JP2019098360A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送部材とヘッド部との境界部分のシール性を確保しつつ、伝送部材が出射するレーザ光の光軸の角度を調整することができるレーザ加工装置を提供すること。【解決手段】光アイソレータ４０（伝送部材）の取付対象部４１を収容する収容体２０を備えており、収容体２０は固定板３１を介してレーザヘッド（ヘッド部）に固定される。収容体２０に収容された取付対象部４１の外周面４１ａと収容体２０の内周面２１ｃとの間にはＯリング６０が介在されている。取付対象部４１の外周面４１ａと収容体２０の内周面２１ｃとの間には隙間が形成されており、収容体２０に収容された取付対象部４１がＯリング６０を支点として揺動可能となるように構成されている。【選択図】図５

Description

この発明は、レーザ光を加工対象物上に走査して加工するレーザ加工装置に関する。

従来、この種のレーザ加工装置として、レーザ光を加工対象物上に走査するヘッド部と、レーザ発振ユニットとが伝送部材によって接続されたレーザ加工装置が知られている。
しかし、上記の伝送部材には個体差が存在するため、伝送部材がヘッド部に出射するレーザ光の光軸の角度が伝送部材毎に異なるという問題があった。
そこで、従来、伝送部材が出射するレーザ光の光軸の角度を調整することができるレーザ加工装置が提案されている（特許文献１）。このレーザ加工装置は、ヘッド部（レーザ照射ユニット）と、ヘッド部にレーザ光を伝送する伝送部材（光ファイバケーブル部材）と、伝送部材をヘッド部に取付ける取付部材（着脱ユニット）とを備える。取付部材には、伝送部材から出射されるレーザ光の光軸の角度を調整する角度調整機構が備えられている。この角度調整機構には、伝送部材をヘッド部に固定するベース部材が備えられており、そのベース部材には、伝送部材の先端よりも径の大きい中央孔が貫通形成されており、伝送部材の先端は、その中央孔に挿通されている。また、その中央孔に挿通された伝送部材の先端は、回動部材によって挾持されており、この回動部材は一対の軸支部材によって回動可能に軸支されている。そして、その回動部材を回動させることにより、レーザ光の光軸の角度が調整される。

特開２００９-５８７９２公報

しかし、上述した従来のレーザ加工装置は、伝送部材の先端を回動させる範囲を確保するために、ベース部材の中央孔が伝送部材の先端よりも大きい径に形成されており、伝送部材の先端の周面と中央孔との間に隙間が形成されているので、伝送部材とヘッド部との境界部分のシール性が無い。このため、上記の隙間から塵芥などの異物がヘッド部の内部に浸入し易い。
つまり、上述した従来のレーザ加工装置は、伝送部材とヘッド部との境界部分のシール性を確保しつつ、伝送部材が出射するレーザ光の光軸の角度を調整することができないという問題がある。

そこで、この発明は、上記の問題を解決するために創出されたものであって、伝送部材とヘッド部との境界部分のシール性を確保しつつ、伝送部材が出射するレーザ光の光軸の角度を調整することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、この出願に係る発明のレーザ加工装置は、レーザ光を加工対象物上に走査するヘッド部と、ヘッド部にレーザ光を伝送する伝送部材と、伝送部材をヘッド部に取付ける取付部材と、を備えるレーザ加工装置であって、伝送部材から見てヘッド部が存在する方向を前方とした場合に、伝送部材には、取付部材による取付対象となる取付対象部が設けられており、取付対象部の前端には、レーザ光を出射する出射口が形成されている。また、取付部材には、取付対象部を自身の前端が前方を向いた状態で収容可能な収容空間を有し、前端および後端に収容空間と連通する開口部をそれぞれ有する収容体と、収容空間に収容された取付対象部の外周面と収容体の内周面との間に介在されており、取付対象部の外周面と収容体の内周面との間をシールするシール部と、が備えられている。
つまり、伝送部材に設けられた取付対象部の外周面と、取付部材に備えられた収容体の内周面との間をシールすることができるため、伝送部材とヘッド部との境界部分のシール性を確保することができる。
さらに、取付部材には、収容体の外周面から収容空間に貫通した固定用貫通孔と、固定用貫通孔に設けられており、収容空間に収容された取付対象部を収容体に対して移動可能とする可動状態から、収容空間に収容された取付対象部を収容体に固定する固定状態に、移行させる固定部材と、が備えられている。さらに、取付部材には、収容空間に収容された取付対象部の外周面と収容体の内周面との間には隙間が形成されている。そして、当該レーザ加工装置は、固定部材が可動状態である場合、収容空間に収容された取付対象部が、シール部を支点として揺動可能となり、収容体に対する相対位置が変化するように構成され、固定部材は、固定状態に移行することにより、変化後の相対位置にて取付対象部を収容体に固定する。
つまり、収容空間に収容された取付対象部をシール部を支点として揺動させることができるため、伝送部材が出射するレーザ光の光軸の角度を調整することができる。

この出願に係る発明のレーザ加工装置を実施すれば、伝送部材とヘッド部との境界部分のシール性を確保しつつ、伝送部材が出射するレーザ光の光軸の角度を調整することができるレーザ加工装置を提供することができる。

この出願の実施形態に係るレーザ加工装置を右斜め後方から見た斜視図である。 図１に示すレーザ加工装置から取付部材および光アイソレータを外した状態を示す斜視図である。 図１に示すレーザ加工装置の内部構造を模式的に示す右側面図である。 図１に示すレーザ加工装置に備えられた取付部材および光アイソレータを右前方から見た斜視図である。 図４に示す取付部材および光アイソレータの分解斜視図である。 図５に示す取付部材および光アイソレータを右後方から見た分解斜視図である。 図４に示す取付部材および光アイソレータを上下反転させた斜視図である。 図７のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図８に示す取付部材を構成する各部材の拡大断面図である。 図８に示す取付部材の前端部分の拡大断面図である。 レーザ光の光軸の傾きを調整する前において、光アイソレータから出射されたレーザ光がガルバノミラーに入射される様子を示す模式図である。 レーザ光の光軸の傾きを調整する前において、光アイソレータからレーザ光が出射される様子を示す模式図であり、（ａ）は光アイソレータの取付対象部を前方から見た模式図、（ｂ）は収容体を右側面から透視した模式図である。 レーザ光の光軸の傾きを調整した後において、光アイソレータから出射されたレーザ光がガルバノミラーに入射される様子を示す模式図である。 レーザ光の光軸の傾きを調整した後において、光アイソレータからレーザ光が出射される様子を示す模式図であり、（ａ）は光アイソレータの取付対象部を前方から見た模式図、（ｂ）は収容体を右側面から透視した模式図である。 レーザ光の光軸の傾きを調整することができる範囲の一例を示す模式図である。 この出願の他の実施形態に係るレーザ加工装置に備えられる取付部材および光アイソレータの断面図である。

［レーザ加工装置の構成］
この発明の実施形態に係るレーザ加工装置の構成について図を参照しつつ説明する。
以下の説明では、光アイソレータ４０から見てレーザヘッド５０が存在する方向（レーザ光の出射方向）を前方とし、その１８０度反対方向を後方とする。また、前後方向と鉛直に直交する方向を上下方向とし、前後方向と水平に直交する方向を左右方向とする。
図１に示すように、この実施形態のレーザ加工装置１は、レーザ光を加工対象物に走査するヘッド部の一例であるレーザヘッド５０と、レーザヘッド５０にレーザ光を伝送する伝送部材の一例である光アイソレータ４０と、光アイソレータ４０をレーザヘッド５０に取付ける取付部材１０と、取付部材１０および光アイソレータ４０の周囲を覆うカバー８０とを備える。レーザヘッド５０は、レーザヘッド５０を制御するレーザコントローラ（図示省略）と接続されており、このレーザコントローラは、レーザコントローラを制御するコンピュータ（図示省略）と接続されている。光アイソレータ４０は、レーザコントローラに備えられたレーザ発振器に接続されている。光アイソレータ４０は、レーザ発振器から出射されたレーザ光のうち、光路中で反射したレーザ光、いわゆる戻り光がレーザ発振器に戻らないようにするものである。

レーザヘッド５０は、箱状のケース５１を備える。ケース５１は、天板５２と、右側板５３と、この右側板５３と相対向する左側板（図には表れていない）と、背板５４と、この背板５４と相対向する前板（図には表れていない）とを備える。背板５４には、電源ケーブルやレーザコントローラから出力される信号線などが接続されるケーブルコネクタ５６が取付けられている。図２に示すように、背板５４には、レーザヘッド５０を持ち上げる際に利用する取っ手５７が取付けられている。
図３に示すように、ケース５１の内部には、ガルバノスキャナ５９が配置されている。ガルバノスキャナ５９は、光アイソレータ４０から前方へ出射されたレーザ光Ｌを下方へ２次元走査するものであり、ガルバノミラー５９ａと、このガルバノミラー５９ａを回転させるための回転機構（図示省略）とを備える。ガルバノスキャナ５９の下方には、ガルバノスキャナ５９が走査するレーザ光を加工対象物上に集光する集光レンズの一例であるｆθレンズ５５が配置されている。つまり、レーザヘッド５０は、光アイソレータ４０から出射されたレーザ光Ｌを加工対象物上に走査して、加工対象物を加工する。

［光アイソレータの構成］
次に、光アイソレータ４０の構成について図を参照しつつ説明する。
図５に示すように、光アイソレータ４０は、ハウジング４２と、このハウジング４２の前端から前方に突出した取付対象部４１と、ハウジング４２の後端から突出したコネクタ４３と、このコネクタ４３の後端に接続されたプラグ４４と、このプラグ４４の後端に接続された光ファイバケーブル４５とを備える。ハウジング４２の中には、光を一方向だけ通過させ逆方向には光を遮断する公知の光学素子が設けられている。取付対象部４１は、取付部材１０の取付対象となる部分であり、この実施形態では、中心軸が前後方向に延びた円筒状に形成されている。取付対象部４１の前端４１ｂの開口部は、蓋４１ｃによって塞がれており、その蓋４１ｃには、レーザ光を前方へ出射する出射口４１ｄが前後方向に貫通形成されている。詳しくは、図１０に示すように、蓋４１ｃは、取付対象部４１の内周面４１ｅのうち、前端４１ｂからやや後方に位置する部位において内周面４１ｅに沿って形成されている。

［取付部材の構成］
次に、取付部材１０の構成について図を参照しつつ説明する。
取付部材１０は、収容体２０と、収容体取付部材３０と、シール部の一例であるＯリング６０と、調整用貫通孔の一例である調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃと、押圧部材の一例である調整用ネジ７０（図９）と、固定用貫通孔の一例である固定用ネジ孔２３と、固定部材の一例である固定用ネジ７１とを備える。収容体２０は、光アイソレータ４０の取付対象部４１を収容して固定するものであり、収容体２０は、取付対象部４１の外径よりも大きい内径の円筒形状に形成されている。また、図９および図１１に示すように、収容体２０は、取付対象部４１を自身の前端４１ｂが前方を向いた状態で収容可能な収容空間Ｋを内部に有する。収容空間Ｋは、取付対象部４１の外形に対応した円柱状に形成されている。また、収容体２０は、収容空間Ｋと連通する開口部２４ａを前端２４に有し、収容空間Ｋと連通する開口部２５ａを後端２５に有する。後端２５の開口部２５ａは、取付対象部４１の前端４１ｂを挿入することができる大きさに形成されており、前端２４の開口部２４ａは、収容空間Ｋに収容された取付対象部４１の前端４１ｂを前方に突出させることができる大きさに形成されている（図８）。図８および図１０に示すように、収容体２０の収容空間Ｋに収容された光アイソレータ４０の取付対象部４１の外周面４１ａと、収容体２０の内周面２１ｃとの間には隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓは、取付対象部４１をＯリング６０を支点として揺動させるために必要な空間である。

図９に示すように、収容体２０の内周面２１ｃのうち前端２４寄りの部分には、Ｏリング６０を嵌合するための段部２６が、内周面２１ｃに沿って周方向に連続形成されている。図５に示すように、収容体２０の前端２４には、複数のピン挿入孔２１ｄと複数のネジ孔２１ｅとがそれぞれ後方に向けて形成されている。ピン挿入孔２１ｄは、収容体２０を収容体取付部材３０の固定板３１に取付ける際に位置決め用のピン（図示省略）を挿入するための孔であり、この実施形態では前端２４の左右方向の２箇所に形成されている。また、ネジ孔２１ｅは、収容体２０を収容体取付部材３０の固定板３１に固定するための固定用ネジ（図示省略）をねじ込むための孔である。この実施形態では、ネジ孔２１ｅは、前端２４の周方向の４箇所に形成されている。

また、図６、図７、図９および図１２に示すように、調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃは、それぞれ収容体２０の外周面２１から収容空間Ｋに貫通形成されており、収容体２０の後端２５寄りの部位において外周方向の３箇所に配置されている。調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃはそれぞれ同一のものであるが、この実施形態では、各調整用ネジ孔の配置位置を区別するために各調整用ネジ孔には異なる符号を付してある。図１２に示すように、この実施形態では、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃは、収容体２０の中心軸を中心にして外周面２１を外周方向に３等分した位置、つまり、中心軸から見て１２０度ずつ隔てた配置角度にて配置されている。各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃに進退可能にねじ込まれる各調整用ネジ７０の呼び長さは、収容空間Ｋに収容された取付対象部４１の外周面４１ａを押圧して取付対象部４１を揺動させることができる長さである。また、取付対象部４１の揺動量を微調整するためには、収容空間Ｋに突出する長さを微調整することができる方が好ましく、そのためには、調整用ネジ７０のピッチは小さい方が好ましい。この実施形態では、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃは、各固定用ネジ孔２３のピッチより小さいピッチを有し、各調整用ネジ７０は、各固定用ネジ７１のピッチより小さいピッチを有する。よって、各調整用ネジ７０は、各固定用ネジ７１より、取付対象部４１の揺動量を微調整しやすい構成となっている。

また、この実施形態では、固定用ネジ孔２３は、計６箇所に配置されており、それぞれ収容体２０の外周面２１から収容空間Ｋに貫通形成されている。６箇所のうちの３箇所は、調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃよりも後端２５寄りの部位において外周方向の３箇所に配置されており、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃの後方にそれぞれ隣接している。また、他の３箇所は、収容体２０の前端２４寄りの部位において外周方向の３箇所に配置されており、後端２５寄りに配置された調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃと同じ配置角度に配置されている。各固定用ネジ孔２３に進退可能にねじ込まれる各固定用ネジ７１の呼び長さは、収容空間Ｋに収容された取付対象部４１の外周面４１ａを押圧して取付対象部４１を収容体２０に固定することができる長さである。この実施形態では、各固定用ネジ孔２３は、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃの径より大きい径を有し、各固定用ネジ７１は、各調整用ネジ７０の径より大きい径を有する。よって、固定用ネジ７１は、調整用ネジ７０より大きな締め付けトルクで、取付対象部４１を収容体２０に固定することができる。

収容体取付部材３０は、レーザヘッド５０に固定する固定板３１と、この固定板３１をレーザヘッド５０に固定するための固定ボルト３２（図１）と、収容体２０を固定板３１に取付けるための取付ネジ（図示省略）とを備える。図５および図６に示すように、固定板３１は平面視矩形の平板形状に形成されている。固定板３１には、収容体２０を取付ける際の位置決め用のピンを挿通するためのピン挿通孔３１ｄが、前方板面３１ａ（図５）から後方板面３１ｂ（図６）に貫通形成されている。この実施形態では、ピン挿通孔３１ｄは、収容体２０の前端２４に形成されたピン挿入孔２１ｄと対応する位置の計２箇所に形成されている。また、固定板３１には、収容体２０を固定するための固定用ネジを挿通するためのネジ挿通孔３１ｅが、前方板面３１ａ（図５）から後方板面３１ｂ（図６）に貫通形成されている。各ネジ挿通孔３１ｅは、雌ねじが形成されていない貫通孔（いわゆるバカ孔）である。この実施形態では、ネジ挿通孔３１ｅは、収容体２０の前端２４に形成されたネジ孔２１ｅと対応する位置の計４箇所に形成されている。また、固定板３１には、固定ボルト３２を挿通するためのボルト挿通孔３１ｆが後方板面３１ｂから前方板面３１ａに貫通形成されている。各ボルト挿通孔３１ｆは、雌ねじが形成されていない貫通孔（いわゆるバカ孔）である。固定ボルト３２は、固定板３１をレーザヘッド５０の背板５４に設けられた固定部５８（図２）に固定するためのボルトである。レーザヘッド５０の固定部５８には、固定ボルト３２を締結するためのボルト孔５８ｂが、固定部５８の四隅方向の計４箇所に形成されている（図２）。この実施形態では、ボルト挿通孔３１ｆは、各ボルト孔５８ｂ（図２）と対応する位置の計４箇所に形成されている。各固定ボルト３２は、それぞれ対応するボルト挿通孔３１ｆに挿通され、それぞれ対応するボルト孔５８ｂに締結される。このように、固定板３１はレーザヘッド５０の外側からレーザヘッド５０に固定することができるため、レーザヘッド５０の内部から固定する場合と比較して固定作業効率を高めることができる。図１および図４に示すように、固定板３１に収容体２０が固定された状態において、固定板３１は、収容体２０の前端２４の周囲から外方へ鍔状に張り出した形状を呈している。

図１１に示すように、取付対象部４１は、自身の前端４１ｂが収容体２０の前端２４の開口部２４ａから前方に突出した状態で収容空間Ｋに収容される。図６および図１０に示すように、固定板３１の後方板面３１ｂには、取付対象部４１の前端４１ｂを嵌合するための嵌合凹部３１ｇが形成されている。嵌合凹部３１ｇの周壁３１ｈは、取付対象部４１の前端４１ｂの形状に対応した形状（この実施形態ではリング状）に形成されている。また、嵌合凹部３１ｇの底壁３１ｉには、収容体２０に収容された取付対象部４１の出射口４１ｄから出射されるレーザ光Ｌを通過させるための通過口３１ｃが前後方向に貫通形成されている。また、レーザヘッド５０の固定部５８には、固定板３１の通過口３１ｃを通過したレーザ光Ｌが入射する入射口５８ａが形成されている（図２）。このように、固定板３１の後方板面３１ｂには、取付対象部４１の前端４１ｂを嵌合する嵌合凹部３１ｇが形成されているため、取付対象部４１の前端４１ｂを嵌合凹部３１ｇに嵌合するだけで固定板３１に対する取付対象部４１の位置決めを容易に行うことができる。

また、図８および図１０に示すように、収容体２０の収容空間Ｋに収容された光アイソレータ４０の取付対象部４１の外周面４１ａと、収容体２０の内周面２１ｃとの間には、取付対象部４１の外周面４１ａと収容体２０の内周面２１ｃとの間をシールするＯリング６０が介在されている。詳細には、Ｏリング６０は、収容体２０の前端２４に形成された段部２６に嵌合かつ密着されており、さらに、その段部２６と、取付対象部４１の外周面４１ａのうち段部２６と対向する部分と、固定板３１の後方板面３１ｂのうち段部２６と対向する部分とによって挾持されている。換言すると、Ｏリング６０は、固定板３１、収容体２０および取付対象部４１の３つの部材によって挾持されている。つまり、Ｏリング６０は、固定板３１の後方板面３１ｂと、段部２６と、取付対象部４１の外周面４１ａとによって４方向から囲まれているため、取付位置からずれ難いようになっている。このようなＯリング６０の取付構造により、固定板３１および収容体２０と、取付対象部４１との境界部分のシール性（防塵防水効果）、つまり、光アイソレータ４０とレーザヘッド５０との境界部分のシール性が確保されている。また、Ｏリング６０は、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃおよび各固定用ネジ孔２３のいずれよりも前方に配置されている。これにより、塵芥などの異物が各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃおよび各固定用ネジ孔２３を通ってレーザヘッド５０の内部に浸入しないようにすることができる。また、カバー８０は、直方体形状に形成されており、収容体２０および光アイソレータ４０のハウジング４２の全体を包み込むように配置されている。これにより、収容体２０とハウジング４２との境界部分から塵芥などの異物が浸入することを防止し、シール性を高めることができる。また、収容体２０および光アイソレータ４０が物などに衝突しないようにすることができるため、光アイソレータ４０から出射されるレーザ光Ｌの光軸Ａがずれないようにすることもできる。

そして、収容体２０の収容空間Ｋに収容された取付対象部４１は、Ｏリング６０を支点として揺動可能になっている。詳細には、取付対象部４１は、Ｏリング６０を支点として、外周面４１ａの後端が収容体２０の後端２５の内周面２１ｃに当接する範囲内で、Ｏリング６０を支点として３６０度の方向に揺動可能になっている。また、図１０に示すように、取付対象部４１の前端４１ｂが嵌合凹部３１ｇに嵌合された状態において、取付対象部４１の外周面４１ａと嵌合凹部３１ｇの周壁３１ｈとの間には隙間ΔＳが形成されている。この隙間ΔＳは、取付対象部４１がＯリング６０を支点として揺動するために必要な隙間、いわゆる遊び空間である。詳しくは、取付対象部４１がＯリング６０を支点として揺動する際に、取付対象部４１の前端４１ｂ寄りの外周面４１ａが収容体２０の内周面２１ｃによって動きが規制されないようにするための空間である。
このように、取付対象部４１が、その前端４１ｂの近傍の外周面４１ａに取付けられたＯリング６０を支点として揺動可能であるため、取付対象部４１の揺動角度を調整することにより、取付対象部４１の出射口４１ｄから前方へ出射されるレーザ光Ｌ（図３）の光軸Ａ（図１１）の傾き角度θを調整することができる。

ところで、Ｏリング６０に対する取付対象部４１の揺動角度、つまり、光軸Ａ（図１１）の角度は、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃにそれぞれ進退可能に設けられた各調整用ネジ７０の進退量によって調整することができるが、同じ進退量であっても、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃの位置、つまり、各調整用ネジ７０が取付対象部４１を押圧する位置がＯリング６０から遠いほど、対応する調整角度を小さくすることができる。
そこで、この実施形態のレーザ加工装置１では、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃを収容体２０の後端２５に近い位置に配置することにより、Ｏリングからの距離を可能な限り長くしているため、光軸Ａの角度を微調整することができる。

［光軸の傾き角度の調整方法］
次に、光軸の傾き角度の調整方法について図を参照しつつ説明する。
ここでは、光アイソレータ４０が、その個体差により、前方へ出射するレーザ光Ｌの光軸に傾きが存在するものとして説明する。図１１において、符号Ｖは光アイソレータ４０に個体差が存在しない場合（光軸の傾きを調整する必要がない場合）の本来のレーザ光Ｌの光軸を示し、これを基準軸とする。また、符号Ａは光アイソレータ４０から前方へ出射されたレーザ光Ｌの光軸を示す。符号θは、基準軸Ｖと光軸Ａとが成す角度、つまり光軸Ａの傾き角度を示す。符号Ｐは、ガルバノミラー５９ａにおいてレーザ光を本来照射すべき目標照射位置を示し、ガルバノミラー５９ａには、図１１に示すような目標照射位置Ｐを表す目印（たとえば、＋形状）が表示されている。言い換えると、目標照射位置Ｐは、基準軸Ｖとガルバノミラー５９ａとの交点を示している。符号Ｃは、基準軸Ｖと取付対象部４１の出射口４１ｄとの交点を示し、符号Ｒは、光軸Ａと出射口４１ｄとの交点を示す。なお、図１１ないし図１４では、光軸Ａの傾き角度θが調整される様子を分かり易くするために、傾き角度θおよび隙間Ｓなどが実際の大きさよりも誇張して描かれている。

図１１に示すように、光軸Ａは基準軸Ｖに対してθ度傾いている。また、図１２に示すように、光アイソレータ４０から出射されたレーザ光Ｌの光軸Ａと出射口４１ｄとの交点Ｒは、基準軸Ｖと出射口４１ｄとの交点Ｃの鉛直下方にずれている。つまり、光軸Ａは、基準軸Ｖに対して鉛直下方にθ度傾いており、光アイソレータ４０から出射されたレーザ光Ｌは、目標照射位置Ｐに対して鉛直下方に照射されることになる。本実施形態においては、レーザ光Ｌが目標照射位置Ｐに照射されるように、光軸Ａの傾き角度の調整を行う。なお、レーザ光Ｌが目標照射位置Ｐに照射されるように光軸Ａの傾き角度が調整された場合、調整後の光軸Ａは基準軸Ｖと異なる傾き角度となる。調整後の光軸Ａの角度と基準軸Ｖの角度との差分は、ガルバノスキャナ５９の回転角度をオフセットすることにより調整される。このため、レーザ光Ｌのガルバノミラー５９ａにおける照射位置を補正するためには、レーザ光Ｌの光軸Ａが鉛直上方に傾くように、取付対象部４１を揺動させる必要がある。図１２（ａ）に示すように、収容体２０の外周面２１には、その外周方向に３個の調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃがそれぞれ隙間Ｓに貫通形成されており、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃには調整用ネジ７０（図９）がそれぞれ進退可能に設けられている。また、調整用ネジ孔２２ａは、収容体２０の中心軸と上下方向に直交する真下に設けられている。先ず、調整用ネジ孔２２ａに設けられた調整用ネジ７０を退避方向（調整用ネジ７０を外す方向）に回し、Ｏリング６０を支点として、取付対象部４１のＯリング６０より後方側部分が鉛直下方に揺動（Ｏリング６０を支点として、取付対象部４１のＯリング６０より前方側部分が鉛直上方に揺動）できる体勢を作る。

そして、図１４に示すように、調整用ネジ孔２２ｂ、２２ｃにそれぞれねじ込まれた調整用ネジ７０をそれぞれ進出方向（ねじ込む方向）に回し、隙間Ｓに突出している調整用ネジ７０の進出量を増やし、Ｏリング６０を支点として取付対象部４１のＯリング６０より後方側部分を鉛直下方へ揺動させる。そして、図１３に示すように、光アイソレータ４０から出射されているレーザ光Ｌがガルバノミラー５９ａの目標照射位置Ｐに照射された時点で、調整用ネジ孔２２ｂ、２２ｃにそれぞれねじ込んでいる調整用ネジ７０のねじ込みを中止し、調整用ネジ孔２２ａにおいて退避させていた調整用ネジ７０を取付対象部４１に当接するまでねじ込む（図１４（ａ））。これにより、取付対象部４１の揺動位置が固定される。そして、各固定用ネジ孔２３にそれぞれ固定用ネジ７１をねじ込み、取付対象部４１を収容体２０に固定する。これにより、取付対象部４１が収容体２０に固定されるため、光アイソレータ４０が出射するレーザ光Ｌの光軸Ａがずれるおそれがなくなる。つまり、各固定用ネジ７１は、それぞれ各固定用ネジ孔２３に設けられており、収容空間Ｋに収容された取付対象部４１を収容体２０に対して、移動可能とする可動状態から、収容空間Ｋに収容された取付対象部４１を収容体２０に固定する固定状態に、移行させるものである。
上述したように、この実施形態のレーザ加工装置１は、各固定用ネジ７１がそれぞれ上記可動状態である場合、収容空間Ｋに収容された取付対象部４１がＯリング６０を支点として揺動可能となり、収容体２０に対する相対位置が変化するように構成されている。

また、光軸Ａとガルバノミラー５９ａとの交点が、基準軸Ｖとガルバノミラー５９ａとの交点（目標照射位置Ｐ）の鉛直上方にずれている場合は、調整用ネジ孔２２ｂ、２２ｃにそれぞれねじ込まれた調整用ネジ７０を退避させ、取付対象部４１のＯリング６０より後方側部分を鉛直上方へ揺動させ、レーザ光Ｌが目標照射位置Ｐに照射されるように調整する。取付対象部４１は、Ｏリング６０を支点として、その外周面４１ａが収容体２０の内周面２１ｃに当接する範囲で、３６０度任意の方向に揺動させることができる。このため、レーザ光Ｌの傾き方向が鉛直方向以外に水平方向、斜め方向など、どの方向であっても調整することができる。
図１５において、符号Ｅは、傾き角度θを調整して、レーザ光Ｌを目標照射位置Ｐに照射させることができるガルバノミラー５９ａにおける調整可能範囲を示し、調整対象となる光アイソレータ４０から出射されたレーザ光Ｌが、調整可能範囲Ｅの中に照射されていれば、その光軸Ａの傾き角度θを調整して、レーザ光Ｌを目標照射位置Ｐに照射することができる。また、符号Ｆは、傾き角度θを調整する方向、つまり、取付対象部４１を揺動させる方向の一例を示す。このように、光アイソレータ４０から出射されるレーザ光Ｌがガルバノミラー５９ａにおける目標照射位置Ｐから、３６０度どの方向にずれている場合でも、Ｏリング６０を支点として取付対象部４１を揺動させることにより、傾き角度θを調整し、レーザ光Ｌを目標照射位置Ｐに照射するように調整することができる。
上述したように、この実施形態のレーザ加工装置１を実施すれば、各調整用ネジ７０のねじ込み量を調整し、Ｏリング６０を支点として取付対象部４１を揺動させるという簡単な作業を行うだけで、レーザ光Ｌの光軸の傾き角度θを調整することができる。

［実施形態の効果］
（１）上述した実施形態のレーザ加工装置１は、Ｏリング６０により、取付対象部４１の外周面４１ａと収容体２０の内周面２１ｃとの間をシールすることができるため、光アイソレータ４０とレーザヘッド５０との境界部分のシール性を確保することができる。さらに、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、収容体２０の収容空間Ｋに収容された取付対象部４１をＯリング６０を支点として揺動させることができるため、光アイソレータ４０が出射するレーザ光Ｌの光軸Ａの傾き角度θを調整することができる。
したがって、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、光アイソレータ４０とレーザヘッド５０との境界部分のシール性を確保しつつ、光アイソレータ４０が出射するレーザ光Ｌの光軸Ａの傾き角度θを調整することができる。
（２）しかも、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃにそれぞれ進退可能に設けられた各調整用ネジ７０の進退量を調整するという簡単な作業により、光アイソレータ４０が出射するレーザ光Ｌの光軸Ａの傾き角度θを調整することができるため、調整作業効率を高めることができる。
さらに、調整用ネジ７０の進退量、つまり、調整用ネジ７０の回転角に応じて光軸Ａの傾き角度θを調整することができるため、調整用ネジ７０の回転角を微調整することにより、光軸Ａの傾き角度θを微調整することもできる。

（３）また、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、Ｏリング６０が各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃのいずれよりも前方に配置されているため、塵芥などの異物が各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃを通ってレーザヘッド５０に浸入しないようにすることができる。
（４）さらに、取付部材１０は、収容体２０の外周面２１から収容空間Ｋに貫通した固定用ネジ孔２３と、固定用ネジ孔２３に設けられており、収容空間Ｋに収容された取付対象部４１を収容体２０に固定する固定用ネジ７１を備える。
したがって、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、レーザ光Ｌの光軸Ａの傾き角度θを調整した後に光アイソレータ４０の取付対象部４１を収容体２０に固定することができるため、調整した光軸Ａがずれ難いようにすることができる。
（５）さらに、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、Ｏリング６０から各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃまでの距離が、Ｏリング６０から前方の各固定用ネジ孔２３までの距離よりも長いため、Ｏリング６０から各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃまでの距離が、Ｏリング６０から前方の各固定用ネジ孔２３までの距離以下の場合と比較して光軸Ａの角度を細かく調整することができる。

（６）さらに、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、Ｏリングが最も前方の固定用ネジ孔２３よりも前方に配置されているため、塵芥などの異物が固定用ネジ孔２３を通ってレーザヘッド５０に浸入しないようにすることができる。
（７）さらに、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、Ｏリング６０が、収容体取付部材３０の固定板３１、収容体２０および取付対象部４１の３つの部材によって挾持されているため、２つの部材によって挾持されている場合よりもＯリング６０が位置ずれし難いようにすることができる。
（８）さらに、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、取付部材１０が収容体２０および固定板３１の２部材構成であるため、取付部材１０を１つの部材から作成する場合よりも取付部材１０の作成を容易にすることができる。特に、取付部材１０を金属製の１つの部材から製造する場合は、収容体２０の前端２４の周囲から外方へ鍔状に張り出した鍔部を作るために切削加工に手間がかかるが、収容体２０および固定板３１をそれぞれ別個に製造すれば、そのような手間がかからないため、製造効率を高めることができる。

（９）さらに、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、固定板３１の後方板面３１ｂに形成された嵌合凹部３１ｇに取付対象部４１の前端４１ｂを嵌合する構造であるため、固定板３１に対する取付対象部４１の位置決めを容易に行うことができる。
（１０）さらに、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃがレーザヘッド５０の外部における収容体２０の外周面２１に配置されているため、各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃがレーザヘッド５０の内部に配置されている場合と比較して、調整用ネジ７０を各調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃにねじ込む作業を行い易いので、光アイソレータ４０から出射されるレーザ光Ｌの光軸Ａの傾き角度θを調整し易い。
（１１）さらに、上述した実施形態のレーザ加工装置１は、Ｏリング６０が弾性を有するため、取付対象部４１がＯリング６０を支点として揺動するときにＯリングが弾性変形するので、取付対象部４１を揺動させ易い。
また、Ｏリング６０を１つの部材として扱うことができるため、シール剤によってシールする場合よりも取り扱い易いし、取り外すこともできる。

〈他の実施形態〉
（１）収容体２０の前端２４の周囲に、その周囲から外方へ鍔状に張り出した鍔部を形成し、その鍔部をレーザヘッド５０の外側から固定部５８に固定するように構成することもできる。この構成を実施した場合でも、上記鍔部をレーザヘッド５０の外側からレーザヘッド５０の固定部５８に固定することができるため、レーザヘッド５０の内側から鍔部を固定する構造よりも、鍔部のレーザヘッド５０への固定を容易に行うことができる。
（２）調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃを収容体２０の外周面２１の周方向に４箇所以上形成し、各調整用ネジ孔に調整用ネジ７０を進退可能に設けることもできる。
（３）各調整用ネジ７０としてイモネジを用いることができる。イモネジは、円筒部の先端から外方に張り出した頭部を備えていないため、ネジ全体を調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃの奥まで進めることができるので、収容体２０の外周面２１に突出部が存在しないようにすることができる。また、イモネジの頭部と調整用ネジ孔の開口面との間に空間を作ることができるため、光軸Ａの調整後に、その空間に接着剤などを充填することにより、イモネジの回り止めを行うことができるので、イモネジの回転による光軸Ａのずれを防止することもできる。
（４）調整用ネジ７０が固定用ネジ７１を兼ねる構成でも良い。この場合、固定用ネジ孔２３および固定用ネジ７１は設けなくても良い。この構成を実施すれば、固定用ネジ孔２３に固定用ネジ７１をねじ込んで収容体２０を固定する工程が不要になるため、光アイソレータ４０が出射するレーザ光Ｌの光軸Ａの傾き角度θを調整するための作業効率を高めることができる。さらに、収容体２０に固定用ネジ孔２３を形成する工程および固定用ネジ７１が不要であるため、その分、取付部材１０のコストを低減することができる。

（５）調整用ネジに代えて、ネジが形成されていない部材を調整用ネジ孔に挿通し、光軸Ａの調整後に、その部材の外周面と調整用ネジ孔の内周面との間に接着剤などを充填し、上記の部材を調整用ネジ孔に固定することもできる。このようにネジ以外の部材を用いる場合は、調整用ネジ孔に代えて、雌ねじが形成されていない貫通孔（いわゆるバカ孔）でも良い。
（６）また、固定用ネジ７１としてイモネジまたはネジが形成されていない部材を用いることができ、それらを固定する手法として上述した接着剤などを用いることができる。また、上記の部材を用いる場合は、固定用ネジ孔に代えて、雌ねじが形成されていない貫通孔（いわゆるバカ孔）でも良い。
（７）調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃおよび調整用ネジ７０を設けないで、取付対象部４１を把持する把持部と、この把持部を上下左右に移動させる移動装置とを備える構成にすることもできる。図１６は、この出願の他の実施形態に係るレーザ加工装置に備えられる取付部材および光アイソレータの断面図である。図示のように、収容体２０には、調整用ネジ孔２２ａ〜２２ｃおよび調整用ネジ７０が設けられていない。また、光アイソレータ４０の一部が、把持部９３によって把持されており、把持部９３は、ＸＹステージ９０に取付けられている。ＸＹステージ９０は、Ｘステージ機構９１と、Ｙステージ機構９２とを備える。Ｘステージ機構９１は、把持部９３が取付けられたＸステージ９１ａと、Ｘステージ９１ａの左右方向（Ｘ方向（図１６では紙面と直交する方向））への移動量を調節するＸ方向調節つまみ９１ｂとを備える。Ｘステージ９１ａは、Ｘ方向調節つまみ９１ｂに取付けられたボールネジなどの駆動部（図示省略）と連動してＸ方向に移動する。Ｙステージ機構９２は、Ｘステージ９１ａの上下方向（Ｙ方向）への移動量を調節するＹ方向調節つまみ９２ｂと、Ｘステージ９１ａを上下方向に移動させるリンク機構９２ｃとを備える。Ｘ方向調節つまみ９１ｂおよびＹ方向調節つまみ９２ｂの各回動量を調節することにより、取付対象部４１を揺動させ、光アイソレータ４０が出射するレーザ光Ｌの光軸Ａの傾き角度θを調整する。
なお、ＸＹステージ９０は、上記の手動により動作するものでも良いし、モータなどのアクチュエータを用いた電動により動作するものでも良い。さらに、電動の場合、コンピュータ制御によって動作するものでも良い。
（８）収容空間Ｋにおいて取付対象部４１を揺動させることができれば、収容体２０、収容空間Ｋおよび取付対象部４１の形状は限定されるものではなく、四角柱形状、六角柱形状などの角柱形状でも良いし、扁平な筒状でも良い。
（９）固定板３１を使用しないで、収容体２０の外周面２１の前端部分に雄ねじを形成し、その雄ねじと螺合する雌ねじ孔をレーザヘッド５０の固定部５８に貫通形成し、収容体２０の前端部分を上記の雌ねじ孔にねじ込んで固定するように構成することもできる。また、逆に、収容体２０の内周面２１ｃの前端部分に雌ねじを形成し、その雌ねじと螺合する雄ねじが周面に形成された雄ねじ部をレーザヘッド５０の固定部５８から後方に向けて突出に形成し、収容体２０の前端を上記の雄ねじ部にねじ込んで固定するように構成することもできる。

１ レーザ加工装置
１０ 取付部材
２０ 収容体
２１ 外周面
２１ｃ 内周面
２２ａ〜２２ｃ 調整用ネジ孔
２３ 固定用ネジ孔
２４ 前端
２４ａ 開口部
２５ 後端
２５ａ 開口部
３０ 収容体取付部材
３１ 固定板
３１ａ 前方板面
３１ｂ 後方板面
３１ｃ 通過口
４０ 光アイソレータ
４１ 取付対象部
４１ａ 外周面
４１ｂ 前端
４１ｄ 出射口
４２ ハウジング
４５ 光ファイバケーブル
５０ レーザヘッド
５５ ｆθレンズ
５９ ガルバノスキャナ
５９ａ ガルバノミラー
６０ Ｏリング
７０ 調整用ネジ
７１ 固定用ネジ
８０ カバー
Ｋ 収容空間
Ｓ 隙間

Claims (11)

1. レーザ光を加工対象物上に走査するヘッド部と、
   前記ヘッド部にレーザ光を伝送する伝送部材と、
   前記伝送部材を前記ヘッド部に取付ける取付部材と、を備えるレーザ加工装置であって、
   前記伝送部材から見て前記ヘッド部が存在する方向を前方とした場合に、
   前記伝送部材には、前記取付部材による取付対象となる取付対象部が設けられており、
   前記取付対象部の前端には、レーザ光を出射する出射口が形成されており、
   前記取付部材には、
   前記取付対象部を自身の前端が前方を向いた状態で収容可能な収容空間を有し、前端および後端に前記収容空間と連通する開口部をそれぞれ有する収容体と、
   前記収容空間に収容された前記取付対象部の外周面と前記収容体の内周面との間に介在されており、前記取付対象部の外周面と前記収容体の内周面との間をシールするシール部と、
   前記収容体の外周面から前記収容空間に貫通した固定用貫通孔と、
   前記固定用貫通孔に設けられており、前記収容空間に収容された前記取付対象部を前記収容体に対して移動可能とする可動状態から、前記収容空間に収容された前記取付対象部を前記収容体に固定する固定状態に、移行させる固定部材と、が備えられており、
   前記収容空間に収容された前記取付対象部の外周面と前記収容体の内周面との間には隙間が形成されており、
   前記固定部材が前記可動状態である場合、前記収容空間に収容された前記取付対象部が、前記シール部を支点として揺動可能となり、前記収容体に対する相対位置が変化するように構成され、
   前記固定部材は、前記固定状態に移行することにより、変化後の相対位置にて前記取付対象部を前記収容体に固定することを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記シール部は、前記固定用貫通孔よりも前方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。
3. 前記取付部材には、
   前記収容体の外周面から前記収容空間に貫通形成されており、前記収容体の外周方向に配置された複数の調整用貫通孔と、
   前記複数の調整用貫通孔にそれぞれ進退可能に設けられており、前記収容空間に収容された前記取付対象部の外周面を押圧可能な複数の押圧部材と、が備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記シール部は、前記複数の調整用貫通孔のいずれよりも前方に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記シール部から前記調整用貫通孔までの距離が、前記シール部から前記固定用貫通孔までの距離よりも長いことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のレーザ加工装置。
6. 前記調整用貫通孔は、前記ヘッド部の外部における前記収容体の外周面に配置されていることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
7. 前記取付部材は、
   前記収容体の前端を前記ヘッド部に取付ける収容体取付部材を備えており、
   前記シール部は、前記収容体取付部材、前記収容体および前記取付対象部によって挾持されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
8. 前記収容体の前端には、その前端の周囲から外方へ鍔状に張り出しており、前記ヘッド部に固定する鍔部が形成されており、
   前記鍔部が前記ヘッド部の外側から前記ヘッド部に取付け可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
9. 前記取付対象部は円筒形状であり、
   前記収容体の後端の開口部は、前記取付対象部の前端を挿入可能であり、前記取付対象部の外径よりも径が大きく、
   前記収容体の前端の開口部は、前記収容空間に収容された前記取付対象部の前端が突出可能であり、前記取付対象部の前端よりも径が大きく、
   前記収容体取付部材は平板形状に形成されており、前方を向く板面は前記ヘッド部に固定可能であり、かつ、後方を向く板面には前記取付対象部の前端が嵌合可能な嵌合凹部が形成されており、
   前記嵌合凹部の底面には、前記取付対象部の前端から出射されるレーザ光が通過する通過口が貫通形成されており、
   前記ヘッド部には、前記通過口を通過したレーザ光が入射する入射口が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
10. 前記シール部は、弾性を有するＯリングであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
11. レーザ光を加工対象物上に走査するヘッド部と、
    前記ヘッド部にレーザ光を伝送する伝送部材と、
    前記伝送部材を前記ヘッド部に取付ける取付部材と、を備えるレーザ加工装置であって、
    前記伝送部材から見て前記ヘッド部が存在する方向を前方とした場合に、
    前記伝送部材には、前記取付部材による取付対象となる取付対象部が設けられており、
    前記取付対象部の前端には、レーザ光を出射する出射口が形成されており、
    前記取付部材には、
    前記取付対象部を自身の前端が前方を向いた状態で収容可能な収容空間を有し、前端および後端に前記収容空間と連通する開口部をそれぞれ有する収容体と、
    前記収容空間に収容された前記取付対象部の外周面と前記収容体の内周面との間に介在されており、前記取付対象部の外周面と前記収容体の内周面との間をシールするシール部と、
    前記収容体の外周面から前記収容空間に貫通形成されており、前記収容体の外周方向に配置された複数の調整用貫通孔と、
    前記複数の調整用貫通孔にそれぞれ進退可能に設けられており、前記収容空間に収容された前記取付対象部の外周面を押圧可能な複数の押圧部材と、が備えられており、
    前記収容空間に収容された前記取付対象部の外周面と前記収容体の内周面との間には隙間が形成されており、
    前記収容空間に収容された前記取付対象部が、前記シール部を支点として揺動可能となるように構成されていることを特徴とするレーザ加工装置。

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