JP5303770B2 - ストリップ材、特に金属コイル、のレーザ又はプラズマ切断方法、及び関連の連続切断ライン - Google Patents

Description

本発明は、ストリップ材、特に、金属コイル、のレーザおよび／又はプラズマ切断方法、及び関連の連続切断ラインに関する。本発明の用途としては、具体的には機械工学工業での使用があるが、これに限定されるものではない。

プレート用のレーザ又はプラズマ切断ラインは広く使用されており、プレートは、個別のシート材又は連続コイルとして準備することができる。このタイプの設備は、工業分野に於いて、大量のコンポーネントの製造、又は、非常に高い精度を必要とする或る種のデテール、又は、大小寸法の部材、の製造に広く使用されている。

これらの機械の切断ユニットに於いて、基本的に、精密センタリングシステム（自動焦点装置）によって、シート材から少し離れて保持され、その材料の厚みを貫通して材料を切断する垂直レーザビームを発射する固定式又は可動式の焦点合わせヘッドが設けられている。

前記装置は、その焦点合わせヘッドの真下の領域に、その固有の形状によってプレートを支持するとともに、発生する有毒フュームと液化粒子を排気するのに役立つ特殊な器具を備える必要がある。

その典型例は、切断ベッドであり、これは、少なくとも切断されるプレートの予想される最大寸法を許容するのに十分に大きなメッシュ又は櫛状の構造体から構成される。この切断ベッドの一つの特徴は、プレートを支持するその面に、爪のような丸い先端部を備えた突起の列が設けられていることにある。これらの爪は、切断サイクルを援助するべく、メッシュ構造体から一定の距離にプレートを保持する。前記メッシュは、又、その過程から発生する削り屑をふるい分けるのにも使用され、削り屑はメッシュを通って落下し、このベッドの下方のビンに回収される。

前記ビンは、上述した切断ベッドと協動するものであり、廃材を排出するための機械的システムと、その作業中に切断ヘッドによって作り出される液化粒子と有毒フュームを吸引排気するためのモータ駆動ポンプとを備える。

前記切断ユニットの焦点合わせヘッドに関して、現在、２つのタイプが使用されている。

第１のタイプは、静止型の焦点合わせヘッドを備えている。この場合、シートは焦点合わせヘッドの下方を移動され、そのエッジの回りで、シートのエッジを把持する特殊なクランプ装置によって位置保持される。シートをある方向又は別の方向に移動させる前記クランプ装置の同調移動を行うべく、焦点合わせヘッドとクランプ装置との間を連動させるようにプログラムされたロジック装置が設けられている。

第２のタイプは可動型焦点合わせヘッドを備えている。この場合、金属ストリップ材又はシートは、特殊な搬送機構によってステップバイステップ式に移動されながら前記ヘッドの下を通過する。詳述すると、切断装置は二つの軸（ｘ，ｙ）に沿って移動するので、シートは、先ず長手方向に移動され、次に、切断装置がプログラムに従って切断作業を行うことができるようにある位置に保持される。切断サイクルが完了すると、シートは完成製品を後に残して前進移動され、他方、廃材はテーブルの下方に配置された装置によって回収される。この第２のタイプに於いても、切断装置の所定の移動とストリップ材又はシート材用の送りシステムとを相関させるロジック装置が設けられる。前記移動工程は、このロジック装置から指令があった時、即ち、各部品の切断サイクルが完了した時にのみ行われる。

発明が解決しようとする課題

上述した解決方法は、これらは共に技術的に有効なものではあるが、様々な問題点がある。

先ず、これら両システムに於いて、部品が切断され、まだ、マイクロジョイントによって位置保持されている状態で、前記ベッド、特にその突出爪、の移動と振動によって、ベッドの下の領域に落下する可能性がある。これが頻繁に発生すると、多くの切断部品が、装置内の切断切り屑の収集に使用される切断ベッドの下方に蓄積されるか失われ、更に、これが有毒フューム排気システムにも干渉する。そのような材料は、廃棄物回収システムとフューム排気システムとの両方に問題を起こし、これによってこれらのシステムの効率を低下させ、必要なメンテナンスの量を増大させる。

更に、技術的観点から、前記装置はかなり複雑であって、製造コストが高く、設備の全体コストに大きく影響する。

前記設備は、また大きなスペースを占有する。前記切断ベッドのサイズは、処理されるシート材等のストリップ材のサイズに応じたものでなければならず、従って、その表面は、少なくとも各シート材を保持するのに十分大きなものでなければならない。ストリップ材に対して行われる作業に関して、前記ベッドの幅の他にも、前記装置は、行われる長手方向の切断サイクルに十分な切断ベッド長も考慮しなければならない。その結果、大きな対象物に対して切断を行うためには、設備を適切に設置するのに必要な面積もそれに応じて大きなものでなければならない。

既存の装置の限界により、ストリップ材に対して行うことが可能な長手方向の切断は、その装置のサイズに依存したものとなる。従って、現在市販されている装置では、長さが不定な、或いは、巻回されたストリップ材の全長に等しい長さの部品又はデテールを切断することは不可能である。

本発明のもう一つの課題は、上述した問題点を解決することにある。

課題を解決するための手段

【課題を解決するための手段】
〔発明の要旨〕
上記課題及びその他の課題は、請求項に記載の特徴構成を有する本発明によって達成され、前記諸問題は、ストリップ材、特に、金属コイル用のレーザ又はプラズマ切断方法及び関連の連続切断ラインであって、リールに巻回されたコイルが前記切断ラインの上流側に於いて巻き出される構造によって解決される。前記システムに於いて、ストリップ材は、先ずくせ取りされ、その後、搬送システムによって下流側の切断ステーションの支持ベッドの上へ搬送される。前記支持ベッドの上方には、前記レーザ又はプラズマ切断装置の一部を構成する焦点合わせヘッドが配設されている。この焦点合わせヘッドは、ストリップ材から切断されて取出される部品又はストリップ材上における切断模様等のデテールの切断サイクル中に、前記ストリップ材の前進方向の長手軸を横切る軸に沿って移動可能である。前記オーバヘッド焦点合わせヘッドが放射した前記レーザビームは、前記軸方向で前記送りテーブルに対応するように前記支持ベッドに設置された収納チャンバの上面に備えられた長手開口を通過し、前記ストリップ材の切断によって発生した液化粒子と有毒ヒュームとは、前記収納チャンバから吸い出される。前記ストリップ材は、その上に廃材部品と完成品部品とがフラットに載置され、後に互いに分離される、排出ベッドに沿って下流側に移動される。

〔作用効果〕
この構成に依れば、直接的な技術的進歩をもたらす前記システムの独創的作用に依り、様々な利点が達成される。

第１の利点は、他の既存の設備では不可能な、不定の長さ又は少なくともストリップ材の全長の部品又はデテールの切断が可能となることによって提供される。

第２の利点は、通常、切断ベッド（切断ステーションの支持ベッド）の下方に配設される複雑な装置及びシステムが不要となることによって、この場合、焦点合わせヘッドの移動軸に一致する、前記ヒューム及び液化粒子排気システムに応じたサイズの必要な横断方向の面積が減少する。

焦点合わせヘッドの下方からの廃材を回収する機械的回収部を含む前記装置が不要となることによって、そのメンテナンス作業が不要となり、完成部品、特に小さなものが、下方の領域に廃材と共に落下して、失われる虞が無くなる。

もう一つの利点は、設備のサイズと消費量が減少し、小バッチ生産も可能となること、そして、全ての所定の切断パラメータが利用可能となることによって、適用性が増大することにある。更に、切断パスが最適化され、動力調節が良好となり、とりわけ、材料が常にライン上にあることによって、実行するべきサイクルの変更の為の時間ロスがゼロ又はほとんどゼロとなる。

更にもう一つの利点は、装置の信頼性が高く、装置の購入及びランニングコストが非常に低く、そのメンテナンスが最小限に減少されることにある。

以下、これら及びその他の利点、一好適実施例の以下の詳細説明と図面を参照して説明する。なお、この実施例の詳細は本発明の具体例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

尚、図１は、巻回された金属ストリップ材を開始点とする、典型的な連続レーザ又はプラズマ切断ラインの側面図であり、図２は、ストリップ材の前進方向の長手軸に対して横断方向の軸上に可動式焦点合わせヘッドを備えるステーションに於ける、切断サイクル中の金属ストリップ材の一部を示す平面図であり、図３は、上方に配置された前記焦点合わせヘッドに一致する、前記ストリップ材の前進方向の長手軸に対して横断方向に位置する液化粒子有毒ヒューム回収システムの部分の側面図である。

金属材のレーザ切断用の連続切断ラインＡは、開始部の上流部から終端部の下流側にかけて基本的に４つのセクションから構成されている。

第１セクションは、上流側に配設され、コイル２１からシートストリップ材２を巻き出すリール１を有して構成されている。このリール１は、シートストリップ材２が次のステーション３に達するまで、このシートストリップ材２の制御された巻き出しを行い、前記ステーション３では、巻き出されたシートストリップ材２が、前後に交互配置された一連のくせ取りローラ３１を通過することによってくせ取りされる。

前記くせ取りステーション３と更に下流側に配置される切断装置５，６との間に、前進方向の長手軸ｘに沿ってマイクロメータ単位の精度でシートストリップ材２の移動を行う別の移動ステーション４が設けられている。詳述すると、この移動ステーション４は、一対の互いに反対方向に回転するローラ４１を備え、シートストリップ材２は、これらを通過し、その後、更に下流側に搬送される。対の前記ローラ４１は、ストリップ材２を次の下流側のステーションに向けて押出す、又は逆に引き戻すことができるように一方向又は他方向に回転されるように構成されている。高頻度でかつローラ４１の回転速度を変化させることにより様々な速度で繰り返されるストリップ材２の移動は、その移動と動作がオペレータによって予め設定されたロジック装置によって調整される前記移動ステーション４自身と切断装置５，６との間のダイアローグによって決定される。

コイル２１からのシートストリップ材２の相対的に巻き出しを起すことなく、連続的な前後移動を提供するために、前記移動ステーション４とくせ取りステーション３との間には、蓄積バッファが設けられている。このＰによって示されるこの空間に於いて、シートストリップ２は下方側に偏向自在とされ、これによって下流側で切断作業が行われる時に、このシートストリップ材２が、引張られることなく、その材料の弾性限界範囲内において上下移動可能に維持される。

このように前記移動ステーション４を通過搬送されるシートストリップ材２は、支持ベッド５と送りテーブル５１とオーバヘッド焦点合わせヘッド６とから構成される切断装置５，６に応じた同じ量の移動を受ける。前記支持ベッド５の一つの特徴は、シートストリップ材２の前進方向の長手軸ｘに対して横方向で、かつ、前記送りテーブル５１に対応する収納チャンバ７を備えていることにある。このチャンバ７は、少なくともその上面に沿って長手開口７１を有し、この長手開口７１には、軸ｙに沿って移動しながら前記オーバヘッド焦点合わせヘッド６によって放射されたレーザビーム６１が通過する。この実施例に於いて、前記チャンバ７を、液化粒子と有毒ヒュームと吸い出し、可能な場合には、熱エネルギを回収するための特別の装置に接続することが考えられる。

最後に、シートストリップ材２に対して切断作業を行っている間、前記焦点合わせヘッド６は、シートストリップ材２の前進方向の長手軸ｘに対して横方向の軸ｙに沿ってのみ移動し、上流側に位置する前記移動ステーション４の搬送システム４１と同期される。

部品ｆの切断が完了すると、これらの部品は、廃物片とともに下流側へと送られ、ここで、それら部品のいずれも無駄にされることなく、機械的に分離される。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造に限定されるものではない。

巻回された金属ストリップ材を開始点とする、典型的な連続レーザ又はプラズマ切断ラインの側面図 ストリップ材の長手移動方向に対して横断方向の軸上に可動式焦点合わせヘッドを備えるステーションに於ける、切断サイクル中の金属ストリップ材の一部を示す平面図 上方に配置された前記焦点合わせヘッドに一致する、ストリップ材の前進方向の長手軸に対して横断方向に位置する液化粒子有毒ヒューム回収システムの部分の側面図

１ リール
２ ストリップ材
３ くせ取りステーション
４ 移動ステーション
５，６ 切断装置（切断ステーション）
６ オーバヘッド焦点合わせヘッド
７ 収納チャンバ
２１ コイル
３１ ローラ
４１ ローラ（移動システム）
６１ レーザビーム
Ａ 連続切断ライン
ｆ 部品
ｘ 前進方向の長手軸
ｙ 長手軸ｘに対して横方向の軸

Claims (7)

1. 連続切断ラインにおいて、ストリップ材、特に金属コイルをレーザ又はプラズマにより切断する方法であり、前記切断ラインの上流側に、リール（１）上に支持されたコイル（２１）として形成された金属ストリップ材（２）が、巻き出し自在に配置され、前記ストリップ材（２）が、先ずくせ取りされ（３，３１）、次に搬送システム（４，４１）により搬送された前記ストリップ材（２）を下方から支持する支持ベッド（５）を備えた切断ステーション（５，６）に向けて下流側に送られ、前記レーザ又はプラズマ切断ステーションの一部を構成するオーバヘッド焦点合わせヘッド（６）によって局所的に加工し、前記ストリップ材（２）上における部品又はデテール（ｆ）の切断サイクルの実行中に於いて、前記焦点合わせヘッド（６）は、前記ストリップ材（２）の連続的な前進方向の長手軸（ｘ）を横断する軸（ｙ）に沿ってのみ移動するストリップ材の切断方法であって、
   前記オーバヘッド焦点合わせヘッド（６）が放射した前記レーザビーム（６１）は、前記軸（ｙ）方向で前記送りテーブル（５１）に対応するように前記支持ベッド（５）に設置された収納チャンバ（７）の上面に備えられた長手開口（７１）を通過し、
   前記ストリップ材（２）の切断によって発生した液化粒子と有毒ヒュームとは、前記収納チャンバ（７）から吸い出されるストリップ材の切断方法。
   
2. 前記切断ステーション（５，６）の直上流側に於ける前記ストリップ材（２）の移動は、少なくとも一対のローラ（４１）を備える移動ステーション（４）によって得られ、前記ローラ（４１）は、前記ストリップ材（２）が長手軸（ｘ）に沿って次の下流側のステーションに向かって押し出される又は引き戻されるまでに一方向又は他方向に回転するように構成されている請求項１に記載のストリップ材の切断方法。
   
3. 前記ローラ（４１）の回転速度を変化させることによって、高頻度且つ様々な速度で反復される前記ストリップ材（２）の前記長手軸（ｘ）に沿った移動は、オペレータにより予め調整されたロジックユニットによってその移動と動作とが調和して動かされる前記移動ステーション（４）自身と切断ステーション（５，６）との間において実行されるダイアローグによって決定される請求項２に記載のストリップ材の切断方法。
   
4. 前記焦点合わせヘッド（６）が前記ストリップ材（２）に対する切断作業を実行している間、このヘッドは、前記ストリップ材（２）の連続的な前進方向の長手軸（ｘ）を横断する前記軸（ｙ）に沿ってのみ移動すると共に、前記上流側の移動ステーション（４）の移動システム（４１）と同期して動作する請求項１から３の何れか１項に記載のストリップ材の切断方法。
   
5. 前記切断ステーション（５，６）の下流側で前記部品（ｆ）の切断が完了すると、これら部品は、廃材部品と共に下流側に送られて、その後、そこで互いに分離される請求項１から４の何れか１項に記載のストリップ材の切断方法。
   
6. ストリップ材、特に金属コイルをレーザ又はプラズマにより切断する連続切断ラインであって、
   前記金属コイル（２１）から前記ストリップ材（２）を巻き出す少なくとも一つのリール（１）と、
   少なくとも一つのくせ取りステーション（３）と、
   前記ストリップ材（２）の前進方向の長手軸（ｘ）に沿ってマイクロメータ単位の精度で前記ストリップ材（２）の移動を行う少なくとも一つの移動ステーション（４）と、
   送りテーブル（５１）を備える少なくとも一つの支持ベッド（５）、及び、前記長手軸（ｘ）を横断する軸（ｙ）に沿ってのみ移動し、レーザビーム（６１）を放射するオーバヘッド焦点合わせヘッド（６）を有する切断ステーション（５，６）と、を前記前進方向の上流側から下流側に向けて順に備え、
   前記軸（ｙ）方向で前記送りテーブル（５１）に対応するように、前記支持ベッド（５）に設置された収納チャンバ（７）を備え、
   前記オーバヘッド焦点合わせヘッド（６）が放射した前記レーザビーム（６１）が通過する長手開口（７１）を、前記軸（ｙ）に沿って前記収納チャンバ（７）の上面に備え、
   前記ストリップ材（２）の切断によって発生した液化粒子と有毒ヒュームとを吸い出す装置を前記収納チャンバ（７）に接続してある連続切断ライン。
   
7. 前記移動ステーション（４）と前記くせ取りステーション（３）との間に、前記ストリップ材（２）が内部で下方側に偏ることを許容する空間（Ｐ）を有する蓄積バッファが設けられ、このことで、下流側で切断作業が行われる時に、ストリップ材が、引張られることなく、上下移動可能に維持されて、その材料の弾性限界範囲内とされる請求項６に記載の連続切断ライン。

Images