JPH1190661A

JPH1190661A - レーザ加工方法とその装置

Info

Publication number: JPH1190661A
Application number: JP9258494A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Akaha; 敏一赤羽
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】管状部品の内面にドロスが付着せず、ドロス除
去の後工程を必要としないレーザ加工方法を提供する。【解決手段】パイプ１をレーザ光８にて切断して管状部
品を得るレーザ加工方法において、前記パイプ１の管内
に円筒部材２を挿入し、該円筒部材２とパイプ１の内壁
との間に冷却ガス１９を供給しつつ、パイプ１を切断し
て管状部品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプをレーザ光
にて切断して管状部品を得るレーザ加工方法とその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、パイプをレーザ光にて切断して管
状部品を得るレーザ加工方法には、「レーザ光によるパ
イプ切断方法」として、特開昭６０−４９８８４号公報
所載の技術が開示されている。この技術を図１１および
図１２を用いて説明する。図１１および図１２に示すよ
うに、回転可能な回転治具１２４には長尺パイプ１２０
が取着されている。長尺パイプ１２０の内部には同軸的
かつ長尺パイプ１２０と同期回転する遮光体１２１が設
けられている。遮光体１２１は比較的熱伝導性の良好な
例えば銅やアルミニウム等の金属製の棒状体からなる。

【０００３】上記構成の装置を用いての長尺パイプ１２
０の切断方法は、アシストガス管１２７の下端よりアシ
ストガス１１０を噴出しつつ、レーザ光１２５を照射し
長尺パイプ１２０を切断する。この時、切断中に発生す
るドロス１２８を遮光体１２１に付着させるというもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術にはつぎのような問題点があった。すなわち、管状も
しくは棒状の遮光体１２１の形状が大きく影響し、レー
ザ切断時のドロス１２８が遮光体１２１に当たって跳ね
返り、長尺パイプ１２０内面に付着するという不具合が
あった。その結果、図１３に示すように、本技術を用い
て製造した節輪には、加工点の反対側の内面にドロス１
２８が付着することとなった。この節輪を内視鏡の湾曲
管に組み込んだ場合、ドロスが湾曲管内を挿通するファ
イバーやワイヤーを損傷したり、切断したりする危険性
がある。このような事態が発生すると、内視鏡による観
察が不可能になったり、操作不能という極めて重大な事
態となる。

【０００５】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に係る発明の課題は、管状部品の内
面にドロスが付着せず、ドロス除去の後工程を必要とし
ないレーザ加工方法を提供することである。請求項２ま
たは３に係る発明の課題は、上記レーザ加工方法に用い
るレーザ加工装置を提供することである。

【０００６】

【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に係る発明は、パイプをレーザ光にて切断
して管状部品を得るレーザ加工方法において、前記パイ
プの管内に円筒部材を挿入し、該円筒部材と前記パイプ
の内壁との間に冷却ガスを供給しつつ、前記パイプを切
断して管状部品を得るものである。請求項２または３に
係る発明は、パイプを回動自在に保持するチャックと、
前記パイプの軸心に垂直な方向からレーザ光を照射する
レ−ザ加工ヘッドとを備えたレーザ加工装置において、
前記パイプの管内にその先端が挿入自在であって、且つ
その先端に冷却ガスを折り返す手段を有し、その基端部
より冷却ガスを供給可能に構成した円筒部材を設けたも
のである。

【０００７】請求項１に係る発明の作用では、パイプの
管内に円筒部材を挿入し、該円筒部材と前記パイプの内
壁との間に冷却ガスを供給しつつ、前記パイプを切断す
ることにより、切断時に発生するドロスを冷却固化さ
せ、パイプ管内から冷却固化したドロスを排出する。請
求項２または３に係る発明の作用では、パイプの管内に
その先端が挿入自在であって、且つその先端に冷却ガス
を折り返す手段を有し、その基端部より冷却ガスを供給
可能に構成した円筒部材を設けたことにより、円筒部材
とパイプの内壁との間に冷却ガスを供給し、ドロスを冷
却固化しかつ排出させる。請求項３に係る発明の作用で
は、上記作用に加え、円筒部材が、レーザ光の光軸に対
して傾斜している遮光面を有することにより、ドロスを
円筒部材から排出するとともに、切断される管状部品の
内面に照射されようとするレーザ光を遮光する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
管状部品として、内視鏡湾曲管の節輪を取り上げて説明
する。管状部品には、内視鏡湾曲管の節輪に類似する形
状の部品も含まれ、本発明のレーザ加工方法および装置
により製造することができる。

【０００９】本発明の実施の形態のレーザ加工装置は、
パイプを回動自在に保持しその軸方向に移動自在なチャ
ックと、前記パイプの軸心に垂直な方向からレーザ光を
照射するレ−ザ加工ヘッドとを備えたレーザ加工装置に
おいて、節輪の基材であるパイプの内壁に、パイプ内径
より小径であり、その先端部分に空気折り返し部材を有
する金属製の円筒部材を配設し、この円筒部材の中に冷
却ガスとしての空気を導入して、空気折り返し部材によ
り空気をパイプの外側に向かって噴出させつつパイプを
レーザにより切断するように構成した。

【００１０】上記構成のレーザ加工装置では、パイプを
レーザにより切断する際に発生したドロスは円筒部材の
先端部に配した空気折り返し部材により折り返された空
気により直ちに冷却される。パイプの内壁側に焼き付き
付着する温度以下に急冷されるので、ドロスは固化し、
効率よくパイプ外へ排出される。円筒部材の外径に関し
ては、パイプの内径より細くドロスを排出するのに充分
な空気流量を確保するための空間がパイプ内径と円筒部
材との間に設けられる外径であることが必要である。ま
た、円筒部材に、レーザ光に対して傾斜しているドロス
落下用パイプをレーザ切断により発生するドロスを受け
るように設けることにより、ドロスはその大部分がドロ
ス落下用パイプの中を通り下側のパイプ内壁へと導か
れ、折り返された空気により直ちに固化されて排出され
るので、ドロスがパイプ内壁に付着するのを防止するこ
とができる。更に、ドロス用パイプがレーザ光に対して
傾斜しているので、レーザ光が切断面と反対側のパイプ
内壁が損傷するのを防止することができる。

【００１１】（実施の形態１）図１〜図４は実施の形態
１を示し、図１はレーザ加工装置の斜視図、図２はレー
ザ加工部の拡大縦断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、
図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。

【００１２】図１において、パイプ１は、チャック爪３
により把持され、チャック５を介して図示しない回転機
構に連結され、矢印Ｑ方向に回転自在となっている。ま
た、パイプ１は図示しない駆動機構によって、チャック
５とともに軸方向である矢印Ｘの方向に移動自在となっ
ている。円筒部材２は、その先端部に傘状の空気折り返
し部材６を連設し、かつその外径はパイプ１の内径より
細く設定され、ドロス２８を排出するのに充分な空気流
量を確保するための空間が、パイプ１の内径と円筒部材
２の外径との間に形成されている。円筒部材２の基端部
には、空気導入口２９が形成され、これに図示しない冷
却空気供給装置が連結されている。

【００１３】図２において、既に説明したように、円筒
部材２の先端部には、傘状の空気折り返し部材６が連設
されている。空気折り返し部材６は、連結部材７を介し
て円筒部材２に固定されている。連結部材７の断面形状
は、図４に示すように、部分的な切り欠き７ａを３ヶ所
に形成し、空気１９が通過できるようになっている。よ
って、図２において、空気１９は、空気導入口２９およ
び連結部材７を通過して、空気折り返し部材６に当たり
折り返され、パイプ１の外方（矢印Ｒの方向）に噴出す
るよになっている。

【００１４】パイプ１の上方には、レーザ加工ヘッド１
３が配設され、その下端部のノズル１２の内部には、レ
ーザ光８の焦点がパイプ１の外周に結ぶようにレンズ１
１が内装されている。レーザ光８の光軸ｍは、パイプ１
の軸心ｎと直交するように配置されている。また、レー
ザ光８によるパイプ１の切断の際には、ノズル１２から
アシストガス管９を介してアシストガス１０が噴出する
ように構成されている。

【００１５】つぎに、上記構成のレーザ加工装置を用い
て、パイプ１から節輪を切断するレーザ加工方法につい
て説明する。図１において、パイプ１を所定の切断部に
位置決めした後、レーザ加工ヘッド１３の図示しないシ
ャッターを開いてレーザ光８をパイプ１の外周に照射さ
せる。このとき、パイプ１を図示しない回転機構および
駆動機構により矢印Ｑの方向に回転しつつ矢印Ｘの方向
に移動させると、レーザ光８はパイプ１の上面外周に順
次照射され、所望の形状の節輪の切断加工が行われる。

【００１６】また、図２に示すように、空気１９を円筒
部材２の空気導入口２９より供給し、連結部材７の切り
欠き７ａを通過させ、傘状の空気折り返し部材６の裏面
にて折り返し、パイプ１の内壁と円筒部材２の外径との
空間に導いて、パイプ１の外方（矢印Ｒの方向）に噴出
させる。この空気の流れにより、レーザ光８によって切
断される際に発生したドロス２８は固化し、且つ矢印Ｒ
の方向に排出されながら円筒部材２の外周を通過し、下
方へと導かれ、効率よくパイプ１の外方へ排出される。

【００１７】本実施の形態によれば、パイプの内面にド
ロスが付着せず、ドロス除去の後工程を必要としない節
輪を得ることができる。よって、高品質な湾曲管節輪を
得ることができ、湾曲管内に挿通されるファイバーバン
ドルやワイヤーを切断する危険性のない高性能な内視鏡
とすることができる。

【００１８】本実施の形態では、空気折り返し部材を傘
状に形成したが、お碗状に形成してもよい。また、連結
部材７の切り欠き７ａを３ヶ所に形成したが、２ヶ所以
上の等分に配置してもよい。また、冷却ガスとして空気
を用いたが、窒素ガス等の他の気体を用いてもよい。

【００１９】（実施の形態２）図５〜図７は実施の形態
２を示し、図５はレーザ加工部の拡大縦断面図、図６は
図５のＡ−Ａ断面図、図７は図５のＢ−Ｂ断面図であ
る。レーザ加工装置の全体構成は、実施の形態１と同様
のため図と説明を省略する。また、図５〜図７において
も、実施の形態１と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。

【００２０】図５および図６において、円筒部材２２の
先端付近で、レーザ光８の光軸ｍの直下には、ドロス落
下用パイプ２４がレーザ光８の光軸ｍに対して傾斜して
固着されている。このドロス落下用パイプ２４は、レー
ザ切断によって発生するドロス２８を管内に導いてパイ
プ１の内壁に落下させるとともに、内壁２４ａがレーザ
光８を遮光する傾斜している遮光面となり、パイプ１の
内壁の損傷を防止している。レーザ加工装置のその他の
構成は、実施の形態１と同様である。

【００２１】上記構成のレーザ加工装置を用いて、パイ
プ１から節輪を切断するレーザ加工方法について説明す
る。パイプ１を図示しない回転機構および駆動機構によ
り矢印Ｑの方向に回転しつつ矢印Ｘの方向に移動させる
と、レーザ光８はパイプ１の上面外周に順次照射され、
所望の形状の節輪の切断加工が行われるまでは、実施の
形態１と同一である。図５および図６に示すように、レ
ーザ光８によりパイプ１を切断した際に発生するドロス
２８は、円筒部材２２に固着されたパイプ落下用パイプ
２４の管内を通過し、パイプ落下用パイプ２４の下方に
導かれ、下端に達したドロス２８は空気により直ちに固
化されて、パイプ１の外方（矢印Ｒの方向）に向かって
流れる空気１９により、効率よくパイプ１の外方へ排出
される。その他のレーザ加工方法は実施の形態１と同一
である。

【００２２】本実施の形態によれば、実施の形態１の効
果に加え、切断の際にパイプを通過したレーザ光は、ド
ロス落下用パイプの内壁すなわち傾斜している遮光面に
より遮光されるため、パイプの内壁すなわち節輪の内面
を損傷することはない。

【００２３】本実施の形態においても、実施の形態１で
示した変形例はそのまま適用することができる。また、
本実施の形態では、ドロス落下用パイプの傾斜の方向は
円筒部材の基端側であるが、節輪等の形状によっては、
先端側であってもよい。さらにまた、ドロス落下用パイ
プは直管状に形成されているが、曲管状であってもよ
い。

【００２４】（実施の形態３）図８〜図１０は実施の形
態３を示し、図８はレーザ加工部の拡大縦断面図、図９
は図８のＡ−Ａ断面図、図１０は図８のＢ−Ｂ断面図で
ある。レーザ加工装置の全体構成は、実施の形態１と同
様のため図と説明を省略する。また、図８〜図１０にお
いても、実施の形態１または実施の形態２と異なる部分
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。

【００２５】図８および図１０において、円筒部材３２
の先端部内壁には、中央が円錐状で周辺が円環状溝に形
成された空気折り返し部材３６が固着されている。ま
た、円筒部材３２には、実施の形態２と同様にドロス落
下用部材２４が固着され、この固着位置の先端側の空気
折り返し部材３６の折り返し面３６ａに沿った位置に空
気穴３２ａが２ヶ所穿設されている。また、この空気穴
３２ａに沿って、空気案内リング３７が固着され、空気
１９がパイプ１の外方（矢印Ｒの方向）に通過し易いよ
うになっている。よって、図８において、空気１９は、
空気導入口２９を通過して、空気折り返し部材３６の折
り返し面３６ａに当たり折り返され、パイプ１の外方
（矢印Ｒの方向）に噴出するようになっている。レーザ
加工装置のその他の構成は、実施の形態１と同様であ
る。

【００２６】上記構成のレーザ加工装置を用いて、パイ
プ１から節輪を切断するレーザ加工方法について説明す
る。パイプ１を図示しない回転機構および駆動機構によ
り矢印Ｑの方向に回転しつつ矢印Ｘの方向に移動させる
と、レーザ光８はパイプ１の上面外周に順次照射され、
所望の形状の節輪の切断加工が行われるまでは、実施の
形態１と同一である。また、実施の形態２と同様に、図
８および図９に示すように、レーザ光８によりパイプ１
を切断した際に発生するドロス２８は、円筒部材３２に
固着されたパイプ落下用パイプ２４の管内を通過し、パ
イプ落下用パイプ２４の下方に導かれ、下端に達したド
ロス２８は空気により直ちに固化されて、パイプ１の外
方（矢印Ｒの方向）に向かって流れる空気１９により、
効率よくパイプ１の外方へ排出される。

【００２７】また、図８に示すように、空気１９を円筒
部材３２の空気導入口２９より供給し、空気折り返し部
材３６の折り返し面３６ａにて折り返し、空気穴３２ａ
から円筒部材３２外に抜けた空気１９は空気案内リング
３７によりパイプ１の内壁と円筒部材２の外径との空間
に導かれて、パイプ１の外方（矢印Ｒの方向）に噴出さ
せる。この空気の流れにより、レーザ光８によって切断
される際に発生したドロス２８は固化し、且つ矢印Ｒの
方向に排出されながら円筒部材３２の外周を通過し、下
方へと導かれ、効率よくパイプ１の外方へ排出される。

【００２８】本実施の形態によれば、実施の形態１およ
び実施の形態２と同様の効果に加え、空気案内リングに
より円筒部材の先端方向が遮断されるので、空気流の折
り返し効率を向上させることができる。

【００２９】本実施の形態では、空気穴を２ヶ所に設け
たが、３ヶ所以上であってもよい。また、実施の形態２
で示した変形例は、同様に適用することができる。

【００３０】なお、上述の具体的実施の形態から次のよ
うな構成の技術的思想が導き出される。（付記）（１）パイプをレーザ光で切断して節輪を製造する節
輪の加工装置において、前記パイプの内側に前記パイプ
の内径よりも小径であり、その先端に空気折り返し部材
を有する棒状部材を配設したことを特徴とする節輪の加
工装置。パイプの内面にドロスが付着せず、ドロス除去
の後工程を必要としない節輪を得ることができる。よっ
て、高品質な湾曲管節輪を得ることができ、湾曲管内に
挿通されるファイバーバンドルやワイヤーを切断する危
険性のない高性能な内視鏡とすることができる。（２）前記棒状部材は、上記レーザ光に対して傾斜し
ているドロス落下用パイプを有することを特徴とする上
記（１）に記載の節輪の加工装置。上記（１）の効果に
加え、切断の際にパイプを通過したレーザ光は、ドロス
落下用パイプの内壁により遮光されるため、パイプの内
壁すなわち節輪の内面を損傷することはない。（３）レーザ加工装置において、管状の被加工物内に
挿入し、ドロスを冷却する冷却ガスを前記被加工物内に
供給する円筒状のガス供給手段であって、該ガス供給手
段は、その先端にガス供給手段の管内を通過した前記冷
却ガスを、このガス供給手段と前記被加工物の内壁との
間に供給するガス折り返し部を有することを特徴とする
レーザ加工装置に用いる治具。被加工物の内面にドロス
が付着せず、ドロス除去の後工程を必要としない管状部
品を得ることができる。（４）上記レーザ加工装置は、湾曲管節輪を加工する
ものであることを特徴とする上記（３）に記載の治具。
被加工物の内面にドロスが付着せず、ドロス除去の後工
程を必要としない節輪を得ることができる。よって、高
品質な湾曲管節輪を得ることができ、湾曲管内に挿通さ
れるファイバーバンドルやワイヤーを切断する危険性の
ない高性能な内視鏡とすることができる。（５）上記ガス供給手段は、レーザ光の光軸に対して
傾斜している遮光面を有することを特徴とする上記
（３）に記載の治具。上記（３）の効果に加え、切断の
際に被加工物を通過したレーザ光は、遮光面により遮光
されるため、被加工物の内壁を損傷することはない。（６）上記遮光面は、上記レーザ光の光軸に対して傾
斜した円筒面である上記（５）に記載の治具。上記
（３）の効果に加え、切断の際に被加工物を通過したレ
ーザ光は、円筒面により遮光されるため、被加工物の内
壁を損傷することはない。

【００３１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、切断時に
発生するドロスを冷却固化させ、パイプ管内から冷却固
化したドロスを排出するので、管状部品の内面にドロス
が付着せず、ドロス除去の後工程を不必要にすることが
できる。請求項２または３に係る発明によれば、円筒部
材とパイプの内壁との間に冷却ガスを供給し、ドロスを
冷却固化しかつ排出させるので、管状部品の内面にドロ
スが付着せず、ドロス除去の後工程を必要としなくな
る。また、円筒部材をパイプの一方向から挿入すること
ができ、容易に作業を行うことができる。請求項３に係
る発明によれば、上記効果に加え、ドロスを円筒部材か
ら排出するとともに、切断される管状部品の内面に照射
されようとするレーザ光を遮光するので、管状部品の内
面の損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１のレーザ加工装置の斜視図であ
る。

【図２】実施の形態１のレーザ加工部の拡大縦断面図で
ある。

【図３】実施の形態１の図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】実施の形態１の図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】実施の形態２のレーザ加工部の拡大縦断面図で
ある。

【図６】実施の形態２の図５のＡ−Ａ断面図である。

【図７】実施の形態２の図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図８】実施の形態３のレーザ加工部の拡大縦断面図で
ある。

【図９】実施の形態３の図８のＡ−Ａ断面図である。

【図１０】実施の形態３の図８のＢ−Ｂ断面図である。

【図１１】従来技術の側面断面図である。

【図１２】従来技術の正面図である

【図１３】従来技術の節輪の不具合を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１パイプ２円筒部材８レーザ光１９冷却ガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パイプをレーザ光にて切断して管状部品
を得るレーザ加工方法において、前記パイプの管内に円筒部材を挿入し、該円筒部材と前
記パイプの内壁との間に冷却ガスを供給しつつ、前記パ
イプを切断して管状部品を得ることを特徴とするレーザ
加工方法。
【請求項２】パイプを回動自在に保持するチャック
と、前記パイプの軸心に垂直な方向からレーザ光を照射
するレ−ザ加工ヘッドとを備えたレーザ加工装置におい
て、前記パイプの管内にその先端が挿入自在であって、且つ
その先端に冷却ガスを折り返す手段を有し、その基端部
より冷却ガスを供給可能に構成した円筒部材を設けたこ
とを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】前記円筒部材は、レーザ光の光軸に対し
て傾斜している遮光面を有することを特徴とする請求項
２記載のレーザ加工装置。