(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプインデックス本体に環状のパイプ固定部材の外周の少なくとも３点を支承する複数の支持ローラーを設け、前記パイプ固定部材の外周に設けた歯車に係合する二つの駆動歯車を前記本体に設けると共に、前記環状のパイプ固定部材に前記二つの駆動歯車の軸間距離より短い切欠き溝を設け、該切欠き溝からパイプを前記パイプ固定部材内部に搬入搬出自在に設け、該パイプ固定部材にパイプを固定解放自在の三つ爪チャックを設け、該三つ爪チャックは前記パイプ固定部材の回転中心方向に進退自在の複数の爪部材を摺動自在に設け、前記パイプ固定部材とほぼ同一形状の爪部材駆動リングを前記パイプ固定部材の外側に回動可能に設け、該駆動リングと対面する側の前記爪部材に該爪部材の進退方向に斜交する斜溝を設け、該斜溝に係合するピンを前記爪部材駆動リングに設け、該爪部材駆動リングに該爪部材駆動リングの回転方向に沿 った円弧状の長穴を設け、前記パイプ固定部材に爪部材駆動リングの前記長穴を貫通するスタッドボルトを設け、該スタッドボルトの頭部に前記爪部材駆動リングに連結した回転自在のねじを設け、前記二つの駆動歯車を介して前記パイプ固定部材を回転割出しするサーボモーターを前記パイプインデックス本体に設け、前記爪部材駆動リングを前記ねじを回転させることにより前記三つ爪をチャックを進退させて前記パイプを前記パイプ固定部材の中心に固定すると共に、前記二つの駆動歯車を介して前記パイプ固定部材を回転割出しすることを特徴とするレーザ加工機のパイプインデックス装置。
【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のパイプインデックス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、実開平１−１５３８７３号公報には、ベース３上に加工すべきパイプＷを回転自在に支持する回転テーブル２１を設け、前記ベースの上方にパイプの長手方向へ移動自在な熱切断加工用の加工ヘッド１９を設け、前記回転テーブルに支持されたパイプの先端側に接続管２５を介して送風装置２７を接続してなる熱切断加工装置１が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のレーザ加工機の如き熱切断加工装置１における回転テーブル２１（本願発明のパイプインデックス装置に相当する）は、パイプの端部を固定してパイプに回転を与える様になっているので、パイプの固定側端部にレーザ加工を行うことが出来ないという問題がある。また、前記固定側端部を加工するには、パイプの方向を反転して他端部を回転テーブル２１に固定する必要がある。したがって、パイプ両端部に加工が必要な場合には、必ず前記の如くパイプの方向を反転して回転テーブル２１に固定し直して加工を行わなくてはならない。
【０００４】
このように、被加工物のパイプを回転テーブル２１に再度固定し直した場合、パイプの取付け状態を始めの取付け状態と同一にすることは非常に難しく取付け誤差が必ず発生する。この取付け誤差に起因して、両端部における加工位置精度および加工形状精度が悪化するという問題がある。
【０００５】
例えば、同一形状の加工をパイプの両端部の同じ位置に高精度に行うことが必要な場合には上述の取付けのやり直しが特に問題となる。さらに、前記回転テーブル２１へのパイプの装着は、前記回転テーブル２１に対して水平方向から装着しなければならず、重量の大きいパイプの場合には装着がしにくいという問題もある。また、装着がしにくいということはパイプを正確に装着するのを妨げる要因ともなる。
【０００６】
本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の課題は、パイプなどの長尺の被加工材をインデックス装置に一度装着すれば、前記長尺の被加工材の両端部の加工が可能であり、かつインデックス装置の上方から前記被加工材の装着ができるレーザ加工機のパイプインデックス装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する手段として、請求項１に記載のレーザ加工機のパイプインデックス装置は、パイプインデックス本体に環状のパイプ固定部材の外周の少なくとも３点を支承する複数の支持ローラーを設け、前記パイプ固定部材の外周に設けた歯車に係合する二つの駆動歯車を前記本体に設けると共に、前記環状のパイプ固定部材に前記二つの駆動歯車の軸間距離より短い切欠き溝を設け、該切欠き溝からパイプを前記パイプ固定部材内部に搬入搬出自在に設け、該パイプ固定部材にパイプを固定解放自在の三つ爪チャックを設け、該三つ爪チャックは前記パイプ固定部材の回転中心方向に進退自在の複数の爪部材を摺動自在に設け、前記パイプ固定部材とほぼ同一形状の爪部材駆動リングを前記パイプ固定部材の外側に回動可能に設け、該駆動リングと対面する側の前記爪部材に該爪部材の進退方向に斜交する斜溝を設け、該斜溝に係合するピンを前記爪部材駆動リングに設け、該爪部材駆動リングに該爪部材駆動リングの回転方向に沿 った円弧状の長穴を設け、前記パイプ固定部材に爪部材駆動リングの前記長穴を貫通するスタッドボルトを設け、該スタッドボルトの頭部に前記爪部材駆動リングに連結した回転自在のねじを設け、前記二つの駆動歯車を介して前記パイプ固定部材を回転割出しするサーボモーターを前記パイプインデックス本体に設け、前記爪部材駆動リングを前記ねじを回転させることにより前記三つ爪をチャックを進退させて前記パイプを前記パイプ固定部材の中心に固定すると共に、前記二つの駆動歯車を介して前記パイプ固定部材を回転割出しすることを要旨とするものである。
【０００８】
したがって、被加工材となるパイプをインデックス装置の上方から搬入搬出することが可能であり、インデックス装置に正確に装着することができる。また、同一形状の加工をパイプの両端部の同じ位置に高精度に行うことが可能となる。また、上記構成のパイプインデックス装置においては、パイプをインデックス装置に搬入搬出するための切欠き溝の幅よりも、パイプ固定部材を駆動する２個の駆動歯車の軸間距離を大きく設けてあるので、切欠き溝部が駆動歯車の軸間に位置しでも、パイプ固定部材を駆動することが可能である。すなわち、切欠き溝が３６０度のどの位置に在ってもパイプ固定部材を駆動することができる。
また、前記環状のパイプ固定部材にパイプを固定解放自在の三つ爪チャックにパイプ固定部材の回転中心方向に進退自在の爪部材を摺動自在に設け、この爪部材を回転中心方向に進退させる爪部材駆動リングを設けると共に、該爪部材駆動リングを回動させるねじを設けたので、パイプを固定する複数の爪部材を前記ねじを回転操作することでパイプを固定部材の中心に固定または解放するこができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のレーザ加工機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３軸光軸移動タイプのＮＣレーザ加工機に本発明に係わるレーザ加工機のパイプインデックス装置を使用した例を示したものである。なお、図１はレーザ加工機１の正面図であり、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿って断面した側面図である。
【００１４】
さて、図１及び図２を参照するに、前記レーザ加工機１は、図示しないＮＣ装置の制御の下に駆動されるＸ軸駆動手段により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、前記図示省略のＮＣ装置の制御の下に駆動されるＹ軸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の下部には前記Ｘ、Ｙ軸に直交するＺ軸方向に移動位置決め自在のレーザ加工ヘッド７が設けられており、そしてこのレーザ加工ヘッド７にはレーザ加工用の集光装置（図示省略）を備えたノズル９が取付けられている。
【００１５】
また、前記レーザ加工機１の上部には、炭酸ガスレーザの発振器１１が備えられており、この炭酸ガスレーザの発振器１１からのレーザビームは、前記Ｙ軸キャリッジ５に設けられたレーザ加工ヘッド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。
【００１６】
前記カンチレバー方式の３軸光軸移動タイプのＮＣレーザ加工機においては、レーザ加工ヘッド７の下方の加工領域には、加工の内容により、例えば板材を加工する場合にはワークテーブル（図示省略）が設置され、パイプを加工する場合には前記図１、図２にの如くパイプインデックス装置１３が設置できるようになっている。なお、パイプインデックス装置１３に装着されたパイプＷは、前記レーザ加工機１のＮＣ装置の制御の下に駆動されるパイプ回転用のサーボモーターによって連続的にインデックス制御することが可能となっている。
【００１７】
次に、このパイプインデックス装置１３の構成について説明する。図３はパイプインデックス装置１３の正面図であり、図４は図３の左側面図である。さて図３および図４を参照するに、パイプインデックス本体１５の正面には、環状のパイプ固定部材１７の外周に設けたガイド溝１９に係合して、このパイプ固定部材１７を回転自在に支承する６個の支持ローラー２１がほぼ等間隔に左右対称に配置してある。そして、この支持ローラー２１はパイプインデックス本体１５に固定された回転軸２３に回転自在に設けてある。
【００１８】
前記環状のパイプ固定部材１７には、パイプＷをパイプ固定部材１７の内部に搬入搬出するための幅ｌの切欠き溝２５が設けてある。したがって、このパイプ固定部材１７の外観はほぼ「Ｃの字型」をなしている。また、パイプ固定部材１７の外径部には歯車２７が設けてあり、この外径部の歯車２７には、サーボモーター２９によって駆動される２個の駆動歯車３１が係合させてある。
【００１９】
図５は、前記図３のＶ−Ｖ断面を示したものであり、パイプ固定部材１７の回転駆動部を示したものである。さて、前記図３、図４のほかに図５を合わせて参照するに、パイプインデックス本体１５に固定されたサーボモーター２９の出力軸にはカップリング３３を介して駆動軸３５が連結してある。この駆動軸３５の他端部は軸受機構３７を介してパイプインデックス本体１５に軸支してある。  前記駆動軸３５には、この駆動軸３５に直交する２本の駆動歯車軸３９が軸間距離Ｌをもって設けてある。この駆動歯車軸３９はそれぞれ前記パイプインデックス本体１５に軸受機構４１を介して軸支してある。そして、この駆動歯車軸３９の一側には前記駆動軸３５に設けた傘歯車４３に係合する傘歯車４５が設けてあり他側には前記駆動歯車３１が設けてある。
【００２０】
上記構成において、ＮＣ装置の制御の下にサーボモーター２９を駆動すれば、前記パイプ固定部材１７を２個の駆動歯車３１によって指定した回転速度で指定した回転角度だけ回転駆動することができる。
【００２１】
次に、前記パイプ固定部材１７に設けた三つ爪チャックの構成について、図３、図６、図７および図８を参照しながら説明する。なお、図６は図３におけるＶＩ−ＶＩ断面、図７はＶＩＩ−ＶＩＩ断面、図８は図６の部品を分解して斜視図で示したものである。
【００２２】
三つ爪チャックは、前記パイプ固定部材１７に埋設した断面がＴ字型の爪部材４５と、この爪部材４５をパイプ固定部材１７の回転中心方向に進退させる爪部材駆動リング４７などから構成してある。前述の如く、パイプ固定部材１７を支持する支持ローラー２１が係合するガイド溝１９がパイプ固定部材１７の一側に設けてある。すなわち、本実施の形態においてはパイプインデックス本体１５の側に設けてある。
【００２３】
そして、パイプ固定部材１７の他側の表面には、パイプ固定部材１７の回転中心方向に前記爪部材４５を摺動自在に係合する断面がＴ字型の案内溝４９が角度で約１００度間隔に計３本設けてある。また、前記爪部材４５の表面には爪部材４５の進出方向に斜交する右肩上がりの斜溝５１が設けてある。そして、前記パイプ固定部材１７の歯車２７の側面には周溝５３が設けてあり、この周溝５３に前記爪部材駆動リング４７の外周に設けた断面がコの字状の係合部５５が回動可能に係合してある。また、前記パイプ固定部材１７の表面には前記斜溝５１を横切る円形溝５７が設けてある。そして、前記爪部材駆動リング４７には、前記爪部材４５の３本の斜溝５１にそれぞれに係合する係合ピン５９が設けてある。  なお。前記係合ピン５９と斜溝５１との係合状態は、爪部材４５がパイプ固定部材１７内に後退した位置にあるとき、この爪部材４５の斜溝５１の右上の位置に係合ピン５９が位置するように設けてある。
【００２４】
さて、図７に示すように前記爪部材駆動リング４７には、爪部材駆動リング４７の回動方向に沿った円弧状の長穴６１が設けてある。そして、前記パイプ固定部材１７には、この円弧状の長穴６１を貫通するスタッドボルト６３が設けてあり、爪部材駆動リング４７の上部に位置するスタッドボルト６３の頭部には、ねじ６５を爪部材駆動リング４７の上面に平行に回転自在に軸支させてある。そして、このねじ６５のねじ部は、爪部材駆動リング４７の上面に設けたナット部材６７に螺合してある。
【００２５】
上記構成において、ねじ６５を右回転させることにより、爪部材駆動リング４７が時計方向に回動し、その結果、爪部材４５の斜溝５１に係合する係合ピン５９が円形溝５７の円弧方向に沿って時計方向に回動する。この係合ピン５９の円弧方向に沿った時計方向に回動によって、係合ピン５９に係合する爪部材４５がパイプ固定部材１７の中心方向に進出させられる。すなわち、３個の爪部材４５が同時にパイプ固定部材１７の中心方向に進出する。ねじ６５を左回転させれば、３個の爪部材４５は逆に引込む方向に移動することになる。
【００２６】
したがって、パイプ固定部材１７の中心部に被加工材となるパイプＷを前記切欠き溝２５から搬入後、ねじ６５締めることにより、パイプＷをパイプ固定部材１７の中心位置に固定することができる。次に、前記ＮＣ装置の制御の下にサーボモーター２９を駆動すれば、前記パイプ固定部材１７を２個の駆動歯車３１によって指定した回転速度で指定した回転角度だけ回転駆動させることができる。なお、パイプの固定手段は上記構成の三つ爪チャックに限るものではなく、例えば、複数の偏心カムをによって固定することも可能である。また、前記駆動リング４７の回動手段には、回動リングの外周に歯車を設け、この歯車にピニオンを係合し、このピニオンを駆動モーターで駆動するようにする方法もある。
【００２７】
上記構成のパイプインデックス装置１３によれば、被加工材となるパイプＷをインデックス装置１３の上方から搬入搬出することが可能であり、パイプＷをインデックス装置１３に正確に装着することができる。また、同一形状の加工をパイプの両端部の同じ位置に高精度に行うことが可能となる。
【００２８】
また、上記構成のパイプインデックス装置１３においては、パイプＷをインデックス装置１３に搬入搬出するための切欠き溝２５の幅ｌよりも、パイプ固定部材１７を駆動する２個の駆動歯車３１の軸間距離Ｌを大きく設けてあるので、切欠き溝２５部が駆動歯車３１の軸間に位置しても、パイプ固定部材１７を駆動することが可能である。すなわち、切欠き溝２５が３６０度のどの位置に在ってもパイプ固定部材１７を駆動することができる。
【００２９】
なお、本実施の形態ではパイプインデックス装置１３を２台使用した例を示してあるが１台でも使用可能なことは容易に理解できることである。
【００３０】
【発明の効果】
以上の如き実施の形態の説明から理解されるように、請求項１に記載の発明によれば、被加工材のパイプをインデックス装置の上方から搬入搬出することが可能であり、パイプをインデックス装置に正確かつ容易に装着することができる。したがって、一回の装着において、パイプの両端部に同一形状の加工を高精度に行うことが可能となる。また、パイプをインデックス装置に搬入搬出するための切欠き溝の幅よりも、パイプ固定部材を駆動する２個の駆動歯車の軸間距離を大きく設けたので、切欠き溝部が駆動歯車の軸間に位置しても、パイプ固定部材を駆動することが可能である。すなわち、切欠き溝が３６０度のどの位置に在ってもパイプ固定部材を駆動できる利点がある。
また、パイプ固定部材にパイプを固定解放自在の三つ爪チャックをパイプ固定部材の回転中心方向に進退自在の爪部材を摺動自在に設け、この爪部材を回転中心方向に進退させる爪部材駆動リングを設けると共に、該爪部材駆動リングを回動させるねじを設け、この一本のねじを回転操作することで複数の爪部材を固定部材の回転中心方向へ進退させて前記パイプを固定または解放するこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＮＣレーザ加工機に本発明に係わるレーザ加工機のパイプインデックス装置を使用した例を示した正面図。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】本発明に係わるレーザ加工機のパイプインデックス装置の正面図。
【図４】図３の左側面図。
【図５】図３のＶ−Ｖ断面図。
【図６】図３におけるＶＩ−ＶＩ断面。
【図７】図３におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面。
【図８】図６の部品を分解して斜視図で示したもの。
【符号の説明】
１  レーザ加工機
３  Ｘ軸キャリッジ
５  Ｙ軸キャリッジ
７  レーザ加工ヘッド
９  ノズル
１１  炭酸ガスレーザの発振器
１３  パイプインデックス装置
１５  パイプインデックス本体
１７  パイプ固定部材
１９  ガイド溝
２１  支持ローラー
２３  回転軸
２５  切欠き溝
２７  歯車
２９  サーボモーター
３１  駆動歯車
３３  カップリング
３５  駆動軸
３７  軸受機構
３９  駆動歯車軸
４１  軸受機構
４３、４５  傘歯車
４７  爪部材駆動リング
４９  案内溝
５１  斜溝
５３  周溝
５５  係合部
５７  円形溝
５９  係合ピン
６１  長穴
６３  スタッドボルト
６５  ねじ
６７  ナット部材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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