(57)【要約】      （修正有）【課題】固定された打ち抜きヘッドと異なる移動性を有した可動性レーザ裁断ヘッドを備えた複合化機械を作成する。【解決手段】平らな金属薄板の打ち抜き及びレーザー裁断用複合化機械において、前記機械は、固定基部１と、固定打ち抜きヘッド７と、固定レーザー裁断ヘッド１０と、及び金属薄板６をデカルト平面ＸＹ上で移動させるための操縦桿４とを含む。前記レーザー裁断ヘッド１０は、線形ガイド８に沿って移動可能な、可変口径コンパス構造体９によって運ばれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平らな金属薄板の打ち抜き及びレーザー裁断用複合化機械であって、固定基部（１）、固定打ち抜きヘッド（７）、可動性レーザー裁断ヘッド（１０）、及び金属薄板（６）のデカルト平面（ＸＹ）内の移動のための操縦桿（４）を含み、前記レーザー裁断ヘッド（１０）は、線形ガイド（８）に沿って移動可能な可変口径コンパス構造体（９）によって支持されている、複合化機械。
【請求項２】
前記レーザー裁断ヘッド（１０）の二重移動性は、前記基部（１）に固定された線形ガイド（８）に沿って前記コンパス構造体（９）を並進させ、及び前記コンパス構造体（９）を開閉せしめる、二つの独立した動力化部（１１、１２）によって得られる、請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記コンパス構造体（９）は、それぞれ独立したアクチュエータ（１１，１２）によって駆動されて可変相対距離で前記固定ガイド（８）に沿って移動する二つのスライディングパッド（１３、１４）、及びＶ字配置されて前記パッド（１３、１４）を前記レーザー裁断ヘッド（１０）に関節で結合させる二つの棒（１５、１６）を含み、第一の棒（１５）は、前記金属薄板の面に垂直な第一の軸（１７）の周囲を回転可能に第一のスライディングパッド（１３）上に旋回心軸で取り付けられた第一の末端と、前記レーザーヘッド（１０）に一体に固定された第二の末端を有し、第二の棒（１６）は、前記金属薄板の面に垂直な第二の軸（１８）の周囲を回転可能に第二のスライディングパッド（１４）上に旋回心軸で取り付けられた第一の末端と、前記金属薄板の面に垂直な第三の軸（１９）の周囲を回転可能に前記第一の棒（１５）の前記第二の末端と旋回心軸で取り付けられた第二の末端を有する、請求項２に記載の機械。
【請求項４】
前記アクチュエータ（１１、１２）は回転モーターである請求項３に記載の機械。
【請求項５】
前記アクチュエータ（１１、１２）は線形モーターである請求項３に記載の機械。
【請求項６】
前記アクチュエータ（１１、１２）はネジ型である請求項３に記載の機械。
【請求項７】
前記操縦桿（４）及び前記レーザー裁断ヘッド（１０）の移動性は、前記金属薄板の完全な通過裁断を可能とする様に、互いに干渉しない様に選択される請求項１に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平らな金属薄板の打ち抜き及びレーザー裁断用複合化機械に関する。
【０００２】
平らな金属薄板の打ち抜き及びレーザー裁断用複合化機械は、個別の打ち抜き及びレーザー裁断機械の疑う余地のない効率に、２つの工程の複合化の操作柔軟性を加える、即ち、複雑な形状の打ち抜き用具を置き換えるレーザー裁断での金属薄板の単一の操縦である、長年知られた解決策である。これにより、２つの工程のそれぞれ、打ち抜き及びレーザー裁断は、部分品及び利用できる穿孔機の設計形状に従い、加工される金属薄板自身に対して最善に使用可能である。
【０００３】
個別の打ち抜き機械に関するより一般的な様式は、工具交換機を備え、加工対象板がデカルト平面（ＸＹ）上を移動可能な、固定打ち抜き機の一種である。逆に、固定されたレーザーヘッド及び移動可能な板による解決策、又は混成型の解決策も存在するけれども、個別のレーザー機に関して最も広く行き渡っている様式は、加工対象板が固定され、ヘッドが移動可能な機械である。
【０００４】
複合化打ち抜き及びレーザー裁断機械は、レーザーヘッドを収容する、任意の打ち抜き機械であり、その逆ではない。その結果、前記複合化機械は、少なくとも、固定された打ち抜きヘッド、同じく固定されたレーザー裁断ヘッド、及び金属薄板が（ＸＹ）平面上を動くためのデカルト式操縦桿を備える。この型の機械は、例えば、ＥＰ−０４９１７４７−Ｂ１に表され説明されている。
【０００５】
更に、可動性レーザー裁断ヘッドを備えた複合化機械が知られており、これは、板の移動の慣性に対して、レーザーヘッドの移動の慣性が低いという利点を追加することを可能にする。解決策は、レーザーヘッドの、一つの軸（ｙ）上、又は二つの直交する軸（ｘｙ）上の移動性に関して、存在する。明らかに、レーザーヘッドの、一つの方向（ｙ）又は二つの方向（ｘｙ）の移動性は、レーザーヘッドと、金属薄板のデカルト式操縦桿（ＸＹ）の結合動作の制御を複雑にする。
【０００６】
レーザー裁断ヘッドが一つの方向（ｙ）に動く複合化機械は、特開２００６−０８８２１４、特開２００７−０３８２８６、及び特開２００９−０１８３３４に記載されている。第一の公報は、金属薄板の一つの操縦桿の方向（Ｙ）に平行な方向に、一方向移動性（ｙ）を有するレーザー裁断ヘッドを示している。第二の公報は、操縦桿自身及びその把持部との干渉無しに金属薄板の横方向の貫通裁断ができるように、レーザーヘッドの移動性（ｙ）と操縦桿（ＸＹ）の設計を変更している。最後に、第三の公報は、レーザーヘッドの移動の制御ネジの熱膨張を補償する機械的な解決策を加えることによって、前二者を改良している。
【０００７】
金属薄板の操縦桿の移動性（ＸＹ）に加えて、レーザーヘッドの移動性（ｘｙ）を伴う複合化機械も知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本技術のこの状況に鑑み、本発明の目的は、固定された打ち抜きヘッドと、異なる、かつより使い勝手の良い型のレーザーヘッドの移動性を持つ可動性レーザー裁断ヘッドを備えた複合化機械を作製することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、このような目的は、固定基部、固定打ち抜きヘッド、可動性レーザー裁断ヘッド、及び金属薄板のデカルト平面（ＸＹ）内の移動のための操縦桿を備え、前記レーザー裁断ヘッドは、固定半径（ρ）極移動性（θ）及び線形移動性（ｙ）を備えたコンパス構造体によって運ばれることを特徴とする平らな金属薄板の打ち抜き及びレーザー裁断用複合化機械によって達成される。
【００１０】
好ましい実施態様によれば、極−線形移動性は、線形ガイドに沿うコンパス構造体の並進と、コンパス構造体自身の開閉を決定する、二つの独立のアクチュエータによって確保される。
【００１１】
レーザーヘッドの移動は、回転モーター、線形モーター、又はネジ動力によって得ることができる。
【００１２】
金属薄板の移動性に対する操縦桿のデカルト式移動（ＸＹ）、及びレーザー裁断ヘッドの低慣性の極−線形移動の組合せは、絶対的に競争力のある性能及び作業品質を得ることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明による複合化機械の、考え得る実施態様を、添付図面中の例によって示すが、これに限定されない。
【図１】線形ガイドの標準点に位置するコンパスが伸びた状態にある、回転モーターを有する複合化機械を示す。
【図２】線形ガイドの標準点に位置するコンパスがたたまれた状態にある、同じ機械を示す。
【図３】線形ガイドの標準点に位置するコンパスがたたまれた状態にある、線形モーターを有する複合化機械を示す。
【図４】線形ガイドの標準点に位置するコンパスがたたまれた状態にある、ネジ動力による複合化機械を示す。
【図５】本発明による複合化機械の更なる変形を示す。
【図６】本発明による複合化機械のレーザー裁断ヘッドを支え、かつ移動させるコンパス構造体の一例の詳細構造を示す。
【図７】本発明による複合化機械、特に図１及び２の機械が、操縦桿の移動とレーザーヘッドの移動性が互いに干渉することなしに、金属薄板の完全な貫通裁断を実行できることを示す。
【００１４】
図１及び２の複合化機械は、底部２及び頂部３を有する固定基部１を含む。示した例において、基部は、実質的にＣ形状だが、閉じたポータルの様なＯ形状でも良い。
【００１５】
操縦桿４は、上記二つの部２及び３の間に挿入され、把持部５によって平らな金属薄板６を支えて、二つのデカルト式軸Ｘ及びＹに沿う制御された移動を確保する。
【００１６】
頂部３は、丁度良い具合に工具交換器を備えた固定打ち抜きヘッド７、及び極−線形移動性を備えるレーザー裁断ヘッド１０を支えるコンパス構造体９に対する線形ガイド８支える。
【００１７】
レーザーヘッド１０の極−線形移動性は、二つの独立したアクチュエータで確保されており、これらは、図１及び２の場合は、二つのスライディングパッド１３及び１４を独立に、かつ線形ガイド８に沿う可変相互距離で動かす二つの回転モーター１１及び１２から成る。これにより、レーザーヘッド１０はＹ軸に沿って動き、また、コンパス構造体の開閉により、垂直軸の周りを回転可能である（図１及び２）。
【００１８】
代案として、アクチュエータ１１及び１２は線形モーター（図３）又はネジ動力（図４）から成っても良い。
【００１９】
更なる代案として、線形ガイド８は、図５に示す様に、基部１に垂直で、かつ操縦桿４に平行に配置されてもよい。
【００２０】
コンパス構造体９は、図６により良く示されており、図は、Ｖ字に配置された、関節で繋がれた２本の棒１５及び１６を含み、これらは、軸が金属薄板６の面に対して垂直なピン１７及び１８によってそれぞれのスライディングパッド１３及び１４に蝶番で留められた末端、及び、同じく金属薄板の面に対して垂直であり、レーザー裁断ヘッド１０が固定される棒１５の他の末端付近に配置された、別のピン１９によって相互に蝶番で留められた、それぞれの末端を有する。
【００２１】
線形ガイド８、スライディングパッド１３及び１４、アクチュエータ１１及び１２、及び関節で繋がれた棒１５及び１６によって形成された全体が、要求される裁断輪郭に沿うレーザーヘッド１０の低慣性の移動を可能にし、一方、操縦桿４が、打ち抜きヘッド７に対する、ＸＹ方向の金属薄板の移動を決定する。
【００２２】
図１及び２の実施態様を参照する図７に示す通り、金属薄板の操縦桿４、及びレーザーヘッド１０の移動性は、相互に決して干渉しないように得られ、レーザーヘッドによって金属薄板の上から下までの貫通裁断２０が得られることを可能にする。
【符号の説明】
【００２３】
１    固定基部
４    操縦桿
６    金属薄膜
７    固定打ち抜きヘッド
８    ガイド
９    コンパス構造体
１０  レーザー（裁断）ヘッド
１１  動力化部、アクチュエータ
１２  動力化部、アクチュエータ
１３  スライディングパッド
１４  スライディングパッド
１５  （第１の）棒
１６  （第２の）棒
１７  第１の軸
１８  第２の軸
１９  第３の軸
【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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【外国語明細書】
"Combined machine for punching and laser cutting of flat sheet metal".
relates to a combined machine for punching and laser cutting of flat sheet metal.
Combined machines for punching and laser cutting of flat sheet metals are long-time known solutions which add - to the undoubted efficiency of individual punching and laser cutting machines - the operating flexibility of the combination of the two processes, that is a single manipulation of the sheet metal with the laser cutting replacing punching tools of complex shape. Thereby, each of the two processes, punching and laser cutting, may be best used on the sheet metal itself to be processed according to the design geometry of the piece and of the available punches.
More general architecture for an individual punching machine is the one of a fixed punching press, equipped with a tool changing device, with the sheet to be processed mobile on a Cartesian plane (XY). Contrarily, the most widespread architecture for the individual laser machine is the one with the sheet to be processed fixed and the head mobile, although solutions with fixed laser head and mobile sheet, or hybrid solutions, exist.
Combined punching and laser cutting machines are any punching machines which accommodate a laser head and not vice versa. The result is that the combined machines are at least provided with a fixed punching head, with a laser cutting head, also fixed, and with a Cartesian manipulator for the movement of the sheet metal on the plane (XY). A machine of this type is represented and described for example in EP-0491747-B1.
Furthermore, combined machines are known which are equipped with a mobile laser cutting head which allows adding the advantage of the low inertia of the motion of the laser head with respect to the inertia of the movement of the sheet. Solutions exist for the mobility of the laser head on a single axis (y) or on two orthogonal axes (xy). Obviously, the mobility of the laser heads in a single direction (y) or in the two directions (xy) makes controlling the combined motion of the laser head and of the Cartesian manipulator (XY) of the sheet metal, complex.
Combined machines with mobile laser cutting head in a single direction (y) are described in JP-2006088214-A, JP-2007038286-A and JP-2009018334-A. The first patent shows a laser cutting head with single-directional mobility (y) in direction parallel to the one of the manipulator (Y) of the sheet metal. The second patent modifies the mobility (y) of the laser head and the design of the manipulator (XY) so as to allow the transversal through cutting of a sheet metal without interfering with the manipulator itself and its grippers. Lastly, the third patent enhances the two previous ones by adding a mechanical solution which compensates for the thermal expansion of the control screw of the movement of the laser head. 
A combined machine is also known with mobility (xy) of the laser head in addition to the mobility (XY) of the manipulator of the sheet metal. 
In view of this state of the art, the object of the present invention is to make a combined machine with fixed punching head and mobile laser cutting head which has a different and more convenient type of mobility of the laser head.
In accordance with the invention, such an object is achieved with a combined machine for punching and laser cutting of a flat sheet metal, comprising a fixed base, a fixed punching head, a mobile laser cutting head and a manipulator for the movement of the sheet metal in a Cartesian plane (XY), characterized in that said laser cutting head is carried by a compass structure equipped with fixed-radius (ρ) polar mobility (θ) and with a linear mobility (y).
According to a preferred embodiment, the polar-linear mobility is ensured by two independent actuators which determine the translation of the compass structure along a linear guide and the opening and closure of the compass structure itself.
The movements of the laser head may be obtained by means of rotating motors or linear motors or with screw motorizations.
The combination of the Cartesian movements of the manipulator (XY) for the mobility of the sheet metal and of the low-inertia polar-linear movements of the laser cutting head allow absolutely competitive performances and work quality to be obtained.
Possible embodiments of a combined machine according to the present invention are shown by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:
figure 1 shows a combined machine with rotating motors in condition of extended compass positioned in a generic point of the linear guide;
figure 2 shows the same machine in condition of compact compass positioned in a generic point of the linear guide;
figure 3 shows a combined machine with linear motors in condition of compact compass positioned in a generic point of the linear guide;
figure 4 shows a combined machine with screw motorization in condition of compact compass positioned in a generic point of the linear guide;
figure 5 shows a further variant of the combined machine according to the present invention;
figure 6 shows the construction detail of an example of compass structure for supporting and moving the laser cutting head of the combined machine according to the present invention;
figure 7 shows that a combined machine according to the present invention, in particular the one in figures 1 and 2, is capable of performing a complete through cut of the sheet metal without the movement of the manipulator and the mobility of the laser head interfering with each other.
The combined machine in figures 1 and 2 comprises a fixed base 1 which has a bottom section 2 and a top section 3. In the example shown, the base is substantially C-shaped but may also be O-shaped as a closed portal.
Manipulator 4 is inserted between the two sections 2 and 3 which by means of grippers 5, supports a flat sheet metal 6 thus ensuring the controlled movement along two Cartesian axes X and Y.
The top section 3 supports a fixed punching head 7, which is conveniently equipped with a tool changing device, and a linear guide 8 for a compass structure 9 which supports a laser cutting head 10 equipped with polar-linear mobility.
The polar-linear mobility of the laser head 10 is ensured by two independent actuators, which in the case of figures 1 and 2 consist of two rotating motors 11 and 12 which move two sliding pads 13 and 14 independently and at a variable reciprocal distance along the linear guide 8. Thereby, the laser head 10 may be moved along the Y axis and may rotate about a vertical axis by means of opening and closing the compass structure (figures 1 and 2).
Alternatively, the actuators 11 and 12 may consist of linear motors (figure 3) or of screw motorizations (figure 4).
As a further alternative, the linear guide 8 may be arranged perpendicular to base 1 and parallel to manipulator 4, as shown in figure 5.
The compass structure 9 is better shown in figure 6, where the view comprises two articulated rods 15 and 16 arranged in a V, which have respective ends hinged on the respective sliding pads 13 and 14 by means of pins 17 and 18 with axes perpendicular to the plane of the sheet metal 6 and to one another by means of a further pin 19, it also being perpendicular to the plane of the sheet metal, arranged close to the other end of rod 15, where the laser cutting head 10 is fixed.
The whole formed by the linear guide 8, by the sliding pads 13 and 14, by the actuators 11 and 12 and by the articulated rods 15 and 16 allows low-inertia movements of the laser head 10 along the requested cutting profile, while manipulator 4 determines the movements of the sheet metal in the directions XY with respect to the punching head 7.
As shown in figure 7, which refers to the embodiment in figures 1 and 2, manipulator 4 of the sheet metal and the mobility of the laser head 10 are obtained so as never to interfere to each other to allow a through cut 20 from top to bottom of the sheet metal to be obtained by the laser head.
1. Combined machine for punching and laser cutting of a flat sheet metal, comprising a fixed base (1), a fixed punching head (7), a mobile laser cutting head (10) and a manipulator (4) for movement of the sheet metal (6) in a cartesian plane (XY), characterized in that said laser cutting head (10) is supported by a variable-aperture compass structure (9) which is movable along a linear guide (8).
2. Machine according to claim 1, characterized in that the double mobility of the laser cutting head (10) is obtained by means of two independent motorizations (11, 12) which cause translation of the compass structure (9) along a linear guide (8) fixed to the base (1) and opening and closure of the same compass structure (9).
3. Machine according to claim 2, characterized in that said compass structure (9) comprises two sliding pads (13, 14) driven by respective independent actuators (11,12) to move along said fixed guide (8) at variable relative distance and two rods (15,16) arranged at V for articulated connection of said pads (13, 14) to said laser cutting head (10), a first rod (15) having a first end pivoted on a first sliding pad (13) to be rotatable around a first axis (17) perpendicular to the plane of the sheet metal and a second end integrally fixed to said laser head (10) and a second rod (16) having a first end pivoted on a second sliding pad (14) to be rotatable around a second axis (18) perpendicular to the plane of the sheet metal and a second end pivoted with said second end of the first rod (15) to be rotatable around a third axis (19) perpendicular to the plane of the sheet metal.
4. Machine according to claim 3, characterized in that said actuators (11, 12) are rotary motors.
5. Machine according to claim 3, characterized in that said actuators (11, 12) are linear motors.
6. Machine according to claim 3, characterized in that said actuators (11, 12) are of screw type.
7. Machine according to claim 1, characterized in that the manipulator (4) and the mobility of the laser cutting head (10) are chosen so that they do not interfere with each other in order to allow the complete passing-through cutting of the sheet metal.
A combined machine is described, for punching and laser cutting of a flat sheet metal. The machine comprises a fixed base (1), a fixed punching head (7), a laser cutting head (10) and a manipulator (4) for the movement of the sheet metal (6) on a Cartesian plane (XY). The laser cutting head (10) is carried by a variable-aperture compass structure (9), which is mobile along a linear guide (8).(Fig. 1)
【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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