レーザ加工機
【課題】 レーザ加工機を停止した場合であってもミラー及び集光レンズを収容した光路部内への塵埃混入を抑制し、ミラー及び集光レンズへの塵埃の付着を防止して、レーザ加工機を一旦停止した後の再稼動時においても被加工材を精度良く、かつ効率的に加工できるレーザ加工機を提供する。
【解決手段】 レーザ発振器２と、レーザ発振器２から発振されたレーザ光を反射するミラー１２、１４，１６及びレーザ光を集光する集光レンズ１８を有する光路部３と、レーザ発振器２と光路部３とを接続する入射部４とを具備したレーザ加工機１であって、光路部３には、光路部３の内部圧力を外気圧よりも高圧に保持する加圧手段１９が具備されるとともに、入射部４には、開閉自在なゲート２０が設けられていることを特徴とする。
【解決手段】 レーザ発振器２と、レーザ発振器２から発振されたレーザ光を反射するミラー１２、１４，１６及びレーザ光を集光する集光レンズ１８を有する光路部３と、レーザ発振器２と光路部３とを接続する入射部４とを具備したレーザ加工機１であって、光路部３には、光路部３の内部圧力を外気圧よりも高圧に保持する加圧手段１９が具備されるとともに、入射部４には、開閉自在なゲート２０が設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、被加工材にレーザ光を照射して切断や溶接等の加工を行うレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属材料などの被加工材を切断等するレーザ加工機として、レーザ発振器と、このレーザ発振器から出射されたレーザ光を反射するミラー及びレーザ光を集光する集光レンズを備えた光路部とを有するものが提供されている（特許文献１参照）。
このようなレーザ加工機においては、前記ミラー及び前記集光レンズに塵埃等が付着した場合にレーザ光の伝送が妨げられてしまい、レーザ光による加工を精度良く、かつ効率的に行うことができなくなってしまう。そこで、従来、集光レンズ及びミラーを外気から遮断するように光路部内に収容し、この光路部とレーザ発振器とを入射部によって接続したレーザ加工機が提供されている。
【０００３】
ところが、前述のように集光レンズ及びミラーを光路部内に収容した場合でも、入射部から光路部内に塵埃が混入して集光レンズ及びミラーに付着することがあった。また、１μｍ以下の塵埃は、光路部の隙間部分から混入することがあり、これらの塵埃の混入を防止するために光路部の気密性を向上させた場合には、このレーザ加工機の製作コストが高くなってしまうといった問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献２では、この光路部内に気体を送気して光路部内の圧力を外気圧より高圧に保持する加圧手段を備えるとともに、送気された気体を入射部から排気するレーザ加工機が提案されている。
この構成のレーザ加工機では、送気された気体が入射部から排気されているので、入射部からの塵埃の混入が防止される。また、光路部内の圧力が外気圧よりも高く保持されているので、光路部の隙間から塵埃が光路部内に混入することが防止される。したがって、光路部内に収容された集光レンズやミラーに塵埃が付着することがなく、レーザ光による加工を精度良く、かつ効率的に行うことができるものである。
【特許文献１】特許第３１１５６４８号公報
【特許文献２】特許第３２４８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されているレーザ加工機では、前記加圧手段を停止して光路部内への送気を中止した場合には、光路部内の圧力が外気圧と同等となるため、光路部内に塵埃が混入するおそれがあった。
また、レーザ発振器を停止してレーザ発振器周辺の温度が低下した際に、レーザ発振器のカバー内部のガスが収縮して、塵埃が外気とともにカバー内に侵入することになる。レーザ発振器のカバー内に侵入した塵埃は、入射部を通じて光路部内に混入してミラー及び集光レンズに付着してしまうことがあった。
【０００６】
レーザ加工機を停止した場合でも前記加圧手段を稼動させておくことにより光路部内への塵埃混入を防止できるが、省エネルギーの観点から問題があった。
このように、レーザ加工機を一旦停止した後に再稼動させた場合に、集光レンズ及びミラーに塵埃が付着してレーザ光の伝送が阻害され、このレーザ加工機による加工を精度良く、かつ効率的に行うことができなくなってしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、レーザ加工機を停止した場合であってもミラー及び集光レンズを収容した光路部内への塵埃混入を抑制し、ミラー及び集光レンズへの塵埃の付着を防止して、レーザ加工機を一旦停止した後の再稼動時においても被加工材を精度良く、かつ効率的に加工できるレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から発振されたレーザ光を反射するミラー及び前記レーザ光を集光する集光レンズを有する光路部と、前記レーザ発振器及び前記光路部を接続する入射部とを具備したレーザ加工機であって、 前記光路部には、該光路部の内部圧力を外気圧よりも高圧に保持する加圧手段が具備されるとともに、前記入射部には、開閉自在なゲートが設けられていることを特徴としている。
【０００９】
この構成のレーザ加工機においては、集光レンズ及びミラーが光路部内に収容され、この光路部内の圧力を外気圧よりも高くするための加圧手段が備えられるともに、入射部に開閉自在なゲートが設けられているので、加圧手段を停止する際にゲートを閉止することで、加圧手段停止後における入射部から光路部内への塵埃混入を抑制でき、光路部内に収容された集光レンズ及びミラーに塵埃が付着することを防止できる。したがって、加圧手段を停止した後にこのレーザ加工機を再稼動した場合でも、このレーザ加工機によって被加工材を精度良く、かつ効率的に加工することができる。
【００１０】
ここで、前記ゲートに、ゲート開口部を閉止する閉止部材を具備するとともに、前記ゲート開口部の外周縁に、シール部材を配置することにより、ゲート開口部を、シール部材と閉止部材とを密着させることで密封することができ、塵埃の混入を確実に防止することができる。
【００１１】
また、前記光路部内の圧力を外気圧よりも高圧とした状態で、前記ゲートを閉止することにより、前記加圧手段を停止しても光路部内の圧力を外気圧よりも高い状態に保持できるので、光路部内への塵埃の混入をさらに確実に防止することができる。
【００１２】
また、前記ゲートを単動シリンダによって開閉し、前記単動シリンダに前記加圧手段を接続して、前記加圧手段を停止した際に前記ゲートが閉止されるように構成することにより、加圧手段の停止動作に連動してゲートが閉止されるので、加圧手段の停止した際に確実にゲートが閉止され、ゲートの閉め忘れによる塵埃の混入を防止できる。
【００１３】
また、前記ゲートを、前記シール部材に向けて前記閉止部材を前記ゲート開口部の形成された面に垂直な方向から押圧することによって閉止することにより、ゲートを確実に閉止できるとともに、シール部材と閉止部材とが強く押圧された状態で摺動することがなくなるので、シール部材の寿命延長を図ることができる。
【００１４】
また、前記閉止部材に、前記ゲート開口部を閉止する際には、前記シール部材を前記ゲート開口部の形成された面に垂直な方向から押圧し、前記ゲート開口部を開放する際には、前記閉止部材を前記シール部材から漸次離間する開閉手段を設けることにより、シール部材の劣化を防止することができる。なお、シール部材と閉止部材とが離間する場合には、シール部材に閉止部材が強く押圧されていないため、漸次離間するようにしてもシール部材が早期に劣化するおそれがない。
【００１５】
ここで、前述した開閉手段として、対向配置されて互いに回転して摺動する第１の摺動部材と第２の摺動部材とからなり、これら第１及び第２の摺動部材の互いに対向する面には、第１環状摺動部と、該第１環状摺動部と同心円状に配置された第２環状摺動部とが形成され、前記第１の摺動部材に形成された前記第１環状摺動部と前記第２環状摺動部とは周方向に相対移動可能とされており、これら第１又は第２の摺動部材に形成された一方の前記第１環状摺動部に、対向する側に向かって広がるように傾斜した傾斜壁面を有する第１凹部が形成されるとともに、他方の前記第１環状摺動部に、前記傾斜壁面と摺動可能な傾斜面を有する第１凸部が形成され、前記第１又は前記第２の摺動部材に形成された一方の前記第２環状摺動部に、前記第１凹部の開口部がなす円弧の中心角よりも小さな中心角の円弧状とされた開口部を有する第２凹部が形成されるとともに、他方の前記第２環状摺動部に、前記第２凹部に収容可能な第２凸部が形成され、前記閉止部材を閉止方向に回転した際には、前記第２凹部と前記第２凸部とが嵌合することにより、これら第１及び第２の摺動部材が互いに近接し、前記閉止部材を開放方向に回転した際には、前記第１凹部の前記傾斜壁面及び前記第１凸部の前記傾斜面とが摺動することにより、これら第１及び第２の摺動部材が漸次離間するように構成したものを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、レーザ加工機を停止した場合であってもミラー及び集光レンズを収容した光路部内への塵埃混入を抑制し、ミラー及び集光レンズへの塵埃の付着を防止して、停止後の再稼動時においても被加工材を精度良く、かつ効率的に加工できるレーザ加工機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。図１に本発明の実施形態であるレーザ加工機を示す。
レーザ加工機１は、レーザ光を発振するレーザ発振器２と、レーザ光を反射する複数のミラー１２、１４，１６及びレーザ光を集光する集光レンズ１８を備えた光路部３と、レーザ発振器２及び光路部３を接続する入射部４とを有している。
【００１８】
レーザ発振器２は、レーザ光を一定方向に向けて発振するものであり、本実施形態においては、図１に示すＸ方向に向けてレーザ光を発振できるようにされている。
入射部４は、レーザ発振器２から発振されるレーザ光の光軸に平行に延びる断面概略長方形筒状に形成されており、光路部３の一端の側面に接続されている。
【００１９】
光路部３は、入射部４に対して直角に延びる断面概略長方形筒状に形成された光路部本体１０を有しており、光路部本体１０の一端側の入射部４が接続された部分には固定ミラーブロック１１が固定されている。この固定ミラーブロック１１には固定ミラー１２が収容されており、入射部４から入射されたレーザ光を光路部本体１０の長手方向に向けて略９０°回転させるものである。
また、光路部本体１０の他端側には、反転ミラーブロック１３が光路部本体１０の長手方向に移動可能に配置されており、この反転ミラーブロック１３には、固定ミラーブロック１１からのレーザ光を略１８０°反転させる反転ミラー１４が収容されている。
【００２０】
これら固定ミラーブロック１１と反転ミラーブロック１３の間には、導入ミラーブロック１５が光路部本体１０の長手方向に移動可能に配置されており、この導入ミラーブロック１５には、光路部本体１０の長手方向に垂直でかつ下方に向けて延びる加工ヘッド１７が備えられており、反転ミラーブロック１３からのレーザ光を加工ヘッド１７へと導入する導入ミラー１６が収容されている。
加工ヘッド１７には、集光レンズ１８が収容されており、導入ミラー１６からのレーザ光を集光してレーザ光を被加工材に照射する構成とされている。
【００２１】
また、このレーザ加工機１には加圧手段としてコンプレッサ１９が備えられており、このコンプレッサ１９から、流量弁を介して、前述した固定ミラーブロック１１、反転ミラーブロック１３及び導入ミラーブロック１５にパージガスが供給される構成とされている。なお、本実施形態においては、パージガスとして塵埃等を除去した清浄空気を使用している。
【００２２】
そして、入射部４には、開閉可能なゲート部２０が形成されている。図１から図３に示すように、このゲート部２０は、断面円形でレーザ発振器２から発振されるレーザ光の光軸（図１に示すＸ方向）に対して垂直に延びる壁面に設けられたゲート開口部２１と、このゲート開口部２１を閉止する閉止部材２２と、この閉止部材２２を開閉させる動作手段としての単動シリンダ２３とを有している。
【００２３】
閉止部材２２を開閉させる単動シリンダ２３は、この単動シリンダ２３のロッド２４が突出された際にゲート部２０が開放され、ロッド２４が収容された際にゲート部２０が閉止されるように構成されている。
この単動シリンダ２３は、ロッド２４が接続されたシリンダブロック２５を下方に向けて、つまりロッド２４を収容する方向に向けて付勢するバネ材２６と、このシリンダブロック２５の下方に設けられたエア室２７とを有している。このエア室２７には、前述したコンプレッサ１９に接続されたエア配管２８が設けられており、コンプレッサ１９からパージエアがエア室２７に供給されるように構成されている。
【００２４】
また、このゲート開口部２１の外周縁には、シール部材としてゴムパッキン２９が配置されている。閉止部材２２には回転部材３０が備えられており、単動シリンダ２３のロッド２４の進退によって回転部材が回転される構成とされている。
ゲート開口部２１を閉止部材２２で閉止する際には、単動シリンダ２３のロッド２４を後退させることにより、前記回転部材を閉止方向（図２に図示するＡ方向）に回転させ、閉止部材２２がゴムパッキン２９をレーザ発振器２から発振されるレーザ光の光軸方向（図１に示すＸ方向）から押圧する。一方、このゲート開口部２１を開放する際には、単動シリンダ２３のロッド２４を進出させることにより、前記回転部材を開放方向（図３に図示するＢ方向）に回転させ、閉止部材２２がゴムパッキン２９から漸次離間していき、ゲート開口部２１が開放される。
【００２５】
回転部材３０の詳細を図４及び図５に示す。この回転部材３０は、互いに摺動する一対のリング部材３１を有しており、一方のリング部材３１Ａは、ゲート開口部２１が設けられた壁面に固定され、他方のリング部材３１Ｂは、閉止部材２２に固定されており、他方のリング部材３１Ｂの一方のリング部材３１Ａ側の反対側には、この他方のリング部材３１Ｂを一方のリング部材３１Ａ側へ付勢するスプリング３２が配置されている。これら一方のリング部材３１Ａ及び他方のリング部材３１Ｂには軸部３３が挿通されており、一方のリング部材３１Ａと他方のリング部材３１Ｂとが回転可能に接続されている。
【００２６】
一方のリング部材３１Ａには他方のリング部材３１Ｂ側に向けて突出した第１環状摺動部３４Ａが形成されており、この第１環状摺動部３４Ａには、他方のリング部材３１Ｂ側の反対側に向けて凹んだ第１凹部３５が形成されており、この第１凹部３５の一方の壁面は第１環状摺動部３４Ａの端面（摺動面）に対して垂直に延びる垂直壁面とされ、他方の壁面は前記端面に近づくに従い漸次広がるように傾斜した傾斜壁面３６とされている。
【００２７】
また、この第１環状摺動部３４Ａの外周側には、第１環状摺動部３４Ａと同心円状に配置された第２環状摺動部３７Ａが形成されている。この第２環状摺動部３７Ａには、他方のリング部材３１Ｂ側の反対側に向けて凹んだ第２凹部３８が形成されており、この第２凹部３８の二つの壁面は第２環状摺動部３７Ａの端面（摺動面）に対して垂直に延びる垂直壁面とされている。この第２凹部３８の端面開口部がなす円弧の中心角は、第１凹部３５の端面開口部がなす円弧の中心角よりも小さくされている。
この第２環状摺動部３７Ａは、第１環状摺動部３４Ａに対して周方向に移動可能とされており、第２環状摺動部３７Ａの側面にガイド孔３９が形成され、このガイド孔３９にピン４０が挿通され、第２環状摺動部３７Ａの移動が規制されるとともに、第２環状摺動部３７Ａを初期の位置に戻すための戻りバネ４１が具備されている。
【００２８】
他方のリング部材３１Ｂには、一方のリング部材３１Ａに設けられた第１環状摺動部３４Ａと第２環状摺動部３７Ａとに対応するように、第１環状摺動部３４Ｂと第２環状摺動部３７Ｂとが形成されている。この第１環状摺動部３４Ｂには、第１凹部３５の傾斜壁面３６と摺動可能な傾斜面４３を有して第１凹部３５に嵌合可能な第１凸部４２が形成されており、第２環状摺動部３７Ｂには、第２凹部３８と嵌合可能な第２凸部４４が形成されている。また、これら他方のリング部材３１Ｂに形成された第１環状摺動部３４Ｂと第２環状摺動部３７Ｂとは周方向に相対移動しないように固定されている。
【００２９】
この回転部材３０の動作について、図６及び図７を参照して説明する。
まず、この回転部材３０を回動させて、閉止部材２２をゲート開口部２１に押圧してゲートを閉止する際の回転部材３０の動作について説明する。
他方のリング部材３１Ｂに形成された第１凸部４２が、一方のリング部材３１Ａの第１環状摺動部３４Ａの端面上に配置されており、一方のリング部材３１Ａと他方のリング部材３１Ｂとが離間した状態でＡ方向に向けて回転される（図６(ａ)、（ｂ））。第１凸部４２が第１凹部３５に差し掛かった時点で他方のリング部材３１Ｂが僅かに一方のリング部材３１Ａ側に移動するが、他方のリング部材３１Ｂに形成された第２凸部４４が、一方のリング部材３１Ａの第２環状摺動部３７Ａの端面上に当接される（図６(ｃ)）。さらに回転を継続していき、第２凸部４４が第２凹部３８に入り込むように移動して、第２凸部４４と第２凹部３８とが嵌合されることにより、一方のリング部材３１Ａと他方のリング部材３１Ｂとが密着することになる（図６(ｄ)）。
【００３０】
次に、閉止部材２２をゲート開口部２１から漸次離間するようにして、ゲートを開放する際の回転部材３０の動作について説明する。
他方のリング部材３１Ｂを図７のＢ方向に向けて回転すると、一方のリング部材３１Ａに形成された第２環状摺動部３７Ａが、第２凸部４４と第２凹部３８とが嵌合された状態で第１環状摺動部３４Ａに対して相対移動されるとともに、第１凸部４２の傾斜面４３と第１凹部３５の傾斜壁面３６とが摺動することにより、他方のリング部材３１Ｂが一方のリング部材３１Ａより漸次離間されていくことになる。
ここで、他方のリング部材３１Ｂと一方のリング部材３１Ａとが離間した際に、第２凸部４４が第２凹部３８から外れ、戻りバネ４１によって一方のリング部材３１Ａに形成された第２環状摺動部３７Ａが初期の位置に戻される。
【００３１】
本実施形態であるレーザ加工機１は、レーザ発振器２から入射部４に向けてレーザ光を発振し、このレーザ光を固定ミラー１２で光路部本体１０の長手方向に反射させ、反転ミラー１４によって１８０°回転させ、反転ミラー１４によって反射されたレーザ光を、導入ミラー１６によって加工ヘッド１７へと伝送し、集光レンズ１８によって集光したレーザ光を加工ヘッド１７から被加工材に向けて照射し、被加工材の切断や溶接等を行うものである。
【００３２】
ここで、加工ヘッド１７を備えた導入ミラーブロック１５は、光路部本体１０の長手方向に移動可能とされており、被加工材を固定した状態で加工することができるものである。また、反転ミラーブロック１３は、導入ミラーブロック１５の移動に同期して導入ミラーブロック１５の移動量の１／２移動する構成とされており、レーザ光の光路長が一定に保持されている。
【００３３】
次に、本実施形態であるレーザ加工機１の稼動方法及び停止方法について説明する。
レーザ加工機１を稼動する際には、まず、コンプレッサ１９を稼動させてパージガスを光路部３内へ供給する。光路部３内の圧力Ｐが外気圧Ｐ０よりも高圧のＰａとなった時点でゲート部２０の開口を開始して、光路部３内の圧力ＰがＰｂ（Ｐｂ＞Ｐａ）となった時点で完全に開口され、レーザ発振器２から発振されたレーザ光が光路部３内に入射可能とされる。
【００３４】
レーザ加工機１を停止する際には、コンプレッサ１９を停止させ、光路部３内の圧力Ｐが低下していき、光路部３内の圧力ＰがＰｂとなった時点でゲート部２０の閉止を開始して、光路部３内の圧力ＰがＰａとなった時点で完全に閉止する。このようにして、コンプレッサ１９停止後も光路部３内の圧力Ｐを外気圧Ｐ０よりも高圧のＰａで保持することができる。
このようなゲート部２０の動作は、前述した単動シリンダ２３の設定により調整可能である。詳述すると、単動シリンダ２３に備えられたバネ材２６のバネ定数Ｋ、シリンダストロークＬ、シリンダ受圧面積Ｓを、Ｋ×Ｌ＝Ｓ×Ｐｂの関係を満たすように設定することで、前述の開閉動作が可能となるのである。
【００３５】
この構成のレーザ加工機１においては、集光レンズ１８及びミラーが光路部３内に収容され、この光路部３内を外気圧よりも高圧とするためのコンプレッサ１９が備えられるともに、入射部４に開閉自在なゲート部２０が設けられているので、コンプレッサ１９を停止する際にゲート部２０を閉止することで、コンプレッサ１９停止後の入射部４から光路部３内への塵埃混入を抑制でき、光路部３内に収容された集光レンズ１８及びミラーに塵埃が付着することを防止できる。したがって、コンプレッサ１９を停止した後にこのレーザ加工機１を再稼動した場合でも、このレーザ加工機１によって被加工材を精度良く効率的に加工することができる。
【００３６】
ここで、閉止部材２２の開閉手段として、単動シリンダ２３が配置されており、この単動シリンダ２３に、閉止部材２２を閉止方向に回転させるように付勢するバネ材２６と、閉止部材２２を開放方向に回転させるように押圧するエア室２７とを設けており、このエア室２７に、コンプレッサ１９からパージガスが供給されているので、コンプレッサ１９稼動時にはゲート部２０を開放しておき、コンプレッサ１９停止時には、ゲート部２０が自動的に閉止される構成とされている。したがって、コンプレッサ１９停止時に確実にゲート部２０が閉止され、ゲート部２０の閉め忘れによる塵埃の混入を防止できる。
【００３７】
また、光路部３内の圧力Ｐが外気圧Ｐ０まで低下する前にゲート部２０を閉止することとなるので、コンプレッサ１９を停止しても光路部３内の圧力Ｐを外気圧Ｐ０よりも高圧に保持され、光路部３内への塵埃の混入を確実に防止することができる。
さらに、開閉手段が単動シリンダ２３によって構成されており、この開閉手段の制御を簡単に行うことができる。
【００３８】
また、ゲート開口部２１の外周縁にゴムパッキン２９が配置されているので、閉止部材２２によってゴムパッキン２９を押圧することにより、光路部３を密封することができ、塵埃の混入を確実に防止できる。
ここで、本実施形態では前述した回転部材３０を採用しているので、ゲート開口部２１を閉止する際には、閉止部材２２がゲート開口部２１の周縁部に配置されたゴムパッキン２９と接触することなく、ゲート開口部２１を遮断する位置まで回転された後に、閉止部材２２がゲート開口部２１側へ近接してゴムパッキン２９を押圧することになり、ゴムパッキン２９をゲート開口部２１が形成された面に垂直な方向から閉止部材２２で押圧することができる。また、ゲート開口部２１を開放する際には、閉止部材２２が回転されるとともに、ゲート開口部２１から漸次離間することになる。したがって、ゴムパッキン２９と閉止部材２２とが強く押圧された状態で摺動することがなく、ゴムパッキン２９の早期劣化を防止して寿命延長を図ることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、レーザ発振器２からのレーザ光が通過される入射部４と光路部本体１０とが略９０°に交差するように配置されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、光路部本体１０と入射部４とがなす角度は任意のものとすることができる。
【００４０】
また、ゲート開口部２１の外周縁にゴムパッキン２９を配置したもので説明したが、他のシール部材を採用してもよいし、シール部材を必ず配置する必要はない。ただし、ゴムパッキン２９などのシール部材を配置することにより、ゲート部２０を密封することができるので好ましい。
【００４１】
また、光路部３内の圧力ＰがＰｂとなった時点でゲート部２０の閉止を開始して、光路部３内の圧力ＰがＰａとなった時点で完全に閉止するように単動シリンダ２３を設定したもので説明したが、これに限定されることはなく、例えば、ピストンを両側から加圧してロッドを作動させるシリンダを使用しても良い。
ただし、本実施形態のような構成とすることにより、コンプレッサ１９と連動して閉止部材２２を閉止できるとともに、光路部３内の圧力Ｐを適正範囲内で調整でき、光路部３内が過度に高圧になってミラー及び集光レンズ１８等が破損することを防止できるので、単動シリンダ２３を使用することが好ましい。
【００４２】
また、閉止部材２２の回転部材３０として、用いて説明したが、これに限定されることはなく、他の回転部材３０を使用してもよい。また、閉止部材２２を回転移動させるものに限定されることはなく、例えば、閉止部材２２が垂直移動してゲート開口部２１を閉止するものであってもよい。
【００４３】
また、本実施形態であるレーザ加工機１に、ゲート部２０の開閉動作の異常を検知して通報する警報手段を備えてもよい。この警報手段を備えることにより、ゲート部２０が閉止した状態でレーザ光を発振したり、ゲート部２０が解放されたままでコンプレッサ１９が停止して光路部３内の圧力Ｐが外気圧Ｐ０と同じになったりすることを防止できるので好ましい。
さらに、ゲート部２０が閉止された状態では、レーザ光の発振を無効とする制御手段を備えてもよい。この制御手段を備えることにより、ゲート部２０を閉止した状態でレーザ光が発振され、閉止部材２２にレーザ光が照射されて閉止部材２２が変形するトラブルを防止することができるため好ましい。
【実施例】
【００４４】
以下に、本発明の効果を確認するために行った測定実験結果について説明する。
本発明例として、前記実施形態に示した構成のレーザ加工機を、比較例として、ゲート部を有しておらず他の構成については前記実施形態と同一としたレーザ加工機を試験に供した。
そして、コンプレッサ停止（ＯＦＦ）後の光路部内の塵埃個数の変化を測定した。図８に、サイズ１．０μｍの塵埃の個数を測定した結果を示す。図９に、サイズ０．３μｍの塵埃の個数を測定した結果を示す。なお、図８及び図９には、参考として大気中の塵埃個数についても記載した。
【００４５】
図８に示すように、サイズ１．０μｍの塵埃については、比較例では、コンプレッサ停止から１０分経過で約３０個が確認されたが、本発明例では、１０００分経過後でも確認されなかった。
また、図９に示すように、サイズ０．３μｍの塵埃については、比較例では、コンプレッサ停止から１０分経過で約３０００個が確認されたが、本発明例では、１０００分経過後でも８個が確認されたのみであった。
【００４６】
このように本発明に係るレーザ加工機によれば、コンプレッサ停止後においても、光路部内への塵埃の混入を確実に防止でき、光路部内に収容されたミラー及び集光レンズへの塵埃の付着を防止して、被加工材を精度良く効率的に加工することができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態であるレーザ加工機の斜視図である。
【図２】図１に示すレーザ加工機に備えられたゲート開口部の閉止状態を示す説明図である。
【図３】図１に示すレーザ加工機に備えられたゲート開口部の開放状態を示す説明図である。
【図４】図１に示すレーザ加工機に備えられた閉止部材を回転移動させる回転部材の断面図である。
【図５】図１に示すレーザ加工機に備えられた閉止部材を回転移動させる回転部材に備えられた第１リング部材の上面図である。
【図６】図４及び図５に示す開閉部材を閉止方向に回動した場合の動作を示す説明図である。
【図７】図４及び図５に示す開閉部材を開放方向に回動した場合の動作を示す説明図である。
【図８】測定実験結果を示す図である（塵埃サイズ１．０μｍ）。
【図９】測定実験結果を示す図である（塵埃サイズ０．３μｍ）。
【符号の説明】
【００４８】
１ レーザ加工機
２ レーザ発振器
３ 光路部
４ 入射部
１９ コンプレッサ（加圧手段）
２０ ゲート部（ゲート）
２１ ゲート開口部
２２ 閉止部材
２３ 単動シリンダ
２９ ゴムパッキン（シール部材）
３０ 回転部材（開閉手段）
３１ リング部材（摺動部材）
３４Ａ、３４Ｂ 第１環状摺動部
３５ 第１凹部
３６ 傾斜壁面
３７Ａ、３７Ｂ 第２環状摺動部
３８ 第２凹部
４２ 第１凸部
４３ 傾斜面
４４ 第２凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、被加工材にレーザ光を照射して切断や溶接等の加工を行うレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属材料などの被加工材を切断等するレーザ加工機として、レーザ発振器と、このレーザ発振器から出射されたレーザ光を反射するミラー及びレーザ光を集光する集光レンズを備えた光路部とを有するものが提供されている（特許文献１参照）。
このようなレーザ加工機においては、前記ミラー及び前記集光レンズに塵埃等が付着した場合にレーザ光の伝送が妨げられてしまい、レーザ光による加工を精度良く、かつ効率的に行うことができなくなってしまう。そこで、従来、集光レンズ及びミラーを外気から遮断するように光路部内に収容し、この光路部とレーザ発振器とを入射部によって接続したレーザ加工機が提供されている。
【０００３】
ところが、前述のように集光レンズ及びミラーを光路部内に収容した場合でも、入射部から光路部内に塵埃が混入して集光レンズ及びミラーに付着することがあった。また、１μｍ以下の塵埃は、光路部の隙間部分から混入することがあり、これらの塵埃の混入を防止するために光路部の気密性を向上させた場合には、このレーザ加工機の製作コストが高くなってしまうといった問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献２では、この光路部内に気体を送気して光路部内の圧力を外気圧より高圧に保持する加圧手段を備えるとともに、送気された気体を入射部から排気するレーザ加工機が提案されている。
この構成のレーザ加工機では、送気された気体が入射部から排気されているので、入射部からの塵埃の混入が防止される。また、光路部内の圧力が外気圧よりも高く保持されているので、光路部の隙間から塵埃が光路部内に混入することが防止される。したがって、光路部内に収容された集光レンズやミラーに塵埃が付着することがなく、レーザ光による加工を精度良く、かつ効率的に行うことができるものである。
【特許文献１】特許第３１１５６４８号公報
【特許文献２】特許第３２４８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に開示されているレーザ加工機では、前記加圧手段を停止して光路部内への送気を中止した場合には、光路部内の圧力が外気圧と同等となるため、光路部内に塵埃が混入するおそれがあった。
また、レーザ発振器を停止してレーザ発振器周辺の温度が低下した際に、レーザ発振器のカバー内部のガスが収縮して、塵埃が外気とともにカバー内に侵入することになる。レーザ発振器のカバー内に侵入した塵埃は、入射部を通じて光路部内に混入してミラー及び集光レンズに付着してしまうことがあった。
【０００６】
レーザ加工機を停止した場合でも前記加圧手段を稼動させておくことにより光路部内への塵埃混入を防止できるが、省エネルギーの観点から問題があった。
このように、レーザ加工機を一旦停止した後に再稼動させた場合に、集光レンズ及びミラーに塵埃が付着してレーザ光の伝送が阻害され、このレーザ加工機による加工を精度良く、かつ効率的に行うことができなくなってしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、レーザ加工機を停止した場合であってもミラー及び集光レンズを収容した光路部内への塵埃混入を抑制し、ミラー及び集光レンズへの塵埃の付着を防止して、レーザ加工機を一旦停止した後の再稼動時においても被加工材を精度良く、かつ効率的に加工できるレーザ加工機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明は、レーザ発振器と、該レーザ発振器から発振されたレーザ光を反射するミラー及び前記レーザ光を集光する集光レンズを有する光路部と、前記レーザ発振器及び前記光路部を接続する入射部とを具備したレーザ加工機であって、 前記光路部には、該光路部の内部圧力を外気圧よりも高圧に保持する加圧手段が具備されるとともに、前記入射部には、開閉自在なゲートが設けられていることを特徴としている。
【０００９】
この構成のレーザ加工機においては、集光レンズ及びミラーが光路部内に収容され、この光路部内の圧力を外気圧よりも高くするための加圧手段が備えられるともに、入射部に開閉自在なゲートが設けられているので、加圧手段を停止する際にゲートを閉止することで、加圧手段停止後における入射部から光路部内への塵埃混入を抑制でき、光路部内に収容された集光レンズ及びミラーに塵埃が付着することを防止できる。したがって、加圧手段を停止した後にこのレーザ加工機を再稼動した場合でも、このレーザ加工機によって被加工材を精度良く、かつ効率的に加工することができる。
【００１０】
ここで、前記ゲートに、ゲート開口部を閉止する閉止部材を具備するとともに、前記ゲート開口部の外周縁に、シール部材を配置することにより、ゲート開口部を、シール部材と閉止部材とを密着させることで密封することができ、塵埃の混入を確実に防止することができる。
【００１１】
また、前記光路部内の圧力を外気圧よりも高圧とした状態で、前記ゲートを閉止することにより、前記加圧手段を停止しても光路部内の圧力を外気圧よりも高い状態に保持できるので、光路部内への塵埃の混入をさらに確実に防止することができる。
【００１２】
また、前記ゲートを単動シリンダによって開閉し、前記単動シリンダに前記加圧手段を接続して、前記加圧手段を停止した際に前記ゲートが閉止されるように構成することにより、加圧手段の停止動作に連動してゲートが閉止されるので、加圧手段の停止した際に確実にゲートが閉止され、ゲートの閉め忘れによる塵埃の混入を防止できる。
【００１３】
また、前記ゲートを、前記シール部材に向けて前記閉止部材を前記ゲート開口部の形成された面に垂直な方向から押圧することによって閉止することにより、ゲートを確実に閉止できるとともに、シール部材と閉止部材とが強く押圧された状態で摺動することがなくなるので、シール部材の寿命延長を図ることができる。
【００１４】
また、前記閉止部材に、前記ゲート開口部を閉止する際には、前記シール部材を前記ゲート開口部の形成された面に垂直な方向から押圧し、前記ゲート開口部を開放する際には、前記閉止部材を前記シール部材から漸次離間する開閉手段を設けることにより、シール部材の劣化を防止することができる。なお、シール部材と閉止部材とが離間する場合には、シール部材に閉止部材が強く押圧されていないため、漸次離間するようにしてもシール部材が早期に劣化するおそれがない。
【００１５】
ここで、前述した開閉手段として、対向配置されて互いに回転して摺動する第１の摺動部材と第２の摺動部材とからなり、これら第１及び第２の摺動部材の互いに対向する面には、第１環状摺動部と、該第１環状摺動部と同心円状に配置された第２環状摺動部とが形成され、前記第１の摺動部材に形成された前記第１環状摺動部と前記第２環状摺動部とは周方向に相対移動可能とされており、これら第１又は第２の摺動部材に形成された一方の前記第１環状摺動部に、対向する側に向かって広がるように傾斜した傾斜壁面を有する第１凹部が形成されるとともに、他方の前記第１環状摺動部に、前記傾斜壁面と摺動可能な傾斜面を有する第１凸部が形成され、前記第１又は前記第２の摺動部材に形成された一方の前記第２環状摺動部に、前記第１凹部の開口部がなす円弧の中心角よりも小さな中心角の円弧状とされた開口部を有する第２凹部が形成されるとともに、他方の前記第２環状摺動部に、前記第２凹部に収容可能な第２凸部が形成され、前記閉止部材を閉止方向に回転した際には、前記第２凹部と前記第２凸部とが嵌合することにより、これら第１及び第２の摺動部材が互いに近接し、前記閉止部材を開放方向に回転した際には、前記第１凹部の前記傾斜壁面及び前記第１凸部の前記傾斜面とが摺動することにより、これら第１及び第２の摺動部材が漸次離間するように構成したものを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、レーザ加工機を停止した場合であってもミラー及び集光レンズを収容した光路部内への塵埃混入を抑制し、ミラー及び集光レンズへの塵埃の付着を防止して、停止後の再稼動時においても被加工材を精度良く、かつ効率的に加工できるレーザ加工機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。図１に本発明の実施形態であるレーザ加工機を示す。
レーザ加工機１は、レーザ光を発振するレーザ発振器２と、レーザ光を反射する複数のミラー１２、１４，１６及びレーザ光を集光する集光レンズ１８を備えた光路部３と、レーザ発振器２及び光路部３を接続する入射部４とを有している。
【００１８】
レーザ発振器２は、レーザ光を一定方向に向けて発振するものであり、本実施形態においては、図１に示すＸ方向に向けてレーザ光を発振できるようにされている。
入射部４は、レーザ発振器２から発振されるレーザ光の光軸に平行に延びる断面概略長方形筒状に形成されており、光路部３の一端の側面に接続されている。
【００１９】
光路部３は、入射部４に対して直角に延びる断面概略長方形筒状に形成された光路部本体１０を有しており、光路部本体１０の一端側の入射部４が接続された部分には固定ミラーブロック１１が固定されている。この固定ミラーブロック１１には固定ミラー１２が収容されており、入射部４から入射されたレーザ光を光路部本体１０の長手方向に向けて略９０°回転させるものである。
また、光路部本体１０の他端側には、反転ミラーブロック１３が光路部本体１０の長手方向に移動可能に配置されており、この反転ミラーブロック１３には、固定ミラーブロック１１からのレーザ光を略１８０°反転させる反転ミラー１４が収容されている。
【００２０】
これら固定ミラーブロック１１と反転ミラーブロック１３の間には、導入ミラーブロック１５が光路部本体１０の長手方向に移動可能に配置されており、この導入ミラーブロック１５には、光路部本体１０の長手方向に垂直でかつ下方に向けて延びる加工ヘッド１７が備えられており、反転ミラーブロック１３からのレーザ光を加工ヘッド１７へと導入する導入ミラー１６が収容されている。
加工ヘッド１７には、集光レンズ１８が収容されており、導入ミラー１６からのレーザ光を集光してレーザ光を被加工材に照射する構成とされている。
【００２１】
また、このレーザ加工機１には加圧手段としてコンプレッサ１９が備えられており、このコンプレッサ１９から、流量弁を介して、前述した固定ミラーブロック１１、反転ミラーブロック１３及び導入ミラーブロック１５にパージガスが供給される構成とされている。なお、本実施形態においては、パージガスとして塵埃等を除去した清浄空気を使用している。
【００２２】
そして、入射部４には、開閉可能なゲート部２０が形成されている。図１から図３に示すように、このゲート部２０は、断面円形でレーザ発振器２から発振されるレーザ光の光軸（図１に示すＸ方向）に対して垂直に延びる壁面に設けられたゲート開口部２１と、このゲート開口部２１を閉止する閉止部材２２と、この閉止部材２２を開閉させる動作手段としての単動シリンダ２３とを有している。
【００２３】
閉止部材２２を開閉させる単動シリンダ２３は、この単動シリンダ２３のロッド２４が突出された際にゲート部２０が開放され、ロッド２４が収容された際にゲート部２０が閉止されるように構成されている。
この単動シリンダ２３は、ロッド２４が接続されたシリンダブロック２５を下方に向けて、つまりロッド２４を収容する方向に向けて付勢するバネ材２６と、このシリンダブロック２５の下方に設けられたエア室２７とを有している。このエア室２７には、前述したコンプレッサ１９に接続されたエア配管２８が設けられており、コンプレッサ１９からパージエアがエア室２７に供給されるように構成されている。
【００２４】
また、このゲート開口部２１の外周縁には、シール部材としてゴムパッキン２９が配置されている。閉止部材２２には回転部材３０が備えられており、単動シリンダ２３のロッド２４の進退によって回転部材が回転される構成とされている。
ゲート開口部２１を閉止部材２２で閉止する際には、単動シリンダ２３のロッド２４を後退させることにより、前記回転部材を閉止方向（図２に図示するＡ方向）に回転させ、閉止部材２２がゴムパッキン２９をレーザ発振器２から発振されるレーザ光の光軸方向（図１に示すＸ方向）から押圧する。一方、このゲート開口部２１を開放する際には、単動シリンダ２３のロッド２４を進出させることにより、前記回転部材を開放方向（図３に図示するＢ方向）に回転させ、閉止部材２２がゴムパッキン２９から漸次離間していき、ゲート開口部２１が開放される。
【００２５】
回転部材３０の詳細を図４及び図５に示す。この回転部材３０は、互いに摺動する一対のリング部材３１を有しており、一方のリング部材３１Ａは、ゲート開口部２１が設けられた壁面に固定され、他方のリング部材３１Ｂは、閉止部材２２に固定されており、他方のリング部材３１Ｂの一方のリング部材３１Ａ側の反対側には、この他方のリング部材３１Ｂを一方のリング部材３１Ａ側へ付勢するスプリング３２が配置されている。これら一方のリング部材３１Ａ及び他方のリング部材３１Ｂには軸部３３が挿通されており、一方のリング部材３１Ａと他方のリング部材３１Ｂとが回転可能に接続されている。
【００２６】
一方のリング部材３１Ａには他方のリング部材３１Ｂ側に向けて突出した第１環状摺動部３４Ａが形成されており、この第１環状摺動部３４Ａには、他方のリング部材３１Ｂ側の反対側に向けて凹んだ第１凹部３５が形成されており、この第１凹部３５の一方の壁面は第１環状摺動部３４Ａの端面（摺動面）に対して垂直に延びる垂直壁面とされ、他方の壁面は前記端面に近づくに従い漸次広がるように傾斜した傾斜壁面３６とされている。
【００２７】
また、この第１環状摺動部３４Ａの外周側には、第１環状摺動部３４Ａと同心円状に配置された第２環状摺動部３７Ａが形成されている。この第２環状摺動部３７Ａには、他方のリング部材３１Ｂ側の反対側に向けて凹んだ第２凹部３８が形成されており、この第２凹部３８の二つの壁面は第２環状摺動部３７Ａの端面（摺動面）に対して垂直に延びる垂直壁面とされている。この第２凹部３８の端面開口部がなす円弧の中心角は、第１凹部３５の端面開口部がなす円弧の中心角よりも小さくされている。
この第２環状摺動部３７Ａは、第１環状摺動部３４Ａに対して周方向に移動可能とされており、第２環状摺動部３７Ａの側面にガイド孔３９が形成され、このガイド孔３９にピン４０が挿通され、第２環状摺動部３７Ａの移動が規制されるとともに、第２環状摺動部３７Ａを初期の位置に戻すための戻りバネ４１が具備されている。
【００２８】
他方のリング部材３１Ｂには、一方のリング部材３１Ａに設けられた第１環状摺動部３４Ａと第２環状摺動部３７Ａとに対応するように、第１環状摺動部３４Ｂと第２環状摺動部３７Ｂとが形成されている。この第１環状摺動部３４Ｂには、第１凹部３５の傾斜壁面３６と摺動可能な傾斜面４３を有して第１凹部３５に嵌合可能な第１凸部４２が形成されており、第２環状摺動部３７Ｂには、第２凹部３８と嵌合可能な第２凸部４４が形成されている。また、これら他方のリング部材３１Ｂに形成された第１環状摺動部３４Ｂと第２環状摺動部３７Ｂとは周方向に相対移動しないように固定されている。
【００２９】
この回転部材３０の動作について、図６及び図７を参照して説明する。
まず、この回転部材３０を回動させて、閉止部材２２をゲート開口部２１に押圧してゲートを閉止する際の回転部材３０の動作について説明する。
他方のリング部材３１Ｂに形成された第１凸部４２が、一方のリング部材３１Ａの第１環状摺動部３４Ａの端面上に配置されており、一方のリング部材３１Ａと他方のリング部材３１Ｂとが離間した状態でＡ方向に向けて回転される（図６(ａ)、（ｂ））。第１凸部４２が第１凹部３５に差し掛かった時点で他方のリング部材３１Ｂが僅かに一方のリング部材３１Ａ側に移動するが、他方のリング部材３１Ｂに形成された第２凸部４４が、一方のリング部材３１Ａの第２環状摺動部３７Ａの端面上に当接される（図６(ｃ)）。さらに回転を継続していき、第２凸部４４が第２凹部３８に入り込むように移動して、第２凸部４４と第２凹部３８とが嵌合されることにより、一方のリング部材３１Ａと他方のリング部材３１Ｂとが密着することになる（図６(ｄ)）。
【００３０】
次に、閉止部材２２をゲート開口部２１から漸次離間するようにして、ゲートを開放する際の回転部材３０の動作について説明する。
他方のリング部材３１Ｂを図７のＢ方向に向けて回転すると、一方のリング部材３１Ａに形成された第２環状摺動部３７Ａが、第２凸部４４と第２凹部３８とが嵌合された状態で第１環状摺動部３４Ａに対して相対移動されるとともに、第１凸部４２の傾斜面４３と第１凹部３５の傾斜壁面３６とが摺動することにより、他方のリング部材３１Ｂが一方のリング部材３１Ａより漸次離間されていくことになる。
ここで、他方のリング部材３１Ｂと一方のリング部材３１Ａとが離間した際に、第２凸部４４が第２凹部３８から外れ、戻りバネ４１によって一方のリング部材３１Ａに形成された第２環状摺動部３７Ａが初期の位置に戻される。
【００３１】
本実施形態であるレーザ加工機１は、レーザ発振器２から入射部４に向けてレーザ光を発振し、このレーザ光を固定ミラー１２で光路部本体１０の長手方向に反射させ、反転ミラー１４によって１８０°回転させ、反転ミラー１４によって反射されたレーザ光を、導入ミラー１６によって加工ヘッド１７へと伝送し、集光レンズ１８によって集光したレーザ光を加工ヘッド１７から被加工材に向けて照射し、被加工材の切断や溶接等を行うものである。
【００３２】
ここで、加工ヘッド１７を備えた導入ミラーブロック１５は、光路部本体１０の長手方向に移動可能とされており、被加工材を固定した状態で加工することができるものである。また、反転ミラーブロック１３は、導入ミラーブロック１５の移動に同期して導入ミラーブロック１５の移動量の１／２移動する構成とされており、レーザ光の光路長が一定に保持されている。
【００３３】
次に、本実施形態であるレーザ加工機１の稼動方法及び停止方法について説明する。
レーザ加工機１を稼動する際には、まず、コンプレッサ１９を稼動させてパージガスを光路部３内へ供給する。光路部３内の圧力Ｐが外気圧Ｐ０よりも高圧のＰａとなった時点でゲート部２０の開口を開始して、光路部３内の圧力ＰがＰｂ（Ｐｂ＞Ｐａ）となった時点で完全に開口され、レーザ発振器２から発振されたレーザ光が光路部３内に入射可能とされる。
【００３４】
レーザ加工機１を停止する際には、コンプレッサ１９を停止させ、光路部３内の圧力Ｐが低下していき、光路部３内の圧力ＰがＰｂとなった時点でゲート部２０の閉止を開始して、光路部３内の圧力ＰがＰａとなった時点で完全に閉止する。このようにして、コンプレッサ１９停止後も光路部３内の圧力Ｐを外気圧Ｐ０よりも高圧のＰａで保持することができる。
このようなゲート部２０の動作は、前述した単動シリンダ２３の設定により調整可能である。詳述すると、単動シリンダ２３に備えられたバネ材２６のバネ定数Ｋ、シリンダストロークＬ、シリンダ受圧面積Ｓを、Ｋ×Ｌ＝Ｓ×Ｐｂの関係を満たすように設定することで、前述の開閉動作が可能となるのである。
【００３５】
この構成のレーザ加工機１においては、集光レンズ１８及びミラーが光路部３内に収容され、この光路部３内を外気圧よりも高圧とするためのコンプレッサ１９が備えられるともに、入射部４に開閉自在なゲート部２０が設けられているので、コンプレッサ１９を停止する際にゲート部２０を閉止することで、コンプレッサ１９停止後の入射部４から光路部３内への塵埃混入を抑制でき、光路部３内に収容された集光レンズ１８及びミラーに塵埃が付着することを防止できる。したがって、コンプレッサ１９を停止した後にこのレーザ加工機１を再稼動した場合でも、このレーザ加工機１によって被加工材を精度良く効率的に加工することができる。
【００３６】
ここで、閉止部材２２の開閉手段として、単動シリンダ２３が配置されており、この単動シリンダ２３に、閉止部材２２を閉止方向に回転させるように付勢するバネ材２６と、閉止部材２２を開放方向に回転させるように押圧するエア室２７とを設けており、このエア室２７に、コンプレッサ１９からパージガスが供給されているので、コンプレッサ１９稼動時にはゲート部２０を開放しておき、コンプレッサ１９停止時には、ゲート部２０が自動的に閉止される構成とされている。したがって、コンプレッサ１９停止時に確実にゲート部２０が閉止され、ゲート部２０の閉め忘れによる塵埃の混入を防止できる。
【００３７】
また、光路部３内の圧力Ｐが外気圧Ｐ０まで低下する前にゲート部２０を閉止することとなるので、コンプレッサ１９を停止しても光路部３内の圧力Ｐを外気圧Ｐ０よりも高圧に保持され、光路部３内への塵埃の混入を確実に防止することができる。
さらに、開閉手段が単動シリンダ２３によって構成されており、この開閉手段の制御を簡単に行うことができる。
【００３８】
また、ゲート開口部２１の外周縁にゴムパッキン２９が配置されているので、閉止部材２２によってゴムパッキン２９を押圧することにより、光路部３を密封することができ、塵埃の混入を確実に防止できる。
ここで、本実施形態では前述した回転部材３０を採用しているので、ゲート開口部２１を閉止する際には、閉止部材２２がゲート開口部２１の周縁部に配置されたゴムパッキン２９と接触することなく、ゲート開口部２１を遮断する位置まで回転された後に、閉止部材２２がゲート開口部２１側へ近接してゴムパッキン２９を押圧することになり、ゴムパッキン２９をゲート開口部２１が形成された面に垂直な方向から閉止部材２２で押圧することができる。また、ゲート開口部２１を開放する際には、閉止部材２２が回転されるとともに、ゲート開口部２１から漸次離間することになる。したがって、ゴムパッキン２９と閉止部材２２とが強く押圧された状態で摺動することがなく、ゴムパッキン２９の早期劣化を防止して寿命延長を図ることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、レーザ発振器２からのレーザ光が通過される入射部４と光路部本体１０とが略９０°に交差するように配置されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、光路部本体１０と入射部４とがなす角度は任意のものとすることができる。
【００４０】
また、ゲート開口部２１の外周縁にゴムパッキン２９を配置したもので説明したが、他のシール部材を採用してもよいし、シール部材を必ず配置する必要はない。ただし、ゴムパッキン２９などのシール部材を配置することにより、ゲート部２０を密封することができるので好ましい。
【００４１】
また、光路部３内の圧力ＰがＰｂとなった時点でゲート部２０の閉止を開始して、光路部３内の圧力ＰがＰａとなった時点で完全に閉止するように単動シリンダ２３を設定したもので説明したが、これに限定されることはなく、例えば、ピストンを両側から加圧してロッドを作動させるシリンダを使用しても良い。
ただし、本実施形態のような構成とすることにより、コンプレッサ１９と連動して閉止部材２２を閉止できるとともに、光路部３内の圧力Ｐを適正範囲内で調整でき、光路部３内が過度に高圧になってミラー及び集光レンズ１８等が破損することを防止できるので、単動シリンダ２３を使用することが好ましい。
【００４２】
また、閉止部材２２の回転部材３０として、用いて説明したが、これに限定されることはなく、他の回転部材３０を使用してもよい。また、閉止部材２２を回転移動させるものに限定されることはなく、例えば、閉止部材２２が垂直移動してゲート開口部２１を閉止するものであってもよい。
【００４３】
また、本実施形態であるレーザ加工機１に、ゲート部２０の開閉動作の異常を検知して通報する警報手段を備えてもよい。この警報手段を備えることにより、ゲート部２０が閉止した状態でレーザ光を発振したり、ゲート部２０が解放されたままでコンプレッサ１９が停止して光路部３内の圧力Ｐが外気圧Ｐ０と同じになったりすることを防止できるので好ましい。
さらに、ゲート部２０が閉止された状態では、レーザ光の発振を無効とする制御手段を備えてもよい。この制御手段を備えることにより、ゲート部２０を閉止した状態でレーザ光が発振され、閉止部材２２にレーザ光が照射されて閉止部材２２が変形するトラブルを防止することができるため好ましい。
【実施例】
【００４４】
以下に、本発明の効果を確認するために行った測定実験結果について説明する。
本発明例として、前記実施形態に示した構成のレーザ加工機を、比較例として、ゲート部を有しておらず他の構成については前記実施形態と同一としたレーザ加工機を試験に供した。
そして、コンプレッサ停止（ＯＦＦ）後の光路部内の塵埃個数の変化を測定した。図８に、サイズ１．０μｍの塵埃の個数を測定した結果を示す。図９に、サイズ０．３μｍの塵埃の個数を測定した結果を示す。なお、図８及び図９には、参考として大気中の塵埃個数についても記載した。
【００４５】
図８に示すように、サイズ１．０μｍの塵埃については、比較例では、コンプレッサ停止から１０分経過で約３０個が確認されたが、本発明例では、１０００分経過後でも確認されなかった。
また、図９に示すように、サイズ０．３μｍの塵埃については、比較例では、コンプレッサ停止から１０分経過で約３０００個が確認されたが、本発明例では、１０００分経過後でも８個が確認されたのみであった。
【００４６】
このように本発明に係るレーザ加工機によれば、コンプレッサ停止後においても、光路部内への塵埃の混入を確実に防止でき、光路部内に収容されたミラー及び集光レンズへの塵埃の付着を防止して、被加工材を精度良く効率的に加工することができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態であるレーザ加工機の斜視図である。
【図２】図１に示すレーザ加工機に備えられたゲート開口部の閉止状態を示す説明図である。
【図３】図１に示すレーザ加工機に備えられたゲート開口部の開放状態を示す説明図である。
【図４】図１に示すレーザ加工機に備えられた閉止部材を回転移動させる回転部材の断面図である。
【図５】図１に示すレーザ加工機に備えられた閉止部材を回転移動させる回転部材に備えられた第１リング部材の上面図である。
【図６】図４及び図５に示す開閉部材を閉止方向に回動した場合の動作を示す説明図である。
【図７】図４及び図５に示す開閉部材を開放方向に回動した場合の動作を示す説明図である。
【図８】測定実験結果を示す図である（塵埃サイズ１．０μｍ）。
【図９】測定実験結果を示す図である（塵埃サイズ０．３μｍ）。
【符号の説明】
【００４８】
１ レーザ加工機
２ レーザ発振器
３ 光路部
４ 入射部
１９ コンプレッサ（加圧手段）
２０ ゲート部（ゲート）
２１ ゲート開口部
２２ 閉止部材
２３ 単動シリンダ
２９ ゴムパッキン（シール部材）
３０ 回転部材（開閉手段）
３１ リング部材（摺動部材）
３４Ａ、３４Ｂ 第１環状摺動部
３５ 第１凹部
３６ 傾斜壁面
３７Ａ、３７Ｂ 第２環状摺動部
３８ 第２凹部
４２ 第１凸部
４３ 傾斜面
４４ 第２凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器と、該レーザ発振器から発振されたレーザ光を反射するミラー及び前記レーザ光を集光する集光レンズを有する光路部と、前記レーザ発振器及び前記光路部を接続する入射部とを具備したレーザ加工機であって、
前記光路部には、該光路部の内部圧力を外気圧よりも高圧に保持する加圧手段が具備されるとともに、前記入射部には、開閉自在なゲートが設けられていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工機であって、
前記ゲートには、ゲート開口部を閉止する閉止部材が具備されるとともに、前記ゲート開口部の外周縁に、シール部材が配置されていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザ加工機であって、
前記光路部内の圧力を外気圧よりも高圧とした状態で、前記ゲートを閉止することを特徴とするレーザ加工機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のレーザ加工機であって、
前記ゲートは、単動シリンダによって開閉され、前記単動シリンダは、前記加圧手段に接続されており、前記加圧手段を停止することにより、前記ゲートが閉止される構成とされていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載のレーザ加工機であって、
前記閉止部材が、前記シール部材を前記ゲート開口部の形成された面に垂直な方向から押圧することにより、前記ゲート開口部が閉止されることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザ加工機であって、
前記閉止部材に、前記ゲート開口部を閉止する際には、前記シール部材を前記ゲート開口部の形成された面に垂直な方向から押圧し、前記ゲート開口部を開放する際には、前記閉止部材を、前記シール部材から漸次離間する開閉手段が設けられていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ加工機であって、
前記開閉手段は、対向配置されて互いに回転して摺動する第１の摺動部材と第２の摺動部材とからなり、これら第１及び第２の摺動部材の互いに対向する面には、第１環状摺動部と、該第１環状摺動部と同心円状に配置された第２環状摺動部とが形成され、
前記第１の摺動部材に形成された前記第１環状摺動部と前記第２環状摺動部とは周方向に相対移動可能とされており、
これら第１又は第２の摺動部材に形成された一方の前記第１環状摺動部に、対向する側に向かって広がるように傾斜した傾斜壁面を有する第１凹部が形成されるとともに、他方の前記第１環状摺動部に、前記傾斜壁面と摺動可能な傾斜面を有する第１凸部が形成され、
前記第１又は前記第２の摺動部材に形成された一方の前記第２環状摺動部に、前記第１凹部の開口部がなす円弧の中心角よりも小さな中心角の円弧状とされた開口部を有する第２凹部が形成されるとともに、他方の前記第２環状摺動部に、前記第２凹部に収容可能な第２凸部が形成され、
前記閉止部材を閉止方向に回転した際には、前記第２凹部と前記第２凸部とが嵌合することにより、これら第１及び第２の摺動部材が互いに近接し、
前記閉止部材を開放方向に回転した際には、前記第１凹部の前記傾斜壁面及び前記第１凸部の前記傾斜面とが摺動することにより、これら第１及び第２の摺動部材が漸次離間するように構成されていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項１】
レーザ発振器と、該レーザ発振器から発振されたレーザ光を反射するミラー及び前記レーザ光を集光する集光レンズを有する光路部と、前記レーザ発振器及び前記光路部を接続する入射部とを具備したレーザ加工機であって、
前記光路部には、該光路部の内部圧力を外気圧よりも高圧に保持する加圧手段が具備されるとともに、前記入射部には、開閉自在なゲートが設けられていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工機であって、
前記ゲートには、ゲート開口部を閉止する閉止部材が具備されるとともに、前記ゲート開口部の外周縁に、シール部材が配置されていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザ加工機であって、
前記光路部内の圧力を外気圧よりも高圧とした状態で、前記ゲートを閉止することを特徴とするレーザ加工機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のレーザ加工機であって、
前記ゲートは、単動シリンダによって開閉され、前記単動シリンダは、前記加圧手段に接続されており、前記加圧手段を停止することにより、前記ゲートが閉止される構成とされていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載のレーザ加工機であって、
前記閉止部材が、前記シール部材を前記ゲート開口部の形成された面に垂直な方向から押圧することにより、前記ゲート開口部が閉止されることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザ加工機であって、
前記閉止部材に、前記ゲート開口部を閉止する際には、前記シール部材を前記ゲート開口部の形成された面に垂直な方向から押圧し、前記ゲート開口部を開放する際には、前記閉止部材を、前記シール部材から漸次離間する開閉手段が設けられていることを特徴とするレーザ加工機。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ加工機であって、
前記開閉手段は、対向配置されて互いに回転して摺動する第１の摺動部材と第２の摺動部材とからなり、これら第１及び第２の摺動部材の互いに対向する面には、第１環状摺動部と、該第１環状摺動部と同心円状に配置された第２環状摺動部とが形成され、
前記第１の摺動部材に形成された前記第１環状摺動部と前記第２環状摺動部とは周方向に相対移動可能とされており、
これら第１又は第２の摺動部材に形成された一方の前記第１環状摺動部に、対向する側に向かって広がるように傾斜した傾斜壁面を有する第１凹部が形成されるとともに、他方の前記第１環状摺動部に、前記傾斜壁面と摺動可能な傾斜面を有する第１凸部が形成され、
前記第１又は前記第２の摺動部材に形成された一方の前記第２環状摺動部に、前記第１凹部の開口部がなす円弧の中心角よりも小さな中心角の円弧状とされた開口部を有する第２凹部が形成されるとともに、他方の前記第２環状摺動部に、前記第２凹部に収容可能な第２凸部が形成され、
前記閉止部材を閉止方向に回転した際には、前記第２凹部と前記第２凸部とが嵌合することにより、これら第１及び第２の摺動部材が互いに近接し、
前記閉止部材を開放方向に回転した際には、前記第１凹部の前記傾斜壁面及び前記第１凸部の前記傾斜面とが摺動することにより、これら第１及び第２の摺動部材が漸次離間するように構成されていることを特徴とするレーザ加工機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−９０４１３（Ｐ２００７−９０４１３Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８６０９７（Ｐ２００５−２８６０９７）
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００１５０９８１）日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００１５０９８１）日酸ＴＡＮＡＫＡ株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
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