(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー加工機によりワークに切断又は孔開け加工を行うレーザー加工用加工室において、
前記ワークを保持し、ワークとで略閉空間を形成する保持手段と、
前記レーザー加工機および前記保持手段を一体に囲う周壁と、
前記周壁に形成された開口を通して前記保持手段を周壁の内外に移動する移動手段と、
加工時に前記開口を閉鎖する閉鎖手段と、
前記周壁外に配置された集塵排気手段と、
一端が前記集塵排気手段に接続されるとともに他端が前記周壁を貫通して周壁内に配置され、前記保持手段が周壁内に移動したとき前記保持手段に接続されるダクトと、
を備え、
前記保持手段には、前記周壁内に移動したとき前記ダクトの開口と合致する開口が形成されていることを特徴とするレーザー加工用加工室。
【請求項２】
前記移動手段はターンテーブルであり、前記ターンテーブルには前記保持手段が一対設けられ、一方の保持手段が前記周壁内に配置されている時、他方の保持手段は前記周壁外に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工用加工室。
【請求項３】
前記周壁内の気圧を正圧に保つ加圧手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザー加工用加工室。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワークの切断又は孔開け加工を行うレーザー加工用加工室に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被加工物である自動車部品等のワークの切断や孔開け加工を行うレーザー加工装置では、レーザー光線を集光レンズやミラー等の光学装置で、治具に位置決め固定されているワークの被加工部に集光照射して、エネルギー密度を高めることで、その被加工物を溶融して除去するようにしている。このようなレーザー加工装置では、溶融又は分解されたワークの一部がバリとして付着したり、飛散した微粒子の粉塵がワークに再付着することがあるため、ワークの上からアシストガスを被加工部に噴出して、溶融又は分解されたワークの一部である微粒子の粉塵をワークの下側に吹き飛ばして、ワークの下側から集塵排気するようにしている。このようなレーザー加工装置では、ワークの下側に吹き飛ばした微粒子の粉塵が、ワークに付着する可能性があるため、特開平５−６９１７６号公報に記載されているように、ワークを保持する治具に、集塵排気手段を接続して、飛散する微粒子の粉塵を集塵して排気することが行われている。また、上記レーザー加工装置は、ワークを加工位置にセットする作業者をレーザー光線やロボットから保護するために、密閉された加工室内に配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記加工室が小さい場合、集塵排気手段の排気により加工室内全体が負圧となってしまい、十分な集塵排気効率は得られないという問題があった。また、ワークを加工位置にセットしたり取り出したりするために作業者が加工室内に入らなければならず、作業が煩わしいとともに危険であるという問題があった。
【０００４】
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、レーザー加工に伴い飛散する粉塵を効率的に集塵排気できるとともに、作業者が入ることなくワークを加工位置にセットしたり取り出したりできるレーザー加工用加工室を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明のレーザー加工用加工室は、レーザー加工機によりワークに切断又は孔開け加工を行うレーザー加工用加工室において、ワークを保持し、ワークとで略閉空間を形成する保持手段と、レーザー加工機および保持手段を一体に囲う周壁と、周壁に形成された開口を通して保持手段を周壁の内外に移動する移動手段と、加工時に開口を閉鎖する閉鎖手段と、周壁外に配置された集塵排気手段と、一端が集塵排気手段に接続されるとともに他端が前記周壁を貫通して周壁内に配置され、保持手段が周壁内に移動したとき前記保持手段に接続されるダクトとを備え、保持手段には、周壁内に移動したときダクトの開口と合致する開口が形成されている。
【００１０】
上記構成のレーザー加工用加工室では、周壁に形成された開口を通して保持手段を周壁の内外に移動する移動手段を用いることによって、切断又は孔開け加工を行うワークの加工位置へのセットおよび取り出しを作業者が周壁内に入ることなく行えるため、作業が容易であるとともに安全である。また、加工時には、閉鎖手段が開口を閉鎖するため、作業者をレーザー光線等から確実に保護できる。さらに集塵排気手段に接続されたダクトは、保持手段が周壁内に移動したときのみ保持手段に接続されるため固定的に設置することができ、配置設計が容易である。また、保持手段とダクトの接続構造は、保持手段に周壁内に移動したときダクトの開口と合致する開口を形成するだけなので構造が簡単である。
【００１１】
さらに、請求項２に係る発明のレーザー加工用加工室は、請求項１に係る発明の構成に加えて、移動手段がターンテーブルであり、ターンテーブルに保持手段が一対設けられ、一方の保持手段が周壁内に配置されている時、他方の保持手段は周壁外に配置される構成となっている。
【００１２】
上記構成のレーザー加工用加工室では、一方の保持手段が周壁内に配置されている時、他方の保持手段は周壁外に配置される構成となっているので、一方のワークが加工室内で加工されているときに、他方のワークを交換することができるので、加工工程の効率化を図ることが可能となる。また、前後一対のワークをひとつのターンテーブル上の保持手段に乗せることが可能となるので、例えば、自動車の前後のバンパーをターンテーブル上の保持手段に乗せて加工することができる。
【００１３】
さらに、請求項３に係る発明のレーザー加工用加工室は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、周壁内の気圧を正圧に保つ加圧手段を備えている。
【００１４】
上記構成のレーザー加工用加工室では、周壁内の気圧を正圧に保つ加圧手段を備えているので、粉塵を効率的に集塵排気することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態であるレーザー加工用加工室１について図面を参照して説明する。図１はレーザー加工用加工室１の概略構成を示す図である。レーザー加工用加工室１は、図１に示すように周壁１ａ、ワーク搬送ターンテーブル９、開閉扉１１、ワーク受冶具１５，１６、集塵ダクト２０、集塵機２１とを備えている。
【００１６】
図１に示すように、周壁１ａは、右側壁２、左側壁３、床面４、天井５、裏壁６、前壁（図示外）の６面から構成される略直方体形状の閉空間を形成している。この周壁１ａ内には、多関節ロボット７が右端（図１における）に設けられ、多関節ロボット７のアーム７ａの先端には、レーザー加工ヘッド８が固定されている。レーザー加工ヘッド８は、ワークに切断や孔開け加工を行うレーザー照射装置であり、レーザー加工ヘッド８より照射されるレーザーの種類としてはＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザーなどであるが、特に指定はなく、加工されるワークの材質に合わせて選択される。
【００１７】
また、周壁１ａの左端（図１における）には、ワーク搬送ターンテーブル９が設けられ、ワーク搬送ターンテーブル９の中心部には、ワーク搬送ターンテーブル９を回転させる駆動源であるサーボモーター１０が設けられている。さらに、左側壁３には、ワーク搬送ターンテーブル９が回転したときに、後述するワーク受治具を通過させるための開口部３ａが設けられており、左側壁３の外側には、開口部３ａを開閉する開閉扉１１が左側壁３に沿って上下方向に摺動可能に設けられ、左側壁３の上部には、開閉扉１１の開閉を行うアクチュエータ１２が設けられている。アクチュエータ１２には、上下方向に駆動されるプランジャ１２ａが設けられており、プランジャ１２ａの先端は、開閉扉１１に設けられている係止部材１１ａに固定されている。尚、アクチュエータ１２は、開閉扉１１が上昇したときに開閉扉１１と干渉しないように開閉扉１１とはオフセットして配置され、係止部材１１ａは、アクチュエータ１２のオフセット側に突出している。
【００１８】
次に、ワーク搬送ターンテーブル９について説明する。図１に示すように、ワーク搬送ターンテーブル９は、高さの低い略円柱状のターンテーブルで、その壁面９ａの一端部から基台１３が壁面９ａの法線方向に延設され、また、壁面９ａに基台１３が設けられている位置と１８０度反対側の位置にも基台１４が壁面９ａの法線方向に延設されている。基台１３には略円形の開口部である集塵用開口部１３ａが形成され、基台１４にも略円形の開口部である集塵用開口部１４ａが形成されている。さらに、基台１３には、被加工ワークであるフロントバンパー１９を載置するワーク受治具１５が固定され、基台１４にも図示外の被加工ワークであるリアバンパーを載置するワーク受治具１６が固定されている。
【００１９】
また、ワーク搬送ターンテーブル９上には、ワーク受治具１５に対向する位置に一対のワーク押さえ１７、１７が設けられ、また、ワーク受治具１６に対向する位置に一対のワーク押さえ１８、１８が設けられている。尚、図１では、ワーク押さえ１７及びワーク押さえ１８は、各々１つしか図示されていないが、図１に示すワーク押さえ１７の後ろにもワーク押さえ１７が設けられており、また、図１に示すワーク押さえ１８の後ろにもワーク押さえ１８が設けられている。
【００２０】
尚、ワーク押さえ１７には、ワーク押さえ腕部１７ａ及びエアクランプシリンダ１７ｂが設けられており、ワーク押さえ腕部１７ａは、図１に示すような水平方向と当該水平方向から９０度跳ね上げた垂直方向との間をエアクランプシリンダ１７ｂの働きにより回動可能になっている。また、ワーク押さえ１８にも、ワーク押さえ腕部１８ａ及びエアクランプシリンダ１８ｂが設けられており、ワーク押さえ腕部１８ａは、図１に示すような水平方向と当該水平方向から９０度跳ね上げた垂直方向との間をエアクランプシリンダ１８ｂの働きにより回動可能になっている。
【００２１】
さらに、周壁１ａの底部には、集塵ダクト２０が配管されており、その集塵ダクト２０の先端部２０ａは、Ｌ字状に屈曲されて、集塵用開口部１３ａ又は集塵用開口部１４ａに対向できるように配置され、集塵用開口部１３ａ及び集塵用開口部１４ａに合致する開口径となっている。ここで、ワーク受治具１５が周壁１ａ内の加工位置に配置されているときには、集塵ダクト２０の先端部２０ａは、ワーク受治具１５の基台１３の集塵用開口部１３ａに対向し、また、ワーク受治具１６が周壁１ａ内の加工位置に配置されているときには、集塵ダクト２０の先端部２０ａは、ワーク受治具１６の基台１４の集塵用開口部１４ａに対向する。尚、図１には図示しないが、集塵ダクト２０の先端部２０ａと集塵用開口部１３ａ又は集塵用開口部１４ａとの対向面には、隙間を塞ぐための可撓性を有するシール部材が設けられている。
【００２２】
さらに、集塵ダクト２０は、周壁１ａの右側壁２を貫通して周壁１ａ外まで延設され、周壁１ａ外に設けられている集塵機２１に連結されている。この集塵機２１の集塵排気動作により、集塵ダクト２０を通じて、ワーク受治具１５又はワーク受治具１６に載置されたワークをレーザー加工した時の微粒子の粉塵を集塵排気する。
【００２３】
また、周壁１ａの右側壁２の上部には、吸気ファン２２が設けられ、周壁１ａ内に外気を吸入するようになっており、吸気ファン２２の空気の吸入量は、集塵機２１の排気量よりも大きくなっている。従って、周壁１ａ内は、常に正圧に加圧されている。
【００２４】
次に、ワーク受治具１５の構造を図２乃至図４を参照して説明する。図２はワーク受治具１５の正面図であり、図３はワーク受治具１５の斜視図であり、図４はワーク受治具１５上へフロントバンパー１９を載置した状態を示す斜視図である。
【００２５】
図２及び図３に示すように、ワーク受治具１５はフロントバンパー１９を載置して、レーザー加工するために位置決め固定する治具であり、底面１５ａ、左側壁１５ｃ、右側壁１５ｄ、前壁１５ｅ、後壁１５ｆから構成されており、底面１５ａの中央部には、略円形の集塵用開口部１５ｂが開口されている。この集塵用開口部１５ｂは、基台１３の集塵用開口部１３ａに対向する位置に設けられており、略同一の開口径となっている。
【００２６】
ここで、ワーク受治具１５は、３次元の立体形状に形成されているフロントバンパー１９におよそ合致するように、左側壁１５ｃ及び右側壁１５ｄは低く矩形に形成され、前壁１５ｅ及び後壁１５ｆは、中央部が高い蒲鉾形状に形成されている。また、両側壁１５ｃ，１５ｄ、前後壁１５ｅ，１５ｆの内側には図略の受け支持部材が設けられており、これによりワークは位置決め固定される。図４に示すように、ワーク受治具１５に被加工ワークであるフロントバンパー１９を載置して位置決め固定したときには、ワーク受治具１５とフロントバンパー１９とで、略閉空間が形成される。従って、レーザー加工により生じた粉塵は、この閉空間に閉じこめられ、集塵用開口部１５ｂから基台１３の集塵用開口部１３ａを経て、集塵ダクト２０を介して集塵機２１により集塵排気される。尚、ワーク受治具１５とフロントバンパー１９との間には、わずかに隙間が生じているが、周壁１ａ内は吸気ファン２２により正圧に加圧されているので、その隙間から粉塵が周壁１ａ内に飛散することもない。尚、リアバンパー用のワーク受治具１６も上記のワーク受治具１５と同様の構造となっており、図示外のリアバンパーの３次元の立体形状に合致するようになっている。
【００２７】
次に、図１乃至図５を参照して、本実施の形態の周壁１ａの作用について説明する。図５は、レーザー加工の様子を示す斜視図である。
【００２８】
まず、図３及び図４に示すように、ワーク受治具１５上に被加工ワークであるフロントバンパー１９を載置して位置決めし、図１、図２及び図５に示すように一対のワーク押さえ腕部１７ａ，１７ａにより固定する。この作業は、周壁１ａの外部に、ワーク受治具１５が移動されている状態でなされる。そして、開閉扉１１がアクチュエータ１２により、上部に持ち上げられて、開口部３ａが開いた状態で、ワーク搬送ターンテーブル９が回転されて、図１に示すようにワーク受治具１５が加工位置に移動する。次に、開閉扉１１がアクチュエータ１２により降ろされて、開口部３ａが閉じられ、吸気ファン２２が回転して周壁１ａ内が正圧に加圧されるとともに、集塵機２１が起動して、集塵ダクト２０を介して、集塵排気動作を始める。
【００２９】
次いで、図５に示すように、予めプログラムされた作業内容に基づいた多関節ロボット７のアーム７ａの移動によりレーザー加工ヘッド８はフロントバンパー１９の被加工部に移動され、レーザー加工ヘッド８からレーザー光線が被加工部に照射されるとともにレーザー加工ヘッド８からアシストガスが被加工部に噴出されて、溶融又は分解されたフロントバンパー１９の一部である微粒子の粉塵は、フロントバンパー１９の下側に吹き飛ばされる。このとき、ワーク受治具１５とフロントバンパー１９との間には、略閉空間が形成されているので、レーザー加工により生じた粉塵は、この閉空間に閉じこめられ、集塵用開口部１５ｂから基台１３の集塵用開口部１３ａを経て、集塵ダクト２０を介して集塵機２１により集塵排気される。尚、ワーク受治具１５とフロントバンパー１９との間には、わずかに隙間が生じているが、周壁１ａ内は吸気ファン２２により正圧に加圧されているので、その隙間から粉塵が周壁１ａ内に飛散することはない。
【００３０】
尚、ワーク受治具１５が周壁１ａ内の加工位置に移動しているときには、リアバンパー用のワーク受治具１６は周壁１ａ外に位置しているので、このときにワーク受治具１６にリアバンパーを位置決め固定する。そして、フロントバンパー１９の加工が済んだときに、開閉扉１１がアクチュエータ１２により、上部に持ち上げられて、開口部３ａが開いた状態で、ワーク搬送ターンテーブル９が回転されて、ワーク受治具１６が周壁１ａ内の加工位置に移動し、ワーク受治具１５が周壁１ａ外に移動する。次いで、開閉扉１１がアクチュエータ１２により降ろされて、開口部３ａが閉じられ、吸気ファン２２が回転して周壁１ａ内が正圧に加圧されるとともに、集塵機２１が起動して、集塵ダクト２０を介して、集塵排気動作を始め、ワーク受治具１６に位置決め固定されたリアバンパーのレーザー加工が行われる。その後、この動作を交互に行う。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態のレーザー加工用加工室１では、ワーク受治具１５とフロントバンパー１９との間には、略閉空間が形成されているので、レーザー加工により生じた粉塵は、この閉空間に閉じこめられ、集塵用開口部１５ｂから基台１３の集塵用開口部１３ａを経て、集塵ダクト２０を介して集塵機２１により集塵排気される。従って、ワークのレーザー加工による粉塵がレーザー加工用加工室１内に飛散することはない。
【００３２】
また、ワーク受治具１５とフロントバンパー１９との間には、わずかに隙間が生じているが、周壁１ａ内は吸気ファン２２により正圧に加圧されているので、その隙間から粉塵が周壁１ａ内に飛散することはない。
【００３３】
さらに、本実施の形態のレーザー加工用加工室１では、被加工ワークであるフロントバンパー１９及びリアバンパーを一対としてワーク搬送ターンテーブル９に載せることができるので、このワーク搬送ターンテーブル９を回転することにより一方のワークのレーザー加工作業の終了後、もう一方のワークのレーザー加工を行うことができ、前後一対のバンパーの加工に適しているので、レーザー加工後の他の工程への前後一対のバンパーの移動を容易に行うことができる。
【００３４】
尚、上記の実施の形態では、ワーク搬送ターンテーブル９には、２つのワーク受治具を設置しているが、必ずしも２つに限られず、１つでもよく、４つ等の複数でもよい。また、本発明は、レーザー加工に限られず、粉塵の飛散する各種の加工に適用できることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
【００３６】
【００３７】
以上説明したように、請求項１に係る発明のレーザー加工用加工室では、周壁に形成された開口を通して保持手段を周壁の内外に移動する移動手段を用いることによって、切断又は孔開け加工を行うワークの加工位置へのヒットおよび取り出しを作業者が周壁内に入ることなく行えるため、作業が容易であるとともに安全である。また加工時には、閉鎖手段が開口を閉鎖するため、作業者をレーザー光線等から確実に保護できる。さらに集塵排気手段に接続されたダクトは、保持手段が周壁内に移動したときのみ保持手段に接続されるため固定的に設置することができ、配置設計が容易である。また、保持手段に周壁内に移動したときダクトの開口と合致する開口を形成するだけなので構造が簡単である。
【００３８】
さらに、請求項２に係る発明のレーザー加工用加工室では、請求項１に係る発明の効果に加えて、一方の保持手段が周壁内に配置されている時、他方の保持手段は周壁外に配置され、一方のワークが加工室内で加工されているときに、他方のワークを交換することができるので、加工工程の効率化を図ることが可能となる。また、前後一対のワークをひとつのターンテーブル上の保持手段に乗せることが可能となるので、例えば、自動車の前後のバンパーをターンテーブル上の保持手段に乗せて加工することができる。
【００３９】
さらに、請求項３に係る発明のレーザー加工用加工室では、請求項１又は２に係る発明の効果に加えて、周壁内の気圧を正圧に保つ加圧手段を備えているので、粉塵を効率的に集塵排気することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  レーザー加工用加工室１の概略構成を示す図である。
【図２】  ワーク受治具１５の正面図である。
【図３】  ワーク受治具１５の斜視図である。
【図４】  ワーク受治具１５上へフロントバンパー１９を載置した状態を示す斜視図である。
【図５】  レーザー加工の様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      レーザー加工用加工室
１ａ    周壁
２      右側壁
３      左側壁
３ａ    開口部
４      床面
５      天井
６      裏壁
７      多関節ロボット
８      レーザー加工ヘッド
９      ワーク搬送ターンテーブル
１１    開閉扉
１３    基台
１３ａ  集塵用開口部
１４    基台
１４ａ  集塵用開口部
１５    ワーク受治具
１５ｂ  集塵用開口部
１６    ワーク受治具
１９    フロントバンパー
２０    集塵ダクト
２０ａ  先端部
２１    集塵機
２２    吸気ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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