JP5645595B2

JP5645595B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法

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Publication number: JP5645595B2
Application number: JP2010238424A
Authority: JP
Inventors: 治巳西山; 小野寺　宏; 宏小野寺; 正樹足立; 敏紀阿部
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: CN103228398A; KR20130047768A; EP2633941A4; JP2012091180A; TWI508808B; KR20140119206A; CN103228398B; EP2633941B1; EP2633941A1; US20130193125A1; WO2012057025A1; KR101544427B1; US9120176B2; TW201223675A

Description

本発明は、板状ワークと棒状ワークの双方を加工可能としたレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

従来、パネル材などの板状ワークとパイプ材などの棒状ワークの双方を加工可能なレーザ加工装置としては、下記特許文献１に記載されたものが知られている。このレーザ加工装置は、パイプ材を加工する際には、パイプ材を把持するパイプ把持装置をワークテーブルの端部に取り付ける一方、板状ワークを加工する際には、パイプ把持装置をワークテーブルから取り外し、板材加工時に邪魔にならないように、ワークテーブルの一端側に設けた延長テーブルに載置しておく。

特開２００１−１５０１７５号公報

ところで、上記した従来のレーザ加工装置は、パネル材の加工とパイプ材の加工とを切り替える際に、パイプ把持装置をワークテーブルの端部に対して着脱するという煩雑な作業が必要であり、改善が望まれている。

そこで、本発明は、板状ワークに対する加工と棒状ワークに対する加工の切り替え作業を容易に行えるようにすることを目的としている。

本発明は、レーザ加工ヘッドが移動可能に設けられた加工領域に対し、その一方側から板状ワーク加工用テーブルを出入可能に設けるとともに、前記一方側に対して前記加工領域を間に挟んで他方側から、棒状ワーク把持部を備えた棒状ワーク加工用テーブルを出入可能に設け、
前記棒状ワーク把持部として、前記棒状ワークの端部付近を把持する第１把持部と、前記棒状ワーク加工用テーブルに対し前記出入方向と同方向に移動可能な第２把持部と、を設け、
前記レーザ加工ヘッドは、前記出入方向に移動可能なヘッド支持部に支持され、
前記棒状ワーク加工用テーブル及び前記第２把持部は、前記ヘッド支持部に対してそれぞれ独立に連結状態と連結解除状態とが選択可能とされ、前記連結状態で前記ヘッド支持部の駆動部の駆動力によって前記ヘッド支持部と一体的に移動し、
前記棒状ワーク加工用テーブルは、前記出入方向に移動する際に前記ヘッド支持部に第１の連結部で連結状態とされ、
前記第２把持部は、前記レーザ加工ヘッドによる加工時に前記ヘッド支持部に第２の連結部で連結状態とされレーザ加工ヘッドと一体的に棒状ワークに対して移動するよう構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、板状ワークに対する加工と棒状ワークに対する加工の切り替え作業を行う際には、板状ワーク加工用テーブルと棒状ワーク加工用テーブルとを、加工領域に対して出入りさせればよいので、切り替え作業を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係わるレーザ加工装置の全体構成を示すパイプ加工時での斜視図である。図１のレーザ加工装置におけるパイプ用パレットの斜視図である。図１のレーザ加工装置におけるＸ軸キャリッジとパイプ用パレットとの連結機構を示す斜視図である。図１のレーザ加工装置において、パイプ用パレットを補助フレームから本体フレームの加工領域に移動させる動作を、（ａ），（ｂ）の順に示す動作説明図である。図２のパイプ用パレットを本体フレームの加工領域に固定する第１のパレットロックモジュールを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図２のパイプ用パレットを本体フレームの加工領域に固定する第２のパレットロックモジュールを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はロック解除、（ｃ）はロック態をそれぞれ示す正面図である。図２のパイプ用パレットに設けたメインチャックモジュールの斜視図である。図７のメインチャックモジュールの断面図である。メインチャックモジュールの図７とは別の角度から見た一部切欠部分を有する斜視図である。（ａ）は図８のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は図９のスクロール駆動アセンブリを省略した斜視図である。図２のパイプ用パレットに設けたサポートチャックモジュールにおける水平方向チャックの内部構造を示す正面図で、（ａ）はローラ開状態、（ｂ）はローラ閉状態をそれぞれ示す。図１１では省略している内歯車を設けた状態の水平方向チャックの正面図である。図１２のＥ部を拡大したロック機構周辺の正面図で、（ａ）はアンロック状態、（ｂ）はロック状態をそれぞれ示す。（ａ）は図２のパイプ用パレットに設けた製品サポートモジュールの正面図、（ｂ）は（ａ）に対して上下ローラが閉じた状態を示す図である。図１のレーザ加工装置におけるワークであるパイプの供給及びワーク加工後の製品の搬出動作を示す斜視図である。図１のレーザ加工装置のワーク搬出入フレームに位置する平板用パレット上のワーク搬出入用サポート板を示す斜視図である。図１のレーザ加工装置によるパイプの加工方法を示す動作説明図で、（ａ）は加工初期の状態、（ｂ）は加工終盤の状態、（ｃ）はパイプを切断した状態、（ｄ）はＸ軸キャリッジとサポートチャックモジュールとの連結を外した状態をそれぞれ示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示す本発明の一実施形態に係わるレーザ加工装置は、図中のＸ軸方向に沿って長く形成した装置フレーム１を備えている。この装置フレーム１上に、板状ワーク加工用テーブルとしての平板用パレット３と、棒状ワーク加工用テーブルとしてのパイプ用パレット５とを、装置フレーム１の長手方向に移動可能に設けている。

なお、図１では、パイプ用パレット５を装置フレーム１上の加工領域７に移動位置決めし、平板用パレット３を加工領域７に対してその一方側に退避させている。

ここで、装置フレーム１は、加工領域７にある本体フレーム９と、本体フレーム９に対して一方側に位置するワーク搬出入フレーム１１と、本体フレーム９に対して他方側に位置する補助フレーム１３と、をそれぞれ備えており、これら各フレーム９，１１，１３をＸ軸方向に沿って直線上に配置している。

ワーク搬出入フレーム１１には、平板用パレット３を上下方向に移動可能に複数積層して配置しており、本体フレーム９に上下方向位置を対応させた状態の平板用パレット３が、板状ワークである平板を載せた状態で本体フレーム９の加工領域７に対して出入り可能となる。

本体フレーム９は、加工領域７の補助フレーム１３側に後述するＸ軸キャリッジ１５の退避領域１７を備えている。そして、この退避領域１７の補助フレーム１３側には、レーザ発振器１９を配置している。レーザ発振器１９は、装置フレーム１の幅方向（Ｙ軸方向）両側に設置してある支持台２０上に設置してあり、このレーザ発振器１９の下方には、パイプ用パレット５が本体フレーム９と補助フレーム１３との間をＸ軸方向に移動できるような移動空間を形成している。

上記加工領域７には、レーザ加工ヘッド２１を備えたＸ軸キャリッジ１５を、装置フレーム１（本体フレーム９）に対してＸ軸方向に移動可能に設けている。レーザ加工ヘッド２１は、Ｙ軸方向に延設されているＸ軸キャリッジ１５に対し、Ｙ軸キャリッジ２３を介してＹ軸方向に移動可能に取り付けている。

パイプ用パレット５は、図２に示すように、長方形状の外枠３１と、該外枠３１のＹ軸方向ほぼ中央で、Ｘ軸方向に延設される棒状の中枠３３とを備え、中枠３３と該中枠３３に対して外枠３１のＹ軸方向の一方の長枠３１ａとの間に敷板３５を配置している。

そして、上記した敷板３５を配置した領域に、棒状ワークである例えば長尺のパイプを把持するメインチャックモジュール３７とサポートチャックモジュール３９とを、長枠３１ａ及び中枠３３に沿って、ガイドレール１５２にガイドされつつＸ軸方向に移動可能に設けている。これらメインチャックモジュール３７とサポートチャックモジュール３９とで棒状ワーク把持部を構成している。このような棒状ワーク把持部を備えたパイプ用パレット５は、加工領域７の上記一方側（ワーク搬出入フレーム１１側）に対し該加工領域７を間に挟んで他方側から加工領域７に対して出入可能である。

平板用パレット３のワーク搬出入フレーム１１と加工領域７（本体フレーム９）との間の移動は、図示しないモータによるチェーン駆動で行う。

一方、パイプ用パレット５の補助フレーム１３と加工領域７（本体フレーム９）との間の移動は、Ｘ軸キャリッジ１５と一体となって該Ｘ軸キャリッジ１５の駆動力によって行う。以下に、Ｘ軸キャリッジ１５とパイプ用パレット５との連結機構について説明する。

この連結機構は、図３に示すように、パイプ用パレット５側に設けた連結ローラ４１が、Ｘ軸キャリッジ１５の下面に装着した連結ブロック４３のほぼ半円弧形状の凹部４３ａに入り込む構造としている。連結ローラ４１は、Ｙ軸方向を軸心とする支持ピン４５を介し、上方に突出するロッド４７の先端（上端）に回転可能に取り付けてある。ロッド４７は、パイプ用パレット５に固定した連結用シリンダ４９によって、図３の下方に位置する非連結状態と、上方に進出移動して連結ローラ４１が凹部４３ａに入り込む連結状態との間を上下方向に移動する。

上記した連結ローラ４１を備える連結用シリンダ４９は、図２に示すように、中枠３３に対して外枠３１のＹ軸方向の他方の長枠３１ｂの平板用パレット３側近傍に取り付けている。

上記したパイプ用パレット５側の連結ローラ４１をＸ軸キャリッジ１５側の凹部４３ａに入り込ませて連結した状態で、図４（ａ）のように退避領域１７にあるＸ軸キャリッジ１５を、図４（ｂ）のようにワーク搬出入フレーム１１側に移動させて、加工領域７に移動位置決めする。この移動はサーボ駆動によって、必要な停止精度を確保している。

このパイプ用パレット５の移動位置決め中に不具合が生じ過負荷が発生した場合は、Ｘ軸方向のＸ軸キャレッジ１５の推力が、連結用シリンダ４９の推力を上回り、この連結状態が外れ、連結用シリンダ４９を検出した信号によりアラームとなり機械が停止される。また、この状態で、パイプ用パレット５を本体フレーム９（装置フレーム１）に対して固定するが、その固定構造について以下に説明する。

この固定構造は２種類設定してあり、その第１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２方向の位置決めを行うもので、図５（ａ）に示すパイプ用パレット５側のポジショニングローラ５１を、本体フレーム９側に設けた連結ブロック５３の半円弧形状の凹部５３ａに入り込ませている。上記したポジショニングローラ５１を備えた第１のパレットロックモジュール５５は、図２のパイプ用パレット５における外枠３１のＸ軸方向の両側に位置する短枠３１ｃ，３１ｄの内側に設けてあり、その短枠３１ｃ，３１ｄの長枠３１ｂと中枠３３との間のカバー５７，５９で覆われた部位にそれぞれ位置している。

なお、図２では、上記カバー５７，５９によって第１のパレットロックモジュール５５が見えていない。また、図５に示した連結ブロック５３は、図４（ｂ）のようにパイプ用パレット５を加工領域７に移動位置決めした状態で、第１のパレットロックモジュール５５に対応した位置の本体フレーム９に設置している。

上記したポジショニングローラ５１は、パイプ用パレット５に取り付けたパレットロックシリンダ６１によって上下動可能である。図５（ｂ），（ｃ）に示すように、パレットロックシリンダ６１の下方に延びるロッド６３の先端（下端）には、シャフトガイド６５にガイドされて上下動するポジショニングシャフト６７を連結している。このポジショニングシャフト６７の先端（下端）に、ポジショニングローラ５１を、Ｘ軸方向を軸心とする回転支持ピン６９を介して回転可能に取り付けている。

このようなポジショニングローラ５１は、図５（ｃ）に示すように、軸方向中央に環状の凹部５１ａを形成してある。したがって、凹部５１ａの軸方向両側にはフランジ部５１ｂが形成されることになる。一方、本体フレーム９側の連結ブロック５３の凹部５３ａは、上記凹部５１ａに入り込む半円弧形状の凸部５３ａ１を備えている。

このような形状のポジショニングローラ５１と連結凹部５３ａとによって、パイプ用パレット５は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２方向に位置決めが可能となる。すなわち、Ｘ軸方向の位置決めは、図５（ｃ）に示すように、ポジショニングローラ５１におけるフランジ部５１ｂの両内側面のテーパ面５１ｔと、本体フレーム９側における凸部５３ａ１の両外側面のテーパ面５３ｔとによってなされる。一方、Ｙ軸方向の位置決めは、図５（ｂ）に示すように、ポジショニングローラ５１の凹部５１ａと、本体フレーム９側の連結凹部５３ａの凸部５３ａ１とによってなされる。

また、パイプ用パレット５の本体フレーム９（装置フレーム１）に対する固定構造の第２は、Ｚ軸方向（上下方向）の位置決めを行ってパイプ用パレット５の浮き上がりを抑える。これは、図６に示すように、パイプ用パレット５側のロッキングレバー７１先端に設けた係止ローラ７３を、本体フレーム９側に設けたロッキングブロック７５に係合させる構造である。上記したロッキングレバー７１を備えた第２のパレットロックモジュール７７は、図２における中枠３３のＸ軸方向両端の長枠３１ｂ側の側部のカバー７８，８０で覆われた部位に取り付けている。

なお、図２では、上記カバー７８，８０によって第２のパレットロックモジュール７７が見えていない。また、図６に示したロッキングブロック７５は、図４（ｂ）のようにパイプ用パレット５を加工領域７に移動位置決めした状態で、第２のパレットロックモジュール７７に対応した位置の本体フレーム９に設置している。

パイプ用パレット５の中枠３３にシリンダブラケット７９を取り付け、このシリンダブラケット７９に図６に示すロックシリンダ８１を取り付けている。シリンダブラケット７９は、水平部７９ａと、水平部７９ａの図２に示す前記各短枠３１ｃ，３１ｄと反対側の端部から下方に延びる鉛直部７９ｂとにより側面視でほぼＬ字形状を呈し、鉛直部７９ｂの内側の下部にロックシリンダ８１の後端を、支持軸８３を介して回転可能に取り付けている。

上記各ロックシリンダ８１のピストンロッド８５は、互いに対向する方向に向けて突出させてあり、その先端に前記したロッキングレバー７１の基端部を、連結軸８７を介して回転可能に連結している。

また、シリンダブラケット７９の水平部７９ａにおける鉛直部７９ｂと反対側の下面には、ほぼＬ字形状のレバー支持具８９を取り付けている。レバー支持具８９の鉛直部７９ｂと反対側に突出した部分の先端は、連結軸９１を介して前記したロッキングレバー７１の長手方向ほぼ中央部に回転可能に連結している。

一方、本体フレーム９側のロッキングブロック７５には、上記ピストンロッド８５の突出方向及び下方にそれぞれ開放する係止凹部７５ａを設けている。この係止凹部７５ａに、図６（ｃ）に示すようにピストンロッド８５が前進移動した状態で、ロッキングレバー７１先端の係止ローラ７３が入り込むことになる。このとき、係止ローラ７３がロッキングブロック７５を抱え込むようにして上下方向の位置決めを行うことで、パイプの曲がりなどの影響によるパイプ用パレット５の浮き上がりを抑える。

図６（ｃ）の係止（ロック）状態からピストンロッド８５を引き込むと、ロッキングレバー７１が連結軸９１を中心として図６（ｃ）中で反時計方向に回転し、係止ローラ７３がロッキングブロック７５の係止凹部７５ａから離反してロックが解除される。このようにして第２のパレットロックモジュール７７のロックを解除するとともに、前記した第１のパレットロックモジュール５５のロックを解除すれば、パイプ用パレット５は本体フレーム９に対して移動可能となる。

前記した図４（ｂ）の状態において、上記２種類の固定構造により、パイプ用パレット５を本体フレーム９（装置フレーム１）に固定した状態で、図２のパイプ用パレット５側連結ローラ４１を下降させてＸ軸キャリッジ１５側の凹部４３ａから外すことで、パイプ用パレット５とＸ軸キャリッジ１５との連結が解除される。これにより、パイプ用パレット５に対し、レーザ加工ヘッド２１を備えたＸ軸キャリッジ１５がＸ軸方向に移動可能となる。

次に、パイプ用パレット５上に設けてある棒状ワークを把持する棒状ワーク把持部について説明する。棒状ワーク把持部は、前記図２に示したように、メインチャックモジュール３７と、メインチャックモジュール３７よりもワーク搬出入フレーム１１側に位置するサポートチャックモジュール３９と、サポートチャックモジュール３９よりもさらにワーク搬出入フレーム１１側に位置する製品サポートモジュール９３とを備えている。

メインチャックモジュール３７は、棒状ワークであるパイプを加工する際にその端部付近を把持する第１把持部を構成している。一方、サポートチャックモジュール３９は、レーザ加工ヘッド２１を備えたＸ軸キャリッジ１５に対して係脱可能であって、レーザ加工ヘッド２１と一体でＸ軸方向に移動可能な第２把持部を構成している。また、製品サポートモジュール９３は、加工後の製品となったパイプを把持するもので、Ｘ軸方向に沿って２つ設けてある。

メインチャックモジュール３７は、図８に示すように、主軸ハウジング９５にベアリング９７を介して円筒形状の主軸９９を回転可能に支持しており、この主軸９９内のパイプ挿入孔９９ａに挿入したパイプを、後述する複数の把持爪となるジョー１０１にて把持する。

主軸９９は、図８中で右側の後端部に大歯車１０３を備え、大歯車１０３に図７に示す小歯車１０５が噛合している。小歯車１０５は、主軸ハウジング９５に取り付けてあるサーボモータ１０７に、減速機１０９を介して連結してある。したがって、サーボモータ１０７の駆動によって、減速機１０９及び小歯車１０５を介して大歯車１０３が回転し、この回転に伴ない主軸９９が回転する。

前記したジョー１０１は、鉛直方向に互いに対向する一対の鉛直ジョー１０１ａと、水平方向に互いに対向する一対の水平ジョー１０１ｂとで、周方向に沿って全部で４つ備えている。これら４つのジョー１０１に対し、主軸９９の図８中で左側の前端部付近の外周には環状のジョーガイド１１１を取り付けている。４つのジョー１０１は、このジョーガイド１１１の直径方向に形成してあるガイド孔１１１ａにガイドされて直径方向に移動する。この際、主軸９９には、ジョー１０１が移動可能に挿入される貫通孔９９ｂを設けている。

ジョーガイド１１１の軸方向両側の主軸９９の外周には、外周ギア１１３ｇ，１１５ｇを備えるスクロール盤１１３，１１５を、ベアリング１１７，１１９を介して回転可能に設けている。これら各スクロール盤１１３，１１５のジョーガイド１１１に対向する側面には、螺旋溝１１３ａ（スクロール盤１１５は螺旋溝１１５ａ）を形成している。

このうち、主軸９９の前端側（図８中で左側）に位置するスクロール盤１１３の螺旋溝１１３ａには、２つの鉛直ジョー１０１ａのスクロール盤１１３に対向する面に形成してある係合突起１０１ａ１が係合している。この係合突起１０１ａ１は、螺旋溝１１３ａの直径方向の間隔とほぼ等しい間隔で複数形成している。このため、スクロール盤１１３が回転することで、２つの鉛直ジョー１０１ａは、係合突起１０１ａ１が螺旋溝１１３ａにガイドされつつ、ジョーガイド１１１のガイド孔１１１ａに沿って鉛直方向（直径方向）に移動する。

同様にして、主軸９９の後端側のスクロール盤１１５の螺旋溝１１５ａには、２つの水平ジョー１０１ｂのスクロール盤１１５に対向する面に形成してある、上記係合突起１０１ａ１と同様な図示しない係合突起に係合している。このため、スクロール盤１１５が回転することで、２つの水平ジョー１０１ｂは、係合突起が螺旋溝１１５ａにガイドされつつ、ジョーガイド１１１のガイド孔１１１ａに沿って水平方向（直径方向）に移動する。

上記した各スクロール盤１１３，１１５は、主軸ハウジング９５に取り付けてある図９に示すスクロール駆動アセンブリ１２０のエアモータ１２１，１２３によって回転する。各エアモータ１２１，１２３の回転力は、ピニオンシャフト１２４，１２５のピニオン１２４ａ，１２５ａを介してスクロール盤駆動用ギア１２７，１２９に伝達される。このスクロール盤駆動用ギア１２７，１２９は、前記した各スクロール盤１１３，１１５に対して接近離反移動可能であり、各スクロール盤１１３，１１５に接近することで個別に噛合することになる。

これらスクロール盤駆動用ギア１２７，１２９や、ピニオン１２４ａ，１２５ａを備えたピニオンシャフト１２４，１２５及びエアモータ１２１，１２３は、ギアケース１３１に取り付けてある。ギアケース１３１は、主軸ハウジング９５に取り付けてあるアセンブリベース１３３に対し、４本のリニアガイド１３５にガイドされて上記接近離反方向に移動する。

ギアケース１３１の上記接近離反方向の移動は、上下に２個設けてあるスクロール入切り用シリンダ１３７によって行う。スクロール入切り用シリンダ１３７は、アセンブリベース１３３に取り付けてあって、図９に示す主軸９９と反対側に向けて図示しないピストンロッドが延び、該ピストンロッドの先端をギアケース１３１に連結している。

したがって、スクロール入切り用シリンダ１３７の駆動により、ギアケース１３１がスクロール盤１１３，１１５に対して接近離反移動し、これに伴いギアケース１３１に設けてあるスクロール盤駆動用ギア１２７，１２９がスクロール盤１１３，１１５に対してそれぞれ噛合する状態と、噛合しない状態とに移動変位することになる。

また、ギアケース１３１の上下両端には、ブレーキ開放バー１３９の基端部を固定し、この基端部から、ジョーガイド１１１の上部及び下部に向けてブレーキ開放バー１３９を延設している。ブレーキ開放バー１３９の先端には、ブレーキ開放用のローラフォロワ１４１を回転可能に取り付けている。

一方、図９に示すように、上記各ブレーキ開放バー１３９に対応してジョーガイド１１１の外周部に形成した凹部１１１ｂには、ブレーキレバー１４３をそれぞれ収容配置している。このブレーキレバー１４３は、ジョーガイド１１１の外周部の円弧形状にほぼ整合した円弧形状を呈し、ジョーガイド１１１の側面から挿入された、図１０（ａ）に示す揺動ピン１４５によって、ジョーガイド１１１に対して揺動可能に支持されている。揺動ピン１４５は、ブレーキレバー１４３のブレーキ開放バー１３９と反対側の端部付近に位置している。

そして、上記ブレーキレバー１４３は、揺動ピン１４５に対してブレーキ開放バー１３９と反対側の端部に、図１０（ｂ）に示すように、スクロール盤１１３，１１５の回転を規制するためのブレーキパッド１４７を備えている。ブレーキパッド１４７は、ジョーガイド１１１の外周部にてジョーガイド１１１の側面より軸方向外側に突出しており、この突出した部位のパッド面１４７ａが、スクロール盤１１３，１１５の外周面１１３ｂ，１１５ｂを押し付けて、スクロール盤１１３，１１５の回転を規制する。

ブレーキレバー１４３は、揺動ピン１４５から、上記ブレーキパッド１４７を取り付けた部位までの長さよりも、揺動ピン１４５から、ブレーキ開放バー１３９に押される部位までの長さのほうが充分長く形成されている。そして、この長く形成された側のブレーキレバー１４３に対し、前記凹部１１１ｂ内に設けてある圧縮スプリング１４８が、上記ブレーキパッド１４７がスクロール盤１１３，１１５に押し付けてブレーキを掛けた状態となるよう押し付けている。

一方、上記ブレーキを掛けた状態から、前記したギアケース１３１の主軸９９への接近移動に伴ってブレーキ開放バー１３９が同方向に移動することにより、ブレーキレバー１４３が上記圧縮スプリング１４６に抗して押されることになる。この結果、ブレーキレバー１４３が揺動ピン１４５を中心として図１０（ａ）中で時計方向に回転し、ブレーキパッド１４７がスクロール盤１１３，１１５から離反してブレーキを解除することになる。

したがって、本実施形態では、ギアケース１３１が後退してスクロール盤駆動用ギア１２７，１２９がスクロール盤１１３，１１５に対して噛合していない状態では、ブレーキパッド１４７がスクロール盤１１３，１１５に対して回転規制を行っている。このとき主軸９９は、その外周部に設けてあるジョーガイド１１１及びスクロール盤１１３，１１５とともに回転可能である。

これに対し、上記主軸９９が回転可能な状態から、スクロール入切り用シリンダ１３７の作動により、ギアケース１３１を主軸９９に接近させる方向に移動させると、スクロール盤駆動用ギア１２７，１２９がスクロール盤１１３，１１５に噛合する。これと同時に、ブレーキ開放バー１３９が前進移動してブレーキパッド１４７によるスクロール盤１１３，１１５に対する回転規制を解除する。

したがって、この回転規制を解除した状態で、エアモータ１２１，１２３を駆動することにより、スクロール盤駆動用ギア１２７，１２９を介してスクロール盤１１３，１１５が回転し、該スクロール盤１１３，１１５の螺旋溝１１３ａ，１１５ａに係合するジョー１０１が主軸９９の直径方向に移動してパイプＷに対する把持及び把持解除を行う。４つのジョー１０１によってパイプを把持した状態で、かつ、スクロール盤駆動用ギア１２７，１２９をスクロール盤１１３，１１５から離反した状態で、サーボモータ１０７を回転させることで、パイプが主軸９９とともに回転することになる。

ここで、ジョー１０１を直径方向内側に移動させて締める場合には、エアモータ１２１，１２３の供給圧力を変えることで、パイプＷを把持する際の力を加減する。逆に、ジョー１０１を直径方向外側に移動させて開放する場合には、螺旋溝１１３ａ，１１５ａとジョー１０１ａ，１０１ｂの係合突起１０１ａ１（ジョー１０１ｂの係合突起は図示なし）による楔効果によって、把持するときの力より大きな力が必要なため、エアモータ１２１，１２３の供給圧力を高める。

また、ジョー１０１を全開にすると、楔効果により閉めることが困難となるので、図１０（ａ）に示すように、ジョー１０１の全開端直前位置を検出するプランジャスイッチ１４８をジョーガイド１１１に設けている。すなわち、プランジャスイッチ１４８の先端がジョー１０１の全開端直前位置（段部１０１ｄ）を検出したときに、エアモータ１２１，１２３を停止させ、ジョー１０１を全開端直前位置で停止させる。

プランジャスイッチ１４８のオン、オフ信号は、伝送カプラ１４９を経て非接触で近接スイッチ１５０が検出し、ジョー１０１を移動させるエアモータ１２１，１２３の制御部に送られる。

ここで、近接スイッチ１５０はブラケット１５１を介して主軸ハウジング９５に取り付けてあり、一方、プランジャスイッチ１４８及び伝送カプラ１４９は、ジョーガイド１１１に取り付けてあって主軸９９とともに回転する。このため、近接スイッチ１５０による検出は、図１０（ａ）に示す位置でのみ可能となる。また、これらプランジャスイッチ１４８、伝送カプラ１４９及び近接スイッチ１５０は、鉛直ジョー１０１ａと水平ジョー１０１ｂとにそれぞれ対応して１組ずつ設けてあり、個別に検出可能である。

なお、このような構成のメインチャックモジュール３７は、図２に示すように、主軸ハウジング９５を介してガイドレール１５２に取り付けられる。

次に、サポートチャックモジュール３９について説明する。サポートチャックモジュール３９は、図２に示すように、パイプを、水平方向両側から挟持する水平方向チャック１５３と、上下（鉛直）方向両側から挟持する上下方向チャック１５５と、を備えている。これら各チャック１５３，１５５は、基本的な構造が同等なので、水平方向チャック１５３を代表して説明する。

水平方向チャック１５３は、図１１に内部構造を示すように、環状の円板で構成されるベースプレート１５７の表面の上下２箇所に、ピニオン１５９，１６１を回転可能に取り付けている。さらに、このベースプレート１５７には、上記ピニオン１５９，１６１の回転によって水平方向に互いに接近離反移動するコ字型の移動プレート１６３，１６５を、互いに向かい合うようにして取り付けている。

上記した移動プレート１６３，１６５は、上下方向に延設されるローラ取付部１６３ａ，１６５ａと、ローラ取付部１６３ａ，１６５ａの上下両端から水平方向に延設される動力伝達部１６３ｂ，１６５ｂとを備えている。ローラ取付部１６３ａ，１６５ａには、上下方向を軸心とする回転可能なローラ１６７，１６９を取り付け、動力伝達部１６３ｂ，１６５ｂには、水平方向に長い長孔１６３ｂ１，１６５ｂ１を形成している。

そして、上下各長孔１６３ｂ１の上縁には、前記したピニオン１５９，１６１が噛合するラック１６３ｂ２を設けるとともに、上下各長孔１６５ｂ１の下縁にも、ピニオン１５９，１６１が噛合するラック１６５ｂ２を設ける。

また、動力伝達部１６３ｂ，１６５ｂの上下両側に対応する位置のベースプレート１５７には、移動プレート１６３，１６５の水平方向の移動をガイドするガイド部材１７１，１７３を取り付けている。

さらに、図１１では省略しているが、移動プレート１６３，１６５の紙面手前には、図１２に示すように、内歯車１７５をベースプレート１５７に対して中心を一致させた状態で回転可能に取り付けている。この内歯車１７５は、円周方向４箇所に円周方向に延設される円弧状の長孔１７５ａを形成してあり、この長孔１７５ａに、ベースプレート１５７に設けたガイドピン１７７を相対移動可能に挿入している。

上記した内歯車１７５に、前記した２つのピニオン１５９，１６１が噛合している。したがって、２つのピニオン１５９，１６１のうち一方、例えば図１２中で上部のピニオン１５９を矢印で示す時計方向に回転させると、内歯車１７５も時計方向に回転し、これに伴い下部のピニオン１６１も時計方向に回転する。なお、本実施形態では、工具によって回転させることで、ピニオン１５９を回転させる構成としている。

２つのピニオン１５９，１６１が共に図１２中で時計方向に回転することで、ピニオン１５９，１６１に噛合するラック１６３ｂ２，１６５ｂ２を備える２つの移動プレート１６３，１６５が、図１１（ａ）のローラ開の状態から図１１（ｂ）のローラ閉の状態となるよう互いに接近する方向に移動する。したがって、移動プレート１６３，１６５に設けてある左右２つのローラ１６７，１６９が、互い接近する方向に移動して左右両側からパイプを挟持することになる。

このように上記した水平方向チャック１５３は、左右両側からパイプを挟持するものであるが、他の上下方向チャック１５５は、水平方向チャック１５３を９０度回転したものに相当し、水平方向チャック１５３の左右２つのローラ１６７，１６９に対応する上下２つのローラを備えている。

したがって、サポートチャックモジュール３９は、パイプを、水平方向チャック１５３によって水平方向両側から挟持するとともに、上下方向チャック１５５によって上下（鉛直）方向両側から挟持することで、パイプを四方から把持することになる。

また、上記した水平方向チャック１５３及び上下方向チャック１５５は、左右２つのローラ１６７，１６９及び上下２つのローラによりパイプを把持した状態で、これら各ローラの後退移動を規制するロック機構を設けている。以下、そのロック機構について、上記と同様に水平方向チャック１５３に関して説明する。

図１２における右側のローラ１６９近傍の内歯車１７５の外周部には、外歯１７５ｂを形成している。一方、ベースプレート１５７の外周縁部には円筒部１８３を設けて、この円筒部１８３の上記外歯１７５ｂに対応する外周部に、図１３に示すロック爪１８５を備えたスライドバー１８７を周方向に移動可能に設けている。

上記した円筒部１８３のベースプレート１５７と反対側には、内歯車１７５を覆うようにして環状のカバー板を取り付けている。これらベースプレート１５７、円筒部１８３及びカバー板により、その内部に設けてある前記したローラ１６７，１６９などの機構部分を覆うケースを構成している。

なお、上記したベースプレート１５７及びカバー板は、環状に形成されていることから、サポートチャックモジュール３９は、パイプを挿入する棒状ワーク挿入孔としてのパイプ挿入孔１９０を備えていることになる。

スライドバー１８７は、円筒部１８３の外周面と、その外側に位置して円筒部１８３にねじ止めした上下２つのガイド１９１，１９３との間をスライド移動する。このスライドバー１８７の長手方向（周方向）ほぼ中央にロック爪収容孔１８７ａを形成し、このロック爪収容孔１８７ａにロック爪１８５を収容している。

そして、このロック爪１８５は、図１３中で紙面に直交する方向を軸心とするピン１９５を介して図１３中で下部側の先端側のロック部１８５ａが、図１３（ａ）のアンロック状態と、図１３（ｂ）のロック状態との間を移動変位可能となるようスライドバー１８７に対して回動変位可能である。また、このロック爪１８５は、ロック部１８５ａ近傍のスライドバー１８７にねじ１９７により基端部を固定した板バネ１９９の先端側によって、ピン１９５を中心として時計方向（ロックする方向）に押し付けられている。

上記したスライドバー１８７のロック爪１８５と反対側の上端部には、スライドバー１８７を図１３中で下方に押し付けて移動させる押しねじ２０１を配置している。この押しねじ２０１は、前記した円筒部１８３の外周部にねじ止めした押しねじガイド２０３にガイドされて円周方向に沿って移動する。

また、図１３（ａ）に示すように、円筒部１８３のロック爪１８５近傍には貫通孔１８３ａを形成してあり、この貫通孔１８３ａに対しロック爪１８５のロック部１８５ａが出入り可能となっている。

ここで、図１３（ａ）のアンロック状態では、ロック爪１８５の長手方向ほぼ中央部が貫通孔１８３ａの押しねじ２０１側の縁部に接触し、ロック部１８５ａが貫通孔１８３ａより内側（外歯１７５ｂ側）に大きく突出せず、外歯１７５ｂと噛み合っていない。

この状態から、押しねじ２０１を回転させて下方に前進させ、スライドバー１８７を下方に前進させると、ロック爪１８５も同方向に前進移動するので、ロック爪１８５は、板バネ１８５に押されて時計方向に回動しつつ、図１３（ｂ）に示すように貫通孔１８３ａを通してより内側に入り込むことになる。この回動により、先端側のロック部１８５ａが、貫通孔１８３ａから内側へ大きく突出し、内歯車１７５の外歯１７５ｂに噛み合ってロック状態となる。

この際、外歯１７５ｂは、図２２中で反時計方向に向けて傾斜している。このため、外歯１７５ｂが図１３（ｂ）のようにロック爪１８５に係止することで、内歯車１７５の上記反時計方向への回転を規制する。内歯車１７５の上記反時計方向への回転は、ローラ１６７，１６９によりパイプを挟持した状態を解除することになるので、この方向に対して回転規制を行うことで、内歯車１７５からピニオン１５９，１６１、ラック１６３ｂ２，１６５ｂ２（移動プレート１６３，１６５）を介してローラ１６７，１６９をロックしたことになる。

さらに、押しねじ２０１を締め付けると、内歯車１７５に円周方向の荷重がかかり、ローラ１６７，１６９によるパイプに対する締め付け力が発生する。

以上より、水平方向チャック１５３及び上下方向チャック１５５によってパイプを把持した状態の特に加工中で、パイプから反力や回転時の遠心力が各チャック１５３，１５５に作用したとしても、パイプの把持を継続してより確実に行うことができ、高精度な加工を行うことができる。

図１３（ｂ）のロック状態から図１３（ａ）のアンロック状態にするには、押しねじ２０１を緩めた上で、スライドバー１８７を図１３（ｂ）中で上方に向けて押し戻す。これにより、ロック爪１８５が、円筒部１８３における貫通孔１８３ａの押しねじ２０１側の縁部に押されるようにしてピン１９５を中心に反時計方向に回動しつつ、ロック部１８５ａが外歯１７５ｂから離反して、図１３（ａ）のアンロック状態となる。

なお、このような構成のサポートチャックモジュール３９は、図２に示すように、サポートチャック支持ブラケット２０５に対して回転可能に支持させてある。このサポートチャック支持ブラケット２０５を、図示しない連結機構によって、レーザ加工ヘッド２１を備えるＸ軸キャリッジ１５に連結可能である。連結機構としては、例えばサポートチャックモジュール３９側に設けたシリンダの駆動によって、ピストンロッドを上方に突出移動させてＸ軸キャリッジ１５に形成した嵌合孔に嵌合して連結する構成でよい。

次に、製品サポートモジュール９３について説明する。製品サポートモジュール９３は、Ｘ軸方向に２つ設けてあってＸ軸方向に個別に移動可能であり、環状で円盤状のベースプレート２０７を備えている。図１４に示すように、ベースプレート２０７の一方の面に、上下方向に互いに接近離反移動する一対の上下ローラ２１１に設け、ベースプレート２０７の他方の面に、左右方向に互いに接近離反移動する一対の左右ローラ（図示省略）を設けている。

上下ローラ２１１は、前記したサポートチャックモジュール３９と同様に、互いに対向するコ字型の移動プレート２１５に水平方向を軸心として回転可能に取り付けられ、この移動プレート２１５に設けたラック２１７に図示しないピニオンが噛合している。同様にして左右ローラも前記上下ローラ２１１を９０°回転させた状態で設けられている。したがって、上下ローラ２１１に対応する２つのピニオンのうち一方の、例えば図１４中で右側のピニオンと同軸のハンドル２２３を回転させることで、一対の上下ローラ２１１が互いに接近離反移動する。同様にして、ハンドルを回転させることで、一対の左右ローラも互いに接近離反移動する。

そして、上下ローラ２１１及び左右ローラによりパイプ加工後の製品を把持した状態では、移動プレート２１５をそれぞれガイドするガイド部材２２７に設けた押しねじ２３１をねじ込む。これにより、押しねじ２３１の先端が移動プレート２１５を押し付け固定してその移動を規制し、製品に対する把持状態を確保する。

あるいは、図示しないピニオンの軸を挟み込むスリット入りのブロック２３５に固定ねじ２３９を設け、この固定ねじ２３９を締め付けることで、スリットの隙間を狭くなるようにして上記ピニオンの軸を固定するようにしてもよい。

また、製品サポートモジュール９３は、図２に示す製品サポート支持ブラケット２４３に対しパイプと同じ回転中心で回転可能に支持されるとともに、製品サポート支持ブラケット２４３を介してパイプ用パレット５に対しＸ軸方向に移動する。

このような製品サポートモジュール９３は、パイプの端部をメインチャックモジュール３７で把持しつつ、サポートチャックモジュール３９で把持したパイプのメインチャックモジュール３７と反対側で、レーザ加工ヘッド２１で切断して切り離した部分の製品を把持する。

その際、本実施形態では、２つの製品サポートモジュール９３をＸ軸方向に個別に移動可能とすることで、長尺の製品であってもより長い間隔で安定して把持することができるが、２つの製品サポートモジュール９３を一体化してもよい。

また、上下ローラ２１１と左右ローラとが個別に移動するので、縦横の寸法が互いに異なるワークであっても把持することができる。

次に作用を説明する。平板用パレット３を使用して板状ワークである平板を加工する際には、図２に示すパイプ用パレット５を、図４（ａ）に示すように補助フレーム１３に退避させておく。また、図１に示すワーク搬出入フレーム１１に位置する平板用パレット３上に平板をセットし、該平板をセットした平板用パレット３を、図示しないモータの駆動によって加工領域７に移動位置決めする。

この状態で、レーザ加工ヘッド２１を備えるＹ軸キャリッジ２３を、Ｘ軸キャリッジ１５に沿ってＹ軸方向に移動させるとともに、Ｘ軸キャリッジ１５を本体フレーム９に沿ってＸ軸方向に移動させる。これにより、レーザ加工ヘッド２１を平板のあらかじめプログラムされた加工位置に移動位置決めしてレーザ加工を実施する。

平板に対する加工が終了したら、平板用パレット３を加工後の平板とともにモータ駆動によってワーク搬出入フレーム１１に戻し、加工後の平板は平板用パレット３から外部へ搬出する。

次に、パイプ用パレット５を使用して棒状ワークであるパイプを加工する作業について説明する。このとき、平板用パレット３を、図４（ａ）に示すように、ワーク搬出入フレーム１１に退避させておき、この状態でパイプ用パレット５を本体フレーム９の加工領域７に移動位置決めする。

上記したパイプ用パレット５の加工領域７への移動の際には、図３に示したパイプ用パレット５側のローラ４１を、連結用シリンダ４９によって上昇させ、Ｘ軸キャリッジ１５下部の連結ブロック４３の凹部４３ａに入り込ませる。このとき、Ｘ軸キャリッジ１５は、図４（ａ）に示すように退避領域１７にあり、この位置でパイプ用パレット５と連結したＸ軸キャリッジ１５を、加工領域７に向けてＸ軸方向に移動させることで、図４（ｂ）に示すようにパイプ用パレット５が加工領域７に移動位置決めされる。

なお、前述した平板を加工する際に、パイプ用パレット５を加工領域７から補助フレーム１３に退避移動させるときにも、上記と同様にしてパイプ用パレット５をＸ軸キャリッジ１５に連結して該Ｘ軸キャリッジ１５の移動によって行う。

加工領域７に移動したパイプ用パレット５は、図５に示すパイプ用パレット５側のポジショニングローラ５１を、パレットロックシリンダ６１の駆動により、本体フレーム９側に設けた連結ブロック５３の凹部５３ａに入り込ませる。さらに、図６に示すパイプ用パレット５側のロッキングレバー７１先端の係止ローラ７３を、ロックシリンダ８１の駆動によって本体フレーム９側のロッキングブロック７５に係合させる。

以上により、パイプ用パレット５を本体フレーム９に位置決め固定する。位置決め固定したら、図３に示したパイプ用パレット５側のローラ４１を、連結用シリンダ４９により下降させて、Ｘ軸キャリッジ１５下部の連結ブロック４３の凹部４３ａから離反させる。これによりＸ軸キャリッジ１５を、本体フレーム９及び該本体フレーム９に位置決め固定したパイプ用パレット５に対してＸ軸方向に移動可能とする。

そして、この状態で、パイプをパイプ用パレット５にセットする。このセット作業は、図１５に示すように長尺のパイプＷ_Lの場合には、クレーンなどで吊り上げつつその一方の端部を、補助フレーム１３側から図７に示したメインチャックモジュール３７の主軸９９内に挿入する。この主軸９９に挿入したパイプＷ_Lは、さらにその前方に位置するサポートチャックモジュール３９内にも挿入する。パイプＷ_Lの長さによっては、さらにその前方に位置する製品サポートモジュール９３にも挿入することになる。

このような長尺のパイプＷ_Lは、上記とは逆にワーク搬出入フレーム１１側から挿入セットしてもよい。その場合には、図１６に拡大して示すように、ワーク搬出入フレーム１１に位置する平板用パレット３上にワーク搬出入用サポート板２４５を載置する。搬出用サポート板２４５は、Ｙ軸方向に長い長方形としてＸ軸方向に複数設けてあり、表面にボールなどの転動体２４７を回転可能に設けてパイプの移動作業を円滑なものとしている。

この場合、クレーンなどで吊り上げたパイプＷ_Lを、ワーク搬出用サポート板２４５上に載せた状態で、加工領域７に向けて移動させつつ、製品サポートモジュール９３、サポートチャックモジュール３９及びメインチャックモジュール３７に順次挿入してセットする。

一方、短尺のパイプＷ_Sの場合には、図１５に示すように、該パイプＷ_Sを、本体フレーム９の側方からメインチャックモジュール３７とサポートチャックモジュール３９との間に搬入する。その後は、パイプＷ_Sの一方の端部を、メインチャックモジュール３７とサポートチャックモジュール３９とのいずれか一方に把持させてから、該一方もしくはいずれか他方を移動させてパイプＷ_Sの他方の端部を他方のモジュールに挿入して把持させる。サポートチャックモジュール３９を移動させる際には、サポートチャックモジュール３９をＸ軸キャリッジ１５から外しておく。

図１７（ａ）は、パイプＷ（Ｗ_LまたはＷ_S）を、上記のようにしてメインチャックモジュール３７及びサポートチャックモジュール３９に挿入した状態を示している。この際、パイプＷの端部をメインチャックモジュール３７で把持し、該パイプＷの把持部と反対側の端部付近をサポートチャックモジュール３９で把持する。この把持した状態では、サポートチャックモジュール３９をＸ軸キャリッジ１５に連結しておく。

メインチャックモジュール３７は、パイプＷを主軸９９に挿入する際に、互いに対向する位置にある一対の鉛直ジョー１０１ａ相互間を充分離間させるとともに、水平方向に互いに対向する一対の水平ジョー１０１ｂ相互間も充分離間させておく。

また、図７及び図９に示すスクロール駆動アセンブリ１２０のギアケース１３１を、スクロール入切り用シリンダ１３７の駆動により前進させて、スクロール盤駆動用ギア１２７，１２９をスクロール盤１１３，１１５にそれぞれ噛合させておく。さらに、上記ギアケース１３１の前進移動により、ブレーキ開放バー１３９が前進移動して図１０（ｂ）に示すブレーキパッド１４７によるスクロール盤１１３，１１５に対する回転規制を解除しておく。

したがって、この状態で、図９に示すエアモータ１２１，１２３を駆動することで、ピニオンシャフト１２４，１２５及びスクロール盤駆動用ギア１２７，１２９を介してスクロール盤１１３，１１５が回転する。これにより、スクロール盤１１３，１１５の螺旋溝１１３ａ，１１５ａに係合する４つのジョー１０１が主軸９９の直径方向に移動して、パイプＷに対する把持を行う。

４つのジョー１０１によるパイプＷの把持が完了したら、ギアケース１３１を、スクロール入切り用シリンダ１３７の駆動によって後退させ、スクロール盤駆動用ギア１２７，１２９をスクロール盤１１３，１１５からそれぞれ離反させて噛合を解除する。さらに、上記ギアケース１３１の後退移動により、ブレーキ開放バー１３９が後退移動してブレーキレバー１４３から離反するので、ブレーキレバー１４３が図１０（ａ）に示す圧縮スプリング１４８に押されてブレーキパッド１４７がスクロール盤１１３，１１５を押圧して回転規制する。

このスクロール盤１１３，１１５に対する回転規制は、スクロール盤１１３，１１５相互間に位置するジョーガイド１１１に設けたブレーキパッド１４７によって行っている。つまり、この回転規制によってスクロール盤１１３，１１５とジョーガイド１１１とが一体化することになる。このため、ジョーガイド１１１を取り付けてある主軸９９の回転により、ジョー１０１が把持しているパイプＷもスクロール盤１１３，１１５とともに一体となって回転することになる。

一方、サポートチャックモジュール３９は、パイプＷを挿入セットする際に、図１１に示す水平方向チャック１５３のローラ１６７，１６９を、図１１（ａ）のように互いに離反させるとともに、上下方向チャック１５５のローラも同様にして互いに離反させておく。

そして、この状態で挿入セットしたパイプＷに対し、図１１（ａ）の水平方向チャック１５３のピニオン１５９，１６１を回転させることで、ローラ１６７，１６９を互いに接近させるとともに、上下方向チャック１５５の図示しないピニオンを回転させることで、上下方向チャック１５５のローラも互いに接近させる。

これによりサポートチャックモジュール３９は、挿入したパイプＷを、前記したメインチャックモジュール３７と同様に、水平方向及び上下方向からそれぞれ挟持して把持することになる。

なお、サポートチャックモジュール３９によるパイプＷの把持は、回転可能なローラ１６７，１６９により行っている。このため、Ｘ軸キャリッジ１５がＸ軸方向へ移動する際には、これらローラ１６７，１６９が回転することで、Ｘ軸キャリッジ１５に連結したサポートチャックモジュール３９もパイプＷを把持したままＸ軸方向へ移動可能である。

このようにしてメインチャックモジュール３７及びサポートチャックモジュール３９によりパイプＷを把持した状態で、図７に示すサーボモータ１０７を駆動することで主軸９９が回転し、これに伴ないパイプＷも回転することになる。この際、サポートチャックモジュール３９では、水平方向チャック１５３及び上下方向チャック１５５が、図２に示すサポートチャック支持ブラケット２０５に対してパイプＷとともに回転する。

上記メインチャックモジュール３７及びサポートチャックモジュール３９により把持したパイプＷに対してレーザ加工ヘッド２１により加工を行う際には、図１７（ａ）に示すように、パイプＷのメインチャックモジュール３７と反対の先端側から実施する。その際、例えばパイプＷの周方向の適宜位置に対して加工を順次行うときに、サーボモータ１０７を適宜駆動してパイプＷをその回転方向に沿って順次位置決めする。

その後、図１７（ｂ）に示すように、Ｘ軸キャリッジ１５をメインチャックモジュール３７に近づく方向に順次移動させてパイプＷのあらかじめプログラムされた位置に対して加工を順次行っていく。

このような加工の過程で、Ｘ軸キャリッジ１５がメインチャックモジュール３７近傍に達してパイプＷに対する加工が終盤に近づいたら、製品サポートモジュール９３を、手動によって図１７（ｂ）に示すようにＸ軸キャリッジ１５に向けて移動させて、パイプＷを把持させる。すなわち、この把持状態では、図１４に示す上下ローラ２１１を互いに接近させるとともに、左右ローラも互いに接近させて、これら各ローラ２１１によってパイプＷを把持する。

そして、この把持状態で、サーボモータ１０７の駆動によってパイプＷを回転させつつ、図１７（ｃ）に示すようにレーザ加工ヘッド２１により切断加工する。切断後の製品Ｗａは、製品サポートモジュール９３が把持した状態で、Ｘ軸キャリッジ１５から離反させる方向に手動で移動させる。

その後、製品Ｗａは、製品サポートモジュール９３による把持を解除してから、長尺のパイプＷ_Lであれば、図１５に示すように、製品Ｗａ_Lとして図１６に示す平板用パレット３上のワーク搬出用サポート板２４５上に搬出し、クレーンなどを利用して外部に搬出する。一方、短尺のパイプＷ_Sを加工後切断した製品Ｗａ_Sは、図１５に示すように、そのまま本体フレーム９の側方から外部に搬出する。

また、図１７（ｃ）のレーザ加工ヘッド２１による切断加工後のパイプＷを更に切断加工する際は、図１７（ｄ）に示すようにＸ軸キャリッジ１５とサポートチャックモジュール３９との連結を外し、Ｘ軸キャリッジ１５（レーザ加工ヘッド２１）をメインチャックモジュール３７に接近させて切断加工を行うことで、パイプＷのデッドゾーンを最小限にすることが可能である。

なお、本実施形態で加工可能な棒状ワークとしては、パイプ材として丸パイプや角パイプのほか、Ｈ形鋼や山形鋼などの形鋼でもよい。

また、特に異形状である長角パイプやＣ形鋼など上下と左右で断面寸法が異なる棒状ワークを把持する際には、メインチャックモジュール３７の鉛直ジョー１０１ａと水平ジョー１０１ｂ、及びサポートチャックモジュール９３の上下ローラ２１１と左右ローラ（図示省略）がそれぞれ個別に駆動する構造になっているので、上下と左右で断面寸法が異なる棒状ワークに対しても問題なく把持することが可能である。

本実施形態によれば、板状ワークである平板に対する加工と、棒状ワークであるパイプに対する加工の切り替え作業を行う際には、平板用パレット３と、棒状ワーク把持部であるメインチャックモジュール３７及びサポートチャックモジュール３９を備えたパイプ用パレット５とを、加工領域７に対して個別に出入りさせればよいので、切り替え作業を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、メインチャックモジュール３７及びサポートチャックモジュール３９は、パイプＷを上記した出入方向と同方向に挿入可能なパイプ挿入孔９９ａ及び１９０をそれぞれ備えている。このため、パイプＷをパイプ用パレット５上にセットする際には、パイプＷを上記した出入方向と同方向からメインチャックモジュール３７のパイプ挿入孔９９ａもしくはサポートチャックモジュール３９のパイプ挿入孔１９０から挿入することで、長尺ワークであっても容易にセットすることができる。

また、本実施形態では、棒状ワーク把持部は、パイプＷの端部付近を把持する第１把持部であるメインチャックモジュール３７と、パイプ用パレット５に対し前記出入方向と同方向に移動可能な第２把持部であるサポートチャックモジュール３９と、を備えている。このため、長尺パイプであっても、安定した状態で把持して加工精度を高めることができる。

また、本実施形態では、第２把持部であるサポートチャックモジュール３９は、レーザ加工ヘッド２１と一体的にパイプに対して移動可能としている。このため、レーザ加工ヘッド２１による加工時には、常にサポートチャックモジュール３９による把持部分近傍を加工することになり、加工精度向上に寄与することができる。

また、本実施形態では、レーザ加工ヘッド２１は、前記出入方向に移動可能なヘッド支持部であるＸ軸キャリッジ１５に支持され、パイプ用パレット５は、Ｘ軸キャリッジ１５に対して係脱（連結解除）可能であって、前記出入方向に移動する際にはＸ軸キャリッジ１５に連結した状態で、該Ｘ軸キャリッジ１５の駆動部の駆動力によって移動する。

このため、パイプ用パレット５専用の駆動源が不要となって、設備構成を簡素化でき、設備コスト低減に寄与することができる。

また、本実施形態では、平板用パレット３は、パイプ用パレット５が加工領域７に位置して加工完了したパイプを受け入れるワーク搬出入用サポート板２４５を備えている。このため、加工完了したパイプをワーク搬出入フレーム１１側へ移動させたときに、平板用パレット３があっても、搬出させてワーク搬出入用サポート板２４５により保持することができる。

３平板用パレット（板状ワーク加工用テーブル）
５パイプ用パレット（棒状ワーク加工用テーブル）
７加工領域
１５Ｘ軸キャリッジ（ヘッド支持部）
２１レーザ加工ヘッド
３７メインチャックモジュール（第１把持部、棒状ワーク把持部）
３９サポートチャックモジュール（第２把持部、棒状ワーク把持部）
９９ａメインチャックモジュールのパイプ挿入孔（棒状ワーク挿入孔）
１９０サポートチャックモジュールのパイプ挿入孔（棒状ワーク挿入孔）
２４５ワーク搬出入用サポート板（棒状ワーク受け部）

Claims

レーザ加工ヘッドが移動可能に設けられた加工領域に対し、その一方側から板状ワーク加工用テーブルを出入可能に設けるとともに、前記一方側に対して前記加工領域を間に挟んで他方側から、棒状ワーク把持部を備えた棒状ワーク加工用テーブルを出入可能に設け、
前記棒状ワーク把持部として、前記棒状ワークの端部付近を把持する第１把持部と、前記棒状ワーク加工用テーブルに対し前記出入方向と同方向に移動可能な第２把持部と、を設け、
前記レーザ加工ヘッドは、前記出入方向に移動可能なヘッド支持部に支持され、
前記棒状ワーク加工用テーブル及び前記第２把持部は、前記ヘッド支持部に対してそれぞれ独立に連結状態と連結解除状態とが選択可能とされ、前記連結状態で前記ヘッド支持部の駆動部の駆動力によって前記ヘッド支持部と一体的に移動し、
前記棒状ワーク加工用テーブルは、前記出入方向に移動する際に前記ヘッド支持部に第１の連結部で連結状態とされ、
前記第２把持部は、前記レーザ加工ヘッドによる加工時に前記ヘッド支持部に第２の連結部で連結状態とされレーザ加工ヘッドと一体的に棒状ワークに対して移動するよう構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。
前記棒状ワーク加工用テーブルは、前記出入方向に延びる第１の長枠と第２の長枠とを含む外枠と、前記第１の長枠と前記第２の長枠の間に前記出入方向に配置された中枠とを有し、
前記第２把持部は、前記第１の長枠と前記中枠との間で前記出入方向に移動可能とされ、
前記第１の連結部は、前記第２の長枠に設けられていることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
前記第１及び第２の棒状ワーク把持部は、棒状ワークを前記出入方向と同方向に挿入可能な棒状ワーク挿入孔を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ加工装置。
前記板状ワーク加工用テーブルは、前記加工領域に位置する棒状ワーク加工用テーブルに対し棒状ワークを出し入れする際に受ける棒状ワーク受け部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
前記第１の連結部において、前記ヘッド支持部及び前記棒状ワーク加工用テーブルの一方側に設けられた半円弧形状の凹部に他方側に設けられたローラが進入可能とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
棒状ワークをレーザ加工するレーザ加工方法であって、
レーザ加工ヘッドが移動可能に設けられた加工領域に対し、その一方側から板状ワーク加工用テーブルを出入可能に設けるとともに、前記一方側に対して前記加工領域を間に挟んで他方側から、棒状ワーク把持部を備えた棒状ワーク加工用テーブルを出入可能に設け、
前記棒状ワーク把持部として、前記棒状ワークの端部付近を把持する第１把持部と、前記棒状ワーク加工用テーブルに対し前記出入方向と同方向に移動可能な第２把持部と、を設け、
前記レーザ加工ヘッドを、前記出入方向に移動可能なヘッド支持部に支持させ、
前記棒状ワーク加工用テーブル及び前記第２把持部を、前記ヘッド支持部に対し第１の連結部及び第２の連結部でそれぞれ独立に連結状態と連結解除状態とを選択可能とすることで前記連結状態にて前記ヘッド支持部の駆動部の駆動力によって前記ヘッド支持部と一体的に移動するよう構成し、
前記第１の連結部を前記連結状態にすると共に前記ヘッド支持部を移動させて前記棒状ワーク加工用テーブルを前記出入方向に移動させる棒状ワーク加工用テーブル移動ステップと、
前記第２の連結部を前記連結状態にすると共に前記ヘッド支持部を移動させて前記棒状ワークに対して前記レーザ加工ヘッドが一体移動する状態でレーザ加工を行う第２把持部移動ステップと、
を含むことを特徴とするレーザ加工方法。