(57)【要約】  レーザ切断のための装置は、高速度レーザ材料取りのためのものであって、Ｘ軸およびＹ軸を有した剛体の支持テーブル架台と、前記テーブル架台の前記Ｙ軸を横切って配置され少なくとも１つの吸引カップモジュール（２）を有した１または複数のブリッジレールモジュール（１）と、を備える。【選択図】    図９
2012509177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸とＹ軸とを有した剛性を有した支持テーブル架台と、
前記支持テーブル架台の前記Ｙ軸を横切って設けられ、それぞれ少なくとも１つの吸着カップモジュール（２）を有した１または複数のブリッジレールモジュール（１）と、
を備えることを特徴とするレーザ切断用の装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
複数のブリッジレールモジュール（１）を備え、各ブリッジレールモジュール（１）は複数の吸着カップモジュール（２）を備えることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置において、
各前記吸着カップモジュール（２）は、少なくとも真空源にそれぞれ流体接続されていることを特徴とする。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置において、
前記支持テーブル架台は、平坦であることを特徴とする。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置において、
１または複数の前記ブリッジレールモジュール（１）は、少なくとも１つのピン位置決めモジュール（５）を備えることを特徴とする。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置において、
前記ブリッジレールモジュール（１）は、互いに平行であることを特徴とする。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置において、
切断されるべきプレートを前記Ｘ軸に沿って移動させる動作機構をさらに備えることを特徴とする。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置において、
前記支持テーブル架台は、切断の間、概ね平坦な切断されるべき被加工物の表面を非水平姿勢に向けることを特徴とする。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置において、
前記支持テーブル架台は、切断の間、切断されるべき概ね平坦な被加工物の表面を鉛直姿勢に向けることを特徴とする。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置において、
少なくとも１つのレーザ切断ヘッドをさらに備えることを特徴とする。
【請求項１１】
金属プレートをレーザ切断する工法であって、
ａ）レーザ切断装置を準備すること、
ｂ）切断すべき金属プレートを準備すること、
ｃ）前記金属プレートを真空吸着保持および維持するために請求項１に係る装置を準備すること、
ｄ）それぞれが少なくとも１つの吸着カップモジュールを有した１または複数のブリッジレールモジュールによってその姿勢に前記金属プレートを真空吸引保持および維持している間に、前記レーザ切断装置によって出力されたレーザ光線によって前記金属プレートを切断すること
を含むことを特徴とする工法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の工法において、
前記金属プレートは、金属コイルであることを特徴とする。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の工法において、
前記金属プレートは、１つの主ブランク材またはいくつかのブランク断片に切断されることを特徴とする。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の工法において、
被加工物は、第１の切断機によって少なくとも１つの周囲ブランク材に第１の切断をされるべく金属コイルから供給され、次に前記周囲ブランク材は、複数の小さな個別の最終ブランク材に切断されるべく第２の切断機に供給されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、高速レーザ材料取り用支持架台に関する。
【０００２】
図１は、レーザ切断作業用の従来の格子テーブルを示している。テーブルを横切って設置されているブランク材支持用の歯付ブリッジの格子９は、消耗性の構造物であり、ブランク材部品の底部支持としてのみ機能する。
【０００３】
しかしながら、例えば、熱変形や残留応力、または材料の切断中に生じる機械的応力および／または熱適応力によって、材料の表面が切断中に動く場合、切断を案内する図２に示されたような切断線１１に沿って平鋼１０を切断している間、従来技術の格子は、材料を下にかつその位置に保持しないとともに、品質も保証しない。
【０００４】
さらに、支持格子構造の歯は、ときどきレーザ光線の切断経路上にあり、バリ、不純物、切断損、ガウジングなどのような品質欠陥を時々もたらし得る。
【０００５】
解決されるべき問題は、高速度で行なわれるレーザ材料取りのために改善された装置および工法を提案することである。
【０００６】
本発明の解決方法は、Ｘ軸およびＹ軸を有した剛性支持テーブル架台と、少なくとも１つの吸着カップモジュールを含み前記テーブル架台のＹ軸を横切って延在する１または複数のブリッジレールモジュールを備えるレーザ切断装置である。
【０００７】
実施形態によっては、本発明の装置は、以下の特徴の１または複数を含むことができる。  
−前記装置は、複数の吸着カップモジュールをそれぞれ有した複数のブリッジレールモジュールを含む。  
−各吸着カップモジュールは、少なくとも真空源に連通している。  
−前記支持テーブル架台は、平坦である。  
−１または複数のブリッジレールモジュールは、少なくとも１つのピンロケータモジュールを含む。  
−複数の前記ブリッジレールモジュールは、互いに平行である。  
−前記装置は、さらに、Ｘ軸に沿って切断されるべきプレートを動かすための動作機構を備える。  
−前記支持テーブル架台は、切断の間、切断されるべき実質的に平らな被加工物の表面を非水平姿勢に向ける。  
−前記支持テーブル架台は、切断の間、切断されるべき実質的に平らな被加工物の表面を鉛直姿勢に向ける。  
−さらに少なくとも１つのレーザ切断ヘッドを有する。
【０００８】
本発明は、金属プレートを切断するレーザのための工法に関係し、以下の工程を含む。  
ａ）レーザ切断装置を準備すること  
ｂ）切断されるべき金属プレートを準備すること  
ｃ）前記金属プレートを真空吸引で保持および維持するための請求項１に記載の装置を準備すること  
ｄ）それぞれが少なくとも１つの吸着カップモジュールを含む１または複数のブリッジレールモジュールによって前記金属プレートは真空吸引で保持および維持され、レーザ切断装置によって搬送されたレーザ光線によって前記金属プレートを切断すること。
【０００９】
実施形態によれば、本発明のプロセスは、以下の特徴の１または複数を含む。  
−金属プレートは、金属コイルである。
【００１０】
−金属プレートは、１つの主ブランク材または複数のブランク材片に切断される。
【００１１】
−被加工片は、第１の切断機による第１の切断で少なくとも１つの周囲ブランク材となるべく金属コイルから供給され、次にその周囲ブランク材はいくつかの小さな個々の最終ブランク材料に切断されるために第２の切断機に供給される。
【００１２】
本発明は、添付された図面を参照して以下の説明において詳細に説明される。
【００１３】
発明の一実施形態は、高速度レーザ材料取り作業、とりわけレーザ切断のための頑丈な剛性支持テーブル架台（Ｘ−Ｙ軸）に関し、支持テーブル架台のＹ軸を横切って延びる１または複数のブリッジレールモジュール１を含み、各ブリッジレールモジュールはそれぞれ１つ好ましくは複数の吸着カップモジュール２を装備している。これらの吸着カップモジュール２は、前記吸着カップと材料表面との間に真空、すなわち、周囲環境の圧力よりも低い圧力を作り出すために使用され、切断の間、静止した姿勢にしっかり被加工物を保持する。
【００１４】
より正確に、図３および図４は、全部で１７の吸着カップモジュール２を有する４つのブリッジレールモジュール１を含む本発明の実施形態の設計されたテーブルに配置された金属プレート１０（コイル）の平面図を示す。当業者は、ブリッジレールモジュール１の数を４つ以上または４つ以下にできることを認める。ブリッジレールモジュール１は、互いに平行に設置されることが好ましく、しかし、Ｙ軸方向に対して異なる方向に設定することも可能である。切断されるべき被加工物が持ち込まれる前に、これらのブリッジレールモジュールは、設計されたテーブルの所定の位置に固定される。いったん、被加工物が静止した位置にあると、吸着カップモジュールは、切断される間、その場所に材料を保持するために十分な吸着を生じるために起動される。
【００１５】
図２，３および４は、設計されたテーブル上での被加工物の工程を提示する連続したコイル供給の一例を示す。被加工物は、各工程の終わりで定期的に止められる。
【００１６】
図３において、設計されたテーブルのブリッジレールモジュールは、新たに切断を開始する直前の位置に示される。図４において、同じく新たな切断線１１および切断位置決め孔３の直後の状態を示す。このような被加工物の周期的な供給と停止を可能にするため、コイル減速ループは、連続したコイル型抜き作業において標準的である適所に配置され得る。レーザ切断は、２つの連続するブリッジレールモジュール１の間で、平坦な金属プレート１０（コイル）に実施された。さらに、２つの参照位置表示孔３も、ブランク材を形成する金属プレート１０に切り抜かれた。
【００１７】
図５は、図４のレーザ切断作業の後で得られた周囲ブランク材４を示す。この周囲ブランク材４は、その端部に設定された切断線１１，１１’においてレーザ切断された。線１１および１１’は、図３および図４に示し上述したように、それぞれ２つの連続する切断の間に得られた。周囲ブランク材４は、さらに２つの参照位置表示孔３を含む。当業者は、参照位置表示孔３の数は、２から換えることも可能であることが理解する。
【００１８】
消耗性の歯付バーブリッジの従来の格子の代わりに、本発明の一実施形態によって、閉ループプロファイリングの高さセンサを拡張的に装備していなくてもレーザ切断機に必要最小の材料支持だけでなく、切断中に所定の位置に材料を保持する手段を備える頑丈で自在な柔軟性の設計されたテーブルを得るために、提案される。テーブルの架台は、頑丈な構造でなければならない。そして、少なくとも一方のＸ軸側に沿ったＸ軸ガイドを備えなければならない。さらに加えて、過度の熱変形を受けずに直接または反射したレーザ照射を持続できるべきである。その場合、ブリッジレールモジュールは、Ｘ軸またはＹ軸のいずれかに平行に向けられ得る。
【００１９】
設計されたテーブルは、そのＹ軸を横切って（Ｙ軸に平行にまたは他の方向に）たくさんの必要なブリッジレールモジュール１を含む必要がある。これらのブリッジレールモジュール１は、テーブルのＸ軸に沿って任意の位置に位置決めするために、テーブル架台のＸ軸レールに沿って許容するべく移動可能である。書くブリッジレールモジュール１は、清掃および／または保守や設定のためにテーブルから簡単に取り外すことができる。これらのブリッジレールモジュール１は、取り外された廃棄部分が落下してテーブルの直下に配置された廃材コンベアによって収集されるように、可能な限り狭く設計されるべき頑丈な剛体構造である。もし必要ならば、部分プログラムは、排出および回収のためにブリッジレールモジュールの格子を通って簡単に落ちるより小さい断片に工学廃材を切断するために、追加切断シーケンスを追加してもよい。これらのモジュール１は、任意の水冷システムの溝を含んでいてもよい。任意に、落下しない設計された廃材片は、予め設計された異なる手段によって、排出および回収される。
【００２０】
各ブリッジレールモジュール１は、ブリッジレールに沿ってスライド可能に、頑丈な吸引カップモジュール２および位置ピンモジュール５を含む。たくさんの吸着カップ２と位置ピンモジュール５を必要な限り長く使用できるように、与えられたブリッジレールモジュール１に空間的にはまり込むことができる。
【００２１】
設計されたテーブル架台、ブリッジレールモジュール１および吸着カップモジュール２は、適切に加工された表面を有している。その表面は、平坦にできる、または、局部的に支持されないとともに、吸着カップモジュール２との間の空間に張力を生じさせることを含め、材料すなわち切断されるべき金属プレート１０をその場に保持するための把持力に匹敵する吸引力を生じる。これらモジュール２の支持面もまたこれらの上に載置されるブランク材４の参照高さ面として提供される。支持面は、ブリッジレールモジュール表面に対して上昇する。
【００２２】
図６および図７は、いくつかのブリッジレールモジュール１が上述のようにブランク材４を形成する金属プレート１０を貫通した参照位置表示孔３を探し出し／位置を示すのに使用されるピン位置モジュール５を含む他の実施形態を示す。
【００２３】
図５および図６は、コイル供給装置から取り外される前に多数のより小さなブランク材断片に切断される周囲ブランク材４を示し、図７は、多数のより小さなブランク材断片６にブランク材４を切断する状態を示す。
【００２４】
これらの吸着カップ２およびピン位置表示モジュール５は、ネスティングおよびレーザヘッドの部分プログラムの機能として戦略上配置される。切断焦点合わせヘッドの経路１２は、望ましくは、レーザが出力中である場合吸着カップモジュール２を決して横切らないことが好ましい。これは、落下せずにひっくり返ること、および、切断ヘッドの経路上に衝突物として突出することから部品を除去する。寸法精度公差に切断される部品を導くことができる入熱の熱応力や残留応力の開放によって誘発され、材料の位置が変位することを抑制する。
【００２５】
これらの吸着カップ２およびピン位置支持モジュール５は、洗浄、メンテナンス、補修目的のために容易に変えられなければならない。テーブル全体は、剛性を有し、据付の際にレベルだしができ、したがって、すべての吸着カップモジュール２の表面は、周囲ブランク材４が載置される同じ標準高さの表面にある。それらが被加工物を引掻かず、永久に変形しない限り、そして、高さ変化の傾斜が作業範囲を横切って２０ｍｍ移動する間に０．５ｍｍを超えない限り、小さい高さ変動は、作業範囲上で許容される。
【００２６】
図８Ａに示すように、吸着カップモジュールのすべての構成要素は、吸引して押さえた状態に被加工物が保持される吸着カップの標準参照面を向けるため機械加工される。これらの構成要素は、円形、四角形、または適切かつ十分な形で、幅Ｌｃを有する。供給および回収される圧縮ガスまたは空気のための急速取り外しは、オプションである。
【００２７】
吸着カップモジュール２は、例えば、低圧、すなわち、大気圧よりも低い圧力（＜１ａｔｍ）を作り出すことのできる真空ポンプまたは他のいかなる真空装置のような、少なくとも真空源と連通している。したがって、切断されるべき断片をしっかりと保持することを許容する吸着カップモジュール２において、吸着効果を得る。
【００２８】
図８Ｂに示すように、各ブリッジレールモジュール１は、参照高さ表面として機能するので、剛体で無ければならない。ブリッジレールモジュール１は、頑丈でメンテナンスの目的のために簡単に洗浄されなければならない。吸着カップモジュール２参照表面の幅Ｌｃは、ブリッジレールモジュールの幅（またはもし筒状であるなら直径）Ｌｂより小さいまたは大きい。設計されたテーブル上に、吸気カップモジュール２は、異なる大きさおよび形状を有することができるが、ブランク材が載置されるすべての適切な参照表面姿勢のように設定されなければならない。そして多くの場合、設計されたテーブルは、被加工物を水平姿勢に向け、切断の間、選択的に、本発明は、レーザ切断の間、設計されたテーブルが被加工物表面を非水平姿勢または鉛直姿勢に向けることができる設定を含む。
【００２９】
図９は、本発明の装置を装備することのできる高速度レーザ材料取り装置の実施形態を示す。見ることができるように、第１のライン２０または周囲ブランク材４を取り外すためのコイル供給ステーションと、第２のライン２１または最終独立部品または第１のライン２０で得られた周囲ブランクの更なる切断から得られるブランク片６を取り外すためのブランク供給ステーションと、の２つのラインを装置は含む。
【００３０】
コイル供給ステーション２０の一つのレーザは、一般に、最終部分あたりの周期時間がプレス型抜きよりも短い。したがって、ラインバランシング周期時間観点のために、その者は、２つのレーザ機械をコイル供給ステーション２０に必要としない。しかしながら、レーザ機械をセットアップ、メンテナンスおよび補修するためのダウンタイムの間それは冗長性を許容する。しかしながら、少なくとも２つのレーザ機械をブランク供給ステーション２１で使用することが推奨される。
【００３１】
切断作業の間、切断されるべき周囲ブランク材４または最終独立部分片６は、ブリッジレールモジュール１に複数の吸着モジュール２を装備した本発明に係る１つ（または複数）の装置手段によってしっかり保持される。ブリッジレールモジュール１は、とりわけブランク材供給ステーション２１で使用される場合、好ましくは位置決めピンモジュール５をさらに備える。
【００３２】
言い換えると、被加工物は、金属コイルから供給され、第１の切断機による第１の切断で少なくとも１つの周囲ブランク材になり、そのあと、周囲ブランク材は、いくつかのより小さい独立した最終ブランク材に切断されるために第２の切断機に供給される。
【００３３】
全部で６つのレーザ機械を有した総合レーザ材料取りシステムは、プレスラインのそれと同等の処理能力を有する。各レーザ機械は、最大にした「ビーム・オン」の価値付加時間を利用する必要がある。すなわち、材料ハンドリングは、レーザ切断を待たなければならず、回避できない。
【００３４】
ブランク材供給ステーションのために、レーザ切断機は、２つのテーブルを有していることが好ましい。すなわち一方でレーザ切断し、他方で積み／降ろしする。
【００３５】
コイル供給ステーションは、周囲ブランク材の輪郭を取り除き、それがレーザ切断であるなら、好ましくは、廃材を取り除かずに、追加の切断を行なう。これは、コイル供給ステーションおよびブランク材供給ステーションの間の切断長さを均衡にすることを可能にする。
【００３６】
コイルの各進行あたりの切断は、一般に数秒、通常３−４秒、要する。したがって、取り外した周囲ブランク材の輪郭を撤去するか積み重ねるための材料搬送に要する十分な時間を与える。
【００３７】
この概念を有する設計により、コイル供給ステーションは、取り除かれた廃材を好ましくは発生させないので、廃材を撤去するために要する時間によって、潜在的に妨げられないか、減速されない。切断中のコイル支持装置は、コイル供給ステーションのレーザ機械のために簡素化される。
【００３８】
装置は、切断するべきプレートをＸ軸に沿って動かす動作機構を含む。この種の動作機構は、当技術分野において周知である。
【００３９】
さらに、装置は、レーザ切断に使用される他の周知の要素を１つ（または数個）含むことができる。  
−ファイバレーザ発振器のような、レーザ光線を発生するレーザ発振器、  
−被加工物を切断するためのレーザ切断ヘッド、  
−切断中のレーザ光線を補助するために使用されるアシストガスまたは混合ガスを貯留およびレーザヘッドに供給するための、ガス導管および／またはガスボンベや貯蔵容器など、ガス源、  
−所望する軌跡に沿って切断を操作するために被加工物に対応して、レーザ切断ヘッドを動かすための装置、  
−レーザヘッドを操縦するためのＣＮＣまたはそれに相当するような制御装置、  
−等。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（記載なし）
【図２】（記載なし）
【図３】（記載なし）
【図４】（記載なし）
【図５】（記載なし）
【図６】（記載なし）
【図７】（記載なし）
【図８Ａ】（記載なし）
【図８Ｂ】（記載なし）
【図９】（記載なし）
【図１】
2012509177.tif 000003
【図２】
2012509177.tif 000004
【図３】
2012509177.tif 000005
【図４】
2012509177.tif 000006
【図５】
2012509177.tif 000007
【図６】
2012509177.tif 000008
【図７】
2012509177.tif 000009
【図８Ａ】
2012509177.tif 000010
【図８Ｂ】
2012509177.tif 000011
【図９】
2012509177.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
設計されたテーブルは、そのＹ軸を横切って（Ｙ軸に平行にまたは他の方向に）たくさんの必要なブリッジレールモジュール１を含む必要がある。これらのブリッジレールモジュール１は、テーブルのＸ軸に沿って任意の位置に位置決めするために、テーブル架台のＸ軸レールに沿って許容するべく移動可能である。各ブリッジレールモジュール１は、清掃および／または保守や設定のためにテーブルから簡単に取り外すことができる。これらのブリッジレールモジュール１は、取り外された廃棄部分が落下してテーブルの直下に配置された廃材コンベアによって収集されるように、可能な限り狭く設計されるべき頑丈な剛体構造である。もし必要ならば、部分プログラムは、排出および回収のためにブリッジレールモジュールの格子を通って簡単に落ちるより小さい断片に工学廃材を切断するために、追加切断シーケンスを追加してもよい。これらのモジュール１は、任意の水冷システムの溝を含んでいてもよい。任意に、落下しない設計された廃材片は、予め設計された異なる手段によって、排出および回収される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【図１】従来のレーザ切断作業用の格子テーブルを示す斜視図。
【図２】加工対象となる平鋼の切断線を示す平面図。
【図３】本発明の実施形態のテーブルに金属プレートが配置された状態の平面図。
【図４】図３の状態から新たな切断線および切断位置決め孔を加工した後の平面図。
【図５】図４のレーザ切断作業の後で得られた周囲ブランク材の平面図。
【図６】ブランク材断片に切断される前の周囲ブランク材とブリッジレールモジュールとの配置を示す平面図。
【図７】図６に示した周囲ブランク材をブランク材断片に切断した直後の平面図。
【図８Ａ】吸着カップモジュールの断面図。
【図８Ｂ】ブリッジレールモジュールの平面図。
【図９】本発明の装置を装備する高速度レーザ材料取り装置の斜視図。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置において、
少なくとも１つの前記ブリッジレールモジュール（１）は、少なくとも１つのピン位置決めモジュール（５）を備えることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
請求項２に記載の装置において、
前記ブリッジレールモジュール（１）は、互いに平行であることを特徴とする。
【国際調査報告】
2012509177.tif 000013
2012509177.tif 000014