JP6945802B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
この発明はレーザ加工装置に関し、特に加工中のワークをクランプするワーククランパの改良に関する。 The present invention relates to a laser machining apparatus, and more particularly to an improvement of a work clamper that clamps a workpiece being machined.
レーザ加工装置は、板状のワークから所望形状の製品をレーザで切り出す装置である。この装置では、ワークをパレットにワーククランパでクランプし、レーザヘッド支持体をワークに対して移動させ、製品を切り出す。 A laser processing device is a device that cuts out a product having a desired shape from a plate-shaped workpiece with a laser. In this device, the work is clamped to the pallet with a work clamper, the laser head support is moved with respect to the work, and the product is cut out.
ワーククランパに関する先行特許を紹介する。特許文献1(JPH11-170080A)は、ワーククランパのクランプ部材を付勢部材により上向きに付勢すると共に、エアシリンダにより下降させてクランプすることを提案している(特許文献1 [0043])。 Introducing prior patents related to work clampers. Patent Document 1 (JPH11-170080A) proposes that the clamp member of the work clamper is urged upward by the urging member and lowered by the air cylinder to be clamped (Patent Document 1 [0043]).
ワークから製品を取り出す歩留まりを向上させることが求められている。この場合に、ワーククランパの付近では、レーザヘッド支持体とワーククランパが干渉するため、加工できない。そこで発明者は、ワーククランパのクランプ部材が退避し、レーザヘッド支持体との干渉を回避することにより、ワークを端部まで加工できるようにすることを検討し、この発明に至った。 It is required to improve the yield of taking out products from the work. In this case, the laser head support and the work clamper interfere with each other in the vicinity of the work clamper, so that processing cannot be performed. Therefore, the inventor has studied to enable the work to be machined to the end by retracting the clamp member of the work clamper and avoiding interference with the laser head support, and has reached the present invention.
この発明の課題は、クランプ部材と干渉せずに、ワークを端部まで加工できるようにすることにより、レーザ加工装置での歩留まりを向上させることにある。 An object of the present invention is to improve the yield in a laser processing apparatus by enabling the work to be machined to the end without interfering with the clamp member.
この発明のレーザ加工装置は、板状のワークの底面を支持するように構成された、ワーク載置部を備えるパレットと、
ワークをパレットにクランプするように構成されたワーククランパと、
パレットの上部をワークに対して相対移動し、レーザ光によりワークを切断するように構成されたレーザヘッド支持体、とを備え、
ワーククランパは、
クランプ部材と、
上端にクランプ部材が取り付けられた鉛直な軸部と、
軸部を昇降させること、及び鉛直軸回りに旋回させることとにより、クランプ部材を、ワーク端部の上面に接触してワークをクランプするクランプ位置と、平面視でワークから外れかつクランプ部材の上面がワークの上面以下の高さとなるアンクランプ位置との間で移動させ、かつクランプ位置とアンクランプ位置との間で移動させる間に、クランプ部材を一旦上昇させるように構成された、駆動機構とを備え、
レーザヘッド支持体がクランプ部材に接近した際に、クランプ部材をアンクランプ位置へ退避させて、ワークを端部まで加工自在にしたことを特徴とする。軸部の昇降と鉛直軸回りの旋回とは、同時に行うことが好ましいが、昇降後に旋回させてもよい。
The laser machining apparatus of the present invention includes a pallet having a work mounting portion configured to support the bottom surface of a plate-shaped work, and a pallet.
A work clamper configured to clamp the work to the pallet,
It is equipped with a laser head support, which is configured to move relative to the work on the top of the pallet and cut the work with laser light.
Work clamper
Clamp member and
A vertical shaft with a clamp member attached to the upper end,
By raising and lowering the shaft part and turning it around the vertical axis, the clamp member comes into contact with the upper surface of the work end to clamp the work, and in plan view, it comes off from the work and the upper surface of the clamp member. With a drive mechanism configured to temporarily raise the clamp member while moving between the unclamping position, which is at a height below the top surface of the work, and between the clamping position and the unclamping position. With
When the laser head support approaches the clamp member, the clamp member is retracted to the unclamping position so that the work can be freely machined to the end. It is preferable that the raising and lowering of the shaft portion and the turning around the vertical shaft are performed at the same time, but it may be turned after raising and lowering.
この発明では、クランプ部材はクランプ位置からアンクランプ位置へ退避でき、アンクランプ位置ではクランプ部材の上面がワーク上面以下の高さになるので、レーザヘッド支持体と干渉しない。クランプ位置からアンクランプ位置へ、クランプ部材は一旦上昇して下降し、またアンクランプ位置からクランプ位置へ復帰する際にも、クランプ部材は一旦上昇して下降する。このため円滑にクランプ位置とアンクランプ位置との間を移動できる。そして、クランプ部材を退避させることにより、レーザヘッド支持体はワークを端部まで加工でき、ワークの歩留まりが向上する。アンクランプ位置でのクランプ部材の上面は、好ましくはワーク載置部の上面以下の高さとする。 In the present invention, the clamp member can be retracted from the clamp position to the unclamp position, and at the unclamp position, the upper surface of the clamp member is at a height below the upper surface of the work, so that the member does not interfere with the laser head support. The clamp member once rises and descends from the clamp position to the unclamp position, and when returning from the unclamp position to the clamp position, the clamp member once rises and descends. Therefore, it can be smoothly moved between the clamp position and the unclamp position. Then, by retracting the clamp member, the laser head support can process the work to the end portion, and the yield of the work is improved. The upper surface of the clamp member at the unclamp position is preferably at a height equal to or lower than the upper surface of the work mounting portion.
好ましくは、駆動機構を独立して制御自在なワーククランパを複数備え、少なくとも1個、特に好ましくは2個以上のワーククランパのクランプ部材をクランプ位置に維持したまま、他のワーククランパの部材をアンクランプ位置へ退避させる。このようにすると、一部のクランプ部材をアンクランプ位置へ退避させた時も、他のクランプ部材でワークをクランプできるので、加工中のワークを固定できる。特に2個以上のクランプ部材でクランプを続けると、ワークをより確実に固定できる。 Preferably, a plurality of work clampers having an independently controllable drive mechanism are provided, and other work clamper members are evacuated while maintaining at least one, particularly preferably two or more work clamper clamp members in the clamp position. Retract to the clamp position. In this way, even when a part of the clamp members are retracted to the unclamping position, the workpiece can be clamped by the other clamp member, so that the workpiece being machined can be fixed. In particular, if the clamp is continued with two or more clamp members, the work can be fixed more reliably.
好ましくは、駆動機構は、軸部を下向きに付勢する付勢部材と、軸部を旋回自在に昇降させる流体圧シリンダと、昇降に伴って軸部を旋回させるカム機構、とを備えている。流体圧シリンダは例えばエアシリンダであるが、窒素ガスを用いるシリンダ、あるいは油圧シリンダなどでも良い。付勢部材により軸部を介してクランプ部材を下向きに付勢するので、クランプ部材をクランプ位置とアンクランプ位置の間で移動させるとき以外は、流体圧シリンダを動作させる必要がない。このためエア等の消費量を小さくできる。また流体圧シリンダで軸部を旋回自在に昇降させ、軸部の昇降をカム機構により旋回運動に変換すると、簡単に軸部を旋回及び昇降させることができる。 Preferably, the drive mechanism includes an urging member that urges the shaft portion downward, a fluid pressure cylinder that rotatably raises and lowers the shaft portion, and a cam mechanism that swivels the shaft portion as the shaft portion moves up and down. .. The fluid pressure cylinder is, for example, an air cylinder, but a cylinder using nitrogen gas, a hydraulic cylinder, or the like may be used. Since the clamp member is urged downward via the shaft portion by the urging member, it is not necessary to operate the fluid pressure cylinder except when moving the clamp member between the clamp position and the unclamp position. Therefore, the consumption of air and the like can be reduced. Further, if the shaft portion is swiveled up and down by the fluid pressure cylinder and the elevating and lowering of the shaft portion is converted into a swirling motion by the cam mechanism, the shaft portion can be easily swiveled and raised and lowered.
特に好ましくは、最初の半回転で前記クランプ部がクランプ位置からアンクランプ位置へ退避、次の半回転で前記クランプ部がアンクランプ位置からクランプ位置へ復帰するように、カム機構は軸部を鉛直軸回りに360°回転させる。そしてカム機構の位相は、軸部の1回転で元に復帰する。このようにすると、簡単かつ確実にクランプ部材をクランプ位置とアンクランプ位置の間で運動させることができる。 Particularly preferably, the cam mechanism vertically moves the shaft portion so that the clamp portion retracts from the clamp position to the unclamp position in the first half rotation and the clamp portion returns from the unclamp position to the clamp position in the next half rotation. Rotate 360 ° around the axis. Then, the phase of the cam mechanism returns to the original state with one rotation of the shaft portion. In this way, the clamp member can be easily and surely moved between the clamp position and the unclamp position.
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。 The optimum examples for carrying out the present invention are shown below. The scope of the present invention should be determined according to the understanding of those skilled in the art, based on the description of the scope of claims, taking into consideration the description of the specification and well-known techniques in this field.
図1〜図10に、実施例のレーザ加工装置4とその変形とを示す。図1は、レーザ加工装置4とパレット交換機5とから成る、レーザ加工システム2を示す。パレット6はワーク20を載せ、パレット交換機5は、レーザ加工装置4との間で、パレット6を交換する。例えば加工済みのワークを載せたパレット6をレーザ加工装置4からパレット交換機5が搬出し、これと同時に、未加工のワークを載せたパレット6をパレット交換機5がレーザ加工装置4へ搬入する。
1 to 10 show the laser processing apparatus 4 of the embodiment and its modification. FIG. 1 shows a laser machining system 2 including a laser machining device 4 and a
パレット6はワーククランパ8を複数備え、長方形のパレット6の例えば各長辺に、ワーククランパ8を2個ずつ設置する。ただし長辺の1方にワーククランパ8を1個、他方に2個、あるいは各長辺に3個以上ずつ、長辺と短辺の各辺に各1個など、ワーククランパ8の個数と位置は任意である。また図3に示すように、ワーククランパ8を、パレット6ではなく、レーザ加工装置4の機体に設置しても良い。実施例ではエアシリンダによりワーククランパ8を動作させるので、レーザ加工装置4内にエア等の配管を設ける。またパレット交換機5内では、ワーククランパ8を使用しても、しなくても良く、使用する場合、パレット交換機5にもエアの配管を設ける。なおエアの代わりに窒素等を用いても良く、また油圧、あるいはモータ等により、ワーククランパ8を動作させても良い。
The
この明細書では、レーザ加工装置4の長手方向をx方向、短辺方向をy方向、鉛直方向をz方向とする。レーザヘッド支持体10はx方向に移動自在なクロスレール12に取り付けられ、クロスレール12に沿ってy方向に移動する。レーザヘッド支持体10は、例えばレーザ光源を備え、レーザヘッドからレーザ光を出射する。レーザ光の焦点高さは、ワーク20の肉厚、加工位置の深さ等に応じて変更自在である。なおレーザ加工装置4は図示しないカバーで覆われ、レーザ光源はレーザヘッド支持体10の外部に設けても良い。またワーク20は例えば金属板である。
In this specification, the longitudinal direction of the laser processing apparatus 4 is the x direction, the short side direction is the y direction, and the vertical direction is the z direction. The
図2はパレット6を示し、ワーククランパ8は例えばパレット6の各長辺13,13に2個ずつ設置されている。ワーク載置部15は点状の頂部16を複数備える鉛直な板状の部材から成り、例えばパレット6の短辺14,14の間に、短辺14,14に対して複数平行に配置されている。ワーク載置部15の頂部16が、パレット6内でx方向にもy方向にも間隔を置いて設けられ、頂部16によりワークの底面を支持する。レーザ加工により生じたスラグは、ワーク載置部15,15の間を介して下方に落下、図示しないコンベアで機外へ排出される。
FIG. 2 shows the
図3は変形例のレーザ加工装置44を示し、ワーククランパ8を、パレット6'ではなく、レーザ加工装置44の機体に設ける。他の点では、図1のレーザ加工装置4と同様である。
FIG. 3 shows a modified example of the
図4〜図8は、ワーククランパ8の構造を示す。ワーククランパ8の最上部のクランプ部材18は、鉛直の軸部24の上端に取り付けられている。軸部24はワーククランパ8のハウジング22内に収容され、軸部24の底部のフランジ25は、スプリングコイル等の付勢部材26により鉛直方向下向きに付勢されている。この付勢力が、クランプ部材18をワーク20に当接させる力となる。
4 to 8 show the structure of the
図4はクランプ状態のクランプ部材18を、図5はアンクランプ状態のクランプ部材18を示す。図4の状態から図5の状態へ変化する間に、クランプ部材18は180°旋回するとともに下降し、図5に示すように、アンクランプ部材18の上面はワーク20の上面よりも低い位置へ移動する。このためレーザヘッド支持体10の底部に設けられたレーザヘッド11は、図5の状態のアンクランプ部材18と干渉せずに、ワーク20を端部まで加工できる。
FIG. 4 shows the
例えば軸部24の下端のフランジ25にカム部27が固定され、カム部27のカム溝28に、ハウジング22に固定のピン29が係合している。カム部27とピン29とでカム機構を構成し、カム部27の底部は、エアシリンダ30のピストン31により、鉛直軸回りに回転自在に支持され、ピストン31によって昇降する。なおエアシリンダ30はエアパイプ39からエアを供給されるが、エアの代わりに窒素ガス、オイル等の他の流体を用いても良い。
For example, the
クランプ部材18は、例えば図6の矢印の向きに、軸部24と共に360°回転し、この間に高さ方向に少なくとも2往復する。実線で示すクランプ位置でクランプ部材18は低い位置にあり、パレット上のワーク端部に接触し、付勢部材26からの力でワークをクランプする。クランプ位置から180°回転した鎖線の位置18c(アンクランプ位置)で、クランプ部材18は最も下降し、クランプ部材18はパレット6の外側を向き、クランプ部材18の上面はワーク20の上面以下の高さとなる。このため、アンクランプ位置でクランプ部材18はレーザヘッド支持体10と干渉しない。そして実線で示す位置(クランプ位置)と鎖線の位置18c(アンクランプ位置)との間の中間位置18b,18dで、クランプ部材18は最上昇し、パレット6のフレーム13等を回避する。なお図7に、カム溝28とピン29との係合を模式的に示す。
The
図8は、円柱状のカム部27の表面に設けたカム溝28を展開して示し、図8の左側のB-B線と右側のB'-B'線は同じ位置にある線である。ピン29は図8の白抜き矢印の向きに移動し、B-B線からB'-B'線へ左から右へ移動する。これは図6で、クランプ部材18が実線の位置から、位置18b→18c(アンクランプ位置)→18d→実線の位置の順に1回転することと対応する。ピン29が固定なので、カム溝28に対しピン29が上昇する場合、クランプ部材18が下降し、ピン29が下降すると、クランプ部材18が上昇する。クランプ部材18の位置を説明する。垂直溝32にピン29があると、図6の実線のクランプ位置にクランプ部材18が現れ、垂直溝33では図6の鎖線18cのアンクランプ位置にクランプ部材18が現れる。垂直溝34では鎖線18bの中間位置にクランプ部材18が現れ、垂直溝35では鎖線18dの中間位置にクランプ部材18が現れる。
FIG. 8 shows a developed
カム溝28には2種類の傾斜溝36,37があり、傾斜溝36は傾斜溝37よりも低い位置にあり、共に垂直溝32-35間を接続する。そしてカム溝28をピン29が下降する場合、ピン29は傾斜溝36を通り、上昇する場合は傾斜溝37を通る。これは、エアシリンダと付勢部材により昇降させるので、カム部27はなるべく鉛直に昇降しようとするためである。垂直溝32,33は最高点の高さが共通であるが、垂直溝32では、クランプ部材がパレット上のワークに接触するため、最高点までピン29は上昇しない。垂直溝32でのピン29の最上昇位置の範囲をSで示す。ピン29は垂直溝33の最高点まで上昇し、このためアンクランプ状態で、クランプ部材の上面はワークの上面よりも低い位置にある。以上のようにして、軸部24は旋回と同時に昇降し、クランプ部材18はクランプ位置とアンクランプ位置の間を、昇降後に旋回するものと比較して速く移動する。
The
ピン29を軸部24側に、カム部27'をハウジング22側に設けても良い。このような変形例のカム溝の配置を図9に示す。図8のカム溝28とは、垂直溝32'-35'の上下が反転し、傾斜溝36',37'は図8の傾斜溝36,37に対し上下左右が反転している。なお実施例では、付勢部材26を上に、カム部27を下に配置したが、これらの上下を逆にしても良い。また実施例では4つの位置の間で、クランプ部材を回転させるが、クランプ位置とアンクランプ位置の間で往復させても良い。この場合、図6の実線のクランプ位置から中間位置18bを介してアンクランプ位置18cの間を、往復させればよい。
The
図10はレーザ加工システムの制御系を示し、メインコントローラ40は、レーザヘッド支持体10,クロスレール12、パレット交換機5を制御する。メインコントローラ40がこれらを直接制御しても、あるいはこれらに設けられた個別のコントローラを介して制御しても良い。クランパコントローラ42は、ワーククランパ8毎のエアシリンダを個別に制御し、メインコントローラ40と一体でも別体でも良い。
FIG. 10 shows the control system of the laser processing system, and the
メインコントローラ40からの指令により、レーザヘッド支持体10はクロスレール12により所定のルートに沿って移動し、ワークを切断する。レーザヘッド支持体10の位置は、レーザヘッド支持体10あるいはメインコントローラ40等から、クランパコントローラ42に送出され、レーザヘッド支持体10がクランプ部材と干渉する位置まで接近する場合、クランプ部材を180°回転させ、アンクランプ位置へ退避させる。そしてアンクランプ位置でクランプ部材の上面は、パレット上のワークの上面以下の高さにあり、レーザヘッド支持体とクランプ部材は干渉しない。またワーククランパは個別に制御できるので、1個のワーククランパが退避しても、他のワーククランパがワークをクランプし、ワークは位置ずれも回転も起こさない。これらのためワークを端まで加工でき、ワークの歩留まりが向上する。
In response to a command from the
実施例では以下の効果が得られる。
1) レーザヘッド支持体10との干渉を回避するように、クランプ部材18をアンクランプ位置へ退避させるので、ワークを端まで加工でき、歩留まりが向上する。
2) 複数のワーククランパ8を用いると、1個のクランプをアンクランプ位置へ退避させても、残りのワーククランパでワークをクランプできる。特に3個以上のワーククランパ8を用いると、1個のクランプをアンクランプ位置へ退避させた際に、2個以上のーククランパでワークをクランプできるので、加工中のワークの位置ずれをより確実に防止できる。
3) カム部27とピン29とエアシリンダ30を用いることにより、クランプ部材18を昇降させながら回転させ、クランプ位置とアンクランプ位置の間を円滑に移動させることができる。
4) エアをエアシリンダ30が消費するのは、クランプ部材18を上昇させる時のみで、クランプ時にもアンクランプ時にもエアを消費しない。従って、エアの消費量が少ない。
In the examples, the following effects can be obtained.
1) Since the
2) When a plurality of
3) By using the
4) The
2 レーザ加工システム
4,44 レーザ加工装置
5 パレット交換機
6,6' パレット
8 ワーククランパ
10 レーザヘッド支持体
11 レーザヘッド
12 クロスレール
13,14 フレーム
15 ワーク載置部
16 頂部
18 クランプ部材
20 ワーク
22 ハウジング
24 軸部
25 フランジ
26 付勢部材
27 カム部
28 カム溝
29 ピン
30 エアシリンダ
31 ピストン
32-35 垂直溝
36,37 傾斜溝
39 エアパイプ
40 メインコントローラ
42 クランパコントローラ
2 Laser machining system
4,44 Laser Machining Equipment
5 Pallet switch
6,6'palette
8 work clamper
10 Laser head support
11 Laser head
12 crossrail
13,14 frames
15 Work mounting part
16 top
18 Clamp member
20 works
22 housing
24 Shaft
25 flange
26 Biasing member
27 Cam part
28 Cam groove
29 pins
30 air cylinder
31 piston
32-35 Vertical groove
36,37 Inclined groove
39 Air pipe
40 main controller
42 Clamper controller
Claims (4)
ワークをパレットにクランプするように構成されたワーククランパと、
前記パレットの上部をワークに対して相対移動し、レーザ光によりワークを切断するように構成されたレーザヘッド支持体、とを備えるレーザ加工装置であって、
前記ワーククランパは、
クランプ部材と、
上端に前記クランプ部材が取り付けられた鉛直な軸部と、
前記軸部を昇降させること、及び鉛直軸回りに旋回させることとにより、前記クランプ部材を、ワーク端部の上面に接触してワークをクランプするクランプ位置と、平面視でワークから外れかつ前記クランプ部材の上面がワークの上面以下の高さとなるアンクランプ位置との間で移動させ、かつクランプ位置とアンクランプ位置との間で移動させる間に、クランプ部材を一旦上昇させるように構成された、駆動機構とを備え、
レーザヘッド支持体がクランプ部材に接近した際に、クランプ部材をアンクランプ位置へ退避させて、ワークを端部まで加工自在にしたことを特徴とする、レーザ加工装置。 A pallet with a work mounting part configured to support the bottom surface of the plate-shaped work, and
A work clamper configured to clamp the work to the pallet,
A laser processing apparatus including a laser head support configured to move the upper part of the pallet relative to the work and cut the work by a laser beam.
The work clamper
Clamp member and
A vertical shaft with the clamp member attached to the upper end,
By raising and lowering the shaft portion and turning it around the vertical axis, the clamp member comes into contact with the upper surface of the work end portion to clamp the work, and the clamp is detached from the work in a plan view. The clamp member is configured to be temporarily raised while being moved between the unclamping position where the upper surface of the member is at a height equal to or lower than the upper surface of the work and between the clamping position and the unclamping position. Equipped with a drive mechanism
A laser machining apparatus characterized in that when a laser head support approaches a clamp member, the clamp member is retracted to an unclamped position so that the workpiece can be machined to the end.
少なくとも1個のワーククランパのクランプ部材をクランプ位置に維持したまま、他のワーククランパの部材をアンクランプ位置へ退避させるように構成されていることを特徴とする、請求項1のレーザ加工装置。 The drive mechanism can be controlled independently, and a plurality of the work clampers are provided.
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the member of the other work clamper is retracted to the unclamping position while the clamp member of at least one work clamper is maintained at the clamp position.
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