JP2011011226A

JP2011011226A - 可撓式スキッドテーブル

Info

Publication number: JP2011011226A
Application number: JP2009156812A
Authority: JP
Inventors: Masato Takatsu; 正人高津
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-20

Abstract

【課題】固定式のワークを加工する際、工具の貫通部分でワークを支持するスキッドとの干渉によるスキッドの損傷、或いは工具の損傷を低減することができる可撓式スキッドテーブルを提供することを目的とする。
【解決手段】板材加工機のワークの下面を支持する可撓式スキッドテーブル３であって、複数の突起部がマトリクス状に配置された取付ベース１４と、該取付ベースの前記突起部に嵌合される密着コイルバネ１３と、該密着コイルバネによって支持される先端が円錐形状の剣先１２とで構成されることを特徴とする可撓式スキッドテーブル。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワーク固定式の板金レーザ加工機に於いて、ワーク支持装置のスキッドが機械的退避構造を具備する可撓式スキッドテーブルに関する。

従来のワーク固定式の板金レーザ加工機において、ワークの支持は剣山式やハニカム式があるが、全てソリッドなスキッド構造で機構的な退避構造を持っていない。

同様にレーザ加工機において、タップ加工やその他の機械加工、例えばパンチング加工による下向き成形などを複合的に行う場合の問題がある。ワーク上面から加工を開始した工具がワーク下面へ貫通するとき、工具の貫通部分がワークを支持するスキッドに干渉し、スキッドの損傷あるいは工具の損傷からワーク加工不良に至ることが懸念される。他の板材加工機においても、ソリッドなスキッドテーブルを用いたワーク支持構造が一般的である。

そのため、ワークを支えるスキッド構造について、退避機能を備えたスキッドテーブルが提案されている。

例えば、特許文献１に開示されている熱切断加工装置では、図５に示すように、熱切断加工装置１の熱切断加工ヘッド１０から照射されるレーザビームによるワーク支持部材１１の先端部の消耗を防ぎワークを水平に支持するスキッドテーブル３が提案されている。

また、例えば特許文献２に開示されている熱切断加工機は、熱加工ヘッドがスキッドテーブルに設けられたワーク支持部材に近づくと、支持部材が自動的に降下してレーザビームをワークの下方まで通過させて加工不良を防止するスキッドテーブルが提案されている。

更に、例えば、特許文献３に開示されている板材加工機におけるワーク支持装置では、被加工材のワークの材料の種類のいずれにも用いることが可能なスキッドテーブルが提案されている。ワーク支持部材の構成がワーク裏傷を防止する所定の弾力変形を伴うゴム製ローラ、合成樹脂の糸を束ねたブラシ、ボールベアリング等から成るスキッドテーブルである。

特開平２−９９２９１号公報特開平３−２０４１８８号公報特開平９−１０３９１２号公報

しかし、従来の板材加工機におけるスキッドテーブルには以下の課題がある。

図５に示す特許文献１に開示されている熱切断加工装置１の場合、ワーク支持部材１１は針材であるが弾性体で無いため、干渉部において能動的にワーク支持部材１１を下方にのみ退避させる構成である。

特許文献２に開示されている熱切断加工装置の場合、ワーク支持部材はプレート形状で、回転により干渉部において能動的にワーク支持部材を一方向にのみ可撓退避させる構成である。

また、特許文献３に開示されているワーク支持装置の場合、ワーク支持部材は圧縮コイルバネ支持の側面拘束構造のため、上下方向のみの退避が可能で、干渉部において回転切削工具の横方向からの側面干渉にはワーク支持部材を退避できない構成である。また、合成樹脂等の糸を束ねたブラシ支持のワーク支持部材は、干渉部においてあらゆる方向の干渉に対しブラシの撓みにより退避可能でワークの裏傷やバタつきが発生しない利点がある。しかし、束ねた糸の毛細管現象によりグリース等の油分を吸い上げるため、スパッタの飛散する酸素リッチ環境では火災の発生する恐れがある。

本願発明は、上記課題を解決するためになされたものである。ワーク固定式のレーザ加工機のスキッドテーブル上で、複合的に機械加工を行う際に、ワーク貫通後の工具がスキッドに干渉し、工具やスキッドの破損、及びワークの加工不良を解決するため全方向退避が可能な可撓式スキッドテーブルを提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するため、以下（１）〜（４）の構成を備えるものである。

（１）板材加工機のワークの下面を支持する可撓式スキッドテーブルであって、複数の突起部がマトリクス状に配置された取付ベースと、該取付ベースの前記突起部に嵌合される密着コイルバネと、該密着コイルバネによって支持される先端が円錐形状の剣先とで構成されることを特徴とする可撓式スキッドテーブル。

（２）前記円錐形状の剣先が、前記ワークと点当接する当接部を有し、該当接部を介して前記ワークを支持することを特徴とする前記（１）記載の可撓式スキッドテーブル。

（３）前記密着コイルバネが、前記ワークが載置された状態で密着構造となることを特徴とする前記（１）又（２）に記載の可撓式スキッドテーブル。

（４）前記密着コイルバネが、前記剣先と前記突起部を連結する高弾性を有する線材であることを特徴とする前記（１）乃至（３）いずれか１項に記載の可撓式スキッドテーブル。

本発明によれば、上記構成を有することで受動的退避機能を有する全方向退避が可能な可撓式スキッドテーブルを提供できる。

スキッドは、剣先とベースの間を密着コイルバネで繋ぐ構造で構成されている。剣先を円錐形状に形成し、ワーク貫通後のレーザ光、アシストガス、スパッタの逃げ道を容易にすることで、１台の加工機でレーザ加工と切削加工、その他の機械加工を交互に遅滞なく行うことができる。そのためワークを別の加工機へ移動するマテリアルハンドリングによる時間的ロスをなくすことができる。密着コイルバネにより、垂直方向負荷を受ける機能を有し、水平方向変位を可能とする弾力性により、ワークを支持しながら機械加工用工具の干渉を水平方向へ回避することが可能となる。

その結果、ワークのバタつきを抑えてワークを平面で支えることができるためワーク支持面に傷の発生がない、切削工具との干渉が発生してもスキッドの円錐形状の剣先により工具との干渉を左右の変化で吸収して損傷を防止する。また、ドロスのような局所的な突出部が在ってもスキッドの密着コイルバネの撓みにより高さの変化を吸収することでワークのバタつきを発生させない等の受動的退避機能を有する全方向退避が可能な構成となっている。そのため、従来の能動的退避機能を備えたワークテーブルのように複雑な計算処理とそれに連動して動く機械的機構を必要としない単純な構成のワークテーブルを実現している。また、スキッドの構造が簡単な剣先と密着コイルバネから成る支持部材を備えているため、整備性も良くレーザ加工やタップ加工等の切削加工、或いはその他の機械加工を複合的に遅滞なく行える可撓式スキッドテーブルを提供することができる。

本実施例１に係る可撓式スキッドテーブルを備えたワーク固定式のレーザ加工機の概略構成図本実施例１に係る可撓式スキッドテーブルの構成図、（ａ）スキッドの断面図、（ｂ）スキッドのマトリックス配置図本実施例１に係る可撓式スキッドテーブルを用いたレーザ加工図本実施例１に係る可撓式スキッドテーブルのスキッドの持つ全方位退避の機能図、（ａ）切削加工タップの干渉に対する左右の退避図、（ｂ）ワークにドロスが付着した際の退避図従来の熱切断加工装置の構成図

以下に、本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施例に係る可撓式スキッドテーブルを備えたワーク固定式のレーザ加工機の概略構成図である。図１において水平方向の１つの方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直角を成すもう１つの方向をＹ軸方向として水平面を形成し、この水平面に対し鉛直な方向をＺ軸方向とする。

図１において、Ｗは被加工体のワークである。１は板材加工機であるレーザ加工機である。２はレーザ加工機１の支持台を下方から支えるベース部である。３はワークＷの支持台である可撓式スキッドテーブルである。４はその一部がベース部２と一体構造の上方に起立したポスト部である。５はポスト部４の上端部に設置されたオーバヘッドビームである。６は可撓式スキッドテーブル３に設置されたＸ軸ガイドレールである。７はＸ軸ガイドレール上を移動自在に設けられたＸ軸キャリッジである。８はＸ軸キャリッジ７に取り付けられたワーク把持用のクランプである。クランプ８は８ａ、８ｂの２個のクランプから成る。９はオーバヘッドビーム５のＹ軸ガイドレールに取り付けられたＹ軸キャリッジである。１０は上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在のレーザヘッドである。

レーザ加工機１には水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に展開した水平面を有する可撓式スキッドテーブル３が設置され、テーブル上の水平面にワークＷが載置可能となっている。また、可撓式スキッドテーブル３を下から支えるベース部２の一端部と一体構造となるように設置されたポスト部４の上端部には、レーザヘッド１０が組み込まれたオーバヘッドビーム５が取り付けられ、可撓式スキッドテーブル３の上面に延伸して設置されている。

可撓式スキッドテーブル３上には、ポスト部４側の端部に設置されたＸ軸ガイドレール６上を、不図示の駆動モータ等によって移動自在なＸ軸キャリッジ７が設けられている。該Ｘ軸キャリッジ７に取り付けられたワーク把持用のクランプ８ａ、８ｂによってワークＷを固定し、Ｘ軸キャリッジ７によりワークＷ上の加工部位がレーザヘッド１０のＸ軸方向の直下に来るように移動位置決めされる。

また、Ｙ軸キャリッジ９に取り付けられたレーザヘッド１０は、オーバヘッドビーム５内部の不図示のＹ軸ガイドレールに沿って水平移動し、ワークＷ上の加工部位に移動し位置決めされる。レーザヘッド１０はＺ軸方向の移動手段を有しており、上下方向に移動しながら位置決めされたワークＷの加工部位にレーサ光を照射して加工を施す。尚、図中では、オーバヘッドビーム５に組み込まれているのはレーザヘッド１０のみであるが、板材加工の作業工程に応じてヘッドをタップ等の切削工具ヘッドであっても良い。

次に、本実施例の可撓式スキッドテーブル３について図２を用いて詳細に説明する。

図２（ａ）は本発明の可撓式スキッドテーブル３に使用されているスキッド１１の形状を示す図である。図２（ｂ）はスキッド１１がテーブル上に碁盤目のようにマトリックスに配置されている配置図である。図２において、１２はワークＷを支持する円錐状の剣先である。１３はスキッド１１の弾性体の密着コイルバネである。密着コイルバネとは、隙間のない密着巻きでコイルされた形状のバネである。１４はテーブル上にスキッド１１を固定するコイルバネ取付ベースである。コイルバネ取付ベース１４の上面には、マトリックスに配置された円柱状の突起部があり密着コイルバネ１３がこの突起部に嵌合して取り付けられる。

本発明の可撓式スキッドテーブル３の構成と機能は以下の通りである。

図２（ａ）に示すようにスキッドの構成は、コイルバネ取付ベース１４の円柱状の突起部に密着コイルバネ１３を嵌合して垂直な向きで配置し、コイルバネ上端に円錐形状の剣先１２を嵌合して配置する。図２（ｂ）に示すように、剣先１２と密着コイルバネ１３を組み合わせたスキッド１１をスキッドテーブル上の水平面上に並べ、密着コイルバネ１３で支持された剣先１２をマトリックス状に配置し、この上にシート状のワークＷを載せて支持する。剣先１２を嵌合する密着コイルバネ１３を密着構造とすることで、スキッド１１の垂直方向の変位を無くし、ワーク荷重および機械加工の垂直方向負荷に対抗する機能を持たせて常にワークＷを水平に保っている。

図３に示すように、ワークＷを直接支持する先端を円錐形状の剣先１２とすることで、レーザ光およびアシストガス、スパッタがワークＷの貫通穴から逃げ易くして、ワークＷとスキッド１１の接触部で発生する加工不良を無くして良好なレーザ加工を可能にする。

従来、ワークＷと支持部材との当接部は、レーザ光による熱が支持部材へ拡散して穴が貫通不良と成り、或いはレーザ貫通後に支持部材とワークＷとを溶接してしまう等の加工不良が発生する部分である。そのため、ワーク加工部分に該当する支持部材を回避させる複雑な計算処理と、それに連動して動く機械的機構を設ける必要が有った。この問題を解決するため、先端を円錐形状の剣先１２にしてワークＷとの当接部の面積を可能な限り小さくした点当接としてワークＷから剣先への熱の拡散を防いでいる。レーザ貫通後は、剣先１２の円錐形状の傾斜部がアシストガス、スパッタの逃げをスムーズにしてドロスの発生や溶接の危険性を回避している。その結果、工具回避のための複雑な計算処理と機械的機構を必要とせず、単純なスキッド１１の構成による受動的退避機能を有しながら全方向退避が可能な可撓式スキッドテーブルを実現している。

図４（ａ）は、タップ等の機械加工用工具の位置に剣先１２がありワーク貫通後の工具が剣先に干渉する場合を示している。ワーク貫通後の工具先端による剣先１２の傾斜部への垂直方向負荷は、水平方向ベクトルに分力されると同時に、剣先を支持する密着コイルバネ１３の曲げ弾性による剣先１２の水平方向移動で機械的に剣先１２が工具回避の動きをすることを可能にしている。また、図４（ｂ）に示すようにドロスのような局所的な突出部が在っても、密着コイルバネ１３が撓んで変形することでワークＷの上下の変動を吸収できる。

本発明の可撓式スキッドテーブル３のスキッド１１は、円錐形状の剣先１２と密着コイルバネ１３の弾性変形する機能によって受動的退避機能を有しながら全方向退避が可能な構成となっている。また、スキッド１１の構造が簡単で、スキッド１１を構成する剣先１２や密着コイルバネ１３の交換も容易である。合成樹脂等の細い糸を束ねたブラシ支持の課題であった、毛細管現象によるグリース等の油分の吸い上げ効果による火災の発生の懸念は、剣先１２と密着コイルバネ１３の組み合わせにより毛細管現象を絶つことで低減することができる。

尚、ワークＷの支持部材の組み合わせは、本実施例に限定されるものでは無く、スキッド１１が弾性変形可能なもので有れば良い。例えばその他の可撓式スキッドテーブル３の構成として以下のスキッド１１の構成がある。

まず、スキッド１１の剣先１２を支持する密着コイルバネ１３の代わりに、剣先とベースの連結材としてバネ鋼などの高弾性を有する線材も使用可能である。次に、密着コイルバネ１３を支持するコイルバネ取付ベース１４の突起部は、スリットを設けることで従来の板金によるスキッドでも取り付け可能である。また、剣先１２の形状は、レーザ光を回避するのに有効な形状であれば、円錐形状でもテーパのある矩形でも可能であり、円錐形状に限定するものではない。更に、剣先１２の材質は、レーザ光を吸収し難く、かつ工具干渉に対する十分な硬度があればセラミックでも金属でも炭素強化炭素材でも可能である。

以上説明した様に、本実施例の可撓式スキッドテーブル３によれば、マトリックス状に配置されたスキッド１１の構成が、ワークＷのバタつきを抑へてワークＷを平面で支える円錐形状の剣先１２により、ワーク支持面に傷の発生させること無く支持する。そして、ドロスのような局所的な突出部が在っても密着コイルバネ１３の撓みにより高さの変化を吸収することでワークＷのバタつきを発生させない。また、切削工具等との干渉が発生した場合でも、工具先端の垂直方向負荷が円錐形状の剣先１２により水平方向に分力されるため、剣先を支持する密着コイルバネ１３の曲げ弾性による剣先１２の水平方向移動で、機械的に剣先１２が工具回避の動きをする。その結果、可撓式スキッドテーブル３のスキッド１１は単純な構成でありながら、受動的退避機能を有する全方向退避が可能な構成となっている。また、スキッド１１の構造が単純で剣先１２や密着コイルバネ１３の交換が簡単に行える等の整備性に優れている。この剣先１２と密着コイルバネ１３から成るスキッド１１によって、レーザ加工やタップ加工等の切削加工、或いはその他の機械加工を複合的に組み合わせた加工処理であっても遅滞なく加工を行える可撓式スキッドテーブルを提供することができる。

Ｗワーク
１レーザ加工機（板材加工機に対応）
２ベース部
３可撓式スキッドテーブル
４ポスト部
５オーバヘッドビーム
６Ｘ軸ガイドレール
７Ｘ軸キャリッジ
８クランプ
９Ｙ軸キャリッジ
１０レーザヘッド
１１スキッド（支持手段に対応）
１２剣先
１３密着コイルバネ
１４コイルバネ取付ベース

Claims

板材加工機のワークの下面を支持する可撓式スキッドテーブルであって、
複数の突起部がマトリクス状に配置された取付ベースと、該取付ベースの前記突起部に嵌合される密着コイルバネと、該密着コイルバネによって支持される先端が円錐形状の剣先とで構成されることを特徴とする可撓式スキッドテーブル。
前記円錐形状の剣先が、前記ワークと点当接する当接部を有し、該当接部を介して前記ワークを支持することを特徴とする請求項１記載の可撓式スキッドテーブル。
前記密着コイルバネが、前記ワークが載置された状態で密着構造となることを特徴とする請求項１又２に記載の可撓式スキッドテーブル。
前記密着コイルバネが、前記剣先と前記突起部を連結する高弾性を有する線材であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の可撓式スキッドテーブル。