JP2005296996A - レーザ加工方法、及びレーザ加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工品質及び作業効率に優れるレーザ加工方法、及びレーザ加工機を提供する。
【解決手段】 レーザ加工機１００は、レーザ発振器６から出力されたレーザ光を選択的にｆθレンズ１０ａ，１０ｂに供給自在となっており、ｆθレンズ１０ａ，１０ｂに対向配置されるワーク４の予め定められた加工領域を加工し得る。このｆθレンズ１０ａ，１０ｂを、一対となるように区分して並列配置しておき、加工時には、一方のｆθレンズ１０ａに対向配置されたワーク４の表面側を加工した後、反転装置８０により他方のｆθレンズ１０ｂに反転して対向配置させ、当該ワーク４の裏面側を加工する。それにより、ワーク４の積載、搬出作業、搬入作業等の傷が発生する可能性のある作業を行うことなく、また、精度よく位置決めした状態で、ワーク４の両面加工を可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば１個のレーザ発振器から出力されたレーザ光を複数のレーザ照射部に供給し、レーザ照射部毎にワークの予め定められた加工領域を加工をするレーザ加工方法、及びレーザ加工機に関する。

加工能率を向上させるため、１個のレーザ発振器から出力されたレーザを複数のレーザ照射部（以下、「ヘッド」という。）に供給し、ヘッド毎にワークの予め定められた加工領域を加工をするようにしたレーザ加工機が知られている（特許文献１）。

このようなレーザ加工機を用いると、ヘッドと同数のワークを同時に加工することができるだけでなく１枚の大きなワークであっても能率よく加工することができる。

また、ワークの中には表面と裏面の両方（すなわち両面）に加工箇所を備えるものがあるが、このようなワークを複数個加工する場合には、一方の面の加工を総てのワークに対して行い、その後、他方の面の加工を行うことにより能率よく加工することができる。

特開２０００−２６３２７１号公報

ところで、未加工あるいは加工が終了した板状のワークは、通常、積み重ねた状態で整列されたり、搬送されたり、あるいは保管されたりする。

特に整列や搬送の際などにおいては、ワークが相互に摺動し、摩擦によりワークの表面に傷が発生することがある。そして、そのような整列や搬送の回数が増せば増すほど傷の発生が増加するため、加工品質が低下する。

また、他方の面を加工する際、ワークのセットミスにより加工不良が発生する虞もあった。

本発明の目的は、上記した課題を解決し、加工品質及び作業効率に優れるレーザ加工方法、及びレーザ加工機を提供するにある。

上記課題を解決するための本発明は、１個のレーザ発振器（６）から出力されたレーザ光を複数のレーザ照射部（例えば１０ａ，１０ｂ）に供給し、前記レーザ照射部（例えば１０ａ，１０ｂ）毎に対向配置されるワーク（４）の予め定められた加工領域を加工をするレーザ加工方法において、前記複数のレーザ照射部（例えば１０ａ，１０ｂ）を、２箇所一対となるように区分し、前記一対のレーザ照射部のうちの一方のレーザ照射部（例えば１０ａ）に対向配置されたワーク（４）の表面側を加工し、
前記一方のレーザ照射部（例えば１０ａ）で加工されたワーク（４）を、前記一対のレーザ照射部のうちの他方のレーザ照射部（例えば１０ｂ）に反転して対向配置し、前記他方のレーザ照射部（例えば１０ｂ）に反転して対向配置された当該ワーク（４）の裏面側を加工することを特徴とする。

また、本発明は、レーザ発振器（６）と、前記レーザ発振器（６）から出力されたレーザ光を複数のレーザ照射部（例えば１０ａ，１０ｂ）に供給し得る分配供給手段（例えば７，８ａ１，８ａ２，９ａ，８ｂ１，８ｂ２，９ｂ）と、を備え、前記レーザ照射部（例えば１０ａ，１０ｂ）毎に対向配置されるワーク（４）の予め定められた加工領域を加工をするレーザ加工機（１００）において、前記複数のレーザ照射部（例えば１０ａ，１０ｂ）を２箇所一対となるように並列配置し、前記一対のレーザ照射部のうちの一方のレーザ照射部（例えば１０ａ）に対向配置されたワークを他方のレーザ照射部（例えば１０ｂ）に反転して対向配置させる反転装置（８０）を備え、前記一方のレーザ照射部（例えば１０ａ）によりワーク（４）の表面側を加工した後、前記反転装置（８０）により該ワークを他方のレーザ照射部（例えば１０ｂ）に反転して対向配置し、該ワーク（４）の裏面側を加工することを特徴とする。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。

ワークの両面加工を、１台のレーザ加工機による１度の加工工程内で行うことができるので、ワークの積載、搬出作業、搬入作業等の傷が発生する可能性のある作業を行うことなく、また、精度よく位置決めした状態で、ワークの両面加工を行うことができる。それにより、加工品質及び作業効率を向上させることができる。

図１は本発明に係るレーザ加工機の構成を示す正面図、図２は加工テーブルの動作説明図である。

図１に示すように、本発明に係るレーザ加工機１００は、レーザ加工機本体Ａと、搬入装置Ｂと、搬出装置Ｃと、から構成されている。

まず、レーザ加工機本体Ａの構成を説明する。レーザ加工機本体Ａのベッド１上にはＸＹテーブル２が配置されている。ＸＹテーブル２は、ベッド１上を水平なＸ、Ｙ方向に移動自在である。ＸＹテーブル２上には２個のテーブル３ａ、３ｂが配置されている。

テーブル３ａ、３ｂの表面には内部の中空部に接続する複数の孔が形成されおり、この中空部は図示を省略する真空源に接続されている。テーブル３ａは、テーブル３ａとテーブル３ｂとの間に配置された反転装置８０に接続されている。

反転装置８０は、図２に示すように、図示を省略するモータ等に接続された回転軸８１を有しており、回転軸８１の回りにテーブル３ａを１８０度回転させ、ワーク４を吸着したテーブル３ａをテーブル３ｂに隙間無く重ねることができる。

門形のコラム５はベッド１に固定されている。コラム５にはレーザ発振器６が載置されている。レーザ発振器６の光軸上には第１の光路Ｌａまたは第２の光路Ｌｂに出射させる音響光学素子７が配置されている。第１の光路Ｌａ上にはミラー８ａ１、８ａ２、１対のガルバノスキャナ９ａ、ｆθレンズ（一方のレーザ照射部）１０ａが配置されている。また、第２の光路３０ｂ上にはミラー８ｂ１、８ｂ２、１対のガルバノスキャナ９ｂ、ｆθレンズ（他方のレーザ照射部）１０ｂが配置されている。これらｆθレンズ１０ａ，１０ｂは、２箇所一対として並列に配置されている。

即ち、レーザ発振器６から出力されたレーザ光は、音響光学素子７により光路Ｌａまたは光路Ｌｂを選択され、ミラー８ａ１、８ａ２またはミラー８ｂ１、ｂ２を介して１対のガルバノスキャナ９ａまたはガルバノスキャナ９ｂに入射する（つまりレーザ光を分配して供給する分配供給手段）。そして、それぞれＸＹ方向に位置決めされ、ｆθレンズ１０ａまたはｆθレンズ１０ｂを通過してそれぞれワーク４を加工する。テーブル３ａ、３ｂの一方にだけワーク４が載置されている場合であっても、選択的に一方だけにレーザ光を照射することで、当該ワーク４の加工を行うことができる。

ついで、搬入装置Ｂについて説明する。搬入装置Ｂのスライダ１２は、レール１１上を図の左右Ｙ方向に往復移動自在である。スライダ１２の下部には、図の上下方向に伸縮自在のリフタ１３の一端が固定されている。リフタ１３の他端（先端）には、プレート１４が固定されている。プレート１４には、ガイドロッド１５を介してワーク保持台１６が図の上下方向移動自在に支持されている。

ワーク保持台１６の下面には内部の中空部に接続する複数の孔が形成されおり、この中空部は図示を省略する真空源に接続されている。ばね１７はワーク保持台１６をプレート１４から遠ざける方向に付勢している。

スライダ１２の待機位置は図中実線で示す位置である。また、図示を省略するスライダ１２の供給位置位置は、ワーク保持台１６がワーク受け渡し位置に位置決めされたＸＹテーブル２上のテーブル３ａに対向する位置である。なお、スライダ１２が待機位置にあるとき、プレート１４は上昇端にある。

供給ストッカ２０は、スライダ１２が待機位置に配置されているとき、ワーク保持台１６に対向するようにして配置されている。供給ストッカ２０の上面にはワーク４が載置されている。

つづいて、搬出装置Ｃについて説明する。搬出装置Ｃのスライダ５２は、レール５１上を図の左右Ｙ方向に往復移動自在である。スライダ５２の下部には、図の上下方向に伸縮自在のリフタ５３の一端が固定されている。リフタ５３の他端（先端）には、プレート５４が固定されている。プレート５４には、ガイドロッド１５を介してワーク保持台５６が図の上下方向移動自在に支持されている。

ワーク保持台５６の下面には内部の中空部に接続する複数の孔が形成されおり、この中空部は図示を省略する真空源に接続されている。ばね１７はワーク保持台５６をプレート５４から遠ざける方向に付勢している。

スライダ５２の待機位置は図中実線で示す位置である。そして、スライダ５２が移動の右端である排出位置にあるとき（図示を省略）、ワーク保持台５６はワーク受け渡し位置に位置決めされたＸＹテーブル２上のテーブル３ｂに対向する。なお、スライダ５２が待機位置にあるとき、プレート５４は上昇端にある。

排出ストッカ６０は、スライダ５２が待機位置に配置されているとき、ワーク保持台５６に対向するようにして配置されている。排出ストッカ６０の上面は平坦に形成されており、加工が終了したワーク４が載置される。

次に、本レーザ加工機１００におけるワーク４の加工工程を以下の手順に沿って説明する。なお、加工開始前においては、ワーク４は供給ストッカ２０にだけ載置されている。また、スライダ１２、５２は待機位置にある。
手順１．プレート１４を下降させ、ワーク保持台１６の下面を供給ストッカ２０上のワーク４に当接させた後、ワーク保持台１６にワーク４を吸着させる。
手順２．プレート１４を待機位置に上昇させる。
手順３．ＸＹテーブル２をワーク受け渡し位置に移動させる（図１における紙面手前方向に移動させる）。
手順４．スライダ１２を移動させ、ワーク保持台１６をテーブル３ａに対向させる。
手順５．プレート１４を下降させ、ワーク保持台１６に保持させたワーク４をテーブル３ａに当接させる。
手順６．図示を省略する真空源をオンしてテーブル３ａにワーク４を吸着させた後、ワーク保持台１６の吸着を解除する。
手順７．プレート１４を上昇させた後、スライダ１２を待機位置に移動させる。
手順８．ＸＹテーブル２をワーク加工位置に移動させ、テーブル３ａ（つまりワーク４）をｆθレンズ１０ａに対向配置する（図１における紙面奥方向に移動させる）。
手順９．テーブル３ａに保持されたワーク４の加工を開始すると共に、手順１、２の動作を行う。
手順１０．加工終了後、ＸＹテーブル２をワーク受け渡し位置に移動させる（図１における紙面手前方向に移動させる）。
手順１１．ワーク４を吸引保持しているテーブル３ａを、回転軸８１の回りに１８０度回転させ、テーブル３ａをテーブル３ｂに反転して重ねる。この結果、テーブル３ａに吸引されたワーク４はテーブル３ｂの加工位置に裏返しの状態で位置決めされる。
手順１２．テーブル３ｂに吸引動作を開始させた後、テーブル３ａの吸引動作を停止させる。この結果、ワーク４はテーブル３ｂに吸着されて固定される。
手順１３．テーブル３ａを回転軸８１の回りに１８０度回転させ、図示の状態に戻す。
手順１４．手順４〜７により未加工のワーク４をテーブル３ａに保持させる。
手順１５．ＸＹテーブル２をワーク加工位置に移動させ、テーブル３ａ及びテーブル３ｂ（つまりワーク４）をｆθレンズ１０ａ及びｆθレンズ１０ｂに対向配置する（図１における紙面奥方向に移動させる）。
手順１６．テーブル３ａに保持されたワーク４及びテーブル３ｂに保持されたワーク４の加工を開始すると共に、手順１、２の動作を行う。この場合、テーブル３ａに保持されたワーク４は表面側を、テーブル３ｂに保持されたワーク４は裏面側をそれぞれ加工される。
手順１７．加工終了後、ＸＹテーブル２をワーク受け渡し位置に移動させる（図１における紙面手前方向に移動させる）。
手順１８．待機位置にあるスライダ５２を排出位置に移動させる。
手順１９．プレート５４を下降させ、ワーク保持台５６の下面をテーブル３ｂ上のワーク４に当接させる。
手順２０．ワーク保持台５６にワーク４を吸着させた後、テーブル３ｂの吸着動作を停止させる。
手順２１．プレート５４を上昇させ、スライダ５２を待機位置に移動させる。また、手順１１〜１３によりテーブル３ａ上のワーク４をテーブル３ｂに保持させる。
手順２２．手順４〜７により未加工のワーク４をテーブル３ａに保持させる。
手順２３．ＸＹテーブル２をワーク加工位置に移動させ、テーブル３ａ及びテーブル３ｂ（つまりワーク４）をｆθレンズ１０ａ及びｆθレンズ１０ｂに対向配置する（図１における紙面奥方向に移動させる）。
手順２４．レーザ加工機本体Ａに加工を開始させると共に、搬入装置Ｂに手順１、２の動作を、また、搬出装置Ｃに、以下に示す手順２５を行わせ、加工の終了を待つ。
手順２５．プレート５４に保持されたワーク４を下降させ、ワーク保持台５６に保持させたワーク４の下面を排出ストッカ６０の上面に当接させた後、ワーク保持台５６の吸着動作を停止させ、プレート５４を待機位置に上昇させる。

以下、ワーク保持台１６に準備されたワーク４の加工が終了するまで、上記手順１７〜手順２５を繰り返す。

なお、ワーク４の最後の一枚の裏面を加工する間、テーブル３ａにはワーク４が保持されないことになる。

以上説明したように、本発明では、各ワーク４について、１台のレーザ加工機１００に加工される１度の加工工程内で両面加工することができるので、（表面側を加工した後、ワーク４を搬出装置Ｃのストッカ６０に積載し、再度搬入装置Ｂのストッカ２０にセットするなどの傷が発生する可能性のある作業が無くなり、）ワークの段取り時間が短く、かつ段取り変え時の作業ミスや作業待ち時間が発生しない。また、ワーク４を搬出装置Ｃのストッカ６０に積載してから、再度搬入装置Ｂのストッカ２０に積載することが無くなるので、つまり積載する回数を減らした分、ワーク４の加工面に発生する傷の防止を図ることができる。

また、ワーク４をテーブル３ａ、３ｂ間で直接受け渡しをするので、位置決め精度を高くし、加工精度を向上させることができる。

なお、ワーク供給ストッカ２０、ワーク排出ストッカ６０に昇降装置を設け、最上段のワーク４の高さが常に一定になるように構成すると、ワーク保持台１６、５６にワーク４を吸着あるいは離脱させる作業を確実かつ速やかに行うことができる。

また、供給ストッカ２０及びテーブル３ａにワーク４の位置決め装置を設けるようにすると、加工精度を向上させることができる。

また、テーブル３が２個の場合について説明したが、テーブル３が４個以上の場合も、上記と同様の手順でワークを加工することができる。

本発明に係るレーザ加工機の構成を示す正面図である。 本発明に係る加工テーブルの動作説明図である。

符号の説明

４ ワーク
６ レーザ発振器
７ 分配供給手段（音響光学素子）
８ａ１ 分配供給手段（ミラー）
８ａ２ 分配供給手段（ミラー）
９ａ 分配供給手段（ガルバノスキャナ）
８ｂ１ 分配供給手段（ミラー）
８ｂ２ 分配供給手段（ミラー）
９ｂ 分配供給手段（ガルバノスキャナ）
１０ａ レーザ照射部（ｆθレンズ）
１０ｂ レーザ照射部（ｆθレンズ）
８０ 反転装置
１００ レーザ加工機

Claims (2)

1. １個のレーザ発振器から出力されたレーザ光を複数のレーザ照射部に供給し、前記レーザ照射部毎に対向配置されるワークの予め定められた加工領域を加工をするレーザ加工方法において、
   前記複数のレーザ照射部を、２箇所一対となるように区分し、
   前記一対のレーザ照射部のうちの一方のレーザ照射部に対向配置されたワークの表面側を加工し、
   前記一方のレーザ照射部で加工されたワークを、前記一対のレーザ照射部のうちの他方のレーザ照射部に反転して対向配置し、
   前記他方のレーザ照射部に反転して対向配置された当該ワークの裏面側を加工する、
   ことを特徴とするレーザ加工方法。
2. レーザ発振器と、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を複数のレーザ照射部に供給し得る分配供給手段と、を備え、前記レーザ照射部毎に対向配置されるワークの予め定められた加工領域を加工をするレーザ加工機において、
   前記複数のレーザ照射部を２箇所一対となるように並列配置し、
   前記一対のレーザ照射部のうちの一方のレーザ照射部に対向配置されたワークを他方のレーザ照射部に反転して対向配置させる反転装置を備え、
   前記一方のレーザ照射部によりワークの表面側を加工した後、前記反転装置により該ワークを他方のレーザ照射部に反転して対向配置し、該ワークの裏面側を加工する、
   ことを特徴とするレーザ加工機。
   
   

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