(57)【要約】【課題】対応できる駆動速度が向上するとともに、加工ヘッドが大型化することなく、破損を防止するこすることができる加工装置を提供する。【解決手段】加工ヘッド接合面１３と取付板接合面４３とを接合することにより加工ヘッド１を移動させる加工装置で、取付板４に取付板接合面４３側が開口するように形成された溝部４１と、加工ヘッド接合面１３上に、溝部４１に挿入すると溝部４１と下方が当接し上方に空間を有し加工ヘッド１の重量を支えるように形成された支持部６と、加工ヘッド接合面１３上に高さ方向において支持部６より下方位置に形成された凸部７と、取付板接合面４３側に凸部７が挿入され当接することにより位置決め可能に形成された凹部４２と、取付板接合面４３上に高さ方向において溝部４１と凹部４２との間に埋設して形成され加工ヘッド接合面１３と吸着する永電磁石５１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工ヘッドと、上記加工ヘッドを移動するための移動手段に固定されかつ上記加工ヘッドの加工ヘッド接合面と接合する鉛直方向の取付板接合面を有する取付板とを備え、上記加工ヘッド接合面と上記取付板接合面とを接合することにより上記加工ヘッドを移動させる加工装置であって、
上記取付板に上記取付板接合面側が開口するように形成された溝部と、
上記加工ヘッド接合面上に、上記溝部に挿入すると上記溝部と下方が当接し上方に空間を有し上記加工ヘッドの重量を支えるように形成された支持部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか一方の接合面上に高さ方向において上記溝部および上記支持部より下方位置に形成された少なくとも１個の凸部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか他方の接合面側に上記凸部が挿入され当接することにより位置決め可能に形成された凹部と、
上記取付板接合面上に高さ方向において上記溝部と上記凸部または上記凹部との間に埋設して形成され上記加工ヘッド接合面と吸着する少なくとも１個の磁石とを備えたことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
上記支持部は、上記加工ヘッドの重心位置より上方位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
上記溝部は、上記取付板接合面と水平方向断面がＶ字型形状にて形成され、
上記支持部は、円柱形状にて形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
上記凸部は、当該上面が球面形状にて形成され、
上記凹部は、上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面と垂直方向断面がＶ字形状にて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項５】
上記凹部は、円錐凹形状またはＶ字状溝にて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の加工装置。
【請求項６】
上記磁石は、電磁石または永電磁石にて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項７】
上記溝部、または、上記支持部、または、上記凸部、または、上記凹部の少なくともいずれか１つの上面は、他の箇所より硬化度の高い高硬度化処理面にて形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項８】
上記支持部、または、上記凸部の少なくとも１つの端部は緩衝材を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項９】
上記磁石と上記磁石に吸着する上記加工ヘッド接合面の吸着箇所と囲むように形成された伸縮性部を備え、上記加工ヘッド接合面と上記取付板接合面と上記伸縮性部とにて、上記磁石と上記吸着箇所とを覆うことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項１０】
上記加工ヘッドの重心より上部に配設され上記移動装置に固定された落下防止部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項１１】
上記落下防止部は、上記移動装置に固定された固定具と、上記固定具内を摺動可能に配設されたワイヤまたはチェーンとにて形成され、上記ワイヤまたはチェーンの両端が上記加工ヘッドに設置され、摺動時に上記固定具が上記ワイヤまたはチェーンに抵抗を与えることを特徴とする請求項１０に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマ、レーザ、ガスなどを用いて行う熱切断用、および、溶接用の加工ヘッド（加工トーチ）、および、ウォータージェット、サンドブラスト、プラズマ溶射などのような流体、粉体、粒体を用いて行う切断用、および、表面処理用の加工装置に関し、特に、加工ヘッドと被加工材との接触を低減し、破損を防止するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマ、レーザ、ガス、水、砥粒等を用いる加工ヘッドは、２次元移動手段、または、３次元移動手段に搭載したいわゆる２次元加工装置、３次元加工装置となり、加工ヘッドの軌跡精度を維持するため、移動手段の取付板に加工ヘッドを固定し、加工ヘッドに遊びやフラツキがないように設置している。そして、固定状態を保ちながら、あらかじめ設定した軌跡に移動手段を動かして被加工材（以下、ワークと称す）の加工を行う。しかしながら、ワークの一部がそりかえって、その一端がワークの上面から突き出ている可能性がある。このような状態で、次の加工を行うために加工ヘッドが移動すると、加工ヘッドはワークのそり部に衝突し、その衝撃力が著しい場合は加工ヘッドが破損してしまう場合がある。また、作業者の誤操作や装置の故障によっても、加工ヘッドがワーク等に衝突すること場合がある。
【０００３】
そこで、従来の加工装置はワーク等の障害物に衝突した場合、加工ヘッドに加えられる衝撃力を一定値以下に抑えることができるような破損防止装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。この破損防止装置は、移動手段の取付板の接合面、または、加工ヘッドの接合面に磁石を埋設して他方の接合面を吸着し、さらに、取付板の接合面、または、加工ヘッドの接合面に突設した複数個の球体が、他方の接合面に設けた円錐状の凹部にそれぞれ当接することによって、加工ヘッドを所定の位置および角度に保持するとともに、加工ヘッドの変位を検出する検出器を備えて構成されている。よって、加工ヘッドと取付板とを磁石によって吸着しているため、加工ヘッドが障害物に衝突して磁石の吸着力を超える力が加工ヘッドに加えられると、加工ヘッドは取付板から引き離されるか、または外力の作用方向に沿って変位する。このため加工ヘッドには過大な力が加わらず、加工ヘッドの破損をある程度は回避することができる。加工ヘッドが変位すると、検出器がこれを検出するので、制御装置は加工装置の移動手段を停止させ、作業者によって障害物を排除する等の処理がなされる。加工を再開する場合は、加工ヘッド、または、取付板の接合面の球体を他方の接合面の凹部に当接させることによって、加工ヘッドを所定の位置に装着することができる。
【０００４】
また、他の従来の加工装置は、その先端部（以下、ノズルと称す）のみに破損防止装置を備えている。この破損防止装置は、ノズルのみを外力によって移動可能とし、また、ノズルの定位置からの距離を検出するセンサを取付ている。そしてノズルが、衝突等によって移動した際には、その距離を検出し、ノズル内のガスを排除し、レーザ加工装置の移動手段を停止させると共に、レーザ光の照射を停止させる。このようにすれば、ノズル内のガス圧が高い場合の接合の解除不能状態を回避できる。また、軽量なノズルのみを所定の位置に再装着することができる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録番号第２５３９１１０号公報
【特許文献２】特開２００６−７２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の加工装置は、生産性の向上に伴い、加工装置の移動手段の速度が速くなる。このため、衝突時の加工ヘッドへの衝撃力は大きくなると共に、加工装置の移動手段が停止するために要する減速走行距離は長くなる。また、その速度に達する加速度が向上する。このため、加工ヘッドには自重以外にこの加速度（つまり慣性力）が作用する。この加速度は自重の２倍に達する場合もある。加工ヘッドはこの「自重＋加速度」に相当する保持力（磁石の吸着力）で固定される必要がある。従来の技術では、上記のような速度および加速度の向上に伴い以下のような問題点があった。
【０００７】
特許文献１のような場合の問題点は以下のようなものがあった。
＜磁石を鉛直面に埋設する場合＞
加工ヘッドの位置決め固定に際し、球面と円錐面との当接を利用しているが、この当接部分で、加工ヘッドの自重、および、上記した加速度を支えるために、強い吸着力が必要になる。よって、磁石の大型化が必要になる。加工ヘッドの自重と加速度とを支える強い吸着力で接合されている状態で衝突する場合、接合が解除されるに要する衝撃力も大きくなり、その結果、加工ヘッドが受ける破損が大きくなる。つまり、速く動かす場合、強い保持力が必要になるため、
（１）磁石が大きくなって、加工ヘッドが大きくなる
（２）接合解除のための衝撃力が強くなって、破損が大きくなる。
と言う問題点があった。
＜磁石を水平面に埋設する場合＞
衝突時に要する減速走行距離に対して、加工ヘッドの移動範囲を十分に広くすると、ヘッド取付板の大型化が必要となる。つまり、加工ヘッドが大きくなるという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２のような場合の問題点は以下のようなものがあった。高速加工では、ノズル内のガス圧が高くなる。よって、ノズル内部のガスが排出されるのに時間を要するため、その時間に移動手段が移動することとなり、加工ヘッドを破損させてしまうと言う問題点があった（つまり、十分な破損防止機能が得られない。）。また、高速加工では、駆動速度が大きくなる。よって、減速走行距離が長くなるため、ノズルの移動範囲を十分に広くすると、加工ヘッドが大きくなると言う問題点があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、対応可能な駆動速度が向上するとともに、加工ヘッドが大型化することなく、破損を防止することができる加工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】
【００１０】
この発明は、加工ヘッドと、上記加工ヘッドを移動するための移動手段に固定されかつ上記加工ヘッドの加工ヘッド接合面と接合する鉛直方向の取付板接合面を有する取付板とを備え、上記加工ヘッド接合面と上記取付板接合面とを接合することにより上記加工ヘッドを移動させる加工装置であって、
上記取付板に上記取付板接合面側が開口するように形成された溝部と、
上記加工ヘッド接合面上に、上記溝部に挿入すると上記溝部と下方が当接し上方に空間を有し上記加工ヘッドの重量を支えるように形成された支持部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか一方の接合面上に高さ方向において上記溝部および上記支持部より下方位置に形成された少なくとも１個の凸部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか他方の接合面側に上記凸部が挿入され当接することにより位置決め可能に形成された凹部と、
上記取付板接合面上に高さ方向において上記溝部と上記凸部または上記凹部との間に埋設して形成され上記加工ヘッド接合面と吸着する少なくとも１個の磁石とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の加工装置は、加工ヘッドと、上記加工ヘッドを移動するための移動手段に固定されかつ上記加工ヘッドの加工ヘッド接合面と接合する鉛直方向の取付板接合面を有する取付板とを備え、上記加工ヘッド接合面と上記取付板接合面とを接合することにより上記加工ヘッドを移動させる加工装置であって、
上記取付板に上記取付板接合面側が開口するように形成された溝部と、
上記加工ヘッド接合面上に、上記溝部に挿入すると上記溝部と下方が当接し上方に空間を有し上記加工ヘッドの重量を支えるように形成された支持部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか一方の接合面上に高さ方向において上記溝部および上記支持部より下方位置に形成された少なくとも１個の凸部と、
上記加工ヘッド接合面または上記取付板接合面のいずれか他方の接合面側に上記凸部が挿入され当接することにより位置決め可能に形成された凹部と、
上記取付板接合面上に高さ方向において上記溝部と上記凸部または上記凹部との間に埋設して形成され上記加工ヘッド接合面と吸着する少なくとも１個の磁石とを備えたので、加工ヘッドの重量を支持部にて支持すると共に、磁石の吸着により支持することにより、
対応できる駆動速度が向上するとともに、加工ヘッドが大型化することなく、破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１の加工装置の構成を示す側面図である。
【図２】図１に示した加工装置の構成を示す上面図である。
【図３】図１に示した加工装置の構成を示す底面図である。
【図４】図１に示した加工装置の凹部の構成を示す斜視図である。
【図５】図１に示した加工装置の落下防止部の構成を示す斜視図である。
【図６】図１に示した加工装置の加工ヘッドの構成を示す正面図および側面図である。
【図７】図１に示した加工装置の取付板の構成を示す側面断面図および正面図である。
【図８】図１に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す側面図である。
【図９】図１に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す側面図である。
【図１０】図１に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す側面図である。
【図１１】図１に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す底面図である。
【図１２】図１に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す側面図である。
【図１３】図１に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す正面図である。
【図１４】図１に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す側面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１の加工装置の他の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１の加工装置の構成を示す側面図で、取付板およびワークを断面にて示している。図２は図１に示した加工装置の構成を示す上面図、図３は図１に示した加工装置の構成を示す底面図で、取付板を断面にて示している。図４は図１に示した加工装置の凹部の構成を示す斜視図で、図４（ａ）は円錐凹形状を、図４（ｂ）はＶ字状溝を示している。図５は図１に示した加工装置の落下防止部の構成を示す斜視図、図６は図１に示した加工装置の加工ヘッドの構成を示す正面図および側面図、図７は図１に示した加工装置の取付板の構成を示す側面断面図および正面図、図８ないし図１４は図１に示した加工装置における加工ヘッドがずれた際の具体例を示す図、図１５はこの発明の実施の形態１の加工装置の他の構成を示す図である。
【００１４】
図において、加工装置は、加工ヘッド１と、加工ヘッド１を移動するための移動手段（図示せず）に固定された取付板４とを備えている。加工ヘッド１の加工ヘッド接合面１３と取付板４の取付板接合面４３とを接合することにより加工ヘッド１を移動させるものである。加工ヘッド１は、その下面にノズル１１が配設されている。加工ヘッド１の上面より入射されたレーザ光は、内部のレンズ（図示せず）で集光されて、このノズル１１より出射され、ワーク３の切断等の加工に供される。そして、加工ヘッド接合面１３上には、加工ヘッド１の重量を支えるように形成され、表面に高硬度化処理面が形成された円柱形状にてなる支持部６を備えている。そして、支持部６はこれを中心に加工ヘッド１が回転することを防止するために、加工ヘッド１の重心１５の位置より上方位置に形成されている。
【００１５】
さらに、加工ヘッド接合面１３上には、高さ方向において支持部６より下方位置に形成され、表面に高硬度化処理面が形成された概半球面状の凸部７が形成されている。また、加工ヘッド接合面１３は、磁性材で形成され、磁石に吸着される。支持部６の先端には、接合の解除時に取付板４を傷つけることがないように、緩衝材６１が設置されている。そして、取付板４は加工ヘッド接合面１３と接合する鉛直方向の取付板接合面４３を有する。そして、取付板接合面４３側が開口するように形成され支持部６に対応する位置に取付板接合面４３と水平方向断面がＶ字型形状の溝部４１がされ、摩耗を防ぐために表面に高硬度化処理面が形成されている。尚、溝部４１は本実施の形態１においては上方が開放された形状にて形成する例を示しているが、これに限られることはなく、加工ヘッド１が衝突などの際にずれた場合、溝部４１の上方に支持部６が移動可能な空間を有していればよい。
【００１６】
そして、取付板接合面４３側には加工ヘッド１の凸部７に対応する位置に凹部４２が、図４（ａ）に示すように円錐凹形状にて形成され、摩耗を防ぐために表面に高硬度化処理面が形成されている。さらに、取付加工ヘッド１の接合状態を検出するための検出器２が埋設されている。さらに、取付板接合面４３上に高さ方向において溝部４１と凹部４２との間に埋設して形成された磁石５として、３箇所に設置された永電磁石５１、電磁石５１ａおよび電磁石５１ｂが形成されている。そして、取付板４に設置された板体４４と加工ヘッド接合面１３とに連接して、永電磁石５１、電磁石５１ａおよび電磁石５１ｂとこれらに吸着する加工ヘッド接合面１３の吸着箇所とを囲むように形成された伸縮性部４５を備え、加工ヘッド接合面１３と取付板接合面４３と伸縮性部４５とにて、永電磁石５１、電磁石５１ａおよび電磁石５１ｂと吸着箇所とを覆うように構成されている。ここでは、伸縮性部４５は加工ヘッド接合面１３および取付板接合面４３のほぼ全面を覆うように、外周に配設されている。また、この伸縮性部４５はベローズ構造にて形成することが可能であり、加工ヘッド１が衝突により取付板４から離脱する範囲に伸縮可能であればよい。
【００１７】
そして、加工ヘッド１の重心１５より上部に配設され移動手段に固定された落下防止部１０を備える。落下防止部１０は、移動手段に固定された固定具としての抵抗パイプ９と、抵抗パイプ９内を摺動可能に配設されたワイヤ（またはチェーン）８とにて形成され、ワイヤ８の両端が加工ヘッド１の取付穴１４に設置され、摺動時に抵抗パイプ９がワイヤ８に抵抗を与えるものである。この取付穴１４は、加工ヘッド１の重心１５のほぼ真上に形成されている。
【００１８】
次に上記のように構成された実施の形態１の加工装置の動作について説明する。まず、加工ヘッド１の支持部６を取付板４の溝部４１に引っかける。この状態で永電磁石５１の吸着力で加工ヘッド１の加工ヘッド接合面１３と、取付板４の取付板接合面４３とが密着して、接合状態となる。そして、加工ヘッド１の重量は、支持部６が溝部４１の挿入されることにより支えられる。加工ヘッド１には、その重心１５に重量荷重１Ｇが作用している。永電磁石５１の吸着力がないとすると、加工ヘッド１は取付板４の下部の点Ｐを中心に回転する。この時、支持部６は、溝部４１を水平方向に摺動して、支持部６が溝部４１を外れ、加工ヘッド１が落下することとなる。よって、この回転を抑えるに必要な吸着力５Ｆは、重心１５と点Ｐとの距離ＬＧ、および、永電磁石５１と回転中心Ｐとの距離ＬＦの比によって決まる。ＬＧ／ＬＦが小さいと、必要な吸着力５Ｆは小さくてよい。つまり、吸着力で重量を支える場合に比して、格段に小さい吸着力で、加工ヘッド１を製作することが可能である。このことは、加工ヘッド１を大型化することなく製作できることを意味している。
【００１９】
そしてこの際、加工ヘッド１に位置決めに関しては、凹部４２に凸部７が当接し、加工ヘッド１の位置決めがなされる。つまり、高さ方向においては、溝部４１と支持部６との当接によって固定され、加工ヘッド接合面１３および取付板接合面４３との面内には、凸部７と凹部４２との当接によって固定される。さらに、ノズル１１が衝突し、加工ヘッド１と取付板４とが分離した後に、加工ヘッド１が落下しないように、移動手段に取付た落下防止部１０としてのワイヤ８は、抵抗パイプ９を通して、ワイヤ８の両端が加工ヘッド１の取付穴１４に固定され、落下を防止している。尚、抵抗パイプ９の斜視図を図５に示す。
【００２０】
また、衝突時の加工ヘッド１と取付板４との分離後に、各接合面１３、４３にゴミ等が入らないように、伸縮性部４５の一端を、取付板４に取付た板体４４に、他端を、加工ヘッド１の加工ヘッド接合面１３に取付ている。この構成によって、磁石５による吸着面は外部と完全に遮蔽され、ゴミの侵入がない。よって、吸着面へのゴミ、特に鉄粉の吸着を防ぎ、吸着面のキズが防止できるとともに、ゴミ噛み込みによる、吸着力の低減を抑えられる。
【００２１】
次に、加工ヘッド１がずれた後の、取付板４に取付る際の取付時の位置再現性の確保について説明する。まず、
（１）永電磁石５１、電磁石５２ａ、および電磁石５２ｂの吸着力を解除する。
（２）加工ヘッド１の支持部６を溝部４１に引っかける。
（３）凸部７を凹部４２に当接させる。
（４）永電磁石５１、電磁石５２ａ、および電磁石５２ｂの吸着力を発生させる。
以上で、取付および位置決めが完了する。尚、永電磁石５１は、電源を遮断しても吸着力を保持するため、加工ヘッド１は、移動手段停止中も落下することはない。
【００２２】
次に、加工ヘッド１を取付板４から取り外し場合について説明する。
（１）永電磁石５１、電磁石５２ａ、および電磁石５２ｂの吸着力を解除する。
（２）加工ヘッド１を取り外す。
以上で、取り外しが完了する。
このように、取付および取り外しは容易で、取付に際しては、位置決め調整を必要としない。
【００２３】
このように取付および取り外しを行うため、溝部４１、凹部４２、支持部６、凸部７の各々の接触面は衝突時に衝撃力を受け摩耗する。そこで、本実施の形態１においては、溝部４１、凹部４２、支持部６、凸部７の上面（接触面）は、他の箇所より硬化度の高い高硬度化処理面にて形成し、摩耗を防止している。よって、各接触面が摩耗しないので、加工ヘッド１の取付時の位置再現性が長期に亘って確保される。この硬度化処理の具体例としては、焼き入れ、窒化、めっき、アルマイト処理、セラミック溶射などの方法が考えられる。尚、ここでは各接触面の耐摩耗性を上げるために高硬度化処理面を施し、位置決め再現性を確保しているが、実際の衝撃力と、加工ヘッド１の重量によっては、この高硬度化処理面を形成しなくてもよい。
【００２４】
また、本実施の形態１では、溝部４１の形状を取付板接合面４３と水平方向断面がＶ字型形状にて形成され、支持部６の形状は円柱形状にて形成されているため、これらの接触は、支持部６の円柱の２本の母線となる。よって、これらの接触は点や１本線に比べ、面圧を低く抑えられる。よって、これらの接触においては接触面の変形や摩耗が小さくなるため、再取付時の位置再現性が高く確保することができる。
【００２５】
次に、加工ヘッド１がワーク３のそり部３１などに衝突する時の動作について説明する。通常の加工時、加工ヘッド１は、移動手段により加速度を受け高速に移動する。そして、逆方向の加速度を受けて停止する。この基本動作を、２軸方向、または、３軸方向に、複雑に組み合わせて、所望とするワーク３の形状に加工を行う。よって、加工中は、加工ヘッド１が受ける加速度に対応して、加工ヘッド１と取付板４との接合状態が解除されないように、十分な吸着力が必要になる。しかし、この吸着力が強すぎると、衝突時に接合状態が解除されず、加工ヘッド１が破損する。そこで、電磁石５２ａと電磁石５２ｂに流す電流値を制御し、加工に十分で、衝突時には接合状態が容易に解除できるような吸着力を発生させる。そして、衝突時には電流を断って、吸着力を無くす。つまり、電磁石５２ａ、５２ｂにより、磁石５が大型化することなく、流す電流値によって、吸着力を、大きくしたり、小さくしたりと制御が可能となる。
【００２６】
よって、
（１）大型の磁石を採用しなくてよく、加工ヘッド１の大型化を招かない。
（２）加工条件によって必要となる最小限の吸着力に制御でき、衝突時の破損を最低限に抑えられる。
（３）衝突時に吸着力を除去する制御が可能となり、破損防止効果を高められる。加工ヘッド１と取付板４の着脱時に、吸着力を解除できるため、着脱が容易になる。
そして、図１において、Ｘ方向の移動によりノズル１１がワーク３のそり部３１に衝突した場合、図８に示すように加工ヘッド接合面１３の下部が開き、永電磁石５１、電磁石５２ａおよび電磁石５２ｂと、加工ヘッド接合面１３とに間隙が発生する。磁石の吸着力は、間隙の二乗に反比例する。よって、吸着力は急速に低下し、加工ヘッド１の接合状態は解除される。
【００２７】
また、図９に示すように、衝突方向が図８の反対の方向の場合にも、加工ヘッド接合面１３の上部が開き、永電磁石５１、電磁石５２ａおよび電磁石５２ｂと、加工ヘッド接合面１３とに間隙が発生することになる。
また図１において、Ｚ方向の移動によりノズル１１がワーク３に衝突した場合は、図１０に示すように加工ヘッド１が持ち上がり、凸部７が凹部４２の取付板接合面４３を斜め上に摺動し、加工ヘッド接合面１３の下部が開き、永電磁石５１、電磁石５２ａおよび電磁石５２ｂと、加工ヘッド接合面１３とに間隙が発生することになる。
【００２８】
また、図３に示すＹ方向の移動によりノズル１１がワーク３に衝突した場合は、図１１に示すような衝突状態となる。凸部７が凹部４２を摺動し、加工ヘッド接合面１３の下部が開く。その結果、図１２に示すように、永電磁石５１、電磁石５２ａおよび電磁石５２ｂと、加工ヘッド接合面１３とに間隙が発生することになる。
このように、どの方向からノズル１１にワーク３などが衝突しても、取付板接合面４３と加工ヘッド接合面１３とに間隙が発生する。よって、取付板接合面４３と加工ヘッド接合面１３同士が摺動することがないため、面にキズが付かない。また、同時に吸着力が著しく低下する。よって、凸部７がこの吸着力で取付板接合面４３を傷つけることが防止される。尚、本実施の形態１では、凸部７を概球面形状に形成したため、取付板４を傷つける可能性が低いので、緩衝材を設置していない例を示したが、衝撃力が強い場合など、凸部７の先端に、取付板４を傷つけることがないように、緩衝材を設置してもよい。また、凸部７が概球面形状であっても、緩衝材を設置してもよい。
【００２９】
次に、衝突し、加工ヘッド１と取付板４とが、分離した後の動作について説明する。まず、衝突によって、取付板接合面４３と加工ヘッド接合面１３とに間隙が生じると、検出器２で分離を検知し、レーザ光の出射を止める。同時に、移動手段を停止する。そして、衝突のエネルギーは、衝突によって引き起こされるワイヤ８と加工ヘッド１の振り子運動エネルギーに変換される。その結果、図１３に示すように、加工ヘッド１は左右に揺れる。しかし、本実施の形態１では、このワイヤ８を摺動抵抗の大きい抵抗パイプ９によって摺動可能で支えているため、ワイヤ８が抵抗パイプ９内を移動する時に、エネルギーは摩擦熱に変換され、振り子運動は持続しない。よって、振り子運動によって、加工装置の他の部分に加工ヘッド１が衝突する２次的破損の発生を防止する。尚、抵抗パイプ９は、内壁にゴム等を被膜することによって、容易に、摺動抵抗を大きくすることができる。
【００３０】
また、衝突方向が図１３と直交する方向の場合は、図１４の紙面内での左右方向の振動となる。しかしながら、抵抗パイプ９は図５に示すように開口部が扇状に形成されているため、この振動によっても抵抗パイプ９内を摺動するが抵抗を受けるため、エネルギーは摩擦熱に変換され、振り子運動は持続しない。そして、加工ヘッド１はワイヤ８で吊られた状態になるため、落下しない。よって、落下による破損を回避できる。また、ワイヤ８は加工ヘッド１の重心の上方のワイヤ固定穴１４に取付られているため、吊られた状態でも加工ヘッド１が回転転倒しない。よって、回転転倒によって加工装置等の他の部分に加工ヘッドが衝突する２次的破損が発生しない。
【００３１】
また、ワイヤ８は図１に示すように加工装置の前方側に傾いて張られているため、分離の際に加工ヘッド１と取付板４とに隙間ができやすい。よって、上記抵抗パイプ９の効果と相まって、加工ヘッド１の支持部６と凸部７とが取付板接合面４３に当接することがない。よって、取付板接合面４３を傷つけることがないため、再取付時の位置決め再現性を確保できる。
【００３２】
また、取付板接合面４３を鉛直としたことにより、分離後、加工ヘッド１は取付板接合面４３で区切られた前面の広い空間を移動可能となる。これは、検出器２による信号で、移動手段が停止できる場合には問題がないものの、誤操作や故障でこの停止機能が効かない場合、加工ヘッド１に大きな運動空間がないと、分離した加工ヘッド１が移動手段や再度ワーク３に衝突して大きな破損が発生する可能性がある。つまり、取付板接合面４３を鉛直としたことで、このような２次的衝突による破損を回避できる。
【００３３】
また、上記実施の形態１では加工ヘッド１に凸部７を、取付板４に凹部４２を形成したが、図１５に示すように加工ヘッド１に凹部１２を、取付板４に凸部７０を形成してもよい。尚、動作および効果は上記実施の形態１と同様である。
また、上記実施の形態１では、凹部４２の形状を、図４（ａ）のように円錐凹形状４２ａに形成する例を示しが、加工装置によっては、Ｚ方向の移動機能を有しないものもある。その場合は、図１０のような衝突状態は発生しない。よって、この凹部４２の形状を、図４（ｂ）のようにＶ字状溝４２ｂのように形成してもよい。このように形成すれば、加工装置の製作において、凹部の高さ方向（Ｚ方向）の位置調整が不要になり、簡便に製造することができる。
【００３４】
上記のように構成された実施の形態１によれば、加工ヘッドの重量を、支持部を溝部に当接させることで支持するので、加工ヘッドの重量を支えるための磁石の吸着力をほとんど要しない。よって、移動手段の速度や加速度が向上する場合、特に、鉛直上方向に加工ヘッドを駆動する場合、大きな吸着力が必要になるが、磁石の大型化が必要でなく、ひいては加工ヘッド自体が大型化しない。また、磁石の吸着力が従来の場合より小さくて済むので、衝突時の衝撃力が小さくなり、破損防止効果が高い。
【００３５】
さらに、鉛直である取付板接合面に磁石を埋設したことにより、衝突時の加工ヘッドの移動範囲が、取付板接合面の前面すべての空間となり、加工ヘッドの大型化を要しないで、十分な加工ヘッドの移動距離が得られる。そのため、衝突時の加工ヘッド分離後、加工ヘッドの移動範囲が広いため、高速移動中の移動手段が停止するに十分な距離が確保できる。よって、加工ヘッドの移動範囲を超えたために発生する２次的な衝突を回避でき、加工ヘッド、および、加工装置の破損を防止する。
【００３６】
さらに、高速化に際し、必要となる吸着力を電磁石への電流量の調整で対応することが可能であるため、（通常の永久磁石の場合には大型化してしまうが）、大型化を招かない。加工条件によって必要となる最小限の吸着力を設定および制御ができるため、衝突時の破損を最低限に抑えられる。さらに、衝突時に吸着力を除去する制御が可能となり、破損防止効果を高められる。加工ヘッドと取付板との着脱時に、吸着力を解除できるため、着脱が容易になる。
【００３７】
さらに、永電磁石を備えているため、電源遮断時にも、電磁石と異なり吸着力を有するため、加工ヘッドを保持可能であり、加工ヘッドが脱落しないため、加工ヘッドの破損が防止される。
さらに、溝部、または、支持部、または、凸部、または、凹部の少なくともいずれか１つの上面は、他の箇所より硬化度の高い高硬度化処理面にて形成されているため、接触面の摩耗が抑えられるため、再取付時の位置再現性が長期間において保てる。
さらに、凸部と凹部との当接の位置決め調整において、深さ方向のみの調整で容易に調整できる。
さらに、加工ヘッドの下方向からの衝突に際し、円錘凹形状に沿って球面形状が移動するため、接合面が衝突と同時に浮き上がる。よって、接合面が摺動しないため、接合面のキズが防止できる。
【００３８】
さらに、支持部および凸部に緩衝材を備えるようにしたので、衝突の分離時に、支持部、または、凸部が直接接合面に接触しないので、接合面のキズが防止できる。
さらに、伸縮性部を備えているので、接合面へのゴミ、特に鉄粉の吸着を防ぎ、接合面のキズが防止できるとともに、ゴミ噛み込みによる、吸着力の低減を抑える。さらに、再取付時の位置再現性を確保できる。
さらに、落下防止部を備えているので、加工ヘッドの衝突後の分離時に、落下による加工ヘッドの破損が防止できる。加工ヘッドが衝突時の離脱によって回転しないので、２次的破損を防止できる。
さらに、抵抗パイプにてワイヤまたはチェーンを支持しているので、加工ヘッドの衝突に際し、衝突エネルギーを摺動抵抗のエネルギーに変換することで、加工ヘッドの反跳による２次的破損を防止できる。よって、駆動速度の向上においても、加工ヘッドの大型化を要しないで、十分な加工ヘッドの保持力（吸着力）と、十分な衝突時の破損防止機能とを満たす加工ヘッドを提供できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  加工ヘッド、２  検出器、３  ワーク、４  取付板、５  磁石、６  支持部、
７  凸部、８  ワイヤ、９  抵抗パイプ、１０  落下防止部、１２  凹部、
１３  加工ヘッド接合面、１５  重心、４１  溝部、４２  凹部、４２ａ  円錐凹形状、４２ｂ  Ｖ字状溝、４３  取付板接合面、４５  伸縮性部、５１  永電磁石、
５２ａ，５２ｂ  電磁石、６１  緩衝材、Ｐ  点。
【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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