JP2566910Y2 - プラズマ加工機用トーチ交換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案はプラズマ加工機用トー
チ交換装置に係り、さらに詳しくは、必要に応じ所定の
トーチを自動的に交換することができるプラズマ加工機
用トーチ交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマ加工機におけるトーチの
ノズル、電極の寿命は、使用時間でおよそ１〜３時間と
非常に短く、また、ワークの切断厚が変化する場合に
は、必要電流値が変わるため電流に応じてノズル径を変
更する必要がある。このため、１日に何度もノズル、電
極の交換が要求される。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
トーチのノズル部は２〜３重にネジ締めされており、ト
ーチの交換作業には工具や治具を用いて人手により行っ
ていた。従って、機械上での交換作業は非常に時間がか
かり煩わしい作業であった。また、交換時にトーチの取
付けを完全に行っておかなければプラズマアークが不安
定となって正規の機能が得られなくおそれがあった。そ
して、交換に要する時間の無駄から、機械の可動率が低
下するという問題があった。

【０００４】この考案の目的は、このような従来の技術
に着目してなされたものであり、トーチの交換を自動化
することにより短時間で且つ高精度の交換を行なうこと
のできるプラズマ加工機用トーチ交換装置を提供するも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述のごとき従来の問題
に鑑みて、本考案は、プラズマ加工機に上下位置調節自
在に備えたＺ軸スライダに備えた下部トーチ固定プレー
トに、上部トーチ固定プレートを上下動可能かつ傾斜可
能に支持して設け、プラズマ加工用のトーチを着脱交換
自在に支持するチャック装置を上記上部トーチ固定プレ
ートに設け、上記チャック装置に着脱交換自在に装着す
る複数のトーチを上下方向へ着脱自在に支持した割出板
を、前記チャック装置に対して接近離反する方向へ移動
自在かつ割出したトーチを前記チャック装置の下方位置
へ位置決め自在に設けてなり、前記下部トーチ固定プレ
ートに対する上部固定プレートの上下動又は傾斜を検出
するためのセンサを設けてなるものである。

【０００６】そして、チャック装置は、トーチの上部を
係合自在の凹部を備えると共に当該凹部に係合したトー
チの上部に形成した周方向の溝に係合離脱自在の複数の
ボールを径方向に移動自在に備えたソケットと、上記ソ
ケットの外側に上下動自在に嵌合し前記ボールを内方向
へ押圧するテーパ部を備える共に下方向へ付勢されたチ
ャッキング部材と、上記付勢力に抗して上記チャッキン
グ部材を上方向へ移動するために前記ソケットとチャッ
キング部材との間に形成されたシリンダ室と、を備えて
なるものである。

【０００７】さらに、チャック装置に対するトーチの着
脱交換時に、ソケットに備えた電源管及びガス管をトー
チに備えた電極及びガス管と接続離反する構成としてな
るものである。

【０００８】

【作用】前記構成において、割出板に支持された所望の
トーチをチャック装置の下方位置へ位置決めすべく割出
板をチャック装置に接近する方向へ移動し位置決めした
後、プラズマ加工機に上下動自在に備えたＺ軸スライダ
を下降し、このＺ軸スライダに備えたチャック装置に前
記割出板上のトーチを係合することにより、チャック装
置に対してトーチの装着を行うことができる。

【０００９】チャック装置にトーチを装着した後、前記
Ｚ軸スライダを上昇せしめてトーチを割出板から離脱し
た後、割出板をチャック装置から離反することにより、
チャック装置に装着したトーチによってプラズマ加工を
行うことができる。

【００１０】前述とは逆の動作を行うことにより、チャ
ック装置に装着されているトーチを割出板に返却するこ
とができるものである。この際、トーチが割出板に支持
されたか否かをセンサによって検出できると共に、加工
時にはワークにトーチが当接したか否かを上記センサに
よって検出することができる。

【００１１】また、前記構成により、チャック装置にお
けるソケットに対するトーチの着脱は、シリンダ室に対
して作動流体を供給すること、排出することによってチ
ャッキング部材を上下動し、このチャッキング部材の上
下動によってボールが径方向に移動されてトーチの上部
の溝に対して係合離脱するものであり、チャック装置に
対するトーチの着脱を自動的に、かつ容易に行うことが
できる。

【００１２】さらに、チャック装置におけるトーチの電
源管及びガス管はトーチに備えた電極及びガス管と接続
離反自在であるので、チャック装置に対してトーチの着
脱交換を行った場合であっても電気，ガスの供給を確実
に行うことができるものである。

【００１３】

【実施例】以下この考案の好適な一実施例を図面に基づ
いて説明する。

【００１４】図５には、この考案に係るトーチ交換装置
１を装着したプラズマ加工機３の全体を示している。

【００１５】プラズマ加工機３は、下部フレーム５の図
中右側端部にサイドフレーム７を立設し、このサイドフ
レーム７から下部フレーム５の上方で左右方向の途中位
置まで平行に上部フレーム９を設けてある。従って、フ
レームは、上辺が下辺に比して短い全体としてコ字状を
呈しており、下部フレーム５内部にプラズマ用の電源装
置１１が備えられている。

【００１６】また、下部フレーム５の上面には図中Ｙ軸
方向に沿ってガイドレール１３が前後（紙面直交方向）
に一対設けられている。これらガイドレール１３には、
下部フレーム５上に固定した固定テーブル１５の前後両
側に配されている一対の可動テーブル１７が移動自在に
支承されている。そして、この可動テーブル１７は、固
定テーブル１５を跨いだ状態でＸ軸方向に延びるキャリ
ッジベース１９に一体的に装備されている。

【００１７】このキャリッジベース１９は、図示しない
駆動モータとボールネジ２１の組合せによりＹ軸方向へ
移動位置決めされる。また、このキャリッジベース１９
には、キャリッジベース１９に沿ってＸ軸方向へ移動自
在のキャリッジ２３が装備されており、このキャリッジ
２３には、板状のワークの一端を把持するクランプ２５
が装備されている。

【００１８】従って、ワークの位置決めは、ワークを把
持するクランプ２５を装備したキャリッジ２３がキャリ
ッジベース１９に沿ってＸ軸方向に移動制御され、且つ
キャリッジベース１９がガイドレール１３に沿ってＹ軸
方向に移動制御されることにより行われることになる。

【００１９】一方、上部フレーム９の先端面（図中左側
端面）２７には、基端側（図中右側）に設けられていて
ワークにパンチング加工を施すパンチング加工部２９
と、パンチング加工部２９に隣接してプラズマ加工を行
なうプラズマ加工部３１と、トーチ交換装置１とが設け
られている。

【００２０】パンチング加工部２９は、パンチホルダ及
びダイホルダを縦横に９個配し、これにパンチ３３と図
示しないダイを装着した９トラックパンチホルダ３５
と、所望のパンチ３３の真上に位置決めされた図示しな
いストライカを打撃する油圧ラムシリンダ３７とを備え
ている。

【００２１】従って、パンチング加工部２９において
は、前述の如く加工領域に位置決めされたワークに対し
て、油圧ラムシリンダ３７が所望のパンチ３３の真上に
位置決めされたストライカを打撃することによりパンチ
ング加工を施すのである。

【００２２】図３を併せて参照するに、プラズマ加工部
３１は、ワークにプラズマ加工を施す加工トーチ３９
と、この加工トーチ３９を装着して上下移動自在なＺ軸
スライダガイド４１に取付けられているＺ軸スライダ４
３を備えている。また、Ｚ軸スライダ４３の下端には加
工トーチ３９用のトーチ取付部としてのチャック装置を
備えており、このチャック装置のソケット４５を固定す
るためのトーチ固定プレート４７が設けられており、ソ
ケット４５側のトーチ固定プレート４９を下から支持し
ている。

【００２３】すなわち、Ｚ軸スライダ４３側のトーチ固
定プレート４７に設けられている上向きの凸部４７ａ
が、ソケット４５側のトーチ固定プレート４９の凹部４
９ａに嵌合することにより位置ずれを防止している。そ
して、これらトーチ固定プレート４７，４９間には倒れ
検出用のセンサ５１が設けられている。

【００２４】加工トーチ３９の装着は、加工トーチ３９
の上端部に形成されている周方向の溝３９ａにＺ軸スラ
イダ４３側のソケット４５下端に装備されているボール
としての鋼球５３が係合して脱落を防止することにより
行われる。この鋼球５３は、チャッキングバネ５５によ
り常時下方に付勢されていて先端がテーパ状に加工され
たチャッキング部材５７により押さえられて、加工トー
チ３９を確実に把持するようになっている。そして、加
工トーチ３９をＺ軸スライダ４３側のソケット４５に装
着した状態で、エアー管５９、電源管６１、ガス管６３
を確実に連結する。エアー管５９は、アンクランプ用シ
リンダ室６５に作動流体としてのエアーを圧入するため
のものであり、電源管６１は、プラズマ加工時の電源を
供給するためのものである。また、ガス管６３は、プラ
ズマ加工時に加工トーチ３９から高温ガスを発してワー
クを切断等するためのものである。

【００２５】加工トーチ３９の取り外しは、チャッキン
グ部材５７とソケット４５との間に設けられているアン
クランプ用シリンダ室６５に、エアー管５９からエアー
を供給すると、チャッキングバネ５５の付勢力に抗して
チャッキング部材５７を押上げ、鋼球５３を加工トーチ
３９の周溝３９ａから外すことにより行われる。これに
より加工トーチ３９は容易に取り外すことができる。

【００２６】そして、加工トーチ３９の先端高さ位置の
調整は、モータによりＺ軸ネジ６７を回転しＺ軸スライ
ダ４３をゆっくり下降させ、固定テーブル１５上のワー
ク又は高さ調整用治具等に加工トーチ３９の先端を当接
させ、このＺ軸ネジ６７（図１参照）により調整する。
しかし、万が一、プラズマ加工時にワークが加工トーチ
３９の先端に衝突して加工トーチ３９を破損するのを防
止するため、ワークが加工トーチ３９に当接するとソケ
ット４５側のトーチ固定プレート４９が傾き倒れ検出用
のセンサ５１がＺ軸スライダ４３側のトーチ固定プレー
ト４７上面から離れてオフ（又はＯＮ）となり、プラズ
マ加工機３を停止させる。

【００２７】以上のような構成により、プラズマ加工時
にはＺ軸スライダ４３を下降させて加工トーチ３９をワ
ークＷに接近させ、前述のようにしてワークＷを所定位
置に位置決めしながら加工を施すものである。

【００２８】すなわち、加工トーチ３９の内部で電源管
６１の先端に取付けられている図示しない電極と、ワー
クとの間にアークを発生させ、ガス管６３から圧入され
るガスをこのアークにより高温としてノズル６９の先端
から高速で噴出することによりワークを切断したりする
プラズマ加工を施すのである。

【００２９】そして、再び図５に戻って、加工された製
品ＷＡは、固定テーブル１５から固定テーブル１５の下
方に設けられているベルトコンベア７１上に落下して機
外へ搬出され、ベルトコンベア７１の左端下方に設けら
れている製品トレイ７３に集められる。

【００３０】次に、図１及び図２に基づいて、トーチ交
換装置１について説明する。

【００３１】トーチ交換装置１は、複数の予備トーチ７
５を円周上に装着可能な割出板７７と、この割出板７７
をＺ軸スライダ４３に装着されている加工トーチ３９位
置に接近離反自在に位置決め制御される割出ベース７９
とを備えている。

【００３２】割出板７７は、その円周に沿って６個（一
例であり、個数は任意である）のトーチ３９，７５を装
着するための円弧状の切欠き８１を有しており、各切欠
き８１には予備トーチ７５の向きを確定させて装着を確
実に行なうためのトーチ位置決めキー８３が設けられて
いる。この割出板７７は、割出回転軸８５を回転中心に
して回転自在となっている。また、割出板７７の下側に
は、割出板７７に対して回転することなく常に交換位置
に向いているトーチ有無センサ８７が設けられており、
トーチ３９，７５の交換に使用する切欠き８１にトーチ
３９，７５が有るか無いかを検出することができるよう
になっている。

【００３３】割出板７７を回転割出しする割出モータ８
９は、前記割出ベース７９の図１において右側面に取付
けられていると共に、ゼネバギヤ９１Ａ、装着リング９
１Ｂを介して割出板７７を回転駆動するものであり、ゼ
ネバギヤ９１Ａに取付けられているドグ９３を、割出モ
ータ８９にブロック部材を介して取付けられている割出
確認用センサ９５が検出することにより正確な割出板の
割出しが行なわれる。図１に示す例では、割出モータ８
９が例えば１回転すれば割出板７７は６０度回転する。
すなわち、前述の如く割出板７７の円周に沿って６個の
トーチ３９，７５が装着可能となっているため、割出モ
ータ８９が１回転すれば隣に装着されている予備トーチ
７５を割出すことができるようになっている。従って、
割出板７７に装着するトーチ３９，７５の個数を変える
場合には、ゼネバギヤ９１Ａの比率を変えればよい。

【００３４】また、割出ベース７９は、上述のように割
出板７７を回転割出自在に装備して割出用ガイド９７に
取付けられている。この割出用ガイド９７は上部フレー
ム９から張り出している天板９９に固定されている割出
用ガイドレール１０１に沿って往復移動自在となってい
る。

【００３５】従って、駆動シリンダ１０３が割出用ガイ
ド９７を移動させることにより、割出板７７をＺ軸スラ
イダ４３に装着されている加工トーチ３９位置に接近離
反せしめるべく移動制御されることになる。すなわち、
割出板７７をトーチ３９，７５の交換位置と割出位置
（退避位置）との間で往復移動させるものである。

【００３６】次に、図１、図２及び図４に基づいて、ト
ーチ３９，７５の交換動作について説明する。

【００３７】通常のプラズマ加工時には、割出板７７は
すでにＺ軸スライダ４３に装着されている加工トーチ３
９から離反して、割出位置（退避位置）に停止してい
る。従って、割出板７７には少なくとも１個の空の切欠
き８１が存在する。そして、加工トーチ３９と予備トー
チ７５との交換に入る前に、Ｚ軸スライダ４３を上昇さ
せておく。

【００３８】先ず、割出位置において、割出板７７の下
方に設けられているトーチ有無センサ８７は割出板７７
の交換位置に予備トーチ７５が無いことを確認して空の
切欠き８１が割出位置決めされていることを確認する。
そして、割出ベース駆動シリンダ１０３により割出板７
７をＺ軸スライダ４３側方向へ移動させる。すなわち、
割出板７７をプラズマ加工位置の上方へ移動させ、空の
切欠き８１をＺ軸スライダ４３に装着されている加工ト
ーチ３９の下側へ位置決めする。

【００３９】次に、Ｚ軸スライダ４３を駆動して加工ト
ーチ３９を下降させ、加工トーチ３９を空の切欠き８１
へ挿入し、加工トーチ３９のフランジ３９ｂが割出板７
７の上面に載ると、前述したようにトーチ固定プレート
４７，４９が相離反することにより倒れ検出用のセンサ
５１がオフとなる。これによりＺ軸スライダ４３の下降
を停止させ、エアー管５９からアンクランプ用シリンダ
６５にエアーを送り込んでアンクランプする。

【００４０】加工トーチ３９は、Ｚ軸スライダ４３から
取り外されているため、Ｚ軸スライダ４３を上昇させる
と加工トーチ３９のみ残って割出板７７に保持されるこ
とになる。そして、Ｚ軸スライダ４３が上昇停止した
後、割出ベース駆動シリンダ１０３により割出板７７を
割出位置に移動させ、そこで割出板７７を回転割出して
所望の予備トーチ７５を交換位置に位置決めする。

【００４１】割出ベース駆動シリンダ１０３により割出
板７７を再びＺ軸スライダ４３位置に移動した後、Ｚ軸
スライダ４３を下降させて、ソケット４５下部を予備ト
ーチ（加工トーチとなる）７５上部に嵌め込む。そし
て、アンクランプ用シリンダ６５のエアーを抜くと、チ
ャッキングバネ５５がチャッキング部材５７を押し下げ
て鋼球５３が加工トーチ７５の上端部に係合して新しい
加工トーチ３９としてチャッキングされる。

【００４２】Ｚ軸スライダ４３を上昇させて新しい加工
トーチ３９を割出板７７から取り出した後、割出ベース
駆動シリンダ１０３により割出板７７を割出位置（退避
位置）へ移動させる。

【００４３】Ｚ軸スライダ４３を下降させ、前述のよう
にして加工トーチ３９先端高さ補正を行った後、Ｚ軸ス
ライダ４３を上昇させて交換及び加工準備を完了する。

【００４４】以上のことを繰り返すことにより、人手を
介入させることなく加工トーチ３９の自動交換を行なう
ことができる。但し、予備トーチ７５におけるノズル６
９、電極等の交換は人手で行なうが、割出板７７から簡
単に取り外すことができるので、機外で容易かつ正確に
行なうことができる。

【００４５】このように、加工トーチ３９の交換を自動
的に行なうことができるので、従来のようにプラズマ加
工機３を長時間停止させて段取り換えを行なう必要がな
くなる。このため、プラズマ加工機３の作業効率が大幅
に向上する。

【００４６】また、各性能の予備トーチ７５位置とノズ
ル６９径を、制御装置にデータとして入力しておけばワ
ークＷの板厚が変わって電流値の変更が必要な場合で
も、人手による加工トーチ３９の交換は不要となるの
で、ワークＷの板厚が変化する場合でも長時間の連続切
断が可能である。

【００４７】さらに、ノズル６９，電極の交換は機外で
行ない、予備トーチ７５を一体で割出板７９にセットで
きるため、正確に速く交換できるし、非常に能率的であ
る。尚、上記実施例においては、予備トーチ７５を含め
６本のトーチ３９，７５を自動交換することができるの
で、同じ性能のトーチ３９，７５を使用すれば合計約１
８時間の連続加工を行なうことができるが、割出板７７
に装着できる予備トーチ７５の数は任意である。また、
種々の予備トーチ７５を使用することも可能である。

【００４８】なお、この考案は前述した実施例に限定さ
れることなく、適宜の変更を行なうことにより、その他
の態様で実施し得るものである。

【００４９】

【考案の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、本考案においては、Ｚ軸スライダ４３に備え
た下部トーチ固定プレート４７に上部トーチ固定プレー
ト４９を上下動可能かつ傾斜可能に支持し、この上部ト
ーチ固定プレート４９に、トーチ３９を着脱交換自在に
支持するチャック装置が設けてある。そして、前記下部
トーチ固定プレート４７に対する上部トーチ固定プレー
ト４９の上下動又は傾斜を検出するためのセンサ５１が
設けてある。

【００５０】したがって、割出板７７に支持されている
複数のトーチ７５と前記チャック装置に支持されている
トーチ３９とを交換してプラズマ加工を行うことができ
ることは勿論のこと、トーチを交換するとき、トーチ３
９が前記割出板７７に支持されたか否かをセンサ５１に
よって検出することができ、前記チャック装置のアンク
ランプの動作のタイミングを図ることが容易なものであ
る。

【００５１】また、加工時にはトーチがワークに当接し
たか否かを前記センサ５１によって検出することがで
き、当接時に停止することによってトーチの破損等を防
止することができるものである。

【００５２】すなわち、前記センサ５１は、トーチの着
脱交換時にトーチが割出板７７に支持されたか否かを検
出することができると共に、加工時にはトーチがワーク
に当接したか否かを検出することができるものであり、
センサの兼用により構成がより簡単になるものである。

【００５３】さらに、従来のようにプラズマ加工機を長
時間停止させることなくトーチの交換ができるので、機
械の使用効率が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係るトーチ交換装置の一実施例を示
す断面図である。

【図２】割出板の詳細を示す平面図である。

【図３】加工トーチの取付け部を示す詳細図である。

【図４】トーチの交換手順を示すフローチャートであ
る。

【図５】この考案に係るトーチ交換装置を装備したプラ
ズマ加工機の全体を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ トーチ交換装置 ３ プラズマ加工機 ３９ 加工トーチ ４５ ソケット（トーチ取付部） ７５ 予備トーチ（交換用トーチ） ７７ 割出板 ７９ 割出ベース Ｗ ワーク（被加工材）

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ加工機に上下位置調節自在に備
   えたＺ軸スライダ（４３）に備えた下部トーチ固定プレ
   ート（４７）に、上部トーチ固定プレート（４９）を上
   下動可能かつ傾斜可能に支持して設け、プラズマ加工用
   のトーチ（３９）を着脱交換自在に支持するチャック装
   置を上記上部トーチ固定プレート（４９）に設け、上記
   チャック装置に着脱交換自在に装着する複数のトーチ
   （７５）を上下方向へ着脱自在に支持した割出板（７
   ７）を、前記チャック装置に対して接近離反する方向へ
   移動自在かつ割出したトーチを前記チャック装置の下方
   位置へ位置決め自在に設けてなり、前記下部トーチ固定
   プレート（４７）に対する上部トーチ固定プレート（４
   ９）の上下動又は傾斜を検出するためのセンサ（５１）
   を設けてなることを特徴とするプラズマ加工機用トーチ
   交換装置。
2. 【請求項２】 チャック装置は、トーチの上部を係合自
   在の凹部を備えると共に当該凹部に係合したトーチの上
   部に形成した周方向の溝（３９ａ）に係合離脱自在の複
   数のボール（５３）を径方向に移動自在に備えたソケッ
   ト（４５）と、上記ソケット（４５）の外側に上下動自
   在に嵌合し前記ボール（５３）を内方向へ押圧するテー
   パ部を備える共に下方向へ付勢されたチャッキング部材
   （５７）と、上記付勢力に抗して上記チャッキング部材
   （５７）を上方向へ移動するために前記ソケット（４
   ５）とチャッキング部材（５７）との間に形成されたシ
   リンダ室（６５）と、を備えてなることを特徴とする請
   求項１に記載のプラズマ加工機用トーチ交換装置。
3. 【請求項３】 チャック装置に対するトーチの着脱交換
   時に、ソケット（４５）に備えた電源管（６１）及びガ
   ス管（６３）をトーチに備えた電極及びガス管と接続離
   反する構成としてなることを特徴とする請求項２に記載
   のプラズマ加工機用トーチ交換装置。