JP7340859B2 - ドロス除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー加工の対象となるワークを支持する剣山に付着したドロスを除去するドロス除去装置に関する。

従来、剣山（スキッド）で支持されたワークをレーザー加工する際、剣山に付着するドロスを除去する装置として、支持軸で回転自在に支持される、ピニオンのような構成の起動回転体と、回転ブラシ本体と、ブラシと、を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。起動回転体の凹凸部が剣山（スキッド）の凹凸部に噛み合いながら、起動回転体は、進行方向に進んでいく。その際、回転ブラシ本体が回転し、ブラシは、剣山（スキッド）の凹凸部の両側面を擦る。これにより、剣山（スキッド）の凹凸部の両側面に付着したドロスを除去する。つまり、上記装置では、ドロスに対するブラシの摩擦力によりドロスを除去する。

特願２０１４－２１３３４０号公報

しかしながら、上記説明したように、上記装置はドロスに対するブラシの摩擦力によりドロスを除去するところ、ブラシの摩擦力は弱いため、剣山（スキッド）上における上記装置の一回又は二回程度の走行では、剣山（スキッド）の凹凸部の両側面に強固に付着しているドロスを除去することが難しい。つまり、剣山（スキッド）の凹凸部の両側面に強固に付着しているドロスを除去するのに、剣山（スキッド）上において上記装置を何回も走行させる必要がある。

また、上記装置の起動回転体がピニオンのような構成なのは、起動回転体の凹凸部と剣山（スキッド）の凹凸部を噛み合わせながら、起動回転体を進行方向に進めるためである。しかしながら、剣山（スキッド）の凹凸部のサイズと起動回転体の凹凸部のサイズが異なる場合、両者の間で噛み合いが起きない状態になる。このため、起動回転体が剣山（スキッド）の凹凸部上を走行する際、起動回転体の凹凸部のうち、凸部の先端面が剣山（スキッド）の凹凸部に間欠的に接触して走行する状態となる。結果、起動回転体は、剣山（スキッド）の凹凸部上をガタつきながら走行せざるを得ない。これを回避するのに、剣山（スキッド）の凹凸部のサイズ毎に、噛み合いが生じるサイズの起動回転体を備えた装置を複数個用意するとなると、コストがかかると共に、装置の管理個数が多くなる。

本発明は、斯かる実情に鑑み、剣山に付着したドロスを衝突力により除去することができるドロス除去装置を提供しようとするものである。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、本発明のドロス除去装置は、ワークを複数の剣山側凸部で支持する剣山に付着したドロスを除去するドロス除去装置であって、シャフトと、前記シャフトを中心として回動自在に前記シャフトで支持されると共に、複数の前記剣山側凸部が連なる方向に前記剣山側凸部の上面上を走行可能に構成される少なくとも一つの走行側車輪部と、前記走行側車輪部の隣りにおいて、前記走行側車輪部の回動に連動して前記シャフトを中心として回動可能に前記シャフトで支持される少なくとも一つのドロス除去側車輪部と、前記ドロス除去側車輪部の所定の位置を起点として、前記シャフトの中心軸に対して直交する直交方向に凸となると共に、前記シャフトを旋回中心として旋回可能に構成されるドロス除去側凸部と、を備え、前記シャフトの軸方向（以下、シャフト軸方向と呼ぶ。）を向く前記剣山側凸部の側面を起点として前記剣山側凸部の近傍において前記シャフト軸方向に広がる、前記剣山側凸部に隣接する領域を隣接近傍領域と定義した場合、前記走行側車輪部が前記剣山側凸部の前記上面上を走行する時、前記ドロス除去側凸部は、旋回して前記隣接近傍領域を通過するよう設けられ、且つ、前記ドロス除去側凸部が前記隣接近傍領域を通過する時、前記剣山側凸部に付着した前記ドロスに衝突して、前記ドロスを前記剣山側凸部から除去するように構成されることを特徴とする。

また、本発明のドロス除去装置において、前記走行側車輪部は、前記シャフト軸方向における厚みが前記剣山側凸部の厚み以下の円環部材により構成されることを特徴とする。

また、本発明のドロス除去装置において前記ドロス除去側凸部は、前記シャフト軸方向の周りの前記ドロス除去側車輪部の外縁の周方向に複数設けられることを特徴とする。

また、本発明のドロス除去装置において、複数の前記走行側車輪部と複数の前記ドロス除去側車輪部が相互に接触しつつ、前記シャフト軸方向に交互に並列に配置されることを特徴とする。

本発明のドロス除去装置によれば、剣山に付着したドロスを衝突力により除去することができる。結果、剣山上における走行回数が少なくても、剣山に付着したドロスを確実に除去することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施形態におけるドロス除去装置の斜視図である。 本発明の実施形態におけるドロス除去装置の側面図及び正面図である。 （Ａ）は、本発明の実施形態におけるドロス除去装置を、ドロスが付着した剣山に使用した際の側面図である。（Ｂ）は、本発明の実施形態におけるドロス除去装置を、ドロスが付着した剣山に使用した際の正面図である。 （Ａ）は、レーザー加工の対象となるワークを支持する剣山の斜視図である。（Ｂ）は、ドロスが付着した剣山の一部領域の斜視図である。 （Ａ），（Ｂ）は、ドロスが付着した剣山において、本発明の実施形態におけるドロス除去装置の動作を時系列に並べた図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１～図５は発明を実施する形態の一例であって、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成は図に示す従来のものと同様である。

＜全体構成＞
本発明の実施形態におけるドロス除去装置１は、レーザー加工の対象となる（図示しない）ワークを支持する剣山１００（図４（Ａ）参照）に付着したドロス２００（図４（Ｂ）参照）を除去するものである。本実施形態におけるドロス除去装置１は、図１及び図２に示すように、走行機構２と、ドロス除去部３と、操作部４と、を備える。

なお、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、剣山１００は、複数の剣山側凸部１１０を有する板状の剣山片１２０が並列に複数並んで構成される。ワークは、複数の剣山側凸部１１０の先端で支持される。ワークがレーザーで加工される際、飛散するドロス２００が剣山１００に付着する。ドロス２００は、図４（Ｂ）に示すように、例えば、剣山側凸部１１０又は剣山片１２０の側面１１１や、上面１１２に付着する。なお、本実施形態において剣山側凸部１１０又は剣山片１２０の側面１１１は、剣山片１２０の配列方向Ｂを向く。このため、隣接する上記側面１１１は、剣山片１２０の配列方向Ｂにおいて対向する。本実施形態において上記側面１１１は、例えば、平面により構成されるが、これに限定されるものではなく、凸面及び／又は凹面、その他の態様の面により構成されていてもよい。凸面及び凹面は、例えば、曲面及び／又は平面で構成される。

＜走行機構＞
走行機構２は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、複数の剣山側凸部１１０が連なる剣山側凸部連設方向Ａに、複数の剣山側凸部１１０の上面１１２上（剣山片１２０の上面上：以下同様）を走行するためのものである。走行機構２は、シャフト２０と、走行側車輪部２１と、を有する。

走行側車輪部２１は、図２に示すように、シャフト２０を中心としてシャフト２０で回動自在に支持される。具体的に走行側車輪部２１は、（図示しない）軸受け部材を介してシャフト２０で回動自在に支持される。そして、走行側車輪部２１は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、複数の剣山側凸部１１０の上面１１２上を走行する。

なお、複数の剣山側凸部１１０が連なる剣山片１２０の上面１１２は、山面（凸面）と谷面（凹面）が交互に連続する、剣山側凸部連設方向Ａに延びる凹凸面として構成される。その凹凸面上をスムーズに走行可能とするため、走行側車輪部２１は、図２及び図３（Ａ）に示すように、円環状の円環部材２１Ａにより構成されることが好ましい。円環部材２１Ａとは、中心にシャフト２０を通す貫通孔を有する円盤部材を指す。走行側車輪部２１が外周に凹凸面を有するピニオンのようなピニオン体で構成される場合、剣山片１２０及びピニオン体の凹凸面の形状・サイズによっては、互いの凹凸面が噛み合わない。この場合、ピニオン体の凹凸面のうち、凸面の先端面が剣山片１２０の凹凸面に間欠的に接触して走行する状態となる。結果、ピニオン体は、ガタつきながら走行せざるを得ない。しかしながら、走行側車輪部２１が円環部材２１Ａにより構成されれば、剣山片１２０の凹凸面がどのような形状・サイズであっても、剣山片１２０の上面１１２（凹凸面：以下同様）上をスムーズに走行させることができる。そして、剣山片１２０の上面１１２上を走行すると、走行側車輪部２１は、剣山片１２０の上面１１２上に付着したドロス２００を押し潰したり、衝突したりして破壊することができる。

なお、円環部材２１Ａは、剣山側凸部１１０の厚みと略同じ程度の厚みを有することが好ましいが、剣山側凸部１１０の厚みよりも薄くても良い。なお、走行側車輪部２１が剣山側凸部１１０の上面１１２上を走行する際、シャフト２０は、図３（Ｂ）に示すように、剣山片１２０の配列方向Ｂに延びるような姿勢となる。

また、シャフト２０及び走行側車輪部２１の材質は、金属が好ましい。

＜除去部＞
ドロス除去部３は、走行機構２が剣山側凸部１１０の上面１１２上を走行する際、剣山１００に付着したドロス２００を除去するものである。ドロス除去部３は、図２に示すように、例えば、ドロス除去側車輪部３０と、ドロス除去側凸部３１と、を有する。

ドロス除去側車輪部３０は、シャフト２０の軸方向（以下、シャフト軸方向と呼ぶ。）Ｃにおける走行側車輪部２１の隣りにおいて、シャフト２０を中心として走行側車輪部２１と共に回動可能にシャフト２０に支持される。具体的にドロス除去側車輪部３０は、走行側車輪部２１と同様に、（図示しない）軸受け部材を介してシャフト２０で回動自在に支持される。つまり、ドロス除去側車輪部３０は、走行側車輪部２１に従動してシャフト２０の周りを回動する。ドロス除去側車輪部３０が走行側車輪部２１に連結されれば、ドロス除去側車輪部３０は上記のように動作する。また、ドロス除去側車輪部３０は、図２に示すように、円環状に構成されることが好ましい。なお、円環状の形状とは、中心にシャフト２０を通す貫通孔を有する円盤状の形状を指すものである。

本実施形態において走行側車輪部２１及びドロス除去側車輪部３０は、シャフト軸方向Ｃに沿って、交互に複数並ぶようにシャフト２０に取り付けられる。このように構成すれば、図３（Ｂ）に示すように、相互に隣接する複数の剣山片１２０に対してドロス除去装置１をセットすることができる。これにより、１回の操作で相互に隣接する複数の剣山片１２０に付着したドロス２００を同時に除去することができる。

ただし、これに限定されるものではなく、走行側車輪部２１及びドロス除去側車輪部３０は、それぞれ少なくとも一つあればよい。ただし、剣山側凸部１１０又は剣山片１２０の両側面１１１に付着したドロス２００を除去する観点からすると、走行側車輪部２１の両側にドロス除去側車輪部３０が設けられる態様が好ましい。

ドロス除去側凸部３１は、図２に示すように、ドロス除去側車輪部３０の所定の位置を起点として、シャフト軸方向Ｃ（中心軸）に対して直交する直交方向（図２では、円環状のドロス除去側車輪部３０の径方向）に凸となると共に、シャフト２０を旋回中心として旋回可能に構成される。本実施形態においてドロス除去側凸部３１は、円環状のドロス除去側車輪部３０の径方向の外縁３０Ａを起点としてドロス除去側車輪部３０の径方向外側に向かって凸となる。そして、ドロス除去側凸部３１は、円環状のドロス除去側車輪部３０の外縁３０Ａの周方向に沿って複数設けられる。図２においてドロス除去側凸部３１は、外縁３０Ａの周方向に沿って等間隔に離して設けられているが、これに限定されるものではなく、不等間隔であってもよい。

また、図２においてドロス除去側凸部３１は、径方向外側に進むに従ってドロス除去側凸部３１の幅方向の幅が小さくなるテーパー状に構成されているが、これに限定されるものではなく、径方向外側に進むに従ってドロス除去側凸部３１の幅方向の幅が大きくなってもよいし、ドロス除去側凸部３１の幅方向の幅が等幅であってもよい。なお、ドロス除去側凸部３１の幅方向とは、円環状のドロス除去側車輪部３０の径方向及び厚み方向の双方に直交する。また、図１～図５では、ドロス除去側凸部３１の先端は尖っているが、ドロス除去装置１の使用者の安全性を考慮して、ドロス除去側凸部３１の先端を径方向外側に凸となる曲面状にして丸みをつけてもよいし、正面から見て台形になるようにドロス除去側凸部３１の先端を平面状にしてもよい。

そして、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、シャフト軸方向Ｃを向く剣山側凸部１１０又は剣山片１２０の側面１１１を起点として剣山側凸部１１０の近傍においてシャフト軸方向Ｃに広がる、剣山側凸部１１０に隣接する領域を隣接近傍領域Ｒと定義した場合、走行側車輪部２１が剣山側凸部１１０の上面１１２上を走行する時、ドロス除去側凸部３１は、剣山側凸部連設方向Ａに進みつつ、旋回して隣接近傍領域Ｒを通過するよう設けられる。ドロス除去側凸部３１が隣接近傍領域Ｒを通過するようにするには、走行側車輪部２１の厚みを剣山片１２０の厚みとほぼ同じにして、ドロス除去側車輪部３０と走行側車輪部２１とを接触させて連結することが好ましい。また、複数のドロス除去部３を設ける場合、剣山片１２０の厚みとほぼ同じ厚みを有する走行側車輪部２１は、スペーサとしても機能し、ドロス除去側凸部３１が旋回した際、確実に隣接近傍領域Ｒを通過するように、ドロス除去側凸部３１を位置決めすることができる。なお、本発明では、ドロス除去側凸部３１が隣接近傍領域Ｒを通過するように旋回すると共に、ドロス除去側車輪部３０が走行側車輪部２１と連動して回転するように構成されている態様の全てが含まれる。

そして、ドロス除去側凸部３１が隣接近傍領域Ｒを通過する時、図３（Ａ）の楕円領域Ｓに示すように、剣山側凸部１１０又は剣山片１２０の側面１１１に付着したドロス２００に、ドロス除去側凸部３１が旋回方向に衝突する。ドロス除去側凸部３１に衝突されたドロス２００は破壊され、剣山側凸部１１０から落下する。

なお、ドロス除去側車輪部３０及びドロス除去側凸部３１は、一体形成されてもよいし、それぞれが別部材として独立して構成され、互いに連結されて構成されてもよい。また、ドロス除去側車輪部３０は、走行側車輪部２１と一体形成されてもよいし、それぞれが別部材として独立して構成され、互いに連結されて構成されてもよい。特に、ドロス除去側車輪部３０及びドロス除去側凸部３１が１つのユニットとして一体形成され、走行側車輪部２１（円環部材２１Ａ）が別部材として独立して構成される場合、所定のユニットのドロス除去側凸部３１の損傷がひどい場合、そのユニットを新たなユニットに交換すれば、引き続きドロス除去装置１を正常な状態で使用することができる。走行側車輪部２１（円環部材２１Ａ）が損傷した場合も同様に、その走行側車輪部２１（円環部材２１Ａ）だけを交換すれば、引き続きドロス除去装置１を正常な状態で使用することができる。

また、ドロス除去側車輪部３０及びドロス除去側凸部３１の材質は、金属であることが好ましい。特に、ドロス除去側凸部３１は、金属のうち、ドロス２００との衝突でも容易に変形しない材質が好ましい。

以上のようにドロス２００を衝撃力で落とす本実施形態におけるドロス除去装置１は、従来のブラシでドロス２００を擦ることにより摩擦力で落とすようなタイプの装置と比べて、格段に少ない走行回数でドロス２００を除去することができる。

＜操作部＞
操作部４は、走行機構２及びドロス除去部３を操作するものである。本実施形態において操作部４は、図２に示すように、シャフト保持部４０と、把持部４１と、を有する。シャフト保持部４０は、シャフト２０を保持するものである。本実施形態におけるシャフト保持部４０は、図２に示すように、２つの連結部４２と、架設部４３と、を有する。２つの連結部４２は、シャフト２０の両端、又はその近傍において、シャフト２０に連結される部分である。架設部４３は、一方の連結部４２から他方の連結部４２へ架け渡す部分である。本実施形態においてシャフト保持部４０は、コの字形状をしている。

把持部４１は、シャフト保持部４０を起点としてシャフト２０から離れる方向（例えば、シャフト軸方向Ｃに直交する方向）に延びる部分であり、ドロス除去装置１の使用者が把持する部分である。本実施形態において把持部４１は、棒状に形成され、架設部４３の中央領域からシャフト２０と反対側に、シャフト軸方向Ｃに直交する方向に沿って延びる。

＜ドロス除去装置の動作＞
図５を参照して、本実施形態におけるドロス除去装置１により剣山１００に付着したドロス２００を除去する際の動作について改めて説明する。まず、図５（Ａ）に示すように、走行側車輪部２１を剣山側凸部１１０の上面１１２に載置する。この状態から把持部４１を把持する使用者は、走行機構２及びドロス除去部３を剣山側凸部連設方向Ａの前方側Ａ１に押すと、走行側車輪部２１はシャフト２０周りにおいて回転して剣山側凸部１１０の上面１１２上を走行する。

この際、走行側車輪部２１は、剣山側凸部１１０の上面１１２に付着したドロス２００を押し潰したり、衝突したりする。これにより、剣山側凸部１１０の上面１１２に付着したドロス２００は、破壊され、剣山側凸部１１０から落下する。

また、図５（Ｂ）に示すように、それと同時に、ドロス除去側車輪部３０は、走行側車輪部２１の回転に連動して同方向に回転しつつ、走行側車輪部２１と共に、剣山側凸部連設方向Ａの前方側Ａ１に進む。そして、ドロス除去側凸部３１は、シャフト２０を旋回中心としてシャフト２０の周りを旋回する。ドロス除去側凸部３１は、隣接近傍領域Ｒを通過する時、その隣接近傍領域Ｒに位置するドロス２００に衝突する。ドロス２００に衝突するのは、ドロス除去側凸部３１の旋回方向の先頭側面３１Ａである。

ドロス除去側凸部３１が先頭側面３１Ａにおいてドロス２００に衝突すると、ドロス２００は破壊されて、落下する。ドロス除去側車輪部３０の周方向に並ぶ各ドロス除去側凸部３１は、この動作を進行方向において並ぶドロス２００に対して行う。

以上のようにして、剣山１００に付着したドロス２００は、破壊されて剣山１００から除去される。なお、以上では、ドロス除去装置１を剣山側凸部連設方向Ａの前方側Ａ１に走行させる場合について説明したが、さらに、ドロス除去装置１を剣山側凸部連設方向Ａの後方側Ａ２にも移動させてもよい。つまり、ドロス除去装置１を剣山側凸部連設方向Ａに繰り返し往復移動させるように操作すれば、剣山１００に付着したドロス２００を容易に除去することができる。

尚、本発明のドロス除去装置１は、上記した実施形態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内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ ドロス除去装置
２ 走行機構
３ ドロス除去部
４ 操作部
２０ シャフト
２１ 走行側車輪部
２１Ａ 円環部材
３０ ドロス除去側車輪部
３０Ａ 外縁
３１ ドロス除去側凸部
３１Ａ 先頭側面
４０ シャフト保持部
４１ 把持部
４２ 連結部
４３ 架設部
１００ 剣山
１１０ 剣山側凸部
１１１ 剣山側凸部の側面
１１２ 剣山側凸部の上面
１２０ 剣山片
２００ ドロス
Ａ 剣山側凸部連設方向
Ｂ 配列方向
Ｃ シャフト軸方向
Ｒ 隣接近傍領域

Claims (4)

1. ワークを複数の剣山側凸部で支持する剣山に付着したドロスを除去するドロス除去装置であって、
   シャフトと、
   前記シャフトを中心として回動自在に前記シャフトで支持されると共に、複数の前記剣山側凸部が連なる方向に前記剣山側凸部の上面上を走行可能に構成される少なくとも一つの走行側車輪部と、
   前記走行側車輪部の隣りにおいて、前記走行側車輪部の回動に連動して前記シャフトを中心として回動可能に前記シャフトで支持される少なくとも一つのドロス除去側車輪部と、
   前記ドロス除去側車輪部の所定の位置を起点として、前記シャフトの中心軸に対して直交する直交方向に凸となると共に、前記シャフトを旋回中心として旋回可能に構成されるドロス除去側凸部と、
   を備え、
   前記シャフトの軸方向（以下、シャフト軸方向と呼ぶ。）を向く前記剣山側凸部の側面を起点として前記剣山側凸部の近傍において前記シャフト軸方向に広がる、前記剣山側凸部に隣接する領域を隣接近傍領域と定義した場合、
   前記走行側車輪部が前記剣山側凸部の前記上面上を走行する時、前記ドロス除去側凸部は、旋回して前記隣接近傍領域を通過するよう設けられ、且つ、前記ドロス除去側凸部が前記隣接近傍領域を通過する時、前記剣山側凸部に付着した前記ドロスに衝突して、前記ドロスを前記剣山側凸部から除去するように構成されることを特徴とする、
   ドロス除去装置。
2. 前記走行側車輪部は、前記シャフト軸方向における厚みが前記剣山側凸部の厚み以下の円環部材により構成されることを特徴とする、
   請求項１に記載のドロス除去装置。
3. 前記ドロス除去側凸部は、前記シャフト軸方向の周りの前記ドロス除去側車輪部の外縁の周方向に複数設けられることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載のドロス除去装置。
4. 複数の前記走行側車輪部と複数の前記ドロス除去側車輪部が相互に接触しつつ、前記シャフト軸方向に交互に並列に配置されることを特徴とする、
   請求項１～３のいずれか一項に記載のドロス除去装置。

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