JP2019051531A

JP2019051531A - レーザノズルの清掃方法及び装置

Info

Publication number: JP2019051531A
Application number: JP2017176344A
Authority: JP
Inventors: 淳一浅見; Junichi Asami; 和浩岩田; Kazuhiro Iwata
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2019-04-04
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: JP6985870B2

Abstract

【課題】レーザ加工ヘッドに備えたレーザノズルの清掃を、短時間で効果的に行うことができるレーザノズルの清掃方法及び装置を提供する。【解決手段】Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッド１５に装着したレーザノズル１７の清掃方法であって、回転自在な回転ブラシ２９の偏心位置に前記レーザノズル１７を位置決めすると共に、前記回転ブラシ２９の回転方向と逆方向に前記レーザノズル１７を旋回し、前記回転ブラシ２９の回転と前記レーザノズル１７の旋回とが相俟って前記レーザノズル１７の少なくとも先端面の清掃を行うレーザノズルの清掃方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドに備えられたレーザノズルの清掃方法及び装置に関する。さらに詳細には、レーザノズルの清掃をより早く効果的に行うことができる清掃方法及び装置に関する。

レーザ加工機によって、例えばワークの切断加工や溶接等の各種のレーザ加工を行うと、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドに備えたレーザノズルに、スパッタやヒューム等の粉塵が付着する。そして、粉塵等が付着すると、加工不良を生じることがある。そこで、レーザノズルの清掃を行うことが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００６−１４２４３７号公報特開２００６−１７５５８０号公報

前記特許文献１に記載の構成においては、遊星歯車機構によって公転、自転されるブラシに対して、レーザノズルを公転方向に旋回しつつレーザノズルの清掃を行う構成である。したがって、遊星歯車機構を構成することにより、構成が複雑化する、という問題がある。また、ブラシの公転方向とレーザノズルの旋回方向が同方向の回転方向であるので、清掃効率が悪い、という問題がある。

特許文献２に記載の構成は、総形砥石によって構成された加工工具における凹状の加工面をノズルの外形形状に対応して形成してある。したがって、この構成においては、ノズルの外形形状が変わると、ノズル外形形状に対応して新たに加工工具を用意する必要がある。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドに装着したレーザノズルの清掃方法であって、回転自在な回転ブラシの偏心位置に前記レーザノズルを位置決めすると共に、前記回転ブラシの回転方向と逆方向に前記レーザノズルを旋回し、前記回転ブラシの回転と前記レーザノズルの旋回とが相俟って前記レーザノズルの少なくとも先端面の清掃を行うことを特徴とするものである。

また、前記レーザノズルの清掃方法において、前記回転ブラシの回転方向と前記レーザノズルの旋回方向を、予め設定された時間間隔でもって逆方向に切り換えるものである。

また、前記レーザノズルの清掃方法において、前記レーザノズルを、回転ブラシに対して接近離反する方向への移動を繰り返すものである。

また、前記レーザノズルの清掃方法において、前記回転ブラシの増速、減速をパルス的に行うものである。

また、レーザノズルの清掃装置であって、レーザノズルを清掃するための回転自在な回転ブラシと、この回転ブラシを回転するためモータとを備え、かつ前記モータの正回転と逆回転とを、予め設定された時間間隔でもって制御するモータ回転制御手段を備えていることを特徴とするものである。

また、前記レーザノズルの清掃装置において、前記回転ブラシにおけるブラシは、環状の領域に植設してあり、かつ高低差をもって植設してある。

また、前記レーザノズルの清掃装置において、前記回転ブラシは、レーザ加工装置に備えたベースフレーム上に備えたケーシング内に格納されており、かつ前記ベースフレーム上に備えた加工テーブルの加工面より高位置において前記加工テーブル上に出入可能に備えられている。

本発明によれば、回転ブラシの回転方向とレーザノズルの旋回方向とを逆方向にして、回転ブラシの回転とレーザノズルの旋回とが相俟ってレーザノズルの清掃を行うものである。したがって、レーザノズルの清掃を短時間で効果的に行い得るものである。

本発明の実施形態に係る清掃装置を備えたレーザ加工装置の斜視説明図である。レーザ加工ヘッドと清掃装置との関係を示す斜視説明図である。清掃装置を格納自在なケーシングの斜視説明図である。本発明の実施形態に係る清掃装置の平面説明図である。図５における主要部分の断面説明図である。

図１を参照するに、図１にはレーザ加工装置１が示してある。レーザ加工装置１の全体的構成は既によく知られているが、理解を容易にするために、全体的構成について概略的に説明する。

レーザ加工装置１は、ベースフレーム３を備えており、このベースフレーム３の左右方向（Ｘ軸方向）の両側には、前後方向（Ｚ軸方向）に長いガイドレール５が備えられている。そして、左右のガイドレール５には、門型のキャリッジ７における左右両側のコラム９が移動自在に支持されている。前記キャリッジ７における上部ビーム１１は、ベースフレーム３上に備えた加工テーブル１３の上方を左右方向に横切って備えられている。前記上部ビーム１１には、レーザ加工ヘッド１５が左右方向へ移動自在に支承されている。そして、レーザ加工ヘッド１５には、レーザノズル１７が上下動自在に備えられている。

上記構成により、前記レーザノズル１７をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動する。そして、前記加工テーブル１３上水平に載置した板状のワーク（図示省略）に対してレーザノズル１７からレーザ光を照射すると共に、レーザノズル１７からアシストガスをワークの加工位置へ噴出することにより、ワークのレーザ加工が行われる。

上述のように、ワークのレーザ加工を行うと、レーザ加工位置から飛散したスパッタやヒューム等の粉塵等がレーザノズル１７に付着すると、加工不良を生じ易いものである。したがって、レーザ加工装置１には、レーザノズル１７を清掃する清掃装置１９及び交換する複数のレーザノズル１７を出入自在に格納したケーシング２１が備えられている。

より詳細には、前記ケーシング２１は、図１に示すように、前記レーザ加工ヘッド１５と干渉しないように、レーザ加工ヘッド１７の移動領域外において、前記ベースフレーム３上に備えられている。前記ケーシング２１は、前記加工テーブル１３側が開口した箱状に形成してある。そして、上記ケーシング２１は、前記加工テーブル１３がワークを支持するワーク支持部よりも高位置に備えられている。上記ケーシング２１には、図３に示すように、開口部２３から出入自在なスライダ２５が備えられている。そして、前記開口部２３には、開口部２３を閉鎖自在な蓋部材２７が備えられている。

上記蓋部材２７は、例えばトーションスプリング等の付勢手段（図示省略）によって、前記開口部２３を閉じる方向へ常に付勢されている。したがって、前記蓋部材２７は、スライダ２５がケーシング２１内に格納されると、前記開口部２３を自動的に閉鎖するものである。そして、前記スライダ２７が、流体圧シリンダ（図示省略）等によって突出する方向へ作動されると、前記付勢手段に抗して前記スライダ２５はケーシング２１から突出作動されるものである。

既に理解されるように、前記スライダ２５がケーシング２１内に格納されると、ケーシング２１の開口部２３は、蓋部材２７によって閉鎖されるものである。したがって、格納されたレーザノズル１７及び清掃装置１９は、レーザ加工時に発生した粉塵から保護されるものである。

前記清掃装置１９は、レーザ加工ヘッド１５に備えたレーザノズル１７を清掃するために、レーザ加工ヘッド１５を移動位置決め自在な領域内へ位置決め自在に備えられている。

すなわち、前記清掃装置１９は、前記スライダ２５上に備えられている。そして、図４，５に概略的に示すように、前記スライダ２５には、回転ブラシ２９を回転自在に支持する支持ボックス３１が備えられている。この支持ボックス３１は、前記スライダ２５上に備えられた下部支持部材３１Ａと、この下部支持部材３１Ａ上に支持された上部支持部材３１Ｂとを備えている。上記下部支持部材３１Ａと上部支持部材３１Ｂは、複数のボルト等のごとき固定具３３によって着脱可能かつ一体的に固定してある。

前記下部支持部材３１Ａと上部支持部材３１Ｂとの間には空隙３５が備えられている。そして、前記下部支持部材３１Ａ、上部支持部材３１Ｂには、上下方向の回転軸３７が軸受３９を介して回転自在に支持されている。前記上部支持部材３１Ｂから上方向に突出した前記回転軸３７の上端部には円板状のブラシホルダ４１がネジ等のごとき取付具４３によって着脱可能かつ一体的に取付けられている。

そして、前記ブラシホルダ４１の上面に形成した円形状の取付凹部４５には、円板状のブラシベース４７がネジ等の取付具４９によって着脱可能かつ一体的に取付けてある。前記ブラシベース４７の上面には、ブラシ５１が備えられている。より詳細には、前記ブラシ５１は、繊維を束ねた複数の繊維束５３を備えている。上記繊維束５３において高さ寸法の大きな長繊維束５３Ａは、ブラシベース４７の外周付近に円形状に配置して植設してある。そして、高さ寸法の小さな短繊維束５３Ｂは、長繊維束５３Ａによって囲繞された領域の内側に配置して植設してある。

前記回転ブラシ２９を回転するために、前記回転軸３７にはプーリ５５が備えられている。より詳細には、前記空隙３５の部分において、回転軸３７には前記プーリ５５が取付けてある。そして、前記支持ボックス３１から離隔して前記スライダ２５には、前記回転ブラシ２９を正回転、逆回転するためのモータ５７が備えられている。すなわち、モータ５７に備えた駆動プーリ５９と前記プーリ５５には、例えばタイミングベルトなどのごときエンドレスのベルト６１が掛回してある。

したがって、前記モータ５７を正回転駆動、逆回転駆動することにより、前記回転ブラシ２９を正回転、逆回転することができるものである。

前記構成において、モータ５７によって回転ブラシ２９を、図４に示す矢印Ａ方向（時計回り方向）に回転した状態にあるとき、レーザ加工機におけるレーザ加工ヘッドを回転ブラシ２９の上方に位置決めする。この際、回転ブラシ２９の中心位置から偏心した位置に位置決めする。そして、レーザ加工ヘッド１５を下降することにより、レーザ加工ヘッド１５に備えたレーザノズル１７（図１参照）の先端部（下端部）を、回転ブラシ２９における繊維束５３内に没入する。したがって、レーザノズル１７の先端面（下端面）は短繊維束５３Ｂの先端部に当接する。そして、レーザノズル１７の外周面は長繊維束５３Ａに接触することになる。

上述のように、レーザ加工ヘッド１５を下降して、レーザノズル１７を回転ブラシ２９の繊維束５３内に没入した状態において、レーザ加工ヘッド１５を、前記矢印Ａの反対方向（矢印Ｂ方向）に旋回する。この旋回は回転ブラシ２９の中心位置から偏心した位置において、該中心軸と同じ方向の回転軸回りをレーザ加工ヘッド１５が回転するものである。この際、レーザノズル１７の先端面は短繊維束５３Ｂに接触し、レーザノズル１７の外周面は長繊維束５３Ａに接触した状態にある。

したがって、回転ブラシ２９の矢印Ａ方向への回転と、レーザ加工ヘッド１５の矢印Ａの反対方向（矢印Ｂ方向）への旋回とが相俟って、レーザノズル１７に対する回転ブラシ２９の相対的な回転が速くなる。よって、レーザノズル１７に付着したスパッタやヒューム等の粉塵の除去が短時間で効果的に行われるものである。

ところで、前記モータ５７の回転は、モータ５７の回転を制御するためのモータ回転制御手段６３の制御の下に、予め設定された時間間隔でもって正回転と逆回転とを繰り返すことが望ましいものである。この場合、回転ブラシ２９の回転方向を切換える毎に、前記レーザ加工ヘッド１５の旋回方向も切換えるものである。

上述のように、回転ブラシ２９の回転方向とレーザ加工ヘッド１５の旋回方向とを切換えることにより、レーザノズル１７に対する清掃方向が切り換わることとなり、レーザノズル１７に付着した粉塵等の除去を効果的に行い得るものである。

前述のように、回転ブラシ２９の回転方向とレーザノズル１７の旋回方向とを逆方向にして、レーザノズル１７の清掃を行うとき、レーザ加工ヘッド１５を上下動して、レーザノズル１７を回転ブラシ２９に対して接近離反する方向（上下方向）へ動作して、回転ブラシ２９に対するレーザノズル１７の当接干渉を繰り返すことが望ましいものである。このように、レーザノズル１７を上下動することにより、回転ブラシ２９における短繊維束５３Ｂにおける一部の繊維がレーザノズル１７におけるノズル口内に出入することとなり、前記ノズル口の内周面の清掃が行われることになる。

前記モータ５７によって回転ブラシ２９を回転するとき、前記モータ回転制御手段６３の制御の下に、モータ５７の回転を矩形パルス的に増速、減速することが望ましいものである。上述のように、モータ５７の回転を矩形パルス的に増速、減速することにより、回転方向に振動を付与することとなり、モータ５７の回転が矩形パルスに対応して急激に増速、減速されることになる。したがって、レーザノズル１７に付着した、例えばスパッタ等を回転ブラシ２９における繊維束５３によって打圧する態様となり、強固に付着した粉塵の除去を効果的に行い得るものである。

また、前記回転ブラシ２９において環状に植設した繊維束５３に、ブラシベース４７の周方向に適宜間隔毎に高低差を備えることが望ましい。この場合、回転ブラシ２９の回転方向に繊維束５３が高低差を有することになる。したがって、回転ブラシ２９がレーザノズル１７に対して接触する接触圧に強弱を生じることになる。よって、振動を付与して清掃することになるものである。

１７レーザノズル
１９清掃装置
２９回転ブラシ
３７回転軸
４１ブラシホルダ
４７ブラシベース
５１ブラシ
５３繊維束
５３Ａ長繊維束
５３Ｂ短繊維束
５７モータ
６３モータ回転制御手段

Claims

Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なレーザ加工ヘッドに装着したレーザノズルの清掃方法であって、回転自在な回転ブラシの偏心位置に前記レーザノズルを位置決めすると共に、前記回転ブラシの回転方向と逆方向に前記レーザノズルを旋回し、前記回転ブラシの回転と前記レーザノズルの旋回とが相俟って前記レーザノズルの少なくとも先端面の清掃を行うことを特徴とするレーザノズルの清掃方法。
請求項１に記載のレーザノズルの清掃方法において、前記回転ブラシの回転方向と前記レーザノズルの旋回方向を、予め設定された時間間隔でもって逆方向に切り換えることを特徴とするレーザノズルの清掃方法。
請求項１又は２に記載のレーザノズルの清掃方法において、前記レーザノズルを、回転ブラシに対して接近離反する方向へ移動を繰り返すことを特徴とするレーザノズルの清掃方法。
請求項１，２又は３に記載のレーザノズルの清掃方法において、前記回転ブラシの増速、減速をパルス的に行うことを特徴とするレーザノズルの清掃方法。
レーザノズルの清掃装置であって、レーザノズルを清掃するための回転自在な回転ブラシと、この回転ブラシを回転するためモータとを備え、かつ前記モータの正回転と逆回転とを、予め設定された時間間隔でもって制御するモータ回転制御手段を備えていることを特徴とするレーザノズルの清掃装置。
請求項５に記載のレーザノズルの清掃装置において、前記回転ブラシにおけるブラシは、環状の領域に植設してあり、かつ高低差をもって植設してあることを特徴とするレーザノズルの清掃装置。
請求項５又は６に記載のレーザノズルの清掃装置において、前記回転ブラシは、レーザ加工装置に備えたベースフレーム上に備えたケーシング内に格納されており、かつ前記ベースフレーム上に備えた加工テーブルの加工面より高位置において前記加工テーブル上に出入可能に備えられていることを特徴とするレーザノズルの清掃装置。