(57)【要約】【課題】  レーザ加工で生じるスクラップを除去する際、生産ラインのラインタクトが早くなっても対応することができ、また、ロボットアームの先端を簡素化して軽量化する。【解決手段】  レーザ放射ノズル５の近傍に電磁石７が配置され、その磁着面７ａがレーザ放射ノズル５の先端周縁部近傍に位置するようなレーザ加工ヘッド３において、レーザ放射ノズル５と電磁石７の周囲をスクラップ捕集部１５の囲繞部材Ｂで覆うようにし、このスクラップ捕集部１５を、シリンダユニット１４の作動によって軸部材２１周りに揺動可能にする。レーザ放射ノズル５によって加工が行われるときは、シリンダユニット１４を縮退作動させてスクラップ捕集部１５が電磁石７によるスクラップＷ１の磁着を阻害しない位置に退避するようにし、スクラップ捕集部１５でスクラップＷ１を受け取るときは、シリンダユニット１５を伸張作動させて原位置に復元させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工ヘッドの先端部に設けられるレーザ放射ノズルと、このレーザ放射ノズルの近傍に配置され且つその磁着面が該レーザ放射ノズルの先端周縁部近傍に位置する電磁石とを備えたレーザ加工におけるスクラップ除去装置であって、前記レーザ加工ヘッドには、前記電磁石に磁着されるスクラップを受け取って一時的に保持しておくことのできるスクラップ捕集部が回動駆動手段によって回動可能に設けられ、このスクラップ捕集部は、前記レーザ放射ノズルによって加工が行われるときは、前記回動駆動手段によって電磁石によるスクラップの磁着を阻害しない位置に退避するよう回動し、電磁石が磁着するスクラップを受け取るときは、レーザ放射ノズルと電磁石の周囲の一部を覆う位置に復元してスクラップを捕集できるように構成されることを特徴とするレーザ加工におけるスクラップ除去装置。
【請求項２】
前記スクラップ捕集部は、前記レーザ放射ノズルと電磁石の周囲側方三面と底面を覆う囲繞部材を備え、この囲繞部材は、回動方向側の側面を覆う中央側板とこれに直交する方向の両側側面を覆う二枚の対向側板からなる三枚の側板と、底面側を覆う底板から構成されるとともに、中央側板とは反対側の側面である開放面側の下方部には、対向側板間に略鉤形状のストッパ部材が設けられ、また前記底板は、回動方向側に設けられた枢支軸によって、前記ストッパ部材の下面に当接または離間する方向に揺動可能とされ、この底板は、通常時は、対向側板と底板との間に張設される弾性部材によって、開放面側の底板が常時ストッパ部材に当接する位置を維持することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工におけるスクラップ除去装置。
【請求項３】
前記底板には、回動方向側に向けて延出する受圧板が延設され、また、スクラップを廃棄するスクラップ廃棄部には、前記受圧板を押圧して前記底板を揺動させるための押圧棒が配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工におけるスクラップ除去装置。
【請求項４】
レーザ加工ヘッドの先端部に設けられるレーザ放射ノズルと、このレーザ放射ノズルの近傍に配置され且つその磁着面が該レーザ放射ノズルの先端周縁部近傍に位置する電磁石とを備え、レーザ放射ノズルから放射したレーザ光によりワークからスクラップを切除し、切除したスクラップを電磁石の磁着面で磁着するようにしたレーザ加工におけるスクラップ除去方法であって、前記レーザ加工ヘッドに、前記電磁石に磁着されるスクラップを受け取って一時的に保持しておくことのできるスクラップ捕集部を回動可能に設け、加工時は該スクラップ捕集部を、電磁石によるスクラップの磁着を阻害しない位置に退避させるとともに、非加工時は、該スクラップ捕集部を、前記レーザ放射ノズルと電磁石の周囲の一部を覆うような位置に復元させて電磁石に磁着するスクラップを受け取って保持するようにし、加工と非加工を連続して複数回行う際は、捕集部の退避と復元を複数回繰り返すことを特徴とするレーザ加工におけるスクラップ除去方法。
【請求項５】
前記スクラップ捕集部に捕集されたスクラップは、加工時と非加工時の退避と復元を複数回繰り返した後、スクラップ廃棄部に廃棄されることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工におけるスクラップ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性を有するワークにレーザを照射して切断加工する際、切断加工によって生じるスクラップを回収して廃棄する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工は、ワークの切断、孔明け、面取り等に広く利用されており、特にレーザ加工ロボットは、その性能が向上したことから近年多用される傾向にある。そして、自動車の生産ラインにおいては、プレス成形した複数の金属板を複合的に組み合わせて立体成形した半製品に対して孔明けを行う工程で利用されている。
この場合、孔明けによって切断された小片、すなわちスクラップは、そのまま放置しておくと、半製品の袋孔などの内部に落下して回収不能となり、製品化された自動車内に残留すると、公道走行時に異音が発生するなど乗り心地性が悪くなるという不具合が生じる。
【０００３】
これを防止するため、レーザ切断ヘッドに電磁石を配設し、ワークから切断したスクラップを電磁石に磁着させ、この磁着したスクラップを所定位置まで移動させ、所定位置に配設される貯蔵器内に落下させて廃棄するような技術が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
また、レーザ加工ヘッドに電磁石を配設すると同時に、ロボットアーム先端にスクラップ回収箱や負圧発生手段を設け、電磁石とスクラップ回収箱との間に負圧搬送路を設けることにより、電磁石に磁着されるスクラップを負圧搬送路を介してスクラップ回収箱に搬送する技術も知られている。（例えば、特許文献２参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−１６５９７４号公報
【特許文献２】特開平０６−３４４１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記特許文献１のような技術では、孔明け加工を一回行うごとレーザ加工ヘッドに磁着するスクラップを貯蔵器に向けて移動させて貯蔵器内に廃棄する必要があるため、孔明け加工位置と貯蔵器の間を往復する無駄な時間が生じ、サイクルタイムが長くなるという不具合があった。このため、生産ラインのラインタクトが早くなるとレーザ加工ロボットが追従できなくなるという問題があった。
また、前記特許文献２の技術では、ラインタクトの問題は解消できるものの、負圧を発生させるための新たな装置が必要になり、装置の複雑化を招くと同時に、ロボットアーム先端が大型化、高重量化し、ロボットの作動に支障を来たし易くなるという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、レーザ加工で生じるスクラップを除去する際、生産ラインのラインタクトが早くなっても対応することができ、また、ロボットアームの先端を簡素化して大型化するのを防止できるようにすることを目的とする
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、レーザ加工ヘッドの先端部に設けられるレーザ放射ノズルと、このレーザ放射ノズルの近傍に配置され且つその磁着面が該レーザ放射ノズルの先端周縁部近傍に位置する電磁石とを備えたレーザ加工におけるスクラップ除去装置において、前記レーザ加工ヘッドに、前記電磁石に磁着されるスクラップを受け取って一時的に保持しておくことのできるスクラップ捕集部を回動駆動手段によって回動可能に設け、このスクラップ捕集部は、前記レーザ放射ノズルによって加工が行われるときは、前記回動駆動手段によって電磁石によるスクラップの磁着を阻害しない位置に退避するよう回動し、電磁石が磁着するスクラップを受け取るときは、レーザ放射ノズルと電磁石の周囲の一部を覆う位置に復元してスクラップを捕集するように構成した。
【０００８】
このように、電磁石に磁着するスクラップを受け取って一時的に保持しておくスクラップ捕集部を設けることにより、連続して加工する場合でも、そのたびに生じるスクラップを貯めておくことができ、生産ラインのラインタクトが早くなっても対応することができる。
【０００９】
また本発明では、前記スクラップ捕集部として、前記レーザ放射ノズルと電磁石の周囲側方三面と底面を覆う囲繞部材を設け、この囲繞部材を、回動方向側の側面を覆う中央側板とこれに直交する方向の両側側面を覆う二枚の対向側板からなる三枚の側板と、底面側を覆う底板から構成するとともに、中央側板とは反対側の側面である開放面側の下方部には、対向側板間に略鉤形状のストッパ部材を設け、また前記底板を、回動方向側に設けられた枢支軸によって、前記ストッパ部材の下面に当接または離間する方向に揺動可能にし、この底板は、通常時は、対向側板と底板との間に張設される弾性部材によって、開放面側の底板が常時ストッパ部材に当接する位置を維持するようにした。
【００１０】
すなわち、スクラップ捕集部の囲繞部材として、回動方向と反対側の側面が開放されたボックス型とし、開放面側の下方部にストッパ部材を設けるとともに、底面を覆う底板を揺動可能にすることで、スクラップを捕集するときは、底板、三枚の側板、ストッパ部材によって捕集されたスクラップの周囲を囲むようにし、スクラップを廃棄するときは、底板を揺動させてストッパ部材と底板との間に隙間を生じさせ、この隙間を通してスクラップが自重で落下するようにする。
また、このような構成によって、スクラップ捕集部を簡素に構成できる。
【００１１】
また本発明では、前記底板の回動方向側に受圧板を延設し、また、スクラップを廃棄するスクラップ廃棄部には、前記受圧板を押圧して前記底板を揺動させるための押圧棒を配設した。
【００１２】
そして、スクラップを廃棄するときは、押圧棒の上方からレーザ加工ヘッドを降下させた際に、自動的に押圧棒が受圧板を押圧できるようにしておけば、底板が揺動してスクラップが廃棄される。
【発明の効果】
【００１３】
レーザ加工ヘッドの先端部に設けられるレーザ放射ノズルの近傍に電磁石が配設されるスクラップ除去装置において、電磁石に磁着されるスクラップを受け取って一時的に保持しておくことのできるスクラップ捕集部を回動駆動手段によって回動可能に設け、レーザ放射ノズルによって加工が行われるときは、電磁石に対するスクラップの磁着を阻害しない位置に退避し、電磁石が磁着するスクラップを受け取るときは、レーザ放射ノズルと電磁石の周囲の一部を覆う位置に復元するように構成することで、複数回の加工を連続して行うときもレーザ加工ヘッドを移動させる必要がなくなり、生産ラインのラインタクトが早くなっても対応することができる。この際、スクラップ捕集部の囲繞部材として、底板と三枚の側板から構成することで、装置の簡素化や軽量化が図れ、また、底板に受圧板を延設し、スクラップ廃棄部に押圧棒を設けることにより、スクラップの廃棄が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】レーザ切断ロボットのアーム先端に本スクラップ除去装置を配設した状態の正面図である。
【図２】同作用図であり、スクラップ捕集部が退避位置に回動した状態図である。
【図３】同作用図であり、レーザ加工ヘッドがスクラップ廃棄部に移動してスクラップを廃棄する状態を示す説明図である。
【図４】スクラップ捕集部を示す図１の要部拡大図である。
【図５】スクラップ捕集部を回動方向側から見た図４の側面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るレーザ加工におけるスクラップ除去装置について添付した図面に基づき説明する。
本発明に係るスクラップ除去装置は、レーザ加工で生じるスクラップを除去する際、生産ラインのラインタクトが早くなっても対応することができ、また、ロボットアームの先端を簡素化してロボットの作動に支障がでないように配慮されており、複数回の加工を連続的に行った場合でも、その都度生じるスクラップを一時的に捕集して保持できるようにしたことを特徴としている。
【００１６】
すなわち、図１に示すように、レーザ切断ロボット１のアーム２先端には、レーザ加工ヘッド３が取り付けられており、このレーザ加工ヘッド３は、集光部４と、その先端のレーザ放射ノズル５から構成されるとともに、このレーザ加工ヘッド３は、光ファイバ等を介して不図示のレーザ発生装置に連結されている。
【００１７】
そして、レーザ放射ノズル５の基端部（図１の右方）には、下方に向けて延出する支持アーム６が締結されており、この支持アーム６の下端部には、図６に示すような左右一対の電磁石７が配設されるとともに、これら電磁石７の先端磁着部７ａは、前記レーザ放射ノズル５の先端部を挟み込んだ状態で隣接した位置に臨んでいる。
【００１８】
このようなレーザ加工ヘッド３において、レーザ放射ノズル５から放射したレーザ光により、磁性を有するワークに対して孔明け加工を行った場合に、孔明けによって生じたスクラップを電磁石７の磁着部７ａで磁着できるようにされている。
【００１９】
このようなレーザ切断ロボット１のレーザ加工ヘッド３には、本発明に係るスクラップ除去装置１０が取り付けられている。
このスクラップ除去装置１０は、前記アーム２の下端部と集光部４の上部との間に締結され且つ両側部と一方側の側部を囲むように配設される断面形状コの字型の支持部材１１と、この支持部材１１に締結される第１ブラケット１２と、この第２ブラケット１２に、軸部材１３で枢支されて下方に延出する捕集部揺動用のシリンダユニット１４と、このシリンダユニット１４の他端側に連結されるスクラップ捕集部１５を備えている。
【００２０】
このスクラップ捕集部１５は、前記レーザ放射ノズル５や電磁石７の周囲を覆うことができるような囲繞部材Ｂを備えており、この囲繞部材Ｂは、図４、図５に示すように、前記支持アーム６側の側面を覆う中央側板１６と、この中央側板１６の左右両端部に固着され且つ中央側板を挟んで平行に配設されて両側側面を覆う対向側板１７ａ、１７ｂと、底面側を覆うことのできる底板１８から構成され、中央側板１６の対向面側が開放面ｈとして開放される断面コの字型のボックス形状にされている。また、前記中央側板１６の外面側に第２ブラケット２０が取り付けられ、前記シリンダユニット１４のロッド１４ａ下端側は、この第２ブラケット２０の軸部材２１に枢着されている。
【００２１】
また、対向側板１７ａ、１７ｂの上部側は、レーザ放射ノズル５の基端部に対してそれぞれピン部材２２で枢着され、ボックス型のスクラップ捕集部１５全体は、ピン部材２２周りに図１の右側に向けて揺動可能にされている。
【００２２】
そして、開放面ｈ側の対向側板１７ａ、１７ｂの下方部には、断面Ｌ字型のストッパ部材２３がお互いの対向側板１７ａ、１７ｂ間に掛け渡せられるように溶着され、また、これとは反対側の対向側板１７ａ、１７ｂの上方部及び中央側板１６の上部には、下向きコの字型の補強部材２４が溶着されている。
【００２３】
ところで、前記底板１８は、上方の中央側板１６や対向側板１７ａ、１７ｂとは別体に構成されて、これらとは分離可能にされているが、以下に述べる左右一対の引張りバネ２７で引き上げられてスクラップ捕集部１５の下面に密着し、底面側を覆うようにされている。また、この底板１８は、後述する機構によって、中央側板１６や対向側板１７ａ、１７ｂとは独立に揺動可能にされている。
【００２４】
前記底板１８の両側側部は、図５、図６に示すように、対向側板１７ａ、１７ｂの外面より若干外側に張り出して構成されるとともに、底板１８の開放面ｈ側は、図４に示すように、ストッパ部材２３の垂直部より前方に張り出して構成され、また、底板１８の中央側板１６側でも、中央側板１６より外側に十分張り出すように構成されている。
【００２５】
そして、底板１８のうち、対向側板１７ａ、１７ｂより外側に張り出す部分には、図４乃至図６に示すように、対向側板１７ａ、１７ｂと平行で所定の高さを有する起立板２５が溶着され、この起立板２５の中間部と、対向側板１７ａ、１７ｂの外側面の所定箇所に設けられた支持ピン２６との間には、引張りバネ２７が張設され、底板１８を上方に付勢している。
そして、通常時では、底板１８と各側板１６、１７ａ、１７ｂ下面との間、及び底板１８とストッパ部材２３下面との間が密着して隙間が生じないようにされている。
【００２６】
ところで、前記起立板２５の中央側板１６寄りの一端は、底板１８の張出し長さと一緒に、中央側板１６を超えて更に外側に張り出している。また、中央側板１６の外面下端部には、図５に示すような複数の補強板２８が固着されており、中央側板１６を超えて更に外側に張り出す左右の起立板２５の間には、補強板２８を挿通する回転軸３０が設けられている。
また、底板１８の中央側板１６寄りの下面中央部には、受圧板３１が取り付けられている。
【００２７】
また、図３に示すように、スクラップ廃棄部３２の上方の所定箇所には、押圧棒３３を設けている。
【００２８】
以上のようなスクラップ除去装置の作用等について説明する。
ワークに孔明け加工を行う場合、図１に示す捕集部揺動用のシリンダユニット１４を縮退作動させ、スクラップ捕集部１５を図２に示すような位置まで揺動させる。すなわち、スクラップ捕集部１５は、シリンダユニット１４の縮退作動に伴ってピン部材２２を中心にして図中、右側に揺動し、レーザ放射ノズル５や電磁石７が外部に露出した状態となる。
この状態で、レーザ放射ノズル５先端をワークＷの孔明け箇所に近接させ、レーザ放射ノズル５からレーザ光を照射しながらロボットアームを所定の軌跡に沿って移動させることで孔明け加工を行う。
【００２９】
このとき、電磁石７は通電された状態にあるため、孔明け加工によって発生したスクラップＷ１は、自動的に隣接する電磁石７の磁着面７ａに磁着する。
【００３０】
孔明け加工が終えると、前記捕集部揺動用のシリンダユニット１４を伸張作動させて、図１に示す元の状態に復元させ、レーザ放射ノズル５や電磁石７の周囲を覆った状態にし、電磁石７に対する通電を停止して消磁させる。すると、磁着部７ａに保持されていたスクラップＷ１が落下し、スクラップ捕集部１５の底板１８上に捕捉される。
【００３１】
引き続いて、更に加工を行うときは、前記と同じ要領でシリンダユニット１４を縮退作動させ、図２に示す位置までスクラップ捕集部１５を揺動させ、レーザ放射ノズル５や電磁石７の周囲を開放した状態にする。この際、開放面ｈ側はストッパ部材２３が存在するため、スクラップＷ１がスクラップ捕集部１５から外部に落下する恐れはない。
【００３２】
そしてこの状態で加工が行われると、前記と同様の手順によってスクラップ捕集部１５を図１に示す状態に復元させ、電磁石７に対する通電を停止して消磁することで、磁着部７ａに保持されるスクラップＷ１を捕集する。
【００３３】
このような加工を任意数繰り返した後、必要回数の加工が終えると、ロボットアーム２を移動させて、図３に示すように、スクラップ廃棄部３２の上方の所定の位置に位置決めし、ロボットアーム２を降下させることによって、受圧板３１を押圧棒３３に当接させる。すると、底板１８は受圧板３１が受ける押し上げ力によって回転軸３０周りに回動し、内部に溜まっていたスクラップＷ１が自動的にスクラップ廃棄部３２内に廃棄される。
【００３４】
以上のような要領により、孔明け加工を行うたびにロボットを廃棄場所に移動させる必要がなくなり、サイクルタイムが向上するとともに、生産ラインのタクトタイムが早くなっても対応することができる。
【００３５】
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
磁性を有するワークをレーザ加工ロボットで連続加工する際、その都度発生するスクラップを効果的に捕集して除去できるため、例えば自動車製造ライン等において広い普及が期待される。
【符号の説明】
【００３７】
３…レーザ加工ヘッド、５…レーザ放射ノズル、７…電磁石、１０…スクラップ除去装置、１５…スクラップ捕集部、１７ａ、１７ｂ…対向側板、１８…底板、２３…ストッパ部材、２７…引張りバネ、３１…受圧板、３２…スクラップ廃棄部、３３…押圧棒、Ｂ…囲繞部材、ｈ…開放面。
【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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【図６】
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