JP2790882B2 - レーザ加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、新規なレーザ加工機に関する。

（従来の技術） 従来のレーザ加工機における駆動方式としては、上下
動可能な加工ヘッドをＸ軸、Ｙ軸の平面に固定し、ワー
クをＸ軸、Ｙ軸方向に移動せしめるワーク移動タイプ
と、ワークテーブルをＸ軸、Ｙ軸方向に移動せしめるワ
ークテーブル移動タイプが知られている。また、ワーク
を支持したワークテーブルを固定し、上下動可能な加工
ヘッドをＸ軸、Ｙ軸方向へ移動せしめる３軸光軸移動タ
イプと、ワークテーブルをＸ軸方向へ移動せしめると共
に上下動可能な加工ヘッドをＹ軸方向へ移動せしめる１
軸ワーク、２軸光軸移動タイプとが知られている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した従来技術のうち、３軸光軸移動タ
イプのレーザ加工機ではワークテーブルのサイズが最大
加工のワークサイズで済むため、省スペースに富むと共
に、高速性、ワーク傷なしといった優位点を持ち合せて
いる。しかしながら、ワークテーブル上の切断位置によ
りレーザ発振器から加工ヘッドまでの距離が異なるた
め、レーザビーム径、ビームモードが異なるから、均一
な切断品質を得ることが難かしい。

すなわち、レーザ発振器から加工ヘッドまでの距離
は、例えば最も近い場所と最も遠い場所では約5mも異な
っている。このため、レーザビームを集光レンズで絞っ
た後のスポット径は、集光レンズに入るレーザビーム径
の関数で表わされるので、レーザビーム径が異なること
は、切断巾が異なることになるのである。また、ビーム
モードも前記距離によって変化するため、場所によって
は切れ味が変化したり、あるいは切れなかったりすると
いう問題がある。

前記１軸ワーク、２軸光軸移動タイプのレーザ加工機
は、３軸光軸移動タイプのレーザ加工機につぐ省スペー
スを図ったレーザ加工機であるが、移動するワークテー
ブルの重量が重いために高速性が失なわれてしまうとい
う問題がある。

さらに、ワーク移動タイプ、ワークテーブル移動タイ
プのレーザ加工機は最もスペースを必要とすると共にワ
ークに傷を付けたりするという問題があった。

この発明の目的は、上記問題点を改善するため、３軸
光軸移動タイプの高速性、ワーク傷なしの特徴をいか
し、光軸移動範囲をできるだけ小さくし、かつ加工範囲
を拡大すると共に省スペース化を図ったレーザ加工機を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、Ｘ軸、
Ｙ軸方向へ移動自在の加工ヘッドの下方位置に、ワーク
を支持するワークテーブルをＸ軸方向へ移動可能に設け
てなるレーザ加工機において、前記加工ヘッドのＹ軸方
向への移動範囲と前記ワークテーブルのＹ軸方向の幅と
をほぼ等しく設け、前記加工ヘッドのＸ軸方向への移動
範囲よりも長大なワークを支持すべく前記ワークテーブ
ルのＸ軸方向の長さを、前記加工ヘッドのＸ軸方向への
移動範囲より大きく設け、かつ前記ワークテーブルの全
領域を前記加工ヘッドのＸ軸、Ｙ軸方向への移動範囲内
に位置決め可能に設けてある。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図を参照するに、レーザ加工機１は矩形状のベー
ス３と、このベース３に跨って立設された門型形状のフ
レーム5A,5Bなどで構成されている。前記ベース３上に
はベース３の長手方向であるＸ軸方向（第１図において
左右方向）へ互いに平行なガイドレール7A,7Bが延伸し
て敷設されている。

このガイドレール7A,7Bには図示省略の案内部材を介
して例えば上部を開口した箱形状のワークテーブル９が
設けられている。このワークテーブル９には適宜な間隔
で先端が劣った針状あるいはスラスト状のワーク支持部
材11が複数植設されている。

前記ワークテーブル９の大きさは、加工すべき最大加
工サイズ例えばLX2LからなるワークＷをワーク支持部材
11上に支持させる大きさとなっている。ワークテーブル
９のほぼ中央部における下部にはナット部材13が設けら
れており、このナット部材13にはＸ軸方向へ延伸したボ
ールねじ15が螺合されている。

ボールねじ15の一端は前記ベース３の右端部に取付け
られた軸受17に回動自在に支承されている。また、前記
ベース３の左端部にはモータベース19が取付けられてお
り、このモータベース19上にはサーボモータのごとき駆
動モータ21が設けられている。この駆動モータ21には前
記ボールねじ15の他端が連動連結されている。

上記構成により、駆動モータ21を駆動させると、ボー
ルねじ15が回転し、ナット部材13を介してワークテーブ
ル９がＸ軸方向へガイドレール7A,7Bに案内されて、例
えば最大距離Ｌだけ移動されることになる。

前記門型形状のフレーム5Aは前記ワーク支持部材11上
に支持されたワークＷが左端に位置している状態の右端
側に立設されていると共に、門型形状のフレーム5Bはワ
ーク支持部材11上に支持されたワークＷが左端に位置し
ている状態のワークＷの長さ2Lの約半分程度の所に立設
されている。

この門型形状のフレーム5A,5Bにおける上部フレーム2
3Aと23B上にはＹ軸キャレッジ25がＹ軸方向（第１図に
おいて上下方向）へ図示省略の駆動モータによって移動
自在に設けられている。

このＹ軸キャレッジ25上にはＸ軸キャレッジ27がＸ軸
方向へ図示省略の駆動モータによって移動自在に設けら
れている。このＸ軸キャレッジ27内には第２図に示され
ているように、ベンドミラー29を備えていると共に、Ｚ
軸キャレッジ31がＺ軸方向（第２図において上下方向）
へ図示省略の駆動モータによって移動自在に設けられて
いる。

Ｚ軸キャレッジ31の下部には加工ヘッド33が設けられ
ており、この加工ヘッド33にはレーザビームLBを集光す
る集光レンズ35と、レーザビームLBをワークＷへ向けて
照射するノズル37とが備えられている。このノズル37は
加工ヘッド33の下部先端に着脱自在に取付けられてい
る。

上記構成により、Ｙ軸キャリッジ25をＹ軸方向へ、Ｘ
軸キャリッジ27をＸ軸方向へ、およびＺ軸キャリッジ31
をＺ軸方向へ移動せしめることにより、加工ヘッド33が
Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向へ移動されることになる。し
たがって、加工ヘッド33はＸ−Ｙ平面において自由自在
に移動し、加工ヘッド33による最大加工領域は、ワーク
Ｗの大きさＬ×Ｌをレーザ加工できる範囲内である。

前記Ｙ軸キャレッジ25の右端内にはベンドミラー39が
備えられている。また、前記フレーム5Aの第１図におい
て上側近傍における前記ベンドミラー39の高さと同じ高
さ位置にはコリーメータ41が設けられている。さらに、
コリーメータ43の第１図において上側近傍にはベンドミ
ラー43が設けられている。このベンドミラー43の第１図
において左側近傍にはレーザ発振器45が配置されてい
る。

上記構成により、レーザ発振器45で発振されたレーザ
ビームLBはベンドミラー43で折曲げられ、コリーメータ
41を経てベンドミラー39で折曲げられる。さらに、この
ベンドミラー39で折曲げられたレーザビームLBはベンド
ミラー29で折曲げられると共に、加工ヘッド33内の集光
レンズ35で集光される。この集光レンズ35で集光された
レーザビームLBは加工ヘッド33の下部先端に取付けられ
たノズル37からワークＷへ向けて照射され、ワークＷの
所望位置にレーザ加工が行なわれることになる。

第１図に示されているように、加工すべきワークＷの
大きさが例えばＬ×2Lの場合には、ワークＷをワークテ
ーブル11のワーク支持部材13上に支持させると共に、駆
動モータ21を駆動させてワークテーブル11を第１図に示
した状態に左側まで移動させる。すなわち、ワークＷの
右側半分がフレーム5Aと5Bとの間に位置決めされる。

次いで、加工ヘッド33のノズル37とワークＷとの距離
を、Ｚ軸キャリッジ31をＺ軸方向へ移動せしめて一定に
保持させてから、Ｘ軸、Ｙ軸方向へ移動せしめて所望位
置に位置決めする。この状態において、レーザ発振器45
で発振されたレーザビームLBをベンドミラー43、コリー
メータ41、ベンドミラー39,29を経て集光レンズ35で集
光し、さらに集光されたレーザビームLBをノズル37から
ワークＷへ向けて照射せしめることによりワークＷにレ
ーザ加工を行なわれる。

この要領によってワークＷの大きさＬ×Ｌの必要な箇
所にレーザ加工を行ない終了すると、駆動モータ21を駆
動させてボールねじ15、ナット部材13を介してワークテ
ーブル９を第１図において右側へ移動させることによ
り、ワークＷの左側半分をフレーム5Aと5Bとの間に位置
決めする。

次に、レーザ加工ヘッド33をＸ軸、Ｙ軸方向へ移動せ
しめると共にレーザビームLBを照射せしめることによっ
て、ワークＷの左側半分の必要な所要箇所にレーザ加工
が行なわれる。

このように、加工ヘッド33のＸ軸、Ｙ軸方向へ移動す
る距離をそれぞれＬとして、できるだけ光軸移動の範囲
を小さくしたので、高速性に富むと共にワーク傷なしの
製品を得ることができる。また、ワークＷの右側半分を
レーザ加工した後、ワークＷの左側半分をレーザ加工し
ている間に、切断完了した製品およびスクラップを取り
出すこともできる。さらに、ワークＷの大きさがＬ×Ｌ
のものを使用すれば、ワークテーブル９の右側半分でレ
ーザ加工中に左側半分ではレーザ加工完了後のワーク搬
出および次のワークＷの搬入を行なうことができる。

ワークＷの大きさをＬ×2Lとし、加工ヘッド33の移動
範囲をＬ×Ｌとしているから、ワークＷの加工範囲を1.
5倍まで拡大することができる。ワークテーブル９のＸ
軸方向における移動量は従来のワーク移動タイプ、ワー
クテーブル移動タイプと比べて約半分でよいからワーク
テーブル９の重量を小さく押えられるので、製作コスト
を低減させることができる。

なお、この発明は、前述した実施例に限定させること
なく、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で
実施し得るものである。本実施例では例えば加工ヘッド
33の移動範囲をＬ×Ｌとし、ワークＷの大きさをＬ×2
L、Ｌ×Ｌについて説明したが、ワークＷのＸ軸方向に
おける長さをＬ〜2Lの範囲のものでもよく、また2Lを越
えたものでもよい。なお、2Lを越えた長さのワークＷを
レーザ加工する場合には、ワークＷの長さに応じてベー
ス３、ワークテーブル９の長さを長くする必要がある。

さらに、ワークテーブル９をＸ軸方向のみに移動する
例で説明したが、Ｙ軸方向へ移動できるように機構を改
良し対応することも可能である。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要
するに本発明は、Ｘ軸、Ｙ軸方向へ移動自在の加工ヘッ
ド（33）の下方位置に、ワーク（Ｗ）を支持するワーク
テーブル（９）をＸ軸方向へ移動可能に設けてなるレー
ザ加工機において、前記加工ヘッド（33）のＹ軸方向へ
の移動範囲と前記ワークテーブル（９）のＹ軸方向の幅
とをほぼ等しく設け、前記加工ヘッド（33）のＸ軸方向
への移動範囲よりも長大なワーク（Ｗ）を支持すべく前
記ワークテーブル（９）のＸ軸方向の長さを、前記加工
ヘッド（33）のＸ軸方向への移動範囲より大きく設け、
かつ前記ワークテーブル（９）の全領域を前記加工ヘッ
ド（33）のＸ軸、Ｙ軸方向への移動範囲内に位置決め可
能に設けた構成である。

上記構成より明らかなように、本発明においては、加
工ヘッド33は所定の範囲においてＸ軸,Y軸方向へ移動自
在であり、加工すべきワークＷを支持するワークテーブ
ル９のＸ軸方向の長さは、加工ヘッド33のＸ軸方向への
移動範囲よりも大きく設けてあり、しかもワークテーブ
ル９の全領域は前記加工ヘッド33のX,Y軸方向への移動
範囲内に位置決め可能である。

したがって本発明によれば、加工ヘッド33のＸ軸方向
への移動範囲よりも長大なワークＷをワークテーブル９
上に載置してレーザ加工を行うとき、例えば上記ワーク
Ｗの中央部からＸ軸方向の一端側が加工ヘッド33の移動
範囲内に位置するように位置決めしてレーザ加工を行っ
た後、ワークテーブル９を移動してワークＷの他端側を
加工ヘッド33の移動範囲内に位置決めしてレーザ加工を
行うことにより、Ｘ軸方向に長大なワークＷのレーザ加
工を容易に行うことができるものである。

この際、加工ヘッド33のＸ軸、Ｙ軸方向への移動範囲
は所定の範囲であって、所定位置に配置されたレーザ発
振器45から加工ヘッド33に至る光路長が必要以上に長く
なることがなく精度維持が容易である。さらに、レーザ
発振器45は所定位置に配置してあって加工ヘッド33をＸ
軸、Ｙ軸方向へ移動する構成であることにより可動部の
軽量化を図ることもできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する一実施例のレーザ加工機の
平面図、第２図は第１図におけるII矢視からみた拡大図
である。 １……レーザ加工機、３……ベース 5A,5B……フレーム、９……ワークテーブル 11……ワーク支持部材、25……Ｙ軸キャレッジ 27……Ｘ軸キャレッジ、31……Ｚ軸キャレッジ 33……加工ヘッド、45……レーザ発振器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ軸、Ｙ軸方向へ移動自在の加工ヘッド
   （33）の下方位置に、ワーク（Ｗ）を支持するワークテ
   ーブル（９）をＸ軸方向へ移動可能に設けてなるレーザ
   加工機において、前記加工ヘッド（33）のＹ軸方向への
   移動範囲と前記ワークテーブル（９）のＹ軸方向の幅と
   をほぼ等しく設け、前記加工ヘッド（33）のＸ軸方向へ
   の移動範囲よりも長大なワーク（Ｗ）を支持すべく前記
   ワークテーブル（９）のＸ軸方向の長さを、前記加工ヘ
   ッド（33）のＸ軸方向への移動範囲より大きく設け、か
   つ前記ワークテーブル（９）の全領域を前記加工ヘッド
   （33）のＸ軸、Ｙ軸方向への移動範囲内に位置決め可能
   に設けたことを特徴とするレーザ加工機。