JP3640709B2 - レーザー加工装置のパイプ支持装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザー加工装置のパイプ支持装置及び同装置の使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、実開平1−153875号公報に開示されているレーザー加工装置のパイプ支持装置(25)は、回転テーブル(21)に一端を把持されているパイプ(W)の他端を支持する様になっており、このパイプ支持装置(25)はベース(3)上の特定の位置でパイプの外径部を下方から回転可能な4個の球体(35)で一定の高さに支持する様に設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザー加工装置のパイプ支持装置においては、パイプ支持装置(25)のパイプ(W)に対する支持間隔が一定なので、パイプの直径が大きくなるほどパイプ支持装置(25)の支持点に生じる水平方向の支持力(水平分力の成分)が小さくなる。そのため、パイプを回転させた時の水平方向の安定が悪くなるという問題がある。
【0004】
本発明は上述の問題点に鑑みて成されたものであり、本発明の課題はパイプのサイズが変化しても、パイプを安定した状態に支持できるレーザー加工装置のパイプ支持装置及び同装置の使用方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のレーザー加工装置のパイプ支持装置は、基台上にパイプの長手方向の中心位置を中心に回転位置決め可能なパイプ回転装置と、前記パイプを支持するパイプ支持装置と、前記基台の上方に前記パイプを加工するX、YおよびZの3軸方向に移動位置決め自在のレーザー加工ヘッドと、前記パイプ回転装置と前記レーザー加工ヘッドのX、YおよびZの3軸を制御自在のNC装置とを備えたレーザー加工装置のパイプ支持装置において、前記パイプ回転装置は前記パイプを所望の位置に回転位置決め可能に、かつ該パイプの前記中心位置を前記Z軸方向に補正可能に設け、前記パイプ支持装置は前記基台上に前記パイプと平行方向に移動自在のスライドを設け、該スライドに前記パイプに直交する方向に相互に接近離反可能な一対のキャリッジを設け、該一対キャリッジのそれぞれに前記パイプを回転自在に支持するパイプ支持ローラーを設けると共に、前記一対のキャリッジの一方に螺合する右ねじ部と、他方のキャリッジとに螺合する左ねじ部とを有するねじ軸を正逆回転駆動自在のモーターを設け、前記パイプの中心と前記一対のキャリッジのそれぞれに設けた前記パイプ支持ローラーの中心を結ぶ直線がなす角度を支持角θとするとき、該支持角θがほぼ60度になるべく、前記パイプ支持ローラーに支持されるパイプの半径Rと、該パイプ支持ローラーの半径rから該パイプ支持ローラー間の中心間隔Lと、該パイプ支持ローラーの中心の移動軌跡が作る直線と前記パイプ中心までの中心高さHとを前記NC装置で演算して求め、前記支持角θがほぼ60度になるべく、前記パイプ支持ローラー間の距離Lを制御すると共に、前記パイプ回転装置に装着された前記パイプの中心高さHを前記Z軸方向に補正制御可能に設けてなることを要旨とするものである。
【0006】
従って、請求項1のレーザー加工装置のパイプ支持装置によれば、加工するパイプの直径が小径から大径になった場合、キャリッジの間隔を広げることにより、すなわちパイプ支持ローラー間の中心間隔Lを広げることにより、パイプを安定した状態で支持することができる。また、パイプ支持装置に支持するパイプの外径サイズが変化しても、支持角θがほぼ60度になるべくパイプ支持ローラー間の距離Lを制御するので、小径から大径までの広い範囲のサイズのパイプを安定して支持することができる。なお、加工するパイプの直径が変化したとき、パイプ回転装置に装着されたパイプの中心位置を変化に対応してZ軸方向に補正することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のレーザー加工装置のパイプ支持装置の実施の形態について図面により説明する。図1及び図2は、カンチレバー方式の2軸光軸移動タイプのNCレーザー加工装置に本発明に係わるレーザー加工装置のパイプ支持装置を実施した例を示したものである。なお、図1はレーザー加工装置1の正面図であり、図2は図1におけるパイプ支持装置の部分のみをII−II線に沿って断面した側面図である。
【0012】
さて、図1及び図2を参照するに、前記レーザー加工装置1は、図示しないNC装置と駆動手段とによりX軸方向に移動位置決め自在のX軸キャリッジ3を備え、そして、このX軸キャリッジ3には、前記X軸方向と直交するY軸方向に、図示省略のNC装置と駆動手段により移動位置決め自在のY軸キャリッジ5が設けらている。このY軸キャリッジ5の下部にはレーザー加工ヘッド7が設けられており、そしてこのレーザー加工ヘッド7にはレーザー加工用の集光装置(図示省略)を備えたノズル9が取付けられている。
【0013】
また、前記レーザー加工装置1の上部には、炭酸ガスレーザーの発振器11が備えられており、この炭酸ガスレーザーの発振器11からのレーザービームは、前記Y軸キャリッジ5に設けられたレーザー加工ヘッド7を経由して前記ノズル9まで図示しない光学系により導かれるように構成されている。なお、前記レーザー加工ヘッド7は、前記XY軸に直交するZ軸方向(鉛直方向)にも移動位置決め自在となっている。
【0014】
前記レーザー加工ヘッド7の下方位置には基台13が設置されており、この基台13に前記X軸方向と平行に配置したパイプ15を回転するパイプ回転装置17が設けてあると共にパイプ支持装置19が複数台設けてある。前記パイプ回転装置17は図示省略のNC装置と駆動手段などによりパイプを所望の位置に回転位置決め可能でありまた図示しない適宜な手段により、パイプの中心位置CLをZ軸方向に補正可能に設けられている。
【0015】
以下に上記パイプ支持装置19の構成について説明する。図3及び図4を参照するに、前記基台13上のスライド案内14の案内溝16に前記パイプ15と平行方向に移動自在にスライド21の案内部22が係合させて設けてある。そして、このスライド21上に設けた一対のガイドレール23に一対のキャリッジ25がガイド部材27を介してパイプ15に直交する方向に移動自在に設けてある。
【0016】
この一対のキャリッジ25には、一方向の回転によりこのキャリッジ25を相互に接近または離反させるために、ねじ軸の半分に右ねじ、残り半分に左ねじを切ったねじ軸29をそれぞれに螺合させてある。そして、このねじ軸29の一端は、基台13上に設けたモーター支持部材31に取付けたモーター33の出力軸に結合し他端は軸受け部材35に軸支させてある。また、キャリッジ25のそれぞれには、パイプ15を回転自在に支承するパイプ支持ローラー37を備えたパイプ支持部材39が設けてある。
【0017】
上記構成により、モーター33の正逆回転と回転数を図示省略のNC装置に接続したモーター制御部32により適宜に制御すれば、前記一対のキャリッジ25を相互に接近または離反させてパイプ支持部材39の間隔を所望する間隔にすることができる。すなわち、加工するパイプの直径が小径から大径になった場合、キャリッジの間隔を広げることにより、パイプ支持部材の間隔を広げてパイプ15を安定した状態で支持することができる。
【0018】
上記の如くパイプ支持装置19のパイプ支持部材39の間隔を加工するパイプ15の直径に対応して設定すると共に、加工するパイプ15の長さに対応して、適宜の間隔を置いて前記基台13上のスライド案内14上に配置した後、前記レーザー加工装置1のレーザー加工ヘッド7とパイプ回転装置17とを位置決め制御しながらレーザー加工を実施すれば、前述の如くパイプ15は安定した状態で支持されているので加工精度にばらつきのない良好な加工を行うことができる。
次に、上記パイプ支持装置19の使用方法について、図5を参照しながら説明する。図5はパイプ支持装置19のパイプ支持ローラー37上に小径のパイプを支持した場合と大径のパイプを支持した場合の位置関係を説明した図である。
【0019】
いま、半径R1 のパイプ15Aをパイプ支持ローラー37上に支持する場合、パイプ15Aの中心O1 と支持ローラー37Lの中心を結ぶ直線と、パイプ15Aの中心O1 と支持ローラー37Rの中心を結ぶ直線とがなす角度を支持角θとするとき、支持ローラー37Lと支持ローラー37Rとの間隔L1 及びパイプ支持ローラー37の中心の移動軌跡41からパイプ15Aの中心O1 までの中心高さH1 は、次の計算式に半径R1 を代入することによりで求めることができる。上記パイプ15Aより大径のパイプ15B(半径R2 )についても同様にL2 、H2 が求められる。
【0020】
【数1】
Ln=2(Rn+r)sin( θ /2) 、 n=1,2,3,...(1)
Hn=2(Rn+r)cos( θ /2) 、 n=1,2,3,...(2)
なお、上記計算式中において、「r」はパイプ支持ローラー37の半径であり、「 n 」は自然数である。
【0021】
従って、図示省略のNC装置に前記計算式を計算プログラムとして登録しておき、パイプ加工をする時に、適宜な支持角θとパイプ半径Rとを入力し、支持ローラー37Lと支持ローラー37Rとの間隔Lと、パイプ支持ローラー37の中心の移動軌跡41からパイプ15Aの中心O1 までの中心高さHとを登録しておいた前記計算式を用いて演算して求めることができる。なお、前記支持角θは60度前後に設定するのが望ましい。
【0022】
例えば、半径R1 のパイプ15Aから、半径R2 (R1 <R2 )のパイプ15Bに変更する場合には、偏差ΔL=L2 −L1 とΔH=H2 −H1 を演算で求め、前記パイプ支持装置19のモーター制御部32に、この演算で求めた偏差ΔLを出力し、モーター33を駆動してパイプ支持ローラーの間隔を支持角がθになるように補正する。さらに偏差ΔHを前記パイプ回転装置17の駆動制御部(図示省略)に出力しパイプの中心位置CLをH2 になるように補正する。
【0023】
上述の補正を行うことにより、パイプ15Bの支持角度はパイプ15Aの支持角度と同一角度(θ)となると同時に、パイプ回転装置17のパイプに中心位置CLがΔHだけ補正されパイプ支持装置19でのH2 の位置とに一致することになる。
【0024】
すなわち上述のような方法によれば、パイプ支持装置に支持するパイプの外径サイズが変化しても、パイプの中心と支持部材との間の角度を常に同一の設定角度(θ)で支持することができるので常にほぼ同一の安定度でパイプを支持することができる。
【0025】
次に、パイプ支持角(θ)を60度と90度にした場合に支持可能なパイプの径の変化について図5により説明する。いま、間隔L3 の位置にあるパイプ支持ローラー37R”と支持ローラー37L”に支持角が60度で支持可能なパイプは半径R4 のパイプ15Cである。
【0026】
これに対して支持角が90度の場合に支持可能なパイプは、半径R3 のパイプ15C’となる。すなわち、図5から明白のように、R3 <R4 であり、支持角が60度の場合の方が、支持角が90度の場合より大きい半径のパイプを支持可能である。換言すれば、支持するパイプのサイズが同じ範囲ならば支持角が60度の方が前記キャリッジ25の移動範囲を小さくできる利点もある。なお、上述の比較においては支持角(θ)が相違しているのでパイプの安定度は同一ではない。
【0027】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、加工するパイプの直径が小径から大径になった場合、キャリッジの間隔を広げることにより、すなわちパイプ支持ローラー間の中心間隔Lを広げることにより、パイプを安定した状態で支持することができる。また、パイプ支持装置に支持するパイプの外径サイズが変化しても、支持角θがほぼ60度になるべくパイプ支持ローラー間の距離Lを制御するので、小径から大径までの広い範囲のサイズのパイプを安定して支持することができる。なお、加工するパイプの直径が変化したとき、この変化に対応してパイプ回転装置に装着されたパイプの中心位置をZ軸方向に補正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるレーザー加工装置のパイプ支持装置の実施の形態を示した正面図。
【図2】図1におけるパイプ支持装置の部分のみをII−II線に沿って断面した側面図。
【図3】図2におけるパイプ支持装置の部分の拡大図。
【図4】図3におけるパイプ支持装置の部分の斜視図。
【図5】パイプ支持装置にパイプを支持した場合の位置関係の説明図。
【符号の説明】
1 レーザー加工装置
3 X軸キャリッジ
5 Y軸キャリッジ
7 レーザー加工ヘッド
13 基台
15 パイプ
17 パイプ回転装置
19 パイプ支持装置
21 スライド
25 キャリッジ
33 モーター
37 パイプ支持ローラー
39 パイプ支持部材
CL パイプの中心位置
Claims (1)
- 基台上にパイプの長手方向の中心位置を中心に回転位置決め可能なパイプ回転装置と、前記パイプを支持するパイプ支持装置と、前記基台の上方に前記パイプを加工するX、YおよびZの3軸方向に移動位置決め自在のレーザー加工ヘッドと、前記パイプ回転装置と前記レーザー加工ヘッドのX、YおよびZの3軸を制御自在のNC装置とを備えたレーザー加工装置のパイプ支持装置において、前記パイプ回転装置は前記パイプを所望の位置に回転位置決め可能に、かつ該パイプの前記中心位置を前記Z軸方向に補正可能に設け、前記パイプ支持装置は前記基台上に前記パイプと平行方向に移動自在のスライドを設け、該スライドに前記パイプに直交する方向に相互に接近離反可能な一対のキャリッジを設け、該一対キャリッジのそれぞれに前記パイプを回転自在に支持するパイプ支持ローラーを設けると共に、前記一対のキャリッジの一方に螺合する右ねじ部と、他方のキャリッジとに螺合する左ねじ部とを有するねじ軸を正逆回転駆動自在のモーターを設け、前記パイプの中心と前記一対のキャリッジのそれぞれに設けた前記パイプ支持ローラーの中心を結ぶ直線がなす角度を支持角θとするとき、該支持角θがほぼ60度になるべく、前記パイプ支持ローラーに支持されるパイプの半径Rと、該パイプ支持ローラーの半径rとから該パイプ支持ローラー間の中心間隔Lと、該パイプ支持ローラーの中心の移動軌跡が作る直線と前記パイプ中心までの中心高さHとを前記NC装置で演算して求め、前記パイプ支持ローラー間の距離Lを制御すると共に、前記パイプ回転装置に装着された前記パイプの中心高さHを前記Z軸方向に補正制御可能に設けてなることを特徴とするレーザー加工装置のパイプ支持装置。
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JP19681495A JP3640709B2 (ja) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | レーザー加工装置のパイプ支持装置 |
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