JP6139918B2 - レーザ加工機 - Google Patents

Description

本発明は、ワークテーブル上に載置された板状のワークのレーザ加工を行うためのレーザ加工ヘッドを前記ワークテーブルの上方に備え、前記レーザ加工ヘッドに対して前記ワークをＸ，Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワーク移動位置決め装置に係り、さらに詳細には、ワークのＹ軸方向の端縁をクランプ自在な複数のクランプを備えてＸ軸方向へ移動自在なキャリッジのＸ軸方向の端部に、前記レーザ加工ヘッドに対して着脱交換する複数のノズルを備えたノズルホルダユニットを備えている構成のレーザ加工機に関する。

従来、レーザ加工機においては、レーザ加工ヘッドに対してノズルを自動的に着脱交換を行うことが行われている（例えば特許文献１，２，３参照）。

特開平４−３０９４８７号公報 特開平７−１８５８６５号公報 特開２００８−１０５０７３号公報

前記特許文献１，２に記載の構成において、レーザ加工ヘッドに対してノズルを交換するには、交換すべきノズルを交換位置へ移動するための新たな構成が必要であり、構成が複雑化するという問題がある。引用文献３に記載の構成においては、ワークを支持するベッドの端部領域に交換すべき複数のノズルを配置した構成であり、交換機構が比較的簡単な構成である。しかし、従来の大きなワークと同サイズのワークを加工しようとする場合、前記ベッドをより大きくしなければならないと共に、レーザ加工ヘッドを交換すべきノズルの位置までより大きく移動しなければならないという問題がある。換言すれば、ベッドを従来の寸法に維持する場合には、加工可能なワークのサイズは小さくなるものである。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、ワークテーブル上に載置された板状のワークのレーザ加工を行うレーザ加工ヘッドを前記ワークテーブルの上方に備え、前記レーザ加工ヘッドに対して前記ワークをＸ，Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワーク移動位置決め装置を備えたレーザ加工機であって、前記ワークのＹ軸方向の端縁をクランプ自在な複数のワーククランプを備えたキャリッジを、前記ワーク移動位置決め装置にＸ軸方向へ移動自在に備え、前記レーザ加工ヘッドに対して着脱交換自在な複数のノズルを着脱可能に備えたノズルホルダユニットを、前記キャリッジのＸ軸方向の端部に備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、前記ノズルホルダユニットに備えられた複数のノズルの上方を覆い自在な開閉カバーを備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、前記ノズルホルダユニットに備えられたノズルの有無を検出するためのセンサを前記開閉カバーに備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、前記ノズルホルダユニットは、ノズルの脱落を防止するためのノズル脱落防止手段を備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工機において、前記ワークのパンチング加工を行うためのパンチ金型を備えたパンチ金型ホルダ及び前記パンチ金型と協働するダイ金型を備えたダイ金型ホルダを備え、前記パンチ金型、ダイ金型によるパンチング加工位置に対してＸ軸方向に変倚した位置に前記レーザ加工ヘッドを備え、前記ノズルホルダユニットは、前記レーザ加工ヘッドの前記変倚側において前記キャリッジのＸ軸方向の端部に備えられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、レーザ加工ヘッドに対してワークをＸ，Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワーク移動位置決め装置におけるワークキャリッジの端部に、交換すべきノズルを備えたノズルホルダユニットを備えているものであるから、レーザ加工ヘッドに対してノズルを交換すべき構成の簡素化、省スペース化を図ることができるものである。

本発明の実施形態に係るレーザ加工機の主要部の構成を概念的、概略的に示した斜視説明図である。 図１に示した主要部の一部を拡大した拡大斜視図である。 ノズルホルダの分解斜視説明図である。 ノズルホルダユニットの一部を分解した斜視説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、レーザ加工機は、既によく知られているように、所定位置に上下動可能に備えたレーザ加工ヘッドに対して板状のワークをＸ，Ｙ軸方向に移動位置決めする構成や、レーザ加工ヘッドをＹ軸方向（又はＸ軸方向）の一方向へ往復動自在に備え、ワークをＸ軸方向（又はＹ軸方向）へ移動位置決めする構成がある。また、レーザ加工機には、ワークテーブル上のワークに対してレーザ加工ヘッドをＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ相対的に移動自在に備えた構成がある。さらに、レーザ加工機には、板状のワークにパンチング加工を行うためのパンチプレスとレーザ加工機とを複合化した構成のパンチ・レーザ複合加工機がある。

上述のように、レーザ加工機には種々の構成があるが、本発明は、パンチ・レーザ複合加工機に実施した場合について例示し説明する。しかし、本発明に係るレーザ加工機は、パンチ・レーザ複合加工機のみに限るものではなく、前述した種々の形式のレーザ加工機に適用可能なものである。

さて、図１を参照するに、本発明の実施形態に係るレーザ加工機１は、板状のワーク（図示省略）にパンチング加工を行う機能と、レーザ加工を行う機能とを備えた構成である。この種の加工機は、いわゆるパンチ・レーザ複合加工機としてよく知られているので（例えば特開２００５−８１４０９号公報参照）、全体的構成について簡単に説明する。

前記レーザ加工機１は、板状のワークをＸ，Ｙ軸方向へ移動自在に支持するワークテーブル３を備えており、このワークテーブル３のＹ軸方向の一側には、ワークにパンチング加工を行うためのパンチング金型（図示省略）及びダイ金型（図示省略）の複数の金型を備えたパンチ金型ホルダ及びダイ金型ホルダの１例としてのタレット装置５が備えられている。また、前記レーザ加工機１における上部フレーム７には、前記ワークにレーザ加工を行うためのレーザ加工ヘッド９が上下動可能かつＹ軸方向へ移動位置決め自在に備えられている。なお、ワークにパンチング加工を行うパンチング加工位置と、ワークにレーザ加工を行うレーザ加工位置は、既によく知られているように、Ｘ軸方向に偏倚して備えられている。

さらに、前記レーザ加工機１には、前記パンチング加工位置及びレーザ加工位置に対してワークをＸ，Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワーク移動位置決め装置１１が備えられている。上記ワーク移動位置決め装置１１には、周知のように、Ｘ軸方向に長いキャリッジベース１３がＹ軸方向へ移動位置決め自在に備えられている。そして、前記キャリッジベース１３には、ワークのＹ軸方向の端縁部をクランプ自在な複数のワーククランプ（図示省略）を備えたキャリッジ１５がＸ軸方向へ移動位置決め自在に備えられている。

上記構成により、前記ワーククランプによってワークをクランプした状態において、キャリッジベース１３をＹ軸方向に移動位置決めすると共に、キャリッジ１５をＸ軸方向へ移動位置決めすることにより、前記パンチング加工位置及びレーザ加工位置に対してワークをＸ，Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決めすることができるものである。前記構成において、前記パンチング加工位置に対してレーザ加工位置がＸ軸方向に変倚した側に相当する前記キャリッジ１５のＸ軸方向の一端部は、前記レーザ加工位置をＸ軸方向に越えて、前記パンチング加工位置に対してＹ軸方向に対応する位置まで移動自在である。

すなわち、前記キャリッジ１５の前記一端部は、前記レーザ加工位置に対してＹ軸方向に対応する位置をＸ軸方向に横切り自在な構成である。また、前記キャリッジ１５のＸ軸方向の他端部は、前記パンチング加工位置に対してＹ軸方向に対応する位置をＸ軸方向に横切って、前記レーザ加工位置にＹ軸方向に対応する位置まで移動自在である。

既に理解されるように、前記キャリッジ１５におけるＸ軸方向の一端部は、レーザ加工位置をＸ軸方向に越えてパンチング加工位置に対応する位置まで移動可能である。そして、前記キャリッジ１５の他端部は、前記パンチング加工位置をＸ軸方向の逆方向に越えて、前記レーザ加工位置に対応する位置まで移動可能である。そこで、本実施形態においては、前記キャリッジ１５のＸ軸方向の一端部が前記パンチング加工位置に対してＹ軸方向にほぼ対応する位置に移動したときに、前記レーザ加工ヘッド９に対してノズルの着脱交換を行うべく、図１に示すように、前記キャリッジ１５の前記一端部にノズルホルダユニット１７を備えた構成である。

前記ノズルホルダユニット１７は、ボルトなどのごとき複数の取付具（図示省略）を介して前記キャリッジ１５の前記一端部に着脱可能に取付けたベースブラケット１９（図２参照）を備えており、このベースブラケット１９には断面形状がほぼＬ字形状の支持ブラケット２１が溶接等によって一体的に備えられている。上記支持ブラケット２１はＸ軸方向に長く形成してあり、この支持ブラケット２１における水平支持部２１Ａには、前記レーザ加工ヘッド９に対して着脱交換するノズル２３を着脱交換自在に備えた複数のノズルホルダ２５がＸ軸方向に適宜間隔に備えられている。

前記ノズルホルダ２５は、図３に示すように、ボルトなどのごとき複数の固定具２７によって前記支持ブラケット２１の水平支持部２１Ａ上に固定したホルダブロック２９を備えている。このホルダブロック２９の中央部には、前記ノズル２３の下部が進入可能な穴３１が形成してあり、この穴３１の周囲には凹部３３が形成してある。そして、上記凹部３３の底部に形成した複数の小穴３５内にはコイルスプリングなどのごとき弾性部材３７がそれぞれ弾装してあり、この各弾性部材３７にはボールなどのごとき支持部材３９がそれぞれ支持されている。

前記各支持部材３９の上部は、前記弾性部材３７の作用によって、前記凹部３３の底部から常に上方に突出した状態にあり、上記各支持部材３９には、ノズル２３を着脱可能に係合するノズル係合穴４１を中央部に備えたホルダプレート４３がＹ軸方向へ移動可能に支持されている。なお、前記ホルダプレート４３は、前記凹部３３内においてＸ軸方向への移動は規制された状態にある。

前記ホルダブロック２９の上面には、前記ホルダプレート４３における前記ノズル係合穴４１からのノズル２３の抜け出しを防止するためのノズル脱落防止手段の１例としてのノズル押えプレート４５が複数のボルト等のごとき固定具４７によって固定してある。そして、前記ノズル押えプレート４５には、前記ホルダプレート４３のノズル係合穴４１に対してノズル２３を着脱する大径の着脱穴部４９Ａと、ノズル２３に形成した周溝又は突出部等のごとき係止部（図示省略）を係止して前記ノズル係合穴４１からのノズル２３の脱出を防止する小径のノズル係止穴部４９Ｂとを連接して備えている。

上記構成により、ノズル押えプレート４５における着脱穴部４９Ａを通してノズル２３をホルダプレート４５のノズル係合穴４１に係合（嵌合）する。そして、ノズル２３をノズル係止穴部４９Ｂの位置へ移動することにより、ノズル２３に備えた例えば周溝等の係止部を前記ノズル係止穴部４９Ｂの内周縁に係止することができる。したがって、ノズル２３がノズルホルダ２５から抜け出すことを防止することができるものである。なお、前述とは逆に、ノズル係止穴４９Ｂの部分から着脱穴部４９Ａの位置へノズル２３を移動することにより前記ノズルホルダ２５からノズル２３を上方向に取り出すことができるものである。

図２に示すように、前記支持ブラケット２１における水平支持部２１Ａの内端部側には、前記水平支持部２１Ａに支持された複数のノズル２３の上方を覆い自在な開閉カバー５１が垂直な枢軸（図示省略）を介して水平に回動自在に備えられている。そして、前記開閉カバー５１の開閉を行うために、前記ベースブラケット１９と開閉カバー５１との間には、例えば流体シリンダ等のごとき適宜の開閉用アクチュエータ５３が備えられている。

より詳細には、図４に示すように、前記開閉カバー５１には、前記開閉用アクチュエータ５３によって水平に揺動（回動）される回転ベース５５が備えられている。この回動ベース５５には、前記各ノズルホルダ２５に対応して複数の開口部５７がそれぞれ備えられている。そして、各開口部５７には、各ノズルホルダ２５に保持された各ノズル２３の上方を覆うべく開閉カバー５１を閉動作するとき、各ノズル２３の上部に接触して上下方向に揺動される揺動部材５９が水平な枢軸（図示省略）を介して上下に揺動可能に備えられている。また、前記各開口部５７に近接した位置には、前記各揺動部材５９の上下方向への揺動を検知して前記ノズル２３の有無を検出するための近接センサなどの適宜のセンサ６１が備えられている。

上記構成により、図２，３に示すように、開閉カバー５１を開いた状態から閉動作するときに、各ノズルホルダ２５に保持されているノズル２３の上端部に各揺動部材５９が接触すると、各揺動部材５９は上方向に揺動する。そして、各揺動部材５９の上方向の揺動が各センサ６１によって検知されて、各揺動部材５９に対応した位置におけるのズル２３の有無が検出されるものである。換言すれば、レーザ加工ヘッド９に対してノズル２３の着脱交換を行うときの空のノズルホルダ２５及び交換すべきノズル２３を備えたノズルホルダ２５を検知することができるものである。

以上のごとき構成において、ワーク移動位置決め装置１１におけるキャリッジ１５に備えたワーククランプによってワークのＹ軸方向の端縁部をクランプし、ワークをＸ，Ｙ軸方向に移動位置決めして、パンチング加工、レーザ加工を行うときには、ノズルホルダ１７に保持された複数のノズル２３の上方は開閉カバー５１によって覆われた状態にある。したがって、パンチング加工時にオイルミストが使用されるような場合や、レーザ加工時におけるスパッタ等の飛散からノズル２３を保護することができるものである。

そして、前記レーザ加工ヘッド９に対してノズル２３の着脱交換を行う場合には、前記ワーク移動位置決め装置１１におけるキャリッジ１５をＸ軸方向に移動し、当該キャリッジ１５の一端部に備えたノズルホルダユニット１７を、レーザ加工ヘッド９に対してＹ軸方向に対応した位置に位置決めすると共に、開閉カバー５１を開動作する。前記レーザ加工ヘッド９にノズル２３を備えている場合には、レーザ加工ヘッド９を、空のノズルホルダ２５へ相対的に移動位置決めする。

そして、レーザ加工ヘッド９に備えていたノズル２３を、空のノズルホルダ２５におけるノズル押えプレート４５の着脱穴部４９Ａを経てホルダプレート４３のノズル係合穴４１に係合する。その後、レーザ加工ヘッド９をノズル押えプレート４５のノズル係止穴部４９Ｂの方向へ相対的に僅かに移動し、ノズル２３がホルダプレート４３から着脱しないように係止し、レーザ加工ヘッド９を上昇してノズル２３を取り外す。

その後、レーザ加工ヘッド９を、交換すべきノズル２３を保持したノズルホルダ２５の上方位置へ相対的に移動し、レーザ加工ヘッド９を下降して当該ノズル２３をレーザ加工ヘッド９に装着する。そして、レーザ加工ヘッド９を、ノズルホルダ２５のノズル係止穴部４９Ｂ側から着脱穴部４９Ａ側へ相対的に移動し、レーザ加工ヘッド９を上昇することにより、レーザ加工ヘッド９に対して、別個のノズル２３の装着が行われるものである。

前述のごとく、レーザ加工ヘッド９に対してノズル９の着脱交換を行う際、ノズル係止穴４１を備えたホルダプレート４３は、複数の弾性部材３７及びボール等のごとき支持部材３９によってＹ軸方向へ移動自在に支持されているので、レーザ加工ヘッド９の上下動時における衝撃を吸収緩和することができると共に、ノズルプレート４５における着脱穴部４９Ａとノズル係止穴部４９Ｂとの間のＹ軸方向へのノズル２３の移動を円滑に行うことができるものである。

また、前記構成においては、パンチング加工位置に対するレーザ加工位置のＸ軸方向の変倚側においてキャリッジ１５の端部にノズルホルダユニット１７を備えた構成であるから、従来のワーク移動位置決め装置１１の構成をそのまま利用して容易に実施し得るものである。すなわち、従来のレーザ加工機に対してノズルホルダユニット１７を後付け的に取付けて実施可能なものである。そして、前記ノズルホルダユニット１７は、キャリッジ１５の端部に備えられていることにより、パンチング加工時にパンチング金型と干渉するようなことがないものである。

ところで、キャリッジ１５に備えられているワーククランプの装着面と同一面に前記ノズルホルダユニット１７を備えることも可能である。この場合、ワーククランプにクランプされているワークとノズルホルダユニット１７との干渉を回避するために、ワーククランプの突出長を大きくする必要があるものであって、省スペース化を図る上において望ましいものではない。また、ワーククランプとノズルホルダユニット１７との干渉を回避するために、ワーククランプの装着位置の自由度が制限されるなどの問題があり、望ましいものではないものである。

１ レーザ加工機
３ ワークテーブル
９ レーザ加工ヘッド
１１ ワーク移動位置決め装置
１３ キャリッジベース
１５ キャリッジ
１７ ノズルホルダユニット
１９ ベースブラケット
２１ 支持ブラケット
２１Ａ 水平支持部
２３ ノズル
２５ ノズルホルダ
２９ ホルダブロック
４１ ノズル係合穴
４３ ホルダプレート
４５ ノズル押えプレート
４９Ａ 着脱穴部
４９Ｂ ノズル係止穴部
５１ 開閉カバー
５５ 回動ベース
５７ 開口部
５９ 揺動部材
６１ センサ

Claims (5)

1. ワークテーブル上に載置された板状のワークのレーザ加工を行うレーザ加工ヘッドを前記ワークテーブルの上方に備え、前記レーザ加工ヘッドに対して前記ワークをＸ，Ｙ軸方向へ相対的に移動位置決め自在なワーク移動位置決め装置を備えたレーザ加工機であって、前記ワークのＹ軸方向の端縁をクランプ自在な複数のワーククランプを備えたキャリッジを、前記ワーク移動位置決め装置にＸ軸方向へ移動自在に備え、前記レーザ加工ヘッドに対して着脱交換自在な複数のノズルを着脱可能に備えたノズルホルダユニットを、前記キャリッジのＸ軸方向の端部に備えていることを特徴とするレーザ加工機。
2. 請求項１に記載のレーザ加工機において、前記ノズルホルダユニットに備えられた複数のノズルの上方を覆い自在な開閉カバーを備えていることを特徴とするレーザ加工機。
3. 請求項２に記載のレーザ加工機において、前記ノズルホルダユニットに備えられたノズルの有無を検出するためのセンサを前記開閉カバーに備えていることを特徴とするレーザ加工機。
4. 請求項１，２又は３に記載のレーザ加工機において、前記ノズルホルダユニットは、ノズルの脱落を防止するためのノズル脱落防止手段を備えていることを特徴とするレーザ加工機。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ加工機において、前記ワークのパンチング加工を行うためのパンチ金型を備えたパンチ金型ホルダ及び前記パンチ金型と協働するダイ金型を備えたダイ金型ホルダを備え、前記パンチ金型、ダイ金型によるパンチング加工位置に対してＸ軸方向に変倚した位置に前記レーザ加工ヘッドを備え、前記ノズルホルダユニットは、前記レーザ加工ヘッドの前記変倚側において前記キャリッジのＸ軸方向の端部に備えられていることを特徴とするレーザ加工機。

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