雷射加工機中的工具交換盒的製作方法
2023-09-14 00:49:30
專利名稱：雷射加工機中的工具交換盒的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在雷射加工機中能夠進行非熟練化操作的，對於不同的各材質及板厚的加工能力，能夠最大限度地提高產品質量及生產率，達到長時間無人運行的雷射加工機中的工具交換盒(以下也稱為「盒」)。
背景技術：
歷來，在等離子加工機中，已知的有可自由交換噴槍的機器(例如參照專利文獻1)。該文獻是設置有可根據等離子加工機、NC裝置而自由分度的儲存工具器(圓板)的工具更換系統。
專利文獻1特開平6-304755號公報。
由於上述工具更換裝置是利用分度機構而進行工具更換，所以需要直線軸以外另外的驅動系統(旋轉軸)，所以使機械整體的成本增高，機械結構複雜，可靠性下降。
而且，由於是在儲存工具器的圓周上設置工具，所以在欲裝配多個工具的情況下圓板變大，需要大的空間。
由於儲存工具器是在加工區域內，所以在機械運行中由手進行將工具從儲存工具器更換是非常危險的操作，在工具更換時必須使加工停止，這樣使生產效率顯著下降。
由於在圓板狀的儲存工具器內，加工點與圓板儲存工具器的旋轉中心之間的距離是固定設置，所以儲存工具器必須被限定設置在該區域內，儲存工具器的工具的數目及尺寸受到限制，而且，在工件出入時，圓板狀的儲存工具器與工件發生幹涉，使操作性顯著下降。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種設置有自動更換雷射加工工具的箱盒、能夠達到長時間無人運行的雷射加工機。
本發明的雷射加工機，作為基本的裝置設置有臺座，和配置於臺座上以支撐工件的託臺，和沿臺座的長度方向的軸、即X軸移動控制的支柱，和由支柱支撐並沿著與X軸垂直的Y軸移動控制的滑鞍，和由滑鞍支撐並沿著相對於X軸與Y軸所形成的平面垂直的Z軸移動控制的加工頭，以及對於加工頭可自由交換安裝的雷射加工工具；還具有在加工區域外側準備的、設置在自動工具更換位置上的雷射加工工具的工具交換盒。
另外，雷射加工工具具有設有包括聚光透鏡的光學系統裝置的噴槍，以及在噴槍的先端可自由更換安裝的噴嘴，工具交換盒在由X軸及Y軸所形成的平面上平面配置。
工具交換盒也可以配置在對於由X軸及Y軸所形成的平面相交叉的平面上。
另外，工具交換盒的配置包括單列配置、多列配置及矩陣配置。進而，還具有覆蓋雷射加工工具的交換盒的上部、僅在更換雷射加工工具的工具時打開的防塵開閉器。
(發明效果)在本發明中，由於雷射加工工具的工具交換盒被配置於加工區域的外側，所以工具能夠僅以直線軸而稠密配置，因此使工具收存面積(佔有面積)極小。
由於可僅由可自由移動地構成加工點的直線軸自動進行工具的更換，不需要附加新的驅動系統(例如旋轉軸)，所以能夠實現機械成本的降低，而且能夠使機械結構簡化，提高可靠性。
工具交換盒的配置可以設置平面配置以外。
由於工具交換盒是設置在機械加工區域之外，所以即使是在加工中，也能夠由手動裝拆工具，因此能夠安全操作。
進而，即使是在機械安全罩未打開的加工之中，也能夠在任意的時間安全地取出或放入工具，能夠進行工具的檢修與工具的更換。
在該工具更換時所使用的工具中，在與外部光路系統的接合開口部設置有防塵開閉器機構，在不限於外部光路系統的安裝部而接近工具的狀態下，從外部光路系統的內部噴出清潔空氣，維持防止空氣從外部進入的環境而打開開閉器，通過瞬間自動地安裝於外部光路系統中，能夠防止灰塵從外部的進入，所以能夠防止工具內部安裝的透鏡的汙染，能夠延長加工透鏡的壽命，維持穩定高品質的加工。
通過將盒的工具更換位置與加工點的分離配置，並且將盒設置在離開加工區域的位置，即使是在欲裝配多個工具的情況下，佔有的面積也極小。
由於儲存工具器在加工區域之外，所以在機械運行中能夠停止加工安全地進行工具更換，與歷來的技術相比，生產性得到提高。
加工點與歷來技術中所述的圓板儲存工具器相比，能夠減少工具的數目及工具的尺寸的限制。
而且，在工件出入時，盒與工件不發生幹涉，能夠取得操作性與歷來的技術相比顯著提高的效果。
圖1是本發明的雷射加工機的整體立體圖。
圖2是本發明的雷射加工機的俯視圖。
圖3是本發明的雷射加工機的主要部分的主視圖。
圖4是本發明的雷射加工機的主要部分的立體圖。
圖5是本發明的雷射加工機的主要部分的側視圖。
圖6是雷射加工工具的更換工作站的主視圖。
圖7是雷射加工工具的更換工作站的俯視圖。
圖8是表示雷射加工頭的先端結構的主視圖。
圖9是雷射加工工具的工具工作站的說明圖。
圖10-1是表示雷射加工機的工具工作站的作用的說明圖。
圖10-2是表示雷射加工機的工具工作站的作用的說明圖。
圖10-3是表示雷射加工機的工具工作站的作用的說明圖。
圖11是表示雷射加工機的工具工作站的作用的流程圖。
圖12-1是表示雷射加工機的工具工作站的作用的說明圖。
圖12-2是表示雷射加工機的工具工作站的作用的說明圖。
圖12-3是表示雷射加工機的工具工作站的作用的說明圖。
圖13是表示雷射加工機的工具工作站的作用的流程圖。
圖中1-雷射加工機，10-臺座，20-託臺，30-支柱，40-滑鞍，50-加工頭，60-雷射加工工具，70-強電盤，72-雷射振蕩裝置，80-控制盤，90-罩，100-雷射加工工具的更換工作站，200-雷射加工機的工具工作站，220-工具交換盒(盒)，230-固定器，250-驅動缸，300-雷射加工機的噴嘴工作站。
具體實施例方式
圖1是表示本發明的雷射加工機的整體立體圖，圖2是俯視圖，圖3是主視圖，圖4是主要部分的立體圖，圖5是側視圖。
由符號1表示整體的雷射加工機，其具有在臺座10上配置的託臺(工作檯)20，裝載了板狀的工件W1。在臺座10的長度方向的延長線上設置有託臺交換裝置12，準備有裝載了下面將要加工用的工件W2的託臺20a。
在臺座10的兩側，沿長度方向安裝有一對導軌34，在導軌34上，裝配有可沿X軸方向自由移動的支柱30。
支柱30的X軸上的驅動裝置，例如可以使用線性馬達，在導軌34上設置的固定元件與直動軌道32上設置的移動元件之間形成線性馬達。
在支柱30上，沿著與的X軸垂直的Y軸設置有導軌44，在Y軸上可自由移動地設置有滑鞍40。滑鞍40具有結合於導軌44的直動引導部件42，在導軌44與直動引導部件42之間形成線性馬達。
滑鞍40在與X軸、Y軸形成的平面垂直的Z軸方向上設置有導軌，沿Z軸可自由移動地裝配有加工頭50。加工頭50具有導入從雷射振蕩裝置72送來的雷射的光學系統。
在加工頭50中裝配有可自由更換的雷射加工工具60。加工區域由罩90所覆蓋，以確保安全。與臺座10相鄰接配置有強電盤70及雷射振蕩裝置72。操作者指示各種驅動的操作盤80，被配置在臺座10上的長度方向的端部。在臺座10的接近控制盤80的一方的端部，設置有準備雷射加工工具的更換工作站100。
圖6是從工作檯一側觀察的雷射加工工具的更換工作站100的主視圖，圖7是俯視圖。
雷射加工工具的更換工作站100設置有工具工作站200與噴嘴工作站300，其中，工具工作站200設置有具有噴槍與噴嘴的雷射加工工具的工具交換盒220；噴嘴工作站300設置有雷射加工工具的噴嘴的噴嘴交換盒。
圖8(a)是表示加工頭50的先端部結構的俯視圖，(b)是主視圖，(c)是側視圖。
在加工頭50的內部有雷射導向筒51，在雷射導向筒51的外周部設置有噴出清潔空氣A1的噴嘴52。
雷射加工工具60具有噴槍61與在噴槍61的先端部可自由更換地裝配的噴嘴65。
在加工頭50中所裝配的雷射加工工具60，由後述的形式可取下收存於盒220中，自動地更換為盒220內準備的新工具。
在該工具更換時，為了保護在噴槍61的鏡體610內裝配的聚光透鏡611等，在盒220的上部設置有可自由開關的防塵開閉器232。
在更換雷射加工工具60時，由防塵開閉器232覆蓋噴槍61的開口部，從噴嘴52噴出清潔空氣A1，防止來自外部的空氣或垃圾等灰塵的進入。
圖9是表示雷射加工機的工具工作站200的結構的說明圖。
雷射加工機的工具工作站200位於臺座10的端部，具有在Y軸方向延伸的底座210，對於底座210在Y軸方向上設置有多臺雷射加工工具的盒220。在本實施例中表示的是設置有4臺盒220的情況，但盒220的臺數可以適當地設定。
在盒220的上部設置有可自由開關的盒罩222，而且在盒220內裝配有雷射加工工具60的固定器230。
雷射加工工具60的固定器230可以由傾動機構240而自由地傾斜動操作，而且，固定器230可以由盒220內裝配的驅動缸250在Z軸方向上自由升降地操作。
固定器230設置有開關上部的開口部的防塵開閉器232，保護收存的雷射加工工具60的上部。
覆蓋雷射加工機的加工部周圍的罩90，在雷射加工機的工具工作站200的對面位置上具有開口部92，設置有能夠將開口部自由開關的鉸鏈門91。
在操作者將雷射加工機的工具工作站200與固定器230內的雷射加工工具60交換時，打開罩的鉸鏈門91，如圖9(b)所示，傾斜轉動固定器230，更換固定器230內的雷射加工工具60。該雷射加工工具60的更換操作，即使是在雷射加工機1的加工中也能夠進行。圖8(c)是表示伸長驅動缸250、將固定器230的雷射加工工具60的固定器230上升到更換位置的狀態。
圖10-1、10-2、10-3是表示本發明的雷射加工機的工具工作站200的操作的說明圖，表示的是將加工頭50上安裝的雷射加工工具60、在取下雷射加工工具後返回工具工作站200的操作。
圖10-1(a)表示雷射加工中的狀態，雷射加工機的工具工作站200的固定器230被收存於盒220內，關閉盒罩222，打開防塵開閉器232。
雷射加工工具60的自動工具更換指令(以下稱「ATC」)到來時，如同圖(b)所示，加工頭50在X軸上移動到ATC的原點位置X1，Y軸及Z軸回復到原點位置。
在同圖(c)中，在確認了加工頭50停止在上述位置時，打開盒220的盒罩222。
如圖10-2(d)所示，加工頭50移動到X軸上的ATC位置X0。
在同圖的(e)中，盒220內的驅動缸250提升，使固定器230上升到接受加工頭50的雷射加工工具60的位置。
在同圖的(f)中，使加工頭50下降，雷射加工工具60夾緊於固定器230內。
在圖10-3的(g)中，雷射加工工具60下降，加工頭50上升並鬆開。
在同圖的(h)中，關閉固定器230的防塵開閉器232，保護雷射加工工具的上部。
在同圖的(i)中，加工頭50回復到Z軸的原點位置，使驅動缸250收縮，固定器230下降，結束雷射加工工具60的取下操作。
圖11是表示上述圖10的操作的流程圖。
圖12-1、12-2、12-3是表示加工頭50收存於雷射加工機的工具工作站200的盒220內的雷射加工工具60的安裝操作。
圖12-1(a)是表示取下了雷射加工工具60的加工頭50回復到指定的盒220上方的ATC原點位置X的狀態。
同圖(b)是表示伸長驅動缸250，使收存雷射加工工具60的固定器230上升到X軸上的ATC位置X0的狀態。
同圖的(c)是加工頭50下降的狀態。
圖12-2(d)是加工頭50在下降到雷射加工工具的ATC位置時，打開盒220的防塵開閉器232的狀態。
同圖的(e)是加工頭50下降到ATC位置X0。同圖的(f)是雷射加工工具60夾緊於加工頭50上的狀態。
圖12-3(g)是加工頭50回復到Z軸的原點位置，同時驅動缸250收縮，收存固定器230的狀態。
同圖的(h)是X軸向ATC原點位置X1移動，加工頭50回復到Y軸(回到ATC模式的待機位置。)在同圖的(i)中，盒罩222關閉，結束雷射加工工具60的自動更換。
圖13是表示上述圖12的操作的流程圖。
還有，在上述實施例中，工具交換盒220是具有在臺座10的端部配置了工具更換工作站100上單列排布的結構。
但是，工具交換盒220的配置並不限於上述情況，也可以是多列，或是矩陣狀配置。
而且，除了配置於X軸與Y軸所形成的平面內之外，還可以在同X軸與Y軸所形成的平面相交叉的平面(例如Z軸)內立體配置。
此外，還可以配置於與加工不發生幹涉的適當的位置。
進而，在上述實施例中，對於X軸及Y軸上的驅動裝置，雖然是以線性馬達為例進行的說明，但即使是使用滾珠螺絲，也可以應用本發明。
權利要求
1.一種雷射加工機中的工具交換盒，所述雷射加工機具有臺座，和配置於臺座上以支撐工件的託臺，和沿臺座的長度方向的軸、即X軸移動控制的支柱，和由支柱支撐並沿著與X軸垂直的Y軸移動控制的滑鞍，和由滑鞍支撐並沿著相對於X軸與Y軸所形成的平面垂直的Z軸移動控制的加工頭，以及對於加工頭可自由交換安裝的雷射加工工具；其特徵在於具有在加工區域外側準備的、設置在自動工具更換位置上的雷射加工工具的工具交換盒。
2.根據權利要求1所述的雷射加工機中的工具交換盒，其特徵在於雷射加工工具具有設有包括聚光透鏡的光學系統的裝置的噴槍，以及在噴槍的先端可自由更換安裝的噴嘴。
3.根據權利要求1所述的雷射加工機中的工具交換盒，其特徵在於工具交換盒被配置在由X軸及Y軸所形成的平面上。
4.根據權利要求1所述的雷射加工機中的工具交換盒，其特徵在於工具交換盒配置在對於由X軸及Y軸所形成的平面相交叉的平面上。
5.根據權利要求3或4所述的雷射加工機中的工具交換盒，其特徵在於工具交換盒的配置可以是單列配置、多列配置及矩陣配置。
6.一種雷射加工機中的工具交換盒，所述雷射加工機具有臺座，和配置於臺座上以支撐工件的託臺，和沿臺座的長度方向的軸、即X軸移動控制的支柱，和由支柱支撐並沿著與X軸垂直的Y軸移動控制的滑鞍，和由滑鞍支撐並沿著相對於X軸與Y軸所形成的平面垂直的Z軸移動控制的加工頭，以及對於加工頭可自由交換安裝的雷射加工工具；其特徵在於設置有雷射加工工具的工具交換盒，並具有覆蓋該工具交換盒的上部、僅在更換雷射加工工具時打開的防塵開閉器。
7.根據權利要求6所述的雷射加工機中的工具交換盒，其特徵在於所述防塵開閉器能夠求出內壓與外壓的壓差，防止來自外部的空氣或灰塵的進入。
8.根據權利要求1所述的雷射加工機中的工具交換盒，其特徵在於用於操作者指示各種驅動指令的操作盤被配置於所述臺座的長度方向的端部。
全文摘要
一種雷射加工機中的工具交換盒，在雷射加工機的加工區域外側配置的雷射加工工具的更換工作站(100)，設置有雷射加工機的工具工作站(200)。雷射加工機的工具工作站(200)，例如設置有4臺工具交換盒(220)，由雷射加工機的加工頭(50)使雷射加工工具(60)回到工具交換盒(220)中，並安裝工具交換盒(220)內的新的雷射加工工具(60)。由此，在雷射加工機中裝配具有噴槍與在噴槍的先端可自由更換安裝的噴嘴的雷射加工工具的工具交換盒，可提高加工效率。
文檔編號B23K26/42GK1701893SQ20051007378
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月24日 優先權日2004年5月26日
發明者山崎恆彥, 宮川直臣 申請人:山崎馬扎克公司