(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工ヘッドなどの加工ヘッドを支持する加工ヘッド支持装置であって、加工機における支持フレームに垂直に備えたヘッド支持部材に、円形状の揺動支持部材を前後方向であるＸ軸方向へ揺動可能に支持して設けると共に、当該揺動支持部材を前記ヘッド支持部材側へ付勢して設け、前記揺動支持部材に左右方向であるＹ軸方向へ揺動可能に支持されたＹ軸方向揺動支持部材を備え、このＹ軸方向揺動支持部材と前記ヘッド支持部材との間に、前記Ｙ軸方向揺動支持部材を元の位置へ復帰するための復帰手段を備え、かつ前記Ｙ軸方向揺動支持部材に、加工ヘッドを取付けるための加工ヘッド取付部を備えていることを特徴とする加工ヘッド支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザ加工ヘッド、プラズマ加工ヘッド、ウォータジェット加工ヘッドなどのごとき各種の加工ヘッドを支持する加工ヘッド支持装置に係り、さらに詳細には、加工ヘッドをＸ、Ｙ軸方向へ移動してワークの切断加工や溶接加工を行うとき、ワークの一部や加工機の一部等に加工ヘッドが衝突したときに、加工ヘッドを容易に揺動傾斜することのできる加工ヘッド支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、レーザ加工機などの加工機においては、レーザ加工ヘッドがワークの一部や加工機の一部に衝突（当接）したとき、加工ヘッドの損傷を防止するために直ちに揺動傾斜するように構成してある。そして、加工ヘッドの揺動傾斜を検出したときには加工ヘッドの移動を直ちに停止するように構成してある。なお、本発明に関係あると思われる先行技術文献としては特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２３１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、レーザ加工ヘッドなどの加工ヘッドを支持する構成として、図５に示すごとき構成のものがある。すなわち、図５に示す構成においては、加工ヘッド１０１を支持するための加工ヘッド支持部材１０３に複数のスプリング１０５を備えている。この複数のスプリング１０５によって前記加工ヘッド１０１を上方向へ付勢して、前記加工ヘッド１０１の上面を前記加工ヘッド支持部材１０３の下面に当接してある。そして、前記加工ヘッド１０１の上面には、エアーを供給した圧力室１０７を備え、この圧力室１０７には圧力センサ（図示省略）が備えられている。
【０００５】
そして、加工ヘッド１０１をワークに対して相対的にＸ、Ｙ軸方向へ移動してワークの加工を行っているときに、加工ヘッド１０１がワークの一部や加工機の一部などの障害物１０９に当接して、加工ヘッド１０１が揺動傾斜されると、前記圧力室１０７が開放されて圧力が低下することにより、加工ヘッド１０１が障害物１０９に当接（衝突）したものとして検出されるものである。
【０００６】
前記構成においては、前記加工ヘッド支持部材１０３の周縁部１１１を支点として加工ヘッド１０１が揺動傾斜するものである。したがって、前記支点としての周縁部１１１から加工ヘッド１０１の重心位置までの寸法が大きく、前記加工ヘッド１０１を揺動傾斜するためのモーメントが大きくなり、応答性をより高速化する上において、さらなる改善が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、レーザ加工ヘッドなどの加工ヘッドを支持する加工ヘッド支持装置であって、加工機における支持フレームに垂直に備えたヘッド支持部材に、円形状の揺動支持部材を前後方向であるＸ軸方向へ揺動可能に支持して設けると共に、当該揺動支持部材を前記ヘッド支持部材側へ付勢して設け、前記揺動支持部材に左右方向であるＹ軸方向へ揺動可能に支持されたＹ軸方向揺動支持部材を備え、このＹ軸方向揺動支持部材と前記ヘッド支持部材との間に、前記Ｙ軸方向揺動支持部材を元の位置へ復帰するための復帰手段を備え、かつ前記Ｙ軸方向揺動支持部材に、加工ヘッドを取付けるための加工ヘッド取付部を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加工ヘッドがＸ軸方向に揺動傾斜するときの支点と加工ヘッドの重心位置及びＹ軸方向に揺動するときの支点と加工ヘッドの重心位置とを近接することが可能であり、加工ヘッドを揺動傾斜する際のモーメントを小さくすることができるものである。したがって、加工ヘッドが障害物に衝突したときに、加工ヘッドを小さなモーメントでもって揺動傾斜することができ、加工ヘッドが障害物に当接してから揺動傾斜するまでの応答速度の高速化を図ることができ、障害物に対する加工ヘッドの衝突をより高速に検出することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る加工ヘッド装置の構成を概念的、概略的に示した側断面説明図である。
【図２】加工ヘッド装置の構成を概念的、概略的に示した正面説明図である。
【図３】加工ヘッドがＸ軸方向に揺動傾斜した状態を示す作用説明図である。
【図４】加工ヘッドがＹ軸方向に揺動傾斜した状態を示す作用説明図である。
【図５】従来のヘッド支持構成の概略的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１，２を参照するに、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドやプラズマ加工機におけるプラズマ加工ヘッドなどの加工ヘッド１を支持するための加工ヘッド支持装置３は、レーザ加工機やプラズマ加工機などの加工機における支持フレーム５に一体的なヘッド支持部材７が垂直に備えられている。このヘッド支持部材７における前面（図１において右側面）には、当該ヘッド支持部材７に水平に取付けた枢軸９を介して円形状の揺動支持部材１１がＸ軸方向（前後方向）へ揺動傾斜可能に支持されている。すなわち、前記枢軸９は、前記揺動支持部材１１に備えた上下方向の長孔を貫通してある。そして、前記枢軸９の先端部に備えたフランジ部９Ｆと前記揺動支持部材１１との間に弾装したコイルスプリング、皿バネなどのごとき弾性部材１３の付勢力によって、前記揺動支持部材１１は前記ヘッド支持部材７に面接触するように押圧付勢されている。
【００１１】
前記揺動支持部材１１には、Ｙ軸方向揺動支持部材１５が垂直にかつＹ軸方向へ揺動可能に支持されている。このＹ軸方向揺動支持部材１５には、当該Ｙ軸方向揺動支持部材１５の前面１５Ｆに前記加工ヘッド１をボルト等の取付け具（図示省略）によって取付けるための例えばボルト穴などのごとき適宜の加工ヘッド取付部（図示省略）を備えている。そして、前記Ｙ軸方向揺動支持部材１５と前記ヘッド支持部材７との間には、Ｙ軸方向に揺動傾斜したＹ軸方向揺動支持部材１５を元の位置に復帰するための復帰手段１７が備えられている。
【００１２】
より詳細には、前記ヘッド支持部材７の下面は、前記枢軸９を中心とする円弧状の円弧状面１９が形成してあり、この円弧状面１９の中央部すなわち前記枢軸９の垂直下方位置には、Ｖ字形状の係合凹部２１が形成してある。そして、前記Ｙ軸方向揺動支持部材１５の下端部に備えたＸ軸方向の突出部２３には、前記係合凹部２１に対して係合離脱可能な球状体等の係合部材２５を前記係合凹部２１方向へ押圧付勢した例えばコイルスプリングなどのごとき弾性部材２７が備えられている。
【００１３】
なお、前記係合凹部２１と係合部材２５との関係は相対的な関係であるから、係合凹部２１をＹ軸方向揺動支持部材１５側に設けて、前記係合部材２５をヘッド支持部材７側に備えた構成とすることも可能である。
【００１４】
既に理解されるように、加工ヘッド１は、Ｙ軸方向揺動支持部材１５の前面１５Ｆに取付ける構成であるから、Ｙ軸方向揺動部材１５に対する加工ヘッド１の取付けの自由度が大きくなるものである。したがって、加工ヘッド１の取付け位置を上下方向に調節して、加工ヘッドの重心位置を、前記枢軸９の軸心にほぼ一致した状態に取付けることが可能である。そして、前記加工ヘッド１がワークに対してＸ、Ｙ軸方向へ相対的に移動されているときに、障害物に衝突してＸ軸方向に揺動されるときには、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記揺動支持部材１１に係合したＹ軸方向揺動支持部材１５における後方向突出部１５Ｒの上端縁１５Ｕ、下端縁１５Ｌを支点として揺動されるものである。
【００１５】
したがって、加工ヘッド１の取付位置を上下に調節することにより、Ｙ軸方向揺動支持部材１５がＸ軸方向に揺動傾斜されるときの支点と加工ヘッド１の重心位置とを近接して配置することができ、Ｙ軸方向揺動支持部材１５をＸ軸方向に揺動傾斜するときのモーメントを小さく抑制することができるものである。換言すれば、小さな力でもってＹ軸方向揺動支持部材１５をＸ軸方向へ揺動傾斜することができるものであり、加工ヘッド１が障害物に当接したときに揺動傾斜する応答速度の向上を図ることができるものである。
【００１６】
なお、前記Ｙ軸方向揺動支持部材１５がＸ軸方向に揺動傾斜すると、例えば光学センサなどのごとき適宜のセンサによって前記揺動傾斜が検出されて、加工ヘッド１の移動が停止されるものである。この光学センサとしては、例えば、前記Ｙ軸方向揺動支持部材１５における上面の中央部へ照射した光の反射光を検出する構成とすることが可能である。この構成によれば、光学センサによって前記Ｙ軸方向揺動支持部材１５のＹ軸方向への揺動傾斜を検出することができるものである。
【００１７】
前述のごとく、加工ヘッド１が障害物に当接してＸ軸方向に揺動傾斜された後に、当接が解除されると、弾性部材１３の付勢力によって元の状態に復帰されるものである。
【００１８】
前述のごとく、加工ヘッド１がワークに対してＸ、Ｙ軸方向へ相対的に移動されて、障害物に当接しＹ軸方向に揺動傾斜するときには、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、前記枢軸９を中心として（支点として）、前記Ｙ軸方向揺動支持部材１５がＹ軸方向へ揺動傾斜されるものである。したがって、Ｙ軸方向揺動支持部材１５を、小さな力でもってＹ軸方向に揺動傾斜することができるものである。そして、Ｙ軸方向揺動支持部材１５のＹ軸方向への揺動傾斜が適宜のセンサによって検出されると、加工ヘッド１のＸ、Ｙ軸方向への移動が停止されるものである。
【００１９】
なお、前記Ｙ軸方向揺動支持部材１５のＹ軸方向への揺動の検出は、前記復帰手段１７における係合凹部２１から係合部材２５が大きく離脱する前に行われるものである。そして、前記係合部材２５が弾性部材２７によって係合凹部２１の方向へ押圧付勢されていることにより、障害物との当接が解除（解放）されると、Ｙ軸方向揺動支持部材１５は元の状態に復帰されるものである。
【００２０】
以上のごとき説明から理解されるように、加工ヘッド１は、Ｙ軸方向揺動支持部材１５の前面に取付けられるものであるから、加工ヘッド１の取付けの自由度が大きくなると共に、上下方向の寸法を小さくすることができるものである。また、加工ヘッド１の重心を、Ｙ軸方向揺動支持部材１５の揺動傾斜時における支点に近接した状態に取付けることができるものである。そして、加工ヘッド１を、ワークに対して相対的にＸ、Ｙ軸方向へ移動して加工を行っているときに、加工ヘッド１が障害物に当接すると、Ｙ軸方向揺動支持部材１５が、枢軸９に近接した位置又は枢軸９を支点として適宜方向へ揺動傾斜されるものである。
【００２１】
したがって、障害物に対する加工ヘッド１の衝突時の当接力が小さな場合であってもＹ軸方向揺動支持部材１５を容易に揺動傾斜させることができ、障害物に対する加工ヘッド１の当接（衝突）を容易、迅速に検出することができるものである。すなわち、例えば製品としてのワークに変形し易いフランジ等がある場合、製品に変形を付与することなく、加工ヘッド１の移動を直ちに停止することができるものである。
【符号の説明】
【００２２】
１    加工ヘッド
３    加工ヘッド支持装置
５    支持フレーム
７    ヘッド支持部材
９    枢軸
１１    揺動支持部材
１３，２７  弾性部材
１５    Ｙ軸方向揺動支持部材
１７    復帰手段
２１    係合凹部
２５    係合部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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