(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状試料に対して切断のためのレーザ光を照射するためのレーザユニットと、
前記筒状試料の内壁と嵌合して固定するとともに、空気を送出するための開口を形成する中空穴を有する筒状試料固定部と、
耐熱樹脂で形成され前記筒状試料固定部の先端側に設けられた樹脂チューブと、
前記筒状試料固定部と前記樹脂チューブとからなるユニットを前記樹脂チューブに対して前記レーザユニットからのレーザが照射される位置に位置決めする投入ハンドユニットと、
を有することを特徴とするレーザ切断加工装置。
【請求項２】
前記中空穴の開口部は、前記樹脂チューブに向かって開口していることを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断加工装置。
【請求項３】
二面幅が中空穴の内径よりも小さい平行平面部が前記筒状試料固定部の先端側を形成し、前記中空穴の開口部が三日月状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ切断加工装置。
【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２２０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２３０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２７０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２３１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２２１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２５２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２５４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２５４、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２６０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２６０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２７２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２７６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２７６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２５１ａ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２７４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４ｍｍ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、レーザ加工時に発生する溶融物および煙を容易に排出でき、小径の筒状試料であっても、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に係る発明のレーザ切断加工装置は、筒状試料に対して切断のためのレーザ光を照射するためのレーザユニットと、前記筒状試料の内壁と嵌合して固定するとともに、空気を送出するための開口を形成する中空穴を有する筒状試料固定部と、耐熱樹脂で形成され前記筒状試料固定部の先端側に設けられた樹脂チューブと、前記筒状試料固定部と前記樹脂チューブとからなるユニットを前記樹脂チューブに対して前記レーザユニットからのレーザが照射される位置に位置決めする投入ハンドユニットと、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１、２または３に係る発明の作用では、筒状試料固定部を筒状試料の内壁と嵌合して固定するとともに、空気を送出するための開口を形成する中空穴を有する構成とし、投入ハンドユニットにより、筒状試料固定部と前記樹脂チューブとからなるユニットを前記樹脂チューブに対して前記レーザユニットからのレーザが照射される位置に位置決めするように構成しているので、中空穴から筒状試料と樹脂チューブとの隙間に空気を噴流させることにより、レーザ加工時に発生する溶融物および煙をそのまま中空穴から排出できる。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に係る発明では、中空穴の開口部は、樹脂チューブに向かって開口している構成として請求項１に係る発明と同様な作用を発揮させることができる。  請求項３に係る発明では、筒状試料固定部の先端側を二面幅が中空穴の内径よりも小さい平行平面部に形成し、前記中空穴の開口部を三日月状に形成した構成として請求項２に係る発明と同様な作用を発揮させることができる。
【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４２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５０ｂ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（登録商標）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７０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７４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７７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５０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９１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７８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０．１ｍｍ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、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９１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（登録商標）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９１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９１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８ｍｍ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１０１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１２４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１３０（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１０１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１０１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１４５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１４６ａを設け、ここより圧縮空気を供給し、回転軸１４６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１０１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１２７ａ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１４２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１０４は、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（登録商標）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１２５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１０３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１５７ｂ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排出され、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可能となり、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、筒状試料固定部の中空穴と樹脂チューブとの隙間に空気を噴流させることで、請求項１に係る発明と同様の効果を奏する。
請求項３に係る発明によれば、筒状試料固定部の先端側を二面幅が中空穴の内径よりも小さい平行平面部とし、中空穴の開口部を三日月状として、請求項２に係る発明と同様の効果を奏する。
【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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