JP2010221251A

JP2010221251A - レーザ加工機

Info

Publication number: JP2010221251A
Application number: JP2009070710A
Authority: JP
Inventors: Fumiya Nakajima; 文哉中嶋
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: JP5305350B2

Abstract

【課題】テーブル上のワークの搬送に専用の搬送装置を要さないレーザ加工機を提供する。
【解決手段】ローディングステーション、アイドルステーションおよびワーク位置決めステーションが前後等間隔に設けられ、テーブルには、第一受け渡し装置、第二受け渡し装置およびワーク治具が前後等間隔に設けられ、テーブルの移動により、第一受け渡し装置をローディングステーションに、第二受け渡し装置をアイドルステーションに、ワーク治具をワーク位置決めステーションに対応させて、各受け渡し装置が各ステーションからワークを受け取り、ワーク位置決め装置がワークをワーク治具に受け渡した後、テーブルの移動により、第一受け渡し装置をアイドルステーションに、第二受け渡し装置をワーク位置決めステーションに、ワーク治具を加工位置に対応させて、各受け渡し装置が各ステーションにワークを受け渡した後、ワーク治具に固定されたワークを加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、テーブル上でワークを搬送するレーザ加工機に関する。

従来、前後に移動可能なテーブルと、左右および上下に移動可能な加工ヘッドとを備えるレーザ加工機であって、テーブルの上面に設けられたワーク治具と、テーブルとは独立して設けられたワーク位置決めステーションを備え、ワーク位置決めステーションのワーク位置決め装置がワークの姿勢を調整した後、ワークをワーク治具に載置し、加工ヘッドがワークを加工するものが知られている。そしてこの加工機がラインに組み込まれる場合、ラインの前工程より搬入されるワークを受けるローディングステーションと、加工前のワークを待機させるアイドルステーションを設けることで、ワークを前工程から後工程へスムーズに流すことができる。ところが、従来の加工機では、ローディングステーションからアイドルステーションへワークを移動させる第一の搬送装置と、アイドルステーションからワーク位置決めステーションへワークを移動させる第二の搬送装置とが、加工機の設置面または加工機固定部に付設されてあり、それぞれの搬送装置が個別の動力源を有し、独立して動作していた。

このような従来機は、加工機に二つの搬送装置が付加されており構成が繁雑で、また、テーブルと、第一の搬送装置と、第二の搬送装置のそれぞれに動力源が必要なため、設備費が高く、メンテナンスにも手間がかかるという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、ワークのローディングステーションからアイドルステーションへの移動およびアイドルステーションからワーク位置決めステーションへの移動に専用の搬送装置を要さない簡易な構成のレーザ加工機を提供することを目的とする。

本発明のうち請求項１の発明は、前後に移動可能なテーブルと、左右および上下に移動可能な加工ヘッドとを備えるレーザ加工機において、前記加工ヘッドによる加工位置より後方において、前工程より搬入されるワークを受けるローディングステーション、加工前のワークを待機させるアイドルステーションおよびワークの姿勢を調整するためのワーク位置決めステーションが、後側から前側にかけて等間隔に設けられ、各ステーションは、加工機固定部に設けられ前記テーブルより上方でワークを支持する第一ワーク受け、第二ワーク受けおよびワーク位置決め装置を有しており、前記テーブルには、ワークを各ステーション間で受け渡しする第一受け渡し装置および第二受け渡し装置ならびに前記加工ヘッドによる加工位置に対応してワークを固定支持するワーク治具が、後側から前側にかけて前記等間隔に設けられ、前記テーブルの移動により、前記第一受け渡し装置を前記ローディングステーションに、前記第二受け渡し装置を前記アイドルステーションに、前記ワーク治具を前記ワーク位置決めステーションに対応させたとき、前記第一受け渡し装置が前記第一ワーク受けに載置されたワークを受け取ると同時に前記第二受け渡し装置が前記第二ワーク受けに載置されたワークを受け取り、前記ワーク位置決め装置がワークを前記ワーク治具に受け渡した後、前記テーブルの移動により、前記第一受け渡し装置を前記アイドルステーションに、前記第二受け渡し装置を前記ワーク位置決めステーションに、前記ワーク治具を加工位置に対応させたとき、前記第一受け渡し装置がワークを前記第二ワーク受けに受け渡すと同時に前記第二受け渡し装置がワークを前記ワーク位置決め装置に受け渡した後、前記加工ヘッドがテーブルの移動を伴って前記ワーク治具に固定されたワークを加工することを特徴とする。

本発明のうち請求項２の発明は、前記第一ワーク受けおよび前記第二ワーク受けが、それぞれ前記テーブルの左右両側に位置する一対の受け部を有し、前記ワーク位置決め装置が、前記テーブルの左右両側に位置する、ワークの前後左右方向の姿勢を調整する一対の調整部を有し、該調整部が上下動可能であり、前記第一受け渡し装置および前記第二受け渡し装置が、前記受け部より内側でワークを受けて上下動可能な把持部を有しており、前記第一受け渡し装置の把持部が上昇して前記第一ワーク受けの受け部に載置されたワークを持ち上げると同時に、前記第二受け渡し装置の把持部が上昇して前記第二ワーク受けの受け部に載置されたワークを持ち上げ、前記ワーク位置決め装置の調整部が下降してワークを前記ワーク治具に受け渡した後、前記テーブルが前側に移動し、前記ワーク位置決め装置の調整部が上昇し、前記第一受け渡し装置の把持部が下降してワークを前記第二ワーク受けの受け部に受け渡すと同時に前記第二受け渡し装置の把持部が下降してワークを前記ワーク位置決め装置の調整部に受け渡すことを特徴とする。

本発明のうち請求項３の発明は、前記加工ヘッドによる加工位置より前方において、加工後のワークを搬出するためのアンローディングステーションが設けられ、該アンローディングステーションが前記ワーク治具の前側に設けられたワーク搬出装置を有し、該ワーク搬出装置が前記ワーク治具に載置された加工後のワークを後工程へ搬出することを特徴とする。

本発明のうち請求項１の発明によれば、テーブルの前後移動により、ワークをローディングステーションからアイドルステーションおよびアイドルステーションからワーク位置決めステーションへと移動させるので、他の搬送装置を要さず、簡易な構成とすることができる。またそれに伴い、設備費が安く、メンテナンスも容易である。

本発明のうち請求項２の発明によれば、特に長尺のワークについて、第一ワーク受け、第二ワーク受けおよびワーク位置決め装置においてその両端を支持し、第一受け渡し装置および第二受け渡し装置によって、両端を支持されたワークの中央部分を持ち上げることができ、ワークの受け渡し動作が上下動によってスムーズに行えるので、好適である。

本発明のうち請求項３の発明によれば、アンローディングステーションを設けたので、本加工機をラインの途中に組み込み、前工程から搬入されたワークを加工し、後工程へ搬出することができる。

本発明のレーザ加工機の側面図。レーザ加工機の平面図。ワーク位置決め装置の説明図。図１のＡ−Ａ線断面図。ワーク治具の説明図。ワーク搬送の第一工程を示す説明図。ワーク搬送の第二工程を示す説明図。ワーク搬送の第三工程を示す説明図。ワーク搬送の第四工程を示す説明図。ワーク搬送の第五工程を示す説明図。ワーク搬送の第六工程を示す説明図。

本発明のレーザ加工機の具体的な構成について、各図面に基づいて説明する。なお、前後方向とはワークが流れる方向であり（後から前へ流れる）、図１上の左右方向が前後方向に相当する。また、ワークは長尺のものを想定し、その長手方向が加工機の左右方向に一致する向きで搬入される。図１および図２に示すように、設置面Ｆにベッド１１が固定されており、ベッド１１の上面にテーブル１が前後方向に移動可能に取り付けられている。ベッド１１とテーブル１の間には、テーブル１を前後に移動するための送り移動機構が設けられている（図示省略）。ベッド１１の左右両側には、それぞれコラム１２が立設されており、両コラム１２の上端にはビーム１３が横架されている。ビーム１３の前側にはヘッド本体２１が左右および上下方向に移動可能に取り付けられており、ヘッド本体２１の下部に加工ヘッド２が設けられている。ヘッド本体２１には、レーザ発振器（図示省略）が接続されており、レーザ発振器で生じたレーザ光が加工ヘッド２の先端まで導かれている。加工ヘッド２は、水平方向より下向きであれば自在な向きにレーザを照射できる。

加工ヘッド２による加工位置より後方には、前工程より搬入されるワークＷを受けるローディングステーションＳ１、加工前のワークＷを待機させるアイドルステーションＳ２およびワークＷの姿勢を調整するためのワーク位置決めステーションＳ３が、後側から前側にかけて設けられている。ローディングステーションＳ１は第一ワーク受け３を、アイドルステーションＳ２は第二ワーク受け４を、ワーク位置決めステーションＳ３はワーク位置決め装置５を有しており、以下に詳述する。

ベッド１１の左右両側でコラム１２より後側には、それぞれ柱部材１４が立設されており、両柱部材１４の上端には、前後方向に延びる固定梁部材１５が設けられている。両固定梁部材１５の後側端には、略コ字形で上方に開口した受け部３１が設けられており、両受け部３１が、前工程より搬入されるワークＷを受ける第一ワーク受け３を構成している。一方、両固定梁部材１５の前記受け部３１より前側にも、略コ字形で上方に開口した受け部４１が設けられており、両受け部４１が、加工前のワークＷを待機させる第二ワーク受け４を構成している。

両コラム１２の対向する面には、それぞれワーク位置決め装置５が設けられている。ワーク位置決め装置５は、図３（（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図である）に示すように、ワークＷを載置し、かつワークＷの姿勢を調整する調整部５１と、調整部５１を上下方向に移動させる駆動機構５２とを備える。そして調整部５１は、ワークＷを前後から挟むクランプ５３と、左右（図３（ａ）中では紙面垂直方向）に移動可能でワークＷの端部に当接する当接板５４とを有しており、左右の両調整部５１のクランプ５３がワークＷを挟むことで前後方向の位置を調整し、当接板５４がワークＷの両端にそれぞれ当接することで左右方向の位置を調整する。

なお、第一ワーク受け３、第二ワーク受け４およびワーク位置決め装置５は、前後方向に等間隔に配設されている。ただし、各部同士の間隔は、ワークＷを載置した際のワークＷの前後方向中心を基準としている。

テーブル１の上面には、後側から順に第一受け渡し装置６および第二受け渡し装置７が設けられている。第一受け渡し装置６と第二受け渡し装置７は同様の構成であり、図２および図４に示すように、テーブル１の左右方向中央に設けられた上下動するシリンダ６１，７１と、シリンダ６１，７１の左右両側に設けられた伸縮する支持柱６２，７２と、シリンダ６１，７１および支持柱６２，７２の上端に設けられた左右に延びる可動梁部材６３，７３と、可動梁部材６３，７３の左右両端に設けられた略コ字形で上方に開口する把持部６４，７４からなる。シリンダ６１，７１の動作によって、可動梁部材６３，７３および把持部６４，７４が上下動し、両端を第一ワーク受け３または第二ワーク受け４に支持されたワークＷの中央部分を把持して持ち上げる。

そしてテーブル１の上面の第二受け渡し装置７より前側には、加工時にワークＷを固定するためのワーク治具８が設けられている。ワーク治具８は、図５に示すように、ワークＷを載置する受け部８１と、受け部８１の上面から上向きに突出するロケートピン８２と、ワークＷを上側から押さえる押さえ部８３とを備えており、ロケートピン８２がワークＷに形成された孔に挿入され、押さえ部８３がワークＷを押さえることで、ワークＷがワーク治具８に固定される。さらに、ワーク治具８には、回動装置８４およびリフタ８５が設けられている。回動装置８４は、受け部８１および押さえ部８３ごとワークＷを左右方向軸周りに回転割出しし、姿勢変換させることができる。一方、リフタ８５はシリンダ８６に駆動されてワークＷを持ち上げ、ワークＷの孔からロケートピン８２を抜いてワークＷをワーク治具８から取り外せる状態にする。

なお、第一受け渡し装置６、第二受け渡し装置７およびワーク治具８は、前後方向に等間隔に配置されており、各部同士の間隔は、第一ワーク受け３、第二ワーク受け４およびワーク位置決め装置５の各部同士の間隔に等しい。

ベッド１１の前側には、後工程へのワーク受け渡し位置に対応してアンローディングステーションＳ４が設けられ、アンローディングステーションＳ４はワーク搬出装置９を有している。ワーク搬出装置９は、後工程へのワーク受け渡し位置に位置して左右に、受け部３１，４１と同様の受け部９１を有し、両受け部９１の内側において、前後および上下に移動可能な左右一対の搬送爪９２を備える。一対の搬送爪９２が加工位置へ移動し、加工後のワークＷを持ち上げてワーク治具８から取り外し、前方へ移動してアンローディングステーションＳ４の受け部９１上に降ろす。

次に、このように構成されたレーザ加工機の動作手順について、図６（ａ）〜（ｆ）に基づき説明する。図６（ａ）に示す第一工程（初期状態）において、第一ワーク受け３の受け部３１には第一ワークＷ１が、第二ワーク受け４の受け部４１には第二ワークＷ２が、ワーク位置決め装置５の調整部５１には第三ワークＷ３がそれぞれ載置されており、第三ワークＷ３は既に姿勢が調整されている。テーブル１は最後部に後退しており、第一ワーク受け３の真下に第一受け渡し装置６が、第二ワーク受け４の真下に第二受け渡し装置７が、ワーク位置決め装置５の真下にワーク治具８が位置している。

次に、図６（ｂ）に示す第二工程において、第一受け渡し装置６の把持部６４が上昇して第一ワーク受け３の第一ワークＷ１を持ち上げると同時に、第二受け渡し装置７の把持部７４が上昇して第二ワーク受け４の第二ワークＷ２を持ち上げ、さらにワーク位置決め装置５の調整部５１が下降する。そして調整部５１のクランプ５３が開き、当接板５４が後退して第三ワークＷ３の端部から離間して、第三ワークＷ３を開放し、ワーク治具８の受け部８１に載置する。この際、受け部８１に設けられたロケートピン８２が第三ワークＷ３に形成された孔に挿入され、さらにワーク治具８の押さえ部８３が第三ワークＷ３を押さえて固定する。

次に、図６（ｃ）に示す第三工程において、テーブル１が、第二ワーク受け４と第一受け渡し装置６の前後方向位置およびワーク位置決め装置５と第二受け渡し装置７の前後方向位置が一致する地点まで前進する。そして、ワーク位置決め装置５の調整部５１が上昇して初期状態の位置に戻る。

次に、図６（ｄ）に示す第四工程において、第一受け渡し装置６の把持部６４が下降して第一ワークＷ１を第二ワーク受け４の受け部４１に受け渡すと同時に、第二受け渡し装置７の把持部７４が下降して第二ワークＷ２をワーク位置決め装置５の調整部５１に受け渡す。その後、あらかじめ設定されたとおりにテーブル１、加工ヘッド２およびワーク治具８が動き、適宜レーザが照射されて、第三ワークＷ３を加工する。また、第三ワークＷ３の加工と並行して、調整部５１のクランプ５３が閉じて第二ワークＷ２を前後から挟んで前後方向の位置を調整し、当接板５４が第二ワークＷ２の両端に当接して左右方向の位置を調整する。第三ワークＷ３の加工中にはテーブル１が移動するが、ワーク位置決め装置５はテーブル１とは独立して設けられているので、加工と位置決めは同時に行うことができる。

次に、図６（ｅ）に示す第五工程において、第三ワークＷ３の加工終了後、押さえ部８３が第三ワークＷ３を開放し、リフタ８５が第三ワークＷ３を持ち上げて、第三ワークＷ３の孔からロケートピン８２を抜くと同時にテーブル１が最前部へ前進する。そしてワーク搬出装置９の搬送爪９２が前側下方からワーク治具８に向かって移動し、ワーク治具８の真下に到達したら、上昇して第三ワークＷ３を持ち上げ、ワーク治具８から取り外す。

次に、図６（ｆ）に示す第六工程において、ワーク搬出装置９の搬送爪９２が第三ワークＷ３を把持したまま前方へ移動し、下降することによって第三ワークＷ３を受け部９１に載置して後工程への受け渡し位置に搬出する。そして、それと並行してテーブル１が最後部へ後退し、前工程から新たなワークが搬入され、第一ワーク受け３の受け部３１に載置されることで、図６（ａ）の第一工程に戻る。

本発明は、上記の実施形態に限定されない。第一ワーク受け、第二ワーク受けおよびワーク位置決め装置は、テーブルと独立して設置されていればよく、例えば設置面に直接固定されていてもよい。また、各受け部や各把持部の形状はワークの形状に合わせて自由に設定できるし、ワーク治具の構成もワークの形状や加工内容に合わせて自由に設定できる。さらに、ワーク搬出装置は、レーザ加工機のベッドと一体に設けられていてもよい。

１テーブル
２加工ヘッド
３第一ワーク受け
４第二ワーク受け
５ワーク位置決め装置
６第一受け渡し装置
７第二受け渡し装置
８ワーク治具
９ワーク搬出装置
３１受け部（第一ワーク受け）
４１受け部（第二ワーク受け）
５１調整部
６４把持部（第一受け渡し装置）
７４把持部（第二受け渡し装置）
Ｓ１ローディングステーション
Ｓ２アイドルステーション
Ｓ３ワーク位置決めステーション
Ｓ４アンローディングステーション
Ｗワーク

Claims

前後に移動可能なテーブルと、左右および上下に移動可能な加工ヘッドとを備えるレーザ加工機において、
前記加工ヘッドによる加工位置より後方において、前工程より搬入されるワークを受けるローディングステーション、加工前のワークを待機させるアイドルステーションおよびワークの姿勢を調整するためのワーク位置決めステーションが、後側から前側にかけて等間隔に設けられ、各ステーションは、加工機固定部に設けられ前記テーブルより上方でワークを支持する第一ワーク受け、第二ワーク受けおよびワーク位置決め装置を有しており、
前記テーブルには、ワークを各ステーション間で受け渡しする第一受け渡し装置および第二受け渡し装置ならびに前記加工ヘッドによる加工位置に対応してワークを固定支持するワーク治具が、後側から前側にかけて前記等間隔に設けられ、
前記テーブルの移動により、前記第一受け渡し装置を前記ローディングステーションに、前記第二受け渡し装置を前記アイドルステーションに、前記ワーク治具を前記ワーク位置決めステーションに対応させたとき、
前記第一受け渡し装置が前記第一ワーク受けに載置されたワークを受け取ると同時に前記第二受け渡し装置が前記第二ワーク受けに載置されたワークを受け取り、前記ワーク位置決め装置がワークを前記ワーク治具に受け渡した後、
前記テーブルの移動により、前記第一受け渡し装置を前記アイドルステーションに、前記第二受け渡し装置を前記ワーク位置決めステーションに、前記ワーク治具を加工位置に対応させたとき、
前記第一受け渡し装置がワークを前記第二ワーク受けに受け渡すと同時に前記第二受け渡し装置がワークを前記ワーク位置決め装置に受け渡した後、前記加工ヘッドがテーブルの移動を伴って前記ワーク治具に固定されたワークを加工することを特徴とするレーザ加工機。
前記第一ワーク受けおよび前記第二ワーク受けが、それぞれ前記テーブルの左右両側に位置する一対の受け部を有し、前記ワーク位置決め装置が、前記テーブルの左右両側に位置する、ワークの前後左右方向の姿勢を調整する一対の調整部を有し、該調整部が上下動可能であり、前記第一受け渡し装置および前記第二受け渡し装置が、前記受け部より内側でワークを受けて上下動可能な把持部を有しており、
前記第一受け渡し装置の把持部が上昇して前記第一ワーク受けの受け部に載置されたワークを持ち上げると同時に、前記第二受け渡し装置の把持部が上昇して前記第二ワーク受けの受け部に載置されたワークを持ち上げ、前記ワーク位置決め装置の調整部が下降してワークを前記ワーク治具に受け渡した後、前記テーブルが前側に移動し、前記ワーク位置決め装置の調整部が上昇し、前記第一受け渡し装置の把持部が下降してワークを前記第二ワーク受けの受け部に受け渡すと同時に前記第二受け渡し装置の把持部が下降してワークを前記ワーク位置決め装置の調整部に受け渡すことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機。
前記加工ヘッドによる加工位置より前方において、加工後のワークを搬出するためのアンローディングステーションが設けられ、該アンローディングステーションが前記ワーク治具の前側に設けられたワーク搬出装置を有し、該ワーク搬出装置が前記ワーク治具に載置された加工後のワークを後工程へ搬出することを特徴とする請求項１または２記載のレーザ加工機。