JP2705707B2 - パンチプレスとレーザ切断機との組合せ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念に基づく、パンチプレ
スとレーザ切断機との組合せ装置に関する。このような
パンチプレスとレーザ切断機との組合せ装置は、米国特
許第4698480号明細書に公開されている。

ドイツ連邦共和国特許公開第3814630号明細書には、
レーザビーム発振器をパンチプレス機フレームのベース
部の延長上に組み込み、レーザビームを、フレームのヘ
ッド部上に搬送しかつパンチングステーションから離れ
た作業ステーションにおいて切断ヘッド部に向かって下
方に搬送する装置が開示されている。

またよく知られているように、レーザビームは切断作
業中に非常に多量の熱を発生し、しかも切断時に溶融金
属からスラグを発生させる。ドイツ連邦共和国特許公開
第3814630号明細書には、スラグ及びヒュームを捕集す
るスラグ及びヒューム捕集器を機械ベース上に設け、か
つ切断作業の下方領域には冷却剤を供給することが開示
されている。

通常は、冷却、ヒュームの排除及びスラグの除去を効
果的に達成するため、パンチング作業から離れた位置の
機械ベース部に、冷却された比較的大きな捕集ユニット
が設けられている。このような効果を達成するために、
前述の米国特許第4698480号明細書には、ヒューム及び
スラグ捕集器をベース部内のダイス位置に移動させ、し
かもこの移動運動を、通常これに関連して設けられてい
る工具貯蔵装置内の位置から行うことができるようにす
ることについて開示されている。しかしながら、多量の
スラグ及びヒュームの除去、並びに冷却作用のためには
高出力のレーザが必要であるため、ベース内には、工具
交換装置内では保持できないような、かなり大きな捕集
器部材が必要である。公知のパンチプレスとレーザ切断
器との組合せ装置のスラグ及びヒューム捕集器は、ダイ
ス支持部材内の作業位置から、それとは離れた非作業位
置へ自動的に運動することはできない。

発明の開示 本発明の課題は、パンチプレスとレーザ切断機との組
合せ装置を改良して、捕集器をダイス支持部材内の作業
位置から、それとは離れた非作業位置へ移動させること
のできる、改良された捕集装置を提供し、それによって
捕集装置が、工具交換作業を妨害することなしに自動的
に移動できるようにすることにある。

本発明では、請求項１に記載の特徴によって上記課題
を解決することができた。

請求項２以下には、請求項１の別の有利な構成が述べ
られている。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の実施例としてのパンチプレスとレー
ザ切断機との組合せ装置の部分的な側面図であって、作
業位置におけるレーザ切断ヘッド部が図示されている。

図２は、作業テーブルの部分を破断した図１の平面図
であって、付加的に装置の付属部材が図示されている。

図３は、図１の後方端部の部分的な拡大側面図であっ
て、種々の部材の部分が図示されている。

図４は、レーザビーム発振器から切断ヘッド部に到る
レーザビームの通路を示す概略図である。

図５は、作業位置におけるレーザ切断ヘッド部と従来
例による捕集器との概略図であって、レーザビーム切断
工作物が図示されている。

図６は、本発明のダイス支持部材及び捕集装置の正面
図であって、ダイス支持部材内に位置している捕集部材
が図示されている。

図７は、部分的に図示された捕集部材のスライド支持
部のためのロッドを備えたダイス支持部材の斜視図であ
って、ダイスとその上に位置しているダイス保持部は省
略されている。

図８は、支持部の下部の斜視図であって、捕集部材ブ
ロックは省略されている。

図９は、図７の線９−９に沿った断面図であって、ダ
イス支持部材及び該部材上に位置しているダイスが図示
されている。

図10は、図６の線10−10に沿った断面図であって、上
部部材が省略されている。

図11は、図６の線11−11に沿った断面図であって、上
部部材が省略されている。

図12は、図10に類似の概略図であって、冷却剤、スラ
グ及びヒュームの流れ通路が図示されている。

本発明の有利な実施例の詳細な説明 図１及び図２には、本発明の実施例であるパンチプレ
スとレーザ切断機との組合せ装置が図示されている。機
械は、符号10で示されている剛性なフレーム10を有して
おり、該フレーム10は、ほぼＣ字形輪郭形状で形成され
ており、縦長のベース部12と、該ベース部12上で、この
ベース部12に対して鉛直方向で間隔を保って延びている
細長いヘッド部14と、該ベース部12及びヘッド部14の後
端部でベース部12とヘッド部14との間で間隔を保つウエ
ブ又はネック部16とを備えている。ウエブ又はネック部
16は、スロート部18の高さを規定しているか又はヘッド
部14とベース部12との間を隔離しており、また工作物の
ための案内装置の後方への運動の制限（即ちスロート部
の奥行きの制限）を行っている。

ベース部12上では、工作物22を支持する作業テーブル
20が支えられている。また符号24で示されているラム装
置が、ヘッド部14の前方端部に配置されている。ラム25
の往復動軸線は一点鎖線26によって示されており、該一
点鎖線26は機械の作業ステーションを規定している。工
作物のクランプ兼ガイド装置28は、ベース部12上に支持
されて作業テーブル20の近傍で工作物22を移動させる。

ベース部12には工具貯蔵部材32と工具交換部材30とが
設けられている。このような工具貯蔵部材及び工具交換
部材は米国特許第4719691号明細書により公知である。
この公知の装置においては、工具貯蔵部材は、工具マガ
ジンとして構成されており、この工具貯蔵部材と工具交
換部材とは、パンチプレスの正面側面で支えられてい
る。工具貯蔵部材としての工具マガジンは、ほぼ環状の
部材を有している。この環状の部材の中央部から外方に
ハブ部分が延びていて、環状の部材及びハブの中央に孔
が延びている。工具マガジンは、フレーム及び孔内に配
置された軸受に取り付けられたシャフトによってフレー
ムに回転可能に取り付けられている。シャフトがその軸
線を中心にして回転することによって、工具マガジンは
その軸線を中心にして回転する。工具マガジンの回転は
モータによって行われる。このモータは、その出力軸で
シャフトの回転運動を伝達する。環状の部材のアーチ状
の部分の内側面にほぼ同じ角度間隔を保って、一連の工
具貯蔵装置が配置されており、この工具貯蔵装置は工具
貯蔵部材を有している。協働するパンチとダイスとから
成る工具セットは、工具貯蔵部材内に取り外し可能に配
置されている。回転軸線を中心として工具マガジンを回
転させることによって、工具貯蔵部材は、パンチ及びダ
イスのための工具受容部材と水平方向で整列される。パ
ンチのための受容部材はパンチプレスのラム装置の下端
部に設けられていて、ダイスのための受容部材は機械の
ベース部の前部に設けられている。

マガジンの工具貯蔵装置と受容部材との間で工具を搬
送するために、マガジンを水平方向で往復移動させるた
めの搬送装置が設けられている。マガジンの往復運動
は、外側端部に隣接した位置に形成されたシリンダと、
液圧源に通じる１対の液体通路とを備えた、マガジンの
シャフトによって行われる。シリンダ内にはピストンが
設けられており、このピストンは、その外側の端部がマ
ガジンのハブにボルトによって固定されている。

液圧源からシリンダに通じる液体通路を介して、圧力
下にある液体を、ピストンの運動に関連してピストンの
反対側端部に導入することによって、パンチプレスのベ
ース部に関連してマガジン全体を往復運動させることが
できる。

本発明の工具貯蔵及び交換装置によれば、環状の工具
貯蔵部材32が設けられており、この工具貯蔵部材32は水
平軸線を中心にして回転可能であって、この工具貯蔵部
材32は、その外周部付近に設けられた凹部内で多数のセ
ットのパンチ及びダイスを収容している。工具貯蔵部材
32は、駆動ユニット34によって、パンチ及びダイスを、
ラム装置24及びベース部12内のダイス支持部材102（図
６以下参照）のベース部における工具取り付け部分に移
動させるために後退移動可能である。

図２には、コンピュータ制御装置42のための制御台40
と油圧装置44とが示されている。油圧装置44は、加圧さ
れた液体を供給してラム25を往復動せしめ、かつ制御装
置42の制御によって、その他の種々の部材の操作を行っ
ている。

図１に示されているように、フレーム10は、符号48で
示されているプラットホーム装置を有しており、該プラ
ットホーム装置48は、ウエブ部分16においてその後方の
方向に延びている。プラットホーム装置48は、水平部材
50及びブレース又は支柱52を有しており、該支柱52は、
水平部材50の下方に位置してウエブ部分16及びベース部
12に向かって延びている。レーザビーム発振器は、符号
54で示されていて、水平部材50の上方に位置し、フレー
ム10の一方の側部に配置されている出口開口部56を有し
ている。レーザガスを発振器54内でイオン化せしめる電
力は、高周波発振器58によって供給されており、またそ
のための制御装置60が、コンピュータ制御装置42及び制
御台40に接続されている。

符号62で示されているレーザ切断ヘッド部は、フレー
ム10のヘッド部14の前方端部に組み込まれている。また
符号64で示されているビーム搬送装置は、レーザ発振器
54の出口開口部56から切断ヘッド部62に延びていて、出
口開口部56に対するターミナル部分を備えたその後方端
部で可撓性のベローズ部分66を有している。出口開口56
の前方端部には、符号68で示されているビーム変向装置
があり、切断ヘッド部62に作動可能に結合されている。

図３には、レーザビーム発振器54をプラットホーム48
の水平部材50上で支持している振動減衰部材70が示され
ている。エアは、パンチングモード若しくはパンチング
作業時に、空気が管路71を介して振動減衰部材70のシリ
ンダに供給されてピストンを上方に向って移動せしめ、
それによってレーザビーム発振器54は、振動を減衰させ
る流動媒体上に支えられる。またレーザビーム発振器54
のベースと水平部材50とには、このレーザビーム発振器
54の下方に下った作業位置において正確に位置決めする
ための協働部材72,74が設けられている。流体が振動減
衰部材70から取り除かれると、レーザビーム発振器54は
降下して部材72,74によって位置決めされる。図３に示
されているように、ビーム搬送装置64のフレキシブルな
ベローズ部分66は、レーザビーム発振器54の鉛直方向の
変位に順応して曲ることができる。

図１〜図５に図示されているように、レーザビーム76
はビーム搬送装置64のチューブ78を通ってフレーム10の
ヘッド部14の前方に到達しており、またビーム搬送装置
64は、スロート部18に沿って機械フレーム10の一方の側
部に配置されている。前記ビーム搬送装置64は、前方端
部において角度をつけて配置された、コーティングされ
たミラー80を備えたビーム変向装置68を有しており、該
ミラー80は、ビームを約45゜の角度で上方に向って変向
せしめて、ヘッド部14の中心線上に位置している内方の
ミラー82に向けている。このミラー82は、角度をつけて
配置されていてビームを45゜の角度で下方に向って切断
ヘッド部62内のミラー84の方に向けている。ミラー84か
ら間隔を保ってレンズ86が位置しており、該レンズ86
は、ビームを部分的にミラー88の表面に集束させてお
り、該ミラー88は、更にビームを集束させて、90゜の角
度で、ノズル90内の開口部を通して工作物22上に変向さ
せている。

ベース部12内の工作物22の下側には、従来例によるス
ラグ及びヒューム捕集器100が示されており、該捕集器1
00は、その内部には、冷却作用及びスラグ搬送作用を有
する水が流れており、また、捕集器100は、熱切断プロ
セスによって発生したヒュームを除去するための吸引源
に接続されている。

図６及び図10には、レーザ切断のための作業位置に位
置している新式の捕集器が図示されている。ダイス支持
部材は符号102で示されていて、ほぼ方形の横断面を有
している。図７及び図９に示されているように、ダイス
支持部材102は、鉛直に貫通して延びている通路104と、
内部に水平状に延びる方形の切欠き部によって形成され
ていた方形の通路106とを有しており、該切欠き部は、
水平な肩部108と鉛直な肩部110とを有している。通路10
4の上方端部は、肩部112を備えた円形輪郭を有してい
て、この肩部112にダイス支持板114が載せられている。
ダイス113が、支持板114内の円形開口部116内に位置し
ている。

図７に示されているように、ダイス支持部材102はベ
ース部材103とこれにボルトで結合されている上部部材1
05とから成り、該ベース部材103は、水平な通路106を有
している。

支持ロッド118の対は、ダイス支持部材102のベース部
材103から延びていて、その他方の端部は、ベース部12
上で支持されている。図６及び図11から明らかなよう
に、符号120で示されている捕集装置は、その側面にガ
イドブロック122を有し、該ガイドブロック122はロッド
118上でスライド可能である。

捕集装置120は、ベース部材124を含む幾つかの部材か
ら製作されており、該ベース部材124は、その内側端部
で上方に向って開口している空洞126を有し、該空洞126
は、レーザノズル90の下方の垂直な通路104内に配置さ
れている。

図10及び図11から明らかなように、ベース部材124は
水分配通路128を有しており、該水分配通路128は、上方
に配置された通路130で終了し、これによって、空洞126
の外方に向って傾斜している表面132上で上方から水が
流れるようになっている。

上部部材134は、ベース部材124の上方の大部分をおお
う閉鎖部と、空洞126の上方端部から終端の管継手（出
口）138に到るヒューム捕集通路手段136とを有してい
る。同様に、空洞126から水及びスラグ廃棄物を収容す
るための管継手（出口）140が捕集装置120の外方端部に
設けられている。また図６に示されているように、ベー
ス部材124内の開口部144に延びている管路（図示せず）
に水を導入するための入口用の管継手142が設けられて
いる。

図６に示されているように、捕集装置120は、図６の
実線で表わされている位置から、エアモータ148のピス
トンによって、仮想線で表わされているダイス支持部材
102の外方位置に移動可能である。

作業中レーザ切断を実施しようとする場合には、捕集
装置120をダイス支持部材102内へ移動させる。水は管継
手142を通って導入され、上方に向って傾斜面132の内方
端部に向かって流されて、レーザビームの下側で捕集装
置120の表面を冷却し、かつスラグ粒子を捕捉して、こ
れを排出用の管継手140へ搬送する。ヒュームは、通路1
36と、スクラバ又はフィルタ（図示せず）へ搬送するた
めの管継手138とを通って外方に吸い出される。

機械のためのコンピュータ制御は、種々のモータ及び
シリンダの操作に影響を与えて、各部材を作業位置にも
たらすために要求される種々のステップを行い、かつパ
ンチング作業又はレーザ切断作業を行う。制御台には、
レーザ切断のための特別な安全装置が装備されている。

図示の実施例による装置は、パンチプレスに既に採用
されたものの１つであって、工具をパンチラム及びベー
ス部内に配置されたダイス支持部内で交換するための自
動工具交換機を有している。捕集装置は、非運転位置に
単独で移動し、かつダイス交換機の作業経路から外れる
位置に移動することができるので、貯蔵位置からダイス
組込み位置へのダイスの典型的な運動に影響を及ぼすよ
うなことはない。

前述の詳細な説明及び添付の図面から明らかなよう
に、本発明の機械は、ダイス支持部材内の作業位置か
ら、それとは離隔した非作業位置へと移動させようとす
るヒューム及びスラグのための、新規の捕集装置を有し
ている。これによって大型の捕集装置を、工具交換機の
作業を妨害することなしに、一般的な工具交換機に追加
して使用することができる。更に種々の作業をコンピュ
ータ制御の元で自動的にかつ正確に行うことができるよ
うになった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コッホ，ライナー ドイツ連邦共和国 7250 レオンベルク ―ヘーフィンゲン （番地なし)

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パンチプレスとレーザ切断機との組合せ装
   置であって、 ａ）ベース部（12）と、このベース部（12）に対して間
   隔を保ってベース部（12）の上側に延びるヘッド部（1
   4）とを備えているフレーム（10）を有しており、 ｂ）前記ヘッド部（14）内にラム装置（24）が設けられ
   ており、このラム装置（24）は、ヘッド部（14）内で前
   記ベース部（12）に対して相対的に鉛直方向で往復運動
   可能なラムを備えていて、このラムの往復運動軸線が作
   業ステーションを規定しており、 ｃ）前記作業ステーションにおいて前記ベース部（12）
   内にダイス支持部材（102）が設けられており、該作業
   ステーションには、前記ラムに取り付けられたパンチ固
   定手段と、該パンチ固定手段内に組み込むための多数の
   パンチ及び前記ダイス支持部材（102）の上面に組み込
   むためのダイス部材を保持する工具貯蔵部材（32）と、
   該工具貯蔵部材（32）と前記パンチ固定手段と前記ダイ
   ス支持部材（102）との間で前記パンチ及びダイス部材
   を移動させるための駆動手段（34）と工具交換手段（3
   0）と、が設けられており、 ｄ）前記作業ステーションにおいて工作物（22）の下側
   で前記ダイス支持部材（102）によって支持されている
   ヒューム及びスラグ捕集装置を有している形式のものに
   おいて、 ｅ）前記ヒューム及びスラグ捕集装置（120）が、前記
   ダイス支持部材（102）及び前記ベース部（12）によっ
   て可動に支持されていて、作業位置と非作業位置との間
   で水平方向に運動可能となっており、前記ダイス支持部
   材（102）は、このダイス支持部材を貫通して鉛直に延
   びる第１通路（104）と、ダイス支持部材（102）の鉛直
   面内に水平に延びる第２通路（106）とを有しており、
   また前記ダイス支持部材（102）の上面はダイス部材を
   載せることができるように形成されており、 ｆ）前記ヒューム及びスラグ捕集装置（120）は、前記
   ダイス支持部材（102）と協働する大きさ及び形状に形
   成されたベース部材（124）を有していて、該ベース部
   材（124）は、前記作業位置において、前記ダイス支持
   部材（102）の前記水平な第２通路（106）内に、水平方
   向で内方に向かって延びていて、前記鉛直な第１通路
   （104）を前記作業位置においてほぼ閉鎖するようにな
   っており、また前記ベース部材（124）は、上方に向か
   って開放されている空洞（126）と、入口（142,144）か
   ら通路（130）に延びて前記空洞（126）に冷却剤を分配
   する冷却剤通路手段（128）と、前記空洞の下部から出
   口（140）に延びている、廃棄物捕集通路手段（132）
   と、前記ベース部材（124）の上方部分からヒュームを
   捕集して出口（138）に延びているヒューム捕集通路手
   段（136）とを有しており、 ｇ）前記ヒューム及びスラグ捕集装置（120）を前記ダ
   イス支持部材（102）の第２通路（106）内に水平方向で
   作業位置に案内し、また前記捕集装置（120）が前記ダ
   イス支持部材（102）の外方に位置する非作業位置に案
   内する案内手段（118,122）が設けられており、 ｈ）前記捕集装置（120）を、前記作業位置と非作業位
   置との間で前記案内手段（118）に沿って運動させるた
   めの駆動手段（148）が設けられており、前記工具交換
   手段（30）及び工具貯蔵部材（32）が、前記ラムの前記
   往復動軸線の周囲の第１の半径方向位置に配置されてい
   て、この第１の半径方向位置に対して別の半径方向に角
   度偏位した第２の位置に前記水平な第２通路（106）
   と、前記ヒューム及びスラグ捕集装置（120）とが、配
   置されている、 ことを特徴とする、パンチプレスとレーザ切断機との組
   合せ装置。
2. 【請求項２】前記別の半径方向の角度偏位がほぼ180゜
   であることを特徴とする、請求項１記載のパンチプレス
   とレーザ切断機との組合せ装置。
3. 【請求項３】前記案内手段が、少なくとも１つの水平方
   向に配置された支持部（118）を有し、該支持部（118）
   に沿って前記ヒューム及びスラグ捕集装置（120）が、
   前記第１の位置と第２の位置との間で往復動可能である
   ことを特徴とする、請求項１記載のパンチプレスとレー
   ザ切断機との組合せ装置。
4. 【請求項４】前記水平方向に配置された支持部（118）
   が、１対のロッドであって、該ロッドに沿ってスライド
   可能なスライド部材（122）が、前記ヒューム及びスラ
   グ捕集装置（120）に設けられていることを特徴とす
   る、請求項３記載のパンチプレスとレーザ切断機との組
   合せ装置。
5. 【請求項５】前記ヒューム及びスラグ捕集装置（120）
   は、前記空洞（126）と前記廃棄物捕集通路手段（132）
   の部分とが設けられている下部と、前記ヒューム捕集通
   路手段（136）の少なくとも１部が設けられている上部
   とを有していることを特徴とする、請求項１記載のパン
   チプレスとレーザ切断機との組合せ装置。
6. 【請求項６】前記下部には、前記冷却剤通路手段（12
   8）の部分が設けられていることを特徴とする、請求項
   ５記載のパンチプレスとレーザ切断機との組合せ装置。
7. 【請求項７】前記下部内の前記冷却剤通路手段（128）
   は、前記空洞の下方を内側端部に向かって延びている通
   路と、該内側端部に隣接して上方に向かって延びている
   部分（130）とを有しており、これによって、冷却剤を
   前記廃棄物捕集通路手段（132）に向かって流すように
   なっていることを特徴とする、請求項６記載のパンチプ
   レスとレーザ切断器との組合せ装置。
8. 【請求項８】前記ダイス支持部材（102）は、ほぼ方形
   の横断面を有し、また前記水平な第２通路（106）もほ
   ぼ方形の横断面を有しており、前記ダイス支持部材（10
   2）の内壁部で鉛直な第１通路（104）を規定し、かつ、
   水平方向に延びる前記第２通路（106）に作業位置で前
   記ヒューム及びスラグ捕集装置（120）を載せるため
   の、水平方向に延びる肩部（108）と鉛直方向に延びる
   肩部（110）とが設けられていることを特徴とする、請
   求項１記載のパンチプレスとレーザ切断機との組合せ装
   置。
9. 【請求項９】前記駆動手段（148）がコンピュータ制御
   によって制御されることを特徴とする、請求項１記載の
   パンチプレスとレーザ切断機との組合せ装置。
10. 【請求項１０】前記駆動手段（34）及び前記工具交換手
    段（30）が、コンピュータ制御によって制御されること
    を特徴とする、請求項１記載のパンチプレスとレーザ切
    断機との組合せ装置。
11. 【請求項１１】冷却剤を前記冷却剤通路（128）に供給
    するための手段と、前記ヒューム捕集通路手段（136）
    からヒュームを導出するヒューム導出手段と、前記廃棄
    物捕集通路手段（132）から前記機械の外方へ廃棄物を
    搬送するための放出手段とが設けられていることを特徴
    とする、請求項１記載のパンチプレスとレーザ切断機と
    の組合せ装置。
12. 【請求項１２】前記幾つかの手段が、コンピュータ制御
    によって制御されていることを特徴とする、請求項11記
    載のパンチプレスとレーザ切断機との組合せ装置。