专利名称：激光加工机中的工具交换盒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在激光加工机中能够进行非熟练化操作的，对于不同的各材质及板厚的加工能力，能够最大限度地提高产品质量及生产率，达到长时间无人运行的激光加工机中的工具交换盒(以下也称为“盒”)。
背景技术：
历来，在等离子加工机中，已知的有可自由交换喷枪的机器(例如参照专利文献1)。该文献是设置有可根据等离子加工机、NC装置而自由分度的储存工具器(圆板)的工具更换系统。
专利文献1特开平6-304755号公报。
由于上述工具更换装置是利用分度机构而进行工具更换，所以需要直线轴以外另外的驱动系统(旋转轴)，所以使机械整体的成本增高，机械结构复杂，可靠性下降。
而且，由于是在储存工具器的圆周上设置工具，所以在欲装配多个工具的情况下圆板变大，需要大的空间。
由于储存工具器是在加工区域内，所以在机械运行中由手进行将工具从储存工具器更换是非常危险的操作，在工具更换时必须使加工停止，这样使生产效率显著下降。
由于在圆板状的储存工具器内，加工点与圆板储存工具器的旋转中心之间的距离是固定设置，所以储存工具器必须被限定设置在该区域内，储存工具器的工具的数目及尺寸受到限制，而且，在工件出入时，圆板状的储存工具器与工件发生干涉，使操作性显著下降。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种设置有自动更换激光加工工具的箱盒、能够达到长时间无人运行的激光加工机。
本发明的激光加工机，作为基本的装置设置有台座，和配置于台座上以支撑工件的托台，和沿台座的长度方向的轴、即X轴移动控制的支柱，和由支柱支撑并沿着与X轴垂直的Y轴移动控制的滑鞍，和由滑鞍支撑并沿着相对于X轴与Y轴所形成的平面垂直的Z轴移动控制的加工头，以及对于加工头可自由交换安装的激光加工工具；还具有在加工区域外侧准备的、设置在自动工具更换位置上的激光加工工具的工具交换盒。
另外，激光加工工具具有设有包括聚光透镜的光学系统装置的喷枪，以及在喷枪的先端可自由更换安装的喷嘴，工具交换盒在由X轴及Y轴所形成的平面上平面配置。
工具交换盒也可以配置在对于由X轴及Y轴所形成的平面相交叉的平面上。
另外，工具交换盒的配置包括单列配置、多列配置及矩阵配置。进而，还具有覆盖激光加工工具的交换盒的上部、仅在更换激光加工工具的工具时打开的防尘开闭器。
(发明效果)在本发明中，由于激光加工工具的工具交换盒被配置于加工区域的外侧，所以工具能够仅以直线轴而稠密配置，因此使工具收存面积(占有面积)极小。
由于可仅由可自由移动地构成加工点的直线轴自动进行工具的更换，不需要附加新的驱动系统(例如旋转轴)，所以能够实现机械成本的降低，而且能够使机械结构简化，提高可靠性。
工具交换盒的配置可以设置平面配置以外。
由于工具交换盒是设置在机械加工区域之外，所以即使是在加工中，也能够由手动装拆工具，因此能够安全操作。
进而，即使是在机械安全罩未打开的加工之中，也能够在任意的时间安全地取出或放入工具，能够进行工具的检修与工具的更换。
在该工具更换时所使用的工具中，在与外部光路系统的接合开口部设置有防尘开闭器机构，在不限于外部光路系统的安装部而接近工具的状态下，从外部光路系统的内部喷出清洁空气，维持防止空气从外部进入的环境而打开开闭器，通过瞬间自动地安装于外部光路系统中，能够防止灰尘从外部的进入，所以能够防止工具内部安装的透镜的污染，能够延长加工透镜的寿命，维持稳定高品质的加工。
通过将盒的工具更换位置与加工点的分离配置，并且将盒设置在离开加工区域的位置，即使是在欲装配多个工具的情况下，占有的面积也极小。
由于储存工具器在加工区域之外，所以在机械运行中能够停止加工安全地进行工具更换，与历来的技术相比，生产性得到提高。
加工点与历来技术中所述的圆板储存工具器相比，能够减少工具的数目及工具的尺寸的限制。
而且，在工件出入时，盒与工件不发生干涉，能够取得操作性与历来的技术相比显著提高的效果。
图1是本发明的激光加工机的整体立体图。
图2是本发明的激光加工机的俯视图。
图3是本发明的激光加工机的主要部分的主视图。
图4是本发明的激光加工机的主要部分的立体图。
图5是本发明的激光加工机的主要部分的侧视图。
图6是激光加工工具的更换工作站的主视图。
图7是激光加工工具的更换工作站的俯视图。
图8是表示激光加工头的先端结构的主视图。
图9是激光加工工具的工具工作站的说明图。
图10-1是表示激光加工机的工具工作站的作用的说明图。
图10-2是表示激光加工机的工具工作站的作用的说明图。
图10-3是表示激光加工机的工具工作站的作用的说明图。
图11是表示激光加工机的工具工作站的作用的流程图。
图12-1是表示激光加工机的工具工作站的作用的说明图。
图12-2是表示激光加工机的工具工作站的作用的说明图。
图12-3是表示激光加工机的工具工作站的作用的说明图。
图13是表示激光加工机的工具工作站的作用的流程图。
图中1-激光加工机，10-台座，20-托台，30-支柱，40-滑鞍，50-加工头，60-激光加工工具，70-强电盘，72-激光振荡装置，80-控制盘，90-罩，100-激光加工工具的更换工作站，200-激光加工机的工具工作站，220-工具交换盒(盒)，230-固定器，250-驱动缸，300-激光加工机的喷嘴工作站。
具体实施例方式
图1是表示本发明的激光加工机的整体立体图，图2是俯视图，图3是主视图，图4是主要部分的立体图，图5是侧视图。
由符号1表示整体的激光加工机，其具有在台座10上配置的托台(工作台)20，装载了板状的工件W1。在台座10的长度方向的延长线上设置有托台交换装置12，准备有装载了下面将要加工用的工件W2的托台20a。
在台座10的两侧，沿长度方向安装有一对导轨34，在导轨34上，装配有可沿X轴方向自由移动的支柱30。
支柱30的X轴上的驱动装置，例如可以使用线性马达，在导轨34上设置的固定元件与直动轨道32上设置的移动元件之间形成线性马达。
在支柱30上，沿着与的X轴垂直的Y轴设置有导轨44，在Y轴上可自由移动地设置有滑鞍40。滑鞍40具有结合于导轨44的直动引导部件42，在导轨44与直动引导部件42之间形成线性马达。
滑鞍40在与X轴、Y轴形成的平面垂直的Z轴方向上设置有导轨，沿Z轴可自由移动地装配有加工头50。加工头50具有导入从激光振荡装置72送来的激光的光学系统。
在加工头50中装配有可自由更换的激光加工工具60。加工区域由罩90所覆盖，以确保安全。与台座10相邻接配置有强电盘70及激光振荡装置72。操作者指示各种驱动的操作盘80，被配置在台座10上的长度方向的端部。在台座10的接近控制盘80的一方的端部，设置有准备激光加工工具的更换工作站100。
图6是从工作台一侧观察的激光加工工具的更换工作站100的主视图，图7是俯视图。
激光加工工具的更换工作站100设置有工具工作站200与喷嘴工作站300，其中，工具工作站200设置有具有喷枪与喷嘴的激光加工工具的工具交换盒220；喷嘴工作站300设置有激光加工工具的喷嘴的喷嘴交换盒。
图8(a)是表示加工头50的先端部结构的俯视图，(b)是主视图，(c)是侧视图。
在加工头50的内部有激光导向筒51，在激光导向筒51的外周部设置有喷出清洁空气A1的喷嘴52。
激光加工工具60具有喷枪61与在喷枪61的先端部可自由更换地装配的喷嘴65。
在加工头50中所装配的激光加工工具60，由后述的形式可取下收存于盒220中，自动地更换为盒220内准备的新工具。
在该工具更换时，为了保护在喷枪61的镜体610内装配的聚光透镜611等，在盒220的上部设置有可自由开关的防尘开闭器232。
在更换激光加工工具60时，由防尘开闭器232覆盖喷枪61的开口部，从喷嘴52喷出清洁空气A1，防止来自外部的空气或垃圾等灰尘的进入。
图9是表示激光加工机的工具工作站200的结构的说明图。
激光加工机的工具工作站200位于台座10的端部，具有在Y轴方向延伸的底座210，对于底座210在Y轴方向上设置有多台激光加工工具的盒220。在本实施例中表示的是设置有4台盒220的情况，但盒220的台数可以适当地设定。
在盒220的上部设置有可自由开关的盒罩222，而且在盒220内装配有激光加工工具60的固定器230。
激光加工工具60的固定器230可以由倾动机构240而自由地倾斜动操作，而且，固定器230可以由盒220内装配的驱动缸250在Z轴方向上自由升降地操作。
固定器230设置有开关上部的开口部的防尘开闭器232，保护收存的激光加工工具60的上部。
覆盖激光加工机的加工部周围的罩90，在激光加工机的工具工作站200的对面位置上具有开口部92，设置有能够将开口部自由开关的铰链门91。
在操作者将激光加工机的工具工作站200与固定器230内的激光加工工具60交换时，打开罩的铰链门91，如图9(b)所示，倾斜转动固定器230，更换固定器230内的激光加工工具60。该激光加工工具60的更换操作，即使是在激光加工机1的加工中也能够进行。图8(c)是表示伸长驱动缸250、将固定器230的激光加工工具60的固定器230上升到更换位置的状态。
图10-1、10-2、10-3是表示本发明的激光加工机的工具工作站200的操作的说明图，表示的是将加工头50上安装的激光加工工具60、在取下激光加工工具后返回工具工作站200的操作。
图10-1(a)表示激光加工中的状态，激光加工机的工具工作站200的固定器230被收存于盒220内，关闭盒罩222，打开防尘开闭器232。
激光加工工具60的自动工具更换指令(以下称“ATC”)到来时，如同图(b)所示，加工头50在X轴上移动到ATC的原点位置X1，Y轴及Z轴回复到原点位置。
在同图(c)中，在确认了加工头50停止在上述位置时，打开盒220的盒罩222。
如图10-2(d)所示，加工头50移动到X轴上的ATC位置X0。
在同图的(e)中，盒220内的驱动缸250提升，使固定器230上升到接受加工头50的激光加工工具60的位置。
在同图的(f)中，使加工头50下降，激光加工工具60夹紧于固定器230内。
在图10-3的(g)中，激光加工工具60下降，加工头50上升并松开。
在同图的(h)中，关闭固定器230的防尘开闭器232，保护激光加工工具的上部。
在同图的(i)中，加工头50回复到Z轴的原点位置，使驱动缸250收缩，固定器230下降，结束激光加工工具60的取下操作。
图11是表示上述图10的操作的流程图。
图12-1、12-2、12-3是表示加工头50收存于激光加工机的工具工作站200的盒220内的激光加工工具60的安装操作。
图12-1(a)是表示取下了激光加工工具60的加工头50回复到指定的盒220上方的ATC原点位置X的状态。
同图(b)是表示伸长驱动缸250，使收存激光加工工具60的固定器230上升到X轴上的ATC位置X0的状态。
同图的(c)是加工头50下降的状态。
图12-2(d)是加工头50在下降到激光加工工具的ATC位置时，打开盒220的防尘开闭器232的状态。
同图的(e)是加工头50下降到ATC位置X0。同图的(f)是激光加工工具60夹紧于加工头50上的状态。
图12-3(g)是加工头50回复到Z轴的原点位置，同时驱动缸250收缩，收存固定器230的状态。
同图的(h)是X轴向ATC原点位置X1移动，加工头50回复到Y轴(回到ATC模式的待机位置。)在同图的(i)中，盒罩222关闭，结束激光加工工具60的自动更换。
图13是表示上述图12的操作的流程图。
还有，在上述实施例中，工具交换盒220是具有在台座10的端部配置了工具更换工作站100上单列排布的结构。
但是，工具交换盒220的配置并不限于上述情况，也可以是多列，或是矩阵状配置。
而且，除了配置于X轴与Y轴所形成的平面内之外，还可以在同X轴与Y轴所形成的平面相交叉的平面(例如Z轴)内立体配置。
此外，还可以配置于与加工不发生干涉的适当的位置。
进而，在上述实施例中，对于X轴及Y轴上的驱动装置，虽然是以线性马达为例进行的说明，但即使是使用滚珠螺丝，也可以应用本发明。
权利要求
1.一种激光加工机中的工具交换盒，所述激光加工机具有台座，和配置于台座上以支撑工件的托台，和沿台座的长度方向的轴、即X轴移动控制的支柱，和由支柱支撑并沿着与X轴垂直的Y轴移动控制的滑鞍，和由滑鞍支撑并沿着相对于X轴与Y轴所形成的平面垂直的Z轴移动控制的加工头，以及对于加工头可自由交换安装的激光加工工具；其特征在于具有在加工区域外侧准备的、设置在自动工具更换位置上的激光加工工具的工具交换盒。
2.根据权利要求1所述的激光加工机中的工具交换盒，其特征在于激光加工工具具有设有包括聚光透镜的光学系统的装置的喷枪，以及在喷枪的先端可自由更换安装的喷嘴。
3.根据权利要求1所述的激光加工机中的工具交换盒，其特征在于工具交换盒被配置在由X轴及Y轴所形成的平面上。
4.根据权利要求1所述的激光加工机中的工具交换盒，其特征在于工具交换盒配置在对于由X轴及Y轴所形成的平面相交叉的平面上。
5.根据权利要求3或4所述的激光加工机中的工具交换盒，其特征在于工具交换盒的配置可以是单列配置、多列配置及矩阵配置。
6.一种激光加工机中的工具交换盒，所述激光加工机具有台座，和配置于台座上以支撑工件的托台，和沿台座的长度方向的轴、即X轴移动控制的支柱，和由支柱支撑并沿着与X轴垂直的Y轴移动控制的滑鞍，和由滑鞍支撑并沿着相对于X轴与Y轴所形成的平面垂直的Z轴移动控制的加工头，以及对于加工头可自由交换安装的激光加工工具；其特征在于设置有激光加工工具的工具交换盒，并具有覆盖该工具交换盒的上部、仅在更换激光加工工具时打开的防尘开闭器。
7.根据权利要求6所述的激光加工机中的工具交换盒，其特征在于所述防尘开闭器能够求出内压与外压的压差，防止来自外部的空气或灰尘的进入。
8.根据权利要求1所述的激光加工机中的工具交换盒，其特征在于用于操作者指示各种驱动指令的操作盘被配置于所述台座的长度方向的端部。
全文摘要
一种激光加工机中的工具交换盒，在激光加工机的加工区域外侧配置的激光加工工具的更换工作站(100)，设置有激光加工机的工具工作站(200)。激光加工机的工具工作站(200)，例如设置有4台工具交换盒(220)，由激光加工机的加工头(50)使激光加工工具(60)回到工具交换盒(220)中，并安装工具交换盒(220)内的新的激光加工工具(60)。由此，在激光加工机中装配具有喷枪与在喷枪的先端可自由更换安装的喷嘴的激光加工工具的工具交换盒，可提高加工效率。
文档编号B23K26/42GK1701893SQ20051007378
公开日2005年11月30日 申请日期2005年5月24日 优先权日2004年5月26日
发明者山崎恒彦, 宫川直臣 申请人:山崎马扎克公司