JP5615414B2 - レーザー加工機 - Google Patents
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Description
<その他>
従来のレーザー加工機では、加工精度を確保するために、被加工物(薄板、枠付ワーク(額縁状の枠体に薄板が貼り付けられたもの))の種類に応じて専用の固定治具を用いていた。例えば、特許文献1(特開2002−205182号公報)には、枠付ワーク専用の固定治具を備えたレーザー加工機に関する技術が記載されており、特許文献2(特開2002−248588号公報)には、薄板専用の固定治具を備えたレーザー加工機に関する技術が記載されている。
ところで、枠付ワークは、薄板に比べて加工頻度が低いので、薄板と枠付ワークとの2種類の被加工物を加工するために、2台のレーザー加工機を設置することは不経済であった。そこで、従来のレーザー加工機では、2種類の被加工物を加工するために、レーザー加工機に取り付ける固定治具(例えば、上述した特許文献1及び特許文献2に記載のもの)を被加工物の種類に応じて取り換えていた。
しかしながら、レーザー加工機に取り付ける固定治具を被加工物の種類に応じて取り換える場合には、枠付ワーク専用の固定治具および薄板専用の固定治具を着脱する手間が掛り、その分、枠付ワークおよび薄板を加工するための段取りに時間が掛るという問題点があった。
本技術的思想は上述した問題点を解決するためになされたものであり、枠付ワークおよび薄板を加工するための段取りに掛かる時間を短縮することができるレーザー加工機および枠付ワーク用治具を提供することを目的としている。
<手段>
この目的を達成するために、技術的思想1のレーザー加工機は、レーザー光線を照射する加工ヘッドと、その加工ヘッドに対して平面移動するXYステージと、そのXYステージに取り付けられると共に加工対象となる薄板を保持する薄板用治具とを備えると共に、前記薄板用治具が、前記薄板の一端を挟持する挟持治具と、その挟持治具によって挟持された薄板の一端と反対側の他端を挟持すると共に前記一端から前記他端に向かう方向に前記薄板を引っ張る引張治具とを備え、前記レーザー光線を前記加工ヘッドから前記薄板に照射すると共に、前記XYステージの平面移動により前記加工ヘッドに対して前記薄板を平面移動させることで、その薄板に貫通加工を施すものであって、第1治具と、その第1治具に対向すると共に前記第1治具から所定の距離だけ離間した位置に配設される第2治具とを有する枠付ワーク用治具を備え、前記第1治具は、前記XYステージに着脱自在に取着される第1取着部と、前記薄板が額縁状の枠体に貼り付けられた枠付ワークの一端を挟持する第1挟持部とを備え、前記第2治具は、前記XYステージに着脱自在に取着される第2取着部と、前記枠付ワークの一端の反対側の他端を挟持する第2挟持部とを備え、前記XYステージに対する前記第1取着部および第2取着部の取着位置が前記挟持治具および引張治具の間である。
技術的思想2のレーザー加工機は、技術的思想1記載のレーザー加工機において、前記第1挟持部は、前記XYステージが移動する仮想平面に平行な平坦面を有する第1主梁と、その第1主梁の平坦面に対向する平坦面を有する第1副梁と、その第1副梁の平坦面と前記第1主梁の平坦面との対向間隔を拡大縮小可能な状態で前記第1主梁と第1副梁とを連結する第1締結部材とを備え、前記第2挟持部は、前記XYステージが移動する仮想平面に平行な平坦面を有する第2主梁と、その第2主梁の平坦面に対向する平坦面を有する第2副梁と、その第2副梁の平坦面と前記第2主梁の平坦面との対向間隔を拡大縮小可能な状態で第2副梁と前記第2主梁とを連結する第2締結部材とを備え、前記枠付ワークの厚さ方向の両面を、前記第1主梁の平坦面と前記第1副梁の平坦面との間および前記第2主梁の平坦面と前記第2副梁の平坦面との間で挟持する。
技術的思想3のレーザー加工機は、技術的思想2記載のレーザー加工機において、前記XYステージは、前記薄板用治具が取着され長尺状に構成されたレールを備え、そのレールは、そのレールに凹設されると共に開口部の幅が溝内部の幅よりも小さく構成された溝を備え、その溝は、前記レールの長手方向に沿って延設され、前記第1取着部は、前記第1挟持部および前記開口部にそれぞれ挿通可能に構成され一端におねじが形成された軸状体として構成される第1軸部と、その第1軸部の一端側の反対側である他端に異なる張り出し幅を有するフランジ状に形成される第1ストッパ部と、前記第1軸部の前記おねじに螺合される第1螺合部材とを備え、前記第2取着部は、前記第2挟持部および前記開口部にそれぞれ挿通可能に構成され一端におねじが形成された軸状体として構成される第2軸部と、その第2軸部の一端側の反対側である他端に異なる張り出し幅を有するフランジ状に形成される第2ストッパ部と、前記第2軸部の前記おねじに螺合される第2螺合部材とを備え、前記第1軸部および第2軸部を前記開口部に沿って移動させることで、前記第1治具および第2治具が前記レールに沿って移動可能とされ、前記第1ストッパ部および第2ストッパ部を前記開口部に係止させることで、前記第1ストッパ部および第2ストッパ部が前記溝に着脱可能とされている。
技術的思想4の枠付ワーク用治具は、技術的思想1から3のいずれかに記載のレーザー加工機に使用されるものである。
技術的思想5のレーザー加工機は、技術的思想1から3のいずれかに記載のレーザー加工機において、前記XYステージは、前記XYステージ上に存在する検知点の前記加工ヘッドに対する位置を変化させるものであり、第1取着部は、前記検知点に対する位置が予め定められた前記XYステージ上の規定位置に固定して取着されるものであり、前記第1挟持部は、前記第1取着部に固着され、前記枠付ワークの一端に存在する一方の角に当接することで、その枠付ワークの平面移動を規制して、前記一方の角の前記検知点に対する位置を予め定められた所定位置にする位置決め部を備えている。
<効果>
技術的思想1記載のレーザー加工機によれば、加工ヘッドから加工対象となる薄板にレーザー光線が照射されると共に、XYステージの平面移動により加工ヘッドに対して薄板が平面移動されることで、その薄板に貫通加工が施される。
ここで、本技術的思想によれば、第2治具が第1治具に対向されると共に第1治具から所定の距離だけ離間した位置に配設されているので、枠付ワークの一端が第1挟持部によって挟持され、枠付ワークの他端が第2挟持部によって挟持される。加えて、XYステージに対する第1取着部および第2取着部の取着位置が挟持治具と引張治具との間とされているので、枠付ワークを取着した枠付ワーク用治具が挟持治具と引張治具との間に着脱自在に取着される。
よって、薄板用治具をXYステージから取り外すことなく、枠付ワーク用治具をXYステージに取り付け、枠付ワーク用治具に挟持された枠付ワークの薄板を加工ヘッドから照射されるレーザー光線により加工することができる。
その結果、枠付ワークを加工する際に、薄板用治具を取り外す手間を省くことができるので、その分、枠付ワークを加工するための段取りに掛かる時間を短縮することができるという効果がある。
また、再び、薄板を加工する場合には、薄板用治具が取り付けられた状態で枠付ワーク用治具が取着されているので、枠付ワーク用治具を取り外すと、薄板用治具が使用可能となり、薄板用治具で薄板を挟持することができる。よって、薄板用治具に挟持された薄板を加工ヘッドから照射されるレーザー光線により加工することができる。
その結果、薄板を加工する際に、薄板用治具を取り付ける手間を省くことができるので、その分、枠付ワークを加工した後に薄板を加工するための段取りに掛かる時間を短縮することができるという効果がある。
即ち、本技術的思想によれば、薄板用治具を取り外す手間を省くことができるので、枠付ワーク及び薄板を加工するための段取りに掛かる時間を短縮することができるという効果がある。
また、第1治具とその第1治具に対して別部材として構成される第2治具とを有する枠付ワーク用治具を備えているので、作業者が第1治具および第2治具を1個ずつXYステージに取着することができる。そのため、第1治具と第2治具とが一体として構成される場合と比較して、作業者が一度に持ち上げなければならない重量が低減される。よって、第1治具および第2治具をXYステージに取り付ける際の作業性の向上を図ることができるという効果がある。
技術的思想2記載のレーザー加工機によれば、技術的思想1記載のレーザー加工機の奏する効果に加え、枠付ワークが第1主梁の平坦面と第1副梁の平坦面との間および第2主梁の平坦面と第2副梁の平坦面との間に配設された状態で、第1主梁の平坦面と第1副梁の平坦面との対向間隔および第2主梁の平坦面と第2副梁の平坦面との対向間隔が縮小されることで、枠付ワークの厚さ方向の両面を、第1主梁の平坦面と第1副梁の平坦面との間および第2主梁の平坦面と第2副梁の平坦面との間に挟持することができる。
例えば、枠体の側面(枠体の薄板が貼り付けられた面に直交する平坦面)をその側面に対して垂直に押圧することで枠付ワークを挟持する構成とした場合には、枠体の薄板が貼り付けられた面の形状が変形されるので、薄板に変形(しわ)が生じやすく、変形により薄板にうねりが発生する。そのため、加工ヘッドと薄板(加工対象)との距離を一様に保つことが困難となり、加工精度が低下するという不具合が生じる。
これに対し、本技術的思想によれば、枠付ワークの厚さ方向の両面(一方の面には、薄板が貼り付けられている)を第1主梁の平坦面および第1副梁の平坦面の間で挟持すると共に第2主梁の平坦面および第2副梁の平坦面の間で挟持する構成であるので、枠体の薄板が貼り付けられた面の形状の変形が抑えられる。よって、枠付ワークに貼り付けられた薄板に変形(しわ)が生じることを防止して、薄板へのうねりの発生を抑制することができる。その結果、加工時に加工ヘッドと枠付ワークの薄板(加工対象)との距離を一様に保って加工精度の向上を図ることができるという効果がある。
また、平坦面(第1主梁の平坦面、第2主梁の平坦面、第1副梁の平坦面および第2副梁の平坦面)で枠付ワークを挟持するので、枠付ワークに掛かる圧力を均一に保つことができる。そのため、圧力のむらにより発生する枠体の反り返りを防止して、枠体の薄板が貼り付けられた面の形状の変形を抑制することができる。
よって、枠付ワークに貼り付けられた薄板に生じる変形(しわ)を低減して、加工時に加工ヘッドと枠付ワークの薄板(加工対象)との距離を一様に保ち加工精度の向上を図ることができるという効果がある。
また、本技術的思想では、枠付ワークの厚さ方向の両面を第1主梁の平坦面および第1副梁の平坦面の間で挟持すると共に第2主梁の平坦面および第2副梁の平坦面の間で挟持する構成とされている。
例えば、枠体の側面(枠体の薄板が貼り付けられた面に直交する平坦面)をその側面に対して垂直に押圧することで枠付ワークを挟持する構成とした場合には、XYステージの平面移動による振動でXYステージが平面移動する仮想平面に対して直交する方向へ枠付ワークがずれる場合がある。
これに対し、本技術的思想によれば、枠付ワークの厚さ方向の両面を第1主梁の平坦面および第1副梁の平坦面の間で挟持すると共に第2主梁の平坦面および第2副梁の平坦面の間で挟持する構成であるので、XYステージが平面移動する仮想平面に対して直交する方向へ枠付ワークがずれることを防止することができる。よって、枠付ワークの加工時に加工ヘッドと枠付ワークの薄板(加工対象)との距離が徐々に変化していくことを防止して加工精度の向上を図ることができるという効果がある。
技術的思想3記載のレーザー加工機によれば、技術的思想2記載のレーザー加工機の奏する効果に加え、第1ストッパ部の一の幅および第2ストッパ部の一の幅を溝の開口部の幅にそれぞれ合わせてその開口部から第1ストッパ部および第2ストッパ部を溝内部に挿入し、第1軸部および第2軸部を開口部に内嵌させた状態で移動させることで、第1治具および第2治具をレールに沿って移動可能とすることができる。よって、第1治具および第2治具のレールへの取り付け位置を調整することができる(位置調整機能)。
その後、第1ストッパ部および第2ストッパ部を開口部に挿入した状態で、第1ストッパ部および第2ストッパ部の向きを変えて、第1ストッパ部および第2ストッパ部の幅で開口部の幅よりも大きい部位を開口部に係止させる。
そして、第1螺合部材を第1軸部に対して螺進させて、第1螺合部材と第1ストッパ部との間隔を狭めることで、第1軸部が挿通される第1挟持部とレールとを第1螺合部材と第1ストッパ部との間で挟持すると共に第2螺合部材を第2軸部に対して螺進させて、第2螺合部材と第2ストッパ部との間隔を狭めることで、第2軸部が挿通される第2挟持部とレールとを第2螺合部材と第2ストッパ部との間で挟持することができる(固定機能)。
例えば、第1治具の位置調整機能と第1治具の固定機能とを別々の部材が備えている場合には、それら2個の機能を備えるために2個の部材が必要となり、同様に、第2治具の位置調整機能と第2治具の固定機能とを別々の部材が備えている場合には、それら2個の機能を有するために2種類の部材が必要となる。そのため、レーザー加工機を構成する部品の種類が多くなり、レーザー加工機の製品コストが嵩むという問題点が生じる。
ここで、本技術的思想によれば、第1取着部が第1治具の位置調整機能および第1治具の固定機能の両方の機能を備え、第2取着部が第2治具の位置調整機能および第2治具の固定機能の両方の機能を備えているので、第1治具の位置調整機能および第1治具の固定機能と、第2治具の位置調整機能および第2治具の固定機能とを1種類の部材にて達成することができる。その結果、レーザー加工機を構成する部品の種類を削減して、レーザー加工機の製品コストの削減を図ることができるという効果がある。
また、薄板用治具が取り付けられるレールに第1取着部および第2取着部を取着しているので、別途、枠付ワーク用治具を取着するための被取着部を作成する必要がなく、その分、レーザー加工機の製造コストを削減して、レーザー加工機の製品コスト削減を図ることができるという効果がある。
技術的思想4記載の枠付ワーク用治具によれば、技術的思想1から3のいずれかに記載のレーザー加工機に使用される枠付ワーク用治具と同等の効果がある。
技術的思想5記載のレーザー加工機によれば、技術的思想1から3のいずれかに記載のレーザー加工機の奏する効果に加え、第1挟持部および第2挟持部に挟持された枠付ワークの大きさに拘らず、第1治具が有する第1取着部および位置決め部により、枠付ワークの一端に存在する一方の角の検知点に対する位置を予め定められた所定位置にすることができる。よって、枠付ワークの大きさが変化した場合であっても、その大きさが変化した枠付ワークの一端に存在する一方の角の検知点に対する位置を、必ず、所定位置に合わせることができるという効果がある。
1 加工ヘッド
2 XYステージ
3 薄板用治具
4 挟持治具
5 引張治具
10 枠付ワーク用治具
20 第1治具
21 第1取着部
25 第1挟持部
30 第2治具
31 第2取着部
35 第2挟持部
22 第1軸部
23 第1ストッパ部
24 第1螺合部材
26 第1主梁
26a 平坦面(第1主梁の平坦面)
27 第1副梁
27a 平坦面(第1副梁の平坦面)
28 第1締結部材
29 第1スライド部(第1主梁の一部)
40 レール
41 溝
42 開口部
43 溝内部
50 Y方向位置決め部材(位置決め部の一部)
51 X方向位置決め部材(位置決め部の一部)
212a 枠付ワーク情報メモリ(記憶手段)
219 位置検出センサ(検出手段)
253 サイズ指定画面(受付手段)
K1 薄板
K2 枠付ワーク
S3 位置調整処理(算出手段の一部)
S4 位置調整処理(算出手段の一部)
S5 位置調整処理(第1限界判定手段)
S6 位置調整処理(第2限界判定手段)
S7 位置調整処理(規制手段の一部)
S8 位置調整処理(判定手段)
S10 位置調整処理(受付制御手段)
W4 幅(ストッパ部の一の幅)
W3 幅(ストッパ部の最大幅)
W1 幅(開口部の幅)
W3 幅(溝内部の幅)
W5 対向間隔
Claims (3)
- レーザー光線を照射する加工ヘッドと、その加工ヘッドを原点として平面移動するXYステージと、そのXYステージ上に存在する検知点の前記原点に対する位置を変化させることで、前記XYステージ上に配置された薄板を前記加工ヘッドに対して平面移動させ、前記薄板に前記レーザー光線を照射することで、その薄板に貫通加工を施すレーザー加工機において、
前記検知点に対する位置が予め定められた前記XYステージ上の規定位置に固定して取着される第1取着部と、その第1取着部に固着され、前記薄板が額縁状の枠体に貼り付けられた矩形状の枠付ワークの一端を挟持する第1挟持部と、その第1挟持部に設けられ、前記枠付ワークの一端に存在する一方の角に当接することで、その枠付ワークの平面移動を規制して、前記一方の角の前記検知点に対する位置を予め定められた所定位置にする位置決め部とを有する第1治具と、
前記XYステージ上に着脱自在に取着される第2取着部と、その第2取着部に固着され、前記枠付ワークの一端とは反対側となる前記枠付ワークの他端を挟持する第2挟持部とを有し、前記第1治具に対向すると共にその第1治具から所定の距離だけ離間した位置に配設される第2治具と、
前記検知点の前記原点に対する位置を検出する検出手段と、
前記一方の角の前記検知点に対する位置である前記所定位置から前記枠付ワークに貼り付けられた前記薄板上の加工基点までの移動量を、前記枠付ワークの大きさに対応付けて複数記憶する記憶手段と、
前記第1挟持部および第2挟持部に挟持された前記枠付ワークの大きさの指定を受け付ける受付手段と、
その受付手段により受け付けられた前記枠付ワークの大きさに対応する前記移動量を前記記憶手段に記憶された移動量から選択し、その選択した移動量と前記所定位置の前記検知点に対する位置と前記検出手段により検出された検知点の前記原点に対する位置とを用いて、前記加工基点の前記原点に対する位置を算出する算出手段とを備えていることを特徴とするレーザー加工機。 - 前記記憶手段は、前記枠付ワークに貼り付けられた前記薄板上の加工基点を含み、且つ、前記枠付ワークの内側に存在する領域である近傍領域を、前記所定位置から前記枠付ワークに貼り付けられた前記薄板上の加工基点までの移動量分移動させた場合に、前記近傍領域が取り得る移動量の変動範囲を、前記枠付ワークの大きさに対応付けて複数記憶するものであり、
前記算出手段は、前記受付手段により受け付けられた前記枠付ワークの大きさに対応する前記移動量の変動範囲を前記記憶手段に記憶された移動量の変動範囲から選択し、その選択した移動量の変動範囲と前記所定位置の前記検知点に対する位置と前記検出手段により検出された検知点の前記原点に対する位置とを用いて、前記近傍領域の前記原点に対する位置を算出するものであり、
その算出された前記近傍領域の前記原点に対する位置を用いて、前記原点に位置する前記加工ヘッドが前記近傍領域内に存在するかを判定する判定手段と、
その判定手段により前記加工ヘッドが前記近傍領域内に存在すると判定された場合に、前記XYステージの平面移動を制御することで、前記加工基点を前記原点へ自動で移動させる制御を実行すると共にその実行の開始を受け付ける受付制御手段とを備えていることを特徴とする請求項1記載のレーザー加工機。 - 前記記憶手段は、前記近傍領域を含み、且つ、前記枠付ワークの内側に存在する領域である限界領域を、前記所定位置から前記枠付ワークに貼り付けられた前記薄板上の加工基点までの移動量分移動させた場合に、前記限界領域が取り得る移動量の変動範囲を、限界変動範囲として前記枠付ワークの大きさに対応付けて複数記憶するものであり、
前記算出手段は、前記受付手段により受け付けられた前記枠付ワークの大きさに対応する前記限界変動範囲を前記記憶手段に記憶された限界変動範囲から選択し、その選択した限界変動範囲と前記所定位置の前記検知点に対する位置と前記検出手段により検出された検知点の前記原点に対する位置とを用いて、前記限界領域の前記原点に対する位置を算出するものであり、
その算出された前記限界領域の前記原点に対する位置を用いて、前記原点に位置する前記加工ヘッドが前記限界領域内に存在するかを判定する第1限界判定手段と、
その第1限界判定手段により前記加工ヘッドが前記限界領域内に存在すると判定された場合には、前記加工基点を前記原点へ手動で移動させたとした場合の移動量から求められる次の限界領域の前記原点に対する位置を用いて、前記原点に位置する前記加工ヘッドが前記次の限界領域外となるかを判定する第2限界判定手段と、
その第2限界判定手段により前記加工ヘッドが前記限界領域外となると判定された場合には、前記XYステージの平面移動を規制することで、前記加工ヘッドを前記限界領域内に留める規制手段とを備えていることを特徴とする請求項2記載のレーザー加工機。
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