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JP2010279978A - Manufacturing method and machining device for elastic member of trimming die - Google Patents

Manufacturing method and machining device for elastic member of trimming die Download PDF

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JP2010279978A
JP2010279978A JP2009136109A JP2009136109A JP2010279978A JP 2010279978 A JP2010279978 A JP 2010279978A JP 2009136109 A JP2009136109 A JP 2009136109A JP 2009136109 A JP2009136109 A JP 2009136109A JP 2010279978 A JP2010279978 A JP 2010279978A
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JP
Japan
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elastic member
air
laser
nozzle
processing
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JP2009136109A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaku Asamatsu
格 浅松
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AT S JAPAN CO Ltd
AT'S JAPAN CO Ltd
COMNET CO Ltd
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AT S JAPAN CO Ltd
AT'S JAPAN CO Ltd
COMNET CO Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for an elastic member which enables machining of the elastic member of trimming die without generation of soot with a laser machining process that has an excellent machining performance and is free from waste liquid problems, and a machining device therefor. <P>SOLUTION: The elastic member machining device 1 includes mainly a laser oscillator 3, a machining head 5 which is a unit to irradiate laser beam to the elastic member material 15, and a nozzle 7, etc. The machining head 5 includes a reflection plate 9 inside thereof. The reflection plate 9 is a member to reflect the laser beam toward a condenser lens 11. Inside the machining head 5, the condenser lens 11 to condense the laser beam coming from the reflection plate 9 is installed. The condenser lens 11 can focus at a designated condensing distance. Below the condenser lens 11, an air inlet to introduce air from outside is prepared. The air is supplied by a compressor. Capacity of the compressor is desirable to achieve air pressure of 0.7 MPa or more and flow rate of 210 L/min or more. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、梱包用の紙材や段ボール材の抜き型に用いられる弾性部材の製造方法およびこの加工装置に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an elastic member used for a paper mold for packaging and a die for corrugated cardboard, and a processing apparatus for the same.

従来、紙材などを打ち抜き加工する際には、抜き型が用いられる。図6は、従来使用されている抜き型31の模式図である。抜き型31には、刃37および弾性部材39が設けられる。   Conventionally, when punching a paper material or the like, a punching die is used. FIG. 6 is a schematic view of a conventionally used punching die 31. The die 31 is provided with a blade 37 and an elastic member 39.

図6(a)に示すように、厚紙や段ボールなどのワーク35は、受け部33上に配置されており、ワーク35の切断個所には刃37が設けられる。刃37の周囲にはさらに弾性部材39が設けられる。通常時、弾性部材39の厚みは、刃37の抜き型31表面からの突出代よりも厚い。このため、通常時は、刃37が弾性部材39に埋没している。   As shown in FIG. 6A, a workpiece 35 such as cardboard or cardboard is disposed on the receiving portion 33, and a blade 37 is provided at a cutting portion of the workpiece 35. An elastic member 39 is further provided around the blade 37. Normally, the thickness of the elastic member 39 is thicker than the protrusion margin of the blade 37 from the surface of the punching die 31. For this reason, the blade 37 is buried in the elastic member 39 at the normal time.

次に、図6(b)に示すように、抜き型31をワーク35側に下降させる(図中矢印P方向)。抜き型31の下降に伴い、弾性部材39がワーク35に押し付けられて変形する。弾性部材39がつぶれるため、弾性部材39から刃37が突出し、ワーク35が切断される。   Next, as shown in FIG. 6B, the punching die 31 is lowered toward the workpiece 35 (in the direction of arrow P in the figure). As the punch 31 is lowered, the elastic member 39 is pressed against the work 35 and deformed. Since the elastic member 39 is crushed, the blade 37 protrudes from the elastic member 39 and the workpiece 35 is cut.

次に、抜き型31を上方に上昇させ(図中矢印Q方向)、刃37をワーク35から抜き取る。この際、弾性部材39は元の形状に戻ろうとする。したがって、弾性部材39によってワーク35は下方に押し戻される。したがって、刃37がワーク35より抜き取られる。下降されたワーク35は後工程に移動する。弾性部材39を用いることで、ワーク35から刃37が確実に抜き取られる。このため、ワーク35が刃37に突き刺さった状態で持ち上げられることによる後工程へのワーク35の移動が妨げられることがない。   Next, the cutting die 31 is raised upward (in the direction of arrow Q in the figure), and the blade 37 is extracted from the work 35. At this time, the elastic member 39 tries to return to its original shape. Accordingly, the work 35 is pushed back downward by the elastic member 39. Therefore, the blade 37 is extracted from the work 35. The lowered workpiece 35 moves to a subsequent process. By using the elastic member 39, the blade 37 is reliably extracted from the work 35. For this reason, the movement of the workpiece | work 35 to a post process by the workpiece | work 35 being lifted in the state which stabbed at the blade 37 is not prevented.

このような弾性部材39は、抜き型31毎に製造され、抜き型31に貼り付けられる。ところで、弾性部材39はゴム等の樹脂製であるため、素材より必要形状の弾性部材39を切断加工する際には、ウォータージェットなどが利用されている。弾性部材39をカッティングマシン等により機械的に切断すると、コーナー部の切断等が困難であり、精度が悪くなるためである。   Such an elastic member 39 is manufactured for each die 31 and is attached to the die 31. By the way, since the elastic member 39 is made of a resin such as rubber, a water jet or the like is used when the elastic member 39 having a required shape is cut from a material. This is because, when the elastic member 39 is mechanically cut by a cutting machine or the like, it is difficult to cut the corner portion or the like, resulting in poor accuracy.

また、樹脂をレーザー加工すると、切断面に煤が発生する。このため、図6に示す工程において、ワーク35に煤が落下し、ワーク35の表面を汚す。ワーク35への煤の落下は、その後の印刷工程等にも悪影響を及ぼすため、煤が付着した弾性部材を使用することはできない。このため、弾性部材39は、切断精度や品質の問題から、ウォータージェットによる切断が一般的である。   Further, when the resin is laser processed, wrinkles are generated on the cut surface. For this reason, in the step shown in FIG. 6, the wrinkles fall on the work 35 and stain the surface of the work 35. The drop of the wrinkle on the work 35 adversely affects the subsequent printing process and the like, and therefore, an elastic member with wrinkles attached thereto cannot be used. For this reason, the elastic member 39 is generally cut by a water jet because of cutting accuracy and quality problems.

しかし、近年、環境問題が注目されており、ウォータージェットによる切断により発生する廃液処理等が問題となっている。また、ウォータージェットは装置自体が非常に高価である。さらに、ウォータージェットによれば、弾性部材を煤が発生することなく切断可能ではあるが、すべり止め等の特殊な表面加工を施した弾性部材を加工するためには、あらかじめ表面に凹凸加工が施された特殊な素材を使用する必要がある。このような特殊な素材はコストが高く、特殊な用途にのみに利用され、一般的に多くは使用されてこなかった。これは、ウォータージェットにより、弾性部材の表面に細かな凹凸加工を施すことが困難であったためである。   However, in recent years, environmental problems have attracted attention, and waste liquid processing generated by cutting with a water jet has become a problem. In addition, the water jet is very expensive. Furthermore, according to the water jet, the elastic member can be cut without generating wrinkles, but in order to process an elastic member that has been subjected to special surface processing such as anti-slip, the surface is subjected to uneven processing in advance. Need to use special material. Such special materials are expensive and are used only for special purposes, and generally have not been used in many cases. This is because it was difficult to perform fine unevenness processing on the surface of the elastic member by the water jet.

このような問題を踏まえ、煤の発生がなく、ウォータージェットに替わる、より効率的な加工方法が望まれている(レーザー加工については、例えば特許文献1、特許文献2)。   Based on such problems, there is a demand for a more efficient processing method that does not generate wrinkles and replaces a water jet (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 for laser processing).

特開2000−141070号公報Japanese Patent Laid-open No. 2000-14070 特開2006−7280号公報JP 2006-7280 A

しかし、特許文献1、特許文献2に記載のレーザー加工は、切断時に発生する煤については考慮されていない。そもそも、レーザーによって樹脂を煤の発生なく切断することは、従来、不可能とされてきたものであり、本発明のように、抜き型用の弾性部材としては、煤が問題となることから、レーザーにより加工された例はこれまでに報告がない。   However, the laser processing described in Patent Document 1 and Patent Document 2 does not consider wrinkles generated during cutting. In the first place, it has been conventionally impossible to cut a resin with a laser without generating wrinkles, and as an elastic member for a punching die as in the present invention, wrinkles become a problem. No examples of laser processing have been reported so far.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、加工性に優れ、廃液等の問題がないレーザー加工により、煤の発生なく抜き型用の弾性部材を加工することが可能な弾性部材の製造方法およびこの加工装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and is an elastic member capable of processing an elastic member for a punching die without generation of wrinkles by laser processing with excellent workability and no problems such as waste liquid. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a processing apparatus.

前述した目的を達成するため、第1の発明は、レーザー発振装置によりレーザー光を発振し、集光レンズにより前記レーザー光の焦点を絞り、前記レーザー光をノズルを介して弾性体に照射しつつ、前記レーザー光の照射方向に向けて前記ノズルを通じてエアを噴射することにより、前記弾性体を所定形状に切断する抜き型用の弾性部材の製造方法であって、前記エアの圧力が0.7MPa以上であり、かつ、前記ノズルからの前記エアの流量が210L/分以上であることを特徴とする抜き型用の弾性部材の製造方法である。   In order to achieve the above-described object, the first invention oscillates laser light by a laser oscillation device, focuses the laser light by a condensing lens, and irradiates the elastic body with the laser light through a nozzle. A method of manufacturing an elastic member for a punching die that cuts the elastic body into a predetermined shape by injecting air through the nozzle in the irradiation direction of the laser light, wherein the pressure of the air is 0.7 MPa. The method for producing an elastic member for a punching die is characterized in that the flow rate of the air from the nozzle is 210 L / min or more.

前記集光レンズの焦点距離が1.5インチ〜2.5インチであり、前記レーザー光の前記弾性体への照射ビーム径が、0.10mm〜0.14mmであることが望ましい。   It is desirable that a focal length of the condensing lens is 1.5 inches to 2.5 inches, and an irradiation beam diameter of the laser light to the elastic body is 0.10 mm to 0.14 mm.

エアの噴射部の上方に整流板が設けられ、前記整流板の下面には、外周に向かうにつれて上方に傾斜するテーパ部が形成されることが望ましい。   It is desirable that a rectifying plate is provided above the air injection portion, and a tapered portion which is inclined upward toward the outer periphery is formed on the lower surface of the rectifying plate.

前記レーザー光および前記エアによって、前記弾性体を切断するとともに、前記弾性体の表面に凹凸加工を施してもよい。   The elastic body may be cut by the laser light and the air, and the surface of the elastic body may be subjected to uneven processing.

前記レーザー発振装置の出力が、18W〜28.5Wであることが望ましい。また、前記弾性体はスポンジゴムであってもよい。   The output of the laser oscillation device is desirably 18 W to 28.5 W. The elastic body may be sponge rubber.

第1の発明によれば、エア圧およびエア流量を、従来使用される条件よりも極めて大きく増加させ、適切な条件とすることで、樹脂製の弾性部材を煤が発生することがなく加工することができる。また、廃液処理等の問題もない。   According to the first aspect of the invention, the air pressure and the air flow rate are significantly increased from the conventionally used conditions and are set to appropriate conditions, so that the resin-made elastic member is processed without generating wrinkles. be able to. In addition, there is no problem such as waste liquid treatment.

また、集光レンズの焦点距離および照射ビーム径を従来のレーザー加工条件よりも小さくすることで、弾性部材の切断面の形状を適切に維持して弾性部材の加工を行うことができる。   In addition, by making the focal length and irradiation beam diameter of the condensing lens smaller than the conventional laser processing conditions, the elastic member can be processed while appropriately maintaining the shape of the cut surface of the elastic member.

また、ノズルからのエアーを整流するため、噴射したエアや塵が機器等に付着したり、加工空間に乱流を起こすことがなく、上方または下方に設けられたエア吸引部にスムーズにエア等を流すことができる。   In addition, since air from the nozzle is rectified, the injected air and dust do not adhere to the equipment, etc., and turbulent flow does not occur in the processing space. Can flow.

また、レーザーによって、切断のみならず弾性部材の表面加工が可能であるため、特殊な素材を使用しなくとも、表面にスリップ防止の凹凸形状を有する弾性部材を得ることができる。このため、一つの素材から任意の表面性状を有する弾性部材を一の製造工程で製造することができる。   In addition, since it is possible to perform not only cutting but also surface processing of the elastic member with a laser, an elastic member having an uneven shape for preventing slip on the surface can be obtained without using a special material. For this reason, the elastic member which has arbitrary surface properties from one raw material can be manufactured in one manufacturing process.

また、レーザー発振装置の出力を適正とすることで、より確実に煤の発生を抑え、安定した製造を行うことができる。   Moreover, by making the output of the laser oscillation device appropriate, generation of wrinkles can be suppressed more reliably and stable production can be performed.

また、弾性部材がスポンジゴムであれば、従来より使用されている弾性部材と同材質のものをレーザー加工によって製造でき、かつ、煤が弾性部材に付着することがない。   In addition, if the elastic member is sponge rubber, the same material as that of a conventionally used elastic member can be manufactured by laser processing, and wrinkles do not adhere to the elastic member.

第2の発明は、抜き型用の弾性部材の加工装置であって、レーザー光を発するレーザー発振装置と、前記レーザー光を集光する集光レンズが内部に取り付けられるヘッドと、前記ヘッドの先端に設けられ、内部にエアを供給可能なノズルと、前記エアの圧力が0.7MPa以上であり、かつ、前記エアの流量が210L/分以上となるコンプレッサと、エアの噴射部の上方に設けられ下面にテーパ部を有する整流板と、を具備し、前記ノズルの先端から前記レーザー光の照射方向に向けて前記エアを噴射することが可能であることを特徴とする抜き型用の弾性部材の加工装置である。   A second invention is an apparatus for processing an elastic member for a punching die, a laser oscillation device for emitting laser light, a head in which a condenser lens for condensing the laser light is attached, and a tip of the head A nozzle capable of supplying air therein, a compressor having an air pressure of 0.7 MPa or more and a flow rate of 210 L / min or more, and an air injection unit. And a rectifying plate having a tapered portion on the lower surface, wherein the air can be ejected from the tip of the nozzle toward the laser light irradiation direction. It is a processing device.

第2の発明によれば、煤が付着することなく、樹脂製の弾性部材をレーザーによって加工することができる。また、一つの装置によって弾性部材の切断と表面加工の両方を行うことが可能である。また、ノズルからのエアを整流するため、噴射したエアや塵が機器等に付着したり、加工空間に乱流を起こすことがない。   According to the second aspect of the present invention, the resin-made elastic member can be processed with a laser without causing wrinkles. Further, it is possible to perform both cutting and surface processing of the elastic member with one apparatus. Moreover, since the air from the nozzle is rectified, the injected air and dust do not adhere to the equipment or the like, and turbulent flow does not occur in the machining space.

本発明によれば、加工性に優れ、廃液等の問題がないレーザー加工により、煤の発生なく抜き型用の弾性部材を加工することが可能な弾性部材の製造方法およびこの加工装置を提供することができる。   According to the present invention, there is provided an elastic member manufacturing method and this processing apparatus capable of processing an elastic member for a punching die without generation of wrinkles by laser processing which is excellent in workability and has no problems such as waste liquid. be able to.

弾性部材加工装置1の構成を示す模式図。1 is a schematic diagram showing a configuration of an elastic member processing apparatus 1. 集光レンズ11を保持するレンズホルダ17a、17bを示す図で、(a)は平面図、(b)は(a)のF−F線断面図。It is a figure which shows the lens holders 17a and 17b holding the condensing lens 11, (a) is a top view, (b) is the FF sectional view taken on the line of (a). 整流板24aを示す図。The figure which shows the baffle plate 24a. 弾性部材23を示す図。The figure which shows the elastic member 23. FIG. 弾性素材15の切断面を示す図で、(a)は切断面がまっすぐに切断された状態を示す図、(b)は切断面がタイコ状に切断された状態を示す図、(c)は切断面が逆タイコ状に切断された状態を示す図、(d)は切断面に煤29が付着した状態を示す図。It is a figure which shows the cut surface of the elastic raw material 15, (a) is a figure which shows the state by which the cut surface was cut | disconnected straight, (b) is a figure which shows the state by which the cut surface was cut | disconnected in the shape of a tie, (c) The figure which shows the state in which the cut surface was cut | disconnected by reverse Tyco shape, (d) is a figure which shows the state in which the ridge 29 adhered to the cut surface. 抜き型31に弾性部材39が設けられ、抜き型31によってワーク35を切断する工程を示す図。The figure which shows the process in which the elastic member 39 is provided in the cutting die 31, and the workpiece | work 35 is cut | disconnected by the cutting die 31. FIG.

本発明の実施形態について説明する。前述の通り、通常のレーザー加工により弾性部材を製造すると、煤の発生が避けられない。また、ウォータージェットでは廃液の問題等があり、機械的なカッティングマシン等では、加工精度やコーナー部の加工等に問題が生じる。このため、煤が発生せず、廃液等が発生せず、加工精度や加工能率等に優れる加工方法を見出す必要がある。   An embodiment of the present invention will be described. As described above, when an elastic member is manufactured by ordinary laser processing, generation of wrinkles is inevitable. In addition, the water jet has a problem of waste liquid, and the mechanical cutting machine or the like has problems in processing accuracy, corner processing, and the like. For this reason, it is necessary to find a processing method that does not generate soot, does not generate waste liquid, and is excellent in processing accuracy, processing efficiency, and the like.

本発明者らは、鋭意努力し、上記の課題を達成すべく、製造方法および製造条件等を様々な観点から検討を重ねた結果、以下についての知見を得た。すなわち、レーザー加工による方法であっても、従来のエア圧およびエア量を大幅に増大させることで、煤の発生が抑えられることを見出した。   The inventors of the present invention have made extensive efforts to study the production method and production conditions from various viewpoints in order to achieve the above-mentioned problems, and as a result, have obtained the following knowledge. That is, it has been found that even with the laser processing method, generation of soot can be suppressed by significantly increasing the conventional air pressure and air amount.

すなわち、従来のレーザー加工では、レーザー光により対象物を切断し、これに付随して冷却用のエア等が使用されてきたが、レーザー光により樹脂等を切断すると、切断部周囲に炭化層が形成され、その結果、煤が発生する。これに対し、微細なレーザー光によりわずかな切れ込みを対象物に入れつつ、大量のエアを対象物へ噴射することで、レーザー光による切り込みがエアにより広げられつつ切断が進行するため、煤の発生が抑えられることを見出した。   In other words, in conventional laser processing, an object is cut with laser light, and cooling air or the like has been used accompanying this. However, when resin or the like is cut with laser light, a carbonized layer is formed around the cut portion. As a result, wrinkles occur. On the other hand, by injecting a large amount of air onto the object while making a slight incision into the object with a fine laser light, the cutting progresses while the incision by the laser light is spread by the air. Has been found to be suppressed.

以下、本発明の実施の形態にかかる弾性部材加工装置1について詳細を説明する。図1は、本発明にかかる弾性部材加工装置1を示す模式図である。   Hereinafter, the elastic member processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic diagram showing an elastic member processing apparatus 1 according to the present invention.

弾性部材加工装置1は、主にレーザー発振装置3と、レーザー光を弾性体素材15に照射するユニットである加工ヘッド5、ノズル7等から構成される。レーザー発振装置3はレーザー光の発振装置であり、例えば炭酸ガスレーザー発振器が使用できる。   The elastic member processing apparatus 1 mainly includes a laser oscillation device 3, a processing head 5, which is a unit that irradiates an elastic material 15 with laser light, a nozzle 7, and the like. The laser oscillation device 3 is a laser beam oscillation device, and for example, a carbon dioxide laser oscillator can be used.

なお、レーザー発振器の能力が強すぎると、レーザー光の照射径を絞ることが困難となり、煤が発生しやすくなる。したがって、レーザー発振器の容量としては、30W以下であることが望ましく、特に望ましい加工出力範囲は18〜28.5Wである。レーザー光が強すぎると樹脂に切り込みを入れる際に炭化層が厚くなるため煤の発生のおそれがあり、弱すぎると、表面に切り込みを入れることができなくなるためである。   In addition, if the capability of the laser oscillator is too strong, it becomes difficult to reduce the irradiation diameter of the laser light, and wrinkles are likely to occur. Therefore, the capacity of the laser oscillator is desirably 30 W or less, and a particularly desirable processing output range is 18 to 28.5 W. This is because if the laser beam is too strong, the carbonized layer becomes thick when the cut is made in the resin, so that wrinkles may occur. If it is too weak, the surface cannot be cut.

加工ヘッド5は内部に反射板9が設けられる。反射板9はレーザー光を集光レンズ11方向に反射させる部位である。加工ヘッド5内には、反射板9からのレーザー光を絞る集光レンズ11が設けられる。集光レンズ11は、所定の集光距離で焦点を絞ることが可能である。すなわち、反射レンズ9より反射したレーザー光は、集光レンズ11に入射し、集光レンズ11の焦点距離分だけ下方の位置で最も焦点が絞られる。なお、この焦点距離におけるレーザー光の照射径をビーム径(またはビームモード)と称する。   The processing head 5 is provided with a reflector 9 inside. The reflection plate 9 is a part that reflects the laser light toward the condenser lens 11. A condensing lens 11 that squeezes the laser light from the reflector 9 is provided in the processing head 5. The condensing lens 11 can focus on a predetermined condensing distance. That is, the laser light reflected from the reflecting lens 9 enters the condenser lens 11 and is focused most at a position below the focal length of the condenser lens 11. The laser beam irradiation diameter at this focal length is referred to as a beam diameter (or beam mode).

ここで、集光レンズ11の焦点距離は、1.5〜2.5インチであることが望ましい。集光レンズ11の焦点距離が短くなりすぎると、切断部がタイコ状となる。また、焦点距離を長くしすぎると切断部が逆タイコ状となるためである。切断部の形状については後述する。   Here, the focal length of the condenser lens 11 is preferably 1.5 to 2.5 inches. If the focal length of the condensing lens 11 becomes too short, the cut portion will be a tie shape. Moreover, it is because a cutting | disconnection part will become reverse Tyco shape when a focal distance is made too long. The shape of the cutting part will be described later.

集光レンズ11の下方には、外部よりエアを導入可能なエア供給口がノズル方向に向けて斜めに設けられる。エアは、コンプレッサにより供給される。コンプレッサの能力は、エア圧力が0.7MPa以上、ノズルからの流量210L/分以上を発生可能であることが望ましく、さらに好ましくは、エア圧力0.75MPa以上、エア流量250L/分以上であることが望ましい。コンプレッサとしては、たとえば、2.2kWクラス以上のコンプレッサを用いればよい。なお、エアに代えて不活性ガス等を用いることもできる。   Below the condenser lens 11, an air supply port through which air can be introduced from the outside is provided obliquely toward the nozzle. Air is supplied by a compressor. It is desirable that the compressor has an air pressure of 0.7 MPa or more and is capable of generating a flow rate of 210 L / min or more from the nozzle, more preferably an air pressure of 0.75 MPa or more and an air flow rate of 250 L / min or more. Is desirable. For example, a compressor of 2.2 kW class or higher may be used as the compressor. An inert gas or the like can be used instead of air.

加工ヘッド5の下方は筒状のノズル7が接続される。ノズル7の先端には孔が設けられる。ノズル7は、加工対象物の加工部位にレーザー光およびエアを噴射する部位である。なお、加工ヘッド5およびノズル7は図示を省略したモータ等により加工対象である弾性体素材15上をX、Y、Z方向にそれぞれ移動可能である。ノズル7の外周には、整流板24aが設けられる。整流板24aについては後述する。   A cylindrical nozzle 7 is connected below the processing head 5. A hole is provided at the tip of the nozzle 7. The nozzle 7 is a part for injecting laser light and air to a processing part of the processing object. The processing head 5 and the nozzle 7 can be moved in the X, Y, and Z directions on the elastic material 15 to be processed by a motor or the like (not shown). A rectifying plate 24 a is provided on the outer periphery of the nozzle 7. The rectifying plate 24a will be described later.

次に、弾性部材加工装置1の動作について説明する。まず、レーザー発振装置3は反射板9に対してレーザー光を発振する(図中矢印A方向)。反射板9に照射されたレーザー光は、反射板9で反射し、加工ヘッド5内の集光レンズ11に照射される(図中矢印B方向)。集光レンズ11で集光されたレーザー光は、ノズル7内を通過して、ノズル7の先端より下方の弾性体素材15に照射される(図中矢印C方向)。   Next, operation | movement of the elastic member processing apparatus 1 is demonstrated. First, the laser oscillation device 3 oscillates laser light with respect to the reflection plate 9 (in the direction of arrow A in the figure). The laser light applied to the reflecting plate 9 is reflected by the reflecting plate 9 and applied to the condenser lens 11 in the processing head 5 (in the direction of arrow B in the figure). The laser light condensed by the condenser lens 11 passes through the nozzle 7 and is irradiated to the elastic material 15 below the tip of the nozzle 7 (in the direction of arrow C in the figure).

一方、エアは、エア供給口13より加工ヘッド5内に導入される(図中矢印D方向)。エアは、ノズル7の孔を通してレーザー光とともに下方に噴射される(図中矢印E方向)。ノズル7の下方は、隙間をあけて加工対象である弾性体素材15が配置されている。したがって、弾性体素材15の加工対象部位にレーザー光およびエアが照射・噴射される。   On the other hand, air is introduced into the machining head 5 from the air supply port 13 (in the direction of arrow D in the figure). Air is jetted downward together with the laser beam through the hole of the nozzle 7 (in the direction of arrow E in the figure). Below the nozzle 7, an elastic material 15 to be processed is disposed with a gap. Therefore, laser light and air are irradiated and jetted onto the processing target portion of the elastic body material 15.

ここで、集光レンズ11から加工対象である弾性体素材15表面までの距離Lは、前述の集光レンズ11に応じた焦点距離となる。たとえば、焦点距離が2インチの集光レンズ11を用いれば、Lは2インチとなる。焦点距離を変更する場合には、集光レンズとともにノズル7を交換する。すなわち、ノズル7の長さMは、集光レンズ11の焦点距離に応じて設定される。   Here, the distance L from the condenser lens 11 to the surface of the elastic material 15 to be processed is a focal length corresponding to the condenser lens 11 described above. For example, if the condensing lens 11 having a focal length of 2 inches is used, L is 2 inches. When changing the focal length, the nozzle 7 is exchanged together with the condenser lens. That is, the length M of the nozzle 7 is set according to the focal length of the condenser lens 11.

なお、ノズル7の先端から弾性体素材15までの距離は、0.5〜0.7mm程度が望ましい。ノズル7の先端と弾性体素材15との接触を防止するとともに、供給されるエアを効率良く弾性体素材15に噴射するためである。また、ノズル先端の孔径は、例えば3.5〜4.5mm程度である。ノズル先端の孔径が小さすぎると、流量損失が大きくなり、エア圧は増大するが煤の発生を抑制することができない。例えばノズル先端径を1mmとすると、エア圧は1.0MPaを確保できるが、エア流量が4.2mm径のノズルに対して、1/3以下になるため、エア流量が不足する。また、ノズル先端の孔径を大きくしすぎると(例えば4.5mm以上)エアが弾性体素材の切断部に集中されず、エアによる切断効率が悪くなるためである。   The distance from the tip of the nozzle 7 to the elastic material 15 is preferably about 0.5 to 0.7 mm. This is to prevent contact between the tip of the nozzle 7 and the elastic material 15 and to efficiently inject the supplied air to the elastic material 15. Moreover, the hole diameter of the nozzle tip is, for example, about 3.5 to 4.5 mm. If the hole diameter at the nozzle tip is too small, the flow loss increases and the air pressure increases, but the generation of soot cannot be suppressed. For example, if the nozzle tip diameter is 1 mm, an air pressure of 1.0 MPa can be secured, but the air flow rate is 1/3 or less of a nozzle having a diameter of 4.2 mm, so the air flow rate is insufficient. Moreover, if the hole diameter at the nozzle tip is too large (for example, 4.5 mm or more), the air is not concentrated on the cut portion of the elastic material, and the cutting efficiency by the air deteriorates.

次に、集光レンズ11の取り付け方法について説明する。図2は、集光レンズ11とこれを保持するレンズホルダ17a、17bを示す図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は図2(a)のF−F線断面図である。   Next, a method for attaching the condenser lens 11 will be described. 2A and 2B are views showing the condenser lens 11 and lens holders 17a and 17b for holding the condenser lens. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. FIG.

集光レンズ11は、加工ヘッド5内に設けられたレンズホルダ17a、17bによって保持される。レンズホルダ17aは中央に孔が設けられた矩形の板状部材である。板状部材の孔に対して、一対の爪23が形成される。爪23は、レンズホルダ17aの孔の両側方より孔側に突出しており、突出された部分の先端が、略垂直に折曲げられている。レンズホルダ17bは、中央に集光レンズ11と略同一の径の孔を有し、下方に集光レンズ11の脱落を防止する保持部23bを有する。保持部23bはレンズホルダ17bの孔側に突出した部位である。   The condenser lens 11 is held by lens holders 17 a and 17 b provided in the processing head 5. The lens holder 17a is a rectangular plate-like member having a hole in the center. A pair of claws 23 is formed in the hole of the plate member. The nail | claw 23 protrudes in the hole side from the both sides of the hole of the lens holder 17a, and the front-end | tip of the protruded part is bent substantially perpendicularly | vertically. The lens holder 17b has a hole having a diameter substantially the same as that of the condensing lens 11 at the center, and a holding portion 23b for preventing the condensing lens 11 from dropping off. The holding part 23b is a part protruding to the hole side of the lens holder 17b.

集光レンズ11は、爪23aおよび保持部23bにより上下方向より保持される。レンズホルダ17a、17bには雌ねじ加工が施されており、上下の板状部材はボルト19およびワッシャ21により固定される。すなわち、集光レンズ11は、レンズホルダ17a、17bの孔部に収められ、上下それぞれの爪23aおよび保持部23bによって保持され、レンズホルダ17a、17bによりボルト19等で挟みこまれて固定される。   The condenser lens 11 is held from above and below by the claws 23a and the holding portion 23b. The lens holders 17 a and 17 b are internally threaded, and the upper and lower plate members are fixed by bolts 19 and washers 21. That is, the condenser lens 11 is housed in the holes of the lens holders 17a and 17b, held by the upper and lower claws 23a and the holding portion 23b, and fixed by being sandwiched by the bolts 19 and the like by the lens holders 17a and 17b. .

なお、大きな圧力のエアが加工ヘッド5内に供給されるため、ボルト19の緩み止めとして、ボルト19とレンズホルダ17a、17bの雌ねじ部との螺合部には、緩み止め剤が塗布されることが望ましい。また、集光レンズ11の取付部の周囲にはウレタンゴム等でシールがなされており、エア供給口13(図1)から流入したエアが、集光レンズ11の上方にリークすることがない。   Since air with a large pressure is supplied into the machining head 5, a locking agent is applied to the screwed portion between the bolt 19 and the female threaded portion of the lens holder 17a, 17b as a locking of the bolt 19. It is desirable. Further, the periphery of the mounting portion of the condenser lens 11 is sealed with urethane rubber or the like, so that air flowing in from the air supply port 13 (FIG. 1) does not leak above the condenser lens 11.

次に、ノズル7先端近傍の構造について説明する。図3(a)は、ノズル7に整流板24aを設けた状態を示す図である。ノズル7先端のエア噴射部の上方には、整流板24aが設けられる。整流板24aは、ノズル7上にフランジ状に設けられる板状部材である。整流板24aは、外周に行くにつれて厚みが薄くなっており、整流板24a下面には、上方に向かって傾斜するテーパ部26が形成される。   Next, the structure near the tip of the nozzle 7 will be described. FIG. 3A is a view showing a state in which the rectifying plate 24 a is provided in the nozzle 7. A rectifying plate 24 a is provided above the air injection portion at the tip of the nozzle 7. The rectifying plate 24 a is a plate-like member provided on the nozzle 7 in a flange shape. The thickness of the rectifying plate 24a is reduced toward the outer periphery, and a tapered portion 26 that is inclined upward is formed on the lower surface of the rectifying plate 24a.

本発明の加工方法では、極めて大きな容量のエアを吹き付ける。このため、噴射されたエアが弾性体素材15と衝突し、上方に巻きあげられる。本発明の整流板24aを用いれば、弾性体素材15と衝突して上方に舞い上げられたエアが、スムーズに周囲に逃がされる(図中矢印G方向)。このため、加工部で発生した塵が、機器等に侵入し、集光レンズ等を汚染することがなく、また、加工空間に塵が舞うことがない。なお、機器上方および弾性体素材下方には、ブロアと接続されたエア吸引部が設けられ、噴射されたエアおよび塵等は、エア吸引部より吸引される。整流板24aによれば、エアの流れが整流されるため、この吸引の効果も高まる。   In the processing method of the present invention, an extremely large volume of air is blown. For this reason, the injected air collides with the elastic material 15 and is wound upward. If the rectifying plate 24a of the present invention is used, the air that has collided with the elastic material 15 and flew upwards is smoothly released to the surroundings (in the direction of arrow G in the figure). For this reason, the dust generated in the processing portion does not enter the equipment and the like, and the condenser lens and the like are not contaminated, and the dust does not fly in the processing space. Note that an air suction unit connected to the blower is provided above the device and below the elastic body material, and the injected air, dust, and the like are sucked from the air suction unit. According to the rectifying plate 24a, the air flow is rectified, so that the suction effect is enhanced.

これに対し、図3(b)に示す用意、整流板24aを用いなければ、弾性体素材15と衝突し、上方に巻きあげられたエアや塵が機器へ浸入・付着等する(図中矢印H方向)ため望ましくない。   On the other hand, if the preparation shown in FIG. 3B and the current plate 24a are not used, it collides with the elastic material 15 and the air and dust wound upward enter the device (arrows in the figure). H direction), which is not desirable.

また、テーパ部を設けないフラットな整流板24bでは、大容量のエアが整流板24bと衝突すると、下方へエアが舞い戻り(図中矢印J方向)、加工空間に乱流を発生させ、周囲の埃を舞い上げるため望ましくない。なお、整流板24aとしては、例えば、外径30〜40mm程度とし、外周厚みを1mm、ノズル7との接触部厚みを5mm程度とすればよい。   Further, in the flat rectifying plate 24b not provided with the taper portion, when a large volume of air collides with the rectifying plate 24b, the air returns downward (in the direction of arrow J in the figure), generating turbulent flow in the machining space, Undesirable because it raises dust. The rectifying plate 24a may be, for example, an outer diameter of about 30 to 40 mm, an outer peripheral thickness of 1 mm, and a contact portion thickness with the nozzle 7 of about 5 mm.

次に、弾性部材加工装置1により加工された弾性部材30について説明する。図4は、弾性部材30を示す図であり、図4(a)は平面図、図4(b)は斜視図である。弾性部材30は、弾性体素材15から弾性部材加工装置1により加工される。弾性部材30の側面が切断面25となる。また、弾性部材30の上表面である部材表面27には必要に応じて凹凸加工が施される。凹凸加工は、抜き型に用いられた際に、ワークとのスリップを防止するためのものである。なお、凹凸としては深さ10〜20μm程度で良い。   Next, the elastic member 30 processed by the elastic member processing apparatus 1 will be described. 4A and 4B are diagrams showing the elastic member 30, in which FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a perspective view. The elastic member 30 is processed from the elastic body material 15 by the elastic member processing apparatus 1. A side surface of the elastic member 30 is a cut surface 25. The member surface 27 which is the upper surface of the elastic member 30 is subjected to uneven processing as necessary. Concavity and convexity processing is for preventing slippage with a workpiece when used in a punching die. The unevenness may be about 10 to 20 μm deep.

弾性部材加工装置1によれば、弾性体素材15の切断と部材表面27の表面加工を、同一の装置で、かつ同一工程で行うことができる。すなわち、切断面25は加工ヘッド等の送り速度(加工速度)を落とすことで、弾性部材15を切断するとともに、部材表面27は送り速度を速めることで表面のみの加工を施すことができる。いずれの加工の際にも煤の発生はない。   According to the elastic member processing apparatus 1, the cutting of the elastic material 15 and the surface processing of the member surface 27 can be performed by the same apparatus and in the same process. That is, the cutting surface 25 can cut the elastic member 15 by lowering the feed speed (machining speed) of the machining head and the like, and the member surface 27 can be processed only by increasing the feed speed. There is no wrinkle in any processing.

なお、弾性体素材15としては、例えばスチレンブタジエンゴムなどのスポンジゴムが使用できる。レーザーによって毒性のガスが発生する塩素系等でなければ、いずれの材質でも良い。   As the elastic material 15, for example, sponge rubber such as styrene butadiene rubber can be used. Any material may be used as long as it is not chlorine-based or the like that generates toxic gas by laser.

次に、弾性体素材15の切断面25について詳細を説明する。図5は、切断面25の形態を示す図である。   Next, details of the cut surface 25 of the elastic material 15 will be described. FIG. 5 is a view showing the form of the cut surface 25.

図5(a)に示すように、最も望ましい切断面25は、弾性体素材15の表面に対して略垂直な切断面であり、切断面15の表面に煤等が発生していない形態である。本発明にかかる弾性部材製造装置1によれば、図5(a)に示すような切断面25を得ることができる。   As shown in FIG. 5A, the most desirable cut surface 25 is a cut surface that is substantially perpendicular to the surface of the elastic material 15, and has a form in which wrinkles or the like are not generated on the surface of the cut surface 15. . According to the elastic member manufacturing apparatus 1 according to the present invention, a cut surface 25 as shown in FIG. 5A can be obtained.

一方、図5(b)は切断面25がタイコ状となったものである。これは、主にレーザー光の焦点距離が短すぎる際に生じる形態である。同様に、図5(c)は切断面25が逆タイコ状の形態を示す図である。逆タイコ状の切断面は、レーザー光の焦点距離が長すぎると生じやすい。なお、製品に応じて、切断面の形状に特に規制がなければ、図5(b)、図5(c)のものも使用可能である。   On the other hand, FIG. 5B shows a state where the cut surface 25 is shaped like a tie. This is a form mainly generated when the focal length of the laser beam is too short. Similarly, FIG.5 (c) is a figure where the cut surface 25 shows a reverse Tyco shape. A reverse Tyco-shaped cut surface is likely to occur when the focal length of the laser beam is too long. In addition, if there is no restriction | limiting in particular in the shape of a cut surface according to a product, the thing of FIG.5 (b) and FIG.5 (c) can also be used.

図5(d)は、切断面25に煤が発生した状態を示す図である。切断面25に煤が発生すると、当該部材は、もはや抜き型等に用いることができない。本願発明の弾性部材加工装置1によれば、このような煤の発生を抑えることができる。   FIG. 5D is a diagram illustrating a state in which wrinkles are generated on the cut surface 25. When wrinkles occur on the cut surface 25, the member can no longer be used for a punching die or the like. According to the elastic member processing apparatus 1 of the present invention, the occurrence of such wrinkles can be suppressed.

各種条件のもとで弾性部材を加工し、その際の煤の発生等について調査した。使用したレーザー発振器は30Wの容量のものを用い、加工出力を28.5W以下で調整した。また、加工対象の弾性体素材は、スチレンーブタジエンスポンジゴムを用いた。結果を表1に示す。   The elastic member was processed under various conditions, and the occurrence of wrinkles at that time was investigated. The laser oscillator used had a capacity of 30 W, and the machining output was adjusted to 28.5 W or less. Further, styrene-butadiene sponge rubber was used as the elastic material to be processed. The results are shown in Table 1.

Figure 2010279978
Figure 2010279978

集光レンズの焦点距離は1.0〜4.0インチのものを用いた。ノズル長は、ノズル先端と加工対象物までの隙間が0.5〜0.7mmとなるように焦点距離に応じて長さを調整した。エア圧およびノズルからのエア流量は、従来30Wクラスのレーザー発振器に標準的に使用される0.3MPa、30L/分のもの(試験No.11)と、0.6MPa〜1.0MPa、160L/分〜320L/分について評価した。ビームモードとは、加工対象物に照射されるビーム径であり、0.10mm〜0.15mmの範囲で評価した。コンプレッサは2.2kwのものを用い、コンプレッサと加工機との間には、レギュレータを介してホースで接続した。ホースは、レギュレータから2m程度であり、外径6mm、内径4mmのものを用いた。なお、エア圧は、レギュレータにより各圧力に調整した。また、エア流量は、各種条件におけるノズル先端からのエア流量である。   The focal length of the condenser lens was 1.0 to 4.0 inches. The nozzle length was adjusted according to the focal length so that the gap between the nozzle tip and the workpiece was 0.5 to 0.7 mm. The air pressure and the air flow rate from the nozzle are 0.3 MPa and 30 L / min (test No. 11), which are conventionally used in a conventional 30 W class laser oscillator, and 0.6 MPa to 1.0 MPa, 160 L / min. Evaluated for min-320 L / min. The beam mode is a beam diameter irradiated on the workpiece, and was evaluated in a range of 0.10 mm to 0.15 mm. A compressor of 2.2 kw was used, and a hose was connected between the compressor and the processing machine via a regulator. The hose was about 2 m from the regulator, and had an outer diameter of 6 mm and an inner diameter of 4 mm. The air pressure was adjusted to each pressure with a regulator. The air flow rate is an air flow rate from the nozzle tip under various conditions.

切断形状とは、切断面の形状が、完全にタイコ状または逆タイコ状となった物をXとして、わずかにタイコ状または逆タイコ状であるものを△、略垂直な切断面のものを○とした。煤の発生は、目視で煤の発生が明らかに確認されたものを×とし、わずかに見られたが使用可能な程度のものを△、煤が見られなかったものを○として評価した。   The cut shape is X when the shape of the cut surface is completely Tyco or inverted Tyco, X is slightly Tyco or inverted Tyco, and ○ is a substantially vertical cut surface. It was. The occurrence of wrinkles was evaluated as x when the occurrence of wrinkles was clearly confirmed by visual inspection, as Δ when it was slightly seen but usable, and as ○ when no wrinkle was seen.

表1から分かるように、従来のエア圧、エア流量である試験No.11は、完全に煤が発生した。また、エア圧を約倍にして、エア流量を5倍超とした試験No.6においても煤が発生した。   As can be seen from Table 1, test No. which is the conventional air pressure and air flow rate. No. 11 was completely wrinkled. In addition, test No. 1 in which the air pressure was about doubled and the air flow rate was over 5 times. No wrinkles occurred at 6.

一方、従来条件よりもエア圧およびエア流量を増大させた試験No.6に対して、エア圧およびエア流量のみを更に増加させた試験No.7は、煤の発生がかなり抑えられ、さらにエア圧およびエア流量を増加させた試験No.8〜10では煤の発生が見られなかった。すなわち、エア圧で0.7MPa以上、エア流量で210L/分以上で煤の発生が抑えられ、エア圧0.75MPa以上、エア流量230L/分以上であれば、略確実に煤の発生が抑えられた。   On the other hand, test no. In contrast to Test No. 6, only the air pressure and air flow rate were further increased. No. 7 is a test No. 7 in which the generation of soot was considerably suppressed and the air pressure and the air flow rate were further increased. In 8-10, no generation of wrinkles was observed. In other words, the generation of soot is suppressed when the air pressure is 0.7 MPa or more and the air flow rate is 210 L / min or more, and if the air pressure is 0.75 MPa or more and the air flow rate is 230 L / min or more, the generation of soot is almost certainly suppressed. It was.

試験No.4、No.5では、エア圧が0.8MPa、エア流量が250L/分であるにも拘らず、煤の発生がわずかにみられた。これは、集光レンズの焦点距離を伸ばしたことで、ビームモードが大きくなったためである。ビームモード(照射ビーム径)が大きくなると、切断面の炭化層の厚みが厚くなり、煤が発生しやすくなる。   Test No. 4, no. In No. 5, the generation of soot was slightly observed even though the air pressure was 0.8 MPa and the air flow rate was 250 L / min. This is because the beam mode is increased by increasing the focal length of the condenser lens. When the beam mode (irradiation beam diameter) increases, the thickness of the carbonized layer on the cut surface increases and wrinkles are likely to occur.

なお、結果を省略するが、50W以上の容量のレーザー発振装置を用い、加工出力を同様に28.5W以下に絞った場合では、エア圧等を増加させても煤の発生がみられた。容量の大きなレーザー発振器によるレーザー光は、集光レンズによってもビーム径を絞りきることができず、ビーム径が大きく(0.15mm以上)なるためである。したがって、煤の発生を抑えるためには、ビーム径を0.14mm以下とすることが望ましく、さらに望ましくは0.13mm以下である。このためには、レーザー発振器の容量自体を小さくすることが望ましく、例えば30W以下の容量のレーザー発振器を用い、焦点距離を適正化すれば、この条件を満たすことができる。   Although the results were omitted, when a laser oscillation device having a capacity of 50 W or more was used and the machining output was similarly reduced to 28.5 W or less, generation of wrinkles was observed even if the air pressure was increased. This is because the laser beam from the laser oscillator having a large capacity cannot be narrowed down by the condenser lens, and the beam diameter becomes large (0.15 mm or more). Therefore, in order to suppress the generation of wrinkles, the beam diameter is desirably 0.14 mm or less, and more desirably 0.13 mm or less. For this purpose, it is desirable to reduce the capacity of the laser oscillator itself. For example, this condition can be satisfied by using a laser oscillator having a capacity of 30 W or less and optimizing the focal length.

同様に、切断形状の結果についてみると、集光レンズの焦点距離が1インチの試験No.1では、切断形状がタイコ状となった。焦点距離が1.5インチの試験No.2では、タイコ形状はほぼ解消され、焦点距離が2インチの試験No.3ではほぼ垂直な切断面が得られた。   Similarly, regarding the result of the cut shape, test No. 1 in which the focal length of the condenser lens is 1 inch. In No. 1, the cut shape was a Tyco shape. Test No. with a focal length of 1.5 inches. In No. 2, the Tyco shape is almost eliminated and the focal length is 2 inches. In No. 3, a substantially vertical cut surface was obtained.

一方、焦点距離が2.5インチの試験No.4では、やや逆タイコ状の切断面となり、焦点距離が3インチの試験No.5では、完全な逆タイコ状断面となった。以上により、焦点距離は、1.5〜2.5インチが望ましく、特に2インチ前後の焦点距離が最も切断形状に優れた。   On the other hand, test No. with a focal length of 2.5 inches. In Test No. 4, the cut surface was slightly inverted, and the focal length was 3 inches. In No. 5, it became a complete inverted Tyco cross section. As described above, the focal length is preferably 1.5 to 2.5 inches, and the focal length of about 2 inches is particularly excellent in cutting shape.

なお、結果を省略するが、30Wのレーザー発振器を用い、焦点距離2インチ(ビーム径0.13mm)、エア圧を0.8〜0.9MPa、エア流量を250〜280L/分の条件で、各種材料の切断を行ったところ、いずれの切断面にも煤は見られなかった。   In addition, although a result is abbreviate | omitted, using a 30-W laser oscillator, a focal distance of 2 inches (beam diameter of 0.13 mm), an air pressure of 0.8 to 0.9 MPa, and an air flow rate of 250 to 280 L / min, When various materials were cut, no flaws were found on any of the cut surfaces.

たとえば、硬度20〜硬度40、厚み7〜12mmのスチレンーブタジエンスポンジゴムは、硬度および厚み等に応じて加工出力を21〜28.5Wの範囲で調整し、適切な加工速度を選定すれば煤の発生がなく加工が可能であった。また、硬度35〜70、厚み7mmの独立発泡構造のポリウレタンスポンジゴム(商品名バルコラン)に対しても、加工出力18〜21Wにより煤の発生がなく加工が可能であった。なお、上述の硬度は、JIS K6253に準じたものである。   For example, a styrene-butadiene sponge rubber having a hardness of 20 to 40 and a thickness of 7 to 12 mm can be adjusted by adjusting the processing output within a range of 21 to 28.5 W according to the hardness and thickness and selecting an appropriate processing speed. It was possible to process without generating. Also, polyurethane foam rubber (trade name VALCORAN) having a hardness of 35 to 70 and a thickness of 7 mm can be processed without wrinkles due to a processing output of 18 to 21 W. The above-mentioned hardness is according to JIS K6253.

以上説明したように、本発明によれば、廃液処理等の心配がなく、加工精度および加工効率に優れた弾性部材の加工方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for processing an elastic member that is free from waste liquid treatment and has excellent processing accuracy and processing efficiency.

特に、エア圧およびエア流量を従来の冷却等に用いられていた方法に対して、数倍に増加させたため、煤の発生がない。ここで、従来、コンプレッサの容量はできるだけ小さいものが使用されていた。これは、必要以上の大きさのコンプレッサの使用は、ランニングコストの増加や装置の巨大化を招き、また騒音の増加や機器の強度不足、弾性体素材等のずれなどの恐れがあるためである。従来レーザー加工に使用されるエアは、加工部位の冷却や細かなごみを飛ばす程度で良く、30W程度のレーザー加工機では、標準的に0.3MPa、30L/分程度であった。   In particular, since the air pressure and the air flow rate are increased several times as compared with the conventional method used for cooling or the like, no soot is generated. Here, conventionally, a compressor having a capacity as small as possible has been used. This is because the use of an unnecessarily large compressor leads to an increase in running costs and an increase in the size of the device, and there is a risk of an increase in noise, insufficient strength of the equipment, and displacement of the elastic material. . Conventionally, the air used for laser processing only needs to cool the processed part and blow out fine dust. In a laser processing machine of about 30 W, it was typically about 0.3 MPa and about 30 L / min.

本発明では、エア圧およびエア量を、加工部の冷却等のみではなく、直接切断に寄与できる程度に増大させたため、レーザーによる切り込みとエアー(およびレーザー)による切断の効果で、煤の発生を極限まで抑えることが可能である。このため、従来よりもエア圧で2倍以上、エア流量で7倍以上という極めて大容量のエアの供給が必要となる。   In the present invention, the air pressure and the air amount are increased not only to cool the processed part, but also to the extent that it can directly contribute to cutting, so the generation of wrinkles is achieved by the effect of cutting with laser and cutting with air (and laser). It is possible to suppress to the limit. For this reason, it is necessary to supply an extremely large volume of air that is twice or more the air pressure and seven times or more the air flow rate.

また、レーザー発振器の容量を30W以下としたため、焦点距離にもよるが、ビームモードを0.14mm以下とすることができる。30Wを超えるレーザー発振器では、通常の集光レンズの使用ではビーム径が0.15mm以上となるためである。これに対し、30W以下のレーザー発振器を用いた場合、集光レンズの焦点距離を2.5インチ以下とすることで、ビーム径を0.14mm以下と小さくすることができる。ビーム径をより小さくすることで、炭化層の生成厚さを抑えることができる。したがって、煤の発生がより抑えられる。   Further, since the capacity of the laser oscillator is set to 30 W or less, the beam mode can be set to 0.14 mm or less depending on the focal length. This is because a laser oscillator exceeding 30 W has a beam diameter of 0.15 mm or more when a normal condenser lens is used. On the other hand, when a laser oscillator of 30 W or less is used, the beam diameter can be reduced to 0.14 mm or less by setting the focal length of the condenser lens to 2.5 inches or less. By making the beam diameter smaller, the generation thickness of the carbonized layer can be suppressed. Therefore, generation | occurrence | production of soot is suppressed more.

また、このような大容量のエアに対しても、下面にテーパ部26を有する整流板24aが設けられるため、エアの流れが整流され、加工空間での塵等の舞い上げや、塵等の機器への付着等が抑えられ、効率良く噴射エアを吸引することができる。   In addition, even for such a large volume of air, since the rectifying plate 24a having the tapered portion 26 is provided on the lower surface, the flow of air is rectified, so that dust or the like rises in the processing space. Adhesion to the device is suppressed, and the jet air can be efficiently sucked.

すなわち、本発明は、従来全く検討もされていなかった、30W以下の小容量のレーザー発振器と、エア圧0.7MPa以上、エア流量210L/分以上という極めて大容量のエア供給とを組み合わせ、種々の条件を満たすことで、抜き型用の弾性部材の加工を、煤を発生させることなくレーザー加工機を用いて可能としたものである。本発明におけるエア条件は、従来の単なる冷却等のエアブローではなく、レーザーによる微細な切り込みを押し広げながら切断を進行させるために必須の構成である。すなわち、本発明における切断は、単なるレーザー加工のように、素材の局部を深さ方向に完全に溶融させながら切断するものとは切断の進行原理が全く異なるものである。   That is, the present invention is a combination of a low-capacity laser oscillator of 30 W or less, an air pressure of 0.7 MPa or more, and an air flow of 210 L / min or more, which has not been studied at all. By satisfying the above condition, the elastic member for the punching die can be processed using a laser processing machine without generating wrinkles. The air condition in the present invention is not a conventional air blow such as cooling, but is an essential configuration for advancing cutting while spreading a fine cut by a laser. That is, the cutting in the present invention is completely different from the cutting principle in which cutting is performed while completely melting the local portion of the material in the depth direction as in simple laser processing.

本発明は、従来のレーザー加工機の加工条件を適宜設定したものではなく、発明者が20年以上に及ぶ試行錯誤の結果得られた知見に基づいたものである。先にも述べたが、レーザー加工の分野においては、ゴムをレーザー加工機で加工すると煤が出ることが常識化しており、ゴムをレーザー加工しようとすることは常識に反するものであった。発明者は、この常識に対して疑いを持ち、20年もの間試行錯誤を重ねた結果、レーザー加工機により煤を発生することなくゴムを切断することに成功した。   The present invention does not appropriately set the processing conditions of a conventional laser processing machine, but is based on knowledge obtained by the inventors as a result of trial and error over 20 years. As described above, in the field of laser processing, it has become common sense that wrinkles are produced when rubber is processed with a laser processing machine, and trying to laser process rubber is contrary to common sense. The inventor has doubts about this common sense, and as a result of repeated trial and error for 20 years, the inventors succeeded in cutting rubber without generating wrinkles with a laser processing machine.

用途発明では、すでに物質自体は公知であっても、新たな用途が見つかれば特許される。本発明も、それと同様である。すなわち、レーザー加工機自体は公知のものであるが、レーザー加工の諸条件を20年以上にわたり試行錯誤を重ねた結果、煤を発生することなく、ゴムを切断することができたものである。   In the application invention, even if the substance itself is already known, it is patented if a new application is found. The present invention is also the same. That is, the laser processing machine itself is known, but as a result of repeated trial and error over 20 years of various laser processing conditions, the rubber could be cut without generating wrinkles.

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, the technical scope of this invention is not influenced by embodiment mentioned above. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

1………弾性部材加工装置
3………レーザー発振装置
5………加工ヘッド
7………ノズル
9………反射板
11………集光レンズ
13………エア供給口
15………弾性体素材
17a、17b………レンズホルダ
19………ボルト
21………ワッシャ
23a………爪
23b………保持部
24a、24b………整流板
25………切断面
26………テーパ部
27………部材表面
29………煤
30………弾性部材
31………抜き型
33………受け型
35………ワーク
37………刃
39………弾性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Elastic member processing apparatus 3 ......... Laser oscillation apparatus 5 ......... Processing head 7 ......... Nozzle 9 ......... Reflector 11 ......... Condensing lens 13 ......... Air supply port 15 ......... Elastic body material 17a, 17b ......... Lens holder 19 ......... Bolt 21 ......... Washer 23a ......... Nail 23b ......... Holding part 24a, 24b ......... Rectifying plate 25 ......... Cut surface 26 ......... Tapered portion 27... Member surface 29... 煤 30... Elastic member 31... Punching die 33.

Claims (7)

レーザー発振装置によりレーザー光を発振し、
集光レンズにより前記レーザー光の焦点を絞り、
前記レーザー光をノズルを介して樹脂製の弾性体に照射しつつ、前記レーザー光の照射方向に向けて前記ノズルを通じてエアを噴射することにより、前記弾性体を所定形状に切断する抜き型用の弾性部材の製造方法であって、
前記エアの圧力が0.7MPa以上であり、かつ、前記ノズルからの前記エアの流量が210L/分以上であることを特徴とする抜き型用の弾性部材の製造方法。
Laser light is oscillated by the laser oscillation device,
The laser beam is focused by a condenser lens,
While irradiating the elastic body made of resin through the nozzle with the laser light, by ejecting air through the nozzle in the irradiation direction of the laser light, the die for cutting the elastic body into a predetermined shape A method for producing an elastic member, comprising:
A method for producing an elastic member for a punching die, wherein the pressure of the air is 0.7 MPa or more, and the flow rate of the air from the nozzle is 210 L / min or more.
前記集光レンズの焦点距離が1.5インチ〜2.5インチであり、
前記レーザー光の前記弾性体への照射ビーム径が、0.10mm〜0.14mmであることを特徴とする請求項1記載の抜き型用の弾性部材の製造方法。
The focal length of the condenser lens is 1.5 inches to 2.5 inches,
2. The method for producing an elastic member for a punching die according to claim 1, wherein an irradiation beam diameter of the laser beam to the elastic body is 0.10 mm to 0.14 mm.
エアの噴射部の上方に整流板が設けられ、前記整流板の下面には、外周に向かうにつれて上方に傾斜するテーパ部が形成されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の抜き型用の弾性部材の製造方法。   3. The punch according to claim 1, wherein a rectifying plate is provided above the air injection portion, and a tapered portion that is inclined upward toward the outer periphery is formed on the lower surface of the rectifying plate. A method for producing an elastic member for a mold. 前記レーザー光および前記エアによって、前記弾性体を切断するとともに、前記弾性体の表面に凹凸加工を施すことを特徴とする請求項1から請求項3いずれかに記載の抜き型用の弾性部材の製造方法。   The elastic member for a punching die according to any one of claims 1 to 3, wherein the elastic body is cut by the laser light and the air, and the surface of the elastic body is subjected to uneven processing. Production method. 前記レーザー発振装置の出力が、18W〜28.5Wであることを特徴とするに請求項1から請求項4のいずれかに記載の抜き型用の弾性部材の製造方法。   The method for producing an elastic member for a punching die according to any one of claims 1 to 4, wherein the output of the laser oscillation device is 18W to 28.5W. 前記弾性体はスポンジゴムであることを特徴とする請求項1から請求項5に記載の抜き型用の弾性部材の製造方法。   The method for manufacturing an elastic member for a punching die according to any one of claims 1 to 5, wherein the elastic body is sponge rubber. 抜き型用の弾性部材の加工装置であって、
レーザー光を発するレーザー発振装置と、
前記レーザー光を集光する集光レンズが内部に取り付けられるヘッドと、
前記ヘッドの先端に設けられ、内部にエアを供給可能なノズルと、
前記エアの圧力が0.7MPa以上であり、かつ、前記エアの流量が210L/分以上となるコンプレッサと、
エアの噴射部の上方に設けられ下面にテーパ部を有する整流板と、
を具備し、
前記ノズルの先端から前記レーザー光の照射方向に向けて前記エアを噴射することが可能であることを特徴とする抜き型用の弾性部材の加工装置。
An apparatus for processing an elastic member for a punching die,
A laser oscillation device that emits laser light;
A head to which a condensing lens for condensing the laser light is attached;
A nozzle provided at the tip of the head and capable of supplying air therein;
A compressor in which the pressure of the air is 0.7 MPa or more and the flow rate of the air is 210 L / min or more;
A rectifying plate provided above the air injection portion and having a tapered portion on the lower surface;
Comprising
An apparatus for processing an elastic member for a punching die, characterized in that the air can be ejected from the tip of the nozzle in an irradiation direction of the laser beam.
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