JP2005349414A - 熱切断加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 切断加工中に加工箇所に生じる粉塵を効率的に吸引して除去できるレーザ加工装置１を提供する。
【解決手段】 加工テーブル２における下部には１６箇所の区画室Ｃ１〜Ｃ１６を形成してあり、中央側となる各供給口２７から各区画室Ｃ１〜Ｃ１６内に一斉に空気を供給するようになっている。加工ヘッド６による加工箇所と対応する加工テーブル２の両側の位置には、集塵機２６に接続された吸引ダクト２５、２５を設けている。
被加工物Ｗを切断加工する際には、その加工箇所の下方側の区画室（例えばＣ１、またはＣ９）に中央側から空気を供給すると同時に、上記区画室の側部側から供給された空気とともに加工箇所から発生した粉塵が吸引される。
【選択図】 図２

Description

本発明は熱切断加工装置に関し、より詳しくは、被加工物の加工に伴って発生するヒュームやスパッタ等を含んだ粉塵を吸引除去する機能を備えた熱切断加工装置に関する。

従来、レーザ加工装置によって被加工物を切断加工する際には、加工箇所に向けてレーザ光を照射すると同時にアシストガスを吹付けるようにしている。その際に、加工箇所からヒュームやスパッタ等を含んだ粉塵が発生するが、このような粉塵は現場の作業者の健康に悪影響を及ぼすとともに、粉塵が周辺の駆動部分に侵入すると、レーザ加工装置の故障の原因となる。
そこで、従来では、被加工物の加工中に生じる粉塵を吸引するための集塵装置が提案されている（例えば特許文献１）
特開平１−３１７６９７号公報

上記特許文献１の集塵装置においては、加工テーブルを複数の平行な仕切板によって細長い区画室を複数形成して、加工ヘッドによる加工箇所となる特定の区画室の一側から区画室内に空気を供給すると同時に、他側から空気とともに加工箇所から発生したガスと塵埃を吸引するようにしている。
しかしながら、この特許文献１の集塵装置においては、区画室の側部の位置から加工ヘッドによる加工箇所までの距離が長いために、区画室内からガスと塵埃を吸引するのに時間がかかるという欠点があった。しかも、加工ヘッドによる加工箇所が隣り合う区画室にわたるような場合には、ガスと塵埃の吸引が不十分となるという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、被加工物を載置する加工テーブルと、上記被加工物に熱源を射出する加工ヘッドと、上記加工テーブルと加工ヘッドとを水平方向に相対移動させる移動手段とを備えて、被加工物に所要の加工を施すようにした熱切断加工装置において、
上記加工テーブルにおける被加工物の載置面よりも下方側の空間部を水平方向における複数の区画室によって区分し、被加工物の加工箇所の下方となる特定の区画室内に加工テーブルの中央側から気体を供給するとともに、該特定の区画室における側部側から加工に伴って発生する粉塵を上記気体とともに吸引するようにしたものである。

上述した構成によれば、従来と比較して加工箇所の下方となる区画室から迅速かつ的確に粉塵を吸引して除去することができる。

以下図示実施例について説明すると、図１ないし図２において、１は熱切断加工装置としてのレーザ加工装置であり、加工テーブル２上に載置した板状の被加工物Ｗをレーザ光によって所要形状に切断加工することができる。
レーザ加工装置１は、被加工物Ｗを載置してＸ軸方向移動手段３によって水平面のＸ軸方向に移動される上記加工テーブル２と、この加工テーブル２を跨いで上記Ｘ軸方向と直交する水平面のＹ軸方向に設けた門型フレーム４と、この門型フレーム４の水平部４Ａに取り付けられてＹ軸方向移動手段５によりＹ軸方向に移動される加工ヘッド６と、さらにレーザ光を発振するレーザ発振器７とを備えている。さらに、レーザ加工装置１は、門型フレーム４の水平部４Ａに気体吸引装置８を取り付けてあり、加工ヘッド６によって被加工物Ｗを加工した際にその上方側に生じる粉塵を上記気体吸引装置８によって吸引できるようにしている。
上記両移動手段３、５とレーザ発振器７は図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっている。制御装置によってレーザ発振器７が作動されると
加工ヘッド６を介して被加工物Ｗの加工箇所に向けてレーザ光が照射されるとともに、加工ヘッド６の下端部から被加工物Ｗの加工箇所に向けてアシストガスが吹き付けられるようになっている。また、上記加工ヘッド６は昇降手段１１によって昇降できるようになっており、昇降手段１１の作動も制御装置によって制御されるようになっている。

図１〜図３に示すように、加工テーブル２は、Ｘ軸方向と平行な一対の長辺部材１２とＹ軸方向と平行な短辺部材１３とによって全体として長方形の枠状に形成されている。上記加工テーブル２を構成する各部材１２、１３は枠状の支持フレーム１４上に設けてあり、この支持フレーム１４は、Ｘ軸方向移動手段３によってＸ軸方向に配置した一対のガイドレール１５に沿って移動されるようになっている。図２に示すように、長辺部材１２は、その断面は縦長の長方形として内部を中空にしてあり、これら長辺部材１２の内部空間を仲介通路１６として構成している。
図２に示すように、各部材１２、１３で囲繞された内方の所定高さ位置に、Ｙ軸方向と平行に複数の切欠きを有した６本の角棒状の支持部材１７を配置するとともに、これら支持部材１７の切欠きに挿入されてＸ軸方向と平行に複数の板状部材１８とを配置している。板状部材１８の上部には、Ｘ軸方向の等間隔位置に同じ高さとなるように多数のとがった突出部を形成している。また、支持部材１７における所要位置に出没式の支持部材２１を配置している。この支持部材２１の先端には回転自在なボールが取り付けられている。なお、図３は支持部材１７、板状部材１８及び支持部材２１を省略した状態における加工テーブル２の平面図を示している。

各板状部材１８に設けた突出部の上端によって被加工物Ｗを支持する載置面を構成してあり、加工テーブル２のＸ軸方向の一側にクランプ機構２２を設けている。板状部材１８によって支持された状態の被加工物Ｗの一側をクランプ機構２２によって把持して固定するようになっている。
加工テーブル２（板状部材１８の突出部）に被加工物Ｗを載置する際、あるいは加工テーブル２から加工終了後の製品を排出する場合には、上記各支持部材２１を回転させて、支持部材２１の先端に設けたボールを板状部材１８の突出部よりも上方に突出させるようになっている。そして、その状態において被加工物Ｗあるいは加工終了後の製品を支持部材２１上で水平方向に移動させると、支持部材２１の先端に設けたボールが回転することで、加工テーブル２上に被加工物Ｗあるいは製品を容易に給排できるようになっている。なお、被加工物Ｗを加工する際には、各支持部材２１は逆転されて、その先端に設けたボールが各板状部材１８よりも下方側に退没するようになっているので、切断加工中においては板状部材１８によって被加工物Ｗが支持され、かつ上記クランプ機構２２によって所定位置に固定されるようになっている。

そして、制御装置により加工ヘッド６から被加工物Ｗの加工箇所にレーザ光を照射し、かつアシストガスを吹き付けることで、被加工物Ｗに対して切断加工を開始した後、制御装置によって両移動手段３，５の作動を制御することで、加工ヘッド６と加工テーブル２とを水平面におけるＸ軸方向およびＹ軸方向に相対移動させて、加工テーブル２上の被加工物Ｗを所要の形状に切断加工できるようになっている。
ところで、上述したように被加工物Ｗに対してレーザ加工装置１によって切断加工を行う際には、被加工物Ｗの加工箇所からヒュームやスパッタ等を含んだ粉塵が発生する。そこで、本実施例のレーザ加工装置１においては、このような粉塵を吸引するための集塵装置２３を設けている。

図２、図３に示すように、集塵装置２３は、上記板状部材１７、１８よりも下方側となる上記加工テーブル２内の空間部に形成した合計１６箇所の区画室Ｃ１〜Ｃ１６と、これらの区画室Ｃ１〜Ｃ８およびＣ９〜Ｃ１６へ空気を供給する２台のシロッコファン２４、２４と、門型フレーム４に取付けた２つの吸引ダクト２５、２５と、これら吸引ダクト２５、２５を介して各区画室Ｃ１〜Ｃ１６からガスを吸引する集塵機２６とを備えている（図１参照）。なお、集塵機２６を設けず、排気ブロアを設けるものでもよい。

後に詳述するが、各区画室Ｃ１〜Ｃ１６内には供給口２７を開口させてあるので、両シロッコファン２４、２４が作動されると、パイプ２８、２８および後述するＸ軸方向の両供給通路３１、３２を介して各区画室Ｃ１〜Ｃ８およびＣ９〜Ｃ１６内に空気が一斉に給送されるようになっている（図３に示した矢印参照）。また、各区画室Ｃ１〜Ｃ１６には、長辺部材１２の内側面に穿設した内側排出口３３が面しており（図５参照）、この内側排出口３３は、長辺部材１２の内部空間に設けた仲介通路１６，１６と、長辺部材１２の外側面に穿設した外側排出口３４を介して上記吸引ダクト２５、２５に連通できるようになっている。
そして、加工テーブル２がＸ軸方向に移動されることに伴って、各区画室Ｃ１〜Ｃ１６における特定の区画室が加工ヘッド６の下方側に位置すると（例えば図３における区画室Ｃ１またはＣ９）、その特定の区画室に対応する外側排出口３４が吸引ダクト２５と連通するようになっている。その際には、上記特定の区画室内の空気が吸引ダクト２５を介して集塵機２６により吸引されるようになっている。

このように本実施例においては、特定の区画室が加工ヘッド６の下方側、すなわち被加工物Ｗの加工位置の下方側に位置すると、その特定の区画室に対して供給口２７から空気が給送されると同時に吸引ダクト２５を介して集塵機２６によってその区画室から空気が吸引されるようになっている。これにより被加工物Ｗの加工位置に生じる粉塵は給送された空気とともに集塵機２６によって吸引除去できるようにしている。

これより、上記集塵装置２３について詳しく説明する。まず、加工テーブル２内に形成した各区画室Ｃ１〜Ｃ１６について説明する。
加工テーブル２の両長辺部材１２と平行に、かつ両短辺部材１３、１３のＹ軸方向の中央部にわたって断面三角形のパイプ部材３５を取り付けてあり、このパイプ部材３５の傾斜板３５Ａ、３５Ｂによって一側の区画室Ｃ１〜Ｃ８と他側の区画室Ｃ９〜Ｃ１６とに区分している。パイプ部材３５の内部空間は、Ｘ軸方向と平行な板状部材３６によって一側と他側とに区分してあり、一側を供給通路３１としてあり、他側を供給通路３２としている。
一方の長辺部材１２の内側面下部に外方側が高くなるように傾斜板３７を連結してあり、他方の長辺部材１２の内側面下部に外方側が高くなるように傾斜板３８を連結している。
そして、対向した状態の一側の傾斜板３７と中央側の傾斜板３５Ａとにわたって短辺部材１３、１３の間を４等分する位置に山形の傾斜板４１を取り付けるとともに、両短辺部材１３の内側面下部に外方側が高くなるように傾斜板４２を取り付けている。同様に、対向した状態の他側の傾斜板３８と中央側の傾斜板３５Ｂとにわたって、短辺部材１３、１３の間を４等分する位置に山形の傾斜板４１を取り付けるとともに、両短辺部材１３の内側面下部に外方側が高くなるように傾斜板４２を取り付けている。
これにより、加工テーブル２の底部側は各傾斜板３５Ａ、３５Ｂ、３７、３８、４１、４２によって下方側が窄まる長方形の箱形に８つに区画されている。その上さらに、山形の傾斜板４１の頂部に仕切板４３設けるとともに、短辺部材１２と仕切板４３との中間位置及び隣合う仕切板４３の中間位置にもＹ軸方向に平行にそれぞれ仕切板４４が設けられて１６個の区画室Ｃ１〜Ｃ１６が形成されている。

このように各区画室Ｃ１〜Ｃ１６は下方側が窄まる形状に形成してあり、底部側となる開口部は着脱可能な閉鎖部材４５によって閉鎖するようにして粉塵が漏出しないようにしている（図２参照）。また、加工ヘッド６による加工中に落下した被加工物Ｗの切断片や残材は各傾斜板３５Ａ、３５Ｂ、３７、３８、４１、４２によって上記閉鎖部材４５上に集まり、加工終了後に閉鎖部材４５を取り外して残材や切断片を回収できるようになっている。

次に各区画室Ｃ１〜Ｃ１６内に空気を給送する上記シロッコファン２４、２４は、加工テーブル２上となる一方の短辺部材１３の隣接位置に配置してあり、これらのシロッコファン２４、２４は図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっている。制御装置は、レーザ発振器７の作動以前に両シロッコファン２４、２４を作動させるとともに、加工ヘッド６による加工中及び加工ヘッド６による加工終了後も粉塵が残留しない程度に両シロッコファン２４、２４を作動させるようになっている。
両方のシロッコファン２４、２４が作動されると、パイプ２８，２８を介して両供給通路３１、３２に空気が給送され、それらの内部に給送された空気は各供給口２７から各区画室Ｃ１〜Ｃ１６内に中央側から側部側に向けて供給されるようになっている。
そして、区画室Ｃ１〜Ｃ８内に給送された空気は、閉鎖部材４５に沿って流れてから各供給口２７の対向位置となる傾斜板３７に沿って上方側へ案内されるようになっている。同様に、区画室Ｃ９〜Ｃ１６内に給送された空気は、閉鎖部材４５に沿って流れてから各供給口２７の対向位置となる傾斜板３８に沿って上方側へ案内されるようになっている。このように、気体供給手段はシロッコファン２４、２４、パイプ２８、２８と、加工テーブル２に設けられた供給通路３１、３２から構成されている。
なお、本実施例においてはシロッコファンを２台設けているが、１台のシロッコファンによって両供給通路３１，３２に空気を給送するようにしても良いし、さらに、シロッコファンは各区画室Ｃ１〜Ｃ１６ごとにそれぞれ１台設けても良い。

また、上述したように、加工テーブル２を構成する両長辺部材１２の内部は中空に形成してあり、両方の長辺部材１２の内部空間を区画室Ｃ１〜Ｃ１６と後述する吸引ダクト２５、２５との仲介通路１６，１６としている。
図２、図４〜図６に示すように、各長辺部材１２の内側面における各区画室Ｃ１〜Ｃ１６に臨む位置には、傾斜板３７，３８よりも高い位置に２箇所の内側排出口３３を穿設している。また、各長辺部材１２の外側面における外方側となる位置には、上記内側排出口３３よりも高さを低くして２箇所の外側排出口３４を穿設している。
一方、門型フレーム４における左右の柱状部４Ｂの内面には、上記各長辺部材１２に穿設した外側排出口３４の高さにあわせて、上記各吸引ダクト２５、２５を水平に取り付けている。吸引ダクト２５、２５の内側面は、隣接位置となる各長辺部材１２の外側面にできるだけ近接させて配置している。

左右の各吸引ダクト２５は内側面にＸ軸方向に伸びる吸引口としての長孔４６を形成している。これら両吸引ダクト２５，２５の長孔４６における長手方向の中心は，上記加工ヘッド６がＹ軸方向に移動される際の移動線Ｌ１の延長上となる位置に設けてあり、かつ、各長辺部材１２の外側面に設けた最大４個の外側排出口３４と一度に重合できる範囲にわたって形成されている。
そのため、加工テーブル２がＸ軸方向移動手段３によってＸ軸方向に移動される際には、一側の区画室Ｃ１〜Ｃ８と対応する位置の外側排出口３４のいずれかが、一方の吸引ダクト２５の長孔４６と重合し他側の区画室Ｃ９〜Ｃ１６と対応する位置の外側排出口３４のいずれかが他方の吸引ダクト２５の長孔４６と重合して相互に連通するようになっている。
さらに図５および図６に示すように，吸引ダクト２５の長孔４６の縁部を囲繞して吸引ダクト２５の内側面にブラシ４７を取り付けるとともに，吸引ダクト２５の内側面における長孔４６の両端部の隣接箇所を閉鎖してそこを閉鎖部２５Ａとしてあり，それら閉鎖部２５Ａもブラシ４７によって長方形状に囲繞している。
これにより、外側排出口３４のいずれかが、各吸引ダクト２５、２５の長孔４６と重合して相互に連通した際には、長孔４６と重合した外側排出口３４がブラシ４７によって囲繞されるとともに、長孔４６と重合していないその隣接位置の外側排出口３４が閉鎖部２５Ａとその位置のブラシ４７によって閉鎖され不要な大気を吸引しないようになっている。
各吸引ダクト２５、２５の他端は上記集塵機２６に連通させてあり、この集塵機２６は制御装置によって作動を制御される。こうして、気体吸引手段が集塵機２６、両吸引ダクト２５、２５から構成されている。

そして、制御装置によってレーザ発振器７が作動される際、つまり、切断加工中においては、上記集塵機２６および両シロッコファン２４、２４が作動され、全ての区画室Ｃ１〜Ｃ１６内に両シロッコファンから空気が一斉に供給されるようになっている。
その状態で、加工テーブル２および加工ヘッド６が相対移動することに伴って、加工ヘッド６の下方側に特定の区画室が位置すると、その特定の区画室の外側排出口３４が各吸引ダクト２５の長孔４６と重合して連通するようになっている。したがって、加工ヘッド６による加工箇所となる下方側の特定の区画室は、供給口２７から空気が供給されると同時に、該特定の区画室内の空気が内側排出口３３、仲介通路１６、外側排出口３４から吸引ダクト２５を通過して集塵機２６に吸引されるようになっている（図３の矢印参照）。
なお、特定の区画室から集塵機２６によって空気を吸引する際においては、内側排出口３３の位置の空気の流速が０．３〜０．５ｍ／ｓとなるように両シロッコファン２４、２４および集塵機２６の作動速度を調整している。
上述したように、集塵装置２３は、加工テーブル２における中央側の供給口２７から区画室Ｃ１〜Ｃ１６内へ空気を供給すると同時に、加工ヘッド６による加工箇所に対応する区画室Ｃ１〜Ｃ１６のうちの特定の区画室内の空気を吸引するようになっている。つまり、加工に伴って加工箇所に発生した粉塵は、特定の区画室内において加工テーブル２の中央側から供給する空気によって側部側へ押圧されるとともに、加工テーブル２の側部に設けた吸引ダクト２５を介して吸引されるようになっている。
さらに、図２に示した加工ヘッド６のように、中央側に位置するパイプ部材３５の上方側が加工箇所となる場合には、加工中に発生した粉塵は加工ヘッド６からのアシストガスの噴射流とともに傾斜板３５Ａの傾斜面によって供給口２７の方へ流れるようになっている。そして、供給口２７の近くまで流れた粉塵は、該供給口２７から区画室内に給送されている空気流によって引っ張られてから上述したように吸引されるようになっている。

このようにして、切断加工箇所の下方側となる特定の区画室から粉塵を迅速に吸引することができる。したがって、大型の加工テーブル２を備えたレーザ加工装置であっても、切断加工箇所から発生する粉塵を効率的に吸引して除去することが可能となる。なお、加工ヘッド６による切断加工が終了した後もしばらくは、シロッコファン２４、２４と集塵機２６を作動させるようにしてあり、それによって加工終了後において加工箇所付近に残留する粉塵を吸引できるようにしている。

なお、上述した実施例は、加工テーブル２がＸ軸方向に移動し、加工ヘッド６がＹ軸方向に移動するようになっているが、加工テーブル２は移動せずに加工ヘッド３のみがＸ軸方向およびＹ軸方向に移動して切断加工を行うレーザ加工装置の場合には、加工テーブル２の側部に設けた吸引ダクト２５、２５の吸引口を加工ヘッド６のＸ軸方向の移動にあわせて移動するようにすればよい。
また、各区画室Ｃ１〜Ｃ１６の開口させた各供給口２７を開閉させる開閉弁を設けて、切断加工をしている特定の区画室の各供給口を開放させるとともに切断加工箇所以外の区画室の各供給口を閉鎖するようにしても良い。
また、上記実施例は、本発明をレーザ加工装置に適用した場合について説明したが、プラズマ切断やガス切断等の熱切断加工装置にも本発明を適用することができる。

本発明の一実施例を示すレーザ加工装置の正面図。 図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う要部の断面図。 図２のＩＩＩ―ＩＩＩに沿う加工テーブルの一部を省略した平面図。 図３の要部の正面図。 図４のＶ―Ｖ線に沿う要部の断面図。 図５のＶＩ―ＶＩ線に沿う要部の正面図。

符号の説明

１…レーザ加工装置（熱切断加工装置） ２…加工テーブル
３…Ｘ方向移動手段 ５…Ｙ方向移動手段
６…加工ヘッド ２５…吸引ダクト
２６…集塵機 ２７…供給口
３３…内側排出口 ３４…外側排出口
Ｗ…被加工物 Ｃ１〜Ｃ１６…区画室

Claims (4)

1. 被加工物を載置する加工テーブルと、上記被加工物に熱源を射出する加工ヘッドと、上記加工テーブルと加工ヘッドとを水平方向に相対移動させる移動手段とを備えて、被加工物に所要の加工を施すようにした熱切断加工装置において、
   上記加工テーブルにおける被加工物の載置面よりも下方側の空間部を水平方向における複数の区画室によって区分し、被加工物の加工箇所の下方となる特定の区画室内に加工テーブルの中央側から気体を供給するとともに、該特定の区画室における側部側から加工に伴って発生する粉塵を上記気体とともに吸引することを特徴とする熱切断加工装置。
2. 上記移動手段は、上記加工テーブルをＸ軸方向に移動させるＸ軸方向移動手段と、上記加工ヘッドを上記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動手段とを備え、上記各区画室は、上記Ｙ軸方向と平行に設けたＹ軸方向の仕切板とによって区分されており、各区画室における加工テーブルの中央側に各区画室内に気体を供給するための供給口を形成するとともに、各区画室における加工テーブルの側部側に各区画室内から気体を排出するための排出口を形成し、
   さらに、上記供給口から各区画室内に気体を供給する気体供給手段を設けるとともに、上記特定の区画室の排出口から気体を吸引する気体吸引手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱切断加工装置。
3. 上記気体吸引手段は、加工ヘッドの移動線の延長線上であって、かつ各区画室の側部と隣接する位置に吸引口を配置し、上記加工テーブルがＸ方向に移動される際に上記特定の区画室の排出口が上記気体吸引手段の吸引口と連通して、該特定の区画室内の気体を吸引することを特徴とする請求項２に記載の熱切断加工装置。
4. 上記被加工物に対する加工中においては全ての区画室内に気体を供給することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の熱切断加工装置。
   

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