JP2018023983A - レーザ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザ光出射部を収容するレーザ光源ユニットが着脱可能であるレーザ加工装置であって、レーザ光出射部の放熱を確実に行うとともに大型化を抑制することが可能なレーザ加工装置の提供を目的とする。【解決手段】レーザ光出射部を収容する第1ユニットと、光学部を収容する第2ユニットとを備え、第1ユニットは、第2ユニットに対して着脱可能に構成されているレーザ加工装置において、第1ユニットは、第1ユニットの内に配置される基部と、第1ユニットから突出して設けられる突出部と、からなる放熱部を有し、第2ユニットは、第1ユニットが第2ユニットに装着された場合に突出部の少なくとも一部を収納する第1収納部を有する。【選択図】図2
Description
本発明は、レーザ光を照射して加工対象物表面に加工を施すレーザ加工装置に関する。
従来、印字対象物にレーザ光を照射して印字対象物に所望の文字、記号、図形等を印字するレーザ加工装置が知られている。レーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を走査するガルバノミラーと、レーザ光を収束させて印字対象物上に照射する収束レンズと、を有する。
ところで、特性が異なる様々な種類の印字対象物に印字する為には、その特性に応じた適切なレーザ出力のレーザ光を照射する必要がある。
特開2004−351516号公報に記載されるレーザ加工装置では、走査ユニットとレーザ光源ユニットとがそれぞれ独立した筐体を備えている。レーザ光源ユニットは、レーザ光を出射するレーザ光源を収容する。走査ユニットは、ガルバノミラー及び収束レンズを収容する。レーザ光源ユニットは、走査ユニットに対して着脱可能に構成されている。
特開2004−351516号公報に記載されるレーザ加工装置は、走査ユニットからレーザ光源ユニットを取り外し、印字対象物の種類に応じた適切なレーザ出力のレーザ光を出射するレーザ光源を有する他のレーザ光源ユニットを取り付けることができる。これにより、レーザ加工装置が出射するレーザ光のレーザ出力を変更することが可能となる。
ところで、レーザ光源ユニットのレーザ光源が発熱し、レーザ加工装置に悪影響を与える可能性がある。レーザ光源に生じた熱の放熱を促す為に、レーザ加工装置にヒートシンクを設けることが考えられる。
一般的に、レーザ光源ユニットが着脱可能な構成である場合、レーザ光源ユニットの筐体内にヒートシンクを収めるように、レーザ光源ユニットが設計される。一方、レーザ光源ユニットと走査ユニットとが一体的に構成される場合、一体的に構成された筐体内にヒートシンクを収めるように、レーザ加工装置が設計される。
レーザ光源ユニットが着脱可能な構成である場合、レーザ光源ユニットと走査ユニットとが一体的に構成される場合と比較して、収容可能なヒートシンクのサイズは、小さくなる。よって、レーザ光源ユニットが着脱可能な構成である場合、レーザ光源ユニットと走査ユニットとが一体的に構成される場合と比較して、レーザ光源の放熱の能力が低くなる。
一方、ヒートシンクのサイズを大きくすると、放熱の能力は向上するが、レーザ光源ユニットが大型化し、レーザ加工装置が大型化してしまう。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、レーザ光源ユニットが着脱可能であるレーザ加工装置であって、レーザ光源の放熱を確実に行うとともに大型化を抑制することが可能なレーザ加工装置の提供を目的とする。
前記目的を達成するため、請求項1に係るレーザ加工装置は、加工対象物を加工する為のレーザ光を第1方向に出射するレーザ光出射部と、レーザ光出射部から出射されたレーザ光を受け、レーザ光の進行方向を所定の方向に調整する光学部と、光学部により進行方向が変化したレーザ光を受け、レーザ光を走査および収束させる走査部と、を有し、レーザ光出射部は、1つの筐体内に収容されて第1ユニットとしてユニット化され、光学部は、第1ユニットとは異なる1つの筐体内に収容されて第2ユニットとしてユニット化され、第1ユニットは、第2ユニットに対して着脱可能に構成されているレーザ加工装置であって、第1ユニットは、レーザ光出射部に生じた熱を放熱する放熱部を有し、放熱部は、第1ユニットの内に配置される基部と、第1ユニットから第1方向に突出して設けられた突出部と、を有し、第2ユニットは、第1方向に延びる穴を規定する第1収納部を有し、第1収納部は、第1ユニットが第2ユニットに装着された場合に、突出部の少なくとも一部を収納する、ことを特徴とする。
当該レーザ加工装置によれば、レーザ光出射部を有する第1ユニットが第2ユニットに対して着脱可能であるので、第1ユニットを取り外し、異なる性能のレーザ光出射部を有する他の第1ユニットを取り付けることにより、レーザ加工装置の特性を変更することができる。また、当該レーザ加工装置によれば、第1ユニットは放熱部を有するので、レーザ出射部に生じた熱を放熱することができる。第2ユニットが収納部を有するので、放熱部のサイズを大きくすることができ、レーザ出射部に生じた熱を放熱する能力を向上させることができる。また、当該レーザ加工装置によれば、第2ユニットが収納部を有するので、第1ユニットが第2ユニットに装着された場合に、放熱部を収納部に収納させることができる。これにより、放熱部のサイズを大きくしても、レーザ加工装置全体の大型化を抑制することができる。
請求項2に係るレーザ加工装置は、請求項1記載のレーザ加工装置であって、第1ユニットは、走査部を制御する制御基板をさらに有し、レーザ光出射部は、第1方向と直交する第2方向において、一方側に配置され、放熱部は、第2方向において、一方側に配置され、制御基板は、第2方向において、他方側に配置されていることを特徴とする。
当該レーザ加工装置によれば、放熱部が一方側に配置され、制御基板が他方側に配置されるので、制御基板は放熱部から離隔して配置される。これにより、レーザ出射部から放熱部に熱伝導した熱が、制御基板に熱伝導しにくくなる。
請求項3に係るレーザ加工装置は、請求項1又は2記載のレーザ加工装置であって、第2ユニットは、可視光を出射する可視光出射部と、可視光出射部を制御する第2制御基板と、をさらに有し、収納部は、前記第1方向と直交する第2方向における一方側に配置され、可視光出射部は、第2方向における他方側に配置され、第2制御基板は、第2方向における他方側に配置されることを特徴とする。
当該レーザ加工装置によれば、収納部が一方側に配置され、第2制御基板が他方側に配置されるので、第1ユニットが第2ユニットに装着された場合に、第2制御基板は放熱部から離隔して配置される。これにより、レーザ出射部から放熱部に熱伝導した熱が、第2制御基板に熱伝導しにくくなる。
請求項4に係るレーザ加工装置は、請求項2又は3に記載のレーザ加工装置であって、放熱部は、第1方向及び第2方向と直交する第3方向からみて、レーザ光出射部と重なる位置に配置されていることを特徴とする
当該レーザ加工装置によれば、放熱部が、第3方向においてレーザ光出射部と重なる位置に配置されるので、放熱部が第2方向においてレーザ光出射部と異なる位置に配置される場合と比較して、第2方向におけるレーザ加工装置の小型化を図ることができる。
請求項5に係るレーザ加工装置は、請求項1から4のいずれかに記載のレーザ加工装置であって、第1ユニットが前記第2ユニットに装着された場合に第2ユニットが前記放熱部と接触し、前記放熱部から熱伝導された熱を外部に放熱する放熱器を有することを特徴とする。
当該レーザ加工装置によれば、第2ユニットが放熱部から熱伝導された熱を放熱する放熱器を有するので、放熱部及び放熱器によって、レーザ光出射部に生じた熱の放熱をすることができる。
また、放熱器が第2ユニットに配置されるので、放熱器が第1ユニットに配置される場合と比較して、第1ユニットの構成が簡単になる。
また、放熱器が第2ユニットに配置されるので、放熱器が第1ユニットに配置される場合と比較して、第1ユニットの構成が簡単になる。
請求項6に係るレーザ加工装置は、請求項1から5のいずれかに記載のレーザ加工装置であって、放熱部が、中空の筒と、筒の内に封入された液体とを有し、液体の移動により熱を移送するヒートパイプであることを特徴とする。
当該レーザ加工装置によれば、放熱部がヒートパイプであるので、レーザ光出射部で生じた熱を、効率良く、移送することができる。
請求項7に係るレーザ加工装置は、請求項1から5のいずれかに記載のレーザ加工装置であって、前記放熱部は、熱を移送するヒートシンクであることを特徴とする。
当該レーザ加工装置によれば、放熱部がヒートシンクであるので、レーザ光出射部で生じた熱を、効率よく大気へ放熱することができる。
請求項8に係るレーザ加工装置は、請求項6記載のレーザ加工装置であって、突出部が、第1方向に延びる円筒形状であることを、特徴とする。
当該レーザ加工装置によれば、突出部が円筒形状であるので、放熱部が収納部に収納されやすい。
請求項9に係るレーザ加工装置は、請求項1から8のいずれかに記載のレーザ加工装置であって、走査部は、第1ユニット及び第2ユニットと異なる1つの筐体内に収容されて第3ユニットとしてユニット化され、第3ユニットは、第2ユニットの第1ユニットが配置される側とは反対側において、第2ユニットに対して着脱可能に構成され、第3ユニットは、第1方向に延び、第1収納部の前記穴に対して第1方向に隣接して配置される穴を規定する第2収納部を有し、第2収納部は、第1ユニットが第2ユニットに装着された場合に、突出部の第1方向の端部を収納する。
当該レーザ加工装置によれば、走査部を有する第3ユニットが第2ユニットに対して着脱可能であるので、第3ユニットを取り外し、異なる性能の走査部を有する他の第3ユニットを取り付けることが可能である。異なる性能の走査部を有する他の第3ユニットを取り付けることにより、レーザ加工装置の走査特性を変更することができる。走査特性としては、例えば印字領域、スポット径等がある。また、当該レーザ加工装置によれば、第1ユニットは放熱部を有するので、レーザ出射部に生じた熱を放熱することができる。第3ユニットが収納部を有するので、放熱部のサイズを大きくすることができ、レーザ出射部に生じた熱を放熱する能力を向上させることができる。また、当該レーザ加工装置によれば、第3ユニットが収納部を有するので、第1ユニットが第2ユニットに装着された場合に、放熱部を収納部に収納させることができる。これにより、放熱部のサイズを大きくしても、レーザ加工装置全体の大型化を抑制することができる。
請求項10に係るレーザ加工装置は、請求項9に記載のレーザ加工装置であって、第2収納部は、第1方向と直交する第2方向において、一方側に配置され、走査部は、第2方向において他方側に配置されていることを特徴とする。
当該レーザ加工装置によれば、第2収納部は、第2方向において走査部と異なる位置に配置されるので、第3ユニット内の空間を有効に活用することが可能となり、レーザ加工装置の小型化を図ることができる。
(レーザ加工システムの概略構成)
先ず、本実施形態に関するレーザ加工システム100の概略構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1に示すように、レーザ加工システム100は、レーザ加工装置1とPC9とを有する。レーザ加工システム100は、PC9によって作成された加工データに従って、レーザ加工装置1を制御することで、加工対象物としてのワークWの表面に対して、レーザ光Lを2次元走査してマーキング加工を行うように構成されている。
先ず、本実施形態に関するレーザ加工システム100の概略構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1に示すように、レーザ加工システム100は、レーザ加工装置1とPC9とを有する。レーザ加工システム100は、PC9によって作成された加工データに従って、レーザ加工装置1を制御することで、加工対象物としてのワークWの表面に対して、レーザ光Lを2次元走査してマーキング加工を行うように構成されている。
(レーザ加工装置の概略構成)
次に、レーザ加工装置1の概略構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1に示すように、レーザ加工装置1は、レーザ加工ヘッド3と、励起光部5と、レーザコントローラ7と、を有する。
次に、レーザ加工装置1の概略構成について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1に示すように、レーザ加工装置1は、レーザ加工ヘッド3と、励起光部5と、レーザコントローラ7と、を有する。
レーザ加工ヘッド3は、光ファイバ4を介して励起光部5と接続しており、励起光部5から出射された励起光を受ける。レーザ加工ヘッド3は、ワークWに対してレーザ光Lを照射し、当該レーザ光Lを2次元走査することによって、ワークWの表面上にマーキング加工を行う。PC9は、パーソナルコンピュータ等から構成され、加工データの作成やレーザ加工システム100における加工に関する各種指示情報の入力等に用いられる。レーザコントローラ7は、コンピュータで構成され、PC9と双方向通信可能に接続されると共に、レーザ加工ヘッド3及び励起光部5と電気的に接続されている。レーザコントローラ7は、PC9から送信された加工データ、制御パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザ加工ヘッド3及び励起光部5を駆動制御する。励起光部5は、レーザコントローラ7からの指示に基づいて、励起光を出射する。
(レーザ加工ヘッドの概略構成)
次に、本発明に関係するレーザ加工ヘッド3の概略構成について、図1〜7に基づいて説明する。図2、図3は、それぞれレーザ加工ヘッド3の上面図、側面図を示す図であり、説明の為に、カバー112、212、312と非主要部品を省略した状態を示している。図4は、レーザ加工ヘッド3の斜視図を示す図である。レーザ加工ヘッド3の説明において、図2の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザ加工ヘッド3の前方向、後方向、左方向、右方向である。図3の上方向、下方向が、それぞれレーザ加工ヘッド3の上方向、下方向である。図2の左右方向、図2の上下方向、図3の上下方向が、それぞれレーザ加工ヘッド3の前後方向、左右方向、上下方向である。従って、光源12におけるレーザ光Lの出射方向が前方向である。
次に、本発明に関係するレーザ加工ヘッド3の概略構成について、図1〜7に基づいて説明する。図2、図3は、それぞれレーザ加工ヘッド3の上面図、側面図を示す図であり、説明の為に、カバー112、212、312と非主要部品を省略した状態を示している。図4は、レーザ加工ヘッド3の斜視図を示す図である。レーザ加工ヘッド3の説明において、図2の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザ加工ヘッド3の前方向、後方向、左方向、右方向である。図3の上方向、下方向が、それぞれレーザ加工ヘッド3の上方向、下方向である。図2の左右方向、図2の上下方向、図3の上下方向が、それぞれレーザ加工ヘッド3の前後方向、左右方向、上下方向である。従って、光源12におけるレーザ光Lの出射方向が前方向である。
図2〜4等に示すように、レーザ加工ヘッド3は、前後方向に延びる略箱形状に形成されている。レーザ加工ヘッド3は、励起光部5と接続するレーザ光源ユニット10と、レーザ光源ユニット10と接続する光学ユニット20と、光学ユニット20と接続する走査ユニット30と、から構成されている。レーザ光源ユニット10は、光学ユニット20に対して取り外し可能に構成されている。走査ユニット30は、光学ユニット20に対して取り外し可能に構成されている。図1〜4は、レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に対して装着され、走査ユニット30が光学ユニット20に対して装着された状態のレーザ加工ヘッド3を示す図である。図5は、光学ユニット20に対して取り外された状態のレーザ光源ユニット10を示す図である。図6は、レーザ光源ユニット10及び走査ユニット30が取り外された状態の光学ユニット20を示す図である。図6の(A)は、右前の方向から光学ユニット20を見た斜視図であり、図6の(B)は、右後の方向から光学ユニット20を見た斜視図である。図7は、光学ユニット20に対して取り外された状態の走査ユニット30を示す図である。
(レーザ光源ユニット10)
図2〜5に示すように、レーザ光源ユニット10は、光源12と、制御基板13と、ヒートパイプ14と、を有し、略直方体形状の第1筐体11で覆われている。第1筐体11は、ベース111と、ベース111の上方に設けられるカバー112と、を有する。カバー112は、下部が開口された略箱形状に形成されている。ベース111及びカバー112は、鉄などの金属で形成されている。第1筐体11の後端右寄りには挿入部113が設けられている。挿入部113は、励起光部5からの励起光が伝達される光ファイバ4や、レーザコントローラ7との電気信号のやりとりに使用される電気配線等が挿入される挿入口として機能する。カバー112の前端右寄りには開口114が設けられている。開口114を介して、第1筐体11の内部と外部とが連通する。開口114の内径は、後述のビームエキスパンダ122の外径よりもわずかに大きく形成されている。
図2〜5に示すように、レーザ光源ユニット10は、光源12と、制御基板13と、ヒートパイプ14と、を有し、略直方体形状の第1筐体11で覆われている。第1筐体11は、ベース111と、ベース111の上方に設けられるカバー112と、を有する。カバー112は、下部が開口された略箱形状に形成されている。ベース111及びカバー112は、鉄などの金属で形成されている。第1筐体11の後端右寄りには挿入部113が設けられている。挿入部113は、励起光部5からの励起光が伝達される光ファイバ4や、レーザコントローラ7との電気信号のやりとりに使用される電気配線等が挿入される挿入口として機能する。カバー112の前端右寄りには開口114が設けられている。開口114を介して、第1筐体11の内部と外部とが連通する。開口114の内径は、後述のビームエキスパンダ122の外径よりもわずかに大きく形成されている。
光源12は、レーザ発振器121と、ビームエキスパンダ122と、取付台123と、を有して構成されている。光源12は、ベース111の上側に取り付けられている。本実施形態において、光源12は、左右方向において、レーザ光源ユニット10の中心より右側に配置されている。レーザ発振器121は、ファイバコネクタと、集光レンズと、反射鏡と、レーザ媒質と、受動Qスイッチと、出力カプラーとをケーシング内に有している。ファイバコネクタは、光ファイバ4と接続可能に構成されており、挿入部113を介して挿入された光ファイバ4が接続される。励起光部5から出射された励起光は、光ファイバ4を介してファイバコネクタに入射する。
集光レンズは、ファイバコネクタから入射された励起光を集光する。そして、反射鏡は、集光レンズによって集光された励起光を透過すると共に、レーザ媒質から出射されたレーザ光Lを高効率で反射する。レーザ媒質は、励起光部5から出射された励起光によって励起されてレーザ光Lを発振する。
受動Qスイッチは、レーザ媒質によって発振されたレーザ光Lをパルス状のパルスレーザとする。
出力カプラーは、反射鏡とレーザ共振器を構成する。従って、レーザ発振器121は、受動Qスイッチを介してパルスレーザを発振し、ワークWを加工するためのレーザ光Lとして、パルスレーザを出力する。
ビームエキスパンダ122は、レーザ光Lのビーム径を変更するものであり、レーザ発振器121と同軸に設けられている。ビームエキスパンダ122は、開口114に挿入されて配置されており、第1筐体11の前端から前方向に突出して設けられる。取付台123は、ベース111上面において右寄りに固定されている。
制御基板13は、ベース111上面において左寄りに立設されている。言い換えると、制御基板134は、左右方向において光源12と異なる位置に配置されており、上下方向からみて制御基板13は光源12と重ならない。制御基板13は、レーザコントローラ7、後述のガルバノスキャナ32等と電気的に接続する。制御基板13は、ガルバノドライバ76等を有し、レーザコントローラ7から信号を受けるとともに、受け取った信号に基づいてガルバノスキャナ32等を駆動させる。また、制御基板13は、第1筐体11外部に配置された各種構成装置(例えば、励起光部5等)と、レーザ加工ヘッド3における各種構成とを電気的に接続する為に、その間を中継する基板としても、機能している。制御基板13は、光源12から左方向に所定間隔離隔して配置されている。
ベース111は、右端の前寄りの位置に、把持部18Aを有する。把持部18Aは、右方向に突出して形成される。ベース111は、左端の前寄りの位置に、把持部18Bを有する。把持部18Bは、左方向に突出して形成される。以下の説明において、把持部18Aと把持部18Bとをまとめて把持部18とすることがある。把持部18は、第1筐体11から左右方向に突出して形成されており、ユーザが把持部18に指をかけることができるように構成されている。
把持部18Aは、前後方向に延びる穴を有している。穴は上下方向に、それぞれ2つ形成されている。穴の内部には、電気信号を伝達可能な配線部19Aが配置されている。配線部19Aの前端部は、レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に取り付けられた場合、後述の配線部29Aと電気的に接続する。把持部18Aと同様に、把持部18Bは、配線部19Bを有する。
ヒートパイプ14は、前後方向に延びる略円柱形状の部材であり、光源12の下方に設けられる。ヒートパイプ14は、中空の金属パイプと、金属パイプの内部に導入された揮発性の液体と、から構成される。金属パイプの内部には、毛細管力が働く溝が形成されている。ヒートパイプ14は、ヒートパイプ14の長手方向の一方から他方へ、熱を移送する。ヒートパイプ14が熱を移送する原理を説明する。ヒートパイプ14の長手方向の一方側が加熱されると、一方側で液体が蒸発して蒸気が発生する。発生した蒸気は、他方側へ移動する。他方側へ移動した蒸気は、他方側で凝縮して液体になる。蒸発と凝縮を伴う潜熱移動により、ヒートパイプ14の一方から他方へ、熱が移送される。なお、ヒートパイプ14の他方側で凝縮した液体は、金属パイプの内部に設けられた溝の毛細管力により、他方側から一方側へ帰還する。
ヒートパイプ14は、ベース111の内部に配置される基部141と、基部141から前方向に延びる突出部142と、を有する。基部141はヒートパイプ14の後の部分であり、突出部142はヒートパイプ14の前の部分である。基部141は、左右方向において、レーザ光源ユニット10の中心より右側に配置されている。言い換えると、基部141は、光源12の下方に配置され、上下方向から見て基部141は光源12と重なる。突出部142は、第1筐体11の前端より、前方向に突出する。ヒートパイプ14は、左右方向に並んで2本配置されている。
(光学ユニット20)
図2〜4、図6に示すように、光学ユニット20は、折返ミラー22と、ダイクロイックミラー23と、可視光出射部24と、可視光出射部制御基板25と、シャッタ26と、収納部27と、を有し、略直方体形状の第2筐体21で覆われている。第2筐体21は、ベース211と、ベース211の上方に設けられるカバー212と、を有する。カバー212は、下部が開口された略箱形状に形成されている。ベース211及びカバー212は、鉄などの金属で形成されている。カバー212の後端右寄りには入射口213が設けられている。入射口213は、第2筐体21の内部と外部とを連通する開口である。入射口213の内径は、ビームエキスパンダ122の径よりもわずかに大きく形成されている。レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に取り付けられた状態において、入射口213には、ビームエキスパンダ122が挿入される。ビームエキスパンダ122が挿入された場合にビームエキスパンダ122と入射口213との間となる位置に、スポンジやゴム等の弾力性を有する部材が配設されていてもよい。弾力性を有する部材が配設されることにより、ビームエキスパンダ122が挿入された場合に、ビームエキスパンダ122と入射口213との間の隙間が無くなり、塵埃が第2筐体21の内部へ侵入しにくくなる。カバー212の前端左寄りには出射口214が設けられている。出射口214は、第2筐体21の内部と外部とを連通する開口である。
図2〜4、図6に示すように、光学ユニット20は、折返ミラー22と、ダイクロイックミラー23と、可視光出射部24と、可視光出射部制御基板25と、シャッタ26と、収納部27と、を有し、略直方体形状の第2筐体21で覆われている。第2筐体21は、ベース211と、ベース211の上方に設けられるカバー212と、を有する。カバー212は、下部が開口された略箱形状に形成されている。ベース211及びカバー212は、鉄などの金属で形成されている。カバー212の後端右寄りには入射口213が設けられている。入射口213は、第2筐体21の内部と外部とを連通する開口である。入射口213の内径は、ビームエキスパンダ122の径よりもわずかに大きく形成されている。レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に取り付けられた状態において、入射口213には、ビームエキスパンダ122が挿入される。ビームエキスパンダ122が挿入された場合にビームエキスパンダ122と入射口213との間となる位置に、スポンジやゴム等の弾力性を有する部材が配設されていてもよい。弾力性を有する部材が配設されることにより、ビームエキスパンダ122が挿入された場合に、ビームエキスパンダ122と入射口213との間の隙間が無くなり、塵埃が第2筐体21の内部へ侵入しにくくなる。カバー212の前端左寄りには出射口214が設けられている。出射口214は、第2筐体21の内部と外部とを連通する開口である。
シャッタ26は、シャッタモータと、シャッタモータのモータ軸に取り付けられる平板状の遮光板とを有している。シャッタ26は、シャッタモータの回動に伴って、遮光板がレーザ光Lの光路上に位置する遮光位置と、遮光板がレーザ光Lの光路から退避する退避位置との間で、移動する。シャッタ26は、シャッタモータのモータ軸に取り付けられた遮光板を移動させることによって、ビームエキスパンダ122から出射されたレーザ光Lの光路を遮蔽可能に構成されている。
折返ミラー22は、入射口213の前方に設けられる。折返ミラー22は、光源12から出射されたレーザ光Lの光路に対し、その反射面が略45度を為すように配設されている。折返ミラー22は、反射面に対して入射されたレーザ光Lを、折返ミラー22に対して左側に配設されたダイクロイックミラー23へ反射する。
ダイクロイックミラー23は、折返ミラー22によって反射されたレーザ光Lの光路に対して、反射面が45度を為すように配設されている。ダイクロイックミラー23は、反射面に入射されたレーザ光Lを、出射口214に向かって反射する。また、ダイクロイックミラー23の一面(前記反射面の裏面)には、ダイクロイックミラー23の後方側に配置された可視光出射部24から出射され可視光Mが入射される。ダイクロイックミラー23は、後方側から裏面に入射した可視光Mを、反射面で反射されたレーザ光Lの光路と同軸に透過する。したがって、折返ミラー22及びダイクロイックミラー23は、入射口213から光学ユニット20に入射されたレーザ光Lの進行方向を変更して、レーザ光Lを出射口214から光学ユニット20の外部へ出射する。
可視光出射部24は、可視光Mとして、例えば、赤色レーザ光を出射する可視半導体レーザと、可視半導体レーザから出射された可視光Mを平行光に収束するレンズ群とから構成されている。可視光出射部24は、第2筐体21の左右方向の中心より左側に配置されている。可視光出射部24は、ベース211の上に、左側の後寄りに、固定されている。言い換えると、可視光出射部24は、左右方向において光源12と異なる位置に配設されている。可視光出射部24は、可視光Mを前方向に向けて出射する。可視光Mは、レーザ発振器121から出射されるレーザ光Lと異なる波長を示す。
可視光出射部制御基板25は、ベース211上面において左寄りに固定されている。可視光出射部制御基板25は、レーザコントローラ7、可視光出射部24と電気的に接続する。可視光出射部制御基板25は、制御基板13を介して、レーザコントローラ7と電気的に接続する。可視光出射部制御基板25は、可視光ドライバ78等を有し、レーザコントローラ7から信号を受けるとともに、受け取った信号に基づいて可視光出射部24を駆動させる。
ベース211は、右端に、把持部28Aを有する。把持部28Aは、ベース211の前後方向の全長に亘って、右方向に突出して形成される。ベース211は、左端に、把持部28Bを有する。把持部28Bは、ベース211の前後方向の全長に亘って、左方向に突出して形成される。以下の説明において、把持部28Aと把持部28Bとをまとめて把持部28とすることがある。把持部28は、第2筐体21から左右方向に突出して形成されており、ユーザが把持部28に指をかけることができるように構成されている。
把持部28Aは、前後方向に延びる穴を有している。穴は上下方向に、それぞれ2つ形成されている。穴の内部には、電気信号を伝達可能な配線部29Aが配置されている。配線部29Aの後端部は、レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に取り付けられた場合、配線部19Aと電気的に接続する。配線部29Aの前端部は、走査ユニット30が光学ユニット20に取り付けられた場合、後述の配線部39Aと電気的に接続する。把持部28Aと同様に、把持部28Bは、配線部29Bを有する。
収納部27は、前後方向に延びる貫通孔として、ベース211によって規定される。本実施形態において、収納部27は、ベース211の中心よりも右側に配置されている。収納部27は、左右方向に並んで2つ形成されている。収納部27の内径は、ヒートパイプ14の外形とほぼ同じ大きさに形成されている。収納部27は、ヒートパイプ14が挿入可能に形成されている。収納部27にヒートパイプ14が挿入されると、ヒートパイプ14はベース211に接触する。ベース211は金属で形成されており、ヒートパイプ14から熱を受け取り、ヒートパイプ14を冷却する機能を有する。なお、ヒートパイプ14からベース211へ熱が伝導しやすくするために、熱伝導率の高い放熱ペースト等の部材がヒートパイプ14とベース211との間に充填されていてもよい。
(走査ユニット30)
図2〜4、図7に示すように、走査ユニット30は、ガルバノスキャナ32と、fθレンズ33と、ポインタ光出射部34と、第2収納部35と、を有し、略直方体形状の第3筐体31で覆われている。第3筐体31は、ベース311と、ベース311の上方に設けられるカバー312と、を有する。カバー312は、下部が開口された略箱形状に形成されている。ベース311及びカバー312は、鉄などの金属で形成されている。カバー312の後端左寄りには入射口313が設けられている。入射口313は、第3筐体31の内部と外部とを連通する開口である。
図2〜4、図7に示すように、走査ユニット30は、ガルバノスキャナ32と、fθレンズ33と、ポインタ光出射部34と、第2収納部35と、を有し、略直方体形状の第3筐体31で覆われている。第3筐体31は、ベース311と、ベース311の上方に設けられるカバー312と、を有する。カバー312は、下部が開口された略箱形状に形成されている。ベース311及びカバー312は、鉄などの金属で形成されている。カバー312の後端左寄りには入射口313が設けられている。入射口313は、第3筐体31の内部と外部とを連通する開口である。
ベース311における右側部分には、ポインタ光出射部34が配設されている。ポインタ光出射部34は、fθレンズ33を介さずに、可視光であるポインタ光Pを出射する。ポインタ光出射部18は、fθレンズ33によって収束されたレーザ光Lの焦点位置に向けてポインタ光Pが出射される位置に、ベース311に対して取り付けられている。可視光出射部24から出射された可視光Mと、ポインタ光出射部34から出射されたポインタ光Pとが重なる位置が、光源12から出射され、fθレンズ33によって収束されたレーザ光Lの焦点位置を示す。可視光出射部24から出射された可視光Mと、ポインタ光出射部34から出射されたポインタ光Pとが合致する位置に、加工対象物であるワークWを配置することにより、ワークWを焦点位置に配置させることが可能となる。
ガルバノスキャナ32は、ベース311上に取り付けられ、入射口313の前方に配置される。ガルバノスキャナ32は、入射口313から入射されるレーザ光L及び可視光Mを、下方へ向けて2次元走査する。ガルバノスキャナ32は、X軸ガルバノミラー321、X軸ガルバノモータ322、Y軸ガルバノミラー323、及び、X軸ガルバノモータ324とから構成される。X軸ガルバノミラー321は、X軸ガルバノモータ322の回転軸の先端に固定されている。X軸ガルバノミラー321は、X軸ガルバノモータ322の回転軸の回動に伴って、角度が変化する。Y軸ガルバノミラー323は、Y軸ガルバノモータ324の回転軸の先端に固定されている。Y軸ガルバノミラー323は、Y軸ガルバノモータ324の回転軸の回動に伴って、角度が変化する。ガルバノX軸モータ31とガルバノY軸モータ32は、それぞれのモータ軸が互いに直交するような位置になるように、ベース311に固定されている。X軸ガルバノミラー321の角度が変化することで、レーザ光L及び可視光Mが、ワークW表面上においてX軸方向に走査される。Y軸ガルバノミラー323の角度が変化することで、レーザ光L及び可視光Mが、ワークW表面上においてY軸方向に走査される。
fθレンズ33は、ベース311の左側に形成された貫通孔の上側に取り付けられる。fθレンズ33は、ガルバノスキャナ32の下方に配置される。fθレンズ33は、ワークW表面に対して、ガルバノスキャナ32によって2次元走査されたレーザ光L又はガイド光Mを、夫々同軸に集光する。また、fθレンズ33は、レーザ光Lやガイド光M等を集光した焦点を、平面状の焦点面とすると共に、レーザ光Lやガイド光Mの走査速度が一定になるように補正する。
ベース311は、右端後方寄りに、把持部38Aを有する。把持部38Aは、ベース311から右方向に突出して形成される。ベース311は、左端後方寄りに、把持部38Bを有する。把持部38Bは、ベース311から左方向に突出して形成される。以下の説明において、把持部38Aと把持部38Bとをまとめて把持部38とすることがある。把持部38は、第3筐体31から左右方向に突出して形成されており、ユーザが把持部38に指をかけることができるように構成されている。
把持部38Aは、前後方向に延びる穴を有している。穴は上下方向に、それぞれ2つ形成されている。穴の内部には、電気信号を伝達可能な配線部39Aが配置されている。配線部39Aの後端部は、走査ユニット30が光学ユニット20に取り付けられた場合、配線部29Aと電気的に接続する。把持部38Aと同様に、把持部38Bは、配線部39Bを有する。
第2収納部35は、前後方向に延びる穴として、ベース311によって規定される。本実施形態において、第2収納部35は、ベース311の中心よりも右側に配置されている。第2収納部35は、左右方向に並んで2つ形成されている。第2収納部35の内径は、ヒートパイプ14の外形とほぼ同じ大きさに形成されている。第2収納部35は、ヒートパイプ14が挿入可能に形成されている。第2収納部35にヒートパイプ14が挿入されると、ヒートパイプ14はベース311に接触する。ベース311は金属で形成されており、ヒートパイプ14から熱を受け取り、ヒートパイプ14を冷却する機能を有する。なお、ヒートパイプ14からベース311へ熱が伝導しやすくするために、熱伝導率の高い放熱ペースト等の部材がヒートパイプ14とベース311との間に充填されていてもよい。
(励起光部の概略構成)
次に、励起光部5の概略構成について図1に基づいて説明する。励起光部5は、励起用半導体レーザ51と、レーザドライバ50と、電源部と、をケーシング内に有している。電源部は、励起用半導体レーザ51を駆動する駆動電流を、レーザドライバ50を介して励起用半導体レーザ51に供給する。レーザドライバ50は、レーザコントローラ7から入力される駆動情報に基づいて、励起用半導体レーザ51を直流でオンオフ駆動する。励起用半導体レーザ51は、レーザ媒質を励起するための励起光を出射する。
次に、励起光部5の概略構成について図1に基づいて説明する。励起光部5は、励起用半導体レーザ51と、レーザドライバ50と、電源部と、をケーシング内に有している。電源部は、励起用半導体レーザ51を駆動する駆動電流を、レーザドライバ50を介して励起用半導体レーザ51に供給する。レーザドライバ50は、レーザコントローラ7から入力される駆動情報に基づいて、励起用半導体レーザ51を直流でオンオフ駆動する。励起用半導体レーザ51は、レーザ媒質を励起するための励起光を出射する。
励起光部5は、光ファイバ4を介して光源12に光学的に接続されている。励起光部5は、レーザドライバ50によって駆動され、励起光を発生させる。従って、光源12には、励起光部5からの励起光が光ファイバ4を介して入射される。
(レーザ加工装置の制御系)
次に、レーザ加工システム100の制御系について、説明する。レーザ加工装置1は、PC9と双方向通信可能に接続されている。レーザ加工装置1は、レーザ加工装置1全体を制御するレーザコントローラ7等を有して構成されている。レーザコントローラ7には、ガルバノコントローラ75、レーザドライバ50、可視光ドライバ78、ポインタ光ドライバ、及びPC9が電気的に接続されている。
次に、レーザ加工システム100の制御系について、説明する。レーザ加工装置1は、PC9と双方向通信可能に接続されている。レーザ加工装置1は、レーザ加工装置1全体を制御するレーザコントローラ7等を有して構成されている。レーザコントローラ7には、ガルバノコントローラ75、レーザドライバ50、可視光ドライバ78、ポインタ光ドライバ、及びPC9が電気的に接続されている。
レーザコントローラ7は、CPU、RAM、ROM、タイマ等を備え、レーザ加工装置1全体を制御する。レーザコントローラ7には、PC9が双方向通信可能に接続されている。レーザコントローラ7は、PC9から送信された加工内容を示す加工データ、レーザ加工装置1の制御パラメータ、ユーザからの各種指示情報等を受信可能に構成されている。
レーザコントローラ7は、ROMに記憶されている各種の制御プログラムに基づいて各種の演算及び制御を行い、励起用半導体レーザ51、ガルバノスキャナ32、可視光出射部24、ポインタ光出射部34等を駆動させる為の信号を出力する。
レーザドライバ50は、レーザコントローラ7から入力された励起用半導体レーザ51の励起光出力、励起光の出力期間等のレーザ駆動情報等に基づいて、励起用半導体レーザ51を駆動制御する。励起光部5の励起用半導体レーザ51は、入力された励起光出力に対応する強度の励起光を出力期間の間、光ファイバ4に出射する。
ガルバノコントローラ75は、制御基板13に設けられており、レーザコントローラ7から入力された加工データにおける各加工点のXY座標データ、ガルバノ走査速度情報等に基づいて、X軸ガルバノモータ322とY軸ガルバノモータ324の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度、回転速度を表すモータ駆動情報をガルバノドライバ76へ出力する。
ガルバノドライバ76は、制御基板13に設けられており、ガルバノコントローラ75から入力されたモータ駆動情報に基づいて、X軸ガルバノモータ322とY軸ガルバノモータ324を駆動制御して、レーザ光Lを2次元走査する。
可視光ドライバ78は、可視光出射部制御基板25に設けられており、レーザコントローラ7から出力される制御信号に基づいて、可視光出射部24の制御を行い、例えば、制御信号に基づいて、可視光出射部24から出射されるガイド光Mの発光タイミングや光量を制御する。
続いて、レーザ加工システム100を構成するPC9について説明する。PC9は、PC9の全体を制御する制御部と、マウスやキーボード等から構成される入力操作部91と、液晶ディスプレイ等で構成される表示部92等から構成されている。
表示部92は、各種の情報を表示する。PC9は、入力操作部91や表示部92を介して、ワークW表面に対してレーザ光Lによる加工を行う際の各種設定を受け付ける。PC9は、各種の制御プログラムやデータテーブルに基づいて、受け付けた設定に応じてワークW上におけるレーザ加工の加工内容を示す加工データを作成する。PC9は、作成した加工データをレーザコントローラ7に送信し、レーザ光Lによる加工を実行させる。
(詳細説明)
次に、本実施形態に関するレーザ加工ヘッド3の構成について、図2〜7を参照にしつつ詳細に説明する。
次に、本実施形態に関するレーザ加工ヘッド3の構成について、図2〜7を参照にしつつ詳細に説明する。
図5に示すように、レーザ光源ユニット10は、前後方向の前端が、前後方向に垂直な平面として形成されている。レーザ光源ユニット10の前端には、右寄りの位置に開口114が形成されている。ビームエキスパンダ122が、開口114を通って、第1筐体11の内部から外部へ向かって、前方向に向けて突出して配置される。ヒートパイプ14は、レーザ光源ユニット10の前端から、前方向に向けて突出して配置される。ヒートパイプ14は略円柱形状に形成されており、前方向の端部が先細りの形状となっている。また、把持部18の前端面には、配線部19の前端部が露出して配置されている。
図6(B)に示すように、光学ユニット20は、前後方向の後端が、前後方向に垂直な平面として形成されている。光学ユニット20の後端には、右寄りの位置に入射口213が形成されている。また、入射口213の下方には、収納部27の後端部が形成されている。また、把持部28の後端面には、配線部29の後端部が露出して配置されている。
これにより、光学ユニット20とレーザ光源ユニット10とを一体化させることができる。光学ユニット20とレーザ光源ユニット10とを一体化させる方法について、説明する。レーザ光源ユニット10を、光学ユニット20の後の位置に配置する。ビームエキスパンダ122の左右方向及び上下方向の位置は、入射口213の左右方向及び上下方向の位置と一致する。また、ヒートパイプ14の左右方向及び上下方向の位置は、収納部27の左右方向及び上下方向の位置と一致する。よって、レーザ光源ユニット10が前方向に向かって移動すると、ビームエキスパンダ122が入射口213を通って第2筐体21の内部に挿入される。また、レーザ光源ユニット10が前方向に向かって移動すると、ヒートパイプ14が収納部27の内部に挿入される。
ヒートパイプ14は前方向の端が先細り形状であるので、上下方向及び左右方向において、ヒートパイプ14の先端の位置が収納部27の位置と一致していれば、レーザ光源ユニット10が前方向に向かって移動すると、ヒートパイプ14の先端は収納部27に挿入される。ヒートパイプ14の先端が収納部27に挿入された状態からさらにレーザ光源ユニット10が前方向に向かって移動すると、ヒートパイプ14は、ヒートパイプ14の先細りの形状に沿って収納部27の内壁にガイドされながら、収納部27に挿入される。光学ユニット20の後端とレーザ光源ユニット10の前端とが接触する位置に、レーザ光源ユニット10を位置させることができる。光学ユニット20の後端とレーザ光源ユニット10の前端とが接触した状態は、光学ユニット20とレーザ光源ユニット10とが一体化した状態を示す。なお、光学ユニット20の後端とレーザ光源ユニット10の前端とが接触した状態においては、ヒートパイプ14の前方の端部が、光学ユニット20の前端よりも前方に突出して配置される。
ヒートパイプ14は前方向の端が先細り形状であるので、上下方向及び左右方向において、ヒートパイプ14の先端の位置が収納部27の位置と一致していれば、レーザ光源ユニット10が前方向に向かって移動すると、ヒートパイプ14の先端は収納部27に挿入される。ヒートパイプ14の先端が収納部27に挿入された状態からさらにレーザ光源ユニット10が前方向に向かって移動すると、ヒートパイプ14は、ヒートパイプ14の先細りの形状に沿って収納部27の内壁にガイドされながら、収納部27に挿入される。光学ユニット20の後端とレーザ光源ユニット10の前端とが接触する位置に、レーザ光源ユニット10を位置させることができる。光学ユニット20の後端とレーザ光源ユニット10の前端とが接触した状態は、光学ユニット20とレーザ光源ユニット10とが一体化した状態を示す。なお、光学ユニット20の後端とレーザ光源ユニット10の前端とが接触した状態においては、ヒートパイプ14の前方の端部が、光学ユニット20の前端よりも前方に突出して配置される。
また、配線部19の左右方向及び上下方向の位置は配線部29の左右及び上下方向の位置と一致するので、光学ユニット20の後端とレーザ光源ユニット10の前端とが接触した状態では、配線部19が配線部29に接触する。よって、配線部19と配線部29とが電気的に導通する。配線部19及び配線部29を介して、レーザ光源ユニット10と光学ユニット20との間で、電気信号のやりとりを行うことができる。また、光学ユニット20と一体化したレーザ光源ユニット10において、レーザ光源ユニット10が後方向に移動することにより、レーザ光源ユニット10は光学ユニット20から取り外される。
図6(A)に示すように、光学ユニット20は、前後方向の前端が、前後方向に垂直な平面として形成されている。光学ユニット20の前端には、左寄りの位置に出射口214が形成されている。また、光学ユニット20の前端には、右寄りの位置に、収納部27の前端部が形成されている。また、把持部28の前端面には、配線部29の前端部が露出して配置されている。
図7に示すように、走査ユニット30は、前後方向の後端が、前後方向に垂直な平面として形成されている。走査ユニット30の後端には、左寄りの位置に入射口313が形成されている。また、走査ユニット30の後端には、右寄りの位置に、第2収納部35の後端部が形成されている。また、把持部38の後端面には、配線部39の後端部が露出して配置されている。
これにより、光学ユニット20と走査ユニット30とを一体化させることができる。光学ユニット20と走査ユニット30とを一体化させる方法について、説明する。走査ユニット30を、光学ユニット20の前の位置に配置する。入射口313の左右方向及び上下方向の位置は、出射口214の左右方向及び上下方向の位置と一致する。また、第2収納部35の左右方向及び上下方向の位置は、収納部27の左右方向及び上下方向の位置及びヒートパイプ14の左右方向及び上下方向の位置と、一致する。よって、走査ユニット30が後方向に向かって移動すると、第2収納部35の後端が収納部27の前方の位置に配置される。レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に一体化している場合、光学ユニット20から前方向に突出したヒートパイプ14が、第2収納部35に挿入される。これにより、光学ユニット20の前端と走査ユニット30の後端とが接触する位置に、走査ユニット30を位置させることができる。光学ユニット20の前端と走査ユニット30の後端とが接触した状態は、光学ユニット20と走査ユニット30とが一体化した状態を示す。
また、配線部39の左右方向及び上下方向の位置は配線部29の左右及び上下方向の位置と一致するので、光学ユニット20の前端と走査ユニット30の後端とが接触した状態では、配線部39が配線部29に接触する。よって、配線部39と配線部29とが電気的に導通する。配線部39及び配線部29を介して、走査ユニット30と光学ユニット20との間で、電気信号のやりとりを行うことができる。また、光学ユニット20と一体化した走査ユニット30において、走査ユニット30が前方向に移動することにより、走査ユニット30は光学ユニット20から取り外される。
レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に対して着脱可能に構成されているので、レーザ光源ユニット10を取り外し、異なる性能のレーザ光出射部を有する他のレーザ光源ユニットを取り付けることにより、レーザ加工装置の特性を変更することができる。また、走査ユニット30が光学ユニット20に対して着脱可能に構成されているので、走査ユニット30を取り外し、異なる性能のガルバノスキャナやfθレンズを有する他の走査ユニットを取り付けることにより、レーザ加工装置の特性を変更することができる。
図3〜8に示すように、ヒートパイプ14は、基部141が光源12の下部に位置するように配置されている。ヒートパイプ14は、レーザ光Lの出射に伴い光源12に生じた熱を放熱し、光源12の温度を下げる。言い換えると、ヒートパイプ14は、光源12で生じた熱を、基部141側から突出部142側へ移送する。ヒートパイプ14は、レーザ光源ユニット10から突出した突出部142を有しており、突出部142は光源12から離間している。したがって、ヒートパイプ14は、光源12から離れた位置に光源12で生じた熱を移送することができる。また、ヒートパイプ14は、レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に対して取り付けられた状態において、第2筐体21に接触する。第2筐体21は熱伝導性の高い材質で構成されているので、ヒートパイプ14の熱を受け取り、ヒートパイプ14を放熱する。これにより、ヒートパイプ14による冷却能力を向上させることができる。また、ヒートパイプ14は、走査ユニット30が光学ユニット20に対して取り付けられた状態において、第3筐体31に接触する。第3筐体31は熱伝導性の高い材質で構成されているので、ヒートパイプ14の熱を受け取り、ヒートパイプ14を放熱する。これにより、ヒートパイプ14による冷却能力を向上させることができる。ここで、光学ユニット20又は走査ユニット30の少なくとも一方が、ヒートパイプ14を放熱するための、他の構成を備えていてもよい。例えば、光学ユニット20又は走査ユニット30の少なくとも一方が、ヒートシンクを有していてもよい。また、光学ユニット20又は走査ユニット30の少なくとも一方が、気流を発生させるファンを有しており、ファンによって生じた気流により放熱を促進させる構成であってもよい。
又、レーザ光源ユニット10において、制御基板13が左寄りに配置され、光源12及びヒートパイプ14が右寄りに配置されている。これによると、制御基板13が、左右方向においてヒートパイプ14から離隔して配置されるので、光源12で発生しヒートパイプ14に伝導した熱が、制御基板13に伝導しにくくなる。
又、光学ユニット20において、可視光出射部24が左寄りに配置され、可視光出射部制御基板25が左寄りに配置されている。可視光出射部24の近くに可視光出射部制御基板25が配置されるので、可視光出射部24と可視光出射部制御基板25とを接続する電気配線の配置が簡単になる。レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に装着された場合に、可視光出射部制御基板25はヒートパイプ14から離隔して配置される。これにより、光源12からヒートパイプ14に熱伝導した熱が、可視光出射部制御基板25に熱伝導しにくくなる。
又、上下方向からみて、ヒートパイプ14は光源12と重なる位置に配置されている。これにより、左右方向におけるレーザ加工ヘッド3の小型化を図ることができる。
又、レーザ光源ユニット10が光学ユニット20に装着された場合、光学ユニット20の第2筐体21は、ヒートパイプ14と接触し、ヒートパイプ14から熱伝導された熱を外部に放熱する。
又、第2収納部35は、左右方向において、右寄りに配置され、ガルバノスキャナ32は、左寄りに配置されている。第2収納部35は、左右方向においてガルバノスキャナ32と異なる位置に配置されるので、走査ユニット30においてガルバノスキャナ32が配置されない空間を、第2収納部35の設置場所として、走査ユニット30内の空間を有効に活用することが可能となる。よって、レーザ加工ヘッド3の小型化を図ることができる。また、第2収納部35の上方にポインタ光出射部34が配置されている。ガルバノスキャナ32から下方にレーザ光Lが走査されるので、ガルバノスキャナ32の下方はレーザ光Lの光路となる空間を設ける必要がある。一方、ポインタ光出射部34から斜め下方向に向けてポインタ光Pが出射されるので、ポインタ光出射部34の下方は光路となる空間を設ける必要がなく、ポインタ光出射部34の下方に第2収納部35を配置することができる。
尚、上述した実施形態において、レーザ加工ヘッド3は、本発明におけるレーザ加工装置の一例である。レーザ光原ユニット10、光学ユニット20、及び、走査ユニット30は、本発明における第1ユニット、第2ユニット、及び、第3ユニットの一例である。光源12、制御基板13は、レーザ光出射部、制御基板の一例である。ヒートパイプ14、基部141、及び、突出部142は、それぞれ、放熱部、基部、及び、突出部の一例である。折返ミラー22及びダイクロイックミラー23は、本発明における光学部の一例である。可視光出射部24、可視光出射部制御基板25は、本発明における可視光出射部、第2制御基板の一例である。収納部27は、本発明における第1収納部の一例である。第2筐体21は、本発明における放熱器の一例である。ガルバノスキャナ32は、本発明における走査部の一例である。第2収納部35は、本発明における第2収納部の一例である。レーザ光Lは、本発明におけるレーザ光の一例である。
(第2実施形態)
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、走査ユニット30が第2収納部35を備え、ヒートパイプ14の突出部142の前端が第2収納部27に収納される構成であったが、この様態に限定されるものではない。図8〜9に示す本発明の第2実施形態のように、ヒートパイプ14の突出部142が収納部27にすべて収納され、第2収納部35に収納されない構成であってもよい。図8〜9に示す第2実施形態において、ヒートパイプ14は、突出部142の前後方向の長さが光学ユニット20の前後方向の長さよりも短く形成されている。したがって、レーザ光源ユニット10を光学ユニット20に取り付けた状態において、ヒートパイプ14の突出部は、全長に亘って収納部27に収納される。また、この場合、走査ユニット30が第2収納部35を備えていなくてもよい。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、走査ユニット30が第2収納部35を備え、ヒートパイプ14の突出部142の前端が第2収納部27に収納される構成であったが、この様態に限定されるものではない。図8〜9に示す本発明の第2実施形態のように、ヒートパイプ14の突出部142が収納部27にすべて収納され、第2収納部35に収納されない構成であってもよい。図8〜9に示す第2実施形態において、ヒートパイプ14は、突出部142の前後方向の長さが光学ユニット20の前後方向の長さよりも短く形成されている。したがって、レーザ光源ユニット10を光学ユニット20に取り付けた状態において、ヒートパイプ14の突出部は、全長に亘って収納部27に収納される。また、この場合、走査ユニット30が第2収納部35を備えていなくてもよい。
又、上述した実施形態においては、ヒートパイプ14の形状が円筒形状であったが、この態様に限定されるものではない。例えば、角柱など他の形状でもよいし、ヒートパイプ14の表面にフィンが形成された形状などの放熱を促進させる形状となっていてもよい。
又、上述した実施形態においては、ヒートパイプ14は、2本形成していたが、この態様に限定されるものではない。本発明におけるヒートパイプ14は、光源12で生じる熱を放熱可能な構成であれば、1本でも3本以上でもよく、種々の構成を採用することができる。
又、上述した実施形態においては、放熱部としてヒートパイプ14により光源12の放熱を行っていたが、この態様に限定されるものではない。本発明における放熱部は、光源12で生じる熱を放熱可能な構成であれば、種々の構成を採用することができる。例えば、ヒートシンクを放熱部としてもよい。
又、上述した実施形態においては、ヒートパイプ14を光源12の下方に配置し光源の放熱を行っていたが、この態様に限定されるものではない。本発明における放熱部は、光源12で生じる熱を放熱可能な構成であれば、種々の構成を採用することができる。例えば、ヒートパイプ14を光源12の横や上方に配置してもよい。
又、上述した実施形態においては、ヒートパイプ14及び光源12がレーザ光源ユニット10の右寄りに配置され、制御基板13がレーザ光源ユニット10の左寄りに配置される構成であったが、この態様に限定されるものではない。本発明における各構成の配置は、種々の構成を採用することができる。例えば、制御基板13が、左右方向においてヒートパイプ14の位置と異なる位置に配置されてもよい。制御基板13が、左右方向においてヒートパイプ14の位置と異なる位置に配置されているので、制御基板13がヒートパイプ14と離間して配置され、ヒートパイプ14の熱が制御基板13に伝導しにくくなる。また例えば、ヒートパイプ14及び光源12がレーザ光源ユニット10の下寄りに配置され、制御基板13がレーザ光源ユニット10の上寄りに配置される構成等のように、制御基板13が、上下方向においてヒートパイプ14の位置と異なる位置に配置されてもよい。制御基板13が、上下方向においてヒートパイプ14の位置と異なる位置に配置されているので、制御基板13がヒートパイプ14と離間して配置され、ヒートパイプ14の熱が制御基板に伝導しにくくなる。
又、上述した実施形態においては、収納部27が光学ユニット20の右寄りに配置され、可視光出射部制御基板25が光学ユニット20の左寄りに配置される構成であったが、この態様に限定されるものではない。本発明における各構成の配置は、種々の構成を採用することができる。例えば、可視光出射部制御基板25が、上下方向において収納部27の位置と異なる位置に配置されてもよい。可視光出射部制御基板25が、上下方向において収納部27の位置と異なる位置に配置されているので、可視光出射部制御基板25が収納部27に挿入されたヒートパイプ14と離間して配置されることになり、ヒートパイプ14の熱が可視光出射部制御基板25に伝導しにくくなる。
又、上述した実施形態においては、ヒートパイプ14及び光源12がレーザ光源ユニット10の右寄りに配置され、制御基板13がレーザ光源ユニット10の左寄りに配置される構成であったが、この態様に限定されるものではない。本発明における各構成の配置は、種々の構成を採用することができる。例えば、制御基板13が、左右方向においてヒートパイプ14の位置と異なる位置に配置されてもよい。制御基板13が、左右方向においてヒートパイプ14の位置と異なる位置に配置されているので、制御基板13がヒートパイプ14と離間して配置され、ヒートパイプ14の熱が制御基板13に伝導しにくくなる。また例えば、ヒートパイプ14及び光源12がレーザ光源ユニット10の下寄りに配置され、制御基板13がレーザ光源ユニット10の上寄りに配置される構成等のように、制御基板13が、上下方向においてヒートパイプ14の位置と異なる位置に配置されてもよい。制御基板13が、上下方向においてヒートパイプ14の位置と異なる位置に配置されているので、制御基板13がヒートパイプ14と離間して配置され、ヒートパイプ14の熱が制御基板に伝導しにくくなる。
又、上述した実施形態においては、収納部27が光学ユニット20の右寄りに配置され、可視光出射部制御基板25が光学ユニット20の左寄りに配置される構成であったが、この態様に限定されるものではない。本発明における各構成の配置は、種々の構成を採用することができる。例えば、可視光出射部制御基板25が、上下方向において収納部27の位置と異なる位置に配置されてもよい。可視光出射部制御基板25が、上下方向において収納部27の位置と異なる位置に配置されているので、可視光出射部制御基板25が収納部27に挿入されたヒートパイプ14と離間して配置されることになり、ヒートパイプ14の熱が可視光出射部制御基板25に伝導しにくくなる。
又、上述した実施形態においては、レーザ加工ヘッド3が、レーザ光源ユニット10と光学ユニット20と走査ユニット30との3つのユニットから構成されていたが、この態様に限定されるものではない。本発明におけるレーザ加工ヘッドは、種々の構成を採用することができる。例えば、光学ユニットと走査ユニットとが一体化し、レーザ光源ユニットのみが着脱可能な構成であってもよい。また、レーザ光源ユニット、光学ユニット、及び走査ユニットが備える各構成は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、レーザ光源ユニットが、可視光出射部を備えていてもよい。
1 レーザ加工装置
3 レーザ加工ヘッド(レーザ加工装置)
5 励起光部
7 レーザコントローラ
9 PC
10 レーザ光源ユニット(第1ユニット)
20 光学ユニット(第2ユニット)
30 走査ユニット(第3ユニット)
12 光源(レーザ光出射部)
13 制御基板(制御基板)
14 ヒートパイプ(放熱部)
141 基部(基部)
142 突出部(突出部)
21 第2筐体(放熱器)
22 折返ミラー(光学部)
23 ダイクロイックミラー(光学部)
24 可視光出射部(可視光出射部)
25 可視光出射部制御基板(第2制御基板)
27 収納部(第1収納部)
31 第3筐体
32 ガルバノスキャナ(走査部)
33 fθレンズ
35 第2収納部(第2収納部)
51 励起用半導体レーザ
100 レーザ加工システム
L レーザ光
M 可視光
W 加工対象物
3 レーザ加工ヘッド(レーザ加工装置)
5 励起光部
7 レーザコントローラ
9 PC
10 レーザ光源ユニット(第1ユニット)
20 光学ユニット(第2ユニット)
30 走査ユニット(第3ユニット)
12 光源(レーザ光出射部)
13 制御基板(制御基板)
14 ヒートパイプ(放熱部)
141 基部(基部)
142 突出部(突出部)
21 第2筐体(放熱器)
22 折返ミラー(光学部)
23 ダイクロイックミラー(光学部)
24 可視光出射部(可視光出射部)
25 可視光出射部制御基板(第2制御基板)
27 収納部(第1収納部)
31 第3筐体
32 ガルバノスキャナ(走査部)
33 fθレンズ
35 第2収納部(第2収納部)
51 励起用半導体レーザ
100 レーザ加工システム
L レーザ光
M 可視光
W 加工対象物
Claims (10)
- 加工対象物を加工する為のレーザ光を第1方向に出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光を受け、レーザ光の進行方向を所定の方向に調整する光学部と、前記光学部により進行方向が変化したレーザ光を受け、レーザ光を走査および収束させる走査部と、
を有し、
前記レーザ光出射部は、1つの筐体内に収容されて第1ユニットとしてユニット化され、
前記光学部は、前記第1ユニットとは異なる1つの筐体内に収容されて第2ユニットとしてユニット化され、
前記第1ユニットは、前記第2ユニットに対して着脱可能に構成されているレーザ加工装置であって、
前記第1ユニットは、前記レーザ光出射部に生じた熱を放熱する放熱部を有し、
前記放熱部は、前記第1ユニットの内に配置される基部と、前記第1ユニットから前記第1方向に突出して設けられた突出部と、を有し、
前記第2ユニットは、前記第1方向に延びる穴を規定する第1収納部を有し、前記第1収納部は、前記第1ユニットが前記第2ユニットに装着された場合に、前記突出部の少なくとも一部を収納する、
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 前記第1ユニットは、前記走査部を制御する制御基板をさらに有し、
前記レーザ光出射部は、前記第1方向と直交する第2方向において、一方側に配置され、
前記放熱部は、前記第2方向において、一方側に配置され、
前記制御基板は、前記第2方向において、他方側に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。 - 前記第2ユニットは、
可視光を出射する可視光出射部と、
前記可視光出射部を制御する第2制御基板と、をさらに有し、
前記収納部は、前記第1方向と直交する第2方向における一方側に配置され、
前記可視光出射部は、前記第2方向における他方側に、配置され、
前記第2制御基板は、前記第2方向における他方側に、配置される
ことを特徴とする請求項1又は2記載のレーザ加工装置。 - 前記放熱部は、前記第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向からみて、前記レーザ光出射部と重なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項2又は3記載のレーザ加工装置。 - 前記第2ユニットは、
前記第1ユニットが前記第2ユニットに装着された場合に前記放熱部と接触し、前記放熱部から熱伝導された熱を外部に放熱する放熱器を有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のレーザ加工装置。 - 前記放熱部は、
中空の筒と、前記筒の内に封入された液体とを有し、前記液体の移動により熱を移送するヒートパイプである
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載のレーザ加工装置。 - 前記放熱部は、熱を移送するヒートシンクである
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載のレーザ加工装置。 - 前記突出部は、前記第1方向に延びる円筒形状である
ことを特徴とする請求項6記載のレーザ加工装置。 - 前記走査部は、前記第1ユニット及び前記第2ユニットと異なる1つの筐体内に収容されて第3ユニットとしてユニット化され、
前記第3ユニットは、前記第2ユニットの前記第1ユニットが配置される側とは反対側において、前記第2ユニットに対して着脱可能に構成され、
前記第3ユニットは、前記第1方向に延び、前記第1収納部の前記穴に対して前記第1方向に隣接して配置される穴を規定する第2収納部を有し、前記第2収納部は、前記第1ユニットが前記第2ユニットに装着された場合に、前記突出部の前記第1方向の端部を収納する
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか記載のレーザ加工装置。 - 前記第2収納部は、前記第1方向と直交する第2方向において、一方側に配置され、
前記走査部は、前記第2方向において他方側に配置されている
ことを特徴とする請求項9記載のレーザ加工装置。
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- 2016-08-09 JP JP2016156229A patent/JP6684472B2/ja active Active
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