(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上にパイプの長手方向の中心位置を中心に回転位置決め可能なパイプ回転装置と、前記パイプを支持するパイプ支持装置と、前記基台の上方に前記パイプを加工するＸ、ＹおよびＺの３軸方向に移動位置決め自在のレーザー加工ヘッドと、前記パイプ回転装置と前記レーザー加工ヘッドのＸ、ＹおよびＺの３軸を制御自在のＮＣ装置とを備えたレーザー加工装置のパイプ支持装置において、前記パイプ回転装置は前記パイプを所望の位置に回転位置決め可能に、かつ該パイプの前記中心位置を前記Ｚ軸方向に補正可能に設け、前記パイプ支持装置は前記基台上に前記パイプと平行方向に移動自在のスライドを設け、該スライドに前記パイプに直交する方向に相互に接近離反可能な一対のキャリッジを設け、該一対キャリッジのそれぞれに前記パイプを回転自在に支持するパイプ支持ローラーを設けると共に、前記一対のキャリッジの一方に螺合する右ねじ部と、他方のキャリッジとに螺合する左ねじ部とを有するねじ軸を正逆回転駆動自在のモーターを設け、前記パイプの中心と前記一対のキャリッジのそれぞれに設けた前記パイプ支持ローラーの中心を結ぶ直線がなす角度を支持角θとするとき、該支持角θがほぼ６０度になるべく、前記パイプ支持ローラーに支持されるパイプの半径Ｒと、該パイプ支持ローラーの半径ｒとから該パイプ支持ローラー間の中心間隔Ｌと、該パイプ支持ローラーの中心の移動軌跡が作る直線と前記パイプ中心までの中心高さＨとを前記ＮＣ装置で演算して求め、前記パイプ支持ローラー間の距離Ｌを制御すると共に、前記パイプ回転装置に装着された前記パイプの中心高さＨを前記Ｚ軸方向に補正制御可能に設けてなることを特徴とするレーザー加工装置のパイプ支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザー加工装置のパイプ支持装置及び同装置の使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、実開平１−１５３８７５号公報に開示されているレーザー加工装置のパイプ支持装置（２５）は、回転テーブル（２１）に一端を把持されているパイプ（Ｗ）の他端を支持する様になっており、このパイプ支持装置（２５）はベース（３）上の特定の位置でパイプの外径部を下方から回転可能な４個の球体（３５）で一定の高さに支持する様に設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーザー加工装置のパイプ支持装置においては、パイプ支持装置（２５）のパイプ（Ｗ）に対する支持間隔が一定なので、パイプの直径が大きくなるほどパイプ支持装置（２５）の支持点に生じる水平方向の支持力（水平分力の成分）が小さくなる。そのため、パイプを回転させた時の水平方向の安定が悪くなるという問題がある。
【０００４】
本発明は上述の問題点に鑑みて成されたものであり、本発明の課題はパイプのサイズが変化しても、パイプを安定した状態に支持できるレーザー加工装置のパイプ支持装置及び同装置の使用方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のレーザー加工装置のパイプ支持装置は、基台上にパイプの長手方向の中心位置を中心に回転位置決め可能なパイプ回転装置と、前記パイプを支持するパイプ支持装置と、前記基台の上方に前記パイプを加工するＸ、ＹおよびＺの３軸方向に移動位置決め自在のレーザー加工ヘッドと、前記パイプ回転装置と前記レーザー加工ヘッドのＸ、ＹおよびＺの３軸を制御自在のＮＣ装置とを備えたレーザー加工装置のパイプ支持装置において、前記パイプ回転装置は前記パイプを所望の位置に回転位置決め可能に、かつ該パイプの前記中心位置を前記Ｚ軸方向に補正可能に設け、前記パイプ支持装置は前記基台上に前記パイプと平行方向に移動自在のスライドを設け、該スライドに前記パイプに直交する方向に相互に接近離反可能な一対のキャリッジを設け、該一対キャリッジのそれぞれに前記パイプを回転自在に支持するパイプ支持ローラーを設けると共に、前記一対のキャリッジの一方に螺合する右ねじ部と、他方のキャリッジとに螺合する左ねじ部とを有するねじ軸を正逆回転駆動自在のモーターを設け、前記パイプの中心と前記一対のキャリッジのそれぞれに設けた前記パイプ支持ローラーの中心を結ぶ直線がなす角度を支持角θとするとき、該支持角θがほぼ６０度になるべく、前記パイプ支持ローラーに支持されるパイプの半径Ｒと、該パイプ支持ローラーの半径ｒから該パイプ支持ローラー間の中心間隔Ｌと、該パイプ支持ローラーの中心の移動軌跡が作る直線と前記パイプ中心までの中心高さＨとを前記ＮＣ装置で演算して求め、前記支持角θがほぼ６０度になるべく、前記パイプ支持ローラー間の距離Ｌを制御すると共に、前記パイプ回転装置に装着された前記パイプの中心高さＨを前記Ｚ軸方向に補正制御可能に設けてなることを要旨とするものである。
【０００６】
従って、請求項１のレーザー加工装置のパイプ支持装置によれば、加工するパイプの直径が小径から大径になった場合、キャリッジの間隔を広げることにより、すなわちパイプ支持ローラー間の中心間隔Ｌを広げることにより、パイプを安定した状態で支持することができる。また、パイプ支持装置に支持するパイプの外径サイズが変化しても、支持角θがほぼ６０度になるべくパイプ支持ローラー間の距離Ｌを制御するので、小径から大径までの広い範囲のサイズのパイプを安定して支持することができる。なお、加工するパイプの直径が変化したとき、パイプ回転装置に装着されたパイプの中心位置を変化に対応してＺ軸方向に補正することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のレーザー加工装置のパイプ支持装置の実施の形態について図面により説明する。図１及び図２は、カンチレバー方式の２軸光軸移動タイプのＮＣレーザー加工装置に本発明に係わるレーザー加工装置のパイプ支持装置を実施した例を示したものである。なお、図１はレーザー加工装置１の正面図であり、図２は図１におけるパイプ支持装置の部分のみをＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した側面図である。
【００１２】
さて、図１及び図２を参照するに、前記レーザー加工装置１は、図示しないＮＣ装置と駆動手段とによりＸ軸方向に移動位置決め自在のＸ軸キャリッジ３を備え、そして、このＸ軸キャリッジ３には、前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に、図示省略のＮＣ装置と駆動手段により移動位置決め自在のＹ軸キャリッジ５が設けらている。このＹ軸キャリッジ５の下部にはレーザー加工ヘッド７が設けられており、そしてこのレーザー加工ヘッド７にはレーザー加工用の集光装置（図示省略）を備えたノズル９が取付けられている。
【００１３】
また、前記レーザー加工装置１の上部には、炭酸ガスレーザーの発振器１１が備えられており、この炭酸ガスレーザーの発振器１１からのレーザービームは、前記Ｙ軸キャリッジ５に設けられたレーザー加工ヘッド７を経由して前記ノズル９まで図示しない光学系により導かれるように構成されている。なお、前記レーザー加工ヘッド７は、前記ＸＹ軸に直交するＺ軸方向（鉛直方向）にも移動位置決め自在となっている。
【００１４】
前記レーザー加工ヘッド７の下方位置には基台１３が設置されており、この基台１３に前記Ｘ軸方向と平行に配置したパイプ１５を回転するパイプ回転装置１７が設けてあると共にパイプ支持装置１９が複数台設けてある。前記パイプ回転装置１７は図示省略のＮＣ装置と駆動手段などによりパイプを所望の位置に回転位置決め可能でありまた図示しない適宜な手段により、パイプの中心位置ＣＬをＺ軸方向に補正可能に設けられている。
【００１５】
以下に上記パイプ支持装置１９の構成について説明する。図３及び図４を参照するに、前記基台１３上のスライド案内１４の案内溝１６に前記パイプ１５と平行方向に移動自在にスライド２１の案内部２２が係合させて設けてある。そして、このスライド２１上に設けた一対のガイドレール２３に一対のキャリッジ２５がガイド部材２７を介してパイプ１５に直交する方向に移動自在に設けてある。
【００１６】
この一対のキャリッジ２５には、一方向の回転によりこのキャリッジ２５を相互に接近または離反させるために、ねじ軸の半分に右ねじ、残り半分に左ねじを切ったねじ軸２９をそれぞれに螺合させてある。そして、このねじ軸２９の一端は、基台１３上に設けたモーター支持部材３１に取付けたモーター３３の出力軸に結合し他端は軸受け部材３５に軸支させてある。また、キャリッジ２５のそれぞれには、パイプ１５を回転自在に支承するパイプ支持ローラー３７を備えたパイプ支持部材３９が設けてある。
【００１７】
上記構成により、モーター３３の正逆回転と回転数を図示省略のＮＣ装置に接続したモーター制御部３２により適宜に制御すれば、前記一対のキャリッジ２５を相互に接近または離反させてパイプ支持部材３９の間隔を所望する間隔にすることができる。すなわち、加工するパイプの直径が小径から大径になった場合、キャリッジの間隔を広げることにより、パイプ支持部材の間隔を広げてパイプ１５を安定した状態で支持することができる。
【００１８】
上記の如くパイプ支持装置１９のパイプ支持部材３９の間隔を加工するパイプ１５の直径に対応して設定すると共に、加工するパイプ１５の長さに対応して、適宜の間隔を置いて前記基台１３上のスライド案内１４上に配置した後、前記レーザー加工装置１のレーザー加工ヘッド７とパイプ回転装置１７とを位置決め制御しながらレーザー加工を実施すれば、前述の如くパイプ１５は安定した状態で支持されているので加工精度にばらつきのない良好な加工を行うことができる。
次に、上記パイプ支持装置１９の使用方法について、図５を参照しながら説明する。図５はパイプ支持装置１９のパイプ支持ローラー３７上に小径のパイプを支持した場合と大径のパイプを支持した場合の位置関係を説明した図である。
【００１９】
いま、半径Ｒ1 のパイプ１５Ａをパイプ支持ローラー３７上に支持する場合、パイプ１５Ａの中心Ｏ1 と支持ローラー３７Ｌの中心を結ぶ直線と、パイプ１５Ａの中心Ｏ1 と支持ローラー３７Ｒの中心を結ぶ直線とがなす角度を支持角θとするとき、支持ローラー３７Ｌと支持ローラー３７Ｒとの間隔Ｌ1 及びパイプ支持ローラー３７の中心の移動軌跡４１からパイプ１５Ａの中心Ｏ1 までの中心高さＨ1 は、次の計算式に半径Ｒ1 を代入することによりで求めることができる。上記パイプ１５Ａより大径のパイプ１５Ｂ（半径Ｒ2 ）についても同様にＬ2 、Ｈ2 が求められる。
【００２０】
【数１】
Ln=2(Rn+r)sin(θ/2)、n=1,2,3,...(1)
Hn=2(Rn+r)cos(θ/2)、n=1,2,3,...(2)
なお、上記計算式中において、「ｒ」はパイプ支持ローラー３７の半径であり、「n」は自然数である。
【００２１】
従って、図示省略のＮＣ装置に前記計算式を計算プログラムとして登録しておき、パイプ加工をする時に、適宜な支持角θとパイプ半径Ｒとを入力し、支持ローラー３７Ｌと支持ローラー３７Ｒとの間隔Ｌと、パイプ支持ローラー３７の中心の移動軌跡４１からパイプ１５Ａの中心Ｏ1 までの中心高さＨとを登録しておいた前記計算式を用いて演算して求めることができる。なお、前記支持角θは６０度前後に設定するのが望ましい。
【００２２】
例えば、半径Ｒ1 のパイプ１５Ａから、半径Ｒ2 （Ｒ1 ＜Ｒ2 ）のパイプ１５Ｂに変更する場合には、偏差ΔＬ＝Ｌ2 −Ｌ1 とΔＨ＝Ｈ2 −Ｈ1 を演算で求め、前記パイプ支持装置１９のモーター制御部３２に、この演算で求めた偏差ΔＬを出力し、モーター３３を駆動してパイプ支持ローラーの間隔を支持角がθになるように補正する。さらに偏差ΔＨを前記パイプ回転装置１７の駆動制御部（図示省略）に出力しパイプの中心位置ＣＬをＨ2 になるように補正する。
【００２３】
上述の補正を行うことにより、パイプ１５Ｂの支持角度はパイプ１５Ａの支持角度と同一角度（θ）となると同時に、パイプ回転装置１７のパイプに中心位置ＣＬがΔＨだけ補正されパイプ支持装置１９でのＨ2 の位置とに一致することになる。
【００２４】
すなわち上述のような方法によれば、パイプ支持装置に支持するパイプの外径サイズが変化しても、パイプの中心と支持部材との間の角度を常に同一の設定角度（θ）で支持することができるので常にほぼ同一の安定度でパイプを支持することができる。
【００２５】
次に、パイプ支持角（θ）を６０度と９０度にした場合に支持可能なパイプの径の変化について図５により説明する。いま、間隔Ｌ3 の位置にあるパイプ支持ローラー３７Ｒ”と支持ローラー３７Ｌ”に支持角が６０度で支持可能なパイプは半径Ｒ4 のパイプ１５Ｃである。
【００２６】
これに対して支持角が９０度の場合に支持可能なパイプは、半径Ｒ3 のパイプ１５Ｃ’となる。すなわち、図５から明白のように、Ｒ3 ＜Ｒ4 であり、支持角が６０度の場合の方が、支持角が９０度の場合より大きい半径のパイプを支持可能である。換言すれば、支持するパイプのサイズが同じ範囲ならば支持角が６０度の方が前記キャリッジ２５の移動範囲を小さくできる利点もある。なお、上述の比較においては支持角（θ）が相違しているのでパイプの安定度は同一ではない。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、加工するパイプの直径が小径から大径になった場合、キャリッジの間隔を広げることにより、すなわちパイプ支持ローラー間の中心間隔Ｌを広げることにより、パイプを安定した状態で支持することができる。また、パイプ支持装置に支持するパイプの外径サイズが変化しても、支持角θがほぼ６０度になるべくパイプ支持ローラー間の距離Ｌを制御するので、小径から大径までの広い範囲のサイズのパイプを安定して支持することができる。なお、加工するパイプの直径が変化したとき、この変化に対応してパイプ回転装置に装着されたパイプの中心位置をＺ軸方向に補正することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるレーザー加工装置のパイプ支持装置の実施の形態を示した正面図。
【図２】図１におけるパイプ支持装置の部分のみをＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した側面図。
【図３】図２におけるパイプ支持装置の部分の拡大図。
【図４】図３におけるパイプ支持装置の部分の斜視図。
【図５】パイプ支持装置にパイプを支持した場合の位置関係の説明図。
【符号の説明】
１  レーザー加工装置
３  Ｘ軸キャリッジ
５  Ｙ軸キャリッジ
７  レーザー加工ヘッド
１３  基台
１５  パイプ
１７  パイプ回転装置
１９  パイプ支持装置
２１  スライド
２５  キャリッジ
３３  モーター
３７  パイプ支持ローラー
３９  パイプ支持部材
ＣＬ  パイプの中心位置
【図１】
0003640709.tif 000002
【図２】
0003640709.tif 000003
【図３】
0003640709.tif 000004
【図４】
0003640709.tif 000005
【図５】
0003640709.tif 000006