JP3635998B2 - レーザー加工用加工室 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はワークの切断又は孔開け加工を行うレーザー加工用加工室に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、被加工物である自動車部品等のワークの切断や孔開け加工を行うレーザー加工装置では、レーザー光線を集光レンズやミラー等の光学装置で、治具に位置決め固定されているワークの被加工部に集光照射して、エネルギー密度を高めることで、その被加工物を溶融して除去するようにしている。このようなレーザー加工装置では、溶融又は分解されたワークの一部がバリとして付着したり、飛散した微粒子の粉塵がワークに再付着することがあるため、ワークの上からアシストガスを被加工部に噴出して、溶融又は分解されたワークの一部である微粒子の粉塵をワークの下側に吹き飛ばして、ワークの下側から集塵排気するようにしている。このようなレーザー加工装置では、ワークの下側に吹き飛ばした微粒子の粉塵が、ワークに付着する可能性があるため、特開平5−69176号公報に記載されているように、ワークを保持する治具に、集塵排気手段を接続して、飛散する微粒子の粉塵を集塵して排気することが行われている。また、上記レーザー加工装置は、ワークを加工位置にセットする作業者をレーザー光線やロボットから保護するために、密閉された加工室内に配置されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記加工室が小さい場合、集塵排気手段の排気により加工室内全体が負圧となってしまい、十分な集塵排気効率は得られないという問題があった。また、ワークを加工位置にセットしたり取り出したりするために作業者が加工室内に入らなければならず、作業が煩わしいとともに危険であるという問題があった。
【0004】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、レーザー加工に伴い飛散する粉塵を効率的に集塵排気できるとともに、作業者が入ることなくワークを加工位置にセットしたり取り出したりできるレーザー加工用加工室を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明のレーザー加工用加工室は、レーザー加工機によりワークに切断又は孔開け加工を行うレーザー加工用加工室において、ワークを保持し、ワークとで略閉空間を形成する保持手段と、レーザー加工機および保持手段を一体に囲う周壁と、周壁に形成された開口を通して保持手段を周壁の内外に移動する移動手段と、加工時に開口を閉鎖する閉鎖手段と、周壁外に配置された集塵排気手段と、一端が集塵排気手段に接続されるとともに他端が前記周壁を貫通して周壁内に配置され、保持手段が周壁内に移動したとき前記保持手段に接続されるダクトとを備え、保持手段には、周壁内に移動したときダクトの開口と合致する開口が形成されている。
【0010】
上記構成のレーザー加工用加工室では、周壁に形成された開口を通して保持手段を周壁の内外に移動する移動手段を用いることによって、切断又は孔開け加工を行うワークの加工位置へのセットおよび取り出しを作業者が周壁内に入ることなく行えるため、作業が容易であるとともに安全である。また、加工時には、閉鎖手段が開口を閉鎖するため、作業者をレーザー光線等から確実に保護できる。さらに集塵排気手段に接続されたダクトは、保持手段が周壁内に移動したときのみ保持手段に接続されるため固定的に設置することができ、配置設計が容易である。また、保持手段とダクトの接続構造は、保持手段に周壁内に移動したときダクトの開口と合致する開口を形成するだけなので構造が簡単である。
【0011】
さらに、請求項2に係る発明のレーザー加工用加工室は、請求項1に係る発明の構成に加えて、移動手段がターンテーブルであり、ターンテーブルに保持手段が一対設けられ、一方の保持手段が周壁内に配置されている時、他方の保持手段は周壁外に配置される構成となっている。
【0012】
上記構成のレーザー加工用加工室では、一方の保持手段が周壁内に配置されている時、他方の保持手段は周壁外に配置される構成となっているので、一方のワークが加工室内で加工されているときに、他方のワークを交換することができるので、加工工程の効率化を図ることが可能となる。また、前後一対のワークをひとつのターンテーブル上の保持手段に乗せることが可能となるので、例えば、自動車の前後のバンパーをターンテーブル上の保持手段に乗せて加工することができる。
【0013】
さらに、請求項3に係る発明のレーザー加工用加工室は、請求項1又は2に記載の発明の構成に加えて、周壁内の気圧を正圧に保つ加圧手段を備えている。
【0014】
上記構成のレーザー加工用加工室では、周壁内の気圧を正圧に保つ加圧手段を備えているので、粉塵を効率的に集塵排気することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態であるレーザー加工用加工室1について図面を参照して説明する。図1はレーザー加工用加工室1の概略構成を示す図である。レーザー加工用加工室1は、図1に示すように周壁1a、ワーク搬送ターンテーブル9、開閉扉11、ワーク受冶具15,16、集塵ダクト20、集塵機21とを備えている。
【0016】
図1に示すように、周壁1aは、右側壁2、左側壁3、床面4、天井5、裏壁6、前壁(図示外)の6面から構成される略直方体形状の閉空間を形成している。この周壁1a内には、多関節ロボット7が右端(図1における)に設けられ、多関節ロボット7のアーム7aの先端には、レーザー加工ヘッド8が固定されている。レーザー加工ヘッド8は、ワークに切断や孔開け加工を行うレーザー照射装置であり、レーザー加工ヘッド8より照射されるレーザーの種類としてはYAGレーザーや炭酸ガスレーザーなどであるが、特に指定はなく、加工されるワークの材質に合わせて選択される。
【0017】
また、周壁1aの左端(図1における)には、ワーク搬送ターンテーブル9が設けられ、ワーク搬送ターンテーブル9の中心部には、ワーク搬送ターンテーブル9を回転させる駆動源であるサーボモーター10が設けられている。さらに、左側壁3には、ワーク搬送ターンテーブル9が回転したときに、後述するワーク受治具を通過させるための開口部3aが設けられており、左側壁3の外側には、開口部3aを開閉する開閉扉11が左側壁3に沿って上下方向に摺動可能に設けられ、左側壁3の上部には、開閉扉11の開閉を行うアクチュエータ12が設けられている。アクチュエータ12には、上下方向に駆動されるプランジャ12aが設けられており、プランジャ12aの先端は、開閉扉11に設けられている係止部材11aに固定されている。尚、アクチュエータ12は、開閉扉11が上昇したときに開閉扉11と干渉しないように開閉扉11とはオフセットして配置され、係止部材11aは、アクチュエータ12のオフセット側に突出している。
【0018】
次に、ワーク搬送ターンテーブル9について説明する。図1に示すように、ワーク搬送ターンテーブル9は、高さの低い略円柱状のターンテーブルで、その壁面9aの一端部から基台13が壁面9aの法線方向に延設され、また、壁面9aに基台13が設けられている位置と180度反対側の位置にも基台14が壁面9aの法線方向に延設されている。基台13には略円形の開口部である集塵用開口部13aが形成され、基台14にも略円形の開口部である集塵用開口部14aが形成されている。さらに、基台13には、被加工ワークであるフロントバンパー19を載置するワーク受治具15が固定され、基台14にも図示外の被加工ワークであるリアバンパーを載置するワーク受治具16が固定されている。
【0019】
また、ワーク搬送ターンテーブル9上には、ワーク受治具15に対向する位置に一対のワーク押さえ17、17が設けられ、また、ワーク受治具16に対向する位置に一対のワーク押さえ18、18が設けられている。尚、図1では、ワーク押さえ17及びワーク押さえ18は、各々1つしか図示されていないが、図1に示すワーク押さえ17の後ろにもワーク押さえ17が設けられており、また、図1に示すワーク押さえ18の後ろにもワーク押さえ18が設けられている。
【0020】
尚、ワーク押さえ17には、ワーク押さえ腕部17a及びエアクランプシリンダ17bが設けられており、ワーク押さえ腕部17aは、図1に示すような水平方向と当該水平方向から90度跳ね上げた垂直方向との間をエアクランプシリンダ17bの働きにより回動可能になっている。また、ワーク押さえ18にも、ワーク押さえ腕部18a及びエアクランプシリンダ18bが設けられており、ワーク押さえ腕部18aは、図1に示すような水平方向と当該水平方向から90度跳ね上げた垂直方向との間をエアクランプシリンダ18bの働きにより回動可能になっている。
【0021】
さらに、周壁1aの底部には、集塵ダクト20が配管されており、その集塵ダクト20の先端部20aは、L字状に屈曲されて、集塵用開口部13a又は集塵用開口部14aに対向できるように配置され、集塵用開口部13a及び集塵用開口部14aに合致する開口径となっている。ここで、ワーク受治具15が周壁1a内の加工位置に配置されているときには、集塵ダクト20の先端部20aは、ワーク受治具15の基台13の集塵用開口部13aに対向し、また、ワーク受治具16が周壁1a内の加工位置に配置されているときには、集塵ダクト20の先端部20aは、ワーク受治具16の基台14の集塵用開口部14aに対向する。尚、図1には図示しないが、集塵ダクト20の先端部20aと集塵用開口部13a又は集塵用開口部14aとの対向面には、隙間を塞ぐための可撓性を有するシール部材が設けられている。
【0022】
さらに、集塵ダクト20は、周壁1aの右側壁2を貫通して周壁1a外まで延設され、周壁1a外に設けられている集塵機21に連結されている。この集塵機21の集塵排気動作により、集塵ダクト20を通じて、ワーク受治具15又はワーク受治具16に載置されたワークをレーザー加工した時の微粒子の粉塵を集塵排気する。
【0023】
また、周壁1aの右側壁2の上部には、吸気ファン22が設けられ、周壁1a内に外気を吸入するようになっており、吸気ファン22の空気の吸入量は、集塵機21の排気量よりも大きくなっている。従って、周壁1a内は、常に正圧に加圧されている。
【0024】
次に、ワーク受治具15の構造を図2乃至図4を参照して説明する。図2はワーク受治具15の正面図であり、図3はワーク受治具15の斜視図であり、図4はワーク受治具15上へフロントバンパー19を載置した状態を示す斜視図である。
【0025】
図2及び図3に示すように、ワーク受治具15はフロントバンパー19を載置して、レーザー加工するために位置決め固定する治具であり、底面15a、左側壁15c、右側壁15d、前壁15e、後壁15fから構成されており、底面15aの中央部には、略円形の集塵用開口部15bが開口されている。この集塵用開口部15bは、基台13の集塵用開口部13aに対向する位置に設けられており、略同一の開口径となっている。
【0026】
ここで、ワーク受治具15は、3次元の立体形状に形成されているフロントバンパー19におよそ合致するように、左側壁15c及び右側壁15dは低く矩形に形成され、前壁15e及び後壁15fは、中央部が高い蒲鉾形状に形成されている。また、両側壁15c,15d、前後壁15e,15fの内側には図略の受け支持部材が設けられており、これによりワークは位置決め固定される。図4に示すように、ワーク受治具15に被加工ワークであるフロントバンパー19を載置して位置決め固定したときには、ワーク受治具15とフロントバンパー19とで、略閉空間が形成される。従って、レーザー加工により生じた粉塵は、この閉空間に閉じこめられ、集塵用開口部15bから基台13の集塵用開口部13aを経て、集塵ダクト20を介して集塵機21により集塵排気される。尚、ワーク受治具15とフロントバンパー19との間には、わずかに隙間が生じているが、周壁1a内は吸気ファン22により正圧に加圧されているので、その隙間から粉塵が周壁1a内に飛散することもない。尚、リアバンパー用のワーク受治具16も上記のワーク受治具15と同様の構造となっており、図示外のリアバンパーの3次元の立体形状に合致するようになっている。
【0027】
次に、図1乃至図5を参照して、本実施の形態の周壁1aの作用について説明する。図5は、レーザー加工の様子を示す斜視図である。
【0028】
まず、図3及び図4に示すように、ワーク受治具15上に被加工ワークであるフロントバンパー19を載置して位置決めし、図1、図2及び図5に示すように一対のワーク押さえ腕部17a,17aにより固定する。この作業は、周壁1aの外部に、ワーク受治具15が移動されている状態でなされる。そして、開閉扉11がアクチュエータ12により、上部に持ち上げられて、開口部3aが開いた状態で、ワーク搬送ターンテーブル9が回転されて、図1に示すようにワーク受治具15が加工位置に移動する。次に、開閉扉11がアクチュエータ12により降ろされて、開口部3aが閉じられ、吸気ファン22が回転して周壁1a内が正圧に加圧されるとともに、集塵機21が起動して、集塵ダクト20を介して、集塵排気動作を始める。
【0029】
次いで、図5に示すように、予めプログラムされた作業内容に基づいた多関節ロボット7のアーム7aの移動によりレーザー加工ヘッド8はフロントバンパー19の被加工部に移動され、レーザー加工ヘッド8からレーザー光線が被加工部に照射されるとともにレーザー加工ヘッド8からアシストガスが被加工部に噴出されて、溶融又は分解されたフロントバンパー19の一部である微粒子の粉塵は、フロントバンパー19の下側に吹き飛ばされる。このとき、ワーク受治具15とフロントバンパー19との間には、略閉空間が形成されているので、レーザー加工により生じた粉塵は、この閉空間に閉じこめられ、集塵用開口部15bから基台13の集塵用開口部13aを経て、集塵ダクト20を介して集塵機21により集塵排気される。尚、ワーク受治具15とフロントバンパー19との間には、わずかに隙間が生じているが、周壁1a内は吸気ファン22により正圧に加圧されているので、その隙間から粉塵が周壁1a内に飛散することはない。
【0030】
尚、ワーク受治具15が周壁1a内の加工位置に移動しているときには、リアバンパー用のワーク受治具16は周壁1a外に位置しているので、このときにワーク受治具16にリアバンパーを位置決め固定する。そして、フロントバンパー19の加工が済んだときに、開閉扉11がアクチュエータ12により、上部に持ち上げられて、開口部3aが開いた状態で、ワーク搬送ターンテーブル9が回転されて、ワーク受治具16が周壁1a内の加工位置に移動し、ワーク受治具15が周壁1a外に移動する。次いで、開閉扉11がアクチュエータ12により降ろされて、開口部3aが閉じられ、吸気ファン22が回転して周壁1a内が正圧に加圧されるとともに、集塵機21が起動して、集塵ダクト20を介して、集塵排気動作を始め、ワーク受治具16に位置決め固定されたリアバンパーのレーザー加工が行われる。その後、この動作を交互に行う。
【0031】
以上説明したように、本実施の形態のレーザー加工用加工室1では、ワーク受治具15とフロントバンパー19との間には、略閉空間が形成されているので、レーザー加工により生じた粉塵は、この閉空間に閉じこめられ、集塵用開口部15bから基台13の集塵用開口部13aを経て、集塵ダクト20を介して集塵機21により集塵排気される。従って、ワークのレーザー加工による粉塵がレーザー加工用加工室1内に飛散することはない。
【0032】
また、ワーク受治具15とフロントバンパー19との間には、わずかに隙間が生じているが、周壁1a内は吸気ファン22により正圧に加圧されているので、その隙間から粉塵が周壁1a内に飛散することはない。
【0033】
さらに、本実施の形態のレーザー加工用加工室1では、被加工ワークであるフロントバンパー19及びリアバンパーを一対としてワーク搬送ターンテーブル9に載せることができるので、このワーク搬送ターンテーブル9を回転することにより一方のワークのレーザー加工作業の終了後、もう一方のワークのレーザー加工を行うことができ、前後一対のバンパーの加工に適しているので、レーザー加工後の他の工程への前後一対のバンパーの移動を容易に行うことができる。
【0034】
尚、上記の実施の形態では、ワーク搬送ターンテーブル9には、2つのワーク受治具を設置しているが、必ずしも2つに限られず、1つでもよく、4つ等の複数でもよい。また、本発明は、レーザー加工に限られず、粉塵の飛散する各種の加工に適用できることは言うまでもない。
【0035】
【発明の効果】
【0036】
【0037】
以上説明したように、請求項1に係る発明のレーザー加工用加工室では、周壁に形成さ れた開口を通して保持手段を周壁の内外に移動する移動手段を用いることによって、切断又は孔開け加工を行うワークの加工位置へのヒットおよび取り出しを作業者が周壁内に入ることなく行えるため、作業が容易であるとともに安全である。また加工時には、閉鎖手段が開口を閉鎖するため、作業者をレーザー光線等から確実に保護できる。さらに集塵排気手段に接続されたダクトは、保持手段が周壁内に移動したときのみ保持手段に接続されるため固定的に設置することができ、配置設計が容易である。また、保持手段に周壁内に移動したときダクトの開口と合致する開口を形成するだけなので構造が簡単である。
【0038】
さらに、請求項2に係る発明のレーザー加工用加工室では、請求項1に係る発明の効果に加えて、一方の保持手段が周壁内に配置されている時、他方の保持手段は周壁外に配置され、一方のワークが加工室内で加工されているときに、他方のワークを交換することができるので、加工工程の効率化を図ることが可能となる。また、前後一対のワークをひとつのターンテーブル上の保持手段に乗せることが可能となるので、例えば、自動車の前後のバンパーをターンテーブル上の保持手段に乗せて加工することができる。
【0039】
さらに、請求項3に係る発明のレーザー加工用加工室では、請求項1又は2に係る発明の効果に加えて、周壁内の気圧を正圧に保つ加圧手段を備えているので、粉塵を効率的に集塵排気することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 レーザー加工用加工室1の概略構成を示す図である。
【図2】 ワーク受治具15の正面図である。
【図3】 ワーク受治具15の斜視図である。
【図4】 ワーク受治具15上へフロントバンパー19を載置した状態を示す斜視図である。
【図5】 レーザー加工の様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 レーザー加工用加工室
1a 周壁
2 右側壁
3 左側壁
3a 開口部
4 床面
5 天井
6 裏壁
7 多関節ロボット
8 レーザー加工ヘッド
9 ワーク搬送ターンテーブル
11 開閉扉
13 基台
13a 集塵用開口部
14 基台
14a 集塵用開口部
15 ワーク受治具
15b 集塵用開口部
16 ワーク受治具
19 フロントバンパー
20 集塵ダクト
20a 先端部
21 集塵機
22 吸気ファン
Claims (3)
- レーザー加工機によりワークに切断又は孔開け加工を行うレーザー加工用加工室において、
前記ワークを保持し、ワークとで略閉空間を形成する保持手段と、
前記レーザー加工機および前記保持手段を一体に囲う周壁と、
前記周壁に形成された開口を通して前記保持手段を周壁の内外に移動する移動手段と、
加工時に前記開口を閉鎖する閉鎖手段と、
前記周壁外に配置された集塵排気手段と、
一端が前記集塵排気手段に接続されるとともに他端が前記周壁を貫通して周壁内に配置され、前記保持手段が周壁内に移動したとき前記保持手段に接続されるダクトと、
を備え、
前記保持手段には、前記周壁内に移動したとき前記ダクトの開口と合致する開口が形成されていることを特徴とするレーザー加工用加工室。 - 前記移動手段はターンテーブルであり、前記ターンテーブルには前記保持手段が一対設けられ、一方の保持手段が前記周壁内に配置されている時、他方の保持手段は前記周壁外に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザー加工用加工室。
- 前記周壁内の気圧を正圧に保つ加圧手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザー加工用加工室。
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