JP5969702B2 - 長手方向に伸長された円筒形被加工体の分離装置および分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、サブミリメートル領域の直径を有し長手方向に伸長された１つの円筒形被加工体を、複数の個別部品に分離するための装置および方法に関する。

特に、医療で使用される血管支持部品ないしステントの製造においては、直径が例えば１００から３００μｍのサブミリメートル領域で長さがミリメートル領域の薄くて小さい管状の複数の構造要素を精密且つ再現性よく作ることが必要であるが、この製造には大きな技術的な問題がある。このような構造要素用の母材としては、中間製品として一般的にはストックロール上に巻かれた中空円筒管が使用され、この中空円筒管から、事前の付加的な加工を経て、複数の個別の構造要素を分離しなければならない。この場合、製造上で特別に問題となるのは、必要に応じ前加工された被加工体から、個別の構造要素を形成する複数の部品を分離する分離工程である。

ステント製造用に使用される中空円筒形の１つの被加工体をレーザ光を用いて複数の個別部品に分離するための装置が例えば特許文献１で知られており、ここでは、この被加工体はクランプ力によりガイド部の中で案内され、このガイド部を超えて突き出ている被加工体の１つの自由端がレーザ光で分離される。さらに特許文献２と特許文献３にステント製造装置が開示されており、ここでは中空円筒形の１つの中間製品がレーザ光で加工すべく複数のクランプ装置に支承されている。

独国特許出願公開第１０２００７０１８５３７Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２００８０１１２３２Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００３／０２３４２４２Ａ１号明細書

そこで本発明の課題は、この種の構造要素を経済的に大量生産することができる装置を提供することにある。本発明のさらなる課題は、このような構造要素を製造するのに適した方法を提供することにある。

装置に関する本発明の上記課題は、本発明により請求項１の特徴を備えた装置により解決される。これらの特徴によれば、サブミリメートル領域の直径を有し長手方向に伸長された１つの円筒形被加工体を複数の個別部品に分離するための本装置は以下の特徴を含む：
ａ）１つのクランプ装置を有し、このクランプ装置が、少なくとも１つの第１クランプ顎および少なくとも１つの第２クランプ顎と、これら複数のクランプ顎の少なくとも１つにおいて他方のクランプ顎に面する側に設置された、被加工体用の挿入開口と、これらのクランプ顎の間に被加工体を取り込み、案内すべく被加工体の送り方向を規定する１つの長溝とを備えており、
ｂ）前記クランプ装置がレーザ光と切断ガスのための１つの通過路を有し、この通過路は１つの加工ゾーンを規定し、前記長溝を中断してこれに直角に延びており、
ｃ）前記加工ゾーンに、レーザ光と切断ガスのための１つの流出開口を備えた１つの切断ヘッドが配置されており、この流出開口は前記通過路と一直線に並んでいる。

前記第１および／または第２クランプ顎に設けられた前記挿入開口によって、前記第１および／または第２クランプ顎においてそれぞれ対向するクランプ顎の側に取り付けられた長溝への被加工体の挿入が容易になる。

被加工体の加工が、レーザ光による被加工体の加工の間に、および、切断ガスによる被加工体への付勢の間に、被加工体を前記通過路の両側で支承することが可能な１つの加工ゾーン内で行われるので、例えば、複数の長いスリットを付けるような被加工体の精密加工も、複数の小さい部品の精密な分離も可能である。

さらに、前記通過路が同時に、被加工体からレーザ光で分離された複数の部品の第１排出開口として設けられ、且つ、１本のフレキシブルなホースで第１回収容器に接続可能な場合には、分離された複数の短い部品の確実で制御された取り扱いが保証される。

本装置の他の有利な実施形態が請求項１に従属する従属請求項に記載されている。

方法に関する本発明の上記課題は、請求項１０の特徴を備えた方法により達成される。長手方向に伸長された１つの円筒形被加工体を複数の個別部品に分離するための方法は以下のステップを含む：
ａ）クランプ装置の挿入開口への被加工体の挿入、
ｂ）通過路に橋のようにかかるまでの被加工体の送り、
ｃ）通過路内部におけるレーザ光による分離ステップの実施、
ｄ）通過路と一直線に並んでいる排出開口を通しての分離された部品の排出、および、切断ガスによる１本のフレキシブルなホースを通しての第１回収容器への部品の搬出。

この被加工体が通過路の両側で支承されているので、精密加工ならびに精密な分離が可能である。ここで作られた部品の長さが通過路の内のりを僅かに超える場合でも、排出開口を通しての部品の的確な排出と切断ガスによる１つの回収容器への搬送は可能である。というのは、この部品は切断ガスから受ける圧力によって通過路の中へ傾いて落ちるからである。

図に示された実施例を参照して本発明をさらに説明する。

本発明による装置の模式的原理図。 本装置に使用されるクランプ装置の、クランプ部として機能するコンポーネントの部分斜視図。 図２に示されたクランプ部の長手方向断面図。 クランプ装置の通過部領域におけるクランプ体の拡大図。

図１によれば、本装置は１つの切断ヘッド２を有し、この中で、ここには示されていないレーザ光源により発生されたレーザ光が、クランプ装置４の中で支承された被加工体を切断するために焦点を合わせられている。切断ヘッド２にはさらに切断ガスＳＧが供給され、この切断ガスにより、図１には示されていない被加工体が切断中に付勢される。クランプ装置４は第１および第２のクランプ顎、６ないし７を含み、これらのクランプ顎の間に、外径がサブミリメートル領域で、薄くて円筒形の被加工体、特に、樹脂または貴金属で構成され外径が１００μｍから１０００μｍの円形の管が取り込まれ、案内される。第１クランプ顎６には第１クランプ体８が、第２クランプ顎７には第２クランプ体９が設置され、これらが加工中にこの被加工体を軸方向に送り、且つ、回転できるような方法で、この被加工体を固定、すなわち、クランプする。

図１には本装置がクランプ装置４の側面図として示されており、被加工体は第１および第２クランプ顎６、７の間、ないし、第１および第２クランプ顎６、７に設置された第１および第２クランプ体８、９の間の挿入開口１０を通って挿入される。

クランプ装置４はフレーム１２に取り付けられており、図示された実施例では第１クランプ顎６は固定して、第２クランプ顎７が両方向矢印１４の方向に移動可能に、フレーム１２に取り付けられているので、第２クランプ顎７は第１クランプ顎６に対して移動可能である。両クランプ顎６、７の間には与圧を与えられたばね１６、例えば、引っ張りばねとして作用するコイルばねが設置されており、その与圧、および、これに対応して両クランプ体８、９間に働くクランプ力Ｆ₁は調整可能である。図示されたこの例では、ばね１６はその１方の端部が、ばね１６の軸方向ガイドの役を果たす軸ピン２０のフランジ１８に固定されている。第２クランプ顎７には１つの開口があり、ばね１６の他方の端部に摩擦結合された剛性の間隔要素２１がこの開口を貫通している。この開口の下側には、ねじ山と２つの互いに対向した長穴２４とを有する１つのスリーブ２６が配置されており、このスリーブに１つの刻み目付きナット２８がねじで取付けられており、この刻み目付きナットの下側に、間隔要素２１に取り付けられ両方の長穴２４を通って突き出ている保持ピン２９が係合しているので、刻み目付きナット２８を用いて与圧の粗調整が可能である。与圧を微調整するために、フランジ１８がマイクロメータネジ３０と接続され、これによって軸方向に調整できるので、クランプ力Ｆ₁の微調整が可能である。

両クランプ顎６と７の間に、ばね１６と平行に圧縮ガスＤＧで空気圧式に作動する１つのピストンシリンダー３１が設置されており、これによって、ワイヤ状の被加工体を第１クランプ体８と第２クランプ体９の間を通って容易に挿入できるように、クランプ力Ｆ₁に対抗して働く反力Ｆ₂を作用させることが可能である。

図２は、（図１の）第１クランプ顎６と第２クランプ顎７にそれぞれ配置された第１クランプ体８と第２クランプ体９を斜視図で示したものである。図２から次のことが分かる。すなわち、第１クランプ体８は長手方向に延びた幅狭面にＶ字形断面の刃を有する１つの帯板で形成されており、この刃によってこの帯板を第２クランプ体９の同じくＶ字形断面で第２クランプ体９の全長にわたって延びている１つの長溝３２に差し込むことができる。この刃は刃先が面取りされており、被加工体３６の直径とほぼ同じ幅を有する。

帯板の挿入開口１０側の端部には挿入傾斜面３４が設けられているので、挿入開口１０は、挿入傾斜面３４により端部に形成された凹みと第２クランプ体９内で端面まで延びている長溝３２とによって拡大されており、このことによって、薄くて円筒状の被加工体３６の長溝３２への挿入が容易になる。

被加工体３６は直進および回転駆動部４０により第１クランプ体と第２クランプ体８、９に供給され、この直進および回転駆動部によって被加工体はその長手方向軸に沿って両方向矢印４２の方向に往復運動でき、ないし、その長手方向軸の周りを両方向矢印４４の方向に回転することができる。

第１クランプ体８と第２クランプ体９が漏斗状の１つの加工ゾーン４６を規定し、この加工ゾーンの内部で、切断ガスＳＧの同時供給下で、固定されたレーザ光により被加工体を複数の個別部品に分離することができる。さらにこれに加えて、この被加工体が複数の個別部品に分離される前に、被加工体３６にその外周に分布した多数の切れ目または長いスリットを付けることもできる。レーザ光Ｌで加工する際に、この被加工体３６は分離時にその長手方向軸の周りに回転される。この替わりに、レーザ光Ｌを被加工体３６の長手方向軸に対して直角に動かすことにより分離切断を行うことも可能である。場合によって必要となる長いスリットは、分離の前に被加工体３６を軸方向に移動することによって付けられる。

第１および第２クランプ顎６、７、ないし、これに設置された第１および第２クランプ体８、９は、これらが被加工体３６に対して、その送り方向に見てレーザ光２と切断ガスＳＧのために加工ゾーン４６に形成された通過路６８（図３）までしかクランプ力を作用させないように構成されている。

さらに第２クランプ体９には、加工ゾーン４６に、分離された複数の部品のための第１および第２排出開口４８ないし５０が在り、これらの排出開口はそれぞれ１本のフレキシブルなホース５２を介して第１および第２回収容器５４、５６に接続されている。このような仕方で、分離された複数の部品は加工ゾーン４６から制御されつつ排出される。ホース５２は、特に、樹脂製の部品を搬送する際に静電気帯電とホース５２の内面への部品の付着を避けるために、金属製の詰めて巻かれた金属ワイヤで構成するのが好ましい。

第２クランプ体９には、前記帯板の向かい側に１つの対向支持部６０が設置されており、この対向支持部は、円錐状に先の尖った漏斗状の半円錐を形成している１つの凹部６２を有し、このことによって、同様に円錐状に形成された切断ヘッド２を、１０分の数ミリメートルしかない間隔で、流出開口と被加工体３６の間に、被加工体３６の上方で位置決めすることができる。この理由から、第１クランプ体８の、加工ゾーンに面した端面６４も傾斜した形状になっている。

図３から、傾斜した端面６４と、対向支持部６０に存在する漏斗状の凹部６２とが、第２クランプ体９に存在しクランプ装置４においてレーザ光と切断ガスのための通過路を形成する１つの段付穴６６と一直線に並んでいることが分かる。これに応じて対向支持部６０は、通過路６８と並んでこれと接してその挿入開口１０の反対側にあり、クランプ体９の中の長溝３２を覆っている。これに応じて通過路６８は長溝３２に対して直角に延びており、これを中断し、流出開口４８と一直線に並んでいる。

加工ゾーン４６の中にあるこの通過路６８が図４に拡大表示されている。図４にはさらに、漏斗状の加工ゾーン４６に挿入された切断ヘッド２が破線で示されており、レーザ光Ｌと切断ガスＳＧが射出される流出開口６９が、通過路６８と一直線に並んでおり、切断ヘッド２の中心軸７０と通過路６８の中心軸７２とが一致している。

図４は、被加工体３６の自由端が対向支持部６０の下部に在る長溝３２に突き出るまで被加工体３６が送られ、通過路６８に橋のようにかかっている状態を示している。被加工体３６の直径Ｄは長溝３２の深さＴよりも小さいので、第２クランプ体９の上に設けられた対向支持部６０と被加工体３６の間には狭い隙間Ｓがある。

被加工体３６は、分離中すなわち加工中に通過路６８に橋のようにかかっており、第１および第２クランプ体８、９間で作用するクランプ力により固定されているのみならず、さらに自由端で第２クランプ体９で支承されるので、レーザ光による加工中の変形ないし反りが制限されており、このことによって、分離切断も長手方向の切れ目も高精度に実施することが可能である。

分離された部品７４は、通過路６８に吹き込まれる切断ガスＳＧにより自動的に下方に第１排出開口４８（図２および図３）に向けて搬出され、ホース５２を介して第１回収容器５４（図２）に運ばれる。加工ゾーン４６と並んで、ないし、通過路６８と並んで配置されている対向支持部６０は、通過路６８を通っては搬出できないより長い部品を第２排出開口５０に確実に輸送し、これらを第２回収容器５６に運ぶのに役立つ。この対向支持部６０により、これらのより長い部品が切断ガスＳＧの作用下で非制御状態で吹き飛ばされることが防がれる。短い部品だけが作られる場合には、基本的には対向支持部６０を不要とすることもできる。

この実施例で、外径が１６３μｍで長さが約１０００μｍ、周上にその全長に渡って延びる１つの長いスリットを有する白金Ｐｔ製の管状部品７０が作られた。

２ 切断ヘッド
４ クランプ装置
６ 第１クランプ顎
７ 第２クランプ顎
８ 第１クランプ体（帯板）
９ 第２クランプ体
１０ 挿入開口
１６ ばね
３１ ピストンシリンダー
３２ 長溝
３６ 被加工体
４６ 加工ゾーン
４８ 第１排出開口
５０ 第２排出開口
５２ ホース
５４ 第１回収容容器
５６ 第２回収容容器
６０ 対向支持部
６８ 通過路
６９ 流出開口
７４ 部品
Ｌ レーザ光
ＳＧ 切断ガス
ＤＧ 圧縮ガス

Claims (10)

1. サブミリメートル領域の直径を有し長手方向に伸長された１つの円筒形被加工体（３６）を複数の個別部品（７４）に分離するための装置であって、
   ａ）１つのクランプ装置（４）が、少なくとも１つの第１クランプ顎および少なくとも１つの第２クランプ顎（６、７）と、これら複数のクランプ顎の少なくとも１つ（７）において他方のクランプ顎（６）に面する側に設置された、前記被加工体（３６）用の挿入開口（１０）と、これらのクランプ顎（６、７）の間に前記被加工体（３６）を取り込み、案内すべく被加工体（３６）の送り方向を規定する１つの長溝（３２）とを備え、
   ｂ）前記クランプ装置（４）がレーザ光（Ｌ）と切断ガス（ＳＧ）のための１つの通過路（６８）を有し、この通過路は１つの加工ゾーン（４６）を規定し、前記長溝（３２）を中断してこれに直角に延びており、
   ｃ）前記加工ゾーン（４６）に、レーザ光（Ｌ）と切断ガス（ＳＧ）のための１つの流出開口を備えた１つの切断ヘッド（２）が配置されており、この流出開口は前記通過路（６８）と一直線に並んでいることを特徴とする装置。
2. 前記通過路（６８）が、前記被加工体（３６）から前記レーザ光（Ｌ）により分離された複数の部品（７４）のための第１排出開口（４８）を備え、１本のフレキシブルなホース（５２）により第１回収容器（５４）に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第１および第２クランプ顎（６、７）が、前記被加工体（３６）に前記通過路（６８）までしかクランプ力（Ｆ₁）を作用させないように構成されており、また、前記クランプ装置（４）において、前記通過路（６８）と並んでこれと接してその挿入開口（１０）の反対側に、前記長溝（３２）を覆う１つの対向支持部（６０）が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記クランプ装置（４）が、前記第１排出開口（４８）を通っては搬出できない複数の部品のための第２排出開口（５０）を前記挿入開口（１０）の反対側に有し、この第２排出開口（５０）はもう１本のフレキシブルなホース（５２）により第２回収容器（５６）に接続可能であることを特徴とする請求項２、または、請求項２を引用する請求項３に記載の装置。
5. 前記長溝（３２）が前記第２クランプ顎（７）の中にあり、これに対向する前記第１クランプ顎（６）が、クランプ体（８）として前記長溝（３２）に挿入可能な１つの帯板を有することを特徴とする請求項１から４の１つに記載の装置。
6. 前記第１および第２クランプ顎（７）の少なくとも１つが、フレーム（１２）において前記長溝（３２）に対して直角に移動可能に支承されていることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の装置。
7. 調整可能に与圧が与えられた１つのばね（１６）が、クランプ力（Ｆ₁）を作用させるために配置されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記両クランプ顎（６、７）の間に空気圧で駆動可能な１つのピストンシリンダー（３１）が、前記クランプ力（Ｆ₁）に対抗して働く反力（Ｆ₂）を作用させるために配置されていることを特徴とする請求項３を引用する請求項５、または、請求項３を引用する請求項４を引用する請求項５に記載の装置。
9. 前記クランプ装置（４）に前置して、前記被加工体（３６）の回転および送りのための１つの回転および直進駆動装置（４０）が備えられていることを特徴とする請求項１から８の１つに記載の装置。
10. 請求項１から９の１つに記載された装置によって、長手方向に伸長された１つの円筒形被加工体（３６）を複数の個別部品（７４）に分離するための方法であって、
    ａ）前記被加工体（３６）を前記クランプ装置（４）の前記挿入開口（１０）に挿入するステップと、
    ｂ）前記被加工体（３６）をこれが前記通過路（６８）に橋のようにかかるまで送るステップと、
    ｃ）前記通過路（６８）の内部でレーザ光（Ｌ）により分離切断を実施するステップと、
    ｄ）分離された前記部品（７４）を前記通過路（６８）と一直線に並んでいる１つの排出開口（４８）を通って排出し、この部品（７４）を前記切断ガス（ＳＧ）により１本のフレキシブルなホース（５２）を通って第１回収容器（５４）にさらに搬送するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
    

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