JPH1080787A - レーザ加工機における駆動方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定物に対して移動物をリニアモータで高速
で移動せしめ、移動物が動いてはいけない状況になった
ときに、制動距離である惰走距離を小さくするようにし
たレーザ加工機における駆動方法およびその装置を提供
することにある。 【解決手段】 ベッド３又はフレーム１５などの固定物
に対して加工テーブル９又は加工ヘッド２１などの移動
物をリニアモータ２３で移動せしめるレーザ加工機１で
あって、前記移動物が動いてはいけない状況になったと
きに、制動距離を小さくすべく移動物に設けられたブレ
ーキ装置２９が作動することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ加工機に
おけるベッド又はフレームなどの固定物に対して加工テ
ーブル又はレーザ加工ヘッドなどの移動物を移動せしめ
るレーザ加工機における駆動方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ加工機としては、加工すべ
きワークを載置した加工テーブルをＸ軸方向へ、レーザ
加工ヘッドをＹ軸方向へ移動せしめてワークにレーザ加
工を行うタイプや、ワークを載置した加工テーブルを固
定し、レーザ加工ヘッドをＸ軸方向およびＹ軸方向へ移
動せしめてワークにレーザ加工を行うタイプが代表的に
よく知られている。

【０００３】前記加工テーブル，レーザ加工ヘッドを移
動せしめる駆動系としては、駆動モータ，ボールねじ，
カップリングなどが用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の駆動モータ，ボールねじで、加工テーブル，レーザ
加工ヘッドなどの移動物をベッド又はフレームなどの固
定物に対して移動せしめているが、大半のエネルギーは
移動物以外の駆動モータ，ボールねじ，カップリングな
どの駆動系で消費されると共にバックラッシュなどが発
生する。また、危険速度などにより最大速度とする際に
はボールねじでは限界がある。したがって、移動物をあ
る一定以上の速度で移動させることができず、高速化が
できなかった。

【０００５】この移動物を高速で移動せしめる手段とし
てリニアモータを使用することが考えられるが、リニア
モータとしては固定側に磁石部（磁石板）が設けられる
と共に可動側にコイル部を搭載したスライダが設けられ
る。しかしながら、リニアモータを使用すると、停電及
び非常停止時にて電気供給がストップしたときにイナー
シャーがかからず移動物の惰走距離が、従来のボールね
じ駆動に比べて非常に大きく不明確で非常にあぶないと
いう問題が起るため、その対策を講じなければならな
い。

【０００６】この発明の目的は、固定物に対して移動物
をリニアモータで高速で移動せしめ、移動物が動いては
いけない状況になったときに、制動距離である惰走距離
を小さくするようにしたレーザ加工機における駆動方法
およびその装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明のレーザ加工機における駆動
方法は、ベッド又はフレームなどの固定物に対して加工
テーブル又は加工ヘッドなどの移動物をリニアモータで
移動せしめるレーザ加工機であって、前記移動物が動い
てはいけない状況になったときに、制動距離を小さくす
べく前記移動物に設けられたブレーキ装置が作動するこ
とを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項２によるこの発明のレーザ加
工機における駆動装置は、ベッド又はフレームなどの固
定物に対して加工テーブル又は加工ヘッドなどの移動物
をリニアモータで移動せしめるレーザ加工機であって、
前記移動物が動いてはいけない状況になったときに前記
移動物を停止せしめるブレーキ装置を前記移動物に設け
てなることを特徴とするものである。

【０００９】したがって、加工ヘッドからワークに向け
てレーザビームを照射せしめてワークにレーザ加工を行
う際に、ベッド又はフレームなどの固定物に対して加工
テーブル又は加工ヘッドなどの移動物がリニアモータに
より高速で移動されてレーザ加工が行われる。

【００１０】前記固定物に対して移動物が動いてはいけ
ない状況になったときに、移動物に設けられたブレーキ
装置が作動してブレーキがかかり、制動距離である惰走
距離を小さくして移動物が停止される。

【００１１】請求項３によるこの発明のレーザ加工機に
おける駆動装置は、請求項２のレーザ加工機における駆
動装置において、前記固定物側にガイドレールを、前記
移動物側に前記ガイドレールに沿って案内するガイド部
を設けてなることを特徴とするものである。

【００１２】したがって、固定物に対して移動物がリニ
アモータにより高速で移動される際、移動物側に設けら
れたガイド部が固定物側に設けられたガイドレールに案
内されて移動物が移動されるので、リニアモータ固有の
吸引力と移動物自体の自重がバランスされ、移動物の剛
性の緩和また摩擦抵抗の軽減に寄与される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の例
を図面に基いて詳細に説明する。

【００１４】図３を参照するに、レーザ加工機１はＸ軸
方向（図３において紙面に対して直交する方向）へ延伸
され、かつ上方を開口した矩形状のベッド３を備えてい
る。このベッド３上における図３において左右両側には
Ｘ軸方向へ延伸したガイドレール５が敷設されており、
この各ガイドレール５にはスライダ７を介して加工テー
ブル９がＸ軸方向へ移動可能に設けられている。この加
工テーブル９上には加工すべきワークＷが載置されると
共にワーククランプ１１でワークＷの一端がクランプさ
れる。

【００１５】前記ベッド３の図３において右側にはコラ
ム１３が立設されており、このコラム１３の上部にはＹ
軸方向（図３において左右方向）へ延伸した上部フレー
ム１５が片持ちで一体化されている。この上部フレーム
１５の下部にはＹ軸方向へ移動自在なＹ軸キャレッジ１
７が設けられていると共に、このＹ軸キャレッジ１７に
はＸ軸方向へ移動自在なＸ軸キャレッジ１９が設けられ
ている。このＸ軸キャレッジ１９にはＺ軸方向（図３に
おいて上下方向）へ移動自在な加工ヘッド２１が設けら
れている。

【００１６】上記構成により、加工テーブル９上にワー
クＷを載置せしめた状態で、Ｙ軸キャレッジ１７をＹ軸
方向へ、Ｘ軸キャレッジ１９をＸ軸方向へ移動せしめる
ことにより、加工ヘッド２１がＸ軸，Ｙ軸方向へ移動さ
れてワークＷの所望の位置にレーザ加工が行われること
になる。

【００１７】図１および図２を参照するに、前記上部フ
レーム１５の下部における図２においてほぼ中央部に
は、リニアモータ２３における磁石部（磁石板）２３Ａ
がＹ軸方向へ延伸して設けられていると共に、前記Ｙ軸
キャレッジ１７の前記磁石部２３Ａと対応した位置にコ
イル部２３Ｂが設けられている。また、上部フレーム１
５における外側にはリニアガイドレール２５がＹ軸方向
へ延伸して敷設されている。この各リニアガイドレール
２５に案内されてＹ軸方向へ移動するガイド部としての
スライダ２７が前記Ｙ軸キャレッジ１７の上部に設けら
れている。

【００１８】上記構成により、リニアモータ２３のコイ
ル部２３Ｂを励磁せしめると、磁石部２３Ａとコイル部
２３Ｂとの作用で、上部フレーム１５に対してＹ軸キャ
レッジ１７を高速で移動せしめることができる。しか
も、このＹ軸キャレッジ１７の移動量を図示省略のリニ
アスケールと検出ヘッドとで正確に検出することができ
る。

【００１９】また、上部フレーム１５に対してＹ軸キャ
レッジ１７が移動される際、リニアガイドレール２５に
Ｙ軸キャレッジ１７に設けられたスライダ２７が案内さ
れてＹ軸方向へ移動される。この場合、リニアモータ２
３には吸引力が働く為、Ｙ軸キャレッジ１７も上部フレ
ーム１５にくっつける力が作用するが、リニアガイドレ
ール２５とスライダ２７を設けると共に、リニアモータ
１５に働く吸引力とＹ軸キャレッジ１７自体の自重との
バランスをとることにより、Ｙ軸キャレッジ１７の剛性
の緩和また摩擦抵抗の軽減に寄与し、高速化に適したレ
イアウトを確保できるものである。

【００２０】前記Ｙ軸キャレッジ１７に設けられた一方
のスライダ２７側におけるＹ軸キャレッジ１７には、電
源ＯＦＦ時にロックするブレーキ装置２９が設けられて
いる。

【００２１】上記構成により、Ｙ軸キャレッジ１７が上
部フレーム１５に対してＹ軸方向へ移動する通常の運転
中にはブレーキ装置２９は働かない。また、電気供給が
なくなった場合、およびトランス等にて電気供給を保持
している場合をとわず、Ｙ軸キャレッジ１７が動いては
いけない状況になったときには、電磁ロック，エアロッ
ク，油圧ロック等の方法をとわず、ブレーキ装置２９で
停止せしめることができる。

【００２２】したがって、Ｙ軸キャレッジ１７の制動距
離である惰走距離を、従来のボールねじ駆動に比べて、
著しく小さくすることができ、安全である。

【００２３】前記Ｙ軸キャレッジ１７には図２に示され
ているように、Ｘ軸方向へ延伸したリニアモータ３１の
磁石部（磁石板）３１Ａが設けられている。この磁石部
３１Ａに対応した位置のＸ軸キャレッジ１９の下面には
コイル部３１Ｂが設けられている。また、Ｙ軸キャレッ
ジ１７の図２において上下にはリニアガイドレール３３
がＸ軸方向へ延伸して敷設されていると共に、リニアガ
イドレール３３に案内されてＸ軸方向へ移動するガイド
部としてのスライダ３５がＸ軸キャレッジ１９に設けら
れている。

【００２４】上記構成により、リニアモータ３１のコイ
ル部３１Ｂを励磁せしめると、磁石部３１Ａとコイル部
３１Ｂとの作用で、Ｙ軸キャレッジ１７に対してＸ軸キ
ャレッジ１９を高速で移動せしめることができる。しか
も、このＸ軸キャレッジ１９の移動量を図示省略のリニ
アスケールと検出ヘッドとで正確に検出することができ
る。

【００２５】また、Ｙ軸キャレッジ１７に対してＸ軸キ
ャレッジ１９が移動される際、リニアガイドレール３３
にＸ軸キャレッジ１９に設けられたスライダ３５が案内
されてＸ軸方向へ移動される。この場合にもリニアモー
タ３１には吸引力が働くが、上述したリニアモータ２３
と同様の効果が発揮されるものである。

【００２６】前記Ｘ軸キャレッジ１９に設けられた一方
のスライダ３５側におけるＸ軸キャレッジ１９には、前
記ブレーキ装置２９とほぼ同じブレーキ装置３７が設け
られている。

【００２７】したがって、ブレーキ装置３７は前記ブレ
ーキ装置２９と同じ働きをして、Ｘ軸キャレッジ１９を
Ｙ軸キャレッジ１７に対してＸ軸方向へ移動する通常の
運転中にはブレーキ装置３７は働かない。また、電気供
給がなくなった場合、およびトランス等にて電気供給を
保持している場合をとわず、Ｘ軸キャレッジ１９が動い
てはいけない状況になったときには、電磁ロック，エア
ロック，油圧ロック等の方法をとわず、ブレーキ装置３
７で停止せしめることができる。

【００２８】したがって、Ｘ軸キャレッジ１９の制動距
離である惰走距離を、従来のボールねじ駆動に比べて、
著しく小さくすることができ、安全である。

【００２９】前記ブレーキ装置２９，３７としては、例
えば図４，図５に示したものが用いられる。図４
（Ａ），（Ｂ）において、固定されたラック３９にピニ
オン４１が噛合され、このピニオン４１をブレーキディ
スクとし、このピニオン４１の図４（Ａ）において両側
にブレーキ部材４３を設けたものや、図５（Ａ），
（Ｂ）において、固定されたディスク４５の上方に逆Ｕ
字形状のブラケット４７を設け、このブラケット４７の
両内側にブレーキ部材４９を設けたものなどが用いられ
る。

【００３０】なお、この発明は、前述した実施の形態の
例に限定されることなく、適宜な変更を行うことによ
り、その他の態様で実施し得るものである。本実施の形
態の例ではレーザ加工ヘッド２１がＸ軸，Ｙ軸方向へ移
動せしめる例で説明したが、レーザ加工ヘッド２１がＹ
軸方向へ、加工テーブル９がＸ軸方向へ移動せしめるレ
ーザ加工機１でも対応できるものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のごとき実施の形態の例より理解さ
れるように、請求項１，２の発明によれば、加工ヘッド
からワークに向けてレーザビームを照射せしめてワーク
にレーザ加工を行う際に、ベッド又はフレームなどの固
定物に対して加工テーブル又は加工ヘッドなどの移動物
をリニアモータにより高速で移動せしめてレーザ加工を
行うことができる。

【００３２】前記固定物に対して移動物が動いてはいけ
ない状況になったときに、移動物に設けられたブレーキ
装置が作動してブレーキがかかり、制動距離である惰走
距離を小さくして移動物を停止させることができ、安全
である。

【００３３】請求項３の発明によれば、固定物に対して
移動物がリニアモータにより高速で移動される際、移動
物側に設けられたガイド部が固定物側に設けられたガイ
ドレールに案内されて移動物が移動されるので、リニア
モータ固有の吸引力と移動物自体の自重とをバランスせ
しめることができ、移動物の剛性の緩和また摩擦抵抗の
軽減に寄与せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の主要部を示し、図２における右側面
図である。

【図２】図３におけるＩＩ矢視拡大図である。

【図３】この発明の一実施の形態の例のレーザ加工機の
側面図である。

【図４】（Ａ）はブレーキ装置の一例の正面図、（Ｂ）
は（Ａ）の側面図である。

【図５】（Ａ）はブレーキ装置の他の例の正面図、
（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。

【符号の説明】

１ レーザ加工機 ９ 加工テーブル １３ コラム １５ 上部フレーム １７ Ｙ軸キャレッジ １９ Ｘ軸キャレッジ ２１ レーザ加工ヘッド ２３，３１ リニアモータ ２１Ａ，３１Ａ 磁石部 ２１Ｂ，３１Ｂ コイル部 ２５，３３ リニアガイドレール ２７，３５ スライダ（ガイド部） ２９，３７ ブレーキ装置 ３１，４１ スライダ（ガイド部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッド又はフレームなどの固定物に対し
   て加工テーブル又は加工ヘッドなどの移動物をリニアモ
   ータで移動せしめるレーザ加工機であって、前記移動物
   が動いてはいけない状況になったときに、制動距離を小
   さくすべく前記移動物に設けられたブレーキ装置が作動
   することを特徴とするレーザ加工機における駆動方法。
2. 【請求項２】 ベッド又はフレームなどの固定物に対し
   て加工テーブル又は加工ヘッドなどの移動物をリニアモ
   ータで移動せしめるレーザ加工機であって、前記移動物
   が動いてはいけない状況になったときに前記移動物を停
   止せしめるブレーキ装置を前記移動物に設けてなること
   を特徴とするレーザ加工機における駆動装置。
3. 【請求項３】 前記固定物側にガイドレールを、前記移
   動物側に前記ガイドレールに沿って案内するガイド部を
   設けてなることを特徴とする請求項２記載のレーザ加工
   機における駆動装置。