(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工素材を送り方向に送る素材送り装置において、
前記送り方向に配置された第１の素材把持手段と第２の素材把持手段とを有する素材把持手段セットを備え、
前記第１の素材把持手段は、第１の把持手段本体と、該第１の把持手段本体に対して前記第２の素材把持手段側に突出した形で形成され、前記加工素材を前記送り方向に固定可能に把持する第１の把持部と、を有し、
前記第２の素材把持手段は、第２の把持手段本体と、該第２の把持手段本体に貫通形成され、前記第１の把持部が嵌入可能な貫通孔と、前記加工素材を前記送り方向に移動可能に把持する第２の把持部と、を有し、
前記第１及び第２の素材把持手段は、前記送り方向に相対的に接近離反自在に設け、
前記素材把持手段セットは、前記送り方向に２セット設けると共に、前記第２の素材把持手段側を互いに対向させて配置した、ことを特徴として構成した素材送り装置。
【請求項２】
前記第２の把持部は、前記貫通孔のうち前記第１の素材把持手段から背向した側の開口近傍に配置した、ことを特徴とする請求項１記載の素材送り装置。
【請求項３】
前記第１の把持部は、前記貫通孔に嵌入した際に、前記第２の把持部と前記送り方向に隣接するように形成した、ことを特徴とする請求項１記載の素材送り装置。
【請求項４】
前記第１の把持部は爪状に形成し、前記第２の把持部は回転自在なローラで形成した、ことを特徴とする請求項１記載の素材送り装置。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の素材送り装置と、
前記素材送り装置により前記送り方向に送られた加工素材を線状加工自在な加工手段と、を有して構成したことを特徴とする線状加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ加工機などの工作機械において加工素材の送りを好適に行うことのできる素材送り装置及び該素材送り装置を有した線状加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマ切断、ガス切断、レーザ切断などの線状加工装置による加工が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような装置で長尺の加工素材を適切に自動送りする方法はまだ確立されていない。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑み、長尺の加工素材を適切に送ることのできる素材送り装置及び該素材送り装置を有した線状加工装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１の発明は、加工素材（５３）を送り方向に送る素材送り装置（６０）において、前記送り方向に配置された第１の素材把持手段（１３、４７）と第２の素材把持手段（３９、４３）とを有する素材把持手段セット（６２、６３）を備え、前記第１の素材把持手段は、第１の把持手段本体（１５）と、該第１の把持手段本体に対して前記第２の素材把持手段側に突出した形で形成され、前記加工素材を前記送り方向に固定可能に把持する第１の把持部（２７、３０）と、を有し、前記第２の素材把持手段は、第２の把持手段本体（１５）と、該第２の把持手段本体に貫通形成され、前記第１の把持部が嵌入可能な貫通孔（１４ｃ）と、前記加工素材を前記送り方向に移動可能に把持する第２の把持部（２７、３０）と、を有し、前記第１及び第２の素材把持手段は、前記送り方向に相対的に接近離反自在に設け、前記素材把持手段セットは、前記送り方向に２セット設けると共に、前記第２の素材把持手段側を互いに対向させて配置した、ことを特徴として構成した。
【０００６】
また本発明のうち請求項２の発明は、前記第２の把持部は、前記貫通孔のうち前記第１の素材把持手段から背向した側の開口（１４ｔ）近傍に配置した、ことを特徴とする。
【０００７】
また本発明のうち請求項３の発明は、前記第１の把持部は、前記貫通孔に嵌入した際に、前記第２の把持部と前記送り方向に隣接するように形成した、ことを特徴とする。
【０００８】
また本発明のうち請求項４の発明は、前記第１の把持部は爪状に形成し、前記第２の把持部は回転自在なローラ（２７ｃ、３０ｃ）で形成した、ことを特徴とする。
【０００９】
更に本発明は、上記請求項１乃至４記載の素材送り装置と、前記素材送り装置により前記送り方向に送られた加工素材を線状加工自在な加工手段（３６）と、を有して構成したことを特徴とする。
【００１０】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１１】
【発明の効果】
上記構成により請求項１の発明では、長尺の加工素材を送る場合、第１の素材把持手段で加工素材の一端を固定的に把持すると共に、第２の素材把持手段で前記加工素材の中央寄り位置を移動可能に（案内）支持する。これにより、加工素材が自重により歪んだりすることなく、加工素材の自動送りが適切に行える。また、第１の把持部が貫通孔に嵌入できるので、該第１の把持部が把持した加工素材の一端は前記貫通孔内に入ることができ、できるだけ端の部分までが送り方向に送り出せるようになっている。これにより加工できない把持代が少なくなり歩留まりが向上する。
【００１２】
また、２セットの素材把持手段セットにより、より長尺の加工素材も、２つの素材把持手段セット間にわたって適切に支持し送ることができる。
【００１３】
また請求項２の発明では、第１の把持部が把持した加工素材の一端を、貫通孔の開口近傍まで送り方向に送り出せるので、加工できない把持代が少なくなり歩留まりが向上する。
【００１４】
また請求項３の発明では、第１の把持部が把持した加工素材の一端を、第２の把持部と隣接する位置まで送り方向に送り出せるので、加工できない把持代が少なくなり歩留まりが向上する。
【００１５】
また請求項４の発明では、爪状に形成された第１の把持部により加工素材が送り方向に移動しないように確実に固定でき、ローラで形成された第２の把持部により加工素材が送り方向にスムーズに移動できる。
【００１６】
更に請求項５の発明では、上記各請求項の発明による効果と同じ効果を発揮する線状加工装置が提供される。これにより長尺の加工素材の加工自動化が実現でき、好都合である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は、３次元線状加工装置の一例であるレーザ加工装置の全体を示した正面図、
図２は、図１のレーザ加工装置における平面図、
図３は、図１のレーザ加工装置における第１チャック装置付近を示す側面図、
図４は、図１のレーザ加工装置における第２チャック装置付近を示す側面図、
図５は、図１のレーザ加工装置における第３チャック装置付近を示す側面図、
図６は、図１のレーザ加工装置における第４チャック装置付近を示す側面図、
図７は、図１のレーザ加工装置における搬入コンベア部分の側面図、
図８乃至図１０は、ワーク受け装置の動作態様の一例を示す側面図、
図１１は、第１乃至第４チャック装置が最大限接近した場合の状態を示す平面図、
図１２は、図１１の正面図、
図１３は、第２及び第３チャック装置の正面図、
図１４は、第２及び第３チャック装置の側面図、
図１５は、チャック装置の爪開閉駆動部を示す正面図、
図１６は、図１５の側面図、
図１７は、第１及び第３チャック装置の正面図、
図１８は、図１７の側面図、
図１９は、各種の長尺ワークを搭載するためのワークサポートの例を示す側面図である。
【００１９】
３次元線状加工装置であるレーザ加工装置１は、図１及び図２に示すように、図中左右方向に伸延した形の機体２を有しており、機体２は、図中右方から順にフロントワークフィーダ３、加工部５及びリアワークフィーダ６が配置されている。フロントワークフィーダ３は、パイプやアングル材などの、同一断面が材の軸心方向に連続する所謂長尺部材をストックし、１本づつ供給するワークストック装置７を有しており、ワークストック装置７には、図２及び図７に示すように、機体２に設けられた複数のコンベア装置１０を有している。コンベア装置１０には、無端状に巻き掛けられたチェーン１０ｂが各コンベア装置１０間で同期的に回転自在にそれぞれ設けられており、各チェーン１０ｂには複数のワークサポート１０ａが所定の間隔で配置されている。
【００２０】
ワークサポート１０ａは、図１９に示すように、レーザ加工装置１で加工が可能な各種の長尺部材の断面形状に応じて複数種類用意されており、それらワークサポート１０ａは、チェーン１０ｂに着脱交換自在に設けられている。ワークサポート１０ａには、図１９に示すように、円形、四角形、Ｈ形、Ｌ形、Ｃ形など各種の断面形状を有する長尺部材を、搭載できるように、各部材に対応した部材搭載部１０ｃがぞれぞれ形成されており、レーザ加工装置１で加工する部材に応じてそれらワークサポート１０ａをチェーン１０ｂに装着し、当該装着されたワークサポート１０ａ上に対応する長尺部材を搭載する。
【００２１】
ワークストック装置７の、図７右方には、複数の移動架台９が、機体２上を図７矢印Ａ、Ｂ方向に同期的に移動駆動自在に設けられており、各移動架台９の図中左端部にはワーク受け渡し装置１１がそれぞれ設けられている。ワーク受け渡し装置１１には、着脱自在に設けられたワーク搭載部１１ａが、各ワーク受け渡し装置１１間で同期的に昇降駆動自在に設けられている。
【００２２】
フロントワークフィーダ３の、ワークストック装置７の、図２上方の機体２には、ガイドレール１２、１２が、Ｘ軸方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に敷設されており、ガイドレール１２、１２には第１チャック装置１３がガイドレール１２、１２に沿って機体２上を矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動自在に設けられている。
【００２３】
第１チャック装置１３は、図３に示すように、ガイドレール１２に懸架された本体１５を有しており、本体１５には、図１５に示すように、ギヤ１６ａの装着された駆動モータ１６が設けられている。駆動モータ１６には、本体１５に中心軸ＣＴ１を中心に回転駆動自在に支持された回転ヘッド１７が、該回転ヘッド１７の外周部に、図１５及び図１８に示すように、配置されたギヤ１７ａを介して噛合している。
【００２４】
回転ヘッド１７は、図１６に示すように、ベアリング１９により本体１５に対して回転自在に支持されたヘッド本体１４を有しており、ヘッド本体１４の中央部には、枠体１４ｂが、全体が四角形状の枠を形成する形で設けられている。枠体１４ｂの各辺には、図１６に示すように、ガイドレール１４ａ、１４ａが枠体１４ｂを取り囲む形で図１５矢印Ｅ、Ｆ方向に設けられており、各辺のガイドレール１４ａ、１４ａには、スライドプレート２２、２３がそれぞれ直動案内装置などの公知の直線軸受け手段を介して矢印Ｅ、Ｆ方向に摺動自在に設けられている。
【００２５】
スライドプレート２２には、ブラケット２２ａが設けられており、ブラケット２２ａには、ヘッド本体１４に設けられた駆動シリンダ２５が、矢印Ｅ、Ｆ方向に移動駆動自在に設けられたロッド２５ａを介して接続されている。各スライドプレート２２、２３には、図１４及び図１６に示すように、ラック２２ｂ、２３ｂが互いに対向する形で形成されており、ラック２２ｂ、２３ｂには、枠体１４ｂの各辺の中央部に回転自在に支持されたギヤ２１ａが噛合している。
【００２６】
各辺のスライドプレート２２、２３のうち、図１５のＧ、Ｈ側の対向するスライドプレート２２、２３の対には、図１７に示すように、略Ｔ字型に形成された接続プレート２６、２６が、Ｇ、Ｈ側でそれぞれ対向する２対のスライドプレート２２と２３を腕２６ａ、２６ａを介してそれぞれ接続する形で設けられており、各接続プレート２６には、爪部材２７が装着部２７ａを介してそれぞれ着脱自在に装着されている。爪部材２７は、図１８に示すように、先端が図中左方向に突出する形で形成されており、爪部材２７の先端部にはヘッド本体１４の内側に屈曲した把持部２７ｂが形成されている。なお、ワークの挿入部２０を挟んで対向する１対の爪部材２７の把持部２７ｂは、図１７に示すように、互いに対向する形で形成されている。また上述した、ガイドレール１４ａ、スライドプレート２２、２３、ラック２２ｂ、２３ｂ、ギヤ２１ａは、接続プレート２６、２６用の同期移動機構２４となっており、該同期移動機構２４により接続プレート２６、２６は同期的に移動自在になっている。
【００２７】
また、各辺のスライドプレート２２、２３のうち、図１５のＩ、Ｊ側の対向するスライドプレート２２、２３の対には、図１７に示すように、略Ｃ字型に形成された接続プレート２９、２９が、Ｉ、Ｊ側でそれぞれ対向する２対のスライドプレート２２と２３をそれぞれ接続する形で設けられており、各接続プレート２９は、図１８に示すように、接続プレート２６の図中左側を該接続プレート２６と干渉することなく図中左右方向に重なり合う形で設けられている。各接続プレート２９には、爪部材３０が装着部３０ａを介してそれぞれ装着されている。爪部材３０には、図１８に示すように、先端が図中左方向に突出する形で形成されており、爪部材３０の先端にはヘッド本体１４の内側に屈曲した把持部３０ｂが形成されている。ワークの挿入部２０を挟んで対向する１対の爪部材３０の把持部３０ｂは、図１７に示すように、互いに対向する形で形成されており、爪部材３０の把持部３０ｂは、図１８に示すように、爪部材２７の把持部２７ｂに対して図中左方向にずれた形で形成されている。これにより、図１７に示すように、爪部材２７、３０をヘッド本体１４の中央部に接近させた場合でも両爪部材２７、３０の把持部２７ｂ、３０ｂが互いに干渉しないように形成されている。また上述した、ガイドレール１４ａ、スライドプレート２２、２３、ラック２２ｂ、２３ｂ、ギヤ２１ａは、接続プレート２９、２９用の同期移動機構２４となっており、該同期移動機構２４により接続プレート２９、２９は同期的に移動自在になっている。
【００２８】
以上のように、各把持部２７ｂ、３０ｂは、本体１５の軸心方向（中心軸ＣＴ１）に平行な投影形状（図１７）が実質的に直線状となるように形成した。また、互いに隣接した爪部材２７、３０は、前記把持部２７ｂ、３０ｂを軸心方向にずらすことにより、これら把持部２７ｂ、３０ｂの軸心方向に平行な投影形状が交差部ＰＸ（図１７）を形成する形で交差自在に配置した。また、各把持部２７ｂ、３０ｂは、軸心方向に平行な投影形状において該把持部２７ｂ、３０ｂの両側に形成される交差部ＰＸ、ＰＸ間の距離ＬＰ（図１７）が、該把持部２７ｂ、３０ｂの幅ＬＷよりも小さくなる位置まで移動可能に配置されている。なお、各把持部２７ｂ、３０ｂの、軸心方向に平行な投影形状は略同一寸法となっている。
【００２９】
また、第１チャック装置１３のヘッド本体１４には、図１８に示すように、枠体１４ｂの内側に孔１４ｃが形成されており、孔１４ｃにはブラケット１４ｄを介してアクチュエータ１４ｆが、ロッド１４ｇをＸ軸方向である図中矢印Ｃ、Ｄ方向に突出駆動自在にした形で設けられている。ロッド１４ｇの先端にはキックアウトプレート１４ｈが装着されている。
【００３０】
ところで、図１の加工部５は、レーザ発振器３１を有しており、レーザ発振器３１の左方には、加工ヘッド部３２が設けられている。加工ヘッド部３２にはサドル３３がＹ軸方向である矢印Ｋ、Ｌ方向に移動駆動位置決め自在に設けられており、サドル３３とレーザ発振器３１との間にはレーザ光路管３５が、レーザ発振器３１から出力されたレーザ光をサドル３３に供給自在なる形で伸縮自在に接続されている。
【００３１】
サドル３３の図１下端には、加工ヘッド３６が、Ｚ軸方向である矢印Ｍ、Ｎ方向に移動駆動位置決め自在に設けられており、加工ヘッド３６には、図１２に示すように、トーチ３７がＡ軸方向である矢印Ｏ、Ｐ方向及びＢ軸方向である矢印ＱＢ、ＲＢ方向に回転駆動位置決め自在に設けられている。
【００３２】
加工ヘッド部３２には、図４に示すように、第２チャック装置３９が、前述の第１チャック装置１３とＸ軸方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に同心で整合する形で固定的に設けられており、第２チャック装置３９は、第１チャック装置１３と略同等の構成を有している。従って、第１チャック装置１３と同一の部分には同一の符号を付して当該部分の説明を省略する。第２チャック装置３９と第１チャック装置１３の相違点は、図１４に示すように、本体１５の孔１４ｃが貫通しており、アクチュエータ１４ｆが設けられていない点と、接続プレート２６、２９に装着される爪部材２７、３０の把持部が回転自在なローラ把持部２７ｃ、３０ｃとなっている点である。この第２チャック装置３９の場合、爪部材２７、３０は、孔１４ｃのうち図１４中紙面左側の開口１４ｔ近傍に配置れている。なお、ローラ把持部２７ｃ、３０ｃも、図１４に示すように、互いに干渉しないように、図中左右方向、即ちＣ、Ｄ方向にその装着位置がずれた形で設けられている。以上説明した第１及び第２チャック装置１３、３９は１組の第１チャック装置セット６２を構成している（図１１）。
【００３３】
加工ヘッド部３２の、第２チャック装置３９の図１左方には、図４に示すように、切断ワーク排出部３２ａが形成されており、切断ワーク排出部３２ａと第２チャック装置３９の間には、第１ワーク受け装置４０が、第２チャック装置３９で保持切断されたワークを受け取り自在な形で設けられている。第１ワーク受け装置４０は、図４に示すように、加工ヘッド部３２に矢印Ｍ、Ｎ方向に昇降自在に設けられたアクチュエータ４１及び、該アクチュエータ４１によりシャフト４４を介して、第２チャック装置３９と切断ワーク排出部３２ａとの間で揺動駆動自在に設けられた受け取りアーム４２を有しており、受け取りアーム４２は、先端にＬ字型のワーク収納部４２ａが形成されている。
【００３４】
加工ヘッド部３２における第２チャック装置３９の図１左方には、ガイドレール３２ｂ、３２ｂがＸ軸方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に平行に形成されており、ガイドレール３２ｂ、３２ｂには、第３チャック装置４３がガイドレール３２ｂ、３２ｂ上を、移動駆動位置決め自在に設けられている。第３チャック装置４３は、第１及び第２チャック装置１３、３９と同心で設けられており、そのチャック部分の構成は、第２チャック装置３９と同一であるが、その配置が図１２に示すように、第２チャック装置３９に対して対称配置となっている。
【００３５】
第３チャック装置４３の本体１５には、図５及び図８に示すように、第２ワーク受け装置４５が設けられており、第２ワーク受け装置４５も、第１ワーク受け装置４０とアクチュエータ４１の取り付け位置が相違するだけで略同一の構成を有している。従って、第１ワーク受け装置４０と同一の部分には、同一の符号を付して当該部分の説明を省略する。
【００３６】
一方、リアワークフィーダ６には、図１及び図２に示すように、第１ワーク受け装置４０と同一構成の第４ワーク受け装置５５が、図９に示すように、設けられており、更にリアワークフィーダ６には、機体２にガイドレール４６、４６がＸ軸方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に平行に設けられている。ガイドレール４６、４６には、第４チャック装置４７がガイドレール４６、４６に沿ってＸ軸方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動位置決め自在に設けられている。第４チャック装置４７は、第１乃至第３チャック装置１３、３９、４３とＸ軸方向に同心で整合する形で設けられており、第４チャック装置４７は、そのチャック部分の構成は、第１チャック装置１３と同一であるが、その配置が図１２に示すように、第１チャック装置１３に対して対称配置となっている。以上説明した第３及び第４チャック装置４３、４７は１組の第２チャック装置セット６３を構成しており、この第２チャック装置セット６３と、既に説明した第１チャック装置セット６３により素材送り装置６０が構成されている（図１１）。
【００３７】
第４チャック装置４７の本体１５には、図６及び図１６に示すように、第３チャック装置４３の第２ワーク受け装置４５と同様の第３ワーク受け装置５０が設けられており、第２ワーク受け装置４５と同一の部分には、同一の符号を付して当該部分の説明を省略する。
【００３８】
リアワークフィーダ６の図２下方には、ワーク搬出装置５１が設けられており、ワーク搬出装置５１は図２、５及び６に示すように、複数のコンベア装置５２を有している。
【００３９】
レーザ加工装置１は、以上のような構成を有するので、該レーザ加工装置１を用いてパイプ、アングル材、形鋼などの、同一断面が材軸方向に連続する所謂長尺部材を加工する場合には、加工すべき長尺部材を、ワークストック装置７のコンベア装置１０に搭載する。コンベア装置１０には、加工すべき長尺部材５３の断面形状に対応した形で図１９に示すように、対応した部材搭載部１０ｃの形成されたワークサポート１０ａが設けられているので、対応するワークサポート１０ａ上に加工すべき長尺部材５３を搭載する。
【００４０】
次に、コンベア装置１０を駆動して、図７に示すように、各ワークサポート１０ａ上に搭載された長尺部材５３を矢印Ａ方向に移送すると共に、移動架台９をＢ方向に移動させて、ワーク受け渡し装置１１をコンベア装置１０側に移動させる。コンベア装置１０をＡ方向に移動させてゆくうちに、図中最右方のワークサポート１０ａに搭載された長尺部材５３が、ワーク受け渡し装置１１のワーク搭載部１１ａ上に移載される。なお、ワーク搭載部１１ａの形状も、図１９に示すように、長尺部材５３の断面形状に適合させたものを装着して用いる。
【００４１】
この状態で、ワーク受け渡し装置１１を、矢印Ａ方向に移動させると共に、図７上方に移動させ、ワーク受け渡し装置１１に搭載された長尺部材５３を第１チャック装置１３と第２チャック装置３９との間に位置決めする。次に、第１及び第２チャック装置１３の駆動モータ１６をそれぞれ回転駆動して、ギヤ１６ａ、１７ａを介して回転ヘッド１７を本体１５に対して中心軸ＣＴ１を中心に回転させ、所定のオリエント位置（回転ヘッド１７を用いた加工上の基準となる中心軸ＣＴ１周りの基準角度位置）に位置決めする。次に、各回転ヘッド１７の全ての駆動シリンダ２５を駆動してロッド２５ａを矢印Ｅ方向に後退させる。すると、ロッド２５ａにブラケット２２ａを介して接続された全てのスライドプレート２２もガイドレール１４ａを介してＥ方向に移動すると共に、スライドプレート２２、２３のラック２２ｂ、２３ｂ及びギヤ２１ａを介してスライドプレート２３も、スライドプレート２２と同期する形で矢印Ｆ方向に移動を開始する。
【００４２】
すると、第１チャック装置１３の互いに対向する２対のスライドプレート２２、２３に接続プレート２６、２９を介して装着された２対の爪部材２７、３０が、図１８の矢印Ｒ方向、即ち、中心軸ＣＴ１に対して放射方向外側に移動し、各爪部材２７、３０の把持部２７ｂ、３０ｂが解放され、第１チャック装置１３は解放状態となる。
【００４３】
同様に、第２チャック装置３９も、爪部材２７、３０のローラ把持部２７ｃ、３０ｃが、図１４の矢印Ｒ方向、即ち、中心軸ＣＴ１対して放射方向外側に移動し、各爪部材２７、３０のローラ把持部２７ｃ、３０ｃが解放され、第２チャック装置１３は解放状態となる。
【００４４】
この状態で、第１チャック装置１３を図１矢印Ｃ方向にガイドレール１２に沿って移動させると、ワーク受け渡し装置１１のワーク搭載部１１ａに搭載された長尺部材５３の右端部はＣ方向に移動駆動される第１チャック装置１３の、図１７に示すように解放状態の４個の爪部材２７、３０の間に挿入される。
【００４５】
次に、この状態で、第１チャック装置１３の駆動シリンダ２５を先程とは逆方向に駆動してロッド２５ａを矢印Ｆ方向に突出させる。すると、互いに対向する２対のスライドプレート２２、２３に接続プレート２６、２９を介して装着された２対の爪部材２７、３０が、図１８の矢印Ｑ方向、即ち、中心軸ＣＴ１対して放射方向内側に移動し、各爪部材２７、３０の把持部２７ｂ、３０ｂも矢印Ｑ方向に移動する。
【００４６】
この移動は、各スライドプレート２２、２３がラック２２ｂ、２３ｂ、ギヤ２１ａを介して同期的に矢印Ｑ方向に移動駆動されることから、図１７に示すように、第１チャック装置１３全体としては各スライドプレート２２、２３に装着された爪部材２７、３０が同時に中心軸ＣＴ１方向に、各爪部材２７、３０の把持部２７ｂ、３０ｂと中心軸ＣＴ１との間の距離Ｌ１が常に等しくなる形で、同速度で移動することとなる。各把持部２７ｂ、３０ｂは、図１７に示すように、互いに９０°をなす形で直線的に形成されているので、四方を各爪部材２７、３０の把持部２７ｂ、３０ｂに取り囲まれた形でヘッド本体１４ａ内に挿入された長尺部材５３は、各把持部２７ｂ、３０ｂにより、中心軸ＣＴ１に対してその寸法中心が自動的にセンタリングされる形で把持されることとなる。このセンタリング動作は、長尺部材５３の断面形に外接する四角形の中心位置を中心軸ＣＴ１に一致させる形で行われる。
【００４７】
なお、互いに対向する各爪部材２７、３０の対は、それら爪部材２７、３０に長尺部材５３側から作用する把持に伴う反力が所定の値に達した際には、対応する駆動シリンダ２５の駆動が停止されるので、長尺部材５３が長方形断面などのように各爪部材２７、３０の対の矢印Ｑ方向への移動量が異なっていても、適正な把持力で長尺部材５３を把持することが出来る。
【００４８】
以上のように各把持部２７ｂ、３０ｂが、中心軸ＣＴ１方向に平行な投影形状において該把持部２７ｂ、３０ｂの両側に形成される交差部ＰＸ、ＰＸ間の距離ＬＰが、該把持部２７ｂ、３０ｂの幅ＬＷよりも小さくなる位置で移動可能となっているので、中心軸ＣＴ１方向に平行な投影形状が閉鎖環を形成し、しかもこの閉鎖環の大きさを拡大・縮小自在な形で複数の把持部２７ｂ、３０ｂが移動可能である。つまり、挿入部２０に挿入された長尺部材５３は、複数の把持部２７ｂ、３０ｂによる閉鎖環で包囲され、たとえ異形断面形状であったとしても、該長尺部材５３を包囲する閉鎖環を縮小させると３点以上の接点で安定してクランプできる状態を必ず作り出すことができる。つまり本実施形態による第１〜４チャック装置によると、異形断面形状をもつワークも適切にクランプすることができる。
【００４９】
こうして、長尺部材５３の端部が第１チャック装置１３により把持されたところで、第１チャック装置１３を図１矢印Ｃ方向に移動させ、今度は、長尺部材５３の図中左方の先端部を、解放状態にあるローラ把持部２７ｃ、３０ｃを有する第２チャック装置３９の孔１４ｃ内に、挿入貫通させ、加工ヘッド部３２の加工ヘッド３６の下方に、配置する。
【００５０】
この状態で、第１チャック装置１３と同様に、第２チャック装置３９の駆動シリンダ２５を図１５矢印Ｆ方向に移動駆動して、ローラ把持部２７ｃ、３０ｃを、同様に図１３矢印Ｑ方向に同期的に等速度で移動させ、長尺部材５３の先端部をセンタリングする形で把持する。
【００５１】
こうして、長尺部材５３が第１及び第２チャック装置１３、３９によりセンタリングされた形で把持したところで、図７のワーク受け渡し装置１１のワーク搭載部１１ａを降下させると共に、移動架台９を矢印Ｂ方向に退避させる。次に、第１チャック装置３９を図１矢印Ｃ方向に適宜移動駆動して、第１及び第２チャック装置１３、３９によって把持された状態の長尺部材５３を加工ヘッド部３２側に送り出し、長尺部材５３の加工すべき部位を加工ヘッド３６の下方の、所定の加工位置に位置決めする。
【００５２】
この際、長尺部材５３は、第２チャック装置３９のローラ把持部２７ｃ、３０ｃにより、軸心ＣＴ１に対しては回転不能であるが、Ｘ軸方向である矢印Ｃ、Ｄ方向には移動自在に支持されているので、第１チャック装置１３を矢印Ｃ方向に移動駆動することにより、長尺部材５３をＸ軸方向に、センタリング状態を保持したままで容易に移動させることが出来る。
【００５３】
こうして長尺部材５３の加工すべき部位が加工ヘッド３６の下方の、所定の加工位置に位置決めされたところで、レーザ発振器３１、レーザ光路管３５を介してレーザ光を加工ヘッド３６に供給し、トーチ３７から長尺部材５３に対してレーザを射出し、切断加工を開始する。加工は、所定の加工プログラムに基づいて、図示しない数値制御装置を介して第１及び第２チャック装置１３、３９の回転ヘッド１７、１７を、駆動モータ１６により、中心軸ＣＴ１周りに同期的に回転駆動させて長尺部材５３をＸ軸周り（即ち、Ｃ軸）に任意の位置に角度保持自在な形で回転駆動させると共に、第１チャック装置１３を矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動させて、長尺部材５３を矢印Ｃ、Ｄ方向及びＣ軸方向に任意の位置で位置決め保持自在に移動駆動させることにより行う。
【００５４】
また、トーチ３７は、既に述べたように、矢印Ｋ、Ｌ方向であるＹ軸方向、矢印Ｍ、Ｎ方向であるＺ軸方向、矢印Ｏ、Ｐ方向であるＡ軸方向、矢印ＱＢ、ＲＢ方向であるＢ軸方向に移動駆動位置決め自在となっているので、前述の長尺部材５３の移動駆動動作と相まって、長尺部材５３に対して３次元立体加工を容易に行うことが出来る。
【００５５】
長尺部材５３のトーチ３７による切断加工が終了すると、該切断されたワークは第１ワーク受け装置４０のワーク収納部４２ａにより、図４に示すように、切断ワーク排出部３２ａへ排出される。切断ワークがワーク排出部３２ａへ排出されたところで、第１チャック装置１３が再度矢印Ｃ方向、即ち加工ヘッド３６方向に所定量移動駆動され、長尺部材５３の未加工部分が第２チャック装置３９から矢印Ｃ方向、即ち加工ヘッド３６側に再度送出され、トーチ３７により加工プログラムに基づく所定の加工が連続的に行われる。
【００５６】
上述の場合には、長尺部材５３を第１及び第２チャック装置１３、３９により片持ち状態で支持した状態で、長尺部材５３の先端部分を切断し、加工済みワークを加工ヘッド３６の下方に設けられたワーク排出部３２ａに排出した場合について述べたが、レーザ加工装置１では、上述した加工法のほかに、第３チャック装置４３、更には必要に応じて第４チャック装置４７により、長尺部材５３を保持し、加工装置両側のチャック装置１３、３９、４３、４７により長尺部材５３を支持し、その状態でチャック装置３９と４３の間で長尺部材５３をトーチ３７により切断加工することも可能である。
【００５７】
この場合、第３チャック装置４３は矢印Ｃ、Ｄ方向に所定距離範囲にわたり移動駆動位置決めが可能であり、第４チャック装置４７は、リアワークフィーダ６のＸ軸の略全長にわたり移動駆動位置決めが可能なので、長尺部材５３の保持に際しては、長尺部材５３から切断加工すべきワークの長さに応じて第３チャック装置４３又は第４チャック装置４７をＸ軸方向に移動させ、その状態で第１チャック装置１３を矢印Ｃ方向に移動駆動して長尺部材５３を矢印Ｃ方向に、前述の片持ち状態による加工の場合よりも長く突出させ、そこで長尺部材５３を第３チャック装置４３、必要ならば第４チャック装置４７にも保持させる。すると、長尺部材５３は、トーチ３７を挟んで加工部の両側で保持されるので、長尺部材５３が自重により撓んでしまうことがなく、精度の良い加工が可能となる。
【００５８】
なお、第３チャック装置４３も、第２チャック装置３９と同様に長尺部材５３をローラ把持部２７ｃ、３０ｃで把持することから、長尺部材５３を矢印Ｃ、Ｄ方向に自由に移動させつつ保持することが可能であり、任意長さのワークの切断加工を簡単に行うことが出来る。
【００５９】
更に、長尺部材５３を中心軸ＣＴ１周りに任意の角度位置に回転位置決めして加工したり、また所定の角速度で回転させつつ加工することも、第１、第２、第３、第４チャック装置１３、３９、４３、４７の各回転ヘッド１７を同期的に回転駆動させることにより、簡単に行うことが出来る。
【００６０】
また、第１及び第４チャック装置１３、４７で長尺部材をその両端で把持しつつ、第１及び第４チャック装置１３、４７をＸ軸方向に同期的に移動駆動させることにより、長尺部材を第２及び第３チャック装置３９、４３で摺動支持させながら加工することも当然可能である。
【００６１】
以上のように、長尺部材を送る場合、第１チャック装置１３（第４チャック装置４７）で長尺部材の一端を固定的に把持すると共に、第２チャック装置３９（第３チャック装置４３）で長尺部材の中央寄り位置を移動可能に（案内）支持する。これにより、長尺部材が自重により歪んだりすることなく、長尺部材の自動送りが適切に行える。また、第１チャック装置１３（第４チャック装置４７）の爪部材２７、３０が第２チャック装置３９（第３チャック装置４３）の孔１４ｃに嵌入できるので、把持された長尺部材の一端はこの孔１４ｃ内に入ることができ、できるだけ端の部分までが送り方向に送り出せるようになっている。これにより加工できない把持代が少なくなり歩留まりが向上する。
【００６２】
また、比較的長いワークを切り出す場合には、トーチ３７により切断されたワークは、第３チャック装置４３を解放した状態で第４チャック装置４７を切断済みワークを保持した状態で矢印Ｃ方向に移動させ、切り出されワークの端部が第３チャック装置４３から矢印Ｃ方向に外れたところで、予め中心軸ＣＴ１方向に揺動駆動された状態の第２、第３、第４ワーク受け装置４５、５０、５５上に切断済みワークを移動させる。
【００６３】
更に、その状態で第４チャック装置４７の把持部２７ｂ、３０ｂを解放すると共に、第４チャック装置４７のアクチュエータ１４ｆを駆動してキックアウトプレート１４ｈを突出させて、ワークを第２、第３、第４ワーク受け装置４５、５０、５５上に移載させる。そして、第２、第３、第４ワーク受け装置４５、５０、５５を図５及び図６に示すように下方に揺動させて、切断済みのワークをワーク搬出装置５１のコンベア装置５２上に移載する。コンベア装置５２上に移載された切断済みワークは、該コンベア装置５２及び人力により適宜外部に搬出される。
【００６４】
なお、長尺部材５３の加工ヘッド部３２に対する移送は、第１及び第２チャック装置１３、３９が行い、切断済みワークの加工ヘッド部３２からの搬出は第３及び第４チャック装置４３、４７が主として行うが、加工ヘッド部３２側の第２及び第３チャック装置３９、４３は、図１１及び図１２に示すように、第３チャック装置４３を図中最も右方に移動させた状態で互いのローラ把持部３０ｃ、３０ｃが当接接触する状態とすることが出来るので、第２チャック装置３９側に把持された長尺部材５３の先端部を、第３チャック装置４３より最小の突出長さで把持することが出来、長尺部材５３をＸ軸方向に短く切断する場合で、更に第３チャック装置４３側で切断済みワークを把持して端部加工などを行う場合でも、確実にワークを把持することが出来る。
【００６５】
また、第１及び第４チャック装置１３、４７は、図１１及び図１２に示すように、その爪部材２７、３０が、第２及び第３チャック装置３９、４３の回転ヘッド１７の孔１４ｃ内に嵌入し、その先端部の把持部２７ｂ、３０ｂは第２及び第３チャック装置３９、４３のローラ把持部２７ｃ、３０ｃ近傍にまで達することが出来るので、第１及び第４チャック装置１３、４７で把持しながら加工ヘッド３６による加工を行った場合に、加工のための把持代を最小にすることが出来、無駄な切り残し量を極力抑えた形での加工が可能となり、材料の歩留まりを向上させることが出来る。
【００６６】
なお、第１チャック装置１３又は第４チャック装置４７側に最後に残留した長尺部材５３の残材は、爪部材２７、３０を解放状態にしてアクチュエータ１４ｆを駆動してキックアウトプレート１４ｈを図１７矢印Ｃ又はＤ方向に突出させることにより円滑にチャック装置１３、４７外部に排出することが出来る。
【００６７】
また、上述の実施例は、３次元線状加工装置としてレーザ加工装置について説明したが、３次元線状加工装置としては、レーザ加工装置に限らず、線状に部材を切断加工することが可能であれば、プラズマ切断装置やガス切断装置など各種の３次元線状加工装置を用いることが出来る。
【００６８】
更に、上述のレーザ加工装置１の制御軸構成は、加工ヘッド３６のトーチ３７が、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸の４制御軸構成で、第１チャック装置１３、第３チャック装置４３及び第４チャック装置４７をＸ軸及びＣ軸制御の２制御軸構成とし、第２チャック装置３９をＣ軸制御の１軸構成としたが、装置全体としての制御軸構成は加工ヘッド３６による自由曲面形状の加工が可能な限りどのような構成でも良い。
【００６９】
上述した実施例では、接続プレート２６（２９）と爪部材２７（３０）からなるクランプ部材を４個設けたが、この個数は４個に限定されない。例えば、３個又は５個以上のクランプ部材を設けてクランプ装置を構成することも可能である。
【００７０】
また上述した実施例では、把持部２７ｂ、３０ｂ（ローラ把持部２７ｃ、３０ｃ）の幅ＬＷは全て同一寸法であったが、この幅は必ずしも同一寸法である必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】    ３次元線状加工装置の一例であるレーザ加工装置の全体を示した正面図。
【図２】    図１のレーザ加工装置における平面図。
【図３】    図１のレーザ加工装置における第１チャック装置付近を示す側面図。
【図４】    図１のレーザ加工装置における第２チャック装置付近を示す側面図。
【図５】    図１のレーザ加工装置における第３チャック装置付近を示す側面図。
【図６】    図１のレーザ加工装置における第４チャック装置付近を示す側面図。
【図７】    図１のレーザ加工装置における搬入コンベア部分の側面図。
【図８】    ワーク受け装置の動作態様の一例を示す側面図。
【図９】    ワーク受け装置の動作態様の一例を示す側面図。
【図１０】    ワーク受け装置の動作態様の一例を示す側面図。
【図１１】    第１乃至第４チャック装置が最大限接近した場合の状態を示す平面図。
【図１２】    図１１の正面図。
【図１３】    第２及び第３チャック装置の正面図。
【図１４】    第２及び第３チャック装置の側面図。
【図１５】    チャック装置の爪開閉駆動部を示す正面図。
【図１６】    図１５の側面図。
【図１７】    第１及び第３チャック装置の正面図。
【図１８】    図１７の側面図。
【図１９】    各種の長尺ワークを搭載するためのワークサポートの例を示す側面図。
【符号の説明】
１……線状加工装置（レーザ加工装置）
１３……第１の素材把持手段（第１チャック装置）
１４ｔ……開口
１４ｃ……貫通孔（孔）
１５……第１の把持手段本体、第２の把持手段本体（本体）
２７、３０……第１の把持部、第２の把持部（爪部材）
２７ｃ、３０ｃ……ローラ（ローラ把持部）
３６……加工手段（加工ヘッド）
３９……第２の素材把持手段（第２チャック装置）
４３……第２の素材把持手段（第３チャック装置）
４７……第１の素材把持手段（第４チャック装置）
５３……加工素材（長尺部材）
６０……素材送り装置
６２……素材把持手段セット（第１チャック装置セット）
６３……素材把持手段セット（第２チャック装置セット）
【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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【図６】
0003710116.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003710116.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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