JP2003326384A - 合成樹脂切断用レーザ光照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】レーザ光の照射時に発生する燃焼ガスを効率的
に吸収してレーザ光照射ノズル中の対物レンズに付着し
てレーザ光の熱エネルギーを低下させたり、切断される
合成樹脂材に付着して品質を低下させるのを防止しなが
ら合成樹脂材を効率的に切断することができる合成樹脂
切断用レーザ光照射装置を提供する。レーザ照射時に成
型品のゲート部から発生する燃焼気体を効率的に回収し
て作業環境の汚染を有効に防止することができる合成樹
脂切断用レーザ光照射装置を提供する。 【解決手段】レーザ光照射装置により合成樹脂材Ｗの所
望箇所にレーザ光を照射して切断する。レーザ光源から
のレーザ光を所望のビーム径に収束して合成樹脂材の所
望箇所に照射するレーザ光照射ノズルの照射側周囲に、
吸引源に接続された吸引部材３５を設け、少なくとも合
成樹脂材に対するレーザ光の照射時に照射周辺の空気を
吸引する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、レーザ光により合
成樹脂材を切断する合成樹脂切断用レーザ光照射装置に
関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば合成樹脂材とし
ての成型品を、製品部とランナ部とに分離切断するゲー
ト切断装置としては、一対のニッパを開閉動作して製品
部とランナ部を切断する機械式切断装置が広く知られて
いる。機械式切断装置は、製品部に切断跡が残るため、
例えば合成樹脂製導光板等のように高精度のゲート切断
が要求される成型品にあっては、適していなかった。

【０００３】切断跡などが残らない高い切断精度が要求
される成型品をゲート切断する装置として、ゲート箇所
にレーザ光を照射してその熱エネルギーにより溶融して
ゲート切断する合成樹脂切断用レーザ光照射装置を使用
している。

【０００４】しかし、上記した合成樹脂切断用レーザ光
照射装置にあっては、レーザ光の熱エネルギーにより成
型品のゲート箇所を瞬間的に熱溶融して切断する際に合
成樹脂材が高熱により気化して燃焼ガスが発生し、作業
環境を悪くする問題を有している。また、燃焼ガスがレ
ーザ光照射ノズル内に侵入して対物レンズに付着する
と、合成樹脂成分が固化して対物レンズを白化させてレ
ーザ光の透過性を悪くして熱エネルギーを低下させてい
る。このため、合成樹脂材を効率的に切断するに高出力
のレーザ光を使用する必要があり、装置自体を高コスト
化させる問題を有している。

【０００５】また、同様に燃焼ガスが、合成樹脂材、特
に成型品の製品部に付着して樹脂成分が固化した場合
に、製品部が汚染されて白化し、品質を低下させる原因
になっている。

【０００６】本発明は、上記した従来の欠点を解決する
ために発明されたもので、その課題とする処は、レーザ
光の照射時に発生する燃焼ガスを効率的に吸収してレー
ザ光照射ノズル中の対物レンズに付着してレーザ光の熱
エネルギーを低下させたり、切断される合成樹脂材に付
着して品質を低下させるのを防止しながら合成樹脂材を
効率的に切断することができる合成樹脂切断用レーザ光
照射装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の課題は、レーザ照射時に成型
品のゲート部から発生する燃焼気体を効率的に回収して
作業環境の汚染を有効に防止することができる合成樹脂
切断用レーザ光照射装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、合成樹脂材の
所望箇所にレーザ光を照射して切断するレーザ光照射装
置において、レーザ光源からのレーザ光を所望のビーム
径に収束して合成樹脂材の所望箇所に照射するレーザ光
照射ノズルの照射側周囲に、吸引源に接続された吸引部
材を設け、少なくとも合成樹脂材に対するレーザ光の照
射時に照射周辺の空気を吸引したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施形態】以下に実施形態を示す図に従って本
発明を説明する。図１〜図４において、例えば樹脂成形
機（図示せず）の操作側または反操作側には、合成樹脂
切断用レーザ光照射装置１が配置され、該合成樹脂切断
用レーザ光照射装置１は樹脂成形機に設けられた成型品
取出機（図示せず）により樹脂成形機から取り出された
合成樹脂材としての成型品を、製品部とランナ部とに分
離するゲート切断を行う。

【００１０】合成樹脂切断用レーザ光照射装置１の本体
フレーム３には、図示する左右方向へ延出する第１フレ
ーム５が設けられ、該第１フレーム５には第１スライダ
ー７が左右方向へ往復移動可能に支持される。該第１ス
ライダー７は、例えば上記した成型品取出機により取り
出される成型品が移載される移載位置と、成型品をゲー
ト切断するゲート切断位置との間で往復移動される。該
第１スライダー７には上下方向に軸線を有して上下方向
へ連通する多数の孔７ａが設けられる。

【００１１】ゲート切断位置に応じた本体フレーム３に
は吸引ノズル９が、ゲート切断位置に移動された第１ス
ライダー７の下面に近接するように設けられ、該吸引ノ
ズル９は空気清浄装置６及び負圧発生装置８を有した吸
引源１０に接続される。そして吸引ノズル９はゲート処
理位置に移動した第１スライダー７の下面に近接し、孔
７ａを介して第１スライダー９の上面側周辺の空気を吸
引させる。

【００１２】ゲート切断位置に移動した第１スライダー
７の上方に位置する本体フレーム３には、第１フレーム
５の長手方向と直交する前後方向に延出する第２フレー
ム１１が設けられ、該第２フレーム１１には第２スライ
ダー１３が前後方向へ移動可能に支持される。

【００１３】上記した第１スライダー７及び第２スライ
ダー１３は夫々のサーボモータ（図示せず）により左右
方向及び前後方向へ数値制御される。夫々のサーボモー
タの回転運動を左右方向及び前後方向の往復直線運動へ
変換する駆動機構としては、夫々のフレームに回転可能
に支持され、一方端部にサーボモータが連結された夫々
の送りねじに、対応するスライダーに設けられたナット
を噛み合わせた送りねじ駆動機構、夫々のフレーム端部
に回転可能に支持され、一方にサーボモータが連結され
た一対の回転体に張設されたベルトの一部を、対応する
スライダーに固定した無端ベルト駆動機構または夫々の
フレームに沿って各端部が固定された歯付きベルトに、
対応するスライダーに取付けられたサーボモータの回転
軸に設けられた歯付きプーリを噛み合わせた有端ベルト
駆動機構等の何れであってもよい。

【００１４】また、夫々のサーボモータを、対応するフ
レームに設けられる長尺状の固定子と、対応するスライ
ダーに設けられる可動子からなるリニアサーボモータで
構成してもよい。

【００１５】上記第２スライダー１３には上下方向に軸
線を有したレーザ光照射部材１５が設けられる。該レー
ザ光照射部材１５の固定ホルダ１７は、上下方向に軸線
を有した円筒中空部を有し、円筒形状のレーザ光照射ノ
ズル１９が上下方向へ摺動可能に支持される。

【００１６】該レーザ光照射ノズル１９の外周面には上
下方向に軸線を有したラックギャ２１が設けられ、該ラ
ックギャ２１には固定ホルダ１７に設けられたサーボモ
ータ２３の回転軸に取り付けられたピニオンギャ２５が
噛み合わされている。そしてサーボモータ２３の駆動に
伴ってレーザ光照射ノズル１９を上下方向へ移動させ
る。

【００１７】上記固定ホルダ１７の上部にはレーザ光の
入射口部１７ａが円筒中空部の軸線と直交する方向に軸
線を有して連通するように設けられ、該入射口部１７ａ
にはレーザ光源２７から出力されるレーザ光を伝播する
多数の光ファイバー群２９の照射端部が接続され、固定
ホルダ１７の軸線と直交する方向へレーザ光を照射させ
る。レーザ光源２７としてはＹＡＧレーザ、ＣＯ2レー
ザ等のように高出力のレーザ発振装置が適しているが、
本発明はこれらに限定されるものではなく、半導体レー
ザであってもよい。

【００１８】光ファイバー群２９から照射されるレーザ
光の光路上に応じた固定ホルダ１７の円筒中空部内には
反射鏡３１が光路に対して４５度の角度をおいて設けら
れ、照射されるレーザ光を固定ホルダ１７の軸線方向、
従って上下方向へ転向させる。

【００１９】レーザ光照射ノズル１９内の下部には対物
レンズ３３が設けられ、反射鏡３１から反射したレーザ
光を所定のビーム径に収束させる。該レーザ光照射ノズ
ル１９の下端部は、下端中心部に出射口１９ａを有し、
対物レンズ３３によるレーザ光の収束角度とほぼ一致す
る截頭円錐形に形成される。

【００２０】また、レーザ光照射ノズル１９の下部には
吸引部材としての吸引ノズル３５が取り付けられる。該
吸引ノズル３５はレーザ光照射ノズル１９の下端部より
大径で、下部中心部に吸引口３５ａを有した截頭円錐形
状からなり、レーザ光照射ノズル１９の下部外周面と吸
引ノズル３５の内周面との間には空隙部３７が設けられ
る。そして吸引ノズル３５の上部には吸引口部３５ｂが
空隙部３７と連通しても受けられ、該吸引口部３５ｂに
は上記した吸引装置１０からの吸引ホース３９が接続さ
れる。

【００２１】尚、吸引ノズル３５の内周面に空隙部３７
の幅と一致する高さの複数のリブ（図示せず）を設け、
レーザ光照射ノズル１９の下部に吸引ノズル３５を取り
付けた際にリブの頂部をレーザ光照射ノズル１９の下部
外周面に当接させて吸引口３５ａの中心を出射口１９ａ
の中心に一致させると共に空隙部３７をほぼ一定にさせ
る。

【００２２】次に、合成樹脂切断用レーザ光照射装置１
による成型品のゲート処理作用を説明する。成型品取出
機による成型品Ｗの取出位置に移動した第１スライダー
７上に、成型品Ｗを位置出しした状態で移載させると、
該第１スライダー７のサーボモータを駆動制御して第１
スライダー７をゲート切断位置へ移動させる。このと
き、第１スライダー７の下面には吸引ノズル９が近接
し、第１スライダー７の孔９ａを介して第１スライダー
７上面側周辺の空気を吸引可能にさせる。

【００２３】上記状態にて第２スライダー１３のサーボ
モータを駆動制御して第２スライダー１３を前方へ移動
して第１スライダー７上に載置された成型品Ｗにおける
ゲート切断箇所（成型品Ｗにおける製品部とランナ部と
の境界）の直上に位置させた後、サーボモータ２３を駆
動制御して固定ホルダ１７に対してレーザ光照射ノズル
１９を、対物レンズ３３の焦点が成型品Ｗのゲート切断
位置にて結ぶように下降させる。上記状態においては、
吸引装置１０を作動して吸引ノズル９及び吸引ノズル３
５により成型品Ｗにおけるゲート切断箇所周辺の空気を
吸引可能にさせる。

【００２４】上記状態にてレーザ光源２７から発振され
るレーザ光が光ファイバー群２９を介して固定ホルダ１
７内に照射されると、このレーザ光は反射鏡３１により
下方へ転向させられた後に対物レンズ３３により成型品
Ｗのゲート切断箇所にて所定のビーム径になるように収
束して成型品Ｗのゲート切断箇所を瞬間的に加熱溶融さ
せることによりゲート切断させる。

【００２５】このとき、図５に示すようにレーザ光によ
る加熱により成型品Ｗのゲート切断箇所が溶融してガス
が発生するが、吸引ノズル９及び吸引ノズル３５により
発生したガスを直接吸引することによりガスが成型品Ｗ
の少なくとも製品部に付着したり、レーザ光照射ノズル
１９内に侵入するのを防止する。

【００２６】成型品Ｗ、特に製品部にガスが付着した場
合には、ガス中の樹脂成分が固化して成型品Ｗを白化さ
せて品質を悪くするおそれがあるが、吸引ノズル９及び
吸引ノズル３５を介して発生したガスを直接吸引回収す
ることにより成型品Ｗ、特に製品部にガスが付着して白
化するのを防止することができる。特に、導光用合成樹
脂板にあっては、発生するガスにより白化した場合に
は、製品として使用することができず、不良品になって
いたが、これを防止して良品を得ることができる。

【００２７】また、出射口１９ａを介してガスがレーザ
光照射ノズル１９内に侵入して対物レンズ３３に付着し
た場合には、ガス中の樹脂成分が固化して対物レンズ３
３を白濁させてレーザ光透過効率を低下させるが、吸引
ノズル９及び吸引ノズル３５によりガスを直ちに吸引回
収してレーザ光照射ノズル１９内に侵入するのを防止す
ることにより対物レンズ３３の汚染を防止し、成型品Ｗ
のゲート切断箇所に照射されるレーザ光の熱エネルギー
が低下するのを回避し、長期にわたって安定したゲート
切断処理を可能にする。

【００２８】尚、吸引ノズル９及び吸引ノズル３５を介
して吸引回収されるガスは空気清浄装置６により固化し
た樹脂成分を回収して大気中に放出される。また、成型
品Ｗのゲート切断後においては、サーボモータ２３を逆
転駆動してレーザ光照射ノズル１９を上方へ移動させる
と共にサーボモータを逆転駆動して第２スライダー１３
を原位置へ戻した後にサーボモータを駆動して第１スラ
イダー７を図示する左方の製品部取り出し位置へ移動さ
せてゲート切断された製品部及びランナ部を取り出して
ゲート切断処理を終了する。

【００２９】本実施形態は、成型品Ｗのゲート切断箇所
に照射されるレーザ光の熱エネルギーにより発生するガ
スを吸引ノズル９及び吸引ノズル３５を介して直接吸引
回収することにより成型品Ｗに付着したり、レーザ光照
射ノズル１９内に侵入して対物レンズ３３を汚染するの
を防止することができ、成型品Ｗを高品質にゲート切断
することができると共にゲート切断箇所に照射されるレ
ーザ光の熱エネルギーの低下を防止して長期にわたって
安定的にゲート切断することができる。

【００３０】本発明は、以下のように変更実施すること
ができる。 １．上記説明は、レーザ光照射ノズル１９の下端部を、
対物レンズ３３によるレーザ光の収束角度とほぼ一致す
る截頭円錐形に形成したが、対物レンズ３３によるレー
ザ光の収束角度と一致せずに入射口部が大径の截頭円錐
形または円筒形状等のいずれの形状であってもよい。た
だし、レーザ光照射ノズル１９の下端部を、入射口部が
大径の截頭円錐形または円筒形状等に形成した場合にあ
っては、合成樹脂材を切断する際に発生するガスがレー
ザ光照射ノズル１９内に進入して対物レンズを汚染する
おそれが高いが、この場合にあっては、レーザ光照射ノ
ズル１９の下端部内に微弱な圧縮空気を供給してガスの
進入を阻止すればよい。

【００３１】２．実施形態の吸引ノズル３５はレーザ光
照射ノズル１９の下端部とほぼ一致する截頭円錐形状と
したが、図６に示すようにレーザ光照射ノズル１９の下
部に挿嵌する大きさの円筒形状、又は図７に示すように
上部がレーザ光照射ノズル１９の下部に挿嵌する大きさ
で、下部が大径のスカート形状のいずれであってもよ
い。

【００３２】３．本発明の吸引部材は、実施形態の吸引
ノズル構造の他に図８に示すようにレーザ光照射ノズル
１９の下部外周面に複数の吸入ホース９１を、それぞれ
の吸引端をレーザ光照射ノズル１９の下端に一致させて
設けた構造であってもよい。吸引ホース９１の取付け態
様としては、レーザ光照射ノズル１９の下部外周面に対
し、複数の吸引ホース９１を周方向へ適宜間隔をおいて
設ける構造（図８に示す）又は全周にわたって設ける構
造（図示せず）のいずれであってもよい。

【００３３】４．本実施形態はレーザ光照射ノズル１９
の下部に設けた吸引ノズル３５によりレーザ光によるゲ
ート切断時に発生するガスを吸引して回収することによ
りレーザ光照射ノズル１９内への侵入を防止するものと
したが、図９に示すように対物レンズ３３の下方に位置
するレーザ光照射ノズル１９の下部に、エアー吐出装置
に接続されたホース１０１が接続される噴射口部１０３
を設け、該噴射口部１０３を介して微小圧力の空気を出
射口１９ａから噴射させてゲート切断時に発生するガス
の侵入を防止する構造であってもよい。この場合にあっ
ては噴射エアーによりガスが拡散するのを防止する必要
からエアーの噴射圧をガスが拡散しない程度で、かつレ
ーザ光照射ノズル１９内が正圧になる微小圧力に設定す
る必要がある。

【００３４】５．本実施形態は切断される合成樹脂材と
して樹脂成形機から取り出された成型品としたが、本発
明は成型品に限定されるものではなく、合成樹脂板等の
合成樹脂材であれば適用可能である。

【００３５】６．上記説明は、第１スライダー７に多数
の孔７ａを設けて下面に近接する吸引ノズル９により、
成型品が載置される第１スライダー７の上面周辺の空気
を吸引可能にする構造としたが、第１スライダーとした
は網体構造又は格子構造であってもよい。

【００３６】７．上記説明は、反射鏡を４５度の角度を
設けて配置し、固定ホルダ１７のレーザ光の入射口部１
７ａから入射されるレーザ光がレーザ光照射ノズル１９
の軸線と一致する垂直になるように反射させるものとし
たが、反射鏡の配置角度は上記例に限定されるものでは
なく、入射口部におけるレーザ光の入射角度との関係か
らレーザ光がレーザ光照射ノズル１９の軸線と一致する
垂直になるように反射鏡の配置角度を決定すればよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、レーザ光の照射時に発生する
燃焼ガスを効率的に吸収してレーザ光照射ノズル中の対
物レンズに付着してレーザ光の熱エネルギーを低下させ
たり、切断される合成樹脂材に付着して品質を低下させ
るのを防止しながら合成樹脂材を効率的に切断すること
ができる。また、レーザ照射時に成型品のゲート部から
発生する燃焼気体を効率的に回収して作業環境の汚染を
有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】合成樹脂切断用レーザ光照射装置の全体斜視図
である。

【図２】レーザ光照射部材の拡大斜視図である。

【図３】図２の中央縦断面図である。

【図４】レーザ光学系及び吸気系の説明図である。

【図５】ガスの吸引作用を示す説明図である。

【図６】本発明の変更実施形態を示す説明図である。

【図７】本発明の変更実施形態を示す説明図である。

【図８】本発明の変更実施形態を示す説明図である。

【図９】本発明の変更実施形態を示す説明図である。

【符号の説明】

１−合成樹脂切断用レーザ光照射装置、１０−吸引装
置、１５−レーザ光照射部材、１９−レーザ光照射ノズ
ル、２７−レーザ光源、３５−吸引部材としての吸引ノ
ズル、Ｗ−合成樹脂材としての成型品

フロントページの続き (72)発明者 市原 裕之 名古屋市瑞穂区下坂町２丁目36番地 株式 会社スター精機内 (72)発明者 山口 周一 名古屋市瑞穂区下坂町２丁目36番地 株式 会社スター精機内 (72)発明者 岩崎 浩司 名古屋市瑞穂区下坂町２丁目36番地 株式 会社スター精機内 Ｆターム(参考） 4E068 AE00 CD15 CG02 DB10

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】合成樹脂材の所望箇所にレーザ光を照射し
   て切断するレーザ光照射装置において、レーザ光源から
   のレーザ光を所望のビーム径に収束して合成樹脂材の所
   望箇所に照射するレーザ光照射ノズルの照射側周囲に、
   吸引源に接続された吸引部材を設け、少なくとも合成樹
   脂材に対するレーザ光の照射時に照射周辺の空気を吸引
   する合成樹脂切断用レーザ光照射装置。
2. 【請求項２】レーザ光照射ノズルの先端部は、レーザ光
   の収束角度とほぼ一致する傾斜角度でレーザ光を出射さ
   せる出射口を有した截頭円錐形状に形成した請求項１の
   合成樹脂切断用レーザ光照射装置。
3. 【請求項３】合成樹脂材及びレーザ光照射ノズルを少な
   くとも二次元方向へ相対移動可能にして合成樹脂材の所
   望箇所にレーザ光を照射可能にした請求項１の合成樹脂
   切断用レーザ光照射装置。
4. 【請求項４】吸引部材は、レーザ光照射ノズルの先端部
   に対して所望の空隙部を設けて覆い、レーザ光照射ノズ
   ルと二重ノズル構造とすると共に該間隙を吸引源に接続
   した請求項１の合成樹脂切断用レーザ光照射装置。
5. 【請求項５】吸引部材は、レーザ光照射ノズルの先端部
   に相似して外面との間に空隙部を有した截頭円錐形状か
   らなる請求項４の合成樹脂切断用レーザ光照射装置。
6. 【請求項６】吸引部材は、レーザ光照射ノズルの先端部
   外面との間に間隙を有した円筒形状からなる請求項４の
   合成樹脂切断用レーザ光照射装置。
7. 【請求項７】吸引部材は、レーザ光照射ノズルの先端部
   に複数個の吸引管を設けた請求項１の合成樹脂切断用レ
   ーザ光照射装置。
8. 【請求項８】吸引管は、レーザ光照射ノズルの先端部外
   周面軸線周りに所定の間隔をおいて配置した請求項７の
   合成樹脂切断用レーザ光照射装置。
9. 【請求項９】吸引管は、レーザ光照射ノズルの先端部外
   周面軸線周り全体に配置した請求項７の合成樹脂切断用
   レーザ光照射装置。
10. 【請求項１０】合成樹脂材におけるレーザ光照射側と反
    対側に別の吸引部材を設けた請求項１の合成樹脂切断用
    レーザ光照射装置。
11. 【請求項１１】レーザ光照射ノズルの先端部内には空気
    を供給して吸引部材内に対して正圧とした請求項１の合
    成樹脂切断用レーザ光照射装置。