JP2016112593A - レーザ・パンチ複合加工機におけるノズル交換方法及びレーザ・パンチ複合加工機並びにレーザ加工機 - Google Patents
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Abstract
【課題】パンチ加工時にレーザ加工ヘッドに対するノズルの着脱交換を行うノズルの着脱交換方法及びレーザ・パンチ複合加工機を提供する。【解決手段】レーザ・パンチ複合加工機におけるレーザノズル交換方法であって、パンチ加工機において板状のワークWに対するパンチ加工時、又はワークWに対するパンチ加工及びレーザ加工の休止時に、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッド9に対して、前記ワークのパスラインの上方位置において、交換するノズル45を保持したノズルホルダ47を相対的に接近移動して、前記レーザ加工ヘッド9とノズルホルダ47との間においてノズル45の着脱交換を行う。前記ノズルホルダ47は、前記レーザ加工ヘッド9の下方位置に相対的に進入しかつ相対的に上下動してノズル45の着脱交換を行う。【選択図】図1
Description
本発明は、板状のワークに対してレーザ加工とパンチ加工とを行うレーザ・パンチ複合加工機におけるレーザ加工ヘッドに対してノズルの着脱交換を行うノズル交換方法及びレーザ・パンチ複合加工機に係り、さらに詳細には、ワークのパンチ加工時に、レーザ加工ヘッドに対してノズルの交換を行うことのできるノズル交換方法及びレーザ・パンチ複合加工機並びにワークテーブルの上方においてノズル交換を行うことができるレーザ加工機に関する。
金属板などの板状のワークに対してパンチ加工(パンチング加工)を行う、例えばタレットパンチプレスなどのパンチプレスにおいては、ワークのパンチ加工を行う前に、段取り作業としてパンチ、ダイの着脱交換を行うことがある。また、レーザ加工機においては、ワークの材質や板厚及びレーザ加工方法などの相違によって、レーザ加工ヘッドに備えたノズルの着脱交換が行われている。さらに、レーザ加工機においては、ノズル先端部にスパッタ等が付着したり、レーザ加工位置からの反射光によってノズル先端部が焼損されると、ノズルの交換が行われるものである。
ところで、パンチプレスとレーザ加工機とを複合化したレーザ・パンチ複合加工機においても、レーザ加工ヘッドに対するノズルの着脱交換が必要である。そこで、パンチプレスとレーザ加工機とを複合化して、レーザ加工ヘッドに対するノズルの着脱交換を行う構成とすることも可能である。しかし、レーザ加工機においては、レーザ加工ヘッドの下方位置にノズル交換装置を備えた構成が一般的である(例えば特許文献1,2,3参照)。
前記特許文献1〜3に記載のごときレーザ加工機とパンチプレスとを複合化した場合、レーザ加工ヘッドに対して下方位置に配置したノズル交換装置によってノズルの着脱交換を行うことになる。この場合、レーザ加工ヘッドに対してノズルの交換を行う場合、ワークを移動してのパンチ加工を停止する必要がある。すなわち、前記ノズルの交換時には、ワークに対するレーザ加工及びパンチ加工の両加工を停止する必要がある。また、従来のレーザ加工機において、ノズル交換を行う場合には、ノズル交換位置へ加工ヘッドを大きく移動する必要がある。また、場合によっては、ノズル交換位置に対してワークを退避させる必要がある。
したがって、ワークの加工能率が低下するという問題がある。
本発明は、上述のごとき問題に鑑みてなされたもので、レーザ・パンチ複合加工機におけるレーザノズル交換方法であって、パンチ加工機において板状のワークに対するパンチ加工時、又はワークに対するパンチ加工及びレーザ加工の休止時に、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドに対して、前記ワークのパスラインの上方位置において、交換ノズルを保持したノズルホルダを相対的に接近移動して、前記レーザ加工ヘッドとノズルホルダとの間においてノズルの着脱交換を行うことを特徴とするものである。
また、前記ノズル交換方法において、前記ノズルホルダは、前記レーザ加工ヘッドの下方位置に相対的に進入しかつ相対的に上下動してノズルの着脱交換を行うことを特徴とするものである。
また、レーザ・パンチ複合加工機にであって、当該レーザ・パンチ複合加工機によって加工される板状のワークのパスラインの上方位置に、レーザ加工ヘッドに対して着脱交換する交換ノズルを保持したノズルホルダを備え、このノズルホルダを、前記レーザ加工ヘッドに対して相対的に接近離反する方向へ移動自在に備えると共に、ノズル交換を行うための交換位置に、前記ノズルホルダを相対的に位置決め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・パンチ複合加工機において、前記ノズルホルダは、前記レーザ加工ヘッドの下方位置に相対的に進入自在かつ相対的に上下動自在に備えられていることを特徴とするものである。
また、前記レーザ・パンチ複合加工機において、レーザ加工位置及びパンチ加工位置に対してワークをX,Y軸方向へ移動位置決め自在のワーク移動位置決め装置を備え、前記ノズルホルダは、前記ワーク移動位置決め装置との干渉を回避するために、前記ワーク移動位置決め装置よりも高く上昇自在であることを特徴とするものである。
また、レーザ加工機であって、当該レーザ加工機によって加工される板状のワークのパスラインの上方位置に、レーザ加工ヘッドに対して着脱交換する交換ノズルを保持したノズルホルダを備え、このノズルホルダを、前記レーザ加工ヘッドに対して相対的に接近離反する方向へ移動自在に備えると共に、ノズル交換を行うための交換位置に、前記ノズルホルダを相対的に位置決め自在に備えていることを特徴とするものである。
本発明によれば、パンチプレスによるワークのパンチ加工時であっても、レーザ加工ヘッドに対してノズルの交換を行うことができる。したがって、レーザ・パンチ複合加工機における能率向上を図ることができるものである。
図1に概念的、概略的に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ・パンチ複合加工機1は、パンチ加工機とレーザ加工機のフレームを兼ねたフレーム3を備えている。このフレーム3は、前後方向(Y軸方向)に長い下部フレーム3Lを備えており、この下部フレーム3Lの上方には、コラム3Cを介して上部フレーム3Uが一体的に備えられている。すなわちフレーム3は環状に構成してあって、上下のフレーム3U,3Lの間には、左右方向(X軸方向)に貫通した中空部5が備えられている。なお、フレーム3の構成としては、環状に限ることなくC型のフレームに構成することも可能である。
前記中空部5内には、上下のタレット7U,7Lが上下に対向して水平に回転自在に備えられている。前記上部タレット7Uは、板状のワークWにパンチ加工を行う複数の上型(パンチ)を着脱交換自在に支承するもので、前記上部フレーム3Uの下部に回転自在に備えられている。前記下部タレット7Lは、前記上型に対応した複数の下型(ダイ)を着脱交換自在に支承するもので、前記下部フレーム3Lの上部に回転自在に備えられている。
前記上下のタレット7U,7Lは、サーボモータ(図示省略)によって同期回転されるもので、板状のワークWのパンチ加工を行うパンチ、ダイは、ワークWに対してパンチ加工を行うパンチ加工位置へ割出し位置決め自在である。そして、前記上部フレーム3Uには、パンチ加工位置へ割出し位置決めされたパンチを打圧自在なストライカ(ラム)が上下動自在に備えられている。したがって、パンチ加工位置に対してワークWの位置決めを行った後に、前記ストライカによってパンチを打圧することにより、パンチ加工位置のパンチとダイによってワークWのパンチ加工が行われるものである。
なお、レーザ・パンチ複合加工機1における前記パンチプレス(上下のタレット7U,7L及びストライカを含む構成のパンチプレス)は、既によく知られてた構成であるから、前記パンチプレスについてのより詳細な説明は省略する。
前記ワークWのレーザ加工を行うために、前記上部フレーム3Uには、レーザ加工ヘッド9がY軸方向へ移動自在かつ上下動自在に備えられている。すなわち、前記上部フレーム3Uには前後方向のガイドレール11(図3参照)が備えられており、このガイドレール11には前後スライダ13が移動自在に備えられている。そして、この前後スライダ13には上下スライダ15が上下動自在に備えられており、この上下スライダ15には前記レーザ加工ヘッド9が備えられている。
前記前後スライダ13の前後動は、前記上部フレーム3Uに装着したサーボモータ17(図1参照)により回転されるボールネジ(図示省略)によって前後動されるものである。そして、前記レーザ加工ヘッド9の上下動は、前記前後スライダ13に備えたサーボモータ19によって回転される上下方向のボールネジ21の作用によって上下動されるものである。上記構成により、ワークWの上面に対するレーザ加工ヘッド9の高さ位置を調節し、かつレーザ加工ヘッド9を前後方向に移動すると共にワークWを左右方向に移動するとき、レーザ加工ヘッド9からワークWへレーザ光を照射することにより、ワークWのレーザ加工が行われるものである。
なお、レーザ・パンチ複合加工機において、レーザ加工ヘッド9を前後方向及び上下方向に移動位置決めする構成は、既によく知られた構成であるから、レーザ加工ヘッド9を前後方向及び上下方向へ移動位置決めする構成についてのより詳細な説明は省略する。
前記レーザ・パンチ複合加工機1には、前記パンチ、ダイによるパンチ加工位置及び前記レーザ加工ヘッド9によるレーザ加工位置に対してワークWの移動位置決めを行うワーク移動位置決め装置23が備えられている。このワーク移動位置決め装置23は既によく知られた構成であるが、概略的に説明する。前記ワーク移動位置決め装置23は、左右方向に長いキャリッジベース25を前後方向に移動自在に備えている。そして、このキャリッジベース25にはキャリッジ27が左右方向へ移動自在に備えられており、このキャリッジ27には、ワークWの前後方向の一端縁をクランプ自在な複数のワーククランプ29が備えられている。
なお、前記キャリッジベース25の前後方向への移動位置決め及びキャリッジベース25に対するキャリッジ27の左右方向への移動位置決めは、サーボモータ(図示省略)によって回転されるボールネジ機構又はリニアモータによって行われるものである。この種の構成は、既に知られた構成であるから、ワーク移動位置決め装置23の構成についてのより詳細な説明は省略する。
既に理解されるように、ワークテーブル31上のワークWの一端縁を、ワーク移動位置決め装置23におけるワーククランプ29によってクランプし、パンチ加工位置に対してワークWの移動位置決めを行うことにより、パンチ加工位置に割出し位置決めしたパンチ、ダイによってワークWのパンチ加工を行うことができる。また、レーザ加工ヘッド9を前後方向に移動位置決めすると共に、ワークWを左右方向に移動位置決めするときに、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、ワークWのレーザ加工が行われるものである。
前記構成において、パンチ加工位置に対してワークWの移動位置決めを行って、ワークWのパンチ加工を行うときに、レーザ加工ヘッド9に対してノズルの着脱交換を行う場合、前記特許文献1〜3に記載のように、レーザ加工ヘッド9の下方位置にノズル交換装置を備えた構成においては、ワークテーブル31上のワークWの存在により、前記レーザ加工ヘッド9のノズルの着脱交換は不可能である。
そこで、本実施形態においては、ワークWのパンチ加工時(ワークWのパンチ加工を行おうとするとき)に、レーザ加工ヘッド9に対するノズルの着脱交換を行い得るように、前記ワークテーブル31の上方位置にノズル交換装置33が備えられている。
より詳細には、前記レーザ加工ヘッド9のY軸方向への移動経路に対応した位置であって、前記上下のタレット7U,7Lに近接した位置において、前記上部フレーム3Uには、X軸方向へ水平に突出した固定ビーム35が固定してある。そして、この固定ビーム35の先端部には垂直なガイドビーム37が一体的に固定してあり、このガイドビーム37には上下方向のガイド部材39(図3参照)が備えられている。
上記ガイド部材39には、前記ガイドビーム37に備えたリニアモータ、流体圧シリンダ、ボールネジ機構などのごとき適宜の上下動用アクチュエータ(図示省略)によって上下動される上下スライダ41が上下動自在に案内支承されている。そして、この上下スライダ41の下部には、前記レーザ加工ヘッド9方向へ突出したケーシング43が一体的に備えられている。このケーシング43には、前記レーザ加工ヘッド9に対して着脱交換する複数のノズル45(図4,5には1個のみ図示)を着脱自在に支持するノズルホルダ47がX軸方向、すなわち前記レーザ加工ヘッド9に対して接近離反する方向へ移動自在に備えられている。
より詳細には、前記ケーシング43における床部材49上には、図5に示すように、X軸方向のガイド部材51が備えられており、このガイド部材51に前記ノズルホルダ47が移動自在に案内支承されている。そして、前記ノズルホルダ47を、前記ガイド部材51に沿って往復動するために、前記床部材49には、例えば流体圧シリンダなどのごとき往復動用アクチュエータ53が備えられており、この往復動用アクチュエータ53に備えた、例えばピストンロッドなどのごとき往復作動杆55が前記ノズルホルダ47に連結してある。
上記構成により、前記往復動用アクチュエータ53を作動することにより、前記ノズルホルダ47は、前記ケーシング43に対する突出動作及び引込み動作が行われるものである。前記引込み動作によって前記ノズルホルダ47がハウジング43内へ引き込まれたときに、前記ハウジング43の開口部(図示省略)を閉じるために、前記ノズルホルダ47の先端部には板状の閉鎖部材57が備えられている。そして、前記閉鎖部材57に近接した前記ノズルホルダ47の先端部付近には、前記ノズル45を着脱自在に支持する複数のノズル支持部材59がY軸方向に直線的に配置してある。
さらに、前記ノズルホルダ47には、前記ノズル支持部材59に近接したY軸方向の側方位置には、前記レーザ加工ヘッド9に装着したノズル45の先端部(下端部)の清掃を行うためのブラシ61が備えられている。また、このブラシ61に近接したY軸方向の側方位置には、レーザ加工ヘッド9に装着したノズル45の先端部が接触自在なキャリブレーションプレート63が備えられている。
したがって、レーザ加工ヘッド9に装着したノズル45の下端部にブラシ61を接触し、ノズル45に対してブラシ61を相対的にX,Y軸方向へ移動することにより、前記ノズル45の下端部の清掃を行うことができる。また、レーザ加工ヘッド9に備えたノズル45の下端部を、キャリブレーションプレート61の上面に接触して、又は予め設定された近接位置に設定して、ノズル45の下端部に備えた近接センサの検出値の較正を行うことができるものである。
ところで、前記構成において、前記上下スライダ41を上下動し、上下スライダ41を最上昇したときには、前記ケーシング43は前記ワーク移動位置決め装置23との干渉を回避するために、図1,2に想像線で示すように、前記ワーク移動位置決め装置23よりも高い位置に位置するものである。したがって、ワーク移動位置決め装置23に備えたワーククランプ29によってワークWをクランプし、パンチ加工位置に対してX,Y軸方向へ移動位置決めしてワークWのパンチ加工を行うとき、前記ワーク移動位置決め装置23を上下のタレット7U,7Lに近接した場合であっても、ワーク移動位置決め装置23と前記ケーシング43とが干渉するようなことはないものである。
ところで、前記レーザ加工ヘッド9に対してノズル45を着脱する構成は、前記特許文献1〜3等に記載されているように、種々の構成を採用可能である。本実施形態においては、前記特許文献1における図25に示されたボールチャックやコレッチャックなどの公知の構成を採用するものであるから、レーザ加工ヘッドに対してノズル47を着脱する構成についての詳細な説明は省略する。
さて、前述したように、前記パンチ加工位置に対してワークテーブル31上のワークWの位置決めを行って、ワークWに対してパンチ加工を行うとき(ワークWにパンチ加工を行っている最中の場合は勿論のこと、パンチ加工の準備を行っている場合も含むものである)に、レーザ加工ヘッド9に対してノズル45の着脱交換を行うには、次のように行うものである。
すなわち、図1に示すように、例えば、ワーク移動位置決め装置23が上下のタレット7U,7LからY軸方向に離れた状態にあるときに(必ずしも、離れていなくてもよい)、レーザ加工ヘッド9を上昇した状態に保持してノズル交換装置33に対応した位置に移動位置決めする。他方、ノズル交換装置33においては、ケーシング43を下降し、ノズルホルダ47をレーザ加工ヘッド9の下方位置へ突出作動する。そして、前記ノズルホルダ47において空きのノズル支持部材59の上方位置にレーザ加工ヘッド9を相対的に移動位置決めし、レーザ加工ヘッド9に装着してあるノズル45を、空きのノズル支持部材59に支持する。そして、レーザ加工ヘッド9におけるチャックからノズル45を離脱する。
なお、ノズル45を離脱する前に、レーザ加工ヘッド9に装着したノズル45の下端部にブラシ61を接触し、ノズル45に対してブラシ61を相対的にX,Y軸方向へ移動することにより、必要に応じて前記ノズル45の下端部の清掃を行うことができる。
その後、前記ノズルホルダ47に支持されている交換すべきノズル45を支持しているノズル支持部材59の上方位置にレーザ加工ヘッド9を相対的に位置決めする。そして、レーザ加工ヘッド9を下降し、又はノズルホルダ47を上昇して、交換すべき前記ノズル45をレーザ加工ヘッド9に装着する。上述のように、レーザ加工ヘッド9に別個のノズル45を装着した後、前記ノズルホルダ47をケーシング43内に引き込み、初期の上昇位置に復帰する。
なお、ノズル装着後、レーザ加工ヘッド9に備えたノズル45の下端部を、キャリブレーションプレート61の上面に接触して、又は予め設定された近接位置に設定して、ノズル45の下端部に備えた近接センサの検出値の較正を行う。
上述のように、ケーシング43内にノズルホルダ47が引き込まれると、ノズルホルダ47に備えた閉鎖部材57がケーシング43の開口部を閉鎖することになる。したがって、ケーシング43の内部は、例えばパンチに供給されるオイルミスト等による汚染が防止されるものである。
以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態によれば、パンチ加工機における上下のタレット7U,7Lに備えたパンチ、ダイによるワークWのパンチ加工時に、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッド9に対してノズル45の着脱交換を行うことができる。したがって、ワークWのパンチ加工後にレーザ切断加工を行う場合、改めてノズル45の交換を行うことなく、レーザ切断加工に円滑に移行することができる。よって、ワークWのパンチ加工に続いてレーザ切断加工を行う場合、レーザ切断加工を能率よく行い得るものである。
なお、本発明は、前述したごとき実施形態のみに限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能なものである。例えば、ノズルホルダ47を扇形状に形成すると共に、前記上下スライダ41の下部に水平に回動自在に備え、この扇形状のノズルホルダ47を回動することによって、前記レーザ加工ヘッド9の下側に出入り自在な構成とすることも可能である。また、ノズルホルダ47を円盤形状に形成して前記上下スライダ41の下部に水平に回動自在に備える。そして、この円盤状のノズルホルダ47とレーザ加工ヘッド9との間においてノズル45の着脱交換を行うためのATCアーム(第2のノズルホルダに相当)をフレームに回転自在かつ上下動自在に備えた構成とすることも可能である。
さらには、ノズル交換装置33をY軸方向へ移動可能に備えて、レーザ加工ヘッド9に対してY軸方向の所望の交換位置においてノズル45の着脱交換を行う構成とすることも可能なものである。
なお、前記説明においては、レーザ・パンチ複合加工機の場合について説明した。しかし、前記ノズル交換装置33を開いて、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッド9に対してノズル45の着脱交換を行うことも可能である。
この場合、レーザ加工機によって加工される板状のワークWのパスラインの上方位置に、レーザ加工ヘッド9に対して着脱交換する交換ノズル45を保持したノズルホルダ47を備え、このノズルホルダ47を、前記レーザ加工ヘッド9に対して相対的に接近離反する方向へ移動自在に備えると共に、ノズル交換を行うための交換位置に、前記ノズルホルダ49を相対的に位置決め自在に備えた構成とすればよいものである。
1 レーザ・パンチ複合加工機
7U 上部タレット
7L 下部タレット
9 レーザ加工ヘッド
23 ワーク移動位置決め装置
25 キャリッジベース
29 ワーククランプ
31 ワークテーブル
33 ノズル交換装置
41 上下スライダ
43 ケーシング
45 ノズル
47 ノズルホルダ
49 床部材
57 閉鎖部材
59 ノズル支持部材
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23 ワーク移動位置決め装置
25 キャリッジベース
29 ワーククランプ
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41 上下スライダ
43 ケーシング
45 ノズル
47 ノズルホルダ
49 床部材
57 閉鎖部材
59 ノズル支持部材
Claims (6)
- レーザ・パンチ複合加工機におけるレーザノズル交換方法であって、パンチ加工機において板状のワークに対するパンチ加工時、又はワークに対するパンチ加工及びレーザ加工の休止時に、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドに対して、前記ワークのパスラインの上方位置において、交換ノズルを保持したノズルホルダを相対的に接近移動して、前記レーザ加工ヘッドとノズルホルダとの間においてノズルの着脱交換を行うことを特徴とするレーザ・パンチ複合加工機におけるノズル交換方法。
- 請求項1に記載のノズル交換方法において、前記ノズルホルダは、前記レーザ加工ヘッドの下方位置に相対的に進入しかつ相対的に上下動してノズルの着脱交換を行うことを特徴とするレーザ・パンチ複合加工機におけるノズル交換方法。
- レーザ・パンチ複合加工機であって、当該レーザ・パンチ複合加工機によって加工される板状のワークのパスラインの上方位置に、レーザ加工ヘッドに対して着脱交換する交換ノズルを保持したノズルホルダを備え、このノズルホルダを、前記レーザ加工ヘッドに対して相対的に接近離反する方向へ移動自在に備えると共に、ノズル交換を行うための交換位置に、前記ノズルホルダを相対的に位置決め自在に備えていることを特徴とするレーザ・パンチ複合加工機。
- 請求項3に記載のレーザ・パンチ複合加工機において、前記ノズルホルダは、前記レーザ加工ヘッドの下方位置に相対的に進入自在かつ相対的に上下動自在に備えられていることを特徴とするレーザ・パンチ複合加工機。
- 請求項3又は4に記載のレーザ・パンチ複合加工機において、レーザ加工位置及びパンチ加工位置に対してワークをX,Y軸方向へ移動位置決め自在のワーク移動位置決め装置を備え、前記ノズルホルダは、前記ワーク移動位置決め装置との干渉を回避するために、前記ワーク移動位置決め装置よりも高く上昇自在であることを特徴とするレーザ・パンチ複合加工機。
- レーザ加工機であって、当該レーザ加工機によって加工される板状のワークのパスラインの上方位置に、レーザ加工ヘッドに対して着脱交換する交換ノズルを保持したノズルホルダを備え、このノズルホルダを、前記レーザ加工ヘッドに対して相対的に接近離反する方向へ移動自在に備えると共に、ノズル交換を行うための交換位置に、前記ノズルホルダを相対的に位置決め自在に備えていることを特徴とするレーザ加工機。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018065143A (ja) * | 2016-10-17 | 2018-04-26 | 株式会社アマダホールディングス | ノズルホルダユニット及びそれを備えたレーザ加工機 |
JP2019051531A (ja) * | 2017-09-14 | 2019-04-04 | 株式会社アマダホールディングス | レーザノズルの清掃方法及び装置 |
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2014
- 2014-12-16 JP JP2014253932A patent/JP2016112593A/ja active Pending
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