(57)【要約】【課題】ノズルの掃除作業を簡単に行うことができるノズル掃除具を提供すること。【解決手段】先細りした漏斗形状のノズル１３に対して掃除ドリル５５を挿入することにより付着物を取り除くものであって、掃除ドリル５５を覆い、弾性部材５３によって掃除ドリル５５に対して軸方向に変位可能な案内カバー５２を備え、その案内カバー５２には上面にノズル１３の先端が入り込む位置決め孔５２ｂが形成され、案内カバー５２の相対的な変位によって掃除ドリル５５が位置決め孔５２を通って突き出されるようにしたノズル掃除具６。【選択図】        図７
2008307582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先細りした漏斗形状のノズルに対して掃除ドリルを挿入することにより付着物を取り除くノズル掃除具であって、
前記掃除ドリルを覆い、弾性部材によって前記掃除ドリルに対して軸方向に変位可能な案内カバーを備え、
その案内カバーには上面に前記ノズルの先端が入り込む位置決め孔が形成され、案内カバーの相対的な変位によって前記掃除ドリルが位置決め孔を通って突き出されるようにしたものであることを特徴とするノズル掃除具。
【請求項２】
請求項１に記載するノズル掃除具において、
直線往復運動を出力する掃除用アクチュエータを有し、
その掃除用アクチュエータに対し、前記案内カバーの位置決め孔から前記掃除ドリルが突き出るように、それぞれ前記掃除ドリルと案内カバーとが取り付けられたものであることを特徴とするノズル掃除具。
【請求項３】
請求項２に記載するノズル掃除具において、
前記掃除用アクチュエータがエアシリンダであって、
そのエアシリンダを動作させる作動エアを前記位置決め孔にまで送るための流路が形成され、前記案内カバーには、前記位置決め孔に連通する横孔が形成されたものであることを特徴とするノズル掃除具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば極薄金属板などのワークを上の加工ヘッドと下のアンダーカップで上下から挟み込んで切断加工するレーザ切断装置であって、そうした装置の加工ヘッドなどを構成するノズルを掃除するためのノズル掃除具に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ切断装置は、極薄金属板のワークに対して集光したレーザ光を照射するとともに、アシストガスを噴射して切断を行う加工装置である。図８は、従来のレーザ切断装置の一部を示した断面図であり、ワークＷを挟んで上方には加工ヘッド１０１が、下方には加工台１０２が配置されている。加工ヘッド１０１は、レーザ発振器１０５から反射ミラー１０６を介してレーザ光Ｌが上から下に送られ、集光レンズ１１１によってノズル１１２の先端開口部で集光するように構成されている。集光レンズ１１１の下にはアシストガスＡＧが圧力をかけて供給され、加工時にはそのアシストガスＡＧがノズル１１２からワークＷの加工部位に集中的に吹き付けられる。
【０００３】
加工ヘッド１０１の下には加工台１０２が配設され、加工ヘッド１０１との間でワークＷを挟み込むようにしている。このレーザ切断装置では、ワークＷがＸＹステージのＮＣ制御装置によって予め設定されている切断データに基づいて制御され、所定の形状にならってレーザ光Ｌによる切断加工が行われる。加工時には、アシストガスＡＧがノズル１１２へと供給され、そこでは切断するワークＷの切断部位に集中的に吹き付けられる。これにより、ドロスやスパッタなどを吹き飛ばし、加工台１０２側で吸引して排出している。
【０００４】
ただし、アシストガスＡＧを吹き付けていても加工中に跳ね上がるスパッタ等がノズル１１２に付着してしまうので、定期的な掃除作業が必要であった。ノズル１１２の目詰まりによってレーザ光Ｌの照射やアシストガスＡＧの噴射に支障をきたすことになるためである。ところで、ノズル１１２は、その先端に直径０．６ｍｍ程度の開口部が形成されている。従って、ノズル１１２の掃除には、例えば直径０．５ｍｍの掃除ドリルが使用され、それを作業者がノズル１１２に差し込んでスパッタ等を削り落とすことなどが行われていた。
【特許文献１】特開平５−２５３６９０号公報
【特許文献２】特開２００２−７９３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ノズル１１２の開口部は０．６ｍｍと極めて小さく、そこに直径０．５ｍｍの掃除ドリルを入れることは、作業者にとって面倒な作業であった。特に、掃除ドリルが極めて細いものであるため、作業中に折ってしまわないように取扱についても気を遣う必要があった。一方、掃除作業を自動化させようとすると、掃除ドリルを１００μｍの単位でコントロールしなければならず、その制御機構の構成にコストがかかりすぎてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、ノズルの掃除作業を簡単に行うことができるノズル掃除具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るノズル掃除具は、先細りした漏斗形状のノズルに対して掃除ドリルを挿入することにより付着物を取り除くものであって、前記掃除ドリルを覆い、弾性部材によって前記掃除ドリルに対して軸方向に変位可能な案内カバーを備え、その案内カバーには上面に前記ノズルの先端が入り込む位置決め孔が形成され、案内カバーの相対的な変位によって前記掃除ドリルが位置決め孔を通って突き出されるようにしたものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るノズル掃除具は、直線往復運動を出力する掃除用アクチュエータを有し、その掃除用アクチュエータに対し、前記案内カバーの位置決め孔から前記掃除ドリルが突き出るように、それぞれ前記掃除ドリルと案内カバーとが取り付けられたものであることが好ましい。
また、本発明に係るノズル掃除具は、前記掃除用アクチュエータがエアシリンダであって、そのエアシリンダを動作させる作動エアを前記位置決め孔にまで送るための流路が形成され、前記案内カバーには、前記位置決め孔に連通する横孔が形成されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
よって、本発明によれば、ノズル先端を案内カバーの位置決め孔に嵌り込ませることによって、掃除ドリルが必ずノズルに入り込む関係になるため、極めて細い掃除ドリルをやはり極めて小さい孔に差し込むといった面倒な作業に作業者が煩わされることがなくなり、ノズルの掃除作業を簡単に行うことができる。
また、掃除用アクチュエータを利用することで自動化することが可能になり、人手によらずノズルの掃除ができるようになる。更に、掃除用アクチュエータをエアシリンダで構成すれば、掃除ドリルをノズルに差し込む箇所に作動エアを送り込み、取り除いた付着物を横孔から排除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発発明に係るノズル掃除具について、その一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。
先ず、図１は、レーザ切断装置の加工部分を示した図である。レーザ切断装置１は、従来のものと同様に、加工ヘッド２と加工台４とにワークＷが挟み込まれ、加工ヘッド２側から照射されるレーザ光によって切断加工が行えるよう構成されたものである。
【００１１】
加工ヘッド２は、ヘッド側ステージ３に固定され、その下には不図示のワーク用テーブルが設けられている。ワークＷはワーク用テーブルの取付枠に周縁部が保持され、加工可能な状態にセットされる。本実施形態のレーザ切断装置１は、広い範囲を加工する場合には、ワークＷがワーク用テーブルによってＸＹ平面上を移動し、狭い範囲を加工する場合には、ヘッド側ステージ３によって加工ヘッド２がＸＹ平面と平行なＵＶ平面上を移動するよう構成されている。
【００１２】
極薄金属板のワークＷを切断する加工ヘッド２では、不図示のレーザ発振器から光ファイバ５を介してレーザ光Ｌが送られるよう構成されている。加工ヘッド２は、光ファイバ５を介して送られたレーザ光Ｌが不図示のコリメートレンズを介して平行光とし進入し、集光レンズによって集光してワークに対し焦点位置を合わせた照射が行われる。また、アシストガスが送り込まれ、ノズルからワークＷのレーザ切断部に対して集中的に吹き付けられるようにしている。ノズルは、図８に示した従来例のもの（ノズル１１２）と同様に、先細りした漏斗形状で形成されたものである。
【００１３】
一方、ワークＷの下に配置された加工台４は、上部ホルダ１９と対向するように下部ホルダが設けられ、レーザ光Ｌが照射されるワーク切断部を下方から支えている。そして加工台４の中心は貫通孔が形成され、ワークＷの下側でアシストガスを吸引することによりドロスやスパッタなどを排出するようにしている。
【００１４】
ここで、図２は、加工台４側の構造を示した側面図である。レーザ切断装置１は、加工台４を図１に示す加工位置から移動させ、ワーク用テーブルに対するワークＷの着脱や、ノズルの掃除作業を行うスペースを確保することができるよう構成されている。そして、本実施形態のレーザ切断装置１ではノズル掃除具６を備え、加工台４を退避させると同時にノズル掃除具６を加工ヘッド２の真下に配置し、従来は人手で行っていたノズルの掃除作業を自動で行えるよう構成されている。
【００１５】
加工台４は、図２に示すように、水平に配置された長尺な角パイプ３０上に設置され、図面の左右両端に配置された昇降用のエアシリンダ（以下、「昇降用シリンダ」とする）３１によって支持されている。従って、加工台４は、この昇降用シリンダ３１によって角パイプ３０と一体になって昇降し、その高さ位置が調整できるよう構成されている。そして、加工台４は、更にその角パイプ３０に対し、水平方向に移動することができるよう取り付けられている。図３及び図４は、レーザ切断装置１の加工台４側の周辺構造を示した側面図であり、図３は加工台４の下降位置を、図４はノズル掃除具６による掃除状態を示している。
【００１６】
加工台４は、スライドプレート３３上に固定され、角パイプ３０の長手方向に沿った移動が可能になっている。角パイプ３０には、その両側面に長手方向に沿ってガイドレール３４が固定され、そのガイドレール３４に対して摺動可能に嵌め合わされスライダ３５とスライドプレート３３とが一体に固定されている。このスライドプレート３３には、角パイプ３０内に設置されたスライド用のエアシリンダ（以下、「スライド用シリンダ」とする）３６が固定されている。スライド用シリンダ３６は、そのピストンロッド３６ａの先端にカップリング３９を介して連結部材３７が固定され、スライドプレート３３を貫いて固定された垂直ロッド３８と連結されている。
【００１７】
従って、スライドプレート３３に固定された加工台４は、図２に示す昇降用シリンダ３１の伸縮作動によって角パイプ３０と一体になって位置を上下動し、スライド用シリンダ３６の伸縮作動によってその位置が角パイプ３０に沿って水平移動するように構成されている。具体的には、加工ヘッド２に対して、図１に示す加工位置から、図４に示すように離間した退避位置まで下方に３５ｍｍ下降し、水平方向（図面右側）に５０ｍｍ移動するよう構成されている。
【００１８】
こうして加工台４が単に下降するだけではなく水平方向にも移動することによって、加工台４を加工ヘッド２から十分に離すことができ、加工ヘッド２の真下に広い空間が確保できることになる。従って、昇降スペースが制限された装置下側であっても、加工ヘッド２の真下にできたスペースを利用することで、従来のように作業者が行うノズルの掃除作業が可能になる。本実施形態では、このスペースにノズル掃除具６を配置し、ノズルの掃除を自動で行うことができるようにしており、スライドプレート３３には加工ヘッド２の他に、ノズル掃除具６が取り付けられている。
【００１９】
図５は、ノズル掃除具６を示した断面図であり、特に図３に示す非作業状態を示している。このノズル掃除具６は、駆動手段としてエアシリンダ４１を備え、スライドプレート３３を貫いた当該シリンダ部分が、図３に示すようにブラケット４０によって直立状態でスライドプレート３３に固定されている。そして、そのエアシリンダ（以下、「掃除用シリンダ」とする）４１のシリンダチューブ４２の下端にヘッドカバー４３が固定され、ピストンロッド４６が突き出した上端側にはロッドカバー４４が固定されている。ヘッドカバー４３及びロッドカバー４４には、それぞれ作動エアを給排気するエア継手４７，４８がポートに取り付けられている。
【００２０】
ピストンロッド４６は中空パイプであり、その下端側にピストン４５が差し込まれるようにして一体に形成されている。そして、そのピストン４５にも軸心に孔が形成され、ヘッドカバー４３から供給された作動エアが、孔を通ってピストンロッド４６から吹き抜けるようになっている。また、ロッドカバー４４内には、ピストンロッド４６の摺動部をシールするＯリング４９が装填され、シリンダチューブ４２を気密にしている。ただし、このＯリング４９は比較的柔らかいゴムで形成され、ピストンロッド４６の傾きが許容できるように構成されている。
【００２１】
更に、掃除用シリンダ４１には、そのピストンロッド４６先端に掃除ヘッド５０が固定されている。この掃除ヘッド５０は、ピストンロッド４６の先端にドリルホルダ５１が螺設され、更に案内カバー５２が上から被せられている。案内カバー５２内にはドリルホルダ５１との間にスプリング５３が入れられ、案内カバー５２が軸方向に変位するよう構成されている。なお、案内カバー５２は、側面に長孔５２ａが形成され、その中にボルト５４がドリルホルダ５１に螺設されて抜け止めになっている。
【００２２】
ドリルホルダ５１は、ピストンロッド４６へ螺設して一体になるが、その際、図示するようにドリルホルダ５１内には掃除ドリル５５を保持したコマ５６が入れられ、掃除ドリル５５がドリルホルダ５１から突き出るようにして取り付けられる。ここで、図６は、ドリルホルダ５１を示した平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。ドリルホルダ５１は、中心を通って十字にスリット５１ａが所定の深さで形成されている。一方、ピストンロッド４６の先端にも複数箇所にスリット４６ａが形成され、コマ５６の周りにもドリルホルダ５１との間にも隙間が空くように形成されている。従って、ヘッドカバー４３側から供給される作動エアは、中空のピストンロッド４６内を流れ、その先端のスリット４６ａからコマ５６周りの隙間、更にはドリルホルダ５１のスリット５１ａを通って案内カバー５２内に吹き出すようになっている。
【００２３】
案内カバー５２には、その上端の中心に、加工ヘッド２のノズル先端が嵌め合わされるようにした位置決め孔５２ｂが形成されている。位置決め孔５２ｂは、ノズル先端が入り込む大きさのテーパ面が上部に形成され、下側部分は掃除ドリル５５が自由に上下することができる大きさの孔になっている。ところで、中空のピストンロッド４６から案内カバー５２内へと流れた掃除用シリンダ４１の作動エアは、この位置決め孔５２ｂから上方に吹き出るように流れる。しかし、ノズルからも下方にアシストガスが流されるため、位置決め孔５２ｂ内には横孔５２ｃが形成され、掃除されたスパッタなどを排出できるようになっている。
【００２４】
続いて、こうした本実施形態のレーザ切断装置１による切断加工では、先ず、図３に示すように加工ヘッド２に対して加工台４が下がった位置に待機し、その状態で不図示のワーク用テーブルに対してワークＷが装着される。そして、昇降用シリンダ３１（図２参照）が伸びて角パイプ３０に搭載された加工台４が上昇し、図１に示すように、加工ヘッド２と加工台４とによってワークＷが挟み込まれる。
【００２５】
そこで、例えばワーク用テーブルが作動することによりワークＷ自体が移動し、加工ヘッド２から照射されるレーザ光Ｌによって所定の切断加工が行われる。このとき、加工ヘッド２では、光ファイバ５を介して送られたレーザ光Ｌが集光してノズル先端の開口部を通ってワークＷに照射される。これにより、ワークＷを溶融して切断するとともに、アシストガスがノズルによって絞られてワークＷの切断部位に集中的に吹き付けられる。ワークＷの下では加工台４を介してアシストガスが吸引されるため、切断に伴って生じるドロスなどはその流れに従って排出される。
【００２６】
レーザ切断装置１では、こうした切断加工が行われると、スパッタなどが付着した加工ヘッド２のノズルに対する掃除作業が行われるが、本実施形態ではノズル掃除具６が不図示のコントローラによって制御される。
自動掃除作業では、先ず、加工台４が加工ヘッド２から離されるとともに、その加工ヘッド２に対して掃除可能な位置にノズル掃除具６が配置される。それには、図１に示す加工状態から昇降用シリンダ３１が収縮し、角パイプ３０に搭載された加工台４とノズル掃除具６とが図３に示すように下降して加工ヘッド２から離間する。そして次に、加工台４及びノズル掃除具６が角パイプ３０上で水平方向に移動し、図４に示すように、加工ヘッド２の下の配置が加工台４からノズル掃除具６へと入れ替わる。
【００２７】
加工台４及びノズル掃除具６の水平方向の移動は、スライド用シリンダ３６（図３参照）に作動エアが送り込まれて伸長し、そのピストンロッド３６ａに連結されたカップリング３９や垂直ロッド３８などを介してスライドプレート３３が移動することで実行される。そして、こうしてノズル掃除具６が加工ヘッド２の真下に配置されると、掃除用シリンダ４１の伸長によって掃除ヘッド５０が上昇し、内部の掃除ドリル５５によってノズルの掃除が行われる。ここで、図７は、ノズルに対する掃除状態を示したノズル掃除具６の断面図である。
【００２８】
掃除用シリンダ４１のピストンロッド４６が伸び、先端の掃除ヘッド５０が加工ヘッド２のノズル１３へと突き当てられると、案内カバー５２の位置決め孔５２ｂ内にノズル１３先端が嵌り込む。このとき、ノズル１３と掃除用シリンダ４１の軸心にずれが生じていたとしても、ノズル１３先端が位置決め孔５２ｂに嵌り込むことによって芯合わせが自然に行われる。Ｏリング４９が比較的柔らかいゴムで形成されているため、Ｏリング４９が変形することでピストンロッド４６の多少の傾きは許容されるからである。
【００２９】
掃除ヘッド５０は、図４に示すような状態で上昇するが、ノズル１３へと突き当てられると、内部のドリルホルダ５１がスプリング５３を押し縮めながら案内カバー５２に当たる位置まで上昇する。従って、それまでは案内カバー５２内に収められていた掃除ドリル５５が位置決め孔５２ｂから突き出され、図７に示すようにノズル１３内へと差し込まれる。先細りした漏斗形状のノズル１３は、その先端開口部の直径が０．６ｍｍ程度であり、そこに直径０．５ｍｍの掃除ドリル５５が入り込む。そして、ノズル１３の開口部に付着したスパッタなどを掃除ドリル５５が削り取る。
【００３０】
こうした掃除作業時には、加工ヘッド２からは切断加工時と同じようにアシストガスがノズル１３内に送り込まれている。従って、削り取られたスパッタなどは、そのアシストガスによって吹き飛ばされて、ノズル１３から吹き出される。一方、掃除用シリンダ４１の伸長作動によって行われる掃除作業では、ピストン４５を加圧するエア継手４７からの作動エアが、ピストン４５の中心孔からピストンロッド４６内へと流れ、スリット４６ａからコマ５６の周りの隙間、そしてドリルホルダ５１のスリット５１ａを通って案内カバー５２の位置決め孔５２ｂ内に吹き出される。従って、この位置決め孔５２ｂでアシストガスと作動エアとがぶつかり合い、横孔５２ｃへの流れとなって削り取ったスパッタなども、その横孔５２ｃから排出される。
【００３１】
ノズル１３の掃除後は、掃除用シリンダ４１のロッド側から作動エアが供給され、加圧されたピストン４５が加工してピストンロッド４６が下方に縮められる。そのため、掃除ヘッド５０では、スプリング５３が伸びて案内カバー５２に対してドリルホルダ５１が相対的に下降して掃除ドリル５５がノズル１３から抜き取られ、案内カバー５２内に収められる。
【００３２】
よって、ノズル掃除具６によれば、ノズル１３が位置決め孔５２ｂに嵌り込むことによって、ノズル１３と掃除ドリル５５が必ず同軸上に位置するため、掃除ドリル５５を正しい姿勢で正確にノズル１１２内に入れられる。従って、開口部直径が０．６ｍｍ程度のノズル１３に対し、直径０．５ｍｍの掃除ドリル５５を差し込む場合にでも、掃除ドリル５５をぶつけて破損させてしまうことなどを回避できるようになった。
また、ノズル掃除具６とノズル１３はともに固定された状態で互いに嵌り合うが、ノズル１３の位置に掃除ヘッド５０の位置決め孔５２ｂが倣うように、ピストンロッド４６の傾きをＯリング４９の変形によって許容している。そのため、ノズル掃除具６の位置が多少ずれていても、掃除ドリル５５を正しい姿勢で正確にノズル１１２内に入れられる。
【００３３】
また、本実施形態では、ノズル掃除具６が定期的に自動掃除作業を行うことにより、人手によらずノズル１３の掃除が可能になり、長時間の無人運転も可能になる。
更に、ノズル掃除具６では、掃除用シリンダ４１を操作する作動エアとノズル１３側からのアシストガスとをぶつけ、削り取ったスパッタなどを横孔５２ｃから排出するようにしているので、例えば、スパッタなどが掃除ヘッド５０に蓄積されて動作不良を引き起こすようなことを回避できる。
【００３４】
ところで、本実施形態のレーザ切断装置１では、自動でノズル１３の掃除作業を行うことができるよう構成したが、ノズル掃除具を装置から取り外したものであって、作業者が手に持ってノズル１３の掃除作業を行うハンディタイプにしてもよい。そうした場合、レーザ切断装置のズル掃除具は、図５に示すノズル掃除具において掃除用シリンダ４１を除いた構成となる。詳しくは図示しないが、例えばピストンロッド４６に換えて作業者が握りやすいグリップロッドを設け、そのグリップロッドを掃除ヘッド５０のドリルホルダ５１に固定させればよい。
【００３５】
その場合、作業者は、前述した自動掃除作業のように掃除ヘッド５０の先端をノズル１３へ押し当て、図７に示すように、案内カバー５２の位置決め孔５２ｂ内にノズル１３先端が嵌り込むようにする。これにより、掃除ドリルの位置を確認することなく、自然に位置合わせを行うことができる。そして、その後更に力を加えて掃除ヘッド５０を押し付けるようにすれば、案内カバー５２内のドリルホルダ５１がスプリング５３を押し縮めながら上昇して突き当てられる。
【００３６】
これにより、案内カバー５２内に収められていた掃除ドリル５５が位置決め孔５２ｂから突き出され、図７に示すようにノズル１３内へと差し込んだ掃除作業が行われる。従って、作業者が手作業でノズル１３の掃除作業を行う場合であっても、ノズル１３が位置決め孔５２ｂに嵌り込むことで、掃除ドリル５５を正確にノズル１１２内に入れることができる。そして、掃除ドリル５５がノズル１３内に入っている間は、ノズル１３と位置決め孔５２ｂがずれることなく嵌り合っているため、掃除ドリル５５を折ってしまうような力がかからないため、破損を回避できる。
【００３７】
以上、本発明に係るレーザ切断装置について実施形態を説明したが、本発明は、これに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】レーザ切断装置の加工部分を示した図である。
【図２】レーザ切断装置の加工台側構造を示した側面図である。
【図３】レーザ切断装置の加工台側周辺構造を示した側面図である。
【図４】レーザ切断装置の加工台側周辺構造を示した自動掃除状態の側面図である。
【図５】実施形態のノズル掃除具を示した断面図である。
【図６】ドリルホルダを示した平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図７】掃除状態のノズル掃除具を示した断面図である。
【図８】従来のレーザ切断装置の一部を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    レーザ切断装置
２    加工ヘッド
３    ヘッド側ステージ
４    加工台
５    光ファイバ
６    ノズル掃除具
１３  ノズル
５０  掃除ヘッド
５１  ドリルホルダ
５２  案内カバー
５３  スプリング
５５  掃除ドリル
【図１】
2008307582.tif 000003
【図２】
2008307582.tif 000004
【図３】
2008307582.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008307582.tif 000007
【図６】
2008307582.tif 000008
【図７】
2008307582.tif 000009
【図８】
2008307582.tif 000010