(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上にＸ軸方向へ移動自在な加工テーブルを設け、前記ベッドに取付けた加工機本体フレームにおける上部フレームにＹ軸方向へ移動自在なＹ軸キャレッジを設けると共にこのＹ軸キャレッジにレーザ加工ヘッドを設けてなるレーザ加工機であって、前記上部フレームの一端側の退避位置に、前記Ｙ軸キャリッジと係脱自在な付加加工ユニットを設けてなることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方にアクチュエータにより揺動する係合爪を設けると共に、他方にこの係合爪が係合する係合凹部を設けてなることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機。
【請求項３】
前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に位置決め部材を設けると共に、他方にこの位置決め部材が入り込む穴を設けてなることを特徴とする請求項１，２記載のレーザ加工機。
【請求項４】
前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に検出センサを設けると共に他方に被検出部を設けてなることを特徴とする請求項１，２，３記載のレーザ加工機。
【請求項５】
前記付加加工ユニットにドリル，タップ等の工具を交換自在に備えた工具装置を設けてなることを特徴とする請求項１，２，３，４記載のレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワークにレーザ加工以外の他の加工も組み合せて行い得るようにしたレーザ加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一軸加工テーブル移動，一軸光移動タイプのレーザ加工機が知られている。このレーザ加工機ではベッド上にＸ軸方向へ移動自在な加工テーブルが設けられている。また、前記ベッドに加工機本体フレームが取付けられ、この加工機本体フレームにおける上部フレームにはＹ軸方向へ移動自在なＹ軸キャレッジが設けられている。このＹ軸キャレッジにレーザ加工ヘッドが設けられている。
【０００３】
上記構成により、加工テーブル上に加工すべきワークを載置固定せしめた状態で、加工テーブルをＸ軸方向へ、Ｙ軸キャレッジをＹ軸方向へ移動せしめると共に、レーザ加工ヘッドからレーザビームをワークへ照射せしめることによってワークにレーザ加工が行われる。
【０００４】
ワークにレーザ加工と一緒に例えばパンチ加工，ドリル加工，タップ加工などを加えて複合加工を行う場合には、前記レーザ加工ヘッドによるレーザ加工点と離れた位置に付加加工点を有して行っている。または、レーザ加工ヘッドを設けたＹ軸キャレッジに付加加工ユニットを設けて複合加工を行うことも知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のレーザ複合加工機のうち、レーザ加工点と離れた位置に付加加工点を有するレーザ複合加工機では、レーザ加工時の送り軸とは別に独立した送り軸を追加することなり、スペース，価格ともレーザ専用機と比較すると大きく、高価となってしまう。
【０００６】
また、Ｙ軸キャレッジにレーザ加工ヘッドの脇へ付加加工ユニットを設けたレーザ複合加工機では、レーザ移動軸に重量が増し、レーザ加工機の高速，高精度を行うことが困難になってしまう。
【０００７】
この発明の目的は、レーザ加工以外の他の加工を加えた複合加工を行う際、追加送り軸数を最小限にし、かつ高速，高精度加工なレーザ加工を確保できるようにしたレーザ加工機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明のレーザ加工機は、ベッド上にＸ軸方向へ移動自在な加工テーブルを設け、前記ベッドに取付けた加工機本体フレームにおける上部フレームにＹ軸方向へ移動自在なＹ軸キャレッジを設けると共にこのＹ軸キャレッジにレーザ加工ヘッドを設けてなるレーザ加工機であって、前記上部フレームの一端側の退避位置に、前記Ｙ軸キャリッジと係脱自在な付加加工ユニットを設けてなることを特徴とするものである。
【０００９】
したがって、ワークにレーザ加工のみを行う場合には、付加加工ユニットを加工機本体フレームにおける上部フレームの一端側の退避位置に設けておき、加工テーブルをＸ軸方向へ、Ｙ軸キャレッジをＹ軸方向へ移動せしめると共にレーザ加工ヘッドからレーザビームをワークへ向けて照射せしめることにより、ワークにレーザ加工が行われる。
【００１０】
ワークにレーザ加工と他の加工の複合加工を行う場合には、Ｙ軸キャレッジを加工機本体フレームにおける上部フレームの一端側へ移動せしめてＹ軸キャレッジに、退避位置に退避されている付加加工ユニットを係合せしめる。この係合された状態で、加工テーブルをＸ軸方向へ、Ｙ軸キャレッジをＹ軸方向へ移動せしめると共に、レーザ加工ヘッドからレーザビームをワークへ向けて照射せしめたり、あるいは付加加工ユニットに設けられた工具例えばドリルまたはタップなどで、ワークに他の加工が行われる。
【００１１】
而して、複合加工を行う際に、付加加工ユニットがＹ軸キャレッジに係合されてＹ軸方向へ移動されるから、追加送り軸数を最小にして、高速，高精度のレーザ加工が行われる。
【００１２】
請求項２によるこの発明のレーザ加工機は、請求項１のレーザ加工機において、前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方にアクチュエータにより揺動する係合爪を設けると共に、他方にこの係合爪が係合する係合凹部を設けてなることを特徴とするものである。
【００１３】
したがって、前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に設けられたアクチュエータを作動せしめることにより、係合爪が揺動して他方に設けられた係合凹部に容易にかつ確実に係脱される。
【００１４】
請求項３によるこの発明のレーザ加工機は、請求項１，２のレーザ加工機において、前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に位置決め部材を設けると共に、他方にこの位置決め部材が入り込む穴を設けてなることを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、Ｙ軸キャレッジ、付加加工ユニットのどちらか一方に設けられた位置決め部材が他方に設けられた穴に入り込んで正確に位置決めされる。
【００１６】
請求項４によるこの発明のレーザ加工機は、請求項１，２，３のレーザ加工機において、前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に検出センサを設けると共に他方に被検出部を設けてなることを特徴とすものである。
【００１７】
したがって、前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に設けられた検出センサと他方に設けられた被検出部との作動で、Ｙ軸キャレッジに付加加工ユニットが係合されたことが検出される。
【００１８】
請求項５によるこの発明のレーザ加工機は、請求項１，２，３，４のレーザ加工機において、前記付加加工ユニットにドリル，タップなどの工具を交換自在に備えた工具装置を設けてなることを特徴とするものである。
【００１９】
したがって、前記付加加工ユニットに設けられた工具装置にはワークの加工によって工具を交換することができるので種々な加工が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の例を図面に基いて詳細に説明する。
【００２１】
図１，図２および図３を参照するに、レーザ加工機１は、立設されたベッド３を備えており、このベッド３上にはＸ軸方向へ延伸したガイドレール５が敷設されている。このガイドレール５には複数のスライダを介して加工テーブル７が図示省略のＸ軸送り機構によりＸ軸方向へ移動可能に設けられている。この加工テーブル７上に加工すべきワークＷが載置されて固定される。
【００２２】
前記ベッド３上には加工機本体フレームとしての例えば門型フレーム９が上方へ向けて取付けられており、この門型フレーム９における上部フレーム９Ｕの前面にはＹ軸方向へ延伸した複数のガイドレール１１が敷設されている。この各ガイドレール１１には複数のスライダ１３を介してＹ軸キャレッジ１５が図示省略のＹ軸送り機構によりＹ軸方向へ移動可能に設けられている。
【００２３】
このＹ軸キャレッジ１５にはＺ軸キャレッジ１７が図示省略のＺ軸送り機構によりＺ軸方向へ移動可能に設けられており、このＺ軸キャリッジ１７にはレーザ加工ヘッド１９が設けられている。
【００２４】
上記構成により、加工すべきワークＷを載置した加工テーブル７がＸ軸送り機構によりガイドレール５に案内されてＸ軸方向へ移動される。またＹ軸キャレッジ１５がＹ軸機構によりガイドレール１１に案内されてＹ軸方向へ移動される。さらにＺ軸キャリッジ１７がＺ軸送り機構によりＺ軸方向へ移動される。
【００２５】
而して、加工テーブル５がＸ軸方向へ、Ｙ軸キャレッジ１５がＹ軸方向へ、およびＺ軸キャレッジ１７がＺ軸方向へ移動されることにより、加工テーブル５上に載置されたワークＷにレーザ加工ヘッド１９からレーザビームを照射せしめることにより、所望のレーザ加工が行われることになる。
【００２６】
前記上部フレーム９Ｕの一端側例えば図１において左端側である退避位置には付加加工ユニットとしてのＷ軸ユニット２１が常に退避されている。このＷ軸ユニット２１は複数のスライダ２３を介して前記ガイドレール１１にＹ軸方向へ移動可能に設けられている。しかも、前記Ｗ軸ユニット２１には工具装置としての例えばスピンドルユニット２５がＷ軸方向へ移動可能に設けられている。このスピンドルユニット２５には工具としての例えば回転可能なドリル２７が装着されている。
【００２７】
前記Ｗ軸ユニット２１とＹ軸キャレッジ１５のオフセット値は例えば２００ｍｍあり、Ｙ軸のストロークは例えば加工範囲１２７０ｍｍに対して２００ｍｍだけ反原点側へ移動できるようになっている。
【００２８】
上記構成により、加工テーブル７上にあるワークＷに例えばレーザ加工とドリル加工を行う際には、Ｙ軸キャレッジ１５を図１において左側へ移動せしめて退避位置に退避しているＷ軸ユニット２１をＹ軸キャレッジ１５に係合せしめた後、一緒にＹ軸方向へ移動せしめることにより行われるものである。
【００２９】
前記Ｙ軸キャレッジ１５にＷ軸ユニット２１を係脱せしるために、図４に示されているように、Ｙ軸キャリッジ１５，Ｗ軸ユニット２１のどちらか一方例えばＹ軸キャレッジ１５の上下に係合爪２９が枢支ピン３１を介して枢支されている。また、Ｙ軸キャリッジ１５の上下にはアクチュエータとしてのエアシリンダ３３の後部がブラケット３５を介して取付けられている。前記エアシリンダ３３に装着されたピストンロッド３７の先端が前記係合爪２９の一端に取付けられている。
【００３０】
また、前記Ｙ軸キャレッジ１５には位置決め部材としての例えば位置決めピン３９が複数設けられていると共に、検出センサとしての例えばリミットスイッチ４１が複数設けられている。
【００３１】
一方、前記Ｚ軸ユニット２１の図４において右側における上下には、前記係合爪２９が係合する係合凹部４３が設けられている。また、Ｚ軸ユニット２１の図４において右側面には前記位置決めピン３９が位置決めされる穴としての例えばブッシュ４５と、前記リミットスイッチ４１が当接する被検出部としての例えばドグ４７が設けられている。
【００３２】
上記構成により、Ｙ軸キャレッジ１５にＷ軸ユニット２１を係合せしめるには、図４においてＹ軸キャリッジ１５を左側へ移動せしめると、図５に示されているように、位置決めピン３９がブッシュ４５内に入り込むと共にリミットスイッチ４１がドグ４７に当接してＹ軸キャレッジ１５がＷ軸ユニット２１に連結されたことが検出される。すると、エアシリンダ３３が作動してピストンロッド３７が伸びることにより、各係合爪２９が図５においてそれぞれ枢支ピン３１を支点として回動し、係合爪２９が係合凹部４３に係合されることにより、Ｙ軸キャレッジ１５にＷ軸ユニット２１が確実に係合せしめることができる。
【００３３】
Ｙ軸キャリッジ１５からＷ軸ユニット２１を脱するには、エアシリンダ３３の作動で係合爪３１を係合凹部４３より外すと共にＹ軸キャレッジ１５を図５において右側へ移動せしめることにより、位置決めピン３９がブッシュ４５から抜けると共にリミットスイッチ４１がドグ４７から離れることにより、Ｙ軸キャリッジ１５がＷ軸ユニット２１より脱することになる。
【００３４】
ワークＷにレーザ加工のみを行う際には、図６に示されているように、Ｗ軸ユニット２１を上部フレーム９Ｕの左端側における退避位置に退避せしめる。すなわち、Ｙ軸原点位置より外側に位置しており、レーザ加工ヘッド１９のみ軸移動してレーザ加工機単体と全く同じ機能を果す。
【００３５】
ワークＷに複数加工を行う際には、図７に示されているように、Ｙ軸キャレッジ１５を左側へ移動せしめ、Ｙ軸の原点位置にくると、上述したようにＹ軸キャレッジ１５にＷ軸ユニット２１が係合される。そして係合した状態でＹ軸方向へ移動せしめことにより複合加工を行うことができる。複合加工中に万一Ｙ軸キャレッジ１５からＷ軸ユニット２１が外された場合にはリミットスイッチ４１がドグ４７が離れることで検出することができる。
【００３６】
Ｗ軸ユニット２１とＹ軸キャレッジ１５のオフセット量を予めＮＣ装置に入力しておけば、付加軸での加工はＭコード等で指令されたＹ軸指令で自動的にオフセット量を配慮して位置決めを行うことができる。
【００３７】
前記Ｙ軸キャレッジ１５とＷ軸ユニット２１とが別体となっており、レーザ加工時はレーザ加工ヘッド１９のみ制御，移動させるから、軽量であり高速，高精度なレーザ加工を行うことができる。複合加工時にはＷ軸ユニット２１がＹ軸キャレッジ１５に係合され、レーザ加工時と同一の制御軸で制御することができ、単純な機構となりコストを軽減させることができる。
【００３８】
なお、この発明は、前述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。本実施の形態の例では工具装置してスピンドルユニットを用い、工具としてドリルの例で説明したが、タップなどその他の工具を用いるようにしてもよい。また、位置め部材，穴として位置決めピン３９，ブッシュ４５を用いて説明したがそれ以外のものでも構わない。さらに検出センサ，被検出部としてリミットスイッチ４１，ドグ４７を用いて説明したがそれ以外でもよい。係脱手段として係合爪２９，係合凹部４３で説明したがそれ以外でもよい。
【００３９】
リミットスイッチ４１をドグ４７に当接せしめる際、自動的にエアブローでその付近を清掃するとさらによいものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上のごとき実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、ワークにレーザ加工のみを行う場合には、付加加工ユニットを加工機本体フレームにおける上部フレームの一端側の退避位置に設けておき、加工テーブルをＸ軸方向へ、Ｙ軸キャレッジをＹ軸方向へ移動せしめると共にレーザ加工ヘッドからレーザビームをワークへ向けて照射せしめることにより、ワークにレーザ加工が行われる。
【００４１】
ワークにレーザ加工と他の加工の複合加工を行う場合には、Ｙ軸キャレッジを加工機本体フレームにおける上部フレームの一端側へ移動せしめてＹ軸キャレッジに退避位置に退避されている付加加工ユニットを係合せしめる。この係合された状態で、加工テーブルをＸ軸方向へ，Ｙ軸キャレッジをＹ軸方向へ移動せしめると共に、レーザ加工ヘッドからレーザビームをワークへ向けて照射せしめたり、あるいは付加加工ユニットに設けられた工具例えばドリルまたはタップなどで、ワークに他の加工が行われる。
【００４２】
而して、複合加工を行う際に、付加加工ユニットがＹ軸キャレッジに係合されてＹ軸方向へ移動されるから、追加送り軸数を最小にして、高速，高精度のレーザ加工を行うことができる。
【００４３】
請求項２の発明によれば、前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に設けられたアクチュエータを作動せしめることにより、係合爪が揺動して他方に設けられた係合凹部に容易にかつ確実に係脱させることができる。
【００４４】
請求項３の発明によれば、前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に設けられた位置決め部材が他方に設けられた穴に入り込んで正確に位置決めさせることができる。
【００４５】
請求項４の発明によれば、前記Ｙ軸キャレッジ，付加加工ユニットのどちらか一方に設けられた検出センサと他方に設けられた被検出部との作動で、Ｙ軸キャレッジに付加加工ユニットが係合されたことを検出させることができる。
【００４６】
請求項５の発明によれば、前記付加工ユニットに設けられた工具装置にはワークの加工によって工具を交換することができるので種々な加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施する一実施の形態の例のレーザ加工機の側面図である。
【図２】図１における正面図である。
【図３】図１における平面図である。
【図４】Ｙ軸キャレッジとＷ軸ユニットを係脱せしめる係脱機構を説明する拡大図である。
【図５】Ｙ軸キャレッジにＷ軸ユニットを係脱せしめる動作説明図である。
【図６】レーザ加工のみを行う動作を説明する説明図である。
【図７】複合加工を行う動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工機
３  ベッド
７  加工テーブル
９  門型フレーム（加工機本体フレーム）
９Ｕ  上部フレーム
１１  ガイドレール
１５  軸キャレッジ
１７  Ｚ軸キャレッジ
１９  レーザ加工ヘッド
２１  Ｗ軸ユニット（付加加工ユニット）
２５  スピンドルユニット（工具装置）
２７  ドリル（工具）
２９  係合爪
３３  エアシリンダ（アクチュエータ）
３９  位置決めヒン（位置決め部材）
４１  リミットスイッチ（検出センサ）
４３  係合凹部
４５  ブッシュ（穴）
４７  ドグ（被検出部）
【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】
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【図７】
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