(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺材を把持して回転割出し自在なメインチャックを備えると共に、前記長尺材のレーザ加工を行うレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機であって、前記メインチャックに備えたメインチャックダクトと接続離脱自在な接続ダクトを、前記メインチャックダクトに対して上下動自在に備えると共に、前記接続ダクトが上昇した状態において前記メインチャックダクトと前記接続ダクトとを接続する構成であることを特徴とするレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばチャンネル材やパイプ材などの長尺材のレーザ加工を行うレーザ加工機に係り、さらに詳細には、前記長尺材を把持して回転割出し自在なメインチャックに、集塵作用を行うダクトユニットを接続して備えたレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺材の一例としてのパイプ材のレーザ加工を行う場合、パイプ材の一端部側又は中央部を、回転自在なチャックによって把持し、このチャックによってパイプ材の回転割出しを行うことによって、パイプ材の外周面に適宜のレーザ加工を行っている（例えば特許文献１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２３５４９５号公報
【特許文献２】特開２００８−３０１０８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１２４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１〜３に記載の発明においては、パイプ材のレーザ加工を行うときに、パイプ材の内部に発生した塵埃の集塵作用は行われていない。したがって、パイプ材のレーザ加工時に、パイプ材内に発生した塵埃等は、パイプ材の端部から外部へ流出して周囲に飛散することがある。
【０００５】
よって、パイプ材のレーザ加工を行う場合、パイプ材の内部の塵埃等を吸引除去することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、長尺材を把持して回転割出し自在なメインチャックを備えると共に、前記長尺材のレーザ加工を行うレーザ加工ヘッドを備えたレーザ加工機であって、前記メインチャックに備えたメインチャックダクトと接続離脱自在な接続ダクトを、前記メインチャックダクトに対して上下動自在に備えると共に、前記接続ダクトが上昇した状態において前記メインチャックダクトと前記接続ダクトとを接続する構成であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パイプ材を把持して回転割出し自在なメインチャックに対してダクトユニットが接続自在であるから、当該ダクトユニットを介してパイプ材内の塵埃等を吸引して排出することができるものである。また、前記ダクトフレームの端部が開閉可能であることにより、メインチャックから端部が突出するようにパイプ材が長い場合であっても、前記メインチャックに対する長尺のパイプ材の供給を容易に行い得ると共に、突出した端部を覆うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ加工機の全体的構成を概念的、概略的に示した斜視説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレーザ加工機の全体的構成を概念的、概略的に示した斜視説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るレーザ加工機に使用される長尺材加工用パレットの全体的構成を概念的、概略的に示した斜視説明図である。
【図４】ダクトユニットが上昇して接続ダクトをメインチャックダクトに接続した状態を示す斜視説明図である。
【図５】ダクトユニットを下降した状態を示す斜視説明図である。
【図６】ダクトフレームの上板を開いて、パイプ材を供給する状態の斜視説明図である。
【図７】集塵切換装置の構成、作用を示す平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１、２を参照するに、本発明の実施形態に係るレーザ加工機１は、上部側を開口した箱状の本体フレーム３を備えている。この本体フレーム３は、Ｘ軸方向に長く構成してあって、Ｘ軸方向の一端側には、Ｙ軸方向の両側にそれぞれ支柱フレーム５Ａ，５Ｂを立設して備えた発振器ベース５が備えられている。そして、発振器ベース５の両側の前記支持フレーム５Ａ，５Ｂ上には、Ｙ軸方向に長いレーザ発振器７のＹ軸方向の両端側が支持されている。したがって、前記発振器ベース５と前記レーザ発振器７との間には、Ｘ軸方向に連通した大きな開口部９が形成してある。
【００１０】
前記本体フレーム３におけるＹ軸方向の両側の側壁１１の壁面にはＸ軸方向に長いガイドレール１３がそれぞれ備えられている。このガイドレール１３には、Ｙ軸方向に長い門型のＸ軸キャリッジ１５のＹ軸方向の両側がＸ軸方向へ移動位置決め自在に支持されている。そして、このＸ軸キャリッジ１５には、レーザ加工ヘッド１７がＹ軸方向へ移動位置決め自在に備えられている。したがって、前記レーザ加工ヘッド１７はＸ、Ｙ軸方向へ移動自在である。そして、レーザ加工ヘッド１７は、通常の一般的なレーザ加工機と同様にＺ軸方向（上下方向）へ移動位置決め自在に備えられているものである。
【００１１】
前記レーザ加工ヘッド１７がＸ、Ｙ軸方向へ移動自在なレーザ加工領域１９に対応して、前記本体フレーム３の内部にはＸ軸方向に区画した複数の集塵室２１Ａ〜２１Ｄが備えられている。この各集塵室２１Ａ〜２１Ｄは、前記本体フレーム３における前記側壁１１の内側に備えられたＸ軸方向の集塵ダクト（図示省略）に連通遮断自在に構成してある。なお、前記各集塵室２１Ａ〜２１Ｄは、前記Ｘ軸キャリッジ１５がＸ軸方向に移動することにより対応する集塵室のみが前記集塵ダクトと連通状態となるものである。
【００１２】
前記本体フレーム３のＸ軸方向の一側方には、レーザ加工を行うべき板材を支持する平板加工用パレット２３をＸ軸方向へ移動可能に支持した支持架台２５が配置してある。そして、本体フレーム３のＸ軸方向の他側方には、例えばチャンネル材やパイプ材などの長尺材を支持する長尺材加工用パレット２７をＸ軸方向へ移動自在に支持する支持架台２９が配置してある。なお、前記平板加工用パレット２３と長尺材加工用パレット２７の配置関係は相対的なものであるから、図１、２に示した配置関係を逆にすることも可能である。
【００１３】
前記平板加工用パレット２３及び前記長尺材加工用パレット２７を、前記レーザ加工領域１９へ案内し移動位置決めするために、前記本体フレーム３における両側壁１１の内側上部にはＸ軸方向のガイドレールなどのガイド部３１が備えられている。したがって、前記支持架台２５上から前記レーザ加工領域１９へ平板加工用パレット２３を移動することができる。また、前記支持架台２９上から前記開口部９を通過して、前記レーザ加工領域１９へ長尺材加工用パレット２７を移動することができる。そして、前記レーザ加工領域１９に対して前記平板加工用パレット２３及び長尺材加工用パレット２７を位置決め固定するために、前記レーザ加工領域１９には、例えばショットピンなどのごとき適宜の位置決め固定手段（図示省略）が備えられている。
【００１４】
前記平板加工用パレット２３は、板材を支持する剣山等を上面に備えた一般的な構成であるから、平板加工用パレット２３の詳細についての説明は省略する。
【００１５】
前記長尺材加工用パレット２７は、図３に示すごとく構成してある。すなわち、長尺材加工用パレット２７はＸ軸方向に長い枠体の構成であって、当該長尺材加工用パレット２７のＸ軸方向の一端部にはメインチャック３３が備えられている。このメインチャック３３は、当該メインチャック３３をＸ軸方向に貫通したチャンネル材やパイプ材などの長尺材（図示省略）を直交する二方向（例えばＺ軸方向、Ｙ軸方向の二方向）から把持（挟持）自在である。そして、このメインチャック３３は、サーボモータＭ１によって回転割出しが行われるものである。なお、この種のメインチャックの構成は、例えば特開２０１０−１２４７９号公報に示されているように公知であるから、メインチャック３３のより詳細な構成、作用についての説明は省略する。
【００１６】
前記長尺材加工用パレット２７において、前記メインチャック３３に対応した位置には、Ｘ軸方向のガイドレール３５が備えられている。そして、このガイドレール３５には、長尺材にレーザ加工が行われるレーザ加工位置に近接した位置を支持するサポートチャック３７がＸ軸方向へ移動自在に支持されている。このサポートチャック３７は、前記Ｘ軸キャリッジ１５と一体的に連結自在であって、前記Ｘ軸キャリッジ１５に連動してＸ軸方向へ一体的に移動する構成である。
【００１７】
なお、前記サポートチャック３７は、前記特開２０１０−１２４７９号公報に記載されているパイプサポート装置と同様の構成であって、当該パイプサポート装置と同様に、長尺材を挟持（把持）してＸ軸方向へ一体的に移動する機能を有すると共に、長尺材を、Ｘ軸方向へ相対的に移動自在に支持する機能を有するものである。すなわち、前記サポートチャック３７は、前記パイプサポート装置の構成と同一であってもよいものであるから、サポートチャック３７のより詳細な説明は省略する。
【００１８】
また、前記長尺材加工用パレット２７において、前記ガイドレール３５のＸ軸方向の他端側（前記メインチャック３３の反対側の端部側）には、適数の製品サポート３９がＸ軸方向へ移動自在に備えられている。この製品サポート３９は、長尺材の先端部からレーザ加工によって製品を切断分離するときに製品を支持すべく使用されるものである。
【００１９】
この製品サポート３９は、前記ガイドレール３５に沿ってＸ軸方向へ手動的に移動位置決め自在なスライドフレーム４１にリング状の回転部材４３を回転自在に備えた構成である。そして、この回転部材４３に、長尺材を直交する二方向から挟持（把持）自在な挟持ローラ（図示省略）を備えた構成である。なお、製品サポート３９において、二方向の二対の挟持ローラが互いに接近離反する構成は、前記特開２０１０−１２４７９号公報に記載されている。パイプサポート装置に備えた挟持ローラと同様の構成であるから、製品サポート３９のより詳細な説明は省略する。
【００２０】
前記構成により、前記長尺材加工用パレット２７を前記レーザ加工領域１９へ移動位置決めして長尺材のレーザ加工を行うとき、前記メインチャック３３をＸ軸方向に貫通した長尺材の先端側は、前記サポートチャック３７によって相対的にＸ軸方向へ移動自在に支持されるものである。そして、前記サポートチャック３７が前記Ｘ軸キャリッジ１５に一体的に連結され、前記メインチャック３３によって長尺材の軸心回りの回転割出しを行うと共に、Ｘ軸キャリッジ１５に備えたレーザ加工ヘッド１７によってレーザ加工が行われる。上述のようにレーザ加工を行うとき、前記サポートチャック３７は、長尺材を支持した状態でもって前記Ｘ軸キャリッジ１５と一体的にＸ軸方向へ移動するものである。
【００２１】
前述のごとく、長尺材のレーザ加工を行って、先端側の製品を切断分離する際に、前記製品サポート３９をガイドレール３５に沿ってＸ軸方向へ移動して、前記製品を支持するものである。したがって、切断分離される製品を常に水平に保持することができ、製品の切断分離を正確に行うことができるものである。
【００２２】
前記構成において、板材のレーザ加工を行うときには、前記長尺材加工用パレット２７を、前記レーザ加工領域１９から支持架台２９上へ退避する。そして、板材を載置した平板加工用パレット２３を、支持架台２５上から前記レーザ加工領域１９へ移動位置決めする。そして、位置決めされた板材に対して、レーザ加工ヘッド１７をＸ、Ｙ軸方向へ移動位置決めすることにより、板材にレーザ加工が行われる。前記平板加工用パレット２３に支持された板材のレーザ加工時に発生した塵埃等は、レーザ加工領域１９に備えた前記集塵室２１Ａ〜２１Ｄの吸引作用によって吸引除去されるものである。
【００２３】
前記長尺材加工用パレット２７に長尺のパイプ材をセットして、当該パイプ材のレーザ加工を行うと、レーザ加工時に発生した塵埃等がパイプ材内に進入すると、前記パイプ材の端部から外部へ流出して周囲に飛散することがある。そこで、本実施形態においては、前記メインチャック３３に対して接続、離脱可能なダクトユニット４５が前記支持架台２９の内側に上下動可能に備えられている。なお、前記支持架台２９は、前記レーザ加工領域１９から退避した前記長尺材加工用パレット２７を支持するものであるから、前記ダクトユニット４５は、長尺材加工用パレット２７の退避領域内に上下動自在に備えられているものである。
【００２４】
より詳細には、図４，５に示すように、前記支持架台２９の内部にはリフター装置４７が配置してあり、このリフター装置４７において上下動自在な水平な支持プレート４９上には、Ｘ軸方向に長いダクトフレーム５１が装着してある。上記ダクトフレーム５１は、断面形状が四角形状の箱状又は筒状に形成してあり、このダクトフレーム５１が前記メインチャック３３と対向する内端面は開口してある。そして、前記ダクトフレーム５１には、前記メインチャック３３（図４には図示省略）に一体的に備えたメインチャックダクト５３と接続離脱自在な接続ダクト５５が前記内端面からＸ軸方向へ出入自在に備えられている。
【００２５】
前記ダクトユニット４５は、前記長尺材加工用パレット２７が前記レーザ加工領域１９へ移動位置決めされたときに、リフター装置４７の作用によって上昇される。そして、ダクトユニット４５が上昇された状態において、前記ダクトフレーム５１から前記接続ダクト５５が前記レーザ加工領域１９方向へ突出される。そして、前記発振器ベース５の開口部９を経て、前記レーザ加工領域１９に位置決めされた前記長尺材加工用パレット２７に備えられている前記メインチャック３３の前記メインチャックダクト５３に、前記接続ダクト５５の先端部が適宜の接続具を介して一体的に接続されるものである。
【００２６】
したがって、前記ダクトユニット４５を、集塵装置（図示省略）に接続して吸引作用を行うことにより、前記接続ダクト５５、メインチャックダクト５３を介して、メインチャック３３に把持されているパイプ材の内部から、レーザ加工時に発生した塵埃等を吸引除去することができるものである。
【００２７】
前記ダクトフレーム５１における上面を覆った上板５７及びダクトフレーム５１の外端面（前記内端面の反対側の端面）を閉じた端面板（図示省略）は一体的に備えられている。そして、上記上板５７と端面板は、前記ダクトフレーム５１に備えたＹ軸方向のガイドレール５９にＹ軸方向へ移動自在に案内されている。したがって、前記上板５７及び端面板を、前記ガイドレール５９に沿ってＹ軸方向へ一体的に移動することにより、前記ダクトフレーム５１の上面及び外端面を、図６に示すように、開くことができるものである。
【００２８】
前述のように、ダクトフレーム５１の外端面及び上面を開くことにより、比較的長いパイプ材Ｐであっても、前記接続ダクト５５を挿通して、レーザ加工領域１９に位置決めした長尺材加工用パレット２７に備えられているメインチャック３３へ供給しＸ軸方向に挿通することができるものである。そして、前記上板５７及び端面板を元に戻して、ダクトフレーム５１の上面及び外端面を閉じることにより、前記メインチャック３３からダクトフレーム５１内へ突出した状態にあるパイプ材の長い後端部側を、ダクトフレーム５１内に収容した状態とすることができる。すなわち、パイプ材の長い後端部側を、ダクトフレーム５１によって覆うことができるものである。
【００２９】
前述のように、ダクトフレーム５１の上面及び外端面を開閉する構成に代えて、ダクトフレーム５１のＹ軸方向の側面及び外端面を開閉する構成として、パイプ材をＹ軸方向から水平にダクトフレーム５１内に入れた後、パイプ材を長手方向（Ｘ軸方向）へ移動して、レーザ加工領域１９に位置決めしたメインチャック３３に対してパイプ材を供給し挿通する構成とすることも可能である。また、前記ダクトフレーム５１における外端面のみを開閉する構成として、パイプ材をＸ軸方向から挿通する構成とすることも可能である。
【００３０】
既に理解されるように、前記レーザ加工領域１９に対して平板加工用パレット２３を位置決めして板材のレーザ加工を行うときには、前記長尺材加工用パレット２７は、前記支持架台２９上へ退避されるものである。この際、前記メインチャック３３に備えたメインチャックダクト５３と前記接続ダクト５５との接続を解除する。そして、接続ダクト５５をダクトフレーム５１内に収容した後、リフター装置４７の作用によってダクトユニット４５の下降が行われる。したがって、ダクトユニット４５と長尺材加工用パレット２７とが干渉することはないものである。
【００３１】
上述のように、下降した状態のダクトユニット４５の上方位置へ長尺材加工用パレット２７が退避移動するものであるから、前記長尺材加工用パレット２７と前記ダクトユニット４５とをＸ軸方向へ一体的に移動する場合に比較して、全体的構成の省スペース化を図ることができるものである。
【００３２】
前記ダクトユニット４５における前記ダクトフレーム５１は、可撓性の接続パイプ６１を介して集塵装置（図示省略）に接続してある。より詳細には、前記接続パイプ６１の一端部は前記ダクトフレーム５１の外端部付近に設けた接続穴５１Ｈ（図６参照）に接続してある。そして当該接続パイプ６１の他端部は、集塵切換装置６３（図７参照）におけるハウジング６３Ｈに備えたパイプ接続部６５に接続してある。
【００３３】
前記集塵切換装置６３における前記ハウジング６３Ｈは箱状に構成してあり、この集塵切換装置６３の一側面には、前記パイプ接続部６５が備えられていると共に、前記発振器ベース５に備えた接続管６７（図５参照）と接続した接続口６９を、前記一側面の反対側の他側面に備えている。前記接続管６７は、前記本体フレーム３における前記側壁１１の内側に備えられたＸ軸方向の前記集塵ダクト（図示省略）と連通してある。さらに、前記集塵切換装置６３には、接続パイプ７１を介して集塵装置（図示省略）と接続した接続開口７３が備えられている。
【００３４】
さらに、前記集塵切換装置６３におけるハウジング６３Ｈ内には、切換弁７５が回動軸７７を介して回動自在に備えられている。この切換弁７５は、前記接続開口７３と前記パイプ接続部６５との接続を遮断して、前記接続開口７３と前記接続口６９とを接続する作用をする。また、切換弁７５は、前記接続開口７３と前記接続口６９との接続を遮断し、前記接続開口７３と前記パイプ接続部６５とを接続する作用をなすものである。そして、前記切換弁７５を回動するために、前記回動軸７７には回動アーム７９の基端部が一体的に取付けてあり、この回動アーム７９の先端部には、前記ハウジング６３Ｈに取付けた流体圧シリンダ等のごとき往復作動装置８１に往復動自在に備えたピストンロッドのごとき往復作動杆８３の先端部が枢支連結してある。
【００３５】
したがって、前記切換弁７５を回動するための回動用アクチュエータの１例としての前記往復作動装置８１における往復作動杆８３を往復動すると、前記切換弁７５は、図７に示すように、前記パイプ接続部６５側を閉じて前記接続口６９側を開いた状態と、逆に、前記接続口６９側を閉じて前記パイプ接続部６５側を開いた状態に切換えられるものである。
【００３６】
なお、前記切換弁７５の切換え動作は手動的に行うことも可能であるが、次のように構成することも可能である。すなわち、前記支持架台２５に平板加工用パレット２３の有無を検出するためのセンサＳ１（図面には符号を省略）を備えると共に、支持架台２９に、長尺材加工用パレット２７の有無を検出するためのセンサＳ２を備える。
【００３７】
そして、センサＳ１がＯＦＦでセンサＳ２がＯＮの条件のときには、平板加工用パレット２３がレーザ加工領域１９に位置決めされているものとして、前記パイプ接続部６５側を閉じて前記接続口６９側を開くように切換弁７５を回動する。逆に、センサＳ１がＯＮでセンサＳ２がＯＦＦの条件のときには、長尺材加工用パレット２７がレーザ加工領域１９に位置決めされているものとして、前記接続口６９側を閉じて前記パイプ接続部６５側を開くように切換弁７５を回動する。
【００３８】
したがって、レーザ加工領域１９に平板加工用パレット２３を位置決めして平板のレーザ加工を行うときには、レーザ加工領域１９に備えた集塵室２１Ａ〜２１Ｄにより集塵が行われ、レーザ加工時に発生する塵埃等が周囲に飛散することが抑制されるものである。そして、長尺材加工用パレット２７を前記レーザ加工領域１９に位置決めしてパイプ材Ｐのレーザ加工を行うときには、前記ダクトユニット４５の吸引作用によってパイプ材Ｐの内部の吸引が行われる。したがって、パイプ材Ｐのレーザ加工時に発生した塵埃等がパイプ材Ｐの先端部から外部へ流出することが防止され、周囲に飛散することが抑制されるものである。
【００３９】
以上のごとき説明より理解されるように、レーザ加工領域１９に対して平板加工用パレット２３と長尺材加工用パレット２７とを入れ替えて、板材のレーザ加工を行う場合や、パイプ材Ｐのレーザ加工を行う場合であっても、レーザ加工時に発生した塵埃等が周囲に飛散することを抑制することができるものである。
【００４０】
また、前記構成によれば、長尺材加工用パレット２７のＸ軸方向の長さよりも長いパイプ材のレーザ加工を行うとき、前記長尺材加工用パレット２７に備えたメインチャック３３に対してＸ軸方向から挿通することが容易である。そして、上記パイプ材の後端部が前記メインチャック３３からＸ軸方向に突出した場合であっても、この突出した後端部をダクトユニット４５におけるダクトフレーム５１、接続ダクト５５によって覆うことができる。よって、パイプ材のレーザ加工時に、パイプ材の内部を吸引することができ、塵埃等が先端側から流出することを防止することができるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１    レーザ加工機
３    本体フレーム
７    レーザ発振器
９    開口部
１５    Ｘ軸キャリッジ
１７    レーザ加工ヘッド
１９    レーザ加工領域
２３    平板加工用パレット
２７    長尺材加工用パレット
２９    支持架台
３３    メインチャック
３７    サポートチャック
３９    製品サポート
４５    ダクトユニット
５１    ダクトフレーム
５３    メインチャックダクト
５５    接続ダクト
５７    上板
６３    集塵切換装置
６５    パイプ接続部
６９    接続口
７１    接続パイプ
７３    接続開口
７５    切換弁
【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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