JP2688026B2 - レーザ加工方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を熱源として
用いるレーザ加工方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、製品機能アップのため、高精度か
つ複雑な部品加工や、コストダウン目的のための無人自
動化生産が重要視されている。この課題実現手段の一つ
としてレーザ加工法が注目されており、周辺装置に関し
ても開発が進んでいる。現在、加工対象物としては金
属、非金属を問わず板状の試料が多い。板状の試料を加
工する場合、切断によって発生する煙、溶融物は、レー
ザ加工機からのアシストガスにより吹き飛ばされ、試料
裏面にはほとんど影響を及ぼさない。しかし、筒状の試
料を加工する場合、試料外部からレーザ光を照射して切
断すると、溶融物が試料内部に付着し、またレーザ照射
側の試料壁を切断し突き抜けたレーザ光が反対側の試料
壁内面にあたり、試料内部の仕上がりを劣化させてい
た。これを解決するためのレーザ加工装置が、例えば特
開昭５３−８９０９８号公報に開示されている。このレ
ーザ加工装置は、レーザ切断時に発生するガスおよび溶
融物を回収し、かつレーザ光を遮断するための穴を持っ
たパイプとこのパイプに連結した集塵器等の回収手段か
らなるもので、試料をレーザ光で切断する時、試料内に
パイプを挿入することにより、レーザ照射側の試料壁を
突き抜けたレーザ光が反対側の試料内面に損傷を及ぼす
ことを防ぐとともに、切断で発生する煙、溶融物が試料
内部に付着して試料内部の仕上がりを悪化させるのを防
ぐものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記加
工装置で図６に示す筒状試料１を、図５に示すような複
雑な形状の筒状物２に加工する場合、具体的には筒状物
２の各端面に突出する一対の突出部分を形成したり、こ
の突出部分に小さな孔を設けたり、あるいは筒状物２の
外周面に円形状の孔あるいは角形状の孔を設ける場合、
試料１の切断によって煙や浮遊状態で飛散する溶融物に
加えて、試料１の端面加工や小さな孔などの切り抜き加
工から生ずる切断された破材３が集塵力によりパイプ４
に設けた煙、溶融物の回収穴５に引き込まれ、図６に示
すように引っかかって穴を塞ぎ、試料１内部の仕上がり
を劣化させる問題があった。また、引っかかったまま試
料１の送り込みを行うと、破材３が試料１と試料１内に
挿入されたパイプ４との隙間に挟まり、試料１を保持
し、回転させるチャック爪との間で滑りを起こし、角度
ずれ等の不良を発生させる問題もあった。さらに、この
加工装置を自動機に組み込み、試料１の加工完了後、完
成品２を自動回収させる場合、加工後も完成品２とパイ
プ４との隙間に破材がはさまっているために完成品２が
回収時所定位置に無く自動回収が難しいといった問題も
あった。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、試料の内部劣化や不良をなくし、かつ無人自動運
転を可能にしコストダウンを図ることのできるレーザ加
工方法および装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のレーザ加工方法は、試料をレーザ切断加工
する際に生ずる溶融物や煙を回収しながらレーザ切断加
工するレーザ加工方法において、試料を筒状試料として
該筒状試料の内部に、集塵器に接続された回収パイプを
挿入し、該回収パイプの先端側に設けた吸入穴から前記
筒状試料をレーザ切断加工する際に生ずる溶融物や煙を
吸入回収し、前記筒状試料をレーザ切断加工する際に生
ずる破材が落下する前に、前記溶融物や煙を吸入回収す
るときの吸入圧力よりも圧力を低下させ、該破材を前記
回収パイプにて回収しないように自重落下させる、こと
を特徴とする。また、上記目的を達成するために、本発
明のレーザ加工装置は、図１にその概念図を例示するよ
うに、レーザ照射装置１０のレーザ光により筒状試料１
１の外部から筒状試料１１をレーザ切断加工する際に生
ずる溶融物や煙を、前記筒状試料１１の内部に挿入して
吸入回収する吸入穴１２を先端側に設けたパイプ１３
と、この回収パイプ１３に対し管路１４，１６を介して
接続された集塵器１７と、前記回収パイプ１３と集塵器
１７との間に配置され、前記筒状試料１１をレーザ切断
加工する際に生ずる前記溶融物や煙を吸入回収する吸入
圧力を、落下する破材を吸入しない低い圧力に変える吸
入圧力変更手段１５と、前記破材が落下する前に前記溶
融物や煙を吸入回収するときの吸入圧力を前記低い圧力
に変えるように前記吸入圧力変更手段１５を制御する制
御装置と、を有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記方法によれば、切断された破材が落下する
前にパイプの吸引圧力を一時低下させていることによ
り、破材を自重で落下させることになり、パイプに設け
た集塵用の穴に吸い付けられたり引っかからないように
なる。また、上記装置によれば、筒状試料１１をレーザ
照射装置１０で加工する際に発生する溶融物や煙は、集
塵器１７の集塵力により、吸入穴１２からパイプ１３に
吸入される。吸入された溶融物や煙は、管路１４、吸入
圧力変更手段１５および管路１６を通り集塵器１７に回
収される。また、加工により破材が発生した場合には、
吸入圧力変更手段１５を作動させることにより、パイプ
１３での吸入圧力を低下させる。これにより、破材の吸
い付きが防止され、完成品の良質化が可能となる。

【０００７】

【実施例１】図２は、本発明のレーザ加工方法およびこ
の方法を実施するためのレーザ加工装置の実施例１を示
す正面図、図３は、同装置におけるレーザ加工部の詳細
を一部断面にして示す正面図で、レーザ加工装置２０
は、被加工物である筒状試料２１を保持しレーザ光で加
工するレーザ加工部３０と、レーザ加工部３０に対向配
置されて加工の際に発生する溶融物や煙を吸入回収する
パイプ５１を設けたアンローダ部５０と、パイプ５１の
吸入圧力を変化させる吸入圧力切替部７０と、吸入切替
部７０に接続した集塵器（図示省略）とから構成されて
いる。

【０００８】レーザ加工部３０には、ＸＹテーブル３１
が装置ベース３２上に設けられており、ＸＹテーブル３
１上には、θテーブル３３が配置されている。θテーブ
ル３３には、筒状試料２１を保持するチャック爪３４を
有するチャック３５が回転自在に保持されるとともに、
チャック３５を回転駆動するサーボモータ３６が取り付
けられている。筒状試料２１を保持するチャック爪３４
の前方上方には、筒状試料２１の軸心３７と直角なビー
ム光軸３８を持つレーザ光により筒状試料２１を加工す
るレーザ加工機３９が配置されている。

【０００９】アンローダ部５０には、先端側面に吸入穴
５１ａを設けたパイプ５１が、チャック爪３４に保持さ
れた筒状試料２１の軸心３７と同軸になるように、装置
ベース３２上に設けたアンローダ架台５２上のリニアガ
イド５３に摺動自在に設けたリニアガイド架台５４のパ
イプ受け５５に取り付けたパイプ取付台５６に嵌め込ま
れて配置されている。アンローダ架台５２の下面には、
アンローダシリンダ５７が取付板５８を介して取り付け
られている。このアンローダシリンダ５７のロッドは、
リニアガイド架台５４に取り付けた連結板５９に固着さ
れ、アンローダシリンダ５７の作動により、リニアガイ
ド架台５４、パイプ受け５５およびバイプ取付台５６を
介して、パイプ５１を筒状試料２１内に挿入して吸入穴
５１ａを加工位置の下方に配置させるとともに、加工後
の筒状試料５１内から引き出し得るように、図において
示すＡ−Ａ’方向に移動可能に構成されている。さら
に、前記パイプ受け５５のパイプ取付台５６の反対側に
は、吸入圧力切替部７０に連結された管路６０がフラン
ジ６１を介し取り付けられている。パイプ受け５５およ
びパイプ取付台５６は中空になっており、パイプ５１の
中穴と管路６０とは内部でつながっている。

【００１０】吸入圧力切替部７０には、前記管路６０と
フランジ７１を介して接続されたボックス７２が装置ベ
ース３２上に設けられている。ボックス７２には、装置
ベース３２の下面から貫通して弁ボックス７３が取り付
けられている。弁ボックス７３は、その内部に形成した
通孔７４がボックス７２の内部を介して前記管路６０と
連通されるとともに、弁ボックス７３の下端部において
図示を省略した集塵器が管路７５を介して通孔７４と接
続されている。さらに、弁ボックス７３には、通孔７４
を閉塞する弁７６をスライド自在に保持するスリット７
７が形成されている。弁７６は、弁ボックス７３の側面
に設けた取付台７８に取り付けられた弁シリンダ７９と
連結されている。弁シリンダ７９は、図示しない制御装
置を介して駆動制御され、弁７６を図中で示すＢ−Ｂ’
方向に移動させることにより弁７６で弁ボックス７３の
通孔７４を開放および閉塞して集塵器（図示省略）の吸
入圧力による前記パイプ５１の吸入圧力を瞬時に変化さ
せ得るように構成されている。

【００１１】本実施例にあっては、筒状試料２１の加工
中、弁７６は弁ボックス７３の通孔７４を開放する位置
に弁シリンダ７９を介して移動され、筒状試料２１の加
工で発生する溶融物や煙２２をパイプ５１の吸入穴５１
ａからパイプ５１内に吸入して集塵器に回収する。そし
て、筒状試料２１の加工中に切断された破材が生じた場
合、破材の落下直前に弁シリンダ７９を制御装置（図示
省略）により作動して弁７６をＢ’方向に移動させ、弁
ボックス７３の通孔７４を閉塞して吸入穴５１ａによる
吸入を中止する。そして、破材が落下し終わった後、弁
シリンダ７９を制御装置により作動して弁７９をＢ方向
に移動させ、弁ボックス７３の通孔７４を開放して再び
溶融物や煙２２を集塵器に回収する。

【００１２】本実施例によれば、破材の落下直前に通孔
７４が弁７６により閉塞され、この閉塞状態が破材の落
下中も維持されるため、パイフ５１の吸入穴５１ａによ
る破材への吸入力が完全になくなり、破材が吸入穴５１
ａに吸い寄せられることが完全に防止される。したがっ
て、破材が吸入穴５１ａにつまった時に生ずる筒状試料
２１内部の劣化および筒状試料２１とパイフ５１間への
破材づまりによる不良が解消できるとともに、長時間の
無人自動加工運転が可能になる。

【００１３】

【実施例２】図４は、発明のレーザ加工方法を実施する
ための実施例２のレーザ加工装置における要部である吸
入圧力切替部９０を一部断面にして示す正面図で、装置
ベース３２上に上部を開口したボックス９１が設けられ
ている。ボックス９０の側面には、フランジ９２を介し
て管路６０が接続されるとともに、ボックス９１の下端
部には、集塵器（図示省略）に連結した管路７５が接続
され、ボックス９１の内部を介して、パイプ５１（図２
参照）と集塵器とが連通されている。ボックス９１の上
部開口部には、中央部に大気と連通する通気孔９３を設
けた蓋９４が、開口部を覆うように取り付けられてい
る。蓋９４の上部には、蓋９４の外縁部に立設した複数
本の脚柱９５を介して、図示を省略した制御装置により
駆動制御される弁モータ９６が取り付けられている。弁
モータ９６内部には、モータの回転を図に示すＣ−Ｃ’
方向の直進運動に変換する機構が組み込れ、直進運動す
るロッド９７の先端は、蓋９４に対向して設けられてい
る。ロッド９７は、蓋９４の通気孔９３と同軸に配置さ
れるとともに、ロッド９７の先端には、通気孔９３をそ
の上部から閉塞するための弁９８が取り付けられてい
る。その他のレーザ加工部およびアンローダ部は、実施
例１と同様であるので、その説明は省略する。

【００１４】以下、本実施例の作用を図２、図３および
図４を用いて説明すると、通気孔９３が弁９８により閉
塞された状態で、筒状試料２１の加工が行われ、この加
工の際に生ずる溶融物や煙２２が、パイプ５１の吸入穴
５１ａから集塵器に回収される。そして、筒状試料２１
の加工中に、切断された破材が生じた場合、破材の落下
直前に弁モータ９６を制御装置（図示省略）により作動
して、弁９８をＣ’方向に移動させ、通気孔９３の閉塞
状態を開放状態にする。この通気孔９３の開放により、
流動抵抗の大きいパイプ５１等より大気との通気孔９３
からのエア流入が多くなり、結果として、パイプ５１の
吸入穴５１ａでの集塵能力が低下する。そして、破材の
落下が終わった後、弁モータ９６を制御装置により作動
して、弁９８をＣ方向に移動させ、通気孔９３を閉塞し
て再び溶融物や煙２２を集塵器に回収する。なお、パイ
プ５１の吸入穴５１ａによる吸入圧力は、通気孔９３の
大きさを変えることで、溶融物や煙２２の集塵能力を調
整することができる。

【００１５】本実施例によれば、筒状試料２１の加工中
に、破材が生じた場合、溶融物や煙２２の回収通路の途
中で大気との通気孔９３を開放することによりパイプ５
１の吸入穴５１ａよりの集塵力を低下させることができ
る。これにより、破材の吸入穴５１ａへの吸い付きが防
止され、かつ煙、溶融物２２を回収することができ、前
記実施例１と同様な効果を得ることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、本発明のレーザ加工方法
およびレーザ加工装置によれば、筒状試料をレーザ切断
加工する際に生ずる破材が落下する前に溶融物や煙を吸
入回収するときの吸入圧力よりも圧力を低下させてお
り、この低下のために吸入の圧力を変える手段を備え、
溶融物等を回収するパイプの吸入穴に破材がつまらない
ようにすることで、筒状試料内部の劣化や加工不良が解
消されるとともに長時間の無人自動運転が可能となり、
コストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ加工装置を例示する概念図であ
る。

【図２】本発明のレーザ加工方法を実施するための実施
例１のレーザ加工装置を一部断面にして示す正面図であ
る。

【図３】本発明の実施例１のレーザ加工装置におけるレ
ーザ加工部を一部断面にして示す正面図である。

【図４】本発明のレーザ加工方法を実施するための実施
例２のレーザ加工装置の要部を示す断面図である。

【図５】レーザ加工された筒状完成品を示す斜視図であ
る。

【図６】従来のレーザ加工状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０，３９ レーザ照射装置 １１，２１ 筒状試料 １２，５１ａ 吸入穴 １３，５１ パイプ１５ 吸入圧力変更手段 １７ 集塵器 ７０，９０ 吸入圧力切替部 ７３ 弁ボックス ７６，９８ 弁 ７９ 弁シリンダ ９１ ボックス ９３ 通気孔 ９６ 弁モータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料をレーザ切断加工する際に生ずる溶
   融物や煙を回収しながらレーザ切断加工するレーザ加工
   方法において、 試料を筒状試料として該筒状試料の内部に、集塵器に接
   続された回収パイプを挿入し、 該回収パイプの先端側に設けた吸入穴から前記筒状試料
   をレーザ切断加工する際に生ずる溶融物や煙を吸入回収
   し、 前記筒状試料をレーザ切断加工する際に生ずる破材が落
   下する前に前記溶融物や煙を吸入回収するときの吸入圧
   力よりも圧力を低下させ、該破材を前記回収パイプにて
   回収しないように自重落下させる、 ことを特徴とするレーザ加工方法。
2. 【請求項２】 筒状試料をレーザ切断加工するレーザ加
   工装置において、前記筒状試料をレーザ切断加工する際
   に生ずる溶融物や煙を前記筒状試料の内部に挿入して吸
   入回収する吸入穴を先端側に設けた回収パイプと、 この回収パイプに対し管路を介して接続された集塵器
   と、 前記回収パイプと集塵器との間に配置され、前記筒状試
   料をレーザ切断加工する際に生ずる前記溶融物や煙を吸
   入回収する吸入圧力を、落下する破材を吸入しない低い
   圧力に変える吸入圧力変更手段と、 前記破材が落下する前に前記溶融物や煙を吸入回収する
   ときの吸入圧力を前記低い圧力に変えるように前記吸入
   圧力変更手段を制御する制御装置と、 を有することを特徴とするレーザ加工装置。