JP2009214129A - 熱加工装置及びその装置に用いる加工ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】長期間に亘り劣化、消耗のないブラシを有する加工ヘッド、及び下面に成形加工された被加工材でも安定的に熱加工処理が可能な熱加工装置を提供することを目的とする。
【解決手段】支持テーブル２１上に被加工材Ｗを支持せしめた状態で加工ヘッド１１に備えられた加工部２５より熱ビームを前記被加工材へ向けて照射せしめて熱加工を行う熱加工装置１において、前記加工ヘッドに鍍金された炭素繊維からなる第一のブラシ４０を植設せしめ、かつ前記支持テーブル上の所定の範囲に鍍金された炭素繊維からなる第二のブラシ４１を平面的に植設してなることを特徴とする熱加工装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工材に熱加工を行う熱加工装置及びその装置に用いる加工ヘッドに関する。

従来、レーザ加工装置（レーザ切断加工装置，レーザ溶接装置）またはプラズマ加工装置などの熱加工装置や、これらの熱加工装置とプレスあるいはパンチプレスなどの板材加工装置との複合加工装置においては、支持テーブル上に被加工材を支持せしめた状態で加工ヘッドに備えられた加工部（ノズルまたはトーチ）より熱ビームを被加工材へ向けて照射せしめて被加工材に熱加工を行ったり、更にプレス加工も併せて行う加工方式が知られている。

この熱加工方式における熱加工時には、加工部（ノズルまたはトーチ）の周辺にスパッタが生じるが、このスパッタを効果的に抑制するスパッタ飛散防止装置が設けられておらず、発生したスパッタにより熱加工に種々な支障を来たしていた。

ところで、スパッタの飛散を防止するには、スパッタの発生する加工領域を何らかの手段で遮蔽すれば良いわけであるが、実際にこのようなスパッタ飛散防止装置が設けられない理由としては、レーザ切断加工装置につき次のような理由があった。

すなわち、熱加工の際に飛散するスパッタが高温の溶融金属であり、可撓性のあるビニール、プラスチック等の高分子材料製シートや繊維または、ガラス繊維あるいはこれらの成型材では、溶融、燃焼、炭化を起こす為使用できないか、使用してもその寿命は著しく短かかったため、加工装置を遮蔽できないというのがその理由であった。

かかる課題を解決するため、例えば特許文献１には、支持テーブル上に被加工材を支持せしめた状態で加工ヘッドに備えられた加工部より熱ビームを被加工材へ向けて照射せしめて被加工材に熱加工を行う熱加工装置であって、前記加工ヘッドに炭素繊維からなるブラシを植設せしめてなることを特徴とする熱加工装置及びその加工ヘッドの発明が開示されている。
特開平１０−１３７９７０号公報

しかし、上記熱加工装置及び加工ヘッドにおいても、スパッタの温度が高温であるため、長く装置を使用すると炭素繊維からなるブラシが劣化、消耗してしまうという問題、更に被加工材がフリーベアリング上に載せられているため、被加工材の裏面が傷ついたり、バーリング等の加工が被加工材の裏面になされていた場合には、そのバーリング等がフリーベアリングに接触して製品搬送のパスラインが安定しないという問題があった。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、長期間に亘り劣化、消耗のないブラシを有する加工ヘッド、及びそれを備え、かつ下面に成形加工された被加工材でも安定的に熱加工処理が可能な熱加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するため、以下（１）〜（８）の構成を備えるものである。

（１）支持テーブル上に被加工材を支持せしめた状態で加工ヘッドに備えられた加工部より熱ビームを前記被加工材へ向けて照射せしめて熱加工を行う熱加工装置において、前記加工ヘッドに鍍金された炭素繊維からなる第一のブラシを植設せしめ、かつ前記支持テーブル上の所定の範囲に、鍍金された炭素繊維からなる第二のブラシを平面的に植設してなることを特徴とする熱加工装置。

（２）前記第一のブラシを前記加工ヘッドの加工部周辺に設けてなることを特徴とする前記（１）記載の熱加工装置。

（３）支持テーブル上に被加工材を支持せしめた状態で加工ヘッドに備えられた加工部より熱ビームを被加工材へ向けて照射せしめて熱加工を行う熱加工装置において、前記加工部に装着したブラシ支持部材を、前記被加工材の方向に付勢手段を介して前記加工ヘッドに設けると共に、前記ブラシ支持部材の前記加工部を囲繞した外周部に鍍金された炭素繊維からなる第一のブラシを植設せしめ、かつ前記支持テーブル上の所定の範囲に、鍍金された炭素繊維からなる第二のブラシを平面的に植設してなることを特徴とする熱加工装置。

（４）前記第一及び第二のブラシの炭素繊維に施される鍍金が、銅鍍金とニッケル鍍金であることを特徴とする前記（１）乃至（３）いずれかに記載の熱加工装置。

（５）前記熱加工装置がレーザ加工装置またはプラズマ加工装置であることを特徴とする前記（１）乃至（４）いずれかに記載の熱加工装置。

（６）加工部を先端のほぼ中心部に備えた加工ヘッドであって、前記加工部を囲繞した加工ヘッドの先端の外周部に鍍金された炭素繊維からなるブラシを植設してなることを特徴とする加工ヘッド。

（７）加工部を先端のほぼ中心部に備えた加工ヘッドであって、前記加工部を装着したブラシ支持部材を、前記被加工材の方向に付勢手段を介して前記加工ヘッドに設けると共に、前記ブラシ支持部材の前記加工部を囲繞した外周部に鍍金された炭素繊維からなるブラシを植設してなることを特徴とする加工ヘッド。

（８）前記炭素繊維に施される鍍金が、銅鍍金とニッケル鍍金であることを特徴とする前記（６）または（７）記載の加工ヘッド。

本発明は、上記構成を有することで、長期に亘り安定的に熱加工ができ、かつ安定した製品搬送のパスラインを有する熱加工装置及びそれに用いられる加工ヘッドを提供することが可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図３を参照するに、熱加工装置としての例えばレーザ加工装置１は立設された下部フレーム３を備えており、この下部フレーム３上の後部寄りにはコラム５が上下方向へ一体化されており、このコラム５には前記下部フレーム３の上方位置にオーバハングした上部フレーム７が備えられている。そして、この下部フレーム３，コラム５および上部フレーム７とでＣ字形のフレーム形状をなしている。

前記下部フレーム３の後方には、レーザ発振器９が載置されており、このレーザ発振器９からのレーザビームＬＢは、前記上部フレーム７の内に設けられた複数のベンドミラー（図示省略）を経由して加工ヘッドとしてのレーザ加工ヘッド１１に導かれている。そして、レーザ加工ヘッド１１内にはレーザビームＬＢを集光する凸レンズなどの集光用光学系（図示省略）が設けられている。

前記上部フレーム７と下部フレーム３の間には、被加工材ＷをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動位置決めする被加工材移動位置決め装置１３が設けられている。この被加工材移動位置決め装置１３には、被加工材Ｗをクランプする複数のクランプ装置１５を備えたＸ軸キャレッジ１７が、Ｙ軸キャレッジベース１９にＸ軸方向へ移動位置決め自在に設けられている。また、前記下部フレーム３の上面には、被加工材テーブルとしての固定テーブル２１が設けられており、前記Ｙ軸キャレッジベース１９には、前記固定テーブル２１の両側をＹ軸方向に移動自在の左右の被加工材支持テーブルとしての可動テーブル２３Ｌ，２３Ｒが設けられている。

前記レーザ加工ヘッド１１の下端部におけるほぼ中央部には加工部としてのノズル２５が設けられており、このノズル２５から、前記集光用光学系で集光されたレーザビームＬＢがこのレーザ加工ヘッド１１の下方に位置決めされた被加工材Ｗの表面に照射されると同時に酸素または窒素などのアシストガスが噴射されて、被加工材Ｗに切断または溶接などのレーザ加工が行われる。なお、前記被加工材移動位置決め装置１３およびレーザ発振器９はＮＣ制御装置２７によって適宜に制御されるものである。

本実施例の加工ヘッドの基本構造を、図１を参照しながら説明する。

本加工ヘッド１１はノズル部２５と、その周辺部に取り付けられた上部ブラシ４０とからなる。一方、固定テーブル２１、可動テーブル２３Ｌ、２３Ｒには前記上部ブラシと同一の素材からなる下部ブラシ４１が所定の範囲に平面的に植設されている。加工対象であるワークＷは、これら上部ブラシと下部ブラシの間に挟まれた状態でノズル部２５からのレーザ光等により、上部ブラシの中心部で加工されることになる。

この上部ブラシの果たす機能としては、まず作業者に対してノズル部からのレーザ散乱光を遮蔽することがあげられる。同時に、レーザ加工によりワークから発生したスパッタの飛散を防止するという機能も有する。また、上下ブラシでレーザ加工時にワークで挟み込む状態になるので、製品姿勢を安定化するという機能も有している。製品姿勢が安定化することで、加工時に使用するアシストガスによるワークの浮き上がりを防止できるという大きな効果が発生する。特に、ワークが薄い金属板である場合にはその効果は大きい。更に、ワークのバタツキが防止されることで、ガウジング等の切断不良を防止することができ、酸素アシストガスを使用した高速切断が可能となる。

一方、下部ブラシの果たす機能としては、上記した製品姿勢の安定化という機能の他に、ワークの下面に従来発生していたフリーベア痕を無くすことができること以外に、下向き成型（バーリング等）製品の邪魔にならないという機能を有している。このことで製品の搬送ラインであるパスラインを安定化できるという利点を有し、その結果テイクアウト時の吸着ミスが無くなるという効果がある。

なお、上下ブラシの材料としては、従来使用された炭素繊維のみのブラシではなく、炭素繊維に鍍金した不燃ブラシを使用するものとする。この場合の炭素繊維としては、例えば７μｍのブラシ繊維を約２０００本の束として、２束を縒って凧糸状にしたものが想定される。このような素材を採用することで、スパッタ等の熱の影響を無くすことが可能となる。また鍍金としては、無電解の銅メッキとニッケルメッキを併用したものがある。

更に、上ブラシはノズル周辺部に、下ブラシは加工テーブルの所定の位置に着脱可能な構造であるものとする。このような構造を採用することで、装置の清掃時において優れたメンテナンス性を有することになる。

なお、上部ブラシについては、図２に示したように、スプリング等の弾性体３９を介してノズル部に取り付けても良い。こうすることで、ワークに対して一定の押さえが可能となり、ブラシの消耗による影響を低減することが可能となる。

更に、上記の実施例ではレーザ光が固定された位置から発せられる熱加工装置について述べたが、レーザ光が移動するタイプの熱加工装置であっても、下部ブラシは加工テーブル上に平面的に植設されているので問題はない。また、熱加工装置としてレーザ加工装置を述べたが、プラズマ加工装置であっても同様の効果が得られる。

本実施例の熱加工装置は、以上述べたことから明らかなように、加工時に発生する高温のスパッタの影響を受けることのないブラシが植設された加工ヘッドを有することで、安定的な熱加工を実現することができる。

実施例の熱加工装置の加工ヘッドを示す側面図 実施例の他の熱加工装置の構成を示す側面図 実施例の熱加工装置の全体を示し斜視図 従来の熱加工装置の加工ヘッドを示す側面図

符号の説明

１ レーザ加工装置
３ 下部フレーム
５ コラム
７ 上部フレーム
９ レーザ発信器
１１ 加工ヘッド
１３ 被加工材移動位置決め装置
１５ クランプ装置
１７ Ｘ軸キャリッジ
１９ Ｙ軸キャリッジベース
２１ 固定テーブル
２３Ｒ、２３Ｌ 可動テーブル
２５ ノズル
２７ ＮＣ制御装置
３３ 上部ブラシ
３４ フリーベアリング
３５ ノズル芯出し用ノブ
３７ ブラシ支持リング
３９ 弾性体
４０ 上部ブラシ
４１ 下部ブラシ
５０ バーリング

Claims (8)

1. 支持テーブル上に被加工材を支持せしめた状態で加工ヘッドに備えられた加工部より熱ビームを前記被加工材へ向けて照射せしめて熱加工を行う熱加工装置において、
   前記加工ヘッドに鍍金された炭素繊維からなる第一のブラシを植設せしめ、かつ前記支持テーブル上の所定の範囲に、鍍金された炭素繊維からなる第二のブラシを平面的に植設してなることを特徴とする熱加工装置。
2. 前記第一のブラシを前記加工ヘッドの加工部周辺に設けてなることを特徴とする請求項１記載の熱加工装置。
3. 支持テーブル上に被加工材を支持せしめた状態で加工ヘッドに備えられた加工部より熱ビームを被加工材へ向けて照射せしめて熱加工を行う熱加工装置において、
   前記加工部に装着したブラシ支持部材を、前記被加工材の方向に付勢手段を介して前記加工ヘッドに設けると共に、
   前記ブラシ支持部材の前記加工部を囲繞した外周部に鍍金された炭素繊維からなる第一のブラシを植設せしめ、かつ前記支持テーブル上の所定の範囲に、鍍金された炭素繊維からなる第二のブラシを平面的に植設してなることを特徴とする熱加工装置。
4. 前記第一及び第二のブラシの炭素繊維に施される鍍金が、銅鍍金とニッケル鍍金であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の熱加工装置。
5. 前記熱加工装置がレーザ加工装置またはプラズマ加工装置であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の熱加工装置。
6. 加工部を先端のほぼ中心部に備えた加工ヘッドであって、前記加工部を囲繞した加工ヘッドの先端の外周部に鍍金された炭素繊維からなるブラシを植設してなることを特徴とする加工ヘッド。
7. 加工部を先端のほぼ中心部に備えた加工ヘッドであって、前記加工部を装着したブラシ支持部材を、前記被加工材の方向に付勢手段を介して前記加工ヘッドに設けると共に、前記ブラシ支持部材の前記加工部を囲繞した外周部に鍍金された炭素繊維からなるブラシを植設してなることを特徴とする加工ヘッド。
8. 前記炭素繊維に施される鍍金が、銅鍍金とニッケル鍍金であることを特徴とする請求項６または７記載の加工ヘッド。

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