(57)【要約】【課題】レーザ加工機のレーザ加工ヘッドに対してレーザノズルの着脱交換を容易に行うことのできるレーザノズル交換方法及びレーザ加工機を提供する。【解決手段】適数のレーザノズル１３Ａを交換自在に備えたノズル交換ユニット４７を、ワークのパスラインに位置決めする工程、レーザ加工機１におけるレーザ加工ヘッド７に対して相対的に移動位置決め自在なワーククランプ２９によって前記ノズル交換ユニット４７の一部をクランプする工程、前記ワーククランプ２９によって前記ノズル交換ユニット４７を、前記レーザ加工ヘッド７の下方位置に相対的に移動し位置決めする工程、前記ノズル交換ユニット４７に対してレーザ加工ヘッド７を相対的に上下動して、レーザノズル１３Ａの交換を行う工程、の各工程を備えている。【選択図】図７
2017030026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークにレーザ加工を行うレーザ加工機におけるレーザノズル交換方法であって、
（ａ）適数のレーザノズルを交換自在に備えたノズル交換ユニットを、ワークのパスラインに位置決めする工程、
（ｂ）レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドに対して相対的に移動位置決め自在なワーククランプによって前記ノズル交換ユニットの一部をクランプする工程、
（ｃ）前記ワーククランプによって前記ノズル交換ユニットを、前記レーザ加工ヘッドの下方位置に相対的に移動し位置決めする工程、
（ｄ）前記ノズル交換ユニットに対してレーザ加工ヘッドを相対的に上下動して、レーザノズルの交換を行う工程、
の各工程を備えていることを特徴とするレーザノズル交換方法。
【請求項２】
板状のワークのレーザ加工を行うレーザ加工ヘッドに対して、ワークを相対的に水平方向に移動位置決め自在なワーククランプを備えたレーザ加工機であって、
前記レーザ加工ヘッドに対して交換する適数のレーザノズルを着脱交換自在に備えたノズル交換ユニットを、待機状態に保持する交換ユニット待機部を備え、
前記交換ユニット待機部に待機状態にあるノズル交換ユニットを、ワークのパスラインに移動するユニット移動手段を備え、
前記パスラインに位置する前記ノズル交換ユニットの一部をクランプして、前記レーザ加工ヘッドの下方位置に相対的に移動位置決め自在な前記ワーククランプを備えていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザ加工機において、前記交換ユニット待機部は、レーザ加工機においてワークを支持するワークテーブルの一側部付近であって、当該ワークテーブルの下側に備えられていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のレーザ加工機に使用するノズル交換ユニットであって、レーザノズルを着脱交換自在に支持する複数のノズル支持部をユニット本体に備え、レーザ加工機に備えたワーククランプによってクランプされる被クランプ部を、前記ユニット本体に備えていることを特徴とするノズル交換ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状のワークのレーザ加工を行うレーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドに対して、レーザノズルの着脱交換を行うレーザノズル交換方法及びレーザ加工機に関する。さらに詳細には、レーザ加工機において、レーザ加工ヘッドに対して相対的にワークの移動位置決めを行うワーククランプを利用して、レーザノズルの着脱交換を行うレーザノズル交換方法及びレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
板状のワークのレーザ加工を行うレーザ加工機においては、ワークの板厚や材質によってレーザノズルの交換が行われている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６６１２６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７２０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１に記載のレーザ加工機においては、板状のワークを支持するワークテーブルのほぼ中央部にレーザ加工ヘッドが位置している。そして、前記レーザ加工ヘッドに対してレーザノズルを着脱交換する構成は、複数のレーザノズルを着脱交換自在に備えたノズルマガジンを回転自在かつ前記レーザ加工ヘッドの下方位置へ移動自在に備えている。そして、前記ノズルマガジンに対してレーザノズルを支持したノズルホルダを上下動することによって、レーザノズルの交換が行われている。したがって、構成が複雑であると共に、ノズルマガジン等の保守点検が容易でない、という問題がある。
【０００５】
前記特許文献２に記載の構成においては、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドに対してワークの移動位置決めを行うワーク移動位置決め装置におけるキャリッジの、Ｘ軸方向の端部にノズルホルダユニットを備えた構成である。したがって、ノズルホルダユニット等の保守点検は容易であるものの、ワークの移動位置決め時に、ノズルホルダユニットを一体的に移動することとなる、という問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前述のごとき問題点に鑑みてなされたもので、板状のワークにレーザ加工を行うレーザ加工機におけるレーザノズル交換方法であって、
（ａ）適数のレーザノズルを交換自在に備えたノズル交換ユニットを、ワークのパスラインに位置決めする工程、
（ｂ）レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドに対して相対的に移動位置決め自在なワーククランプによって前記ノズル交換ユニットの一部をクランプする工程、
（ｃ）前記ワーククランプによって前記ノズル交換ユニットを、前記レーザ加工ヘッドの下方位置に相対的に移動し位置決めする工程、
（ｄ）前記ノズル交換ユニットに対してレーザ加工ヘッドを相対的に上下動して、レーザノズルの交換を行う工程、
の各工程を備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、板状のワークのレーザ加工を行うレーザ加工ヘッドに対して、ワークを相対的に水平方向に移動位置決め自在なワーククランプを備えたレーザ加工機であって、
前記レーザ加工ヘッドに対して交換する適数のレーザノズルを着脱交換自在に備えたノズル交換ユニットを、待機状態に保持する交換ユニット待機部を備え、
前記交換ユニット待機部に待機状態にあるノズル交換ユニットを、ワークのパスラインに移動するユニット移動手段を備え、
前記パスラインに位置する前記ノズル交換ユニットの一部をクランプして、前記レーザ加工ヘッドの下方位置に相対的に移動位置決め自在な前記ワーククランプを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
好ましくは、前記レーザ加工機において、前記交換ユニット待機部は、レーザ加工機においてワークを支持するワークテーブルの一側部付近であって、当該ワークテーブルの下側に備えられていることを特徴とするものである。
【０００９】
好ましくは、前記レーザ加工機に使用するノズル交換ユニットであって、レーザノズルを着脱交換自在に支持する複数のノズル支持部をユニット本体に備え、レーザ加工機に備えたワーククランプによってクランプされる被クランプ部を、前記ユニット本体に備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レーザ加工ヘッドに対してレーザノズルの交換を簡単な構成でもって容易に行い得ると共に、ノズル交換ユニット等の保守点検を容易に行い得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ加工機の概念的、概略的な側面説明図及び主要部分の平面説明図である。
【図２】シャッタの構成を示す概念的な斜視説明図である。
【図３】シャッタの構成を示す概略的な側面説明図である。
【図４】交換ユニット待機部の構成を示す説明図である。
【図５】ノズル交換ユニットの斜視説明図である。
【図６】ワーククランプでもってノズル交換ユニットをクランプした状態を示す斜視説明図である。
【図７】レーザ加工ヘッドに対応する位置へ、ノズル交換ユニットを移動した状態を示す斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係るレーザ加工機について説明するに、レーザ加工機の全体的構成は既によく知られている。したがって、先ず、理解を容易にするために、レーザ加工機の全体的構成について簡単に説明する。
【００１３】
図１（Ａ）は、本発明の実施形態に係るレーザ加工機１の全体的構成を概念的、概略的に示した側面説明図で、図１（Ｂ）は主要な部分を概略的に示した平面説明図である。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ加工機１は、本体フレーム３を備えている。この本体フレーム３は、上部フレーム３Ｕと下部フレーム３Ｌとを備えている。前記上下のフレーム３Ｕ，３Ｌには、上下に対向した上下のタレット５Ｕ，５Ｌが水平に回動自在に備えられている。そして、上下のタレット５Ｕ，５Ｌには、板状のワークＷにパンチング加工などのプレス加工を行う複数のパンチＰ、ダイＤが上下に対向して備えられている。また、前記上部フレーム３Ｕには、加工位置に割出し位置決めされたパンチＰを打圧するストライカ（ラム）ＳＴが上下動自在に備えられている。
【００１５】
また、前記上部フレーム３Ｕには、前記ワークＷにレーザ加工を行うレーザ加工ヘッド７が前後方向（Ｙ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に備えられている。すなわち、前記上部フレーム３Ｕには、Ｙ軸方向に長いガイドレール９が備えられており、このガイドレール９には、スライダ１１がＹ軸方向へ移動位置決め自在に案内支持されている。前記スライダ１１は、サーボモータＳＭ１によって回転されるボールネジ機構ＢＳによってＹ軸方向へ移動されるものである。そして、このスライダ１１には、前記レーザ加工ヘッド７が上下方向に移動位置決め自在に備えられている。このレーザ加工ヘッド７には、ワークＷの板厚、材質に対応して交換されるレーザノズル１３が着脱交換自在に備えられている。
【００１６】
前記下部フレーム３Ｌには、前記ワークＷをＸ，Ｙ方向（前後左右方向）へ移動位置決め自在に支持するワークテーブル１５が備えられている。上記ワークテーブル１５の上面には、ワークＷを支持するブラシ１７が備えられている。このブラシ１７の上部は、ワークＷがＸ，Ｙ軸方向に移動するパスラインを形成するものである。前記ワークテーブル１５において、左右方向（Ｘ方向）の中央部に備えたセンターテーブル１５Ｓ及び左右両側に備えたサイドテーブル１５Ｌ，１５Ｒは固定テーブルである。そして、上記センターテーブル１５Ｓとサイドテーブル１５Ｌ，１５Ｒの間に備えた左右の可動テーブル１５Ｍは、前後方向に移動自在に備えられている。
【００１７】
前記パンチＰ、ダイＤによる加工位置及びレーザ加工ヘッド７によるレーザ加工位置に対してワークＷをＸ，Ｙ軸方向へ移動し位置決めするために、ワーク移動位置決め装置１９が備えられている。より詳細には、前記下部フレーム３Ｌには、Ｘ軸方向に長いキャリッジベース２１がＹ軸方向へ移動自在に備えられている。このキャリッジベース２１をＹ軸方向に移動位置決めするために、前記上部フレーム３Ｕには、サーボモータＳＭ２及びＹ軸方向のボールネジ２３が備えられている。そして、前記キャリッジベース２１の一部に備えたボールナット２５が前記ボールネジ２３に移動自在に螺合してある。なお、前記キャリッジベース２１の左右両端側は、前記可動テーブル１５Ｍに一端的に支持されているものである。
【００１８】
前記キャリッジベース２１には、キャリッジ２７がＸ軸方向へ移動自在に備えられており、このキャリッジ２７には、ワークＷをクランプ自在な複数のワーククランプ２９がＸ軸方向に位置調節自在に備えられている。前記キャリッジ２７をＸ軸方向に移動位置決めするために、前記キャリッジベース２１にはサーボモータＳＭ３が備えられている。また、前記キャリッジベース２１には、サーボモータＳＭ３によって回転されるＸ軸方向のボールネジ３１が備えられている。そして、前記キャリッジ２７に備えたボールナット３３が前記ボールネジ３１に移動自在に螺合してある。
【００１９】
したがって、前記ワーククランプ２９によってワークＷをクランプした状態において、サーボモータＳＭ２を回転制御してキャリッジベース２１をＹ軸方向に移動し、サーボモータＳＭ３を回転制御してキャリッジ２７をＸ軸方向に移動位置決めすることにより、前記ワーククランプ２９にクランプされたワークＷをＸ，Ｙ軸方向へ移動位置決めすることができるものである。
【００２０】
前記レーザ加工ヘッド７におけるレーザノズル１３は、ワークＷの板厚、材質に対応して着脱交換されるものである。したがって、本実施形態においては、ノズル交換装置が備えられている。より詳細には、前記ワークテーブル１５においてＸ軸方向の一端側に、ワークテーブル１５（サイドテーブル１５Ｌ）の上面に対して出没自在に備えた位置決めストッパ３５に近接した位置には、ワークテーブル１５の上面を開閉自在なシャッタ３７が備えられている。
【００２１】
より詳細には、前記シャッタ３７は、前記ワークテーブル１５の上面を開閉するために、Ｙ軸方向に往復動自在に備えられている。前記シャッタ３７の開閉を行うために、図２に示すように、前記下部フレーム３Ｌにはアクチュエータ用ブラケット３９が備えられている（下部フレーム３Ｌに対する上記ブラケット３９の取付状態は図示省略）。そして、このブラケット３９には前記シャッタ３７がＹ軸方向へ移動自在に案内支持されている。また、前記ブラケット３９の下面には、前記シャッタ３７をＹ軸方向に往復動するための流体圧シリンダなどのごとき開閉作動装置４１が装着してある。そして、この開閉作動装置４１に往復動自在に備えたピストンロッドなどのごとき往復作動部材４３が、前記シャッタ３７に備えたブラケット３７Ｌに連結してある。
【００２２】
したがって、前記開閉作動装置４１によって往復動部材４３をＹ軸方向に移動することにより、シャッタ３７がＹ軸方向に往復動される。よって、図１（Ｂ）においてシャッタ３７を右方向へ移動することにより、ワークテーブル１５の上面の一部が開かれることになる。前記ワークテーブル１５において、前記シャッタ３７によって閉じられた下側の空間領域４５（図４参照）が備えられている。この空間領域４５には、前記レーザ加工ヘッド７に対して交換する適数のレーザノズル１３Ａを着脱交換自在に備えたノズル交換ユニット４７が待機状態に保持されている。したがって、前記空間領域４５は、前記ノズル交換ユニット４７を待機状態に保持する交換ユニット待機部と称することもできるものである。
【００２３】
前記ノズル交換ユニット４７は、図５に示すごとき構成である。すなわち、ノズル交換ユニット４７は、前記ワーククランプ２９によってクランプされる被クランプ部４９をＹ軸方向の一端側に備えた支持プレート５１から構成してある。この支持プレート５１上には、複数のレーザノズル１３Ａを着脱交換自在に支持する複数のノズルホルダ５３がＹ軸方向に整列して備えられている。また、前記支持部レート５１上には、前記各ノズルホルダ５３の整列方向と平行な延伸ブロック５５が一体的に備えられている。
【００２４】
前記延伸ブロック５５の上面には、前記レーザ加工ヘッド７に備えたレーザノズル１３の先端部（下端部）の清掃を行うブラシ５７が備えられている。また、前記延伸ブロック５５の上面には、前記レーザ加工ヘッド７に装着したレーザノズル１３の先端部を接触してキャリブレーションを行う際のキャリブレーションプレート５９が備えられている。前記延伸ブロック５５のＹ軸方向の両端面には、前記交換ユニット待機部（空間領域）４５に備えたショットピンが嵌合自在なショットピン嵌合凹部６１が備えられている。
【００２５】
前記交換ユニット待機部（空間領域）４５には、前記ノズル交換ユニット４７を上下動自在に支持するユニット支持手段６３（図４参照）が備えられている。前記ユニット支持手段６３は、交換ユニット待機部４５に待機状態にあるノズル交換ユニット４７を、ワークＷのパスライン、すなわちワークテーブル１５の上面に移動するユニット移動手段を構成するものである。
【００２６】
このユニット移動手段（ユニット支持手段）６３は、本実施形態においては、ブラケット６５を介して下部フレーム３Ｌの一部に取付けた（取付け状態は図示省略）流体圧シリンダ等のごとき上下動用アクチュエータ６７によって構成してある。前記上下動用アクチュエータ６７には、ピストンロッドなどのごとき上下動部材６９が上下動自在に備えられている。そして、この上下動部材６９の上部には昇降プレート７１が備えられている。この昇降プレート７１には、前記ノズル交換ユニット４７における支持プレート５１の下面を吸着支持自在な複数の吸着パッド７３が備えられている。
【００２７】
前記交換ユニット待機部４５には、前記ノズル交換ユニット４７を当該交換ユニット待機部４５に保持するユニット保持手段７５が備えられている。このユニット保持手段７５は、ショットピンシリンダ７７によって構成してある。上記ショットピンシリンダ７７は、ブラケット７９を介して前記下部フレーム３Ｌに取付けてある。そして、このショットピンシリンダ７７に往復動自在に備えたショットピン８１のテーパ状の先端部は、前記延伸ブロック５５のＹ軸方向の両端面に備えた前記ショットピン嵌合凹部６１に嵌合離脱自在に備えられている。
【００２８】
前記構成において、ユニット保持手段７５によってノズル交換ユニット４７を保持した状態にあるときに、シャッタ３７を、開閉作動装置４１によって、図４において右方向へ移動することにより、交換ユニット待機部４５の上部が開放される。したがって、ノズル交換ユニット４７をワークテーブル１５の上面、すなわちワークＷを移動するパスラインの高さ位置に持ち上げ可能になる。
【００２９】
ユニット保持手段７５によってユニット待機部４５に保持された状態にあるノズル交換ユニット４７をパスラインの高さ位置に持ち上げるには、次のように行う。すなわち、先ず、ユニット支持手段６３における上下動用アクチュエータ６７を作動して、吸着パッド７３をノズル交換ユニット４７の下面に当接し、前記吸着パッド７３によってノズル交換ユニット４７を吸着する。
【００３０】
その後、ユニット保持手段７５におけるショットピンシリンダ７７を作動して、ショットピン８１を、ノズル交換ユニット４７における延伸ブロック５５のショットピン嵌合凹部６１から離脱する。そして、ユニット支持手段６３における上下動用アクチュエータ６７の作動によって、前記ノズル交換ユニット４７を、パスラインの高さ位置に持上げることができるものである。
【００３１】
前述のように、ノズル交換ユニット４７がパスラインの高さ位置に持上げられると、図６に示すように、前記ワーク移動位置決め装置１９におけるワーククランプ２９が、前記ノズル交換ユニット４７に対応した位置に位置決めされる。そして、前記ワーククランプ２９によって、ノズル交換ユニット４７の被クランプ部４９をクランプする。その後、前記ワーク移動位置決め装置１９によって、ノズル交換ユニット４７は、図７に示すように、前記レーザ加工ヘッド７に対応した位置に位置決めされる。
【００３２】
そして、レーザ加工ヘッド７に備えられていたレーザノズル１３は、ノズル交換ユニット４７における空のノズルホルダ５３に受け渡される。その後、ノズル交換ユニット４７に備えられていたレーザノズル１３Ａをレーザ加工ヘッド７に装着することにより、レーザノズル１３の着脱交換が行われるものである。
【００３３】
なお使用済みのレーザノズル１３をノズル交換ユニット４７における空のノズルホルダ５３に受け渡す前にブラシ５７に接触させ清掃を行う。また新たなレーザノズル１３Ａをレーザ加工ヘッド７に装着した際にはレーザノズル１３Ａをキャリブレーションプレート５９に接触させ倣いセンサのキャリブレーションを併せて行う。
【００３４】
以上のごとき説明から理解されるように、本実施形態によれば、ワークテーブル１５におけるＸ軸方向の一端部付近にシャッタ３７を開閉自在に備え、このシャッタ３７の下方位置に、ノズル交換ユニット４７が待機自在な交換ユニット待機部４５を備えたものである。したがって、ワークテーブル１５の外部からノズル交換ユニット４７に対するレーザノズル１３の着脱交換を容易に行うことができる。よって、ノズル交換ユニット４７の保守点検も容易に行い得ることになる。
【００３５】
また、前記実施形態においては、ワーク移動位置決め装置１９におけるワーククランプ２９を使用して、レーザ加工ヘッド７に対するノズル交換ユニット４７の移動位置決めを行うものであるから、構成の簡素化を図ることができるものである。また、ワーククランプ２９を利用してノズル交換ユニット４７の移動位置決めを行うものであるから、手作業によってノズル交換ユニット４７をワークテーブル１５上に載置し、このノズル交換ユニット４７を、ワーククランプ２９によって移動することも可能である。
【００３６】
なお、本発明は前述したごとき実施形態に限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施することも可能である。すなわち、ノズル交換ユニット４７が待機する交換ユニット待機部４５は、ワークテーブル１５の下側に限ることなく、ワークテーブル１５の上方に備えることも可能である。すなわち、上部フレーム３Ｕに、例えばリンク機構などによって上下動するユニット移動手段を備え、このユニット移動手段によって、ノズル交換ユニット４７を、ワークテーブル１５の上面と、ワークテーブル１５の上方位置とに移動する構成とすることも可能である。
【００３７】
また、交換ユニット待機部４５は、ワークテーブル１５のＸ軸方向の側方位置とすることも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  レーザ加工機
３  本体フレーム
３Ｕ  上部フレーム
３Ｌ  下部フレーム
７  レーザ加工ヘッド
１１  スライダ
１３  レーザノズル
１３Ａ  レーザノズル
１５  ワークテーブル
１９  ワーク移動位置決め装置
２１  キャリッジベース
２７  キャリッジ
２９  ワーククランプ
３７  シャッタ
４１  開閉作動装置
４３  往復作動部材
４５  空間領域（交換ユニット待機部）
４７  ノズル交換ユニット
４９  被クランプ部
５１  支持プレート
５３  ノズルホルダ
５５  延伸ブロック
６３  ユニット支持手段（ユニット移動手段）
６７  上下動用アクチュエータ
７３  吸着パッド
７５  ユニット保持手段
７７  ショットピンシリンダ
【図１】
2017030026.tif 000003
【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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