JPH10249574A

JPH10249574A - レーザ加工機

Info

Publication number: JPH10249574A
Application number: JP9053042A
Authority: JP
Inventors: Shoji Hasegawa; 正二長谷川; Tsutomu Sasaki; 力佐々木; Akito Otani; 明登大谷
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ加工位置が固定されたタイプのレーザ
加工機において、加工時に発生するドロスの滞留を防止
して長時間の連続稼働を行えること。【解決手段】ドロスを集塵する集塵口３の入口部分に
設けられたガイド管６は、ダクト管５に同軸状に設けら
れ所定の隙間Ｌを有する。ダクト管５の内壁面５ａには
水平な環状凹溝７が形成され硬球８が遊動自在に設けら
れる。環状凹溝７には、全周を等分割した３方向の吸入
口９ａ〜９ｃから圧縮空気が吹き出され、硬球８は、環
状凹溝７を周回するとともに、吸入口９ａ〜９ｃ通過直
後に内方のガイド管６側に衝突してこのガイド管６を振
動させる。ガイド管６の振動によってガイド管６にドロ
スが付着することを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工材をレーザ
光で加工するレーザ加工機に係り、特に、加工時に発生
するドロスの付着を防止できるレーザ加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工機は、レーザ加工部が固定さ
れワークを移動させて加工するタイプのものと、ワーク
を固定しレーザ加工部が移動するものとに大別される。
ワークを固定するタイプのものは、レーザ加工部が移動
するため、レーザ加工時に発生する金属溶融粒（ドロ
ス）が移動した各加工箇所にそれぞれ拡散されることに
なり、後の収拾に手間がかかる。

【０００３】一方、図４に示すのは、ワークＷが移動す
るタイプの側断面図である。ワークＷは、クランプ５０
に挟持されてＸ−Ｙ軸方向に水平移動自在であり、固定
されたレーザ加工部５１から出射されたレーザ光によっ
て溶断加工される。ワークＷの下部側には集塵部５２が
設けられ、下部のドロス箱５２ｃには真空ポンプ等の吸
引機構が設けられ、レーザ加工時に発生したドロスは、
この集塵部５２によってドロス箱５２ｃに集積される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記ワー
クＷが移動するタイプのものは、ドロスを１か所のドロ
ス箱５２ｃに集積させることができるが、図中点線のよ
うに、集塵部５２の入口付近にて一部のドロスＤが滞留
しやすかった。これは、レーザ加工時にドロスが飛散し
開口部内面に次第に積層されて生じる。このため、入口
部分の集塵筒５２ａの内面に硬質クロームメッキを形成
することによって付着をある程度防止することができる
が、ドロスは高温で連続的に発生するものであるため、
次第にこの内面が劣化してしまう。このメッキによる付
着防止の効果は、１０時間程度しか維持できない。

【０００５】したがって、従来は、集塵筒５２ａに付着
したドロスを取り除く作業を頻繁に行う必要があり、非
常に手間がかかるものであった。尚、上記集塵筒５２ａ
は、内面を研磨後にメッキ処理を施すため高価であり、
次々に交換すると、交換の手間も含めコスト高となり実
用的でない。

【０００６】また、上記構成では、集塵筒５２ａ部分で
のドロスの滞留を放っておくとこの内面にドロスが詰ま
り加工を行えなくなる。詰まった状態ではドロスが酸化
し始めて異常高温となり集塵筒５２ａを損傷する等の恐
れもある。このため、定期的な詰まりのチェックが必要
で手間がかかり、このとき加工動作を一時停止させねば
ならなかった。また、夜間等の長時間レーザ加工機を無
人稼働させたい要望があってもこれを行えなかった。

【０００７】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、レーザ加工位置が固定されたタイプの
レーザ加工機において、加工時に発生するドロスが集塵
口に滞留することを防止して長時間の連続稼働を行える
レーザ加工機を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレーザ加工機は、請求項１記載のように、
レーザ光を出射させワーク（Ｗ）を加工する固設された
レーザ加工部（１）と、前記レーザ加工部の下部に固設
され、レーザ加工時に発生したドロスを集塵する集塵口
を有する集塵部（３）とを有するレーザ加工機におい
て、前記集塵部入口部分には、固定された筒状のダクト
管（５）と、前記ダクト管内部に所定の隙間（Ｌ）を隔
てて配置されたガイド管（６）と、前記ダクト管内壁面
（５ａ）に水平に形成された所定径の環状凹溝（７）
と、前記環状凹溝及び前記ガイド管の外壁面（６ｃ）と
の間で遊動自在な所定径の硬球（８）と、前記ダクト管
に形成され接線方向の外部から前記環状凹溝内に圧縮空
気を吹き付け、前記硬球を前記ガイド管方向に衝突させ
る空気吹出口（９）と、を具備したことを特徴としてい
る。

【０００９】また、請求項２記載のように、前記環状凹
溝（７）を３等分する位置にそれぞれ設けられ、接線方
向の外部から前記環状凹溝内に圧縮空気を吹き付ける計
３個の前記空気吹出口（９ａ〜９ｃ）と、前記環状凹溝
内に１個設けられた前記硬球（８）とを有し、前記１個
の硬球を前記３か所の空気空気吹出口から吹き出される
圧縮空気で前記ガイド管方向に衝突させる構成としても
よい。

【００１０】環状凹溝７内の硬球８は、空気吹出口９ａ
〜９ｃから吹き出される圧縮空気により、一方向に周回
しながら各空気吹出口９ａ〜９ｃ通過時には内方のガイ
ド管６に衝突してガイド管６を振動させる。ガイド管６
の振動により、加工時に発生したドロスがガイド管６に
付着することが防止でき、ガイド管６が詰まることなく
長時間の連続稼働を行える。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のレーザ加工機を
示す側断面図である。このレーザ加工機は、レーザ加工
部１が装置に固定され、ワークＷをクランプ２で挟持し
てＸ−Ｙ方向に水平移動させ所望位置に加工を施すタイ
プのものである。

【００１２】レーザ加工部１の下部には、対応して集塵
部３が固定配置され、この集塵部３は、上部に導入部３
ａ、下部に所定大きさの箱形状のドロス箱３ｃ、中央部
に導入部３ａとドロス箱３ｃを連結する末広がりの形状
の連結部３ｂでなり、開口された集塵口３ｄからドロス
を取込む。ドロス箱３ｃには吸引ポンプ１０が接続さ
れ、ドロス箱３ｃの空気を吸引し、集塵部３内各部のド
ロスをドロス箱３ｃ方向に導く。

【００１３】図２は、導入部３ａの部分拡大図であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線平断面図で
ある。導入部３ａは、ダクト管５と、ダクト管５に同軸
なガイド管６で構成される。ガイド管６は、上部の鍔部
６ａがダクト管５部分に固定され、ダクト管５に対して
遊嵌した状態で載置されるもので、振動手段１２で振動
される。ガイド管６はダクト管５の内壁面５ａの内径に
対し、やや小径な外径に形成された外壁面６ｃを有し、
これら内壁面５ａと外壁面６ｃとの間には所定の隙間Ｌ
が形成される。このガイド管６は、ダクト管５内部に上
方から挿入される。ダクト管５には、傾斜したネジ溝５
ｃが形成されており、ガイド管６は、ネジ溝５ｃ部分か
ら挿入された止めネジ６ｅが係合溝６ｄ部分を押さえつ
けることにより抜止めされている。

【００１４】ダクト管５の内壁面５ａには、所定高さ位
置に水平な環状凹溝７が形成されている。図示の例で
は、この環状凹溝７はガイド管６の高さの略中央部分に
形成されている。環状凹溝７内には、所定径の硬球８が
設けられている。ここで、前記隙間Ｌから硬球８が脱落
しないよう、硬球８の外径に対し隙間Ｌを小さく形成し
ておく。例えば、硬球８は直径１０[mm]、隙間Ｌは５[m
m]にする。また、環状凹溝７の溝深さは硬球８より大き
く形成し、この環状凹溝７の側面７ａとガイド管６の外
壁面６ｃとの間で硬球８が水平方向に自由に移動できる
状態とする。

【００１５】この環状凹溝７には、全周を３等分した位
置にそれぞれ空気吹出口９ａ〜９ｃが設けられる。図２
（ｂ）の平断面図に示すように、空気吹出口９ａ〜９ｃ
は、各位置で環状凹溝７の接線方向に開口形成され、い
ずれも環状凹溝７の回転方向で同一方向に開口されてい
る。この空気吹出口９ａ〜９ｃは、環状凹溝７の側面７
ａに段差無く連続して設けられ、図１に示すようにそれ
ぞれエア源（図示せず）から供給された圧縮空気を接続
パイプ１１を介して環状凹溝７の外周（側面７ａ）部分
から供給する。例えば、この圧縮空気は４〜５[Kg/cm²]
の圧力で吹出される。

【００１６】空気吹出口９ａ〜９ｃから吹き出された圧
縮空気は、環状凹溝７内で同一のＢ方向に周回し、この
周回する圧縮空気により硬球８はこの環状凹溝７内で同
Ｂ方向に回転する。尚、環状凹溝７に供給された圧縮空
気は、最終的にダクト管５とガイド管６の隙間Ｌを介し
てガイド管６の下端部から排出され、ドロス箱３ｃの方
向に導かれる。ところで、上記振動手段１２は、環状凹
溝７が形成されたガイド管６、硬球８、空気吹出口９ａ
〜９ｃ、エア源によって構成されている。

【００１７】次に、上記構成による動作を説明する。ク
ランプ２で挟持されたワークＷは、Ｘ−Ｙ方向に水平移
動されレーザ加工部１から出射されるレーザ光により溶
断されて所定形状の切削加工が施される。このときに発
生するドロスは、ワークＷの下部から集塵部３方向に落
下し、集塵部３の空気を吸引する吸引ポンプ１０により
ドロス箱３ｃ方向に導かれる。

【００１８】しかし、一部のドロスは、加工時に飛散し
てワークＷの直下付近にてガイド管６の内壁面６ｂに付
着しようとする。このガイド管６は、振動手段１２によ
って振動される。この振動手段１２はワークＷのレーザ
加工と同時に作動を開始する。これにより、エア源から
供給された圧縮空気が空気吹出口９ａ〜９ｃから吹き出
され、この圧縮空気によって環状凹溝７内を硬球８が周
回し始める。

【００１９】図３は、硬球８の周回経路を示す図であ
る。図示のように硬球８は同図Ｂ方向に周回するが、環
状凹溝７の接線方向から圧縮空気を吹き出す各空気吹出
口９ａ，９ｂ，９ｃを通過直後の位置では、硬球８は、
圧縮空気によりこの環状凹溝７の側面７ａ側から離さ
れ、ガイド管６の外壁面６ｃ方向に吹きつけられる。外
壁面６ｃに衝突した硬球８は、このガイド管６を振動さ
せ、内壁面６ｂにドロスを付着させない。このドロス
は、吸引ポンプ１０による吸引力でドロス箱３ｃ方向に
導かれる。

【００２０】硬球８は、空気吹出口９ａ〜９ｃから供給
される圧縮空気によりＢ方向に周回を開始するが、前記
空気吹出口９ａ〜９ｃで受けた吹付力により空気吹出口
９ａ〜９ｃから最寄りのガイド管６の外壁面６ｃに衝突
する。その後、反発力と遠心力により環状凹溝７の側面
７ａに衝突し、再びガイド管６の外壁面６ｃに衝突し、
それぞれの側面に交互に衝突を繰り返す。

【００２１】硬球８は、全くランダムな動きをするが、
交互に衝突する位置は空気吹出口９ａ〜９ｃの口数と位
置に依存する。実際の装置では、ガイド管６を取り外し
た状態で、このガイド管６及び環状凹溝７それぞれには
図３に示す等間隔な位置に一番多く接する確率が高くそ
れぞれ硬球８の衝突跡があった。

【００２２】上記振動手段１２によって環状凹溝７内で
硬球８を周回させ、複数箇所からの圧縮空気を吹き付け
ることにより、内周側のガイド管６に硬球８を衝突させ
てガイド管６を振動させることができ、このガイド管６
の内壁面６ｂに対するドロスの付着を防止することがで
きる。より詳細に説明すると、このドロスはガイド管６
の内壁面６ｂに一旦付着するものの、ガイド管６が振動
状態にあるため、ある程度の重量までかさぶた状になっ
て付着する。しかし、継続的にこのガイド管６が振動さ
れているため、かさぶたがある程度の重量になると、内
壁面６ｂから剥離し落下する。

【００２３】加えて、各空気吹出口９ａ〜９ｃから吹出
される圧縮空気は、ガイド管６を冷却させる作用があ
り、ガイド管６自体が冷却されることにより、高温状態
にあるドロスが付着することを予防できるようになる。
即ち、レーザ加工で発生したドロスは、発生から所定時
間経過以降に温度が低下し、集塵部３各部への付着力が
なくなる。したがって、ドロスが高温状態にあるワーク
直下部分（ガイド管６付近）での付着を上記振動手段１
２で防止できれば、集塵部３全体において内壁面へのド
ロスの付着を最小限とすることができるようになる。

【００２４】ところで、ガイド管６の内壁面６ｂは、特
別な加工を施さなくともよいが、前記メッキ処理を施し
てもよい。メッキ処理した場合でも内壁面６ｂに対する
ドロスの付着が防止でき、メッキ作用による付着防止効
果をより長期間に渡り維持できるようになる。

【００２５】また、本装置３のドロス箱３ｃに堆積する
ドロスは、前記かさぶた状となっており、従来のような
塊が堆積していたものと明らかに相違していた。かさぶ
た状であるため、ドロス同士の接合が最小限となってお
り、ドロス箱３ｃからのドロスの排出も容易に行えるよ
うになった。

【００２６】さらに、上記実施の形態では、３か所の空
気吹出口９ａ〜９ｃを設ける構成としたが、この空気吹
出口９ａ〜９ｃは、３か所に限らず、最低１個以上の複
数箇所に設けてもよく、空気吹出口から吹き付けられた
エアで硬球８が環状凹溝７及びガイド管６いずれにも衝
突する構成によりガイド管６を振動させることができ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、集塵口入口部分に設け
られたガイド管を振動させる構成としたので、レーザ加
工時に発生するドロスはこの入口部分で付着することが
防止でき、入口部分での詰まり等を防止できる。ガイド
管の振動は、環状凹溝内に設けられた硬球が空気吹出口
から吹き出された圧縮空気により、ダクト管とガイド管
にそれぞれ衝突しながら周回することにより、連続的に
行える。これにより、レーザ加工機を長時間連続稼働で
きるようになり、無人稼働も可能となる。また、前記圧
縮空気は、ガイド管にも当てられるため、ガイド管を冷
却させることができ、ガイド管の耐久性を向上させるこ
とができるようになる。また、環状凹溝の全周上を３等
分した位置にそれぞれ空気吹出口を設け、１個の硬球を
用いる構成により、該硬球を全周で連続的に周回させつ
つガイド管を振動させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工機を示す側断面図。

【図２】導入部の部分拡大図。（ａ）は、同側面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線平断面図。

【図３】硬球の軌跡を示す平断面図。

【図４】従来のレーザ加工機を示す側断面図。

【符号の説明】

１…レーザ加工部、３…集塵部、３ａ…導入部、３ｂ…
連結部、３ｃ…ドロス箱、５…ダクト管、６…ガイド
管、６ｂ…内壁面、６ｃ…外壁面、６ｅ…止めネジ、７
…環状凹溝、８…硬球、９ａ〜９ｃ…空気吹出口、１０
…エア源、１２…振動手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を出射させワーク（Ｗ）を加工
する固設されたレーザ加工部（１）と、前記レーザ加工
部の下部に固設され、レーザ加工時に発生したドロスを
集塵する集塵口を有する集塵部（３）とを有するレーザ
加工機において、前記集塵部入口部分には、固定された筒状のダクト管
（５）と、前記ダクト管内部に所定の隙間（Ｌ）を隔て
て配置されたガイド管（６）と、前記ダクト管内壁面（５ａ）に水平に形成された所定径
の環状凹溝（７）と、前記環状凹溝及び前記ガイド管の外壁面（６ｃ）との間
で遊動自在な所定径の硬球（８）と、前記ダクト管に形成され接線方向の外部から前記環状凹
溝内に圧縮空気を吹き付け、前記硬球を前記ガイド管方
向に衝突させる空気吹出口（９）と、を具備したことを
特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】前記環状凹溝（７）を３等分する位置に
それぞれ設けられ、接線方向の外部から前記環状凹溝内
に圧縮空気を吹き付ける計３個の前記空気吹出口（９ａ
〜９ｃ）と、前記環状凹溝内に１個設けられた前記硬球（８）とを有
し、前記１個の硬球を前記３か所の空気吹出口から吹き出さ
れる圧縮空気で前記ガイド管方向に衝突させる構成とさ
れた請求項１記載のレーザ加工機。