JPH1094894A - レーザ切断加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小径の筒状試料であっても、溶融物および煙の
回収が完全にでき、筒状試料を所望の形状に切断できる
レーザ切断加工装置を提供する。 【解決手段】筒状試料９０を保持し前後動自在かつ回転
自在な加工チャックユニット２と、筒状試料９０にレー
ザ光を照射して所望の形状に切断するレーザユニット３
とを備えたレーザ切断加工装置において、筒状試料９０
の内部に樹脂チューブ９１を挿入し、樹脂チューブ９１
と筒状試料９０との隙間に圧縮空気を噴流させて、レー
ザ切断加工時に発生する溶融物および煙を筒状試料９０
の内部から排出させる手段５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒状試料をレーザ
切断加工し、例えば内視鏡用湾曲管などの複雑形状の部
材を切り出すレーザ切断加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、筒状試料をレーザ切断加工して複
雑形状の部品を切り出すレーザ切断加工装置には、特開
平４−２６２８８８号公報所載の技術が開示されてい
る。この技術を図９により説明する。図９はレーザ加工
装置の一部を破載した正面図である。レーザ加工装置２
２０は、被加工物である筒状試料２２１を保持しレーザ
光で加工するレーザ加工部２３０と、レーザ加工部２３
０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２５１を設けたアンローダ部２５０
と、パイプ２５１の吸入圧力を変化させる吸入切替部２
７０と、吸入圧力切替部２７０に接続した集塵機（図示
省略）とから構成されている。

【０００３】レーザ加工部２３０には、ＸＹテーブル２
３１が装置ベース２３２上に設けられており、ＸＹテー
ブル２３１上には、θテーブル２３３が配置されてい
る。θテーブル２３３には、筒状試料２２１を保持する
チャック爪２３４を有するチャック２３５が回転自在に
保持されるとともに、チャック２３５を回転駆動するサ
ーボモータ２３６が取り付けられている。筒状試料２２
１を保持するチャック爪２３４の前方上方には、筒状試
料２２１の軸心２３７と直角なビーム光軸２３８を持つ
レーザ光により筒状試料２２１を加工するレーザ加工機
２３９が配置されている。

【０００４】アンローダ部２５０には、先端側面に吸入
穴２５１ａを設けたパイプ２５１が、チャック爪２３４
に保持された筒状試料２２１の軸心２３７と同軸になる
ように、装置ベース２３２上に設けたアンローダ架台２
５２上のリニアガイド２５３に摺動自在に設けたリニア
ガイド架台２５４のパイプ受け２５５に取り付けたパイ
プ取付台２５６に嵌め込まれて配置されている。アンロ
ーダ架台２５２の下面には、アンローダシリンダ２５７
が取付板２５８を介して取り付けられている。このアン
ローダシリンダ２５７のロッドはリニアガイド架台２５
４に取り付けられた連結板２５９に固着され、アンロー
ダシリンダ２５７の作動によりリニアガイド架台２５
４、パイプ受け２５５およびパイプ取付台２５６を介し
て、パイプ２５１を筒状試料２２１内に挿入して吸入穴
２５１ａ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２５１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２５５のパイプ取付台２５６の反
対側には、吸入圧力切替部２７０に連結された管路２６
０がフランジ２６１を介して取り付けられている。パイ
プ受け２５５およびパイプ取付台２５６は中空になって
おり、パイプ２５１の中穴と管路２６０とは内部でつな
がっている。

【０００５】吸入圧力切替部２７０には、前記管路２６
０とフランジ２７１を介して接続されたボックス２７２
が装置ベース２３２上に設けられている。ボックス２７
２には、装置ベース２３２の下面から貫通して弁ボック
ス２７３が取り付けられている。弁ボックス２７３は、
その内部に形成した通孔２７４がボックス２７２の内部
を介して前記管路２６０と連通されるとともに、弁ボッ
クス２７３の下端部において図示を省略した集塵機が管
路２７５を介して通孔２７４と接続されている。さら
に、弁ボックス２７３には、通孔２７４を閉塞する弁２
７６をスライド自在に保持するスリット２７７が形成さ
れている。弁２７６は、弁ボックス２７３の側面に設け
た取付台２７８に取り付けられた弁シリンダ２７９と連
結されている。弁シリンダ２７９は、図示しない制御装
置を介して駆動制御され、弁２７６を図中で示すＢ−
Ｂ’方向に移動させることにより弁２７６で弁ボックス
２７３の通孔２７４を開放および閉塞して集塵機（図示
省略）の吸入圧力による前記パイプ２５１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。

【０００６】上記で説明したレーザ加工装置を用いた筒
状試料の切断加工方法における溶融物および煙の回収方
法について説明する。筒状試料２２１の加工中、弁２７
６は弁ボックス２７３の通孔２７４を開放する位置に弁
シリンダ２７９を介して移動され、筒状試料２２１の加
工で発生する溶融物や煙をパイプ２５１の吸入穴２５１
ａからパイプ２５１内に吸入して集塵機に回収する。そ
して、筒状試料２２１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２７９を制御装置
（図示省略）により作動して弁２７６をＢ’方向に移動
させ、弁ボックス２７３の通孔２７４を閉塞して吸入穴
２５１ａ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２７９を制御装置により作動し
て弁２７９をＢ方向に移動させ、弁ボックスの通孔２７
４を開放して再び溶融物や煙を集塵機に回収する。

【０００７】そして、レーザ切断加工が終了すると、切
断された筒状試料２２１は落下しパイプ２５１に引っ掛
かる。この際、切断された筒状試料２２１内に残ってい
る前記破材は、パイプ２５１に引っ掛かるときに筒状試
料２２１内から装置ベース２３２上に落下する。切断さ
れた筒状試料２２１は、パイプ２５１に引っ掛かったま
ま、アンローダシリンダ２５７を作動して図中Ａに移動
させる。その後、ロボットハンド等（図示省略）によ
り、上記筒状試料は取り出される。このようにして、レ
ーザ加工装置により無人自動加工運転を行うことができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術には、以下に示す問題点があった。まず第１に、筒状
試料２２１の直径が小さくなると、この筒状試料２２１
内に挿入されるパイプ２５１の直径も小さくしなければ
ならない。筒状試料２２１の内径が例えば８ｍｍ以下に
なると、パイプ２５１の外径は６ｍｍとなり、内径は４
ｍｍとなる。パイプ２５１の内径が小さくなるため、加
工中に発生する溶融物や煙の回収力が低下する。さらに
溶融物がパイプ２５１の吸入穴２５１ａに詰まり、吸入
作用を全くしないという不具合があった。

【０００９】第２に、従来のレーザ加工装置では、パイ
プ２５１の同一箇所にレーザ光が常に照射される。この
ため、筒状試料２２１の内径が８ｍｍ以下では、上記パ
イプ２５１が貫通してしまい、筒状試料２２１の切断裏
面への遮光の働きがなくなっていた。すなわち、筒状試
料２２１の裏面をも切断してしまい、意図する加工がで
きないという不具合があった。また、第３に、従来のレ
ーザ加工装置では、長尺の筒状試料が加工できないた
め、短尺パイプを一回チャックし、一回加工して、切断
ワークおよび残材（切り残しチャック部分）を回収して
いたので、１つの切断ワークを切断するのに時間がかか
っていた。すなわち、加工タクトタイムが長いため、加
工コストが高くなるという不具合があった。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、小径の筒状試料であっても、溶融物および煙の回収
が完全にでき、筒状試料を所望の形状に切断できるレー
ザ切断加工装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１、２または３に係る発明は、筒状試料を保
持し前後動自在かつ回転自在な加工チャックユニット
と、前記筒状試料にレーザ光を照射して所望の形状に切
断するレーザユニットとを備えたレーザ切断加工装置に
おいて、前記筒状試料の内部に樹脂チューブを挿入し、
該樹脂チューブと前記筒状試料との隙間に圧縮空気を噴
流させて、レーザ切断加工時に発生する溶融物および煙
を前記筒状試料の内部から排出させる排出手段を設けた
ことを特徴とする。

【００１２】請求項１、２または３に係る発明の作用で
は、前記排出手段を設けたことにより、溶融物および煙
が筒状試料の内部から強制的に排除され、また、樹脂チ
ューブがレーザ光を遮断するので筒状試料の裏面がレー
ザ光により破壊されることはない。請求項２に係る発明
の作用では、上記作用に加え、樹脂チューブを装着する
樹脂チューブ固定部と、樹脂チューブの外周に筒状試料
を配置するように装着する筒状試料固定部とを備え、樹
脂チューブと筒状試料との隙間に圧縮空気を噴流させる
ように構成した取付け治具ユニットを設けたことによ
り、長尺の筒状試料と長尺の樹脂チューブとを取付け治
具ユニットに装着することができる。請求項３に係る発
明の作用では、上記作用に加え、筒状試料を保持する加
工チャックユニットに、筒状試料の一端を突き当てて密
閉させる障壁を設けるとともに、樹脂チューブの一端を
筒状試料の内部に挿入し、他端から圧縮空気を供給する
チューブ供給ユニットを備え、樹脂チューブの一端から
噴出した圧縮空気が加工チャックユニットの障壁に衝突
して逆流し、筒状試料の内壁と樹脂チューブの外壁との
間を通過するようにしたことにより、樹脂チューブを筒
状試料の一方の端面から連続的に供給することができ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態１】図１〜図４は発明の実施の形態
１を示し、図１はレーザ切断加工装置の一部を破載した
正面図、図２は取付け治具ユニットの筒状試料固定部付
近の一部を破載した斜視図、図３は取付け治具ユニット
の筒状試料固定部付近の一部を破載した正面図、図４は
取付け治具ユニットの筒状試料固定部付近の側面図であ
る。

【００１４】図１において、レーザ切断加工装置は、ベ
ース１と、その上に配設され筒状試料を把持して駆動す
る加工チャックユニット２と、加工チャックユニット２
に保持された筒状試料をレーザ加工するレーザユニット
３と、筒状試料および樹脂チューブの送り停止位置を規
制するストッパユニット４と、筒状試料および樹脂チュ
ーブを装着して加工チャックユニット２に供給する取付
け治具ユニット５と、取付け治具ユニット５を待機させ
るストッカユニット６と、ストッカユニット６から取付
け治具ユニット５を把持して加工チャックユニット２に
供給する投入ハンドユニット７と、溶融物および煙を集
塵する集塵機ユニット８とから構成されている。

【００１５】加工チャックユニット２は、ベース１上に
紙面表裏方向に移動自在なＹ軸テーブル２０を配設し、
Ｙ軸テーブル２０はＹモータ２１により紙面表裏方向に
駆動され、かつ位置決め自在に構成されている。Ｙ軸テ
ーブル２０上には、紙面左右方向に移動自在なＸ軸テー
ブル２２が配設されている。Ｘ軸テーブル２２はＸモー
タ２３により紙面左右方向に駆動され、かつ位置決め自
在に構成されている。Ｘ軸テーブル２２上には、側面が
略Ｌ字形のθテーブル架台２４が配設されており、Ｌ字
形に立設した内側面にθテーブル２５を回転自在に取着
するとともに、θテーブル架台２４の側面に固着したθ
モータ２６により回転位置決め自在に構成されている。
θテーブル２６の前面には、加工チャック２７が取着さ
れ、さらに加工チャック２７には、複数の爪２８が配設
され、その中心がθテーブル２５の回転軸心と一致する
ように構成されている。θテーブル２５および加工チャ
ック２７の中心を貫通して、これらと一体となって回転
する導入管２９が配設されている。導入管２９の軸心
は、θテーブル２５の回転軸心と一致し、導入管２５の
後端には円錐形の導入部２９ａを形成している。

【００１６】レーザユニット３は、ベース１上にＺ軸支
持柱３３を立設している。Ｚ軸支持柱３３には、Ｚ軸支
持柱３３内の駆動機構（図示省略）により上下方向に移
動自在なレーザ本体３０が取着され、レーザ本体３０に
は、レーザ光源を内蔵したレーザヘッド３１が取着さ
れ、その下端にはレーザ光を集光する光学系を内蔵した
レーザノズル３２が連設されている。

【００１７】ストッパユニット４は、ベース１上にて、
紙面左右方向にガイド４０を敷設している。ガイド４０
上には、摺動自在なガイドテーブル４１が嵌装され、ガ
イドテーブル４１上には、側面がＬ字形のストッパ台４
２が取着されている。ストッパ台４２の上端には、スト
ッパ４３がバネ４３Ａを介して弾発的に取着されてい
る。このストッパ台４２は、ベース１上に備えたシリン
ダ４４によりガイド４０上を摺動自在となっている。ス
トッパ４３の先端には、樹脂チューブ９１が当接し、取
付け治具ユニット５の前進を停止させるための信号を発
する図示を省略したセンサが内蔵されている。また、ス
トッパ４３の先端上部には、樹脂チューブ９１と筒状試
料９０との隙間から噴出する溶融物や煙が混合した空気
を矢印Ｂ方向に導くために、突起４３ａを設け、その基
端部は円弧状に形成されている。

【００１８】取付け治具ユニット５は、本体たるチャッ
ク台５０と、チャック台５０に対して回転自在に連設さ
れた導入パイプ部５１とから構成されている。チャック
台５０の外周には、ストッカユニット６に対して長手方
向の位置決めするための溝５０ａが形成されている。ま
た、チャック台５０の中心部には、中空穴（図示省略）
が気密的に形成され、この中空穴に対してエアー口５０
ｂが穿設されて、圧縮空気が供給できるようになってい
る。導入パイプ部５１の外径は、加工チャックユニット
２の導入管２９の内径に摺動できるように仕上げられて
いる。

【００１９】また、導入パイプ部５１の先端部は、図２
〜図４に示すように、筒状試料９０を装着する筒状試料
固定部５２が形成され、さらにその先端に、テフロンな
どからなる樹脂チューブ９１を装着する筒状試料固定部
材５３が配設されている。筒状試料固定部５２の外径
は、筒状試料９０の内径に合致するように仕上げられて
いる。筒状試料固定部５２の中心部は、中空穴５２ａが
穿設され、チャック台５０の中空穴に連通している。図
３に示すように、筒状試料固定部５２の先端面５２ｂ
は、その軸心に対し斜めに形成され、その先端面５２ｂ
に接して、筒状試料固定部材５３が配置されている。筒
状試料固定部材５３の外径は、筒状試料９０の内径に合
致するように仕上げられている。筒状試料固定部材５２
の基端中心にはワイヤ５４が固着され、筒状試料９０を
筒状試料固定部５２および筒状試料固定部材５３に装着
後、このワイヤ５４を牽引することにより、双方の部材
が互いにずれようとする作用により筒状試料９０が固定
される。

【００２０】筒状試料固定部材５３の先端中心には、樹
脂チューブ固定部５３ａが形成されている。樹脂チュー
ブ固定部５３ａの外径は、樹脂チューブ９１の内径より
やや大きく形成され、樹脂チューブ９１を押し込むこと
により、樹脂チューブ９１の弾力によって固定される。
また、図２および図４に示すように、筒状試料固定部材
５３の外周は、平行平面５３ｂが形成され、その二面幅
は、筒状試料固定部５２の中空穴５２ａの内径より小さ
く形成されており、三日月状の隙間から、圧縮空気が噴
射され、筒状試料９０と樹脂チューブ９１との隙間に圧
縮空気が供給されるようになっている。

【００２１】図１において、ストッカユニット６は、ベ
ース１上に、前端支え６０、中間支え６１および後端支
え６２を立設している。前端支え６０と後端支え６２と
により取付け治具ユニット５を支持している。また、中
間支え６１上には、Ｌ字形の位置決め板６５が取着さ
れ、その先端が取付け治具ユニット５の溝５０ａに嵌合
することにより取付け治具ユニット５をその長手方向に
位置決めしている。さらに、ベース１上の前端支え６０
および後端支え６２の近傍には、前リフトシリンダ６３
および後リフトシリンダ６４が配設されており、取付け
治具ユニット５を載置して上下方向に移送する。

【００２２】投入ハンドユニット７は、ベース１上に、
互いに隔離した一対の支柱７０を立設している。支柱７
０間には、ハンドベース７１が横架され、ハンドベース
７１の下面には、ハンドガイド７２が取着されている。
ハンドガイド７２には、ハンドガイドテーブル７３が、
左右方向（矢印Ａ−Ａ’方向）に移動自在に嵌装してい
る。ハンドガイドテーブル７３の下面には、ハンド台７
４が取着され、ハンド台７４の下面には、２組の投入ハ
ンド７５が垂設されている。投入ハンド７５の一方（後
端側）には、エアー導入口７６が穿設され、取付け治具
ユニット５を把持したとき、取付け治具ユニット５のエ
アー口５０ｂに連結し、圧縮空気を取付け治具ユニット
５内に供給できるように構成されている。ハンドベース
７１の両端には、一対のプーリ７７が枢着され、プーリ
７７間にはベルト７８が張設され、その下面がハンド台
７４の上面に接触しながら図示を省略した駆動装置によ
り矢印Ａ−Ａ’方向に回動するようになっている。ハン
ド台７４の上面には、クランプシリンダ７９が配設さ
れ、クランプシリンダ７９の先端部７９ａでベルト７８
をハンド台７４に押圧することにより、ベルト７８とハ
ンド台７４とを一体化し、ベルト７８の移動により、投
入ハンド７５で把持する取付け治具ユニット５を移動さ
せる。

【００２３】集塵機ユニット８は、集塵皿８０がレーザ
ユニット３のレーザノズル３２およびストッパユニット
４のストッパ４３の直下に配設されている。集塵皿８０
の下方は、ダクト８１が連設され、その先端は図示を省
略した集塵機に接続されている。集塵機の吸引力によ
り、筒状試料９０と樹脂チューブ９１との隙間から加工
中に排出される溶融物および煙を吸入する。

【００２４】つぎに、上記レーザ切断加工装置の作用
を、筒状試料の切断作業過程とともに説明する。まず、
取付け治具ユニット５の筒状試料固定部５２および筒状
試料固定部材５３の樹脂チューブ固定部５３ａに、それ
ぞれ筒状試料９０および樹脂チューブ９１を装着する。
つぎに、筒状試料９０および樹脂チューブ９１を装着し
た取付け治具ユニット５を、ストッカユニット６に載置
する。このとき、中間支え６１の位置決め板６５に、チ
ャック台５０の溝５０ａが合致するようにセットする。

【００２５】チャック台５０の上方、すなわち図１の矢
印Ａの位置に、投入ハンド７５がくるように、プーリ７
７およびベルト７８を駆動する。このとき、クランプシ
リンダ７９がクランプの状態、すなわちベルト７８がハ
ンド台７４とクランプシリンダ７９とで挟まれた状態で
行うため、ベルト７８の駆動により投入ハンド７５は移
動する。この状態にて、リフトシリンダ６３、６４にて
取付け治具ユニット５は、投入ハンド７５まで持ち上げ
られる。その後、投入ハンド７５は取付け治具ユニット
５のチャック台５０を把持する。このチャック動作によ
り、投入ハンド７５のエアー導入口７６とチャック台５
０のエアー口５０ｂとは連結される。上記受け渡し動作
後、リフトシリンダ６３、６４は下降する。

【００２６】投入ハンド７５にて、把持された取付け治
具ユニット５は、プーリ７７およびベルト７８の駆動に
より、図１のＡからＡ’方向に移動する。このとき、ク
ランプシリンダ７９は、上記Ａ位置への移動と同様にク
ランプ状態にある。筒状試料９０および樹脂チューブ９
１は、加工チャックユニット２の導入管２９に挿入さ
れ、樹脂チューブ９１の先端はストッパユニット４のス
トッパ４３に当接する。この当接を、ストッパ４３内の
センサ（図示省略）にて検知し、プーリ７７、ベルト７
８の駆動をストップさせるとともに、チャックユニット
２の加工チャック２７の爪２８を締め、筒状試料９０を
固定する。また、その後、投入ハンドユニット７のクラ
ンプシリンダ７９のクランプを解除し、ハンド台７４と
クランプシリンダ５９との間に隙間を設け、ベルト７８
をフリーにする。この動作により、ベルト７８の動きに
関係なく、投入ハンド５５は前後動自在となる。

【００２７】このとき、取付け治具ユニット５の導入パ
イプ部５１は、導入管２９の内部に入っており、導入パ
イプ部５１の外径と導入管２９の内径との差を０．１ｍ
ｍ以下（隙間が０．０５ｍｍ以下）にしておけば、筒状
試料９０の軸心は、先端側は爪２８にて、後端側は導入
パイプ部５１にて規制されるため、θテーブル２５の回
転軸心に一致させることができる。

【００２８】その後、レーザ切断を行う。このとき、エ
アー導入口７６より圧縮空気を導入し、上記筒状試料固
定部５２の中空孔５２ａから筒状試料９０と樹脂チュー
ブ９１との隙間に圧縮空気を噴流させる。これによっ
て、レーザ切断加工時に発生する溶融物及び煙りは筒状
試料９０の内部から排出されるのである。つまり、上記
筒状試料固定部５２および樹脂チューブ固定部５３ａ
は、請求項１及び請求項２に記載した排出手段としての
機能を果たしている。このように排出された溶融物及び
煙りは、ストッパ４３の突起４３ａの基端部が円弧状に
形成されているので、筒状試料９０と樹脂チューブ９１
との隙間から噴出する空気は下方に流される。また、集
塵皿８０はレーザノズル３２およびストッパ４３の下方
に配置されているため、筒状試料９０と樹脂チューブ９
１との隙間から噴出した空気は図１の矢印Ｂの方向に吸
引される。この状態でレーザ切断を行うと、溶融物およ
び煙が上記の空気の流れに沿って集塵機に吸い取られ
る。また、筒状試料９０を切断したレーザ光は、筒状試
料９０を通過して、樹脂チューブ９１に達するが、樹脂
チューブ９１はテフロンなどの耐熱性樹脂からなるた
め、レーザ光を拡散し、レーザ光が筒状試料９０の裏面
に達することはない。

【００２９】加工に要する筒状試料９０のＸ軸方向の移
動および回転操作は、加工チャックユニット２のＸ軸テ
ーブル２２およびθテーブル２５の動きにより行われ
る。投入ハンドユニット７のクランプシリンダ７９がフ
リーになっているため、ベルト７８が停止していても、
モータ２３の駆動によるＸ軸テーブル２２の動きに追従
してハンド台７４および投入ハンド５５は移動し、ま
た、取付け治具ユニット５のチャック台５０に対して、
導入パイプ部５６が回転自在となっているため、θテー
ブル２５の回転動作に同期して導入パイプ部５１ととも
に筒状試料９０が回転することができる。

【００３０】レーザ切断後、筒状試料９０から切り落と
された筒状部材９０Ａ（図示省略）は、樹脂チューブ９
１に引っ掛かった状態になる。樹脂チューブ９１の先端
は、ストッパ４３に当接しているため、筒状部材９０Ａ
は樹脂チューブ９１から脱落せず、集塵機に吸い込まれ
ることはない。エアー導入口７６からの圧縮空気の供給
および集塵機による吸引を止め、シリンダ４４を作動
し、ストッパユニット４を矢印Ｃ方向に退避させる。ま
た、レーザユニット３を、Ｚ軸支持柱３３内の駆動機構
により上方へ退避させる。その後、筒状部材９０Ａは、
図示を省略したロボットハンドにて取り出され、このロ
ボットハンドに装備したカッターにより樹脂チューブ９
１の先端部分は、所定の長さだけ切り落とされる。つぎ
に、ロボットハンドが退避した後、ストッパユニット４
およびレーザユニット３は原点位置に復帰し、加工チャ
ック２７の爪２８が開かれ、投入ハンドユニット７のク
ランプシリンダ７９がベルト７８をクランプし、再び、
筒状試料９０の投入動作を行う。

【００３１】つぎに、Ｙ軸テーブル２０の使用方法につ
いて説明する。加工チャックユニット３の加工チャック
２７は、チャック精度を０．０３ｍｍ以下を要求する
と、ストロークが短くなり、外径８ｍｍ以下の筒状試料
９０を、１〜３ｍｍ、３〜５ｍｍ、５〜８ｍｍの３段階
に区分して使用しなくてはならない。このため、外径８
ｍｍ以下の筒状試料９０の加工を考えると、加工チャッ
ク２７および爪２８が３組必要になる。そこで、加工チ
ャック２７および爪２８を３組並べ、その切替はＹモー
タ２１を駆動して、Ｙ軸テーブル２０を移動させること
により行う。

【００３２】本発明の実施の形態１によれば、小径の筒
状試料であっても、溶融物および煙の回収が完全にで
き、筒状試料を所望の形状に切断することができる。具
体的には、溶融物が筒状試料内に詰まったり、筒状試料
の裏面が切断されるようなことは発生しない。また、長
尺の筒状試料を連続的に加工できるため、加工タクトタ
イムが短縮され、加工コストを安価にすることができ
る。

【００３３】

【発明の実施の形態２】図５は発明の実施の形態２を示
し、レーザ切断加工装置の一部を破載した正面図であ
る。本発明の実施の形態２は、発明の実施の形態１と基
本構成が同一であり、投入ハンドユニットの構成を変更
したものであるため、異なる部分のみ説明し、同一の部
材には同一の符号を付し説明を省略する。

【００３４】図５において、投入ハンドユニット７Ａの
ハンドベース７１の両端には、一対の大歯車７７Ａが枢
着され、大歯車７７Ａ間にはチェーン７８Ａが張設さ
れ、図示を省略した駆動装置により矢印Ａ−Ａ’方向に
回動するように構成されている。また、ハンド台７４の
上面には、図示を省略した電磁クラッチが配設され、電
磁クラッチと同軸に小歯車７９Ａが取着されており、小
歯車７９Ａはチェーン７８Ａと噛合している。チェーン
７８Ａが回動すると、電磁クラッチがＯＦＦのとき、チ
ェーン７８Ａ、小歯車７９Ａ、電磁クラッチ、ハンド台
７４が一体化され、取付け治具ユニット５を矢印Ａ−
Ａ’方向に移動させることができる。その他の部分の構
成は、発明の実施の形態１と同様である。

【００３５】つぎに、本発明の実施の形態２のレーザ切
断加工装置の作用について説明する。投入ハンドユニッ
ト７Ａの投入動作のとき、電磁クラッチをＯＦＦにする
と、小歯車７９Ａの回転が停止する。これにより、ハン
ド台７４をチェーン７８Ａの動きに同期させることがで
きる。また、レーザ加工時に、電磁クラッチをＯＮにす
ることにより、小歯車７９Ａが回転自在になるため、チ
ェーン７８Ａに関係なくハンド台７４は自由に移動でき
るようになる。すなわち、レーザ加工中のＸ軸テーブル
２２の動きに同期して、ハンド台７４を動かすことがで
きる。その他の部分の作用は、発明の実施の形態１と同
様である。

【００３６】本発明の実施の形態２によれば、発明の実
施の形態１の効果に加え、歯車とチェーンとの噛合によ
り、ズレが生じないため、確実に筒状試料の投入ができ
る。また、小歯車の回転停止によりチェーンとハンド台
がロックされるので、耐久性を格段に向上させることが
できる。

【００３７】

【発明の実施の形態３】図６〜図８は発明の実施の形態
３を示し、図６はレーザ切断加工装置の正面図、図７は
回収ハンドの把持部の斜視図、図８は樹脂チューブの先
端から噴出した空気の流れを示す状態図である。

【００３８】図６において、レーザ加工切断装置は、ベ
ース１０１と、その上に配設され筒状試料を把持して駆
動する加工チャックユニット１０２と、加工チャックユ
ニット１０２に把持された筒状試料をレーザ加工するレ
ーザユニット１０３と、樹脂チューブを筒状試料に供給
するチューブ供給ユニット１０４と、切断された筒状部
材および樹脂チューブをカットしながら回収する回収ハ
ンドユニット１０５と、溶融物および煙を集塵する集塵
機ユニット１０６とから構成されている。

【００３９】加工チャックユニット１０２は、ベース１
０１上に紙面表裏方向に移動自在なＹ軸テーブル１２０
を配設し、Ｙ軸テーブル１２０はＹモータ１２１により
紙面表裏方向に駆動され、かつ位置決め自在に構成され
ている。Ｙ軸テーブル１２０上には、紙面左右方向に移
動自在なＸ軸テーブル１２２が配設されている。Ｘ軸テ
ーブル１２２はＸモータ１２３により紙面左右方向に駆
動され、かつ位置決め自在に構成されている。Ｘ軸テー
ブル１２２上には、側面が略Ｌ字形のθテーブル架台１
２４が配設されており、Ｌ字形に立設した内側面にθテ
ーブル１２５を回転自在に取着するとともに、θテーブ
ル１２５の裏面に固着したθモータ１２６により回転位
置決め自在に構成されている。θテーブル１２５の前面
には、加工チャック１２７が取着され、さらに加工チャ
ック１２７には、複数の爪１２８が配設され、その中心
がθテーブル１２５の回転軸心と一致するように構成さ
れている。なお、加工チャック１２７の前面１２７ａの
中心部は、筒状試料９０の長手方向の位置決め基準とな
り、かつ圧縮空気を逆流させるため、平面に仕上げら
れ、筒状試料９０を装着したときその端面を密閉するよ
うになっている。

【００４０】レーザユニット１０３は、ベース１０１上
に、図示を省略したＺ軸支持柱１３３を立設している。
Ｚ軸支持柱１３３には、Ｚ軸支持柱１３３内の駆動機構
（図示省略）により上下方向に移動自在なレーザ本体１
３０（図示省略）が取着され、レーザ本体１３０には、
レーザ光源を内蔵したレーザヘッド１３１が取着され、
その下端にはレーザ光を集光する光学系を内蔵したレー
ザノズル１３２が連設されている。

【００４１】チューブ供給ユニット１０４は、ベース１
０１上にて、左右方向にガイド１４０を敷設している。
ガイド１４０上には、摺動自在なガイドテーブル１４１
が嵌装され、ガイドテーブル１４１上には、チューブ送
りチャック１４２が取着されている。チューブ送りチャ
ック１４２には、樹脂チューブ９１を把持して送るため
の爪１４２ａが開閉自在に取着されている。また、ガイ
ドテーブル１４１およびチューブ送りチャック１４２を
左右方向に移動させるための送りシリンダ１４３が、ベ
ース１０１上に配設され、ロッド１４３ａによりガイド
テーブル１４１と連結されている。チューブ送りチャッ
ク１４２のハンド部１４２ａで樹脂チューブ９１を把持
し、送りシリンダ１４３で右方に移動させることによ
り、樹脂チューブ９１を一定の長さに送ることができ
る。

【００４２】さらに、ガイド１４０の右方のベース１０
１上には、樹脂チューブ９１の軸心を筒状試料９０の軸
心に合わせ、筒状試料９０の内部に送り込むためのチュ
ーブガイド１４４が配設されている。また、チューブ送
りチャック１４２の左方のベース１０１上には、ドラム
１４５が配設されている。ドラム１４５は、樹脂チュー
ブ９１を巻回し、樹脂チューブ９１の基端はドラム１４
５の回転軸１４６の中空穴（図示省略）に接続してい
る。ドラム１４５の回転軸１４６の一端に空気送入口１
４６ａを設け、ここより圧縮空気を供給し、回転軸１４
６の中空穴を経て樹脂チューブ９１の中空部９１ａ（図
８参照）を通過して筒状試料９０の内部に到達するよう
に構成されている。

【００４３】回収ハンドユニット１０５は、ベース１０
１上に立設された一対の柱１５０の上に、ハンドベース
１５１を架設している。樹脂チューブ９１は、一対の柱
１５０の間を通過してチューブガイド１４４に嵌入して
いる。ハンドベース１５１上には、ハンドガイド１５２
が左右方向に敷設され、ハンドガイド１５２にはハンド
ガイドテーブル１５３が嵌装している。また、ハンドベ
ース１５１上には、前後シリンダ１５４が配設され、ロ
ッド１５４ａによりハンドガイドテーブル１５３に連結
し、これを左右方向に移動させる。ハンドガイドテーブ
ル１５３上には上下シリンダ１５５が取着され、上下シ
リンダ１５５の先端には回収ハンド１５６が取着されて
いる。回収ハンド１５６は、上下シリンダ１５５で上下
動される。回収ハンド１５６の先端には、図７に示すよ
うに、一対の箱形のフィンガー１５７が取着され、フィ
ンガー１５７の基端側には切断刃１５７ａが形成されて
いるとともに、フィンガー１５７の先端側にはフィンガ
ー１５７が筒状試料９０を掴んでしまうことのないよう
ニゲ部１５７ｂが形成されている。フィンガー１５７の
閉塞により、切断刃１５７ａで樹脂チューブ９１が切断
され、フィンガー１５７内にレーザ切断された筒状部材
９０Ａ（図示省略）および切断された樹脂チューブ破材
９１Ａ（図示省略）を回収する。

【００４４】集塵機ユニット６は、集塵皿１６０がレー
ザユニット３のレーザノズル３２の直下に配設されてい
る。集塵皿１６０の下方は、ダクト１６１が連設され、
その先端は図示を省略した集塵機に接続されている。集
塵機の吸引力により、筒状試料９０と樹脂チューブ９１
との隙間から加工中に排出される溶融物および煙を吸入
する。

【００４５】つぎに、上記レーザ切断加工装置の作用
を、筒状試料の切断作業過程とともに説明する。まず、
筒状試料９０を障壁である加工チャック１２７の前面１
２７ａに当接する位置まで挿入し、爪１２８により保持
する。樹脂チューブ９１は、チューブ送りチャック１４
２により送り出され、筒状試料９０の内部に挿入され
る。その後、筒状試料９０のレーザ切断が開始される。
このとき、ドラム１４５の空気送入口１４６ａより、圧
縮空気を送入し、図８に示すように、樹脂チューブ９１
の中空部９１ａを通過させ、筒状試料９０の内部に到達
する。ここで、空気は障壁、即ち、加工チャック１２７
の前面１２７ａに遮断されて逆流し、樹脂チューブ９１
と筒状試料９０との隙間から外部に噴流する。

【００４６】これによって、レーサ切断加工時に発生す
る溶融物および煙りは筒状試料９０の内部から排出され
るのである。つまり、上記加工チャック１２７を含む加
工チャックユニット１０２およびチューブ送りチャック
１４２やドラム１４５を含むチューブ供給ユニット１０
４は、請求項１及び請求項３に記載した排出手段として
の機能を果たしている。また、図１に示した通り、集塵
機を連結した集塵機ユニット６の集塵皿６０は、レーザ
ノズル１３２の直下に配置されているので、矢印Ｂの方
向に空気の流れが生じる。この状態で、レーザ切断を行
うと、溶融物および煙が、空気に流れに沿って集塵機に
吸い取られる。また、筒状試料９０を切断したレーザ光
は、筒状試料９０を通過して樹脂チューブ９１に達する
が、樹脂チューブ９１はテフロンなどの耐熱性樹脂から
なるため、レーザ光を拡散し、レーザ光が筒状試料９０
の裏面に達することはない。加工に要する筒状試料９０
のＸ軸方向の移動および回転操作は、加工チャックユニ
ット１０２のＸ軸テーブル１２２およびθテーブル１２
５の動きにより行われる。

【００４７】レーザ切断後、筒状試料９０から切り落と
された筒状部材９０Ａは、樹脂チューブ９１に引っ掛か
った状態になる。空気送入口１４５ａからの圧縮空気の
供給および集塵機による吸引を止め、レーザユニット１
０３をＺ軸支持柱１３３内の駆動機構により上方へ退避
させる。その後、回収ハンドユニット１０５が前後シリ
ンダ１５４により右方に移動し、フィンガー１５７を閉
塞する。すると、フィンガー１５７内部に装備された切
断刃１５７ａにより、樹脂チューブ９１は切り落とさ
れ、樹脂チューブ９１に引っ掛かっていたレーザ切断さ
れた筒状部材９０Ａも同時にフィンガー１５７内部に回
収される。このとき、フィンガー１５７にはニゲ部１５
７ｂが形成されているため、筒状試料９０を掴んでしま
うようなことはない。次に、回収ハンドユニット１０５
が退避した後、レーザユニット３は原点位置に復帰し、
加工チャック１２７の爪１２８が開かれ、保持していた
筒状試料９０の残材を集塵皿６０に落とし、再び、筒状
試料９０の投入動作を行う。

【００４８】本発明の実施の形態３におけるＹ軸テーブ
ル１２０の使用方法は、発明の実施の形態１と同様のた
め、説明を省略する。

【００４９】本発明の実施の形態３によれば、小径の筒
状試料であっても、溶融物および煙の回収が完全にで
き、筒状試料を所望の形状に切断することができる。具
体的には、溶融物が筒状試料内に詰まったり、筒状試料
の裏面が切断されるようなことは発生しない。また、長
尺の樹脂チューブを使用して連続的に供給し、筒状試料
は短尺材を使用するので、多種少量生産に向いており、
装置の構成を簡易にすることができる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１、２または３に係る発明によれ
ば、溶融物および煙が筒状試料の内部から強制的に排除
され、また、樹脂チューブがレーザ光を遮断して筒状試
料の裏面がレーザ光により破壊されることはないので、
小径の筒状試料であっても、溶融物および煙の回収が完
全にでき、筒状試料を所望の形状に切断することができ
る。請求項２に係る発明によれば、上記効果に加え、長
尺の筒状試料と長尺の樹脂チューブとを取付け治具ユニ
ットに装着することができるので、長尺の筒状試料を連
続的に加工できるため、加工タクトタイムが短縮され、
加工コストを安価にすることができる。請求項３に係る
発明によれば、上記効果に加え、樹脂チューブを筒状試
料の一方の端面から連続的に供給することができるの
で、装置の構成を簡易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１のレーザ切断加工装置の一
部を破載した正面図である。

【図２】発明の実施の形態１の取付け治具ユニットの筒
状試料固定部付近の一部を破載した斜視図である。

【図３】発明の実施の形態１の取付け治具ユニットの筒
状試料固定部付近の一部を破載した正面図である。

【図４】発明の実施の形態１の取付け治具ユニットの筒
状試料固定部付近の側面図である。

【図５】発明の実施の形態２のレーザ切断加工装置の一
部を破載した正面図である。

【図６】発明の実施の形態３のレーザ切断加工装置の正
面図である。

【図７】発明の実施の形態３の回収ハンドの把持部の斜
視図である。

【図８】発明の実施の形態３の樹脂チューブの先端から
噴出した空気の流れを示す状態図である。

【図９】従来技術のレーザ加工装置の一部を破載した正
面図である。

【符号の説明】

２ 加工チャックユニット ３ レーザユニット ５ 取付け治具ユニット ９０ 筒状試料 ９１ 樹脂チューブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状試料を保持し前後動自在かつ回転自
   在な加工チャックユニットと、前記筒状試料にレーザ光
   を照射して所望の形状に切断するレーザユニットとを備
   えたレーザ切断加工装置において、 前記筒状試料の内部に樹脂チューブを挿入し、該樹脂チ
   ューブと前記筒状試料との隙間に圧縮空気を噴流させ
   て、レーザ切断加工時に発生する溶融物および煙を前記
   筒状試料の内部から排出させる排出手段を設けたことを
   特徴とするレーザ切断加工装置。
2. 【請求項２】 前記排出手段は、前記樹脂チューブを装
   着する樹脂チューブ固定部と、前記樹脂チューブの外周
   に前記筒状試料を配置するように装着する筒状試料固定
   部とを備え、前記樹脂チューブと前記筒状試料との隙間
   に圧縮空気を噴流させるように構成した取付け治具ユニ
   ットであることを特徴とする請求項１記載のレーザ切断
   加工装置。
3. 【請求項３】 前記排出手段は、前記筒状試料を保持す
   る加工チャックユニットに、前記筒状試料の一端を突き
   当てて密閉させる障壁を設けるとともに、前記樹脂チュ
   ーブの一端を前記筒状試料の内部に挿入し、他端から圧
   縮空気を供給するチューブ供給ユニットを備え、前記樹
   脂チューブの一端から噴出した圧縮空気が前記加工チャ
   ックユニットの障壁に衝突して逆流し、前記筒状試料の
   内壁と前記樹脂チューブの外壁との間を通過するように
   したことを特徴とする請求項１記載のレーザ切断加工装
   置。