(57)【要約】【解決手段】  レーザ加工装置１は、Ｙ方向に移動される可動ベース６と、可動ベース６に設けられて上記Ｙ方向と直交するＸ方向に移動可能なキャリッジ５と、キャリッジ５に着脱自在に連結される加工ヘッド４とを備えている。また、レーザ加工装置１は、キャリッジ５に連結された加工ヘッド４をＸＹ方向に移動させて被加工物２を加工する第１モードと、キャリッジ５から分離した加工ヘッド４を固定ポスト１３に固定するとともに、キャリッジ５のクランプ機構１４，１４で把持した被加工物２をＸＹ方向に移動させて該被加工物２を加工する第２モードとを備えている。【効果】  レーザ加工装置１は２種類のモードを兼備しているので、汎用性が高いレーザ加工装置１を提供することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振するレーザ発振器と、被加工物を支持する加工テーブルと、被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドとを備えたレーザ加工装置において、
加工テーブルの被加工物支持面のＹ方向に移動可能な可動ベースと、該可動ベースをＹ方向に移動させるＹ方向駆動機構と、上記加工テーブル上に支持された被加工物を保持するとともに上記可動ベースに設けられて上記Ｙ方向と加工テーブルの被加工物支持面で直交するＸ方向に移動可能なキャリッジと、該キャリッジをＸ方向に移動させるＸ方向駆動機構とを設け、また、上記加工ヘッドを上記キャリッジに着脱可能に構成し、
さらに、上記キャリッジと連結された加工ヘッドを上記Ｘ方向とＹ方向に移動させて被加工物を加工する第１モードと、上記キャリッジから分離された加工ヘッドを所定位置に固定するとともに、キャリッジに保持された被加工物を上記Ｘ方向とＹ方向に移動させて該被加工物を加工する第２モードとを備えて、上記第１モードと第２モードとに切換え可能であることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
上記キャリッジは、可動ベースにＸ方向に移動可能に取り付けられた本体部と、該本体部にＸ方向に移動可能に取り付けられるとともに上記加工ヘッドを着脱自在な保持部とを備え、
上記第１モードにおいて、上記保持部を本体部に対してＸ方向に相対移動させることにより、上記保持部に連結された加工ヘッドと被加工物との相対位置を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
上記キャリッジは、可動ベースにＸ方向に移動可能に取り付けられた本体部と、該本体部に設けられて被加工物を保持するクランプ機構とを備え、
上記第２モードにおいて、所要時に上記クランプ機構を被加工物に対してＸ方向に相対移動させることにより、クランプ機構が被加工物を保持する位置を調整可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ加工装置に関し、より詳しくは、加工ヘッドを移動させて被加工物に加工を施す第１モードと、加工ヘッドを固定して被加工物自体を移動させて該被加工物に加工を施す第２モードとを兼備したレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工装置として、被加工物を支持する加工テーブルと、加工テーブル上の被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドと、レーザ光を発振するレーザ発振器とを備えて、被加工物と加工ヘッドとを水平面のＸＹ方向で相対移動させることで被加工物に所要のレーザ加工を施すようにしたものは公知である（例えば、特許文献１〜特許文献３）。
そして、こうした従来のレーザ加工装置においては、被加工物と加工ヘッドとをＸＹ方向に相対移動させる方式として、次のような３種類の方式が採用されている。すなわち、第１の方式は、被加工物を加工テーブルに固定して加工ヘッドをＸＹ方向に移動させるものである（特許文献１）。第２の方式は、加工ヘッドをＹ方向に移動させるとともに、キャリッジに把持した被加工物をＸ方向に移動させるものである（特許文献２）。そして、第３の方式は、加工ヘッドをＹ方向に移動させるとともに、被加工物を支持した加工テーブルをＸ方向に移動させるものである（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５９４４３５号公報
【特許文献２】特開平１０−２４３８３号公報
【特許文献３】特許第３４５７３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来のレーザ加工装置においては、処理対象となる被加工物の大きさの違いに関連して次のような問題点があった。
すなわち、加工ヘッドをＸＹ方向に移動させる第１の方式においては、被加工物が小さい場合や加工テーブルに被加工物を固定しにくい場合には、効率的にレーザ加工を施しにくく、また、タッピングや成形といった加工を組み込むこともできなかった。
他方、加工テーブル又はキャリッジを移動させる構成の上記第２および第３の方式においては、被加工物が大きく重量がある場合には高出力の駆動機構が必要となったり、加工精度が悪くなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した事情に鑑み、本発明は、レーザ光を発振するレーザ発振器と、被加工物を支持する加工テーブルと、被加工物にレーザ光を照射する加工ヘッドとを備えたレーザ加工装置において、
加工テーブルの被加工物支持面のＹ方向に移動可能な可動ベースと、該可動ベースをＹ方向に移動させるＹ方向駆動機構と、上記加工テーブル上に支持された被加工物を保持するとともに上記可動ベースに設けられて上記Ｙ方向と加工テーブルの被加工物支持面で直交するＸ方向に移動可能なキャリッジと、該キャリッジをＸ方向に移動させるＸ方向駆動機構とを設け、また、上記加工ヘッドを上記キャリッジに着脱可能に構成し、
さらに、上記キャリッジと連結された加工ヘッドを上記Ｘ方向とＹ方向に移動させて被加工物を加工する第１モードと、上記キャリッジから分離された加工ヘッドを所定位置に固定するとともに、キャリッジに保持された被加工物を上記Ｘ方向とＹ方向に移動させて該被加工物を加工する第２モードとを備えて、上記第１モードと第２モードとに切換え可能であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
上述した構成によれば、例えば被加工物の大きさの違いや加工の種類の違いに応じて一台のレーザ加工装置によって上記第１モードと第２モードとに切換えて被加工物にレーザ加工を施すことできる。したがって、汎用性が高いレーザ加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例を示す概略の正面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う要部の断面図。
【図４】図２のＩＶ―ＩＶ線に沿う要部の断面図。
【図５】図４に示すクランプ機構の第２モードにおける作動状態を示す図。
【図６】図３のＶＩ―ＶＩ線に沿う要部の断面図であり、図６（ａ）は固定状態、図６（ｂ）は固定を解除した状態、図６（ｃ）は係合ピンの着脱時の状態を示している。
【図７】図３に示すキャリッジと加工ヘッド他の第２モードの状態を示す断面図。
【図８】図１の要部の配置関係を示す平面図であり、図８（ａ）は第１モードの場合、図８（ｂ）は第２モードの場合を示している。
【図９】図３の要部の図３とは異なる作動状態を示す断面図。
【図１０】図１の要部の第１モードにおける配置関係を示す平面図であり、図１０（ａ）は加工ヘッドの位置変更前の状態を示し、図１０（ｂ）は加工ヘッドの位置変更後の状態を示している。
【図１１】図１の要部の第２モードにおける配置関係を示す平面図であり、図１１（ａ）はキャリッジのクランプ機構の位置変更前の状態を示し、図１１（ｂ）はキャリッジのクランプ機構の位置変更後の状態を示している。
【図１２】本発明の他の実施例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図３において、１は板状の被加工物２に切断や穴あけ等のレーザ加工を施すレーザ加工装置である。このレーザ加工装置１は、被加工物２を水平に支持する加工テーブル３と、加工テーブル３上の被加工物２に向けてレーザ光Ｌを照射する加工ヘッド４と、加工ヘッド４を着脱自在に連結可能なキャリッジ５と、このキャリッジ５が取り付けられるとともに水平面のＹ方向に移動可能な可動ベース６と、可動ベース６をＹ方向に移動させるＹ方向駆動機構７と、可動ベース６に沿ってキャリッジ５を上記Ｙ方向と水平面で直交するＸ方向に移動させるＸ方向駆動機構８と、レーザ光Ｌを発振するレーザ発振器１１と、上記両駆動機構７，８およびレーザ発振器１１等の作動を制御する制御装置１２とを備えている。
【０００９】
本実施例のレーザ加工装置１は、キャリッジ５に加工ヘッド４を連結して、該加工ヘッド４を上記両駆動機構７，８によってＸＹ方向に移動させて加工を行う第１モードを備えている。また、レーザ加工装置１は、キャリッジ５から分離させた加工ヘッド４を所定位置の固定ポスト１３に連結し、その状態でキャリッジ５に設けられた一対のクランプ機構１４，１４によって被加工物２を把持して該被加工物２自体をＸＹ方向に移動させて加工を行う第２モードとを備えており、所要時に第１モードと第２モードとを切り換えて被加工物２に加工を施すことができるようになっている。
上記加工テーブル３は、上面の全域に多数の針３Ａが立設された剣山式テーブルであって、加工テーブル３は脚部にキャスター３Ｂを備えている。板状の被加工物２がこの加工テーブル３上に供給されると、上記多数の針３Ａの上端によって被加工物２が水平に支持されるようになっている。
キャリッジ５と加工ヘッド４が一体となってＸＹ方向に移動される第１モードにおいては、加工テーブル３は図１ないし図２に示した加工位置に位置決めされるとともに、該加工テーブル３上に水平状態で位置決めされた被加工物２に対してレーザ加工が施されるようになっている（図３参照）。
他方、第１モードから第２モードへ切り換える際には、図１ないし図２に示した加工位置から図示しない後退位置へ加工テーブル３を搬出するようになっている。その後、上面に無数のブラシが設けられたブラシテーブルが加工位置に搬入されるようになっている。そして、そのブラシテーブルからなる加工テーブル３上に被加工物２が供給されると、加工テーブル３が備える固定手段３Ｃによって被加工物２が固定される（図１１参照）。その後に加工ヘッド４が固定ポスト１３に固定される一方、キャリッジ５から分離されるようになっている。そして、その後、被加工物２はキャリッジ５のクランプ機構１４，１４によって端部を把持され、その状態で被加工物２自体がＸＹ方向に移動され、それによって被加工物２は固定されている加工ヘッド４に対してＸＹ方向に相対移動されてレーザ加工が施されるようになっている（図５参照）。これが第２モードとなっている。
【００１０】
制御装置１２によって所要時にレーザ発振器１１が作動されると、レーザ発振器１１から発振されたレーザ光Ｌは、複数の反射ミラー１５、１６と加工ヘッド４のケーシング１７内の反射ミラー２１および集光レンズ２２を介して加工テーブル３上の被加工物２に照射されるようになっている。そして、第１モードにおいては、加工ヘッド４から被加工物２にレーザ光Ｌを照射するとともにキャリッジ５と加工ヘッド４をＸＹ方向に移動させることで、被加工物２にレーザ加工を施すようになっている（図３参照）。他方、第２モードにおいては、固定ポスト１３に固定した状態の加工ヘッド４から被加工物２にレーザ光Ｌを照射するとともに、キャリッジ５のクランプ機構１４、１４によって保持した被加工物２自体をＸＹ方向に移動させることにより、被加工物２にレーザ加工が施されるようになっている。
【００１１】
図１から図３に示すように、加工ヘッド４は、縦長の筒状をしたケーシング１７を備えており、その内部の上方側に反射ミラー２１が保持されるとともに、下方側に集光レンズ２２が保持されている。
ケーシング１７におけるキャリッジ５と対向する外面には、上下一対の係合ピン２３、２３がＹ方向に沿って突設されており、また、ケーシング１７における固定ポスト１３と対向する外面にも上下一対の係合ピン２４、２４がＹ方向に沿って突設されている。係合ピン２３、２３の先端部２３Ａは先細りのテーパ面となっており、また、係合ピン２３、２３の中央部には断面が略Ｖ字形となる環状溝２３Ｂが形成されている。他方の係合ピン２４、２４も係合ピン２３、２３と同様に、先端部２４Ａと環状溝２４Ｂが形成されている。
加工ヘッド４は、係合ピン２３、２３を介してキャリッジ５に対して着脱自在に連結可能となっており、また、加工ヘッド４は係合ピン２４、２４を介して固定ポスト１３に対して着脱自在に連結可能となっている。
【００１２】
つまり、図３に示すように、ケーシング１７の外面をキャリッジ５の保持部５Ａの前面と当接させるとともに、保持部５Ａの係合孔５Ｂ，５Ｂに上記係合ピン２３，２３を嵌合させてからキャリッジ５に設けられた回転式係止機構２５によって係合ピン２３，２３をキャリッジ５の保持部５Ａと本体部５Ｃに固定する。これにより、加工ヘッド４はキャリッジ５と一体に連結され、かつ鉛直方向に支持されるようになっている。この状態で被加工物２にレーザ加工を施すのが第１モードとなる。
他方、第２モードでは、加工ヘッド４をキャリッジ５から分離させて固定ポスト１３に連結させた状態となるが、第１モードから第２モードへの切換えは次のようにして行われる。すなわち、図７に示すように、キャリッジ５および加工ヘッド４を固定ポスト１３の位置までＹ方向に移動させて、ケーシング１７の外面を固定ポスト１３の前面に当接させるとともに、係合ピン２４、２４を固定ポスト１３側の一対の係合孔１３Ａ、１３Ａに嵌合させる。そして、固定ポスト１３に設けられた回転式係止機構２６によって係合ピン２４、２４を固定ポスト１３に固定することで、固定ポスト１３に加工ヘッド４が一体に連結される。その後、キャリッジ５側の回転式係止機構２５による他方の係合ピン２３、２３の固定状態を解除してからキャリッジ５を後退させることで、加工ヘッド４からキャリッジ５が分離されるようになっている（図７参照）。なお、この第２モードから上述した第１モードへの切換は、上述した説明と逆の工程で行われる。
【００１３】
本実施例のレーザ加工装置１においては、大きな被加工物２や被加工物２における加工領域が大きな場合に第１モードにより被加工物２に加工を施すようにしている。他方、肉厚が薄い被加工物２や小さな被加工物２および加工領域が小さい場合には、第２モードにより被加工物２にレーザ加工を施すようになっている。このように、本実施例においては、被加工物２の大きさや加工の種類に応じて第１モードと第２モードとを切り換えて被加工物２に加工を施すようになっている。
加工ヘッド４を連結するための上記固定ポスト１３は、加工テーブル３の上方側に図示しない支持フレームによって固定して配置されている。この固定ポスト１３は、加工ヘッド４のＹ方向における一方の可動限界の隣接外方位置であって、かつＸ方向における加工ヘッド４の可動領域の中央に位置決めされている。
【００１４】
次に、本実施例のキャリッジ５について説明する。図３〜図８に示すように、キャリッジ５は、Ｘ方向に伸びる角柱状の本体部５Ｃと、この本体部５Ｃの前面に一対の蟻溝５Ｄ、５Ｄを介してＸ方向に移動可能に取付けられたブロック状の保持部５Ａと、さらに、この保持部５Ａを挟んで上記蟻溝５Ｄ，５Ｄを介して本体部５ＣにＸ方向に移動可能に設けられた一対のクランプ保持部５Ａ’，５Ａ’とを備えている。キャリッジ５における一対のクランプ保持部５Ａ’，５Ａ’に上記保持部５Ａを挟んで一対のクランプ機構１４、１４が設けられている（図２、図４、図８参照）。
図４及び図５に示すように、クランプ機構１４は、下方側に位置する固定アーム１４Ａと、この固定アーム１４Ｂの上方側に位置して該固定アーム１４Ｂに対して相対的に昇降する可動アーム１４Ｂとを備えており、それら一対の固定アーム１４Ａと可動アーム１４Ｂとによって被加工物２を把持し、あるいは把持状態を解除できるようになっている。
【００１５】
より詳細には、固定アーム１４Ａの基部１４Ａ’には鉛直方向のめねじ部が形成されており、このめねじ部にボールねじ１８の下部が螺合されている。このボールねじ１８は、クランプ保持部５Ａ’に鉛直下方に向けて取り付けられたサーボモータ１９の駆動軸に連結されている。固定アーム１４Ａの基部１４Ａ’の背面には上下方向のスライダが形成されており、このスライダはクランプ保持部５Ａ’の上下方向のガイドレールに係合されている。
固定アーム１４Ａの基部１４Ａ’の前面には、鉛直下方に向けてクランプシリンダ２０が取り付けられており、該クランプシリンダ２０の下端部に可動アーム１４Ｂの基部が連結されている。これにより、固定アーム１４Ａおよび可動アーム１４Ｂは上下で対向した状態で水平に支持されている。
サーボモータ１９およびクランプシリンダ２０は制御装置１２によって作動を制御されるようになっている。そして、制御装置１２によってサーボモータ１９が正逆に所要量だけ回転されることにより、ボールねじ１８を介して固定アーム１４Ａと可動アーム１４Ｂが一体となってガイドレールに沿って昇降するようになっている。また、制御装置１２によってクランプシリンダ２０を昇降させることにより、それに連結した可動アーム１４Ｂが固定アーム１４Ａに対して所要量だけ昇降される。クランプシリンダ２０が下降端に位置していると、両アーム１４Ａ、１４Ｂの間に被加工物２が挿入される隙間が維持されて開放状態となる。他方、開放状態の両アーム１４Ａ、１４Ｂを被加工物２の端部に挿入させてから制御装置１２がクランプシリンダ２０を上昇端へ上昇させることで、両アーム１４Ａ，１４Ｂによって被加工物２が把持されるようになっている。
【００１６】
クランプ機構１４は上述のように構成されており、これら一対のクランプ機構１４、１４は制御装置１２によって所要時に同期して作動されるようになっている。これら一対のクランプ機構１４、１４は、第１モードでは非作動状態となっており、その状態では、両アーム１４Ａ、１４Ｂは閉鎖されるとともに加工テーブル３上に支持された被加工物２よりも上方に位置して被加工物２と干渉しないようになっている（図４参照）。
他方、第２モードでは、加工開始前に加工テーブル３として剣山テーブルの代わりに被加工物２を支持したブラシテーブルが加工位置に搬入されているので、制御装置１２によってサーボモータ１９が所要量だけ回転され、かつ、クランプシリンダ２０も制御装置１２により下降端まで下降される。これにより、被加工物２はクランプ機構１４、１４によって把持可能な高さに支持され、かつ、クランプ機構１４、１４の両アーム１４Ａ、１４Ｂは開口状態となる。その状態から可動ベース６およびキャリッジ５が被加工物２に向けて所要量だけＹ方向に移動されるとともに、制御装置１２により両クランプ機構１４、１４のクランプシリンダ２０が同期して上昇端まで上昇されるので、被加工物２におけるＹ方向の一側が両クランプ機構１４、１４の両アーム１４Ａ、１４Ｂにより把持されるようになっている（図５参照）。また、加工テーブル３上に昇降可能なロケータピンを設けて、被加工物２を両クランプ機構１４，１４の根本（奥）まで押し当てつつ、上昇したロケータピンの側部に押し当てることによって、被加工物２の加工原点を定めるようにすることもできる。そして、その状態では、被加工物２の下面はブラシテーブル（加工テーブル３）のブラシによって水平に支持されている。ブラシは可撓性を備えているので、ブラシテーブルからなる加工テーブル３上に支持された被加工物２は、クランプ機構１４，１４に把持された状態でキャリッジ５によりＸＹ方向に円滑に移動することができる。
なお、上記両クランプ保持部５Ａ’，５Ａ’は、図示しない締結ねじによって本体部５Ｃに固定されているが、所要時に締結ねじを緩めてから両クランプ保持部５Ａ’，５Ａを本体部５Ｃの蟻溝５Ｄ、５Ｄに沿って所要量だけ移動させることができる。それによって、両クランプ機構１４，１４が隔てた距離や本体部５Ｃ上でのＸ方向の取付け位置を変更できるようになっている。
【００１７】
次に、キャリッジ５をＸＹ方向に移動させる両駆動機構７，８について説明する。加工テーブル３よりも上方側で、かつＸ方向と平行に上記可動ベース６が配置されている。この可動ベース６の両端部は、図示しない支持部材上に配置されたＹ方向のガイドレール３０、３０上に載置されている。これにより、可動ベース６はＸ方向に維持されたままでガイドレール３０、３０に沿ってＹ方向に沿って平行移動できるようになっている。可動ベース６の長手方向中央部にはブラケット６Ａが連結されており、そこにＹ方向のねじ孔が形成されている。
加工テーブル３の上方となる支持フレーム１０には、Ｙ方向と平行にボールねじ２８が回転自在に軸支されており、このボールねじ２８は上記可動ベース６のブラケット６Ａのねじ孔に螺合されている
ボールねじ２８の一端にはサーボモータ２９が連結されており、該サーボモータ２９は制御装置１２によって正逆に回転されるようになっている。そのため、制御装置１２がサーボモータ２９を正逆に回転させると、可動ベース６およびそれに取り付けられたキャリッジ５がＹ方向に平行移動されるようになっている。サーボモータ２９、ボールねじ２８、および可動ベース６とによってＹ方向駆動機構７が構成されている。
【００１８】
図３に示すように、可動ベース６は断面コ字形となっており、その側壁の内面にはＸ方向に沿った一対のガイドレール３１，３１が取り付けられている。一方、上記キャリッジ５の本体部５Ｃの背面にはＸ方向に一対のガイドレール３１上をスライドするスライダ５Ｅ、５Ｅがあり、それらのスライダ５Ｅ、５Ｅは可動ベース６のガイドレール３１、３１に摺動自在に係合されている。
可動ベース６には、その両端部にわたってＸ方向のボールねじ３２が回転自在に軸支されており、そのボールねじ３２の一端にタイミングベルトを介してサーボモータ３３を連動させている（図８参照）。他方、キャリッジ５の本体部５Ｃの両端には突出部５Ｆ，５Ｆが形成されており、それらにはＸ方向のねじ孔が形成されている。そして、これら両突出部５Ｆ、５Ｆのねじ孔にボールねじ３２が螺合・貫通されている。
サーボモータ３３は制御装置１２によって所要時に正逆に回転されるようになっており、制御装置１２によって所要時にサーボモータ３３を介してボールねじ３２が正逆に回転されると、キャリッジ５全体が可動ベース６の長手方向（Ｘ方向）に沿って移動されるようになっている。サーボモータ３３、ボールねじ３２によってＸ方向駆動機構８が構成されている。
【００１９】
前述したように、本実施例のキャリッジ５は、角柱状の本体部５Ｃとブロック状の保持部５Ａとを備えており、保持部５Ａの背面にＸ方向に形成された一対の凹凸部を、本体部５Ｃの前面に形成されたＸ方向の蟻溝５Ｄに係合させている。これにより、保持部５Ａと本体部５Ｃは、Ｙ方向において一体に連結される一方、Ｘ方向においては相対移動できるようになっている。
保持部５Ａの前面には、上記加工ヘッド４の係合ピン２３，２３の位置にあわせて上下一対のＹ方向貫通孔が穿設されており、それら両貫通孔と位置を合わせて、本体部５Ｃの前面には上下一対のＸ方向溝５Ｇが形成されている。保持部５ＡのＹ方向貫通孔とそれに連通するＸ方向溝５Ｇとによって、上記係合孔５Ｂ、５Ｂが構成されている。
【００２０】
次に、係合ピン２３、２３を係合孔５Ｂ、５Ｂ内に固定する回転式係止機構２５について説明する。図３および図６に示すように、回転式係止機構２５は、保持部５Ａにおける鉛直方向の貫通孔５Ｈに回転自在に嵌合された円柱部材３４と、この円柱部材３４を９０°毎に回転させる図示しないサーボモータとを備えている。円柱部材３４の外周部の一部は係合孔５Ｂ，５Ｂ内に突出させてあり、また、円柱部材３４の外周部の一部には、軸方向全域にわたって断面が半月状の切欠き部３４Ａが形成されている。
回転式係止機構２５のサーボモータは制御装置１２によって９０°毎に回転されるようになっており、それに伴って、円柱部材３４が貫通孔５Ｈ内で９０°毎に回転されるようになっている。それによって、係合ピン２３，２３の係合孔５Ｂ、５Ｂへの脱着と固定および固定状態の解除ができるようになっている。
【００２１】
すなわち、図６（ｃ）に示すように、回転式係止機構２５の円柱部材３４が脱着位置にあるときには、円柱部材３４の切欠き部３４Ａ全体が係合孔５Ｂに面するので、係合ピン２３，２３は係合孔５Ｂ、５Ｂ内に嵌合可能となっており、かつ、係合孔５Ｂ，５Ｂから離脱することができる。
次に、図６（ｃ）に示した係合孔５Ｂ，５Ｂ内に係合ピン２３，２３が挿入された状態から円柱部材３４が反時計回りに９０°回転されて中間位置に位置すると、図６（ｂ）に示すように、切欠き部３４Ａの縁部が係合ピン２３，２３の環状溝２３Ｂと当接して係合ピン２３,２３全体が係合孔５Ｂ，５Ｂ内にさらに押し込まれる。但し、この中間位置においては、係合ピン２３、２３の先端部２３Ａ、２３Ａと係合孔５Ｂ，５Ｂの底部となるＸ方向溝５Ｇとの間には僅かに隙間が維持されている。そのため、この中間位置の状態であれば、保持部５Ａと本体部５ＣはＸ方向に相対移動可能となっている。
この後、円柱部材３４がさらに反時計回りに９０°回転されると、円柱部材３４の外周部により係合ピン２３，２３がＸ方向溝５Ｇに向けてさらに押し込まれ、それにより、係合ピン２３，２３の先端部２３Ａが係合孔５Ｂの底部であるＸ方向溝５Ｇに強く圧接される。この状態が円柱部材３４の固定位置であり、この状態においては係合ピン２３、２３が係合孔５Ｂに固定される。つまり、係合ピン２３、２３を介して加工ヘッド４がキャリッジ５に一体に連結された固定状態となる。
【００２２】
回転式係止機構２５によって係合孔５Ｂ，５Ｂに固定された係合ピン２３，２３の固定状態を解除する際には、上述した固定する場合とは逆の処理工程で行う。つまり、図６（ａ）に示す固定位置となっている円柱部材３４を１８０°逆転させて図６（ｃ）に示した脱着位置に位置させてから加工ヘッド３に対してキャリッジ５を後退させることで、係合ピン２３，２３が係合孔５Ｂ，５Ｂから抜き取られる。つまり、加工ヘッド４とキャリッジ５が分離される。
また、後述するように、所要の場合には、図６（ａ）に示す固定位置から円柱部材３４を９０°だけ逆転させて図６（ｂ）に示す中間位置に位置させる。その状態では、係合ピン２３，２３は、係合孔５Ｂ，５Ｂから抜き取ることはできないが、係合ピン２３の先端部２３ＡとＸ方向溝５Ｇとの間に僅かに隙間が生じている。その状態において、保持部５Ａと本体部５ＣとをＸ方向に所要量だけ相対移動させることができる。それによって、第１モードにおいて、加工ヘッド４の被加工物２に対する可動領域を調整することができる。
なお、固定ポスト１３に配置されている回転式係止機構２６の構成は、上記キャリッジ５の回転式係止機構２５と同じであり、回転式係止機構２６も制御装置１２によって前述した回転式係止機構２５と同様に作動を制御されるようになっている。
【００２３】
本実施例においては、第１モード又は第２モードにより被加工物２にレーザ加工を施すようになっているが、両モードにおいて被加工物２に対するレーザ光Ｌの照射領域（レーザ光Ｌと被加工物２との相対的な可動領域）を調整するために、可動ベース６上にスライドベース３５が配置されており、該スライドベース３５を介して所要時にキャリッジ５の保持部５Ａを可動ベース６に固定できるようになっている。
図３、図７〜図１０に示すように、上記可動ベース６の上面には、Ｘ方向と平行に一対のガイドレール３６、３６が固定されている。他方、平板状のスライドベース３５の底面には一対のスライダ３５Ａ、３５Ａが形成されており、該スライダ３５Ａ、３５Ａはガイドレール３６，３６に摺動自在に係合されている。これにより、スライドベース３５は水平に支持されるとともにガイドレール３６，３６に沿って可動ベース６上でＸ方向に移動できるようになっている。
【００２４】
スライドベース３５の上面に箱型のケース３７が固定されており、該ケース３７内に上記反射ミラー１６が保持されている。この反射ミラー１６は、加工ヘッド３の反射ミラー２１と常に対向するようにケース３７内に保持されている。また、加工ヘッド３のケーシング１７とスライドベース３５側のケース３７とにわたってレーザ光Ｌの光路を覆う伸縮自在なカバー３８が取付けられている。また、レーザ発振器１１から発振されたレーザ光Ｌを反射ミラー１６に導光するための反射ミラー１５は、可動ベース６の上面におけるＸ方向の端部に固定されている。また、反射ミラー１５と反射ミラー１６とにわたって上記カバー３８と同様の図示しない伸縮可能なカバーが設けられており、それにより、両ミラー１５，１６間のレーザ光Ｌの光路が覆われるようになっている。さらに、上記レーザ発振器１１と反射ミラー１５とにわたっても上記カバー３８と同様の図示しない伸縮自在なカバーが取り付けられている。
これにより、加工ヘッド４がキャリッジ５に連結される第１モードにおいても、また、加工ヘッド４がキャリッジ５から切り離されて固定ポスト１３に連結される第２モードにおいても、レーザ発振器１１から発振されたレーザ光Ｌが反射ミラー１５、１６を介して集光レンズ２２まで導光されて、被加工物２に照射されるようになっている。
【００２５】
本実施例においては、所要時に第１モードと第２モードのいずれかに切り換えて被加工物２にレーザ加工を施すが、モードを切り換えた際に加工ヘッド４の反射ミラー２１へレーザ光Ｌを確実に導光する必要がある。そのために、第１昇降ピン４１と第２昇降ピン４２をスライドベース３５の近接下方位置に配置し、両昇降ピン４１，４２とスライドベース３５を介して保持部５Ａと可動ベース６との固定状態と固定解除状態とに切換えられるようになっている。
第１昇降ピン４１は、キャリッジ５の保持部５Ａの上面におけるＸ方向の中央部に鉛直上方を向けて取り付けられている。他方、第２昇降ピン４２は、可動ベース６におけるＸ方向の中央部に鉛直上方に向けて取り付けられている。スライドベース３５の下面におけるＸ方向の中央位置には、上記各昇降ピン４１，４２と対向する位置に係合孔３５Ｂ、３５Ｂが形成されている。
【００２６】
第１昇降ピン４１、第２昇降ピン４２は制御装置１２によって上昇端と下降端とに昇降されるようになっており、両昇降ピン４１、４２が下降端にある時には、両昇降ピン４１、４２は係合孔３５Ｂ、３５Ｂと係合しないようになっている。  これに対して、スライドベース３５が可動ベース６のＸ方向の中央部に停止された際には、係合孔３５Ｂ、３５Ｂが両昇降ピン４１，４２の直上に位置する。その状態において、制御装置１２により第１昇降ピン４１が上昇端まで上昇されるとスライドベース３５の係合孔３５Ａに係合するので、その状態では、第１昇降ピン４１を介してスライドベース３５と保持部５Ａが固定される。また、制御装置１２により第２昇降ピン４２が上昇端まで上昇されると係合孔３５Ｂに係合するので、その状態ではスライドベース３５が昇降ピン４２を介して可動ベース６とスライドベース３５が連結される。つまり、両昇降ピン４１、４２を介してスライドベース３５がモードに応じて保持部５Ａと可動ベース６とに固定されるようになっている。このように、両昇降ピン４１、４２によりスライドベース３５がモードに応じて保持部５Ａと可動ベース６とに固定されることにより、ケーシング３７内の反射ミラー１６が加工ヘッド４の反射ミラー２１と正確に対向するようになっている。それによって、第１モードにおいても、第２モードにおいても確実にレーザ光Ｌを加工ヘッド４の集光レンズ２２へ導光できるようになっている。
このように、本実施例においては、所要時に第１昇降ピン４１を介して保持部５Ａとスライドベース３５とを固定することができるとともに、第２昇降ピン４２を介してスライドベース３５と可動ベース６とを固定できるようになっている。それによって、第１モードでは、キャリッジ５と一体の加工ヘッド４を被加工物２の全域にわたり可動でき、第２モードでは、可動ベース６のＸ方向中央部に反射ミラー１６を固定することにより、固定ポスト１３に固定された加工ヘッド４にレーザ光Ｌを確実に導光できるようになっている。
【００２７】
以上の構成において、制御装置１２によって各駆動機構７、８、レーザ発振器１１、両回転係止機構２５，２６、両昇降ピン４１，４２の作動を次のように制御することで、被加工物２に対してレーザ加工が施されるようになっている。
すなわち、先ず、加工ヘッド４をキャリッジ５に連結させて被加工物２を加工する第１モードにおいては、予め剣山式の加工テーブル３が加工位置に搬入されるとともに該加工テーブル３上に被加工物２が載置されて位置決めされている。そして、第２昇降ピン４２は下降端に位置して係合孔３５Ｂから離隔しており、他方、第１昇降ピン４１が上昇端に上昇されて係合孔３５Ｂに係合している（図３参照）。また、回転式係止機構２５により係合ピン２３を介して加工ヘッド４とキャリッジ５の保持部５Ａ及び本体部５Ｃが一体に連結されている。つまり、スライドベース３５とキャリッジ５全体および加工ヘッド４が一体に連結されており、それらはＸ方向駆動機構８により可動ベース６に沿ってＸ方向に移動できるようになっている。
そして、この第１モードにおいて、加工ヘッド４から加工テーブル３上の被加工物２にレーザ光Ｌが照射されるとともに、Ｘ方向駆動機構８とＹ方向駆動機構７によりキャリッジ５と一体の加工ヘッド４をＸＹ方向に移動させることで、被加工物２に所要のレーザ加工を施すことができる（図３、図８（ａ）参照）。
【００２８】
この第１モードおける加工を開始してから加工テーブル３上の被加工物２に対する加工ヘッド４による可動領域を調整したい場合には、次のような処理が行われる。すなわち、先ずＸ方向駆動機構８によって加工ヘッド４、キャリッジ５およびスライドベース３５を可動ベース６のＸ方向の中央部まで移動させて停止させる（図７）。その後、調整機構４３の第２昇降ピン４２を上昇端に上昇させてスライドベース３５の係合孔３５Ｂに係合させる。つまり、この状態では、両昇降ピン４１，４２がスライドベース３５の係合孔３５Ａ、３５Ａしているので、スライドベース３５を介して可動ベース６と保持部５Ａおよび加工ヘッド４が固定される（図９参照）。
そして、この状態において、保持部５Ａの回転式係止機構２５の円柱部材３４が図６（ｂ）に示す中間位置まで回転されるので、係合ピン２３，２３と本体部５ＣのＸ方向溝５Ｇとの間に僅かに隙間が生じる。
さらに、この状態において、サーボモータ３３を介してボールねじ３２を所要方向に回転させるので、キャリッジ５の本体部５Ｃのみが停止状態の可動ベース６、保持部５Ａおよび加工ヘッド４に対してＸ方向に相対移動される（図１０（ａ）、図１０（ｂ）参照）。これにより、第１モードにおいて、加工テーブル３上の被加工物２に対する加工ヘッド４の可能領域を調整することができる。
この後は、回転式係止機構２５を固定位置まで回転させて係合ピン２３、２３を固定し、また、第２昇降ピン４２を下降端まで下降させることで、係合孔３５Ｂから離隔させる。
この後は、被加工物２に対してレーザ光Ｌを照射するとともに、両駆動機構７，８によってキャリッジ５と加工ヘッド４をＸＹ方向に移動させることで、第１モードによって被加工物２にレーザ加工を施すことができる。
【００２９】
次に、上記第１モードから第２モードへ切り換える場合には、次のような工程で切り換え作業が行われる。
まず、剣山テーブルである加工テーブル３を図１ないし図２に示す加工位置から排出し、その後、予め新たな被加工物２が載置されたブラシテーブル（加工テーブル３）を加工位置に搬入する。
その後、Ｘ方向駆動機構８によってキャリッジ５と加工ヘッド４を可動ベース６におけるＸ方向の中央まで移動させて停止させる。その後、第１昇降ピン４１を下降させて係合孔３５Ｂから離隔させるとともに、第２昇降ピン４２を上昇させて係合孔３５Ｂに係合させる（図７参照）。これにより、スライドベース３５と可動ベース６が固定されたことになり、加工ヘッド４及びキャリッジ５は固定ポスト１３と対向する位置に停止される。
【００３０】
その後、Ｙ方向駆動機構７によってキャリッジ５と加工ヘッド４を固定ポスト１３に当接する位置まで移動させる（図７参照）。これにより、係合ピン２４，２４が固定ポスト１３の係合孔１３Ａ、１３Ａに嵌合されるので、その後、固定ポスト１３に設けられた回転式係止機構２６によって係合ピン２４、２４を固定ポスト１３に固定することで、固定ポスト１３に加工ヘッド４が一体に連結される。次に、キャリッジ５側の回転式係止機構２５による他方の係合ピン２３、２３の固定状態を解除し、その後にＹ方向駆動機構７によりキャリッジ５を所要量だけ後退させることで、加工ヘッド４からキャリッジ５が分離される（図７参照）。
なお、キャリッジ５のクランプ機構１４，１４は、ブラシテーブル（加工テーブル３）上の被加工物２よりも少し上方に支持されているので、キャリッジ５の進退の際にクランプ機構１４，１４は被加工物２とは当接することはない。
【００３１】
この後、Ｙ方向駆動機構７により可動ベース６を介してキャリッジ５を被加工物２に向けて所要量だけ移動させるとともに、キャリッジ５のクランプ機構１４，１４を下降させるとともに両アーム１４Ａ，１４Ｂを閉鎖させるので、該クランプ機構１４、１４によってブラシテーブル（加工テーブル３）上の被加工物２の端部が把持される（図５、図７、図８（ｂ）参照）。
このように、加工ヘッド４が固定ポスト１３に連結される一方、キャリッジ５のクランプ機構１４，１４により被加工物２が把持され、かつブラシテーブル（加工テーブル３）により被加工物２の下面が支持された状態において、つまり、第２モードにおいて被加工物２に対して加工ヘッド４からレーザ光Ｌが照射されてレーザ加工が開始される。そして、両駆動機構７，８によりキャリッジ５がＸＹ方向に移動されるので、クランプ機構１４，１４に把持された被加工物２自体が加工ヘッド４に対してＸＹ方向に相対移動されることで、所要のレーザ加工が施される。この第２モードは、薄肉の被加工物２や小さな被加工物２をレーザ加工する際に用いるようにしている。
【００３２】
つぎに、この第２モードにおいて、被加工物２に対してレーザ加工を施す過程において被加工物２に対して加工可能な対象領域を調整する場合には、次のようにして行われる。
すなわち、先ず、図１１に示すように、固定手段３Ｃ、３Ｃによって被加工物２を加工テーブル３上に固定した後に、クランプ機構１４，１４を開放して該クランプ機構１４，１４による被加工物２の端部の把持状態を解除し、次にサーボモータ３３を介してボールねじ３２を所要量だけ正逆に回転させる。それにより、キャリッジ５とそのクランプ機構１４，１４が停止状態の被加工物２に対してＸ方向に相対移動される（図１１（ａ）、図１１（ｂ）参照）。その後、クランプ機構１４，１４により再度、被加工物２の端部を把持させる。この際、必要に応じて加工テーブル３の一側には補助テーブルを設置することが好ましい。
これにより、クランプ機構１４，１４によって被加工物２を把持する位置が移動されたことになり、それによって、加工ヘッド４から被加工物２に対するレーザ光Ｌの相対的な可能領域が拡大される。つまり、加工ヘッド４による被加工物２に対する可動領域が調整される。
この後は、被加工物２にレーザ光Ｌを照射するととももに、両駆動機構７，８によってキャリッジ５およびそのクランプ機構１４，１４に把持された被加工物２自体をＸＹ方向に移動させることで、第２モードによって被加工物２にレーザ加工が施される。
【００３３】
以上のように、本実施例のレーザ加工装置１は、第１モードと第２モードとを兼備しており、所要時にそれらのモードを切り換えて被加工物２に加工を施すことができる。つまり、第１モードでは、被加工物２が重いものや加工対象領域が大きい被加工物２にレーザ加工を施す。このような被加工物２では、高速で被加工物自体を移動させるの困難であるから、このような被加工物２に対しては第１モードでレーザ加工を行う。
他方、薄肉の被加工物２や小さい被加工物２や加工対象領域が小さい被加工物２の場合には、レーザ光Ｌと被加工物２との位置合せが容易となるので、小さな被加工物に対しては第２モードによりレーザ加工を施す。
さらに、本実施例のレーザ加工装置１によれば、大きい被加工物２をレーザ加工するに際して、その加工対象領域が大きい場合には第１モードでレーザ加工を施し、他方、同じ被加工物２に対して小さな加工対象領域にレーザ加工を施す際には、第２モードに切り換えてから被加工物２にレーザ加工を施すことができる。したがって、本実施例によれば、汎用性が高いレーザ加工装置１を提供することができる。
さらに、本実施例においては、上記いずれからのモードで被加工物２を加工するに際して、所要時に加工ヘッド４と被加工物２の相対的な可動領域を調整することができる。そのため、被加工物２に対して歩留まり良くレーザ加工を施すことができる。
【００３４】
なお、上記実施例におけるＸ方向、Ｙ方向は便宜上のものであって、上記実施例におけるＸＹ方向は逆であっても良い。
また、上記実施例においては、加工テーブル３として剣山式テーブルを採用するとともに、第１モードから第２モードへの切換えの際には、剣山式テーブルからブラシテーブルに交換するようにしているが、他の形式の加工テーブル３を採用しても良い。つまり、図１２に示すように、加工テーブル３として、載置面に多数の回転自在なボール３Ａが配置されたフリーベアー式の加工テーブルを用いていてもよい。また、加工テーブル３としては、載置面に多数のエア噴出孔を備えたエアー噴出式の加工テーブルを用いても良い。そして、これらの形式の加工テーブル３を用いる場合には、加工テーブル３の所要位置に回転自在な複数のボール状支持部材を昇降可能に設けて、それらのボール状支持部材を第２モードにおいて上昇させるようにすれば良い。そのような構成であっても、上述した実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１‥レーザ加工装置                        ２‥被加工物
３‥加工テーブル                          ４‥加工ヘッド
５‥キャリッジ                            ６‥可動ベース
７‥Ｙ方向駆動機構                        ８‥Ｘ方向駆動機構
１１‥レーザ発振器                        １３‥固定ポスト
１４‥クランプ機構
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011251295.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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