JP2013141669A

JP2013141669A - レーザ加工用集塵装置

Info

Publication number: JP2013141669A
Application number: JP2012001552A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kimura; 幸生木村; Kazuhiko Kagitani; 和彦鍵谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-07-22
Also published as: KR20130081200A

Abstract

【課題】レーザ光によるワークの加工時に生じる加工屑の飛散をより確実に防止する
【解決手段】ワークの加工部位を密封する集塵ボックスと、集塵ボックス内に空気を供給するエア供給部と、塵ボックス内の加工屑を空気とともに吸引する吸引部と、で集塵装置を構成する。
【選択図】図６

Description

この発明は、レーザ光を用いたワークの加工に伴って発生する加工屑の集塵装置に関する。

特許文献１はレーザ光を用いてフィルム状のワークを加工する際に生じる加工屑の集塵装置を提案している。

この集塵装置はワークの加工位置の上方に位置する集塵ボックスと、レーザ光を透過させる集塵ボックス上面に設けた窓と、ワークの加工箇所に面して集塵ボックスの底面に形成された開口部と、集塵ボックスの側面に設けた吸引口とを備えている。また、集塵ボックスの底面とワークとの間に加工箇所を囲むようにエアカーテンを形成するエアカーテン形成手段を備えている。

特開２０１１−２０１４７号公報

前記従来技術による集塵装置は、集塵ボックスとワークとの間に隙間が設定されており、加工屑がこの隙間から外側へ飛散するのをエアカーテンで阻止していた。

レーザ加工機に加工によって生じる加工屑が金属製の場合には、加工屑の飛散はいわゆる金属コンタミネーションの原因となる。金属コンタミネーションはさらに電気的短絡の要因となる。したがって、こうした加工屑の飛散は確実に防止する必要がある。しかしながら、エアカーテンでは加工屑の飛散防止に完全を期することは難しい。

この発明の目的は、したがって、レーザ光によるワークの加工屑の飛散をより確実に防止することである。

以上の目的を達成するために、この発明は、レーザ光を用いたワークの加工により発生する加工屑を回収するレーザ加工用集塵装置を提供する。レーザ加工用集塵装置は、ワークの加工部位を密封する集塵ボックスと、集塵ボックス内に空気を供給するエア供給部と、集塵ボックス内に加工屑を空気とともに吸引する吸引部と、を備えている。

集塵ボックス内の加工屑はエア供給装置から供給される空気とともに吸引部に吸引され、集塵ボックスの外側に排出される。ワークの加工部位が集塵ボックスに密封されているので、ワークのレーザ光による加工に伴って生じた加工屑の飛散を確実に阻止できる。

この発明の実施形態によるレーザ加工用集塵装置と、レーザ光によりワークを切断するレーザ切断装置の概略斜視図である。切断したワークの搬出工程を説明するレーザ切断装置の概略側面図である。ワークの搬入工程を説明するレーザ切断装置の概略側面図である。ワークの切断工程を説明するレーザ切断装置の概略側面図である。レーザ加工用集塵装置の要部を拡大した概略縦断面図である。レーザ加工用集塵装置の要部を拡大した概略横断面図である。

図１を参照すると、この発明の実施形態によるレーザ加工用の集塵装置１は、フィルム状のワーク２を切断するレーザヘッド１３を中心に構成されたレーザ切断装置１００ともに使用される。集塵装置１はレーザヘッド１３によるワーク２の切断に伴って発生する加工屑からなる粉塵を回収する。

レーザヘッド１３はレーザ発振器８から光ファイバー７を介して供給されるレーザ光を、集塵装置１の一部を透過させてワーク２に向けて照射する。レーザヘッド１３は所定位置に固定される、レーザヘッド１３はレーザ光１２の照射方向を所定の領域内で任意に変更可能な、いわゆるスキャナ式と呼ばれるレーザヘッドで構成される。スキャナ式のレーザヘッド１３は、固定位置においてレーザ光１２の照射方向を変えるだけでワーク２の切断を行なうことができる。

スキャナ式のレーザヘッド１３に代えて、照射方向が固定された移動式のレーザヘッドを用いることも可能である。

ワーク２は、あらかじめ電解質のフィルムの表面に電極を長手方向に一定間隔で塗布したものであり、集塵装置１を水平方向に貫通し、必要に応じて図１の右やや下方向から左やや上方向へと送り出される。

図５と図６を参照すると、集塵装置１は第１のハウジングとしてのアッパーハウジング３と第２のハウジングとしてのロワーハウジング４とからなる集塵ボックスを備える。

アッパーハウジング３はワーク２に臨む下面を開口した箱状の部材であり、上面に形成した開口部をレーザ透過体１１で覆うことで構成されたレーザ透過窓を備える。レーザ加工機が用いるレーザ光がファイバーレーザの場合には、レーザ透過体１１は例えばガラスで構成される。レーザ透過体１１は好ましくはクランプを用いて、アッパーハウジング３に着脱可能に取り付けられる。アッパーハウジング３とロワーハウジング４はレーザ透過体１１を除き、レーザ光１２を透過させない材質、すなわち例えば金属で構成される。

アッパーハウジング３とロワーハウジング４は図示されない駆動装置により、ワーク２を挟持して互いに接する密閉位置と、密閉位置から後退した離間位置との間で、それぞれ独立して昇降可能に構成される。アッパーハウジング３の側面の下端は、アッパーハウジング３を下降させかつロワーハウジング４を上昇させた密閉位置において、ロワーハウジング４またはワーク２に当接することで、アッパーハウジング３の内側にアッパーハウジング３の外側から遮断されたスペースを画成する。

ロワーハウジング４は上面にワークの切断箇所に臨むスリット１４を形成した箱状の部材で構成される。レーザヘッド１３から発せられたレーザ光１２は、レーザ透過体１１を透過してアッパーハウジング３を上下方向に貫通し、ワーク２を照射する。レーザヘッド１３がレーザ光１２の照射方向をワーク２の横断方向に変化させることで、ワーク２が切断される。

図１と図６を参照すると、ワーク２の送り出し方向と平行するアッパーハウジング３の一方の側面にはエア供給部としての高圧エア供給体９から導かれたエアホース１０が接続される。アッパーハウジング３の反対側の側面と、その下方のロワーハウジング４の側面には、それぞれダクトホース５が接続される。ダクトホース５は吸引部としてのブロワ６に接続される。

図２−図４を参照すると、レーザ切断装置１００は吸着コンベア１５とホルダ１６とを備える。吸着コンベア１５はワーク２の送り出し方向に関して集塵装置１の下流側に配置される。吸着コンベア１５は上面に載置されたワーク２に対して吸着力を及ぼしつつ、回転することでワーク２を上流から下流へと搬送する。ホルダ１６は上下方向からワーク２を挟持して吸着コンベア１５の上面に載置する機能を有する。

以上のうち、光ファイバー７，レーザ発振器８、レーザヘッド１３，吸着コンベア１５，及びホルダ１６がレーザ切断装置１００を構成する。アッパーハウジング３、ロワーハウジング４、ダクトホース５，ブロワ６，エアホース１０，及び高圧エア供給体９がレーザ切断装置１００とともに用いられるレーザ加工用の集塵装置１を構成する。

次にレーザ切断装置１００の動作と、それに関連した集塵装置１の動作を説明する。

図２は、レーザ切断装置１００によりワーク２の切断が完了した状態を示す。ワーク２の切断完了後、集塵装置１は昇降装置によりアッパーハウジング３が上昇位置へ、ロワーハウジング４が下降位置へと駆動される。また、吸着コンベア１５が図の矢印の方向に回転し、切断された下流側のワーク２を切断位置から下流側へ移動する。一方、ホルダ１６が切断された上流側のワーク２を切断位置から図に示す待機位置へと退避させる。

次に図３を参照すると、吸着コンベア１５に在地されたワーク２は、図示されない搬出装置により搬出される。同時にロワーハウジング４が上昇位置へと駆動され、ホルダ１６が上流側のワーク２を待機位置からロワーハウジング４上の切断位置へと移動させる。さらに、吸着コンベア１５が図の矢印の方向に回転して、ワーク２の先端を集塵装置１を超えて下流側へと移動させる。

次に図４を参照すると、ワーク２の移動の結果、ワーク２の切断予定箇所がロワーハウジング４の図５と６に示すスリット１４の上方に位置した状態で、アッパーハウジング３が下降位置へと駆動される。アッパーハウジング３の下降位置への駆動は、アッパーハウジング３の側面の下端がロワーハウジング４またはワーク２に接するまで行なわれる。その結果、ワーク２は切断予定箇所の周囲をアッパーハウジング３とロワーハウジング４に隙間なく囲まれ、切断予定箇所は外部から遮断される。

この状態でレーザ切断装置１００のレーザヘッド１３からワーク２の切断予定箇所に向けてレーザ光１２が照射される。照射されたレーザ光１２は集塵装置１のアッパーハウジング３の上面のレーザ透過体１１によるレーザ透過窓を透過してワーク２に到達する。レーザヘッド１３のレーザ光１２の照射方向を変化させることでワーク２はレーザ光１２により切断される。

一方、集塵装置１においては、高圧エア供給体９からエアホース１０を介してアッパーハウジング３内に高圧空気が供給される。また、ブロワ６が運転され、ダクトホース５を介してアッパーハウジング３とロワーハウジング４内の空気をそれぞれ吸引する。

レーザ光１２によるワーク２の切断が行なわれるのに伴ってワーク２の切断屑が発生する。この時点では、ワーク２は切断部位の周囲をアッパーハウジング３とロワーハウジング４に隙間なく囲まれ、切断部位は外部から遮断されているため、発生した切断屑はアッパーハウジング３とロワーハウジング４に囲まれたスペースから外側へ飛散することはない。

アッパーハウジング３内には、エアホース１０から高圧空気が供給される。供給された空気はブロワ６によりダクトホース５を介して吸引される。この空気の循環現象によってアッパーハウジング３内のワーク２の切断屑はダクトホース５に吸引されアッパーハウジング３から除去される。また、ワーク２の切断に伴って発生した切断屑の一部はスリット１４からロワーハウジング４内に落下する。ロワーハウジング４内もダクトホース５を介してブロワ６により吸引されているため、ロワーハウジング４内に落下した切断屑はスリット１４を介してアッパーハウジング３からロワーハウジング４へと流入する空気とともにダクトホース５に吸引され、ロワーハウジング４から除去される。

なお、除去された切断屑はダクトホース５の途中に設けたフィルタ装置などによって回収される。

このようにして、レーザ光１２によるワーク２の切断に伴って発生する切断屑は速やかにアッパーハウジング３及びロワーハウジング４からダクトホース５へと吸引される。したがって、アッパーハウジング３及びロワーハウジング４の内側に切断屑が残留せず、次の工程で、図２に示すように昇降装置によりアッパーハウジング３を上昇位置へ、ロワーハウジング４を下降位置へと駆動した時に、切断屑が外側に飛散することもない。

以上のように、この発明によるレーザ加工用の集塵装置は、ワークの加工部位を密封する集塵ボックスと、集塵ボックス内に空気を供給するエア供給部と、集塵ボックス内の加工屑を空気とともに吸引する吸引部と、を備えている。そのため、レーザ光によるワークの加工に伴って発生する加工屑が集塵ボックスの外側へ離散せず、エア供給部から集塵ボックス内に供給される空気とともに、吸引部によって吸引され、集塵ボックスの外側へと排出される。したがって、加工屑の飛散やワークへの再付着を確実に防止できる。

また、この発明の実施形態によるレーザ加工用の集塵装置は、集塵ボックスをレーザ光の透過部を有する第１のハウジングと、ワークを挟んで第１のハウジングと相接することで、第１のハウジングとの間にワークの加工部位を囲んで密閉されたスペースを形成する第２のハウジングと、で構成している。このように、集塵ボックスを第１のハウジングと第２のハウジングで構成することによりワークの加工部位の密封を簡易な構成で実現することができる。

また、この発明の実施形態によるレーザ加工用の集塵装置は、第１のハウジングと第２のハウジングとを、相接する位置と離間した位置との間で駆動する駆動装置をさらに備えている。これにより、レーザ加工機とレーザ加工用集塵装置によるワークの加工と、ワークの搬送とを交互に連続して行なうことが可能になる。

また、この発明の実施形態によるレーザ加工用の集塵装置は、ワークをフィルム状部材で構成し、レーザ光を用いたワークの加工としてレーザ光でフィルム状部材を切断している。また、第１のハウジングはフィルム状部材に上方から臨み、第２のハウジングはフィルム状部材に下方から臨み、エア供給部を前記第１のハウジングに接続し、吸引部を第１のハウジングと第２のハウジングに接続し、第２のハウジングはフィルム状部材への接触面と、フィルム状部材の切断位置に対応して接触面に形成されたスリットとを備えている。そのため、フィルム状部材のレーザ光による切断に伴って発生する加工屑を効率良く回収することができる。

また、この発明の実施形態によるレーザ加工用の集塵装置は、集塵ボックスがレーザ光の透過部を有するため、ワークの加工部位を密封した状態で集塵ボックスの外側からワークにレーザ光を照射でき、レーザ加工用の集塵装置をレーザ加工機から独立して構成可能となる。さらに、透過部以外の集塵ボックスをレーザ光が透過しない部材で構成したので、加工部位以外の部位へのレーザ光の照射を防止できる。

また、この発明の実施形態によるレーザ加工用の集塵装置は、レーザ加工機が照射するレーザ光がファイバーレーザである場合に、レーザ光の透過部をガラスで構成している。これにより、レーザ光の透過部を安価に構成できる。

また、この発明の実施形態によるレーザ加工用の集塵装置は、透過部を集塵ボックスに対して脱着可能に構成している。これは透過部の交換を容易にするうえで好ましい。

また、この発明の実施形態によるレーザ加工用の集塵装置は、ワークがフィルム状部材であり、レーザ光を用いたワークの加工がフィルム状部材の切断であるケースに適用されている。このように、レーザ光を用いたフィルム状部材の切断に集塵装置１を適用することで、フィルム状部材の切断屑の飛散防止を確実に行なうことができる。

以上のように、この発明を特定の実施形態を通じて説明して来たが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。

例えば、以上説明した実施形態は、集塵ボックスを第１のハウジングと第２のハウジングで構成しているが、集塵ボックスを第１のハウジングのみで構成し、第２のハウジングの位置にワークの支持台を設けることも可能である。この場合には、第１のハウジングが支持台及び支持台上のワークに接することでワークの加工部位を密封する。

１集塵装置
２ワーク
３アッパーハウジング
４ロワーハウジング
５ダクトホース
６ブロワ
７光ファイバー
８レーザ発振器
９高圧エア供給体
１０エアホース
１１レーザ透過体
１２レーザ光
１３レーザヘッド
１４スリット
１５吸着コンベア
１６ホルダ
１００レーザ切断装置

Claims

レーザ光を用いたワークの加工により発生する加工屑を回収するレーザ加工用集塵装置において、
前記ワークの加工部位を密封する集塵ボックスと、
前記集塵ボックス内に空気を供給するエア供給部と、
前記集塵ボックス内の前記加工屑を空気とともに吸引する吸引部と、
を備えることを特徴とするレーザ加工用集塵装置。
空気集塵ボックスは、前記透過部を有する第１のハウジングと、前記ワークを挟んで第１のハウジングと相接することで、前記第１のハウジングとの間に前記加工部位を囲んで密閉されたスペースを形成する第２のハウジングと、で構成される、請求項１のレーザ加工用集塵装置。
前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとを、相接する位置と離間した位置との間で駆動する駆動装置をさらに備える、請求項２のレーザ加工用集塵装置。
前記ワークはフィルム状部材であり、前記レーザ光を用いた前記ワークの加工は前記フィルム状部材の切断であり、前記第１のハウジングは前記フィルム状部材に上方から臨み、前記第２のハウジングは前記フィルム状部材に下方から臨み、前記エア供給部を前記第１のハウジングに接続し、前記吸引部を前記第１のハウジングと前記第２のハウジングに接続し、前記第２のハウジングは前記フィルム状部材への接触面と、フィルム状部材の切断位置に対応して前記接触面に形成されたスリットとを備える、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかのレーザ加工用集塵装置。
前記集塵ボックスは前記レーザ光の透過部を有し、前記透過部以外の前記集塵ボックスは前記レーザ光の透過しない部材で構成される、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかのレーザ加工用集塵装置。
前記レーザ光はファイバーレーザ光であり、前記透過部はガラスで構成される、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかのレーザ加工用集塵装置。
前記透過部は前記集塵ボックスに対して脱着可能に構成される、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかのレーザ加工用集塵装置。
前記ワークはフィルム状部材であり、前記レーザ光を用いた前記ワークの加工はフィルム状部材の切断である、請求項１から７のいずれかのレーザ加工用集塵装置。