JP2002239775A - レーザ切断方法および切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】樹脂シートを切断する際に発生する溶融飛散物
が切断部周辺に付着するのを確実に防止するレーザー切
断装置を提供する。 【解決手段】支持部材１１上に案内された樹脂シート２
を、切断用レーザ光を照射して切断するレーザ照射部
と、上記支持部材１１の下方に配置されて、樹脂シート
２が切断される際に発生する溶融飛散物を空気の吸引に
より捕集する捕集用容器１２とを具備するレーザ切断装
置であって、上記捕集用容器１２に、空気を吸引する空
気吸引口および上記溶融飛散物に冷却水を噴射して冷却
するための冷却水噴射ノズル２７を設けたことを特徴と
し、上記捕集用容器１２に吸引される溶融飛散物に、冷
却水噴射ノズル２７からの冷却水を噴射させることによ
り、この溶融飛散物が切断部周辺に付着し、固化してし
まうのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂シート、フィ
ルム、または樹脂成型品を切断するレーザ切断方法およ
び切断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】樹脂シート、フィルムまたは樹脂成型品
などの被切断物を切断する場合、レーザ切断装置が用い
られている。このレーザ切断装置を用いて上記被切断物
を切断する場合、切断時の高温によりガスおよび溶融飛
散物が発生し、この溶融飛散物が切断部周辺に付着して
しまう。従来、このような溶融飛散物が切断部周辺に付
着するのを防止するため、空気導入型のレーザ切断装置
が提案されている。

【０００３】図７に示すように、この空気導入型のレー
ザ装置５１は、樹脂成型品などの被切断物５２をレーザ
光５３により切断するレーザ切断装置において、レーザ
光取り込み口５４が形成されるとともに、このレーザ光
取り込み口５４側面に空気導入孔５５が設置されて下面
に被切断物５２が接するような凹み５６が設けられた上
面押さえ治具５７と、上面に上記被切断物５２が接する
ような凹み５８が設けられるとともに、被切断物５２を
切断する際に発生する溶融飛散物を排気する排気口５９
が設けられた下面押さえ台６０とから構成されている。

【０００４】上記構成において、被切断物５２を切断す
る場合、空気導入孔５５に空気を導入するとともに、排
気口５９から空気を吸引するように空気の流れを作る。
そして、レーザ光５３をシリンドリカルレンズ６１、ガ
ラス６２を介して、レーザ光取り込み口５４より被切断
物５２の切断部に照射し、被切断物５２を切断する。そ
して被切断物５２を切断する際に、発生したガスおよび
溶融飛散物を排気口５９から吸引して除去するようにし
ている。

【０００５】また従来の他の実施の形態におけるレーザ
切断装置として、図示しないが、レーザ光を樹脂成形品
などの被切断物に照射するレーザ切断ノズルと、このレ
ーザ切断ノズルの外周部に環状空間部を有するように外
嵌されて該環状空間部から空気を吸引する空気吸引ノズ
ルとを設け、すなわち二重構造のレーザヘッドを有する
レーザ切断装置もある。この場合、上記レーザ切断ノズ
ルからのレーザ光により被切断物を切断し、その際に発
生したガスおよび溶融飛散物を上記空気吸引ノズルで吸
引して除去するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
空気導入型のレーザ装置５１の構成によると、被切断物
５２を切断する際に発生したガスおよび溶融飛散物を排
気口５９から排出する際に、これらガスおよび溶融飛散
物が空気と一緒に輸送されるとともに、この溶融飛散物
が被切断物５２の切断部位置より下方の排気口５９、下
面押さえ台６０などに付着し、固化してしまう。また従
来の上記二重構造のレーザヘッドを有するレーザ切断装
置においても、やはり被切断物を切断する際に発生した
溶融飛散物が切断部周辺に付着してしまう。この付着し
た溶融飛散物が堆積すると、レーザの熱により引火する
恐れがあり、また二次的に被切断物である成型品に付着
して、この成型品が不良になる恐れもある。したがっ
て、この溶融飛散物を頻繁に取り除く作業をする必要が
あった。

【０００７】そこで、本発明は、これらの問題を解決す
るようになされたもので、被切断物を切断する際に発生
する溶融飛散物が切断部周辺に付着するのを確実に防止
するレーザ切断装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載のレーザ切断方法は、支持部材上に案
内された被切断物を、レーザ照射部からの切断用レーザ
光を照射して切断するとともに、その際に発生する溶融
飛散物を、空気の吸引により捕集用容器に捕集するレー
ザ切断方法であって、上記捕集用容器に捕集される溶融
飛散物に、水噴射ノズルの水を噴射させることにより、
この溶融飛散物を冷却させる方法である。

【０００９】また、請求項２記載のレーザ切断装置は、
支持部材上に案内された被切断物を、切断用レーザ光を
照射して切断するレーザ照射部と、上記支持部材の下方
に配置されて、被切断物が切断される際に発生する溶融
飛散物を空気の吸引により捕集する捕集用容器とを具備
するレーザ切断装置であって、上記捕集用容器に、上記
溶融飛散物に水を噴射して冷却するための水噴射ノズル
を設けたものである。

【００１０】さらに、請求項３記載のレーザ切断装置
は、請求項２に記載のレーザ切断装置において、捕集用
容器に吸引される空気の吸引量を絞る絞り部材を、被切
断物の切断位置の下方で、かつ水噴射ノズルの上方に設
けたものである。

【００１１】また、請求項４記載のレーザ切断装置は、
請求項２または３に記載のレーザ切断装置において、上
記支持部材には、被切断物の幅方向に切断用開口部が形
成され、さらにこの切断用開口部の下側に、切断用開口
部の両側縁から両外側方向に広がる傾斜面が形成された
ものである。

【００１２】上記レーザ切断方法および切断装置による
と、支持部材上に案内された被切断物をレーザ照射部の
切断用レーザ光により切断し、その際に発生する溶融飛
散物を捕集用容器内に導いて水噴射ノズルから噴射され
る水により冷却して固化するため、上記被切断物を切断
する際に発生する溶融飛散物が切断部周辺に付着し、固
化してしまうのを確実に防止することができる。

【００１３】上記請求項３記載のレーザ切断装置による
と、捕集用容器内に吸引される空気の吸引力を強める絞
り部材を、被切断物の切断位置の下方でかつ水噴射ノズ
ルの上方に設けているため、溶融飛散物を捕集用容器内
に確実に引き込むことができる。

【００１４】上記請求項４記載のレーザ切断装置による
と、上記支持部材には、被切断物の幅方向に切断用開口
部が形成され、この切断用開口部の下側に、切断用開口
部の両側縁から両外側方向に広がる傾斜面が形成されて
いるため、溶融飛散物の切断用開口部での付着を防止
し、延いては詰まるのを防止することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のレーザ切断方法および切
断装置は、切断用レーザ光により、樹脂シート、フィル
ムまたは樹脂成型品などの被切断物（以下、樹脂シート
を例にして説明する）を切断するもので、特にその際に
発生する溶融飛散物が切断部周辺に付着するのを防止す
る機能を有するものである。

【００１６】以下、本発明の実施の形態のレーザ切断装
置を図１〜図６に基づき説明する。図１に示すように、
このレーザ切断装置１は、マスキング機、引取機および
サイドトリミング機（図示せず）等を経て移送された樹
脂シート２を、樹脂シート送り機３を介して、移送ベル
ト４によりレーザ切断機５へ移送して、切断用レーザ光
により切断し、この切断された樹脂シートを、さらに移
送ベルト４により後方へ移送するもので、また上記移送
ベルト４がレーザ切断機５の下流側に配置されたベルト
駆動装置６（例えば電動機）により矢印７の方向に駆動
されるものである。

【００１７】上記樹脂シート送り機３は、送り機３本体
内に設けられた上下の回転ローラ３Ａ、３Ｂを互いに逆
回転させることにより、これら回転ローラ３Ａ、３Ｂ同
士間から樹脂シートを送り出すものである。

【００１８】上記レーザ切断機５には、樹脂シート送り
機３の下流側に配置されて下部に設けられた車輪８Ａに
より樹脂シート２の移送方向に往復移動する架台８に立
設する柱状の支持体９に設けられて、移送ベルト４によ
り移送された樹脂シート２に切断用レーザ光を鉛直方向
に照射するレーザ照射部１０と、このレーザ照射部１０
の下方の架台８上に設けられて、切断用レーザ光が照射
される樹脂シート２を移送方向に案内して支持する支持
部材１１と、この支持部材１１の下方に配置されて樹脂
シート２が切断される際に発生して拡散する溶融飛散物
およびガスを空気の吸引により捕集する捕集用容器１２
とが具備されている。

【００１９】上記支持体９に設けられたレーザ照射部１
０は、図２および図３に示すように、支持体９側に設け
られたリニアガイドレール１３により樹脂シート２の移
送方向とは直角の方向、すなわち幅方向に移動するよう
に案内されるとともに側面部１４にナット体１５が設け
られた移動体１６と、この移動体１６に支持されて樹脂
シート２に切断用レーザ光を照射するレーザ照射本体１
７と、上記移動体１６のナット体１５に螺合するととも
に一端部に第１プーリー１８が設けられた水平軸心回り
のねじ軸１９と、このねじ軸１９に並設されて一端部に
第２プーリー２０が設けられるとともに該第２プーリー
２０を水平軸心回りに回転させる電動機（回転駆動装
置）２１と、この電動機２１に設けられた第２プーリー
２０から上記ねじ軸１９に設けられた第１プーリー１８
に回転力を伝達するベルト２２等の伝動機構とから構成
されている。

【００２０】上記支持部材１１は、図４および図５に示
すように、四角形状の板体で、樹脂シート２の移送方向
とは直角の方向、すなわち樹脂シート２の幅方向に少な
くとも樹脂シート２の幅よりも長い切断用開口部２３が
形成されている。この切断用開口部２３は、断面形状に
おいて、その両側縁の上部から中間部までに上下に平行
部２３Ａ、２３Ａが形成され、切断用開口部２３の下面
側に、この平行部２３Ａ、２３Ａから両外側方向に広が
るテーパ状の傾斜面２３Ｂが形成されたものである。
尚、上記両側縁に平行部２３Ａ、２３Ａを設けずに、切
断用開口部２３の下面全体がテーパ状の傾斜面になるよ
うにしてもよい。また支持部材１１の切断用開口部２
３、該支持部材１１の表面側および裏面側には、離型剤
として、例えばポリテトラフルオロエチレン等を材料に
した付着防止膜が被膜されている。

【００２１】上記捕集用容器１２は、上記支持部材１１
の下方に設けられた断面視略逆台形状のケーシング２４
により構成され、底壁部２４Ａは、一方の端壁部２４Ｂ
から他方の端壁部２４Ｃに亘って傾斜されている。

【００２２】上記ケーシング２４の両側壁部２４Ｄ、２
４Ｄの上部には、外部からの空気を導入する複数の細長
い空気導入孔２５が水平方向に所定間隔でもって設けら
れ、ケーシング２４の一方の端壁部２４Ｂの中央付近に
は、上記空気導入孔２５から導入された空気を吸引して
ケーシング２４内を負圧にするとともにケーシング２４
内に空気の流れを作る空気吸引口２６が設けられてい
る。このケーシング２４内の空気の流れにより、樹脂シ
ート２が切断される際に発生して拡散する溶融飛散物お
よびガスが支持部材１１の切断用開口部２３から捕集用
容器１２内へ引き込まれるようにしている。尚、上記空
気吸引口２６には、図示しないが空気吸引機が設けられ
た吸引配管が接続されている。

【００２３】また上記ケーシング２４内の両側壁部２４
Ｄ、２４Ｄに沿って、図６に示すように、複数の冷却水
噴射ノズル２７が設けられた一対の冷却水供給管２８、
２８が配設されており、上記冷却水噴射ノズル２７は、
上記空気吸引口２６の上方位置で水平方向に所定間隔で
もってかつ平面視において互いにずらして（千鳥状に）
設けられている。さらに上記ケーシング２４の樹脂シー
ト２の切断位置の下方、すなわち空気導入孔２５の下方
でかつ上記冷却水噴射ノズル２７の上方には、図５に示
すように、絞り部材２９が設けられ、この絞り部材２９
は、平面視において上記支持部材１１の切断用開口部２
３に対応する位置で、少なくともこの切断用開口部２３
より幅広の空気通過用開口部３０を有しており、ケーシ
ング２４内に吸引される空気量を絞り、その吸引力を強
めるようにしている。

【００２４】また、上記ケーシング２４の一方の端壁部
２４Ｂにおける上記空気吸引口２６の下方の両側には、
冷却水噴射ノズル２７から噴射された冷却水を排出する
冷却水排出口３１が設けられ（図４参照）、さらにケー
シング２４内の他方の端壁部２４Ｃにおける上部には、
この冷却水排出口３１側に向かって定期的に洗浄水を噴
射し、ケーシング２４内底面に溜まる固化した溶融飛散
物を冷却水排出口３１側へ洗い流す洗浄水噴射ノズル３
２が設けられている（図６参照）。尚、この洗浄水噴射
ノズル３２には、図示しないが該洗浄水噴射ノズル３２
に洗浄水を供給する洗浄水供給配管が接続されている。
また、この洗浄水噴射ノズル３２により洗い流される溶
融飛散物および上記洗浄水噴射ノズル３２から噴射され
る洗浄水も、上記冷却水排出口３１から排出される。
尚、上記冷却水排出口３１から排出された溶融飛散物
は、濾過器等により除去されるようしている。また上記
冷却水排出口３１から排出された冷却水および洗浄水
は、循環用水ポンプ（図示せず）により上記冷却水供給
管２８および洗浄水供給配管に供給されて再度利用され
るようにしている。尚、ケーシング２４の底壁部２４Ａ
には、溶融飛散物が付着した場合、この溶融飛散物を掻
き取るためのスクレーパーが配置されている。

【００２５】尚、上記レーザ切断機５の捕集用容器１２
の両側の架台８上には、図１に示すように、上記支持部
材１１と同一の高さで回転ローラ３３がそれぞれ設けら
れ、上記各回転ローラ３３の真下の架台８内にも、回転
ローラ３４がそれぞれ設けられ、これら回転ローラ３
３、３３、３４、３４により移送ベルト４が上記捕集用
容器１２を避けて上流側から下流側へ移送されるように
している。

【００２６】上記構成において、樹脂シート送り機３の
回転ローラ３Ａ、３Ｂにより送り出された樹脂シート２
は、移送ベルト４を介して、所定長さで移送されてレー
ザ切断機５の支持部材１１上に案内される。そして、上
記樹脂シート２が所定の切断長さ分だけ送り出される
と、架台８を樹脂シート２の送り速度に同調して移動せ
るとともに、レーザ照射本体１７の移動体１６を樹脂シ
ート２の幅方向に移動させながら、上記樹脂シート２に
切断用レーザ光を照射させて、樹脂シート２を所定長さ
に切断する。尚、上記樹脂シート２が切断されるととも
に切断長さ分だけ送り出されると、架台８は所定の位置
まで戻り、再び切断用レーザ光により樹脂シート２を切
断する。

【００２７】上記樹脂シート２が切断される際、溶融飛
散物およびガスが発生し、これら溶融飛散物およびガス
は、捕集用容器１２内の空気の流れにより、上記支持部
材１１の切断用開口部２３から捕集用容器１２内に引き
込まれる。

【００２８】すなわち捕集用容器１２の複数の空気導入
孔２５から空気が導入され、この空気が空気吸引口２６
により吸引されることにより、上記溶融飛散物およびガ
スが絞り部材２９の空気通過用開口部３０および捕集用
容器１２の両側壁部２４Ｄ、２４Ｄにおける冷却水噴射
ノズル２７間を通過する。

【００２９】そして、捕集用容器１２内に引き込まれた
溶融飛散物およびガスは、冷却水供給管２８に設けられ
た複数の冷却水噴射ノズル２７により、冷却水が噴射さ
れ、溶融飛散物は、急激に冷却されて固化して捕集用容
器１２の底面に溜まり、一方ガスは、捕集用容器１２内
の空気の流れとともに空気吸引口２６に吸引される。

【００３０】また、上記捕集用容器１２の底面に溜まる
固化した溶融飛散物は、洗浄水噴射ノズル３２から洗浄
水が噴射されて洗い流されるとき、ケーシング２４の底
壁部２４Ａが洗浄水噴射ノズル３２側から冷却水排出口
３１側へ傾斜しているため、確実に冷却水排出口３１側
へ洗い流され、冷却水排出口３１を介して、捕集用容器
１２外へ排出される。また、この冷却水排出口３１から
排出される固化した溶融飛散物を含む洗浄水および冷却
水は、この固化した溶融飛散物を濾過器等で除去した
後、再度、循環用水ポンプにより上記冷却水供給管２８
および洗浄水供給配管に供給される。

【００３１】尚、レーザ切断機５の切断用レーザ光によ
り切断された支持部材１１上の樹脂シート２は、移送ベ
ルト４を介して、下流側に配置されたシート積載機によ
り所定量積載されて、商品として移送される。

【００３２】また上記レーザ切断装置１におけるレーザ
切断機５は、移送ベルト４を介して移送された樹脂シー
ト２を所定長さに切断するだけでなく、切断された樹脂
シート２の幅を実際のシート幅から製品幅へとトリミン
グする際にも使用される。この場合、レーザ切断機５に
おけるレーザ照射本体１７を固定したまま、支持部材１
１上の樹脂シート２を移動させるとともに、該樹脂シー
ト２をレーザ照射本体１７からの切断用レーザ光により
切断する。尚、トリミングにより樹脂シート２を切断す
る場合には、捕集用容器１２の長手方向の長さを、切断
する樹脂シート２の幅に応じるようにする。

【００３３】上述したように、樹脂シート２が切断用レ
ーザ光により切断される際に発生する溶融飛散物は、捕
集用容器１２内に空気とともに吸引され、冷却水噴射ノ
ズル２７から噴射される冷却水により冷却されて固化さ
れるため、上記溶融飛散物が切断部周辺に付着し、固化
してしまうのを確実に防止することができ、したがって
溶融飛散物を取り除く作業をする必要がなくなる。

【００３４】また捕集用容器１２内に吸引される空気量
を絞る絞り部材２９を、樹脂シート２の切断位置の下方
でかつ冷却水噴射ノズル２７の上方に設けているため、
捕集用容器１２内の空気の吸引力を強めて、溶融飛散物
を捕集用容器１２内に確実に引き込むことができる。

【００３５】さらに樹脂シート２を切断する際に発生す
る溶融飛散物が比較的付着しやすい箇所、すなわち支持
部材１１の切断用開口部２３の下側に、切断用開口部２
３の両側縁から両外側方向に広がる傾斜面２３Ｂが形成
され、さらにこの切断用開口部２３の傾斜面２３Ｂにポ
リテトラフルオロエチレン等を材料にした付着防止膜を
被膜しているため、上記溶融飛散物の切断用開口部２３
での付着を防止し、延いては詰まるのを防止することが
できる。

【００３６】ところで、上記実施の形態においては、絞
り部材２９の上方に配置される支持部材１１を板体によ
り構成して樹脂シートの全面を支持するようにしたが、
例えば板体ではなく、樹脂シート２を、複数箇所で支持
するようにしたものでもよい。この場合、絞り部材２９
の上面にかつ切断用レーザー光の照射位置の両側位置
で、支持部材として多数の棒状支持片が設けられ、した
がって溶融飛散物は、棒状支持片同士の間から下方に吸
引されることになる。また、この場合、空気導入孔２５
を、切断用レーザ光の照射位置の両側に接近させて配置
してもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明のレーザ切断方法およびレーザ切
断装置によれば、支持部材上に案内された被切断物をレ
ーザ照射部の切断用レーザ光により切断し、その際に発
生する溶融飛散物を捕集用容器内に導いて水噴射ノズル
から噴射される水により冷却して固化するため、上記被
切断物を切断する際に発生する溶融飛散物が切断部周辺
に付着し、固化してしまうのを確実に防止することがで
き、したがって溶融飛散物を取り除く作業をする必要が
なくなる。

【００３８】また捕集用容器内に吸引される空気の吸引
力を強める絞り部材を、被切断物の切断位置の下方でか
つ水噴射ノズルの上方に設けているため、溶融飛散物を
捕集用容器内に確実に引き込むことができる。

【００３９】さらに上記支持部材には、被切断物の幅方
向に切断用開口部が形成され、この切断用開口部の下側
に、切断用開口部の両側縁から両外側方向に広がる傾斜
面が形成されているため、溶融飛散物の切断用開口部で
の付着を防止し、延いては詰まるのを防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ切断装置の全
体構成図である。

【図２】同レーザ切断装置におけるレーザ照射部の水平
断面図である。

【図３】同レーザ照射部のＡ−Ａ断面図である。

【図４】同レーザ切断装置における支持部材および捕集
用容器の斜視図である。

【図５】同支持部材および捕集用容器の断面図である。

【図６】同捕集用容器の平面図である。

【図７】従来の空気導入型のレーザ装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ レーザ切断装置 ２ 被切断物 １０ レーザー照射部 １１ 支持部材 １２ 捕集用容器 ２３ 切断用開口部 ２３Ｂ 傾斜面 ２７ 冷却水噴射ノズル ２９ 絞り部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持部材上に案内された被切断物を、レー
   ザ照射部からの切断用レーザ光を照射して切断するとと
   もに、その際に発生する溶融飛散物を、空気の吸引によ
   り捕集用容器に捕集するレーザ切断方法であって、 上記捕集用容器に捕集される溶融飛散物に、水噴射ノズ
   ルの水を噴射させることにより、この溶融飛散物を冷却
   させることを特徴とするレーザ切断方法。
2. 【請求項２】支持部材上に案内された被切断物を、切断
   用レーザ光を照射して切断するレーザ照射部と、上記支
   持部材の下方に配置されて、被切断物が切断される際に
   発生する溶融飛散物を空気の吸引により捕集する捕集用
   容器とを具備するレーザ切断装置であって、 上記捕集用容器に、上記溶融飛散物に水を噴射して冷却
   するための水噴射ノズルを設けたことを特徴とするレー
   ザ切断装置。
3. 【請求項３】捕集用容器に吸引される空気の吸引量を絞
   る絞り部材を、被切断物の切断位置の下方で、かつ水噴
   射ノズルの上方に設けたことを特徴とする請求項２に記
   載のレーザ切断装置。
4. 【請求項４】上記支持部材には、被切断物の幅方向に切
   断用開口部が形成され、さらにこの切断用開口部の下側
   に、切断用開口部の両側縁から両外側方向に広がる傾斜
   面が形成されたことを特徴とする請求項２または３に記
   載のレーザ切断装置。