JP2014113627A - レーザ加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ加工位置からのスパッタやレーザ光の反射光によって遮光カバーが損傷したことを電気的に検出する機能を備え、かつ前記遮光カバーを複重に備えたレーザ加工機を提供する。
【解決手段】ワークに対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッド１１を備えたレーザ加工機であって、レーザ加工位置からレーザ光が外部へ漏出することを防止するための遮光カバー１９，２１を複重に備え、前記遮光カバーにおける内側の遮光カバー２１又は外側の遮光カバー１９の少なくとも一方の遮光カバーに、当該遮光カバーに損傷が生じたことを電気的又は光学的に検出するための損傷検出手段２９を備えており、前記内側の遮光カバー２１は、前記レーザ加工ヘッド１１によるレーザ加工位置を囲繞して前記レーザ加工ヘッド１１に備えられており、外側の遮光カバー１９は、前記レーザ加工ヘッド１１によるレーザ加工領域の開口部１３に備えられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ加工機におけるレーザ加工位置（レーザ加工領域）から外部へレーザ光が漏出することを防止するための遮光カバーを複重に備えたレーザ加工機に係り、さらに詳細には、例えば、レーザ加工位置から飛散するスパッタや、レーザ加工位置からのレーザ光の反射光等によって遮光カバーが損傷したときに、前記損傷を電気的に又は光学的に検出することのできる遮光カバーを備えたレーザ加工機に関する。

レーザ加工機においては、レーザ加工位置からスパッタが飛散することや、レーザ加工位置からレーザ光が反射することが知られている。レーザ加工時に、スパッタが周辺に飛散すると、周辺の可燃物が焼損されることがある。また、レーザ加工中に、レーザ光の反射光が周囲に反射されると、反射光が照射された部位に焼損を生じたり、作業者に照射されると作業者に被害が及ぶことがある。

そこで、レーザ加工機におけるレーザ加工領域（レーザ加工位置）からレーザ光が外部へ漏出することを防止するために、前記レーザ加工領域に保護部材としての遮光カバーを備えることが行われている（例えば、特許文献１、２、３、４参照）。

前記特許文献１、２に記載の構成は、Ｙ軸方向に移動するレーザ加工ヘッドによるレーザ加工領域（レーザ加工位置）のＸ軸方向の両側に遮光カバーを備えて、レーザ加工領域からのレーザ光の漏出を防止する構成である。前記特許文献３、４に記載の構成は、レーザ加工ヘッドを囲繞する遮光カバーを備えて、レーザ光の漏出を防止する構成である。

したがって、レーザ加工位置からのスパッタの飛散やレーザ光（反射光）の漏出を防止しての安全性の向上を図ることができる。しかし、前記特許文献１〜４に記載の構成においては、遮光カバーが損傷したとき、この損傷部分からスパッタが外部へ飛散することやレーザ光が外部へ漏出することがある。そこで、遮光カバーが損傷したことを電気的に検出する遮光カバーも提案されている（例えば特許文献５参照）。

特開平９−６６３８６号公報 実開平４−１１３１８３号公報 特開２０１１−１２１１０７号公報 特開２００４−７４２５４号公報 特開２０１２−２４７７６号公報

前記特許文献５に記載の構成は、遮光カバーに導線を備えた構成であって、レーザ加工位置から飛散されたスパッタや反射光によって前記導線が断線されると、遮光カバーの損傷を電気的に検出してレーザ加工機を停止するものである。この構成によれば、レーザ加工機を停止しての安全性の向上を図ることができるものの、レーザ加工機の停止が頻繁に生じる傾向にあり、作業能率向上を図るためには、さらなる改善が求められていた。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、ワークに対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機であって、レーザ加工位置からレーザ光が外部へ漏出することを防止するための遮光カバーを複重に備え、前記遮光カバーにおける内側の遮光カバー又は外側の遮光カバーの少なくとも一方の遮光カバーに、当該遮光カバーに損傷が生じたことを電気的又は光学的に検出するための損傷検出手段を備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、内側の遮光カバーは、前記レーザ加工ヘッドによるレーザ加工位置を囲繞して前記レーザ加工ヘッドに備えられており、外側の遮光カバーは、前記レーザ加工ヘッドによるレーザ加工領域の開口部に備えられていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、外側の遮光カバーは上下動可能に備えられていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、前記内側の遮光カバー及び外側の遮光カバーにそれぞれ損傷検出手段を備え、内側の前記遮光カバーにおける損傷を検出したときにはワーニング処理を行い、外側の遮光カバーの損傷を検出したときにはレーザ加工機の停止処理を行うための制御装置を備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、前記遮光カバーは複数に分割してあることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、内外の遮光カバーには、それぞれスリットが形成してあり、各スリットによって区画された領域に亘って導線又は光ファイバーを備えていることを特徴とするものである。

また、ワークに対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機であって、レーザ加工位置からのレーザ光の反射光が外部へ漏出することを防止するための可撓性の遮光カバーを、前記レーザ加工ヘッドに備えたノズルの周囲に備え、前記遮光カバーにはスリットが形成してあり、当該遮光カバーの損傷を電気的又は光学的に検出するために、前記各スリットによって区画された領域に亘って導線又は光ファイバーを備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、レーザ加工装置からレーザ光が外部へ漏出することを防止するための遮光カバーを複重に備えているから、例えば一重の場合に比較して安全性の向上を図ることができると共に長寿命化を図ることができるものである。そして、複重の遮光カバーにおいて、内側又は外側の少なくとも一方の遮光カバーに損傷検出手段を備えているので、当該損傷検出手段によって損傷を検出したときには、遮光カバーに損傷が生じ、安全性が低下したものとして検出することができるものである。

本発明の実施形態に係るレーザ加工機の斜視図であって、遮光カバーを下降した状態で示してある。 同上のレーザ加工機であって、遮光カバーを上昇した状態で示してある。 レーザ加工ヘッド部分の構成を概略的に示した側断面説明図である。 遮光カバーの構成及び遮光カバーの損傷時における処理機能を示す説明図である。 遮光カバーを四角形状に形成した場合の斜視説明図である。 レーザ加工ヘッドの周囲に遮光カバーを複重に備えた構成を示す説明図である。

図１，図２に概念的、概略的に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ加工機１の全体的構成は、前述した特許文献１に記載のレーザ加工機と同様の構成であり、よく知られた構成であるから、全体的構成については概略的に説明する。

レーザ加工機１は、Ｙ軸方向に長いベースフレーム３を備えており、このベースフレーム３上には門形の上部フレーム５が一体的に備えられている。そして、前記ベースフレーム３のＸ軸方向の両側には、板状のワークＷを移動自在に支持するワークテーブル７が備えられている。また、前記ベースフレーム３におけるＹ軸方向の端部側には、当該ベースフレーム３と前記上部フレーム５との間においてＸ軸方向に長く設けられたキャリッジベース９が備えられている。

そして、このキャリッジベース９には、前記ワークＷのＹ軸方向の端縁部をクランプ自在な複数のワーククランプ（図示省略）を備えたキャリッジ（図示省略）がＸ軸方向へ移動位置決め自在に備えられている。

前記上部フレーム５の下部には、前記ワークＷのレーザ加工を行うレーザ加工ヘッド１１が上下動自在かつＹ軸方向へ移動位置決め自在に備えられている。

上記構成により、ワークＷをＸ軸方向へ移動位置決めすると共にレーザ加工ヘッド１１をＹ軸方向へ移動位置決めしつつワークＷへレーザ光を照射してレーザ切断加工を行うことにより、ワークＷに所望の形状のレーザ切断加工を行うことができるものである。前述のごとくワークＷのレーザ加工を行うとき、既知のように、ワークＷのレーザ加工位置からスパッタが周囲に飛散すると共に、レーザ加工位置からレーザ光の一部が反射されることがある。

したがって、前記スパッタが周囲に飛散すること、及びレーザ加工位置からのレーザ光の反射光が外部へ漏出することを防止するために、例えば前記特許文献１に記載の構成においては、前記レーザ加工ヘッド１１がＹ軸方向へ移動する移動領域（レーザ加工領域）のＸ軸方向の両側の開口部に保護板を、蝶番を介して前後方向へ回動自在に備えた構成である。

上記構成によれば、レーザ加工位置からのスパッタが外部へ飛散することや、レーザ加工位置からのレーザ光の反射光が外部へ漏出することを防止することができるものの、例えばワークとの干渉によって前記保護板が損傷したり、スパッタの飛散やレーザ光の反射光の照射によって保護板が損傷すると、この損傷部分からスパッタが外部へ飛散したり、反射光が漏出することがある。

そこで、本実施形態においては、前記レーザ加工ヘッド１１がＹ軸方向に移動する移動領域（レーザ加工領域）のＸ軸方向の両側であって、前記ワークテーブル７の上面と前記上部フレーム５の下面との間の開口部１３に、昇降板１５（図３参照）が、例えば流体圧シリンダ等のごとき適宜の上下動用アクチュエータ１７によって上下動自在に備えられている。そして、前記昇降板１５の下部に可撓性の外側の遮光カバー１９が止めねじなどの適宜の固定具（図示省略）によって着脱交換可能に備えられている。

また、前記レーザ加工ヘッド１１の下部には一般的なレーザ加工ヘッドと同様にノズルが備えられており、このノズルの周囲には、レーザ加工位置からのスパッタの飛散及びレーザ加工位置からのレーザ光の一部の反射光が外部へ漏出することを防止するための可撓性の内側の遮光カバー２１（図３参照）が、固定具によって着脱交換可能に備えられている。

既に理解されるように、本実施形態においては、外側の遮光カバー１９と内側の遮光カバー２１とを備えることにより、遮光カバーを複重に備えているものである。そして、ワークＷのレーザ切断加工を行うときには、前記外側の遮光カバー１９は下降されてワークＷの上面に接触した状態にあり、また内側の遮光カバー２１もワークＷの上面に接触した状態にあるものである。

ワークＷのレーザ加工時に、ワークＷのレーザ加工位置から飛散するスパッタや、レーザ加工位置から反射されるレーザ光の反射光は、内側の遮光カバー２１によって殆ど外部への漏出が防止されるものである。そして、内側の遮光カバー２１の一部に損傷が生じ、この損傷部分からスパッタが外部へ漏出するような場合、外側の遮光カバー１９は内側の遮光カバー２１から比較的遠く離れているので、スパッタによる外側の遮光カバー１９の損傷を抑制することができるものである。したがって、外側の遮光カバー１９は、内側の遮光カバー２１における損傷部分を透過した、レーザ光の反射光によって損傷を受けることがある。

ところで、内外の前記遮光カバー２１，１９は、可撓性樹脂板（樹脂シート）等から構成してあって、図４に示すように、前記レーザ加工ヘッド１１、前記昇降板１５に対する適宜の取付部２３を上部に備えた構成である。そして、この取付部２３の下側には、下端縁に至る複数のスリット２５が形成してある。換言すれば、前記遮光カバー１９，２１における下部側は複数のスリット２５によって複数の区画領域２７に区画してある。そして、前記各遮光カバー１９，２１には、当該遮光カバー１９，２１に損傷を生じたときに、電気的又は光学的に損傷を検出するための損傷検出手段２９が備えられている。

すなわち、前記遮光カバー１９，２１には、損傷検出手段２９の１例としての導線又は光ファイバーが備えられている。したがって、前記導線又は光ファイバーがスパッタやレーザ光の反射光によって損傷を受けると、前記遮光カバー１９，２１の一部に損傷を生じたものとして、電気的又は光学的に検出することができるものである。なお、前記導線又は光ファイバーは、図４に示すように、全区画領域２７に亘って連続して比較的密に備えられている。

上記構成により、内外の遮光カバー２１，１９がワークＷとの擦れあいによる損傷や、レーザ加工位置からのスパッタの飛散やレーザ加工位置からのレーザ光の反射光によって前記各遮光カバー１９，２１の一部が損傷されると、この損傷を電気的又は光学的に検出することができるものである。このように、各遮光カバー１９，２１の損傷を電気的又は光学的に検出したときに、前記レーザ加工機１の動作を制御するためのＮＣ装置などのごとき制御装置３１が備えられている。なお、上記制御装置３１の構成について説明するに、理解を容易にするために、前記各遮光カバー１９，２１には導線が備えられており、電気的に検出するものとして説明する。

前記各遮光カバー１９，２１には接続端子３３Ａ，３３Ｂが備えられており、各接続端子３３Ａ，３３Ｂは前記制御装置３１にそれぞれ接続してある。

前記制御装置３１は、前述したように、前記遮光カバー１９，２１の一部の損傷（破損）を検出したときに、レーザ加工機１の動作を制御するもので、当該制御装置３１は、内側の遮光カバー２１の損傷（導線の断線）を検出する内側断線検出手段（内側損傷検出手段）３５を備えると共に、外側の遮光カバー１９の導線の断線（損傷）を検出する外側断線検出手段（外側損傷検出手段）３７を備えている。

そして、前記内側断線検出手段３５が内側遮光カバー２１の損傷を検出したときに、例えば警告処理等のワーニング処理を行うワーニング処理手段３９が前記制御装置３１に備えられていると共に、内側遮光カバー２１が損傷したことを表示する表示手段４１が接続して備えられている。さらに、前記制御装置３１には、レーザ加工機１の停止を行う停止処理手段４３が備えられている。この停止処理手段４３は、前記内側断線検出手段３５及び外側断線検出手段３７が共に断線（損傷）を検出したときに、前記レーザ加工機１の動作を停止する処理を行うものである。

以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態によれば、レーザ加工機におけるレーザ加工位置（レーザ加工領域）からレーザ光が外部へ漏出することを防止する遮光カバーは内側と外側の二重に設けられており、内側の遮光カバー２１が損傷したことを検出したときには、ワーニング処理を行うものである。したがって、内側の遮光カバー２１のみが損傷したときには、直ちにレーザ加工機１の動作を停止する必要はなく、レーザ加工を継続することができるものである。そして、レーザ加工の終了後に、内側遮光カバー２１の交換を行えば元の安全な状態に復帰されるものである。よって、レーザ加工の能率向上を図ることができると共に、スパッタやレーザ光の反射光が外部へ漏出することを防止しての安全性の向上を図ることができるものである。

なお、本発明は、前述したごとき実施形態のみに限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能なものである。すなわち、前記実施形態においては、内外の遮光カバー２１，１９を備えることによって遮光カバーを二重に備え、内外の遮光カバー２１，１９にそれぞれ導線又は光ファイバーを備えた場合について例示した。しかし、二重に限ることなく三重以上にすることも可能である。この場合、複重の遮光カバーを互に接触した状態であっても、適宜に離隔した状態であってもよいものである。

また、前記説明においては、内外の遮光カバー２１，１９にそれぞれ導線又は光ファイバーを備えた場合について説明した。しかし、内外の遮光カバー２１，１９の適宜一方の遮光カバーに導線等を複数列に備え、１本の導線が断線したことを検出したときには小さな損傷が生じたものとしてワーニング処理を行い、複数本の導線が断線したことを検出したときには、大きな損傷が生じたものとして停止処理を行うことも可能である。

また、前記遮光カバー２１を、例えばノズルを囲繞するように円形状、又は図５に示すように多角形状に形成した場合に、遮光カバー２１を、領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの複数に分割して備え、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ毎に遮光カバーの損傷を検出することも可能である。この場合は、損傷を生じた領域の遮光カバーのみを交換すればよいものである。なお、前記外側の遮光カバー１９の場合には長手方向に複数に分割することになるものである。

また、遮光カバーを複重に備える構成としては、例えば図６に示すように、レーザ加工ヘッド１１に、内側の遮光カバー２１，１９を適宜に接触又は近接して備えることも可能である。

また、レーザ加工機の構成としては、前述のごとき構成のレーザ加工機に限ることなく、レーザ加工ヘッド１１に対してワークＷがＸ，Ｙ軸方向へ移動する形式のレーザ加工機や、ワークＷに対してレーザ加工ヘッド１１がＸ，Ｙ軸方向へ移動する形式のレーザ加工機にも実施可能なものである。

１ レーザ加工機
１１ レーザ加工ヘッド
１３ 開口部
１５ 昇降板
１９ 外側遮光カバー
２１ 内側遮光カバー
２５ スリット
２９ 損傷検出手段（導線、光ファイバー）
３１ 制御装置
３３Ａ，３３Ｂ 接続端子
３５ 内側断線検出手段（内側損傷検出手段）
３７ 外側断線検出手段（外側損傷検出手段）
３９ ワーニング処理手段
４１ 表示手段
４３ 停止処理手段

Claims (7)

1. ワークに対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機であって、レーザ加工位置からレーザ光が外部へ漏出することを防止するための遮光カバーを複重に備え、前記遮光カバーにおける内側の遮光カバー又は外側の遮光カバーの少なくとも一方の遮光カバーに、当該遮光カバーに損傷が生じたことを電気的又は光学的に検出するための損傷検出手段を備えていることを特徴とするレーザ加工機。
2. 請求項１に記載のレーザ加工機において、内側の遮光カバーは、前記レーザ加工ヘッドによるレーザ加工位置を囲繞して前記レーザ加工ヘッドに備えられており、外側の遮光カバーは、前記レーザ加工ヘッドによるレーザ加工領域の開口部に備えられていることを特徴とするレーザ加工機。
3. 請求項２に記載のレーザ加工機において、外側の遮光カバーは上下動可能に備えられていることを特徴とするレーザ加工機。
4. 請求項１、２又は３に記載のレーザ加工機において、前記内側の遮光カバー及び外側の遮光カバーにそれぞれ損傷検出手段を備え、内側の前記遮光カバーにおける損傷を検出したときにはワーニング処理を行い、外側の遮光カバーの損傷を検出したときにはレーザ加工機の停止処理を行うための制御装置を備えていることを特徴とするレーザ加工機。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ加工機において、前記遮光カバーは複数に分割してあることを特徴とするレーザ加工機。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のレーザ加工機において、内外の遮光カバーには、それぞれスリットが形成してあり、各スリットによって区画された領域に亘って導線又は光ファイバーを備えていることを特徴とするレーザ加工機。
7. ワークに対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機であって、レーザ加工位置からのレーザ光の反射光が外部へ漏出することを防止するための可撓性の遮光カバーを、前記レーザ加工ヘッドに備えたノズルの周囲に備え、前記遮光カバーにはスリットが形成してあり、当該遮光カバーの損傷を電気的又は光学的に検出するために、前記各スリットによって区画された領域に亘って導線又は光ファイバーを備えていることを特徴とするレーザ加工機。