JP3769663B2 - 工作機械用のクランプ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な断面形状をもつパイプやアングル材などのワークを、工作機械での加工に際して好適にクランプすることのできる、工作機械用のクランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、プラズマ切断、ガス切断、レーザ切断などの工作機械により、様々な形状のワークに対する加工が行われている。また、このような加工では、ワークを適宜なクランプ装置によりクランプして加工を行うこともある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パイプやアングル材などのワークには断面が丸型以外に、L型、I型、H型等などのいわゆる異形断面形状をもつものがある。しかし従来では、これら異形断面形状のワークを適切にクランプする方法が確立されていない。
【0004】
本発明は上記事情に鑑み、異形断面形状をもつワークも適切にクランプすることのできる、工作機械用のクランプ装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項1の発明は、工作機械(1)でワーク(53)を加工する際に該ワークをクランプするクランプ装置(13、39、43、47)であって、装置本体(15)を有し、前記装置本体に、ワークを該装置本体の軸心方向に挿入自在なワーク挿入部(20)を形成し、前記ワーク挿入部の周囲に対称的に配置された4個のクランプ部材(26、27、29、30)を、同期移動機構(24)を介して、放射方向で同期的に移動自在に設け、前記各クランプ部材は、前記装置本体側の接続プレートと、該接続プレートに設けられた、ワーク当接部の形成された爪部材からなり、前記各クランプ部材は前記爪部材を、前記ワーク挿入部を挟んで、他のクランプ部材に設けられた爪部材と対向する形で有しており、前記接続プレートは、互いに対向する2個の爪部材が設けられた2枚の接続プレートが、他の対向する2個の爪部材が設けられた2枚の接続プレートと、干渉することなく前記軸心方向に重なり合う形で、それら2枚の接続プレートの組にそれぞれ接続された前記同期移動機構を介して、前記ワーク挿入部を介して対向したクランプ部材の対ごとに、前記放射方向に同期的に移動自在に設けられており、前記各爪部材に、前記ワーク挿入部に面した形でワーク当接部(27b、27c、30b、30c)を形成し、前記ワーク当接部は、前記軸心方向に平行な投影形状が実質的に直線状となるように形成し、互いに隣接した前記クランプ部材は、前記ワーク当接部を前記軸心方向にずらすことにより、これらワーク当接部の前記軸心方向に平行な投影形状が交差部(PX)を形成する形で交差自在に配置し、前記各ワーク当接部は、前記軸心方向に平行な投影形状において該ワーク当接部の両側に形成される前記交差部間の距離(LP)が、該ワーク当接部の幅(LW)よりも小さくなる位置まで移動可能に配置されている、ことを特徴とする。
【0006】
また請求項2の発明は、前記複数のクランプ部材は、前記ワーク当接部の前記軸心方向に平行な投影形状が略々同一寸法となるように形成した、ことを特徴とする。
【0007】
また請求項3の発明は、前記ワーク当接部は、前記ワーク挿入部に向けて突出形成された爪部(27b、30b)である、ことを特徴とする。
【0008】
また請求項4の発明は、前記ワーク当接部は回転自在なローラ(27c、30c)により形成されている、ことを特徴とする。
【0009】
また請求項5の発明は、前記爪部材(27、30)は前記接続プレート(26、29)に対して着脱自在になっている、ことを特徴とする。
【0010】
また請求項6の発明は、前記クランプ部材の対ごとに、これらクランプ部材を、前記同期移動機構を介して移動駆動させる駆動手段を設け、前記各駆動手段は一定の大きさの駆動力を維持する機能を備えている、ことを特徴とする。
【0011】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【0012】
【発明の効果】
上記構成により請求項1の発明は、各ワーク当接部が、軸心方向に平行な投影形状において該ワーク当接部の両側に形成される交差部間の距離が、該ワーク当接部の幅よりも小さくなる位置で移動可能となっているので、軸心方向に平行な投影形状が閉鎖環を形成し、しかもこの閉鎖環の大きさを拡大・縮小自在な形で複数のワーク当接部が移動可能である。つまり、ワーク挿入部に挿入されたワークは、複数のワーク当接部による閉鎖環で包囲され、たとえ該ワークが異形断面形状であったとしても、該ワークを包囲する閉鎖環を縮小させると3点以上の接点で安定してクランプできる状態を必ず作り出すことができる。つまり本発明によると、異形断面形状をもつワークも適切にクランプすることができる。
【0013】
また、互いに対向配置されたクランプ部材でワークを挟むようにしてクランプするので安定したクランプが実現する。また、クランプ部材は4個設けられているので、ワーク当接部の軸心方向におけるずらし配置に有利である。
【0014】
更に、クランプ部材の対ごとに同期的に移動するので、特に異形断面のワークの場合、クランプすべきワークの形状に合わせて、複数のワーク当接部により形成される閉鎖環の形状を適宜調整することができる。
【0015】
また請求項2の発明は、各ワーク当接部の軸心方向に平行な投影形状が略々同一寸法であるから、異形断面だけでなく、断面が円形や正方形等の一般的なワークをクランプする場合にも好都合であり、汎用性が高い。
【0016】
また請求項3の発明は、爪部により、ワークが軸心方向に移動しないように固定できる。
【0017】
また請求項4の発明は、ローラにより、ワークが軸心方向に移動自在にクランプできる。
【0018】
また請求項5の発明は、ワーク当接部の幅や突出量等が異なる複数種類の爪部材を準備しておき、クランプすべきワークの形状に合わせ、接続プレートに対して爪部材を、適切な種類に適宜着脱交換して使用することが可能となる。これにより多種多様な形状のワークをクランプできるクランプ装置となる。
【0019】
また請求項6の発明は、特に異形断面のワークの場合、どの当接箇所でも一定の力でクランプできるので、不用意に大きな力でワークに損傷を与えるようなことが無く、安定した力でクランプできる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【0021】
図1は、3次元線状加工装置の一例であるレーザ加工装置の全体を示した正面図、
図2は、図1のレーザ加工装置における平面図、
図3は、図1のレーザ加工装置における第1チャック装置付近を示す側面図、
図4は、図1のレーザ加工装置における第2チャック装置付近を示す側面図、
図5は、図1のレーザ加工装置における第3チャック装置付近を示す側面図、
図6は、図1のレーザ加工装置における第4チャック装置付近を示す側面図、
図7は、図1のレーザ加工装置における搬入コンベア部分の側面図、
図8乃至図10は、ワーク受け装置の動作態様の一例を示す側面図、
図11は、第1乃至第4チャック装置が最大限接近した場合の状態を示す平面図、
図12は、図11の正面図、
図13は、第2及び第3チャック装置の正面図、
図14は、第2及び第3チャック装置の側面図、
図15は、チャック装置の爪開閉駆動部を示す正面図、
図16は、図15の側面図、
図17は、第1及び第3チャック装置の正面図、
図18は、図17の側面図、
図19は、各種の長尺ワークを搭載するためのワークサポートの例を示す側面図である。
【0022】
3次元線状加工装置であるレーザ加工装置1は、図1及び図2に示すように、図中左右方向に伸延した形の機体2を有しており、機体2は、図中右方から順にフロントワークフィーダ3、加工部5及びリアワークフィーダ6が配置されている。フロントワークフィーダ3は、パイプやアングル材などの、同一断面が材の軸心方向に連続する所謂長尺部材をストックし、1本づつ供給するワークストック装置7を有しており、ワークストック装置7には、図2及び図7に示すように、機体2に設けられた複数のコンベア装置10を有している。コンベア装置10には、無端状に巻き掛けられたチェーン10bが各コンベア装置10間で同期的に回転自在にそれぞれ設けられており、各チェーン10bには複数のワークサポート10aが所定の間隔で配置されている。
【0023】
ワークサポート10aは、図19に示すように、レーザ加工装置1で加工が可能な各種の長尺部材の断面形状に応じて複数種類用意されており、それらワークサポート10aは、チェーン10bに着脱交換自在に設けられている。ワークサポート10aには、円形、四角形、H形、L形、C形など各種の断面形状を有する長尺部材を、搭載できるように、各部材に対応した部材搭載部10cがぞれぞれ形成されており、レーザ加工装置1で加工する部材に応じてそれらワークサポート10aをチェーン10bに装着し、当該装着されたワークサポート10a上に対応する長尺部材を搭載する。
【0024】
ワークストック装置7の、図7右方には、複数の移動架台9が、機体2上を図7矢印A、B方向に同期的に移動駆動自在に設けられており、各移動架台9の図中左端部にはワーク受け渡し装置11がそれぞれ設けられている。ワーク受け渡し装置11には、着脱自在に設けられたワーク搭載部11aが、各ワーク受け渡し装置11間で同期的に昇降駆動自在に設けられている。
【0025】
フロントワークフィーダ3の、ワークストック装置7の、図2上方の機体2には、ガイドレール12、12が、X軸方向である矢印C、D方向に敷設されており、ガイドレール12、12には第1チャック装置13がガイドレール12、12に沿って機体2上を矢印C、D方向に移動駆動自在に設けられている。
【0026】
第1チャック装置13は、図3に示すように、ガイドレール12に懸架された本体15を有しており、本体15には、図15に示すように、ギヤ16aの装着された駆動モータ16が設けられている。駆動モータ16には、本体15に中心軸CT1を中心に回転駆動自在に支持された回転ヘッド17が、該回転ヘッド17の外周部に、図15及び図18に示すように、配置されたギヤ17aを介して噛合している。
【0027】
回転ヘッド17は、図16に示すように、ベアリング19により本体15に対して回転自在に支持されたヘッド本体14を有しており、ヘッド本体14の中央部には、枠体14bが、全体が四角形状の枠を形成する形で設けられている。枠体14bの各辺には、図16に示すように、ガイドレール14a、14aが枠体14bを取り囲む形で図15矢印E、F方向に設けられており、各辺のガイドレール14a、14aには、スライドプレート22、23がそれぞれ直動案内装置などの公知の直線軸受手段を介して矢印E、F方向に摺動自在に設けられている。
【0028】
スライドプレート22には、ブラケット22aが設けられており、ブラケット22aには、ヘッド本体14に設けられた駆動シリンダ25が、矢印E、F方向に移動駆動自在に設けられたロッド25aを介して接続されている。各スライドプレート22、23には、図14及び図16に示すように、ラック22b、23bが互いに対向する形で形成されており、ラック22b、23bには、枠体14bの各辺の中央部に回転自在に支持されたギヤ21aが噛合している。
【0029】
各辺のスライドプレート22、23のうち、図15のG、H側の対向するスライドプレート22、23の対には、図17に示すように、略T字型に形成された接続プレート26、26が、G、H側でそれぞれ対向する2対のスライドプレート22と23を腕26a、26aを介してそれぞれ接続する形で設けられており、各接続プレート26には、爪部材27が装着部27aを介してそれぞれ着脱自在に装着されている。爪部材27は、図18に示すように、先端が図中左方向に突出する形で形成されており、爪部材27の先端部にはヘッド本体14の内側に屈曲した把持部27bが形成されている。なお、ワークの挿入部20を挟んで対向する1対の爪部材27の把持部27bは、図17に示すように、互いに対向する形で形成されている。また上述した、ガイドレール14a、スライドプレート22、23、ラック22b、23b、ギヤ21aは、接続プレート26、26用の同期移動機構24となっており、該同期移動機構24により接続プレート26、26は同期的に移動自在になっている。
【0030】
また、各辺のスライドプレート22、23のうち、図15のI、J側の対向するスライドプレート22、23の対には、図17に示すように、略C字型に形成された接続プレート29、29が、I、J側でそれぞれ対向する2対のスライドプレート22と23をそれぞれ接続する形で設けられており、各接続プレート29は、図18に示すように、接続プレート26の図中左側を該接続プレート26と干渉することなく図中左右方向に重なり合う形で設けられている。各接続プレート29には、爪部材30が装着部30aを介してそれぞれ装着されている。爪部材30には、図18に示すように、先端が図中左方向に突出する形で形成されており、爪部材30の先端にはヘッド本体14の内側に屈曲した把持部30bが形成されている。ワークの挿入部20を挟んで対向する1対の爪部材30の把持部30bは、図17に示すように、互いに対向する形で形成されており、爪部材30の把持部30bは、図18に示すように、爪部材27の把持部27bに対して図中左方向にずれた形で形成されている。これにより、図17に示すように、爪部材27、30をヘッド本体14の中央部に接近させた場合でも両爪部材27、30の把持部27b、30bが互いに干渉しないように形成されている。また上述した、ガイドレール14a、スライドプレート22、23、ラック22b、23b、ギヤ21aは、接続プレート29、29用の同期移動機構24となっており、該同期移動機構24により接続プレート29、29は同期的に移動自在になっている。
【0031】
以上のように、各把持部27b、30bは、本体15の軸心方向(中心軸CT1)に平行な投影形状(図17)が実質的に直線状となるように形成した。また、互いに隣接した爪部材27、30は、前記把持部27b、30bを軸心方向にずらすことにより、これら把持部27b、30bの軸心方向に平行な投影形状が交差部PX(図17)を形成する形で交差自在に配置した。また、各把持部27b、30bは、軸心方向に平行な投影形状において該把持部27b、30bの両側に形成される交差部PX、PX間の距離LP(図17)が、該把持部27b、30bの幅LWよりも小さくなる位置まで移動可能に配置されている。なお、各把持部27b、30bの、軸心方向に平行な投影形状は略同一寸法となっている。
【0032】
また、第1チャック装置13のヘッド本体14には、図18に示すように、枠体14bの内側に孔14cが形成されており、孔14cにはブラケット14dを介してアクチュエータ14fが、ロッド14gをX軸方向である図中矢印C、D方向に突出駆動自在にした形で設けられている。ロッド14gの先端にはキックアウトプレート14hが装着されている。
【0033】
ところで、図1の加工部5は、レーザ発振器31を有しており、レーザ発振器31の左方には、加工ヘッド部32が設けられている。加工ヘッド部32にはサドル33がY軸方向である矢印K、L方向に移動駆動位置決め自在に設けられており、サドル33とレーザ発振器31との間にはレーザ光路管35が、レーザ発振器31から出力されたレーザ光をサドル33に供給自在なる形で伸縮自在に接続されている。
【0034】
サドル33の図1下端には、加工ヘッド36が、Z軸方向である矢印M、N方向に移動駆動位置決め自在に設けられており、加工ヘッド36には、図12に示すように、トーチ37がA軸方向である矢印O、P方向及びB軸方向である矢印QB、RB方向に回転駆動位置決め自在に設けられている。
【0035】
加工ヘッド部32には、図4に示すように、第2チャック装置39が、前述の第1チャック装置13とX軸方向である矢印C、D方向に同心で整合する形で固定的に設けられており、第2チャック装置39は、第1チャック装置13と略同等の構成を有している。従って、第1チャック装置13と同一の部分には同一の符号を付して当該部分の説明を省略する。第2チャック装置39と第1チャック装置13の相違点は、図14に示すように、ヘッド本体14の孔14cが貫通しており、アクチュエータ14fが設けられていない点と、接続プレート26、29に装着される爪部材27、30の把持部が回転自在なローラ把持部27c、30cとなっている点である。なお、ローラ把持部27c、30cも、図14に示すように、互いに干渉しないように、図中左右方向、即ちC、D方向にその装着位置がずれた形で設けられている。
【0036】
加工ヘッド部32の、第2チャック装置39の図1左方には、図4に示すように、切断ワーク排出部32aが形成されており、切断ワーク排出部32aと第2チャック装置39の間には、第1ワーク受け装置40が、第2チャック装置39で保持切断されたワークを受け取り自在な形で設けられている。第1ワーク受け装置40は、図4に示すように、加工ヘッド部32に矢印M、N方向に昇降自在に設けられたアクチュエータ41及び、該アクチュエータ41によりシャフト44を介して、第2チャック装置39と切断ワーク排出部32aとの間で揺動駆動自在に設けられた受け取りアーム42を有しており、受け取りアーム42は、先端にL字型のワーク収納部42aが形成されている。
【0037】
加工ヘッド部32における第2チャック装置39の図1左方には、ガイドレール32b、32bがX軸方向である矢印C、D方向に平行に形成されており、ガイドレール32b、32bには、第3チャック装置43がガイドレール32b、32b上を、移動駆動位置決め自在に設けられている。第3チャック装置43は、第1及び第2チャック装置13、39と同心で設けられており、そのチャック部分の構成は、第2チャック装置39と同一であるが、その配置が図12に示すように、第2チャック装置39に対して対称配置となっている。
【0038】
第3チャック装置43の本体15には、図5及び図8に示すように、第2ワーク受け装置45が設けられており、第2ワーク受け装置45も、第1ワーク受け装置40とアクチュエータ41の取り付け位置が相違するだけで略同一の構成を有している。従って、第1ワーク受け装置40と同一の部分には、同一の符号を付して当該部分の説明を省略する。
【0039】
一方、リアワークフィーダ6には、図1及び図2に示すように、第1ワーク受け装置40と同一構成の第4ワーク受け装置55が、図9に示すように、設けられており、更にリアワークフィーダ6には、機体2にガイドレール46、46がX軸方向である矢印C、D方向に平行に設けられている。ガイドレール46、46には、第4チャック装置47がガイドレール46、46に沿ってX軸方向である矢印C、D方向に移動駆動位置決め自在に設けられている。第4チャック装置47は、第1乃至第3チャック装置13、39、43とX軸方向に同心で整合する形で設けられており、第4チャック装置47は、そのチャック部分の構成は、第1チャック装置13と同一であるが、その配置が図12に示すように、第1チャック装置13に対して対称配置となっている。
【0040】
第4チャック装置47の本体15には、図6及び図16に示すように、第3チャック装置43の第2ワーク受け装置45と同様の第3ワーク受け装置50が設けられており、第2ワーク受け装置45と同一の部分には、同一の符号を付して当該部分の説明を省略する。
【0041】
リアワークフィーダ6の図2下方には、ワーク搬出装置51が設けられており、ワーク搬出装置51は図2、5及び6に示すように、複数のコンベア装置52を有している。
【0042】
レーザ加工装置1は、以上のような構成を有するので、該レーザ加工装置1を用いてパイプ、アングル材、形鋼などの、同一断面が材軸方向に連続する所謂長尺部材を加工する場合には、加工すべき長尺部材を、ワークストック装置7のコンベア装置10に搭載する。コンベア装置10には、加工すべき長尺部材53の断面形状に対応した形で図19に示すように、対応した部材搭載部10cの形成されたワークサポート10aが設けられているので、対応するワークサポート10a上に加工すべき長尺部材53を搭載する。
【0043】
次に、コンベア装置10を駆動して、図7に示すように、各ワークサポート10a上に搭載された長尺部材53を矢印A方向に移送すると共に、移動架台9をB方向に移動させて、ワーク受け渡し装置11をコンベア装置10側に移動させる。コンベア装置10をA方向に移動させてゆくうちに、図中最右方のワークサポート10aに搭載された長尺部材53が、ワーク受け渡し装置11のワーク搭載部11a上に移載される。なお、ワーク搭載部11aの形状も、図19に示すように、長尺部材53の断面形状に適合させたものを装着して用いる。
【0044】
この状態で、ワーク受け渡し装置11を、矢印A方向に移動させると共に、図7上方に移動させ、ワーク受け渡し装置11に搭載された長尺部材53を第1チャック装置13と第2チャック装置39との間に位置決めする。次に、第1及び第2チャック装置13の駆動モータ16をそれぞれ回転駆動して、ギヤ16a、17aを介して回転ヘッド17を本体15に対して中心軸CT1を中心に回転させ、所定のオリエント位置(回転ヘッド17を用いた加工上の基準となる中心軸CT1周りの基準角度位置)に位置決めする。次に、各回転ヘッド17の全ての駆動シリンダ25を駆動してロッド25aを矢印E方向に後退させる。すると、ロッド25aにブラケット22aを介して接続された全てのスライドプレート22もガイドレール14aを介してE方向に移動すると共に、スライドプレート22、23のラック22b、23b及びギヤ21aを介してスライドプレート23も、スライドプレート22と同期する形で矢印F方向に移動を開始する。
【0045】
すると、第1チャック装置13の互いに対向する2対のスライドプレート22、23に接続プレート26、29を介して装着された2対の爪部材27、30が、図18の矢印R方向、即ち、中心軸CT1に対して放射方向外側に移動し、各爪部材27、30の把持部27b、30bが解放され、第1チャック装置13は解放状態となる。
【0046】
同様に、第2チャック装置39も、爪部材27、30のローラ把持部27c、30cが、図14の矢印R方向、即ち、中心軸CT1対して放射方向外側に移動し、各爪部材27、30のローラ把持部27c、30cが解放され、第2チャック装置13は解放状態となる。
【0047】
この状態で、第1チャック装置13を図1矢印C方向にガイドレール12に沿って移動させると、ワーク受け渡し装置11のワーク搭載部11aに搭載された長尺部材53の右端部はC方向に移動駆動される第1チャック装置13の、図17に示すように解放状態の4個の爪部材27、30の間に挿入される。
【0048】
次に、この状態で、第1チャック装置13の駆動シリンダ25を先程とは逆方向に駆動してロッド25aを矢印F方向に突出させる。すると、互いに対向する2対のスライドプレート22、23に接続プレート26、29を介して装着された2対の爪部材27、30が、図18の矢印Q方向、即ち、中心軸CT1対して放射方向内側に移動し、各爪部材27、30の把持部27b、30bも矢印Q方向に移動する。
【0049】
この移動は、各スライドプレート22、23がラック22b、23b、ギヤ21aを介して同期的に矢印Q方向に移動駆動されることから、図17に示すように、第1チャック装置13全体としては各スライドプレート22、23に装着された爪部材27、30が同時に中心軸CT1方向に、各爪部材27、30の把持部27b、30bと中心軸CT1との間の距離L1が常に等しくなる形で、同速度で移動することとなる。各把持部27b、30bは、図17に示すように、互いに90°をなす形で直線的に形成されているので、四方を各爪部材27、30の把持部27b、30bに取り囲まれた形でヘッド本体14a内に挿入された長尺部材53は、各把持部27b、30bにより、中心軸CT1に対してその寸法中心が自動的にセンタリングされる形で把持されることとなる。このセンタリング動作は、長尺部材53の断面形に外接する四角形の中心位置を中心軸CT1に一致させる形で行われる。
【0050】
なお、互いに対向する各爪部材27、30の対は、それら爪部材27、30に長尺部材53側から作用する把持に伴う反力が所定の値に達した際には、対応する駆動シリンダ25の駆動が停止されるので、長尺部材53が長方形断面などのように各爪部材27、30の対の矢印Q方向への移動量が異なっていても、適正な把持力で長尺部材53を把持することが出来る。
【0051】
以上のように各把持部27b、30bが、中心軸CT1方向に平行な投影形状において該把持部27b、30bの両側に形成される交差部PX、PX間の距離LPが、該把持部27b、30bの幅LWよりも小さくなる位置で移動可能となっているので、中心軸CT1方向に平行な投影形状が閉鎖環を形成し、しかもこの閉鎖環の大きさを拡大・縮小自在な形で複数の把持部27b、30bが移動可能である。つまり、挿入部20に挿入された長尺部材53は、複数の把持部27b、30bによる閉鎖環で包囲され、たとえ異形断面形状であったとしても、該長尺部材53を包囲する閉鎖環を縮小させると3点以上の接点で安定してクランプできる状態を必ず作り出すことができる。つまり本実施形態による第1〜4チャック装置によると、異形断面形状をもつワークも適切にクランプすることができる。
【0052】
こうして、長尺部材53の端部が第1チャック装置13により把持されたところで、第1チャック装置13を図1矢印C方向に移動させ、今度は、長尺部材53の図中左方の先端部を、解放状態にあるローラ把持部27c、30cを有する第2チャック装置39の孔14c内に、挿入貫通させ、加工ヘッド部32の加工ヘッド36の下方に、配置する。
【0053】
この状態で、第1チャック装置13と同様に、第2チャック装置39の駆動シリンダ25を図15矢印F方向に移動駆動して、ローラ把持部27c、30cを、同様に図13矢印Q方向に同期的に等速度で移動させ、長尺部材53の先端部をセンタリングする形で把持する。
【0054】
こうして、長尺部材53が第1及び第2チャック装置13、39によりセンタリングされた形で把持したところで、図7のワーク受け渡し装置11のワーク搭載部11aを降下させると共に、移動架台9を矢印B方向に退避させる。次に、第1チャック装置39を図1矢印C方向に適宜移動駆動して、第1及び第2チャック装置13、39によって把持された状態の長尺部材53を加工ヘッド部32側に送り出し、長尺部材53の加工すべき部位を加工ヘッド36の下方の、所定の加工位置に位置決めする。
【0055】
この際、長尺部材53は、第2チャック装置39のローラ把持部27c、30cにより、軸心CT1に対しては回転不能であるが、X軸方向である矢印C、D方向には移動自在に支持されているので、第1チャック装置13を矢印C方向に移動駆動することにより、長尺部材53をX軸方向に、センタリング状態を保持したままで容易に移動させることが出来る。
【0056】
こうして長尺部材53の加工すべき部位が加工ヘッド36の下方の、所定の加工位置に位置決めされたところで、レーザ発振器31、レーザ光路管35を介してレーザ光を加工ヘッド36に供給し、トーチ37から長尺部材53に対してレーザを射出し、切断加工を開始する。加工は、所定の加工プログラムに基づいて、図示しない数値制御装置を介して第1及び第2チャック装置13、39の回転ヘッド17、17を、駆動モータ16により、中心軸CT1周りに同期的に回転駆動させて長尺部材53をX軸周り(即ち、C軸)に任意の位置に角度保持自在な形で回転駆動させると共に、第1チャック装置13を矢印C、D方向に移動駆動させて、長尺部材53を矢印C、D方向及びC軸方向に任意の位置で位置決め保持自在に移動駆動させることにより行う。
【0057】
また、トーチ37は、既に述べたように、矢印K、L方向であるY軸方向、矢印M、N方向であるZ軸方向、矢印O、P方向であるA軸方向、矢印QB、RB方向であるB軸方向に移動駆動位置決め自在となっているので、前述の長尺部材53の移動駆動動作と相まって、長尺部材53に対して3次元立体加工を容易に行うことが出来る。
【0058】
長尺部材53のトーチ37による切断加工が終了すると、該切断されたワークは第1ワーク受け装置40のワーク収納部42aにより、図4に示すように、切断ワーク排出部32aへ排出される。切断ワークがワーク排出部32aへ排出されたところで、第1チャック装置13が再度矢印C方向、即ち加工ヘッド36方向に所定量移動駆動され、長尺部材53の未加工部分が第2チャック装置39から矢印C方向、即ち加工ヘッド36側に再度送出され、トーチ37により加工プログラムに基づく所定の加工が連続的に行われる。
【0059】
上述の場合には、長尺部材53を第1及び第2チャック装置13、39により片持ち状態で支持した状態で、長尺部材53の先端部分を切断し、加工済みワークを加工ヘッド36の下方に設けられたワーク排出部32aに排出した場合について述べたが、レーザ加工装置1では、上述した加工法のほかに、第3チャック装置43、更には必要に応じて第4チャック装置47により、長尺部材53を保持し、加工装置両側のチャック装置13、39、43、47により長尺部材53を支持し、その状態でチャック装置39と43の間で長尺部材53をトーチ37により切断加工することも可能である。
【0060】
この場合、第3チャック装置43は矢印C、D方向に所定距離範囲にわたり移動駆動位置決めが可能であり、第4チャック装置47は、リアワークフィーダ6のX軸の略全長にわたり移動駆動位置決めが可能なので、長尺部材53の保持に際しては、長尺部材53から切断加工すべきワークの長さに応じて第3チャック装置43又は第4チャック装置47をX軸方向に移動させ、その状態で第1チャック装置13を矢印C方向に移動駆動して長尺部材53を矢印C方向に、前述の片持ち状態による加工の場合よりも長く突出させ、そこで長尺部材53を第3チャック装置43、必要ならば第4チャック装置47にも保持させる。すると、長尺部材53は、トーチ37を挟んで加工部の両側で保持されるので、長尺部材53が自重により撓んでしまうことがなく、精度の良い加工が可能となる。
【0061】
なお、第3チャック装置43も、第2チャック装置39と同様に長尺部材53をローラ把持部27c、30cで把持することから、長尺部材53を矢印C、D方向に自由に移動させつつ保持することが可能であり、任意長さのワークの切断加工を簡単に行うことが出来る。
【0062】
更に、長尺部材53を中心軸CT1周りに任意の角度位置に回転位置決めして加工したり、また所定の角速度で回転させつつ加工することも、第1、第2、第3、第4チャック装置13、39、43、47の各回転ヘッド17を同期的に回転駆動させることにより、簡単に行うことが出来る。
【0063】
また、第1及び第4チャック装置13、47で長尺部材をその両端で把持しつつ、第1及び第4チャック装置13、47をX軸方向に同期的に移動駆動させることにより、長尺部材を第2及び第3チャック装置39、43で摺動支持させながら加工することも当然可能である。
【0064】
また、比較的長いワークを切り出す場合には、トーチ37により切断されたワークは、第3チャック装置43を解放した状態で第4チャック装置47を切断済みワークを保持した状態で矢印C方向に移動させ、切り出されワークの端部が第3チャック装置43から矢印C方向に外れたところで、予め中心軸CT1方向に揺動駆動された状態の第2、第3、第4ワーク受け装置45、50、55上に切断済みワークを移動させる。
【0065】
更に、その状態で第4チャック装置47の把持部27b、30bを解放すると共に、第4チャック装置47のアクチュエータ14fを駆動してキックアウトプレート14hを突出させて、ワークを第2、第3、第4ワーク受け装置45、50、55上に移載させる。そして、第2、第3、第4ワーク受け装置45、50、55を図5及び図6に示すように下方に揺動させて、切断済みのワークをワーク搬出装置51のコンベア装置52上に移載する。コンベア装置52上に移載された切断済みワークは、該コンベア装置52及び人力により適宜外部に搬出される。
【0066】
なお、長尺部材53の加工ヘッド部32に対する移送は、第1及び第2チャック装置13、39が行い、切断済みワークの加工ヘッド部32からの搬出は第3及び第4チャック装置43、47が主として行うが、加工ヘッド部32側の第2及び第3チャック装置39、43は、図11及び図12に示すように、第3チャック装置43を図中最も右方に移動させた状態で互いのローラ把持部30c、30cが当接接触する状態とすることが出来るので、第2チャック装置39側に把持された長尺部材53の先端部を、第3チャック装置43より最小の突出長さで把持することが出来、長尺部材53をX軸方向に短く切断する場合で、更に第3チャック装置43側で切断済みワークを把持して端部加工などを行う場合でも、確実にワークを把持することが出来る。
【0067】
また、第1及び第4チャック装置13、47は、図11及び図12に示すように、その爪部材27、30が、第2及び第3チャック装置39、43の回転ヘッド17の孔14c内に嵌入し、その先端部の把持部27b、30bは第2及び第3チャック装置39、43のローラ把持部27c、30c近傍にまで達することが出来るので、第1及び第4チャック装置13、47で把持しながら加工ヘッド36による加工を行った場合に、加工のための把持代を最小にすることが出来、無駄な切り残し量を極力抑えた形での加工が可能となり、材料の歩留まりを向上させることが出来る。
【0068】
なお、第1チャック装置13又は第4チャック装置47側に最後に残留した長尺部材53の残材は、爪部材27、30を解放状態にしてアクチュエータ14fを駆動してキックアウトプレート14hを図17矢印C又はD方向に突出させることにより円滑にチャック装置13、47外部に排出することが出来る。
【0069】
また、上述の実施例は、3次元線状加工装置としてレーザ加工装置について説明したが、3次元線状加工装置としては、レーザ加工装置に限らず、線状に部材を切断加工することが可能であれば、プラズマ切断装置やガス切断装置など各種の3次元線状加工装置を用いることが出来る。
【0070】
更に、上述のレーザ加工装置1の制御軸構成は、加工ヘッド36のトーチ37が、Y軸、Z軸、A軸、B軸の4制御軸構成で、第1チャック装置13、第3チャック装置43及び第4チャック装置47をX軸及びC軸制御の2制御軸構成とし、第2チャック装置39をC軸制御の1軸構成としたが、装置全体としての制御軸構成は加工ヘッド36による自由曲面形状の加工が可能な限りどのような構成でも良い。
【0071】
また上述した実施例では、把持部27b、30b(ローラ把持部27c、30c)の幅LWは全て同一寸法であったが、この幅は必ずしも同一寸法である必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 3次元線状加工装置の一例であるレーザ加工装置の全体を示した正面図。
【図2】 図1のレーザ加工装置における平面図。
【図3】 図1のレーザ加工装置における第1チャック装置付近を示す側面図。
【図4】 図1のレーザ加工装置における第2チャック装置付近を示す側面図。
【図5】 図1のレーザ加工装置における第3チャック装置付近を示す側面図。
【図6】 図1のレーザ加工装置における第4チャック装置付近を示す側面図。
【図7】 図1のレーザ加工装置における搬入コンベア部分の側面図。
【図8】 ワーク受け装置の動作態様の一例を示す側面図。
【図9】 ワーク受け装置の動作態様の一例を示す側面図。
【図10】 ワーク受け装置の動作態様の一例を示す側面図。
【図11】 第1乃至第4チャック装置が最大限接近した場合の状態を示す平面図。
【図12】 図11の正面図。
【図13】 第2及び第3チャック装置の正面図。
【図14】 第2及び第3チャック装置の側面図。
【図15】 チャック装置の爪開閉駆動部を示す正面図。
【図16】 図15の側面図。
【図17】 第1及び第3チャック装置の正面図。
【図18】 図17の側面図。
【図19】 各種の長尺ワークを搭載するためのワークサポートの例を示す側面図。
【符号の説明】
1……工作機械(レーザ加工装置)
13……クランプ装置(第1チャック装置)
15……本体(装置本体)
20……ワーク挿入部(挿入部)
24……同期移動機構
25……駆動手段(駆動シリンダ)
26、29……接続プレート
27、30……爪部材
27b、30b……ワーク当接部(把持部)
27c、30c……ワーク当接部(ローラ把持部)
39……クランプ装置(第2チャック装置)
43……クランプ装置(第3チャック装置)
47……クランプ装置(第4チャック装置)
53……ワーク(長尺部材)
Claims (6)
- 工作機械でワークを加工する際に該ワークをクランプするクランプ装置であって、
装置本体を有し、
前記装置本体に、ワークを該装置本体の軸心方向に挿入自在なワーク挿入部を形成し、
前記ワーク挿入部の周囲に対称的に配置された4個のクランプ部材を、同期移動機構を介して、放射方向で同期的に移動自在に設け、
前記各クランプ部材は、前記装置本体側の接続プレートと、該接続プレートに設けられた、ワーク当接部の形成された爪部材からなり、
前記各クランプ部材は前記爪部材を、前記ワーク挿入部を挟んで、他のクランプ部材に設けられた爪部材と対向する形で有しており、
前記接続プレートは、互いに対向する2個の爪部材が設けられた2枚の接続プレートが、他の対向する2個の爪部材が設けられた2枚の接続プレートと、干渉することなく前記軸心方向に重なり合う形で、それら2枚の接続プレートの組にそれぞれ接続された前記同期移動機構を介して、前記ワーク挿入部を介して対向したクランプ部材の対ごとに、前記放射方向に同期的に移動自在に設けられており、
前記各爪部材に、前記ワーク挿入部に面した形でワーク当接部を形成し、
前記ワーク当接部は、前記軸心方向に平行な投影形状が実質的に直線状となるように形成し、
互いに隣接した前記クランプ部材は、前記ワーク当接部を前記軸心方向にずらすことにより、これらワーク当接部の前記軸心方向に平行な投影形状が交差部を形成する形で交差自在に配置し、
前記各ワーク当接部は、前記軸心方向に平行な投影形状において該ワーク当接部の両側に形成される前記交差部間の距離が、該ワーク当接部の幅よりも小さくなる位置まで移動可能に配置されている、ことを特徴とする工作機械用のクランプ装置。 - 前記複数のクランプ部材は、前記ワーク当接部の前記軸心方向に平行な投影形状が略々同一寸法となるように形成した、ことを特徴とする請求項1記載の工作機械用のクランプ装置。
- 前記ワーク当接部は、前記ワーク挿入部に向けて突出形成された爪部である、ことを特徴とする請求項1記載の工作機械用のクランプ装置。
- 前記ワーク当接部は回転自在なローラにより形成されている、ことを特徴とする請求項1記載の工作機械用のクランプ装置。
- 前記爪部材は前記接続プレートに対して着脱自在になっている、ことを特徴とする請求項1記載の工作機械用のクランプ装置。
- 前記クランプ部材の対ごとに、これらクランプ部材を、前記同期移動機構を介して移動駆動させる駆動手段を設け、
前記各駆動手段は一定の大きさの駆動力を維持する機能を備えている、ことを特徴とする請求項1記載の工作機械用のクランプ装置。
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