JP4884923B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、切断装置や切削装置等の加工装置であって、集塵装置を備えた加工装置に関するものである。

切断装置や切削装置等の加工装置において被加工物を切断または切削した場合には、加工屑が発生し、飛散する。この加工屑の吸引などにより作業者の健康に対する影響や加工屑による加工装置周辺の汚損を防止するために、加工装置に集塵機構が設けられている。また、加工装置によって被加工物を切断や切削する際には、加工装置の加工刃に対して被加工物を移動させるか、逆に被加工物を固定して加工刃を移動させることになる。

ここで、加工刃が移動しない場合は、加工刃による加工領域が一定領域に限定されるため、加工領域に固定的に集塵機構を設けることにより、加工屑を吸引して集塵することができる。また、加工刃が移動する場合でも、加工刃の移動領域に沿って固定的に集塵機構を設けることにより、加工屑を吸引して集塵することができる。

一般的に、このような集塵機構は蓋により開閉可能な吸引用の開口部（以下、吸引口と呼ぶ）を有するダクトにより構成され、このダクトを加工領域の端部に配置し、加工領域における加工位置に合わせて該加工位置に対応する位置にある吸引口を開いて加工屑の吸引を行っていた。しかしながら、吸引口が加工領域の端部に有るため、吸引口からの距離によって加工領域内において集塵性能が不均一になる、という問題があった。

そこで、このような問題に対応する技術として、たとえばワークテーブル下方の支持フレーム中央部にダクトを設けて集塵ダクトに接続するとともに、中央部ダクトには集塵用穴を適当な間隔で傾斜フレーム上に備えた熱切断加工機の集塵機構が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−１８０８８号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、集塵用穴が傾斜フレーム上に設けられているため、加工時に発生した粉塵以外の比較的大きな加工屑が該集塵用穴からダクト内に落ち込んでダクト内に溜まる。そして、加工屑がダクト内に溜まることにより、ダクト内における吸引能力が低下し、また、最悪の場合には吸引ができなくなってしまう、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工屑に起因した吸引性能の低下が防止され、良好な集塵性能を備えた集塵機構を備えた加工装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる加工装置は、被加工材の加工を行う加工手段と、被加工材の加工時に発生した加工屑を集塵する集塵手段と、を備えて構成される加工装置であって、集塵手段は、加工屑を吸引するための吸引力を発生する吸引部と、吸引力により加工屑を吸引する吸引口を複数備えるとともに、独立して開閉可能な蓋部材を各吸引口に備えるダクトと、を備え、ダクトは、被加工材の加工を行う加工領域の下部であって加工屑を集塵する集塵空間の任意の高さでの水平面における略中央部を横断して配置され、吸引口は、吸引力によらずに落下する加工屑が被加工材の加工位置によらず入り込まない部分に設けられていること、を特徴とする。

この発明によれば、ダクトを挟んだ両側の領域において略均等に吸引口から空気を吸引することができ、吸引の不均一性を生じることなく略均等に集塵を行うことができる。また、空気とともに吸引口から吸い込むことができない比較的大きな加工屑が、被加工材の加工位置によらずダクト内に落ちてダクト内に溜まることがない。

したがって、この発明によれば、吸引部の発生する吸引力によらずに落下する加工屑がダクト内に溜まることによりダクト内における吸引能力が低下することを防止することができ、連続して長期間にわたってワークの加工を行った場合においても、集塵可能な加工屑と集塵不可能な加工屑とを分別して効率的に集塵を行い、良好な集塵性能を維持することできる、という効果を奏する。

そして、この発明によれば、良好な集塵性能を維持し、効率良く集塵を行うことができるため使用電力を削減することが可能であり、省電力化および省コスト化が可能である。また、従来と同じ集塵能力を実現する場合には集塵機の能力を低く抑えることも可能である。したがって、吸引部の能力を下げて小型の吸引部を使用することが可能であり、吸引部の小型化および加工装置全体の小型化も可能である、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる加工装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

実施の形態
図１は、本発明の実施の形態にかかる加工装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態にかかる加工装置１は、図１に示すようにワークの加工を行う加工部１０と、該加工部の制御を行う制御部２０と、ワークの加工時に発生した加工屑を集塵する集塵部３０と、を備えて構成される。

図２−１は、加工部１０の概略構成を示す上面図である。また、図２−２は、加工部１０の概略構成を示す断面図であり、図２−１の線分Ａ−Ａにおける断面図である。また、図２−３は、加工部１０の概略構成を示す断面図であり、図２−１の線分Ｂ−Ｂにおける断面図である。

加工部１０には、図２−２〜図２−３に示すように加工用ワークを載置するワークテーブル１３を有し、また、上方および下方を開口した枠形状とされて該ワークテーブル１３を支持する支持フレーム１２が立設されている。そして、ワークテーブル１３上に加工ヘッド１１が配置されている。なお、図２−１においては理解の容易のため、ワークテーブル１３を透過して記載してある。

加工ヘッド１１は、ワークテーブル１３の面内方向（図２−１〜図２−３におけるＸ方向、Ｙ方向）および該面内方向と垂直な方向に（Ｚ方向）に自在に移動可能とされ、制御部２０の制御によりワークの加工を行う。制御部２０としては、たとえばＮＣ装置を用いることができる。

また、支持フレーム１２の内部空間が、ワークを加工した際に発生する加工屑を集塵する集塵領域（空間）とされる。この集塵領域（空間）の上部中央部には、傾斜を有した状態で設けられた整流板１５が、支持フレーム１２の内壁のうち相対する一対の内壁１２ａ、１２ｂ間に設けられている。なお、整流板１５は、ワークの加工時に発生する加工屑が下に落ちる際の案内板としても機能する。これにより、ダクト３１上に加工屑が堆積することが防止されている。また、支持フレーム１２の内壁の上部も傾斜を有する傾斜部とされており、この傾斜部も整流板および案内板として機能する。

また、この２つの領域における支持フレーム１２の内壁のうち、相対する一対の内壁１２ｃ、１２ｄと整流板１５との間には、集塵領域を３つの領域に区画する集塵領域区画板１６が設けられている。この場合、集塵領域（空間）は図２−２および図２−３に示すように集塵領域区画板１６によってエリア１、エリア２およびエリア３の３つの領域（空間）に分割されている。

また、図２−２および図２−３に示すように、この集塵領域（空間）の下部には、支持フレーム１２の下方の開口部を塞ぐようにチップトレー１４が配置されている。このチップトレー１４は、ワークを加工した際に発生する加工屑のうち、集塵部３０により集塵されない、比較的大きな加工屑の受け皿とされている。このチップトレー１４は脱着可能とされており、加工屑が溜まった場合には、該チップトレー１４を支持フレーム１２から外して加工屑を回収することができる。

集塵部３０は、整流板１５の下部に配置されたダクト３１と、吸引力を発生して加工屑を吸引して集塵する集塵機（吸引手段）３２と、を備えて構成されている。ダクト３１は、略直方体形とされており、集塵機３２への接続部の途中で折り曲げられた屈曲部を有する。そして、この屈曲部は、その外部および内部ともに、角部を有さない丸みを帯びた形状とされている。これにより、吸引を行う際の屈曲部における圧力損失を抑制することができる。

また、ダクト３１の下面には集塵領域（空間）の空気を吸引する際の吸引口３１１である開口部が複数設けられている。この例では、図２−１および図２−３に示すように、ダクト３１の下面におけるエリア１、エリア２およびエリア３に対応する部分に、それぞれ１つずつ吸引口３１１−１、吸引口３１１−２、吸引口３１１−３が設けられている。

また、ダクト３１は、その下面がチップトレー１４から所定の距離だけ離間した位置に配置される。すなわち、ダクト３１の下面とチップトレー１４との間には所定の高さを有し、加工屑を吸引するための空間が設けられている。これにより、図２−２および図２−３に示すように、ダクト３１から集塵領域（空間）の空気を吸引する際の空気の流路Ｗを確保することができ、より確実に集塵を行うことができる。

そして、このダクト３１は、加工屑の吸引を行う際の空気の流路開閉手段として、吸引口３１１の蓋となり開閉可能な蓋部３１２を有している。この例では、図２−１および図２−３に示すように、ダクト３１の下面におけるエリア１、エリア２およびエリア３に設けられた吸引口３１１−１、吸引口３１１−２、吸引口３１１−３に対応して、それぞれ蓋部３１２−１、蓋部３１２−２、蓋部３１２−３が設けられている。

この蓋部３１２を開くことにより、ダクト３１の下面に吸引口３１１が構成され、集塵領域（空間）とダクト３１の内部とをつなぐ空気の流路Ｗが形成される。また、蓋部３１２を閉じることにより、ダクト３１の下面の吸引口３１１が塞がれ、集塵領域（空間）とダクト３１の内部との空気の流路Ｗが遮断される。

そして、ワークの加工を行う場合には、エリア１、エリア２、エリア３の３つの領集のうち、集塵を行いたい領域内に位置する蓋部３１２を開き、他の領域に位置する蓋部３１２を閉じることにより、加工により生じる加工屑の集塵を局所的に効果的に行うことができる。すなわち、加工ヘッド１１によりワークの加工を行うことにより加工屑が発生する部分の下部に位置する領域の蓋部３１２を開き、他の領域の蓋部３１２を閉じることにより、加工により生じる加工屑の集塵を局所的に効果的に行うことができる。

たとえば、エリア１の上部において加工ヘッド１１による加工を行っているときには、エリア１の蓋部３１２−１を開き、他の領域の蓋部３１２−２および蓋部３１２−３を閉じる。これにより、エリア１にのみ集塵領域（空間）とダクト３１の内部とをつなぐ空気の流路Ｗが形成され、加工により生じる加工屑の集塵を局所的に効果的に行うことができる。同様に、エリア２の上部において加工ヘッド１１による加工を行っているときには、エリア２の蓋部３１２−２を開き、他の領域の蓋部３１２−１および蓋部３１２−３を閉じる。これにより、エリア２にのみ集塵領域（空間）とダクト３１の内部とをつなぐ空気の流路Ｗが形成され、加工により生じる加工屑の集塵を局所的に効果的に行うことができる。

このような蓋部３１２の開閉機構としては、たとえば図２−４に示すような開閉機構を用いることができる。図２−４には、蓋部３１２の開閉機構の一例を説明するための図である。図２−４に示すような開閉機構においては、蓋部３１２の一端辺と接続部材３１４の一端辺とを接続して略Ｌ字型に蓋部３１２と接続部材３１４とが固定されている。また、Ｌ字型の直角部に固定軸３１３が設けられており、蓋部３１２は該固定軸３１３を中心に、図２−４に示す矢印Ｃの方向に揺動可能とされている。

そして、接続部材３１４の他端辺は空圧シリンダ３１５と接続されており、空圧シリンダ３１５を動作させることにより、接続部材３１４は図２−４に示す矢印Ｄの方向に往復運動可能とされている。このような構成を備える開閉機構によれば、空圧シリンダを動作させることにより、蓋部３１２の開閉を行うことが可能である。

このような、蓋部３１２の開閉の制御は、制御部２０により行うことができる。制御部２０は、制御している加工ヘッド１１がどのエリアに位置しているかを示す情報である加工ヘッド位置情報を加工ヘッド１１の制御情報から取得し、この加工ヘッド位置情報に基づいてエリア１〜エリア３のうちのいずれかのエリアの蓋部３１２を開き、他の領域の蓋部３１２を閉じる。また、制御部２０に接続して加工ヘッド位置情報を制御部２０から取得して蓋部３１２の制御を行う、蓋部３１２の制御用の制御部を集塵部３０に設けても良い。

また、この加工装置では、加工ヘッド１１による加工が行われる加工領域の略中央部を横断するようにダクト３１が配置され、加工屑の集塵を行うように構成されている。すなわち、集塵領域（空間）におけるワークテーブル１３の面内方向と略平行な方向（以下、水平方向と呼ぶ）において図２−１〜図２−３に示すようにＸ方向における略中央部を横断するようにダクト３１が設けられ、集塵領域のＸ方向における略中央部において加工屑の集塵を行うように構成されている。これにより、集塵領域内において吸引口３１１からの距離によって吸引能力に大きな不均一性が発生することが防止されている。したがって、集塵領域のＸ方向に関して、ダクト３１を挟んだ両側の領域において略均等に吸引口３１１から空気を吸引することができ、略均等に集塵を行うことができる。

また、この加工装置においては、ダクト３１の下面に吸引口３１１を設けている。これにより、ワークテーブル１３でワークの加工がなされて発生した加工屑のうち、粉塵のように小さな加工屑は集塵領域内の空気とともに吸引口３１１から吸い込まれ、集塵機３２に回収される。一方、空気とともに吸引口３１１から吸い込まれない比較的大きな加工屑は、ワークの加工位置によらずそのまま集塵領域内を落下し、チップトレー１４上に溜まる。

すなわち、この加工装置においては、ワークの加工位置によらず、空気とともに吸引口３１１から吸い込むことができない比較的大きな加工屑がダクト３１内に落ちてダクト３１内に溜まることがない。したがって、この加工装置においては、ワークの加工位置によらず、加工屑がダクト内３１に溜まることによりダクト３１内における吸引能力が低下することが防止されているため、連続してワークの加工を進めても、良好な集塵性能を維持することが可能である。

つぎに、この加工装置の動作について図３を参照して説明する。図３は、加工装置の集塵に関する動作を説明するためのフローチャートである。まず、ワークの加工が開始されると（ステップＳ１１０）、制御部２０が加工ヘッド１１を制御し、ワークテーブル１３上の所定の位置に移動させ、加工が行われる。

つぎに、制御部２０は制御している加工ヘッド１１がどのエリアに位置しているかを示す情報である加工ヘッド位置情報を加工ヘッド１１の制御情報から取得し、加工ヘッド１１の位置を判断する（ステップＳ１２０）。

ここで、制御部２０は、加工ヘッドがエリア１内にあると判断した場合には、エリア１の蓋部３１２−１を開き、他の領域内、すなわちエリア２とエリア３とに位置する蓋部３１２を閉じる（ステップＳ１３０）。そして、制御部２０は、集塵部３０を制御し、この状態で集塵を開始する（ステップＳ１６０）。

また、制御部２０は、加工ヘッドがエリア２内にあると判断した場合には、エリア２内の蓋部３１２−２を開き、他の領域内、すなわちエリア１とエリア３との蓋部３１２−１、蓋部３１２−３を閉じる（ステップＳ１４０）。そして、制御部２０は、集塵部３０を制御し、この状態で集塵を開始する（ステップＳ１６０）。

また、制御部２０は、加工ヘッドがエリア３内にあると判断した場合には、エリア３の蓋部３１２−３を開き、他の領域内、すなわちエリア１とエリア２とに位置する蓋部３１２−１、蓋部３１２−２を閉じる（ステップＳ１５０）。そして、制御部２０は、集塵部３０を制御し、この状態で集塵を開始する（ステップＳ１６０）。

その後、制御部２０は、加工が終了したか否かを判断する（ステップＳ１７０）。加工が終了したと判断した場合は（ステップＳ１７０肯定）、制御部２０は加工ヘッド１１を所定の位置に退避させて集塵部３０を停止させ（ステップＳ１８０）、一連の処理が終了する。また、加工が終了していないと判断した場合は（ステップＳ１７０否定）、ステップＳ１２０にもどる。

なお、上記においては、集塵部３０の制御を制御部２０で行う場合について説明したが、集塵部３０内に該集塵部専用の制御を行う制御部を設けても良い。また、集塵部の制御を手動で行うことも可能である。

また、上記においては、吸引口３１１をダクト３１の下面に設けている場合について説明したが、本発明においてはこれに限定されるものではない。すなわち、吸引口３１１は吸引力によらずに落下する加工屑が入り込まない部分に設けられていることが重要であり、たとえば吸引口３１１がダクト３１の側部まで広がった構成とすることも可能である。

上述したように、本実施の形態にかかる加工装置においては、加工ヘッド１１による加工が行われる加工領域の略中央部を横断するようにダクト３１が配置され、加工屑の集塵を行うように構成されている。すなわち、集塵領域（空間）における水平方向において略中央部を横断するようにダクト３１が設けられ、加工屑の集塵を行うように構成されている。これにより、集塵領域内において吸引口３１１からの距離によって吸引能力に大きな不均一性が発生することが防止され、ダクト３１を挟んだ両側の領域において略均等に吸引口３１１から空気を吸引することができ、略均等に集塵を行うことができる。

また、この加工装置においては、ダクト３１の下面に吸引口３１１を設けている。これにより、ワークの加工により発生した加工屑のうち、粉塵のように小さな加工屑は集塵領域内の空気とともに吸引口３１１から吸い込まれ、集塵機３２に回収される。一方、空気とともに吸引口３１１から吸い込まれない比較的大きな加工屑は、そのまま集塵領域内を落下し、チップトレー１４上に溜まる。したがって、集塵可能な加工屑と集塵不可能な加工屑とを分別して効率的に集塵を行うことができる。

そして、この加工装置においては、空気とともに吸引口３１１から吸い込むことができない比較的大きな加工屑がダクト３１内に落ちてダクト３１内に溜まることがない。したがって、この加工装置においては、集塵機３２の発生する吸引力によらずに落下する加工屑がダクト内３１に溜まることによりダクト３１内における吸引能力が低下することが防止されているため、連続して長期間にわたってワークの加工を行った場合においても、良好な集塵性能を維持することできる。

このように、本実施の形態にかかる加工装置によれば、良好な集塵性能を維持し、効率良く集塵を行うことができるため使用電力を削減することが可能であり、省電力化および省コスト化が可能である。また、従来と同じ集塵能力を実現する場合には集塵機の能力を低く抑えることも可能である。これにより、集塵機の能力を下げて小型の集塵機を使用することが可能であり、集塵機の小型化および加工装置全体の小型化も可能である。

なお、本発明が適用可能な加工装置としては、切断装置、切削装置など種々の加工装置が挙げられる。また、加工刃を用いた加工装置やレーザを用いた加工装置など、種々の加工装置が挙げられる。

以上のように、本発明にかかる加工装置は、連続して長期間にわたってワークの加工を行う場合に有用である。

本発明の実施の形態にかかる加工装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態にかかる加工装置における加工部の概略構成を示す上面図である。 本発明の実施の形態にかかる加工装置における加工部の概略構成を示す断面図であり、図２−１の線分Ａ−Ａにおける断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加工装置における加工部の概略構成を示す断面図であり、図２−１の線分Ｂ−Ｂにおける断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加工装置における蓋部の開閉機構の一例を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる加工装置の集塵に関する動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 加工装置
１０ 加工部
１１ 加工ヘッド
１２ 支持フレーム
１２ａ 内壁
１２ｂ 内壁
１２ｃ 内壁
１２ｄ 内壁
１３ ワークテーブル
１４ チップトレー
１５ 整流板
１６ 集塵領域区画板
２０ 制御部
３０ 集塵部
３１ ダクト
３２ 集塵機
３１１ 吸引口
３１１−１ 吸引口
３１１−２ 吸引口
３１１−３ 吸引口
３１２ 蓋部
３１２−１ 蓋部
３１２−２ 蓋部
３１２−３ 蓋部
３１３ 固定軸
３１４ 接続部材
３１５ 空圧シリンダ
Ｗ 空気の流路

Claims (5)

1. 被加工材の加工を行う加工手段と、前記被加工材の加工時に発生した加工屑を集塵する集塵手段と、を備えて構成される加工装置であって、
   前記集塵手段は、
   前記加工屑を吸引するための吸引力を発生する吸引部と、
   前記吸引力により前記加工屑を吸引する吸引口を複数備えるとともに、独立して開閉可能な蓋部材を各吸引口に備えるダクトと、
   を備え、
   前記ダクトは、前記被加工材の加工を行う加工領域の下部であって前記加工屑を集塵する集塵空間の任意の高さでの水平面における略中央部を横断して配置され、
   前記吸引口は、前記吸引力によらずに落下する前記加工屑が前記被加工材の加工位置によらず入り込まない部分に設けられていること、
   を特徴とする加工装置。
2. 前記加工屑を吸引して集塵する集塵空間を複数の領域に区画する領域区画部を備えること、
   を特徴とする請求項１に記載の加工装置。
3. 前記加工領域における前記被加工材の加工位置に応じて前記蓋部材の開閉を制御する制御部を備えること、
   を特徴とする請求項２に記載の加工装置。
4. 前記制御部は、前記複数の領域に区画された集塵空間のうち前記被加工材の加工位置に対応した集塵空間に位置する前記蓋部材を開き、前記複数の領域に区画された集塵空間のうち前記被加工材の加工位置に対応しない集塵空間に位置する前記蓋部材を閉じること、
   を特徴とする請求項３に記載の加工装置。
5. 前記吸引口が前記ダクトの下面に設けられ、
   前記ダクトは、その下に所定の空間を有して配置されていること、
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の加工装置。

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