(57)【要約】【課題】  熱切断加工機の加工ヘッドに加工ノズルを脱着する場合、前記脱着を容易に行うことができる熱切断加工機の加工ノズルおよび加工ノズル保持機構ならびにその方法を提供する。【解決手段】  レーザ加工機３の加工ヘッド５の先端部側で、前記加工ヘッド５に装着される加工ノズル７を脱着するためのノズル保持機構１において、前記加工ヘッド５の先端部に前記加工ノズル７を装着する場合、前記加工ノズル７がレーザ光の光路Ｌ１の延伸方向に移動するように、前記加工ノズル７をガイド可能なノズルガイド手段９と、前記ノズルガイド手段９によりガイドされ所定の位置まで移動して前記加工ヘッド５に装着された加工ノズル７を、前記所定の位置で自動的に固定可能なノズル固定手段１１とを有する。【選択図】  図１
2005169442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱切断加工機の加工ヘッドの先端部側で、前記加工ヘッドに装着される加工ノズルを脱着するための加工ノズル脱着機構において、
前記加工ヘッドの先端部に前記加工ノズルを脱着する場合、前記加工ノズルをガイドするノズルガイド手段と；
前記加工ノズルを装着する際、前記ノズルガイド手段によりガイドされ、所定の位置まで移動した加工ノズルを自動的に固定する加工ノズル固定手段と；
装着・固定された加工ノズルを前記加工ヘッドから取り外す加工ノズル解除手段と；
を有することを特徴とする加工ノズル脱着機構。
【請求項２】
請求項１に記載の加工ノズル脱着機構において、
前記ノズルガイド手段は前記加工ノズルの基端部側に設けられた係合部と前記加工ヘッドの先端部側に設けられた被係合部とを係合させて、摺動させることによって前記加工ノズルをガイドする手段であり、
前記加工ノズル固定手段は、前記加工ノズルが前記加工ヘッドから離反する方向に前記加工ノズルを付勢する第１の付勢手段と、前記加工ノズルに設けられたノズル係止部と、前記ノズル係止部と係合自在なノズル係止部材と、前記ノズル係止部材を付勢可能な第２の付勢手段と、を具備し、
前記ノズル解除手段は、前記第２の付勢手段の付勢力をなくす手段であることを特徴とする加工ノズル脱着機構。
【請求項３】
請求項１に記載のノズル脱着機構において、
前記ノズルガイド手段は前記加工ノズルの基端部側に設けられた係合部と前記加工ヘッドの先端部側に設けられた被係合部とを係合させて、揺動させることによって前記加工ノズルをガイドする手段であり、
前記ノズル固定手段は、前記加工ノズルが前記加工ヘッドから離反する方向に前記加工ノズルを付勢する第１の付勢手段と、前記加工ノズルに設けられたノズル係止部と、前記ノズル係止部と係合自在なノズル係止部と、前記ノズル係止部材を付勢可能な第２の付勢手段とレーザ加工機が使用するアシストガス圧を用いる固定手段と、を具備し、
前記ノズル解除手段は、前記第２の付勢手段の付勢力をなくし、アシストガス供給停止と外部よりの圧縮空気の投入による圧力を用いる解除手段であることを特徴とする加工ノズル脱着機構。
【請求項４】
請求項３に記載の加工ノズル脱着機構において、
前記加工ノズルガイド手段の係合部は、前記加工ノズルの基端部側に設けられた筒体の内壁であり、
前記加工ノズルガイド手段の被係合部は、前記加工ヘッドの先端部側で最も内側に設けられたヘッド先端内側部材の円柱側面形状の外壁であり、
前記加工ノズル固定手段の第１付勢手段は、円筒形状のカラー部材と、圧縮バネと、を具備し、
前記加工ノズル固定手段の加工ノズル係止部は、前記加工ノズルの基端部に設けられた筒体の外壁に設けられた環状の窪みであり、
前記加工ノズル固定手段の加工ノズル係止部材は、球状の部材であり、前記加工ノズルの筒体の外側に接するヘッド先端中間部材の円周上のほぼ等分配位置に設けられた複数の貫通穴に設けられ、
前記加工ノズル固定手段の第２付勢手段は、シリンダ内の円筒形状のピストン部材と、圧縮バネと、を具備し、そのシリンダ空間にアシストガスを供給することでピストン部材を押し、前記球状の加工ノズル係止部材を押圧するように構成されており、
前記加工ノズル解除手段は、前記シリンダの先端側の空間に圧縮された流体を供給すると共に、アシストガスの供給を停止することで、前記第２の付勢手段の付勢力をなくすように構成されていることを特徴とする加工ノズル脱着機構。
【請求項５】
熱切断加工機の加工ヘッドの先端部側で、前記加工ヘッドに脱着する加工ノズルにおいて、前記加工ノズルの基端部側に設けられた筒状基端部構成部材と、加工ノズルの先端部側の中間部に加工ヘッド内へのスパッタの進入を阻止するための鍔を備えた筒状ノズルチップと、加工ノズルガイド手段と、加工ノズル固定手段と、加工ノズル解除手段と、を備えたことを特徴とする熱切断加工機の加工ノズル。
【請求項６】
請求項５に記載の熱切断加工機の加工ノズルにおいて、
前記ノズルチップは銅または銅合金を材料とし、前記筒状基端部構成部材はノズルチップよりも硬い鋼等の材料とし、両者はネジ等で係合され容易に交換可能であることを特徴とする熱切断加工機の加工ノズル。
【請求項７】
熱切断加工機の加工ヘッドの先端部側で、前記加工ヘッドに加工ノズルを脱着する方法において、
前記筒状基端部構成部材に装着が容易なノズルチップを備えた加工ノズルを装着の際は、加工ノズルガイド手段によってガイドされ、所定位置に移動して、加工ヘッド固定手段と共に、アシストガスの供給で固定され、
解除の際は、アシストガスの供給停止と共に、圧縮流体の供給によって、前記固定手段の付勢力をなくし、前記ガイド手段にガイドされ、取り外すことを特徴とする加工ノズルの脱着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱切断加工機の加工ノズルおよび加工ノズル脱着機構とその方法に係り、特に加工ノズルを直線的に移動させるだけで、加工ヘッドに着脱することができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱切断加工ヘッド（たとえばレーザ加工ヘッド）の先端部側に取り付けて装着するノズルとして、このノズルの基端部側に設けられたネジを用いた構成のノズルやノズル着脱機構が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０６−２３５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来のノズルやノズル着脱機構では、ノズルをねじ込んでヘッドに装着しているので、前記装着をするときにノズルを回転させなければならず、前記ノズルの前記ヘッドへの装着が煩雑であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、熱切断加工機のヘッドにノズルを装着する場合、前記装着を容易に行うことができる熱切断加工機の加工ノズルおよび加工ノズル着脱機構とその方法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】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、熱切断加工機の加工ヘッドの先端部側で、前記加工ヘッドに装着される加工ノズルを脱着するための加工ノズル脱着機構において、前記加工ヘッドの先端部に前記加工ノズルを脱着する場合、前記加工ノズルをガイドするノズルガイド手段と、前記加工ノズルを装着する際、前記ノズルガイド手段によりガイドされ、所定の位置まで移動した加工ノズルを自動的に固定する加工ノズル固定手段と、装着・固定された加工ノズルを前記加工ヘッドから取り外す加工ノズル解除手段とを有する加工ノズル脱着機構である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加工ノズル脱着機構において、前記ノズルガイド手段は前記加工ノズルの基端部側に設けられた係合部と前記加工ヘッドの先端部側に設けられた被係合部とを係合させて、摺動させることによって前記加工ノズルをガイドする手段であり、前記加工ノズル固定手段は、前記加工ノズルが前記加工ヘッドから離反する方向に前記加工ノズルを付勢する第１の付勢手段と、前記加工ノズルに設けられたノズル係止部と、前記ノズル係止部と係合自在なノズル係止部材と、前記ノズル係止部材を付勢可能な第２の付勢手段と、を具備し、前記ノズル解除手段は、前記第２の付勢手段の付勢力をなくす手段である加工ノズル脱着機構である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のノズル脱着機構において、前記ノズルガイド手段は前記加工ノズルの基端部側に設けられた係合部と前記加工ヘッドの先端部側に設けられた被係合部とを係合させて、揺動させることによって前記加工ノズルをガイドする手段であり、前記ノズル固定手段は、前記加工ノズルが前記加工ヘッドから離反する方向に前記加工ノズルを付勢する第１の付勢手段と、前記加工ノズルに設けられたノズル係止部と、前記ノズル係止部と係合自在なノズル係止部と、前記ノズル係止部材を付勢可能な第２の付勢手段とレーザ加工機が使用するアシストガス圧を用いる固定手段と、を具備し、前記ノズル解除手段は、前記第２の付勢手段の付勢力をなくし、アシストガス供給停止と外部よりの圧縮空気の投入による圧力を用いる解除手段である加工ノズル脱着機構である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の加工ノズル脱着機構において、前記加工ノズルガイド手段の係合部は、前記加工ノズルの基端部側に設けられた筒体の内壁であり、前記加工ノズルガイド手段の被係合部は、前記加工ヘッドの先端部側で最も内側に設けられたヘッド先端内側部材の円柱側面形状の外壁であり、前記加工ノズル固定手段の第１付勢手段は、円筒形状のカラー部材と、圧縮バネと、を具備し、前記加工ノズル固定手段の加工ノズル係止部は、前記加工ノズルの基端部に設けられた筒体の外壁に設けられた環状の窪みであり、前記加工ノズル固定手段の加工ノズル係止部材は、球状の部材であり、前記加工ノズルの筒体の外側に接するヘッド先端中間部材の円周上のほぼ等分配位置に設けられた複数の貫通穴に設けられ、前記加工ノズル固定手段の第２付勢手段は、シリンダ内の円筒形状のピストン部材と、圧縮バネと、を具備し、そのシリンダ空間にアシストガスを供給することでピストン部材を押し、前記球状の加工ノズル係止部材を押圧するように構成されており、前記加工ノズル解除手段は、前記シリンダの先端側の空間に圧縮された流体を供給すると共に、アシストガスの供給を停止することで、前記第２の付勢手段の付勢力をなくすように構成されている加工ノズル脱着機構である。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、熱切断加工機の加工ヘッドの先端部側で、前記加工ヘッドに脱着する加工ノズルにおいて、前記加工ノズルの基端部側に設けられた筒状基端部構成部材と、加工ノズルの先端部側の中間部に加工ヘッド内へのスパッタの進入を阻止するための鍔を備えた筒状ノズルチップと、加工ノズルガイド手段と、加工ノズル固定手段と、加工ノズル解除手段と、を備えた熱切断加工機の加工ノズルである。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の熱切断加工機の加工ノズルにおいて、前記ノズルチップは銅または銅合金を材料とし、前記筒状基端部構成部材はノズルチップよりも硬い鋼等の材料とし、両者はネジ等で係合され容易に交換可能である熱切断加工機の加工ノズルである。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、熱切断加工機の加工ヘッドの先端部側で、前記加工ヘッドに加工ノズルを脱着する方法において、前記筒状基端部構成部材に装着が容易なノズルチップを備えた加工ノズルを装着の際は、加工ノズルガイド手段によってガイドされ、所定位置に移動して、加工ヘッド固定手段と共に、アシストガスの供給で固定され、解除の際は、アシストガスの供給停止と共に、圧縮流体の供給によって、前記固定手段の付勢力をなくし、前記ガイド手段にガイドされ、取り外す加工ノズルの脱着方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱切断加工機の加工ヘッドに加工ノズルを着脱する場合、前記装着を容易に行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るノズル着脱機構１の概略構成を示す断面図である。
【００１４】
ノズル着脱機構１は、熱切断加工機（たとえばレーザ加工機）３の加工ヘッド５の先端部側に設けられ、前記加工ヘッド５に装着（設置）される加工ノズル７を前記加工ヘッド５の先端部側で着脱（保持や取り外す）するための装置である。
【００１５】
なお、前記加工ノズル７は筒状に形成され、この筒状部位の中空部には、レーザ光の光路（レーザ光路）Ｌ１が形成される。また、前記ノズル着脱機構１や前記加工ヘッド５の中心部に形成されている中空部にもレーザ光路Ｌ１が形成されている。そして、レーザ発振器（図示せず）から発振されたレーザ光が、図１の基端部側から先端部側に向って前記レーザ光路Ｌ１を通過し、前記加工ノズル７の先端部から出射され、この出射されたレーザ光がワークに照射されて、ワークに対して切断等の加工を施すようになっている。
【００１６】
ノズル着脱機構１は、ノズルガイド手段９とノズル固定手段１１とを備え、前記ノズルガイド手段９は、前記加工ヘッド５の先端部側に前記加工ノズル７を装着する場合、前記加工ヘッド５の中心（前記加工ヘッド５の中に形成されているレーザ光路Ｌ１）と前記加工ノズル７の長手方向の中心（前記加工ノズル７の中に形成されているレーザ光路Ｌ１）とが互いに一致している状態で、レーザ光路Ｌ１の延伸方向に直線的にしかも前記加工ノズル７の姿勢を一定に保ったまま前記加工ノズル７が移動するように、前記加工ノズル７をガイド可能なものである。
【００１７】
前記ノズル固定手段１１は、前記ノズルガイド手段９によりガイドされ所定の位置まで移動して前記加工ヘッド５に装着された加工ノズル７を、前記所定の位置で自動的に固定可能なものである。
【００１８】
また、前記固定された加工ノズル７を前記加工ヘッド５から取り外すために、前記ノズル固定手段１１が前記加工ノズル７を固定している状態を解除可能なノズル解除手段１３が設けられており、前記ノズル固定手段１１は、前記レーザ加工機３が使用するアシストガス（レーザ加工する場合、ワークの加工部位を覆うために使用するガス）を用いて、前記加工ノズル７を固定するようになっている。
【００１９】
より、詳しく説明すると、たとえば、ノズル着脱機構１のノズルガイド手段９は、前記加工ノズル７の基端部側に設けられた係合部７Ａと前記加工ヘッド５の先端部側に設けられた被係合部とを互いに係合させて、前記加工ヘッド５に対して前記加工ノズル７を相対的に摺動させることによって前記加工ノズル７をガイドするようになっている。
【００２０】
また、前記ノズル固定手段１１は、前記加工ノズル７が前記加工ヘッド５から離反する方向に前記加工ノズル７を付勢する第１の付勢手段１５と、前記加工ノズル７の基端部側に設けられたノズル係止部１７と、前記レーザ光路Ｌ１と交差する方向（たとえば直角方向）に僅かに移動自在であって前記ノズル係止部１７と係合自在なノズル係止部材１９と、前記ノズル係止部材１９が前記ノズル係止部１７の方向に移動して前記ノズル係止部材１９が前記ノズル係止部１７に係合するように、前記ノズル係止部材１９を付勢可能な第２の付勢手段２１とを具備している。
【００２１】
そして、前記ノズル係止部材１９が前記ノズル係止部１７に係合した状態では、前記第２付勢手段２１が前記ノズル係止部材１９を付勢し、前記第１付勢手段１５が前記加工ノズル７を付勢して、前記加工ノズル７を固定するように構成されている。
【００２２】
なお、ノズル係止部材１９が前記レーザ光路Ｌ１と交差する方向に容易に移動することができるようにするために、前記ノズル係止部材１９は、前記レーザ光路Ｌ１の延伸方向に僅かに移動できるようになっており、また、前記ノズル係止部材１９の前記ノズル係止部１７への係合を容易にするために、前記ノズル係止部１７と前記ノズル係止部材１９との間には、前記レーザ光路Ｌ１の延伸方向で僅かな隙間がある。
【００２３】
前記僅かな移動や前記僅かな隙間が存在しているにもかかわらず、前記ノズル係止部材１９が前記ノズル係止部１７に係合した状態においては、前記第２付勢手段２１が前記ノズル係止部材１９を付勢し、前記第１付勢手段１５が前記加工ノズル７を付勢することによって、前記加工ノズル７と前記ノズル係止部材１９とが一方向に付勢されて固定されているので、前記レーザ光路Ｌ１の延伸方向等に前記加工ノズル７が移動できず、前記加工ノズル７が固定されるようになっている。
【００２４】
また、前記ノズル解除手段１３は、たとえば、前記第２の付勢手段２１の付勢力を無くすように構成されている。
【００２５】
そして、前記ノズル解除手段１３で前記２の付勢手段２１の付勢力を無くすことによって、前記ノズル係止部材１９が、前記ノズル係止部１７から容易に離反し、前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５から取り外すことができる。
【００２６】
ここで、ノズル着脱機構１について、具体例を掲げてより詳しく説明する。
【００２７】
加工ヘッド５の先端部側の内側には、筒状のヘッド先端内側部材２３が設けられており、前記ヘッド先端内側部材２３の外側には、このヘッド先端内側部材２３の中間部から先端部までを覆うように、筒状のヘッド先端中間部材２５が設けられており、前記ヘッド先端中間部材２５の外側には、このヘッド先端中間部材２５の中間部から先端部までを覆うように、筒状のシリンダ部材２７が設けられており、前記シリンダ部材２７の外側には、このシリンダ部材２７を覆うように、筒状のシリンダ保持部材２９が設けられており、さらに、前記シリンダ保持部材２９の外側には、このシリンダ保持部材２９を覆うように、筒状のヘッド先端外側部材３１が設けられている。
【００２８】
なお、前記加工ヘッド５と前記ヘッド先端内側部材２３とが互いに係合し、前記ヘッド先端内側部材２３と前記ヘッド先端中間部材２５とが互いに係合し、前記ヘッド先端中間部材２５と前記シリンダ部材２７とが、ノズル解除手段１３を介して互いに係合し、前記シリンダ部材２７と前記シリンダ保持部材２９とが互いに係合し、前記シリンダ保持部材２９と前記ヘッド先端外側部材３１とが互いに係合し、最終的には、前記ヘッド先端内側部材２３と前記ヘッド先端外側部材３１とが互いに係合している。
【００２９】
さらに、前記ヘッド先端外側部材３１が、この基端部で前記加工ヘッド５に一体的に固定されていることによって、前記ヘッド先端内側部材２３、前記ヘッド先端中間部材２５、前記シリンダ部材２７、前記シリンダ保持部材２９は、前記加工ヘッド５に一体的に固定されている。換言すれば、前記ヘッド先端内側部材２３、前記ヘッド先端中間部材２５、前記シリンダ部材２７、前記シリンダ保持部材２９は、前記加工ヘッド５と前記ヘッド先端外側部材３１とによって挟み込まれて、加工ヘッド５に固定されている。
【００３０】
なお、前記固定されている状態では、前記ヘッド先端内側部材２３、前記ヘッド先端中間部材２５、前記シリンダ部材２７、前記シリンダ保持部材２９、前記ヘッド先端外側部材３１の各中心軸（レーザ光路Ｌ１の方向に延伸している中心軸）は、互いに一致し同軸上（レーザ光路Ｌ１上）に存在している。
【００３１】
また、前記各係合している部位のうちで、前記ヘッド先端内側部材２３、前記ヘッド先端中間部材２５、前記シリンダ部材２７、前記シリンダ保持部材２９、前記ヘッド先端外側部材３１の各中心軸が同心上になるようにするための係合部位は、円柱側面形状に形成されており、前記各係合している部位のうちで、前記ヘッド先端内側部材２３、前記ヘッド先端中間部材２５、前記シリンダ部材２７、前記シリンダ保持部材２９、前記ヘッド先端外側部材３１が、前記レーザ光路Ｌ１の延伸方向に移動しないようにするための係合部位は、リング状に形成されている。
【００３２】
加工ノズル７は、レーザ加工機３の加工ヘッド５の先端部側で、前記加工ヘッド５に装着されるレーザ加工機のノズルであり、加工ノズル７の基端部側には、円筒状の基端部構成部材３３が設けられている。また、加工ノズル７の先端部側には、円筒状のノズルチップ３５が設けられている。なお、前記ノズルチップ３５と前記基端部構成部材３３とは、たとえばネジによって互いに結合されている。
【００３３】
前記ノズルチップ３５の中間部（基端部側と先端部側とを互いに結ぶ方向における中間部）には、前記ヘッド先端外側部材３１の先端部側に設けられた貫通孔３１Ａの内径よりも大きな外径を備えた円形状の鍔３５Ａが設けられている。この鍔３５Ａは、前記加工ヘッド５（ノズル着脱機構１）内へスパッタ等の粉塵が進入することを阻止するためのものである。
【００３４】
前記基端部構成部材３３には、係合部７Ａと係止部１７とが設けられている。前記係合部７Ａは、基端部側に設けられた円柱側面形状の内壁３３Ａによって形成されており、この係合部７Ａは、前記ノズルガイド手段９を構成するもの、すなわち、前記加工ノズル７が前記加工ヘッド５に装着されるときに、前記加工ノズル７がレーザ光路Ｌ１の延伸方向に移動するようにガイドするためのものである。
【００３５】
前記係止部１７は、前記内壁３３Ａと同心である円柱側面形状の外周壁３３Ｂの中間部に設けられた環状の窪み３３Ｃによって形成されており、この係止部１７は、前記ノズル固定手段１１を構成するもの、すなわち、前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５に装着するときに前記加工ノズル７を固定するためのものである。
【００３６】
加工ノズル７のノズルチップ３５は銅または銅合金で構成されており、前記基端部構成部材３３は、前記ノズルチップ３５よりも硬い鋼等の材料で構成されている。
【００３７】
さらに、前記加工ノズル７の基端部側の外周面には、前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５に取り付ける際に、前記ノズル係止部材１９を前記レーザ光路Ｌ１から離反する方向に押しやすくして、前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５に取り付けやすくするために、基端部に向かうにしたがって外径が小さくなる円錐台側面形状の部位７Ｂが形成されている。
【００３８】
また、前記加工ノズル７の基端部側の内周面には、前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５に取り付ける際に、前記加工ノズル７が前記ヘッド先端内側部材２３に係合しやすくするために、基端部に向かうにしたがって内径が大きくなる円錐台側面形状の部位７Ｃが形成されている。
【００３９】
また、前記加工ノズル７の環状の窪み３３Ｃの両端部（前記レーザ光路Ｌ１の延伸方向の両端部）には、前記ノズル係止部材１９が係合しやすいようにするために、円錐台の側面形状の各部位７Ｄ、７Ｅが設けられている。
【００４０】
さらに、前記加工ノズル７の係合部７Ａの先端部側には、この係合部よりも内径が小さい貫通孔７Ｆが形成されていることによって、段差７Ｇが形成されており、この段差７Ｇと前記ヘッド先端内側部材２３の先端部側の端面２３Ａとが互いに接触することによって、前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５に取り付ける際、前記加工ノズル７が前記加工ヘッド５の本体側に、必要以上に入り込まないようになっている。なお、前記加工ノズル７が前記加工ヘッド５に取り付けられた状態では、前記段差７Ｇと前記ヘッド先端内側部材２３の先端部２３Ａ側の端面とは、互いに僅かに離反している。
【００４１】
前記ノズルガイド手段９の被係合部は、前記ヘッド先端内側部材２３の先端部側に設けられた円柱側面形状の外壁２３Ｂによって形成されている。なお、前記ヘッド先端内側部材２３は、上述したように、前記加工ヘッド５の先端部側で前記加工ヘッド５の最も内側に設けられており、また、前記外壁２３Ｂは、前記加工ノズル７の基端部側内壁３３Ａよりも僅かに小さな外径を備えた円柱側面形状に形成されている。
【００４２】
前記ノズル固定手段１１の第１付勢手段１５は、外径が前記加工ノズル７の基端部側の外周壁３３Ｂの外径とほぼ等しく内径が前記加工ノズル７の基端部側の内壁３３Ａよりもやや大きい円筒形状のカラー部材３７と、外径が前記カラー部材３７の外径よりもやや小さく、内径が前記カラー部材３７の内径よりもやや大きい圧縮バネ３９とを具備し、前記カラー部材３７の一端部が前記加工ノズル７の基端部と接し、前記カラー部材３７の他端部が前記圧縮バネ３９の一端部と接し、前記圧縮バネ３９の他端部が、前記ヘッド先端内側部材２３の中間部に設けられたリング状の段差（前記圧縮バネ３９の外径と内径との応じた大きさを備え、前記レーザ光路Ｌ１に対して直角な平面を備えたの段差）２３Ｃに接して前記加工ノズル７を付勢するように構成されている。
【００４３】
前記ノズル固定手段１１のノズル係止部材１９は球状に形成されており、また、前記ノズル係止部材１９は、円形状の貫通孔２５Ａに複数個設けられており、各貫通孔２５Ａに係合して支持されていることによって移動自在になっている。さらに、各貫通孔２５Ａは、ヘッド先端中間部材２５の円筒状部位２５Ｃで円周上をほぼ等分配した位置で、前記レーザ光路Ｌ１とほぼ直行する方向に延伸して設けられており、また、前記貫通孔２５Ａの内径は、前記ノズル係止部材１９よりも僅かに大きくなっている。
【００４４】
なお、ヘッド先端中間部材２５は、前記カラー部材３７よりも僅かに大きな内径の円筒状の部位２５Ｂを中間部に備え、基端部側で前記ヘッド先端内側部材２３に係合されている。また、前記円筒状の部位２５Ｂの内壁と前記カラー部材３７の外壁とが互いに接触し摺動して前記カラー部材３７が前記レーザ光路Ｌ１の方向に移動できるようになっている。
【００４５】
さらに、ヘッド先端中間部材２５の先端部側に設けられている円筒状の部位２５Ｃの内径、外径は、前記中間部に設けられた円筒状の部位２５Ｂの内径、外径よりも、小さく形成されている。
【００４６】
また、前記ヘッド先端中間部材２５の前記円筒状部位２５Ｃの肉厚よりも前記球状のノズル係止部材１９の外径が大きくなっていることによって、前記各貫通孔２５Ａに支持されている前記各ノズル係止部材部材１９の各一端部が前記円筒状部位２５Ｃの内側に突出し前記各ノズル係止部材１９の各他端部が前記円筒状部位２５Ｃの外側に突出して前記各一端部側が前記ノズル固定手段１１のノズル係止部１７と係合自在になっている。
【００４７】
前記ノズル固定手段１１の第２付勢手段２１は、円筒状のピストン部材４１と圧縮バネ４３とを具備し、このピストン部材４１は、前記ヘッド先端中間部材２５の前記円筒状部位２５Ｂの外径よりも僅かに大きな内径の内壁４１Ａを備え、この内壁４１Ａと前記ヘッド先端中間部材２５の前記円筒状部位２５Ｂの外壁とを互いに係合させ摺動させることによって、前記ピストン部材４１が前記ヘッド先端中間部材２５に対して、前記レーザ光路Ｌ１の延伸方向に移動自在になっている。
【００４８】
また、前記ヘッド先端中間部材２５と前記ピストン部材４１と前記シリンダ部材２７とによって、シリンダ４５が形成されている。
【００４９】
より詳しく説明すると、前記ピストン部材４１の基端部側には、円形状の鍔４１Ｄが設けられており、先端部側には、円柱側面形状の外壁（前記鍔４１Ｄの外径よりも小さな外径の外壁）４１Ｅが形成されている。また、シリンダ部材２７は、基端部側で前記ヘッド先端中間部材２５に固定され中間部（前記レーザ光路Ｌ１の延伸方向の中間部）の内壁で前記鍔４１Ｄと係合し、さらに、先端部側の内壁２７Ａで前記外壁４１Ｅと係合している。
【００５０】
なお、前記鍔４１Ｄの外径は前記シリンダ部材２７の中間部における内径よりも僅かに小さく形成されている。また、前記シリンダ部材２７の先端部側の内壁２７Ａの内径は、前記外壁４１Ｅとの係合のために、前記外壁４１Ｅの外径よりも僅かに大きく構成されている。
【００５１】
また、前記ノズル係止部材１９を前記レーザ光路Ｌ１の方向（各ノズル係止部材１９が互いに近づく方向）に押すために、前記ピストン部材４１の先端部側には、円錐台側面状の内壁（先端部側に向かうにしたがって内径が大きくなるように構成されている内壁）４１Ｂが設けれ、この内壁４１Ｂが前記各ノズル係止部材１９の各他端部と接している。
【００５２】
さらに、前記ピストン部材４１の基端部が前記圧縮バネ４３の一端部と接し、前記圧縮バネ４３の他端部が前記ヘッド先端中間部材２５の中間部に設けられたリング状の段差（前記圧縮バネの外径と内径との応じた大きさを備え、前記レーザ光路Ｌ１に対して直角な平面を備えたの段差）２５Ｄに接して、前記圧縮バネ４３で前記ピストン部材４１を（ワーク側の方向；先端部側の方向）押すようになっている。
【００５３】
また、前記シリンダ４５にアシストガスを供給することによって前記ピストン部材４１を先端部側に押し、前記円錐台側面形状の内壁４１Ｂで前記各ノズル係止部材１９を付勢し、前記各ノズル係止部材１９が前記ノズル係止部１７に係合して前記ノズル係止部１７を押圧するように構成されている。
【００５４】
なお、前記アシストガスは、前記シリンダ４５の基端部側の空間（ヘッド先端中間部材２５とシリンダ部材２７とピストン部材４１とで囲まれて形成されている空間）ＳＰ１に供給される。そして、この供給されたアシストガスと前記圧縮バネ４３とによって、端面４１Ｃが押され前記ピストン部材４１が先端部側の方向に移動し、前記各ノズル係止部材１９を付勢するようになっている。
【００５５】
前記ノズル解除手段１３では、前記シリンダ４５の空間（シリンダ部材２７とピストン部材４１とで囲まれて形成されている空間）ＳＰ３に、圧縮流体を供給し、この供給された圧縮空気によって、前記ピストン部材４１が、基準端部側の方向に移動するようになっている。
【００５６】
そして、前記ノズル解除手段１３は、前記シリンダ４５内に圧縮された流体を、前記空間ＳＰ３に供給すると共に、前記アシストガスの前記空間ＳＰ１への供給を停止することによって、前記第２の付勢手段２１の付勢力を無くすように構成されている。
【００５７】
ここで、前記圧縮空気は、ヘッド先端外側部材３１に設けられた貫通孔に設置された継ぎ手Ｊ１と、ヘッド先端外側部材３１とシリンダ保持部材２９とで形成されているリング状の空間ＳＰ５と、シリンダ保持部材２９に設けられた貫通孔２９Ａと、シリンダ保持部材２９とシリンダ部材２７とで形成されている円筒状の空間ＳＰ７と、シリンダ部材２７に設けられた貫通孔２７Ｂとを通って、前記シリンダ４５の先端部側の空間ＳＰ３に供給されるようになっている。
【００５８】
また、前記アシストガスは、前記ヘッド先端内側部材２３に設けられた貫通孔２３Ｄと、前記ヘッド先端内側部材２３と前記ヘッド先端中間部材２５とで形成された環状の空間ＳＰ９と、前記ヘッド先端中間部材２５に設けられた貫通孔２５Ｅとを通って、前記シリンダ４５の基端部側の空間ＳＰ１に供給されるようになっている。
【００５９】
次に、加工ノズル７を加工ヘッド５（ノズル着脱機構１）に取り付け取り外す場合について説明する。
【００６０】
図２は、加工ノズル７を加工ヘッド５から取り外した状態を示す図であり、図３は、加工ノズル７を加工ヘッド５に取り付ける際における途中の状態を示す図である。なお、図１は、加工ノズル７を加工ヘッド５に取り付けた状態を示している。
【００６１】
図２に示した状態では、空間ＳＰ１にはアシストガスが供給されていない。また空間ＳＰ３にも圧縮空気が供給されていない。また、圧縮バネ３９によってカラー部材３７が先端部側に押され、このカラー部材３７が貫通孔２５Ａを塞ぎ、ノズル係止部材１９が、円筒状部位２５Ｃの内壁から内側方向に突出しないようにしている。換言すれば、カラー部材３７によってノズル係止部材１９が、レーザ光路Ｌ１から離反する方向に押され、この押されているノズル係止部材１９が、ピストン部材４１を基端部側に押している。なお、ピストン部材４１は、圧縮バネ４３によって先端部側に付勢されているが、ノズル係止部材１９によって押されている力のほうが大きいので、圧縮バネ４３が圧縮され、ピストン部材４１が基端部側に移動している。
【００６２】
続いて、ノズルガイド手段９を用いてガイドすることによって、加工ノズル７をノズル着脱機構１に近づけて（基端部側に移動させて）、加工ノズル７の基端部構成部材３３とカラー部材３７とを互いに接触させる（図３参照）。なお、図３に示す状態では、ノズル係止部材１９、ピストン部材４１、カラー部材３７、圧縮バネ３９の形状や位置関係は、図２に示す状態と同じであり、変化していない。
【００６３】
図３に示す状態からさらに、加工ノズル７を基端部側に移動させると、カラー部材３７は圧縮バネ３９を圧縮して基端部側に移動し、加工ノズル７のノズル係止部１７にノズル係止部材１９が入り込み（係合し）、すなわち、各ノズル係止部材１９が求心方向（レーザ光路Ｌ１に近づく方向）に移動する。なお、前記各ノズル係止部材１９は、圧縮バネ４３によって先端部側に押されているピストン部材４１によって、求心方向に移動するものである。
【００６４】
この状態で、加工ノズル７は、ノズル着脱機構１によって加工ヘッド５に固定されている。すなわち、図１に示す状態で、加工ノズル７を先端部側に移動させようとしても、ノズル係止部１７とノズル係止部材１９とが互いに係合し、さらに、ノズル係止部材１９はピストン部材４１によって、レーザ光路Ｌ１から離反する方向への移動を阻止されているので、加工ノズル７を先端部側に移動させることができないようになっている。
【００６５】
また、カラー部材３７と圧縮バネ３９とで加工ノズル７を先端部側に付勢し、さらに、ピストン部材４１と圧縮バネ４３とで、ノズル係止部材１９を求心方向に付勢しているので、貫通孔２５Ａとノズル係止部材１９との間のクリアランスやノズル係止部１７とノズル係止部材１９との間のクリアランスの存在にかかわらず、加工ヘッド５に対して加工ノズル７ががたつかないように保持されている。
【００６６】
さらに、前記状態において、たとえば、レーザ加工機３が稼動しているときには、空間ＳＰ１にアシストガスが供給され、前記ピストン部材４１がノズル係止部材１９を付勢する力が大きくなっている。
【００６７】
次に、加工ノズル７を加工ヘッド５から取り外す場合について説明する。
【００６８】
図１で空間ＳＰ１へアシストガスを供給している状態から、アシストガスの供給を停止すると、空間ＳＰ１内のアシストガスのガス圧力が無くなり、ピストン部材４１は圧縮バネ４３のみで、先端部側に付勢されている状態になる。
【００６９】
続いて、圧縮空気を空間ＳＰ３に供給すると、この圧縮空気の圧力によって、ピストン部材４１が圧縮バネ４３を圧縮して基端部側に移動し、ピストン部材４１がノズル係止部材１９から離れ、ノズル係止部材１９がレーザ光路Ｌ１から離れる方向に移動できるようになる。
【００７０】
ここで、加工ノズル７を先端部側に移動させると、ノズル係止部１７よりも基端部側に位置している基端部構成部材３３の円筒状部が、各ノズル係止部材１９をレーザ光路Ｌ１から離反する方向に移動させ、加工ノズル７を加工ヘッド５から取り外すことができる。
【００７１】
ノズル着脱機構１によれば、レーザ加工機３の加工ヘッド５に加工ノズル７を装着する場合、前記加工ノズル７を直線的に所定の位置まで移動するだけで前記加工ノズル７を装着することができ、したがって、前記加工ノズル７の装着が容易になる。
【００７２】
したがって、この機構を使用して前記加工ノズル７を自動的に装着する場合、前記機構の構成を簡素化することができる。
【００７３】
また、ノズル着脱機構１によれば、ネジを用いて加工ノズルを装着する構成ではないので、加工ノズルを正しくヘッドに装着するための締め付けトルクの管理が不要となり、加工ノズル７の加工ヘッド５への装着が容易になる。
【００７４】
また、レーザ加工によって発生する粉塵等が、ノズルのネジ部の谷に付着して堆積し、ノズルをヘッドに装着しようとするときに、前記ネジ部でかみ込みが発生するという不具合を回避することができる。
【００７５】
さらに、ノズル着脱機構１によれば、保持された加工ノズル７を前記加工ヘッド５から取り外すためのノズル解除手段１３を備えているので、加工ヘッド５に装着されている加工ノズル７を前記加工ヘッド５から取り外すことが容易になり、また、上述したように、加工ノズル７を加工ヘッド５に装着することも容易であることから、前記加工ノズル７を交換することが容易になる。さらに、上述したように、レーザ加工機３の加工ヘッド５に加工ノズル７を装着する場合、前記ノ加工ズル７を直線的に所定の位置まで移動するだけで前記加工ノズル７を装着することができ、この装着された加工ノズル７を加工ヘッド５から直線的に移動して取り外せる。したがって、装置を使用して前記加工ノズル７を自動的に交換する場合、前記装置の構成を簡素化することができる。
【００７６】
また、ノズル着脱機構１によれば、レーザ加工機３が使用するアシストガスを使用して、前記加工ノズル７を固定するので、前記加工ノズル７を強力に保持することができ、特に、レーザ加工機３の稼動中に加工ノズル７が外れるおそれを無くすことができる。
【００７７】
また、ノズル着脱機構１によれば、各ノズル係止部材１９を用いて、前記加工ノズル７を複数の方向（レーザ光路Ｌ１の方向およびこの方向に直角な各方向）から付勢して固定するので、前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５に確実に固定することができる。
【００７８】
また、ノズル着脱機構１によれば、ノズルガイド手段９の係合部７Ａや被係合部が円柱側面形状に形成されており、前記第１付勢手段１５が、円筒形状のカラー部材３７を介して圧縮バネ３９で加工ノズル７を付勢しており、前記第２付勢手段２１も、円筒形状のピストン部材４１を介して圧縮バネ４３で加工ノズル７を付勢している構成であるので、ノズル着脱機構１の構成が簡素になっている。
【００７９】
また、ノズル着脱機構１によれば、ノズル係止部材１９が球状の部材であるので、ノズル係止部材１９の動作が滑らかであり、ノズル係止部材１９が円周方向で複数配置されているので、バランス良く加工ノズル７を保持することができ、さらに、ピストン部材４１の円錐台側面形状の内壁を用いて前記各ノズル係止部材１９を押すので、前記各ノズル係止部材１９が発生する大きな力で、ノズル係止部１７を押圧することができる。なお、ノズル係止部１７が形成されている基端部構成部材３３の内側には、ヘッド先端内側部材２３が存在しているので、ノズル係止部１７、ノズル係止部材１９の発生する大きな力で押されても、加工ノズル７の基端部構成部材３３が容易には変形しないようになっている、
また、ノズル着脱機構１によれば、環状に形成されたノズル係止部１７で前記加工ノズル７を固定するので、前記加工ノズル７を加工ヘッド５に装着する場合、前記加工ノズル７の長手方向（前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５に取り付けた際におけるレーザ光路Ｌ１の延伸方向）の中心軸を中心にして前記加工ノズル７が任意の角度だけ旋回されていても、前記加工ノズル７を前記加工ヘッド５に取り付けることができ、前記加工ノズル７の前記加工ヘッド５への装着が容易になっている。
【００８０】
また、前記ノズル解除手段１３は、前記ピストン部材４１を前記第２付勢手段２１とは逆方向に圧縮空気を用いて移動するように構成されているので、ノズル解除手段１３の構成が簡素になっていると共に、圧縮空気を供給するだけで前記ノズル解除手段１３を動作させることができ、加工ノズル７をレーザ加工機３から容易に取り外すことができるようになっている。
【００８１】
また、加工ノズル７によれば、鍔３５Ａを備えていることによって、レーザ加工機３でワークを加工しているときにスパッタ等の粉塵が発生しても、この粉塵が加工ヘッド５内に侵入しにくくなっている。
【００８２】
また、耐熱性を高め、熱拡散速度をはやめ、光吸収率を高めるために、加工ノズルチップ３５は、一般的に銅もしくはこの合金で構成されており、また、消耗品であるので交換できるようになっている。前記交換をする場合、ねじ込みのようにノズルを回転させる必要がないので、前記交換を容易に行うことができると共に、ノズルのネジ部やねじ込みの際に使用するスパナかけ等によるの部位の損傷を無くすことができる。
【００８３】
また、加工ノズル７によれば、加工ヘッド５に係合する加工ノズル７の部位（たとえば、基端部構成部材３３）が鋼等で構成されているので、前記部位が損傷しにくくなっている。なお、前記鋼等で構成された部位にはレーザ光路Ｌ１に面していないので、レーザ光によって損傷を受けにくくなっている。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態に係るノズル着脱機構の概略構成を示す断面図である。
【図２】ノズルをヘッドから取り外した状態を示す図である。
【図３】ノズルをヘッドに取り付ける際における途中の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  ノズル着脱機構
３  レーザ加工機
５  加工ヘッド
７  加工ノズル
９  ノズルガイド手段
１１  ノズル固定手段
１３  ノズル解除手段
１５  第１の付勢手段
１７  ノズル係止部
１９  ノズル係止部材
２１  第２の付勢手段
【図１】
2005169442.tif 000003
【図２】
2005169442.tif 000004
【図３】
2005169442.tif 000005