JP5132838B2 - レーザ加工機の光路構造 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工機に関し、特に、光路が移動する形式の光走査型レーザ加工機の光路構造に関する。

炭酸ガスレーザ加工機に代表される光ファイバ等の伝送部材を用いないレーザ加工機、特に光学素子（ベンドミラーや加工レンズ等）を移動させて加工する光走査型レーザ加工機では、光路が移動する。このため、この種のレーザ加工機には、移動する部分の光路を保護するなどの目的で、移動部分にはジャバラ（蛇腹）やテレスコ（テレスコピック機構）などが設けられている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

ジャバラやテレスコを高出力炭酸ガスレーザ加工機に適用するにあたっては、高速の繰り返し移動に耐えうること、伸縮しろが小さいこと、密閉度が高いこと、発塵性の無いこと、呼吸をしない（光路を移動させる際に空気が出入りしない）こと、外部からの粉塵に強いこと、焼損しないことなどが要求される。

レーザ加工機の高速化の進歩は著しく、現状では早送り速度が１００ｍ／分を超える装置もあり、高速の繰り返し移動への耐久性は重要である。

また、装置をコンパクトにし、全体の光路長を短縮して加工の安定性を向上させる目的から、伸縮しろが小さいことが要求される。

伝送されるレーザビームの品質を一定に保持するために光路内部には清浄乾燥空気や窒素をパージし、光路内を外気（大気）よりも０．５ｋＰａ（約５０ｍｍＡｑ）程度圧力の高い加圧状態にして、光路内部の清浄度を高め、更に外部からの粉塵の進入防止も図ることが一般的であるから、光路構造の密閉度が高いことが要求される。

また、レーザ加工で発生するヒュームやスパッタなどの熱加工による蒸発飛散物である外部からの粉塵に対して、これらを光路内に進入させないことが必要となる。

光路構造そのものが発塵性の無いことは言うまでもないが、呼吸をすると外部の粉塵を巻き込むため、パージ量を軽減させるためにも呼吸をしない構造が要求される。

光路内部のレーザビームが拡散したり、ずれたりした場合や、レーザ加工点近傍に配置されたアルミニウムなどの高反射被加工物からの二次反射光で内外にビームが照射され焼損に至るといったことも発生しないことが要求されている。

ジャバラやテレスコを使用せずに光路を移動させる光路構造に関して、特許文献４には、ダクトの開口を閉止し移動台と一体となって作動する無端状のベルトで構成された装置が開示されている。

特許文献５には、移動するエンドレスベルトと防塵カバーとの間にシールを設ける構成が開示されている。

特許文献６、７には、開口部に沿ってベルトの長手方向両端を固定し、移動ユニットが移動に伴って開口部のベルトの閉鎖を部分的に解除する構成が開示されている。

特許第３３５３０５９号公報 特許第３６３３１１７号公報 特許第４１８７４８２号公報 特開昭６３−６３５９５号公報 特開平０５−７７０７６号公報 特開２０１０−１８８４２４号公報 特許第４５２７４１５号公報

ジャバラやテレスコの光路構造への採用に関しては、ジャバラの方が一般的であり、テレスコは炭酸ガスレーザの場合は清浄な環境下で使用される低出力の医療機器（レーザメスなど）で実用化されている程度である。一般に、ジャバラは、合成繊維やプラスチックで製造されているが、樹脂自体に発塵性があり、密閉度が低い。密閉度を高めるために何層かを接合・接着し、気密性の高い繊維を使用するなどの改良もなされているが、伸縮しろが増大する不都合が生じたり、伸縮による呼吸で特に高速動作の場合などは外部の粉塵を吸い込んだり、破損したりするなどの不具合が発生するため、カウンタージャバラを設けるか、あるいはバッファタンクを設けたりして容積変動の影響を抑える必要がある。

また、焼損事故を防止するためにジャバラ内部に金属製の反射板を設けたり、難燃性材料を使用したり、焼損検知のセンサを内蔵するなどの対策が試みられているが、複雑な構造となり高価になるという問題がある。

ジャバラやテレスコを使用せずに光路を移動させる光路構造に関しても、特許文献４はシール構造に関して何の開示もしていない。したがって、特許文献４に開示される発明は、光路内部の気密を保持できる実用的な装置とは言えない。

特許文献５に開示される発明は、ベルトの外縁部をシールするが、ベルトの外側には粉塵が付着しやすい。ベルトの外側に付着した粉塵は、シールを摩耗・劣化させるため、特許文献５に開示される発明は、密閉性や気密性、寿命という観点から問題がある。さらに、その外側に防塵カバーを設けることも困難であり、ベルトを支持案内するローラでベルトを駆動する構成では高速の繰り返し動作を可能とする構造とはなっていない。

特許文献６、７に開示される発明は、特に開口部と移動ユニットによって持ち上げられるベルトの短手方向両端の気密を保持する方法が困難であり、ベルトを吸着するマグネットは鉄などの強磁性体の粉塵も吸引するため実用性は乏しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光路の移動を高速で繰り返し行うことができ、伸縮しろがほとんど無く、高い気密性を備え、呼吸を行わず、外部粉塵の光路内への侵入や焼損の発生を防止したレーザ加工機の光路構造を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、レーザビームを加工ヘッドから被加工物に照射してレーザ加工を行うレーザ加工機の光路構造であって、細長な箱状で長手面の一つに開口を有する筐体と、筐体内を筐体の長手方向に進行するレーザビームを開口側へ偏向するベンドミラーを備え、筐体の長手方向へ移動可能に筐体内に設置されたベンドブロックと、ベンドブロックから開口側へ突出して設けられ、ベンドミラーによって開口側へ偏向されたレーザビームの光路を覆う光路管とを含み、光路管を通過したレーザビームを加工ヘッドへ導く導光ユニットと、弾性体で構成され開口の縁部に設置されたシール部材と、筐体外においてシール部材に当接して開口を塞ぐ帯状であり、シール部材に対して摺動することにより開口を塞いだ状態で長手方向に移動可能で、導光ユニットに固定された移動部材と、移動部材及び導光ユニットを一体的に移動部材の長手方向へ移動させる駆動手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、光路の移動を高速で繰り返し行うことができ、伸縮しろが無く、高い気密性を備え、呼吸を行わず、外部粉塵の光路内への侵入や焼損の発生を防止できるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態１の構成を示す図である。 図２は、レーザ加工機の光路構造の平面図である。 図３は、開口の長手方向の縁部の断面図である。 図４は、ガイドローラと移動部材との当接状態を示す図である。 図５は、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態２の構成を示す図である。 図６は、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態３の構成を示す図である。 図７は、スクレーパ及びローラの移動部材との当接状態を示す図である。 図８は、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態４での開口の長手方向の縁部の断面図である。

以下に、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態１の構成を示す図である。図２は、レーザ加工機の光路構造の平面図であり、図１での矢印ＩＩを視線方向としている。筐体１は、光路全体を覆うように金属板などで構成されて密閉される。開口２は、筐体１の底面に光路の移動部分に沿って設けられている。シール部材３は、弾性を有するゴム材料などで形成されており、開口２の周囲内側縁部に設けられている。移動部材４は、金属材料などで帯状に形成されており、開口２を塞ぐようにシール部材３に当接し、摺動して移動する。ベンドブロック５ａは、レーザビームＬを偏向するベンドミラーを備えており、筐体１の内部に設けられる。光路管６ａは、ベンドブロック５ａに取り付けられており、ベンドミラーによって開口側へ偏向されたレーザビームＬの光路を覆い、移動部材４を貫通して筐体１の外へ突き出ている。光路管６ａには、移動部材４が固定結合されている。本実施の形態においては、ベンドブロック５ａ及び光路管６ａは、レーザビームＬを加工ヘッド１２へ導く導光ユニット３０をなしている。ベンドブロック５ｂは、筐体１の内部に設置された固定のベンドブロックであり、光路管６ｂと接続されている。Ｚ軸ユニット２２は、加工ヘッド１２を備えており、光路管６ａと接続される。Ｚ軸ユニット２２は、被加工物であるワーク１３に対して焦点を合わせるべく図示のＺ軸方向に加工ヘッド１２を動作させる機能を有している。また、Ｚ軸ユニット２２は、ベンドブロック５ａ、光路管６ａ、加工ヘッド１２とともに駆動手段７によって図示のＸ軸方向に駆動されて移動するように構成されている。ここでは、駆動手段７がＺ軸ユニット２２に固定されたベルト状である構成を示したが、Ｚ軸ユニット２２、光路管６ａ、加工ヘッド１２及びベンドブロック５ａを一体的に平行移動可能であれば、公知の任意の構成を適用可能である。例えば、Ｚ軸ユニット２２にピニオンとこれを駆動するモータとを設け、ラックに沿って移動させるようにすることも可能である。また、Ｚ軸ユニット２２にリニアモータを設けて移動させる構成とすることも可能である。

筐体１には、パージガス入口１４、パージガス出口１５及び逆止弁１６が設けられている。

レーザ加工機の光路構造の動作について説明する。不図示のレーザ発振器から出射されたレーザビームＬは光路管６ｂを経由して筐体１内へ導入され、ベンドブロック５ｂでＸ軸方向へ偏向されてベンドブロック５ａに導かれる。

ベンドブロック５ａでは、レーザビームＬはＺ軸方向へ偏向され光路管６ａ、Ｚ軸ユニット２２を経由して加工ヘッド１２へ伝送され、加工ヘッド１２内に設けられた加工レンズによって集光レーザビームとされてワーク１３へ照射される。

Ｚ軸ユニット２２が駆動手段７によって駆動されて移動すると、それに伴い加工ヘッド１２、光路管６ａ、ベンドブロック５ａもＸ軸方向へ移動し、光路管６ａに固定結合されている移動部材４も同様にＸ軸方向へ移動する。その際、移動部材４は、シール部材３に当接したまま摺動するため、加工ヘッド１２を移動させながらのレーザ加工時にもレーザビームＬの光路を保護する筐体１内の気密は保持される。

筐体１内には、パージガス入口１４から清浄乾燥空気や窒素などがパージガスＰとして導入される。筐体１内に導入されたパージガスＰは、筐体１内を循環した後にパージガス出口１５から逆止弁１６を経由して大気へ放出される。

移動部材４とシール部材３との当接摺動部は、停止又は動作中に（すなわち常時）パージガスＰの若干の漏れが生じるため、筐体１内の気圧を大気圧よりも若干（０．５ｋＰａ程度）高く保持できるように、パージガスＰの流量と圧力とを調整する。ジャバラを使った装置と同様に、パージガスＰの入口圧力は０．１〜０．３ＭＰａ、流量は５０〜１００ＮＬ／ｍｉｎ程度とすることで、筐体１内の気圧を大気圧よりも若干高く保持できる。

また、動作中、移動部材４の筐体１側でシール部材３の外側（外気に触れる部分）には粉塵が付きやすく、ここに付着した粉塵はシール部材３を経由して筐体１内部へ侵入する可能性がある。これを防止するため筐体１の両端部に防塵カバーを設けるようにしても良い。

図３は、開口２の長手方向の縁部の断面図であり、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示している。レール１７ａ、１７ｂは、筐体１の開口２の縁部近傍に移動部材４を挟むように設けられている。図示は省略するが、移動部材４の短手方向の反対側にもレール１７ａ、１７ｂ及びガイドローラ１８が設けられており、これらが移動部材４の案内手段８を構成している。図４は、ガイドローラ１８と移動部材４との当接状態を示す図である。図４に示すように、ガイドローラ１８は、移動部材４の短手方向端面に当接して設けられている。

図３に示すネジ１９は、移動部材４が当接摺動するシール部材３を筐体１の開口２の縁部に固定している。レール１７ａ、１７ｂの移動部材４を案内する部分には、ウレタンやポリテトラフルオロエチレン（フッ素ゴム）製テープ、又は超高分子量ポリエチレンなどの自己潤滑性を有する材料を用いて製造したテープなどを貼って移動部材４の案内を円滑にすることが好ましい。

ガイドローラ１８には、ステンレス製のベアリングが用いられており、移動部材４の移動する方向に複数設けられている。案内手段８は、移動部材４の運動方向で、Ｘ軸と直交するＹ軸方向（幅方向）は、レール１７ａ、１７ｂにより、Ｚ軸方向（厚さ方向）はガイドローラ１８により移動範囲を規制・案内される。案内手段８は、移動部材４のシール部材３への当接摺動動作をより確実なものとする。

また、ジャバラとは異なり、レーザビームＬによって焼損を受ける可能性がある部分はごく限られているため、焼損の発生は皆無に等しいが、金属製のビーム遮蔽板２１をシール部材３に沿って設けることで、より確実に焼損の発生を防止できる。

シール部材３は、先端（移動部材４と当接する部分）がリップ形状となっている。シール部材３の先端をリップ形状とすることで、シール部材３の弾性を高めるとともに摺動抵抗を低減できる。また、シール部材３の先端をリップ形状とすることで、気密性保持性を高めることができる。シール部材３の材料としては、天然ゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなど各種ゴムを適用可能である。ウレタンゴムは、安価かつ入手が容易であり、耐摩耗性が高い上に摺動抵抗が小さいなど機械的特性も優れ、所望の硬度に調整して成型できるため、シール部材３の材料として好適である。

移動部材４は、厚さ０．０５〜０．３５ｍｍのバネ性を有するステンレス鋼帯で形成されている。気密性を高めるためには移動部材４にもバネ性があることが好ましい。移動部材４は、薄すぎると破損しやすくなり、厚すぎると屈曲性に乏しくなって気密性が低くなったり移動部材４をコンパクトに収容することが困難となったりするため、上記の範囲の厚さとすることが好ましい。なお、発明者らは、移動部材４として用いるステンレス鋼帯の厚さを変えて種々の試験を行った結果、厚さ０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍのバネ性を有するステンレス鋼帯を移動部材４として用いた場合に、気密性や耐久性、移動部材４の耐屈曲性などの各種性能に問題が無いことを確認した。厚さ０．４ｍｍのステンレス鋼帯を用いた場合には、移動部材４の屈曲性が低く、移動部材４としては不適当であった。また、厚さ０．０５ｍｍ未満のステンレス鋼帯は強度が不足して移動部材４として不適当である。

厚さ０．０５ｍｍ程度の薄い材料で形成された移動部材４は、レーザ出力が小さく、小型でストロークの小さい光路構造に適しており、厚さ０．３５ｍｍまでの厚い材料で形成された移動部材４は、大型でストロークの大きい光路構造に適している。移動部材４の材料としてステンレス鋼帯を用いることで、防錆性や耐屈曲性を高めることができる。また、表面が滑らかな移動部材４を実現できる。

図１、図２に示すように、筐体１の移動部材４の移動方向両端部には、巻出巻取装置９ａ、９ｂが設けられている。移動部材４が図１、図２での右方向へ移動する場合は、巻出巻取装置９ａは移動部材４を巻き取る動作を行い、巻出巻取装置９ｂは移動部材４を巻き出す動作を行う。移動部材４が図１、図２での左方向へ移動する場合は、巻出巻取装置９ａは移動部材４を巻き出す動作を行い、巻出巻取装置９ｂは移動部材４を巻き取る動作を行う。

巻出巻取装置９ａ、９ｂは、ぜんまいバネなどを用いて構成することが可能であるが、サーボモータを使用して巻き出し巻き取り時の張力を制御するようにしたり、移動部材４の駆動装置である駆動手段７と連動して同期動作できるようにしても良い。

本実施の形態によれば、ジャバラなどの伸縮する部材を使用しないため、伸縮しろが不要である。したがって、本実施の形態にかかる光路構造を備えたレーザ加工機は、光路が短くなって安定したレーザ加工が可能となる。また、装置をコンパクトに設計することができる。さらに、光路が動作することに伴う光路内での呼吸現象が発生しない状態で高い気密性を保持できる。さらに、外部から筐体内部に粉塵が侵入することが無いため、筐体内を常に清浄な状態に保つことができる。さらに、レーザビームＬに触れる部分は金属材料で構成されるため、焼損の発生を防止できる。すなわち、高性能で安全な光路構造を簡単で安価に提供できる。

また、移動部材の案内手段は、移動部材の正しい移動方向への移動を確実に保証するため、気密性や粉塵侵入の防止性が安定した信頼性の高い光路構造を実現できる。

また、巻出巻取装置を用いることにより、移動部材の両端が確実に装置内に収容されることを保証し、光路構造をコンパクトにすることができる。

実施の形態２．
図５は、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態２の構成を示す図である。本実施の形態では、移動部材４は両端部が接続・結合されてエンドレス状になっており、支持ローラ１０ａ〜１０ｄによって筐体１の外部で支持され、光路管６ａとともに移動するように構成されている点で実施の形態１と相違する。筐体１やＺ軸ユニット２２などの構成は実施の形態１と同様である。

支持ローラ１０ａ〜１０ｄの各々の移動部材４の転動面は中央部が凸の曲面となっており、支持ローラ１０ａ〜１０ｄは全体的には中膨れの太鼓状（クラウン状）となっている。支持ローラ１０ａ〜１０ｄは、太鼓状となっていることにより、移動部材４が移動方向と直交する方向へ移動しないように矯正する。これにより、支持ローラ１０ａ〜１０ｄは、移動部材４の支持・及び移動方向への移動の案内を安定して行えるようになっている。また、移動部材４を塑性変形させないだけの十分に大きな曲率を備えている。支持ローラ１０ａ〜１０ｄは、軽量であると、移動部材４の移動速度の変化に追従して回転速度が変化しやすいため、対スリップ性に優れる。また、移動部材４との間に動摩擦が発生しにくくなるため、耐摩耗性も向上する。また、支持ローラ１０ａ〜１０ｄは、転動面に耐摩耗性被膜（硬質クロムめっきなど）が施され、研摩されていると、耐摩耗性に優れる。

テンションローラ２３ａ、２３ｂを適当な位置に設けることで、移動部材４が高速移動を繰り返しても、移動部材４と支持ローラ１０ａ〜１０ｄとがスリップしにくくなる。また、支持ローラ１０ａ〜１０ｄの少なくとも一部について、移動部材４の移動方向（Ｘ軸方向）やこれと直交する方向（Ｙ軸方向）に若干移動可能なように弾性的に支持する構成としても良い。

なお、図示していないが、筐体１の開口２（図５では不図示）及びシール部材３の無い側で移動部材４がＸ軸方向へ移動する部分には、図３に示した案内手段８と同様の構成、または簡略化した構成を設けて、移動部材４を案内させてもよい。

本実施の形態によれば、移動部材４を高速に繰り返し移動させやすく、光路の移動ストロークが長い（例えば３ｍ以上）場合でも光路構造をコンパクトにすることができる。また、支持ローラ１０ａ〜１０ｄを移動部材４の移動方向へ移動可能となるように弾性的に支持したり、適当な位置にテンションローラ２３ａ、２３ｂを設けることにより、移動部材４の加減速動作時に移動部材４が移動方向に撓んで動作不良を発生させることを防止し、支持ローラ１０ａ〜１０ｄと移動部材４とがスリップを起こしてこれらが摩耗したり破損したりすることを防止できる。

実施の形態３．
図６は、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態３の構成を示す図である。筐体１の移動部材４の移動方向の両端部にスクレーパ１１と、ローラ２０とが設けられている点で実施の形態１と相違する。

スクレーパ１１は、移動部材４のシール部材３と当接摺動する側（内側）に当接するように設けられている。ローラ２０は、スクレーパ１１の移動部材４へ当接する部分の反対側（外側）に設けられている。図７は、スクレーパ１１及びローラ２０の移動部材４との当接状態を示す図である。図７に示すように、スクレーパ１１及びローラ２０は、移動部材４の全幅に亘って当接する。

スクレーパ１１の断面は、自動車のワイパーのようにリップを備えた形状（矢印形状）となっており、移動部材４の移動に伴ってスクレーパ１１のリップの部分が移動部材４に当接摺動する。これにより、移動部材４の内側に付着した粉塵は、スクレーパ１１によって除去される。同様に、移動部材４の外側に付着した粉塵は、ローラ２０によって除去される。

なお、ここでは筐体１の両端にスクレーパ１１及びローラ２０を一対ずつ設けた構成を例として示したが、スクレーパ１１及びローラ２０の対を複数設けることも可能である。

本実施の形態によれば、移動部材４の特に内側に付着した粉塵をスクレーパ１１で除去できるため、移動部材４に付着した粉塵が筐体１内部へ巻き込まれることを防止し、筐体１内部の気密性、清浄性を確保し、シール部材３の長寿命化を実現できる。

実施の形態４．
図８は、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造の実施の形態４での開口２の長手方向の縁部の断面図である。図８においては、左側が筐体１の内側、右側が筐体１の外側である。本実施の形態においては、シール部材３は、スポンジ状弾性体２５ａと、スポンジ状弾性体２５ａに貼り付けられた樹脂製テープ２６ａとで構成されている。なお、説明の簡略化のためにシール部材３の支持構造（取付構造）の図示は省略しているが、シール部材３は開口２の周囲内側縁部において筐体１に隙間無く取り付けられている。

シール部材３は、スポンジ状弾性体２５ａが適度な縮みしろをもった状態で樹脂製テープ２５ａが移動部材４に当接するように設置されている。

移動部材４を挟んでシール部材３の反対側には、スポンジ状弾性体２５ｂと、スポンジ状弾性体２５ｂに貼り付けられた樹脂製テープ２６ｂとで構成された押付部材２４が設置されている。押付部材２４は、スポンジ状弾性体２５ｂが適度な縮みしろをもった状態で樹脂製テープ２５ｂが移動部材４に当接するように設置されている。

レール１７ａ、１７ｂやガイドローラ１８で構成される案内手段８については実施の形態１と同様である。

シール部材３と押付部材２４とは、移動部材４を一定の弾力を持って挟持する。移動部材４が移動する際には、開口２の周囲内側縁部に取り付けられたシール部材３は、筐体１内の気密性を保持する。押付部材２４は、移動部材４がシール部材３の樹脂製テープ２６ａへ当接することを保証する。

スポンジ状弾性体２５ａ、２５ｂとしては、ラテックススポンジ、クロロプレンゴム被覆のラテックススポンジ、クロロプレンスポンジ、シリコンスポンジなどを適用可能である。クロロプレンゴム被覆のラテックススポンジは、安価で弾力性に富むが耐久性が高くないラテックススポンジ上に耐久性の高いクロロプレンゴムが被覆されているため、スポンジ状弾性体２５ａ、２５ｂとして好適である。

樹脂製テープ２６ａ、２６ｂの材料としては、超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ウレタンなどを適用可能である。超高分子量ポリエチレンは、市販されていて入手が容易であることに加え、自己潤滑性が高いために摩擦係数が小さく、機械的強度や耐摩耗性も高いため、樹脂製テープ２６ａ、２６ｂの材料として好適である。一例を挙げると、ステンレス製ベルトを移動部材４として用い、移動速度１００ｍ／ｍｉｎで約１０００時間繰り返し当接摺動させても劣化や摩耗がほとんど見受けられないという試験結果が得られている。

本実施の形態においては、シール部材は、開口内側に設置されたスポンジ状弾性体を備えているため、移動部材への当接が保証される。また、樹脂製テープを備えているため、移動部材との摺動摩擦抵抗を軽減されかつ気密性が保持されている。外側に設置された押付部材は、スポンジ状弾性体及び樹脂製テープで構成されるため、移動部材との摺動摩擦抵抗を軽減しつつ移動部材の内側シール部材の樹脂製テープへの当接を保証することができる。

スポンジ状弾性体をクロロプレンゴムを被覆したラテックススポンジで構成することにより、スポンジ状弾性体は劣化することなく弾性力を長期間保持するため、移動部材と樹脂製テープとの当接摺動を保証できる。また、超高分子量ポリエチレン樹脂を材料とする樹脂製テープは、摩擦係数が小さいため摺動抵抗が小さく、移動部材との当接摺動部の気密性・密閉性を長期間保持できる。

上記の各実施の形態においては、開口２が筐体１の底面に設けられた構成を例としたが、開口２は筐体１の側面や上面に設けられていてもよい。また、移動部材４が光路管６に固定されている構成を例としたが、ベンドブロック５を開口２から突出させたり、移動部材４が筐体１内に入り込むようにして移動部材４をベンドブロック５に固定することも可能である。

以上のように、本発明にかかるレーザ加工機の光路構造は、光路の移動を高速で繰り返し行うことができ、伸縮しろが無く、高い気密性を備え、呼吸を行わず、外部粉塵の光路内への侵入や焼損の発生を防止できる点で有用であり、特に、光路の移動量が大きい大型の光走査型レーザ加工機に適している。

１ 筐体
２ 開口
３ シール部材
４ 移動部材
５ａ、５ｂ ベンドブロック
６ａ、６ｂ 光路管
７ 駆動手段
８ 案内手段
９ａ、９ｂ 巻出巻取装置
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 支持ローラ
１１ スクレーパ
１２ 加工ヘッド
１３ ワーク
１４ パージガス入口
１５ パージガス出口
１６ 逆止弁
１７ａ、１７ｂ レール
１８ ガイドローラ
１９ ネジ
２０ ローラ
２１ ビーム遮蔽板
２２ Ｚ軸ユニット
２３ａ、２３ｂ テンションローラ
２４ 押付部材
２５ａ、２５ｂ スポンジ状弾性体
２６ａ、２６ｂ 樹脂製テープ
３０ 導光ユニット
Ｌ レーザビーム
Ｐ パージガス

Claims (10)

1. レーザビームを加工ヘッドから被加工物に照射してレーザ加工を行うレーザ加工機の光路構造であって、
   細長な箱状で長手面の一つに開口を有する筐体と、
   前記筐体内を該筐体の長手方向に進行するレーザビームを前記開口側へ偏向するベンドミラーを備え、前記筐体の長手方向へ移動可能に該筐体内に設置されたベンドブロックと、該ベンドブロックから前記開口側へ突出して設けられ、前記ベンドミラーによって前記開口側へ偏向された前記レーザビームの光路を覆う光路管とを含み、該光路管を通過した前記レーザビームを前記加工ヘッドへ導く導光ユニットと、
   弾性体で構成され前記開口の縁部に設置されたシール部材と、
   前記筐体外において前記シール部材に当接して前記開口を塞ぐ帯状であり、前記シール部材に対して摺動することにより前記開口を塞いだ状態で長手方向に移動可能で、前記導光ユニットに固定された移動部材と、
   前記移動部材及び前記導光ユニットを一体的に前記移動部材の長手方向へ移動させる駆動手段とを有し、
   前記筐体は、前記移動部材の幅方向及び厚さ方向の移動を規制する案内手段を備えることを特徴とするレーザ加工機の光路構造。
2. 前記筐体の長手方向の両端それぞれの近傍に、前記移動部材の巻き出し及び巻き取りを行う巻出巻取装置を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機の光路構造。
3. 前記移動部材は両端部を接合したエンドレス状であって前記筐体を囲うように配置されており、前記筐体の周囲に設置された支持ローラによって移動が案内されることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機の光路構造。
4. 前記支持ローラは、前記移動部材の移動方向へ移動可能に弾性的に設置されていることを特徴とする請求項３記載のレーザ加工機の光路構造。
5. 前記移動部材の張力を一定に保つテンションローラを有することを特徴とする請求項３記載のレーザ加工機の光路構造。
6. 前記支持ローラは太鼓状であることを特徴とする請求項３記載のレーザ加工機の光路構造。
7. 前記移動部材の前記シール部材と当接する側の面と当接するスクレーパを有することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機の光路構造。
8. 前記シール部材は、ウレタンゴム製で、前記移動部材と当接する部分がリップ形状となっており、
   前記移動部材は、ステンレス鋼帯であることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工機の光路構造。
9. 前記シール部材は、前記開口の縁部に取り付けられたスポンジ状弾性体と、該スポンジ状弾性体に貼り付けられた樹脂製テープとで構成されており、
   前記移動部材を挟んで前記シール部材と対向するように、スポンジ状弾性体に樹脂テープを貼り付けて構成された押付部材が設置されたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のレーザ加工機の光路構造。
10. 前記スポンジ状弾性体は、クロロプレンゴムが被覆されたラテックススポンジであり、
    前記樹脂製テープは、超高分子量ポリエチレン樹脂を材料として構成されていることを特徴とする請求項９記載のレーザ加工機の光路構造。

Images