レーザヘッド１０を移動させる代わりに、ワークＷを移動させてもよいし、レーザヘッド１０及びワークＷの双方を移動させてもよい。
【００２３】
加工パレット１２は、ワークＷを載置し、第１加工領域Ｒ１に対してワークＷを搬入または搬出する。加工パレット１２は、不図示の駆動機構によりＸ方向に移動し、第１加工装置２の内部と外部との間を移動可能である。また、加工パレット１２は、第１加工領域Ｒ１において、ワークＷを支持するテーブルとしても機能する。加工パレット１２は、例えば、後述する下部フレーム５ｂに備えるレール等の上に載置される。
【００２４】
加工パレット１２は、ベースプレート１２ａ及び支持プレート１２ｂを有する。支持プレート１２ｂは、矩形状のベースプレート１２ａの上面に立った状態でＸ方向に並んで配置される（図３参照）。支持プレート１２ｂは、その上端部でワークＷの下面を支持する。支持プレート１２ｂは、Ｘ方向に並んで複数設けられる。各支持プレート１２ｂの上端部は、例えば鋸歯状に形成される。これにより、各支持プレート１２ｂは、ワークＷに対する接触面積を小さくし、レーザ加工によってワークＷが支持プレート１２ｂに溶着することを抑制することができる。各支持プレート１２ｂの上端部は、ベースプレート１２ａからの高さが（Ｚ方向の位置）が同一となるように形成される。
【００２５】
複数の支持プレート１２ｂの上には、ワークＷが載置される。各支持プレート１２ｂの上端部の高さが同一であるため、ワークＷは、ほぼ水平に載置される。なお、各支持プレート１２ｂの上端部は、図示のような鋸歯状とすることに限定されず、例えば、剣山状や波形状としてもよい。また、加工パレット１２は、複数の支持プレート１２ｂを用いることに限定されず、例えば、複数のピンがベースプレート１２ａ上に起立した状態で配置されたものでもよい。
【００２６】
第１加工領域Ｒ１は、フレーム５により囲まれるように設定される。図３に示すように、フレーム５は、上下方向に起立しかつＸ方向に伸びる板状の２つのメインフレーム５ａと、２つのメインフレーム５ａの下部において両者を連結する下部フレーム５ｂと、を備える。メインフレーム５ａは、第１加工領域の＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに、Ｘ方向に沿って配置され、ヘッド駆動部１１を支持する。下部フレーム５ｂは、第１加工領域Ｒ１の下部に配置され、加工パレット１２を支持する。なお、フレーム５の構成は任意であり、メインフレーム５ａや下部フレーム５ｂ形状、大きさ及び数は、任意である。また、フレーム５は、加工パレット１２を昇降させるための昇降装置を備えてもよい。
【００２７】
−Ｙ側に配置されたメインフレーム５ａは、ワークＷ及び後述する搬送装置４の一部が通過可能な開口部６を備える。ワークＷは、この開口部６を介して、搬送装置４により、第１加工領域Ｒ１と第２加工領域Ｒ２との間を搬送される。開口部６は、−Ｙ方向から見てＸ方向に長い矩形状であって、Ｙ方向に貫通する形状である。なお、開口部６の形状は、ワークＷが通過可能であれば特に限定するものではなく、任意の形状とすることができる。
【００２８】
図１に示すように、開口部６は、開閉可能なシャッタ部２０を備える。シャッタ部２０は、開口部６の上方から下降可能な上側シャッタ部２１と、開口部６の下方から上昇可能な下側シャッタ部２２とを備える。上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２は、それぞれレーザ光を遮断または減光することが可能な材質で形成され、例えば金属や樹脂などで形成される。これにより、シャッタ部２０は、開口部６からレーザ光が外部に漏洩することを防止することが可能である。また、シャッタ部２０は、ワークＷのレーザ加工の際に生じる溶着物が開口部６を介して外部に飛散することを防止する。
【００２９】
なお、本実施形態では、シャッタ部２０は、メインフレーム５ａの＋Ｙ側（第１加工装置２の内側）の開口部６付近に設けられているが、開口部６を塞ぐことができれば、任意の位置に設けられてもよい。例えば、シャッタ部２０は、メインフレーム５ａの−Ｙ側（第１加工装置２の外側）に設けられてもよい。なお、シャッタ部２０は、第１加工領域Ｒ１により近い位置に設けられることにより、第１加工領域Ｒ１から漏れるレーザ光の照射やワークＷの溶出物の飛散を効率よく防止できる。
【００３０】
なお、シャッタ部２０は、メインフレーム５ａに設けられることに限定されず、例えば、第１加工装置２を囲むような不図示のカバー等に設けられてもよい。また、例えば、第２加工装置３が第１加工装置２に対してＸ方向に並んで配置される場合、第２加工装置３の＋Ｙ側にシャッタ部２０が設けられてもよい。なお、シャッタ部２０の詳細については後述する。
【００３１】
第１加工装置２は、加工パレット１２に載置されたワークＷの端部を持ち上げるためのワークリフタ２５を備える。ワークリフタ２５は、メインフレーム５ａの開口部６の下部に設けられる。なお、ワークリフタ２５を備えるか否かは任意である。
【００３２】
第２加工装置３は、ワークＷに対して、例えば、成形加工、タップ加工等を行う。第２加工装置３は、フレーム７と、加工工具２６とを備える。第２加工装置３は、第１加工装置２と、後述する固定テーブル３４との間に配置される。加工工具２６は、開口部８を挟んだ上下のそれぞれに、例えば支持ブロックによって保持されている。この支持ブロックは、異なる加工または同種の加工を行う複数の加工工具２６を保持可能である。加工工具２６は、例えば、プレス工具やタップ工具である。
【００３３】
プレス工具は、ワークＷに対して成形加工を行う。また、タップ工具は、例えば、ワークＷにねじ穴を形成するタップ加工を行う。なお、加工工具２６として、プレス工具やタップ工具以外の工具が使用されてもよい。フレーム７の−Ｙ側の面には、加工工具２６をＸ方向に案内するための不図示のガイドを備える。このガイドは、Ｘ方向に延びており、加工工具２６をＸ方向に沿って案内する。また、加工工具２６は、不図示の駆動装置により、Ｘ方向に移動し、また、ワークＷに対して加工を行う。
【００３４】
フレーム７の中央部分は、ワークＷ及び搬送装置４の一部が通過可能な開口部８が設けられる。開口部８は、例えば−Ｙ方向から見てＸ方向に長い矩形状であり、Ｙ方向に貫通する形状である。なお、第１加工装置２のフレーム５に備える開口部６と、第２加工装置３のフレーム７に備える開口部８と、は同一の形状でもよく、また、異なる形状でもよい。フレーム７は、第１加工装置２と後述する固定テーブル３４との間に配置される。フレーム７は、起立した板状の部材であって、その長手方向がＸ方向と平行になるように配置される。なお、フレーム７の形状は特に限定されず、例えば門型などの形状であってもよい。なお、上記したように、フレーム７の開口部８にシャッタ部２０が設けられてもよい。
【００３５】
第２加工装置３は、加工工具２６によりワークＷを加工する領域として第２加工領域Ｒ２を有する。第２加工領域Ｒ２は、第１加工領域Ｒ１の−Ｙ側に配置される。この第２加工領域Ｒ２において、ワークＷが後述する搬送装置４によってＹ方向に搬送され、かつ、加工工具２６がＸ方向に移動することにより、ワークＷの任意の部分に加工工具２６を位置決めすることができる。
【００３６】
搬送装置４は、第１加工装置２及び第２加工装置３に跨ってワークＷをＹ方向に搬送する。搬送装置４は、ワークホルダ９と、キャリッジ２９と、プレート３０と、補助シャッタ部３１とを、有する。搬送装置４は、ワークホルダ９によって、ワークＷを保持した状態でキャリッジ２９がＹ方向に移動することにより、ワークをＹ方向に搬送する。
【００３７】
キャリッジ２９は、不図示の駆動装置により一対のガイド３３に沿ってＹ方向に移動可能に形成される。駆動装置としては、例えばボールねじ機構やリニアモータなどが用いられる。キャリッジ２９がＹ方向に移動することにより、搬送装置４がＹ方向に移動する。プレート３０は、上方から見て、矩形状に形成され、キャリッジ２９の＋Ｙ側の側面に固定される。プレート３０のＸ方向の長さは、ワークＷのＸ方向の長さに対応して設定される。プレート３０のＹ方向の長さは、キャリッジ２９が第２加工装置３の−Ｙ側に近接した際、ワークホルダ９がワークＷを把持可能な長さに設定される。
【００３８】
ワークホルダ９は、プレート３０の＋Ｙ側において、Ｘ方向に間隔を空けて３箇所に設けられる。各ワークホルダ９は、プレート３０から＋Ｙ側に突出して設けられる。各ワークホルダ９は、不図示の駆動装置によりワークＷの端部を把持または解放可能な構成が採用される。なお、ワークホルダ９の個数は任意であり、例えば、１個、２個または４個以上であってもよい。ワークホルダ９は、ワークＷを把持するものに代えて、ワークＷの一部を吸着するものが使用されてもよい。
【００３９】
搬送装置４は、ワークホルダ９によってワークＷを保持した状態でＹ方向に移動することにより、ワークＷをＹ方向に搬送する。第２加工領域Ｒ２は、搬送装置４によるワークＷの搬送経路の一部に配置される。これにより、搬送装置４は、ワークＷを第１加工領域Ｒ１及び第２加工領域Ｒ２のそれぞれに搬送できる。また、搬送装置４は、ワークホルダ９により第１加工領域Ｒ１のワークＷを保持する。これにより、第１加工装置２において加工時にワークＷの位置ズレを防止し、レーザヘッド１０による加工位置の精度を確保することができる。
【００４０】
補助シャッタ部３１は、レーザヘッド１０から照射され、開口部６から漏れたレーザ光を遮るように形成される。補助シャッタ部３１は、図１に示すように、搬送装置４の下面側に形成される。補助シャッタ部３１は、レーザ光を遮断または減光することが可能な材質で形成され、例えば金属や樹脂などで形成される。補助シャッタ部３１は、搬送装置４のプレート３０の下面に回転可能に形成され、駆動装置３２（図５参照）により回転し、プレート３０の下面に沿った収納状態と、プレート３０から下方に突出した突出状態と、の間を回転する。なお、補助シャッタ部３１の詳細については後述する。
【００４１】
板材加工システム１は、図２に示すように、第１加工領域Ｒ１におけるワークＷの支持装置であるフォーク装置２７を備える。フォーク装置２７は、第１加工装置２から第２加工装置３へワークＷを搬送する際、ワークＷを支持する。フォーク装置は、基部２７ａと、腕部２７ｂとを有する。基部２７ａは、Ｘ方向に延びて形成される。腕部２７ｂは、棒状であり、基部２７ａの上面にＸ方向に複数並んで設けられる。フォーク装置の腕部２７ｂと後述する固定テーブル３４の棒状部３４ｂとは、交互に配置される。
【００４２】
フォーク装置２７の腕部２７ｂの上面には、不図示の樹脂製のブラシ部が所定間隔で設けられる。このブラシ部は、ワークＷの搬送時の抵抗を低減し、ワークＷの下面に傷が付くのを抑制する。なお、ブラシ部に代えて、複数のフリーボールベアリング（ボールが全方向に転動可能）が配置されてもよい。フォーク装置２７は、不図示の駆動装置及び不図示のガイドを備え、フォーク装置２７の少なくとも一部を待機領域Ｒ３（図２参照）から第１加工領域Ｒ１に対して進退可能である。ただし、ワークＷの支持装置としてフォーク装置２７を用いることに限定されず、他の支持装置が使用されてもよい。なお、待機領域Ｒ３は、第２加工領域Ｒ２の−Ｙ側に設定される。また、第２加工領域Ｒ２は、第１加工領域Ｒ１と待機領域Ｒ３との間に配置される。
【００４３】
板材加工システム１は、図２に示すように、固定テーブル３４を備える。固定テーブル３４は、待機領域Ｒ３に設けられる。固定テーブル３４は、Ｘ方向に延びる棒状の支持部３４ａと、支持部３４ａ上から＋Ｙ側に延びる複数の棒状部３４ｂと、を備える。複数の棒状部３４ｂのＸ方向のピッチは、フォーク装置２７の腕部２７ｂにおけるＸ方向のピッチとほぼ同様に設定される。各棒状部３４ｂの上面には、不図示のブラシ部やフリーボールベアリングが設けられ、ワークＷの搬送時の抵抗を低減してワークＷの下面に傷が付くことを抑制する。
【００４４】
板材加工システム１は、不図示の制御部を有する。制御部は、例えば、第１加工装置２のレーザヘッド１０の位置やレーザの出力、シャッタ部２０の駆動、補助シャッタ部３１の駆動、フォーク装置２７の駆動、搬送装置４の駆動、ワークホルダ９の保持または解放、第２加工装置３の加工工具２６の位置決めや加工動作等を制御する。
【００４５】
図４は、シャッタ部２０が開いた状態の一例を示す図である。図４（Ａ）は、第１加工領域Ｒ１側から見たシャッタ部２０の一部を示す斜視図、図４（Ｂ）は、第１加工領域Ｒ１側から見たシャッタ部２０を示す正面図である。図４（Ｃ）は、シャッタ部２０を含んだ断面を−Ｘ方向から見た図である。
【００４６】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、上側シャッタ部２１は、開口部６の上方から−Ｚ側に下降可能に形成される。下側シャッタ部２２は、開口部６の下方から＋Ｚ側に上昇可能に形成される。上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２は、それぞれ、一対の駆動装置２４ａ及び一対のガイド２４ｂを備える。駆動装置２４ａとしては、例えば、エアシリンダ装置やボールねじ機構などが用いられる。上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２は、矩形の板状に形成される。上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２は、Ｘ方向の長さが開口部６のＸ方向の長さよりも大きく形成される。なお、上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２の形状、大きさは任意である。例えば、上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２は、Ｘ方向の長さが開口部６のＸ方向の長さよりも短くてもよく、他のシャッタと複合させて開口部６を遮蔽してもよい。また、上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２の形状、大きさはほぼ同一であってもよく、また異なってもよい。
【００４７】
下側シャッタ部２２は、ワークホルダ９の一部を挿入可能な切り欠き部２３ａを備える。これにより、ワークホルダ９がワークＷを保持した状態でレーザ加工する際、下側シャッタ部２２を上昇させることにより、切り欠き部２３ａがワークホルダ９の周囲を隙間なく取り囲むことができるため、開口部６からのレーザ光の漏洩を防止できる。また、第１加工装置２がワークリフタ２５を備える場合、下側シャッタ部２２は、ワークリフタ２５を挿入可能な切り欠き部２３ｂを備える。
【００４８】
図４（Ｃ）に示すように、上側シャッタ部２１と下側シャッタ部２２とは、搬送装置４によるワークの搬送方向（Ｙ方向）にずれた位置に配置される。上側シャッタ部２１と下側シャッタ部２２とをＹ方向にずらすことにより、シャッタ部２０と閉じた際に、上側シャッタ部２１の下部と下側シャッタ部２２の上部とを重ねた状態とすることが可能となる。これにより、レーザ光が外部に漏れるのを確実に防止できる。なお、上側シャッタ部２１と下側シャッタ部２２は、同一のＸＺ面に配置することもできる。この場合、切り欠き部以外の上側シャッタ部２１の下端部と下側シャッタ部２２の上端部とが隙間なく付き合わされるように形成される。
【００４９】
図５は、補助シャッタ部３１の一例を示す図である。図５（Ａ）は、−Ｘ方向から見た図である。図５（Ｂ）は補助シャッタ部３１が収容された状態を示す斜視図である。図５（Ｃ）は補助シャッタ部３１を突出した状態を示す斜視図である。図５（Ａ）に示すように、補助シャッタ部３１は、駆動装置３２に駆動され、プレート３０の下面側に、Ｘ方向に並行な軸を中心に回転可能である。補助シャッタ部３１は、図５（Ｂ）に示すように、搬送装置が移動する際は、プレート３０下面側の収容部３０ａに配置される。補助シャッタ部３１が収納されたプレート３０下面側は、ＸＹ面に対して水平となる。これにより、搬送装置４の移動をスムースに行うことができる。
【００５０】
また、ワークホルダ９が第１加工領域Ｒ１のワークＷを把持してレーザ加工を行う際、補助シャッタ部３１は、メインフレーム５ａとフレーム７との間に位置する。このとき、補助シャッタ部３１は、図５（Ｃ）に示すように、プレート３０の下面側から下方へ向けて突出する。補助シャッタ部３１は、矩形の板状であり、例えば、Ｘ方向の長さが開口部６に対応する大きさに設定される。これにより、シャッタ部２０を閉じた開口部６から漏れたレーザ光を確実に遮ることができる。特に、搬送装置４の下方は、漏れたレーザ光を遮る構造物が少ない場合があり、補助シャッタ部３１によってレーザ光が外部に漏洩するのを効率よく防止する。なお、補助シャッタ部３１の形状、大きさ及び位置は任意である。
【００５１】
次に、本実施形態に係る板材加工方法について、板材加工システム１の動作に関する図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、第１加工領域Ｒ１に配置された板状のワークＷに対して相対的に移動してワークＷを加工するレーザヘッド１０を有し、第１加工領域Ｒ１を囲むフレーム５においてワークＷが通過可能な開口部６を備える第１加工装置２と、開口部６を介してワークＷを把持して搬送可能な搬送装置４と、搬送装置４により開口部６から搬送されるワークＷの搬送途中に設定された第２加工領域Ｒ２において、ワークＷを加工する加工工具２６を有する第２加工装置３と、を備える板材加工システム１を用いた板材加工方法であって、レーザヘッド１０からレーザ光を照射する際に、開口部６をシャッタ部２０により閉じることを含む、板材加工方法を実施している。ただし、以下の説明は一例であって、動作を限定するものではない。
【００５２】
図６及び図８は、板材加工システム１の動作を示す図である。図７は、シャッタ部２０の状態を示す図である。図６（Ａ）に示すように、ワークＷを載置した加工パレット１２が第１加工装置２に搬入された後、搬送装置４が＋Ｙ方向に移動して、ワークホルダ９によりワークＷの端部を保持する。これにより、ワークＷは第１加工領域Ｒ１において位置決めされ、レーザ加工時において位置ズレが防止される。続いて、図６（Ｂ）に示すように、下側シャッタ部２２を上昇させて、開口部６を閉じる。また、補助シャッタ部３１を下方に突出させる。
【００５３】
このとき、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、下側シャッタ部２２は駆動装置２４ａによりガイド２４ｂに沿って上昇する。図７（Ａ）は、第１加工領域Ｒ１から見た斜視図であり、図７（Ｂ）は正面図である。下側シャッタ部２２が上昇した際に、下側シャッタ部２２の切り欠き部２３ａにワークホルダ９が入り込み、また、切り欠き部２３ｂにワークリフタ２５が入り込んだ状態となる。また、ワークホルダ９の上面は、上側シャッタ部２１とわずかに隙間があいた状態となっている。この隙間から漏出するレーザ光は、プレート３０により遮られるようになっている。これにより、ワークホルダ９によってワークＷを把持しているときでも開口部６を閉じることが可能となる。
【００５４】
続いて、第１加工装置２は、レーザヘッド１０をワークＷに対して相対的に移動させ、レーザ光を照射することによりワークＷを加工する。このとき、開口部６は上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２、ワークホルダ９、及びプレート３０により閉じているため、レーザ光が外部に漏洩するのを防止している。また、これら切り欠き部２３ａ、２３ｂによってワークホルダ９を囲んだ場合であっても、隙間から搬送装置４の下方にレーザ光が漏れる場合がある。この場合、隙間から漏れて搬送装置４の下方を進むレーザ光は、補助シャッタ部３１により遮られるため、外部に漏れないようにすることができる。
【００５５】
次に、第１加工装置２によるレーザ加工が行われた後、図８（Ａ）に示すように、下側シャッタ部２２を下降させて、開口部６を開いた状態とする。続いて、フォーク装置２７を待機領域Ｒ３（図２参照）から＋Ｙ方向に移動して、腕部２７ｂをワークＷの下方に配置した後に加工パレット１２を下降させる。これにより、ワークＷは加工パレット１２の支持プレート１２ｂ上から腕部２７ｂ上に移載される。
【００５６】
次に、図８（Ｂ）に示すように、搬送装置４を−Ｙ方向に移動することにより、ワークホルダ９によって把持されたワークＷは、開口部６を介して−Ｙ方向に搬送させる。このワークＷの搬送途中において、ワークＷの所定部分を第２加工領域Ｒ２において位置決めし、加工工具２６によってワークＷの所定部分に成形加工やタップ加工を行うことが可能である。その後、ワークＷは、待機領域Ｒ３に搬送された後、他の搬送装置によって外部に搬送されてもよく、また、再度＋Ｙ方向に搬送されて第１加工装置２によってレーザ加工が行われてもよい。この場合においても上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２により、開口部６を閉じた状態とする。また、再度レーザ加工を行ったワークＷは、加工パレット１２に載置された状態で第１加工装置２の外側に搬送されてもよい。
【００５７】
上記では、第１加工装置２において、ワークＷをワークホルダ９により保持した状態でレーザ加工しているが、ワークＷをワークホルダ９により保持しない状態でレーザ加工する場合がある。図９は、シャッタ部を閉じた状態の他の例を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図、（Ｃ）は正面図である。図９（Ａ）は、ワークＷをワークホルダ９により保持しない状態でレーザ加工する場合を示している。図９（Ｂ）は、第１加工領域Ｒ１から見た斜視図であり、図９（Ｂ）は正面図である。
【００５８】
図９（Ａ）に示すように、ワークＷは加工パレット１２に載置されて第１加工領域Ｒ１に搬入される。続いて、搬送装置４のワークホルダ９による把持を行わないまま、上側シャッタ部２１を下降させ、かつ、下側シャッタ部２２を上昇させ、開口部６を閉じる。このとき、図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、上側シャッタ部２１が駆動装置２４ａによりガイド２４ｂに沿って下降し、下側シャッタ部２２が駆動装置２４ａによりガイド２４ｂに沿って上昇するが、上側シャッタ部２１で切り欠き部２３ａを覆う位置まで、上側シャッタ部２１の下降及び下側シャッタ部２２の上昇のうち一方または双方を行う。これにより、上側シャッタ部２１の下部と下側シャッタ部２２の上部とは、Ｙ方向から見て、重なった状態となる。
【００５９】
この状態でワークＷをレーザ光により加工した場合でも、レーザ光が切り欠き部２３ａを介して外部に漏れるのを防止できる。なお、切り欠き部２３ｂの一部は上側シャッタ部２１で覆われずに露出するが、この部分にはワークリフタ２５の先端が挿入されるため、レーザ光が外部に漏れるのを防止している。なお、ワークリフタ２５の先端が切り欠き部２３ｂに挿入されない場合は、切り欠き部２３ｂを覆うように上側シャッタ部２１を下降させ、または下側シャッタ部２２を上昇させてもよい。
【００６０】
上記したように、上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２は、ワークＷをワークホルダ９により保持する場合と、保持しない場合とで動作が切り替えられる。図１０は、上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２の動作の一例を示す図である。図１０（Ａ）は、ワークＷをワークホルダ９により保持せずにレーザ加工する場合の動作であり、上記した図９に示すように、上側シャッタ部２１を下降させ、かつ、下側シャッタ部２２を上昇させて開口部６を閉じている。
【００６１】
また、図１０（Ｂ）は、ワークＷをワークホルダ９により保持してレーザ加工する場合の動作であり、上記した図７に示すように、下側シャッタ部２２のみを上昇させて開口部６を閉じている。このとき、下側シャッタ部２２の切り欠き部２３ａにはワークホルダ９が嵌まり込んでおり、ワークホルダ９を含めて開口部６を閉じている。また、図１０（Ｃ）は、ワークＷを搬送する場合の動作であり、上記した図８に示すように、下側シャッタ部２２を下降させてワークＷ（不図示）の通過を許容するように開口部６を開放している。なお、このような上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２に対する動作の切り替えは、例えば、不図示の制御部により制御される。
【００６２】
このように、本実施形態によれば、第１加工装置２のフレーム５に形成された開口部６にシャッタ部２０を備えるため、レーザ加工時に、開口部６からレーザ光が漏洩することを防止できる。また、システム全体をカバー等で覆う必要がないので板材加工システムを小型化することができる。また、シャッタ部２０によって、レーザ加工時に生じる溶着物の飛散を防ぐことができる。
【００６３】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、シャッタ部の他の例を示す図である。上記した実施形態では、下側シャッタ部２２に切り欠き部２３ａ、２３ｂを備えるが、これに限定されない。図１１（Ａ）に示すように、切り欠き部２３ａ、２３ｂは、上側シャッタ部２１に備えてもよい。上側シャッタ部２１は、下部の所定位置にワークホルダ９やワークリフタ２５に対応して切り欠き部２３ａ、２３ｂが形成される。
【００６４】
また、図１１（Ｂ）に示すように、切り欠き部２３ａ、２３ｂは、上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２の双方に備えてもよい。上側シャッタ部２１の下部及び下側シャッタ部２２の上部には、それぞれ所定位置にワークホルダ９やワークリフタ２５に対応して切り欠き部２３ａ、２３ｂが形成される。なお、上側シャッタ部２１の切り欠き部２３ａ、２３ｂ、及び下側シャッタ部２２の切り欠き部２３ａ、２３ｂは、両者によってワークホルダ９等を囲むので、上下方向の長さを短くすることができる。また、上側シャッタ部２１の切り欠き部２３ａ、２３ｂと、下側シャッタ部２２の切り欠き部２３ａ、２３ｂと、が上下方向に同一の長さであることに限定されず、異なってもよい。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態では、シャッタ部２０（上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２）がＸ方向に延びた１枚の板状部材で形成されるが、シャッタ部２０をＸ方向に分割してそれぞれ上下方向に駆動するものでもよい。
【００６６】
また、上記した実施形態では、上側シャッタ部２１及び下側シャッタ部２２に切り欠き部２３ａ、２３ｂが形成されるが、切り欠き部２３ａ、２３ｂが形成されないものでもよい。また、上記した実施形態では、補助シャッタ部３１が搬送装置４の下面側に形成されるが、搬送装置４の上面側に形成されてもよく、また、搬送装置４の上面側及び下面側の双方に形成されてもよい。また、補助シャッタ部３１は、Ｘ方向に延びた１枚の板状部材で形成されるが、補助シャッタ部３１をＸ方向に分割してそれぞれ突出可能に駆動するものでもよい。
【符号の説明】
【００６７】
Ｒ１・・・第１加工領域
Ｒ２・・・第２加工領域
Ｗ・・・ワーク
１・・・板材加工システム
２・・・第１加工装置
３・・・第２加工装置
４・・・搬送装置
５・・・フレーム
６・・・開口部
１０・・・レーザヘッド
２０・・・シャッタ部
２１・・・上側シャッタ部
２２・・・下側シャッタ部
２３・・・切り欠き部
２６・・・加工工具
３１・・・補助シャッタ部
【図１】
0006582631.tif 000002
【図２】
0006582631.tif 000003
【図３】
0006582631.tif 000004
【図４】
0006582631.tif 000005
【図５】
0006582631.tif 000006
【図６】
0006582631.tif 000007
【図７】
0006582631.tif 000008
【図８】
0006582631.tif 000009
【図９】
0006582631.tif 000010
【図１０】
0006582631.tif 000011
【図１１】
0006582631.tif 000012