JPH079504A

JPH079504A - 成形品ゲート切断装置

Info

Publication number: JPH079504A
Application number: JP17999993A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ozaki; 誠彦尾崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】切断面のダレやただれ，バリおよびエッジの
発生を防止する。また、レーザ切断による溶融飛散物等
で装置の機能や成形品の品質を損なわない。【構成】円形状のレーザ光３５の光路上にマスク３６
を設置して四角形状のレーザ光３７を得る。このレーザ
光３７をシリンドリカルレンズ３８で集光して線状のレ
ーザ光３９にし、ゲート３に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形品とランナとの間
に介在するゲートをレーザにて切断し、成形品をランナ
より分離，独立させる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般の成形は生産性を高めるため
に、図１４に示すように、複数の成形品１がランナ２を
介してゲート３でつながっている状態で生産されている
のが一般的な公知の技術である。

【０００３】前記ゲート３をレーザにて切断し、前記成
形品１を前記ランナ２より分離，独立させる装置として
は、例えば特開平４−９０３１９号公報記載の発明があ
る。上記発明は、図１５に示す様に、切断装置６のベー
ス７上には該ベース７に対して直交するように補助ベー
ス８が固着されている。補助ベース８前面にはＸ軸レー
ル９が２本平行に設置されており、前記Ｘ軸レール９上
をＸ軸移動ブロック１０が移動するようになっている。
また、前記Ｘ軸移動ブロック１０は、Ｘ軸送りネジ１１
を介してＸ軸移動モータ１２と連結されている。さら
に、前記Ｘ軸移動ブロック１０上には治具１３が設置さ
れており、該治具１３上に切断されるワーク２６が載置
されるようになっている。

【０００４】ベース７の後方側には上部に突出した突部
１４が立設されており、前記突部１４上にはＹ軸レール
１５が設置されている。そして、前記Ｙ軸レール１５に
よって、Ｙ軸移動ブロック１６が移動可能に支持されて
いる。また、前記Ｙ軸移動ブロック１６はＹ軸送りネジ
１７を介してＹ軸移動モータ１８と連結されている。さ
らに、前記Ｙ軸ブロック１６先端部にはレーザノズル１
９が下方に向けられて取り付けられるとともに、前記レ
ーザノズル１９の外側にはサクションノズル２０が取り
付けられている。

【０００５】図１６は、前記Ｙ軸ブロック１６の先端部
に取り付けられている前記レーザノズル１９および前記
サクションノズル２０の構造を示すものである。前記レ
ーザノズル１９は先端側が絞られた筒状をなしており、
内側にはレーザ光を集束させる焦点レンズ２１が装備さ
れている。また、前記レーザノズル１９の側面側には接
続筒２２を介してチューブ２３が接続されるようになっ
ており、冷却風を供給するようになっている。これに対
し、前記サクションノズル２０にはその側面側に設けら
れている開口２４を通して排気ダクト２５が接続されて
いる。

【０００６】レーザノズル１９の下側には切断されるワ
ーク２６を保持する治具１３が設置されるとともに、前
記治具１３上に前記ワーク２６の成形品１あるいはラン
ナ２を押さえるクランパ２７，２８が設けられている。
また、治具１３のスリット３１には矯正用プッシャ２９
が上下方向へ移動可能に設置されている。前記プッシャ
２９は、図１５に示すアクチュエータ３０によって上下
に移動されるようになっている。

【０００７】上記構成の切断装置６によりワーク２６の
ゲート３を切断する方法を以下に説明する。レーザビー
ムは、レーザノズル１９内を通り、焦点レンズ２１によ
って、レーザノズル１９の下方に焦点を結ぶ状態で発振
されており、予めセットされたワーク２６がノズル１９
の下方を通過する際にゲート３部分が熱によって気化す
ることによって切断されるようになっている。

【０００８】切断された成形品１の切断下部には熱によ
るダレが発生する。そのようなダレを防止するため、切
断直後の熱によって軟化している間に、アクチュエータ
３０によってプッシャ２９を突き上げ、成形品１の切断
下部のダレをなくしている。また熱による変形を抑える
ため、治具１３，グランパ２７，２８およびプッシャ２
９によって放熱を行うとともに、チューブ２３および接
続筒２２を介して、供給される冷却風をノズル１９の下
端側の開口からワーク２６のゲート３に噴射し、これに
よって放冷を行う。

【０００９】同時に、排気ダクト２５およびサクション
ノズル２０を介して周囲の空気を吸引し、熱の発生を抑
えるようにしている。また、排気ダクト２５およびサク
ションノズル２０はワーク２６からの発生ガスも吸引
し、成形品１にガスの析出物が付着しないようにしてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術には以下のような欠点がある。すなわち、ワー
ク２６を移動しながらレーザを連続照射して切断したと
きは、図１７に示すように、切断面が直線にはならず切
り始め部分３２が大きくただれてしまい品質上に問題が
発生する。また、レーザをパルス発振させて切断した場
合は、図１８に示すように、切断面にスポット間の痕す
なわちバリ３３が発生するため品質上の問題になる。さ
らに、レーザスポット径を大きくし１回だけレーザを照
射して切断したときは、図１９に示すように、切断面に
大きなエッジ３４が発生して品質上の問題になる。

【００１１】上記品質上の問題とは、すなわち上記切り
始め部分３２，バリ３３およびエッジ３４が組合せる部
品と干渉してしまい嵌合ができない、もしくは嵌合した
のち大きな隙間を発生してしまい位置が不安定になって
しまうという問題である。

【００１２】また、従来の方法には次に示すような問題
もあった。図１６を参照して説明を行う。レーザ切断時
に発生するのはガスのみではなく、溶融飛散物もある。
サクションノズル２０では、発生ガスの吸引は可能であ
るが、溶融飛散物は吸引しきれず切断部周辺に付着す
る。すなわち、成形品１の側面，クランパ２７，２８お
よび治具１３等に付着する（クランパ２７，２８や治具
１３に付着した飛散物は、２次的に成形品１へ付着す
る）。そのため、成形品１が不良になる不具合が発生し
ていた。また、下方に飛び散った溶融飛散物がプッシャ
２９の上面に堆積するため、矯正時に成形品１の変形お
よび圧痕が発生し、成形品１の不良が発生する不具合も
あった。

【００１３】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、切断面のダレやただれ，
バリ，エッジおよび溶融飛散物などによる不良となる成
形品が発生せず、良品の成形品をカットできる成形品ゲ
ート切断装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、ラ
ンナを介して互いに連結されている複数の成形品のゲー
トを切断する装置において、前記ゲートの切断位置近傍
に前記成形品，ランナおよびゲートへ接する壁面を有し
た治具を具備するとともに、線形状に加工したレーザ光
を照射して前記ゲートを切断する手段を具備したもので
ある。

【００１５】図１および図２は本発明を示す概念図であ
る。前記課題で説明した切断面形状の不具合（切り始め
部のダレやただれ，バリおよびエッジ等）を解決する手
段について図１を用いて説明を行う。上記問題が発生す
る原因は、レーザ光が円形であるために起こるものと考
えられる。まず、均一なエネルギー分布であるマルチモ
ードのレーザ光３５の光路上に四角形状の切り抜きがあ
るマスク３６を設置し、円形状のレーザ光３５を四角形
状のレーザ光３７にする。

【００１６】次に、前記レーザ光３７を半円柱形状のシ
リンドリカルレンズ３８で集光し、前記四角形状レーザ
光３７を線状のレーザ光３９にする。上記説明の構造を
装備した装置でレーザをパルス発振させ、前記線状レー
ザ光３９を瞬時にゲート３へ照射することにより、成形
品１を切断，離脱させる。

【００１７】また、以下に前記課題で説明した溶融飛散
物による不具合を解決する手段について図２を用いて説
明を行う。上記問題が発生する原因は、レーザ切断で発
生する溶融飛散物の処理に問題があるため発生すると考
えられる。本装置は、成形品１，ランナ２およびゲート
３の上面と接する下面を有した上面押さえ治具４０と、
前記成形品１，ランナ２およびゲート３の下面と接する
上面を有した下面押さえ台４１とで構成されている。

【００１８】前記上面押さえ治具４０にはレーザ光取り
込み口４２が設置され、その上面にはガラス４３，パッ
キン４４およびガラス押さえ４５が配されている。ま
た、レーザ光取り込み口４２側面にはエアー導入口４６
が設置され、外部よりエアーが導入されるようになって
いる。前記下面押さえ台４１には、溶融飛散物排気口４
７が設けられ、溶融飛散物および発生ガスが吸引排気さ
れるようになっている。

【００１９】前記エアー導入口４６からエアーを導入
し、前記排気口４７から排気を行っている状態で、前記
説明した四角形状のレーザ光３７を半円柱形状のシリン
ドリカルレンズ３８およびガラス４３を通して、レーザ
光取り込み口４２よりゲート３に照射する。レーザはパ
ルス発振とするため、ゲート３の切断は瞬時に行われ、
発生するガスおよび溶融飛散物は下方の排気口４７にす
べて吸引される。

【００２０】

【実施例１】図３〜図１１は本実施例を示し、図３は装
置の斜視図、図４はワーク保持部の断面図、図５はレー
ザ部の要部断面図、図６〜図１１はワークを切断する過
程を示す断面図である。本実施例では、前記説明したも
のと同一構成部分には同一番号を付してその説明を省略
する。本装置は、ロボット部４９とワーク保持部５０と
レーザ部５１とから構成されている。

【００２１】ロボット部４９は、高さの位置をＺ軸５２
で、また平面上（ＸＹ軸上）の位置をアーム５３，５４
で調整できる。アーム５４に支持されたθ軸５６の下端
にはハンド台５５が取り付けられ、任意の位置にハンド
台５５を移動させることができる。また、θ軸５６は回
転でき、上記ハンド台５５の向きも任意に変えることが
できる。上記ハンド台５５には、旋回軸５９を中心に、
旋回シリンダ６０で９０度旋回させることができる旋回
台６１が設置されている。その旋回台６１にはワークチ
ャック５７と成形品ランナ吸着部５８とが設置されてい
る。

【００２２】すなわち、上記旋回シリンダ６０の動作に
より、旋回台６１が９０度旋回し、上記ワークチャック
５７は水平向きに、また上記成形品ランナ吸着部５８は
垂直下向きにさせることができる。上記ワークチャック
５７は、エアーのＯＮ，ＯＦＦによりツメを開閉できる
構造になっており、上記成形品ランナ吸着部５８は、成
形品とランナとをそれぞれ別のエアー源によって吸着保
持できるようになっている。

【００２３】ワーク保持部５０は、下面押さえ台４１お
よび上面押さえ治具４０で構成され、下面押さえ台４１
は、台移動シリンダ６２で水平一方向に、上面押さえ治
具４０は押さえ治具移動シリンダ６３で垂直一方向に、
動作するようになっている。この際、下面押さえ台４１
の一端側には、押さえ治具移動シリンダ６３のロッドと
干渉しないように切り欠きが設けられるとともに、上面
押さえ治具４０を上下方向に案内するガイドが設けられ
ている。

【００２４】レーザ部５１は、レーザ発振部６４とレー
ザ光路部６５とが装備されている。レーザ発振部６４に
はＹＡＧレーザを用いた。上記レーザ発振部６４および
レーザ光路部６５は、下部にＸ移動モータ６６およびＹ
移動モータ６７を装備し、水平面上（ＸＹ平面上）を移
動し、レーザを任意の位置に照射できる構造になってい
る。

【００２５】図４に従って上記上面押さえ治具４０と上
記下面押さえ台４１との詳細を説明する。上記上面押さ
え治具４０にはその下面にランナ２，ゲート３および成
形品１が接するような凹みが設けられている。また、ゲ
ート３に接する凹みの上部にはレーザ光取り込み口４２
が設置され、その上面にはガラス４３，パッキン４４お
よびガラス押さえ４５が配されている。さらに、レーザ
光取り込み口４２側面にはエアー導入口４６が設置さ
れ、外部よりエアーが導入できるようになっている。

【００２６】上記下面押さえ台４１にはその上面にラン
ナ２，ゲート３および成形品１が接するような凹みが設
けられている。ゲート３に接する凹みの下部には溶融飛
散物排気口４７が設けられ、溶融飛散物および発生ガス
を吸引排気できるようになっている。また、上記溶融飛
散物排気口４７下部には、蓋６９がパッキン７０を介し
て設置されており、蓋６９を外して内部に付着した溶融
飛散物を清掃除去できるようになっている。

【００２７】また、図４に示すように、成形時に材料が
導入される部分７１が固定できるように、固定孔７２が
設けられており、吸引口６８により吸引し、ワーク２６
を吸着固定できるようになっている。さらに、成形品１
が設置される部分には成形品吸引口７８が設置され、成
形品１の部分も個別に吸着固定できるようになってい
る。

【００２８】図４には１つの成形品１が示されている
が、紙面表裏方向にも同様にランナ２を介して成形品１
が連なっており、それぞれ成形品１をつなげているゲー
ト３上下には、それぞれ上記説明のようなレーザ取り込
み口４２，エアー導入口４６および排気口４７等が設け
られている。

【００２９】図５に従って上記レーザ光路部６５の詳細
を説明する。上記レーザ発振部６４から発振された円形
状のレーザ光線３５は、レーザ光路部６５内部に設置さ
れたミラー７４で、水平方向から垂直方向へ向きが変え
られる。ミラー７４はミラー設置台７３に固定され、ネ
ジの突っ張り引っ張り等でその角度を微調節できるよう
になっている。レーザ光３５は、垂直方向に向きを変え
られた後、マスク３６で円周の曲線部をカットされ、四
角形状のレーザ光３７に変換される。

【００３０】マスク３６は光路部土台７７の上下に設置
され、上側のマスクは紙面横方向の、また下側のマスク
は紙面表裏方向のレーザ円周部をカットする。上記変換
された四角状のレーザ光３７はシリンドリカルレンズ３
８に導入される。シリンドリカルレンズ３８は微調整可
能なレンズ支持台７５に固定され、角度，向きおよび高
さ等を調節できるようになっている。そして、レーザ光
３７は上記レンズ３８にて集光され、ワーク２６のゲー
ト３に照射される。また、レーザー３８の下部には外部
からのほこり等の侵入を防止するため、保護ガラス７６
が設置されている。

【００３１】以上の構成から成る装置でワークを切断す
る過程を、図３を参照しつつ図６〜図１１を用いて説明
する。まず、ロボット部４９のワークチャック５７で成
形機７７からワーク２６を取り出す。この時、上記取り
出し時のワークチャック５７はシリンダ６０で旋回され
た状態、すなわち水平方向の位置で使用される（図６参
照）。

【００３２】次に、ロボットのアーム５３，５４が動
き、チャック５７は旋回してワーク２６を下方に向けな
がら、下面押さえ台４１上方に移動される。そして、図
７に示すように、押さえ台４１上面の凹みにワーク２６
が挿入固定される。固定方法は、押さえ台４１に設けた
固定孔７２の吸引口６８と成形品吸引口７８とを吸引す
ることにより行われる（図７参照）。

【００３３】次に、下面押さえ台４１がシリンダ６２に
より、上面押さえ治具４０の下方に移動され、その後、
シリンダ６３により、上面押さえ治具４０が下がり、ワ
ーク２６は挟み込まれる。そして、エアー導入口４６に
エアーを導入し、それと同時に排気口４７から吸引を行
う。その後、ゲート３に向かってレーザ光路部６５から
レーザを照射する。

【００３４】レーザ照射位置は、モータ６６，６７でレ
ーザ光路部６５を移動し、治具にセットされたすべての
ゲート部にそれぞれ１発ずつレーザを照射する。すべて
のゲート３をレーザ切断した後、上記エアーの導入を止
めて排気口４７の吸引のみにし、上面押さえ治具４０を
上げる。その後、排気口４７の吸引を止める。下面押さ
え台４１はシリンダ６２により、当初のワークが装着さ
れた位置に戻る（図８参照）。

【００３５】次に、ロボット４９のハンドに取り付けら
れた成形品ランナ吸着部５８は、シリンダ６０で下へ向
くように旋回され、切断されてランナ２と成形品１とに
なったワーク２６を吸着する。吸着部５８には、成形品
１を吸着する成形品吸着孔７９とランナ２を吸着するラ
ンナ吸着孔８０とが設けられており、それぞれ別のエア
ー吸引源につながれている。上記吸着部５８の成形品吸
着孔７９およびランナ吸着孔８０の吸引後、下面押さえ
台４１の吸引口６８および成形品吸引口７８は吸着破壊
（吸着を解除し、瞬時に突出圧をかけること）をさせる
ようにする。上記のように、成形品１とランナ２とが下
面押さえ台４１から成形品ランナ吸着部５８に受け渡さ
れる（図９参照）。

【００３６】図３に示されたワーク保持部５０には、上
記上面押さえ治具４０，下面押さえ台４１およびシリン
ダ６２，６３がそれぞれ２個ずつ装備されている。従っ
て、本装置では一方側がレーザ切断を行っている間に、
他方側がロボットでワークの装着およびワークの排出を
行えるようになっている。

【００３７】次に、成形品ランナ吸着部５８はロボット
アーム５３，５４にてランナ廃棄箱８１上方に移動さ
れ、ランナ吸着孔８０を吸着破壊し、ランナ２を廃棄箱
８１に入れる（図１０参照）。

【００３８】次に、成形品ランナ吸着部５８はロボット
アーム５３，５４にてパーツフィーダ８２上方に移動さ
れ、成形品吸着孔７９を吸着破壊させることにより、成
形品１をパーツフィーダ８２の中に入れる。成形品１
は、パーツフィーダ８２にて同方向に整列され、後工
程、すなわち検査工程や組み付け工程等に送られる（図
１１参照）。

【００３９】本実施例によれば、１発の瞬時のレーザ照
射で切断を完了できるため、連続照射で切断するために
発生する切り始め部のダレやただれ、多数回照射するた
めに発生するバリを消滅させることができる。また、線
状のレーザ光を照射させるため、円形状レーザ光１発で
切断するときに発生するエッジも消滅させることができ
る。さらに、溶融飛散物による不良品発生も消滅でき、
前記従来の問題点で説明した不具合を一掃することがで
きる。

【００４０】尚、本実施例では、成形機７７から成形品
を取り出す方法を取っているが、本発明はこれに限るも
のではなく、トレーに整列されたワークを供給する等が
挙げられる。また、本実施例ではアーム型のロボットを
使用しているがこれに限るものではない。さらに、本実
施例では切断後の成形品をパーツフィーダにて整列させ
て後工程に流しているがこれに限るものではなく、ロボ
ットハンドにてトレー上に整列させる等の手段を用いて
も良い。

【００４１】

【実施例２】図１２は本実施例を示す要部拡大斜視図で
ある。本実施例では、前記実施例１と同様な構成部分に
は同一番号を付してその説明を省略する。本実施例は、
前記実施例１と同様にロボット部４９とワーク保持部５
０とレーザ部５１とから構成されている。本実施例で
は、上記レーザ部５１を以下に示す構造のレーザとし
た。

【００４２】レーザ発振部から発振された円形状のレー
ザ光線３５は、マスク３６で円周の曲線部をカットさ
れ、四角形状のレーザ光３７に変換される。上記変換さ
れた四角状のレーザ光３７はシリンドリカルレンズ３８
にて線状に集光される。集光途中の光路上に、図１２に
示すように、シリンドリカルレンズ８３を前記レンズ３
８と９０度向きを変えて挿入設置する。

【００４３】上記レンズ８３は、線状に集光されるレー
ザ光３９の長さを変化させるために挿入している。上記
レンズ８３が下方（ワークに近い方）の時、線状レーザ
光は長く、上方（レンズ３８に近い方）の時、線状レー
ザ光は短くなる。従って、切断するゲート３の長さに合
わせて最適な長さのレーザ光を上記レンズ８３を上下に
動かすことにより調整することができる。

【００４４】本実施例によれば、前記実施例１の効果に
加えて、レーザのエネルギーを無駄にすることがなく、
小電力でゲートを切断できる。また、そのためランプ等
の劣化を抑えることができ、生産コストを低くする事が
できる。

【００４５】

【実施例３】図１３は本実施例を示す要部断面図であ
る。本実施例では、前記実施例１と同様な構成部分には
同一番号を付してその説明を省略する。本実施例は、前
記実施例１と同様にロボット部４９とワーク保持部５０
とレーザ部５１とから構成されている。本実施例では、
上記ワーク保持部５０を以下に示す構造にした。

【００４６】上面押さえ治具４０は、下面にランナ２，
ゲート３および成形品１が接するような凹みが設けられ
ており、ゲート３に接する凹みの上部にはレーザ光取り
込み口４２が設置され、その上面にはガラス４３，パッ
キン４４およびガラス押さえ４５が配されている。ま
た、レーザ光取り込み口４２側面にはエアー導入口４６
が設置され、外部よりエアーが導入できるようになって
いる。さらに、レーザ切断される近傍の成形品側には、
冷却水を流せる孔８４が設置され、常時一定の温度の水
が流れようになっている。

【００４７】下面押さえ台４１は、上面にランナ２，ゲ
ート３および成形品１が接するような凹みが設けられて
おり、ゲート３に接する凹みの下部には溶融飛散物排気
口４７が設けられ、溶融飛散物および発生ガスが吸引排
気できるようになっている。また、レーザ切断される近
傍の成形品側には、冷却水を流せる孔８４が設置され、
常時一定の温度の水が流れるようになっている。

【００４８】本実施例によれば、前記実施例の効果に加
えて、レーザ切断を長時間連続で行っても、治具４０，
４１に熱が溜まる事がないので、成形品が熱により変形
を起こすことはなく、生産効率を上げる事ができるとい
う効果が得られる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る成形品
ゲート切断装置によれば、ゲートへ線上に加工したレー
ザ光を照射する手段を取っているので、切断面のダレや
ただれ，バリおよびエッジの発生を防止することができ
る。また、ゲートの切断位置近傍に成形品，ランナおよ
びゲートに接する壁面を持った押さえ治具を設置する手
段を採用しているので、レーザ切断による溶融飛散物等
で装置の機能を損なったり、成形品の品質を損なう不具
合を一掃することができるという効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す概念図である。

【図２】本発明を示す概念図である。

【図３】実施例１を示す斜視図である。

【図４】実施例１を示すワーク保持部の断面図である。

【図５】実施例１を示すレーザ部の要部断面図である。

【図６】実施例１を示すワークを切断する過程を示す断
面図である。

【図７】実施例１を示すワークを切断する過程を示す断
面図である。

【図８】実施例１を示すワークを切断する過程を示す断
面図である。

【図９】実施例１を示すワークを切断する過程を示す断
面図である。

【図１０】実施例１を示すワークを切断する過程を示す
断面図である。

【図１１】実施例１を示すワークを切断する過程を示す
断面図である。

【図１２】実施例２を示す要部拡大斜視図である。

【図１３】実施例３を示す要部断面図である。

【図１４】従来例を示す平面図である。

【図１５】従来例を示す斜視図である。

【図１６】従来例を示す断面図である。

【図１７】従来例を示す部分拡大平面図である。

【図１８】従来例を示す部分拡大平面図である。

【図１９】従来例を示す部分拡大平面図である。

【符号の説明】

１成形品２ランナ３ゲート３５レーザ光３６マスク３７四角形状レーザ光３８シリンドリカルレンズ３９線状レーザ光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ランナを介して互いに連結されている複
数の成形品のゲートを切断する装置において、前記ゲー
トの切断位置近傍に前記成形品，ランナおよびゲートへ
接する壁面を有した治具を具備するとともに、線形状に
加工したレーザ光を照射して前記ゲートを切断する手段
を具備したことを特徴とする成形品ゲート切断装置。