JPH10137868A - レーザ加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストの機械で、一般的な加工の場合に、
パンチ加工によって効率良く、低運転コストで加工でき
るレーザ加工機を提供する。 【解決手段】 板状のワークＷに穿孔や切断加工を施す
レーザ加工機であって、ワーク加工時に必要とされる出
力がレーザ加工の最大出力よりも小さな所定値以下の場
合に加工を行うパンチプレス機構部１を付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パンチプレス機
構部を付加したレーザ加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレス能力が一般的な２０トンの
パンチプレス機構部と、これと同程度の穿孔，切断加工
が行えるレーザ加工機部とを備えた複合加工機が用いら
れている。レーザ加工機部は、パンチ加工で行えないよ
うな微細な加工や複雑な形状の加工を行うために設けら
れており、運転コストや加工能率の面から、パンチプレ
ス機構部が主に使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的な形状
の穿孔加工は、パンチプレス機構部とレーザ加工機部と
のいずれでも加工可能であり、従来の複合加工機は、こ
のように同様な加工が行える大出力のパンチプレス機構
部とレーザ加工機部とを装備しているため、設備利用の
無駄が多く、コストの高い機械になっている。

【０００４】この発明は、このような課題を解消し、低
コストの機械で、一般的な加工の場合に、パンチ加工に
よって効率良く、低運転コストで加工できるレーザ加工
機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のレーザ加工機
は、板状のワークに穿孔や切断加工を施すレーザ加工機
であって、前記ワーク加工時に必要とされる出力がレー
ザ加工の最大出力よりも小さな所定値以下の場合に加工
を行うパンチプレス機構部を付加したものである。この
構成によると、ワーク加工時に必要とされる出力が所定
値以下となる通常の板厚および孔径の孔加工は、パンチ
プレス機構部で加工して高加工効率および低運転コスト
化が図れる。パンチプレス機構部で加工不能な板厚また
は孔径の孔加工は、レーザ加工で行う。パンチプレス機
構部で加工不能な微細な加工や複雑な形状の加工もレー
ザ加工で行う。このように、レーザ加工機において、小
出力のパンチプレス機構部を付加する簡単な構成で、通
常の板厚や形状の加工をパンチ加工により効率良く、低
運転コストで行え、設備コストの増大を最小限に抑えな
がら、高加工能率、低運転コストの加工が実現できる。
前記構成において、パンチプレス機構部は、複数の異な
る工具を有しているものとしても良い。これにより、パ
ンチプレス機構部で多種類の加工形状の加工が行え、高
加工能率，低運転コストとなるパンチ加工で対処できる
場合が増える。例えば、前記複数の異なる工具は、タレ
ットに装備しても良く、これにより非常に多くの工具を
装着できる。

【０００６】また、これらの構成において、前記パンチ
プレス機構部が、サーボモータと、このサーボモータの
回転をラムの往復動に変換するクランク機構とからなる
ものとしても良い。このように、パンチプレス機構部を
サーボモータ駆動のものとすることにより、油圧プレス
と異なり、簡単な構成でストローク途中にパンチ速度を
制御性良く変えることができ、高ヒットレートを確保し
ながら静音化が図れる。また、このようにサーボモータ
で速度制御を行ってプレス加工を行うことにより、低騒
音および低振動とすることができる。そのため、特に振
動を嫌うレーザ加工機部の、例えば、光学機器に影響を
及ぼすことがなく、レーザ加工が精度の高いものに保つ
ことができる。また、サーボモータの回転をラムの往復
動にクランク機構で変換するものとすることにより、倍
力機構等の特殊な機構を用いることなく、簡単な構造で
パンチ駆動機構を構成することができ、部品点数を少な
くでき、装置の小型化、簡素化が可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図４と共に説明する。このレーザ加工機は、パンチプ
レス機構部１をレーザ加工機部２に付加したものであ
り、両者１，２にフレーム３およびテーブル装置４を兼
用している。パンチプレス機構部１は、ワーク加工時に
必要とされる出力がレーザ加工の最大出力よりも小さな
所定値以下の場合に加工を行うものであり、この例では
パンチプレス機構部１は、最大加工出力（最大打ち抜き
トン数）が１０トンのものとしてある。パンチプレス機
構部１の最大加工出力は、レーザ加工機部２よりも低
く、レーザ加工機部２の半分未満の出力である。レーザ
加工機部２は、パンチプレス機構部１よりも最大加工出
力が高いものであり、パンチプレス機構部１の２倍程度
以上の出力である２０トンプレス以上に相当する加工が
可能な出力を有するものとしてある。フレーム３は側面
形状がＣ字状のものであり、その前方に続くベッド２５
上にテーブル装置４が設けられている。

【０００８】パンチプレス機構部１は、パンチ駆動機構
５およびタレット９Ａ，９Ｂを備えたタレットパンチプ
レスからなる。パンチ駆動機構５は、フレーム３の上フ
レーム部３ａの先端に設置したラム７を、サーボモータ
６でクランク機構８を介して速度制御可能に駆動する機
械式プレスとしてある。タレット９Ａ，９Ｂは、各々円
周上にパンチ金型およびダイ金型となる複数種の工具２
３Ａ，２３Ｂを設置したものであり、フレーム３の上下
のフレーム部３ａ，３ｂ間の空間に設置されている。

【０００９】レーザ加工機部２は、上フレーム部３の先
端にラム７の近傍で設置したレーザヘッド１４と、フレ
ーム３の側方で床面上に設置したレーザ発振機１２と、
上フレーム部３ａ上に設置されてレーザ発振機１２とレ
ーザヘッド１４の間にレーザ光を案内するダクト１３と
を備える。

【００１０】図２はパンチ駆動機構５を示す。サーボモ
ータ６は、モータ軸方向に沿って長く延びる外形を有し
ていて、先端に減速機１５を内蔵しており、上フレーム
部３ａ内に、この上フレーム部３ａの長手方向（前後方
向Ｙ）に沿って収容されている。パンチ駆動機構５に、
フライホイール等の慣性付与手段は設けていない。クラ
ンク機構８は偏心カム式のものであり、偏心カム１６
が、サーボモータ６のモータ軸６ａと同一回転中心Ｏ上
で、上フレーム部３ａの先端の一対の軸受１７，１８に
より回転自在に支持されている。偏心カム１６とサーボ
モータ６のモータ軸６ａとは軸継手１９を介して接続さ
れている。偏心カム１６は、その偏心軸部１６ａがクラ
ンクアーム２０の上端の孔に軸受（図示せず）を介して
回転自在に嵌合している。クランクアーム２０の下端に
は、ピン２１を介してラム７が連結され、ラム７は上フ
レーム部３ａの先端下面に設けられたラムガイド２２に
昇降自在に支持されている。ラム７の先端には、上タレ
ット９Ａに保持されたパンチ金型２３の頭部と連結され
るＴ溝状の頭部連結部を有している。

【００１１】図３に示すように、テーブル装置４は、ベ
ッド２５上に設けられた中央の固定テーブル２６ａと、
その両側の可動テーブル２６ｂとを備え、可動テーブル
２６ｂはベッド２５のレール２７上をキャリッジ２８と
共に前後（Ｙ方向）に進退駆動される。キャリッジ２８
には、ワークホルダ２９を有するクロススライド３０が
左右方向（Ｘ方向）に進退自在に設置され、ワークホル
ダ２９に把持された板材Ｗが、前記キャリッジ２８およ
びクロススライド３０の移動によりテーブル２６ａ，２
６ｂ上をＸ，Ｙ方向に送られる。

【００１２】つぎに、このレーザ加工機の運転方法を説
明する。所定値の出力以下でパンチ加工が可能な場合、
すなわち板材Ｗの板厚ｔ、材質、および加工すべき孔Ｈ
の直径（周長）に対して、パンチプレス機構部１のプレ
ス能力である最大加工出力（この例では１０トン）でパ
ンチ加工が可能な場合は、パンチプレス機構部１で加工
する（図１（Ｂ））。このようにパンチプレス機構部１
で加工することにより、レーザ加工機部２で加工するよ
りも、高速で加工でき、かつ運転コストも安価となる。
前記所定値（この例ではパンチプレス機構部１の最大加
工出力）でパンチ加工が不可能な場合は、レーザ加工機
部２で加工する。すなわち、図１（Ｃ）のように板厚ｔ
が所定厚さよりも厚い場合や、図１（Ｄ）の孔Ｈ₂ のよ
うに周長が長い孔を加工する場合はレーザ加工とする。
また、パンチプレス機構部１の最大加工出力以下の加工
であっても、タレット９Ａ，９Ｂに装備されている工具
では行えない複雑な形状の切断加工は、レーザ加工機部
２を用いて加工する。すなわち、ワーク加工時に必要と
される出力がパンチプレス機構部１の有する最大加工出
力を超えず、かつ、パンチプレス機構部１のタレット９
Ａ，９Ｂに装備される工具２３Ａ，２３Ｂで加工可能な
場合には必ずパンチプレス機構部１にて加工を行い、そ
れ以外にはレーザ加工機部２によりワーク加工を行うよ
うにする。このパンチプレス機構部１とレーザ加工機部
２との使い分けは、この複合加工機を制御する制御装置
であるＮＣ装置３２（図４）の加工プログラム３１に設
定しておく。

【００１３】このレーザ加工機は、このように小出力の
パンチプレス機構部１を設けたため、多くの加工は、高
加工能率，低運転コストとなるパンチプレス機構部１で
行える。一般に、パンチ加工の大部分は小プレス能力で
可能な加工であり、一部の大プレス能力が必要な加工
や、複雑な形状の加工だけをレーザ加工機部２で行えば
良い。

【００１４】また、この実施形態で用いたパンチプレス
機構部１のプレス駆動部５は、サーボモータ６およびク
ランク機構８だけで直接にラム７を駆動するものである
ため、制御性が良く、ストローク途中で板材Ｗとの接触
直前にパンチ速度を低下させることにより静音化を図
り、かつヒットレートの低下を最小限に抑える制御が良
好に行える。このため、加工すべき孔のうちの大多数の
孔を、高効率でパンチ加工できることになり、これによ
っても一部の孔をレーザ加工することによる能率低下が
補える。

【００１５】パンチプレス機構部１で加工するか、また
はレーザ加工機部２で加工するかの前記板厚，材質，孔
径（周長）の基準は、この複合加工機を数値制御するた
めの加工プログラム３１の作成段階で予め設定しておく
ことが好ましい。例えば、図４に示すように、自動プロ
グラミング装置３６で自動生成した加工プログラム３１
をＮＣ装置３２で実行してこの複合加工機３３を制御す
る場合、パンチ・レーザ判定手段３４を自動プログラミ
ング装置３６に設定しておく。自動プログラミング装置
３０は、板材加工の加工図形データ３５や、加工条件、
素材等のデータを入力することで、加工プログラム３１
を自動生成する手段である。パンチ・レーザ判定手段３
４は、孔加工に対して、板厚，材質，および周長の相互
の関係で得られる所定値で、パンチプレス機構部１とレ
ーザ加工機部２とを使い分けるように判定基準を設けて
ある。この判定基準は、板厚，材質，周長に各設定値を
定め、テーブルとして準備しておくことが望ましい。

【００１６】なお、前記実施形態ではパンチプレス機構
部１をサーボモータ駆動のものとしたが、パンチプレス
機構部１のパンチ駆動機構５は、一般のフライホイール
およびクラッチ・ブレーキを備えたクランク式のもので
あっても良く、これにより一層簡単な構成で、高加工能
率，低運転コストの加工が実現できる。また、パンチプ
レス機構部１のパンチ駆動機構５は、油圧シリンダ等に
よる油圧プレスとしても良い。また、この発明のレーザ
加工機は、板状のワークに穿孔や切断加工を施すレーザ
加工機であって、前記ワークの加工時に必要とされる出
力がレーザ加工の最大出力よりも小さな所定値以下であ
り、且つ、前記ワークの加工に必要な工具を有している
場合に駆動するパンチプレス機構部を付加したものであ
っても良い。さらに、この発明のレーザ加工機は、板状
のワークに穿孔や切断加工を施すレーザ加工機であっ
て、前記ワークの加工時に必要とされる出力がレーザ加
工の最大出力よりも小さな所定値以下であり、且つ、前
記ワークの加工に必要な工具を有している場合に駆動す
るパンチプレス機構部を付加したものであっても良い。
すなわち、このレーザ加工機は、本来レーザ加工すべき
加工を、所定の条件の場合に、パンチプレス機構部で加
工を行うことを特徴とする。

【００１７】

【発明の効果】この発明のレーザ加工機は、板状のワー
クに穿孔や切断加工を施すレーザ加工機であって、前記
ワーク加工時に必要とされる出力がレーザ加工の最大出
力よりも小さな所定値以下の場合に加工を行うパンチプ
レス機構部を付加したものであるため、低コストの機械
で、一般的な加工の場合に、パンチ加工によって効率良
く、低運転コストで加工することができる。また、前記
パンチプレス機構部を複数の異なる工具を有するものと
した場合は、パンチプレス機構部で加工可能な範囲が広
がり、レーザ加工に比べて高加工効率，低運転コストで
加工可能なパンチ加工を多くすることができる。前記パ
ンチプレス機構部が、サーボモータと、このサーボモー
タの回転をラムの往復動に変換するクランク機構とから
なるものである場合は、パンチプレス機構部による加工
を低振動で行えて、レーザ加工の光学機器に影響を及ぼ
すことが避けられ、しかも構成の簡単な低コストのパン
チプレス機構部で前記の低振動のパンチ加工が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるレーザ
加工機の側面図、（Ｂ）はそのパンチ加工の説明図、
（Ｃ）はレーザ加工の説明図、（Ｄ）は板材の孔径の説
明図である。

【図２】（Ａ）はパンチプレス機構部におけるプレス駆
動部の破断側面図、（Ｂ）はその部分拡大正面図であ
る。

【図３】同レーザ加工機の全体の平面図である。

【図４】レーザ加工機とその制御系を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…パンチプレス機構部 ２…レーザ加工機部 ３…フレーム ４…テーブル装置 ５…パンチ駆動機構 ６…サーボモータ ７…ラム ９Ａ，９Ｂ…タレット １２…レーザ発振機 １３…ダクト １４…レーザヘッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状のワークに穿孔や切断加工を施すレ
   ーザ加工機であって、前記ワークの加工時に必要とされ
   る出力がレーザ加工の最大出力よりも小さな所定値以下
   の場合に加工を行うパンチプレス機構部を付加したレー
   ザ加工機。
2. 【請求項２】 前記パンチプレス機構部は、複数の異な
   る工具を有している請求項１記載のレーザ加工機。
3. 【請求項３】 前記パンチプレス機構部が、サーボモー
   タと、このサーボモータの回転をラムの往復動に変換す
   るクランク機構とからなる請求項１または請求項２記載
   のレーザ加工機。