(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振装置で発振されたレーザ光をワークに照射するとともに下端部に径方向に突出したピン固定部を有する加工ヘッドと、
この加工ヘッドに弾性を有するシール部材を介して設けられているとともに径方向に突出したノズルフランジ部を有し、アシストガスを前記ワークに向けて噴射するノズルと、
前記ノズルフランジ部の下面と前記シール部材の弾性力により面接触するとともに前記ノズルの下端部が貫通するノズル通り穴を有する支持部、この支持部の外周部から垂直方向に起立した壁面部を有するノズル固定部と、
前記壁面部から水平方向内側に延びて設けられたピンと、を備え、
前記ピン固定部に形成されたピン挿入部を通過して前記ピン固定部の上面と接触する前記ピンと、前記ノズル固定部の前記支持部とにより、前記シール部材が間に介在した、前記ピン固定部と前記ノズルフランジ部とを挟むことで、前記加工ヘッドに前記ノズルが取り付けられるレーザ加工機における、前記ノズルを自動に交換するレーザ加工機のノズル自動交換装置であって、
上下動するリフトプレートに設けられ、前記シール部材が前記ノズルフランジ部に装着された前記ノズルが、前記ノズル通り穴を通じて前記ノズル固定部に組み付けられた状態で前記ノズル固定部が載置される複数のノズル固定具回しと、
各前記ノズル固定具回しの各外周面に全周を囲って固定され、連続的に互いに噛み合った複数のリング状のノズル固定具回し側平歯車と、
前記ノズル固定具回し側平歯車と噛み合い、前記リフトプレートに固定されたロータリアクチュエータの駆動により各前記ノズル固定具回し側平歯車を一度に回転させるロータリアクチュエータ側平歯車と、を備え、
前記ピンが前記ピン挿入部に配置される、前記ノズルを前記加工ヘッドに着脱する際には、圧縮されたシール部材の弾性力に逆らって、前記ノズルフランジ部の上面が前記加工ヘッドの下端面と強制的に当接され、また前記ノズル固定部の前記支持部の上面と前記ノズルフランジ部の下面との間に空隙を有しているレーザ加工機のノズル自動交換装置。
【請求項２】
レーザ発振装置で発振されたレーザ光をワークに照射するとともに下端部に径方向に突出したピン固定部を有する加工ヘッドと、
この加工ヘッドに弾性を有するシール部材を介して設けられているとともに径方向に突出したノズルフランジ部を有し、アシストガスを前記ワークに向けて噴射するノズルと、
前記ノズルフランジ部の下面と前記シール部材の弾性力により面接触するとともに前記ノズルの下端部が貫通するノズル通り穴を有する支持部、この支持部の外周部から垂直方向に起立した壁面部を有するノズル固定部と、
前記壁面部から水平方向内側に延びて設けられたピンと、を備え、
前記ピン固定部に形成されたピン挿入部を通過して前記ピン固定部の上面と接触する前記ピンと、前記ノズル固定部の前記支持部とにより、前記シール部材が間に介在した、前記ピン固定部と前記ノズルフランジ部とを挟むことで、前記加工ヘッドに前記ノズルが取り付けられるレーザ加工機における、前記ノズルを自動に交換するレーザ加工機のノズル自動交換装置であって、
上下動するリフトプレートに設けられ、前記シール部材が前記ノズルフランジ部に装着された前記ノズルが、前記ノズル通り穴を通じて前記ノズル固定部に組み付けられた状態で前記ノズル固定部が載置される複数のノズル固定具回しと、
各前記ノズル固定具回しの各外周面に全周を囲って固定された複数のリング状のノズル固定具回し側平歯車と、
隣接した各前記ノズル固定具回し側平歯車間にノズル固定具回し側平歯車と噛み合って配置され各前記ノズル固定具回し側平歯車を同じ方向に回転させる回転方向調整用平歯車と、
前記ノズル固定具回し側平歯車と噛み合い、前記リフトプレートに固定されたロータリアクチュエータの駆動により各前記ノズル固定具回し側平歯車を、前記回転方向調整用平歯車を介して一度に回転させるロータリアクチュエータ側平歯車と、を備え、
前記ピンが前記ピン挿入部に配置される、前記ノズルが前記加工ヘッドに着脱する際には、圧縮されたシール部材の弾性力に逆らって、前記ノズルフランジ部の上面が前記加工ヘッドの下端面と強制的に当接され、また前記ノズル固定部の前記支持部の上面と前記ノズルフランジ部の下面との間に空隙を有しているレーザ加工機のノズル自動交換装置。
【請求項３】
前記ノズル固定具回しの上面には、前記ノズル固定具の周面に当接し前記前記ノズル固定具回しに対する前記ノズル固定具の周方向の回転を拘束する位置決めブロックが設けられている請求項１または２に記載のレーザ加工機のノズル自動交換装置。
【請求項４】
前記リフトプレートの下側には、前記リフトプレートを上下動させるガイド付きエアシリンダが設けられている請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ加工機のノズル自動交換装置。
【請求項５】
前記リフトプレートの下側には、前記リフトプレートを上下動させるエアシリンダと、前記リフトプレートの上下動を案内するガイドとが設けられている請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ加工機のノズル自動交換装置。
【請求項６】
前記リフトプレートの下側には、圧縮バネが設けられており、この圧縮バネは、前記加工ヘッドの降下に伴い前記ノズルの先端面が前記ノズル固定具回しの上面と当接した状態で前記ノズル固定具回しが降下することで圧縮するようになっている請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ加工機のノズル自動交換装置。
【請求項７】
前記リフトプレートの下側には、皿バネが設けられており、この皿バネは、前記加工ヘッドの降下に伴い前記ノズルの先端面が前記ノズル固定具回しの上面と当接した状態で前記ノズル固定具回しが降下することで圧縮するようになっている請求項１〜３の何れか１項に記載のレーザ加工機のノズル自動交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ノズルを自動的に交換するレーザ加工機のノズル自動交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光によって被加工物としてのワークを熱切断（加工）するレーザ加工機は、従来から様々な形態のもが知られている。
例えば、設置型のレーザ加工機においては、その加工ヘッドの下部に取り付けられアシストガスをワークへ噴射するノズルが、レーザビームの光軸上に設けられている。
このようなノズルは加工点に近い部品であるため、レーザ切断した際に発生する材料溶融物が付着したり、材料から戻ってくるレーザ光や材料溶融物によって溶けが発生したりする。
また、切断する材料の材質や板厚が異なれば、使用するノズルも異なる。
そのため、レーザ加工機においては、例えば分単位でノズルを交換することができるようにノズルが加工ヘッドに対して着脱自在になっている。
【０００３】
ところで、ノズルを自動的に交換する装置として、複数個のノズルを収納するためのノズルストッカと、ノズルストッカの下方に使用済みノズルを収納するノズルトレイと、ノズルストッカからノズルを取り出して加工ヘッドのノズル装着部に装着し、または加工ヘッドのノズル装着部から使用済みノズルを受け取ってノズルトレイへ排出するレーザ加工機のノズル自動交換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１７７３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記レーザ加工機のノズル自動交換装置は、上記ノズルストッカ、上記ノズルトレイ等を具備しているので、装置が大きくなるといった問題点があった。
【０００６】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、ノズルが、ノズル固定部に組み付けられた状態でノズル固定部が載置される複数のノズル固定具回しが一台のロータリアクチュエータの駆動により回転されることにより、小型化が可能なレーザ加工機のノズル自動交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るレーザ加工機のノズル自動交換装置は、
レーザ発振装置で発振されたレーザ光をワークに照射するとともに下端部に径方向に突出したピン固定部を有する加工ヘッドと、
この加工ヘッドに弾性を有するシール部材を介して設けられているとともに径方向に突出したノズルフランジ部を有し、アシストガスを前記ワークに向けて噴射するノズルと、
前記ノズルフランジ部の下面と前記シール部材の弾性力により面接触するとともに前記ノズルの下端部が貫通するノズル通り穴を有する支持部、この支持部の外周部から垂直方向に起立した壁面部を有するノズル固定部と、
前記壁面部から水平方向内側に延びて設けられたピンと、を備え、
前記ピン固定部に形成されたピン挿入部を通過して前記ピン固定部の上面と接触する前記ピンと、前記ノズル固定部の前記支持部とにより、前記シール部材が間に介在した、前記ピン固定部と前記ノズルフランジ部とを挟むことで、前記加工ヘッドに前記ノズルが取り付けられるレーザ加工機における、前記ノズルを自動に交換するレーザ加工機のノズル自動交換装置であって、
上下動するリフトプレートに設けられ、前記シール部材が前記ノズルフランジ部に装着された前記ノズルが、前記ノズル通り穴を通じて前記ノズル固定部に組み付けられた状態で前記ノズル固定部が載置される複数のノズル固定具回しと、
各前記ノズル固定具回しの各外周面に全周を囲って固定され、連続的に互いに噛み合った複数のリング状のノズル固定具回し側平歯車と、
前記ノズル固定具回し側平歯車と噛み合い、前記リフトプレートに固定されたロータリアクチュエータの駆動により各前記ノズル固定具回し側平歯車を一度に回転させるロータリアクチュエータ側平歯車と、を備え、
前記ピンが前記ピン挿入部に配置される、前記ノズルを前記加工ヘッドに着脱する際には、圧縮されたシール部材の弾性力に逆らって、前記ノズルフランジ部の上面が前記加工ヘッドの下端面と強制的に当接され、また前記ノズル固定部の前記支持部の上面と前記ノズルフランジ部の下面との間に空隙を有している。
【０００８】
また、この発明に係るレーザ加工機のノズル自動交換装置は、
レーザ発振装置で発振されたレーザ光をワークに照射するとともに下端部に径方向に突出したピン固定部を有する加工ヘッドと、
この加工ヘッドに弾性を有するシール部材を介して設けられているとともに径方向に突出したノズルフランジ部を有し、アシストガスを前記ワークに向けて噴射するノズルと、
前記ノズルフランジ部の下面と前記シール部材の弾性力により面接触するとともに前記ノズルの下端部が貫通するノズル通り穴を有する支持部、この支持部の外周部から垂直方向に起立した壁面部を有するノズル固定部と、
前記壁面部から水平方向内側に延びて設けられたピンと、を備え、
前記ピン固定部に形成されたピン挿入部を通過して前記ピン固定部の上面と接触する前記ピンと、前記ノズル固定部の前記支持部とにより、前記シール部材が間に介在した、前記ピン固定部と前記ノズルフランジ部とを挟むことで、前記加工ヘッドに前記ノズルが取り付けられるレーザ加工機における、前記ノズルを自動に交換するレーザ加工機のノズル自動交換装置であって、
上下動するリフトプレートに設けられ、前記シール部材が前記ノズルフランジ部に装着された前記ノズルが、前記ノズル通り穴を通じて前記ノズル固定部に組み付けられた状態で前記ノズル固定部が載置される複数のノズル固定具回しと、
各前記ノズル固定具回しの各外周面に全周を囲って固定された複数のリング状のノズル固定具回し側平歯車と、
隣接した各前記ノズル固定具回し側平歯車間にノズル固定具回し側平歯車と噛み合って配置され各前記ノズル固定具回し側平歯車を同じ方向に回転させる回転方向調整用平歯車と、
前記ノズル固定具回し側平歯車と噛み合い、前記リフトプレートに固定されたロータリアクチュエータの駆動により各前記ノズル固定具回し側平歯車を、前記回転方向調整用平歯車を介して一度に回転させるロータリアクチュエータ側平歯車と、を備え、
前記ピンが前記ピン挿入部に配置される、前記ノズルが前記加工ヘッドに着脱する際には、圧縮されたシール部材の弾性力に逆らって、前記ノズルフランジ部の上面が前記加工ヘッドの下端面と強制的に当接され、また前記ノズル固定部の前記支持部の上面と前記ノズルフランジ部の下面との間に空隙を有している。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係るレーザ加工機のノズル自動交換装置によれば、ノズルが、ノズル固定部に組み付けられた状態でノズル固定部が載置される複数のノズル固定具回しが一台のロータリアクチュエータの駆動により回転されるので、小型化を図ることができる。
また、高価なロータリアクチュエータは一台でよく、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１のレーザ加工機のノズル自動交換装置を用いてノズルが交換されるレーザ加工機を示す概略図である。
【図２】図１のノズルが加工ヘッドにノズル固定具を用いて取り付けられた様子を示す斜視図である。
【図３】図２の正断面図である。
【図４】図２の加工ヘッドを示す斜視図である。
【図５】図２のノズルを示す斜視図である。
【図６】図２のノズル固定具を示す斜視図である。
【図７】理想的なレーザ加工の状態を示す概略図である。
【図８】レーザビームの光軸とノズルの軸心との同軸度が悪い場合のレーザ加工状態を示す概略図である。
【図９】この発明の実施の形態１のレーザ加工機のノズル自動交換装置を示す正面図である。
【図１０】図９の上面図である。
【図１１】図９のノズル固定具回しにノズル固定具を載置したときの上面図である。
【図１２】図９のノズル固定具回しに、ノズルが組み付けられたノズル固定具を載置したときの正断面図である。
【図１３】ロータリアクチュエータに近い列のノズル固定具をアンロックの位置に位置決めした状態を示す上面図である。
【図１４】ノズルが組み付けられたノズル固定具が載置されたノズル固定具回しを、ノズルフランジ部が加工ヘッドの先端面に当接するまで上昇させた状態を示す正断面図である。
【図１５】ロータリアクチュエータに近い列のノズル固定具をロックの位置に位置決めした状態を示す上面図である。
【図１６】この発明の実施の形態２のレーザ加工機のノズル自動交換装置を示す上面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３のレーザ加工機のノズル自動交換装置を示す正面図である。
【図１８】この発明の実施の形態４のレーザ加工機のノズル自動交換装置を示す正面図である。
【図１９】この発明の実施の形態５のレーザ加工機のノズル自動交換装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明のレーザ加工機のノズル自動交換装置の各実施の形態について図に基いて説明するが、各図において同一または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、加工ヘッド１を有するレーザ加工機２を示す概略図である。
このレーザ加工機２は、水平に敷設されたＸＹテーブル３上で、クランプ４に把持されたワーク５をレーザビーム６で熱切断するものである。
レーザビーム６は、レーザ加工機２の装置本体に設けられたレーザ発振装置７で発振され、反射鏡８を介して加工ヘッド１に案内される。加工ヘッド１の内部には集光レンズ９が設けられており、レーザビーム６は、この集光レンズ９で集光されて、焦点位置の近傍でワーク５を熱切断する。
レーザ切断する際に発生する材料溶融物を吹き飛ばすアシストガス１０は、レーザ加工機２の装置本体に設けられた圧縮機１１により加圧され、加工ヘッド１内でレーザビーム６と合流しワーク５に向け噴射される。
また、ワーク５は、切断されるべき部位が加工ヘッド１の真下に来るよう、ＸＹテーブル３上で水平移動される。また、加工ヘッド１は、Ｚ軸用サーボモータ（図示せず）で上下方向に駆動され、ワーク５と焦点位置との距離が最適化される。
【００１３】
図２は加工ヘッド１の先端部にノズル固定具１２を介してノズル１３が取付けられた斜視図、図３は図２の正断面図、図４は図２の加工ヘッド１を示す斜視図、図５は図２のノズル１３を示す斜視図、図６は図２のノズル固定具１２を示す斜視図である。
加工ヘッド１は、中心部にレーザビーム６、アシストガス１０が通り、上部が径方向に拡大した円筒形状のヘッド通路部１５と、このヘッド通路部１５の下部に周方向に帯状に延びて形成されたピン固定部１８と、を有している。このピン固定部１８には、一対の互いに対向した溝状のピン挿入部１７が形成されている。
ノズル１３は、中心部にレーザビーム６、アシストガス１０が通り、下部が径方向に縮小し、先端に開口２２を有する円筒形状のノズル通路部２０と、ノズル通路部２０の下部に周方向に延びて形成され、外周部が起立したノズルフランジ部２３と、を有している。
このノズルフランジ部２３とピン固定部１８との間には、シール部材であるＯリング１４が介在している。
ノズル固定具１２は、中央部にノズル１３が通るノズル通り穴５０が形成された円板状の支持部２５と、この支持部２５の外周部から垂直方向に起立した壁面部５１と、この壁面部５１から互いに対向して水平方向の内側に延びた一対のピン１９と、を有している。壁面部５１の外周面には、平面部５２及び曲面部５３が形成されている。
【００１４】
次に、手動で加工ヘッド１にノズル１３の取り付ける手順について説明する。
まず、ノズル固定具１２のノズル通り穴５０に上方からノズル１３を挿入し、Ｏリング１４をノズルフランジ部２３に載置する。
この状態で、加工ヘッド１のピン固定部１８のピン挿入部１７にピン１９を軸線方向において合わせた状態で、ノズル１３を上方向に移動させ、加工ヘッド１のヘッド側接合部１６にノズル１３のノズル側接合部２１を嵌着させる。
最後に、ノズル固定具１２を周方向に回転させることで、ノズル１３のノズルフランジ部２３は、ノズル固定具１２の支持部２５と加工ヘッド１のピン固定部１８との間に挟まれ、ノズル１３は、加工ヘッド１に組み付けられる。
なお、ノズル１３が加工ヘッド１に嵌め込まれる際、ノズル側接合部２１がヘッド側接合部１６に密接するので、加工ヘッド１の軸心とノズル１３の軸心との同軸度は、高精度に再現される。
その結果、ノズル１３の交換において、その位置を調整しなくても図７に示すような、レーザビーム６の光軸とアシストガス１０の中心軸が揃った理想的な加工状態になる。
【００１５】
ここで、図８に、加工ヘッド１の軸心とノズル１３の軸心との同軸度が悪い場合の加工の状態を示す。
レーザビーム６は、加工ヘッド１の軸心を通り、アシストガス１０は、ノズル１３の軸心を通るので、加工ヘッド１の軸心とノズル１３の軸心との同軸度が悪い場合、レーザビーム６の光軸とアシストガス１０の中心軸が揃わない。その結果、穴の真円度や円筒度が悪化したり、材料溶融物２６がノズル１３やワーク５に付着したりする。
【００１６】
次に、手動でノズル１３を加工ヘッド１から取り外す場合について説明する。
この場合には、まずノズル固定具１２のピン１９がピン固定部１８のピン挿入部１７上にくるようにノズル固定具１２を周方向に回転させる。
その後、ピン１９がピン挿入部１７を通過するようノズル固定具１２を下げることで、ノズル１３及びノズル固定具１２は、加工ヘッド１から取り外される。
なお、ノズル固定具１２を加工ヘッド１から取り外しても、加工ヘッド１のヘッド側接合部１６にノズル１３のノズル側接合部２１が嵌着したままのことがある。この場合には、ノズル固定具１２を取り外した後、ノズル１３を直接摘み、そのまま下方向に下げることで加工ヘッド１からノズル１３を取り外すことができる。
【００１７】
次に、ノズル１３を加工ヘッド１に自動で取り付けたり、取り外したりする、レーザ加工機のノズル自動交換装置（以下、ノズル自動交換装置と略称する。）２７について説明する。このノズル自動交換装置２７は、上述した手動での加工ヘッド１に対するノズル１３の取り付け、取り外しを自動で行う装置である。
【００１８】
図９はノズル自動交換装置２７の正面図、図１０はノズル自動交換装置２７の上面図である。
このノズル自動交換装置２７は、ベースプレート２８と、このベースプレート２８上に載置された一対のガイド付エアシリンダ２９と、各ガイド付エアシリンダ２９のシリンダプレート３０に固定された取り付け板３１と、このシリンダ取り付け板３１に六角支柱３３を介して固定されたリフトプレート３２と、このリフトプレート３２に固定された複数のノズル固定具回し３４と、リフトプレート３２に固定されたシャフト４１を有するロータリアクチュエータ４０と、シャフト４１に固定されたロータリアクチュエータ側平歯車４２と、を備えている。
取り付け板３１、六角支柱３３、リフトプレート３２及びノズル固定具回し３４は、シリンダ部２９ａ及びガイド部２９ｂを有するガイド付エアシリンダ２９の駆動により上下方向に移動する。
【００１９】
ノズル固定具回し３４は、下端部がリフトプレート３２に固定されたベアリング軸３５と、このベアリング軸３５の上側に設けられたベアリング３６と、ベアリング軸３５に対してベアリング３６を介して回転自在に支持されたノズル固定具回し側平歯車３７と、このノズル固定具回し側平歯車３７に固定されたノズル台３８と、このノズル台３８の周縁部に周方向に沿って複数個固定された直方体形状の位置決めブロック３９と、を有している。
互いに結合された、ノズル固定具回し側平歯車３７及びノズル台３８は、ベアリング軸３５を中心にベアリング３６を介して回転するようになっている。ここで、ノズル台３８の外径は、ノズル固定具回し側平歯車３７の基準ピッチ円直径より小さい。これにより、隣接したノズル固定具回し側平歯車３７同士は、噛み合わされる。
また、一部のノズル固定具回し側平歯車３７は、ロータリアクチュエータ側平歯車４２と噛み合っており、１つのロータリアクチュエータ４０を回転させるだけで、全てのノズル固定具回し３４のノズル固定具回し側平歯車３７及びノズル台３８は、ベアリング軸３５を中心に回転するようになっている。
【００２０】
図１１はノズル固定具回し３４にノズル固定具１２だけを入れた状態を示す上面図である。
ノズル台３８の上面に配置された位置決めブロック３９は、ノズル台３８の上面でのノズル固定具１２の位置、方向を拘束するだけでなく、ノズル固定具１２を周方向に回転させる際、スパナと同じ要領で、ロータリアクチュエータ４０から伝達されたノズル固定具回し３４のトルクをノズル固定具１２に伝える役割を果たす。
【００２１】
次に、上記構成のノズル自動交換装置２７を用いてノズル１３を交換する手順について説明する。
ノズル１３を加工ヘッド１に取り付ける場合には、まずノズル固定具１２のノズル通り穴５０に上方からノズル１３を挿入し、Ｏリング１４をノズルフランジ部２３に載置する。
この状態で、ノズル１３、ノズル固定具１２及びＯリング１４をノズル固定具回し３４に入れる。
この時、向かい合う位置決めブロック３９間の距離は、ノズル固定具１２の壁面部５１の外周面にある平面部５２間の距離Ａ、並びに曲面部５３の直径Ｂと一致するようにそれぞれ配置してあり、ノズル固定具回し３４内でのノズル固定具１２のピン１９の向きが決まる。これにより、全てのノズル固定具回し３４に対して、ノズル固定具１２のピン１９の向きを揃えることができる。
【００２２】
図１２に、ノズル固定具回し３４に、ノズル１３、ノズル固定具１２及びＯリング１４を入れた状態を示す正断面図を示す。
ノズル固定具１２は、ノズル台３８に面接触しており、ノズル１３の先端面は、ベアリング軸３５の上面に接触している。
ここで、ノズル固定具１２と接触するノズル台３８の上面とベアリング軸３５の上面との位置関係は、ノズル１３のノズルフランジ部２３とノズル固定具１２の支持部２５との間に空隙Ｃが形成される位置関係にある。
その後、ノズル自動交換装置２７のノズル固定具回し３４の中心軸線と、ノズル１３が取付けられていないレーザ加工機２の加工ヘッド１の中心軸線とが一致するように加工ヘッド１を移動する。
【００２３】
次に、ロータリアクチュエータ４０をアンロックの位置、つまり、ノズル固定具回し３４内のノズル固定具１２のピン１９と加工ヘッド１のピン挿入部１７とが軸線方向に視たときに一致するようにシャフト４１を回転させる。
【００２４】
図１３はロータリアクチュエータ４０に近い列のノズル固定具回し３４をアンロックの位置に位置決めした状態を示す上面図を示す。
この時、ロータリアクチュエータ４０のシャフト４１は、矢印イに示すように反時計回りの終端部まで回転してある。
また、逆に、ロータリアクチュエータ４０から遠い列のノズル固定具回し３４をアンロックの位置に位置決めする場合は、ロータリアクチュエータ４０のシャフト４１を時計回りの終端部まで回転すればよい。
【００２５】
図１４は、ガイド付エアシリンダ２９の駆動によりノズル固定具回し３４を上昇させたときの断面図を示す。
ノズル固定具回し３４を上昇させることで、ノズル側接合部２１は加工ヘッド１のヘッド側接合部１６に嵌入する。この時、ノズル固定具１２のピン１９は、加工ヘッド１のピン挿入部１７を通過してノズル固定具１２が加工ヘッド１に挿入される。
ノズル固定具回し３４は、Ｏリング１４が確実に潰れるまで、つまり加工ヘッド１の下側の端面にノズル１３のノズルフランジ部２３の上面が当接する位置まで上昇する。
これは、ガイド付エアシリンダ２９の力が取り付け板３１、六角支柱３３、リフトプレート３２、ベアリング軸３５を介してノズル１３に伝わるので、可能である。
また、ガイド付エアシリンダ２９を使用しているので、部品の加工／組立誤差により高さに違いがあっても、加工ヘッド１の下側の端面とノズル１３のノズルフランジ部２３の上面が接触した位置で止めることができる。
【００２６】
その後、ロータリアクチュエータ４０をロックの位置、つまりピン１９がピン固定部１８のピン挿入部１７から周方向に離れた位置までノズル固定具１２だけを回転させる。
この時、ノズル１３のノズルフランジ部２３とノズル固定具１２の支持部２５との間には空隙Ｃが形成されているので、ノズル固定具回し３４は軽く回る。
【００２７】
図１５はロータリアクチュエータ４０に近い列のノズル固定具回し３４を、ロックの位置に位置決めした状態を示す。
ロータリアクチュエータ４０のシャフト４１を矢印ロに示すように時計回りの終端部まで４５°回転することで、ロータリアクチュエータ４０に近い列のノズル固定具回し３４は、ロータリアクチュエータ４０を介して反時計回りに回転し、ロックの位置に位置決めされる。
また、逆に、ロータリアクチュエータ４０から遠い列のノズル固定具回し３４をロックの位置に位置決めする場合は、ロータリアクチュエータ４０のシャフト４１を反時計回りの終端部まで回転すればよい。
【００２８】
さらに、ガイド付エアシリンダ２９を下降させることで、ノズル１３の加工ヘッド１への取り付けが完了するが、このときには、図３に示すようにＯリング１４の弾性力で加工ヘッド１の下側の端面とノズル１３のノズルフランジ部２３の上側端面との間に図３に示すように隙間Ｄができる。
その分、ノズル１３のノズルフランジ部２３の下面とノズル固定具１２の支持部２５の上面とが密着すると同時に、ノズル固定具１２のピン１９と加工ヘッド１のピン固定部１８の下面とが密着する。
このように、加工ヘッド１とノズル１３とは、ノズル固定具１２を介して密着しているので、加工ヘッド１が駆動しても、振動などによりノズル固定具１２が回転し、ノズル１３が加工ヘッド１から外れる、と言うことは起きない。
【００２９】
次に、ノズル１３を加工ヘッド１から取り外す場合について説明する。
この場合は、ノズル１３を加工ヘッド１に取り付ける手順と逆の手順で行う。
先ず、ノズル１３、Ｏリング１４及びノズル固定具１２が入ってないノズル固定具回し３４の中心軸線上に、ノズル１３が取り付けられた加工ヘッド１の中心軸線が一致するように加工ヘッド１を移動する。
次に、ロータリアクチュエータ４０の駆動によりノズル固定具回し３４をロックの位置まで回転し、ガイド付エアシリンダ２９を上昇させる。この時もまた、Ｏリング１４が確実に潰れるまで、つまり、加工ヘッド１の下側の端面とノズル１３のノズルフランジ部２３の上面が接するまで上昇させる。
その後、ノズル固定具回し３４をアンロックの位置まで回転させる。
この時もまた、ノズル１３のノズルフランジ部２３の下面とノズル固定具１２の支持部２５の上面との間に空隙Ｃがあるので、ノズル固定具回し３４は軽く回る。
最後に、アシストガス１０を噴射させながらガイド付エアシリンダ２９を下降させる。
アシストガス１０を噴射させながらガイド付エアシリンダ２９を下降させることで、ノズル１３が加工ヘッド１に付いたままになることを防ぎ、確実なノズル１３の加工ヘッド１からの取り外しを実現する。
【００３０】
なお、上述した例では、ノズル１３を取り付けたり取り外したりする際の順番として、先ず加工ヘッド１をノズル固定具回し３４の上に位置決めし、その後ノズル固定具１２をアンロック、もしくはロックの位置に回転したが、この順番が逆になっても、また同時に行ってもよい。
【００３１】
この実施の形態１のノズル交換装置によれば、ノズル１３が、ノズル固定部１２に組み付けられた状態でノズル固定部１２が載置される複数のノズル固定具回し３４が一台のロータリアクチュエータ４０の駆動により回転されるので、小型化を図ることができる。
また、高価なロータリアクチュエータ４０は、一台でよく、低コスト化を図ることができる。
また、ノズル１３を加工ヘッド１に着脱する際には、圧縮されたＯリング１４の弾性力に逆らって、ノズルフランジ部２３の上面が加工ヘッド１の下端面と強制的に当接し、またノズル固定部１２の支持部２５の上面とノズルフランジ部２３の下面との間に空隙Ｃを有しているので、ノズル固定具回し３４を軽く回転させることができ、ロータリアクチュエータ４０の負荷を低減させることができる。
また、ノズル固定具回し３４の上面には、ノズル固定具１２の周面に当接しノズル固定具回し３４に対するノズル固定具１２の周方向の回転を拘束する位置決めブロック３９が設けられているので、ノズル固定具回し３４に対するノズル固定具１２の周方向の回転を確実に防ぐことができる。
【００３２】
実施の形態２．
図１６はこの発明の実施の形態２のノズル自動交換装置２７を示す上面図である。
この実施の形態では、ロータリアクチュエータ４０から近い側のノズル固定具回し３４の列とロータリアクチュエータ４０から遠い側のノズル固定具回し３４の列との間であって、隣接した３個のノズル固定具回し側平歯車３７と噛合した回転方向調整用平歯車４３が複数個一列に設けられている。
他の構成は、実施の形態１のノズル自動交換装置２７と同じである。
【００３３】
実施の形態１のノズル自動交換装置２７では、ロータリアクチュエータ４０から近い側のノズル固定具回し３４の列とロータリアクチュエータ４０から遠い側のノズル固定具回し３４の列との間で、交互にノズル固定具回し側平歯車３７同士が直接噛み合っている。
即ち、近い側のノズル固定具回し側平歯車３７は、隣接した遠い側のノズル固定具回し側平歯車３７と直接噛み合い、この遠い側のノズル固定具回し側平歯車３７は、引き続き隣接した近い側のノズル固定具回し側平歯車３７と直接噛み合っているので、ロータリアクチュエータ４０に近い列のノズル固定具回し３４と遠い列のノズル固定具回し３４とで、回転の方向が異なる。
これに対して、この実施の形態では、隣接した３個のノズル固定具回し側平歯車３７と噛合した複数個の回転方向調整用平歯車４３を一列に配置したことで、ロータリアクチュエータ４０に近い列のノズル固定具回し３４と遠い列のノズル固定具回し３４とで、回転の方向が同じであり、全てのノズル固定具回し３４の回転方向を揃えることができる。
【００３４】
実施の形態３．
図１７はこの発明の実施の形態３のノズル自動交換装置２７を示す正面図である。
実施の形態１のノズル自動交換装置２７では、ノズル固定具回し３４を上下に移動させる機構としてガイド付エアシリンダ２９を使用し、図９から分かるように、ガイド部２９ｂは４本使用している。
これに対して、この実施の形態３では、ガイド４４とエアシリンダ４５とが分離されており、ガイド４４は３本である。
他の構成は、実施の形態１のノズル自動交換装置２７と同じである。
この実施の形態では、ガイド４４とエアシリンダ４５とを分離したことにより、ガイドの本数が減り、実施の形態１のノズル自動交換装置２７と比較して小型化を図ることができる。
【００３５】
実施の形態４．
図１８はこの発明の実施の形態４のノズル自動交換装置２７を示す正面図である。
実施の形態１のノズル自動交換装置２７では、ノズル１３を交換する際、ノズル固定具回し３４の上に加工ヘッド１を位置決めし、ガイド付エアシリンダ２９の駆動によりリフトプレート３２に固定されたノズル固定具回し３４を上昇させていた。
これに対して、この実施の形態では、ガイド付エアシリンダ２９の代わりに圧縮バネ４６を使用し、加工ヘッド１を降下させ、加工ヘッド１の下側端面でノズル１３のノズルフランジ部２３の上面を押圧し、その押圧力がベアリング軸３５を通じて、リフトプレート３２、六角支柱３３、取り付け板３１を介してを圧縮バネ４６に伝達され、圧縮バネ４６は圧縮させている。
他の構成は、実施の形態１のノズル自動交換装置２７と同じである、
なお、圧縮バネ４６の代りに、図１９に示すように皿バネ４７を用いてもよい。
この圧縮バネ４６、もしくは皿バネ４７を使用しても、ガイド付エアシリンダ２９と同様に部品の加工／組立誤差により高さに違いがあっても、加工ヘッド１の下側端面とノズル１３のノズルフランジ部２３の上面が接触した位置で止めることができる。
また、これらを使用することで、ノズル自動交換装置２７を安価に製作できる効果がある。
【符号の説明】
【００３６】
１  加工ヘッド、２  レーザ加工機、３  ＸＹテーブル、４  クランプ、５  ワーク、
６  レーザビーム、７  レーザ発振装置、８  反射鏡、９  集光レンズ、１０  アシストガス、１１  圧縮機、１２  ノズル固定具、１３  ノズル、１４  Ｏリング（シール部材）、１５  ヘッド通路部、１６  ヘッド側接合部、１７  ピン挿入部、１８  ピン固定部、１９  ピン、２０  ノズル通路部、２１  ノズル側接合部、２２  開口、２３  ノズルフランジ部、２４  Ｏリング溝、２５  支持部、２６  材料溶融物、２７  ノズル自動交換装置、２８  ベースプレート、２９  ガイド付エアシリンダ、２９ａ  シリンダ部、２９ｂ  ガイド部、３０  シリンダプレート、３１  取り付け板、３２  リフトプレート、３３  六角支柱、３４  ノズル固定具回し、３５  ベアリング軸、３６  ベアリング、３７  ノズル固定具回し側平歯車、３８  ノズル台、３９  位置決めブロック、４０  ロータリアクチュエータ、４１  シャフト、４２  ロータリアクチュエータ側平歯車、４３  回転方向調整用平歯車、４４  ガイド、４５  エアシリンダ、４６  圧縮バネ、４７  皿バネ、５０  ノズル通り穴、５１  壁面部、５２  平面部、５３  曲面部、Ａ  ノズル固定具１２の外周面にある平面間の距離、Ｂ  円筒面の直径、Ｃ，Ｄ  空隙。
【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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【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】
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【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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