JP6104661B2 - ワーク固定治具 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工用薄板であるワークを固定するワーク固定治具に関し、特に、ワークの下面を支持することができるワーク固定治具に関する。

実装基板を製作する際に使用されるメタルマスクは、レーザ加工機を用いて製作されている。レーザ加工機は、板厚が０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの金属薄板であるワークに対して、集光したレーザ光を照射するとともに、アシストガスを噴射して高精度・高品質な微細切断を行う加工装置である。このようなレーザ加工機は、例えば下記特許文献１に記載されていて、ワークを適切なテンション（張力）で緊張保持しつつレーザ加工を行っている。

これは、仮にワークに作用しているテンションが小さ過ぎる場合、ワークに弛みが生じ、焦点レンズとワークとの距離（ワークディスタンス）が変動して、精度の良いレーザ加工ができないためである。一方、仮にワークに作用しているテンションが大き過ぎる場合、レーザ加工中に、ワークに断裂や伸び等の変形が生じてしまうためである。図９に示すように、下記特許文献１に記載されたレーザ加工機１０１は、ワークＷが加工台１０２に一体的に組み込まれた保持装置１０３に取付けられた後に、ワークＷに適切なテンションを付与するようになっている。

特開２００４−１６０４９５号公報

ところで、近年、予めワークに適切なテンションを付与しておき、その状態のワークをレーザ加工機に取付けてレーザ加工を行う要望がある。このような要望に対応する場合、レーザ加工機に対して別体としてワークを固定するワーク固定治具を設けて、予めこのワーク固定治具で固定されたワークにテンションを付与しておく。その後、ワークをワーク固定治具ごとレーザ加工機に取付けて、レーザ加工を行うことになる。

しかし、このようなワーク固定治具を用いる場合、以下の問題点がある。即ち、ワーク固定治具に固定された薄板のワークにおいてレーザ加工が進むと、ワークに加工された孔や開口が多くなり、ワークに弛みが生じる。特に、枠加工のように、固定されたワークに対してレーザ加工でほぼ全域に亘って切り抜いて大きな開口穴を形成すると、開口穴の一部に垂れが生じる。このようなワークの弛みや垂れが生じると、焦点レンズとワークとの距離（ワークディスタンス）が変動して、レーザ加工の精度が安定せず、未切断になる場合がある。

これに対して、ワークの弛みや垂れによるワークディスタンスの変動を防止するために、ワークの下面を支持することが考えられる。しかしながら、仮にワークの下面全体を支持する支持機構をワーク固定治具に設けた場合には、支持機構が大きくて、ワーク固定治具の重量が大きくなる。この結果、ワーク固定治具をレーザ加工機に取付ける際の持ち運びが大変になる。また、仮にワークの下面の一部を支持する支持体を設け、且つこの支持体をワークの平面方向に移動させるアクチュエータを設ける場合であっても、アクチュエータを新たに追加する必要があり、ワーク固定治具が高価なものになる。

そこで、本発明は、上記した課題を解決すべく、安価且つ簡易な構成でワークの弛みや垂れによるワークディスタンスの変動を防止できるワーク固定治具を提供することを目的とする。

本発明に係るワーク固定治具は、レーザ加工用薄板であるワークを引っ張ることによりテンションを付与した状態で固定し、レーザ加工機に取付けられてレーザ加工されるものであって、前記ワークの引張方向に延びて互いに平行な第１，第２縦フレームと、前記ワークの引張方向及び前記ワークの平面に垂直な方向の両方向に直交する方向に延びて前記ワークの一端側を固定する固定側横フレームと、前記固定側横フレームと平行に延びて前記ワークの他端側を把持した状態で引っ張る可動側横フレームと、前記固定側横フレームと平行に延びて前記ワークのうち前記レーザ加工機の加工ヘッドと対向する部分の下面を支持するワーク支持部材と、前記加工ヘッドにおける前記ワークの引張方向の動きに追従して前記ワーク支持部材を前記ワークの引張方向に移動させる追従移動機構とを備えていることを特徴とする。

この場合には、ワーク支持部材が加工ヘッドと対向する部分の下面を支持しているため、レーザ加工が進んでワークに加工された孔や開口が多くなっても、ワークに弛みや垂れが生じない。このため、ワークディスタンスの変動を防止でき、レーザ加工の精度を安定させることができる。また、ワーク支持部材は、加工ヘッドにおけるワークの引張方向の動きに追従して移動するため、ワークの下面全体ではなく、少なくとも加工ヘッドと対向する部分の下面を支持していれば良い。このため、ワークの下面を支持する機構が大きくならない。更に、ワーク支持部材を移動させるアクチュエータを設ける必要がない。従って、ワーク固定治具を安価且つ簡易に構成することができる。

また、本発明に係るワーク固定治具において、前記追従移動機構は、前記第１，第２縦フレームに沿ってスライド可能に取付けられていて前記ワーク支持部材の両端部が取付けられた各スライド部材と、前記固定側横フレームと平行に延びて且つ前記加工ヘッドを前記ワークの引張方向に挟むように配置されて前記加工ヘッドが当接することにより前記各スライド部材をスライドさせる一対の加工ヘッド追従部材とを有することが好ましい。

この場合には、加工ヘッドがワークの引張方向に移動する際に、加工ヘッドと加工ヘッド追従部材とが当接して、各スライド部材が第１，第２フレームに沿ってスライドする。これにより、各スライド部材に両端部が取付られたワーク支持部材は、加工ヘッドの動きに追従してワークの引張方向に移動する。こうして、加工ヘッドと加工ヘッド追従部材との当接を利用してワーク支持部材を移動させるため、加工ヘッド（レーザ加工機）とワーク支持部材との間で連結部材を設ける必要がなく、より簡易にワーク固定治具を構成することができる。

また、本発明に係るワーク固定治具において、前記ワーク支持部材は、前記ワークの下面を支持する部分の断面が円形になっていて、前記ワーク支持部材の両端部は、そのワーク支持部材を回転可能に支持する回転支持機構を介して前記各スライド部材に取付けられていることが好ましい。

この場合には、各スライド部材がワークの引張方向に移動する際に、ワーク支持部材は、その両端部が回転支持機構を介して各スライド部材に取付けられているため、ワークの下面に対してほぼ線接触した状態で回転しながら加工ヘッドの動きに追従する。このため、ワーク支持部材とワークの下面との接触抵抗を低減でき、ワーク支持部材がワークの下面のバリを引きずらなくなり、ワークの下面に生じる擦り傷をほとんど無くすことができる。従って、製作されたワークの品質の低下を防止できると共に、擦り傷に対して行っていた研磨作業の時間を大幅に減らすことができ、ワークの生産効率を上げることができる。

また、本発明に係るワーク固定治具において、前記スライド部材には、前記ワーク支持部材を前記ワークの下面に向けて付勢する付勢部材が設けられていることが好ましい。

この場合には、付勢部材がワーク支持部材をワークの下面に向けて常に付勢し続けるため、ワーク支持部材によって支持されているワークの下面近傍が常に張っている状態を維持することができる。この結果、レーザ加工が進んでワークに加工された孔や開口が多くなっても、レーザの焦点がずれ難く、レーザ加工の精度を安定させることができる。

また、本発明に係るワーク固定治具において、前記ワーク支持部材は、互いに平行になるように一対設けられていて、前記加工ヘッドから照射されるレーザ光に対して前記ワークの引張方向に所定量離れて配置されていることが好ましい。

この場合には、ワーク支持部材が、互いに平行になるように一対設けられているため、加工ヘッドと対向する部分の下面を支持し易い。また、ワーク支持部材がレーザ光に対して離れて配置されているため、レーザ加工によって生じた溶融物が一対のワーク支持部材の間に形成された空間に落ちて、ワーク支持部材に付着することを防止できる。

本発明によれば、安価且つ簡易な構成でワークの弛みや垂れによるワークディスタンスの変動を防止できるワーク固定治具が提供されている。

第１実施形態のワーク固定治具の平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 レーザ加工機の一部を切断した部分断面図である。 図３に示したワークを下面側から見たときの図である。 第２実施形態のワーク固定治具の平面図である。 図５に示したワーク支持部材と回転支持機構の部分断面図である。 図５に示したＢ部分の拡大図である。 図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 従来のレーザ加工機を模式的に示した図である。

本発明に係るワーク固定治具の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は第１実施形態のワーク固定治具１０の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。ワーク固定治具１０は、レーザ加工用薄板であるワークＷを引っ張ることにより、テンションを付与した状態で固定するものである。このワーク固定治具１０は、ワークＷを固定した状態でレーザ加工機１（図３参照）へ持ち運ばれて、レーザ加工機１に取付けられるようになっている。

ワークＷは、電子部品の基板に半田を塗布する際にマスキングを行うためのステンレス板であり、板厚が０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍの矩形状の薄板である。ワークＷの長手方向（図１の上下方向）の長さは約６００ｍｍであり、ワークＷの長手方向と直交する方向（図１の左右方向）の長さは約４８０ｍｍである。このワークＷにレーザ加工機１からレーザ光線が照射されることによって、貫通孔が形成される。

ワーク固定治具１０は、図１及び図２に示すように、その外形が矩形状に形成された枠体であり、ワークＷの引張方向（以下、適宜「縦方向」と呼ぶ）に延びる第１縦フレーム１１及び第２縦フレーム１２と、ワークＷの引張方向及びワークＷの平面に垂直な方向の両方向に直交する方向（以下、適宜「横方向」と呼ぶ）に延びる第１横フレーム１３及び第２横フレーム１４とを有している。なお、図１には、ワークＷの引張方向（縦方向）が、矢印で示されている。また、ワーク固定治具１０は、第１横フレーム１３の近くに横方向に延びる固定側横フレーム１５を有し、第２横フレーム１４の近くに横方向に延びる可動側横フレーム１６を有している。

第１，第２縦フレーム１１，１２は互いに平行になっていて、両端部が第１，第２横フレーム１３，１４にボルトを介して連結されている。第１，第２縦フレーム１１，１２の長手方向の長さは約６６０ｍｍである。第１，第２縦フレーム１１，１２には、後述するスライド部材４１及び可動側横フレーム１６を縦方向にスライドさせるためのガイドレール１１ａ，１２ａが形成されている。第１，第２横フレーム１３，１４は互いに平行になっていて、その長手方向の長さは約５００ｍｍである。

固定側横フレーム１５は、ワークＷの一端側Ｗａを把持するクランププレートであり、その位置が固定されている。可動側横フレーム１６は、ワークＷの他端側Ｗｂを把持するクランププレートであり、両端にガイド部材１６ａを有している。このガイド部材１６ａは、第１，第２縦フレーム１１，１２のガイドレール１１ａ，１２ａに沿って摺動可能に取付けられている。こうして、可動側横フレーム１６は、ガイド部材１６ａがガイドレール１１ａ，１２ａに沿って摺動することによって、縦方向にスライド可能である。また、可動側横フレーム１６は、第２横フレーム１４によって第１，第２フレーム１１，１２の図１下端から脱落しないようになっている。

ここで、このワーク固定治具１０においては、図１の左右方向に対称の位置に配置されるネジ機構２０を用いて、ワークＷに適度なテンションが付与されている。これは、レーザ加工中にワークＷに弛み、又は断裂や伸びが生じるのを防止するためである。各ネジ機構２０は、第２横フレーム１４を貫通し可動側横フレーム１６に螺着されるネジ部２１と、このネジ部２１を回転させる回転部２２とで構成されている。以下、ワークＷに適度なテンションを付与する手順について説明する。

先ず、図１に示すように、ワークＷの一端側Ｗａを固定側横フレーム１５に把持させるとともに、ワークＷの他端側Ｗｂを可動側横フレーム１６に把持させることで、ワークＷを位置決め固定する。次に、ワーク固定治具１０にネジ機構２０を取付けて、回転部２２を回転させて、可動側横フレーム１６を図１の下側に引っ張る。このとき、ワークＷに適度なテンションが付与するように、回転部２２の回転量を調節する。

そして、ワークＷに適度なテンションが付与された状態で、ボルト１７で可動側横フレーム１６と第１，第２縦フレーム１１，１２とを連結する。その後、ネジ機構２０をワーク固定治具１０から取り外す。こうして、引っ張られたワークＷが元の状態に戻ろうとして、可動側横フレーム１６が図１の上側に移動しようとしても、その移動がボルト１７によって規制される。つまり、このワーク固定治具１０において、ワークＷに適度なテンションが付与された状態を維持しつつ、レーザ加工機１に持ち運ぶことができる。

次に、ワークＷをレーザ加工するレーザ加工機１の概略的な構成について説明する。図３は、レーザ加工機１の一部を切断した部分断面図である。また、図４は、図３に示したワークＷを下面ＷＵ側から見たときの図である。上述したようにワークＷを固定したワーク固定治具１０は、レーザ加工機１の保持装置（図示省略）に取付けられて、ワークＷに対してレーザ加工が行われる。レーザ加工機１は、図３に示すように、加工ヘッド３０を備えている。

加工ヘッド３０は、レーザ光を照射する装置であり、上方からレーザ光が導入されるヘッド本体３１と、ヘッド本体３１内に配置される凸レンズである集点レンズ３２と、集点レンズ３２と同軸的に配置される円錐筒状のノズル３３とを有している。この加工ヘッド３０は、図示しないガントリー等の変位機構部等によってワークＷの平面方向（縦方向及び横方向）に移動可能であり、ワークＷの平面方向に移動しながらワークＷを切断するようになっている。なお、図３及び図４では、ワークＷの引張方向が矢印で示されている。

ところで、本実施形態のワーク固定治具１０においては、ワークＷの下面ＷＵを支持することによって、ワークＷの弛みや垂れを防止して、集点レンズ３２とワークＷとの距離、つまりワークディスタンスが変動することを防止している。以下、ワーク固定治具１０がワークＷの下面ＷＵを支持する構成について、詳細に説明する。

ワーク固定治具１０は、図１〜図４に示すように、横方向に延びる２本のワーク支持部材４０と、このワーク支持部材４０の両端部が連結（固定）されている各スライド部材４１と、横方向に延びて加工ヘッド３０を縦方向に挟むように配置された一対の加工ヘッド追従部材４２とを備えている。

各ワーク支持部材４０は、図４に示すように、ワークＷのうち少なくとも加工ヘッド３０と対向する部分の下面（裏面）ＷＵを支持するためのものである。これらワーク支持部材４０は、ワークＷの下面ＷＵ側に配置されていて、図１に示すように、ワークＷの横方向の全体を支持できるようにワークＷの横方向の長さよりも長くなっている。一対のワーク支持部材４０は、加工ヘッド３０のノズル３３の先端を挟むように、加工ヘッド３０から照射されるレーザ光に対して縦方向に所定量離れて平行に配置されている。これは、レーザ加工によって生じた溶融物（ドロス）が、一対のワーク支持部材４０の間に形成された空間に落ちて、ワーク支持部材４０に付着することを防止するためである。また、ワーク支持部材４０が２本設けられているのは、１本に比べて、加工ヘッド３０と対向するワークＷの下面ＷＵを支持し易いためである。なお、図３に示すように、ワーク支持部材４０は丸棒状であるが、ワーク支持部材４０の形状は適宜変更可能であり、断面が四角又は上側が平面状の三角であっても良い。また、ワーク支持部材４０はプレート状であっても良い。

各スライド部材４１は、第１，第２縦フレーム１１，１２に沿って縦方向にスライドするためのものである。各スライド部材４１は、図３及び図４に示すように、各ワーク支持部材４０の両端部が連結した連結体４１ａと、第１，第２縦フレーム１１，１２のガイドレール１１ａ，１２ａに取付けられている移動体４１ｂとを有している。連結体４１ａは略直方体形状に形成されていて、上面に各加工ヘッド追従部材４２が固定されている。移動体４１ｂは、図示しないボールの転がりを利用してガイドレール１１ａ，１２ａに沿って直線運動できるようになっている。即ち、これら移動体４１ｂとガイドレール１１ａ，１２ａとがリニアガイド機構を形成している。

各加工ヘッド追従部材４２は、加工ヘッド３０が当接することによって各スライド部材４１をスライドさせるためのものである。これら一対の加工ヘッド追従部材４２は、図１に示すように、各スライド部材４１の間で横方向に架け渡されている。また、図３に示すように、縦方向（引張方向）において加工ヘッド３０と各加工ヘッド追従部材４２との間には、僅かな隙間Ｘ１が形成されている。これにより、加工ヘッド３０は、横方向に移動する際には、各加工ヘッド追従部材４２に当接しないようになっている。しかし、加工ヘッド３０は、縦方向に移動する際には、その横方向の位置に拘わらず各加工ヘッド追従部材４２に当接するようになっている。これら加工ヘッド追従部材４２は、横方向の両端から下方に延びて、下端が各スライド部材４１の連結体４１ａの上面に固定されている。

図３に示すように、一対の加工ヘッド追従部材４２は、加工ヘッド３０の中心線Ｏ１に対して縦方向に対称の位置に配置されている。各加工ヘッド追従部材４２と加工ヘッド３０との間の縦方向の隙間Ｘ１は、約１ｍｍで僅かなものであって、加工ヘッド３０と各加工ヘッド追従部材４２との当接部分には、当接が加工精度に影響を与えないように、衝撃を低減させる緩衝部材（図示省略）が取付けられている。なお、加工ヘッド追従部材４２は丸棒状であるが、加工ヘッド追従部材４２の形状は適宜変更可能であり、断面が四角であっても良い。また、加工ヘッド追従部材４２がプレート状であっても良い。本実施形態において、各加工ヘッド追従部材４２と各スライド部材４１とが、本発明の追従移動機構に相当する。

次に、第１実施形態のワーク固定治具１０の作用効果について説明する。ワーク固定治具１０は、ワークＷに適切なテンションが付与された状態でレーザ加工機１に取付けられて、レーザ加工が行われる。このとき、加工ヘッド３０が横方向（図１の左右方向）に移動しても、ワーク支持部材４０の長さはワークＷの横方向の長さより長いため、ワーク支持部材４０が常に加工ヘッド３０と対向する部分の下面ＷＵ（図４参照）を支持することができる。また、加工ヘッド３０が縦方向（図１の上下方向）に移動すると、加工ヘッド３０が加工ヘッド追従部材４２に当接し、各スライド部材４１が第１，第２フレーム１１，１２に沿って移動する。これにより、各ワーク支持部材４０は、加工ヘッド３０の動きに追従して縦方向に移動して、加工ヘッド３０と対向する部分の下面ＷＵを支持することができる。

こうして、加工ヘッド３０の動きに拘わらず、加工ヘッド３０と対向する部分の下面ＷＵを支持することができ、レーザ加工が進んでワークＷに加工された孔や開口が多くなっても、ワークＷに弛みや垂れが生じない。このため、ワークディスタンスの変動を防止でき、レーザ加工の精度を安定させることができる。そして、このワーク固定治具１０によれば、ワーク支持部材４０が加工ヘッド３０の縦方向の動きに追従して移動するため、ワークＷの下面ＷＵ全体を支持する必要がなく、ワークＷの下面ＷＵを支持する機構が大きくならない。更に、ワーク支持部材４０を移動させるアクチュエータを設ける必要がない。従って、ワーク固定治具１０を安価且つ簡易に構成することができる。

また、第１実施形態のワーク固定治具１０によれば、上述したように、加工ヘッド３０と加工ヘッド追従部材４２との当接を利用してワーク支持部材４０を移動させる。このため、加工ヘッド３０（レーザ加工機１）とワーク支持部材４０との間で連結部材を設ける必要がなく、より簡易にワーク固定治具１０を構成できるようになっている。

また、第１実施形態のワーク固定治具１０によれば、ワーク支持部材４０が、図４に示すように、互いに平行になるように一対設けられているため、加工ヘッド３０と対向する部分の下面ＷＵを支持し易い。また、ワーク支持部材４０が照射されるレーザ光に対して離れて配置されているため、レーザ加工によって生じた溶融物が一対のワーク支持部材４０の間に形成された空間に落ちて、ワーク支持部材４０に付着することを防止できる。

次に、第２実施形態のワーク固定治具１０Ａついて説明する。上述した第１実施形態のワーク固定治具１０においては、各ワーク支持部材４０の両端部が各スライド部材４１に固定されている。このため、各スライド部材４１及び各ワーク支持部材４０が縦方向（図１の上下方向）に移動した際に、各ワーク支持部材４０とワークＷの下面ＷＵとの接触抵抗が大きくなり、各ワーク支持部材４０がワークＷの下面ＷＵのバリを巻き込みながら引きずって、ワークＷの下面ＷＵに擦り傷が多く発生するおそれがある。このように擦り傷が生じると、製作されたワークの品質が低下するだけでなく、研磨作業を行って擦り傷を目立たなくする作業が必要になってくる。そして、擦り傷が多く生じた場合には、研磨作業を行う時間が多く必要になって、ワークの生産効率が低下する原因になる。そこで、第２実施形態のワーク固定治具１０Ａでは、上記した問題に対処すべく以下のように構成されている。

図５は、第２実施形態のワーク固定治具１０Ａの平面図である。図５に示す第２実施形態のワーク固定治具１０Ａと、図１に示す第１実施形態のワーク固定治具１０において、第１，第２縦フレーム１１，１２、第１，第２横フレーム１３，１４、固定側横フレーム１５、可動側横フレーム１６、加工ヘッド追従部材４２は、同様の構成であるため、同一符号を付してその説明を省略する。一方、第２実施形態のワーク固定治具１０Ａでは、ワーク支持部材５０とスライド部材６０の構成が第１実施形態の構成と異なり、更に回転支持機構７０が新たに設けられているため、ワーク支持部材５０、スライド部材６０、回転支持機構７０の構成について説明する。

図６は、図５に示したワーク支持部材５０及び回転支持機構７０の部分断面図である。ワーク支持部材５０は、図５及び図６に示すように、横方向（図５の左右方向）に延びる中空円筒状のパイプであり、丸孔状の貫通孔５０ａを有している。そして、ワーク支持部材５０の外形の断面は円形であり、その外径が１０ｍｍになっている。このワーク支持部材５０は、ワークＷの下面ＷＵの弛みを考慮しなければ、ワークＷの下面ＷＵに対してほぼ線接触した（面接触でない）状態で支持するようになっていて、両端部５０ｂ，５０ｃがそれぞれ回転支持機構７０を介して各スライド部材６０に取付けられている。

回転支持機構７０は、ワーク支持部材５０を回転可能に支持するためのものであり、図６に示すように、軸パイプ７１と、フランジ付ベアリング７２と、カラーパイプ７３と、六角穴付ボルト７４と、ワッシャ７５とを備えて構成されている。なお、フランジ付ベアリング７２と、カラーパイプ７３と、六角穴付ボルト７４と、ワッシャ７５はそれぞれ２つずつ設けられている

軸パイプ７１は、ワーク支持部材５０より長く横方向に延びる中空円筒状のパイプであり、丸穴状の貫通孔７１ａを有している。この軸パイプ７１は、ワーク支持部材５０の貫通孔５０ａを同軸的に貫通していて、両端部７１ｂ，７１ｃがワーク支持部材５０の両端部５０ｂ，５０ｃから飛び出ている。そして、ワーク支持部材５０の両端部５０ｂ，５０ｃは、各フランジ付ベアリング７２によって軸パイプ７１に対して回転可能に組付けられている。

各フランジ付ベアリング７２は、ワーク支持部材５０の貫通孔５０ａの両端に組付けられていて、フランジによってワーク支持部材５０の両端の側面に引っ掛かっている。なお、ワーク支持部材５０の一端部５０ｂ側の構成と、ワーク支持部材５０の他端部５０ｃ側の構成とは同様であるため、以下においてワーク支持部材５０の一端部５０ｂ側の構成についてのみ説明する。

カラーパイプ７３は、フランジ付ベアリング７２が貫通孔５０ａから抜け落ちることを防止するためのものである。このカラーパイプ７３は、中空円筒状のパイプであり、丸孔状の貫通孔７３ａを有していて、軸パイプ７１の一端部７１ｂの外周に組付けられている。六角穴付ボルト７４は、カラーパイプ７３が軸パイプ７１の一端部７１ｂの外周から抜け落ちることを防止するためのものである。この六角穴付ボルト７４は、ワッシャ７５を用いてカラーパイプ７３の貫通孔７３ａに取付けられている。

次に、ワーク支持部材５０の一端部５０ｂが回転支持機構７０を介してスライド部材６０に取付けられている状態について、図７を参照しながら説明する。図７は、図５に示したＢ部分の拡大図である。図７に示すように、カラーパイプ７３は、スライド部材６０の連結体６０ａに形成されている貫通孔６０ｃを貫通していて、その状態で押え板６１がボルト６２を用いて上方からスライド部材６０の連結体６０ａに取付けられている。このようにカラーパイプ７３がスライド部材６０に取付けられることで、ワーク支持部材５０が回転支持機構７０によってスライド部材６０に対して回転可能になっている。

続いて、ワーク支持部材５０がワークＷの下面ＷＵに向けて付勢されている状態について、図８を参照しながら説明する。図８は、図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図８に示すように、スライド部材６０の連結体６０ａには、鉛直方向に延びる２つの取付孔６０ｄが形成されていて、各取付孔６０ｄの中にコイルバネ６３が配置されている。そして、コイルバネ６３は、カラーパイプ７３と取付孔６０ｄの底部分との間で僅かに圧縮していて、カラーパイプ７３（軸パイプ７１の一端部７１ｂ）を上方に向けて付勢している。これにより、ワーク支持部材５０がワークＷの下面ＷＵに向けて僅かに付勢されるようになっている。本実施形態において、コイルバネ６３が本発明の「付勢部材」に相当するが、付勢部材は適宜変更可能であり、例えば皿バネであっても良い。なお、スライド部材６０のその他の構成は、第１実施形態のスライド部材４１の構成と同様であるため、６０番代の符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態の作用効果について説明する。第２実施形態のワーク固定治具１０Ａによれば、第１実施形態のワーク固定治具１０と同様、レーザ加工する際に、加工ヘッド３０が縦方向（図５の上下方向）に移動すると、加工ヘッド３０が加工ヘッド追従部材４２に当接し、各スライド部材６０が第１，第２フレーム１１，１２に沿って移動する。これにより、各ワーク支持部材４０は、加工ヘッド３０の動きに追従して縦方向に移動して、加工ヘッド３０と対向する部分の下面ＷＵを支持することができる。この結果、ワークＷに弛みや垂れが生じることを防止でき、レーザ加工の精度を安定させることができる。

更に、第２実施形態のワーク固定治具１０Ａによれば、各スライド部材６０が縦方向に移動する際に、各ワーク支持部材５０は、その両端部５０ｂ，５０ｃが回転支持機構７０を介して各スライド部材６０に取付けられているため、ワークＷの下面ＷＵに対してほぼ線接触した状態で回転しながら加工ヘッド３０の動きに追従する。このため、第１実施形態に比べて、ワーク支持部材５０とワークＷの下面ＷＵとの接触抵抗を低減でき、ワーク支持部材５０がワークＷの下面ＷＵのバリを引きずらなくなり、ワークＷの下面ＷＵに生じる擦り傷をほとんど無くすことができる。従って、製作されたワークＷの品質の低下を防止できると共に、擦り傷に対して行っていた研磨作業の時間を大幅に減らすことができ、ワークＷの生産効率を上げることができる。加えて、ワーク支持部材５０とワークＷの下面ＷＵとの接触抵抗を低減できるため、各スライド部材６０、各加工ヘッド追従部材４２、加工ヘッド３０の縦方向の動きを円滑にすることができる。

また、第２実施形態のワーク固定治具１０Ａによれば、図８に示すように、コイルバネ６３がワーク支持部材５０をワークＷの下面ＷＵに向けて常に付勢し続けるため、ワーク支持部材５０に支持されているワークＷの下面ＷＵ近傍が常に張っている状態を維持することができる。この結果、レーザ加工が進んでワークＷに加工された孔や開口が多くなっても、レーザの焦点がずれにくく、レーザ加工の精度を安定させることができる。

以上、本発明に係るワーク固定治具の各実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態において、加工ヘッド３０と加工ヘッド追従部材４２とが直接当接することによって、ワーク支持部材４０，５０が加工ヘッド３０における縦方向の動きに追従できるように構成した。しかしながら、ワーク支持部材４０が加工ヘッド３０を移動させるガントリー等の変異機構部等に連結されることによって、加工ヘッド３０における縦方向の動きに追従できるように構成しても良い。

また、第１実施形態及び第２実施形態において、２本のワーク支持部材４０，５０によってワークＷの下面ＷＵを支持したが、ワーク支持部材４０，５０の数は２本に限定されるものではなく適宜変更可能である。従って、３本以上のワーク支持部材４０，５０であれば、ワークＷの下面Ｗをより安定的に支持することができる。

また、第１実施形態において、ネジ機構２０を用いてワークＷに適度なテンションを付与したが、ワークＷにテンションを付与する方法は適宜変更可能であり、例えばエアシリンダ等のアクチュエータを用いてワークＷに適度なテンションを付与しても良い。

また、第２実施形態において、外径が１０ｍｍであるワーク支持部材５０を用いたが、ワーク支持部材の外径は適宜変更可能である。ここで、外径が１０ｍｍであるワーク支持部材５０を用いた場合と、例えば外径が８ｍｍであるワーク支持部材を用いた場合とを比較して説明しておく。外径が１０ｍｍであるワーク支持部材５０は、外径が８ｍｍであるワーク支持部材に比べて、真直度が大きい、即ち軸中心に対するずれが少ないというメリットがある。更に、外径が１０ｍｍであるワーク支持部材５０を用いた場合には、外径が８ｍｍであるワーク支持部材を用いた場合に比べて、ワークＷの下面ＷＵを支持する部分の曲率が小さいことによって、弛み又は垂れが僅かに生じたワークＷの下面ＷＵに対する接触面積が大きくなり、ワークＷの下面ＷＵをより安定的に支持することができる。一方、外径が８ｍｍであるワーク支持部材を用いた場合には、外径が１０ｍｍであるワーク支持部材５０を用いた場合に比べて、ワーク支持部材自体の重量が小さくなり、各スライド部材６０、各加工ヘッド追従部材４２、加工ヘッド３０の動きをより円滑にすることができる。

１ レーザ加工機
１０，１０Ａ ワーク固定治具
１１ 第１縦フレーム
１２ 第２縦フレーム
１３ 第１横フレーム
１４ 第２横フレーム
１５ 固定側横フレーム
１６ 可動側横フレーム
２０ ネジ機構
３０ 加工ヘッド
３２ 集点レンズ
４０ ワーク支持部材
４１ スライド部材
４２ 加工ヘッド追従部材
５０ ワーク支持部材
６０ スライド部材
６３ コイルバネ
７０ 回転支持機構
７１ 軸パイプ
７２ フランジ付ベアリング
７３ 軸パイプ
７４ 六角穴付ボルト
７５ ワッシャ
Ｗ ワーク
Ｗａ 一端側
Ｗｂ 他端側
ＷＵ 下面

Claims (4)

1. レーザ加工用薄板であるワークを引っ張ることによりテンションを付与した状態で固定し、レーザ加工機に取付けられてレーザ加工されるワーク固定治具において、
   前記ワークの引張方向に延びて互いに平行な第１，第２縦フレームと、
   前記ワークの引張方向及び前記ワークの平面に垂直な方向の両方向に直交する方向に延びて前記ワークの一端側を固定する固定側横フレームと、
   前記固定側横フレームと平行に延びて前記ワークの他端側を把持した状態で引っ張る可動側横フレームと、
   前記固定側横フレームと平行に延びて前記ワークのうち前記レーザ加工機の加工ヘッドと対向する部分の下面を支持するワーク支持部材と、
   前記加工ヘッドにおける前記ワークの引張方向の動きに追従して前記ワーク支持部材を前記ワークの引張方向に移動させる追従移動機構とを備えていること、
   前記追従移動機構は、前記第１，第２縦フレームに沿ってスライド可能に取付けられていて前記ワーク支持部材の両端部が取付けられた各スライド部材と、
   前記固定側横フレームと平行に延びて且つ前記加工ヘッドを前記ワークの引張方向に挟むように配置されて前記加工ヘッドが当接することにより前記各スライド部材をスライドさせる一対の加工ヘッド追従部材とを有すること、
   を特徴とするワーク固定治具。
2. 請求項１に記載されたワーク固定治具において、
   前記ワーク支持部材は、前記ワークの下面を支持する部分の断面が円形になっていて、
   前記ワーク支持部材の両端部は、そのワーク支持部材を回転可能に支持する回転支持機構を介して前記各スライド部材に取付けられていることを特徴とするワーク固定治具。
3. 請求項２に記載されたワーク固定治具において、
   前記スライド部材には、前記ワーク支持部材を前記ワークの下面に向けて付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とするワーク固定治具。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載されたワーク固定治具において、
   前記ワーク支持部材は、互いに平行になるように一対設けられていて、前記加工ヘッドから照射されるレーザ光に対して前記ワークの引張方向に所定量離れて配置されていることを特徴とするワーク固定治具。

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