JP5961070B2 - レーザ加工機 - Google Patents

Description

本発明は、ワークが載置されるテーブルの上方にレーザ加工ヘッドが配設され、テーブルの下方に、落下するスクラップや製品などの加工処理品を受けて回収する排出装置が配設されたレーザ加工機に関するものである。

例えば、板状のワークを切断加工するためのレーザ加工機の中に、ワークを載置するテーブルの上方に、テーブル上に載置されたワークにレーザ光を照射してワークに所定の加工を施すレーザ加工ヘッドが配設され、テーブルの下方に、加工に伴って落下するスクラップや製品などの加工処理品を受けて回収する排出装置が配設されたものがある。

この場合、テーブル下方の排出装置として、加工処理品の落下する位置にコンベアを配置し、コンベアの一端に、コンベアによって搬送されてきた加工処理品を回収するスクラップボックスを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、テーブル下方の加工処理品の落下する位置にコンベアを設ける場合、構造が大がかりになるという問題がある。

そこで、特許文献２に記載の加工装置のように、排出装置として、テーブルの下方空間に対して差し込み・引き出し可能に単純なスクラップボックス（スクラップバケットとも呼ばれる）を配設し、スクラップボックス内に加工処理品が溜まった段階で、スクラップボックスをテーブルの下方空間から外に引き出して、中の加工処理品を回収する構成にすることが考えられる。

特開平６−２１０４７７号公報 特開２０１０−９９６９６号公報

しかし、この種のスクラップボックスをテーブルの下方に差し込み・引き出し可能に設ける形式の場合、加工中は加工範囲の下方にスクラップボックスを固定状態で配置する関係から、レーザ加工時のレーザ光が、ワーク及びテーブルを通過してスクラップボックスのトレイ表面に到達した際に、スクラップボックスのトレイ表面に局部的な熱集中が起こり、スクラップボックスが損傷するおそれがある。

それを避ける方法として、レーザ光を、スクラップボックスのトレイ上で過度の熱集中が起こらない移動速度で移動させる方法や、スクラップボックスのトレイの厚みを増してトレイの耐熱容量を増やす方法が考えられる。

しかし、スクラップボックスのトレイを保護するためにレーザ光を所定の移動速度以上で移動させる方法は、実際には加工内容に影響が出やすくなるために採用が困難であり、従って、スクラップボックスのトレイの厚みを増す方法での対処が主流とならざるを得ない。

ところが、スクラップボックスのトレイの厚みを増すと、スクラップボックスの重量が過大になり、加工処理品を回収するためにスクラップボックスを引き出したり差し込んだりする際の作業負担が増大する問題がある。

本発明は、上記事情を考慮し、加工処理品を受けるトレイの厚みを増大せず、トレイの軽量化を図りつつ、加工用のレーザ光に対するトレイの熱耐久性の向上を図ることのできるレーザ加工機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ワークが載置されるテーブルの上方に、該テーブル上に載置されたワークに下向きにレーザ光を照射して該ワークに所定の加工を施すレーザ加工ヘッドが前記テーブルに対し水平方向移動可能に配設され、前記テーブルの下方に、加工に伴って落下するスクラップや製品などの加工処理品を受けて回収する排出装置が配設されたレーザ加工機において、前記排出装置に、前記加工に伴って落下する加工処理品を受けるトレイが設けられる共に、前記ワークに加工を施すレーザ光が前記ワーク及びテーブルを通過して前記トレイ上に到達した際に該トレイ上のレーザ光の到達点を移動させるために該トレイを水平方向に移動させるトレイ移動機構と、前記レーザ加工ヘッドの移動速度が所定の閾値以下であるときに、前記トレイ移動機構に指令を送って前記トレイを、前記レーザ加工ヘッドとの間に該レーザ加工ヘッドの移動速度を超える速度差を持つように、該レーザ加工ヘッドに対して相対移動させる駆動制御手段と、が装備されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザ加工機であって、前記駆動制御手段が、前記レーザ加工ヘッドがワークに対してピアス加工を施すときに、前記レーザ加工ヘッドの移動速度が所定の閾値以下であると判断することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のレーザ加工機であって、前記駆動制御手段が、前記レーザ加工ヘッドが所定以上の板厚のワークを切断加工するときに、前記レーザ加工ヘッドの移動速度が所定の閾値以下であると判断することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工機であって、前記排出装置が、前記加工に伴って落下する加工処理品を受けるメインボックスと、該メインボックスの加工処理品の排出側に着脱可能に装着された回収ボックスとから構成され、前記メインボックスが、メインフレームと、該メインフレーム上に、前記排出側と反排出側とを結ぶ直線方向にスライド自在に装備され、前記加工に伴って落下する加工処理品を受ける前記トレイとしてのスライドテーブルと、該スライドテーブルを、前記排出側と反排出側とに往復スライドさせることで、加工処理品を、前記スライドテーブル上から前記排出側に装着された前記回収ボックスまで送り移動させるスライド駆動機構と、備えており、
前記スライド駆動機構の少なくとも一部の要素を共用して前記トレイ移動機構が構成されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載のレーザ加工機であって、前記スライド駆動機構のアクチュエータとして、前記スライドテーブルを前記排出側と反排出側とに往復スライドさせるシリンダ機構が設けられ、このシリンダ機構を共用して前記トレイ移動機構が構成されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載のレーザ加工機であって、前記スライド駆動機構として、前記メインフレームに設置されてカムを回転させる回転駆動機構と、前記スライドテーブルに連結されて前記カムと係合することで前記カムの回転運動を前記スライドテーブルの往復スライド運動として取り出すカムフォロアと、を備えるカム機構が設けられ、このカム機構によって前記トレイ移動機構が構成されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工機であって、前記メインフレームに、前記スライドテーブルをスライド自在に案内する滑り材が設けられていることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項４〜７のいずれか１項に記載のレーザ加工機であって、前記メインフレームの下部に、床面上を走行可能な車輪が取り付けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、レーザ加工ヘッドの移動速度（加工速度）が所定の閾値以下のときにトレイを水平移動させることで、ワーク及びテーブルを通過してトレイ表面に照射されるレーザ光を１点に集中しないように分散させることができる。従って、トレイ表面の局部的な熱集中を回避することができ、トレイの厚みを増大させずにトレイの軽量化を図りながら、トレイの熱耐久性を向上させることができる。また、トレイを動かすことで、トレイ表面へのレーザ光の集中を回避するので、レーザ光をトレイ表面への熱集中を避けるために無用に速い速度で移動させる必要がなくなり、加工製品に応じた適正速度でレーザ光を移動させればよくなる。

請求項２の発明によれば、レーザ加工ヘッドを固定した状態のままレーザ光によりワークに貫通孔を形成するピアス加工時に、トレイを熱集中回避のために移動させるので、トレイのダメージを軽減することができる。

請求項３の発明によれば、加工速度の遅い厚板加工時に、トレイを熱集中回避のために移動させるので、トレイのダメージを軽減することができる。

請求項４の発明によれば、加工処理品の回収を行うためのスライド駆動機構の要素を共用して、加工中にトレイ（スライドテーブル）を水平方向に移動させて、ワーク及びテーブルを通過してトレイ表面に照射されるレーザ光を分散させるので、トレイ表面の熱集中を防ぐためにトレイを動かす専用機構を設ける必要がなく、構造の複雑化及び装備費の高騰を防ぐことができる。

また、トレイ上に落下した加工処理品の回収動作時には、スライド駆動機構によるスライドテーブルの往復スライド動作により、スライドテーブル上に載ったスクラップや製品などの加工処理品を排出側に装着した回収ボックスに送り移動することができ、回収ボックスが加工処理品で一杯になったところで、回収ボックスをメインボックスから取り外すことで、加工処理品を外部へ容易に排出することができる。また、排出後に空となった回収ボックスを再びメインボックスに装着することにより、引き続きの加工処理品の排出に備えることができる。

このように、加工処理品の排出を、メインボックスに装着した回収ボックスによって行うことができるので、大きく重たいメインボックスをわざわざ動かす必要がなく、人力作業の軽減を図ることができる。また、スライドテーブルを往復スライドさせる構造は、コンベアのように大がかりな構造にする必要がなく、簡単な構造で済ませることができるので、メンテナンス時などの対応も容易に行うことができる。

また、回収ボックスはメインボックスから切り離せるものであるから、加工機本体の加工作業中に回収ボックスだけ取り外して加工処理品を外部に排出することができ、加工作業の効率を損なわない。

さらに、スライドテーブル上に落下したスクラップや製品などの加工処理品は、自動的に回収ボックスまで送り移動されるので、加工機本体の内部側に加工処理品が溜まるのを避けることができ、加工機本体の内部にスクラップ等が散乱する問題を解消することができる。

また、回収ボックスをチェックするだけで加工処理品の溜まり具合を把握できるので、排出忘れによる加工処理品の山積によりスクラップボックスが引き出せなくなるようなトラブルも無くすことができる。

請求項５の発明によれば、スライドテーブルの往復スライドをシリンダ機構によって行うので、構造を簡単にすることができる。また、特にエアシリンダを使用する場合は、環境にやさしい条件で駆動することができる。

請求項６の発明によれば、スライドテーブルの往復スライドをカム機構によって行うので、エアシリンダなどでスライドテーブルをスライドさせる場合のような配管設備が不要であり、構成を簡素にすることができる。

請求項７の発明によれば、メインフレームに設けた滑り材によって、スライドテーブルをスムーズにスライドできるように案内するので、構成の単純化によるコストダウンを図ることができる。

請求項８の発明によれば、メインフレームの下部に車輪を取り付けたので、加工機本体への挿入・引き出し作業を容易に行うことができる。

本発明の実施形態のレーザ加工機の構成図で、（ａ）はレーザ加工機全体の概略構成を示す斜視図、（ｂ）はレーザ加工機に含まれる排出装置（スクラップボックス）を取り出した状態を示す斜視図、（ｃ）はその一部拡大図である。 前記排出装置の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ矢視断面図である。 前記排出装置の構成図で、（ａ）はメインボックスから回収ボックスを分離した状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 同排出装置のエアシリンダのエア駆動回路の構成図である。 同排出装置の動作説明用の平面図で、（ａ）は一方のストロークエンドにロッド（ピストン）を位置させているときの状態を示す図、（ｂ）は他方のストロークエンドに向けてロッド（ピストン）を往動させ、ストローク途中で動作方向を反転させたときの状態を示す図、（ｃ）は動作方向を反転させた後に再び一方のストロークエンドにロッド（ピストン）を位置させたときの状態を示す図である。 同排出装置の動作内容を示すタイムチャートである。 エアシリンダの代わりにカム機構でスライドテーブルを往復スライドさせるように構成した、本発明の別の実施形態の排出装置の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ矢視断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のレーザ加工機は、加工機本体１と、加工に伴って加工機本体１から落下するスクラップや製品などの加工処理品を受けて回収し外部に排出する排出装置（スクラップボックス）１０と、を備えている。

加工機本体１は、水平な姿勢で板状のワーク８を載置可能なテーブル（図示略のスキッドテーブル等）を有するベッド２と、ベッド２に対してＸ軸方向スライド自在に装備された可動台３と、可動台３に設けられたガイド４に沿ってＹ軸方向に移動可能に装備されたレーザ加工ヘッド５と、を備えている。

レーザ加工ヘッド５は、テーブルの上方に配設され、テーブル上に載置されたワーク８に対し下向きにレーザ光６を照射してワーク８に所定の加工を施すものであり、テーブル上のワーク８に対しビームポイント７をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、例えばワーク８に対して切断加工を行う。

排出装置１０は、加工機本体１のテーブルの下方に複数（本例では８個）配設されている。複数の排出装置１０は、加工領域ごとにＸ軸方向に並んで配設されており、各排出装置１０はＹ軸方向に差し込み・引き出し可能に配設されている。

図１（ｂ）、（ｃ）および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、各排出装置１０は、加工機本体１の下部に配設されて加工機本体１から落下する加工処理品を受けるメインボックス１０Ａと、メインボックス１０Ａの加工処理品の排出側（同図中の右端）に着脱可能に装着された回収ボックス７０と、からを備えている。

メインボックス１０Ａは、排出装置全体の架台としての役割を持つメインフレーム２０と、メインフレーム２０上に排出側と反排出側とを結ぶ直線方向（Ｙ軸方向）にスライド自在に装備されて、加工機本体１から落下する加工処理品を受けるスライドテーブル５０（広い意味でトレイに相当する）と、スライドテーブル５０を排出側と反排出側とに往復スライドさせる複動式のエアシリンダ（シリンダ機構）６０およびそのエア駆動回路とからなるスライド駆動機構と、を備えている。

図２に示すように、メインフレーム２０は長方形の箱形のもので、底壁２１と、底壁２１の両側縁に起立した側壁２２と、底壁２１と側壁２２の内側に配された滑り材取付枠２３とを有しており、滑り材取付枠２３の内側面と上面に、摩擦係数の小さい材料よりなる滑り材２５が取り付けられている。

また、メインフレーム２０の排出側の両側部には、スライド駆動機構の主要素であるエアシリンダ６０が配置されている。エアシリンダ６０は、シリンダ側がシリンダ受けブラケット２７を介してメインフレーム２０に連結され、ロッド側がロッド受けブラケット３７を介してスライドテーブル５０に連結されている。また、メインフレーム２０の下面の４箇所には、キャスターやローラよりなる車輪２８が取り付けられており、メインボックス１０Ａを加工機本体１の下方のスペースに対しＹ軸方向に沿って出し入れできるようになっている。

一方、スライドテーブル５０は、下スライダ３０と上スライダ４０の二重構造になっている。下スライダ３０は、底板３１と、底板３１の両側縁から起立する垂直側板３２と、垂直側板３２の上側に連続する外側に開いた傾斜側板３３と、傾斜側板３３の上端から外側にＬ字形に屈曲しメインフレーム２０の側壁２２の上端に非接触で被さるＬ形袖部３４とからなる。

また、下スライダ３０の排出側の底板３１上には、上スライダ４０から露出した露出板面３１ａが確保され、露出板面３１ａの両側部には窄まり側壁３１ｂが設けられている。スライドテーブル５０側のロッド受けブラケット３７は、この窄まり側壁３１ｂの外側面に取り付けられており、エアシリンダ６０は、この窄まり側壁３１ｂとメインフレーム２０の側壁２２との間に確保された空間３８に収容されている。

この下スライダ３０は、底板３１の下面と垂直側板３２の外側面が、メインフレーム２０の滑り材取付枠２３に取り付けた滑り材２５に接しており、滑り材２５に案内されることによって、メインフレーム２０の長手方向（Ｙ軸方向）にスライド自在に支持されている。

また、上スライダ４０は、中間部材３９を介して下スライダ３０の底板３１の上に間隔をあけて載ったフラットなテーブル底面板４１と、テーブル底面板４１の両側縁から外側に開くように起立して下スライダ３０の傾斜側板３３の上に載った傾斜側板４２とを有している。この上スライダ４０の反排出側は端壁４６が塞がれているが、排出側の端部４３は開放している。

また、回収ボックス７０は、図３（ｂ）に示すように、底板７１と、引き出し方向手前の取っ手７９付きの端面板７２と、左右側板７３と、底板７１の奥側に設けられた回収凹部７４と、メインフレーム２０の排出側の端部の差し込み凹部２９に差し込まれる連結用差し込み片７５と、メインフレーム２０の側壁２２の外面の連結具７７と締結される連結金具７６と、メインボックス１０Ａから回収ボックス７０を取り外したときに倒れないように回収ボックス７０を支持する支持棒７８と、を有している。

ここでは、スライドテーブル５０の特に上スライダ４０のテーブル底面板４１がトレイに相当しており、このテーブル底面板４１は１枚の剛性板（金属板）で構成されている。また、スライド駆動機構の要素であるエアシリンダ６０及びエア駆動回路を共用することで、レーザ光６がワーク８及びテーブルを通過して上スライダ４０のテーブル底面板４１上に到達した際にそのテーブル底面板４１上のレーザ光６の到達点を移動させるためにスライドテーブル５０を水平方向に移動させるトレイ移動機構が構成されている。

つまり、スライド駆動機構は、本来はスライドテーブル５０上に落下した加工処理品を回収ボックス７０に向けて送り移動するためのものであるが、その要素の少なくとも一部（エアシリンダ６０及びエア駆動回路）を使用することで、レーザ光６の熱からスライドテーブル５０を保護する目的でスライドテーブル５０を水平移動させるトレイ移動機構の役割も果たすようになっている。

具体的には、スライドテーブル５０上に落下した加工処理品を回収ボックス７０に向けて送り移動する際には、第１のスライドパターンである送り移動パターンに従ってスライドテーブル５０をスライドさせ、また、レーザ光６の熱からスライドテーブル５０を保護する目的でスライドテーブル５０を動かす際には、第２のスライドパターンである熱回避パターンに従ってスライドテーブル５０をスライドさせることができるようになっている。そしてこれらスライドパターンの選択は、図示しない駆動制御手段で行うようになっている。

図４はエア駆動回路の構成を示している。図４に示すように、このエア駆動回路では、２ポートのエアシリンダ６０の第１ポート６１に加圧エアを供給して第２ポート６２から排気することで、スライドテーブル５０を反排出側（実線矢印Ａ方向）にスライドさせることができ、第２ポート６２に加圧エアを供給して第１ポート６１から排気することで、スライドテーブル５０を排出側（点線矢印Ｂ方向）にスライドさせることができるようになっている。両側のエアシリンダ６０が同期して動くように、ソレノイド切換バルブ６７で給排切換が行われるエア給排路が並列に両側のエアシリンダ６０に接続されている。

このエア駆動回路は、駆動制御手段１００からの信号によってソレノイド切換バルブ６７を切り換えることにより、エアシリンダ６０によるスライドテーブル５０のスライド動作を制御する。

駆動制御手段１００は、例えば、レーザ加工中のある条件のときに、前記熱回避パターン（第２のスライドパターン）を選択することにより、スライドテーブル５０を適宜の速度（レーザ光６の照射を受けて上スライダ４０に悪影響が生じないような速度）で水平移動させる。具体的には、レーザ加工ヘッド５との間にレーザ加工ヘッド５の移動速度を超える速度差を持つように、レーザ加工ヘッド５に対してスライドテーブル５０を相対移動させる。

例えば、レーザ加工ヘッド５がＹ軸プラス方向（Ｙ軸方向一方側）に速度Ｖで移動するとき、スライドテーブル５０をＹ軸プラス方向に速度Ｖｓ（但し０＜Ｖｓ＜２Ｖ）で移動したとすると、スライドテーブル５０に対するレーザ光の照射点の移動速度がレーザ加工ヘッド５の移動速度Ｖよりも小さくなってしまい、反って不都合（熱集中）を来すことになる。そこで、Ｙ軸プラス方向にスライドテーブル５０を移動する際には、最低でも、スライドテーブル５０を、レーザ加工ヘッド５の移動速度Ｖの２倍を超える速度（Ｖｓ＞２Ｖ）で移動させる。

そうすることにより、スライドテーブル５０とレーザ加工ヘッド５との間に、レーザ加工ヘッド５の移動速度Ｖを超える速度差（Ｖｓ−Ｖ＞Ｖ）を持つように設定することができる。また、スライドテーブル５０をレーザ加工ヘッド５の移動方向と逆のＹ軸マイナス方向に移動させる場合は、スライドテーブル５０とレーザ加工ヘッド５との間の速度差は当然、レーザ加工ヘッド５の移動速度を超えることになる。

以上のように制御することにより、ワーク８及びテーブルを通過してスライドテーブル５０表面（上スライダ４０のテーブル底面板４１の上面）に照射されるレーザ光６をスライドテーブル５０上の１点に集中しないように分散させることができる。そのため、上スライダ４０のテーブル底面板４１上の局部的な熱集中を回避することができて、その結果、上スライダ４０の厚みを増大させずに、スライドテーブル５０の軽量化を図りながら、上スライダ４０の熱耐久性を向上させることができるようになる。

特に、スライドテーブル５０をレーザ加工ヘッド５の移動方向と逆方向に移動させるときには、速度に拘わらずスライドテーブル５０上のレーザ光の照射点の移動速度を、レーザ加工ヘッド５の移動速度Ｖよりも大きくすることができるので、スライドテーブル５０のダメージを容易に軽減することができる。

また、スライドテーブル５０を動かすことで、上スライダ４０へのレーザ光６の集中を回避することができるので、レーザ光６を上スライダ４０への熱集中を避けるために無用に速い速度で移動させる必要がなくなり、加工製品に応じた適正速度でレーザ光６を移動させればよくなる。

ここで、駆動制御手段１００では、第２のスライドパターンである熱回避パターンを選択する条件として、「レーザ加工ヘッド５の移動速度が所定の閾値以下である」という条件を設定している。これは、ワークやテーブルを通過してスライドテーブル５０（トレイ）上にレーザ光６が到達する場合、レーザ加工ヘッド５の移動速度が遅いほど、スライドテーブル５０（トレイ）の表面がダメージを受けやすくなるからである。

そこで、実際の運用に際しては、例えば、サンプルワークに対する加工状況を観察することによって、スライドテーブル５０（トレイ）にダメージを与えるレーザ加工ヘッド５の移動速度の閾値を求めておく。その際、レーザ光の出力に応じてその閾値が変わることになるので、レーザ光の出力毎の閾値を求めておくのが望ましい。

そして、本加工時に加工内容に応じて設定されるレーザ加工ヘッド５の移動速度が、その閾値に対してどういう関係にあるかを判断して、スライドテーブル５０（トレイ）を動かすかどうか決定する。

例えば、熱回避のための第２のスライドパターンを実行する場合の１つの例として、ピアス加工時を挙げることができる。

一般に、レーザ切断加工を行う場合、まずスタート孔としてピアス孔を貫通加工（ピアス加工という）し、その後に切断加工に移行する。このピアス加工は、レーザ加工ヘッド５を固定した状態でワークの所定位置に連続的にレーザ光６を照射して貫通孔を明ける加工動作であり、スライドテーブル５０（トレイ）に対するダメージが最も大きくなりやすい。

ピアス加工を行う場合、レーザ光の反射光の変化などによりピアス孔が明いたと認識してレーザ出力を止める等の技術があるが、その場合でも検出精度や検出タイミングのずれなどにより、実際にピアス孔が貫通した後も、レーザ加工ヘッドを移動させずにその位置でレーザ照射がなされることで、トレイの同じ位置にレーザ光によるダメージが与えられやすい。また所定時間レーザ出力することでピアス加工を行う場合も同様の問題が起こりやすい。

そこで、ピアス加工を施すときには自動的に、レーザ加工ヘッド５の移動速度が所定の閾値以下であると判断して、第２のスライドパターンでスライドテーブル５０（トレイ）を動かす。そうすることで、スライドテーブル５０（トレイ）上の１点に対するレーザ光６の集中を緩和することができ、スライドテーブル５０（トレイ）へのダメージ防止効果を発揮できる。

また、第２のスライドパターンを実行する場合のもう１つの例として、所定以上の板厚のワークを切断加工するときを挙げることができる。

厚板をレーザ切断加工する場合、薄板をレーザ切断加工する場合に比べて、レーザ加工ヘッド５の移動速度が極端に遅くなり、レーザ光６で切断しながら（常にレーザ光６をワークに貫通させながら）、レーザ光６が移動するため、スライドテーブル５０（トレイ）に対するダメージはピアス加工時に次いで大きくなりやすい。

例えば、厚さ１ｍｍ以下の薄板の場合は加工速度が１０〜１６ｍ／分であるのに対し、厚さ１０ｍｍ前後の厚板の場合は加工速度が１ｍ／分程度であり、このような遅い加工速度で切断加工する場合、スライドテーブル５０（トレイ）上に到達するレーザ光による熱集中により、スライドテーブル５０（トレイ）表面にダメージが発生しやすくなる。

そこで、所定板厚以上の厚板加工時には自動的に、レーザ加工ヘッド５の移動速度が所定の閾値以下であると判断して、第２のスライドパターンでスライドテーブル５０（トレイ）を動かす。そうすることで、スライドテーブル５０（トレイ）上の１点に対するレーザ光６の集中を緩和することができ、スライドテーブル５０（トレイ）へのダメージ防止効果を発揮できる。この場合の所定板厚の大きさは、サンプルワーク等により予め求めておく。

なお、このように第２のスライドパターンを選択した場合のスライドテーブル５０の動かし方は、Ｙ軸方向の一方側へのスライド動作であってもよいし、Ｙ軸方向の両側への往復スライド動作であってもよい。

また、第２のスライドパターンを選択する場合の条件として、レーザ光の出力や出力デューティのいずれか一方や両方が所定の閾値よりも大きいときに限定する条件を加えてもよい。

なお、熱回避のためにスライドテーブル５０を動かす排出装置１０は、レーザ加工ヘッド５０のＸ軸方向の位置に対応するものだけで十分であり、レーザ加工ヘッド５０のＸ軸方向の位置に応じて、スライドテーブル５０を動かす排出装置１０を選択する。

また、レーザ加工ヘッド５０がＸ軸方向のみに移動する場合（Ｙ軸方向の移動速度が０の場合）は、レーザ加工ヘッド５０の移動位置に該当する排出装置１０のスライドテーブル５０をＹ軸方向に往復動あるいは一方向に移動させることで、スライドテーブル５０のダメージを軽減することができる。

また、トレイに相当する上スライダ４０を１枚の剛性板で構成して、それを水平にスライドさせるようにしているので、コンベアのような大がかりな駆動機構を必要とせず、構造が簡単であり、無用な装備費の高騰を防ぐことができる。

次に加工処理品Ｗを回収する場合の動作（第１のスライドパターンである送り移動パターンでのスライド動作）について述べる。

エア駆動回路を制御する駆動制御手段１００は、加工処理品の回収に際して、前記送り移動パターン（第１のスライドパターン）を選択することにより、ソレノイド切換バルブ６７をラダーシーケンスで制御する。即ち、ソレノイド切換バルブ６７に指令信号を送ることで、エアシリンダ６０のロッドの伸縮動作（ピストン６６の動作）を制御し、ロッドのストローク途中に、往動動作から復動動作に急反転する急反転動作点を設けると共に、その急反転動作の加速度を、スライドテーブル５０上の加工処理品Ｗが滑り出す条件を満たすように設定する。

具体的には、加工処理品Ｗの回収ボックス７０への移動時には、エアシリンダ６０を駆動して、反排出側〔図１（ｂ）の実線矢印Ａ方向〕及び排出側〔図１（ｂ）の点線矢印Ｂ方向〕にスライドテーブル５０を往復スライドさせ、その往復スライド動作の途中で動作方向をＵターンさせるときに、スライドテーブル５０上の加工処理品Ｗをスライドテーブル５０に対して相対的に滑り移動させる。そしてその動作の繰り返しで、スライドテーブル５０の加工処理品Ｗを、スライドテーブル５０上から排出側に装着された回収ボックス７０まで送り移動させる。つまり、ストローク途中でのエアシリンダ６０の往動動作から復動動作への反転のさせ方によって、加工処理品Ｗとスライドテーブル５０との間に滑りを発生させ、加工処理品Ｗを回収ボックス７０に向けて移動させる。

図４において、いま、加工処理品Ｗを回収ボックス７０のある矢印Ｃ方向に移動するものとした場合、駆動制御手段は、一方のストロークエンド６０Ａから他方のストロークエンド６０Ｂに向けて矢印Ｂ方向にピストン６６を移動（往動動作）させているストローク途中（つまり、他方のストロークエンド６０Ｂに到達する手前）に、往動動作（一方のストロークエンド６０Ａから他方のストロークエンド６０Ｂに向かう矢印Ｂ方向の動作）から復動動作（他方のストロークエンド６０Ｂから一方のストロークエンド６０Ａに向かう矢印Ａ方向の動作）に急反転する急反転動作点を設ける。即ち、矢印Ｄのように、ピストン６６をストローク途中で急にＵターンさせる。

そして、一方のストロークエンド６０Ａを発してから急反転動作点までに至る間の速度条件（特に加速度）と、急反転動作点で反転してから再び一方のストロークエンド６０Ａまでに至る間の速度条件（特に加速度）とを、加工処理品Ｗが滑り移動しない条件（加工処理品Ｗとスライドテーブル５０の間の最大静止摩擦力より小さい範囲の慣性力しか発生しない加速度で移動する条件）に設定した上で、急反転動作点において急反転する際の加速度（減速度）を、スライドテーブル５０上の加工処理品Ｗが滑り出す条件（加工処理品Ｗとスライドテーブル５０の間の最大静止摩擦力を超える慣性力が発生する減速度で反転する条件）を満たすように設定する。

例えば、あまり遅い速度でスライドテーブル５０を往動させておいて復動側に反転させても、反転時に発生する慣性力は加工処理品Ｗの滑りを発生するほどに大きくならない可能性があるが、ある程度の速い速度でスライドテーブル５０を往動させておいて復動側に反転させた場合は、反転時に大きな慣性力を発生させることができて、加工処理品Ｗを滑り移動させることができる。特に、等速で往動させておいて復動側に反転させる場合よりも、加速しながらの往動動作状態においてソレノイド切換バルブ６７の切り換えにより動作方向を復動側に反転させた場合は、より大きな慣性力を発生させることができ、確実に加工処理品Ｗを滑り移動させることができる。

図５及び図６を参照して更に詳しく説明する。

スライドテーブル５０を往復スライドさせるエアシリンダ６０は、駆動制御手段１００によって、ピストン６６が当たる一方のストロークエンド６０Ａを基点にして、ピストン６６をストローク途中で急反転して折り返すように駆動制御される。

図６（ｄ）に示すように、まず１回の動作サイクルの最初において、ソレノイド切換バルブ６７は、エアシリンダ６０を往動するためのＡ位置（Ａ状態）に切り換え保持される。この段階で、ピストン６６（スライドテーブル５０）の速度は図６（ｂ）に示すように変化し、ピストン６６の加速度は図６（ｃ）に示すように変化する。そして、ピストン６６のストロークは、ゼロ（一方のストロークエンド６０Ａにピストン６６が当たっている位置）から急反転動作点まで徐々に変化し、この間、スライドテーブル５０上の加工処理品Ｗは滑りを発生せず（加速度が滑り出し条件の内側の範囲にあるから）、スライドテーブル５０と一緒に移動する。

次に急反転動作点に近づいた時点で、ソレノイド切換バルブ６７がＡ位置（Ａ状態）からＢ位置（Ｂ状態）に切り換わる。そうすると、エアシリンダ６０に対するエアの流れが逆転することにより、図６（ｂ）に示すように、ピストン６６の動作方向が往動側から復動側に急激に切り換わる。

このとき、図６（ｃ）に示すように、大きな減速度が発生することになり、それにより、加工処理品Ｗに作用する慣性力が最大静止摩擦力を超え（加速度が滑り出し条件を超え）、復動側にスライドしようとするスライドテーブル５０の上を加工処理品Ｗが往動側に滑り移動する。従って、この動作サイクルを繰り返すことにより、加工処理品Ｗを回収ボックス７０に向けて送り移動することができる。

以上のように、本実施形態のレーザ加工機の排出装置１０によれば、スライド駆動機構によるスライドテーブル５０の往復スライド動作により、スライドテーブル５０上に載ったスクラップや製品などの加工処理品Ｗを排出側に装着した回収ボックス７０に矢印Ｃのように送り移動することができる。そして、回収ボックス７０が加工処理品Ｗで一杯になったところで、回収ボックス７０をメインボックス１０Ａから取り外すことで、加工処理品を外部へ容易に排出することができる。また、排出後に空となった回収ボックス７０を再びメインボックス１０Ａに装着することにより、引き続きの加工処理品の排出に備えることができる。

このように、加工処理品の排出を、メインボックス１０Ａに装着した回収ボックス７０によって行うことができるので、大きく重たいメインボックス１０Ａをわざわざ動かす必要がなく、人力作業の軽減を図ることができる。また、スライドテーブル５０を往復スライドさせる構造は、ベルトコンベアのように大がかりな構造にする必要がなく簡単な構造で済ませることができるので、メンテナンス時などの対応も容易に行うことができる。

また、回収ボックス７０はメインボックス１０Ａから切り離せるものであるから、加工機本体１の加工作業中に回収ボックス７０だけ取り外して加工処理品を外部に排出することができ、加工作業の効率を損なわない。

また、スライドテーブル５０上に落下したスクラップや製品などの加工処理品は、自動的に回収ボックス７０まで送り移動されるので、加工機本体１の内部側に加工処理品が溜まるのを避けることができ、加工機本体１の内部にスクラップ等が散乱する問題を解消することができる。

また、回収ボックス７０をチェックするだけでよいので、排出忘れによる加工処理品の山積によりスクラップボックスが引き出せなくなるようなトラブルも無くすことができる。

また、エアシリンダ６０がストローク途中で往動動作から復動動作に急反転する動きによって、スライドテーブル５０上の加工処理品Ｗを回収ボックス７０側に滑り移動させるので、面倒な速度制御をする必要がなくなり、エア駆動回路のコスト低減が可能となる。

また、加工処理品の移動は、スライドテーブル５０の往復スライド動作つまりストローク動作により行うので、振動フィーダのように振動を利用して加工処理品を移動するのと違い、排出のための振動が加工機本体１側に伝わるのを極力防止することができ、レーザ加工による加工品位の悪化を回避することができる。

また、スライドテーブル５０の往復スライドをエアシリンダ６０によって行うので、環境にやさしい条件で駆動することができる。

また、メインフレーム２０に設けた滑り材２５によって、スライドテーブル５０をスムーズにスライドできるように案内するので、構成の単純化によるコストダウンを図ることができる。

また、メインフレーム２０の下部に車輪２８を取り付けているので、排出装置１０全体の加工機本体１への挿入・引き出し作業を容易に行うことができる。

なお、図４では、１個の排出装置１０のエア駆動回路についてのみ示したが、８個の排出装置１０を動かす場合には、幾つかの運用例を挙げることができる。

まず、第１の例は、各排出装置をそれぞれ単独で動かすことができるように、図４のエア駆動回路を排出装置１０ごとに設ける場合である。この例では、加工機の加工プログラムから、切断している領域やスクラップ・製品が落下する排出装置１０を判断する。そして、該当する排出装置１０だけを動かす。このように１個１個の排出装置を独立して動かすことによって、ランニングコストの削減が可能となる。

第２の例は、８個の排出装置１０のエアシリンダ６０をエア回路で並列に接続し、全部のエアシリンダ６０を１個のソレノイド切換バルブ６７で動かすようにした例である。この例では、ソレノイド切換バルブ６７が１台で済む利点がある。

第３の例は、８個の排出装置をいくつかのグループに分け、グループ内には１個のソレノイド切換バルブ６７を設けて、グループごとに排出装置のエアシリンダ６０をエア回路で並列に接続した例である。この例では、グループの分割数が増えると、ソレノイド切換バルブ６７の使用個数が増えるが、第１の例よりもソレノイド切換バルブ６７の使用個数を減らすことができる。また、使用しないグループは休みにすることで、エア消費量も減らすことができる。

また、安定した稼働を実現するために、図３に示すように、回収ボックス７０に、回収ボックス７０内に送り込まれた加工処理品が満杯になったら振動を出す満載センサ（光電センサなど）８０を取り付けてもよい。そうした場合は、加工処理品が満杯になったことを作業者に知らせることができるので、加工処理品の排出作業のし忘れ防止を図ることができる。

また、スライドテーブル５０上に落下センサ９０（振動により落下を検知するセンサ）を取り付けてもよい。そうした場合、加工処理品の落下の有無を確認することができるようになるため、加工機本体１側の可動部との干渉のおそれについて注意喚起することができ、安定加工に寄与することができる。

なお、エアシリンダ６０以外に油圧シリンダや電動シリンダを用いることによっても、同様にスライドテーブル５０を駆動させることは可能であり、このようなシリンダ機構をスライド駆動機構の主要素として使用することにより、簡単な構造で加工処理品の排出を行うことができる。

また、上記実施形態では、エアシリンダ６０によりスライドテーブル５０を往復スライドさせる場合を説明したが、カム機構やリンク機構を用いてスライドテーブル５０を往復スライドさせるように構成することもできる。

図７は、スライド駆動機構（トレイ移動機構を含む）としてカム機構を用いた排出装置の構成例を示している。この場合は、メインフレーム２０に固定されたモータ取付ブラケット１０１に回転駆動機構であるモータ１０２が取り付けられ、モータ１０２の回転軸に、スライドテーブル５０のスライド方向と平行な面内で回転するカムプレート１０３が取り付けられている。また、スライドテーブル５０に固定されたローラ取付ブラケット１５０に、カムフォロアとしてのローラ１５５が取り付けられ、ローラ１５５がカムプレート１０３のカム溝１０４に摺動自在に嵌っている。

このカム機構では、カムプレート１０３が一定速度で回転すると、カム溝１０４に嵌ったローラ１５５がカム溝１０４に沿って相対移動することにより、スライドテーブル５０が往復スライドする。

この場合、カム機構のカムプロフィールにより、スライドテーブル５０が往動動作から復動動作に急反転する急反転動作点を設けると共に、その急反転動作の加速度を、スライドテーブル５０上の加工処理品Ｗが滑り出す条件を満たすように設定すればよい。また、レーザ加工中にトレイ表面の熱集中を避ける動作を行う場合は、例えば、カム機構をもっとゆっくり動かすようにすればよい。このようにカム機構でスライドテーブル５０をスライドさせる場合は、面倒な制御が必要なく、設備の簡素化を図ることができる。

また、スライドテーブル５０の案内手段としては、滑り材２５以外に、転がり案内などのリニアガイド、フリーベア、ローラ等の転がり要素を採用することも可能である。

１ 加工機本体
５ レーザ加工ヘッド
６ レーザ光
８ ワーク
１０ 排出装置（スクラップボックス）
１０Ａ メインボックス
２０ メインフレーム
２５ 滑り材
２８ 車輪
５０ スライドテーブル
４０ 上スライダ
４１ テーブル底面板（トレイ）
６０ エアシリンダ（スライド駆動機構、トレイ移動機構）
７０ 回収ボックス
１００ 駆動制御手段
１０２ モータ（回転駆動機構）
１０３ カムプレート（カム）
１５５ ローラ（カムフォロア）
Ｗ 加工処理品

Claims (8)

1. ワークが載置されるテーブルの上方に、該テーブル上に載置されたワークに下向きにレーザ光を照射して該ワークに所定の加工を施すレーザ加工ヘッドが前記テーブルに対し水平方向移動可能に配設され、前記テーブルの下方に、加工に伴って落下するスクラップや製品などの加工処理品を受けて回収する排出装置が配設されたレーザ加工機において、
   前記排出装置に、前記加工に伴って落下する加工処理品を受けるトレイが設けられる共に、
   前記ワークに加工を施すレーザ光が前記ワーク及びテーブルを通過して前記トレイ上に到達した際に該トレイ上のレーザ光の到達点を移動させるために該トレイを水平方向に移動させるトレイ移動機構と、前記レーザ加工ヘッドの移動速度が所定の閾値以下であるときに、前記トレイ移動機構に指令を送って前記トレイを、前記レーザ加工ヘッドとの間に該レーザ加工ヘッドの移動速度を超える速度差を持つように、該レーザ加工ヘッドに対して相対移動させる駆動制御手段と、が装備されていることを特徴とするレーザ加工機。
2. 請求項１に記載のレーザ加工機であって、
   前記駆動制御手段が、前記レーザ加工ヘッドがワークに対してピアス加工を施すときに、前記レーザ加工ヘッドの移動速度が所定の閾値以下であると判断することを特徴とするレーザ加工機。
3. 請求項１に記載のレーザ加工機であって、
   前記駆動制御手段が、前記レーザ加工ヘッドが所定以上の板厚のワークを切断加工するときに、前記レーザ加工ヘッドの移動速度が所定の閾値以下であると判断することを特徴とするレーザ加工機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工機であって、
   前記排出装置が、前記加工に伴って落下する加工処理品を受けるメインボックスと、該メインボックスの加工処理品の排出側に着脱可能に装着された回収ボックスとから構成され、
   前記メインボックスが、
   メインフレームと、
   該メインフレーム上に、前記排出側と反排出側とを結ぶ直線方向にスライド自在に装備され、前記加工に伴って落下する加工処理品を受ける前記トレイとしてのスライドテーブルと、
   該スライドテーブルを、前記排出側と反排出側とに往復スライドさせることで、加工処理品を、前記スライドテーブル上から前記排出側に装着された前記回収ボックスまで送り移動させるスライド駆動機構と、
   を備えており、
   前記スライド駆動機構の少なくとも一部の要素を共用して前記トレイ移動機構が構成されていることを特徴とするレーザ加工機。
5. 請求項４に記載のレーザ加工機であって、
   前記スライド駆動機構のアクチュエータとして、前記スライドテーブルを前記排出側と反排出側とに往復スライドさせるシリンダ機構が設けられ、このシリンダ機構を共用して前記トレイ移動機構が構成されていることを特徴とするレーザ加工機。
6. 請求項５に記載のレーザ加工機であって、
   前記スライド駆動機構として、前記メインフレームに設置されてカムを回転させる回転駆動機構と、前記スライドテーブルに連結されて前記カムと係合することで前記カムの回転運動を前記スライドテーブルの往復スライド運動として取り出すカムフォロアと、を備えるカム機構が設けられ、このカム機構によって前記トレイ移動機構が構成されていることを特徴とするレーザ加工機。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載のレーザ加工機であって、
   前記メインフレームに、前記スライドテーブルをスライド自在に案内する滑り材が設けられていることを特徴とするレーザ加工機。
8. 請求項４〜７のいずれか１項に記載のレーザ加工機であって、
   前記メインフレームの下部に、床面上を走行可能な車輪が取り付けられていることを特徴とするレーザ加工機。

Images