(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切欠き溝を備えた本体フレームの面板にワーク回転部材を回転割出し可能に設けた材料インデックス装置におけるパイプチャック方法において、
前記切欠き溝内にパイプを挿通し、前記ワーク回転部材の表面側に沿って移動可能に設けられた可動板材に螺合する作動用シャフトをトルク回転駆動手段により回転せしめて前記可動板材を移動し、この可動板材の移動に伴って連動機構を介して前記ワーク回転部材に配置された複数のチャックを同期して前記パイプの中心部に向けて前進移動せしめることにより、前記複数のチャックで前記パイプを把持し、トルク回転駆動手段のトルク制御機構によりパイプの締め付けトルクを制御することを特徴とする材料インデックス装置におけるパイプチャック方法。
【請求項２】
切欠き溝を備えた本体フレームの面板にワーク回転部材を回転割出し可能に設けた材料インデックス装置におけるパイプチャック装置において、
前記ワーク回転部材に複数のチャックを前記切欠き溝内に挿通されたパイプの中心部に向けて進退移動自在に設け、前記複数の各チャックを連動機構を介して同期して進退移動せしめる可動部材を前記ワーク回転部材の表面側に沿って移動可能に設け、この可動板材を移動すべく前記可動板材に螺合する作動用シャフトを設け、この作動用シャフトをトルク制御機構を介して正逆回転せしめるトルク回転駆動手段を設けてなることを特徴とする材料インデックス装置におけるパイプチャック装置。
【請求項３】
前記連動機構が、前記複数のチャックを前記ワーク回転部材に設けたガイド溝部内で前記パイプの中心部に向けて移動自在に設けると共に、前記各チャックの移動方向に対して互いに同一の斜め方向に長い作動用溝部を前記各チャックの表面に設け、この作動用溝部に嵌挿する作動部材を前記可動板材に突設してなることを特徴とする請求項２記載の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置。
【請求項４】
前記可動板材に前記ワーク回転部材の回転方向に長いガイド用長穴を設け、このガイド用長穴に挿通する支持シャフトを前記ワーク回転部材に突設すると共にこの支持シャフトの先端に作動用シャフトを軸承し、この作動用シャフトに螺合するナットブロックを前記可動板材に設けてなることを特徴とする請求項２又は３記載の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置。
【請求項５】
前記作動用シャフトの先端にソケット部を設け、このソケット部に嵌入するレンチソケットを備えたトルク回転駆動手段を前記レンチソケットが嵌脱可能に進退移動自在に設けてなることを特徴とする請求項２、３又は４記載の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置。
【請求項６】
前記作動用シャフトを前記支持シャフトにフレキシブルに設けると共に前記ナットブロックを前記可動板材にフレキシブルに設けてなることを特徴とする請求項４又は５記載の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料インデックス装置におけるパイプチャック方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パイプ加工装置の例えばレーザ加工機の材料インデックス装置において、特にパイプなど円筒状の材料が回転位置決めされる材料インデックス装置のチャック装置には、材料をチャックの内部に貫通可能にするために、エアーチャック又はその他のパワーチャックの採用が難しいので、手動の３爪あるいは４爪チャックなどが使用されている。この手動チャックで材料をチャックする場合はレンチ等の工具を使用して手で締める。また、手動チャックでは材料がチャックに正確に装着されたか否かの確認は目視に頼っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のような材料インデックス装置においては、材料の装着が手動のために材料を支えることができないので、装着に大きな労力と時間が必要であると共に自動運転ができないという問題点があった。
【０００４】
また、材料の装着が手動のためにチャックの締め付けトルクの管理ができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は叙上の課題を解決するためになされたもので、その目的は、チャックへの材料の装着を自動で行うと共に材料の大きさによって締め付けトルクを管理可能な材料インデックス装置におけるパイプチャック方法及びその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明の材料インデックス装置におけるパイプチャック方法は、切欠き溝を備えた本体フレームの面板にワーク回転部材を回転割出し可能に設けた材料インデックス装置におけるパイプチャック方法おいて、
前記切欠き溝内にパイプを挿通し、前記ワーク回転部材の表面側に沿って移動可能に設けられた可動板材に螺合する作動用シャフトをトルク回転駆動手段により回転せしめて前記可動板材を移動し、この可動板材の移動に伴って連動機構を介して前記ワーク回転部材に配置された複数のチャックを同期して前記パイプの中心部に向けて前進移動せしめることにより、前記複数のチャックで前記パイプを把持し、トルク回転駆動手段のトルク制御機構によりパイプの締め付けトルクを制御することを特徴とするものである。
【０００７】
したがって、切欠き溝内に挿通されたパイプはトルク回転駆動手段により作動用シャフトが回転することにより、自動的に複数の各チャックが同期して前進してパイプが把持される。このとき、トルク制御機構によりチャックによるパイプの締め付けトルクが管理される。なお、大きさや形状が異なる種類のパイプに対しては前記複数の各チャックの長さや形状を変更することにより対応できる。
【０００８】
請求項２によるこの発明の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置は、切欠き溝を備えた本体フレームの面板にワーク回転部材を回転割出し可能に設けた材料インデックス装置におけるパイプチャック装置において、
前記ワーク回転部材に複数のチャックを前記切欠き溝内に挿通されたパイプの中心部に向けて進退移動自在に設け、前記複数の各チャックを連動機構を介して同期して進退移動せしめる可動部材を前記ワーク回転部材の表面側に沿って移動可能に設け、この可動板材を移動すべく前記可動板材に螺合する作動用シャフトを設け、この作動用シャフトをトルク制御機構を介して正逆回転せしめるトルク回転駆動手段を設けてなることを特徴とするものである。
【０００９】
したがって、請求項１記載の作用と同様であり、切欠き溝内に挿通されたパイプはトルク回転駆動手段により作動用シャフトが回転することにより、自動的に複数の各チャックが同期して前進してパイプが把持される。このとき、トルク制御機構によりチャックによるパイプの締め付けトルクが管理される。なお、大きさや形状が異なる種類のパイプに対しては前記複数の各チャックの長さや経常を変更することにより対応できる。
【００１０】
請求項３によるこの発明の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置は、請求項２記載の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置において、前記連動機構が、前記複数のチャックを前記ワーク回転部材に設けたガイド溝部内で前記パイプの中心部に向けて移動自在に設けると共に、前記各チャックの移動方向に対して互いに同一の斜め方向に長い作動用溝部を前記各チャックの表面に設け、この作動用溝部に嵌挿する作動部材を前記可動板材に突設してなることを特徴とするものである。
【００１１】
したがって、可動板材が移動すると、作動部材がチャックの作動用溝部内を移動するので、チャックはガイド溝部内をパイプの中心部方向へ同期して進退移動し、複数の各チャックの先端でパイプを切欠き溝のほぼ中心に位置決めして自動的に把持固定又は解放される。
【００１２】
請求項４によるこの発明の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置は、請求項２又は３記載の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置において、前記可動板材に前記ワーク回転部材の回転方向に長いガイド用長穴を設け、このガイド用長穴に挿通する支持シャフトを前記ワーク回転部材に突設すると共にこの支持シャフトの先端に作動用シャフトを軸承し、この作動用シャフトに螺合するナットブロックを前記可動板材に設けてなることを特徴とするものである。
【００１３】
したがって、作動用シャフトが正逆回転されることにより、ナットブロックが移動し、可動板材が切欠き溝の周りをガイド用長穴の分だけ移動する。
【００１４】
請求項５によるこの発明の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置は、請求項２、３又は４記載の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置において、前記作動用シャフトの先端にソケット部を設け、このソケット部に嵌入するレンチソケットを備えたトルク回転駆動手段を前記レンチソケットが嵌脱可能に進退移動自在に設けてなることを特徴とするものである。
【００１５】
したがって、トルク回転駆動手段が前進すると、前記レンチソケットの回転動作と前記トルク回転駆動手段の前進動作により、レンチソケットは作動用シャフトのソケット部に容易に嵌合される。
【００１６】
請求項６によるこの発明の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置は、請求項４又は５記載の材料インデックス装置におけるパイプチャック装置において、前記作動用シャフトを前記支持シャフトにフレキシブルに設けると共に前記ナットブロックを前記可動板材にフレキシブルに設けてなることを特徴とするものである。
【００１７】
したがって、作動用シャフトおよびナットブロックが共にフレキシブルであるので、レンチソケットと作動用シャフトのソケット部とは嵌合し易いものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の材料インデックス装置におけるパイプチャック方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図６および図７を参照するに、本実施の形態に係わるパイプ加工装置としての例えばレーザ加工機は、カンチレバー方式の３軸光軸移動タイプのＮＣレーザ加工機に、本発明にかかわるレーザ加工機の材料インデックス装置を使用した例を示したものである。
【００２０】
レーザ加工機１は、図示せざるＮＣ装置の制御の下に駆動されるＸ軸駆動手段によりＸ軸方向に移動位置決め自在のＸ軸キャリッジ３を備え、このＸ軸キャリッジ３には、前記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に、前記ＮＣ装置の制御の下に駆動されるＹ軸駆動手段により移動位置決め自在のＹ軸キャリッジ５が設けられている。このＹ軸キャリッジ５の下部には前記Ｘ，Ｙ軸に直交するＺ軸方向に移動位置決め自在のレーザ加工ヘッド７が設けられており、このレーザ加工ヘッド７にはレーザ加工用の集光装置（図示省略）を備えたノズル９が取付けられている。
【００２１】
また、前記レーザ加工機１の上部には、炭酸ガスレーザ発振器１１が備えられており、この炭酸ガスレーザ発振器１１からのレーザビームは、前記Ｙ軸キャリッジ５に設けられたレーザ加工ヘッド７を経由して前記ノズル９まで図示せざる光学系により導かれるように構成されている。
【００２２】
前記レーザ加工機１においては、レーザ加工ヘッド７の下方の加工領域には、加工の内容により、例えば板材を加工する場合にはワークテーブル（図示省略）が設置され、パイプＷを加工する場合には図６、図７に示されているように材料インデックス装置１３が設置できるようになっている。なお、材料インデックス装置１３に装着されたパイプＷは、前記レーザ加工機１のＮＣ装置の制御の下に駆動されるパイプ回転用のサーボモータによって連続的にインデックス制御することが可能となっている。
【００２３】
なお、図６において右方側にはパイプＷを支持し、前記材料インデックス装置１３により回転されるパイプＷに従動するローラ等からなるパイプ支持装置１３ａが設けられている。
【００２４】
次に、この材料インデックス装置１３の実施の形態について図１を参照しながら説明する。材料インデックス装置１３のＣ字形の溝部を有する本体フレーム１５は、ベース１７に立設した面板１９で構成されている。この面板１９の一側表面には、外周に設けたガイド溝（図示省略）に係合して、ワーク回転部材２１を回転自在に支承する複数個の支持ローラ２３がほぼ均等の間隔に設けられている。このワーク回転部材２１には前記本体フレーム１５のＣ字形の溝部とほぼ同一のＣ字形溝部が設けられている。なお、前記支持ローラ２３は前記本体フレーム１５の面板１９に固定した回転軸２５に回転自在に設けられている。
【００２５】
前記ワーク回転部材２１には、例えば，パイプＷをワーク回転部材２１の内部に搬入搬出するための幅Ｌの切欠き溝２７が設けられている。したがって、このワーク回転部材２１の外観はほぼＣ字形をなしている。また、ワーク回転部材２１の外形部には歯車２９が設けられており、この外形部の歯車２９には、サーボモータ３１によって駆動される２個の駆動歯車３３が係合されている。
【００２６】
前記駆動歯車３３は、前記本体フレーム１５の面板１９の表面側に設けた回転軸３５に回転自在に設けられている。この回転軸３５は面板１９を貫通して面板１９の裏面側に延伸して設けられており、この回転軸３５に、例えば歯付きプーリのようなプーリ（図示省略）が回転自在に設けられている。同様に、面板１９の表面側に設けた前記サーボモータ３１の出力軸（図示省略）も面板１９の裏面側に突出して設けられており、この出力軸に設けた駆動プーリ（図示省略）と前記駆動歯車３３の回転軸３５に設けたプーリ（図示省略）とは歯付きベルトのようなベルト３７が掛け回されている。
【００２７】
なお、前記２個の駆動歯車３３の軸間距離は前記ワーク回転部材２１に設けた切欠き溝２７の幅Ｌより大きく設けられている。また、前記駆動歯車３３を駆動するベルト３７のテンション（張力）を調整するためのテンション手段３９が設けられている。
【００２８】
前記テンション調整手段には種々の形式を採用することが可能であるが、本実施の形態のテンション手段３９においては、前記面板１９の裏面側に回転ローラ４１が前記ベルト３７に押圧係合自在に設けられている。
【００２９】
上記構成において、前記ＮＣ装置の制御の下にサーボモータ３１を駆動すれば、ワーク回転部材２１は２個の駆動歯車３３によって指定した回転速度で指定した回転方向に回転角度だけ回転駆動することができる。
【００３０】
また、前記ワーク回転部材２１には複数のガイド溝部４３が切欠き溝２７の周囲に適宜間隔を介して配設されており、この複数の各ガイド溝部４３にはチャック４５が前記切欠き溝２７内に挿通されたパイプＷを把持すべく前記切欠き溝２７の中心部ＣＬに向けて後述する連動機構を介して進退移動自在に設けられている。なお、前記各ガイド溝部４３の数や配置状態は特に限定されないが、本実施の形態では上向きＣ字形をなすワーク回転部材２１の図１において最下部に１つのガイド溝部４３が設けられ、図１において左右にそれぞれ２つのガイド溝部４３が設けられ、合計５つのガイド溝部４３が設けられている。
【００３１】
より詳しくは、前記ガイド溝部４３は図３および図４に示されているようにワーク回転部材２１の表面側に設けられており、少なくともワーク回転部材２１における前記切欠き溝２７の中心部側の端面４７まで延長されている。また、前記チャック４５は前記ガイド溝部４３内に前記切欠き溝２７の中心部方向へ摺動自在に嵌合されている。
【００３２】
さらに、チャック４５を進退移動せしめる連動機構について説明すると、前記各チャック４５の表面側に作動用溝部４９が図３において右斜め上に傾斜（左斜め下に傾斜）する方向に延長して設けられている。なお、前記各作動用溝部４９は、傾斜する方向は特に限定されないが、複数の各チャック４５の前進移動方向に対して互いに同一の斜め方向に設けられているので、複数の各チャック４５が同期して進退移動される。
【００３３】
図１を参照するに、前記複数の各チャック４５および前記ワーク回転部材２１のほぼ全域にわたる表面には、図２に示されているようなほぼＣ字形状の可動板材５１が前記ワーク回転部材２１の回転方向と同方向に摺動可能に設けられている。前記可動板材５１の摺動面には図４に示されているように前記各チャック４５の作動用溝部４９に嵌挿するピンシャフト５３（作動部材）が突設されている。
【００３４】
また、前記可動板材５１は図２において上向きＣ字形の下部に前記ワーク回転部材２１の回転方向と同方向に長いガイド用長穴５５が設けられている。このガイド用長穴５５には図５に示されているように前記ワーク回転部材２１の表面側にフレキシブルに突設される支持シャフト５７が挿通されると共にこの支持シャフト５７の先端には図５において断面Ｌ字形状の作動用シャフトブラケット５９が設けられている。
【００３５】
前記可動板材５１の表面側にはナットブロック６１が前記作動用シャフトブラケット５９に対向する位置にフレキシブルに設けられている。
【００３６】
前記作動用シャフトブラケット５９には図１および図５に示されているように作動用シャフト６３が軸承されており、この作動用シャフト６３の先端には例えば六角穴付きのソケット部６５が設けられると共に作動用シャフト６３の後端側はねじ部６７を介して前記ナットブロック６１に螺合されている。
【００３７】
図１を参照するに、材料インデックス装置１３の図１において左側には、前記作動用シャフト６３のソケット部６５に嵌脱可能なレンチソケット６９を備えたトルクモータ７１（トルク回転駆動手段）が連結板７７を介して移動用エアシリンダ７３（回転駆動部移動手段）のピストンロッド７５の先端に固定されている。
【００３８】
上記構成により、移動用エアシリンダ７３のピストンロッド７５が前進（図１において右方向）することにより、トルク制御機構を備えたトルクモータ７１が連結板７７を介して前進する。トルクモータ７１のレンチソケット６９が作動用シャフト６３のソケット部６５に接触する。
【００３９】
トルクモータ７１が回転すると、レンチソケット６９が作動用シャフト６３のソケット部６５に嵌合し、作動用シャフト６３が正逆回転される。このとき前記接触時、レンチソケット６９が作動用シャフト６３のソケット部６５にきちんと入っていなくとも、トルクモータ７１の回転と移動用エアシリンダ７３の推力により、レンチソケット６９が作動用シャフト６３のソケット部６５に嵌入される。なお、作動用シャフトブラケット５９およびナットブロック６１が共にフレキシブルであるので、レンチソケット６９と作動用シャフト６３のソケット部６５とは嵌合し易いものである。
【００４０】
作動用シャフト６３が正逆回転されることにより、ナットブロック６１が移動するので、可動板材５１が切欠き溝２７の周りをガイド用長穴５５の分だけ移動する。
【００４１】
例えば、作動用シャフト６３が逆回転されて可動板材５１が図１において反時計回り方向に移動すると、図３に示されているようにピンシャフト５３がチャック４５の作動用溝部４９内を実線から２点鎖線の位置へ移動するので、ワーク回転部材２１のガイド溝部４３内に規制されているチャック４５が図３の２点鎖線に示されているようにピンシャフト５３の押圧力で切欠き溝２７の中心部方向へ前進移動するように押し出される。
【００４２】
複数の各チャック４５の先端がパイプＷに当接し、パイプＷは切欠き溝２７のほぼ中心に位置決めされて複数の各チャック４５で把持固定される。このとき、パイプＷの締め付けトルクはトルクモータ７１のトルク制御によって適正に行われる。以上のようにパイプＷは自動的に把持できると共に締め付けトルクも適正に管理できる。
【００４３】
上記の状態において、前記ワーク回転部材２１はパイプＷを挟持した状態で回転自在となるので、ワーク回転部材２１が前記サーボモータ３１によって駆動されてパイプＷが任意の位置に回転されながらレーザ加工を実施することができる。なお、ワーク回転部材２１の回転駆動は、ワーク回転部材２１の切欠き溝２７の幅Ｌより広い軸間距離を持った２個の駆動歯車３３で駆動されるので、ワーク回転部材２１は３６０°の範囲において駆動することが可能である。また、ワーク回転部材２１に切欠き溝２７が設けられているので、材料インデックス装置１３の上方からパイプＷの搬入搬出ができるため材料インデックス装置１３への材料の着脱が容易である。
【００４４】
パイプＷのレーザ加工が終了した後に、ワーク回転部材２１は原点位置に復帰される。次いで、作動用シャフト６３が正回転されて可動板材５１が図１において時計回り方向に移動すると、図３に示されているようにピンシャフト５３がチャック４５の作動用溝部４９内を２点鎖線から実線の位置へ移動するので、チャック４５が図３の実線に示されているようにピンシャフト５３の押圧力で切欠き溝２７の中心部方向から後退移動し、パイプＷがチャック４５から解放され、パイプＷが取り出される。
【００４５】
なお、前記締め付けトルクはパイプＷの種類および用途により自在に可変可能である。また、丸パイプや角パイプなどのように形状や大きさが異なる種類のパイプＷを把持するには、図１の２点鎖線に示されているような種々のパイプに対して前記複数の各チャック４５の長さや先端の形状を変更することにより対応できる。
【００４６】
なお、この発明は前述した実施の形態の例に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。本実施の形態ではパイプ加工装置としてレーザ加工機を例にとって説明したが溶断機、パイプ切断機等のパイプＷを種々加工するパイプ加工装置およびその他のパイプ加工装置であっても構わない。
【００４７】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態から理解されるように、請求項１の発明によれば、切欠き溝内に挿通されたパイプはトルク回転駆動手段により作動用シャフトが回転することにより、自動的に複数の各チャックが同期して前進してパイプを把持できる。このとき、トルク制御機構によりチャックによるパイプの締め付けトルクを管理できる。なお、大きさや形状が異なる種類のパイプに対しては前記複数の各チャックの長さや形状を変更することにより対応できる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、請求項１記載の効果と同様であり、切欠き溝内に挿通されたパイプはトルク回転駆動手段により作動用シャフトが回転することにより、自動的に複数の各チャックが同期して前進してパイプを把持できる。このとき、トルク制御機構によりチャックによるパイプの締め付けトルクを管理できる。なお、大きさや形状が異なる種類のパイプに対しては前記複数の各チャックの長さや形状を変更することにより対応できる。
【００４９】
請求項３の発明によれば、可動板材が移動すると、作動部材がチャックの作動用溝部内を移動するので、チャックはガイド溝部内をパイプの中心部方向へ同期して進退移動し、複数の各チャックの先端でパイプを切欠き溝のほぼ中心に位置決めして自動的に把持固定又は解放できる。
【００５０】
請求項４の発明によれば、作動用シャフトが正逆回転されることにより、ナットブロックが移動するので、可動板材は切欠き溝の周りをガイド用長穴の分だけ移動できる。
【００５１】
請求項５の発明によれば、トルク回転駆動手段が前進すると、前記レンチソケットの回転動作と前記トルク回転駆動手段の前進動作により、レンチソケットを作動用シャフトのソケット部に容易に嵌合できる。
【００５２】
請求項６の発明によれば、作動用シャフトおよびナットブロックが共にフレキシブルであるので、レンチソケットを作動用シャフトのソケット部に容易に嵌合できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、レーザ加工機の材料インデックス装置の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すもので、可動板材の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示すもので、チャックの動作を示す詳細図である。
【図４】図３の矢視ＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【図５】図１の矢視Ｖ−Ｖ線の断面図である。
【図６】ＮＣレーザ加工機に本発明に係わるレーザ加工機の材料インデックス装置を使用した例の正面図である。
【図７】図６の矢視ＶＩＩ−ＶＩＩ線の断面図である。
【符号の説明】
１  レーザ加工機
１５  本体フレーム
２１  ワーク回転部材
２３  支持ローラ
２７  切欠き溝
３７  ベルト
３９  テンション手段
４１  回転ローラ
４３  ガイド溝部
４５  チャック
４９  作動用溝部
５１  可動板材
５３  ピンシャフト（作動部材）
５５  ガイド用長穴
５７  支持シャフト
５９  作動用シャフトブラケット
６３  作動用シャフト
６５  ソケット部（作動用シャフト６３の）
６１  ナットブロック
６９  レンチソケット
７１  トルクモータ（トルク回転駆動手段）
７３  移動用エアシリンダ（回転駆動部移動手段）
【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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