JP5972292B2 - ワークの加工時に発生する加工生成物をプロセスと並行して吸引する装置 - Google Patents

ワークの加工時に発生する加工生成物をプロセスと並行して吸引する装置 Download PDF

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Description

本発明は、加工装置によるワークの加工時に発生する加工生成物を吸引する装置に係り、特に空気状あるいはガス状の流動内で所定の流動案内により搬送される加工生成物の導出に関する。
ドイツ連邦共和国特許第4225014号明細書において、溶接装置又は切断装置のための吸引装置が公知である。この公知の吸引装置では、吸引フードがバーナ又はバーナホルダに取り付けられている。吸引フードは、溶接時や切断時に発生する煙ガスを吸引するために、吸引チューブを介して真空発生器に接続されている。
本発明の課題は、ワークの加工時に発生する加工生成物を3次元領域での輪郭加工時においても確実に排出可能であるようにすることである。特に本発明により、加工生成物は、直接その発生場所で適当な流動内に取り込まれ、プロセスと並行して排出されるようになっていることが望ましい。主導的役割を果たす自動動作装置(Bewegungsautomat)の自由度及び運動空間に及ぼす影響は、特に媒体が供給される工具において、特に僅かであることが望ましい。
この課題を解決するために、請求項1に記載の特徴を有する吸引装置を提案する。好ましい形態及び構成は、従属請求項に記載してある。
二重壁の吸引フードを備え、吸引フードが、第1の内側のハウジング部分と、第1の内側のハウジング部分から間隔を置いた第2の外側のハウジング部分とを有し、両ハウジング部分が、両ハウジング部分間に空気通路が形成されるように互いに同軸的にかつ部分的に入れ子に配置されており、空気通路が、ワークに向けることが可能な前側の端部と、前側の端部とは反対側に位置する後側の端部とを有し、空気通路内に、前側の端部から後側の端部に向けられた流動が形成可能であり、かつ吸引フード、特に吸引フードの内側のハウジング部分が、加工装置の少なくとも一部を収容するように形成されており、加工装置の少なくとも一部に結合可能であることにより、加工生成物の発生場所に適当な空気流動を形成することができる。圧力差によって加速された空気は、工具を取り巻く空気通路内を案内される。空気通路は、流動に関して最適化されて設計されており、これにより最適に流動内での粒子の搬送のために適している。流動障害又は抵抗を回避することにより、不都合な渦流又はストールは、回避される。
さらに吸引フードの二重壁の構成は、加速される粒子としての加工生成物が、流動内に突入する工具に衝突することがほとんどないという利点を提供する。このことは、特に、吸引フードの内側のハウジング部分が、少なくとも部分的に加工装置に被嵌される薄壁のジャケットを形成して保護機能を果たす場合に、当てはまる。同時に第1の内側のハウジング部分の機能、ひいては流動を案内する通路の内壁の機能を果たすこの保護ジャケットの取付け部は、加工装置全体の自動動作装置への接続クランプに組み込まれていてもよい。内側のハウジング部分の、ワーク側の端部には、開口あるいは貫通孔が設けられている。このことは、工具駆動装置から本来の工具受容部への接続を可能にし、工具受容部は、他方、工具自体への駆動装置のトルク伝達を保証する。工具受容部のためのこの貫通孔の小さなクリアランスは、吸引フードの自由流動領域内への駆動装置の内圧防爆構造の保護空気の所定の流出を可能にし、これにより、運転中、ハウジングが機械的に閉鎖されていなくても、粒子が駆動装置ハウジング内に侵入することを防止する。
吸引装置の第2の外側のハウジング部分、すなわち流動通路の外側のジャケットは、好ましくはやはり安定な板材から製造可能である。使用事例、工具駆動装置の大きさ、工具の種類又は排出すべき加工生成物の量及び大きさに応じて、第2の外側のハウジング部分は、内側のハウジング部分に対して所定の間隔を置いて配置されている。すなわち、流動を案内する空気通路の内側の壁と外側の壁との間には、所定の間隔が形成される。この間隔の寸法を選択することにより、流動横断面と、これに関連する体積流量及び流動速度とを適当に変更可能である。やはり、横断面を制限することにより、搬送可能な加工生成物の大きさが設定される。
好ましくは、内側のハウジング部分の前側の端部と、外側のハウジング部分の前側の端部との間に、加工装置の前側の端部区分を収容する空間が設けられてもよい。さらに好ましくは、内側のハウジング部分は、一領域を有し、この領域の内径は、内部の加工装置のこの領域における外径より僅かに大きく、内側のハウジング部分は、この領域において、加工装置の少なくとも一部を好ましくは正確に嵌合した状態に収容、特に駆動ユニットを収容して固定するように形成されている。特に好ましくは、外側のハウジング部分は、円錐形に先細りした前側のエンドピースを有し、この前側のエンドピースは、好ましくは、加工装置のこの領域における輪郭に適合されている。工具受容部及び工具は、この領域に配置可能である。これにより結果的に、外側のハウジング部分は、吸引装置の、流動を案内する囲繞部を、加工工具の使用領域まで延長している。その結果、発生した加工生成物は、適当に、発生直後に自由流動に乗って、規定されて案内されている流動内に取り込まれ得る。外側のハウジング部分の構造形態は、必要な流動横断面に適合されており、好ましくは平滑な表面及び細身の幾何学形状を有している。これにより、本発明に係る吸引装置は、自動動作装置での使用のために最良に適している。
所与の条件、例えば駆動ユニット及び工具種に適合され、略一体化された新しい構造形態は、障害となる輪郭を最小限とし、これにより、使用される自動動作装置、特に複雑な3次元の輪郭加工時の自動動作装置の自由度及び可動性の最大限の利用を可能にする。これにより、加工生成物を運搬する流動案内部は、加工ユニットの組み込まれた構成要素をなしている。
流動通路の上側の端部において、工具を取り巻く流動が、再び1つに集められ、流動変向チャンバを介して1つの接続管へと案内される。この接続管には、下流に続く規格化された流動管路が接続可能である。流動管路自体は、例えば適当な負圧発生器に接続可能である。
好ましい態様において、流動通路の下側の端部には、加工される製品部分に対するシールエレメントとして、ブラシアタッチメント(Buerstenaufsatz)あるいは毛付きリング(Borstenring)が設けられる。ブラシアタッチメントあるいは毛付きリングは、例えば流動通路の外側の壁に着脱自在に取り付け可能である。このブラシは、直接的な加工領域をフラキシブルにカプセル状に包囲するために役立つ。環状に配列された毛により、加工プロセスにより加速された粒子が、方向付けられた空気流動、ひいては粒子の搬送流動の影響領域から外れることが防止される。さらに、この毛を用いた隔離は、加工したいワークに対する機械的な、しかし柔軟なシール接触を可能にする。これにより、流動作用は、導出すべき加工生成物の発生場所の最適な近傍において加えられる。これにより、関係のない媒体の流入によりこの位置に到達する前に既に流動が飽和してしまうことは、大幅に回避可能である。ブラシの繊維は、特別な態様において、加工したいワークのこの領域の静電気帯電又はブラシ自体の静電気帯電を回避する材料からなっていてもよい。毛を固定するために使用される基体は、弾性的な材料から製造されていてもよい。このことは、態様次第では、流動通路の下側の端部の対応する直径部に巻き掛けることを可能にする。
本発明の別の観点では、外側のハウジング部分の全体が、又は外側のハウジング部分の単数又は複数の部分ピースが吸引フードから分離可能に形成されており、外側のハウジング部分の分離可能な部分は、吸引フードの閉鎖された状態を形成する位置と、吸引フードの開放された状態を形成する位置との間で可逆に移動可能である。この可能性により、駆動ユニットの工具受容部全体が露出され、マガジン装備による自動的な工具交換が実施され得る。さらにこのことは、加工生成物の導出が不要であるとき、加工したいワークの、吸引フードが閉鎖された状態では加工できないか、たとえ加工ができたとしても多大な手間をもってしてのみ加工可能な輪郭領域にも接近する可能性を提供する。
分離可能な部分を動かすために、外側のハウジング部分の分離可能な部分を吸引フードの長手方向軸線に対して平行に前後進可能にする駆動手段が設けられていてもよい。第1の択一的な態様において、分離可能な部分は、吸引フードの長手方向軸線から離間運動可能に形成されていてもよい。別の択一的な態様において、分離可能な部分は、それぞれ、吸引フードの長手方向軸線に対して平行又は垂直に位置する軸を中心に旋回可能に形成されていてもよい。
分離可能な部分を有するこの技術により、外側のハウジング部分の変化態様は、特に、それぞれ異なる幾何学形状、ブラシ種又は毛長さを有してそれぞれ異なる流動通路を形成するために、形成可能である。分離可能な部分、場合によっては適切なブラシアタッチメントは、マガジンから全自動式に使用事例に応じて取り出され、組み合わされて、所望の幾何学形状を有する外側のハウジング部分を形成することが可能である。ある変化態様の分離可能な部分が、別の変化態様の分離可能な部分と交換されるだけでよい。分離可能な部分の正確な位置決めは、適当なセンサ装置によって監視される。
本発明の使用分野として、CNC機械におけるあらゆる古典的な切削加工の他、ロボットによりプロセスが行われる切削課題も挙げられる。特に、主導的役割を果たすフレキシブルな自動動作装置としての産業ロボットの使用時、複雑な輪郭加工に際し、機械にとって典型的な可動性が、切削屑を取り除くための吸引装置を使用しても損なわれるべきではない。このことは、本発明により達成される。さらに本発明は、特に繊維強化されたプラスチックの切削加工時に、健康上の危険や、爆発の危険をもたらす粉塵を、加工領域から管理下で導出することを可能にする。
以下に、本発明について実施の形態に基づいて、図1乃至図7bを参照しながら詳細に説明する。
吸引装置及び加工装置を分解した状態で示す側面図である。 吸引装置及び加工装置を組み立てた状態で示す側面図である。 吸引フードを閉鎖した状態で示す、図2に対応する側面図である。 吸引フードを開放した状態で示す、図2に対応する側面図である。 閉鎖した状態の吸引フード及びリニア駆動手段を示す、図2に対応する側面図である。 開放した状態の吸引フード及びリニア駆動手段を示す、図2に対応する側面図である。 吸引管及び閉鎖した状態の吸引フードを示す、図2に対応する側面図である。 吸引管及び開放した状態の吸引フードを示す、図2に対応する側面図である。 分割可能な外側のハウジング部分を有する吸引フードの第1の実施の形態を閉鎖した状態で示す、図2に対応する側面図である。 分割可能な外側のハウジング部分を有する吸引フードの第1の実施の形態を開放した状態で示す、図2に対応する側面図である。 分割可能な外側のハウジング部分を有する吸引フードの第2の実施の形態を閉鎖した状態で示す、図2に対応する側面図である。 分割可能な外側のハウジング部分を有する吸引フードの第2の実施の形態を開放した状態で示す、図2に対応する側面図である。
図1は、ワークを加工する装置の概略側面図である。ワークを加工する装置は、ワーク加工装置1を有している。ワーク加工装置1は、駆動ユニット1a、工具受容装置1b及び工具1cを有している。例えばワーク加工装置1は、フライススピンドル1a及びフライス工具1cを有するフライス装置である。本発明に係る吸引装置2は、第1の内側のハウジング部分2a及び第2の外側のハウジング部分2bを有している。両ハウジング部分2a,2bは、それぞれ、円錐形の前側のエンドピース2a′,2b′と、エンドピース2a′,2b′の後側に位置するシリンダピース2a″,2b″とを有している。運転中、ワーク側に位置する下側の端部には、ブラシアタッチメント2cが設けられている。この下側の端部とは反対側には、流動変向チャンバ2dが設けられている。流動変向チャンバ2dは、接続管3を有している。接続管3には、チューブが接続可能である。チューブは、適当な負圧発生器に接続可能である。さらに図1には、クランプリング4及びホルダ5が看取可能である。クランプリング4によって吸引装置2は、ワーク加工装置1の駆動ユニット1aに取り付け可能である。ホルダ5は、ワーク加工装置1と吸引装置2とからなるユニットを自動ハンドリング装置、例えば産業ロボットのアームに取り付けるために用いられる。
図2は、図1に示したアッセンブリを、組み立てられた状態であって、かつ負圧発生器が接続管3に接続されていると仮定した状態で示している。個々の構成要素をより良好に識別することができるように、これらの構成要素の幾つかには、構成要素固有のハッチングが施されている。駆動ユニット1aは、内側のハウジング部分2a内に収容されており、内側のハウジング部分2aは、クランプリング4により駆動ユニット1aに取り付けられている。内側のハウジング部分2aは、駆動ユニット1aの前側の区分全体にわたって延在している。内側のハウジング部分2aの長さ並びにエンドピース2a′の長さ及び輪郭は、工具受容装置1bが少なくとも部分的に内側のハウジング部分2aから突出するように寸法設定されている。外側のハウジング部分2bは、流動変向チャンバ2dの下面に、例えば適当なフランジ13によって取り付けられている。流動変向チャンバ2d自体は、クランプリング4に結合可能である。内側のハウジング部分2aの前側の端部と、外側のハウジング部分2bの前側の端部との間には、加工装置1の前側の端部区分を収容する空間6が形成される。本実施の形態では、この空間6内に工具受容装置1b及び工具1cが収容されている。こうして空気通路7が、内側のハウジング部分2aの外面と、外側のハウジング部分2bの内面との間に形成される。空気通路7は、ワークに向けることが可能な前側の端部7aと、この前側の端部7aとは反対側に位置する後側の端部7bとを有する。これにより上述の空間6は、空気通路7の一部区間を形成している。この空気通路7内には、前側の端部7aから後側の端部7bに向けられた流動を形成することが可能である。この流動は、矢印8により概略的に示してある。流動8は、流動変向チャンバ2d内で接続管3に向かって変向され、図示しないチューブ内へと誘導される。チューブは、やはり図示しない負圧発生器に接続されている。吸引フード2の前側の端部の構成次第で、空気通路7の前側の端部7aは、外側のハウジング部分2bの前側の端部又はブラシアタッチメント2cの前側の端部の傍らに位置していてよい。重要なのは、吸引フード2の前側の端部に負圧が形成され、これにより、吸引フード2の前側の端部において吸引フード2内に流入する流動8が形成され、加工箇所で発生した加工生成物を取り込むことができるようになっていることである。これらの加工生成物は、その後、流動8に伴われ、工具1c及び工具受容装置1bの周りを案内され、続いて両ハウジング部分2a,2b間の環状間隙内へと案内される。これにより内側のハウジング部分2aは、加工装置1のその他の構成要素への加工生成物の衝突や、これらの構成要素内への加工生成物の侵入を阻止する。
本発明の別の観点では、外側のハウジング部分2bの全体が、又は外側のハウジング部分2bの単数又は複数の部分ピースが吸引フード2から分離あるいは解離可能に形成されている。外側のハウジング部分2bの分離可能な部分は、吸引フード2の閉鎖された状態を形成する位置から、吸引フード2の開放された状態を形成する位置へ、そして逆方向に、吸引フード2の開放された状態を形成する位置から、吸引フード2の閉鎖された状態を形成する位置へと移行あるいは移動可能である。図3aは、図1に示したアッセンブリを、組み立てられた状態であって、かつ吸引フード2が閉鎖された状態で示している。図3bは、外側のハウジング部分2bが全体的に吸引フード2から分離した状態を示している。つまり、このとき吸引フード2は、開放された状態にある。図3bからは、吸引フード2が開放された状態にあるとき、空間6と、加工装置1の、空間6に存在する構成要素1b,1cとが、自由に接近可能な状態にあることが、看取可能である。外側のハウジング部分2bは、手や機械によって吸引フード2から分離・除去可能である。図4a及び図4bは、リニアドライブ9を使用した態様を示している。リニアドライブ9によって、例えば外側のハウジング部分2bに結合されたロッド10が、吸引装置2の長手方向軸線に沿って平行移動可能である。図4aは、外側のハウジング部分2bを、吸引フード2の閉鎖された状態を形成する位置で示しており、図4bは、吸引フード2の開放された状態を形成する位置で示している。図示した実施の形態とは異なり、外側のハウジング部分2bを複数の部分から形成してもよい。例えば前側のエンドピース2b′と、前側のエンドピース2b′の後側に位置するシリンダピース2b″とが、互いに分離可能に形成されていてもよい。この場合、空間6と、加工装置1の、空間6に存在する構成要素とを露出させるのに、前側のエンドピース2b′のみを吸引フード2から取り除けば、十分となり得る。
さらに外側のハウジング部分2bの前側のエンドピース2b′は、必ずしも、閉鎖型のハウジングとして形成されている必要はない。図5a及び図5bに示すように、個別の吸引管11を組み合わせて1つのエンドピース2b′を形成し、このエンドピース2b′の後側に位置するシリンダピース2b″に結合することも可能である。この場合、それぞれの吸引管11の開口は、上述の空気通路7が形成されるように配置されなければならない。図示はしないが、ハウジング部分2bの全体が、吸引フード2から取り除かれても、図5bに示すように、吸引管11を有する前側のエンドピース2b′だけが、吸引フード2から分離されてもよい。このために、図4a及び図4bとの関連で説明したような、適当に適合された駆動手段9,10が使用可能である。
別の実施の形態において、外側のハウジング部分2bの分離可能な部分は、それぞれ、吸引フード2の長手方向軸線に対して平行又は垂直に位置する軸を中心に旋回可能である。これらの実施の形態は、図6a/6b及び図7a/7bに示してある。外側のハウジング部分2bとブラシアタッチメント2cとが2つの部分から形成されているので、2つの半割シェル12a,12bが形成される。図6a及び図6bに示した実施の形態では、両半割シェル12a,12bは、吸引装置2の長手方向軸線に対して垂直に位置する軸A及びBにヒンジ式に軸支されている。軸A及びB周りの旋回運動により、両半割シェル12a,12bは、図6aに示した位置と、図6bに示した位置との間で往復運動可能である。図7a及び図7bに示した実施の形態では、両半割シェル12a,12bは、吸引フード2の長手方向軸線に対して平行に位置する軸Cにヒンジ式に軸支されている。図7a及び図7bで見て、この軸Cは、吸引フード2の長手方向軸線の真後ろに位置している。軸C周りの旋回運動により、両半割シェル12a,12bは、図7aに示した位置と、図7bに示した位置との間で往復運動可能である。上述の旋回運動により、外側のハウジング部分2b(これらの実施の形態では、ブラシアタッチメント2cを含めた外側のハウジング部分2b)の分離可能な部分12a,12bは、吸引フード2の閉鎖された状態を形成する位置(図6aあるいは図7a)から、吸引フード2の開放された状態を形成する位置(図6bあるいは図7b)へ、そして逆方向に、吸引フード2の開放された状態を形成する位置から、吸引フード2の閉鎖された状態を形成する位置へと移行可能である。
1 加工装置
1a 駆動ユニット
1b 工具受容装置
1c 工具
2 吸引装置
2a 内側のハウジング部分
2a′ 円錐形のエンドピース
2b 外側のハウジング部分
2b′ 円錐形のエンドピース
2b″ シリンダピース
2c ブラシアタッチメント
2c′,2c″ ブラシアタッチメント2cが分割式である場合の各部分
2d 流動変向チャンバ
3 接続管
4 クランプリング
5 ホルダ
6 加工装置1の前側の端部区分を収容する空間
7 空気通路
7a 空気通路の前側の端部
7b 空気通路の後側の端部
8 流動
9 リニアドライブ
10 ロッド
11 吸引管
12a 第1の半割シェル
12b 第2の半割シェル
13 固定フランジ
A,B,C 旋回軸

Claims (14)

  1. 加工装置(1)によるワークの加工時に発生する加工生成物を吸引する装置であって、
    二重壁の吸引フード(2)を備え、該吸引フード(2)は、第1の内側のハウジング部分(2a)と、該第1の内側のハウジング部分(2a)から間隔を置いた第2の外側のハウジング部分(2b)とを有し、両ハウジング部分(2a,2b)は、両ハウジング部分(2a,2b)間に空気通路(7)が形成されるように互いに同軸的にかつ部分的に入れ子に配置されており、前記空気通路(7)は、ワークに向けることが可能な前側の端部(7a)と、該前側の端部(7a)とは反対側に位置する後側の端部(7b)とを有し、前記空気通路(7)内に、前記前側の端部(7a)から前記後側の端部(7b)に向けられた流動(8)が形成可能であり、かつ
    前記吸引フード(2)の前記内側のハウジング部分(2a)は、前記加工装置(1)の少なくとも一部を収容するように形成されており、該加工装置(1)の少なくとも一部に結合可能であり、前記外側のハウジング部分(2b)の全体が、又は前記外側のハウジング部分(2b)の単数又は複数の部分ピース(2b′,11,12a,12b)が前記吸引フード(2)から分離可能に形成されており、前記外側のハウジング部分(2b)の分離可能な部分は、前記吸引フード(2)の閉鎖された状態を形成する位置と、前記吸引フード(2)の開放された状態を形成する位置との間で可逆に移動可能であり、前記分離可能な部分(12a,12b)は、それぞれ、前記吸引フード(2)の長手方向軸線に対して直(A,B)に位置する軸を中心に旋回可能であることを特徴とする、加工装置によるワークの加工時に発生する加工生成物を吸引する装置。
  2. 前記内側のハウジング部分(2a)の前側の端部と、前記外側のハウジング部分(2b)の前側の端部との間に、前記加工装置(1)の前側の端部区分(1b,1c)を収容する空間(6)が設けられている、請求項1記載の装置。
  3. 前記内側のハウジング部分(2a)は、領域(2a″)を有し、該領域(2a″)の内径は、前記加工装置(1)のこの領域における外径より僅かに大きく、前記内側のハウジング部分(2a)は、この領域において、前記加工装置(1)の少なくとも一部を正確に嵌合した状態に収容するように形成されている、請求項1又は2記載の装置。
  4. 前記外側のハウジング部分(2b)は、円錐形に先細りした前側のエンドピース(2b′)を有し、該前側のエンドピース(2b′)は、前記加工装置(1)のこの領域における輪郭に適合されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の装置。
  5. 前記空気通路(7)に接続されているか、又は該空気通路(7)に接続可能な流動変向チャンバ(2d)を備える、請求項1から4までのいずれか1項記載の装置。
  6. 前記外側のハウジング部分(2b,11)の分離可能な部分(2b′)を前記吸引フード(2)の長手方向軸線に対して平行に前後進可能にする駆動手段(9,10)を備える、請求項1から5までのいずれか1項記載の装置。
  7. 前記分離可能な部分(12a,12b)は、前記吸引フード(2)の長手方向軸線から離間運動可能である、請求項1から5までのいずれか1項記載の装置。
  8. 前記外側のハウジング部分(2b)の前側の端部には、ブラシアタッチメント(2c)が設けられており、該ブラシアタッチメント(2c)は、分割可能(2c′,2c″)である、請求項1から7までのいずれか1項記載の装置。
  9. 前記外側のハウジング部分(2b)及び/又は前記内側のハウジング部分(2a)は、前記吸引フード(2)の長手方向軸線に関して回転対称に形成されている、請求項1から8までのいずれか1項記載の装置。
  10. ワークを加工する装置であって、
    駆動ユニット(1a)と、工具受容装置(1b)と、該工具受容装置(1b)内に装入可能な工具(1c)とを有するワーク加工装置(1)と、
    請求項1から9までのいずれか1項記載の、ワークの加工時に発生する加工生成物を吸引する装置と、
    を備えることを特徴とする、ワークを加工する装置。
  11. 前記駆動ユニット(1a)は、前記工具(1c)の回転運動を発生させるように形成されている、請求項10記載の装置。
  12. 前記工具(1c)として切削工具を備える、請求項10又は11記載の装置。
  13. 前記工具(1c)と、前記工具受容装置(1b)の一部とは、内側のハウジング部分(2a)の前側の端部と、外側のハウジング部分(2b)の前側の端部との間に設けられた空間(6)内に配置されている、請求項10から12までのいずれか1項記載の装置。
  14. 前記駆動ユニット(1a)は、略気密に前記内側のハウジング部分(2a)のシリンダピース(2a″)に結合されている、請求項10から13までのいずれか1項記載の装置。
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