JP3025083B2 - 丸物用レーザ加工機 - Google Patents

丸物用レーザ加工機

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JP3025083B2
JP3025083B2 JP03335524A JP33552491A JP3025083B2 JP 3025083 B2 JP3025083 B2 JP 3025083B2 JP 03335524 A JP03335524 A JP 03335524A JP 33552491 A JP33552491 A JP 33552491A JP 3025083 B2 JP3025083 B2 JP 3025083B2
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正夫 加藤
勇一 八城
伸樹 田中
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日立精機株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、丸物用レーザ加工機
に関する。更に詳しくは、多種多様な丸物ワークのレー
ザ焼入れやレーザ切断加工に対応可能な丸物用レーザ加
工機に関する。
【0002】
【従来技術】焼入れは、金属材料を高温度に加熱して急
冷する処理であり、硬化組織を得ることを目的とするも
のである。この焼入れ時の加熱手段は、高周波、電気炉
などがよく知られ用いられている。近年、この加熱手段
にレーザ光による焼入れが一部行われている。
【0003】レーザ光による焼入れは、歪みが少ない、
後工程の研削加工の加工量が少なくて済む、自動化され
たラインに組み込み易いなど優れた特徴がある。
【0004】このレーザ光による丸物ワークの焼入れ
は、ワークを回転テーブルにチャックを介して固定保持
する一方、回転テーブルの近くに配置されたレーザヘッ
ドによりワークにレーザ光を照射して行われている。と
ころで、焼入れ中、丸物ワークは回転テーブルによって
回転させられているだけである。したがって、例えば丸
物ワークの周面のある範囲に亘って焼入れを施す場合に
は、レーザヘッドを移動しなければならず、このためレ
ーザヘッドは光路に対して移動可能な接続構造となって
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】レーザ光は、レーザ発
振器から光路を経てレーザヘッドに伝送される。この光
路およびレーザヘッドは、精密な光学系であり、汚染物
質の侵入によるミラーやレンズの汚染を防止すべく、内
部に窒素ガスなどの不活性ガスが封入されている。この
ため、光路系に対して相対的にレーザヘッドが移動する
部分はシール構造になっている。
【0006】したがって、レーザヘッドが光路に対して
移動可能なシール構造であると、その接続部から汚染物
質が侵入しやすく、そのためレーザ加工中や保守点検に
おいて細心の注意を払わなければならない。また汚染物
質の侵入を防止するためには、レーザヘッドの接続部の
シール構造を完全なものとしなければならない。しかし
ながら、光路系への汚染物質の微少量の侵入は避けられ
ない。この汚染物質は、定期的に清掃しなければならな
い。
【0007】この発明の目的は、光路の内部に汚染物質
が全く侵入することがなく、加工上また保守上有利なレ
ーザ加工機を提供することにある。
【0008】この発明の別な目的は、オフラインの汎用
レーザ加工機として多種多様な丸物ワークのレーザ焼入
れや切断加工に対応できるレーザ加工機を提供すること
にある。
【0009】この発明のさらに別な目的は、ロボット、
ローダー、搬送装置等と組み合わせることにより、機械
加工工程内への焼入れ工程の組込みを可能とするレーザ
加工機を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に次のような手段を採る。
【0011】すなわちこの発明は、被加工物が取付けら
れる加工機本体と、前記被加工物にレーザ光を照射する
ためのレーザヘッドとを備えた丸物用レーザ加工機であ
って、前記加工機本体はベッドと、このベッド上に形成
された案内面を第1軸線方向に移動される送り台と、こ
の送り台を前記第1軸線方向に駆動するための第1駆動
手段と、前記送り台上の案内面を前記第1軸線方向と直
角な方向である第2軸線方向に移動されるクロス台と、
このクロス台を前記第2軸線方向に駆動するための第2
駆動手段と、前記クロス台上に前記第1,第2軸線の双
方と直角方向である第3軸線のまわりを回転自在に設け
られたテーブルと、このテーブルを回転駆動するための
第3駆動手段と、前記テーブル上に前記第3軸線と直角
な方向である第4軸線のまわりを回転自在に設けられ
た、前記被加工物を保持するためのチャック手段と、こ
のチャック手段を回転駆動するための第4駆動手段とか
らなり、前記レーザヘッドは前記加工機本体に近接し、
かつ固定位置に設けられていることを特徴とする丸物用
レーザ加工機である。
【0012】また、丸物用レーザ加工機は、前記加工機
本体に隣接して設けられる被加工物の搬送装置と、この
搬送装置と前記加工機本体との間で被加工物を受け渡し
するためのロボットとを備えてなる。
【0013】さらに、丸物用レーザ加工機は、前記加工
機本体に隣接して設けられ、前記被加工物に吸収剤を塗
布する吸収剤塗布装置を備えてなる。
【0014】
【作用】被加工物は、チャック手段によってテーブルに
保持される。被加工物は、送り台の第1軸線方向の移
動、クロス台の第2軸線方向の移動、テーブルの第3軸
線のまわりの回転およびチャック手段の第4軸線のまわ
りの回転に伴って直線移動あるいは回転し、位置決めあ
るいは加工が行われる。一方、レーザヘッドは常時固定
位置にあり、何らの運動もしない。
【0015】
【実施例】この発明の一実施例について、図面にしたが
って以下に説明する。図1は、この発明によるレーザ加
工機の全体配置を示す平面図である。図2は加工機本体
の平面図であり、図3はその正面図である。
【0016】全体構成 レーザ加工機は、加工機本体1とレーザ発振器2を備え
ている。レーザ発振器2は加工機本体1に近接した位置
に配置されたレーザヘッド3を有し、このレーザヘッド
3はレーザ光を伝送するための光路4に対して固定され
ている。光路4およびレーザヘッド3は密閉構造となっ
ており、内部に窒素ガスが封入されている。これらの構
造、機能は周知であり、その内容は詳記しない。
【0017】加工機本体1に隣接して被加工物を供給、
排除するためのロータリーフィーダ5が配置されてい
る。ロータリーフィーダ5は多数の搬送台7が取付けら
れた無端チェーンコンベア6を有し、被加工物であるワ
ークWは搬送台7に搭載されて加工機本体1の手前に搬
送される。
【0018】加工機本体1とロータリーフィーダ5との
間に、両者の間でワークWを受け渡しするためのロボッ
ト8が配置されている。ロボット8は、旋回自在なアー
ム9を有し、このアーム9によってワークの受け渡しが
行われる。
【0019】吸収剤塗布装置10は、加工機本体1の吸
収剤塗布位置でワークの焼入れ部分に光を吸収させる吸
収剤をノズル(図示せず)から噴出させて塗布するため
のものである。冷却装置11は、レーザ発振器2を冷却
するための冷却ユニットである。制御盤12は、加工機
本体1、レーザ発振器2、ロータリーフィーダ5などの
動作を制御するためのものである。
【0020】加工機本体 加工機本体1は、鋳物などで作られたベッド13を有し
ている。ベッド13の上面には、Z軸案内面14(図3
参照)が形成され、このZ軸案内面14に送り台15が
Z軸線方向に移動自在に設けられている。送り台15
は、Z軸案内面14上をZ軸サーボモータ16に連結さ
れた送りねじ17により移動制御される。送り台15の
移動系路は、伸縮自在なカバー22によって覆われてい
る。
【0021】送り台15の上面には、2本のX軸案内面
18,18が形成され、このX軸案内面18,18にク
ロス台19がX軸線方向に移動自在に設けられている。
クロス台19は、X軸案内面18,18上をX軸サーボ
モータ20に連結された送りねじ21により移動制御さ
れる。クロス台15の移動経路は、伸縮自在なカバー2
3によって覆われている。
【0022】クロス台19の上面には、テーブル24が
垂直回転軸であるB軸29を介して回転自在に設けられ
ている。テーブル24は、B軸サーボモータ25により
回転駆動され、所望の角度位置に割出し制御できる。テ
ーブル24は、垂直向きに延びるチャック取付板25を
有している。チャック取付板25には、水平回転軸であ
るC軸30を介してチャック26が回転自在に設けられ
ている。チャック26は、油圧シリンダ27の作動によ
って、ワークWの把持および解放を行う。また、チャッ
ク26は、C軸サーボモータ28により回転駆動され、
制御される。
【0023】作動 焼入れ工程の前工程で、洗浄および乾燥されたワーク
は、ロータリーフィーダ5に搭載され、図1の鎖線で示
すワーク受け渡し位置に搬送される。搬送されたワーク
Wは、ロボット8により、受け渡し位置から加工機本体
1のワーク取付位置に搬入され、チャック26に把持さ
れる。その際、必要に応じて、C軸30の回転により、
ワークの角度方向の位置決めがなされる。
【0024】次に、吸収剤塗布装置10の図示しない噴
射ノズルから吸収剤を噴射し、ワークの焼入れ部分に吸
収剤を塗布する。その際、テーブル24をX,Z軸線方
向に移動させ、また、B軸、C軸を回転させることによ
り、ワークWを所定の吸収剤塗布位置に位置させる。吸
収剤の塗布中および塗布後は、その塗布領域を乾燥さ
せ、レーザ焼入れに備える。
【0025】次に吸収剤を塗布したワークWに、レーザ
ヘッド3からレーザ光を照射し、レーザ焼入れが行われ
る。その際レーザヘッド3は固定位置に保持されたまま
であり、ワークWのみが運動する。すなわちテーブル2
4をX,Z軸線方向に移動させ、また、B軸29、C軸
30を回転させることにより、ワークWに互いに直角な
二方向の直線運動を与えるとともに、垂直および水平方
向の回転運動を与え、必要な部分の焼入れを行う。この
ようなワーク側の移動により、レーザヘッド3が動かな
くとも、ワークの周面焼入れや端面焼入れが可能であ
る。
【0026】焼入れ完了後、ワークWをチャック26か
ら取外し、ロボット8により加工機本体1から搬出して
ロータリーフィーダ5に搭載する。ワークの搬出に際し
ては、C軸30を回転させることにより、ワークWの位
置決めをする。
【0027】他の実施例 上記実施例では、加工機本体が横型であるものを示し
た。しかし、これに限らず加工機本体を縦型すなわち送
り台およびクロス台が縦方向に移動するものとしてもよ
い。
【0028】
【発明の効果】以上詳記したように、この発明によれ
ば、レーザヘッドを動かさずに、ワークのみを移動させ
て焼入れを行う構造であるので、レーザ光の光路を密閉
構造にできる。したがって、汚染物質が光路の内部に侵
入せず、加工中にその注意を払う必要がなく、また保守
管理も容易である。
【0029】また単体のNCレーザ加工機として、多種
多様な丸物ワーク焼入れや切断加工に対応できる。さら
に、ロボット、ローダー、搬送装置等と組み合わせるこ
とにより、機械加工工程内への焼入れ工程の組み込みが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の一実施例を示す全体平面図
である。
【図2】図2は、加工機本体の平面図である。
【図3】図3は、加工機本体の正面図である。
【符号の説明】
1…加工機本体、2…レーザ発振器、3…レーザヘッ
ド、4…光路、5…ロータリーフィーダ、8…ロボッ
ト、14…Z軸案内面、15…送り台、16…Z軸サー
ボモータ、18…X軸案内面、19…クロス台、20…
X軸サーボモータ、24…テーブル、25…B軸サーボ
モータ、26…チャック、28…C軸サーボモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−110885(JP,A) 特開 平4−100689(JP,A) 実開 平2−70890(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/18 C21D 9/00 - 9/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加工物が取付けられる加工機本体と、前
    記被加工物にレーザ光を照射するためのレーザヘッドと
    を備えた丸物用レーザ加工機であって、 前記加工機本体はベッドと、 このベッド上に形成された案内面を第1軸線方向に移動
    される送り台と、 この送り台を前記第1軸線方向に駆動するための第1駆
    動手段と、 前記送り台上の案内面を前記第1軸線方向と直角な方向
    である第2軸線方向に移動されるクロス台と、 このクロス台を前記第2軸線方向に駆動するための第2
    駆動手段と、 前記クロス台上に前記第1,第2軸線の双方と直角方向
    である第3軸線のまわりを回転自在に設けられたテーブ
    ルと、 このテーブルを回転駆動するための第3駆動手段と、 前記テーブル上に前記第3軸線と直角な方向である第4
    軸線のまわりを回転自在に設けられた、前記被加工物を
    保持するためのチャック手段と、 このチャック手段を回転駆動するための第4駆動手段と
    からなり、 前記レーザヘッドは前記加工機本体に近接し、かつ固定
    位置に設けられていることを特徴とする丸物用レーザ加
    工機。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記加工機本体に隣接
    して設けられる被加工物の搬送装置と、この搬送装置と
    前記加工機本体との間で被加工物を受け渡しするための
    ロボットとを備えてなる丸物用レーザ加工機。
  3. 【請求項3】請求項1において、前記加工機本体に隣接
    して設けられ、前記被加工物に吸収剤を塗布する吸収剤
    塗布装置を備えてなる丸物用レーザ加工機。
JP03335524A 1991-11-26 1991-11-26 丸物用レーザ加工機 Expired - Fee Related JP3025083B2 (ja)

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