レーザ切断装置
【課題】パイプや棒の切断において、研磨等の後工程を必要とせず、安定した切断面の状態が得られるレーザ切断装置を提供することを目的とする。
【解決手段】互いに平行する第１ローラ（１１）及び第２ローラ（１２）と、前記第１ローラ（１１）の回転軸（１８）の延長線上に離間部（Ｌ１）を介して設けられた第３ローラ（１３）及び前記第２ローラ（１２）の回転軸（１９）の延長線上に他の離間部（Ｌ４）を介して設けられた第４ローラ（１４）と、前記離間部（Ｌ１）にレーザ光を照射するレーザ光源（５）とを備え、前記第１ローラ（１１）、前記第２ローラ（１２）、前記第３ローラ（１３）及び前記第４ローラ（１４）は同一方向に回転することを特徴とするレーザ切断装置（１０）を提供する。
【解決手段】互いに平行する第１ローラ（１１）及び第２ローラ（１２）と、前記第１ローラ（１１）の回転軸（１８）の延長線上に離間部（Ｌ１）を介して設けられた第３ローラ（１３）及び前記第２ローラ（１２）の回転軸（１９）の延長線上に他の離間部（Ｌ４）を介して設けられた第４ローラ（１４）と、前記離間部（Ｌ１）にレーザ光を照射するレーザ光源（５）とを備え、前記第１ローラ（１１）、前記第２ローラ（１２）、前記第３ローラ（１３）及び前記第４ローラ（１４）は同一方向に回転することを特徴とするレーザ切断装置（１０）を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源によって、被切断部材を切断するレーザ切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、管もしくは棒を切断する場合には、切削工具による切断や、局所的な加熱による溶断が一般的である。また、細いガラス管などの場合には、切断したい個所に切削工具等により切り欠きを入れたり、この個所に対して局所的な急速加熱、冷却を行い、クラックを生じさせる。その後、切り欠き個所やクラック発生個所に曲げ加重を付加し、当該位置でガラス管などを折ることによって、切断を行っている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２４１１２２号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、細いガラス管などの場合において、切り欠き個所又はクラック発生個所を折った後の切断面の状態は荒れており、製品として使用するには、通常研磨等の後工程が必要となる。
さらに、研磨等を行った場合であっても、官能検査で検出できないようなヘアクラックが残存する可能性もある。
【０００４】
本発明は、レーザ光により切断される被切断物の品質の向上を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記した課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、互いに平行する回転軸に軸着された第１ローラ及び第２ローラと、前記第１ローラの回転軸の延長線上に離間部を介して設けられた第３ローラ及び前記第２ローラの回転軸の延長線上に別の離間部を介して設けられた第４ローラと、前記第１ローラと前記第３ローラとの間でレーザ光を照射するレーザ光源とを備え、前記各ローラは、回転軸方向に前記第２ローラ、前記第１ローラ、前記第３ローラ及び前記第４ローラの順、もしくはその逆の順で、前記各ローラが同一方向に自由に回転するように配置されていることを特徴としている。
【０００６】
前記構成によれば、切断面が均一になるので、被切断物の品質向上が図られる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加え、前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転軸に延長線上の前記離間部の両側に、それぞれ他の離間部を介して第５ローラ及び第６ローラが備えられ、前記他の離間部の間隔は、前記第２ローラ及び前記第４ローラの回転軸方向の幅よりも広く、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ、前記第３ローラ、前記第５ローラ及び前記第６ローラとは、回転軸同士の間隔が、前記第１ローラの半径と前記第２ローラの半径の和よりも短いことを特徴としている。
【０００８】
前記構成によれば、被切断物が安定して載置される。これによって、安定した切断工程を提供することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明に加え、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ及び前記第３ローラとの間にパイプ又は棒が載置され、前記レーザ光源は、前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転に伴って回転している前記パイプ又は棒を溶断することを特徴としている。
【００１０】
前記構成によれば、長尺の材料として想定されるパイプ又は棒を切断するに当たり、材料の載置状態が変動せず、安定した切断工程を提供することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、第１ローラ、第２ローラ、第３ローラ及び第４ローラと、前記第１ローラと前記第３ローラとの間でレーザ光を照射するレーザ光源と、前記第１ローラと第２ローラとの間及び前記第３ローラと前記第４ローラとの間に載置されるパイプ又は棒の一端が当接する当接部材とを備え、 前記第２ローラ、前記第１ローラ、前記第３ローラ及び前記第４ローラの各回転中心は、この順、もしくはその逆の順で、水平方向に台形状の各頂点に位置し、かつ各ローラが同一方向に自由に回転するように配置され、前記第３ローラは、前記第１ローラの回転中心と前記第３ローラの回転中心を結んだ線上に離間部を介して設けられており、前記第４ローラは、前記第２ローラの回転中心と前記第４ローラの回転中心とを結んだ線上に別の離間部を介して設けられており、前記第１ローラ乃至第４ローラの少なくとも一つのローラの回転軸は、前記パイプ又は棒と前記当接部材との当接部からの離れるように鉛直方向に傾斜しており、前記他のローラは、同一の回転軸に取り付けられ、もしくは互いに平行となっていることを特徴としている。
【００１２】
前記構成によれば、少なくとも一つのローラの回転軸を、他のローラの回転軸に対して所定の角度を与えることによって、前記パイプ又は棒の回転軸の長手方向の当接部材側へ、切断する前記パイプ又は棒に押圧力を付勢することができ、加工中の位置ズレ等を防ぎ、さらに安定した切断工程を提供することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明に加えて、前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転軸延長線上の前記離間部の両側に、それぞれ他の離間部を介して第５ローラ及び第６ローラが備えられ、前記他の離間部の間隔は、前記第２ローラ及び前記第４ローラの回転軸方向の幅よりも広く、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ、前記第３ローラ、前記第５ローラ及び前記第６ローラとは、回転軸同士の間隔がローラの半径の和よりも短いことを特徴としている。
【００１４】
前記構成によれば、長尺の材料として想定されるパイプ又は棒を切断するに当たり、材料の載置状態が変動せず、自重による材料のたわみや、回転による振れ回りの発生を防止でき、安定した切断工程を提供することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載された発明に加えて、前記パイプ又は棒が、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ及び前記第３ローラとの間に載置されたときに、各ローラと前記パイプ又は棒と当接個所に対して前記パイプ又は棒の回転中心を挟んで反対側の前記パイプ又は棒の外表面の少なくとも一部に当接する補助ローラを備えることを特徴としている。
【００１６】
前記構成によれば、材料として想定されるパイプ又は棒が、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ及び前記第３ローラとの間に載置されるとともに、さらに外表面の少なくとも一部に補助ローラを当接させることにより、材料の載置状態が変動せず、自重による材料のたわみや、回転による振れ回りの発生を防止でき、安定した切断工程を提供することができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項３乃至請求項６に記載された発明において、前記パイプ又は棒は、ガラス管であり、前記レーザ光源は、集光されたレーザ光線を照射するＣＯ２レーザ光源であることを特徴としている。
【００１８】
前記構成によれば、ガラス管を溶断することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項３乃至請求項７に記載された発明において、清浄な空気もしくは窒素ガスが、前記パイプ又は前記棒のレーザ光線が照射される部分に向けて噴射されることを特徴としている。
【００２０】
前記構成によれば、高速ガス流を発生させることで、レーザの入熱によって溶融した金属を吹き飛ばし、レーザ光線の光路を確保することができるので、パイプ又は棒の溶断面の寸法精度を確保することができる。
さらに、清浄な空気をパイプ又は棒の溶断される部分に噴射することによって、金属の切断において酸化反応熱を切断に利用できるため切断速度や加工限界を向上させることができる。
また、窒素ガスをパイプ又は棒の溶断される部分に噴射することによって、酸化皮膜を生成せずに切断することができ、切断面を一様な状態とすることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、レーザ切断装置と、搬送部と、を備え、前記レーザ切断装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のレーザ切断装置であることを特徴とするレーザ切断システムである。
【００２２】
前記レーザ切断装置と搬送部とを組み合わせることによって、レーザ切断システムを提供することができる．
【発明の効果】
【００２３】
本発明のレーザ切断装置によれば、レーザ光により切断される被切断物の品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態であるレーザ切断システム１の正面図を図１（ａ）に示し、側面図を図１（ｂ）に示している。
【００２６】
レーザ切断システム１は、図１（ａ）に示すように被切断物であるワーク（パイプ又は棒）８で示される切断する材料の加工個所の位置決めを行い、レーザ光源５を使って溶断するレーザ切断装置１０（以下、「切断装置」という。）と、図１（ｂ）に示すように切断装置１０にワーク８を供給する搬送部５０とを備えている。
【００２７】
図２は、レーザ切断システム１の切断装置１０について詳細を表した模式図である。
切断装置１０について、図２を参照して説明する。ここで、図２（ａ）は切断装置１０のレーザ光源５付近を正面から見たものであり、図２（ｂ）は切断装置１０を、図２（ａ）の矢視Ａ−Ａの側面から見たものを模式的に示したものである。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、切断装置１０は、ワーク８を載置する第１ローラ１１、第２ローラ１２、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と、複数の補助ローラ３０と、ワーク８の回転軸長手方向の移動を拘束する当接部材（位置決めプレート）１７と、ワーク８を溶断するレーザ光源５とを備えている。
【００２９】
第１ローラ１１、第２ローラ１２、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５及び第６ローラ１６は、直線的なワーク８を安定して載置するように構成されている。
さらに各ローラを回転駆動させるとき同じ回転速度を与えるために、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６は、同一の回転軸１８に取り付けられている。また、各々のローラ１１、１３、１５、１６の半径Ｒは等しくなっている。
【００３０】
第５ローラ１５及び第６ローラ１６の設置位置は、水平方向に移動することができ、ワーク８の長尺方向の長さに応じて決定される。詳しくは、第１ローラ１１、第３ローラ１３の設置位置との関係から、ワーク８が安定して回転して、ワーク８を溶断できるように設置位置が決められる。
各々のローラ１１、１３、１５、１６は、図示しないローラ回転用モータが共通の回転軸１８を回転駆動させることにより、回転する。
【００３１】
なお、図２（ａ）に示すように第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６は、それぞれ水平方向に所定距離だけ離れて取り付けられている。
【００３２】
また、図２（ｂ）に示すように、第２ローラ１２及び第４ローラ１４の回転軸１９が、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８に対して、互いに平行し、水平な位置に設定されている。
【００３３】
第２ローラ１２及び第４ローラ１４は、水平方向に所定距離だけ離れて回転軸１９に取り付けられている。なお、本実施形態では、第２ローラ１２及び第４ローラ１４の半径は、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の半径Ｒと同じものとしている。
【００３４】
第２ローラ１２及び第４ローラ１４は、それぞれ回転軸１９に回転自由な状態で軸着されており、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６が、図示しないローラ回転用モータによって回転駆動されるとき、図示しないベルトを用いて、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と同方向に回転することができる（図２（ｂ）の各ローラ１１、１２、１３、１４、１５、１６、３０の中心周り、回転を表す矢視方向）。これにより、ワーク８は、反対方向に回転する。
【００３５】
なお、第２ローラ１２及び第４ローラ１４の回転軸１９を図示しないローラ回転用モータによって、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８の回転と同期させて、回転駆動しても良い。
【００３６】
第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８と第２ローラ１２及び第４ローラ１４の回転軸１９との軸間距離Ｄは、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の半径Ｒと第２ローラ１２及び第４ローラ１４の半径Ｒとの和よりも短いものとしている。
【００３７】
前記のように回転軸間距離Ｄを、ローラの半径Ｒとの関係で規定することによって、径が小さいワーク８であっても、確実に第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と第２ローラ１２及び第４ローラ１４との間にワーク８を載置することができ、かつワーク８が、各ローラ１１、１２、１３、１４、１５、１６に引きずられる等により、落下することを防止することができる。
【００３８】
各ローラは、互いに干渉せずに自由に回転できるように、第６ローラ１６、第２ローラ１２、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５の順、もしくはその逆の順で、回転軸１８、１９方向に配置されている。
【００３９】
水平方向の各ローラの配置を詳しく述べると、第１ローラ１１と第３ローラとは、離間部Ｌ１を介して設けられ、第２ローラ１２と第４ローラ１４は、離間部Ｌ１の外側に設けられ、さらに第５ローラ１５と第６ローラ１６とは、第１ローラ１１及び第３ローラ１３の回転軸の延長線上で、離間部Ｌ１の両側に他の離間部Ｌ２を介して設けられている。
【００４０】
他の離間部Ｌ２の幅は、第２ローラ１２及び第４ローラ１４の幅Ｌ３よりも広くしていることから、回転軸の異なるローラ同士が回転時に干渉することを防止している。
【００４１】
前記のように回転軸間距離Ｄは、ローラの半径の和（Ｒ＋Ｒ）よりも短いため、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と第２ローラ１２及び第４ローラ１４とは、互いに干渉せずに自由に回転することができる。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８の延長線上、第５ローラ１５方向の外側に当接部材１７が設置されている。
【００４３】
当接部材１７は、ワーク８の長尺方向の端面に当接する。図２（ａ）において当接部材１７は、第５ローラ１５側に設置されているが、第６ローラ１６側に設置することもできる。
【００４４】
さらに、図２（ａ）に示すように、２つの補助ローラ３０、３０が、第２ローラ１２及び第４ローラ１４と同一面上に、ワーク８を押さえるように配設されている。
【００４５】
補助ローラ３０は、ワーク８が第２ローラ１２及び第４ローラ１４と第１ローラ１１及び第３ローラ１３との間に載置されたときに、各ローラとワーク８との当接面と反対側のワーク８の外表面の少なくとも一部に当接するように配置されている。
【００４６】
そして、後記するように、ワーク８が、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と、第２ローラ１２及び第４ローラ１４とに載置された後、補助ローラ３０は、図２（ｂ）における下方へ移動し、ワーク８を挟み込む。
【００４７】
補助ローラ３０は、ワーク８において、切断に供される材料に応じて、図２（ｂ）における鉛直下方向の拘束力を効率良く付加することできるように形状、大きさ等を決定することが好ましい。
【００４８】
各々のローラ１１、１２、１３、１４、１５、１６におけるワーク８との接触面は、回転駆動力をワーク８に伝達するため、滑りが少ないものとし、例えば、ゴムやプラスチック、などがあり、ワーク８の材料やローラと接触する表面状態を考慮して、静止摩擦が高い材料を使用することが好ましい。また、ゴム系等の弾力性のある緩衝部材を各ローラ１１、１２、１３、１４、１５、１６の外表面に装着しても良い。
【００４９】
ここで、第１ローラ１１と第３ローラ１３との間には、前記したように所定の距離を有する離間部Ｌ１が設けられている。この離間部Ｌ１において、ローラ上に載置されたワーク８に対して、レーザ光源５から集光したレーザ光が照射され、ワーク８が回転しつつ、溶断される。
【００５０】
図２（ｂ）に示すように、レーザ光源５は鉛直方向から僅かに傾けた状態となっている。これは、レーザ光源５を使用する上で、塵埃等に起因する劣化を防止するための措置であり、公知の技術として推奨される設置方法である。
【００５１】
レーザ光源５の先端とワーク８との距離については、使用するレーザ光線の焦点距離、能力、特性に応じて設定することが好ましい。
【００５２】
レーザ光線は、一般に溶接・溶断に使われているもので良い。例えば、ガラスならば、ＣＯ２レーザ、アルミ、鉄等の金属ならば、ＣＯ２レーザあるいは、ＹＡＧ（イットリウム（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ）・アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）・ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ））レーザを、溶断する材料に応じて選択することが好ましい。
【００５３】
次に搬送部５０について図３を参照して説明する。図３は、搬送部５０において切断される材料であるワーク８に注目して、その搬送の流れを（ａ）〜（ｄ）の順で表したものであり、図１（ｂ）と同じく側面から搬送部５０を見た説明図である。
【００５４】
図３（ａ）に示すように、ワーク８は、図示しないホッパーから切断装置１０方向へ下降傾斜した搬入器５１の上面を転がり、ワーク送り治具５４に到達する。図３（ａ）において、ワーク８の上部に示している矢印はホッパーの方向を示す。また、後記する一連の工程が終了した後、ワーク８は、次工程と記載された矢印の方向に進む。
【００５５】
ここで、搬入器５１は、長尺の材料であるワーク８の落下や揺動等を防止しつつ搬入するように、材料の長尺方向（図３（ａ）における図の奥行き方向）に、複数箇所もしくは全面で当接してワーク８を載置できるようにするものが好ましい。例えば、板状の平らな上面を有するものや、平らな上面を有する棒状のものが並列に複数本備えられているものである。
【００５６】
ワーク送り治具５４に到達したワーク８は、ワーク送り治具５４の頂部５６に当接している間（図示せず）は、搬入器５１上では停止している。ワーク送り治具５４が図３(ａ)において反時計回りの矢印の方向に回転し、図３(ａ)に示すようにワーク送り治具５４の溝部５５が搬入器５１の上面の下降傾斜側先端部分とほぼ一致したときに、溝部５５にワーク８が一つ挿入される。
【００５７】
ここで、ワーク送り治具５４には、ワーク８の加工の位置決めを行う溝部５５が形成されており、溝部５５は、図３(ａ)において、正面から見た場合に、円周部を等角度分割した位置に切り欠かれている。図３(ａ)では、１２等分、すなわち角度で３０度毎に１２箇所の切り欠きを設けているが、溝部５５の数はこれに限定されるものではない。そして、回転角度の制御によっては、溝部５５の位置についても、等分化した位置に限定されない。
【００５８】
また、溝部５５の切り欠きの形状についても、図３(ａ)では、略三角形の形状としているが、切断する材料の扱いや搬入器５１との関係で決定されるものであり、特に三角形に限定されるものではない。
【００５９】
なお、ワーク送り治具５４の回転は、本実施形態のように１２等分の溝部５５を設けている場合は、ワーク８を後記する加工位置へ一つずつ順次移動するため、３０度回転を一回とした間欠的な回転運動としている。ただし、これは、溝部５５の位置や、材料の形状等に依存するものであり、限定されるものではない。
【００６０】
次に図３（ｂ）に示すように、ワーク送り治具５４が反時計回りに回転し、溝部５５に挿入されたワーク８は、ワークガイド５３に当接し、回転に伴い、ワークガイド５３に沿って移動する。
【００６１】
ワーク８が挿入された溝部５５が、図３（ｂ）に示すように、切断装置１０の切断加工位置である最頂部まで移動したとき、ワーク８は、ワークガイド５３上から、第１ローラ１１、第２ローラ１２、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５及び第６ローラ１６上に載置されている。
【００６２】
図示しないセンサが、ワーク８が溝部５５に挿入されたことを検知したとき、図示しない制御装置は、図３（ｃ）に示すように、補助ローラ３０を下降させ、ワーク８は、第１ローラ１１、第２ローラ１２、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と合わせて三方向から拘束される（図２（ｂ）参照）。
【００６３】
ワーク８が、各々のローラによって三方向から拘束された後、図示しないローラ回転駆動用モータは、回転軸１８を回転駆動させる。このとき回転軸１９も自転する。
【００６４】
ワーク８は、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転に伴い、回転する。なお、回転速度は、切断する材料や寸法、形状、レーザ光源の能力や設置位置等によって適正な値を選択することが望ましい。
【００６５】
レーザ光源５は、回転するワーク８に対して、レーザ光線を照射し、ワーク８を溶断する。このときレーザ光源５は、ワーク８を回転させることによって、ワーク８の周上に一様にレーザ光線を照射することができ、切断される被切断物であるワーク８に回転方向の変形を加えずに溶断することができる。
【００６６】
ワーク８が、回転し溶断された後、図示しないローラ回転駆動用モータは停止し、図示しない制御装置は、補助ローラ３０を適正な停止位置まで上昇させ、停止させる。
【００６７】
図示しないセンサは、補助ローラ３０の上昇、停止が完了したことを検出したことを図示しない制御装置に伝達し、図示しない制御装置はワーク送り治具５４を回転させる。
【００６８】
ワーク送り治具５４の回転に伴い、ワーク８は、再びワークガイド５３に当接し、ワークガイド５３に沿って移動し、溝部５５に挿入された状態に復帰する。
【００６９】
そして、図３（ｄ）に示すように、ワーク送り治具５４が、間欠的な反時計回りの回転を繰り返し、溝部５５に挿入されているワーク８が搬出器５２の上面に当接する位置まで移動したとき、ワーク８は、溝部５５から搬出器５２の下降斜面となっている上面を転がり、次工程へ移動する。
【００７０】
次に図４に基づき、実施形態の変形例である切断装置１０´に示す少なくとも一つのローラの回転軸が傾きを持つ場合を説明する。この変形例では、レーザ光源５と当接部材１７との間にある第３ローラ１３、第４ローラ１４そして第５ローラ１５のすべてが傾きを有している（図２参照）。なお、説明では、代表して変形例の第４ローラ１４´の傾きと当接部材１７との関係について説明するが、第３ローラ及び第５ローラについても同様となる。
【００７１】
図４は、図２（ｂ）の矢視Ｂから、変形例におけるワーク８と、当接部材１７と第４ローラ１４´との関係を模式的に表したものである。
【００７２】
第４ローラ１４´の回転軸１９´は、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８（図示しない）に対して、所定の角度θを有している。この所定の角度θは、他のローラの回転軸に対して、第４ローラ１４´がワーク８に当接したときに、回転軸１９´の延長線と当接部材１７との交点がワーク８と当接部材１７との当接部からの離れるように鉛直方向に傾斜している。
【００７３】
このように、第４ローラ１４´の回転軸１９´を、第１ローラ１１等の回転軸１８に対して傾きを与えることによって、ワーク８の回転軸の長手方向の当接部材１７側へ、すなわち、切断するワーク８に押圧力を付加している。
【００７４】
このように一定の方向に押圧力を付加し、加工する材料の拘束を確実にすることによって、回転による振動、ブレやレーザパルスの振動等によって生ずる可能性がある加工中の位置ズレ等を防ぎ、安定した切断工程を提供する。
【００７５】
なお、前記したように、図２において当接部材１７は、第５ローラ１５側に設置されているが、第６ローラ１６側に設置することもできる。
【００７６】
ただし、前記変形例について言えば、第４ローラ１４´の回転軸１９´が、第１ローラ１１等の回転軸１８に対して所定の角度θを有している場合は、第４ローラ１４´の回転軸１９´を当接部材１７方向へ延長した場合に、回転軸１９´の延長線と当接部材１７との当接表面との交点が、第４ローラ１４´の回転中心に対して、ワーク８の回転中心から離れる方向に傾いている必要がある。第４ローラ１４´の回転軸１９´の傾きによって、ローラ端部が当接して、ワーク８を押圧する力の方向が変わるからである（図４参照）。
【００７７】
次に図５を参照して、他の変形例１０´´について説明する。
レーザ光源５には高圧ボンベ１０１が、導入管１０２によってつながれている。ここで、高圧ボンベ１０１には、圧縮された補助ガス１００（清浄な空気もしくは窒素ガス）が封入されている。レーザ光源５がレーザ光線をワーク８に照射する際に（図２参照）、補助ガスは、レーザ光源５の円錐状の先端部分から光線の光路と同方向にワーク８に向かって噴射される。
なお、補助ガス１００は、切断材料の種類や要求される切断品質によって、清浄な空気もしくは窒素ガスが用いられる。
【００７８】
本変形例によれば、ワーク８を回転させることによって、溶断面のレーザ照射条件を安定させるとともに、補助ガス１００を噴射することによって、レーザの入熱によって溶融した金属を吹き飛ばし、レーザ光線の光路を確保することができるので、ワーク８の溶断面の寸法精度を確保でき、及びクラック等のない滑らかな溶断面が得られ、高い切断品質を提供することができる。
【００７９】
以上、実施形態では、従来切断及び仕上げという複数の工程が必要だったパイプや棒の切断加工を一工程で済ますことができ、加えて、切断する材料の自動的な搬送を可能にする搬送装置と組み合わせることにより、生産性を向上させると共に、人的な作業環境の改善も図ることができる。
【００８０】
また、自動的に切断する材料を位置決め、固定することにより、位置ズレ等を防止し、最小限の局所的な切断をすることができることから、製品間のバラツキの少ない高い精度の寸法を確保することができる。さらに、滑らかでヘアクラック等の潜在的な欠陥を極力省くことができることから、製品の信頼性を向上させ、検査工程等の後工程の生産性を向上させることができる。
【００８１】
次に、本実施形態が適用されるワークの一例を図６に示す。図６に示すワークは、例えば放電管に使用され、外径と全長との比（ＷＤ：ＷＬ）が２〜３：１０００で、肉厚と全長との比（ＷＴ：ＷＬ）が約０．８：１０００の長尺薄肉ガラス管である。
【００８２】
本発明は本実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明を適用したレーザ切断装置の一実施例を示す全体図である。
【図２】本発明のレーザ切断装置の切断部の一実施例について詳細を表した模式図である。
【図３】本発明の搬送部における切断される材料であるパイプ又は棒に注目して、その搬送の流れを（ａ）〜（ｄ）の順で表した模式図である。
【図４】本発明の第２ローラ及び第４ローラの傾きと当接部材との関係についての説明図である。
【図５】本発明の他の変形例についての説明図である。
【図６】本発明の実施例が適用されるワークの一例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ レーザ切断システム
５ レーザ光源
１０ 切断装置（レーザ切断装置）
１１ 第１ローラ
１２ 第２ローラ
１３ 第３ローラ
１４ 第４ローラ
１５ 第５ローラ
１６ 第６ローラ
１７ 当接部材
１８ 回転軸（第１ローラ、第３ローラ、第５ローラ、第６ローラ）
１９ 回転軸（第２ローラ、第４ローラ）
２０ 回転軸（補助ローラ）
３０ 補助ローラ
５０ 搬送部
５１ 搬入器
５２ 搬出器
５３ ワークガイド
５４ ワーク送り治具
５５ 溝部
５６ 頂部
θ 傾き角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源によって、被切断部材を切断するレーザ切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、管もしくは棒を切断する場合には、切削工具による切断や、局所的な加熱による溶断が一般的である。また、細いガラス管などの場合には、切断したい個所に切削工具等により切り欠きを入れたり、この個所に対して局所的な急速加熱、冷却を行い、クラックを生じさせる。その後、切り欠き個所やクラック発生個所に曲げ加重を付加し、当該位置でガラス管などを折ることによって、切断を行っている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２４１１２２号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、細いガラス管などの場合において、切り欠き個所又はクラック発生個所を折った後の切断面の状態は荒れており、製品として使用するには、通常研磨等の後工程が必要となる。
さらに、研磨等を行った場合であっても、官能検査で検出できないようなヘアクラックが残存する可能性もある。
【０００４】
本発明は、レーザ光により切断される被切断物の品質の向上を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記した課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、互いに平行する回転軸に軸着された第１ローラ及び第２ローラと、前記第１ローラの回転軸の延長線上に離間部を介して設けられた第３ローラ及び前記第２ローラの回転軸の延長線上に別の離間部を介して設けられた第４ローラと、前記第１ローラと前記第３ローラとの間でレーザ光を照射するレーザ光源とを備え、前記各ローラは、回転軸方向に前記第２ローラ、前記第１ローラ、前記第３ローラ及び前記第４ローラの順、もしくはその逆の順で、前記各ローラが同一方向に自由に回転するように配置されていることを特徴としている。
【０００６】
前記構成によれば、切断面が均一になるので、被切断物の品質向上が図られる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加え、前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転軸に延長線上の前記離間部の両側に、それぞれ他の離間部を介して第５ローラ及び第６ローラが備えられ、前記他の離間部の間隔は、前記第２ローラ及び前記第４ローラの回転軸方向の幅よりも広く、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ、前記第３ローラ、前記第５ローラ及び前記第６ローラとは、回転軸同士の間隔が、前記第１ローラの半径と前記第２ローラの半径の和よりも短いことを特徴としている。
【０００８】
前記構成によれば、被切断物が安定して載置される。これによって、安定した切断工程を提供することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明に加え、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ及び前記第３ローラとの間にパイプ又は棒が載置され、前記レーザ光源は、前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転に伴って回転している前記パイプ又は棒を溶断することを特徴としている。
【００１０】
前記構成によれば、長尺の材料として想定されるパイプ又は棒を切断するに当たり、材料の載置状態が変動せず、安定した切断工程を提供することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、第１ローラ、第２ローラ、第３ローラ及び第４ローラと、前記第１ローラと前記第３ローラとの間でレーザ光を照射するレーザ光源と、前記第１ローラと第２ローラとの間及び前記第３ローラと前記第４ローラとの間に載置されるパイプ又は棒の一端が当接する当接部材とを備え、 前記第２ローラ、前記第１ローラ、前記第３ローラ及び前記第４ローラの各回転中心は、この順、もしくはその逆の順で、水平方向に台形状の各頂点に位置し、かつ各ローラが同一方向に自由に回転するように配置され、前記第３ローラは、前記第１ローラの回転中心と前記第３ローラの回転中心を結んだ線上に離間部を介して設けられており、前記第４ローラは、前記第２ローラの回転中心と前記第４ローラの回転中心とを結んだ線上に別の離間部を介して設けられており、前記第１ローラ乃至第４ローラの少なくとも一つのローラの回転軸は、前記パイプ又は棒と前記当接部材との当接部からの離れるように鉛直方向に傾斜しており、前記他のローラは、同一の回転軸に取り付けられ、もしくは互いに平行となっていることを特徴としている。
【００１２】
前記構成によれば、少なくとも一つのローラの回転軸を、他のローラの回転軸に対して所定の角度を与えることによって、前記パイプ又は棒の回転軸の長手方向の当接部材側へ、切断する前記パイプ又は棒に押圧力を付勢することができ、加工中の位置ズレ等を防ぎ、さらに安定した切断工程を提供することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明に加えて、前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転軸延長線上の前記離間部の両側に、それぞれ他の離間部を介して第５ローラ及び第６ローラが備えられ、前記他の離間部の間隔は、前記第２ローラ及び前記第４ローラの回転軸方向の幅よりも広く、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ、前記第３ローラ、前記第５ローラ及び前記第６ローラとは、回転軸同士の間隔がローラの半径の和よりも短いことを特徴としている。
【００１４】
前記構成によれば、長尺の材料として想定されるパイプ又は棒を切断するに当たり、材料の載置状態が変動せず、自重による材料のたわみや、回転による振れ回りの発生を防止でき、安定した切断工程を提供することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載された発明に加えて、前記パイプ又は棒が、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ及び前記第３ローラとの間に載置されたときに、各ローラと前記パイプ又は棒と当接個所に対して前記パイプ又は棒の回転中心を挟んで反対側の前記パイプ又は棒の外表面の少なくとも一部に当接する補助ローラを備えることを特徴としている。
【００１６】
前記構成によれば、材料として想定されるパイプ又は棒が、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ及び前記第３ローラとの間に載置されるとともに、さらに外表面の少なくとも一部に補助ローラを当接させることにより、材料の載置状態が変動せず、自重による材料のたわみや、回転による振れ回りの発生を防止でき、安定した切断工程を提供することができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項３乃至請求項６に記載された発明において、前記パイプ又は棒は、ガラス管であり、前記レーザ光源は、集光されたレーザ光線を照射するＣＯ２レーザ光源であることを特徴としている。
【００１８】
前記構成によれば、ガラス管を溶断することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項３乃至請求項７に記載された発明において、清浄な空気もしくは窒素ガスが、前記パイプ又は前記棒のレーザ光線が照射される部分に向けて噴射されることを特徴としている。
【００２０】
前記構成によれば、高速ガス流を発生させることで、レーザの入熱によって溶融した金属を吹き飛ばし、レーザ光線の光路を確保することができるので、パイプ又は棒の溶断面の寸法精度を確保することができる。
さらに、清浄な空気をパイプ又は棒の溶断される部分に噴射することによって、金属の切断において酸化反応熱を切断に利用できるため切断速度や加工限界を向上させることができる。
また、窒素ガスをパイプ又は棒の溶断される部分に噴射することによって、酸化皮膜を生成せずに切断することができ、切断面を一様な状態とすることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、レーザ切断装置と、搬送部と、を備え、前記レーザ切断装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のレーザ切断装置であることを特徴とするレーザ切断システムである。
【００２２】
前記レーザ切断装置と搬送部とを組み合わせることによって、レーザ切断システムを提供することができる．
【発明の効果】
【００２３】
本発明のレーザ切断装置によれば、レーザ光により切断される被切断物の品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態であるレーザ切断システム１の正面図を図１（ａ）に示し、側面図を図１（ｂ）に示している。
【００２６】
レーザ切断システム１は、図１（ａ）に示すように被切断物であるワーク（パイプ又は棒）８で示される切断する材料の加工個所の位置決めを行い、レーザ光源５を使って溶断するレーザ切断装置１０（以下、「切断装置」という。）と、図１（ｂ）に示すように切断装置１０にワーク８を供給する搬送部５０とを備えている。
【００２７】
図２は、レーザ切断システム１の切断装置１０について詳細を表した模式図である。
切断装置１０について、図２を参照して説明する。ここで、図２（ａ）は切断装置１０のレーザ光源５付近を正面から見たものであり、図２（ｂ）は切断装置１０を、図２（ａ）の矢視Ａ−Ａの側面から見たものを模式的に示したものである。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、切断装置１０は、ワーク８を載置する第１ローラ１１、第２ローラ１２、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と、複数の補助ローラ３０と、ワーク８の回転軸長手方向の移動を拘束する当接部材（位置決めプレート）１７と、ワーク８を溶断するレーザ光源５とを備えている。
【００２９】
第１ローラ１１、第２ローラ１２、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５及び第６ローラ１６は、直線的なワーク８を安定して載置するように構成されている。
さらに各ローラを回転駆動させるとき同じ回転速度を与えるために、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６は、同一の回転軸１８に取り付けられている。また、各々のローラ１１、１３、１５、１６の半径Ｒは等しくなっている。
【００３０】
第５ローラ１５及び第６ローラ１６の設置位置は、水平方向に移動することができ、ワーク８の長尺方向の長さに応じて決定される。詳しくは、第１ローラ１１、第３ローラ１３の設置位置との関係から、ワーク８が安定して回転して、ワーク８を溶断できるように設置位置が決められる。
各々のローラ１１、１３、１５、１６は、図示しないローラ回転用モータが共通の回転軸１８を回転駆動させることにより、回転する。
【００３１】
なお、図２（ａ）に示すように第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６は、それぞれ水平方向に所定距離だけ離れて取り付けられている。
【００３２】
また、図２（ｂ）に示すように、第２ローラ１２及び第４ローラ１４の回転軸１９が、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８に対して、互いに平行し、水平な位置に設定されている。
【００３３】
第２ローラ１２及び第４ローラ１４は、水平方向に所定距離だけ離れて回転軸１９に取り付けられている。なお、本実施形態では、第２ローラ１２及び第４ローラ１４の半径は、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の半径Ｒと同じものとしている。
【００３４】
第２ローラ１２及び第４ローラ１４は、それぞれ回転軸１９に回転自由な状態で軸着されており、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６が、図示しないローラ回転用モータによって回転駆動されるとき、図示しないベルトを用いて、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と同方向に回転することができる（図２（ｂ）の各ローラ１１、１２、１３、１４、１５、１６、３０の中心周り、回転を表す矢視方向）。これにより、ワーク８は、反対方向に回転する。
【００３５】
なお、第２ローラ１２及び第４ローラ１４の回転軸１９を図示しないローラ回転用モータによって、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８の回転と同期させて、回転駆動しても良い。
【００３６】
第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８と第２ローラ１２及び第４ローラ１４の回転軸１９との軸間距離Ｄは、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の半径Ｒと第２ローラ１２及び第４ローラ１４の半径Ｒとの和よりも短いものとしている。
【００３７】
前記のように回転軸間距離Ｄを、ローラの半径Ｒとの関係で規定することによって、径が小さいワーク８であっても、確実に第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と第２ローラ１２及び第４ローラ１４との間にワーク８を載置することができ、かつワーク８が、各ローラ１１、１２、１３、１４、１５、１６に引きずられる等により、落下することを防止することができる。
【００３８】
各ローラは、互いに干渉せずに自由に回転できるように、第６ローラ１６、第２ローラ１２、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５の順、もしくはその逆の順で、回転軸１８、１９方向に配置されている。
【００３９】
水平方向の各ローラの配置を詳しく述べると、第１ローラ１１と第３ローラとは、離間部Ｌ１を介して設けられ、第２ローラ１２と第４ローラ１４は、離間部Ｌ１の外側に設けられ、さらに第５ローラ１５と第６ローラ１６とは、第１ローラ１１及び第３ローラ１３の回転軸の延長線上で、離間部Ｌ１の両側に他の離間部Ｌ２を介して設けられている。
【００４０】
他の離間部Ｌ２の幅は、第２ローラ１２及び第４ローラ１４の幅Ｌ３よりも広くしていることから、回転軸の異なるローラ同士が回転時に干渉することを防止している。
【００４１】
前記のように回転軸間距離Ｄは、ローラの半径の和（Ｒ＋Ｒ）よりも短いため、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と第２ローラ１２及び第４ローラ１４とは、互いに干渉せずに自由に回転することができる。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８の延長線上、第５ローラ１５方向の外側に当接部材１７が設置されている。
【００４３】
当接部材１７は、ワーク８の長尺方向の端面に当接する。図２（ａ）において当接部材１７は、第５ローラ１５側に設置されているが、第６ローラ１６側に設置することもできる。
【００４４】
さらに、図２（ａ）に示すように、２つの補助ローラ３０、３０が、第２ローラ１２及び第４ローラ１４と同一面上に、ワーク８を押さえるように配設されている。
【００４５】
補助ローラ３０は、ワーク８が第２ローラ１２及び第４ローラ１４と第１ローラ１１及び第３ローラ１３との間に載置されたときに、各ローラとワーク８との当接面と反対側のワーク８の外表面の少なくとも一部に当接するように配置されている。
【００４６】
そして、後記するように、ワーク８が、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と、第２ローラ１２及び第４ローラ１４とに載置された後、補助ローラ３０は、図２（ｂ）における下方へ移動し、ワーク８を挟み込む。
【００４７】
補助ローラ３０は、ワーク８において、切断に供される材料に応じて、図２（ｂ）における鉛直下方向の拘束力を効率良く付加することできるように形状、大きさ等を決定することが好ましい。
【００４８】
各々のローラ１１、１２、１３、１４、１５、１６におけるワーク８との接触面は、回転駆動力をワーク８に伝達するため、滑りが少ないものとし、例えば、ゴムやプラスチック、などがあり、ワーク８の材料やローラと接触する表面状態を考慮して、静止摩擦が高い材料を使用することが好ましい。また、ゴム系等の弾力性のある緩衝部材を各ローラ１１、１２、１３、１４、１５、１６の外表面に装着しても良い。
【００４９】
ここで、第１ローラ１１と第３ローラ１３との間には、前記したように所定の距離を有する離間部Ｌ１が設けられている。この離間部Ｌ１において、ローラ上に載置されたワーク８に対して、レーザ光源５から集光したレーザ光が照射され、ワーク８が回転しつつ、溶断される。
【００５０】
図２（ｂ）に示すように、レーザ光源５は鉛直方向から僅かに傾けた状態となっている。これは、レーザ光源５を使用する上で、塵埃等に起因する劣化を防止するための措置であり、公知の技術として推奨される設置方法である。
【００５１】
レーザ光源５の先端とワーク８との距離については、使用するレーザ光線の焦点距離、能力、特性に応じて設定することが好ましい。
【００５２】
レーザ光線は、一般に溶接・溶断に使われているもので良い。例えば、ガラスならば、ＣＯ２レーザ、アルミ、鉄等の金属ならば、ＣＯ２レーザあるいは、ＹＡＧ（イットリウム（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ）・アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）・ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ））レーザを、溶断する材料に応じて選択することが好ましい。
【００５３】
次に搬送部５０について図３を参照して説明する。図３は、搬送部５０において切断される材料であるワーク８に注目して、その搬送の流れを（ａ）〜（ｄ）の順で表したものであり、図１（ｂ）と同じく側面から搬送部５０を見た説明図である。
【００５４】
図３（ａ）に示すように、ワーク８は、図示しないホッパーから切断装置１０方向へ下降傾斜した搬入器５１の上面を転がり、ワーク送り治具５４に到達する。図３（ａ）において、ワーク８の上部に示している矢印はホッパーの方向を示す。また、後記する一連の工程が終了した後、ワーク８は、次工程と記載された矢印の方向に進む。
【００５５】
ここで、搬入器５１は、長尺の材料であるワーク８の落下や揺動等を防止しつつ搬入するように、材料の長尺方向（図３（ａ）における図の奥行き方向）に、複数箇所もしくは全面で当接してワーク８を載置できるようにするものが好ましい。例えば、板状の平らな上面を有するものや、平らな上面を有する棒状のものが並列に複数本備えられているものである。
【００５６】
ワーク送り治具５４に到達したワーク８は、ワーク送り治具５４の頂部５６に当接している間（図示せず）は、搬入器５１上では停止している。ワーク送り治具５４が図３(ａ)において反時計回りの矢印の方向に回転し、図３(ａ)に示すようにワーク送り治具５４の溝部５５が搬入器５１の上面の下降傾斜側先端部分とほぼ一致したときに、溝部５５にワーク８が一つ挿入される。
【００５７】
ここで、ワーク送り治具５４には、ワーク８の加工の位置決めを行う溝部５５が形成されており、溝部５５は、図３(ａ)において、正面から見た場合に、円周部を等角度分割した位置に切り欠かれている。図３(ａ)では、１２等分、すなわち角度で３０度毎に１２箇所の切り欠きを設けているが、溝部５５の数はこれに限定されるものではない。そして、回転角度の制御によっては、溝部５５の位置についても、等分化した位置に限定されない。
【００５８】
また、溝部５５の切り欠きの形状についても、図３(ａ)では、略三角形の形状としているが、切断する材料の扱いや搬入器５１との関係で決定されるものであり、特に三角形に限定されるものではない。
【００５９】
なお、ワーク送り治具５４の回転は、本実施形態のように１２等分の溝部５５を設けている場合は、ワーク８を後記する加工位置へ一つずつ順次移動するため、３０度回転を一回とした間欠的な回転運動としている。ただし、これは、溝部５５の位置や、材料の形状等に依存するものであり、限定されるものではない。
【００６０】
次に図３（ｂ）に示すように、ワーク送り治具５４が反時計回りに回転し、溝部５５に挿入されたワーク８は、ワークガイド５３に当接し、回転に伴い、ワークガイド５３に沿って移動する。
【００６１】
ワーク８が挿入された溝部５５が、図３（ｂ）に示すように、切断装置１０の切断加工位置である最頂部まで移動したとき、ワーク８は、ワークガイド５３上から、第１ローラ１１、第２ローラ１２、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５及び第６ローラ１６上に載置されている。
【００６２】
図示しないセンサが、ワーク８が溝部５５に挿入されたことを検知したとき、図示しない制御装置は、図３（ｃ）に示すように、補助ローラ３０を下降させ、ワーク８は、第１ローラ１１、第２ローラ１２、第３ローラ１３、第４ローラ１４、第５ローラ１５及び第６ローラ１６と合わせて三方向から拘束される（図２（ｂ）参照）。
【００６３】
ワーク８が、各々のローラによって三方向から拘束された後、図示しないローラ回転駆動用モータは、回転軸１８を回転駆動させる。このとき回転軸１９も自転する。
【００６４】
ワーク８は、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転に伴い、回転する。なお、回転速度は、切断する材料や寸法、形状、レーザ光源の能力や設置位置等によって適正な値を選択することが望ましい。
【００６５】
レーザ光源５は、回転するワーク８に対して、レーザ光線を照射し、ワーク８を溶断する。このときレーザ光源５は、ワーク８を回転させることによって、ワーク８の周上に一様にレーザ光線を照射することができ、切断される被切断物であるワーク８に回転方向の変形を加えずに溶断することができる。
【００６６】
ワーク８が、回転し溶断された後、図示しないローラ回転駆動用モータは停止し、図示しない制御装置は、補助ローラ３０を適正な停止位置まで上昇させ、停止させる。
【００６７】
図示しないセンサは、補助ローラ３０の上昇、停止が完了したことを検出したことを図示しない制御装置に伝達し、図示しない制御装置はワーク送り治具５４を回転させる。
【００６８】
ワーク送り治具５４の回転に伴い、ワーク８は、再びワークガイド５３に当接し、ワークガイド５３に沿って移動し、溝部５５に挿入された状態に復帰する。
【００６９】
そして、図３（ｄ）に示すように、ワーク送り治具５４が、間欠的な反時計回りの回転を繰り返し、溝部５５に挿入されているワーク８が搬出器５２の上面に当接する位置まで移動したとき、ワーク８は、溝部５５から搬出器５２の下降斜面となっている上面を転がり、次工程へ移動する。
【００７０】
次に図４に基づき、実施形態の変形例である切断装置１０´に示す少なくとも一つのローラの回転軸が傾きを持つ場合を説明する。この変形例では、レーザ光源５と当接部材１７との間にある第３ローラ１３、第４ローラ１４そして第５ローラ１５のすべてが傾きを有している（図２参照）。なお、説明では、代表して変形例の第４ローラ１４´の傾きと当接部材１７との関係について説明するが、第３ローラ及び第５ローラについても同様となる。
【００７１】
図４は、図２（ｂ）の矢視Ｂから、変形例におけるワーク８と、当接部材１７と第４ローラ１４´との関係を模式的に表したものである。
【００７２】
第４ローラ１４´の回転軸１９´は、第１ローラ１１、第３ローラ１３、第５ローラ１５及び第６ローラ１６の回転軸１８（図示しない）に対して、所定の角度θを有している。この所定の角度θは、他のローラの回転軸に対して、第４ローラ１４´がワーク８に当接したときに、回転軸１９´の延長線と当接部材１７との交点がワーク８と当接部材１７との当接部からの離れるように鉛直方向に傾斜している。
【００７３】
このように、第４ローラ１４´の回転軸１９´を、第１ローラ１１等の回転軸１８に対して傾きを与えることによって、ワーク８の回転軸の長手方向の当接部材１７側へ、すなわち、切断するワーク８に押圧力を付加している。
【００７４】
このように一定の方向に押圧力を付加し、加工する材料の拘束を確実にすることによって、回転による振動、ブレやレーザパルスの振動等によって生ずる可能性がある加工中の位置ズレ等を防ぎ、安定した切断工程を提供する。
【００７５】
なお、前記したように、図２において当接部材１７は、第５ローラ１５側に設置されているが、第６ローラ１６側に設置することもできる。
【００７６】
ただし、前記変形例について言えば、第４ローラ１４´の回転軸１９´が、第１ローラ１１等の回転軸１８に対して所定の角度θを有している場合は、第４ローラ１４´の回転軸１９´を当接部材１７方向へ延長した場合に、回転軸１９´の延長線と当接部材１７との当接表面との交点が、第４ローラ１４´の回転中心に対して、ワーク８の回転中心から離れる方向に傾いている必要がある。第４ローラ１４´の回転軸１９´の傾きによって、ローラ端部が当接して、ワーク８を押圧する力の方向が変わるからである（図４参照）。
【００７７】
次に図５を参照して、他の変形例１０´´について説明する。
レーザ光源５には高圧ボンベ１０１が、導入管１０２によってつながれている。ここで、高圧ボンベ１０１には、圧縮された補助ガス１００（清浄な空気もしくは窒素ガス）が封入されている。レーザ光源５がレーザ光線をワーク８に照射する際に（図２参照）、補助ガスは、レーザ光源５の円錐状の先端部分から光線の光路と同方向にワーク８に向かって噴射される。
なお、補助ガス１００は、切断材料の種類や要求される切断品質によって、清浄な空気もしくは窒素ガスが用いられる。
【００７８】
本変形例によれば、ワーク８を回転させることによって、溶断面のレーザ照射条件を安定させるとともに、補助ガス１００を噴射することによって、レーザの入熱によって溶融した金属を吹き飛ばし、レーザ光線の光路を確保することができるので、ワーク８の溶断面の寸法精度を確保でき、及びクラック等のない滑らかな溶断面が得られ、高い切断品質を提供することができる。
【００７９】
以上、実施形態では、従来切断及び仕上げという複数の工程が必要だったパイプや棒の切断加工を一工程で済ますことができ、加えて、切断する材料の自動的な搬送を可能にする搬送装置と組み合わせることにより、生産性を向上させると共に、人的な作業環境の改善も図ることができる。
【００８０】
また、自動的に切断する材料を位置決め、固定することにより、位置ズレ等を防止し、最小限の局所的な切断をすることができることから、製品間のバラツキの少ない高い精度の寸法を確保することができる。さらに、滑らかでヘアクラック等の潜在的な欠陥を極力省くことができることから、製品の信頼性を向上させ、検査工程等の後工程の生産性を向上させることができる。
【００８１】
次に、本実施形態が適用されるワークの一例を図６に示す。図６に示すワークは、例えば放電管に使用され、外径と全長との比（ＷＤ：ＷＬ）が２〜３：１０００で、肉厚と全長との比（ＷＴ：ＷＬ）が約０．８：１０００の長尺薄肉ガラス管である。
【００８２】
本発明は本実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明を適用したレーザ切断装置の一実施例を示す全体図である。
【図２】本発明のレーザ切断装置の切断部の一実施例について詳細を表した模式図である。
【図３】本発明の搬送部における切断される材料であるパイプ又は棒に注目して、その搬送の流れを（ａ）〜（ｄ）の順で表した模式図である。
【図４】本発明の第２ローラ及び第４ローラの傾きと当接部材との関係についての説明図である。
【図５】本発明の他の変形例についての説明図である。
【図６】本発明の実施例が適用されるワークの一例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１ レーザ切断システム
５ レーザ光源
１０ 切断装置（レーザ切断装置）
１１ 第１ローラ
１２ 第２ローラ
１３ 第３ローラ
１４ 第４ローラ
１５ 第５ローラ
１６ 第６ローラ
１７ 当接部材
１８ 回転軸（第１ローラ、第３ローラ、第５ローラ、第６ローラ）
１９ 回転軸（第２ローラ、第４ローラ）
２０ 回転軸（補助ローラ）
３０ 補助ローラ
５０ 搬送部
５１ 搬入器
５２ 搬出器
５３ ワークガイド
５４ ワーク送り治具
５５ 溝部
５６ 頂部
θ 傾き角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行する回転軸に軸着された第１ローラ及び第２ローラと、
前記第１ローラの回転軸の延長線上に離間部を介して設けられた第３ローラ及び前記第２ローラの回転軸の延長線上に別の離間部を介して設けられた第４ローラと、
前記第１ローラと前記第３ローラとの間でレーザ光を照射するレーザ光源とを備え、
前記各ローラは、回転軸方向に前記第２ローラ、前記第１ローラ、前記第３ローラ及び前記第４ローラの順、もしくはその逆の順で、前記各ローラが同一方向に自由に回転するように配置されていることを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項２】
前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転軸に延長線上の前記離間部の両側に、それぞれ他の離間部を介して第５ローラ及び第６ローラが備えられ、
前記他の離間部の間隔は、前記第２ローラ及び前記第４ローラの回転軸方向の幅よりも広く、
前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ、前記第３ローラ、前記第５ローラ及び前記第６ローラとは、回転軸同士の間隔が、前記第１ローラの半径と前記第２ローラの半径の和よりも短い
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断装置。
【請求項３】
前記第２ローラと前記第４ローラとの間及び前記第１ローラと前記第３ローラとの間にパイプ又は棒が載置され、
前記レーザ光源は、前記回転に伴って回転している前記パイプ又は棒を溶断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ切断装置。
【請求項４】
第１ローラ、第２ローラ、第３ローラ及び第４ローラと、
前記第１ローラと前記第３ローラとの間でレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記第１ローラと第２ローラとの間及び前記第３ローラと前記第４ローラとの間に載置されるパイプ又は棒の一端が当接する当接部材とを備え、
前記第２ローラ、前記第１ローラ、前記第３ローラ及び前記第４ローラの各回転中心は、この順、もしくはその逆の順で、水平方向に台形状の各頂点に位置し、かつ各ローラが同一方向に自由に回転するように配置され、
前記第３ローラは、前記第１ローラの回転中心と前記第３ローラの回転中心を結んだ線上に離間部を介して設けられており、
前記第４ローラは、前記第２ローラの回転中心と前記第４ローラの回転中心とを結んだ線上に別の離間部を介して設けられており
前記第１ローラ乃至第４ローラの少なくとも一つのローラの回転軸は、前記パイプ又は棒と前記当接部材との当接部からの離れるように鉛直方向に傾斜しており、
前記他のローラは、同一の回転軸に取り付けられ、もしくは互いに平行となっている
ことを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項５】
前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転軸延長線上の前記離間部の両側に、それぞれ他の離間部を介して第５ローラ及び第６ローラが備えられ、
前記他の離間部の間隔は、前記第２ローラ及び前記第４ローラの回転軸方向の幅よりも広く、
前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ、前記第３ローラ、前記第５ローラ及び前記第６ローラとは、回転軸同士の間隔がローラの半径の和よりも短い
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ切断装置。
【請求項６】
前記パイプ又は棒が、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ及び前記第３ローラとの間に載置されたときに、各ローラと前記パイプ又は棒と当接個所に対して前記パイプ又は棒の回転中心を挟んで反対側の前記パイプ又は棒の外表面の少なくとも一部に当接する補助ローラを備える
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のレーザ切断装置。
【請求項７】
前記パイプ又は前記棒は、ガラス管であり、
前記レーザ光源は、集光されたレーザ光線を照射するＣＯ２レーザ光源であることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。
【請求項８】
清浄な空気もしくは窒素ガスが、前記パイプ又は前記棒のレーザ光線が照射される部分に向けて噴射されることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。
【請求項９】
レーザ切断装置と、搬送部と、を備えたレーザ切断システムであって、
前記レーザ切断装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のレーザ切断装置であることを特徴とするレーザ切断システム。
【請求項１】
互いに平行する回転軸に軸着された第１ローラ及び第２ローラと、
前記第１ローラの回転軸の延長線上に離間部を介して設けられた第３ローラ及び前記第２ローラの回転軸の延長線上に別の離間部を介して設けられた第４ローラと、
前記第１ローラと前記第３ローラとの間でレーザ光を照射するレーザ光源とを備え、
前記各ローラは、回転軸方向に前記第２ローラ、前記第１ローラ、前記第３ローラ及び前記第４ローラの順、もしくはその逆の順で、前記各ローラが同一方向に自由に回転するように配置されていることを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項２】
前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転軸に延長線上の前記離間部の両側に、それぞれ他の離間部を介して第５ローラ及び第６ローラが備えられ、
前記他の離間部の間隔は、前記第２ローラ及び前記第４ローラの回転軸方向の幅よりも広く、
前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ、前記第３ローラ、前記第５ローラ及び前記第６ローラとは、回転軸同士の間隔が、前記第１ローラの半径と前記第２ローラの半径の和よりも短い
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ切断装置。
【請求項３】
前記第２ローラと前記第４ローラとの間及び前記第１ローラと前記第３ローラとの間にパイプ又は棒が載置され、
前記レーザ光源は、前記回転に伴って回転している前記パイプ又は棒を溶断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ切断装置。
【請求項４】
第１ローラ、第２ローラ、第３ローラ及び第４ローラと、
前記第１ローラと前記第３ローラとの間でレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記第１ローラと第２ローラとの間及び前記第３ローラと前記第４ローラとの間に載置されるパイプ又は棒の一端が当接する当接部材とを備え、
前記第２ローラ、前記第１ローラ、前記第３ローラ及び前記第４ローラの各回転中心は、この順、もしくはその逆の順で、水平方向に台形状の各頂点に位置し、かつ各ローラが同一方向に自由に回転するように配置され、
前記第３ローラは、前記第１ローラの回転中心と前記第３ローラの回転中心を結んだ線上に離間部を介して設けられており、
前記第４ローラは、前記第２ローラの回転中心と前記第４ローラの回転中心とを結んだ線上に別の離間部を介して設けられており
前記第１ローラ乃至第４ローラの少なくとも一つのローラの回転軸は、前記パイプ又は棒と前記当接部材との当接部からの離れるように鉛直方向に傾斜しており、
前記他のローラは、同一の回転軸に取り付けられ、もしくは互いに平行となっている
ことを特徴とするレーザ切断装置。
【請求項５】
前記第１ローラ及び前記第３ローラの前記回転軸延長線上の前記離間部の両側に、それぞれ他の離間部を介して第５ローラ及び第６ローラが備えられ、
前記他の離間部の間隔は、前記第２ローラ及び前記第４ローラの回転軸方向の幅よりも広く、
前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ、前記第３ローラ、前記第５ローラ及び前記第６ローラとは、回転軸同士の間隔がローラの半径の和よりも短い
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ切断装置。
【請求項６】
前記パイプ又は棒が、前記第２ローラ及び前記第４ローラと、前記第１ローラ及び前記第３ローラとの間に載置されたときに、各ローラと前記パイプ又は棒と当接個所に対して前記パイプ又は棒の回転中心を挟んで反対側の前記パイプ又は棒の外表面の少なくとも一部に当接する補助ローラを備える
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のレーザ切断装置。
【請求項７】
前記パイプ又は前記棒は、ガラス管であり、
前記レーザ光源は、集光されたレーザ光線を照射するＣＯ２レーザ光源であることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。
【請求項８】
清浄な空気もしくは窒素ガスが、前記パイプ又は前記棒のレーザ光線が照射される部分に向けて噴射されることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載のレーザ切断装置。
【請求項９】
レーザ切断装置と、搬送部と、を備えたレーザ切断システムであって、
前記レーザ切断装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のレーザ切断装置であることを特徴とするレーザ切断システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１６８３２７（Ｐ２００８−１６８３２７Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３２７（Ｐ２００７−５３２７）
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（５９１１４５９６６）株式会社進興製作所 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（５９１１４５９６６）株式会社進興製作所 (4)
【Ｆターム（参考）】
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