JP2012091191A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ光Lを発生するレーザ発生手段16を備えたレーザ出射ユニット12と、レーザ出射ユニット12から出力されるレーザ光Lを加工対象物Wに照射するガルバノスキャナ39,40を備えたレーザヘッド14と、レーザ出射ユニット12からレーザヘッド14にレーザ光Lを伝送する光ファイバーケーブル17とを備えたレーザ加工装置において、光ファイバーケーブル17に、レーザヘッド14に着脱可能に取着されるヘッドコネクタ13を設け、ヘッドコネクタ13にビームエキスパンダ備え、ビームエキスパンダには、光ファイバーケーブル17から出射されるレーザ光を拡散させる拡散レンズ18と、拡散レンズから出射されるレーザ光を平行光に収束させる収束レンズ23とを備えた。
【選択図】図1
Description
この発明の目的は、煩雑な再調整作業を必要とすることなく、レーザヘッドを容易に交換し得るレーザ加工装置を提供することにある。
請求項2の発明は、請求項1又は2に記載のレーザ加工装置において、前記ヘッドコネクタと前記レーザヘッドには、前記ヘッドコネクタから出射されるレーザ光の光軸に沿って、前記ヘッドコネクタを前記レーザヘッドに向かって案内する案内手段を設けたことを要旨とする。
請求項3の発明は、請求項3に記載のレーザ加工装置において、前記案内手段は、前記レーザヘッドに、前記レーザ光の光軸に沿って設けられた凸部と、前記ヘッドコネクタに設けられ、前記凸部に摺動可能に嵌合する凹部とを備えたことを要旨とする。
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、前記レーザヘッドと前記ヘッドコネクタに、該レーザヘッドとヘッドコネクタとを接続する第1接続部と第2接続部とを設け、前記第1接続部と第2接続部の一方に突出部を設けるとともに、他方に該突出部を収容する収容部を設け、前記突出部と収容部のいずれかに前記ビームエキスパンダを収容したことを要旨とする。
請求項5の発明は、請求項4記載のレーザ加工装置において、前記ヘッドコネクタに前記ビームエキスパンダを収容する突出部を設け、前記レーザヘッドに前記収容部を設けたことを要旨とする。
上記構成では、ビームエキスパンダから出射されるレーザ光の焦点距離を調整することができる。
請求項8の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、前記レーザヘッドには、前記ヘッドコネクタとの接続状態を検出する接続状態検出手段を備えたことを要旨とする。
請求項9の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、前記レーザヘッドと前記ヘッドコネクタには、該レーザヘッドとヘッドコネクタを前記レーザ光の光軸方向と直交する方向に位置決めする位置決め手段を備えたことを要旨とする。
前記接続端子部38は、前記近接センサ36と、前記レーザヘッド14内に配設されるガルバノモータ39と電気的に接続されている。従って、前記制御部15は電気ケーブル37及び接続端子部38を介して近接センサ36及びガルバノモータ39と電気的に接続されている。そして、制御部15は、近接センサ36から送信される検出信号に基づいてレーザヘッド14に対するヘッドコネクタ13の接続状態に異常があると判断した場合にレーザ発振部16の駆動を停止するとともに、ガルバノモータ39の駆動を制御する。
さて、ヘッドコネクタ13とレーザヘッド14とを接続する場合には、図4に示すように、まず、第1接続部19と第2接続部29とが対向するように、ヘッドコネクタ13とレーザヘッド14とを配置する。続いて、凹部28の前端部を凸部44の先端部に上から載せるようにして嵌合させる。これにより、ヘッドコネクタ13の第1接続部19に対してレーザヘッド14の第2接続部29が精度よく対向する。
(1)レーザヘッド14に対し、ビームエキスパンダを備えたヘッドコネクタ13を容易に着脱することができる。従って、レーザヘッド14及びヘッドコネクタ13のメンテナンスを容易に行うことができる。
(2)ヘッドコネクタ13にビームエキスパンダを収容したので、レーザヘッド14に対しヘッドコネクタ13を付け替えても、ヘッドコネクタ13から出射されるレーザ光は平行光であるので、加工対象物Wの加工品質を低下させることはない。すなわち、従来のように、光ファイバーケーブルをレーザヘッドに着脱する構成では、光ファイバーケーブルから出射されるレーザ光が拡散光となるので、光ファイバーケーブルの光軸中心を正確に調整する必要がある。これに対し、本実施形態では、ヘッドコネクタ13から出射されるレーザ光は平行光となるため、光軸の調整を省略することができる。
(3)ヘッドコネクタ13に設けられたビームエキスパンダの調整により、ヘッドコネクタ13から出射されるレーザ光が平行光となるように調整すれば、ビームエキスパンダのばらつきをレーザヘッド14で補正する必要はない。従って、ビームエキスパンダのばらつきをレーザヘッド14で補正するための補正値を制御部15にあらかじめ格納する必要はない。
(4)ヘッドコネクタ13をレーザヘッド14に取着する際、第1接続部19と第2接続部29との擦れ合いを抑制しながら、各接続部19,29を容易に精度よく接続することができる。従って、レーザヘッド14へのヘッドコネクタ13の着脱を繰り返しても、レーザ光Lの光軸の位置精度の低下を抑制することができる。
(5)ヘッドコネクタ13をレーザヘッド14に取着する際に、突出部20が収容部30内に入り込むため、接続状態にあるヘッドコネクタ13及びレーザヘッド14の全長を短くして、レーザマーキング装置11の小型化を図ることができる。
(6)ヘッドコネクタ13に突出部20を設け、レーザヘッド14に収容部30を設けたので、突出部20を収容部30に嵌合すると、ヘッドコネクタ13を取着したレーザヘッド14の外形寸法を、ヘッドコネクタ13から出射されるレーザ光の光軸方向に縮小することができる。光ファイバーケーブル17から出射されるレーザ光を平行光とするために必要とする拡散レンズ18とコリメートレンズ23との距離を突出部20で確保することができる。
(7)レーザヘッド14の凸部44に対しヘッドコネクタ13の凹部28を嵌合して摺動させることにより、ヘッドコネクタ13をレーザヘッド14との連結位置に移動させることができる。従って、ヘッドコネクタ13の重量が嵩む場合にも、ヘッドコネクタ13をレーザヘッド14との連結位置に容易に移動させることができる。
(8)第1接触面24における上端部に各位置決めピン27が設けられるとともに、第2接触面33における上端部に各位置決めピン27が嵌入可能な各位置決め孔35が設けられている。このため、ヘッドコネクタ13をレーザヘッド14に取着する際に、各位置決めピン27を位置決め孔35に嵌入することで、レーザ光Lの光軸方向と直交する方向でのヘッドコネクタ13の位置決めを行うことができる。従って、レーザヘッド14とヘッドコネクタ13との取付精度を確保することができる。
(9)電気ケーブル37が接続端子部38に接続された状態で、レーザヘッド14からヘッドコネクタ13が脱落しても、近接センサ36からの検出信号に基づいて制御部15がレーザ発振部16の駆動を停止する。このため、レーザ光Lのレーザヘッド14外への照射を防止することができる。
(10)ヘッドコネクタ13は、レーザ出射ユニット12に収容されたレーザ発振部16から光ファイバーケーブル17を介して伝送されるレーザ光Lを出射するように構成されている。すなわち、ヘッドコネクタ13内にレーザ発振部16が配置されていないため、ヘッドコネクタ13の小型化を図ることができる。
・レーザ発振部16の出射部に上記ビームエキスパンダを備えたヘッドコネクタを一体に形成してもよい。このような構成により、レーザマーキング装置の全長を短縮することができる。
・レーザマーキング装置以外の、レーザ光を加工対象物に照射して加工(例えば、切断加工など)を施すレーザ加工装置に具体化してもよい。
Claims (9)
- レーザ光を発生するレーザ発生手段を備えたレーザ出射ユニットと、
前記レーザ出射ユニットから出力されるレーザ光を加工対象物に照射するガルバノスキャナを備えたレーザヘッドと、
前記レーザ出射ユニットから前記レーザヘッドにレーザ光を伝送する光ファイバーケーブルと
を備えたレーザ加工装置において、
前記光ファイバーケーブルに、前記レーザヘッドに着脱可能に取着されるヘッドコネクタを設け、前記ヘッドコネクタにビームエキスパンダを備え、
前記ビームエキスパンダには、
前記光ファイバーケーブルから出射されるレーザ光を拡散させる拡散レンズと、
前記拡散レンズから出射されるレーザ光を平行光に収束させる収束レンズと
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1に記載のレーザ加工装置において、
前記ヘッドコネクタと前記レーザヘッドには、前記ヘッドコネクタから出射されるレーザ光の光軸に沿って、前記ヘッドコネクタを前記レーザヘッドに向かって案内する案内手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項2に記載のレーザ加工装置において、
前記案内手段は、
前記レーザヘッドに、前記レーザ光の光軸に沿って設けられた凸部と、
前記ヘッドコネクタに設けられ、前記凸部に摺動可能に嵌合する凹部と
を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザヘッドと前記ヘッドコネクタに、該レーザヘッドとヘッドコネクタとを接続する第1接続部と第2接続部とを設け、前記第1接続部と第2接続部の一方に突出部を設けるとともに、他方に該突出部を収容する収容部を設け、前記突出部と収容部のいずれかに前記ビームエキスパンダを収容したことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項4記載のレーザ加工装置において、
前記ヘッドコネクタに前記ビームエキスパンダを収容する突出部を設け、前記レーザヘッドに前記収容部を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記拡散レンズと収束レンズとの離間距離を調節可能としたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項6記載のレーザ加工装置において、
前記拡散レンズと収束レンズとの間に、前記収束レンズから出射されるレーザ光のビーム径を調整する調整レンズを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザヘッドには、前記ヘッドコネクタとの接続状態を検出する接続状態検出手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のレーザ加工装置において、
前記レーザヘッドと前記ヘッドコネクタには、該レーザヘッドとヘッドコネクタを前記レーザ光の光軸方向と直交する方向に位置決めする位置決め手段を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
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