JP5014295B2 - 熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドおよびパイプ冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱切断加工ヘッドからパイプの周壁に向けて外側から熱切断ビーム（主にレーザビーム）を照射しパイプを切断するときに、パイプの内部に挿入されてパイプの内部に冷却媒体を供給する熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドおよびパイプ冷却装置に関する。

熱切断加工ヘッドからパイプの周壁に向けて外側から熱切断ビーム（主にレーザビーム）を照射することによって金属パイプを切断する熱切断加工装置が知られている。この種の熱切断加工装置では、パイプの切断加工時に熱が発生し、この熱の影響が大きいと、熱膨張により加工精度が落ちる。

そこで、パイプの端部からパイプの内部に冷却媒体（ドライアイス粒子を含んだ気体等）を噴射してパイプを冷却し、熱の影響を低減するようにすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平２００６−３２６６１５号公報

ところが、パイプの端部からパイプの内部に冷却媒体を噴射する方法は、加工点が冷却媒体を噴射する端部から離れているときには、加工点まで冷却効果が及び難いことがあり、熱による悪影響を十分に抑制できないおそれがある。

本発明は、上記事情を考慮し、加工箇所を効率よく冷却することができ、加工時の熱による悪影響を十分に抑制できるようにした熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッド、および、その冷却媒体供給ヘッドを主要部として構成したパイプ冷却装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドは、熱切断加工ヘッドからパイプの周壁に向けて外側から熱切断ビームを照射して前記パイプを切断するときに、前記パイプの内部に挿入されて前記パイプの内部に冷却媒体を供給する熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、前記パイプの内周形状に対応した断面形状を有するヘッド本体と、該ヘッド本体の外周部に設けられた前記冷却媒体の噴射ノズルと、前記ヘッド本体の内部に形成され、前記各噴射ノズルに冷却媒体を供給する内部通路と、該内部通路の入口に設けられ、外部の冷却媒体供給管に対して前記ヘッド本体を回転自在に接続するロータリジョイントと、を具備し、前記ヘッド本体に、前記パイプの内壁に対する前記ヘッド本体の摺動抵抗を減らすための案内部材が設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、前記案内部材として、前記パイプの内壁に接して転動する複数のローラが設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、前記案内部材として、前記パイプの内壁に接することで前記ヘッド本体を前記パイプの内壁から浮かせるブラシが設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、角パイプを切断するときは、前記ヘッド本体が、前記角パイプの内部に挿入可能な角形をなし且つ前記角パイプの４辺に対応した部分に凹所を持つ略Ｘ字形の断面を有していることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、前記外部の冷却媒体供給管に接続される前記ロータリジョイントが前記ヘッド本体の後端に配置され、前記噴射ノズルが斜め後ろに向けて前記冷却媒体を噴射するように角度を持って設けられていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、前記噴射ノズルが、前記冷却媒体としてエアと水の混合ミストを噴射することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、前記ヘッド本体が、多数の網状経路を有する多孔質カーボン材料で構成されており、前記内部通路に供給された冷却媒体が前記多数の網状経路を通して外面に染み出し可能とされていることを特徴とする。

請求項８の発明の熱切断加工用のパイプ冷却装置は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドと、該冷却媒体供給ヘッドの内部通路の入口に前記ロータリジョイントを介して接続され、前記冷却媒体供給ヘッドと共に、加工すべきパイプの内部に挿入される前記外部の冷却媒体供給管としての可撓性を有するホースと、該ホースを前記パイプの内部に向けて繰り出したり引き戻したりするホース移動装置と、を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、熱切断ビームによる加工箇所に対応するパイプ内の位置に挿入して、冷却媒体をヘッド本体の外周部の噴射ノズルから噴射することにより、加工によって熱を発生する部分を効率よく冷却することができるので、熱による悪影響を十分に抑制することができ、高い加工精度を維持することができる。また、加工面の内側にヘッド本体を位置させておくことにより、ヘッド本体を遮蔽物として機能させることができるので、熱切断ビームが加工面の反対側のパイプ内壁まで届くのを遮ることができる。また、スパッタが加工面の反対側のパイプ内壁まで飛散するのも防ぐことができる。

また、ロータリジョイントを介してヘッド本体を外部の冷却媒体供給管に接続するようにしているので、熱切断加工時にパイプを回転させる場合にも、外部の冷却媒体供給管は回転しない状態で、冷却媒体供給ヘッドだけをパイプの回転に合わせて追従回転させることができる。従って、角パイプを加工する場合でも、角パイプのサイズに合わせた適切な大きさの冷却媒体供給ヘッドを使用することができ、加工品質の向上が図れる。そして、ロータリジョイントを介して供給されてきた冷却媒体を内部通路を通して噴射ノズルからパイプ内部に噴射することにより、パイプ内部を冷却すると共にスパッタの付着や粉塵の散乱を防止することができる。

また、ヘッド本体に、パイプの内壁に対するヘッド本体の摺動抵抗を減らすための案内部材が設けられているので、外部の冷却媒体供給管が可撓性のホースで構成されている場合にも、ホースを繰り出すことで、スムーズに冷却媒体供給ヘッドをパイプ内で移動させることができる。

請求項２の発明によれば、案内部材として複数のローラを備えるので、転がりによる小さな抵抗で、スムーズに冷却媒体供給ヘッドをパイプ内で移動させることができる。

請求項３の発明によれば、案内部材としてブラシを設けたので、簡単な構成で、スムーズに冷却媒体供給ヘッドをパイプ内で移動させることができる。

請求項４の発明によれば、角パイプの４辺に対応した部分に凹所を有する略Ｘ字状断面のヘッド本体を使用するので、角パイプの４辺を切断するときに、冷却媒体供給ヘッドと熱切断ヘッドとの間に適切な距離を保つことができ、熱切断ビームによって冷却媒体供給ヘッドが直接損傷を受けることを防止できる。

請求項５の発明によれば、熱切断ビームによる切断加工をパイプの前端側から行い、冷却媒体の供給をパイプの後端側から行う場合に、冷却媒体を斜め後方に向けて噴射するので、熱切断ビームの照射される位置に冷却媒体が直接当たるのを防止できる。

請求項６の発明によれば、冷却媒体としてエアと水の混合ミストを噴射するので、効率のよい冷却効果を得ることができる。

請求項７の発明によれば、ヘッド本体の外面に冷却媒体が自然に染み出すので、ヘッド本体自身を冷却することができ、熱による冷却媒体供給ヘッドの損傷を防止できる。

請求項８の発明によれば、ホースの先端にロータリジョイントを介して冷却媒体供給ヘッドを取り付け、ホースをホース移動装置で繰り出したり引き戻したりすることにより、冷却媒体供給ヘッドの位置を変えられるようにしているので、簡単な構成で、加工状況に合わせてパイプを冷却することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は実施形態の冷却媒体供給ヘッドおよびパイプ冷却装置を組み込んだ熱切断加工装置の全体側面図、図２は同全体平面図、図３はワークである角パイプに対する熱切断加工ヘッドの移動方向の説明図で、（ａ）はパイプと熱切断加工ヘッドの正面図、（ｂ）はパイプと熱切断加工ヘッドの側面図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、図５は冷却媒体供給ヘッドの構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図６は熱切断加工ヘッドとパイプと冷却媒体供給ヘッドの関係を示す正面から見た断面図である。

図１、図２に示すように、この熱切断加工装置は、水平姿勢の角形のパイプ（ワーク）Ｗをレーザビーム（熱切断ビーム）の照射により切断する切断ユニット１０と、切断ユニット１０のワーク送り方向における後方に配置されたパイプ支持台５０と、パイプＷの内部に挿入される冷媒供給用の可撓性を有する二重管構造のホース１５０と、このホース１５０を繰り出したり引き戻したりするホース移動装置６０などから構成されている。

切断ユニット１０は、熱切断ビームをパイプＷの外側から周壁に照射してパイプＷを切断する熱切断加工ヘッド１２と、加工すべきパイプＷの前端側をクランプし、必要に応じてインデックス回転させるクランプ・インデックス機構１４と、クランプ・インデックス機構１４を介してパイプＷの前端を前方（矢印Ａ方向）に送り移動することにより、パイプＷの切断箇所を熱切断加工ヘッド１２に対して位置決めするパイプ送り機構１６と、切断加工時に発生する塵埃を吸引する集塵装置２０と、を備えている。

図３に示すように、熱切断加工ヘッド１２は、ワークであるパイプＷの長手方向に沿ったＸ軸方向と、Ｘ軸方向と水平面内で直交するＹ軸方向と、垂直方向であるＺ軸方向に移動制御されるようになっており、これらの方向に移動制御されることにより、パイプＷを切断するものである。

パイプ支持台５０は、切断ユニット１０のパイプ送り方向（矢印Ａ方向）の後方に配置され、切断ユニット１０外へ延びるパイプＷの後端側を支持するものであり、ホース１５０は、パイプ支持台５０に支持されたパイプＷの内部にパイプＷの後端から挿入される。

ホース１５０の先端には冷却媒体供給ヘッド１００が取り付けられている。この冷却媒体供給ヘッド１００は、熱切断加工ヘッド１２によるパイプＷの切断箇所の内側に挿入されることで、熱切断加工ヘッド１２から照射される熱切断ビームの通過（加工面と対向するパイプ内壁への通過）を遮蔽すると共に、パイプＷの内部に冷却媒体を供給する機能を果たすものである。パイプ支持台５０の後端部には、冷却媒体供給ヘッド１００の位置を、熱切断加工ヘッド１２の位置に対応させるようにホース１５０を繰り出したり引き戻したりするホース移動装置６０が装備されている。

パイプ支持台５０は、パイプＷを収容するパイプ支持筒５２と、パイプ支持筒５２を支持するキャスター７８付きの架台７１、７２、７３、７５とからなるもので、ホース移動装置６０は後端のキャスター７８付きの架台７５に搭載されている。このホース移動装置６０は、ホース１５０を巻いたドラム６２と、ホース１５０を送り出したり引き戻したりするピンチローラ６４と、これらドラム６２やピンチローラ６４を熱切断加工ヘッド１２に同期するように駆動する駆動モータ６６と、を備えている。

パイプ支持筒５２は、複数の筒体５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃを入れ子式にスライド自在に組み合わせたテレスコピック構造に形成され、各筒体５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃごとにキャスター７８付きの架台７１、７２、７３、７５が設けられており、それらキャスター７８を用いて移動することにより全長が伸縮可能とされている。

また、パイプ支持台５０は、上記のテレスコピック構造により伸縮可能とされている上に、図２に示すように、架台７１、７２、７３、７５を含めた全体が、切断ユニット１０から後方へ延びるパイプＷの延長線上の使用位置Ｐ１と、延長線上から外れた側方の退避位置Ｐ２との間で移動可能に設けられている。この場合、一番前側の筒体５２Ａの架台７１と切断ユニット１０のフレームとの間にヒンジ５９が設けられており、このヒンジ５９を支点にして、床面上でパイプ支持台５０を９０度ほど矢印Ｅのように転回させることにより、使用位置Ｐ１と退避位置Ｐ２との間で移動できるようになっている。なお、パイプ支持台５０を使用位置Ｐ１に位置させたときには、一番前側の筒体５２Ａの前端が、シール部Ｓを介して、切断ユニット１０側のダクト部分に気密的に接続される。

パイプ支持筒５２は、図４に示すように、上面が開口したＵ字状の樋部材４１と、樋部材４１の上面開口を塞ぐ開閉自在の透明カバー４２とから構成され、透明カバー４２は、ヒンジ４３で樋部材４１の側壁に連結されている。

また、樋部材４１の内部の長手方向の適当位置には、パイプＷを円弧状の湾曲内面で受ける略Ｕ字形の樹脂製のパイプ受部材５６が設けられている。

また、パイプ支持筒５２の下方には、集塵用の吸引通路５４が設けられている。この吸引通路５４も、パイプ支持筒５２と同様に、複数のパイプ５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃをスライド自在に組み合わせたテレスコピック構造に形成され、筒体５２Ａ、５２Ｂ、５３Ｃと組にして、各架台７１、７２、７３、７５に取り付けられている。この吸引通路５４の前端は、切断ユニット１０の集塵装置２０の吸引ダクトに接続され、後端は、パイプ支持筒５２の後端に接続されている。従って、パイプ支持筒５２内の流体を、矢印Ｂのように、吸引通路５４を介して、切断ユニット１０内の集塵装置２０まで引き込むことができる。

次に、冷却媒体供給ヘッド１００と、冷却媒体用のホース１５０と、ホース移動装置６０と、からなる熱切断加工用の冷却装置５００について説明する。

まず、冷却媒体供給ヘッド１００は、熱切断加工ヘッド１２からパイプＷの周壁に向けて外側から熱切断ビームを照射してパイプＷを切断するときに、パイプＷの内部に挿入されて、パイプＷの内部に冷却媒体を供給するものであり、本実施形態の冷却媒体供給ヘッド１００は図５に示すように構成されている。

即ち、この冷却媒体供給ヘッド１００は、パイプＷの内周形状に対応した断面形状を有するヘッド本体１００Ａと、そのヘッド本体１００Ａの外周部に設けられた冷却媒体の噴射ノズル１２０と、ヘッド本体１００Ａの内部に形成され、各噴射ノズル１２０に冷却媒体を供給する内部通路１１０と、内部通路１１０の入口に設けられ、外部のホース（冷却媒体供給管）１５０の先端に対してヘッド本体１００Ａを回転自在に接続するロータリジョイント１０６と、を具備している。

ロータリジョイント１０６とホース１５０の先端との間には、異常時に接続を解放するカプラ１０８が設けられている。このカプラ１０８は、スクラップ等の干渉による引っ掛かりにより過大な力が働いた場合に、接続を切り離すことで、冷却媒体供給ヘッド１００の破損を防ぐ機能を果たす。

また、ヘッド本体１００Ａには、パイプＷの内壁に対するヘッド本体１００Ａの摺動抵抗を減らすための案内部材として複数のローラ１３０が設けられている。これらのローラ１３０は、パイプＷの内壁に接して転動するもので、パイプＷのサイズが変わっても遊びを持ってパイプＷの内壁に接触することができるように設けられており、前後、上下、左右にバランスよく配置されている。

ヘッド本体１００Ａは、前部１０２が噴射ノズル１２０の形成されている部分、後部１０４がローラ１３０の設けられた部分となっており、ヘッド本体１００Ａの後部１０４の後端面の中心部に内部通路１１０の入口が設けられ、その入口がロータリジョイント１０６を介してホース１５０の先端に接続されている。また、内部通路１１０の前端は栓部材１１２により塞がれている。そして、内部通路１１０から分岐した多数の枝通路１１４の先端が、噴射ノズル１２０として、ヘッド本体１００Ａの外周面にて開口している。

この場合、枝通路１１４を通ってきた冷却媒体が、噴射ノズル１２０から斜め後ろに向けて噴射されるように、枝通路１１４が角度（例えば４５度の傾き）を付けて穿設されている。

ヘッド本体１００Ａは、熱切断加工ヘッド１２による加工時に、その前部１０２が熱切断加工ヘッド１２のちょうど内側にくるように位置制御される。そこで、熱に対する防御性を増すために、ヘッド本体１００Ａの前部１０２が、図６に示すように、断面Ｘ字形に形成されている。

即ち、ヘッド本体１００Ａの前部１０２は、加工すべき角パイプＷの内部に挿入可能な角形をなしており、且つ、角パイプの４辺に対応した部分に凹所１０２ａを有する略Ｘ字形断面形状に形成されている。

ヘッド本体１００Ａの前部１０２をこのような断面形状にすることで、切断加工時にスパッタのパイプＷの内面への飛散を防止することができる。また、凹所１０２ａがあることにより、ヘッド本体１００Ａの表面とビームによる加工点との間の距離をあけることができるので、ヘッド本体１００Ａの消耗を減らすことができる。

また、ヘッド本体１００Ａは、無数の網状経路を有する多孔質カーボン材料で構成されている。このようにカーボン製のヘッド本体１００Ａを使用することにより、耐熱性の向上が図れる上、内部通路１１０に供給された冷却媒体を、無数の網状経路を通して外面に染み出させることができ、それにより自身を冷却して、加工時の熱から保護することができる。

また、本実施形態では、二重管構造のホース１５０により、冷却媒体としてエアと水を別々に送り、噴射段階でエアと水の混合ミスト２００（冷却媒体）が噴射されるようにしている。

次に作用を説明する。

パイプＷを切断加工する場合は、パイプＷの前端部を切断ユニット１０内のクランプ・インデックス機構１４でクランプして、送り機構１６を制御することで、熱切断加工ヘッド１２に対して位置決めする。また、パイプＷの後端側は、使用位置にセットしたパイプ支持台５０で受ける。つまり、パイプ支持筒５２を構成するカバー４２を開けて、上から樋部材４１の内部にパイプＷを挿入し、パイプ受部材５６でパイプＷを受ける。パイプＷを挿入した後は、カバー４２を閉めて、パイプ支持筒５２をほぼ密閉する。

その状態で、熱切断加工ヘッド１２によりパイプＷを切断加工する。そして、その間、ホース１５０を通して冷却媒体供給ヘッド１００に冷却媒体（エアと水）を供給し、冷却媒体供給ヘッド１００の噴射ノズル１２０から冷却媒体をパイプＷの内部に噴射する。冷却媒体供給ヘッド１００の位置は、ホース１５０を繰り出したり引き戻したりして調整し、熱切断加工ヘッド１２の位置に同期させる。

このように冷却媒体を供給しながら加工を進めると同時に、集塵装置２０を駆動して、吸引通路５４を介して、パイプ支持筒５２の後端から内部の流体を吸引する。そうすると、パイプＷの内部に供給された冷却媒体と共に加工で生じる粉塵やスクラップ等が回収され、集塵装置２０に取り込まれる。

例えば、パイプＷを輪切りする場合は、クランプ・インデックス機構１４を操作して、パイプＷを回転させる。その際、パイプＷの回転に応じて冷却媒体供給ヘッド１００は一緒に回転することになるが、ロータリジョイント１０６があることにより、ホース１５０は回転しないですむ。従って、冷却媒体供給ヘッド１００の回転によらず、常にホース１５０を通して、冷却媒体（エアと水）を円滑に冷却媒体供給ヘッド１００に送り出すことができる。

また、一定長さの加工が終わったら、クランプ・インデックス機構１４をクランプ解放の状態にして後退させ、パイプＷの新たな部分を再クランプして、送り機構１６によりパイプＷを一定長さ分だけ送り出す。そして、次の加工を同様に行う。

以上のように、本実施形態の熱切断加工装置では、切断加工すべきパイプＷの後端側をパイプ支持台５０によって支持することができるので、長尺のパイプＷを加工する場合であっても、切断ユニット１０内でのパイプＷの支持を安定させることができ、パイプＷの加工部位の振れや再位置決め時のパイプＷの位置ずれを防止することができる。

また、パイプＷの後端よりホース１５０を挿入し、そのホース１５０の先端に取り付けた冷却媒体供給ヘッド１００を、切断加工位置に合わせて移動するようにしているので、長尺のパイプＷを加工する場合であっても、必要箇所のみに無駄なく、効率良く冷却媒体（図５中に符号２００で示す）を供給することができる。また、熱切断加工ヘッド１２の位置に合わせて冷却媒体供給ヘッド１００を移動することができるので、熱切断加工ヘッド１２より照射するビームが反対側のパイプ壁まで届くのを遮蔽することができ、スパッタの飛散などを防止できる。従って加工精度の向上と加工品質のアップを図ることができる。

また、本実施形態では、パイプＷを収容するパイプ支持筒５０をテレスコピック構造に形成しているので、ワークであるパイプＷの全長に合わせてパイプ支持筒５２の長さを調節できる。また、パイプ支持台５０を、不要時に退避位置にしまっておけるので、他の作業の邪魔になることもない。

また、パイプＷをＵ字状の樋部材４１に上から挿入できるようにしているので、ワークのセット作業の容易化が図れる。また、カバー４２を透明材料で構成しているので、パイプＷの現在の長さを、カバー４２を通して上から見るだけで確認できる。また、樋部材４１の内部に設置した樹脂製のパイプ受部材５６でパイプＷを支持するようにしているので、摩擦抵抗を少なくして、スムーズにパイプＷの送りを行うことができる。特にパイプ受部材５６の略円弧状の湾曲内面でパイプＷを受けることにしているので、角パイプであっても、丸パイプであっても、振れ回らないようにパイプＷを安定支持することができるし、サイズが異なる場合であっても、パイプＷを安定支持することができる。

また、本実施形態では、パイプＷの後端から内部の冷却流体を吸引するようにしているので、冷却媒体と共に加工時に発生する粉塵などをパイプＷの内部を通して回収することができる。特に、切断ユニット１０の集塵装置２０をそのままパイプ内部の吸引用に使用するので、余計な設備を不要にできる。

また、本実施形態では、冷却媒体供給ヘッド１００を、熱切断ビームによる加工箇所に対応するパイプＷ内の位置に挿入して、冷却媒体をヘッド本体１００Ａの外周部の噴射ノズル１２０から噴射することにより、加工によって熱を発生する部分を効率よく冷却することができるので、熱による悪影響を十分に抑制することができ、高い加工精度を維持することができる。また、加工面の内側にヘッド本体１００Ａを位置させておくことにより、ヘッド本体１００Ａを遮蔽物として機能させることができるので、熱切断ビームが加工面の反対側のパイプ内壁まで届くのを遮ることができるし、スパッタが加工面の反対側のパイプ内壁まで飛散するのも防ぐことができる。

また、本実施形態では、ロータリジョイント１０６を介して冷却媒体供給ヘッド１００のヘッド本体１００Ａをホース（外部の冷却媒体供給管）１５０に接続しているので、熱切断加工時にパイプＷを回転させる場合にも、ホース１５０は回転しない状態のまま、冷却媒体供給ヘッド１００だけを、パイプＷの回転に合わせて追従回転させることができる。従って、角パイプを加工する場合でも、角パイプのサイズに合わせた適切な大きさの冷却媒体供給ヘッド１００を使用することができ、加工品質の向上が図れる。

そして、ロータリジョイント１０６を介して供給されてきた冷却媒体を内部通路１１０を通して噴射ノズル１２０からパイプＷの内部に噴射することにより、パイプＷの内部を冷却すると共にスパッタの付着や粉塵の散乱を防止することができる。特に、冷却媒体を斜め後方に向けて噴射するので、熱切断ビームの照射される位置に冷却媒体が直接当たるのを防止できるし、冷却媒体としてエアと水の混合ミストを噴射するので、効率のよい冷却効果を得ることができる。

また、冷却媒体供給ヘッド１００のヘッド本体１００Ａに、パイプＷの内壁に対するヘッド本体１００Ａの摺動抵抗を減らすための案内部材としてローラ１３０を設けているので、可撓性のホース１５０を介して冷却媒体供給ヘッド１００を押し移動する場合にも、スムーズに冷却媒体供給ヘッド１００をパイプＷ内で移動させることができる。特に、案内部材として複数のローラ１３０を備えていることにより、転がりによる小さな抵抗でスムーズに冷却媒体供給ヘッド１００をパイプＷ内で移動させることができる。

また、本実施形態では、冷却媒体供給ヘッド１００のヘッド本体１００Ａの前部１０２の断面形状を、角パイプの４辺に対応した部分に凹所を有する略Ｘ字状に形成しているので、角パイプの４辺を切断するときに、冷却媒体供給ヘッド１００と熱切断加工ヘッド１２との間に適切な距離を保つことができ、熱切断ビームによって冷却媒体供給ヘッド１００が直接損傷を受けることを防止できる。

また、本実施形態で使用している冷却媒体供給ヘッド１００は、そのヘッド本体１００Ａを多孔質カーボン材料で構成しているので、ヘッド本体１００Ａの外面に冷却媒体を自然に染み出させることができ、ヘッド本体１００Ａ自身を冷却することができ、熱による冷却媒体供給ヘッド１００の損傷を防止できる。

また、本実施形態で使用しているパイプ冷却装置５００は、ホース１５０の先端にロータリジョイント１０６を介して冷却媒体供給ヘッド１００を取り付けて、ホース１５０をホース移動装置６０で繰り出したり引き戻したりすることにより、冷却媒体供給ヘッド１００の位置を変えられるようにしているので、簡単な構成で加工状況に合わせてパイプを冷却することができる。

なお、上記実施形態では、冷却媒体供給ヘッド１００に案内装置として複数のローラ１３０を設けた場合を示したが、図７に示すように、案内装置として、複数のブラシ３３０を設けることもできる。

即ち、この冷却媒体供給ヘッド３００では、断面Ｘ字形のヘッド本体３００Ａの前部３１２に、内部通路３１０を通って来た冷却媒体を斜め後方に噴射する噴射ノズル３２０を設け、ヘッド本体３００Ａの後部３１４をフレーム構造にして、そのフレーム構造の後部３１４の外周部に、複数のブラシ３３０が取り付けており、これらのブラシ３３０がパイプＷ内壁に接することにより、ヘッド本体３００ＡをパイプＷの内壁から浮かせるようにしている。

このように、案内部材としてブラシ３３０を設けた場合は、簡単な構成で、スムーズに冷却媒体供給ヘッド３００をパイプＷ内で移動させることができる。

本発明の実施形態の熱切断加工装置の全体側面図である。 同全体平面図である。 ワークである角パイプに対する熱切断加工ヘッドの移動方向の説明図で、（ａ）はパイプと熱切断加工ヘッドの正面図、（ｂ）はパイプと熱切断加工ヘッドの側面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。 冷却媒体供給ヘッドの構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 熱切断加工ヘッドとパイプと冷却媒体供給ヘッドの関係を示す正面から見た断面図である。 他の冷却媒体供給ヘッドの構成を示す斜視図である。

符号の説明

Ｗ パイプ
１２ 熱切断加工ヘッド
６０ ホース移動装置
１００，３００ 冷却媒体供給ヘッド
１００Ａ，３００Ａ ヘッド本体
１０２ａ 凹所
１０６ ロータリジョイント
１１０，３１０ 内部通路
１２０，３２０ 噴射ノズル
１３０ ローラ（案内部材）
１５０ ホース（外部の冷却媒体供給管）
３３０ ブラシ（案内部材）
５００ パイプ冷却装置

Claims (8)

1. 熱切断加工ヘッドからパイプの周壁に向けて外側から熱切断ビームを照射して前記パイプを切断するときに、前記パイプの内部に挿入されて前記パイプの内部に冷却媒体を供給する熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、
   前記パイプの内周形状に対応した断面形状を有するヘッド本体と、
   該ヘッド本体の外周部に設けられた前記冷却媒体の噴射ノズルと、
   前記ヘッド本体の内部に形成され、前記各噴射ノズルに冷却媒体を供給する内部通路と、
   該内部通路の入口に設けられ、外部の冷却媒体供給管に対して前記ヘッド本体を回転自在に接続するロータリジョイントと、
   を具備し、前記ヘッド本体に、前記パイプの内壁に対する前記ヘッド本体の摺動抵抗を減らすための案内部材が設けられていることを特徴とする熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッド。
2. 請求項１に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、
   前記案内部材として、前記パイプの内壁に接して転動する複数のローラが設けられていることを特徴とする熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッド。
3. 請求項１に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、
   前記案内部材として、前記パイプの内壁に接することで前記ヘッド本体を前記パイプの内壁から浮かせるブラシが設けられていることを特徴とする熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッド。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、
   角パイプを切断するときは、前記ヘッド本体が、前記角パイプの内部に挿入可能な角形をなし且つ前記角パイプの４辺に対応した部分に凹所を持つ略Ｘ字形の断面を有していることを特徴とする熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッド。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、
   前記外部の冷却媒体供給管に接続される前記ロータリジョイントが前記ヘッド本体の後端に配置され、前記噴射ノズルが斜め後ろに向けて前記冷却媒体を噴射するように角度を持って設けられていることを特徴とする熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッド。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、
   前記噴射ノズルが、前記冷却媒体としてエアと水の混合ミストを噴射することを特徴とする熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッド。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドであって、
   前記ヘッド本体が、多数の網状経路を有する多孔質カーボン材料で構成されており、前記内部通路に供給された冷却媒体が前記多数の網状経路を通して外面に染み出し可能とされていることを特徴とする熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッド。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱切断加工用の冷却媒体供給ヘッドと、
   該冷却媒体供給ヘッドの内部通路の入口に前記ロータリジョイントを介して接続され、前記冷却媒体供給ヘッドと共に、加工すべきパイプの内部に挿入される前記外部の冷却媒体供給管としての可撓性を有するホースと、
   該ホースを前記パイプの内部に向けて繰り出したり引き戻したりするホース移動装置と、
   を備えることを特徴とする熱切断加工用のパイプ冷却装置。

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