JP5551535B2 - Processing head support device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばレーザ加工ヘッド、プラズマ加工ヘッド、ウォータジェット加工ヘッドなどのごとき各種の加工ヘッドを支持する加工ヘッド支持装置に係り、さらに詳細には、加工ヘッドをX、Y軸方向へ移動してワークの切断加工や溶接加工を行うとき、ワークの一部や加工機の一部等に加工ヘッドが衝突したときに、加工ヘッドを容易に揺動傾斜することのできる加工ヘッド支持装置に関する。 The present invention relates to a processing head support device that supports various processing heads such as a laser processing head, a plasma processing head, a water jet processing head, and the like. More specifically, the processing head is moved in the X and Y axis directions. The present invention relates to a machining head support device that can easily swing and tilt a machining head when the machining head collides with a part of a workpiece, a part of a machining machine, or the like when cutting or welding a workpiece.
例えば、レーザ加工機などの加工機においては、レーザ加工ヘッドがワークの一部や加工機の一部に衝突(当接)したとき、加工ヘッドの損傷を防止するために直ちに揺動傾斜するように構成してある。そして、加工ヘッドの揺動傾斜を検出したときには加工ヘッドの移動を直ちに停止するように構成してある。なお、本発明に関係あると思われる先行技術文献としては特許文献1がある。 For example, in a processing machine such as a laser processing machine, when a laser processing head collides (contacts) with a part of a workpiece or a part of a processing machine, it immediately swings and tilts to prevent damage to the processing head. It is configured. And when the swing inclination of the machining head is detected, the movement of the machining head is immediately stopped. Note that there is Patent Document 1 as a prior art document considered to be related to the present invention.
従来、レーザ加工ヘッドなどの加工ヘッドを支持する構成として、図5に示すごとき構成のものがある。すなわち、図5に示す構成においては、加工ヘッド101を支持するための加工ヘッド支持部材103に複数のスプリング105を備えている。この複数のスプリング105によって前記加工ヘッド101を上方向へ付勢して、前記加工ヘッド101の上面を前記加工ヘッド支持部材103の下面に当接してある。そして、前記加工ヘッド101の上面には、エアーを供給した圧力室107を備え、この圧力室107には圧力センサ(図示省略)が備えられている。
Conventionally, there is a configuration as shown in FIG. 5 as a configuration for supporting a processing head such as a laser processing head. That is, in the configuration shown in FIG. 5, the processing
そして、加工ヘッド101をワークに対して相対的にX、Y軸方向へ移動してワークの加工を行っているときに、加工ヘッド101がワークの一部や加工機の一部などの障害物109に当接して、加工ヘッド101が揺動傾斜されると、前記圧力室107が開放されて圧力が低下することにより、加工ヘッド101が障害物109に当接(衝突)したものとして検出されるものである。
When the
前記構成においては、前記加工ヘッド支持部材103の周縁部111を支点として加工ヘッド101が揺動傾斜するものである。したがって、前記支点としての周縁部111から加工ヘッド101の重心位置までの寸法が大きく、前記加工ヘッド101を揺動傾斜するためのモーメントが大きくなり、応答性をより高速化する上において、さらなる改善が求められている。
In the above configuration, the
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、レーザ加工ヘッドなどの加工ヘッドを支持する加工ヘッド支持装置であって、加工機における支持フレームに垂直に備えたヘッド支持部材に、円形状の揺動支持部材を前後方向であるX軸方向へ揺動可能に支持して設けると共に、当該揺動支持部材を前記ヘッド支持部材側へ付勢して設け、前記揺動支持部材に左右方向であるY軸方向へ揺動可能に支持されたY軸方向揺動支持部材を備え、このY軸方向揺動支持部材と前記ヘッド支持部材との間に、前記Y軸方向揺動支持部材を元の位置へ復帰するための復帰手段を備え、かつ前記Y軸方向揺動支持部材に、加工ヘッドを取付けるための加工ヘッド取付部を備えていることを特徴とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a processing head support device that supports a processing head such as a laser processing head, and a head support member provided perpendicularly to a support frame in a processing machine. the swing support member provided with swingably supported in the X axis direction is a longitudinal direction of the shape, provided to bias the swing support member to said head supporting member side, the left and right on the rocking support member A Y-axis oscillating support member supported so as to be able to oscillate in the Y-axis direction, which is the direction, and between the Y-axis oscillating support member and the head support member, the Y-axis oscillating support member Is provided with a return means for returning the head to the original position, and a processing head mounting portion for mounting the processing head on the Y-axis oscillating support member.
本発明によれば、加工ヘッドがX軸方向に揺動傾斜するときの支点と加工ヘッドの重心位置及びY軸方向に揺動するときの支点と加工ヘッドの重心位置とを近接することが可能であり、加工ヘッドを揺動傾斜する際のモーメントを小さくすることができるものである。したがって、加工ヘッドが障害物に衝突したときに、加工ヘッドを小さなモーメントでもって揺動傾斜することができ、加工ヘッドが障害物に当接してから揺動傾斜するまでの応答速度の高速化を図ることができ、障害物に対する加工ヘッドの衝突をより高速に検出することができるものである。 According to the present invention, the fulcrum when the machining head swings and tilts in the X-axis direction and the gravity center position of the machining head and the fulcrum when the machining head swings in the Y-axis direction and the gravity center position of the machining head can be brought close to each other. Thus, the moment when the machining head is swung and tilted can be reduced. Therefore, when the machining head collides with an obstacle, the machining head can be tilted with a small moment, and the response speed from when the machining head abuts on the obstacle until it tilts is increased. The collision of the machining head against the obstacle can be detected at higher speed.
図1,2を参照するに、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドやプラズマ加工機におけるプラズマ加工ヘッドなどの加工ヘッド1を支持するための加工ヘッド支持装置3は、レーザ加工機やプラズマ加工機などの加工機における支持フレーム5に一体的なヘッド支持部材7が垂直に備えられている。このヘッド支持部材7における前面(図1において右側面)には、当該ヘッド支持部材7に水平に取付けた枢軸9を介して円形状の揺動支持部材11がX軸方向(前後方向)へ揺動傾斜可能に支持されている。すなわち、前記枢軸9は、前記揺動支持部材11に備えた上下方向の長孔を貫通してある。そして、前記枢軸9の先端部に備えたフランジ部9Fと前記揺動支持部材11との間に弾装したコイルスプリング、皿バネなどのごとき弾性部材13の付勢力によって、前記揺動支持部材11は前記ヘッド支持部材7に面接触するように押圧付勢されている。
1 and 2, a processing
前記揺動支持部材11には、Y軸方向揺動支持部材15が垂直にかつY軸方向へ揺動可能に支持されている。このY軸方向揺動支持部材15には、当該Y軸方向揺動支持部材15の前面15Fに前記加工ヘッド1をボルト等の取付け具(図示省略)によって取付けるための例えばボルト穴などのごとき適宜の加工ヘッド取付部(図示省略)を備えている。そして、前記Y軸方向揺動支持部材15と前記ヘッド支持部材7との間には、Y軸方向に揺動傾斜したY軸方向揺動支持部材15を元の位置に復帰するための復帰手段17が備えられている。
A
より詳細には、前記ヘッド支持部材7の下面は、前記枢軸9を中心とする円弧状の円弧状面19が形成してあり、この円弧状面19の中央部すなわち前記枢軸9の垂直下方位置には、V字形状の係合凹部21が形成してある。そして、前記Y軸方向揺動支持部材15の下端部に備えたX軸方向の突出部23には、前記係合凹部21に対して係合離脱可能な球状体等の係合部材25を前記係合凹部21方向へ押圧付勢した例えばコイルスプリングなどのごとき弾性部材27が備えられている。
More specifically, the lower surface of the
なお、前記係合凹部21と係合部材25との関係は相対的な関係であるから、係合凹部21をY軸方向揺動支持部材15側に設けて、前記係合部材25をヘッド支持部材7側に備えた構成とすることも可能である。
Since the relationship between the engagement recess 21 and the
既に理解されるように、加工ヘッド1は、Y軸方向揺動支持部材15の前面15Fに取付ける構成であるから、Y軸方向揺動部材15に対する加工ヘッド1の取付けの自由度が大きくなるものである。したがって、加工ヘッド1の取付け位置を上下方向に調節して、加工ヘッドの重心位置を、前記枢軸9の軸心にほぼ一致した状態に取付けることが可能である。そして、前記加工ヘッド1がワークに対してX、Y軸方向へ相対的に移動されているときに、障害物に衝突してX軸方向に揺動されるときには、図3(A)、(B)に示すように、前記揺動支持部材11に係合したY軸方向揺動支持部材15における後方向突出部15Rの上端縁15U、下端縁15Lを支点として揺動されるものである。
As already understood, since the machining head 1 is configured to be attached to the
したがって、加工ヘッド1の取付位置を上下に調節することにより、Y軸方向揺動支持部材15がX軸方向に揺動傾斜されるときの支点と加工ヘッド1の重心位置とを近接して配置することができ、Y軸方向揺動支持部材15をX軸方向に揺動傾斜するときのモーメントを小さく抑制することができるものである。換言すれば、小さな力でもってY軸方向揺動支持部材15をX軸方向へ揺動傾斜することができるものであり、加工ヘッド1が障害物に当接したときに揺動傾斜する応答速度の向上を図ることができるものである。
Therefore, by adjusting the mounting position of the machining head 1 up and down, the fulcrum when the Y-axis oscillating
なお、前記Y軸方向揺動支持部材15がX軸方向に揺動傾斜すると、例えば光学センサなどのごとき適宜のセンサによって前記揺動傾斜が検出されて、加工ヘッド1の移動が停止されるものである。この光学センサとしては、例えば、前記Y軸方向揺動支持部材15における上面の中央部へ照射した光の反射光を検出する構成とすることが可能である。この構成によれば、光学センサによって前記Y軸方向揺動支持部材15のY軸方向への揺動傾斜を検出することができるものである。
When the Y-axis direction
前述のごとく、加工ヘッド1が障害物に当接してX軸方向に揺動傾斜された後に、当接が解除されると、弾性部材13の付勢力によって元の状態に復帰されるものである。
As described above, after the machining head 1 comes into contact with an obstacle and swings and tilts in the X-axis direction, when the contact is released, the original state is restored by the urging force of the
前述のごとく、加工ヘッド1がワークに対してX、Y軸方向へ相対的に移動されて、障害物に当接しY軸方向に揺動傾斜するときには、図4(A)、(B)に示すように、前記枢軸9を中心として(支点として)、前記Y軸方向揺動支持部材15がY軸方向へ揺動傾斜されるものである。したがって、Y軸方向揺動支持部材15を、小さな力でもってY軸方向に揺動傾斜することができるものである。そして、Y軸方向揺動支持部材15のY軸方向への揺動傾斜が適宜のセンサによって検出されると、加工ヘッド1のX、Y軸方向への移動が停止されるものである。
As described above, when the machining head 1 is moved relative to the workpiece in the X- and Y-axis directions and abuts against an obstacle and swings and tilts in the Y-axis direction, as shown in FIGS. As shown, the Y-axis direction
なお、前記Y軸方向揺動支持部材15のY軸方向への揺動の検出は、前記復帰手段17における係合凹部21から係合部材25が大きく離脱する前に行われるものである。そして、前記係合部材25が弾性部材27によって係合凹部21の方向へ押圧付勢されていることにより、障害物との当接が解除(解放)されると、Y軸方向揺動支持部材15は元の状態に復帰されるものである。
The detection of the swing of the Y-axis
以上のごとき説明から理解されるように、加工ヘッド1は、Y軸方向揺動支持部材15の前面に取付けられるものであるから、加工ヘッド1の取付けの自由度が大きくなると共に、上下方向の寸法を小さくすることができるものである。また、加工ヘッド1の重心を、Y軸方向揺動支持部材15の揺動傾斜時における支点に近接した状態に取付けることができるものである。そして、加工ヘッド1を、ワークに対して相対的にX、Y軸方向へ移動して加工を行っているときに、加工ヘッド1が障害物に当接すると、Y軸方向揺動支持部材15が、枢軸9に近接した位置又は枢軸9を支点として適宜方向へ揺動傾斜されるものである。
As can be understood from the above description, since the machining head 1 is attached to the front surface of the Y-axis
したがって、障害物に対する加工ヘッド1の衝突時の当接力が小さな場合であってもY軸方向揺動支持部材15を容易に揺動傾斜させることができ、障害物に対する加工ヘッド1の当接(衝突)を容易、迅速に検出することができるものである。すなわち、例えば製品としてのワークに変形し易いフランジ等がある場合、製品に変形を付与することなく、加工ヘッド1の移動を直ちに停止することができるものである。
Therefore, even when the contact force of the machining head 1 against the obstacle is small, the Y-axis direction
1 加工ヘッド
3 加工ヘッド支持装置
5 支持フレーム
7 ヘッド支持部材
9 枢軸
11 揺動支持部材
13,27 弾性部材
15 Y軸方向揺動支持部材
17 復帰手段
21 係合凹部
25 係合部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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