CN101077563A - 激光加工机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在激光加工机的加工头中除激光加工工具外还自动交换机械加工工具，对工件实施攻丝那样的机械加工的装置。相对于激光加工机的加工头(50)的安装部(510)，可交换自如地夹紧的机械加工工具(70)，在本体(720)内具有活塞部件(730)，在活塞部件(730)上支持气动马达(740)、减速装置(750)、工具卡盘(760)、丝锥(762)。切换空气源(551b)的空气，送入气动马达(740)，将使其正转或反转的辅助气体源(554b)的辅助气体送给活塞部件(730)的上部，降下丝锥，对工件实施攻丝加工。

Description

激光加工机

技术领域

本发明提供一种激光加工机，其能够相对于加工头交换自如地安装激光加工工具和机械加工工具。

背景技术

下述专利文献1、专利文献2，关于本发明人的提案，公开了在激光加工机中具备与激光加工头不同的冲孔加工、攻丝(tap)加工、钻加工等的机械加工工具。

另外，专利文献3公开了激光枪的交换装置。

专利文献1：特开平4-201142号公报

专利文献2：特开平5-57549号公报

专利文献3：特开平6-304755号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光加工机，其能够相对于加工头自动交换激光加工工具和铰加工、钻加工、发线(hairline)加工、磨削加工等机械加工工具。

为了达到上述目的，本发明的激光加工机，作为基本的机构，具备底座、配设在底座上并支持工件的托板、沿着底座的纵向的轴线即X轴移动控制的支柱、支持在支柱上并沿着与X轴正交的Y轴移动控制的滑鞍、支持在滑鞍上并沿着与X轴和Y轴形成的平面垂直的Z轴移动控制的加工头、相对于加工头交换自如地安装的加工工具，其中：具备激光加工工具及机械加工工具的工具更换箱，该工具更换箱配设在位于加工区域外侧的自动交换位置上。

另外，加工头，具备：交换自如地安装激光加工工具和机械加工工具的夹紧装置、用于向激光加工工具和机械加工工具输送空气和辅助气体的通路；激光加工工具，具备：本体、具有滑动自如地插入本体内的聚光透镜的杆、相对于本体固定杆部件的夹紧装置。

此外，机械加工工具，具备本体、具有滑动自如地安装在本体内的活塞部件、支持在活塞部件上的气动马达、由气动马达驱动的工具卡盘，还具备装在工具卡盘上的钻头、铰刀、丝锥、发线工具或磨削工具。

另外，具备装在工具卡盘上的工件表面粗糙加工工具。

本发明的激光加工机，如上所述，由于能够相对于加工头自动交换激光加工工具和机械加工工具，所以，除激光加工外，还能够实施钻加工、铰加工、攻丝加工、发线加工或磨削加工等机械加工。

附图说明

图1是本发明的激光加工机的整体的立体图。

图2是本发明的激光加工机的俯视图。

图3是本发明的激光加工机的主要部位的主视图。

图4是本发明的激光加工机的主要部位的立体图。

图5是本发明的激光加工机的主要部位的侧视图。

图6是激光加工工具的步骤工位的主视图。

图7是激光加工工具的步骤工位的俯视图。

图8是表示加工头50的下端部的结构的说明图。

图9是表示在激光加工机的加工头上安装激光加工工具60时的作用的说明图。

图10是表示在激光加工机的加工头上安装激光加工工具60时的作用的说明图。

图11是表示在激光加工机的加工头上安装激光加工工具60时的作用的说明图。

图12是表示在激光加工机的加工头上安装激光加工工具60时的作用的说明图。

图13是表示在激光加工机的加工头上安装激光加工工具60时的作用的说明图。

图14是表示本发明使用的机械加工工具的结构的说明图。

图15是表示本发明使用的机械加工工具的结构的说明图。

图16是表示在加工头50上安装机械加工工具70进行机械加工的作用的说明图。

图17是表示在加工头50上安装机械加工工具70进行机械加工的作用的说明图。

图18是表示在加工头50上安装机械加工工具70进行机械加工的作用的说明图。

图19是表示在加工头50上安装机械加工工具70进行机械加工的作用的说明图。

图20是表示在加工头50上安装机械加工工具70进行机械加工的作用的说明图。

图21是表示在加工头50上安装机械加工工具70进行机械加工的作用的说明图。

图22是表示本发明的机械加工的其它实施例的说明图。

图23是表示本发明的机械加工的其它实施例的说明图。

图中：1-激光加工机，10-底座，20-托板，30-支柱，40-滑鞍，50-加工头，60-激光加工工具，70-机械加工工具，80-控制盘，85-强电盘，87-激光振荡装置，90-罩，100-激光加工工具的步骤工位，200-激光加工机的工具工位。

具体实施方式

图1是表示本发明的激光加工机的整体结构的立体图，图2是俯视图，图3是主视图，图4是主要部位的立体图，图5是侧视图。

由符号1表示整体的激光加工机，具有配设在底座10上的托板(台)20，用于载置板状的工件W1。在底座10的纵向(长度方向)的延长线上配置托板交换装置12，准备有载置下次加工用的工件W2的托板20a。

在底座10上的两侧，沿着纵向安装一对导轨34，在导轨34上，向X轴方向移动自如地安装支柱30。

支柱30的X轴上的驱动机构，例如，使用线性马达，在设在导轨34上的固定子和设在直动导向32上的移动子的之间，形成线性马达。

在支柱30上，沿着与X轴正交的Y轴设有导轨44，将滑鞍40移动自如地安装在Y轴上。滑鞍40具备卡合在导轨44上的直动导向42，在导轨44和直动导向42的之间形成线性马达。

滑鞍40，在与X轴、Y轴形成的平面垂直的Z轴方向设有导轨，沿着Z轴移动自如地装备加工头50。加工头50具备光学系，用于导入从激光振荡装置87送出的激光。

在加工头50上，交换自如地安装用图4的符号T1表示的激光加工工具或机械加工工具。用罩90覆盖加工区域，以确保安全。与底座10相邻地配设强电盘85或激光振荡装置87。操作者指示各种驱动的控制盘80，配设在底座10上的纵向的端部。在接近底座10上的控制盘80的一方的端部，装备激光加工工具的步骤工位100。

图6是从台板侧看激光加工工具的步骤工位100的主视图，图7是俯视图。

激光加工工具的步骤工位100，具备：工具工位200，其具有激光加工工具及机械加工工具的工具更换箱，激光加工工具具有激光枪和激光嘴；激光嘴工位300，其具有激光加工工具的激光嘴更换箱。

图8是表示加工头50的下端部的结构的说明图。

在加工头50的下端部，具有交换自如地安装加工工具的安装部510。在安装部510的两侧配设一对夹紧装置520。各夹紧装置520，具有活塞522和由活塞522操作的楔形爪524。

图8(a)表示设在激光加工工具60的顶部上的爪610，以朝垂直方向插入、脱离加工头50的安装部510的腔室512的方式控制该爪610。

活塞522的两侧，与工具不夹紧侧的空气通路530、和工具夹紧侧的空气通路532连通。

图8(b)表示向工具夹紧侧的通路532供给空气，引入楔形爪524，与激光加工工具60的爪610卡合，夹紧工具60的状态。

图8(c)表示向工具不夹紧侧的空气通路532供给空气，推出楔形爪524，而楔形爪524离开工具60的爪610的状态。以用均等的力将2个楔形爪524压接在工具60的爪610上的方式，插入平衡用的弹簧526。

在该加工头50上，在安装部510的下表面配设具有激光加工工具的聚光透镜的杆部件的夹紧用的空气通路551、不夹紧用的空气通路552、透镜下降用的空气通路553、及辅助气体用的通路554。此外，还配设传感器工作台的连接器555等。

本发明的加工头50，具备上述多条空气通路和辅助气体通路，能够进行后述的激光加工透镜的自动对焦。

本发明，通过采用该机构，在加工头上交换自如地安装机械加工工具，能够采用空气涡轮驱动旋转工具。

因此，在机械加工工具的上端部，也可设置与激光加工工具的上端部的爪相同的机构。

图9～图14，表示在激光加工机的加工头上安装激光加工工具60时的作用。

在图9中，激光加工工具60，具有工具本体620、和可上下活动地安装在本体620内的杆630，在杆630内安装聚光透镜632。在杆630的圆筒部632的外周部配设活塞650，通过该活塞650与杆630侧的滑鞍640离合，实现杆630的夹紧、不夹紧。

设在加工头侧的制动气缸560具有活塞562，活塞562相对于气缸560伸缩。

图9表示向Z轴方向降下加工头50，将激光加工工具60安装在加工头50的安装部510上的作用。

图10表示将激光加工工具60安装在加工头的安装部510上，相对于夹紧用空气通路551，从空气源551b，经由切换阀551a供给空气的状态。空气，上推激光加工工具60内的活塞650，压接在滑鞍640上，夹紧杆630。该夹紧空气被分支给管路551c，送给制动气缸560，使制动活塞562后退。

在此状态时，激光加工工具60能够进行通常的激光加工。此时，经由NC控制电动气动调节器554a，从辅助气体通路554向激光加工工具60内供给辅助气体源554b的辅助气体。

下面，采用图11～图13，说明激光加工工具的自动焦点调整的作用。

在图11中，表示从空气源551b，经由切换阀551a，向不夹紧用空气通路552供给空气的状态。向下方压下活塞650，脱离滑鞍640，相对于本体620不夹紧杆630。该空气经由管路552c，送给制动气缸560。推出制动活塞562。

转移到图12的作用，经由空气源553b的空气单向阀553a，送入透镜降下用的空气通路553。该空气，送入本体620和杆630之间的气室634内，使杆630和透镜632沿着Z轴下降到最下点。

在图13中，根据NC指令使加工头50沿着Z轴下降到任意的坐标位置。通过此操作，设定相对于透镜632和本体620的调焦距离G。

利用此作用，实现聚光透镜632的自动调焦。

然后，返回到图10的状态，向夹紧通路551送入空气，将杆630夹紧在本体620，同时返回制动活塞。在此状态下供给辅助气体，能够再次开始激光加工。

图14是表示本发明使用的机械加工工具的结构的说明图。

用符号70表示整体的机械加工工具，在本体720的中央外侧具有在收纳在工具箱时使用的钩722。此外，在本体720的上端部，设有4个卡合在加工头的工具交换装置的夹紧爪上的爪710。

在本体720的内部插入活塞部件730。该活塞部件730在与本体720的上表面724的之间形成压力室784。

在活塞部件730的内部安装气动马达740。由减速装置750减速气动马达740的输出，驱动工具卡盘760。在工具卡盘760上，例如可卡上螺孔加工用的丝锥762。

在活塞部件730的外周部的上下装有活塞密封734。此外，在活塞部件730的顶部装有缓冲器732。另外，在活塞部件730的下部和本体720的之间设有弹簧770，使活塞部件730朝上方作用力。在活塞部件730的最下端位置上安装缓冲器774，以求缓冲。

此外，在气动马达740的上部设有切换阀785，用于切换气动马达740的正转用的空气通路和逆转用的空气通路。

在本体720的上表面724上，开口有与交换激光加工工具时的杆的夹紧用的空气通路连通的气动马达正转用的空气通路781、和与杆的不夹紧用的空气通路连通的气动马达逆转用的空气通路782。

辅助气体的供给通路与本体720的通路783连接，导入到压力室784内。

图15表示在压力室784内，送入经由NC控制的电动气动调节器调压的辅助气体，克服弹簧770，使活塞部件730下降的状态。由气动马达740驱动的丝锥762，从本体720突出，能够对工件实施攻丝加工。

以下，参照图16，说明将机械加工工具70安装在加工头50上，进行机械加工的作用。

在图16中，加工头50的构成，由于与前面的激光加工工具时的说明相同，所以附加同一符号，省略说明。

相对于准备在工具交换位置的机械加工工具70，使加工头50向Z轴方向下降，夹紧机械加工工具70。

在图17中，在设在加工头的安装部510上的空气通路中，使用安装激光加工工具的透镜的杆的夹紧用通路551和不夹紧用通路552，不使用透镜降下用通路553。气缸部件730的操作使用辅助气体供给通路554。

在图18中，从空气源551b，经由切换阀551a向夹紧用通路551供给空气。

经过机械加工工具70的通路781的空气，通过切换切换阀785，被送入气动马达740，经由减速装置750，使丝锥762向正方向R1旋转。

在此状态下，如图19所示，从辅助气体源554b，向辅助气体通路554供给经由NC控制电动气动调节器554a调压的辅助气体。该辅助气体被送入压力室784，克服弹簧770，使活塞部件730下降。

丝锥762，与正旋转的工件W1接触，开始攻丝加工。如果开始攻丝，丝锥762就根据自己的导程向工件W1螺入，完成攻丝。

在攻丝结束后，如图20所示，向不夹紧通路552供给空气。该空气，切换切换阀785，使气动马达740向逆方向R2旋转。

丝锥762逆旋转，从工件W1拔出。此时，调压压力室784的辅助气体，使其平衡，以不对丝锥762施加多余的推力。

在丝锥762从工件W1的丝锥孔T1拔出后，如图21所示，停止向压力室供给辅助气体，通过弹簧770的作用，活塞部件上升到上限位置，返回初期状态。

图22是表示本发明的其它实施例的说明图。

在本实施例中，相对于机械加工工具70的工具卡盘760，利用激光加工对工件W1加工开口部H1等，工件W1被支持在装备铣削工具或磨削工具764的支持部件K1上。激光加工时发生的粘渣D1附着固化在该开口部H1的壁面上，成为开口部H1的加工精度劣化的原因。

在本实施例中，利用铣削工具或磨削工具764，切削或磨削除去附着在开口部H1上的粘渣D1，能够谋求提高开口部H1的加工精度。

图23是表示本发明的又一实施例的说明图。

根据工件W1的种类，有的工件表面S1为镜面状。在是该镜面时，有时激光LB被镜面反射，难进行激光加工。因此，在采用本装置时，在机械加工工具70的卡盘760上安装端面铣刀或表面磨削工具766等表面粗糙加工工具，对镜面S1实施提高表面粗度的表面粗糙加工。表面粗度高的表面S2不仅激光LB的反射率降低，而且穿孔PH的加工等也容易，能够提高激光加工效率。

本发明，如上所述，由于能够在激光加工头上自动交换激光加工工具和机械加工工具，进行激光加工和机械加工，所以也能够增加加工的种类，提高生产效率。

另外，在上述的实施例中，工具更换箱具备在工具步骤工位100单列排列的构成，该工具步骤工位100配设在底座10的端部。

但是，工具更换箱的配置，也不局限于上述的场所，也能够以多列、矩阵列配置。

此外，除在由X轴和Y轴形成的平面内配置外，也能够在与由X轴和Y轴形成的平面交叉的平面内(例如，Z轴)立体配置。

另外，也能够配置在不干涉加工的适宜的位置上。

另外，在上述的实施例中，对于X轴和Y轴上的驱动机构，说明了线性马达的例子，但是即使采用滚珠丝杠也能够应用本发明。

Claims (7)

1.一种激光加工机，具备底座、配设在底座上并支持工件的托板、沿着底座的纵向的轴线即X轴被移动控制的支柱、支持在支柱上并沿着与X轴正交的Y轴被移动控制的滑鞍、支持在滑鞍上并沿着与X轴和Y轴形成的平面垂直的Z轴被移动控制的加工头、相对于加工头交换自如地安装的加工工具，其中：

还具备配设在自动交换位置上的激光加工工具及机械加工工具的工具更换箱，该自动交换位置位于加工区域外侧。

2.如权利要求1所述的激光加工机，其中，加工头，具备：夹紧装置，其交换自如地安装激光加工工具和机械加工工具；通路，其用于向激光加工工具和机械加工工具输送空气和辅助气体。

3.如权利要求1所述的激光加工机，其中，激光加工工具，具备：本体；具有滑动自如地插入本体内的聚光透镜的杆部件；相对于本体固定杆部件的夹紧装置。

4.如权利要求1所述的激光加工机，其中，机械加工工具，具备：本体；滑动自如地安装在本体内的活塞部件；支持在活塞部件上的气动马达；由气动马达驱动的工具卡盘。

5.如权利要求1所述的激光加工机，其中，机械加工工具，具备：本体、滑动自如地安装在本体内的活塞部件、支持在活塞部件上的气动马达、由气动马达驱动的工具卡盘，此外，还具备装在工具卡盘上的钻头、铰刀、丝锥、发线工具或磨削工具。

6.如权利要求1所述的激光加工机，其中，机械加工工具，具备：本体、滑动自如地安装在本体内的活塞部件、支持在活塞部件上的气动马达、由气动马达驱动的工具卡盘，此外，还具备装在工具卡盘上的激光加工的开口部的壁面的加工工具。

7.如权利要求1所述的激光加工机，其中，机械加工工具，具备本体、滑动自如地安装在本体内的活塞部件、支持在活塞部件上的气动马达、由气动马达驱动的工具卡盘，此外，还具备装在工具卡盘上的工件表面粗糙加工工具。

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