JP6939006B2 - レーザ加工装置、及び板材加工システム - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工装置、及び板材加工システムに関する。

ワークに対して切断加工を行う装置として、例えばレーザ加工装置が知られている。レーザ加工装置は、ワーク載置部に載置されたワークにレーザ光を照射しつつ、レーザヘッドをワークに対して相対的に移動させることにより、ワークの切断加工を行う。このようなレーザ加工において、レーザ加工時に本来はワークの下に落下すべきスラグがアシストガスにより吹き飛ばされてワーク上に載ることがある。このため、レーザ加工により発生したスラグを除去する機構を有するレーザ加工装置が知られている（例えば、下記の特許文献１及び特許文献２）。

実開平３−０９５１９１号公報 特開平１０−２２５７８６号公報

特許文献１のレーザ加工装置は、レーザヘッドの先端に揺動自在に装着されたアームを介して回転ブラシを設けている。しかしながら、特許文献１のレーザ加工装置の場合、回転ブラシにおけるブラシの毛を回転させるための駆動装置が必要となるため、装置の構成が複雑になり且つ製造コストが増加する。また、特許文献２のレーザ加工装置は、ワークの下面のスラグを除去するためのブラシを有するが、ワーク上面のスラグを除去することはできない。

以上のような事情に鑑み、本発明は、簡単な構成で、レーザ加工時に発生するワーク上のスラグを効率よく除去することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、レーザ加工装置を提供する。レーザ加工装置は、板状のワークを載置するパレットを備えてよい。レーザ加工装置は、パレットに載置されたワークに対してレーザ光を照射するレーザヘッドを備えてよい。レーザ加工装置は、パレットに載置されたワークの上方において、ワークに対して水平方向における所定方向に移動可能に設けられ、レーザヘッドを支持し、ワークに対してレーザヘッドを少なくとも水平方向に移動させるキャリッジを備えてよい。レーザ加工装置は、キャリッジに垂設され、ワークの表面に接触するブラシを備えてよい。レーザ加工装置は、キャリッジを移動させることにより、レーザ加工されたワークの表面にブラシを接触させながら移動させる制御部を備えてよい。キャリッジは、水平方向において、所定方向に直交する直交方向に長い長尺状であってよい。レーザヘッドは、キャリッジの長尺方向に沿って移動可能であってよい。ブラシは、長尺方向に沿ってキャリッジに設けられ、ワークの表面をワークの外側まで掃いて、ワークの表面に残っているスラグを除去してよい。

長尺方向におけるブラシの長さは、パレットに載置可能な最大の大きさの矩形状のワークに対応して設定されてよい。ブラシは、ワークの表面に接触する位置とワークの表面から退避した位置との間を移動可能であってよい。ブラシは、キャリッジに対して回転し、ワークの表面に接触する位置とワークの表面から退避した位置との間を移動してよい。ブラシの先端は、ワークの表面から退避した位置において、ワークの表面に接触する位置に対してレーザヘッドから離れてよい。レーザヘッドは、アシストガスを噴射しながらレーザ光を照射してよい。ワークの表面を吸着することにより、パレットに対してワークを搬出する搬送装置を備えてよい。

本発明の第２の態様においては、板材加工システムを提供する。板材加工システムは、前述のとおりのレーザ加工装置を備えてよい。板材加工システムは、レーザ加工装置に配置されたワークを移送する移送装置を備えてよい。板材加工システムは、移送装置によりレーザ加工装置からワークを移送する途中に、ワークを加工する加工工具を有する加工装置を備えてよい。

本発明のレーザ加工装置は、簡単な構成で、レーザ加工時に発生するワーク上のスラグを効率よく除去することができる。また、本発明の板材加工システムは、レーザ加工時に発生するワーク上のスラグを効率よく除去することができるので、ワーク上のスラグによる加工不良を抑制することができる。

また、キャリッジが、移動方向に直交する直交方向の長さが、パレットの直交方向に長い長尺状とされ、レーザヘッドは、キャリッジの長尺方向に沿って移動可能であり、ブラシはキャリッジの長尺方向に沿って配置される場合、キャリッジの一方向の移動によりワーク上のスラグを除去することができるので、ワーク上のスラグを効率よく除去することができる。また、ブラシの長さが、パレットに載置可能な最大の大きさの矩形状のワークに対応して設定される場合、ワークの大きさに依存せず、確実にワーク全体をブラシで処理することができる。また、ブラシが、ワークの表面に接触する位置とワークの表面から退避した位置との間を移動可能である場合、ブラシの動作を効率的にすることができる。また、ブラシが、キャリッジに対して回転し、ワークの表面に接触する位置とワークの表面から退避した位置との間を移動する場合、簡単な構成で、ブラシをワークの表面に接触する位置とワークの表面から退避した位置との間で移動させることができる。また、ブラシがワークの表面から退避した位置では、ブラシの先端はワークの表面に接触する位置に対して、レーザヘッドから離れる場合、レーザによるブラシの劣化を抑制することができる。また、レーザヘッドが、アシストガスを噴射しながらレーザ光を照射する場合、アシストガスにより、レーザ光によるワークの溶融物を除去できるので、レーザ加工を精度よく行うことができる。また、ワークの表面を吸着することにより、パレットに対してワークを搬出する搬送装置を備える場合、ワークＷを効率よく搬出することができる。

第１実施形態に係るレーザ加工装置を示す斜視図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、レーザ加工の説明図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、キャリッジを示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）（Ａ）に示すＡ方向から見た矢視図である。 ブラシの動作を示す図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、搬送装置の動作を示す図である。 レーザ加工装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る板材加工システムを示す上面図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれについて、適宜、矢印の先の側を＋側（例、＋Ｘ側）と称し、その反対側を−側（例、−Ｘ側）と称する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るレーザ加工装置１を示す斜視図である。レーザ加工装置（第１加工装置）１は、金属製の板状のワークＷに対してレーザ加工を行う。レーザ加工装置１は、ワークＷに対してレーザ加工を施すことにより、ワークＷの一部を所望の形状の製品Ｗａに切断する。レーザ加工装置１は、パレット２、パレット搬送装置３、レーザヘッド４、キャリッジ５、ブラシ６、搬送装置７、及び制御部８を備える。

加工領域Ｒ１は、レーザ加工装置１によりワークＷの加工が行われる領域である。加工領域Ｒ１は、フレーム１０により囲まれるように設定される。フレーム１０は、上下方向に起立しかつＸ方向に伸びる板状の２つのメインフレーム１０ａと、２つのメインフレーム１０ａの下部において両者を連結する下部フレーム１０ｂと、を備える。メインフレーム１０ａは、加工領域Ｒ１の＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに、Ｘ方向に沿って配置され、キャリッジ５を支持する。下部フレーム１０ｂは、加工領域Ｒ１の下部に配置され、パレット２を支持する。なお、フレーム１０の構成は任意であり、メインフレーム１０ａや下部フレーム１０ｂの形状、大きさ及び数は、任意である。また、フレーム１０は、パレット２を昇降させるための昇降装置を備えてもよい。

パレット２（加工パレット）は、板状のワークＷを載置する。パレット２は、ベースプレート２ａ及び支持プレート２ｂを有する。支持プレート２ｂは、矩形状のベースプレート２ａの上面に立った状態でＸ方向に並んで配置される。支持プレート２ｂは、その上端部でワークＷの下面を支持する。支持プレート２ｂは、Ｘ方向に並んで複数設けられる。各支持プレート２ｂの上端部は、例えば鋸歯状に形成される。これにより、各支持プレート２ｂは、ワークＷに対する接触面積を小さくし、レーザ加工によってワークＷが支持プレート２ｂに溶着することを抑制することができる。各支持プレート２ｂの上端部は、ベースプレート２ａからの高さが（Ｚ方向の位置）が同一となるように形成される。

複数の支持プレート２ｂの上には、ワークＷが載置される。ワークＷは、各支持プレート２ｂの上端部の高さが同一であるため、パレット２に、ほぼ水平に載置される。なお、各支持プレート２ｂの上端部は、図１に示すような鋸歯状とすることに限定されず、例えば、剣山状や波形状としてもよい。また、パレット２は、複数の支持プレート２ｂを用いることに限定されず、例えば、複数のピンがベースプレート２ａ上に起立した状態で配置されたものでもよい。

パレット搬送装置３は、パレット２の加工領域Ｒ１への搬入および搬出に用いられる。パレット搬送装置３は、レール（搬送経路）１２を備える。パレット２は、ワークＷを保持してレール１２に沿って移動可能である。パレット２は、レール１２上を走行可能な車輪を備える。レール１２は、加工領域Ｒ１からアンロード位置ＵＰまでＸ方向に直線的に延びている。アンロード位置ＵＰは、レーザ加工によって製品Ｗａが形成されたワークＷから製品Ｗａを抜き出す際に、ワークＷが配置される位置である。パレット搬送装置３は、パレット２を牽引することによって、レール１２に沿ってパレット２を搬送する。例えば、パレット２には、ワイヤと接続されたフックが掛けられ、このワイヤが駆動部に巻き取られることでパレット２が牽引される。なお、パレット２を移動させる機構は適宜変更可能であり、例えば、パレット２が自走式でもよい。

レーザヘッド４は、下方にレーザ光を射出する。レーザヘッド４は、キャリッジ５に搭載される。レーザヘッド４は、下方に開口するノズル１４（図３（Ａ）参照）を有し、ノズル１４からレーザ光を射出する。レーザヘッド４は、加工領域Ｒ１に配置されたパレット２に載置されたワークＷに対してレーザ光を照射する。レーザヘッド４は、光ファイバなどの光伝送体（不図示）を介してレーザ光源（不図示）に接続される。レーザ光源としては、例えばファイバーレーザなどの固体レーザの光源が用いられる。これにより、例えば炭酸ガスレーザなどに比べて熱密度の高いレーザ光が得られるため、高速で切断等を行うことが可能となる。レーザヘッド４は、制御部８に接続され、レーザ光の出力等の動作は、制御部８により制御される。

レーザヘッド４には、アシストガスＧが供給される（図３（Ａ）参照）。レーザヘッド４は、アシストガスＧをノズル１４から噴射しながらレーザ光を照射する。レーザヘッド４は、ワークＷにレーザ光を照射することによりワークＷを溶融し、溶融したワークＷを、ノズル１４からアシストガスＧを高速に噴射することにより吹き飛ばす。レーザヘッド４が、アシストガスＧをノズル１４から噴射しながらレーザ光を照射する場合、アシストガスＧにより、レーザ光によるワークＷの溶融物を除去できるので、レーザ加工を精度よく行うことができる。アシストガスＧの噴射は、制御部８により制御される。

次に、キャリッジ５について説明する。キャリッジ５（レーザヘッド駆動部）は、レーザヘッド４を支持し、レーザヘッド４を移動させる。キャリッジ５は、パレット２に載置されたワークＷに対してＸ方向に移動し、且つレーザヘッド４をワークＷに対して少なくとも水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させる。キャリッジ５は、ワークＷの上方に配置される。キャリッジ５は、移動方向（Ｘ方向）に直交する直交方向（Ｙ方向）に長い長尺状である。キャリッジ５は、例えば、直交方向（Ｙ方向）の長さが、パレット２の直交方向（Ｙ方向）の長さよりも長く設定される。レーザヘッド４は、キャリッジ５の長尺方向（Ｙ方向）に沿って移動可能である。キャリッジ５は、ガントリー５ａ、スライダ５ｂ、昇降部５ｃ、ブラシ６、及びブラシ駆動部１６（図３（Ｂ）参照）を有する。ガントリー５ａは、各部を支持する。ガントリー５ａは、Ｙ方向に延びており、Ｙ方向に沿って配置される。ガントリー５ａは、直交方向（Ｙ方向）の長さが、パレット２の直交方向（Ｙ方向）の長さよりも長く設定される。ガントリー５ａは、メインフレーム１０ａ上面側に形成される一対のガイドレール５ｄ上に配置される。一対のガイドレール５ｄは、加工領域Ｒ１をＹ方向に挟んでＸ方向に沿って互いに平行に配置される。キャリッジ５は、ガントリー５ａをＸ方向に移動させる不図示の駆動装置を有する。この駆動装置は、例えば、モータなどのアクチュエータである。ガントリー５ａは、駆動装置により、ガイドレール５ｄに沿ってＸ方向に移動可能である。この駆動装置は、制御部８に接続され、制御部８により動作が制御される。

ガントリー５ａの上面（＋Ｚ側の面）には、ガイド５ｅが設けられる。ガイド５ｅは、Ｙ方向に沿って形成され、スライダ５ｂをガイドする。スライダ５ｂは、ガントリー５ａの上面から−Ｘ側の面にわたって配置される。キャリッジ５は、スライダ５ｂをＸ方向に移動させる不図示の駆動装置を有する。この駆動装置は、例えば、モータなどのアクチュエータである。スライダ５ｂは、この駆動装置により、ガイド５ｅに沿ってＹ方向に移動可能である。この駆動装置は、制御部８に接続され、制御部８により動作が制御される。なお、スライダ５ｂを案内するガイドは、ガントリー５ａの−Ｘ側の面に形成されてもよい。

スライダ５ｂの−Ｘ側の面には、ガイド５ｆが設けられる。ガイド５ｆは、上下方向に沿って形成され、昇降部５ｃを案内する。昇降部５ｃは、スライダ５ｂの−Ｘ側の面上に配置される。キャリッジ５は、昇降部５ｃを上下方向に移動させる不図示の駆動機構を有する。この駆動装置は、例えば、モータなどのアクチュエータである。昇降部５ｃは、この駆動機構により、ガイド５ｆに沿って上下方向に移動可能である。この駆動装置は、制御部８に接続され、制御部８により動作が制御される。

上記レーザヘッド４は、昇降部５ｃの下部に保持される。キャリッジ５は、ガントリー５ａがＸ方向に移動することでレーザヘッド４、スライダ５ｂ及び昇降部５ｃが一体となり、Ｘ方向に移動する。スライダ５ｂがＹ方向に移動することでレーザヘッド４及び昇降部５ｃが一体となりＹ方向に移動する。昇降部５ｃが上下方向に移動することでレーザヘッド４が上下方向に移動する。これにより、レーザヘッド４は、加工領域Ｒ１の上方をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能である。なお、キャリッジ５は、レーザヘッド４を少なくとも水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動可能な構成であれば、上記した構成に限定されない。例えば、キャリッジ５は、レーザヘッド４をＺ方向に移動しない構成でもよく、例えば、レーザヘッド４（昇降部５ｃ）がスライダ５ｂに固定されてもよい。

ここで、レーザ加工により発生するスラグについて説明する。図２（Ａ）から（Ｃ）は、レーザ加工の説明図である。レーザ加工では、図２（Ａ）に示すように、レーザヘッド４からワークＷに対してレーザ光Ｌを照射することでワークＷを溶融し、溶融したワークＷを、アシストガスＧを高速で下方に噴射することにより、溶融物をワークＷの下方に吹き飛ばす。このとき、ワークＷの溶融物の一部が気化するため、ワークＷ（製品Ｗａ）上にスラグＳ（ドロス）として残留することがある。

また、図２（Ｂ）に示すように、ワークＷの加工点の直下に支持プレート２ｂがある場合、アシストガスＧにより、ワークＷの溶融物をワークＷの下方に吹き飛ばすことができないため、ワークＷ上にスラグＳ（ドロス）が発生し易くなる。また、図２（Ｃ）に示すように、アシストガスＧの噴射により浮遊する程度のサイズのワークＷ片が生じる加工を行う場合、ワークＷの加工点の直下に支持プレート２ｂがあると、アシストガスＧの噴射でワークＷの下方に吹き飛ばすことができないため、ワークＷ片が穴に嵌まり込んだり、ワークＷの上方に吹き飛んだりして、ワークＷ上にスラグＳとして残り易くなる。このようにスラグＳが製品Ｗａ（ワークＷ）上に存在すると、例えば吸着装置を用いた搬送装置により製品Ｗａを搬送する際、製品Ｗａと吸着装置との間にスラグＳが入り、吸着装置による製品Ｗａの吸着が不良となり、搬送不良の原因となる。また、レーザ加工の次の工程が成形加工あるいはタップ加工等である場合、加工を行う部分にスラグＳが存在すると、スラグＳが、成形に用いる金型あるいはタップ等の加工工具とワークＷとの間に挟み込まれ、加工不良の原因となる。

そこで、本実施形態のレーザ加工装置１は、上記のようなスラグＳにより生じる悪影響を抑制するために、ワークＷ上のスラグＳを除去するブラシ６を備える。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、キャリッジを示す図である。図３（Ａ）は−Ｘ側から見た正面図である。図３（Ｂ）は（Ａ）に示すＡ方向（−Ｙ方向）から見た矢視図である。

ブラシ６は、キャリッジ５に設けられている。ブラシ６は、キャリッジ５に垂設され、ワークＷの表面に接触する。ブラシ６は、制御部８がキャリッジ５をＸ方向に移動させることにより、レーザヘッド４によるレーザ加工後のワークＷの表面に接触しながら移動する（図３（Ｂ）参照）。ブラシ６がキャリッジ５に設けられる場合、ブラシ６の移動にキャリッジ５の駆動装置を用いるので、新たな駆動装置を設ける必要がなく、装置の構成を簡単にすることができる。

ブラシ６は、ガントリー５ａの下方に設けられる。ブラシ６は、ガントリー５ａに垂設され、ワークＷの表面に接触する。ブラシ６がガントリー５ａ（キャリッジ５）の下方に設けられる場合、ワークＷとブラシ６との距離が近いので、サイズをコンパクトにすることができる。ブラシ６は、キャリッジ５のキャリッジの長尺方向（Ｙ方向）に沿って設けられる。ブラシ６はＹ方向に沿って列をなし隙間なく形成されている。上記のようにキャリッジ５の直交方向に長い長尺状とされ、レーザヘッド４がキャリッジ５の長尺方向（Ｙ方向）に沿って移動可能であり、ブラシ６がキャリッジ５の長尺方向に沿って設けられる場合、キャリッジ５の一方向（Ｘ方向）の移動によりワークＷ上のスラグＳを除去できるので、ワークＷ上のスラグＳを効率よく除去することができる。

ブラシ６は、ブラシ６を装着する取り付け部材１８を介して、ガントリー５ａの下方に垂設される。ブラシ６は、取り付け部材１８に対して取り外し可能に装着される。ブラシ６が取り付け部材１８に対して取り外し可能な場合、ブラシ６を容易に交換することができる。取り付け部材１８は、ヒンジ部材１９を介して、ガントリー５ａの下方に取り付けられている（図３（Ｂ）参照）。取り付け部材１８は、ヒンジ部材１９（回転部材）によりＹ方向と平行な回転軸周りに回転可能である。すなわち、取り付け部材１８及びブラシ６は、ガントリー５ａ（キャリッジ５）に対して回転可能である。ブラシ６は、上記の回転により、ワークＷの表面に接触する位置（接触位置）Ｐ１とワークの表面から退避した位置（退避位置）Ｐ２との間を移動する。ブラシ６が接触位置Ｐ１と退避位置Ｐ２との間を移動可能である場合、無駄なブラシ６の動作を抑制することができ、ブラシ６の動作を効率的にすることができる。ブラシ６は、ブラシ６をＹ方向と平行な回転軸周りに回転させるブラシ駆動部１６の駆動により回転する。ブラシ駆動部１６は、例えば、モータなどのアクチュエータである。ブラシ駆動部１６は、制御部８に接続され、制御部８により動作が制御される。退避位置Ｐ２は、図３（Ｂ）に示す例では、接触位置Ｐ１からＹ方向と平行な軸を中心として反時計回りに９０度程度回転させた位置に設定される。退避位置Ｐ２では、ブラシ６の先端は接触位置Ｐ１に対して、レーザヘッド４から離れている。ブラシ６が、キャリッジ５に対して回転可能し、接触位置Ｐ１と退避位置Ｐ２との間を移動する場合、簡単な構成で、ブラシ６を接触位置Ｐ１と退避位置Ｐ２との間を移動させることができる。退避位置Ｐ２では、ブラシ６の先端は接触位置Ｐ１に対して、レーザヘッド４から離れている場合、レーザ光によるブラシ６の劣化を抑制することができる。

ブラシ６の長手方向（直交方向、Ｙ方向）の長さは、パレット２に載置可能な最大の大きさの矩形状のワークＷに対応して設けられる。ブラシ６の長手方向の長さは、例えば、パレット２に載置可能な最大の大きさの矩形状のワークＷの短辺より若干長く設定される。ブラシ６の長手方向の長さが、パレット２に載置可能な最大の大きさの矩形状のワークＷに対応して設けられる場合、ワークＷの大きさに依存せず、確実にワークＷ全体をブラシ６で処理することができる。

ブラシ６の位置は、例えば、ブラシ６をワークＷの下端の高さに接触可能に設定される。この場合、ワークＷの穴（貫通孔）内までブラシ６が届くので、確実にワークＷをブラシ６で処理することができる。

ブラシ６の材質は、ワークＷに傷をつけないようにするため、ワークＷよりも硬度が低い材料が用いられる。例えば、ブラシ６の材質は樹脂である。

次に、ブラシ６の動作について説明する。図４は、ブラシの動作を示す図である。制御部８は、キャリッジ５を移動させることにより、ブラシ６をレーザ加工されたワークＷの表面に接触しながら移動させる。ブラシ６は、レーザヘッド４によるワークＷの加工後に動作する。レーザヘッド４によるワークＷの加工後、制御部８によるキャリッジ５の駆動により、図４に点線で示すように、ブラシ６はワークＷの一方の端部（図４では−Ｘ側の端部）に対して離間する位置に（図４では−Ｘ方向）配置される。続いて、ブラシ６はブラシ駆動部１６により回転し、接触位置Ｐ１に配置される。続いて、キャリッジ５は、ブラシ６がワークＷの表面に接触する状態で、ブラシ６をワークＷの他方の端部（図４では＋Ｘ側の端部）まで移動する。このブラシ６の移動により、図４に実線で示すように、ワークＷがブラシ６で掃かれ、ワークＷの表面などに存在するスラグＳが除去される。ブラシ６により除去されたスラグＳは、ブラシ６により収集される。収集されたスラグＳは、ブラシ６の＋Ｘ方向の移動により、ワークＷの＋Ｘ側の端部から落下し、パレット２におけるワークＷの他方の端部側に設けられる回収容器２１に回収される。回収容器２１を備える場合、除去したスラグＳが回収されるので、スラグＳを容易に処理することができる。このようにブラシ６を用いてスラグＳを除去する場合、スラグＳを収集し回収するので、スラグＳの拡散を抑制することができる。例えば、スラグＳを気体で吹き飛ばすことでワークＷから除去する場合、スラグＳは拡散してしまう。また、ブラシ６を用いてスラグＳを除去する場合、簡単な構成で、ワークＷ上のスラグＳを効果的に除去することができる。例えば、スラグＳを吸引装置による吸引により回収する場合、サイズが大きいスラグＳは吸引装置の吸引力が小さいと回収できず、吸引力を強くするには装置が複雑になりコストがかかる。これに対して、本実施形態のようにブラシ６を用いる場合、比較的大きいサイズのスラグＳを、簡単な構成で、容易に回収することができる。また、本実施形態のように、レーザヘッド４によるワークＷの加工後に、ブラシ６をワークＷの表面に接触させながら移動させる場合、レーザ加工により生じたワークＷ上のスラグＳを一度にまとめて除去できるので、ワークＷ上のスラグＳを効率よく除去することができる。

次に、図１の説明に戻り、搬送装置７を説明する。搬送装置７は、ワークＷ（製品Ｗａ）の表面を吸着することにより、パレット２に対してワークＷ（製品Ｗａ）を搬出する。搬送装置７は、レーザ加工後にアンロード位置ＵＰに配置されるパレット２の製品Ｗａを、製品搬出エリアＰＡに搬出する。搬送装置７は、Ｘ方向に延びるＸガイド２４に取り付けられている。Ｘガイド２４は、アンロード位置ＵＰから製品搬出エリアＰＡまで延びている。Ｘガイド２４は、不図示の走行台車に支持される。Ｘガイド２４は、この走行台車のＹ方向の移動により、Ｙ方向に移動する。搬送装置７は、例えば、Ｘガイド２４に沿って移動可能なＸ移動体２６と、Ｘ移動体２６に設けられたＺ移動体２７と、Ｚ移動体２７の下端に設けられる吸着部２８とを備える。Ｘ移動体２６は、アンロード位置ＵＰに配置されたパレット２の上方と製品搬出エリアＰＡとの間を移動可能である。Ｚ移動体２７は、吸着部２８を保持しながら、Ｘ移動体２６に対して上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。吸着部２８は、上記の走行台車によりＹ方向に移動し、Ｘ移動体２６によりＸ方向に移動し、Ｚ移動体２７によりＺ方向に移動する。

図５（Ａ）から（Ｃ）は、搬送装置の動作を示す図である。図５（Ａ）に示すように、吸着部２８の下面側（−Ｚ側）には、複数の吸着パッド２９が設けられる。吸着部２８は、真空、減圧により製品Ｗａを吸着するが、磁気などで吸着するものでもよい。吸着部２８は、アンロード位置ＵＰにおいて、Ｘ方向およびＹ方向の移動によりワークＷ上の製品Ｗａと位置合わせされる。続いて、吸着部２８は、図５（Ｂ）に示すように、下方（−Ｚ側）へ移動することによりワークＷに接近して、製品Ｗａを吸着する。本実施形態では、上記した図４に示すように、ブラシ６でワークＷ上のスラグＳを除去しているので、吸着パッド２９による製品Ｗａの吸着を確実に行うことができる。続いて、吸着部２８は、図５（Ｃ）に示すように、製品Ｗａを吸着した状態で、上方（＋Ｚ側）へ移動して製品Ｗａを持ち上げ、Ｘ方向およびＹ方向の移動により製品Ｗａを、製品搬出エリアＰＡ（図１参照）の所定の位置へ移載する。このように、ワークＷの表面を吸着することにより、パレット２に対してワークＷを搬出する搬送装置７を備える場合、ワークＷを効率よく搬出することができる。なお、上記の例では、搬送装置７がワークＷを所定位置に搬出する例を示したが、これに限定されず、搬送装置７はパレット２に対してワークＷを搬入する装置でもよい。

制御部８は、レーザ加工装置１の各部を制御する。制御部８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、ハードディスク等の記憶装置、各種制御に必要なプログラム等を備えている。制御部８は、例えば、レーザヘッド４の位置（キャリッジ５の駆動）、レーザヘッド４のレーザ光の出力、ブラシ６の動作等を制御する。例えば、制御部８は、キャリッジ５を移動させることにより、ブラシ６をレーザ加工されたワークＷの表面に接触させながら移動させる。

次に、レーザ加工装置１の動作を説明する。図６は、レーザ加工装置１の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、加工領域Ｒ１内に、ワークＷが搬入される。ワークＷは、図１に示すアンロード位置ＵＰに配置されるパレット２に載置された状態で、加工領域Ｒ１内に搬入される。続いて、ステップＳ２において、ブラシ６を退避位置Ｐ２（図２（Ｂ）参照）に移動する。ブラシ６は、ブラシ駆動部１６により、退避位置Ｐ２に移動する。続いて、ステップＳ３において、レーザヘッド４によりワークＷの加工が行われる。レーザヘッド４によるワークＷの加工は、キャリッジ５によりレーザヘッド４がワークＷに対して相対的に移動し、ワークＷに対してアシストガスＧを噴出しながらレーザ光を照射することにより行われる。続いて、ステップＳ４において、ブラシ６をワークＷの一方の端部に移動する。図４に点線で示すように、キャリッジ５を−Ｘ方向に駆動することにより、ブラシ６をワークＷの一方の端部（図４では−Ｘ側の端部）に対して離間する位置に移動する。続いて、ステップＳ５において、ブラシ６をワークＷの表面に接触させながら、ブラシ６をワークＷの他方の端部（図４では＋Ｘ側の端部）まで移動する。例えば、図４に実線で示すように、キャリッジ５を＋Ｘ方向に駆動することにより、ブラシ６をワークＷの＋Ｘ側の端部まで移動する。このブラシ６の移動により、図４に実線で示すように、ワークＷがブラシ６で掃かれ、ワークＷの表面などに存在するスラグＳが除去される。ブラシ６により除去されたスラグＳは、ブラシ６により収集される。収集されたスラグＳは、上記のブラシ６の＋Ｘ方向の移動により、ワークＷの＋Ｘ側の端部から落下し、パレット２におけるワークＷの他方の端部側に設けられる回収容器２１（図４参照）に回収される。続いて、ステップＳ６において、レーザ加工したワークＷを搬出する。図１に示すパレット搬送装置３により、レーザ加工後のワークＷが載置されたパレット２を加工領域Ｒ１から搬出し、アンロード位置ＵＰに移動する。続いて、ステップＳ７において、製品Ｗａを所定位置に搬出する。図５（Ａ）から（Ｃ）に示すように、吸着部２８は、アンロード位置ＵＰにおいて、Ｘ方向およびＹ方向の移動によりワークＷ上の製品Ｗａと位置合わせされ、下方（−Ｚ側）へ移動することによりワークＷに接近して、製品Ｗａを吸着する。続いて、吸着部２８は、図５（Ｃ）に示すように、製品Ｗａを吸着した状態で、上方（＋Ｚ側）へ移動して製品Ｗａを持ち上げ、Ｘ方向およびＹ方向の移動により製品Ｗａを、製品搬出エリアＰＡの所定の位置へ移載する。

以上説明したように、本実施形態のレーザ加工装置１は、簡単な構成で、レーザ加工時に発生したワークＷ上のスラグＳを効率よく除去することができる。

［第２実施形態］
本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図８は、第２実施形態に係る板材加工システムを示す上面図である。板材加工システムＳＹＳは、レーザ加工装置１と、レーザ加工装置１に配置されたワークＷを移送（搬送）する移送装置３０と、移送装置３０によりレーザ加工装置１からワークＷを移送する途中に、ワークＷを加工する加工装置３１と、を備える。

板材加工システムＳＹＳは、ワークＷに対して、レーザ加工装置１の第１加工領域Ｒ１でレーザ加工を行い、加工装置３１で加工を行う。レーザ加工装置１は、−Ｙ側のメインフレーム１０ａに開口部３５を備える。加工装置３１は、フレーム１０に開口部３６を備える。移送装置３０は、ワークホルダ３０ａによりワークＷを把持して、開口部３５及び開口部３６を介して、レーザ加工装置１と加工装置３１との間においてワークＷを移送する。移送装置３０は、不図示のガイド及び駆動装置によりＹ方向に移動する。

加工装置３１は、ワークＷを加工する加工工具３８を有しワークＷを加工する。加工装置３１は、加工工具３８によりワークＷを加工する領域として第２加工領域Ｒ２を有する。第２加工領域Ｒ２は、第１加工領域Ｒ１の−Ｙ側に配置される。第２加工領域Ｒ２において、ワークＷが移送装置３０によってＹ方向に移送され、かつ、加工工具３８がＸ方向に移動することにより、ワークＷの任意の部分に加工工具３８を位置決めし加工することができる。加工装置３１による加工は、例えば成形加工、あるいはタップ加工などである。加工工具３８は、各加工に適した工具が使用される。

板材加工システムＳＹＳは、フォーク装置４０を備える。フォーク装置４０は、レーザ加工装置１の第１加工領域Ｒ１においてパレット２上のワークＷを受け取って、支持テーブルとして機能する。フォーク装置４０は、基部４０ａと、腕部４０ｂとを有する。基部４０ａは、Ｘ方向に延びて形成される。腕部４０ｂは、棒状であり、基部４０ａの上面にＸ方向に複数並んで設けられる。フォーク装置４０の腕部４０ｂと後述する固定テーブル４２の棒状部４２ｂとは、交互に配置される。フォーク装置４０の腕部４０ｂの上面には、不図示のブラシ部が所定間隔で設けられてもよい。このブラシ部は、ワークＷの移送時の抵抗を低減し、ワークＷの下面に傷が付くのを抑制する。また、ブラシ部の代わりに、複数のフリーボールベアリング（ボールが全方向に転動可能）が配置されてもよい。

フォーク装置４０は、不図示の駆動装置及び不図示のガイドを備え、フォーク装置４０の少なくとも一部を待機領域Ｒ３から第１加工領域Ｒ１に対して進退可能である。待機領域Ｒ３は、第２加工領域Ｒ２の−Ｙ側に配置されている。

また、板材加工システムＳＹＳは、固定テーブル４２を備える。固定テーブル４２は、待機領域Ｒ３から第２加工領域Ｒ２に向けて設けられる。固定テーブル４２は、Ｘ方向に延びる棒状の支持部４２ａと、支持部４２ａ上から＋Ｙ側に延びる複数の棒状部４２ｂと、を備える。複数の棒状部４２ｂのＸ方向のピッチは、フォーク装置４０の腕部４０ｂにおけるＸ方向のピッチとほぼ同様に設定される。各棒状部４２ｂの上面には、フォーク装置４０の腕部４０ｂと同様に、不図示のブラシ部やフリーボールベアリングが設けられてもよく、ワークＷの移送時の抵抗を低減してワークＷの下面に傷が付くことを抑制してもよい。

次に、板材加工システムＳＹＳの動作を説明する。板材加工システムは、ワークＷを載置したパレット２がレーザ加工装置１に搬入される。パレット２は、例えば、アンロード位置ＵＰ（図１参照）から−Ｘ方向に走行してワークＷを搬入する。パレット２に載置されたワークＷは、レーザ加工装置１の第１加工領域Ｒ１に配置される。

次に、移送装置３０は、＋Ｙ方向に移動して、ワークホルダ３０ａによりワークＷの−Ｙ側の端部を把持する。続いて、レーザ加工装置１は、第１加工領域Ｒ１に配置されたワークＷをレーザ加工する。レーザ加工装置１は、レーザヘッド４をワークＷに対して相対的に移動させ、アシストガスＧを噴出しながらレーザ光Ｌを照射することによりワークＷを加工する。

次に、第１実施形態と同様に、キャリッジ５を−Ｘ方向に駆動することにより、ブラシ６を、ワークＷの一方の端部に対して離間する位置に移動する。続いて、キャリッジ５を＋Ｘ方向に駆動することにより、ブラシ６をワークＷの表面に接触させながら、ブラシ６をワークＷの他方の端部まで移動する。このブラシ６の移動により、ワークＷがブラシ６で掃かれて、ワークＷの表面などに存在するスラグＳが除去される。ブラシ６により除去されたスラグＳは、ブラシ６により収集される。収集されたスラグＳは、ブラシ６の＋Ｘ方向の移動により、ワークＷの＋Ｘ側の端部から落下し、パレット２におけるワークＷの他方の端部側に設けられる回収容器２１（図４参照）に回収される。

次に、フォーク装置４０を待機領域Ｒ３から＋Ｙ方向に移動させて、腕部４０ｂをワークＷの下方に配置する。次に、パレット２を下降させる。これにより、ワークＷはパレット２の支持プレート２ｂ上から腕部４０ｂ上に移載される。次に、ワークＷは、移送装置３０によって、ワークＷの移送途中に設定された第２加工領域Ｒ２に配置される。ワークＷは、所定部分が第２加工領域Ｒ２において位置決めされ、加工装置３１によって加工される。加工装置３１による加工は、例えば成形加工あるいはタップ加工などである。本実施形態では、ブラシ６でワークＷ上のスラグＳを除去しているので、スラグＳによる加工の不良を抑制することができる。

加工装置３１による加工の後、ワークＷは、待機領域Ｒ３に移送された後、他の搬送装置によって外部に搬送されてもよく、また、再度＋Ｙ方向に移送されてレーザ加工装置１によってレーザ加工が行われてもよい。また、再度レーザ加工を行ったワークＷは、パレット２に載置された状態でレーザ加工装置１の外側に搬送されてもよい。

以上説明したように、本実施形態の板材加工システムＳＹＳは、レーザ加工時に発生したワークＷ上のスラグＳを効率よく除去することができるので、ワークＷ上のスラグＳによる加工不良を抑制することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

なお、上述の例では、ブラシ６の数が１つの例を説明したが、ブラシ６は複数設けられてもよい。例えば、図１等に示すブラシ６がＸ方向に並んで２列で設けられてもよい。また、上述の例では、ブラシ６がキャリッジ５に対して回転することにより接触位置Ｐ１と退避位置Ｐ２との間を移動する構成の例を説明したが、ブラシ６を移動する構成はこれに限定されず、例えば、ブラシ６は鉛直方向（上下方向）に移動して接触位置Ｐ１と接触位置Ｐ１から退避する退避位置Ｐ２との間を移動する構成でもよい。

１・・・レーザ加工装置
ＳＹＳ・・・板材加工システム
２・・・パレット
４・・・レーザヘッド
５・・・キャリッジ
６・・・ブラシ
７・・・搬送装置
８・・・制御部
Ｇ・・・アシストガス
Ｌ・・・レーザ光
Ｓ・・・スラグ
Ｗ・・・ワーク
Ｗａ・・・製品
３０・・・移送装置
３１・・・加工装置
３８・・・加工工具

Claims (8)

1. 板状のワークを載置するパレットと、
   前記パレットに載置された前記ワークに対してレーザ光を照射するレーザヘッドと、
   前記パレットに載置された前記ワークの上方において、前記ワークに対して水平方向における所定方向に移動可能に設けられ、前記レーザヘッドを支持し、前記ワークに対して前記レーザヘッドを少なくとも水平方向に移動させるキャリッジと、
   前記キャリッジに垂設され、前記ワークの表面に接触するブラシと、
   前記キャリッジを移動させることにより、レーザ加工された前記ワークの表面に前記ブラシを接触させながら移動させる制御部と、を備え、
   前記キャリッジは、前記水平方向において、前記所定方向に直交する直交方向に長い長尺状であり、
   前記レーザヘッドは、前記キャリッジの長尺方向に沿って移動可能であり、
   前記ブラシは、前記長尺方向に沿って前記キャリッジに設けられ、前記ワークの表面を前記ワークの外側まで掃いて、前記ワークの表面に残っているスラグを除去する、レーザ加工装置。
2. 前記長尺方向における前記ブラシの長さは、前記パレットに載置可能な最大の大きさの矩形状の前記ワークに対応して設定される、請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記ブラシは、前記ワークの表面に接触する位置と前記ワークの表面から退避した位置との間を移動可能である、請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記ブラシは、前記キャリッジに対して回転し、前記ワークの表面に接触する位置と前記ワークの表面から退避した位置との間を移動する、請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記ブラシの先端は、前記ワークの表面から退避した位置において、前記ワークの表面に接触する位置に対して前記レーザヘッドから離れる、請求項３又は請求項４に記載のレーザ加工装置。
6. 前記レーザヘッドは、アシストガスを噴射しながら前記レーザ光を照射する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
7. 前記ワークの表面を吸着することにより、前記パレットに対して前記ワークを搬出する搬送装置を備える、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のレーザ加工装置と、
   前記レーザ加工装置に配置された前記ワークを移送する移送装置と、
   前記移送装置により前記レーザ加工装置から前記ワークを移送する途中に、前記ワークを加工する加工工具を有する加工装置と、を備える板材加工システム。

Images