JP2021049547A - バリ取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体形状の稜線上におけるレーザ照射によるバリ取り加工において、安定したガス流を供給でき、安定したバリ取り加工が可能な技術を提供すること。【解決手段】加工後のワークＷの稜線Ｒに存在するバリを除去するためのバリ取り装置１であって、稜線Ｒにレーザ光Ｌを照射するレーザ加工ヘッド１３を有するレーザ装置１０と、レーザ装置１０及びガス噴射装置２０を搬送する搬送装置３０と、レーザ装置１０、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御する制御装置４０と、を備え、制御装置４０は、ガス噴射ノズル２１が稜線Ｒを構成する頂角の２等分線Ｂ及び稜線Ｒを含む面Ｆ上を移動するように、且つ、稜線Ｒに平行な側面視で稜線Ｒとガス噴射ノズル２１の中心軸線Ｃとのなす角θが鋭角となるように、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御する、バリ取り装置１である。【選択図】図３

Description

本発明は、バリ取り装置に関する。

従来、金属等のワークに対して切削加工等を行うと、立体形状の稜線にバリが生じる。これは、ワークが非金属である場合や、加工方法が鋳造、鍛造、紛体焼結等の型を用いる加工、プレス、レーザ等その他の加工の場合においても、同様である。

バリは、後工程で様々な問題を引き起こすため、除去する必要がある。そこで、バリをレーザで除去する種々の提案がなされている（例えば、特許文献１〜３参照）。

立体形状の稜線上に残存するバリに対して、レーザ光を照射して溶融、昇華、熱衝撃による破砕を行うに際して、加工点で発生する融解物、蒸気、破砕片はレーザ光を遮るため、効率的に除去する必要がある。また、バリの除去の途中で、ワークにバリが再度付着することがあり、バリの除去方法には工夫が必要である。

一般的なレーザ加工では、アシストガスと呼ばれるエア等のガスを加工点に対して吹き付けることが行われている。その目的は、レーザ切断では溶融物をアシストガス流で除去することであり、レーザ溶接ではキーホールの維持や蒸発金属等をレーザ光路から除去するとともに、溶融金属と水や酸素、窒素等との好ましくない反応を防ぐことにある。

国際公開第０９−１５７３１９号 特開２００９−０６６８５１号公報 特開２００８−１７３６５２号公報

しかしながら、バリ取り加工は、立体形状の稜線上での加工となり、加工点近傍のアシストガスの流れは複雑なものになる。また、バリ取り加工の対象は、稜線の位置、稜線を構成する面の角度等に、設計上の幾何形状からの誤差を多く含むことが多い。アシストガスの流れはレーザ加工にとって非常に重要であり、稜線上の加工となるレーザ照射によるバリ取り加工においても、安定した加工を実現するため、安定したアシストガスの供給、流れが必要になる。

そこで、立体形状の稜線上におけるレーザ照射によるバリ取り加工において、安定したガス流を供給でき、安定したバリ取り加工が可能な技術が望まれている。

本開示の一態様は、加工後の立体形状の稜線に存在するバリを除去するためのバリ取り装置であって、前記立体形状の稜線にレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドを有するレーザ装置と、アシストガスを噴射するガス噴射ノズルを有するガス噴射装置と、前記レーザ装置及び前記ガス噴射装置を搬送する搬送装置と、前記レーザ装置、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ガス噴射ノズルが前記稜線を構成する頂角の２等分線及び前記稜線を含む面上を移動するように、且つ、前記稜線に平行な側面視で前記稜線と前記ガス噴射ノズルの中心軸線とのなす角が鋭角となるように、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する、バリ取り装置である。

また、本開示の他の態様は、加工後の立体形状の稜線に存在するバリを除去するためのバリ取り装置であって、前記立体形状の稜線にレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドを有するレーザ装置と、アシストガスを噴射する一対のガス噴射ノズルを有するガス噴射装置と、前記レーザ装置及び前記ガス噴射装置を搬送する搬送装置と、前記レーザ装置、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記一対のガス噴射ノズルが前記稜線を構成する頂角の２等分線及び前記稜線を含む面に対して互いに対称な位置を保持しながら移動するように、且つ、前記稜線に平行な側面視で前記稜線と前記一対のガス噴射ノズルの各中心軸線とのなす角が鋭角となるように、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する、バリ取り装置である。

本開示によれば、立体形状の稜線上におけるレーザ照射によるバリ取り加工において、安定したガス流を供給でき、安定したバリ取り加工が可能となる。

第１実施形態に係るバリ取り装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係るバリ取り装置のレーザ加工ヘッドの構成を示す側面図である。 第１実施形態の変形例に係るバリ取り装置のレーザ加工ヘッドの構成を示す側面図である。 第１実施形態に係るバリ取り装置のガス噴射装置の構成を示す側面図である。 第１実施形態に係るバリ取り装置によるレーザ照射を示す斜視図である。 第１実施形態に係るバリ取り装置によるレーザ照射を示す正面図である。 第１実施形態に係るバリ取り装置によるレーザ照射を示す正面図である。 第２実施形態に係るバリ取り装置のガス噴射装置の構成を示す平面図である。 第２実施形態に係るバリ取り装置のガス噴射装置の構成を示す側面図である。 第２実施形態に係るバリ取り装置によるレーザ照射を示す正面図である。 第２実施形態に係るバリ取り装置によるレーザ照射を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第２実施形態の説明において、第１実施形態と共通する構成については共通の符号を付し、その説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るバリ取り装置１の構成を示す図である。本実施形態に係るバリ取り装置１は、加工後のワークＷ（立体形状）の稜線Ｒに存在するバリを除去するための装置である。図１に示されるように、本実施形態に係るバリ取り装置１は、レーザ装置１０と、ガス噴射装置２０と、搬送装置３０と、制御装置４０と、を備える。

ワークＷは、切削、旋削、鍛造、鋳造、レーザ切断、プレス、紛体焼結等で加工成形された後のワークである。典型的には、立体形状の面と面との境界の稜線Ｒ上に、削り残し等の原因により、意図しない余剰な材料（バリ）が存在するものである。ワークＷの材質は限定されず、金属、樹脂、無機材料、その他の材料からなるワークを用いることができる。

ワークＷのバリが生じている稜線Ｒは、二つの面が山状に互いに連結されて生成する頂点から構成される。稜線Ｒとしては、直線状に限定されず、曲線状も含まれる。本実施形態に係るバリ取り装置１は、この稜線Ｒ上に存在するバリを除去可能である。

レーザ装置１０は、レーザ源１１と、導光用光ファイバ１２と、レーザ加工ヘッド１３と、を備える。

レーザ源１１は、レーザ光を生成するものであり、種々のものがある。例えば、ファイバレーザ、ＤＤＬ（ダイレクトダイオードレーザ）、ダイオードレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ等が挙げられる。その他、高出力で高輝度のものであればレーザ源として用いることができる。レーザ源１１は、後述の制御装置４０により、その照射タイミング、出力等が制御される。

導光用光ファイバ１２は、レーザ源１１で生成されたレーザ光を、後述のレーザ加工ヘッド１３に導く。レーザ光の導光には、図示しない光学ミラー等も適宜用いられる。

レーザ加工ヘッド１３は、図１に示されるように、後述の搬送装置３０としてのロボットのアームの先端のハンドに把持される。これにより、ワークＷの所望の位置にレーザ光を照射し、走査することが可能となっている。

ここで、図２Ａは、本実施形態に係るバリ取り装置１のレーザ加工ヘッド１３の構成を示す側面図である。図２Ａに示されるように、レーザ加工ヘッド１３は、加工ヘッド本体１３１と、導光部１３２と、集光光学系１３３と、防護ウインドウ１３４と、気密室１３５と、汚染防止用ノズル１３６と、を備える。

加工ヘッド本体１３１は、レーザ加工ヘッド１３の筐体を構成し、後述の集光光学系１３３等を内部に収容する。レーザ源１１から導光用光ファイバ１２を介して導光されたレーザ光Ｌは、この加工ヘッド本体１３１の内部に導かれる。本実施形態の加工ヘッド本体１３１は円筒状であるが、これに限定されない。

導光部１３２には、上述の導光用光ファイバ１２が接続される。導光部１３２は円筒状の加工ヘッド本体１３１の基端に設けられている。この導光部１３２から、加工ヘッド本体１３１内の集光光学系１３３にレーザ光Ｌが導かれる。

集光光学系１３３は、上述の加工ヘッド本体１３１内に収容され、レンズ、曲面鏡、プリズム、回折格子等の光学部品で構成される。集光光学系１３３は、これらの光学部品を用いて、所望の光エネルギー形状を有するスポット光として、レーザ光ＬをワークＷに照射する。ワークＷの表面上に最小スポットとなる集光点Ｓを配置することが多いが、異なる加工結果を期待して、加工点Ｐからレーザ光軸方向に前後した位置に集光点Ｓを配置させることもある。図２Ａでは、ワークＷの稜線Ｒ上の加工点Ｐから上方（レーザ加工ヘッド１３側）に集光点Ｓを配置させた例を示している。また、レーザ光軸を高速で回転もしくは往復させたり、レーザ光軸を前後左右に傾けて照射したり、複数のレーザ光Ｌを加工点Ｐ近傍に照射する等、様々な形態を取り得る。

レーザ加工を行う加工点Ｐは、高温になるため、溶融したワーク、破砕されたワーク、それらの蒸気や周囲のガスと反応した粉塵等が生じ、これらが飛散する。そのため、本実施形態に係るレーザ加工ヘッド１３には、集光光学系１３３を防護するため、防護ウインドウ１３４、気密室１３５及び汚染防止用ノズル１３６が設けられている。

防護ウインドウ１３４は、上述の集光光学系１３３と後述の気密室１３５との境界に配置される。気密室１３５は、加工ヘッド本体１３１の先端に配置された気密性の高いチャンバーであり、気密室内の圧力は例えば０．００２５ＭＰａに設定される。この気密室１３５には、後述のガス噴射装置２０のガス供給機２３等を利用して、外部からエア等のガスＧが導入されることにより、加工点Ｐからの溶融物や破砕物、蒸気等のガスが集光光学系１３３に流入するのをより抑制できるようになっている。また、汚染防止用ノズル１３６は、気密室１３５の先端に配置され、加工点Ｐからの溶融物や破砕物、蒸気等のガスが集光光学系１３３に流入するのをより抑制できるようになっている。汚染防止用ノズル１３６の穴径は、例えば１〜５ｍｍφに設定され、汚染防止用ノズル１３６とワークＷとの距離は、例えば２５ｍｍに設定される。

ここで、図２Ｂは、本実施形態の変形例に係るバリ取り装置のレーザ加工ヘッド１３Ａの構成を示す側面図である。この変形例に係るレーザ加工ヘッド１３Ａは、上述のレーザ加工ヘッド１３と比べて、気密室１３５及び汚染防止用ノズル１３６を備えていない点が相違する。その代わりに、集光光学系１３３を防護するため、加工点Ｐ（集光点Ｓ近傍）と集光光学系１３３の間に、高速の空気流（エアナイフ）ＡＫを生成させ、集光光学系１３３の汚染を抑制するものである。

エアナイフＡＫは、後述のガス噴射装置２０のガス供給機２３等を利用して吹き出されるエアにより生成される。エアナイフＡＫは、例えばその幅が４０ｍｍに設定され、幅０．５ｍｍの噴射スリット等から２００Ｌ／分の流量でエアが吹き出されることにより生成される。

図３は、本実施形態に係るバリ取り装置１のガス噴射装置２０の構成を示す側面図である。ガス噴射装置２０は、レーザ照射される加工点Ｐ近傍にエア等のアシストガスＡＧを噴射する。図１及び図３に示されるように、ガス噴射装置２０は、ガス噴射ノズル２１と、角度調整アーム２２と、ガス供給機２３と、を備える。

ガス噴射ノズル２１は、先細りの円筒状のノズルであり、ガス供給機２３に接続される。ガス噴射ノズル２１は、走査方向の前方側からレーザ光Ｌが照射される加工点Ｐ近傍に向けて、アシストガスＡＧが噴射されるように配置される。これらガス噴射ノズル２１及びガス供給機２３によるアシストガスＡＧの供給及び噴射は、制御装置４０により制御される。

なお、加工点Ｐからの溶融物や破砕物をバリ取り加工後の箇所に極力付着させたくない場合や、稜線Ｒに鞍部がある等してワークＷとレーザ加工ヘッド１３が接触する場合等には、走査方向の後方からアシストガスＡＧを噴射することがある。

角度調整アーム２２は、レーザ加工ヘッド１３に取り付けられ、ワークＷに対するガス噴射ノズル２１の角度を調整する。この角度調整アーム２２は、後述の制御装置４０により制御される。

ガス供給機２は、図１に示されるように、エア源２３１と、ガス源２３２と、電磁バルブ及び電空レギュレータ２３３と、を備える。これらは後述の制御装置４０により制御されることで、エアや不活性ガス等のガスを供給可能となっている。

本実施形態では、ガス噴射ノズル２１によるアシストガスＡＧの噴射位置に特徴があり、これにより、安定したバリ取り加工が可能となっている。このガス噴射ノズル２１によるアシストガスＡＧの噴射位置については、後段で詳述する。

なお本実施形態では、図３に示されるように、ワークＷとガス噴射ノズル２１が接触して干渉するのを回避するため、ガス噴射ノズル２１はワークＷの稜線Ｒよりも若干上方に配置される。また後述するように、ガス噴射ノズル２１は、斜め下方に傾斜して配置される。

搬送装置３０は、上述のレーザ装置１０及びガス噴射装置２０を搬送する。これにより、レーザ加工ヘッド１３及びガス噴射ノズル２１はワークＷに対して相対的に移動可能となっている。搬送装置３０は、例えば図１に示されるように多関節ロボットが用いられるが、これに限定されない。３軸又は５軸の数値制御工作機械を用いることもでき、単純に一方向に移動する台車を用いることもできる。

制御装置４０は、レーザ装置１０、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御する。具体的には、制御装置４０は、レーザ装置１０によるレーザ光Ｌの照射タイミング、出力、照射位置等を制御する。また、制御装置４０は、ガス噴射装置２０によるアシストガスＡＧの噴射タイミング、噴射流量、噴射位置等を制御する。また、制御装置４０は、搬送装置３０によるレーザ加工ヘッド１３及びガス噴射ノズル２１の搬送を制御する。制御装置４０は、例えばＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータに本実施形態に係るプログラムを読み込ませることによって実現される。

制御装置４０により制御されるバリ取り装置１の動作について、図４〜図６を参照して詳しく説明する。図４は、本実施形態に係るバリ取り装置１によるレーザ照射を示す斜視図である。図５及び図６は、本実施形態に係るバリ取り装置１によるレーザ照射を示す正面図（走査方向の前方から加工点Ｐを視た図）であり、図５はレーザ光Ｌとガス噴射ノズル２１に対してのワークＷの幾何関係が維持されている場合であり、図６はレーザ光Ｌとガス噴射ノズル２１に対してのワークＷ（立体形状）の幾何関係が崩れた場合である。

図４に示されるように、ワーク形状に応じて生成された加工プログラムに従って、レーザ加工ヘッド１３から照射されるレーザ光ＬがワークＷの稜線Ｒ（加工点Ｐ）上を、走査方向ＳＤに移動するように、レーザ加工ヘッド１３を搬送制御する。同時に、稜線Ｒ（加工点Ｐ）に対するレーザ光Ｌの照射が制御され、レーザ光Ｌによる走査が行われる。これにより、稜線Ｒ上に存在するバリが除去される。

またこのとき、ガス噴射ノズル２１が、稜線Ｒ（加工点Ｐ）上を走査方向ＳＤに移動するように搬送制御する。同時に、ガス噴射ノズル２１からのアシストガスＡＧが、走査方向ＳＤの前方から加工点Ｐ近傍に向けて噴射されるよう、ガス供給機２３及び角度調整アーム２２が制御される。これにより、レーザ光Ｌの照射により加工点Ｐで発生したバリの融解物、蒸気、破砕片等が除去される。

次に、本実施形態の特徴であるガス噴射ノズル２１によるアシストガスＡＧの噴射位置について、詳しく説明する。
先ず、図５に示されるように本実施形態に係るバリ取り装置１では、ガス噴射ノズル２１が、稜線Ｒを構成する頂角の２等分線Ｂ（図５では頂角を角度αずつに２等分する線分）及び稜線Ｒを含む面Ｆ（図５では紙面に垂直な面）上を移動するように搬送制御される。これにより、図５に示されるようにガス噴射ノズル２１から噴射されるアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが稜線Ｒに対して略平行に流れるため、稜線Ｒ上の加工点Ｐ近傍におけるガス流ＡＧＦが乱れるのが抑制され、安定して流れるようになっている。

また図３に示されるように、本実施形態に係るバリ取り装置１では、ワークＷの稜線Ｒに平行な側面視で、ガス噴射ノズル２１が、その中心軸線Ｃと稜線Ｒとのなす角θが鋭角となるように保持されながら搬送制御される。これにより、ガス噴射ノズル２１から噴射されるアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが稜線Ｒに対してより略平行に流れ易くなるため、稜線Ｒ上の加工点Ｐ近傍におけるガス流ＡＧＦが乱れるのがより抑制され、より安定して流れるようになっている。

従って図６に示されるように、本実施形態に係るバリ取り装置１では、何らかの理由によりレーザ光Ｌとガス噴射ノズル２１に対してのワークＷ（立体形状）の幾何関係が崩れた場合であっても、稜線ＲとアシストガスＡＧ流が略平行な位置関係が保持される。そのため、加工点Ｐ近傍のアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが変化して乱れるのが抑制される。

また本実施形態では、稜線Ｒに平行な側面視で、稜線Ｒとガス噴射ノズル２１の中心軸線Ｃとのなす角θが、好ましくは２２．５度以下である。これにより、さらに安定したアシストガスＡＧが供給されるようになる。

以上を纏めると、本実施形態に係るバリ取り装置１によれば以下の効果が奏される。
（１） 本実施形態では、加工後のワークＷ（立体形状）の稜線Ｒに存在するバリを除去するためのバリ取り装置１において、ワークＷの稜線Ｒにレーザ光Ｌを照射するレーザ加工ヘッド１３を有するレーザ装置１０と、アシストガスＡＧを噴射するガス噴射ノズル２１を有するガス噴射装置２０と、レーザ装置１０及びガス噴射装置２０を搬送する搬送装置３０と、レーザ装置１０、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御する制御装置４０と、を設けた。そして、制御装置４０により、ガス噴射ノズル２１が稜線Ｒを構成する頂角の２等分線Ｂ及び稜線Ｒを含む面Ｆ上を移動するように、且つ、稜線Ｒに平行な側面視で稜線Ｒとガス噴射ノズル２１の中心軸線Ｃとのなす角θが鋭角となるように、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御した。
これにより、レーザ光Ｌとガス噴射ノズル２１に対してのワークＷ（立体形状）の幾何関係が崩れた場合であっても、稜線ＲとアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが略平行な位置関係を保持することができるため、加工点Ｐ近傍のアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが変化して乱れるのを抑制できる。そのため、安定したバリ取り加工が可能となる。

（２） また本実施形態では、制御装置４０により、稜線Ｒに平行な側面視で稜線Ｒとガス噴射ノズル２１の中心軸線Ｃとのなす角θが２２．５度以下となるように、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御した。
これにより、稜線ＲとアシストガスＡＧ流が略平行な位置関係をより確実に保持することができるため、加工点Ｐ近傍のアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが変化して乱れるのをより抑制できる。そのため、より安定したバリ取り加工が可能となる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係るバリ取り装置は、第１実施形態に係るバリ取り装置１と比べて、ガス噴射ノズル及び角度調整アームをそれぞれ一対備えており、これら一対のガス噴射ノズルの配置が第１実施形態と相違する以外は、第１実施形態と同様の構成である。
図７は、本実施形態に係るバリ取り装置のガス噴射装置２０Ａの構成を示す平面図である。図８は、本実施形態に係るバリ取り装置のガス噴射装置２０Ａの構成を示す側面図である。図９及び図１０は、本実施形態に係るバリ取り装置によるレーザ照射を示す正面図（走査方向の前方から加工点Ｐを視た図）であり、図９はレーザ光Ｌとガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’に対してのワークＷの幾何関係が維持されている場合であり、図１０はレーザ光Ｌとガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’に対してのワークＷ（立体形状）の幾何関係が崩れた場合である。

図７〜図９に示されるように本実施形態に係るバリ取り装置は、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’と、一対の角度調整アーム２２Ａ，２２Ａ’を備える。ガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’自体の構成は、第１実施形態のガス噴射ノズル２１と同一の構成である。また、角度調整アーム２２Ａ，２２Ａ’自体の構成は、第１実施形態の角度調整アーム２２と同一の構成である。

図７に示されるように、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’は、いずれも先端を加工点Ｐ近傍に向けて配置される。より詳しくは、これら一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’は、互いに先端側ほど近接し、互いに基端側ほど離隔するように配置される。図７の平面視における稜線Ｒとガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角φ，φ’は、４５度以下であることが好ましい。角φ，φ’が４５度以下であれば、アシストガスＡＧのガス流ＡＧＦに乱れが生じるのが抑制される。

また、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’は、第１実施形態とは異なり、ワークＷの稜線Ｒの直上ではなく稜線Ｒから側方にずれた位置に配置される。そのため、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’とワークＷの稜線Ｒ付近とが干渉するのを回避できるため、図８に示されるように稜線Ｒに平行な側面視で、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’を、その中心軸線Ｃ，Ｃ’と稜線Ｒとが平行になるように、さらにはそれらの高さ位置が略一致するように配置することが可能となっている。即ち、稜線Ｒに平行な側面視で、稜線Ｒとガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角θ，θ’（不図示）をそれぞれ０とすることが可能となっている。これについては後段で詳述する。

次に、本実施形態の特徴であるガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’によるアシストガスＡＧの噴射位置について、詳しく説明する。
図９に示されるように本実施形態では、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’が、稜線Ｒを構成する頂角の２等分線Ｂ（図９では頂角を角度αずつに２等分する線分）及び稜線Ｒを含む面Ｆ（図９では紙面に垂直な面）に対して互いに対称な位置を保持しながら移動するように、搬送制御される。これにより、図９に示されるようにガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’から噴射されるアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが稜線Ｒの両側から均等に供給されるため、稜線Ｒ上の加工点Ｐ近傍におけるガス流ＡＧＦが乱れるのが抑制され、安定して流れるようになっている。なお、図９では、稜線Ｒに平行な側面視で、稜線Ｒとガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角θ，θ’（不図示）をそれぞれ０よりも大きい角度に設定した例を示している。そのため、図９の正面視における稜線Ｒとガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角γ，γ’も０より大きい角度となっている。

また本実施形態では、第１実施形態と同様に、稜線Ｒに平行な側面視で、稜線Ｒと一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角θ，θ’（不図示）が鋭角となるように保持されながら搬送制御される。これにより、ガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’から噴射されるアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが稜線Ｒに対してより略平行に流れ易くなるため、稜線Ｒ上の加工点Ｐ近傍におけるガス流ＡＧＦが乱れるのがより抑制され、より安定して流れるようになっている。

従って図１０に示されるように、本実施形態に係るバリ取り装置では、何らかの理由によりレーザ光Ｌとガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’に対してのワークＷ（立体形状）の幾何関係が崩れた場合であっても、稜線ＲとアシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが略平行な位置関係が保持される。そのため、加工点Ｐ近傍のアシストガスＡＧの流れ方が変化して乱れるのを抑制される。

また好ましくは、図８に示されるように本実施形態では、稜線Ｒに平行な側面視で、稜線Ｒと一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角θ，θ’（不図示）が略０度となるように、即ち、該側面視で稜線Ｒと各中心軸線Ｃ，Ｃ’が一致するように保持されながら搬送制御される。これにより、稜線Ｒに対して平行にアシストガスＡＧが流れるため、さらに安定したアシストガスＡＧが供給される。

またさらに好ましくは、図９に示されるように本実施形態では、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’同士の交点Ｉが、ワークＷ（立体形状）の内部に位置するように搬送制御される。これにより、ワークＷにアシストガスＡＧの主流が当たることになるため、幾何関係の影響をより受け難くなる。即ち、稜線Ｒの両側から供給されるアシストガスＡＧの主流が空間で合流することがないため、アシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが変化して乱れるのがより抑制される。

以上を纏めると、本実施形態に係るバリ取り装置によれば以下の効果が奏される。
（３） 本実施形態では、加工後のワークＷの稜線Ｒに存在するバリを除去するためのバリ取り装置において、ワークＷの稜線Ｒにレーザ光Ｌを照射するレーザ加工ヘッド１３を有するレーザ装置１０と、アシストガスＡＧを噴射する一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’を有するガス噴射装置２０と、レーザ装置１０及びガス噴射装置２０を搬送する搬送装置３０と、レーザ装置１０、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御する制御装置４０と、を設けた。そして、制御装置４０により、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’が稜線Ｒを構成する頂角の２等分線Ｂ及び稜線Ｒを含む面Ｆに対して互いに対称な位置を保持しながら移動するように、且つ、稜線Ｒに平行な側面視で稜線Ｒと一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角θ，θ’（不図示）が鋭角となるように、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御した。
これにより、レーザ光Ｌとガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’に対してのワークＷ（立体形状）の幾何関係が崩れた場合であっても、稜線Ｒの両側からアシストガスＡＧを供給できるため、加工点Ｐ近傍のアシストガス流ＡＧＦが変化して乱れるのを抑制できる。そのため、安定したバリ取り加工が可能となる。

（４） また本実施形態では、制御装置４０により、稜線Ｒに平行な側面視で稜線Ｒと一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角θ，θ’（不図示）が略０度となるように、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御した。
これにより、稜線Ｒに対して平行にアシストガスＡＧを流すことができるため、アシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが変化して乱れるのをより抑制できる。そのため、より安定したバリ取り加工が可能となる。

（５） また本実施形態では、制御装置４０により、稜線Ｒに平行な平面視で稜線Ｒと一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’とのなす角φ，φ’が４５度以下となるように、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御した。
これにより、二つのガス流が対向して流れが不安定になるのを抑制できるため、アシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが変化して乱れるのをより抑制できる。そのため、より安定したバリ取り加工が可能となる。

（６） また本実施形態では、制御装置４０により、一対のガス噴射ノズル２１Ａ，２１Ａ’の各中心軸線Ｃ，Ｃ’同士の交点ＩがワークＷの内部に位置するように、ガス噴射装置２０及び搬送装置３０を制御した。
これにより、ワークＷ（立体形状）にアシストガスＡＧの主流が当たるため、幾何関係の影響をより受け難くなる。即ち、面対称に配されるアシストガスＡＧの主流が空間で合流しないため、アシストガスＡＧのガス流ＡＧＦが変化して乱れるのをより抑制できる。そのため、より安定したバリ取り加工が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。

［実施例１］
第１実施形態に係るバリ取り装置１を用いて、ワークの稜線上におけるバリ取り加工を実施した。具体的には、波長１０７０ｎｍのファイバレーザを利用し、ワークとしてはフライス加工済の炭素鋼Ｓ５０Ｃを用いた。この炭素鋼Ｓ５０Ｃのバリの最大高さは、０．５ｍｍであった。

この炭素鋼Ｓ５０Ｃに対して、レーザ出射端ファイバコア径５０μｍ、光学倍率１．５倍、スポットから加工点までの距離２３．２ｍｍ、加工点のビーム径約１０００μｍ、レーザ出力２３０Ｗ、走査速度３００ｍｍ／分、アシストガスのガス噴射ノズル径６ｍｍφ、流量５０ｌ／分、アシストガスのガス噴射ノズルを構成する部材と稜線との距離３ｍｍ、ノズル中心軸線と稜線との角度θは１０度の条件で、バリ取り加工を実施した。

その結果、バリ及び鋭角稜線が溶融し、Ｒ０．３ｍｍに丸く成形することができた。これにより、第１実施形態に係るバリ取り装置によれば、安定したバリ取り加工が可能であることが確認された。

また、側面視における稜線とガス噴射ノズルの中心軸線とのなす角の角度θは、極力小さいことが好ましいが、実施例１のようにアシストガスのガス噴射ノズルが一つの場合は、これが稜線に接触するのを避けるため、ある程度の角度が必要となる。実験の結果、炭素鋼Ｓ５０Ｃの場合は、ノズル中心軸線と稜線との角度θが２２．５度を超えると、角度θが大きいことによる悪影響が確認され始めた。実験例では、角度θが大きく、加工点とアシストガス流中心との不一致があると、溶融物、破砕物の除去に顕著な困難を生じることが確認された。

［実施例２］
第２実施形態に係るバリ取り装置を用いて、ワークの稜線上におけるバリ取り加工を実施した。具体的には、２つのアシストガスのガス噴射ノズルの中心軸線の交点を、稜線上に配置した場合と、稜線より１ｍｍ下に配置した場合とで実施した。稜線と各中心軸線とのなす角については、側面視でθ＝０度、平面視でφ＝３０度（したがって、正面視でγ＝０度）とし、流量は各３０Ｌ／分とした以外は、実施例１と同様の条件でバリ取り加工を実施した。

その結果、いずれの場合においても、バリ及び鋭角稜線が溶融し、Ｒ０．３ｍｍに丸く成形することができた。これにより、第２実施形態に係るバリ取り装置によれば、安定したバリ取り加工が可能であることが確認された。

平面視における稜線とガス噴射ノズルの中心軸線とのなす角の角度φは、極力小さいことが好ましいが、この実験によると、φ＝４５度までは影響は少ないという結果が得られた。この角度が大きく、二つのガス流が交わる角度が２×φ＝９０度、即ち直角を超えると、二つのガス流が対向することになり、流れが不安定になる。本発明の実施において留意する点である。

１ バリ取り装置
１０ レーザ装置
１３ レーザ加工ヘッド
２０ ガス噴射装置
２１，２１Ａ，２１Ａ’ ガス噴射ノズル
３０ 搬送装置
４０ 制御装置
Ｗ ワーク
Ｒ 稜線
Ｌ レーザ光
ＡＧ アシストガス
Ｂ ２等分線
Ｃ，Ｃ’ 中心軸線
Ｆ ２等分線及び稜線を含む面
θ，θ’ 側面視における稜線とガス噴射ノズルの中心軸線とのなす角
φ，φ’ 平面視における稜線とガス噴射ノズルの中心軸線とのなす角
γ，γ’ 正面視における稜線とガス噴射ノズルの中心軸線とのなす角
Ｉ 交点

Claims (6)

1. 加工後の立体形状の稜線に存在するバリを除去するためのバリ取り装置であって、
   前記立体形状の稜線にレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドを有するレーザ装置と、
   アシストガスを噴射するガス噴射ノズルを有するガス噴射装置と、
   前記レーザ装置及び前記ガス噴射装置を搬送する搬送装置と、
   前記レーザ装置、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記ガス噴射ノズルが前記稜線を構成する頂角の２等分線及び前記稜線を含む面上を移動するように、且つ、前記稜線に平行な側面視で前記稜線と前記ガス噴射ノズルの中心軸線とのなす角が鋭角となるように、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する、バリ取り装置。
2. 前記制御装置は、前記稜線に平行な側面視で前記稜線と前記ガス噴射ノズルの中心軸線とのなす角が２２．５度以下となるように、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する、請求項１に記載のバリ取り装置。
3. 加工後の立体形状の稜線に存在するバリを除去するためのバリ取り装置であって、
   前記立体形状の稜線にレーザ光を照射するレーザ加工ヘッドを有するレーザ装置と、
   アシストガスを噴射する一対のガス噴射ノズルを有するガス噴射装置と、
   前記レーザ装置及び前記ガス噴射装置を搬送する搬送装置と、
   前記レーザ装置、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記一対のガス噴射ノズルが前記稜線を構成する頂角の２等分線及び前記稜線を含む面に対して互いに対称な位置を保持しながら移動するように、且つ、前記稜線に平行な側面視で前記稜線と前記一対のガス噴射ノズルの各中心軸線とのなす角が鋭角となるように、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する、バリ取り装置。
4. 前記制御装置は、前記稜線に平行な側面視で前記稜線と前記一対のガス噴射ノズルの各中心軸線とのなす角が略０度となるように、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する、請求項３に記載のバリ取り装置。
5. 前記制御装置は、前記稜線に平行な平面視で前記稜線と前記一対のガス噴射ノズルの各中心軸線とのなす角が４５度以下となるように、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する、請求項３又は４に記載のバリ取り装置。
6. 前記制御装置は、前記一対のガス噴射ノズルの各中心軸線同士の交点が前記立体形状の内部に位置するように、前記ガス噴射装置及び前記搬送装置を制御する、請求項３から５いずれかに記載のバリ取り装置。
   

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