JP2001083440A - 光路切替装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミラーホルダの切り替えを高速で行い得るよ
うにし、且つミラーホルダを切り替えた場合でもミラー
ホルダの位置再現精度を良好にする。 【解決手段】 カム溝１９が形成された往復動可能なカ
ム枠体１８と、カム枠体１８の往復動によりカム溝１９
を介し回動し得るようにしたアーム２３と、アーム２３
と一体的に往復回動し得るようにしたギヤ２５と、ギヤ
２５により往復回動し得るようにしたギヤ８と、ギヤ８
が設けられたミラー取り付け軸５にミラー取り付け軸５
と一体で回動し得るよう、ミラーホルダ６を介して取り
付けられた反射ミラー７と、反射ミラー７がレーザ光２
９を反射するよう切り替わった際にミラーホルダ６を位
置決めするミラーホルダ位置決め装置と、アーム２３を
押圧することにより、ギヤ２５，８のガタをなくすアー
ム押圧装置４１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振器等に
おいて、レーザ光の光路を高速で切り替え得ると共に切
り替え再現性の位置精度が良好となるようにした光路切
替装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ発振器から発振されたレーザ光は
溶接装置等のレーザ加工装置へ伝送されて所定の加工に
使用されているが、レーザ光の伝送されるレーザ加工装
置は、タイムシヤリングシステムによる設備投入効率を
向上させるため、運用上複数組設置されるようになって
いる。

【０００３】このため、レーザ光を所定のレーザ加工装
置へ伝送するには、レーザ加工装置に対応して設けた複
数のチャンネルにレーザ光を伝送し得るよう光路を切り
替える必要があり、レーザ光の光路を切り替えるために
は、従来から反射ミラーを備えた光路切替装置が使用さ
れている。

【０００４】而して、光路切替装置の反射ミラーは、当
該反射ミラーで反射されたレーザ光が例えばレーザ加工
装置側の光ファイバ等の受光部に対し常に正確に到達す
るよう、高い切り替え位置精度を要求されている。すな
わち反射ミラーは繰り返し切り替えた場合でも高精度の
機械的な位置再現性が要求されており、光路切り替え動
作の頻度が増加した場合であっても、装置の信頼性を維
持するためには、前記した高精度の機械的な位置再現性
は非常に重要である。

【０００５】従来の光路切替装置としては、平面視で４
５゜に傾いている反射ミラーを反射面が前後進するよ
う、空圧式シリンダ等の直動機構により並進、移動させ
て切り替える構造のもの（前者）、或いは反射ミラーを
その反射面と平行な方向へロータリソレノイド等の回転
駆動機構により回動させて切り替える構造のもの（後
者）等がある。

【０００６】而して、前者にあっては駆動系にパッキン
が使用されているため、繰り返し寿命が短く、又、反射
ミラーを前後進した場合の停止は、リニアガイドに設け
たボールを外部ストッパに当接させることにより行って
いるため、外部ストッパが摩耗したような場合には、反
射ミラーの切り替え位置精度が低下し、しかも、ボール
がストッパに当接する際の速度を制御することが難しい
ため、この点からも反射ミラーの切り替え位置精度が低
下する。

【０００７】更には、反射ミラーを並進させる際には、
同時に複数の反射ミラーがレールによりガイドされる
が、レールを支持する軸受間の距離が短いため、軸受の
回転時に当該軸受のガタにより生じる振れの影響を押え
るのは困難であり、これも又反射ミラーの切り替え位置
精度が低下する原因となる。

【０００８】後者の場合は、反射ミラーの停止精度が必
要な場合は、与圧を与えた軸受を介して反射ミラーの切
り替え部を軸部に取り付けるが、レーザ加工装置側の隣
接配置された複数のチャンネルからの制約により、反射
ミラー側の回転軸を支持する軸受間の距離を大きくする
ことは困難である。

【０００９】従って軸受の回転時に当該軸受のガタによ
り生じる振れの影響を押えるのは難しく、反射ミラー停
止精度の低下の原因となる。又、反射ミラーを支持する
軸受が与圧タイプの場合でも、軸受の部分では数ミクロ
ンの偏心が存在するため、後工程におけるレーザ加工装
置側の受光部では、レーザ光は所定の位置に対し１０倍
〜１００倍程度の位置変動を生じ、レーザ加工装置は所
定の機能を発揮することができない。

【００１０】又、レーザ発振器が高出力の場合、反射ミ
ラーは高温になるため冷却することが必要であり、冷却
水を光路切替装置へ供給したり、光路切替装置から排出
された冷却水を更に後工程へ送給するためには、反射ミ
ラーの切り替え時に反射ミラーの動きに合わせて動くこ
とのできる冷却水用のフレキシブルホースが必要にな
る。

【００１１】しかし、フレキシブルホースは比較的硬い
ため、反射ミラーに合わせてフレキシブルホースを引き
回すためには、反射ミラーが直動式の場合は大きな空間
が必要であり、スペースの有効利用上問題がある。

【００１２】更に又、反射ミラーが回転式の場合、反射
ミラーを取り付けた軸にスイベル継ぎ手を取り付けよう
としても、軸受配置位置に制約を加えることになり、限
られた空間内にスイベル継ぎ手を取り付けることは困難
であり、装置を効果的に冷却することは難しかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、斯かる実情
に鑑み、反射ミラーがレーザ光を反射するようミラーホ
ルダを切り替える際に、ミラーホルダは他の機械要素の
影響を最小限に押えることができるようにすると共に、
簡単な位置制御でミラーホルダの切り替えを高速で行い
得るようにし、しかも頻繁にミラーホルダを切り替えた
場合でもミラーホルダの位置再現精度が良好に保持され
るようにし、更には、装置の冷却を良好に行うことがで
きるようにし、以って、装置の信頼性を向上させること
を目的としてなしたものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光路切替装置
は、往復動方向両端部に往復動方向と平行な第一、第二
の平行溝部を備えると共に両平行溝部を斜行溝部により
繋いで形成されたカム溝を備えた往復動可能な枠体と、
該枠体の往復動により前記カム溝に嵌入された案内体を
介し往復回動し得るようにした第一の動力伝達体と、該
第一の動力伝達体の往復回動により往復回動し得るよう
にした第二の動力伝達体と、該第二の動力伝達体により
往復回動し得るようにした被動力伝達体と、該被動力伝
達体が嵌合された軸に該軸と一体で回動し得るよう、ミ
ラーホルダを介して取り付けられた反射ミラーと、該反
射ミラーがレーザ光を反射するよう切り替わった際にミ
ラーホルダを位置決めするミラーホルダ位置決め装置
と、前記反射ミラーがレーザ光を反射するよう切り替わ
る際に前記第一の動力伝達体の回動方向とは逆の方向
へ、前記第一の動力伝達体を押圧して前記第二の動力伝
達体と被動力伝達体との噛合部のガタをなくす押圧装置
を設けたものである。

【００１５】又、本発明の光路切替装置は、第一の動力
伝達体が固設された動力伝達体取り付け軸に、第二の動
力伝達体を、前記動力伝達体取り付け軸に対し相対的に
回動し得るよう外嵌し、前記第二の動力伝達体に押圧装
置を取り付けたものである。

【００１６】更に、本発明の光路切替装置は、反射ミラ
ーが取り付けられた軸の両端部に、冷媒を流通させるた
めのホースが接続されたスイベル継ぎ手を接続したもの
である。

【００１７】本発明においては、枠体の往復動により案
内体を介して第一の動力伝達体が回動し、第一の動力伝
達体の回動により第二の動力伝達体が回動し、第二の動
力伝達体の回動により被動力伝達体が回動させられる。
而して、被動力伝達体が回動することにより、軸を介し
てミラーホルダが回動し反射ミラーが切り替えられる。

【００１８】レーザ光を反射するよう反射ミラーが切り
替わった場合には、反射ミラーはミラーホルダを介して
ミラーホルダ位置決め装置により位置決めされると共
に、押圧装置により第一の動力伝達体を押圧することに
より、第二の動力伝達体と被動力伝達体との噛合部のガ
タがなくなる。

【００１９】本発明の光路切替装置によれば、カム溝が
形成された枠体を往復動させることにより、反射ミラー
を具備したミラーホルダが回動させられるため、ミラー
ホルダは他の機械要素の影響を最小限に押えることがで
きると共に簡単な位置制御でミラーホルダの切り替えを
高速で行うことが可能となり、しかも頻繁にミラーホル
ダを切り替えた場合でもミラーホルダの位置再現精度を
良好に保持することができ、又装置の冷却を良好に行う
ことが可能となる。従って装置の信頼性が著しく向上す
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００２１】図１〜図９は本発明を実施する形態の一例
である。

【００２２】図１、２に示す如く、ベースプレート１上
の一側に設置したフレーム２には上下方向へ所定の間隔
を隔ててハウジング３が固設され、ハウジング３には軸
受４が嵌合されている。

【００２３】上下の軸受４には、縦向きのミラー取り付
け軸５が回転可能に嵌合されており、ミラー取り付け軸
５の高さ方向中途部には、ミラー取り付け軸５の径方向
外方へ片持状に突出するミラーホルダ６が、制御対象と
して取り付けられ、ミラーホルダ６には、垂直面状に形
成された反射面がミラー取り付け軸５の軸線Ｌ１と並設
される如く、反射ミラー７が装着されている。

【００２４】ミラー取り付け軸５の下端部近傍にはギヤ
８が固設されると共にミラー取り付け軸５の上下端部に
は、ミラー取り付け軸５に対して相対的に回転し得るよ
うにしたスイベル継ぎ手９，１０が接続されており、ス
イベル継ぎ手９にはフレキシブルホース１１が、又スイ
ベル継ぎ手１０にはフレキシブルホース１２が夫々接続
されている。

【００２５】而して、下部のフレキシブルホース１１か
らスイベル継ぎ手９を介してミラー取り付け軸５の内部
中空孔に導入された冷却水は、ミラー取り付け軸５に伝
達される熱を冷却しつつ上昇し、上部のスイベル継ぎ手
１０を介してフレキシブルホース１２へ導出されるよう
になっている。

【００２６】ベースプレート１上に位置するようフレー
ム２の近傍に設置した台枠１３には、縦形のステッピン
グモータの如きモータ１４が配設され、モータ１４の出
力軸下端にはピニオン１５が回転可能に外嵌されてい
る。

【００２７】ベースプレート１上には、図示してないガ
イド手段にガイドされてベースプレート１の長手方向
（往復動方向Ｄ１）へ往復移動し得るよう、側面にラッ
クの刻設されたラック板１６が水平に配設され、ラック
板１６のラックにはピニオン１５が噛合している。又、
ラック板１６の上面にはブラケット１７を介して、水平
板状のカム枠体１８が取り付けられており、カム枠体１
８はラック板１６と一体的にベースプレート１の長手方
向へ往復移動し得るようになっている。

【００２８】カム枠体１８の平面状部には、カム枠体１
８を厚さ方向へ貫通するよう、カム溝１９が形成されて
おり、カム溝１９は、ラック板１６及びカム枠体１８の
往復動方向Ｄ１であるベースプレート１の長手方向へ延
在している。

【００２９】而して、カム溝１９の長手方向両端部に
は、ラック板１６及びカム枠体１８の往復動方向Ｄ１に
対し平行に延在する平行溝部１９ａ，１９ｂが、平面視
で往復動方向Ｄ１に対し直交する方向Ｄ２へ所要の間隔
を隔てて形成され、平行溝部１９ａ，１９ｂは図４、５
に示す如く斜行溝部１９ｃにより繋がれて１本のカム溝
１９となっている。又、平面視で、カム溝１９の平行溝
部１９ｂは平行溝部１９ａよりもギヤ８側に位置してい
る。

【００３０】ベースプレート１上には、カム枠体１８の
下方に位置すると共に、ミラー取り付け軸５に隣接する
よう、ギヤボックス２０が配設され、ギヤボックス２０
の中空孔２０ａ上下に嵌入した軸受２１にはミラー取り
付け軸５と平行になるよう、縦向きのアーム取り付け軸
２２が回転可能に嵌合されている。

【００３１】アーム取り付け軸２２の上端部には、固設
位置を基準として両側に向け水平に延びるアーム２３が
固設されていると共に、アーム取り付け軸２２のアーム
２３直下部に外嵌した軸受２４には、ギヤ２５が回転自
在に嵌合されており、ギヤ２５はミラー取り付け軸５に
固設したギヤ８に対し噛合している。

【００３２】アーム２３のベースプレート１長手方向中
央部側端部には、アーム取り付け軸２２と平行に縦ピン
２６が上方へ向けて突設されていると共に、縦ピン２６
の上端には、回転自在にローラ状のカムフォロア２７が
嵌合され、カムフォロア２７はカム枠体１８のカム溝１
９に嵌入されている。

【００３３】而して、カム枠体１８がベースプレート１
の長手方向へ往復動することにより、カム枠体１８に形
成したカム溝１９の縁部はカムフォロア２７を水平方向
へ押すようになっており、カムフォロア２７が押される
ことにより、アーム２３、アーム取り付け軸２２が回転
し得るようになっており、アーム２３が回動することに
より、後述のアーム押圧装置４１、ブラケット４０を介
しギヤ２５が回動し得るようになっている。

【００３４】又、ギヤ２５が回転することによりギヤ
８、ミラー取り付け軸５が回転し、ミラー取り付け軸５
の回転により、反射ミラー７を具備したミラーホルダ６
が回転し得るようになっている。更に、ギヤ２５の僅か
な回転により、ミラーホルダ６が大きな角度回転し得る
よう、ギヤ８の直径はギヤ２５の直径よりも小径に形成
されている。

【００３５】図２、６に示す如く、ミラーホルダ６の上
端には、ブラケット状のストッパ２８が固設されてお
り、反射ミラー７が伝送されてきたレーザ光２９（図５
参照）を反射させるよう、ミラーホルダ６が図６の実線
位置から仮想線位置まで時計方向へ４５゜回転し光路が
切り替わった場合には、ブラケット状のストッパ２８の
垂直部材２８ａは、フレーム２の上部側面に装着したミ
ラーホルダ位置決め装置３０に当接してミラーホルダ６
の位置決めを行い得るようになっている。

【００３６】ミラーホルダ位置決め装置３０の詳細は図
７に示されている。すなわち、フレーム２の上部一側面
に設けた孔には、軸線Ｌ２がラック板１６及びカム枠体
１８の往復動方向Ｄ１に対し平行に延びる中空筒状のケ
ーシング３１が嵌合されていると共にケーシング３１は
そのフランジ部３１ａを介してフレーム２に固設され、
ケーシング３１における中空孔３１ｂのフレーム２側に
は、ナット部材３２が嵌入され、固定されている。

【００３７】ケーシング３１における中空孔３１ｂのフ
レーム２から離反した側には、ケーシング３１に設けた
ガイドピン３３にガイドされつつ中空孔３１ｂ内を軸線
Ｌ２と平行な方向へ摺動し得るようにしたナット部材３
４が嵌入されており、ナット部材３４のケーシング３１
から突設した端部には、キャップ部材３５が固設されて
いる。又、キャップ部材３５のフレーム２から離反した
側の端部には、ストッパ２８の垂直部材２８ａが直接当
接する金属製の球体３６が設けられている。

【００３８】ナット部材３２及び３４には、ボルト部材
３７が螺合されている。而して、ボルト部材３７のナッ
ト部材３２に対し螺合する部分における雄ねじのピッチ
及びナット部材３２の雌ねじのピッチはＰ１で、ボルト
部材３７のナット部材３４に対し螺合する部分における
雄ねじのピッチ及びナット部材３４の雌ねじのピッチは
Ｐ２であり、且つＰ１＞Ｐ２である。従って、ボルト部
材３７及びナット部材３２，３４により差動ねじが形成
されている。

【００３９】ボルト部材３７のナット部材３２，３４間
の外周には、中空孔３１ｂ内に位置するようスリーブ３
８が外嵌されており、スリーブ３８のナット部材３２側
端部に形成されたフランジ３８ａは、ナット部材３２の
中空孔３１ｂ内側端部に当接している。又、スリーブ３
８の外周には、スリーブ３８の長手方向へ連続的に並設
された複数の皿ばね３９が外嵌されており、皿ばね３９
のうちナット部材３２側端部の皿ばね３９は、スリーブ
３８のフランジ３８ａに当接し、ナット部材３４側の皿
ばね３９は、ナット部材３４の中空孔３１ｂ内端面に当
接している。

【００４０】而して、フレーム２の外方へ突出してい
る、ボルト部材３７の頭３７ａを介し当該ボルト部材３
７を一回転させることにより、ナット部材３４及びキャ
ップ部材３５は軸線Ｌ２と平行な方向へＰ１−Ｐ２だけ
移動し得るようになっている。

【００４１】図３に示す如く、ギヤ２５の下面には、ギ
ヤ２５の径方向外方へ向け水平に突出するブラケット４
０が固設されており、ブラケット４０には、アーム押圧
装置４１が設けられている。

【００４２】アーム押圧装置４１は図８に示されてい
る。すなわち、ブラケット４０上に立設したブラケット
４２には雌ねじが穿設されており、雌ねじ部には、平面
視で軸線Ｌ３が略ギヤ２５の接線方向へ向けて延在する
円筒状で外周に雄ねじの刻設されたスリーブ４３が、軸
線Ｌ３と平行な方向へ位置を調節し得るよう螺合されて
いる。而して、スリーブ４３のアーム２３側先端は開口
しており、スリーブ４３のアーム２３とは反対側の端部
は閉止されている。

【００４３】スリーブ４３の中空孔４３ａには、先端が
中空孔４３ａから突出して先端円弧部が常時アーム２３
の側部に当接し得るようにしたロッド状の押圧部材４４
が軸線Ｌ３と平行な方向へ摺動し得るよう嵌入されてお
り、中空孔４３ａ内には押圧部材４４をアーム２３側へ
付勢するための圧縮ばね４５が収納されている。又、ス
リーブ４３を軸線Ｌ３と平行な方向へ位置調整した際
に、スリーブ４３の位置を固定するため、スリーブ４３
の外周雄ねじ部には、止めナット４６を螺合し得るよう
になっている。

【００４４】ベースプレート１上に設置した図示してな
いフレームには、垂直板状のストッパ４７が固設されて
おり、ギヤ２５，８の回動により、反射ミラー７が切り
替わって伝送されてきたレーザ光２９を反射させるよう
ミラーホルダ６が回動した場合には、スリーブ４３のア
ーム２３とは反対側の端部がストッパ４７に当接するこ
とにより、押圧部材４４はアーム２３から押圧力を受け
て圧縮ばね４５を撓ませ、圧縮ばね４５から受ける時計
方向の抗力をアーム２３に付与することにより、ギヤ２
５に図５、９において反時計方向の回転力を与え、ギヤ
２５とギヤ８のガタ付きを防止し得るようになってい
る。

【００４５】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００４６】レーザ光２９を反射しないよう光路切替装
置が切り替えられている場合には、ラック板１６、及び
ブラケット１７を介してラック板１６に固設されたカム
枠体１８は、図４に示す如く、往復動方向Ｄ１に対し最
も右側に位置し停止している。

【００４７】而して、この場合には、カムフォロア２７
はカム溝１９のギヤ８から離れた側の平行溝部１９ａ内
に位置しており、反射ミラー７の反射面は平面視で、ラ
ック板１６及びカム枠体１８の往復動方向Ｄ１に対し直
交する方向へ延びている（図４、６参照）。この場合に
は、レーザ光２９は、図４に示す如く、反射ミラー７で
反射することなく、直進する。

【００４８】レーザ光２９を反射ミラー７により反射さ
せるよう、反射ミラー７を切り替える場合には、モータ
１４を駆動してピニオン１５を回転させ、ラック板１６
及びカム枠体１８を図４の位置から往復動方向Ｄ１と平
行に左側へ向かって移動させる。このため、カムフォロ
ア２７はカム枠体１８に形成されているカム溝１９によ
りガイドされカム溝１９の平面形状に沿って移動させら
れる。

【００４９】すなわち、カム枠体１８がラック板１６と
共に図４の左方向へ移動を開始した直後は、カムフォロ
ア２７はカム溝１９の平行溝部１９ａに嵌入しているた
め、カムフォロア２７はカム溝１９により押されること
がない。このため、アーム２３及びアーム取り付け軸２
２は回動することはない。

【００５０】カム枠体１８がラック板１６と共に図４の
左方向へ移動を開始し、カムフォロア２７がカム溝１９
の平行溝部１９ａと斜行溝部１９ｃとの繋がり部に達す
ると、当該繋がり部には円弧状部が設けてあるため、カ
ムフォロア２７はカム溝１９に押されてアーム取り付け
軸２２の回転中心に対し回転速度零の状態から徐々に加
速される。このため、アーム２３及びアーム２３の取り
付けられているアーム取り付け軸２２も停止状態から徐
々に一体的に加速され、図４の反時計方向へ回転を開始
する。

【００５１】一方、アーム取り付け軸２２が回動を開始
しても、アーム取り付け軸２２に軸受２４を介して取り
付けられているギヤ２５は、アーム取り付け軸２２から
回転力を受けることはない。しかし、この場合には、反
時計方向へ回動するアーム２３が、アーム押圧装置４１
の押圧部材４４を押し、その結果、ブラケット４２，４
０を介してギヤ２５に回転力が付与され、ギヤ２５も反
時計方向へ回動を開始する。従って、ギヤ２５が反時計
方向へ回動を開始すると、ギヤ２５に噛合しているギヤ
８及びミラー取り付け軸５並びに反射ミラー７を備えた
ミラーホルダ６は図４の時計方向へ回動を開始する。

【００５２】カム枠体１８がラック板１６と共に図４の
左方向へ移動を開始し、カムフォロア２７がカム溝１９
の平行溝部１９ａと斜行溝部１９ｃとの繋がり部に達
し、更にカム枠体１８がラック板１６と共に図４の左方
向へ移動するとカムフォロア２７がカム溝１９の斜行溝
部１９ｃに達する。そうすると、カムフォロア２７は、
斜行溝部１９ｃにガイドされて、ラック板１６及びカム
枠体１８の往復動方向Ｄ１を基準としてギヤ２５から離
反する方向へ移動すると共に図４の往復動方向Ｄ１に対
して直交する方向Ｄ２を基準としてギヤ８へ近接する側
へ移動し、全対的には、平面視で斜行溝部１９ｃに沿い
斜めに移動する。従って、アーム２３はカムフォロア２
７を介してアーム取り付け軸２２の軸心を基準として、
図４において反時計方向へ回動する。この際、斜行溝部
１９ｃは直線状であるためアーム２３及びアーム取り付
け軸２２の回転速度は一定となり、従ってギヤ２５，８
の回転速度も一定となり、ミラーホルダ６の回転速度も
一定となる。

【００５３】カムフォロア２７がカム枠体１８における
カム溝１９の斜行溝部１９ｃにガイドされることによ
り、アーム２３等を介しミラーホルダ６が回動し、カム
フォロア２７がカム溝１９の斜行溝部１９ｃからカム枠
体１８の往復動方向Ｄ１と平行に延在する、ギヤ８に近
接している側の平行溝部１９ｂに達すると、カムフォロ
ア２７及びアーム２３のアーム取り付け軸２２における
回転軸心に対する回転速度は徐々に下降する。

【００５４】このため、ギヤ２５，８、ミラー取り付け
軸５、ミラーホルダ６の回転速度も徐々に減速され、カ
ムフォロア２７が、完全にカム溝１９の平行溝部１９ｂ
内に達すると、カムフォロア２７、アーム２３、アーム
取り付け軸２２、ギヤ２５，８、ミラー取り付け軸５、
ミラーホルダ６は停止する。而して、これによりミラー
ホルダ６に装備されている反射ミラー７の切り替えが終
了する。

【００５５】反射ミラー７の切り替えが終了すると、上
流側から伝送されてきたレーザ光２９は図５に示す如く
反射されて光路の方向を９０゜替え、対応するレーザ加
工装置の光ファイバに伝送される。

【００５６】ミラーホルダ６が停止する際には、ミラー
ホルダ６の上部に固設されているストッパ２８の垂直部
材２８ａは、ミラーホルダ位置決め装置３０の球体３６
に当接するが、ミラーホルダ６は減速されつつ停止する
ため、ストッパ２８のストッパ２８の垂直部材２８ａは
ソフトにミラーホルダ位置決め装置３０の球体３６に対
し当接し、従って、反射ミラー７が衝撃を受けることが
ない。

【００５７】又、ミラーホルダ６の停止時においては、
上述の如くアーム２３も減速されつつ停止するが、アー
ム２３が停止する直前には、ギヤ２５に取り付けられて
いるブラケット４０に配置したアーム押圧装置４１のス
リーブ４３先端が、ストッパ４７に当接する。

【００５８】而して、アーム２３の側面にはアーム押圧
装置４１の押圧部材４４先端が当接しているため、アー
ム２３は停止する直前にアーム押圧装置４１の押圧部材
４４をストッパ４７側へ押圧し、アーム押圧装置４１の
圧縮ばね４５は圧縮されて撓んだ状態でアーム２３が停
止する。このため、圧縮ばね４５の弾撥力は押圧部材４
４からアーム２３に与えられ、アーム２３は図５、９に
おいて時計方向へ回転力を受ける。

【００５９】アーム２３が図５、９において時計方向へ
回転力を受けると、ブラケット４２，４０を介しギヤ２
５は、図５、９において反時計方向への回転力を受け、
ギヤ２５の歯は図９の点Ｘ１でギヤ８の歯に当接する。
又、ミラーホルダ６に取り付けたストッパ２８のストッ
パ２８のストッパ２８の垂直部材２８ａは図９に示す如
く、点Ｘ２でミラーホルダ位置決め装置３０の球体３６
に当接する。

【００６０】従って、ギヤ２５とギヤ８との噛合部にお
けるガタ付きが生じず、ミラーホルダ６は点Ｘ１と点Ｘ
２との間で挟持された状態になる。

【００６１】このため、切り替え時の位置制御が簡単で
ラフな制御であっても、切り替えられた反射ミラー７は
ガタ付くことがなく、安定した位置に保持されると共に
再度切り替えた場合の位置の再現精度（繰り返し位置の
再現性）が良好となる。その結果、レーザ加工装置が複
数設けられており、レーザ光２９の光路の切り替えを頻
繁に行う場合でも、レーザ加工装置側のレーザ光２９の
受光位置精度が高くなり、反射ミラー７の高速切り替え
が可能となる。従って装置の信頼性が向上する。

【００６２】反射ミラー７がレーザ光２９を反射するよ
う光路を切り替えた場合の反射ミラー７の停止位置の調
整はミラーホルダ位置決め装置３０のボルト部材３７を
回すことにより行う。ミラーホルダ位置決め装置３０は
差動ねじになっているため、球体３６の水平方向位置は
微調整が可能である。

【００６３】又、反射ミラー７がレーザ光２９を反射す
るよう光路を切り替えた場合にアーム２３に付与する回
転力の調整は、アーム押圧装置４１のスリーブ４３の突
出量を変更することにより行う。

【００６４】このように、ミラーホルダ位置決め装置３
０により球体３６の位置を微調整し、アーム押圧装置４
１によりアーム２３を付勢する圧縮ばね４５の反撥力を
微調整できるため、反射ミラー７がレーザ光２９を反射
するよう切り替わった際に反射ミラー７の角度を微調整
することができ、カム枠体１８の制御位置により、反射
ミラー７の角度が影響を受けることがない。

【００６５】反射ミラー７がレーザ光２９を反射しない
よう光路を切り替える場合には、モータ１４を上述の場
合とは逆の方向へ回転駆動し、ピニオン１５によりラッ
ク板１６及びカム枠体１８を往復動方向Ｄ１へ図５の位
置から図４の位置まで移動させる。而して、かかる操作
により、ミラーホルダ６に装備されている反射ミラー７
は図４に示す如くもとの位置へ戻る。

【００６６】反射ミラー７を装備したミラーホルダ６
は、平行溝部１９ａ及び斜行溝部１９ｃ並びに平行溝部
１９ｂからなるカム溝１９により回動させられるアーム
２３等を介して回動させられるため、回動開始時には、
零から徐々に加速されて一定の速度で回動し、停止時に
は徐々に減速されて停止する。

【００６７】アーム押圧装置４１の圧縮ばね４５による
保持力に変動が生じても、ミラーホルダ６延いては反射
ミラー７の停止位置精度に影響を与えないようカム溝１
９におけるカム枠体１８等の往復動方向Ｄ１と平行な方
向の両端部の平行溝部９ａと平行溝部９ｂの形状を往復
動方向Ｄ１と平行に形成しているため、ラック板１６や
カム枠体１８等の水平方向への往復動部材は、移動時に
急速に加減速されることはなく、徐々に加減速されるこ
とになる。従って、カム枠体１８等を停止させる際の位
置検出は、一般的なマイクロスイッチを用いて行うこと
ができる。

【００６８】モータ１４にステッピングモータ等を使用
すると共に、反射ミラー７がレーザ光２９を反射しない
ようにミラーホルダ６が開かれている状態でのマイクロ
スイッチのオンになった際のカム枠体１８等の位置を系
の原点としてカム枠体１８の移動距離の設定を行い、原
点からのステッピングモータ等のステップ数のカウント
でカム枠体１８の原点からの移動距離を検出し、この移
動距離からミラーホルダ６の回動角を検出し、ミラーホ
ルダ６がミラーホルダ位置決め装置３０の球体３６に当
接する直前にステッピングモータ等の回転速度を落とす
ように運転を行うことにより、反射ミラー７の切り替え
時には動作の中間部では高速を維持し、停止直前のみ速
度を落とすよう運転を行うことができる。

【００６９】このように運転することにより、ミラーホ
ルダ位置決め装置３０の球体３６の摩耗を防止すること
ができ、反射ミラー７がレーザ光２９を反射するようミ
ラーホルダ６が切り替わった場合の反射ミラー７の位置
再現精度をより一層良好に維持することができる。

【００７０】カム枠体１８の往復動方向Ｄ１の両端部に
位置検出器を設けると共に、この位置検出器の往復動方
向Ｄ１両外側にオーバラン検出器を設け、オーバラン検
出器がオンの場合には、モータ１４を停止させるように
すれば、装置の信頼度は更に向上する。

【００７１】又、ミラー取り付け軸５の上下部にスイベ
ル継ぎ手９，１０を設けているため、上下の軸受４間の
距離を小さくすることなくフレキシブルホース１１，１
２の接続が可能となり、従ってミラー取り付け軸５が回
動してもフレキシブルホース１１，１２には力が作用せ
ず変形することがないため、冷却システムの信頼性も向
上する。

【００７２】尚、本発明の光路切替装置は、上述の図示
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。

【００７３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１
〜３記載の光路切替装置によれば、カム溝が形成された
枠体を往復動させることにより、反射ミラーを具備した
ミラーホルダが回動させられるため、ミラーホルダは他
の機械要素の影響を最小限に押えることができると共に
簡単な位置制御でミラーホルダの切り替えを高速で行う
ことが可能となり、しかも頻繁にミラーホルダを切り替
えた場合でもミラーホルダの位置再現精度を良好に保持
することができ、又請求項３の場合は、装置の冷却を良
好に行うことが可能となる。従って本発明の光路切替装
置によれば、全体として装置の信頼性が著しく向上する
という優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光路切替装置の実施の形態の一例で、
反射ミラーを具備するミラーホルダが取り付けられたミ
ラー取り付け軸の部分の概略正面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。

【図３】本発明の光路切替装置の実施の形態の一例で、
カム枠体の往復動により回動してミラーホルダを回動さ
せるための動力伝達部の縦断面図である。

【図４】本発明の光路切替装置の実施の形態の一例で、
反射ミラーがレーザ光を反射しないように切り替わって
いる場合の、カム枠体及びアーム並びに各ギヤ更にはア
ーム押圧装置の配置状態を示す平面図である。

【図５】本発明の光路切替装置の実施の形態の一例で、
反射ミラーがレーザ光を反射するように切り替わってい
る場合の、カム枠体及びアーム並びに各ギヤ更にはアー
ム押圧装置の配置状態を示す平面図である。

【図６】本発明の光路切替装置の実施の形態の一例で、
ミラーホルダに取り付けられたストッパとこのストッパ
が当接するミラーホルダ位置決め装置との配置状態を示
す平面図である。

【図７】図６に示すミラーホルダ位置決め装置の断面図
である。

【図８】図４、５に示すアーム押圧装置の概略断面図で
ある。

【図９】本発明の光路切替装置の実施の形態の一例にお
いて、反射ミラーがレーザ光を反射するよう切り替わっ
た際に、アームがアーム押圧装置の押圧部材に当接し、
ミラーホルダに取り付けたストッパの垂直部材がミラー
ホルダ位置決め装置の球体に当接してミラーホルダ及び
反射ミラーが高精度で位置保持される状態を示す平面図
である。

【符号の説明】

５ ミラー取り付け軸（軸） ６ ミラーホルダ ７ 反射ミラー ８ ギヤ（被動力伝達体） ９ スイベル継ぎ手 １０ スイベル継ぎ手 １１ フレキシブルホース（ホース） １２ フレキシブルホース（ホース） １８ カム枠体（枠体） １９ カム溝 １９ａ 平行溝部 １９ｂ 平行溝部 １９ｃ 斜行溝部 ２２ アーム取り付け軸（動力伝達体取り付け軸） ２３ アーム（第一の動力伝達体） ２５ ギヤ（第二の動力伝達体） ２７ カムフォロア（案内体） ２９ レーザ光 ３０ ミラーホルダ位置決め装置 ４１ アーム押圧装置（押圧装置） Ｄ１ 往復動方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福冨 誠二 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Ｆターム(参考） 2H041 AA11 AB14 AC01 AZ01 4E068 CB05 CB06 CD12 5F072 KK05 MM11 YY06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復動方向両端部に往復動方向と平行な
   第一、第二の平行溝部を備えると共に両平行溝部を斜行
   溝部により繋いで形成されたカム溝を備えた往復動可能
   な枠体と、該枠体の往復動により前記カム溝に嵌入され
   た案内体を介し往復回動し得るようにした第一の動力伝
   達体と、該第一の動力伝達体の往復回動により往復回動
   し得るようにした第二の動力伝達体と、該第二の動力伝
   達体により往復回動し得るようにした被動力伝達体と、
   該被動力伝達体が嵌合された軸に該軸と一体で回動し得
   るよう、ミラーホルダを介して取り付けられた反射ミラ
   ーと、該反射ミラーがレーザ光を反射するよう切り替わ
   った際にミラーホルダを位置決めするミラーホルダ位置
   決め装置と、前記反射ミラーがレーザ光を反射するよう
   切り替わった際に前記第一の動力伝達体の回動方向とは
   逆の方向へ、前記第一の動力伝達体を押圧して前記第二
   の動力伝達体と被動力伝達体との噛合部のガタをなくす
   押圧装置を設けたことを特徴とする光路切替装置。
2. 【請求項２】 第一の動力伝達体が固設された動力伝達
   体取り付け軸に、第二の動力伝達体を、前記動力伝達体
   取り付け軸に対し相対的に回動し得るよう外嵌し、前記
   第二の動力伝達体に押圧装置を取り付けた請求項１記載
   の光路切替装置。
3. 【請求項３】 反射ミラーが取り付けられた軸の両端部
   に、冷媒を流通させるためのホースが接続されたスイベ
   ル継ぎ手を接続した請求項１又は２記載の光路切替装
   置。