JP4444384B2

JP4444384B2 - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP4444384B2
Application number: JP04384899A
Authority: JP
Inventors: 徳昌西内
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2019-02-22
Also published as: JP2000246478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の工作機械としての例えばレーザ加工装置においては、レーザ発振器から出力されたレーザビームが複数のベンドミラーで変向され、レーザ加工装置の本体フレームに左右方向に移動自在に設けたキャレッジを経て、このキャレッジに設けた加工ヘッド内部の集光レンズで集束され、この集光されたレーザビームをノズルからワークテーブル上に載置されたワークに照射して切断、穿孔、溶接等のレーザ加工が行われる。
【０００３】
なお、上記のキャレッジを支持するフレームが前後方向に移動位置決めされるか、あるいはワークテーブル上に設けたワーククランプ装置により把持されたワークが前後方向に移動位置決めされることにより、上記のキャレッジの左右方向の移動位置決めと協働してワークの前後左右方向の移動位置決めが行われる。
【０００４】
キャレッジが左右方向に移動されるときには図８に示されているように本体フレーム側に固定された固定側ベンドミラー１０１で変向されたレーザビームＬＢはキャレッジに設けた可動ベンドミラー１０３により変向されて加工ヘッド内へ導かれる。このとき、キャレッジの移動に伴って可動ベンドミラー１０３と固定側ベンドミラー１０１との距離が変化するので、可動ベンドミラー１０３と固定側ベンドミラー１０１との間は図８に示されているように密閉された可変式の光路として例えば蛇腹式光路１０５が設けられ、この蛇腹式光路１０５内をレーザビームＬＢが通過するように構成されている。
【０００５】
上記の蛇腹式光路１０５は図８及び図９に示されているように蛇腹部１０７が本体フレームに設けたガイドレールとしてのガイドパイプ１０９に走行自在な複数のガイド体１１１で吊り下げられて移動自在に設けられている。あるいは、上記の蛇腹部１０７が図１０に示されているように本体フレームに設けたガイドレールとしてのサポートブラケット１１３に走行自在な複数のガイド体１１５で吊り下げられて移動自在に設けられている。
【０００６】
あるいは、上記の図８及び図９に示されている蛇腹式光路１０５には、図１１に示されているようにカウンタ蛇腹１１７を追加して軸移動による蛇腹内の容積変化により空気流が光路内を図１１の矢印で示されているように移動して隙間部等からのゴミの吸入などを防ぐ構造のものもある。
【０００７】
また、工作機械において移動体１１９を走行駆動せしめる駆動部としては、図１２及び図１３に示されているように移動体１１９には例えばガイドレール１２１の上を走行駆動するリニアガイド１２３が取り付けられ、モータ１２５等の駆動手段により回転されるボールネジ１２７が前記ガイドレール１２１と同方向に延伸して設けられている。この移動体１１９にはボールネジ１２７に螺合するナット部材１２９が設けられている。
【０００８】
上記の駆動部としてのボールネジ１２７の周囲を粉塵から保護するために、図１２に示されているようにボールネジ１２７の周囲がリニアガイド用蛇腹１３１からなる防塵装置により被覆されている。このリニアガイド用蛇腹１３１は複数の支持体１３３間に連結されており、支持体１３３はガイドローラ１３５により工作機械のフレーム１３７上を走行可能に設けられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の防塵装置の蛇腹においては、例えば図８及び図９、あるいは図１０に示されている蛇腹式光路１０５では、ガイド体１１１，１１５がガイドパイプ１０９またはサポートブラケット１１３に引っかかるために蛇腹部１０７が破断してしまうという問題点があった。
【００１０】
上記の理由から、従来の防塵装置の蛇腹では高速で移動することには限度があり高速駆動することが構造上難しいという問題点があった。
【００１１】
また、図１１に示されているようにカウンタ蛇腹１１７を追加した蛇腹式光路１０５では、装置的にコストアップとなっていた。
【００１２】
また、図１２及び図１３に示されている駆動部の防塵装置はリニアガイド用蛇腹１３１とフレーム１３７との隙間から粉塵が侵入してしまうという問題点があった。
【００１３】
また、従来の防塵装置の蛇腹は、難燃性、自己消火性の材質を使用したとしてもレーザ加工やプラズマ加工により発生するスパッタによって穴が開くという問題点があった。
【００１４】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、高速駆動可能で、防火可能で、安価な駆動部の防塵装置を用いたレーザ加工装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、レーザ加工装置におけるワークテーブル上のワークに、加工ヘッドからレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、レーザ加工装置の本体フレーム（３）の側面に、前記加工ヘッド（９）を設けたキャリッジ（７）の移動方向であるＹ軸方向に長くかつ上面にＹ軸方向の開口部（２７）を備えた防塵カバー（２５）を設け、前記防塵カバー（２５）内にＹ軸方向に長くかつループ状に移動可能に設けられたループ状の平ベルト（２９）の上面を前記開口部（２７）の端縁に接触して設け、前記防塵カバー（２５）内でかつ前記平ベルト（２９）に囲まれた領域内にＹ軸方向へ移動自在に設けたキャリッジベース（１３）の上面に、前記開口部（２７）内をＹ軸方向に移動可能かつ前記加工ヘッド（９）を備えた加工ヘッド支持ビーム（２３）を立設して備えると共に前記平ベルト（２９）を当該加工ヘッド支持ビーム（２３）に連結して設け、前記平ベルト（２９）に囲まれた領域内でＹ軸方向の一端側に、前記防塵カバー（２５）の側面に設けた第１固定ベンドミラー（ＢＭ１）を経て内部に取り込れられたレーザビーム（ＬＢ）を、前記キャリッジベース（１３）に備えた可動ベンドミラー（５５）へ反射する第２固定ベンドミラー（ＢＭ２）を備え、前記可動ベンドミラー（５５）によって上方向へ反射されたレーザビーム（ＬＢ）を、前記加工ヘッド支持ビーム（２３）の内部を通過して前記加工ヘッド（９）へ導く構成であることを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の駆動部の防塵方法及びその装置、並びに前記防塵方法を用いたレーザ加工方法及びその装置の実施の形態について、図面参照して説明する。
【００２８】
図１を参照するに、本実施の形態に係わる工作機械としての例えばレーザ加工装置１は、図示せざるレーザ発振器から出力されたレーザビームＬＢが複数のベンドミラーＢＭで変向され、レーザ加工装置１の本体フレーム３に駆動部５により左右方向（図１においてＹ軸方向）に移動位置決め自在に設けられた移動体としての例えばキャレッジ７を経て、このキャレッジ７に設けた加工ヘッド９の内部の集光レンズ（図示省略）で集束され、この集光されたレーザビームＬＢがノズル１１からワークテーブル（図示省略）の上に載置されたワークに照射して切断、穿孔、溶接等のレーザ加工が行われる。
【００２９】
なお、ワークをレーザ加工する際にワークの加工位置を移動位置決めする方法としては、例えば上記のキャレッジ７をキャリア（図示省略）に左右方向（図１においてＹ軸方向）に移動自在に設け、前記キャリアを前後方向（図１においてＸ軸方向）に移動位置決め自在に設けることができる。あるいは、ワークテーブル上に設けたワーククランプ装置により把持されたワークが前後方向に移動位置決めされることにより、上記のキャレッジ７の左右方向の移動位置決めと協働してワークの加工位置に対する前後左右方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の移動位置決めが行われるようにしても構わない。
【００３０】
図２及び図３を併せて参照するに、移動体としてのキャレッジ７の駆動部５は、キャレッジ７の一部を構成するキャレッジベース１３が本体フレーム３の側面に図２においてＹ軸方向に延伸して設けられたガイドレール１５に沿って移動自在なリニアガイド１７を介してＹ軸方向に移動自在に設けられている。このリニアガイド１７の代りにガイドレール１５を上下からカムフォロワーでもって支持して移動させるようにしても構わない。さらに、本体フレーム３の側面には磁石板１９がＹ軸方向に延伸して設けられており、この磁石板１９に僅かな隙間を介して対向する位置にスライダ２１がキャレッジベース１３の側面に設けられている。上記のスライダ２１には電源に接続されている電磁石が設けられており、スライダ２１に通電されるとキャレッジベース１３をＹ軸方向に走行駆動せしめるよう構成されている。
【００３１】
上記のキャレッジベース１３の図１ないしは図３において上面には逆Ｌ字状の加工ヘッド支持ビーム２３が立設されており、この加工ヘッド支持ビーム２３の側面には加工ヘッド９が設けられている。
【００３２】
上記のキャレッジ７の駆動部５の周囲を被覆する防塵カバー２５が本体フレーム３の側面に設けられており、防塵カバー２５の図１において上面にはキャレッジ７の加工ヘッド支持ビーム２３がＹ軸方向に移動可能な開口部２７を備えている。
【００３３】
また、上記の防塵カバー２５の内部には、開口部２７を常時被蓋する帯状体としての例えば平ベルト２９が図１においては本体フレーム３に軸承されている回転体としての例えば４個のローラ３１によりループ状に支持された状態で配設されている。なお、平ベルト２９はキャレッジ７の加工ヘッド支持ビーム２３の付け根に連結されているのでキャレッジ７に連動してループ状に移動可能に設けられている。
【００３４】
また、開口部２７の端縁と平ベルト２９の上面との接触部の構造は、図３のIV部詳細を示した図４（Ａ）に示されているように防塵カバー２５の内側にサポートブラケット３３が平ベルト２９の内面にほぼ一定間隔を設けて平行に取り付けられており、平ベルト２９の両面は上記のサポートブラケット３３の上面に設けたサポート用シール材３５と防塵カバー２５の開口部２７の端縁に設けたシール材３７とで挟み込まれるようにして常時シールされている。
【００３５】
または、図４（Ｂ）に示されているように、サポート用シール材３５、シール材３７を平ベルト２９にバネ３８Ａ，３８Ｂの付勢力で付勢してシールするようにしてもよい。この場合、サポートブラケット３３の隅に溝３３Ｖを設けて平ベルト２９より摩耗粉が出た場合に収容できるようにしている。
【００３６】
さらに、図４（Ｃ）に示されているように、防塵カバー２５の外に別の防塵カバー２５Ａを設けると共に、バネ３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅをそれぞれ図に示されているごとくに設けて、バネ３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅの付勢力の加減を操作することで、円滑に平ベルト２９を移動させることも可能である。
【００３７】
なお、上記の平ベルト２９を支持する４個のローラ３１に換えて歯車であっても構わない。この場合は平ベルト２９の内側にはラック状の歯が設けられる。
【００３８】
あるいは、図５に示されているように平ベルト２９の内側にチェーン３９を無端状に設けると共に、図５において左右に２個のスプロケット４１を本体フレーム３に軸承し、この２個のスプロケット４１に上記のチェーン３９を噛合するするように構成することもできる。この構造では、キャレッジ７の移動時によるイナーシャ（慣性力）の影響は殆ど受けないという点で効果的である。
【００３９】
前述したローラ３１や歯車やスプロケット４１等の回転体は少なくとも１つを回転駆動装置により回転されるように設けることによって、移動体としてのキャレッジ７を駆動する駆動部５とすることができる。
【００４０】
さらに、図６に示されているような帯状体たわみ防止装置４３で平ベルト２９の内側を例えばスプリング４５の付勢力によりアーム４７の先端に設けたローラ４９で常時防塵カバー２５に押しつけるように設けることもできる。あるいは、上記の帯状体たわみ防止装置４３は図５に示されているように平ベルト２９の内側をローラ４９により下方へ押圧するか、あるいは図５の２点鎖線で示されているように平ベルト２９の外側をローラ４９により上方へ押圧するか、いずれかの方法で平ベルト２９にテンションを与えてたわみを除去することもできる。
【００４１】
あるいは、帯状体たわみ防止装置４３の他の例としては、図７に示されているように固定ローラ５１とテンションローラ５３を用いて平ベルト２９にテンションを与えて平ベルト２９の上面を防塵カバー２５の開口部２７の端縁に常時当接して被蓋するように構成しても構わない。
【００４２】
あるいは、帯状体たわみ防止装置４３の他の例としては、前述したローラ３１や歯車やスプロケット４１等の複数の回転体のうちの少なくとも１つを、平ベルト２９にテンションを与えることができるように回転体の支軸を移動調整可能に設けることもできる。
【００４３】
図１を参照するに、図示せざるレーザ発振器から発振されたレーザビームＬＢは防塵カバー２５の図１において右下側の側面に設けた第１固定ベンドミラーＢＭ１により防塵カバー２５の内部に取り入れられ、防塵カバー２５の内部に固定された第２固定ベンドミラーＢＭ２を経てキャレッジベース１３に固定された可動ベンドミラー５５により上方へ変向される。その後、レーザビームＬＢは加工ヘッド支持ビーム２３の内部を通過して上部の第３、第４、第５固定ベンドミラーＢＭ３，ＢＭ４，ＢＭ５により変向されて加工ヘッド９内を下方へ進行し、加工ヘッド９内の図示せざる集光レンズにより集光されてノズル１１から下方のワークへ照射される。
【００４４】
上記構成により、キャレッジ７がＹ軸方向に移動されるときには平ベルト２９が防塵カバー２５の開口部２７を被蓋しつつループ状に移動するので、防塵カバー２５内は常時密閉された状態が保たれ、確実に防塵される。また、キャレッジ７の移動に伴って第２固定ベンドミラーＢＭ２と可動ベンドミラー５５間の距離は変化するが、キャレッジ７が高速駆動されても何の妨げもなくレーザビームＬＢが良好な状態で通過する。
【００４５】
なお、上記の平ベルト２９を金属製にすれば、確実な防火対策となる。
【００４６】
なお、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。本実施の形態では工作機械としてレーザ加工装置を例にとって説明したがプラズマ加工機やパンチプレス等の工作機械およびその他の工作機械であっても構わない。
【００４７】
なお、前述した実施の形態ではレーザ加工装置１における移動体としての例えばキャレッジ７の駆動部５の防塵装置を説明したが、この防塵装置は幅広く適用できる。
【００４８】
例えば工作機械の構造物の移動体を走行駆動せしめる駆動部が、駆動モータにより回転駆動されるボールねじに螺合するナット部材を備えた移動体を、ボールねじの回転により往復移動せしめる構造である場合で説明すると、上記の移動体が走行可能な開口部を備えた防塵カバーでボールねじの周囲を被覆し、防塵カバーの内部に平ベルトを移動体に連動してループ状に移動するように設けることができる。移動体は防塵カバーの開口部より外側に突出した状態で移動することができ、防塵カバーの内部は防塵カバーの開口部が平ベルトにより常時被蓋された状態であるので粉塵の侵入を確実に防ぐことができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、本発明によれば、キャレッジベースを左右方向に移動するときには帯状体も防塵カバーの開口部を被蓋しつつループ状に移動するので、防塵カバー内を常時密閉された状態に保つことができ確実に防塵できる。また、キャレッジベースの移動に伴って固定されたベンドミラーと可動するベンドミラーとの間の距離は変化するが、キャレッジベースが高速駆動されても何の妨げもなくレーザビームＬＢを良好な状態で通過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、レーザ加工装置のキャレッジの駆動部の防塵装置の斜視図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】（Ａ）は図３におけるＩＶ矢視部の拡大詳細図で、（Ｂ），（Ｃ）は（Ａ）に代る他の例を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すもので、レーザ加工装置のキャレッジの駆動部の防塵装置の正面図である。
【図６】図５における帯状体たわみ防止装置の一例を示す詳細図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示すもので、レーザ加工装置のキャレッジの駆動部の防塵装置の正面図である。
【図８】従来のレーザ加工装置における蛇腹式光路の正面図である。
【図９】図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った他の例を示す断面図である。
【図１１】従来のレーザ加工装置における他の例の蛇腹式光路の正面図である。
【図１２】従来の工作機械における駆動部の防塵装置の正面図である。
【図１３】図１２におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１レーザ加工装置
３本体フレーム
５駆動部
７キャレッジ（移動体）
９加工ヘッド
１７リニアガイド
２５防塵カバー
２７開口部
２９平ベルト（帯状体）
３１ローラ（回転体）
４３帯状体たわみ防止装置
４５スプリング
４９ローラ
５３テンションローラ
５５可動ベンドミラー
ＢＭ１〜ＢＭ５固定ベンドミラー

Claims

レーザ加工装置におけるワークテーブル上のワークに、加工ヘッドからレーザビームを照射してレーザ加工を行うレーザ加工装置において、レーザ加工装置の本体フレーム（３）の側面に、前記加工ヘッド（９）を設けたキャリッジ（７）の移動方向であるＹ軸方向に長くかつ上面にＹ軸方向の開口部（２７）を備えた防塵カバー（２５）を設け、前記防塵カバー（２５）内にＹ軸方向に長くかつループ状に移動可能に設けられたループ状の平ベルト（２９）の上面を前記開口部（２７）の端縁に接触して設け、前記防塵カバー（２５）内でかつ前記平ベルト（２９）に囲まれた領域内にＹ軸方向へ移動自在に設けたキャリッジベース（１３）の上面に、前記開口部（２７）内をＹ軸方向に移動可能かつ前記加工ヘッド（９）を備えた加工ヘッド支持ビーム（２３）を立設して備えると共に前記平ベルト（２９）を当該加工ヘッド支持ビーム（２３）に連結して設け、前記平ベルト（２９）に囲まれた領域内でＹ軸方向の一端側に、前記防塵カバー（２５）の側面に設けた第１固定ベンドミラー（ＢＭ１）を経て内部に取り込れられたレーザビーム（ＬＢ）を、前記キャリッジベース（１３）に備えた可動ベンドミラー（５５）へ反射する第２固定ベンドミラー（ＢＭ２）を備え、前記可動ベンドミラー（５５）によって上方向へ反射されたレーザビーム（ＬＢ）を、前記加工ヘッド支持ビーム（２３）の内部を通過して前記加工ヘッド（９）へ導く構成であることを特徴とするレーザ加工装置。