JP2019098346A - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短筒状のワークに対するレーザ加工（切断）を効率良く実施可能とする。【解決手段】短筒状のワークＷの外径面にレーザビームＬＢを所定軌道で照射することにより、ワークＷを部分的に切断するレーザ加工装置１であって、ワークＷの一端Ｗａを支持する支持機構４と、レーザビームＬＢの照射に伴うワークＷの部分切断によりワークＷの内周に落下する切断片Ａを、ワークＷの他端Ｗｂ側の開口を介してワークＷの外側に排出するための排出誘導面１４を有する切断片受け１０と、排出誘導面１４上をワークＷの一端Ｗａ側から他端Ｗｂ側に向けて流れる流体２３を噴射する流体噴射機構２０と、排出誘導面１４を冷却する冷却機構３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。

周知のように、等速自在継手用の保持器は、ボール等のトルク伝達部材を保持するための孔部を有し、この孔部は、保持器の基材（短筒状のワーク。以下、単に「ワーク」ともいう）に打ち抜き加工を施すことによって形成する場合が多い。しかしながら、打ち抜き加工では、
・ワークの孔部周辺に研削等の仕上げ加工を入念に施す必要がある。
・孔部の形状等に対応した数多くの打ち抜き型を保有する必要がある。
・型交換に手間を要する。
などの理由により加工コストが増大し易い。そこで、ワークの外径面にワーク切断用のレーザビームを所定軌道で照射するレーザ加工（レーザ切断）によって上記孔部を形成する場合がある。

上記態様で孔部を形成する際には、レーザビームを照射するのに伴って生成される高温の切断片やスパッタがワークの内周に飛散（落下）する。このため、ワークの内周に何も介在させずにレーザ切断を実行すると、ワークの内径面に切断片等が付着（溶着）し易い。ワークの内径面に切断片等が溶着すると、これを除去するための除去加工を追加的に実行する必要が生じるため、レーザ切断を採用することによるコストメリットが損なわれる。そこで、本発明者らは、ワークをレーザ切断するにあたり、例えば下記の特許文献１〜３に開示された技術手段を採用することを検討した。

特許文献１，３に開示された技術手段は、ワークにレーザビームを照射するのに伴って生じる切断片やスパッタを、ワークの内周に配置した別部材（スパッタ付着防止部材）の外径面で捕捉する、というものである。また、特許文献２に開示された技術手段は、切断対象のワーク内周に、表裏両面に開口した軸方向の溝あるいは多数の貫通孔を有するスパッタ付着防止部材を配置した状態でレーザビームを照射することにより、スパッタ付着防止部材の内周にスパッタを取り込みつつ、スパッタ付着防止部材の一端側から流体を吸引または噴射することにより、スパッタ付着防止部材の内周に取り込んだスパッタをパイプ材の外側に吹き飛ばす、というものである。

特開平５−２３７６７９号公報 特開平９−１５５５８４号公報 特開２０１６−７４００１号公報

しかしながら、特許文献１，３の技術手段では、比較的短期間のうちにスパッタ付着防止部材を清掃・交換等する必要があることから、メンテナンスに手間とコストを要する。また、特に、ワークを大きく切り抜くような場合（大きな切断片が生成される場合）には、スパッタ付着防止部材で切断片を捕捉できない可能性もある。

一方、特許文献２の技術手段であれば、スパッタ付着防止部材の清掃・交換頻度（メンテナンス頻度）を減じることができる。しかしながら、ワークを大きく切り抜く場合には、スパッタ付着防止部材の内周に切断片を適切に取り込むことができない可能性がある。また、スパッタ付着防止部材の内周に切断片を取り込むことができたとしても、これをワーク外部に適切に排出できない可能性もある。

以上の実情に鑑み、本発明は、短筒状のワークを部分的にレーザ切断するにあたり、切断片やスパッタが、ワークおよびその内周に配置される別部材に付着するのを可及的に防止可能とし、もって、レーザ加工（切断）を効率良く実施可能とすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、短筒状のワークの外径面にレーザビームを所定軌道で照射することにより、ワークを部分的に切断するレーザ加工装置であって、ワークの一端を支持する支持機構と、レーザビームの照射に伴うワークの部分切断によりワークの内周に落下する切断片を、ワークの他端開口を介してワークの外側に排出するための排出誘導面を有する切断片受けと、排出誘導面上をワークの一端側から他端側に向けて流れる流体を噴射する流体噴射機構と、排出誘導面を冷却する冷却機構と、を備えることを特徴とするレーザ加工装置を提供する。

本発明に係るレーザ加工装置が上記の流体噴射機構を備えていることにより、レーザビームの照射に伴ってワークの内周に落下（飛散）する切断片やスパッタを、切断片受けの排出誘導面（例えば、ワークの一端側から他端側に向かうにつれて漸次鉛直下方側にシフトした傾斜面）に沿ってワークの外側に円滑に排出することができる。また、レーザ加工装置は、排出誘導面を冷却する冷却機構を備えているので、排出誘導面に切断片等が付着（溶着）し難くなる。従って、本発明に係るレーザ加工装置によれば、ワーク、さらには切断片受けの排出誘導面に切断片等が付着する可能性を効果的に減じることができる。これにより、異物付着のない高品質の加工済ワークを得ることが可能となる他、切断片受けのメンテナンス頻度を減じてレーザ加工を効率良く実施することが可能となる。

冷却機構は、切断片受けの内部に形成され、排出誘導面に沿って配設された誘導面冷却部を有する冷却流体流通路を備えたものとすることができる。このようにすれば、排出誘導面を冷却するための冷却流体と、排出誘導面上を流れる流体とが干渉するのを防止することができる。このため、切断片等を効率良くワークの外部に排出することができる。

流体噴射機構は、切断片受けの内部に形成された流体流通路を備えたものとすることができる。この場合、流体流通路が、一の流入口と、それぞれの開口面積が流入口の開口面積よりも小さい複数の噴射口とを有するものであれば、流体流通路に対する流体供給圧（流体供給量）をいたずらに増加せずとも、噴射口から噴射される流体に所定の流速を確保することができる。

切断片受けは、排出誘導面を有する受け部と、受け部の軸方向一方側に隣接配置されてワークの径方向に延びる背板部とを有し、背板部の他端面に噴射口が開口したものを採用することができる。

切断片受けには、ワークの他端開口を介してワークの外側に排出された切断片の自由落下を案内する案内通路を設けることもできる。このような案内通路を設けておけば、ワークの他端開口を介して（排出誘導面に沿って）ワークの外側に排出された切断片が四方八方に散らばるのを防止することができるので、切断片を容易にかつ適切に回収することができる。このとき、冷却機構を構成する冷却流体流通路に、案内通路の画成面に沿って配設された案内通路冷却部を設けておけば、案内通路の画成面に切断片が付着（溶着）するのを可及的に防止し、切断片を円滑に自由落下させることができる。これにより、切断片受けのメンテナンス頻度を減じることができる（切断片受けを連続使用することが可能となる）ので、加工効率を向上することが可能となる。

また、本発明では、一端が支持された短筒状のワークの外径面にレーザビームを所定軌道で照射することにより、ワークを部分的に切断するに際し、レーザビームの照射に伴ってワークの内周に落下する切断片をワークの他端開口を介してワークの外側に排出するための排出誘導面を有する切断片受けを配置すると共に、排出誘導面を冷却しながらワークの一端側から他端側に向けて排出誘導面上を流れる流体を噴射することを特徴とするレーザ加工方法を提供する。

このようなレーザ加工方法によれば、上述した本発明に係るレーザ加工装置を採用した場合と同様の作用効果を享受することができる。

上記のレーザ加工方法において、ワークは、その中心軸を水平方向に沿わせた起立姿勢の状態で上記中心軸（水平軸）回りに回転可能に支持することができる。このようにすれば、ワークの周方向複数箇所にレーザ加工を施すような場合、レーザ加工を効率良くかつ精度良く実施することができる。

以上から、本発明によれば、短筒状のワークを部分的にレーザ切断するにあたり、切断片やスパッタがワークに付着する可能性を効果的に減じることができるので、高品質の加工済ワークを低コストに得ることができる。また、切断片等がワーク内周に配置される切断片受けに付着し難くなり、切断片受けのメンテナンス頻度を減じることができるので、連続使用が可能となって加工効率を向上することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置の全体構造を概念的に示す図である。 切断片受けの部分拡大正面図であって、（ａ）図は、切断片受けに設けられる噴射口の一例を概念的に示す図、（ｂ）図および（ｃ）図は、変形例に係る噴射口を概念的に示す図である。 第１実施形態に係る切断片受けの縦断面図である。 第１実施形態に係る切断片受けの部分概略斜視図である。 第１実施形態に係る切断片受けの概略斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置の全体構造を概念的に示す図である。 図６に示す切断片受けの部分斜視図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ加工装置の全体構造を概念的に示す断面図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は、切断片受けの部分拡大正面図であり、図３〜図５は、それぞれ、第１実施形態に係る切断片受けの縦断面図、同切断片受けをワークの軸方向他端側から見たときの部分概略斜視図および同切断片受けをワークの軸方向一端側から見たときの概略斜視図である。なお、図４においては、同図を簡略化するために、図３および図５に示している流体流通路２２の図示を省略している。

図１に示すレーザ加工装置１は、短筒状のワークＷに、その表裏両面（外径面および内径面）に開口した無端状の孔部（貫通孔）Ｗｃを形成するために使用されるものであって、レーザ加工機２と、支持機構４と、切断片受け１０と、流体噴射機構２０と、冷却機構３０（図４参照）とを備える。

ワークＷとしては、例えば、等速自在継手用の保持器の基材を挙げることができる。この場合、孔部Ｗｃは、ボール等のトルク伝達部材を収容・保持するためのポケット部として機能するものである。

レーザ加工機２は、図示外のレーザ発振器と、レーザ発振器で生成されたレーザビームＬＢを集光した上でワークＷ（支持機構４で支持された加工対象のワークＷ。以下「ワークＷ」という場合も基本的に同様。）の外径面に照射するレーザ加工ヘッド３とを備える。レーザ加工ヘッド３は、ワークＷの上側に配置され、図示外の駆動機構によってＸＹＺの三軸方向に移動可能となっている。なお、本実施形態では、ワークＷの軸方向（水平方向）をＸ軸方向とし、鉛直方向をＹ軸方向とし、ＸＹ平面に対して直交する方向（図１において紙面と直交する方向）をＺ軸方向としている（図１および図３〜５を参照）。

ワークＷを所定精度で切断し得る限りにおいて、レーザ発振器で発生させるレーザビームＬＢの種類は特に問わず、炭酸ガスレーザ等の気体レーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、液体レーザあるいは半導体レーザ等、公知の各種レーザを使用することができる。

図示例の支持機構４は、ワークＷを、その中心軸を水平方向に沿わせた起立姿勢の状態で回転可能に支持するものであって、水平軸（Ｘ軸）回りに回転可能な回転テーブル５と、ワークＷの周方向に所定間隔で配置された複数のチャック爪６と、回転テーブル５に水平軸回りの回転駆動力を付与する図示外の駆動機構と、を備える。

各チャック爪６は、ワークＷの径方向に往復動可能に回転テーブル５に取り付けられている。このため、支持機構４でワークＷを支持する際には、まず、各チャック爪６をワークＷの径方向内側にスライド移動させ、各チャック爪６の爪部をワークＷの一端内周に挿入可能な状態とする。次いで、ワークＷの一端内周にチャック爪６の爪部を挿入してから、各チャック爪６をワークＷの径方向外側にスライド移動させ、各チャック爪６の爪部をワークＷの一端Ｗａに係合させる。これにより、ワークＷは、その一端Ｗａが支持機構４によって支持される。一方、ワークＷに対するレーザ加工が完了し、支持機構４からワークＷを取り外す際には、各チャック爪６を径方向内側にスライド移動させ、各チャック爪６の爪部とワークＷの係合状態を解除してから、ワークＷと支持機構４とを相対的に離反移動させる。

切断片受け１０は、ワークＷの外径面にレーザビームＬＢを照射するのに伴って生じる切断片ＡやスパッタＢ（以下、これらをまとめて「切断片Ａ等」ともいう）を受ける受け部１１と、受け部１１の軸方向一方側（ワークＷの一端Ｗａ内周）に配置された背板部１２と、受け部１１の軸方向他方側に配置された基部１３とを備える。図１に示すように、ワークＷに対するレーザ加工の実施中、受け部１１（の大半）および背板部１２はワークＷの内周に配置される一方、基部１３はワークＷの外側に配置される。図１においては、受け部１１、背板部１２および基部１３を一体に描いているが、実際には、切断片受け１０の内部に、後述する流体流通路２２および冷却流体流通路３２を形成する上での便宜から、上記各部１１〜１３は別部材とされ、適宜の手段（例えばボルト等の締結部材）を用いて結合一体化される。

受け部１１は、切断片Ａ等をワークＷの他端Ｗｂ側の開口を介してワークＷの外側に排出するための排出誘導面１４を有する。排出誘導面１４は、ワークＷの一端Ｗａ側から他端Ｗｂ側に向かうにつれて漸次鉛直下方にシフトした傾斜面で構成され、その他端側一部領域はワークＷの他端開口を介してワークＷの外側に突出している。傾斜面からなる排出誘導面１４の傾斜角は、切断片Ａ等を円滑に排出可能である限りにおいて任意に設定することができ、例えば１０°〜６０°の範囲とすることができる。

流体噴射機構２０は、排出誘導面１４上をワークＷの一端側から他端側に向けて流れる流体２３を噴射するためのものであり、切断片受け１０の内部に形成された流体流通路２２と、ワークＷの外部に設置され、流体流通路２２に流体２３を供給する流体供給源２１とを備える。流体供給源２１としては、例えば、送風機、ブロワ、コンプレッサ、ポンプ等を使用することができる。従って、流体２３としては、例えば、エア（圧縮空気）、水、またはエアと水の混合物が使用される。

図３および図５にも示すように、流体流通路２２は、その流入口２２ａおよび噴射口２２ｂが、基部１３の一端面および背板部１２の他端面１２ａにそれぞれ開口するように形成されている。このため、流体流通路２２は、基部１３に形成された第１流通路、受け部１１に形成された第２流通路、および背板部１２に形成された第３流通路を接続することで形成される。噴射口２２ｂは、排出誘導面１４に沿って流体２３が流れるように、排出誘導面１４に指向している。

噴射口２２ｂは、図２（ａ）に示すように、背板部１２の幅方向（Ｚ軸方向）に延びたスリット状の長穴で構成することができる他、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すような丸穴で構成することができる。図２（ｂ）は、丸穴で構成された噴射口２２ｂを背板部１２の幅方向に沿って所定間隔で配置した場合の一例であり、図２（ｃ）は、丸穴で構成された噴射口２２ｂを背板部１２の幅方向および高さ方向（Ｙ軸方向）にランダムに配置した場合の一例である。

なお、噴射口２２ｂを図２（ａ）に示すようなスリット状の長穴で構成した場合、排出誘導面１４上を流れる流体２３に所望の流速を確保するには、流体供給源２１から流体流通路２２に対して多量の流体２３を供給する（流体供給圧を高める）必要があるために非効率である。そのため、噴射口２２ｂは、図２（ｂ）や図２（ｃ）に示すように、その開口面積が流入口２２ａの開口面積よりも小さい丸穴等で構成し、これを複数設けるのが好ましい。

図３および図４に示す冷却機構３０は、ワークＷに対するレーザ加工の実施中（図１参照）に、少なくとも切断片受け１０の排出誘導面１４を冷却するために設けられるものであって、切断片受け１０の内部に形成された冷却流体流通路３２と、冷却流体流通路３２に冷却流体３３を供給する冷却流体供給源３１とを備える。冷却流体流通路３２は、図５にも示すように、排出誘導面１４に沿って配設された（排出誘導面１４と平行に配設された）誘導面冷却部３２ｃを有する。

冷却流体３３は、冷却ガス等の気体であっても良いし、水、オイル等の冷却液であっても良いが、冷却液が好ましい。このため、冷却流体供給源３１としては冷却流体流通路３２に向けて冷却液を圧送可能なポンプが好ましく使用される。

本実施形態の切断片受け１０の内部には、冷却流体流通路３２に加え、上述した流体通路２２も形成されていることから、両通路２２，３２が干渉しないように、両通路２２，３２の形成態様が工夫されている。図４および図５を参照して簡単に説明すると、流体流通路２２は、基部１３、受け部１１および背板部１２の幅方向（Ｚ軸方向）中央部にそれぞれ形成した一条の流通路（第１〜第３流通路）を接続することで形成される。一方、冷却流体流通路３２は、流体流通路２２を構成する基部１３の第１流通路および受け部１１の第２流通路の両側に形成された二条の流通路を、受け部１１の幅方向に延びた流通路を介して接続することで形成される。

図４および図５に示すように、本実施形態では、冷却流体流通路３２の流入口３２ａおよび排出口３２ｂを、基部１３の一側面および他側面にそれぞれ開口させているが、冷却流体流通路３２に沿って冷却流体３３を円滑に流通させ得る限りにおいて、流入口３２ａおよび排出口３２ｂを開口させる面は任意に選択することができる。例えば、流入口３２ａおよび排出口３２ｂの何れか一方又は双方は、流体流通路２２の流入口２２ａと同様に、基部１３の一端面に開口させても良い。

以上の構成を有するレーザ加工装置１によるレーザ加工（孔部Ｗｃの形成加工）の実施態様を以下に説明する。

まず、図１に示すように、ワークＷの一端Ｗａを支持機構４にて支持すると共に、ワークＷの内周に切断片受け１０を配置する。次いで、支持機構４の回転テーブル５を回転させることでワークＷをその中心軸（Ｘ軸）回りに回転させつつ、レーザ加工ヘッド３を所定軌道で移動させながらレーザ加工ヘッド３からレーザビームＬＢをワークＷの外径面に照射することにより、ワークＷに所定形状の孔部Ｗｃを形成する。

レーザビームＬＢを照射する際には、流体噴射機構２０を作動させる。すなわち、流体供給源２１を作動させて、エア等の流体２３を切断片受け１０の内部に形成した流体流通路２２に供給する。流体流通路２２に供給された流体２３は、流体流通路２２の流体噴射口２２ｂを介して傾斜面状の排出誘導面１４に噴射され、噴射された流体２３は、排出誘導面１４上をワークＷの一端Ｗａ側から他端Ｗｂ側に向けて流れる（傾斜面からなる排出誘導面１４の上端部から下端部に向けて流れる）。

ワークＷにレーザビームＬＢが照射される（孔部Ｗｃが形成される）のに伴って生じる切断片ＡやスパッタＢは、ワークＷの内周に落下する。ワークＷの内周には、上記の排出誘導面１４を有する切断片受け１０が配置され、排出誘導面１４上には上記態様で流体２３が流れていることから、ワークＷの内周に落下した切断片ＡやスパッタＢは、流体２３とともに排出誘導面１４に沿って下方側（ワークＷの他端Ｗｂ側）に流れ、ワークＷの他端開口を介してワークＷの外側に排出される。

また、上記態様でレーザ加工を実施する際（ワークＷにレーザビームＬＢを照射する際）には、排出誘導面１４を冷却するための冷却機構３０を作動させる。すなわち、冷却流体供給源３１（図４参照）を作動させ、冷却流体３３を切断片受け１０の内部に形成した冷却流体流通路３２に供給する。これにより、排出誘導面１４が冷却され、排出誘導面１４の過昇温が可及的に防止される。このため、排出誘導面１４に切断片Ａ等が接触した場合でも、排出誘導面１４に切断片Ａ等が溶着するのを可及的に防止することができる。特に大型の切断片Ａが生成される場合には、排出誘導面１４上をワークＷの一端Ｗａ側から他端Ｗｂ側に向けて流体２３を流していても、切断片ＡをワークＷの外側にスムーズに排出することが難しいため、排出誘導面１４に切断片Ａが溶着する可能性が比較的高いと言える。これに対し、冷却機構３０を設けておけば、切断片Ａが排出誘導面１４に溶着する可能性は効果的に減じられる。

以上から、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１によれば、ワークＷを部分的にレーザ切断するにあたり、切断片ＡやスパッタＢがワークＷの内径面に付着する可能性を効果的に減じることができるので、高品質のワークＷ（加工済ワーク）を低コストに得ることができる。また、切断片Ａ等がワークＷ内周に配置される切断片受け１０に溶着し難くなり、切断片受け１０のメンテナンス頻度を減じることができるので、切断片受け１０を連続使用することが可能となって加工効率を向上することができる。

図示は省略しているが、以上で説明したレーザ加工装置１においては、切断片受け１０を図示外のアクチュエータに取り付け固定し、切断片受け１０を支持機構４に対して接近および離反移動可能とするのが好ましい。これにより、加工対象のワークＷの交換（支持機構４に対するワークＷの着脱）を含む段取り作業をスムーズに行うことができる。

図６に、本発明の第２実施形態に係るレーザ加工装置１の全体構造を概念的に示し、図７に、同レーザ加工装置１を構成する切断片受け１０の部分斜視図を示す。

図６に示すレーザ加工装置１は、切断片受け１０および冷却機構３０の構成が、図１に示すレーザ加工装置１と異なり、それ以外の点については図１に示すレーザ加工装置１と実質的に同一である。すなわち、図６においては詳細な図示を省略しているが、図６に示すレーザ加工装置１も図１に示すレーザ加工装置１と同様の流体噴射機構２０および冷却機構３０を備えている。以下、図６に示すレーザ加工装置１において、図１に示すレーザ加工装置１と異なる構成についてのみ詳細に説明する。

この実施形態の切断片受け１０は、ワークＷの他端開口を介してワークＷの外側に排出された切断片Ａ等の自由落下を案内する案内通路１５を備えている。案内通路１５は、基部１３に形成され、鉛直方向に延びている。図示は省略しているが、案内通路１５の下方側には、切断片Ａ等を回収するための回収ボックスが配置される。切断片受け１０が上記の案内通路１５を備えていることにより、ワークＷの他端開口を介して（排出誘導面１４に沿って）ワークＷの外側に排出された切断片Ａ等が四方八方に散らばるのを防止することができるので、切断片Ａ等の回収作業やレーザ加工装置１のメンテナンス作業を容易化することができる。

また、この実施形態の冷却機構３０を構成する冷却流体流通路３２は、図３〜図５に示す誘導面冷却部３２ｃに加えて、案内通路１５の画成面に沿って配設された案内通路冷却部３２ｄを備える。本実施形態では、図７に示すように、切断片受け１０に、背板部１２と対向配置された（排出誘導面１４の延長線と交差するように立設された）終端壁１６と、背板部１２と終端壁１６との間に介在する一対の側壁１７，１７とを設け、終端壁１６の内部に案内通路冷却部３２ｄを設けている。図７にも示すように、本実施形態では、案内通路冷却部３２ｄを終端壁１６の幅方向（Ｚ軸方向）に沿って配設しているが、案内通路冷却部３２ｄは、終端壁１６の高さ方向（Ｙ軸方向）に沿って配設しても良い。また、案内通路冷却部３２ｄは側壁１７の内部に設けることもできる。

以上のように、冷却機構３０を構成する冷却流体流通路３２が、案内通路１５の画成面（終端壁１６の内壁面および側壁１７の内壁面）に沿って配設された案内通路冷却部３２ｄを有していれば、案内通路１５の画成面に切断片Ａ等が溶着するのを可及的に防止し、切断片Ａ等を円滑に自由落下させることができる。これにより、切断片Ａ等を容易にかつ適切に回収可能とし、切断片受け１０のメンテナンス頻度を効果的に減じることができる。本発明では、排出誘導面１４上を流れる流体２３によって流体２３の噴射方向前方側に切断片Ａ等が付勢されるため、ワークＷの外側に排出された切断片Ａ等は、案内通路１５の画成面のうち、終端壁１６の内壁面（一端面）に特に溶着し易いが、本実施形態のように、終端壁１６の内部に案内通路冷却部３２ｄを設けておけば、終端壁１６の内壁面を効率良く冷却することができるので、終端壁１６の内壁面に切断片Ａ等が溶着するのを効果的に防止することができる。

なお、図７に示すように、本実施形態では終端壁１６および一対の側壁１７を一体的に設けると共に、終端壁１６の内壁面と側壁１７の内壁面とをＲ部を介して接続することにより、終端壁１６と側壁１７の接続部に切断片ＡやスパッタＢが詰まらないようにしている。そのため、切断片受け１０のメンテナンス頻度を一層減じることが、すなわち切断片受け１０を連続使用することが可能となるので、加工効率を向上することができる。

また、終端壁１６の内壁面に切断片Ａ等が溶着するのを可及的に防止する上では、切断片Ａ等が終端壁１６の内壁面に到達したときの切断片Ａ等の温度および速度をできるだけ低下させるのが有効である。係る観点から、背板部１２の他端面１２ａ（流体２３の噴射口２２ｂ）と終端壁１６の内壁面（一端面）との離間距離Ｌは、例えば１０５ｍｍ以上とする（Ｌ≧１１５ｍｍ）のが好ましい。但し、離間距離Ｌの値が過剰に大きくなると、切断片受け１０、ひいてはレーザ加工装置１全体が大型化する他、切断片Ａ等をワークＷの外側に適切に排出する（案内通路１５に到達させる）ことが難しくなるおそれがある。そのため、加工対象のワークＷのサイズ等にもよるが、離間距離Ｌの上限値は１２５ｍｍ（Ｌ≦１２５ｍｍ）とするのが好ましい。

以上、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置１（およびこれを用いたレーザ加工方法）について説明したが、以上で説明したレーザ加工装置１には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。

例えば、図示は省略するが、切断片受け１０は、支持機構４（の回転テーブル５）に対して嵌合可能に構成することもできる。すなわち、例えば、切断片受け１０を構成する背板部１２に軸方向一方側に突出する突出部を設け、この突出部を回転テーブル５に対して嵌合（遊嵌）した状態でレーザ加工を実施すれば、レーザ加工中における支持機構４（に支持されたワークＷ）と切断片受け１０との相対移動を規制することができるので、切断片Ａ等の排出精度を維持する上で有利である。

また、以上で説明した流体流通路２２や冷却流体流通路３２の形成態様はあくまでも一例である。すなわち、切断片受け１０の内部に形成した両通路２２，３２が干渉せず、両通路２２，３２（流体噴射機構２０および冷却機構３０）に求められる機能を果たすことができるのであれば、両通路２２，３２の形成（配設）態様は適宜変更可能である。例えば、冷却流体流通路３２については、以上で説明した実施形態のように１系統のみならず、２系統以上設けることもできる。冷却流体流通路３２を２系統以上設ける場合、冷却流体供給源３１は１つのみ設けても良いし、２つ以上設けても良い。また、流体流通路２２については、例えば、受け部１１に設ける第２流通路を、傾斜面状の排出誘導面１４に沿って複数回折り返した屈曲形態としても良いし、枝分かれする形態としても良い。

また、以上で説明した実施形態では、流体噴射機構２０を構成する流体供給源２１と、冷却機構３０を構成する冷却流体供給源３１とを個別に設けたが、流体噴射機構２０によって噴射される流体２３、および冷却流体流通路３２を流れる流体３３を同一のものとすれば、両供給源２１，３１の何れか一方は省略しても構わない。すなわち、流体２３，３３として同一の流体（例えば水）を使用する場合には、一の供給源から流体流通路２２および冷却流体流通路３２に対して流体を供給するようにしても良い。

また、以上では、ワークＷの表裏両面に開口した貫通孔を形成する、いわゆる孔開け加工を実施するにあたってレーザ加工装置１を用いたが、レーザ加工装置１は、孔開け加工以外の加工（例えば、スリット形成加工や、切欠きを形成するための部分切断加工）に用いることも可能である。

また、以上では、レーザ加工装置１による加工対象のワークＷを等速自在継手用の保持器（の基材）としたが、レーザ加工装置１は、例えば転がり軸受用の保持器等、その他の短筒状のワークＷに対してレーザ加工を施す際に用いることもできる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得る。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ レーザ加工装置
２ レーザ加工機
４ 支持機構
１０ 切断片受け
１１ 受け部
１２ 背板部
１４ 排出誘導面
１５ 案内通路
１６ 終端壁
２０ 流体噴射機構
２１ 流体供給源
２２ 流体流通路
２２ｂ 噴射口
２３ 流体
３０ 冷却機構
３１ 冷却流体供給源
３２ 冷却流体流通路
３２ｃ 誘導面冷却部
３２ｄ 案内通路冷却部
３３ 冷却流体
Ａ 切断片
Ｂ スパッタ
ＬＢ レーザビーム
Ｗ ワーク
Ｗａ 一端
Ｗｂ 他端
Ｗｃ 孔部

Claims (8)

1. 短筒状のワークの外径面にレーザビームを所定軌道で照射することにより、ワークを部分的に切断するレーザ加工装置であって、
   ワークの一端を支持する支持機構と、
   前記レーザビームの照射に伴うワークの部分切断によりワークの内周に落下する切断片を、ワークの他端開口を介してワークの外側に排出するための排出誘導面を有する切断片受けと、
   前記排出誘導面上をワークの一端側から他端側に向けて流れる流体を噴射する流体噴射機構と、
   前記排出誘導面を冷却する冷却機構と、を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記冷却機構は、前記切断片受けの内部に形成された冷却流体流通路を備え、該冷却流体流通路は、前記排出誘導面に沿って配設された誘導面冷却部を有する請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記流体噴射機構は、前記切断片受けの内部に形成された流体流通路を備え、該流体流通路は、一の流入口と、それぞれの開口面積が前記流入口の開口面積よりも小さい複数の噴射口とを有する請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記切断片受けは、前記排出誘導面を有する受け部と、該受け部の軸方向一方側に隣接配置されて前記ワークの径方向に延びる背板部とを有し、該背板部の他端面に前記噴射口が開口している請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記切断片受けは、ワークの他端開口を介してワークの外側に排出された前記切断片の自由落下を案内する案内通路を有する請求項１〜４の何れか一項に記載のレーザ加工装置。
6. 前記冷却機構は、前記切断片受けの内部に形成された冷却流体流通路を備え、該冷却流体流通路は、前記案内通路の画成面に沿って配設された案内通路冷却部を有する請求項５に記載のレーザ加工装置。
7. 一端が支持された短筒状のワークの外径面にレーザビームを所定軌道で照射することにより、前記ワークを部分的に切断するに際し、
   前記レーザビームの照射に伴ってワークの内周に落下する切断片をワークの他端開口を介してワークの外側に排出するための排出誘導面を有する切断片受けを配置すると共に、前記排出誘導面を冷却しながら前記排出誘導面上をワークの一端側から他端側に向けて流れる流体を噴射することを特徴とするレーザ加工方法。
8. ワークは、その中心軸を水平方向に沿わせた起立姿勢の状態で前記中心軸回りに回転可能に支持されている請求項７に記載のレーザ加工方法。

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