JP2014083593A - 熱切断機 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、加工時に発生する粉塵を集塵機によって適切に排気することができる熱切断機を提供する。
【解決手段】パレット３１上のワークＷに対してレーザ光を照射してレーザ加工を行うレーザ加工機１０であって、フレーム８０の内壁に、複数の排気室９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄごとに、排気室９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄとダクト室９０とを連通する複数の排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄを設ける。複数の排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄに設けられる複数の開口孔の平均開口面積は、ダクト室９０の吸引口９０ａに最も遠い側の排気口９６ａから最も近い側の排気口９６ｄまで徐々に小さくなるように設定されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、レーザ加工機やプラズマ加工機、ガス切断機などの熱切断機に関し、より詳細には、加工時に発生する粉塵を集塵機によって適切に吸引することができる熱切断機に関する。

熱切断機の一例としてのレーザ加工機では、加工時に粉塵が発生し、作業環境を悪化させるため、内部に設けられた排気ダクトと外部に配置された集塵機とを接続ダクトによって接続し、粉塵を排気ダクトを介して集塵機によって排気することが行われている（特許文献１〜３参照）。例えば、特許文献１に記載の熱切断機では、排気室側壁によって複数の排気室を形成し、排気室を形成する前壁に排気ダクトと排気室とをつなぐ排気口を形成し、ヘッドの位置に応じて排気口を選択的に開放して、その排気室の排気を行っている。

特開２００９−２８７８５号公報 特開２０１２−４５５７２号公報 特開２００３−１３６２４８号公報

ところで、特許文献１に記載の熱切断機では、排気口を選択的に開放する機構を有する必要があり、装置全体のコストアップにつながる。一方、複数の排気口をすべて開放した場合には、接続ダクトに近い側の排気室の粉塵は排気されるものの、接続ダクトに遠い側の排気室の粉塵が十分に排気されない可能性があり、さらなる改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで、加工時に発生する粉塵を集塵機によって適切に排気することができる熱切断機を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
即ち、請求項１に係る発明は、
ワークに熱を発生させるための加工ヘッドと、
前記ワークを載置するテーブルと、
該テーブルの下方に設けられ、前記加工ヘッド及び前記テーブルを支持するフレームと、
を備え、前記テーブル上の前記ワークを熱によって切断する熱切断機であって、
前記フレームは、互いに対向する一対の内壁を備え、
前記フレーム内には、前記一対の内壁間に設けられ、該一対の内壁間に架け渡された複数の区画部材によって区画された複数の排気室と、前記内壁の外側に設けられ、前記内壁の壁面に沿ってそれぞれ延びるダクト室と、が形成されており、
前記各内壁には、前記複数の排気室ごとに、該排気室とダクト室とを連通する複数の排気口が設けられ、
前記複数の排気口に設けられる複数の開口孔の平均開口面積は、前記ダクト室の吸引口に遠い側の前記排気口よりも近い側の前記排気口のほうが小さいことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、
前記複数の開口孔は、前記排気口に取り付けられたメッシュ部材によって構成されることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、
前記複数の排気室の下面は、運搬装置によって構成されており、
前記一対の内壁は、下方に向かって徐々に内向きに傾斜する傾斜部と、該傾斜部から連続して、鉛直方向に沿って形成される鉛直部と、を備え、前記複数の排気口は、前記鉛直部に配置されることを特徴とする。

請求項１によれば、フレームの内壁に、複数の排気室ごとに、排気室とダクト室とを連通する複数の排気口を設け、複数の排気口に設けられる複数の開口孔の平均開口面積は、ダクト室の吸引口に遠い側の排気口よりも近い側の排気口のほうが小さく設定されている。これにより、低コストで、加工時に発生する粉塵を集塵機によって適切に排気することができる。

請求項２によれば、メッシュ部材によって複数の開口孔を構成するので、低コストで、各排気口における開口孔の平均開口面積を調整することができる。

請求項３によれば、一対の内壁を傾斜部と鉛直部とで形成し、複数の排気口を鉛直部に配置するようにしたので、加工時に発生する切り屑を傾斜部に沿って運搬装置に導くことができる一方、該切り屑が排気口に入り込むのを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るレーザ加工機の概略平面図である。 図１に示すレーザ加工機の概略側面図である。 加工ヘッド駆動機構の斜視図である。 ハウジングに収容された加工ヘッドの斜視図である。 図１に示すレーザ加工機の背面図である。 図１に示すレーザ加工機の下部平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩに沿ったレーザ加工機の概略断面図である。 （ａ）は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿ったレーザ加工機の概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＩ´部拡大図である。

以下、本発明に係る熱切断機の一例として、レーザ加工機の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、レーザ加工機１０は、加工機本体２０と、加工機本体２０に内蔵されるレーザ発振器２１及び制御装置２２と、加工機本体２０に接続して配設されるパレットチェンジャ２３と、空気中の窒素ガスを分離するために使用されるブースターコンプレッサ２４やエアコンプレッサ２５、又は、窒素及び酸素ガスボンベ２６などを備えるアシストガス供給部２７と、レーザ発振器２１及びレーザ加工ヘッド４０を冷却する冷却水を供給するチラーユニット２８、及び加工時に発生する塵埃などを排除する集塵機２９などを主に備える。
なお、本実施形態において、前方とは、加工機本体２０とパレットチェンジャ２３の並び方向（図１のＸ方向）において加工機本体２０寄りの方向を表わし、後方とは、該並び方向において、パレットチェンジャ２３寄りの方向を表わす。また、左方及び右方は、該並び方向に直交する方向（図１のＹ方向）において、後方から前方を見たときの方向で表わされる。

加工機本体２０のキャビン３０内には、パレット３１を所定の方向であるキャビン３０の長手方向（Ｘ方向）に駆動するパレット駆動機構３２と、パレット３１に搭載されたワークＷを加工するためのレーザ光を照射するレーザ加工ヘッド４０と、レーザ加工ヘッド４０を駆動する加工ヘッド駆動機構４９と、加工時に切断された切り屑等を回収するための回収コンベア（運搬装置）６０と、が収容されている。

図３に示すように、加工ヘッド４０は、加工ヘッド駆動機構４９によって、Ｘ方向、キャビン３０の幅方向（Ｙ方向）及びキャビン３０の上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。具体的に、左右に設けられた一対の支持台４１には、梁状のＸ方向可動台４２が跨って配置され、このＸ方向可動台４２は、Ｘ軸モータ４３によりＸ方向に駆動される。また、Ｘ方向可動台４２には、Ｙ軸モータ４４により駆動されてＹ方向に移動可能なＹ方向可動台４５が配設されている。Ｙ方向可動台４５は、Ｘ方向可動台４２内に配置された不図示のラックに、Ｙ軸モータ４４の回転軸に固定された不図示のピニオンが噛合するラックピニオン機構によりＹ方向に駆動される。また、Ｙ方向可動台４５には、Ｚ軸モータ４６により駆動されるラックピニオン機構を用いて加工ヘッド４０がＺ方向に移動可能に配設されている。
なお、図１の実線及び図２の点線で示す加工ヘッド４０は、Ｘ方向で最も前方に位置した状態を表わし、図１及び図２の一点鎖線で示す加工ヘッド４０は、Ｘ方向で最も後方に位置した状態を表わしている。

加工ヘッド４０には、レーザ発振器２１から延びるファイバーケーブル（先端のみ図示）５０が、Ｘ方向用ケーブルべア４８ｘ、及びＹ方向用ケーブルべア４８ｙを介して配索することで接続されている。また、加工ヘッド４０内には、ファイバーケーブル５０の出射端から出射されたレーザ光を平行光線化するためのコリメータレンズ５１と、平行光線化されたレーザ光を集光するための集光レンズ５２と、が配置されており、集光レンズ５２は、加工ヘッド４０に対してＺ方向に位置調整自在に設けられている。なお、レーザ発振器２１の構成は、公知のものを適用可能であるから、詳細な説明については省略する。

また、図４に示すように、加工ヘッド４０の周囲には、チラーユニット２８から供給される冷却管５６が接続されており、ファイバーケーブル５０の出射端と、集光レンズ５２の周囲を冷却する。さらに、加工ヘッド４０の周囲には、加工ヘッド４０内に、アシストガス供給部２７から窒素ガス、或いは酸素ガスのアシストガスを供給するガス供給管５７や、加工ヘッド４０のレーザノズル５３近傍に向けて、窒素ガス、或いは酸素ガスのアシストガスを吹き付けるサイドノズル５４に接続される他のガス供給管５８が設けられている。

これらの冷却管５６やガス供給管５７，５８は、Ｚ方向用ケーブルべア４８ｚを通過した後、ファイバーケーブル５０とともに、Ｘ方向用ケーブルべア４８ｘ、及びＹ方向用ケーブルべア４８ｙに配索されて、チラーユニット２８及びアシストガス供給部２７に接続される。

加工ヘッド４０は、レーザ発振器２１を作動させると、レーザ光がファイバーケーブル５０を介してコリメータレンズ５１で平行光線化され、更に平行光線化されたレーザ光が集光レンズ５２に入射して集光し、レーザノズル５３からワークＷの加工部に照射されてワークＷを加工する。加工に際して、アシストガス供給部２７から供給されるアシストガスは、レーザノズル５３やサイドノズル５４からワークＷの加工部に向けて噴出して、加工時に生じた溶融した金属を吹き飛ばす。

図１及び図２に示すように、パレット駆動機構３２は、Ｘ方向に沿ってパレット３１の右側面と対向する位置に配設され、駆動モータ３３によって回転駆動される無端チェーン３４と、パレット３１の下面側に設けられた複数のローラ３６が転動案内され、パレット３１を支持するレール３５と、を有する。そして、駆動モータ３３により無端チェーン３４が回転駆動すると、無端チェーン３４に設けられたピン（図示せず）が、パレット３１の係合部（図示せず）に係合し、レール３５上のパレット３１をＸ方向に移動させる。

キャビン３０には、正面３０Ｆに開閉扉であるガルウィング３８が設けられ、正面３０Ｆに対して反対側となる背面３０Ｒに横長スリット状に形成された搬入出口３７が、パレットチェンジャ２３に対応して設けられている。これにより、大ロット製品の加工時には、ワークＷを載置するパレット３１を搬入出口３７を介して搬入出し、小ロット製品の加工時には、ガルウィング３８からワークＷを搬入出し、ロットの大きさに対応した搬入出作業を行うことができる。

また、正面３０Ｆには、ガルウィング３８の側方に第１操作盤７５が配置され、正面３０Ｆ及び背面３０Ｒと直交する左側面３０Ｌには、第２操作盤７０が背面３０Ｒ寄りに配置されている。さらに、キャビン３０の正面３０Ｆで、ガルウィング３８の下方には、フートスイッチ７６が配置されている。

図１、図２及び図５に示すように、パレットチェンジャ２３は、搬入出口３７が設けられたキャビン３０の背面３０Ｒに対向して配置されている。パレットチェンジャ２３は、図１に示す駆動機構６１によって上下駆動される可動フレーム６２を有し、可動フレーム６２の左右側方に設けられた略コの字状レール６３上に２台のパレット３１を上下に２段配置することができる。

上側のパレット３１は、コの字状レール６３の上側レール面６３ａ上に載置され、また、下側のパレット３１は、コの字状レール６３の下側レール面６３ｂ上に載置される。コの字状レール６３上に２段配置されたパレット３１は、駆動機構６１で可動フレーム６２を上下駆動することで、略コの字状レール６３上のパレット３１を上下に移動して、キャビン３０内に配設されたレール３５と同じ高さとなるように高さ調節が可能であり、該レール３５と同じ高さに位置するパレット３１を、搬入出口３７を介してパレットチェンジャ２３とキャビン３０内との間で搬入出することができる。

また、可動フレーム６２の下方には、ワークＷをパレット３１の基準に突き当てるため、ワークＷをパレット３１上で移動させるためのフリーベアリング６４が昇降可能に設けられている（図５参照）。
なお、図１及び図２において、符号６５は、フリーベアリング６４を上下駆動する駆動機構６１を作動させるための他のフートスイッチである。

図１に示すように、パレットチェンジャ２３を囲う作業エリアＷＡの各角部には、投光器７１、反射板７２、及び受光器７３からなるセンサが配置されており、投光器７１から照射した光を、３つの反射板７２で反射して受光器７３で受光することにより、作業エリアＷＡ内への作業者の出入りを監視している。また、キャビン３０の背面３０Ｒには、エリアセンサ７４が配設されて、作業エリアＷＡ内の作業者の有無を検出する。投光器７１、反射板７２、及び受光器７３からなるセンサ、またはエリアセンサ７４が作動したときは、作業エリアＷＡ内に作業者がいると判断してレーザ加工機１０の作動を禁止し、これにより作業者の安全が確保される。

また、図６〜図８に示すように、レーザ加工ヘッド４０や、ワークＷを載置するテーブルとしてのパレット３１は、加工ヘッド駆動機構４９及びパレット駆動機構３２を介して、キャビン３０内に設けられたフレーム８０上に支持されている。
具体的に、フレーム８０は、加工ヘッド駆動機構４９の支持台４１、及びパレット駆動機構３２の無端チェーン３４やレール３５を備え、Ｙ方向両側に設けられた複数の板状部材８１によって構成される。
また、フレーム８０は、Ｙ方向に沿って延びる内側板状部材８１ａの内側に、互いに対向する一対の内壁８２と、各内壁８２の下端と内側板状部材８１ａとを接続する底面部材８３と、を備える。これにより、フレーム８０内には、内側板状部材８１ａ、内壁８２、及び底面部材８３によって画成され、一対の内壁８２の両外側で、内壁８２の壁面に沿ってそれぞれ延びる一対のダクト室９０が構成される。

一対のダクト室９０には、キャビン３０の背面３０Ｒ側に設けられた吸引口９０ａに、接続ダクト９１がそれぞれ接続されており、キャビン３０の背面に設けられた結合部９２で一本化された後、他の接続ダクト９３（図１参照）を介して集塵機２９に接続される。

また、一対の内壁８２間には、Ｙ方向に沿って延びる複数の区画部材８４が架け渡されており、図６に示すように、フレーム８０内には、一対の内壁８２間に設けられ、複数の区画部材８４によって区画された複数の排気室９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄが形成される。なお、本実施形態では、フレーム８０内には、キャビン３０の正面３０Ｆ側から順に、第１〜第４排気室９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄが形成されている。

また、各内壁８２には、複数の排気室９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄごとに、排気室９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄとダクト室９０とを連通する複数の排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄが設けられ、排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄには、メッシュ部材９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄが取り付けられる。

図７に示すように、各メッシュ部材９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄに設けられた複数の開口孔の平均開口面積は、ダクト室９０の吸引口９０ａに遠い側の排気口よりも近い側の排気口のほうが小さく設定されている。即ち、本実施形態では、メッシュ部材９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄに設けられた複数の開口孔の平均開口面積は、ダクト室９０の吸引口９０ａに最も遠い側の排気口９６ａから最も近い側の排気口９６ｄまで徐々に小さくなるように設定されている。これにより、各排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄでの吸引量を均等化することができ、各排気室９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄから排出された粉塵を適切に集塵機２９まで排出することができる。

また、一対の内壁８２は、下方に向かって徐々に内向きに傾斜する傾斜部８２ａと、傾斜部８２ａから連続して、鉛直方向に沿って形成される鉛直部８２ｂと、を備え、複数の排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄは、鉛直部８２ｂに配置される。さらに、ダクト室９０を構成する底面部材８３には、内側に凹部８３ａが設けられており、回収コンベア６０の幅方向上端部６０ａを収容する。これにより、加工時に発生する切り屑を傾斜部８２ａに沿って回収コンベア６０に導くことができる一方、切り屑が排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄに入り込むのを抑制することができる。

なお、排気室９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄを区画する区画部材８４は、下部に揺動自在に取り付けられる揺動部材８５を備え、回収コンベア６０上の比較的大きな切り屑も回収ボックス９８まで確実に搬送することができる。

以上説明したように、本実施形態のレーザ加工機１０によれば、フレーム８０の内壁に、複数の排気室９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄごとに、排気室９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄとダクト室９０とを連通する複数の排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄを設け、複数の排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄに設けられる複数の開口孔の平均開口面積は、ダクト室９０の吸引口９０ａに遠い側の排気口よりも近い側の排気口のほうが小さく設定されている。これにより、低コストで、加工時に発生する粉塵を集塵機によって適切に排気することができる。

また、メッシュ部材９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄによって複数の開口孔を構成するので、低コストで、各排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄにおける開口孔の平均開口面積を調整することができる。

また、一対の内壁８２を傾斜部８２ａと鉛直部８２ｂとで形成し、複数の排気口を鉛直部８２ｂに配置するようにしたので、加工時に発生する切り屑を傾斜部８２ａに沿って回収コンベア６０に導くことができる一方、切り屑が排気口９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄに入り込むのを抑制することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態では、複数の開口孔はメッシュ部材を用いて形成されているが、直接内壁に形成されてもよい。
本実施形態では、一対の内壁のＹ方向両外側に一対のダクト室を設けているが、一対の内壁のＹ方向一方側のみにダクト室が設けられる構成であってもよい。
本発明は、本実施形態のファイバーレーザ加工機に限定されるものでなく、任意のレーザ加工機に適用可能である。また、本発明は、レーザ加工機に限定されるものでなく、プラズマ加工機、ガス切断機など、熱切断機に適用することができる。

１ 作業者
１０ レーザ加工機（熱切断機）
３０ キャビン
３１ パレット（テーブル）
３２ パレット駆動機構
４０ レーザ加工ヘッド
６０ 回収コンベア
８０ フレーム
８２ 内壁
８２ａ 傾斜部
８２ｂ 鉛直部
９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄ 排気室
９６ａ，９６ｂ，９６ｃ，９６ｄ 排気口
９７ａ，９７ｂ，９７ｃ，９７ｄ メッシュ部材
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. ワークに熱を発生させるための加工ヘッドと、
   前記ワークを載置するテーブルと、
   該テーブルの下方に設けられ、前記加工ヘッド及び前記テーブルを支持するフレームと、
   を備え、前記テーブル上の前記ワークを熱によって切断する熱切断機であって、
   前記フレームは、互いに対向する一対の内壁を備え、
   前記フレーム内には、前記一対の内壁間に設けられ、該一対の内壁間に架け渡された複数の区画部材によって区画された複数の排気室と、前記内壁の外側に設けられ、前記内壁の壁面に沿ってそれぞれ延びるダクト室と、が形成されており、
   前記各内壁には、前記複数の排気室ごとに、該排気室とダクト室とを連通する複数の排気口が設けられ、
   前記複数の排気口に設けられる複数の開口孔の平均開口面積は、前記ダクト室の吸引口に遠い側の前記排気口よりも近い側の前記排気口のほうが小さいことを特徴とする熱切断機。
2. 前記複数の開口孔は、前記排気口に取り付けられたメッシュ部材によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱切断機。
3. 前記複数の排気室の下面は、運搬装置によって構成されており、
   前記一対の内壁は、下方に向かって徐々に内向きに傾斜する傾斜部と、該傾斜部から連続して、鉛直方向に沿って形成される鉛直部と、を備え、前記複数の排気口は、前記鉛直部に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の熱切断機。
   
   

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