JP2003334730A - 板材加工機械の板材支持テーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 板材の支持高さｈの変化が少なく、かつ板材
自由端での振動発生を抑制した板材を非接触支持できる
板材加工機械の板材支持テーブルの提供。 【解決手段】 板材加工機械の板材支持テーブル１０に
おいて、平坦な板材保持面１１と、該板材保持面の内側
に前記板材に対向する凹部１３と、該凹部中央に空気噴
出ノズル１５とを有する吸着支持手段３を前記板材支持
テーブル上面と同一水準になるように設けた。前記吸着
支持手段の凹部下方に旋回空気室を設け、該旋回空気室
上部に前記凹部に連通する空気噴出口を設けると共に、
旋回空気室側部に空気流入口を設け、前記旋回空気室に
流入する空気に旋回運動を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は板材加工機械の板材
支持テーブルに関する。さらに詳細には非接触で板材を
支持することができる板材加工機械の板材支持テーブル
に関する。

【０００２】

【従来の技術】板状のワークの端部を把持して移動位置
決めして加工を行う板材加工機械、例えばパンチプレ
ス、レーザ加工機またはプラズマ切断加工機などにおい
て、被加工材である板材は板材支持テーブルに配置した
フリーベアやローラーまたはブラシなどの支持体によっ
て支持されている。

【０００３】しかし、板材を移動させるときこれら支持
体との接触により、裏面に傷がついたり潤滑油が付いた
りする問題がある。また、板材と支持体との接触抵抗に
よる板材に生じる捻れで加工開始点と加工終点がずれる
という問題もある。

【０００４】例えば、上述のレーザ加工機においては、
金属酸化物の粉塵等を含有するアシストガスが切断穴ま
たは切断面から下方に通過すると共に、板材下面に沿っ
て飛散し、板材支持テーブル上に堆積する。板材下面に
沿って飛散する粉塵の集塵は困難であり、この飛散する
粉塵または堆積した粉塵が支持体上を移動する板材の裏
面に傷を付けることもあった。

【０００５】上述の如き問題に対応する板材支持テーブ
ルとして、図９に示すような空圧を利用して非接触で板
材Ｗを浮上支持する支持テーブル１０１が知られてい
る。

【０００６】板材支持テーブル１０１は支持テーブル面
板１０３の下側に多数の空気噴出口１０５を備えた空気
室１０７を有し、この空気室１０７に高圧（数気圧）の
空気を供給し、前記空気噴出口１０５から上方へ空気を
噴出させて板材Ｗを浮上支持するように構成したもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の板材加工機械の
板材支持テーブル１０１においては、板材Ｗの浮上高さ
ｈが空気噴出量（または空気圧）と板材Ｗの重量
（Ｆ_Ｗ）の釣合で決まり、浮上高さｈを安定させるのが
難かしく、板材Ｗに小穴１０９があると板材Ｗを支持す
る力が減少し浮上高さｈが変動する原因となる。また、
板材Ｗの自由端１１１は上向きの噴流によって振動が発
生しやすい。

【０００８】板材支持テーブル下面に高圧がかかるの
で、板材支持テーブルはこの圧力に耐える構造にする必
要がある。しかし、供給空気圧を低圧（１気圧より若干
高い程度）にした場合には多数の空気噴出口が必要とな
る。

【０００９】本発明は上述の如き問題を解決するために
なされたものであり、本発明の課題は、板材Ｗの浮上高
さｈの変化が少なく、かつ板材自由端での振動が発生し
にくい非接触で板材を浮上支持できる板材加工機械の板
材支持テーブルを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する手
段として請求項１に記載の板材加工機械の板材支持テー
ブルは、板材加工機械の板材支持テーブルにおいて、平
坦な板材保持面と、該板材保持面の内側に前記板材に対
向する凹部と、該凹部中央に空気噴出ノズルとを有する
吸着支持手段を前記板材支持テーブル上面と同一水準に
なるように設けたことを要旨とするものである。

【００１１】請求項２に記載の板材加工機械の板材支持
テーブルは、請求項１に記載の板材加工機械の板材支持
テーブルにおいて、前記吸着支持手段の凹部下方に旋回
空気室を設け、該旋回空気室上部に前記凹部に連通する
空気噴出口を設けると共に、旋回空気室側部に空気流入
口を設け、前記旋回空気室に流入する空気に旋回運動を
付与することを要旨とするものである。

【００１２】請求項３に記載の板材加工機械の板材支持
テーブルは、請求項２に記載の板材加工機械の板材支持
テーブルにおいて、前記空気噴出口の口径を空気流入口
の口径に対して大きく設けたことを要旨とするものであ
る。

【００１３】請求項４に記載の板材加工機械の板材支持
テーブルは、板材加工機械の板材支持テーブルにおい
て、前記板材支持テーブルと同一水準の平坦な板材保持
面と、該板材保持面の下方に設けた旋回空気室とを有す
る吸着支持手段を前記板材支持テーブルに設け、前記板
材保持面に前記板材に対向する空気噴出口を設けると共
に、前記旋回空気室側部に空気流入口を設け、前記旋回
空気室に流入する空気に旋回運動を付与することを要旨
とするものである。

【００１４】請求項５に記載の板材加工機械の板材支持
テーブルは、請求項４に記載の板材加工機械の板材支持
テーブルにおいて、前記空気噴出口の口径を空気流入口
の口径に対して大きく設けたことを要旨とするものであ
る。

【００１５】請求項６に記載の板材加工機械の板材支持
テーブルは、請求項１、２、３、４または５に記載の板
材加工機械の板材支持テーブルにおいて、前記吸着支持
手段の板材支持高さより低い板材支持高さで板材を支持
するフリーベア、ローラーまたはブラシを適宜な間隔を
おいて配置し、前記吸着支持手段による非接触支持と、
フリーベア、ローラーまたはブラシによる接触支持とを
併用または選択可能に設けたことを要旨とするものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。

【００１７】図１は第１の実施の形態を示したものであ
り、本発明に係わる板材加工機械の板材支持テーブル１
０には吸着支持手段３が適宜な配列で、例えば、格子状
または千鳥格子状に前記板材支持テーブル１０のテーブ
ル面板５に取り付けてある。なお、図１には吸着支持手
段３の中の１個を代表して示してある。

【００１８】前記吸着支持手段３は、ノズル本体７、空
気噴出部９および板材保持面１１などからなっており、
前記板材保持面１１はノズル本体７上面の平坦部に環状
に形成してある。この環状で平坦な板材保持面１１の内
側には、すり鉢状の凹部１３が形成してあり、この凹部
１３の中心部に前記空気噴出部９が設けてある。

【００１９】前記空気噴出部９にはノズル１５が設けて
あり、このノズル１５は前記凹部１３内に突出した頭部
１７を有し、この頭部１７には前記ノズル本体７に設け
た管路１９を介して供給される高圧空気を噴出する環状
の間隙２１が設けてある。

【００２０】また、前記吸着支持手段３は、前記板材保
持面１１とテーブル面板５の上面とが同一水準になるよ
うにテーブル面板５に取り付けてある。

【００２１】上記構成の板材支持テーブル１０におい
て、板材支持テーブル１０のテーブル面板５に板材Ｗを
載置し、吸着支持手段３のノズル１５から高圧の空気を
噴出させれば、ノズル１５から流出した空気は、前記凹
部１３のすり鉢状曲面に沿って中心から放射方向に流
れ、次いでテーブル面板５と板材Ｗとの間を水平に流れ
て板材Ｗの外方へ流出する。

【００２２】このとき、テーブル面板５と板材Ｗとの間
を水平に流れて板材Ｗの外方へ流出する空気の圧力によ
り板材Ｗを上方へ浮上させる力「Ｊ↑」が作用して板材
Ｗが若干浮上した状態となる。

【００２３】一方、テーブル面板５と板材Ｗとの間を空
気が流れることにより、ベルヌーイの定理により板材Ｗ
の上面と下面の流速の差によって、テーブル面板５と板
材Ｗとの間の圧力が上面より低下して、板材Ｗをテーブ
ル面板５方向へ吸引する力「Ｆ_Ｂ↓」が作用する。

【００２４】また、前記すり鉢状の凹部１３にある空気
が前記放射方向に流出する空気に巻き込まれて流出する
ため（ejector 効果）、凹部１３の上方が負圧となって
板材Ｗを下方に吸引する力「Ｆ_Ｅ↓」が作用する。

【００２５】さらに、板材Ｗに作用する重力により、板
材Ｗを下方向（鉛直方向）に引っ張る力「Ｆ_Ｗ↓」が作
用する。

【００２６】その結果、板材Ｗは下方に作用する３種類
の力の和、「Ｆ_Ｂ↓」＋「Ｆ_Ｅ↓」＋「Ｆ_Ｗ↓」と、板
材Ｗを上方へ浮上させる力「Ｊ↑」とがバランスした位
置ｈ（板材支持高さ）において浮上状態となって保持さ
れることになる。

【００２７】また、テーブル面板５と板材Ｗとの間を空
気が流れている限り、板材Ｗに小穴２３が在っても板材
Ｗを上方へ浮上させる力「Ｊ↑」は得られるので、板材
Ｗがテーブル面板５に接触することはない。

【００２８】上述の力のバランスは、板材Ｗと吸着支持
手段３との間の距離ｈ（板材支持高さ）が変化すると急
激に崩れるものである。逆に言うと、板材Ｗは吸着支持
手段３の間で安定距離ｈに留まろうとする作用が大き
く、これが板材Ｗの自由端の振動の抑制作用と浮上位置
ｈ（板材支持高さ）の安定化作用として働き、板材Ｗの
浮上位置が安定する。

【００２９】図２は本発明に係わる板材支持テーブルの
第２の実施形態を示すものである。なお図２において、
第１の実施の形態における部材と共通の部材には同一の
符号を付し説明を省略する。

【００３０】板材支持テーブル２０を構成する吸着支持
手段４（前記吸着支持手段３相当）は、ノズル本体７の
上部に第１の実施の形態と同様な凹部１４（前記凹部１
３相当）が設けてあり、この凹部１４の下方には円筒形
の旋回空気室２５が設けてある。

【００３１】旋回空気室２５の上部には前記凹部１４に
連通する空気噴出口２９が設けてあり、また、旋回空気
室２５の側部には空気流入口２７が設けてある。空気流
入口２７は旋回空気室２５に流入した空気に旋回運動Vm
を与えるために前記旋回空気室２５の内周に接する接線
方向に設けてある。

【００３２】したがって、旋回空気室２５に流入した空
気は旋回空気室２５の円形の内壁に沿って流れ、図３に
示すような旋回運動を行うようになっている。なお、前
記空気噴出口２９の口径は、前記空気流入口２７の口径
に対して大きく設定してあり、このような設定にするこ
とにより、空気噴出口２９から流出する空気は上方向に
は行かずに前記凹部１４のすり鉢状曲面に沿って中心か
ら放射方向へ流れるようになる。

【００３３】その結果、板材支持テーブル２０において
も前記第１の実施形態の板材支持テーブル１０と同一の
作用効果を得ることができる。

【００３４】図４は、第３の実施形態の板材支持テーブ
ル３０であって、前記第２の実施形態のノズル本体７に
形成した凹部１４と同一形状の凹部１６をテーブル面板
５に形成し、この凹部１６の下方に旋回空気室３１を一
体的に設けて、前記第２の実施形態における吸着支持手
段４に相当する吸着支持手段３３を構成したものであ
る。

【００３５】なお、前記旋回空気室３１のほぼ中央上部
には前記凹部１６に連通する空気噴出口２９を設けると
共に、旋回空気室３１の内周の接線方向に空気流入口２
７が設けてある。また、第２の実施形態と同様に空気噴
出口２９の口径は空気流入口２７の口径に対して大きく
設定してある。

【００３６】したがって、第３の実施形態における板材
支持テーブル３０においても前記第２の実施形態の板材
支持テーブル２０と同一の作用効果を得ることができ
る。

【００３７】図５は、第４の実施形態の板材支持テーブ
ル４０であって、前記第３の実施形態の板材支持テーブ
ル３０において、テーブル面板５に設けた凹部１６の部
分をテーブル面板５上面と同一水準の平坦面としたもの
である。なお、空気流入口２７および空気噴出口２９の
口径の設定は第３の実施形態と同一である。

【００３８】上記構成の第４の実施形態の板材支持テー
ブル４０においては、板材Ｗに作用する下方向の３種類
の力、「Ｆ_Ｂ↓」、「Ｆ_Ｅ↓」および「Ｆ_Ｗ↓」の内、
前述のエジェクタ（ejector） 効果による吸引力「Ｆ_Ｅ
↓」はなくなり、「Ｆ_Ｂ↓」＋「Ｆ_Ｗ↓」に対して空気
圧によって板材Ｗを上方へ浮上させる力「Ｊ↑」とがバ
ランスする位置に安定することになる。

【００３９】図６は、第５の実施の形態であり、前記旋
回空気室３１の上部も旋回空気室３１で一体的に構成
し、第４の実施形態と同様に旋回空気室３１の上面とテ
ーブル面板５の上面を同一水準に設けた構成となってい
る。なお、空気流入口２７および空気噴出口２９の口径
の設定は第４の実施形態と同一である。したがって、第
５の実施の形態における板材支持テーブル５０も第４の
実施形態の板材支持テーブル４０と同一の作用効果が得
られる。

【００４０】図７および図８は、第４の実施の形態をよ
り詳細に示した板材支持テーブルの実施例である。

【００４１】板材支持テーブル６０は、非接触で板材Ｗ
を支持するためのテーブル面板６１を備えており、この
テーブル面板６１には複数の吸着支持手段６３が適宜な
配列で、例えば、格子状または千鳥格子状に取り付けて
ある。なお、図７および図８には複数の吸着支持手段６
３の中の１個を代表して示してある。

【００４２】前記吸着支持手段６３は、空気室本体６５
と旋回ノズル６７およびシール６９(a,b)などで構成し
てある。空気室本体６５には上方に開口した円形有底の
旋回ノズル装着穴６８が設けてあり、この旋回ノズル装
着穴６８に前記旋回ノズル６７が装着してある。

【００４３】上述の旋回ノズル６７は中空円筒状をなし
ており、外径を旋回ノズル装着穴の内径より小径に設け
ると共に、上端部には前記旋回ノズル装着穴に嵌合する
フランジ部６７fが設けてある。

【００４４】また、旋回ノズル６７の上端面は前記空気
室本体６５の上端面と同一水準に設けてあって、空気室
本体６５の上端面に前記テーブル面板６１を密着させて
当接させると共に、空気室本体６５とテーブル６１とを
ボルト７１などの締結手段で固着してある。

【００４５】前記旋回ノズルの中空円筒部外径と空気室
本体６５の旋回ノズル装着穴との間には円筒形の環状空
間７３が形成されている。また、前記旋回ノズル６７の
中空円筒内部は旋回空気室７５となる空間である。前記
環状空間７３と旋回空気室７５との間を連通する４個の
空気流入口７７(a,b,c,d)が旋回ノズルに設けてある。

【００４６】前記４個の空気流入口７７(a,b,c,d)は、
前記旋回ノズル６７の中空円筒下端にあって、中空円筒
形の旋回空気室７５の内径に接する接線方向に中心に対
して方位角９０度間隔で設けてある。

【００４７】また、旋回ノズル６７の軸心上方の前記テ
ーブル面板６１には空気噴出口７９が設けてある。な
お、前記空気噴出口７９の断面積は前記空気流入口７７
の断面積より大きく設定してある。

【００４８】前記空気室本体６５には、空圧源（図示省
略）に接続されたコネクタ８１から前記環状空間７３へ
連通する空気供給穴８３が設けてある。

【００４９】なお、空気室本体６５とテーブル６１との
間には、前記旋回空気室７５内の空気が外部へ流出する
のを遮断するためのシール部材６９bが設けてある。ま
た、前記環状空間７３のフランジ部６７f下には、環状
空間７３内の空気が外部へ流出するのを遮断するための
シール部材６９aが設けてある。

【００５０】上記構成において、コネクタ８１、空気供
給穴８３を介して環状空間７３へ空圧源からの空気を供
給すれば、環状空間７３内に入った空気は、４個の空気
流入口７７から旋回空気室７５内に流入し、旋回空気室
７５内で旋回運動Vmを行うことになる。そして、空気噴
出口７９から流出する空気は真っ直ぐ上には行かずに板
材Ｗとテーブル上面の間をほぼ水平方向へ流出する。

【００５１】その結果、本実施例においても、前記第４
の実施形態の板材支持テーブル４０と同様に、「Ｆ
_Ｂ↓」＋「Ｆ_Ｗ↓」に対して空気圧によって板材Ｗを上
方へ浮上させる力「Ｊ↑」とがバランスする位置に安定
することになる。

【００５２】なお、上述の第１の実施形態〜第５の実施
形態および実施例において、前記テーブル面板（５、６
１）に、前記吸着支持手段(3,4,33)の板材支持高さｈよ
り低い支持高さで板材Ｗを支持するフリーベアまたはロ
ーラーまたはブラシを適宜な間隔をおいて配置し、前記
吸着支持手段(3,4,33)による非接触支持と、フリーベア
またはローラーまたはブラシなどの支持体による接触支
持とを選択して使用するようにすることもできる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、テーブル面板
と板材との間を流れる空気圧により板材Ｗを上方へ浮上
させる力「Ｊ↑」と、板材Ｗの上面と下面の流速の差に
よって生ずる、板材Ｗをテーブル面板方向へ吸引する力
「Ｆ_Ｂ↓」と、吸着支持手段の凹部から排出される空気
により生ずる吸引力「Ｆ_Ｅ↓」（ejector 効果）とのバ
ランスにより、板材は板材に小穴が存在しても一定の板
材支持高さｈに非接触状態で安定保持することができ
る。

【００５４】また、上述の力のバランスは、板材と吸着
支持手段との間の距離ｈが変化すると急激に崩れるもの
である。逆に言うと、板材は吸着支持手段の間で安定距
離ｈに留まろうとする作用が大きく、これが板材の自由
端の振動の抑制作用と浮上位置ｈの安定化作用として働
き浮上位置が安定する。

【００５５】請求項２または請求項３の発明によれば、
旋回空気室による旋回流と空気噴出口の口径を空気流入
口の口径に対して大きく設定したことによって、空気噴
出口から流出する空気は上方向には行かずに前記凹部１
４の曲面に沿って中心から放射方向へ流れるようになる
ため、請求項１の発明と同様な効果を得ることができ
る。

【００５６】請求項４または請求項５の発明によれば、
エジェクタ（ejector） 効果による吸引力「Ｆ_Ｅ↓」は
ないが、「Ｆ_Ｂ↓」＋「Ｆ_Ｗ↓」に対して空気圧によっ
て板材を上方へ浮上させる力「Ｊ↑」とがバランスする
位置に安定保持することができる。

【００５７】請求項６の発明によれば、状況に応じて吸
着支持手段による板材の非接触支持と、フリーベアまた
はローラーまたはブラシによる接触支持とを併用または
選択して使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる板材加工機械の板材支持テーブ
ルの第１の実施の形態を示した図。

【図２】本発明に係わる板材加工機械の板材支持テーブ
ルの第２の実施の形態を示した図。

【図３】図２におけるI-I断面図。

【図４】本発明に係わる板材加工機械の板材支持テーブ
ルの第３の実施の形態を示した図。

【図５】本発明に係わる板材加工機械の板材支持テーブ
ルの第４の実施の形態を示した図。

【図６】本発明に係わる板材加工機械の板材支持テーブ
ルの第５の実施の形態を示した図。

【図７】第４の実施の形態をより詳細に示した板材支持
テーブルの実施例である（平面図）。

【図８】図７におけるII-II断面図。

【図９】非接触で板材を浮上支持する従来の板材加工機
の支持テーブルの例。

【符号の説明】

３ 吸着支持手段 ５ テーブル面板 ７ ノズル本体 ９ 空気噴出部 １０、２０、３０、４０、６０ 板材支持テーブル １１ 板材保持面 １３、１４、１６ 凹部 １５ ノズル １７ 頭部 １９ 管路 ２１ 環状の間隙 ２３ 小穴 ２５、３１ 旋回空気室 ２７ 空気流入口 ２９ 空気噴出口 ３３、６３ 吸着支持手段 ６５ 空気室本体 ６７ 旋回ノズル ６８ 旋回ノズル装着穴 ６９(a,b) シール ７１ ボルト ７３ 円筒形の環状空間 ７５ 旋回空気室 ７７(a,b,c,d) 空気流入口 ７９ 空気噴出口 ８１ コネクタ ８３ 空気供給穴 Ｗ 板材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材加工機械の板材支持テーブルにおい
   て、平坦な板材保持面と、該板材保持面の内側に前記板
   材に対向する凹部と、該凹部中央に空気噴出ノズルとを
   有する吸着支持手段を前記板材支持テーブル上面と同一
   水準になるように設けたことを特徴とする板材加工機械
   の板材支持テーブル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の板材加工機械の板材支
   持テーブルにおいて、前記吸着支持手段の凹部下方に旋
   回空気室を設け、該旋回空気室上部に前記凹部に連通す
   る空気噴出口を設けると共に、旋回空気室側部に空気流
   入口を設け、前記旋回空気室に流入する空気に旋回運動
   を付与することを特徴とする板材加工機械の板材支持テ
   ーブル。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の板材加工機械の板材支
   持テーブルにおいて、前記空気噴出口の口径を空気流入
   口の口径に対して大きく設けたことを特徴とする板材加
   工機械の板材支持テーブル。
4. 【請求項４】 板材加工機械の板材支持テーブルにおい
   て、前記板材支持テーブルと同一水準の平坦な板材保持
   面と、該板材保持面の下方に設けた旋回空気室とを有す
   る吸着支持手段を前記板材支持テーブルに設け、前記板
   材保持面に前記板材に対向する空気噴出口を設けると共
   に、前記旋回空気室側部に空気流入口を設け、前記旋回
   空気室に流入する空気に旋回運動を付与することを特徴
   とする板材加工機械の板材支持テーブル。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の板材加工機械の板材支
   持テーブルにおいて、前記空気噴出口の口径を空気流入
   口の口径に対して大きく設けたことを特徴とする板材加
   工機械の板材支持テーブル。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４または５に記載の
   板材加工機械の板材支持テーブルにおいて、前記吸着支
   持手段の板材支持高さより低い板材支持高さで板材を支
   持するフリーベア、ローラーまたはブラシを適宜な間隔
   をおいて配置し、前記吸着支持手段による非接触支持
   と、フリーベア、ローラーまたはブラシによる接触支持
   とを併用または選択可能に設けたことを特徴とする板材
   加工機械の板材支持テーブル。