JP2011088159A

JP2011088159A - レーザ加工機の加工ヘッド

Info

Publication number: JP2011088159A
Application number: JP2009241152A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Takabayashi; 一裕高林; Shogo Tagawa; 省吾田川
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】高速移動位置決め時のノズルユニットとワークとの衝突時における加工ヘッドの破損を防止可能なレーザ加工機の加工ヘッドの提供。
【解決手段】被加工材に対してＸ、Ｙ２軸方向に相対的に移動位置決め自在かつＺ軸方向に昇降位置決め自在のレーザ加工機の加工ヘッド1にして、加工ヘッド本体にアシストガス噴射ノズルを備えたセンサヘッド組立体13を設け、該センサヘッド組立体に下方に凸の曲面形状を有するセンサヘッド保護カバー19を備えたセンサヘッド保護手段15を着脱交換自在に設け、前記加工ヘッドと前記被加工材の端部または被加工材上面側の立ち上がり部とが衝突した際に、センサヘッド保護手段が前記被加工材の端部または立ち上がり部に乗り上げて前記加工ヘッドをＺ軸上方へ強制的に移動させて衝突部を通過することにより衝突時の衝撃を緩和することを特徴とするレーザ加工機の加工ヘッド。
【選択図】図１

Description

本発明はレーザ加工機の加工ヘッドに関する。

従来より、レーザ加工機の加工ヘッドに設けられたノズルユニットとワークとが衝突した際に、ノズルユニットを加工ヘッドに対して揺動可能にして、ノズルユニットの破損を未然に防止するレーザ加工装置の加工ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１記載の加工ヘッドのより詳細な構成は、集光レンズ（２０）を収容したレンズホルダの下端部の取付部材（１５）にノズルユニット（１７）を揺動可能に装着し、前記取付部材（１５）の下端面と、前記ノズルユニット（１７）に設けられた連結部材（２４）の上面との間にコイルばね（３０）を介在させて設け、前記ノズルユニット（１７）を常に正規位置に付勢保持する様にしたことを特徴とするものである。

特開２００６−００７２８０号公報

上述の如く、レーザ加工機の加工ヘッドに設けられたノズルユニットとワークとが衝突した際にノズルユニットを加工ヘッドに対して揺動可能にして、ノズルユニットの破損を未然に防止するレーザ加工装置の加工ヘッドが提案されてはいるが、高速度で加工ヘッドの移動位置決めがなされる高速レーザ加工機においては、バネ等の弾性部材を介して加工ヘッドを揺動可能にする構成では、加工ヘッドの高速移動位置決め時の加速時または減速時におけるばねの伸縮動作によるばねの振動により、加工ヘッドまで振動して高速時の位置決め精度が低下するという問題がある。

したがって、高速度の移動位置決めが可能なレーザ加工機では、高速移動位置決め時の加速または減速時における位置決め精度を維持するために、ノズルユニット部は加工ヘッドにボルトにより強固に固定してある。そのため、ノズルユニットとワークとが衝突した際には、加工ヘッドの強度的に弱い部位が破壊されるという問題がある。

本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の課題は、高速移動位置決め時のノズルユニットとワークとの衝突時における加工ヘッドの破損を防止可能なレーザ加工機の加工ヘッドを提供することである。

上述の課題を解決する手段として請求項１に記載のレーザ加工機の加工ヘッドは、被加工材に対してＸ、Ｙ２軸方向に相対的に移動位置決め自在かつＺ軸方向に昇降位置決め自在のレーザ加工機の加工ヘッドにして（ここにＸ、ＹおよびＺ軸は互いに直交するものとする）、加工ヘッド本体にアシストガス噴射ノズルを備えたセンサヘッド組立体を設け、該センサヘッド組立体に下方に凸の曲面形状を有するセンサヘッド保護カバーを備えたセンサヘッド保護手段を着脱交換自在に設け、前記加工ヘッドと前記被加工材の端部または被加工材上面側の立ち上がり部とが衝突した際に、前記センサヘッド保護手段が前記被加工材の端部または立ち上がり部に乗り上げて前記加工ヘッドをＺ軸上方へ強制的に移動させて衝突部を通過することにより衝突時の衝撃を緩和することを特徴とするものである。

請求項２に記載のレーザ加工機の加工ヘッドは、請求項１に記載のレーザ加工機の加工ヘッドにおいて、前記加工ヘッドのＺ軸駆動手段がリニアモータであることを特徴とするものである。

本願発明のレーザ加工機の加工ヘッドによれば、加工ヘッドと被加工材の端部または被加工材の表面側の立ち上がり部とが衝突した際に、センサヘッド保護装置が被加工材の端部または立ち上がり部に乗り上げて前記加工ヘッドをＺ軸上方へ強制的に移動させて衝突部を通過するので衝突時の衝撃が緩和され加工ヘッドの破損を防止することができる。

また、高速度での加工ヘッドの移動位置決め時においても、ノズル部と加工ヘッド本体とをバネ等の弾性部材を介さずに一体的に固定した構成としたので、加工ヘッドの高速移動位置決め時の加速時または減速時に位置決め精度が低下するという問題がない。

本願発明に係る加工ヘッドの全体を示す外観図。本願発明に係る加工ヘッドの分解組立図。センサヘッド９へのノズル５の取付図。本願発明に係るセンサヘッド保護手段１５の分解組立図。センサヘッド９へのセンサヘッド保護手段１５の取付図。センサヘッド保護手段１５を装着したセンサヘッド組立体３１の加工ヘッドへの装着図。本願発明に係る加工ヘッドと被加工材Ｗの表面側の立ち上がり部３９との衝突状態を示す図。

以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。

図１〜図３を参照するに、レーザ加工機（図示省略）の加工ヘッド１の加工ヘッド本体３内部には、例えば、集光レンズの如き集光用光学系（図示省略）が設けてあり、この集光用光学系の下方には被加工材（図示省略）の表面に集光されるレーザビームが通過可能で、かつアシストガスを加工部に噴射する噴射口（図示省略）を有するアシストガス噴射ノズル５が後述のセンサヘッド組立体１３に着脱可能に設けてある。なお、アシストガスは、加工ヘッド本体３の外部に設けた管路４を介してアシストガス噴射ノズル５に供給される。

図３に示すように、前記センサヘッド組立体１３は、センサヘッド本体７の内部に漏斗状の静電容量センサ部９ａを備えたセンサヘッド９を装着してなり、前記漏斗状の静電容量センサ部９ａはセンサヘッド本体７から下方に突出した態様になっている。

図４を参照するに、前記センサヘッド組立体１３に装着して前記静電容量センサ部９ａと前記アシストガス噴射ノズル５とを衝突時の衝撃から保護するためのセンサヘッド保護手段１５の構成が示してある。

センサヘッド保護手段１５は、前記漏斗状の静電容量センサ部９ａの外周部にぴったりと嵌合する、例えば、ナイロンまたはゴムなどの弾性部材からなる円形皿状の衝撃吸収部材１７と、この衝撃吸収部材１７の外周部にぴったりと嵌合して衝撃吸収部材１７を保持するセンサヘッド保護カバー１９とを有している。なお、前記センサヘッド保護カバー１９の底部には、前記アシストガス噴射ノズル５の外周より少し大きな貫通穴２０が設けてある。

前記衝撃吸収部材１７の底部には、前記アシストガス噴射ノズル５が挿通可能な穴が設けてある。また、衝撃吸収部材１７の上部外周には第１周溝１７ａが形成してあり、この第１周溝１７ａに左右一対の半円状の保持部材２１、２３が係合してある。また、この保持部材２１、２３のそれぞれにはセンサヘッド本体７に取り付けるためのフランジ２１ａ、２３ａが設けてある。

前記センサヘッド保護カバー１９は、前記衝撃吸収部材１７の前記第１周溝１７ａより若干下に設けた第２周溝１７ｂに複数の止めねじ２５により着脱可能に固定してある。また、センサヘッド保護カバー１９はアルミニウムまたはチタン等の軽量金属からなり、その外側の形状はお椀状の曲面形状をなしており、例えば下方に凸の回転放物面に形成してある。

図５を参照するに、前記センサヘッド組立体１３に前記センサヘッド保護手段１５を装着したセンサヘッド保護カバー１９付きのセンサヘッド組立体３１が示してある。なお、センサヘッド保護手段１５のセンサヘッド組立体１３への装着は、前記左右一対の半円状の保持部材２１、２３のフランジ２１ａ、２３ａをボルト２９とスペーサ２７を用いて前記センサヘッド組立体１３に固定する。

図６は、センサヘッド保護カバー１９付きのセンサヘッド組立体３１を前記加工ヘッド本体３に設けた水平なガイド溝３３（図２参照）に装着する状態を示した図である。前記加工ヘッド本体３には、前記保持部材２１、２３に形成した係止部２１ｂ、２３ｂが係合する係合穴３５を備えた係止板３７が取付てあり、この係止板３７の係合穴３５にセンサヘッド保護カバー１９付きのセンサヘッド組立体３１の前記保持部材２１、２３に形成した係止部２１ｂ、２３ｂが係合させることにより、保護カバー１９付きのセンサヘッド組立体３１が確実に保持されるようになっている。

なお、上述のレーザ加工機（図示省略）の加工ヘッド１は、被加工材Ｗに対してＸ、Ｙ２軸方向に公知の駆動手段により相対的に移動位置決め自在であり、かつ、前記Ｘ、Ｙ軸に直交するＺ軸方向の移動位置決めはリニアモータ駆動により昇降位置決め自在に設けてある。なお、リニアモータによるＺ軸の駆動手段については、例えば、特開２００２−１４２４３８号公報にも記載されている。

図７に示すように、例えば、加工ヘッド１がＸ軸方向に高速移動中に被加工材Ｗの切り起こし加工部３９とセンサヘッド保護カバー１９とが衝突した場合、上記構成の加工ヘッド１によれば、センサヘッド保護カバー１９の曲面の作用によりＺ軸駆動手段であるリニアモータに過負荷が発生し、リニアモータの停止保持力に抗して加工ヘッド１は強制的に矢印Ａ方向に移動上昇するので衝撃力が緩和されて加工ヘッド１の破損が防止される。

また、センサヘッド保護カバー１９からの衝撃力は、衝撃吸収部材１７により吸収緩和されるので、センサヘッド９とアシストガス噴射ノズル５を破損から保護することができる。

１加工ヘッド
３加工ヘッド本体
５アシストガス噴射ノズル
７センサヘッド本体
９センサヘッド
９ａ静電容量センサ部
１３センサヘッド組立体
１５センサヘッド保護手段
１７衝撃吸収部材
１７ａ第１周溝
１７ｂ第２周溝
１９センサヘッド保護カバー
２１保持部材
２１ａフランジ
２１ｂ係止部
２３保持部材
２３ａフランジ
２３ｂ係止部
２５止めねじ
２７スペーサ
２９ボルト
３１保護カバー１９付きのセンサヘッド組立体
３３ガイド溝
３５係合穴
３７係止板
３９切り起こし加工部

Claims

被加工材に対してＸ、Ｙ２軸方向に相対的に移動位置決め自在かつＺ軸方向に昇降位置決め自在のレーザ加工機の加工ヘッドにして、加工ヘッド本体にアシストガス噴射ノズルを備えたセンサヘッド組立体を設け、該センサヘッド組立体に下方に凸の曲面形状を有するセンサヘッド保護カバーを備えたセンサヘッド保護手段を着脱交換自在に設け、前記加工ヘッドと前記被加工材の端部または被加工材上面側の立ち上がり部とが衝突した際に、前記センサヘッド保護手段が前記被加工材の端部または立ち上がり部に乗り上げて前記加工ヘッドをＺ軸上方へ強制的に移動させて衝突部を通過することにより衝突時の衝撃を緩和することを特徴とするレーザ加工機の加工ヘッド。
請求項１に記載のレーザ加工機の加工ヘッドにおいて、前記加工ヘッドのＺ軸駆動手段がリニアモータであることを特徴とするレーザ加工機の加工ヘッド。