JPH0710438B2 - 自動ノズル交換装置付レ−ザ加工機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はレーザ加工機のノズルの交換を自動で行い各種
のレーザ加工を自動で行えるようにした自動ノズル交換
装置付レーザ加工機に関する。

従来技術 レーザ加工機において、加工条件に応じて適合するノズ
ルを選択し交換することが必要であるが、従来はすべて
手作業により行っていた。

発明が解決しようとする問題点 手作業では時間を要し且つ作業者を特定の機械に拘束す
るので人件費がかさみ、更に安全上にも問題がある。

問題点を解決するための手段 ベッド１上でNC駆動の互いに直交するX,Y軸方向に移動
位置決め可能なテーブル2,3と、ベッド１上のフレーム
４上に設けられたレーザ発振器７と、前記フレームの前
面でNC駆動の前記X,Y軸と互いに直交するＺ軸方向に移
動位置決め可能な取付台６上に設けられたレーザビーム
導管ヘッド５と、該レーザビーム導管ヘッド５に取り換
え可能で交換用の把持溝16bを有するノズル16と、複数
の収納ポットを有し任意に割出し可能に支持されたマガ
ジン部材と、該マガジン部材と前記レーザビーム導管ヘ
ッド５の間でノズルを自動的に交換するノズル交換手段
と、NC交換装置を備えてなるものである。

実施例 ベッド１上に設けられた図示しないＸ軸（左右）方向の
摺動案内面に、上面にＹ軸（前後）方向の摺動案内面を
削設したＸテーブル２が図示しないNC駆動のボールねじ
によって移動可能に載置され、Ｘ軸位置決めされる。該
Ｘテーブル２上に上面に取付用Ｔ溝を削設したＹテーブ
ル３がNC駆動のボールねじにより移動可能に設けられＹ
軸位置決めされる。

ベッド後方に、前面にＺ軸（上下）方向の摺動案内面を
削設したフレーム４が設けら、該摺動案内面上にレーザ
ビーム導管ヘッド５を備えるレーザビーム導管取付台６
がNC駆動のボールねじにより移動可能に設けられＺ軸位
置決めされる。また手動によって位置決めすることもで
きる。フレーム４の上面にレーザ発振器７が設けられ、
該レーザ発振器７の前面にＬ形のレーザビーム導管８が
固着され、該レーザビーム導管８のＬ形のコーナ部には
レーザ発振器７から発振されるレーザ光に対して45゜傾
斜に設置されたミラーが内蔵され、これによりレーザ光
は直角に曲げられる。該レーザビーム導管８の先端は前
記レーザビーム導管取付台６に取り付けやえたレーザビ
ーム導管ヘッド５の中心穴内に摺動可能に挿入されてい
る。レーザビーム導管ヘッド５は管状をなし、穴内に集
光レンズ９が設けられ、そのノズル側にアシストガス導
入管10がガス穴11に螺着され、図示しないホースにより
アシストガス源に接続されている。更にレーザビーム導
管ヘッド５の下端のボス部の中心穴13は先端がわずかに
テーパ状に広がり軸方向中央部に外周より半径方向等分
に３カ所内側開口部が縮径となる穴が穿設され、ボール
14とばね15が挿入され、ばね15により中心方向にボール
が押され一部が中心穴13内に突出している。レーザビー
ム導管ヘッド５の中心穴13にはストレート部の外周にＲ
溝16aを削設し位置決めのフランジ16cを有するノズル16
が挿入され、ボール14がＲ溝16aに係合してノズル16が
固定される。このノズル16のテーパ側には後述の交換用
の把持溝16bが削設されている。

フレーム４の側面にＸ軸方向を向く中心軸が固着され、
該中心軸のまわりで図示しない駆動装置により任意に割
出し可能にノズルマガジン本体17が支持され、該ノズル
マガジン本体17は円板状をなし同心円上等分に複数のポ
ットが設けられている。該ポットは図示しないノズルの
抜け止め機構を有し中心軸心と平行に配列され、交換位
置においてのみ背面に設けられた図示しない溝カムの作
用で旋回中心のまわりで90゜旋回可能な構造を有し、中
心軸心と直角の姿勢を取る。

フレーム４の前面レーザビーム導管ヘッド５とマガジン
装置18の間にツイン交換アーム装置22とシングル交換ア
ーム装置23の二つの交換アームとレデイステーション装
置24を備えるノズル交換装置が設けられている。

ツイン交換アーム装置22のアーム取付筒26は段付中心穴
を有し穴の一部が油圧シリンダ26aをなし、フレーム４
の前面Ｚ軸方向にノズル16と平行に固着され、アーム取
付筒26の中心穴には外径にピストン27を備えるスリーブ
28が嵌装されている。該スリーブ28の中心穴に複数の軸
受によりツインアーム旋回軸29が旋回可能に軸承され、
該旋回軸の先端に平板状で両先端に互いに反対方向を向
くＵ字形把持溝部30aを削設されたツインフレーム30が
固着されている。該把持溝部30aのＵ字溝の入口近くに
両方からばね31に押されるボール32が溝内に突出しノズ
ル16の抜け止めとなる。

スリーブ28の端面に駆動装置本体33が固着され、該駆動
装置本体33に90゜旋回シリンダ34が設けられこれに嵌装
されたピストン35と一体の二重シリンダをなす180゜旋
回シリンダ36にはピストンロッド37と一体のピストン38
が嵌装されている。該ピストンロッド37と一体にラック
39が設けられツインアーム旋回軸29の先端に固着される
歯車40と噛合されている。シングル交換アーム装置23の
アーム旋回本体45は段付穴を有し、穴の一部はシリンダ
45aを形成し、フレーム４の前面Ｙ軸方向に穿設された
穴に嵌着されている。該アーム旋回本体45の穴に中心穴
が穿設され外径にピストン46を有するアームスリーブ47
が嵌装され、該アームスリーブ47に複数の軸受によりア
ーム旋回軸48が回転可能に軸承され、先端に歯車60と他
の先端に平板状で先端近くに抜け止め機構を備えるＵ字
形の把持溝52aを削設したシングルアーム52が固着され
ている。アームスリーブ47の端面に駆動装置本体53が締
着され、該本体53に旋回シリンダ54が設けられ、これに
嵌装されたピストン55には待機シリンダ56が形成され、
該シリンダ56にピストンロッド57と一体をなすピストン
58が嵌装されている。ピストンロッド57にラック59が設
けられ、アーム旋回軸48の一端に固着された歯車60と噛
合されている。

ツイン交換アーム装置22に対しレーザビーム導管ヘッド
５と対称の位置にレデイステーション装置24がフレーム
４の前面に設けられ、両側面に旋回中心軸65を有する補
助ポット66がレデイステーション本体67の水平旋回穴67
aで水平と垂直の90゜旋回可能に設けられている。該補
助ポットは入口がわずかにテーパに広がった止まり穴66
aを有し、止まり穴66aの途中に外周より半径方向等分３
カ所に内方開口部が縮径となった抜け止め穴68が穿設さ
れ、ボール69が挿入され押さえばね70で止まり穴66a内
に一部が突出している。更に一方の旋回中心軸65にセグ
メントギァー71が固着され一連の歯車を介してレデイス
テーション本体67に設けられたシリンダ73に嵌装される
ラックピストン72と噛合し補助ポット66が90゜旋回され
る。

作用 X,Y軸制御されるテーブル３上に取り付けられた工作物
はNC装置の指令により所定の位置に移動位置決めされ、
NC駆動によりレーザービーム導管取付台６はＺ軸方向に
位置決めされ、レーザビーム導管ヘッド５内に設けられ
たレンズ９により集光されるレーザ光の焦点が加工位置
に位置決めされる。

レーザ発振器７より発振されるレーザ光はレーザビーム
導管８の45゜傾斜ミラーにより直角に下に方向を換え集
光レンズ９で集光されてノズル16より出たレーザ光は工
作物の加工面に焦点を合わせレーザ加工が行われる。レ
ーザ加工中は加工の補助及びレンズの保護のためアシス
トガスが管10ガス穴11より供給されノズル16の先端から
レーザ加工面に噴射される。この加工中に次の他の加工
に対応するノズルと交換すべく指令が出されマガジン装
置18は図示しない駆動装置によりマガシン本体17が回転
され加工に必要なノズル16が選択されて交換位置に割出
される。割出されたノズル16は、収納したポットが交換
位置に割出される旋回動作で背面の溝カムの作用により
旋回中心軸のまわりで90゜旋回され、マガジン中心軸と
直角に方向転換されて水平位置のレデイステーション24
に平行する姿勢を取る。

一方レデイステーション装置24の空の補助ポット66はNC
装置の指令で切り換えられた圧油がシリンダ73に供給さ
れラックピストン72に係合する一連の歯車を介して旋回
中心軸のまわりで旋回されてＹ軸方向を水平姿勢を取っ
ている。

待機位置Ａの状態にあるシングル交換アーム装置23（第
６図イ）はNC装置の指令により旋回シリンダ54及び待機
シリンダ56に供給される圧油が切り換えられてピストン
55,58が同時に前進しピストンロッド57に直結されるラ
ック59が動いて歯車60、アーム旋回軸48を介してシング
ルアーム52が旋回されてＣの姿勢となり（第６図ハ）、
マガジン装置18の交換位置に割出されているノズル16の
把持溝16aにシングルアーム52の先端の把持溝52aが挿入
され、抜け止め機構のボール51がばね50に押されてノズ
ル16のＲ溝16aに係合し、ノズル16はシングルアーム52
に把持される。NC装置の指令でシリンダ45aの圧油が切
り換えられ、ピストン46が動き直結されるシングルアー
ム52がマガジン装置18のポットからノズル16を抜き取
る。

NC装置の指令で旋回シリンダ54の圧油が切り換えられて
ピストン55ご前進し直結されるラック59の動きでノズル
を把持したシングルアーム52が旋回されレデイステーシ
ョン装置24の水平姿勢を取る補助ポットの前面Ｂの位置
（第６図ロ）となる。シリンダ45aの圧油が切り換えら
れてピストン46が動きシングルアーム52は把持するノズ
ル16を補助ポット66の止まり穴66a内に挿入しばね70に
押されて穴内に突出するボール69がノズル16のＲ溝16a
と係合してノズルが固定される。待機シリンダ56の圧油
が切り換えられてピストン58が前進しシングルアーム52
が旋回され、先端把持溝は把持していたノズル16を補助
ポット66に残したまま旋回し待機位置Ａに戻る。

レデイステーション装置24に設けられたシリンダ73に供
給される圧油がNCの指令で切り換えられたラックピスト
ン72が動き一連の歯車を介して補助ポット66が旋回中心
軸65のまわりで90゜旋回されＺ軸方向垂直に方向変換
し、ノズル先端を下方に向け交換待機の姿勢を取る。交
換アーム装置22はNC装置の指令で切り換えられる図示し
ない電磁弁により圧油が送られて90゜旋回シリンダ34及
び180゜旋回シリンダ36に挿入されるピストン38,35が共
に後退端にあり、ピストンロッド37,ラック39,歯車40旋
回軸29を介して旋回されるツインアーム30はＹ軸方向を
向き、シリンダ26aに送られる圧油によりピストン27が
上端にあり、ピストン27と一体のスリーブ28と運動する
ツインアーム30はＺ軸方向上方に停止し、中間待機位置
Ｄの姿勢（第10図ニ）を取っている。加工完了指令によ
りレーザビーム導管取付台６はＺ軸方向に移動し所定の
ノズル交換位置に位置決めされて停止する。NC装置の指
令でツイン交換アーム装置22の90゜旋回シリンダ34に送
られる圧油が切り換えられピストン35が前進し一体に形
成された180゜旋回シリンダ36及びピストン38ごと直結
されるラック39を動かしアーム旋回軸29の片端に固着さ
れる歯車40を回し旋回軸の他の片端に固着されるツイン
アーム30が90゜旋回してＥの姿勢（第10図ホ）を取り、
レーザビーム導管ヘッド５とレデイステーション装置24
の交換位置に待機中のノズル16が同時にツインアーム30
の両端の把持溝30a内に挿入され、抜け止めボール32が
ノズルのＲ溝16aにばね31により圧接され把持される。

続いてシリンダ26aの圧油が切り換えられてピストン27
が下に動き、スリーブ28,ツインアーム旋回軸29を介し
てツインアーム30がＺ軸方向テーブル側へ移動し両方に
把持したノズル16を抜き取る。

NC装置の指令により180゜旋回シリンダ36の圧油が切り
替えられてピストン38が前進し、ツインアーム30は両端
にノズル16を把持したまま180゜反転してＦの姿勢（第1
0図ヘ）を取る。シリンダ26aの圧油が切り換えられてピ
ストン27が上に動き直結されるツインアーム30はアーム
取付筒26側に移動し両方に把持するノズル16をレーザビ
ーム導管ヘッド５及びレデイステーション装置24の補助
ポット66の穴内に挿入し、穴内に突出するそれぞれの抜
け止めボール14,69がノズルＲ溝16aに圧接されて固着さ
れる。再び90゜旋回シリンダ34に供給される圧油が切り
換えられてピストン35が後退し、ツインアーム30が90゜
旋回し把持していた両方のノズル16を把持溝30aから抜
き放ち、中間待機位置Ｇの姿勢（第10図ト）で停止す
る。

ノズルの交換がなされたレーザビーム導管ヘッド５は再
びNC装置の指令でＺ軸方向に移動し所定の位置に位置決
めされ、同時にNC装置の指令により加工開始位置に移動
位置決めされたX,Y移動されるテーブル３上の加工物に
レーザ加工が行われる。レデイステーション装置24は前
と反対の動きによって水平となりシングルアーム装置23
によりマガジン本体18の切開姿勢の空のポットに移され
て次の工具指令でマガジンの工具が割出されるものであ
る。

効果 以上詳述したように本発明は手動によるノズル交換をな
くしたので作業者の安全が確保され、更に作業能率の向
上と省力化に効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザ加工機全体姿図、第２図はレーザビーム
導管ヘッドノズル付近の拡大断面説明図、第３図はレデ
イステーション装置説明図、第４図はシングル交換アー
ム装置の横断面説明図、第５図はシングルアーム駆動装
置の説明図、第６図（イ）（ロ）（ハ）はシングルアー
ムと旋回シリンダの位置関係説明図、第７図はツイン交
換アーム装置の横断面説明図、第８図はツインアーム駆
動装置の説明図、第９図はツインアームの姿図、第10図
（ニ）（ホ）（ヘ）（ト）はツインアームと旋回シリン
ダの位置関係説明図である。 ２……Ｘテーブル、３……Ｙテーブル ５……レーザビーム導管ヘッド ６……レーザビーム導管取付台、７……レーザ発振器 ９……集光レンズ、16……ノズル 17……ノズルマガジン本体 18……マガジン装置.22……ツイン交換アーム装置、23
……シングル交換アーム装置 24……レデイステーション装置 26……アーム取付筒、33……駆動装置本体 34……90゜旋回シリンダ 36……180゜旋回シリンダ 52……シングルアーム、54……旋回シリンダ 56……待機シリンダ、66……補助ポット 72……ラックピストン、73……シリンダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベッド上でNC駆動のX,Y軸方向に移動位置
   決め可能なテーブルと、ベッド上のフレーム上に設けら
   れたレーザ発振器と、前記フレームの前面でNC駆動のＺ
   軸方向に移動位置決め可能な取付台上に設けられたレー
   ザビーム導管ヘッドと、該レーザビーム導管ヘッドに取
   り換え可能で交換用の把持溝を有するノズルと、複数の
   ノズル収納ポットを有し任意に割出し可能に支持された
   マガジン部材と、該マガジン部材と前記レーザビーム導
   管ヘッドとの間でノズルを自動的に交換するノズル交換
   手段と、NC制御装置を備えてなることを特徴とする自動
   ノズル交換装置付レーザ加工機。