JPS6229197Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、板状のワークにレーザビームを照
射して、ワークの切断及び穴明け加工等を行なう
レーザ加工装置に関わり、更に詳しくは、レーザ
加工装置のカツテイングヘツド部を板状のワーク
の表面に常に押圧付勢させるとともに、ワークの
反りや、うねり等に追従させるべく昇降自在に構
成したレーザ加工装置に関するものである。

従来、レーザビームを板状の材料に照射して切
断加工する場合において、良好な切断面を得るた
めには、レーザビームのスポツトをワークの反り
や、うねりに対して追従させ、ワークの表面と一
定の位置的関係に保持する必要があつた。

そのため、加工装置のカツテイングヘツド部の
回りにフリーベアリング等を取付けて追従させて
いたが、材料に押しつける押圧力はシリンダを用
いてそのストロークエンドで押し付けるため、フ
リーベアリングの痕跡が付いたり、またワークの
反りに対して追従することができず、従つてレー
ザビームのスポツトが合わなくなり、加工面のき
れいな切断ができないという問題があつた。

この考案は、かかる従来の問題点を有効に解決
したもので、その目的とするところはワークの反
りや、うねる等に対してカツテイングヘツドを常
に追従しうるように構成し、レーザ加工の加工精
度を向上させたレーザ加工装置を提供するもので
ある。

また、この考案の他の目的は、ワークの表面に
カツテイングヘツドを常に押圧付勢させ、かつこ
の押圧力を調整可能にすることによつてワークの
表面に傷等が付くのを防止させたレーザ加工装置
を提供するものである。

更に、この考案の他の目的は、カツテイングヘ
ツドの昇降位置を数段階的に設定できるような昇
降装置を設け、加工時における段取時間等の短縮
化を図つたレーザ加工装置を提供するものであ
る。

以下、添附面を用いて、この考案の好適一実施
例を説明する。

第１図、第２図は、この考案を実施したNC制
御されるレーザ加工装置１の正面図と、平面図を
示し、このレーザ加工装置１は、主としてレーザ
加工機３と、炭酸ガスレーザを使用したレーザ発
振器５と、このレーザ発振器５の電源装置７と、
レーザ発振器５における発振用混合ガスを冷却す
るための図示しない冷却システムとから構成され
ている。このレーザ加工機３に載置されたワーク
Ｗ（被加工物Ｗ）は、NC制御により位置決めさ
れるものである。

前記レーザ加工機３には、レーザ発振器５から
発振されたレーザビーム９を、固定テーブル１１
上に載置されたワークＷに照射するため、光学系
には複数の反射ミラー１３ａ，１３ｂ，１３ｃが
調整自在に取付けられている。

また上記レーザビーム９は、加工ヘツド１５内
に設けられた集光レンズ１５ａによりワークＷ上
に集光照射されるものである。

前記固定テーブル１１の長手方向の一側部に
は、板状のワークＷを把持する位置決め装置１７
が設けられており、この位置決め装置１７には、
図示しないワークＷのＹ方向の基準ストツパが具
備されるとともに、Ｘ軸ガイドレール１９に沿つ
て、第２図において上下方向に移動するＸ軸キヤ
リツジ２１が取付けられている。

Ｘ軸ガイドレール１９は、固定テーブル１１の
長手方向（第２図において左右方向）に敷設され
た図示しないＹ軸ガイドレールに沿つて移動する
Ｙ軸キヤリツジ２３上に敷設されている。

なお、Ｘ軸ガイドレール１９と、図示しないＹ
軸ガイドレールと直交して敷設されるとともに、
上記Ｘ軸ガイドレール１９にガイドされるＹ軸キ
ヤリツジ２１は、サーボモータ２５により駆動さ
れ、またＹ軸ガイドレールにガイドされるＹ軸キ
ヤリツジ２３は、図示しないサーボモータにより
駆動されるものである。

また符号２７は、Ｙ軸キヤリツジ２３と一体的
に設けられた移動テーブルであつて、この移動テ
ーブル２７上には、ワークＷを支承する複数のフ
リーストロークベアリング２９が回転自在に埋設
されている。

また前記移動テーブル２７の一側部には、Ｘ軸
方向の基準ストツパ３１が設けてあつて、この基
準ストツパ３１は、ワークＷの通過する面（パス
ライン）に対して出没自在に設けられている。

前記固定テーブル１１の下方には、レーザ加工
によつて発生するスラツグ，ガス等を吸引する集
塵装置３３が設置してあり、この集塵装置３３
は、図示しないバキユームポンプ等に接続されて
いる。

上記加工ヘツド１５に装着したカツテイングヘ
ツド部３５を、以下第３図、第４図、第５図を参
照しつつ詳細に説明する。加工ヘツド１５は、レ
ーザビーム９のガイド管３７の先端に、コーナヘ
ツド部３９を介して着脱自在に取付けられてい
る。

前記コーナヘツド部３９に取付けられた反射ミ
ラー１３ｃは、ここに設けられた数本（この実施
例では４個）の調整ねじ４１によつてレーザビー
ム９の方向性を調整することができるように構成
されている。またコーナヘツド部３９に着脱自在
に取付けられた加工ヘツド１５は、主として、コ
ーナヘツド部３９の下面に取付ねじ４３等を介し
て装着された支持管４５と、この支持管４５の下
部に昇降自在に支承された昇降ガイド管４７と、
更に昇降ガイド管４７の下部に支持管４９を介し
て着脱、かつ昇降自在に取付けられた前述のカツ
テイングヘツド部３５とから構成されている。

また、加工ヘツド１５の側部には、前記ガイド
管３７に支持プレート５１及びガイドブロツク５
３を介してカツテイングヘツド部３５を昇降させ
る昇降装置５５と、カツテイングヘツド部３５の
先端をワークＷ上に常に押圧付勢する押圧力を調
節するためのバランス装置５７とが設けられてい
る。前記支持管４５の下部に昇降自在に設けられ
た昇降ガイド管４７は、ガイドブロツク５３に形
成された案内孔５９内に摺動自在に収容され、こ
の昇降ガイド管４７の上端部に形成されたねじ部
６１には、前記支持管４５に摺動自在に嵌合され
たリング状の目盛付ナツト６３と、ロツクナツト
６５とが螺着されている。

また昇降ガイド管４７の下端内部には、前述し
た集光レンズ１５ａと、昇降ガイド管４７を常時
下方に押圧付勢する押圧付勢装置の１例としての
スプリング６７とが内装され、この昇降ガイド管
４７の下端外周には、水平な支持プレート６９が
取付けられている。

この支持プレート６９の下面には、昇降ガイド
管４７と同一軸心上に支持管４９を介して、前述
のカツテイングヘツド部３５が昇降かつ着脱自在
に取付けられている。

このカツテイングヘツド部３５は、支持管４９
の内部に昇降自在に収容されたフランジ部材７１
と、こフランジ部材７１に螺嵌されたガイド管７
３と、このガイド管７３に着脱自在に取付けられ
たビームノズル７５とから構成され、また支持管
４９には、集光レンズ１５ａからのレーザビーム
９をビームノズル７５の穴７７と一致調整させる
ための４個の水平調整ねじ７９が取付けられてい
る。なお、符号８１は、ワークＷの凸部等にビー
ムノズル７５の先端が衝突しても、ビームノズル
７５が上昇して、ノズルの先端が破損しないよう
にした緩衝スプリングである。

前記支持管４９の下端外周には、中空円筒状の
ヘツドカバー８３が取付けられており、このヘツ
ドカバー８３内には、ワークＷの移動に伴なつて
カツテイングヘツド部３５がワークＷの上面の反
り等に追従するように４個のキヤスター８５が回
転自在に取付けられている。

前記支持プレート６９上には、第４図に示すよ
うに、ガイドブロツク５３に案内される２本のガ
イドバー８７と、後述する検出器８９ａ，８９
ｂ，８９ｃ（リミツトスイツチ）と接触自在なド
ツグ９１を備えたガイドロツド９３とが植設され
ており、ガイドロツド９３に取付けられたドツグ
９１はピン等を介して位置調整自在である。

また支持プレート６９上に立設された複数のス
トツパボルト９５ａには、前記昇降装置５５のピ
ストンロツド９７の先端に取付けられたストツパ
プレート９５ｂが昇降自在に嵌合されている。

昇降装置５５のシリンダ９９は、ピストンロツ
ド９７と連結する第１ピストン１０１と、第２ピ
ストン１０３とによつて第１圧力室１０５ａ、第
２圧力室１０５ｂ、第３圧力室１０５ｃに区画形
成され、この各圧力室１０５ａ，１０５ｂ，１０
５ｃには、作動圧流体の給排通路１０７ａ，１０
７ｂ，１０７ｃが接続されている。

前記支持プレート５１に設けられたバランス装
置５７は、支持プレート６９にワイヤー１０９ａ
及び滑車１０９ｂを介してバランスウエイト１１
１が取付けられるように構成され、このバランス
ウエイト１１１は、カツテイングヘツド部３５の
キヤスター８５によるワークＷの押圧力を調整す
るものである。従つて、バランスウエイト１１１
は、重量の調整を行なうことができ、通常１〜
1.2Kgの押圧力でワークＷを押圧するように調節
されている。

また前記ヘツドカバー８３の外周には、カツテ
イングヘツド部３５に障害物等が衝突した場合、
非常停止の信号を出すタツチセンサ１１３が取付
けてある。

なお、前述したドツグ９１と接触自在な検出器
８９ａ，８９ｂ，８９ｃは、ピストンロツド９７
の位置を検知して、第１ピストン１０１が最下降
位置にあるときだけ、レーザビーム９をワークＷ
に照射させ、それ以外の位置では安全のために照
射させないように作用するものである。

次に上記のような構成から成るこの実施例の作
用について説明する。

先ずバランスウエイト１１１の重量を調整し
て、カツテイングヘツド部３５に取付けられたキ
ヤスター８５によるワークＷに対する押圧力を調
節する。

またレーザ発振器５から発振されたレーザビー
ム９が、ワークＷの加工位置に焦点を結ぶよう
に、反射ミラー１３ｃの方向調整と、ビームノズ
ル７５の穴７７の調整とを、調整ねじ４１と水平
調整ねじ７９とによつて行なう。

即ち、ガイド管３７を通つてきたレーザビーム
９が反射ミラー１３ｃによつて反射し、集光レン
ズ１５ａで集束されてカツテイングヘツド部３５
のビームノズル７５の先端から出たところで焦点
を結ぶように調整ねじ４１にて調整し、また集光
レンズ１５ａからのレーザビーム９の軸心をビー
ムノズル７５の穴７７の軸心と一致させるため
に、水平調整ねじ７９によりフランジ部材７１を
移動させて行うものである。

このような状態で、例えば加工ヘツド１５の部
品交換等のメンテナンス時には、シリンダ９９の
第１圧力室１０５ａに給排通路１０７ａから作動
圧流体を導入し、第１ピストン１０１と、第２ピ
ストン１０３を上昇させる。

これにより、ピストンロツド９７、ストツパプ
レート９５ｂ、ストツパボルト９５ａ、支持プレ
ート６９介して連結するカツテイングヘツド部３
５が最上昇状態となるのである。

またワークＷを大きく移動させるときには、第
１圧力室１０５ａと、第３圧力室１０５ｃとに、
給排通路１０７ａ，１０７ｃから作動圧流体を導
入して、第１ピストン１０１のみを上昇させ、中
間状態にする。

ワークＷのレーザ切断時には、第２圧力室１０
５ｂと、第３圧力室１０５ｃとに、給排通路１０
７ａ，１０７ｃから作動圧流体を導入し、第１ピ
ストン１０１を最下降状態にする。

このように、カツテイングヘツド部３５が最下
降状態で、レーザ加工を開始し、もし、ワークＷ
に反りや、うねりがあると、カツテイングヘツド
部３５は、スプリング６７を圧縮して反り等に沿
つて上下動する。

なお、カツテイングヘツド部３５が、ワークＷ
の反り等によつて上昇することができる距離は、
ピストンロツド９７の先端に取付けたストツパプ
レート９５ｂと、カツテイングヘツド部３５を取
付けてある支持プレート６９との間にある。

このように、レーザ加工切断時に、例えワーク
Ｗに反りや、うねりや凹凸があつたとしてもカツ
テイングヘツド部３５は、一定の押圧力によつて
接触しつつワークＷの表面に追従するため、常に
精度の良いレーザ加工を行なうことができる。

以上のごとき実施例の説明より理解されるよう
に、要するにこの考案の要旨は実用新案登録請求
の範囲に記載のとおりであるから、その記載より
明らかなように、本考案においては、カツテイン
グヘツド部は上下動自在に設けられ、押圧付勢装
置によつて常にワークＷへ押圧付勢されており、
かつバランス装置によつて押圧力は調節自在なも
のである。

したがつて、ワークの板厚や材質等によつて押
圧力を適宣に調節でき、例えばワークが薄板であ
つて張出し加工が施されている部分であつても、
ワークを無理に押圧して変形せしめたり、またワ
ークの表面に圧痕を生じるようなことがないもの
である。

また、カツテイングヘツド部は昇降装置の作用
によつて最上昇状態、中間状態および最下降状態
の各位置に昇降位置を調節できるので、例えば部
品の交換やメンテナンス等を行なう場合には、最
上昇状態に上昇せしめることにより容易に行ない
得るものである。

また、ワークの加工位置を大きく変更する場合
には、カツテイングヘツド部を中間状態に上昇せ
しめることにより、仮りにワークに張出し部等が
加工されている場合であつても、干渉等を生じる
ことがなく、何等の問題を生じることなくワーク
を高速移動できるものである。そしてワークの位
置決め後にカツテイングヘツドを最下降状態に下
降せしめることにより、加工を開始することがで
きる。すなわちカツテイングヘツドの昇降時間お
よびワークの加工位置が大きく離れている場合の
移動位置決め時間を短縮でき、作業能率が向上す
るものである。

なお、この考案は前述の実施例のみに限定され
ず、適宜の変更を行なうことにより、その他の態
様により実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案を実施したレーザ加工装置の
正面図、第２図は第１図の平面図、第３図は加工
ヘツドの拡大縦断面図、第４図は第３の側面図、
第５図は第３図の平面図である。 図面中に表わされた主要な符号の説明、５……
レーザ発振器、９……レーザビーム、Ｗ……ワー
ク、３５……カツテイングヘツド部、５５……昇
降装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) レーザ発振器５から発振されたレーザビーム
   ９を、ワークＷに照射するためのカツテイング
   ヘツド部３５を上下動自在に設け、このカツテ
   イングヘツド部３５をワークＷの表面に押圧付
   勢する押圧付勢装置を設けると共に、押圧付勢
   装置の押圧付勢方向と逆方向に作用して押圧力
   を調節するためのバランス装置を設け、かつ前
   記カツテイングヘツド部３５の昇降位置を最上
   昇状態、中間状態および最下降状態の各位置に
   設定可能な昇降装置５５を設けたことを特徴と
   するレーザ加工装置。 (2) カツテイングヘツド部３５に備えられたビー
   ムノズル７５を昇降自在に設けると共に下方向
   へ付勢してなることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項に記載のレーザ加工装置。 (3) カツテイングヘツド部３５に障害物等が衝突
   したときに、非常停止の信号を出すセンサ１１
   ３をカツテイングヘツド部３５に設けてなるこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載のレーザ加工装置。