JP2008030108A - レーザ加工機におけるワークの支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で、ワークの着脱が容易に行え、しかも多種類のワークに容易に対応できるレーザ加工機におけるワークの支持装置の提供。
【解決手段】 ワークＷの一端部側を支持する第１支持機構１と、ワークの他端部側を支持する第２支持機構２とを備え、第１支持機構は、４つの把持爪４を有するチャック３と、チャックを回転させる回転手段１７とを備え、第２支持機構は、ワークの長手方向と平行な軸に軸支した一対の支持ローラ６を備え丸パイプや角パイプ等の各種形状の支持が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ加工機で多種類のワークを加工するためのワークの支持装置に関する。

特許文献１には、レーザ加工機のテーブル上に第１支持機構３０と第２支持機構３１とを備え、ワークＷの一端部側と他端部側を第１支持機構３０と第２支持機構３１によりそれぞれ支持し、第１支持機構３０に設けた回転機構３２によりワークＷをその中心軸線周りに回転させながらワークＷにレーザ光を照射し、ワークＷに切断等の加工を行うものが記載されている。

前記第１支持機構３０には、３個の把持爪３５を開閉可能に有する３つ爪のチャック３４を備えており、ワークＷが丸パイプの場合には、ワークＷの外周をチャック３４の把持爪３５で直接把持し、角パイプやアングル等の丸パイプ以外のワークＷは、特許文献１の図９に示すように、円板状の取付板６５をワークＷの端面に取付け、取付板６５の中央部にワークＷと反対側に突設した円形断面の支軸部６５ａをチャック３４の把持爪３５で把持するようにしている。取付板６５には、特許文献１の図１０、図１２、図１４に示すように、ワークＷの内側に嵌合する内側把持板６８と、ワークＷの外面に押付ける複数の外側把持ボルト７２とが取付けてあり、ワークＷの種類が変わると、内側把持板６８の付け替え、外側把持ボルト７２の調整をその都度行わなければならない。

第２支持機構３１は、ワークＷが丸パイプの場合の支持部と、丸パイプ以外のワークＷの支持部とを別々に備えている。ワークＷが丸パイプの場合の支持部は、特許文献１の図５〜図８に示すように、一対の把持ボール４１でワークＷの外周面を受けて支持しており、ワークＷの外径に応じて把持ボール４１の位置を調節するようにしている。また第２支持機構３１には、丸パイプ以外のワークＷを支持するために、特許文献１の図４と図１１に示すように、円板状の回転部材７６を備えている。回転部材７６は、ワークを挿通する透孔７６ａを有すると共に、分割部７６ｂで２つの部分に分割可能に形成してあり、分割状態で透孔７６ａ内にワークＷをセットした後、一対のネジ７７により組み付けられるようになっている。さらに回転部材７６には、特許文献１の図１１、図１３、図１５に示すように、ワークＷの断面形状に応じた一対の支持板７８が取付けられ、各支持板７８の内端に設けた複数の支持ローラ８０でワークＷを外側から挟み込むようにして、ワークＷを支持している。
特開２００４−２９８９５６号公報

以上に述べたように特許文献１記載のワークの支持装置は、第１支持機構３０においては、丸パイプ以外のワークＷを支持するために取付板６５が必要となり、さらにワークＷの断面形状に応じて、取付板６５の内側把持板６８の付け替え、外側把持ボルト７２の調整を行う必要があり、丸パイプ以外のワークＷの着脱が煩雑である。また第２支持機構３１は、ワークＷが丸パイプの場合の支持部と、丸パイプ以外のワークＷの支持部とを別々に備えているために構造が複雑になっており、しかも丸パイプ以外のワークＷを着脱するために回転部材７６の分割・組立てを行わねばならないばかりか、ワークＷの種類が変わる度に支持板７８の付け替えを行わなければならず、ワークＷの着脱、段取り換えが速やかに行えない。
本発明は以上に述べた実情に鑑み、構造が簡単で、ワークの着脱が容易に行え、しかも多種類のワークに容易に対応できるレーザ加工機におけるワークの支持装置の提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明によるレーザ加工機におけるワークの支持装置は、ワークの一端部側を支持する第１支持機構と、ワークの他端部側を支持する第２支持機構とを備え、第１支持機構は、４つの把持爪を有するチャックと、チャックを回転させる回転手段とを備え、チャックは、ワークが丸パイプ又は正方形断面の角パイプの場合には、４つの把持爪でワークを直接把持し、ワークが丸パイプ及び正方形断面の角パイプ以外の場合には、４つの把持爪のうちのいつくかの把持爪とワークとの間にブロックを挟んでワークを把持するものであり、第２支持機構は、ワークの長手方向と平行な軸に軸支した一対の支持ローラを備え、ワークが丸パイプの場合には、ワークの他端部を一対の支持ローラ上に載置して回転自在に支持し、ワークが丸パイプ以外の場合には、ワークの他端部に円形の鍔状板を取付け、鍔状板を一対の支持ローラ上に載置して回転自在に支持することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記鍔状板は、ワークの挿通孔が形成してあると共に、ワークの互いに交差する二側面にそれぞれ当接する２つの位置決め部材と、ワークを位置決め部材に向けて押付ける押しボルトを備えていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によるレーザ加工機におけるワークの支持装置は、第１支持機構のチャックを４つの把持爪を有するものとし、把持爪とワークの間に必要に応じてブロックを挟むだけの簡単な構造で、丸パイプ、角パイプ、チャンネル、アングルといった様々な断面形状のワークの一端部をチャックの把持爪で簡単に且つ確実に把持できる。第２支持機構は、ワークの長手方向と平行な軸に軸支した一対の支持ローラを備え、ワークが丸パイプの場合には、ワークの他端部を一対の支持ローラ上に載置して回転自在に支持し、ワークが丸パイプ以外の場合には、ワークの他端部に円形の鍔状板を取付け、鍔状板を一対の支持ローラ上に載置して回転自在に支持するようにしたので、構造が簡単になり、且つワークの他端部の支持が容易に行える。

請求項２記載の発明は、鍔状板にワークの挿通孔が形成してあると共に、ワークの互いに交差する二側面にそれぞれ当接する２つの位置決め部材と、ワークを位置決め部材に向けて押付ける押しボルトを備えているので、ワークの他端部への鍔状板の取付けが容易に且つ正確に行える。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はレーザ加工機の正面図であり、このレーザ加工機は、ベース１２の上面にテーブル１３がＸ方向（図１の左右方向）に移動可能に支持してあり、テーブル１３上には、丸パイプや角パイプ、チャンネル、アングル等の各種断面形状のワークＷを、Ｘ方向に延長した状態で回転自在に支持するワーク支持装置１４が設けてある。ワーク支持装置１４は、ワークＷの一端部側を支持する第１支持機構１と、ワークＷの他端部側を支持する第２支持機構２とで構成される。

ベース１２の右側には、テーブル１３を前後方向に跨ぐ形でコラム１５が設置してあり、コラム１５の下面に加工ヘッド１６がＹ方向（図１の前後方向）及びＺ方向（図１の上下方向）に移動可能に配設してある。本レーザ加工機は、ワーク支持装置１４によりワークＷがテーブル１３上に支持された状態で、テーブル１３がＸ方向に移動されるとともに、加工ヘッド１６がＹ方向及びＺ方向に移動され、さらに必要に応じてワークＷに回転が付与され、この状態で加工ヘッド１６からワークＷの加工位置にレーザ光が照射されて、ワークＷに孔開けや切り欠き等の加工が施されるようになっている。

第１支持機構１は、テーブル１３上に回転手段として公知のインデックス装置１７が右側に向けて設置してあり、インデックス装置１７の円テーブル１８に、公知のスクロールチャック３を取付けてある。スクロールチャック３は、図２に示すように、９０度間隔の半径方向に連動して移動する４つの把持爪４を有している。各把持爪４は、チャック本体のスライド溝に嵌合保持される下爪４ｂと、下爪４ｂの上面にボルト１９で取付ける上爪４ａとに分割して形成してあり、ワークＷの断面形状に合わせて、上爪４ａを交換したり、上爪４ａの向きを内外反転して取付けたりすることができる。

ワークＷが丸パイプである場合には、図１に示すように、複数の把持面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄがスクロールチャック３の半径方向に段差状に形成された上爪４ａが取付けられ、径の小さなワークＷは、図２に示すように、各上爪４ａの先端に形成された幅の狭い把持面２０ａにより外周面を把持し、径の大きなワークＷは、図３（ａ）に示すように、上爪４ａを内外反転して取付けた上で、各上爪４ａの外側の把持面２０ｂにより外周面を把持できる。このようにワークＷをスクロールチャック３に把持すると、ワークＷの中心軸線がスクロールチャック３の中心軸線に一致し、インデックス装置１７の起動によりワークＷを中心軸線周りに回転させ、任意の角度に割出すことができ、これによりワークＷの円周方向に適宜間隔でレーザ加工を行うことができる。なおワークＷは、各把持爪４を外側に広げるようにして、内周面を各把持爪４の把持面２０ａ〜ｄで把持することもできる。

ワークＷが正方形断面の角パイプである場合は、図４に示すように、スクロールチャック３の各把持爪４の上爪４ａが、先端の把持面２０がフラットな直方体形のものに付け替えられ、４つの把持爪４のフラットな把持面２０によりワークＷの一端部外周面を把持する。

ワークＷが円形断面の丸パイプ、正方形断面の角パイプ以外の場合には、４つの把持爪４のうちのいくつかの把持爪４の把持面２０とワークＷとの間に、ワークＷの断面形状に合わせて適宜ブロック５を挟むことで、ワークＷの一端部を４つの把持爪４で把持することができる。図５は、ワークＷが長方形断面の角パイプである場合を示しており、上下の把持爪４，４の把持面２０とワークＷの上下面との間に板状のブロック５，５をそれぞれ挟んでいる。図６は、ワークＷがコ字形断面のチャンネルである場合を示しており、この場合も、上下の把持爪４，４の把持面２０とワークＷの上下面との間に板状のブロック５，５をそれぞれ挟んでいる。図７は、ワークＷがＬ形断面のアングルである場合を示しており、この場合はワークＷのコーナー部の内側に一つの四角いブロック５を挟んでいる。

第２支持機構２は、図８と図９に示すように、Ｘ方向の軸７，７に回転自在に軸支した一対の支持ローラ６，６を備えている。第２支持装置２上部には、前記軸７，７の両端部を嵌合保持するコ字形の軸保持溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがＹ方向に間隔を開けて４箇所に形成してあり、ワークＷが外径の小さい丸パイプである場合には、図９に実線で示すように、内側の２箇所の軸保持溝２１ｂ，２１ｃに軸７を嵌合保持することで支持ローラ６，６の間隔を狭くし、ワークＷが外径の大きい丸パイプである場合には、図９に二点鎖線で示すように、外側の２箇所の軸保持溝２１ａ，２１ｄに軸７を嵌合保持することで、支持ローラ６，６の間隔を広くするようにしている。そして、ワークＷの他端部を一対の支持ローラ６，６上に載置することにより、ワークＷの他端部を一対の支持ローラ６，６で回転自在に支持している。支持ローラ６，６は、ジャッキ機構２２により高さ調整可能となっており、ワークＷの外径に応じ、ジャッキ機構２２のハンドル２３を回して支持ローラ６，６の高さ調整を行い、ワークＷの中心軸線が水平になるように芯出しする。さらに第２支持機構２は、ベース板２４が一対のレール２９，２９を介してＸ方向に移動可能に支持されており、ワークＷの長さに応じてＸ方向に移動できるようになっている。

ワークＷが丸パイプ以外の場合には、図１０と図１１に示すように、ワークＷの他端部に円形の鍔状板８を取付け、鍔状板８を第２支持装置２の一対の支持ローラ６，６上に載置して回転自在に支持するようにしている。支持ローラ６，６は、外径の大きな丸パイプを支持するときと同じように、広い間隔で配置し、且つジャッキ機構２２によりワークＷの中心軸線が水平になるように高さを調節している。

鍔状板８は、外周が支持ローラ６，６に接するリング２５と、リング２５の側面にボルト２６で取付けた円板状の取付板２７とから成る。取付板２７は、図１１と図１２に示すように、ワークＷの種類ごとにそれぞれ設けられ、共通のリング２５に選択して取付けるようにしている。図１１は、ワークＷが正方形断面の角パイプの場合、図１２（ａ）はワークＷが長方形断面の角パイプの場合、図１２（ｂ）はワークＷがチャンネルの場合、図１２（ｃ）はワークＷがアングルの場合を示している。図中の符号２８は、取付板２７をリング２５に位置決めするノックピンである。

各取付板２７には、中央部にワークＷの外形よりも一回り大きな挿通孔９が形成してあると共に、ワークＷの互いに交差する二側面にそれぞれ当接する２つの位置決めブロック１０，１０と、ワークＷを位置決めブロック１０，１０に向けて押し付ける押しボルト１１とを備えている。鍔状板８の取付け方は、予めリング２５にワークＷの種類に合った取付板２７を取り付けておき、押しボルト１１を引っ込めた状態で挿通孔９にワークＷの他端部を挿通し、その後、押しボルト１１を突き出してワークＷを位置決めブロック１０，１０に向けて押付けることで簡単に取付けできる。このように鍔状板８を取付けると、鍔状板８の中央部にワークＷが正確に位置決めされ、且つ鍔状板８がワークＷの長手方向に対して垂直になる。

次に、ワークＷをワーク支持装置１４に取付ける際の手順を説明する。ワークＷが丸パイプである場合は、ワークＷの一端部をスクロールチャック３の４つの把持爪４で直接把持し、ワークＷの他端部を一対の支持ローラ６，６上に載置し、支持ローラ６，６の高さをジャッキ機構２２で調節してワークＷの中心軸線が水平になるように芯出しする。
ワークＷが角パイプ、チャンネル、アングルである場合には、ワークＷの他端部に鍔状板８を予め取付けた上で、ワークＷの一端部をスクロールチャック３の４つの把持爪４で把持する。その際、ワークＷの断面形状に応じて、把持爪４とワークＷとの間にブロック５を挟む（ワークＷが正方形断面の角パイプの場合は、ブロック５は不要）。その後、鍔状板８を第２支持機構２の一対の支持ローラ６，６上に載置し、支持ローラ６の高さをジャッキ機構２２で調節してワークＷが水平になるように芯出しする。鍔状板８は、リング２５を共通としており、外径がワークＷの種類によらず一定なので、一度芯出しを行えばワークＷの種類を変更したときでも再度の芯出しを省略できる。

以上に述べたように、本レーザ加工機のワーク支持装置１４は、第１支持機構１のスクロールチャック３に４つの把持爪４を有しており、把持爪４とワークＷとの間に必要に応じてブロック５を挟むだけで、丸パイプ、角パイプ、チャンネル、アングルといった様々な断面形状のワークＷの一端部をスクロールチャック３の把持爪４で簡単に且つ確実に把持できる。第２支持機構２は、ワークＷの長手方向と平行な軸７，７に軸支した一対の支持ローラ６，６を備え、ワークＷが丸パイプの場合には、ワークＷの他端部を一対の支持ローラ６，６上に載置して回転自在に支持し、ワークＷが丸パイプ以外の場合には、ワークＷの他端部に円形の鍔状板８を取付け、鍔状板８を一対の支持ローラ６，６上に載置して回転自在に支持するようにしたので、構造が簡単になり、且つワークＷの他端部の支持が容易に行える。

本発明は、以上に述べた実施形態に限定されない。チャックは、スクロールチャックに限らず、４つの把持爪がシリンダー等により個々に駆動されるものであってもよい。ワークとしては、丸パイプ、角パイプ、チャンネル、アングルの他にも、例えばＴ字状断面やＨ字状断面のものや、丸棒、角棒、帯鋼等を支持することもできる。

レーザ加工機の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 ワークが外径の大きい丸パイプの場合のチャック部の側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 ワークが正方形断面の角パイプの場合のチャック部の側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 ワークが長方形断面の角パイプの場合のチャック部の側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 ワークがチャンネルの場合のチャック部の側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 ワークがアングルの場合のチャック部の側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。 ワークが丸パイプの場合の第２支持機構の正面図である。 図８のＡ矢視図である。 ワークが正方形断面の角パイプの場合の第２支持機構の正面図である。 図１０のＡ矢視図である。 鍔状板の実施形態を示す側面図であって、（ａ）はワークが長方形断面の角パイプの場合、（ｂ）はワークがチャンネルの場合、（ｃ）はワークがアングルの場合を示している。

符号の説明

１ 第１支持機構
２ 第２支持機構
３ スクロールチャック（チャック）
４ 把持爪
５ ブロック
６ 支持ローラ
７ 軸
８ 鍔状板
９ ワークの挿通孔
１０ 位置決めブロック（位置決め部材）
１１ 押しボルト
１２ ベース
１３ テーブル
１４ ワーク支持装置
１５ コラム
１６ 加工ヘッド
１７ インデックス装置（回転手段）
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. ワークの一端部側を支持する第１支持機構と、ワークの他端部側を支持する第２支持機構とを備え、第１支持機構は、４つの把持爪を有するチャックと、チャックを回転させる回転手段とを備え、チャックは、ワークが丸パイプ又は正方形断面の角パイプの場合には、４つの把持爪でワークを直接把持し、ワークが丸パイプ及び正方形断面の角パイプ以外の場合には、４つの把持爪のうちのいつくかの把持爪とワークとの間にブロックを挟んでワークを把持するものであり、第２支持機構は、ワークの長手方向と平行な軸に軸支した一対の支持ローラを備え、ワークが丸パイプの場合には、ワークの他端部を一対の支持ローラ上に載置して回転自在に支持し、ワークが丸パイプ以外の場合には、ワークの他端部に円形の鍔状板を取付け、鍔状板を一対の支持ローラ上に載置して回転自在に支持することを特徴とするレーザ加工機におけるワークの支持装置。
2. 前記鍔状板は、ワークの挿通孔が形成してあると共に、ワークの互いに交差する二側面にそれぞれ当接する２つの位置決め部材と、ワークを位置決め部材に向けて押付ける押しボルトを備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機におけるワークの支持装置。

Images