(57)【要約】【課題】  小形で、制御が簡略で、シール部の構造が簡単で、シールが摩耗することのないワーク保持装置およびこれを用いたレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  本発明のワーク保持装置１は、ワーク９を保持するチャック５と、チャックを駆動させるチャック駆動部とを備え、チャックを２軸動作させてワークをレーザ加工するもので、チャック駆動部はベース２に固定された第１モータ２１と、第１モータ可動部２５に固定された第２モータ３１とからなり、チャックは第２モータ可動部３５に固定されている。そして、チャックの周囲に弾性シール６とこれを保持する保護板４を設けている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持するチャックと、前記チャックを駆動させるチャック駆動部とを備え、前記チャックを２軸動作させて前記ワークをレーザ加工するワーク保持装置において、
前記チャック駆動部はベースに固定された第１モータと、前記第１モータ可動部に固定された第２モータとからなり、前記チャックは前記第２モータ可動部に固定されたことを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
前記２個のモータは、円弧形の揺動するものであり両回転軸が同じ高さで直交するように組み合わせたことを特徴とする請求項１記載のワーク保持装置。
【請求項３】
前記チャックは、前記ワークが載置される表面から内部に向けて伸延しその途中から外部に抜ける吸引穴を設けて真空系に接続することを特徴とする請求項１または２記載のワーク保持装置。
【請求項４】
前記チャックの周囲に伸縮自在の弾性シールを設け、この弾性シールを保持した保護板を装置のフレームに設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
【請求項５】
前記弾性シールの高さ方向の位置は、前記２個のモータの回転軸が直交する位置としたことを特徴とする請求項４記載のワーク保持装置。
【請求項６】
前記２個のモータに位置を検出する位置検出器をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６に記載のワーク保持装置と、レーザ発振装置と、これらを制御するコントローラとを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工機に用いられるワークを２軸動作するためのワーク保持装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工機に用いられるワークを２軸動作するためのワーク保持装置として、図３に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。
図において、１２１はワーク保持装置、１３４は第１減速機構、１３５は第１モータ、１３７は第２減速機構、１３８は第２モータ、１４０はＬ形フレーム、１４６はチャック、１４７は爪である。
Ｌ形フレーム１４０は、その底面でレーザ加工機に固定されており、Ｌ形フレーム１４０の側面に第２減速機構１３７と第２モータ１３８が取り付けられている。第２減速機構１３７の右側には傾動軸（図示せず）が在り、その先端に第１減速機構１３４が固定されている。第１減速機構１３４の右側に第１モータ１３５が取り付けられている。第１減速機構１３４の上方に回転軸（図示せず）が在り、その先端に３本の爪１４７を有するチャック１４６が固定されている。
以上の構造によって、従来のワーク保持装置は次の様に動作をする。チャック４６が３本の爪１４７を介してワーク（図示せず）を保持し、第１モータによる回転動作、第２モータによる傾動動作の２軸動作が、保持されたワークに与えられる。
【特許文献１】特開平４−１００６８９（７頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来のワーク保持装置は、独立したモータと減速機構を連結した構造であるために、装置が大形になるという問題があった。
また、２軸動作を傾動動作と回転動作で行うことから、ワークが鉛直真上を向いた際に、回転軸の座標解が無限に存在し、制御上の特異点が発生するため、制御が煩雑になるという問題点があった。
更に、レーザ加工機や電子ビーム加工機においては、ワークの材料が溶融飛散して、回転軸や傾動軸の軸受部に侵入すると、潤滑不良を生じて、動作不良となるため、回転軸に運動型シールを設置する必要がある。そのため、シール部の構造が複雑であると共にシールが摩耗するという問題点があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ワークを２軸動作するためのワーク保持装置において、小形で、制御が簡略で、シール部の構造が簡単で、かつ、シールが摩耗することないワーク保持装置およびこれを用いたレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を解決するため、本発明は、ワークを２軸動作するためのワーク保持装置において、次のように構成した。
請求項１に記載の発明では、ワークを保持するチャックと、前記チャックを駆動させる駆動部とを備え、前記チャックを２軸動作させて前記ワークをレーザ加工するワーク保持装置において、前記駆動部はベースに固定された第１モータと、前記第１モータ可動部に固定された第２モータとからなり、前記チャックは前記第２モータ可動部に固定したものである。
請求項２に記載の発明では、前記２個のモータは、円弧形の揺動するものであり両回転軸が同じ高さで直交するように組み合わせたものである。
請求項３に記載の発明では、前記チャックは、前記ワークが載置される表面から内部に向けて伸延しその途中から外部に抜ける吸引穴を設けたものである。
請求項４に記載の発明では、前記チャックの周囲に伸縮自在の弾性シールを設け、この弾性シールを保持した保護板を装置のフレームに設けたものである。
請求項５に記載の発明では、前記弾性シールの高さ方向の位置は、前記２個のモータの回転軸が直交する位置としたものである。
請求項６に記載の発明では、前記２個のモータに位置を検出する位置検出器をそれぞれ設けたものである。
請求項７に記載の発明では、請求項１から請求項６に記載のワーク保持装置と、レーザ発振装置と、これらを制御するコントローラとを備えたレーザ加工装置である。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１から請求項６に記載の発明によると、２個の円弧形モータを上下に回転軸が直交するように組み合わせ、第２モータ(内側)の可動部の上部に先端側に真空チャックを設けたことによって、装置が小形化できると共に、ワークを保持して傾動動作の２軸動作が可能である。また、２軸動作を２つの傾動動作で行うことによって、ワークが鉛直真上を向いた際でも、座標解が１つに限定されるために、制御上の特異点が発生しないので、制御が簡略となる。さらに、チャックが回転運動をしないので、装置の上面を中央に穴の開いた保護板で覆って、チャックとベースとの中央の穴との間を固定型の弾性シールでカバーするだけで、シール構造を構成できるので、シール部の構造が簡単にできると共に、シールの摩耗が発生しない。
請求項７に記載の発明によると、ワーク保持装置が小形化できるので、レーザ加工装置全体のシステムも小形化でき、また、操作性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【０００７】
図１は、本発明のレーザ加工装置の概念図である。図において、１はワーク保持装置、５０はコントローラ、６０はレーザ発振装置である。コントローラ５０はチャック制御装置５１およびレーザ制御装置５２から構成されている。
ワーク保持装置１は、保護板４、チャック５、弾性シール６およびチャック駆動部４０からなる。チャック駆動部４０は、二つの揺動する円弧形のモータからなる。
ワーク保持装置１の詳細を、図２の正断面図および図３の側断面図に示す。図において、２はベース、３は本装置のフレーム、７は吸引穴、８は吸引穴７を真空系に導くチューブ、９はワークである。２１は第１モータ(外側)、２２は第１モータフレーム、２３は第１モータコイル、２４は第１モータマグネット、２５は第１モータ可動部、２６は第１モータ用Ｒガイドレール、２７第１モータ用Ｒガイドブロック、２８は第１モータ用位置検出器である。３１は第２モータ(内側)、３２は第２モータフレーム、３３は第２モータコイル、３４は第２モータマグネット、３５は第２モータ可動部、３６は第２モータ用Ｒガイドレール、３７は第２モータ用Ｒガイドブロック、３８は第２モータ用位置検出器である。
ワーク保持装置１の基本構造は、ベース２の上に２個の円弧形のモータ、第１モータ２１と第２モータ３１を回転軸が直交するように上下に組み合わせたものである。
第２モータ可動部３５の上部にはチャック５を取り付けている。ベース２の外周にフレーム３を固定し、その上部に中央にチャック５が通る穴を設けた保護板４を取り付けている。そして、チャック５の側面にゴム製の弾性シール６を固定し、弾性シール６の反対側を保護板４に取り付ける。チャック５の内側には、吸引穴７を設けてチューブ８を通して真空排気系へ接続している。これにより、チャック５の先端部は真空チャックとなっている。なお、弾性シール６は、固定ベルト１０を締め込んでチャック５へ固定し、固定プレート１１をねじで押さえ込んで保護板４へ固定している。
【０００８】
第１モータ２１と第２モータ３１の詳細な構造を説明する。ベース２の上に第１モータフレーム２２を固定し、第１モータフレーム２２の中央上面に第１モータコイル２３、第１モータフレーム２２の第２の両側面に２個の第１モータ用Ｒガイドレール２６を取り付けている。２個の第１モータ用Ｒガイドレール２６に、それぞれ第１モータ用Ｒガイドブロック２７を組み付け、２個の第１モータ用Ｒガイドブロック２７で挟み込むように第１モータ可動部２５を固定している。第１モータ可動部２５の下面に、複数個の第１モータマグネット２４を貼り付けている。次に、第１モータ可動部２５の上面に、回転軸が直交するように第２モータフレーム３２を固定し、第２モータフレーム３２の中央上面に第２モータコイル３３、第２モータフレーム３２の内側の両側面に２個の第２モータ用Ｒガイドレール３６を取り付けている。２個の第２モータ用Ｒガイドレール３６に、それぞれ第２モータ用Ｒガイドブロック３７を組み付け、２個の第２モータ用Ｒガイドブロック３７で挟み込むように第２モータ可動部３５を固定している。第２モータ可動部３５の下面に、複数個の第２モータマグネット３４を貼り付けている。そして、第１モータ２１と第２モータ３１の側面の外方に第１モータ用位置検出器２８、第２モータ用位置検出器３８を取り付けている。
なお、図２および図３において、ケーブル、原点センサ、メカストッパなどは省略している。
このように、本発明が従来の発明と異なる点は、２個の円弧形のモータと、上側円弧形モータ上部に備えたチャックと、それに固定した弾性シールと、装置上部を覆う保護板４から構成したことである。
【０００９】
つぎに、本発明のワーク保持装置の動作について述べる。  
（１）まず、ワーク９をチャック５の先端に載置する。
（２）真空チャック用の吸引穴７にチューブ８を接続して真空排気し、ワーク９を固定保持する。
（３）ワーク９のレーザ加工線に沿って第１モータ２１と第２モータ３１をコントローラ５０のチャック制御装置５１により制御し、２軸を傾動動作させて加工する。レーザ発振装置６０はレーザ制御装置５２により制御される。
以上述べたように、本発明によればワーク保持装置を小型に提供できる。また、２軸動作を２つの傾動動作で行うことによって、チャック５が鉛直真上を向いた際でも、座標解が１つに限定されるために、制御上の特異点が発生しないので、制御が簡略となる。さらに、チャック５が回転運動をしないので、装置の上面を中央に穴の開いた保護板４で覆って、チャック５と保護板４の中央の穴との間を固定型の弾性シール６でカバーするだけで、シール構造を構成できるので、シール部の構造が簡単にできると共に、シールの摩耗が発生しない。
第１モータ用Ｒガイドレール２６と第１モータ用Ｒガイドブロック２７の組合せ、第２モータ用Ｒガイドレール３６と第１モータ用Ｒガイドブロック３７の組合せは、予圧を掛けて行うため、２軸の傾動動作にバックラッシュは発生しない。
また、減速機を使用してないことが、装置の小形化、バックラッシュの削減に寄与している。
さらに、ワーク保持装置１は、水平に設置されるために各軸にブレーキを取り付けなくても、停電時に可動部がメカストッパに衝突することはない。
なお、弾性シール６はゴムで製作し、中間にヒダを設けることによって、ゴムの弾性変形抵抗を低減できるし、チャック５の先端にアダプタを取り付ければ、異なる形状のワークの保持も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明によるワーク保持装置は、基本構造を変更することなく、構成材料に放出ガスの少ない材料を選定すると共に、真空チャックの圧力をより下げることによって、真空装置中での使用も可能となるので、電子ビーム加工機のワーク保持装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例を示すレーザ加工装置の概念図である。
【図２】本発明の実施例を示すワーク保持装置の正断面図である。
【図３】図２の側断面図である。
【図４】従来のワーク保持装置を示す斜示図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  ワーク保持装置
２  ベース
３  フレーム
４  保護板
５  チャック
６  弾性シール
７  吸引穴
８  チューブ
９  ワーク
１０  固定ベルト
１１  固定プレート
２１  第１モータ
２２  第１モータフレーム
２３  第１モータコイル
２４  第１モータマグネット
２５  第１モータ可動部
２６  第１モータ用Ｒガイドレール
２７  第１モータ用Ｒガイドブロック
２８  第１モータ用位置検出器
３１  第２モータ
３２  第２モータフレーム
３３  第２モータコイル
３４  第２モータマグネット
３５  第２モータ可動部
３６  第２モータ用Ｒガイドレール
３７  第２モータ用Ｒガイドブロック
３８  第２モータ用位置検出器
４０  チャック駆動部
５０  コントローラ
６０  レーザ発振装置
１２１  ワーク保持装置
１３４  第１減速機構
１３５  第１モータ
１３７  第２減速機構
１３８  第２モータ
１４０  Ｌ形フレーム
１４６  チャック
１４７  爪
【図１】
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【図２】
2006341293.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006341293.tif 000006