JP2001047263A - 加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば、加熱炉の開口の近傍に加工機が設置
されるような場合は、開口から漏れ出る輻射熱が加工機
に照射される。そうすると加工機の温度が上昇する。温
度上昇が著しいと、例えば加工機内部の光学系が膨張し
て加工精度が低下する。 【解決手段】 加工機10は、ハウジングの表面の少なく
とも一部が鏡面状に仕上げられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工機に関し、特
に、外部からの輻射熱を反射して、その輻射熱による温
度上昇を生じにくくした加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ワークをレーザ光によって加工
するレーザ加工機がある。レーザ加工機は、加工ヘッド
からレーザ光を出力し、このレーザ光をワークの加工箇
所に照射し、該加工箇所を加工温度にまで上昇させて加
工を行うのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにレーザ光を
ワークに照射すると、ワークの加工箇所が急激に加工温
度にまで上昇することがある。そして、ワーク内部に大
きな温度勾配が生じて、ワーク内部に大きな応力が生
じ、その結果、ワークにクラックや割れが発生すること
がある。かかる事態を回避するためには、例えば加熱炉
内にワークを設置し、レーザ加工機によってレーザ光を
照射する前に、ワークを加工温度未満の温度にまで加熱
（予熱）し、その後にレーザ光による加工を施すことが
考えられる。加熱炉には開口を形成しておき、この開口
を介してワークにレーザ加工機からのレーザ光を照射す
るのである。

【０００４】しかし、加熱炉の内部は高温であり、開口
があるとそこから輻射熱が漏れ出る。従って、加熱炉の
近傍にレーザ加工機が設置されると、加熱炉の開口から
放射される輻射熱をレーザ加工機が浴びることになる。
そうするとレーザ加工機の温度が上昇してしまう。この
温度上昇が著しいと、レーザ加工機に種々の弊害が生ず
る。例えば、温度上昇によって、レーザ加工機の駆動系
が膨張して駆動精度が低下したりする。また、駆動部分
の潤滑材が劣化したり、部品の寿命を早めたりすること
もある。特に、レーザ加工機の内部にある光学系が温度
上昇すると、加工精度に悪影響が出る。すなわち、ミラ
ーやレンズが温度上昇によって膨張すると、光軸がずれ
たり、加工ヘッドから出力されるレーザ光の横断面形状
が変形したりするのである。

【０００５】さらに、加熱炉から漏れ出る輻射熱を、ワ
ークの加工に、より積極的に利用することができれば、
レーザ加工機や加熱炉の消費するエネルギーを低減した
り、レーザ加工機の構成を単純化することもできるはず
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明の加工機は、ハウジングを備え、該ハウジ
ングの表面の少なくとも一部が鏡面状に仕上げられてい
る（請求項１）。このように構成されており、鏡面状に
仕上げられた部分が輻射熱を反射する。よって、加工機
の輻射熱による温度上昇を極力小さくできる。

【０００７】上記加工機において、光学系を備え、該ハ
ウジングの、該光学系を収容する部分の表面を鏡面状に
仕上げるようにしてもよい（請求項２）。このようにす
ると、光学系の温度上昇による膨張を防止でき、光学系
の精度を維持できる。

【０００８】また、上記加工機において、開口を有する
炉の近傍に設置され、該ハウジングの表面の、該炉の該
開口から放射される輻射熱が照射される部分が鏡面状に
仕上げられていると（請求項３）、炉の開口からの輻射
熱を有効に反射し、この輻射熱による加工機の温度上昇
を極力小さくできる。

【０００９】また、上記課題を解決するために、本願発
明の他の加工機は、ハウジングを有する加工ヘッドを備
え、該加工ヘッドのハウジングの表面が鏡面状に仕上げ
られている（請求項４）。加工ヘッドは、輻射熱が最も
強く照射される部分なので、このハウジングを鏡面状に
仕上げると、加工機の温度上昇防止に有効である。ま
た、加工ヘッドには、精度を要する内部機構が組み込ま
れていることが多いが、加工ヘッドの温度上昇を防止す
ることによって、かかる内部機構の膨張を防止し、精度
を維持することができる。

【００１０】また、上記課題を解決するために、本願発
明のさらに他の加工機は、加工ヘッドを備え、該加工ヘ
ッドの前方から照射される輻射熱を該加工ヘッドの前方
に反射しうる反射部材を、該加工ヘッドの軸周りを周回
するようにして設けている（請求項５）。加工ヘッド
は、輻射熱が最も強く照射される部分なので、かかる反
射部材を設けると、加工機の温度上昇防止に有効であ
る。また、輻射熱を反射板によって輻射熱源に戻すこと
ができ、輻射熱源の温度低下を防止することもできる。

【００１１】上記加工機において、該加工ヘッドのハウ
ジングの表面の、少なくとも該反射部材よりも前の部分
を鏡面状に仕上げるようにしてもよい（請求項６）。こ
のようにすると、特に加工ヘッドの温度上昇防止に効果
的である。

【００１２】上記加工機において、加工ヘッドの前方か
ら照射される輻射熱を該加工ヘッドの前方に反射しうる
ようにするには、例えば、該反射部材の前面を鏡面状に
仕上げるようにしてもよい（請求項７）。また、該反射
部材の前面を凹面状としてもよい（請求項８）。このよ
うにすると、輻射熱を反射部材によって、より効率的に
輻射熱源に戻すことができる。

【００１３】また、上記加工機において、開口を有する
炉の近傍に設置し、該炉の該開口を介して、該炉の内部
に設置されたワークを加工するようにしてもよい（請求
項９）。このようにすると、炉の開口からの輻射熱を有
効に反射し、この輻射熱による加工機の温度上昇を極力
小さくできる。

【００１４】上記加工機の種類は特に限定されないが、
例えば、レーザ加工機であってもよい（請求項１０）。

【００１５】また、上記課題を解決するために、本願発
明のさらに他の加工機は、加工ヘッドを備え、該加工ヘ
ッドの前方から照射される輻射熱を該加工ヘッドの前方
に反射しうる反射部材を、該加工ヘッドの軸周りを周回
するようにして設け、該反射部材の前面が、鏡面状に仕
上げられており、かつ、前方から照射される平行な輻射
熱を反射によって所定箇所に集中させることのできる形
状である（請求項１１）。このように、反射部材に照射
される輻射熱を所定箇所に集めることができるようにす
ると、ワークをその加工箇所が該所定箇所に一致するよ
うに置き、反射によって集中させた輻射熱によってワー
クの加工箇所を加熱することができる。

【００１６】また、上記加工機において、該所定箇所が
該加工ヘッドの軸上にあれば（請求項１２）、レーザ光
による加工を反射部材で効率よく補うことができる。

【００１７】また、上記加工機において、該所定箇所が
該加工ヘッドの軸から離れた位置となるように構成する
と（請求項１３）、加工ヘッドによる加工箇所と該所定
箇所とをワーク上の加工方向に沿って距離を置いて並べ
ることができる。このようにすると、加工ヘッドによる
加工の前もしくは後に、その加工箇所を反射部材によっ
て加熱して、予熱もしく徐冷するようにできる。

【００１８】また、上記加工機は例えばレーザ加工機で
あってもよい（請求項１４）。

【００１９】また、上記課題を解決するために、本願発
明のさらに他の加工機は、前方から照射される輻射熱を
前方に反射しうる反射部材によって構成された加工ヘッ
ドを備え、該反射部材の前面が、鏡面状に仕上げられて
おり、かつ、前方から照射される平行な輻射熱を反射に
よって所定箇所に集中させることのできる形状である
（請求項１５）。このように、反射部材に照射される輻
射熱を所定箇所に集めることができるようにすると、ワ
ークをその加工箇所が該所定箇所に一致するように置い
て、ワークの加工箇所を輻射熱によって加熱して、加工
することができる。

【００２０】また、上記加工機において、該反射部材の
前面の該形状を、略放物線回転面をなす凹面状としても
よい（請求項１６）。放物線回転面に前方から照射され
る平行な輻射熱は、反射によって放物線回転面の焦点に
集められることが知られており、輻射熱の集中度を極め
て高くできる。

【００２１】

【発明の実施の形態】この出願発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。

【００２２】図１は、本願発明の一実施形態たる加工機
（レーザ加工機）10を示す３面図であり、(ａ)は背面
図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は平面図である。このレーザ加
工機10は、加熱炉30の近傍に設置されており、図ではレ
ーザ加工機10と一緒に加熱炉30も示されている。レーザ
加工機10は、２本の脚部11と、脚部11上に掛け渡された
レール部12と、アーム部13と、旋回部14と、加工ヘッド
15とを有している。脚部11は床面に固定されている。ア
ーム部13は、レール部12に対して図中の矢印Ｘの方向、
及び矢印Ｙの方向に移動できるようになっている。ま
た、旋回部14はアーム部13に対して図中の矢印Ａの方向
に旋回できるようになっており、加工ヘッド15は旋回部
14に対して図中の矢印Ｂの方向に旋回できるようになっ
ている。よって加工ヘッド15は、アーム部13に対して所
定範囲において任意の角度に設定することができる。図
中の仮想線は、加工ヘッド15が実線の位置から他の位置
に移動した状態を示している。

【００２３】レーザ光は、レーザ光導入口16から導入さ
れ、蛇腹部17の内部を通過して、アーム13内のミラーM
1,M2、旋回部14内のミラーM3、加工ヘッド15内のミラー
M4によって反射され、加工ヘッド15内のレンズＲを通過
し、加工ヘッド15の先端から出力される。

【００２４】レール部12、アーム部13、旋回部14、加工
ヘッド15は、それぞれ、駆動系や光学系などの内部機構
をハウジングで覆う構造になっている。加工ヘッド15の
ハウジングの表面、旋回部14のハウジングの表面、およ
び、アーム部13のハウジングの表面は、鏡面状に仕上げ
られている。鏡面状に仕上げるには、例えば、ハウジン
グの表面に金属メッキを施してもよいし、ハウジングの
表面に蒸着による鏡面状の膜を形成してもよいし、バフ
研磨などの機械研磨をハウジング表面に施してもよい。
中でも、メッキによる処理、特に、クロムメッキによる
処理が、鏡面仕上げに適している。この鏡面仕上げされ
たハウジングの作用は後述する。なお、アーム部13の移
動、旋回部14の旋回、加工ヘッド15の旋回は、図外の制
御部によって制御される。このように構成されたレーザ
加工機10によって、加熱炉30内のワークＷがレーザ加工
される。

【００２５】図２は、レーザ加工機10の一部と加熱炉30
との斜観図である。このように加熱炉30には開口31が形
成されている。この開口31はレーザ加工機10のレーザ光
を加熱炉30内に導くためのものである。図には示されて
いないが、加熱炉30内には搬送装置が敷設されている。
加熱炉30の端部にはワーク搬入口32が形成されており、
ワークＷは載置台Ｓ上に固定された状態でこのワーク搬
入口32から加熱炉30内に搬入され、搬送装置に載せられ
る。ワークＷは搬送装置によって、加熱炉30内を図中の
矢印Ｃの方向に搬送される。レーザ加工機10は、搬送装
置によってレーザ加工機10の前にまで搬送されて来たワ
ークＷに対して、加工ヘッド15からのレーザ光を開口31
を介して照射して、レーザ加工を施す。この場合、レー
ザ光による加工（レーザ加工）は、例えば、融着であっ
てもよいし、加熱によってワークを変形させるような変
形加工であってもよい。ワークＷは、ワーク搬入口32か
らレーザ加工機10の前まで、加熱炉30の内部を搬送され
てくる。よって、ワークＷがレーザ加工機10の前までき
たとき、ワークＷの加工箇所は、加工温度にまでには到
達していないが、ある程度、温度上昇している。すなわ
ち、予熱がされている。よって、レーザ光による主加工
が施されても、ワークＷの加工箇所周辺に大きな温度勾
配が生ずることがない。従って、ワークＷ内部に割れや
クラックが生じにくい。また、レーザ光による主加工の
完了したワークＷは、加熱炉30の内部を搬送されてゆ
く。よって、ワークＷの加工箇所が急激には冷却される
ことはなく、ワークＷの温度は均一にかつ徐々に低下す
る。すなわち、ワークＷは徐冷される。よって、ワーク
Ｗの冷却過程において、加工箇所周辺に大きな温度勾配
が生ずることがなく、ワークＷ内部に割れやクラックが
生じにくい。なお、開口31には蓋33が設けられている。
開口31は、レーザ加工がされないときは、蓋33によって
閉じられている。

【００２６】図３は、レーザ加工機10の加工ヘッド15お
よびその周辺の部分の側面図を、加熱炉30の横断面図と
ともに示した図である。図中の矢印Ｄはレーザ光の進行
方向を示す。図中のその他の矢印は輻射熱の進行方向を
示している。加熱炉30内は高温であり、開口31からは輻
射熱が漏れ出る。開口31から放射されたこの輻射熱は、
レーザ加工機10の開口31に最も近い部分、すなわち、加
工ヘッド15に特に強く照射される。しかし、前述したよ
うに加工ヘッド15のハウジングの表面は、鏡面仕上げが
施されているので、輻射熱を反射する。よって、加工ヘ
ッド15の内部機構が、輻射熱によって著しく温度上昇す
ることが防止される。より詳細に説明すると、加工ヘッ
ド15の内部にはミラーM4やレンズＲなどによる光学系が
設けられているが、加工ヘッド15のハウジングの表面が
輻射熱を反射するので、ミラーM4やレンズＲの膨張が防
止され、よってレーザ光の光軸のズレやレーザ光の断面
形状の変形が防止される。

【００２７】同様に、旋回部14のハウジングの表面やア
ーム部13のハウジングの表面も鏡面仕上げされているの
で、旋回部14やアーム部13の内部に設けられたミラーM
1,M2,M3等の光学系に関しても、温度上昇が防止され
る。

【００２８】また、旋回部14やアーム部13の駆動系も膨
張しにくくなるので、駆動精度が維持される。また、駆
動系の潤滑剤も、温度上昇によって劣化することが防止
される。さらに、加工ヘッド15,旋回部14,アーム部13の
内部に、温度上昇によって寿命が早まるような材料（例
えば、樹脂やゴム）によって形成された部品があったと
しても、温度上昇が防止されることによって寿命が早め
られることを回避できる。

【００２９】本実施形態では、加工ヘッド、旋回部、ア
ーム部の表面に鏡面仕上げを施すようにしたが、加工機
のハウジングの他の部分（例えば、レール部や脚部のハ
ウジング）に鏡面仕上げを施してもよい。また、本実施
形態では加工機としてレーザ加工機を例に挙げたが、本
願発明は他の加工機に適用することもできる。

【００３０】図４は本願発明に係る加工機（レーザ加工
機）の他の実施形態を示す図であり、レーザ加工機10A
の加工ヘッド15およびその周辺の部分の側面図を、加熱
炉30の横断面図とともに示している。図中の矢印Ｄはレ
ーザ光の進行方向を示す。図中のその他の矢印は輻射熱
の進行方向を示している。

【００３１】このレーザ加工機10Aは、図１〜３によっ
て示されたレーザ加工機10と異なり、加工ヘッド15に反
射板18を取り付けている。反射板18は平板状であり、加
工ヘッド15の軸周りを周回するようにして設けられてい
る。この反射板18は開口31からの輻射熱を前方に反射す
ることができるように、前面18aが鏡面状に仕上げられ
ている。レーザ加工機10Aのその他の構造は、図１〜３
によって示されたレーザ加工機10と同様である。すなわ
ち、このレーザ加工機10Aも、加工ヘッド15のハウジン
グの表面、旋回部14のハウジングの表面、および、アー
ム部13のハウジングの表面には鏡面仕上げが施されてい
る。

【００３２】図５は、レーザ加工機10Aの加工ヘッド15
およびその周辺部分の断面図を、加熱炉30の開口31近傍
の断面図とともに示した図である。図において、レーザ
加工機10Aの内部機構は省略している。図中の矢印は輻
射熱の進行方向を示している。

【００３３】このレーザ加工機10Aは、反射板18の前面1
8aが鏡面仕上げされているため、開口31からの輻射熱は
反射板18の前面18aで反射されて、加工ヘッド15の前方
へ、すなわち加熱炉30内に戻る方向に進行する。また、
加工ヘッド15のハウジングの表面が鏡面仕上げされてお
り、加工ヘッド15のハウジングの表面で輻射熱が後方に
反射されたとしても、反射板18の前面18aでさらに開口3
1に向かう方向に反射する。反射されて加熱炉30内に向
かう輻射熱は、加熱炉30内を加熱することになる。この
ように、輻射熱によるレーザ加工機10Aの温度上昇が防
止されるのみならず、輻射熱源たる加熱炉30の温度低下
を防止することもできる。

【００３４】本実施形態では、加工ヘッド、旋回部、ア
ーム部のハウジングの表面にも鏡面仕上げが施されてい
る。しかし、反射部材を設ける場合は、必ずしもこれら
ハウジングに鏡面仕上げを施すことは必要ではない。な
お、反射部材を設ける場合は、加工ヘッドのハウジング
の表面の、少なくとも反射部材より前方の部分に鏡面仕
上げが施されていれば、加工ヘッドの温度上昇防止に特
に有効である。また、本実施形態では加工機としてレー
ザ加工機を例に挙げたが、本願発明は他の加工機に適用
することもできる。

【００３５】図６は本願発明に係る加工機（レーザ加工
機）のさらに他の実施形態を示す図であり、レーザ加工
機10Bの加工ヘッド15およびその周辺の部分の側面図
を、加熱炉30の横断面図とともに示している。図中の矢
印Ｄはレーザ光の進行方向を示す。図中のその他の矢印
は輻射熱の進行方向を示している。

【００３６】図７は、レーザ加工機10Bの加工ヘッド15
およびその周辺部分の断面図を、加熱炉30の開口31近傍
の断面図とともに示した図である。図において、レーザ
加工機10Bの内部機構は省略している。図中の矢印は輻
射熱の進行方向を示している。

【００３７】このレーザ加工機10Bは、図４〜５によっ
て示されたレーザ加工機10Aと異なり、加工ヘッド15に
取り付けられた反射板19は、前面19aが凹面状をなすよ
うな形状に形成されている。この反射板19も加工ヘッド
15の軸周りを周回するようにして設けられている。そし
て、開口31からの輻射熱を加工ヘッド15の前方に反射す
ることができるように、反射板19の前面19aが鏡面状に
仕上げられている。さらに、反射板19の前面19aは、略
放物線回転面をなしている。そして、この放物線回転面
の焦点Ｆは、加工ヘッド15の軸Ｌ上にある。レーザ加工
機10Bの反射板19以外の構造は、図１〜３によって示さ
れたレーザ加工機10と同様である。すなわち、このレー
ザ加工機10Bも、加工ヘッド15のハウジングの表面、旋
回部14のハウジングの表面、および、アーム部13のハウ
ジングの表面は、鏡面状に仕上げられている。

【００３８】反射板19の前面19aが鏡面仕上げされてい
るため、開口31からの輻射熱は反射板19の前面19aで反
射されて、加工ヘッド15の前方へ、すなわち加熱炉30内
に戻る方向に進行する。また、加工ヘッド15のハウジン
グの表面が鏡面仕上げされているので、加工ヘッド15の
ハウジングの表面で輻射熱が後方へ反射したとしても、
反射板19の前面19aでさらに開口31に向かう方向に反射
する。反射板19の前面19aが凹面状であるため、反射板1
9で反射された輻射熱は、開口31の周囲に拡散してしま
うことなく、効率よく加熱炉30内に戻る。よって、加熱
炉30内の温度低下防止により効果的である。

【００３９】また、前面19aが略放物線回転面をなして
いるので、加工ヘッド15の軸Ｌと平行に進行して反射板
19に照射される輻射熱は、反射板19で反射されて放物回
転面の焦点Ｆに集められる。よって、ワークＷをその加
工箇所が焦点Ｆに一致するように置くと、反射板19によ
って集中された輻射熱によって、該加工箇所を加熱する
ことができる。開口31から漏れ出る輻射熱が強いほど、
反射板19によるワークＷの加熱度合いは大きくなる。

【００４０】前述のように、この放物線回転面の焦点Ｆ
は加工ヘッド15の軸Ｌ上にある。そして、レーザ光の焦
点と放物線回転面の焦点Ｆとは略一致している。よっ
て、反射板19は加工ヘッド15を補助してワークＷを加熱
加工する。従って、加工ヘッド15からのレーザ光の出力
は小さくてもよく、レーザ発振器も低出力のものを採用
できる。すなわち、加工機のイニシャルコストやランニ
ングコストを低減できるのである。

【００４１】本実施形態では加工機としてレーザ加工機
を例に挙げたが、本願発明は他の加工機に適用すること
もできる。

【００４２】図８は本願発明に係る加工機（レーザ加工
機）のさらに他の実施形態を示す図であり、レーザ加工
機10Cの加工ヘッド15およびその周辺部分の断面図を、
加熱炉30を水平面で切断した断面図とともに示したもの
である。図中の矢印E1,E2以外の矢印は、輻射熱の進行
方向を示している。

【００４３】このレーザ加工機10Cは、図６〜７によっ
て示されたレーザ加工機10Bと同様に、加工ヘッド15に
反射部材たる反射板20が取り付けられている。そして、
反射板20の前面20aは、凹面状かつ略放物線回転面をな
し、鏡面状に仕上げられている。しかし、図６〜７によ
って示されたレーザ加工機10Bと異なり、該反射板20の
前面20aの放物線回転面の焦点F2は、加工ヘッド15の軸
Ｌ上にはなく、軸Ｌから離れたところに位置している。
加工ヘッド15からのレーザ光の焦点F1と放物線回転面の
焦点F2とは、ワークＷ上の加工方向に沿って距離を置い
ている。レーザ加工機10Cのそれ以外の構造は、図６〜
７によって示されたレーザ加工機10Bと同様である。

【００４４】このレーザ加工機10Cでは、加熱炉30内を
搬送されてきたワークＷが加工機10Cの前までくると、
そこでワークＷを停止させ、加工ヘッド15を移動制御し
ながらワークＷを加工する。加工ヘッド15は図８におけ
る矢印E1の方向に移動しつつ、ワークＷの加工箇所を加
工する。ワークＷの加工箇所は、レーザ光の照射に先だ
って反射板20からの輻射熱による加熱を受ける。反射板
20からの加熱のみでは、ワークＷの加工箇所を加工温度
にまで上昇させることはできないが、ワークＷの他の箇
所（反射板20からの輻射熱の照射を受けない箇所）より
は高い温度にすることができる。よって、ワークＷの加
工箇所は、レーザ光による主加工が施される前に、反射
板20によって予熱される。従って、加熱炉30内の温度が
それほど高くなくてもワークＷを十分に予熱できる。こ
のため、加熱炉30のランニングコスト低減を図ることが
できる。

【００４５】また、加工ヘッドを図８における矢印E2の
方向に移動させて、ワークＷの加工箇所を加工してもよ
い。ワークＷの加工箇所は、レーザ光での主加工が施さ
れた後に反射板20からの輻射熱による加熱を受ける。つ
まり、ワークＷは、反射板20によって徐冷される。従っ
て、加熱炉30内の温度がそれほど高くなくてもワークＷ
を十分に徐冷することができる。このため、加熱炉30の
ランニングコスト低減を図ることができる。

【００４６】本実施形態では加工機としてレーザ加工機
を例に挙げたが、本願発明は他の加工機に適用すること
もできる。

【００４７】図９は本願発明に係る加工機のさらに他の
実施形態を示す図であり、加工機10Dの加工ヘッドおよ
びその周辺部分の断面図を、加熱炉30の横断面図ととも
に示したものである。図中の矢印は輻射熱の進行方向を
示している。このように加工機10Dは、加熱炉30の近傍
に設置されており、加熱炉30内のワークＷを加工してい
る。

【００４８】この加工機10Dの加工ヘッドは反射部材た
る反射板21で構成されており、レーザ光を照射するため
の機構は備えていない。反射板21は、加熱炉30の開口31
から漏れ出る輻射熱を反射している。反射板21は、前方
から照射される輻射熱を前方に反射することができるよ
うに、その前面21aが鏡面状に仕上げられている。そし
て、前面21aの形状は略放物線回転面をなす凹面状であ
る。よって、前方から照射される輻射熱を反射によって
放物線回転面の焦点F3に集めることができる。反射板21
は、焦点F3がワークＷ上の加工箇所に沿って移動するよ
うに移動制御される。ワークＷの加工箇所は輻射熱によ
って加熱されて加工温度にまで上昇する。すなわち、反
射板21からの輻射熱によってワークＷは加工される。

【００４９】この加工機10Dは、レーザ発振器のような
高価で複雑な設備を必要としない。また、レーザ光の光
軸の調整などのメンテナンスも不要である。よって、安
価で加工機を構成でき、しかも、ランニングコストも安
い。また、メンテナンスに要する労力も低減できる。

【００５０】図１０は、加工機10Dの反射板21が、予定
しない方向に向いてしまった場合を示している。図中の
矢印は輻射熱の進行方向を示している。例えば、加工機
10Dが暴走してこの図のように反射板21が開口31以外の
方向に向いてしまったような場合は、開口31の開口面に
対する反射板21の投影面積が小さくなり、反射板21に照
射される輻射熱量が少なくなる。よって、反射板21が反
射した輻射熱がある点に集まったとしても、その点にあ
る設備やそこにいる作業者が強い加熱を受けることはな
い。つまり、加工機10Dが暴走したり、加工機10Dの制御
プログラムにミスが生じたとしても、安全である。

【００５１】図１１は本願発明に係る加工機（レーザ加
工機）のさらに他の実施形態を示す図であり、(ａ)は背
面図、(ｂ)は側面図である。図１２は、このレーザ加工
機40の旋回部44の一部断面図である。レーザ加工機40
は、加熱炉30の近傍に設置されており、図１１(ｂ)で
は、レーザ加工機40と一緒に加熱炉30も示されている。
この加熱炉30は、図１、図２で示した加熱炉30と同一構
成のものである。

【００５２】レーザ加工機40は、２本の脚部41と、脚部
41上に掛け渡されたレール部42と、アーム部43と、旋回
部44と、加工ヘッド45とを有している。脚部41は床面に
固定されている。アーム部43は、レール部42に対して図
中の矢印Ｘの方向、及び矢印Ｙの方向に移動できるよう
になっている。また、旋回部44はアーム部43に対して図
中の矢印Ｇの方向に旋回できるようになっており、加工
ヘッド45は旋回部44に対して図中の矢印Ｈの方向に角度
変更できるようになっている。加工ヘッド45の旋回部44
に対する角度変更は、旋回部44に組み込まれたモータ44
a等によってなされる。すなわち、図１２に示されるよ
うに、旋回部44にはモータ44aが組み込まれている。ま
た、加工ヘッド45は旋回部44に対して枢設されている。
モータ44aの回転軸に取り付けられたプーリ44bは、加工
ヘッド45の枢軸にとりつけられたプーリ45bと、ベルト4
8によって連結されている。よってモータ44aを回転制御
することによって加工ヘッド45は旋回部44に対して図中
の矢印Ｈの方向に回動する。なお、アーム部43の移動、
旋回部44の旋回、モータ44aの回転は、図外の制御部に
よって制御される。

【００５３】レーザ光は、レーザ光導入口46から導入さ
れ、レーザ加工機40の内部に組み込まれたミラーによっ
て加工ヘッド45にまで導かれ、加工ヘッド45内のレンズ
を通過して加工ヘッド45の先端から出力される。図１１
(ｂ)の矢印Ｄはレーザ光の進行方向を示す。

【００５４】このレーザ加工機40も、図１〜３で示した
レーザ加工機10と同様に、レール部42、アーム部43、旋
回部44、加工ヘッド45は、それぞれ、駆動系や光学系な
どの内部機構をハウジングで覆う構造になっている。加
工ヘッド45のハウジングの表面、旋回部44のハウジング
の表面、および、アーム部43のハウジングの表面は、鏡
面状に仕上げられている。よって、加熱炉30の開口31か
ら漏れ出た輻射熱が、加工ヘッド45、旋回部44、アーム
部43に照射されても、それらのハウジングの表面で輻射
熱は反射される。よって、レーザ加工機40の内部機構が
輻射熱によって著しく温度上昇することが防止される。

【００５５】図１３は本願発明に係る加工機（レーザ加
工機）のさらに他の実施形態を示す図であり、レーザ加
工機40Aの加工ヘッド45およびその周辺の部分の側面図
を示している。図中の矢印Ｄはレーザ光の進行方向を示
す。図中のその他の矢印は、輻射熱の進行方向を示して
いる。

【００５６】このレーザ加工機40Aは、図１１〜１２に
よって示されたレーザ加工機40と異なり、加工ヘッド45
に反射板18を取り付けている。レーザ加工機40Aのその
他の構造は、図１１〜１２によって示されたレーザ加工
機40と同様である。レーザ加工機40Aの反射板18は、図
４〜５で示したレーザ加工機10Aの反射板18と同一構造
のものである。すなわち、レーザ加工機40Aの反射板18
も平板状であり、加工ヘッド45の軸周りを周回するよう
にして設けられている。そして、加熱炉30の開口31から
の輻射熱を前方に反射することができるように、前面18
aが鏡面状に仕上げられている。

【００５７】よって、図４〜５のレーザ加工機10Aと同
様、輻射熱によるレーザ加工機40Aの温度上昇を防止す
ることができるのみならず、輻射熱源たる加熱炉30の温
度低下を防止することもできる。

【００５８】図１４は本願発明に係る加工機（レーザ加
工機）のさらに他の実施形態を示す図であり、レーザ加
工機40Bの加工ヘッド45およびその周辺の部分の側面図
を示している。図中の矢印Ｄはレーザ光の進行方向を示
す。図中のその他の矢印は輻射熱の進行方向を示してい
る。

【００５９】このレーザ加工機40Bの加工ヘッド45に
は、反射板19が取り付けられている。レーザ加工機40B
の反射板19以外の構造は、図１１〜１２によって示され
たレーザ加工機40と同様である。レーザ加工機40Bの反
射板19は、図６〜７に示されたレーザ加工機10Bの反射
板19と同一構造である。つまり、レーザ加工機40Bの反
射板19も、前面19aが凹面状をなすような形状に形成さ
れており、加工ヘッド45の軸周りを周回するようにして
設けられている。そして、加熱炉30の開口31からの輻射
熱を加工ヘッド45の前方に反射することができるよう
に、反射板19の前面19aが鏡面状に仕上げられている。
さらに、反射板19の前面19aは、略放物線回転面をなし
ている。そして、この放物線回転面の焦点Ｆは、加工ヘ
ッド15の軸Ｌ上にある。

【００６０】よって、図６〜７のレーザ加工機10Bと同
様、反射板19で反射した輻射熱を加熱炉30の開口31の周
囲に拡散してしまうことなく、効率よく加熱炉30内に戻
すことができる。また、反射板19は加工ヘッド45を補助
してワークＷを加熱加工することができる。

【００６１】図１５は本願発明に係る加工機（レーザ加
工機）のさらに他の実施形態を示す図であり、レーザ加
工機40Cの加工ヘッド45およびその周辺部分を水平面で
切断した断面図を示したものである。この図において、
旋回部44と加工ヘッド45との内部機構は省略している。
図中の矢印は、輻射熱の進行方向を示している。

【００６２】このレーザ加工機40Cの加工ヘッド45に
は、反射板20が取り付けられている。レーザ加工機40C
の反射板20以外の構造は、図１１〜１２によって示され
たレーザ加工機40と同様である。レーザ加工機40Cの反
射板20は、図８に示されたレーザ加工機10Cの反射板20
と同一構造である。つまり、レーザ加工機40Cの反射板2
0も、その前面20aが凹面状かつ略放物線回転面をなし、
鏡面状に仕上げられている。そして、該反射板20の前面
20aの放物線回転面の焦点F2は、加工ヘッド45の軸Ｌ上
にはなく、軸Ｌから離れたところに位置している。加工
ヘッド45からのレーザ光の焦点F1と放物線回転面の焦点
F2とは、ワークＷ上の加工方向に沿って距離を置いてい
る。

【００６３】よって、ワークＷの加工箇所を、レーザ光
による主加工が施される前に反射板20からの輻射熱によ
って予熱したり、レーザ光での主加工が施された後に反
射板20からの輻射熱によって加熱しつつ徐冷したりする
ことができる。

【００６４】図１６は本願発明に係る加工機のさらに他
の実施形態を示す図であり、加工機40Dの加工ヘッドお
よびその周辺部分を示す側面図である。図中の矢印は輻
射熱の進行方向を示している。このように加工機40D
は、加熱炉30の近傍に設置されており、加熱炉30内のワ
ークＷを加工している。

【００６５】この加工機40Dは、図９〜１０で示した加
工機10Dと同様に、その加工ヘッドは反射部材たる反射
板21で構成されており、レーザ光を照射するための機構
は備えていない。加工機40Dの反射板21は、図９〜１０
で示した加工機10Dの反射板21と同一構造である。つま
り、加工機40Dの反射板21は、加熱炉30の開口31から漏
れ出る輻射熱を反射しているのであるが、前方から照射
される輻射熱を前方に反射することができるように、そ
の前面21aが鏡面状に仕上げられている。そして、前面2
1aの形状は略放物線回転面をなす凹面状である。反射板
21は、放物線回転面の焦点F3がワークＷ上の加工箇所に
沿って移動するように移動制御されて、ワークＷの加工
箇所を輻射熱によって加工温度にまで上昇させる。

【００６６】よって、加工機40Dも図９〜１０の加工機1
0Dと同様に、安価で構成でき、しかも、ランニングコス
トも安い。また、メンテナンスに要する労力も低減でき
る。さらに、加工機40Dが暴走したり、加工機40Dの制御
プログラムにミスが生じたとしても、安全である。

【００６７】以上、種々の実施形態に基づき、本願発明
を説明した。上記実施形態では、反射によって輻射熱を
所定箇所に集中させるために、反射部材の前面を略放物
線回転面状としたので、その集中度は極めて高い。しか
し、反射部材前面の形状はその他の形状、例えば双曲線
回転面や球面形状としてもよい。このような形状によっ
て輻射熱を集中させると、放物線回転面形状ほどには集
中度を高めることはできないが、加熱範囲を広くでき
る。また、球面形状は加工のしやすい形状であるので、
製造コストを安くできる。

【００６８】

【発明の効果】本願発明は、以上に説明したような形態
で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。 (１)ハウジングの表面の少なくとも一部が鏡面状に仕上
げられていると、加工機の輻射熱による温度上昇を極力
小さくできる。 (２)ハウジングの、光学系を収容する部分の表面が鏡面
状に仕上げられていると、光学系の温度上昇による膨張
を防止でき、光学系の精度を維持できる。 (３)加工機が、開口を有する炉の近傍に設置されている
場合は、炉の開口からの輻射熱を有効に反射し、この輻
射熱による加工機の温度上昇を極力小さくできる。 (４)加工ヘッドのハウジングの表面が鏡面状に仕上げら
れていると、加工機の温度上昇防止に特に有効であり、
また、加工ヘッドの内部機構の膨張による精度低下を防
止できる。 (５)反射部材を設けると、加工機の温度上昇防止に有効
であり、また、輻射熱源の温度低下を防止することもで
きる。 (６)加工ヘッドのハウジングの表面の、少なくとも反射
部材よりも前の部分が鏡面状に仕上げられていると、特
に加工ヘッドの温度上昇防止に効果的である。 (７)反射部材の前面が凹面状であると、輻射熱を反射板
によって、より効率的に輻射熱源に戻すことができる。 (８)前方から照射される平行な輻射熱を反射によって所
定箇所に集中させることのできるような反射部材を設け
ると、該所定箇所に輻射熱を集めて、ワークの加熱を行
うことができる。

【００６９】特に、加工ヘッドの軸上に該所定箇所がく
るようにすると、加工ヘッドを補助してワークを加熱す
ることができる。

【００７０】また特に、加工ヘッドの軸から離れた位置
に該所定箇所を位置させると、予熱や徐冷のためにワー
クを加熱することができる。

【００７１】また特に、反射部材自身を主加工を行うた
めの加工ヘッドとして用いると、単純な構造でしかも非
常に安全な加工機を構成できる。

【００７２】また特に、反射部材の前面の形状を、略放
物線回転面をなす凹面状にすると、輻射熱の集中度を極
めて高くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加工機（レーザ加工機）を示す３面図であり、
(ａ)は背面図、(ｂ)は側面図、(ｃ)は平面図である。

【図２】レーザ加工機の一部と加熱炉との斜観図であ
る。

【図３】レーザ加工機の加工ヘッドおよびその周辺の部
分の側面図を、加熱炉の横断面図とともに示した図であ
る。

【図４】加工機（レーザ加工機）の他の実施形態を示す
図であり、レーザ加工機の加工ヘッドおよびその周辺の
部分の側面図を、加熱炉の横断面図とともに示す図であ
る。

【図５】レーザ加工機の加工ヘッドおよびその周辺部分
の断面図を、加熱炉の開口近傍の断面図とともに示す図
である。

【図６】加工機（レーザ加工機）のさらに他の実施形態
を示す図であり、レーザ加工機の加工ヘッドおよびその
周辺の部分の側面図を、加熱炉の横断面図とともに示す
図である。

【図７】レーザ加工機の加工ヘッドおよびその周辺部分
の断面図を、加熱炉の開口近傍の断面図とともに示す図
である。

【図８】本願発明に係る加工機（レーザ加工機）のさら
に他の実施形態を示す図であり、レーザ加工機の加工ヘ
ッドおよびその周辺部分の断面図を、加熱炉を水平面で
切断した断面図とともに示した図である。

【図９】本願発明に係る加工機のさらに他の実施形態を
示す図であり、加工機の加工ヘッドおよびその周辺部分
の断面図を、加熱炉の横断面図とともに示した図であ
る。

【図１０】加工機の反射板が、予定しない方向に向いて
しまった場合の、反射板および加熱炉の断面図である。

【図１１】加工機（レーザ加工機）のさらに他の実施形
態を示す図であり、(ａ)はレーザ加工機の背面図、(ｂ)
は側面図である。

【図１２】レーザ加工機の旋回部の一部断面図である。

【図１３】加工機（レーザ加工機）のさらに他の実施形
態を示す図であり、レーザ加工機の加工ヘッドおよびそ
の周辺の部分の側面図を、加熱炉の開口近傍の断面図と
ともに示す図である。

【図１４】加工機（レーザ加工機）のさらに他の実施形
態を示す図であり、レーザ加工機の加工ヘッドおよびそ
の周辺の部分の側面図を、加熱炉の開口近傍の断面図と
ともに示す図である。

【図１５】加工機（レーザ加工機）のさらに他の実施形
態を示す図であり、レーザ加工機の加工ヘッドおよびそ
の周辺の部分の横断面図を、加熱炉の横断面図とともに
示す図である。

【図１６】加工機のさらに他の実施形態を示す図であ
り、加工ヘッドおよびその周辺の部分の側面図を、加熱
炉の開口近傍の断面図とともに示す図である。

【符号の説明】

M1,M2,M3,M4 ミラー Ｒ レンズ Ｓ 載置台 Ｗ ワーク 10,10A,10B,10C レーザ加工機 10D 加工機 11 脚部 12 レール部 13 アーム部 14 旋回部 15 加工ヘッド 16 レーザ光導入口 17 蛇腹部 18,19,20,21 反射板 18a,19a,20a,21a 前面 30 加熱炉 31 開口 32 ワーク搬入口 33 蓋 40,40A,40B,40C レーザ加工機 40D 加工機 41 脚部 42 レール部 43 アーム部 44 旋回部 44a モータ 44b プーリ 45 加工ヘッド 45b プーリ 46 レーザ光導入口 48 ベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 安邦 兵庫県西宮市田近野町６番107号 新明和 工業株式会社開発センタ内 Ｆターム(参考） 4E068 CB05 CB06 CB09 CD15 CF04 CJ00

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングを備え、 該ハウジングの表面の少なくとも一部が鏡面状に仕上げ
   られた、加工機。
2. 【請求項２】 光学系を備え、 該ハウジングの、該光学系を収容する部分の表面が鏡面
   状に仕上げられた、請求項１記載の加工機。
3. 【請求項３】 開口を有する炉の近傍に設置され、 該ハウジングの表面の、該炉の該開口から放射される輻
   射熱が照射される部分が鏡面状に仕上げられた、請求項
   １記載の加工機。
4. 【請求項４】 ハウジングを有する加工ヘッドを備え、
   該加工ヘッドのハウジングの表面が鏡面状に仕上げられ
   た、加工機。
5. 【請求項５】 加工ヘッドを備え、 該加工ヘッドの前方から照射される輻射熱を該加工ヘッ
   ドの前方に反射しうる反射部材を、該加工ヘッドの軸周
   りを周回するようにして設けた、加工機。
6. 【請求項６】 該加工ヘッドのハウジングの表面の、少
   なくとも該反射部材よりも前の部分が鏡面状に仕上げら
   れた、請求項５記載の加工機。
7. 【請求項７】 該反射部材の前面が鏡面状に仕上げられ
   た、請求項５又は６記載の加工機。
8. 【請求項８】 該反射部材の前面が凹面状である、請求
   項７記載の加工機。
9. 【請求項９】 開口を有する炉の近傍に設置され、 該炉の該開口を介して、該炉の内部に設置されたワーク
   を加工する、請求項５〜８のいずれか一の項に記載の加
   工機。
10. 【請求項１０】 該加工機がレーザ加工機である、請求
    項１〜９のいずれか一の項に記載の加工機。
11. 【請求項１１】 加工ヘッドを備え、 該加工ヘッドの前方から照射される輻射熱を該加工ヘッ
    ドの前方に反射しうる反射部材を、該加工ヘッドの軸周
    りを周回するようにして設け、 該反射部材の前面が、鏡面状に仕上げられており、か
    つ、前方から照射される平行な輻射熱を反射によって所
    定箇所に集中させることのできる形状である、加工機。
12. 【請求項１２】 該所定箇所が該加工ヘッドの軸上にあ
    る、請求項１１記載の加工機。
13. 【請求項１３】 該所定箇所が該加工ヘッドの軸から離
    れた位置にある、請求項１１記載の加工機。
14. 【請求項１４】 該加工機がレーザ加工機である、請求
    項１１〜１３のいずれか一の項に記載の加工機。
15. 【請求項１５】 前方から照射される輻射熱を前方に反
    射しうる反射部材によって構成された加工ヘッドを備
    え、 該反射部材の前面が、鏡面状に仕上げられており、か
    つ、前方から照射される平行な輻射熱を反射によって所
    定箇所に集中させることのできる形状である、加工機。
16. 【請求項１６】 該反射部材の前面の該形状が、略放物
    線回転面をなす凹面状である、請求項１１〜１５のいず
    れか一の項に記載の加工機。