JPH0399786A - 加工ヘツド工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工及び／または検査される部４才と接触し
ないでほぼ垂直方向に動作する］二具に関するものでＡ
つる。特に、本発明は、加ニブログラミングエラーなど
によって障害物に突き当たった時に破損することなくず
れることができるレーザ加工ヘッドに関するものである
。

加工部材に接触しないで加工及び／または検査すること
ができる工具、例えばレーザ加工ヘッドは、衝撃１１り
に保護する必要がある脆弱な什動部分を有している。

レーザ加工ヘッドの場合、そのような作動部ＩＪｉとは
、ヘッド内に配置されて加工ノズルと連動した１つまた
は複数のレンズからなる集束手段のことであると理解さ
れる。

この形式のヘッドが正確に機能する。すなわち効率的に
加工を実施するためには、光線の集束点を−・方では加
工部手１に、他方ではノズルのオリフィスに対して１１
整する必要があることが知られている。

この調整は微妙な作業であり、ヘッドが障害物に衝突し
た場合の安定性が非常に低い。例えば、機（戒の操作士
たけプログラミングエラーによ−）てノズルが加工部材
に衝突するだけで、　Ｌ・−ザ光綿の軸がノズルのオリ
フィス（それの直径は２〜３ミリ程度）からずれてしま
うため、　ノズルを集束手段に対して再調整するまでは
ヘッドが使用不可能となったり、ノズルの交換が必要に
なることもある。

前述したように、集束手段をノズルに対して再調整する
作業は微妙な作業であり、十分に熟練した作業員が実施
しなければならない。

その結果、ヘッドと障害物とがわずかに衝突することに
よって、多大な人的コスト及び／またけ物質的コストが
必要となる。

これらの問題点を解決するため、ショックの際に加工６
１；材またはフレームに対するヘッドのいがなる移動も
停【ヒさせる構造のショック検出ｌ！：ｊを用いた装置
が知られている。

この形式の装置は、加工部材またはフレームに対するヘ
ッドの移動が遅い場合には有効であるが、ヘッドが高速
で障害物に衝突する場合には十分に迅速に反応すること
ができず、支持ｒｆＩｌに固定的に連動させたヘッドが
破損する危険性が高い１゜ＥＰ−八−００３０７５１１
には、　レーザカｌ工ヘッドをショックから保護するた
めの機械手段が開示されている。この場合、ヘッドが、
支持部材」二のヘッドの軸線に沿って設けられた複数の
ばねによっで回動可能に取り付けられている。このため
、この回動連結式ヘンド／支持部では、ヘッドが障害物
に突き当たった時にヘッドが傾斜して装置を停止させる
ことにより、ヘッドと外的部材との間に激しいショック
が生じないようにしている。

しかし、この加工ヘッドには、複雑であるため、熟練し
ていない作業員ではあまり簡単に使用できないという欠
点がある。

何等かの理由で別の加工形式を実施するために集束レン
ズ及び／またはノズルを交換しなければならない場合、
あるいは加工ヘッドの仲動部を一時的に双眼鏡などの監
視Ｖｊ、置に取り替えなければならない場合、ヘッドを
取り外し、　レンズ及び／またはノズルを交換し、ノズ
ルに対してＬ・ンズを組み立て直して調整し、その後で
支持部材１−のすべてのものを組み立て直す必要がある
。さらに、これらの作業はすべて熟練者によって実施す
る必要があるので、作業コストが相当に増大する。

また、ＥＰ−Ａ−０１１６８０７には、精求填の前文に
相当する装置が開示されている。しかし、スタッドを受
ける空洞部が細く深い溝の底部に設けられているので、
）敦しいショック１１４Ｉにスタッドを凹部から効果的
に解放することができない。特１ニ　ショックが装置の
軸線に直交する方向に生じた場合に解放できない。

このため、本発明の主たる目的は、加工部＋７４に接触
しないでほぼ垂直方向に動作する構造であ−って、単純
で効果的な衝撃防止装置を有し、さらに特別な調整を必
要としないで一人の作業−で簡単に交換できる工具を提
供することによって、」−記従来技術の問題点を解決す
ることである。

本発明の１つの目的は、加工部＋２に接剤；シないでほ
ぼ垂直方向に動作する構造であって、作！ＩＪＩＪ部の
少なくとも一部を構成しているヘッドと、装置フレーム
に固着されたヘッド用の支持部とを（ＡＭえており、前
記ヘッドに設けられた３つのスタッドが支持部に設けら
れた３つの空洞部に嵌まって、ヘッドの軸線にほぼ直交
する方向のτ１１面４二でのヘッドの変位を阻止できる
ようにした工具を提供することである。

本発明によれば、■字形口部が、競合軸線に治って半径
方向に延在して支持部の上表面付近で開口している。

これらの特徴により、に具のヘッドは、支持部に固定さ
れていないが、それに対して常に正確に位置決めされて
いる。従って、ヘッドは障害物に衝突した場合、それの
ショックの力及び／または方向に関係なく、容易にずれ
たり傾斜することができる。

ヘッドと支持部との間が固定連結されていないことによ
り、ヘッドが支持部」−の正確な位置に自動的に再位誼
決めされるので、　（ヘッドが前に位置決めされていれ
ば）位置決めの必要がなく、迅速にヘッドの交換を行う
ことができるという大きな利点が得られる。

本発明のその他の利点及び特徴は、添（・ｒの図面を参
照した、非１ｉ！ｌ　Ｉｎ的で説明のための実施例につ
いての以下の記載から明らかになるであろう。

次に、本発明の工具なレーザ加工ヘッドに適用した場合
について説明する。

しかし、本発明がこの用途や記載あるいは提案されてい
る実施例に制限されないことを理解されたい。例えば、
本発明による工具を超音波梵イ１１電制御装置の作動部
に適用することもできる。

最初に、レーザ工作機械１を示している第１図を参照し
ながら説明する。

本機は、　レーザ源４を備えた従来形フレーム２と、工
具を構成している部分（３と、加工部材１０を載置する
テーブル８とを設けている。テーブル及び工具は互いに
移動可１１ピてあって、その移動は、例えば制御プログ
ラムに応じて電気モータ（図示せず）によって制御され
る。

テーブル８は水平面」二でＸ、Ｙ方向に移動でき、工具
６は垂直のＺ方向に移動できる。

レーザ源４から出た光線１２は鏡１４によって工具６に
向けて反射される。この光線１２は人口オリフィス〕８
から工具の作動部１６に入り、そこで従来通りに、例え
ば集光レンズ１９によって集束されて、工具のオリフィ
ス２０に近接した位置で加工部材１０上に位置する仲動
点２２を形成する。

第２及び第３図に示すように、本発明の工具６は、以下
では加工ヘッドと呼ぶ作動部１６を有している。加工ヘ
ッド１６は、レーザ光綿の集束手「りを収容するほぼテ
ーバ形の中空円筒本体２４を有している。この本体２４
は、上端部に光線入口オリフィス１８を、中間部分に加
工ガス用のｌ１１ｕノズル２７を、また下側の自由端部
に加工ノズル２６で形成された出口オリフィス２０を設
けている。本実施例では、加工ノズル２６がネジ付きブ
ツシュ２８で取り付けられているが、このノズル２６は
ヘッド１６の本体２４と一体化して形成してもよい。

第２図に示すように、人に１オリフィス１８を殴けた上
端部は、ｆＩｔ＋４（この図面には示されていない）を
包含しているハウジング３２にベローズ３０を介して連
結されている。

また、本発明によれば、本体２４は、取付手段を形成し
ている３つのスタッド３４ａ、３４ｂ及び３４Ｃ（図面
には２つだけが見える）を有している。これらの３つの
スタッドは、例えば円筒形ロンドで形成されているが、
本体２４に設けられた対応の取付部内に固定されて、そ
れから半径方向に延出している。好ましくは、これらの
スタッドは互いにほぼ１２０６離して、光線の作動右回
り、υ′にｉｃ交する同一のｊｌｔ面一にに配置する。

スタッド３４ａ、３４ｂ及び３４ｃは、支持部材３８の
１・部３７にほぼ１２０°の間隔で半径方向に設けられ
た対応の凹部３６ａ、３６ｂ、３６ｃに嵌まっている。

この支持部材３８は、光線の軸に直行する平面」〕に位
置して、ヘッドの本体２４に平行に延出している２本の
支柱４０によって装置フレーｌ＼に固着されている。図
示の実施例では、支持部材内でヘッドの下部分を位置決
めしやすくするため、支持部材が焉蹄形になっている。

もちろん、別の形状の支持部材、例えばリング形の支持
部材にすることもできる。

このため、ヘッドを凹部３１３ａ、３６ｂ、３（ｉｃに
載せると、ヘッドの中間部分が支持部材３８の２つの核
部分９ ３８ａ、３８ｂ間に入る。これに関連して注意すべき点
として、好ましくはヘッドアセンブリの重心位置を支持
部材３８の中央平面の高さよりも低くして、ヘッドがそ
れ自身の重量で支持部材上に載るためにヘッドの安定性
が高まるようにする。

第２及び第３図かられかるように、凹部３６ａ。

３６ｂ、３６ｃは支持部材の上表面に直接に形成されて
いるのではなく、この表面３７に設けられた直線状の溝
３９ａ　、　：１９ｂ、　３１’ｌｃの底部に形成され
ている。

凹部３６ａ、３６ｂ、３ｎｃの側部は、それぞれ直線状
の溝３９ａ、３９ｂ、３９ｃの下表面と連結している。

注意すべき点として、溝３９ａ、　３９ｂ、　３９ｃの
深さはスタッド３１１ａ、３４ｂ、３４ｃの直径とほぼ
同じか、それ以下であり、それらの幅は、スタッドが■
字形間部から離脱した時に溝３９ａ、３９ｂ、３９ｃの
側壁に直接的に当接しないように収容支持できる寸法な
っている。

もちろん、凹部の側部を支持部材の上表面３７に直接的
に連結することも、簡略化した実施例（図示せず）では
可能である。

ヘッドを支持部材内に正確に位置決めして、支０− 持部材の平面上にヘッドを固定できるようにするため、
四部はその側部にスタッドが当接するＶ字形の凹部にす
ることが好：４：　ｔ、い、。

これに関連して注意すべき点として、凹部の７字形の開
［１角度が、この場合一般的に６０°であるが、これら
の凹部からスタッドを離Ｊｉｌ！させるために必要な力
を決定し、この力はその角度の大きさに反比例している
。

加工ヘッドには、加工部材、装置のテーブル等の外的部
材に対するｉｆｆｆｆ高検出手段けられている。これら
の検出手段は、必要に応じて装置を停止させる信号をｌ
Ｆ、信できる２つの機械式マイクロスイッチ４２を有し
ている。第２及び第３図に示すように、これらのマイク
ロスイッチは支持部材３８の核部分３８ａ、３８ｂの各
々に取り付けられてる。

これらのマイクロスイッチは凹部３６ａ、３６ｂ、３６
ｃ間に配置されており、互いに約１２０°の角度間隔て
配置されている。従って、作動中のヘッド１６のどのよ
うな位置変化すなわち変位も検出される。

これらのマイクロスイッチは装置の制御回路１ （図示せず）に接続されており、これらの作動端部４３
が、ヘッドを支持部材３８内に嵌め込んだ時にこれらの
作動端部４３と対向するようにヘッドの本体に設けられ
た接点ブロック４４と協１９ノする。

次に、本装置の作動を第４図を参照しながら。

特に加工部材によって加工ヘッドに横向きのショックが
与えられた場合について説明する。

（垂直方向の）作動位置にあるヘッド１６は、それ自身
の重量だけで支持部材３８上に載っており、加工部材１
０はヘッドに対して例えば水平面一にで移動する。ＦＪ
装プログラミングエラーまたは作業員による操作エラー
などの何等かの理由によってノズル２６が加工部材１０
に衝突した場合、ヘッドが傾斜して、ショックを吸収し
ようとする。第４図に点線で示したように、スタッド３
４ａが対応の凹部から離脱するのに対して、他の２つの
スタッド３４ｂ。

３４ｃは、ヘッドが棉動する軸線ＰＰ′が通る２つの支
持点を形成している。ヘッドの変位によって、方または
両方のマイクロスイッチ４２が開いて（または閉じて）
、その結果、制御回路が即時遮所信１２ 号を受は取る。この時、作業員は、障害物を取り除き、
ヘッドを作動位置へ戻すだけでよい。

急激なショックの場合、３つのスタッドが同時にそれぞ
れの凹部から外れるが、溝３９；Ｉ、：Ｈ１ｂ、３９ｃ
、内に留まるので、ヘッドが支持部４第３８から落下す
ることはないという利点に注目されたい。

ヘッドが垂直方向に衝突した場合、ヘッドが持ち上がる
ことによってスタッドが凹部から外れ、マイクロスイッ
チを作動させる。

最後に、回動手段及びヘッド支持部の変更実施例の部分
図である第５図を参照しながら説明する。

この実施例では、支持部の支持部材３８が、第２〜第、
４図に関連して説明されているものと形状がほぼ同じで
ある。３つのスタッド３４ａ、３４ｂ、３４ｃが支持部
材３８の内壁４６から光線軸に直交する同−下面上で半
径方向に延出している。ここでも、３つのスタッドはも
ちろん互いに約１２０°の間隔て配置されている。

ヘッドの取付手段が、これを３つのスタッド上に載せる
ためのさらなる構造体を構成している。

３ すなわち、ヘッドがカラー４８または補助リングを有し
ており、これに設けられた環状支持表面５０に３つの凹
部３６ａ、３６ｂ、３０ｃが形成されている。やはりヘ
ッドの周囲に分散配置されているこれらの四部は半径方
向に延在しており、７字形の凹部になっている。

図示の実施例では、加工ヘッドは垂直であることが好ま
しいが、本発明によるヘッドは、その作動軸線（ｗ、ｗ
’）が垂直軸線に対して若干傾斜している、一般的に３
０°まで傾斜している時にも使用できることに注口され
たい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による加工ヘッドを有するし・−ザ工
作機械の概略図、第２図は本発明によるレーザ加工ヘッ
ドの拡大斜視図、第３図は本発明によるヘッドの作動ｊ
４１１用の支持部材の１−面図、第４図はノズル及び加
工部材間の横方向ショックによって加工ヘッドがずれた
位置にあるところを示す本発明によるヘッドの斜視図、
第５図は本発明の作動部と支持部材との間の連結部の変
更例の部分図である。 −１５−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　作動部の少なくとも一部を構成しているヘッド（１６
   ）と、装置フレーム（２）に固着されたヘッド用の支持
   部（３８）とを備えており、前記ヘッド（１６）に設け
   られた３つのスタッド（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ）が支
   持部（３８）に設けられた３つの空洞部（３６ａ、３６
   ｂ、３６ｃ）に嵌まって、軸線（Ｗ、Ｗ′）にほぼ直交
   する方向の平面上でのヘッド（１６）の変位を阻止でき
   るようにしている、加工部材（１０）に接触しないでほ
   ぼ垂直方向に動作する工具（６）であって、空洞部（３
   ６ａ、３６ｂ、３６ｃ）が、競合軸線に沿つて半径方向
   に延在して支持部の上表面（３７）付近で開口している
   Ｖ字形凹部であることを特徴とする工具。