JP2008100232A - レーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物回収の方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工軌跡が定まっているレーザー加工機及びプラズマ加工機において、加工時に発生する飛散物を効率良く回収する方法および装置を提供する。
【解決手段】加工ヘッドに設けられたノズルからレーザービームを照射してワークの加工を行うレーザー加工機、または加工ヘッドに設けられたノズルからプラズマガスを噴射してワークの加工を行うプラズマ加工機において、
ワーク上で加工が行われる加工軌跡の両側を、所定の間隔をもって、かつワーク表面近傍から前記加工ヘッドのある側を囲う遮蔽物を設け、
前記加工ヘッドおよび前記ノズルを、前記ノズルとほぼ同じ高さまで覆う集塵フードを設け、
前記集塵フード内部に設けられた吸引手段により、加工時に発生した飛散物を回収する
ことを特徴とする、レーザー加工機及びプラズマ加工機における飛散物の回収方法および装置。
【選択図】図２

Description

本発明はレーザー加工機またはプラズマ加工機において、加工作業時に発生するスパッタやヒュームなどの飛散物を回収する方法及び装置に関する。

レーザー加工機やプラズマ加工機でワークを加工する際には、スパッタやヒュームなどの飛散物が発生し、作業環境が悪化することが問題となっている。

例えば図５に示したように、レーザービームまたはプラズマガス３により、ピアス加工を行う際に発生する飛散物２はワークＷ上面の四方に飛び散り、更に加工作業が行われている空間内に拡散し作業環境を悪化させていく。

また図６に示したように、レーザー加工機及びプラズマ加工機における切断加工時に発生する飛散物２は大部分がワーク下面まで通過するが、ワークの厚みや材質によって一部がワークＷ上面の四方へ飛び散る。ワークＷ上面の飛散物２の量は少ないがやはり作業環境を悪化させている。

このようなスパッタやヒュームなどの飛散物２を回収するために、加工ノズルの近傍を覆うように集塵用のダクトを設置して吸引することが行われている。しかし飛散物２のうち、ワークＷの表面に沿って流れ出る部分については、ワークＷの上方に設けられたダクトではほとんど吸引できない。

そこで図７のように、加工ノズル１の周囲をカーテン５で囲って飛散物の飛散を防止することが行われている。更にカーテンを２重にし、各カーテンの内側に集塵用ダクトを設けて飛散物を吸引して回収することが行われている。（特許文献１参照）

特開平９−２７１９８０号公報

しかし、このような従来の技術では、以下のような問題が生じる。

（１）加工部近傍では、飛散物がレーザー加工機用のアシストガス及びプラズマ加工機用プラズマガス内に混入し、カーテンを押し上げて外部へ飛散してしまう。

（２）ワークＷの厚みや材質が変化するため、カーテンとワーク表面との隙間が変化して十分な飛散防止ができない。

本発明の目的は、以上のような従来技術における課題に着目してなされたものであり、ワーク表面に沿って飛散する飛散物の回収効率を向上させるような、レーザー加工機及びプラズマ加工機における飛散物の吸引方法及びその装置を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、
加工ヘッドに設けられたノズルからレーザービームを照射してワークの加工を行うレーザー加工機、または加工ヘッドに設けられたノズルからプラズマガスを噴射してワークの加工を行うプラズマ加工機において、
ワーク上で加工が行われる加工軌跡の両側を、所定の間隔をもって、かつワーク表面近傍から前記加工ヘッドのある側を囲う遮蔽物を設け、
前記加工ヘッドおよび前記ノズルを、前記ノズルとほぼ同じ高さまで覆う集塵フードを設け、
前記集塵フード内部に設けられた吸引手段により、加工時に発生した飛散物を回収する
ことを特徴とする、レーザー加工機及びプラズマ加工機における飛散物の回収方法である。

従って請求項１に記載の飛散物の回収方法では、ノズルからワークにレーザービームを照射またはプラズマガスを噴射して加工を行う際に発生する飛散物を、遮蔽物が遮蔽し、ノズルとほぼ同じ高さの集塵フード内に設けられた吸引手段が吸引することにより、回収することができる。

本発明の請求項２に係る発明は、
加工ヘッドに設けられたノズルからレーザービームを照射してワークの加工を行うレーザー加工機、または加工ヘッドに設けられたノズルからプラズマガスを噴射してワークの加工を行うプラズマ加工機において、
ワーク上で加工が行われる加工軌跡の両側を、所定の間隔をもって、かつワーク表面近傍から前記加工ヘッドのある側を囲う遮蔽物と、
前記加工ヘッドおよび前記ノズルを、前記ノズルとほぼ同じ高さまで覆う集塵フードと、
前記集塵フード内部に設けられた吸引手段と、
を備えることを特徴とする、レーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物の回収装置である。

従って請求項２に記載の飛散物の回収装置では、ノズルからワークにレーザービームを照射またはプラズマガスを噴射して加工を行う際に発生する飛散物を、遮蔽物が遮蔽し、ノズルとほぼ同じ高さの集塵フード内に設けられた吸引手段が吸引することにより、回収することができる。

本発明の請求項３に係る発明は、前記遮蔽物の間隔が、レーザー加工機のレーザービーム径またはプラズマ加工機のプラズマガス径の５倍以上１０倍以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物の回収装置である。

従って請求項３に記載の飛散物の回収装置の遮蔽物の間隙の幅は、一般的に加工精度が保証されていて、かつレーザー加工機のアシストガス及びプラズマ加工機のプラズマガスを安定的に噴出可能な範囲であるため、遮蔽物にレーザービームやプラズマガスが当たることがない。また、レーザー加工機のアシストガス及びプラズマ加工機のプラズマガスにより飛散する飛散物を遮蔽可能な範囲である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記遮蔽物の高さが、ワーク表面近傍から加工ノズルまでの距離の１／２以上で、かつ加工ノズルまでの距離よりも小さいことを特徴とする、請求項２に記載のレーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物の回収装置である。

従って請求項４に記載の飛散物の回収装置の遮蔽物の間隙の高さは、加工ヘッドが加工軌跡から外れた位置に移動するようなことがあった場合でも、加工ノズル先端と遮蔽物との物理的干渉を避けることが可能である。かつ加工軌跡内で加工が行われているときには、レーザー加工機のアシストガス及びプラズマ加工機のプラズマガスにより飛散するヒュームやスパッタ、排煙等の飛散物を安定的に遮蔽可能な範囲である。

本発明の請求項５に係る発明は、前記集塵フードの下端の高さが、加工ノズル下端の高さ以上で加工ヘッド下端の高さ以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物の回収装置である。

従って請求項５に記載の飛散物の回収装置の集塵フードの下端の高さは、加工ヘッドが加工軌跡から外れた位置に移動するようなことがあった場合でも、集塵フード下端と遮蔽物との物理的干渉を避けることが可能である。かつ、集塵フードと加工時に発生する飛散物との距離が近い為、飛散物を安定的に吸引することができる。

以上説明したように、本発明のレーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物回収の方法及び装置では、ノズルからワークにレーザービームを照射またはプラズマガスを噴射して加工を行う際に発生する飛散物を、遮蔽物が遮蔽し、ノズルとほぼ同じ高さの集塵フード内に設けられた吸引手段が吸引することにより、回収することができる。

以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。

図１は、一般的なレーザー加工機１０の全体を示す模式図であるが、その構造はすでによく知られているので概略のみを説明する。

加工ヘッド駆動式レーザー加工機１０はワークＷを積載するために水平に敷設された固定のワークテーブル１８を有しており、このワークテーブル１８の上方にはワークＷを把持して移動、位置決めをするキャレッジ１９が設けられている。

前記ワークテーブル１８の上方にはレーザー発振器１１から発振されるレーザービームＬＢを案内するレーザー通路１２を備えた上部フレーム１３を有しており、この上部フレーム１３の先端部には、レーザービームＬＢをワークＷに照射する加工ノズル２０を備えた加工ヘッド２１が設けられている。

上部フレーム１３及び加工ヘッド２１にはベンドミラー１４や集光レンズ１５等が設けられており、レーザー通路１２を通ってきたレーザービームＬＢは加工ノズル２０から照射される。

前記ワークテーブル１８の上方にはレーザー発振器１１から発振されるレーザービームＬＢを案内するレーザー通路１２を備えた上部フレーム１３を有しており、この上部フレーム１３の先端の加工ノズル２０からワークＷに向かってレーザービームＬＢを照射することによりレーザー加工を行うものである。

図２は、本実施例におけるレーザー加工機における飛散物の吸引装置を示す正面図である。加工ヘッド２１の周囲には、加工ヘッド２１の加工軌跡に沿って遮蔽物２２がワーク上に積載されている。遮蔽物２２は、レーザー加工のアシストガスやプラズマガスの噴出や、加工時の振動および集塵ダクトからの吸引気流の影響によって動かない程度の重量を持っている。

また、加工ノズル２０とほぼ同じの高さの集塵フードＦが、加工ヘッド２１を覆うように設けられている。集塵フードＦの内部には図示せぬ集塵ダクトが設けられていて、図示せぬ吸引手段に接続されている。

図３は、図２中のＡ−Ａ面における平面図である。これに示したように加工時に発生する飛散物２３は、集塵フードＦの内部の集塵ダクトから回収される。

加工時に発生する飛散物２３は、遮蔽物２２に遮蔽されて加工軌跡上にのみ集約され、それ以外の場所に飛散するものは少なくなる。また、図２に示したように、飛散物２３のうちワークＷ表面に沿って流れる部分は、遮蔽物２２に遮られるとその側面に沿って集塵フードＦのほうへ移動するため、集塵フードＦ内部の集塵ダクトに回収されやすくなる。

図４は、ワークＷとワークＷ上に積載された遮蔽物２２を上から見た平面図である。遮蔽物２２は、加工軌跡の両側を所定の間隔Ｌをもって囲い、かつワークＷ表面の加工軌跡以外の箇所をほとんど覆い隠すような構造である。

遮蔽物２２の間隔Ｌは、一般的に加工精度が保証されていて、かつレーザー加工機のアシストガス及びプラズマ加工機のプラズマガスを安定的に噴出可能な範囲である、レーザービーム径またはプラズマガス径の５倍以上１０倍以下と設定しておけば、レーザービームやプラズマが、遮蔽物２２に誤って照射されることがなくて済む。

また、遮蔽物２２の高さＨは、加工ノズル高さの１／２以上且つ加工ノズル高さ未満で設けおけば、加工ヘッド２１が加工軌跡から外れた位置に移動するようなことがあった場合でも、加工ノズル２０先端と遮蔽物２２との物理的干渉を避けることが可能である。

以上のような構造の遮蔽物２２により、加工時に発生する飛散物を加工軌跡上に集約させ、加工ノズル２０とほぼ同様の高さの集塵フードＦ内部の集塵ダクトにより吸引して回収するので外部に漏らさないようにすることができる。

以上、本実施形態ではレーザー加工機の場合で説明したが、プラズマ加工機でも同様である。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その形態で実施し得るものである。例えば、図２では遮蔽物２２の側面はワークＷ上面に対して垂直としているが、飛散物２３が遮られて遮蔽物２２の側面上を移動するときに、移動しやすい傾斜面や曲面としておけば、飛散物２３の回収効率を良くする事ができる。

また、集塵フードＦの形状を図３では略正方形としているが、集塵ダクトからの気体吸引の流量および流速を等方的にできる形状であれば、同様の作業効果を得ることができる。

本発明にかかるレーザー加工機における飛散物の回収方法及び装置を適用したレーザー加工機の全体を示す正面図である。 本発明にかかるレーザー加工機における飛散物回収装置を示す正面図である。 図２中Ａ−Ａ方向から見た平面図である。 本発明にかかるレーザー加工機における飛散物回収装置の、遮蔽物およびワークを示した平面図である。 従来のレーザー及びプラズマ加工機による切断加工の状態を示す説明図である。 従来のレーザー及びプラズマ加工機によるピアス加工の状態を示す説明図である。 従来のレーザー及びプラズマ加工機における飛散物回収の問題点を示す説明図である。

符号の説明

１，２０・・・加工ノズル
２，２３・・・飛散物
３・・・・・・レーザービームまたはプラズマガス
５・・・・・・遮蔽用カーテン
１０・・・・・レーザー加工機
１１・・・・・レーザー発振器
１２・・・・・レーザー通路
１３・・・・・上部フレーム
１４・・・・・ベンドミラー
１５・・・・・集光レンズ
１８・・・・・ワークテーブル
１９・・・・・キャレッジ
２１・・・・・加工ヘッド
２２・・・・・遮蔽物
Ｆ・・・・・・集塵フード
Ｈ・・・・・・遮蔽物の高さ
Ｌ・・・・・・遮蔽物の間隔
Ｗ・・・・・・ワーク
ＬＢ・・・・・レーザービーム

Claims (5)

1. 加工ヘッドに設けられたノズルからレーザービームを照射してワークの加工を行うレーザー加工機、または加工ヘッドに設けられたノズルからプラズマガスを噴射してワークの加工を行うプラズマ加工機において、
   ワーク上で加工が行われる加工軌跡の両側を、所定の間隔をもって、かつワーク表面近傍から前記加工ヘッドのある側を囲う遮蔽物を設け、
   前記加工ヘッドおよび前記ノズルを、前記ノズルとほぼ同じ高さまで覆う集塵フードを設け、
   前記集塵フード内部に設けられた吸引手段により、加工時に発生した飛散物を回収する
   ことを特徴とする、レーザー加工機及びプラズマ加工機における飛散物の回収方法。
2. 加工ヘッドに設けられたノズルからレーザービームを照射してワークの加工を行うレーザー加工機、または加工ヘッドに設けられたノズルからプラズマガスを噴射してワークの加工を行うプラズマ加工機において、
   ワーク上で加工が行われる加工軌跡の両側を、所定の間隔をもって、かつワーク表面近傍から前記加工ヘッドのある側を囲う遮蔽物と、
   前記加工ヘッドおよび前記ノズルを、前記ノズルとほぼ同じ高さまで覆う集塵フードと、
   前記集塵フード内部に設けられた吸引手段と、
   を備えることを特徴とする、レーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物の回収装置。
3. 前記遮蔽物の間隔が、レーザー加工機のレーザービーム径またはプラズマ加工機のプラズマガス径の５倍以上１０倍以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物の回収装置。
4. 前記遮蔽物の高さが、ワーク表面近傍から加工ノズルまでの距離の１／２以上で、かつ加工ノズルまでの距離よりも小さいことを特徴とする、請求項２に記載のレーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物の回収装置。
5. 前記集塵フードの下端の高さが、加工ノズル下端の高さ以上で加工ヘッド下端の高さ以下であることを特徴とする、請求項２に記載のレーザー加工機またはプラズマ加工機における飛散物の回収装置。