JP5266097B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状のワークのレーザ加工を行うことができると共にパイプ材のレーザ加工を行うことのできるレーザ加工装置に係り、さらに詳細には、板状のワークの加工領域内においてパイプ材のレーザ加工を行うことのできるレーザ加工装置に関する。

レーザ加工装置には、板状のワークのレーザ加工を行うレーザ加工装置と、パイプ材のレーザ加工を行うレーザ加工装置とがある。レーザ加工の作業として、板状のワークのレーザ加工とパイプ材のレーザ加工とが混在することがある。この場合、板材加工用のレーザ加工装置とパイプ材加工用のレーザ加工装置とをそれぞれ別個に備えることは無駄が多いので、１台のレーザ加工装置でもって板状のワークとパイプ材とのレーザ加工を行うことのできるレーザ加工装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開平１０−５８１８２号公報

前記特許文献１に記載のレーザ加工装置は、図７に示すごとき構成である。すなわち、従来のレーザ加工装置１０１は、ベース１０３を備えており、このベース１０３上には、当該ベース１０３上に敷設した前後方向（Ｙ軸方向）のレール１０５を介してワークテーブル１０７が前後動自在に支持されている。上記ワークテーブル１０７上に載置された板状のワークＷのレーザ加工を行うために、前記ベース１０３の後側に備えた枠体フレーム１０９には、前後方向に長い水平な可動フレーム１１１が左右方向（Ｘ軸方向）へ移動自在に備えられている。そして、前記可動フレーム１１１には、レーザ加工ヘッド１１３が上下動自在かつ前後動自在に備えられている。

したがって、ワークテーブル１０７に載置位置決めされた板状のワークＷに対して可動フレーム１１１を左右方向に移動すると共にレーザ加工ヘッド１１３を前後方向に移動し乍ら、ワークＷに対してレーザ光を照射することにより、ワークＷにレーザ加工が行われるものである。

上記構成のレーザ加工装置１０１においてパイプ材Ｐのレーザ加工を行うために、前記ワークテーブル１０７の前面には左右方向に長いガイドレール１１５が備えられており、このガイドレール１１５には、パイプ材Ｐを回転自在に支持する複数のパイプサポート１１７が左右方向へ位置調節自在に備えられている。

したがって、前記パイプサポート１１７によってパイプ材Ｐを支持した状態において、当該パイプ材Ｐが前記レーザ加工ヘッド１１３の下方位置に位置するように、前記ワークテーブル１０７を後方向へ移動位置決めする。その後に、前記パイプ材Ｐを回転すると共に前記可動フレーム１１１を左右方向に移動し乍らレーザ光をパイプ材Ｐに照射することにより、パイプ材Ｐのレーザ加工が行われるものである。

既に理解されるように、前記構成においては、ワークテーブル１０７の前側にパイプサポート１１７を備えた構成であるから、板状のワークＷのレーザ加工を行うときには、前記パイプサポート１１７の領域は無駄な領域であり、また、パイプ材Ｐのレーザ加工を行うときには、板状のワークＷを支持するワークテーブル１０７の領域が無駄な領域となる。すなわち、ワークテーブルの前後方向の全体的構成（ワークテーブル１０７及びパイプサポート１１７を含む構成）が大きくなるという問題があると共に、ワークテーブルを前後動する構成であって全体的構成がより複雑になるという問題がある。

本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、板状のワークを支持する複数のスキッドを着脱可能に備えたワークテーブルの上方に、レーザ加工ヘッドをＸ，Ｙ軸方向へ移動自在に備えたレーザ加工装置であって、パイプ材のレーザ加工を行うときにパイプ材を支持する適数のパイプサポートを、前記ワークテーブルからスキッドを取り外したスキッド除去領域へ配置自在かつ前記ワークテーブルのＸ軸方向の外部へ退避自在に備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工装置において、前記パイプ材のレーザ加工を行うときに、パイプ材の一端側を把持して回転割出しを行うための回転割出し装置を、前記ワークテーブルのＸ軸方向の一側に備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工装置において、前記ワークテーブル上のワークをクランプするワーククランプをＸ軸方向へ移動位置調節自在に支持したＸ軸方向のガイドレールを前記ワークテーブルのＹ軸方向の一端側に備え、前記ガイドレールに移動自在に支持されたスライダに、前記パイプを支持するサポートアームを上下動可能に備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザ加工装置において、前記回転割出し装置は、前記ワークテーブルのＸ軸方向の一側に備えたベースフレームにＸ軸方向へ移動可能に支持されており、かつ前記ワークテーブルから離反した位置の前記回転割出し装置と前記ワークテーブルとの間へ前記パイプサポートを位置決め可能に構成してあることを特徴とするものである。

本発明によれば、板状のワークのレーザ加工領域内にパイプ材を配置して、当該パイプ材のレーザ加工を行うことができる。したがって、板状のワークを支持するワークテーブルを前後動する必要がないと共に当該ワークテーブルの前後方向の幅寸法を抑制でき、全体的構成のコンパクト化，簡素化を図ることができるものであり、前述したごとき従来の問題を解消す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装置を概念的、概略的に示した平面説明図で、主要な構成であるワークテーブルを示している。 上記ワークテーブルの左側面説明図である。 ワークテーブル内にパイプ材を配置した状態を示す平面説明図である。 パイプサポートの構成を示す左側面図である。 パイプサポートの構成を示す平面説明図である。 パイプサポートにおけるサポートアームを上昇した状態を示す左側面説明図である。 従来のレーザ加工装置を示す斜視説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るレーザ加工装置について説明するに、レーザ加工装置の全体的構成は、前述した従来のレーザ加工装置１０１の全体的構成に類似した構成である。すなわち、図１を参照するに、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１は、板状のワークＷを支持するワークテーブル３を備えている。このワークテーブル３は、ベースフレーム（図示省略）上に一体的に備えられているものである。そして、上記ベースフレームの後側（Ｙ軸方向の適宜一端側）には、前述した枠体フレーム１０９と同様な構成の枠体フレーム５が備えられており、この枠体フレーム５には、前後方向に長い可動フレーム７が左右方向（Ｘ軸方向）に移動自在に備えられている。そして、この可動フレーム７には、前記ワークＷへレーザ光を照射してワークＷのレーザ加工を行うためのレーザ加工ヘッド９が前後方向へ移動自在かつ上下方向（Ｚ軸方向）へ移動自在に備えられている。

なお、上記構成において、枠体フレーム５、可動フレーム７及びレーザ加工ヘッド９は、前述した従来のレーザ加工装置１０１における構成と同様の周知の構成であってもよいものであるから、前記枠体フレーム５、可動フレーム７及びレーザ加工ヘッド９等についてのより詳細な説明は省略する。

前記ワークテーブル３は、従来のレーザ加工装置におけるワークテーブルと同様に四角形状の枠体フレームに構成してあり、このワークテーブル３の上面には、図２に示すように、前後方向（図２においては左右方向）に長く、かつ上部を鋸刃状に形成した複数のスキッド１１（図１には１個のみ図示してある）が左右方向（Ｘ軸方向）に適宜間隔でもってワークテーブル３の全面に配置してある。前記スキッド１１は、鋸刃状の先端部がレーザ加工されて損傷した場合には、別個の新しいスキッドと着脱交換されるものである。すなわち、複数の前記スキッド１１は、ワークテーブル３に対して着脱可能に備えられているものである。

なお、ワークテーブル３に対してスキッド１１を着脱可能に取付ける構成は従来の構成と同様の構成であってもよいので、ワークテーブル３に対するスキッド１１の取付け構成についての図示は省略する。

また、前記ワークテーブル３の前端縁には左右方向に長いガイドレール１３が備えられており、このガイドレール１３には、ワークテーブル３の前記スキッド１１上に載置位置決めしたワークＷの前端縁をクランプする複数のワーククランプ１５が左右方向へ位置調節自在に備えられている。なお、この種のワーククランプ１５は公知の構成でよいものであるから、より詳細な説明は省略する。

前記構成により、ワークテーブル３におけるスキッド１１上に板状のワークＷを水平に載置位置決めすると共に、ワークＷの大きさに対応して予め左右方向に位置決めしたワーククランプ１５によってワークＷをクランプした状態において、可動フレーム７を左右方向（Ｘ軸方向）へ移動すると共に、レーザ加工ヘッド９を前後方向へ移動し、このレーザ加工ヘッド９からワークＷに対してレーザ光を照射することにより、板状のワークＷのレーザ加工を行うことができるものである。

前記構成において、前記レーザ加工ヘッド９を利用してパイプ材にレーザ加工を行うために、前記ワークテーブル３には、パイプ材Ｐ（図３参照）を回転自在に支持する複数のパイプサポート１７が左右方向へ移動位置決め自在に備えられていると共に、前記パイプ材Ｐの左右方向の一端部を把持して回転割出しを行うための回転割出し装置１９が備えられている。

より詳細には、前記ワークテーブル３の左右方向（Ｘ軸方向）の一側部には、ベースフレーム２１がボルト等のごとき取付具（図示省略）によって着脱可能に取付けてあり、このベースフレーム２１上に敷設した左右方向のガイド部材２３にはスライドベース２５が左右方向に移動可能に支持されている。そして、前記スライドベース２５には、前記パイプ材Ｐの端部をクランプ自在なスクロールチャックなどのごときクランプ手段２７の回転軸（図示省略）を水平にかつ回転自在に支持したクランプ支持台２９が取付けてあると共に、前記クランプ手段２７の回転割出し（回転位置決め）を行うためのサーボモータ３１が装着してある。前記クランプ手段２７の回転軸と前記サーボモータ３１は、タイミングベルト等のごとき動力伝達手段３３を介して連動連結してある。

したがって、制御装置（図示省略）の制御の下に前記サーボモータ３１を回転することにより、前記クランプ手段２７を回転することができ、かつ回転の基準位置からのクランプ手段２７の回転位置の割出し，位置決めを行うことができるものである。

前記パイプサポート１７は、前記ガイドレール１３に沿って左右方向へ移動位置決め自在である。しかし、パイプ材Ｐのレーザ加工を行わないときには、図１に示すように、前記ワークテーブル３から左右方向に離反した状態の前記回転割出し装置１９と前記ワークテーブル３との間へ退避した状態に位置決め可能である。そして、パイプ材Ｐのレーザ加工を行うときには、図３に示すように、前記ワークテーブル３において前記スキッド１１を配置した領域へ配置可能に構成してある。

より詳細には、前記ベースフレーム２１には、前記ガイドレール１３と同一直線上に配置したガイドレール３５が備えられている。そして、前記パイプサポート１７には、図４に示すように、前記ガイドレール１３，３５に案内支持されて移動可能なスライダ３７が備えられており、このスライダ３７上には、横断面形状がＵ字形状の支持ブラケット３９が一体的に取付けてあると共に、前記ガイドレール１３，３５に強固に当接可能な当接固定部材４１を操作するための操作レバー４３が回動可能に備えられている。

前記当接固定部材４１は、前記操作レバー４３を上端部に備えかつ前記支持ブラケット３９に取付けた軸受ブロック４５に垂直にかつ回転可能に支持された回動軸４７の下端部に備えられている。この当接固定部材４１は、例えばカム部材やクランプジョーなどからなるものであって、前記操作レバー４３を回動操作することによって前記ガイドレール１３，３５へ強固に当接され、又はガイドレール１３，３５の一部を強固にクランプして、スライダ３７をガイドレール１３，３５に固定する機能を奏するものである。したがって、前記パイプサポート１７を、ガイドレール１３，３５の所望位置に固定することができるものである。

前記支持ブラケット３９には、前後方向（図４において左右方向）に長いサポートアーム４９が上下動可能に備えられている。すなわち前記サポートアーム４９の基端部側である前端部（図４において右端部）がヒンジピン５１を介して上下に回動（揺動）自在に支持されている。そして、上記サポートアーム４９の先端側には、パイプ材Ｐを回転自在に支持する支持ローラ５３を先端部（上端部）に回転自在に備えた一対のローラ支持部材５５が高さ調節可能に備えられている。

すなわち、前記ローラ支持部材５５には、当該ローラ支持部材５５の長手方向に対して直交する方向の操作ピン５７が一体的に取付けてある。そして、前記操作ピン５７の下側に当接した円形状の支持部５９を上端部に備えた調節ネジ６１が、前記サポートアーム４９に取付けたナット部材６３に、前記ローラ支持部材５５の長手方向と平行な方向に移動自在に螺合してある。そして、前記ローラ支持部材５５を前記サポートアーム４９に一体的に固定するための締付ネジ６５が、ローラ支持部材５５に形成した長穴５５Ｈを貫通してサポートアーム４９に螺着してある。

したがって、パイプ材Ｐの径の大きさに対応して支持ローラ５３の高さ位置を調節することができ、この支持ローラ５３に支持されるパイプ材Ｐの軸心位置を前記回転割出し装置１９におけるクランプ手段２７の回転中心と一致させることができるものである。

前記パイプサポート１７における前記サポートアーム４９を、前記ヒンジピン５１を中心として上下に回動するために、前記サポートアーム４９において前記ヒンジピン５１と前記ローラ支持部材５５との間には枢軸６７を介して、揺動レバー６９の中間部が回動（揺動）自在に支持されており、この揺動レバー６９の先端部は、ヒンジピン７１を介して前記支持ブラケット３９に基部側を揺動自在に支持された揺動リンク７３の先端部と、ヒンジピン７５を介して枢支連結してある。したがって、前記揺動レバー６９を操作することにより、図４に示す下降した状態から図６に示す上昇した状態に、サポートアーム４９を上方向に回動することができるものである。

前記サポートアーム４９の前記揺動レバー６９に近接した上部位置には、揺動レバー６９を上方向に回動したときに揺動レバー６９を係合保持する係合凹部７７Ｃ（図５参照）を備えた係合保持ブロック７７が一体的に取付けてある。そして、上記係合保持ブロック７７には、前記揺動レバー６９が前記係合凹部７７Ｃに係合したときに、前記揺動レバー６９に形成した係合孔６９Ｈ（図４参照）に先端部が係合自在なストッパーピン７９の先端部が係合凹部７７Ｃに対して出没自在に備えられている。このストッパーピン７９は、ストッパーピン７９に備えた把持部８１を押し引き操作することにより、前記凹部７７Ｃに対して出没される構成である。

また、前記係合保持ブロック７７の下面には、前記支持ブラケット３９の上部に当接自在な調節ボルト８３が上下に調節自在に備えられている。この調節ボルト８３は、前記サポートアーム４９が下降したときに、前記支持ブラケット３９に当接して前記サポートアーム４９の高さ位置を常に一定に保持する機能を奏するものである。そして、サポートアーム４９が下降した状態にあるときに、前記支持ローラ５３によってパイプ材Ｐを支持することにより、前記回転割出し装置１９におけるクランプ手段２７の軸心とパイプ材Ｐの軸心とが一致するものである。

以上のごとき構成において、レーザ加工装置１によってパイプ材Ｐのレーザ加工を行うときは、加工すべきパイプ材Ｐの長さに対応してパイプサポート１７を配置すべき位置のスキッド１１をワークテーブル３から取り外す。そして、スキッド１１を取り外したスキッド除去領域へ前記パイプサポート１７を配置する。

すなわち、図１に示すように、ワークテーブル３のＸ軸方向の外部へ退避した状態にあるパイプサポート１７における揺動レバー６９を上方向へ回動してサポートアーム４９を、図６に示すように、上方向に回動する。上述のように、揺動レバー６９を上方向に回動して係合保持ブロック７７の係合凹部７７Ｃに係合すると、図６に示すように、ヒンジピン７５は、枢軸６７の軸心とヒンジピン７１の軸心とを結ぶ直線の位置を越えて僅かに回動するので、ロック状態となる。そして、前記係合凹部７７Ｃに係合した状態にある揺動レバー６９の係合孔６９Ｈにストッパーピン７９を係合することにより、前記サポートアーム４９を上昇した状態に確実に固定することができるものである。

前述のように、サポートアーム４９が上昇した状態にあるとき、操作レバー４３を操作して、スライダ３７のロック状態を解除して、ガイドレール３５，１３に対して移動可能にする。その後、パイプサポート１７を、ガイドレール３５，１３に沿って左右方向に移動し、スキッド１１をワークテーブル３から取り外したスキッド除去領域に対応した位置に位置決めする。そして、前述とは逆の動作を行って、パイプサポート１７におけるサポートアーム４９を前記スキッド除去領域内に下降し配置すると共に、操作レバー４３を操作してガイドレール１３にパイプサポート１７を固定する。

前述のように、パイプサポート１７におけるサポートアーム４９をスキッド除去領域内に配置した後、回転割出し装置１９をワークテーブル３に近接するように移動位置決めし固定する。そして、加工すべきパイプ材Ｐをパイプサポート１７における支持ローラ５３によって支持すると共に、上記パイプ材Ｐの一端部を、前記回転割出し装置１９におけるクランプ手段２７によってクランプする。

その後、レーザ加工ヘッド９をパイプ材Ｐの上方に位置決めし、可動フレーム７を左右方向に移動位置決めすると共に、前記回転割出し装置１９によってパイプ材Ｐの回転割出しを行い、前記レーザ加工ヘッド９からパイプ材Ｐに対してレーザー光を照射することにより、パイプ材Ｐにレーザ加工を行うことができるものである。

以上のごとき説明より理解されるように、ワークテーブル３上に板状のワークＷを載置してレーザ加工を行うことができることは勿論のこと、前記ワークＷを支持する一部のスキッド１１を除去したスキッド除去領域にパイプサポート１７を配置し、前記ワークテーブル３内の領域においてパイプ材Ｐのレーザ加工を行うことができる。したがって、省スペース化を図ることができ、またレーザ加工ヘッド９を支持した可動フレーム７の前後方向の長さを、ワークテーブル３の前後方向の幅寸法に対応した長さにすることができると共に、ワークテーブル３を前後動する必要がなく、全体的構成のコンパクト化，簡素化を図ることができ、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。

１ レーザ加工装置
３ ワークテーブル
５ 枠体フレーム
７ 可動フレーム
９ レーザ加工ヘッド
１１ スキッド
１３，３５ ガイドレール
１５ ワーククランプ
１７ パイプサポート
１９ 回転割出し装置
２７ クランプ手段
３１ サーボモータ
３７ スライダ
３９ 支持ブラケット
４３ 操作レバー
４９ サポートアーム
５１ ヒンジピン
５３ 支持ローラ
５５ ローラ支持部材
６１ 調節ネジ
６９ 揺動レバー
６９Ｈ 係合孔
７７ 係合保持ブロック
７９ ストッパーピン

Claims (4)

1. 板状のワークを支持する複数のスキッドを着脱可能に備えたワークテーブルの上方に、レーザ加工ヘッドをＸ，Ｙ軸方向へ移動自在に備えたレーザ加工装置であって、パイプ材のレーザ加工を行うときにパイプ材を支持する適数のパイプサポートを、前記ワークテーブルからスキッドを取り外したスキッド除去領域へ配置自在かつ前記ワークテーブルのＸ軸方向の外部へ退避自在に備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記パイプ材のレーザ加工を行うときに、パイプ材の一端側を把持して回転割出しを行うための回転割出し装置を、前記ワークテーブルのＸ軸方向の一側に備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
3. 請求項１又は２に記載のレーザ加工装置において、前記ワークテーブル上のワークをクランプするワーククランプをＸ軸方向へ移動位置調節自在に支持したＸ軸方向のガイドレールを前記ワークテーブルのＹ軸方向の一端側に備え、前記ガイドレールに移動自在に支持されたスライダに、前記パイプを支持するサポートアームを上下動可能に備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
4. 請求項２又は３に記載のレーザ加工装置において、前記回転割出し装置は、前記ワークテーブルのＸ軸方向の一側に備えたベースフレームにＸ軸方向へ移動可能に支持されており、かつ前記ワークテーブルから離反した位置の前記回転割出し装置と前記ワークテーブルとの間へ前記パイプサポートを位置決め可能に構成してあることを特徴とするレーザ加工装置。

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