(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークテーブルに支持したワークをＸ軸方向に移動自在のＸ軸キャリッジを設けると共に、レーザ加工ヘッドを前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に移動自在に設け、前記レーザ加工ヘッドが移動する下方位置のワークテーブルに傾斜開放自在のワークシュータ装置を設け、該ワークシュータ装置にレーザビームが通過可能なＹ軸方向の間隙を有し、かつ同期回転機構によって同期回転する一対のワーク支持ローラを設けたレーザ加工機において、該ワーク支持ローラの一方の支持ローラに回転動力の伝達を受ける第２クラッチ部材を設け、該第２クラッチ部材に係合離脱自在の第１クラッチ部材を一端部に設け、他端部にピニオンギア備えたスライドシャフトを回転摺動自在に設けると共に、該スライドシャフトを進退作動させるシリンダとを設けた回転動力伝達機構を前記ワークテーブルに設け、前記ピニオンギアに係合離脱自在のラックを前記Ｘ軸キャリッジに設け、前記シリンダの前進作動により前記第２クラッチ部材と第１クラッチ部材とを接続させたのち、前記Ｘ軸キャリッジの移動による前記ラックとピニオンギアとの係合により前記一対のワーク支持ローラを前記Ｘ軸キャリッジの移動方向へ同期回転させることを特徴とするレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワーク１軸、光１軸移動タイプのレーザ加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークテーブルに支持したワークを移動（例えばＸ軸方向）させると共にレーザ加工ヘッドをワークの移動方向に直交する方向（例えばＹ軸方向）に移動させてレーザ加工を行うワーク１軸、光１軸移動タイプのレーザ加工機の例を図５に示してある。
【０００３】
前記図５はレーザ加工機のワークテーブルの部分のみを示したものであり、レーザ加工機２００のＣ形フレームの上部フレーム２０１には、Ｙ軸方向に移動自在なレーザ加工ヘッド２０３が設けられており、このレーザ加工ヘッド２０３のノズル２０５からは集光されたレーザビームＬＢが左右のワークテーブル２０２、２０４に支持されたワークＷに照射される様になっている。
【０００４】
この左右のワークテーブル２０２、２０４の間には、Ｙ軸方向に延伸した一対のワーク支持ローラ２０７、２０９が適宜な間隙Ｓを持って設けてあり、前記ノズル２０５から出たレーザビームＬＢは、この間隙Ｓの部分を通過する様になっている。また、前記一対のワーク支持ローラ２０７、２０９は、サーボモータの如き駆動モータ２１１により、駆動モータの出力軸に設けたスプロケット２１３と、前記ワーク支持ローラ２０７、２０９の回転軸に設けたスプロケット２１５、２１７とに卷回したチェイン２１９を介して同方向に回転駆動される様になっている。
【０００５】
なお、上記構成において前記左右のワークテーブル２０２、２０２は、ベルトコンベヤの如く構成されており、その駆動源は前記駆動モータ２１１であって、前記ワーク支持ローラ２０７、２０９の回転軸に同軸に設けたスプロケット２２３、２２５と、左右のベルトコンベヤの一側の駆動ローラ２２４、２２６の支軸に設けたスプロケット２２７、２２９とに卷回したチェイン２３１、２３３を介して前記ワーク支持ローラ２０７、２０９と同方向に同期して回転駆動される様になっている。
【０００６】
また、前記ワークＷは前記Ｃ形フレームのギャップの喉部近傍に、Ｘ軸方向に延伸したキャリッジベース２３５が設けられており、このキャリッジベース２３５に前記左右のワークテーブル（２０２、２０４）が取付けられている。また、前記このキャリッジベース２３５には、Ｘ軸方向に移動自在なＸ軸キャリッジ２３７が設けられており、このＸ軸キャリッジ２３７にワークＷをクランプするワーククランプ２３９が設けられている。
【０００７】
上記構成において、Ｘ軸キャリッジ２３７に固定されたワークＷを図示省略の駆動モータによりＸ軸方向に適宜に移動させると共に、前記レーザ加工ヘッド２０３をＹ軸方向に適宜に移動させることによりワークＷを任意の形状に切断加工することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来のレーザ加工機においてワークＷをＸ軸方向に移動させる場合には、例えば、図５において右側のワークテーブル２０２の上にあるワークＷを左側のワークテーブル２０４側に移動させる場合には、ワークＷの進行速度とワーク支持ローラの周速度が同一になるようにワーク支持ローラを前記駆動モータによって反時計方向に回転駆動させるのであるが、ワーク支持ローラと駆動モータとの間を長いチェインまたは長いベルトなどを介して動力が伝達されることと、駆動モータの減速機構に多くのギヤが使用されているために、ワークＷの進行速度とワーク支持ローラの周速度のずれを生ずるという問題がある。
【０００９】
また、Ｘ軸駆動サーボモータ（図示省略）とレーザ加工ヘッドを駆動するＹ軸駆動サーボモータ（図示省略）に加えてワーク支持ローラ駆動サーボモータの計３軸のサーボモータを制御することになるので制御が複雑になるなどの問題もある。
【００１０】
本発明は上述の如き問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題はワークＷをＸ軸方向に移動位置決めするＸ軸キャリッジの動きを利用してワーク支持ローラを駆動することにより、ワーク支持ローラの駆動系をシンプルにしてワークＷの進行速度とワーク支持ローラの周速度のずれを微小に押さえたレーザ加工機を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のレーザ加工機は、ワークテーブルに支持したワークをＸ軸方向に移動自在のＸ軸キャリッジを設けると共に、レーザ加工ヘッドを前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に移動自在に設け、前記レーザ加工ヘッドが移動する下方位置のワークテーブルに傾斜開放自在のワークシュータ装置を設け、該ワークシュータ装置にレーザビームが通過可能なＹ軸方向の間隙を有し、かつ同期回転機構によって同期回転する一対のワーク支持ローラを設けたレーザ加工機において、該ワーク支持ローラの一方の支持ローラに回転動力の伝達を受ける第２クラッチ部材を設け、該第２クラッチ部材に係合離脱自在の第１クラッチ部材を一端部に設け、他端部にピニオンギア備えたスライドシャフトを回転摺動自在に設けると共に、該スライドシャフトを進退作動させるシリンダとを設けた回転動力伝達機構を前記ワークテーブルに設け、前記ピニオンギアに係合離脱自在のラックを前記Ｘ軸キャリッジに設け、前記シリンダの前進作動により前記第２クラッチ部材と第１クラッチ部材とを接続させたのち、前記Ｘ軸キャリッジの移動による前記ラックとピニオンギアとの係合により前記一対のワーク支持ローラを前記Ｘ軸キャリッジの移動方向へ同期回転させることを特徴とするものである。
【００１２】
従って、多くのギヤを有する減速機構を使用せずにＸ軸キャリッジ２７のクランププレート３５下端部に設けたＸ軸キャリッジ２７の長さとほぼ等しい長さのラック３７とスライドシャフトに設けたピニオンギアによって回転力を伝達するようにし、また同期回転機構６７に使用する歯付きベルトの長さを極力短くしたので、Ｘ軸キャリッジ２７のワーククランプ３１に装着されたワークＷとワーク支持ローラ２３、２５との間に生じる滑りを極めて微少にしてワークＷをＸ軸方向に移動させることができる。
【００１３】
また。ワークＷからレーザ切断で切り離された小製品をワークテーブルの下方の製品ボックス（図示省略）に落下させるときには、前記空圧シリンダー５７のピストンロッド５９を後退させて、第１クラッチ部材４７と第２クラッチ部材７７との係合を解除させた後に、ワークシュータ装置２１を傾斜開放させることによって行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面によって詳細に説明する。図１は本発明に係わるＣ形のフレーム構造のレーザ加工機の例を示したものである。レーザ加工機１はＣ形のフレーム３を備えており、このフレーム３の上部フレーム３Ｕには図示省略の公知の駆動モータおよびボールネジによってＹ軸方向に移動自在なレーザ加工ヘッド５が設けられている。このレーザ加工ヘッド５の下端にはノズル７が設けられていると共にレーザビームＬＢを折曲げるベンドミラー９とレーザビームＬＢを集光する集光レンズ１１を備えている。また、前記上部フレーム３Ｕの後部にはレーザ発振器（図示省略）からのレーザビームＬＢを前記ベンドミラー９に反射するベンドミラー１３が設けられている。
【００１５】
上記構成により、レーザ発振器（図示省略）からのレーザビームＬＢはレーザ加工ヘッド５の集光レンズ１１に導かれ、この集光レンズで集光されたレーザビームＬＢがノズル７からワークに対して照射されることになる。
【００１６】
前記フレーム３の下部フレーム３Ｌ上には、ワークテーブル１７が設けられており、このワークテーブル１７の中央部には長方形の溝部１９が形成されている。この溝部１９には、ワ−クＷから切断された切断部材をワークテーブル１７の下方に落下させる開閉自在なワークシュータ装置２１が設けられている。
【００１７】
前記ワークシュータ装置２１は前記長方形の溝部１９の長手方向の一辺を支点にして開閉可能な長方形の枠体２２が設けられており、この枠体２２には前記レーザビームＬＢが通過可能な間隙Ｓを有する回転自在に軸端部を軸支された一対のワーク支持ローラ２３、２５がＹ軸方向に延伸して設けられている。前記枠体２２は下部フレームに設けた空圧または油圧のシリンダの如き図示しないアクチュエータにより開閉自在に設けられている。
【００１８】
従って、ワークシュータ装置２１の前記ワーク支持ローラ２３、２５上に位置する切断部材は前記枠体２２を傾斜開放させることにより、適宜テーブルの下方の製品ボックス（図示省略）に落下させることができる。なお前記ワークテーブル１７の表面にはワークＷの移動を軽くするための多数の球状のワーク支持ベアリング１８が格子状に配置してある。
【００１９】
前記Ｃ形フレーム３のギャップの喉部側に位置するワークテーブル１７の端部には、前記Ｙ軸方向に直交するＸ軸方向に延伸したＸ軸キャリッジ２７がガイドレール２９上に移動自在に設けられており、このＸ軸キャリッジ２７にはワークＷをクランプする複数のワーククランプ３１が装着されている。なお前記Ｘ軸キャリッジ２７はＸ軸駆動サーボモータ（図示省略）により回転駆動されるボールスクリュウ３３によりＸ軸方向の任意の位置に移動させることができる様になっている。
【００２０】
さて図２から図４を参照するに、図２は、前記図１においてワーク支持ローラ部とＸ軸キャリッジ２７の側断面図の一部を示したものであり、また、図３は図２におけるＸ軸キャリッジ２７の拡大詳細図であり、図４は前記図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図の一部を拡大して示したものである。
【００２１】
図３によく示されているように、前記Ｘ軸キャリッジ２７には前記ワーククランプ３１を装着するためのダブテール３３を備えたクランププレート３５が設けてある。このクランププレート３５の下端部の内側にはＸ軸方向に延伸し、Ｘ軸キャリッジ２７の長さとほぼ等しい長さのラック３７が設けてある。このラック３７の下方の位置には、ワーク支持ローラに回転を伝達する回転動力伝達機構３９が前記ワークテーブル１７に設けてある。
【００２２】
前記回転動力伝達機構３９にはワークテーブル１７にボルト４０によって取付けられたたハウジング４１にスライドシャフト４３が軸方向への移動と回転とが可能なように設けてある。すなわち、スライドシャフト４３は前記ハウジング４１に設けたニードル軸受け４５に摺動回転可能に軸支すると共に、スライドシャフト４３の両端部は該ハウジング４１から突出させた状態で設けてある。このハウジング４１から突出したスライドシャフト４３の一端には先端部が裁頭円錐形の第１クラッチ部材４７が交換可能に装着してあり、他端は軸受けハウジング４９に設けたラジアル軸受け５１に回転可能に軸支してある。このラジアル軸受け５１に近接した位置のスライドシャフト４３には前記ラック３７に係合可能なピニオンギヤ５３が設けてある。また、前記軸受けハウジング４９には軸受け押さえ兼ピストンロッド連結部材５２がボルトにより取付けてある。
【００２３】
一方、前記ハウジング４１に設けたシリンダブラケット５５には空圧シリンダ５７が設けてあり、この空圧シリンダ５７のピストンロッド５９が前記軸受け押さえ兼ピストンロッド連結部材５２のＴ溝部にＨ形の連結部材６１を介して連結してある。
【００２４】
上記構成において、前記空圧シリンダ５７の空圧供給口Ａに図示しない空圧源から適宜な空圧供給切り替え弁（図示省略）を介して空圧を供給し、空圧供給口Ｂを開放することにより、前記ピストンロッド５９が前記軸受け押さえ兼ピストンロッド連結部材を押圧し、前記スライドシャフト４３が軸方向に前進させられることになる。前記空圧供給切り替え弁（図示省略）を切り替えて空圧の供給を逆にすればピストンロッド５９は後退して図４の状態になる。また、前記Ｘ軸キャリッジ２７を図１においてＸ軸の＋方向（図１の左側方向）に移動させて、前記クランププレート３５の下端部のラック３７と前記ピニオンギヤ５３とが係合すると、スライドシャフト４３がラック３７により反時計方向（図１を正面から見た場合）に回転させられることになる。
【００２５】
前記長方形の枠体２２に軸端部を回転自在に軸支された一対のワーク支持ローラ２３、２５の前記Ｘ軸キャリッジ２７側（図４では右側）の軸受け部材６５には、両方のワーク支持ローラ２３、２５を同期回転させるための同期回転機構６７が設けてある。
【００２６】
この同期回転機構６７には、前記軸受け部材６５のラジアル軸受け６９に軸端部を回転自在に軸支された前記ワーク支持ローラ２３、２５の軸部分を前記回転動力伝達機構３９側に突出させて設けてある。この突出した軸部分のそれぞれにプーリ７１が設けてあり、このプーリ７１に歯付きベルト７３が卷回してある。また、この歯付きベルト７３にテンションを付加するテンションローラ７５が前記軸受け部材６５に設けてある。また、前記ワーク支持ローラ２５の突出した軸部分には、さらに前記スライドシャフト４３に設けた裁頭円錐形の第１クラッチ部材４７に係合する円錐形の凹部を備えた第２クラッチ部材７７が交換可能に装着してある。第１クラッチ部材４７と第２クラッチ部材７７との間は前記スライドシャフト４３のストロークより若干小さい距離Ｇをもって対向させて設けてある。
【００２７】
上記構成においてワークＷをレーザ切断する場合、スライドシャフト４３を前進させて第１クラッチ部材４７と第２クラッチ部材７７とが係合させた状態において、Ｘ軸キャリッジ２７をＸ軸方向に移動させると、クランププレート３５に設けたラック３７とスライドシャフト４３に設けたピニオンギヤ５３とが係合し、スライドシャフト４３が回転する。このスライドシャフト４３の回転によってワーク支持ローラ２３、２５が同期回転機構６７によってＸ軸キャリッジ２７の移動方向に同期回転することになる。なお、ワーク支持ローラ２３、２５の回転の周速度とＸ軸キャリッジ２７の移動速度とが同一になるようにワーク支持ローラの外径と前記ピニオンギヤ５３のピッチサークルを同一に設定してある。
【００２８】
従って、従来の如く多くのギヤを有する減速機構を使用せずに２個のギヤで回転動力を伝達するようにし、また同期回転機構６７に使用する歯付きベルトの長さを極力短くしたので、Ｘ軸キャリッジ２７のワーククランプ３１に装着されたワークＷとワーク支持ローラ２３、２５との間に生じる滑りを極めて微少にしてワークＷをＸ軸方向に移動させることができる。
【００２９】
また。ワークＷからレーザ切断で切り離された切断部材をワークテーブルの下方の製品ボックス（図示省略）に落下させるときには、前記空圧シリンダ５７のピストンロッド５９を後退させて、第１クラッチ部材４７と第２クラッチ部材７７との係合を解除させた後に、ワークシュータ装置２１を傾斜開放させることによって行うことができる。
【００３０】
なお、本発明の実施の形態の説明にＣ形のフレーム構造のレーザ加工機の例を示したが、本発明の実施にはＣ形のフレーム構造のレーザ加工機に限定されるものではなく門形フレーム構造のレーザ加工機などにも適用することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
従来の如く多くのギヤを有する減速機構を使用せずにＸ軸キャリッジの動きを利用してワーク支持ローラを駆動することにより、ワーク支持ローラの駆動系をシンプルにすると共に同期回転機構６７に使用する歯付きベルトの長さを極力短くしたので、ワークＷとワーク支持ローラ２３、２５との間に生じる滑りを極めて微小に押さえることができる。その結果、レーザ加工製品の裏面に発生する傷を最小限に押さえることができる。また制御軸数が減少したので制御が簡単になる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるＣ形のフレーム構造のレーザ加工機の例。
【図２】図１におけるワーク支持ローラ部とＸ軸キャリッジ２７の側断面図の一部を示した図。
【図３】図２におけるＸ軸キャリッジ２７の拡大詳細図。
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図の一部拡大図。
【図５】従来のワーク１軸、光１軸移動タイプのレーザ加工機の例。
【符号の説明】
１  レーザ加工機
３  フレーム
５  レーザ加工ヘッド
１７  ワークテーブル
２１  ワークシュータ装置
２３  ワーク支持ローラ
２５  ワーク支持ローラ
２７  Ｘ軸キャリッジ
２９  ガイドレール
３１  ワーククランプ
３３  ボールスクリュウ
３５  クランププレート
３７  ラック
３９  回転動力伝達機構
４３  スライドシャフト
４７  第１クラッチ部材
５３  ピニオンギヤ
５７  空圧シリンダ
５９  ピストンロッド
６７  同期回転機構
７１  プーリ
７３  歯付きベルト
７７  第２クラッチ部材
ＬＢ  レーザビームＬＢ
Ｗ  ワ−ク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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