JP2020093284A - レーザ加工用のテーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テーブル装置の構成の複雑化及び製造コストの増大を抑えつつ、テーブル装置によるワークの支持状態を十分に安定させて、レーザ加工の加工精度の高めること。【解決手段】テーブル本体２４の内側には、ワークＷを支持するための複数の支持板３４がスリット列ＳＧの複数のスリット３２に挿入した状態で設けられており、複数の支持板３４は、長さ方向に沿って間隔を置いて配置されている。各支持板３４の上縁部には、ワークＷの裏面に接触する複数の突起３６が長さ方向に沿って形成されている。全てのスリット３２は、鉛直方向に対して傾斜した複数の第１傾斜スリット３２Ａと、第１傾斜スリット３２Ａの傾斜方向と反対方向に同じ角度だけ鉛直方向に対して傾斜した複数の第２傾斜スリット３２Ｂを含んでいる。【選択図】図３

Description

本発明は、ワークに対してレーザ加工を行う際に用いられかつワークを支持するテーブル装置に関する。

現在、広く普及している一般的なレーザ加工用のテーブル装置の構成について簡単に説明すると、次のようになる。

容器状のテーブル本体の内側には、長さ方向に延びた複数の取付板が幅方向に沿って間隔を置いて設けられている。各取付板の上縁部には、多数のスリットが長さ方向に沿って間隔を置いて形成されており、各スリットは、鉛直方向に対して平行である。多数の取付板は、幅方向に並んだ複数のスリットからなるスリット列を多数有しており、多数のスリット列は、長さ方向に間隔を置いて配置されている。

テーブル本体の内側には、ワークを支持するための多数の支持板（スキッド）がスリット列の複数のスリットに挿入した状態で設けられており、多数の支持板は、長さ方向に沿って間隔を置いて配置されている。各支持板は、幅方向に延びており、各支持板の上縁部には、ワークの裏面に接触する山型状の多数の突起が長さ方向に沿って形成されている。ここで、支持板を取付板のスリットに確実に挿入させるため、取付板のスリットの幅は、支持板の板厚よりも大きく設定されている。取付板のスリットの幅と支持板の板厚との差（クリアランス量）は、例えば１．０ｍｍ〜１．５ｍｍになっている。

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１に示すものがある。

特開２００１−１７０７９０号公報

ところで、前述のように、取付板のスリットの幅は支持板の板厚よりも大きく設定されており、加工ヘッドから噴射されるアシストガスの圧力、又はテーブル装置の加減速による慣性力等の外力によって支持板が振動することがある。このような場合には、テーブル装置によるワークの支持状態が不安定になって、レーザ加工の加工精度の低下を招く。

そのため、先行技術に係るテーブル装置（特許文献１に記載のテーブル装置）においては、次のような構成を採っている。即ち、先行技術に係るテーブル装置における複数の取付板は、複数の第１取付板と、長さ方向に沿って第１取付板と交互に配置されかつ長さ方向に移動可能な複数の第２取付板とからなる。また、先行技術に係るテーブル装置は、複数の第２取付板を長さ方向へ移動させるクランク等の駆動手段を備えている。これにより、支持板を幅方向に沿って屈曲させて、支持板の支持剛性を高めることができ、外力による支持板の振動を抑えて、テーブル装置によるワークの支持状態を安定させることができる。

しかしながら、先行技術に係るテーブル装置においては、複数の取付板のうちのいずれかを長さ方向へ移動可能に構成して、クランク等の駆動手段を備える必要があり、大幅な設計変更が必要になる。そのため、テーブル装置の構成の複雑化する共に、テーブル装置の製造コストが増大する。

なお、先行技術に係るテーブル装置の構成を採ることなく、支持板の板厚を厚くして、支持板の支持剛性を高くすることも考えられるが、そうすると、支持板の重量が増大して、支持板の取付作業の作業性の低下が懸念される。

つまり、テーブル装置の構成の複雑化及び製造コストの増大を抑えつつ、テーブル装置によるワークの支持状態を安定させて、レーザ加工の加工精度の高めることは容易でないという問題がある。

そこで、本発明は、大幅な設計変更をすることなく、支持板の支持剛性を高めて、種々の方向からの外力による支持板の振動を抑えることができる、新規な構成のレーザ加工用のテーブル装置を提供することを課題とする。

本発明の実施態様に係るレーザ加工用のテーブル装置は、ワークを載置するテーブル本体（テーブルフレーム）の内側に、水平方向の一方向に沿って間隔を置いて設けられ、前記一方向と直交する水平方向の他方向に延び、上縁部に複数のスリットが前記他方向に沿って間隔を置いて形成され、前記一方向に並んだ複数の前記スリットからなるスリット列（スリット群）を複数有した複数の取付板と、 前記テーブル本体の内側に前記スリット列の複数の前記スリットに挿入した状態で前記他方向に沿って間隔を置いて設けられ、前記一方向に延び、ワークを支持するための複数の支持板と、を備えている。全ての前記スリットは、鉛直方向に対して傾斜した複数の第１傾斜スリットと、前記第１傾斜スリットの傾斜方向と反対方向に同じ角度だけ鉛直方向に対して傾斜した複数の第２傾斜スリットとを含んでいる。

本発明の実施態様では、各取付板における複数の前記スリットは、複数の前記第１傾斜スリットと複数の前記第２傾斜スリットとを含んでもよい。この場合に、各取付板における複数の前記スリットは、複数の前記第１傾斜スリットと、前記他方向に沿って前記第１傾斜スリットと交互に配置された複数の前記第２傾斜スリットとからなってもよい。また、本発明の実施態様では、各スリット列の複数の前記スリットは、鉛直方向に対して同じ方向に傾斜した複数の前記第１傾斜スリット又は複数の前記第２傾斜スリットのいずれかであってもよい。更に、いずれかの前記スリット列の複数の前記スリットは、鉛直方向に対して互いに反対方向に傾斜した前記第１傾斜スリット及び前記第２傾斜スリットを含んでもよい。

本発明の実施態様によると、前述のように、全ての前記スリットは、鉛直方向に対して傾斜した複数の前記第１傾斜スリットと、前記第１傾斜スリットの傾斜方向と反対方向に同じ角度だけ鉛直方向に対して傾斜した複数の前記第２傾斜スリットとを含んでいる。そのため、前記支持板の下縁部の２つの角部が前記取付板の前記スリットの底面と内側面にそれぞれ接触するか、又は前記支持板の側面が前記取付板の前記スリットの内側面に接触する。また、鉛直方向に対して一方側に傾斜した前記支持板と、鉛直方向に対して他方側に傾斜した前記支持板を混在させるか、又は複数の前記支持板を幅方向に沿って屈曲させることができる。そのため、前記テーブル装置の大幅な設計変更をすることなく、前記支持板の支持剛性を高めて、種々の方向からの外力による前記支持板の振動を抑えることができる。

本発明によれば、前記レーザ加工用のテーブル装置の構成の複雑化及び製造コストの増大を抑えつつ、前記レーザ加工用のテーブル装置によるワークの支持状態を安定させて、レーザ加工の加工精度の高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るレーザ加工機の模式的な斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係るレーザ加工用のテーブル装置の模式的な平面図である。 図３は、図２におけるIII-III線に沿った拡大断面図である。 図４は、図２におけるIV-IV線に沿った拡大端面図である。 図５は、本発明の実施形態に係るレーザ加工用のテーブル装置の模式的な平面図であり、多数の支持板を省略した様子を示している。 図６（ａ）（ｂ）は、図４におけるVIの拡大図である。図６（ａ）は、支持板の下縁部の２つの角部が取付板のスリットの底面と内側面にそれぞれ接触した様子を示している。図６（ｂ）は、支持板の側面が取付板のスリットの内側面に接触した様子を示している。 図７は、取付板における第１傾斜スリット及び第２傾斜スリットの他の配置態様を示す図である。 図８は、本発明の実施形態の変形例に係るレーザ加工用のテーブル装置の模式的な平面図である。 図９は、本発明の実施形態の変形例に係るレーザ加工用のテーブル装置の模式的な平面図であり、多数の支持板を省略した様子を示している。

本発明の実施形態（変形例を含む）について図１から図８を参照して説明する。

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられる」とは、直接的に設けられることの他に、別部材を介して間接的に設けられることを含む意である。また、「長さ方向」とは、水平方向の一方向であって、本発明の実施形態では、レーザ加工用のテーブル装置の長手方向のことをいい、Ｘ軸方向、及び前後方向と同義である。「幅方向」とは、水平方向の他方向であって、本発明の実施形態では、レーザ加工用のテーブル装置の短手方向のことをいい、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向、及び左右方向と同義である。

図面中、「ＬＤ」は長さ方向、「ＷＤ」は幅方向、「ＦＦ」は前方向、「ＦＲ」は後方向、「Ｌ」は左方向、「Ｒ」は右方向、「Ｕ」は、上方向、「Ｄ」は、下方向をそれぞれ指している。

（本発明の実施形態）
図１に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ加工機１０は、レーザ光の照射によって板状のワーク（板金）Ｗに対してレーザ加工を行う加工機であり、レーザ光の光軸がＹ軸方向にのみ移動するタイプの加工機である。以下、本発明の実施形態に係るレーザ加工機１０の具体的な構成について説明する。

レーザ加工機１０は、Ｘ軸方向に延びたベッド（下部フレーム）１２と、ベッド１２のＸ軸方向の中央部を跨ぐように設けられた門型フレーム１４とを備えている。門型フレーム１４は、ベッド１２の中央部の左右両側に立設された一対の支柱１６と、一対の支柱１６の上部の間に連結するように設けられかつＹ軸方向に延びた上部フレーム１８とを有している。

ベッド１２には、ワークＷを支持するテーブル装置２０がＸ軸方向へ移動可能に設けられている。テーブル装置２０は、ベッド１２の適宜位置に設けられたＸ軸モータ（図示省略）の駆動によりＸ軸方向へ移動する。また、テーブル装置２０の適宜位置には、ワークＷの端部を把持する複数のクランパ（図示省略）が設けられている。

上部フレーム１８には、ワークＷに向かって上方向からレーザ光を照射する加工ヘッド２２がＹ軸方向へ移動可能に設けられている。加工ヘッド２２は、上部フレーム１８の適宜位置に設けられたＹ軸モータ（図示省略）の駆動によりＹ軸方向へ移動する。加工ヘッド２２は、レーザ光を発振するレーザ発振器（図示省略）に光学的に接続されている。なお、テーブル装置２０の構成の詳細は、後述する。

前述の構成により、複数のクランパによってワークＷの端部を把持した状態で、Ｘ軸モータの駆動によりテーブル装置２０をＸ軸方向へ移動させると共に、Ｙ軸モータの駆動により加工ヘッド２２をＹ軸方向へ移動させる。すると、加工ヘッド２２をＸ軸方向及びＹ軸方向にワークＷに対して相対的に位置決めすることができる。そして、加工ヘッド２２の相対的な位置決めを行いつつ、加工ヘッド２２からワークＷに向かってアシストガスを噴射しながらレーザ光を照射することで、ワークＷに対して所望のレーザ加工を行うことができる。

続いて、テーブル装置（レーザ加工用のテーブル装置）２０の構成の詳細について説明する。

図１から図３に示すように、テーブル装置２０は、前述のように、ワークＷに対してレーザ加工を行う際に用いられかつワークＷを支持する装置である。テーブル装置２０は、ベッド１２にＸ軸方向へ移動可能に設けられた容器状（枠状を含む）のテーブル本体（テーブルフレーム）２４を備えている。テーブル本体２４は、前述のように、Ｘ軸モータの駆動によりＸ軸方向へ移動する。テーブル本体２４は、長さ方向（Ｘ軸方向）に延びており、テーブル本体２４の平面視形状は、矩形状に形成されている。テーブル本体２４は、その左右両側の内壁部に、長さ方向に延びたインナー部材２６をそれぞれ有している。各インナー部材２６の上部には、多数（複数）のスリット２８が長さ方向に沿って間隔を置いて形成されている。

ワークＷを載置するテーブル本体２４の内側には、長さ方向に延びた複数（本発明の実施形態では、例えば４つ）の取付板３０が幅方向に沿って間隔を置いて設けられている。各取付板３０の両端部は、テーブル本体２４の前後両側の内壁部にそれぞれ固定されている。また、各取付板３０の上縁部には、多数（複数）のスリット３２が長さ方向に沿って間隔を置いて形成されている。複数の取付板３０は、幅方向に並んだ複数のスリット３２からなるスリット列ＳＧを多数（複数）備えており、多数のスリット列ＳＧは、長さ方向に沿って間隔を置いて配置されている。

テーブル本体２４の内側には、ワークＷを支持するための多数（複数）の支持板３４がスリット列ＳＧの複数のスリット３２に挿入した状態で設けられており、多数の支持板３４は、長さ方向に沿って間隔を置いて配置されている。各支持板３４は、幅方向に延びており、各支持板３４の両端部は、スリット２８に挿入した状態でインナー部材２６にそれぞれ固定されている。また、各支持板３４の上縁部には、ワークＷの裏面に接触する山型形状の多数（複数）の突起３６が長さ方向に沿って連続して形成されている。なお、多数の突起３６を長さ方向に沿って連続して形成する代わりに、長さ方向に沿って間隔を置いて形成してもよい。

図３から図６（ａ）（ｂ）に示すように、各取付板３０における多数のスリット３２は、鉛直方向に対して傾斜した多数の第１傾斜スリット３２Ａと、長さ方向に沿って第１傾斜スリット３２Ａと交互に配置されかつ鉛直方向に対して傾斜した多数の第２傾斜スリット３２Ｂとからなる。第２傾斜スリット３２Ｂは、第１傾斜スリット３２Ａの傾斜方向と反対方向に同じ角度だけ傾斜しており、第１傾斜スリット３２Ａと同じ深さを有している。換言すれば、全てのスリット３２は、多数の第２傾斜スリット３２Ｂと多数の第２傾斜スリット３２Ｂを混在した状態で含んでいる。また、各スリット列ＳＧの複数のスリット３２は、鉛直方向に対して同じ方向に傾斜した複数の第１傾斜スリット３２Ａ又は複数の第２傾斜スリット３２Ｂのいずれかである。換言すれば、各スリット列ＳＧの複数のスリット３２は、鉛直方向に対して互いに反対方向に傾斜した第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂを一緒に含まない。

図６（ａ）（ｂ）に示すように、第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂの傾斜角θは、１度〜１０度、好ましくは、２〜５度に設定されている。第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂの傾斜角θを１度以上にしたのは、１度未満であると、支持板３４の下縁部の２つの角部３４ｃが支持板３４の自重によって取付板３０のスリット３２の底面３２ｕと内側面３２ｐにそれぞれ接触することが困難になるからである。第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂの傾斜角θを１０度以下に設定したのは、１０度を超えると、支持板３４の支持剛性が低下するおそれがあるからである。

第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂの底面３２ｕは、水平方向に平行に形成されている。なお、第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂの底面３２ｕを内側面３２ｐに対して直交するように形成してもよい。

各取付板３０における第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂを長さ方向に沿って１個ずつ交互に配置する代わりに、図７に示すように、長さ方向に沿って複数個（例えば２個）ずつ交互に配置してもよい。換言すれば、支持板３４がその傾斜方向を長さ方向に沿って１枚ずつ交互に変える代わりに、図７に示すように、長さ方向に沿って複数枚ずつ交互に変えてもよい。

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

前述のように、各取付板３０における多数のスリット３２は、鉛直方向に対して傾斜した多数の第１傾斜スリット３２Ａと、長さ方向に沿って第１傾斜スリット３２Ａと交互に配置されかつ鉛直方向に対して傾斜した多数の第２傾斜スリット３２Ｂとからなる。第２傾斜スリット３２Ｂは、第１傾斜スリット３２Ａと反対方向に同じ角度だけ傾斜しており、第１傾斜スリット３２Ａと同じ深さを有している。各スリット列ＳＧの複数のスリット３２は、鉛直方向に対して同じ方向に傾斜した複数の第１傾斜スリット３２Ａ又は複数の第２傾斜スリット３２Ｂのいずれかである。

そのため、支持板３４の下縁部の２つの角部３４ｃが支持板３４の自重によって取付板３０のスリット３２の底面３２ｕと内側面３２ｐにそれぞれ接触するか（図６（ａ）参照）、支持板３４の側面３４ｐが支持板３４の自重によって取付板３０のスリット３２の内側面３２ｐに接触する（図６（ｂ）参照）。更に、テーブル装置２０の支持板３４上にワークＷを載置すると、ワークＷの自重によって、支持板３４の下縁部の２つの角部３４ｃが取付板３０のスリット３２の底面３２ｕと内側面３２ｐにそれぞれ押し付けられるか、支持板３４の側面３４ｐが取付板３０のスリット３２の内側面３２ｐに押し付けられる。また、鉛直方向に対して一方側（長さ方向の前側）に傾斜した支持板３４と、鉛直方向に対して他方側（長さ方向の後側）に傾斜した支持板３４を長さ方向に沿って１枚ずつ又は複数枚ずつ交互に混在させる。換言すれば、支持板３４は、その傾斜方向を長さ方向に沿って１枚ずつ又は複数枚ずつ交互に変えている。

従って、本発明の実施形態によると、テーブル装置２０の大幅な設計変更をすることなく、支持板３４の支持剛性を高めて、種々の方向からの外力による支持板３４の振動を抑えることができる。換言すれば、支持板３４の長さ方向の後側、前側への移動を打ち消すように作用することで、支持板３４の振動を十分に抑えて、ワークＷがテーブル装置２０に対して長さ方向に移動することを防止することができる。つまり、加工ヘッド２２から噴射されるアシストガスの圧力、又はテーブル装置２０の加減速による慣性力等の外力によって支持板が振動することを十分に防止することができる。

また、本発明の実施形態によると、支持板の支持剛性を高くするために、支持板３４の板厚を厚くする必要がない。

よって、本発明の実施形態によれば、テーブル装置２０の構成の複雑化及び製造コストの増大を抑えつつ、テーブル装置２０によるワークの支持状態を十分に安定させて、レーザ加工の加工精度の高めることができる。

また、本発明の実施形態によれば、支持板３４の重量の増大を抑えて、支持板３４の取付作業の作業性の低下を防止することができる。

（本発明の実施形態の変形例）
本発明の実施形態の変形例について図１、図８、及び図９を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態の変形例においては、レーザ加工機１０は、テーブル装置２０に代えて、ワークＷを支持するテーブル装置２０Ａを備えている。また、本発明の実施形態の変形例に係るテーブル装置（レーザ加工用のテーブル装置）２０Ａは、テーブル装置２０と同様の構成を有している。そして、テーブル装置２０Ａの構成のうち、テーブル装置２０と異なる構成について説明する。なお、テーブル装置２０Ａにおける複数の構成要素のうち、テーブル装置２０における構成要素と対応するものについては、図面中に同一符号を付してある。

図８及び図９に示すように、本発明の実施形態の変形例においては、各スリット列ＳＧの複数のスリット３２は、鉛直方向に対して互いに反対方向に傾斜した第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂを幅方向に沿って交互に含んでいる。なお、いずれか複数のスリット列ＳＧの複数のスリット３２のみが第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂを幅方向に沿って交互に含むようにしてもよい。

続いて、本発明の実施形態の変形例の作用及び効果について説明する。

前述のように、各スリット列ＳＧの複数のスリット３２は第１傾斜スリット３２Ａ及び第２傾斜スリット３２Ｂを幅方向に沿って交互に含んでいる。そのため、多数の支持板３４を幅方向に沿って屈曲させることができる。これにより、テーブル装置２０の大幅な設計変更をすることなく、支持板３４の支持剛性を高めて、種々の方向からの外力による支持板３４の振動を抑えることができる。

従って、本発明の実施形態の変形例においても、前述の本発明の実施形態と同様の効果を奏する。

なお、本発明は、前述の実施形態及びその変形例の説明に限るものでなく、次のように種々の態様で実施可能である。

全てのスリット３２が多数の第２傾斜スリット３２Ｂと多数の第２傾斜スリット３２Ｂを混在した状態で含んでいれば、いずれかのスリット３２を鉛直方向に対して平行にしてもよい。また、レーザ加工機１０をレーザ光の光軸がＸ軸方向とＹ軸方向に移動するタイプ又はレーザ光の光軸が移動しないタイプに変更してもよい。更に、テーブル装置２０（２０Ａ）をベッド１２に対して搬入出可能に構成してもよい。

そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。

１０ レーザ加工機
１２ ベッド
１４ 門型フレーム
１６ 支柱
１８ 上部フレーム
２０ テーブル装置（レーザ加工用のテーブル装置）
２２ 加工ヘッド
２４ テーブル本体（テーブルフレーム）
２６ インナー部材
２８ スリット
３０ 取付板
３２ スリット
３２Ａ 第１傾斜スリット
３２Ｂ 第２傾斜スリット
３２ｐ 内側面
３２ｕ 底面
３４ 支持板
３４ｃ 角部
３４ｐ 側面
３６ 突起
ＳＧ スリット列
２０Ａ テーブル装置
Ｗ ワーク（板金）

Claims (5)

1. ワークを載置するテーブル本体の内側に、水平方向の一方向に沿って間隔を置いて設けられ、前記一方向と直交する水平方向の他方向に延び、上縁部に複数のスリットが前記他方向に沿って間隔を置いて形成され、前記一方向に並んだ複数の前記スリットからなるスリット列を複数有した複数の取付板と、
   前記テーブル本体の内側に前記スリット列の複数の前記スリットに挿入した状態で前記他方向に沿って間隔を置いて設けられ、前記一方向に延び、ワークを支持するための複数の支持板と、を備え、
   全ての前記スリットは、鉛直方向に対して傾斜した複数の第１傾斜スリットと、前記第１傾斜スリットの傾斜方向と反対方向に同じ角度だけ鉛直方向に対して傾斜した複数の第２傾斜スリットとを含むことを特徴とするレーザ加工用のテーブル装置。
2. 各取付板における複数の前記スリットは、複数の前記第１傾斜スリットと複数の前記第２傾斜スリットとを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工用のテーブル装置。
3. 各取付板における複数の前記スリットは、複数の前記第１傾斜スリットと、前記他方向に沿って前記第１傾斜スリットと交互に配置された複数の前記第２傾斜スリットとからなることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工用のテーブル装置。
4. 各スリット列の複数の前記スリットは、鉛直方向に対して同じ方向に傾斜した複数の前記第１傾斜スリット又は複数の前記第２傾斜スリットのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のレーザ加工用のテーブル装置。
5. いずれかの前記スリット列の複数の前記スリットは、鉛直方向に対して互いに反対方向に傾斜した前記第１傾斜スリット及び前記第２傾斜スリットを含むことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のレーザ加工用のテーブル装置。

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