JP6091260B2

JP6091260B2 - レーザ加工方法及び装置

Info

Publication number: JP6091260B2
Application number: JP2013043902A
Authority: JP
Inventors: 洋平山泉; 泰介平澤
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-03-06
Also published as: JP2014172049A

Description

本発明は、ワークテーブルの上面に備えたブラシなどのごときワーク支持部材に支持された板状のワークのレーザ加工を行う方法及び装置に係り、さらに詳細には、前記ワーク支持部材の焼損を防止するために、前記ワーク支持部材に近接した位置へ、例えば窒素ガスなどのごとき不活性ガスを噴出してレーザ加工を行う方法及び装置に関する。

従来、ワークテーブル上の板状のワークのレーザ加工を行うレーザ加工機には、種々の形式のレーザ加工機がある。すなわち、レーザ加工機には、定位置に位置するレーザ加工ヘッドに対して、ワークを、ワークテーブル上においてＸ、Ｙ軸方向へ移動位置決めする構成や、ワークがＸ軸方向（又はＹ軸方向）の一方向へ往復動し、レーザ加工ヘッドが
Ｙ軸方向（又はＸ軸方向）へ往復動する構成がある。また、レーザ加工機には、パンチ加工とレーザ加工とを複合化したパンチ、レーザ複合加工機がある。

従来の各種形式のレーザ加工機においては、ワークの裏面（下面）に擦傷が生じることを防止するために、また下向き成形部の潰れ防止のために、ワークを移動可能に支持するワークテーブルの上面には、例えばブラシなどのごときワーク支持部材を備えているのが一般的である（例えば特許文献１，２参照）。

特開２００４−２０９５０３号公報特開２００５−８１４０９号公報

前記特許文献１に記載されているように、ワークテーブルの上面に備えたブラシによってワークを支持してワークのレーザ加工を行うと、ブラシが焼損し易いものである。そこで、特許文献１に記載の構成においては、パンチング加工時にはブラシを備えたブラシテーブルを使用し、レーザ加工時には、スパッタの影響や火災の危険のない金属ローラを備えたテーブルを使用するものであり、パンチング加工時とレーザ加工時に対応してテーブルを交換する構成である。

前記特許文献２に記載の構成においては、上下に反転自在な回転軸の反対側にフリーベアとブラシを備え、前記フリーベアとブラシとを使い分けるものである。

いずれにしても、従来の構成においては、常にブラシでもってワークを支持する状態に保持することが難しい、という問題があると共に、構成が複雑である、という問題がある。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、ワークを支持するワーク支持部材を上面に備えたワークテーブルと、前記ワークに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドとを備えたレーザ加工機であって、前記レーザ加工ヘッドに対応して前記ワークテーブルに開口部を備え、この開口部近傍のワーク支持部材の焼損を防止するために、当該ワーク支持部材に近接した位置へ不活性ガスを噴出するための不活性ガス噴出口を前記ワークテーブルに備え、前記開口部近傍のワーク支持部材の焼損を防止するために、ワークのレーザ加工位置から飛散するスパッタ等からワーク支持部材を保護するための立上り部を備えた保護カバーを、前記開口部の内周縁に備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、前記レーザ加工ヘッドを、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の一方向へ往復動自在に備え、上記レーザ加工ヘッドの往復動領域に対応して前記ワークテーブルに備えた前記開口部を前記一方向に長く備え、この開口部の周囲においてワークを支持するワーク支持部材の焼損を防止するために、前記開口部近傍のワークの支持部材に近接した位置へ不活性ガスを噴出する不活性ガス噴出口を備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、前記レーザ加工ヘッドの移動位置に対応して不活性ガスを噴出するために、不活性ガスを別個に噴出可能な複数の不活性ガス噴出口を前記開口部に沿って備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ワークテーブルの上面に備えた、例えばブラシ等のワーク支持部材によってワークを支持してレーザ加工を行う際、前記ワーク支持部材の焼損を防止するために、ワーク支持部材に近接した位置へ不活性ガスを噴出してレーザ加工を行うものであるから、前記ワーク支持部材は不活性ガスの雰囲気中に位置することとなり、ワーク支持部材の焼損を効果的に防止することができるものである。

レーザ加工機の全体的構成を概念的、概略的に示した正面説明図である。上記レーザ加工機におけるワークテーブル部分を示す平面説明図である。本発明の実施形態に係るレーザ加工機におけるワークテーブルの主要部を示す平面説明図である。同上の側断面説明図である。ワークテーブルにおける主要部の構成を示す側断面説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るレーザ加工機について説明するに、前述したように、レーザ加工機能を有するレーザ加工機には、レーザ加工機単体やパンチプレスと複合化したパンチ・レーザ複合加工機など種々の形式がある。なお、本明細書においてレーザ加工機とは、レーザ加工機能を備えた加工機のことである。

理解を容易にするために、レーザ加工機の全体的構成について説明するが、本発明の実施形態に係るレーザ加工機の基本的構成は、前述した特許文献１，２に記載のレーザ加工機と同様の構成であるから、全体的構成については概念的、概略的に説明することとする。

図１，２に概略的に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ加工機１は、従来の一般的なレーザ加工機と同様に、フレーム本体３を備えており、このフレーム本体３には、パンチＰ、ダイＤを備えた上下のタレット５Ｕ，５Ｌが上下に対向して回転可能に備えられている。また、前記フレーム本体３には、パンチング加工位置に割出し位置決めされたパンチＰを打圧自在なストライカ７が上下動自在に備えられている。さらに、前記フレーム本体３には、板状のワークＷを載置支持するワークテーブル９が備えられており、このワークテーブル９上の前記ワークＷを、前記パンチング加工位置に対してＸ、Ｙ軸方向へ移動位置決め自在なワーク移動位置決め装置１１が備えられている。

また、前記フレーム本体３には、前記ワーク移動位置決め装置１１によってＸ、Ｙ軸方向へ移動位置決めされる前記ワークＷのレーザ加工を行うためのレーザ加工ヘッド１３がＹ軸方向へ移動位置決め自在に備えられている。すなわちレーザ加工ヘッド１３は、ワークＷに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在に備えられている。

前記ワークテーブル９の上面には、ワークＷを支持するワーク支持部材の１例としてのブラシ１５（図１には図示省略）が備えられている。そして、前記レーザ加工ヘッド１３のＹ軸方向の移動領域の下方位置には、シュータテーブル（傾斜テーブル）１７が傾斜自在に備えられている。すなわち、ワークテーブル９はシュータテーブル１７を備えた構成であり、シュータテーブル１７は、ワークテーブル９の一部を構成するものである。

前記構成により、パンチング加工位置に対してワークＷをＸ、Ｙ軸方向へ移動位置決めして、パンチＰ、ダイＤにより打抜き加工を行うことにより、ワークＷにパンチング加工を行うことができる。また、ワーク移動位置決め装置１１によってワークＷのＸ軸方向の移動位置決めを行い、レーザ加工ヘッド１３をＹ軸方向に移動位置決めしつつレーザ切断加工を行うことにより、ワークＷに所望形状の切断加工を行うことができる。そして、前記シュータテーブル１７を傾斜することにより、ワークＷから切断分離された製品等の切断分離片を下方向へ落下することができるものである。

前述のごとく、ワークテーブル（シュータテーブル１７をも含む）９の上面に備えたブラシ１５によってワークＷを支持するので、ワークＷの下面に擦り傷等が生じることを防止できる。しかし、レーザ加工時に発生したスパッタ等の飛散によって前記ブラシ１５が焼損することがある。そこで、ブラシ１５の焼損を抑制するために、ブラシ１５の材質として難燃樹脂や炭素繊維等が使用されている。しかし、ワークＷに付着した油等がブラシ１５に付着し、ブラシ１５が焼損することがある。また、レーザ加工時のアシストガスとして酸素ガスを使用したときにも、酸素ガスの一部によってブラシ１５が焼損することがある。

そこで、本実施形態においては、レーザ加工時に発生したスパッタ等が飛散して付着した場合や、ワークＷのレーザ加工直後の高温の加工部がブラシ１５に接触したような場合であっても、ブラシ１５の焼損を防止することのできる構成が採用されている。

すなわち、図３，４に示すように、本実施形態に係るワークテーブル１９は、ヒンジ部２１を介してレーザ加工機１におけるフレームに上下に回動可能に備えられている。このワークテーブル１９にはＹ軸方向に長いテーブルフレーム２３（図４参照）が備えられている。このテーブルフレーム２３が、Ｘ軸方向の一側に備えた前記ヒンジ部２１を介して上下に回動（揺動）可能に備えられている。

前記テーブルフレーム２３上には複数の支柱２５を介してＹ軸方向に長いベースプレート２７が支持されている。そして、上記ベースプレート２７がレーザ加工ヘッド１３のＹ軸方向への往復移動領域に対応した位置にはＹ軸方向に長いスリット状の開口部２９が形成してある。上記開口部２９のＸ軸方向の両側縁（両側部）には、ワーク支持部材の１例としてのブラシ３１を上面に備えたカッティングブラシプレート３３がＹ軸方向に長く備えられている。なお、上記カッティングブラシプレート３３はＹ軸方向に複数に分割してあり、それぞれのカッティングブラシプレート３３はＹ軸方向に長く接続してある。

前記カッティングブラシプレート３３におけるＹ軸方向の両端には、前記ベースプレート２７の上面にボルトなどのごとき複数の固定具によって一体的に固定した端部カッティングプレート３５が当接接続してある。そして、ワークＷのレーザ加工時に飛散したスパッタ等による焼損を防止するために、前記端部カッティングプレート３５には、例えば窒素ガスなどのごとき不活性ガスのガス供給源（図示省略）に接続した不活性ガス導入口３７が備えられている。

また、前記各カッティングブラシプレート３３には、前記開口部２９に沿ってＹ軸方向に貫通した連通孔３９が備えられており、この連通孔３９は、前記不活性ガス導入口３７に接続してある。そして、前記連通孔３９には、当該カッティングブラシプレート３３に備えたブラシ３１に近接した位置へ不活性ガスを噴出するための複数の不活性ガス噴出口４１がＹ軸方向に適宜間隔に備えられている。また、前記各カッティングブラシプレート３３には、ワークＷのレーザ加工位置から飛散するスパッタ等からワーク支持部材としてのブラシ３１を保護するために、立上り部４３Ｓを備えた保護カバー４３（図５参照）が備えられている。

より詳細には、保護カバー４３は、前記開口部２９の内周縁に備えられており、前記ベースプレート２７と前記カッティングブラシプレート３３との間に挟み込まれることによって、カッティングブラシプレート３３と一体的に備えられている。前記カッティングブラシプレート３３における前記立上り部４３Ｓは、図５に示すように、Ｘ軸方向に対向した各立がり部４３Ｓの上部側が互に離反するように傾斜してある。すなわち、開口部２９のＸ軸方向の両側に位置する各保護カバー４３における対向した各立上り部４３Ｓは、上部側のＸ軸方向の間隔幅よりも下部側の間隔幅が狭くなるように傾斜してある。

したがって、レーザ加工ヘッド１３からワークＷへレーザ光を照射すると共にアシストガスを噴射して、ワークＷのレーザ切断加工を行うとき、ワークＷを下方向へ通過したアシストガスが前記保護カバー４３における各立上り部４３Ｓの間隔の狭い部分を通過する。このとき、アシストガスの速度が増速される態様となり、ワークＷの下面と各立上り部４３Ｓの上部との間から空気を吸引する形態となる。よって、ワークＷのレーザ加工位置から飛散する傾向にあるスパッタ等を下方向へ効果的に排出することができるものである。すなわち、スパッタ等が前記立上り部４３Ｓを飛び越えてブラシ３１に付着することを防止することができるものである。

なお、前記ベースプレート２７の下面には、集塵機（図示省略）に適宜に接続した集塵ダクト４５（図４参照）が備えられている。また、前記ベースプレート２７の上面であって、前記ヒンジ部２１に近接した側には、例えばＳＵＳなどのカバー４７が一方のカッティングブラシプレート３３に近接して備えられている。さらに、前記ベースプレート２７の上面であって、前記ヒンジ部２１から離反した側には、ワーク支持部材としてのブラシ３１を備えた第１のブラシプレート４９が、他方のカッティングブラシプレート３３に近接して、ボルト等のごとき適宜の固定具によって一体的に取付けてある。また、前記テーブルフレーム２３には、前記第１のブラシプレート４９に近接して第２のブラシプレート５１が固定具によって一体的に備えられている。

前記構成において、ワークテーブル１９におけるブラシ３１によって板状のワークＷをＸ、Ｙ軸方向へ移動自在に支持し、レーザ加工ヘッド１３からレーザ光をワークＷへ照射すると共に、レーザ加工ヘッド１３からアシストガスを噴出してレーザ加工を行う。この際、端部カッティングプレート３５に備えた不活性ガス導入口３７を経て、ガス供給源から各カッティングブラシプレート３３に備えた連通孔３９へ窒素ガスなどのごとき不活性ガスを供給する。したがって、上記連通孔３９に連通した複数の不活性ガス噴出口４１から、開口部２９の周縁に備えられているブラシ３１に近接した位置へ不活性ガスが噴出される。

したがって、前記開口部２９の周囲に備えられたブラシ３１は、不活性ガスの雰囲気中に位置することとなる。よって、ワークＷのレーザ加工位置からスパッタ等が飛散してブラシ３１に付着したような場合であっても、ブラシ３１の焼損を防止できるものである。また、前述したように、ベースプレート２７の開口部２９におけるＸ軸方向の両内周縁には、下側の間隔幅が狭くなるように傾斜した立上り部４３Ｓを備えた保護カバー４３が備えられているので、前述したように、ブラシ３１に対するスパッタ等の付着をより効果的に防止することができるものである。すなわち、ブラシ３１に対するスパッタ等の付着を防止することができると共に、ブラシ３１にスパッタ等が付着した場合であっても、不活性ガスの存在により、ブラシ３１の焼損を防止することができるものである。

ところで、本発明は、前述したごとき実施形態に限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能なものである。すなわち、各カッティングブラシプレート３３に、複数の不活性ガス噴出口４１をＸ、Ｙ軸方向に面的な広がりを有するように配置することも可能である。

また、前記開口部２９の長手方向に沿って備えた複数の不活性ガス噴出口４１を、上記長手方向に長いスリット状に形成することも可能である。そして、レーザ加工ヘッド１３のＹ軸方向への移動位置に対応して不活性ガスを噴出するために、不活性ガスを別個に噴出可能な複数の不活性ガス噴出口又は複数の不活性ガス噴出口をグループ化して個別に不活性ガスを噴出可能な複数の不活性ガス噴出口グループを、前記開口部２９に沿って配置した構成とすることも可能である。

なお、上記構成は、不活性ガスを個別に噴出可能な不活性ガス噴出口と不活性ガス供給源とを、それぞれ配管を介して接続する。そして、各配管に備えた開閉弁（ソレノイドバルブ）を、レーザ加工ヘッド１３の移動位置に対応して開動作することにより容易に実施可能なものである。なお、この構成によれば、レーザ加工ヘッド１３の移動位置に対応した不活性ガス噴出口のみから不活性ガスを噴出することとなり、不活性ガスの消費を抑制することができるものである。

１３レーザ加工ヘッド
１９ワークテーブル
２３テーブルフレーム
２７ベースプレート
２９開口部
３１ブラシ
３３カッティングブラシプレート
３５端部カッティングプレート
３７不活性ガス導入口
３９連通孔
４１不活性ガス噴出口

Claims

ワークを支持するワーク支持部材を上面に備えたワークテーブルと、前記ワークに対してＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対的に移動自在なレーザ加工ヘッドとを備えたレーザ加工機であって、前記レーザ加工ヘッドに対応して前記ワークテーブルに開口部を備え、この開口部近傍のワーク支持部材の焼損を防止するために、当該ワーク支持部材に近接した位置へ不活性ガスを噴出するための不活性ガス噴出口を前記ワークテーブルに備え、前記開口部近傍のワーク支持部材の焼損を防止するために、ワークのレーザ加工位置から飛散するスパッタ等からワーク支持部材を保護するための立上り部を備えた保護カバーを、前記開口部の内周縁に備えていることを特徴とするレーザ加工機。
請求項１に記載のレーザ加工機において、前記レーザ加工ヘッドを、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の一方向へ往復動自在に備え、上記レーザ加工ヘッドの往復動領域に対応して前記ワークテーブルに備えた前記開口部を前記一方向に長く備え、この開口部の周囲においてワークを支持するワーク支持部材の焼損を防止するために、前記開口部近傍のワークの支持部材に近接した位置へ不活性ガスを噴出する不活性ガス噴出口を備えていることを特徴とするレーザ加工機。
請求項２に記載のレーザ加工機において、前記レーザ加工ヘッドの移動位置に対応して不活性ガスを噴出するために、不活性ガスを別個に噴出可能な複数の不活性ガス噴出口を前記開口部に沿って備えていることを特徴とするレーザ加工機。