JP4313296B2 - Blank piercing method - Google Patents
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Description
板金の穴抜き加工において、二種類の単能機を使って加工精度とともに生産性を高めるようにしたブランクピアス加工方法に関する。詳しくは、板金から製品の輪郭内に備える丸とか角等の小穴を打ち抜くピアス加工および製品の外周輪郭とか大穴等を切り抜くブランク加工を組合せた加工方法であって、製品の丸とか角等の小穴を打ち抜くピアス加工をパンチプレス加工機により行い、次いで、製品の外周輪郭と大穴を切り抜くブランク加工をレーザ切断加工機により行なうもので、レーザ切断加工の際ワークの熱膨張による加工精度の悪化を極力抑制し、かつ、レーザ切断加工機の生産性を向上させるためにブランク加工用治具を採用したブランクピアス加工方法に関する。
The present invention relates to a blank piercing method that uses two types of single-function machines to improve productivity as well as processing accuracy in punching a sheet metal . Specifically, it is a processing method that combines piercing for punching small holes such as rounds and corners in the product outline from sheet metal and blanking for cutting out the outer contours of the product and large holes, etc., and small holes such as product rounds and corners. Piercing processing is performed with a punch press processing machine, and then blank processing is performed with a laser cutting processing machine to cut out the outer peripheral contour and large holes of the product, and as much as possible the deterioration of processing accuracy due to thermal expansion of the workpiece during laser cutting processing The present invention relates to a blank piercing method that employs a blank processing jig to suppress and improve the productivity of a laser cutting machine.
板金から製品の外周輪郭、大穴および小穴の穴抜き加工(以下ブランクピアス加工とする)をする方法として、金型による穴の打ち抜き接触加工(以下パンチプレス加工とする)と、レーザによる穴の切り抜き非接触加工(以下レーザ切断加工とする)の方法がある。 Hole punching contact processing (hereinafter referred to as “punch press processing”) using a die and laser hole cutting as methods for punching the outer peripheral contour of a product, large holes and small holes (hereinafter referred to as blank piercing processing) from sheet metal There is a method of non-contact processing (hereinafter referred to as laser cutting processing).
図1に示すように、パンチプレス加工機Pの要部は、テーブル7の上にワーク1が載置され、このワーク1が前後(以下Y軸方向とする)および左右(以下X軸方向とする)に動き、そして、高速に上下するツールヘッド3およびこれに取付ける金型31等から構成される。パンチプレス加工機による穴抜き加工の長所は、金型を上下(以下Z軸方向とする)に高速で動かすことにより、穴抜きが可能である。また、金型による接触加工であるため、外形連続ノッチ切断と成形型によるフォーミング成形加工が可能である。小穴のパンチプレス加工の場合、一分間に60〜300個の穴を打ち抜き加工処理する能力があり生産性が高い。また、丸穴をパンチプレス加工する際、穴径の精度は使用する金型の外径精度に依存し、穴径の精度を安定して維持することができる。一方、パンチプレス加工の短所は、金型を使用するため、加工する物件の形状毎に金型を交換、セットし直し等、その型換えに多大の時間を要する。また、製品の外周輪郭の切断を行なう際は、連続的に上下方向のノッチ切断を行なうため、切断面に刻み目のノッチ跡が生じる。更に、穴抜きされた製品を取り出す際に、4〜10秒の間機械が停止するので外周輪郭の切断においては生産性が落ちる。
As shown in FIG. 1, the main part of the punch press machine P has a
図2にレーザ切断加工機を示す。レーザ切断加工機Rの要部は、テーブル7の上にワーク1が載置され、この上をX、Y軸方向に動くレーザヘッド4等から構成される。レーザ切断加工機による穴抜きの長所は、金型を使用しないので加工する物件毎の段取り時間が短くて済む。また、非接触加工なので、ワークが変形せず加工精度が良い。更に、製品の外周輪郭あるいは、窓形状のレーザ切断加工をする際、切断面に刻み目のノッチ跡が生じないため、切断面の外観と精度が良い。レーザ切断加工機は通常ワークのオートチェンジャー(図示せず)を備えているので、ワーク1を取り出す際に機械を停止する必要がない。短所は、穴の形状を光走査してレーザ切断加工するためその分加工時間が長くなる。このため、一分間に40個の穴抜き加工をする能力しかないことである。また、小穴加工においては、素材の組成の影響を受け易く穴径精度は悪い。
FIG. 2 shows a laser cutting machine. The main part of the laser cutting machine R is composed of a
以上のことを踏まえると、ブランクピアス加工では、製品の外周輪郭内の小穴およびレーザ切断によるブランク加工に入る前に必要な捨て穴をパンチプレス加工機による打ち抜き加工により処理し、外周輪郭および外周輪郭内の大穴はレーザ切断加工機による切り抜き加工で処理するという、それぞれの得意とする加工方法を製品の穴部位に適用することが望ましい。以上の加工を複合加工といい、複合加工は機能の異なる2台の単能機を使う場合と二つの機能を一台の機械に備える複合機を使う場合とがある。 Based on the above, in blank piercing processing, small holes in the outer peripheral contour of the product and the discarded holes necessary before entering the blank processing by laser cutting are processed by punching with a punch press machine, and the outer peripheral contour and outer peripheral contour are processed. It is desirable to apply each of the processing methods that are good at processing the inner large hole by cutting with a laser cutting machine to the hole portion of the product. The above processing is referred to as composite processing, and there are cases where two single-function machines having different functions are used and composite machines having two functions in one machine.
図3に複合機を示す。複合機Jの要部は、テーブル7の上にワーク1が載置され、ワーク1がX、Y軸方向に動く。そして、高速に上下運動するツールヘッド3およびレーザヘッド4、そして、ツールヘッド3に取付ける金型31等から構成される。複合機によりブランクピアス加工する際のメリットは、二種類の穴抜き用加工ヘッドが一台の機械上に設けられるので、それぞれのヘッドの機械座標原点が同一となり、加工テーブルへワークの載せ替えが一回で済む。
FIG. 3 shows the multifunction machine. The main part of the multi-function machine J is that the
一方、複合機により穴抜き加工する際のデメリットもあり、以下の通りである。一台の機械に二種類の加工ヘッドを有するために、パンチプレス加工する際はレーザヘッドが休止し、一方、レーザ切断加工する際はパンチプレス加工機のツールヘッドが休止するので、それぞれの加工ヘッドの稼働率が低くなる。また、ワークの板厚が3.2〜9.0mm程度の中間厚の場合、ワーク全面においてツールヘッドによりパンチプレス加工を施すと、ワークが大きく変形し、次にレーザヘッドによりレーザ切断加工をする際に精度上、加工上の支障がある。一方、ワーク全面に一度にレーザ切断加工を施すと、ワークが熱膨張して既にプリパンチされた穴の位置が機械座標からずれる。これ等の対策として、一例として、一枚のワークから100個の製品を、X軸方向に20個、Y軸方向に5列製作する場合、先ず、製品20個分だけX軸方向にツールヘッド3によりパンチプレス加工を行い、次いでその20個分をレーザヘッド4によるレーザ切断加工を行なう。これらの加工の組合せを五回繰り返す。この様にして、レーザ切断加工によるワークの熱膨張の影響を抑制する工夫が必要である。この場合、製品に三種類の穴を備えるならば三種類の金型が必要であり、Y軸方向20個の穴加工に三回の金型交換を行い(5秒/回)、そのために一回あたり15秒を要する。よって、ワーク一枚を加工する際に、これを五回繰り返すので、合計75秒を金型交換のために要する。更に、製品の取り出しの際に製品一個あたり4〜6秒を要し、これを100個取り出すので製品の取り出しのため合計400〜600秒の処理時間を必要とする。この様に、複合機によりブランクピアス加工するには金型交換および製品の取り出しのためのために多大の時間を必要とし、生産性が悪くなる。
On the other hand, there are also disadvantages when punching with a multifunction machine. Since there are two types of processing heads in one machine, the laser head is paused during punch press processing, while the tool head of the punch press processing machine is paused during laser cutting. The operating rate of the head is lowered. In addition, when the thickness of the workpiece is an intermediate thickness of about 3.2 to 9.0 mm, when the punch press processing is performed on the entire surface of the workpiece by the tool head, the workpiece is greatly deformed, and then the laser cutting processing is performed by the laser head. However, there is a problem in processing due to accuracy. On the other hand, when laser cutting is performed on the entire surface of the workpiece at once, the position of the hole that has already been pre-punched is shifted from the machine coordinates due to thermal expansion of the workpiece. As a countermeasure against this, as an example, when manufacturing 100 products from a single workpiece in 20 rows in the X-axis direction and 5 rows in the Y-axis direction, first, the tool head in the X-axis direction is equivalent to 20 products. 3 is punch-pressed, and then 20 of them are laser-cut by the
ところで、レーザ切断加工においては、ワークの材質、板厚、表面処理等の仕様に応じて予め設定された加工条件に基づいてレーザ切断加工される。レーザ切断加工条件は例えばレーザ光発振周波数、加工速度、アシストガス種類、ガス圧、レーザ光最大出力値の設定等があり、これらは加工プログラムに組み込まれ、このプログラムに基づいて大穴あるいは外周輪郭の切断加工が行なわれる。また、穴抜き加工を開始する前に、光電子センサーを使用してワークの加工基準位置を検出する。 By the way, in laser cutting processing, laser cutting processing is performed based on processing conditions set in advance according to specifications such as workpiece material, plate thickness, and surface treatment. The laser cutting processing conditions include, for example, setting of the laser light oscillation frequency, processing speed, assist gas type, gas pressure, laser light maximum output value, etc., which are incorporated into the processing program, and based on this program, the large hole or outer contour Cutting is performed. In addition, before starting the punching process, the processing reference position of the workpiece is detected using an optoelectronic sensor.
この様に、レーザ切断加工機によるブランク加工では、一枚のワーク上に互いに接近した穴抜き加工を継続するような場合、切り抜き穴軌跡部分でレーザ切断加工時の熱が残留し、ワークの温度が上昇した状態で次の加工が行なわれることになる。このため、この蓄熱によるワークの熱膨張が原因でワークが大きく変位し、穴位置がずれて加工不良が生じる。また、ワークの材質、表面処理、厚さが変わると、光電子センサーのビームの反射率が異なるのでその都度光電子センサーの感度およびワークの位置を調整する必要があり、重量100キログラムを超えるワークをプラス、マイナス5ミリメートルの誤差範囲内にセットすることは非常に時間がかかった。 As described above, in the blank processing by the laser cutting machine, when the punching processing close to each other is continued on one workpiece, the heat at the laser cutting processing remains in the cut hole locus portion, and the temperature of the workpiece The next machining is performed in a state in which is raised. For this reason, the workpiece is greatly displaced due to the thermal expansion of the workpiece due to this heat storage, the hole position is shifted, and processing defects occur. Also, if the workpiece material, surface treatment, and thickness change, the reflectivity of the photoelectric sensor's beam will change, so it is necessary to adjust the sensitivity of the photoelectric sensor and the position of the workpiece each time. It took a very long time to set within an error range of minus 5 millimeters.
以上のとおり、パンチプレス加工用単能機あるいはレーザ切断加工用単能機によるブランクピアス加工および複合機によるブランクピアス加工には、まとめるとそれぞれ以下のような問題点がある。 As described above, blank piercing using a single machine for punch press processing or a single machine for laser cutting and blank piercing using a compound machine have the following problems.
パンチプレス加工用単能機では、金型を使用するため加工する物件の形状毎に金型をセットする必要があり、その型換えに多大の時間を要する。また、製品の外周輪郭のブランク加工を行なう際は、連続的に上下方向のノッチ切断を行なうため、切断面に刻み目のノッチ跡が生じる。更に、ブランクピアス加工された製品を取り出す際に、4〜10秒の間機械が停止するので生産性が落ちる。 In a single machine for punch press processing, since a die is used, it is necessary to set a die for each shape of an object to be processed, and it takes a lot of time to change the die. Further, when performing blank processing of the outer peripheral contour of the product, the notch mark is formed on the cut surface because the notch is continuously cut in the vertical direction. Further, when removing the blank pierced product, the machine is stopped for 4 to 10 seconds, so that productivity is lowered.
また、レーザ単能機では、材質等ワークの仕様が変わるごとにワークの条件の確認と穴の精度出しに時間を要し、レーザ切断加工機の稼働率が低下する。そして、単位時間あたりの穴加工もパンチプレス加工と比較すると遅い。 Further, in the laser single-function machine, every time the workpiece specifications such as the material change, it takes time to check the workpiece condition and to obtain the accuracy of the hole, and the operating rate of the laser cutting machine decreases. And the hole processing per unit time is also slow compared with punch press processing.
また、複合機を採用する場合は、金型交換および製品の取り出しのために多大の時間を要し、生産性が悪い。 In addition, when a multi-function machine is employed, a great deal of time is required for mold replacement and product removal, and productivity is poor.
そこで、本発明のブランクピアス加工方法およびブランク加工用治具は、この様な従来の持つ問題点を解決するためになされたもので、パンチプレス加工用単能機およびレーザ切断加工用単能機のそれぞれの長所を組合せることにより、ワークの材質、表面処理等の仕様が変わる毎のワーク加工基準位置の設定作業時間を少なくして生産性を向上させ、しかもワークの熱膨張による製品外周輪郭位置のずれを極小にするブランクピアス加工方法およびブランク加工用治具を提供することを目的としている。 Therefore, the blank piercing method and the blank processing jig according to the present invention have been made in order to solve the above-described conventional problems, and are a single machine for punch press processing and a single machine for laser cutting. By combining the advantages of each, the setting time of the workpiece machining reference position every time the workpiece material, surface treatment, etc. changes, reduces work time and improves productivity, and the product outer contour due to workpiece thermal expansion An object of the present invention is to provide a blank piercing method and a blank processing jig that minimize the positional deviation.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、パンチプレス加工機によりピアス加工を施した後、レーザ切断加工機によりブランク加工を施す板金の加工方法において、前記ブランク加工は、ウエイティングステーションおよび加工ステーションを備えたレーザ切断加工機を使用し、前記ウエイティングステーションに前記レーザ切断加工治具を固着する工程と、前記レーザ切断加工治具に立設した丸ピンに、ワークに穿設したワーク基準穴を嵌合するとともに、前記レーザ切断加工治具に立設した他の丸ピンに、ワークに穿設した長丸穴を嵌合し、次いで、これ等が前記ウエイティングステーションから前記加工ステーションに移動された後、前記ワーク基準穴から最も離れた前記ワーク部位からブランク加工を開始する工程とを、含むことを特徴とするブランクピアス加工方法である。
In order to achieve the above object, the invention according to
ここで、本明細書でいう「ブランクピアス加工」とは、板金から製品の輪郭内に備える丸とか角穴等の小穴を打ち抜くためのピアス加工と製品の外周輪郭を切り抜くブランク加工とを組合せた加工処理である。 Here, “blank piercing” in this specification is a combination of piercing for punching a small hole such as a round or square hole provided in the contour of a product from a sheet metal and a blank processing for cutting out the outer peripheral contour of the product. Processing.
また、本明細書でいう「光電子センサー」とは、レーザヘッドの機械座標原点からのワーク位置のずれ量を検出するもので、光ファイバーから送られる赤いライトビームを集光レンズを介して透過させて物体の表面上で集光する。ビームが物体の端を通過する時、ビーム光の反射強度を測定することにより形状を決定する。この形状データを取り込み、NC制御により機械座標原点からのワーク位置の偏差量を補正する。なお、ワークとして鉄、アルミニュウーム、ステンレスは好適だが、反射率の低いセラミックは好ましくない。 In addition, the “photoelectronic sensor” in this specification is a device that detects the amount of deviation of the work position from the mechanical coordinate origin of the laser head, and transmits a red light beam transmitted from an optical fiber through a condenser lens. Focus on the surface of the object. When the beam passes the edge of the object, the shape is determined by measuring the reflection intensity of the beam light. This shape data is taken in, and the deviation amount of the workpiece position from the machine coordinate origin is corrected by NC control. Note that iron, aluminum, and stainless steel are suitable for the workpiece, but ceramics with low reflectivity are not preferred.
製品外周輪郭内の小穴および捨て穴等のピアス加工をパンチプレス加工機により行い、製品の外周輪郭および大穴のブランク加工をレーザ切断加工機により行なうものである。加工治具として光電子センサーによる治具位置測定用穴を設けることにより、材質等ワークの仕様が変わる度に実施する面倒な加工基準位置および感度設定作業の時間を短縮し、生産性を向上させることができる。また、ワークの熱膨張による製品外周輪郭のブランク加工位置のずれを防止し、加工精度を向上させることができるという効果を奏するものである。即ち、二種類の単能機の長所を利用することによって、プレス加工の能率向上およびレーザ切断加工の精度を向上できる。 Piercing processing such as small holes and disposal holes in the outer peripheral contour of the product is performed by a punch press processing machine, and blank processing of the outer peripheral contour and large holes of the product is performed by a laser cutting processing machine. By providing a hole for measuring the position of a jig with an optoelectronic sensor as a machining jig, it is possible to shorten the time required for troublesome machining reference position and sensitivity setting work each time the specifications of the workpiece such as material change, and improve productivity. Can do. Further, it is possible to prevent the blank processing position of the product outer peripheral contour from being shifted due to the thermal expansion of the workpiece and improve the processing accuracy. That is, by using the advantages of the two types of single-function machines, it is possible to improve the efficiency of press working and the accuracy of laser cutting.
本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below based on the embodiments of the present invention illustrated in the accompanying drawings.
先ず、本発明の実施例について、図1、2および図4〜図12を参照しながら説明する。図1は、パンチプレス加工機の全体平面図である。図2は、レーザ切断加工機の全体平面図である。図4は、レーザ切断加工機の全体斜視図である。図5は、レーザヘッドの斜視図である。図6は、光電子センサーの断面図である。図7は、レーザ切断加工治具の平面図である。図8は、レーザ切断加工治具にワークをセットした状態を示す平面図である。図9は、ワークの熱膨張の状況を示す長丸および丸穴近傍の拡大図である。図10は、ブランクピアス加工される製品の平面図である。図11は、同上、ブランクピアス加工されるワーク上における製品の配列図である。図12は、ワーク上における製品のレーザ切断加工の順位を示す図である。 First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 and FIGS. FIG. 1 is an overall plan view of a punch press machine. FIG. 2 is an overall plan view of the laser cutting machine. FIG. 4 is an overall perspective view of the laser cutting machine. FIG. 5 is a perspective view of the laser head. FIG. 6 is a cross-sectional view of the optoelectronic sensor. FIG. 7 is a plan view of the laser cutting jig. FIG. 8 is a plan view showing a state in which a workpiece is set on the laser cutting jig. FIG. 9 is an enlarged view of the vicinity of an oval and a round hole showing the state of thermal expansion of the workpiece. FIG. 10 is a plan view of a product to be blank pierced. FIG. 11 is an arrangement diagram of products on a workpiece to be blank pierced. FIG. 12 is a diagram showing the order of laser cutting processing of products on a workpiece.
図1に示すように、パンチプレス加工機Pの要部は、テーブル7の上にワーク1が載置され、テーブル7とともに、ワーク1がX、Y軸方向に移動する。また、ワーク1に対し垂直(Z軸方向)に往復運動するツールヘッド3およびこれに取付ける金型31等から構成される。
As shown in FIG. 1, the main part of the punch press machine P has a
図2に示すように、レーザ切断加工機Rの要部は、テーブル7の上にワーク1が載置され、このワーク1に対しX、Y、Z軸方向に相対移動するレーザヘッド4等から構成される。図4に示すように、レーザ切断加工機Rの平面配置は加工ステーション91とウエイティングステーション92とに分かれ、加工ステーション91には、レーザヘッド4の移動領域をカバーできる大きさの加工テーブル71が設置され、この加工テーブル71にレーザ切断加工治具5が固着され、さらに、この上にワーク1が着脱可能に載置される。
As shown in FIG. 2, the main part of the laser cutting machine R is such that a
図4に示すように、加工ステーション91の上方において、レーザ切断加工機本体にX軸キャリッジ93およびY軸キャリッジ94がそれぞれX軸方向およびY軸方向に往復可能に架設される。X、Y軸キャリッジは、駆動手段(図示せず)によりX、Y軸方向に移動、位置決め可能に設けてある。また、X軸キャリッジ93には、駆動手段によりZ軸方向に移動、位置決め可能なZ軸キャリッジ95が設けてある。
As shown in FIG. 4, above the processing station 91, an
そして、Z軸キャリッジ95の下端部には、図5、図6に示すようにレーザヘッド4と光電子センサー6が併設され、この光電子センサー6に集光レンズ62が内蔵してあり、レーザ発振機からレーザビームがこの集光レンズ62に導かれるようになっている。また、レーザ発振機に隣接してレーザ切断加工機Rを制御するNC制御装置とレーザ発振機、サーボモータ等の電源装置が設置してある(図示せず)。ここで、レーザヘッド4は、アシストガスノズル(図示せず)を備えている。なお、光電子センサー6は、レーザ切断加工治具5およびワーク1の位置を検出するためのものである。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図6に、光電子センサー6の詳細を示し、この集光レンズ62を、図7に示すレーザ切断加工治具5に備える治具位置測定用穴53の垂直上方位置に定める。次いで、光ファイバー61からの送られる赤いライトビームを集光レンズ62を介して透過させて治具位置測定用穴53の上で集光する。ビームが治具位置測定用穴53の端を通過する時、ビーム光の反射強度を測定することにより治具位置測定用穴53の形状を決定する。この形状データが取り込まれ、NC制御によりレーザヘッドの機械座標原点とレーザ切断加工治具5との偏差量が求まる。この両者の位置のずれである偏差量をレーザヘッドの機械座標に加算するだけで、レーザ切断加工治具5の定置に載置されたワーク1の位置が自動的に補正される。この様に、ワークの材質が同一仕様の場合、最初だけレーザ切断加工治具5に備える治具位置測定用穴53の位置を検出するだけで、ワーク1をレーザ切断加工治具5の上に載せ替える度に実施するワーク1の位置検出作業を省略することができる。
FIG. 6 shows details of the optoelectronic sensor 6, and the
図7に示すレーザ切断加工治具5は、長方形の鋼板を窓枠状に刳り貫いたもので、ウエイティングステーション92に設けられた加工テーブル72の定位置に固着され、次いで、ワーク1が載置され、そのままの状態で加工ステーション91へ移動される。ここで、加工テーブル72では、レーザ切断加工治具5は、両側の短辺枠51、51がY軸に平行に、上下の長辺枠52、52がX軸に平行にテーブルの上にセットされる。短辺枠51、51には、それぞれ治具位置測定用穴53を備えるとともに、長辺枠52の一方に、X軸に平行で一直線上に4本の丸ピン54をレーザ切断加工治具5に直立して設ける。図8に示すように、ワーク1は矩形状の板状体で、大きさはY軸方向が枠の内寸法より小さくX軸方向が枠の内寸法より短い。レーザ切断加工治具5の上にワーク1を載置するため、レーザ切断加工治具5に備えるワーク辺Bに近い丸ピン54に、ワーク1のワーク基準穴11を嵌合する。ワーク1には長辺枠52の一方に、X軸に平行で一直線上に1箇所のワーク基準穴11の他、3箇所の長丸穴12が備えられているので、同時に、これら長丸穴12もレーザ切断加工治具5に備える他の3箇所の丸ピン54に嵌合する。
The laser
レーザ切断加工治具5のX軸方向を長辺枠52、Y軸方向を短辺枠51としたが、レーザ切断加工治具5は長辺枠52と短辺枠51とが同じ長さであっても構わない。
The X-axis direction of the
以上のレーザ切断加工治具を使用してブランク加工する例について説明する。ワーク1は、材質がSPHC鋼板で、広さは1219mm×2438mm、厚さは4.5mmである。ブランクピアス加工される製品2は、図10に示すように略矩形状の輪郭21を備え、この中に3箇所の穴22および8箇所の穴23の二種類の穴を配置する。更に、各穴22の中に穴25を1箇所と輪郭21の外に穴24を1箇所配置する。これらの穴24および穴25は、レーザ切断によるブランク加工に入る前に必要であり、製品には残らない所謂捨て穴である。図11に製品2の配列を示すように、Y軸方向に9列、X軸方向に8行の合計72個の製品2をワーク1からブランクピアス加工する。なお、図12には、捨て穴である穴24、穴25を省略する。
An example of blank processing using the above laser cutting tool will be described. The
次に、製品2をブランクピアス加工する作業手順を説明する。(1)図11に示すように、ワーク1上にブランクピアス加工される製品2を配列する。図10に示すように、製品2の輪郭21内において、穴22内に1箇所ずつの穴25と8箇所の穴23との合計11箇所および輪郭21の外に1箇所の穴24をパンチプレス加工機により打ち抜く。この打ち抜き作業をワーク1上の製品2の72箇所について繰り返す。(2)次に、このワーク1をパンチプレス加工機からレーザ切断加工機Rへ移載する。このレーザ切断加工機Rのウエイティングステーション92に備える加工テーブル72に固着されたレーザ切断加工治具5に備える4本の丸ピン54に位置を定め、ワーク基準穴11を嵌合する。この時、レーザ切断加工治具5の他3箇所の丸ピン54にワーク1の3箇所の長丸穴12をも嵌合する。ここで、丸ピン54と長丸穴12との詳細な位置決めについては後述する。(3)次に、ウエイティングテーブル72にワーク1が載置されたままの状態で、加工ステーション91へ移される。(4)そして、レーザ切断加工機Rの光電子センサー6により、レーザ切断加工治具5に設けた治具位置測定用穴53の位置を検出する。この検出値を基にNC制御によりワークのレーザヘッド機械原点からの偏差量が補正され、レーザ切断加工機により、製品の穴22を3箇所および輪郭21の切り抜きの準備に入る。(5)次に、図12に示すように、ワーク1のワーク辺Aに近い列で上から下へ、そして一列が終わったら、ワーク辺Bの方向へ列をずらしながらブランク加工する。即ち、ワーク基準穴から最も離れた略対角線上のワーク部位からブランク加工を開始する。ここで、ブランク加工位置の順位の詳細については後述する。(6)製品2の輪郭21がブランク加工されると、製品2はその都度加工テーブル72の下へ搬出される。以上の様にして、ニ種類の単能機を使って、一枚のワーク1における72箇所のブランクピアス加工が終了する。なお、次のワーク1のブランク加工ついては、上記(4)に説明した治具位置測定用穴53の位置検出作業は不要であり、(5)以降は同様に処理する。
Next, an operation procedure for blank piercing the
本発明によるパンチプレス加工機単能機とレーザ単能機とを使用してブランクピアス加工する場合、パンチプレス加工機による処理時間は10分、レーザ切断加工機による処理時間は31分で、合計41分が製品100個分の総加工時間である。なお、同一条件として、複合機を採用した場合、100個分の総加工時間として52分を要した。 In the case of blank piercing using the punch press machine single-function machine and laser single-function machine according to the present invention, the processing time by the punch press processing machine is 10 minutes and the processing time by the laser cutting machine is 31 minutes. 41 minutes is the total processing time for 100 products. In addition, when the multi-function machine was adopted as the same condition, it took 52 minutes as a total machining time for 100 pieces.
以上のように、機械が一定の条件を満たせば、二種類の単能機を採用した方が、複合機の場合より約3割程生産性が高い。ここで、一定の条件とは、複合機におけるパンチプレスのツールヘッドとレーザ切断加工機のレーザヘッドとの機械座標原点を同一にできること。また、レーザ単能機に備えるパレットチェンジャーによるワークの位置を、毎回容易に検出できること。さらに、検出された位置を基準に、第二の座標原点を想定し、そこから加工プログラムが走りブランク穴抜き加工を開始できること。そして、これ等の加工準備時間が総計2分以内の時間で速やかになされなければならない。 As described above, if the machine satisfies certain conditions, the productivity of the two types of single-function machines is about 30% higher than that of the multi-function machine. Here, the certain condition is that the machine coordinate origin of the punch press tool head and the laser cutting machine laser head in the multifunction machine can be the same. Moreover, the position of the workpiece | work by the pallet changer with which a laser single-function machine is equipped can be detected easily each time. Furthermore, the second coordinate origin is assumed based on the detected position, and the machining program can run from there to start blank punching. These processing preparation times must be made promptly within a total of 2 minutes.
以上のように穴抜き加工され、次に作用について説明する。 The punching process is performed as described above, and the operation will be described next.
レーザ切断加工治具5には、片方の長辺枠52において、X軸に平行にそれぞれ四個の丸ピン54を長辺枠52の面に直立して設ける。図8に示す最もワーク辺Bに近い丸ピン54はワーク1のワーク基準穴11との精密な嵌合を必要とし、丸ピン54は嵌合記号のh7、基準穴11は嵌合記号のH7程度の公差とすることが望ましい。また、丸ピン54と長丸穴12の短径寸法との嵌合公差も同様である。本実施例では、それぞれ、丸ピン54の直径を11.98mmに、一方、基準穴11の直径は12.05mmの寸法とした。また、長丸穴12の長径は14.00mm、短径は12.05mmとした。
In the
図9は、長丸穴12および穴24近傍におけるワークの熱膨張状況を示す拡大図であり、それぞれ穴の実線はブランク加工開始時の位置で、点線は加工が進行しワーク1が最大に熱膨張した時の位置を示す。ワーク1をレーザ切断加工治具5にセットするに際し、先ず、長丸穴12の長穴長径方向端部Eを丸ピン54に接するようにしてX軸方向を決める。ここで、長穴長径方向端部Eは、ワーク辺A側の部位である。前記したように、長丸穴12の長径は14.00mmで丸ピン54の直径が11.98mmなので、X軸方向のギャップが2.02mmとなり、ワーク1のX軸方向の熱膨張寸法を吸収可能である。通常、レーザ切断加工によると、経験的にワーク1のX軸方向の熱膨張寸法は最大1.5mm程度である。従って、ギャップが2.02mmの大きさは、レーザ切断加工によるワーク1の加熱による熱膨張を十分吸収可能であり、レーザ切断加工中にワーク1が熱膨張により、長穴長径方向端部Fが丸ピン54に当接して拘束されることなく自由に熱膨張する。
FIG. 9 is an enlarged view showing the state of thermal expansion of the workpiece in the vicinity of the
また、長丸穴12の長穴短径方向端部Hを丸ピン54に接するようにしてY軸方向を決める。ここで、長穴短径方向端部Hは、ワーク辺C側とは反対側の部位である。前記したように、長丸穴12の短径は12.05mmで丸ピン54の直径が11.98mmであるが、Y軸方向の伸びに対しては自由状態であり、ワーク1のY軸方向の熱膨張寸法を吸収可能である。通常、レーザ切断加工によると、経験的にワーク1のY軸方向の熱膨張寸法はワーク辺Dの位置において最大であり、0.7mm程度である。
Further, the Y-axis direction is determined such that the long hole short diameter direction end H of the
以上のように、レーザ切断加工機によるブランク加工によりワーク1に熱の蓄積による熱膨張が生じる。図9に示すように、長丸穴12の位置はワーク基準穴11に嵌合する丸ピン54(ワーク辺B側のピン)を軸として矢印Kの方向に僅かに回転しながら移動し、点線で示す長丸穴12'がワークに最大の熱膨張が生じた際の位置となる。即ち、レーザ切断加工治具5において、長丸穴12の長穴短径方向端部G'が丸ピン54に接し、長丸穴12の長穴長径方向端部F'が丸ピン54に接する。まとめると、ワーク1は、丸ピン54(ワーク辺B側のピン)を軸として、X軸方向およびY軸方向の熱膨張を合成した矢印K方向へ、しかも、長丸穴12が丸ピン54に当接する等拘束されることなく自由に移動する。
As described above, thermal expansion due to heat accumulation occurs in the
同様に、穴24の位置はワーク基準穴11に嵌合する丸ピン54を軸として矢印Kの方向に僅かに回転しながら移動し、点線で示す穴24'がワークに最大の熱膨張が生じた際の位置となる。他の穴23、25もワーク1の熱膨張により、同様な挙動を示す。
Similarly, the position of the
以上説明した理由により、レーザ切断加工機による製品外周輪郭のブランク加工の順序を次の要領により行なう。図12に示すように、ワーク1のワーク辺Aに近い列で、ワーク辺Dに近い製品2から矢印Mの方向へ加工を移す。即ち、ワーク基準穴から最も離れた対角線上のワーク部位からブランク加工を開始する。次いで、順次列を移してブランク加工を実施する。即ち、一列目が終了したら、次々に二列目へ、三列目へと、次々にワーク矢印Nの方向へと順次列を移してブランク加工する。この時、製品2を1個ブランク加工する毎に製品2の周囲360度方向に同じ量の熱量が伝導される。そして、製品2のブランク加工個数が増えるにつれ、長辺方向では、ワーク1の部位による残留熱量はワーク辺Aの方が、ワーク辺Bの方より大きい。また、短辺方向では、ワーク辺Dの方がワーク辺Cの方より残留熱量が大きい。なかでも、ブランク加工が終わった製品2の近傍が最も大きく変位し、未加工の部位は空気中への熱発散量も多く変位量が少ない。この様なワーク部位への熱影響の違いを勘案して、ワーク1の基準穴11を丸穴とし、他の3箇所を長丸穴12とすることにより、ブランク加工の際のレーザ熱によるワーク変位量を吸収することが可能である。即ち、ワーク辺Aに近い3箇所の穴を長丸穴形状とすることにより、ワーク1のワーク辺A方向およびワーク辺D方向への熱膨張による移動量を吸収することができる。この様にして、既に済んだプリパンチされた外周輪郭内の穴位置と、レーザ切断加工による製品の外周輪郭穴位置との誤差を±0.2mm以下に抑えることができる。以上のように、レーザ切断加工によるブランク加工に際し、ワーク辺Aの側からブランク加工を開始するので、ワーク辺Aの側は、レーザ切断熱の蓄積により熱膨張の影響が大きく、逆に、ワーク辺Bの側は熱膨張の影響が小さく熱変位量が少ない。即ち、レーザ切断初期の熱膨張が少ない間はワーク辺A側を穴抜き加工し、熱膨張の蓄積が多くなった頃は熱膨張の影響が少ないワーク辺B側へ加工位置が移動することになり、ワーク1の未加工部分の熱変位量を極力少なくすることができる。この様な理由により、丸ピン54の直径寸法に対し長丸穴12の長径および短径の寸法を最適に定めることにより、X、Y軸方向の熱変位を丸ピン54により拘束することなく自由に吸収することができる。
For the reasons described above, the blank machining order of the product outer peripheral contour by the laser cutting machine is performed according to the following procedure. As shown in FIG. 12, the machining is moved from the
即ち、ワーク1のワーク基準穴11から最も離れたワーク辺端部からレーザ切断加工機によるブランク加工を施すことにより、ワーク1はワーク基準穴11が嵌合した丸ピン54を軸にしてX軸方向に熱膨張しながら、同時にY軸方向に熱膨張しながらブランク加工される。
That is, by performing blanking with a laser cutting machine from the edge of the workpiece that is farthest from the
この様にして、ワークの熱膨張による切断加工精度の悪化を極力抑制するとともに、同じ仕様のワークにおいては、二回以降の加工基準座標値の設定作業を省略することができる。 In this way, it is possible to suppress the deterioration of the cutting accuracy due to the thermal expansion of the workpiece as much as possible, and for the workpiece having the same specification, the setting operation of the machining reference coordinate value after the second time can be omitted.
実施例では、丸ピン54は4本、長丸穴3は3箇所、治具治具治具位置測定用穴53は2箇所として説明したが、レーザ切断加工治具5に設けた丸ピン54はワーク基準穴11用と長丸穴12用との最低2箇所でよい。従って、ワーク1に備える長丸穴12は最低1個所でよい。また、光電子センサーで測定する治具治具治具位置測定用穴53は、最低2箇所必要である。
In the embodiment, four
なお、本発明の使途は、レーザ切断加工によるブランク加工方法に限るものではない。本発明は、レーザ切断加工の場合と同じく切断加工熱がワークに蓄積されることにより、ワークが熱膨張するガスあるいはプラズマ切断等のアーク切断によるブランク加工方法の用途に使っても勿論よい。
The use of the present invention is not limited to the blank processing method by laser cutting. Needless to say, the present invention may be used for a blank processing method by arc cutting such as gas or plasma cutting in which a workpiece is thermally expanded by accumulating cutting processing heat in the workpiece as in the case of laser cutting processing.
P パンチプレス加工機
R レーザ切断加工機
J 複合機
1 ワーク
11 ワーク基準穴
12 長丸穴
2 製品
21 輪郭
22 穴
23 穴
24 穴
25 穴
3 ツールヘッド
31 金型
4 レーザヘッド
5 レーザ切断加工治具
51 短辺枠
52 長辺枠
53 治具位置測定用穴
54 丸ピン
6 光電子センサー
61 光ファイバー
62 集光レンズ
7 テーブル
71 加工テーブル
72 ウエイティングテーブル
91 加工ステーション
92 ウエイティングステーション
93 X軸キャリッジ
94 Y軸キャリッジ
95 Z軸キャリッジ
A ワーク辺
B ワーク辺
C ワーク辺
D ワーク辺
E 長穴長径方向端部
E' 長穴長径方向端部
F 長穴長径方向端部
F' 長穴長径方向端部
G 長穴短径方向端部
G' 長穴短径方向端部
H 長穴短径方向端部
H' 長穴短径方向端部
K、M、N 矢印
P Punch press machine R Laser cutting machine J
Claims (1)
レーザ切断加工機によりブランク加工を施す板金の加工方法において、
前記ブランク加工は、ウエイティングステーションおよび加工ステーションを備えたレーザ切断加工機を使用し、
前記ウエイティングステーションに前記レーザ切断加工治具を固着する工程と、
前記レーザ切断加工治具に立設した丸ピンに、ワークに穿設したワーク基準穴を嵌合するとともに、
前記レーザ切断加工治具に立設した他の丸ピンに、ワークに穿設した長丸穴を嵌合し、
次いで、これ等が前記ウエイティングステーションから前記加工ステーションに移動された後、
前記ワーク基準穴から最も離れた前記ワーク部位からブランク加工を開始する工程とを、含むことを特徴とするブランクピアス加工方法。 After piercing with a punch press machine,
In the processing method of the sheet metal which performs blank processing with a laser cutting machine,
The blanking process uses a laser cutting machine equipped with a weighting station and a processing station,
Fixing the laser cutting jig to the waiting station;
While fitting the workpiece reference hole drilled in the workpiece to the round pin standing on the laser cutting jig,
The other round pin erected on the laser cutting jig is fitted with an elongated hole drilled in the workpiece,
Then, after these are moved from the waiting station to the processing station,
A blank piercing method, comprising the step of starting blank processing from the workpiece part farthest from the workpiece reference hole.
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