レーザ加工装置
【課題】レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を繰り返しても、レーザ光の光軸の位置精度が低下することを抑制することが可能なレーザ加工装置を提供する
【解決手段】レーザマーキング装置は、レーザ光を出射するレーザ出射ユニット１３と、該レーザ出射ユニット１３に対して着脱可能に接続されるとともに、レーザ出射ユニット１３から出射されるレーザ光を加工対象物に照射するレーザ照射ユニット１４とを備える。レーザ照射ユニット１４におけるレーザ出射ユニット１３との接続部には後方に向かって突出する凸部４４が設けられるとともに、レーザ出射ユニット１３におけるレーザ照射ユニット１４との接続部には凸部４４を嵌合可能とする凹部２８が設けられている。そして、凹部２８は前後方向の両側と下側とが開放されている。
【解決手段】レーザマーキング装置は、レーザ光を出射するレーザ出射ユニット１３と、該レーザ出射ユニット１３に対して着脱可能に接続されるとともに、レーザ出射ユニット１３から出射されるレーザ光を加工対象物に照射するレーザ照射ユニット１４とを備える。レーザ照射ユニット１４におけるレーザ出射ユニット１３との接続部には後方に向かって突出する凸部４４が設けられるとともに、レーザ出射ユニット１３におけるレーザ照射ユニット１４との接続部には凸部４４を嵌合可能とする凹部２８が設けられている。そして、凹部２８は前後方向の両側と下側とが開放されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を加工対象物に照射して加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工装置としては、レーザ光を発振するレーザ発振器を収容したレーザ出射ユニットと、該レーザ出射ユニットからのレーザ光を加工対象物に照射するための照射光学系（ガルバノミラーや収束レンズ等）を有したレーザ照射ユニットとが光ファイバケーブルで接続されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなレーザ加工装置では、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとをそれぞれ独立した筐体を有した構成にすることで、例えば、レーザ出射ユニット及び光ファイバケーブルに対し、加工対象物の大きさなどに応じて、レーザ照射ユニットのみの交換を容易に行うことができるようになっている。
【０００４】
ところで、こうしたレーザ加工装置では、レーザ光の光軸のずれが加工品質に大きく影響するため、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとを接続する際には、高い精度で位置決めを行う必要がある。このため、レーザ出射ユニット側に位置決めピンを設けるとともに、レーザ照射ユニット側に位置決めピンが挿嵌される位置決め孔を設けることで、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとの位置決めを行うことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５１５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように構成した場合、位置決めピンは位置決め孔に対して手探りで挿嵌されるため、位置決めピンが一回の位置合わせで位置決め孔に挿嵌されないと、位置決めピンによって位置決め孔の周辺が何度もこすられることになる。このため、レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を何度も繰り返すと、位置決めピンが削れてしまう。この結果、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとの位置決め精度が低下するため、レーザ光の光軸の位置精度が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を繰り返しても、レーザ光の光軸の位置精度が低下することを抑制することが可能なレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、レーザ加工装置に係る請求項１に記載の発明は、レーザ発振部から発振されるレーザ光を出射する出射光学系を有したレーザ出射ユニットと、該レーザ出射ユニットに対して着脱可能に接続されるとともに、前記レーザ出射ユニットから出射される前記レーザ光を加工対象物に照射するための照射光学系を有したレーザ照射ユニットとを備えたレーザ加工装置であって、前記レーザ出射ユニットにおける前記レーザ照射ユニットとの接続部である第１接続部及び前記レーザ照射ユニットにおける前記レーザ出射ユニットとの接続部である第２接続部のうち、その一方側には前記レーザ光の光軸方向に沿って突出する凸部が設けられるとともに、その他方側には前記凸部を嵌合可能とするとともに前記光軸方向に沿って摺動可能とする凹部が設けられ、前記凹部は、前記光軸方向において少なくとも前記凸部側となる方向と、前記光軸方向と交差する方向において当該凹部が設けられた前記ユニットの外方側となる方向とに開放していることを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、各ユニットを接続する際に、凹部に対して光軸方向と交差する方向において凸部を嵌合させてから光軸方向に沿って各ユニットを互いに近づくように移動させることで、各ユニットが凸部と凹部との凹凸嵌合によってガイドされながら接近する。このため、第１接続部１９及び第２接続部２９が磨り減ることを抑制しつつ、第１接続部と第２接続部とを容易に精度よく位置決め状態で接触させて接続することができる。したがって、レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を繰り返しても、レーザ光の光軸の位置精度が低下することを抑制することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レーザ発振部を有するメインユニットを備え、前記レーザ出射ユニットは、前記メインユニットと光ファイバケーブルを介して接続されるとともに、前記レーザ発振部から前記光ファイバケーブルを介して伝送される前記レーザ光を出射することを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、レーザ出射ユニットの小型化に寄与することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記レーザ出射ユニット内には、前記光ファイバケーブルにおける前記レーザ光の出射側の端部と、該光ファイバケーブルから出射される前記レーザ光のビーム径を拡大する拡散レンズと、該拡散レンズによってビーム径が拡大された前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズとが配置されていることを要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、レーザ出射ユニットに対してレーザ照射ユニットを付け替えた場合に、レーザ光の光軸の調整を不要とすることが可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記出射光学系の一部及び前記照射光学系の一部のうち、その一方は対応する前記接続部から前記光軸方向に沿って他方側へ突出するように配置されるとともに、その他方は対応する前記接続部から前記光軸方向に沿って前記一方の突出方向へ窪むように配置されていることを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、レーザ照射ユニットとレーザ出射ユニットとを接続した際に、出射光学系の一部及び照射光学系の一部のうちの一方の突出部分が他方の窪み部分に入り込むため、接続状態にあるレーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットの光軸方向における合計の長さを短くすることが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記凸部及び前記凹部は、それらが設けられる前記ユニットにおける下端部に配置され、前記凹部は、当該凹部が設けられた前記ユニットの下側となる方向に開放していることを要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、レーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットのうち凹部が設けられた方のユニットの当該凹部を、レーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットのうち凸部が設けられた方のユニットの当該凸部に対して上側から嵌合させることができる。このため、レーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットが重い場合でもレーザ照射ユニットとレーザ出射ユニットとを容易に接続することが可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記凸部には、少なくともその先端部に前記レーザ光の光軸方向と直交する方向における幅が先端側ほど小さくなるテーパ部が設けられていることを要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、凹部に凸部を容易に嵌合させることが可能となる。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の発明において、前記レーザ照射ユニットの前記第２接続部には、前記レーザ出射ユニットの前記第１接続部との接続状態を検出する接続状態検出手段が設けられていることを要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、第１接続部と第２接続部との接続状態に異常事態が発生した場合に、該異常事態を直ちに把握することが可能となる。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の発明において、前記第１接続部及び前記第２接続部における前記凸部及び前記凹部が設けられた位置とは異なる位置には、前記レーザ出射ユニットと前記レーザ照射ユニットとを接続する際に、前記光軸方向と直交する方向において前記レーザ出射ユニットと前記レーザ照射ユニットとの位置決めを行う位置決め手段が設けられていることを要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、位置決め手段により、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとをより一層精度よく接続することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を繰り返しても、レーザ光の光軸の位置精度が低下することを抑制することが可能なレーザ加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態のレーザ加工装置の全体構成を示す模式図。
【図２】同レーザ加工装置のレーザ出射ユニットの斜視図。
【図３】同レーザ加工装置のレーザ照射ユニットの斜視図。
【図４】同レーザ加工装置において、レーザ出射ユニットからレーザ照射ユニットを取り外したときの状態を示す模式図。
【図５】同レーザ加工装置において、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとの接続状態を示す要部拡大斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のレーザ加工装置をレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は図１に矢印で示す前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ示すものとする。この場合、左右方向は紙面と直交する方向と一致するものとし、紙面から手前に向かう方向を右方向とする。
【００２３】
図１に示すように、レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置１１は、それぞれ独立した筐体を有するメインユニット１２、レーザ出射ユニット１３、及びレーザ照射ユニット１４を備えている。メインユニット１２内には、装置全体の稼働状態を制御する制御部１５とレーザ光Ｌを発振するレーザ発振部（レーザ発振器）１６とが収容されている。制御部１５は、レーザ発振部１６と電気的に接続されるとともに、該レーザ発振部１６の駆動を制御する。
【００２４】
メインユニット１２は、レーザ出射ユニット１３に対して後側から光ファイバケーブル１７を介して接続されている。一方、レーザ照射ユニット１４は、レーザ出射ユニット１３に対してメインユニット１２側とは反対側となる前側から着脱可能に直接接続されている。
【００２５】
光ファイバケーブル１７はレーザ発振部１６から延びるとともに、該光ファイバケーブル１７の先端部は後側からレーザ出射ユニット１３内に真っ直ぐ前方側に向かって挿入されている。そして、レーザ発振部１６から発振されるレーザ光Ｌは、レーザ出射ユニット１３内において光ファイバケーブル１７の先端から前方に向かって真っ直ぐに出射されるようになっている。レーザ出射ユニット１３内には、光ファイバケーブル１７の先端から出射されるレーザ光Ｌを拡散させるための拡散レンズ１８と、該拡散レンズ１８によって拡散されたレーザ光Ｌを所定の出射径（ビーム径）を持つ平行光にするためのコリメートレンズ２３とが配置されている。すなわち、拡散レンズ１８とコリメートレンズ２３とによりビームエキスパンダが構成されている。
【００２６】
図１及び図２に示すように、レーザ出射ユニット１３におけるレーザ照射ユニット１４との接続部である第１接続部１９の中央部には、レーザ光Ｌの光軸方向（前後方向）に沿って前方側（レーザ照射ユニット１４側）に突出する円筒状の突出部２０が設けられている。突出部２０の先端（前端）の開口部２１は円板状の保護ガラス２２によって閉塞されている。一方、突出部２０の後端部はレーザ出射ユニット１３内に開口している。そして、突出部２０内には、コリメートレンズ２３が配置されている。
【００２７】
本実施形態では、拡散レンズ１８、コリメートレンズ２３及び保護ガラス２２によって、レーザ発振部１６から発振されるレーザ光Ｌをレーザ照射ユニット１４へ出射する出射光学系が構成されている。そして、コリメートレンズ２３及び保護ガラス２２は突出部２０に設けられているため、出射光学系の一部は第１接続部１９からレーザ光Ｌの光軸方向に沿ってレーザ照射ユニット１４側へ突出していると言える。
【００２８】
レーザ出射ユニット１３の第１接続部１９におけるレーザ照射ユニット１４との接触面であって鉛直面と平行な第１接触面２４は、矩形枠状をなすとともに突出部２０を囲んでいる。第１接触面２４における四隅の部分には、レーザ出射ユニット１３をレーザ照射ユニット１４に固定するための固定ねじ２５が挿通されるねじ挿通孔２６がそれぞれ形成されている。また、第１接触面２４の上部において左右２つのねじ挿通孔２６間には、左右一対の位置決めピン２７が前方に向かって真っ直ぐに突設されている。
【００２９】
また、レーザ出射ユニット１３の第１接続部１９における下端部には凹部２８が設けられている。そして、凹部２８は、前後方向の両側と下側（レーザ出射ユニット１３の外方側）とに開放されている。なお、第１接触面２４を基準とした前方への突出部２０の突出長さはＡとされている。
【００３０】
図１及び図３に示すように、レーザ照射ユニット１４におけるレーザ出射ユニット１３との接続部である第２接続部２９におけるレーザ出射ユニット１３の突出部２０と対応する位置には、該突出部２０が収容される円筒状の収容部３０が設けられている。収容部３０の前端の開口部３１は円板状の保護ガラス３２によって閉塞されている。一方、収容部３０の後端は、レーザ出射ユニット１３の突出部２０を挿入するべく開放されている。そして、各保護ガラス２２，３２は、前後方向において近接した状態で対向している。
【００３１】
図１〜図３に示すように、レーザ照射ユニット１４の第２接続部２９におけるレーザ出射ユニット１３との接触面は鉛直面と平行な第２接触面３３とされている。すなわち、第２接触面３３は、第１接触面２４と対応している。第２接触面３３における各ねじ挿通孔２６と対応する位置には、固定ねじ２５が螺入可能なねじ孔３４がそれぞれ形成されている。第２接触面３３における各位置決めピン２７と対応する位置には、該各位置決めピン２７がそれぞれ嵌入可能な位置決め孔３５が形成されている。
【００３２】
この場合、各位置決め孔３５のうち左側の位置決め孔３５は、左右方向に長い長孔によって構成されているため、嵌入された位置決めピン２７の左右方向における若干の移動を許容するようになっている。なお、本実施形態では、各位置決めピン２７及び各位置決め孔３５によって、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する方向におけるレーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４との位置決め行う位置決め手段が構成されている。
【００３３】
第２接触面３３における各位置決め孔３５のうちの右側の位置決め孔３５と各ねじ孔３４のうち右上に位置するねじ孔３４との間の位置には、接続状態検出手段としての近接センサ３６が該第２接触面３３と面一で露出するように設けられている。近接センサ３６は、レーザ照射ユニット１４に対するレーザ出射ユニット１３の接続状態を検出する。レーザ照射ユニット１４における第２接触面３３の上側には、制御部１５から延びる電気ケーブル３７が着脱自在に接続される接続端子部３８が設けられている。
【００３４】
接続端子部３８は、近接センサ３６及びレーザ照射ユニット１４内に配置されたガルバノモータ３９と電気的に接続されている。したがって、制御部１５は、電気ケーブル３７及び接続端子部３８を介して近接センサ３６及びガルバノモータ３９と電気的に接続されている。そして、制御部１５は、近接センサ３６から送信される検出信号に基づいてレーザ照射ユニット１４に対するレーザ出射ユニット１３の接続状態に異常があると判断した場合にレーザ発振部１６の駆動を停止するとともに、ガルバノモータ３９の駆動を制御する。
【００３５】
レーザ照射ユニット１４内における保護ガラス３２の前側には、該保護ガラス３２を透過してレーザ照射ユニット１４内に入射するレーザ光Ｌを下側へ反射させる一対のガルバノミラー４０が配置されている。すなわち、レーザ光Ｌは、各ガルバノミラー４０のうちの一方で反射された後に他方で下側に反射される。各ガルバノミラー４０は、ガルバノモータ３９によってそれぞれ回動されるようになっている。そして、ガルバノモータ３９の駆動により各ガルバノミラー４０のレーザ光Ｌに対する角度が変更されることで、該各ガルバノミラー４０によるレーザ光Ｌの反射方向が変更される。
【００３６】
各ガルバノミラー４０の下側には、該各ガルバノミラー４０によって反射されたレーザ光Ｌを加工対象物Ｗの表面において所定のスポット径となるまで収束させてマーキング加工に適したエネルギー密度まで高めるためのｆθレンズ（収束レンズ）４１が設けられている。レーザ照射ユニット１４における下端部におけるｆθレンズ４１と対応する位置には開口部４２が形成されるとともに、該開口部４２は円板状の保護ガラス４３によって閉塞されている。したがって、制御部１５によりガルバノモータ３９の駆動が制御されることで、各ガルバノミラー４０のレーザ光Ｌに対する角度が変更されて、加工対象物Ｗに照射されるレーザ光Ｌが該加工対象物Ｗの表面に沿って２次元走査される。これにより、加工対象物Ｗの表面に文字や図形などがマーキング（印字）される。
【００３７】
本実施形態では、保護ガラス３２、各ガルバノミラー４０、ｆθレンズ４１及び保護ガラス４３によって、レーザ出射ユニット１３から出射されるレーザ光Ｌを加工対象物Ｗに照射する照射光学系が構成されている。そして、保護ガラス３２は収容部３０の前端に位置しているため、照射光学系の一部は第２接続部２９からレーザ光Ｌの光軸方向に沿って突出部２０の突出方向（前方向）へ窪むように配置されていると言える。
【００３８】
また、レーザ照射ユニット１４の第２接続部２９における下端部（第２接触面３３よりも下側）におけるレーザ出射ユニット１３の凹部２８と対応する位置には、後方に向かって真っ直ぐに延びる直方体状の凸部４４が設けられている。凸部４４は、凹部２８に対して前側及び下側から嵌合可能になっているとともに、前後方向に沿って摺動可能になっている。凸部４４の下面は、平面（平坦面）になっている。そして、凸部４４の第２接触面３３を基準とした後方への突出長さＢは、レーザ出射ユニット１３の第１接触面２４を基準とした前方への突出部２０の突出長さＡよりも長くなるように設定されている。なお、凹部２８の前後方向の長さは、凸部４４の突出長さＢよりも若干長くなるように設定されている。
【００３９】
次に、レーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４とを接続する際の作用について説明する。
さて、レーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４とを接続する場合には、図４に示すように、まず、前後方向において第１接続部１９と第２接続部２９とが対向するように、レーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４とを配置する。続いて、凹部２８の前端部を凸部４４の後端部（先端部）に上から載せるようにして嵌合させる。これにより、レーザ出射ユニット１３の第１接続部１９に対してレーザ照射ユニット１４の第２接続部２９が精度よく対向する。
【００４０】
このとき、凸部４４の突出長さＢは突出部２０の突出長さＡよりも長いため、突出部２０は第２接続部２９に衝突することなく収容部３０と対向する。続いて、レーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４とを前後方向において互いに近づくように移動させる。このとき、レーザ出射ユニット１３及びレーザ照射ユニット１４は、凸部４４と凹部２８との凹凸嵌合を維持しながら移動する。
【００４１】
そして、各ユニット１３，１４同士が接触するまでこれらを移動させると、各接触面２４，３３同士が接触するとともに、前後方向において凸部４４の全てが凹部２８内に収められる（図５参照）。このとき、凸部４４と凹部２８とが各ユニット１３，１４の移動時のガイドとして機能するため、突出部２０が収容部３０内に精度よく挿入されるとともに、各位置決めピン２７が各位置決め孔３５に精度よく嵌入される。そして、各位置決めピン２７と各位置決め孔３５との嵌合により、各ユニット１３，１４同士がレーザ光Ｌの光軸方向（前後方向）と直交する方向において精度よく位置決めされる。このため、各ねじ挿通孔２６と各ねじ孔３４とがそれぞれ前後方向において精度よく重なり合う。
【００４２】
続いて、各固定ねじ２５を各ねじ挿通孔２６にそれぞれ挿通した状態で、該各固定ねじ２５を各ねじ孔３４に螺入する。すると、各固定ねじ２５により、各ユニット１３，１４が固定状態で接続される。その後、制御部１５から延びる電気ケーブル３７を接続端子部３８に接続する。
【００４３】
このように、各ユニット１３，１４を接続する際に、凸部４４と凹部２８とを嵌合させてから第１接触面２４と第２接触面３３とを接触させることで、前後方向を中心とした各ユニット１３，１４の揺動方向のずれが抑えられるので、各位置決めピン２７を各位置決め孔３５に容易に嵌入することができる。すなわち、各位置決めピン２７を、第２接触面３３上を摺動させながら各位置決め孔３５に手探りで嵌入することがほとんどなくなる。このため、各位置決めピン２７と第２接触面３３とを無駄に擦り合わせることが抑制されるので、各位置決めピン２７が磨り減ることが抑制される。したがって、レーザ出射ユニット１３に対するレーザ照射ユニット１４の着脱を繰り返しても、該各ユニット１３，１４の接続時の位置精度が低下することが抑制されるので、レーザ光Ｌの光軸の位置精度が低下することを抑制することができる。
【００４４】
因みに、各位置決めピン２７が磨り減ると、該各位置決めピン２７を各位置決め孔３５に嵌入した際の遊びが大きくなるため、各ユニット１３，１４の接続時の位置精度が低下し、ひいてはレーザ光Ｌの光軸の位置精度が低下してしまうおそれがある。
【００４５】
また、電気ケーブル３７が接続端子部３８に接続された状態で、万一、レーザ出射ユニット１３からレーザ照射ユニット１４が脱落するという異常事態が発生してしまった場合には、近接センサ３６からの検出信号に基づいて制御部１５が該異常事態を把握して該レーザ発振部１６の駆動を停止する。このため、レーザ光Ｌがレーザマーキング装置１１外のあらぬ方向へ照射されることはない。
【００４６】
以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）各ユニット１３，１４を接続する際に、凹部２８に対して下側から凸部４４を嵌合させてから前後方向に沿って各ユニット１３，１４を互いに近づくように移動させることで、各ユニット１３，１４が凸部４４と凹部２８との凹凸嵌合によってガイドされながら接近する。この場合、凸部４４を凹部２８に嵌合する際に、凹部２８の前面（レーザ照射ユニット１４側の面）に凸部４４が衝突することを抑制できるので、凹部２８の前面が傷ついたり凹んだりすることを抑制することができる。このため、第１接続部１９と第２接続部２９とが擦れ合うことを抑制しつつ、該各接続部１９，２９を容易に精度よく位置決め状態で接触させて接続することができる。したがって、レーザ出射ユニット１３に対するレーザ照射ユニット１４の着脱を繰り返しても、レーザ光Ｌの光軸の位置精度が低下することを抑制することができる。
【００４７】
（２）各ユニット１３，１４を接続した際に、突出部２０が収容部３０内に入り込むため、接続状態にあるレーザ出射ユニット１３及びレーザ照射ユニット１４の前後方向（レーザ光Ｌの光軸方向）における合計の長さを短くすることができ、ひいてはレーザマーキング装置１１の小型化に寄与できる。
【００４８】
（３）凸部４４の突出長さＢは突出部２０の突出長さＡよりも長いため、各ユニット１３，１４を接続する際には、突出部２０が収容部３０に挿入される前に凸部４４を凹部２８に嵌合させることができる。このため、突出部２０が第２接続部２９に衝突することを抑制することができる。
【００４９】
（４）凹部２８はレーザ出射ユニット１３の下端部に位置するとともに凸部４４はレーザ照射ユニット１４の下端部に位置し、且つ下側となる方向に開放している。このため、凹部２８を凸部に対して上側から嵌合させることができる。したがって、各ユニット１３，１４が重い場合でも該各ユニット１３，１４を容易に接続することができる。
【００５０】
（５）レーザ照射ユニット１４の下端部に位置する凸部４４の下面は平面であるため、レーザ照射ユニット１４を安定した状態で置くことができる。
（６）第１接触面２４における上端部に各位置決めピン２７が設けられるとともに、第２接触面３３における上端部に各位置決めピン２７が嵌入可能な各位置決め孔３５が設けられている。このため、各ユニット１３，１４を接続する際に、各位置決めピン２７を各位置決めピン２７を嵌入することで、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する方向における各ユニット１３，１４の位置決めを行うことができる。したがって、各ユニット１３，１４をより一層精度よく接続することができる。
【００５１】
（７）電気ケーブル３７が接続端子部３８に接続された状態で、万一、レーザ出射ユニット１３からレーザ照射ユニット１４が脱落するという異常事態が発生してしまった場合には、近接センサ３６からの検出信号に基づいて制御部１５が該異常事態を把握してレーザ発振部１６の駆動を停止する。このため、レーザ光Ｌがレーザマーキング装置１１外のあらぬ方向へ照射されることを抑制することができる。
【００５２】
（８）レーザ出射ユニット１３は、メインユニット１２に収容されたレーザ発振部１６から光ファイバケーブル１７を介して伝送されるレーザ光Ｌを出射するように構成されている。すなわち、レーザ出射ユニット１３内にレーザ発振部１６が配置されていないため、レーザ出射ユニット１３の小型化に寄与することができる。
【００５３】
（９）レーザ出射ユニット１３内には、光ファイバケーブル１７におけるレーザ光Ｌの出射側の端部と、該光ファイバケーブル１７から出射されるレーザ光Ｌのビーム径を拡大する拡散レンズ１８と、該拡散レンズ１８によってビーム径が拡大されたレーザ光Ｌを平行光にするコリメートレンズ２３とが配置されている。このため、レーザ出射ユニット１３に対してレーザ照射ユニット１４を付け替えた場合に、レーザ光Ｌの光軸の調整を不要とすることができる。
【００５４】
（変更例）
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・各位置決めピン２７及び各位置決め孔３５は省略してもよい。
【００５５】
・凸部４４の下面は必ずしも平面である必要はない。
・凹部２８は、レーザ出射ユニット１３の第１接続部１９の左右両端部及び上端部のうちのいずれか１箇所に配置してもよい。この場合、凹部２８は前後方向の両側とレーザ出射ユニット１３の外方側とが開放される。さらにこの場合、レーザ照射ユニット１４の第２接続部２９における凸部４４の位置も凹部２８に合わせて変更する必要がある。
【００５６】
・凸部４４の突出長さＢは、突出部２０の突出長さＡ以下であってもよい。
・突出部２０及び収容部３０は省略してもよい。すなわち、出射光学系の一部を構成するコリメートレンズ２３及び保護ガラス２２は必ずしも第１接触面２４よりも前方側へ突出するように配置する必要はなく、且つ照射光学系の一部を構成する保護ガラス３２は必ずしも第２接触面３３よりも前方側へ窪むように配置する必要はない。
【００５７】
・凹部２８の後端側は必ずしも開放する必要はない。
・レーザ出射ユニット１３側に凸部４４を設けるとともにレーザ照射ユニット１４側に凹部２８を設けるようにしてもよい。
【００５８】
・レーザ出射ユニット１３側に収容部３０を設けるとともにレーザ照射ユニット１４側に突出部２０を設けるようにしてもよい。
・レーザ出射ユニット１３側に各位置決め孔３５を設けるとともにレーザ照射ユニット１４側に各位置決めピン２７を設けるようにしてもよい。
【００５９】
・凸部４４の角部は、面取り加工（Ｃ面取り加工）を施してもよい。
・凸部４４の少なくとも先端部に、先端側（後端側）に向かうほど左右方向（レーザ光Ｌの光軸方向と直交する方向）の幅が徐々に小さくなるテーパ部を設けるようにしてもよい。このようにすれば、凸部４４における少なくともテーパ部が設けられた先端部（後端部）に凹部２８の前端部を上側及び前側から容易に嵌合させることができる。
【００６０】
・突出部２０の開口部２１を閉塞する保護ガラス２２は省略してもよい。この場合、突出部２０の開口部２１をコリメートレンズ２３で閉塞する必要がある。
・レーザ照射ユニット１４の開口部４２を閉塞する保護ガラス４３は省略してもよい。この場合、開口部４２をｆθレンズ４１で閉塞する必要がある。
【００６１】
・レーザ発振部１６は、レーザ出射ユニット１３内に配置するようにしてもよい。
・レーザ照射ユニット１４は、該レーザ照射ユニット１４の設置態様によって、上側や横側からレーザ光Ｌを照射するように構成してもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、本発明のレーザ加工装置を加工対象物Ｗの表面に文字や図形などをマーキング（印字）するレーザマーキング装置１１に具体化したが、これに限定されず、レーザ光を加工対象物に照射して加工（例えば、切断加工など）を施すものであれば他のレーザ加工装置に具体化してもよい。
【００６３】
さらに、上記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記光軸方向において、前記凸部における当該凸部が設けられた前記接続部からの突出長さは、前記出射光学系の一部及び前記照射光学系の一部うちの突出している前記一方における当該一方が対応する前記接続部からの突出長さよりも長くなっていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
【００６４】
このようにすれば、レーザ照射ユニットとレーザ出射ユニットとを接続する際に、出射光学系の一部及び照射光学系の一部のうちの一方の突出部分を他方の窪み部分に挿入する前に、凸部を凹部に嵌合させることができる。このため、出射光学系の一部及び前記照射光学系の一部うちの突出している方が対向するユニットに衝突することを抑制することができる。
【００６５】
（ロ）前記凸部の下面は平面であることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。
このようにすれば、凸部の長さを適宜変更することで、レーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットのうち凸部が設けられた方のユニットを安定した状態で置くことができる。
【符号の説明】
【００６６】
１１…レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置、１２…メインユニット、１３…レーザ出射ユニット、１４…レーザ照射ユニット、１６…レーザ発振部、１７…光ファイバケーブル、１８…出射光学系を構成する拡散レンズ、ビームエキスパンダ、１９…第１接続部、２２…出射光学系を構成する保護ガラス、２３…出射光学系を構成するコリメートレンズ、２７…位置決め手段を構成する位置決めピン、２８…凹部、２９…第２接続部、３２，４３…照射光学系を構成する保護ガラス、３５…位置決め手段を構成する位置決め孔、３６…接続状態検出手段としての近接センサ、４０…照射光学系を構成するガルバノミラー、４１…照射光学系を構成するｆθレンズ、４４…凸部、Ａ…突出部２０の突出長さ、Ｂ…凸部４４の突出長さ、Ｌ…レーザ光、Ｗ…加工対象物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を加工対象物に照射して加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ加工装置としては、レーザ光を発振するレーザ発振器を収容したレーザ出射ユニットと、該レーザ出射ユニットからのレーザ光を加工対象物に照射するための照射光学系（ガルバノミラーや収束レンズ等）を有したレーザ照射ユニットとが光ファイバケーブルで接続されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなレーザ加工装置では、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとをそれぞれ独立した筐体を有した構成にすることで、例えば、レーザ出射ユニット及び光ファイバケーブルに対し、加工対象物の大きさなどに応じて、レーザ照射ユニットのみの交換を容易に行うことができるようになっている。
【０００４】
ところで、こうしたレーザ加工装置では、レーザ光の光軸のずれが加工品質に大きく影響するため、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとを接続する際には、高い精度で位置決めを行う必要がある。このため、レーザ出射ユニット側に位置決めピンを設けるとともに、レーザ照射ユニット側に位置決めピンが挿嵌される位置決め孔を設けることで、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとの位置決めを行うことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５１５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように構成した場合、位置決めピンは位置決め孔に対して手探りで挿嵌されるため、位置決めピンが一回の位置合わせで位置決め孔に挿嵌されないと、位置決めピンによって位置決め孔の周辺が何度もこすられることになる。このため、レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を何度も繰り返すと、位置決めピンが削れてしまう。この結果、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとの位置決め精度が低下するため、レーザ光の光軸の位置精度が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を繰り返しても、レーザ光の光軸の位置精度が低下することを抑制することが可能なレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、レーザ加工装置に係る請求項１に記載の発明は、レーザ発振部から発振されるレーザ光を出射する出射光学系を有したレーザ出射ユニットと、該レーザ出射ユニットに対して着脱可能に接続されるとともに、前記レーザ出射ユニットから出射される前記レーザ光を加工対象物に照射するための照射光学系を有したレーザ照射ユニットとを備えたレーザ加工装置であって、前記レーザ出射ユニットにおける前記レーザ照射ユニットとの接続部である第１接続部及び前記レーザ照射ユニットにおける前記レーザ出射ユニットとの接続部である第２接続部のうち、その一方側には前記レーザ光の光軸方向に沿って突出する凸部が設けられるとともに、その他方側には前記凸部を嵌合可能とするとともに前記光軸方向に沿って摺動可能とする凹部が設けられ、前記凹部は、前記光軸方向において少なくとも前記凸部側となる方向と、前記光軸方向と交差する方向において当該凹部が設けられた前記ユニットの外方側となる方向とに開放していることを要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、各ユニットを接続する際に、凹部に対して光軸方向と交差する方向において凸部を嵌合させてから光軸方向に沿って各ユニットを互いに近づくように移動させることで、各ユニットが凸部と凹部との凹凸嵌合によってガイドされながら接近する。このため、第１接続部１９及び第２接続部２９が磨り減ることを抑制しつつ、第１接続部と第２接続部とを容易に精度よく位置決め状態で接触させて接続することができる。したがって、レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を繰り返しても、レーザ光の光軸の位置精度が低下することを抑制することが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記レーザ発振部を有するメインユニットを備え、前記レーザ出射ユニットは、前記メインユニットと光ファイバケーブルを介して接続されるとともに、前記レーザ発振部から前記光ファイバケーブルを介して伝送される前記レーザ光を出射することを要旨とする。
【００１１】
上記構成によれば、レーザ出射ユニットの小型化に寄与することが可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記レーザ出射ユニット内には、前記光ファイバケーブルにおける前記レーザ光の出射側の端部と、該光ファイバケーブルから出射される前記レーザ光のビーム径を拡大する拡散レンズと、該拡散レンズによってビーム径が拡大された前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズとが配置されていることを要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、レーザ出射ユニットに対してレーザ照射ユニットを付け替えた場合に、レーザ光の光軸の調整を不要とすることが可能となる。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記出射光学系の一部及び前記照射光学系の一部のうち、その一方は対応する前記接続部から前記光軸方向に沿って他方側へ突出するように配置されるとともに、その他方は対応する前記接続部から前記光軸方向に沿って前記一方の突出方向へ窪むように配置されていることを要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、レーザ照射ユニットとレーザ出射ユニットとを接続した際に、出射光学系の一部及び照射光学系の一部のうちの一方の突出部分が他方の窪み部分に入り込むため、接続状態にあるレーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットの光軸方向における合計の長さを短くすることが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記凸部及び前記凹部は、それらが設けられる前記ユニットにおける下端部に配置され、前記凹部は、当該凹部が設けられた前記ユニットの下側となる方向に開放していることを要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、レーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットのうち凹部が設けられた方のユニットの当該凹部を、レーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットのうち凸部が設けられた方のユニットの当該凸部に対して上側から嵌合させることができる。このため、レーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットが重い場合でもレーザ照射ユニットとレーザ出射ユニットとを容易に接続することが可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の発明において、前記凸部には、少なくともその先端部に前記レーザ光の光軸方向と直交する方向における幅が先端側ほど小さくなるテーパ部が設けられていることを要旨とする。
【００１７】
上記構成によれば、凹部に凸部を容易に嵌合させることが可能となる。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の発明において、前記レーザ照射ユニットの前記第２接続部には、前記レーザ出射ユニットの前記第１接続部との接続状態を検出する接続状態検出手段が設けられていることを要旨とする。
【００１８】
上記構成によれば、第１接続部と第２接続部との接続状態に異常事態が発生した場合に、該異常事態を直ちに把握することが可能となる。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の発明において、前記第１接続部及び前記第２接続部における前記凸部及び前記凹部が設けられた位置とは異なる位置には、前記レーザ出射ユニットと前記レーザ照射ユニットとを接続する際に、前記光軸方向と直交する方向において前記レーザ出射ユニットと前記レーザ照射ユニットとの位置決めを行う位置決め手段が設けられていることを要旨とする。
【００１９】
上記構成によれば、位置決め手段により、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとをより一層精度よく接続することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レーザ出射ユニットに対するレーザ照射ユニットの着脱を繰り返しても、レーザ光の光軸の位置精度が低下することを抑制することが可能なレーザ加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態のレーザ加工装置の全体構成を示す模式図。
【図２】同レーザ加工装置のレーザ出射ユニットの斜視図。
【図３】同レーザ加工装置のレーザ照射ユニットの斜視図。
【図４】同レーザ加工装置において、レーザ出射ユニットからレーザ照射ユニットを取り外したときの状態を示す模式図。
【図５】同レーザ加工装置において、レーザ出射ユニットとレーザ照射ユニットとの接続状態を示す要部拡大斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のレーザ加工装置をレーザマーキング装置に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において、「前後方向」、「左右方向」、「上下方向」をいう場合は図１に矢印で示す前後方向、左右方向、上下方向をそれぞれ示すものとする。この場合、左右方向は紙面と直交する方向と一致するものとし、紙面から手前に向かう方向を右方向とする。
【００２３】
図１に示すように、レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置１１は、それぞれ独立した筐体を有するメインユニット１２、レーザ出射ユニット１３、及びレーザ照射ユニット１４を備えている。メインユニット１２内には、装置全体の稼働状態を制御する制御部１５とレーザ光Ｌを発振するレーザ発振部（レーザ発振器）１６とが収容されている。制御部１５は、レーザ発振部１６と電気的に接続されるとともに、該レーザ発振部１６の駆動を制御する。
【００２４】
メインユニット１２は、レーザ出射ユニット１３に対して後側から光ファイバケーブル１７を介して接続されている。一方、レーザ照射ユニット１４は、レーザ出射ユニット１３に対してメインユニット１２側とは反対側となる前側から着脱可能に直接接続されている。
【００２５】
光ファイバケーブル１７はレーザ発振部１６から延びるとともに、該光ファイバケーブル１７の先端部は後側からレーザ出射ユニット１３内に真っ直ぐ前方側に向かって挿入されている。そして、レーザ発振部１６から発振されるレーザ光Ｌは、レーザ出射ユニット１３内において光ファイバケーブル１７の先端から前方に向かって真っ直ぐに出射されるようになっている。レーザ出射ユニット１３内には、光ファイバケーブル１７の先端から出射されるレーザ光Ｌを拡散させるための拡散レンズ１８と、該拡散レンズ１８によって拡散されたレーザ光Ｌを所定の出射径（ビーム径）を持つ平行光にするためのコリメートレンズ２３とが配置されている。すなわち、拡散レンズ１８とコリメートレンズ２３とによりビームエキスパンダが構成されている。
【００２６】
図１及び図２に示すように、レーザ出射ユニット１３におけるレーザ照射ユニット１４との接続部である第１接続部１９の中央部には、レーザ光Ｌの光軸方向（前後方向）に沿って前方側（レーザ照射ユニット１４側）に突出する円筒状の突出部２０が設けられている。突出部２０の先端（前端）の開口部２１は円板状の保護ガラス２２によって閉塞されている。一方、突出部２０の後端部はレーザ出射ユニット１３内に開口している。そして、突出部２０内には、コリメートレンズ２３が配置されている。
【００２７】
本実施形態では、拡散レンズ１８、コリメートレンズ２３及び保護ガラス２２によって、レーザ発振部１６から発振されるレーザ光Ｌをレーザ照射ユニット１４へ出射する出射光学系が構成されている。そして、コリメートレンズ２３及び保護ガラス２２は突出部２０に設けられているため、出射光学系の一部は第１接続部１９からレーザ光Ｌの光軸方向に沿ってレーザ照射ユニット１４側へ突出していると言える。
【００２８】
レーザ出射ユニット１３の第１接続部１９におけるレーザ照射ユニット１４との接触面であって鉛直面と平行な第１接触面２４は、矩形枠状をなすとともに突出部２０を囲んでいる。第１接触面２４における四隅の部分には、レーザ出射ユニット１３をレーザ照射ユニット１４に固定するための固定ねじ２５が挿通されるねじ挿通孔２６がそれぞれ形成されている。また、第１接触面２４の上部において左右２つのねじ挿通孔２６間には、左右一対の位置決めピン２７が前方に向かって真っ直ぐに突設されている。
【００２９】
また、レーザ出射ユニット１３の第１接続部１９における下端部には凹部２８が設けられている。そして、凹部２８は、前後方向の両側と下側（レーザ出射ユニット１３の外方側）とに開放されている。なお、第１接触面２４を基準とした前方への突出部２０の突出長さはＡとされている。
【００３０】
図１及び図３に示すように、レーザ照射ユニット１４におけるレーザ出射ユニット１３との接続部である第２接続部２９におけるレーザ出射ユニット１３の突出部２０と対応する位置には、該突出部２０が収容される円筒状の収容部３０が設けられている。収容部３０の前端の開口部３１は円板状の保護ガラス３２によって閉塞されている。一方、収容部３０の後端は、レーザ出射ユニット１３の突出部２０を挿入するべく開放されている。そして、各保護ガラス２２，３２は、前後方向において近接した状態で対向している。
【００３１】
図１〜図３に示すように、レーザ照射ユニット１４の第２接続部２９におけるレーザ出射ユニット１３との接触面は鉛直面と平行な第２接触面３３とされている。すなわち、第２接触面３３は、第１接触面２４と対応している。第２接触面３３における各ねじ挿通孔２６と対応する位置には、固定ねじ２５が螺入可能なねじ孔３４がそれぞれ形成されている。第２接触面３３における各位置決めピン２７と対応する位置には、該各位置決めピン２７がそれぞれ嵌入可能な位置決め孔３５が形成されている。
【００３２】
この場合、各位置決め孔３５のうち左側の位置決め孔３５は、左右方向に長い長孔によって構成されているため、嵌入された位置決めピン２７の左右方向における若干の移動を許容するようになっている。なお、本実施形態では、各位置決めピン２７及び各位置決め孔３５によって、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する方向におけるレーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４との位置決め行う位置決め手段が構成されている。
【００３３】
第２接触面３３における各位置決め孔３５のうちの右側の位置決め孔３５と各ねじ孔３４のうち右上に位置するねじ孔３４との間の位置には、接続状態検出手段としての近接センサ３６が該第２接触面３３と面一で露出するように設けられている。近接センサ３６は、レーザ照射ユニット１４に対するレーザ出射ユニット１３の接続状態を検出する。レーザ照射ユニット１４における第２接触面３３の上側には、制御部１５から延びる電気ケーブル３７が着脱自在に接続される接続端子部３８が設けられている。
【００３４】
接続端子部３８は、近接センサ３６及びレーザ照射ユニット１４内に配置されたガルバノモータ３９と電気的に接続されている。したがって、制御部１５は、電気ケーブル３７及び接続端子部３８を介して近接センサ３６及びガルバノモータ３９と電気的に接続されている。そして、制御部１５は、近接センサ３６から送信される検出信号に基づいてレーザ照射ユニット１４に対するレーザ出射ユニット１３の接続状態に異常があると判断した場合にレーザ発振部１６の駆動を停止するとともに、ガルバノモータ３９の駆動を制御する。
【００３５】
レーザ照射ユニット１４内における保護ガラス３２の前側には、該保護ガラス３２を透過してレーザ照射ユニット１４内に入射するレーザ光Ｌを下側へ反射させる一対のガルバノミラー４０が配置されている。すなわち、レーザ光Ｌは、各ガルバノミラー４０のうちの一方で反射された後に他方で下側に反射される。各ガルバノミラー４０は、ガルバノモータ３９によってそれぞれ回動されるようになっている。そして、ガルバノモータ３９の駆動により各ガルバノミラー４０のレーザ光Ｌに対する角度が変更されることで、該各ガルバノミラー４０によるレーザ光Ｌの反射方向が変更される。
【００３６】
各ガルバノミラー４０の下側には、該各ガルバノミラー４０によって反射されたレーザ光Ｌを加工対象物Ｗの表面において所定のスポット径となるまで収束させてマーキング加工に適したエネルギー密度まで高めるためのｆθレンズ（収束レンズ）４１が設けられている。レーザ照射ユニット１４における下端部におけるｆθレンズ４１と対応する位置には開口部４２が形成されるとともに、該開口部４２は円板状の保護ガラス４３によって閉塞されている。したがって、制御部１５によりガルバノモータ３９の駆動が制御されることで、各ガルバノミラー４０のレーザ光Ｌに対する角度が変更されて、加工対象物Ｗに照射されるレーザ光Ｌが該加工対象物Ｗの表面に沿って２次元走査される。これにより、加工対象物Ｗの表面に文字や図形などがマーキング（印字）される。
【００３７】
本実施形態では、保護ガラス３２、各ガルバノミラー４０、ｆθレンズ４１及び保護ガラス４３によって、レーザ出射ユニット１３から出射されるレーザ光Ｌを加工対象物Ｗに照射する照射光学系が構成されている。そして、保護ガラス３２は収容部３０の前端に位置しているため、照射光学系の一部は第２接続部２９からレーザ光Ｌの光軸方向に沿って突出部２０の突出方向（前方向）へ窪むように配置されていると言える。
【００３８】
また、レーザ照射ユニット１４の第２接続部２９における下端部（第２接触面３３よりも下側）におけるレーザ出射ユニット１３の凹部２８と対応する位置には、後方に向かって真っ直ぐに延びる直方体状の凸部４４が設けられている。凸部４４は、凹部２８に対して前側及び下側から嵌合可能になっているとともに、前後方向に沿って摺動可能になっている。凸部４４の下面は、平面（平坦面）になっている。そして、凸部４４の第２接触面３３を基準とした後方への突出長さＢは、レーザ出射ユニット１３の第１接触面２４を基準とした前方への突出部２０の突出長さＡよりも長くなるように設定されている。なお、凹部２８の前後方向の長さは、凸部４４の突出長さＢよりも若干長くなるように設定されている。
【００３９】
次に、レーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４とを接続する際の作用について説明する。
さて、レーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４とを接続する場合には、図４に示すように、まず、前後方向において第１接続部１９と第２接続部２９とが対向するように、レーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４とを配置する。続いて、凹部２８の前端部を凸部４４の後端部（先端部）に上から載せるようにして嵌合させる。これにより、レーザ出射ユニット１３の第１接続部１９に対してレーザ照射ユニット１４の第２接続部２９が精度よく対向する。
【００４０】
このとき、凸部４４の突出長さＢは突出部２０の突出長さＡよりも長いため、突出部２０は第２接続部２９に衝突することなく収容部３０と対向する。続いて、レーザ出射ユニット１３とレーザ照射ユニット１４とを前後方向において互いに近づくように移動させる。このとき、レーザ出射ユニット１３及びレーザ照射ユニット１４は、凸部４４と凹部２８との凹凸嵌合を維持しながら移動する。
【００４１】
そして、各ユニット１３，１４同士が接触するまでこれらを移動させると、各接触面２４，３３同士が接触するとともに、前後方向において凸部４４の全てが凹部２８内に収められる（図５参照）。このとき、凸部４４と凹部２８とが各ユニット１３，１４の移動時のガイドとして機能するため、突出部２０が収容部３０内に精度よく挿入されるとともに、各位置決めピン２７が各位置決め孔３５に精度よく嵌入される。そして、各位置決めピン２７と各位置決め孔３５との嵌合により、各ユニット１３，１４同士がレーザ光Ｌの光軸方向（前後方向）と直交する方向において精度よく位置決めされる。このため、各ねじ挿通孔２６と各ねじ孔３４とがそれぞれ前後方向において精度よく重なり合う。
【００４２】
続いて、各固定ねじ２５を各ねじ挿通孔２６にそれぞれ挿通した状態で、該各固定ねじ２５を各ねじ孔３４に螺入する。すると、各固定ねじ２５により、各ユニット１３，１４が固定状態で接続される。その後、制御部１５から延びる電気ケーブル３７を接続端子部３８に接続する。
【００４３】
このように、各ユニット１３，１４を接続する際に、凸部４４と凹部２８とを嵌合させてから第１接触面２４と第２接触面３３とを接触させることで、前後方向を中心とした各ユニット１３，１４の揺動方向のずれが抑えられるので、各位置決めピン２７を各位置決め孔３５に容易に嵌入することができる。すなわち、各位置決めピン２７を、第２接触面３３上を摺動させながら各位置決め孔３５に手探りで嵌入することがほとんどなくなる。このため、各位置決めピン２７と第２接触面３３とを無駄に擦り合わせることが抑制されるので、各位置決めピン２７が磨り減ることが抑制される。したがって、レーザ出射ユニット１３に対するレーザ照射ユニット１４の着脱を繰り返しても、該各ユニット１３，１４の接続時の位置精度が低下することが抑制されるので、レーザ光Ｌの光軸の位置精度が低下することを抑制することができる。
【００４４】
因みに、各位置決めピン２７が磨り減ると、該各位置決めピン２７を各位置決め孔３５に嵌入した際の遊びが大きくなるため、各ユニット１３，１４の接続時の位置精度が低下し、ひいてはレーザ光Ｌの光軸の位置精度が低下してしまうおそれがある。
【００４５】
また、電気ケーブル３７が接続端子部３８に接続された状態で、万一、レーザ出射ユニット１３からレーザ照射ユニット１４が脱落するという異常事態が発生してしまった場合には、近接センサ３６からの検出信号に基づいて制御部１５が該異常事態を把握して該レーザ発振部１６の駆動を停止する。このため、レーザ光Ｌがレーザマーキング装置１１外のあらぬ方向へ照射されることはない。
【００４６】
以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）各ユニット１３，１４を接続する際に、凹部２８に対して下側から凸部４４を嵌合させてから前後方向に沿って各ユニット１３，１４を互いに近づくように移動させることで、各ユニット１３，１４が凸部４４と凹部２８との凹凸嵌合によってガイドされながら接近する。この場合、凸部４４を凹部２８に嵌合する際に、凹部２８の前面（レーザ照射ユニット１４側の面）に凸部４４が衝突することを抑制できるので、凹部２８の前面が傷ついたり凹んだりすることを抑制することができる。このため、第１接続部１９と第２接続部２９とが擦れ合うことを抑制しつつ、該各接続部１９，２９を容易に精度よく位置決め状態で接触させて接続することができる。したがって、レーザ出射ユニット１３に対するレーザ照射ユニット１４の着脱を繰り返しても、レーザ光Ｌの光軸の位置精度が低下することを抑制することができる。
【００４７】
（２）各ユニット１３，１４を接続した際に、突出部２０が収容部３０内に入り込むため、接続状態にあるレーザ出射ユニット１３及びレーザ照射ユニット１４の前後方向（レーザ光Ｌの光軸方向）における合計の長さを短くすることができ、ひいてはレーザマーキング装置１１の小型化に寄与できる。
【００４８】
（３）凸部４４の突出長さＢは突出部２０の突出長さＡよりも長いため、各ユニット１３，１４を接続する際には、突出部２０が収容部３０に挿入される前に凸部４４を凹部２８に嵌合させることができる。このため、突出部２０が第２接続部２９に衝突することを抑制することができる。
【００４９】
（４）凹部２８はレーザ出射ユニット１３の下端部に位置するとともに凸部４４はレーザ照射ユニット１４の下端部に位置し、且つ下側となる方向に開放している。このため、凹部２８を凸部に対して上側から嵌合させることができる。したがって、各ユニット１３，１４が重い場合でも該各ユニット１３，１４を容易に接続することができる。
【００５０】
（５）レーザ照射ユニット１４の下端部に位置する凸部４４の下面は平面であるため、レーザ照射ユニット１４を安定した状態で置くことができる。
（６）第１接触面２４における上端部に各位置決めピン２７が設けられるとともに、第２接触面３３における上端部に各位置決めピン２７が嵌入可能な各位置決め孔３５が設けられている。このため、各ユニット１３，１４を接続する際に、各位置決めピン２７を各位置決めピン２７を嵌入することで、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する方向における各ユニット１３，１４の位置決めを行うことができる。したがって、各ユニット１３，１４をより一層精度よく接続することができる。
【００５１】
（７）電気ケーブル３７が接続端子部３８に接続された状態で、万一、レーザ出射ユニット１３からレーザ照射ユニット１４が脱落するという異常事態が発生してしまった場合には、近接センサ３６からの検出信号に基づいて制御部１５が該異常事態を把握してレーザ発振部１６の駆動を停止する。このため、レーザ光Ｌがレーザマーキング装置１１外のあらぬ方向へ照射されることを抑制することができる。
【００５２】
（８）レーザ出射ユニット１３は、メインユニット１２に収容されたレーザ発振部１６から光ファイバケーブル１７を介して伝送されるレーザ光Ｌを出射するように構成されている。すなわち、レーザ出射ユニット１３内にレーザ発振部１６が配置されていないため、レーザ出射ユニット１３の小型化に寄与することができる。
【００５３】
（９）レーザ出射ユニット１３内には、光ファイバケーブル１７におけるレーザ光Ｌの出射側の端部と、該光ファイバケーブル１７から出射されるレーザ光Ｌのビーム径を拡大する拡散レンズ１８と、該拡散レンズ１８によってビーム径が拡大されたレーザ光Ｌを平行光にするコリメートレンズ２３とが配置されている。このため、レーザ出射ユニット１３に対してレーザ照射ユニット１４を付け替えた場合に、レーザ光Ｌの光軸の調整を不要とすることができる。
【００５４】
（変更例）
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・各位置決めピン２７及び各位置決め孔３５は省略してもよい。
【００５５】
・凸部４４の下面は必ずしも平面である必要はない。
・凹部２８は、レーザ出射ユニット１３の第１接続部１９の左右両端部及び上端部のうちのいずれか１箇所に配置してもよい。この場合、凹部２８は前後方向の両側とレーザ出射ユニット１３の外方側とが開放される。さらにこの場合、レーザ照射ユニット１４の第２接続部２９における凸部４４の位置も凹部２８に合わせて変更する必要がある。
【００５６】
・凸部４４の突出長さＢは、突出部２０の突出長さＡ以下であってもよい。
・突出部２０及び収容部３０は省略してもよい。すなわち、出射光学系の一部を構成するコリメートレンズ２３及び保護ガラス２２は必ずしも第１接触面２４よりも前方側へ突出するように配置する必要はなく、且つ照射光学系の一部を構成する保護ガラス３２は必ずしも第２接触面３３よりも前方側へ窪むように配置する必要はない。
【００５７】
・凹部２８の後端側は必ずしも開放する必要はない。
・レーザ出射ユニット１３側に凸部４４を設けるとともにレーザ照射ユニット１４側に凹部２８を設けるようにしてもよい。
【００５８】
・レーザ出射ユニット１３側に収容部３０を設けるとともにレーザ照射ユニット１４側に突出部２０を設けるようにしてもよい。
・レーザ出射ユニット１３側に各位置決め孔３５を設けるとともにレーザ照射ユニット１４側に各位置決めピン２７を設けるようにしてもよい。
【００５９】
・凸部４４の角部は、面取り加工（Ｃ面取り加工）を施してもよい。
・凸部４４の少なくとも先端部に、先端側（後端側）に向かうほど左右方向（レーザ光Ｌの光軸方向と直交する方向）の幅が徐々に小さくなるテーパ部を設けるようにしてもよい。このようにすれば、凸部４４における少なくともテーパ部が設けられた先端部（後端部）に凹部２８の前端部を上側及び前側から容易に嵌合させることができる。
【００６０】
・突出部２０の開口部２１を閉塞する保護ガラス２２は省略してもよい。この場合、突出部２０の開口部２１をコリメートレンズ２３で閉塞する必要がある。
・レーザ照射ユニット１４の開口部４２を閉塞する保護ガラス４３は省略してもよい。この場合、開口部４２をｆθレンズ４１で閉塞する必要がある。
【００６１】
・レーザ発振部１６は、レーザ出射ユニット１３内に配置するようにしてもよい。
・レーザ照射ユニット１４は、該レーザ照射ユニット１４の設置態様によって、上側や横側からレーザ光Ｌを照射するように構成してもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、本発明のレーザ加工装置を加工対象物Ｗの表面に文字や図形などをマーキング（印字）するレーザマーキング装置１１に具体化したが、これに限定されず、レーザ光を加工対象物に照射して加工（例えば、切断加工など）を施すものであれば他のレーザ加工装置に具体化してもよい。
【００６３】
さらに、上記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記光軸方向において、前記凸部における当該凸部が設けられた前記接続部からの突出長さは、前記出射光学系の一部及び前記照射光学系の一部うちの突出している前記一方における当該一方が対応する前記接続部からの突出長さよりも長くなっていることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工装置。
【００６４】
このようにすれば、レーザ照射ユニットとレーザ出射ユニットとを接続する際に、出射光学系の一部及び照射光学系の一部のうちの一方の突出部分を他方の窪み部分に挿入する前に、凸部を凹部に嵌合させることができる。このため、出射光学系の一部及び前記照射光学系の一部うちの突出している方が対向するユニットに衝突することを抑制することができる。
【００６５】
（ロ）前記凸部の下面は平面であることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。
このようにすれば、凸部の長さを適宜変更することで、レーザ照射ユニット及びレーザ出射ユニットのうち凸部が設けられた方のユニットを安定した状態で置くことができる。
【符号の説明】
【００６６】
１１…レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置、１２…メインユニット、１３…レーザ出射ユニット、１４…レーザ照射ユニット、１６…レーザ発振部、１７…光ファイバケーブル、１８…出射光学系を構成する拡散レンズ、ビームエキスパンダ、１９…第１接続部、２２…出射光学系を構成する保護ガラス、２３…出射光学系を構成するコリメートレンズ、２７…位置決め手段を構成する位置決めピン、２８…凹部、２９…第２接続部、３２，４３…照射光学系を構成する保護ガラス、３５…位置決め手段を構成する位置決め孔、３６…接続状態検出手段としての近接センサ、４０…照射光学系を構成するガルバノミラー、４１…照射光学系を構成するｆθレンズ、４４…凸部、Ａ…突出部２０の突出長さ、Ｂ…凸部４４の突出長さ、Ｌ…レーザ光、Ｗ…加工対象物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振部から発振されるレーザ光を出射する出射光学系を有したレーザ出射ユニットと、
該レーザ出射ユニットに対して着脱可能に接続されるとともに、前記レーザ出射ユニットから出射される前記レーザ光を加工対象物に照射するための照射光学系を有したレーザ照射ユニットと
を備えたレーザ加工装置であって、
前記レーザ出射ユニットにおける前記レーザ照射ユニットとの接続部である第１接続部及び前記レーザ照射ユニットにおける前記レーザ出射ユニットとの接続部である第２接続部のうち、その一方側には前記レーザ光の光軸方向に沿って突出する凸部が設けられるとともに、その他方側には前記凸部を嵌合可能とするとともに前記光軸方向に沿って摺動可能とする凹部が設けられ、
前記凹部は、前記光軸方向において少なくとも前記凸部側となる方向と、前記光軸方向と交差する方向において当該凹部が設けられた前記ユニットの外方側となる方向とに開放していることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記レーザ発振部を有するメインユニットを備え、
前記レーザ出射ユニットは、前記メインユニットと光ファイバケーブルを介して接続されるとともに、前記レーザ発振部から前記光ファイバケーブルを介して伝送される前記レーザ光を出射することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記レーザ出射ユニット内には、前記光ファイバケーブルにおける前記レーザ光の出射側の端部と、該光ファイバケーブルから出射される前記レーザ光のビーム径を拡大する拡散レンズと、該拡散レンズによってビーム径が拡大された前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズとが配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記出射光学系の一部及び前記照射光学系の一部のうち、その一方は対応する前記接続部から前記光軸方向に沿って他方側へ突出するように配置されるとともに、その他方は対応する前記接続部から前記光軸方向に沿って前記一方の突出方向へ窪むように配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記凸部及び前記凹部は、それらが設けられる前記ユニットにおける下端部に配置され、
前記凹部は、当該凹部が設けられた前記ユニットの下側となる方向に開放していることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記凸部には、少なくともその先端部に前記レーザ光の光軸方向と直交する方向における幅が先端側ほど小さくなるテーパ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記レーザ照射ユニットの前記第２接続部には、前記レーザ出射ユニットの前記第１接続部との接続状態を検出する接続状態検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記第１接続部及び前記第２接続部における前記凸部及び前記凹部が設けられた位置とは異なる位置には、前記レーザ出射ユニットと前記レーザ照射ユニットとを接続する際に、前記光軸方向と直交する方向において前記レーザ出射ユニットと前記レーザ照射ユニットとの位置決めを行う位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項１】
レーザ発振部から発振されるレーザ光を出射する出射光学系を有したレーザ出射ユニットと、
該レーザ出射ユニットに対して着脱可能に接続されるとともに、前記レーザ出射ユニットから出射される前記レーザ光を加工対象物に照射するための照射光学系を有したレーザ照射ユニットと
を備えたレーザ加工装置であって、
前記レーザ出射ユニットにおける前記レーザ照射ユニットとの接続部である第１接続部及び前記レーザ照射ユニットにおける前記レーザ出射ユニットとの接続部である第２接続部のうち、その一方側には前記レーザ光の光軸方向に沿って突出する凸部が設けられるとともに、その他方側には前記凸部を嵌合可能とするとともに前記光軸方向に沿って摺動可能とする凹部が設けられ、
前記凹部は、前記光軸方向において少なくとも前記凸部側となる方向と、前記光軸方向と交差する方向において当該凹部が設けられた前記ユニットの外方側となる方向とに開放していることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記レーザ発振部を有するメインユニットを備え、
前記レーザ出射ユニットは、前記メインユニットと光ファイバケーブルを介して接続されるとともに、前記レーザ発振部から前記光ファイバケーブルを介して伝送される前記レーザ光を出射することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記レーザ出射ユニット内には、前記光ファイバケーブルにおける前記レーザ光の出射側の端部と、該光ファイバケーブルから出射される前記レーザ光のビーム径を拡大する拡散レンズと、該拡散レンズによってビーム径が拡大された前記レーザ光を平行光にするコリメートレンズとが配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記出射光学系の一部及び前記照射光学系の一部のうち、その一方は対応する前記接続部から前記光軸方向に沿って他方側へ突出するように配置されるとともに、その他方は対応する前記接続部から前記光軸方向に沿って前記一方の突出方向へ窪むように配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記凸部及び前記凹部は、それらが設けられる前記ユニットにおける下端部に配置され、
前記凹部は、当該凹部が設けられた前記ユニットの下側となる方向に開放していることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記凸部には、少なくともその先端部に前記レーザ光の光軸方向と直交する方向における幅が先端側ほど小さくなるテーパ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記レーザ照射ユニットの前記第２接続部には、前記レーザ出射ユニットの前記第１接続部との接続状態を検出する接続状態検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記第１接続部及び前記第２接続部における前記凸部及び前記凹部が設けられた位置とは異なる位置には、前記レーザ出射ユニットと前記レーザ照射ユニットとを接続する際に、前記光軸方向と直交する方向において前記レーザ出射ユニットと前記レーザ照射ユニットとの位置決めを行う位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−７６１０３（Ｐ２０１２−７６１０３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３２９９（Ｐ２０１０−２２３２９９）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１０６２２１）パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００１０６２２１）パナソニック電工ＳＵＮＸ株式会社 (578)
【Ｆターム（参考）】
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