(57)【要約】【解決手段】板状の被加工物２から閉ループの輪郭を有する製品３を切断するに当って、複数のミクロジョイントＭ２を設けるようにしている。各ミクロジョイントＭ２を形成する際には、加工ヘッド４を傾斜させて被加工物２にレーザ光線を照射するようにしている。これにより、断面が三角形で、かつ上端Ｍ２ａが被加工物２の表面２Ａよりも退没したミクロジョイントＭ２が形成される。【効果】本発明によれば、ミクロジョイントＭ２を切り離して製品３を残材から分離する作業、および分離後のミクロジョイント部分のバリ取り作業をきわめて簡単に行なうことができる。【選択図】　　図６
2004105990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被加工物を切断加工する加工ヘッドを用いて、微小な切り残し部であるミクロジョイントを形成して上記被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出す切断加工方法において、
上記製品の輪郭に沿うミクロジョイントの一側を形成する際の加工ヘッドによる加工角度と他側を形成する際の加工角度との少なくともいずれか一方を、被加工物の表面と垂直となる垂直線より傾斜させて、被加工物の表面側となる端部が該被加工物の表面よりも退没したミクロジョイントを形成することを特徴とする切断加工方法。
【請求項２】
傾斜角度を調整可能であって、かつ板状の被加工物を所要の形状に切断可能な加工ヘッドと、この加工ヘッドの作動を制御する制御装置とを備え、被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出すように構成した切断加工装置において、
上記制御装置により、上記製品の輪郭に沿うミクロジョイントの一側を形成する際の加工ヘッドによる加工角度と他側を形成する際の加工角度との少なくともいずれか一方を、被加工物の表面と垂直となる垂直線より傾斜させて、被加工物の表面側となる端部が該被加工物の表面よりも退没したミクロジョイントを形成することを特徴とする切断加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は切断加工方法および切断加工装置に関し、より詳しくは、板状の被加工物から製品を切り出すに際してミクロジョイント（小さな切り残し部）を設けるようにした切断加工方法および切断加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばレーザ加工機によって板状の被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出す場合には、上記製品の輪郭における複数箇所を僅かに切断しないで残すようにしている。この切断しない切り残し部は従来からミクロジョイントと称されている。
このように、閉ループの輪郭を有する製品を被加工物から切り出す場合には、上述した複数のミクロジョイントを残すことにより、製品が被加工物の残材から分離して落下しないようにしている（例えば、特許文献１参照）。これによって、製品が落下することによる損傷を防止するとともに、レーザ切断時の火花によって製品が損傷するのを防止するようにしている。
【特許文献１】特開平２−１４５３００号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように従来の切断加工方法においては、被加工物をレーザ切断する際にミクロジョイントを設けていたので、次のような欠点があった。すなわち、切断加工が完了した後に、複数のミクロジョイントを切断して残材から製品を分離させる作業が必要になり、さらにその後に製品の輪郭部分に残ったミクロジョイントであったバリを取り除く仕上げ作業が必要となっていた。そして、このような切断加工後の分離作業及び仕上げ作業は、製品部分を損傷させないようにするために、熟練を要するという欠点があった。
そこで、本発明は、切断加工後の分離作業および仕上げ作業を容易に行なうことが可能な切断加工方法及び切断加工装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、請求項１に記載した第１の本発明は、板状の被加工物を切断加工する加工ヘッドを用いて、微小な切り残し部であるミクロジョイントを形成して上記被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出す切断加工方法において、
上記製品の輪郭に沿うミクロジョイントの一側を形成する際の加工ヘッドによる加工角度と他側を形成する際の加工角度との少なくともいずれか一方を、被加工物の表面と垂直となる垂直線より傾斜させて、被加工物の表面側となる端部が該被加工物の表面よりも退没したミクロジョイントを形成するようにしたものである。
また、請求項２に記載した第２の本発明は、傾斜角度を調整可能であって、かつ板状の被加工物を所要の形状に切断可能な加工ヘッドと、この加工ヘッドの作動を制御する制御装置とを備え、被加工物から閉ループの輪郭を有する製品を切り出すように構成した切断加工装置において、
上記制御装置により、上記製品の輪郭に沿うミクロジョイントの一側を形成する際の加工ヘッドによる加工角度と他側を形成する際の加工角度との少なくともいずれか一方を、被加工物の表面と垂直となる垂直線より傾斜させて、被加工物の表面側となる端部が該被加工物の表面よりも退没したミクロジョイントを形成するようにしたものである。
このような構成によれば、ミクロジョイントを設けるにも拘らず、該ミクロジョイントは、その端部が被加工物の表面よりも退没している。つまり、切断加工後に製品を表面側から見た際に、製品における閉ループの輪郭は連続的に切断されることになる。
そのため、ミクロジョイントを切り離して製品を残材から分離する作業、およびその後のミクロジョイント部分のバリ取り作業をきわめて容易に行なうことができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において１は切断加工装置であり、この切断加工装置１は板状の被加工物２に切断加工を施して所要の形状の製品３を切り出すことができる。図３に示すように、切断加工装置１によって被加工物２から切り出す製品３、３は閉ループの輪郭Ｒ１、Ｒ２を備えている。後述する加工ヘッド４によって製品３の輪郭Ｒ１、Ｒ２である切断線に沿って被加工物２に切断加工を施すようにしている。
切断加工装置１は、従来公知の構成を備えた３次元５軸レーザ加工機５と、製品３の図面データを作成する従来公知のＣＡＤ装置６と、ＣＡＤ装置６で作成した製品３の図面データをもとにして、被加工物２から製品３を切り出すために必要な３次元５軸レーザ加工機５の加工データを作成するＣＡＭ装置７とを備えている。
【０００６】
ＣＡＤ装置６は従来公知のものと同じであり、このＣＡＤ装置６によって製品３の図面データが作成される。そして、このＣＡＤ装置６で作成された製品３の図面データは、ＣＡＭ装置７に送信されるようになっている。ＣＡＤ装置６で作成された製品３の図面データがＣＡＭ装置７に送信されると、それを基にして該製品３を切り出すために必要なレーザ加工機５の作動を制御する加工データが作成される。つまり、製品３の輪郭を構成する複数の線に応じた加工データがＣＡＭ装置７で作成される。
【０００７】
３次元５軸レーザ加工機５は、被加工物２を載置して水平面のＸ方向に移動可能に設けた加工テーブル８と、水平面における上記Ｘ方向と直交するＹ方向に移動可能に設けた可動ケーシング９と、レーザ光線を発振するレーザ発振器１１と、上記可動ケーシング９における下部にＺ方向（鉛直方向）に昇降自在に取付けられて被加工物２にレーザ光線を照射して切断加工を施す上記加工ヘッド４とを備えている。
被加工物２は金属製で板状に形成されており、この被加工物２が加工テーブル８上に載置されると、クランプ１２により被加工物２の一側が把持されて加工テーブル８の所定位置に位置決めされるようになっている。そして、このように加工テーブル８上に載置された被加工物２は水平に支持されるようになっている。
【０００８】
図２に示すように、加工ヘッド４は、その先端部には円錐形のノズル４Ａを取り付けており、水平軸を回転中心とするＡ軸を正逆に回転して傾斜角度を変更できるとともに、上記Ｚ軸と平行な鉛直軸を回転中心とするＣ軸を回転できるようになっている。これにより、加工ヘッド４は、所要の傾斜角度に傾斜できるようになっている。なお、このような構成を有する加工ヘッド４は、例えば特公平３−５５２３４号によって公知なので詳細な説明は省略する。
さらに、図１に示すように、３次元５軸レーザ加工機５は、上記加工ヘッド４他の作動部材の作動を制御する制御装置１３を備えている。上記ＣＡＭ装置７で作成した加工データは、この制御装置１３に送信されるようになっている。そして、この制御装置１３によって、上記加工テーブル８の駆動源、レーザ発振器１１、可動ケーシング９の駆動源、加工ヘッド４を昇降および揺動させる駆動源の作動を制御するようにしている。
【０００９】
このように、制御装置１３によって上記レーザ発振器１１および上記各駆動源の作動を制御することにより、加工テーブル８上の被加工物２と加工ヘッド４のノズル４Ａとを相対移動させて、板状の被加工物２を所要形状の製品３に切断できるようになっている。また、その際に、図３に示すように、切断線となる輪郭Ｒ１上の複数箇所（２箇所）にミクロジョイント（小さな切り残し部）Ｍ１、Ｍ２を設け、輪郭Ｒ２上にミクロジョイントＭ３を設けるようにしている。これらのミクロジョイントＭ１、Ｍ２、Ｍ３を設けることにより、被加工物２から閉ループの輪郭Ｒ１、Ｒ２を有する製品３を切り出した際に、製品３がその周囲の残材から分離されて落下しないようにしている。
上述した切断加工装置１の構成および作動は従来公知のものと変わる所はない。
【００１０】
しかして、本実施例は上述した構成を前提として、上記ミクロジョイントＭ１〜Ｍ３を形成するに際して、それらの一側あるいは他側を被加工物２の表面に対する垂直線よりも傾斜させるようにしたものである。
すなわち、図３に示すように、切断線となる閉ループの輪郭Ｒ１を有する長方形の製品３を被加工物２から切り出す場合について説明する。この場合、輪郭Ｒ１は４つの直線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから構成されており、直線Ａの下端から時計回りに切断加工を施すものとする。また、一方のミクロジョイントＭ２は直線Ｄの最後の箇所に設け、他方のミクロジョイントＭ１は対角線を挟んで対称位置となる直線Ｂの最後の箇所に形成するものとする。
この場合には、予め加工ヘッド４をＣ軸を回転させてＡ軸の回転中心軸を直線Ｂと直交する状態としておき、直線Ａの延長線上の近接位置に先ずピアッシング孔Ｐ１を穿設する。このときには従来と同様に加工ヘッド４のノズル４Ａは鉛直方向に支持した状態において被加工物２に対して直交方向からレーザ光線を照射する。
その後、加工ヘッド４のノズル４Ａを鉛直方向に支持した状態で、先ず切断開始位置である直線Ａの端部の位置から輪郭Ｒ１に沿って切断加工を開始する。そして、直線Ａの終点（直線Ｂとの接続点）まで加工ヘッド４のノズル４Ａを鉛直方向に支持した状態で切断加工を行う。
次いで、直線Ｂの切断加工に移行する。この直線Ｂの最後の箇所はミクロジョイントＭ１となるので、次のようにして切断加工を行う。すなわち、それまで鉛直方向に支持していた加工ヘッド４のノズル４ＡをＡ軸を回転させることによって直線Ｂに沿って切断加工の進行方向の前方側へ所定傾斜角度となるまで徐々に傾斜させる（図４（ａ）参照）。つまり、被加工物２の表面に対して直交する垂直線に対して加工ヘッド４のノズル４Ａを所定角度だけ傾斜させて、ミクロジョイントＭ１の一側Ｍ１ｂを形成して、一旦切断を停止させる。
この後、加工ヘッド４のノズル４Ａをピアッシング位置Ｐ２へ移動させるとともに、直線Ｂの最後のポイントで傾斜した加工ヘッド４のノズル４Ａを鉛直方向まで復帰させる。そして、ピアッシング孔Ｐ２を穿設してから直線Ｃを切断加工する。これにより、図４の（ｂ）に示すように、断面が三角形となり、しかもその上端（頂部）Ｍ１ａが本来の被加工物２の表面よりも退没するように削りとられたミクロジョイントＭ１が形成されるようになっている。このミクロジョイントＭ１の一側Ｍ１ｂは、被加工物２の表面と垂直な直線に対して傾斜しており、他方、ミクロジョイントＭ１の他側Ｍ１ｃは被加工物２の表面と垂直な直線と平行になっている。
このようにして、先ず最初のミクロジョイントＭ１を形成し、この後、加工ヘッド４を鉛直方向に支持した状態のままで直線Ｃを端部まで切断加工し、さらに、直線ＤについてもミクロジョイントＭ２の隣接位置まで切断加工を行う。
【００１１】
直線Ｄの最後の部分つまり、切断終了位置に第２のミクロジョインＭ２を形成している。このミクロジョイントＭ２の形成の仕方は、上述した第１のミクロジョイントＭ１を形成する場合と同様である。すなわち、それまで鉛直方向に支持していた加工ヘッド４のノズル４Ａを、直線Ｄに沿って切断加工の進行方向の前方側へ所定傾斜角度となるまでＡ軸を回転させて傾斜させつつ切断加工を行う。ここで切断開始位置である直線Ａの最初の部分は既に切断加工されているので、切断終了位置において加工ヘッド４のノズル４Ａを所定角度まで傾斜させてミクロジョイントＭ２を形成することで、輪郭Ｒ１全域の切断加工が終了する（図５、図６参照）。
そして、これにより、切断終了位置に断面が三角形となるミクロジョイントＭ２が形成されるようになっている。図４に示した第１のミクロジョイントＭ１と同様に、この第２のミクロジョイントＭ２における上端（頂部）Ｍ２ａは、本来の被加工物２の表面２Ａよりも下方に退没するように削られている。また、このミクロジョイントＭ２の一側Ｍ２ｂは、被加工物２の表面と垂直な直線に対して傾斜しており、ミクロジョイントＭ２の他側Ｍ２ｃは、被加工物２の表面と垂直な線と平行になっている。
このようにして、本実施例では、被加工物２から閉ループの輪郭Ｒ１を有する製品３を切り出す切断加工を行なうようにしている。
そして、上述のようにして切断加工が終了した後には、２箇所のミクロジョイントＭ１、Ｍ２が形成されるが、これらのミクロジョイントＭ１、Ｍ２の上端（頂部）Ｍ１ａ、Ｍ２ａは、本来の被加工物２の表面２Ａよりも退没しているので、被加工物２の表面２Ａ側においては、製品３の輪郭は連続的に切断されている。
【００１２】
本実施例においては、閉ループの輪郭Ｒ１を有する製品３を被加工物２から切り出すに際して２箇所のミクロジョイントＭ１、Ｍ２を設けているので、切断加工が終了した際においては、閉ループの輪郭を有する製品３は、その周囲の残材から下方へ落下しないようになっている。
また、製品３は、被加工物２の表面２Ａ側において、輪郭の全域を連続的に切断されている。これにより、切断加工後において、２箇所のミクロジョイントＭ１、Ｍ２を切り離して製品３を残材から分離する作業をきわめて容易に行なうことができる。しかも、その後に、製品３にけるミクロジョイントであった箇所のバリ取り作業も極めて容易に行なうことができる（図７参照）。
なお、上記実施例においては、長方形の輪郭Ｒ１を備える製品３を切り出すに当って対角線を挟んだ２箇所にミクロジョイントを設けていたが、切断終了時に落下しないのであれば、切断終了位置のみにミクロジョイントを設けても良い。つまり、上記実施例におけるミクロジョイントＭ１は省略しても良い。
【００１３】
−−−−−−−（第２実施例）
次に、図８から図１０は本発明の第２実施例を示したものであり、この第２実施例は、図３に示した小判型の輪郭Ｒ２を有する製品３を切り出すに際して、輪郭Ｒ２を構成する直線Ｅの中央部分から切断加工を開始する時のミクロジョイントＭ３の形成の仕方を示したものである。
すなわち、この実施例では、切断線となる輪郭Ｒ２における直線Ｅの中央部の近接位置に先ずピアッシング孔Ｐ３を穿設する。
その後、直線Ｅの位置まで直線で切断箇所を移動させて、該直線Ｅの切断を開始して、図面上で反時計方向へ切断加工を進行させるが、この場合には、最初の切断開始位置にミクロジョイントＭ３を形成するようにしている。
つまり、先ず加工ヘッド４をＣ軸を回転させてＡ軸の回転中心軸を直線Ｅと直交する状態として加工ヘッド４のノズル４Ａを鉛直方向に支持した状態でピアッシング孔Ｐ３を穿設する。その後、加工ヘッド４のノズル４Ａを直線Ｅの位置まで移動させながら、かつ、鉛直方向に支持したノズル４ＡをＡ軸を回転させて移動方向の左方側へ所定傾斜角度まで徐々に傾斜させる（図９）。つまり、直線Ｅにおける切断開始位置では、ノズル４Ａが切断方向の後方側へ傾斜した状態となる。これにより、切断箇所が直線Ｅに到達した時には、該直線Ｅの切断開始位置に、後にミクロジョイントＭ３の一側Ｍ３ｂとなる傾斜面が形成される。
その後、加工ヘッド４のノズル４Ａを直線Ｅに沿って右方側へ移動させつつ直線Ｅの終点までの間に傾斜状態から鉛直方向に復帰させ、その後、反時計回りで輪郭Ｒ２に沿って切断加工を施す。そして、切断終了位置となる箇所では、当初の傾斜面（一側Ｍ３ｂ）の上方部が削りとられる位置まで切断加工を行い、そこで切断加工を終了する。
これにより、断面が三角形でその上部Ｍ３ａが被加工物２の表面２Ａよりも退没したミクロジョイントＭ３が形成される。ミクロジョイントＭ３の一側Ｍ３ｂは、被加工物２の表面と垂直な直線に対して傾斜しており、ミクロジョイントＭ３の他側Ｍ１ｃは、被加工物２の表面と垂直な線と平行になっている。
このような第２実施例であっても、断面が三角形で、かつその上端Ｍ３ａが被加工物２の表面２Ａよりも退没したミクロジョイントＭ３が形成されるので、上記最初の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１４】
−−−−−−−−−−−−−（第３実施例）
さらに、図１１、図１２は、さらに第３実施例を示したものである。上記第２実施例においては、直線Ｅの中央部の近接位置にピアッシング孔Ｐ３を穿設し、直線Ｅの切断開始位置にミクロジョイントＭ３を形成していたが、この第３実施例では、切断開始位置ではなく、最後の切断終了位置にミクロジョイントＭ３を形成するようにしたものである。
つまり、加工ヘッド４のノズル４Ａを鉛直方向に支持した状態でピアッシング孔Ｐ３の穿設と、その後の直線Ｅおよびそれから連続する図示しない線の切断加工を行ない、輪郭の最後となる直線Ｅにおける残りの加工終了位置となったときに、鉛直方向に支持した加工ヘッド４のノズル４Ａを直線Ｅに沿って切断加工の進行方向の前方側へ所定角度だけ傾斜させる。これにより、その切断終了位置に断面が三角形で上端部Ｍ３ａが被加工物２の表面２Ａよりも退没したミクロジョイントＭ３を形成するようにしている。ミクロジョイントＭ３の一側Ｍ３ｂは、被加工物２の表面と垂直な線と平行になっており、ミクロジョイントＭ３の他側Ｍ３ｃは、被加工物２の表面と垂直な直線に対して傾斜している。
このような第３実施例であっても、上述した各実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１５】
なお、上記各実施例は、製品の表側が上面となるように加工テーブルに被加工物を載置した場合を示したものであるが、製品の表側が下になるように加工テーブルに被加工物を載置した場合には、加工ヘッドのノズルの傾斜方向が上述した実施例とは全く逆となるようにすればよい。
また、上記実施例では、３次元５軸レーザ加工機とその加工ヘッドに本発明を適用したが、これに限らず、ノズルを傾斜することができる構造の加工ヘッドを備えたレーザ加工機にも本発明を適用することができる。
また、上記各実施例は、被加工物２にレーザ光線を照射して切断を行なう切断加工装置１に本発明を適用した場合を説明したが、板状の被加工物を切断加工するウォータジェット加工機およびガス切断機等にも本発明を適用することができる。
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ミクロジョイントを切り離して製品を残材から分離する作業、および分離したミクロジョイント部分のバリ取り作業をきわめて容易に行なうことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図。
【図２】図１の加工ヘッドを拡大した斜視図。
【図３】被加工物とそれから切り出す製品の形状を示す平面図。
【図４】切断加工中及び加工後における図３のＩＶ―ＩＶに沿う要部の断面図。（ａ）は切断加工中を示す断面図。（ｂ）は切断加工終了直後の状態を示す断面図。
【図５】被加工物の切断開始位置および切断終了位置を示す平面図。
【図６】図５のＶＩ―ＶＩ線に沿う断面図。
【図７】残材から分離した製品の要部の斜視図。
【図８】第２実施例において、被加工物の切断開始位置および切断終了位置を示す平面図。
【図９】図８のＩＸ―ＩＸ線に沿う断面図。
【図１０】第２実施例において、残材から分離した製品の要部を示す斜視図。
【図１１】第３実施例において、被加工物の切断開始位置および切断終了位置を示す平面図。
【図１２】図１１のＸＩＩ―ＸＩＩ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１…切断加工装置　　　　　　　２…被加工物
３…製品　　　　　　　　　　　４…加工ヘッド
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３…ミクロジョイント
【図１】
2004105990.tif 000003
【図２】
2004105990.tif 000004
【図３】
2004105990.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004105990.tif 000009
【図８】
2004105990.tif 000010
【図９】
2004105990.tif 000011
【図１０】
2004105990.tif 000012
【図１１】
2004105990.tif 000013
【図１２】
2004105990.tif 000014