JP6382916B2 - ロータリーテーブル装置およびレーザ加工システム - Google Patents
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Description
本発明は、ロータリーテーブル装置およびレーザ加工システムに関するものである。
従来、ワークを載置して治具により固定するテーブルの回転中心を中空構造にして、治具を駆動するためのケーブル等を配線したロータリーテーブル装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、ケーブルを回転中心に配線する場合でも、テーブルが回転するとケーブルが捩られるため、テーブルの動作範囲が制限されてしまうという不都合がある。また、ケーブルを配線するための中空構造を達成するには、テーブルの回転中心からモータを偏心させてギヤ等の動力伝達機構を設けたり、中空モータを採用したりする必要があり、構造が複雑になるという不都合もある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、治具を駆動するためのケーブルの配線を不要とし、構造を簡素化し、テーブルの動作上の制約をなくすことができるロータリーテーブル装置およびレーザ加工システムを提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ワークを載置するテーブルと、該テーブルを所定の軸線回りに回転させる回転機構と、前記テーブルに固定され前記ワークをクランプする電動の治具と、前記テーブルに固定され、光エネルギを電力に変換して前記治具に供給する光電変換装置とを備え、該光電変換装置が、前記テーブルおよび前記治具と共に前記所定の軸線回りに回転するロータリーテーブル装置を提供する。
本発明の一態様は、ワークを載置するテーブルと、該テーブルを所定の軸線回りに回転させる回転機構と、前記テーブルに固定され前記ワークをクランプする電動の治具と、前記テーブルに固定され、光エネルギを電力に変換して前記治具に供給する光電変換装置とを備え、該光電変換装置が、前記テーブルおよび前記治具と共に前記所定の軸線回りに回転するロータリーテーブル装置を提供する。
本態様によれば、光電変換装置に外部から光エネルギを供給して電力に変換させ、発生した電力を治具に供給することにより、電動の治具を作動させてワークをテーブル上でクランプあるいはアンクランプすることができる。光電変換装置をテーブルに固定しておくことにより、回転機構を作動させてテーブルの角度を変更しても、治具に電力を供給するケーブル等を、ベースとテーブルとの間に配線する必要がなく、テーブルの動作上の制約をなくすことができる。
上記態様においては、前記光電変換装置と前記治具との間に、前記光電変換装置により変換された電力を蓄積する蓄電装置を備えていてもよい。
このようにすることで、光電変換装置により変換された電力が蓄電装置に蓄積され、必要に応じて電動の治具を動作させるために使用することができる。
このようにすることで、光電変換装置により変換された電力が蓄電装置に蓄積され、必要に応じて電動の治具を動作させるために使用することができる。
また、上記態様においては、前記光電変換装置と前記治具との間に、前記光電変換装置により変換された電力により駆動され前記治具を制御する治具制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、照射された光エネルギを光電変換装置により変換して得られた電力により治具を制御する治具制御部が駆動されるので、複数の治具あるいは複雑に動作する治具であっても、正確に動作させることができる。
このようにすることで、照射された光エネルギを光電変換装置により変換して得られた電力により治具を制御する治具制御部が駆動されるので、複数の治具あるいは複雑に動作する治具であっても、正確に動作させることができる。
また、本発明の他の態様は、上記いずれかのロータリーテーブル装置と、レーザ光を射出して前記テーブル上にクランプされた前記ワークを加工するレーザ加工ツールをアームの先端に装着したレーザ加工ロボットとを備え、該レーザ加工ロボットが前記レーザ加工ツールから前記光電変換装置に対して前記レーザ光を照射するレーザ加工システムを提供する。
本態様によれば、レーザ加工ロボットを動作させてレーザ加工ツールを光電変換装置の位置に移動し、レーザ加工ツールからレーザ光を光電変換装置に照射することにより、光電変換装置によって光エネルギが電力に変換され、電動の治具が駆動される。治具の駆動によりワークのクランプあるいはアンクランプを行うことができる。ロータリーテーブル装置によるテーブルの動作が治具を駆動するためのケーブルによって阻害されないので、テーブルの自由な動作を許容して、レーザ加工ロボットの動作と組み合わせた複雑な加工を簡易に行うことができる。
上記態様においては、前記アームに前記治具の動作状態を観察するためのカメラが装着されていてもよい。
このようにすることで、カメラによって治具の動作状態を観察し、治具によるクランプあるいはアンクランプが確実に行われている場合に、ワークのレーザ加工や取り外し等を行うことにより、高精度のレーザ加工やワークの確実な取り外しを行うことができる。
このようにすることで、カメラによって治具の動作状態を観察し、治具によるクランプあるいはアンクランプが確実に行われている場合に、ワークのレーザ加工や取り外し等を行うことにより、高精度のレーザ加工やワークの確実な取り外しを行うことができる。
また、上記態様においては、前記レーザ加工ロボットを制御する制御部を備え、該制御部が、前記ワークの加工前に、前記レーザ加工ツールにより前記光電変換装置に前記レーザ光を照射可能な位置に前記レーザ加工ロボットを動作させて前記レーザ光を射出することにより、前記光電変換装置から供給された電力によって前記治具に前記ワークをクランプさせ、前記ワークの加工後に、前記レーザ加工ツールにより前記光電変換装置に前記レーザ光を照射可能な位置に前記レーザ加工ロボットを動作させて前記レーザ光を射出することにより、前記光電変換装置から供給された電力によって前記治具に前記ワークをアンクランプさせてもよい。
このようにすることで、レーザ加工ツールからのレーザ光が光電変換装置に照射されることにより、治具を動作させることができ、レーザ加工ロボットによって治具を制御することができる。
本発明によれば、治具を駆動するためのケーブルの配線を不要とし、構造を簡素化し、テーブルの動作上の制約をなくすことができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るロータリーテーブル装置２およびレーザ加工システム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレーザ加工システム１は、図１に示されるように、ワークＷを載置するロータリーテーブル装置２と、レーザ光を発生するレーザ発振器３と、該レーザ発振器３によって発生したレーザ光によりワークＷを加工するレーザ加工ロボット４とを備えている。
本実施形態に係るレーザ加工システム１は、図１に示されるように、ワークＷを載置するロータリーテーブル装置２と、レーザ光を発生するレーザ発振器３と、該レーザ発振器３によって発生したレーザ光によりワークＷを加工するレーザ加工ロボット４とを備えている。
ロータリーテーブル装置２は、ベース（回転機構）５と、ベース５に対して鉛直軸線（軸線）Ｐ回りに回転可能に支持されたテーブル６と、該テーブル６上に固定された治具７と、該治具７に動力を供給する光電変換装置８とを備えている。
治具７は、電力により動作する電動式のものであり、図２に実線で示されるように、テーブル６上に載置されたワークＷを固定するクランプ位置と、図２に鎖線で示されるように、ワークＷを解放するアンクランプ位置との間で移動させられるようになっている。
治具７は、電力により動作する電動式のものであり、図２に実線で示されるように、テーブル６上に載置されたワークＷを固定するクランプ位置と、図２に鎖線で示されるように、ワークＷを解放するアンクランプ位置との間で移動させられるようになっている。
光電変換装置８は、レーザ光が入射されることにより、入射されたレーザ光の光量および入射時間に応じて、光エネルギを電力に変換して出力する装置である。
光電変換装置８は、例えば、レーザ光の入射用の開口を鉛直上方に向けてテーブル６に固定されている。
光電変換装置８は、例えば、レーザ光の入射用の開口を鉛直上方に向けてテーブル６に固定されている。
レーザ加工ロボット４は、例えば、ロータリーテーブル装置２の側方に間隔をあけた位置に設置される６軸多関節ロボットであり、アーム９の先端にレーザ光を射出するレーザ加工ツール１０を取り付けている。レーザ加工ロボット４は、アーム９の先端のレーザ加工ツール１０の位置および姿勢を任意に変更するように動作可能であり、レーザ加工ツール１０から射出されるレーザ光の位置および方向を任意に調節することができるようになっている。
レーザ加工ロボット４は、ロータリーテーブル装置２上に固定されたワークＷおよび光電変換装置８を含む範囲にレーザ光を照射することができる動作範囲を有している。
レーザ加工ロボット４は、ロータリーテーブル装置２上に固定されたワークＷおよび光電変換装置８を含む範囲にレーザ光を照射することができる動作範囲を有している。
このように構成された本実施形態に係るロータリーテーブル装置２およびレーザ加工システム１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るロータリーテーブル装置２によれば、光電変換装置８にレーザ光が照射されることにより、光電変換装置８において光エネルギが電力に変換されて出力され、出力された電力によってテーブル６上に固定された治具７が駆動される。
本実施形態に係るロータリーテーブル装置２によれば、光電変換装置８にレーザ光が照射されることにより、光電変換装置８において光エネルギが電力に変換されて出力され、出力された電力によってテーブル６上に固定された治具７が駆動される。
これにより、加工前に、テーブル６上にワークＷを配置した状態で治具７をクランプ位置に移動させてワークＷをテーブル６に固定したり、加工が終了した後に、治具７をアンクランプ位置に移動させてワークＷを解放したりすることができる。地面に固定されたベース５と、ベース５に対して回転するテーブル６との間で、治具７に動力を供給するケーブルを配線する必要がなく、可動ケーブルをなくしてケーブルの引き回し作業を容易にすることができる。
特に、ケーブルを配線するためにテーブル６やベース５を中空構造にして、モータを偏心配置させてギヤ等の動力伝達機構によって動力を伝達したり、モータを中空モータにしたりする必要がなく、ロータリーテーブル装置２の構造を簡素化してコストを低減することができる。
さらに、可動ケーブルを設ける必要がないので、ベース５に対するテーブル６の動作範囲に制限がなく、ベース５に対してテーブル６を自由に回転させることができるという利点がある。
さらに、可動ケーブルを設ける必要がないので、ベース５に対するテーブル６の動作範囲に制限がなく、ベース５に対してテーブル６を自由に回転させることができるという利点がある。
また、本実施形態に係るレーザ加工システム１によれば、アーム９の先端に取り付けたレーザ加工ツール１０の位置および姿勢を自由に変更することができるレーザ加工ロボット４の特性を利用して、レーザ加工ツール１０から射出されるレーザ光をテーブル６上の光電変換装置８の開口に正しく入射させる位置および姿勢にレーザ加工ツール１０を配置することができる。
レーザ加工システム１によりワークＷのレーザ加工を行うには、レーザ加工ロボット４の図示しない制御部により、図４に示される各工程が実施される。
まず、治具７によるクランプが解除された状態のロータリーテーブル装置２のテーブル６上にワークＷが配置される（ステップＳ１）。レーザ加工ロボット４がワークＷをハンドリングするハンドを備えていてもよく、この場合には、レーザ加工ロボット４が、テーブル６上へのワークＷの搬送作業も行うことにすればよい。
まず、治具７によるクランプが解除された状態のロータリーテーブル装置２のテーブル６上にワークＷが配置される（ステップＳ１）。レーザ加工ロボット４がワークＷをハンドリングするハンドを備えていてもよく、この場合には、レーザ加工ロボット４が、テーブル６上へのワークＷの搬送作業も行うことにすればよい。
テーブル６にワークＷが配置されると、制御部は、図２に示されるように、レーザ加工ロボット４を作動させてレーザ加工ツール１０を光電変換装置８に位置決めする（ステップＳ２）。
次いで、レーザ加工ツール１０を作動させ、レーザ発振器３において発生したレーザ光を光電変換装置８の開口に入射させる（ステップＳ３）。これにより、光電変換装置８において入射されたレーザ光の光エネルギが電力に変換される。
次いで、レーザ加工ツール１０を作動させ、レーザ発振器３において発生したレーザ光を光電変換装置８の開口に入射させる（ステップＳ３）。これにより、光電変換装置８において入射されたレーザ光の光エネルギが電力に変換される。
光電変換装置８において発生した電力が、電動の治具７に供給されることにより、図２に実線で示されるように治具７がクランプ位置に動作させられて、ワークＷがテーブル６上に固定される（ステップＳ４）。
この後に、図３に示されるように、レーザ加工ロボット４、レーザ加工ツール１０およびロータリーテーブル装置２を動作させて、テーブル６に固定されたワークＷを回転させながらレーザ加工ツール１０から射出されるレーザ光によってワークＷの加工を実施する（ステップＳ５）。
この後に、図３に示されるように、レーザ加工ロボット４、レーザ加工ツール１０およびロータリーテーブル装置２を動作させて、テーブル６に固定されたワークＷを回転させながらレーザ加工ツール１０から射出されるレーザ光によってワークＷの加工を実施する（ステップＳ５）。
加工が終了したか否かが判定され（ステップＳ６）、加工が終了した後には、ロータリーテーブル装置２を所定の停止位置に停止して、図２に示されるように、レーザ加工ロボット４を作動させてレーザ加工ツール１０を、再度、光電変換装置８に位置決めする（ステップＳ７）。
そして、レーザ加工ツール１０を作動させ、レーザ発振器３において発生したレーザ光を光電変換装置８の開口に入射させる（ステップＳ８）。これにより、光電変換装置８において入射されたレーザ光の光エネルギが電力に変換され、電動の治具７に供給されることにより、治具７が、図２に鎖線で示されるように、アンクランプ位置に動作させられて（ステップＳ９）、テーブル６上に固定されていたワークＷが解放される。
そして、レーザ加工ツール１０を作動させ、レーザ発振器３において発生したレーザ光を光電変換装置８の開口に入射させる（ステップＳ８）。これにより、光電変換装置８において入射されたレーザ光の光エネルギが電力に変換され、電動の治具７に供給されることにより、治具７が、図２に鎖線で示されるように、アンクランプ位置に動作させられて（ステップＳ９）、テーブル６上に固定されていたワークＷが解放される。
このように、本実施形態に係るレーザ加工システム１によれば、可動ケーブルを必要とせず、動作に制約のないテーブル６に固定された光電変換装置８に光エネルギを供給するレーザ加工ツール１０をレーザ加工ロボット４により移動させるので、テーブル６がどのような姿勢に配置されていても、正しく光エネルギを供給して電力を発生させることができ、治具７によるクランプおよびアンクランプを実施することができる。
なお、本実施形態に係るロータリーテーブル装置２およびレーザ加工システム１においては、図５に示されるように、光電変換装置８と治具７との間に、光電変換装置８において発生した電力を蓄積し、一定期間無給電で治具７を動作させることが可能な蓄電装置１１を配置してもよい。この場合には、例えば、レーザ加工ロボット４あるいはその制御部（図示略）から出力される無線のＩ／Ｏ信号によって治具７の動作を制御する治具制御部１２がテーブル６に備えられていることが好ましい。
また、レーザ加工ロボット４のアーム９の先端に、治具７の作動状態を監視するためのカメラ（図示略）が備えられていてもよい。カメラにより撮影された治具７の状態に基づいて、クランプ状態またはアンクランプ状態を判定し、クランプあるいはアンクランプが正しく行われていない場合には、再度、光電変換装置８に光エネルギを供給して、治具７を再度動作させることにしてもよい。
また、テーブル６上の治具７として、説明を簡略にするため、単一の治具７が設けられている場合を例示したが、これに限定されるものではなく、複数の治具７あるいは複雑に動作する治具７を備える場合に適用してもよい。
さらに、ロータリーテーブル装置２としては、鉛直軸線Ｐ回りにテーブル６を回転させる構造のものの他、図６に示されるように、複数の軸線Ｐ１，Ｐ２を有していて、ワークＷの位置姿勢を高い自由度で変更することができるものを採用してもよい。
さらに、ロータリーテーブル装置２としては、鉛直軸線Ｐ回りにテーブル６を回転させる構造のものの他、図６に示されるように、複数の軸線Ｐ１，Ｐ２を有していて、ワークＷの位置姿勢を高い自由度で変更することができるものを採用してもよい。
１ レーザ加工システム
２ ロータリーテーブル装置
４ レーザ加工ロボット
５ ベース（回転機構）
６ テーブル
７ 治具
８ 光電変換装置
１０ レーザ加工ツール
１１ 蓄電装置
１２ 治具制御部
Ｐ 鉛直軸線（軸線）
Ｐ１，Ｐ２ 軸線
Ｗ ワーク
２ ロータリーテーブル装置
４ レーザ加工ロボット
５ ベース（回転機構）
６ テーブル
７ 治具
８ 光電変換装置
１０ レーザ加工ツール
１１ 蓄電装置
１２ 治具制御部
Ｐ 鉛直軸線（軸線）
Ｐ１，Ｐ２ 軸線
Ｗ ワーク
Claims (6)
- ワークを載置するテーブルと、
該テーブルを所定の軸線回りに回転させる回転機構と、
前記テーブルに固定され前記ワークをクランプする電動の治具と、
前記テーブルに固定され、光エネルギを電力に変換して前記治具に供給する光電変換装置とを備え、
該光電変換装置が、前記テーブルおよび前記治具と共に前記所定の軸線回りに回転するロータリーテーブル装置。 - 前記光電変換装置と前記治具との間に、前記光電変換装置により変換された電力を蓄積する蓄電装置を備える請求項１に記載のロータリーテーブル装置。
- 前記光電変換装置と前記治具との間に、前記光電変換装置により変換された電力により駆動され前記治具を制御する治具制御部を備える請求項１または請求項２に記載のロータリーテーブル装置。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載のロータリーテーブル装置と、
レーザ光を射出して前記テーブル上にクランプされた前記ワークを加工するレーザ加工ツールをアームの先端に装着したレーザ加工ロボットとを備え、
該レーザ加工ロボットが前記レーザ加工ツールから前記光電変換装置に対して前記レーザ光を照射するレーザ加工システム。 - 前記アームに前記治具の動作状態を観察するためのカメラが装着されている請求項４に記載のレーザ加工システム。
- 前記レーザ加工ロボットを制御する制御部を備え、
該制御部が、前記ワークの加工前に、前記レーザ加工ツールにより前記光電変換装置に前記レーザ光を照射可能な位置に前記レーザ加工ロボットを動作させて前記レーザ光を射出することにより、前記光電変換装置から供給された電力によって前記治具に前記ワークをクランプさせ、前記ワークの加工後に、前記レーザ加工ツールにより前記光電変換装置に前記レーザ光を照射可能な位置に前記レーザ加工ロボットを動作させて前記レーザ光を射出することにより、前記光電変換装置から供給された電力によって前記治具に前記ワークをアンクランプさせる請求項４または請求項５に記載のレーザ加工システム。
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