JP2000117477A - レーザ加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工の高速化を実現すること。 【解決手段】レーザ加工機において、加工ヘッド本体１
１のレーザ光路ＲＫの途中に、カートリッジ装着部３０
を形成し、このカートリッジ装着部３０に集光レンズ装
着用の開口部３０ｂを形成し、前記カートリッジ装着部
３０に、集光レンズ３３を備えたレンズカートリッジ３
１を、開口部３０ｂを介して着脱自在に設けて構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光によりワ
ークの切断加工を行うことのできるレーザ加工機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より様々なタイプのレーザ加工機が
使用されており、このようなレーザ加工機に共通の課題
として更なる加工の高速化が望まれている。加工の高速
化は、加工ヘッドを動かして実際にワークの切断を行う
加工工程での高速化、或いは集光レンズなどを点検又は
交換するといったメンテナンス工程での高速化によって
実現されるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように更なる
加工の高速化が望まれており、本発明は加工の高速化を
実現するレーザ加工機を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明のうち第１の
発明は、レーザ光（ＲＺ）が通過自在なレーザ光路（Ｒ
Ｋ）が内部に形成された加工ヘッド本体（１１）及び、
該加工ヘッド本体（１１）に設けられ、前記レーザ光路
（ＲＫ）を通過したレーザ光（ＲＺ）を外部に射出する
トーチ（２６）を有したレーザ加工機（１）において、
前記加工ヘッド本体（１１）の前記レーザ光路（ＲＫ）
の途中に、集光レンズ装着部（３０）を形成し、前記集
光レンズ装着部（３０）に集光レンズ装着口（３０ｂ）
を形成し、前記集光レンズ装着部（３０）に、集光レン
ズ（３３）を、前記集光レンズ装着口（３０ｂ）を介し
て着脱自在に設けて構成される。

【０００５】また本発明のうち第２の発明は、第１の発
明によるレーザ加工機において、前記加工ヘッド本体
（１１）の前記レーザ光路（ＲＫ）は、少なくとも１箇
所の光路屈曲部（ＫＰ１、ＫＰ２）を有しており、前記
各光路屈曲部（ＫＰ１、ＫＰ２）は反射ミラー（１３、
２３）を、該光路屈曲部（ＫＰ１、ＫＰ２）に進入する
レーザ光（ＲＺ）を所定の方向に反射させる形で有し、
少なくとも１箇所の前記光路屈曲部（ＫＰ２）は、前記
レーザ光路（ＲＫ）上において、前記集光レンズ装着部
（３０）と前記トーチ（２６）の間に配置した。

【０００６】また本発明のうち第３の発明は、第２の発
明によるレーザ加工機において、前記加工ヘッド本体
（１１）は、第１ヘッド部（１２）及び、一方の側で該
第１ヘッド部（１２）に、所定の回転軸（ＣＴ２）を中
心に前記第１ヘッド部（１２）に対して回転自在な形で
接続され、かつ他方の側で前記トーチ（２６）と接続さ
れた第２ヘッド部（２０）を有しており、前記少なくと
も１箇所の光路屈曲部（ＫＰ２）は、該光路屈曲部（Ｋ
Ｐ２）の前記反射ミラー（２３）が前記所定の回転軸
（ＣＴ２）と交差する形で前記第２ヘッド部（２０）に
配置した。

【０００７】また本発明のうち第４の発明は、第３の発
明によるレーザ加工機において、前記集光レンズ装着部
（３０）は、前記第２ヘッド部（２０）に形成されてい
る。

【０００８】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

【０００９】

【発明の効果】以上の構成により第１の発明では、集光
レンズの集光レンズ装着部に対する着脱は集光レンズ装
着口を介して行えるので、集光レンズの点検や交換など
を行うメンテナンス時には、従来のようにトーチ（或い
は加工ヘッド本体）等を分解する必要なく、集光レンズ
の着脱が簡単に行える。これによりメンテナンス工程に
かかる時間が短縮され、加工の高速化が実現する。

【００１０】また本発明のうち第２の発明では、第１の
発明による効果に加えて以下の効果を生む。即ち、トー
チから射出されたレーザ光がワークに当たって反射して
くる紫外線等は該トーチ中に戻ってくる。しかし、この
紫外線等は集光レンズ装着部の集光レンズに到達する前
に、集光レンズ装着部とトーチの間に少なくとも１箇所
配置された光路屈曲部の反射ミラーに照射され、この反
射ミラーで紫外線等のエネルギーが吸収されるので、こ
の紫外線等は集光レンズに極力到達せず（或いは到達し
ても集光レンズに極力エネルギーを与えず）、従って、
集光レンズにスパッタが付着することが防止される。こ
れにより集光レンズのメンテナンスサイクルを長くで
き、その分、メンテナンスに時間をとられないので更な
る加工の高速化が実現する。また、集光レンズにスパッ
タが付着することが防止されるため、加工性能の低下が
防止され好都合である。

【００１１】また本発明のうち第３の発明では、第２の
発明による効果に加えて以下の効果を生む。即ち、集光
レンズから、トーチの前方に形成されるレーザ光の焦点
までの距離は、所定の焦点距離を確保する必要があるた
め短縮が困難であるが、本発明のように集光レンズ（集
光レンズ装着部）とレーザ光の焦点の間に反射ミラーを
設け、集光レンズ（集光レンズ装着部）と反射ミラーと
の間の距離を確保することで、該反射ミラーからレーザ
光の焦点までの距離を極力短縮できる。また、レーザ光
の焦点を所定の回転軸を中心にして回転移動させる場合
の回転半径は、前記所定の回転軸と交差する形で配置さ
れた反射ミラーから前記レーザ光の焦点までの、該所定
の回転軸に直角な方向の距離となるので、本発明の場合
にはこの回転半径を極力小さくできるようになってい
る。これにより、トーチ等の旋回移動において小回りが
きき、加工工程での高速化が実現し、高速な加工が実現
する。また通常では、加工ヘッド本体（第１ヘッド部
側）がワークに対して限られたストローク内でのみ移動
できることから、本発明では上述したようにトーチ等の
移動において小回りがきくので、その分、最大加工ワー
ク寸法が大きくなり、ワーク加工上のデッドゾーンが削
減されるという利点もある。

【００１２】また本発明のうち第４の発明では、第３の
発明による効果に加えて、集光レンズ装着部の清掃や修
理は第２ヘッド部を第１ヘッド部より取り外して行うこ
とができるので作業がスムーズに行える。これによりメ
ンテナンスに時間をとられないので更なる加工の高速化
が実現する。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のレーザ加工機による利点
を従来のものと比較することにより、本発明をよりよく
理解するため、まず従来のレーザ加工機の一例を図を参
照して簡単に説明しておく。図６は従来のレーザ加工機
の一例を示した図であり、図６（ａ）はその加工ヘッド
本体付近を示した側面図、図６（ｂ）は加工ヘッド本体
の移動量を説明する模式図、図６（ｃ）は最大加工ワー
ク寸法を説明する模式図である。

【００１４】従来、三次元加工を行うことのできるレー
ザ加工機の加工ヘッド本体は、例えば図６に示すレーザ
加工機５０の加工ヘッド本体５１のように構成されてい
る。即ち加工ヘッド本体５１は、所定のＹ軸方向に移動
自在な図示しないサドル側に設けられた上下方向のスリ
ーブ部材５２及び、該スリーブ部材５２の先端に設けら
れた回転先端部材５３及び、該回転先端部材５３に設け
られたトーチ５６で構成されている。スリーブ部材５２
は図示しないサドルに対して該スリーブ部材５２の中心
軸ＣＴ１（所定のＺ軸に平行な軸）を中心に図の矢印
Ｇ、Ｈ方向に回転駆動自在となっており、回転先端部材
５３はスリーブ部材５２に対して、中心軸ＣＴ１に直角
な中心軸ＣＴ２を中心に図の矢印Ｊ、Ｋ方向に回転駆動
自在となっている。トーチ５６は中心軸ＣＴ２に直角な
方向に伸びている。

【００１５】レーザ光ＲＺは，スリーブ部材５２中を中
心軸ＣＴ１に沿って矢印Ｆ方向に進み、該スリーブ部材
５２中の第１ミラー５２ａで反射され中心軸ＣＴ２に沿
って進み回転先端部材５３まで供給される。また回転先
端部材５３に供給されたレーザ光ＲＺは、該回転先端部
材５３中の第２ミラー５３ａで反射され該中心軸ＣＴ２
に直角な方向にトーチ５６に供給され、該トーチ５６の
先端から外部に射出されるようになっている。集光レン
ズ５７は回転先端部材５３中で、第２ミラー５３ａより
トーチ５６側の位置に設けられており、該集光レンズ５
７を通ったレーザ光ＲＺはトーチ５６の外部前方で焦点
ＦＣを形成するようになっている。

【００１６】ところで上述したレーザ加工機５０のよう
な従来のレーザ加工機では以下に述べる（１）（２）
（３）（４）のような不都合があった。

【００１７】（１）メンテナンス時等に集光レンズ５７
を取り出すには、トーチ５６等を分解・調整するなどの
複雑な作業が必要であった。そのためメンテナンスに多
大な手間と時間がかかっていた。これによりメンテナン
ス工程での時間がかかり、加工の高速化が妨げられてい
た。

【００１８】（２）更に、ワークにレーザ光ＲＺが射出
されると紫外線等が該ワークから反射され、トーチ５６
中の集光レンズ５７に照射される。これにより集光レン
ズ５７にスパッタが付着する。スパッタの付着により集
光レンズ５７の点検や交換が頻繁に必要になると、その
分、メンテナンスに要する時間がかかり加工の高速化が
妨げられる。また、スパッタ付着により加工性能が低下
するといった不都合も生じる。

【００１９】（３）また例えば図６（ｂ）に示すよう
に、ポジションＰ１でワーク７０の一方の側部７０ａを
加工した後、加工ヘッド本体５１をポジションＰ２に水
平移動させて、この側部７０ａに背向（図６ではＹ軸方
向に背向）した他方の側部７０ｂを加工するような場
合、図示しないサドル或いはテーブルを移動させること
により加工ヘッド本体５１（スリーブ部材５２）を移動
させる移動量のうち、側部７０ａ、７０ｂの背向方向
（図６ではＹ軸方向）における移動量Ｍ１は、側部７０
ａ、７０ｂ間の距離Ｗ１に、第２ミラー５３ａ（回転中
心）から焦点ＦＣまでの距離Ｌ１０の２倍を加えた量で
あることが知られている。従って、この移動量Ｍ１をな
るべく小さくして軸の高速化を実現し、高速な加工を実
現するには距離Ｌ１０をなるべく小さくし、小回りのき
く構造としたい。しかし、この距離Ｌ１０のうち集光レ
ンズ５７から焦点ＦＣまでの距離は焦点距離であり所定
の大きさを確保する必要があることから距離Ｌ１０を短
縮することは困難であった。

【００２０】（４）また、距離Ｗ１でＹ軸方向に背向す
る側部７０ａ、７０ｂを加工するのに加工ヘッド本体５
１を上述した移動量Ｍ１だけ移動させねばならないとい
うことは、図６（ｃ）に示すように加工ヘッド本体５１
がＹ軸方向に移動できる最大ストローク（図示しないサ
ドルの最大移動ストローク）が最大ストロークＳＴであ
るなら、側部７０ａ、７０ｂを加工可能なワーク７０の
最大加工ワーク寸法（距離Ｗ１）は、最大ストロークＳ
Ｔから距離Ｌ１０の２倍を減じた大きさとなる。従っ
て、この最大加工ワーク寸法をなるべく大きく、またデ
ッドゾーンの削減を実現するには距離Ｌ１０をなるべく
小さくしたい。しかし、既に上述したようにこの距離Ｌ
１０を短縮することは困難であった。

【００２１】続いて、以上のような従来の問題点を解決
できる本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図
１は本発明によるレーザ加工機の一例を示した全体斜視
図、図２は図１のレーザ加工機における加工ヘッド本体
付近を示した側断面図（一部側面図）、図３はレンズカ
ートリッジの着脱を説明した加工ヘッド本体付近の斜視
図、図４は加工ヘッド本体の移動量を説明する模式図、
図５は、最大加工ワーク寸法を説明する模式図である。

【００２２】レーザ加工機１は図１に示すようにベース
２を有しており、ベース２には、上面に水平なワーク設
置面３ａが形成されたテーブル３が、水平方向である図
の矢印Ａ、Ｂ方向（Ｘ軸方向）に移動駆動自在に設けら
れている。ベース２には、前記テーブル３を、上述した
矢印Ａ、Ｂ方向とは直角な矢印Ｃ、Ｄ方向（Ｙ軸方向）
に跨ぐ形でコラム５が設けられており、コラム５にはサ
ドル用レール５ａ、５ａ等を介してサドル６が、該サド
ル用レール５ａ、５ａに沿って矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆
動自在に設けられている。またコラム５には、前記サド
ル６よりも図１の矢印Ｂ側（即ち図１の紙面奥側）の位
置において、図示しないレーザ発振器が設けられてお
り、このレーザ発振器とサドル６の間は、該サドル６の
動きに合わせて移動・伸縮等が自在になった公知の光路
管であるレーザ光路管７によって接続されている。

【００２３】またサドル６には図示しないヘッド用レー
ル等を介して、該サドル６に対し、矢印Ａ、Ｂ方向（Ｘ
軸方向）及び矢印Ｃ、Ｄ方向（Ｙ軸方向）に直角で鉛直
な矢印Ｅ、Ｆ方向（Ｚ軸方向）に移動駆動自在な形で加
工ヘッド本体１１が設けられている。加工ヘッド本体１
１は、上述したサドル６に対して矢印Ｅ、Ｆ方向（Ｚ軸
方向）に移動自在に設けられた形のスリーブ部材１２を
有しており、スリーブ部材１２は矢印Ｅ、Ｆ方向（Ｚ軸
方向）に伸延した形になっている。なおサドル６に接続
されているレーザ光路管７とスリーブ部材１２の間は、
サドル６に対する該スリーブ部材１２の動きに合わせて
伸縮等が自在になった公知の光路管であるサドル側光路
管９によって接続されている。スリーブ部材１２は、図
２に示すように、基本的に外スリーブ１２ａと内スリー
ブ１２ｂとで構成されており、外スリーブ１２ａの内側
に円筒形の内スリーブ１２ｂが入り子状に挿入されてい
る。この外スリーブ１２ａは、図示しないモータ及び適
宜な動力伝達機構により、サドル６に対して、Ｚ軸に平
行な所定の中心軸ＣＴ１を中心に矢印Ｇ、Ｈ方向（Ａ軸
方向）に軸回転駆動自在となっており、また内スリーブ
１２ｂは、図示しないモータ及び適宜な動力伝達機構に
より、外スリーブ１２ａに対して前記中心軸ＣＴ１を中
心に矢印Ｇ、Ｈ方向（Ａ軸方向）に軸回転駆動自在な形
で配置されている。

【００２４】スリーブ部材１２の下端付近には、図２に
示すように、該スリーブ部材１２の側部に配置された形
で回転先端部材２０が設けられており、回転先端部材２
０のうち図２左端側は、前記中心軸ＣＴ１と直角な中心
軸ＣＴ２を中心とした基本的に円筒形に形成された円筒
部２１となっている。円筒部２１はスリーブ部材１２の
外スリーブ１２ａに対して中心軸ＣＴ２を中心に図の矢
印Ｊ、Ｋ方向（Ｂ軸方向）に回転自在に軸支されてお
り、円筒部２１の端部側（図２の紙面左側）は外スリー
ブ１２ａ内に嵌入している。この円筒部２１の端部側に
は傘歯車２１ａが設けられており、上述した内スリーブ
１２ｂの下端（外スリーブ１２ａ内に存在）にも傘歯車
１２ｃが設けられている。これら円筒部２１の傘歯車２
１ａと内スリーブ１２ｂの傘歯車１２ｃは互いに噛合し
ている。即ち、内スリーブ１２ｂの中心軸ＣＴ１を中心
とした矢印Ｇ、Ｈ方向における回転により、上述した傘
歯車１２ｃ、２１ａを介して回転先端部材２０が中心軸
ＣＴ２を中心として矢印Ｊ、Ｋ方向に回転駆動されるよ
うになっている。なお、回転先端部材２０は、中心軸Ｃ
Ｔ２に直角な図２の矢印Ｔ方向に向いた形でトーチ取付
部２２を有しており、該トーチ取付部２２には矢印Ｔ方
向に伸延した形のトーチ２６が接続して設けられてい
る。

【００２５】以上のような構成により、図示しないレー
ザ発振器により発振されたレーザ光ＲＺは、レーザ光路
管７及びサドル側光路管９を介して加工ヘッド本体１１
内に形成されたレーザ光路ＲＫに進入し、該レーザ光路
ＲＫ内を通過する。まずレーザ光ＲＺは、スリーブ部材
１２におけるレーザ光路ＲＫである内スリーブ１２ｂ内
を中心軸ＣＴ１に沿って進み、該スリーブ部材１２の先
端付近（図２では内スリーブ１２ｂの下方外側で外スリ
ーブ１２ａの内部）に設けられている第１ミラー１３で
反射されて中心軸ＣＴ２に沿って進み回転先端部材２０
に供給される（即ち、第１ミラー１３の部位ではレーザ
光路ＲＫは直角に屈曲した光路屈曲部ＫＰ１となってい
る）。回転先端部材２０に供給されたレーザ光ＲＺは、
該転先端部材２０内のレーザ光路ＲＫ、即ち円筒部２１
内を中心軸ＣＴ２に沿って進み、回転先端部材２０のう
ち該円筒部２１の図２紙面右側に、中心軸ＣＴ２と交差
した形で設けられている第２ミラー２３で反射されて中
心軸ＣＴ２に直角な矢印Ｔ方向に進みトーチ２６に供給
される（即ち、第２ミラー２３の部位ではレーザ光路Ｒ
Ｋは直角に屈曲した光路屈曲部ＫＰ２となっている）。
トーチ２６に供給されたレーザ光ＲＺは、該トーチ２６
を介して矢印Ｔ方向外部に射出されるようになってい
る。

【００２６】ところで回転先端部材２０には、図２及び
図３に示すように、円筒部２１の図２紙面右側に隣接し
た形で、従って円筒部２１と第２ミラー２３との間の位
置にカートリッジ装着部３０が形成されている。カート
リッジ装着部３０内にはレンズ設置空間３０ａが形成さ
れており、該レンズ設置空間３０ａはレーザ光路ＲＫ上
に位置している。カートリッジ装着部３０の側部には開
口部３０ｂが形成されており、レンズ設置空間３０ａは
該開口部３０ｂを介して前記中心軸ＣＴ２に直角な方向
（図３の矢印Ｐ方向）に外部に開口している。図２で
は、カートリッジ装着部３０にはレンズカートリッジ３
１が着脱自在に装着されており、レンズカートリッジ３
１はレンズ設置空間３０ａに整合挿入された環状のレン
ズフレーム部３２を有している。このレンズフレーム部
３２はレンズ設置空間３０ａに対し図３の矢印Ｐ、Ｑ方
向に抜き取り・挿入自在になっている。

【００２７】レンズフレーム部３２には集光レンズ３３
が設置されており、レンズフレーム部３２がレンズ設置
空間３０ａに挿入された状態で該集光レンズ３３は、レ
ーザ光路ＲＫ上に配置されるようになっている。レンズ
フレーム部３２の側部には蓋部３５が設けられており、
レンズフレーム部３２がレンズ設置空間３０ａに挿入さ
れた状態では、該蓋部３５はレンズ設置空間３０ａの外
部に配置され、開口部３０ｂを確実に塞いだ状態にな
る。即ち、この蓋部３５によりレンズ設置空間３０ａ内
への塵埃等の進入を防止できる。また、この蓋部３５は
レンズカートリッジ３１を着脱させる際のつまみとして
の役割も有している。

【００２８】なお上述した加工ヘッド本体１１には、ト
ーチ２６等にアシストガスを供給するアシストガス供給
手段が設けられており、またトーチ２６には、ワークま
での距離を検地する距離センサ等が設けられており、そ
の他、各種の部材が設けられているが、本発明とは直接
関係ないので図示及び説明は省略している。

【００２９】レーザ加工機１は上述したように構成され
ているので、該レーザ加工機１により三次元立体的なワ
ーク７０を加工するには、図１に示すようにテーブル３
のワーク設置面３ａにワーク７０を設置しておき、テー
ブル３を矢印Ａ、Ｂ方向（Ｘ軸方向）に移動駆動させ、
またサドル６を移動駆動手段を介して矢印Ｃ、Ｄ方向
（Ｙ軸方向）に移動駆動させ、また加工ヘッド本体１１
を矢印Ｅ、Ｆ方向（Ｚ軸方向）に移動駆動させ、更に加
工ヘッド本体１１のうちスリーブ部材１２を矢印Ｇ、Ｈ
方向に回転駆動させ、また第１スリーブ部材１２に対し
て回転先端部材２０を矢印Ｊ、Ｋ方向に回転駆動させる
ことにより、トーチ２６の先端とワーク７０との相対位
置をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸による三次元座標上で三次元的に
変化させると共に、ワーク７０に対するトーチ２６の先
端の角度を三次元的に変化させるようにする。

【００３０】上述したように、トーチ２６の先端とワー
ク７０との相対位置を三次元的に変化させると共に、ワ
ーク７０に対するトーチ２６の先端の角度を三次元的に
変化させながら、トーチ２６の先端からレーザ光ＲＺを
射出するようにしてワーク７０への加工が施される。レ
ーザ光ＲＺは、回転先端部材２０中のカートリッジ装着
部３０におけるレンズ設置空間３０ａ内を通過する際
に、該カートリッジ装着部３０に装着されたレンズカー
トリッジ３１の、レンズ設置空間３０ａ内に配置された
集光レンズ３３を通過することにより集光され、トーチ
２６の外部で焦点ＦＣを形成する。この焦点ＦＣをワー
ク７０における加工位置に合わせる形で加工を行う。

【００３１】ところで、集光レンズ３３からレーザ光Ｒ
Ｚの焦点ＦＣまでのレーザ光路ＲＫ上の距離は、所定の
焦点距離を確保する必要があるため短縮が困難である
が、集光レンズ３３と第２ミラー２３との間の距離を確
保することで該第２ミラー２３から焦点ＦＣまでの距離
Ｌ１を極力短縮できる。レーザ光ＲＺの焦点ＦＣを中心
軸ＣＴ２を中心にして回転移動させる場合の回転半径は
上述した距離Ｌ１であるので、本実施例の場合には前記
回転半径を極力小さくできるようになっている。これに
より、トーチ２６等の移動において小回りがきき、高速
な移動により加工工程での高速化が実現し、高速な加工
が実現する。また通常では、加工ヘッド本体１１がワー
ク７０に対して限られたストローク内でのみ移動できる
ことから、本実施例では上述したようにトーチ２６等の
移動において小回りがきくので、その分、最大加工ワー
ク寸法が大きくなり、ワーク加工上のデッドゾーンが削
減されるという利点もある。

【００３２】例えば具体的には図４に示すように、ある
ポジションＰ１でトーチ２６を水平方向（図４では矢印
Ｄ方向）に向けワーク７０の一方の側部７０ａを加工し
た後、この側部７０ａに対して水平方向（図４ではＹ軸
方向）に背向した他方の側部７０ｂを加工する場合に
は、まずスリーブ部材１２を中心軸ＣＴ１を中心に矢印
Ｇ、Ｈ方向に１８０度回転させる（或いは、回転先端部
材２０を中心軸ＣＴ２を中心に矢印Ｊ、Ｋ方向に１８０
度回転させてもよい）。これによりトーチ２６の向き
は、側部７０ａを加工していた状態での向き（図４では
矢印Ｄ方向）と反対の向きになった。次いで、ワーク７
０に対して加工ヘッド本体１１を水平方向に移動（即
ち、サドル６のＹ軸方向での移動或いはテーブル３のＸ
軸方向での移動により行う）させて所定のポジションＰ
２に位置決め配置する。これによりトーチ２６がワーク
７０の側部７０ｂを向いた形で配置された。ところでポ
ジションＰ２に移動する際の加工ヘッド本体１１の移動
量のうち、側部７０ａ，７０ｂの背向方向（図４ではＹ
軸方向）における移動量Ｍ２は、側部７０ａ、７０ｂ間
の距離Ｗ１（図４ではＹ軸方向の距離）に、第２ミラー
２３（具体的には回転中心である中心軸ＣＴ２との交点
位置Ｋ１）から焦点ＦＣまでの距離Ｌ１の２倍を加えた
量となる。上述したように本実施例では距離Ｌ１を極力
小さくできるので、移動量Ｍ２をなるべく小さくし、軸
の高速化を実現し、高速な加工を実現することができ
る。

【００３３】また、距離Ｗ１でＹ軸方向（或いはＸ軸方
向）に背向する側部７０ａ、７０ｂを加工する際に、加
工ヘッド本体１１をこの背向方向に上述した移動量Ｍ２
だけ移動させねばならないということは、図５に示すよ
うに加工ヘッド本体１１がテーブル３に対してＹ軸方向
（或いはＸ軸方向）に相対移動できる最大ストロークが
最大ストロークＳＴであるなら、側部７０ａ、７０ｂを
加工可能なワーク７０の最大加工ワーク寸法（距離Ｗ
１）は、該最大ストロークＳＴから距離Ｌ１の２倍を減
じた大きさとなる。上述したように本実施例のレーザ加
工機１では距離Ｌ１の短縮が簡単に実現するので、この
最大加工ワーク寸法を従来のもの（例えば図５の７０
ｘ）よりなるべく大きくし、またデッドゾーンの削減を
容易に実現することができる。

【００３４】更に本実施例のレーザ加工機１では、ワー
ク７０にレーザ光ＲＺが射出された際に紫外線等が該ワ
ーク７０から反射され、トーチ２６中に進入してくる
が、この紫外線等は第２ミラー２３に照射吸収され、集
光レンズ３３に照射されることは極力防止される。これ
により集光レンズ３３にスパッタが付着することは防止
され、加工性能の低下がなく信頼性が高い。またミラー
等に比べて高価な集光レンズをすぐに破損させてしまわ
ずに済み好都合である。

【００３５】また本実施例のレーザ加工機１では、メン
テナンス時等に集光レンズ３３を着脱する際には、回転
先端部材２０のカートリッジ装着部３０に対してレンズ
カートリッジ３１を着脱させればよく（或いは別の例と
してレンズフレーム部３２等を設けず集光レンズ３３を
カートリッジ装着部３０等に直接着脱させるような構成
としてもよい）、従来のようにトーチ等を分解・調整す
るなどの複雑な作業が不要である。これによりメンテナ
ンスに手間と時間をかけずに済み好都合である。

【００３６】なお上述した実施の形態ではレーザ加工機
１は三次元レーザ加工機であったが、本発明の請求項１
及び２に係わる発明は、トーチの向きが下向等の一定な
向きに固定されている二次元レーザ加工機に採用するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明によるレーザ加工機の一例を示し
た全体斜視図である。

【図２】図２は図１のレーザ加工機における加工ヘッド
本体付近を示した側断面図（一部側面図）である。

【図３】図３はレンズカートリッジの着脱を説明した加
工ヘッド本体付近の斜視図である。

【図４】図４は、加工ヘッド本体の移動量を説明する模
式図である。

【図５】図５は、最大加工ワーク寸法を説明する模式図
である。

【図６】図６は従来のレーザ加工機の一例を示した図で
あり、図６（ａ）はその加工ヘッド本体付近を示した側
面図、図６（ｂ）は加工ヘッド本体の移動量を説明する
模式図、図６（ｃ）は最大加工ワーク寸法を説明する模
式図である。

【符号の説明】

１……レーザ加工機 １１……加工ヘッド本体 １２……第１ヘッド部（スリーブ部材） １３……反射ミラー（第１ミラー） ２０……第２ヘッド部（回転先端部材） ２３……反射ミラー（第２ミラー） ２６……トーチ ３０……集光レンズ装着部（カートリッジ装着部） ３０ｂ……集光レンズ装着口（開口部） ３３……集光レンズ ＣＴ２……回転軸（中心軸） ＫＰ１、ＫＰ２……光路屈曲部 ＲＫ……レーザ光路 ＲＺ……レーザ光

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光が通過自在なレーザ光路が内部に
   形成された加工ヘッド本体及び、該加工ヘッド本体に設
   けられ、前記レーザ光路を通過したレーザ光を外部に射
   出するトーチを有したレーザ加工機において、 前記加工ヘッド本体の前記レーザ光路の途中に、集光レ
   ンズ装着部を形成し、 前記集光レンズ装着部に集光レンズ装着口を形成し、 前記集光レンズ装着部に、集光レンズを、前記集光レン
   ズ装着口を介して着脱自在に設けて構成したレーザ加工
   機。
2. 【請求項２】前記加工ヘッド本体の前記レーザ光路は、
   少なくとも１箇所の光路屈曲部を有しており、 前記各光路屈曲部は反射ミラーを、該光路屈曲部に進入
   するレーザ光を所定の方向に反射させる形で有し、 少なくとも１箇所の前記光路屈曲部は、前記レーザ光路
   上において、前記集光レンズ装着部と前記トーチの間に
   配置したことを特徴とする請求項１記載のレーザ加工
   機。
3. 【請求項３】前記加工ヘッド本体は、第１ヘッド部及
   び、一方の側で該第１ヘッド部に、 所定の回転軸を中心に前記第１ヘッド部に対して回転自
   在な形で接続され、かつ他方の側で前記トーチと接続さ
   れた第２ヘッド部を有しており、 前記少なくとも１箇所の光路屈曲部は、該光路屈曲部の
   前記反射ミラーが前記所定の回転軸と交差する形で前記
   第２ヘッド部に配置したことを特徴とする請求項２記載
   のレーザ加工機。
4. 【請求項４】前記集光レンズ装着部は、前記第２ヘッド
   部に形成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。