JP3761685B2

JP3761685B2 - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP3761685B2
Application number: JP24900497A
Authority: JP
Inventors: 厚司舟木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: JPH1177362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ加工装置でワークに切断加工を行う際、ピアス加工という工程が必要となる。ピアス加工とは、レーザ光をワークに局部的に照射し、ワークを溶融させ、穴を貫通させる工程である。
【０００３】
ピアス加工において、穴が貫通するまでの間は、ワークの溶融物が飛散し、ワークの表面に付着する。すなわち、ピアス加工中の溶融物がワークの表面にまで飛散、付着することにより、ワークの表面に傷が発生したり、不要且つ有害な盛り上がりが発生したりすることがある（俗称ヒゲと呼んでいる）。この現象は特にアルミニウム材やステンレス材の加工の際に顕著に現れると共に、このヒゲの現象が生じると、加工不良が生じ易くなるという問題がある。
【０００４】
上記の問題点を解決するために、ワーク特に鏡面のステンレスにレーザ加工を行う場合には、ワークの表面にビニールを貼り、全ピアス加工を行った後にビニールを外してレーザ加工（切断加工）を行うことが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のワークにビニールを貼ったり、外したりすることは作業に手間がかかると共に大変面倒なものであった。
【０００６】
この発明の目的は、ピアス加工から切断加工まで一貫して自動的にレーザ加工を行う際、ピアス加工中に、ワーク上に、傷、盛り上がり等を生じさせるのを防ぐようにすると共に作業者に手間をかけないようにしたレーザ加工装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したごとき問題に鑑みてなされたもので、一対の支持アームの上部を、レーザ加工ヘッドに上下に回動可能に装着して設け、前記一方の支持アームにテープ供給リールを回転可能に設けると共に他方の支持アームにテープ巻き取りリールを設け、前記各支持アームの下部にそれぞれ上下に揺動可能に設けたテープ押えアームの先端部に、前記テープ供給リールから前記巻き取りリールに巻き取られるテープを案内するガイドローラを設け、前記レーザ加工ヘッドの先端レーザ照射部と加工すべきワークとの間に前記テープが位置し、前記レーザ加工ヘッドの下降によって前記テープが前記ワークの表面に接触して上向きの反力を受けたとき、前記各テープ押えアームが僅かに上方に回動可能に構成してあることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２を参照するに、上下動可能なレーザ加工ヘッド１の相対向した側面には結合ブロック３Ｒ，３Ｌが設けられており、この結合ブロック３Ｒ，３Ｌには水平方向に軸穴５Ｒ，５Ｌが形成されている。この軸穴５Ｒ，５Ｌには支持アーム回転軸７Ｒ，７Ｌが装着されている。この支持アーム回転軸７Ｒ，７Ｌには一対の支持アーム９Ｒ，９Ｌの上部が回転可能に装着されている。
【００１７】
この各支持アーム９Ｒと９Ｌとは連結体としての連結プレート１１で連結されていると共に支持アーム９Ｌの上部には退避用モータ１３が設けられている。
【００１８】
前記支持アーム９Ｒ，９Ｌのほぼ中央部には外側へ向けて突出部１５Ｒ，１５Ｌが一体化されており、この突出部１５Ｒには軸１７でカバー部材としてテープＴが一定量巻かれたテープ供給リール１９が回転可能に支承されている。また、前記突出部１５Ｌには回転用モータ２１に連結されたテープ巻き取りリール２３が設けられている。
【００１９】
前記支持アーム９Ｒ，９Ｌの下部にはそれぞれ回転可能なガイドローラ２５，２７がピン２９，３１で設けられていると共に、ピン２９，３１にはテープ押えアーム３３，３５が揺動可能に設けられている。このテープ押さえアーム３３，３５の一端にはガイドローラ３７，３９が設けられていると共にテープ押さえアーム３３，３５の他端と支持アーム９Ｒ，９Ｌの一部との間にはスプリング４１，４３が介在されており、ストッパピン４５Ｒ，４５Ｌで内側へいかないように拘束されている。
【００２０】
上記構成により、退避用モータ１３を駆動せしめると、支持アーム９Ｒ，９Ｌが同期して図１の状態から９０度回動されることになる。また、回転用駆動モータ２１を駆動せしめると、巻き取りリール２３が回転してテープ供給リール１９に巻かれたテープＴはガイドローラ２５，３７，３９，２７を経てテープ巻き取りリール２３に巻かれるものである。
【００２１】
次に、この構成のレーザ加工装置の加工に工程について順を追って説明する。
【００２２】
（工程１）図３はピアス加工の開始直前の状態を示し、テープＴは加工ヘッド１の先端レーザ照射部とワークＷの間にある（即ち、動作位置）。
【００２３】
この状態から加工ヘッド１は下降を開始し、ピアス加工に適した位置に停止し図４の状態となる。停止した状態では、ガイドローラ３７，３９に支持されたテープＴが、ワークＷの表面に接触し、ワークＷのピアス加工される部分の周囲を覆うように位置付けられる。
【００２４】
この時、ガイドローラ３７，３９がワークＷの表面から上向きの反力を受け、テープ押さえアーム３３，３５が、最初の位置からそれぞれ、時計周りと反時計周りにわずかの角度だけ回転した状態になるように調整されていることが望ましい。
【００２５】
必要に応じて、テープＴがワークＷの表面に接触していることをセンサ等で確認してもよい。この確認は例えば、テープ押さえアーム３３，３５の回転をリミットスイッチ等のセンサで検出する方法で行ってもよい。
【００２６】
（工程２）この位置で加工ヘッド１からピアス加工に応じたレーザ光が照射され、公知のピアス加工が行われる。この工程中は図５に示すようにワークＷの表面がテープＴにより覆われているため、レーザＬＢ光により加熱溶融されたスパッタＳが飛散してテープＴ上に付着や、傷が発生することがあっても、ワークＷの表面に付着したり、表面を傷つけたりすることはない。即ち、ワークＷの表面の付着物、傷を防止することができる。
【００２７】
（工程３）ピアス加工が終了すると、加工ヘッド１が上昇を始め、テープＴはワークＷに表面から離れる。この時、図６のようにテープＴ上の付着物や傷はテープＴと共にワークＷの表面から除去される。
【００２８】
テープＴがワークＷの表面から離れた後、または、加工ヘッド１が充分上に上昇した後、退避用モータ１３が動作して、支持アーム９Ｒ，９Ｌが回転され、９０度回転したところで停止し、図７に示したような退避位置になる。
【００２９】
（工程４）図７の状態では、テープＴは加工ヘッド１から遠ざけてあり、且つ、加工ヘッド１より上方に有るため、レーザ加工ヘッド１の機能は従来のレーザ加工ヘッドと何ら変わることが無く、従来の切断工程に入ることが出来る。即ち、加工ヘッド１が切断工程に適した位置まで下降し、レーザ光をワークＷに照射して切断が行われることになる。
【００３０】
（工程５）切断加工終了後、加工ヘッド１が上昇し、退避用モータ１３が再び動作し、支持アーム９Ｒ，９Ｌを動作位置に戻す。テープ巻き取りリール１９がステップモータ２１によって回転駆動され、テープＴが適当な長さだけ巻き取られる。この巻き取り長さは、ピアス加工によってテープＴ上に発生すると見込まれる付着物、傷の範囲の直径より大きく設定される。巻き取りによってテープＴ上の付着物、傷はテープＴと共に移動し、運び去られ、テープＴの新しい部分が加工ヘッド１のレーザ光照射部の真下に位置することになり、全体は図３の状態に戻り、再び（工程１）が開始可能になっている。
【００３１】
前記テープＴの巻き取りは、（工程５）の時期に限定されることなく、（工程３）において、加工ヘッド１の上昇が終了た時点から（工程５）の終了時点までの間であっても良い。
【００３２】
以上に説明したこの発明の実施の形態によれば、ピアス加工時にワークＷの表面に溶融物が飛散して付着したり、表面を傷つけたりすることが防止でき、且つ、切断加工においては従来と何ら変わらない条件で加工できるため、ピアス加工から、切断加工に至るまで全て自動的に進めることが出来る。
【００３３】
前記発明の実施の形態においては、（工程３）においてテープＴを退避させる形態は、支持アーム９Ｒ，９Ｌ等を軸穴５Ｒ，５Ｌの周りに約９０度回転させ、テープＴ全体を加工ヘッド１の先端から遠ざけるもので説明したが、他の実施の形態はテープＴの退避の形態と全く別の機能を提供する。
【００３４】
図８には別の実施の形態が示されている。図８において、支持アーム９Ｒ，９Ｌに支えられたテープ状カバー部材Ｔの供給、支持、巻き取りに関する機構は上述した例に示した機構と全く同じであるので、同じ符号を符し、重複する説明を省略する。
【００３５】
テープＴには図９に示されているように、あらかじめ充分大きな円形のにげ穴４７が、その幅の中心線上に、テープＴの長手方向へ定められた間隔に開けられている。にげ穴４７の間の距離ピアス加工によってテープＴ上に発生すると見込まれる付着、傷の範囲の直径より大きく設定される。
【００３６】
支持アーム９Ｒ，９Ｌは図８に示されているように、連結体４９によって一体的に連結、支持されている。連結体４９は、１軸アクチュエータによって、加工ヘッド１に対し、加工ヘッド１の発射するレーザの光軸に平行に移動可能である。そして、加工ヘッド１に対し、連結体４９及び該連結体４９に支持された支持アーム９Ｒ，９Ｌ及びテープＴの供給、支持、巻き取り機構は二つの定められた位置関係を採ることが出来る。第１の位置関係では、加工ヘッド１の先端とワークＷの表面の間にテープＴがあり、且つ、レーザの光軸ＬＢがテープＴの幅のほぼ中央を貫くように配置される。この位置関係を動作位置と呼ぶ。第２の位置関係では、テープＴの面は、加工ヘッド１の先端より上方に位置し、これを退避位置と呼ぶ。
【００３７】
テープＴの供給、支持、巻き取り機構は、テープＴのにげ穴４７の位置を検出する機構を持つ。
【００３８】
以下、この構成のレーザ加工装置の加工の工程について順を追って説明する。各工程の番号は上述した実施の形態における同じ番号の工程に対応する。
【００３９】
（工程１）ピアス加工の準備段階をなす工程で、図８に示した状態の動作位置にある。にげ穴検出機構により、にげ穴４７の位置を確認しながら、ステッピングモータ２１が必要な長さだけテープＴを巻き取り、相隣り合う二つのにげ穴４７の中間の穴のない部分とレーザ光軸ＬＢが交わるようにする。加工ヘッド１が降下し、ピアス加工に適した位置に停止し、テープＴはワークＷのピアス加工される部分の周囲を覆うように、ワークＷの表面に接触して保持される。
【００４０】
（工程２）ピアス加工が行われる。この工程中は図５に示すようにワークＷの表面がテープＴにより覆われているため、レーザ光ＬＢにより加熱溶融された材料Ｓが飛散してワークＷの表面に付着したり、表面を傷つけたりすることはない。即ち、ワークＷの表面の付着部，傷を防止することができる。
【００４１】
（工程３）ピアス加工が終了すると、加工ヘッド１が上昇を始め、テープＴはワークＷの表面から離れる。この時、図６と同じようにテープＴの付着物や傷はテープＴと共にワークＷの表面から除去される。
【００４２】
テープＴがワークＷの表面から離れた後、又は、加工ヘッド１が充分に上昇した後、ステッピングモータ２１が回転し、テープＴのにげ穴４７の位置を検出機構にて確認しながら、にげ穴４７が丁度レーザ光軸ＬＢの真下に位置するよう、テープＴを巻き取る。その後、アクチュエータ５１が動作して、図８に示されているように、退避位置まで引き上げる。
【００４３】
この状態では、図９に示されているように、加工ヘッド１の先端はテープＴのにげ穴４７の中に入り、従って、テープＴは、レーザ光軸と交わらない。
【００４４】
（工程４）テープＴは加工ヘッド１のレーザ光軸ＬＢを切ることなく、しかも、ワークＷから遠ざけてあるため、加工装置の機能は従来の加工装置と何ら変わることが無く、従来の切断工程に入ることが出来る。即ち、加工ヘッド１が切断工程に適した位置まで下降し、レーザ光を発射して切断を開始する。
【００４５】
（工程５）切断加工終了後、加工ヘッド１が上昇し、アクチュエータが動作して再び動作位置に設定する。
【００４６】
以上に説明した他の発明の実施の形態によれば、ピアス加工時にワークＷの表面に溶融物が飛散して付着したり、表面を傷つけたりすることが防止でき、且つ、切断加工においては従来と何ら変わらない条件で加工できるため、ピアス加工から、切断加工に至るまで全て自動的に進めることが出来る。
【００４７】
以上、二つの実施の形態について説明したが、この発明は前述した発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上のごとき、発明の実施の形態の説明より理解されるように、本発明によれば、ピアス加工中のワークへの溶融物の付着や、傷の発生を防止出来、且つ、切断加工においては従来と何ら変わらない条件で加工できるため、ピアス加工から切断加工に至る全行程を自動的に進めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施するレーザ加工ヘッドの正面図である。
【図２】図１における側面図を示す図である。
【図３】この発明の動作を説明する図で、（工程１）の初期状態を示す図である。
【図４】この発明の動作を説明する図で、（工程２）の状態を示す図である。
【図５】この発明の動作を説明する図で、（工程２）ピアス工程において、テープ状カバー部材の表面に溶融物が付着した状態を示す図である。
【図６】この発明の動作を説明する図で、（工程３）において、テープ状カバー部材上の付着物がテープ状カバー部材３と共に、被加工物の表面から除去される様子を示す図である。
【図７】この発明の動作を説明する図で、（工程４）の初期状態を示す図である。
【図８】他の実施の形態のレーザ加工ヘッドの正面図である。
【図９】他の実施の形態において、テープ状カバー部材の退避状態を示す図である。
【符号の説明】
１レーザ加工ヘッド
９Ｌ，９Ｒ支持アーム
１１連結プレート（連結体）
１９テープ供給リール
２１回転用モータ
２３テープ巻き取りリール
２５，２７ガイドローラ
３３，３５テープ押さえアーム
３７，３９ガイドローラ
４１，４３スプリング
４５Ｌ，４５Ｒストッパピン

Claims

一対の支持アーム（９Ｒ，９Ｌ）の上部を、レーザ加工ヘッド（１）に上下に回動可能に装着して設け、前記一方の支持アーム（９Ｒ）にテープ供給リール（１９）を回転可能に設けると共に他方の支持アーム（９Ｌ）にテープ巻き取りリール（２３）を設け、前記各支持アーム（９Ｒ，９Ｌ）の下部にそれぞれ上下に揺動可能に設けたテープ押えアーム（３３，３５）の先端部に、前記テープ供給リール（１９）から前記巻き取りリール（２３）に巻き取られるテープ（Ｔ）を案内するガイドローラ（３７，３９）を設け、前記レーザ加工ヘッド（１）の先端レーザ照射部と加工すべきワーク（Ｗ）との間に前記テープ（Ｔ）が位置し、前記レーザ加工ヘッド（１）の下降によって前記テープ（Ｔ）が前記ワーク（Ｗ）の表面に接触して上向きの反力を受けたとき、前記各テープ押えアーム（３３，３５）が僅かに上方に回動可能に構成してあることを特徴とするレーザ加工装置。