(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを支持するワーク支持装置の側部フレームに設けられると共に、クランプアームを有し、かつ前記クランプアームによりワークの端部を上方からクランプするためのクランプ機構を備えたレーザー加工機のクランプ装置において、前記クランプ装置のクランプアームはクランプボルトの軸線を中心にワークをクランプする位置とアンクランプする位置との間において水平方向に回動可能に支持され、前記側部フレームに固定した固定台座に設けた水平の支持軸に対して、前記固定台座とワーク支持板との間において可動台座を旋回可能に装着し、この可動台座に前記クランプボルト及びクランプアームが備えられた前記クランプ機構を装着すると共に、前記クランプアームはアンクランプ位置において前記固定台座とワーク支持板との間に位置され、前記可動台座を旋回することにより、前記クランプ機構全体が、前記固定台座とワーク支持板との間において旋回されて、この旋回により、前記クランプ機構がワーク支持装置のワーク支持位置よりも上方のクランプ又はアンクランプが行われる作動位置と、下方の退避位置との間で位置を切り換えられて、前記作動位置と退避位置との間で姿勢の上下方向反転が行われることを特徴とするレーザー加工機のクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工機のクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーザー加工機においては、図６のレーザー加工機の概略を示す平面図のようにベッド１の右端部にレーザ加工部２が設けられ、レーザ発振器３からレーザ光がワークに供給されるようになっている。前記ベッド１の上面に敷設された案内レール４に沿って、パレット１１が往復動可能に支持され、右側に配置された加工テーブル５に載置されるようになっている。前記パレット１１はワークの搬入又は搬出を行う段取り位置と、レーザ加工部２によるワークの加工位置との間で往復動するようになっている。このパレット１１にはワークを所定位置にクランプするためのクランプ装置２１が複数カ所に装着されている。前記加工テーブル５及びパレット１１は加工位置において案内レール４に沿って往復動され、ワークの加工が行われる。
【０００３】
上記パレット１１及びクランプ装置２１を図７により説明する。パレット１１は、四角枠状に形成されたフレーム１２と、その左右両側（右側のみ図示）にブラケット１３を介して架橋された多数の支持突起１４ａを有するワーク支持板１４とにより構成されている。このワーク支持板１４は、互いに平行に複数カ所に架橋されている。そして、前記各ワーク支持板１４の支持突起１４ａによって、ワークＷを支持するようになっている。
【０００４】
前記フレーム１２の上面には、取付レール２２がフレーム１２の全長にわたって、溶接により固定され、この取付レール２２の上面には、前記ワークＷの端部をクランプするためのワーククランプ装置２１が装着されている。前記取付レール２２の上面には、前記ワーククランプ装置２１を構成する固定台座２３が所定位置に図示しないボルトによって締め付け固定されている。前記固定台座２３のワーク支持板１４側の張り出し部２３ａには、下部クランプボルト２４が前記支持突起１４ａの高さと同じ高さになるように高さ調節可能に螺合され、セット用ナット２５によって、所定位置に固定されている。前記張り出し部２３ａには位置決めピン２６が上向きに立設され、前記ワークＷの右端面の水平方向の位置規制を行うようになっている。前記固定台座２３の上面には、上下方向に指向するようにクランプボルト２７が螺合され、このクランプボルト２７にはクランプアーム２８が上下方向の案内移動可能に装着されている。固定台座２３とクランプアーム２８との間に介在されたコイルばね２９によって、常には上向に付勢されている。クランプアーム２８の基端部には、クランプ反力の受承部材としての反力受承ボルト３０が下向きに螺合固定され、その下端面が前記固定台座２３の上面に接触されている。クランプアーム２８の先端部は、前記下部クランプボルト２４の上端面に支持されたワークＷの端部の上面をクランプするようになっている。そして、クランプボルト２７の頭部の六角穴に６角レンチを係合して、クランプボルト２７を螺進方向に回動すると、前記下部クランプボルト２４とクランプアーム２８の先端部との間のワークＷがクランプされる。
【０００５】
前記パレット１１は、加工テーブルの移動によりワークの前記段取り位置から加工位置に送られて、ワークＷのレーザー加工が行われる。ワークの加工が終了して、別のワークＷと交換する場合には、パレット１１が段取り位置に移動される。この位置において、前記クランプボルト２７を緩めて、クランプアーム２８をクランプボルト２７を中心に水平方向にほぼ９０度回動して、クランプアーム２８が、ワークＷから離隔するように移動する。この状態で加工されたワークＷを上方向に持ち上げて搬出し、未加工ワークＷを下降させて、前記パレット１１上に搬入し、前記ワーククランプ装置２１によりワークＷを所定位置にクランプする。
【０００６】
特許文献１には、前記クランプアーム２８に相当するクランプジョウをワークの搬入又は搬出時に、旋回軸線の回りで、上方向に回動してアンクランプ位置に切り換えるクランプ装置が開示されている。又、特許文献２には、下部クランプボルト２４に相当する下爪と、クランプアーム２８に相当する上爪のうち下爪を所定位置に保持し、上爪を上下方向に往復動するエアシリンダを設け、上爪をワークの側方に退避させる位置切換機構を設けたクランプ装置が開示されている。  
【特許文献１】特開平７−１７８５８３号公報
【特許文献２】特開平５−２８５６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、図７に開示された従来のクランプ装置は、クランプアーム２８がクランプボルト２７の中心軸線を中心に水平方向に旋回して、クランプアーム２８を位置決めピン２６の上方位置よりも側方に移動するようにしていた。このため、ワーク支持板１４のワーク支持位置Ｈよりも上方にワーククランプ装置２１の位置決めピン２６、クランプアーム２８及びクランプボルト２７が突出したまま保持される。従って、ワークＷをワーク支持板１４の上面に上方から搬入又は搬出する際に、ワークＷの端部が位置決めピン２６やクランプアーム２８に衝突してそれらを損傷する虞があった。そのため、ワークをパレットに載置する場合は、細心の注意を払って、搬入又は搬出する必要があり、ワークの段取り作業に時間を要するという問題があった。
【０００８】
一方、特許文献１に開示されたクランプ装置においては、クランプジョウがワークを支持する支持台の上面よりも、高い位置に常に保持されたままとなるため、前述したように、ワークの搬入又は搬出時に、ワークがクランプジョウに衝突する恐れがある。特許文献２に開示されたクランク装置においても上爪がやはりワーク支持位置よりも高い位置にあるので、同様に上爪が破損するという恐れがある。
【０００９】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、ワークの段取り作業の際に、クランプ機構を構成する部品の破損を未然に防止することができるレーザー加工機のクランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワークを支持するワーク支持装置の側部フレームに設けられると共に、クランプアームを有し、かつ前記クランプアームによりワークの端部を上方からクランプするためのクランプ機構を備えたレーザー加工機のクランプ装置において、前記クランプ装置のクランプアームはクランプボルトの軸線を中心にワークをクランプする位置とアンクランプする位置との間において水平方向に回動可能に支持され、前記側部フレームに固定した固定台座に設けた水平の支持軸に対して、前記固定台座とワーク支持板との間において可動台座を旋回可能に装着し、この可動台座に前記クランプボルト及びクランプアームが備えられた前記クランプ機構を装着すると共に、前記クランプアームはアンクランプ位置において前記固定台座とワーク支持板との間に位置され、前記可動台座を旋回することにより、前記クランプ機構全体が、前記固定台座とワーク支持板との間において旋回されて、この旋回により、前記クランプ機構がワーク支持装置のワーク支持位置よりも上方のクランプ又はアンクランプが行われる作動位置と、下方の退避位置との間で位置を切り換えられて、前記作動位置と退避位置との間で姿勢の上下方向反転が行われることを要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記可動台座は、前記作動位置と前記退避位置との間で前記クランプ機構の位置が切り換えられるように、前記支持軸を中心に１８０度の旋回が可能に支持軸に支持されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、可動台座に装着されたクランプ機構が可動台座とともに支持軸を中心に、固定台座とワーク支持板との間において旋回して作動位置から退避位置に切り換えられると、作動位置と退避位置との間で姿勢の上下方向反転が行われて、クランプ機構がワーク支持位置よりも下方の退避位置に切り換えられる。従って、クランプ機構がワーク支持位置よりも上に突出することがないので、ワークの搬入又は搬出作業の際に、ワークの端部がクランプ機構の部品に干渉することはなく、部品の損傷を防止することができる。又、ワークの搬入又は搬出作業を水平方向からスライドするようにして行うこともでき、ワークの段取り作業を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化したレーザー加工機のクランプ装置の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すワーク支持装置としてのパレット１１は、背景の技術の項で述べた図７に示す構成と同様に、フレーム１２、ブラケット１３及びワーク支持板１４によって構成されている。その他、この実施形態において用いられる部材のうち、図７に示す部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００１６】
ワーククランプ装置２１を構成する固定台座３１は、図１及び図２に示すように、四角枠状に形成されたフレーム１２の側部フレームに溶接により固定された取付レール２２の上面に複数のボルト３２によって所定位置に締め付け固定されている。その固定台座３１には、水平の支持軸３４が設けられている。前記固定台座３１の内側面には可動台座としての旋回台座３３が支持軸３４によって、その水平の旋回軸線Ｏ１の回りで旋回可能に、かつスラスト方向への移動不能に装着されている。なお、固定台座３１及び旋回台座３３には、前記支持軸３４を貫通する貫通孔３１ａ，３３ａが形成されている。又、図２に示すように、固定台座３１はピン３５によって、取付レール２２の所定位置に位置決めされるようになっている。前記固定台座３１には、前記支持軸３４を所定位置に固定するためのセットボルト３６が螺合されている。
【００１７】
前記旋回台座３３の側面には、ワーク支持板１４側に張り出すように、第１台座３３ｂ及び第２台座３３ｃが一体に形成されている。第１台座３３ｂには、下部クランプ部材としての前記下部クランプボルト２４及びセット用ナット２５が取り付けられている。又、第２台座３３ｃには、前記位置決めピン２６が立設されている。さらに、前記旋回台座３３の上面には、上部クランプ部材としての前記クランプボルト２７、クランプアーム２８、付勢部材としてのコイルばね２９及び反力受承ボルト３０が装着されている。
【００１８】
図２に示すように、前記固定台座３１の端部には、取付孔３１ｂが前記支持軸３４の軸線と平行に形成され、この取付孔３１ｂには位置規制ピン３７が固定台座３１の側面から旋回台座３３側に突出するように挿入され、固定台座３１に螺合されたセットボルト３８によって所定位置に取り付けられている。この位置規制ピン３７によって図３に示すように、前記旋回台座３３の第２台座３３ｃの端部下面を支持することによって、旋回台座３３を作動位置に停止するようになっている。旋回台座３３が図５に示すように反転された場合には、位置規制ピン３７に旋回台座３３に形成した位置規制突起３３ｆが係止されて旋回台座３３が反転位置に停止されるようになっている。
【００１９】
図２に示すように、前記固定台座３１にはネジ孔３１ｃが形成され、このネジ孔３１ｃにはボールプランジャー４２が螺合されている。このボールプランジャー４２は固定台座３１に螺合したセットボルト４３によって所定位置に取り付けられている。このボールプランジャー４２のボール４４を、旋回台座３３の固定台座３１側の摺接面に形成された第１及び第２係合凹部３３ｄ，３３ｅのうち第１係合凹部３３ｄに弾性的に係合することによって、旋回台座３３が自然状態では、作動位置に保持されるようになっている。旋回台座３３が図５に示すように反転された場合には、第２係合凹部３３ｅにボール４４が係合されて旋回台座３３が反転位置に保持されるようになっている。
【００２０】
この実施形態では、前記下部クランプボルト２４、クランプボルト２７、クランプアーム２８、コイルばね２９及び反力受承ボルト３０等によって、クランプ機構Ｋが構成されている。
【００２１】
次に、前記のように構成したクランプ装置について、その動作を説明する。
図１は、ワークＷが支持突起１４ａの上端に支持されるとともに、前記下部クランプボルト２４と、クランプアーム２８の先端部との間にワークＷの端部がクランプされた状態を示す。このクランプ状態では、図１において、クランプボルト２７によるクランプ力が、クランプアーム２８により、ワークＷの端部をクランプボルト２４に押さえ込む作用をなしている。
【００２２】
レーザ加工機の加工位置において、ワークＷの加工が終了して、ワークの交換を行う際には、パレット１１が段取り位置に移動されて停止される。この状態で、クランプボルト２７の頭部の六角穴に６角レンチを係合してクランプボルト２７を緩め、クランプアーム２８を図２においてクランプボルト２７の軸線を中心に水平方向に回動する。これによって、クランプアーム２８及び反力受承ボルト３０が図３の２点鎖線で示すように、旋回台座３３の上面と上下方向に対応する位置に移動される。
【００２３】
この状態において、クランプ機構Ｋを装着した旋回台座３３を支持軸３４の旋回軸線Ｏ１を中心として、図３において時計回り方向に１８０度旋回させると、図５に示す状態に反転される。このため、ワーク支持板１４の支持突起１４ａ上端のワーク支持位置Ｈよりも下方の退避位置にクランプ機構Ｋ全体が旋回移動される。前記旋回台座３３は、位置規制突起３３ｆが位置規制ピン３７に当接して位置規制されるとともに、前記旋回台座３３の第２係合凹部３３ｅが固定台座３１側のボール４４に係合されて、反転された退避位置に保持される。
【００２４】
又、加工されたワークＷの搬出が終わった後に、未加工ワークＷを搬入するには、クランプ機構Ｋ全体を図５に示すように前記ワーク支持位置Ｈよりも下方に保持したまま行われる。
【００２５】
さらに、前記ワークＷの搬入作業が終了したら、クランプ機構Ｋを再び元の作動位置に旋回移動させ、下部クランプボルト２４の上端面をワークＷの下面に当接するとともに、位置決めピン２６の外周面をワークＷの端面に接触する。次に、アンクランプ位置に移動されていたクランプアーム２８をクランプボルト２７を中心に回動して、ワークＷをクランプする位置に移動し、クランプアーム２８の先端をワークＷの上面に接触するとともに、反力受承ボルト３０の下端面を固定台座３１の上面に接触する。その後、クランプボルト２７を螺進方向に回動することによって、クランプアーム２８の先端部をワークＷの上面に押圧する。
【００２６】
以上の動作により、ワークＷの段取り作業が終了する。
上記実施形態のレーザー加工機のクランプ装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００２７】
（１）上記実施形態では、ワーククランプ装置２１を構成する旋回台座３３に対して、下部クランプボルト２４、クランプボルト２７、クランプアーム２８、コイルばね２９及び反力受承ボルト３０等よりなるクランプ機構Ｋを全てワーク支持位置Ｈよりも下方に旋回移動可能に構成した。このため、ワーク支持板１４の支持突起１４ａ上へのワークの搬入又は搬出作業中において、ワークＷがクランプ機構Ｋを構成する各部品に干渉して損傷するのを未然に防止することができる。
【００２８】
（２）上記実施形態では、ワークの段取り作業中に、ワーク支持位置Ｈよりも上方向にクランプ機構Ｋが存在しないようにしたので、ワークＷを上下方向又は水平方向からワーク支持板１４の支持突起１４ａ上に搬入することができ、段取り作業を迅速に行うことができる。
【００２９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○前記実施形態では、クランプアーム２８のクランプ動作をクランプボルト２７を回動操作して行うようにしたが、これを例えばシリンダ又はモータ等のアクチュエータを利用して自動的に行うようにしてもよい。
【００３０】
○前記実施形態では、クランプ機構Ｋの旋回台座３３を手動で旋回するようにしたが、これに代えて、シリンダ又はモータ等のアクチュエータを利用して自動的に行うようにしてもよい。
【００３１】
○前記下部クランプボルト２４及びセット用ナット２５を省略して、第１台座３３ｂの上面にワークＷを支持するようにしてもよい。
○クランプアーム２８のクランプボルト２７を中心とする旋回動作を手動で行なうようにしたが、これをシリンダ又はモータ等のアクチュエータを利用して、自動的に行うようにしてもよい。
【００３２】
○前記位置決めピン２６の上端面に形成したテーパ面２６ａの水平方向の形成幅を大きく設定してもよい。この場合には、位置決めピン２６を退避位置から作動位置に旋回移動する際に、ワークＷのワーク支持板１４のワーク支持位置Ｈでの水平方向の位置が、多少ずれていても、そのテーパ面２６ａによって所定の位置に移動できる。
【００３３】
○前記取付レール２２の上面に対し、固定台座３１を取付レール２２に沿って、水平方向にスライドさせるスライド機構を設けてもよい。
○前記旋回台座３３に代えて、上下方向に移動する可動台座を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明のクランプ装置を具体化した一実施形態を示すクランプ状態の縦断面図。
【図２】クランプ装置の平面図。
【図３】クランプ装置の正面図。
【図４】クランプ装置の背面図。
【図５】クランプ装置の退避状態を示す正面図。
【図６】レーザー加工装置の略体平面図。
【図７】従来のクランプ装置のクランプ状態の縦断面図。
【符号の説明】
【００３５】
Ｈ…ワーク支持位置、Ｋ…クランプ機構、Ｗ…ワーク、Ｏ１…旋回軸線、１４…ワーク支持板、２６…位置決めピン、２７…クランプボルト、２８…クランプアーム、３１…固定台座、３３…可動台座としての旋回台座。
【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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