JP2005000988A - レーザ加工装置及び被加工物のクランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の種々の形状、大きさ、加工テーブルに並べる個数にかかわらず、加工テーブル上の所望の位置で被加工物を固定することができるレーザ加工装置及び低コストのクランプ装置を得ること。
【解決手段】被加工物Ｗを加工テーブルのワークサポート３上にクランプ装置によりクランプするレーザ加工装置において、前記クランプ装置を、前記ワークサポート３に着脱自在に取り付けられる本体ブロック６ｂと、前記本体ブロック６ｂに形成される係合部６ｃに前記ワークサポート３を係合させ前記ワークサポート３に前記本体ブロック６ｂを固定する本体ブロック固定手段６ｏと、前記本体ブロック６ｂに形成され、前記被加工物Ｗの取り付け高さが調整できる被加工物支持部６ｚに前記被加工物Ｗを押圧固定するクランプ手段６ａと、から構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、板材（被加工物）を加工するレーザ加工装置の加工テーブル上に被加工物を位置決め固定するクランプ装置及びクランプ装置を備えたレーザ加工装置に関し、クランプ装置は、加工テーブルのワークサポートに取り付け、被加工物の形状や大きさに拘わらず加工テーブル上の所望の位置で被加工物の所望の部分をクランプし確実に位置決め固定できるようにしたものに関する。

従来、この種のレーザ加工装置では、剣山ピンやスラットサポート等のワークサポートによって被加工物を支持する加工テーブルを有し、加工テーブル縁部のフレームに固定された固定クランプにより被加工物を位置決めしていた。また、固定クランプの他に、剣山ピンを固定する剣山ピン固定ブロックに着脱・移動可能にワーク反り矯正装置を設けたもの（例えば、特許文献１参照）や、加工テーブル縁部のフレーム上を摺動する摺動部材に取り付けられた移動クランプを設けたもの（例えば、特許文献２参照）もあった。

実開昭６３−１９６３８６号公報（実用新案登録請求の範囲、図１、図２） 特開平１１−１５６５８１号公報（要約、図１）

しかしながら、固定クランプのみにより被加工物を固定するものでは、加工テーブル縁部でしか被加工物を固定することができないため、被加工物の種々の形状や大きさに対応した所望の位置で固定することができず、特許文献１のものでは、剣山ピン固定ブロックをレールのような特殊の形状にしなければならず、特許文献２のものでも、専用の摺動・移動機構を設けねばならず、コスト高になるという問題があった。

また、上述のものでは、多数の被加工物を加工テーブルに並べて固定することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、被加工物の種々の形状、大きさ、テーブルに並べる個数にかかわらず、加工テーブル上の所望の位置で被加工物を固定することができる低コストのクランプ装置、及び該クランプ装置で被加工物を固定して前記被加工物を加工するレーザ加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザ加工装置は、クランプ装置を、ワークサポートに着脱自在に取り付けられる本体ブロックと、本体ブロックに形成される係合部にワークサポートを係合させワークサポートに本体ブロックを固定する本体ブロック固定手段と、本体ブロックに形成され、被加工物の取り付け高さが調整できる被加工物支持部に被加工物を押圧固定するクランプ手段と、から構成したことを特徴とする。

本発明によれば、被加工物の種々の形状、大きさ、テーブルに並べる個数にかかわらず、加工テーブル上の所望の位置で被加工物を固定することができる。

従って、レーザ切断加工後に残る種々の形状・大きさのスケルトンや端材と呼ばれる残材を再度加工する場合などに、従来の加工テーブル縁部にある固定クランプでは固定が困難な部分、特に残材の端部を、ワークサポートに沿った最も効果的な位置で固定することができる。

以下に、本発明にかかるレーザ加工装置及び被加工物のクランプ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図６は、本発明にかかるレーザ加工装置の全体構成を模式的に示す図、図１は本発明の実施の形態１の被加工物のクランプ装置を備えたレーザ加工装置の加工テーブルを示す部分平面図、図２は図１のＡ矢視拡大図でありクランプ装置の正面図、図３はクランプ装置の他の例を示す正面図である。

図６に示すように、本発明にかかるレーザ加工装置６０は、レーザ光６２を出力するレーザ発振器６１と、出力されたレーザ光６２を集光するレンズ６４及び加工ガスを供給するノズル６５を有する加工ヘッド６３と、安全のためビームダクト６７を通るレーザ光６２の方向を変えて加工ヘッド６３に入射させるベンドミラー６６と、加工ガスをレギュレータ６９及び電磁弁７０を介してノズル６５に供給するための加工ガス貯蔵ボンベ６８と、被加工物Ｗを載置する加工テーブル１と、加工テーブル１をＸ、Ｙ軸方向に移動させるサーボモータ７３ａ、７３ｂと、加工テーブル１のＸ、Ｙ軸方向の移動位置を指令し、サーボモータ７３ａ、７３ｂの動作信号を出力する数値制御装置７４と、を備えていて、レーザ発振器６１から出力されるレーザ光６２をレンズ６４で集光し、集光されたレーザ光６２により、加工テーブル１の後述のワークサポート上に載置される被加工物Ｗを加工する。本発明は、上記レーザ加工装置における加工テーブル１部分に発明がある。

図１に示すように、加工テーブル１の外縁部はフレーム２で構成されていて、両側のフレーム２、２間には、ワークサポートとしての帯状のスラットサポート３を支持する櫛刃状の支持部材３ａ、３ａが横架され、スラットサポート３は櫛刃間に縦置きに支持されている。フレーム２には、従来の固定クランプ５、５が２個取り付けられ、実施の形態１のクランプ装置６が３枚目のスラットサポート３に取り付けられている。三角板状の被加工物Ｗは、その底辺が２個の固定クランプ５、５にクランプされ、頂点が実施の形態１のクランプ装置６にクランプされている。

図２に示すように、実施の形態１の被加工物のクランプ装置６は、本体ブロック６ｂのほぼ中央に下向きに逆凹部としての溝６ｃが形成されて係合部となり、ワークサポートとしてのスラットサポート３が溝の頂部６ｄに当接するように下から挿入されて係合する。すなわち、本体ブロック６ｂは、ワークサポートに着脱自在に取り付けられる。

溝６ｃから本体ブロック６ｂの側部６ｉまでの厚さＨは、隣り合うスラットサポート３、３の間の距離よりも小さくされている。溝６ｃの一方の側壁には横方向に凹部６ｅが形成され、凹部６ｅから横方向に雌ねじ６ｆが形成されている。凹部６ｅにはスラットサポート３を横から溝６ｃの他方の側壁に押圧する押え部材６ｇが嵌装され、押え部材６ｇは、雌ねじ６ｆにねじ込まれるねじ部材６ｈにより押圧され、スラットサポート３に本体ブロック６ｂを固定する。押え部材６ｇとねじ部材６ｈは、本体ブロック固定手段６ｏを構成する。

本体ブロック固定手段６ｏとは反対側の本体ブロック６ｂ上部の段部６ｊには、ねじ６ｎがねじ込まれ、その頂部６ｋの高さが溝の頂部６ｄと同じ高さに調整されてナット６ｍにより回り止めされ、被加工物支持部６ｚを構成している。ねじ６ｎのねじ込み量を調節することにより、被加工物Ｗの取り付け高さを調節することができる。

本体ブロック６ｂの上面６ｐから段部６ｊにかけてガイドブロック６ｑが固着され、ガイドブロック６ｑに形成された縦孔６ｒにクランプ手段６ａの平ブロック６ｔの中央部に挿通固定されたガイドピン６ｓが挿通されてクランプ手段６ａの上下動をガイドする。平ブロック６ｔの被加工物支持部６ｚ側には、被加工物支持部６ｚに対向して被加工物Ｗをクランプする被加工物押え棒６ｕが挿通固定されている。本体ブロック６ｂの被加工物支持部６ｚの反対側の上面６ｐには、ねじ６ｖがねじ込まれ、ナット６ｗにより回り止めされている。

平ブロック６ｔには、雌ねじが形成された回転部材６ｘが回転可能に取り付けられ、この雌ねじにねじ６ｖをねじ込んだ状態で回転部材６ｘを回転させることにより、クランプ手段６ａを本体ブロック６ｂに対して上下動させて被加工物支持部６ｚと被加工物押え棒６ｕとで被加工物Ｗの頂部を押圧して固定する。このとき被加工物Ｗをガイドブロック６ｑの側部に当接させることにより、被加工物Ｗの水平位置決めをすることができる。また、ねじ６ｎの頂部６ｋの高さと溝の頂部６ｄの高さが同じに調整されているので、被加工物Ｗはスラットサポート３の頂部の高さに固定される。

図３に実施の形態１の被加工物のクランプ装置６の他の例を示す。これは、ワークサポートが帯状のスラットサポート３ではなく、多数の棒状の剣山ピン４で構成されている場合のクランプ装置の例であり、本体ブロック６ｂのほぼ中央に下向きに逆凹部としての穴６ｙが形成され、ワークサポートとしての棒状の剣山ピン４が穴６ｙの頂部６ｄに当接するように下から挿入されて係合する。すなわち、本体ブロック６ｂは、ワークサポートに着脱自在に取り付けられる。その他の部分は、図２に示すものと同じであるので説明を省略する。

この実施の形態１のクランプ装置６及びこのクランプ装置６を備えたレーザ加工装置６０によれば、ワークサポート上の所望の位置にクランプ装置６が着脱自在であるので、被加工物Ｗの種々の形状、大きさにかかわらず、固定クランプ５、５及び実施の形態１のクランプ装置６により被加工物Ｗを固定することができる。また、クランプ装置６を複数（例えば被加工物Ｗ１枚につき３個）用いることにより、加工テーブル１に並べる被加工物Ｗの枚数にかかわらず、加工テーブル１上の所望の位置で複数の被加工物Ｗを固定することができる。

従って、レーザ切断加工後に残る種々の形状・大きさのスケルトンや端材と呼ばれる残材を再度加工する場合などに、従来の加工テーブル１縁部にある固定クランプ５、５では固定が困難な部分、特に残材の端部を、ワークサポートに沿った最も効果的な位置で固定することができるし、複数枚であっても固定することができる。

実施の形態２．
図４を用いて、本発明の実施の形態２の被加工物のクランプ装置を説明する。この実施の形態２のクランプ装置も実施の形態１のレーザ加工装置に装着することができる。図４は本発明の実施の形態２の被加工物のクランプ装置の正面図である。

図４に示すように、実施の形態２のクランプ装置２６は、直方体状の本体ブロック２６ｂのほぼ中央に下向きに逆凹部としての溝２６ｃが形成され、ワークサポートとしてのスラットサポート３が溝の頂部２６ｄに当接するように下から挿入されて係合する。すなわち、本体ブロック２６ｂは、ワークサポートに着脱自在に取り付けられる。溝２６ｃからブロック２６ｂの側部２６ｉまでの厚さＨは、隣り合うスラットサポート３、３の間の距離よりも小さくされている。

溝２６ｃの一方側のブロック２６ｂには横方向に同軸にシリンダ穴２６ｅ及びシリンダ穴２６ｆが形成され、両者間はブロック２６ｂ内に穿設された油路２６ｇにより接続されている。シリンダ穴２６ｆには、ねじにより前後進して油路２６ｇ内の油２６ｈを加圧・減圧する加圧手段としての加圧ピストン２６ｖが嵌装され、シリンダ穴２６ｅにはスラットサポート３を横から溝２６ｃの他方の側壁に押圧する押圧ピストン２６ｗが嵌装され、ピストン２６ｗは、油路２６ｇ内の油圧により押圧される。加圧ピストン２６ｖ、押圧ピストン２６ｗ及び油２６ｈは、本体ブロック固定手段２６ｏを構成している。

ブロック２６ｂの他方側の側壁２６ｋには、横向きに凹部が形成され、その床部２６ｊには、ねじ６ｎがねじ込まれ、その頂部６ｋの高さが溝２６ｃの頂部２６ｄと同じ高さに調整されてナット６ｍにより回り止めされ、被加工物支持部２６ｚを構成している。

凹部の天井部にはシリンダ穴２６ｒが形成され、シリンダ穴２６ｒは油路２６ｇに接続している。シリンダ穴２６ｒには被加工物Ｗを被加工物支持部２６ｚに押圧してクランプする被加工物押えピストン２６ｕが嵌装され、油路２６ｇ内の油圧により押圧される。シリンダ穴２６ｅ、２６ｆ及び２６ｒにはそれぞれＯリング２６ｓが装着され油密を保っている。加圧ピストン２６ｖ、ワーク押えピストン２６ｕ及び油２６ｈは、クランプ手段２６ａを構成している。

加工テーブル１の所望の位置でスラットサポート３を下から溝２６ｃに挿し込み、被加工物Ｗの端部を被加工物支持部２６ｚと被加工物押えピストン２６ｕの間に挿し込んだ後、ねじにより加圧ピストン２６ｖを前進させて油２６ｈを加圧し、押圧ピストン２６ｗでスラットサポート３を押圧して本体ブロック２６ｂをスラットサポート３に固定し、同時に被加工物押えピストン２６ｕで被加工物Ｗを被加工物支持部２６ｚに押圧してクランプすることができる。このクランプ装置２６は、溝２６ｃを穴に替えることにより剣先ピン４にも適用することができる。

この実施の形態２のクランプ装置２６及びこのクランプ装置２６を備えたレーザ加工装置６０は、実施の形態１のクランプ装置６及びレーザ加工装置６０と同様の作用・効果を奏する上に、本体ブロック固定手段２６ｏとクランプ手段２６ａが油圧で連動するので、加圧ピストン２６ｖを操作するだけで、本体ブロック２６ｂの固定と被加工物Ｗのクランプを同時に行うことができる。

実施の形態３．
図５を用いて、本発明の実施の形態３の被加工物のクランプ装置を説明する。この実施の形態３の被加工物のクランプ装置も実施の形態１のレーザ加工装置に装着することができる。図５は本発明の実施の形態３の被加工物のクランプ装置の正面図である。

図５に示すように、実施の形態３のクランプ装置３６は、上側部にクランプ手段としての被加工物押え部３６ａを有し、締め付けねじ３６ｂと螺合する雌ねじ部３６ｃと締め付けねじ３６ｂを収容する穴３６ｄとを有する逆Ｌ字形の本体ブロック３６ｅと、雌ねじ部３６ｃから本体ブロック３６ｅ外へ突出した締め付けねじ３６ｂの先端と回転自在に接続し、締め付けねじ３６ｂの回動により本体ブロック３６ｅとの間の距離を縮めることによりスラットサポート３の下端を押圧し、重ねられた被加工物Ｗとワークサポート３とをクランプするワークサポート押え板３６ｆとから成っている。クランプ装置３６の厚さＴは、隣り合うスラットサポート３、３の間の距離よりも小さくされている。

被加工物Ｗの端部が重なっているスラットサポート３位置で、両者を被加工物押え部３６ａとワークサポート押え板３６ｆとで挟み、締め付けねじ３６ｂを回して締め付けて両者をクランプする。この実施の形態３のクランプ装置３６は、構造が簡単で安価である。

クランプ装置３６を上下逆にして、被加工物Ｗとスラットサポート３とを重ねてクランプすることもできる。また、クランプ装置３６は、ワークサポート押え板３６ｆをスラットサポート３の下端部に押し当てるようにしたが、締め付けねじ３６ｂを本体ブロック３６ｅに横向きに取り付け、スラットサポート３を本体ブロック３６ｅの側部とワークサポート押え板３６ｆとで横から挟んで固定するようにしてもよい。また、クランプ装置３６は、剣先ピン４に対しても適用することができる。

以上のように、本発明にかかるレーザ加工装置は、従来の加工テーブル縁部にある固定クランプでは固定が困難な部分、特に残材の端部を、ワークサポートに沿った最も効果的な位置で固定することができ、また、複数枚の残材を並べて固定できるので、レーザ切断加工後に残る種々の形状・大きさのスケルトンや端材と呼ばれる残材を再度加工する場合などに適している。

本発明の実施の形態１の被加工物のクランプ装置を備えたレーザ加工装置の加工テーブルを示す部分平面図である。 図１のＡ矢視拡大図でありクランプ装置の正面図である。 クランプ装置の他の例を示す正面図である。 本発明の実施の形態２の被加工物のクランプ装置の正面図である。 本発明の実施の形態３の被加工物のクランプ装置の正面図である。 本発明にかかるレーザ加工装置の全体構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 加工テーブル
２ フレーム
３ スラットサポート（ワークサポート）
４ 剣先ピン（ワークサポート）
５ 固定クランプ
６，２６，３６ クランプ装置
６ａ，２６ａ クランプ手段
６ｂ，２６ｂ 本体ブロック
６ｃ，２６ｃ 溝
６ｙ 穴
６ｇ 押え部材
６ｈ ねじ部材
６ｏ，２６ｏ 本体ブロック固定手段
６ｎ ねじ
６ｍ ナット
６ｚ，２６ｚ 被加工物支持部
６ｕ 被加工物押え棒
２６ｇ 油路
２６ｕ 被加工物押えピストン
２６ｖ 加圧ピストン
２６ｗ 押圧ピストン
３６ａ 被加工物押え部
３６ｂ 締め付けねじ
３６ｅ 本体ブロック
３６ｆ ワークサポート押え板
６０ レーザ加工装置
６１ レーザ発振器
６２ レーザ光
Ｗ 被加工物

Claims (8)

1. レーザ発振器から出力されるレーザ光を集光し、前記集光されたレーザ光により加工テーブルのワークサポート上に載置される被加工物を加工するレーザ加工装置であって、前記被加工物を前記加工テーブルのワークサポート上にクランプ装置によりクランプするレーザ加工装置において、
   前記クランプ装置を、
   前記ワークサポートに着脱自在に取り付けられる本体ブロックと、
   前記本体ブロックに形成される係合部に前記ワークサポートを係合させ前記ワークサポートに前記本体ブロックを固定する本体ブロック固定手段と、
   前記本体ブロックに形成され、前記被加工物の取り付け高さが調整できる被加工物支持部に前記被加工物を押圧固定するクランプ手段と、
   から構成するレーザ加工装置。
2. レーザ加工装置の加工テーブルに形成されるワークサポート上に載置される被加工物をクランプする被加工物のクランプ装置において、
   前記被加工物のクランプ装置を、
   前記ワークサポートに着脱自在に取り付けられる本体ブロックと、
   前記本体ブロックに形成される係合部に前記ワークサポートを係合させ前記ワークサポートに前記本体ブロックを固定する本体ブロック固定手段と、
   前記本体ブロックに形成され、前記被加工物の取り付け高さが調整できる被加工物支持部に前記被加工物を押圧固定するクランプ手段と、
   から構成することを特徴とする被加工物のクランプ装置。
3. レーザ加工装置の加工テーブルに形成されるワークサポート上に載置される被加工物をクランプする被加工物のクランプ装置において、
   前記被加工物のクランプ装置を、
   前記ワークサポートが下から挿入され頂部に当接する逆凹部を有し、前記逆凹部から側部までの厚さが隣り合う前記ワークサポート間距離よりも小さい本体ブロックと、
   前記本体ブロックに設けられ前記ワークサポートを横から前記逆凹部の側壁に押圧して前記本体ブロックを前記ワークサポートに固定する本体ブロック固定手段と、
   前記本体ブロックに備えられ被加工物の下面を前記頂部の高さに支持する被加工物支持部と、
   前記本体ブロックに設けられ前記被加工物を前記被加工物支持部に押圧して前記本体ブロックに固定するクランプ手段と、
   から構成することを特徴とする被加工物のクランプ装置。
4. 前記逆凹部は、帯状のスラットサポートを挿入可能な溝であることを特徴とする請求項３に記載の被加工物のクランプ装置。
5. 前記逆凹部は、棒状の剣山ピンを挿入可能な穴であることを特徴とする請求項３に記載の被加工物のクランプ装置。
6. 前記本体ブロック固定手段及びクランプ手段は、前記本体ブロックに係合するねじ部材と、このねじ部材によって押圧される押え部材とから成ることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の被加工物のクランプ装置。
7. 前記本体ブロック固定手段及びクランプ手段は、前記本体ブロックに穿設された油路及びシリンダ穴と、このシリンダ穴に嵌装されたピストンと、前記油路に封入された油を加圧する加圧手段とから成ることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の被加工物のクランプ装置。
8. レーザ加工装置の加工テーブルに形成されるワークサポート上に載置される被加工物をクランプする被加工物のクランプ装置において、
   前記被加工物のクランプ装置を、
   締め付けねじと、
   上側部に被加工物押え部を有し、前記締め付けねじと螺合する雌ねじ部と前記締め付けねじを収容する穴とを有する逆Ｌ字形の本体ブロックと、
   前記雌ねじ部から前記本体ブロック外へ突出した前記締め付けねじの先端部と回転自在に接続し、前記締め付けねじの回動により前記本体ブロックとの間の距離を縮めることにより重ねられた被加工物と前記ワークサポートとをクランプするワークサポート押え板と、
   から構成することを特徴とする被加工物のクランプ装置。

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