JP2891379B2 - ワーク垂直型レーザーマシン - Google Patents

ワーク垂直型レーザーマシン

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JP2891379B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0042Devices for removing chips
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/015Frames, beds, pillars

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、ワークを垂直状態に保持して、レーザー
加工をおこな得るようにしたワーク垂直型レーザーマシ
ンに関する。
(従来の技術) 従来のレーザーマシンとしては、例えば下記の3つの
タイプが知られている。
第1のタイプは、光軸が固定で、水平面に置かれた板
状のワークが、テーブル上をワーク移動装置により互に
直交するX軸,Y軸に沿って、水平に移動するものであ
る。
第2のタイプは、光軸が固定で,板状のワークをワー
クテーブルの支持部材上に水平に載せて固定し、前記ワ
ークテーブルが互に直交するX紬,Y紬に沿って、水平に
移動するものである。
第3のタイプは、光紬が互に直交するX軸,Y軸に沿っ
て水平に移動すると共に、板状のワークをワークテーブ
ルの支持部材上に水平に載せて固定し、前記ワークテー
ブルもレーザーマシンのベット上に固定されたものであ
る。
何れにしても従来のマシンは、ワークを水平面に支持
するものであった。
(発明が解決しようとする課題) ところで、前記第1及び第2のタイプのレーザーマシ
ンでは、水平に置かれたワークが互に直交するX軸,Y軸
に沿って水平に移動するので、ワークサイズの割に設置
面積が広いと言う問題があった。
又、前記第1のタイプは、板状のワークがテーブルに
設けられたローラ上を高速で水平移動されながらカット
されるため、ワークのびびりやばたつき等により、高精
度なカットは望めなかった。
更に、前記第2及び第3のタイプでは、板状のワーク
がワークテーブルに設けられた支持部材上に水平に載せ
られて固定され、第2のタイプのにようにワークテーブ
ルが水平に移動するものでも、ワークのびびりやばたつ
きは無く、高精度の加工が期待できる代りに、支持部材
を避けて加工プログラムを組まなければならなかった
り、支持部材が銅製で消耗品であったり、更に加工時の
ダストを回収するためのダクトを支持部材の下に配置せ
ざるを得ないので、ダストやスパックの回収率が悪いな
どの問題点があった。
尚、前記第3のタイプでは、光紬がX軸・Y軸を水平
に移動するので、第1,第2のタイプ程ではないが、面積
の大きな板状のワークをワークテーブルの支持部材上に
水平に載せて固定しているので、やはりワークサイズの
割に設置面積が広いと言う問題は残る。
この発明の目的は、上記問題点を改善するため、ワー
クサイズの割に設置面積が小さく、加工精度も高く、支
持部材を省略すると共に、更にダストやスパッタの回収
率のよいワーク垂直型レーザーマシンを提供することに
ある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 前述のごとき問題に鑑みて、本発明は、ベッド上に、
板状のワークを垂直状に支持するワーク保持体を設け、
上記ワークの一側面側に設けたレーザーノズルと上記ワ
ークの他側面側に設けた集塵用のキャッチャーパイプと
を対向して設けると共に、上記レーザーノズル及びキャ
ッチャーパイプを、ワークに対して接近離反する方向へ
移動自在に設け、上記レーザーノズル及びキャッチャー
パイプを、常に対向状態に保持して前記ワークに対して
相対的にX軸、Y軸方向へ移動自在に設けてある。また
上記レーザーノズルとキャッチャーパイプとを個別に移
動可能の構成としてなるものである。
(実施例) 以下、添付図面に基づいて、この発明の実施例を説明
する。
第1図,第2図および第3図を参照するに、ワーク垂
直型レーザーマシン1のベット3上の中央には、矩形枠
状のワーク保持体5がY軸方向(第1図において左右方
向に固定されている。
このワーク保持体5の底部枠7はベット3に固定さ
れ、更に上面中心線上には適宜な数のワーク支持片9
が、着脱自在に設けられている。又、底部枠7の後部
(第2図において右部)には、後部支柱11が着脱自在に
固定され、前部(第2図において左部)には前部支柱13
が着脱自在、かつ溝などを設けて、Y軸方向に取付位置
を摺動して固定されるようになっている。又、これらの
後部支柱11と前部支柱13の上端には、上部枠15が着脱自
在に取り付けられている。なお、これらの矩形枠状に組
付けられた後部支柱11,前部支柱13,上部枠15の内側に
は、適宜な数のワーククランパ17が、着脱自在に固定さ
れるようになっている。
ワーク保持体5は、以上のような構成であるから、先
ず作業サイクルに入る前にワークWの大きさに合わせ
て、適宜な背丈の後部支柱11と前部支柱13を選択して、
上部枠15と共に矩形枠状に組付ける。この時前部支柱13
の取り付け位置は、ワークWの大きさに合わせてY軸方
向に摺勤してから固定する。更に、矩形枠状に組付けら
れたワーク保持体5の内側には、適宜な数のワーククラ
ンパ17及びワーク支持片9を取り付ける。
さて、ワークWを取り付けたり、取り外したりするに
は、ワーク保持体5を矩形枠状にしたままでも出来ない
ことはないが、例えば、下記に説明するようにした方が
容易である。即ち先ず前部支柱13を取り外してから、ワ
ークWを前方よりワーク支持片9上を滑るせながら枠内
に挿入位置決めした後、後部支柱11及び上部枠15に取り
付けられたワーククランプ17でクランプして固定してか
ら、前部支柱13を前後方向の適宜な位置に固定の上、そ
の前部支柱13に取り付けられたワーククランパ17でクラ
ンプすれば、ワークWのワーク保持体5へのセッティン
グが完了される。なお、ワークWを取り外す時も、上記
に説明したのと逆の順序で行えば、容易に取り外せる。
次に、ワークWの左右対称位置には、それぞれレーザ
ーノズル19とキャッチャーパイプ21とがあって、これら
をワークW面に垂直な方向に摺動自在に保持するレーザ
ーヘッド23とキャッチャーヘッド25が、それぞれ設けら
れている。更にこれらのヘッドは、それぞれ門型フレー
ム27の左コラム27aと右コラム27bに上下方向摺動自在に
支持されている。これら左右のコラム27a,27bには公知
のリニヤモータ、又は送りナットと送りねじ機構などが
設けられていて、前記のレーザーヘッド23やキャッチャ
ーヘッド25は上下にNC制御により摺動される。即ち、光
軸はX軸方向に移動される。同様に前記レーザーノズル
19やキャッチャーパイプ21も、それぞれレーザーヘッド
23及びキャッチャーヘッド25内に設けられた例えば公知
の流体圧シリンダや送りナット機構などで構成された出
入装置29(第4図参照)により、ワークW面に接近,離
反されるようになっている。
さて、前記左右のコラム27a,27bの下端には、それぞ
れ左右のキャリッジ31a,31bがY軸方向に取り付けられ
ていて、それぞれ前記ベット3の左右にY軸方向に取り
付けられたガイドレール33a,33b上をY軸方向に摺動自
在に保持されている。前記左右のキャリッジ31a,31bの
下には、それぞれ送りナット支持物が左右のガイドレー
ル33a,33b及びベット3の下へ突出していて、それぞれN
C制御されて回転する左右の送りねじ35a,35bに係合して
いるので、門型フレーム27,レーザーヘッド23,キャッチ
ャーヘッド25はY軸方向に水平に駆動される。すなわち
光軸はY軸方向に移動されることになる。
一方、ベット3の右後方(第1図において右上方)に
はレーザー発振器37が取り付けられていて、ここで発振
されるレーザービームLBは、ビ−ム導管39,伸縮自在な
伸縮ビーム導管41やビ−ムベンダ装置43などを適宜使っ
て、門型フレーム27,右コラム27b,レーザーヘッド23を
経てレーザーノズル19に導かれるようになっている。
なお、ベット3の左後方には制御盤45が取り付けられ
ていて、操作ボタンや制御機器が納められている。
次に第4図によって、レーザーヘッド23とチャッチャ
ーヘッド25の詳細について説明する。先ずワークWに対
して光軸をX−Y軸に高速で位置決めする時は、レーザ
ーノズル19やキャッチャーパイプ21が接触しないよう
に、それぞれの先端部はワークWから十分離れている必
要があるが、レーザー加工に入る時は、第4図のように
出入装置29により充分に小さい距離aの所に位置決めさ
れる。前記キャッチャーヘッド25内には吸塵ファン47,
集塵装置49が備えられていて、レーザー加工した際に発
生するダストやスパッタを集塵するようになっている。
このようにすると、レーザービームLBで溶解され、アシ
ストガス51により吹きとばされたダストやスパッタがワ
ークWとの間の隙間から殆んど逃げないで、チャッチャ
ーパイプ21に吸い込まれる。従ってダストやスパックの
回収率が向上し、工場の空気が清浄に保たれる。
さて、ワークWがワーク保持体5にワーククランパ17
でクランパされてからの作動を説明する。
先ず、左右の送りねじ35a,35bをNC制御で回すと、門
型フレーム27がY軸方向に動くから、光軸はY軸方向に
移動される。又同時に、左右のコラム27a,27bのリニヤ
ーモータをNC制御して上下に動かすと、レーザーヘッド
23,キャッチャーヘッド25が上下に動くから、光軸はX
軸方向に移動される。このようにワークWのレーザー加
工したいところに、光軸が位置決めされる。
次に、出入装置29を動かして、レーザーヘッド23及び
キャッチャヘッド25にそれぞれ支持された、レーザーノ
ズル19及びキャッチャーパイプ21の先端をワークW面に
一定の十分小さい距離a(第4図)まで近づける。
そして、レーザー発振器37からレーザービームLBを出
すと、ビーム導管39,ビームベンダ装置43,伸縮ビーム導
管41などを経て、レーザーノズル19からワークWへ噴射
されるからレーザー加工が開始される。同時にキャッチ
ャーヘッド23内の吸塵ファン47を回すとレーザー加工で
生じたダストやスパッタは、アシストガス53と共にキャ
ッチャーパイプ21から効率よく吸い込まれて、キャッチ
ャーヘッド25内の収塵装置49に吸収される。
なお、レーザー加工中も、前述の光軸位置決めで行っ
たと同様に、左右の送りねじ35a,35bをNC制御すると共
に、コラム27a,27bのリニヤーモータをNC制御すること
により、光軸はX−Y軸方向に動かされてワークWは任
意の形にレーザー加工される。
次に、レーザー加工が完了すると、ワークWに対する
光軸の動きは止まり、再び出入装置29により、レーザー
ノズル19とキャッチャーパイプ21は、それぞれレーザー
ヘッド23とキャッチャーヘッド25の方向に引き込められ
る。そして、加工後のワークWを取り出し易い位置に、
光軸が動かされて作業は終る。
尚、この発明は前述の実施例に限定されるものではな
く、適宜な変更を行うことにより、それ以外の態様でも
実施しうるものである。
例えば、前記の実施例は、ワーク固定で光軸がX軸,Y
軸方向に動くタイプであった。このタイプは、ワーク垂
直型レーザーマシンの中では設置面積が最小になる有利
さと、光軸を動かした方が機構的に簡単であり、剛性も
保てるので加工精度も最良となる。
しかし、原理的には、ワークWと光軸とは相対的に動
けばよいので、前述のタイプの他に次のようなものが考
えられる。
先ず、光軸は上下方向、即ちX軸方向にだけ動く代り
に、ワークWを水平即ちY軸方向に動かすタイプであ
る。ワークWを水平に動かすには、ワ−ク保持体の底部
枠をキャリッジ型にして、その下にガイドレールと送り
ねじ機構を付ければ達成出来る。このタイプは、ワーク
水平方向長さ分だけY軸方向のスペースが長くなると言
う欠点はあるが、光軸も水平方向に動かせば水平方向の
位置決め速度は早くなると言う効果がある。
次に、光軸はY軸方向だけ動かして、ワークを上下即
ちX軸方向に動かすタイプがある。ワークを上下方向に
動かすには、ワーク保持体の前後の支柱の内側に直接ワ
ーククランパを取り付けないで、支柱に上下に摺動自在
に支持きれるキャリッジを介して取り付け、このキャリ
ッジを送りねじ機構か、リニヤーモーターで動かすこと
により達成出来る。
最後に、ワークWだけをX軸、Y軸方向に動かすタイ
プにしても対応可能である。
又、実施例では、レーザーヘッド23やキャッチャーヘ
ッド25を支える左右のコラムは、上に梁を載せて門型フ
レーム型式として、剛性の強化と左右のコラムの動きの
同調性の容易化を計ったが、原理的には左右のコラムだ
けでも作動にはさしつかえない。
[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、本
発明においては、垂直に支持された板状のワークWの一
側方にはレーザーノズル19が配置してあり、他側方には
集塵用のキャッチャーパイプ21が対向して配置してあっ
て、常に対向状態を保持してワークWに対して相対的に
X軸、Y軸方向へ移動自在に設けてあるから、ワークW
に対してレーザ加工を行い得ることは勿論のこと、レー
ザーノズル19及びキャッチャーパイプ21はワークWに対
して接近離反する方向へ移動自在に設けてあるから、レ
ーザーノズル19及びキャッチャーパイプ21をワークWに
極めて近接することができ、レーザーノズル19から噴出
するアシストガスをレーザ加工部へ有効に作用させるこ
とができると共に、レーザー加工によって生じたダスト
やスパッタ等をキャッチャーパイプ21によって効果的に
吸引できるものである。
さらに、レーザーノズル19とキャッチーパイプ2は個
別に移動可能に構成してあるから、レーザーノズル19と
キャッチャーパイプ21とを位置がずれた状態に配置する
ことが可能であり、レーザーノズル19及びキャッチャー
パイプ21の保守点検を行う時、レーザーノズル19及びキ
ャッチャーパイプ21に対向して大きな空間を確保するこ
とができ、その保守点検を容易に行うことができるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の1実施例であるワーク垂直型レー
ザーマシンの平面図、第2図は第1図における側面図、
第3図は、第1図における正面図、第4図は、レーザー
ノズル及びキャッチャーパイプ回りの説明図である。 1……ワーク垂直型レーザーマシン 5……ワーク保持体、19……レーザーノズル 21……キャッチーパイプ 23……レーザーヘッド 27……門型フレーム 29……出入装置、W……ワーク

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベッド(3)上に、板状のワーク(W)を
    垂直状に支持するワーク保持体(5)を設け、上記ワー
    ク(3)の一側面側に設けたレーザーノズル(19)と上
    記ワーク(3)の他側面側に設けた集塵用のキャッチャ
    ーパイプ(21)とを対向して設けると共に、上記レーザ
    ーノズル(19)及びキャッチャーパイプ(21)を、ワー
    ク(W)に対して接近離反する方向へ移動自在に設け、
    上記レーザーノズル(19)及びキャッチャーパイプ(2
    1)を、常に対向状態に保持して前記ワーク(W)に対
    して相対的にX抽、Y軸方向へ移動自在に設けたことを
    特徴とするワーク垂直型レーザーマシン。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のワーク垂直型レーザーマ
    シンにおいて、レーザーノズル(19)とキャッチャーパ
    イプ(21)とを個別に移動可能の構成としてなることを
    特徴とするワーク垂直型レーザーマシン。
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