(57)【要約】【課題】切断部に生じたドロスなどの残留物によってワークに傷が付かないようにしたレーザ切断装置を提供すること。【解決手段】金属板などのワークＷを挟んで上方に加工ヘッド２を、下方に加工台３を備え、集光レンズ１１を備えた加工ヘッドのノズル１２からレーザ光Ｌを照射するとともにアシストガスを噴射し、加工台３側では、その中心孔を通してアシストガスを吸引するように構成されたものであって、加工台３は、ワークＷの直下に位置する上端部に下部ホルダ２６を有し、その下部ホルダ２６は、上面部を多孔質材の蓋部材３２によって塞いだ気密な内部空間が形成され、その内部空間に圧縮エアを供給することで蓋部材３２から上方のワークＷに対しエアが吹き出るように構成されたレーザ切断装置１。【選択図】図１
2008036663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板などのワークを挟んで上方に加工ヘッドを、下方に加工台を備え、集光レンズを備えた加工ヘッドのノズルからレーザ光を照射するとともにアシストガスを噴射し、加工台側では、その中心孔を通してアシストガスを吸引するように構成されたレーザ切断装置において、
前記加工台は、前記ワークの直下に位置する上端部に下部ホルダを有し、その下部ホルダは、上面部を多孔質材の蓋部材によって塞いだ気密な内部空間が形成され、その内部空間に圧縮エアを供給することで蓋部材を通して上方のワークに対しエアが吹き出るように構成されたものであることを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項２】
請求項１に記載するレーザ切断装置において、
前記下部ホルダは、前記中心孔の周りに形成された環状溝に、環状に形成された前記蓋部材が嵌め合わされたものであることを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するレーザ切断装置において、
前記下部ホルダは、上下方向への移動が可能な状態で取り付けられ、スプリングによって下方から支持されたものであることを特徴とするレーザ切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極薄金属板などのワークをレーザ光によって切断加工するレーザ切断装置に関し、特に切断部に生じたドロスなどの残留物によってワークに傷が付かないようにしたレーザ切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光による切断加工は、入熱による溶融を利用した加工であるため、加工に伴って生じた溶融物が飛散してスパッタとして極薄金属板などのワーク表面に付着したり、溶融物が凝集して再凝固し、ドロスとして切断された部分の端面等に残留する。そうしたドロスやスパッタは、ワークにレーザ光が照射された面とは反対面（以下裏面側という）の切断部端面付近に多く付着する。そこで、特開平１１−２５４１６９号公報には、レーザ光と同軸に噴出するアシストガスによってドロスやスパッタを吹き飛ばすなどして、加工部付近に付着するドロスやスパッタを効果的に低減し、高精度な加工を安定して行うレーザ切断装置が提案されている。図５は、当該公報に記載されたレーザ切断装置を示す断面図である。
【０００３】
このレーザ切断装置では、不図示のレーザ発振器から加工ヘッド１０１内の集光レンズ１０２にレーザ光Ｌが入射し、その集光レンズ１０２によって集光されたレーザ光Ｌは極薄金属板のワークＷに焦点を結ぶように照射される。ワークＷは、レーザ光Ｌが照射された箇所が溶融し、そのワークＷ自身が加工ヘッド１０１に対して相対的に移動することにより切断が行われる。レーザ光Ｌと同軸に噴出されるアシストガスは、ワークＷを押さえ付けるチップシール部材１１０内を通ってワークＷへ吹き付けられ、その切断部Ａを通ってワークＷの裏面へ流出する。これにより、切断部Ａの溶融によって生じた溶融物が吹き飛ばして除去され、ワークＷへドロスやスパッタが付着することを抑制している。
【０００４】
このレーザ切断装置では、切断部Ａの裏面にドロスなどが残留しても、図６に示すように、ワークＷが支持ブロック１２０の上面１２１上を移動することにより、裏面の残留物はナイフエッジ部１２２によって掻き落とされる。そして、吸引口１２５が真空ポンプに接続され、空気吸引の流れによって中央孔１２４内が負圧状態になっているため、掻き落とされた残留物が吸引除去される。また、支持ブロック１２０とナイフエッジ部材１２３の上面には、中央孔１２４を中心とした放射状に複数の吸気凹溝１２６が形成されている。そのため、中央孔１２４が負圧状態であると、吸気凹溝１２６内に中央孔１２４へ向かう空気の流れが生じ、これによって切断部裏面が冷却され、またアシストガスが裏面周辺へ回り込むことを防止してスパッタ飛散・付着やドロス付着が抑制される。
【特許文献１】特開平１１−２５４１６９号公報
【特許文献２】特開２００２−７９３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のレーザ切断装置では、ワーク裏面に付着するドロスなどの残留物はナイフエッジ部１２２によって掻き落とされ、多くは負圧にはった中央孔１２４から排出されるが、一部の残留物が、押し付け合っているワークＷと支持ブロック１２０との間に入り込んでしまう。すると、その間に噛み込まれた残留物が擦れてワークＷに傷が付けられてしまう。そこで、例えば特開２００２−７９３９０号公報には、ワークＷが当接する支持ブロックの上面に対し、フェルトや滑り板を設けて摺動し易くワークＷに傷が付かないような提案がされている。しかし、こうしたものであっても摺動面に挟み込まれた残留物によってワークＷに傷が付けられることを防止することができるものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、切断部に生じたドロスなどの残留物によってワークに傷が付かないようにしたレーザ切断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】
【０００７】
本発明のレーザ切断装置は、金属板などのワークを挟んで上方に加工ヘッドを、下方に加工台を備え、集光レンズを備えた加工ヘッドのノズルからレーザ光を照射するとともにアシストガスを噴射し、加工台側では、その中心孔を通してアシストガスを吸引するように構成されたものであって、前記加工台は、前記ワークの直下に位置する上端部に下部ホルダを有し、その下部ホルダは、上面部を多孔質材の蓋部材によって塞いだ気密な内部空間が形成され、その内部空間に圧縮エアを供給することで蓋部材を通して上方のワークに対しエアが吹き出るように構成されたものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のレーザ切断装置は、前記下部ホルダが、前記中心孔の周りに形成された環状溝に、環状に形成された前記蓋部材が嵌め合わされたものであることが好ましい。
また、本発明のレーザ切断装置は、前記下部ホルダが、上下方向への移動が可能な状態で取り付けられ、スプリングによって下方から支持されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
よって、本発明のレーザ切断装置によれば、蓋部材からエアを吹き出してワークとの間に空気層をつくるため、ワークから外れた残留物が、そのワークと下部ホルダとの間に噛み込まれて転がったり擦れたりするようなことがなくなった。そのため、レーザ光によって切断加工が行われた後のワークＷには、従来のような傷が付かないようにした寸法精度の高い加工を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係るレーザ切断装置について一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態のレーザ切断装置を示した断面図である。
レーザ切断装置１は、極薄金属板のワークＷを切断する加工ヘッド２に対し、不図示のレーザ発振器から反射ミラーを介してレーザ光Ｌが送られるようになっており、その加工ヘッド２はワークＷの上方にあって、ワークＷを挟んで下方には加工台３が設けられている。
【００１１】
加工ヘッド２は筒状に形成され、その中心孔の途中にはレーザ光Ｌを集光する集光レンズ１１が内装され、下端にはノズル１２が設けられている。また、加工ヘッド２には、集光レンズ１１の下部にアシストガスを内部に噴射するため、側部を貫通したポート１３に継手１８が固定され、不図示のガス供給装置に接続されている。ノズル１２は、加工ヘッド２内のアシストガスがワークＷの切断部位に集中的に流れ込むように、例えば１．０ｍｍ以下の径で形成されている。
【００１２】
ノズル１２は、加工ヘッド２を構成する円筒形の下部ブロック１４に固定して形成されている。また、その下部ブロック１４の下端フランジ部には、ノズル１２を囲むように円筒形状の上部ホルダ１５が取り付けられ、更にその下端内側には、ワークＷが摺動し易く且つワークＷに傷が付かないようにするための滑り材１６が取り付けられている。そして、その滑り材１６は、ワークＷに接する先端面の高さが集光レンズ１１によって集光されたレーザ光Ｌの集光点と一致するように形成されている。
【００１３】
一方、ワークＷの下に配置された加工台３は、加工ヘッド２側から送られたアシストガスを吸引するため、中心孔を有するように筒状に形成されている。その加工台３は、ベース２１に対して円筒形状の調節ナット部材２２が回転可能に設けられている。調節ナット部材２２は、内側には雌ネジが切られたものであり、下端にフランジ部２２ａが形成されている。そのフランジ部２２ａは、ベース２１上面に形成された円形の凹部に嵌め込まれ、上方に抜け防止板２８が被せられている。従って、調節ナット部材２２は、上下方向の移動が規制された状態で回転可能に取り付けられている。そして、その調節ナット部材２２には、図２に示すように円筒形状の目盛り管２２ｂが固定されている。
【００１４】
調節ナット部材２２の内部には上下調節管２３が配置され、その外周部に形成された雄ネジが調節ナット部材２２の雌ネジと螺合している。上下調節管２３は、円筒形状をした部材であって下端部がベース２１に嵌め込まれ、上部に形成された肉厚部分には、上端に形成された複数の凹部にスプリング２４が装填されている。そうした上下調節管２３の下端部分には、図３に示すように下端部に軸方向の溝２３ａが形成され、それに対してベース２１に固定された回転防止ピン２５の先端が挿入されている。従って、調節ナット部材２２の回転によって、上下調節管２３は共回りすることなく上下方向（軸方向）にのみ移動できるようになっている。
【００１５】
上下調節管２３の上方には、その貫通孔内に円筒部分を挿入して位置決めされた下部ホルダ２６が設けられている。下部ホルダ２６は、上下調節管２３に差し込まれる円筒部分と上端のフランジ部分とからなる支持部２６ａ上に、ホルダ部２６ｂが固定して形成されている。支持部２６ａには、円筒部分に軸方向の溝が形成され、そこには上下調節管２３の肉厚部に固定された回転防止ピン２７の先端が挿入されている。
【００１６】
下部ホルダ２６を構成するホルダ部２６ｂは、上方に開口した環状溝３１が形成された部材であって、その環状溝３１を塞ぐように環状の蓋部材３２が嵌め込まれている。蓋部材３２によって塞がれた環状溝３１内には気密な空間が形成され、そのホルダ部２６ｂには、側面部を貫通して形成されたポート３３に圧縮エアを供給するための継手３４が固定されている。継手３４には不図示のエアポンプからの圧縮エアを供給するためのエアホースが接続されている。そして、環状溝３１を塞いだ蓋部材３２は、環状溝３１の気密な空間内に供給された圧縮エアが上方に吹き出すように多孔質の燒結金属やセラミックスなどで形成されている。
【００１７】
次に、本実施形態のレーザ切断装置は、目盛り管２２ｂを介して調節ナット部材２２に回転が与えられる。これにより、その雌ネジと雄ネジによって螺合した上下調節管２３が上下方向に移動し、同時に下部ホルダ２６も移動して高さ調節が行われる。ワークＷは、こうした下部ホルダ２６と上部ホルダ１５とによって挟み込まれる。そのワークＷは、不図示のＸＹステージ上に配置され、予め設定された切断データに基づいて移動制御が行われ、所定の形状にならってレーザ切断が行われるように構成されている。また、加工台３の吸引孔３０には、不図示の吸引装置との間に図３に示すような吸引管４が接続され、加工時にはその吸引孔３０や吸引管４内が負圧になる。
【００１８】
レーザ光によるワークＷの切断には、不図示のレーザ発振器から出射されたレーザ光Ｌが、反射ミラーを介して集光レンズ１１によってワークＷの表面に集光するように焦点合わせが行われる。加工ヘッド２は上下動が可能であり、ワークＷの設置後に下降して滑り材１６が上方から当てられる。下方では、前述したように加工台３の下部ホルダ２６の上下調整が行われ、蓋部材３２の上面がワークＷに接するほどに近接して位置決めされる。
そして、切断加工時には加工ヘッド２内にアシストガスが高圧力で噴射される。ワークＷはレーザ光の入熱により局部的かつ瞬間的に溶融し、設定された移動によって所定の切断が行われる。
【００１９】
アシストガスはワークＷの切断部を通って加工台３の吸引孔３０内に流れ込み、負圧になっている吸引管４へと引き込まれる。ワークＷの切断に伴って生じるドロスなどの溶融物は、こうしたアシストガスの流れによって吸引管４へと引かれて排出される。しかし、一部は、図４に示すように、ワークＷの裏面に突起状に付着したドロスなどが残留物Ｄとなって残ってしまう。ここで、図４は、ワークＷと下部ホルダ２６との位置関係を示した拡大断面図である。本実施施形態のレーザ切断装置１では、加工時には下部ホルダ２６に対して不図示のエアポンプから圧縮エアが供給される。圧縮エアは、継手３４から下部ホルダ２６に形成された環状溝３１の気密な空間に供給され、図示する波線矢印のような流れをつくる。
【００２０】
すなわち、下部ホルダ２６に送り込まれた圧縮エアは、気密な環状溝３１から多孔質の蓋部材３２を通って上方のワークＷに向けて吹き出し、ワークＷと蓋部材３２との間にエアによる空気層をつくる。そして、蓋部材３２から吹き出したエアは、負圧になっている吸引孔３０へと流れ、アシストガスと同様に吸引管４へと引き込まれる。
従って、ワークＷの下端に付着した残留物Ｄがエアの流れではがれ落ちて吸引孔３０から排出される。また、はがれ落ちない場合でも、残留物ＤがワークＷと蓋部材３２との間の空気層より突起量が小さい場合には、下部ホルダ２６は干渉することなく通り過ぎる。そして、残留物Ｄの突起量が空気層より大きい場合には、下部ホルダ２６の吸引孔３０の上端部が当たって残留物Ｄが掻き落とされる。その際、蓋部材３２から吹き出したエアによる吸引孔３０内への流れができているため、残留物Ｄはそのエアと一緒に吸引孔３０を通って排出される。
【００２１】
従って、本実施形態のレーザ切断装置１によれば、蓋部材３２からエアを吹き出してワークＷとの間に空気層をつくるように構成されているため、ワークＷから外れた残留物Ｄが、ワークＷと下部ホルダ２６との間に噛み込まれて転がったり擦れたりするようなことがなくなった。そのため、レーザ光Ｌによって切断加工が行われた後のワークＷには、従来のような傷が付かないようにした寸法精度の高い加工を行うことが可能になった。
また、本実施形態のレーザ切断装置１では、ワークＷの撓みなどによってワークＷと下部ホルダ２６上面との距離が変動しても、下部ホルダ２６を支持するスプリング２４が変形して調整を行い、両者の間には図４に示すように安定して空気層がつくられるようになっている。
【００２２】
以上、本発明に係るレーザ切断装置の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】レーザ切断装置の一実施形態を示した断面図である。
【図２】レーザ切断装置の加工台を示した側面図である。
【図３】レーザ切断装置の加工台下部を示した断面図である。
【図４】ワークと下部ホルダとの位置関係を示した拡大断面図である。
【図５】従来のレーザ切断装置を示した断面図である。
【図６】従来のレーザ切断装置の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    レーザ切断装置
２    加工ヘッド
３    加工台
１１  集光レンズ
１２  ノズル
１６  滑り材
２１  ベース
２２  調節ナット部材
２３  上下調節管
２６  下部ホルダ
３１  環状溝
３２  蓋部材
【図１】
2008036663.tif 000003
【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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