JP2019524442A - ノズル交換器および防護エンクロージャを備えた加工機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、加工ビームによりワークを加工するための加工機械であって、当該加工機械の加工ヘッドに対するノズルの取付けおよび／または取外し用のノズル交換器（１２）を有しており、該ノズル交換器（１２）は、ノズルを収容する複数のノズル収容部（１３）を有している、加工機械に関する。当該加工機械は、前記加工ビームにより前記ワークを加工するための作業空間を作業空間周辺環境から仕切るための防護エンクロージャ（２）を有しており、かつ前記ノズル交換器（１２）は、前記防護エンクロージャ（２）の内部のノズル交換位置（ＷＰ）と、前記防護エンクロージャ（２）の外部の装備位置（ＲＰ）との間で移動可能である。

Description

本発明は、加工ビーム、特にレーザビームによりワークを加工するための加工機械、特にレーザ加工機であって、加工機械の加工ヘッドに対するノズルの取付けおよび／または取外し用のノズル交換器を有しており、ノズル交換器は、ノズルを収容する複数のノズル収容部を有している、加工機械に関する。加工ビームは、レーザビームであってよいが、しかしまた、例えばプラズマアークの形態の、異なる種類の加工ビームを使用することも可能である。

レーザ加工機用のノズル交換器は、例えば欧州特許第２５８９４５８号明細書（EP 2 589 458 B1）から公知となっている。このノズル交換器は、共通の保管装置内に配置された複数のノズル収容部を有している。各ノズル収容部は、レーザ加工機の加工ヘッドに対するノズルの取付けおよび／または取外しに用いられる。

加工プロセスを実施するためにレーザ加工装置のレーザ加工ヘッドに取り付けられるレーザノズル、またはプラズマ加工機のバーナヘッドに取り付けられるバーナノズルは、加工プロセスから生じたワーク部分、飛沫および汚れと衝突することにより、汚染または損傷される恐れがある。つまりこのようなノズルは、プロセス確実性の理由から定期的に交換されるべき、摩耗部品である。ノズルの交換は、異なる切断プロセス用に異なるタイプのノズルが使用されるべき場合にも必要とされている。

独国特許出願公開第１９５４６６７７号明細書（DE 195 46 677 A1）から公知となっている火炎切断機は、カバーが設けられかつ複数の工具部品収容ステーションを備えた工具部品収容部を有しており、工具部品収容部は、交換可能な工具部品群を鉛直方向に摺動可能に、差込み可能にかつ取出し可能に保管することに適するように形成されている。工具部品はノズルであってよい。工具部品収容部は、引出し状の構成部材を有していてよく、引出し状の構成部材は、工具、例えばバーナヘッドにおける各工具部品を交換するために、リニア移動装置により制御されて、カバーから進出させることができるようになっている。

欧州特許第１６０２４３９号明細書（EP 1 602 439 B1）から公知の、レーザ加工機の防護エンクロージャの内部のノズルマガジンは、工具自動交換用の位置に配置されており、この場合は埃密なカバーがノズル交換マガジンを上方からカバーしており、レーザ加工工具のノズルを交換するときにのみ、開くようになっている。

特開２０１４−１７２０４６号公報に記載されたレーザ加工機では、ノズル保持装置が、加工されるべきワークの自由端部を挟むように形成されたキャリッジの一方の端部に取り付けられている。ノズル保持装置は、ノズル保持装置内に収容された複数のノズルの上面をカバーする、開閉可能なカバーを有している。

米国特許出願公開第２００８０５３９７６号明細書（US 2008053976 A1）から公知の、レーザ加工機の防護エンクロージャの外部に配置された切断ヘッドマガジン内には、複数の切断ヘッドがチェーンに沿って保管される。切断ヘッド交換ユニットが、切断ヘッドマガジンの引渡し位置から切断ヘッドを引き取り、加工ヘッドに取り付けられた切断ヘッドを、切断ヘッドマガジンから取り出された切断ヘッドに交換するようになっている。

本発明の課題
本発明の根底を成す課題は、ノズル交換器へのアプローチが改良された加工機械を提供することにある。

発明の主題
この課題は、加工ビームによりワークを加工するための作業空間を作業空間周辺環境から仕切るための防護エンクロージャを有している、冒頭で述べた形式の加工機械により解決され、この場合、ノズル交換器は、防護エンクロージャの内部のノズル交換位置と、防護エンクロージャの外部の装備位置との間で移動可能である。

防護エンクロージャは、作業空間を周辺環境空間から仕切るもしくは遮蔽するために用いられると共に、例えば、加工ビームによる作業空間内でのワークの加工中に高エネルギビームが周辺環境空間には一切到達しないこと、もしくは定められたビーム限界値が守られる程度に極少量のビームしか周辺環境空間には到達しないことを保証するものであり、これにより、加工中に作業員は防護エンクロージャの外部で危険無く移動することができるようになっている。

典型的には作業員がアプローチすることができるようになっている、防護エンクロージャの外部の装備位置へノズル交換器を移動させることにより、機械内でワーク加工または別のプロセス、例えばワークの着脱が行われている間に、ノズル交換器への手動によるまたは例えばロボットにより自動化された事前装備、より厳密に言うと、ノズル交換器のノズル収容部への、後続のワーク加工に適した構成形式を有するノズルの手動または自動装備、および／または加工時に損傷したノズルの、新しいノズルへの交換を行うことができる。つまり前記装備は、加工機械の、ノズル交換が行われないあらゆる運転状態に時間的に並行して行われてよい。

典型的には連続する２つの加工の間に行われるノズル交換のために、ノズル交換器は、防護エンクロージャの内部のノズル交換位置へ移動させられる。ノズル交換位置と装備位置との間でのノズル交換器の移動のために、防護エンクロージャは開口を有している。ノズル交換位置は、典型的には、その時々のノズル収容部においてノズル交換を実施するために、加工ヘッドをその運動軸によりノズル交換位置へ移動させることができるように選択されている。よってノズル交換位置は通常、ワークを加工するための加工領域に隣接して位置している。ノズル交換は、例えば冒頭で引用した欧州特許第２５８９４５８号明細書に記載された形式で行われてよい、すなわち、加工ヘッドがノズル交換のために、ノズル収容部に上方から接近する。ノズル交換器は例えば、参照により本願の内容とする前掲の欧州特許第２５８９４５８号明細書に記載されたように形成されていてよい。

１つの実施形態では、ノズル交換器は防護エンクロージャ内でノズル交換位置と休止位置との間で移動可能であり、休止位置からノズル交換器は、防護エンクロージャの外部の装備位置へ移動可能である。ノズル交換器は、典型的には自動制御式の運動により、すなわち駆動装置により、休止位置からノズル交換位置へかつその逆に移動させられる。このためにノズル交換器は、例えば直線的に摺動させられるか、または場合によりレバーアームに沿って旋回させられてよい。ノズル交換位置においてノズル交換器は、加工ヘッドによるノズル交換を行うことができるようにするために、典型的には上方に対して開かれている。加工ヘッドは機械軸により、ノズル交換位置に配置されたノズル交換器の上を移動させられ、これにより、加工ヘッドに取り付けられたノズルを交換することができるようになっている。休止位置は、典型的にはノズル交換位置よりも大幅に、加工領域から離れている。加工プロセスに際してノズル交換器が汚染されることを防ぐために、ノズル交換器は休止位置へ移動させられてよい。

１つの改良では、ノズル交換器は休止位置から手動で（引っ張ることまたは押しずらすことにより）装備位置に（かつその逆に）移動可能である。この場合、ノズル交換器は必要に応じて作業員（またはロボット）により、休止位置から装備位置へ移動させることができる。このことは、ノズル交換器が休止位置に配置されているときにのみ、可能である。作業員によるノズル交換器への手動での干渉、すなわち装備位置への手動での移動は、ノズル交換器がノズル交換位置に配置されているとき、またはノズル交換器がノズル交換位置と休止位置との間を移動しているときには、ロックにより遮断され得る。

１つの改良では、加工機械は、休止位置においてノズル交換器の複数のノズル収容部をカバーする、（位置固定された）ケーシングを有している。ケーシングにより、ノズル交換器はワーク加工時に生じる汚れから防護され得る。ケーシングは典型的には、ノズル交換器の上面に設けられた複数のノズル収容部をカバーするケーシング蓋を有している。好適には、ノズル交換器がケーシング内の休止位置に配置されているときには、ケーシングの一方の側壁が、ノズル交換器と結合された遮蔽部材により閉じられる。

１つの別の改良では、ノズル交換器は、休止位置および装備位置では第１の引出し状の構成部材内に配置もしくは収容されている。好適には、ノズル交換器はノズル交換位置では、別の第２の引出し状の構成部材内に収容されており、この場合、第２の引出し状の構成部材は、休止位置では第１の引出し状の構成部材内に収容されており、特に第１の引出し状の構成部材と共に装備位置へ移動可能であるか、またはその逆もある。装備位置において第１の引出し状の構成部材は、防護エンクロージャから引き出された状態にあり、これにより、作業員（またはロボット）がノズル交換器に装備することができるようになっている。この場合、ノズル交換器は、第１の引出し状の構成部材のフロント面を介して、加工機械の（既存の）外装体もしくは防護エンクロージャ内に組み込まれており、ノズル交換器を、防護エンクロージャから引き出された位置へ、（引出しの形式で）手動で引き出すことができるようになっている。

第２の引出し状の構成部材が、休止位置において第１の引出し状の構成部材内に配置されると、ノズル交換器が装備位置へ移動する際に、典型的には第２の引出し状の構成部材の、加工機械の作業空間に面したフロント面は一緒には移動させられないので、ケーシングの、作業空間に面した開口は、前記フロント面により閉じられていることになる。休止位置からノズル交換位置へノズル交換器が移動する際、第１の引出し状の構成部材は典型的には一緒には移動させられないので、防護エンクロージャの開口は、第１の引出し状の構成部材の、作業空間周辺環境に面したフロント面により閉じられたままとなる。このようにして、防護エンクロージャもしくは閉鎖されたケーシングによるビーム保護が、常に保証されている。２つの引出し状の構成部材相互の配置が逆の形式で行われてもよいことは自明である。

１つの別の実施形態では、加工機械は追加的に、防護エンクロージャの作業空間周辺環境側の面に取り付けられた、第１の位置と第２の位置との間で移動可能な外装構成部材および／またはカバーを有しており、この場合、第１の位置において外装構成部材および／またはカバーは、装備位置を作業空間周辺環境から隔離しており、第２の位置では作業空間周辺環境から装備位置にアプローチすることができるようになっている。

外装構成部材は、例えばヒンジを介して防護エンクロージャに取り付けられていてよく、外装構成部材が装備位置、より厳密に言うと外装構成部材により包囲または閉鎖された、例えば防護エンクロージャのロッカー形式の部分の内部空間を形成する空間を作業空間周辺環境から隔離する第１の閉鎖位置と、装備位置に作業員がアプローチすることのできる第２の開放位置との間で、ロッカー扉の形式で手動で旋回され得る。この場合、ノズル交換器もしくは内部にノズル交換器が収容された引出し状の構成部材は、装備位置では防護エンクロージャのロッカー形式の機械部分内、例えばそこに設けられたボックス内に収容されている。外装構成部材は、典型的にはそれ自体が作業領域からの散乱ビームに対する遮蔽手段として働くことはなく、例えば１つまたは複数の覗き窓を有していてよい。旋回可能な外装構成部材の代わりに、例えばスライドドアの形式の摺動可能な外装構成部材も使用され得る。

装備位置では、ノズル交換器は外装構成部材の内側（「ロッカー」内）で、防護エンクロージャの、周辺環境空間に面した側に収容されており、加工プロセスがノズル交換器に影響を及ぼすことはない。ノズル交換器は、主要時間の間、すなわち加工運転の間、例えばレーザカットの間、ロッカー扉の開口を介して装備され得る。この場合、ノズル交換のためにノズル交換器は、典型的には自動制御されて防護エンクロージャを通り、作業空間内へ移動する。

外装構成部材に対して択一的または付加的に、加工機械は、装備位置を、閉鎖位置において作業空間周辺環境から隔離するためもしくは開放位置において作業空間周辺環境とつなぐために、やはり第１の位置と第２の位置との間で移動可能なカバーを有していてもよい。加工機械が上述した外装構成部材を有している場合、カバーは、典型的には外装構成部材により包囲される空間内に配置されている。この場合、カバーは典型的には、ノズル交換器の上面に配置されたノズル収容部への介入を可能にする、ロッカー形式の機械部分に設けられた開口、例えばロッカー形式の機械部分に設けられたボックスの開口を覆うために用いられる。

第１の閉鎖位置では、カバーは、開口をカバーするためひいてはノズル交換器内に配置されたノズルを汚れから保護するために用いられる。さらにカバーは、ノズル交換器の走行移動中のユーザの介入およびこれによる例えば手の挟み込みを防止するために用いられてよい。カバーは、上面にノズル交換器のノズル収容部が収容されている基体を、第１の位置では例えば上方から覆っている。カバーは、例えば旋回運動または直線運動において第１の位置から第２の位置へ、かつその逆に動かされるスライダまたはフラップの形式で形成されていてよい。カバーは、ノズル交換器にノズルを装備するためだけに手動で開ける必要があり、さもなければ閉鎖位置に留まっていてよい。

１つの改良では、加工機械は、外装構成部材および／またはカバーの第１および／または第２の位置を検出するセンサ装置を有している。センサ装置は、例えば状態「閉」を検出するように、すなわち第１の閉鎖位置を検出するように形成された安全スイッチ（コンタクトスイッチ）により形成されていてよい。場合によりセンサ装置は、例えばセンサ装置が第１の位置からの移動を検出する光学センサ、例えばライトバリアの形式で形成されている場合には、第２の状態もしくは第１の位置から第２の位置への移行を検出するように形成されていてもよい。

１つの別の改良では、加工機械は、より厳密に言うと加工機械の制御装置は、外装構成部材および／またはカバーが第２の（開放）位置にあるときには、ノズル交換位置から装備位置へのかつ逆方向でのノズル交換器の（自動化された）移動を防止するように形成されている。このために制御装置は、センサ装置に接続していてよくかつ第１の位置からの離脱が検出される場合には、ノズル交換器の移動用に用いられる駆動装置に作用してよい。第１の位置からの離脱時に、ノズル交換器が装備位置とノズル交換位置との間を移動させられる場合には、この移動を場合により停止させることができるようになっている。このようにして、作業員がノズル交換器に手で介入しようとした際に、例えば防護エンクロージャの構成部材と移動中のノズル交換器との間に指を挟まれたために負傷することを、防ぐことができるようになっている。

１つの別の改良では、加工機械は、ノズル交換器が装備位置に配置されていないときに第１の閉鎖位置において外装構成部材および／またはカバーをロックするためのロック装置を有している。ロック装置は、例えばノズル交換器が装備位置に位置していない場合に外装構成部材および／またはカバーを第１の位置においてロックする、機械的な閂を有していてよい。ノズル交換器が装備位置に位置している場合にのみ、ロックが解除され、外装構成部材もしくはカバーを第２の位置へ動かすことができるようになっている。

１つの別の実施形態では、加工機械は追加的に、ノズル保管用のノズルマガジンを有しており、ノズルマガジンは、装備位置に位置するノズル交換器に隣接して配置されている。ノズルマガジンは、ワーク加工用には目下必要とされないノズルの保管に用いられ、ノズル交換器の事前装備のときに、作業員がこれらのノズルを取ることができるようになっている。ノズルマガジンは、埃が上方からノズル収容部内へもしくはノズルマガジン内に保管されたノズル内へ落下する確率を低下させるために、水平方向に対して傾けて方向付けられていてよい。ノズルマガジンは、例えば防護エンクロージャのロッカー形式の機械部分において、外装構成部材もしくはロッカー扉の背後の共通の挿入部もしくはボックス内に配置されていてよいが、ノズルマガジンは、ノズル交換器と共にまたは別個に、防護エンクロージャから引出し可能な引出し状の構成部材内に配置されることも可能である。

１つの別の実施形態では、ノズル交換器は、作業空間から作業空間周辺環境へのビームの出射を防止する少なくとも１つの遮蔽部材を有している、またはノズル交換器は、この遮蔽部材に取外し可能に結合されている。上述したように、ノズル交換器をノズル交換位置から装備位置へかつその逆に移動させるために、防護エンクロージャには開口が設けられている。よってノズル交換器は、加工機械のビーム保護・安全構想上の構成部材を成すものである。それというのも、ノズル交換器が装備位置に配置されているときに開かれた引出し状の構成部材もしくはロッカー形式の機械部分において、加工機械の作業空間から極度に多量のビームが出射する恐れはない、ということが保証されていなければならないからである。ノズル交換器用の休止位置が設けられている場合には、ノズル交換器が休止位置に配置されているときに作業空間から出射することのできるビームは、最大でも許容限界値を超えてはいないことも保証されねばならない。

このことは例えば遮蔽部材により、ノズル交換器がこれに沿って直線移動するノズル交換器の移動方向に対して横方向の、ノズル交換器の一方の端面に取り付けられた、例えば遮蔽板もしくはビーム保護板の形式で保証され得る。ノズル交換器に設けられた（側面の）遮蔽部材は、プロセス箇所からの散乱ビームが許容不能には、防護エンクロージャにより仕切られた作業空間から外部へ到達しない程度の大きさに形成されている。このためには例えば、散乱ビームのビーム経路が、プロセス箇所と防護エンクロージャの開口との間で、つまり防護エンクロージャが開かれた状態におけるノズル交換器のあらゆる位置において、遮蔽部材により完全にまたは大部分を覆われてもしくは中断されてよい。

ノズル交換器の休止位置にケーシングが配置されている場合、ノズル交換器は一方ではケーシングもしくは休止位置から自動的にノズル交換位置ひいては作業空間内へ移動することができ、かつ他方ではノズル交換器はケーシングから外側に向かって作業空間周辺環境へ手動で引っ張られてよい。ノズル交換器の遮蔽部材は、休止位置および装備位置においてケーシングがノズル交換器の遮蔽部材により少なくとも、ビーム保護が保証されている程度に閉鎖されるように、寸法設定されている。この場合、休止位置から装備位置へノズル交換器が移動する際に、遮蔽部材は、ケーシングの開口を閉鎖するために、ノズル交換器から分離されてよい。ノズル交換器が休止位置からノズル交換位置へ移動する際には、遮蔽部材は典型的にはノズル交換器と運動結合されている、すなわち、遮蔽部材はノズル交換器と共に移動する。遮蔽部材は特に、上述した第２の引出し状の構成部材のフロント面もしくは正面であってよい。

１つの別の実施形態では、加工機械は追加的に、ノズル交換位置から休止位置へまたはノズル交換位置から装備位置へ、かつその逆にノズル交換器を移動させるための駆動装置を有している。各位置間でのノズル交換器の移動は、典型的には直線移動である。駆動装置を制御するためには、上述した制御装置を用いることができる。ノズル交換器を自動制御式に移動させるための駆動装置としては、例えば少なくとも１つの空圧シリンダが用いられてよい。空圧シリンダは、典型的には固定のノズル交換位置と固定の休止位置もしくは固定のノズル交換位置と固定の装備位置に対応する２つの終端位置の間でのみ、制御されて移動可能である。択一的に、数値制御式の軸（ＮＣ軸）もしくはリニア駆動装置がノズル交換器の位置決め用に用いられてもよい。この場合はノズル交換位置と休止位置もしくは引渡し位置との間で任意の中間位置に到達可能であり、これにより、加工ヘッドは場合により、ノズル交換器の各ノズル収容部に個別に向かわずに済む。それというのも、ノズル交換器の制御式の移動に基づき、作業空間内でのノズル交換位置の場所を適切に適合させることができるようになっているからである。

１つの別の実施形態では、加工機械は追加的に、ノズル交換器が休止位置または装備位置に配置されている場合に加工ヘッドに取り付けられたノズルをクリーニングするための、作業空間内または遮蔽部材に位置固定されて配置されたブラシ部材を有している。位置固定されて配置されたブラシ部材により、ノズルクリーニングはノズル交換器の能動的な走行移動無しで持続的に可能であり、これにより、生産性が向上されることになる。汚れたノズルをブラッシングする際に、付着しているスラグや埃が剥離して、あらゆる方向に広がる。ノズル交換器を汚れから保護するために、ノズル交換器は、典型的にはブラシ部材によるノズルのクリーニング前に、ノズル交換位置から装備位置または休止位置へ移動させられる。休止位置にケーシングが配置されている場合には、ブラシ部材はノズル交換器または場合によりノズル交換器に取り外し可能に結合された遮蔽部材に取り付けられて、ノズル交換器または遮蔽部材と共に移動させられてよい。それというのも、ノズル交換器はクリーニング時にはケーシングにより汚れから保護されているからである。ノズル交換器が、ブラッシング時にはブラシ部材の直ぐ近くには配置されていないもしくはケーシング内に配置されていることにより、ノズル交換器は、移動に必要な機構と共に保護されている。これは特に、汚れに敏感なノズル検査コンポーネントならびに個々のノズル収容部に関して有利である。またこのようにして、場合により存在する、ノズル交換器に取り付けられた較正プレートも清潔に保たれると共に、長いクリーニング間隔もしくは保守整備間隔を有していてよい。

１つの別の実施形態では、加工機械は、ノズル交換器のノズル交換位置において加工ヘッドに対しノズル収容部に収容されたノズルの取付けおよび／または取外しを行うために、少なくとも１つのノズル収容部の回転運動を生ぜしめる、回転駆動装置を有している。冒頭で引用した欧州特許第２５８９４５８号明細書に記載されているように、ノズルは回転運動により加工ヘッドに対してねじ式に着脱され得る。駆動装置は、例えば歯付きベルトまたは歯車を介して各ノズル収容部の歯付きワッシャに結合されたモータとして形成されていてよい。加工ヘッドに差込み結合部を介して取り付けられるノズルに関しては、（回転）駆動装置を省くことができる。

ノズル交換器は、加工機械へ取り付ける際に、予め位置調整されてよい。加工機械に取り付ける際には、シリンダピンおよび加工面により正しい位置が保証され得るようになっており、追加的な位置調整または調節が必要とされることはない。

本発明の別の利点は、説明および図面から明らかである。引き続き説明する上述の各特徴もやはりそれ自体で、または複数が任意に組み合わされて使用され得る。図示して説明する各実施形態は、最終的な列挙を意味するものではなく、むしろ本発明を説明するための特徴例を有するものである。

レーザ防護室の形式の防護エンクロージャを備えたレーザ加工機の１つの実施例を示す概略図である。 図２ａは、防護エンクロージャの外部の装備位置におけるノズル交換器を示す図であり、図２ｂは、図１に示した防護エンクロージャの内部の作業空間内のノズル交換位置におけるノズル交換器を示す図である。 図２ａ、図２ｂに示したノズル交換器を、加工ヘッドに取り付けられたノズルを取り外す際のノズル交換位置で示す図である。 図４ａ〜図４ｃは、防護エンクロージャの内部のノズル交換位置および休止位置ならびに防護エンクロージャの外部の装備位置におけるノズル交換器を示す図である。 図５ａ〜図５ｃは、第１および第２の引出し状の構成部材を備えた、図４ａ〜図４ｃに示したものと同様のノズル交換器を示す概略図である。

以下の図面の説明では、同じもしくは機能が同じ構成部材には同一の符号を使用する。

図１には、レーザ加工機１の形態の加工機械の１つの構成例が概略的に簡略化されて示されており、レーザ加工機１は、レーザ防護室の形態の防護エンクロージャ２を有している。レーザ加工機１は、レーザ加工、例えばワーク支持部４に支持されたワーク３のレーザカットに用いられる。レーザ加工機１は、切断加工用にレーザビーム６をワーク３に対して位置調整するレーザ加工ヘッド７の移動用の移動装置５を有している。防護エンクロージャ２は、防護エンクロージャ２の内部に形成された作業空間８を、防護エンクロージャ２の外部の作業空間周辺環境９から仕切っている。防護エンクロージャ２は、レーザビーム６によるワーク３の加工時に生じる散乱ビームが作業空間周辺環境９に達することを防ぐために、耐レーザ壁を有している。作業空間周辺環境９の遮蔽は、加工時に生じる散乱ビームにより作業員１０が傷付けられることを防ぐために、労働保護上の理由から必要とされている。

レーザビーム６によりワーク３を加工するために、レーザ加工ヘッド７はノズル１１を有しており、ノズル１１を通って切断ガス流がワーク３に向かって流れるようになっている。ノズル１１は、ワーク３の加工時に例えばスラグにより損傷される恐れのある摩耗部品であり、ノズル１１は、場合によっては新しいノズル１１に交換する必要がある。また、切断されるべきワークもしくは各切断プロセスに応じて、異なるタイプのノズルが必要になる。

図２ａ、図２ｂにはそれぞれ、加工ヘッド７に対するノズル１１の着脱に用いられるノズル交換器１２を備えた防護エンクロージャ２の詳細が示されている。ノズル交換器１２は複数のノズル収容部１３を有しており、冒頭で引用した欧州特許第２５８９４５８号明細書に記載されているように、ノズル収容部１３には各１つのまたは場合によっては複数のノズル１１が収容され得る。ノズル収容部１３は、ノズル交換器１２の基体１４もしくは保管装置内に配置されており、加工ヘッド７は基体１４の上側からアプローチすることができるようになっている。

図２ｂは、防護エンクロージャ２の内部のノズル交換位置ＷＰにおけるノズル交換器１２を示し、図２ａは、防護エンクロージャ２の外部の装備位置ＲＰにおけるノズル交換器１２を示している。ノズル交換位置ＷＰと装備位置ＲＰとの間でノズル交換器１２の移動を制御するために、レーザ加工機１は制御装置１５を有している（図１参照）。ノズル交換位置ＷＰから装備位置ＲＰへの、ノズル交換器１２の図示の例では直線的な移動および該移動とは逆方向の移動に際して、ノズル交換器１２は、防護エンクロージャ２のレーザ防護壁に設けられた開口を通って移動させられる。

図２ａにおいて認められるように、装備位置ＲＰは、防護エンクロージャ２の、周辺環境空間９側の面に取り付けられた、ロッカー形式の機械部分１６内に配置されている。防護エンクロージャ２のレーザ防護壁を越えて外側に突出したロッカー形式の機械部分１６内にはボックス１７が取り付けられており、ボックス１７内にはノズル交換器１２が装備位置ＲＰで収容されている。ノズル交換器１２には、より厳密に言うとノズル収容部１３を備えた基体１４の上面には、装備位置ＲＰにおいて、上方からアプローチすることができるようになっており、作業員１０は、ノズル収容部１３およびそこに保管されたノズル１１をつかむことができる。ロッカー形式の機械部分１６内には、ノズル１１の保管に用いられるノズルマガジン１８も配置されており、ノズル１１は作業員１０により、ノズル交換器１２のノズル収容部１３内に収容されたノズル１１に交換され得る。ノズルマガジン１８は、装備位置ＲＰに隣接して配置されていると共に、水平方向に対して傾けられており、これにより、埃が上方から、ノズルマガジン１８内に保管されたノズル１１内へ落下することを防いでいる。

同様に図２ａにおいて認められるように、防護エンクロージャ２には、より厳密に言うと防護エンクロージャ２の、作業空間周辺環境９側の面には、外装構成部材１９がロッカー扉の形式で取り付けられており、外装構成部材１９は、ロッカー形式の機械部分１６ひいては装備位置ＲＰに作業空間周辺環境９からアプローチ可能な、図２ａ、図２ｂに示した第２の開放位置Ｓ２と、装備位置ＲＰに作業空間周辺環境９からはもしくは作業空間周辺環境９にいる作業員１０がアプローチ不可能な、図示しない第１の閉鎖位置Ｓ１との間で移動可能である。

同様に図２ａ、図２ｂにおいて認められるように、ロッカー形式の機械部分１６には、カバー２０がフラップの形式で取り付けられており、カバー２０は、装備位置ＲＰに、より厳密に言うとノズル交換器１２に、ボックス１７の上面に形成された開口を介してアプローチ可能な図２ａに示す第２の位置Ｓ２と、ボックス１７の開口がカバー２０により覆われ、これによりノズル交換器１２の装備位置ＲＰがカバー２０により作業空間周辺環境９から隔離されている、図２ｂに示す第１の位置Ｓ１との間で移動可能である。

図２ａにおいて認められるように、レーザ加工機１は、第１のスイッチ部品２１ａと第２のスイッチ部品２１ｂとから成るコンタクトスイッチ２１ａ，２１ｂの形態のセンサ装置を有している。第１のスイッチ部品２１ａは、ボックス１７の開口の側方に取り付けられており、第２のスイッチ部品２１ｂは、カバー２０の下面に取り付けられている。両スイッチ部品２１ａ，２１ｂは、図２ｂに示したカバー２０の閉鎖位置Ｓ１では互いに接触し合っており、コンタクトスイッチ２１ａ，２１ｂにより検出され制御装置１５に伝達される、例えば機械式、電気式または誘導式の接触を生ぜしめる。カバー２０が第１の位置Ｓ１から離れると直ちに、即ち特に図２ａに示したカバー２０の第２の位置Ｓ２においては、制御装置１５が、装備位置ＲＰからノズル交換位置ＷＰへのノズル交換器１２の移動およびその逆方向でのノズル交換器１２の移動を阻止するか、または停止させる。

図２ａおよび図２ｂに示した例では、レーザ加工機１は、カバー２０を第１の位置Ｓ１においてロックするためのロック装置２２（図２ａ参照）を有しており、ロック装置２２は、図示の例では第１のスイッチ部品２１ａに隣接して配置されている。ロック装置２２は、ノズル交換器１２が装備位置ＲＰに位置していない場合に、制御装置１５により作動させられる。例えばピン等の形式の機械的な閂（図示せず）を有するロック装置２２は、カバー２０に設けられた対応する開口に係合し、これによりロック装置２２が作動した状態では、作業員１０がカバー２０を持ち上げることはできないようになっている。ロック装置２２により、ノズル交換器１２の移動中に作業員１０がボックス１７に形成された開口内に介入して、その際に場合により負傷することを防ぐことができる。図２ａおよび図２ｂに示した、旋回可能なフラップの形式のカバー２０の代わりに、例えば、第１の位置Ｓ１と第２の位置Ｓ２との間で摺動可能なスライダが使用されてもよい。

ロック装置２２は、コンタクトスイッチ２１ａ，２１ｂの接触が失われた際にノズル交換器１２の移動が自動的に阻止されるもしくは停止させられる場合には、必ずしも必要とされないが、ロック装置２２は付加的に、機械１の安全性を高める。択一的にロック装置２２は、純粋に機械的に、かつ制御装置１５による制御無しで構成されていてもよい。ロック装置２２は、例えばばねにより予荷重を加えられていてよく、この場合、この予荷重は、ノズル交換器１２が装備位置ＲＰに位置決めされているときに、ノズル交換器１２の駆動軸の力により克服される。

図２ａおよび図２ｂにおける図示とは異なり、ロック装置２２はレーザ加工機１内に設けられていてもよく、このロック装置２２は外装構成部材１９を第１の位置Ｓ１においてロックし、これにより、ノズル交換器１２が装備位置ＲＰに位置していないときには、防護エンクロージャ２のロッカー形式の機械部分１６に作業員１０がアプローチすることはできないようになっている。この場合は図２ａおよび図２ｂに示したカバー２０を、場合により省くことができる。

図２ａにおいて同様に認められるブラシ部材２３（ブラシセグメント）は、レーザ加工ヘッド７に取り付けられたノズル１１のクリーニングに用いられる。クリーニングのために、ノズル１１を備えたレーザ加工ヘッド７がブラシ部材２３上で移動させられ、これにより、付着しているスラグや埃がブラシによって取り除かれる。ブラシ部材２３は、ノズル交換位置ＷＰに隣接して取り付けられており、典型的にはノズル交換器１２が装備位置ＲＰに位置しているときにのみ、ノズル１１をクリーニングするために使用される。このようにして、ノズル交換器１２、特にノズル収容部１３ならびにノズル交換器１２の機構、例えばそこに設けられた較正プレートを、汚れから保護することができるようになっている。

図３には、ノズル交換位置ＷＰにおけるノズル交換器１２が示されており、ノズル交換位置ＷＰでは、レーザ加工ヘッド７に取り付けられたノズル１１をノズル収容部１３に収容するためもしくはノズル１１をレーザ加工ヘッド７から取り外すために、レーザ加工ヘッド７が、ノズル交換器１２の基体１４の上に位置決めされている。ノズル１１は、図示の例ではねじ山を備えており、例えば前掲の欧州特許第２５８９４５８号明細書により正確に記載されているように、基体１４においてノズル収容部１３の下側に取り付けられた回転駆動装置２４により、ノズル１１の中心軸線を中心として回転運動させることができるようになっている。

ノズル交換位置ＷＰから装備位置ＲＰへ、かつその逆にノズル交換器１２を移動させるために、ノズル交換器１２は、リニアガイド２５に支持されておりかつ図示の例では空圧シリンダとして形成された駆動装置２６により、リニアガイド２５に沿って摺動させられてよい。空圧シリンダの形態の駆動装置２６の代わりに、ノズル交換器１２をリニアガイド２５に沿った任意の位置に位置決めすることを可能にする別の駆動装置、例えば制御式のリニア駆動装置もしくはＮＣ軸を使用してもよい。この場合はその都度所望されたノズル収容部１３をレーザ加工ヘッド７の下に位置決めするために、場合により、リニアガイド２５に沿ったノズル交換位置が（僅かに）変更されてもよい。このようにして、レーザ加工ヘッド７は場合により、リニアガイド２５に沿って１つの位置にだけ向かえば済む、すなわち、ノズル交換のために加工ヘッド７をリニアガイド２５に沿って異なる複数の位置へ移動させることは必要ない。ノズル交換器１２は直線移動の代わりに、場合により回転運動および／または旋回運動により、ノズル交換位置ＷＰから装備位置ＲＰへかつその逆に移動させられてよい。

図３において同様に認められるように、ノズル交換器１２は遮蔽板の形態の遮蔽部材２７を有しており、遮蔽部材２７は、ノズル交換器１２の端面に取り付けられていて、ノズル交換器１２の、ノズル交換位置ＷＰから装備位置ＲＰへの移動時に、このために防護エンクロージャ２に形成された開口において、プロセス箇所からの散乱ビームを遮蔽し、すなわち開口を通過する散乱ビームの経路を中断し、これにより、許容量を超える散乱ビームが作業空間８から作業空間周辺環境９へ到達する恐れはなくなっている。

図４ａ〜図４ｃには、図２ａ、図２ｂおよび図３に示したレーザ加工機１とは異なるレーザ加工機１の防護エンクロージャ２の詳細が示されている。図４ａおよび図４ｂでは、側壁の背後に位置するノズル交換器１２を見ることができるようにするために、防護エンクロージャ２の一方の側壁は図示されていない。

ノズル交換器１２は、図４ａではノズル交換位置ＷＰに位置しており、図４ｂでは防護エンクロージャ２内の休止位置ＨＰに位置しており、かつ図４ｃでは防護エンクロージャ２の外側の装備位置ＲＰに位置している。図２ａおよび図２ｂに示した例のように、ノズル交換器１２は、ノズル交換位置ＷＰと休止位置ＨＰとの間で駆動装置（図４ａ〜図４ｃには図示せず）により自動的に、軸線Ｘに沿って摺動させることができる。この場合、ノズル交換器１２は、ノズル交換器１２と共に軸線Ｘに沿って移動させられる、第２の引出し状の構成部材２８ｂ内に収容されている。図４ｂにおいて認められるように、ノズル交換器１２は、休止位置ＨＰではケーシング２９内に収容されており、ケーシング２９は、ノズル交換器１２を、より厳密に言うとノズル収容部１３が取り付けられているノズル交換器１２の上面を覆いかつ休止位置ＨＰにおいて作業空間８からの埃やスラグから保護する、ケーシング蓋を有している。ノズル交換器１２もしくは第２の引出し状の構成部材２８ｂは、その端面に、ノズル交換器１２と結合可能でかつ第２の引出し状の構成部材２８ｂと共に軸線Ｘに沿って走行可能な、取外し可能なフロント面を有している。このフロント面は、遮蔽部材２７として用いられ、かつノズル交換器１２が休止位置ＨＰに配置された場合と、装備位置ＲＰに配置された場合の両方において、ケーシング２９を閉鎖しており、それによって、ビーム保護が保証されると共に許容不能な量の散乱ビームが作業空間周辺環境９に到達しないようになっている。第２の引出し状の構成部材２８ｂは、ケーシング２９内の休止位置ＨＰでは第１の引出し状の構成部材２８ａ内に収容されており、第１の引出し状の構成部材２８ａは、防護エンクロージャ２から装備位置ＲＰへ引き出すことができる。この場合、遮蔽部材２７は第２の引出し状の構成部材２８ｂから切り離され、ケーシング２９を閉鎖する位置に留まる。

図４ｃにおいて認められるように、第１の引出し状の構成部材２８ａ内に収容されたノズル交換器１２は、装備位置ＲＰでは防護エンクロージャ２から引き出された状態にあり、これにより、作業員１０が作業空間周辺環境９においてノズル交換器１２にノズル１１を装備することができるようになっている。ノズル交換器１２は、作業員１０により手動で休止位置ＨＰから装備位置ＲＰへかつその逆に移動させられてよい。これを可能にするために、第１の引出し状の構成部材２８ａには、より厳密に言うと休止位置ＨＰおよびノズル交換位置ＷＰにおいて防護エンクロージャ２の外壁の一部を形成する、引出し状の構成部材２８ａのフロント面３１には、作業員１０用のグリップ３０が設けられている。引出し状の構成部材２８ａの、防護エンクロージャ２からの引出しは、ノズル交換器１２が第１の引出し状の構成部材２８ａ内に配置されているときにのみ可能であり、このことは図２ａおよび図２ｂについて説明したように、同様にコンタクトスイッチおよび／またはロックにより保証され得る。

図４ａおよび図４ｂにおいて同様に認められるように、遮蔽部材２７を形成するノズル交換器１２のフロント面には、ブラシ部材２３が取り付けられており、ブラシ部材２３も遮蔽部材２７と同様に、ノズル交換器１２が休止位置ＨＰからノズル交換位置ＷＰへかつその逆に移動させられるときに、ノズル交換器１２と共に移動させられる。図２ａおよび図２ｂに示した例の場合と同様に、ブラシ部材２３は、ノズル交換器１２が休止位置ＨＰに位置しているときに、加工ヘッド７に取り付けられたノズル１１をクリーニングするために用いられる。図４ａ〜図４ｃに示した例では、休止位置ＨＰにおけるノズル交換器１２は、ケーシング２９により、クリーニング時に生じるスラグや埃から保護されている。

図５ａ〜図５ｃにおいても良好に認められる引出し状の構成部材２８ａ，２８ｂの配置は、ノズル交換器１２を図４ａ〜図４ｃと同様に、ノズル交換位置ＷＰ、休止位置ＨＰならびに装備位置ＲＰにおいて概略的に示すものである。休止位置ＨＰにおける２つの引出し状の構成部材２８ａ，２８ｂの配置は逆にすることもできる。すなわち、第１の引出し状の構成部材２８ａが、第２の引出し状の構成部材２８ｂ内に収容もしくは配置されているようにも選択され得ることは自明である。

上述したレーザ加工機１では、レーザ加工機１において別のプロセス、例えば作業空間８内でのレーザビーム６によるワーク３の加工または加工されるべきワーク３の交換が行われている間に、作業員１０がアプローチすることのできる、防護エンクロージャ２の外部の装備位置ＲＰへノズル交換器１２を移動させ、ノズル収容部１３に適宜に装備することにより、ノズル１１の事前装備を行うことができる。

Claims (15)

1. 加工ビーム（６）によりワーク（３）を加工するための加工機械（１）であって、
   当該加工機械（１）の加工ヘッド（７）に対するノズル（１１）の取付けおよび／または取外しのためのノズル交換器（１２）を有しており、該ノズル交換器（１２）は、ノズル（１１）を収容する複数のノズル収容部（１３）を有している、加工機械（１）において、
   当該加工機械（１）は、前記加工ビーム（６）により前記ワーク（３）を加工するための作業空間（８）を作業空間周辺環境（９）から仕切るための防護エンクロージャ（２）を有しており、かつ
   前記ノズル交換器（１２）は、前記防護エンクロージャ（２）の内部のノズル交換位置（ＷＰ）と、前記防護エンクロージャ（２）の外部の装備位置（ＲＰ）との間で移動可能であることを特徴とする、加工機械。
2. 前記ノズル交換器（１２）は、前記防護エンクロージャ（２）内で前記ノズル交換位置（ＷＰ）と休止位置（ＨＰ）との間で移動可能であり、該休止位置（ＨＰ）から前記ノズル交換器（１２）は、前記装備位置（ＲＰ）へ移動可能である、請求項１記載の加工機械。
3. 前記ノズル交換器（１２）は、前記休止位置（ＨＰ）から手動により前記装備位置（ＲＰ）に移動可能である、請求項２記載の加工機械。
4. 当該加工機械（１）はさらに、前記休止位置（ＨＰ）において前記ノズル交換器（１２）の複数のノズル収容部（１３）をカバーするケーシング（２９）を有している、請求項２または３記載の加工機械。
5. 前記ノズル交換器（１２）は、前記休止位置（ＨＰ）および前記装備位置（ＲＰ）では第１の引出し状の構成部材（２８ａ）内に収容されており、該第１の引出し状の構成部材（２８ａ）は、前記装備位置（ＲＰ）において前記防護エンクロージャ（２）から引き出された状態にある、請求項２から４までのいずれか１項記載の加工機械。
6. 前記ノズル交換器（１２）は、前記ノズル交換位置（ＷＰ）では第２の引出し状の構成部材（２８ｂ）内に収容されており、該第２の引出し状の構成部材（２８ｂ）は、前記休止位置（ＨＰ）では前記第１の引出し状の構成部材（２８ａ）内に配置されている、またはその逆に配置されている、請求項５記載の加工機械。
7. 当該加工機械（１）はさらに、前記防護エンクロージャ（２）の、前記作業空間周辺環境（９）側の面に取り付けられた、第１の位置（Ｓ１）と第２の位置（Ｓ２）との間で移動可能な外装構成部材（１９）および／またはカバー（２０）を有しており、前記第１の位置（Ｓ１）において前記外装構成部材（１９）および／または前記カバー（２０）は、前記装備位置（ＲＰ）を前記作業空間周辺環境（９）から隔離しており、前記第２の位置（Ｓ２）では前記作業空間周辺環境（９）から前記装備位置（ＲＰ）にアプローチすることができるようにしている、請求項１から６までのいずれか１項記載の加工機械。
8. 当該加工機械（１）はさらに、前記外装構成部材（１９）および／または前記カバー（２０）の第１および／または第２の位置（Ｓ１，Ｓ２）を検出するセンサ装置（２１ａ，２１ｂ）を有している、請求項７記載の加工機械。
9. 当該加工機械（１）は、前記外装構成部材（１９）および／または前記カバー（２０）が前記第２の位置（Ｓ２）にあるときには、前記ノズル交換位置（ＷＰ）から前記装備位置（ＲＰ）へのかつその逆方向への前記ノズル交換器（１２）の移動を阻止するように形成されている、請求項７または８記載の加工機械。
10. 当該加工機械（１）はさらに、前記ノズル交換器（１２）が前記装備位置（ＲＰ）に配置されていないときに、前記第１の位置（Ｓ１）において前記外装構成部材（１９）および／または前記カバー（２０）をロックするためのロック装置（２２）を有している、請求項７から９までのいずれか１項記載の加工機械。
11. 当該加工機械（１）はさらに、ノズル（１１）を保管するノズルマガジン（１８）を有しており、該ノズルマガジン（１８）は、前記装備位置（ＲＰ）に位置する前記ノズル交換器（１２）に隣接して配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の加工機械。
12. 前記ノズル交換器（１２）は、前記作業空間（８）から前記作業空間周辺環境（９）へのレーザビームの出射を防止する少なくとも１つの遮蔽部材（２７）を有している、または該遮蔽部材（２７）に取外し可能に結合されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の加工機械。
13. 当該加工機械（１）はさらに、前記ノズル交換位置（ＷＰ）から前記休止位置（ＨＰ）へまたは前記ノズル交換位置（ＷＰ）から前記装備位置（ＲＰ）へ、かつその逆方向に前記ノズル交換器（１２）を移動させるための駆動装置（２６）を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の加工機械。
14. 当該加工機械（１）はさらに、前記ノズル交換器（１２）が前記休止位置（ＨＰ）または前記装備位置（ＲＰ）に配置されている場合に前記加工ヘッド（７）に取り付けられたノズル（１１）をクリーニングするための、前記作業空間（８）内または前記遮蔽部材（２７）に位置固定されて配置されたブラシ部材（２３）を有している、請求項１から１３までのいずれか１項記載の加工機械。
15. 当該加工機械（１）はさらに、前記ノズル交換器（１２）の前記ノズル交換位置（ＷＰ）において前記加工ヘッド（７）に対し前記ノズル収容部（１３）に収容されたノズル（１１）の取付けおよび／または取外しを行うために、少なくとも１つのノズル収容部（１３）の回転運動を生ぜしめる回転駆動装置（２４）を有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の加工機械。

Images