CN103056528A - 激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光加工装置。该激光加工装置具有工件支承机构、加工头、加工头移动机构。工件支承机构具有:对工件的宽度方向端部进行支承的端部支承机构;对工件的宽度方向端部的内侧进行支承的内侧支承机构。端部支承机构伴随加工头的移动,与内侧支承机构独立地在工件的长度方向上移动。

Description

激光加工装置
技术领域
本发明涉及利用激光和辅助气体来加工工件的激光加工装置。
背景技术
一般地,当在激光加工装置中对具有规定的宽度的金属板状等的工件进行切割加工时,对于工件的加工部分,从加工头的喷口对其照射激光,并且,喷射辅助气体。此时,加工部分的材料因激光而熔融或蒸发,并通过辅助气体被去除。因此,使用剑山式的支承机构来进行被加工的工件的支承,以激光不会照射在支承工件的部件上的方式进行。
在进行这样的加工的情况下,工件上的加工部分容易产生下述现象:因来自喷口的辅助气体被依次向远离喷口的方向推动然后因弹性而复原到原来的位置。若产生这一现象,则加工部分发生震动,与喷口之间的距离发生变动,因此,无法将各加工部分的加工条件维持为一定,难以实现准确的加工。
这样的不良情况,在从工件的端缘开始加工的情况下尤其显著,即,在工件端缘的加工开始部分,基于剑山式的支承机构的支承力弱,加之辅助气体被急剧地喷射,因此,喷口与加工部分的距离急剧地发生较大的变化。因此,加工条件的不稳定变得显著。另外,由于加工部分的较大位移,还会产生喷口与工件发生干涉等的不良情况。
为了极力避免这样的辅助气体的喷射所导致的不良情况,以往,以低速进行加工。另外,还已知下述方案:设置以将加工头下方的加工位置包围的方式对工件进行局部支承的支承机构,对工件的各加工部分依次局部支承并进行加工。
例如,在专利文献1(JP-A-2003-103388)的激光切割加工装置中,由支架和支承板构成被加工物的支承机构,其中,支架包围加工头的喷口,并且该支架与下端部之间的距离与激光的焦点距离一致,支承板对被加工物向上方弹压并使其紧贴在支架上。加工时,被加工物被XY工作台支承,并在加工头及支架与支承板之间移动。此时,支架和支承板对被加工物中的、当前位于支架与支承板之间的部分进行局部支承。
但是,在将依次退绕线圈材料而得到的钢带作为工件进行加工的情况下,需要使加工头侧相对于工件移动。该情况下,为了将上述的专利文献1中记载的那样的局部的支承机构适用于线圈材料的加工,并使其对工件的宽度方向端部也进行支承,需要设置使支承机构与加工头一同在包括工件的宽度方向端部在内的较宽范围内移动的机构。
这样的机构尺寸较大,会使装置的成本增大,因此,上述的局部的支承机构无法适用于将线圈材料作为工件进行加工的情况。另外,在使用对工件整体地从下侧进行支承的剑山式的支承机构的情况下,由于与该支承机构发生干涉,因此无法采用上述的局部的支承机构。
发明内容
本发明的实施方式涉及一种激光加工装置,能够以简单的结构对工件的宽度方向端部的因辅助气体而发生的位移进行抑制。
附图说明
图1是示意性地表示实施方式的激光加工装置的结构的立体图。
图2(a)是示意性地表示从下方观察图1的装置的XY工作台的情形的图。
图2(b)是表示沿着Y方向从工件输送方向的下游侧观察XY工作台的情形的图。
图3是示意性地表示在图1的装置中对工件的宽度方向端部进行加工的情形的立体图。
附图标记的说明
8...传送带(内侧支承机构),9...加工头,10...XY工作台(加工头移动机构),11...端部支承机构,13...第一驱动机构,14...第二驱动机构,18...保持机构,19...加工轨迹,W...工件
具体实施方式
以下,利用附图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示,实施方式的激光加工装置1具有:供给工件W的工件供给部2;对从工件供给部2供给的工件W实施切割加工的工件加工部3;将在工件加工部3中从工件W上切割的坯料4输送至下一工序的磁性传送带5。
工件供给部2具有:卷绕钢带而成的线圈材料6;使线圈材料6在辊间通过从而矫正线圈材料6的变形的矫平机7。工件W向工件加工部3的供给通过下述方式进行:退绕线圈材料6,通过矫平机7去除卷取缺陷等的变形,并作为工件W向工件加工部3输送。
工件加工部3具有:对从工件供给部2供给的工件W进行支承并输送的传送带8;用于对支承在传送带8上的工件W进行切割加工的加工头9;使加工头9在工件W的宽度方向即X方向及长度方向即Y方向上移动的XY工作台10;设在XY工作台10上的两个端部支承机构11。两个端部支承机构11对支承在传送带8上的工件W的宽度方向两端部分别进行支承。
XY工作台10对应于本发明中的加工头移动机构。传送带8对应于本发明中的内侧支承机构。另外,由端部支承机构11及传送带8构成本发明中的工件支承机构。
传送带8为剑山式的结构,具有多个从下表面对工件W进行支承的剑山状的支承部件12。传送带8通过支承部件12对从工件供给部2供给的工件W的与宽度方向两端部相比内侧的部分从工件W的下表面侧进行支承。基于各支承部件12的对工件W的支承,在来自加工头9的激光不会照到的位置进行。这是为了避免支承部件12受到激光的影响。
XY工作台10沿着支承在传送带8上的工件W的加工轨迹对加工头9进行驱动。此时,加工头9对工件W进行激光的照射及辅助气体的喷射,实施切割加工。
图2(a)以及图2(b)表示工件加工部3中的XY工作台部分。图2(a)表示从下方观察XY工作台10的情形,图2(b)表示沿着Y方向从工件W的输送方向下游侧观察XY工作台的情形。
如图2(a)及图2(b)所示,XY工作台10为H型的门式工作台,具有对加工头9向X方向驱动的第一驱动机构13和对第一驱动机构13向Y方向驱动的第二驱动机构14。第一驱动机构13通过沿X方向设置的X方向导向部件15将加工头9向X方向导向,并使用未图示的伺服电机向X方向驱动。
第二驱动机构14通过沿Y方向的两根Y方向导向部件16将X方向导向部件15的两端部向Y方向导向,并使用未图示的伺服电机将X方向导向部件15向Y方向驱动。由此,第一驱动机构13被向Y方向驱动。
在X方向导向部件15的两端部的下表面侧设有:分别构成上述的两个端部支承机构11的两个滑块17;通过滑块17而被驱动的两个保持机构18。各滑块17根据需要将所对应的保持机构18向X方向驱动,并调整该保持机构18的位置。
各保持机构18具有沿Y方向配置的两个伯努利垫18a。被传送带8的支承部件12支承的工件W的各宽度方向端部通过所对应的保持机构18并经由伯努利垫18a被保持。这一保持依照伯努利原理以非接触的方式进行。各保持机构18的Y方向位置,如图2(a)所示,以如下方式设定:加工头9的Y方向位置位于各保持机构18的两个伯努利垫18a的中间。
这一结构中,当进行工件W的切割加工时,通过工件供给部2,线圈材料6被矫平机7平板化,作为工件W依次被供给至工件加工部3。
工件加工部3中,对于供给的工件W,传送带8经由支承部件12对其进行支承、输送。这一输送以如下方式进行:在每一规定的时刻,工件W的每一规定长度的加工单位依次位于XY工作台10下的加工位置。另外,根据需要,以各端部支承机构11的保持机构18能够对工件W的宽度方向端部适当地进行支承的方式,保持机构18的X方向位置通过滑块17被调整。
切割加工根据依次位于加工位置的工件W的加工单位进行。即若工件W的加工单位位于加工位置,则通过XY工作台10,加工头9沿规定的加工轨迹移动。在此期间,从加工头9对工件W上照射激光,并对该照射位置喷射辅助气体。由此,工件W沿加工轨迹被切割加工。若对于加工单位的切割加工完成,则下一加工单位通过传送带8位于加工位置,并同样地进行切割加工。
该切割加工时,通过XY工作台10上的各端部支承机构11,对工件W的宽度方向两端部进行支承。此时,加工头9的Y方向位置总是位于各端部支承机构11上的两个伯努利垫18a的中间,因此,各端部支承机构11相对于加工头9的Y方向位置,与所对应的位置同步地取位,并与传送带8独立地在Y方向上移动。
因此,当加工头9对工件W的宽度方向端部进行加工时,必然该加工部分被端部支承机构11的保持机构18保持并支承。另外,这一支承根据加工头9的移动,与基于传送带8对工件W的支承独立地改变支承位置并进行。
图3表示工件W的宽度方向端部被加工的情形。如图3所示,对工件W的宽度方向端部沿加工轨迹19进行加工时,在不具有保持机构18的以往的激光加工装置的情况下,即使是在工件W的宽度方向端部被剑山式等的支承部件支承的情况下,在该宽度方向端部上,与工件W的内侧相比,加工部分的周围无法被均等地支承,支承力也弱。因此,因来自加工头的辅助气体的喷射,加工部位发生位移,容易产生振动。
尤其是,在来自加工头的激光以对工件W的端缘从外侧横切的方式开始工件W的切割的情况下,辅助气体突然喷射到工件W端部的加工部分,因此,工件W的加工部分急剧地激烈振动。若加工部分发生振动,则可能会出现加工部分偏离激光的焦点位置从而难以适当地进行加工,或工件W撞击在加工头上的情况。
对此,在本实施方式中,对工件W的宽度方向端部进行加工时,如图3所示,加工部分的附近被保持机构18支承。这一支承通过保持机构18的两个伯努利垫18a,在加工部分的沿Y方向的两侧进行。
此时,各伯努利垫18a将工件W的对应部分从背面以非接触方式吸附,在垂直于工件W的面的方向上进行保持。由此,该对应部分在Y方向上移动自如地被支承。这一支承根据加工头9的移动,在Y方向上改变支承位置地进行。
通过基于该保持机构18的支承,宽度方向端部的加工部分的因辅助气体的喷射而发生的位移被有效抑制。即使在以从外侧横切工件W的端缘的方式开始加工的情况下,也能够同样地抑制加工部分的位移。因此,工件W的宽度方向端部的加工能够极力地将加工条件维持为恒定地适当地进行。
如图1所示,通过这样的切割加工而依次得到的坯料4从传送带8被交接至磁性传送带5,通过磁性传送带5,依次被移送以供接下来的冲压加工等的工序。
以上,根据本实施方式,端部支承机构11总是位于与加工头9的Y方向位置相对应的Y方向位置上,因此,当加工头9对工件W的宽度方向端部进行加工时,总是能够通过端部支承机构11对加工部分进行支承。因此,在对工件W的宽度方向端部进行加工时,能够强化加工部分的支承力。由此,能够抑制因辅助气体的喷射而使该加工部分产生的震动,能够适当地维持加工条件。
另外,由于将端部支承机构11设在X方向导向部件15的两端部,因此,对于工件W的宽度方向端部,在与加工头9的Y方向位置相对应的位置上,能够与基于传送带8对工件W的支承独立地改变支承位置并进行支承。另外,能够通过简便的结构实现上述这样的工件W的宽度方向端部的支承。
以上,对实施方式进行了说明,但本发明并不限定于此。例如,在实施方式中,作为内侧支承机构使用了基于支承部件12的剑山式的支承机构,但也可以使用其他的支承机构,例如蜂巢式的支承机构。
另外,上述实施方式中,作为保持机构18采用了使用伯努利垫18a的非接触式的保持机构,但作为吸附机构不限定于使用伯努利垫18a,还可以使用磁铁等其他的吸附机构。另外,为了对与工件W的滑动阻力、因与工件W的接触而造成的损伤进行抑制,优选非接触式的保持机构,但也可以是接触式的保持机构。
根据上述实施方式,激光加工装置可以具有:对具有规定的宽度的工件进行支承的工件支承机构;对加工部分喷射辅助气体并照射激光的加工头;沿被所述工件支承机构支承的工件的加工轨迹移动所述加工头的加工头移动机构。所述工件支承机构可以具有:对所述工件的宽度方向端部进行支承的端部支承机构;对该工件的宽度方向端部的内侧进行支承的内侧支承机构。所述端部支承机构还可以伴随所述加工头的移动,与之同步地对应于所述工件的长度方向上的该加工头的位置,并与所述内侧支承机构独立地在所述工件的长度方向上移动。
根据该结构,若加工头移动,则工件的长度方向上的加工头的位置也发生变化。此时,端部支承机构也同步地移动到与发生变化的加工头的该长度方向的位置对应的位置。该端部支承机构的移动与内侧支承机构独立地相对于工件的长度方向进行。
因此,当加工头对工件的宽度方向端部进行加工时,由于端部支承机构与加工头的工件长度方向的位置相对应地移动,因此,端部支承机构能够在该加工部分的附近对工件进行支承。因此,能够强化工件的宽度方向端部的加工部分的支承力,能够抑制该加工部分的位移。
另外,端部支承机构与工件的长度方向上的加工头的移动同步地移动,因此,仅在与该加工头的位置对应的位置上对工件的宽度方向端部进行支承即可。因此,端部支承机构能够简便地构成。
而且,通过端部支承机构对工件的宽度方向端部进行支承,通过内侧支承机构对工件的宽度方向端部的内侧进行支承,因此,能够不与内侧支承机构干涉地设置端部支承机构。
所述加工头移动机构可以具有:第一驱动机构,其将所述加工头向所述工件的宽度方向驱动;第二驱动机构,其将该第一驱动机构向与所述宽度方向正交的长度方向驱动。所述第一驱动机构还可以具有导向部件,该导向部件在所述工件的宽度方向上移动自如地对所述加工头进行导向。所述端部支承机构可以设置在所述导向部件的端部。
根据该构造,只需将端部支承机构设置在第一驱动机构的导向部件的端部,便能够使端部支承机构同步地移动至工件的长度方向上的与加工头的位置对应的位置。另外,该移动能够与内侧支承机构独立地相对于工件的长度方向进行。
另外,所述端部支承机构可以具有保持机构,该保持机构在垂直于该工件的面的方向上以非接触的方式对所述工件的宽度方向端部进行保持。由此,对于工件的宽度方向端部,能够使其在工件的长度方向上移动自如、并对其适当地支承。

Claims (3)

1.一种激光加工装置,其特征在于,具有:
对具有规定的宽度的工件进行支承的工件支承机构;
对加工部分喷射辅助气体并照射激光的加工头;
沿被所述工件支承机构支承的工件的加工轨迹移动所述加工头的加工头移动机构,
所述工件支承机构具有:
对所述工件的宽度方向端部进行支承的端部支承机构;
对该工件的宽度方向端部的内侧进行支承的内侧支承机构,
所述端部支承机构伴随所述加工头的移动,与之同步地对应于所述工件的长度方向上的该加工头的位置,并与所述内侧支承机构独立地在所述工件的长度方向上移动。
2.如权利要求1所述的激光加工装置,其特征在于,
所述加工头移动机构具有:
第一驱动机构,其将所述加工头向所述工件的宽度方向驱动;
第二驱动机构,其将该第一驱动机构向与所述宽度方向正交的工件的长度方向驱动,
所述第一驱动机构具有导向部件,该导向部件在所述工件的宽度方向上移动自如地对所述加工头进行导向,
所述端部支承机构设置在所述导向部件的端部。
3.如权利要求1或2所述的激光加工装置,其特征在于,
所述端部支承机构具有保持机构,该保持机构在垂直于该工件的面的方向上以非接触的方式对所述工件的宽度方向端部进行保持。
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