JP6730159B2 - ノズルホルダユニット及びそれを備えたレーザ加工機 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工ヘッドに着脱可能とされたノズルを、複数格納できるノズルホルダユニットと、そのノズルホルダユニットを備えたレーザ加工機と、に関する。

レーザ加工機のレーザ加工ヘッドに、交換できるよう着脱可能とされたノズルを、複数格納できるノズルホルダユニットが知られており、一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたノズルホルダユニットは、ノズルホルダにノズルが装着されているか否かの有無検出を、ノズルの上部に直接接触することで揺動する揺動部材と、揺動部材が揺動したことを検出するセンサ（例えば近接センサ）と、により行う。

特開２０１４−１７２０４６号公報

ノズルの交換作業は、レーザ加工ヘッドを、ノズルホルダユニットの上方に移動し、上下動させて行うため、レーザ加工ヘッドの移動可能な空間をより広く確保して無駄な動きを排除し、作業効率を向上させることが望まれる。
そのため、ノズルホルダユニットはできるだけ薄い方が好ましい。
これに対し、特許文献１に記載された従来のノズルホルダユニットは、ノズルの装着有無検出を、ノズルホルダの上方に揺動部材及びセンサを設けることで行うようになっている。
そのため、ノズルホルダユニットの厚さ（上下方向の厚さ）を薄くすることが容易ではなく、改良の余地があった。

また、揺動部材及びセンサがノズルホルダの上方に位置していることから、さらにその上方に位置させたレーザ加工ヘッドに付着したスパッタや加工屑が落下し、揺動不良や検出不良になってノズル装着有無検出不良が生じる虞が少なからずあり、この点でも改良の余地があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、厚さが薄く、ノズル装着有無検出不良が生じにくいノズルホルダユニット及びそれを備えたレーザ加工機を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。
１） レーザ加工ヘッドのノズルを着脱可能な複数のノズルホルダ部と、
複数の前記ノズルホルダ部それぞれに対応して少なくとも水平方向に離隔配置され、物体の接近を検出する複数のセンサと、
前記ノズルホルダ部に前記ノズルが装着された状態で前記センサによる検出状態及び非検出状態の一方となる位置にあり、前記ノズルホルダ部に前記ノズルが装着されていない状態で前記センサによる検出状態及び非検出状態の他方となる位置にある検出部材と、
を備えているノズルホルダユニットである。
２） 前記ノズルホルダ部は、前記ノズルに係合し前記ノズルを着脱可能な第１の位置と前記第１の位置から水平方向に離隔し前記ノズルを着脱不能な第２の位置との間で移動可能なホールドプレートを有し、
前記検出部材は、前記ホールドプレートの前記第１の位置と前記第２の位置との間の移動に連動して前記センサに対し離接又は接離することを特徴とする１）に記載のノズルホルダユニットである。
３） 複数の前記ノズルホルダ部を有するベース板と、
前記ベース板を、複数の前記ノズルホルダ部に対する上方を開放して前記レーザ加工ヘッドによって前記ノズルを着脱可能とする引き出し位置と、複数の前記ノズルホルダ部に対する上方を覆う引き込み位置との間で出入り可能に支持する筐体と、
を備えたことを特徴とする１）又は２）に記載のノズルホルダユニットである。
４） 前記複数のノズルホルダ部を有するベース板と、
前記ベース板を、引き出し位置と引き込み位置との間で出入り可能に支持すると共に、前記ベース板が前記引き込み位置にあるときに複数の前記ノズルホルダ部及び前記センサの上方を開放するよう形成された開口部を有する筐体と、
前記筐体の前記開口部を回動により開閉する上部カバーと、
を備え、
前記ベース板が前記引き込み位置にあるときに、前記上部カバーを人手により回動して前記開口部を開け、複数の前記ノズルホルダ部及びセンサを上方に露出可能とされていることを特徴とする１）又は２）に記載のノズルホルダユニットである。
５） ノズルを交換可能なレーザ加工ヘッドと、
複数の前記ノズルを前記レーザ加工ヘッドによって着脱可能なノズルホルダ部を複数有するユニットと、を備え、
前記ノズルホルダユニットは、１）〜４）のいずれか１つに記載のノズルホルダユニットであることを特徴とするレーザ加工機である。

本発明によれば、厚さが薄く、ノズル装着有無検出不良が生じにくい、という効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態に係るレーザ加工機の実施例であるレーザ加工機５１の全体構成を説明するための斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るノズルホルダユニットの実施例１であるノズルホルダユニット２における上部カバー４の閉状態を説明するための斜視図である。 図３は、ノズルホルダユニット２における上部カバー４の開状態を説明するための斜視図である。 図４は、ノズルホルダユニット２が備えるノズルホルダ体５と筐体３の底部３ｅとを説明するための斜視図である。 図５は、ノズルホルダ体５の収容状態を説明するための上面図である。 図６は、ノズルホルダ体５の引き出し状態を説明するための上面図である。 図７は、センサ３ｆによる検出プレート１９の検出を説明するための図である。 図８は、ノズルホルダ体５が備えるノズルステーション部ＮＳを説明するための上面図である。 図９は、ノズルステーション部ＮＳを説明するための下面図である。 図１０は、図８におけるＳ１０−Ｓ１０位置での断面図である。 図１１は、図８におけるＳ１１−Ｓ１１位置での断面図である。 図１２は、ノズルステーション部ＮＳが備えるステーションユニット１２の組立図である。 図１３は、ノズル１ａ及びノズルステーション部ＮＳが備える押さえプレート１６のダルマ孔１６ａを説明するための概略側面図である。 図１４は、センサ３ｆ及び検出プレート１９によるノズル１ａの有無検出を説明するための模式的側面図である。 図１５は、上部カバー４の押し上げ動作について説明する動作図である。 図１６は、実施例２のノズルホルダユニット３１の収容状態を説明するための斜視図である。 図１７は、ノズルホルダユニット３１の引き出し状態を説明するための斜視図である。

（実施例１）
本発明の実施の形態に係るノズルホルダユニットを、まず、実施例１としてのノズルホルダユニット２及びそれを備えたレーザ加工機５１により説明する。

図１は、レーザ加工機５１を説明するための斜視図である。
以下の説明において、上下左右前後の各方向を、便宜的に図１の矢印で規定する。
レーザ加工機５１は、レーザ加工ヘッド１を備えて板材をレーザ加工する例えばファイバレーザ加工機である。
レーザ加工ヘッド１のノズル１ａは交換可能とされており、レーザ加工機５１は、複数種類のノズル１ａを格納可能なノズルホルダユニット２を備えている。
レーザ加工の内容に応じて必要な場合に、レーザ加工ヘッド１がノズルホルダユニット２に移動し、後述する方法により加工に最適なノズル１ａとの交換を自動で実行するようになっている。
図１では、ノズルホルダユニット２が、ベースフレーム５３ｃの左右方向両端側の２ヶ所に記載されているが、これについては後述する。

レーザ加工機５１は、内部空間を加工室５２とした箱状の本体部５３を有する。
本体部５３は、加工室５２を支持するベースフレーム５３ｃを有する。
本体部５３の左側面及び前面には、それぞれスライドして開閉するドア５３ａ及びドア５３ｂが備えられている。図１では、ドア５３ａ及びドア５３ｂ共に開状態として、加工室５２内が見える状態で記載されている。

加工室５２には、板状のワーク（不図示）を支持する剣山状の支持板５４が並設されたテーブル５５と、テーブル５５の上方に配置されたキャリッジ５６と、が備えられている。
キャリッジ５６は、図示しない案内レールに沿い、左右方向（矢印ＤＲａ参照）にテーブル５５にほぼ対応した範囲で移動する。

キャリッジ５６には、レーザ加工ヘッド１が前後方向及び上下方向に移動可能に取り付けられている。
レーザ加工ヘッド１の先端部分（下方先端部分）には、ノズル１ａが着脱可能に取り付けられている。
キャリッジ５６及びレーザ加工ヘッド１の動作は、本体部５３の左前部に取りつけられた制御装置５７によって制御される。

レーザ加工機５１は、ワークの搬出入を、左側面側と右側面側とのいずれかに選択設定することができる。ノズルホルダユニット２は、ワークの搬出入における干渉を避けるべく配置される。
例えば、ワークの搬出入を右側面側とした場合には、ノズルホルダユニット２は、左側の位置２Ａに備えられる。
一方、ワークの搬出入を左側面側とした場合には、ノズルホルダユニット２は、右側の位置２Ｂに備えられる。

ノズルホルダユニット２は、図２に示されるように、扁平箱状を呈し、位置２Ａ及び位置２Ｂのいずれにおいても、加工室５２の内部において、テーブル５５よりも少し高い位置に、取り付けられている。

レーザ加工ヘッド１は、キャリッジ５６の左右方向の移動、及びレーザ加工ヘッド１自身のキャリッジ５６に対する前後方向の移動によって、テーブル５５の全域の上方位置、及びノズルホルダユニット２の上方位置に移動可能とされている。

次に、ノズルホルダユニット２について図２及び図３を参照して詳述する。
以下の説明において、レーザ加工機５１は、ワーク搬出入が右側面側であり、ノズルホルダユニット２は、図１に示される位置２Ａに配置されているものとする。
図２は、図１に示される位置２Ａに配置されたノズルホルダユニット２の通常状態を右前斜め上方から見た斜視図である。
図３は、図２において、ノズルホルダユニット２が有する上部カバー４を開けた状態を示す斜視図である。
図２及び図３に示される左右前後の各方向は、図１に示された方向と対応している。

ノズルホルダユニット２は、通常状態で、上下方向に薄く上方視で矩形となる扁平の略箱状を呈する。
ノズルホルダユニット２は、筐体３と、上部カバー４と、ノズルホルダ体５と、を有する。

筐体３は、上面部３ａ，前側部３ｂ，後側部３ｃ，左側部３ｄ，及び底部３ｅを有する。
筐体３は、右上部において、完全に開放された右側部を含む開口部３ｐ（図３参照）を有する。
上部カバー４は、開口部３ｐに対し開閉するように、筐体３に取り付けられている。
ノズルホルダ体５は、筐体３の内部に収容され、開口部３ｐから右方側に水平に出入りするように移動可能とされている。
図３では、収容状態にあるノズルホルダ体５が示されている。

上部カバー４は、筐体３の上面部３ａに、二つのヒンジ４ｈ，４ｈを介し前後方向に延びる回動軸まわりに開閉するよう（矢印ＤＲａ参照）取り付けられている。回動角度は９０°を越える角度に設定されている。

上部カバー４は、図２に示される閉状態において開口部３ｐを塞いでいる。
上部カバー４は、閉状態の上下左右前後の各方向で説明すると、水平となる平板状の基部４ａと、基部４ａの右縁から右方に向かうに従って下方に傾斜する傾斜部４ｂと、基部４ａ及び傾斜部４ｂの前縁及び後縁に接続した前側部４ｃ及び後側部４ｄ（図３参照）と、を有する。

ノズルホルダ体５は、右端に板状の右側板５ａを有する。
右側板５ａは、左右方向に対し直交し前後方向に延びる姿勢とされている。
右側板５ａは、図３に示されるノズルホルダ体５が筐体３の内部に収容された収容状態で、実質的に筐体３の右側板として機能する。すなわち、右側板５ａは、収容状態で開口部３ｐの右側開口を塞ぐ壁となる。

図３に示されるように、ノズルホルダ体５は、平板状のベース板５ｄと、ベース板５ｄの前縁及び後縁に取り付けられた板状のカバーガイド５ｂ，５ｃと、を有する。
カバーガイド５ｂ，５ｃは、前後方向に対して直交し左右方向に延びる姿勢で、ベース板５ｄに取り付けられている。
カバーガイド５ｂ，５ｃは、右上の角部に、右方に向かうに従って下方に傾斜する傾斜部５ｂ１，５ｃ１を有する。

開口部３ｐは、左右方向の中央部分は上面部３ａのみに形成されている。
また、開口部３ｐは、右方部分において、前側部３ｂの上部３ｂ１及び後側部３ｃの上部３ｃ１にまで食い込むように形成された拡張部３ｐ１及び拡張部３ｐ２を有する。

ノズルホルダ体５が収容状態にあり、かつ上部カバー４が閉状態から９０°を越えて回動した完全開状態において、拡張部３ｐ１においてカバーガイド５ｂの傾斜部５ｂ１が露出し、拡張部３ｐ２においてカバーガイド５ｃの傾斜部５ｃ１が露出している。

ノズルホルダ体５が収容状態にあり、かつ上部カバー４が閉状態のときに、傾斜部５ｂ１及び傾斜部５ｃ１は、上部カバー４の傾斜部４ｂの内面に沿って近接した位置にある〔図１５（ａ）参照〕。

次に、ノズルホルダ体５について、図４〜図６を参照して説明する。
理解容易のため、図４〜図６では、筐体３は底部３ｅのみを示し、ノズルホルダ体５は、カバーガイド５ｂ，５ｃ及び右側板５ａを外した状態で示してある。

図４は、ノズルホルダ体５が筐体３の内部に収容された収容状態におけるノズルホルダ体５と底部３ｅとを示した斜視図である。
図５は、図４の状態の上面図である。
図６は、図５の状態に対し、ノズルホルダ体５の右方側を先頭として筐体３内から引き出された状態（引き出し状態）を示す上面図である。

図４に示されるように、底部３ｅの上面３ｅ１には、前側と後側に、左右方向に延びるリニアガイドレール６の一対が、平行に取り付けられている。
ノズルホルダ体は、平板状のベース板５ｄを有する。ベース板５ｄの前縁及び後縁それぞれには、ベース板５ｄの剛性を向上させるため、下方に折り曲げられた折り曲げ壁部５ｄ１が形成されている。

ベース板５ｄの下面には、リニアガイドレール６に案内支持されるブロック５ｇが、一つのリニアガイドレール６に対し左右方向に離隔して一対、合計２対取り付けられている。図４では、左方側の一つずつが示されている。
これにより、ベース板５ｄは、筐体３の底部３ｅに対し、リニアガイドレール６を介して左右方向に移動可能とされている。

底部３ｅの上面３ｅ１における後方側のリニアガイドレール６に近接して平行に、アクチュエータとしてのエアシリンダ７が取り付けられている。
エアシリンダ７は、右方側からロッド７ａ（図６参照）を左右方向に出し入れする。
ロッド７ａの先端は、ベース板５ｄに連結されている。

これにより、ベース板５ｄは、エアシリンダ７の動作によって、図５に示される筐体３に収容された収容状態と、図６に示される筐体３の右端部から右方へ突出した引き出し状態と、の間で移動する。
エアシリンダ７の動作は、制御装置５７によって制御される。

図４において、底部３ｅの上面３ｅ１には、ソレノイドバルブ８及び端子台９が取り付けられている。
ソレノイドバルブ８は、ベース板５ｄを左右方向に移動させるエアシリンダ７にエアを供給する。
端子台９は、ノズルホルダ体５と外部との電気接続を中継する部材である。
端子台９には、ソレノイドバルブ８に繋がれた信号線や後述する複数のセンサ３ｆそれぞれに繋がれた信号線、などが接続され、それぞれが制御装置５７に繋がれた信号線と独立的に電気接続される。

ベース板５ｄの上面５ｄ２には、ブラシ部５ｈ１，キャリブレーションプレート５ｈ２，カバープレート５ｈ３，及びノズルステーション部ＮＳが備えられている。

キャリブレーションプレート５ｈ２は、レーザ加工ヘッド１の高さ位置をキャリブレーションする際に基準面として用いられる。
ブラシ部５ｈ１は、起立させた複数のブラシ５ｈ１ａを有する。ブラシ部５ｈ１は、複数のブラシ５ｈ１ａにレーザ加工ヘッド１のノズル１ａを接触させて清掃するために用いられる。
カバープレート５ｈ３は、ベース板５ｄに対してねじにより取り外し可能とされる。カバープレート５ｈ３の表面には、詳細を後述するノズルステーション部ＮＳのステーション番号（図示せず）が表示されている。
すなわち、カバープレート５ｈ３は、ベース板５ｄに取り付けられた状態で、ノズルステーション部ＮＳのステーション番号が視認できる表示機能を有する。

図５は、カバープレート５ｈ３を外した状態が示されている。
図５に示されるように、ベース板５ｄにおけるカバープレート５ｈ３が取り付けられる部分には、カバープレート５ｈ３で隠れる大きさの開口部５ｄ４が形成されている。

ベース板５ｄが収容状態のときに、開口部５ｄ４から底部３ｅの上面３ｅ１に配置された検出部ＫＢ（図６も参照）が臨めるようになっている。
これにより、人手による検出部ＫＢの機械的調整が可能になっている。

次に、ノズルステーション部ＮＳについて、図４〜図６を参照して説明する。
図４〜図６に示されるように、ノズルステーション部ＮＳは、ノズル１ａを着脱可能なノズルホルダ部１１を二つ備えたステーションユニット１２を、左右方向にｍ行、前後方向にｎ列、のｍ×ｎ個備えたマガジンラック１３と、マガジンラック１３支持する矩形枠状のフレーム１４と、を含んでいる。

すなわち、マガジンラック１３は、この例において、ｍ＝２、ｎ＝４とされ、２行４列なる８個のステーションユニット１２を備えている。
ステーションユニット１２の向きは、備えた二つのノズルホルダ部１１が前後方向に並ぶ向きとされる。
従って、マガジンラック１３において、ノズルホルダ部１１は、２行×（２個×４列）で１６ヶ所備えられている。すなわち、ノズル１ａを最大で１６個同時に装着することができる。

図５において、マガジンラック１３は、複数のステーションユニット１２が列方向（前後方向）に並べられた状態で、各ノズルホルダ部１１の前後方向のピッチＰｔが一定となるようになっている。
さらに、マガジンラック１３において、ステーションユニット１２の隣接する行（左右方向）において、ノズルホルダ部１１の前後方向の位置が、互いに半ピッチ（Ｐｔ／２）分ずれている。
従って、左方向視、又は右方向視において、１６個のノズルホルダ部１１に装着されたノズル１ａは、前後方向にピッチＰｔａで等間隔に整列しているように見える。ピッチＰｔａは、ピッチＰｔの半分である（Ｐｔａ＝Ｐｔ／２）。

図６において、底部３ｅの上面３ｅ１における左右方向の所定位置には、複数のノズルホルダ部１１の前後方向位置に対応して、複数のセンサアッシ３ＡＳが配置されている。
詳細を図７を参照して説明する。図７は、センサアッシ３ＡＳを説明するための上面図である。

センサアッシ３ＡＳは、センサ３ｆとセンサホルダ３ｇとが組み合わされて構成され、底部３ｅの上面３ｅ１に配置されている。
詳しくは、センサ３ｆはセンサホルダ３ｇに保持され、センサホルダ３ｇは、二つの貫通孔３ｇ１を有し、各貫通孔３ｇ１を通したボルトＢｔ（図６参照）によって底部３ｅにねじ固定されている。

センサ３ｆは、例えば、非接触近接センサである。
センサ３ｆは、検出面３ｆ１が右側の端面となる姿勢で配置されている。
そして、センサ３ｆは、検出面３ｆ１に対し、検出可能な最長距離以下に物体（例えば金属であってこの例における検出プレート１９）が存在している状態で、検出信号Ｓ１をコード３ｆ２を通して出力する。
検出面３ｆ１は、右方視で例えば矩形である。

センサ３ｆとして、例えば、オムロン株式会社製Ｅ２Ｓ−Ｗ２３を用いることができる。

図６に示されるように、底部３ｅの上面３ｅ１には、複数のセンサアッシ３ＡＳが、前後方向にピッチＰｔｂ（図５参照）の等間隔で整列配置されて検出部ＫＢを構成している。ピッチＰｔｂは、ピッチＰｔａと等しい。
詳しくは、検出部ＫＢにおいて、各センサアッシ３ＡＳは、検出面３ｆ１が右方を向く姿勢で、かつ検出面３ｆ１の左右方向の位置Ｐａが一致して揃うように配置されている。

検出部ＫＢにおけるセンサアッシ３ＡＳの数は、ノズルホルダ部１１の数と一致している。
この例では、ノズルホルダ部１１は１６個備えられており、各ノズルホルダ部１１に対応した１６個のセンサ３ｆが前後方向に一列に並設されている。

次に、ノズルステーション部ＮＳについて、図８〜図１２を参照してさらに詳しく説明する。
図８は、ノズルステーション部ＮＳの上面図であり、図９はノズルステーション部ＮＳの下面図である。
図１０は、図８におけるＳ１０−Ｓ１０位置での断面図であり、図１１は、図８におけるＳ１１−Ｓ１１位置での断面図である。
図１２は、ステーションユニット１２の組立図である。
図８〜図１２における上下左右前後方向は、理解容易のため、図１の各方向と同じとしてある。

図８では、１６ヶ所のノズルホルダ部１１の内、最右行の最も後方に位置するノズルホルダ部１１のみ、ノズル１ａが装着されてなく、他の１５ヶ所のノズルホルダ部１１にはノズル１ａが装着されている状態で示されている。

マガジンラック１３は、枠板状のフレーム１４の中央角孔１４ｃ（図９参照）に対し、図８に示されるように、後左の角を除く三つの角部に、止め螺子Ｂｔ２が設けられ、後左の角部を基準としたフレーム１４に対する平行度合いが調節可能になっている。
マガジンラック１３は、止め螺子Ｂｔ２を適度の締め込みにして平行度合いを調節した状態で、四つの角部においてボルトＢｔ３で固定されている。

マガジンラック１３が取り付けられたフレーム１４は、ベース板５ｄ対し、長孔１４ｂ及び丸孔１４ａを介してボルトＢｔ４（図５参照）によって固定される。
フレーム１４において、長孔１４ｂは後左の角部以外の三つの角部に形成され、ボルトＢｔ４の胴部との径差が小さい丸孔１４ａが後左の角部に形成されているので、フレーム１４に対するマガジンラック１３の丸孔１４ａを中心とした回動姿勢が調整できる。

マガジンラック１３は、例えば、金属塊から削りだしで形成され、上方視が矩形とされている。
マガジンラック１３は、ノズルホルダ部１１において、図１２に示されるように、上下方向に貫通するノズルポケット１３ｂを有する。

ノズルポケット１３ｂの内部には、下部において前後方向幅が縮小した段部１３ｂ１が形成されている。
段部１３ｂ１には，左右方向に並列して複数の付勢部１３ｃ（図１１参照）が形成されている。

付勢部１３ｃは、図１１にも示されるように、段部１３ｂ１において下方に向かい形成された有底孔１３ｃ１と、有底孔１３ｃ１に挿入された圧縮コイルばね１３ｃ２と、圧縮コイルばね１３ｃ２により下方から支持されたボール１３ｃ３と、を含んで構成される。

ボール１３ｃ３は、常態において、図１１及び図１２に示されるように、上方の先端部分が段部１３ｂ１の表面よりも上方に突出している。
複数の付勢部１３ｃは、所定のピッチＰｔ１３で並設されている。ピッチＰｔ１３は、後述するホールドプレート１５が可能とする左右方向の移動距離に対応している。

ノズルポケット１３ｂに対し、上方からは、ホールドプレート１５が挿入され、
その上から押さえプレート１６がマガジンラック１３の上面１３ａにボルトＢｔ５（図１２参照）によって螺子止めされる。
これにより、ホールドプレート１５は、付勢部１３ｃにより上方に付勢され、かつ左右方向に移動可能とされる。
ホールドプレート１５の下面には、図１１に示されるように、ボール１３ｃ３の一部が進入する凹部１５ｂが形成されており、ボール１３ｃ３がホールドプレート１５の移動の左端及び右端でクリック感が得られるよう凹部１５ｂに係合するようになっている。

ノズルポケット１３ｂに対し、下方からは、左右方向両端から上向きに腕部１７ａが延びたコ字状の移動プレート１７が挿入されている。
移動プレート１７の一対の腕部１７ａの間には、ホールドプレート１５が左右方向に僅かな遊びをもって収められている（図１０も参照）。

マガジンラック１３の下面は、ボトムプレート１８により塞がれる。
ボトムプレート１８には、ノズルポケット１３ｂに対応した位置に、左右方向に長い角孔１８ａが形成されている。
この角孔１８ａの前後幅よりも移動プレート１７の前後幅の方が広くなっている。そのため、移動プレート１７は、ホールドプレート１５を一対の腕部１７ａの間に挟んだ状態で維持される。

また、図１０に示されるように、移動プレート１７の下部には、左右方向に離隔して一対のナット１７ｂがカシメ固定されており、ナット１７ｂはボトムプレート１８の角孔１８ａを通して下方に突出している。

ホールドプレート１５は、上方視で矩形となる板状部材であり、中央に、下方に向け、ノズル１ａの外周面に対応した周面で縮径した貫通孔１５ａが形成されている（図１０参照）。
押さえプレート１６は、図８に示されるように、左右方向に離隔した位置Ｐ２と位置Ｐ３とをそれぞれ中心とする異径の円弧同士が繋がった（大小の孔が跨るように繋がった）孔である達磨形状のダルマ孔１６ａを一対有する。すなわち、位置Ｐ２を中心とする円弧よりも位置Ｐ３を中心とする円弧の方が小さい。

ホールドプレート１５は、ノズルポケット１３ｂ内で、貫通孔１５ａの中心が、少なくとも位置Ｐ２と位置Ｐ３との間を左右方向に移動可能とされている。
ホールドプレート１５が、左右方向において一対の腕部１７ａ内にほぼ隙間なく収められていることから、ホールドプレート１５の左右方向の移動に伴って移動プレート１７も共に移動する。

移動プレート１７のナット１７ｂには、細長い検出プレート１９が左右方向に延びる姿勢でボルトＢｔ６によって固定されている。
検出プレート１９は、横断面形状がＬ字状の細長い基部１９ａと、基部１９ａの左方先端部において折り曲げられて形成された、基部１９ａの延在方向に直交する検出壁１９ｂと、有する。
検出プレート１９は、基部１９ａの右方端部において、移動プレート１７に取り付けられており、左方は、マガジンラック１３の左端部からさらに左方に突出している。
これにより、ホールドプレート１５が左右に移動すると、ホールドプレート１５の移動に連動して検出プレート１９も一体的に左右に移動する。

図９に示されるように、検出プレート１９は、複数のノズルホルダ部１１の列位置に応じて異なる長さとされる。
すべてのノズルホルダ部１１におけるホールドプレート１５の左右方向位置が、位置Ｐ３で揃っているときに、すべての検出プレート１９における左方先端の検出壁１９ｂの左右方向位置も、位置Ｐ４で一致するようになっている。

当然に、すべてのノズルホルダ部１１におけるホールドプレート１５の左右方向が、位置Ｐ２で揃っているときに、検出壁１９ｂの左右方向位置も、位置Ｐ５で揃うようになっている。

上述のノズルホルダ部１１に対するノズル１ａの取り付けと取り外しは、いわゆるダルマ孔に対する、フランジやボルト頭などの所定径部材の取付及び取り外しの周知構造が適用される。

図１３（ａ）は、ノズル１ａの概略側面図であり、図１３（ｂ）は、押さえプレート１６に形成されているダルマ孔１６ａの上面図である。

図１３（ａ）に示されるように、ノズル１ａは、下方先端のレーザ照射口１ｂから上方に拡径し、最大の直径Ｄａなるフランジ１ｃを有する。
ここで、ダルマ孔１６ａの大きい円弧径をＲａとし、小さい円弧径をＲｂとすると、Ｒｂ＜Ｄａ／２＜Ｒａとなっている。

そして、レーザ加工ヘッド１をダルマ孔１６ａの大きい円弧部の位置Ｐ４に位置させて上方から下方に移動し、フランジ１ｃをダルマ孔１６ａから下方に通過させる。これにより、フランジ１ｃよりも下方側がノズルポケット１３ｂ（図１０参照）に進入する。
これによりノズル１ａの先端部分がホールドプレート１５の貫通孔１５ａに挿入係合される。

その後、レーザ加工ヘッド１の中心を小さい円弧部の位置Ｐ３に水平移動させることで、ノズル１ａに係合したホールドプレート１５も水平移動する。
そして、位置Ｐ３に達したレーザ加工ヘッド１を上昇させると、フランジ１ｃがダルマ孔１６ａに引っかかると共に自動でロックが解除され、ノズル１ａがレーザ加工ヘッド１から分離し、ノズルポケット１３ｂに収容される。
ノズル１ａの取り外し動作は、上述の取付動作の逆の動作となる。

図１４は、検出プレート１９によるノズル１ａの有無検出について説明するための模式的側面図である。ノズル１ａは、レーザ加工ヘッド１によって位置Ｐ４から位置Ｐ３に移動すると、ノズル１ａが係合したホールドプレート１５と、ホールドプレート１５と共に左右方向に移動する移動プレート１７と、を介して、移動プレート１７に固定された検出プレート１９がセンサ３ｆに対し接近する。検出プレート１９がセンサ３ｆに接近することで、センサ３ｆにより検出プレート１９の存在が検出される。

ホールドプレート１５が位置Ｐ３にあるのは、ノズル１ａがホールドプレート１５に係合しているとき（装着されているとき）に限定されるので、センサ３ｆからの検出信号Ｓ１により、制御装置５７は、ノズル１ａがノズルホルダ部１１における所定位置（位置Ｐ３）に装着されているか否かを判定できる。

ノズルホルダユニット２は、既述のように上部カバー４を備えている。
そのため、レーザ加工ヘッド１を移動させてノズル１ａをノズルホルダ部１１に着脱する際には、ノズルステーション部ＮＳを上部カバー４で覆われないように露出させる必要がある。

ノズルホルダユニット２では、図２に示される上部カバー４の閉状態から、制御装置５７の制御によりエアシリンダ７を動作させ、ロッド７ａを延ばすことでベース板５ｄを右方に移動させる。
すると、ベース板５ｄに取り付けられたカバーガイド５ｂ，５ｃの傾斜部５ｂ１，５ｃ１が自動的に上部カバー４を必要量上昇回動させて（押し上げて）、ノズルステーション部ＮＳが上部カバー４に対して右方に突出することを許容する。これによりノズルステーション部ＮＳが外部に露出する。

カバーガイド５ｂ，５ｃによる上部カバー４の押し上げ動作について、動作図である図１５を参照して説明する。
図１５は、図２におけるＳ１５−Ｓ１５位置での断面図である。描画の煩雑さを避けるため断面部位のハッチング表示は不図示としてある。
また、ベース板５ｄには、エアシリンダ７のロッド７ａが連結されてロッド７ａの伸縮によって左右方向に移動するが、描画の煩雑さを避けるためエアシリンダ７及びロッド７ａも不図示としてある。

図１５（ａ）は、ベース板５ｄが収容位置にある状態（ベース板５ｄの収容状態）が示されている。既述のように、ベース板５ｄに取り付けられたカバーガイド５ｃの傾斜部５ｃ１が、上部カバー４の傾斜部４ｂの内面に沿った接近位置にある。
この状態において、上部カバー４は閉状態にあり、筐体３における開口部３ｐの上方開口を塞いでいる。
また、ベース板５ｄに取り付けられた右側板５ａは、上部カバー４と実質的に接続して、開口部３ｐの右方開口を塞いでいる。
従って、ノズルステーション部ＮＳは外部に露出していない。

ノズル交換動作を実行するにあたり、制御装置５７は、アクチュエータとしてのエアシリンダ７を動作させてロッド７ａを右方に延ばす。
そのため、ロッド７ａの右端に連結されリニアガイドレール６に支持されたベース板５ｄは、右方に移動する（矢印ＤＲｂ参照）。
これにより、カバーガイド５ｃの傾斜部５ｃ１が、上部カバー４の傾斜部４ｂの内面に当接摺動し、上部カバー４は、ヒンジ４ｈを中心として図１５における反時計回り方向に回動する（矢印ＤＲｃ参照）。

さらに継続してベース板５ｄが右方に移動すると（矢印ＤＲｄ参照）、傾斜部４ｂの先端部位がカバーガイド５ｃの上縁部５ｃ２に対し摺動して、図１５（ｃ）に示される既述の引き出し状態となる。この引き出し状態のベース板５ｄと底部３ｅとの相対位置関係は、図６に示される状態に相当する。
従って、ノズルステーション部ＮＳは、上方が開放した露出状態になり、レーザ加工ヘッド１をノズルステーション部ＮＳの上方に移動させて行うノズル１ａの着脱が可能となる。

ベース板５ｄを引き出し状態から収容状態にするときは、制御装置５７は、エアシリンダ７のロッド７ａを引き込んでベース板５ｄを左方に移動させる。
これにより、ベース板５ｄは、上記引き出し状態にする動作とは逆の動作で収容状態になる。

このように、ノズルホルダユニット２は、上部カバー４を、ベース板５ｄの出入り動作で自動的に必要量回動させることができる。
すなわち、通常は収容状態としてベース板５ｄを筐体３内に収容しておき、ノズル１ａ交換時にはベース板５ｄの移動に伴って上部カバー４を自動的に回動させる。
これにより、上部カバー４は、ベース板５ｄの、収容状態と引き出し状態との状態遷移を許容する。

以上詳述したように、ノズルホルダユニット２は、通常状態において、ノズルステーション部ＮＳが上部カバー４で覆われている。
そのため、格納した交換用のノズル１ａが、レーザ加工で生じた加工屑やドロスなどで汚れることはない。

また、上部カバー４は、メンテナンス作業などにおいて、安全のためレーザ加工機５１の電源を切っても、人手で開けることができる。その場合、図３に示されるように９０°を越える角度で回動可能である。これにより、開口部３ｐが大きく開いて手作業が容易である。

一方、上部カバー４を、ノズル１ａの着脱動作においてベース板５ｄによって自動で開ける場合には、必要最小限の回動角度で開けて、ベース板５ｄの出入りを許容するようになっている。
これにより、図１５（ｃ）に示されるように、引き出し状態での上部カバー４の最上位置４ｅと底部３ｅの上面３ｅ１との高さ方向の距離Ｈａが小さくなるので、ノズルホルダユニット２の厚さを薄くできる。

（実施例２）
次に、実施例２のノズルホルダユニット３１について、図１６及び図１７を参照して説明する。
ノズルホルダユニット３１は、レーザ加工機５１に対してノズルホルダユニット２の替わりに取り付け可能である。

ノズルホルダユニット３１は、ノズルホルダユニット２に対し、上部カバー４を削除し、筐体３に替えて、右側部のみを開口部３２ａとした上下方向に薄い扁平箱状の筐体３２を備えている。

図１６は、ノズルホルダユニット３１におけるノズルホルダ体５の収容状態を示した斜視図である。
図１７は、ノズルホルダユニット３１におけるノズルホルダ体５の引き出し状態を示した斜視図である。
図１６及び図１７に示される上下左右前後の各方向は、実施例１で既定した方向と同じである。

ノズルホルダユニット３１は、右側部に開口部３２ａを有して扁平箱状に形成された筐体３２と、筐体３２の右側部において、前後方向に延びる回動軸線ＣＬ１まわりに回動可能とされた蓋体３３と、筐体３２に対し左右方向に出入りするノズルホルダ体５を有している。

蓋体３３は、平板状の基部３３ａと、基部３３ａの前後両端から同じ方向に立ち上がる側壁３３ｂと、基部３３ａの下端部から側壁３３ｂと同方向に立ち上がる底壁３３ｃと、を有する。

基部３３ａは、図１６に示される鉛直姿勢で開口部３２ａを塞ぎ、前方視で時計回り方向に回動した（矢印ＤＲｅ）図１７に示される開状態で、開口部３２ａを開放して、ノズルホルダ体５の開口部３２ａからの出入りを可能としている。

筐体３２は、底部３２ｂの右方端において、蓋体３３の底壁３３ｃを連結して蓋体３３を底部３２ｂに対し回動軸線ＣＬ１まわりに回動可能とするヒンジ３２ｈを有する。
すなわち、蓋体３３は、ヒンジ３２ｈを介して筐体３２に対して回動可能となっている。

また、図１７に示されるように、ノズルホルダユニット３１において、筐体３２の側壁３２ｃにおける上部に設けられた取付部３２ｃ１と、蓋体３３の側壁３３ｂにおける下部に設けられた取付部３３ｂ１とは、コイルばね３４で連結されている。コイルばね３４は、蓋体３３を、前方視で反時計まわり方向（閉方向）に付勢している。

ノズルホルダユニット３１に備えられたノズルホルダ体５におけるベース板５ｄの上面５ｄ２には、ブラシ部５ｈ１、キャリブレーションプレート５ｈ２，カバープレート５ｈ３，及びノズルステーション部ＮＳが取り付けられている。
ノズルステーション部ＮＳは、ステーションユニット１２を２行（左右方向）×４列（前後方向）で備え、合計１６個のノズルホルダ部１１を有している。
図１７では、５ヶ所のノズルホルダ部１１についてノズル１ａが装着されていない状態が示されている。

ベース板５ｄの前後の側面それぞれには、左右方向に延び、前後方向外方に張り出す張り出しバー３５が取り付けられている。
一方、蓋体３３の内面には、前後方向において張り出しバー３５と同じ前後方向位置に、リブ３３ｄが形成されている。

以上の構成により、ベース板５ｄを、図１６に示される収容位置から図１７に示される引き出し位置まで右方に移動させる際には、エアシリンダ７を動作させて、先端がベース板５ｄに連結されているロッド７ａを延ばす。
これにより、ベース板５ｄが右方に移動する（図１７：矢印ＤＲｆ参照）。
この移動に伴い、ベース板５ｄに取り付けられた張り出しバー３５が、蓋体３３のリブ３３ｄに当接後、摺接しつつ右方に押し、蓋体３３を、コイルばね３４の付勢力に抗して回動軸線ＣＬ１まわりに開状態（前方視の時計回り方向）に回動させる。

一方、ベース板５ｄを引き出し位置から収容位置まで引き入れる際には、ベース板５ｄが左方に移動し所定の収容位置に達する直前で、張り出しバー３５とリブ３３ｄとの当接が解除されるようになっている。
この当接が解除されることで、蓋体３３は、コイルばね３４の付勢力によって開口部３２ａを自動的に塞ぐようになっている。

蓋体３３は、ベース板５ｄの引き出し位置において、ベース板５ｄに対する下方に回動退避しており、図１７に示されるように、ノズルステーション部ＮＳの周辺に、実施例１のノズルホルダ体５における右側板５ａのような上方に突出する部材が存在しない。
これにより、レーザ加工ヘッド１をノズルステーション部ＮＳの上方に位置させて行うノズル１ａの着脱動作に際し、レーザ加工ヘッド１の水平方向に移動可能な範囲が広がり、着脱動作を容易に、かつより短い移動軌跡で行うことができる。

実施例２のノズルホルダユニット３１における、ノズル１ａの装着有無検出構造は、実施例１と同じである。

以上詳述したように、実施例１，２のノズルホルダユニット２，３１は、ノズル１ａの装脱に関係するノズルホルダ部１１の水平方向の位置（位置Ｐ３，Ｐ４）と、センサ３ｆの検出面３ｆ１及び検出プレート１９の検出壁１９ｂによるノズル１ａの着脱の検出に関係する位置（位置Ｐ４，Ｐ５）と、が、上下方向に重なることなく、少なくとも水平方向に離れている。ノズルホルダユニット２，３１に示された例では、左右方向に離れている。
上方視で水平方向に離れていれば、上下方向の位置が異なっていてもよい。

これにより、ノズル１ａの装脱時に、ノズル１ａに付着したスパッタや加工屑などが落下しセンサ３ｆの検出面３ｆ１に付着するなどして検出に影響を及ぼすことが防止され、精度のよい検出ができる。

また、ノズルホルダユニット２，３１の厚さを、より小さく（薄く）できる。

また、センサ３ｆがノズルホルダ部１１の下方に隠れることがなく、カバープレート５ｈ３を取り外すだけで外部に露出できるので、検出位置の調整やセンサ３ｆ故障時の交換作業など、調整及びメンテナンス作業が容易となる。

本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよい。

ノズルステーション部ＮＳは、ステーションユニット１２を左右方向に３行以上のｋ（ｋ＝３以上の整数）行としてもよい。
この場合、隣接行のノズルホルダ部１１の前後方向のピッチＰｔａを、同一行のノズルホルダ部１１の前後方向のピッチＰｔの１／ｋとする。
すなわち、Ｐｔａ＝Ｐｔ／ｋ とする。
これにより、センサ３ｆの前後方向の取付ピッチであるピッチＰｔｂを、Ｐｔａと等しくすれば、検出プレート１９を前後方向にピッチＰｔｂで並設すると共にセンサ３ｆも整列配置でき、調整及びメンテナンスが容易となり好ましい。

フレーム１４は枠状でなくてよく、前後方向中央部を無くして前端部と後端部との二つの部分に分離したものでもよい。

ノズルホルダ部１１へのノズル１ａが装着されていない非装着状態で検出プレート１９がセンサ３ｆから離隔して非検出状態となり、装着されている装着状態で検出プレート１９がセンサ３ｆに接近して検出状態となるように構成されていてもよい。
すなわち、検出部材である検出プレート１９は、ノズルホルダ部１１にノズル１ａが装着された状態でセンサ３ｆによる検出状態及び非検出状態の一方となる位置にあり、ノズルホルダ部１１にノズル１ａが装着されていない状態でセンサ３ｆによる検出状態及び非検出状態の他方となる位置にあるように構成されていてもよい。
換言するならば、検出プレート１９は、ノズル１ａの装着状態と非装着状態とで、センサ３ｆに対し離接するものであってもよく、接離するものであってもよい。

上述の実施例及び変形例は、可能な範囲で組み合わせてよい。

１ レーザ加工ヘッド
１ａ ノズル、 １ｂ レーザ照射口、 １ｃ フランジ
２ ノズルホルダユニット
２Ａ，２Ｂ 位置
３ 筐体
３ａ 上面部、 ３ｂ 前側部、 ３ｂ１，３ｃ１ 上部
３ｃ 後側部、 ３ｄ 左側部、 ３ｅ 底部、 ３ｅ１ 上面
３ｆ センサ、 ３ｆ１ 検出面、 ３ｆ２ コード
３ｇ センサホルダ、 ３ｇ１ 貫通孔、 ３ｐ 開口部
３ｐ１，３ｐ２ 拡張部
３ＡＳ センサアッシ
４ 上部カバー
４ａ 基部、 ４ｂ 傾斜部、 ４ｅ 最上位置、 ４ｈ ヒンジ
５ ノズルホルダ体
５ａ 右側板、 ５ｂ，５ｃ カバーガイド、 ５ｂ１，５ｃ１ 傾斜部
５ｃ２ 上縁部、 ５ｄ ベース板、 ５ｄ１ 折り曲げ壁部
５ｄ２ 上面、 ５ｄ４ 開口部
５ｇ ブロック、 ５ｈ１ ブラシ部、 ５ｈ１ａ ブラシ
５ｈ２ キャリブレーションプレート、 ５ｈ３ カバープレート
６ リニアガイドレール
７ エアシリンダ（アクチュエータ）、 ７ａ ロッド
８ ソレノイドバルブ
９ 端子台
１１ ノズルホルダ部
１２ ステーションユニット
１３ マガジンラック
１３ａ 上面、 １３ｂ ノズルポケット、 １３ｂ１ 段部
１３ｃ 付勢部、 １３ｃ１ 有底孔、 １３ｃ２ 圧縮コイルばね
１３ｃ３ ボール
１４ フレーム
１４ａ 長孔、 １４ｂ 丸孔、 １４ｃ 中央角孔
１５ ホールドプレート、 １５ａ 貫通孔、 １５ｂ 凹部
１６ 押さえプレート、 １６ａ ダルマ孔
１７ 移動プレート、 １７ａ 腕部、 １７ｂ ナット
１８ ボトムプレート、 １８ａ 角孔
１９ 検出プレート、 １９ａ 基部、 １９ｂ 検出壁
３１ ノズルホルダユニット
３２ 筐体
３２ａ 開口部、 ３２ｂ 底部、 ３２ｃ 側壁
３２ｃ１ 取付部、 ３２ｈ ヒンジ
３３ 蓋体
３３ａ 基部、 ３３ｂ 側壁、 ３３ｂ１ 取付部
３３ｃ 底壁、 ３３ｄ リブ
３４ コイルばね
３５ 張り出しバー
５１ レーザ加工機
５２ 加工室
５３ 本体部、 ５３ａ，５３ｂ ドア、 ５３ｃ ベースフレーム
５４ 支持板
５５ テーブル
５６ キャリッジ
５７ 制御装置
Ｂｔ２ 止め螺子、 Ｂｔ３，Ｂｔ４，Ｂｔ６ ボルト
ＣＬ１ 回動軸線、 Ｄａ 直径、 Ｈａ 距離
ＫＢ 検出部
ＮＳ ノズルステーション部
Ｐａ，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ 位置
Ｐｔ，Ｐｔａ，Ｐｔｂ，Ｐｔ１３ ピッチ
Ｒａ，Ｒｂ 円弧径
Ｓ１ 検出信号

Claims (5)

1. レーザ加工ヘッドのノズルを着脱可能な複数のノズルホルダ部と、
   複数の前記ノズルホルダ部それぞれに対応して少なくとも水平方向に離隔配置され、物体の接近を検出する複数のセンサと、
   前記ノズルホルダ部に前記ノズルが装着された状態で前記センサによる検出状態及び非検出状態の一方となる位置にあり、前記ノズルホルダ部に前記ノズルが装着されていない状態で前記センサによる検出状態及び非検出状態の他方となる位置にある検出部材と、
   を備えているノズルホルダユニット。
2. 前記ノズルホルダ部は、前記ノズルに係合し前記ノズルを着脱可能な第１の位置と前記第１の位置から水平方向に離隔し前記ノズルを着脱不能な第２の位置との間で移動可能なホールドプレートを有し、
   前記検出部材は、前記ホールドプレートの前記第１の位置と前記第２の位置との間の移動に連動して前記センサに対し離接又は接離することを特徴とする請求項１記載のノズルホルダユニット。
3. 複数の前記ノズルホルダ部を有するベース板と、
   前記ベース板を、複数の前記ノズルホルダ部に対する上方を開放して前記レーザ加工ヘッドによって前記ノズルを着脱可能とする引き出し位置と、複数の前記ノズルホルダ部に対する上方を覆う引き込み位置との間で出入り可能に支持する筐体と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノズルホルダユニット。
4. 前記複数のノズルホルダ部を有するベース板と、
   前記ベース板を、引き出し位置と引き込み位置との間で出入り可能に支持すると共に、前記ベース板が前記引き込み位置にあるときに複数の前記ノズルホルダ部及び前記センサの上方を開放するよう形成された開口部を有する筐体と、
   前記筐体の前記開口部を回動により開閉する上部カバーと、
   を備え、
   前記ベース板が前記引き込み位置にあるときに、前記上部カバーを人手により回動して前記開口部を開け、複数の前記ノズルホルダ部及びセンサを上方に露出可能とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノズルホルダユニット。
5. ノズルを交換可能なレーザ加工ヘッドと、
   複数の前記ノズルを前記レーザ加工ヘッドによって着脱可能なノズルホルダ部を複数有するユニットと、を備え、
   前記ノズルホルダユニットは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のノズルホルダユニットであることを特徴とするレーザ加工機。

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