CN102451954B - 工件支架清扫装置 - Google Patents

Abstract

本发明得到一种工件支架清扫装置，其与激光加工机的结构无关，可以独立于激光加工而执行工件支架的清扫，熔渣的除去效果好，可以安全且容易地进行清扫作业。该工件支架清扫装置对激光加工机的保持工件的工件支架进行清扫，该工件支架由隔着间隔而直立设置的多个板材构成，该工件支架清扫装置具有：自动高速多针凿，其包含多个针以及使多个针各自进行往复移动的机构；基板，其形成有开口；清扫装置主体，其设置在基板的上侧，以使针贯穿开口并向基板的下侧露出的方式，支撑自动高速多针凿；一对引导板，其以隔着开口而相对的方式设置在基板的底面上，对工件支架上的清扫装置主体的移动进行引导；以及用于操作清扫装置主体的把手。

Description

工件支架清扫装置

技术领域

本发明涉及一种工件支架清扫装置，其将附着在工件支架上的附着物除去，该工件支架是为了支撑(保持)激光加工机的工件(被加工物)而设置在加工工作台或加工托盘等上的。

背景技术

当前，在以二氧化碳激光加工机为代表的主要将软钢板和不锈钢钢板作为切割对象的激光加工机中，将用于载置·保持作为被加工物的工件的工件支架设置在加工工作台上。另外，在具有托盘更换装置、或者储料器(储料架)系统的激光加工机中，在加工托盘上设置有工件支架。

对于工件支架的形状，通常如专利文献1中公开的“激光加工机中的工件工作台”所示，大多为锯齿状(将凹凸的最上点和最下点以直线连结的形状)或者刀刃状(将凹凸的最上点和最下点由曲线连结的形状)，除此之外还存在针板状、网眼状和蜂窝状等。

从激光加工所产生的熔融蒸发飞散物(熔渣)向工件的下方无障碍地落下的角度出发，工件支架和工件下表面之间的接触面积越少越理想。另一方面，为了防止工件弯曲而发生振动，或者激光的焦点位置偏移，而必须与板厚等相对应，隔着适当的间隔对工件进行支撑。因此，之前示例出的各种形状的工件支架通常设置为，隔着25～100mm程度的间距支撑工件。

从性能(小接触面积以及工件的保持性)、更换的容易性、更换部件的获得容易性、价格等方面出发，多使用利用激光或回转头压力机对钢板进行形状切断加工而呈锯齿状或刀刃状的工件支架。由于在激光加工时与工件之间的接触部分及其附近损伤·烧损，因此刀刃状的工件支架逐渐成为细齿的锯齿状，在锯齿的谷部和工件支架板上表面的缘部上，附着·堆积由激光切断加工而产生的熔渣。在工件支架为锯齿状的情况下，特别地在锯齿的谷底的部分处熔渣易于附着·堆积。

如果熔渣向工件支架上开始附着，则激光与熔渣接触，因其反射而烧灼工件下表面，或者使熔渣向下方的落下受到阻碍，从而产生加工不良。因此，工件支架成为需要更换的消耗品。

对于利用激光加工制作的工件支架，虽然随着加工机的大小的不同而不同，但制作以及更换通常需要大约1天。因此，尝试通过对工件支架定期地进行清扫，将熔渣除去，延长耐用期间，从而尽可能不进行工件支架的更换。为了将工件支架的耐用期间延长，必须尽可能地提高清扫的频度。

由于熔渣向工件支架上熔融粘着并附着，因此利用凿子和刷子等的手动作业清扫为重体力劳动。另外，即使使用市面出售的自动高速多针凿，在定尺寸部件加工用的大约1.2×2.5m的加工工作台等中，清扫作业也不容易进行。并且，利用凿子和刷子、市场出售的自动高速多针凿等的清扫作业，是作业人员站在激光加工机的加工工作台或托盘更换器的加工托盘上而进行的，但从安全性的角度出发，可以说优选作业人员不站在装置上而进行清扫作业。并且，在驱动自动高速多针凿时发生的振动和噪声，对于清扫作业人员来说，可能成为使作业环境恶化的一个因素。

在专利文献2中公开的“板材搬入搬出系统以及板材搬入系统”，在激光加工机的工作过程中，对当前没有使用的加工托盘的工件支架进行自动清扫。

在专利文献3中公开的“用于清洗工件支架的支架带状部的机械装置”，是将具有带状部的辊轮与工件支架的侧面抵接，将熔渣堆积物除去的装置。另外，也已知一种代替具有带状部的辊轮，使刷子与工件支架的侧面抵接，而将熔渣除去的结构的装置。

专利文献1：日本特开2001-105169号公报

专利文献2：日本特开2007-911号公报

专利文献3：日本特开2006-110632号公报

发明内容

在专利文献2中公开的发明，是使刷子与工件支架接触而进行清扫的技术，但如上所述，由于熔渣向工件支架上熔融粘着，因此难以简单地仅通过使刷子接触而将熔渣除去。

另外，在专利文献2中公开的发明，是仅能够适用于具有两个加工工作台的激光加工机的结构，无法在仅具有一个加工工作台的通常的激光加工机和具有托盘更换装置的激光加工机中使用。

并且，在专利文献2中公开的发明，存在无法独立于激光加工而仅进行工件支架的清扫的问题。

另外，在专利文献3中公开的发明，由于辊轮不与工件支架的上表面抵接，所以无法将堆积在工件支架的上表面上的熔渣除去，存在熔渣的除去效果低的问题。另外，专利文献3中公开的发明，是无法使辊轮倾斜而与工件支架的上表面抵接的构造。上述问题即使在代替辊轮而设置有刷子的结构中也同样地发生。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，得到一种工件支架清扫装置，其不依赖于激光加工机的结构，能够独立于激光加工而执行工件支架的清扫，熔渣的除去效果好，能够安全且容易地进行清扫作业。

为了解决上述课题，实现目的，本发明提供一种工件支架清扫装置，其对激光加工机的保持工件的工件支架进行清扫，该工件支架由隔着间隔而直立设置的多个板材构成，该工件支架清扫装置的特征在于，具有：多针凿，其包含多个针、以及使该多个针的每一个各自进行往复移动的机构；基板，其形成有开口；清扫装置主体，其设置在基板的上侧，以使多个针贯穿开口并向基板的下侧露出的方式，支撑多针凿；一对引导板，其以隔着开口而相对的方式设置在基板的底面上，对工件支架上的清扫装置主体的移动进行引导；以及用于操作清扫装置主体的棒状的把手。

发明的效果

根据本发明，具有下述效果，即，可以在期望的定时以作业人员不站在加工工作台上的方式进行工件支架的清扫作业，可以高效地将熔渣除去。

附图说明

图1-1是表示本发明所涉及的工件支架清扫装置的实施方式的结构的侧视图。

图1-2是表示本发明所涉及的工件支架清扫装置的实施方式的结构的后视图。

图1-3是表示本发明所涉及的工件支架清扫装置的实施方式的结构的仰视图。

图2是放大地示出基板的开口部分的图。

图3是基板的开口部分处的局部剖面图。

图4是表示使清扫装置主体摇摆的状态的图。

具体实施方式

下面，基于附图，详细说明本发明所涉及的工件支架清扫装置的实施方式。另外，本发明并不受本实施方式限定。

实施方式

图1是表示本发明所涉及的工件支架的实施方式的结构的图。图1-1是工件支架清扫装置的侧视图，图1-2是工件支架清扫装置的后视图，图1-3是工件支架清扫装置的仰视图。工件支架清扫装置是将设置于激光加工机的加工工作台1上的工件支架3作为清扫对象的装置。激光加工机的加工工作台1具有支撑部件2，其对保持要实施激光加工的工件的多个工件支架3进行支撑。另外，在这里，以将支撑部件2设置在加工工作台1上的激光加工机为例进行说明，但在托盘更换装置和储料器系统中的加工托盘上设置有支撑部件2的结构中也同样适用。

工件支架3的上部在图1-1中形成为锯齿状，但也存在刀刃状的情况。在将工件载置于工件支架3上的状态下实施激光加工。

自动高速多针凿4具有剖面观察大致捆扎为圆形的多个针8(硬钢线针束)。自动高速多针凿4为空压式，连接有具有阀12的压缩空气配管11。自动高速多针凿4具有利用经由压缩空气配管11供给的压缩空气的压力，使针8沿各自的长度方向往复移动的机构。自动高速多针凿4以使针8朝向下方(工件空间3的上表面)的方式，利用清扫装置主体6以及设置在其下部的基板5，垂直保持在工件支架3上。

市面出售的空压式的自动高速多针凿具有多种，手持型的重量为1.5～3kg左右，空气量为150～250升/min(如果喷出压力为0.5Mpa，则相当于1.5～2.2kW的电动机容量)。在将如上所述的手持型自动高速多针凿作为自动高速多针凿4而使用的情况下，作为工件支架清扫装置整体的重量为5～8kg左右。另外，由于压缩空气配管11形成为配管径为外径φ15mm左右的软管，所以容易处理。

在清扫装置主体6上安装有棒状的把手7。把手7的前端部分向工件支架3的排列方向分支，整体形成为大致十字形状。通过将把手7的前端部分向工件支架3的排列方向分支，从而在进行后述的摇摆动作时能够容易地将清扫装置主体6倾斜。把手7的形状和长度是任意的，但如果过长，则难以操作，因此优选形成为不损害操作性的程度的长度。通常，将工件支架3沿加工工作台1的短边方向设置，因此如果把手7的长度为1m左右，则可以仅通过从加工工作台1的一侧进行的作业，对工件支架3进行清扫。

另外，在清扫装置主体6上设置有用于调整自动高速多针凿4的上下方向的安装位置的止动螺钉13。针8为消耗品，随着使用而逐渐变短，因此，在针8消耗的情况下，通过松弛止动螺钉13，将自动高速多针凿4的安装位置向下移动，从而能够调整为使针8在规定的范围内进行往复移动。另外，对于针8的往复移动的范围，在后面进行说明。在针8消耗至使用极限的情况下，松弛止动螺钉13，从清扫装置主体6上将自动高速多针凿4拆下后，更换新的针8。

在基板5上设置有对自动高速多针凿4的针8进行贯穿引导的开口9。图2是放大地示出基板5的开口9的部分的图。开口9是将工件支架清扫装置的前后方向作为长度方向的长孔形状，宽度方向的开口尺寸f形成为，比无负载状态下的自动高速多针凿4的针8束的剖面外形即圆弧e窄。另一方面，开口9的长度方向的开口尺寸形成为，比无负载状态下的自动高速多针凿4的针8束的剖面外形即圆弧e大。通过由上述形状的开口9对针8以大致垂直地贯穿的方式进行引导，从而针8束的剖面被校正为将与开口9的长度方向相同的方向作为长度方向的大致矩形状。因此，与工件支架3抵接的针8的根数增多，可以高效地进行熔渣的除去。另外，为了不妨碍针8的往复移动，在工件支架3的各侧面和开口9之间，必须至少确保针8的直径量的间隙。作为一个例子，通过将开口9的宽度方向的开口尺寸f形成为比工件支架3的板厚t大10～20mm，从而在工件支架3的侧面和开口9之间确保不妨碍针8的往复移动程度的间隙，同时可以将针8聚集。通过使自动高速多针凿4的针8束向工件支架3的上部以及清扫方向集中，从而使清扫效果提高，并且由于在前进方向的前后充分地具有针8的活动区，因此开口9的前后缘部和针8之间不发生干涉，清扫装置主体6的移动可以顺利地进行，清扫作业变得容易。

在使手持型的自动高速多针凿向任意方向移动并进行作业的情况下，优选针束在剖面观察下为圆形状，但本实施方式所涉及的工件支架清扫装置的移动方向是固定的，沿工件支架3的长度方向前后移动。因此，如上所述，沿工件支架3的长度方向使针8束聚集的方式减少不与工件支架3抵接而空振的针8的数量，因此清扫效率提高。另外，开口9在装置的前后方向上需要作为被聚集的针8的活动区的空间，优选在开口9的前后方向的端部附近不存在针8。在本实施方式中，由于在开口9的前后方向的端部和针8束之间确保充分的间隙，因此，在使清扫装置主体6沿前后移动时，不会由于针8与开口9的缘部抵接、或者与工件支架3的上部钩挂而妨碍清扫装置主体6的顺利的移动。

并且，在基板5的底面上，一对引导板10a、10b以隔着开口9相对的方式，在基板5上垂直地设置。引导板10a、10b以清扫装置主体6沿工件支架3移动的方式进行引导。基板5形成为将清扫装置主体6的移动方向(图1-1的箭头方向)即前后方向的下部向上弯曲的形状(参照图1-1)。另外，引导板10a、10b分别形成为前后方向的端部向与另一侧的引导板10b、10a远离的方向弯曲的形状(参照图1-3)。基板5和引导板10a、10b在清扫作业时与工件支架3接触，因此形成为在产生消耗或破损的情况下可以进行更换的构造。另外，如果在与工件支架3的接触面上形成耐磨损性覆膜(硬质铬镀层等)或润滑性覆膜(PTFE复合镀层等)，则可以使基板5和引导板10a、10b等的更换频度下降。另外，如果将具有开口9的部分作为独立部件而形成为可以分离更换的结构，则与更换基板5整体的情况相比，实现低成本化。

在工件支架3的上部为锯齿状的情况下，如果基板5的下表面平坦部(与工件支架3抵接的部分)的长度为大于或等于锯齿间距的2倍，则基板5始终由两个锯齿支撑，因此可以防止清扫装置主体6向前后方向倾斜。因此，可以稳定地进行清扫作业。

说明工件支架清扫装置的动作。另外，以下说明的作业，不是由清扫作业人员站在加工工作台1上进行的，而是从加工工作台1的侧面利用把手7进行。清扫作业人员以由引导板10a、10b将工件支架3夹持的方式，将基板5(清扫装置主体6)载置在工件支架3上。如果把持把手7的前端部分并将阀12打开，则向自动高速多针凿4供给压缩空气，针8追随作为作业对象物的工件支架3的凹凸而进行往复移动。针8的往复移动每分钟大约进行4000～6000次，因此由基板5的开口9引导的针8与工件支架3碰撞。工件支架3上附着的熔渣主要通过针8的碰撞动作而从工件支架3剥离、除去。此时，由于针8主要与工件支架3的上表面碰撞，因此将堆积在工件支架3的上表面上的熔渣有效地除去。

自动高速多针凿4的针8击打工件支架3的反作用力，使工件支架清扫装置的重量减轻。由于自动高速多针凿4的针8击打工件支架3而产生的振动，也起到使工件支架清扫装置的移动动作变得容易的作用。

清扫作业人员通过利用把手7使清扫装置主体6沿工件支架3前后移动，或者使清扫装置主体6向与移动方向交叉的方向倾斜(摇摆)·摇动，从而进行清扫作业。由于引导板10a、10b分别形成为前后方向的端部向远离另一侧的引导板10b、10a的方向弯曲的形状，因此清扫装置主体6的前后的移动不易被附着在工件支架3上的熔渣所阻碍。另外，由于引导板10a、10b的间隔比工件支架3的板厚宽，所以清扫装置主体6也可以利用把手7的操作沿左右移动。即，在引导板10a与工件支架3抵接的位置、和引导板10b与工件支架3抵接的位置之间，可以使清扫装置主体6向任意的位置移动。

图3是基板5的开口9的部分处的局部剖面图。自动高速多针凿4设置为，针8的前端至少到达工件支架3的锯齿的最下点(谷部)，且针8的前端上升至锯齿的最上点(顶端)的上方。但是，如果使针8过度下降，则使没有用于熔渣除去的时间变长，清扫效率下降。另外，如果使针8上升至开口9的上侧缘的上方，则针8与基板5的上表面抵接，不由开口9引导，可能使清扫效率下降。因此，针8的往复移动的范围必须适当地设定，以不使清扫效率下降。

对于针8的往复移动范围(行程)d，如果将针8的上升端和工件支架3的锯齿的最上点(基板5的底面的下端)之间的距离设为a，将针8的下降端和工件支架3的锯齿的最下点之间的距离设为b，将工件支架3的锯齿的高度设为c，则d＝a+b+c，在这里举一个例子，通过将a及b的尺寸形成为小于或等于10mm，从而可以抑制清扫效率的下降。因此，选定针8的行程d比锯齿高度c大0～20mm的自动高速多针凿4并设置在清扫装置主体6上即可。在预先确定了自动高速多针凿4的针8的行程d的情况下，选定锯齿高度c比针8的行程d小0～20mm的工件支架3并设置在支撑部件2上即可。如上所述，由于自动高速多针凿4的针8与锯齿状的工件支架3的从最上点至最下点的整个范围抵接，因此使清扫性能提高，可以可靠地进行清扫。

另外，如上所述针8为消耗品，随着使用而逐渐变短，因此，通过以将针8的往复移动的中心位于工件支架3的锯齿中央的下方的方式设置自动高速多针凿4(以成为a＜b的方式设置自动高速多针凿4)，从而可以使自动高速多针凿4的设置位置的调整频度降低。

在构成为将具有开口9的部分作为独立部件而可以与基板5分离的情况下，如果具有开口9的部件的厚度比基板5的厚度大，则针8的行程可以向上侧延伸(将针8的上升端和工件支架3的锯齿的最上点之间的距离a扩大)。

图4是表示使清扫装置主体6摇摆的状态的图。在将清扫装置主体6保持大致垂直的清扫作业中，自动高速多针凿4的针8与工件支架3抵接的概率较低，且仅特定的针8与工件支架3抵接。如图4所示，通过使清扫装置主体6摇摆，从而使与工件支架3抵接的针8的根数以及概率增加，因此清扫效率提高。另外，不仅工件支架3的上表面，而且侧面也变得易于与针8碰撞，因此可以将堆积在工件支架3的侧面上的熔渣高效地除去。另外，在清扫装置主体6倾斜时，也可以以引导板10a、10b中的一个与工件支架3接近的方式，使清扫装置主体6左右移动，然后进行倾斜。通过进行如上所述的操作，可以避免在清扫装置主体6倾斜时基板5与相邻的工件支架3发生干涉。

在使清扫装置主体6倾斜的情况下，引导板10a、10b的高度尺寸h越小，倾斜角度越大。但是，如果清扫装置主体6过于倾斜，则为了防止清扫装置主体6倾倒，而必须利用把手7进行操作。因此，优选引导板10a、10b具有对清扫装置主体6倾斜至超过倾倒界限(从重心引出的铅垂线不通过底面)这一情况进行限制的高度尺寸h。换言之，优选在使清扫装置主体6向开口9的宽度方向倾斜了小于倾倒界限角度的角度的时刻，一对引导板10a、10b中的一个与其间插入的工件支架3发生干涉。另外，引导板10a、10b的高度尺寸h可以在与支撑部件2的上端不发生干涉的范围内设定得较大，但如果过大，则清扫装置主体6的搭载替换作业难以进行，所以优选设定为不损害作业性的程度的大小。作为一个例子，通过将引导板10a、10b的高度尺寸h设定为比开口9的宽度方向的开口尺寸f大5～15mm，从而可以将摇摆的最大倾斜角度限制在25～30°左右，形成为引导板10a、10b的下部与工件支架3的侧面抵接并受到引导的状态。

清扫装置主体6的倾斜·摇动，是为了提高清扫效率而必要的动作，但如果使清扫装置主体6倾斜，则由于清扫装置主体6的自重，使工件支架3的上端部容易向基板5和引导板10a、10b形成的角部嵌入。此时，如果引导板10a、10b的开口9侧的面和开口9的缘部之间的间隙尺寸k较大，则针8不与工件支架3的上端部抵接，并且清扫装置主体6难以向前后移动。因此，间隙尺寸k必须形成为比工件支架3的板厚t小，优选与板厚t相比充分小。如果间隙尺寸k比板厚t小，则在清扫装置主体6倾斜时，开口9的缘部位于工件支架3的上表面上，工件支架3不会向角部完全嵌入。在此情况下，一对引导板10a、10b的安装间隔尺寸g为f+2k。作为一个例子，通过将间隙尺寸k设定为小于或等于10mm，从而可以防止工件支架3的上端部向基板5和引导板10a、10b形成的角部中嵌入。通过形成为如上所述的结构，从而在清扫装置主体6倾斜时，可以保证与前进方向成直角的方向的开口缘部附近的针8可靠地与工件支架3的上部抵接，因此提高清扫性能，且清扫装置的前后移动动作变得顺利。另外，如果将引导板10a、10b和基板5之间的角部形成为斜面或R面，则工件支架3的上端部难以向角部中嵌入。

在一个工件支架3的清扫结束后，将清扫装置主体6重新载置于相邻的工件支架3上，对加工工作台1上的工件支架3依次进行清扫。

在这里，以加工工作台1为1.2×2.5m，工件支架3的排列间距为50mm的情况为例，考虑作业时间。在此情况下，所设置的工件支架3的数量为50个。虽然也会根据熔渣的附着程度的不同而变化，但一个工件支架3的清扫所需要的时间大概不到1分钟，因此，所有工件支架3的清扫可以在40～50分钟左右内完成。

通过预先向清洁状态(新品或者清扫后)的工件支架3上涂敷市面出售的喷溅附着防止剂，从而可以更容易地进行熔渣的清扫。

如以上说明所示，本实施方式所涉及的工件支架清扫装置，具有把手且重量轻，因此，即使1个人也可以安全且容易地进行工件支架的清扫作业。并且附着在工件支架上的熔渣的除去(清扫)效果较好。并且，由于结构简单，所以可靠性较高，可以廉价地制造。通过利用本实施方式所涉及的工件支架清扫装置进行工件支架3的清扫，从而能够长期使用工件支架3。因此，重新制作工件支架3的频度变低，因此可以抑制工件支架3的制作所需的能量消耗。即，可以降低在运用激光加工机时的环境负荷。

在以上的说明中，将上部为锯齿或者刀刃状的板状的工件支架3作为清扫对象进行了说明，但通过松弛止动螺钉13，将自动高速多针凿4从清扫装置主体6上拆下，从而也可以对无法向一对引导板10a、10b之间插入的形状的工件支架(例如网状或蜂窝状)进行清扫。

另外，在以上的说明中，以自动高速多针凿4为空压式的情况为例进行了说明，但自动高速多针凿4也可以为电动式。在使用电动式的自动高速多针凿4的情况下，代替具有阀12的压缩空气配管11，而连接具有开关的电气配线。

上述实施方式中示出的工件支架清扫装置的各部的形状和尺寸仅为一个例子，本发明并不限定于此。

工业实用性

如上所述，本发明所涉及的工件支架清扫装置，在可以安全且高效地清扫用于激光加工机中的工件支架这一方面有用，特别地，适用于上部为锯齿状或者刀刃状的板状的工件支架的清扫。

Claims (5)

1.一种工件支架清扫装置，其对激光加工机的保持工件的工件支架进行清扫，该工件支架由隔着间隔而直立设置的多个板材构成，

该工件支架清扫装置的特征在于，具有：

多针凿，其包含多个针、以及使该多个针的每一个各自沿着该多个针的长度方向进行往复移动的机构；

基板，其形成有开口；

清扫装置主体，其设置在所述基板的上侧，以使所述多个针贯穿所述开口并向所述基板的下侧露出的方式，支撑所述多针凿；

一对引导板，其以隔着所述开口而相对的方式设置在所述基板的底面上，对所述工件支架上的所述清扫装置主体的移动进行引导；以及

用于操作所述清扫装置主体的棒状的把手，

所述一对引导板的高度尺寸比所述开口的宽度方向的开口尺寸大，且所述一对引导板具有防止所述清扫装置主体倾斜大于或等于倾倒界限角度的高度，在使所述清扫装置主体向所述开口的宽度方向倾斜了小于所述倾倒界限角度的角度的情况下，所述一对引导板中的一个与插入在该一对引导板之间的所述工件支架发生干涉。

2.根据权利要求1所述的工件支架清扫装置，其特征在于，

所述工件支架的上部为锯齿状，

所述多针凿使所述针的前端下降至锯齿的最下点的下方，且使所述针的前端上升至锯齿的最上点的上方。

3.根据权利要求1或2所述的工件支架清扫装置，其特征在于，

所述开口的宽度比所述多个针向所述开口插入之前的无负载状态下的束宽窄。

4.根据权利要求1或2所述的工件支架清扫装置，其特征在于，

所述开口的缘部和所述引导板之间的间隔，比所述工件支架的宽度小。

5.根据权利要求1或2所述的工件支架清扫装置，其特征在于，

所述多针凿相对于所述清扫装置主体可以拆卸。