JPH09108875A - 金属切断装置 - Google Patents

金属切断装置

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JPH09108875A
JPH09108875A JP8076027A JP7602796A JPH09108875A JP H09108875 A JPH09108875 A JP H09108875A JP 8076027 A JP8076027 A JP 8076027A JP 7602796 A JP7602796 A JP 7602796A JP H09108875 A JPH09108875 A JP H09108875A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザビームまたはプラズマアークのいずれ
かによって切断可能で、かつ個別に制御可能なパターン
で二つの位置で同時に切断が可能な金属切断装置を提示
するものである。 【解決手段】 長手方向に移動可能なガントリーと、横
方向に移動可能にガントリーに取り付けたキャリッジと
を具え、キャリッジにはレーザ切断ヘッドとプラズマア
ーク切断ヘッドを並べて取り付ける。本装置はガントリ
ーおよびキャリッジが、下にある加工品上を所定の経路
で移動しながら前記レーザ加工ヘッドまたはプラズマア
ーク切断ヘッドのいずれかを制御するようにプログラム
されている。レーザ発生器を、レーザビームが最小限の
曲がりおよび反射でレーザ切断ヘッドへ伝送されるよう
ガントリーに取り付ける。また本装置は二つの切断線に
沿って同時に切断ができるように、第二のレーザ切断ヘ
ッドおよび第二のプラズマアーク切断ヘッドを取り付け
た第二のキャリッジを具える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属加工品、特に
金属板を切断する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ切断ヘッドを用いた金属切断機は
公知であり、レーザ切断ヘッドは移動可能なガントリー
に取り付けられ、そのためレーザ切断ヘッドは、ガント
リー下のテーブル上に置かれたシート状の金属板または
他の製品を切断するため所定の経路を移動する。こうし
たレーザ切断機は比較的薄いシート状の金属板について
は速い生産速度での高精度の切断が可能であるが、より
厚い板に対しては生産速度は大きく減少する。また、こ
うしたレーザ切断機は、ビーム発生器から加工品までビ
ームを伝送するための、鏡およびレンズの比較的複雑
な、通常フライングオプティクス(flying optics) と呼
ばれるシステムを必要とし、これら鏡およびレンズは、
十分な性能を維持するための定期的な調整と保守を必要
とする。そのため、ビームのわずかな調整の誤りが切断
品質の低下をもたらす。また、所望のレーザビーム発生
器が、その物理的な大きさのためにガントリーから取り
外した場合、フライングオプティクスのシステムはより
複雑になる。
【０００３】公知のレーザ切断機には、厚い金属板の切
断が容易ではないという別の限界があり、また反射性の
金属、例えばアルミニウムの切断が困難である。
【０００４】上記のような公知のレーザ切断機の限界お
よび欠点を軽減するため、Chunは米国特許第 5,350,879
号において複合切断装置を提案している。この装置は、
レーザビーム切断ヘッドとプラズマアーク切断ヘッドを
往復キャリヤプレート上に並べて取り付け、これらを一
つの固定した切断部へ選択的に移動できるものとしてい
る。加工品は移動可能な加工テーブルに取り付けられ
る。これは、移動する加工品をレーザ切断ヘッドまたは
プラズマアーク切断ヘッドのいずれかによって輪郭を切
断できるようにするためである。プラズマアークによる
切断は、従って比較的厚い加工品の切断に効果があり、
切断機により達成できる切断に自由度をもたらす。しか
しながら、Chunによる装置は加工品をレーザまたはプラ
ズマ切断ヘッドの下部へ移動させる必要があり、扱える
加工品には大きさ、厚さおよび重量に限界があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レー
ザビーム切断ヘッドを設けた金属切断機、およびレーザ
切断ヘッドおよびプラズマアーク切断ヘッドを共に用い
る金属切断機を改良するものである。
【０００６】本発明のさらなる目的は、レーザビーム加
工ヘッドを有する金属切断装置であって、大きく、かつ
重い加工品を扱うことができ、かつレーザビームを発生
器から加工品まで導く、非常に単純な光伝送システムを
設けた切断装置を提示することにある。
【０００７】本発明のもう一つの目的は、レーザビーム
またはプラズマアークのいずれかによって切断可能で、
かつ個別に制御可能なパターンで、二か所で同時に切断
が可能な金属切断機を提示するものである。従って、例
えば、本装置は二つの同じパターン、または二つの鏡像
関係にあるパターンを切断することが可能である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の上記および他の
目的ならびに利点は、加工品を固定した位置で支持する
テーブルと、前記テーブルを横切って長手方向に前後移
動するように取り付けられたガントリーとを具える金属
切断装置により達成される。キャリッジがテーブルを横
切って横方向に前後移動するようにガントリーに取り付
けられ、レーザ切断ヘッドおよびプラズマ切断ヘッドが
それぞれ平行に並べてキャリッジに取り付けられる。レ
ーザビーム発生器がガントリーに取り付けられ、レーザ
ビームを発生器から切断ヘッドまで伝送するビーム伝送
システムが、切断ヘッドの作動のために設けられる。ま
た、プラズマ制御モジュールがプラズマ切断ヘッドの作
動のために設けられ、このモジュールはプラズマアーク
切断ヘッドを作動させるようにこれと連結している。コ
ントローラが、テーブル上に置いた加工品を所定のパタ
ーンに沿って切断するようにレーザ切断ヘッドまたはプ
ラズマアーク切断ヘッドのいずれかを操作する際に、ガ
ントリーを長手方向に選択的に移動させ、またキャリッ
ジを選択的に横方向に移動させるために設けられる。
【０００９】本発明の好適な実施形態において、ガント
リーは一対の横方向に分離したハウジングと、このハウ
ジングの間を横方向に延在する支持梁とを具える。ま
た、レーザビーム発生器は一方のハウジングに取り付け
られ、そのためビーム伝送システムは、ビームをレーザ
切断ヘッドへ横方向に、実質的に直接伝送する。また本
発明の好適な実施形態において、プラズマ制御モジュー
ルを、プラズマ切断ヘッドと、可撓性のある一束の電線
によって接続するようにガントリーのハウジングの一方
に配置する。
【００１０】本発明の第二の実施形態において、本装置
は支持梁に沿って横方向に移動するように取り付けた第
二のキャリッジと、前記第二のキャリッジに並べて取り
付けた第二のレーザ切断ヘッドと第二のプラズマアーク
切断ヘッドとを具える。第二のレーザビーム発生器およ
び第二のプラズマ制御モジュールが、前述の第一の切断
システムと同様な形でガントリーのもう一方のハウジン
グに取り付けられる。第二の切断システムを設置するこ
とは、それ故加工品を二か所で個別に制御可能なパター
ンで同時に切断可能で、それによって生産性の増加した
装置を実現する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の幾つかの目的および利点
について述べたが、他の利点等について、添付の図面と
合わせて以下に述べる。
【００１２】図面をより詳細に参照すると、図１〜３は
本発明に係る金属切断装置10を示すもので、本装置は一
対のレール14、15上に載せた、長手方向、すなわちレー
ルに平行な方向に前後移動するガントリー12を具える。
【００１３】ガントリー12は、一対の横方向に分離した
ハウジング16、18およびこれらの間を横方向に延在する
支持梁20とを具える。支持梁20には一組のレール21、22
を取り付け、これらは梁20の正面部に沿って横方向に延
在し、またレール21、22にはその上に垂直方向に配置し
たキャリッジ24を載せ、その結果キャリッジ24は梁20に
沿って横方向に滑動できる。
【００１４】従来、駆動モータ26（図３参照）は、ガン
トリーをレール14、15に沿った方向に確実に動かすため
にハウジング16、18の一方または両方に設け、別の駆動
モータ28をキャリッジ24を横方向に確実に動かすために
キャリッジに取り付けている。モータ26、28は、図３に
模式的に示すようにコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）コ
ントローラ30の制御下にある。
【００１５】本発明に係る装置10はまた、固定位置にあ
る加工品Ｗを支持するテーブル32（図３参照）を具え、
テーブル32は床にボルト締めされ、ガントリー12と共に
長手方向に前後に移動する支持梁20の直下に来るように
位置決めされる。
【００１６】本発明によれば、レーザ切断ヘッド34は、
垂直下方へ向かって配置するようにキャリッジ24の正面
に取り付けられる。レーザビーム発生器35を、レーザビ
ームが最初はレール14、15と平行な方向に向かうよう
に、その方向にハウジング16に取り付ける。第一のミラ
ー（図示せず）を、ビームが90°の角度で反射し、それ
によってビームが横方向に、レーザ切断ヘッド34の真上
に取り付けた第二のミラー36の方向へ進むようにハウジ
ング16に取り付ける。レーザ切断ヘッド34は適切なレン
ズと補助ガスノズル37を具え、これらは共に従来品であ
り、ビームを下の加工品へ向けて下方に焦点合わせを行
うものである。補助ガスは可撓性チューブ（図示せず）
によってノズル37へ供給され、可撓性チューブは従来の
方法でレーザ切断ヘッド34と連結する。
【００１７】本発明の装置に用いるレーザビーム発生器
には、ドイツ連邦共和国ハンブルグのRofin-Sinar Lase
r GmBH製のモデルDC020 が適している。Rofin-Sinar 社
製のレーザ発生器において、レーザガスは予備混合シリ
ンダ(pre-mix cylinder)によって供給されるが、この予
備混合シリンダはガントリーのハウジングに容易に取り
付けられる。レーザガスはレーザ装置を経て再利用され
るので、シリンダを交換する必要がない。
【００１８】上述した方法によるガントリー12のハウジ
ング16へのレーザビーム発生器の配置は、キャリッジ24
と共に横方向へ移動するレーザ切断ヘッド34へのビーム
の伝送のための単純かつ信頼性の高いシステムを設ける
ことにより理解される。光学系は本質的に横方向、曲が
りおよび反転を制限し、その結果調整の困難さが最少化
する。また、従来と同様に、レーザビームは、安全のた
めに圧縮性の延長カバー38（図１および２参照）内に閉
じ込められる。
【００１９】本発明に係る装置10はまた、キャリッジ24
にレーザ切断ヘッド34と平行に並べて取り付けたプラズ
マアーク切断ヘッド40を具える。プラズマアーク切断ヘ
ッド40は従来のものであり、例えばサウスカロライナ
州、フローレンスのESABグループ製のモデルPT-15 が利
用できる。この特殊なプラズマアーク切断ヘッドは移動
アークモードで作動し、ここで電気アークはヘッド中の
電極から加工品へと延在し、またアークは窒素または酸
素のようなプラズマガスによって安定化される。
【００２０】ハウジング16中に取り付けたプラズマ制御
モジュール42は従来の電源およびガス供給管と、通常の
プラズマアーク切断ヘッドに関する他の制御部、例えば
流量制御部、圧力センサおよびプログラム制御の論理コ
ンピュータを具える。電力およびガスはモジュール42か
らプラズマアーク切断ヘッド40へ、図３に模式的に示す
可撓性ケーブルまたはホース43によって送られる。
【００２１】レーザ切断ヘッド34およびプラズマアーク
切断ヘッド40は、図２に矢印で示すように独立に垂直方
向の高さの調整を行うように取り付け、これらの各ヘッ
ドの垂直方向の位置決めは公知の高さ制御システムによ
り制御されることが望ましい。高さ制御は装置10の、加
工品Ｗの異なる厚さに対して適応させ、また切断作業時
の加工品の歪みに対して自動的に調節を行うことができ
る。高さの制御はまたレーザ切断ヘッド34を、図示のよ
うにプラズマアーク切断ヘッドの動作時に、飛散する切
り屑によってレーザ切断ヘッドが損傷するのを避けるた
め、上方へ引き上げることができる。
【００２２】ガントリー12のコントローラ30はまた、ガ
ントリーをレール14、15に沿って長手方向に選択的に移
動する間のレーザ切断ヘッド34またはプラズマアーク切
断ヘッド40のいずれかの個別の動作のための適切な制御
を具え、またキャリッジを支持梁20に沿って選択的に移
動させる。従ってテーブル32上に置いた加工品Ｗを所定
の２次元パターンで切断可能となる。
【００２３】図３にはまた、第二の実施形態を破線で示
す。特に、支持梁20上のレール21、22に第二のキャリッ
ジ24' を載せ、キャリッジ24' には第二のレーザ切断ヘ
ッド34' および第二のプラズマアーク切断ヘッド40' を
取り付ける。また、第二のレーザビーム発生器35' およ
び第二のプラズマ制御モジュール42' をハウジング18に
取り付ける。これら第二の部品は前述した同様の部品と
構造的に一致するものでよく、またこれら第二の切断シ
ステムは加工品Ｗを個別に制御可能な２つのパターンに
同時に切断できるように設ける。例えば、２つの切断パ
ターンは等しいか、または互いに鏡像をなすものでよ
い。
【００２４】上述したように第二のキャリッジ24' によ
り、本装置10は異なる厚さまたは材料の２枚の板を並行
して切断可能となる。こうした動作は、ＣＮＣコントロ
ーラ30によって２つのレーザ切断ヘッド34および34' へ
の電流を独立に変化させることにより達成され、その間
等しい切断速度および切断形状が保たれる。
【００２５】従来のビーム分割技術の使用、例えば２つ
のレーザビームを切断ヘッド34および34' のそれぞれに
送ることによってハウジング16中のレーザビーム発生器
35によって発生するレーザビームの分割が可能であり、
それによって第二のレーザビーム発生器35' が省略でき
る。この構成は、当然、レーザ切断ヘッド34および34'
で使用できる電力を減少するが、装置のコストが大きく
減少し、かつ多くの応用面に適用できるようになる。
【００２６】ガントリー12が、二本のレール14、15の間
に、かつ並行に延在する線に沿って並列して配置した二
台または三台のテーブル上を選択的に移動できるように
位置決めできることが期待される。従って本装置が一方
のテーブル上の部品を切断している間、第二のテーブル
上の既に切断された部品は作業者によって取り外すこと
が可能となる。第三のテーブルを利用すると、切断およ
び取り外し作業を行っている間に第三のテーブルに新し
い板を載せることができる。従って、生産能力を大きく
増加させることが可能となる。
【００２７】本明細書および図面において、本発明の好
適な実施形態について述べ、特殊な用語を使用したが、
これらは一般的かつ記述的に用いたのみであって、発明
を限定する目的ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属切断装置を示す斜視図であ
る。
【図２】図１に示す装置のガントリーの一方のハウジン
グ部を、移動可能なキャリッジと切断ヘッドと共に部分
的に示す図である。
【図３】本発明による装置を、一部を模式的に示す正面
図であり、第二のキャリッジおよび第二の切断ヘッドを
破線で示す。
【符号の説明】
10 金属切断装置 12 ガントリー 14, 15 ガントリー移動用レール 16, 18 ハウジング 20 支持梁 21, 22 キャリッジ移動用レール 24 キャリッジ 26, 28 駆動モータ 30 ＣＮＣコントローラ 32 テーブル 34 レーザ切断ヘッド 37 補助ガスノズル 40 プラズマアーク切断ヘッド 42 プラズマ制御モジュール 43 可撓性ケーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２３Ｐ 23/04 Ｂ２３Ｐ 23/04 (72)発明者 チェスター イー スタンリー アメリカ合衆国 サウスカロライナ州 29501 フローレンス グリーンヴュー ドライブ 1085

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工品を固定した位置で支持する少なく
    とも一つのテーブルと、 前記一つのテーブルを横切って長手方向に前後移動する
    ように取り付けたガントリーと、 前記一つのテーブルを横切って横方向に前後移動するよ
    うに前記ガントリーに取り付けたキャリッジと、 前記キャリッジに並べて取り付けたレーザ切断ヘッドお
    よびプラズマアーク切断ヘッドと、 レーザビーム発生器および前記レーザ切断ヘッドの動作
    のために、発生したレーザビームを前記レーザ切断ヘッ
    ドに伝送する手段と、 プラズマ制御モジュールおよび前記プラズマアーク切断
    ヘッドの動作のために前記プラズマ制御モジュールと前
    記プラズマアーク切断ヘッドとを連結する手段と、 前記一つのテーブル上の加工品の切断のため、前記レー
    ザ切断ヘッドまたはプラズマアーク切断ヘッドのいずれ
    かの作動時に、前記ガントリーの長手方向への選択的な
    移動と、前記キャリッジの横方向への選択的な移動を行
    う制御手段とを具える金属加工品の切断装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 レーザビームを前記レーザ切断ヘッドに向かって横方向
    へ送るために、前記レーザビーム発生器を前記ガントリ
    ーに取り付けた金属加工品の切断装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、 前記プラズマ制御モジュールを前記ガントリーに取り付
    けた金属加工品の切断装置。
  4. 【請求項４】 加工品を固定した位置で支持する少なく
    とも一つのテーブルと、 前記一つのテーブル上を横切って前後移動するように取
    り付けられた、横方向に分離して設けた一組のハウジン
    グと、前記ハウジング間を横方向に延在する支持梁とを
    具えるガントリーと、 前記一つのテーブルを横切って横方向に前後移動するよ
    うに前記支持梁に取り付けた第一のキャリッジと、 前記一つのテーブルを横切って横方向に前後移動するよ
    うに前記支持梁に取り付けた第二のキャリッジと、 前記第一のキャリッジに取り付けた第一のレーザ切断ヘ
    ッドと、 前記第二のキャリッジに取り付けた第二のレーザ切断ヘ
    ッドと、 前記ガントリーの前記ハウジングの一方に取り付けた第
    一のレーザビーム発生器および前記第一のレーザ切断ヘ
    ッドの作動のために、発生したレーザビームを伝送する
    手段と、 前記ガントリーの前記ハウジングのもう一方に取り付け
    た第二のレーザビーム発生器および前記第二のレーザ切
    断ヘッドの作動のために、前記第二のレーザビーム発生
    器で発生したレーザビームを伝送する手段と、 前記一つのテーブル上に配置した加工品を切断するため
    前記第一および第二のレーザ切断ヘッドを選択的に作動
    させる際に、前記ガントリーを長手方向に選択的に移動
    させ、かつ第一および第二のキャリッジを横方向にそれ
    ぞれ選択的に移動させる制御手段とを具える金属加工品
    の切断装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、 前記第一のレーザ切断ヘッドと並べて前記第一のキャリ
    ッジに取り付けた第一のプラズマアーク切断ヘッドと、 前記第二のレーザ切断ヘッドと並べて前記第二のキャリ
    ッジに取り付けた第二のプラズマアーク切断ヘッドと、 前記ガントリーの前記ハウジングの一方に取り付けた第
    一のプラズマ制御モジュールおよびプラズマアーク切断
    ヘッドの作動のため前記第一のプラズマ制御モジュール
    と前記第一のプラズマアーク切断ヘッドとを連結する手
    段と、 前記ガントリーの前記ハウジングのもう一方に取り付け
    た第二のプラズマ制御モジュールおよびプラズマアーク
    切断ヘッドの作動のため前記第二のプラズマ制御モジュ
    ールと前記第二のプラズマアーク切断ヘッドとを連結す
    る手段と、 前記第一および第二のプラズマアーク切断ヘッドのいず
    れかを選択的に作動させる手段をさらに含む前記制御手
    段とをさらに具える金属加工品の切断装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の装置において、 前記レーザ切断ヘッドおよび前記プラズマアーク切断ヘ
    ッドを、垂直方向に独立して調整可能にそれぞれ取り付
    けた金属加工品の切断装置。
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