(57)【要約】【課題】厚板加工用の耐久性の高いカッティングプレートと、薄板加工における裏面傷の低減を可能にしたカッティングプレートを共存させたレーザ加工装置の提供。【解決手段】ワークテーブル３に支持されたワークＷをＸ軸方向へ移動位置決め自在のワーク位置決め手段７と、前記ワークの表面にレーザ光を集光照射可能なレーザ加工ヘッド３３と、該レーザ加工ヘッドを前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ移動位置決めするレーザ加工ヘッド位置決め手段とを備えたレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドをＸ軸方向に離隔する第１加工位置４７と第２加工位置４９とに位置決め可能に設け、前記第１加工位置における前記ワークテーブルに一対の厚板用カッティングプレートを設け、前記第２加工位置における前記ワークテーブルに一対の薄板用カッティングプレートを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。【選択図】      図１
2004167551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークテーブル上に支持されたワークをＸ軸方向へ移動位置決め自在のワーク位置決め手段と、前記ワークの表面にレーザ光を集光照射可能なレーザ加工ヘッドと、該レーザ加工ヘッドを前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ移動位置決めするレーザ加工ヘッド位置決め手段とを備えたレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドをＸ軸方向に離隔する第１加工位置と第２加工位置とに位置決め可能に設け、前記第１加工位置における前記ワークテーブルに一対の厚板用カッティングプレートを設け、前記第２加工位置における前記ワークテーブルに一対の薄板用カッティングプレートを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記一対の薄板用カッティングプレートの一方を前記ワークテーブル側に設け、他方のカッティングプレートを前記ワークテーブルに設けた開閉可能な小型ワークシュータ側に設け、前記一対の厚板用のカッティングプレートを前記ワークテーブルに設けた開閉可能な大型ワークシュータに設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ加工装置において、前記厚板用カッティングプレートにワークを支持する複数個の第１フリーベアリングを設けると共に、前記大型ワークシュータに前記第１フリーベアリングと同一水準でワークを支持可能な複数個の第２フリーベアリングを設け、該第２フリーベアリングと前記厚板用カッティングプレートとを同期して昇降可能に設け、前記一対の薄板用カッティングプレート上にワークを支持する複数個の第１フリーローラを設けると共に、前記ワークテーブルに前記第１フリーローラと同一水準でワークを支持可能な複数個の第２フリーローラを設け、かつ前記ワークテーブルに前記第１、第２フリーローラより上方位置または下方位置へ昇降可能な第３フリーベアリングを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記第１フリーベアリングと第２フリーベアリングの上限または下限位置を前記第１フリーローラおよび第２フリーローラとがワークを支持する水準より上方位置または下方位置へ昇降可能に設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ加工装置に関する。さらに詳細には１軸光軸移動、１軸材料移動型のレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、Ｙ軸光軸移動−Ｘ軸材料移動型のレーザ加工装置においては、ワークテーブルに光軸移動方向（Ｙ軸方向）に沿って延伸する細長い切欠き溝を設け、この切欠き溝の両側にワーク移動方向（Ｘ軸方向）にのみ回転自在なローラ（いわゆるカッティングローラ）を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、厚板加工用にはローラの代わりにプレート（いわゆるカッティングプレート）を使用したものもある。
【０００３】
また、前記ワークテーブルに切欠き溝部を備えたワークシュータテーブルをワークテーブルより下方へ開閉自在に設ける場合もある（例えば、特許文献２参照）。なお、上述の切欠き溝の下方には、切断で生じた切断屑を収納するスクラップボックスが配置してある。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−２８９号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１８７０４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のローラ（カッティングローラ）は通常は金属製であり、切断加工時に発生するスパッターやスラッグなどがローラ表面に付着してワーク裏面に傷をつける原因となる。特に亜鉛メッキ鋼板、ステンレス鋼板、アルミ板などはローラ表面に付着したスパッターやスラッグによって傷つきやすい。
【０００７】
ローラ（カッティングローラ）には、ワークのＸ軸方向への移動に同期して回転するように回転駆動機構が設けてあるが、回転駆動機構が故障して回転不良になるとやはり傷がつく。
【０００８】
また、ローラ（カッティングローラ）上で、厚板（４．５ｔ〜９．０ｔ）を連続して切断すると、切断時に生じた金属溶融物がローラ表面に堆積して、ローラ表面が溶融したり、穴があくなどローラ自体の損傷が激しく、その交換作業には時間を要すると共に費用もかかるという問題がある。
【０００９】
厚板を主として切断するユーザには、上述の如きローラ（カッティングローラ）の損傷を考慮して、ローラの代わりにプレート（いわゆるカッティングプレート）にフリーベアリングを埋設したものを使用することも行われている。
【００１０】
しかし、耐久性が向上し、フリーベアリングなどの消耗品の交換も簡単にはなるが、薄板切断時には逆に傷が多くなるという問題もある。
【００１１】
一方、薄板（３．２ｔ以下）を主として切断するユーザには、一方向に回転する前記ローラ（カッティングローラ）ではなく、方向に関係なく自由に回転するポリテトラフロロエチレン製のローラをワークテーブルに設けた前述の切欠き溝の周囲に多数配置することも行われている。
【００１２】
このポリテトラフロロエチレン製のフリーローラは、回転不良の発生もほとんど無く、材料裏面の傷の発生を低減することができる。しかし、高温のスパッターやスラッグが多量に発生する厚板切断には、ポリテトラフロロエチレン製のフリーローラは消耗が激しく耐久性がないという問題がある。
【００１３】
本発明は上述の如き問題を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、厚板加工用の耐久性の高いカッティングプレートと、薄板加工における裏面傷の低減を可能にしたカッティングプレートを共存させたレーザ加工装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決する手段として請求項１に記載のレーザ加工装置は、ワークテーブル上に支持されたワークをＸ軸方向へ移動位置決め自在のワーク位置決め手段と、前記ワークの表面にレーザ光を集光照射可能なレーザ加工ヘッドと、該レーザ加工ヘッドを前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ移動位置決めするレーザ加工ヘッド位置決め手段とを備えたレーザ加工装置において、前記レーザ加工ヘッドをＸ軸方向に離隔する第１加工位置と第２加工位置とに位置決め可能に設け、前記ワークテーブル上の前記第１加工位置にＹ軸方向へ延伸する一対の厚板用カッティングプレートを設け、前記ワークテーブル上の前記第２加工位置にＹ軸方向へ延伸する一対の薄板用カッティングプレートを設けたことを要旨とするものである。
【００１５】
請求項２に記載のレーザ加工装置は、請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記一対の薄板用カッティングプレートの一方を前記ワークテーブル側に固定して設け、他方のカッティングプレートを前記ワークテーブルに設けた開閉可能な小型ワークシュータ側に設け、前記一対の厚板用のカッティングプレートを前記ワークテーブルに設けた開閉可能な大型ワークシュータに設けたことを要旨とするものである。
【００１６】
請求項３記載のレーザ加工装置は、請求項２に記載のレーザ加工装置において、前記厚板用カッティングプレートにワーク裏面を支持する複数個の第１フリーベアリング６９を設けると共に、前記大型ワークシュータにワーク裏面を前記第１フリーベアリングと同一水準に支持可能な複数個の第２フリーベアリング７１を設け、該第２フリーベアリングと前記厚板用カッティングプレートとを同期して昇降可能に設け、前記一対の薄板用カッティングプレート上にワーク裏面を支持する複数個の第１フリーローラ５５を設けると共に、前記ワークテーブルにワーク裏面を前記第１フリーローラと同一水準で支持可能な複数個の第２フリーローラ５７を設け、かつ前記ワークテーブルに前記第１、第２フリーローラより上方位置または下方位置へ昇降可能な第３フリーベアリング５９を設けたことを要旨とするものである。
【００１７】
請求項４に記載のレーザ加工装置は、請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記第１フリーベアリング６９と第２フリーベアリング７１の上限または下限位置を前記第１フリーローラ５５および第２フリーローラ５７とがワークを支持する水準より上方位置または下方位置へ昇降可能に設けたことを要旨とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００１９】
図１、図２に示すように、レーザ加工装置１はＹ軸光軸移動−Ｘ軸材料移動型のレーザ加工装置であって、Ｘ軸方向へ延伸したワークテーブル３と、このワークテーブル３のＸ軸方向のほぼ中央部上方をＹ軸方向へ跨いだ門型の本体フレーム５とを備えている。ワークテーブル３には、ワークテーブル３に支持されたワークＷをＸ軸方向へ移動位置決め自在のワーク位置決め手段７が設けてある。
【００２０】
上述のワーク位置決め手段７は、例えば、前記ワークテーブル３の右側にＸ軸方向へ延伸するＸ軸ガイドレール（図示省略）を設け、このＸ軸ガイドレールにＸ軸キャリッジ９を移動自在に設けると共に、ＮＣ装置（図示省略）の制御の下に回転駆動されるモータと送り機構（図示省略）を介して、Ｘ軸キャリッジ９が移動位置決めされるようになっている。なお、Ｘ軸キャリッジ９には、前記ワークテーブル３上に支持されたワークＷをクランプする複数のワーククランプ１１が装着してある。
【００２１】
図１〜図３に示すように、前記本体フレーム５はワークテーブル３の左右に立設したコラム５ａ，５ｂとこのコラム５ａ，５ｂの上部を水平に連結した梁部材５ｃとからなっている。この梁部材５ｃ上にはワークＷの表面にレーザ光を集光照射可能なレーザ加工ヘッド３３を前記Ｘ軸に直交するＹ軸方向へ移動位置決めするレーザ加工ヘッド位置決め手段が設けてある。以下にこのレーザ加工ヘッド位置決め手段の構成を説明する。
【００２２】
前記梁部材５ｃの上面に一対のＹ軸ガイドレール１３（ａ，ｂ）を敷設し、このＹ軸ガイドレール１３（ａ，ｂ）に係合する直線運動軸受け１７を備えたＹ軸キャリッジベース１５が移動自在に設けてある。
【００２３】
前記Ｙ軸ガイドレール１３ａと１３ｂのほぼ中間には、ボールねじからなる送りねじ１９の軸端が梁部材５ｃに設けた一対の軸受け２１により回転自在に軸支されており、この送りねじ１９の一端には、梁部材５ｃに固定したＹ軸駆動モータ２３が連結してある。前記Ｙ軸キャリッジベース１５の下面にはナット部材２４が設けてあり、このナット部材２４に前記送りねじ１９が螺合させてある。
【００２４】
したがって、Ｙ軸駆動モータ２３によって送りねじ１９を適宜な回転数だけ回転駆動すれば、Ｙ軸キャリッジベース１５をＹ軸方向の適宜な位置へ移動させることができる。
【００２５】
また、前記Ｙ軸キャリッジベース１５上には、係合部を上向きにした複数個の直線運動軸受け２５がＸ軸と平行にかつ一直線上に配置してある。この直線運動軸受け２５に係合するガイドレール２７を下面に備えたサブキャリッジベース２９が前記直線運動軸受け２５にガイドされてＸ軸方向へ移動自在に設けてある。
【００２６】
図３に示すように、上述のサブキャリッジベース２９の左方には、前記本体フレーム５の前側（図３では左側）に、ほぼ垂直に垂下するＺ軸ガイド支持部３１が一体的に設けてあり、このＺ軸ガイド支持部３１にレーザ加工ヘッド３３を備えたＺ軸キャリッジ３５がＺ軸ガイド（図示省略）を介して昇降可能に設けてある。
【００２７】
図４に示すように、前記Ｙ軸キャリッジベース１５上には前記サブキャリッジベース２９をＸ軸方向へ進退させる駆動手段として、空圧または油圧で作動する流体圧シリンダ３７が設けてある。流体圧シリンダ３７のピストンロッド３９の先端は、サブキャリッジベース２９の側方に一体的に設けたブラケット４１に連結固定してある。
【００２８】
また、サブキャリッジベース２９上には、レーザ発振器４３からのレーザビームＬＢを前記レーザ加工ヘッド３３の集光用光学系（図示省略）へ伝達する第４ベンドミラーＢＭ４が設けてあり、前記Ｙ軸キャリッジベース１５上にはレーザ発振器４３からのレーザビームＬＢを第４ベンドミラーＢＭ４に伝達する第３ベンドミラーＢＭ３が設けてある。
【００２９】
また、前記レーザ発振器４３から出射されたレーザビームＬＢは、第１ベンドミラーＢＭ１、ＢＭ２を介して第３ベンドミラーＢＭ３に伝達されるようになっている。なお、各ベンドミラーの間および第４ベンドミラーＢＭ４とレーザ加工ヘッド３３との間には安全のために伸縮自在の蛇腹などの光路カバー４５が取り付けてある。
【００３０】
上記構成において、流体圧シリンダ３７を作動させることにより、サブキャリッジベース２９に設けたレーザ加工ヘッド３３を第１加工位置４７または第２加工位置４９へ移動させることができる。
【００３１】
第２加工位置４９は、薄板を加工するときに使用する加工位置であって、前記本体フレーム５寄りに設定してある。第１加工位置４７は、第２加工位置４９から−Ｘ方向へ距離Ｌ（実施例では３００ｍｍ）だけ離隔した位置に設定してある。
【００３２】
なお、レーザ加工ヘッド３３を第１加工位置４７または第２加工位置４９へ位置決めするため、サブキャリッジベース２９の前進位置と後退位置を規制するストッパー（図示省略）がＹ軸キャリッジベース１５に設けてある
上記構成において、流体圧シリンダ３７を前進または後退作動させれば、レーザ加工ヘッド３３を第１加工位置４７または第２加工位置４９に位置決めすることができる。
【００３３】
したがって、前記ワーク位置決め手段７のＸ軸方向の加工基準位置を第１加工位置４７または第２加工位置４９のいずれかに選択して、レーザ加工ヘッド３３を第１加工位置４７または第２加工位置４９へ移動させることにより、第１加工位置４７または第２加工位置４９を使用したレーザ加工を行うことができる。
【００３４】
図２および図５に示すように、前記第２加工位置４９における前記ワークテーブル３には、Ｙ軸方向へ延伸した２枚の薄板用カッティングプレート５１（ａ，ｂ）が設けてある。そのうちの一枚の薄板用カッティングプレート５１（ａ）は、前記第１加工位置４７寄りのワークテーブル３に固定してあり、残る一枚の薄板用カッティングプレート５１（ｂ）は前記本体フレーム５寄りのワークテーブル３上面の中心線５４を回転中心として下方へ開閉可能に設けた小型ワークシュータ５３上に設けてある。
【００３５】
なお、薄板用カッティングプレート５１（ａ，ｂ）の間にはレーザビームＬＢおよびスパッター等が通過可能な長方形の開口５６が設けてある。
【００３６】
また薄板用カッティングプレート５１（ａ，ｂ）には、ワークＷの裏面を支持する複数個のポリテトラフロロエチレン製第１フリーローラ５５を設けると共に、前記ワークテーブル３および小型ワークシュータ５３には、この第１フリーローラ５５と同一水準でワークＷを支持可能な複数個のポリテトラフロロエチレン製第２フリーローラ５７が設けてある。
【００３７】
また、前記小型ワークシュータ５３の後方のワークテーブル３には、前記第１、第２フリーローラ（５５，５７）より上方位置または下方位置へ昇降可能な第３フリーベアリング５９が設けてある。なお、前記第１および第２フリーローラ（５５，５７）はＸ軸方向にのみ回転可能となっている。
【００３８】
前記第１加工位置４７における前記ワークテーブル３には、ワークテーブル３上面の中心線６１を回転中心として下方へ開閉可能な大型ワークシュータ６３が設けてある。この大型ワークシュータ６３には、Ｙ軸方向へ延伸した２枚の厚板用カッティングプレート６５（ａ，ｂ）が設けてある。なお、厚板用カッティングプレート６５（ａ，ｂ）の間にはレーザビームＬＢおよびスパッター等が通過可能な長方形の開口６７が設けてある。
【００３９】
上述の厚板用カッティングプレート６５（ａ，ｂ）には、ワークＷの裏面を支持する複数個の第１フリーベアリング６９を設けると共に、前記大型ワークシュータ６３にはワーク裏面を前記第１フリーベアリング６９と同一水準に支持可能な複数個の第２フリーベアリング７１が設けてある。さらに、第２フリーベアリング７１と前記厚板用カッティングプレート６５（ａ，ｂ）とを同期して昇降可能に設けてある。
【００４０】
なお、上述の厚板用カッティングプレート６５（ａ，ｂ）と第２フリーベアリング７１との昇降範囲は、薄板用の前記第１フリーローラ５５と第２フリーローラ５７がワークＷを支持するときの水準よりも若干量（約２ｍｍ）上方位置または下方位置へ昇降可能に設けてある。
【００４１】
上記構成において、薄板の加工を行う場合には薄板加工用の第２加工位置４９を選択することになる。加工位置の選択はＮＣ装置が入力された加工条件から厚板加工か薄板加工かを自動的に判断して薄板加工モード（第２加工位置４９）または厚板加工モード（第１加工位置４７）が自動的に選択される。なお、加工モードは手動で設定することも可能である。
【００４２】
薄板加工モード（第２加工位置４９）が選択されると、大型ワークシュータ６３における、厚板用カッティングプレート６５（ａ，ｂ）と第２フリーベアリング７１のワーク支持水準（パスライン）が、小型ワークシュータにおける第１フリーローラ５５と第２フリーローラ５７のワーク支持水準（パスライン）よりも若干量（約２ｍｍ）下方位置に下降して、薄板用のパスラインに自動的に変更されるようになっている。
【００４３】
したがって、ワークＷが厚板支持用の第１フリーベアリング６９と第２フリーベアリング７１に干渉することが回避される。
【００４４】
また、ワークＷをワークテーブル３上に搬入するときには、小型ワークシュータ側の第３フリーベアリング５９を第１、第２フリーローラ（５５，５７）より上方位置に上昇させた状態にすることで、ワークＷが任意の方向への移動が容易となるのでワーククランプ１１の基準位置へ容易に移動させてクランプすることができる。
【００４５】
ワークＷをワーククランプ１１にクランプしたら、上述の第３フリーベアリング５９を下降させて、ワークＷを前記第２フリーローラ（５５，５７）で支持し、前記ワーク位置決め手段７によって、Ｘ軸方向の適宜な位置へ移動位置決めを行うと同時に、前記レーザ加工ヘッド３３をＹ軸駆動モータ２３を適宜に回転駆動することにより、ワークＷの所望の加工位置にレーザ加工を行うことができる。
【００４６】
なお、上述のワークＷとレーザ加工ヘッド３３の位置決めはＮＣ装置（図示省略）の制御の下に行われるものである。
【００４７】
次に、厚板の加工を行う場合には、厚板加工モード（第１加工位置４７）が選択される。大型ワークシュータ６３における、厚板用カッティングプレート６５（ａ，ｂ）と第２フリーベアリング７１のワーク支持水準（パスライン）が、小型ワークシュータにおけるワーク支持水準（パスライン）よりも若干量（約２ｍｍ）上昇した状態で加工が行われる。
【００４８】
したがって、ワークＷの移動を第１、第２フリーローラ（５５，５７）に接触することなく行うことができる。
【００４９】
また、厚板加工は薄板用の第２加工位置４９から３００ｍｍほど離れた厚板用の第１加工位置４７で行うので、薄板用のポリテトラフロロエチレン製の第１、第２フリーローラ（５５，５７）が加工部からの熱で損傷することがない。
【００５０】
なお、小型ワークシュータ５３と大型ワークシュータ６３との開閉方向を反対方向にしてあるので厚板製品と薄板製品を仕分けをすることも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１〜請求項４の発明によれば、厚板加工時には第１加工位置に設けた耐久性の高いカッティングプレートを選択して使用し、薄板加工時には第２加工位置に設けた裏傷が発生しにくいカッティングプレートを選択して使用するので、薄板加工時には裏傷が低減可能となると共に、厚板加工時にはカッティングプレートの早期消耗を防止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ加工装置の説明図（正面図）。
【図２】本発明に係るレーザ加工装置の説明図（平面図）。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図。
【図４】図３におけるＢ矢視図。
【図５】図２におけるＣ矢視部の拡大説明図。
【符号の説明】
１  レーザ加工装置
３  ワークテーブル
５  本体フレーム
５ａ，５ｂ  コラム
５ｃ  梁部材
７  ワーク位置決め手段
９  Ｘ軸キャリッジ
１１  ワーククランプ
１３（ａ，ｂ）  Ｙ軸ガイドレール１３
１５  Ｙ軸キャリッジベース
１７  直線運動軸受け
１９  送りねじ
２１  軸受け
２３  Ｙ軸駆動モータ
２４  ナット部材
２５  直線運動軸受け
２７  ガイドレール
２９  サブキャリッジベース
３１  Ｚ軸ガイド支持部
３３  レーザ加工ヘッド
３５  Ｚ軸キャリッジ
３７  流体圧シリンダ
３９  ピストンロッド
４１  ブラケット
４３  レーザ発振器
４５  光路カバー
４７  第１加工位置
４９  第２加工位置
５１（ａ，ｂ）  薄板用カッティングプレート
５３  小型ワークシュータ
５４  中心線
５５  第１フリーローラ
５６  開口
５７  第２フリーローラ
５９  第３フリーベアリング
６１  中心線
６３  大型ワークシュータ
６５（ａ，ｂ）  厚板用カッティングプレート
６７  開口
６９  第１フリーベアリング
７１  第２フリーベアリング
ＢＭ１〜ＢＭ４  第１〜第４ベンドミラー
ＬＢ  レーザビーム
Ｗ  ワーク
【図１】
2004167551.tif 000003
【図２】
2004167551.tif 000004
【図３】
2004167551.tif 000005
【図４】
2004167551.tif 000006
【図５】
2004167551.tif 000007