JP2012110907A - Machining apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、プラズマ、レーザ、ガスなどを用いて行う熱切断用、および、溶接用の加工ヘッド(加工トーチ)、および、ウォータージェット、サンドブラスト、プラズマ溶射などのような流体、粉体、粒体を用いて行う切断用、および、表面処理用の加工装置に関し、特に、加工ヘッドと被加工材との接触を低減し、破損を防止するものである。 The present invention relates to processing heads (processing torches) for thermal cutting and welding performed using plasma, laser, gas, etc., fluids such as water jets, sandblasting, plasma spraying, etc., powders, granules In particular, it is intended to reduce contact between a processing head and a workpiece and prevent breakage.
従来のプラズマ、レーザ、ガス、水、砥粒等を用いる加工ヘッドは、2次元移動手段、または、3次元移動手段に搭載したいわゆる2次元加工装置、3次元加工装置となり、加工ヘッドの軌跡精度を維持するため、移動手段の取付板に加工ヘッドを固定し、加工ヘッドに遊びやフラツキがないように設置している。そして、固定状態を保ちながら、あらかじめ設定した軌跡に移動手段を動かして被加工材(以下、ワークと称す)の加工を行う。しかしながら、ワークの一部がそりかえって、その一端がワークの上面から突き出ている可能性がある。このような状態で、次の加工を行うために加工ヘッドが移動すると、加工ヘッドはワークのそり部に衝突し、その衝撃力が著しい場合は加工ヘッドが破損してしまう場合がある。また、作業者の誤操作や装置の故障によっても、加工ヘッドがワーク等に衝突すること場合がある。 Conventional processing heads using plasma, laser, gas, water, abrasive grains, etc. are two-dimensional moving means, or so-called two-dimensional processing apparatuses mounted on three-dimensional moving means, and three-dimensional processing apparatuses. Therefore, the machining head is fixed to the mounting plate of the moving means, and the machining head is installed so that there is no play or flutter. Then, while maintaining the fixed state, the moving means is moved along a predetermined trajectory to process a workpiece (hereinafter referred to as a workpiece). However, there is a possibility that a part of the work is warped and one end thereof protrudes from the upper surface of the work. In this state, when the machining head moves to perform the next machining, the machining head collides with the warped portion of the workpiece, and if the impact force is significant, the machining head may be damaged. In addition, the machining head may collide with a workpiece or the like due to an operator's erroneous operation or an apparatus failure.
そこで、従来の加工装置はワーク等の障害物に衝突した場合、加工ヘッドに加えられる衝撃力を一定値以下に抑えることができるような破損防止装置を備えている(例えば、特許文献1参照)。この破損防止装置は、移動手段の取付板の接合面、または、加工ヘッドの接合面に磁石を埋設して他方の接合面を吸着し、さらに、取付板の接合面、または、加工ヘッドの接合面に突設した複数個の球体が、他方の接合面に設けた円錐状の凹部にそれぞれ当接することによって、加工ヘッドを所定の位置および角度に保持するとともに、加工ヘッドの変位を検出する検出器を備えて構成されている。よって、加工ヘッドと取付板とを磁石によって吸着しているため、加工ヘッドが障害物に衝突して磁石の吸着力を超える力が加工ヘッドに加えられると、加工ヘッドは取付板から引き離されるか、または外力の作用方向に沿って変位する。このため加工ヘッドには過大な力が加わらず、加工ヘッドの破損をある程度は回避することができる。加工ヘッドが変位すると、検出器がこれを検出するので、制御装置は加工装置の移動手段を停止させ、作業者によって障害物を排除する等の処理がなされる。加工を再開する場合は、加工ヘッド、または、取付板の接合面の球体を他方の接合面の凹部に当接させることによって、加工ヘッドを所定の位置に装着することができる。 Therefore, a conventional machining apparatus includes a breakage prevention device that can suppress an impact force applied to a machining head to a certain value or less when it collides with an obstacle such as a workpiece (see, for example, Patent Document 1). . This damage prevention device embeds a magnet in the joint surface of the mounting plate of the moving means or the joint surface of the processing head to attract the other joint surface, and further joins the joint surface of the mounting plate or the processing head. Detection that detects the displacement of the machining head while holding the machining head at a predetermined position and angle by a plurality of spheres projecting on the surface abutting on conical recesses provided on the other joint surface. It is configured with a vessel. Therefore, since the machining head and the mounting plate are attracted by the magnet, if the machining head collides with an obstacle and a force exceeding the magnet's adsorption force is applied to the machining head, is the machining head pulled away from the mounting plate? Or along the direction of external force action. For this reason, excessive force is not applied to the machining head, and damage to the machining head can be avoided to some extent. When the processing head is displaced, the detector detects this, so that the control device stops the moving means of the processing device and performs processing such as removing an obstacle by the operator. When the machining is resumed, the machining head or the sphere of the joint surface of the mounting plate is brought into contact with the concave portion of the other joint surface, so that the machining head can be mounted at a predetermined position.
また、他の従来の加工装置は、その先端部(以下、ノズルと称す)のみに破損防止装置を備えている。この破損防止装置は、ノズルのみを外力によって移動可能とし、また、ノズルの定位置からの距離を検出するセンサを取付ている。そしてノズルが、衝突等によって移動した際には、その距離を検出し、ノズル内のガスを排除し、レーザ加工装置の移動手段を停止させると共に、レーザ光の照射を停止させる。このようにすれば、ノズル内のガス圧が高い場合の接合の解除不能状態を回避できる。また、軽量なノズルのみを所定の位置に再装着することができる(例えば、特許文献2参照)。 Further, other conventional processing apparatuses include a breakage prevention device only at the tip (hereinafter referred to as a nozzle). This breakage prevention device is provided with a sensor that allows only the nozzle to be moved by an external force and detects the distance from a fixed position of the nozzle. When the nozzle moves due to a collision or the like, the distance is detected, the gas in the nozzle is removed, the moving means of the laser processing apparatus is stopped, and the laser beam irradiation is stopped. In this way, it is possible to avoid a state where the joining cannot be released when the gas pressure in the nozzle is high. Moreover, only a lightweight nozzle can be reattached to a predetermined position (for example, refer patent document 2).
従来の加工装置は、生産性の向上に伴い、加工装置の移動手段の速度が速くなる。このため、衝突時の加工ヘッドへの衝撃力は大きくなると共に、加工装置の移動手段が停止するために要する減速走行距離は長くなる。また、その速度に達する加速度が向上する。このため、加工ヘッドには自重以外にこの加速度(つまり慣性力)が作用する。この加速度は自重の2倍に達する場合もある。加工ヘッドはこの「自重+加速度」に相当する保持力(磁石の吸着力)で固定される必要がある。従来の技術では、上記のような速度および加速度の向上に伴い以下のような問題点があった。 In the conventional processing apparatus, the speed of the moving means of the processing apparatus increases as productivity increases. For this reason, the impact force to the machining head at the time of the collision is increased, and the deceleration traveling distance required for stopping the moving means of the machining apparatus is increased. In addition, the acceleration reaching that speed is improved. For this reason, this acceleration (that is, inertial force) acts on the machining head in addition to its own weight. This acceleration may reach twice its own weight. The machining head needs to be fixed with a holding force (magnet attracting force) corresponding to the “self weight + acceleration”. The prior art has the following problems as the speed and acceleration are improved.
特許文献1のような場合の問題点は以下のようなものがあった。
<磁石を鉛直面に埋設する場合>
加工ヘッドの位置決め固定に際し、球面と円錐面との当接を利用しているが、この当接部分で、加工ヘッドの自重、および、上記した加速度を支えるために、強い吸着力が必要になる。よって、磁石の大型化が必要になる。加工ヘッドの自重と加速度とを支える強い吸着力で接合されている状態で衝突する場合、接合が解除されるに要する衝撃力も大きくなり、その結果、加工ヘッドが受ける破損が大きくなる。つまり、速く動かす場合、強い保持力が必要になるため、
(1)磁石が大きくなって、加工ヘッドが大きくなる
(2)接合解除のための衝撃力が強くなって、破損が大きくなる。
と言う問題点があった。
<磁石を水平面に埋設する場合>
衝突時に要する減速走行距離に対して、加工ヘッドの移動範囲を十分に広くすると、ヘッド取付板の大型化が必要となる。つまり、加工ヘッドが大きくなるという問題点があった。
The problems in the case of
<When embedding magnets in a vertical plane>
When the processing head is positioned and fixed, the contact between the spherical surface and the conical surface is used. In order to support the weight of the processing head and the acceleration described above, a strong suction force is required at this contact portion. . Therefore, it is necessary to increase the size of the magnet. When a collision occurs with a strong adsorbing force that supports the processing head's own weight and acceleration, the impact force required to release the bonding also increases, and as a result, the damage to the machining head increases. In other words, when moving quickly, a strong holding force is required,
(1) The magnet becomes larger and the machining head becomes larger. (2) The impact force for releasing the bond becomes stronger and the damage becomes larger.
There was a problem.
<When embedding a magnet in a horizontal plane>
If the moving range of the machining head is sufficiently wide with respect to the deceleration traveling distance required at the time of the collision, the head mounting plate needs to be enlarged. That is, there is a problem that the machining head becomes large.
また、特許文献2のような場合の問題点は以下のようなものがあった。高速加工では、ノズル内のガス圧が高くなる。よって、ノズル内部のガスが排出されるのに時間を要するため、その時間に移動手段が移動することとなり、加工ヘッドを破損させてしまうと言う問題点があった(つまり、十分な破損防止機能が得られない。)。また、高速加工では、駆動速度が大きくなる。よって、減速走行距離が長くなるため、ノズルの移動範囲を十分に広くすると、加工ヘッドが大きくなると言う問題点があった。
Further, there are the following problems in the case of
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、対応可能な駆動速度が向上するとともに、加工ヘッドが大型化することなく、破損を防止することができる加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a machining apparatus capable of improving the drive speed that can be handled and preventing damage without increasing the size of the machining head. For the purpose.
この発明は、加工ヘッドと、上記加工ヘッドを移動するための移動手段に固定されかつ上記加工ヘッドの加工ヘッド接合面と接合する鉛直方向の取付板接合面を有する取付板とを備え、上記加工ヘッド接合面と上記取付板接合面とを接合することにより上記加工ヘッドを移動させる加工装置であって、
上記取付板に上記取付板接合面側が開口するように形成された溝部と、
上記加工ヘッド接合面上に、上記溝部に挿入すると上記溝部と下方が当接し上方に空間を有し上記加工ヘッドの重量を支えるように形成された支持部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか一方の接合面上に高さ方向において上記溝部および上記支持部より下方位置に形成された少なくとも1個の凸部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか他方の接合面側に上記凸部が挿入され当接することにより位置決め可能に形成された凹部と、
上記取付板接合面上に高さ方向において上記溝部と上記凸部または上記凹部との間に埋設して形成され上記加工ヘッド接合面と吸着する少なくとも1個の磁石とを備えたものである。
The present invention includes a machining head, and a mounting plate that is fixed to a moving means for moving the machining head and has a vertical mounting plate joining surface that joins the machining head joining surface of the machining head. A processing device for moving the processing head by bonding a head bonding surface and the mounting plate bonding surface,
A groove formed on the mounting plate so that the mounting plate joint surface side is open;
A support portion formed on the machining head joint surface so as to support the weight of the machining head, with the groove portion and the lower portion abutting when inserted into the groove portion, and having a space above.
At least one convex portion formed at a position below the groove portion and the support portion in the height direction on either one of the processing head joint surface or the mounting plate joint surface;
A concave portion formed so that positioning is possible by inserting and contacting the convex portion on the other joint surface side of the processing head joint surface or the mounting plate joint surface;
At least one magnet that is formed to be embedded between the groove portion and the convex portion or the concave portion in the height direction on the mounting plate joint surface and that adsorbs the machining head joint surface.
この発明の加工装置は、加工ヘッドと、上記加工ヘッドを移動するための移動手段に固定されかつ上記加工ヘッドの加工ヘッド接合面と接合する鉛直方向の取付板接合面を有する取付板とを備え、上記加工ヘッド接合面と上記取付板接合面とを接合することにより上記加工ヘッドを移動させる加工装置であって、
上記取付板に上記取付板接合面側が開口するように形成された溝部と、
上記加工ヘッド接合面上に、上記溝部に挿入すると上記溝部と下方が当接し上方に空間を有し上記加工ヘッドの重量を支えるように形成された支持部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか一方の接合面上に高さ方向において上記溝部および上記支持部より下方位置に形成された少なくとも1個の凸部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか他方の接合面側に上記凸部が挿入され当接することにより位置決め可能に形成された凹部と、
上記取付板接合面上に高さ方向において上記溝部と上記凸部または上記凹部との間に埋設して形成され上記加工ヘッド接合面と吸着する少なくとも1個の磁石とを備えたので、加工ヘッドの重量を支持部にて支持すると共に、磁石の吸着により支持することにより、
対応できる駆動速度が向上するとともに、加工ヘッドが大型化することなく、破損を防止することができる。
The processing apparatus of the present invention includes a processing head and a mounting plate that is fixed to a moving means for moving the processing head and has a vertical mounting plate joint surface that joins the processing head joint surface of the processing head. A processing apparatus for moving the processing head by bonding the processing head bonding surface and the mounting plate bonding surface,
A groove formed on the mounting plate so that the mounting plate joint surface side is open;
A support portion formed on the machining head joint surface so as to support the weight of the machining head, with the groove portion and the lower portion abutting when inserted into the groove portion, and having a space above.
At least one convex portion formed at a position below the groove portion and the support portion in the height direction on either one of the processing head joint surface or the mounting plate joint surface;
A concave portion formed so that positioning is possible by inserting and contacting the convex portion on the other joint surface side of the processing head joint surface or the mounting plate joint surface;
Since the mounting head includes at least one magnet that is embedded and formed between the groove and the convex or the concave in the height direction on the mounting plate bonding surface, the processing head is provided. By supporting the weight of the magnet by the support part and by supporting the magnet by adsorption,
The drive speed that can be dealt with improves, and breakage can be prevented without increasing the size of the machining head.
実施の形態1.
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図1はこの発明の実施の形態1の加工装置の構成を示す側面図で、取付板およびワークを断面にて示している。図2は図1に示した加工装置の構成を示す上面図、図3は図1に示した加工装置の構成を示す底面図で、取付板を断面にて示している。図4は図1に示した加工装置の凹部の構成を示す斜視図で、図4(a)は円錐凹形状を、図4(b)はV字状溝を示している。図5は図1に示した加工装置の落下防止部の構成を示す斜視図、図6は図1に示した加工装置の加工ヘッドの構成を示す正面図および側面図、図7は図1に示した加工装置の取付板の構成を示す側面断面図および正面図、図8ないし図14は図1に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す図、図15はこの発明の実施の形態1の加工装置の他の構成を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a side view showing a configuration of a processing apparatus according to
図において、加工装置は、加工ヘッド1と、加工ヘッド1を移動するための移動手段(図示せず)に固定された取付板4とを備えている。加工ヘッド1の加工ヘッド接合面13と取付板4の取付板接合面43とを接合することにより加工ヘッド1を移動させるものである。加工ヘッド1は、その下面にノズル11が配設されている。加工ヘッド1の上面より入射されたレーザ光は、内部のレンズ(図示せず)で集光されて、このノズル11より出射され、ワーク3の切断等の加工に供される。そして、加工ヘッド接合面13上には、加工ヘッド1の重量を支えるように形成され、表面に高硬度化処理面が形成された円柱形状にてなる支持部6を備えている。そして、支持部6はこれを中心に加工ヘッド1が回転することを防止するために、加工ヘッド1の重心15の位置より上方位置に形成されている。
In the figure, the processing apparatus includes a
さらに、加工ヘッド接合面13上には、高さ方向において支持部6より下方位置に形成され、表面に高硬度化処理面が形成された概半球面状の凸部7が形成されている。また、加工ヘッド接合面13は、磁性材で形成され、磁石に吸着される。支持部6の先端には、接合の解除時に取付板4を傷つけることがないように、緩衝材61が設置されている。そして、取付板4は加工ヘッド接合面13と接合する鉛直方向の取付板接合面43を有する。そして、取付板接合面43側が開口するように形成され支持部6に対応する位置に取付板接合面43と水平方向断面がV字型形状の溝部41がされ、摩耗を防ぐために表面に高硬度化処理面が形成されている。尚、溝部41は本実施の形態1においては上方が開放された形状にて形成する例を示しているが、これに限られることはなく、加工ヘッド1が衝突などの際にずれた場合、溝部41の上方に支持部6が移動可能な空間を有していればよい。
Further, on the processing
そして、取付板接合面43側には加工ヘッド1の凸部7に対応する位置に凹部42が、図4(a)に示すように円錐凹形状にて形成され、摩耗を防ぐために表面に高硬度化処理面が形成されている。さらに、取付加工ヘッド1の接合状態を検出するための検出器2が埋設されている。さらに、取付板接合面43上に高さ方向において溝部41と凹部42との間に埋設して形成された磁石5として、3箇所に設置された永電磁石51、電磁石51aおよび電磁石51bが形成されている。そして、取付板4に設置された板体44と加工ヘッド接合面13とに連接して、永電磁石51、電磁石51aおよび電磁石51bとこれらに吸着する加工ヘッド接合面13の吸着箇所とを囲むように形成された伸縮性部45を備え、加工ヘッド接合面13と取付板接合面43と伸縮性部45とにて、永電磁石51、電磁石51aおよび電磁石51bと吸着箇所とを覆うように構成されている。ここでは、伸縮性部45は加工ヘッド接合面13および取付板接合面43のほぼ全面を覆うように、外周に配設されている。また、この伸縮性部45はベローズ構造にて形成することが可能であり、加工ヘッド1が衝突により取付板4から離脱する範囲に伸縮可能であればよい。
A
そして、加工ヘッド1の重心15より上部に配設され移動手段に固定された落下防止部10を備える。落下防止部10は、移動手段に固定された固定具としての抵抗パイプ9と、抵抗パイプ9内を摺動可能に配設されたワイヤ(またはチェーン)8とにて形成され、ワイヤ8の両端が加工ヘッド1の取付穴14に設置され、摺動時に抵抗パイプ9がワイヤ8に抵抗を与えるものである。この取付穴14は、加工ヘッド1の重心15のほぼ真上に形成されている。
And the
次に上記のように構成された実施の形態1の加工装置の動作について説明する。まず、加工ヘッド1の支持部6を取付板4の溝部41に引っかける。この状態で永電磁石51の吸着力で加工ヘッド1の加工ヘッド接合面13と、取付板4の取付板接合面43とが密着して、接合状態となる。そして、加工ヘッド1の重量は、支持部6が溝部41の挿入されることにより支えられる。加工ヘッド1には、その重心15に重量荷重1Gが作用している。永電磁石51の吸着力がないとすると、加工ヘッド1は取付板4の下部の点Pを中心に回転する。この時、支持部6は、溝部41を水平方向に摺動して、支持部6が溝部41を外れ、加工ヘッド1が落下することとなる。よって、この回転を抑えるに必要な吸着力5Fは、重心15と点Pとの距離LG、および、永電磁石51と回転中心Pとの距離LFの比によって決まる。LG/LFが小さいと、必要な吸着力5Fは小さくてよい。つまり、吸着力で重量を支える場合に比して、格段に小さい吸着力で、加工ヘッド1を製作することが可能である。このことは、加工ヘッド1を大型化することなく製作できることを意味している。
Next, the operation of the processing apparatus of the first embodiment configured as described above will be described. First, the
そしてこの際、加工ヘッド1に位置決めに関しては、凹部42に凸部7が当接し、加工ヘッド1の位置決めがなされる。つまり、高さ方向においては、溝部41と支持部6との当接によって固定され、加工ヘッド接合面13および取付板接合面43との面内には、凸部7と凹部42との当接によって固定される。さらに、ノズル11が衝突し、加工ヘッド1と取付板4とが分離した後に、加工ヘッド1が落下しないように、移動手段に取付た落下防止部10としてのワイヤ8は、抵抗パイプ9を通して、ワイヤ8の両端が加工ヘッド1の取付穴14に固定され、落下を防止している。尚、抵抗パイプ9の斜視図を図5に示す。
At this time, regarding the positioning of the
また、衝突時の加工ヘッド1と取付板4との分離後に、各接合面13、43にゴミ等が入らないように、伸縮性部45の一端を、取付板4に取付た板体44に、他端を、加工ヘッド1の加工ヘッド接合面13に取付ている。この構成によって、磁石5による吸着面は外部と完全に遮蔽され、ゴミの侵入がない。よって、吸着面へのゴミ、特に鉄粉の吸着を防ぎ、吸着面のキズが防止できるとともに、ゴミ噛み込みによる、吸着力の低減を抑えられる。
In addition, one end of the
次に、加工ヘッド1がずれた後の、取付板4に取付る際の取付時の位置再現性の確保について説明する。まず、
(1)永電磁石51、電磁石52a、および電磁石52bの吸着力を解除する。
(2)加工ヘッド1の支持部6を溝部41に引っかける。
(3)凸部7を凹部42に当接させる。
(4)永電磁石51、電磁石52a、および電磁石52bの吸着力を発生させる。
以上で、取付および位置決めが完了する。尚、永電磁石51は、電源を遮断しても吸着力を保持するため、加工ヘッド1は、移動手段停止中も落下することはない。
Next, securing position reproducibility at the time of attachment when attaching to the
(1) Release the attractive force of the
(2) The
(3) The
(4) The attraction force of the
This completes the mounting and positioning. Since the
次に、加工ヘッド1を取付板4から取り外し場合について説明する。
(1)永電磁石51、電磁石52a、および電磁石52bの吸着力を解除する。
(2)加工ヘッド1を取り外す。
以上で、取り外しが完了する。
このように、取付および取り外しは容易で、取付に際しては、位置決め調整を必要としない。
Next, the case where the
(1) Release the attractive force of the
(2) The
This completes the removal.
Thus, attachment and removal are easy, and positioning adjustment is not required for attachment.
このように取付および取り外しを行うため、溝部41、凹部42、支持部6、凸部7の各々の接触面は衝突時に衝撃力を受け摩耗する。そこで、本実施の形態1においては、溝部41、凹部42、支持部6、凸部7の上面(接触面)は、他の箇所より硬化度の高い高硬度化処理面にて形成し、摩耗を防止している。よって、各接触面が摩耗しないので、加工ヘッド1の取付時の位置再現性が長期に亘って確保される。この硬度化処理の具体例としては、焼き入れ、窒化、めっき、アルマイト処理、セラミック溶射などの方法が考えられる。尚、ここでは各接触面の耐摩耗性を上げるために高硬度化処理面を施し、位置決め再現性を確保しているが、実際の衝撃力と、加工ヘッド1の重量によっては、この高硬度化処理面を形成しなくてもよい。
Since attachment and removal are performed in this way, the contact surfaces of the
また、本実施の形態1では、溝部41の形状を取付板接合面43と水平方向断面がV字型形状にて形成され、支持部6の形状は円柱形状にて形成されているため、これらの接触は、支持部6の円柱の2本の母線となる。よって、これらの接触は点や1本線に比べ、面圧を低く抑えられる。よって、これらの接触においては接触面の変形や摩耗が小さくなるため、再取付時の位置再現性が高く確保することができる。
In the first embodiment, the
次に、加工ヘッド1がワーク3のそり部31などに衝突する時の動作について説明する。通常の加工時、加工ヘッド1は、移動手段により加速度を受け高速に移動する。そして、逆方向の加速度を受けて停止する。この基本動作を、2軸方向、または、3軸方向に、複雑に組み合わせて、所望とするワーク3の形状に加工を行う。よって、加工中は、加工ヘッド1が受ける加速度に対応して、加工ヘッド1と取付板4との接合状態が解除されないように、十分な吸着力が必要になる。しかし、この吸着力が強すぎると、衝突時に接合状態が解除されず、加工ヘッド1が破損する。そこで、電磁石52aと電磁石52bに流す電流値を制御し、加工に十分で、衝突時には接合状態が容易に解除できるような吸着力を発生させる。そして、衝突時には電流を断って、吸着力を無くす。つまり、電磁石52a、52bにより、磁石5が大型化することなく、流す電流値によって、吸着力を、大きくしたり、小さくしたりと制御が可能となる。
Next, an operation when the
よって、
(1)大型の磁石を採用しなくてよく、加工ヘッド1の大型化を招かない。
(2)加工条件によって必要となる最小限の吸着力に制御でき、衝突時の破損を最低限に抑えられる。
(3)衝突時に吸着力を除去する制御が可能となり、破損防止効果を高められる。加工ヘッド1と取付板4の着脱時に、吸着力を解除できるため、着脱が容易になる。
そして、図1において、X方向の移動によりノズル11がワーク3のそり部31に衝突した場合、図8に示すように加工ヘッド接合面13の下部が開き、永電磁石51、電磁石52aおよび電磁石52bと、加工ヘッド接合面13とに間隙が発生する。磁石の吸着力は、間隙の二乗に反比例する。よって、吸着力は急速に低下し、加工ヘッド1の接合状態は解除される。
Therefore,
(1) It is not necessary to use a large magnet, and the
(2) It can be controlled to the minimum adsorption force required depending on the processing conditions, and damage at the time of collision can be minimized.
(3) Control to remove the attractive force at the time of collision is possible, and the effect of preventing breakage can be enhanced. Since the suction force can be released when the
In FIG. 1, when the
また、図9に示すように、衝突方向が図8の反対の方向の場合にも、加工ヘッド接合面13の上部が開き、永電磁石51、電磁石52aおよび電磁石52bと、加工ヘッド接合面13とに間隙が発生することになる。
また図1において、Z方向の移動によりノズル11がワーク3に衝突した場合は、図10に示すように加工ヘッド1が持ち上がり、凸部7が凹部42の取付板接合面43を斜め上に摺動し、加工ヘッド接合面13の下部が開き、永電磁石51、電磁石52aおよび電磁石52bと、加工ヘッド接合面13とに間隙が発生することになる。
Further, as shown in FIG. 9, even when the collision direction is the opposite direction of FIG. 8, the upper part of the machining
In FIG. 1, when the
また、図3に示すY方向の移動によりノズル11がワーク3に衝突した場合は、図11に示すような衝突状態となる。凸部7が凹部42を摺動し、加工ヘッド接合面13の下部が開く。その結果、図12に示すように、永電磁石51、電磁石52aおよび電磁石52bと、加工ヘッド接合面13とに間隙が発生することになる。
このように、どの方向からノズル11にワーク3などが衝突しても、取付板接合面43と加工ヘッド接合面13とに間隙が発生する。よって、取付板接合面43と加工ヘッド接合面13同士が摺動することがないため、面にキズが付かない。また、同時に吸着力が著しく低下する。よって、凸部7がこの吸着力で取付板接合面43を傷つけることが防止される。尚、本実施の形態1では、凸部7を概球面形状に形成したため、取付板4を傷つける可能性が低いので、緩衝材を設置していない例を示したが、衝撃力が強い場合など、凸部7の先端に、取付板4を傷つけることがないように、緩衝材を設置してもよい。また、凸部7が概球面形状であっても、緩衝材を設置してもよい。
Further, when the
Thus, no matter what direction the
次に、衝突し、加工ヘッド1と取付板4とが、分離した後の動作について説明する。まず、衝突によって、取付板接合面43と加工ヘッド接合面13とに間隙が生じると、検出器2で分離を検知し、レーザ光の出射を止める。同時に、移動手段を停止する。そして、衝突のエネルギーは、衝突によって引き起こされるワイヤ8と加工ヘッド1の振り子運動エネルギーに変換される。その結果、図13に示すように、加工ヘッド1は左右に揺れる。しかし、本実施の形態1では、このワイヤ8を摺動抵抗の大きい抵抗パイプ9によって摺動可能で支えているため、ワイヤ8が抵抗パイプ9内を移動する時に、エネルギーは摩擦熱に変換され、振り子運動は持続しない。よって、振り子運動によって、加工装置の他の部分に加工ヘッド1が衝突する2次的破損の発生を防止する。尚、抵抗パイプ9は、内壁にゴム等を被膜することによって、容易に、摺動抵抗を大きくすることができる。
Next, an operation after collision and separation of the
また、衝突方向が図13と直交する方向の場合は、図14の紙面内での左右方向の振動となる。しかしながら、抵抗パイプ9は図5に示すように開口部が扇状に形成されているため、この振動によっても抵抗パイプ9内を摺動するが抵抗を受けるため、エネルギーは摩擦熱に変換され、振り子運動は持続しない。そして、加工ヘッド1はワイヤ8で吊られた状態になるため、落下しない。よって、落下による破損を回避できる。また、ワイヤ8は加工ヘッド1の重心の上方のワイヤ固定穴14に取付られているため、吊られた状態でも加工ヘッド1が回転転倒しない。よって、回転転倒によって加工装置等の他の部分に加工ヘッドが衝突する2次的破損が発生しない。
Further, when the collision direction is a direction orthogonal to FIG. 13, left and right vibrations occur in the plane of FIG. 14. However, since the opening of the
また、ワイヤ8は図1に示すように加工装置の前方側に傾いて張られているため、分離の際に加工ヘッド1と取付板4とに隙間ができやすい。よって、上記抵抗パイプ9の効果と相まって、加工ヘッド1の支持部6と凸部7とが取付板接合面43に当接することがない。よって、取付板接合面43を傷つけることがないため、再取付時の位置決め再現性を確保できる。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、取付板接合面43を鉛直としたことにより、分離後、加工ヘッド1は取付板接合面43で区切られた前面の広い空間を移動可能となる。これは、検出器2による信号で、移動手段が停止できる場合には問題がないものの、誤操作や故障でこの停止機能が効かない場合、加工ヘッド1に大きな運動空間がないと、分離した加工ヘッド1が移動手段や再度ワーク3に衝突して大きな破損が発生する可能性がある。つまり、取付板接合面43を鉛直としたことで、このような2次的衝突による破損を回避できる。
In addition, by making the mounting plate
また、上記実施の形態1では加工ヘッド1に凸部7を、取付板4に凹部42を形成したが、図15に示すように加工ヘッド1に凹部12を、取付板4に凸部70を形成してもよい。尚、動作および効果は上記実施の形態1と同様である。
また、上記実施の形態1では、凹部42の形状を、図4(a)のように円錐凹形状42aに形成する例を示しが、加工装置によっては、Z方向の移動機能を有しないものもある。その場合は、図10のような衝突状態は発生しない。よって、この凹部42の形状を、図4(b)のようにV字状溝42bのように形成してもよい。このように形成すれば、加工装置の製作において、凹部の高さ方向(Z方向)の位置調整が不要になり、簡便に製造することができる。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, an example in which the shape of the
上記のように構成された実施の形態1によれば、加工ヘッドの重量を、支持部を溝部に当接させることで支持するので、加工ヘッドの重量を支えるための磁石の吸着力をほとんど要しない。よって、移動手段の速度や加速度が向上する場合、特に、鉛直上方向に加工ヘッドを駆動する場合、大きな吸着力が必要になるが、磁石の大型化が必要でなく、ひいては加工ヘッド自体が大型化しない。また、磁石の吸着力が従来の場合より小さくて済むので、衝突時の衝撃力が小さくなり、破損防止効果が高い。 According to the first embodiment configured as described above, since the weight of the machining head is supported by bringing the support portion into contact with the groove portion, the magnet attracting force for supporting the weight of the machining head is almost required. do not do. Therefore, when the speed and acceleration of the moving means are improved, especially when the machining head is driven vertically upward, a large attracting force is required, but it is not necessary to increase the size of the magnet, and the machining head itself is large. Do not turn. In addition, since the magnet's attractive force can be smaller than in the conventional case, the impact force at the time of collision is reduced, and the damage prevention effect is high.
さらに、鉛直である取付板接合面に磁石を埋設したことにより、衝突時の加工ヘッドの移動範囲が、取付板接合面の前面すべての空間となり、加工ヘッドの大型化を要しないで、十分な加工ヘッドの移動距離が得られる。そのため、衝突時の加工ヘッド分離後、加工ヘッドの移動範囲が広いため、高速移動中の移動手段が停止するに十分な距離が確保できる。よって、加工ヘッドの移動範囲を超えたために発生する2次的な衝突を回避でき、加工ヘッド、および、加工装置の破損を防止する。 Furthermore, by embedding magnets in the mounting plate joint surface that is vertical, the range of movement of the machining head at the time of a collision is the entire space in front of the mounting plate joint surface, and there is no need to increase the size of the machining head. The moving distance of the machining head can be obtained. Therefore, after the machining head is separated at the time of collision, the machining head has a wide range of movement, so that a sufficient distance for stopping the moving means during high-speed movement can be secured. Therefore, a secondary collision that occurs because the processing head moves beyond the range can be avoided, and damage to the processing head and the processing apparatus can be prevented.
さらに、高速化に際し、必要となる吸着力を電磁石への電流量の調整で対応することが可能であるため、(通常の永久磁石の場合には大型化してしまうが)、大型化を招かない。加工条件によって必要となる最小限の吸着力を設定および制御ができるため、衝突時の破損を最低限に抑えられる。さらに、衝突時に吸着力を除去する制御が可能となり、破損防止効果を高められる。加工ヘッドと取付板との着脱時に、吸着力を解除できるため、着脱が容易になる。 Furthermore, since it is possible to cope with the required attraction force by adjusting the amount of current to the electromagnet when the speed is increased (the size is increased in the case of a normal permanent magnet), the size is not increased. . Since the minimum suction force required depending on the processing conditions can be set and controlled, damage during a collision can be minimized. Furthermore, it is possible to control the removal of the adsorption force at the time of collision, and the damage prevention effect can be enhanced. Since the adsorption force can be released when the processing head and the mounting plate are attached / detached, attachment / detachment is facilitated.
さらに、永電磁石を備えているため、電源遮断時にも、電磁石と異なり吸着力を有するため、加工ヘッドを保持可能であり、加工ヘッドが脱落しないため、加工ヘッドの破損が防止される。
さらに、溝部、または、支持部、または、凸部、または、凹部の少なくともいずれか1つの上面は、他の箇所より硬化度の高い高硬度化処理面にて形成されているため、接触面の摩耗が抑えられるため、再取付時の位置再現性が長期間において保てる。
さらに、凸部と凹部との当接の位置決め調整において、深さ方向のみの調整で容易に調整できる。
さらに、加工ヘッドの下方向からの衝突に際し、円錘凹形状に沿って球面形状が移動するため、接合面が衝突と同時に浮き上がる。よって、接合面が摺動しないため、接合面のキズが防止できる。
Further, since the permanent electromagnet is provided, the machining head can be held even when the power is shut off, unlike the electromagnet, so that the machining head can be held and the machining head does not fall off, so that the machining head is prevented from being damaged.
Further, since the upper surface of at least one of the groove, the support, the convex, or the concave is formed with a hardened surface that has a higher degree of curing than other portions, Since wear is suppressed, position reproducibility during re-installation can be maintained over a long period of time.
Furthermore, in the positioning adjustment of the contact between the convex portion and the concave portion, it can be easily adjusted by adjusting only in the depth direction.
Further, when the machining head collides from below, the spherical shape moves along the conical concave shape, so that the joint surface rises simultaneously with the collision. Therefore, since the joining surface does not slide, the joining surface can be prevented from being damaged.
さらに、支持部および凸部に緩衝材を備えるようにしたので、衝突の分離時に、支持部、または、凸部が直接接合面に接触しないので、接合面のキズが防止できる。
さらに、伸縮性部を備えているので、接合面へのゴミ、特に鉄粉の吸着を防ぎ、接合面のキズが防止できるとともに、ゴミ噛み込みによる、吸着力の低減を抑える。さらに、再取付時の位置再現性を確保できる。
さらに、落下防止部を備えているので、加工ヘッドの衝突後の分離時に、落下による加工ヘッドの破損が防止できる。加工ヘッドが衝突時の離脱によって回転しないので、2次的破損を防止できる。
さらに、抵抗パイプにてワイヤまたはチェーンを支持しているので、加工ヘッドの衝突に際し、衝突エネルギーを摺動抵抗のエネルギーに変換することで、加工ヘッドの反跳による2次的破損を防止できる。よって、駆動速度の向上においても、加工ヘッドの大型化を要しないで、十分な加工ヘッドの保持力(吸着力)と、十分な衝突時の破損防止機能とを満たす加工ヘッドを提供できる。
Further, since the cushioning material is provided on the support part and the convex part, the support part or the convex part does not directly contact the joint surface at the time of separation of the collision, so that the joint surface can be prevented from being damaged.
Furthermore, since the elastic part is provided, it is possible to prevent dust, particularly iron powder, from being adsorbed to the joining surface, to prevent the joining surface from being scratched, and to suppress the reduction of the adsorbing force due to dust biting. Furthermore, position reproducibility at the time of reattachment can be ensured.
Furthermore, since the fall prevention part is provided, at the time of separation after the collision of the machining head, the machining head can be prevented from being damaged due to dropping. Since the machining head does not rotate due to separation at the time of collision, secondary damage can be prevented.
Furthermore, since the wire or chain is supported by the resistance pipe, secondary damage due to recoil of the machining head can be prevented by converting the collision energy into the sliding resistance energy when the machining head collides. Therefore, it is possible to provide a machining head satisfying a sufficient holding force (adsorptive force) of the machining head and a sufficient function for preventing damage at the time of collision without increasing the size of the machining head even when the driving speed is improved.
1 加工ヘッド、2 検出器、3 ワーク、4 取付板、5 磁石、6 支持部、
7 凸部、8 ワイヤ、9 抵抗パイプ、10 落下防止部、12 凹部、
13 加工ヘッド接合面、15 重心、41 溝部、42 凹部、42a 円錐凹形状、42b V字状溝、43 取付板接合面、45 伸縮性部、51 永電磁石、
52a,52b 電磁石、61 緩衝材、P 点。
1 processing head, 2 detector, 3 workpiece, 4 mounting plate, 5 magnet, 6 support part,
7 convex part, 8 wire, 9 resistance pipe, 10 fall prevention part, 12 concave part,
13 machining head joint surface, 15 center of gravity, 41 groove part, 42 concave part, 42a conical concave shape, 42b V-shaped groove, 43 mounting plate joint surface, 45 stretchable part, 51 permanent electromagnet,
52a, 52b Electromagnet, 61 cushioning material, P point.
Claims (11)
上記取付板に上記取付板接合面側が開口するように形成された溝部と、
上記加工ヘッド接合面上に、上記溝部に挿入すると上記溝部と下方が当接し上方に空間を有し上記加工ヘッドの重量を支えるように形成された支持部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか一方の接合面上に高さ方向において上記溝部および上記支持部より下方位置に形成された少なくとも1個の凸部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか他方の接合面側に上記凸部が挿入され当接することにより位置決め可能に形成された凹部と、
上記取付板接合面上に高さ方向において上記溝部と上記凸部または上記凹部との間に埋設して形成され上記加工ヘッド接合面と吸着する少なくとも1個の磁石とを備えたことを特徴とする加工装置。 A machining head, and a mounting plate fixed to a moving means for moving the machining head and having a vertical attachment plate joining surface that joins the machining head joining surface of the machining head, and the machining head joining surface; A processing apparatus for moving the processing head by bonding the mounting plate bonding surface,
A groove formed on the mounting plate so that the mounting plate joint surface side is open;
A support portion formed on the machining head joint surface so as to support the weight of the machining head, with the groove portion and the lower portion abutting when inserted into the groove portion, and having a space above.
At least one convex portion formed at a position below the groove portion and the support portion in the height direction on either one of the processing head joint surface or the mounting plate joint surface;
A concave portion formed so that positioning is possible by inserting and contacting the convex portion on the other joint surface side of the processing head joint surface or the mounting plate joint surface;
And at least one magnet that is formed to be embedded between the groove portion and the convex portion or the concave portion in the height direction on the mounting plate joint surface and that adsorbs the machining head joint surface. Processing equipment.
上記支持部は、円柱形状にて形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の加工装置。 The groove portion is formed in a V-shaped cross section in the horizontal direction with the mounting plate joint surface,
The processing apparatus according to claim 1, wherein the support portion is formed in a cylindrical shape.
上記凹部は、上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面と垂直方向断面がV字形状にて形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の加工装置。 The upper surface of the convex part is formed in a spherical shape,
4. The processing according to claim 1, wherein the recess has a V-shaped cross section perpendicular to the processing head bonding surface or the mounting plate bonding surface. apparatus.
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