JPS62254993A - 自動ノズル交換装置付レ−ザ加工機 - 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】 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ｌ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２，３とベッドｌ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Ｚ軸方向に移動位置決め可能な取り付け台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
導管へソド５に取り換え可能で交換アームの把持溝１６
ｂを有するノズル１６と、複数の収納ポットを存し任意
に割出し可能に支持されたマガジン部材と、ノズル交換
手段と、ＮＣ制御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軸方向の摺動案内
面に、上面にＹ軸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ＮＧのボールねしによって移動可能に
載置され、Ｘ軸位置火めされる。該テーブル上に上面に
取り付け用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軸位置火めされる
。

ベッド後方に、前面にＸ軸方向の摺動案内面を削設した
フレーム４が設けられ、該摺動案内面上にビーム導管へ
ラド５を備えるビーム導管の取り付け台６がＮＣ駆動の
ボールねしにより移動可能に設けられＺ軸位置火めされ
る。また手動によって位置決めすればフレーム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の先端は直角に曲げられ４５６に設けられたミ
ラーを内蔵しビーム導管ヘッド５の中心方向に摺動可能
に挿入されている。ビーム導管ヘッド５ば管状をなし、
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。更にビ
ームｌｔ人Ｗへ　−ラド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力所内側開ロ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。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アームの把持溝１
６ｂ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
ルの抜は止め８！楕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軸のまわりで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の前面ビーム導管へラド５とマガジン装置１
８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ィステーシラン装
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ｔｔ　ｔ、、フ
レーム４の前面Ｘ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
れたツインアーム３０が固着されている。咳把持部３０
ａ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Ｉ６の抜は止めとなる。

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′″シリンダ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に形成され
、フレーム４の前面Ｙ軸方向に穿設された段付穴に嵌着
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を存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４９
と他の先端に平板状で先端近くに抜は止め機構を備える
Ｕ字形の把持／ＪＩ５２　ａ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は待機
シリンダ５６が形成され、Ｓ亥シリンダ５６にピストン
ロフト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に対しビーム導管ヘッド５と
対称の位置にレディステーション装置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を存する補
助ポンド６６がレディステーション本体６７の水平旋回
穴６７ａ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６６ａ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は止
め穴が穿設され、ボール６９が挿入され押さればね７０
で止まり六６６ａ内に一部が突出している。

更に一方の旋回中心軸６５にセグメントギアー７１が固
着され一連の歯車を介してレディステーション本体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。尚ノ
ズル本数の少ないときはマガジン装置１８に替えビーム
導管へンド５にレボルバ−にノズル１６を配置すること
も可能である。

この場合は交換装置、レディステーション装置は不要と
なる。

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Ｚ軸方向に移動位置決めでビーム導
管取り付け台６はビーム導管ヘッド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穴開は加工が行
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ジン本
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０割出されたノズルＩ６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
ディステーション２４に平行する姿勢を取る。

一方レディステーション装置２４の空の補助ポット６Ｇ
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軸方向を向き
水平姿勢を取っている。

待機位置への状態にあるシリンダ交換アーム装置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５５．５７が同時に前進しピストンロッド５８
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１負位置
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、抜は止め
機構のボール５１がばね５０に押されてノズル１６のＲ
１ｔ１６ａ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１
６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が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
ィステーション装置２４の水平姿勢を取る補助ポットの
前面Ｂの位置（第６図口）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５７が前進しシリンダアーム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。

レディステーション装置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は交換待機の姿勢
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°
シリンダ３４及び１８０　　°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．　ｍ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、中間待機位置り
の姿ｇＩｊ（第１０図二）を取っている。加工完了指令
によりレーザ取り付け台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図示）を取り、ビーム導管ヘッド５
とレディステーション装置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３０
ａ内に挿入され、抜は止めボール３２がノズルのＲ？ｌ
Ｉ＃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２
９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３日が前進し、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１０図へ）を取る。シリンダ２
６ａの圧油が切り換えられてピストン２７が上に勅き直
結されるツインアーム３０はアーム旋回本体２６側に移
動し両方に把持するノズル１６をビーム導管５及びレデ
ィステーション装置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は止めボール１４．６
９がノズルＲ溝１６ａに圧接されて固着される。再び９
０°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１Ｏ図ト）で停止
する。

ノズルの交換がなされたビーム導管ヘッド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。レディステーション装置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の旋回姿勢の空のポットに
移され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図はレディステ
ーシラン装置説明図、第４図はシノズル交換アーム装置
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１Ｏ図（ニ
）（ホ）　（へ）（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・・ビーム導
管ヘッド ６・・導管取り付け台　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・・レディス
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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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り付け台上に設けられた
   レーザビーム導管と、該レーザビーム導管ヘッドに取り
   換え可能で交換アーム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、Ｎ
   Ｃ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。