(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ネスティングレイアウトが同一の複数枚のワークを、一枚ずつ所定のピッチでワークテーブルに並設された複数の尖塔部の上に載置して熱切断加工する熱切断加工方法であって、
前記複数枚のワークの内の1枚を前記複数の尖塔部上の第1の位置に載置すると共に、前記ワークテーブルに対して予め設定した基本位置を前記ネスティングレイアウトの原点として熱切断加工する基本モードと、
前記複数枚のワークの内の他の1枚を前記複数の尖塔部上の前記第1の位置に載置すると共に、前記ネスティングレイアウトの原点を、前記基本位置に対し所定方向に前記所定のピッチ未満の所定の距離ずれたシフト位置にして熱切断加工するシフトモードと、を、
少なくとも1回ずつ実行して熱切断加工を行う熱切断加工方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1及び特許文献2に記載されたレーザ加工機においては、一つのワークの中で切断位置をずらすため、ネスティングレイアウトが崩れ、切り出す製品数が減少して歩留まりが低下する、などの不具合が生じる場合がある。
また、特許文献1及び特許文献2に記載された技術においては、尖塔部の形状や位置(座標)を正確に把握できていることを前提にしている。
しかしながら、実際には、スキッド板は湾曲して設置され、切断による熱の影響で歪みが生じて湾曲状態が変化し、メンテナンス等でユーザによって交換される際に選択される材料によって厚みが異なる、などの理由により、尖塔部の位置(座標)は定まらない場合がある。
そのため、スキッド板及びその尖塔部の位置を正確に把握することは困難であり、特許文献1及び特許文献2に記載された技術は、必ずしも現実的なものではない。
【0007】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、不具合の発生頻度を減らし特定の尖塔部の熱損傷の集中を回避できる熱切断加工機及び熱切断加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の課題を解決するために、本発明は次の構成、手順を有する。
1) ワークを支持するための複数の尖塔部を、複数のスキッド板又は剣山ピンのワーク支持部として有するワークテーブルと、
前記ワークテーブルの前記複数の尖塔部の上にワークを載置する載置ユニットと、
ネスティングレイアウトが同一の複数枚のワークを一枚ずつ熱切断加工する際に、前記ワークを、前記ワークテーブルに対して予め設定した基本位置に載置する基本モードと、前記ワークを、前記基本位置に対し所定方向に所定の距離ずれたシフト位置に載置するシフトモードと、を少なくとも1回ずつ実行するよう制御する制御部と、
を備え
、
前記複数のワーク支持部は、第1の方向に並設されており、
前記制御部は、ネスティングレイアウトにおける、前記第1の方向に切断する第1切断経路長と前記第1の方向に直交する第2の方向に切断する第2切断経路長とを求め、前記第1切断経路長と前記第2切断経路長との長短に応じて前記所定方向を設定する熱切断加工機である。
2) 前記複数のワーク支持部は、所定のピッチで並設されており、
前記所定の距離は、前記所定のピッチ未満であ
る1)に記載の熱切断加工機である。
3) ワークを支持するための複数の尖塔部を、所定のピッチで並設された複数のスキッド板又は剣山ピンのワーク支持部として有するワークテーブルと、
ネスティングレイアウトが同一の複数枚のワークを一枚ずつ熱切断加工する際に、前記複数枚のワークの内の1枚を前記ワークテーブルの第1の位置に載置すると共に、前記ワークテーブルに対して予め設定した基本位置を前記ネスティングレイアウトの原点として熱切断加工する基本モードと、前記複数枚のワークの内の他の1枚を前記ワークテーブルの前記第1の位置に載置すると共に、前記ネスティングレイアウトの原点を、前記基本位置に対し所定方向に前記所定のピッチ未満の所定の距離ずれたシフト位置にして熱切断加工するシフトモードと、を、少なくとも1回ずつ実行するように制御する制御部と、
を備えた熱切断加工機である。
4) 前記複数のワーク支持部は、第1の方向に並設されており、
前記制御部は、ネスティングレイアウトにおける、前記第1の方向に切断する第1切断経路長と前記第1の方向に直交する第2の方向に切断する第2切断経路長とを求め、前記第1切断経路長と前記第2切断経路長との長短に応じて前記所定方向を設定す
る3)に記載の熱切断加工機である。
5) 前記制御部は、前記所定の距離を、前記複数枚の数に応じて設定す
る1)〜
4)のいずれか1つに記載の熱切断加工機である。
6) ネスティングレイアウトが同一の複数枚のワークを、一枚ずつ
、ワークテーブルにおいて第1の方向に並設された複数の尖塔部の上に載置して熱切断加工する熱切断加工方法であって、
前記ワークを、予め設定した基本位置に載置する基本モードと、
前記ワークを、前記基本位置に対し所定方向に所定の距離ずれたシフト位置に載置するシフトモードと、を、
少なくとも1回ずつ実行して熱切断加工を行
い、
前記所定方向を、
前記ネスティングレイアウトにおける、前記第1の方向に切断する第1切断経路長と前記第1の方向に直交する第2の方向に切断する第2切断経路長とを求め、前記第1切断経路長と前記第2切断経路長との長短に応じて設定する熱切断加工方法である。
7) ネスティングレイアウトが同一の複数枚のワークを、一枚ずつ所定のピッチでワークテーブルに並設された複数の尖塔部の上に載置して熱切断加工する熱切断加工方法であって、
前記複数枚のワークの内の1枚を前記複数の尖塔部上の第1の位置に載置すると共に、前記ワークテーブルに対して予め設定した基本位置を前記ネスティングレイアウトの原点として熱切断加工する基本モードと、
前記複数枚のワークの内の他の1枚を前記複数の尖塔部上の前記第1の位置に載置すると共に、前記ネスティングレイアウトの原点を、前記基本位置に対し所定方向に前記所定のピッチ未満の所定の距離ずれたシフト位置にして熱切断加工するシフトモードと、を、
少なくとも1回ずつ実行して熱切断加工を行
う熱切断加工方法である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、発生頻度を減らし特定の尖塔部の熱損傷の集中を回避できる、という効果が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の実施の形態に係る熱切断加工機を、実施例のレーザ加工機51により説明する。
【0012】
まず、レーザ加工機51の全体構成について、
図1を参照して説明する。以下の説明において、水平平面をX軸-Y軸の平面とする直交3軸(X軸−Y軸−Z軸)とし、各軸に前後−左右−上下−方向を対応付けして説明する。
【0013】
図1に示されるように、レーザ加工機51は、加工機本体51Aと、ワークWを加工機本体51Aに搬出入するためのテーブルベース51Bと、加工機本体51A及びテーブルベース51Bの動作を制御するNC制御部6と、を有する。
【0014】
加工機本体51Aは、基台1と、水平に(X軸−Y軸方向に)延在するワーク支持部2aを有し基台1に対しX軸方向に移動するワークテーブル2と、ワークテーブル2の上方にY軸方向に延びる門型とされて基台1に取り付けられたフレーム3と、を有する。
【0015】
ワークテーブル2は、加工機本体51Aとテーブルベース51Bとの間を往復移動する(矢印DRa)。
フレーム3は、Y軸方向及びZ軸方向に移動可能なレーザ加工ヘッド5を備えている。レーザ加工ヘッド5は、下方先端のノズル5aから下方にレーザ光を照射する。
【0016】
テーブルベース51Bは、ベース基台11及び載置ユニット12を備えている。
載置ユニット12は、加工機本体51Aからベース基台11上に移動してきたワークテーブル2(二点鎖線)のワーク支持部2aに対し、外部から搬送され吸着支持したワークWを、所定の位置に載置する。また、載置ユニット12は、加工後のスケルトンの吸着搬出も行うようになっている。
【0017】
図2は、ワークテーブル2を上方から見た模式図である。
ワークテーブル2は、ワークを支持するための細長い板状の支持部材であるスキッド板7が、上下左右方向に延びる姿勢で複数枚並設されている。
詳しくは、複数のスキッド板7は、前後方向(第1の方向とも称する)に、所定のピッチPtbで離隔並設されている。
図2において、スキッド板7は、次に説明する尖塔部7cに対応した破線で示されている。
【0018】
図3は、スキッド板7の側方視(前方視)を説明するための平面図である。
スキッド板7は、金属の薄板状であって、ワークテーブル2に着脱可能に装着される基部7aと、基部7aの上方に形成された鋸歯状の尖塔群部7bと、を有する。
尖塔群部7bは、細長い二等辺三角形形状を呈しその対称軸を上下方向とするる尖塔部7cが、左右方向に所定のピッチPta(例えば16mm)で複数成された部位である。尖塔部7cの先端部位7c1は、R付(例えばR=1mm)されている。
スキッド板7は、ワークテーブル2に装着された状態で、先端部位7c1の先端高さがパスラインPL位置に揃うようになっている。
【0019】
図3にA部として参考図示されているように、尖塔部7cの上面視において、先端部位7c1の位置に対応した破線を設定し、
図2では、スキッド板7をその尖塔部7cの位置を示す破線で示してある。
スキッド板7は、全長に対し厚さが薄いため、上面視で若干湾曲した状態で設置されている、
これは、例えばスキッド板が直状に設置されていると、切断経路が左右方向の直線状とされた切断加工で、スキッド板の位置と切断経路とが完全に重なってしまう場合が生じ、重なったスキッド板の尖塔部の熱損傷が顕著に生じる。
この熱損傷を極力避けるために、スキッド板は湾曲設置されるのが一般的である。
図2では、スキッド板の湾曲程度を誇張して記載してある。
【0020】
図2に示されるように、ワークテーブル2のワーク支持部2aには、X軸−Y軸座標の原点となる原点位置P1が、NC制御部6によって設定されている。
そして、ワークテーブル2には、NC制御部6によって、ワークを載置支持する領域として、原点位置P1を前右の角部とするX軸−Y軸で囲まれた長方形のワーク支持領域ARaが設定されている。
【0021】
図4は、ワークWを説明するための平面図(切断時の上面図に対応)である。
ここにおいてワークWは、長方形の外形を有し、予め切り出す6個の製品Mをネスティングしたものとする(製品Mの切断経路が一点鎖線で示されている)。
製品Mは、隣接する2角がC面取りされた略長方形の外形を有し、二つの丸孔を有するものである。
製品Mのネスティングレイアウト上の姿勢は、その外形辺がワークWの外形辺に平行とされている。
NC制御部6は、ワークWの一つの角部を、ワーク原点位置WP1として認識する。
以下の説明の便宜のため、
図4における左下の製品Mを、特定のため製品M1とも称する。
【0022】
図5及び
図6は、レーザ加工に際し、テーブルベース51Bにおいてワークテーブル2のワーク支持領域ARaに加工に供されるワークWを載置した状態を示す上面図である。ワークWの載置は、NC制御部6の制御の下、基本載置モードとシフト載置モードとの二つのモードの一方により選択的に行われる。基本載置モード及びシフト載置モードは、それぞれ基本モード及びシフトモードとも称する
【0023】
図5及び
図6では、ワークWにネスティングされた複数の製品Mの内、製品M1の切断経路のみを記載してある。
【0024】
NC制御部6は、加工に供されるワークWを、ワーク支持領域ARaに対し、後述する判定手順により、基本載置モードとシフト載置モードとの二つのモードのいずれか一方でワークWを載置するようテーブルベース51Bの動作を制御する。まず、二つのモードについて詳述する。
【0025】
(基本載置モード:
図5)
基本載置モードは、ワークWの各辺をX軸又はY軸に平行とし、ワーク原点位置WP1を、ワーク支持領域ARaの原点位置P1と合致させて載置するモードである。この基本載置モードにおいて、製品M1の切断経路とスキッド板7とが交差する位置に黒丸を付してある。
【0026】
(シフト載置モード:
図6)
シフト載置モードは、ワークWの各辺をX軸又はY軸に平行とし、ワーク原点位置WP1を、ワーク支持領域ARaの原点位置P1に対し、X軸の後方に所定のシフト距離dだけずらして載置するモードである。
このシフト載置モードにおいて、製品M1の切断経路とスキッド板7とが交差する位置に
図5と同様に黒丸を付してある。
これら全ての黒丸の位置が、スキッド板7において基本載置モードとシフト載置モードとで完全に一致する可能性は小さく、ほとんどの場合で異なる。
【0027】
所定のシフト距離dは、スキッド板7の並設のピッチPtbと異なる値に設定される。
例えば、ワークWが大型サイズの場合、ワーク支持領域ARaからのはみ出しを防ぐ意味でシフト距離dがピッチPtb未満であることが望ましい。
また、ワークWが小型サイズの場合は、シフト距離dをピッチPtbを越える値にして、ワーク支持領域ARa全体で尖塔部7cの熱損傷の分散化を図ることが望まれる。
また、シフト距離dがピッチPtbと等しいと、切断経路とスキッド板7との交差位置が同じになってしまうので、それは避ける必要がある。
【0028】
NC制御部6は、次加工のレーザ切断加工のプログラムから、同一ネスティングで加工するワークWの加工枚数Nを把握し、その加工枚数Nに基づいて、載置モードを基本載置モードのみとするかシフト載置モードを含めるかを判断する。
また、NC制御部6は、シフト載置モードを実行すると判断した場合に、加工枚数Nに応じてシフト距離dを設定するものであってよい。
【0029】
(手順例1)
載置モードを決定する具体的手順の手順例1を、
図7及び
図8に示されるフローにより説明する。
まず、
図7に示されるように、NC制御部6は、同一ネスティングでの加工枚数Nが2以上か否かを判定し(S1)、否でNが1枚のときは、基本載置モードでワークWを載置する、と判定し(S2)、Nが複数枚のとき(Yes)は、手順Aを実行するよう判定する(S3)。
【0030】
手順Aは
図8に示される。
NC制御部6は、次に加工するワークWが、全体の加工枚数Nの何枚目か、に対応するkについて、まず1枚目としてk=1とする(SA1)。
ここでkは、1≦k≦N(k:整数)である。
【0031】
次にkがNを越えているか否かを判定し(SA2)、越えている場合は加工を終了する。
kがNを越えていない場合、kが偶数か否か(奇数か)を判定し(SA3)、偶数(Yes)の場合にシフト載置モードとし(SA4)、奇数(No)の場合に基本載置モードを選択するよう判定する(SA5)。
次いで、k=k+1とし(SA6)、ステップ(SA2)へ戻る。
【0032】
この手順を実行することで、同一ネスティングの複数枚のワークを一枚ずつ切断加工する際に、その加工枚数Nの内、概ね半分のワークWが基本載置位置で加工され、残りのワークWがシフト載置位置で加工される。
そして、製品M1における、特にY軸に平行な切断経路は、スキッド板7との位置が基本載置モードとシフト載置モードとの一方で仮に重なっていても、他方ではずれるようになる。
従って、スキッド板7の尖塔部7cの熱損傷は分散化される。そのため、特定の尖塔部7cに熱損傷が集中する可能性は低下する。
【0033】
この手順例1でのシフト距離dは、例えばスキッド板7のピッチPtbの半分に固定する。この場合、
図9に示されるように、製品MのY軸方向に延びる切断経路Maのみを記載するならば、スキッド板7と切断経路Maとの干渉部分(矢印DRbの範囲)があった場合に、手順例1のシフト載置を実行することによって干渉は解消することがわかる。
そのため、スキッド板7において熱損傷を受ける尖塔部7cの数は、約半分になる。
【0034】
NC制御部6は、シフト載置モードでワークWを載置する度に、原点位置P1からのシフト距離dを、何枚目のワークWかによって変えるように設定する手順例2及び手順例3を実行してもよい。
【0035】
(手順例2)
まず手順例2を、説明する。
加工枚数Nが比較的大きくない場合(例えば5枚程度)であれば、NC制御部6は、シフト距離dを次のように設定する。
【0036】
まず、基本シフト距離d1を導入し、d1=Ptb/N とする。
そして、k枚目の加工におけるシフト距離d(k)を、
d(k)=d1×(k−1)=(Ptb/N)×(k−1)
と設定する。これにより、尖塔部7cの熱損傷の分散化が最大限に図れる。
【0037】
(手順例3)
加工枚数Nが比較的大きい場合、手順例2を用いると、基本シフト距離d1が小さくなりすぎて、載置精度的に追従できなくなる虞がある。
そこで、NC制御部6は、同一のシフト距離を複数回(Q回)実施することを許容する手順例3を実行してもよい。
ここでは、繰り返し回数Q(1≦Q≦Nなる正の整数)は、NC制御部6に予め設定しておくものとし、また、作業者が変更設定可能なものとする。
【0038】
NC制御部6は、まず、基本シフト距離d2を導入し、
d2=Ptb/〔INT(N/Q)〕・・・(式1)
と設定する。INT(N/Q)は、加工枚数Nを繰り返し回数Qで除したときの商に相当する。
そして、k枚目のワークWの加工におけるシフト距離d(k)を、kをINT(N/Q)で除したときの余りを示すk%INT(N/Q)を用いて、
k1=k%INT(N/Q)とし、
d(k)=d2×(k1−1)
=〔Ptb×(k%INT(N/Q)−1〕・・・(式2)
と設定する。
【0039】
この手順2でシフト載置を実行した場合の切断経路Maについて、
図10を用いて具体的数値を用いて説明する。
ここでは、スキッド板7の並設のピッチPtbが110mm、加工枚数Nが22枚で、繰り返し回数Qを4と設定した場合を説明する。
(式1)から、基本シフト距離d2は、
d2=110/5=22mmとなる。
(式2)から、
d(1)=22×(1−1)=0
d(2)=22×(2−1)=22(mm)
d(3)=22×(3−1)=44(mm)
d(4)=22×(4−1)=66(mm)
d(5)=22×(5−1)=88(mm)
d(6)=22×(1−1)=0(mm)
・・・
d(22)=22×(2−1)=22(mm)
となる。
【0040】
すなわち、
図9と同様に、製品Mの切断経路Maとスキッド板7との位置関係を記載した
図10によれば、加工枚数Nのうち、シフト距離dが0(ゼロ)及び25mmの場合が6枚、50mm及び75mmの場合がそれぞれ5枚、となり、複数の尖塔部7cに対し熱損傷の分散化が良好に図れる。
【0041】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順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変形例としてもよい。
【0042】
上述の例では、シフト方向をX軸方向とした例を説明したが、Y軸方向、又は、X軸方向及びY軸方向の両方となる斜め方向、としてもよい。
シフト載置モードにおけるシフト方向を、これらのいずれの方向にするかの判定を、NC制御部6は、切り出す製品Mの切断経路における、X軸に平行な直線長Lx,Y軸に平行な直線長Ly,及びX軸Y軸に斜交する直線及び曲線の斜交線長Lxyの長短に基づいて設定する。
【0043】
具体的手順を説明する。
NC制御部6は、切り出す製品Mの切断経路における、X軸に平行な直線長Lx,Y軸に平行な直線長Ly,及びX軸Y軸に斜交する直線及び曲線の斜交線長Lxyを、加工プログラムから求める。
そして、直線長Lx,直線長Ly,及び斜交線長Lxyを比較し、長さが最大(1位)とその次(2位)となるものを求める。
そして、
図11に示されるように、求めた1位と2位の組み合わせから、シフト方向を設定する。
【0044】
直線長Lxが最大となる製品Mxの形状例は、
図12(a)に示されている。
直線長Lyが最大となる製品Myの形状例は、
図12(b)に示されている。
斜交線長Lxyが最大となる製品Mxyの形状例は、
図12(c)に示されている。
【0045】
すなわち、1位及び2位に斜交線長Lxyが含まれていない場合(No1,3)は、1位の種類によらず、XY方向(斜め方向)にシフトする。
また、1位が斜交線長Lxyの場合(No.5,6)は、2位の方向ではない方向にシフトする。
また、2位が斜交線長Lxyの場合(No.2,4)は、1位の方向ではない方向にシフトする。
【0046】
これにより、例えば、X軸に平行な切断経路はX方向のシフト載置で対応する尖塔部がほぼ同じになる、という状況を効果的に回避できるので、複数の尖塔部7cに対する熱損傷の分散化がより確実に図れる。
【0047】
以上詳述した、ワークテーブル2に対するワークWの載置位置及び切断位置について、加工プログラム上の原点位置PP1を含めて説明する。
上述のように基本モード(基本載置モード)とシフトモード(シフト載置モード)とを選択的に実行する場合、加工プログラム上の原点位置PP1を、ワーク支持領域ARaの原点位置P1と一致して設定したならば、基本モードにおいて、加工プログラム上の原点位置PP1は、ワークWの原点位置WP1とも一致して切断が実行される(
図5の原点位置PP1参照)。
一方、シフトモードにおいては、加工プログラム上の原点位置PP1とワークWの原点位置WP1とを一致させ、加工プログラム上の原点位置PP1及びワークWの原点位置WP1を、ワーク支持領域ARaの原点位置P1に対しシフト距離dだけずらして設定する(
図6の原点位置PP1参照)。
これにより、加工プログラム上の原点位置PP1は、ワーク支持領域ARaの原点位置P1に対してシフト距離dだけずれるので、加工プログラム上の切断経路全体が、ワーク支持領域ARaの原点位置P1に対し、シフト距離dだけずれ、そのずれた経路で切断が実行される。
【0048】
すなわち、プログラム上の原点位置PP1が、ワーク支持領域ARaに対して、基本位置とシフトされたシフト位置とを選択的に取り得るようにすればよく、プログラム上の原点位置PP1は、ワークWの原点位置WP1と常に一致している必要はない。
【0049】
そこで、
図13に示されるように、基本モード及びシフトモードのいずれのモードにおいても、ワークWの原点位置WP1とワーク支持領域ARaの原点位置P1とを一致させてワークWの載置位置は不変とし、プログラム上の原点位置PP1のみを、シフトモードにおいて、見かけ上、ワークWがシフト載置されたように、原点位置P1及びそれに一致させた原点位置WP1に対しシフト距離dだけずらして設定し、切断加工を実行する変形例としてもよい。
【0050】
この変形例も、実施例と同様の効果が得られる。すなわち、切断経路に対応する尖塔部7cがほぼ同じになる、という状況を効果的に回避し、複数の尖塔部7cに対する熱損傷の分散化が図れる。
また、この変形例に対しても、実施例で説明した手順例1〜3は、ワークWのシフトの代わりにプログラム上の原点位置PP1を含む切断経路全体のシフト(シフト距離及びシフト方向)とすることで適用できるのは言うまでもない。
【0051】
上述において、複数の尖塔部7cは、ワークWを支持するワーク支持部であって、細長い板状のスキッド板7に備えられている。このワーク支持部としての複数の尖塔部7cは、スキッド板7に備えられたものに限定されない。
複数の尖塔部7cは、例えば、先行技術文献1に記載されたような複数の剣山ピンによるものであってもよい。
すなわち、複数の尖塔部7cは、スキッド板7によるものではなく、X軸方向にピッチPtbで、かつY軸方向にピッチPtaで設置された複数の剣山ピンによるものに置き換えることができる。