JP6410649B2 - レーザ加工機およびレーザ加工機用ワーク治具 - Google Patents

Description

レーザ加工機およびレーザ加工機用ワーク治具に関し、特に、ワークの下面から加工ヘッドと対向する部分を支持するワーク支持部材を、加工ヘッドと一体に移動するステージに追従して移動させることで、加工ヘッドによる加工精度を高精度に維持できるレーザ加工機およびレーザ加工機用ワーク治具に関する。

従来より、板厚が０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の金属薄板（ワーク）に対し、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レーザ加工機が知られている。加工対象となるワークは、レーザ加工機とは別体のワーク治具に引張した状態で固定され、そのワークを固定したワーク治具がレーザ加工機に載置され、ワークに対してレーザ加工が施される。

このレーザ加工機に用いられるワーク治具に関し、下記特許文献１には、次のワーク固定治具が記載されている。即ち、このワーク固定治具には、矩形状に形成された枠体の縦フレーム間に、縦フレームに沿って移動可能なワーク支持部材が掛け渡され、そのワーク支持部材によってレーザ加工機の加工ヘッドと対向する部分がワークの下面から支持されている。また、ワーク支持部材には、加工ヘッドを挟んで縦フレーム間に延設される２本の加工ヘッド追従部材が連結されている。そのため、加工ヘッドが縦フレームに沿って移動すると、加工ヘッドが加工ヘッド追従部材に当接し、その加工ヘッドの移動に追従して、加工ヘッド追従部材と連結されているワーク支持部材が加工ヘッドと対向する位置に移動するように構成されている。

特開２０１３−２３０５０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているワーク固定治具では、加工ヘッドを加工ヘッド追従部材に当接させることで、ワーク支持部材を加工ヘッドと対向する位置に移動させているので、加工ヘッドが加工ヘッド追従部材から受ける圧力によって、加工ヘッドがズレ、加工ヘッドよる加工精度に悪影響を及ぼす可能性があった。
本発明は、上記した課題を解決すべく、ワークの下面から加工ヘッドと対向する部分を支持するワーク支持部材を、加工ヘッドと一体に移動するステージに追従して移動させることで、加工ヘッドによる加工精度を高精度に維持できるレーザ加工機およびレーザ加工機用ワーク治具を提供することを目的とする。

本発明のレーザ加工機は、
薄板のワークの一方の面に向けてレーザ光を照射する加工ヘッドを備え、その加工ヘッドから照射されるレーザ光によって前記ワークにレーザ加工を施すものであって、前記ワークを把持する矩形状の枠体と、その枠体の一対の縦フレームに沿って移動可能に、その一対の縦フレーム間に橋架され、前記加工ヘッドと対向する部分を前記ワークの他方の面から支持するワーク支持部材とを有するワーク治具を挿脱可能に載置する載置部と、その載置部に載置される前記ワーク治具に対し、前記ワークの一方の面との間に所定間隔を空けて前記一対の縦フレーム間を跨いで延設され、前記加工ヘッドを前記一対の縦フレーム間において移動可能に支持すると共に、前記加工ヘッドと一体に前記一対の縦フレームに沿って移動可能に支持されるステージと、そのステージと前記ワーク支持部材とを連結し、前記ステージが前記一対の縦フレームに沿って移動するのに追従して前記ワーク支持部材を前記一対の縦フレームに沿って移動させる連結部材とを備えている。

請求項１記載のレーザ加工機によれば、薄板のワークはワーク治具の枠体に把持されて載置部に載置される。載置部に載置されるワーク治具に対しては、ステージがワークの一方の面との間に所定間隔を空けて一対の縦フレーム間を跨いで延設されている。かかるステージには、加工ヘッドが一対の縦フレーム間を移動可能に支持されている。薄板のワークには、その一方の面に向けて加工ヘッドから照射されるレーザ光によってレーザ加工が施される。一方、ワーク治具には、枠体の一対の縦フレーム間にワーク支持部材が橋架されており、そのワーク支持部材によって加工ヘッドと対向する部分がワークの他方の面から支持されている。これにより、ワークに弛みや垂れが生じず、ワークディスタンス（ワークと加工ヘッドとの間の間隔）の変動が防止される。

ステージは、加工ヘッドと一体に一対の縦フレームに沿って移動可能に支持されている。一方、ワーク治具のワーク支持部材は、一対の縦フレームに沿って移動可能に構成されている。そして、かかるステージとワーク支持部材とは連結部材によって連結されている。よって、ステージを加工ヘッドと一体に一対の縦フレームに沿って移動させる場合には、それに追従してワーク支持部材が一対の縦フレームに沿って移動される。即ち、ワーク支持部材はステージに追従して移動し、加工ヘッドに圧力を掛けずに、加工ヘッドと対向する部分にワーク支持部材を移動させることができる。従って、かかる圧力によって加工ヘッドがズレることがなく、加工ヘッドによる加工精度を高精度に維持できるという効果がある。

請求項２記載のレーザ加工機によれば、請求項１記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、ワーク支持部材には、一対の縦フレームの少なくとも一方とワークの縁部との間から立壁が立設されている。ステージからは立壁と対向する位置に垂壁が垂設されている。垂壁には対向壁が対向配置されており、垂壁と対向壁との間には、リフト装置によってワーク治具が押し上げられた場合に立壁が嵌挿されるスペースが形成されている。よって、ステージを一対の縦フレームに沿って移動させる場合には、垂壁または対向壁がワーク支持部材から立設される立壁に当接し、垂壁または対向壁によって立壁を押圧することでワーク支持部材をステージに追従して移動させることができる。従って、例えば、対向壁に代えて垂壁と立壁とを連結する連結部品を用意し、その連結部品で垂壁と立壁とを連結するよりも、簡単な構成でステージとワーク支持部材とを連結してワーク支持部材をステージに追従して移動させることができるという効果がある。

請求項３記載のレーザ加工機によれば、請求項２記載のレーザ加工機の奏する効果に加え、次の効果を奏する。即ち、立壁の先端部には、ステージの移動方向と交差する方向の略中央部に先端が開放された切り欠き部が形成されている。垂壁と対向壁との間には嵌挿部材が橋架されており、リフト装置によってワーク治具が押し上げられた場合には、その嵌挿部材が切り欠き部に嵌挿される。よって、ステージの移動方向と交差する方向にワーク支持部材がズレるのが抑制され、円滑にステージの移動に追従してワーク支持部材を移動させることができるという効果がある。

請求項４記載のレーザ加工機によれば、請求項２又は３記載のレーザ加工機の奏する効果に加え次の効果を奏する。即ち、ワーク治具が載置部に載置される状態において対向壁は立壁の先端よりも上方に設けられ、垂壁は立壁と重畳する位置まで垂下されている。そのため、挿入口からワーク治具を挿入しても立壁が垂壁よりも奥方に進入するのが垂壁によって阻止され、立壁は垂壁よりも挿入口側に位置される。そのため、挿入口からワーク治具を挿入し、ワーク治具が載置部に載置される状態において移動手段によってステージを挿入口側に向けて移動させると、挿入口側の立壁が垂壁に押されてワーク支持部材の移動が規制される所定位置まで移動される。そして、対向壁は垂壁に対して挿入口側に設けられているので、ステージを所定位置まで移動させると、垂壁と対向壁との間に形成されるスペースが立壁の上方に位置される。よって、ステージを所定位置まで移動させた場合にリフト手段によってリフト装置を作動させワーク治具を加工ヘッド側に押し上げると立壁が垂壁と対向壁との間のスペースに嵌挿される。従って、その後は、ステージの移動に追従してワーク支持部材を移動させることができる。即ち、垂壁と対向壁との間に形成されるスペースと、そのスペースに嵌挿される立壁との位置合わせを自動でできるので、手間無く、ワーク支持部材をステージの移動に追従させることができるという効果がある。

請求項５記載のレーザ加工機用ワーク治具によれば、請求項１記載のレーザ加工機と同様の効果を奏することができる。

レーザ加工機とワーク治具とを示す斜視図である。 ワーク治具の平面図である。 （ａ）は、図２に示すＩＩＩａ−ＩＩＩａ断面線におけるワーク治具の部分断面図であり、（ｂ）は、図２に示す矢印ＩＩＩｂ方向から視たワーク治具２の部分正面図である。 レーザ加工機の正面図である。 図４に示すＶ−Ｖ断面線におけるレーザ加工機の部分断面図である。 （ａ）は、レーザ加工機１の電気的構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、加工処理を示すフローチャートである。 レーザ加工機の垂壁とワーク治具の立壁とを連結する様子を時系列に示す図である。

本発明に係るレーザ加工機１およびレーザ加工機用ワーク治具２（以下、「ワーク治具２」と称す）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、レーザ加工機１とワーク治具２とを示す斜視図である。尚、図中矢印Ｘ方向と矢印Ｙ方向とは、水平面に対して平行で互いに直交する方向、矢印Ｚ方向は水平面に対して直交する方向を示す。

本実施形態のレーザ加工機１およびワーク治具２は、特に、ワーク治具２の第１，第２縦フレーム１１，１２に沿って移動可能に設けられワークＷを下面から支持するワーク支持部材１７を、レーザ加工機１のステージ４０に追従して矢印Ｙ方向（第１，第２縦フレーム１１，１２に沿った方向）に移動させることで加工ヘッド５０による加工精度を高精度に維持するものである。

レーザ加工機１は、ワーク治具２に固定されたワークＷに対し、加工ヘッド５０からレーザ光を照射し、ワークＷに対して微細な貫通孔を形成する加工装置である。加工対象となるワーク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の長さは約４８０ｍｍである。ワーク治具２は、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。ワーク治具２は、ワークＷを固定した状態でレーザ加工機１へ持ち運ばれ、レーザ加工機１の載置部３０に載置される。

まず、図２、図３を参照して、ワーク治具２について具体的に説明する。図２はワーク治具２の平面図であり、図３（ａ）は、図２に示すＩＩＩａ−ＩＩＩａ断面線におけるワーク治具２の部分断面図であり、図３（ｂ）は、図２に示す矢印ＩＩＩｂ方向から視たワーク治具２の部分正面図である。

図２に示すように、ワーク治具２は、その外形が矩形状に形成された枠体であり、互いに平行に延びる第１縦フレーム１１及び第２縦フレーム１２と、その第１縦フレーム１１と第２縦フレーム１２との間に橋架され、互いに平行に延びる固定側横フレーム１３、可動側横フレーム１４、横フレーム１５を有している。

第１，第２縦フレーム１１，１２は、その両端部が固定側横フレーム１３と、横フレーム１５とにボルト（図示せず）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１８を第１，第２縦フレーム１１，１２に沿ってスライドさせるガイドレール１１ａ，１２ａが形成されている。

固定側横フレーム１３、可動側横フレーム１４、横フレーム１５は、その長手方向の長さは約５００ｍｍである。固定側横フレーム１３は、ワークＷの一端側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１４は、ワークＷの他端側を把持するクランププレートであり、両端にガイド部材１４ａを有している。ガイド部材１４ａは、第１，第２縦フレーム１１，１２に沿って摺動可能に取付けられている。可動側横フレーム１４は、ガイド部材１４ａが第１，第２縦フレーム１１，１２に沿って摺動することによって、第１，第２縦フレーム１１，１２に沿ってスライド可能である。また、可動側横フレーム１４は、第１，第２縦フレーム１１，１２の端部のうち、固定側横フレーム１３が連結されている端部とは反対側の端部に向けて摺動可能だが、かかる反対側の端部には、横フレーム１５が連結されている。よって、かかる反対側の端部から可動側横フレーム１４が脱落するのを横フレーム１５によって防止できる。

可動側横フレーム１４と、横フレーム１５とは、横フレーム１５を貫通し可動側横フレーム１４に螺着されるネジ１６によって、可動側横フレーム１４と、横フレーム１５との間の間隔が調節可能に構成されている。これにより、ワークＷに適度なテンションが付与でき、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できる。

具体的には、まず、ワークＷの一端側を固定側横フレーム１３に把持させ、ワークＷの他端側を可動側横フレーム１４に把持させる。次に、ネジ１６を回転させて、ガイド部材１４ａを介して可動側横フレーム１４を固定側横フレーム１３から離間する方向にスライドさせる。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、ネジ１６の回転量を調節する。こうして、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。

また、ワーク治具２には、固定側横フレーム１３、可動側横フレーム１４、横フレーム１５と平行に延びる２本のワーク支持部材１７と、ワーク支持部材１７の両端部が連結（固定）されている各スライド部材１８と、各スライド部材１８のスライドを規制するストップブロック２４とが設けられている。

ワーク支持部材１７は、ワークＷのうち少なくとも加工ヘッド５０と対向する部分の下面を支持するためのものである。ワーク支持部材１７は、ワークＷの下面側に配置されており、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。２本のワーク支持部材１７は、加工ヘッド５０の噴射口の先端を挟むように、加工ヘッド５０から照射されるレーザ光に対して矢印Ｙ方向（図１参照）に所定量離れて平行に配置されている。これにより、レーザ加工によって生じた溶融物（ドロス）が、２本のワーク支持部材１７の間に形成された空間に落ちて、ワーク支持部材１７に付着するのを防止できる。

また、ワーク支持部材１７が２本設けられているのは、１本に比べて、加工ヘッド５０と対向するワークＷの下面を支持し易いためである。なお、ワーク支持部材１７は丸棒状であるが、ワーク支持部材１７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１７はプレート状であっても良い。

また、図３（ａ）に示すように、ワーク支持部材１７は、軸パイプ１７ａと、その軸パイプ１７ａを内包する外パイプ１７ｂとの２重パイプ構造に構成されている。軸パイプ１７ａは、外パイプ１７ｂよりも長く、その両端がスライド部材１８に連結されている。外パイプ１７ｂは、軸パイプに１７ａに対してベアリング（図示せず）を介して回転可能に連結されている。

そのため、ワーク支持部材１７とワークＷの下面との接触抵抗を低減でき、ワーク支持部材１７がワークＷの下面のバリを引きずらなくなり、ワークＷ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、レーザ加工されたワーク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１７とワークＷの下面との接触抵抗を低減できるため、各スライド部材１８の第１，第２縦フレーム１１，１２に沿ったスライドを円滑にできる。

各スライド部材１８は、図３（ａ）に示すように、第１，第２縦フレーム１１，１２に沿ってワーク支持部材１７をスライドさせるものである。各スライド部材１８は、各ワーク支持部材１７の両端部が連結した連結体１９と、第１，第２縦フレーム１１，１２のガイドレール１１ａ，１２ａに取付けられる移動体２０（図２参照）と、連結体１９の上面に連結される連結プレート２１とを有している。

連結体１９は、略直方体形状に形成され、鉛直方向に延びる２つの取付孔１９ａが形成されており、各取付孔１９ａの中にコイルバネ１９ｂが配置されている。コイルバネ１９ｂは、軸パイプ１７ａと取付孔１９ａの底部分との間で僅かに圧縮していて、軸パイプ１７ａ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１７がワークＷの下面に向けて僅かに付勢されるようになっている。そのため、ワーク支持部材１７に支持されているワークＷ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。その結果、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。

移動体２０は（図２参照）、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２０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。尚、移動体２０は、４本のボルト２０ａ（図３（ａ）参照）によって連結体１９に固定されている。

連結プレート２１は、ワーク支持部材１７と、レーザ加工機１のステージ４０とを連結するものである。図３（ａ）に示すように、連結プレート２１は、連結体１９の上面に固定されるベース壁２１ａと、ベース壁２１ａの一端から立設される立壁２１ｂとを有している。ベース壁２１ａは、コイルバネ１９ｂが取り付けられている取付孔１９ａを塞ぎ、連結体１９の上面にボルト２１ｃによって固定される。立壁２１ｂは、ベース壁２１ａに対して略直角に屈曲して立設される。そのため、立壁２１ｂには、所望の剛性が確保されている。

また、立壁２１ｂには、図３（ｂ）に示すように、先端側が開放された切り欠き部２２と、切り欠き部２２を挟む保持壁２３とを有している。尚、詳細は後述するが、立壁２１ｂは、図５に示すように、レーザ加工機１のステージ４０から垂設される垂壁４８と、その垂壁４８とボルト４９ａを介して対向配置される対向壁４９との間（スペース）に介在される。これにより、立壁２１ｂを含むスライド部材１８と連結されているワーク支持部材１７が、レーザ加工機１のステージ４０とが連結される。

また、図２に示すように、ストップブロック２４は、第１，第２縦フレーム１１，１２に形成されるガイドレール１１ａ，１２ａの一端と、可動側横フレーム１４との間で、第１，第２縦フレーム１１，１２にボルト２４ａによって固定されている。ストップブロック２４の可動側横フレーム１４側とは反対の面にはコイルバネ２４ｂが取り付けられており、コイルバネ２４ｂによって各スライド部材１８が当接した際の衝撃が吸収される。

次に、図１、図４，図５を参照してレーザ加工機１について具体的に説明する。図４は、レーザ加工機１の正面図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ断面線におけるレーザ加工機１の部分断面図である。

図１に示すように、レーザ加工機１は、主に、上述したワーク治具２が載置される載置部３０と、その載置部３０を跨ぐ門型に形成され矢印Ｙ方向にスライド可能に支持されるステージ４０と、そのステージ４０上で矢印Ｘ方向にスライド可能に支持されレーザ光を照射する加工ヘッド５０とによって構成されている。

載置部３０には、図１に示すように、ワーク治具２が固定側横フレーム１３側から矢印Ｙ方向に挿入される。尚、ワーク治具２が載置部３０に挿入される開口を挿入口と称す。ワーク治具２が載置部３０に載置されると、ワーク治具２の第１，第２縦フレーム１１，１２が矢印Ｙ方向と平行に、固定側横フレーム１３、可動側横フレーム１４、横フレーム１５が矢印Ｘ方向と平行に載置される。

載置部３０は、図４に示すように、ワーク治具２の第１縦フレーム１１が載置される第１載置面３１ａを有する第１載置部３１と、第２縦フレーム１２が載置される第２載置面３２ａを有する第２載置部３２とによって構成されている。第１，第２載置面３１ａ，３２ａは互いに平行に矢印Ｙ方向に沿って延びている。

また、第１載置部３１には、第１載置面３１ａとの間に矢印Ｚ方向に所定間隔を空けて第１受け面３１ｂが形成され、第２載置部３２には、第２載置面３２ａとの間に矢印Ｚ方向に所定間隔を空けて第２受け面３２ｂが形成されている。ワークＷに対してレーザ加工を施す場合には、第１，第２載置面３１ａ，３２ａに載置されているワーク治具２が、載置部３０の下方に設けられているエアシリンダ６０によって、第１，第２受け面３１ｂ，３２ｂの位置まで押し上げられ、その状態でレーザ加工が施される。

ステージ４０は、図１、図５に示すように、載置部３０に載置されるワーク治具２との間に所定間隔を空けて矢印Ｘ方向に延出する本体部４１と、その本体部４１の両端から下方に垂設される脚部４２とによって構成される。

本体部４１の上面中央には、矢印Ｘ方向に延出される貫通孔４３が開口され、その貫通孔４３を矢印Ｙ方向に挟んだ両側には矢印Ｘ方向に延出する２本のガイドレール４４，４４が平行に延設されている。２本のガイドレール４４，４４には、加工ヘッド５０と連結されたテーブル５１が加工ヘッド５０を貫通孔４３に挿入させた状態でスライダ５２，５２を介して橋架されている。即ち、２本のガイドレール４４，４４と、スライダ５２，５２によってリニアガイド機構が形成されている。また、かかるリニアガイド機構によってテーブル５１（加工ヘッド５０）を矢印Ｘ方向に移動させるための駆動源となるＸ軸リニアモータ７５が備えられている。Ｘ軸リニアモータ７５は、図５に示すように、磁極を交互に並設した固定子７５ａと、コアに導線を巻回した移動子７５ｂとによって構成されている。

固定子７５ａは、ステージ４０の本体部４１の上面に、ガイドレール４４と貫通孔４３との間に矢印Ｘ方向に延設され断面視コの字型に形成された筐体５３において、互いに対向する内面に配置されている。移動子７５ｂは、その固定子７５ａの間に延出してテーブル５１の内面に配置されている。かかるＸ軸リニアモータ７５を駆動することで、テーブル５１（加工ヘッド５０）は、ガイドレール４４，４４に沿って矢印Ｘ方向に移動する。即ち、ステージ４０は、加工ヘッド５０を矢印Ｘ方向に移動可能に支持している。

また、図４に示すように、ステージ４０の脚部４２の下面には、スライダ４５，４５が固定され、そのスライダ４５，４５が載置部３０を挟んで矢印Ｙ方向（紙面を貫通する方向）に延設される２本のガイドレール４６，４６に装着されている。即ち、２本のガイドレール４６，４６と、スライダ４５，４５によってリニアガイド機構が形成されている。また、かかるリニアガイド機構によってステージ４０を矢印Ｙ方向に移動させるための駆動源となるＹ軸リニアモータ７６が備えられている。Ｙ軸リニアモータ７６は、磁極を交互に並設した固定子７６ａと、コアに導線を巻回した移動子７６ｂとによって構成されている。

固定子７６ａは、ガイドレール４６，４６の外側に立ち上がった支持壁８０，８０の内面に、ステージ４０側を向けた状態で、ガイドレール４６，４６と平行に、ガイドレール４６，４６の全長にわたって配置されている。移動子７６ｂは、ステージ４０の上部外面、すなわち、脚部４２の両側部であって、固定子７６ａと対向した状態になる位置に配置されている。かかるＹ軸リニアモータ７６を駆動することで、ステージ４０は、加工ヘッド５０と一体に、ガイドレール４６，４６に沿って矢印Ｙ方向に移動する。即ち、ステージ４０は、加工ヘッド５０と一体に矢印Ｙ方向に移動可能に支持されている。

更に、図５に示すように、ステージ４０の本体部４１には、貫通孔４３の両側に矢印Ｘ方向に沿って延出する補強リブ４７，４７が上壁内面から垂設され、その補強リブ４７，４７のうち、ワーク治具２の挿入口側（ワーク治具２の可動側横フレーム１４側）の補強リブ４７から垂壁４８が垂設されている。垂壁４８はボルト４７ａで補強リブ４７に固定されている。

垂壁４８は、ワーク治具２を載置部３０に載置した状態で立壁２１ｂと対向する位置に垂下され、その途中にワーク治具２の挿入口側（ワーク治具２の可動側横フレーム１４側）に垂壁４８との間に所定間隔を空けて対向壁４９がボルト４９ａを介して連結されている。また、対向壁４９よりもワーク治具２側に垂下される垂壁４８の先端部４８ａは、ワーク治具２を載置部３０に載置した状態で立壁２１ｂの先端と高さ方向に重複する位置まで垂下されている。

そのため、垂壁４８の先端部４８ａを立壁２１ｂに当接させた状態で、エアシリンダ６０によってワーク治具２を加工ヘッド５０側に押し上げることで、立壁２１ｂを垂壁４８と対向壁４９との間に、立壁２１ｂの切り欠き部２２（図３（ｂ）、図４の丸枠内参照）をボルト４９に嵌挿させた状態で介在させることができる。これにより、立壁２１ｂが立設される各スライド部材１８と連結されているワーク支持部材１７を、ステージ４０が矢印Ｙ方向に移動するのに追従して矢印Ｙ方向に移動させることができる。従って、加工ヘッド５０に圧力を掛けずに、ワーク支持部材１７を矢印Ｙ方向に移動させることができるので、かかる圧力によって加工ヘッド５０がズレることがなく、加工ヘッド５０による加工精度を高精度に維持できる。また、立壁２１ｂは、切り欠き部２２（図３（ｂ）、図４の丸枠内参照）にボルト４９ａを嵌挿させた状態で垂壁４８と対向壁４９との間に介在されるので、切り欠き部２２の両側に立設される保持壁２３によって矢印Ｙ方向と直交する矢印Ｘ方向へのズレが抑制され、円滑にステージ４０の移動に追従してワーク支持部材１７を移動させることができる。

加工ヘッド５０は、レーザ光を照射する装置であり、筒状に形成され、上方からレーザ光が導入され、それを凸レンズである集光レンズで集光し、その集光したレーザ光を集光レンズと同軸に配置される円錐筒状のノズルから対向するワークＷに向けて照射し、ワークＷにレーザ加工を施すものである。

上述した通り、加工ヘッド５０は、Ｘ軸リニアモータ７５を駆動することで、ステージ４０に対して相対的に矢印Ｘ方向にスライドさせることができる。この場合ワーク支持部材１７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１７によって常に加工ヘッド５０と対向する部分の下面を支持できる。また、加工ヘッド５０がステージ４０と一体に矢印Ｙ方向に移動すると、ステージ４０に追従してワーク支持部材１７が矢印Ｙ方向に移動するので、この場合でも、ワーク支持部材１７によって加工ヘッド５０と対向する部分の下面を支持できる。このように、加工ヘッド５０の動きに拘わらず、加工ヘッド５０と対向する部分の下面をワーク支持部材１７によって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。

図６（ａ）は、レーザ加工機１の電気的構成を示すブロック図である。レーザ加工装置１は、主に、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、操作パネル７４、Ｘ軸リニアモータ７５、Ｙ軸リニアモータ７６、エアコンプレッサ７７、加工ヘッド５０によって構成されている。ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、及び、ＲＡＭ７３は、バスラインを介して互いに接続されている。操作パネル７４、Ｘ軸リニアモータ７５、Ｙ軸リニアモータ７６、エアコンプレッサ７７、加工ヘッド５０は、入出力ポート７９を介してＣＰＵ７１と接続されている。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２やＲＡＭ７３に記憶される固定値やプログラムに従って、レーザ加工機１が有している各機能の制御や、入出力ポート７９と接続された各部を制御するものである。ＲＯＭ７２は、レーザ加工機１で実行される制御プログラムなどを格納した書換不能なメモリであり、後述する図６（ｂ）に示す加工処理を実行する加工処理プログラム７２ａが格納されている。ＲＡＭ７３は、書換可能な揮発性のメモリであり、レーザ加工機１の各操作の実行時に各種のデータを一時的に記憶するためのメモリであり、ＲＡＭ７３には、加工パターンメモリ７３ａが割当てられている。加工パターンメモリ７３ａには、ワークＷを加工する加工パターンが記憶されている。ワークＷは、この加工パターンメモリ７３ａに記憶されている加工パターンに従ってレーザ加工される。

操作パネル７４は、レーザ加工機１の側壁に取り付けられ（図１参照）、ユーザがレーザ加工機１に加工開始指示などの各種指示を入力する装置であり、Ｘ軸リニアモータ７５は加工ヘッド５０を矢印Ｘ方向に移動させる駆動装置、Ｙ軸リニアモータ７６はステージ４０を加工ヘッド５０と一体に矢印Ｙ方向に移動させる駆動装置、エアコンプレッサ７７はエアシリンダ６０を駆動する駆動装置、加工ヘッド５０は、レーザ光を照射する装置である。

図６（ｂ）は、加工処理を示すフローチャートである。この処理は、ワークＷを把持したワーク治具２が、ユーザによってレーザ加工機１の載置部３０に載置され、操作パネル７４を介してユーザから加工開始の指示があった場合に実行される処理である。

ＣＰＵ７１は、まず、Ｙ軸リニアモータ７６を駆動して、ステージ４０をセット位置まで移動させ（Ｓ１）、セット位置に到達したかを判断し（Ｓ２）、セット位置に到達していない場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、Ｓ１の処理を繰り返し、セット位置に到達した場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、エアコンプレッサ７７を起動してエアシリンダ６０を上昇させる（Ｓ３）。

ここまでの処理を図７を参照しながら説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は、Ｓ１〜Ｓ３までの処理によって、垂壁４８と、立壁２１ｂとが連結されるまでの様子を示す模式図である。

図７（ａ）は、ユーザがワーク治具２をレーザ加工機１の載置部３０に載置した状態を示している。上述した通り、垂壁４８の先端部４８ａ（対向壁４９よりもワーク治具２側）は、ワーク治具２を載置部３０に載置した状態で立壁２１ｂの先端と高さ方向に重複する位置まで垂下されている。そのため、挿入口からワーク治具２を挿入しても立壁２１ｂが垂壁４８よりも奥方に進入するのは垂壁４８によって阻止され、挿入口からワーク治具２を挿入した場合、立壁２１ｂは垂壁４８よりも挿入口側（可動側横フレーム１４側）に位置される。

図７（ａ）の状態で、ユーザから加工開始の指示が入力されると、ＣＰＵ７１は、Ｙ軸リニアモータ７６を駆動させ、ステージ４０を挿入口側に向けて、セット位置（スライド部材１８がストップブロック２４のコイルバネ２４ｂに当接する位置）まで移動させる（図中矢印Ｙ方向）。尚、セット位置は、予め所定の位置に定められている。

ステージ４０を矢印Ｙ方向に移動させると、その途中で図７（ｂ）に示すように、ステージ４０から垂設される垂壁４８の先端４８ａが立壁２１ｂに当接する。そして、立壁２１ｂが垂壁４８に押されることで、立壁２１ｂが立設されるスライド部材１８が、それに引きずられ、図７（ｃ）に示すセット位置まで移動される。図７（ｃ）に示すセット位置ではスライド部材１８の移動が規制され、垂壁４８と対向壁４９との間に形成されるスペースが立壁２１ｂの上方に位置される。

こうして、ステージ４０をセット位置まで移動させたら、図７（ｄ）に示すように、エアコンプレッサ７７を駆動してエアシリンダ６０によってワーク治具２を加工ヘッド５０側（矢印Ｚ方向）に押し上げ、立壁２１ｂを垂壁４８と対向壁４９との間に嵌挿させる。これにより、立壁２１ｂが立設される各スライド部材１８に連結されるワーク支持部材１７と、垂壁４８が垂設されるステージ４０とが連結され、以降は、ステージ４０が矢印Ｙ方向に移動するのに追従してワーク支持部材１７を矢印Ｙ方向に移動させることができる。従って、加工ヘッド５０に圧力を掛けずに、ワーク支持部材１７を矢印Ｙ方向に移動させることができるので、かかる圧力によって加工ヘッド５０がズレることがなく、加工ヘッド５０による加工精度を高精度に維持できる。

再び、図６（ｂ）に戻り、説明を続ける。Ｓ３の処理が終了した場合には、加工パターンメモリに記憶されている加工パターンを読み込み（Ｓ４）、その読み込んだ加工パターンに従って加工を開始する（Ｓ５）。そして、加工終了かを判断し（Ｓ６）、終了でなければ（Ｓ６：Ｎｏ）、Ｓ５の処理を繰り返し、終了であれば（Ｓ７；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。

以上、本発明に係るレーザ加工機１について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

上記実施形態では、ステージ４０側の垂壁４８と、ワーク支持部材１７側の立壁２１ｂとを連結する場合について説明したがこれに限定されない。立壁２１ｂは無くても良く、ステージ４０側の垂壁４８を直接に、ワーク支持部材１７と連結されたスライド部材１８の適当な箇所に連結するようにしても良い。

また、上記実施形態では、垂壁４８と対向壁４９との間に立壁２１ｂを挟む場合について説明したがこれに限定されない。例えば、ボルト等で垂壁４８と対向壁４９とを連結しても良いし、対向壁４９に代えてコの字状の部品を垂壁４８に設けるようにしても良い。

また、上記実施形態では、垂壁４８、対向壁４９、ボルト４９ａをステージ側に設け、立壁２１ｂをワーク支持部材１７側に設ける場合について説明したが、これに限定されない。立壁２１ｂに相当する構成をステージ側に設け、垂壁４８、対向壁４９、ボルト４９ａに相当する構成をワーク支持部材１７側に設けるようにしても良い。また、垂壁４８、対向壁４９、ボルト４９ａに相当する構成をステージ側に設けず、立壁２１ｂを直接にステージ４０に連結するようにしても良い。

１ レーザ加工機
２ ワーク治具（レーザ加工機用ワーク治具）
１１ 第１縦フレーム（一対の縦フレーム）
１２ 第２縦フレーム（一対の縦フレーム）
１３ 固定側横フレーム（一対の把持フレーム）
１４ 可動側横フレーム（一対の把持フレーム）
２１ｂ 立壁
４０ ステージ
４８ 垂壁（連結部材）
４９ 対向壁（連結部材）
４９ａ ボルト（嵌挿部材）
５０ 加工ヘッド
６０ エアシリンダ（リフト装置）
Ｓ１ 移動手段
Ｓ３ リフト手段
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 薄板のワークの一方の面に向けてレーザ光を照射する加工ヘッドを備え、その加工ヘッドから照射されるレーザ光によって前記ワークにレーザ加工を施すレーザ加工機において、
   前記ワークを把持する矩形状の枠体と、その枠体の一対の縦フレームに沿って移動可能に、その一対の縦フレーム間に橋架され、前記加工ヘッドと対向する部分を前記ワークの他方の面から支持するワーク支持部材とを有するワーク治具を挿脱可能に載置する載置部と、
   その載置部に載置される前記ワーク治具に対し、前記ワークの一方の面との間に所定間隔を空けて前記一対の縦フレーム間を跨いで延設され、前記加工ヘッドを前記一対の縦フレーム間において移動可能に支持すると共に、前記加工ヘッドと一体に前記一対の縦フレームに沿って移動可能に支持されるステージと、
   そのステージと前記ワーク支持部材とを連結し、前記ステージが前記一対の縦フレームに沿って移動するのに追従して前記ワーク支持部材を前記一対の縦フレームに沿って移動させる連結部材とを備えていることを特徴とするレーザ加工機。
2. 前記ワーク治具を前記加工ヘッド側に押し上げるリフト装置を備え、
   前記ワーク支持部材は、前記一対の縦フレームの少なくとも一方と前記ワークの縁部との間から立設される立壁を備え、
   前記連結部材は、
   前記ステージから前記立壁と対向する位置に垂設される垂壁と、
   その垂壁との間に、前記リフト装置によって前記ワーク治具が押し上げられた場合に前記立壁が嵌挿されるスペースを空けて前記垂壁と対向配置される対向壁とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工機。
3. 前記立壁は、その先端部であって前記ステージの移動方向と交差する方向の略中央部に先端が開放された切り欠き部を備え、
   前記連結部材は、前記垂壁と前記対向壁との間に橋架され、前記リフト装置によって前記ワーク治具が押し上げられた場合に前記切り欠き部に嵌挿される嵌挿部材を備えていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工機。
4. 前記載置部に前記ワーク治具を挿入する挿入口と、
   前記載置部に前記ワーク治具が載置される状態において、前記ワーク支持部材の移動が規制される所定位置まで前記ステージを前記挿入口側に移動させる移動手段と、
   その移動手段によって前記ステージを前記所定位置まで移動させた場合に前記リフト装置を作動させ前記ワーク治具を前記加工ヘッド側に押し上げるリフト手段とを備え、
   前記垂壁は、前記ワーク治具が前記載置部に載置される状態で前記立壁と重畳する位置まで垂下されており、
   前記対向壁は、前記垂壁よりも前記挿入口側に設けられると共に前記ワーク治具が前記載置部に載置される状態で前記立壁の先端よりも上方に設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載のレーザ加工機。
5. 薄板のワークの一方の面に向けてレーザ光を照射する加工ヘッドと、前記ワークの一方の面との間に所定間隔を空けて前記ワークを跨いでＸ方向に延設され、前記Ｘ方向に前記加工ヘッドを移動可能に支持すると共に、その加工ヘッドと一体に前記Ｘ方向と垂直方向とに直交するＹ方向に移動可能に支持されるステージとを備えるレーザ加工機に対して挿脱可能に載置され、前記ワークを把持する矩形状の枠体を備えるレーザ加工機用ワーク治具において、
   前記枠体の一対の縦フレームに沿って移動可能に、その一対の縦フレーム間に橋架され、前記加工ヘッドと対向する部分を前記ワークの他方の面から支持するワーク支持部材と、
   前記ステージと前記ワーク支持部材とを連結し、前記ステージが前記一対の縦フレームに沿って移動するのに追従して前記ワーク支持部材を前記一対の縦フレームに沿って移動させる連結部材とを備えていることを特徴とするレーザ加工機用ワーク治具。

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