JP5489829B2 - レーザ加工機および保持装置 - Google Patents

Description

本発明はレーザ加工機および保持装置に関し、特に、加工精度を向上できるレーザ加工機および保持装置に関するものである。

金属製の薄板からなる被加工物に微細な加工を行う場合、レーザ加工機が使用される。レーザ加工機は、薄板をＸＹ方向へ移動させつつ、集光したレーザ光を加工ヘッドから照射することで薄板を切断する。その薄板は保持装置に取り付けられて緊張保持され、保持装置を移動させることによりＸＹ方向へ移動される。

出願人は先に、簡便に薄板を緊張保持する保持装置を開発している（特許文献１）。以下、図６を参照して、特許文献１に開示されるレーザ加工機の保持装置１００について説明する。図６（ａ）は、従来の保持装置１００の平面図であり、図６（ｂ）は、保持装置１００の正面図である。図６（ａ）に示すように、保持装置１００は、薄板Ｗの長手方向の両端が載る長尺の受部材１０１と、その受部材１０１に押圧可能に構成される複数の押え部材１０２とを備えている。押え部材１０２は複数本が隣接して全体として受部材１０１の長さと略同一の長さに形成されており、各々の押え部材１０２に締付レバー１０３が連結されている。締付レバー１０３を順に押し下げることによって、押え部材１０２の各々が順に受部材１０１の上に下降し、受部材１０１に載せられた薄板Ｗが受部材１０１との間で挟持される。

また、図６（ｂ）に示すように、各々の受部材１０１には壁部１０１ａが向かい合うように立設されている。向かい合う壁部１０１ａ間に薄板Ｗを収めるようにして、薄板Ｗを受部材１０１に載せることにより、受部材１０１に載せられた薄板Ｗが左右方向（図６左右方向）に移動することが規制される。このため、向かい合う壁部１０１ａ間の距離Ｌは、薄板Ｗの寸法公差のほぼ標準値に設定されている。

特開２００４−１７４５１９号公報（図２、図４など）

ここで、レーザ加工は薄板Ｗに張力を付与した状態で施され、レーザ加工後は緊張が開放され、薄板Ｗは緊張前の状態に戻る。張力が付与されることで薄板Ｗが所定の変形比率で均一に弾性変形するのであれば、目標寸法に変形比率を乗じた補正寸法に基づいてレーザ加工を行うことで、緊張が開放されて弾性回復した薄板Ｗは目標寸法通りの加工が行われたこととなる。

これに対して、従来は複数の別々の押え部材１０２（図６参照）で受部材１０１に薄板Ｗが押し付けられるため、押え部材１０２の押し付け方によっては、受部材１０１の長さ方向に沿って薄板Ｗに歪みが生じることがあった。受部材１０１の長手方向に沿って薄板Ｗに歪みが生じると、薄板Ｗを緊張させたときの変形比率が受部材１０１の長手方向でばらつき、変形比率が不規則となるため、正確な補正寸法を算出することが困難であった。従って、薄板Ｗに目標寸法通りの加工を施すことができず、薄板Ｗの加工精度が低下する。

また、薄板Ｗの寸法（縦横の長さ）は薄板Ｗの一つの製造ロット内では安定しているが、製造ロット間では公差の範囲内で変動している。薄板Ｗの寸法が向かい合う壁部１０１ａ間の距離Ｌより長くなると、薄板Ｗの両端が壁部１０１ａに突き当たって薄板Ｗが弛んでしまう。この場合には、受部材１０１と押え部材１０２との間に薄板Ｗを挟持して薄板Ｗを緊張させたとしても、薄板Ｗに十分な張力を付与できず、極端な場合には薄板Ｗに弛みが残ることがあった。このような場合は、十分な張力を薄板Ｗに付与できた場合と比べて薄板Ｗの変形比率が変わるため、上記と同様に加工精度が低下する。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、加工精度を向上できるレーザ加工機および保持装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

この目的を達成するために、請求項１記載のレーザ加工機によれば、保持装置は、薄板が載上される載上面を有する受部材と、その受部材の載上面の後端側に立設される壁部と、その壁部の上端と連絡され載上面と段差状に形成される上段部に一端側が配設される付勢部材と、その付勢部材により上向きに付勢されつつ、載上面と所定の間隔をあけて載上面の長手方向に沿って対向する押圧面を有する押え部材とを備えているので、付勢部材によって形成される受部材と押え部材との隙間に薄板を容易に差し込むことができる。

また、壁部によって載上面と段差状に形成された上段部に付勢部材の一端側が配設されているので、受部材と押え部材との間に薄板を差し込むときに、薄板は壁部に邪魔されて付勢部材に達することができない。これにより、薄板の端部が突き当たって付勢部材が損傷することを防止できる。さらに、締付具を備えているので、薄板を差し込んで受部材の載上面に載上した後、押え部材の押圧面を薄板に押し付けることで、薄板を保持装置に保持できる。

また、押え部材は、第２挟持部の相対移動方向と直交方向における薄板の幅よりも長く形成される押圧面を有しているので、薄板の幅全体を単一の押え部材で押えることができ、押え部材の押圧面と受部材の載上面との間で歪みが生じることなく薄板を挟持できる。その結果、受部材の長手方向に亘って薄板の弾性変形量にばらつきが生じることを防ぎ、加工精度を向上できる効果がある。

また、第２挟持部が第１挟持部から離反する方向に相対移動する前の状態において、第１挟持部および第２挟持部の受部材にそれぞれ立設された壁部の下端部間の距離は、薄板の寸法公差の最大値よりも大きく設定されているので、薄板の寸法が公差の範囲内で最大値側に変動しても、受部材と押え部材との間に差し込まれる薄板の端部が壁部に突き当たることを防止できる。これにより、受部材と押え部材との間で、薄板に弛みが生じることなく挟持することができ、薄板を緊張させることで薄板に十分な張力を安定して付与することができる。よって、加工精度を向上できる効果がある。

請求項２記載のレーザ加工機によれば、受部材の載上面と押え部材の押圧面とが上下に重なる部位の受部材または押え部材の一方の壁部から遠い側に配設され、受部材または押え部材の他方に向かって光ビームを照射する光ビーム照射部と、受部材または押え部材の他方に形成され照射された光ビームが入射される透孔とを備えているので、透孔に入射される光ビームの有無を検知することによって、薄板の寸法が透孔の位置に達しないような短いものであるかを検出できる。薄板の寸法が短いときは、受部材の載上面と押え部材の押圧面とによる挟持や緊張が不完全になり、加工精度が低下することがあるが、レーザ加工前に薄板の寸法が短いかを判別できるため、請求項１記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、薄板の寸法が短いことに気づかずに加工が行われることによる加工精度の低下を防止できる効果がある。

請求項３記載のレーザ加工機によれば、押え部材の押圧面または受部材の載上面は、第２挟持部の引張方向に沿って壁部から離れるにつれ互いに近づく方向に傾斜しているので、受部材と押え部材とによる薄板の挟持および第２挟持部と第１挟持部との離反により、押圧面または載上面の内側の縁が薄板に食い込むような力が働いて薄板を押止できる。その結果、受部材と押え部材との間に挟持される薄板に、引張力を損失なく付与することができ、制御された状態で薄板を弾性変形させることができる。その結果、請求項１又は２に記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、加工精度を向上できる効果がある。

請求項４記載のレーザ加工機によれば、壁部は、下部側に対して上部側が加工ヘッドの方向に向かってそれぞれせり出しているので、受部材と押え部材との間に差し込まれる薄板の先端が、壁部に突き当たって受部材に収まり、壁部を乗り越えてしまうことが防止される。これにより、請求項１から３のいずれかに記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、受部材と押え部材とに挟まれる薄板が、壁部で折れ曲げられてしまうことを防止できる効果がある。

請求項５記載の保持装置によれば、請求項１から４のいずれかに記載のレーザ加工機に使用される保持装置と同等の効果がある。

本発明の一実施の形態におけるレーザ加工機のＸＹステージの平面図である。 レーザ加工機のＸＹステージの部分拡大平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における保持装置の断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線における保持装置の断面図である。 （ａ）は図２のＶａ−Ｖａ線における保持装置の断面図であり、（ｂ）は締付具を開放したときの押え部材および受部材の断面図である。 （ａ）は従来の保持装置の平面図であり、（ｂ）は保持装置の正面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるレーザ加工機１のＸＹステージ３の平面図である。レーザ加工機１は、被加工物としての金属製の薄板Ｗにレーザ光を照射することにより薄板Ｗを切断する装置である。レーザ加工機１は、集光したレーザ光を薄板Ｗに照射する加工ヘッド（図示せず）と、その加工ヘッドとの間に薄板Ｗを挟み込む加工台２とが定盤に対して固定配置されると共に、加工ヘッドから照射されるレーザ光の光軸に対して直交する方向に平面移動可能にＸＹステージ３が取り付けられ、加工ヘッドからのレーザ光の照射やＸＹステージ３のＸＹ方向への移動或いはシリンダ４０の駆動力などが制御装置（図示せず）によって制御される。

図１に示すようにＸＹステージ３は、所定間隔を隔てて対向する２本の長枠部材３ａ，３ｂの端部同士を２本の短枠部材３ｃ，３ｄで連結して、平面視略額縁状に形成されている。なお、ＸＹステージ３は長枠部材３ａ，３ｂ及び短枠部材３ｃ，３ｄに複数本の補強部材（図示せず）が連結され、それら各補強部材により箱状に形成されることで、全体としての剛性が補強されている。

ＸＹステージ３には、薄板Ｗを保持する保持装置１０が配設されている。保持装置１０は、第１挟持部２０及び第２挟持部３０を備えて構成されている。第１挟持部２０及び第２挟持部３０は、短枠部材３ｃ，３ｄに平行に配設された固定部材２１及び可動部材３１をそれぞれ備えており、固定部材２１は、短枠部材３ｃの内側に沿って長枠部材３ａ，３ｂ間に架設され、それら長枠部材３ａ，３ｂに対して締結ボルト３１ａによって締結固定される。なお、長枠部材３ａ，３ｂにはその長手方向（図１左右方向）に沿って所定間隔毎に締結孔（図示せず）が形成されており、固定部材２１は薄板Ｗの大きさに応じた位置に固定される。可動部材３１は、短枠部材３ｄの内側に沿って設けられ、その長手方向両端部（図１上下方向端部）がガイド部材４の案内面（図示せず）に摺動可能に保持されている。

第１挟持部２０及び第２挟持部３０は、固定部材２１及び可動部材３１の上面の縁部に沿って配設される細長い板状の受部材２２，３２（図３参照）と、受部材２２，３２の上部に配設される押え部材２３，３３と、その押え部材２３，３３に押圧力を付与する締付具２４，３４とを備えている。締付具２４，３４は、固定部材２１及び可動部材３１にそれぞれ４個がＸＹステージ３の幅方向（図１上下方向）中央を通る仮想線（図示せず）に対して対称となる位置に配設されている。

また、可動部材３１の短枠部材３ｄ側の側面には、短枠部材３ｄに取着されたシリンダ４０がリンクＬを介して連結されている。さらに可動部材３１と短枠部材３ｄとは、連結部材５０により連結されている。なお、シリンダ４０は、可動部材３１よりもＸＹステージ３の幅方向外側となる位置であってＸＹステージ３の幅方向（図１上下方向）中央を通る仮想線（図示せず）に対して対称となる位置に１個ずつが配設されている。連結部材５０（図２参照）は、シリンダ４０よりもＸＹステージ３の幅方向内側なる位置であって仮想線に対して対称となる位置に１個ずつが配設されている。

次いで、図２を参照して可動部材３１近傍の詳細構成について説明する。図２はレーザ加工機１のＸＹステージ３の部分拡大平面図である。図２に示すように、シリンダ４０はロッド４１を可動部材３１側へ向けた状態で短枠部材３ｄに取着され、ロッド４１の先端には、リンクＬの一端側が揺動可能にピン結合されている。一方、リンクＬの他端側には、可動部材の側面に締結固定されたステー部材４２が揺動可能にピン結合されている。

これにより、シリンダ４０を動作させ、ロッド４１を収縮駆動した場合には、その収縮力により可動部材３１がリンクＬを介してシリンダ４０側（図２右側）へ引き寄せられ、薄板Ｗに張力が付与されるので、薄板Ｗを緊張させた状態でＸＹステージ３（図１参照）に保持できる。また、この場合、可動部材３１の長手方向両端部がガイド部材４の案内面に前後左右方向へ摺動可能に保持されると共に、２本のリンクＬを介して（図１参照）可動部材３１がシリンダ４０に連結されているので、薄板Ｗが若干弛んだ状態で固定されていたとしても、可動部材３１を水平方向に傾けて、薄板Ｗを均一に緊張させることができる。

なお、シリンダ４０は空気圧を利用してロッド４１を伸縮駆動するエアシリンダであり、ロッド４１の伸長駆動および収縮駆動の両方向を空気圧により動作させる復動型シリンダとして構成されている。よって、シリンダ４０の駆動圧を開放（大気放出）することで、シリンダ４０から可動部材３１へ付与されている駆動力を解除することができる。

連結部材５０は、可動部材３１と短枠部材３ｄとを連結する部材であり、可動部材３１の側面に締結ボルトにより締結固定され短枠部材３ｄへ向けて突出される平板状のストッパ部材５１の底面が当接される平板状の基体部材５２と、それらストッパ部材５１の底面と基体部材５２の上面とが摺動可能とされている。

ストッパ部材５１及び基体部材５２は、上面及び底面が互いに平行な平坦面として形成され、それら上面および底面がシリンダ４０の伸縮方向と平行となるように配設されている。よって、シリンダ４０の伸縮に伴う可動部材の平行移動時には、ストッパ部材５１の底面と基体部材５２の上面とが摺動可能とされている。

ストッパ部材５１には、シリンダ４０におけるロッド４１の伸縮方向と平行に延設される平面視長円状の長穴５１ａが板厚方向に貫通形成され、基体部材５２には、ストッパ部材５１の長穴５１ａに対応する位置に平面視円形の軸挿通孔（図示せず）が板厚方向に貫通形成されている。また、短枠部材３ｄには、基体部材５２の軸挿通孔に対応する位置に平面視円形の貫通孔（図示せず）が板厚方向に貫通形成されている。ハンドル部５３は締結軸部材５４の上部に螺着され、その締結軸部材５４は、これら長穴５１ａ、貫通孔にそれぞれ挿通され（図２紙面垂直方向）、下端にダブルナット機能を有する締結ナット部（図示せず）が回動不能に螺着されている。

これにより、ハンドル部５３を回転させてハンドル部５３を締結軸部材５４に対して螺進させることで、ストッパ部材５１及び基体部材５２を締結ナット部（短枠部材３ｄ）とハンドル部５３との間で挟圧保持することができ（以下、この状態を「締結状態」と称す）、可動部材３１と短枠部材３ｄとを連結部材５０により締結することができる。即ち、薄板Ｗの切断加工を行うときには、シリンダ４０の収縮力により可動部材３１を短枠部材３ｄ側へ引き寄せ、薄板Ｗの張力の付与による緊張状態を形成した後に、ハンドル部５３の操作により連結部材５０を締結状態とし、可動部材３１と短枠部材３ｄとを連結部材５０により連結する。その結果、薄板Ｗに切断加工が施される過程における薄板Ｗの伸び量を規制できる。

次に、図３から図５を参照して、保持装置１０の詳細構成について説明する。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における保持装置１０（第２挟持部３０）の断面図である。なお、ここでは第２挟持部３０の構成を説明して、同様に構成される第１挟持部２０については説明を省略する。

図３に示すように、第２挟持部３０は、薄板Ｗが載上される載上面３２ａが内側（図３左側）に形成される受部材３２と、その受部材３２の載上面３２ａの後端側（図３右側）に立設される壁部３２ｂと、その壁部３２ｂの上端と連絡され載上面３２ａと段差状に形成される上段部３２ｃに一端側が固定される付勢部材３５と、その付勢部材３５の他端側が固定（当接）されて上向きに付勢されつつ、載上面３２ａと所定の間隔をあけて載上面３２ａの長手方向に沿って対向する押え部材３３を備えて構成されている。

受部材３２は、可動部材３１の上面の内側（図３左側）縁部近傍にボルト等によって固定されており、載上面３２ａは受部材３２の長手方向に亘って薄板Ｗの幅（図１上下方向）よりも長く形成されている。載上面３２ａには、長手方向に亘って凹凸面となるように溝部３２ａ１が形成されている。載上面３２ａの内側端部には、突条状に形成された凸部３２ｄが長手方向に亘って上向きに凸設されている。

壁部３２ｂは、載上面３２ａの後端側（図３右側）に受部材３２の長手方向（図３紙面垂直方向）に亘って立設されており、下部（図３下側）よりも上部が内側（図３左側）にせり出して形成されている。壁部３２ｂの上部が下部よりもせり出しているため、載上面３２ａと押え部材３３の押圧面３３ａとの間に薄板Ｗを差し込んだときに、差し込まれた薄板Ｗの先端が壁部３２ｂを乗り越えてしまうことが防止される。なお、薄板Ｗが壁部３２ｂを乗り越えてしまうと、受部材３２に押え部材３３を押し付けたときに、薄板Ｗの先端が壁部３２ｂや上段部３２ｃで折曲されてしまう。薄板Ｗへのレーザ加工は、薄板Ｗの一方の面からレーザ光を照射して切断した後、薄板Ｗを裏返して反対面にレーザ光で文字等を刻設することがあるが、薄板Ｗの先端が折曲されてしまうと、裏返した薄板Ｗの挟持が困難になるので、これを防止する必要があるからである。

上段部３２ｃは、壁部３２ｂの上端と連絡され載上面３２ａと段差状に形成される部位であり、受部材３２の両端（図１上下方向）近傍の２箇所に、貫通孔３２ｅが、上段部３２ｃの上面から受部材３２の底面に亘って貫通形成されている。付勢部材３５は、圧縮コイルばねで形成されており、貫通孔３２ｅに一端側から挿入されて可動部材３１の上面と押え部材３３の下面との間で圧縮されている。付勢部材３５は、壁部３２ｂによって載上面３２ａと段差状に形成された上段部３２ｃに収装されているので、受部材３２と押え部材３３との間に薄板Ｗを差し込むときに、薄板Ｗは壁部３２ｂに邪魔されて付勢部材３５に達することができない。よって、薄板Ｗの端部が突き当たって付勢部材３５が損傷することを防止できる。

押え部材３３は、受部材３２の上段部３２ｃが収装される凹溝３３ｂが長手方向に亘って形成されている。押え部材３３に凹溝３３ｂが形成されており、これに受部材３２の上段部３２ｃが収装される。そのため、受部材３２に対して押え部材３３が短手方向（図３左右方向）に位置ずれすることが防止される。また、凹溝３３ｂの底面に付勢部材３５の他端部が当接され、付勢部材３５が可動部材３１と押え部材３３との間で圧縮されることにより、押え部材３３は上向きに付勢される。このように、付勢部材３５によって押え部材３３が上向きに付勢されているので、載上面３２ａと押圧面３３ａとの間に隙間を設けておくことができる。保持装置１０で薄板Ｗを保持する場合には、まず、この隙間に薄板Ｗを差し込めば良いので、容易に作業を行うことができる。

押圧面３３ａは、凹溝３３ｂより内側（図３左側）に長手方向に亘って形成されている。押圧面３３ａは、受部材３２の載上面３２ａに押圧される部位であり、長手方向に亘って凹凸面となるように溝部３３ａ１が形成されている。押圧面３３ａ及び載上面３２ａに溝部３３ａ１，３２ａ１が形成されているので、薄板Ｗを挟持したときに、それらの面と薄板Ｗとの摩擦抵抗を大きくすることができる。その結果、シリンダ４０（図１及び図２参照）を収縮駆動して薄板Ｗを緊張させたときに、緊張させた薄板Ｗが押圧面３３ａ及び載上面３２ａの間を滑って抜けてしまうことが抑制される。

押圧面３３ａの長手方向の長さは、可動部材３１の相対移動方向（図３左右方向）と直交方向における薄板Ｗの幅よりも長く形成されている（図１及び図２参照）。これにより、押え部材３３の押圧面３３ａと受部材３２の載上面３２ａとの間で、薄板Ｗに歪みが生じることなく挟持できる。その結果、受部材３２の長手方向に亘って薄板Ｗの弾性変形量にばらつきが生じることを防ぎ、加工精度を向上できる。

押圧面３３ａの短手方向の長さは、載上面３２ａの短手方向の長さより小さく形成されている。これにより、受部材３２の載上面３２ａに薄板Ｗを載せた後、押え部材３３の押圧面３３ａを薄板Ｗに押し付けると、図３に示すように、薄板Ｗは、載上面３２ａの内側に凸設された凸部３２ｄに接触し、凸部３２ｄから押圧面３３ａにかけて傾斜する。これにより、シリンダ４０（図１及び図２参照）を駆動して薄板Ｗを緊張させたときに、その緊張力の分力が押圧面３３ａや載上面３２ａに作用する。その結果、摩擦抵抗をさらに大きくできるため、緊張させた薄板Ｗが滑って、押圧面３３ａ及び載上面３２ａの間から抜けてしまうことが抑制される。

規制部３６（図１及び図２参照）は、上向きに付勢された押え部材３３の上方向への移動量を規制する部材であり、押え部材３３の両端（図１上下方向）近傍の２箇所に配設されている。本実施の形態においては、規制部３６は軸部３６ａと頭部３６ｂとを備えたボルトで形成されており、押え部材３３の厚さ方向（図３上下方向）に貫通形成された貫通孔に軸部３６ａが挿通され、その軸部３６ａは下端部が受部材３２に螺着されている。頭部３６ｂの外径は、軸部３６ａが挿通された押え部材３３の貫通孔の内径より大きく設定されており、可動部材３１の上面から頭部３６ｂの下面までの高さは、付勢された押え部材３３の上面が当接する高さに設定されている。その結果、頭部３６ｂの下面に押え部材３３の上面が当接することで、付勢された押え部材３３のそれ以上の上方向への移動が規制される。

次に、図４を参照して、第２挟持部３０の締付具について説明する。図４は図２のＩＶ−ＩＶ線における保持装置１０（第２挟持部３０）の断面図である。なお、図４では、可動部材３１の右側にみえるステー部材４２の記載を省略している。

図４に示すように、第２挟持部３０は、可動部材３１の上面の外側（図４右側）縁部近傍にボルト等で固定された締付具３４を備えている。締付具３４は、押え部材３３に形成された押圧面３３ａの上部を押圧する加圧体３４ａがリンク３４ｂに取り付けられ、そのリンク３４ｂが可動部材３１の上面に固定されたブラケット３４ｃにピン３４ｄで連結されている。さらに持ち手３４ｅがピン３４ｆでリンク３４ｂに連結されると共に、リンク３４ｇを介してブラケット３４ｃにピン３４ｈで連結されている。

締付具３４は以上のように構成されているので、持ち手３４ｅを押し下げると、図４に示すように、加圧体３４ａが押え部材３３を押し付けて、載上面３２ａと押圧面３３ａとの間に差し込んだ薄板Ｗが挟持される。また、持ち手３４ｅを上方に上げると、リンク３４ｂが時計回りに回動し加圧体３４ａが上方へ移動するので、押え部材３３は付勢部材３５（図３参照）による付勢力で上昇し、載上面３２ａと押圧面３３ａとに隙間が形成される。その結果、載上面３２ａと押圧面３３ａとの間で薄板Ｗを挟持させるために、この間に薄板Ｗを差し込むことが可能となる。

ここで、受部材３２と押え部材３３とに薄板Ｗを挟持させるためには、第２挟持部３０が第１挟持部２０（図１参照）から離反する方向に相対移動する前の状態（シリンダ４０を伸長させて第２挟持部３０と第１挟持部２０との距離を近づけた状態）において、載上面３２ａと押圧面３３ａとの間に薄板Ｗを差し込むのであるが、第１挟持部２０の受部材２１に立設された壁部（図示せず）の下端部と、第２挟持部３０の受部材３２に立設された壁部３２ｂの下端部との距離は、薄板Ｗの寸法公差の最大値よりも大きく設定されている。そのため、薄板Ｗの寸法が公差（±３ｍｍ程度）の範囲内で最大値側に変動しても、受部材３２と押え部材３３との間に差し込まれる薄板Ｗの端部が壁部３２ｂに突き当たることを防止できる。

これにより、第１挟持部２０と第２挟持部３０との間で、弛みが生じることなく薄板Ｗを挟持することができ、薄板Ｗを緊張させることで薄板Ｗに十分な張力を安定して付与することができる。よって、薄板Ｗに付与する張力が薄板毎に変動して弾性変形量が変動することを防止できる。従って、レーザ光による加工精度を向上できる。

次に、図５（ａ）を参照して、光ビーム照射部６０について説明する。図５（ａ）は図２のＶａ−Ｖａ線における保持装置１０（第２挟持部３０）の断面図である。図５（ａ）に示すように、第２挟持部３０は、受部材３２の載上面３２ａと押え部材３３の押圧面３３ａとが上下に重なる部位の受部材３２及び押え部材３３に、上下に連通する透孔３０ａ，３０ｂが貫通形成されている。

透孔３０ａ，３０ｂは、それぞれ受部材３２及び押え部材３３の壁部３２ｂから遠い側（図５左側）の挟持限界線の位置に形成されている。挟持限界線は、差し込まれた薄板Ｗの端部が挟持限界線を超えて壁部３２ｂ側にあれば、薄板Ｗを緊張させたときも載上面３２ａと押圧面３３ａとの間で薄板Ｗを挟持することができる限界を示す線である。これに対し、差し込まれた薄板Ｗの端部が挟持限界線を超えなければ、即ち載上面３２ａと押圧面３３ａとに挟まれる薄板Ｗの面積が狭くなれば、薄板Ｗを緊張させたときに載上面３２ａと押圧面３３ａとの間から薄板Ｗが抜けてしまうおそれが生じる。

本実施の形態においては、受部材３２ａに形成された透孔３０ａに、他方の透孔３０ｂに向かって光ビームを照射する光ビーム照射部６０が収装されており、押え部材３３に形成された透孔３０ｂには、透孔３０ｂに入射された光ビームを受ける受光部６１が収装されている。受光部６１はケーブルＣを介して光ビームの検出の有無を出力回路（図示せず）に入力し、出力回路はその検出結果を処理して制御装置（図示せず）に出力する。

制御装置は、加工ヘッドからのレーザ光の照射やＸＹステージ３のＸＹ方向への移動或いはシリンダ４０の駆動力などを制御する装置であり、受光部６１が光ビームを検出した場合は、載上面３２ａと押圧面３３ａとに挟まれる薄板Ｗの面積が狭く、薄板Ｗを緊張させたときに載上面３２ａと押圧面３３ａとの間から薄板Ｗが抜けてしまうおそれが生じると判断されるため、警告音などによる作業者への報知がなされ、レーザ加工機１の動作を待機状態とする。

これに対し、受光部６１が光ビームを検出しない場合は、差し込まれた薄板Ｗが挟持限界線（透孔３０ａ，３０ｂの位置）を越えていると判断されるため、シリンダ４０（図１参照）を駆動させて薄板Ｗを緊張させ、レーザ加工を継続する。薄板Ｗの寸法が短いときは、受部材３２の載上面３２ａと押え部材３３の押圧面３３ａとによる薄板Ｗの挟持や緊張が不完全になり、薄板Ｗが抜けてしまう不具合が生じたり加工精度が低下したりすることがある。しかし、レーザ加工機１は光ビーム照射部６０を備えており、レーザ加工前に薄板Ｗの寸法が短いかを判別できるため、薄板Ｗの寸法が短いことに気づかずに加工が行われることによる不具合や加工精度の低下を防止できる。

次に、図５（ｂ）を参照して、押え部材３３及び受部材３２の形状について説明する。図５（ｂ）は締付具３４（図４参照）を開放したときの押え部材３３及び受部材３２の断面図である。図５（ｂ）に示すように、押え部材３３の押圧面３３ａは、第２挟持部３０の相対移動方向（図５左右方向）に沿って壁部３２ｂから離れるにつれて、受部材３２の載上面３２ａに近づく方向に傾斜して構成されている。

これにより、薄板Ｗを載上面３２ａに載せてから締付具３４（図４参照）を用いて押え部材３３を下降させると、まず、押圧面３３ｂの内側（図５左側）が薄板Ｗに接触し、押え部材３３の下降に伴って次第に押圧面３３ａと薄板Ｗとの接触面積が広がっていく。そのため、押圧面３３ａの外側（図５右側）に比べて内側が薄板Ｗを強く圧迫する。シリンダ４０（図１参照）を収縮させて第２挟持部３０と第１挟持部２０とを離反させると、押圧面３３ａの内側の縁が薄板Ｗに食い込むような力が働いて薄板Ｗを押止する。その結果、緊張した薄板Ｗが受部材３２と押え部材３３との間を滑ることが防止され、薄板Ｗに引張力を損失なく付与することができ、制御された状態で薄板Ｗを弾性変形させることができる。その結果、加工精度を向上できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値（例えば、各構成の数量等）は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

上記実施の形態では、押え部材３３に形成された透孔３０ｂに受光部６１が収装され、受部材３２に配設された光ビーム照射部６０からの入射光の有無によって制御装置がレーザ加工機１を動作させる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、押え部材３３に光ビーム照射部６０を配設し、受部材３２に受光部６１を配設することも当然可能である。

また、受光部６１は必ずしも必要ではなく、押え部材３３に形成された透孔３０ｂに受光部６１を収装しない場合もある。この場合は、レーザ加工機１を操作する者が、透孔３０ｂを通過する光ビームを視認することで薄板Ｗの有無を判断できる。薄板Ｗを挟持する操作を行ったにも関わらず、操作する者が透孔３０ｂを通過する光ビームを視認できた場合（薄板Ｗの寸法が短い場合）には、操作する者がレーザ加工機１の操作を中止することで、不具合が生じることを未然に防止できる。

上記実施の形態では、保持装置１０は固定部材２１と可動部材３１とを備え、可動部材３１が固定部材２１に対して平面移動する場合、即ち固定された第１挟持部２０に対して第２挟持部３０が平面移動する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、第１挟持部２０と第２挟持部３０の双方が移動して、保持された薄板Ｗに張力を付与することも可能である。この場合も同様の作用が得られる。

上記実施の形態では、押え部材３３の押圧面３３ａが内側（図５左側）に向かって傾斜する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、受部材３２の載上面３２ａが内側に向かって傾斜することも当然可能である。この場合も、載上面３２ａ及び押圧面３３ａの内側（加工ヘッド側）で薄板Ｗを押止して強く挟持することが可能である。

上記実施の形態では、付勢部材３５が圧縮コイルばねで形成された場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の付勢部材を採用することが可能である。他の付勢部材としては、例えば、板ばね、皿ばね、合成樹脂製やゴム製の弾性体等が挙げられる。

１ レーザ加工機
２ 加工台
３ ＸＹステージ
１０ 保持装置
２０ 第１挟持部
２２ 受部材
２３ 押え部材
２４ 締付具
３０ 第２挟持部
３０ｂ 透孔
３２ 受部材
３２ａ 載上面
３２ｂ 壁部
３２ｃ 上段部
３３ 押え部材
３３ａ 押圧面
３４ 締付具
３５ 付勢部材
６０ 光ビーム照射部
Ｗ 薄板

Claims (5)

1. 被加工物となる薄板へ向けてレーザ光を照射する加工ヘッドと、その加工ヘッドから照射されるレーザ光の光軸に対して直交する方向に平面移動するＸＹステージと、そのＸＹステージに取り付けられると共に前記薄板を保持する保持装置とを備え、その保持装置は、前記薄板の一端を挟持する第１挟持部と、その第１挟持部によって挟持される薄板の一端と反対側の他端を挟持すると共に前記第１挟持部から離反する方向に相対移動して前記薄板に張力を付与する第２挟持部とを備えるレーザ加工機において、
   前記第１挟持部および前記第２挟持部は、
   前記薄板が載上される載上面を有する受部材と、
   その受部材の前記載上面の後端側に立設される壁部と、
   その壁部の上端と連絡され前記載上面と段差状に形成される上段部に一端側が配設される付勢部材と、
   その付勢部材により上向きに付勢されつつ、前記載上面と所定の間隔をあけて前記載上面の長手方向に沿って対向すると共に、前記第２挟持部の相対移動方向と直交方向における薄板の幅よりも長く形成される押圧面を有する押え部材と、
   その押え部材を前記付勢部材の付勢力に抗して下降させ、前記受部材の載上面に載上される前記薄板に前記押え部材の押圧面を押し付ける締付具とを備え、
   前記第２挟持部が前記第１挟持部から離反する方向に相対移動する前の状態において、前記第１挟持部および前記第２挟持部の受部材にそれぞれ立設された壁部の下端部間の距離は、前記薄板の寸法公差の最大値よりも大きく設定されていることを特徴とするレーザ加工機。
2. 前記第１挟持部または前記第２挟持部の少なくとも一方は、
   前記受部材の載上面と前記押え部材の押圧面とが上下に重なる部位の前記受部材または前記押え部材の一方の前記壁部から遠い側に配設され、前記受部材または前記押え部材の他方に向かって光ビームを照射する光ビーム照射部と、
   前記受部材または前記押え部材の他方に形成され照射された前記光ビームが入射される透孔とを備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機。
3. 前記押え部材の押圧面または前記受部材の載上面は、
   前記第２挟持部の相対移動方向に沿って前記壁部から離れるにつれて互いに近づく方向に傾斜していることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ加工機。
4. 前記壁部は、下部側に対して上部側が前記加工ヘッドの方向に向かってそれぞれせり出していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザ加工機。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のレーザ加工機に使用されることを特徴とする保持装置。

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