JP7490191B2 - 印面加工用のレーザー加工機 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー光線により印材に所要の印面を彫刻するための印面加工用のレーザー加工機に関するものである。
印面加工用のレーザー加工機は、特許文献１に示されるように従来から知られている。レーザー発振器から発射されたレーザー光線は各種ミラーを反射経由してレーザーヘッド部に達し、焦点レンズにより集光されて加工テーブル上のワークに照射される。レーザーヘッド部はＸ軸及びＹ軸方向に移動し、ワークの表面に所要の印面を彫刻する。
ワークとしては、例えば多孔質あるいは非多孔質の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーなどが用いられ、その表面がレーザー光線により加工される。この際に不可避的に削りカスが発生するが、この削りカスが印底に蓄積されると、捺印した際に印底の削りカスに付着した朱肉が印影に反映され、きれいな印影が得られなくなる。
このため特許文献１の印面加工用のレーザー加工機は、レーザーヘッド部に吸引ホースを取り付け、発生した削りカスを吸引して除去する構造となっている。吸引ホースの先端はレーザー光線照射部の片側に接近させて配置されている。しかし吸引ホースによる吸引力には限界があり、特にレーザー光線照射部を挟んで吸引ホースの先端の反対側に発生した削りカスは完全に吸引できない場合があった。そのため、加工終了後に人手による削りカスの除去が必要となることがあった。
このほか特許文献２には、レーザー加工時に発生飛散する溶融物が集光レンズに付着することを防止するため、レーザー光線照射部の片側近傍に圧力気流の噴射ノズルを配置したレーザー加工機が記載されている。この特許文献２のレーザー加工機は金属材料の溶接又は穴あけ用であり、飛散物は金属溶融物である。
しかし特許文献２の噴射ノズルは先細であってレーザー光線照射部に高圧気流を集中させる構造であるため、金属加工には適しているが、ワークの材質が金属よりも軟質の印面加工用のレーザー加工機に用いると、気流の衝撃によりワークを損傷するおそれがあった。また気流の圧力を低下させると、削りカスを完全に吸引できないおそれがあった。
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、印面素材となるワークをレーザー加工する際に発生する削りカスを、印底に蓄積されないように確実に排除することができる印面加工用のレーザー加工機を提供することである。
上記の課題を解決するためになされた本発明は、レーザー光源からの光を集光し、ワークに照射するための集光レンズを備えたレーザーヘッド部と、前記レーザーヘッド部の側方に設けられレーザー光線照射部に向けてガスを噴射するアシストガスノズルとを備えた印面加工用のレーザー加工機であって、該アシストガスノズルのガス噴出部が、縦横比を１：２～１：５とした横長の形状であり、前記アシストガスノズルにはガスを一時的に貯留するガス貯留部が設けられており、該ガス貯留部の壁面に、ガス供給装置からガスが供給されるガス供給部と、供給されたガスを噴射するガス噴出部とが設けられ、前記ガス貯留部には、前記ガス供給部から供給されたガスが最初に当たるガス衝突面と、該ガス衝突面に連続して設けられ、ガス噴出部が形成された面である傾斜面とが形成され、該傾斜面とガス衝突面とが前記ガス貯留部の内部においてなす角度を９０度より大きくしたことを特徴とするものである。
なお請求項２の発明のように、前記傾斜面と前記ガス衝突面とが前記ガス貯留部の内部においてなす角度が９０度より大きく１８０度より小さいことが好ましい。
本発明の印面加工用のレーザー加工機は、レーザー光線照射部に向けてガスを噴射するアシストガスノズルのガス噴出部を縦横比を１：２～１：５とした横長の形状としたので、ガスの噴出圧が一点に集中することなく、ガス噴出部に対応する横長の範囲にわたり均一に分散する。このため印底に蓄積しようとする削りカスを確実に吹き飛ばし、排除することができる。ガスの噴出圧は吸引圧よりも高めることができ、しかも広い範囲にわたり自由にコントロールできるので、金属よりも軟質の印面加工用のワークを損傷することもない。
また、アシストガスノズルにはガスを一時的に貯留するガス貯留部を設けておけば、ガス噴出部から噴出されるガス流速をより均一化することができる。
また、ガス貯留部にガスが最初に当たるガス衝突面とガス噴出部を備えた傾斜面とを形成し、傾斜面とガス衝突面とがなす角度を９０度より大きくしておけば、ガスがよりスムーズにガス噴出部に流れ、ガス流の乱れによる減速をなくして、ガス流速をより均一化することができる。
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は実施形態の印面加工用のレーザー加工機の全体を示す斜視図であり、１０はレーザー発振器を内蔵する本体、１１は水平なテーブルである。テーブル１１の上方の前後位置には２本のＸ軸レール１２が設置されており、これらのＸ軸レール１２の上方には、Ｘ軸方向に移動可能なＹ軸レール１３が設置されている。レーザーヘッド部１４はＹ軸レール１３上に移動可能に搭載されている。レーザーヘッド部１４の移動パターンは数値制御されており、テーブル１１の上面をＸ、Ｙ両軸方向に移動可能である。テーブル１１の上面には印面の素材となるワークＷが固定される。なお、Ｘ軸レール１２とＹ軸レール１３を入れ替え、Ｙ軸レール１３の上にＸ軸レール１２を設置してもよい。
図１は実施形態の印面加工用のレーザー加工機の全体を示す斜視図であり、１０はレーザー発振器を内蔵する本体、１１は水平なテーブルである。テーブル１１の上方の前後位置には２本のＸ軸レール１２が設置されており、これらのＸ軸レール１２の上方には、Ｘ軸方向に移動可能なＹ軸レール１３が設置されている。レーザーヘッド部１４はＹ軸レール１３上に移動可能に搭載されている。レーザーヘッド部１４の移動パターンは数値制御されており、テーブル１１の上面をＸ、Ｙ両軸方向に移動可能である。テーブル１１の上面には印面の素材となるワークＷが固定される。なお、Ｘ軸レール１２とＹ軸レール１３を入れ替え、Ｙ軸レール１３の上にＸ軸レール１２を設置してもよい。
図２から図４にレーザーヘッド部１４の構造を示す。１５は図示を略したレーザー発振器から発射されたレーザー光線を透過するウィンドウレンズ、１６は反射用のミラー、１８は集光レンズである。ウィンドウレンズ１５は加工中に発生する削りカスがレーザーヘッド部１４内に侵入するのを防ぐ為に設けている。ウィンドウレンズ１５に水平に入射したレーザー光線はミラー１６で下向きに反射され、集光レンズ１８で集光されて発射口１９からワークＷに向けて照射される。レーザーヘッド部１４はＸ軸及びＹ軸方向に移動し、ワークＷの表面に所要の印面を彫刻する。
このときに発生する削りカスを排除するため、図５に示すようにレーザーヘッド部１４の側方には、レーザー光線照射部に向けてアシストガスを噴射するアシストガスノズル２０が設けられている。本実施形態のアシストガスノズル２０の構造を、図６以下に示す。なお、アシストガスとしては安価な圧縮空気を用いるほか、炭酸ガスや窒素ガスなど、その他のガスを用いることもできる。
これらの図に示されるように、本実施形態のアシストガスノズル２０は金属ブロックの内部にガス貯留部２１となる円形穴を形成し、その上面にガス供給部２２となる貫通穴を形成し、またガス貯留部２１から斜め下方にガス噴出部２３となる横長の穴を形成したものである。尚、ガス噴射部２３は、ガス貯留部の壁面の内、ガス供給部２２からガスが供給される方向の延長線上以外の箇所に設けられている。金属ブロックのガス噴出部２３が形成された面は斜の切落とし面２４となっている。ガス貯留部２１となる円形穴の端部はプラグ２５により封止されている。このアシストガスノズル２０はその一端に形成された立上り辺２６によって、レーザーヘッド部１４の側方に固定されている。
図７に示されるようにガス噴出部２３は横長の形状であり、本実施形態では縦横比は略１：３である。本実施形態ではガス噴出部２３の縦横比を略１：３としたが、１：２～１：５の範囲で変更することもできる。縦横比が１：１に近づくと特許文献２と同様に１点に向かう集中流となり、衝撃圧が高くなるため好ましくない。
このガス噴出部２３は、ガス供給部２２よりもアシストガスノズル２０の先端側に配置されている。図９に示すように、ガス供給部２２から供給されたアシストガスはその直下のガス衝突面２７に衝突したうえ、ガス貯留部２１の内部を流れてガス噴出部２３から横長の噴流となって噴出する。このためガス供給部２２の直下にガス噴出部２３を形成した場合よりもガス貯留部２１の内部の静圧が高まり、アシストガスをガス噴出部２３の全体から横長の均一流として噴出させることができる。
また、ガス貯留部２１のガス噴出部２３が形成された面を「ガス噴出部２３を備えた傾斜面２８」と定義すると、このガス噴出部２３を備えた傾斜面２８はガス衝突面２７に連続している。そして図１０に示すように、この傾斜面２８とガス衝突面２７とがガス貯留部２１の内部においてなす角度αは、９０度より大きくなっている。このためガス貯留部２１からガス噴出部２３に向かってアシストガスはスムーズに流れ、ガス流の乱れによる減速をなくして、ガス流速をより均一化することができる。
本実施形態ではガス貯留部２１の内面は円形であるため、上記の傾斜面２８は円弧面となっている。しかしガス噴出部２３が形成された傾斜面２８を、上記したαが９０度より大きい平面とすることもできる。
このように構成された本発明の印面加工用のレーザー加工機は、テーブル１１の上面に印面の素材となるワークＷを固定し、レーザーヘッド部１４をＸ軸及びＹ軸方向に移動させながらワークＷに向けてレーザー光線を照射し、ワークＷの表面に所要の印面を彫刻すること、またその際に削りカスが発生することは従来と同様である。
しかし本発明の印面加工用のレーザー加工機は、レーザーヘッド部１４に取り付けたアシストガスノズル２０の横長形状のガス噴出部２３から、レーザー光線照射部に向けてアシストガスを噴射する。このためアシストガスは印面の素材となるワークＷに過大な集中圧（衝撃圧）を加えることなく、広い範囲から削りカスを確実に吹き飛ばして印底から排除することができる。このため従来のように人手による削りカスの排除は不要となり、鮮明な印影を捺印できる印判を製造することができる。
以上に説明したように、本発明の印面加工用のレーザー加工機によれば、印面素材となるワークＷをレーザー加工する際に発生する削りカスを、印底に蓄積されないように確実に排除することができる利点がある。
１０ 本体
１１ テーブル
１２ Ｘ軸レール
１３ Ｙ軸レール
１４ レーザーヘッド部
１５ ウィンドウレンズ
１６ ミラー
１８ 集光レンズ
１９ 発射口
２０ アシストガスノズル
２１ ガス貯留部
２２ ガス供給部
２３ ガス噴出部
２４ 切落とし面
２５ プラグ
２６ 立上り辺
２７ ガス衝突面
２８ 傾斜面
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２４ 切落とし面
２５ プラグ
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２７ ガス衝突面
２８ 傾斜面
Claims (2)
- レーザー光源からの光を集光し、ワークに照射するための集光レンズを備えたレーザーヘッド部と、前記レーザーヘッド部の側方に設けられレーザー光線照射部に向けてガスを噴射するアシストガスノズルとを備えた印面加工用のレーザー加工機であって、該アシストガスノズルのガス噴出部が、縦横比を１：２～１：５とした横長の形状であり、
前記アシストガスノズルにはガスを一時的に貯留するガス貯留部が設けられており、該ガス貯留部の壁面に、ガス供給装置からガスが供給されるガス供給部と、供給されたガスを噴射するガス噴出部とが設けられ、
前記ガス貯留部には、前記ガス供給部から供給されたガスが最初に当たるガス衝突面と、該ガス衝突面に連続して設けられ、ガス噴出部が形成された面である傾斜面とが形成され、該傾斜面とガス衝突面とが前記ガス貯留部の内部においてなす角度を９０度より大きくしたことを特徴とする印面加工用のレーザー加工機。 - 前記傾斜面と前記ガス衝突面とが前記ガス貯留部の内部においてなす角度が９０度より大きく１８０度より小さいことを特徴とする請求項１に記載の印面加工用のレーザー加工機。
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| JP2020020315A JP7490191B2 (ja) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | 印面加工用のレーザー加工機 |
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| JP2020020315A JP7490191B2 (ja) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | 印面加工用のレーザー加工機 |
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| JP2021122854A JP2021122854A (ja) | 2021-08-30 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2000052075A (ja) | 1998-08-03 | 2000-02-22 | Shachihata Inc | レーザ加工機 |
| JP2000202676A (ja) | 1999-01-14 | 2000-07-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | レ―ザ加工ヘッド |
| JP2017177136A (ja) | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 三菱重工業株式会社 | レーザ表面加工装置 |
| JP2018024014A (ja) | 2016-08-04 | 2018-02-15 | 株式会社日本製鋼所 | レーザ剥離装置、レーザ剥離方法、及び有機ｅｌディスプレイの製造方法 |
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2020
- 2020-02-10 JP JP2020020315A patent/JP7490191B2/ja active Active
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