レーザ加工によるピアシング加工方法及び付着用具
【課題】レーザ切断加工開始時のピアシング加工時に、スパッタがワーク表面に溶着することを防止できるピアシング加工方法及び付着治具を提供する。
【解決手段】付着用具２３の先端部に備えた接触部材５９を、ワークのピアシング加工位置へ接触させて、接触部材５９に保持されたスパッタ溶着防止剤を、ピアシング加工位置を含む周囲に付着する。そして、レーザ加工ヘッドを移動位置決めして、レーザ加工によるピアシング加工を開始する。付着用具２３は、ワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機における機体の一部に、レーザ加工ヘッドからワークへレーザ光を照射する方向と同方向へ移動可能に支持される筒状の付着具本体２７を備え、付着具本体２７の長手方向へ移動可能に備えられた接触部材ホルダ５７の先端部に、ワークへ付着するスパッタ溶着防止剤を保持した接触部材５９を備えている。
【解決手段】付着用具２３の先端部に備えた接触部材５９を、ワークのピアシング加工位置へ接触させて、接触部材５９に保持されたスパッタ溶着防止剤を、ピアシング加工位置を含む周囲に付着する。そして、レーザ加工ヘッドを移動位置決めして、レーザ加工によるピアシング加工を開始する。付着用具２３は、ワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機における機体の一部に、レーザ加工ヘッドからワークへレーザ光を照射する方向と同方向へ移動可能に支持される筒状の付着具本体２７を備え、付着具本体２７の長手方向へ移動可能に備えられた接触部材ホルダ５７の先端部に、ワークへ付着するスパッタ溶着防止剤を保持した接触部材５９を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機によって板状のワークのレーザ切断加工を開始するときのピアシング加工方法及び同加工方法に使用する付着用具に係り、さらに詳細には、ピアシング加工時に飛散するスパッタなどがピアシング加工位置の周囲に溶着することを防止してピアシング加工を行うピアシング加工方法及び前記スパッタなどの溶着を防止するための付着用具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工機によって板状のワークのレーザ切断加工を行う場合、レーザ切断加工開始位置に、ワークの上面（表面）から下面（裏面）に貫通した貫通孔を形成するためのピアシング加工を行い、このピアシング加工の終了後にレーザ切断加工に移行している。
【０００３】
前記のごとく、レーザ切断加工開始位置にピアシング加工を行うとき、ワークの裏面（下面）に貫通孔が達するまでは、レーザ光の照射によって溶融した溶融金属はレーザ切断加工位置へ噴射されている高圧ガスによってスパッタとして周囲に飛散される。そして、飛散されたスパッタはワーク上面に落下してワーク上面に溶着することがある。上述のように、ワーク上面にスパッタが溶着すると前記高圧ガスによって吹き飛ばすことが難しいものである。したがって、ワーク上面とレーザ加工ヘッドとの間隔寸法をギャップセンサによって検出し、上記間隔寸法を一定に保持して倣い加工を行おうとすると、ワーク上面に溶着したスパッタの影響を受けて加工条件が異なり加工品質が低下することがある。
【０００４】
そこで、スパッタがワーク表面に溶着することを防止するために、ワーク表面にスパッタ防止剤を塗布することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３０４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載の構成は、被加工物に向けてスパッタ防止剤を吹き付けて、被加工面にスパッタ防止剤を塗布するばかりでなく、発生するスパッタ自体をスパッタ防止剤によってコーティングするものである。したがって、スパッタが被加工物の上面に溶着することを防止することができるものの、スパッタ防止剤の消費量が多いと共に、後工程に移行するときに、ワーク表面に残るスパッタ防止剤を除去することが必要な場合があり、さらなる改善が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、レーザ加工による板状のワークのピアシング加工方法であって、レーザ加工ヘッドに対してＸ、Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワークに対して接近離反する方向であるＺ軸方向へ移動可能に備えられた付着用具を、前記ワークに接近する方向へ移動する（ａ）工程と、前記付着用具の先端部に備えた接触部材を、ワークのピアシング加工位置へ接触させて、当該接触部材に保持されているスパッタ溶着防止剤を、前記ピアシング加工位置を含む周囲に付着する（ｂ）工程と、前記スパッタ溶着防止剤を付着した前記ピアシング加工位置を前記レーザ加工ヘッドに対応した位置へ相対的に移動位置決めして、レーザ加工によるピアシング加工を開始する（ｃ）工程、の各工程を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記レーザ加工によるピアシング加工方法において、前記ピアシング加工位置へのスパッタ溶着防止剤の付着は、前記ワークの付着面に沿っての前記接触部材の相対的な移動を行うことなく接触動作のみによって行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記レーザ加工によるピアシング加工方法に使用する付着用具であって、板状のワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機における機体の一部に、前記レーザ加工ヘッドからワークへレーザ光を照射する方向と同方向へ移動可能に支持される筒状の付着具本体を備え、当該付着具本体内に当該付着具本体の長手方向へ移動可能に備えられた接触部材ホルダの先端部に、ワークへ付着するスパッタ溶着防止剤を保持した接触部材を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記付着用具において、前記付着具本体は、前記ワークにパンチング加工を行うためのパンチを上下動可能に支持するパンチホルダに備えたリフタースプリングに支持されるフランジ部を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記付着用具において、前記パンチを打圧すべく上下動自在なストライカによって押圧されるヘッド部材を上端部に備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、付着用具の先端部に備えた接触部材を、ワークのピアシング加工位置へ接触させてスパッタ溶着防止剤を付着させるものであるから、ワーク表面に対するスパッタ溶着防止剤の付着量を少なくすることができるものである。したがって、本発明によれば、スパッタが溶着することを防止できると共に、スパッタ溶着防止剤の消費量を少なくすることができ、かつ後処理としてワーク上面からスパッタ溶着防止剤を除去する工程を省略することができ、能率向上を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ・パンチ複合加工機を概念的、概略的に示した平面説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、板状のワークにレーザ切断加工を行うレーザ加工機には、レーザ加工機単体としての構成や、例えば板状のワークにパンチング加工を行うパンチプレスとレーザ加工機とを複合化し、ワークにパンチング加工を行った後に、パンチング加工位置を含むように製品の輪郭をレーザ切断する場合などがある。
【００１５】
したがって、レーザ加工機の実施形態としては、パンチプレスと複合化したレーザ・パンチ複合加工機の場合について例示し説明する。さて、図面を用いて実施形態に係るレーザ・パンチ複合加工機について説明するに、レーザ・パンチ複合加工機の全体的構成は既に公知であるが、理解を容易にするために、全体的構成について簡単に説明する。
【００１６】
平面図として図１に示すように、実施形態に係るレーザ・パンチ複合加工機１は、板状のワークＷにパンチング加工を行うためのパンチプレス３とワークＷにレーザ切断加工を行うためのレーザ加工機５とを複合化した構成である。前記パンチプレス３は、本実施形態においてはタレットパンチプレスにて例示してある。
【００１７】
すなわち、タレットパンチプレス３は、上部フレーム７Ｕと下部フレーム７Ｌとを上下に離隔して備えた門型構成のフレーム本体７を備えている。そして、前記フレーム本体７における上部フレーム７Ｕには、複数のパンチ（上金型）を上下動可能かつ着脱交換可能に備えたパンチホルダとしての上部タレット９Ｕが水平に回転自在に備えられており、前記下部フレーム７Ｌには、前記各パンチに対応した複数のダイ（下金型）を着脱交換可能に備えたダイホルダとしての下部タレット９Ｌが水平に回転自在に備えられている。
【００１８】
前記上下のタレット９Ｕ，９Ｌを回転して対をなすパンチ、ダイをパンチング加工位置Ｐに割出し位置決めしたときに、当該対をなすパンチ、ダイによってワークＷにパンチング加工を行うために、パンチを打圧自在なストライカＳが上下動自在に備えられている。このストライカＳは、パンチの下降位置を調節自在であり、ストライカＳ自体の上下動位置を調節自在である。すなわちストライカＳの上下動位置は、ストライカＳを上下動するための上下動用アクチュエータを制御することにより所望の上下動位置が位置調節自在である。
【００１９】
前記パンチング加工位置Ｐに対してワークＷをＸ、Ｙ軸方向へ移動するために、前記パンチプレス３はワークＷを支持するワークテーブル１１を備えている。また、パンチプレス３は、Ｙ軸モータＹＭによって前記パンチング加工位置Ｐに対して接近離反する方向であるＹ軸方向へ移動位置決め自在なキャリッジベース１３を備えている。このキャリッジベース１３はＸ軸方向に長く形成してあり、このキャリッジベース１３には、当該キャリッジベース１３に装着したＸ軸モータＸＭによってＸ軸方向へ移動位置決めされるキャリッジ１５がＸ軸方向へ移動自在に備えられている。そして、前記キャリッジ１５には、ワークＷの端縁部をクラング可能な複数のワーククランプ１７が互いに接近離反する方向へ移動可能に備えられている。
【００２０】
前記レーザ加工機５は、レーザ発振器１９を備えると共に、前記パンチング加工位置Ｐに近接したレーザ加工位置Ｌに配置したレーザ加工ヘッド２１を上下動可能に備えており、前記レーザ発振器１９と前記レーザ加工ヘッド２１は、前記レーザ発振器１９において発振されたレーザビームを前記レーザ加工ヘッド２１へ導くための、例えば複数の反射鏡とビームダクトとを組合せた光路や光ファイバーなどのごとき適宜の光路を介して光学的に接続してある。
【００２１】
したがって、前記ワーククランクプ１７によってクランクプしたワークＷを、パンチング加工位置Ｐ、レーザ加工位置Ｌに対して相対的にＸ、Ｙ軸方向へ移動し、ワークＷの加工位置を前記パンチング加工位置Ｐに対応した位置へ位置決めしてパンチング加工を行うことや、レーザ加工位置Ｌに対応した位置へ位置決めしてレーザ加工を行うことができるものである。
【００２２】
ところで、レーザ・パンチ複合加工機１においては、パンチング加工位置ＰにおいてワークＷにパンチング加工を行った後に、前記パンチング加工位置を内側に含むように、レーザ加工位置Ｌにおいて製品の輪郭のレーザ切断加工を行うものである。前述のごとくレーザ加工位置ＬにおいてワークＷのレーザ切断を開始すると、レーザ切断加工の開始時におけるピアシング加工時には、ワークの裏面（下面）に貫通した貫通孔が形成されるまではスパッタがワークＷの上面に飛散し溶着することがある。
【００２３】
したがって、前記スパッタの溶着を防止するために、前記レーザ・パンチ複合加工機１にはスパッタ溶着防止手段が講じられている。より詳細には、前記パンチホルダの一例としての前記上部タレット９Ｕには、ワークＷの上面にスパッタ溶着防止剤を付着するための付着用具２３（図２参照）が上下動可能かつ着脱交換可能に備えられている。すなわち、付着用具２３は、図２に示されるように、パンチを支持可能なリフタースプリング２５を介して前記上部タレット９Ｕに上下動可能に支持される筒状の付着具本体２７を備えている。
【００２４】
より詳細には、前記付着用具２３における付着具本体２７は、前記ワークＷに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在な前記レーザ加工ヘッド２１を備えた前記レーザ加工機５の機体の一部としての前記上部タレット９Ｕに上下動自在に支持されているものである。ところで、本実施形態においては、パンチプレス３とレーザ加工機５とを複合化した複合加工機の場合について例示するものであるから、レーザ加工機５を主体として見た場合、パンチプレス３における上部タレット９Ｕは、レーザ加工機５における機体の一部と見なすことができるものである。
【００２５】
なお、レーザ加工機５が単体の場合には、前記レーザ加工ヘッド２１に近接した機体の一部に支持ブラケット等の支持部材を備え、この支持部材に付着用具２３を上下動可能に備え、適宜の上下動用アクチュエータによって、前記付着用具２３の上下動を行うことになるものである。この場合、前記支持部材はレーザ加工機における機体の一部を構成することになるものである。
【００２６】
前記付着用具２３は、前記レーザ加工ヘッド２１からワークＷへレーザ光を照射する方向と同方向（本実施形態の場合は上下方向であってワークＷの表面（上面）に対して接近離反するＺ軸方向）へ往復動可能に備えられているものである。前記付着具本体２７は、前記リフタースプリング２５によって支持されるフランジ部２７Ｆを上端部に備えた構成である。そして、前記付着具本体２７内には、前記フランジ部２７Ｆ上に着脱可能に備えたリテーナカラー２９を上下動自在に貫通した軸状の上下ドライバ３１の下端側が上下動自在に嵌入してある。
【００２７】
そして、前記上下ドライバ３１の上端部に上下位置調節可能に螺着したヘッド部材３３の下面に当接自在なスプリング座３５とリテーナカラー２９との間には強力なコイルスプリングなどのごとき弾性部材３７が弾装してある。前記スプリング座３５の下面には、前記弾性部材３７の周囲を覆う筒状のカバー３９が備えられている。前記ヘッド部材３３は、パンチプレスに上下動自在かつ上下位置調節可能に備えられた前記ストライカＳによって押圧されるものである。
【００２８】
前記付着具本体２７内であって、前記上下ドライバ３１と付着具本体２７の下端部に備えた板押え部２７Ｅとの間には、ホルダ筒体４１が上下動可能に嵌入されており、このホルダ筒体４１の上面と前記上下ドライバ３１の下部との間にはダンパー用の弾性部材４３が弾装してある。そして、ホルダ筒体４１の下面と前記板押え部２７Ｅとの間には復帰用の弾性部材４５が弾装してある。
【００２９】
前記ホルダ筒体４１内には、保持部材４７が止めねじなどのごとき固定具４９によって着脱可能に固定してある。そして、当該保持部材４７の先端側（下端側）に着脱交換可能に保持された筒状のホルダ容器５１内には、貯留部５３が備えられている。この貯留部５３内には、スパッタ溶着防止剤が貯留されている。上記スパッタ溶着防止剤としては、例えば前記特許文献１に記載されているスパッタ防止剤と同様な、又はジメチルシリコンオイルなどのごとき適宜なスパッタ溶着防止剤が使用される。なお、前記貯留部５３にスパッタ溶着防止剤を貯留する構成としては、例えば貯留部５３内にスパッタ溶着防止剤を流し込んだ状態や、スパッタ溶着防止剤を滲み出し可能に含有した例えば綿類などの含有部材を内装した構成など適宜の構成を採ることができる。
【００３０】
前記ホルダ容器５１の上部には上蓋部材５５が取付けてあり、下部には接触部材ホルダ５７が備えられている。そして、この接触部材ホルダ５７の下面には接触部材５９が備えられている。この接触部材５９は、前記貯留部５３から滲み出るスパッタ溶着防止剤を保持する機能を有する例えば多孔質部材などのごとき適宜の部材から構成してあり、当該接触部材５９がワークＷの表面に接触したときに、当該接触部材５９に保持されているスパッタ溶着防止剤をワーク表面に付着する機能を奏するものである。
【００３１】
以上のごとき構成において、パンチプレス３におけるパンチング加工位置Ｐに対してワークＷの加工位置を位置決めして、ワークＷにパンチング加工を行なった後、ワークＷにおいてパンチング加工された部分を内側に含むように、レーザ加工機５によって製品の輪郭のレーザ切断加工を行うことになる。この際、ワークＷにピアシング加工を行うと、ワークＷに貫通孔が形成するまではスパッタがワーク表面に飛散し、ピアシング加工位置の周りに溶着することがある。
【００３２】
そこで、上部タレット９Ｕを旋回して、当該上部タレット９Ｕに支持された付着用具２３をパンチング加工位置Ｐに割出し位置決めする。そして、ワークＷをＸ，Ｙ軸方向へ移動して、ワークＷにピアシング加工を行う位置を、前記付着用具２３の下方に位置決めする。その後に、パンチプレス３におけるストライカＳを下降して、付着用具２３に備えたヘッド部材３３に当接し下方向へ押圧すると、先ず、リフタースプリング２５が圧縮されて付着具本体２７が下降され、付着具本体２７の板押え部２７ＥがワークＷの上面（表面）に当接し、下部タレット９Ｌに支持されているダイに対してワークＷを押圧する。
【００３３】
その後、前記ストライカＳをさらに下降すると弾性部材３７が次第に圧縮されて、上下ドライバ３１が次第に下降される。前述のように、上下ドライバ３１が下降されると、上側の弾性部材４３の方が下側の弾性部材４５より強力であるので、下側の弾性部材４５が次第に圧縮されてホルダ筒体４１が次第に下降される。したがって、前記付着具本体２７の下端部に備えた上下方向の貫通穴２７Ｈ内を接触部材５９が下降し、ワークＷの上面に接触することになる。よって、接触部材５９に含有（保持）されているスパッタ溶着防止剤はワーク上面に付着される。
【００３４】
上述のように、接触部材５９がワーク上面に接触した状態において、前記ストライカＳがさらに下降された場合には、上側の弾性部材４３が圧縮されることとなり、前記上下ドライバ３１の下降を吸収するものである。その後、ストライカＳを上昇復帰すると、付着用具２３は元の位置へ上昇復帰され、かつホルダ筒体４１等も元の位置へ上昇復帰されるものである。
【００３５】
既に理解されるように、ワークＷのピアシング加工開始位置に対するスパッタ溶着防止剤の付着作用は、ワークＷの上面に対して接触部材５９をワーク上面に沿って移動すること、すなわちワークＷに対して接触部材５９を擦ることなく、ワークＷの上面に対して接触部材５９を接近離反する方向へ移動して接触したときの接触動作のみによって付着するものであるから、ワーク上面のピアシング加工開始位置に付着されるスパッタ溶着防止剤の消費量を少なく抑制することができるものである。そして、ワークＷのピアシング加工開始位置にスパッタ溶着防止剤を付着したことにより、ピアシング加工時に飛散したスパッタがワークＷの上面に溶着することを防止することができるものである。
【００３６】
ところで、前述のごとく接触部材５９の下面をワーク上面に接触させてスパッタ溶着防止剤を付着した面積が必要以上に大きい場合には、スパッタ溶着防止剤の消費量が多くなる。そこで、穴径が１．６ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍのテンプレートを作成し、このテンプレート上からワーク上面にスパッタ溶着防止剤を付着させてピアシング加工を行ったところ、穴径が１．６ｍｍ、２．０ｍｍの場合には、飛散したスパッタがワーク上面に溶着することを防止する効果は、スパッタ溶着防止剤を付着させた領域内において認められたものの、前記穴径の外側においてスパッタがワーク上面に溶着する場合があった。しかし、テンプレートの穴径が３．０ｍｍの場合には、当該穴径の外側においても、スパッタがワーク上面に溶着するようなことはなかった。
【００３７】
したがって、前記接触部材５９がワークＷの上面に接触してスパッタ溶着防止剤をワーク上面に付着させる部分の直径は少なくとも３ｍｍであることが望ましいものである。なお、直径３ｍｍの範囲内にスパッタ溶着防止剤を付着させた場合、直径３．０ｍｍの外側へ飛散されるスパッタは、ワーク上面に落下するまでに冷却されることとなり、ワーク上面に溶着するようなことがないものである。
【００３８】
以上のごとき説明より理解されるように、ピアシング加工開始位置へのスパッタ溶着防止剤の付着は、スパッタ溶着防止剤を吹き付けたり、擦り付けたりすることなく、接触部材５９を、ワークに対して接近離反する方向へ移動して接触したときに付着するものである。すなわち、接触部材５９がワークＷの上面に対して接近離反する方向へ動作する接触動作のみによってスパッタ溶着防止剤の付着を行うものであるから、スパッタ溶着防止剤の消費量を抑制することができると共に、スパッタ溶着防止剤の付着量が多過ぎることなく適正量の付着を行うことができ、前述したごとき従来の問題を解消することができるものである。
【００３９】
なお、本発明は前述したごとき実施形態のみに限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でも実施可能である。すなわち、前記実施形態においては、付着用具２３を、パンチホルダの一例としての上部タレット９Ｕに備えた場合について例示したが、パンチホルダに限ることなく、付着用具２３をフレーム本体７またはレーザ加工ヘッド２１の適宜位置に装着し、適宜に備えた上下動用のアクチュエータによって前記付着用具２３を上下動する構成とすることも可能なものである。すなわち適宜変更を行うことにより、種々の形態でもって実施可能なものである。
【００４０】
図３は、付着用具の第２の実施形態を示すものである。この第２の実施形態に係る付着用具２３Ａにおいて、前記付着用具２３における構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。
【００４１】
この第２の実施形態に係る付着用具２３Ａにおいては、付着具本体２７内に上下動可能に嵌入したホルダ筒体６１の上端部を、上下ドライバ３１の下端部に螺着してある。そして、このホルダ筒体６１の下部に上下動可能に嵌入されて下方向への移動を規制されたホルダ容器６３と前記上下ドライバ３１との間には、ホルダ容器６３を常に下方向へ押圧付勢するための弾性部材６２が弾装してある。そして、前記ホルダ容器６３の下端部は前記ホルダ筒体６１から下方向へ突出し、付着具本体２７の下端部に備えた貫通穴２７Ｈに臨んで備えられている。
【００４２】
前記ホルダ容器６３内には中空状の貯留部６５が備えられており、この貯留部６５の上部に螺着したリング状のスプリング座６７と前記ホルダ容器６３の先端部から先端が突出した状態に備えられた上下動自在なニードル弁状の接触部材６９との間に、コイルスプリング等のごとき弾性部材７１が弾装してある。
【００４３】
上記構成においては、付着具本体２７の板押え部２７ＥがワークＷの上面に当接した状態において、付着具本体２７に対してホルダ筒体６１が下降されて、ホルダ容器６３の先端部（下端部）がワーク上面に当接し、接触部材６９が弾性部材７１の付勢力に抗して相対的に上昇されたときに、前記貯留部６５内のスパッタ溶着防止剤が前記接触部材６９の周囲から漏れ出て、ワークＷの上面に付着されるものであり、前述した付着用具２３と同様の効果を奏し得るものである。
【００４４】
図４は、付着用具の第３の実施形態を示すものである。この第３の実施形態に係る付着用具２３Ｂにおいて、前述した付着用具の構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。
【００４５】
この付着用具２３Ｂにおいては、付着具本体２７の上部に筒状のタンク部材７２を備えた構成である。より詳細には、上記タンク部材７２は、スパッタ溶着防止剤を貯留するためのチャンバ７３を備えた筒状に形成してあり、このタンク部材７２の下面に下方向へ突出して備えた軸部７５が前記付着具本体２７に着脱可能に螺入固定してある。そして、前記チャンバ７３の上部を閉じるために前記タンク部材７２の上部に螺着固定した蓋部材７７には、ヘッド部材７９が上下動可能に、かつ板ばね等の付勢手段によって上方向へ付勢して備えられている。このヘッド部材７９の中央部には調整ねじ８１が回転自在に備えられており、この調整ねじ８１の下部側に備えたねじ部には、前記チャンバ７３と前記蓋部材７７との間の間隙を開閉自在な開閉弁部材８３が上下動可能に螺合してある。
【００４６】
したがって、上記構成においては、ストライカＳによってヘッド部材７９を付勢力に抗して僅かに下降すると、前記蓋部材７７と開閉部材８３との間の間隙が開かれて、前記チャンバ７３は一時的に外気と連通状態となる。よって、チャンバ７３内からスパッタ溶着防止剤が次第に流出しても、チャンバ７３内が負圧となるようなことはないものである。
【００４７】
前記タンク部材７２における前記軸部７５には前記チャンバ７３に連通した上下方向の連通孔７５Ｈが形成してあり、前記軸部７５の下端部には、前記連通孔７５Ｈを経て滴下するスパッタ溶着防止剤の滴下量を調節可能な調節弁部材８５が上下に調節可能に螺着してある。この調節弁部材８５、前記軸部７５と調節弁部材８５との間の微小間隙を調節することによって、スパッタ溶着防止剤の滴下量を調節し得るものである。
【００４８】
前記付着具本体２７内には、前記軸部７５の下面に当接自在な中空軸部材８７が上下動可能に嵌入してある。そして、前記付着具本体２７の下部に上下動可能に嵌入したホルダ容器８９と前記中空軸部材８７との間の貯留室９２内には、両方を互いに離反する方向へ付勢するコイルスプリングなどのごとき弾性部材９１が弾装してある。前記ホルダ容器８９の下端部（先端部）は、前記付着具本体２７の下面から下方向へ突出してある。このホルダ容器８９は、前述したホルダ容器６３と同様の構成であって、先端部（下端部）が前記ホルダ容器８９の先端部から突出した接触部材６９が上下動自在に備えられていると共に、スプリング座６７及び弾性部材７１を内装した貯留部６５を備えている。
【００４９】
上記付着用具２３Ｂにおいては、付着具本体２７がストライカＳによって下降され、ホルダ容器８９の下端部がワークＷの上面に接触すると、接触部材６９が弾性部材７１の付勢力に抗して上昇され、前述した付着用具２３Ａと同様に、ワークＷの上面にスパッタ溶着防止剤を付着することができるものである。付着用具２３Ｂにおいては、チャンバ７３が大容量であるから、長時間に亘ってスパッタ溶着防止剤の付着を行うことができるものである。
【００５０】
図５は、付着用具の第４の実施形態を示すものである。この第４の実施形態に係る付着用具２３Ｃにおいて、前述した付着用具の構成要素と同一機能を奏する構成要素には、同一符号を付することとして重複する説明は省略する。
【００５１】
この第４の実施形態の付着用具２３Ｃにおいては、リング状の固定具９３によって付着具本体２７内に固定した中空軸部材８７と、前記付着具本体２７の下端側（先端側）に軸方向へ移動自在に備えた摺動軸部材９５との間に弾性部材９１が弾装してある。前記摺動軸部材９５の下面には、前記接触部材５９に相当する接触部材９７を埋設した埋設穴９９が形成してある。そして、上記埋設穴９９には、前記弾性部材９１を内装した貯留室９２内からスパッタ溶着防止剤を導入する導入孔１０１が形成してある。前記接触部材９７の下面（先端面）は、前記付着具本体２７の下面（先端面）から常に突出した状態にある。
【００５２】
前記構成において、付着具本体２７の先端面をワークＷの表面（上面）に近接するように移動し、ワーク表面に前記接触部材９７が接触されると、当該接触部材９７に含有（保持）されているスパッタ溶着防止剤がワーク表面に付着される。その後、付着具本体２７の先端面がワーク表面に接触するように、さらに接近移動すると、摺動軸部材９５が没入される。そして、摺動軸部材９５に備えた導入孔１０１が貯留室９２に連通し、貯留室９２内のスパッタ溶着防止剤を埋設穴９９内の接触部材９７に導入し補充することになる。
【００５３】
したがって、前記接触部材９７に必要以上に多くのスパッタ溶着防止剤を含有することがなく、常に適正量のスパッタ溶着防止剤を、ワークＷの表面のピアシング加工位置に付着させることができるものである。
【００５４】
図６は、付着用具の第５の実施形態を示すものである。この第５の実施形態に係る付着用具２３Ｄにおいて、前述した付着用具の構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。
【００５５】
この第５の実施形態に係る付着用具２３Ｄは、前述したタンク部材７２と付着具本体２７とを一体に形成した構成である。すなわち、付着用具２３Ｄにおける付着具本体１０３は、前述したフランジ部２７Ｆに相当する大径底部１０３Ａの上部に、チャンバ７３を備えた大径筒部１０３Ｂを一体に備えた構成である。そして、前記チャンバ７３の底部付近における付着具本体１０３には、チャンバ７３内のスパッタ溶着防止剤の残量を確認するための覗き穴１０５が形成してあり、この覗き穴１０５は例えば透明なプラスチックなどの適宜の透明部材によって密閉してある。
【００５６】
上記構成により、前記覗き穴１０５からチャンバ７３内のスパッタ溶着防止剤の残量を確認することができる。そして、少なくなったときの補充を行うために、前記チャンバ７３の上部開口には、蓋部材１０７が着脱可能に螺合してある。この蓋部材１０７には、コイルスプリングなどのごとき弾性部材１０９によって常に上方向へ付勢されたヘッド部材１１１が上下動自在に備えられている。そして、前記ヘッド部材１１１の中央部には調整ねじ１１３が回転のみ自在に備えられている。
【００５７】
前記調整ねじ１１３の下部には、前記チャンバ７３内へ突出した開閉弁部材１１５が相対的に上下調節可能に螺合してある。そして、前記開閉弁部材１１５の上面には、前記蓋部材１０７の下面に対して接触離脱自在なＯリングなどのごときシール部材１１７が備えられている。したがって、前記弾性部材１０９に抗して前記ヘッド部材１１１を下降したときには、蓋部材１０７の下面から前記シール部材１１７が離れて、前記チャンバ７３内と外部とが連通し、チャンバ７３内に外気が入り込み可能なものである。なお、前記調整ねじ１１３と前記開閉弁部材１１５との螺合状態を調節することにより、前記蓋部材１０７の上面に対する前記ヘッド部材１１１の突出高さを調節することができるものである。
【００５８】
前記付着具本体１０３の下面には、摺動軸部材９５を上下動自在に備えた軸ホルダ１１９がボルトなどのごとき複数の固定具（図示省略）によって着脱可能に取付けてある。なお、前記摺動軸部材９５においては前記接触部材９７に代えて摺動軸部材９５が接触部材を兼ねるものであって、摺動軸部材９５の下端面には、導入孔１０１に連通した連通孔１２１が開口してある。
【００５９】
したがって、上記構成においては、ストライカＳによってヘッド部材１１１を押圧すると、弾性部材１０９に抗してヘッド部材１１１が僅かに下降されて、チャンバ７３は外部に連通される。そして、前記ヘッド部材１１１の上面と蓋部材１０７の上面とが等しい高さになると、蓋部材１０７もストライカＳによって押圧される。その後、付着具本体１０３が下降されて、摺動軸部材９５の先端部（下端部）がワークＷの上面に当接し、弾性部材９１に抗して相対的に上昇されると、導入孔１０１が貯留室９２に連通される。したがって、貯留室９２内のスパッタ溶着防止剤が連通孔１２１から流出される形態となって、ワーク表面に付着されるものである。
【００６０】
以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態に係る付着用具は、当該付着用具に備えた接触部材を、ワーク表面に対して接近する方向へ移動し、ワーク表面に接触したときに、その接触位置においてスパッタ溶着防止剤をワーク表面に付着するものである。換言すれば、ワーク表面に沿って前記接触部材を擦ることなく付着するものであるから、必要以上に広い範囲に塗布するようなことがないものである。そして、前記接触部材の接触動作によってワーク表面にスパッタ溶着防止剤を付着するものであるから、スパッタ溶着防止剤の粘性によって付着するものであり、必要以上に多量のスパッタ溶着防止剤を付着するようなことはないものである。
【００６１】
したがって、スパッタ溶着防止剤の消費量を抑制することができると共に、レーザ切断加工後にスパッタ溶着防止剤を除去する後工程等が不要であって、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【００６２】
また、前述したように、レーザ・パンチ複合加工機１の適宜位置、例えばパンチを支持したパンチホルダなどや機体の一部などに付着用具を備えて使用することが可能である。この場合には、ワークに対してパンチング加工を行った後、レーザ切断加工を行う直前に、ピアシング加工位置に対応してスパッタ溶着防止剤を付着することができるものである。したがって、パンチング加工時のワークの振動によってスパッタ溶着防止剤が周囲に薄く広がるようなことがなく、パンチング加工位置を含む製品の輪郭のレーザ切断加工を行うとき、ピアシング加工時に飛散する傾向にあるスパッタの溶着を効果的に防止することができるものである。
【００６３】
また、前記付着用具はレーザ加工機のレーザ加工ヘッドやその近くに配置して使用することが可能であり、レーザ切断加工開始時のピアシング加工時にスパッタの溶着を効果的に防止することができるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１ レーザ・パンチ複合加工機
３ パンチプレス（タレットパンチプレス）
５ レーザ加工機
１９ レーザ発振器
２１ レーザ加工ヘッド
２３ 付着用具
２７ 付着具本体
２７Ｆ フランジ部
３１ 上下ドライバ
４１ ホルダ筒体
４３，４５ 弾性部材
４７ 保持部材
５１ ホルダ容器
５３ 貯留部
５７ 接触部材ホルダ
５９ 接触部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機によって板状のワークのレーザ切断加工を開始するときのピアシング加工方法及び同加工方法に使用する付着用具に係り、さらに詳細には、ピアシング加工時に飛散するスパッタなどがピアシング加工位置の周囲に溶着することを防止してピアシング加工を行うピアシング加工方法及び前記スパッタなどの溶着を防止するための付着用具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工機によって板状のワークのレーザ切断加工を行う場合、レーザ切断加工開始位置に、ワークの上面（表面）から下面（裏面）に貫通した貫通孔を形成するためのピアシング加工を行い、このピアシング加工の終了後にレーザ切断加工に移行している。
【０００３】
前記のごとく、レーザ切断加工開始位置にピアシング加工を行うとき、ワークの裏面（下面）に貫通孔が達するまでは、レーザ光の照射によって溶融した溶融金属はレーザ切断加工位置へ噴射されている高圧ガスによってスパッタとして周囲に飛散される。そして、飛散されたスパッタはワーク上面に落下してワーク上面に溶着することがある。上述のように、ワーク上面にスパッタが溶着すると前記高圧ガスによって吹き飛ばすことが難しいものである。したがって、ワーク上面とレーザ加工ヘッドとの間隔寸法をギャップセンサによって検出し、上記間隔寸法を一定に保持して倣い加工を行おうとすると、ワーク上面に溶着したスパッタの影響を受けて加工条件が異なり加工品質が低下することがある。
【０００４】
そこで、スパッタがワーク表面に溶着することを防止するために、ワーク表面にスパッタ防止剤を塗布することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３０４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に記載の構成は、被加工物に向けてスパッタ防止剤を吹き付けて、被加工面にスパッタ防止剤を塗布するばかりでなく、発生するスパッタ自体をスパッタ防止剤によってコーティングするものである。したがって、スパッタが被加工物の上面に溶着することを防止することができるものの、スパッタ防止剤の消費量が多いと共に、後工程に移行するときに、ワーク表面に残るスパッタ防止剤を除去することが必要な場合があり、さらなる改善が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、レーザ加工による板状のワークのピアシング加工方法であって、レーザ加工ヘッドに対してＸ、Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワークに対して接近離反する方向であるＺ軸方向へ移動可能に備えられた付着用具を、前記ワークに接近する方向へ移動する（ａ）工程と、前記付着用具の先端部に備えた接触部材を、ワークのピアシング加工位置へ接触させて、当該接触部材に保持されているスパッタ溶着防止剤を、前記ピアシング加工位置を含む周囲に付着する（ｂ）工程と、前記スパッタ溶着防止剤を付着した前記ピアシング加工位置を前記レーザ加工ヘッドに対応した位置へ相対的に移動位置決めして、レーザ加工によるピアシング加工を開始する（ｃ）工程、の各工程を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記レーザ加工によるピアシング加工方法において、前記ピアシング加工位置へのスパッタ溶着防止剤の付着は、前記ワークの付着面に沿っての前記接触部材の相対的な移動を行うことなく接触動作のみによって行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記レーザ加工によるピアシング加工方法に使用する付着用具であって、板状のワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機における機体の一部に、前記レーザ加工ヘッドからワークへレーザ光を照射する方向と同方向へ移動可能に支持される筒状の付着具本体を備え、当該付着具本体内に当該付着具本体の長手方向へ移動可能に備えられた接触部材ホルダの先端部に、ワークへ付着するスパッタ溶着防止剤を保持した接触部材を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記付着用具において、前記付着具本体は、前記ワークにパンチング加工を行うためのパンチを上下動可能に支持するパンチホルダに備えたリフタースプリングに支持されるフランジ部を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記付着用具において、前記パンチを打圧すべく上下動自在なストライカによって押圧されるヘッド部材を上端部に備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、付着用具の先端部に備えた接触部材を、ワークのピアシング加工位置へ接触させてスパッタ溶着防止剤を付着させるものであるから、ワーク表面に対するスパッタ溶着防止剤の付着量を少なくすることができるものである。したがって、本発明によれば、スパッタが溶着することを防止できると共に、スパッタ溶着防止剤の消費量を少なくすることができ、かつ後処理としてワーク上面からスパッタ溶着防止剤を除去する工程を省略することができ、能率向上を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ・パンチ複合加工機を概念的、概略的に示した平面説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る付着用具の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、板状のワークにレーザ切断加工を行うレーザ加工機には、レーザ加工機単体としての構成や、例えば板状のワークにパンチング加工を行うパンチプレスとレーザ加工機とを複合化し、ワークにパンチング加工を行った後に、パンチング加工位置を含むように製品の輪郭をレーザ切断する場合などがある。
【００１５】
したがって、レーザ加工機の実施形態としては、パンチプレスと複合化したレーザ・パンチ複合加工機の場合について例示し説明する。さて、図面を用いて実施形態に係るレーザ・パンチ複合加工機について説明するに、レーザ・パンチ複合加工機の全体的構成は既に公知であるが、理解を容易にするために、全体的構成について簡単に説明する。
【００１６】
平面図として図１に示すように、実施形態に係るレーザ・パンチ複合加工機１は、板状のワークＷにパンチング加工を行うためのパンチプレス３とワークＷにレーザ切断加工を行うためのレーザ加工機５とを複合化した構成である。前記パンチプレス３は、本実施形態においてはタレットパンチプレスにて例示してある。
【００１７】
すなわち、タレットパンチプレス３は、上部フレーム７Ｕと下部フレーム７Ｌとを上下に離隔して備えた門型構成のフレーム本体７を備えている。そして、前記フレーム本体７における上部フレーム７Ｕには、複数のパンチ（上金型）を上下動可能かつ着脱交換可能に備えたパンチホルダとしての上部タレット９Ｕが水平に回転自在に備えられており、前記下部フレーム７Ｌには、前記各パンチに対応した複数のダイ（下金型）を着脱交換可能に備えたダイホルダとしての下部タレット９Ｌが水平に回転自在に備えられている。
【００１８】
前記上下のタレット９Ｕ，９Ｌを回転して対をなすパンチ、ダイをパンチング加工位置Ｐに割出し位置決めしたときに、当該対をなすパンチ、ダイによってワークＷにパンチング加工を行うために、パンチを打圧自在なストライカＳが上下動自在に備えられている。このストライカＳは、パンチの下降位置を調節自在であり、ストライカＳ自体の上下動位置を調節自在である。すなわちストライカＳの上下動位置は、ストライカＳを上下動するための上下動用アクチュエータを制御することにより所望の上下動位置が位置調節自在である。
【００１９】
前記パンチング加工位置Ｐに対してワークＷをＸ、Ｙ軸方向へ移動するために、前記パンチプレス３はワークＷを支持するワークテーブル１１を備えている。また、パンチプレス３は、Ｙ軸モータＹＭによって前記パンチング加工位置Ｐに対して接近離反する方向であるＹ軸方向へ移動位置決め自在なキャリッジベース１３を備えている。このキャリッジベース１３はＸ軸方向に長く形成してあり、このキャリッジベース１３には、当該キャリッジベース１３に装着したＸ軸モータＸＭによってＸ軸方向へ移動位置決めされるキャリッジ１５がＸ軸方向へ移動自在に備えられている。そして、前記キャリッジ１５には、ワークＷの端縁部をクラング可能な複数のワーククランプ１７が互いに接近離反する方向へ移動可能に備えられている。
【００２０】
前記レーザ加工機５は、レーザ発振器１９を備えると共に、前記パンチング加工位置Ｐに近接したレーザ加工位置Ｌに配置したレーザ加工ヘッド２１を上下動可能に備えており、前記レーザ発振器１９と前記レーザ加工ヘッド２１は、前記レーザ発振器１９において発振されたレーザビームを前記レーザ加工ヘッド２１へ導くための、例えば複数の反射鏡とビームダクトとを組合せた光路や光ファイバーなどのごとき適宜の光路を介して光学的に接続してある。
【００２１】
したがって、前記ワーククランクプ１７によってクランクプしたワークＷを、パンチング加工位置Ｐ、レーザ加工位置Ｌに対して相対的にＸ、Ｙ軸方向へ移動し、ワークＷの加工位置を前記パンチング加工位置Ｐに対応した位置へ位置決めしてパンチング加工を行うことや、レーザ加工位置Ｌに対応した位置へ位置決めしてレーザ加工を行うことができるものである。
【００２２】
ところで、レーザ・パンチ複合加工機１においては、パンチング加工位置ＰにおいてワークＷにパンチング加工を行った後に、前記パンチング加工位置を内側に含むように、レーザ加工位置Ｌにおいて製品の輪郭のレーザ切断加工を行うものである。前述のごとくレーザ加工位置ＬにおいてワークＷのレーザ切断を開始すると、レーザ切断加工の開始時におけるピアシング加工時には、ワークの裏面（下面）に貫通した貫通孔が形成されるまではスパッタがワークＷの上面に飛散し溶着することがある。
【００２３】
したがって、前記スパッタの溶着を防止するために、前記レーザ・パンチ複合加工機１にはスパッタ溶着防止手段が講じられている。より詳細には、前記パンチホルダの一例としての前記上部タレット９Ｕには、ワークＷの上面にスパッタ溶着防止剤を付着するための付着用具２３（図２参照）が上下動可能かつ着脱交換可能に備えられている。すなわち、付着用具２３は、図２に示されるように、パンチを支持可能なリフタースプリング２５を介して前記上部タレット９Ｕに上下動可能に支持される筒状の付着具本体２７を備えている。
【００２４】
より詳細には、前記付着用具２３における付着具本体２７は、前記ワークＷに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在な前記レーザ加工ヘッド２１を備えた前記レーザ加工機５の機体の一部としての前記上部タレット９Ｕに上下動自在に支持されているものである。ところで、本実施形態においては、パンチプレス３とレーザ加工機５とを複合化した複合加工機の場合について例示するものであるから、レーザ加工機５を主体として見た場合、パンチプレス３における上部タレット９Ｕは、レーザ加工機５における機体の一部と見なすことができるものである。
【００２５】
なお、レーザ加工機５が単体の場合には、前記レーザ加工ヘッド２１に近接した機体の一部に支持ブラケット等の支持部材を備え、この支持部材に付着用具２３を上下動可能に備え、適宜の上下動用アクチュエータによって、前記付着用具２３の上下動を行うことになるものである。この場合、前記支持部材はレーザ加工機における機体の一部を構成することになるものである。
【００２６】
前記付着用具２３は、前記レーザ加工ヘッド２１からワークＷへレーザ光を照射する方向と同方向（本実施形態の場合は上下方向であってワークＷの表面（上面）に対して接近離反するＺ軸方向）へ往復動可能に備えられているものである。前記付着具本体２７は、前記リフタースプリング２５によって支持されるフランジ部２７Ｆを上端部に備えた構成である。そして、前記付着具本体２７内には、前記フランジ部２７Ｆ上に着脱可能に備えたリテーナカラー２９を上下動自在に貫通した軸状の上下ドライバ３１の下端側が上下動自在に嵌入してある。
【００２７】
そして、前記上下ドライバ３１の上端部に上下位置調節可能に螺着したヘッド部材３３の下面に当接自在なスプリング座３５とリテーナカラー２９との間には強力なコイルスプリングなどのごとき弾性部材３７が弾装してある。前記スプリング座３５の下面には、前記弾性部材３７の周囲を覆う筒状のカバー３９が備えられている。前記ヘッド部材３３は、パンチプレスに上下動自在かつ上下位置調節可能に備えられた前記ストライカＳによって押圧されるものである。
【００２８】
前記付着具本体２７内であって、前記上下ドライバ３１と付着具本体２７の下端部に備えた板押え部２７Ｅとの間には、ホルダ筒体４１が上下動可能に嵌入されており、このホルダ筒体４１の上面と前記上下ドライバ３１の下部との間にはダンパー用の弾性部材４３が弾装してある。そして、ホルダ筒体４１の下面と前記板押え部２７Ｅとの間には復帰用の弾性部材４５が弾装してある。
【００２９】
前記ホルダ筒体４１内には、保持部材４７が止めねじなどのごとき固定具４９によって着脱可能に固定してある。そして、当該保持部材４７の先端側（下端側）に着脱交換可能に保持された筒状のホルダ容器５１内には、貯留部５３が備えられている。この貯留部５３内には、スパッタ溶着防止剤が貯留されている。上記スパッタ溶着防止剤としては、例えば前記特許文献１に記載されているスパッタ防止剤と同様な、又はジメチルシリコンオイルなどのごとき適宜なスパッタ溶着防止剤が使用される。なお、前記貯留部５３にスパッタ溶着防止剤を貯留する構成としては、例えば貯留部５３内にスパッタ溶着防止剤を流し込んだ状態や、スパッタ溶着防止剤を滲み出し可能に含有した例えば綿類などの含有部材を内装した構成など適宜の構成を採ることができる。
【００３０】
前記ホルダ容器５１の上部には上蓋部材５５が取付けてあり、下部には接触部材ホルダ５７が備えられている。そして、この接触部材ホルダ５７の下面には接触部材５９が備えられている。この接触部材５９は、前記貯留部５３から滲み出るスパッタ溶着防止剤を保持する機能を有する例えば多孔質部材などのごとき適宜の部材から構成してあり、当該接触部材５９がワークＷの表面に接触したときに、当該接触部材５９に保持されているスパッタ溶着防止剤をワーク表面に付着する機能を奏するものである。
【００３１】
以上のごとき構成において、パンチプレス３におけるパンチング加工位置Ｐに対してワークＷの加工位置を位置決めして、ワークＷにパンチング加工を行なった後、ワークＷにおいてパンチング加工された部分を内側に含むように、レーザ加工機５によって製品の輪郭のレーザ切断加工を行うことになる。この際、ワークＷにピアシング加工を行うと、ワークＷに貫通孔が形成するまではスパッタがワーク表面に飛散し、ピアシング加工位置の周りに溶着することがある。
【００３２】
そこで、上部タレット９Ｕを旋回して、当該上部タレット９Ｕに支持された付着用具２３をパンチング加工位置Ｐに割出し位置決めする。そして、ワークＷをＸ，Ｙ軸方向へ移動して、ワークＷにピアシング加工を行う位置を、前記付着用具２３の下方に位置決めする。その後に、パンチプレス３におけるストライカＳを下降して、付着用具２３に備えたヘッド部材３３に当接し下方向へ押圧すると、先ず、リフタースプリング２５が圧縮されて付着具本体２７が下降され、付着具本体２７の板押え部２７ＥがワークＷの上面（表面）に当接し、下部タレット９Ｌに支持されているダイに対してワークＷを押圧する。
【００３３】
その後、前記ストライカＳをさらに下降すると弾性部材３７が次第に圧縮されて、上下ドライバ３１が次第に下降される。前述のように、上下ドライバ３１が下降されると、上側の弾性部材４３の方が下側の弾性部材４５より強力であるので、下側の弾性部材４５が次第に圧縮されてホルダ筒体４１が次第に下降される。したがって、前記付着具本体２７の下端部に備えた上下方向の貫通穴２７Ｈ内を接触部材５９が下降し、ワークＷの上面に接触することになる。よって、接触部材５９に含有（保持）されているスパッタ溶着防止剤はワーク上面に付着される。
【００３４】
上述のように、接触部材５９がワーク上面に接触した状態において、前記ストライカＳがさらに下降された場合には、上側の弾性部材４３が圧縮されることとなり、前記上下ドライバ３１の下降を吸収するものである。その後、ストライカＳを上昇復帰すると、付着用具２３は元の位置へ上昇復帰され、かつホルダ筒体４１等も元の位置へ上昇復帰されるものである。
【００３５】
既に理解されるように、ワークＷのピアシング加工開始位置に対するスパッタ溶着防止剤の付着作用は、ワークＷの上面に対して接触部材５９をワーク上面に沿って移動すること、すなわちワークＷに対して接触部材５９を擦ることなく、ワークＷの上面に対して接触部材５９を接近離反する方向へ移動して接触したときの接触動作のみによって付着するものであるから、ワーク上面のピアシング加工開始位置に付着されるスパッタ溶着防止剤の消費量を少なく抑制することができるものである。そして、ワークＷのピアシング加工開始位置にスパッタ溶着防止剤を付着したことにより、ピアシング加工時に飛散したスパッタがワークＷの上面に溶着することを防止することができるものである。
【００３６】
ところで、前述のごとく接触部材５９の下面をワーク上面に接触させてスパッタ溶着防止剤を付着した面積が必要以上に大きい場合には、スパッタ溶着防止剤の消費量が多くなる。そこで、穴径が１．６ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍのテンプレートを作成し、このテンプレート上からワーク上面にスパッタ溶着防止剤を付着させてピアシング加工を行ったところ、穴径が１．６ｍｍ、２．０ｍｍの場合には、飛散したスパッタがワーク上面に溶着することを防止する効果は、スパッタ溶着防止剤を付着させた領域内において認められたものの、前記穴径の外側においてスパッタがワーク上面に溶着する場合があった。しかし、テンプレートの穴径が３．０ｍｍの場合には、当該穴径の外側においても、スパッタがワーク上面に溶着するようなことはなかった。
【００３７】
したがって、前記接触部材５９がワークＷの上面に接触してスパッタ溶着防止剤をワーク上面に付着させる部分の直径は少なくとも３ｍｍであることが望ましいものである。なお、直径３ｍｍの範囲内にスパッタ溶着防止剤を付着させた場合、直径３．０ｍｍの外側へ飛散されるスパッタは、ワーク上面に落下するまでに冷却されることとなり、ワーク上面に溶着するようなことがないものである。
【００３８】
以上のごとき説明より理解されるように、ピアシング加工開始位置へのスパッタ溶着防止剤の付着は、スパッタ溶着防止剤を吹き付けたり、擦り付けたりすることなく、接触部材５９を、ワークに対して接近離反する方向へ移動して接触したときに付着するものである。すなわち、接触部材５９がワークＷの上面に対して接近離反する方向へ動作する接触動作のみによってスパッタ溶着防止剤の付着を行うものであるから、スパッタ溶着防止剤の消費量を抑制することができると共に、スパッタ溶着防止剤の付着量が多過ぎることなく適正量の付着を行うことができ、前述したごとき従来の問題を解消することができるものである。
【００３９】
なお、本発明は前述したごとき実施形態のみに限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でも実施可能である。すなわち、前記実施形態においては、付着用具２３を、パンチホルダの一例としての上部タレット９Ｕに備えた場合について例示したが、パンチホルダに限ることなく、付着用具２３をフレーム本体７またはレーザ加工ヘッド２１の適宜位置に装着し、適宜に備えた上下動用のアクチュエータによって前記付着用具２３を上下動する構成とすることも可能なものである。すなわち適宜変更を行うことにより、種々の形態でもって実施可能なものである。
【００４０】
図３は、付着用具の第２の実施形態を示すものである。この第２の実施形態に係る付着用具２３Ａにおいて、前記付着用具２３における構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。
【００４１】
この第２の実施形態に係る付着用具２３Ａにおいては、付着具本体２７内に上下動可能に嵌入したホルダ筒体６１の上端部を、上下ドライバ３１の下端部に螺着してある。そして、このホルダ筒体６１の下部に上下動可能に嵌入されて下方向への移動を規制されたホルダ容器６３と前記上下ドライバ３１との間には、ホルダ容器６３を常に下方向へ押圧付勢するための弾性部材６２が弾装してある。そして、前記ホルダ容器６３の下端部は前記ホルダ筒体６１から下方向へ突出し、付着具本体２７の下端部に備えた貫通穴２７Ｈに臨んで備えられている。
【００４２】
前記ホルダ容器６３内には中空状の貯留部６５が備えられており、この貯留部６５の上部に螺着したリング状のスプリング座６７と前記ホルダ容器６３の先端部から先端が突出した状態に備えられた上下動自在なニードル弁状の接触部材６９との間に、コイルスプリング等のごとき弾性部材７１が弾装してある。
【００４３】
上記構成においては、付着具本体２７の板押え部２７ＥがワークＷの上面に当接した状態において、付着具本体２７に対してホルダ筒体６１が下降されて、ホルダ容器６３の先端部（下端部）がワーク上面に当接し、接触部材６９が弾性部材７１の付勢力に抗して相対的に上昇されたときに、前記貯留部６５内のスパッタ溶着防止剤が前記接触部材６９の周囲から漏れ出て、ワークＷの上面に付着されるものであり、前述した付着用具２３と同様の効果を奏し得るものである。
【００４４】
図４は、付着用具の第３の実施形態を示すものである。この第３の実施形態に係る付着用具２３Ｂにおいて、前述した付着用具の構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。
【００４５】
この付着用具２３Ｂにおいては、付着具本体２７の上部に筒状のタンク部材７２を備えた構成である。より詳細には、上記タンク部材７２は、スパッタ溶着防止剤を貯留するためのチャンバ７３を備えた筒状に形成してあり、このタンク部材７２の下面に下方向へ突出して備えた軸部７５が前記付着具本体２７に着脱可能に螺入固定してある。そして、前記チャンバ７３の上部を閉じるために前記タンク部材７２の上部に螺着固定した蓋部材７７には、ヘッド部材７９が上下動可能に、かつ板ばね等の付勢手段によって上方向へ付勢して備えられている。このヘッド部材７９の中央部には調整ねじ８１が回転自在に備えられており、この調整ねじ８１の下部側に備えたねじ部には、前記チャンバ７３と前記蓋部材７７との間の間隙を開閉自在な開閉弁部材８３が上下動可能に螺合してある。
【００４６】
したがって、上記構成においては、ストライカＳによってヘッド部材７９を付勢力に抗して僅かに下降すると、前記蓋部材７７と開閉部材８３との間の間隙が開かれて、前記チャンバ７３は一時的に外気と連通状態となる。よって、チャンバ７３内からスパッタ溶着防止剤が次第に流出しても、チャンバ７３内が負圧となるようなことはないものである。
【００４７】
前記タンク部材７２における前記軸部７５には前記チャンバ７３に連通した上下方向の連通孔７５Ｈが形成してあり、前記軸部７５の下端部には、前記連通孔７５Ｈを経て滴下するスパッタ溶着防止剤の滴下量を調節可能な調節弁部材８５が上下に調節可能に螺着してある。この調節弁部材８５、前記軸部７５と調節弁部材８５との間の微小間隙を調節することによって、スパッタ溶着防止剤の滴下量を調節し得るものである。
【００４８】
前記付着具本体２７内には、前記軸部７５の下面に当接自在な中空軸部材８７が上下動可能に嵌入してある。そして、前記付着具本体２７の下部に上下動可能に嵌入したホルダ容器８９と前記中空軸部材８７との間の貯留室９２内には、両方を互いに離反する方向へ付勢するコイルスプリングなどのごとき弾性部材９１が弾装してある。前記ホルダ容器８９の下端部（先端部）は、前記付着具本体２７の下面から下方向へ突出してある。このホルダ容器８９は、前述したホルダ容器６３と同様の構成であって、先端部（下端部）が前記ホルダ容器８９の先端部から突出した接触部材６９が上下動自在に備えられていると共に、スプリング座６７及び弾性部材７１を内装した貯留部６５を備えている。
【００４９】
上記付着用具２３Ｂにおいては、付着具本体２７がストライカＳによって下降され、ホルダ容器８９の下端部がワークＷの上面に接触すると、接触部材６９が弾性部材７１の付勢力に抗して上昇され、前述した付着用具２３Ａと同様に、ワークＷの上面にスパッタ溶着防止剤を付着することができるものである。付着用具２３Ｂにおいては、チャンバ７３が大容量であるから、長時間に亘ってスパッタ溶着防止剤の付着を行うことができるものである。
【００５０】
図５は、付着用具の第４の実施形態を示すものである。この第４の実施形態に係る付着用具２３Ｃにおいて、前述した付着用具の構成要素と同一機能を奏する構成要素には、同一符号を付することとして重複する説明は省略する。
【００５１】
この第４の実施形態の付着用具２３Ｃにおいては、リング状の固定具９３によって付着具本体２７内に固定した中空軸部材８７と、前記付着具本体２７の下端側（先端側）に軸方向へ移動自在に備えた摺動軸部材９５との間に弾性部材９１が弾装してある。前記摺動軸部材９５の下面には、前記接触部材５９に相当する接触部材９７を埋設した埋設穴９９が形成してある。そして、上記埋設穴９９には、前記弾性部材９１を内装した貯留室９２内からスパッタ溶着防止剤を導入する導入孔１０１が形成してある。前記接触部材９７の下面（先端面）は、前記付着具本体２７の下面（先端面）から常に突出した状態にある。
【００５２】
前記構成において、付着具本体２７の先端面をワークＷの表面（上面）に近接するように移動し、ワーク表面に前記接触部材９７が接触されると、当該接触部材９７に含有（保持）されているスパッタ溶着防止剤がワーク表面に付着される。その後、付着具本体２７の先端面がワーク表面に接触するように、さらに接近移動すると、摺動軸部材９５が没入される。そして、摺動軸部材９５に備えた導入孔１０１が貯留室９２に連通し、貯留室９２内のスパッタ溶着防止剤を埋設穴９９内の接触部材９７に導入し補充することになる。
【００５３】
したがって、前記接触部材９７に必要以上に多くのスパッタ溶着防止剤を含有することがなく、常に適正量のスパッタ溶着防止剤を、ワークＷの表面のピアシング加工位置に付着させることができるものである。
【００５４】
図６は、付着用具の第５の実施形態を示すものである。この第５の実施形態に係る付着用具２３Ｄにおいて、前述した付着用具の構成要素と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。
【００５５】
この第５の実施形態に係る付着用具２３Ｄは、前述したタンク部材７２と付着具本体２７とを一体に形成した構成である。すなわち、付着用具２３Ｄにおける付着具本体１０３は、前述したフランジ部２７Ｆに相当する大径底部１０３Ａの上部に、チャンバ７３を備えた大径筒部１０３Ｂを一体に備えた構成である。そして、前記チャンバ７３の底部付近における付着具本体１０３には、チャンバ７３内のスパッタ溶着防止剤の残量を確認するための覗き穴１０５が形成してあり、この覗き穴１０５は例えば透明なプラスチックなどの適宜の透明部材によって密閉してある。
【００５６】
上記構成により、前記覗き穴１０５からチャンバ７３内のスパッタ溶着防止剤の残量を確認することができる。そして、少なくなったときの補充を行うために、前記チャンバ７３の上部開口には、蓋部材１０７が着脱可能に螺合してある。この蓋部材１０７には、コイルスプリングなどのごとき弾性部材１０９によって常に上方向へ付勢されたヘッド部材１１１が上下動自在に備えられている。そして、前記ヘッド部材１１１の中央部には調整ねじ１１３が回転のみ自在に備えられている。
【００５７】
前記調整ねじ１１３の下部には、前記チャンバ７３内へ突出した開閉弁部材１１５が相対的に上下調節可能に螺合してある。そして、前記開閉弁部材１１５の上面には、前記蓋部材１０７の下面に対して接触離脱自在なＯリングなどのごときシール部材１１７が備えられている。したがって、前記弾性部材１０９に抗して前記ヘッド部材１１１を下降したときには、蓋部材１０７の下面から前記シール部材１１７が離れて、前記チャンバ７３内と外部とが連通し、チャンバ７３内に外気が入り込み可能なものである。なお、前記調整ねじ１１３と前記開閉弁部材１１５との螺合状態を調節することにより、前記蓋部材１０７の上面に対する前記ヘッド部材１１１の突出高さを調節することができるものである。
【００５８】
前記付着具本体１０３の下面には、摺動軸部材９５を上下動自在に備えた軸ホルダ１１９がボルトなどのごとき複数の固定具（図示省略）によって着脱可能に取付けてある。なお、前記摺動軸部材９５においては前記接触部材９７に代えて摺動軸部材９５が接触部材を兼ねるものであって、摺動軸部材９５の下端面には、導入孔１０１に連通した連通孔１２１が開口してある。
【００５９】
したがって、上記構成においては、ストライカＳによってヘッド部材１１１を押圧すると、弾性部材１０９に抗してヘッド部材１１１が僅かに下降されて、チャンバ７３は外部に連通される。そして、前記ヘッド部材１１１の上面と蓋部材１０７の上面とが等しい高さになると、蓋部材１０７もストライカＳによって押圧される。その後、付着具本体１０３が下降されて、摺動軸部材９５の先端部（下端部）がワークＷの上面に当接し、弾性部材９１に抗して相対的に上昇されると、導入孔１０１が貯留室９２に連通される。したがって、貯留室９２内のスパッタ溶着防止剤が連通孔１２１から流出される形態となって、ワーク表面に付着されるものである。
【００６０】
以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態に係る付着用具は、当該付着用具に備えた接触部材を、ワーク表面に対して接近する方向へ移動し、ワーク表面に接触したときに、その接触位置においてスパッタ溶着防止剤をワーク表面に付着するものである。換言すれば、ワーク表面に沿って前記接触部材を擦ることなく付着するものであるから、必要以上に広い範囲に塗布するようなことがないものである。そして、前記接触部材の接触動作によってワーク表面にスパッタ溶着防止剤を付着するものであるから、スパッタ溶着防止剤の粘性によって付着するものであり、必要以上に多量のスパッタ溶着防止剤を付着するようなことはないものである。
【００６１】
したがって、スパッタ溶着防止剤の消費量を抑制することができると共に、レーザ切断加工後にスパッタ溶着防止剤を除去する後工程等が不要であって、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【００６２】
また、前述したように、レーザ・パンチ複合加工機１の適宜位置、例えばパンチを支持したパンチホルダなどや機体の一部などに付着用具を備えて使用することが可能である。この場合には、ワークに対してパンチング加工を行った後、レーザ切断加工を行う直前に、ピアシング加工位置に対応してスパッタ溶着防止剤を付着することができるものである。したがって、パンチング加工時のワークの振動によってスパッタ溶着防止剤が周囲に薄く広がるようなことがなく、パンチング加工位置を含む製品の輪郭のレーザ切断加工を行うとき、ピアシング加工時に飛散する傾向にあるスパッタの溶着を効果的に防止することができるものである。
【００６３】
また、前記付着用具はレーザ加工機のレーザ加工ヘッドやその近くに配置して使用することが可能であり、レーザ切断加工開始時のピアシング加工時にスパッタの溶着を効果的に防止することができるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１ レーザ・パンチ複合加工機
３ パンチプレス（タレットパンチプレス）
５ レーザ加工機
１９ レーザ発振器
２１ レーザ加工ヘッド
２３ 付着用具
２７ 付着具本体
２７Ｆ フランジ部
３１ 上下ドライバ
４１ ホルダ筒体
４３，４５ 弾性部材
４７ 保持部材
５１ ホルダ容器
５３ 貯留部
５７ 接触部材ホルダ
５９ 接触部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工による板状のワークのピアシング加工方法であって、
（ａ）レーザ加工ヘッドに対してＸ、Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワークに対して接近離反する方向であるＺ軸方向へ移動可能に備えられた付着用具を、前記ワークに接近する方向へ移動する工程、
（ｂ）前記付着用具の先端部に備えた接触部材を、ワークのピアシング加工位置へ接触させて、当該接触部材に保持されているスパッタ溶着防止剤を、前記ピアシング加工位置を含む周囲に付着する工程、
（ｃ）前記スパッタ溶着防止剤を付着した前記ピアシング加工位置を前記レーザ加工ヘッドに対応した位置へ相対的に移動位置決めして、レーザ加工によるピアシング加工を開始する工程、
の各工程を備えていることを特徴とするレーザ加工によるピアシング加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工によるピアシング加工方法において、前記ピアシング加工位置へのスパッタ溶着防止剤の付着は、前記ワークの付着面に沿っての前記接触部材の相対的な移動を行うことなく接触動作のみによって行うことを特徴とするレーザ加工によるピアシング加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ加工によるピアシング加工方法に使用する付着用具であって、板状のワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機における機体の一部に、前記レーザ加工ヘッドからワークへレーザ光を照射する方向と同方向へ移動可能に支持される筒状の付着具本体を備え、当該付着具本体内に当該付着具本体の長手方向へ移動可能に備えられた接触部材ホルダの先端部に、ワークへ付着するスパッタ溶着防止剤を保持した接触部材を備えていることを特徴とする付着用具。
【請求項４】
請求項３に記載の付着用具において、前記付着具本体は、前記ワークにパンチング加工を行うためのパンチを上下動可能に支持するパンチホルダに備えたリフタースプリングに支持されるフランジ部を備えていることを特徴とする付着用具。
【請求項５】
請求項４に記載の付着用具において、前記パンチを打圧すべく上下動自在なストライカによって押圧されるヘッド部材を上端部に備えていることを特徴とする付着用具。
【請求項１】
レーザ加工による板状のワークのピアシング加工方法であって、
（ａ）レーザ加工ヘッドに対してＸ、Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワークに対して接近離反する方向であるＺ軸方向へ移動可能に備えられた付着用具を、前記ワークに接近する方向へ移動する工程、
（ｂ）前記付着用具の先端部に備えた接触部材を、ワークのピアシング加工位置へ接触させて、当該接触部材に保持されているスパッタ溶着防止剤を、前記ピアシング加工位置を含む周囲に付着する工程、
（ｃ）前記スパッタ溶着防止剤を付着した前記ピアシング加工位置を前記レーザ加工ヘッドに対応した位置へ相対的に移動位置決めして、レーザ加工によるピアシング加工を開始する工程、
の各工程を備えていることを特徴とするレーザ加工によるピアシング加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工によるピアシング加工方法において、前記ピアシング加工位置へのスパッタ溶着防止剤の付着は、前記ワークの付着面に沿っての前記接触部材の相対的な移動を行うことなく接触動作のみによって行うことを特徴とするレーザ加工によるピアシング加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ加工によるピアシング加工方法に使用する付着用具であって、板状のワークに対して相対的にＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機における機体の一部に、前記レーザ加工ヘッドからワークへレーザ光を照射する方向と同方向へ移動可能に支持される筒状の付着具本体を備え、当該付着具本体内に当該付着具本体の長手方向へ移動可能に備えられた接触部材ホルダの先端部に、ワークへ付着するスパッタ溶着防止剤を保持した接触部材を備えていることを特徴とする付着用具。
【請求項４】
請求項３に記載の付着用具において、前記付着具本体は、前記ワークにパンチング加工を行うためのパンチを上下動可能に支持するパンチホルダに備えたリフタースプリングに支持されるフランジ部を備えていることを特徴とする付着用具。
【請求項５】
請求項４に記載の付着用具において、前記パンチを打圧すべく上下動自在なストライカによって押圧されるヘッド部材を上端部に備えていることを特徴とする付着用具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８６１０６（Ｐ２０１３−８６１０６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６５３１（Ｐ２０１１−２２６５３１）
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（３９００１４６７２）株式会社アマダ (548)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１４日（２０１１．１０．１４）
【出願人】（３９００１４６７２）株式会社アマダ (548)
【Ｆターム（参考）】
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